CN101634484B - 一种新型能量自给式燃气热水器 - Google Patents

Abstract

一种新型能量自给式燃气热水器，属于燃气热水器领域。包括平行板燃烧室(1)，隔热层(2)，光电池(3)，进水口(4)，燃气进气管(5)，电磁继电器(6)，点火器(7)，点火针(8)，蓄电池(9)，变频器(10)，加热器(11)，控温计(12)，电热开关(13)，电磁阀(14)，排气管(15)，水箱(16)，热水管(17)，外壳(18)；其中平行燃烧室(1)中间为储水壁，外面两侧包有隔热层(2)，在隔热层(2)外侧分别安装光电池(3)，变频器(10)将电能储存在蓄电池(9)中，并将其连通电磁继电器(6)和电子点火器(7)自动控制点火针(8)点燃燃气。本发明具有高效利用能源、无需外接电源，结构简单紧凑，热交换率高的优点。

Description

一种新型能量自给式燃气热水器

技术领域

本发明属于燃气热水器领域，特别涉及一种将部分热能通过光电池转化为电能，实现整个燃气热水器的能量自给，并采用了新型燃烧和换热主体装置的家用燃气热水器。

背景技术

我国燃气热水器的发展日新月异，在市场竞争中产品的节能性非常重要。目前，我们常见的燃气热水器基本结构和原理都是将燃烧所产生的热能通过热交换器将冷水加热，由于燃气所产生的热能与要加热的水管间的接触面较小，能量传递效率明显很低，这样使热能的利用效率也不高。为此，如何提高热水器的热交换效率和能源利用率成为研究的焦点。研究者大多是对热交换器加以改进，如加大表面的接触面积，如专利200710030820.5中将原有的翅片管换热器改为板翅式换热器，由于多通道平行流扁管之间布置了若干开缝翅片，起到了增大换热面积，传热效率高，虽然大大的加大了它的换热面积，提高了热交换率，但还是没有将部分散失的热量加以利用，是目前燃气热水器的症疾。另外，现有的燃气热水器均需要外接电源，在没有电力供给的地区和失去电力供应的特殊时间(如地震后)并不适用。

发明内容

本发明克服了现有技术的上述不足，提供一种新颖的高效节能，结构简单的平行板光电池燃气热水器，采用光电转换产生电力并进行贮存，使之能在没有外部电力供给的条件下正常使用，同时通过燃气尾气与水箱中水的换热，提高能量利用效率。

本发明通过如下技术方案得以实现的：通过燃烧室壁对冷水进行加热，同时高温壁面辐射出光子经隔热保温层打到光电池部件上产生电流，利用蓄电池对电能进行合理利用。两层平行板燃烧室分别布置于冷水流两侧，内壁与冷水直接接触，外壁粘有透明保温层和光电池部件，光电池部件通过变压器连接蓄电池进行蓄电。蓄电池连接点火器和快速电加热器并对其供电，水箱内部布置的控温计连接电热开关用以触发电磁阀控制蓄电池是否对电加热器供电，点火器的点火针设于燃烧室的燃气进口位置控制点火。燃烧室尾部壁面四周设置为热水箱，使尾气热量能进一步被热水吸收，并可往外供热水。

在使用过程中：冷水先由储水壁进入，通过两个平行的燃烧室壁加热之后流出热水存于水箱中。在两个平行板燃烧室间形成的水膜，使受热更均匀更快。储水壁两端的外侧布有保温层，使热量不易流失。在保温层的两侧分别装有光电池，当壁面被加热到一定温度时，就会使部分流失的热量释放出光子，高能量光子撞击光电池时会激发出自由电子，从而转化为电能，转化的电能通过变压器将电能储存于蓄电池。电磁继电器和电子点火器连接蓄电池自动控制点火针，加热器通过电能直接加热水箱的水，这样被储存的电能可以作为交流电源使用，也可以通过微动开关控制进水阀和燃气阀。

本发明一种新型能量自给式燃气热水器，包括平行板燃烧室(1)，隔热层(2)，光电池(3)，进水口(4)，燃气进气管(5)，电磁继电器(6)，点火器(7)，点火针(8)，蓄电池(9)，变频器(10)，加热器(11)，控温计(12)，电热开关(13)，电磁阀(14)，排气管(15)，水箱(16)，热水管(17)，外壳(18)；其中所述平行燃烧室(1)中间为储水壁，冷水经过进水口(4)直接进入储水壁，平行燃烧室(1)外面两侧包有隔热层(2)，在隔热层(2)外侧分别安装光电池(3)，变频器(10)将电能储存在蓄电池(9)中，并将其连通电磁继电器(6)和电子点火器(7)自动控制点火针(8)点燃燃气；加热器(11)连接在蓄电池(9)上，用于在启动时快速加热水箱的水，控温计(12)连接电热开关(13)控制电磁阀(14)，从而进一步控制是否对电加热器供电；燃气由燃气进气管(5)进入燃烧室，尾气经过燃烧室下游管道与水箱的水进一步换热，产生的废气由排气管(15)排出。

所述燃烧室呈平行布置。

所述带平行通道式储水壁的水箱(16)采用铝材，碳钢，不锈钢材质制成。

所述平行板燃烧室材料为具有较强耐高温性能的SiC陶瓷，所采用的SiC物性参数如下表所示。

SiC物性参数

材料名称	碳化硅
		组成	SiC97％碳化硼3％
导热系数	92W/m·k
		密度	3.10g/cm3
红外辐射率	0.77(法线方向)

所述光电池的材料为GaSb(锑化镓)，InGaAs(砷化铟镓)或GaInAsSb(锑砷化铟镓)等。

与现有技术相比，本发明的突出特点是：

1.将尾气的热能通过热交换回收利用，达到能源的高效利用。

2.光电池产生的电能通过变频器将其储存并使用，这样就无须交流电源。

3.该热水器的结构简单紧凑，热交换率高。

附图说明

图1为本发明新型能量自给式燃气热水器主体结构装置示意图，图1由18个部分组成，其中1-平行板燃烧室，2-隔热层，3-光电池，4-进水口，5-燃气进气管，6-电磁继电器，7-点火器，8-点火针，9-蓄电池，10-变频器，11-加热器，12-控温计，13-电热开关，14-电磁阀，15-排气管，16-水箱，17-热水管，18-外壳。

图2为本发明的能量转换流程图。

具体实施方案下面结合附图对本发明做进一步的描述。

如图1和图2所示，本发明至少包括1-平行板燃烧室，2-隔热层，3-光电池，4-进水口，5-燃气进气管，6-电磁继电器，7-点火器，8-点火针，9-蓄电池，10-变频器，11-加热器，12-控温计，13-电热开关，14-电磁阀，15-排气管，16-水箱，17-热水管，18-外壳。所述平行燃烧室(图1-1)中间为储水壁，冷水经过进水口(图1-4)直接进入储水壁，即两个燃烧室内侧壁面形成的空腔，冷水接触壁面吸收热量，受热均匀且吸热量大，传热效率高，最后汇集到水箱(图1-16)，通过热水管(图1-17)对外供给热水。平行燃烧室外面两侧包有隔热层(图1-2)，能使光子通过而不让热量通过对流和导热通过。在隔热层外侧分别安装光电池(图1-3)，这样部分未被冷水吸收的热量通过燃烧室壁面释放出光子，高能量光子撞击光电池时会激发出自由电子，从而转化为电能，转化的电能通过变频器(图1-10)将电能储存在蓄电池(图1-9)中，从而取代了交流电源，并将其连通电磁继电器(图1-6)和电子点火器(图1-7)自动控制点火针(图1-8)点燃燃气。加热器(图1-11)连接在蓄电池上，用于在启动时快速加热水箱的水，控温计(图1-12)连接电热开关(图1-13)控制电磁阀(图1-14)，从而进一步控制是否对电加热器供电。燃气由燃气进气管(图1-5)进入燃烧室，尾气经过燃烧室下游管道与水箱的水进一步换热，产生的废气由排气管(图1-15)排出。

Claims (5)

1.一种新型能量自给式燃气热水器，包括平行板燃烧室(1)，隔热层(2)，光电池(3)，进水口(4)，燃气进气管(5)，电磁继电器(6)，点火器(7)，点火针(8)，蓄电池(9)，变频器(10)，加热器(11)，控温计(12)，电热开关(13)，电磁阀(14)，排气管(15)，水箱(16)，热水管(17)，外壳(18)；其特征在于所述平行板燃烧室(1)中间为储水壁，冷水经过进水口(4)直接进入储水壁，平行板燃烧室(1)外面两侧包有隔热层(2)，在隔热层(2)外侧安装光电池(3)，变频器(10)将电能储存在蓄电池(9)中，并将其连通电磁继电器(6)和点火器(7)自动控制点火针(8)点燃燃气；加热器(11)连接在蓄电池(9)上，用于在启动时快速加热水箱的水，控温计(12)连接电热开关(13)控制电磁阀(14)，从而进一步控制是否对电加热器供电；燃气由燃气进气管(5)进入燃烧室，尾气经过燃烧室下游管道与水箱的水进一步换热，产生的废气由排气管(15)排出。

2.根据权利要求1所述的一种新型能量自给式燃气热水器，其特征在于所述平行板燃烧室呈平行布置。

3.根据权利要求1所述的一种新型能量自给式燃气热水器，其特征在于所述水箱(16)带有平行通道式储水壁，并采用铝材、碳钢或不锈钢材质制成。

4.根据权利要求1所述的一种新型能量自给式燃气热水器，其特征在于所述平行板燃烧室材料为具有耐高温性能的SiC陶瓷。

5.根据权利要求1所述的一种新型能量自给式燃气热水器，其特征在于所述光电池的材料为锑化镓、砷化铟镓或锑砷化铟镓。