《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》是海爾集團公司和青島經濟技術開發區海爾熱水器有限公司於2006年11月20日申請的專利，該專利的公布號為CN101191658，申請號為2006101497318，授權公布日為2008年6月4日，發明人是孫京岩、李鍵、鄭濤、王任華、劉聯產。
《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》公開了一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，它包括燃氣分配器及其上部的燃燒器組、火焰感應系統，冷水進水管路和與其相連線的水流量感測器，燃氣進氣管路，熱水出水管路，設在該熱水器上部的具有盤管的冷凝器及與其溫水出水管相連通的主熱交換器，冷凝器的下部通過冷凝水排水管連通有冷凝水處理器，以及調整溫度、燃氣量和風量的調控部分，該調控部分包括電腦板及與其相電連線的熱水溫度感測器、超溫溫控器、變頻風機、燃氣比例閥。該發明採用強鼓熱水器為基礎，外配獨立不鏽鋼波紋管盤管式換熱裝置，實現了一次換熱、二次換熱與冷凝水收集的完全分離，熱效率提高到96％以上，排煙溫度降到100℃左右，並有效地減少了冷凝水對主熱交換器的腐蝕影響，保證了整機的使用壽命。
2018年12月20日，《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種冷凝式恆溫燃氣熱水器
- 公布號：CN101191658
- 授權日：2008年6月4日
- 申請號：2006101497318
- 申請日：2006年11月20日
- 申請人：海爾集團公司、青島經濟技術開發區海爾熱水器有限公司
- 地址：山東省青島市高科技工業園海爾路1號
- 發明人：孫京岩、李鍵、鄭濤、王任華、劉聯產
- Int.Cl.：F24H1/10(2006.01)；F24H9/14(2006.01)；F24H9/18(2006.01)；F24H9/20(2006.01)
- 代理機構：北京元中智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：張聚增
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
通常，燃氣熱水器，例如申請號為200420094236.8的中國專利〖佛山市順德區萬和集團有限公司〗，公開的一種燃氣熱水器的結構包括有排煙風道、風機、熱交換器、水氣聯動閥、燃燒器、水箱及殼體，其中水箱和燃燒器之間裝有圍板，圍成一個半封閉的燃燒室，燃燒室下部設有若干排氣通道進氣，用以提高燃燒器的利用率。但在換熱結構方面沒有提出改進。
在恆溫燃氣熱水器方面，也有一些專利申請，如，申請號為200420064995.X的中國專利〖廣西楊世松〗，是在熱水器的殼體內裝有調溫水箱。申請號為01206912.4的中國專利〖重慶市宗海燕〗，公開了一種燃氣快速恆溫熱水器，是在熱水器的一側安裝了一電熱儲水恆溫器。申請號為98210867.2的中國專利〖浙江王松連〗，公開了一種恆溫熱水器，在熱水器熱水管道出口裝有一隻恆溫閥。申請號為200420069403.3的中國專利〖湖南省李志勇〗，公開了一種前饋混水式恆溫熱水器，是一種帶有前饋混水恆溫裝置的燃氣熱水器。以上2006年11月之前技術中同樣沒有在換熱結構方面提出改進。
燃氣在燃燒時會產生大量的水蒸氣，據測算，1立方米的天然氣其在完全燃燒時可產生1.6千克的水，普通的燃氣熱水器在排放的煙氣中含有大量的水蒸氣，若回收這部分水蒸氣中的潛熱，既提高了效率，又節約了能源，同時還保護了環境。為此，2006年11月前出現了兩種冷凝式熱水設備：其一，在普通強抽結構上採用增加冷凝式換熱裝置的方式，雖然達到了冷凝效果，但是由於所採用的強抽結構和原理限制了效果，風機設定在燃燒器的上方，熱交換過程中伴有冷凝水下流，熱效率提高並不明顯；強抽熱水器本身熱效率較低，在此基礎上達到較高熱效率相當困難；其二，增加熱交換器吸熱片尺寸的冷凝式熱水裝置，或者增加熱交換器吸熱片數量及換熱面積的冷凝式熱水器，由於關鍵部件熱交換器的體積較大，熱交換過程伴有冷凝水下流，導致冷凝水對吸熱片的腐蝕，工藝材料問題和製造成本較高，熱交換器的使用壽命較短，對於維修和保養較困難，市場推廣前景較差。
普通強鼓燃氣熱水器採用強鼓風機，額定功率燃燒時，煙氣的溫度一般在180℃左右，CO、NOX的含量較高，高溫煙氣中的水蒸氣中的還含有15％左右的熱能被排放到室外，另外，冷凝水的腐蝕會影響產品的使用壽命，回收這部分潛能對提高效率、節約能源、排放環保非常有效，降低冷凝水的腐蝕對提高產品的性能有重要的意義。
冷凝式強抽燃氣熱水器可以提高部分熱效率，但由於普通強排燃氣熱水器結構和原理限制，熱效率提高不明顯。
增加熱交換器吸熱片數量及換熱面積的冷凝式熱水器，為防止由於冷凝水與吸熱片接觸導致的腐蝕，材料成本增加和製造成本較高，效果並不理想，使用壽命較短，很難推廣使用。
有鑒於此，特提出《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》。
發明內容
專利目的
《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》要解決的技術問題在於克服2006年11月之前技術的不足，提供一種改進的冷凝式恆溫燃氣熱水器，提高熱效率，減少冷凝水對換熱器和燃燒器等主要件腐蝕影響，保證整機的使用質量和使用壽命。
技術方案
《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》採用技術方案的基本構思是：一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，包括燃氣分配器及其上部的燃燒器組、火焰感應系統，冷水進水管路和與其相連線的水流量感測器，燃氣進氣管路，熱水出水管路，其特徵在於它還包括設在該熱水器上部的具有盤管的冷凝器及與其溫水出水管相連通的主熱交換器，冷凝器的下部通過冷凝水排水管連通有冷凝水處理器，以及調整溫度、燃氣量和風量的調控部分。
所述冷凝器的盤管的上部呈傾斜狀，其下方與盤管的結構形狀相匹配的導流板與主熱交換器的上水平面之間具有一夾角，該冷凝器的進水端與水流量感測器及其冷水進水管路相連通。
所述冷凝水處理器為一空心容器，其下端設有可與污水管相連線的管接頭。
所述調整溫度、燃氣量和風量的調控部分包括電腦板及與其相電連線的熱水溫度感測器、超溫溫控器、變頻風機、燃氣比例閥。
所述冷凝器的盤管由不鏽鋼波紋管構成。
所述冷凝器的盤管由橢圓管和翅片或者片層結構或者盤管與換熱片組合構成。
所述冷凝器的盤管採用耐腐蝕的金屬，如銅材、鋁材構成，其表面具有經防腐處理的防腐層。
所述熱水溫度感測器和超溫溫控器分別設在熱水出水管路的下部和上部。
所述變頻風機設定在燃燒器組和燃氣分配器的下方。
所述燃氣比例閥的一端部與燃氣進氣管路相連通，燃氣比例閥的另一端部與燃氣分配器及燃燒器組相接通。
採用上述技術方案後，《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》與2006年11月之前技術相比具有以下有益效果。
改善效果
《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器由於是一種改進的新型換熱結構，採用了強鼓熱水器結構為基礎，配有獨立的冷凝器，即獨立的盤管式換熱裝置，特別是不鏽鋼波紋管構成的盤管式換熱裝置換熱，其與主換熱器之間通過導流板相隔開，並在冷凝器的下方設有冷凝水處理器，以及調整溫度、燃氣量、風量的調控部分，另外強鼓熱水器結構的變頻風機設在了燃燒器組的下方，迫使冷凝水不會往下流，而是順導流板流入冷凝水處理器中，通過排污管排入下水道。這樣，就實現了一次換熱、二次換熱與冷凝水收集的完全分離，冷水進入冷凝器進行一次換熱後再進入主換熱器進行二次換熱，充分利用了熱能，並降低了排煙溫度，因此，也就提高了熱效率，有效地減少了冷凝水對熱交換器等關鍵件的腐蝕影響，保證了主機的使用壽命。
通過檢測，《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器的熱效率可達96％以上，比普通強鼓熱水器的熱效率提高10～15％，排煙溫度僅為100℃左右。同時減少了CO、NOX排放，保護了環境。
附圖說明
圖1是《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器的結構示意圖；
圖2是《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器的工作流程圖。
技術領域
《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》涉及一種燃氣熱水器，尤其是一種具有冷凝換熱裝置的冷凝式恆溫燃氣熱水器。
權利要求
1.《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》包括燃氣分配器（14）及其上部的燃燒器組（6）、火焰感應系統（15），冷水進水管路（9）和與其相連線的水流量感測器（11），燃氣進氣管路（2），熱水出水管路（5），其特徵在於它還包括設在該熱水器上部的具有盤管（17）的冷凝器（16）及與其溫水出水管（20）相連通的主熱交換器（8），冷凝器（16）的下部通過冷凝水排水管（12）連通有冷凝水處理器（10），以及調整溫度、燃氣量和風量的調控部分。
2.根據權利要求1所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述冷凝器（16）的盤管（17）的上部呈傾斜狀，其下方與盤管（17）的結構形狀相匹配的導流板（18）與主熱交換器（8）的上水平面之間具有一夾角（a），該冷凝器（16）的進水端與水流量感測器（11）及其冷水進水管路（9）相連通。
3.根據權利要求1所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述冷凝水處理器（10）為一空心容器，其下端設有可與污水管相連線的管接頭（19）。
4.根據權利要求1所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述調整溫度、燃氣量和風量的調控部分包括電腦板（13）及與其相電連線的熱水溫度感測器（1）、超溫溫控器（7）、變頻風機（4）、燃氣比例閥（3）。
5.根據權利要求1所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述冷凝器的盤管由不鏽鋼波紋管構成。
6.根據權利要求1所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述冷凝器的盤管由橢圓管和翅片或者片層結構或者盤管與換熱片組合構成。
7.根據權利要求1所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述冷凝器的盤管採用耐腐蝕的金屬，如銅材、鋁材構成，其表面具有經防腐處理的防腐層。
8.根據權利要求4所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述熱水溫度感測器（1）和超溫溫控器（7）分別設在熱水出水管路（5）的下部和上部。
9.根據權利要求4所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述變頻風機（4）設定在燃燒器組（6）和燃氣分配器（14）的下方。
10.根據權利要求4所述一種冷凝式恆溫燃氣熱水器，其特徵在於：所述燃氣比例閥（3）的一端部與燃氣進氣管路（2）相接通，燃氣比例閥（3）的另一端部與燃氣分配器（14）及燃燒器組相接通。
實施方式
如圖1所示，《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器的結構，包括燃氣分配器14及其上部的燃燒器組6、火焰感應系統15，冷水進水管路9和與其相聯接的水流量感測器11，燃氣進氣管路2，熱水出水管路5。《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》冷凝式恆溫燃氣熱水器的主要特徵在於它還包括設在該熱水器上部的具有盤管17的冷凝器16，該冷凝器16通過其溫水出水管20與主熱交換器8相連通，該冷凝器16的下部還通過冷凝水排水管12連通有冷凝水處理器，以及調整溫度、燃氣量和風量的調控部分。該冷凝水處理器用以收集處理該冷凝式恆溫燃氣熱水器在工作過程中所產生的冷凝水，使冷凝水與一次換熱、二次換熱裝置完全分離，具有腐蝕性的酸性冷凝水不會流到主熱交換器等關鍵件而引起腐蝕，造成其使用壽命的降低。
《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器中，所述冷凝器16的盤管17的上部呈傾斜狀，圖1中所示是由左向右下方傾斜，該盤管17的下方設有與該盤管17的結構形狀相匹配的導流板18，該導流板18可使冷凝器的冷凝水順其向下流至冷凝水排水管12以及冷凝水處理器中，導流板18與主熱交換器8的上水平面之間具有一夾角（a）。所述冷凝器16的溫水出水管20與主換熱器8相連通，其進水端與水流量感測器11及其冷水進水管路9相連通，冷水通過冷水進水管路9及水流量感測器11進入冷凝器的盤管17中第一次吸收熱量後變成溫水，再通過溫水出水管20進入主熱交換器8中進行二次換熱而變成高溫水流出。
《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器中，所述冷凝水處理器10為一空心容器，其形狀可以是圓形，也可以製成方形，該冷凝水處理器10的下端設有可與污水管相連線的管接頭19，冷凝器16中的冷凝水可以順著冷凝水排水管12流至冷凝水處理器10中，經過處理的冷凝水再通過與其管接頭19相連線的排污管排入下水管道。
《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器中，所述的調整溫度、燃氣量和風量的調控部分包括電腦板13及與其相電連線（圖中未示出）的熱水溫度感測器1、超溫溫控器7、變頻風機4、燃氣比例閥3。電腦板13固定在該熱水器的殼體上，通過電腦板13對燃氣量和風量的調節，調定所需要的溫度，達到正常燃燒。
上面所述熱水溫度感測器1和超溫溫控器7分別設在主熱交換器的熱水出水管路5的下部和上部，其作用是將檢測到的實際溫度值傳送到電腦板13，與用戶的設定溫度值進行比較分析，電腦板便可根據程式的設定，調節變頻風機4的轉速和燃氣比例，從而保證燃氣和空氣達到一定的比例最佳燃燒工況，迅速穩定在設定溫度。所述的變頻風機4設定在燃燒器組6和燃氣分配器14的下方，改變了2006年11月之前技術中將風機設定在燃燒器上方而伴有冷凝水下流、熱效率提高不明顯的狀況，相比之下，這種設定有利於防止冷凝水下流到熱交換器上，可明顯提高熱效率。所述燃氣比例閥3，其一端部與燃氣進氣管路2相接通，燃氣比例閥3的另一端部與燃氣分配器14及燃燒器組相接通，其作用是調節控制燃氣量，並與風機的風量調控相匹配，使燃氣和空氣按最佳比例混合送入燃氣分配器14並進入燃燒器組6，達到正常燃燒。
為了提高冷凝器的耐腐蝕性能和散熱性能，延長其使用壽命，《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》冷凝式恆溫燃氣熱水器中，所述冷凝器的盤管採用耐腐蝕的金屬，如銅材或鋁材構成，其表面具有經過防腐處理的防腐層。所述冷凝器的盤管可採用不鏽鋼波紋管構成，也可採用橢圓管和翅片或者片層結構或者盤管與換熱片組合構成。《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》優先採用不鏽鋼波紋管構成的盤管式冷凝器作為一次換熱裝置，在同等條件下，相對於2006年11月之前技術的冷凝器換熱面積大，從而提高了換熱效率，降低了排煙溫度。
綜上所述，《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器的優點是，經檢測熱效率高，熱效率可達96％以上，比普通強鼓熱水器的熱效率提高10～15％，排煙溫度可降低為100℃左右，從而節約了能源，減少了CO、NOX排放，保護了環境，並實現了一次換熱與二次換熱及冷凝水收集的完全分離，有效地減少了冷凝水對主熱交換器等關鍵件的腐蝕影響，保證了整機的使用壽命。
為了進一步說明《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》一種冷凝式恆溫燃氣熱水器結構特徵，將其工作原理說明如下。
工作原理如圖1和圖2所示。
當按下開關鍵（圖中未示出）參閱圖2，調定需求溫度時，電腦板13接到需求信號，啟動點火程式點火，正常燃燒，熱水溫度感測器1檢測到實際溫度值與用戶的設定值進行比較分析，電腦板13根據程式的設定，達到要求即正常燃燒，未達到要求則調節燃氣比例調電流和變頻風機4的轉速，從而保證燃氣和空氣達到一定的比例最佳燃燒工況，迅速穩定在設定溫度而正常燃燒。
由圖1所示，冷水從進水管路9通過水流量感測器11，電腦版13啟動變頻風機4工作，燃氣比例閥3根據程式調整氣體流量，風機匹配，空氣和燃氣混合後送入通過燃氣分配器14進入燃燒器組6，由燃燒器組6燃燒產生高溫煙氣，經過主交換器8後高溫煙氣溫度降低到中溫煙氣，在冷凝器16中進行一次換熱後，中溫煙氣溫度降低到低溫煙氣後排出（如圖1右上端的箭頭所示），冷水在冷凝器的盤管17中吸收熱量後變成溫水流入主熱交換器8，在主熱交換器8中進行二次換熱，溫水經過主熱交換器8後變成高溫水流出，高溫煙氣溫度降低到中溫煙氣進入冷凝器16進行一次換熱。冷水吸收一次換熱的熱量變成中溫水送入主熱交換器8前部進行二次換熱，同時冷凝水出現。
在進行一次換熱的過程中，由於煙氣溫度的下降，在換熱管壁和內表面上產生冷凝水，冷凝水順著冷凝水排水管12的出口流至冷凝水處理器10，處理之後通過連線管接頭19的排污管（未示出）排出排入下水管道，由於冷凝水是具有腐蝕性的酸性液體，會對沒有進行過防腐蝕的金屬材料進行腐蝕，從而影響冷凝器的正常工作和壽命，故冷凝器與冷凝水接觸的部分全部採用耐腐蝕的金屬和非金屬材料製作而成。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種冷凝式恆溫燃氣熱水器》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
