一种容积式燃气热水器

技术领域

本发明涉及燃气热水器技术领域，具体涉及一种容积式燃气热水器。

背景技术

燃气热水器是采用燃气作为能源，通过燃气燃烧产生的热量对水加热，使水温达到生活、采暖、生产工艺等要求的设备。容积式燃气热水器是指内部具有储热水的容器并作为热水器整体的一个部分的燃气热水器。由于容积式燃气热水器的容积大，能够满足大量、持续、舒适用水要求，适用于高档住宅、公寓、餐厅、学校、宾馆、工厂、商业办公场所、医院、娱乐休闲等诸多场所。

目前，容积式燃气热水器包括底部燃烧和顶部燃烧等两种燃烧方式；底部燃烧方式是将燃气从底部喷入热水器，然后点燃燃烧，加热冷水，即烟气从下向上流动；顶部燃烧方式是将燃气和空气的混合气体从热水器的顶部喷射，进入到燃烧筒，在燃烧室内点燃燃烧，然后高温烟气沿着换热器流出，并与冷水进行换热，以加热冷水，最后换热后的烟气再从底部流出，即烟气从上向下流动。

传统技术中，容积式燃气热水器的换热器的形式大多数为直管式、盘管式等。(1)直管式换热器一般采用底部燃烧的方式，为了防止冷凝水的产生，造成热水器的腐蚀，一般排烟温度较高，使热水器存在热效率较低的问题；专利CN216897838U公开了一种全预混燃烧波浪式火管燃烧热水器，其通过将直管式换热器的换热管设置成波浪状，使其应用于垂直燃烧方式中，但是其为了缓冲烟气的压力，两端的盘管会设置有缓冲用的管板，管板为平板结构，一方面可以便于缓冲烟气的冲击，另一方面可以便于安装盘管，并分配烟气，但由于这种结构的换热器的燃烧室相对较小，提供给烟气在燃烧室内流动所需的空间也较小，当燃烧产生的烟气较多时，容易导致烟气流动不畅，从而会导致燃烧不充分，甚至燃烧熄灭。(2)盘管式换热器以一根盘管从上到下依次盘旋，与水换热后，向外输出，如专利CN217357552U公开了一种双路盘管双面搪瓷全预混容积式热水器，其在燃烧室的底部增加了一条较长的垂直的烟气缓冲通道，增大了烟气流动所需的空间，然后烟气再沿着盘旋的两根盘管与水换热，两根盘管为层叠结构，形成一个较为密集的盘旋圈，以提高烟气的停留时间，但由于高温烟气先从上往下流入到烟气缓冲通道，当高温烟气流到烟气缓冲通道的底部时，已经将大部分高温的热量传递至水中，烟气再从下往上流入盘管，盘管再从上往下流动，使得烟气的换热效率较低，流出去的烟气的温度仍然较高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种容积式燃气热水器，解决上述传统的问题，其通过盘管结合热水器结构的改进，使其既有较好的换热效果，也有较好的烟气缓冲功效，进一步地提高热水器的热效率。

本发明采用如下技术方案实现：

一种容积式燃气热水器，包括：

具有储水腔的外壳，所述外壳设有进水接管、出水接管及烟气出口接管；所述进水接管、出水接管均与所述储水腔相连通，所述进水接管、烟气出口接管均设于所述外壳的下端，所述出水接管设于所述外壳的上端；

进气装置，安装在所述外壳的顶部，用于输入可燃混合气体；

燃烧室，设于所述储水腔内，所述燃烧室的顶部安装有燃烧筒，所述燃烧筒与所述进气装置相连通；以及

至少一换热盘管组，安装在所述燃烧室的底部，所述换热盘管组由多个换热管从上往下盘旋而成，所述换热管包括依次连接的第一缓冲管、第二缓冲管、盘旋管及输出管，所述第一缓冲管与所述燃烧室相连通且呈垂直设置，所述第二缓冲管呈自所述第一缓冲管的一端向所述盘旋管旋转的方向弯伸，所述第二缓冲管与所述第一缓冲管所形成的角度大于所述盘旋管与所述第一缓冲管所形成的角度；所述输出管穿设于所述外壳的底部且与所述烟气出口接管相连通。

优选地，所述第二缓冲管与所述第一缓冲管所形成的角度为钝角，所述盘旋管与所述第一缓冲管所形成的角度为钝角。

优选地，所述第二缓冲管与所述第一缓冲管所形成的角度为145°-160°，所述盘旋管与所述第一缓冲管所形成的角度为100°-130°。

优选地，各所述盘旋管的盘旋周长相同且以同一个从上往下的方向盘旋形成上下层叠的结构，各所述盘旋管之间具有盘旋间隙。

优选地，所述换热盘管组的数量为3组，各所述换热盘管组从内到外呈均匀分布，各所述换热盘管组之间具有流动间隙。

优选地，最内层的所述换热盘管组的外径小于所述燃烧室的外径，中间层的所述换热盘管组的外径大于所述燃烧室的外径。

优选地，所述燃烧室设有燃烧室上封头及燃烧室下封头，所述燃烧室上封头、燃烧室下封头均为椭圆状设置。

优选地，所述外壳的下端设有烟箱筒座，所述烟箱筒座包括座本体、隔热板及挡烟圈，所述挡烟圈设于所述隔热板上并将所述座本体的上端分为内烟排放通道及外烟排放通道，所述挡烟圈设有排烟开口，所述排烟开口与所述烟气出口接管为相对设置。

优选地，所述外壳设有外壳上封头及外壳下封头，所述外壳上封头、外壳下封头均为椭圆状设置。

优选地，所述进气装置与所述燃烧室之间的连接处设有隔热密封板，所述隔热密封板为硅酸铝板。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的容积式燃气热水器通过对换热盘管组进行改进，换热盘管组以第一缓冲管、第二缓冲管、盘旋管和输出管的组合，在烟气喷出的时候，形成较好的多级缓冲效果，将烟气不断输入到盘旋管内，与储水腔的水进行换热后，再对外输出，使烟气能够较好地在盘旋管内流动，不会反冲回燃烧室内而发生燃烧不充分的现象，同时也能够与管壁之间具有较好的换热效果，从而进一步地提高热水器的热效率。

附图说明

图1为本发明的一较佳实施例的容积式燃气热水器的结构示意图；

图2为图1所示的容积式燃气热水器的剖面图；

图3为图1所示的容积式燃气热水器的内部结构图，其中，部分外壳未示；

图4为图1所示的烟箱筒座的俯视图。

图中：10、外壳；11、进水接管；12、出水接管；13、烟气出口接管；14、烟箱筒座；140、隔热板；141、挡烟圈；15、镁棒；16、点火电极；17、离子探针；18、水压力泄压阀；19、排污管；20、进气装置；21、隔热密封板；30、燃烧室；31、燃烧筒；40、换热盘管组；41、第一缓冲管；42、第二缓冲管；43、盘旋管；44、输出管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。在本发明的描述中，“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。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

请参阅图1-图4，为本发明一较佳实施例的容积式燃气热水器，用于采用燃气作为能源，通过燃气燃烧产生的热量对水加热，具体的，该容积式燃气热水器包括具有储水腔的外壳10、进气装置20、燃烧室30、至少一换热盘管组40以及控制系统。

外壳10为整个热水器的储水外壳，该外壳10大致呈圆柱状，外壳10具有储水腔，将自来水或者纯净水(净化后的水)灌输到外壳10的储水腔内，边加热的同时，可将热水储存起来，便于后续的大量用热水。在其中一实施例中，外壳10设有进水接管11、出水接管12及烟气出口接管13；进水接管11、出水接管12均与储水腔相连通，进水接管11、烟气出口接管13均设于外壳10的下端，出水接管12设于外壳10的上端，通过进水接管11外接自来水管或软水管，然后将冷水从下往上输入到储水腔内加热，再通过出水接管12外接热水管道，将热水外输，形成水加热系统。其中，进水接管11的数量为2个。可选地，外壳10设有外壳上封头及外壳下封头，外壳上封头、外壳下封头均为椭圆状设置，以便于各部件的安装及提高储水腔的密封性，如壳体与外壳上封头、外壳下封头为不锈钢材料，可以采用胀接工艺，大大地提高工作效率，并且椭圆结构的封头不仅解决了承压结构问题，而且大大地降低了板材使用的厚度，降低了钢材的耗量，同时密封性能更好。

为了使外壳10为竖直安装，外壳10的下端设有烟箱筒座14，以便于外壳10配合烟箱筒座14能够使其较好地竖立安装。具体的，如图4所示，烟箱筒座14包括座本体、隔热板140及挡烟圈141，挡烟圈141设于隔热板140上并将座本体的上端分为内烟排放通道及外烟排放通道，挡烟圈141设有排烟开口，排烟开口与烟气出口接管13为相对设置。即外壳10通过隔热板140和挡烟圈141的作用，一方面能够缓冲烟气的流动速度，使其在换热盘管组40内具有较长的停留时间，另一方面可以使停留在隔热板140上烟气可以预热外壳下封头内的冷水，同时可以通过隔热板140将烟气与地面隔开，避免余热传递至地面。

在另一些实施例中，如图1所示，外壳10上还安装有水泄压阀、镁棒15、第一水温控器、水位电极、点火电极16、离子探针17、水压力泄压阀18及排污管19，水泄压阀、镁棒15、第一水温控器、水位电极、点火电极16、离子探针17均安装在外壳上封头上。水泄压阀用于当外壳10内的压力过高且超过水泄压阀的设置阈值时，打开，然后将外壳10内的水压卸掉。镁棒15用于保护燃烧室30，避免燃烧室30、换热盘管组40与水接触的表面发生腐蚀的现象，提高燃烧室30、换热盘管组40与水的换热效率。第一水温控器用于检测外壳10内上部分的水温，水位电极用于检测外壳10内的水位，点火电极16用于燃烧室30内的点火，离子探针17用于检测燃烧室30内的火焰情况。水压力泄压阀18安装在外壳10的上端侧部，用于检测外壳10内的水压；排污管19与外壳下封头的底部，用于当需要维修时将外壳10内的水排出。另外，烟气出口接管13上设有烟气温控器，用于检测排出的烟气的温度，当排出烟气的温度过高，证明外壳10内异常，如水位不足等，出水接管12上设有第二水温控器，用于检测出口热水的水温是否达到要求，以便控制进气装置20的输气量，加大加热功率。

进气装置20安装在外壳10的顶部，用于输入可燃混合气体，如图1所示，进气装置20包括用于安装在外壳10上的安装法兰、连接管、风机、文丘里及燃气比例阀，其原理为：启动风机，吸入空气，同时燃气比例阀打开，将燃气与空气输入到文丘里内，进行充分混合，然后通过连接管，将混合后的可燃气体输入到燃烧室30，进行点燃燃烧，产生高温烟气。本发明的容积式燃气热水器采用常规技术的进气装置20，在此不再赘述其各部件的具体结构。

如图2和图3，燃烧室30设于储水腔内，燃烧室30的顶部安装有燃烧筒31，燃烧筒31与进气装置20相连通，将混合燃气输入到燃烧筒31内点燃燃烧，其中，点火电极16、离子探针17等靠近燃烧筒31设置。在其中一实施例中，燃烧室30设有燃烧室上封头及燃烧室下封头，燃烧室上封头、燃烧室下封头均为椭圆状设置，便于对高温烟气作缓冲，提高燃烧室30的承压能力，一般情况下，燃烧室30的内外壁均涂覆有耐高温材料，以提高其耐高温性能，其中，耐高温材料为市场上常用于内胆耐温使用的涂料，在此不再赘述。在另一些实施例中，进气装置20与燃烧室30之间的连接处设有隔热密封板21，隔热密封板21为但不限于硅酸铝板，通过硅酸铝板的作用，降低燃烧室30与进气装置20、外壳10的顶部之间的传热效率，避免热量的散失。燃烧筒31为现有市场上销售的燃烧筒31，如卡尔特燃烧筒31，在此不再赘述。

换热盘管组40安装在燃烧室30的底部，换热盘管组40由多个换热管从上往下盘旋而成，换热管包括依次连接的第一缓冲管41、第二缓冲管42、盘旋管43及输出管44，第一缓冲管41与燃烧室30相连通且呈垂直设置(相对于烟气的流动方向)，便于将烟气从燃烧室30内引出，形成第一道缓冲段；第二缓冲管42呈自第一缓冲管41的一端向盘旋管43旋转的方向弯伸，第二缓冲管42与第一缓冲管41所形成的角度大于盘旋管43与第一缓冲管41所形成的角度；即烟气从第一缓冲管41流入第二缓冲管42时，由于第二缓冲管42与第一缓冲管41之间的角度较为平缓，不会形成垂直或者比较弯折的角度，使烟气较为顺滑流出，流动较为顺畅，不至于具有较多的阻力，从而通过第一缓冲管41、第二缓冲管42的作用，相当于增大了烟气流动所需的空间，平缓的过度至盘旋管43内，经过盘旋管43与水的换热，以提高水的温度。输出管44穿设于外壳10的底部且与烟气出口接管13相连通。在本实施例中，输出管44为垂直设置，便于烟气的对外输出。输出管44穿设于外壳10的底部与烟箱筒座14相连通，通过内烟排放通道及外烟排放通道的作用，再将烟气输送至烟气出口接管13中，对外输出。换热盘管组40与烟箱筒座14、烟气出口接管13形成烟气吸收利用与排放系统。

在本实施例中，第二缓冲管42与第一缓冲管41所形成的角度为钝角，盘旋管43与第一缓冲管41所形成的角度为钝角。其中，第二缓冲管42与第一缓冲管41所形成的角度为145°-160°，盘旋管43与第一缓冲管41所形成的角度为100°-130°。优选地，第二缓冲管42与第一缓冲管41所形成的角度为150°-160°，盘旋管43与第一缓冲管41所形成的角度为110°-120°。

在另一些实施例中，各盘旋管43的盘旋周长相同且以同一个从上往下的方向盘旋形成上下层叠的结构，各盘旋管43之间具有盘旋间隙。可理解地，换热盘管组40中包含有多条换热管，各换热管在燃烧室30上为均匀分布排列(即第一缓冲管41)，如沿着燃烧室30底部同一个周圆布设，然后沿着同一个方向盘旋，因为周长相等，角度相同，即行走的轨迹也类似，使各盘旋管43之间形成上下叠放在一起，同时由于盘旋管43之间具有盘旋间隙，即弹簧状结构，可以形成水流、烟气等缓冲。其间距根据具体的型号设计，在此不再赘述。

在本实施例中，换热盘管组40的数量为3组，各换热盘管组40从内到外呈均匀分布，各换热盘管组40之间具有流动间隙，以实现将燃烧室30内的烟气均匀分配。在其中一实施例中，最内层的换热盘管组40的外径小于燃烧室30的外径，中间层的换热盘管组40的外径大于燃烧室30的外径，以便于提高内部的盘管与水的换热效率。换热盘管组40的数量除了上述限定外，还可以为2组、4组、5组、6组等等，根据热水器的型号及换热效率设计，在此不再赘述。

在另一些实施例中，盘旋管43的盘旋圈数为2圈；第一缓冲管41与第二缓冲管42的长度之和为盘旋管43的一圈长度的1/4-1/3；第一缓冲管41的长度为第二缓冲管42的长度的1/3-1/2。

控制系统用于对整个设备的控制，控制系统与第一水温控器、水位电极、点火电极16、离子探针17、水压力泄压阀18、烟气温控器、第二水温控器、风机、燃气比例阀等设备电性连接，以接受信号后，控制设备的启停。

本发明的容积式燃气热水器的原理为：利用水密度随温度上升而降低的原理，水温越高，热水往上流动，使得储水腔内的水越往上，水温越高，保证输出的水较热，烟气上往下流动，不断将高温热量从上往下传递给储水腔内的水，使上部的水为加热状态，下部的水为预热状态，以不断地反复利用烟气的热量，从而提高热水器的热效率。

本发明的容积式燃气热水器通过对换热盘管组40进行改进，换热盘管组40以第一缓冲管41、第二缓冲管42、盘旋管43和输出管44的组合，在烟气喷出的时候，形成较好的多级缓冲效果，将烟气不断输入到盘旋管43内，与储水腔的水进行换热后，再对外输出，使烟气能够较好地在盘旋管43内流动，不会反冲回燃烧室30内而发生燃烧不充分的现象，同时也能够与管壁之间具有较好的换热效果，从而进一步地提高热水器的热效率。

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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。