[发明专利]燃气具紧凑型热交换器

说明书

技术领域

 本发明属于燃气具领域，尤其涉及一种燃气具紧凑型热交换器，主要适用于燃气热水器、燃气采暖热水炉等燃气具。

背景技术

现有技术中，家用燃气热水器的主流热交换器，根据不同的升数，一般采用Φ10~Φ19的水管串联形成双层结构的换热水路，如图1所示，冷水进入进水管2，然后流经盘绕在水箱壳1上的盘管，冷水从盘管流出在热交换器A端经过直管穿过换热段流到换热器B端，在换热器B端用一根U型管将水流再折回换热段经过第二根直管流回换热器A端，再用U型管将水经直管折流回换热段，如此反复多次（通常有4~8根直管），最后将水经出水盘管，经出水管3流出。受结构限制，这种热交换器必须选用管径较大的直管方能保证出水量，然而随着直管的管径增大，换热翅片的体积也相应增大（目前换热翅片的高度一般为49~60mm），导致热交换器整体体积增大，热交换器体积的增大并未提高换热效率，却消耗了更多材料，增加了成本。为克服上述技术问题，特对燃气具的热交换器进行了改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种燃气具紧凑型热交换器，它能在保证热交换器换热效果和出水量的前提下，有效缩小换热翅片的高度，减少热交换器的材料消耗，降低成本。

热交换器的直管管径直接影响换热翅片的高度及热交换器的体积，只要缩小直管的管径，即可缩小换热翅片和热交换器的体积，减少材料消耗，降低成本。然而，大管径能保证出水量，直管管径的缩小，必然直接影响出水量，而且换热翅片体积缩小，也导致换热面积的减少。唯有改变现有的热交换器结构，方能保证热交换器换热效果和出水量，并缩小换热翅片的高度，减少热交换器的材料消耗。

由于现有的直管均通过U型管串联在一起，单根直管的过水量即热交换器的出水量，出水量的大小取决于最小管径的直管，若将直管改成并联在一起，则热交换器的出水量等于各根直管过水量的总和，故直管并联设置可有效实现管径缩小而出水量不减的效果。然而，直管串联设置能使水流获得足够的换热行程，相当于延长了换热时间，直管改成并联设置则缩短了水流的换热行程，使换热时间缩短，这不利于水流换热。此问题可通过增加换热面积解决，由于换热翅片的尺寸必须缩小，唯有增大直管的总换热面积方能增加整体换热面积。由于直管管径的缩小，使相邻直管之间的间隔缩小，可使换热翅片在长度不变的情况下，容纳更多的直管，从而可增大直管的总换热面积，弥补水流换热行程和换热时间缩短的问题。

因此，本发明解决其技术问题采用的技术方案是：它包括水箱壳、进水管、出水管、直管和换热翅片，水箱壳围成烟气通道，直管阵列式设置并横穿烟气通道，换热翅片设于烟气通道内并依次叠置穿在直管上，此外，它还包括分水盒和集水盒，分水盒和集水盒均位于水箱壳外侧，直管的两端分别连通分水盒和集水盒，进水管与分水盒连通，出水管与集水盒连通，直管的直径为5~10mm且直管的直径小于进水管或出水管的直径，直管的数量为9~17根，换热翅片的高度为20~35mm。

优选的是，直管的直径为6~9mm，换热翅片高度为22~26mm且长度为85~140mm。更进一步的是，换热翅片的高度为24mm，长度为94.2mm或109.2mm或124.2mm，直管的直径为7mm或8mm，直管的数量为13根或15根或17根。在升数相同的前提下，本换热翅片的长度维持不变，高度仅为原来的1/3~1/2左右，有效缩小了换热翅片的体积，而且由于换热翅片的换热区域集中在换热翅片的中下部，过高的高度使换热翅片参与换热时上下两端的温差大，换热翅片上部对换热的贡献度不如换热翅片下部，故矮小的结构能整个换热翅片充分参与换热，还能避免材料浪费。直管数量的增加直管的总换热面积，弥补水流换热行程和换热时间缩短、换热翅片换热面积缩小对换热效果的影响。

所述进水管和出水管的直径为11~19mm，以保证分水盒和集水盒获得足够的水流输入，且热交换能能提供足够的出水量。

对于普通机型的热交换器，水箱壳的外表面设有盘管，盘管连通进水管与分水盒或出水管与集水盒，水箱壳底部与换热翅片底部的距离为150~190mm。对于全预混机型和浓淡燃烧机型的热交换器，水箱壳没有盘管，水箱壳底部与换热翅片底部的距离为18~35mm，此时，由于无需盘管，进一步降低了热交换器的成本。

所述换热翅片的顶部设置有翻边小孔，以进一步强化换热翅片的换热效果。

所述换热翅片设有供直管穿过的翅片翻边孔，翅片翻边孔的翻边使相邻换热翅片间隔设置，形成烟气间隙。