CN105318541B - 冷凝式燃气热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种冷凝式燃气热水器，包括烟气换热腔室和设置在所述烟气换热腔室内的冷凝换热器，所述冷凝式燃气热水器还包括汽化装置，用于汇集从所述冷凝换热器滴落的冷凝水，并将汇集后的冷凝水汽化以随烟气排出所述冷凝式燃气热水器。本发明通过设置汽化装置，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，使冷凝式燃气热水器运行更加可靠。同时避免了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、NOX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、NOX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。
为了实现上述目的，本发明提供了一种冷凝式燃气热水器，包括烟气换热腔室和设置在所述烟气换热腔室内的冷凝换热器，
所述冷凝式燃气热水器还包括汽化装置，用于汇集从所述冷凝换热器滴落的冷凝水，并将汇集后的冷凝水汽化以随烟气排出所述冷凝式燃气热水器。
可选地，所述汽化装置为电加热汽化装置。
可选地，所述汽化装置包括：
箱体，限定有用于容装冷凝水的内部腔室，所述箱体具有供冷凝水流入的冷凝水入口和供冷凝水汽化形成的水蒸气排出的出口，所述箱体的内部腔室通过所述冷凝水入口和出口与所述烟气换热腔室连通；
电加热单元，布置在所述箱体内部腔室的底部，用于将所述箱体内部腔室中的冷凝水加热汽化。
可选地，所述箱体还包括设置在进水口上方的烟气入口；
所述汽化装置还包括布置在所述烟气入口顶部的导风板，以使所述烟气换热腔室中的位于所述冷凝换热器下方且邻近所述箱体的烟气通过所述导风板从所述烟气入口进入所述箱体内部腔室中，从而携带冷凝水汽化形成的水汽从所述箱体内部腔室进入所述烟气换热腔室。
可选地，所述导风板具有水平部和倾斜部，所述水平部与所述烟气入口顶部连接。
可选地，所述汽化装置进一步包括：
风扇，配置成促使所述箱体内部腔室中的汽化后的水蒸气从所述出口排出。
可选地，所述汽化装置进一步包括：
液位传感器，配置成检测所述箱体内部腔室中的冷凝水的液位信息；和
控制器，配置成当所述液位传感器检测到所述箱体内部腔室中的冷凝水液位达到设定液位时，对所述电加热单元通电。
可选地，所述控制器进一步配置成使得所述电加热单元通电后的温度保持在80-150℃之间。
可选地，所述冷凝换热器包括换热管及设置在所述换热管的外壁上的多个竖向延伸的冷凝换热翅片，
所述出口设置在所述冷凝换热翅片的水平中央平面之上。
可选地，所述出口设置在所述冷凝换热翅片的上方。
可选地，所述汽化装置进一步包括集水槽，设置在所述冷凝换热器的下方，用于收集从冷凝换热器滴落的冷凝水；其中
所述集水槽的一端设置有与所述箱体的冷凝水入口连通的汇流装置，用于将集水槽中的冷凝水引入所述箱体内部腔室。
可选地，所述箱体布置在所述烟气换热腔室的横向侧方。
可选地，所述冷凝式燃气热水器进一步包括：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。
本发明通过设置汽化装置，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，使冷凝式燃气热水器运行更加可靠。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。
本发明的冷凝式燃气热水器既能保证很高的热效率，又能解决冷凝水的排放问题。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。
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。本发明通过设置汽化装置16将从冷凝换热器18滴落的冷凝水汇集，并将汇集后的冷凝水汽化以随烟气排出所述冷凝式燃气热水器。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，本发明实施例的冷凝式燃气热水器不需设置用于去除冷凝水的腐蚀性的中和器以及用于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。
在一个实施例中，汽化装置16可为电加热汽化装置，以利用电能转换形成的热能将汇集后的冷凝水汽化。在图1所示的实施例中，电加热汽化装置包括箱体161和电加热单元162。箱体161限定有用于容装冷凝水的内部腔室，其上具有供冷凝水流入的冷凝水入口和供冷凝水汽化形成的水蒸气排出的出口164，箱体161的内部腔室通过所述冷凝水入口和出口164与所述烟气换热腔室连通。电加热单元162布置在箱体161内部腔室的底部，通过对电加热单元162通电使其产生热量以将箱体161内部腔室中的液态冷凝水汽化成水蒸气。由于冷凝水具有腐蚀性，为了避免电加热单元162被冷凝水腐蚀，电加热单元162可选用覆不锈钢的电加热片。在一个实施例中，电加热片的尺寸范围可在3-6cm之间。在冷凝式热水器持续工作时，由于冷凝水产水量并不多，并且是一滴一滴地流下来，这样箱体161中冷凝水的进水量一般在100-500毫升/小时，电加热单元162只需要较小的功率就可以满足需求。例如电加热单元162的功率范围可选为30～200W，优选60～150W。
本发明实施例的汽化装置16可进一步包括液位传感器163和控制器(图中未示出)。液位传感器163配置成检测箱体161内部腔室中的冷凝水的液位信息；控制器配置成当所述液位传感器检测到所述箱体内部腔室中的冷凝水液位达到设定液位时，对电加热单元162通电。在一个实施例中，为了防止箱体161中的冷凝水发生较为激烈的汽化，而产生较大的噪音，所述控制器进一步配置成使得电加热单元162通电后的温度保持在80-150℃之间。在这样的温度范围内，箱体161中冷凝水汽化的噪音较小，冷凝水在不断被加热汽化的过程中，不会对用户产生不良的干扰。为防止在电加热单元162表面没有水的状态下对其通电会烧坏电加热单元162，当箱体内部腔室中的冷凝水液位低于设定液位时，电加热单元162不工作。设定液位可接近电加热单元162的上表面设置，当箱体内部腔室中汇集的冷凝水的液位低于设定液位而不能对电加热单元162加热时，箱体内部腔室中的冷凝水积液较少，这样在较长时期不使用冷凝式燃气热水器的情况下(如由于用户出差或旅行而导致家中无人使用热水器)，箱体内部腔室中的少许积液可自然挥发掉，从而不会使热水器产生异味。
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。如图2所示，冷凝换热器18包括换热管182及设置在换热管182外壁上的多个基本沿竖向延伸的冷凝换热翅片。其中，换热管182与进水管26连通。冷凝换热翅片可具有上宽下窄的倒梯形结构。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翅片上时，会有沿冷凝换热翅片底部的两端圆角向中间流动少许距离再向下滴落的趋势，而不会直接在倒梯形结构的底角处直接向下滴落。本发明实施例的汽化装置还包括集水槽169，设置在冷凝换热器18的下方，用于收集从冷凝换热器18滴落的冷凝水。本发明实施例的箱体161优选布置在所述烟气换热腔室的横向侧方。集水槽169邻近箱体161的一端设置有与箱体161的冷凝水入口连通的汇流装置166(参见图3和图4)，用于将集水槽169中的冷凝水引入箱体内部腔室。汇流装置166具体可为导流槽或导流管。集水槽169的底面可为朝向冷凝水入口倾斜向下设置的倾斜面，以利于滴落在集水槽169内的冷凝水快速流入箱体161的内部腔室中。集水槽169的底面进一步优选具有凹形结构，例如为开口向上的V形槽。
为了避免由于在冷凝换热器18的下方设置集水槽169而导致烟气换热腔室中与主换热器14换热后的中温烟气无法与冷凝换热器18进行换热，可在冷凝换热器18的两侧分别设置位于集水槽169上方的集烟罩，该集烟罩的表面基本与冷凝换热翅片的前后两个边缘平行设置，且集烟罩的上端与烟气换热腔室壳体12的上部连接。集烟罩上设有沿横向延伸的开口50，以使来自下方的烟气通过开口50进入集烟罩内与冷凝换热器18换热。在开口50的上方设有挡风板40，使进入集烟罩内的中温烟气与冷凝换热翅片充分接触提高换热效率，防止进入集烟罩内的中温烟气沿着集烟罩的边缘从排烟管20排出。
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。在图3所示的实施例中，箱体161还包括设置在冷凝水入口上方的烟气入口167。汽化装置16还包括布置在烟气入口167顶部的导风板165，导风板165具有水平部和倾斜部，其水平部与烟气入口165顶部连接。由于导风板的导流作用，烟气换热腔室中的位于冷凝换热器18下方且邻近箱体161的烟气会从烟气入口167进入箱体内部腔室中，并携带汽化的冷凝水从出口164流入烟气换热腔室的顶部，并继续向上流动从而通过排烟管20排到室外。箱体161的出口164可设置在冷凝换热翅片的水平中央平面之上。本领域技术人员可以理解，这里的水平中央平面是指穿过各冷凝换热翅片在高度方向上的中点的水平面。这样可尽量避免被汽化装置16汽化后的水蒸气从出口164流向排烟管20的过程中，被冷凝换热器18的冷凝换热翅片再次冷凝成液态冷凝水。通过这样的设置可使得本发明实施例的冷凝式燃气热水器结构较为紧凑。进一步地，出口164优选设置在冷凝换热翅片的上方，水蒸气可沿烟气换热腔室顶部边缘流入排烟管20中随烟气一起排出热水器，基本不会再流经冷凝换热器18的冷凝换热翅片，以免再次被冷凝换热翅片冷凝为液态。
图4是根据本发明另一个实施例的汽化装置的示意性结构图。在图4所示的实施例中，箱体161不设置烟气入口167。汽化装置16可通过增设风扇168促使所述箱体内部腔室中汽化后的水蒸气从出口164排出。在对电加热单元162通电时，同时对风扇168通电，冷凝水被电加热单元162汽化后，随即被风扇168吹入的气流带走，并从出口164排出。风扇168可设置在与出口164相对的箱体侧壁外侧，风扇168的出风口与箱体161的内部腔室连通，以避免汽化后的水蒸气在风扇168表面凝结为冷凝水，对风扇168进行腐蚀。
在一个实施例中，本发明的汽化装置16中的箱体161、集水槽169汇流装置166以及导流板165等可由耐高温、耐腐蚀的材料制成，优选为不锈钢材料。
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 (10)

1.一种冷凝式燃气热水器，包括烟气换热腔室、设置在所述烟气换热腔室内的冷凝换热器、以及用于汇集从所述冷凝换热器滴落的冷凝水并将汇集后的冷凝水汽化以随烟气排出所述冷凝式燃气热水器的汽化装置，其特征在于所述汽化装置包括：
箱体，限定有用于容装冷凝水的内部腔室，所述箱体具有供冷凝水流入的冷凝水入口和供冷凝水汽化形成的水蒸气排出的出口，所述箱体的内部腔室通过所述冷凝水入口和出口与所述烟气换热腔室连通；
电加热单元，布置在所述箱体内部腔室的底部，用于将所述箱体内部腔室中的冷凝水加热汽化；
集水槽，设置在所述冷凝换热器的下方，用于收集从冷凝换热器滴落的冷凝水；其中
所述集水槽的一端设置有与所述箱体的冷凝水入口连通的汇流装置，用于将集水槽中的冷凝水引入所述箱体内部腔室；且
所述冷凝换热器的两侧分别设置有位于所述集水槽上方的集烟罩，集烟罩开设有沿横向延伸的开口，以使来自下方的烟气通过所述开口进入所述集烟罩内与所述冷凝换热器换热。
2.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，
所述箱体还包括设置在冷凝水入口上方的烟气入口；
所述汽化装置还包括布置在所述烟气入口顶部的导风板，
以使所述烟气换热腔室中的位于所述冷凝换热器下方且邻近所述箱体的烟气通过所述导风板从所述烟气入口进入所述箱体内部腔室中，从而携带冷凝水汽化形成的水汽从所述箱体内部腔室进入所述烟气换热腔室。
3.根据权利要求2所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，
所述导风板具有水平部和倾斜部，所述水平部与所述烟气入口顶部连接。
4.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，
所述汽化装置还包括：
风扇，配置成促使所述箱体内部腔室中汽化后的水蒸气从所述出口排出。
5.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，
所述汽化装置进一步包括：
液位传感器，配置成检测所述箱体内部腔室中的冷凝水的液位信息；和
控制器，配置成当所述液位传感器检测到所述箱体内部腔室中的冷凝水液位达到设定液位时，对所述电加热单元通电。
6.根据权利要求5所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，
所述控制器进一步配置成使得所述电加热单元通电后的温度保持在80-150℃之间。
7.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，
所述冷凝换热器包括换热管及设置在所述换热管外壁上的多个竖向延伸的冷凝换热翅片，
所述出口设置在所述冷凝换热翅片的水平中央平面之上。
8.根据权利要求7所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，
所述出口设置在所述冷凝换热翅片的上方。
9.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，
所述箱体布置在所述烟气换热腔室的横向侧方。
10.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。
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Wang Ye

Inventor after: Li Yimin

Inventor after: Lao Chunfeng

Inventor after: Zheng Tao

Inventor after: Li Jian

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Inventor before: Li Yimin

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Inventor before: Zhang Jiangtao

GR01 Patent grant
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