CN113195981A - 热水器的燃烧管组件 - Google Patents

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Abstract

热水器的燃烧管组件包括燃烧管，该燃烧管具有开放端、封闭端以及位于开放端与封闭端之间的流出开口。燃烧管的腔体提供了用于燃烧热水器燃料的腔室，其中流出开口提供了用于供燃烧热水器燃料产生的废气排出燃烧管的出口。燃烧管组件还包括弹簧，其在燃烧管的腔体中位于燃烧管的封闭端处。

Description

热水器的燃烧管组件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月12日提交的题为“COMBUSTION TUBE ASSEMBLY OF AWATER HEATER”的美国非临时专利申请No.16/218,320的优先权。本申请涉及于2018年12月12日提交的题为“COMBUSTION TUBE ASSEMBLY OF A WATER HEATER”的美国临时专利申请No.16/218,322。前述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及热水器，更具体地涉及用于热水器的燃烧管组件和热交换器组件。
背景技术
典型的向下燃烧的热水器使用诸如天然气、丙烷或油之类的燃料来加热容纳在这种热水器的水箱中的水。通常，燃烧室和热交换器位于热水器的水箱中。热交换器可以流体地连接到燃烧室，使得在燃烧室中产生的废气向下流向热交换器的入口并且流过热交换器以加热水箱中的水。热废气通常毫无阻碍地向下通过燃烧室流向热交换器的入口。从燃烧室进入热交换器的废气在流经热交换器时会冷却下来。尽管可能会发生从热废气通过燃烧室到箱中的水的一些热交换，但是热交换器是从热废气到水进行热量交换的主要部件。热废气的流动大部分是燃烧室内的层流，这限制了热量从废气通过燃烧室的传递。在一些应用中，增加从废气通过燃烧室到箱中所容纳的水的热传递可以导致增加到水的整体热传递。因此，可能需要一种解决方案，其能够使从废气通过燃烧室到水箱中的水的热传递增加。
发明内容
本公开总体上涉及热水器，更具体地涉及用于热水器的燃烧管组件和热交换器组件。在一些示例实施例中，热水器的燃烧管组件包括燃烧管，该燃烧管具有开放端、封闭端和位于开放端与封闭端之间的流出开口。燃烧管的腔体提供了用于燃烧热水器燃料的腔室，其中流出开口提供了用于供燃烧热水器燃料而产生的废气排出燃烧管的出口。燃烧管组件还包括弹簧，该弹簧在燃烧管的腔体中位于燃烧管的封闭端处。
在另一个示例实施例中，热水器的热交换器组件包括燃烧管，该燃烧管具有开放端、封闭端和位于开放端与封闭端之间的流出开口，其中燃烧管的腔体提供了用于燃烧热水器燃料的腔室。热交换器组件还包括弹簧，该弹簧在燃烧管的腔体中位于燃烧管的封闭端处。热交换器组件还包括附接到燃烧管的中空盘管，其中流出开口提供了用于供燃烧热水器燃料而产生的废气从燃烧管流进中空盘管的出口。
在另一示例实施例中，热水器包括水箱和位于该热水器的顶端处的燃烧系统。热水器还包括位于水箱内部的热交换器组件。热交换器组件包括燃烧管，该燃烧管具有开放端、封闭端和位于开放端与封闭端之间的流出开口，其中燃烧管的腔体提供了用于燃烧热水器燃料的腔室。该开放端靠近热水器的顶端。而该封闭端远离热水器的顶端。热交换器组件还包括弹簧，该弹簧在燃烧管的腔体中位于燃烧管的封闭端处。热交换器组件还包括附接到燃烧管的中空盘管，其中流出开口提供了用于供燃烧热水器燃料而产生的废气从燃烧管流进中空盘管的出口。
这些和其他方面、目的、特征和实施例根据以下描述和所附权利要求书将是显而易见的。
附图说明
现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1示出了根据一示例性实施例的热水器的横截面视图；
图2示出了根据一示例性实施例的包括以透明结构示出的燃烧管的热水器的燃烧管组件的侧视图；
图3示出了根据一示例性实施例的包括图2的燃烧管组件的热交换器组件的侧视图；
图4示出了根据另一示例性实施例的包括以透明结构示出的燃烧管的热水器的燃烧管组件的侧视图；
图5示出了根据一示例性实施例的包括图4的燃烧管组件的热交换器组件的侧视图；
图6示出了根据另一示例性实施例的包括以透明结构示出的燃烧管的热水器的燃烧管组件的侧视图；
图7示出了根据一示例性实施例的包括图6的燃烧管组件的热交换器组件的侧视图；
图8A示出了根据一示例性实施例的图7的热交换器组件的竖向横截面视图；
图8B示出了根据一示例性实施例的图7的热交换器组件的水平横截面视图；
图9示出了根据另一示例性实施例的包括以透明结构示出的燃烧管的热水器的燃烧管组件的侧视图；
图10示出了根据一示例性实施例的包括图9的燃烧管组件的热交换器组件的侧视图；
图11示出了根据一示例性实施例的图10的热交换器组件的横截面视图；
图12示出了根据另一示例性实施例的包括以透明结构示出的燃烧管的热水器的燃烧管组件的侧视图；
图13示出了根据一示例性实施例的包括图12的燃烧管组件的热交换器组件的侧视图；以及
图14示出了根据一示例性实施例的图13的热交换器组件的横截面视图。
附图仅示出示例性实施例，因此不应认为是对范围的限制。附图中所示的组成部分和特征不必按比例绘制，而是将重点放在清楚地示出示例性实施例的原理上。另外，某些尺寸或位置可能会夸大以帮助在视觉上传达这些原理。在附图中，在不同附图中使用的相同附图标记指代相似或对应但不一定相同的组成部分。
具体实施方式
在以下段落中，将参考附图进一步详细描述示例性实施例。在该描述中，省略或简要描述了公知的部件、方法和/或处理技术。此外，对实施例的各种特征的引用并非暗示所有实施例必须包括所引用的特征。
现在转向附图，来描述特定的示例性实施例。图1示出了根据一示例性实施例的热水器100的横截面视图。在一些示例性实施例中，热水器100包括水箱102、顶盖组件104和位于水箱102外侧上的壳体106。热水器100还在热水器100的顶端处包括燃烧系统108。例如，燃烧系统108可以包括向下燃烧的燃烧器，其中由燃烧系统108产生的热废气通过燃烧系统108的鼓风机在燃烧管组件110中向下推动。在燃烧管组件110中向下流动的热废气进入热交换器112，该热交换器将热量从热废气传递给容纳在水箱102中的水116中。
在一些示例性实施例中，热水器100包括进水口，该进水口可以例如布置成更靠近热水器100的底端114。热水器100还可包括穿过顶盖组件104的顶部出水口。在一些替代实施例中，热水器100可在热水器100的同一侧或端部(例如顶端)或热水器100的不同侧或端部上具有进水口和出水口。在一些示例性实施例中，受益于本公开的本领域普通技术人员容易理解，热水器还可以具有其他入口或出口(例如废气和冷凝物出口)。
在一些示例性实施例中，燃烧管组件110包括如下文关于图2-5所说明的弹簧。弹簧可能在燃烧管组件110中流动的热废气中引起湍流。热废气中的湍流可通过减少燃烧管组件110中热废气的更多层流，导致增加从热废气通过燃烧管组件110到水箱102中的水116的热传递。
在一些示例性实施例中，燃烧管组件110包括转向器结构，该转向器结构使热燃烧气体如下面关于图6-14所说明的那样转向。转向器结构增加了热废气在进入热交换器112之前在燃烧管组件110的一部分中通过的遍数。热废气通过多遍可导致增加从热废气通过燃烧管组件110到水箱102中的水116的热传递。转向器结构还可能在燃烧管组件110中流动的热废气中引起湍流，这也通过减少热废气的更多层流，导致增加从热废气通过燃烧管组件110到水箱102中的水116的热传递。
在热水器100操作期间，未加热的水通过水箱102的进水口进入水箱102，并且气体燃料可由燃烧系统108(例如在燃烧管组件110内部)点燃，其中例如通过燃烧系统108的鼓风机将所得到的热废气向下推向燃烧管组件110。进入水箱102的未加热的水被在燃烧管组件110和热交换器112中流动的热废气加热。出于说明目的，来自热废气的一些热量通过燃烧管组件110传递给水箱102中的水，并且来自热废气的一些热量通过热交换器112传递给水箱102中的水。所得到的热水通过水箱102和热水器100中的出水口排出水箱102。从燃烧管组件110进入热交换器112的热废气在流经热交换器112之后冷却下来，并且通常以低得多的温度排出热交换器112，并可能通过热气出口(例如在热水器100的底部处)排出热水器100。由废气冷却产生的冷凝物也可以通过冷凝物出口被引出热水器110。
通过在燃烧管组件110中提供弹簧或其他转向器结构，燃烧管组件110能够增加从废气通过燃烧管110到水箱102中的水的热传递。通过增加在废气从燃烧管组件110进入热交换器112之前到水的热传递，与在热水器的燃烧管内部不具有弹簧或其他转向器结构的向下燃烧的热水器相比，可以提高热水器100的整体水加热效率。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热水器100和/或热水器100的一个或多个部件可以具有与所示的形状不同的形状。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧系统108可以位于与在热水器100的顶端所示的位置不同的位置。尽管在图1中示出了特定的燃烧系统108，但在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热水器100可以包括位于热水器100的顶端处的不同类型的燃烧系统。在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以想到的那样，热交换器112可以通过一种或多种手段被附接到燃烧管组件110。如受益于本公开的本领域普通技术人员可以想到的那样，热水器100的不同部件可以由诸如钢之类的合适材料制成。
图2示出了根据一示例性实施例的包括示出为透明结构的燃烧管202的燃烧管组件200的侧视图。参考图1和图2，在一些示例性实施例中，图2的燃烧管组件200可以对应于图1所示的燃烧管组件110，或者可以代替燃烧管组件110而用于热水器100中。
在一些示例性实施例中，燃烧管组件200包括燃烧管202和定位在燃烧管202的腔体206中的弹簧204。燃烧管202具有开放端212、封闭端214和流出开口208。流出开口208位于开放端212和封闭端214之间。燃烧管202的腔体206的靠近开放端212的部分提供了用于燃烧热水器燃料(例如丙烷等)的腔室。流出开口208为由燃烧热水器燃料产生的废气提供出口，以排出燃烧管202。
在一些示例性实施例中，弹簧204在燃烧管202的封闭端214处定位在该燃烧管内部。例如，燃烧管202可以在封闭端由盖结构210封闭，并且弹簧204可以附接到盖结构210。出于说明目的，弹簧204可以在将盖结构210附接到燃烧管202之前被附接到盖结构210。在将弹簧204附接至盖结构210之后，可以利用诸如焊接之类的方法或受益于本公开的本领域普通技术人员可以想到的其他方法将盖结构210附接至燃烧管202。例如，燃烧管202可以通过盖结构210在封闭端214处密封，使得废气不会通过封闭端214排出燃烧管202。
如图2所示，在一些示例性实施例中，弹簧204可以是螺旋弹簧。弹簧204可以通过紧固件或诸如焊接之类的其他方式附接到盖结构210。例如，在弹簧204的底端处的弹簧204的绕组可以被紧固或焊接到盖结构210。弹簧204可以定位在燃烧管202的中心，燃烧管202可以是如图2所示的圆柱形管。例如，燃烧管202的一部分可以围绕弹簧204环形地定位，使得燃烧管202的内壁与弹簧204间隔开。
在一些示例性实施例中，当将燃烧管组件200安装在诸如图1的热水器100之类的热水器中时，在靠近燃烧管202的开放端212由燃烧热水器燃料产生的热废气向下流向封闭端214，并通过流出开口208排出燃烧管202。箭头216示出了热废气在燃烧管202中的流动方向，其中热水器100的燃烧系统108的鼓风机将热废气从开放端212向下推向封闭端214。
在一些示例性实施例中，随着热废气向下流向封闭端214，一些热废气在弹簧204和燃烧管202之间的环形空间中流动，而一些热废气流经弹簧204中心。一些热废气在弹簧204外部和内部空间之间的重定向扰乱了热废气的更多层流，这导致从热废气向燃烧管202的热传递得到改善。弹簧204的绕组与向下流向闭合端214的热废气之间的相遇也在热废气中引起湍流，这也导致通过破坏到达弹簧204的热废气的更多层流，从而使得从热废气到燃烧管202的热传递得到改善。
在一些示例性实施例中，流出开口208可以位于靠近封闭端214。热废气在将其一些热量传递给燃烧管202之后，通过流出开口208排出燃烧管202。
与不具有位于其中的弹簧204的燃烧管相比，燃烧管组件200导致更有效地加热诸如热水器100之类的热水器的水箱中所容纳的水。向下流过弹簧204并在弹簧204周围流动的热废气的扰动导致从热废气到燃烧管202的热传递增加，从而增加了从热废气通过燃烧管202到水箱(例如水箱102)中的水的热传递。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地理解的那样，燃烧管202和弹簧204可以由适合用于热水器的材料制成。例如，燃烧管可以由钢制成。作为另一示例，弹簧204可以以受益于本公开的本领域普通技术人员已知的方式由不锈钢或铬镍铁合金制成。在一些示例性实施例中，流出开口208可以伸出得很少甚至可以不伸出(如图2所示)，并且例如可以与燃烧管202齐平。
在一些替代实施例中，弹簧204相对于燃烧管202可以比图2中所示情形的情形更短或更长。在一些替代实施例中，弹簧204的直径可以小于或大于图2所示的直径。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，弹簧204可具有比图2中所示的节距更小或更大的节距。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流出开口208可以位于与示出的位置不同的位置。在一些替代实施例中，而不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管202和/或弹簧204可以具有与所示的形状不同的形状。
图3示出了根据一示例性实施例的包括图2的燃烧管组件200的热交换器组件300的侧视图。在一些示例性实施例中，图3的热交换器组件300可以对应于或可以代替图1所示的燃烧管组件110和热交换器112使用。参考图1-3，热交换器组件300包括燃烧管组件200和热交换器302。热交换器302在燃烧管202的流出开口208处附接到燃烧管202。例如，可以通过受益于本公开的本领域普通技术人员容易想到的其他方式焊接或附接热交换器302。
在一些示例性实施例中，当将热交换器组件300安装在诸如热水器100之类的热水器中时，与通过不包含弹簧204的典型燃烧管传递给水的热量相比，通过燃烧管202从热废气传递更多热量至水。在燃烧管202中流动的热废气在其一些热量通过燃烧管202传递给水之后，从燃烧管202通过流出开口208进入热交换器302。
排出燃烧管202的废气通过流出开口208进入热交换器302，并流过热交换器302。出于说明目的，热交换器302可以是中空盘管，其具有与流出开口208对准的流入开口。随着废气流过热交换器302，热交换器302中的废气将热量通过热交换器302传递给水箱中的水。废气通过废气出口304排出热交换器302。因为当废气流过热交换器302时废气通过热交换器302将热传递给水，所以废气在废气出口304处的温度比在流出开口208处的温度低。
通过增加通过燃烧管组件200的燃烧管202的热传递，提高了热交换器组件300的热传递效率。燃烧管组件200和热交换器组件300允许在燃烧管202中产生的更多热量被诸如热水器100之类的热水器利用。
在一些示例性实施例中，热交换器302可以由受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地想到的合适材料制成。例如，热交换器302可以使用受益于本公开的本领域普通技术人员已知的方法(例如弯曲法等)由钢或其他材料制成。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器302可具有比所示的绕组更少的绕组。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器302可以具有与所示的形状不同的形状。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器302可以在与示出的位置不同的位置处附接到燃烧管202。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管202和热交换器302的相对高度可以与所示的相对高度不同。
图4示出了根据另一示例性实施例的包括示出为透明结构的燃烧管402的燃烧管组件400的侧视图。在一些示例性实施例中，图4的燃烧管组件400可以对应于图1所示的燃烧管组件110，也可以代替燃烧管组件110而在热水器100中使用。
在一些示例性实施例中，燃烧管组件400包括燃烧管402和定位在燃烧管402的腔体406中的弹簧404。燃烧管402具有开放端412、封闭端414和流出开口408。流出开口408位于开放端412和封闭端414之间。燃烧管402的腔体406的靠近开放端412的部分提供了用于燃烧热水器燃料(例如丙烷等)的腔室。流出开口408提供了用于供燃烧热水器燃料而产生的废气排出燃烧管402的出口。
在一些示例性实施例中，弹簧404在燃烧管内部定位在燃烧管402的封闭端414处。例如，燃烧管402可以在封闭端处用盖结构410封闭，并且弹簧404可以附接到盖结构410。出于说明目的，在将盖结构410附接到燃烧管402之前，弹簧404可以被附接到盖结构410。在弹簧404附接到盖结构410之后，盖结构410可以使用诸如焊接之类的方法或受益于本公开的本领域普通技术人员可以想到的其他方法附接到燃烧管402。例如，燃烧管402可以通过盖结构410在封闭端414处密封，使得废气不会通过封闭端414排出燃烧管402。
在一些示例性实施例中，燃烧管402在尺寸、材质等方面可以与图2的燃烧管202基本相似。与图2的弹簧204的螺旋形状相反，在一些示例性实施例中，弹簧404可以是锥形弹簧。弹簧404可以通过紧固件或诸如焊接之类的其他方式附接到盖结构410。例如，在弹簧404的底端处的弹簧404的较大直径端可以被紧固或焊接到盖结构410，并且弹簧404的相对的较小直径端可以不被附接。弹簧404可以定位在燃烧管402的中心，燃烧管402可以是如图4所示的圆柱形管。例如，燃烧管402的一部分可以环形地围绕弹簧404定位，其中弹簧404的较小直径端与燃烧管402的间隔比弹簧404的较大直径端与燃烧管402的间隔更大。
在一些示例性实施例中，当将燃烧管组件400安装在诸如图1的热水器100之类的热水器中时，在靠近燃烧管402的开放端412由燃烧热水器燃料产生的热废气向下流向封闭端414，并通过流出开口408排出燃烧管402。箭头416示出了热废气在燃烧管402中的流动方向，其中热水器100的燃烧系统108的鼓风机将热废气从开放端412向下推向封闭端414。
在一些示例性实施例中，当热废气向下流向封闭端414时，一些热废气在弹簧404和燃烧管402之间的空间中流动，而一些热废气流经弹簧404的中心。一些热废气在弹簧404外部和内部空间之间的重定向扰乱了热废气的更多层流，这导致从热废气向燃烧管402的热传递得到改善。当向下流向封闭端414的热废气遇到弹簧404的更多绕组时，热废气经受更多的湍流，这也导致通过破坏向下流向封闭端414并到达弹簧404的热废气的更多层流使从热废气到燃烧管402的热传递得到改善。在一些情况下，与燃烧管组件200相比，燃烧管组件400可由于热废气更直接地暴露于弹簧404的绕组而在热废气中引起更多的湍流。
在一些示例性实施例中，流出开口408可以位于靠近封闭端414。与图2的燃烧管202中的流出开口208相反，该流出开口408可以位于稍高的位置处以容纳弹簧404的较大直径的端部，该较大直径的端部可以相对更靠近燃烧管404。热废气在将其一些热传递给燃烧管402之后，通过流出开口408排出燃烧管402。
与不具有定位在其中的弹簧404的燃烧管相比，燃烧管组件400导致更有效地加热诸如热水器100之类的热水器的水箱中所容纳的水。向下流过弹簧404并在弹簧404周围流动的热废气的扰动导致从热废气到燃烧管402的热传递增加，从而增加从热废气通过燃烧管402到水箱(例如水箱102)中的水的热传递。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地理解的那样，燃烧管402和弹簧404可以由适合于在热水器中使用的材料制成。例如，燃烧管可以由钢制成。作为另一示例，弹簧404可以以受益于本公开的本领域普通技术人员已知的方式由不锈钢或铬镍铁合金制成。在一些示例性实施例中，流出开口408可以如图4所示那样伸出得很少甚至可以不伸出，并且例如可以与燃烧管402齐平。
在一些替代实施例中，弹簧404相对于燃烧管402可以比图4中所示的情形更短或更长。在一些替代实施例中，弹簧404的直径可以小于或大于图4所示的直径。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，弹簧404可具有比图4中所示的节距更小或更大的节距。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，弹簧404可以具有与图4所示的形状不同的形状。例如，弹簧404可以具有非圆锥形的形状。作为另一示例，弹簧404可包括多个部分，其中一个部分或多个部分是非圆锥形的。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流出开口408可以位于与所示位置不同的位置。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管402和/或弹簧404可以具有与所示的形状不同的形状。
图5示出了根据一示例性实施例的包括图4的燃烧管组件400的热交换器组件500的侧视图。在一些示例性实施例中，图5的热交换器组件500可以对应于或可以代替图1所示的燃烧管组件110和热交换器112使用。参考图1、4和5，热交换器组件500包括燃烧管组件400和热交换器502。热交换器502在燃烧管402的流出开口408处附接到燃烧管402。例如，热交换器502可以被焊接或通过受益于本公开的本领域普通技术人员容易想到的其他方式附接。
在一些示例性实施例中，当将热交换器组件500安装在诸如热水器100之类的热水器中时，与通过不包含弹簧404的典型燃烧管传递给水的热量相比，通过燃烧管402从热废气传递更多热量至水。在燃烧管402中流动的热废气在其一些热量通过燃烧管402传递给水之后，从燃烧管402通过流出开口408进入热交换器502。
排出燃烧管402的废气通过流出开口408进入热交换器502，并流过热交换器502。出于说明目的，热交换器502可以是中空盘管，其具有与流出开口408对准的流入开口。随着废气流过热交换器502，热交换器502中的废气将热量通过热交换器502传递给水箱中的水。废气通过废气出口504排出热交换器502。因为当废气流过热交换器502时废气通过热交换器502将热传递给水，所以废气在废气出口504处的温度比在流出开口408处的温度低。
通过增加通过燃烧管组件400的燃烧管402的热传递，提高了热交换器组件500的热传递效率。燃烧管组件400和热交换器组件500允许在燃烧管402中产生的更多热量被诸如热水器100之类的热水器利用。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地想到的那样，热交换器502可以由合适的材料制成。例如，热交换器502可以使用由受益于本公开的本领域普通技术人员已知的诸如弯曲法之类的方法由钢或其他材料制成。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器502可具有比所示的绕组更少的绕组。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器502可以具有与所示的形状不同的形状。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器502可以在与所示位置不同的位置处附接到燃烧管402。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管402和热交换器502的相对高度可以与所示的相对高度不同。
图6示出了根据另一示例性实施方式的包括示出为透明结构的燃烧管的热水器的燃烧管组件的侧视图。参考图1和图6，在一些示例性实施例中，图6的燃烧管组件600可以对应于图1所示的燃烧管组件110，也可以代替燃烧管组件110而在热水器100中使用。
在一些示例性实施例中，燃烧管组件600包括燃烧管602和位于燃烧管602的腔体606中的转向器结构604。燃烧管602具有开放端612、封闭端614和流出开口608。流出开口608位于开放端612和封闭端614之间。燃烧管602的腔体606的靠近开放端612的部分提供了用于燃烧诸如丙烷之类的热水器燃料的腔室。流出开口608提供了用于供燃烧热水器燃料产生的废气以在如下所述那样由转向器结构604转向之后排出燃烧管602的出口。
在一些示例性实施例中，转向器结构604被定位在燃烧管602内部，相比于燃烧管602的开放端612更靠近燃烧管602的封闭端614。例如，燃烧管602可以在封闭端由盖结构610封闭，并且转向器结构604可以附接到盖结构610。出于说明目的，在将盖结构610附接到燃烧管602之前，可将转向器结构604附接到盖结构610。在将转向器结构604附接到盖结构610之后，可以使用诸如焊接之类的方法或可以由受益于本公开的本领域普通技术人员想到的其他方法将转向器结构604插入燃烧管602中并且可以将盖结构610附接到燃烧管602。例如，燃烧管602可以在封闭端614处用盖结构610密封，使得废气不会通过封闭端614排出燃烧管602。
如图6所示，在一些示例性实施例中，转向器结构604可包括壁部分616和倾斜部分618。倾斜部分618可以朝着壁部分616向下倾斜，并且壁部分616可以从倾斜部分618(例如在倾斜部分618的一端处)向下延伸。转向器结构604可以包括从壁部分618向下延伸的支腿620。例如，支腿620可以附接到盖结构610，并且可以提供结构支撑以将转向器结构604保持附接到燃烧管602内部。出于说明目的，支腿620可以焊接到盖结构610上。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，转向器结构604可以包括比所示出的支腿更多或更少的支腿。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，支腿620可以在与示出的位置不同的位置处从壁部分616向下延伸。例如，支腿620可以彼此间隔小于图6中所示的间隔。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，支腿620可以更宽、更窄，也可以具有与所示出的形状不同的形状。
在一些示例性实施例中，转向器结构604可以不与燃烧管602直接接触，燃烧管602可以是如图6所示的圆柱形管。例如，当壁部分616延伸穿过燃烧管602的直径中心时，转向器结构604的宽度W可以略小于燃烧管602的内径，使得转向器结构604不直接与燃烧管602接触。在一些实施例中，壁部分616可以附接到从燃烧管602的直径中心偏移的盖结构610，其中在壁部分616定位成穿过燃烧管602的直径中心的实施例中，转向器结构604的宽度W可以小于燃烧管602的宽度。
在一些示例性实施例中，当将燃烧管组件600安装在诸如图1的热水器100之类的热水器中时，在靠近燃烧管602中开放端612燃烧热水器燃料产生的热废气向下流向封闭端614。箭头626示出了热废气在燃烧管602中的流动方向，其中例如热水器100的燃烧系统108的鼓风机将热废气向下推向封闭端614。
当热废气向下流向封闭端614时，热废气在转向器结构604的第一侧上被转向器结构604的倾斜部分618转向到在壁部分616和燃烧管602之间的相对狭窄的空间。箭头628示出了当热废气正在被倾斜部分618转向时，被转向的热废气的总体方向。被倾斜部分618转向的热废气在转向器结构604的第一侧向下流向燃烧管602的封闭端614，并通过靠近封闭端614的流开口622流向转向器结构604的第二侧。例如，流开口622可以由壁部分616和盖结构610限定。到达转向器结构604的第二侧的热废气在转向器结构604的第二侧上向上回流，并通过位于倾斜部分618下方的流出开口608排出燃烧管604。例如，流出开口608可以定位成靠近倾斜部分618并且相对地远离封闭端614。
转向器结构604对热废气的转向在热废气中引起湍流，这导致破坏到达倾斜部分618的热废气的更多层流。因为热废气在转向器结构604的一侧上向下流动，所以壁部分616和燃烧管602之间的相对狭窄的空间也导致热废气以更快的速度流动。所得到的热废气的湍流导致从热废气到燃烧管602的热传递得到改善。
与不具有位于其中的转向器结构604的燃烧管相比，燃烧管组件600导致更有效地加热诸如热水器100之类的热水器的水箱中所容纳的水。当热废气被转向以在转向器结构604的第一侧上向下流动并在转向器结构604的第二侧上向上回流以到达流出开口608时，热废气的扰动导致从热废气到燃烧管602的热传递增加，从而增加了从热废气通过燃烧管602到水箱(例如水箱102)中的水的热传递。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地理解的那样，燃烧管602和转向器结构604可以由适合于在热水器中使用的材料制成。例如，燃烧管可以由钢制成。作为另一示例，转向器结构604可以以受益于本公开的本领域普通技术人员已知的方式由不锈钢或铬镍铁合金制成。在一些示例性实施例中，流出开口608可以如图6所示那样伸出得很少甚至可以不伸出，并且例如可以与燃烧管602齐平。
在一些替代实施例中，转向器结构604相对于燃烧管602可以比图6中所示的情形更短或更长。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，倾斜部分618可以以比图6所示的角度更大或更小的角度倾斜。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，倾斜部分618可以比图6中所示的情形更短或更长。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流出开口608可以位于与所示位置不同的位置。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管602和/或转向器结构604可以具有与所示的形状不同的形状。在一些示例性实施例中，壁部分918可以垂直于或不垂直于盖结构910。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流开口622可以具有与所示的形状和/或尺寸不同的形状和/或大小。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流开口622可以位于比示出的位置更高的位置。例如，流开口622可以形成为整个穿过壁部分616。
图7示出了根据一示例性实施例的包括图6的燃烧管组件600的热交换器组件700的侧视图。图8A示出了根据一示例性实施例的图7的热交换器组件700的竖向横截面视图。图8B示出了根据一示例性实施例的图7的热交换器组件700的水平横截面视图。参考图1和图6-8B，图7的热交换器组件700可以对应于或可以代替图1所示的燃烧管组件110和热交换器112使用。在一些示例性实施例中，热交换器组件700包括燃烧管组件600和热交换器702。热交换器702在燃烧管602的流出开口608处附接到燃烧管602。例如，热交换器702可以焊接或通过受益于本公开的本领域普通技术人员容易想到的其他方式附接。
在一些示例性实施例中，当将热交换器组件700安装在诸如热水器100之类的热水器中时，与通过不包括转向器结构604的典型燃烧管传递给水的热量相比，通过燃烧管602从热废气传递更多热量给水。在燃烧管602中流动的热废气在其一些热量通过燃烧管602传递给水之后，从燃烧管602通过流出开口608进入热交换器702。如上所述，转向器结构604包括壁部分616和倾斜部分618，其转向并引导热废气在壁部分616的一侧上向下流动并且在流过流开口622之后在壁部分616的第二(相对)侧上向上回流，其中热废气在壁部分616的第二侧上通过流出开口608排出燃烧管602。
排出燃烧管602的废气通过流出开口608进入热交换器702并流过热交换器702。出于说明目的，热交换器702可以是中空盘管，其具有与流出开口608对准的流入开口。随着废气流过热交换器702，热交换器702中的废气将热量通过热交换器702传递给水箱中的水。废气通过废气出口704排出热交换器702。因为当废气流过热交换器702时废气通过热交换器702将热传递给水，所以废气在废气出口704处的温度比在流出开口608处的温度低。
通过增加通过燃烧管组件600的燃烧管602的热传递，提高了热交换器组件700的热传递效率。燃烧管组件600和热交换器组件700允许在燃烧管602中产生的更多热量被诸如热水器100之类的热水器利用。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地想到的那样，热交换器702可以由合适的材料制成。例如，热交换器702可以使用由受益于本公开的本领域普通技术人员已知的诸如弯曲法之类的方法由钢或其他材料制成。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器702可具有比所示的绕组更少的绕组。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器702可以具有与所示的形状不同的形状。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器702可以在与示出的位置不同的位置处附接到燃烧管602。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管602和热交换器702的相对高度可以与所示的相对高度不同。
图9示出了根据另一示例性实施例的包括燃烧管902的燃烧管组件900的侧视图，燃烧管902为示例性目的而被示出为透明结构。参考图1和图9，在一些示例性实施例中，图9的燃烧管组件900可以对应于图1所示的燃烧管组件110，也可以代替燃烧管组件110而在热水器100中使用。
在一些示例性实施例中，燃烧管组件900包括燃烧管902、转向器结构904和分离器结构930。转向器结构904和分离器结构930位于燃烧管902的腔体906中。燃烧管902具有开放端912、封闭端914和流出开口908。流出开口908位于开放端912和封闭端914之间。燃烧管902的腔体906的靠近开放端912的部分提供了用于燃烧诸如丙烷之类的热水器燃料的腔室。流出开口908为由热水器燃料的燃烧产生的废气提供出口，以在如下所述那样由转向器结构904和分离器结构930转向后排出燃烧管902。
在一些示例性实施例中，转向器结构904和分离器结构930被定位在燃烧管902内部，相比于燃烧管902的开放端912更靠近燃烧管902的封闭端914。例如，燃烧管902可以在封闭端处由盖结构910封闭，并且转向器结构904和分离器结构930可以附接到盖结构910。出于说明目的，在将盖结构910附接到燃烧管902之前，可将转向器结构904和分离器结构930附接到盖结构910。在将转向器结构904和分离器结构930附接到盖结构910之后，可以将转向器结构904和分离器结构930插入燃烧管902中，并且可以使用诸如焊接之类的方法或受益于本公开的本领域普通技术人员可以想到的其他方法将盖结构910附接到燃烧管902。例如，燃烧管902可在封闭端914处用盖结构910密封，使得废气不会通过封闭端914排出燃烧管902。
如图9所示，在一些示例性实施例中，转向器结构904可以包括壁部分916和倾斜部分918。倾斜部分918可以朝着壁部分916向下倾斜，并且壁部分916可以从倾斜部分918(例如在倾斜部分918的一端处)向下延伸。转向器结构904可以包括从壁部分918向下延伸的支腿920。例如，支腿920可以附接到盖结构910，并且可以提供结构支撑以将转向器结构904保持附接到燃烧管902内部。出于说明目的，支腿920可以焊接到盖结构910。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，转向器结构904可以包括比所示的支腿更多或更少的支腿。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，支腿920可以在不同于所示的位置处从壁部分916向下延伸。例如，支腿920可以彼此间隔小于图9中所示的间隔。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，支腿部920可以更宽、更窄，也可以具有与所示的形状不同的形状。
在一些示例性实施例中，分离器结构930位于转向器结构904的倾斜部分918的下方。分离器结构930和倾斜部分918之间的空间为热废气提供了通道，以便使热废气在分离器结构930的第二侧上通过流出开口908排出之前从分离器结构930的第一侧流向分离器结构930的第二(相对)侧。
在一些示例性实施例中，分离器结构930可以不与燃烧管902直接接触，燃烧管902可以是如图9所示的圆柱形管。分离器结构930的尺寸可以设计成使得分离器结构930不与燃烧管902直接接触，同时明显限制或防止热废气流过分离器结构930与燃烧管602之间的任何竖向空间。
在一些示例性实施例中，转向器结构904可以不与燃烧管902直接接触。例如，当壁部分916延伸穿过燃烧管902的直径中心时，转向器结构904的宽度可以略小于燃烧管902的内径，使得转向器结构904不直接接触燃烧管902。在一些实施例中，壁部分916如图9所示那样附接到从燃烧管902的直径中心偏移的盖结构910，其中在壁部分916定位成穿过燃烧管902的直径中心的实施例中，转向器结构904的宽度可以小于燃烧管902的宽度。
在一些示例性实施例中，当将燃烧管组件900安装在诸如图1的热水器100之类的热水器中时，由热水器燃料在燃烧管902中靠近开放端912的燃烧产生的热废气向下流向封闭端914。箭头926示出了热废气在燃烧管902中的流动方向，其中例如热水器100的燃烧系统108的鼓风机将热废气向下推向封闭端914。
当热废气向下流向封闭端914时，热废气被转向器结构904的倾斜部分918转向到壁部分916和燃烧管902之间相对狭窄的空间。箭头928示出了热废气正在被倾斜部分918转向的总体方向。由倾斜部分918转向的热废气在转向器结构904的第一侧上向下流向燃烧管902的封闭端914，并如箭头924所示那样通过靠近封闭端914的流开口922流向转向器结构904的第二侧。到达转向器结构904的第二侧的热废气如箭头924所示那样通过转向器结构904的壁部分916和分离器结构930之间的流路在转向器结构904的第二侧上向上回流。热废气如箭头924所示那样持续从在分离器结构930的第一侧上在壁结构916与分离器结构930之间的空间流向在分离器结构930的第二侧上在分离器结构930与燃烧管902之间的空间。分离器结构930和倾斜部分918之间的分离空间为热废气提供了从分离器结构930的第一侧流向分离器结构930的第二(相对)侧的通道。
热废气通过在分离器结构930的第二侧上位于倾斜部分918下方的流出开口908排出燃烧管904。如图9所示，流出开口908可以位于靠近封闭端914并且相对远离倾斜部分918，这允许热废气持续通过燃烧管902传递热量，直到热废气到达流出开口908为止。
转向器结构904对热废气的转向在热废气中引起湍流，这导致破坏到达倾斜部分918的热废气的更多层流。如箭头924所示的通过相对狭窄的空间的流动路径也导致热废气以相对较快的速度流动，这导致更多湍流。所得到的热废气的湍流导致热量从热废气向燃烧管902的传递得到改善。此外，热废气在燃烧管902内部通过多遍允许从热废气通过燃烧管902传递更多热量。
与在其中不具有转向器结构904和分离器结构930的燃烧管相比，燃烧管组件900导致更有效地加热诸如热水器100之类的热水器的水箱中所容纳的水。当热废气被转向以在转向器结构904的第一侧上向下流动、在转向器结构904的第二侧上向上回流并且在分离器结构930的第二侧上向下流向达流出开口908时，热废气的扰动导致从热废气到燃烧管902的热传递增加，从而增加从热废气通过燃烧管902到水箱(例如水箱102)中的水的热传递。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员容易理解的那样，燃烧管902、转向器结构904和分离器结构930可以由适合用于热水器的材料制成。例如，燃烧管可以由钢制成。作为另一示例，转向器结构904和分离器结构930可以以受益于本公开的本领域普通技术人员已知的方式由不锈钢或铬镍铁合金制成。在一些示例性实施例中，流出开口908可以如图9所示那样伸出得很少甚至可以不伸出，并且例如可以与燃烧管902齐平。
在一些替代实施例中，转向器结构904相对于燃烧管902可以比图9中所示的情形更短或更长。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，倾斜部分918可以以比图9所示的角度更大或更小的角度倾斜。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，倾斜部分918可以比图9中所示的情形更短或更长。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流出开口908可以处于与示出的位置不同的位置。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管902、转向器结构904和分离器结构930可具有与所示的形状不同的形状。在一些替代实施例中，转向器结构904和分离器结构930可以形成为单个结构，或者可以连接以形成单个结构。在一些示例性实施例中，壁部分918和/或分离器部分930可以垂直于或不垂直于盖结构910。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流开口922可以具有与所示的形状和/或尺寸不同的形状和/或尺寸。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流开口922可以位于比示出的位置更高的位置。例如，流开口922可以形成为整个穿过壁部分916。
图10示出了根据一示例性实施例的包括图9的燃烧管组件900的热交换器组件1000的侧视图。图11示出了根据一示例性实施例的图10的热交换器组件1000的横截面视图。参考图1和图9-11，图10的热交换器组件1000可以对应于或可以代替图1所示的燃烧管组件110和热交换器112使用。
在一些示例性实施例中，热交换器组件1000包括燃烧管组件900和热交换器1002。热交换器1002在燃烧管902的流出开口908处附接到燃烧管902。例如，热交换器1002可以焊接或通过受益于本公开的本领域普通技术人员容易想到的其他方式附接。
在一些示例性实施例中，当将热交换器组件1000安装在诸如热水器100之类的热水器中时，与通过不包括转向器结构904和分离器结构930的典型燃烧管传递给水的热量相比，通过燃烧管902从热废气传递更多热量给水。在燃烧管902中流动的热废气在通过燃烧管902将其一些热传递给水之后，通过燃烧管902的流出开口908进入热交换器1002。如上所述，转向器结构904包括壁部分916和倾斜部分918，其转向并引导热废气以在壁部分916的一侧上向下流动并且在壁部分916的相反侧上向上回流。分离器结构930引导热废气向下流向流出开口908，其中热废气通过流出开口908排出燃烧管902。
排出燃烧管902的废气通过流出开口908进入热交换器1002，并流过热交换器1002。出于说明目的，热交换器1002可以是中空盘管，其具有与流出开口908对准的流入开口。随着废气流过热交换器1002，热交换器1002中的废气通过热交换器1002将热传递给水箱中的水。废气通过废气出口1004排出热交换器1002。因为当废气流过热交换器1002时，废气将热量通过热交换器1002传递给水，所以废气在废气出口1004处的温度比在流出开口908处的温度低。
通过增加通过燃烧管组件900的燃烧管902的热传递，提高了热交换器组件1000的整体热传递效率。燃烧管组件900和热交换器组件1000允许在燃烧管902中产生的更多热量被诸如热水器100之类的热水器利用。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地想到的那样，热交换器1002可以由合适的材料制成。例如，热交换器1002可以使用由受益于本公开的本领域普通技术人员已知的诸如弯曲法之类的方法由钢或其他材料制成。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器1002可具有比所示的绕组更少的绕组。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器1002可以具有与所示的形状不同的形状。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器1002可以在与示出的位置不同的位置处附接到燃烧管902。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管902和热交换器1002的相对高度可以与所示的相对高度不同。
图12示出了根据另一示例性实施例的包括燃烧管1202的燃烧管组件1200的侧视图，燃烧管1202为示例性目的而被示出为透明结构。参考图1和图12，在一些示例性实施例中，图12的燃烧管组件1200可以对应于图1所示的燃烧管组件110，也可以代替燃烧管组件110而在热水器100中使用。
在一些示例性实施例中，燃烧管组件1200包括燃烧管1202和位于燃烧管1202的腔体1206中的转向器结构1204。燃烧管1202具有开放端1212、封闭端1214和流出开口1208。流出开口1208位于开放端1212和封闭端1214之间。燃烧管1202的腔体1206的靠近开放端1212的部分提供了用于燃烧诸如丙烷之类的热水器燃料的腔室。流出开口1208提供了用于供燃烧热水器燃料产生的废气以在如下所述那样由转向器结构1204转向之后排出燃烧管1202的出口。
在一些示例性实施例中，转向器结构1204定位在燃烧管1202内部，相比于燃烧管1202的开放端1212更靠近燃烧管1202的封闭端1214。例如，燃烧管1202可以在封闭端处由盖结构1210封闭，并且转向器结构1204可以附接到盖结构1210。出于说明目的，在将盖结构1210附接到燃烧管1202之前，可将转向器结构1204附接到盖结构1210。在将转向器结构1204附接到盖结构1210之后，将转向器结构1204插入燃烧管1202中并且可以使用诸如焊接之类的方法或受益于本公开的本领域普通技术人员可以想到的其他方法将盖结构1210附接到燃烧管1202。例如，燃烧管1202可以在封闭端1214处用盖结构1210密封，使得废气不会通过封闭端1214排出燃烧管1202。
如图12所示，在一些示例性实施例中，转向器结构1204可以包括窄部1216和宽部1218。例如，窄部1216和宽部1218一起形成漏斗形结构。出于说明目的，宽部1218可以具有倒置的锥形，并且窄部1216可以从宽部1218的窄端向下延伸。例如，窄部1216可以是中空圆柱体。窄部1216和燃烧管1202的一部分可在它们之间形成环形空间。
在一些示例性实施例中，转向器结构1204可以包括从窄部1218向下延伸并且附接到盖结构1210的支腿1220。例如，支腿1210可以提供结构支撑，以将转向器结构1204保持附接在燃烧管1202内部。支腿1220可以焊接到盖结构1210。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，转向器结构1204可以包括比所示的支腿更多或更少的支腿。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，支腿1220可以在与示出的位置不同的位置处从壁部分1216向下延伸。例如，支腿1210彼此之间的间隔可以小于图12中所示的间隔。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，支腿1220可以更宽、更窄，也可以具有与所示的形状不同的形状。
在一些示例性实施例中，转向器结构1204可以位于燃烧管1202的中心。例如，转向器结构1204可以与燃烧管1202同心。转向器结构1204的宽部1218的外周可以不与燃烧管1202直接接触，燃烧管1202可以是如图12所示的圆柱形管。例如，宽部1218的外周可以与燃烧管1202间隔开1/8英寸。
在一些示例性实施例中，当将燃烧管组件1200安装在诸如图1的热水器100之类的热水器中时，由热水器燃料在靠近开放端1212的燃烧管1202中燃烧产生的热废气向下流向封闭端1214。箭头1226示出了热废气在燃烧管1202中的流动方向，其中例如热水器100的燃烧系统108的鼓风机将热废气向下推向封闭端1214。
当热废气向下流向封闭端1214时，一些热废气被转向器结构1204的宽部1218通过窄部1216转向到相对狭窄的空间。热废气在转向器结构1204的第一侧上向下朝向燃烧管1202的封闭端1214流过窄部1216中的空间，并通过靠近封闭端1214的流开口1222到达转向器结构1204和燃烧管1202之间的环形空间。例如，流开口1222可以由窄部1216和盖结构1210限定。到达转向器结构1204的第二侧(即到达转向器结构1204与燃烧管之间的环形空间)的热废气在转向器结构1204的第二侧上向上回流并通过位于宽部1218下方的流出开口1208排出燃烧管1204。例如，流出开口1208可以位于靠近倾斜部分1218并且相对远离封闭端1214。
转向器结构1204对热废气的转向在热废气中引起湍流，这导致破坏到达转向器结构1204的热废气的更多层流。通过窄部1216的相对窄空间也导致热废气以相对较快的速度流动。当热废气在流经流开口1222之后向上流向流出开口908时，将热废气重定向到相对窄的环形空间也增加了热废气中的湍流。由转向器结构1204引起的热废气的湍流导致从热废气向燃烧管1202的热传递得到改善。
与在其中不具有转向器结构1204的燃烧管相比，燃烧管组件1200导致更有效地加热诸如热水器100之类的热水器的水箱中所容纳的水。当热废气被转向以在转向器结构1204的第一侧上向下流动并且在转向器结构1204的第二侧上向上回流以到达流出开口1208时，热废气的扰动导致从热废气到燃烧管1202的热传递增加，从而增加了热量从热废气通过燃烧管1202到水箱(例如水箱102)中的水的传递。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地理解的那样，燃烧管1202和转向器结构1204可以由适合于在热水器中使用的材料制成。例如，燃烧管可以由钢制成。作为另一示例，转向器结构1204可以以受益于本公开的本领域普通技术人员已知的方式由不锈钢或铬镍铁合金制成。在一些示例性实施例中，流出开口1208可以如图12中所示那样伸出得很少甚至可以不伸出，并且例如可以与燃烧管1202齐平。
在一些替代实施例中，转向器结构1204相对于燃烧管1202可以比图12中所示的情形更短或更长。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，宽部1218可以以比图12中所示的角度更大或更小的角度倾斜。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，宽部1218可以比图12中所示的情形更短或更长。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，宽部1218可以比图12中所示的情形窄，窄部1216可以比图12中所示的情形宽。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流出开口1208可以位于与所示的位置不同的位置。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管1202和/或转向器结构1204可以具有与所示的形状不同的形状。在一些示例性实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，转向器结构1204可以包括其他部分。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流开口1222可以具有与所示的形状和/或尺寸不同的形状和/或尺寸。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，流开口1222可以处于比示出的位置更高的位置。例如，流开口1222可形成为整个穿过窄部1216。
图13示出了根据一示例性实施例的包括图12的燃烧管组件1200的热交换器组件1300的侧视图。图14示出了根据一示例性实施例的图13的热交换器组件1300的横截面视图。参考图1和图12-14，图13的热交换器组件1300可以对应于或可以代替图1所示的燃烧管组件110和热交换器112使用。
在一些示例性实施例中，热交换器组件1300包括燃烧管组件1200和热交换器1302。热交换器1302在燃烧管1202的流出开口1208处附接到燃烧管1202。例如，热交换器1302可以焊接或通过受益于本公开的本领域普通技术人员容易想到的其他方式附接。
在一些示例性实施例中，当将热交换器组件1300安装在诸如热水器100之类的热水器中时，与通过不包括转向器结构1204的典型燃烧管传递给水的热量相比，通过燃烧管1202从热废气传递更多热量给水。在燃烧管1202中流动的热废气在将其一些热量通过燃烧管1202传递给水之后，从燃烧管1202通过流出开口1208进入热交换器1302。如上所述，转向器结构1204包括窄部1216和宽部1218，它们转向并引导热废气在壁部分1216的一侧上向下流过转向器结构1204，并在流经流开口1222之后在转向器结构1204的第二侧上向上回流，其中热废气在转向器结构1204的第二侧上通过流出开口1208排出燃烧管1202。
排出燃烧管1202的废气通过流出开口1208进入热交换器1302，并流过热交换器1302。出于说明目的，热交换器1302可以是中空盘管，其具有与流出开口1208对准的流入开口。随着废气流过热交换器1302，热交换器1302中的废气通过热交换器1302将热传递给水箱中的水。废气通过废气出口1304排出热交换器1302。因为当废气流过热交换器1302时废气通过热交换器1302将热传递给水，所以废气在废气出口1304处的温度比在流出开口1208处的温度低。
通过增加通过燃烧管组件1200的燃烧管1202的热传递，提高了热交换器组件1300的整体热传递效率。燃烧管组件1200和热交换器组件1300允许在燃烧管1202中产生的更多热量被诸如热水器100之类的热水器利用。
在一些示例性实施例中，如受益于本公开的本领域普通技术人员可以容易地想到的那样，热交换器1302可以由合适的材料制成。例如，热交换器1302可以利用由受益于本公开的本领域普通技术人员知道的诸如弯曲法之类的方法由钢或其他材料制成。
在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器1302可具有比所示的绕组更少的绕组。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器1302可以具有与所示的形状不同的形状。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，热交换器1302可以在与示出的位置不同的位置处附接到燃烧管1202。在一些替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，燃烧管1202和热交换器1302的相对高度可以与所示的相对高度不同。
尽管这里已经详细描述了特定实施例，但是这些描述仅是示例性的。本文描述的实施例的特征是代表性的，并且在替代实施例中，可以添加或省略某些特征、组成部分和/或步骤。另外，本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求书的精神和范围的情况下对本文描述的实施例的各方面进行修改，所附权利要求的精神和范围应与最宽泛的解释相一致，以涵盖修改和等效结构。

Claims (20)

1.一种热水器的燃烧管组件，该燃烧管组件包括：
燃烧管，其具有开放端、封闭端和位于开放端与封闭端之间的流出开口，其中燃烧管的腔室提供了用于燃烧热水器燃料的腔室，并且流出开口提供了用于供燃烧热水器燃料产生的废气排出燃烧管的出口；以及
弹簧，其在燃烧管的腔体中位于该燃烧管的封闭端处。
2.根据权利要求1所述的燃烧管组件，其中所述燃烧管在封闭端处用盖结构封闭，并且其中所述弹簧被附接到所述盖结构。
3.根据权利要求2所述的燃烧管组件，其中所述弹簧是具有大直径端和小直径端的锥形弹簧，并且其中所述弹簧的大直径端附接到所述盖结构。
4.根据权利要求1所述的燃烧管组件，其中所述弹簧是螺旋弹簧。
5.根据权利要求1所述的燃烧管组件，其中所述弹簧位于所述管的中心。
6.根据权利要求5所述的燃烧管组件，其中所述弹簧与所述燃烧管间隔开。
7.根据权利要求1所述的燃烧管组件，其中所述流出开口位于靠近所述封闭端。
8.一种热水器的热交换器组件，该热交换器组件包括：
燃烧管，其具有开放端、封闭端以及位于所述开放端与所述封闭端之间的流出开口，其中所述燃烧管的腔体提供了用于燃烧热水器燃料的腔室；
弹簧，其在燃烧管的腔体中位于该燃烧管的封闭端处；以及
空心盘管，其被附接到燃烧管上，其中所述流出开口提供了用于供燃烧热水器燃料产生的废气从燃烧管流入空心盘管的出口。
9.根据权利要求8所述的热交换器组件，其中所述燃烧管在封闭端处用盖结构封闭，并且其中所述弹簧附接到所述盖结构。
10.根据权利要求9所述的热交换器组件，其中所述弹簧是具有大直径端和小直径端的锥形弹簧，并且其中所述弹簧的大直径端附接到所述盖结构。
11.根据权利要求8所述的热交换器组件，其中所述弹簧是螺旋弹簧。
12.根据权利要求8所述的热交换器组件，其中所述弹簧位于所述燃烧管内部的中心。
13.根据权利要求12所述的热交换器组件，其中所述弹簧与所述燃烧管间隔开。
14.根据权利要求8所述的热交换器组件，其中所述流出开口位于靠近所述封闭端。
15.根据权利要求8所述的热交换器组件，其中所述空心盘管提供了用于供废气排出所述空心盘管的出口。
16.一种热水器，包括：
水箱；
燃烧系统，其位于热水器的顶端；以及
热交换器组件，其位于水箱内部，该热交换器组件包括：
燃烧管，其具有开放端、封闭端以及位于开放端和封闭端之间的流出开口，其中燃烧管的腔体提供了用于燃烧热水器燃料的腔室，其中该开放端靠近热水器的顶端，并且其中封闭端远离热水器的顶端；
弹簧，其在燃烧管的腔体中位于燃烧管的封闭端处；和
空心盘管，其被附接到燃烧管上，其中所述流出开口提供了用于供燃烧热水器燃料产生的废气从燃烧管流入空心盘管的出口。
17.根据权利要求16所述的热水器，其中所述燃烧管在所述封闭端处用盖结构封闭，并且其中所述弹簧被附接到所述盖结构。
18.根据权利要求17所述的热水器，其中所述弹簧是具有大直径端和小直径端的锥形弹簧，并且其中所述弹簧的大直径端附接到所述盖结构。
19.根据权利要求16所述的热水器，其中所述弹簧是螺旋弹簧。
20.根据权利要求16所述的热水器，其中所述弹簧位于所述燃烧管的中心。
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