專利名稱：熱交換器和合并熱交換器的熱水器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱交換器和合并了熱交換器的熱水器。本發(fā)明主要開發(fā)用于家用和商業(yè)的熱水器，并且將關于這些應用來描述本發(fā)明。 但是，本發(fā)明不限于這些特殊應用，并且還適合用于使用除了水之外的熱傳導流體的熱交換器。
背景技術：
已經(jīng)知道了用于具有空心的，大致狹長的，U形配置的熱水器的熱交換器。該類型的熱交換器具有均靠近熱水器水箱的頂部的入口和出口，并且熱交換器的長度稍小于熱水器水箱的高度。高溫熱交換流體從熱交換器的入口向下流動至熱水器水箱的底部附近。然后，熱交換流體被引導在大致相反的向上的方向，并從水箱的底部流動至水箱的頂部，并因此流至熱交換器的出口。當熱交換流體經(jīng)過熱交換器時，其加熱熱交換器，然后熱交換器將熱傳遞至周圍的水，從而升高周圍水的溫度。當這發(fā)生時，熱交換流體的溫度會下降。在這個過程中，熱交換流體的下降溫度可能等于周圍水的上升溫度。因此，在熱交換器中從該點向前，熱傳遞反向，熱量從(較熱)的水傳遞至(較冷)的傳熱介質。這樣浪費了能量，降低了熱交換器的效率并因此降低了熱水器總體的效率。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是基本克服或者至少改善以上缺陷。發(fā)明概述相應地，在第一方面，本發(fā)明提供了一種用于熱水器的熱交換器，該熱交換器包括第一部分，熱交換介質流過所述第一部分；以及第二部分，所述熱交換介質流過所述第二部分，其中所述第一部分的長度的大多數(shù)與待加熱物質直接熱交換接觸，并且所述第二部分的長度的大多數(shù)包裹有絕緣材料。在第二方面，本發(fā)明提供了一種用于熱水器的熱交換器，該熱交換器包括第一部分，熱交換介質流過所述第一部分；以及第二部分，所述熱交換介質流過所述第二部分，其中所述第一部分的長度的大多數(shù)與待加熱物質直接熱交換接觸，并且所述第二部分的長度的大多數(shù)與待加熱物質大體上熱隔離。在第三方面，本發(fā)明提供了一種熱水器，其包括水箱，適于容納水；在所述水箱內的熱交換器，所述熱交換器包括第一部分和第二部分，熱交換介質大體上沿第一方向流過所述第一部分，所述熱交換介質大體上沿第二方向流過所述第二部分，所述第二方向大體上與所述第一方向相反，
其中所述第一部分的長度的大多數(shù)與所述水箱中的水直接熱交換接觸，并且所述第二部分的長度的大多數(shù)包裹絕緣材料。在第四方面，本發(fā)明提供了一種熱水器，其包括水箱，適于容納水；在所述水箱內的熱交換器，所述熱交換器包括第一部分和第二部分，熱交換介質大體上沿第一方向流過所述第一部分，所述熱交換介質大體上沿第二方向流過所述第二部分，所述第二方向大體上與所述第一方向相反，其中所述第一部分的長度的大多數(shù)與所述水箱中的水直接熱交換接觸，并且所述第二部分的長度的大多數(shù)與待加熱物質大體上熱隔離。優(yōu)選地，在所述第一部分中，所述熱交換介質大體上沿第一方向流過所述第一部分，在所述第二部分中，所述熱交換介質大體上沿第二方向流過所述第二部分，所述第二方向大體上與所述第一方向相反。優(yōu)選地，所述第二部分的基本全部長度都包裹絕緣材料。優(yōu)選地，所述第二部分的基本全部長度都與待加熱物質大體上熱隔離。在一種形式中，所述熱交換器的第一部分是空心圓柱體，最優(yōu)選地由盤管形成，并且所述第二部分是大致筆直的管，最優(yōu)選地被放置在所述空心圓柱體內。在另一種形式中，所述熱交換器第一部分是大致筆直的管，最優(yōu)選地具有外部附接至其上的熱交換翼片，并且所述第二部分是大致筆直的管。所述熱交換器的第一部分優(yōu)選包括入口，該入口最優(yōu)選具有與其基本鄰近的絕緣材料的長度。熱交換器的第二部分優(yōu)選包括出口，該出口最優(yōu)選具有與其大體上鄰近的絕緣材料的長度。所述熱交換器優(yōu)選為大致狹長的U形形狀。所述熱交換器優(yōu)選包括第三部分，所述第三部分將所述第一部分的下游端連接至所述第二部分的上游端。絕緣材料優(yōu)選為在外殼內的氣隙，該外殼最優(yōu)選為與熱交換器材料類似材料的圓柱形殼。可選地，絕緣材料是應用于所述第二部分的外表面的固體或半固體絕緣材料，例如具有與所述熱交換器材料相比較低的傳熱系數(shù)的緊密耦合聚合物。


現(xiàn)在僅通過實施例來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其中圖1是熱交換器的第一實施方式的立體圖；圖2是在圖1中所示的熱交換器的放大局部立體圖；圖3是熱交換器的第二實施方式的立體圖；以及圖4是在圖3中所示的熱交換器的放大局部視圖。
具體實施例方式圖1示出了適于在25至500升容量的家用熱水器中使用的空心熱交換器10的第一實施方式。熱交換器10具有大致狹長的U形配置。熱交換器10具有第一部分12和第二部分14，第一部分12與第二部分14通過第三部分16相連。熱交換器10還具有入口 18
5和出口 20，入口 18和出口 20均被放置在熱水器的水箱之外，靠近其上端。第一部分12的長度的大多數(shù)具有附接至其上的外部熱交換翼片22，以增加其傳熱表面面積。第二部分14的長度的大多數(shù)包裹絕緣材料，該絕緣材料在第二部分14的外部和銅柱對的內部之間為氣隙的形式。圓柱24的底部相對于第二部分14的外部，鄰近其底部被密封。第一部分12鄰近入口 18的較小段沈也包裹類似的絕緣材料，以當?shù)谝徊糠?12的這段在水箱之外時，阻止向大氣的熱損失?？梢詫⒉煌慕饘儆糜趫A柱對，但是類似的金屬降低了腐蝕風險。熱交換器10的第一部分12、第二部分14和第三部分16的空心材料優(yōu)選由雙壁銅管構建，這種雙壁銅管的描述可以在申請人的第PCT/AU2006/001086號國際PCT專利申請中找到。雙壁銅管具有6-8mm的外徑。熱交換器10穿過水箱的上端中的開口，通常被安裝在熱水器的水箱中，并且延伸通過水箱的基本全部長度。在使用中，相對高溫的熱交換器流體被泵送進熱交換器10的入口 18，并且通過第一部分12的長度以大致向下的方向流動。當熱交換流體經(jīng)過第一部分12時，熱能通過第一部分12的壁被傳遞，并也通過翼片22被傳遞，使得周圍水的溫度升高。當熱交換流體到達第一部分12的底部時，其經(jīng)過第三部分16并進入第二部分14中。然后，流體以朝向出口 20的相反的向上方向經(jīng)過第二部分14。在熱交換器流體通過第一部分12的過程中，熱交換器流體將溫度降低至與水箱中的(在加熱的)水的溫度近似相等的水平。當熱交換流體流經(jīng)第二部分14的長度時，絕緣材料14阻止(或至少最小化)從已加熱水到熱交換流體的實質熱傳遞。這導致了從熱交換流體到水的熱傳遞的改進，從而提高了熱交換器的效率，并因此提高了熱水器總體的效率。在圖3和4中示出了熱交換器30的第二實施方式。熱交換器30與在圖1和2中示出的熱交換器10類似，并且類似特征由類似參考標號表示。但是，在熱交換器30中，通過將第一部分12的長度的大多數(shù)形成為緊密纏繞的螺旋配置的圓筒，使第一部分12的熱交換表面面積增加。此外，在熱交換器30中，絕緣的第二部分14被放置在圓柱形的第一部分12內。熱交換器30的第一部分12、第二部分14和第三部分16再次由在以上提及的PCT 申請中描述的雙壁銅管形成。熱交換器30的運行也與關于熱交換器10的先前描述大體上相同。但是，當流過第一部分12的熱交換流體仍以向下方向總體通過時，其這樣做地同時作螺旋形運動。為了使效率最大化，熱交換器10和30被配置成使得，在使用中，制冷劑的凝點處于第一部分12的底部，以便使制冷劑以液體形式進入絕緣的第二部分14中。盡管所描述的本發(fā)明參考了優(yōu)選實施方式，但是本領域技術人員應該理解，本發(fā)明可以被包含在許多其它形式中。例如，絕緣材料可以是具有與熱交換器材料相比相對較低的傳熱系數(shù)的緊密耦合的聚合物。還有，熱交換器的第一、第二和第三部分可以由單壁管制成。
權利要求
1.一種用于熱水器的熱交換器，該熱交換器包括 第一部分，熱交換介質流過所述第一部分；以及第二部分，所述熱交換介質流過所述第二部分，其中所述第一部分的長度的大多數(shù)與待加熱物質直接熱交換接觸，并且所述第二部分的長度的大多數(shù)包裹在絕緣材料中。
2.一種用于熱水器的熱交換器，該熱交換器包括 第一部分，熱交換介質流過所述第一部分；以及第二部分，所述熱交換介質流過所述第二部分，其中所述第一部分的長度的大多數(shù)與待加熱物質直接熱交換接觸，并且所述第二部分的長度的大多數(shù)與待加熱物質基本上熱隔離。
3.一種熱水器，包括 水箱，適于容納水；在所述水箱內的熱交換器，所述熱交換器包括第一部分和第二部分，熱交換介質通過所述第一部分在第一方向大致流動，在所述第二部分中的所述熱交換介質在第二方向大致流動，所述第二方向與所述第一方向大致相反，其中所述第一部分的長度的大多數(shù)與所述水箱中的水直接熱交換接觸，并且所述第二部分的長度的大多數(shù)包裹絕緣材料。
4.一種熱水器，其包括 水箱，適于容納水；在所述水箱內的熱交換器，所述熱交換器包括第一部分和第二部分，熱交換介質大體上沿第一方向流過所述第一部分，所述熱交換介質大體上沿第二方向流過所述第二部分， 所述第二方向大體上與所述第一方向相反，其中所述第一部分的長度的大多數(shù)與所述水箱中的水直接熱交換接觸，并且所述第二部分的長度的大多數(shù)與待加熱物質大體上熱隔離。
5.如以上權利要求中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中，在所述第一部分中，所述熱交換介質大體上沿第一方向流動，并且在所述第二部分中，所述熱交換介質大體上沿第二方向流動，所述第二方向與所述第一方向大致相反。
6.如權利要求1、3或5所述的熱交換器或熱水器，其中所述第二部分的基本全部長度都包裹在絕緣材料。
7.如權利要求2、4或5所述的熱交換器或熱水器，其中所述第二部分的基本全部長度都與待加熱物質基本上熱隔離。
8.如以上權利要求中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述熱交換器的第一部分是空心圓柱體并且所述第二部分是大致筆直的管。
9.如權利要求8所述的熱交換器或熱水器，其中所述空心圓柱體由盤管形成。
10.如權利要求8或9所述的熱交換器或熱水器，其中所述第二部分被放置在所述空心圓柱體內。
11.如權利要求1至7中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述熱交換器的第一部分是大致筆直的管并且所述第二部分是大致筆直的管。
12.如以上權利要求中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述熱交換器的第一部分具有外部附接至其上的熱交換翼片。
13.如以上權利要求中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述熱交換器的第一部分包括入口。
14.如權利要求13所述的熱交換器或熱水器，其中所述入口具有與其大體上鄰近的絕緣材料的長度。
15.如以上權利要求中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述熱交換器的第二部分包括出口。
16.如權利要求15所述的熱交換器或熱水器，其中所述出口具有與其大體上鄰近的絕緣材料的長度。
17.如以上權利要求中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述熱交換器為大致狹長的U形形狀。
18.如以上權利要求中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述熱交換器包括第三部分，所述第三部分將所述第一部分的下游端連接至所述第二部分的上游端。
19.如權利要求1、3或5至18中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述絕緣材料為在外殼內的氣隙。
20.如權利要求19所述的熱交換器或熱水器，其中所述外殼為與熱交換器材料類似材料的圓柱形殼。
21.如權利要求2、4或5至18中任意一項所述的熱交換器或熱水器，其中所述絕緣材料是應用于所述第二部分的外表面的固體或半固體絕緣材料。
22.如權利要求21所述的熱交換器或熱水器，其中所述絕緣材料是具有與所述熱交換器材料相比較低的傳熱系數(shù)的緊密耦合聚合物。
全文摘要
用于熱水器的熱交換器(10)。熱交換器(10)具有第一部分(12)和第二部分(14)。熱交換介質流經(jīng)第一部分和第二部分。第一部分(12)的長度的大多數(shù)與待加熱物質直接熱交換接觸，并且第二部分(14)的長度的大多數(shù)包裹絕緣材料，或者與待加熱物質大體上熱隔離。
文檔編號F28F1/30GK102265099SQ200980152679
公開日2011年11月30日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權日2008年12月24日
發(fā)明者帕特里克·普塞爾 申請人:達克斯制造有限公司