催化燃烧器和具有其的燃气热水器的制作方法

本发明涉及热水器技术领域，更具体地，涉及一种催化燃烧器和具有其的燃气热水器。

背景技术：

燃烧器采用的主要燃烧方式为有焰燃烧，即燃气和空气在燃烧装置中不预先进行混合，而是分别将燃气与空气送进燃烧室中，并在其中边混合边燃烧，燃烧产生的火焰较长，并有鲜明的轮廓，由于有焰燃烧的活化能较高，燃烧速度慢，燃烧不完全，导致热效率下降。此外，有焰燃烧火焰的气体辐射量较小，主要以对流换热为主要的传热方式，容易降低能源的利用率。

再者，由于燃烧的不同部位与空气接触的差异，容易导致燃烧的完全程度和温度也不同，在高温区中，由于温度较高，容易导致NOx污染物的生成；在低温区中，由于燃烧不完全，容易产一氧化碳、碳氢化合物和焦油等有害物质。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种催化燃烧器，该催化燃烧器的结构简单、紧凑，体积小，使用安全，节能环保，用户体验好。

本发明还提出一种具有上述催化燃烧器的燃气热水器。

根据本发明第一方面实施例的催化燃烧器，包括：燃烧器框体，所述燃烧器框体内限定有预混腔，所述燃烧器框体具有与所述预混腔导通的进气口和出气口；催化器，所述催化器设在所述燃烧器框体上且位于所述出气口处，所述催化器被构造成当温度超过预定温度且有燃气和空气供给时持续燃烧。

根据本发明实施例的催化燃烧器，结构简单，各部件连接可靠，与相关技术中的有焰燃烧方式相比，该催化燃烧器采用催化燃烧，可以保证燃气充分燃烧，更加节能环保，不仅可以降低一氧化碳和氮氧化物的排放，而且燃烧缓和、燃烧噪音低，安全性更高。该催化燃烧器的结构简单、紧凑，体积小，使用安全，节能环保，用户体验好。

另外，根据本发明实施例的催化燃烧器，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述催化器包括基体和涂覆在所述基体上的催化剂，且所述催化器上集成有预热段。

根据本发明的一个实施例，还包括分配件，所述分配件罩设在所述进气口处，所述分配件上具有多个间隔开布置且与所述预混腔导通的分配孔。

根据本发明的一个实施例，所述分配孔呈多圈布置，每圈包括多个沿所述分配件的周向间隔开布置的所述分配孔。

根据本发明的一个实施例，多个所述分配孔呈发射状布置。

根据本发明的一个实施例，所述分配件的外周沿设有多个凸耳，所述分配件通过多个所述凸耳与所述燃烧器框体可拆卸地相连。

根据本发明的一个实施例，还包括：催化器底座，所述催化器底座设在所述燃烧器框体上且位于所述出气口处；催化器上盖，所述催化器上盖罩设在所述催化器底座上且与催化器底座之间限定出用于容纳催化器的安装腔，所述催化器上盖具有与所述安装腔导通的开口。

根据本发明的一个实施例，所述催化器底座形成沿所述出气口的周向延伸的环形，所述催化器上盖与所述催化器底座贴合，所述催化器底座与所述燃烧器框体之间设有绝热密封垫。

根据本发明的一个实施例，所述燃烧器框体的邻近所述出气口的位置设有点火针或感应针。

根据本发明的一个实施例，所述基体为碳化硅泡沫陶瓷，所述催化剂为改性氧化铝、铂、钯以及氧化铁和/或氧化铁的混合物。

根据本发明第二方面实施例的燃气热水器，包括根据上述实施例所述的催化燃烧器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的催化燃烧器在一个角度的立体图；

图2是根据本发明实施例的催化燃烧器在另一个角度的立体图；

图3是根据本发明实施例的催化燃烧器的剖视图；

图4是根据本发明实施例的催化燃烧器的另一个方向的剖视图；

图5是根据本发明实施例的催化燃烧器的分配件的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的燃气热水器的结构示意图。

附图标记：

A：燃气热水器；

100：催化燃烧器；

11：燃烧器框体；

1101：预混腔；1102：进气口；1103：出气口；1104：安装口；

12：催化器；

13：催化器底座；

14：催化器上盖；

15：分配件；151：分配孔；152：凸耳；

16：密封垫；

200：壳体；21：容纳腔；22：进水接口；23：出水接口；

300：风机；

400：燃气比例阀；

500：换热器；

600：集烟罩；61：排烟口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图1至图5具体描述根据本发明第一方面实施例的催化燃烧器100。

根据本发明实施例的催化燃烧器100包括燃烧器框体11和催化器12。具体而言，燃烧器框体11内限定有预混腔1101，燃烧器框体11具有与预混腔1101导通的进气口1102和出气口1103，催化器12设在燃烧器框体11上且位于出气口1103处，催化器12被构造成当温度超过预定温度且有燃气和空气供给时持续燃烧。

换言之，该催化燃烧器100主要由燃烧器框体11和催化器12组成，其中，燃烧器框体11沿竖直方向(如图1和图3所示的上下方向)延伸，燃烧器框体11内限定有上端和下端敞开的预混腔1101，燃烧器框体11的下端开口形成进气口1102，而燃烧器框体11的上端开口形成出气口1103。

进一步地，催化器12设在燃烧器框体11的出气口1103处，且催化器12与燃烧器框体11的内壁面相连，例如，催化器12可以形成与出气口1103的形状对应的结构，然后卡接在燃烧器框体11的内壁面上，从而保证催化器12与燃烧器框体11的固定连接，催化器12可以形成网状、蜂窝状结构，当催化燃烧器100工作时，空气和燃气通过进气口1102进入预混腔1101内进行充分混合，然后经过出气口1103处的催化器12并进行预热，在催化器12的作用下、燃气与空气燃烧催化燃烧，从而降低一氧化碳和氮氧化物的排放。

由此，根据本发明实施例的催化燃烧器100，结构简单，各部件连接可靠，与相关技术中的有焰燃烧方式相比，该催化燃烧器100采用催化燃烧，可以保证燃气充分燃烧，更加节能环保，不仅可以降低一氧化碳和氮氧化物的排放，而且燃烧缓和、燃烧噪音低，安全性更高。该催化燃烧器100的结构简单、紧凑，体积小，使用安全，节能环保，用户体验好。

其中，根据本发明的一个实施例，催化器12包括基体和涂覆在基体上的催化剂，且催化器12上集成有预热段。

也就是说，催化器12主要由基体和催化剂组成，基体可以形成网状、蜂窝状结构，并且基体的邻近预混腔1101的位置上集成有预热段，催化燃烧所需的催化剂设在基体的内表面上，保证燃气与空气的混合气经过催化器12时，可以燃烧充分、均匀。

具体地，燃气与空气在预混腔1101内经过充分混合后首先经过催化器12上的预热段，在预热段的作用下，催化剂的温度逐渐升高，使催化剂达到预设温度(起燃温度)，从而使催化剂充分发挥催化功效，实现燃气的催化燃烧。

由此，通过将预热段集成在催化器12上，可以减小燃烧器的体积，实现燃烧器的轻量化的目的，还保证催化剂可以达到起燃温度，从而使催化剂可以发挥催化功效，实现燃气的催化燃烧，与相关技术中的有焰燃烧方式相比，该催化燃烧器100采用催化燃烧方式，不仅可以实现一氧化碳和氮氧化物的低排放，安全性更高，而且可以降低燃烧噪音，节能环保，用户体验好。

可选地，根据本发明的一个实施例，基体为碳化硅泡沫陶瓷，催化剂为改性氧化铝、铂、钯以及氧化铁和/或氧化铁的混合物。

采用碳化硅泡沫陶瓷加工而成的基体，不仅有利于催化剂的附着，从而增加催化剂的附着面积，进而提高燃气的催化燃烧效果，而且还可以时燃气与空气在燃烧时进一步充分混合，保证燃气可以充分、均匀地燃烧，再者，碳化硅泡沫陶瓷耐高温，强度高，可以实现明火燃烧。

进一步地，催化剂主要由改性氧化铝、活性组分以及助剂组成，其中，活性组分可以为铂、钯，助剂可以为氧化铁、氧化铁，将催化剂通过粘接剂制成浆液后涂覆在基体上，保证燃气与空气的混合气可以与催化剂充分接触，从而使催化器12的各区域内的燃气均可以均匀燃烧，提高燃气的催化燃烧效果。

有利地，根据本发明的一个实施例，催化燃烧器100还包括分配件15，分配件15罩设在进气口1102处，分配件15上具有多个间隔开布置且与预混腔1101导通的分配孔151。

换言之，该催化燃烧器100主要由燃烧器框体11、催化器12和分配件15组成，其中，分配件15罩设在燃烧器框体11的进气口1102处，且分配件15的形状与进气口1102的形状一致，分配件15上设有多个间隔开布置的分配孔151，每个分配孔151分别与预混腔1101导通，当燃气和空气通过分配件15时，分配件15上的多个分配孔151可以将燃气和空气打散，从而使燃气与空气进行充分混合，保证在不同区域内燃气与空气的比例一致，进而使燃气与空气的混合气充分、均匀地燃烧，实现燃气的催化燃烧，不仅可以降低一氧化碳和氮氧化物的排放，更加节能环保，而且燃烧缓和、燃烧噪音低，安全性更高。

可选地，根据本发明的一个实施例，分配孔151呈多圈布置，每圈包括多个沿分配件15的周向间隔开布置的分配孔151。具体地，分配件15可以大致形成圆形板件，分配件15上设有多圈间隔开布置的分配孔151，每圈的多个分配孔151沿其周向间隔开布置，有利地，多个分配孔151均匀布置，从而保证燃气与空气可以更加充分、均匀地混合，进一步提高燃气与空气的混合气的催化燃烧。

有利地，根据本发明的一个实施例，多个分配孔151呈发射状布置。参照图5，分配件15上设有多组分配孔151，多组分配孔151沿分配件15的周向间隔开布置，每组的多个分配孔151沿分配件15的径向间隔开布置，即分配件15的中部的分配孔151的布置密度较密，而分配件15的远离中心第二分配孔151的布置密度较疏，燃气和空气分别通过分配孔151呈发射状布置的分配件15，使燃气与空气进入预混腔1101内从中心位置向四周扩散，从而进一步保证燃气与空气可以充分混合，进而提高燃气与空气的混合气的催化燃烧，更加节能环保，不仅可以降低一氧化碳和氮氧化物的排放，而且燃烧缓和、燃烧噪音低，安全性更高。

此外，根据本发明的一个实施例，分配件15的外周沿设有多个凸耳152，分配件15通过多个凸耳152与燃烧器框体11可拆卸地相连。

具体地，分配件15和进气口1102形成形状一致的圆形，且分配件15的外径尺寸大于等于进气口1102的径向尺寸，分配件15的外周沿设有四个沿其周向间隔开布置的凸耳152，每个凸耳152沿分配件15的径向向外延伸，分配件15通过多个凸耳152与燃烧器框体11相连，保证分配件15与燃烧器框体11的连接可靠性。

其中，如图3和图4所示，催化燃烧器100还包括催化器底座13和催化器上盖14，催化器底座13设在燃烧器框体11上且位于出气口1103处，催化器上盖14罩设在催化器底座13上且与催化器底座13之间限定出用于容纳催化器12的安装腔，催化器上盖14具有与安装腔导通的开口。

换言之，该催化燃烧器100主要由燃烧器框体11、催化器12、催化器底座13、催化器上盖14组成，其中催化器底座13设在燃烧器框体11的出气口1103处，催化器底座13的中部设有与预混腔1101导通的底座通气口，催化器上盖14罩设在催化器底座13的上方且与催化器底座13相连，催化器上盖14的中部设有上盖通气口，催化器底座13与催化器上盖14之间限定出用于容纳催化器12的安装腔，安装腔分别与底座通气口和上盖通气口导通。

由此，将催化器12设在催化器底座13与催化器上盖14之间限定出的安装腔，可以保证催化器12的固定安装，保证催化器12可以在燃气的催化燃烧过程中充分发挥作用。

可选地，根据本发明的一个实施例，催化器底座13形成沿出气口1103的周向延伸的环形，催化器上盖14与催化器底座13贴合，催化器底座13与燃烧器框体11之间设有绝热密封垫16。由此，通过在催化器底座13与燃烧器框体11的上端面之间设置密封垫16，可以保证二者之间的密封性，从而避免预混腔1101内的燃气与空气的混合气发生泄漏，导致燃气不完全燃烧。

有利地，根据本发明的一个实施例，燃烧器框体11的邻近出气口1103的位置设有点火针或感应针。具体地，燃烧器框体11的顶壁设有用于安徽组昂点火针或者感应针的安装口1104，点火针或者感应针邻近出气口1103设置，以实现点火，使催化器12的催化剂的温度达到预设温度(起燃温度)，从而使燃气与空气的混合气经过预热段时可以发生催化燃烧。

下面结合具体实施例详细描述根据本发明实施例的催化燃烧器100的工作过程。

如图1和图3所示，该催化燃烧器100主要由燃烧器框体11、催化器12、催化器底座13、催化器上盖14、分配件15、密封垫16、点火针/感应针组成。

其中，点火针/感应针部装安装在燃烧器框体11的底壁的安装口1104内，分配件15固定在燃烧器框体11的进气口1102处，实现燃气和空气混合物的均匀分配，保证到达催化器12各区域的燃气和空气混合物均匀，实现催化器12全段均匀燃烧。

催化器12主要由基体和涂覆在基体上的催化剂组成，催化剂需要一定的起燃温度才能发挥催化功效，实现催化燃烧，因此催化器12集成有明火预热燃烧段，使催化器12上的催化剂进行预热。

催化燃烧器100工作时，首先点火针/感应针实现点火，从而对催化器12内的预热段上的催化剂进行加热，直至催化剂的温度达到700℃以上，然后将空气和燃气分别通过进气口1102进入预混腔1101内，在此过程中，进气口1102处的分配件15可以将燃气与空气进行充分混合，当燃气和空气的混合气进入预混腔1101内时，然后通过催化器12进行催化燃烧，由于催化剂的温度已经达到起燃温度，因此可以保证燃气和空气的混合气的催化燃烧的持续进行，有效抑制氮氧化物的产生，同时催化燃烧比较完全，可以降低烟气中一氧化碳的含量，该催化燃烧器100采用催化燃烧，可以保证燃气充分燃烧，更加节能环保，不仅可以降低一氧化碳和氮氧化物的排放(一氧化碳和氮氧化物的排放浓度低于10ppm)，而且燃烧缓和、燃烧噪音低(燃烧噪音低于48dB)，安全性更高。该催化燃烧器100的结构简单、紧凑，体积小，使用安全，节能环保，用户体验好。

下面结合附图1至图6具体描述根据本发明第二方面实施例的燃气热水器A。

根据本发明实施例的燃气热水器A包括根据上述实施例的催化燃烧器100。由于根据本发明实施例的催化燃烧器100具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的燃气热水器A也具有上述技术效果，即该燃气热水器A的结构简单、紧凑，各部件连接可靠，装拆方便，体积小，工作噪音低，使用安全、可靠，节能环保，用户体验好。

这里需要说明的是，由于催化燃烧火焰低甚至为无焰燃烧，与相关技术中的燃气热水器相比，该燃气热水器A的燃烧室高度可以下降，从而降低整机高度，使燃气热水器A更小巧。

在本发明的一些具体实施方式中，燃气热水器A包括壳体200、催化燃烧器100、风机300、燃气比例阀400和换热器500。具体而言，壳体200内限定有容纳腔21，壳体200具有进水接口22和出水接口23，催化燃烧器100设在容纳腔21内，催化燃烧器100内限定有预混腔1101，催化燃烧器100具有与预混腔1101导通的进气口1102和出气口1103，出气口1103处设有催化器12，催化器12被构造成当温度超过预定温度且有燃气和空气供给时持续燃烧。

进一步地，风机300与进气口1102导通以向预混腔1101输送空气，燃气比例阀400的出口与进气口1102导通以向预混腔1101输送燃气，换热器500设在燃烧器的上方且与燃烧器相连以吸收燃烧器燃烧产生的热量，换热器500具有进水口和出水口，进水口与进水接口22导通，出水口与出水接口23导通。

具体地，如图6所示，燃气热水器A主要由壳体200、催化燃烧器100、风机300、燃气比例阀400和换热器500组成。其中，壳体200沿竖直方向(如图6所示的上下方向)延伸，壳体200内限定有沿其长度方向延伸的容纳腔21，壳体200的底部设有进水接口22和出水接口23，容纳腔21内的底部设有风机300，催化燃烧器100设在风机300的上方且催化燃烧器100的进气口1102与风机300的出口连通，燃气比例阀400设在风机300的一侧且与进气口1102导通，换热器500设在催化燃烧器100的上方且与催化燃烧器100相连，换热器500具有与进水接口22导通的进水口和与出水接口23导通的出水口。

风机300提供空气，燃气比例阀400提供燃气，然后经过文丘里预混结构进行引射预混后，燃气和空气的混合物进入催化燃烧器100，经过分配件15分配后，到达催化燃烧器100的催化器12上，经过点火针点火后进行燃烧，燃烧产生的高温烟气与换热器500进行热量交换，从而加热换热器500内的水，保证流出热水器的是热水，经过热量交换后的烟气经集烟罩600搜集后、通过排烟口61排出室外。

其中，燃气和空气的混合物在催化器12上的燃烧过程为：点火后先进行有焰燃烧，对催化器12进行预热，待催化器12的温度达到预定温度后，改变燃气和空气的流量，使燃烧方式切换为催化燃烧。

由此，根据本发明实施例的燃气热水器A，结构简单、紧凑，各部件连接可靠，体积小，燃气和空气在催化燃烧器100内进行催化燃烧，燃烧后的烟气中的一氧化碳和氮氧化物的含量较少，节能环保，使用安全，并且燃气与空气的混合气燃烧缓和，有利于降低燃气热水器A的工作噪音。该燃气热水器A的结构简单、紧凑，各部件连接可靠，装拆方便，工作噪音低，使用安全，节能环保，用户体验好。

根据本发明实施例的燃气热水器A的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。