CN216716558U - 一种换热装置及燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种换热装置及燃气热水器，包括壳体和换热件，壳体内形成有换热腔，换热件容置于换热腔，换热件内部形成有供第一换热介质通过的第一换热通道，换热件外表面设有凸起换热部，两个换热件之间的凸起换热部相互分离，壳体包括侧板和端板，侧板和端板合围形成换热腔，换热件的两端固定于端板，侧板在朝向换热腔的一侧形成有隔热涂层。采用非一片式的翅片设计，可以用于减少模具费用，并且在壳体内部，尤其是侧板设置隔热涂层可以用于减少换热腔和壳体之间的热传导，既可用于解决换热装置因采用独立翅片结构产生的温升过高的问题，也可用于防止换热腔中的热量散失，起到提升换热装置的换热性能的效果。

Description

一种换热装置及燃气热水器

技术领域

本实用新型涉及加热技术领域，特别是涉及一种换热装置及燃气热水器。

背景技术

现市面上燃气热水器使用的翅片管式换热器，其换热片采用铜板材或不锈钢板材冲压制成。采用多孔设计，即在板材上冲多个孔形成一片式翅片，多根换热管穿过一片式翅片的多个孔进行装配固定。部分采用不锈钢材质制成的翅片管式换热器，换热管与换热片之间焊接一般采用装配后放焊条或涂焊膏再放进焊炉焊接。不锈钢材质换热系数较小，需要把换热片远离换热管壁的大量不锈钢材料冲裁掉，来减少局部高温区域。

采用多孔设计的换热片，用铜板材或不锈钢板材冲压制成，如相邻的换热管之间距离需根据实际情况作调整时，因此需对换热片进行改模或重新开模，需要浪费大量模具费用，不利于产品模块化设计及其标准化。另外，一片式翅片的换热件在焊接后位于中部的换热管被外围的换热管遮挡，无法直接通过简单方法检测到中部换热管与换热片是否存在焊接缺陷等，影响生产效率，影响成品合格率。如何基于节约成本、提高生产效率的目的，研制出一种更优的换热装置是一个重要的研究方向。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种换热装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

上述技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种换热装置，包括壳体和换热件，壳体内形成有换热腔，换热件容置于换热腔，换热件内部形成有供第一换热介质通过的第一换热通道，换热件外表面设有凸起换热部，两个换热件之间的凸起换热部相互分离，壳体包括侧板和端板，侧板和端板合围形成换热腔，换热件的两端固定于端板，侧板在朝向换热腔的一侧形成有隔热涂层。

本实用新型的换热件，与背景技术相比所产生的有益效果：由于两个换热件之间的凸起换热部相互分离，即采用非一片式的翅片设计，可以用于减少模具费用(换热件更容易实现标准化)和避免材料浪费(不必为了避免翅片因局部高温损坏而冲裁掉一些部分)，并且由于减少了换热片局部高温区，便于单个换热件的加工检测，更有利于换热器的尺寸结构设计、调整，以及后期产品的拓展。在现有技术中，一片式翅片一般焊接于壳体的侧板，因此与壳体接触面积较大，翅片管组件对壳体起到降温作用，而非一片式翅片(独立翅片结构)，如本实用新型的凸起换热部与壳体接触面积较小甚至没有接触，因此对壳体的降温作用较差，导致换热装置可能产生温升过高的问题，此时在壳体内部，尤其是侧板设置隔热涂层可以用于减少换热腔和壳体之间的热传导，既可用于解决换热装置因采用独立翅片结构产生的温升过高的问题，也可用于防止换热腔中的热量散失，起到提升换热装置的换热性能的效果。

本实用新型还提供了一种燃气热水器，包括上述的换热装置。由于燃气热水器的两个换热件之间的凸起换热部相互分离，即采用非一片式的翅片设计，可以用于减少模具费用(换热件更容易实现标准化)和避免材料浪费(不必为了避免翅片因局部高温损坏而冲裁掉一些部分)，并且由于减少了换热片局部高温区，便于单个换热件的加工检测，更有利于换热器的尺寸结构设计、调整，以及后期产品的拓展。而在壳体内部设置隔热涂层，可用于减少换热腔向壳体以外的空间进行热传递。由于现有技术中的一体式翅片与壳体的侧壁焊接，具有将热量从壳体侧壁均匀传导到换热管的作用，而本实施例采用独立翅片结构，即在换热件外表面设有凸起换热部，与壳体侧壁的热传导变弱，在壳体设置隔热涂层一方面对换热腔实现保温，减少热量外散，另一方面使得壳体表面不会出现过热的情况，减少外部过热带来的不便。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为一个实施例中的换热装置结构示意图；

图2为换热装置的剖面示意图；

图3为换热装置的另一结构示意图；

图4为换热装置的又一结构示意图；

图5为换热件的轴线剖视图；

图6为图5的I部放大图。

附图标记：

1、第一换热通道；2、第二换热通道；3、换热件；31、凸起换热部；32、围合部；33、连接部；4、连接弯头；5、水管接头；6、壳体；61、限位部；611、导流面；62、端板；621、第一连接部；63、内侧板；631、第二连接部；64、外侧板；641、第三连接部；65、隔热腔；67、通孔；68、隔热涂层；69、热反射涂层；7、顶部挡板；8、侧部挡板。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在一个实施例中，请参考图1至图2，一种换热装置，包括壳体6和换热件 3，壳体6内形成有换热腔，换热件3容置于换热腔，换热件3内部形成有供第一换热介质通过的第一换热通道1，换热件3外表面设有凸起换热部31，两个换热件3之间的凸起换热部31相互分离，壳体6包括侧板和端板62，侧板和端板62合围形成换热腔，换热件3的两端固定于端板62，侧板在朝向换热腔的一侧形成有隔热涂层68。其中，换热件3可以是翅片管或其他形式的换热管，翅片管可以采用非一片式翅片，即独立翅片；隔热涂层68可以仅设于侧板，也可以设置于整个壳体6的内侧，如端板62在朝向换热腔的一侧也形成有隔热涂层68。具体地，可以在壳体6完成焊接或其他组装工序后再进行喷涂，以在壳体6 内侧形成隔热涂层68。由于隔热涂层68设置在壳体6内侧，尤其是侧板的内侧，可以用于减小换热组装内部热量的损失，提高换热效率，同时防止换热装置表面温度过高。此外，在壳体6内侧设置隔热涂层68还可用于防止壳体6因局部高温而导致材料形变的情况，优于在壳体6外侧设置隔热层的方案。

进一步地，壳体6还包括热反射涂层69，热反射涂层69设于隔热涂层68 朝向换热腔的一侧。即换热腔内的热量先到达热反射涂层69，经热反射涂层69 将部分热量阻隔在换热腔内，再经隔热涂层68，经隔热涂层68进一步减少热量的外散。因而，依次在壳体6内侧表面设置隔热涂层68和热反射涂层69，两涂层能进一步提高隔热效果，强化隔热保温体系的辐射热隔热保温性，减少散热损失损耗，节能降耗，延长设备使用寿命。

在其中一个实施例中，壳体6包括侧板和端板62，侧板和端板62合围形成换热腔，2根或以上换热件3的两端固定于端板62，侧板形成有限位部61，限位部61用于支撑接近于侧板的换热件3。其中，限位部61可以与壳体6一体成型或焊接、铆接于壳体6。由于在两两相对的侧板上设置限位部61，而换热件3 固定在两两相对的端板62上，可以使得限位部61在更好地支撑换热件3的同时不阻碍换热件3在换热腔内进行换热。换热件3在使用过程中，第一换热通道1内通水，当水压波动时会对管壁造成冲击产生应力，造成喘振，严重产生抖动弯曲变形等，或换热件3在加工后会出现弯曲变形现像，限位部61对换热件3起到支撑作用，使换热管在使用中不易发生形变。

进一步地，请参阅图3和图4，限位部61呈长条状，限位部61的长度方向平行于换热件3的长度方向，限位部61设有导流面611，导流面611在第二换热介质的主流动方向上向换热腔的中部倾斜。换热件3在使用过程中，第一换热通道1内通水，当水压波动时会对管壁造成冲击产生应力，造成喘振，严重产生抖动变曲变形等，而水本身的重力会也对管造成变曲变形，而限位部61在平行于换热件3长度方向上延伸设置，可以为换热件3提供更好的承托。

作为示例性的一种具体结构请参阅图4，侧板包括内侧板63和外侧板64，隔热涂层68位于内侧板63朝向换热腔的一侧，内侧板63和外侧板64之间形成隔热腔65，内侧板63朝向换热腔的一侧凸出以形成限位部61，限位部61与接近于内侧板63的换热件3相抵触。将侧板分为内侧板63和外侧板64，且内外侧板64之间形成隔热腔65，可以较好地减少内外侧板64之间的热传递。由于限位部61形成于内侧板63，与内侧板63一体成型，并且该限位部61与相近的换热件3抵触设置，可以在不增加装配复杂度的基础上提升换热件3的装配稳定性。具体地，隔热腔65内容置有隔热层，隔热层含有隔热材料，当热，隔热腔65也可以空置。在隔热腔65内进一步设置含有隔热材料的隔热层，可以更进一步地减少内外侧板64之间的热传递。具体地，隔热材料可以是硅酸铝。端板62设有第一连接部621，内侧板63设有第二连接部631，外侧板64设有第三连接部641，第一连接部621与相应的第二连接部631、第三连接部641叠置固定连接。第一连接部621与相应的第二连接部631、第三连接部641分别开设有对应的两个或以上通孔67，该通孔67可供螺钉或铆钉穿过以将端板62、内侧板63和外侧板64固定。

进一步地，请参阅图5至图6，在背向第一换热通道1的一侧，相邻的凸起换热部31之间形成供第二换热介质通过的第二换热通道2，换热件3还包括管壁，管壁隔断第一换热通道1和第二换热通道2，第一换热通道1位于管壁内，凸起换热部31沿第一换热通道1的轴向间隔分布并围绕第一换热通道1布置。需要说明的是，第二换热介质可以在第二换热通道2以外的地方通过，例如在凸起换热部31的顶部位置等。

其中，第一换热通道11的径向截面呈圆形、椭圆形或其他形状，即换热件 3可以是圆形或椭圆形的管件经加工形成一圈一圈朝外凸起的多个凸起换热部 31，该凸起换热部31为管壁的一部分，可以简单理解为换热件3为一根或数根换热管，换热管的管壁沿换热管的轴线旋转形成内管通道是为第一换热通道1，凸起换热部31在沿换热管的轴向上的横截面呈“n”型，为波峰，其相邻部位呈“U”型，为波谷，多个凸起换热部31相连其横截面如“n”型与“U”型相连，具有凸凹波纹状相错排列。图中示出的换热件3呈直管状仅为示例，另外换热件3也可以根据使用情况设置为弯曲形状，如螺旋型盘管等。进一步地，管壁采用不锈钢材料一体加工制成。不锈钢的防腐蚀更强，且延展性和换热性能俱佳，采用其加工制成凸起换热部31和管体一体化的管壁，在保证了换热性能的基础上，易于实现工艺的标准化，既可用于避免局部过热的情况，也易于批量化生产，降低加工成本。由于凸起换热部31由管壁弯曲形成，即实现了换热片与管体的一体化，避免了换热片与管接触不良等问题，其传热效果更好，且不需要胀管、焊接等，工艺简单、成本低，且因不需将换热片与管进行焊接，大大改善漏水问题，提高产品合格率。当然，换热件3所采用的管材可以是无缝管或有缝管，管材经加工后形成凸起换热部31和围合部32；另外，换热件3 也可以由轴向上的若干段首尾相接焊接形成，或由周向上的若干段焊接形成(例如换热件3由个半圆焊接而成)。

在本实施例中，可以采用凸起换热部31和管体一体化的换热件3，无论在制造过程中还是在使用过程中，发生形变的可能性比光管要大许多，在其中设置支撑件可以较好纠正或预防其形变，尤其是在轴向上的形变。

具体地，第二换热介质可以是高温烟气，高温烟气与凸起换热部31换热，热量由凸起换热部31所在的管壁传至第一换热通道1，使第一换热通道1里的水温度升高，达到换热效果。传统换热片(一片式翅片)远离换热管的部分温度高达500-600℃，需对高温区进行较为精确的裁剪，以避免局部高温损坏现象，尤其是不锈钢材质换热系数较小，需要把换热片远离换热管壁的大量不锈钢材料冲裁掉，造成大量材料浪费，以及增加了工艺复杂性。而采用本实施例的换热件3结构，既便于加工也能减少材料的浪费。

其中，换热装置可以包括多根换热件3组合形成，即可由不少于一层的多根换热管排列组成，也可两层或多层交叉错位排列，具有进水端、出水端，换热管首尾相连形成完整水路，烟气从换热片之间流过与水换热。其中管壁合围形成的管体内部形成第一换热通道1以供水通过，而管体外部的凸起换热部31 之间则形成第二换热通道2以供烟气通过。本实用新型的管体在水结冰膨胀以后，具有一定的膨胀系数，可轴向膨胀，能够在冰溶化后回弹，降低了冻裂风险。在实际应用中可以根据不同需要将换热件3做成不同造型，由于其表面由波纹状组成，具有一定的弯曲能力，因此管体可以做成直的，也可以做成盘旋状或其它形状。

此外，换热装置还可以设置顶部挡板7和侧部挡板8，为烟气导流，达到提升换热效率的技术效果。具体地，在沿烟气的主流动方向上，换热腔内可包括两排或以上的换热件3，且相邻两排换热件3错开布置，顶部挡板7可以设置在换热腔的出烟口处，顶部挡板7的长度方向平行于换热件3的长度方向且设置在相邻一排换热件3的两个换热件3之间，以将烟气导向换热件3，侧板挡板则设置在侧板上，避免烟气从换热件3和侧板的空隙处直接流走。

在另一个实施例中，一种燃气热水器，包括上述的换热装置。换热装置包括壳体6、连接弯头4和水管接头5等，换热件3设置在壳体6中，换热件3内部的水路通过连通弯头连接并流通(此处也可以通过凸起来形式的连通器，如在壳体6设置连通凸包等结构，进行连通)，换热件3与其他管路的水路通过水管接头5进行连通。其中，第一换热介质为水，第二换热介质为烟气，烟气为换热件3的管壁内腔流过的水加热。

传统管翅片式结构换热器，每个一体式翅片上冲裁多个孔，换热管穿过翅片上的孔再通过胀管工艺使管与孔壁相贴，最后放焊料进炉焊接，会存在管壁与孔接触不良等现象。而在热水器使用中，是通过其翅片与高温烟气接触换热，把热量传递给换热管再传给管内的水。当高温烟气达1200℃时，如果部分翅片与换热管壁距离过大，会造成局部高温甚至损坏的问题。特别是使用不锈钢制造的传统管翅片式结构的换热器，其往往存在制造工艺复杂、焊接成本高、不合格率高等问题。而新型的螺旋翅片管，其焊接工艺更为复杂，对焊接要求更高，易产生晶格变化，并存在热阻较大等问题。由于不锈钢换热系数的局限，螺旋翅片管的翅片离管壁高度不能太高，太高容易被高温烟气烧坏，所以其与烟气接触面积增加有一定难度，换热效率难以提升。

在本实施例中，燃气热水器的换热件3的凸起换热部31独立设置，甚至凸起换热部31为管体的一部分，即完全避免了换热片与管体间接的间隙问题，杜绝了换热片与管接触不良等问题，其传热效果更好，且不需要胀管、焊接等，工艺简单、成本低，且因不需换热片与管焊接，大大改善漏水问题，提高产品合格率。此外，由于换热部与第一换热通道1距离较为均匀，避免了局部高温损坏现象。而在壳体6内部设置隔热涂层68，可用于减少换热腔向壳体6以外的空间进行热传递。由于现有技术中的一体式翅片与壳体6的侧壁焊接，具有将热量从壳体6侧壁均匀传导到换热管的作用，而本实施例采用独立翅片结构，即在换热件3外表面设有凸起换热部31，与壳体6侧壁的热传导变弱，在壳体6设置隔热涂层68一方面对换热腔实现保温，减少热量外散，另一方面使得壳体6表面不会出现过热的情况，减少外部过热带来的不便。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种换热装置，包括壳体（6）和换热件（3），所述壳体（6）内形成有换热腔，所述换热件（3）容置于所述换热腔，所述换热件（3）内部形成有供第一换热介质通过的第一换热通道（1），其特征在于，所述换热件（3）外表面设有凸起换热部（31），两个所述换热件（3）之间的凸起换热部（31）相互分离，所述壳体（6）包括侧板和端板（62），所述侧板和所述端板（62）合围形成所述换热腔，所述换热件（3）的两端固定于所述端板（62），所述侧板在朝向所述换热腔的一侧形成有隔热涂层（68），所述壳体（6）还包括热反射涂层（69），所述热反射涂层（69）设于所述隔热涂层（68）朝向所述换热腔的一侧。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述端板（62）在朝向所述换热腔的一侧形成有所述隔热涂层（68）。

3.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述隔热涂层（68）的厚度范围为1mm至3mm，所述热反射涂层（69）的厚度范围为80um至100um。

4.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述侧板形成有限位部（61），所述限位部（61）用于支撑接近于所述侧板的所述换热件（3）。

5.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，所述侧板包括内侧板（63）和外侧板（64），所述隔热涂层（68）位于所述内侧板（63）朝向所述换热腔的一侧，所述内侧板（63）和所述外侧板（64）之间形成隔热腔（65），所述内侧板（63）朝向所述换热腔的一侧凸出以形成所述限位部（61），所述限位部（61）与接近于所述内侧板（63）的所述换热件（3）相抵触。

6.根据权利要求5所述的换热装置，其特征在于，所述隔热腔（65）内容置有隔热层。

7.根据权利要求1-6任一项所述的换热装置，其特征在于，在背向所述第一换热通道（1）的一侧，相邻的所述凸起换热部（31）之间形成供第二换热介质通过的第二换热通道（2），所述换热件（3）还包括管壁，所述管壁隔断所述第一换热通道（1）和所述第二换热通道（2），所述第一换热通道（1）位于管壁内，所述凸起换热部（31）沿所述第一换热通道（1）的轴向间隔分布并围绕所述第一换热通道（1）布置。

8.一种燃气热水器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的换热装置。

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