燃气热水设备

技术领域

本发明属于家用电器技术领域，尤其涉及一种燃气热水设备。

背景技术

目前，热水器是人们日常生活中常用的家用电器。热水器分为燃气热水设备和电热水器等类型，其中，燃气热水设备因其使用方便，被广泛使用。常规燃气热水设备通常包括燃烧器、燃烧室、热交换器和集烟罩等部件组成，燃烧器在燃烧室内燃烧燃气以对流经热交换器的水进行加热，而烟气则通过集烟罩中的风机排放至室外。

燃气热水设备进行一次换热后，通常会产生温度一般在180℃左右的中温烟气，中温烟气中CO2、NOX 的含量较高，且具有热能含量较高的水蒸气，若直接排放，不仅污染环境，而且造成大量的热能流失。燃气热水设备采用冷凝换热装置进行二次换热，对水进行预热，回收中温烟气的潜热，提高燃气的利用率，同时使排出机外的烟气温度大大降低。由于中温烟气中的水蒸气在释放潜热的同时会凝结成液态冷凝水，且烟气中的CO2、NOX 等酸性气体会溶于冷凝水从而使其具有腐蚀性。为此，需要集中收集二次换热的冷凝水进行集中处理。

中国专利公告号CN 217685851 U公开了一种燃气热水设备通过冷凝式容器收集冷凝水并通过水泵将冷凝式输送至喷头出，喷头将冷凝水喷射到排烟管中以跟随烟气输出。水泵长时间使用后也会因冷凝水的腐蚀而造成损坏，导致使用可靠性降低。鉴于此，如何设计一种使用可靠性高以满足冷凝式排放的燃气热水设备是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种燃气热水设备，实现提高燃气热水设备的使用可靠性，并满足冷凝水自动排放的要求。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案实现：

在一个方面，本发明提供了一种燃气热水设备，包括：

外壳，所述外壳的外部设置有出烟管道；

燃烧器，所述燃烧器用于燃烧燃气；

燃烧室，所述燃烧室中形成燃烧腔体；

主换热器；

冷凝换热器，所述冷凝换热器包括壳体和换热管，所述壳体的底板设置有烟气入口和排水接头，所述壳体的顶板上还设置有烟气出口，所述换热管设置在所述壳体中并位于所述烟气入口和所述烟气出口之间；

风机，所述风机被配置成驱动空气进入到所述燃烧室内并使得所述燃烧室中产生的烟气从所述出烟管道输出；

排水组件，所述排水组件包括冷凝水收集箱、水位传感器、排水管和加热增压模组；所述加热增压模组包括气罐、电加热部件、单向阀和电控阀，所述电加热部件设置在所述气罐上，所述单向阀设置在所述气罐的进口，所述电控阀设置在所述气罐的出口；所述冷凝水收集箱上设置有冷凝水进口、冷凝水出口和增压进气口，所述水位传感器布置在所述冷凝水收集箱中，所述排水管与所述冷凝水出口连接，所述电控阀与所述增压进气口连接；

其中，所述燃烧室和所述风机设置在所述外壳中，所述燃烧器位于所述燃烧室内，所述主换热器设置在所述燃烧室的上部，所述壳体设置在所述燃烧室的顶部并遮盖住所述主换热器，所述出烟管道与所述烟气出口连接，所述排烟管连接所述出烟通道，所述排水接头与所述冷凝水进口连接，所述排水管延伸至所述出烟管道中，所述单向阀通过气管连接在所述风机的出风侧。

通过额外设置排水组件，排水组件中配置的冷凝水收集箱能够暂存从壳体中排出的冷凝水，并且，在冷凝水收集箱内的冷凝水积累到一定量后，水位传感器检测到水位信号以触发加热增压模组启动，加热增压模组中的气罐能够利用单向阀注入风机产生的一定风压的气流，并进一步的通过电加热部件对气罐进行加热以形成较高压力的气体，当需要将冷凝水收集箱内的冷凝水排放时，电控阀打开以使得加热增压模组输出的高压气流增大冷凝水收集箱内的整体气压，最终在气压的作用下将冷凝水收集箱内的冷凝水压入到排水管中并最终从出烟管道排出至室外，即满足了无需用户手工处理冷凝水的要求，又可以避免长时间使用因冷凝水腐蚀而造成设备损坏无法正常排放冷凝水，实现提高燃气热水设备的使用可靠性，并满足冷凝水自动排放的要求。

本申请一实施例中，所述电加热部件为包裹在所述气罐外部的厚膜。

本申请一实施例中，所述电加热部件为插在所述气罐中的电加热管。

本申请一实施例中，所述气罐上还设置有压力传感器，所述压力传感器被配置成触发所述电加热部件断电；所述水位传感器被配置成触发所述电加热部件通电。

本申请一实施例中，所述冷凝水收集箱的内部设置有溢流板，所述溢流板将所述冷凝水收集箱的内部分隔为第一腔体和第二腔体，所述冷凝水进口布置在所述冷凝水收集箱的顶部并连通所述第一腔体，所述冷凝水出口布置在所述冷凝水收集箱的底部并连通所述第二腔体。

本申请一实施例中，所述溢流板与所述冷凝水收集箱顶部之间形成溢流口；所述冷凝水收集箱中设置有单向阀板，所述单向阀板的顶部可转动地设置在所述冷凝水收集箱并位于所述溢流板的上方，所述单向阀板被配置成在所述第二腔体中注入压力气体后搭接在所述溢流板上以关闭所述溢流口。

本申请一实施例中，所述壳体中设置有第一导风板，所述第一导风板遮盖在所述烟气出口的下方，所述第一导风板与所述烟气出口之间形成间隔，所述第一导风板的固定端部设置在所述壳体的内壁上，所述第一导风板的自由端部设置有朝下延伸的翻边结构，所述换热管位于所述第一导风板的下方。

本申请一实施例中，所述第一导风板上设置有若干第一通风孔，所述第一通风孔远离所述第一导风板的固定端部。

本申请一实施例中，所述壳体中设置有第二导风板，所述第二导风板遮盖在所述烟气入口的上方并位于所述第一导风板的下部，所述第二导风板上设置有若干第二通风孔，所述换热管位于所述第二导风板和所述翻边结构之间。

本申请一实施例中，所述冷凝换热器还包括集气罩，所述集气罩的顶部设置有连通口，所述集气罩设置在所述壳体的底部，所述连通口与所述烟气入口连通。

本申请一实施例中，所述换热管为波纹管结构。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明燃气热水设备一实施例的结构示意图;

图2为图1中冷凝水收集箱的结构示意图之一；

图3为图1中冷凝水收集箱的结构示意图之二；

图4为图1中冷凝换热器的剖视图；

图5为图1中冷凝换热器的局部剖视图；

图6为图1中冷凝换热器的爆炸图燃气热水设备。

附图标记说明：

外壳1、进水管11、出水管12；

燃烧器2；

燃烧室3；

主换热器4；

出烟管道5；

冷凝换热器6；

壳体61、换热管62、排水接头63；

风机7；

排水组件8；

冷凝水收集箱81、排水管82、加热增压模组83；

冷凝水进口811、冷凝水出口812、增压进气口813、溢流板814、单向阀板815；

气罐831、电加热部件832、单向阀833、电控阀834。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。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。

在本发明中，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，也可以是可拆卸地连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

燃气热水设备是采用燃气作为主要能源材料，通过燃气燃烧产生的高温热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水目的的一种热水器。

燃气热水设备通常包括外壳、以及设置在外壳内的燃烧器、热交换器、风机和集烟罩等部件。

其中，燃气输送至燃烧器处，通过点火装置点燃燃气，以使得燃烧器对输送的燃气进行燃烧，进而产生热量。

热交换器内设置有换热管，换热管的一端与供水管路连通，换热管的另一端与花洒或者水龙头等连通。

燃烧器燃烧燃气产生的热量用于对换热管进行加热，以使换热管内的水温升高形成热水。

在燃气热水设备工作时，由供水管路提供的冷水流入到换热管内，然后被燃烧器产生的加热源加热成热水，再经热水阀从花洒或者水龙头流出以供用户使用。

同时，在燃气热水设备工作中，风机通电同时运行，在风机的作用下，燃烧器产生的烟气被排放至室外。

实施例一，如图1-图6所示，本实施例提出了一种燃气热水设备，包括：

外壳1，外壳1上设置有进水管11和出水管12，所述外壳的外部还设置有出烟管道5；

燃烧器2，燃烧器2用于燃烧燃气；

燃烧室3；

主换热器4；

集烟罩5，所述集烟罩上设置有排烟口；

冷凝换热器6，壳体61和换热管62，壳体61上设置有烟气入口611和烟气出口612，换热管62设置在壳体61中并位于烟气入口611和烟气出口612之间；壳体61的底板上还设置有排水接头63，通过排水接头来排出壳体61中的冷凝水；

风机7，所述风机被配置成驱动空气进入到所述燃烧室内并使得所述燃烧室中产生的烟气从所述出烟管道输出；

排水组件8，排水组件8包括冷凝水收集箱81、水位传感器（未图示）、排水管82和加热增压模组83，所述加热增压模组包括气罐831、电加热部件832、单向阀833和电控阀834，所述电加热部件设置在所述气罐上，所述单向阀设置在所述气罐的进口，所述电控阀设置在所述气罐的出口；冷凝水收集箱81上设置有冷凝水进口811、冷凝水出口812和增压进气口813，所述水位传感器布置在冷凝水收集箱81中，排水管82与冷凝水出口812连接，气罐831的出气口通过电控阀832与增压进气口813连接；

其中，燃烧器2、燃烧室3、主换热器4和冷凝换热器6设置在外壳1中，燃烧器2布置在燃烧室3的底部，主换热器4设置在燃烧室3中，述壳体设置在所述燃烧室的顶部并遮盖住所述主换热器，所述出烟管道与所述烟气出口连接，所述排水接头与所述冷凝水进口连接，进水管11通过所述换热管与主换热器4连接，所述单向阀通过气管连接在所述风机的出风侧。

具体的，对于冷凝换热器6而言，其通过壳体61将燃烧室3产生的烟气引入其中并从出烟管道5输出。同时，壳体61内的换热管62连接在主换热器4的进水侧，使得进入到主换热器4中的水能够先流入到换热管62中利用烟气进行预热。

冷凝换热器6中的壳体61与出烟管道5连通，使得烟气能够经由壳体61再由出烟管道5输出至室外，并且，壳体61中设置所述换热管能够对流入到主换热器4中的冷水进行预热，以充分的利用烟气余热来加热所述换热管中流动的水，进而提高燃气热量的利用率。

而冷凝换热器6在使用过程中将产生冷凝水，冷凝水收集在壳体61中并通过底部的排水接头63利用重力流向底部的冷凝水收集箱81，以通过冷凝水收集箱81来收集暂存冷凝水。

在用户使用过程中，冷凝水在冷凝水收集箱81中的存储量逐渐增大，并通过水位传感器来检测冷凝水收集箱81的水位高度。而在冷凝水收集箱81中的水位高度超过设定值后，水位传感器将检测到的信号反馈给燃气热水设备配置的控制器，由控制器来触发排水组件8启动以对冷凝水收集箱81进行排水处理。

具体过程为：水位传感器检测到冷凝水收集箱81中存储的冷凝水水位超过设定值后向控制器发送信号，控制器根据发的信号控制加热增压模组83启动。而由于在燃气热水设备正常运行过程中，风机7的作用下将部分空气经由单向阀833加压输入到气罐831中，以使得气罐831中存储有一定量的压力气体；加热增压模组83启动后，电加热部件832将通电对气罐831中存储的气体进行加热，并在加热到一定程度后电控阀834打开。此时，气罐831中存储的气体因温度升高而导致气压增大，电控阀834打开后，气罐831内的高压气体进入到冷凝水收集箱81中以使得冷凝水收集箱81中的气压瞬间增大，冷凝水收集箱81中的冷凝水在气压的作用下将沿着排水管82向上流动并最终通过出烟管道5输出至室外，以实现自动排放冷凝水。

而在冷凝水收集箱81中的冷凝水受气压作用排出后，水位传感器检测到冷凝水收集箱81中的水位低于设定值，由控制器再控制电控阀832关闭，同时，电加热部件832断电。

冷凝水收集箱81中不直接增加水泵来实现冷凝水的排放，而是利用外部的注入的气体以增大其内部的气压，以利用气压将冷凝式压出至外壳的外部，可以避免冷凝水腐蚀器件而造成排水失效，进而提高使用可靠性。

通过额外设置排水组件，排水组件中配置的冷凝水收集箱能够暂存从壳体中排出的冷凝水，并且，在冷凝水收集箱内的冷凝水积累到一定量后，水位传感器检测到水位信号以触发加热增压模组启动，加热增压模组将产生一定压力的气流输入到冷凝水收集箱内，利用加热增压模组输出的高压气流增大冷凝水收集箱内的整体气压，最终在气压的作用下将冷凝水收集箱内的冷凝水压入到排水管中并最终从出烟管道排出至室外，即满足了无需用户手工处理冷凝水的要求，又可以避免长时间使用因冷凝水腐蚀而造成设备损坏无法正常排放冷凝水，实现提高燃气热水设备的使用可靠性，并满足冷凝水自动排放的要求。

优选地，为了更加彻底的排掉冷凝水收集箱81中的冷凝水，并缩短加热增压模组83的启动时间以降低能耗，则可以在排水管82的管口上额外增加虹吸管（未图示）。虹吸管连接在排水管82上并经由出烟管道5伸出至室外，虹吸管的自由端部低于冷凝水收集箱81上冷凝水出口812的高度，这样，在冷凝水收集箱81中的冷凝水一旦经由排水管82从虹吸管排出，虹吸管利用虹吸原理便可以持续的抽吸冷凝水收集箱81中的冷凝水，进而在冷凝水排水过程中无需加热增压模组83一直工作以降低能耗，并且虹吸作用下能够更加彻底有效的排出冷凝水收集箱81中的冷凝水。

本申请的另一实施例中，所述电加热部件为包裹在所述气罐外部的厚膜；或者，所述电加热部件为插在所述气罐中的电加热管。

某些实施例中，所述气罐上还设置有压力传感器（未图示），所述压力传感器被配置成触发所述电加热部件断电；所述水位传感器被配置成触发所述电加热部件通电。

具体的，在使用过程中，由于风机7所产生的气流的压力有限，无法满足冷凝水排放的压力要求，进而需要借助对气罐831进行加热来增大气压。而为了提高使用安全可靠性，电加热部件832在加热过程中，当气罐831中的气压值高于设定气压值后，电加热部件832将断电停止加热，同时，电控阀834打开使得气罐831中的高压气体进入到冷凝水收集箱81中。

在本申请某些实施例中，冷凝水收集箱81的内部设置有溢流板814，溢流板814将冷凝水收集箱81的内部分隔为第一腔体和第二腔体，冷凝水进口811布置在冷凝水收集箱81的顶部并连通所述第一腔体，冷凝水出口812布置在冷凝水收集箱81的底部并连通所述第二腔体。

具体的，通过在凝水收集箱81的内部设置有溢流板814以形成两个顶部连通的第一腔体和第二腔体，冷凝水进口811形成有向下延伸的延长管（未标记），进而在冷凝水流入到第一腔体中形成水封来封堵住延长管的管口，以减少烟气进入到凝水收集箱81中。水位传感器则设置在第二腔体中来检查水位，第一腔体的容积小于第二腔体，第一腔体中的冷凝水水位高于溢流板84后，使得冷凝水主要积存在第二腔体中。而在排出冷凝水的过程中，则将气罐831产生的气流注入到第二腔体中，以实现利用气压将冷凝水排出。

另一实施例中，溢流板814与冷凝水收集箱81顶部之间形成溢流口；冷凝水收集箱81中设置有单向阀板815，单向阀板815的顶部可转动地设置在冷凝水收集箱81并位于溢流板814的上方，单向阀板815被配置成在所述第二腔体中注入压力气体后搭接在溢流板814上以关闭所述溢流口。

具体的，为了在利用气压排放冷凝水的过程中，减少第二腔体中的气压因连通第一腔体而泄压，则在冷凝水收集箱81中额外配置有单向阀板815，单向阀板815可以朝向第二腔体中翻转打开。

在使用过程中，冷凝水从第一腔体中溢流以顶开单向阀板815流入到第二腔体中。而气罐831向第二腔体中注入气流后，单向阀板815在气压作用下将紧密的贴靠在溢流板814的上边缘，以关闭溢流口确保第二腔体中具有足够大的气压将冷凝水压出。

实施例二，基于上述实施例一，为了提高换热器62的换热效率以进一步的充分利用烟气的余热，如图4-图6所示，壳体61中设置有第一导风板64，第一导风板64遮盖在烟气出口612的下方，第一导风板64与烟气出口612之间形成间隔，第一导风板64的固定端部设置在壳体61的内壁上，第一导风板64的自由端部设置有朝下延伸的翻边结构641，换热管62位于第一导风板64的下方。

具体而言，在实际组装过程中，将换热管62放置在壳体61中并布置在第一导风板64的下方。而在使用过程中，冷凝换热器设置在燃气热水设备的外壳中并位于燃烧室的上方。燃气在燃烧室内燃烧所产生的高温烟气经由烟气入口611进入到壳体61中。

其中，进入到壳体61中的高温烟气将与换热管62进行热交换，而高温烟气受第一导风板64的阻挡限制不会直接从顶部的烟气出口612输出。在第一导风板64的作用下，烟气被限制在第一导风板64的底部，进而使得烟气能够与换热管62充分的进行热交换。并且，第一导风板64的自由端部配置有朝下延伸的翻边结构641，利用翻边结构641能够强制进入到壳体61中的烟气绕过翻边结构641的下边缘才能够从烟气出口612输出，进而最大限度的延长烟气与换热管62之间的热交换时间。

通过在壳体中设置第一导风板来遮挡在烟气出口下方，并且，在第一导风板上还设置有翻边结构，在使用过程中，烟气经由烟气入口进入到壳体中后与第一导风板下方的换热管进行接触换热，而烟气在上升过程中受第一导风板的限制无法继续上升并进一步的受翻边结构的限制，使得烟气在壳体中具有朝下流动的趋势，这样，便可以使得烟气能够与第一导风板下方的换热管充分的进行换热，以提高冷凝换热器的换热效率以降低燃气热水设备的能耗。

另一实施例中，换热管62为波纹管结构。具体的，换热管62可以由3层以上的不锈钢波纹管盘绕组成，每层盘管之间是并联关系，以降低整体水阻力。

本申请一实施例中，第一导风板64由固定端部朝向自由端部方向倾斜朝下延伸。

具体的，为了减轻对烟气产生的风阻，并引导烟气能够在壳体61中顺畅的流动，则将第一导风板64采用倾斜布置的方式设置在壳体61中。第一导风板64的固定端部位置较高，烟气进入到壳体61中后将沿着第一导风板64朝向翻边结构641方向流动，并最终绕过翻边结构641上升至壳体61的顶部从烟气出口612输出。

另一个实施例中，第一导风板64上设置有若干第一通风孔642，第一通风孔642远离第一导风板64的固定端部。

具体的，为了更有效的减少风阻，确保烟气顺畅的输出，还在第一导风板64上设置若干第一通风孔642，在使用过程中，部分烟气能够穿过第一通风孔642能够排放，而其余的烟气则绕过翻边结构641的底部再流向烟气出口612。

某些实施例中，对于第一通风孔642的分布位置，可以使得第一通风孔642形成在翻边结构641上；和/或，第一通风孔642形成在第一导风板64的自由端部。

本申请另一实施例中，壳体61中设置有第二导风板65，第二导风板65遮盖在烟气入口611的上方并位于第一导风板64的下部，第二导风板65上设置有若干第二通风孔651，换热管62位于第二导风板65和翻边结构641之间。

具体的，为了有效的分散进入到壳体61中的烟气能够更加均匀的分散至换热管62各个位置处，则在壳体61中额外配置第二导风板65，第二导风板65遮盖在烟气入口611上，这样，烟气经由烟气入口611进入后，将从第二通风孔651输出并横向流向一侧的换热管62，进而在高度方向上，给换热管62均匀的分配烟气流量，以更有效的提高换热管62的换热均匀性。

一实施例中，第二导风板65为倒U型结构，第二导风板65比邻换热管62的侧部设置有第二通风孔651。

具体的，采用倒U型结构的第二导风板65能够有效的遮盖在烟气入口611的上方，第二导风板65形成烟气进入到壳体61中的缓冲区，并且，第二导风板65在一侧部形成的第二通风孔651比邻换热管62，能够确保输出的烟气直接进入到换热管62所在区域，以提高换热效率。

一实施例中，烟气入口611位于第一导风板64的固定端部的下方，第二导风板65罩在烟气入口611上。

具体的，从第二通风孔651输出的烟气将朝向翻边结构641方向输送，而在输送过程中，烟气上升并流到第一导风板64上，经由倾斜布置的第一导风板64对烟气进行导流，即确保烟气能够均匀的与换热管62进行换热，又可以确保烟气在壳体61中顺畅的流动，以减轻风阻的影响，确保排烟顺畅。

本申请一实施例中，还包括集气罩66，集气罩66的顶部设置有连通口661，集气罩66设置在壳体61的底部，连通口661与烟气入口611连通。

具体的，为了更好的收集燃气热水设备中燃烧室产生的烟气，在壳体61的底部配置集气罩66，集气罩66能够更好的与所述燃烧室的顶部配合，以收集烟气并引导烟气进入到壳体61中。燃气热水设备燃气热水设备燃气热水设备燃气热水设备燃气热水设备

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。