CN105299893A - 冷凝式燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷凝式燃气热水器，包括烟气换热腔室壳体和设置在所述烟气换热腔室壳体内部的冷凝换热器，所述冷凝式燃气热水器还包括汽化装置，所述汽化装置布置在所述烟气换热腔室壳体内部并位于所述冷凝换热器的下方，以将从所述冷凝换热器滴落的冷凝水汽化。本发明通过冷凝换热器与主换热器之间增设汽化装置，使水蒸气在释放潜热变成液态水后再次汽化并随烟气排出机外，防止液态冷凝水滴下。避免了现有技术中由于将酸性冷凝水在室内排放而带来的潜在危险，具有较高的安全性。本发明的冷凝式燃气热水器不再需要设置冷凝水排水管，在安装后不仅美观，而且使用方便，用户体验较好。

Description

冷凝式燃气热水器

技术领域

本发明涉及燃气热水器，特别是涉及一种冷凝式燃气热水器。

背景技术

燃气热水器进行一次换热后，通常会产生温度一般在180℃左右的中温烟气，中温烟气中CO₂、NO_X的含量较高，且具有热能含量较高的水蒸气，若直接排放，不仅污染环境，而且造成大量的热能流失。冷凝式燃气热水器采用冷凝换热装置进行二次换热，对水进行预热，回收中温烟气的潜热，提高燃气的利用率，同时使排出机外的烟气温度大大降低。由于中温烟气中的水蒸气在释放潜热的同时会凝结成液态冷凝水，且烟气中的CO₂、NO_X等酸性气体会溶于冷凝水从而使其具有腐蚀性。因此冷凝式燃气热水器通常需要设置冷凝水排水管，以便把酸性冷凝水排出机外，并且在排放之前还要利用中和器去除冷凝水的腐蚀性。对于冷凝水的处理，可由用户放置一盛水容器暂时存储，定期倒掉；或者设置一根排水管连接到用户家里的下水道。可见，冷凝水排水管的存在和冷凝水的排放给用户带来了诸多不便，并且很不美观。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种无需设置冷凝水排水管的冷凝式燃气热水器。

本发明一个进一步的目的是要使得本发明冷凝式燃气热水器运行更加可靠，用户使用更加方便。

本发明另一个进一步的目的是要提高本发明的冷凝式燃气热水器的热效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种冷凝式燃气热水器，包括烟气换热腔室壳体和设置在所述烟气换热腔室壳体内部的冷凝换热器，其中，

所述冷凝式燃气热水器还包括汽化装置，所述汽化装置布置在所述烟气换热腔室壳体内部且位于所述冷凝换热器的下方，以将从所述冷凝换热器滴落的冷凝水汽化。

可选地，所述冷凝式燃气热水器还包括主换热器，所述主换热器布置在所述烟气换热腔室壳体内部且位于所述汽化装置的下方。

可选地，所述汽化装置包括多个翅片，用于承接从所述冷凝换热器滴落的液滴；至少部分所述多个翅片相互间隔开以使烟气从其间隙通过。

可选地，每个所述翅片为V形或弧形，其开口朝向所述烟气换热腔室壳体的周壁。

可选地，所述翅片分为两组，两组翅片的开口相对。

可选地，相邻翅片在水平面上的投影相接或重叠。

可选地，所述多个翅片沿其排列方向距所述烟气换热腔室壳体的周壁最近的两个翅片的至少一部分分别在所述冷凝换热器的冷凝换热片最突出边缘处的外侧。

可选地，所述翅片为V形，每个所述V形翅片的V形夹角为钝角。

可选地，所述翅片为弧形，每个所述弧形翅片的曲率半径为5～25cm。

可选地，所述汽化装置还包括连接板，每个所述翅片的同侧的端部固定在所述连接板上，以致每个所述翅片和所述连接板形成一体式组件。

所述冷凝式燃气热水器可进一步包括排烟管，由所述汽化装置汽化后的冷凝水随烟气一起从所述排烟管排出所述冷凝式燃气热水器。

本发明通过冷凝换热器与主换热器之间增设汽化装置，使水蒸气在释放潜热变成液态水后再次汽化并随烟气排出机外，防止液态冷凝水滴下。本发明的冷凝式燃气热水器不再需要设置冷凝水排水管，在安装后不仅美观，而且使用方便，用户体验较好。

进一步地，本发明对汽化装置的结构作了特别的设计，使其除了作为冷凝水附着的载体外，还可对中温烟气进行导流，使中温烟气向烟气换热腔室的中间区域汇聚，尽可能利用较多的烟气与冷凝换热器进行换热，以最大限度地提高冷凝式燃气热水器的热效率。

此外，本发明的冷凝式燃气热水器的冷凝水汽化后随烟气一起从排烟管排出室内，避免了现有技术中由于将酸性冷凝水在室内排放而带来的潜在危险，具有较高的安全性。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的冷凝式燃气热水器的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的冷凝式燃气热水器局部的示意性侧视图；

图3是根据本发明一个实施例的汽化装置的示意性结构图；

图4是根据本发明一个实施例的汽化装置的示意性结构图；

图5是根据本发明另一个实施例的冷凝式燃气热水器局部的示意性侧视图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的冷凝式燃气热水器的示意性结构图。图中小箭头表示水流方向，大箭头表示烟气流向。如本领域技术人员可认识到的，本发明实施例的冷凝式燃气热水器与现有常规冷凝式燃气热水器一样也包括燃气分配器6及其上部的燃烧器组8，主换热器14及其上方的冷凝换热器18，进水管26及设置在进水管26上的流量传感器28，燃气进气管22，燃气比例阀24，热水出水管2及设置在其上的温度传感器10。燃气分配器6和燃烧器组8可布置在由燃烧腔室壳体30限定的燃烧腔室内；主换热器14和冷凝换热器18可布置在由烟气换热腔室壳体12限定的烟气换热腔室内。烟气换热腔室设置在燃烧腔室的上方，并且其与燃烧腔室内部连通，以便使燃烧腔室内的高温烟气流入烟气换热腔室中与主换热器14和冷凝换热器18进行换热以将水加热。本领域技术人员可理解的，燃烧腔室壳体30与烟气换热腔室壳体12也可设置为整体，统称为燃烧及烟气换热腔室壳体。

燃烧腔室壳体30的下方设置有风机4，用于为燃烧腔室提供燃烧用的空气。风机4可根据燃气进气量调整转速，以控制进入燃烧腔室的空气量。燃气比例阀24的一端与燃气进气管22接通，另一端与燃烧腔室相接通，用于根据设定温度调节燃气进气量。燃气由燃气分配器6分配后与空气混合，在燃烧器组8处燃烧，燃烧产生的高温烟气为主换热器14和冷凝换热器18提供热源。烟气换热腔室壳体12上方可设有排烟管20，用于使换热后的烟气排放到外部。

从燃烧腔室内出来的高温烟气经主换热器14换热后形成中温烟气，再次与冷凝换热器18进行换热，在与冷凝换热器18换热的过程中，中温烟气中的水蒸气释放潜热并冷凝成液态冷凝水。本发明实施例不包括常规的冷凝式燃气热水器所包括的冷凝水集水盘和冷凝水排水管，而是通过设置汽化装置16将从冷凝换热器18滴落的冷凝水汽化。

本发明实施例的汽化装置16可布置在烟气换热腔室壳体12内部且位于冷凝换热器18的下方，以将从冷凝换热器18滴落的冷凝水汽化，并进一步随烟气一起排至热水器外部。防止液态冷凝水向下滴落在主换热器14甚至燃烧器组8上，对其表面造成腐蚀。通过这样的方式，本发明的冷凝式燃气热水器不需设置用于装载从冷凝换热器流下的冷凝水的冷凝水集水盘、用于去除冷凝水的腐蚀性的中和器以及将冷凝水排出热水器外的冷凝水排水管，简化了冷凝式热水器的结构，使其便于安装且使用方便。在图1所示的实施例中，汽化装置16可布置在冷凝换热器18与主换热器14之间。在一个实施例中，由汽化装置16汽化后的冷凝水可随烟气一起从排烟管20排出所述冷凝式燃气热水器。本发明实施例的汽化装置16可包括多个翅片，用于承接从冷凝换热器18滴落的液滴。至少部分所述多个翅片相互间隔开以使来自下方的与主换热器14换热后的中温烟气可从其间隙通过从而继续向上流动。

图2示出了本发明一个实施例的冷凝式燃气热水器局部的示意性侧视图。在该实施例中，汽化装置16包括相互间隔开的多个V形翅片162，每个V形翅片162的开口朝向烟气换热腔室壳体12的周壁(包括前壁124、后壁122以及两个侧壁)。在一个实施例中，V形翅片162分为两组，两组翅片的开口相对。在一个实施例中，每个V形翅片162的开口朝向烟气换热腔室壳体的竖直中央平面。这里的竖直中央平面是指在前壁124与后壁122之间的平行于前壁124或后壁122且与前壁124和后壁122的间距相同的平面。该竖直中央平面将V形翅片分为开口相对的两组翅片。例如在竖直中央平面的后侧的V形翅片的开口均朝向前方；在竖直中央平面的前侧的V形翅片的开口均朝向后方。在一个实施例中，处于竖直中央平面同一侧的相邻V形翅片之间的间距相等。在图2所示的实施例中，高温烟气与主换热器14换热后降温形成中温烟气继续与冷凝换热器18进行换热，中温烟气中的水蒸气在冷凝换热器18上冷凝成液态冷凝水，从冷凝换热器18滴下的冷凝水滴落在V形翅片162的表面后，会沿着V形翅片162的表面向下流动，在流动的过程中，被从下方吹来的中温烟气加热成水蒸气，并随中温烟气一同向上流动。这样，水蒸气不断被液化、汽化，在烟气换热腔室中主换热器14的上方区域会形成一个小循环，当该区域的水蒸气浓度达到一定值时，便会有部分水蒸气随烟气从排烟管20排出热水器外。

在本实施例中，汽化装置16除了作为承接从冷凝换热器18滴落的冷凝水的载体，还可对中温烟气进行导流，如图2所示，大部分中温烟气从相邻V形翅片之间的间隙向上流动，在V形翅片的导流作用下，向烟气换热腔室的中间区域汇聚，以使更多的烟气与冷凝换热器18进行换热，有利于提高热水器的热效率。本发明实施例的冷凝式燃气热水器从排烟管20排出的烟气温度可降到60℃左右。

为了便于在烟气换热腔室中安装汽化装置16，如图3所示，汽化装置16还可包括连接板166，V形翅片162的同侧的横向端部固定在该连接板166上，以使得所有V形翅片和连接板166形成一体式组件。可由本领域技术人员所公知的任何连接方式将V形翅片与连接106固定连接在一起，例如可为焊接或铆接等固定方式。这样在安装汽化装置时，仅需要将连接板166以焊接或铆接等方式固定在烟气换热腔室壳体12上即可。图4示出了本发明另一个实施例的汽化装置16，与图3所示的实施例相比，其还包括另一块连接板164，V形翅片162的另一同侧的横向端部固定在该连接板164上。每个V形翅片162的两端分别固定在一个连接板，以使得每个V形翅片和这两个连接板形成为一体式组件。这样可将连接板164和连接板166分别固定在烟气换热腔室壳体12的两个相对的侧壁上，安装更加牢固。

为了防止从冷凝换热器18滴落的冷凝水在沿竖直中央平面向下滴落时会穿过V形翅片而直接向下滴落至主换热器14或燃烧器组8上，在图2所示的实施例中，处于所述竖直中央平面两侧且最邻近所述竖直中央平面的两个V形翅片的上边缘和/或下边缘相接触。当最靠近竖直中央平面的两个V形翅片的上边缘相接触时(其下边缘可以相互接触也可以相互不接触)，从冷凝换热器18沿竖直中央平面向下滴落的冷凝水将会分别沿着这两个V形翅片的外侧表面向下流动，并在流动的过程中被来自下方的中温烟气或V形翅片本身加热汽化。当最靠近竖直中央平面的两个V形翅片的上边缘不相互接触，而其下边缘相接触时，从冷凝换热器18沿竖直中央平面向下滴落的冷凝水直接落在两个V形翅片的下边缘接合处，由V形翅片将其加热汽化。在一个实施例中，为了防止从冷凝换热器18滴落的冷凝水从相邻V形翅片的缝隙中直接向下滴落至主换热器14或燃烧器组8上，相邻V形翅片在水平面上的投影相接或重叠。这样可保证从汽化装置上方滴落的冷凝水全部滴落在汽化装置16的V形翅片上。

在图2所示的实施例中，冷凝换热器18可由换热管182及其外壁上叠装的多个冷凝换热片组成。冷凝换热片与烟气换热腔室壳体12的中央竖直平面垂直设置。如图2所示，冷凝换热片可具有上宽下窄的倒梯形结构。倒梯形结构的下边缘可不为直线，优选中间具有V形凸起。倒梯形结构的底角优选为圆角结构。当液态冷凝水凝结在冷凝换热片上时，会有沿冷凝换热片底部的两端圆角向中间V形凸起位置流动的趋势，从而使冷凝水尽量滴落在汽化装置16中间及两端靠近中间位置，而不会滴落在汽化装置16的最外侧的V形翅片的最突出边缘处的外侧。进一步地，在一个实施例中，多个翅片沿其排列方向距烟气换热腔室壳体12的周壁最近的两个翅片(对应图2中最外侧的两个翅片)的至少一部分分别在冷凝换热器18的冷凝换热片最突出边缘处的外侧。通过这样设置，以尽可能防止冷凝水滴落到V形翅片的外侧而不滴落在V形翅片上。

V形翅片162可由两个翼片形成。在一个实施例中，为避免冷凝水在V形翅片表面流动过快，V形翅片162的V形夹角可为钝角。为了避免上方滴落的部分冷凝水在V形翅片表面向下流动的过程中没有被及时汽化而继续以液态的形式向下滴落到主换热器14或燃烧器组8上，两个翼片的长度以及两个翼片形成的V形夹角的角度，是本领域技术人员根据本发明的教导易设的，在此不特别限定。

图5是根据本发明另一个实施例的冷凝式燃气热水器局部的示意性侧视图。在该实施例中，汽化装置16包括相互间隔开的多个弧形翅片，每个弧形翅片的开口朝向烟气换热腔室壳体12的周壁。图5所示的实施例与图2所示的实施例的区别仅在将多个V形翅片替换为多个弧形翅片。为了避免上方滴落的部分冷凝水在弧形翅片表面向下流动的过程中没有被及时汽化而继续以液态的形式向下滴落到主换热器14或燃烧器组8上，弧形翅片的曲率半径的范围优选为5～25cm。本领域技术人员可以意识到的，对于本发明的汽化装置，其翅片除了具有V形或弧形形状，还可以为其他形状，例如简单的倾斜平板形。

由于冷凝水是具有腐蚀性的酸性液体，会对没有进行过防腐蚀的金属材料进行腐蚀，在一个实施例中，本发明的汽化装置16的翅片和/或连接板可由耐高温、耐腐蚀的材料制成，优选为不锈钢材料，如不锈钢板。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (11)

1.一种冷凝式燃气热水器，包括烟气换热腔室壳体和设置在所述烟气换热腔室壳体内部的冷凝换热器，其特征在于，

所述冷凝式燃气热水器还包括汽化装置，所述汽化装置布置在所述烟气换热腔室壳体内部且位于所述冷凝换热器的下方，以将从所述冷凝换热器滴落的冷凝水汽化。

2.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述冷凝式燃气热水器还包括主换热器，所述主换热器布置在所述烟气换热腔室壳体内部且位于所述汽化装置的下方。

3.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，

所述汽化装置包括多个翅片，用于承接从所述冷凝换热器滴落的液滴；至少部分所述多个翅片相互间隔开以使烟气从其间隙通过。

4.根据权利要求3所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，

每个所述翅片为V形或弧形，其开口朝向所述烟气换热腔室壳体的周壁。

5.根据权利要求4所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述翅片分为两组，两组翅片的开口相对。

6.根据权利要求4所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，

相邻翅片在水平面上的投影相接或重叠。

7.根据权利要求6所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，

所述多个翅片沿其排列方向距所述烟气换热腔室壳体的周壁最近的两个翅片的至少一部分分别在所述冷凝换热器的冷凝换热片最突出边缘处的外侧。

8.根据权利要求4所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，

所述翅片为V形，每个所述V形翅片的V形夹角为钝角。

9.根据权利要求4所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述翅片为弧形，每个所述弧形翅片的曲率半径为5～25cm。

10.根据权利要求3所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，

所述汽化装置还包括连接板，每个所述翅片的同侧的端部固定在所述连接板上，以致每个所述翅片和所述连接板形成一体式组件。

11.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于进一步包括：

排烟管，由所述汽化装置汽化后的冷凝水随烟气一起从所述排烟管排出所述冷凝式燃气热水器。