CN109425099B - 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、燃气进气管路以及进气阀，该燃气热水器还包括：壳体，内部形成燃烧室，壳体上开设有排烟口；预热燃烧器，安装在燃烧室内；集热罩，呈一端敞口设置并安装在燃烧室内，集热罩位于预热燃烧器燃烧产生的热气流的流径上且敞口朝向与热气流的流向相向；催化燃烧器，安装在集热罩内；温度传感器，用于检测催化燃烧器的温度；第一换热器，位于排烟口与集热罩之间；以及与温度传感器电连接的控制器；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

本发明涉及燃气热水器技术领域，特别涉及一种具有催化燃烧器的燃气热水器。

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、燃气进气管路以及进气阀，所述燃气热水器还包括：

壳体，内部形成燃烧室，所述壳体上开设有排烟口；

预热燃烧器，安装在所述燃烧室内；

集热罩，呈一端敞口设置并安装在所述燃烧室内，所述集热罩位于所述预热燃烧器燃烧产生的热气流的流径上且敞口朝向与热气流的流向相向；

催化燃烧器，安装在所述集热罩内；

温度传感器，用于检测所述催化燃烧器的温度；

第一换热器，位于所述排烟口与集热罩之间；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。

优选地，所述壳体包括本体及集热筒，所述本体的横截面积大于所述集热筒的横截面积，所述预热燃烧器位于所述集热筒内；所述集热筒一端与所述本体连通，另一端与所述风机的出风口、所述燃气进气管路的出气口连通。

优选地，所述本体呈盒状，且所述本体左右方向及上下方向的尺寸均大于前后方向的尺寸，所述本体的底壁上设有开口，所述集热筒经所述开口与所述本体连通或穿置于所述开口。

优选地，所述壳体还包括设于所述本体内壁的隔热层。

优选地，所述壳体还包括自所述开口边缘向所述本体内延伸形成的加固壁，所述集热筒穿置于所述开口，且所述集热筒侧壁与所述加固壁密封连接。

优选地，所述集热筒的一端伸入所述本体并延伸至所述集热罩内。

优选地，所述集热罩的顶壁具有朝向所述开口的凹面。

优选地，所述燃气热水器还包括与所述第一换热器连通的第二换热器，所述第一换热器为翅片式换热器，所述第二换热器为盘管式换热器并设置在所述第一换热器的外围。

优选地，所述第二换热器环嵌于所述本体的侧壁上。

优选地，所述燃气热水器的混气结构为文丘里混气结构，包括两输入口及一输出口，两所述输入口分别与所述风机的出风口、所述燃气进气管路的出气口连通、所述输出口与所述集热筒连通。

本发明燃气热水器通过在燃烧室内设置催化燃烧器与集热罩，先利用预热燃烧器上进行的有焰燃烧，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。在预热燃烧器进行燃烧时，产生的热气流在集热罩的围阻下集中作用于催化燃烧器，增加了对催化燃烧器的加热面积，从而提高了对催化燃烧器的加热效率。

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内部结构示意图；

图2为本发明燃气热水器一实施例的正面示意图；

图3为图2中燃气热水器一剖面的结构示意图；

图4为本发明燃气热水器一实施例的侧面示意图；

图5为图4中燃气热水器一剖面的结构示意图；

图6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：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						11	风机	12	燃气进气管路	13	进气阀
14	控制器	15	温度传感器	16	进水管
						17	出水管	18	观火窗	181	压板
20	壳体	21	本体	22	集热筒
						23	预热燃烧器	24	催化燃烧器	25	集热罩
26	排烟口	27	第一换热器	28	加固壁
						231	点火器	261	排烟管	30	第二换热器
40	混气结构	29	燃烧室

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、图2及图6所示，该燃气热水器包括包括风机11、燃气进气管路12以及进气阀13，该燃气热水器还包括：

壳体20，内部形成燃烧室29，壳体20上开设有排烟口26；

预热燃烧器23，安装在燃烧室29内；

集热罩25，呈一端敞口设置并安装在燃烧室29内，集热罩25位于预热燃烧器23燃烧产生的热气流的流径上且敞口朝向与热气流的流向相向；

催化燃烧器24，安装在集热罩25内；

温度传感器15，用于检测催化燃烧器24的温度；

第一换热器27，位于排烟口26与集热罩25之间；以及

控制器14，与温度传感器15电连接；控制器14用以在燃气热水器启动时，控制预热燃烧器23燃烧以加热催化燃烧器24，并在催化燃烧器24的温度达到催化起燃温度以上时控制预热燃烧器23熄灭。

在本实施例中，具体地，图1示出的燃气热水器包括用于向燃气热水器中引入进水的进水管16、以及用于向外部提供热水的热水出水管17以及与排烟口26相接的排烟管261。风机11、燃气进气管路12及进气阀13均可以采用现有的，在此不再详述。进气阀13串接于燃气进气管路12上用以控制燃气的进气量。集热罩25用于使热气流集中作用于催化燃烧器24。

催化燃烧器24一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24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。

预热燃烧器23用于对催化燃烧器24进行加热。预热燃烧器23可以采用能有效防止在燃烧过程中发生回火的蜂窝状结构，举例而言，燃气热水器还包括点火器231，点火器231用以将从预热燃烧器23中引射的燃气点燃。即在控制器14的控制下，点火器231与进气阀13存在关联动作。

为了能够更直观地了解催化燃烧器24的燃烧状况，图1示出的燃气热水器还包括开设于集热罩25和壳体20上的观火窗18，以方便用户观察催化燃烧器24的燃烧过程；可以理解的是，观火窗18还应开设于燃气热水器的外壳上，几个观火窗18的位置均与催化燃烧器24的位置对应且位于催化燃烧器24的同一侧。一般地，燃气热水器通过背面挂装于墙壁上，所以观火窗18可设于其背对墙壁的一面，即正面上；在实际应用中，观火窗18的窗口还设置有透明的压板181。

控制器14还用于在催化燃烧器24的温度达到催化起燃温度以上时，控制风机11加大单位时间内空气的进气量、以及控制进气阀13加大单位时间内燃气的进气量以使预热燃烧器23熄灭。通过控制空气及燃气的进气速度达到预热燃烧器23的脱火线速度，可以使预热燃烧器23上的火焰快速熄灭，进而切换至由催化燃烧器24处的催化燃烧。

本发明燃气热水器通过在燃烧室29内设置催化燃烧器24与集热罩25，先利用预热燃烧器23上进行的有焰燃烧，当催化燃烧器24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24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24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。

在预热燃烧器23进行燃烧时，燃烧释放的热气流在集热罩25的围阻下集中并对位于集热罩25内的催化燃烧器24进行加热，在催化燃烧器24未达到催化温度之前，在集热罩25内壁的反射作用下，热辐射可以更好地集中作用于催化燃烧器24，进而加快加热速度；由此，增加了对催化燃烧器24的加热面积，提高了对催化燃烧器24的加热效率。

进一步地，如图1、图2和图3所示，壳体20包括本体21及集热筒22，本体21的横截面积大于集热筒22的横截面积，预热燃烧器23位于集热筒22内；集热筒22一端与本体21连通，另一端与风机11的出风口、燃气进气管路12的出气口连通。

在本实施例中，集热筒22用于将预热燃烧器23燃烧产生的热气流集中朝同一方向引导，使得热气流尽量进入集热罩25内，提高对催化燃烧器24的加热效率；需要说明的是，集热筒22的横截面积小于本体21的横截面积，可以使位于集热筒22内的预热燃烧器23加大与空气和燃气的接触面积，在燃烧时能使燃气和空气进行燃烧产生的热量更为集中。

进一步地，如图1、图2和图3所示，本体21呈盒状，且本体21左右方向及上下方向的尺寸均大于前后方向的尺寸，本体21的底壁上设有开口(图未示)，集热筒22经所述开口与本体21连通或穿置于所述开口。

在本实施例中，本体21的形状为长方体，所述底壁上的所述开口前后方向的尺寸与本体21前后方向的尺寸一致且开设于所述底壁左右方向上的居中位置，集热筒22的横截面为方形且集热筒22的横截面积稍小于所述开口的面积；由本体21的形状和尺寸以及集热筒22的形状和位置可知，位于集热筒22内的预热燃烧器23燃烧产生的热气流向上流动，因而集热罩25应位于集热筒22的上方且敞口向下，由此，在实现使热气流进入集热罩25内的同时，使得壳体20的结构更加简单紧凑。

进一步地，壳体20还包括设于本体21内壁的隔热层(图未示)。在本实施例中，可通过在本体21的内壁贴覆隔热棉或涂覆绝热涂层来实现隔热层的设置，隔热层能降低壳体20表面的温度并有效减少热量的损失。

进一步地，如图1、图3和图5所示，壳体20还包括自开口边缘向本体21内延伸形成的加固壁28，集热筒22穿置于开口，且集热筒22侧壁与加固壁28密封连接。在本实施例中，加固壁28用于固定并支撑集热筒22，加固壁28的设置使集热筒22在本体20的开口处的安装更加稳固，同时还增强了本体20在开口处的结构强度。

进一步地，如图1、图3和图5所示，集热筒22的一端伸入本体21并延伸至集热罩25内。在本实施例中，集热筒22的另一端可外露于本体21，使预热燃烧器23与催化燃烧器24之间有预设间距，从而防止催化燃烧器24直接接触预热燃烧器23上的火焰。延伸至集热罩25内的集热筒22一方面能将预热燃烧器23燃烧产生的热气流全部导向催化燃烧器24，提高对催化燃烧器24的加热效率；另一方面，在催化燃烧器24进行无焰燃烧时，燃气与空气也是经由集热筒22导向并流经催化燃烧器24，由此，在集热筒22的集中导向与集热罩25的围阻作用下，增加了燃气与催化燃烧器24的接触面积，从而使燃气在催化燃烧器24上的燃烧更加充分。

进一步地，如图3所示，集热罩25的顶壁具有朝向开口的凹面。在本实施例中，顶壁的凹面向下，催化燃烧器24燃烧产生的热气流向上流动，呈凹面设置的顶壁可以对流向顶壁的热气流进行较为缓和的换向导向，使得热气流可以沿着集热罩25的顶壁和侧壁更顺畅地流出集热罩25。在实际应用中，集热罩25的顶壁可设为凹面向下的圆弧状，圆弧状的顶壁有助于使热气流形成对流，从而达到更好的导向换向效果。

进一步地，如图1和图4所示，燃气热水器还包括与第一换热器27连通的第二换热器30，第一换热器27为翅片式换热器，第二换热器30为盘管式换热器并设置在第一换热器27的外围。

在本实施例中，第一换热器27与出水管17连接，第二换热器30与进水管16连接，冷水通过进水管16进入第二换热器30进行第一次换热，再从第二换热器30进入第一换热器27进行第二次换热，最后从出水管17流出。通过设置第二换热器30，对水进行了两次加热，提高了热量的利用率和对水的加热效率。

进一步地，如图1、图2和图3所示，第二换热器30环嵌于本体21的侧壁上。在本实施例中，第二换热器30与本体21的侧壁可一体设置，将第二换热器30环嵌于本体21的侧壁上，一方面利用本体21的内壁将更多的热量传递至第二换热器30，另一方面有效节省了第二换热器30的安装空间，同时，使本体21的强度更高且降低了生产加工成本。

进一步地，如图3和图5所示，燃气热水器的混气结构40为文丘里混气结构，包括两输入口及一输出口，两输入口分别与风机11的出风口、燃气进气管路12的出气口连通、输出口与集热筒22连通。

在本实施例中，文丘里混气结构可以采用现有的，文丘里混气结构为先收缩而后逐渐扩大的管道，在管道出口处开设有吸附腔；通过文丘里混气结构的气流被压缩后由粗变细，流速变大，产生文丘里效应，即在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用，致使周围气体通过吸附腔被吸入管道。通过文丘里混气结构的文丘里效应，可将风机泵送的空气作为被压缩的气体，将燃气作为被吸附的气体，使空气与燃气实现充分的混合，从而使燃烧更充分。

以上仅为本使用新型的优选实施例，并非因此限制本使用新型的专利范围，凡是在本使用新型的使用新型构思下，利用本使用新型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使用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种燃气热水器，包括风机、燃气进气管路以及进气阀，所述进气阀串接于所述燃气进气管路上，其特征在于，所述燃气热水器还包括：

壳体，内部形成燃烧室，所述壳体上开设有排烟口；

预热燃烧器，安装在所述燃烧室内；

集热罩，呈一端敞口设置并安装在所述燃烧室内，所述集热罩位于所述预热燃烧器燃烧产生的热气流的流径上且敞口朝向与热气流的流向相向；

催化燃烧器，安装在所述集热罩内；

温度传感器，用于检测所述催化燃烧器的温度；

第一换热器，位于所述排烟口与集热罩之间；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；

所述壳体包括本体及集热筒，所述本体的横截面积大于所述集热筒的横截面积，所述预热燃烧器位于所述集热筒内；所述集热筒一端与所述本体连通，另一端与所述风机的出风口、所述燃气进气管路的出气口连通。

2.如权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，所述本体呈盒状，且所述本体左右方向及上下方向的尺寸均大于前后方向的尺寸，所述本体的底壁上设有开口，所述集热筒经所述开口与所述本体连通或穿置于所述开口。

3.如权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于，所述壳体还包括设于所述本体内壁的隔热层。

4.如权利要求3所述的燃气热水器，其特征在于，所述壳体还包括自所述开口边缘向所示本体内延伸形成的加固壁，所述集热筒穿置于所述开口，且所述集热筒侧壁与所述加固壁密封连接。

5.如权利要求1-4任一项所述的燃气热水器，其特征在于，所述集热筒的一端伸入所述本体并延伸至所述集热罩内。

6.如权利要求2-4任一项所述的燃气热水器，其特征在于，所述集热罩的顶壁具有朝向所述开口的凹面。

7.如权利要求1-4任一项所述的燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器还包括与所述第一换热器连通的第二换热器，所述第一换热器为翅片式换热器，所述第二换热器为盘管式换热器并设置在所述第一换热器的外围。

8.如权利要求7所述的燃气热水器，其特征在于，所述第二换热器环嵌于所述本体的侧壁上。

9.如权利要求1-4任一项所述的燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器的混气结构为文丘里混气结构，包括两输入口及一输出口，两所述输入口分别与所述风机的出风口、所述燃气进气管路的出气口连通、所述输出口与所述集热筒连通。