CN219390073U - 一种储热装置及其燃气热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种储热装置及其燃气热水器，储热装置包括：壳体组件，具有腔室和竖向布置的烟管连接孔，所述腔室位于所述烟管连接孔的外围，所述壳体组件开设有连通所述腔室的两个开孔；换热管，设置于所述腔室内且其具有进水端和出水端，所述进水端和所述出水端分别穿过两个所述开孔并伸出到所述壳体组件外；相变材料，充填于所述腔室内并位于所述换热管外，用于与所述换热管、所述烟管连接孔和所述壳体组件底部中至少一种进行热交换。本实用新型的储热装置，与传统的防冻模式相比，实现了不用频繁启动热水器的燃烧系统来实现防冻，成本更低，利于提升燃烧系统等零部件的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及热水器技术领域，尤其涉及一种储热装置及其燃气热水器。
背景技术
燃气热水器的水箱或管路在冬季会有冻裂的情形发生，因为热水器的管路中有存水，当外界环境温度低于0℃时，箱体或管路将凝固结冰，进而破坏箱体或管路，导致热水器漏水的问题出现。
目前，燃气热水器的防冻措施主要是采取在箱体或管路外壁安装加热体，并通过箱体或管路上的温控器来控制加热体进行加热。这种方式只能进行局部加热，管路内部的水无法实现流动，也就无法实现对整个水路的保护。为了保证管路不被冻裂，需要长时间加热，这不仅不节能且造成电能的浪费。
发明内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本实用新型提出一种储热装置，与传统的防冻模式相比，实现了不用频繁启动热水器的燃烧系统来实现防冻，成本更低，利于提升燃烧系统等零部件的使用寿命。
本实用新型还提供了一种具有该储热装置的燃气热水器。
根据上述提供的一种储热装置，其通过如下技术方案来实现：
一种储热装置，包括：壳体组件，具有腔室和竖向布置的烟管连接孔，所述腔室位于所述烟管连接孔的外围，所述壳体组件开设有连通所述腔室的两个开孔；换热管，设置于所述腔室内且其具有进水端和出水端，所述进水端和所述出水端分别穿过两个所述开孔并伸出到所述壳体组件外；相变材料，充填于所述腔室内并位于所述换热管外，用于与所述换热管、所述烟管连接孔和所述壳体组件底部中至少一种进行热交换。
在一些实施方式中，所述壳体组件包括外壳体和内壳体，所述内壳体包括固定连接成倒“T”字形的底板和具有烟管连接孔的竖向管；所述外壳体具有朝下开口的凹腔，在所述外壳体的顶部开设有连通所述凹腔的安装孔，所述外壳体套装于所述竖向管外并连接所述底板，所述竖向管的上端插设于所述安装孔内，所述凹腔、所述竖向管和所述底板相围合形成所述腔室。
在一些实施方式中，在所述安装孔的周缘一体成型设有朝上延伸的环形翻边，所述环形翻边抵接所述竖向管的外侧壁上端。
在一些实施方式中，在所述壳体组件底部和/或所述烟管连接孔的孔壁设有传热片。
在一些实施方式中，所述换热管为位于所述烟管连接孔外围的螺旋管或蛇形管。
在一些实施方式中，还包括测温组件，所述测温组件包括第一测温探头和/或第二测温探头，所述第一测温探头设置于所述腔室内并连接所述壳体组件，用于检测所述相变材料的储热温度；所述第二测温探头设置于所述出水端上，用于检测所述出水端的出水温度。
在一些实施方式中，还包括保温材料，在所述壳体组件的外侧壁和/或顶部覆盖有所述保温材料。
根据上述提供的一种储热装置，其通过如下技术方案来实现：
燃气热水器，其包括：热水器主体，包括主换热器、集烟罩、燃烧系统、水泵、冷水进水管和热水出水管，所述主换热器设置于所述集烟罩与所述燃烧系统之间，在所述集烟罩顶部开设有朝上延伸的排烟孔，所述水泵设置于所述冷水进水管上，所述热水出水管的进水段穿设于所述主换热器；如上所述的一种储热装置，所述储热装置安装于所述集烟罩顶部，所述烟管连接孔套设于所述排烟孔外，所述换热管的进水端和出水端分别连通所述冷水进水管和所述热水出水管；控制器，分别电性连接所述燃烧系统、所述水泵和所述储热装置的测温组件。
在一些实施方式中，所述壳体组件底部抵接所述集烟罩顶部。
在一些实施方式中，所述热水器主体还包括回水管和控制阀，所述回水管的相对两端分别连通所述冷水进水管和所述热水出水管，所述控制阀设置于所述回水管上。
与现有技术相比，本实用新型的至少包括以下有益效果：
本实用新型的储热装置，壳体组件具有烟管连接孔和位于烟管连接孔外围的腔室，在腔室内设有相变材料和用于连通热水器管路的换热管，相变材料能够与换热管、烟管连接孔和壳体组件底部中至少一种进行热交换，这样，能够通过相变材料吸收热水器的高温烟气进行储热后，利用相变材料储存的热量向热水器提供防冻热量，与传统的防冻模式相比，实现了不用频繁启动热水器的燃烧系统来实现防冻，成本更低，利于提升燃烧系统等零部件的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型实施例1中储热装置的剖视图；
图2是本实用新型实施例2中燃气热水器的剖视图。
图中：1-储热装置，11-壳体组件，1101-外壳体，1102-内壳体，111-腔室，112-烟管通孔，113-底板，114-环形翻边，12-换热管，121-进水端，122-出水端，13-相变材料，141-第一测温探头，142-第二测温探头，15-保温材料；
2-热水器主体，21-主换热器，22-集烟罩，221-排烟孔，23-燃烧系统，24-水泵，251-冷水进水管，252-热水出水管，253-回水管，26-控制阀；3-控制器。
具体实施方式
以下实施例对本实用新型进行说明，但本实用新型并不受这些实施例所限制。对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本实用新型方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
实施例1
参考图1，本实施例提供了一种储热装置，储热装置包括壳体组件11、换热管12和相变材料13，其中壳体组件11具有腔室111和竖向布置的烟管连接孔112，腔室111位于烟管连接孔112的外围，烟管连接孔112用于连通集烟罩的排烟孔，以确保高温烟气能够传热给管通孔112。在壳体组件11的侧壁上开设有连通腔室111的两个开孔(图中未示出)。换热管12设置于腔室111内且其具有进水端121和出水端122，进水端121和出水端122分别穿过壳体组件11的两个开孔，并伸出到壳体组件11外，以便于进水端121和出水端122分别接通燃气热水器的冷水进水管和热水出书管。相变材料13充填于腔室111内并位于换热管12外，用于与换热管12、烟管连接孔112和壳体组件11底部中至少一种进行热交换。
在本实施例中，储热装置用于安装于燃气热水器的集烟罩22顶部，并使储热装置的烟管连接孔112套装在集烟罩22的排烟孔221外，换热管12的进水端121和出水端122分别连通冷水进水管251和热水出水管252，参见图2。由此，高温烟气流经集烟罩22和排烟孔221时，能够将热量传递壳体组件11底部和烟管连接孔112，以对壳体组件11内的相变材料13加热实现储热，该储热用于通过换热管12向燃气热水器的管路提供防冻热量，一来实现充分利用高温烟气的余热，降低了燃气热水器排放至大气中的烟气温度，二来通过相变材料13储热后向燃气热水器的管路提供防冻热量，与传统的防冻模式相比，实现了不用频繁启动燃气热水器的燃烧系统来实现防冻，成本更低，利于提升燃烧系统等零部件的使用寿命；三来便于将整个储热装置模块化快速拆装于热水器的集烟罩22。
参考图1，壳体组件11包括外壳体1101和内壳体1102，内壳体1102包括固定连接成倒“T”字形的底板113和具有烟管连接孔112的竖向管(图中未示出)，在本实施例中，底板113位于竖向管外围，并且底板113与竖向管的下端部一体成型。外壳体1101具有朝下开口的凹腔(图中未示出)，在外壳体1101的顶部开设有连通凹腔的安装孔(图中未示出)。
安装时，外壳体1101套装于竖向管外，并且外壳体1101的侧壁下端与底板113的径向外侧相连接，竖向管的上端插设于外壳体1101顶部的安装孔内，凹腔、竖向管和底板113相围合形成腔室111。在本实施例中，内壳体1102的底板113分别构成壳体组件11底部和腔室111底面，内壳体1102的竖向管外侧壁构成腔室111的内环壁。
外壳体1101的侧壁下端部抵接且固定连接底板113的外缘，以使外壳体1101与底板113可靠连接为一体，保证底板113与外壳体1101之间的气封性。在安装孔的周缘一体成型设有朝上延伸的环形翻边113，即在外壳体1101顶部一体成型设有朝上延伸并位于安装孔外围的环形翻边113，环形翻边113抵接且固定连接竖向管的外侧壁上端，以使外壳体1101与竖向管可靠连接为一体，且确保内壳体1102的竖向管与外壳体1101之间的气密性，防止相变材料13吸收的热量向壳体组件1外散失。
特别说明的是，可以在壳体组件11底部(即内壳体1102的底板113)和/或烟管连接孔112的孔壁设有传热片(图中未示出)，这样，通过在壳体组件11底部增设传热片，利于加强热水器的集烟罩与内壳体1102的底板113之间的传热效率，以使高温烟气能够快速加热靠近底板113布置的部分相变材料13，从而实现快速加热相变材料13的下部分。通过在烟管连接孔112的孔壁增设传热片，便于高温烟气通过传热片和烟管连接孔112将热量快速传递至靠近烟管连接孔112布置的部分相变材料13，从而实现快速加热相变材料13的径向内侧部分。
可选地，换热管12为位于烟管连接孔112外围的螺旋管或蛇形管，螺旋管或蛇形管环绕烟管连接孔112设置，以加大换热管12与相变材料13的接触面积，增大换热面积，大大提高了换热效率。特别说明的是，为了增加换热管12与相变材料13之间的传热效率，可以在换热管12外设置换热翅片。
相变材料13为有机相变材料或无机相变材料，其中，有机相变材料为石蜡或有机酸(如硬脂酸、月桂酸)等中的一种或几种的复合，无机相变材料为碱及碱土金属的卤化物、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、醋酸盐、硫代硫酸盐或碳酸盐(如十水合硫酸钠、十二水合磷酸氢二钠、三水醋酸钠、五水硫代硫酸钠)中的一种或几种的复合。
储热装置在储热阶段，利用相变材料13的相变潜热实现热量储存以备使用，首先高温烟气流经集烟罩22和排烟孔221时，利用高温烟气传热给内壳体1102对腔室111内的相变材料13加热实现蓄热，同时相变材料13吸热熔化，直到完成相变材料13的熔化储热。储热装置在放热阶段，利用相变材料13储存的相变潜热满足热水器防冻需求，热水器的燃烧系统23停止且水泵23工作时，水通入储热装置，水通过储热装置的换热管12利用相变材料13储存的热量向外界供热，液态相变材料13发生凝固释放出热量对流经换热管12的水进行加热，该加热水沿着热水器的管路流动，能够实现对热水器的内部循环管路的整体防冻，无需启动热水器的燃烧系统23来实现防冻。
参考图1，储热装置还包括测温组件(图中未示出)，测温组件包括第一测温探头141和/或第二测温探头142，第一测温探头141设置于腔室111内并连接壳体组件11，用于检测相变材料13的储热温度，这样，根据储热温度的大小，确定相变材料13储存的热量能否满足热水器管路的循环防冻。第二测温探头142设置于出水端122上，用于检测出水端122的出水温度，这样，一来便于根据换热管12的出水温度与第一预设值T1(＜5℃)的关系，确定是否要进行循环防冻；二来，便于根据换热管12的出水温度第二预设值T2(＞10℃)的关系，确定是否结束循环防冻。
参考图1，储热装置还包括保温材料15，在壳体组件11的外侧壁和/或顶部覆盖有保温材料15，以减少腔室111内的热量向壳体组件11外传递损失，利于提高储热装置的蓄热能力，提升保温效果。
实施例2
参考图2，本实施例提供了一种燃气热水器，包括热水器主体2、如实施例1所述的一种储热装置和控制器3，其中，热水器主体2包括主换热器21、集烟罩22、燃烧系统23、水泵24、冷水进水管251和热水出水管252，主换热器21设置于集烟罩22与燃烧系统23之间，在集烟罩22顶部开设有朝上延伸的排烟孔221，水泵24设置于冷水进水管251上，热水出水管252的进水段穿设于主换热器21。储热装置安装于集烟罩22顶部，烟管连接孔112套设于排烟孔221外，换热管12的进水端121和出水端122分别连通冷水进水管251和热水出水管252。控制器3分别电性连接燃烧系统23、水泵24和储热装置的测温组件。在本实施例中，热水器的管路包括换热管12、冷水进水管251和热水出水管252。
可见，通过将储热装置安装于集烟罩22顶部，烟管连接孔112套设于排烟孔221外，换热管12的进水端121和出水端122分别连通冷水进水管251和热水出水管252，便于储热装置模块化快速拆装的同时，在高温烟气流经集烟罩22和排烟孔221时，可实现利用高温烟气的热量对壳体组件11内的相变材料13加热实现储热，充分利用高温烟气的余热，降低了燃气热水器排放至大气中的烟气温度。当热水器需要防冻，启动水泵24，以使水流经换热管12时与相变材料13的储热进行换热而被加热，该加热水流经热水器的管路，以防止管路发生冻裂。
在本实施例中，壳体组件11底部抵接集烟罩22顶部，以使壳体组件11底部能够与集烟罩22进行换热，增大换热面积。排烟孔221的上端由下往上穿过烟管连接孔112并延伸至烟管连接孔112上方。特别说明的是，可以将排烟孔221的长度缩短，当排烟孔221插设于烟管连接孔112内时，排烟孔221顶面位于烟管连接孔112下段，这样，高温烟气从排烟孔221流出后直接进入到烟管连接孔112上段，以使高温烟气直接与烟管连接孔112换热，无需通过排烟孔221与烟管连接孔112换热，利于进一步提升传热效率。
在本实施例中，热水器主体2还包括回水管253，回水管253的相对两端分别连通冷水进水管251和热水出水管252。热水器的管路还包括回水管253，冷水进水管251、换热管12、热水出水管252和回水管253共同构成循环管路。
热水器主体2还包括控制阀26，该控制阀26为单向阀，设置于回水管253上，用于使热水出水管252沿着回水管253单向流向冷水进水管251。
在本实施例中，燃气热水器的防冻方式如下：
S1，热水器处于待机模式，通过第一测温探头141检测储热装置的储热温度，并通过第二测温探头142检测换热管12的出水温度，然后反馈到控制器5；
S2，判断出水温度是否小于第一预设值T1(＜5℃)，如是则进入S3，如否则返回S1；
S3，启动水泵24，热水器使用储热装置释放的热量进行循环防冻，在热水器内循环流动的持续时间段t1内，即在水泵24持续工作的持续时间段t1内，持续检测并判断换热管12的出水温度是否大于第二预设值T2(＞10℃)，如是则进入S5；如否则在储热装置的储热温度小于第一温度值时，进入S4；
S4，水泵24运行的同时，启动燃烧系统23进行加热防冻，同时储热装置中的相变材料13进行储热，直到储热温度和出水温度均大于第二预设值T2(＞10℃)后，进入S5；
S5，水泵24或/和燃烧系统23停止工作，返回S1。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，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。
Claims (9)
1.一种储热装置，其特征在于，包括：
壳体组件(11)，包括外壳体(1101)和内壳体(1102)，所述外壳体(1101)具有朝下开口的凹腔，在所述外壳体(1101)的顶部开设有连通所述凹腔的安装孔，在所述外壳体(1101)的侧壁开设有连通所述凹腔的两个开孔，所述内壳体(1102)包括一体成型设置且呈倒“T”字形的底板(113)和竖向管，所述竖向管具有烟管连接孔(112)，所述外壳体(1101)套装于所述竖向管外并连接所述底板(113)，所述竖向管的上端插设于所述安装孔内，所述凹腔、所述竖向管和所述底板(113)相围合形成腔室(111)；
换热管(12)，设置于所述腔室(111)内且其具有进水端(121)和出水端(122)，所述进水端(121)和所述出水端(122)分别穿过两个所述开孔并伸出到所述壳体组件(11)外；
相变材料(13)，充填于所述腔室(111)内并位于所述换热管(12)外，用于与所述换热管(12)、所述烟管连接孔(112)和所述壳体组件(11)底部中至少一种进行热交换。
2.根据权利要求1所述的一种储热装置，其特征在于，在所述安装孔的周缘一体成型设有朝上延伸的环形翻边(114)，所述环形翻边(114)抵接所述竖向管的外侧壁上端。
3.根据权利要求1或2所述的一种储热装置，其特征在于，在所述壳体组件(11)底部和/或所述烟管连接孔(112)的孔壁设有传热片。
4.根据权利要求1所述的一种储热装置，其特征在于，所述换热管(12)为位于所述烟管连接孔(112)外围的螺旋管或蛇形管，所述螺旋管或所述蛇形管环绕所述烟管连接孔(112)设置。
5.根据权利要求1所述的一种储热装置，其特征在于，还包括测温组件，所述测温组件包括第一测温探头(141)和/或第二测温探头(142)，所述第一测温探头(141)设置于所述腔室(111)内并连接所述壳体组件(11)，用于检测所述相变材料(13)的储热温度；所述第二测温探头(142)设置于所述出水端(122)上，用于检测所述出水端(122)的出水温度。
6.根据权利要求1或5所述的一种储热装置，其特征在于，还包括保温材料(15)，在所述壳体组件(11)的外侧壁和/或顶部覆盖有所述保温材料(15)。
7.燃气热水器，其特征在于，包括：
热水器主体(2)，包括主换热器(21)、集烟罩(22)、燃烧系统(23)、水泵(24)、冷水进水管(251)和热水出水管(252)，所述主换热器(21)设置于所述集烟罩(22)与所述燃烧系统(23)之间，在所述集烟罩(22)顶部开设有朝上延伸的排烟孔(221)，所述水泵(24)设置于所述冷水进水管(251)上，所述热水出水管(252)的进水段穿设于所述主换热器(21)；
如权利要求1-6中任一项所述的一种储热装置，所述储热装置安装于所述集烟罩(22)顶部，所述烟管连接孔(112)套设于所述排烟孔(221)外，所述换热管(12)的进水端(121)和出水端(122)分别连通所述冷水进水管(251)和所述热水出水管(252)；
控制器(3)，分别电性连接所述燃烧系统(23)、所述水泵(24)和所述储热装置的测温组件。
8.根据权利要求7所述的一种燃气热水器，其特征在于，所述壳体组件(11)底部抵接所述集烟罩(22)顶部。
9.根据权利要求7所述的一种燃气热水器，其特征在于，所述热水器主体(2)还包括回水管(253)和控制阀(26)，所述回水管(253)的相对两端分别连通所述冷水进水管(251)和所述热水出水管(252)，所述控制阀(26)设置于所述回水管(253)上。
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