CN108826689A - 一种高效容积式热交换器及热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效容积式热交换器及热水器，涉及燃气热水器领域。该高效容积式热交换器包括容积换热装置和燃烧室，所述容积换热装置环绕包裹所述燃烧室。本发明所提出的高效容积式热交换器及热水器，适用性广，并且采用直接在燃烧室外周设置两层上下封闭且中空的环形壁面作为辐射换热面，将传统的盘管式的线接触方式升级为面接触，与此同时，辐射换热面采用非平直的表面，打破了水流换热边界层，增强紊流效果，有利于提高燃气热水器的换热效率，有效提高了能源的利用率，达到了节能环保的效果。

Description

一种高效容积式热交换器及热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，具体而言，涉及一种高效容积式热交换器及热水器。

背景技术

目前，市场上燃气热水器使用的大多数热交换器，主要包括腔体、集热片、水流管道。其中，腔体外侧盘绕着一定圈数的管道，简称盘管，其作用是吸收腔体内的辐射热量，从而对水流进行加热。但是，盘管与腔体之间为线接触，其接触面积较小，换热效果极其有限。因此，如何提高燃气热水器的热效率是目前各大热水器生产厂商和相关科研技术人员所关注，且亟待解决的问题；同时也是为当今能源危机的大环境下，从技术的角度提高能源利用率，降低不可再生能源的消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效容积式热交换器，其具有结构简单，安装方便，并且能够有效提高燃气热水器换热效率的特点。

本发明的另一目的在于提供一种热水器，其具有结构简单，安装方便，并且具有较高换热效率的特点。

本发明提供一种技术方案：

一种高效容积式热交换器，应用于燃气热水器，包括容积换热装置和燃烧室，所述容积换热装置环绕包裹所述燃烧室；

所述容积换热装置包括第二腔壁，所述燃烧室包括第一腔壁，所述第一腔壁围成一燃烧腔室，所述第一腔壁和所述第二腔壁均为环形壁面，且所述第二腔壁套设于所述第一腔壁外，所述第一腔壁和第二腔壁的顶部与底部边缘分别对应连接，所述第二腔壁与所述第一腔壁之间形成一容水腔。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一腔壁和所述第二腔壁均具为褶皱条状凸起。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一腔壁和所述第二腔壁均具有凸起部和凹陷部，所述第一腔壁的凸起部与所述第二腔壁的凹陷部对应设置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一腔壁和所述第二腔壁均具有凸起部和凹陷部，所述第一腔壁的凹陷部与所述第二腔壁的凸起部对应设置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一腔壁和所述第二腔壁所形成的环形壁面为矩形。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一腔壁和所述第二腔壁之间的距离为5-30mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一腔壁和所述第二腔壁之间的距离为10-20mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述容积换热装置还包括进水口，所述进水口设置于所述容积换热装置的第一侧面底部区域中心，所述进水口与所述容水腔连通，用于引入待加热水。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述容积换热装置还包括出水口，所述出水口设置于所述容积换热装置的第二侧面顶部区域中心，所述出水口与所述容水腔连通，用于排出已加热水。

一种热水器，包括一种高效容积式热交换器，所述高效容积式热交换器包括容积换热装置和燃烧室，所述容积换热装置环绕包裹所述燃烧室；

所述容积换热装置包括第二腔壁，所述燃烧室包括第一腔壁，所述第一腔壁围成一燃烧腔室，所述第一腔壁和所述第二腔壁均为环形壁面，且所述第二腔壁套设于所述第一腔壁外，所述第一腔壁和第二腔壁的顶部与底部边缘分别对应连接，所述第二腔壁与所述第一腔壁之间形成一容水腔。

相比现有技术，本发明提供的一种高效容积式热交换器及热水器的有益效果是：

本发明所提出的高效容积式热交换器及热水器，适用性广，并且采用直接在燃烧室外周设置两层上下封闭且中空的环形壁面作为辐射换热面，将传统的盘管式的线接触方式升级为面接触，从而极大增加了辐射换热面积，有利于提高燃气热水器的换热效率，有效提高了能源的利用率，达到了节能环保的效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的高效容积式热交换器的结构示意图；

图2为本发明提供的高效容积式热交换器的容积换热装置的局部放大结构示意图；

图3为本发明提供的高效容积式热交换器的三维结构示意图；

图4为本发明提供的传统燃气热水器盘管式热交换器结构示意图；

图标：10-容积换热装置；101-第一腔壁；102-容水腔；103-第二腔壁；20-集热片；30-燃烧室；301-进水口；302-出水口；40-传统燃烧室壁面；50-盘管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例：

本实施例提供了一种高效容积式热交换器，应用于热水器，如图1、2所示，该高效容积式热交换器包括容积换热装置10和燃烧室30，所述容积换热装置10环绕包裹所述燃烧室30；

所述容积换热装置10包括第二腔壁103，所述燃烧室30包括第一腔壁101，所述第一腔壁101围成一燃烧室30，所述第一腔壁101和所述第二腔壁103均为环形壁面，且所述第二腔壁103套设于所述第一腔壁101外，所述第一腔壁101和第二腔壁103的顶部与底部边缘分别对应连接，所述第二腔壁103与所述第一腔壁101之间形成一容水腔102。

所述第一腔壁101和所述第二腔壁103均具为褶皱条状凸起。

需要说明的是，本实施例中所涉及到的第一腔壁101和所述第二腔壁103均具为褶皱条状凸起，其一目的在于，提高所述容积换热装置10的辐射换热面积，原因在于，当换热密度处于相同程度时，提高辐射换热面积能够有效提高辐射换热量；其另一目的在于提高流体在容水腔102内的紊流效应，其中紊流效应能够有效提高流体侧流体与壁面之间的对流传热系数，对流传热系数的提高能够有效提高容积换热装置10与待加热水的换热速率，同时也可以达到加强腔体强度的效果。

所述第一腔壁101和所述第二腔壁103均具有凸起部和凹陷部，所述第一腔壁101的凸起部与所述第二腔壁103的凹陷部对应设置。

所述第一腔壁101和所述第二腔壁103均具有凸起部和凹陷部，所述第一腔壁101的凹陷部与所述第二腔壁103的凸起部对应设置。

需要说明的是，本实施例中所涉及到的第一腔壁101和所述第二腔壁103均具有凸起部和凹陷部，其中所述的凸起部与凹陷部可以是任何形状，如弧面状凸起和凹陷，亦或是矩形条状凸起和凹陷，其目的是提高容水腔102内水的传热效率，只要是能够达到此效果的结构改善均属于本发明的保护范围。

所述第一腔壁101和所述第二腔壁103所形成的环形壁面为矩形。

需要说明的是，本实施例中所涉及到的第一腔壁101和所述第二腔壁103所形成的环形壁面为矩形，其中环形壁面的形状并不局限于本实施例所述的矩形状，亦可以是圆环形或非圆形的弧面形状，因此其对应的第一腔壁101和第二腔壁103为围成上述圆环形或非圆形的弧面形状的形状。

所述第一腔壁101和所述第二腔壁103之间的距离为5-30mm。

所述第一腔壁101和所述第二腔壁103之间的距离为10-20mm。

所述容积换热装置10还包括进水口301，所述进水口301设置于所述容积换热装置10的第一侧面底部区域中心，所述进水口301与所述容水腔102连通，用于引入待加热水。

所述容积换热装置10还包括出水口302，所述出水口302设置于所述容积换热装置10的第二侧面顶部区域中心，所述出水口302与所述容水腔102连通，用于排出已加热水。

需要说明的是，本实施例中所涉及到的进水口301设置于所述容积换热装置10的第一侧面底部区域中心，仅仅为本实施例所涉及的一种实施方式，还可以设置于所述容积换热装置10的第一侧面底部非中心位置；同理，出水口302，还可以设置于所述容积换热装置10的第二侧面顶部区域的非中心位置；所述进水口301设置于所述容积换热装置10的底部，以及出水口302设置于所述容积换热装置10的顶部其原因在于，待加热水在容积换热装置10底部进入，在水压作用下逐层稳定的加热到顶层区域，能够有效提高热水出水率。

本发明的实施例还提供了一种热水器，包括上述的一种高效容积式热交换器。

如图3所示，容积换热装置10的燃烧室30四周为辐射换热腔室，容积换热装置10包括了第一腔壁101和第二腔壁103，且第一腔壁101和第二腔壁103均为非平直壁面，目的是提高辐射换热面积，以及增强流体的紊流效应，所述第一腔壁101与第二腔壁103之间为容水腔102；待加热水从容积换热装置10底部区域的进水口301进入容水腔102，在水压作用下，从下至上加热待加热水，当水位达到容积换热装置10的顶部区域时，达到用户取水的水温要求，热水从出水口302排出。

综上所述：

本发明实施例提供的高效容积式热交换器，包括容积换热装置10和燃烧室30，所述容积换热装置10环绕包裹所述燃烧室30，所述容积换热装置10包括第二腔壁103，所述燃烧室30包括第一腔壁101，所述第一腔壁101围成一燃烧室30，所述第一腔壁101和所述第二腔壁103均为环形壁面，且所述第二腔壁103套设于所述第一腔壁101外，所述第一腔壁101和第二腔壁103的顶部与底部边缘分别对应连接，所述第二腔壁103与所述第一腔壁101之间形成一容水腔102。本发明所提出的高效容积式热交换器及热水器，适用性广，并且采用直接在燃烧室30外周设置两层上下封闭且中空的环形壁面作为辐射换热面，将传统的盘管式的线接触方式升级为面接触，与此同时，辐射换热面采用非平直的表面，从而极大增加了辐射换热面积，有利于提高燃气热水器的换热效率，有效提高了能源的利用率，达到了节能环保的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在不冲突的情况下，上述的实施例中的特征可以相互组合，本发明也可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。并且，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种高效容积式热交换器，其特征在于，包括容积换热装置和燃烧室，所述容积换热装置环绕包裹所述燃烧室；

所述容积换热装置包括第二腔壁，所述燃烧室包括第一腔壁，所述第一腔壁围成一燃烧腔室，所述第一腔壁和所述第二腔壁均为环形壁面，且所述第二腔壁套设于所述第一腔壁外，所述第一腔壁和第二腔壁的顶部与底部边缘分别对应连接，所述第二腔壁与所述第一腔壁之间形成一容水腔。

2.根据权利要求1所述的高效容积式热交换器，其特征在于，所述第一腔壁和所述第二腔壁均具为褶皱条状凸起。

3.根据权利要求1所述的高效容积式热交换器，其特征在于，所述第一腔壁和所述第二腔壁均具有凸起部和凹陷部，所述第一腔壁的凸起部与所述第二腔壁的凹陷部对应设置。

4.根据权利要求1所述的高效容积式热交换器，其特征在于，所述第一腔壁和所述第二腔壁均具有凸起部和凹陷部，所述第一腔壁的凹陷部与所述第二腔壁的凸起部对应设置。

5.根据权利要求1所述的高效容积式热交换器，其特征在于，所述第一腔壁和所述第二腔壁所形成的环形壁面为矩形。

6.根据权利要求1所述的高效容积式热交换器，其特征在于，所述第一腔壁和所述第二腔壁之间的距离为5-30mm。

7.根据权利要求1所述的高效容积式热交换器，其特征在于，所述第一腔壁和所述第二腔壁之间的距离为10-20mm。

8.根据权利要求1所述的高效容积式热交换器，其特征在于，所述容积换热装置还包括进水口，所述进水口设置于所述容积换热装置的第一侧面底部区域中心，所述进水口与所述容水腔连通，用于引入待加热水。

9.根据权利要求1所述的高效容积式热交换器，其特征在于，所述容积换热装置还包括出水口，所述出水口设置于所述容积换热装置的第二侧面顶部区域中心，所述出水口与所述容水腔连通，用于排出已加热水。

10.一种热水器，其特征在于：所述热水器包括如权利要求1-9任一项所述的高效容积式热交换器。