热泵热水器水箱

摘要

本发明公开一种热泵热水器水箱，包括：内胆；外盘管，缠绕在内胆的外壁上；进气盘管，与外盘管的下端进口连接；出液盘管，与外盘管的出口连接，出液盘管围绕进气盘管的外侧设置，进气盘管和出液盘管设置在内胆底部的外侧；锥形的水流诱导喷嘴，安装在内胆内部，且位于内胆的底部。通过上述技术方案，使得原来静态的水变为流动起来，强化了水侧的换热效果，从而降低了水箱的加热时间，解决了静态水箱底部区域处于静态换热效果差的问题。

权利要求

1.一种热泵热水器水箱，其特征在于，包括：

内胆(1)；

外盘管(2)，缠绕在所述内胆(1)的外壁上；

进气盘管(3)，与所述外盘管(2)的下端进口连接；

出液盘管(4)，与所述外盘管(2)的出口连接，所述出液盘管(4)围绕所述进气盘管(3)的外侧设置，所述进气盘管(3)和所述出液盘管(4)设置在所述内胆(1)底部的外侧；

锥形的水流诱导喷嘴(5)，安装在所述内胆(1)内部，且位于所述内胆(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述水流诱导喷嘴(5)的下端侧壁上设置有水孔(6)。

3.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述水流诱导喷嘴(5)的下端面的直径大于所述进气盘管(3)的最大外轮廓直径。

4.根据权利要求3所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述水流诱导喷嘴(5)的下端面的直径小于所述出液盘管(4)的最小内轮廓直径。

5.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述热泵热水器水箱还包括圆筒状的隔板(7)，所述隔板(7)的周向侧壁上形成有圆孔(8)。

6.根据权利要求5所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述隔板(7)的周向侧壁包括由上至下依次设置的上部区域、中部区域和下部区域，其中，所述中部区域和所述下部区域上分别设置有多个所述圆孔(8)。

7.根据权利要求6所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述中部区域和所述下部区域内的所述多个圆孔(8)均按所述隔板(7)的轴向分成多个圆孔组，所述中部区域和所述下部区域内的所述圆孔组之间在所述隔板(7)的周向上分别依次交错地设置。

8.根据权利要求5所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述水流诱导喷嘴(5)的最大的外边缘与所述内胆(1)的内壁之间的距离是所述隔板(7)的外边缘与所述内胆(1)的内壁之间的距离的两倍。

9.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述水流诱导喷嘴(5)的下端面与所述内胆(1)的内底面连接。

10.根据权利要求5所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述隔板(7)的下端面与所述内胆(1)的内底面连接。

说明书

热泵热水器水箱

技术领域

[0001] 本发明涉及热泵领域，具体而言，涉及一种热泵热水器水箱。

背景技术

[0002] 随着全球能源短缺及环境污染越来越严重，近年来大力提倡节能、可再生能源的利用等政策，空气源热泵热水器吸取空气的热能来加热生活热水，是属于利用可再生能源的一种设备，因此，在短短的近年内，国内不少空调厂家及传统燃气热水机厂家研发出各式各样的空气源热泵热水器，出现一种百花齐放的景象。

[0003] 空气源热泵热水器主要由热泵主机与热水水箱组成，从水箱里面的水进行加热方式，可分为静态式加热与循环式加热。其中，静态式加热是压缩机出来的高温高压冷媒气体通过盘绕在水箱内胆外壁面的铜管与水箱胆内的水进行换热，从而把水箱内胆的水加热到所需的生活热水。这种水箱最大的特点就是，水箱里面静态的水与高温的冷媒通过壁面的间接进行传热，水处于一种静态被动加热，因此称之为静态水箱。

[0004] 图1示出了现有技术中的静态水箱的结构示意图。如图1所示，现有技术中的水箱包括内胆1、外盘管2、集液管9、进气管段10、出液管段11，其中，进气管段10与外盘管2的下端进口连接，外管盘2缠绕在内胆1的外壁上，其上端的出口通过集液管9与设置在内胆1底部外侧的出液盘管4连接(请参考图3)。如图2所示，在内胆1上还设置有热水出水口13、镁棒14、铂电阻15和补水口12。

[0005] 图1至3中的水箱的加热原理如下：高温高压的冷媒从进气管段10进入，然后从外盘管2的下部分开始盘旋而上至顶部，从而加热了内胆1的壁面，以加热内胆内的水。经过换热后的冷媒冷凝成液体后，经过集液管9后，进入出液盘管4并由出液管段11流出。其中，在出液盘管4中，会与内胆的下封头进行换热，从而对水进行加热，至此，完成了内胆的水进行加热，同时冷媒完成了由高温高压气态变为中温高压液态、最后变为过冷状态的放热过程。

[0006] 然而，这种外盘管式的静态水箱在加热过程中，由于内胆内部的水的主动流动性差，主要是通过导热的方式进行换热，造成加热升温慢，加热时间过长。

发明内容

[0007] 本发明实施例中提供一种热泵热水器水箱，以解决现有技术中水箱的加热时间长，且静态水箱底部区域处于静态换热效果差的问题。

[0008] 为实现上述目的，本发明实施例提供一种热泵热水器水箱，包括：内胆；外盘管，缠绕在内胆的外壁上；进气盘管，与外盘管的下端进口连接；出液盘管，与外盘管的出口连接，出液盘管围绕进气盘管的外侧设置，进气盘管和出液盘管设置在内胆底部的外侧；锥形的水流诱导喷嘴，安装在内胆内部，且位于内胆的底部。

[0009] 作为优选，水流诱导喷嘴的下端侧壁上设置有水孔。

[0010] 作为优选，水流诱导喷嘴的下端面的直径大于进气盘管的最大外轮廓直径。

[0011] 作为优选，水流诱导喷嘴的下端面的直径小于出液盘管的最小内轮廓直径。

[0012] 作为优选，热泵热水器水箱还包括圆筒状的隔板，隔板的周向侧壁上形成有圆孔。

[0013] 作为优选，隔板的周向侧壁包括由上至下依次设置的上部区域、中部区域和下部区域，其中，中部区域和下部区域上分别设置有多个圆孔。

[0014] 作为优选，中部区域和下部区域内的多个圆孔均按隔板的轴向分成多个圆孔组，中部区域和下部区域内的圆孔组之间在隔板的周向上分别依次交错地设置。

[0015] 作为优选，水流诱导喷嘴的最大的外边缘与内胆的内壁之间的距离是隔板的外边缘与内胆的内壁之间的距离的两倍。

[0016] 作为优选，水流诱导喷嘴的下端面与内胆的内底面连接。

[0017] 作为优选，隔板的下端面与内胆的内底面连接。

[0018] 通过上述技术方案，使得原来静态的水变为流动起来，强化了水侧的换热效果，从而降低了水箱的加热时间，解决了静态水箱底部区域处于静态换热效果差的问题。

附图说明

[0019] 图1是现有技术中的热泵热水器水箱的结构示意图；

[0020] 图2是图1的B-B剖视图；

[0021] 图3是现有技术中的出液盘管的示意图；

[0022] 图4是本发明中的热泵热水器水箱的结构示意图；

[0023] 图5是图4的B-B剖视图；

[0024] 图6是本发明中的进气盘管和出液盘管的布置位置关系示意图；

[0025] 图7是隔板的结构示意图；

[0026] 图8是水流诱导喷嘴的结构示意图；

[0027] 图9是外盘管、集液管和出液盘管的示意图；

[0028] 图10是进气盘管的示意图。

[0029] 附图标记说明：1、内胆；2、外盘管；3、进气盘管；4、出液盘管；5、水流诱导喷嘴；6、水孔；7、隔板；8、圆孔；9、集液管；10、进气管段；11、出液管段；12、补水口；13、热水出水口；14、镁棒；15、铂电阻。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

[0031] 请参考图4至图10，本发明提供了一种热泵热水器水箱，包括：内胆1；外盘管2，缠绕在内胆1的外壁上；进气盘管3，与外盘管2的下端进口连接；出液盘管4，与外盘管2的出口连接，出液盘管4围绕进气盘管3的外侧设置，进气盘管3和出液盘管4设置在内胆1底部的外侧；锥形的水流诱导喷嘴5，安装在内胆1内部，且位于内胆1的底部。在一个实施例中，内胆1包括由上至下依次设置有上封头、胆体和下封头，三者结合后构成所述内胆1。

[0032] 请参考图5，在内胆1上还设置有热水出水口13、镁棒14、铂电阻15和补水口12。

[0033] 请参考图5-6，高温高压的冷媒从进气管段10进入进气盘管3，然后再进入外盘管2并盘旋而上，直至外盘管2的顶部，由此加热了内胆的壁面，从而加热内胆内的水。经过换热后的冷媒冷凝成液体后，经过集液管9进入出液盘管4，并由出液管段11流出。在出液管段11进一步与内胆的下封头内的水进行换热从而对水进行加热后，流出水箱，从而完成了对内胆内的水的加热，同时，冷媒完成了由高温高压气态变为中温高压液态、最后变为过冷状态的放热过程。

[0034] 由于进气盘管3和出液盘管4设置在内胆1底部的外侧，因此，将内胆1的底部划分为高、低温加热区，其中，进气盘管3所对应的区域为高温区域，而出液盘管4所对应的区域为温度相对较低的低温区域。通过此大温差，会导致在水的密度差的作用下，使得内胆内的水进行流动，从而为内胆里面的静态水提供由温差引起的驱动源。

[0035] 在换热过程中，由于在内胆1的底部设置了水流诱导喷嘴5，因此，其底部的扩口段可在热膨胀的作用下使其内的水往上流动，且流速降低、静压增大；当向上流动的水进入水流诱导喷嘴5上端的渐缩段时，在浮力及静压的共同作用，渐缩段内水的静压转换成动压，从而使得水的流速增加，当到达渐缩口后，流速达到最大。当水以一定的速度及温度从渐缩口向上喷出时，会造成诱导作用，从而不断地卷吸周围的水一起向上流动，以致形成水箱里水的流动，强化了内胆水侧的换热。

[0036] 可见，通过上述技术方案，使得原来静态的水变为流动起来，强化了水侧的换热效果，从而降低了水箱的加热时间，解决了静态水箱底部区域处于静态换热效果差的问题。

[0037] 优选地，水流诱导喷嘴5的下端侧壁上设置有水孔6。

[0038] 优选地，水流诱导喷嘴5的下端面的直径D大于进气盘管3的最大外轮廓直径G。优选地，水流诱导喷嘴5的下端面的直径D小于出液盘管4的最小内轮廓直径H。这样，可更为准确地在水流诱导喷嘴5内外区域形成温差。

[0039] 优选地，热泵热水器水箱还包括圆筒状的隔板7，隔板7的周向侧壁上形成有圆孔8。通过圆孔8可有效地改善了内胆的水流动情况。优选地，隔板7的周向侧壁包括由上至下依次设置的上部区域、中部区域和下部区域，其中，中部区域和下部区域上分别设置有多个圆孔8。

[0040] 优选地，中部区域和下部区域内的多个圆孔8均按隔板7的轴向分成多个圆孔组，中部区域和下部区域内的圆孔组之间在隔板7的周向上分别依次交错地设置。

[0041] 下面，对上述实施例中，内胆水侧的流动过程和原理进行详细说明。

[0042] 请参考图5，由于在内胆底部外表面上设置了进气盘管3和出液盘管、且在内胆内部增设置有水流诱导喷嘴5和隔板7，因此，可将水箱内胆的壁面划分为三个温度区域，分别为高温区A、中温区B、次高温区C。对于高温区A来说，其内的水受进气盘管3的高温加热后，在热膨胀的驱动下向上流动，经过水流诱导喷嘴5的扩口段降速升压以及渐缩口的静压转动压作用后，在其上部出口处以一定的流速以射流的形式向上喷出。此时，在出口射流的周围区域不断卷入周围的水，从而形成一种诱导的流动，即中温区B在喷嘴出口区域形成诱导的流动，从而强化了水与内胆的对流换热。

[0043] 同时，在高温区A的最低部，由于水热膨胀胀向上流动，而中温区B的下部分水温比高温区A底部的水温低，在密度差的驱动力及高温区A最底部向上流动造成低压的两种作力的作用下，使得中温区B底部的水从水流诱导喷嘴5的下部的圆孔流进高温区A的底部；对于高温区A内的水，受内胆壁面的加热后向上流动从而造成底部低压，此时中温区B底部的水温度与高温区A的温度不同造成的密度差，在密度差所形成的作用力下，中温区B下部的水通过隔板7底部的孔进入高温区A，而隔板7中部的圆孔具有破坏隔板表面的层流层，并且增加A区域水的扰动的作用，从而使得高温区A的水与壁面的对流换热增强。.

[0044] 可见，本发明可通过在水箱内胆水侧增加具有扩口段和渐缩口的水流诱导喷嘴5、以及具有圆孔的圆筒状的隔板，可在渐缩口的出口周围通过喷射诱导喷嘴周围的静态水，从而解决了静态水箱的上半部分区域的水处于静态换热效果差的问题。

[0045] 请参考图8，优选地，水流诱导喷嘴5包括锥形的锥体和与所述锥体的下边缘连接的倒锥台形的底边，水孔6设置在所述底边上。因此，锥体与底边之间形成最大的外边缘，其具有最大的直径。

[0046] 请参考图5，优选地，水流诱导喷嘴5的最大的外边缘与内胆1的内壁之间的距离F是隔板7的外边缘与内胆1的内壁之间的距离E的两倍。

[0047] 优选地，水流诱导喷嘴5的下端面与内胆1的内底面连接，例如，可通过点焊连接。优选地，隔板7的下端面与内胆1的内底面连接，例如，可通过点焊连接。

[0048] 本发明通过对内胆底部的高、低温加热区，以及隔板和水流诱导喷嘴，将水箱里的水划分为不同的温度区域，这样，在温差及喷嘴射流的作用下，形成无源驱动的诱导式流动，增强了水箱内水与热壁面的对流换热，从而增强了换热效果，不但使得水的加热时间缩短，而且使铜管侧的换热也得到强化，出液管的过冷度加大，有利于系统运行。

[0049] 当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。