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即熱式一體化節能淋浴裝置.pdf

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即熱式 一體化 節能 淋浴 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201510283061.8

申請日:

2015.05.28

公開號:

CN104896734A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):F24H 4/02申請公布日:20150909|||實質審查的生效IPC(主分類):F24H 4/02申請日:20150528|||公開
IPC分類號: F24H4/02; F24H9/00; F25B27/02; F25B41/06; F25B49/02; F25B43/00 主分類號: F24H4/02
申請人: 孟偉
發明人: 孟偉; 孟誠博; 陳歲生; 樓曉春; 岑凱凱
地址: 310018浙江省杭州市江干區學源街68號
優先權:
專利代理機構: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙)11411 代理人: 曾少麗
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510283061.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.04.24|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及即熱式一體化節能淋浴裝置,所述結構包括廢水收集裝置、雙內紊流式換熱器、熱泵單元、預熱加熱裝置、排空裝置和淋浴房本體;所述廢水收集裝置包括淋浴廢水池和第一過濾器;所述的雙內紊流式換熱器包括第一水泵、第二自來水進水口、金屬導熱管和螺旋導向管;所述的熱泵單元包括冷凝器和蒸發器;所述的預熱加熱裝置包括截止閥、預熱加熱器、第二水泵和單向閥門;所述的排空裝置包括電磁閥和第一自來水進水口;所述的金屬導熱管的外表面設置成周期性波動型,所述的金屬導熱管外均勻纏繞有螺旋導向管。本發明提出的淋浴裝置通過換熱器和熱泵單元對淋浴廢水進行二次回收利用,換熱效果高,節能效果顯著,廢水余熱回收效率高。

權利要求書

權利要求書
1.  即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述結構包括廢水收集裝置、雙內紊流式換熱器、熱泵單元、預熱加熱裝置、排空裝置和淋浴房本體;所述廢水收集裝置包括淋浴廢水池和第一過濾器;所述的雙內紊流式換熱器包括第一水泵、第二自來水進水口、金屬導熱管和螺旋導向管;所述的熱泵單元包括冷凝器和蒸發器;所述的預熱加熱裝置包括截止閥、預熱加熱器、第二水泵和單向閥門;所述的排空裝置包括電磁閥和第一自來水進水口;所述的金屬導熱管的外表面設置成周期性波動型,所述的金屬導熱管外均勻纏繞有螺旋導向管。

2.  根據權利要求1所述的即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述的冷凝器和蒸發器之間設置有壓縮機、溫度傳感器、膨脹閥和第二過濾器,所述的壓縮機、溫度傳感器、膨脹閥和第二過濾器形成一個循環回路,所述的循環回路內設置有冷媒,所述蒸發器一端設有廢水出口,所述冷凝器一端設有水量調節裝置。

3.  根據權利要求2所述的即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述的冷媒在所述壓縮機的作用下完成升壓升溫過程,再進入所述冷凝器后釋放出高溫熱量二次加熱冷自來水,后經過所述第二過濾器、所述膨脹閥、所述蒸發器時壓力下降,同時從淋浴廢水中吸熱,再回到所述壓縮機開始新的循環。

4.  根據權利要求1所述的即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述的第二自來水進水口中的冷自來水依次通過所述金屬導熱管、所述螺旋導向管、所述冷凝器,將淋浴廢水和所述冷媒內的熱量吸收,最后進入所述預熱加熱裝置進行再次加熱。

5.  根據權利要求1所述的即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述預熱加熱器、所述單向閥門、所述雙內紊流式換熱器、所述熱泵單元和所述第二水泵通過連接管道形成一個循環預熱加熱回路,所述的循環預熱加熱回路在截止閥關閉的情況下,開啟預熱加熱器和第二水泵,將管道內冷水不斷加熱并循環。

6.  根據權利要求5所述的即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述的循環預熱加熱回路一端設有所述截止閥和淋浴噴頭,所述的預熱加熱器內設有以微處理控制單元為核心的溫度調節裝置。

7.  根據權利要求6所述的即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述的微處理控制單元根據進水溫度、水流量、出水溫度、設定溫度這些數據量,實時計算出需要輸出功率,并通過光耦隔離,調節可控硅導通角大小,實現熱量補充及最終出水溫度的恒溫控制。

8.  根據權利要求1所述的即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述的排空裝置先打開電磁閥,再通過第一自來水進水口注入自來水的沖擊將管內空氣排出。

9.  根據權利要求1所述的即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述的淋浴廢水池中的淋浴廢水依次通過所述第一過濾器、所述雙內紊流式換熱器、所述蒸發器,將淋浴廢水內的熱量傳遞給淋浴裝置的冷自來水,最后從廢水出口排出。

說明書

說明書即熱式一體化節能淋浴裝置
技術領域
本發明涉及一種即熱式一體化節能淋浴裝置,特別涉及一種具有結構緊湊,節能效果顯著,即開即熱,舒適度高的即熱式一體化節能淋浴裝置。屬于機電一體化領域,適用于家庭環境,也適用于學生宿舍、賓館等公共場所,特別適用于對淋浴時對節能、舒適、衛生要求較高的場所淋浴裝置的選擇,也可替換現有的燃氣熱水器。
背景技術
熱水器早已進入千家萬戶,在人們日常生活中扮演著十分重要的角色。為了節能和節水,大部分家庭洗澡都采用淋浴,淋浴時需將冷的自來水加熱到42℃左右供人使用,但淋浴后廢水的溫度還有35℃左右,這些含有大量熱能的廢水將直接通過下水道排放,浪費很大。如果能將淋浴廢水中的熱量回收用于加熱自來水,則可以大大降低熱水器的能量消耗。
目前包括空氣源在內的電熱水器,基本以儲水式為主,儲水式熱水器的優點是采用較小功率,對供電線路要求低,安裝簡單。但其缺點也是非常明顯的,主要包括:1)因為加熱功率限制,儲水式熱水器的加熱時間很長。這類淋浴設備,受供電線路限制,為避免大功率用電,往往采用螞蟻搬家的辦法,化整為零,以較小功率緩慢加熱的方式,顯著延長了加熱時間。這就造成首次使用時,需要花費1-3小時左右時間等待冷水加熱,無法做到即開即用。2)儲水式熱水器的儲水桶占用空間較大,造成安裝使用不便。3)儲水式熱水器的熱水用完前無預警,造成中途無熱水供應。不能連續使用超出額定容量的水量,如果家庭人多,洗澡中途還需等待。4)儲水式熱水器長時間的保溫也還需要浪費大量的能源,而且容易滋生細菌,造成二次水污染,使淋浴熱水的衛生條件變差。
目前也有一些電熱水器中安裝有雙內紊流式換熱器來進行對淋浴廢水熱量的回收利用,但現在內外多數換熱設備使用的金屬導熱管都是圓管、橢圓管。但由于這種類型的管道內壁面始終平行軸線,使得流體通過時不易形成紊流,影響了流體與管道內壁面的熱交換。水流在傳統的光滑金屬管式換熱管,內流 動時,往往以層流的形式出現,水流的溫度梯度較大,換熱效果不明顯、熱交換效率低、流體通過不易形成紊流。還有現有技術中淋浴廢水經過換熱器進行熱交換后直接排出,還殘留有一部分殘余的熱能,廢水余熱回收效率較低。
目前已有可回收淋浴廢水部分熱量的淋浴系統(ZL:201410463319.8),包括淋浴噴頭、淋浴熱水管道、淋浴加熱器、淋浴用冷水進口管道,淋浴噴頭連接淋浴熱水管道,淋浴熱水管道連接淋浴加熱器,淋浴加熱器通過閥門連接淋浴用冷水進口管道,閥門兩端的淋浴用冷水進口管道上并聯連接有用于獲取淋浴廢水的熱量的淋浴廢水熱量回收裝置。該發明通過換熱管道獲得來將淋浴廢水的熱量傳遞給冷自來水,然后再到淋浴加熱器中進一步被加熱成淋浴熱水,得到所需的淋浴用水。該結構在適宜的條件下具有較好的效果,但只對淋浴廢水進行一次吸收,廢水余熱回收效率較低。
綜上所述,為解決現有技術中存在的加熱時間過長、熱交換效率低、廢水余熱回收效率較低、即開即用功能弱等問題,目前亟需發明一種具有結構緊湊,節能效果顯著,即開即熱性能強,舒適度高,節約水資源,換熱效率高,實用性強的新型即熱式一體化節能淋浴裝置。
發明內容
本發明提出即熱式一體化節能淋浴裝置,解決現有技術中存在的加熱時間過長、熱交換效率低、廢水余熱回收效率較低、即開即用功能弱等問題。
本發明的技術方案是這樣實現的:
即熱式一體化節能淋浴裝置,其特征在于所述結構包括廢水收集裝置、雙內紊流式換熱器、熱泵單元、預熱加熱裝置、排空裝置和淋浴房本體;所述廢水收集裝置包括淋浴廢水池和第一過濾器;所述的雙內紊流式換熱器包括第一水泵、第二自來水進水口、金屬導熱管和螺旋導向管;所述的熱泵單元包括冷凝器和蒸發器;所述的預熱加熱裝置包括截止閥、預熱加熱器、第二水泵和單向閥門;所述的排空裝置包括電磁閥和第一自來水進水口;所述的金屬導熱管的外表面設置成周期性波動型,所述的金屬導熱管外均勻纏繞有螺旋導向管。
進一步地,所述的冷凝器和蒸發器之間設置有壓縮機、溫度傳感器、膨脹閥和第二過濾器,所述的壓縮機、溫度傳感器、膨脹閥和第二過濾器形成一個 循環回路,所述的循環回路內設置有冷媒,所述蒸發器一端設有廢水出口,所述冷凝器一端設有水量調節裝置。
上述的冷媒在所述壓縮機的作用下完成升壓升溫過程,再進入所述冷凝器后釋放出高溫熱量二次加熱冷自來水,后經過所述第二過濾器、所述膨脹閥、所述蒸發器時壓力下降,同時從淋浴廢水中吸熱,再回到所述壓縮機開始新的循環。
進一步地,所述的第二自來水進水口中的冷自來水依次通過所述金屬導熱管、所述螺旋導向管、所述冷凝器,將淋浴廢水和所述冷媒內的熱量吸收,最后進入所述預熱加熱裝置進行再次加熱。
所述的預熱加熱器、所述單向閥門、所述雙內紊流式換熱器、所述熱泵單元和所述第二水泵通過連接管道形成一個循環預熱加熱回路,所述的循環預熱加熱回路在截止閥關閉的情況下,開啟預熱加熱器和第二水泵,將管道內冷水不斷加熱并循環。
所述的循環預熱加熱回路一端設有所述截止閥和淋浴噴頭,另一端設有水量調節裝置,所述的預熱加熱器內設有以微處理控制單元為核心的溫度調節裝置。
所述的微處理控制單元根據進水溫度、水流量、出水溫度、設定溫度這些數據量,實時計算出需要輸出功率,并通過光耦隔離,調節可控硅導通角大小,實現熱量補充及最終出水溫度的恒溫控制。
所述的排空裝置先打開電磁閥,再通過第一自來水進水口注入自來水的沖擊將管內空氣排出。
所述的淋浴廢水池中的淋浴廢水依次通過所述第一過濾器、所述雙內紊流式換熱器、所述蒸發器,將淋浴廢水內的熱量傳遞給淋浴裝置的冷自來水,最后從廢水出口排出。
本發明具有以下的特點和有益效果:
(1)本發明設計了以金屬導熱管及螺旋導向管為基礎的高效雙內紊流式換熱器,使廢水中的余熱盡可能多的傳導給自來水,充分利用廢水中的余熱。熱量的循環利用,節約大量電能。再引入熱泵單元技術,二次吸收廢水熱量,提 高廢水熱能利用效率。雙內紊流式換熱器與熱泵單元的組合,顯著提高換熱效率,增強實用性,節能效果顯著。
(2)本發明增設預熱加熱裝置進行冷水的初始預熱。當冷水預熱30秒之后,即可輸出熱水,隨后系統在熱泵、高效雙內紊流式換熱器的作用下便可實現“自給自足”,即開即熱性強。
(3)雙內紊流式換熱器中采用電子換向的無刷直流磁力水泵,無碳刷磨損,磁力驅動,解決了轉軸的密封防水、磨損問題,可免維護運行。在預熱加熱器處設計了漏電保護裝置以及可靠的接地裝置,防止淋浴過程有漏電危險,提高了安全性。
(4)將金屬導熱管加工為直徑由小變大又由大變小的周期性波動結構,當水流經過時會出現很明顯的紊流現象,極大增加水流的紊流特性,改善水流的溫度梯度,提高換熱效果。并在金屬導熱管外纏繞一條塑料導向管,將水流由原來的直線流動導向成螺旋流動,因為水的總流量沒有改變,螺旋運動后,水流的流程增加,流速必然也增加,強化紊流效果。同時導向管還起到一個定位支撐作用。并將換熱器管道盤成圓圈,占用空間小,同時金屬導熱管耐腐蝕能力強,壽命長。
(5)本發明在排水裝置里設計電磁閥來連通自來水和水泵與換熱器的接口處,將電磁閥先打開2秒鐘,管內的空氣在自來水的沖擊下將被排空,電磁閥關閉后,水泵就可以順利將水排出,實現水泵順利排水。
(6)本發明通過雙內紊流式換熱器、熱泵單元與預熱加熱裝置的組合,使使用者無需等待漫長的冷水預熱時間,即開即熱性強,達到想洗就洗、想洗多久就洗多久的使用效果,舒適度高。即時加熱的特點可防止電熱水器內細菌滋生,減少二次污染。節能效果顯著,節約能耗達到94.6%。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動性的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明即熱式一體化節能淋浴裝置一個實施例的結構示意圖;
圖2為本發明即熱式一體化節能淋浴裝置一個實施例結構俯視圖;
圖3為本發明即熱式一體化節能淋浴裝置中雙內紊流式換熱器的結構示意圖。
圖中,1-淋浴廢水池;2-第一過濾器;3-第一水泵;4-電磁閥;5-第一自來水進水口;6-自來水進水閥;7-第二自來水進水口;8-金屬導熱管;9-螺旋導向管;10-第二過濾器;11-膨脹閥;12-冷凝器;13-蒸發器;14-廢水出口;15-壓縮機;16-溫度傳感器;17-水量調節裝置;18-預熱加熱裝置;19-漏電保護裝置;20-電源插頭;21-淋浴噴頭;22-雙內紊流式換熱器;23-螺旋式水流;24-截止閥;25-預熱加熱器;26-溫度調節裝置;27-第二水泵;28-單向閥門;29-連接管道。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。
參照圖1所示的即熱式一體化節能淋浴裝置一個實施例的結構示意圖。即熱式一體化節能淋浴裝置包括廢水收集裝置、雙內紊流式換熱器22、熱泵單元、預熱加熱裝置18、排空裝置和淋浴房本體。廢水收集裝置包括淋浴廢水池1和第一過濾器2,第一過濾器2采用不銹鋼網制作。
參照圖3所示的即熱式一體化節能淋浴裝置中雙內紊流式換熱器的結構示意圖。雙內紊流式換熱器22包括第一水泵3、第二自來水進水口7、自來水進水閥6、金屬導熱管8和螺旋導向管9;金屬導熱管8的外表面設置成周期性波動型,改善了水流的溫度梯度,提高了換熱效果,極大增加了水流的紊流特性,金屬導熱管8外均勻纏繞有螺旋導向管9,將水流由原來的直線流動導向成螺旋流動,因為水的總流量沒有改變,螺旋運動后,水流的流程增加,流速必然也增加,強化紊流效果。第一水泵3采用尺寸為90mm×99mm×40mm,型號為4509的無刷直流水泵,輸入功率為31W。螺旋導向管9采用長度30米,直徑3mm,進行過防腐蝕處理的塑料管或金屬管。金屬導熱管8采用長度為20m, 內側直徑12mm,外側直徑15.5mm的不銹鋼管。螺旋式水流23是淋浴廢水池1中淋浴廢水依次通過第一水泵3、螺旋導向管9形成。
參照圖2所示的即熱式一體化節能淋浴裝置一個實施例結構俯視圖。雙內紊流式換熱器22盤成圓圈,通過金屬導熱管8的導熱作用,將淋浴廢水內的熱量傳遞給冷自來水,同時金屬導熱管8耐腐蝕能力強,壽命長。
熱泵單元包括冷凝器12和蒸發器13。冷凝器12的型號是118HD020。冷凝器12和蒸發器13之間設置有壓縮機15、溫度傳感器16、膨脹閥11和第二過濾器10,壓縮機15、溫度傳感器16、膨脹閥11和第二過濾器10形成一個循環回路,循環回路內設置有冷媒。蒸發器13采用型號為118HD020的高效罐。壓縮機8采用輸出功率為1.1kw的渦旋式壓縮機。膨脹閥11采用型號為RF22-φ1.5的內平衡式膨脹閥。第二過濾器10采用銅材定制形成。蒸發器13一端設有廢水出口14,冷凝器12一端設有水量調節裝置17。
冷媒在所述壓縮機15的作用下完成升壓升溫過程,再進入所述冷凝器12后釋放出高溫熱量加熱冷自來水,后再經過第二過濾器10、膨脹閥11、蒸發器13時壓力下降,同時從淋浴廢水中吸熱,回到壓縮機15開始新的循環。
排空裝置包括電磁閥4和第一自來水進水口5;排空裝置通過打開電磁閥42~4秒,并通過第一自來水進水口4注入自來水的沖擊將管內空氣排出。再關閉電磁閥4后,第一水泵3就可以順利將水排出,實現順利排水。在排水裝置里設計電磁閥4來連通自來水和第一水泵3與雙內紊流式換熱器22的接口處,將電磁閥4先打開2秒鐘,管內的空氣在自來水的沖擊下將被排空,電磁閥4關閉后,第一水泵3就可以順利將水排出,實現順利排水。
預熱加熱裝置18包括預熱加熱器25、第二水泵27和單向閥門28;預熱加熱器25、單向閥門28、雙內紊流式換熱器22、熱泵單元和第二水泵27通過連接管道29形成一個循環預熱加熱回路,循環預熱加熱回路在截止閥24關閉的情況下,開啟預熱加熱器25和第二水泵27,將管道內冷水不斷加熱并循環。
循環預熱加熱回路一端設有截止閥24和淋浴噴頭21,另一端設有水量調節裝置17,預熱加熱器25內設有以微處理控制單元為核心的溫度調節裝置26。微處理控制單元根據進水溫度、水流量、出水溫度、設定溫度這些數據量,實時計算出需要輸出功率,并通過光耦隔離,調節可控硅導通角大小,實現熱量 補充及最終出水溫度的恒溫控制。第二水泵27采用尺寸為90mm×99mm×40mm,型號為4509的無刷直流水泵,輸入功率為31W,揚程9m。預熱加熱裝置18的一端還設有漏電保護裝置19和電源插頭20。在預熱加熱器18處設計了漏電保護裝置19以及可靠的接地裝置,防止淋浴過程有漏電危險,提高了安全性。
淋浴廢水池1中的淋浴廢水依次通過第一過濾器2、雙內紊流式換熱器22、蒸發器13,將淋浴廢水內的熱量傳遞給冷自來水,最后從廢水出口14排出。
第二自來水進水口7中的冷自來水依次通過金屬導熱管8、冷凝器12,從淋浴廢水和冷媒中吸收熱量,最后進入預熱加熱裝置18進行最后的熱量補充,達到所需溫度。當冷水預熱30秒之后,即可輸出熱水,隨后裝置在熱泵單元、雙內紊流式換熱器22的作用下便可實現“自給自足”,即開即熱性強。
本發明通過雙內紊流式換熱器22、熱泵單元與預熱加熱裝置18的組合,使使用者無需等待漫長的冷水預熱時間,即開即熱性強,達到想洗就洗、想洗多久就洗多久的使用效果,舒適度高。即時加熱的特點可防止電熱水器內細菌滋生,減少二次污染。節能效果顯著,節約能耗達到94.6%。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

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