CN109425097B - 一种燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃气热水器，包括风机、燃气进气管路以及串接在燃气进气管路上的进气阀；燃气热水器还包括：夹套换热器，围合形成上燃烧室；催化燃烧器，安装在上燃烧室；底壳，底壳下部形成下燃烧室；底壳上设有排烟口；底壳与夹套换热器对接而形成换热室；预热燃烧器，安装在下燃烧室；安装在换热室的集热筒，一端与上燃烧室相接，另一端与下燃烧室相接；安装在换热室的主换热器，套设于集热筒的外围；控制器，用以在燃气热水器启动时，控制预热燃烧器燃烧以加热催化燃烧器，并在催化燃烧器的温度达到催化起燃温度以上时控制预热燃烧器熄灭。本发明的燃气热水器能充分提高能源利用率和减少有害物质的排放。

Description

一种燃气热水器

技术领域

本发明涉及家用电器领域，特别涉及一种燃气热水器。

背景技术

目前，燃气热水器业内主要采用的燃烧方式为有焰燃烧，即燃料与氧气或空气进行的快速放热和发光、并以火焰的形式出现的氧化反应。这种燃烧方式不仅燃烧不完全、热效率低、能源利用率不高，而且燃烧过程中生成的污染物较多。催化燃烧是燃料在催化剂的作用下，在一定的温度条件下进行的燃烧反应。与有焰燃烧相比，催化燃烧温度较低、燃烧比较安全，是一种相对高效、清洁的燃烧方式。因此，用相对高效、清洁的催化燃烧代替传统的有焰燃烧，能有效提高能源利用率和减少有害物质的排放。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种燃气热水器，旨在解决现有技术中燃气热水器能源利用率低且易生成有害物质的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种燃气热水器，包括风机、燃气进气管路以及串接在所述燃气进气管路上的进气阀；所述燃气热水器还包括：

夹套换热器，呈朝下敞口设置并围合形成上燃烧室；

催化燃烧器，安装在所述上燃烧室；

底壳，呈朝上敞口设置，所述底壳内腔的下部形成下燃烧室；所述底壳上设有与其内腔连通的排烟口；所述底壳的敞口与所述夹套换热器的敞口密封对接而形成换热室；

预热燃烧器，安装在所述下燃烧室；

安装在所述换热室并呈两端敞口设置的集热筒，一端与所述上燃烧室相接，另一端与所述下燃烧室相接；

安装在所述换热室的主换热器，套设于所述集热筒的外围并与所述夹套换热器连通；

温度传感器，用于检测所述催化燃烧器的温度；

控制器，与所述温度传感器电连接；所述控制器用以在所述燃气热水器启动时，控制所述预热燃烧器燃烧以加热所述催化燃烧器，并在所述催化燃烧器的温度达到催化起燃温度以上时控制所述预热燃烧器熄灭。

优选地，所述夹套换热器包括由内至外相互嵌套的内胆及外壳，所述内胆围合形成上燃烧室，所述内胆包括球冠状的内顶壁，以及自所述内顶壁的边缘向下延伸的筒状内侧壁，所述内顶壁的凹面朝下，所述催化燃烧器呈水平状延伸并与所述内顶壁的凹面相对设置。

优选地，所述内胆还包括自所述内侧壁的底缘向外翻折的环形翻边，所述外壳包括球冠状的外顶壁，以及自所述外顶壁的边缘向下延伸的筒状外侧壁，所述外顶壁的凹面朝下，所述外侧壁的底缘与所述翻边密封连接。

优选地，所述夹套换热器的进水口开设于外壳的顶部。

优选地，所述底壳包括上容置筒及朝上敞口设置的下容置筒，所述上容置筒的上端所述夹套换热器的敞口密封对接，所述上容置筒的底壁居中开设有连接口，所述下容置筒的敞口与所述连接口密封对接，所述下燃烧室形成在所述下容置筒内。

优选地，所述集热筒下端敞口与所述连接口密封对接，所述集热筒的侧壁与所述下容置筒的侧壁一体设置。

优选地，所述集热筒的上端支撑所述催化燃烧器，所述集热筒上端的侧壁沿周向设有多个透气孔。

优选地，所述主换热器贴合所述上容置筒的内壁面设置，所述主换热器与所述上容置筒的连接处设有进水接口，所述进水接口延伸至所述上容置筒的外侧并与所述主换热器连通；

所述夹套换热器邻近所述底壳的一端的外壁面处设有出水接口，所述出水接口与夹套换热器的内腔连通；所述燃气热水器还包括连接所述出水接口及进水接口的连接管。

优选地，所述排烟口开设在所述主换热器与所述上容置筒的底壁之间；

优选地，所述控制器还用于在所述催化燃烧器的温度达到催化起燃温度以上时，控制所述风机加大单位时间内空气的进气量、以及控制所述进气阀加大单位时间内燃气的进气量以使所述预热燃烧器熄灭。

本发明燃气热水器通过在预热燃烧器上方设置催化燃烧器，先利用预热燃烧器上进行的有焰燃烧，集热筒隔开下燃烧室与排烟口，并且集热筒的引导作用下，热辐射及热气流集中作用于催化燃烧器，如此可以提升催化燃烧器的加热速度。当催化燃烧器的温度达到预设的催化起燃温度以上时，空气与燃气混合气体可以在催化燃烧器上发生自持催化燃烧，因为催化剂的催化作用，燃气在较低温度下即可在催化燃烧器上进行燃烧，并且燃气接近完全燃烧，几乎没有CO排放。由于催化燃烧后的烟气温度比有焰燃烧的温度低，可实现氮氧化物的低排放。在上燃烧室的热气流可以首先与夹套换热器初步换热，然后沿着换热室与集热筒之间的环形空间向下流动而与置于夹套换热器下方的主换热器换热，最后经排烟口排出，如此，换热过程中对水进行了两次加热，有效提高了能量利用率与加热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明燃气热水器一实施例的结构示意图；

图2为图1中燃气热水器一剖面结构的示意图；

图3为图1中燃气热水器另一剖面结构的示意图；

图4为本发明燃气热水器一实施例的控制模块示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种燃气热水器。

在本发明实施例中，如图1至图4所示，该燃气热水器包括风机1、燃气进气管路(图未示)以及串接在燃气进气管路上的进气阀(图未示)；燃气热水器还包括：

夹套换热器3，呈朝下敞口设置并围合形成上燃烧室30；

催化燃烧器4，安装在上燃烧室30；

底壳5，呈朝上敞口设置，底壳5内腔的下部形成下燃烧室51；底壳5上设有与其内腔连通的排烟口52；底壳5的敞口与夹套换热器3的敞口密封对接而形成换热室350；

预热燃烧器6，安装在下燃烧室51；

安装在换热室350并呈两端敞口设置的集热筒7，一端与上燃烧室30相接，另一端与下燃烧室51相接；

安装在换热室350的主换热器8，套设于集热筒7的外围并与夹套换热器3连通；

温度传感器9，用于检测催化燃烧器4的温度；

控制器10，与温度传感器9电连接；控制器10用以在燃气热水器启动时，控制预热燃烧器6燃烧以加热催化燃烧器4，并在催化燃烧器4的温度达到催化起燃温度以上时控制预热燃烧器6熄灭。

在本实施例中，风机1、燃气热水器及进气阀均可以采用现有，在此不再详述。夹套换热器3是一种利用夹层空间来为置于其内的水换热的换热器。夹套换热器3上设置进水口34以方便与外界循环管路相接而不断引入冷水。夹套换热器3与主换热器8之间既可以直接连通也可以通过管路间接连通。

催化燃烧器4一般包括催化剂载体以及设置在催化剂载体上的催化剂，催化剂通常具有固定的催化起燃温度，即当催化燃烧器4本身的温度达到催化起燃温度后，流经其的燃气将会在催化剂作用下与空气中的氧气进行无焰燃烧以释放热量。为了增大催化剂的附着面积，进而增大催化作用空间，催化剂载体一般采用耐热的蜂窝状结构。

底壳5为预热燃烧器6及主换热器8提供了容置空间，并可以形成对集热筒7的支撑。可以理解的是，风机1的出风口、燃气进气管路的出气口与下燃烧室51连通。

预热燃烧器6可以采用现有的燃气燃烧器，举例而言，燃气热水器还包括点火器13，点火器13用以将从预热燃烧器6中引射的燃气点燃。即在控制器10的控制下，点火器13与进气阀存在关联动作。

集热筒7用以对换热室350进行简单的分隔，并与排烟口52配合下，以将热量及热气流沿预热燃烧器6、催化燃烧器4、夹套换热器3以及主换热器8这种路径流动。在集热筒7在作用下，经预热燃烧器6加热后的气流集中作用于催化燃烧器4有利于加快催化燃烧器4的加热速度。

本发明燃气热水器通过在预热燃烧器6上方设置催化燃烧器4，先利用预热燃烧器6上进行的有焰燃烧，集热筒7隔开下燃烧室51与排烟口52，并且集热筒7的引导作用下，热辐射及热气流集中作用于催化燃烧器4，如此可以提升催化燃烧器4的加热速度。

当催化燃烧器4的温度达到预设的催化起燃温度以上时，空气与燃气混合气体可以在催化燃烧器4上发生自持催化燃烧，因为催化剂的催化作用，燃气在较低温度下即可在催化燃烧器4上进行燃烧，并且燃气接近完全燃烧，几乎没有CO排放。由于催化燃烧后的烟气温度比有焰燃烧的温度低，可实现氮氧化物的低排放。

在上燃烧室30的热气流可以首先与夹套换热器3初步换热，然后沿着换热室350与集热筒7之间的环形空间向下流动而与置于夹套换热器3下方的主换热器8换热，最后经排烟口52排出；与此同时，待加热的水，首先自夹套换热器3的进水口34流入，在流经胶套换热器3后再进入主换热器8，最后经主换热器8上的出水口82流出。如此，换热过程中对水进行了两次加热，有效提高了能量利用率与加热效率。

进一步地，夹套换热器3包括由内至外相互嵌套的内胆31及外壳32，内胆31围合形成上燃烧室30，内胆31包括球冠状的内顶壁311，以及自内顶壁311的边缘向下延伸的筒状内侧壁312，内顶壁311的凹面朝下，催化燃烧器4呈水平状延伸并与内顶壁311的凹面相对设置。

在本实施例中，内顶壁311的凹面可以对流向内顶壁311的热气流进行较为缓和的换向导向，使得流经催化燃烧器4的气流可以较为顺序地流向换热室350与集热筒7之间的环形空间；同时，在催化燃烧器4未达到催化温度之前，内顶壁311的反射作用下，热辐射可以更好地集中催化燃烧器4，进而加快加热速度。催化燃烧器4呈水平设置，则有利于更多地，吸收流经热气流的热量。

进一步地，内胆31还包括自内侧壁312的底缘向外翻折的环形翻边313，外壳32包括球冠状的外顶壁321，以及自外顶壁321的边缘向下延伸的筒状外侧壁322，外顶壁321的凹面朝下，外侧壁322的底缘与翻边313密封连接。

在本实施例中，通过设置翻边313外壳32可以与内胆31更好地套接。优选地，翻边313凸出外侧壁322的外周面，底壳5的敞口边缘处向外翻折形成有搭边53，搭边53与翻边313相搭接并密封配合。有力地，内侧壁312及外侧壁322的横截面均为圆形，内侧壁312及外侧壁322之间形成径向厚度均匀的换热夹层腔33。

进一步地，夹套换热器3的进水口34开设于外壳32的顶部。由于夹套换热器3的与其敞口相对的顶壁面吸收催化换热器的热量最多，本实施例进水口34的设置，可以保证初始引入的水首先与夹套换热器3温度最高的部位换热。

进一步地，底壳5包括上容置筒54及朝上敞口设置的下容置筒55，上容置筒54的上端夹套换热器3的敞口密封对接，上容置筒54的底壁居中开设有连接口541，下容置筒55的敞口与连接口541密封对接，下燃烧室51形成在下容置筒55内。

在本实施例中，由于预热加热器主要起着加热催化燃烧器4的作用，因此，与预热加热器对应的下燃烧室51的容积以及水平横截面面积可以设置呈比上容置筒54的要小。从功能上来说，上容置筒54还需要与夹套换热器3连接，以及形成容置主换热器8的空间，因此，将底壳5设置成上大下小的结构更为合理。

进一步地，集热筒7下端敞口与连接口541密封对接，集热筒7的侧壁与下容置筒55的侧壁一体设置。

在本实施例中，各个壳状结构一般优选地采用钢制件，如板料折弯焊接工艺，而集热筒7与下容置筒55的侧壁一体设置，则有利于两者采用同一规格的管材，进而可以减少拼接工艺，降低成本。

进一步地，集热筒7的上端支撑催化燃烧器4，集热筒7上端的侧壁沿周向设有多个透气孔71。

在本实施例中，通过设置透气孔71，有利于被点然后的燃气或热气流向换热室350与集热筒7之间的环形空间回流。

进一步地，主换热器8贴合上容置筒54的内壁面设置，主换热器8与上容置筒54的连接处设有进水接口81，进水接口81延伸至上容置筒54的外侧并与主换热器8连通；

夹套换热器3邻近底壳5的一端的外壁面处设有出水接口35，出水接口35与夹套换热器3的内腔连通；燃气热水器还包括连接出水接口35及进水接口81的连接管11。

在本实施例中，连接管11外置于燃气热水器的主体部位，更有利于燃气热水器的装配生产。将出水接口35设置在邻近底壳5的位置，结合进水口34设置在夹套换热器3顶部的实施例，如此可以加长夹套换热器3内水流动的平均路径，从而可提高换热效率。

进一步地，排烟口52开设在主换热器8与上容置筒54的底壁之间；如此，可以使得热气流或辐射必须经与主换热器8换热后才能经排烟口52排出，进而可以提高燃气热水器整体的热利用率。具体地，燃气热水器还包括与排烟口52连接并向上延伸的排烟管，如此，可方便用户连接其他排烟结构。

进一步地，控制器10还用于在催化燃烧器4的温度达到催化起燃温度以上时，控制风机1加大单位时间内空气的进气量、以及控制进气阀加大单位时间内燃气的进气量以使预热燃烧器6熄灭。

在本实施例中，通过控制空气及燃气的进气速度达到预热燃烧器6的脱火线速度，可以使预热燃烧器6上的火焰快速熄灭，进而切换至由催化燃烧器4处的催化燃烧。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃气热水器，包括风机、燃气进气管路以及串接在所述燃气进气管路上的进气阀；其特征在于，所述燃气热水器还包括：

夹套换热器，呈朝下敞口设置并围合形成上燃烧室；

催化燃烧器，安装在所述上燃烧室；

底壳，呈朝上敞口设置，所述底壳内腔的下部形成下燃烧室；所述底壳上设有与其内腔上部连通的排烟口；所述底壳的敞口与所述夹套换热器的敞口密封对接而形成换热室；

预热燃烧器，安装在所述下燃烧室；

安装在所述换热室并呈两端敞口设置的集热筒，一端与所述上燃烧室相接，另一端与所述下燃烧室相接；

安装在所述换热室的主换热器，套设于所述集热筒的外围并与所述夹套换热器连通；

温度传感器，用于检测所述催化燃烧器的温度；以及

控制器，与所述温度传感器电连接；所述控制器用以在所述燃气热水器启动时，控制所述预热燃烧器燃烧以加热所述催化燃烧器，并在所述催化燃烧器的温度达到催化起燃温度以上时控制所述预热燃烧器熄灭。

2.如权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，所述夹套换热器包括由内至外相互嵌套的内胆及外壳，所述内胆围合形成上燃烧室，所述内胆包括球冠状的内顶壁，以及自所述内顶壁的边缘向下延伸的筒状内侧壁，所述内顶壁的凹面朝下，所述催化燃烧器呈水平状延伸并与所述内顶壁的凹面相对设置。

3.如权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于，所述内胆还包括自所述内侧壁的底缘向外翻折的环形翻边，所述外壳包括球冠状的外顶壁，以及自所述外顶壁的边缘向下延伸的筒状外侧壁，所述外顶壁的凹面朝下，所述外侧壁的底缘与所述翻边密封连接。

4.如权利要求1-3任一项所述的燃气热水器，其特征在于，所述夹套换热器的进水口开设于外壳的顶部。

5.如权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，所述底壳包括上容置筒及朝上敞口设置的下容置筒，所述上容置筒的上端所述夹套换热器的敞口密封对接，所述上容置筒的底壁居中开设有连接口，所述下容置筒的敞口与所述连接口密封对接，所述下燃烧室形成在所述下容置筒内。

6.如权利要求5所述的燃气热水器，其特征在于，所述集热筒下端敞口与所述连接口密封对接，所述集热筒的侧壁与所述下容置筒的侧壁一体设置。

7.如权利要求5或6所述的燃气热水器，其特征在于，所述集热筒的上端支撑所述催化燃烧器，所述集热筒上端的侧壁沿周向设有多个透气孔。

8.如权利要求6所述的燃气热水器，其特征在于，所述主换热器贴合所述上容置筒的内壁面设置，所述主换热器与所述上容置筒的连接处设有进水接口，所述进水接口延伸至所述上容置筒的外侧并与所述主换热器连通；

所述夹套换热器邻近所述底壳的一端的外壁面处设有出水接口，所述出水接口与夹套换热器的内腔连通；所述燃气热水器还包括连接所述出水接口及进水接口的连接管。

9.如权利要求5所述的燃气热水器，其特征在于，所述排烟口开设在所述主换热器与所述上容置筒的底壁之间。

10.如权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，所述控制器还用于在所述催化燃烧器的温度达到催化起燃温度以上时，控制所述风机加大单位时间内空气的进气量、以及控制所述进气阀加大单位时间内燃气的进气量以使所述预热燃烧器熄灭。