專利名稱：熱水器換熱方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃燒熱水器換熱方法和熱水器裝置，尤其是包括換熱器、燃燒室、排煙道、保溫隔熱層的燃燒熱水器。
背景技術：
熱水器是生產(chǎn)熱水的裝置。目前市售的燃燒熱水器和生產(chǎn)熱水的壁掛爐都包括換熱器和燃燒室以及排煙道。
換熱器是高溫介質與低溫介質進行能量交換的裝置。
燃燒室是燃料燃燒把物質能轉化為熱能的裝置。
現(xiàn)有熱水器和壁掛爐，燃燒室頂端直接連通排煙道；換熱器置于燃燒室內，從視圖上看，換熱器空間和燃燒室空間在水平方向投影互相重疊；熱水器的換熱器是置于高溫煙火中的金屬水管，工作時水穿過煙火區(qū)域，在能量交換的空間界面上，總是高溫介質(煙火)包圍低溫介質(水)。
從編號為200410034193A的中國專利文獻，編號為200420010962A的中國專利文獻，編號為86201096A的中國專利文獻描述以及市售熱水器可以看到現(xiàn)有熱水器的結構、燃燒換熱方式。
現(xiàn)有熱水器有其缺點，燃燒室頂端直接連通排煙道，在換熱區(qū)域內，高溫煙火存在大塊連續(xù)的氣團空間，在氣團空間中心位置的高溫煙火不能充分參加熱交換，結果到達排煙道的煙氣溫度較高，形成能量損失；還有部分熱水器的燃燒室是開放結構，工作時從燃燒室向外部輻射一定熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫煙火會有小部分沿著熱水器外殼內側上升到排煙道，形成能量損失。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種熱水器，采用不同的燃燒換熱方式和換熱器結構，克服目前熱水器存在的上述缺點。
為解決上述技術問題，本發(fā)明的熱水器由燃燒室1、換熱器4、排煙道7、保溫隔熱層6和燃燒控制系統(tǒng)組成；采用迫使高溫煙火從連片的水區(qū)域內穿過的方法進行換熱，在能量交換的空間界面上，是低溫介質包圍高溫介質；燃燒室1與排煙道7在空間上不直接連通，兩者被換熱器4作物理分隔；燃燒室1頂部與換熱器4底部連通，換熱器4頂部與排煙道7連通；換熱器4和燃燒室1的側表面被不透氣的保溫隔熱層6緊密包敷填充，燃燒室1底部被保溫隔熱層包敷；燃燒區(qū)和換熱區(qū)各自獨立，互不包容，體現(xiàn)在在熱水器視圖上，換熱器的水平投影和燃燒室的水平投影有各自的邊界，且各自邊界沒有相互重疊的部分；換熱器4是容水的箱體，在換熱器上下表面之間有穿透的金屬換熱腔3。
本發(fā)明熱水器工作時，燃料在燃燒室燃燒，產(chǎn)生的全部高溫煙火只能在穿過換熱器上金屬換熱腔3的腔孔11進行換熱后才能到達排煙道7，金屬換熱腔的腔孔是高溫煙火到達排煙道的必經(jīng)通道。
換熱器4是容水的箱體，有下表面2、上表面5和側表面，有出水口8和進水口9，穿透換熱器上下表面之間的金屬換熱腔3的數(shù)量至少有一支以上，多個腔孔表面形成的換熱面積大；熱水器工作時，煙火穿過水區(qū)域；高溫煙火被金屬換熱腔3的腔孔11分割成多個被水包圍的不連續(xù)的截面積較小的煙火區(qū)域，煙火到達排煙道7之前能夠充分換熱；在能量交換的空間界面上，是低溫介質包圍高溫介質。
換熱器上的金屬換熱腔3，有貫通腔體兩端的腔孔11；在工作溫度下其材質可以是不同的固態(tài)金屬；換熱腔外壁12和內壁13可以是光滑表面形狀，或是不連續(xù)的凹凸表面，或是連續(xù)的溝槽表面，或是翼翅表面等形狀；換熱腔的形態(tài)可以是直管狀，或是彎曲管狀，或是螺旋管狀。
熱水器有保溫隔熱層6，保溫隔熱層嚴密包敷換熱器4的側表面，但是除了與排煙道7連通的上表面部分和與燃燒室1連通的下表面部分以及出水口8、進水口9位置；保溫隔熱層6嚴密包敷燃燒室1的空間表面，但是除了與換熱器4連通的上部以及燃料與空氣進口10位置；分別包敷換熱器和燃燒室的保溫隔熱層以及兩者的銜接處在熱水器工作時是不透煙氣的。
本技術方案的熱水器，可以是壁掛安裝形式的，或是落地安裝形式的，或是小范圍移動形式的以及車載安裝形式的。
為了控制出水溫度和燃燒工況，本技術方案的熱水器有燃燒控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)檢測出水口的水溫度和進水口的水溫度，還檢測作為參考量的環(huán)境溫度，控制系統(tǒng)經(jīng)過計算輸出控制指令，調節(jié)燃燒強度，使出水溫度滿足要求。
本發(fā)明方案的熱水器，采用不同的燃燒換熱方式，使煙火穿過水區(qū)域；高溫煙火被金屬換熱腔腔孔分割成多個被水包圍的不連續(xù)的截面積較小的煙火區(qū)域，消除了大塊的空間連續(xù)的高溫煙氣團，多個換熱腔腔孔表面形成的換熱面積大，換熱充分，排煙溫度低；徹底阻斷了部分煙火不參加換熱或換熱不充分就排出的通道，迫使全部煙火必須從換熱器穿過參加換熱；燃料在封閉的燃燒室燃燒，消除了向外部的熱輻射。綜上所述，本發(fā)明技術方案克服了現(xiàn)有燃燒熱水器的缺點，對進一步提高熱水器效率、節(jié)省能源十分有利。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1是本發(fā)明熱水器的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明金屬換熱腔與換熱器上下表面連接的示意圖。
圖3是控制系統(tǒng)工作原理圖。
具體實施例方式
圖1所示熱水器由燃燒室1、換熱器4、排煙道7和保溫隔熱層6組成，換熱器4把燃燒室1與排煙道7完全分隔開。燃燒室頂部與換熱器底部連通，換熱器頂部與排煙道連通；換熱器和燃燒室的側表面被不透煙氣的保溫隔熱層緊密包敷填充，燃燒室底部被保溫隔熱層包敷。從示意圖中看到，熱水器的燃燒區(qū)和換熱區(qū)各自獨立，分界明顯，兩個區(qū)域沒有相互重疊或包含的部分。
換熱器是由其下表面2、上表面5和側表面圍成的金屬容水箱體，換熱器有出水口8和進水口9，在換熱器上下表面之間，貫穿金屬換熱腔3。換熱器徑向截面可以是圓形，也可以是其他形狀。
本發(fā)明熱水器的換熱腔3采用單一純銅質金屬加工，也可以選用其他金屬材料或者復合金屬材料。金屬換熱腔3有貫通腔體兩端的腔孔11，換熱腔腔孔的橫截面可以是圓形，也可以是其他形狀。換熱腔內外壁可以是光滑表面，也可以為了增加換熱面積加工成不連續(xù)的凹凸表面，或是加工成連續(xù)的溝槽表面，或是加工成翼翅表面等形狀。換熱腔的整體形態(tài)可以是直管狀，或是彎曲管狀，或是螺旋管狀。
保溫隔熱層6包敷如示意圖所示。保溫隔熱材料用市售材料，選用包敷燃燒室的材料注意溫度要求。保溫隔熱層外面是熱水器的外殼，外殼可以用金屬薄板制成，外殼上有適合安裝固定的部件，外殼和安裝部件用公知技術制作。排煙道7用金屬薄板制成，用公知技術制作。
以氣體燃料為例，用市售的燃具置于燃燒室1之內，燃料和助燃的空氣從燃料和空氣入口10補充。換熱器進水和出水需要一定的壓力，該壓力由水泵、高位水箱或者城市自來水管道提供。
本技術方案的熱水器，可以是壁掛安裝形式的，或是落地安裝形式的；當以小范圍移動形式安裝時，換熱器入水口9的連接管道應該使用軟管；當以車載形式安裝時，不能使用城市自來水管道作為供水壓力的裝置。
本熱水器工作時，燃料在燃燒室燃燒產(chǎn)生高溫煙火，需要的燃料和空氣從入口10得到補充，高溫煙火只能從金屬換熱腔的腔孔11排出燃燒室，全部高溫煙火在穿過換熱腔腔孔時與包圍換熱腔外壁12的水介質換熱；換熱器4內部的水介質從換熱腔表面和換熱器下表面2吸收熱量，升高溫度，從出水口8流出，冷水從進水口9不斷補充。
從附圖1中可以看到，高溫煙火被金屬換熱腔腔孔11分割成多個被水介質包圍的不連續(xù)的截面積較小的煙火區(qū)域，沒有大塊連續(xù)的氣團空間存在條件，因此換熱充分，排煙溫度低附圖2是金屬換熱腔與換熱器上下表面連接的局部示意圖，如圖所示，換熱器下表面2和上表面5之間貫穿金屬換熱腔3，金屬換熱腔外壁12與換熱器上下表面的連接是不漏氣不漏水的密封連接，本實施方式采用焊接連接，14是連接焊縫；也可以采用其他密封連接方法。金屬換熱腔與換熱器的上下表面完成連接后，換熱腔的整個腔孔11是不被任何物體阻擋的通道。換熱器工作時，金屬換熱腔外壁12與換熱器內部的低溫介質水接觸，金屬換熱腔內壁13與高溫介質煙火接觸，完成能量交換。
附圖3中的燃燒控制系統(tǒng)用公知技術制作，是典型閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制器15從多點溫度檢測探頭17分別讀取出水口的水溫度和進水口的水溫度，還檢測作為參考量的環(huán)境溫度，控制器15把檢測的溫度數(shù)值與設定的出水溫度數(shù)值比較，參考進水溫度和環(huán)境溫度，按照規(guī)定的算法計算出燃燒的控制量，向執(zhí)行機構16發(fā)出控制指令，執(zhí)行機構16按照控制器的指令調節(jié)燃料供給量以控制燃燒強度，使出水溫度達到要求的范圍。
本實施方式的控制器15采用市售的數(shù)字式多點溫度控制儀表；執(zhí)行機構16采用市售的燃氣電磁閥，為了使燃料供給量有足夠的調節(jié)范圍，選用兩組以上電磁閥作執(zhí)行機構；溫度探頭17可以選用鉑電阻或半導體溫度傳感器，要與控制儀表配合；控制系統(tǒng)各個部分之間的電氣連接采用市售的電線；控制系統(tǒng)工作需要電源?？刂葡到y(tǒng)可以與熱水器作成一體式，也可以作成分體式。
權利要求
1.一種熱水器，由燃燒室1、換熱器4、排煙道7、保溫隔熱層6和燃燒控制系統(tǒng)組成，其特征在于采用迫使高溫煙火從連片的水區(qū)域內穿過的方法進行換熱，在能量交換的空間界面上，是低溫介質包圍高溫介質；熱水器燃燒室1與排煙道7在空間上不直接連通，兩者被換熱器4作物理分隔；燃燒室1頂部與換熱器4底部連通，換熱器4頂部與排煙道7連通；換熱器4和燃燒室1的側表面被不透氣的保溫隔熱層6緊密包敷填充，燃燒室1底部被保溫隔熱層包敷；燃燒區(qū)和換熱區(qū)各自獨立，互不包容，體現(xiàn)在在熱水器視圖上，換熱器的水平投影和燃燒室的水平投影有各自的邊界，且各自邊界沒有相互重疊的部分；換熱器4是容水的箱體，在換熱器上下表面之間有穿透的金屬換熱腔3。
2.按照權利要求1所述的熱水器，工作時，燃料在燃燒室燃燒，其特征在于燃燒產(chǎn)生的全部高溫煙火只能在穿過換熱器上金屬換熱腔3的腔孔11進行換熱后才能到達排煙道7，金屬換熱腔的腔孔是高溫煙火到達排煙道的必經(jīng)通道。
3.按照權利要求1所述的熱水器，其特征在于換熱器4是容水的箱體，有下表面2、上表面5和側表面，有出水口8和進水口9，穿透換熱器上下表面之間的金屬換熱腔3的數(shù)量至少有一支以上；熱水器工作時，煙火穿過水區(qū)域；高溫煙火被金屬換熱腔3的腔孔11分割成多個被水包圍的不連續(xù)的截面積較小的煙火區(qū)域。
4.按照權利要求1所述的熱水器，其特征在于金屬換熱腔3有貫通腔體兩端的腔孔11；在工作溫度下其材質可以是不同的固態(tài)金屬；換熱腔外壁12和內壁13可以是光滑表面形狀，或是不連續(xù)的凹凸表面，或是連續(xù)的溝槽表面，或是翼翅表面等形狀；換熱腔的形態(tài)可以是直管狀，或是彎曲管狀，或是螺旋管狀。
5.按照權利要求1所述的熱水器，其特征在于有保溫隔熱層6，保溫隔熱層嚴密包敷換熱器4的側表面，但是除了與排煙道7連通的上表面部分和與燃燒室1連通的下表面部分以及出水口8、進水口9位置；保溫隔熱層6嚴密包敷燃燒室1的空間表面，但是除了與換熱器4連通的上部以及燃料與空氣進口10位置；分別包敷換熱器和燃燒室的保溫隔熱層以及兩者的銜接處在熱水器工作時是不透煙氣的。
6.按照權利要求1所述的熱水器，其特征在于可以是壁掛安裝形式的，或是落地安裝形式的，或是小范圍移動形式的以及車載安裝形式的。
7.按照權利要求1所述的熱水器，其特征在于熱水器有燃燒控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)檢測出水口的水溫度和進水口的水溫度，還檢測作為參考量的環(huán)境溫度，控制系統(tǒng)經(jīng)過計算輸出控制指令，調節(jié)燃燒強度，使出水溫度滿足要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃燒熱水器換熱方法和熱水器裝置，由燃燒室1、換熱器4、排煙道7、保溫隔熱層6和燃燒控制系統(tǒng)組成。燃燒室1與排煙道7在空間上不直接連通，兩者被換熱器4作物理分隔；燃燒室1頂部與換熱器4底部連通，換熱器4頂部與排煙道7連通。換熱器4和燃燒室1的側表面被不透氣的保溫隔熱層6緊密包敷填充，燃燒室1底部被保溫隔熱層包敷。燃燒區(qū)和換熱區(qū)各自獨立，互不包容，換熱器的水平投影和燃燒室的水平投影有各自的邊界，且各自邊界沒有相互重疊的部分。換熱器4是容水的箱體，在換熱器上下表面之間有穿透的金屬換熱腔3。金屬換熱腔3的數(shù)量至少有一支以上；熱水器工作時，煙火從換熱腔腔孔11穿過水區(qū)域。
文檔編號F24H1/22GK101025290SQ20061020016
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月22日 優(yōu)先權日2006年2月22日
發(fā)明者韓磊光, 韓知躬 申請人:韓磊光