一种家用燃气热水器冷凝烟道系统的制作方法

本发明涉及冷凝烟道系统技术领域，具体是一种家用燃气热水器冷凝烟道系统。

背景技术：

已知得各种烟道管热交换装置和设计从离开燃烧室的热烟道气中提取热量，并通过在水箱中延伸的烟道管对流，以将热量从烟道气传递到围绕水箱的水箱内的水。挡板通常安装在烟道管中，以通过减慢烟道气的速度来增加热传递，同时增加其湍流，以使热气体与烟道管壁和安装在其中的挡板更长时间接触。已经开发了各种挡板设计以实现这种改进的传热，然而，在烟道中会产生冷凝，冷凝会导致钢和挡板的腐蚀。理想的设计是在燃烧室正上方的垂直烟道管段中防止或基本上最小化冷凝的形成，同时从烟道气中提取最大热量以加热燃料箱中的水。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种家用燃气热水器冷凝烟道系统，以提高烟气的热效率。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种家用燃气热水器冷凝烟道系统，包括具有生活水管入口和热水出口的水箱；所述水箱底壁下方设置的燃烧室；密封固定在所述水箱中的烟道管，所述烟道管从所述水箱底壁中的底部开口延伸穿过所述水箱并从所述水箱的顶壁中的顶部开口伸出；鼓风机，固定到所述顶部开口上方的所述烟道管上，用于将烟道气从所述燃烧室引导到所述顶部开口；外部热交换烟道导管部分，所述外部热交换烟道导管部分可拆卸地固定到围绕所述水箱的外壳上并由可拆卸面板包覆隐藏，所述外部热交换烟道管道部分具有由窄管道形成的内部通道，所述窄管道具有相对的细长侧壁和短端壁以限定延伸的热交换表面区域，所述烟道气通过所述鼓风机对流，一密封的水通道至少围绕所述外部热交换烟道管道部分的部分长度，所述水通道限定在外壳之间，所述外壳固定在所述窄管道的所述细长侧壁和短端壁周围并与所述细长侧壁隔开，并且在所述窄管道处下端和上端具有入口连接件和出口连接件，所述入口连接件从所述水箱的下部接收水，并且所述出口连接件将加热的水从所述水通道输送到所述水箱的上部，水泵在所述入口连接件和所述水箱的所述下部之间，并且一旦所述鼓风机运转就启动以将水从所述入口连接件对流到所述出口连接件，水围绕所述内部通道移动以提取热量加热所述对流水并在所述水箱的上部中释放并冷却所述内部通道中的所述烟道气，并且在所述外部热交换烟道管道部分的出口端处固定排气烟道管部分。

优选的，所述内部通道为窄矩形通道，其由不锈钢材料构成，所述外壳由铜材料构成。

优选的，一冷凝水收集器固定在所述外部热交换烟道管道部分的下端附近并与之间隔开，用于抽空冷凝水。

优选的，所述窄导管由导热和可成形材料制成，所述导热和可成形材料形成限定波状内部通道，以增加所述窄导管的热交换表面积。

(三)有益效果

本发明提供了一种家用燃气热水器冷凝烟道系统。具备以下有益效果：

具有外部高效热交换烟道管道，该烟道管道具有狭窄的内部通道，该通道由从水箱底部循环的水环绕到顶部，在水箱使用后可以回收利用；

该系统由倒u形烟道构成，该倒u形烟道基本垂直地设置在水箱中并且具有来自生活用水管道的管道，该管道设置在向下部分中烟道管中的热量从烟道气中提取热量以将热水供给到水箱的底部，同时用作挡板以改善向水箱中的水的热传递。

附图说明

图1a为热水器的简化剖视图；

图1b是热水器的简化透视图；

图2是外部热交换烟道的结构的局部透视图；

图3是外部热交换烟道的的横剖视图；

图4是外部热交换烟道导管顶端的部分破碎透视图；

图5是通过外部热交换烟道导管的横向剖视图；

图6是在外部热交换烟道管道的顶端处的烟道联接器的示意图；

图7是外部热交换烟道导管内部烟气通道的变形例的简化剖视图；

图8是部分破碎的透视图；

图9是表示外部热交换烟道导管的进一步改进结构的横剖视图；

图10是倒u形烟道管垂直地支撑在水箱中以从热烟道气中提取热量的剖视图；

图11是表示形成为螺旋形热交换水管的热交换水管的变形例的片断剖视图；

图12是螺旋挡板围绕设置有烟道管向下部分的热交换水导管固定的剖视图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

如图1a-12所示，本发明提供一种技术方案：

家用燃气热水器10包括水箱12，水箱12具有燃烧室13，燃烧室13配备有燃气燃烧器13'，燃气燃烧器13'设置在燃料箱的底壁14下方以加热水管16中的水。烟道15在水箱中垂直延伸并被水管16包围，以便通过烟道管道对流的烟道气17进一步加热，烟气管道通过烟道壁18与水管16进行热交换。鼓风机19安装在水箱的顶壁20上，以从燃烧室13吸取热烟道气。

参照图2至图6，现在将描述本发明的家用燃气热水器冷凝烟道系统11的结构和操作。该系统包括一个外部热交换烟道导管部分24，形成一个狭窄的内部通道25，烟气17通过鼓风机19强制通过该内部通道25。鼓风机也可以固定在烟道导管部分24的下游以拉出通过那里的烟道气。密封的水通道26在烟道导管部分24的至少主要长度内围绕内部通道25，水通道26在其下端具有入口连接件27，在其上端具有出口连接件28。这些连接件27和28为接收柔性软管(未示出)的快速连接接头。入口连接件27通过与其连接的小泵30从水箱的下部29接收水。出口连接件28将加热的水30从水通道26的顶端输送到包含热水的水箱的上部31中。应注意，由于水箱下部29中的较冷水与水箱中的热水之间的水温差异，来自水箱12底部的水可通过水的自然对流通过水通道26对流至水箱上部31。图3示出了烟道气的向下流动方向，参见箭头25“，以及循环水箱水的向上流动方向，参见箭头36'。出口连接件28将加热的水30从水通道26的顶端输送到包含热水的水箱的上部31中。

内部通道25是由窄导管25'形成的窄矩形通道，窄导管25'具有相对的细长侧壁32和短端壁33，以限定包含热烟道气的内部通道的延伸或大的热交换表面区域。水通道26由家用燃气热水器冷凝烟道系统11的外壳34之间的空间限定，该外壳在此形成类似于内部通道并限定相对的平行侧壁35和相对的平行端壁36，窄内管25'是由不锈钢材料和铜材料或不锈钢的外壳34构成。如图5所示，支架37将内导管25'互连。

如图4和5所示，可以看出鼓风机19通过外部烟道管部分45和烟道联接器46连接到家用燃气热水器冷凝烟道系统11的顶部。烟道联接器46设计成安装在顶端联接器上。家用燃气热水器冷凝烟道系统11的延伸部分47，由此烟道气在来自鼓风机的压力下被引导到其内部通道25中。其他合适的耦合布置也是可能的。

如图1a所示，内部通道25的底端在u形管接头38中打开，该u形管接头38配备有冷凝水捕集器39，冷凝水捕集器39连接到排水管(未示出)以从内部通道的底部和排气烟道排出冷凝水。管道40将冷却的烟道气排放到大气中。整个家用燃气热水器冷凝烟道系统11是可重复使用的系统，通过将管道27和28与家用燃气热水器冷凝烟道系统11的水箱12以及与鼓风机14和排气烟道管的连接断开，可以容易地从热水器10断开。该系统可以很容易地重新连接到替换热水器。如图1b所示，家用燃气热水器冷凝烟道系统11整齐地封装在热水器外壳21上并由可拆卸面板41隐藏。

图7示出了对内部通道导管25的可能，其在本文中示出为由导热和可成形材料(例如可锻铜)制成，以限定起伏内部通道50以增加窄导管25的热交换表面积。图8示出了家用燃气热水器冷凝烟道系统11的另一种改进，其中代替在窄烟道25'周围形成的通道，来自水箱12的水通过围绕窄烟道盘绕的水管51在管道25'周围再循环。绝缘材料优选地施加在盘绕水管51和导管25'上。然而，这种布置不如图1和图2的优选设计那样紧凑。另一种可能的设计是将同心导管固定在一起，如图9所示，其中由导热材料形成的内导管52用作排气导管，而外隔开导管53形成围绕内导管的水通道。这样的安排更紧凑，但是热交换表面积大大减小，因此不能达到与图1和2的实施例相同的效率。

图1a至图9所示的控制器由可编程控制器54控制，该可编程控制器54接收来自恒温器(未示出)和水温传感器55的信号并控制燃气阀56，鼓风机19和泵30以操作热水器以在水时加热水通过水箱顶部的热水管道57从水箱中抽出。当从水箱顶部抽出热水时，如本领域技术人员显而易见的，通过导管58或汲取管将生活用水引入水箱的底部。

在图10至12中示出了另一个实施例，其中倒u形烟道60基本上垂直地以倒置方式支撑在水箱12内。倒u形烟道60限定向上烟道部分61和向下烟道部分62由弯曲的颈部63整体形成和相互连接，以允许部分之间烟道气的平滑对流。u形烟道通过其焊接连接，在其入口端，围绕形成在燃烧室66上方的水箱底壁65中的开口64，以及在出口端的焊接连接，保持在水箱中。它们在水箱侧壁67上方并与水箱底壁65紧密间隔开。鼓风机68连接到出口联接器69，用于将烟道气从其引出到外部排气烟道管70，如图所示，水箱12的入口水供应由连接到家用供应管线72的热交换管道71提供，并且通过倒u形烟道60的向下部分62从位于向下部分顶端的密封连接器73延伸到另一个密封连接器74的底端。热交换管道71的开口端75将预热的生活用水释放到水箱12的底端。通过热交换管道的生活供水由在下部62中吸入的热烟气加热，烟道管及其阻塞烟道气体引起的湍流。

烟道气的停留时间也可以通过在烟道管的向下部分62中固定挡板翅片板76或其他阻塞结构来实现。这种挡板76如图1所示。挡板76可以形成在固定在烟道管中的金属条中，其中挡板彼此间隔开并且在向外的方向上成角度地设置以阻止烟道气的流动。热交换导管71可以具有固定在其周围的螺旋叶片77，以通过产生气体相对于向下部分的内表面的螺旋运动而向热烟道气体施加螺旋运动以延伸到热气体的流动路径。烟道60的62用于改善向水箱中周围水的热传递。

图11示出了热交换管道71的进一步改进，其中管道成形为螺旋形热交换水管道78，其焊接到热交换水管的外侧壁以提供热交换接触。它的外径小于烟道管向下部分62的内径，从而在螺旋形水管78的外径和烟道管向下部分62的内侧壁80之间形成一个空间79。螺旋形水管78构成烟道气阻尼装置或挡板，以通过鼓风机68吸入来自燃烧室66的烟道气而引起烟道管向下部分吸入的烟道气的湍流。

在图10中，控制器83接收来自水箱12中的传感器84和85的温度信号，并通过气阀89和固定在家用水管线72上的阀87控制燃烧室66中燃气燃烧器86的运行。控制器83还控制鼓风机68和供水阀87的操作。控制器还被编程为与恒温器(未示出)一起工作，以执行本领域已知的其他功能。冷凝物捕集器88在鼓风机下方固定在烟道管的向下部分62和外部排气烟道管70的下端接合处。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。