一种冷凝换热器结构、热水器及换热器控制方法

技术领域

本发明属于热水器技术领域，涉及一种冷凝换热器结构、热水器及换热器控制方法。

背景技术

燃气热水器又称燃气热水炉，是指以燃气作为燃料，通过燃烧加热方式，将热量传递至流经热交换器的冷水中，以达到制备热水目的的一种燃气用具。

在燃气热水器中，冷凝式燃气热水器因换热效率高而深受市场青睐，目前市面上的冷凝式热水器的冷凝水排放方式为：冷凝水滴落到冷凝器底部后通过连接管道排到机体外部。此种设计弊端为冷凝水在第落到冷凝换热器底部遇冷结冰将会堵塞冷凝水排放口，下次使用产生的冷凝水将无法排除冷凝器导致冷凝水倒灌进风机，将会造成风机及热水器整机腐蚀损坏及因涉水产生的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种冷凝换热器结构、热水器及换热器控制方法，解决传统冷凝换热器结构在排放冷凝水时存在的因冷凝水结冰而导致排放口被堵塞的技术问题。

为了解决上述问题，根据本申请的一个方面，本发明的实施例提供了一种冷凝换热器结构，所述冷凝换热器结构包括换热壳体、换热组件以及防冻组件，所述换热壳体内具有位于上部的换热腔和位于下部的加热腔，所述换热组件位于所述换热腔内，所述防冻组件位于所述加热腔内，且所述换热组件产生的冷凝水能够滴落在所述加热腔中；所述换热壳体的底部具有排放口，所述排放口与所述加热腔连通用于将所述加热腔收集的冷凝水排出。

在一些实施例中，所述防冻组件包括温度采集单元和加热单元，所述温度采集单元和所述加热单元均设置在所述加热腔底部；且所述温度采集单元能够采集所述加热腔内冷凝水的实时温度，所述加热单元根据所述实时温度工作或者不工作。

在一些实施例中，沿着从远离中心向靠近中心的方向，所述换热壳体的底部逐渐向下倾斜，使得所述加热腔内温度冷凝水能够汇集在所述换热壳体的中心；所述排放口设置在所述换热壳体的中心处。

在一些实施例中，所述加热单元为覆盖在所述换热壳体底面上的加热圈；且沿着从远离中心向靠近中心的方向，相邻的所述加热圈之间的距离逐渐减小。

在一些实施例中，所述温度采集单元包括温度传感器。

根据本申请的另外一个方面，本发明的实施例提供了一种热水器，所述热水器包括上述的冷凝换热器结构。

在一些实施例中，所述热水器还包括外壳、燃烧器、二次换热器以及风机，所述冷凝换热器结构、所述燃烧器、所述二次换热器以及所述风机均设置在所述外壳内；且所述燃烧器对所述二次换热器进行加热，所述二次换热器产生的烟气经所述风机后进入所述冷凝换热器结构中。

在一些实施例中，所述换热腔的一侧具有进气口，所述进气口与所述风机的出风口连接；所述换热腔的顶部具有出气口，所述出气口伸出所述外壳后与热水器的排烟管连接。

在一些实施例中，所述热水器还包括主控器，所述主控器内设置有预设温度；当所述防冻组件包括温度采集单元和加热单元时，所述主控器与所述温度采集单元连接，用于接收所述温度采集单元采集的实时温度，所述主控器还与所述加热单元连接，用于根据所述实时温度和所述预设温度的差控制所述加热单元的工作状态。

在一些实施例中，所述热水器还包括进水组件和出水组件，所述进水组件包括进水接头，所述进水接头通过进水管与设置在所述换热壳体底部的进水口连接；所述出水组件包括与二次换热器连接的出水管，所述出水管与设置在所述外壳上的出水接头连接。

根据本申请的另外一个方面，本发明的实施例提供了一种换热器控制方法，所述控制方法用于控制所述的热水器，所述热水器中的所述防冻组件包括温度采集单元和加热单元，所述热水器包括主控器，且所述主控器与所述温度采集单元和加热单元均连接；所述控制方法包括：

步骤一，所述温度采集单元采集所述加热腔内的冷凝水的实时温度，并将其传递至主控器；

步骤二，所述主控器接收冷凝水的实时温度，并将其与预设在主控制内的预设温度进行对比；

步骤三，所述主控器根据对比结果控制所述加热单元的工作状态。

在一些实施例中，所述步骤三中所述主控器根据对比结果控制所述加热单元的工作状态，具体为：当所述实时温度大于等于所述预设温度时，所述加热单元不工作；反之当所述实时温度小于所述预设温度时，所述加热单元工作；

和/或所述预设温度为1-3℃。

与现有技术相比，本发明的冷却结构至少具有下列有益效果：

本发明提供的冷凝换热器结构包括换热壳体、换热组件以及防冻组件，换热壳体内具有位于上部的换热腔和位于下部的加热腔，换热组件位于换热腔内，防冻组件位于加热腔内，且换热组件产生的冷凝水能够滴落在加热腔中；换热壳体的底部具有排放口，排放口与加热腔连通用于将加热腔收集的冷凝水排出。

本发明通过在加热腔中设置防冻组件，避免加热腔中收集的冷凝水结冰，使其始终保持流体状态，可以通过换热壳体底部的排放口排出，避免了冷凝水结冰后堵塞排放口。

本发明提供的热水器是基于上述冷凝换热器结构而设计的，其有益效果参见上述冷凝换热器结构的有益效果，在此不一一赘述。

本发明提供的热水器控制方法是基于上述热水器而设计的，其有益效果参见上述热水器的有益效果，在此不一一赘述。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例提供的一种冷凝换热器的剖视图；

图2是本发明的实施例提供的一种冷凝换热器的另一剖视图；

图3是本发明的实施例提供的一种冷凝换热器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种冷凝换热器中加热单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种冷凝换热器中加热单元的另外一种结构示意图；

图6是本发明的实施例提供的一种热水器的结构示意图；

图7是本发明的实施例提供的一种热水器的控制框图；

图8是本发明的实施例提供的一种热水器控制方法的控制流程图。

其中：

1、冷凝换热器结构；11、换热壳体；12、换热组件；13、防冻组件；111、换热腔；112、加热腔；113、排放口；114、进水口；115、出水口；116、换热出水管；131、温度采集单元；132、加热单元；1111、进气口；1112、出气口；1321、第一加热圈；1322、第二加热圈；1323、第三加热圈；1324、第四加热圈；1325、第五加热圈；

2、外壳；

3、燃烧器；

4、二次换热器；41、换热管；

5、风机；

6、主控器；

7、进水组件；71、进水接头；72、进水管；

8、出水组件；81、出水管；82、出水接头。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

在本发明的描述中，需要明确的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种冷凝换热器结构，如图1-5所示，所述冷凝换热器结构包括换热壳体11、换热组件12以及防冻组件13，所述换热壳体11内具有位于上部的换热腔111和位于下部的加热腔112，所述换热组件12位于所述换热腔111内，所述防冻组件13位于所述加热腔112内，且所述换热组件12产生的冷凝水能够滴落在所述加热腔112中；所述换热壳体11的底部具有排放口113，所述排放口113与所述加热腔112连通用于将所述加热腔112收集的冷凝水排出。

具体地，在本实施例中，换热壳体11为空心结构，其内部的空腔可以分为上部分和下部分，当然，上部分和下部分是一体的，此处仅是为了方便描述将其进行区分的；上部分为换热腔111，其内设置有换热组件12，下部分为加热腔112，其内设置有防冻组件13；在具体的使用过程中，换热腔111中的换热组件12会产生冷凝水，冷凝水在重力的作用下滴落至加热腔112中。加热腔112中设置的防冻组件13，可以避免加热腔112中收集的冷凝水结冰，使其始终保持流体状态，之后可以通过换热壳体11底部的排放口113排出，避免了冷凝水结冰后堵塞排放口113。

在具体实施例中，如图1所示，所述防冻组件13包括温度采集单元131和加热单元132，所述温度采集单元131和所述加热单元132均设置在所述加热腔112底部；且所述温度采集单元131能够采集所述加热腔112内冷凝水的实时温度，所述加热单元132根据所述实时温度工作或者不工作。

具体地，换热组件12产生的冷凝水会滴落至换热壳体11内的底面，设置在底面上的温度采集单元131可以采集冷凝水的实时温度，而设置在底面上的加热单元132能够对冷凝水进行加热。也就是说，本实施例中换热腔111在加热腔112的上方，换热腔111产生的冷凝水会滴落到加热腔112的底面，加热腔112设计有加热单元132，加热单元132能够对冷凝水进行加热放置其结冰。

在具体的工作过程中，当温度采集单元131采集到的冷凝水的实时温度较低时，比如接近结冰温度，加热单元132工作对冷凝水进行加热；反之当温度采集单元131采集到的冷凝水的实时温度较高时，说明冷凝水不会结冰，此时加热单元132不工作。

在具体实施例中，沿着从远离中心向靠近中心的方向，所述换热壳体11的底部逐渐向下倾斜，使得所述加热腔112内温度冷凝水能够汇集在所述换热壳体11的中心；所述排放口113设置在所述换热壳体11的中心处。

具体地，靠近排放口113处的换热壳体11底部的高度低于远离排放口113处的换热壳体11底部的高度，这样，换热腔111产生的冷凝水滴落到加热腔112的底面上后，会沿着倾斜设置的底面向靠近排放口113的位置汇聚，之后通过排放口113排出；这种设置方式可以避免冷凝会汇集在换热壳体11底部无法排出。

在具体实施例中，所述加热单元132为覆盖在所述换热壳体11底面上的加热圈；且沿着从远离中心向靠近中心的方向，相邻的所述加热圈之间的距离逐渐减小。

更具体地，加热单元132包括从内到外依次设置的多个加热圈，直径较小的加热圈位于直径较大的加热圈内部；为了更好的描述，假设加热圈设置有五个，如图4所示，从内到外依次为第一加热圈1321、第二加热圈1322、第三加热圈1323、第四加热圈1324以及第五加热圈1325；第一加热圈1321和第二加热圈1322之间的径向距离为d1，第二加热圈1322和第三加热圈1323之间的径向距离为d2，第三加热圈1323和第四加热圈1324之间的径向距离为d3，第四加热圈1324和第五加热圈1325之间的径向距离为d4，则有d1

沿着从远离中心向靠近中心的方向，所述换热壳体11的底部逐渐向下倾斜，使得所述加热腔112内温度冷凝水能够汇集在所述换热壳体11的中心，因此，换热壳体11中心处的水量大于远离中心处的水量，与水量对应的，换热壳体11中心处的加热圈排列的较为密集，其可以更快的实现对冷凝水的加热，而在远离换热壳体11中心处的外围，加热圈排列的较为稀疏，这种排列方式一方面避免了对加热圈的浪费，另一方面也可以避免外围的温度较高。

另外，如图5所示为加热单元132的另外一种具体结构，加热单元132为围成螺旋结构的加热圈，与上述结构相同，在螺旋结构中，中心处的螺旋线排布较为密集，边缘处的螺旋线排布较为稀疏。

在具体实施例中，所述温度采集单元131包括温度传感器。

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器；本实施例中的温度传感器感受加热腔112中冷凝水的实时温度，并将其传动至控制器，控制器能够根据实时温度控制加热单元132的工作状态。

实施例2

本实施例提供一种热水器，所述热水器包括实施例1所述的冷凝换热器结构1。

本实施例提供的热水器包括实施例1的冷凝换热器结构1，因此其具有实施例1中冷凝换热器结构1所具有的全部有益效果。

在具体实施例中，如图6所示，所述热水器还包括外壳2、燃烧器3、二次换热器4以及风机5，所述冷凝换热器结构1、所述燃烧器3、所述二次换热器4以及所述风机5均设置在所述外壳2内；且所述燃烧器3对所述二次换热器4进行加热，所述二次换热器4产生的烟气经所述风机5后进入所述冷凝换热器结构1中。

具体地，在实际工作过程中，当热水器中有冷水进入时，燃烧器3打开并启动点火，风机5工作；工作中，风机5抽出的高温烟气进入冷凝换热器结构1内将换热组件12加热，从而换热组件12的温度得到初次加热，这样大大降低了燃气使用进而提高了热效率。

在具体实施例中，如图1-3所示，所述换热腔111的一侧具有进气口1111，所述进气口1111与所述风机5的出风口连接；所述换热腔111的顶部具有出气口1112，所述出气口1112伸出所述外壳2后与热水器的排烟管连接。

更具体地，冷凝换热器结构1的进气口1111和风机5的出风口联接，冷凝换热器结构1的出气口1112伸出外壳2并和排烟管连接。

在具体实施例中，如图7所示，所述热水器还包括主控器6，所述主控器6内设置有预设温度；当所述防冻组件13包括温度采集单元131和加热单元132时，所述主控器6与所述温度采集单元131连接，用于接收所述温度采集单元131采集的实时温度，所述主控器6还与所述加热单元132连接，用于根据所述实时温度和所述预设温度的差控制所述加热单元132的工作状态。

本实施例通过主控器6实现了加热单元132的自动控制。

在具体实施例中，所述热水器还包括进水组件7和出水组件8，所述进水组件7包括进水接头71，所述进水接头71通过进水管72与设置在所述换热壳体11底部的进水口114连接；所述出水组件8包括与二次换热器4连接的出水管81，所述出水管81与设置在所述外壳2上的出水接头82连接。

在具体实施例中，所述换热壳体11底部设置有出水口115，所述出水口115通过换热出水管116与二次换热器4的换热管41连接。

更具体地，换热组件12的进水口114和热水器的进水接头71用进水管72连接；换热组件12的出水口115用通过换热出水管116和二次换热器4的换热管41的进水口连接。

工作时，冷水从进水接头71经进水管72进入换热组件12的换热管中，之后再进入二次换热器4的换热管41中，在热水器中经过加热后的水通过出水管81从出水接头82处流出。

当热水器停止供热水，这时在冷凝换热器结构1内因温差产生的冷凝水将滴落到换热壳体11的底面，如遇环境温度很低，低于0℃(结冰点)，那冷凝水将会结冰并有可能堵塞排放口113，下次使用产生的冷凝水无法排出，将会使冷凝水经冷凝换热器结构1的进气口1111倒灌到风机5并进入热水器内部，腐蚀热水器部分部件并造成安全隐患。本实施例的温度传感器在感应到换热壳体底部温度低于2℃时会将信号反馈给主控器6，主控器6会启动加热单元132加热，使加热腔112表面温度升高并始终保持到2℃以上，使产生的冷凝水始终保持在液体状态并随时排出整机外，也就是说冷凝水始终不会结冰。

本实施例中由于加热腔112下部具有防冻功能，使加加热腔112始终处于2℃以上，加热腔112内无冰体存在，再次使用时也不会因化冰而吸收冷凝换热器结构1的热量，换热效率将大大提升。

本实施例提供的热水器采用了防冻技术，可使冷凝水永远保持流体状态而不结冰并随时排出，也可以大幅提升热效率，并且更易于制造、制造成本低。

实施例3

本实施例提供一种换热器控制方法，所述控制方法用于控制实施例2所述的热水器，所述热水器中的所述防冻组件13包括温度采集单元131和加热单元132，所述热水器包括主控器6，且所述主控器6与所述温度采集单元131和加热单元132均连接；如图8所示，所述控制方法包括：

步骤一，所述温度采集单元131采集所述加热腔112内的冷凝水的实时温度，并将其传递至主控器6；

步骤二，所述主控器6接收冷凝水的实时温度，并将其与预设在主控器6内的预设温度进行对比；

步骤三，所述主控器6根据对比结果控制所述加热单元132的工作状态。

在具体实施例中，所述步骤三中所述主控器6根据对比结果控制所述加热单元132的工作状态，具体为：当所述实时温度大于等于所述预设温度时，所述加热单元132不工作；反之当所述实时温度小于所述预设温度时，所述加热单元132工作；

所述预设温度为1-3℃，优选2℃。

本实施例在冷凝换热器结构1靠近底部位置设置温度感应器和加热单元，当温度感应器感应到冷凝器温度低于2℃(靠近结冰温度)时给热水器的主控器6一信号，主控器6启动加热单元进行加热，使换热器底部始终保持温度在2℃以上。采用本实施例提供的控制方法可以使冷凝水始终保持流体状态，使冷凝水的排放口不因结冰而堵塞。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。