一种湍流式换热的电热水器的制作方法

1.本实用新型涉及电热水器领域，尤其涉及一种湍流式换热的电热水器。


背景技术：

2.电热水器是指以电作为能源进行加热的热水器。是与燃气热水器、太阳能热水器相并列的三大热水器之一，随着技术的发展，电热水器的技术不断进步，行业先后有防电墙、防电闸、3d速热、变频增容等革新性产品出现，电热水器在安全、节能、加热速度、出水量等方面不断改进，市场销售历年持续增长。
3.目前行业通过防电墙、防电闸等产品来保证并提高电热水器的安全性能，使用防电墙等产品进行防漏电的过程中存在如下问题：
4.一方面，防电墙在生产过程中是金属与塑料进行注塑结合，使用时间长后内部容易串流的现象，导致防电墙失效。
5.另一方面，防电闸属于电子控制方式，使用时间长后容易出现误触发或者不工作的情况，而电热水器的电热管由于在水中加热，电热管直接跟水接触，致使当电热管在水中产生漏电时，电流作用到防电墙及防电闸并达到或超过设定电流安全值，才会进行断电操作，此时，电流也同步迅速通过水流引导到人体身上，造成触电的风险，依然没能彻底避免消费者的使用安全问题。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本实用新型提供一种湍流式换热的电热水器，在不降低、影响电热水器的加热效率下，解决电热水器的使用安全问题。
7.本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：
8.一种湍流式换热的电热水器，包括：
9.内胆，其内部储蓄换热介质；
10.加热装置，用以加热所述换热介质；
11.换热部件，其具有壳体、传热管束以及若干折流板，所述壳体上设置有冷流体进口以及冷流体出口，所述壳体内部自所述冷流体进口向所述冷流体出口依次设置冷水腔、换热腔以及温水汇集腔，所述传热管束及若干所述折流板均位于所述换热腔的内部，所述冷水腔通过所述传热管束与所述温水汇集腔，所述传热管束均贯穿若干所述折流板，且若干所述折流板沿着所述壳体的中心线方向交错设置；
12.动力装置，用以驱使所述换热介质流动，且所述内胆、所述加热装置、所述动力装置及所述换热部件的换热腔串联成所述换热介质的循环回路；
13.所述换热介质在所述动力装置的驱动及若干折流板的导流的作用下于所述换热腔内形成湍流，使所述换热介质的热量传递至所述传热管束。
14.依据上述传热管束与换热腔的配合使用可知，用以实际使用的洗浴水流动在传热管束的内部，而携带加热装置产生的热量的换热介质位于传热管束的外部，使得洗浴水与
换热介质分隔的目的，避免洗浴水与换热介质直接接触，一方面，利用温度差进行的热交换原理，实现对洗浴水进行加热的目的，保证电加热器出温水及热水的使用功能，另一方面，泄漏的电流进入到换热介质后不会直接进入到洗浴水中，从而解决了现有电加热器在漏电时造成的触电风险，有效提高了电加热器的使用安全效果。
15.意想不到的，内胆中储存在的换热介质进入到换热腔后作用到折流板，并配合传热管束，形成湍流，大大提高了传热效率，不仅有效避免了热量的流失，大大提高了热量及能源的利用率，进一步提高电热水器的高效节能的目的，也同步的保证了传热管束内的洗浴水的加热效率。
16.进一步地，所述传热管束包括若干呈行列式阵列分布的第一换热管，且相邻两个所述第一换热管之间以及靠近所述壳体的所述第一换热管与所述壳体的内侧壁之间均形成扰流间隙。
17.进一步地，所述传热管还包括设置在每相邻四个所述第一换热管之间的第二换热管，用以对流经所述扰流间隙的所述换热介质进行扰流。
18.进一步地，所述第二换热管与任意相邻的所述第一换热管之间的距离相等。
19.进一步地，每一所述第一换热管均呈u字型。
20.进一步地，相邻两个所述折流板之间的间距为折流距ld，所述壳体的外径为d，所述折流距ld的取值范围为[3/8d，5/12d]。
[0021]
进一步地，每个所述折流板与所述壳体的内侧壁之间的最大高度为折流高hd，所述壳体的外径为d，所述折流高hd的取值范围为[0.15d，35d]。
[0022]
进一步地，所述内胆、所述加热装置、所述换热部件及所述动力装置通过管道依次串联。
[0023]
进一步地，所述动力装置为泵。
[0024]
进一步地，所述换热介质为水或者为去离子水或油液。
[0025]
综上所述，本实用新型提供的一种湍流式换热的电热水器，具有如下技术效果：
[0026]
利用换热部件的传热管束与换热腔的结构，配合加热装置及动力装置，不仅实现加热装置的热量传递至传热管束内的洗浴水，供应消费者进行舒适沐浴，并同时避免了加热装置、动力装置等用电器件漏电时电流直接作用引导至洗浴水中，从而解决了现有电加热器在漏电时造成的触电风险，有效提高了电加热器的使用安全效果。
[0027]
更重要的，通过折流板，并结合传热管束，使得换热介质形成湍流，大大提高了传热效率，不仅有效避免了热量的流失，大大提高了热量及能源的利用率，进一步提高电热水器的高效节能的目的，也同步的保证了传热管束内的洗浴水的加热效率。
附图说明
[0028]
图1为本实用新型湍流式换热的电热水器的整体结构示意图；
[0029]
图2为本实用新型中加热装置、换热部件及动力装置的部分回路装配图；
[0030]
图3为本实用新型中换热部件内部的换热原理示意图；
[0031]
图4为本实用新型中传热管束的第一换热管与第二换热管的局部分布图；
[0032]
图5为本实用新型中第一换热管呈u字型的换热部件的半剖结构示意图。
[0033]
图标：11-内胆，12-加热装置，13-换热部件，131-壳体，132-折流板，133-传热管
束，1331-第一换热管，1332-第二换热管，134-冷流体进口，135-冷流体出口，136-冷水腔，137-换热腔，138-温水汇集腔，139-热流体进口，130-热流体出口，14-动力装置。
具体实施方式
[0034]
为了更好地理解和实施，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0035]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0036]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。
[0037]
本实用新型的核心旨在于改变换热介质在热交换过程中的流向及流动路径，促使换热介质中携带的大量热可充分传至另一介质(电热水器的沐浴用水)中，以充分提高能源利用率，降低能耗，就此，实用新型人公开如下优选方案：
[0038]
具体请结合图1及图2所示，本实用新型公开了一种湍流式换热的电热水器，包括内部储蓄有换热介质的内胆11、用以驱使换热介质流动的动力装置14、用以加热换热介质的加热装置12以及换热部件13，优选的，动力装置14为泵。应当说明，叶轮泵优选有刷叶轮泵，还可以选低噪音的无刷叶轮泵，作为驱使换热介质流动的动力源，还可以采用隔膜泵或者容积泵作为叶轮泵的常规的置换装置，此外，还可以采用压缩机作为驱使换热介质流动的动力装置，换热介质为水或者为去离子水或油液，补充说明的，换热介质为水时，但内胆11的换热介质的量较少时，便于从洗浴水中进行随时进行补给，保证换热介质的量充足，而换热介质为去离子水时，利用去离子水的不导电特性，大大提高了电热水器的安全性，当换热介质为油液时，利用油液相较于水的沸点高的特性，从而大大提高了换热部件13的换热效率。
[0039]
其中，具体请结合图2及图3所示，上述的换热部件13具有壳体131、传热管束133以及若干折流板132，壳体131上设置有冷流体进口134以及冷流体出口135，壳体131内部自冷流体进口134向冷流体出口135依次设置冷水腔136、换热腔137以及温水汇集腔138，传热管束133均位于换热腔137的内部，且冷水腔136通过传热管束133与温水汇集腔138；
[0040]
具体的，冷水腔136与换热腔137之间设置有冷水隔热板，用以阻隔冷水腔136内的洗浴水与换热腔137内的换热介质，换热腔137与温水汇集腔138之间设置有温水隔热板，用以阻隔换热腔137内的换热介质与温水汇集腔138内的洗浴水，传热管束133的两端分别固定连接在冷水隔热板与温水隔热板上，冷水腔136通过冷流体进口134与壳体131外部相连通，温水汇集腔138通过冷流体出口135与壳体131外部相连通，则电热水器的沐浴用水能够从冷流体进口134流入到冷水腔136的内部，再经由传热管束133流入汇集到温水汇集腔138的内部，最后集中从冷流体出口135排出。
[0041]
此外，具体请结合图2及图3所示，若干折流板132均位于换热腔137的内部，传热管束133贯穿若干折流板132，且若干折流板132沿着壳体131的中心线方向交错设置，也即为
换热腔137的内部在若干沿着壳体131的中心线的交错设置的扰流板的作用下形成往复迂回的扰流通道，传热管束133贯穿扰流通道及若干扰流板；壳体131的侧壁上还设置有与换热腔137相导通的热流体进口139及热流体出口130，优选地，热流体进口139位于扰流通道的一端，扰流体出口位于扰流通道的另一端，使得换热介质从热流体进口139进入到换热腔137的内部，最后从热流体出口130流出时，换热介质充满整个换热腔137的内部，进而换热介质能够接触到整一跟传热管束133，与整一根传热管束133进行热交换，从而提高了换热介质与传热管束133的接触面积，进而提高了换热介质与传热管束133的热交换效率。
[0042]
进一步的，具体请结合图1及图2所示，内胆11、加热装置12、动力装置14及换热部件13的换热腔137通过管道串联成换热介质的循环回路，应当说明的，内胆11上设置有供水口及回流口，动力装置14上设置有进水端和出水端，加热装置12上设置有进水口及出水口，则内胆11的供水口通过管道与加热装置12的进水口相连接，加热装置12的出水口通过管道与换热部件13的热流体进口139相连接，换热部件13的热流体出口130通过管道与动力装置14的进水端相连接，动力装置14的出水端通过管道与内胆11的回流口相连接，也即内胆11、加热装置12、换热部件13及动力装置14通过管道依次串联，其中，动力装置14与加热装置12可调换位置，均能够使得换热介质形成循环回路。
[0043]
在上述的管道中，均优选采用耐高温的管道，如ppr，pbt等工程塑料，有效增加电热水器中循环回路的水电阻，加热装置12与换热部件13之间的水电阻，达到防电墙的功能效果。
[0044]
除上述的串联方式外，还可以为有内胆11的供水口通过管道与动力装置14的进水端相连接，动力装置14的出水端通过管道与加热装置12的进水口相连接，加热装置12的出水口通过管道与换热部件13的热流体进口139相连接，换热部件13的热流体出口130通过管道与内胆11的回流口相连接，也即内胆11、动力装置14、加热装置12与换热部件13通过管道依次串联，其中，动力装置14与加热装置12可调换位置，同样能够使得换热介质形成循环回路。
[0045]
根据上述所提供所有的串联方式，电热水器在使用过程中，加热装置12对换热介质进行快速加热，而动力装置14驱使换热介质沿着循环回路流动，使得携带大量热的换热介质流动进入到换热腔137内，此时，换热介质与每一传热管束133内部的洗浴水存在温度差，则换热介质与洗浴水之间形成热交换。
[0046]
意想不到的，换热介质在动力装置14的驱动作用下流动进入到换热腔137中的扰流通道内部，一方面，在折流板132隔档作用下，达到对换热介质的流向进行有序的引导的目的，保证换热介质在换热腔137的内部有序流动。另一方面，相较于换热介质从热流体进口139进入后经换热腔137直接流向热流体出口130的方式，使得换热介质在换热腔137内的流动路径增长，即换热介质沿着扰流通道多次穿过传热管束133，即换热介质多次作用在传热管束133上，进而提高流体的湍流度的同时，增长换热介质与洗浴水之间的热交换时间，因此，有效提高了该湍流式换热的电热水器的传热效率及传热系数，也达到高效节能的目的。
[0047]
除上述外，更意想不到的，换热介质的循环回路与传热管束133内部的洗浴水进行分隔，也即换热介质未进行直接接触，则当加热装置12或动力装置14发生漏电现象时，泄漏的电流存在于换热介质内，而并不直接引导至洗浴水中，可通过在换热部件13上设置防漏
电结构，如传热管束133增设绝缘层，或通过在循环回路增设一防漏电检测装置，利用换热介质的循环回路与传热管束133内部的洗浴水不直接接触特性，有效提高了湍流式换热的电热水器的安全性能。
[0048]
综合上述，换热介质在动力装置14的驱动及若干折流板132的导流的作用下于换热腔137内形成湍流，使换热介质的热量传递至传热管束133，不仅实现将加热装置12的热量传递至洗浴水中供应消费者进行洗浴清洁，同时，还通过换热介质换热的方式实现消费者在沐浴中提供安全保障。
[0049]
在本实施例中，如图3所示，冷水腔136与温水汇集腔138优选设置在壳体131的两相对侧，传热管束133优选与壳体131的中心线平行设置，该优选方案的换热部件13的结构及其生产工艺简单，其中，传热管束133中相邻两个折流板132之间的间距定义为折流距ld，壳体131的外径定义为d，折流距ld的取值范围为[3/8d，5/12d]，折流距ld在该取值范围内的最佳取值为0.4d，此时换热介质达到最佳的流速，同时，换热部件13达到最均衡的压降以及最高的传热效率，当折流距ld大于3/8d时，换热管的振频率增大明显，而当折流距ld小于5/12d时，换热介质的压力降及流动速度大大减小，严重影响传热效率。传热管束133中每个折流板132与壳体131的内侧壁之间的最大高度定义为折流高hd，壳体131的外径定义为d，折流高hd的取值范围为[0.15d，35d]，折流高hd在该取值范围内的最佳取值为0.2d及0.25d，当折流高hd在0.2d及0.25d的取值时，换热部件13达到最佳的传热效率，使得电热水器实现最佳的高效节能效果，当折流高hd超过35d时，换热介质流动的湍流程度将明显降低，传热效果大大降低，而当折流高hd低于0.15d时，湍流效果不明显，即湍流程度也大大降低，也导致传热效果大大降低。
[0050]
具体请根据图4所示，上述的传热管束133包括若干呈行列式阵列分布的第一换热管1331，且相邻两个第一换热管1331之间以及靠近壳体131的第一换热管1331与壳体131的内侧壁之间均形成扰流间隙。
[0051]
进一步的，具体请根据图5所示，每一第一换热管1331均呈u字型，具体的，冷水腔136与温水汇集腔138均设置在壳体131同一侧，且冷水腔136与温水汇集腔138通过隔板分隔开，使得冷水腔136内的洗浴水与温水汇集腔138内的洗浴水互不影响，第一换热管1331呈u字型最大效果在于，大大增长洗浴水在换热腔137内的行程，使得单一第一换热管1331内的洗浴水与换热介质的热交换的时间与面积也增加。
[0052]
除上述每一第一换热管1331均呈u字型的方案，实用新型人还提供一种更优选的方案在于，具体请根据图4所示，上述传热管还包括设置在每相邻四个第一换热管1331之间的第二换热管1332，一方面，有效利用每相邻四个第一换热管1331之间的空间，不仅增加洗浴水与换热介质的热交换面积，大大提高了热交换效率，另一方面，对流经扰流间隙的换热介质进行扰流。
[0053]
进一步的，具体请根据图4所示，第二换热管1332与任意相邻的第一换热管1331之间的距离相等。一方面，使得传热管束133整体的结构布置更加紧凑，不仅促使换热介质的湍流程度高，传热系数大，大大提高了换热部件13及电热水器的传热效率。另一方面，使得换热部件13的整体结构小巧，重量轻，同时也便于生产及装配，更意想不到，换热效率穿过第二换热管1332与任意相邻的第一换热管1331之间的间隙及相邻两个第一换热管1331之间的间隙都更加均衡有规律。
[0054]
定义第二换热管1332中的洗浴水的流向为正方向，请参见图2及图3所示，则湍流式换热的电热水器的换热原理在于：
[0055]
动力装置14提供动力以驱动内胆11中的换热介质流动，换热介质流经加热装置12时，换热介质携带加热装置12产生的热量从热流体进口139进入到换热部件13的换热腔137内，并沿着扰流通道朝正方向流动至热流体出口130，同步的，洗浴水自冷流体进口134进入并流动至传热管束133内，由于洗浴水为常温，而换热介质携带了大量热，则洗浴水与换热介质产生温差，在洗浴水与换热介质同向流动的过程中，温度较高的换热介质将大量热传递至洗浴水，致使洗浴水从冷流体出口135输出时的水温达到消费者需求的温度，而释放过热量的换热介质在动力装置14作用下，从热流体出口130流出，并回流至内胆11。
[0056]
应当说明的，换热介质除上述沿着扰流通道朝正方向流动，与洗浴水同向顺流的方式外，还可以为换热介质自热流体进口139进入到换热部件13的换热腔137内，并沿着扰流通道朝正方向的相反方向流动至热流体出口130，与洗浴水反向逆流，也可实现洗浴水与换热介质进行热交换的目的。
[0057]
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。