CN204214115U

CN204214115U - 燃气热水器及其复合式热交换器

Info

Publication number: CN204214115U
Application number: CN201420531292.7U
Authority: CN
Inventors: 吴兢先; 薛承志; 杜佩麟; 陈昭文
Original assignee: TAIWAN YINGHUA CO Ltd
Current assignee: TAIWAN YINGHUA CO Ltd; Taiwan Sakura Corp
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2024-09-16

Abstract

一种燃气热水器及其复合式热交换器，该复合式热交换器为一裂口式鳍片热交换器设计，该复合式热交换器具有多个间隔设置的鳍片，该些鳍片上分别设有凸部及涡流产生器，该涡流产生器可为波浪型或角锥型，其中涡流产生器为波浪型时，定义：每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为w1，该涡流产生器圆弧部的圆弧半径为wr，该涡流产生器圆弧部的圆弧角度为wa。若满足下列关系式条件，则可达到较佳的热效率：w1＝(1.32～2.86)Fp，wr＝(0.4～0.9)Fp，wa＝100～150度。

Description

燃气热水器及其复合式热交换器

技术领域

本申请在于提供一种热交换器，尤指一种可以达到较佳热效率的燃气热水器及其复合式热交换器。

背景技术

按，热水器是目前一般居家生活不可或缺的装置，就使用的能源而言，大致可分为燃气热水器、电热水器及太阳能热水器等，其中燃气热水器广泛的为一般大众所使用。

现有的燃气热水器于机体内部设置有风机、燃烧器及热交换器，该热交换器连接有一冷水管路及一热水管路，冷水管路及热水管路可构成一水通路，该冷水管路的一端具有一冷水入口，可连接于适当的水源，用于输入欲加热的冷水。该热水管路的一端具有一热水出口，可由冷水入口及冷水管路输入欲加热的冷水，使冷水输送至热交换器，冷水进入热交换器进行热交换，而后由热水管路及热水出口输出热水以供使用。

惟，现有热交换器的鳍片为平板直面结构，鳍片与鳍片之间为纵直间隙，故下方的燃烧热气容易直冲上升而向外流失，导致鳍片的吸热效果不佳，使热水器热效率降低，因此需要增加加热的时间，造成瓦斯能源的浪费。上述热水器的热效率最高只能到达80％。

虽然目前已有鳍片利用成型凸部的设计，藉以延长瓦斯燃烧热能与鳍片间的滞留时间与距离，藉以提高鳍片的吸热效果，惟其效果仍相当有限，并无法有效的提升热水器热效率。上述热水器的热效率也只能到达80.9％，其效果仍然有限。

综上所述，本发明人有感上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合学理的应用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的创作。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题，在于提供一种燃气热水器及其复合式热交换器，使热水器可达到较佳的热效率。

为了解决上述的技术问题，本申请提供一种燃气热水器，包括：一机体；一风机，该风机设置于该机体内部；一燃烧器，该燃烧器设置于该机体内部；一热交换器，该热交换器设置于该机体内部且位于该风机与该热交换器之间，该热交换器具有多个间隔设置的鳍片及一水管，该水管的一端连接于一冷水管路，该水管的另一端连接于一热水管路，该些鳍片上各设有多个穿孔，该水管穿设于该些鳍片的穿孔中，该些鳍片上分别形成有多个凸部及多个涡流产生器，该些涡流产生器为波浪型，每一涡流产生器包含一圆弧部及一斜面部，该斜面部位于该圆弧部的上方，且该斜面部连接于该圆弧部；以及定义每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为w1，该涡流产生器圆弧部的圆弧半径为wr，该涡流产生器圆弧部的圆弧角度为wa，满足下列关系式：w1＝(1.32～2.86)Fp，wr＝(0.4～0.9)Fp，wa＝100～150度。

根据本申请的一种实施方式，该圆弧部的外缘形成一圆弧面，该斜面部的外缘形成一斜面，该斜面的下端连接于该圆弧面的上端，该斜面由下而上朝向该鳍片倾斜。

根据本申请的另一种实施方式，所述的燃气热水器还满足下列关系式：w1＝2.3Fp，wr＝0.7Fp，wa＝132度。

根据本申请的另一种实施方式，定义该涡流产生器下缘距下方处该水管中心点垂直高度距离为Wh，该水管纵向节距为Pl，满足下列关系式：Wh＝(0.2～0.62)Pl。

根据本申请的另一种实施方式，所述的燃气热水器还满足下列关系式：Wh＝0.3Pl。

为了解决上述技术问题，本申请还提供一种燃气热水器，包括：一机体；一风机，该风机设置于该机体内部；一燃烧器，该燃烧器设置于该机体内部；一热交换器，该热交换器设置于该机体内部且位于该风机与该热交换器之间，该热交换器具有多个间隔设置的鳍片及一水管，该水管的一端连接于一冷水管路，该水管的另一端连接于一热水管路，该些鳍片上各设有多个穿孔，该水管穿设于该些鳍片的穿孔中，该些鳍片上分别形成有多个凸部及多个涡流产生器，该些涡流产生器为角锥型，每一涡流产生器具有一底部及多个斜面；以及定义每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为g1，该涡流产生器长度为gt，该涡流产生器高度为gh，满足下列关系式：gl＝(1.3～3.3)Fp，gt＝(1.6～3.8)Fp，gh＝(0.3～1.2)Fp。

根据本申请的一种实施方式，所述的燃气热水器还满足下列关系式：gl＝2.3Fp，gt＝2.8Fp，gh＝0.8Fp。

根据本申请的另一种实施方式，定义该涡流产生器下缘距上方处该水管中心点垂直高度距离为Ph，该水管横向节距为Pt，满足下列关系式：Ph＝(0.25～0.72)Pt。

根据本申请的另一种实施方式，所述的燃气热水器还满足下列关系式：Ph＝0.4Pt。

为了解决上述技术问题，本申请还提供一种燃气热水器的复合式热交换器，该复合式热交换器具有多个间隔设置的鳍片及一水管，该些鳍片上各设有多个穿孔，该水管穿设于该些鳍片的穿孔中，该些鳍片上分别形成有多个凸部及多个涡流产生器，该些涡流产生器为波浪型，每一涡流产生器包含一圆弧部及一斜面部，该斜面部位于该圆弧部的上方，且该斜面部连接于该圆弧部；定义每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为w1，该涡流产生器圆弧部的圆弧半径为wr，该涡流产生器圆弧部的圆弧角度为wa，满足下列关系式：w1＝(1.32～2.86)Fp，wr＝(0.4～0.9)Fp，wa＝100～150度。

根据本申请的另一种实施方式，所述的燃气热水器的复合式热交换器还满足下列关系式：w1＝2.3Fp，wr＝0.7Fp，wa＝132度。

根据本申请的另一种实施方式，所述的燃气热水器的复合式热交换器还满足下列关系式：Wh＝0.3Pl。

为了解决上述技术问题，本申请还提供一种燃气热水器的复合式热交换器，该复合式热交换器具有多个间隔设置的鳍片及一水管，该些鳍片上各设有多个穿孔，该水管穿设于该些鳍片的穿孔中，该些鳍片上分别形成有多个凸部及多个涡流产生器，该些涡流产生器为角锥型，每一涡流产生器具有一底部及多个斜面；定义每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为g1，该涡流产生器长度为gt，该涡流产生器高度为gh，满足下列关系式：gl＝(1.3～3.3)Fp，gt＝(1.6～3.8)Fp，gh＝(0.3～1.2)Fp。

根据本申请的一种实施方式，所述的燃气热水器的复合式热交换器还满足下列关系式：gl＝2.3Fp，gt＝2.8Fp，gh＝0.8Fp。

根据本申请的另一种实施方式，所述的燃气热水器的复合式热交换器还满足下列关系式：Ph＝0.4Pt。

本申请至少具有下列的优点：

根据上述热交换器的特殊设计，该些涡流产生器可以产生纵向涡流，不同于横向涡流。横向涡流会使其转动轴与流体流动方向垂直，不仅无法提升热传性能还会增加摩擦阻抗。纵向涡流会使其转动轴与流体流动方向平行，摩擦阻抗比较少，可以适度提升热传性能，而使本申请热水器的热效率可以有效的提升，使热水器可达到较佳的热效率，进而可减少加热的时间，避免造成瓦斯能源的浪费。

为使能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本申请加以限制者。

附图说明

图1为本申请燃气热水器的平面示意图。

图2为本申请复合式热交换器的立体示意图(未绘出凸部及涡流产生器)。

图3为本申请鳍片的立体示意图。

图4为本申请鳍片的平面示意图。

图5为本申请凸部的平面示意图。

图6为本申请涡流产生器的前视示意图。

图7为本申请涡流产生器的侧视示意图。

图8为本申请涡流产生器另一实施例的前视示意图。

图9为本申请涡流产生器另一实施例的侧视示意图。

图10为本申请涡流产生器另一实施例的底视示意图。

【符号说明】

1 机体

2 风机

3 燃烧器

4 热交换器

41 鳍片

411 穿孔

412 凸部

413 入气口

414 出气口

415 涡流产生器

A 圆弧部

A1 圆弧面

B 斜面部

B1 斜面

416 涡流产生器

C 底部

D 斜面

42 水管

5 冷水管路

51 冷水入口

6 热水管路

61 热水出口

7 水量检知器

8 控制单元

Fp 每相邻的两鳍片间距

d_H 水管管径

SL 最下排的凸部距下方处水管上缘垂直距离

Sw 凸部宽度

Sh 凸部高度

w1 涡流产生器宽度

wr 涡流产生器圆弧部的圆弧半径

wa 涡流产生器圆弧部的圆弧角度

Wh 涡流产生器下缘距下方处水管中心点垂直高度距离

Pt 水管横向节距

Pl 水管纵向节距

g1 涡流产生器宽度

gt 涡流产生器长度

gh 涡流产生器高度

Ph 涡流产生器下缘距上方处水管中心点垂直高度距离

具体实施方式

[第一实施例]

请参阅图1，本申请提供一种燃气热水器，该燃气热水器包括一机体1、一风机2、一燃烧器(火排)3及一热交换器4。该机体1为一中空壳体，风机2、燃烧器3及热交换器4设置于机体1内部，风机2、燃烧器3及热交换器4设置的位置并不限制，可因应需要而加以变化。在本实施例中风机2、燃烧器3及热交换器4由下而上依序的设置于机体1内部，燃烧器3位于风机2与热交换器4之间。当燃烧器3被点燃后，燃烧器3可产生高温的燃烧气体，燃烧气体被向上推送，燃烧气体接触热交换器4，藉以进行热交换的操作，使得流经热交换器4内的水可从常温被加热至高温，再行排出热水使用。

该热交换器4连接有一冷水管路5及一热水管路6，冷水管路5及热水管路6构成一水通路，热交换器4连接于冷水管路5及热水管路6之间。该冷水管路5的一端具有一冷水入口51，可连接于适当的水源，用于输入欲加热的冷水，该冷水管路5上也可设置有一水量检知器7，用以检测进水水量。该热水管路6的一端具有一热水出口61。该燃气热水器可进一步包括一控制单元8，风机2等装置电性于控制单元8，以便利用该控制单元8控制燃烧状况产生热水。

请同时参阅图1及图2，该热交换器4具有多个间隔设置的鳍片41及穿设于该些鳍片41的一水管42，鳍片41及水管42以高热传导材料(如铜等)制成，水管42一端连接于冷水管路5，另一端连接于热水管路6，使水管42连接于冷水管路5及热水管路6之间。可由冷水入口51及冷水管路5输入欲加热的冷水，使冷水输送至热交换器4，冷水进入热交换器4进行热交换，而后再由热水管路6及热水出口61输出热水，以供使用者使用。

请再参阅图3至图5，该热交换器4为一裂口式鳍片设计，该些鳍片41大致呈矩形片体，鳍片41上各设有多个穿孔411，该些穿孔411可以分布于鳍片41上半部、下半部及中间处等。该水管42穿设于该些鳍片41的穿孔411中，水管42与穿孔411之间也可焊接连接。该些鳍片41主要将下方燃烧热气的热能吸收，使鳍片41产生高温及高热，以便与水管42内的水进行热交换的作用，使水管42可排出热水使用。

该些鳍片41上分别冲制形成有多个凸部(或称凸点)412，该些凸部412可突出于鳍片41的一面，使凸部412具有适当的高度，使其形成单向裂口式凸部。当然该些凸部412也可突出于鳍片41的两面，使其形成双向裂口式凸部。在本实施例中将凸部412设置于鳍片41的上半部及中间处，但并不限定，凸部412也可设置于鳍片41的下半部，或整个鳍片41上适当的位置。每一鳍片41上可设有二至六排的凸部412，每排的凸部412数量为三至八个等。

该些凸部412可呈矩形、梯形等，在本实施例中该些凸部412皆呈梯形，呈梯形的凸部412邻近穿孔411，配合穿孔411设计呈梯形，以增加其面积。凸部412的下缘及上缘与鳍片41间可进一步分别形成有一入气口413及一出气口414，凸部412是以两侧与鳍片41连接，凸部412的一侧或两侧呈斜向设置。由于凸部412的构造大致与现有技术相同，且本申请并不限制凸部412的构造，故不再加以赘述。

本申请可进一步定义如下：

每相邻的两鳍片间距为Fp，水管管径(或穿孔内径)为d_H，最下排的凸部距下方处水管上缘垂直距离为SL，凸部宽度为Sw，凸部高度为Sh。

若满足下列关系式条件，则可达到较佳的热效率：

Sh/Sw＝0.05～0.3，Sh/Fp＝0.3～0.8，Sw/Fp＝2～8。

若满足下列关系式条件，则可达到更佳的热效率：

SL＝(0.5～2.5)d_H。

若满足下列关系式条件，则可达到最佳的热效率：

Sh/Sw＝0.13，SL＝1.4d_H，Sh/Fp＝0.5，Sw/Fp＝3.9。

请再参阅图6及图7，本申请主要系于该些鳍片41上分别设有多个涡流产生器415，该些涡流产生器415的构造并不限制，例如可为波浪型或角锥型，本实施例揭示波浪型的涡流产生器415。该些涡流产生器415由该些鳍片41上分别冲制形成，该些涡流产生器415可分别突出于鳍片41的一面或另一面。每一涡流产生器415包含一圆弧部A及一斜面部B，圆弧部A为一圆弧状凸出体，其断面呈扇形，圆弧部A的外缘形成一圆弧面A1。斜面部B位于圆弧部A的上方，且斜面部B连接于圆弧部A，斜面部B的外缘形成一斜面B1，该斜面B1的下端连接于圆弧面A1的上端，且该斜面B1由下而上朝向鳍片41倾斜，并定义如下：

每相邻的两鳍片间距为Fp，涡流产生器宽度为w1，涡流产生器圆弧部的圆弧半径为wr，涡流产生器圆弧部的圆弧角度为wa，涡流产生器下缘距下方处水管中心点垂直高度距离为Wh，水管横向节距为Pt，水管纵向节距为Pl。

若满足下列关系式条件，则可达到较佳的热效率：

w1＝(1.32～2.86)Fp，wr＝(0.4～0.9)Fp，wa＝100～150度。

若满足下列关系式条件，则可达到最佳的热效率：

w1＝2.3Fp，wr＝0.7Fp，wa＝132度。

若满足下列关系式条件，则可达到较佳的热效率：

Wh＝(0.2～0.62)Pl。

若满足下列关系式条件，则可达到最佳的热效率：

Wh＝0.3Pl。

[第二实施例]

请参阅图2至图4、图8至图10，本实施例揭示角锥型的涡流产生器416。该些涡流产生器416由该些鳍片41上分别冲制形成，该些涡流产生器416可分别突出于鳍片41的一面或另一面。每一涡流产生器416呈角锥体，该涡流产生器416具有一呈三角形的底部C及多个斜面D，该涡流产生器416以底部C连接于鳍片41，并定义如下：

每相邻的两鳍片间距为Fp，涡流产生器宽度为g1，涡流产生器长度为gt，涡流产生器高度为gh，涡流产生器下缘距上方处水管中心点垂直高度距离为Ph，水管横向节距为Pt，水管纵向节距为Pl。

若满足下列关系式条件，则可达到较佳的热效率：

gl＝(1.3～3.3)Fp，gt＝(1.6～3.8)Fp，gh＝(0.3～1.2)Fp。

若满足下列关系式条件，则可达到最佳的热效率：

gl＝2.3Fp，gt＝2.8Fp，gh＝0.8Fp。

若满足下列关系式条件，则可达到较佳的热效率：

Ph＝(0.25～0.72)Pt。

若满足下列关系式条件，则可达到最佳的热效率：

Ph＝0.4Pt。

是以，根据上述热交换器的特殊设计，该些涡流产生器可以产生涡流，使本申请热水器的热效率可以有效的提升，经实验结果，本申请热水器例如输入(Input)功率33.1kw时，以相同大小及片数的吸热鳍片的热交换器设计为比较基准：V0为一般平板的热交换器，V1为增加凸部的市售热交换器，V2为本申请增加凸部及涡流产生器的热交换器，经验证：V0版本的热交换器热效率仅达80％，V1版本的热交换器热效率也仅达80.9％，而应用本申请版本的热交换器热效率达84.8％，故本申请可使热水器可达到较佳的热效率，进而可减少加热的时间，避免造成瓦斯能源的浪费。

惟以上所述仅为本申请的较佳实施例，非意欲局限本申请的专利保护范围，故举凡运用本申请说明书及图式内容所为的等效变化，均同理皆包含于本申请的权利保护范围内，合予陈明。

Claims

1.一种燃气热水器，其特征在于，包括：

一机体；

一风机，该风机设置于该机体内部；

一燃烧器，该燃烧器设置于该机体内部；

一热交换器，该热交换器设置于该机体内部且位于该风机与该热交换器之间，该热交换器具有多个间隔设置的鳍片及一水管，该水管的一端连接于一冷水管路，该水管的另一端连接于一热水管路，该些鳍片上各设有多个穿孔，该水管穿设于该些鳍片的穿孔中，该些鳍片上分别形成有多个凸部及多个涡流产生器，该些涡流产生器为波浪型，每一涡流产生器包含一圆弧部及一斜面部，该斜面部位于该圆弧部的上方，且该斜面部连接于该圆弧部；以及

定义每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为w1，该涡流产生器圆弧部的圆弧半径为wr，该涡流产生器圆弧部的圆弧角度为wa，满足下列关系式：

w1＝(1.32～2.86)Fp，wr＝(0.4～0.9)Fp，wa＝100～150度。

2.如权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，该圆弧部的外缘形成一圆弧面，该斜面部的外缘形成一斜面，该斜面的下端连接于该圆弧面的上端，该斜面由下而上朝向该鳍片倾斜。

3.如权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，还满足下列关系式：w1＝2.3Fp，wr＝0.7Fp，wa＝132度。

4.如权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，定义该涡流产生器下缘距下方处该水管中心点垂直高度距离为Wh，该水管纵向节距为Pl，满足下列关系式：Wh＝(0.2～0.62)Pl。

5.如权利要求4所述的燃气热水器，其特征在于，还满足下列关系式：Wh＝0.3Pl。

6.一种燃气热水器，其特征在于，包括：

一机体；

一风机，该风机设置于该机体内部；

一燃烧器，该燃烧器设置于该机体内部；

一热交换器，该热交换器设置于该机体内部且位于该风机与该热交换器之间，该热交换器具有多个间隔设置的鳍片及一水管，该水管的一端连接于一冷水管路，该水管的另一端连接于一热水管路，该些鳍片上各设有多个穿孔，该水管穿设于该些鳍片的穿孔中，该些鳍片上分别形成有多个凸部及多个涡流产生器，该些涡流产生器为角锥型，每一涡流产生器具有一底部及多个斜面；以及

定义每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为g1，该涡流产生器长度为gt，该涡流产生器高度为gh，满足下列关系式：

gl＝(1.3～3.3)Fp，gt＝(1.6～3.8)Fp，gh＝(0.3～1.2)Fp。

7.如权利要求6所述的燃气热水器，其特征在于，还满足下列关系式：gl＝2.3Fp，gt＝2.8Fp，gh＝0.8Fp。

8.如权利要求6所述的燃气热水器，其特征在于，定义该涡流产生器下缘距上方处该水管中心点垂直高度距离为Ph，该水管横向节距为Pt，满足下列关系式：Ph＝(0.25～0.72)Pt。

9.如权利要求8所述的燃气热水器，其特征在于，还满足下列关系式：Ph＝0.4Pt。

10.一种燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，该复合式热交换器具有多个间隔设置的鳍片及一水管，该些鳍片上各设有多个穿孔，该水管穿设于该些鳍片的穿孔中，该些鳍片上分别形成有多个凸部及多个涡流产生器，该些涡流产生器为波浪型，每一涡流产生器包含一圆弧部及一斜面部，该斜面部位于该圆弧部的上方，且该斜面部连接于该圆弧部；定义每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为w1，该涡流产生器圆弧部的圆弧半径为wr，该涡流产生器圆弧部的圆弧角度为wa，满足下列关系式：

w1＝(1.32～2.86)Fp，wr＝(0.4～0.9)Fp，wa＝100～150度。

11.如权利要求10所述的燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，该圆弧部的外缘形成一圆弧面，该斜面部的外缘形成一斜面，该斜面的下端连接于该圆弧面的上端，该斜面由下而上朝向该鳍片倾斜。

12.如权利要求10所述的燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，还满足下列关系式：w1＝2.3Fp，wr＝0.7Fp，wa＝132度。

13.如权利要求10所述的燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，定义该涡流产生器下缘距下方处该水管中心点垂直高度距离为Wh，该水管纵向节距为Pl，满足下列关系式：Wh＝(0.2～0.62)Pl。

14.如权利要求13所述的燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，还满足下列关系式：Wh＝0.3Pl。

15.一种燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，该复合式热交换器具有多个间隔设置的鳍片及一水管，该些鳍片上各设有多个穿孔，该水管穿设于该些鳍片的穿孔中，该些鳍片上分别形成有多个凸部及多个涡流产生器，该些涡流产生器为角锥型，每一涡流产生器具有一底部及多个斜面；定义每相邻的两鳍片间距为Fp，该涡流产生器宽度为g1，该涡流产生器长度为gt，该涡流产生器高度为gh，满足下列关系式：

gl＝(1.3～3.3)Fp，gt＝(1.6～3.8)Fp，gh＝(0.3～1.2)Fp。

16.如权利要求15所述的燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，还满足下列关系式：gl＝2.3Fp，gt＝2.8Fp，gh＝0.8Fp。

17.如权利要求15所述的燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，定义该涡流产生器下缘距上方处该水管中心点垂直高度距离为Ph，该水管横向节距为Pt，满足下列关系式：Ph＝(0.25～0.72)Pt。

18.如权利要求17所述的燃气热水器的复合式热交换器，其特征在于，还满足下列关系式：Ph＝0.4Pt。