专利名称：潜热式热交换器及应用潜热式热交换器的热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热水器技术领域，尤其涉及一种潜热式热交换器，以及一种应用
该潜热式热交换器的热水器。
背景技术：
现在市场上的燃气热水器的工作原理主要是在热水器的热交换器上安装吸热片， 吸收高温烟气来加热冷水并输出热水。但为了避免带腐蚀性的冷凝水腐蚀热水器内部部 件，縮短热水器的寿命，在结构设计上一般将排出热水器的烟气控制在11(TC至22(TC之间。 高温烟气中水蒸汽由汽态转化为液态时会释放出大量热量，即行业内所谓的"潜
热"。但现有的热水器无法利用烟气中的潜热，所以导致现在最好的燃气热水器其热效率大
致在88%左右，很难再有更大的突破。 因为现有技术条件下的燃气热水器无论在内部的材料、零件选用，还是结构设计 都已开发到极致，要想在热水器的热效率上有更大的突破，只有开发出新的热水器技术。 因此，本领域的技术人员致力于开发一种创造性结构的潜热式热交换器，并将之 应用于热水器技术领域，以充分利用高温烟气中由汽态转化为液态时释放出的潜热，在节 能上有突出效果。
实用新型内容有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题之一是提供一种热 效率很高的潜热式热交换器。 为实现上述目的，本实用新型提供了一种潜热式热交换器，设置在冷凝式热水器 的烟气出口处，至少包括一具有空腔的烟气导流结构，所述烟气导流结构开设有入烟口及 出烟口并形成烟气通道；一热交换部件设置在所述烟气导流结构的所述空腔中；所述热交 换部件为一组贯通的导热管，具有进水口及出水口 ；所述烟气通道中具有将烟气导入所述 空腔的烟气导入口及烟气导出口。 本实用新型的潜热式热交换器由于采用上述结构设计，通过特殊设计的烟气导流 结构并配以设置在其中的热交换部件，将热水器排出的高温烟气引导到热交换部件中，通 过热交换部件吸收其热量，不仅减少了排放废气的环境污染，也提高了热水器的热效率，具 有显著的有益效果。 具体地，所述烟气导流结构包括第一导流部件及第二导流部件，所述第一导流部 件和/或所述第二导流部件合围构成所述空腔；所述第一导流部件上开设有所述入烟口及 所述烟气导入口 ，并在所述入烟口与所述烟气导入口之间形成用于将烟气导入所述空腔的 第一导烟通道；所述第二导流部件上开设有所述出烟口及所述烟气导出口，并在所述出烟 口与所述烟气导出口之间形成用于将烟气导出所述空腔的第二导烟通道；所述第一导烟通 道、所述空腔与所述第二导烟通道共同形成所述烟气通道。[0010] 所述烟气导入口及所述烟气导出口分别开设在所述空腔的对角线位置。或者，所 述烟气导入口开设在所述空腔的上侧位置；所述烟气导出口开设在所述空腔的下侧位置。 通过上述结构，将高温烟气的流动通道设置在热交换部件的周围，并尽可能延长 高温烟气在空腔中的滞留时间，以提高热交换效率。 具体地，所述第一导流部件及所述第二导流部件分别为多个薄板压制件的组合 件，多个所述薄板压制件通过固定连接形成所述第一导烟通道和所述第二导烟通道。所述 薄板可采用不锈钢薄板。 采用不锈钢薄板材质的部件，不仅大大降低了零件的加工难度，也提高了零件的 抗腐蚀能力，延长了整个装置的使用寿命。 具体地，所述空腔具有一倾斜底面，并在所述倾斜底面上设置一冷凝水回收接口 。 由于该倾斜的内侧底面事实为所述空腔的内侧底面，在工作中，当高温烟气与热 交换部件交换热量了 ，产生的冷凝水可以顺利通过具有冷凝水回收接口排出冷凝式热交换 器。 具体地，多个所述导热管在所述空腔中并联设置并共用所述进水口及所述出水 口。多个所述导热管在所述空腔中错位设置。所述导热管为M形。 导热管的形状和位置布置是影响热交换效率的重要因素。单一导热管长则热交换 表面积大但液体的流动性差，单一导热管短则热交换表面积小但液体的流动性好。采用并 联设置可以有效提高导热管中液体的流动性。采用错位布置的目的是分散多个导热管在空 腔中的空间位置，尽可能利用高温烟气中的热能。采用M形管道设计的原因是在流动性和 热交换表面积之间获得最佳的平衡。 本实用新型所要解决的另一技术问题是提供一种热效率很高的应用上述潜热式 热交换器的热水器。 应用了本实用新型的潜热式热交换器的热水器具有更高的热交换效率，具有显著 的进步性。 以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说 明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
图1是本实用新型的潜热式热交换器一具体实施例的立体结构示意图； 图2是图1中A-A局部剖视示意图； 图3是烟气导流结构的立体示意图； 图4是图3中第一导流部件的剖视示意图； 图5是图3中第二导流部件的剖视示意图； 图6是烟气导流结构的工作原理示意图； 图7是热交换部件的立体结构示意图； 图8是导热管的立体结构示意图； 图9是本实用新型的热水器一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示为本实用新型的潜热式热交换器一具体实施例。 在该具体实施例中，潜热式热交换器安置在热水器的顶部，主要包括烟气导流结
构1和热交换部件2两大部分。燃气热水器排出的高温废气通过烟气导流结构1的引导
(如图2中箭头所示)，在流经热交换部件2时完成由水蒸气转变为液态冷凝水的过程，并
将热量置换给热交换部件2，以达到整台热水器节能、提高热水器热效率的技术目的。 如图3所示，烟气导流结构1为一具有空腔10的立方体构件，主要包括第一导流
部件11及第二导流部件12。 第一导流部件11、第二导流部件12各为由多个不锈钢薄板压制件固定连接成的 组合件，并与部分处于外围的壁板等配合，在第一导流部件11、第二导流部件12的夹层中 分别形成第一导烟通道113和第二导烟通道123。 具体地，如图4所示，第一导流部件11大致为一直角形部件，在下侧开设有入烟 口 111，在其侧壁上部开设有面向空腔10的烟气导入口 112，并在入烟口 lll与烟气导入口 112之间形成用于将烟气导入空腔10的第一导烟通道113。 如图5所示，第二导流部件12由四个壁大致合围形成，在一个侧壁的下方位置并 不密闭，以形成一烟气导出口 121，第二导流部件12在其上方还开设有排出烟气的出烟口 122，并在烟气导出口 121与出烟口 122之间形成用于将烟气导出空腔10的第二导烟通道 123。 第一导烟通道113、空腔10与第二导烟通道123共同形成一贯通的烟气通道。热 水器排出的高温废气在向上排出的路途中，经过该烟气通道的引导在空腔IO中滞留后排 出热水器。 具体地，在本实施例中，烟气导入口 112与烟气导出口 121分别开设在空腔10的 对角线位置。其中，烟气导入口 112位于空腔10的上侧壁，烟气导出口 121位于空腔10的 下侧。如此的结构设计其目的在于尽可能增加高温烟气的路径长度，以使高温烟气尽可能 与热交换部件接触，提高换热效率。 在其他的具体实施例中，也可以采用其他结构，如用一管道将高温烟气直接从入 烟口引导至空腔的上侧位置，而将烟气导出口分别开设在空腔的下侧位置，也可以实现相 同的技术目的，获得基本相同的技术效果。 在本具体实施例中，第二导流部件12具有一倾斜的内侧底面124，并在倾斜的内 侧底面124上设置一冷凝水回收接口 125。 由于该倾斜的内侧底面事实为空腔的内侧底面，在工作中，当高温烟气与热交换 部件交换热量了 ，产生的冷凝水可以顺利通过具有冷凝水回收接口排出冷凝式热交换器。 由于第一导流部件11的上侧面板与第二导流部件12的下侧面板基本重叠，因此 在这两者之间形成一个空气层，有利于隔断两者之间直接的热传递。 在其他的具体实施例中，也可以采用其他结构，如将第二导流部件做成与第一导
流部件大致对称的直角形结构，并将两者固定连接在一起构成四壁，合围形成空腔。上述结
构虽基本可实现相同的技术效果，但上述结构加工不便，热效率也不如前者。 热交换部件2设置在空腔10中。如图7所示，热交换部件2包括一组贯通的M形
导热管21，多个M形导热管21通过焊接在固定板24上形成一体的热交换部件2。多个M形导热管21在空腔10中并联、错位设置，并共用进水口 22及出水口 23。 M形导热管21的形状充分利用空腔10内部的有限空间，尽量延长水流在热交换部
件2内部流经的途径，使潜热能被充分利用。 如图8所示，每根M形导热管21都开有两个口子，供水流进出。 如图9所示为本实用新型的热水器。其中在热水器3的顶部设置有上述潜热式热
交换器4。 以下结合本实用新型的热水器的工作，说明本实用新型的潜热式热交换器、及热水器的工作原理及有益效果。 如图6所示，燃气热水器启动工作后，产生的烟气向上走，经过主热交换器后排出的高温废气，再经过入烟口 lll进入潜热式热交换器内部。烟气沿着烟气通道走，经过烟气导入口 112进入空腔10。 热水器工作的同时，水流从进水口 22进入M形导热管21，再从M形导热管21的出水口 23流出潜热式交换器。 所有M形导热管都有水流流过。水流在流经M形导热管的同时充分吸收潜热，即烟气在空腔10内完成从水蒸气变化到冷凝水，并释放出大量的热量。潜热式热交换器四周都由不锈钢板包围，所以烟气只能从排列严密的M形导热管间的细小缝隙间走过，最后从烟气导出口 121由出烟口 122排出热水器。 由于产生的冷凝水具有弱酸腐蚀性，由冷凝水回收接口 125将冷凝水排出潜热式热交换器。 与现有技术相比，没有潜热式热交换器的热水器工作燃烧排出的烟气一般在ll(TC以上，装有潜热式热交换器的冷凝式热水器排出的烟气在50-6(TC左右，其中多余的热量作为潜热被利用于热水器提供热水，使热水器热效率提高到102% (根据实验所得数
据再通过热水器行业制定的热效率计算公式计算得出的结果)。 本实用新型即考虑到环境环保问题，又达到节能的目的且效果明显，在本技术领域中具有显著的进步性。 以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的权利要求保护范围内。
权利要求一种潜热式热交换器，设置在冷凝式热水器的烟气出口处，其特征在于至少包括一具有空腔的烟气导流结构，所述烟气导流结构开设有入烟口及出烟口并形成烟气通道；一热交换部件设置在所述烟气导流结构的所述空腔中；所述热交换部件为一组贯通的导热管，具有进水口及出水口；所述烟气通道具有将烟气导入所述空腔的烟气导入口及烟气导出口。
2. 如权利要求1所述的潜热式热交换器，其特征在于所述烟气导流结构包括第一导 流部件及第二导流部件，所述第一导流部件和/或所述第二导流部件合围构成所述空腔； 所述第一导流部件上开设有所述入烟口及所述烟气导入口 ，并在所述入烟口与所述烟气导 入口之间形成用于将烟气导入所述空腔的第一导烟通道；所述第二导流部件上开设有所述 出烟口及所述烟气导出口，并在所述出烟口与所述烟气导出口之间形成用于将烟气导出所 述空腔的第二导烟通道；所述第一导烟通道、所述空腔与所述第二导烟通道共同形成所述 烟气通道。
3. 如权利要求1或2所述的潜热式热交换器，其特征在于所述烟气导入口及所述烟 气导出口分别开设在所述空腔的对角线位置。
4. 如权利要求1或2所述的潜热式热交换器，其特征在于所述烟气导入口开设在所 述空腔的上侧位置；所述烟气导出口开设在所述空腔的下侧位置。
5. 如权利要求2所述的潜热式热交换器，其特征在于所述空腔具有一倾斜底面，并在 所述倾斜底面上设置一冷凝水回收接口 。
6. 如权利要求2所述的潜热式热交换器，其特征在于所述第一导流部件及所述第二 导流部件分别为多个薄板压制件的组合件，多个所述薄板压制件通过固定连接形成所述第 一导烟通道和所述第二导烟通道。
7. 如权利要求1所述的潜热式热交换器，其特征在于多根所述导热管在所述空腔中 并联设置并共用所述进水口及所述出水口。
8. 如权利要求7所述的潜热式热交换器，其特征在于多根所述导热管在所述空腔中 错位设置。
9. 如权利要求1或7或8任一所述的潜热式热交换器，其特征在于所述导热管为M形。
10. —种应用以上任一权利要求所述潜热式热交换器的热水器。
专利摘要本实用新型公开了一种潜热式热交换器，设置在冷凝式热水器的烟气出口处，至少包括一具有空腔的烟气导流结构，烟气导流结构开设有入烟口及出烟口并形成烟气通道；一热交换部件设置在烟气导流结构的空腔中；热交换部件为一组贯通的导热管，具有进水口及出水口；烟气通道中具有将烟气导入空腔的烟气导入口及烟气导出口。本实用新型由于采用上述结构设计，通过特殊设计的烟气导流结构并配以设置在其中的热交换部件，将热水器排出的高温烟气引导到热交换部件中，通过热交换部件吸收其热量，不仅减少了排放废气的环境污染，也提高了热水器的热效率，具有显著的有益效果。本实用新型还公开了一种应用该潜热式热交换器的热水器。
文档编号F28D1/04GK201436544SQ200920072720
公开日2010年4月7日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者徐家芳, 施勇文, 榊原大木 申请人:上海林内有限公司