一种带流量调控的热泵热水器换热装置

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1.本实用新型涉及热泵热水器技术领域，具体地，涉及一种带流量调控的热泵热水器换热装置。

背景技术：

2.空气源热泵热水器是一种基于逆卡诺原理的设备，通过消耗少量的电能可以实现把能量从低温物体传递到高温物体。它以制冷剂作为换热媒介，空气作为热量来源，相比传统的电加热式的热水器等更节能。但是，在加热过程中，热水器水箱内的水受热后密度变小，导致热水位于上方，冷水位于下方，出现水温分层的现象。为了解决水箱内的水温分层现象，采取了多种技术手段，如现有的一种用于热泵热水器的换热装置和热泵热水器，用于热泵热水器的换热装置包括设在热泵热水器的内胆的外周壁上的主换热器和至少一个的底换热器。主换热器包括串联的第一管程和第二管程，底换热器设在热泵热水器的内胆的外底壁上，底换热器与第一管程和第二管程中的一个并联且与第一管程和第二管程中的另一个串联。采用底换热器额外对热水器底部加热，使得热泵热水器水箱底部的水温升高，防止热泵热水器内出现水温分层现象。
3.但是当换热器内工质流速过缓导致放热过慢时，水箱内还是有可能出现水温分层现象，当水箱内出现水温分层现象后，该装置无法立即调控换热器内工质的流速，快速解决换热器内水温分层现象。

技术实现要素：

4.本实用新型为解决上述技术方案在出现水温分层现象后，无法立即调控换热器内工质的流速，快速解决水温分层现象的问题，提供了一种带流量调控的热泵热水器换热装置。本方案能够在出现水温分层现象后，快速调控换热器不同换热管内工质的流速，解决水温分层现象。
5.本实用新型采用的技术方案是：一种带流量调控的热泵热水器换热装置，包括盘绕在水箱侧壁依次串联的第一管程、第二管程、第三管程及齿轮泵、温度传感器和中控箱；第一管程、第二管程和第三管程均包括若干换热管；第一管程的进料端连接有进料管，第三管程的出料端连接有出料管，第一管程的进料端还连接有第一支管和第二支管，第一支管的另一端与第二管程进料端连通；第二支管的另一端与第三管程进料端连通；齿轮泵和温度传感器均与中控箱电连接，齿轮泵有若干个，若干个齿轮泵与若干个换热管一一对应且分别位于若干个换热管上的进料端，温度传感器穿过水箱的侧壁，温度传感器有若干个，若干个温度传感器与若干个换热管一一对应且分别与若干个换热管位于同一水平面上。
6.工质依次从进料管流入第一管程，然后依次经过第二管程和第三管程后从第三管程的出料口经出料管流出；进料管内的工质流入第一支管后经过第二管程和第三管程，然后从第三管程的出料口经出料管流出；进料管内的工质还流入第二支管后经过第三管程，最后从第三管程的出料口经出料管流出。通过设置第一支管和第二支管，使得流入第二管
程和第三管程的工质均有一部分来自于进料管，防止第二管程内的工质经第一管程后散热量过多，第三管程内的工质经第一管程和第二管程后散热量过多，导致第一管程、第二管程和第三管程内工质的散热量呈阶梯式下降，进而导致水箱内容易出现水温分层现象。在水箱上设置有若干个温度传感器用以检测水箱内各个高度的水温，温度传感器将其所测得的温度转化为电信号传递给中控箱，中控箱发现若干个温度传感器所测的温度出现较大差距时，即水箱内发生水温分层现象，中控箱发送信号控制齿轮泵工作，与温度较高的温度传感器位于同一水平面的换热管上的齿轮泵转速降低，减少换热管内工质的流速，减缓换热管的放热速度，减缓水箱内与该换热管接触一侧的水温上升速度；与温度较低的温度传感器位于同一水平面的换热管上的齿轮泵转速提高，加快换热管内工质的流速，加快换热管的放热速度，加快水箱内与该换热管接触一侧的水温上升速度。实现当在水箱内出现水温分层现象后，换热装置可以通过温度传感器快速发现并通过换热管上的齿轮泵快速调控换热管内工质的流速，进而解决水温分层现象。
7.优选的，第一支管和第二支管上均设有齿轮泵。在第一支管和第二支管上设置齿轮泵，可以调节通过第一支管流入第二管程的工质的流速和通过第二支管流入第三管程的工质的流速，进而调节从进料管流入第二管程和第三管程内工质的流量，进一步避免第一管程、第二管程和第三管程内工质的散热量呈阶梯式下降。
8.优选的，还包括第一联箱、第二联箱、第三联箱和第四联箱，第一管程中的换热管一端与第一联箱连通，另一端通过第二联箱与第二管程中的换热管连通；第二管程中的换热管的另一端通过第三联箱与第三管程的一端连通，第三管程上的换热管的另一端与第四联箱连通。进料管与第一联箱连通，出料管与第四联箱连通，第一支管连通第一联箱和第二联箱，第二支管连通第一联箱和第三联箱。设置第一联箱、第二联箱、第三联箱和第四联箱，可以使工质均匀的流入第一管程、第二管程和第三管程中的每一个换热管。
9.优选的，第一管程、第二管程和第三管程盘绕在水箱上时，第一联箱和第三联箱位于同一条直线上；第二联箱和第四联箱位于同一条直线上，两条直线平行。温度传感器位于第一联箱和第三联箱所在的直线和第二联箱和第四联箱所在的直线之间。第一联箱和第三联箱位于同一条直线上；第二联箱和第四联箱位于同一条直线上，两条直线平行，使得第一管程、第二管程和第三管程在水箱侧壁上可以均匀排布。温度传感器位于第一联箱和第三联箱所在的直线和第二联箱和第四联箱所在的直线之间，防止温度传感器与换热管发生干涉。
10.优选的，齿轮的齿高不小于0.5倍的换热管内腔直径且不大于1倍的换热管内腔直径，齿轮的齿宽与换热管内腔直径相等。经实验证明，当齿轮的齿高小于0.5倍的换热管内腔直径时，换热管内的工质无法满足快速流经换热管，影响换热装置对水箱的加热速度。当齿轮的齿高大于1倍的换热管内腔直径时，会造成空间浪费，因此当齿轮的齿高不小于0.5倍的换热管内腔直径且不大于 1倍的换热管内腔直径时，在保证工质流速的同时还可以控制齿轮泵的体积。
11.优选的，外壳为“8”字形，驱动部为驱动电机。外壳为“8”字形，可以使外壳的形状更加贴合相互啮合的两个齿轮，进一步减少齿轮泵的体积。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本方案通过对换热管上齿轮泵中的齿轮转速的调整，实现当在水箱内出现水温分层现象后，换热装置可以通过温度传感器
快速发现并通过换热管上的齿轮泵快速调控换热管内工质的流速，进而解决水温分层现象。
13.通过设置第一支管和第二支管，使得流入第二管程和第三管程的工质均有一部分来自于进料管，防止第二管程内的工质经第一管程后散热量过多，第三管程内的工质经第一管程和第二管程后散热量过多，导致第一管程、第二管程和第三管程内工质的散热量呈阶梯式下降，进而导致水箱内容易出现水温分层现象。
14.通过在第一支管和第二支管上设置齿轮泵，调节通过第一支管流入第二管程的工质的流速和通过第二支管流入第三管程的工质的流速，进而调节从进料管流入第二管程和第三管程内工质的流量，进一步避免第一管程、第二管程和第三管程内工质的散热量呈阶梯式下降。
附图说明
15.图1是本实用新型的一种带流量调控的热泵热水器换热装置展开状态的结构示意图；
16.图2是本实用新型一种带流量调控的热泵热水器换热装置盘绕在水箱上的工作状态示意图；
17.图3是本实用新型一种带流量调控的热泵热水器换热装置盘绕在水箱上时的剖视图；
18.图4是本实用新型的一种带流量调控的热泵热水器换热装置的齿轮泵的内部结构图；
19.图5是本实用新型的一种带流量调控的热泵热水器换热装置的齿轮泵的外部结构图。
具体实施方式
20.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部品会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
21.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部品；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
22.下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：
23.实施例1
24.如图1-图5所示为一种带流量调控的热泵热水器换热装置的实施例1，包括盘绕在水箱1侧壁依次串联的第一管程101、第二管程102、第三管程103及齿轮泵5、温度传感器6和
中控箱。第一管程101、第二管程102和第三管程 103均包括若干换热管2。第一管程101的进料端连接有进料管3，第三管程103 的出料端连接有出料管4，第一管程101的进料端还连接有第一支管104和第二支管105，第一支管104的另一端与第二管程102进料端连通；第二支管105 的另一端与第三管程103进料端连通。齿轮泵5和温度传感器6均与中控箱电连接，齿轮泵5有若干个，若干个齿轮泵5与若干个换热管2一一对应且分别位于若干个换热管2上的进料端，温度传感器6穿过水箱1的侧壁，温度传感器6有若干个，若干个温度传感器6与若干个换热管2一一对应且分别与若干个换热管2位于同一水平面上。
25.本实施例的工作原理或工作过程：工质依次从进料管3流入第一管程101，然后依次经过第二管程102和第三管程103后从第三管程103的出料口经出料管4流出；进料管3内的工质流入第一支管104后经过第二管程102和第三管程103，然后从第三管程103的出料口经出料管4流出；进料管3内的工质还流入第二支管105后经过第三管程103，最后从第三管程103的出料口经出料管4流出。在水箱1上设置有若干个温度传感器6用以检测水箱1内各个高度的水温，温度传感器6将其所测得的温度转化为电信号传递给中控箱，中控箱发现若干个温度传感器6所测的温度出现较大差距时，即水箱1内发生水温分层现象，中控箱发送信号控制齿轮泵5工作，与温度较高的温度传感器6位于同一水平面的换热管2上的齿轮泵5转速降低，减少换热管2内工质的流速，减缓换热管2的放热速度，减缓水箱1内与该换热管2接触一侧的水温上升速度；与温度较低的温度传感器6位于同一水平面的换热管2上的齿轮泵5转速提高，加快换热管2内工质的流速，加快换热管2的放热速度，加快水箱1内与该换热管2接触一侧的水温上升速度。
26.本实施例的有益效果：本方案通过对换热管2上齿轮泵5转速的调整，实现当在水箱1内出现水温分层现象后，换热装置可以通过温度传感器6快速发现并通过换热管2上的齿轮泵5快速调控换热管2内工质的流速，进而解决水温分层现象。通过设置第一支管104和第二支管105，使得流入第二管程102 和第三管程103的工质均有一部分来自于进料管3，防止第一管程101、第二管程102和第三管程103内工质温差过大，使水箱1内出现水温分层现象。
27.实施例2
28.一种带流量调控的热泵热水器换热装置的实施例2，如图1-图3所示，对换热装置的结构进一步限定。
29.具体的，第一支管104和第二支管105上均设有齿轮泵5。还包括第一联箱106、第二联箱107、第三联箱108和第四联箱109，第一管程101中的换热管2一端与第一联箱106连通，另一端通过第二联箱107与第二管程102中的换热管2连通；第二管程102中的换热管2的另一端通过第三联箱108与第三管程103的一端连通，第三管程103上的换热管2的另一端与第四联箱109连通。进料管3与第一联箱106连通，出料管4与第四联箱109连通，第一支管 104连通第一联箱106和第二联箱107，第二支管105连通第一联箱106和第三联箱108。第一管程101、第二管程102和第三管程103盘绕在水箱1上时，第一联箱106和第三联箱108位于同一条直线上；第二联箱107和第四联箱109 位于同一条直线上，两条直线平行。温度传感器6位于第一联箱106和第三联箱108所在的直线和第二联箱107和第四联箱109所在的直线之间。
30.本实施例的有益效果：在第一支管104和第二支管105上设置齿轮泵5，可以调节通过第一支管104流入第二管程102的工质的流速和通过第二支管105 流入第三管程103的工
质的流速，进而调节从进料管3流入第二管程102和第三管程103内工质的流量，进一步避免第一管程101、第二管程102和第三管程103内工质的散热量呈阶梯式下降。设置第一联箱106、第二联箱107、第三联箱108和第四联箱109，可以使工质均匀的流入第一管程101、第二管程102 和第三管程103中的每一个换热管2。第一联箱106和第三联箱108位于同一条直线上；第二联箱107和第四联箱109位于同一条直线上，两条直线平行，使得第一管程101、第二管程102和第三管程103在水箱1侧壁上可以均匀排布。温度传感器6位于第一联箱106和第三联箱108所在的直线和第二联箱107 和第四联箱109所在的直线之间，防止温度传感器6与换热管2发生干涉。
31.实施例3
32.一种带流量调控的热泵热水器换热装置的实施例3，在实施例1或实施例2 的基础上，如图4-图5所示，对齿轮泵5的结构进一步限定。
33.具体的，齿轮泵5中的齿轮502的齿高为0.8倍的换热管2内腔直径，且齿轮泵5中的齿轮502的齿宽与换热管2内腔直径相等。齿轮泵5上的外壳501 为“8”字形，齿轮泵5的驱动部503为驱动电机。
34.本实施例的有益效果：当齿轮502的齿高小于0.5倍的换热管2内腔直径时，换热管2内的工质无法满足快速流经换热管2，影响换热装置对水箱1的加热速度。当齿轮502的齿高大于1倍的换热管2内腔直径时，会造成空间浪费，因此当齿轮502的齿高不小于0.5倍的换热管2内腔直径且不大于1倍的换热管2内腔直径时，在保证工质流速的同时还可以控制齿轮泵5的体积。外壳501为“8”字形，可以使外壳501的形状更加贴合相互啮合的两个齿轮502，进一步减少齿轮泵5的体积。
35.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种带流量调控的热泵热水器换热装置，包括盘绕在水箱(1)侧壁依次串联的第一管程(101)、第二管程(102)和第三管程(103)，第一管程(101)、第二管程(102)和第三管程(103)均包括若干换热管(2)，所述第一管程(101)的进料端连接有进料管(3)，所述第三管程(103)的出料端连接有出料管(4)，其特征在于，所述第一管程(101)的进料端还连接有第一支管(104)和第二支管(105)，所述第一支管(104)的另一端与所述第二管程(102)进料端连通；所述第二支管(105)的另一端与所述第三管程(103)进料端连通，还包括齿轮泵(5)、温度传感器(6)和中控箱，所述齿轮泵(5)和所述温度传感器(6)均与所述中控箱电连接，所述齿轮泵(5)有若干个，若干个所述齿轮泵(5)与若干个所述换热管(2)一一对应且分别位于若干个所述换热管(2)上的进料端，所述温度传感器(6)穿过所述水箱(1)的侧壁，所述温度传感器(6)有若干个，若干个所述温度传感器(6)与若干个所述换热管(2)一一对应且分别与若干个所述换热管(2)位于同一水平面上。2.根据权利要求1所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，第一支管(104)和所述第二支管(105)上均设有所述齿轮泵(5)。3.根据权利要求1所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，还包括第一联箱(106)、第二联箱(107)、第三联箱(108)和第四联箱(109)，所述第一管程(101)中的换热管(2)一端与第一联箱(106)连通，另一端通过第二联箱(107)与所述第二管程(102)中的换热管(2)连通；所述第二管程(102)中的换热管(2)的另一端通过第三联箱(108)与第三管程(103)的一端连通，所述第三管程(103)上的换热管(2)的另一端与所述第四联箱(109)连通。4.根据权利要求3所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，所述进料管(3)与所述第一联箱(106)连通，所述出料管(4)与所述第四联箱(109)连通，所述第一支管(104)连通所述第一联箱(106)和所述第二联箱(107)，所述第二支管(105)连通所述第一联箱(106)和所述第三联箱(108)。5.根据权利要求3所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，所述第一管程(101)、所述第二管程(102)和所述第三管程(103)盘绕在所述水箱(1)上时，所述第一联箱(106)和所述第三联箱(108)位于同一条直线上；所述第二联箱(107)和所述第四联箱(109)位于同一条直线上，两条直线平行。6.根据权利要求5所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，所述温度传感器(6)位于所述第一联箱(106)和所述第三联箱(108)所在的直线和所述第二联箱(107)和所述第四联箱(109)所在的直线之间。7.根据权利要求1-2任一所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，所述齿轮泵(5)中齿轮(502)的齿高不小于0.5倍所述换热管(2)的内腔直径且不大于1倍所述换热管(2)的内腔直径。8.根据权利要求7所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，所述齿轮泵(5)中齿轮(502)的齿宽与所述换热管(2)内腔直径相等。9.根据权利要求8所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，所述齿轮泵(5)中外壳(501)为“8”字形，两个所述齿轮(502)分别位于所述外壳(501)的两端。10.根据权利要求9所述的一种带流量调控的热泵热水器换热装置，其特征在于，所述齿轮泵(5)中驱动部(503)为驱动电机，所述驱动电机的转轴与两个所述齿轮(502)中的一
个连接。

技术总结

本实用新型涉及一种带流量调控的热泵热水器换热装置，包括均具有若干换热管的第一管程、第二管程、第三管程、位于换热管进料端的齿轮泵、用以监测水箱内各个高度水的温度的温度传感器和与齿轮泵电连接的中控箱。当中控箱发现各温度传感器所测的温度出现较大差距时，发送信号给齿轮泵，通过对换热管上齿轮泵中转速的调整，来调整换热管内工质的流速，通过换热管内工质流速的调整来控制换热管内工质的放热速度，进而控制水箱内的水温，实现当出现水温分层现象后快速的通过流量调控来解决水温分层现象。分层现象。分层现象。