[发明专利]一种新型板式螺旋换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型板式螺旋换热器，兼具有板式换热器、螺旋板式换热器以及螺旋盘管式换热器特点，特别涉及的是仅需要较小换热面积的小型换热器领域。

背景技术

随着人们居住条件的改善，越来越多的家庭拥有自己的卫生间和浴室，更多的人们在自己家里洗澡，其中淋浴占较高比例。目前可供家庭使用的热水器有燃气热水器、电热水器、太阳能热水器等。家用燃气热水器多为直热式快速热水器，太阳能热水器多为储热式热水器，电热水器目前的主流为储热式，正向直热式电热水器过渡。

当人们以淋浴方式进行洗浴时，洗浴热水(大约为40~43℃)从上至下流经人体或直接坠落到地板上，随即变为洗浴废水(大约为30~35℃)直接流入下水道。在中国，年平均气温为16.6℃，北方地区的年平均温度会更低，直接将30℃左右的洗浴废水排放到下水道，随之流走的不仅是水，同时也蕴涵了相当可观的热能。

以直热式电热水器为例，目前市面上销售的直热式电热水器功率大多为6KW~8KW，若是在寒冷的冬季，环境温度/直热式热水器入水(自来水)水温为0℃时，要获得适宜人体洗浴所需的每分钟4升流量、42℃的热水，需要11.72KW；若每分钟6升流量，则需要17.58KW；初始水温为5℃，对应的功率也需要达到10.32KW和16.18KW。显然，目前市面上所销售的直热式电热水器功率普遍为6KW~8KW，难以能够满足人们冬季洗浴需要。为什么直热式电热水器的制造厂不生产12~18KW的电热水器呢？这是由于我国的居民住宅的电力线路和供电环境决定(限制)的。

若能以简单而高效的方法回收利用洗浴废水所蕴涵的部分热能，对初始温度较低的自来水进行预热，例如，若有效回收60％洗浴废水中的热能，即使用较小额定功率(如6kw)的直热式热水器也能让人们在寒冷的冬季获得较舒适的洗浴感受。这将有利于节能、环保并且省钱，同时也能降低热水器生产的材料和成本。

现有的涉及浴室使用的换热器，大多属将现有的普通工业换热器结构照搬进入浴室，其中，由螺旋盘管换热器变形而来的最为常见。比较具有代表性的是专利号为03263228.2的《可带电加热的余热回收装置》属螺旋盘管换热器的变形；而专利号为99203188.5的《垫板式废热水余热回收器》则使用了盘管加套管式换热器原理。这些选用螺旋盘管式设计换热器的换热效率较低，难以满足冬季环境温度较低的洗浴环境。专利号为01249608.1的《薄板换热器》的设计则过于复杂，使用了过多的材料，却没有能相应地增加有效的换热面积，并且该设计的换热器加工难度大、成本高。

本发明提供一种兼具了板式换热器、螺旋板式换热器、螺旋盘管式换热器的特点，体积小、换热效率高，可进行逆流换热、能满足低温差换热的需要，带模块化结构过滤器、容易拆卸清洗的新型换热器，并且具有易于模块化加工和装配生产，制造成本低的特点。

发明内容

本发明通过以下技术方案来实现：

一种新型板式螺旋换热器，其特征是，换热器的核心部件是一块由高热导率的金属薄板通过冲压方式制成，在金属薄板两面形成从里到外凹凸相间的螺旋形凹槽；通过在该带螺旋形凹槽的金属薄板两面，分别覆盖金属或塑料板，在该带螺旋形凹槽的金属薄板两面形成上下两层、相互隔离的两个螺旋形流体通道，让初始温度较低的液体从上层螺旋形流体通道边缘流入、至中间流出，而初始温度较高的液体从下层螺旋形流体通道的中间流进、至边缘流出，从而以逆流的方式实现低温差换热。

带螺旋形凹槽的金属薄板的外形轮廓为圆形或椭圆形，也可以是带圆弧导角的正方形、长方形，还可以是类似体育场◎形跑道的形状。

带螺旋形凹槽的金属薄板上的凹槽的截面可以设计制作成圆弧形(类似正弦波形或瓦楞型)，也可以是锯齿形(类似多个VVVVV连接的形状)。

本发明的换热器另一个特点，带螺旋形凹槽的金属薄板的整体中间略为凹陷，周边略高，呈钝角锥台平底锅形；中间预留一部分空间面积，在换热器中间位置放置一个模块化的过滤器，以减低换热器的污垢形成。

本发明与现有的设计相比有以下优点：

两个上冷下热分层的螺旋形流体通道，增强换热过程中水的对流以及紊流(强制对流)，有效提高换热效率；螺旋形流体通道也有效减低了液体流动的阻力；可逆流换热，能够满足低温差换热的应用环境。

换热面是一整块金属薄板制成，加强传热效果的同时，还起到均衡传热的效果；例如，在家庭淋浴的洗浴环境，能有效抑制由于洗浴废水的水流温度间歇变化、流量流速等因素导致被预热的清洁水水温度明显波动、时冷时热的情况发生。