專(zhuān)利名稱(chēng)：熱水器和熱水器零件結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種即時(shí)燃燒熱水器和其它的即時(shí)類(lèi)型的熱水器，諸如組合燒水器、室內(nèi)集中加熱器、商業(yè)的和工業(yè)的熱水器和叫做其它名稱(chēng)的水處理系統(tǒng)。本發(fā)明特別涉及這種熱水器使用的一熱交換器和一水箱組件。本發(fā)明還涉及制造這種熱水器的方法。這些熱水器不僅可用來(lái)加熱飲用水，而且可用來(lái)加熱水和其它添加劑(不管是可飲用的或不可飲用的)的混合物。這種即時(shí)燃燒的熱水器可即時(shí)提供熱水。
背景技術(shù)：
世界上制造的大約70％的熱水器被認(rèn)為是“即時(shí)型”的，它通過(guò)使用裝置使通過(guò)熱水器的水即時(shí)加熱而一經(jīng)需求即提供熱水。這種類(lèi)型的熱水器通常是與壓力有關(guān)的，而該壓力受可承受的熱水的流速限制。補(bǔ)救它的一種企圖是增加通過(guò)熱交換器的通道的橫截面積。然而，這種方案已經(jīng)導(dǎo)致增加的結(jié)垢可能性和在現(xiàn)有技術(shù)中的異議。
對(duì)這種類(lèi)型的熱水器，異議還存在于構(gòu)造和組裝成本合算可行和長(zhǎng)壽命的熱交換器。這種類(lèi)型的熱水器通常還具有燃燒室，有相當(dāng)高的熱量損失在環(huán)繞它的圍繞物上。
涉及構(gòu)造和組裝的成本合算可行性的缺乏來(lái)自于這樣的事實(shí)，即現(xiàn)有技術(shù)中的即時(shí)熱水器熱交換器是由翅片和管子結(jié)構(gòu)制造的。這是一種昂貴的和耗時(shí)的制造方法。
現(xiàn)有技術(shù)中的即時(shí)熱水器的另一個(gè)問(wèn)題是，由于單個(gè)水流道通過(guò)翅片和管子結(jié)構(gòu)，該熱水器經(jīng)受一個(gè)橫跨熱交換器的進(jìn)口和出口的、顯著的壓力降。這會(huì)影響來(lái)自這種熱水器的熱水的流率，與干線壓力儲(chǔ)存熱水器相比將相當(dāng)?shù)汀?br> 現(xiàn)有技術(shù)中的即時(shí)熱水器熱交換器的結(jié)構(gòu)非常容易結(jié)垢。概括地說(shuō)，已知結(jié)垢是在高溫和在水里有高度溶解的固體的情況下產(chǎn)生。熱交換器里的熱點(diǎn)(特別是翅片和管子結(jié)構(gòu)中的一個(gè)問(wèn)題)可能導(dǎo)致結(jié)垢的較高的發(fā)生率。
即時(shí)熱水器在較冷的氣候里是很普遍的，因?yàn)樗鼈兛捎糜陔p重目的，給房間集中供熱提供約80℃的熱水和給燒煮和洗滌提供約50℃的熱飲用水。
用于這種雙重目的的燒水器通常叫做組合燒水器。與這些系統(tǒng)有關(guān)的特別的異議之一是，在熱的飲用水回路里可存在一個(gè)顯著的熱滯后。這種熱滯后幾乎總是產(chǎn)生大量的水被浪費(fèi)，直至熱的飲用水到達(dá)使用者的出水口。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種熱水器、熱水器零件和熱水器及零件的制造方法，至少部分改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)異議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種熱水器熱交換器元件，它由第一和第二板連接在一起形成，并在它們之間形成至少一個(gè)溝槽，以便在所述元件內(nèi)提供至少一條液體流道，及在其外側(cè)提供一燃燒熱傳送表面，所述元件的特點(diǎn)是，所述至少一條流道各組成一單一路徑，該路徑以蜿蜒的方式沿一個(gè)方向橫跨所述元件的一部分延伸，并沿相反方向橫跨所述部分。
該流道可部分地或全部地橫跨元件的寬度延伸。
當(dāng)橫跨板延伸時(shí)，該流道較佳的是一之字形的或正弦曲線的形狀。此外，該蜿蜒方式是流道回繞至少一次，較佳的是兩次至四次。水流道的形狀較佳的是下述一種一般螺旋形的，瓶塞鉆形的，直角螺旋形的，或漩渦形狀的。
第一板可具有單一連續(xù)的凹槽，當(dāng)一平的第二板連接在其上時(shí)，所述溝槽形成?；蛘撸龅谝话搴偷诙甯骶哂幸幌盗胁贿B續(xù)的凹窩，由此，在所述第一板上的相鄰的凹窩與在所述第二板上的一系列相鄰的和部分重疊的凹窩連接。
較佳的是，該流道要求其中的液體沿在所述第一板上的所述凹窩之一以直線路徑流動(dòng)，然后通過(guò)約90度的方向變化流入所述第二板，然后通過(guò)約90度的方向變化流動(dòng)經(jīng)過(guò)在所述第二板上的一相鄰凹窩，并以直線路徑通過(guò)所述相鄰凹窩。
在從所述第一板過(guò)渡到所述第二板后，凹窩可提供一直線路徑，由此，直線路徑的最大長(zhǎng)度在凹窩的深度或高度的二至十倍范圍內(nèi)。
較佳的是，第一板和第二板各具有延伸離開(kāi)所述第一板和第二板的連接平面的彎邊。該彎邊可沿著所述板的側(cè)邊緣從所述前邊緣延伸至所述后邊緣。此外，所述彎邊可在朝向所述板的中心的方向沿著所述前邊緣和后邊緣延伸一段距離。
較佳的是，元件由相同的板背對(duì)背安裝形成。熱交換器元件和/或形成所述熱交換器元件的板具有可嵌套的形狀。
在一個(gè)實(shí)施例里，熱交換器元件和形成熱交換器元件的板具有一形狀，該形狀包括一主體部分和延伸離開(kāi)該主體部分的至少兩個(gè)臂。該至少兩個(gè)臂可以下述方向之一離開(kāi)主體部分互相平行，互相分叉離開(kāi)，互相會(huì)聚；或產(chǎn)生下述形狀之一Y形，U形，C形，E形，H形，V形或其它任何適當(dāng)?shù)男螤睢］^佳的是，該臂形成環(huán)繞一燃燒室的水箱，而主體部分形成熱交換器單元。熱交換器元件也可具有一形狀，由此，至少兩個(gè)臂以互相相反方向延伸，諸如T形，而所述T形的橫桿形成所述燃燒室的端壁。
較佳的是，由此形成的元件包括至少一個(gè)凹窩結(jié)構(gòu)，由此，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)這種元件并排設(shè)置時(shí)，所述凹窩結(jié)構(gòu)對(duì)齊以形成一能夠接納液體的集管，而它將同時(shí)引導(dǎo)所述液體通過(guò)所述各熱交換器元件。
如果需要，板和/或由板形成的元件的前邊緣或被弄成扇形或成曲線形狀，這樣，沿所述前邊緣的大多數(shù)點(diǎn)具有與最近的溝槽最小的距離，而所述最小的距離是相同的。
各板具有一結(jié)構(gòu)，以便在將它們固定或連接在一起前允許所有的板被嵌套。該結(jié)構(gòu)較佳的是在所述第一板和第二板上的一凸緣，當(dāng)背對(duì)背安裝時(shí)，所述凸緣均沿同一方向延伸。該凸緣較佳的是與所述板成一角度。該凸緣可部分環(huán)繞著所述板的周邊或完全環(huán)繞著所述板的周邊延伸，其中提供一燃燒產(chǎn)物通道。
熱交換器元件可由板形成，而板由兩個(gè)或多個(gè)板部分形成，這些板部分結(jié)合在一起，形成一組合的單一板。這種組合的單一板可在不同的板部分里具有不同的材料。這些不同的材料可按照耐熱性能選擇。
如果需要，一系列熱交換器元件可具有一前邊緣，它由與包含所述凹窩或溝槽的熱交換器元件的部分不同的材料形成。前邊緣可具有一形狀，該形狀有助于維持燃燒室里的溫度，以便促進(jìn)燃燒。
熱交換器元件可包括一旁通溝槽或凹窩，它連接進(jìn)入集管和排出集管。此外，如果需要，在熱交換器元件里的水流道可在預(yù)定點(diǎn)互相交叉，以便使水流在這里互相混合、穿過(guò)或在上面和下面穿過(guò)。
本發(fā)明還提供一由第一板和第二板形成的熱水器熱交換器元件，第一板和第二板之間形成有溝槽，從而在所述熱交換器內(nèi)側(cè)形成一液體流道，在所述熱交換器元件的外側(cè)形成一熱傳送表面，其中，所述液體流道和所述熱傳送表面的結(jié)構(gòu)橫跨所述熱交換器元件的寬度被改變。
第一板可具有單一連續(xù)凹槽，其中，當(dāng)平的第二板連接在其上時(shí)，形成所述液體流道?；蛘撸龅谝话搴偷诙甯骶哂幸幌盗胁贿B續(xù)的凹窩，由此，在所述第一板上的相鄰的凹窩與在所述第二板上的凹窩連接，形成所述液體流道。
較佳的是，所述流道是之字形的或正弦曲線的形狀。液體流道可制造成，在其前邊緣附近提供一比在所述元件的后邊緣附近的直線部分的長(zhǎng)度長(zhǎng)的直線部分。該流道較佳的是一單一路徑，它以蜿蜒的方式在所述元件的全部或部分上面通過(guò)。
該路徑可是這樣在所述第一板和/或第二板前邊緣附近的凹窩或溝槽部分的長(zhǎng)度之間的夾角與在后邊緣區(qū)域內(nèi)的夾角相比可改變。此外，如果需要，在所述前邊緣附近的所述流道中的所述曲折的或正弦曲線的形狀的幅度與在所述后邊緣附近的所述曲折的或正弦曲線的形狀的幅度相比可改變。
如果不使用單一的路徑，流道可分成多個(gè)平行的流道，使在所述后邊緣附近橫跨所述元件的溝槽與在所述前邊緣附近橫跨所述元件的溝槽連接。
可結(jié)合的另一特征是，所述熱交換器的厚度從所述前邊緣至所述后邊緣被改變。或者，在所述板上的所述凹窩的深度從所述前邊緣至所述后邊緣被改變。較佳的是，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)元件互相鄰接時(shí)，一燃燒產(chǎn)物流道形成在相鄰的板之間，靠近所述前邊緣的所述流道比在所述后邊緣處的寬。
較佳的是，上述熱水器熱交換器元件具有一對(duì)以上的進(jìn)口和出口，這樣，所述熱交換器元件可具有一條以上的經(jīng)過(guò)其中的液體回路。較佳的是，使用時(shí)，熱交換器元件的最熱部分接納第一回路，而第二回路在元件的較冷部位處被加熱。
熱水器熱交換器元件除了一系列不連續(xù)的凹窩外可具有連續(xù)的周邊路徑，以便為水箱功能服務(wù)。
本發(fā)明還提供一種由許多上述熱交換器元件形成的熱交換器，所述元件在所述熱交換器里成相同取向和平行安裝。較佳的是，一元件上的所述第一板的凹窩的外側(cè)表面與在另一元件上的所述第二板的凹窩的外側(cè)表面在不連續(xù)線或接觸點(diǎn)處接觸。該不連續(xù)線或接觸點(diǎn)較佳的是被熔合、焊接、銅焊、或者是通過(guò)其它手段、諸如機(jī)械夾持力等互相連接或接觸。
如此形成的熱交換器是這樣的，使用時(shí)，燃燒產(chǎn)物被迫環(huán)繞所述溝槽和不連續(xù)線或接觸點(diǎn)形成一旋繞的燃燒路徑通過(guò)所述熱交換器。
本發(fā)明還提供一供即時(shí)氣體燃燒熱水器用的水箱組件，該組件包括其上具有一系列凹窩的板，所述板成對(duì)地安裝在一起，成對(duì)的板平行安裝而形成一熱交換器，該熱交換器與一水箱交界，而水箱由具有溝槽或凹窩、從而允許水流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述水箱的板形成，所述水箱與熱交換器連接或一體形成，所述熱交換器和水箱具有使它們互相連接的通道，以便允許液體在板之間經(jīng)過(guò)，該組件被固定在一起，從而在所述組件內(nèi)形成具有燃燒產(chǎn)物通道和水通道的燃燒室。
較佳的是，水箱組件包括上述的熱交換元件或熱交換器。
較佳的是，所述水箱組件由許多板形成，這許多板包括形成上述熱交換器的至少一U形或Y形板，以及形成上述第二熱交換器元件的至少一T形板，由此，所述許多板各自與相同的板背對(duì)背連接，形成許多中間的和端部的熱交換器元件，所述水箱組件通過(guò)將所述中間熱交換器夾在所述端部熱交換器之間并將它們固定在一起而構(gòu)成的。
該元件可大致垂直取向，這樣，當(dāng)組裝所述元件時(shí)，所述元件的前邊緣通常與所述單元的深度對(duì)齊；或大致垂直取向，這樣，當(dāng)組裝所述元件時(shí)，所述元件的前邊緣通常與所述單元的寬度對(duì)齊；或大致水平取向。
如果水平取向，所述元件包括貫通的孔，以便允許燃燒產(chǎn)物在成對(duì)的元件之間流動(dòng)。
較佳的是，熱交換器的板適合于產(chǎn)生水的紊流通過(guò)水通道；和/或適合于產(chǎn)生燃燒氣體的紊流通過(guò)外部；和/或這樣，即它們的外部也提供一逸出路徑，以便在使用時(shí)讓冷凝物聚集在熱交換器的外表面。
本發(fā)明還提供一熱水器，它具有上述的熱交換器和/或上述的水箱組件。
熱水器可包括一儲(chǔ)存裝置，以便接納熱水，否則，當(dāng)使用者關(guān)閉一閥、從而防止熱水通過(guò)上述閥時(shí)，該熱水將停留在所述設(shè)備里。在所述儲(chǔ)存裝置里的熱水可在所述閥被重新打開(kāi)時(shí)通過(guò)所述閥。
本發(fā)明還提供一熱水器系統(tǒng)，它具有至少兩個(gè)水流道，而兩個(gè)流道通過(guò)一水/燃?xì)鉄峤粨Q器，它將來(lái)自燃燒產(chǎn)物的熱量傳送給在所述回路里的水，所述至少兩個(gè)流道的第一流道包括串聯(lián)的散熱裝置和串聯(lián)的水/水熱交換器，其中，在所述第一流道里的水可傳送熱量給在所述第二流道里的水或接受來(lái)自第二流道里的水的熱量。較佳的是，在所述第一流道里的所述水在一封閉的回路里。
較佳的是，所述至少兩個(gè)流道的第二流道包括一冷水進(jìn)口。該冷水進(jìn)口可分裂成兩個(gè)支水流道，第一支水流道將水輸送給所述水/水熱交換器，而第二支水流道將水輸送給所述水/燃?xì)鉄峤粨Q器。當(dāng)在來(lái)自所述系統(tǒng)的一出口管道上的一閥處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，第二支水流道可與所述第一支水流道合并，以便水流出所述系統(tǒng)。
當(dāng)來(lái)自所述系統(tǒng)的出口管道上的閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，在所述第一和第二支水流道里的水循環(huán)。
本發(fā)明還提供一供即時(shí)氣體燃燒熱水器的水箱組件，該組件包括沖壓成形的板，一塊板是另一塊板的倒象，所述板被成對(duì)固定在一起，成對(duì)的板被平行安裝以形成一熱交換器，該熱交換器與一水箱交界，該水箱包括固定在熱交換器上的、由銅或鍍銅的鋼板制造的、重疊的側(cè)板和端板，該組件熔合在一起，形成一燃燒室，該燃燒室具有在所述組件里的不連續(xù)的燃?xì)夂退ǖ馈?br> 較佳的是，熱交換器的成形的板適合于產(chǎn)生水的紊流通過(guò)水通道，以及燃?xì)獾奈闪魍ㄟ^(guò)外側(cè)，該外側(cè)還提供排泄通道，以便在使用時(shí)冷凝物聚集在熱交換器的外側(cè)表面。
較佳的是，水箱具有一冷水進(jìn)口和一熱水出口，至少一個(gè)氣體燃燒器位于燃燒室里，由此，冷水流動(dòng)通過(guò)組件而作為熱水流出。
較佳的是，至少一個(gè)氣體燃燒器安裝在熱交換器上面，而該熱水器包括一風(fēng)扇，風(fēng)扇使燃?xì)馀c空氣混合并迫使燃?xì)?空氣混合物進(jìn)入燃燒器，從而燃燒的燃?xì)饨?jīng)過(guò)熱交換器。
本發(fā)明還提供一種制造水箱組件的方法，包括制造沖壓成形的熱交換器板，把成對(duì)的板安裝在一起形成一熱交換器元件，將許多熱交換器元件安裝在一起形成一多層結(jié)構(gòu)，所述組件具有一燃燒室和在所述組件內(nèi)的燃燒產(chǎn)物通道和水通道。
較佳的是，形成兩種類(lèi)型的熱交換器元件，端部元件和中間元件，而所述端部元件具有不同于所述中間元件的水流道。
較佳的是，所述熱交換器板是這樣制造的，一塊板的坯料不需要的那部分是接下來(lái)的沖壓的板的一部分。
熱交換器元件可由一組平行的板組裝，它們可是下述方式中的任何一種垂直取向或水平取向。如果垂直取向，元件可這樣延伸，它們的前邊緣大致平行于燃燒室或熱水器的寬度延伸，而水箱組件安裝在其中。換句話說(shuō)，如果垂直取向，該元件可這樣延伸，它們的前邊緣大致平行于燃燒室或熱水器的深度延伸，而水箱組件將安裝在其中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造水箱組件的方法，包括沖壓成形熱交換器板，側(cè)板和端板用銅或鍍銅鋼板做材料，將兩塊板放在一起，一塊板是另一塊板的倒象，從而形成一對(duì)鄰接的板，把許多成對(duì)的熱交換器板放在一起形成一多層結(jié)構(gòu)，將側(cè)板固定在該多層結(jié)構(gòu)上，而將端板放置在各角上，這樣，側(cè)板和端板重疊，用夾具固定組件，將該組件放置在一烘爐里并持續(xù)一段預(yù)定的時(shí)間，使銅表面熔合在一起，以便提供一整體的組件，該組件具有燃燒室，以及在所述組件里的不連續(xù)的燃?xì)夂退ǖ馈?br> 按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種即時(shí)燃?xì)鉄崴?，它包括一熱交換器，水流動(dòng)通過(guò)該熱交換器而被一燃?xì)馊紵骷訜?，該熱交換器具有一冷水進(jìn)口和一熱水出口，一氣密腔室位于熱交換器的熱水出口的下游，這樣，當(dāng)停止對(duì)熱水需求時(shí)，熱水系統(tǒng)里的內(nèi)部壓力使熱水從熱交換器流入該氣室，從而降低熱交換器的溫度。
氣室較佳的是包括一密封容器，它開(kāi)始只包含空氣，系統(tǒng)的內(nèi)壓力使容器在沒(méi)有水被抽出時(shí)充水，而在熱水被抽出時(shí)使容器騰空，當(dāng)需要熱水時(shí)容器被重新充水。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種水箱組件，它包括許多由金屬?zèng)_壓出來(lái)的熱交換器板，這些板以翻轉(zhuǎn)的成對(duì)的形式平行地放置在一起，各板具有當(dāng)這些板安裝在一起時(shí)重疊的外周側(cè)部分，一對(duì)端板安裝在帶有重疊的邊緣的熱交換器板的端部，由此，該組件可放置在一烘爐里并在其端部上，這樣，組件的重量使這些板熔合在一起，形成不連續(xù)的水通道和氣通道。
較佳的是，板的外形形成一被一水箱包圍的熱交換器，而該水箱形成一在該組件內(nèi)的燃燒室。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明現(xiàn)在，僅通過(guò)例子并參考附圖來(lái)描述結(jié)合本發(fā)明所有方面的實(shí)施例，其中

圖1是作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的熱水器的前視圖，而其水箱組件的前部分已被拿掉；圖2是圖1中的加熱器的左側(cè)視圖；圖3是圖1中的加熱器的右側(cè)視圖；圖4是一水箱組件的零件的分解立體圖；圖5是用于圖1中的熱水器的水箱組件的前視圖；
圖6是圖5中的水箱組件的側(cè)視圖；圖7是圖5中的水箱組件的平面圖，具有示意顯示的熱交換器51，熱交換器的平面圖的細(xì)節(jié)參看圖23；圖8是沿平面A-A通過(guò)圖9中的板53的概略的剖視圖；圖9是圖4中的板53的前視圖；圖10是由圖4、9和11中的板53和54形成的、以前視圖方式顯示的水流道的圖示；圖11是圖4中的板54的后視圖；圖12是沿平面B-B通過(guò)圖11中的板54的概略的剖視圖；圖13是通過(guò)由成對(duì)的板53和54形成的熱交換器的概略的剖視圖；圖14是圖13剖視圖的一部分的放大視圖；圖15是由圖4、9和11中的成對(duì)的板53和54形成的元件組裝的熱交換器的概略的立體圖，具有燃燒產(chǎn)物和水通道；圖16是圖11中的板54的三個(gè)凹窩的細(xì)節(jié)圖；圖17是圖9中的板53的二個(gè)全凹窩的放大圖；圖18顯示了圖16和17中的凹窩背對(duì)背地連接在一起；圖19顯示了板53和54的一部分(為了清楚起見(jiàn)，它們互相分開(kāi))，示意地顯示了當(dāng)板面對(duì)面地鄰接時(shí)通過(guò)板的液體流道和由此形成的通道；圖20顯示了在圖9中的板53外表面上面的一典型的燃?xì)饬鞯?；圖21顯示了在圖11中的板54外表面上面的一典型的燃?xì)饬鞯?；圖22顯示了結(jié)合在一起的圖20和21的視圖，顯示了在由板53和54形成的、相鄰的接觸元件之間的旋繞的燃?xì)饬鞯溃粓D23顯示了由圖4中的板53和54組成的熱交換器的平面圖；圖24是單個(gè)凹窩的平面圖；圖25是圖24中的凹窩的側(cè)視圖；圖26是通過(guò)圖25中的B-B線的剖視圖；圖27是通過(guò)圖25中的C-C線的剖視圖；圖28顯示了作為本發(fā)明又一實(shí)施例的熱交換器元件的一板的前視圖；圖28A顯示了類(lèi)似于圖28的一實(shí)施例，除了筆直線路徑長(zhǎng)度被改變；圖29顯示了另一實(shí)施例的熱交換器的一板的前視圖，它具有平行的流道；圖29A顯示了類(lèi)似于圖29的一個(gè)實(shí)施例，除了筆直線路徑長(zhǎng)度被改變；
圖30顯示了另一實(shí)施例的熱交換器組件的側(cè)視圖；圖31是本發(fā)明的另一實(shí)施例的即時(shí)燃?xì)馊紵臒崴鞯淖髠?cè)視圖；圖32是圖31中的加熱器的前視圖；圖33是圖31中的加熱器的右側(cè)視圖；圖34是形成本發(fā)明又一實(shí)施例的水箱組件零件的一板的側(cè)視圖，它適用于圖31至33中的熱水器；圖35是形成圖34中的水箱組件零件的一端板的側(cè)視圖；圖36是一對(duì)圖35中的端板的側(cè)視圖，以便顯示流道；圖37是分解立體圖，顯示了將熱交換器板和端板組裝在圖31至33的熱水器里；圖38是堆疊的板的示意的剖視圖，顯示了嵌套特征；圖39是又一種形狀的熱交換器板的側(cè)視圖；圖40是液體流道的示意的側(cè)視圖，該液體流道通過(guò)一溝槽，而該溝槽由一對(duì)以背對(duì)背方式連接在一起的圖39所示的板上的凹窩形成；圖41是又一實(shí)施例的熱交換器元件板的側(cè)視圖；圖41A是一端部熱交換器元件板的側(cè)視圖，它與圖41中的板形成的元件一起使用；圖42是一示意的回路圖，顯示了圖41中的熱交換器板的用途；圖43是一示意的回路圖，顯示了圖41中的熱交換器板的不同用途；圖44顯示了本發(fā)明又一實(shí)施例的前視圖；圖45顯示了圖44中的裝置的側(cè)視圖；圖46是沿圖45中的A-A線、通過(guò)圖44中的裝置的剖視圖；圖47是本發(fā)明又一實(shí)施例的前視圖，顯示了水流道；圖48是圖47的前視圖，顯示了燃?xì)饬鞯?；圖49A是五塊板的立體圖，它們用來(lái)制造圖47和48中的水箱組件50C；圖49B是由圖49A中的板形成的并用于圖47中的實(shí)施例的水箱組件板的分解立體圖；圖49C是通過(guò)圖49A和49B中的板的示意的水流道；圖50顯示了一儲(chǔ)存器或蓄水器，它與前面附圖中的熱水器一起使用；圖51顯示了作為另一實(shí)施例的熱交換器的一部分的示意的剖視圖；圖52顯示了具有橫渡路徑的熱交換器元件；
圖53顯示了具有旁路特征的一端板；以及圖54顯示了通過(guò)熱水器的另一實(shí)施例的剖視圖，該熱水器具有類(lèi)似于圖44至46的水箱組件，且還具有自然吸氣的燃燒器系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖1至3顯示了一家用熱水器10，它使用燃?xì)庾鳛槿剂?，工作時(shí)提供即時(shí)熱水流。
參看圖1至3，熱水器10安裝在一矩形外殼11里，該外殼被設(shè)計(jì)成能直接安裝在外墻上。該熱水器需要與一燃?xì)夤?yīng)源連接，應(yīng)該知道，該熱水器適合于利用各種商業(yè)上可獲得的燃?xì)膺M(jìn)行工作?？諝夂腿?xì)饣旌衔锏娜紵纬扇紵a(chǎn)物，它們通過(guò)在熱水器前面13上的小孔12放空。或者，熱水器可這樣安裝，使廢氣通過(guò)煙道放空，而煙道或者延伸通過(guò)壁腔或者向上通過(guò)天花板。
總之，熱水器10具有安裝在水箱組件50之上的燃燒器20，這樣，來(lái)自燃?xì)馊紵?0的熱量和燃燒產(chǎn)物經(jīng)過(guò)形成水箱組件50一部分的熱交換器51，以便加熱一定量的冷水，而該冷水被布置成流動(dòng)經(jīng)過(guò)熱交換器并作為熱水離開(kāi)熱交換器。雖然具有單個(gè)燃燒器20將是一種經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)，但如果希望燃燒器10能適應(yīng)朝下的位置，也可使用多個(gè)燃燒器(帶有適當(dāng)?shù)目刂?，以便能夠有效地關(guān)掉部分燃燒器，以便根據(jù)需要優(yōu)化燃燒器的輸出。
控制機(jī)構(gòu)32控制由管道32A輸送的燃?xì)饬浚撊細(xì)庾詈笥扇紵?0燃燒。被燃燒的燃?xì)獾牧咳Q于水的流動(dòng)和所需要的、即即時(shí)要求的溫度。燃?xì)馊紵鞯娜紵芰νㄟ^(guò)提供送風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇30提高，風(fēng)扇30使燃?xì)庠谒瓦_(dá)燃燒器20之前與空氣混合，從而確保使用最有效的空氣燃料混合物。
風(fēng)扇30還使燃燒器20產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物和熱空氣以大致垂直的方向向下通過(guò)熱交換器51。熱交換器51的高效率是這樣的，它能產(chǎn)生冷凝作用，而冷凝物向下滴入安裝在外殼11底部的積水盤(pán)71里。冷凝物通過(guò)排放管72離開(kāi)外殼11進(jìn)入污水溝。
燃燒器20位于橫跨熱水器10頂部的位置上。來(lái)自混合室31的空氣燃?xì)饣旌衔锉惠斔徒o燃燒器20，而混合室31通過(guò)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥32和電驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇30接受燃?xì)夂涂諝?，而風(fēng)扇30在輸送空氣/燃?xì)饣旌衔锝o燃燒器20之前使燃?xì)馀c空氣混合。燃燒器20是由一塊或多塊陶瓷板35形成的，而陶瓷板35具有延伸貫穿其間的一系列小孔(未畫(huà)出)。雖然在圖1至3的實(shí)施例里描述了陶瓷板燃燒器結(jié)構(gòu)，但也可使用任何其它的燃燒器或多重的或組合的燃燒器，諸如網(wǎng)格燃燒器、平板燃燒器、金屬篩網(wǎng)燃燒器、碳纖維燃燒器等等。
燃燒器里的小孔提供了非常大量的小火焰，這些小火焰向下突出(由于風(fēng)扇30引起的空氣/燃?xì)饣旌衔锪鲃?dòng)的結(jié)果)而朝向水箱組件50。為了確保一氧化碳保持在最低程度，在燃燒室50A里的火焰終止于熱交換器51的前邊緣260上方的位置上。熱交換器51位于水箱組件50的下半部。通過(guò)選擇燃燒器、諸如網(wǎng)格燃燒器(它們將以較小的火焰長(zhǎng)度進(jìn)行操作)可降低熱水器10的總高度。
如圖1至3所示，冷水進(jìn)口14從圖1的左側(cè)延伸進(jìn)入水箱組件50(為了描述的目的而被部分切掉)的底部，而熱水通過(guò)管道15A從右側(cè)離開(kāi)水箱組件50，熱水出口15在熱交換器51的頂部。
水流量計(jì)90監(jiān)控在冷水進(jìn)口14處的水的流量。第一溫度傳感器T1位于冷水進(jìn)口上，而第二溫度傳感器T2位于來(lái)自熱交換器51的熱水出口15上。第三溫度傳感器T3位于水流控制閥60上，而水流控制閥60同時(shí)與冷水進(jìn)口14和熱水出口16連接。
如圖1至3所示，所供應(yīng)的燃?xì)庋刂鵁崴?0的左側(cè)從熱水器10的底部向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)管道32A，到達(dá)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥32，并進(jìn)入風(fēng)扇30。如果熱水器10用來(lái)不僅飲用水還提供供散熱器使用的熱水，則來(lái)自水閥60的熱水出口16具有第一出口17，它被設(shè)計(jì)成能提供高達(dá)80℃溫度的水，還具有第二低溫出口18，它通過(guò)流量傳感器19分配高達(dá)50℃溫度的水。這種類(lèi)型的熱水器通常具有安全控制，以便當(dāng)可能產(chǎn)生80℃的水時(shí)防止?fàn)C傷。當(dāng)通過(guò)流量傳感器19在出口18里檢測(cè)流量時(shí)，電子控制系統(tǒng)80自動(dòng)地限制最高的可獲得的溫度至50℃。
由燃燒器20產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物經(jīng)過(guò)熱交換器51，并在熱交換器51的底部、通過(guò)在前面13處的矩形出口12離開(kāi)熱交換器10。這些排出的燃燒產(chǎn)物在接近進(jìn)入進(jìn)口14的冷水溫度的溫度時(shí)排出，這樣，進(jìn)入周?chē)h(huán)境的熱量損失保持在最低程度。
電子控制系統(tǒng)80安裝在熱水器10的頂部，如圖1所示，以便控制熱水器10的工作。為了工作，熱水器10必須連接至一燃?xì)庠础⒁焕渌春鸵浑娫础?br> 圖4至23詳細(xì)地顯示了水箱組件50，它包括一外水箱52，它支承著安裝在其中的熱交換器51，而熱交換器51根據(jù)熱交換器51的要求而由大量的分散成對(duì)的矩形板53和54形成(如圖4和5所示)。熱交換器51的結(jié)構(gòu)將在下面更詳細(xì)地介紹。
總之，水箱組件50具有燃燒室50A、水箱52和熱交換器51。這些零件由3種不同形狀的板構(gòu)成。兩塊第一形狀的板形成前板100F和后板100R(參看圖4和相關(guān)的介紹)。這些第一形狀的板背對(duì)背設(shè)置，從而包住組件的相對(duì)兩側(cè)。四塊第二形狀的板形成端板101A、101B、101C和101D，如圖4、5和6所示，它們包圍端面和側(cè)面并與端面和側(cè)面重疊，從而形成水箱52。
多對(duì)第三板形成熱交換器51，為了方便和簡(jiǎn)化起見(jiàn)，圖4中只顯示了一對(duì)矩形板53和54。當(dāng)以間隔的成對(duì)形式安裝時(shí)，許多板53和54構(gòu)成熱交換器51。
如圖5至7所示，形成熱交換器51的諸板的疊層結(jié)構(gòu)位于朝向單元的底部。水箱52具有液體通道或溝槽，它們橫向經(jīng)過(guò)底部，然后向上至側(cè)面200一半的頂部，然后橫跨側(cè)面200的另一半，然后橫跨該另一半的頂部，然后向下至底部。在圖4的側(cè)面201和202中，水流道在底部開(kāi)始，并沿兩個(gè)方向開(kāi)始流動(dòng)至側(cè)面201和202的中間，在那上面，它跟隨單個(gè)流道至側(cè)面201和202的頂部，然后往下至中間，在那里它將離開(kāi)各側(cè)面201和202而進(jìn)入相鄰的各側(cè)面202或201。
然而，在圖6所示的側(cè)面201和202中，這些側(cè)面與圖4中的側(cè)面略有不同，在側(cè)面200中的流道將終止于角的中點(diǎn)附近，而在那里，水在側(cè)面201和202的中點(diǎn)進(jìn)入，然后分成向上的和向下的流道，分別到達(dá)頂部和底部，然后橫跨側(cè)面201和202的頂部和底部，然后回到與進(jìn)入中點(diǎn)相反的排出中點(diǎn)。在側(cè)面201或202上的排出中點(diǎn)分別通向在各相鄰側(cè)面202或201上的進(jìn)入中點(diǎn)。
由水箱52和熱交換器51頂部限制的空間形成燃燒室50A。水箱52位于熱交換器51的外側(cè)，而來(lái)自燃燒器20的燃?xì)饣鹧嫜刂浣M件50的中心線在燃燒器50A里產(chǎn)生。這個(gè)特征具有從燃?xì)饣鹧嬷腥〕鰺崃康男Ч?，從而減少熱量的橫向逃逸，且還減少在熱交換器51里的熱的燃?xì)獾臏囟取?br> 如圖5所示，冷水從底部的一側(cè)進(jìn)入組件50并在朝向熱交換器51頂部的相反側(cè)離開(kāi)組件。最初，水沿著環(huán)繞水箱52側(cè)面和端面兩個(gè)方向移動(dòng)，這樣，水在進(jìn)入熱交換器51之前流動(dòng)經(jīng)過(guò)整個(gè)水箱。這樣減少了使水箱52過(guò)熱的可能性，并減少了熱的燃?xì)獾睦速M(fèi)。
通過(guò)將三塊板簡(jiǎn)單地顛倒和/或翻轉(zhuǎn)制造組件，整個(gè)組件可通過(guò)簡(jiǎn)單的沖壓操作制造。此外，在該實(shí)施例里，組件是由鍍銅的不銹鋼板制造的，而零件是通過(guò)使用夾具(未畫(huà)出)組裝在一起的，這樣，零件板與所有的鄰接的表面以銅對(duì)銅方式緊密接觸。
該組件被放置在一烘爐里，并在一溫度持續(xù)一預(yù)定時(shí)間，以便使銅熔合，提供一整體元件，其中，所有的零件被結(jié)合在一起，水和空氣通道精確地形成而沒(méi)有泄漏。這樣，就不需要燒焊、軟焊或其它緊固件，銅鍍層的這種熔合確保在整個(gè)長(zhǎng)使用壽命內(nèi)良好的工作。旋繞的水流通道的這種設(shè)計(jì)還特別被用來(lái)鼓勵(lì)紊流，以確保在熱交換器51或水箱組件52里沒(méi)有停滯的水窩或熱點(diǎn)。此外，板的外形提供了一條方便的通道，以便形成在熱交換器元件外面的冷凝物排出。水箱組件50已證明是有效的，它允許將來(lái)自燃?xì)饣鹧娴臒崃孔畲蟪潭鹊剌斔徒o水，而沒(méi)有過(guò)多的熱量被浪費(fèi)消耗。
雖然熔合是針對(duì)銅而言的，但也可使用其它的可熔合材料，諸如鎳等。然而，除了熔合，也可使用其它的手段將板固定在一起，以便形成水箱52和熱交換器51。
燃?xì)鈮毫鞲衅?4位于燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥32的燃?xì)膺M(jìn)口處，如果燃?xì)庠聿蛔?，則傳感器檢測(cè)出使熱水器10輸出減少的燃?xì)鈮毫Φ南陆?。通常的家用燃?xì)鈮毫κ沁@樣的，如果太多的器具同時(shí)使用，燃?xì)鈮毫Τ３?huì)下降。為了確保燃?xì)鈮毫Φ南陆挡粫?huì)降低熱水的溫度，燃?xì)鈮毫鞲衅?4通過(guò)閥60使水的流率降低，以便補(bǔ)償燃?xì)鈮毫Φ慕档停@樣，熱水器10在所需的溫度下工作，雖然以升/分鐘為單位的流量輸出減少?；蛘?，如果不使用水閥60，利用來(lái)自傳感器84的一適當(dāng)?shù)男盘?hào)，可使用控制器80來(lái)降低與燃?xì)饣旌?、以形成空?燃?xì)饣旌衔锏目諝獾牧髀剩蛲ㄟ^(guò)閥32來(lái)降低燃?xì)獾牧髀?，以便維持最適宜的燃燒。
燃?xì)忾y32和控制器80的另一特征是使用氧氣傳感器71A，其檢測(cè)在煙道氣里的氧氣量。如果煙道氣里氧氣量太高或太低，一個(gè)信號(hào)將反饋給控制器80，從而通過(guò)閥32改變?nèi)細(xì)饬鲃?dòng)，以便確保最適宜的混合。用計(jì)算機(jī)處理的控制器80監(jiān)控三個(gè)溫度，即在冷水進(jìn)口處的溫度T1，在熱交換器出口處的溫度T2，以及在熱水器10的熱水出口處的溫度T3。第三溫度監(jiān)控器T3可由使用者或維修人員調(diào)節(jié)，以便調(diào)節(jié)至理想的輸出溫度。
在檢測(cè)三個(gè)溫度的基礎(chǔ)上，控制器80可控制通過(guò)熱水器10的水、通過(guò)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥32的燃?xì)?、以及通過(guò)改變風(fēng)扇30的速度輸入的空氣的流率?？刂破?0改變這些參數(shù)，以確保最大的效率。
流量傳感器90位于冷水進(jìn)口14處。流量傳感器90提供一電信號(hào)，該電信號(hào)被輸送給控制器80，以便根據(jù)需要控制熱水器10的工作。還應(yīng)該知道，由于這種流量傳感器90可產(chǎn)生一信號(hào)，以便給出或通過(guò)處理給出一個(gè)有關(guān)流率的可見(jiàn)的指示、一個(gè)可見(jiàn)的指示，而該指示可在熱水器10上和/或遠(yuǎn)處顯示出來(lái)。
提供圖1所示的流動(dòng)控制閥60是為了補(bǔ)償對(duì)熱水的太多的要求，或者減少流動(dòng)，或者如果存在著超過(guò)最大設(shè)計(jì)溫度的水的危險(xiǎn)。在這些情況下，閥60可根據(jù)需要打開(kāi)或關(guān)閉。
為了啟動(dòng)熱水器，在燃燒室50A里使用一個(gè)電操作的點(diǎn)燃系統(tǒng)(諸如火花點(diǎn)燃器或灼熱表面或HIS(熱表面點(diǎn)燃器)或任何適當(dāng)?shù)南到y(tǒng))，而控制系統(tǒng)80確保在熱水龍頭打開(kāi)時(shí)產(chǎn)生水流，首先有一個(gè)暫停，以便清除燃燒室里任何易燃?xì)怏w。然后，根據(jù)所使用的點(diǎn)燃系統(tǒng)，可有一個(gè)短的暫停，在該過(guò)程中，電操縱的點(diǎn)燃系統(tǒng)激活和開(kāi)始點(diǎn)燃空氣/燃?xì)饣旌衔?，換句話說(shuō)，空氣/燃?xì)饣旌衔镞M(jìn)入燃燒室并被點(diǎn)燃。在該實(shí)施例里，火花點(diǎn)燃器因無(wú)滯后時(shí)間進(jìn)行操作而較佳。
如果燃燒沒(méi)有發(fā)生，熱水器10關(guān)閉，燃?xì)饬?，全部過(guò)程將重復(fù)。控制系統(tǒng)可以被編程，這樣，如果它失敗預(yù)定次數(shù)，熱水器10將關(guān)機(jī)并發(fā)出警告燈光，警告系統(tǒng)使用者將需要一個(gè)業(yè)務(wù)呼叫。
為了制造如圖4至7所示的水箱52，水箱52由許多兩種式樣的板制成。第一種式樣的板是板100F和100R，它具有三個(gè)側(cè)面，即形成水箱組件50的前面和后面的中間側(cè)面200，以及與側(cè)面200成直角的外側(cè)面201和202。組裝時(shí)，在左側(cè)，前板100F上的側(cè)面201與后板100R上的側(cè)面202鄰接，而在水箱組件50的右側(cè)則相反，如圖4和7所示。
用標(biāo)號(hào)204總括表示的一組溝槽結(jié)構(gòu)形成于前板100F上，并具有進(jìn)圖4所示的圖面的深度。而在后板100R(它與板100F相同)上，也形成溝槽204，并具有出圖面的深度。溝槽204在燃燒室50A的前面和后面，并形成在它們之間的燃燒室50A。
為了總成水箱組件50A，四塊相同的、如圖4所示的第二板、即板101A、101B、101C和101D定位在前板100F和后板100R上，這樣，它們的各角205和206相對(duì)前板100F和100R上的各對(duì)應(yīng)的角205R、205L、206L和206R定位。圖4所示的板101B和101C具有用標(biāo)號(hào)208總括表示的溝槽，它們具有出圖4中的圖面的離板的溝槽深度。然而，板101A和101D具有用標(biāo)號(hào)208總括表示的溝槽，溝槽208的深度進(jìn)入圖面。
溝槽204和208將形成密封的流道，由此，在水箱52上半部U的所有板101A、101B、101C和101D上的溝槽208的那些部分將與前板100F和后板100R上的溝槽204形成雙倍深度溝槽。這些雙倍深度溝槽在燃燒室50A的附近，并需要獲得通過(guò)溝槽的這些部分的水的增加的流率，以便能夠吸取環(huán)繞著燃燒室50A即時(shí)產(chǎn)生的顯著數(shù)量的熱量。
在板101A、101B、101C和101D的下半部L里，在溝槽208和前板100F和后板100R的中間側(cè)面200上的平板區(qū)210之間形成半寬溝槽。由于板101A、101B、101C和101D的上半部U和下半部L，水箱52的左側(cè)和右側(cè)也形成有半深溝槽。
如圖4及圖8至23所示，各對(duì)大致矩形的板53和54被安裝成相鄰接觸，以便在它們之間形成旋繞的水流道。兩塊板53和54是相同的。一塊板被翻轉(zhuǎn)并與另一塊板背對(duì)背放置，這樣，在板53上的角UL、LL、UR和LR與在板54(它只是一塊被翻轉(zhuǎn)的、與板53相同的板)上各角LL、UL、LR和UR鄰接。
本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“背對(duì)背”表示把板對(duì)齊的工序或?qū)R的板的安裝，無(wú)論是相同的或不同的，這樣，形成于或在板上的凹窩或溝槽的凹陷側(cè)結(jié)合在一起而形成在凹窩或溝槽之間的溝槽或流道。背對(duì)背形式的例子可見(jiàn)圖4、23、30、37和38。
板53(以及板54)具有一系列不連續(xù)的凹窩220，它們具有相對(duì)于燃燒產(chǎn)物流動(dòng)方向成45度角的縱向軸線。凹窩220的寬度、深度和長(zhǎng)度均相同，并與板53和54的縱向軸線成約45度角。還有畸形的凹窩，其中一些具有下面所述的其它用途，而其余的只是在板的不同路徑之間作連接用。
板53上凹窩220具有出圖面的深度，然而，由于板54被翻轉(zhuǎn)，因此板54上的凹窩220具有進(jìn)入圖4中的圖面的深度。
當(dāng)板53和54如圖5、13、15和23所示的那樣連接在一起時(shí)，板53上的凹窩220和板54上的凹窩220形成溝槽或流道。板53上的任何兩個(gè)相鄰的凹窩220與板54上的對(duì)應(yīng)的凹窩220連接，這樣，水可從板53上的第一凹窩沿著該凹窩進(jìn)入板54上的相連接的凹窩里，然后沿著該凹窩、離開(kāi)板54、進(jìn)入板53，但進(jìn)入與上述的板53上的第一凹窩相鄰的另一凹陷。
這樣，如圖10所示，形成一流道，當(dāng)從熱交換器51的前面看去時(shí)，該流道具有曲折的或正弦曲線的形狀。這在圖16至19里得到更好的顯示。
水經(jīng)過(guò)水箱52后進(jìn)入熱交換器51，熱交換器51由一組圖14所示的熱交換器元件形成，這樣，板53上的凹窩結(jié)構(gòu)230和231分別與板54上的凹窩結(jié)構(gòu)231和230配合。當(dāng)這些板互相鄰接和熔合、或用其它的防漏手段固定在一起時(shí)，如圖13、15和23所示，形成橫跨熱交換器的(由板53上的凹窩231和板54上的凹窩230組成的)上集管232和(由板53上的凹窩230和板54上的凹窩231組成的)下集管233。
水通過(guò)圖4中的孔240離開(kāi)水箱52并進(jìn)入下集管233。從下集管233開(kāi)始，水將流動(dòng)經(jīng)過(guò)各(由成對(duì)的矩形板53和54形成的)熱交換器，如圖10所示，并將沿著前視圖所示的一曲折的或正弦曲線的路徑流動(dòng)。水首先沿著靠近熱交換器后邊緣的流道242橫跨各熱交換器元件的寬度流動(dòng)；然后進(jìn)入流道243，在那里，它橫跨熱交換器的寬度回流至熱交換器元件的右側(cè)；然后沿著橫跨寬度的流道244回流至與集管233和232相對(duì)的熱交換器的一端；最后，沿著流道245回流到上集管232。
如圖14所示，凹窩220形成通過(guò)兩塊板53和54的溝槽，而流道的最后部分已經(jīng)介紹。水從內(nèi)部220A″流動(dòng)、橫跨內(nèi)部220A′、然后進(jìn)入形成上集管232(圖10)的不同形狀凹窩231和230的內(nèi)部。然而，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過(guò)通道220B進(jìn)入圖紙里面。該流道(將在下面進(jìn)一步介紹它)被重復(fù)而制造出各流道242、243、244和245。
如圖15所示，熱的燃?xì)釾在圖15中向下流動(dòng)，并越過(guò)由成對(duì)的板53和54形成的各熱交換器的上邊緣260。燃燒產(chǎn)物流動(dòng)經(jīng)過(guò)熱交換器51，而熱交換器具有由圖20至23詳細(xì)介紹的流道，直至它們?cè)竭^(guò)由板53和54形成的各元件的后邊緣261。同時(shí)，水通過(guò)在下集管233最外側(cè)的進(jìn)口56進(jìn)入熱交換器51。然后，水流動(dòng)經(jīng)過(guò)在各熱交換器里的流道242、243、244和245，使水經(jīng)由一曲折/螺旋狀的或正弦曲線/螺旋狀的蜿蜒路徑上升至上集管232，水在那里通過(guò)出口57離開(kāi)熱交換器51，出口57位于形成進(jìn)口56的同一塊板和熱交換器上。如果需要，進(jìn)口56和出口57可位于相反的側(cè)面，如果要使流道的數(shù)量改變，甚至可位于熱交換器51的相對(duì)端面上。
下面將詳細(xì)描述通過(guò)流道242、243、244和245的水流道。如圖16、17和18所示，水將沿著箭頭250的方向在板53的凹窩220里流動(dòng)，然而，在板54里，水將沿著圖16中的箭頭251所示的方向流動(dòng)。這兩個(gè)流道的組合如圖18(好像板53和54是透明的)和圖19中的分解的三維視圖所示?？梢钥吹?，流道是這樣的，在流動(dòng)通過(guò)板53中的一個(gè)凹窩220后，水必須相對(duì)它在板53的凹窩220里的流動(dòng)方向改變大約90度的方向進(jìn)入板54中的凹窩220。一旦在板54里，流動(dòng)將必須再次改變約90度方向，以便該流動(dòng)沿著板54里的凹窩220進(jìn)行，依此類(lèi)推，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)雜的旋繞流道，它可以叫做螺旋形的、或瓶塞鉆形的、甚至是正方形的或矩形的螺旋形或其它的三維流道。
凹窩220具有如圖24至27所示的約24mm長(zhǎng)度，然而，當(dāng)一水流道形成時(shí)，凹窩220的直線路徑長(zhǎng)度只有約15mm，因?yàn)樵谧畲?5mm移動(dòng)后，水在流入凹窩220時(shí)必須改變方向。凹窩220離開(kāi)每個(gè)板的深度約是3.5至4.5mm。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使凹窩220里移動(dòng)的直線長(zhǎng)度處于凹窩220的深度的2至10倍的比例內(nèi)，將導(dǎo)致流動(dòng)經(jīng)過(guò)該流道的水高度混合，從而確保熱量的均勻分配和防止熱點(diǎn)，使發(fā)生在熱交換器51里的結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)降至最低程度。
一旦水經(jīng)過(guò)熱交換器元件，上集管232與前面附圖中的出口15連接，以便將水輸送給使用者，或檢測(cè)其溫度和作為監(jiān)控的輸出流量。當(dāng)相鄰的熱交換元件如圖13、15和23所示的組裝時(shí)，一旋繞的燃燒氣體流道如圖20至22所示，形成在凹窩220的外表面上并環(huán)繞著該外表面。
從圖20至22可看到，風(fēng)扇30將使燃燒產(chǎn)物越過(guò)熱交換器元件的前邊緣，而如果相鄰的元件這樣安裝，凹窩220外表面的外側(cè)末端與(在相鄰的熱交換器元件上的)相鄰的凹窩220的末端接觸，然后，燃燒產(chǎn)物將如圖20所示環(huán)繞著各凹窩220流動(dòng)。如果在相鄰的熱交換器之間提供間隙，燃燒產(chǎn)物將不僅環(huán)繞著各凹窩220流動(dòng)，而且還在相鄰板上的凹窩220之間流動(dòng)，從而在凹窩220之上并環(huán)繞著凹窩220有效地流動(dòng)。
圖21所示的是在板54上的類(lèi)似的流道，它有助于在一元件上的板53與在相鄰元件上的板54接觸時(shí)在相鄰的熱交換器元件之間提供一更復(fù)雜的流道，從而產(chǎn)生一如圖22所示的流道，它是一個(gè)非常旋繞的流道，并是能出現(xiàn)在相鄰的、由板53和54形成的元件之間的流道。
旋繞的和曲折的燃燒產(chǎn)物流道與蜿蜒的和曲折形/螺旋形的水流道一起導(dǎo)致熱交換器51在一點(diǎn)上特別有效，在燃燒產(chǎn)物經(jīng)過(guò)前邊緣260到達(dá)后邊緣261時(shí)，燃燒產(chǎn)物將被冷卻至一溫度，由此它們可冷凝在后邊緣261附近的熱交換器51上。
此外，通過(guò)在水已沿著元件到達(dá)前邊緣260而從上集管232里放出熱水以供家用，水將處于可能的最高溫度。
如圖4所示，板53和54具有向外展開(kāi)的端部或凸緣F(在圖14中也可看到)，它們有兩個(gè)用途。當(dāng)兩塊板53和54如圖14那樣背對(duì)背地安裝時(shí)，凸緣F在熱交換器元件上形成雙寬度凸緣。這種雙寬度凸緣有助于提供較大的表面積，熱量可通過(guò)它在熱交換器51和水箱52之間交換。由于凸緣F越過(guò)前邊緣260和后邊緣261延伸一段距離，如圖4所示，凸緣F這部分將起類(lèi)似一堤壩或流動(dòng)導(dǎo)向器的有效作用，以便引導(dǎo)燃燒產(chǎn)物在凹窩220的外表面上流動(dòng)。
圖28顯示了一熱交換器元件300，其結(jié)構(gòu)不同于用前面附圖所示的板53和54形成的熱交換器元件。在該熱交換器元件300中，以類(lèi)似于圖4、9、10和11所示的方式提供一下集管233和上集管232。此外，流道段342、343、344和345以前面實(shí)施例所述的蜿蜒方式兩次來(lái)回橫跨熱交換器300。圖28中的熱交換器元件300的差別是，其所提供的曲折的/螺旋形的水流道段342、343、344和345是這樣的，在流道342里的直線段或凹窩220之間形成的夾角301是比在上面的流道343里形成的夾角302、或流道344里的夾角303、或最靠近前邊緣260的流道345里的夾角304大的夾角。
通過(guò)改變?cè)跈M跨熱交換器300的各流道里的夾角301、302和303，可提供更大的效率，確保(例如)流動(dòng)經(jīng)過(guò)靠近前邊緣的流道345的水具有較長(zhǎng)的流動(dòng)路徑、并以比流動(dòng)經(jīng)過(guò)在后邊緣部分處的流道段342的水更慢的速度流動(dòng)經(jīng)過(guò)前邊緣部分。這可能有助于熱量傳送，可使燃燒產(chǎn)物冷凝。用來(lái)制造圖28所示的熱交換器元件的板是相同的。
圖28A所示的是一熱交換器元件300A，它類(lèi)似于圖28所示的實(shí)施例，而相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖28A中的熱交換器元件300A與圖28中的熱交換器元件300之間的差別是，在下邊緣處提供一流道，它從下集管233開(kāi)始并具有全深度(即在各板上，形成相同深度的凹窩或溝槽，這樣，當(dāng)它們安裝在一起時(shí)，由此形成的流道的深度等于一個(gè)凹窩或溝槽的深度的兩倍)。第一流道342A通常是直線結(jié)構(gòu)，并橫跨熱交換器300A的全寬。雖然描述了全深度流道，但可能必須改變深度或尺寸，以便適當(dāng)?shù)卮_保燃燒產(chǎn)物流道將會(huì)形成，而該流道不會(huì)被阻塞于防止燃燒產(chǎn)物流出的一點(diǎn)上。
在與下集管233相對(duì)的一側(cè)處，提供一曲折的/螺旋形的水流道，其中，它們的直線段之間的夾角301與上面一排里的夾角302、或與最靠近前邊緣260一排里的夾角303相比具有相當(dāng)大的角度。流道段342A、343A、344A和345A以前面實(shí)施例中所述的蜿蜒方式兩次來(lái)回橫跨熱交換器300A。
通過(guò)改變?cè)跈M跨熱交換器300A的各流道里的夾角301、302和303，可導(dǎo)致更大的效率，確保(例如)流動(dòng)經(jīng)過(guò)前邊緣的水具有較長(zhǎng)的流動(dòng)路徑，由此，維持燃燒產(chǎn)物流道比流動(dòng)通過(guò)在后邊緣部分處的流道段342A長(zhǎng)。這可能通過(guò)產(chǎn)生更好的混合和紊流有助于熱量傳送過(guò)程，從而可使燃燒產(chǎn)物冷凝。此外，這些夾角不一定是夾角301＞302＞303，由于情況可能變化，不同的關(guān)系被發(fā)現(xiàn)有利于提供設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和工作的條件。
流道342A、343A、344A和345A有效橫截面積也可按照熱交換器的工作需要改變。此外，如果需要，流道343A、344A和345A的幅度A、B和C也可改變，以便優(yōu)化效率和熱傳送。
圖29顯示了適用于本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)的熱交換器元件。該熱交換器元件400具有一上集管232和一下集管233，然而，在該實(shí)施例里，提供一由下集管233延伸出來(lái)的、基本上平行于后邊緣261的下集管溝槽442，以及一返回至上集管232的、基本上平行于熱交換器的前邊緣260的上集管溝槽445。
在下集管溝槽442和上集管溝槽445之間是許多流道443。在該實(shí)施例里，來(lái)自水箱52的水通過(guò)下集管233進(jìn)入熱交換器元件400并充滿(mǎn)下集管溝槽442。由于燃燒產(chǎn)物從圖紙的頂部流向底部，在熱交換器元件400里的液體流動(dòng)的最有效方向是相反方向，這樣，通過(guò)圖29所示的結(jié)構(gòu)，水從下集管溝槽442流動(dòng)經(jīng)過(guò)流道443，上升至上集管溝槽445，并通過(guò)上集管232離開(kāi)熱交換器元件400。
從圖29中可看到，流道具有連續(xù)曲折的或正弦曲線的路徑，其中，測(cè)得的曲折的/螺旋形流道的幅度D是不變的，而在兩塊板上的連接的凹窩之間的夾角401也是如此。
圖29A顯示了類(lèi)似于圖29的、另一種結(jié)構(gòu)的熱交換器元件，其中，相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖29和29A的元件的差別在于，在圖29中流道具有遞減的曲折的或正弦曲線的路徑，其中，在最靠近后邊緣的區(qū)域D里、在中間區(qū)域E里和在前邊緣處的區(qū)域F里測(cè)得的曲折的/螺旋形的流道的幅度在橫跨熱交換器元件400A高度上的尺寸逐漸減少。此外，夾角401和其它的夾角402和403被改變，以便將反壓力和/或通過(guò)熱交換器400的流動(dòng)阻力降至最低程度。雖然幅度D、E和F、以及夾角401、402和403被描述為在尺寸上減少，但它們可以改變以產(chǎn)生適合于熱交換器51所希望的要求的結(jié)果是足夠的。
如圖30所示，它是另一種變形，它可應(yīng)用于熱交換器元件以及圖4、8至23、28和29中的熱交換器51。從圖30中可看到，在前述實(shí)施例的流道245、345或445中，在后邊緣261部分中的流道的深度G比深度H、I和J大，而深度H、I和J向上朝著前邊緣260逐漸變小。當(dāng)熱交換器元件鄰接在一起時(shí)，如圖30中的側(cè)視圖所示，其結(jié)果是形成一燃燒氣體路徑350，其容量從前邊緣260至后邊緣261逐漸減少。
如圖30所示，可以看到，最靠近前邊緣的流道深度的橫截面積一般小于其它的流道。流道深度可以這樣定尺寸，以便確保經(jīng)過(guò)其中的水是充分?jǐn)_動(dòng)的，從而增加熱邊界層混合發(fā)生的可能性。雖然深度G、H、I和J沿一特定方向在尺寸上逐漸減少，但按照形成熱交換器51所希望的要求，在一些其它的方案里發(fā)生這種變化可能也是有益的。
通過(guò)在水流道里產(chǎn)生較高的紊流，結(jié)垢的可能性將減少。此外，通過(guò)在最靠近前邊緣的區(qū)域里提供曲折的或旋繞的路徑、諸如前面所述的曲折形/螺旋形路徑，可產(chǎn)生高度的紊流。然而，在最靠近后邊緣的溝槽(具有深度I、H和G)里，結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)很可能是小的，因?yàn)樵谶@些位置里見(jiàn)到的是較低的溫度，這樣，如果這些凹窩和形成的溝槽較長(zhǎng)或有較大的橫截面積，減少結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)可能意義不大。通過(guò)在熱交換器的冷側(cè)具有較長(zhǎng)的或較大橫截面積的溝槽將是減少壓力降的一個(gè)機(jī)會(huì)，然而，在現(xiàn)有技術(shù)里，翅片和管子結(jié)構(gòu)通常具有從頭至尾相同尺寸的管子。
圖31至33顯示了類(lèi)似于圖1至3的即時(shí)燃?xì)鉄崴?，除了燃燒?0A、水箱52和熱交換器51用不同的方式形成。附圖31至33和1至3中的相同的零件用相同的標(biāo)號(hào)表示，它們的功能和目的不需要再描述了，因?yàn)榭蓞⒖记懊娴慕榻B。
圖31至33的熱水器10A不同于圖1至3的熱水器10的地方在于，冷水旁路管81以管子的形式直接與冷水進(jìn)口14和第一及第二水出口17和18連通。有一個(gè)橫跨熱交換器的壓力降，在進(jìn)口14處的壓力比在出口17和18處的壓力大。這是由于通過(guò)熱交換器51的曲折的/螺旋形流道是正弦曲線形狀導(dǎo)致壓力損失的結(jié)果。冷水通過(guò)旁路管81繞過(guò)熱交換器51而直接與來(lái)自熱水器10A的熱水在出口18前混合，由此增加流出壓力。冷水與熱水在出口18處混合自然意味著，出口水溫降低。這可通過(guò)增加燃燒器20處的加熱溫度簡(jiǎn)單地得到補(bǔ)償，這樣，其總體效果是，熱水以不僅具有所需的溫度、而且具有較大的壓力的方式離開(kāi)熱水器。
在冷水旁路管81上的流量閥82確定提供給熱水出口的冷水量。已經(jīng)知道，冷水壓力越大，在出口18處的熱水輸送壓力將越大。閥82可由技術(shù)人員在安裝熱水器或維護(hù)巡修過(guò)程中手工調(diào)節(jié)。或者，閥82也可響應(yīng)安裝在進(jìn)口處的傳感器(未畫(huà)出)測(cè)得的變動(dòng)進(jìn)口水壓力自動(dòng)地調(diào)節(jié)。
在圖31至33所示的實(shí)施例里，水箱組件50′是由許多兩種不同的板、即圖34中的板550和圖35中的板560構(gòu)成的。圖34的、組成水箱組件50′的中心部分的板550呈Y形狀。各板550包括一中心體部分551，它具有一對(duì)向上延伸的臂552和553，臂之間形成一凹環(huán)或空間54。
當(dāng)許多板550以成對(duì)的、背對(duì)背方式安裝時(shí)，形成一組熱交換器元件570(如圖37所示，為方便起見(jiàn)僅顯示了三對(duì))，它們形成水箱組件50′的中心部分。
圖35顯示了板560，它呈T形狀。板560不同于板550的地方在于，在板560的T形底部沒(méi)有凹窩，也沒(méi)有形成于中間部分的溝槽，從而與板550的Y形底部不同。這是因?yàn)?，?60的這個(gè)平面區(qū)域緊靠著Y形板的底部，它將吸取來(lái)自燃燒產(chǎn)物的熱量，從而使板560的T形底部在余熱利用過(guò)程中是多余的。
這樣，為了總成圖37中的水箱組件50′，四塊板560以成對(duì)的、背對(duì)背方式安裝，形成圖38中的端部熱交換器元件580。由于板550和560的結(jié)構(gòu)和形狀的不同，這些元件580相對(duì)元件570有不同的結(jié)構(gòu)和形狀，如下面所要介紹的。
可以看到，板550和560具有連續(xù)不斷的溝槽244和244A，它們環(huán)繞著板550和560的外周延伸。該連續(xù)不斷的溝槽244和244A形成一水箱類(lèi)型的流道。
在板550中，水供應(yīng)給下集管233，流動(dòng)經(jīng)過(guò)形成于其中的第一排凹窩和溝槽，向上朝上集管232流動(dòng)，然后流向板的右側(cè)，在“左側(cè)和右側(cè)”迂回路徑243沿板550的左半部往下，直至與在板550外周上的連續(xù)路徑244的底部連接。一旦在路徑244里，水流動(dòng)至臂552的頂部，然后通過(guò)路徑245沿臂552往下，靠近前邊緣260至上集管232。該通道的鏡象在板550的另一半中。
相反，在圖35中的板560中，當(dāng)兩塊板560背對(duì)背安裝在一起時(shí)(如圖36所示)，下集管233形成有通向下集管233左側(cè)的水，水沿著環(huán)繞著板560左側(cè)外周的一連續(xù)路徑244A到達(dá)板560的頂部。在該處，流道245A使水向下方向流動(dòng)，直至流道243A，它使水向上，接著通過(guò)向下流道242A、向上流道241A，然后往下通過(guò)向下流道240A至上集管232。
板560和550中的這種蜿蜒流道結(jié)構(gòu)導(dǎo)致一種效果，該效果通過(guò)與上述實(shí)施例中的上述路徑類(lèi)似形狀的旋繞的流道而增加。
如圖38所示，兩塊板550被翻轉(zhuǎn)，允許它們受壓和熔合在一起，形成其中具有流道的連接的對(duì)。板550是這樣制造的，凹窩部分是相同的，但在制造過(guò)程中，凸緣600(它將在下面更詳細(xì)地介紹)沿不同的方向取向，由此使板不再相同，從而形成一前和后或左和右側(cè)板，它們將背對(duì)背安裝，形成一熱交換器元件。多對(duì)的Y形板550以垂直取向和平行方式安裝，從而在Y形板的臂之間形成一燃燒室50A，而這些臂形成水箱52的前壁100F和后壁100R。通過(guò)安裝兩對(duì)板560、一對(duì)在組件的一端、以隔離水通道和產(chǎn)生水箱52的端壁100LS和100RS而完成水箱組件50′，這樣，通過(guò)完成環(huán)繞的水箱52形成燃燒室。
這樣，水箱組件50′形成一塊體，該塊體包含一由水箱52包圍的矩形燃燒室50A，而水箱由Y形板550的臂552和553形成的壁100F和100R和成對(duì)的端板560端部形成的壁100LS和100RS形成。Y形板的底部551包含一矩形塊，它構(gòu)成熱交換器51。
Y形板550和T形板560的優(yōu)點(diǎn)之一是，沖壓、成形和分離處理可在很少?gòu)U料的情況下進(jìn)行。Y形板特別具有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即Y形板的臂是在沖壓或剪切處理中切割前面的板的Y形底部形成的。
在板550和560具有通過(guò)沖壓工藝在各板560和550上形成的凹窩(如圖34和35所示)后，可彎曲凸緣600，從而形成具有角度的凸緣，凸緣在圖38的示意的剖視圖中有更清楚的顯示。
從圖38中可看到，各板550和560具有嵌套在一起的凸緣600。傾斜的凸緣600均以同一方向取向，而不管是那塊板。給板550和560提供嵌套能力的凸緣600有助于形成圖37所示的水箱組件50′，由于這些凸緣600的重疊而具有相當(dāng)堅(jiān)固的周邊。
當(dāng)板550和560以?shī)A層方式安裝在一起時(shí)，具有角度的凸緣被互相重疊安裝。具有角度的凸緣600具有約5或10度的輕微錐形，這樣，板550和560可以楔入方式寬松地安裝在一起。通過(guò)在相鄰的凸緣之間設(shè)置銅或鎳或其它適當(dāng)材料的焊珠，或使用鍍銅或鎳的不銹鋼、同時(shí)加熱和施加壓力，板550和560的熔合將產(chǎn)生如圖31至33所示的水箱組件50′。
熱水器的燃燒器位于燃燒室50A里，其內(nèi)表面可用一盒狀結(jié)構(gòu)610(圖37)作襯里，盒狀結(jié)構(gòu)610具有金屬絲網(wǎng)612，以便使熱交換器51相對(duì)較冷的表面與燃燒器非常熱的表面隔離。金屬絲網(wǎng)具有確保燃燒器良好燃燒的效果，這種效果可能受到熱交換器51的冷表面的有害的影響。
在上述實(shí)施例里，板550和560較佳的是用不銹鋼或鍍銅的不銹鋼壓制出來(lái)。在另一種選擇里，各板550和560可用復(fù)合材料制造，這樣，板的較熱部分、即包括臂520和530的上部可用諸如那些不銹鋼或鈦和鈦的合金等材料制造，這些材料被特別設(shè)計(jì)成耐高輻射和對(duì)流溫度，而板的下部主體部分551可用不需要經(jīng)受特別高溫的、諸如316不銹鋼材料制造。這個(gè)特征允許材料的有效使用和減少總體成本。該板可沖壓/壓制成兩半部，然后將它們?nèi)酆显谝黄?。通過(guò)參看圖47、49A和49B及下面的有關(guān)介紹可更清楚地了解。
雖然上述實(shí)施例描述了Y形和T形板及熱交換器元件，但應(yīng)該知道，也可使用具有一主體部分和至少兩個(gè)從主體部分延伸的臂的其它任何形狀。該兩臂可沿離開(kāi)主體部分的下述方向之一延伸互相平行，沿互相相反方向，互相分叉離開(kāi)，互相會(huì)聚；或可以延伸以便產(chǎn)生下列任何一種形狀T形、Y形、U形、C形、E形、H形、V形或其它任何適當(dāng)?shù)男螤睢?br> 在圖39和40所示的實(shí)施例里，水箱組件170是用與參考上述實(shí)施例所述的組件類(lèi)似的方式構(gòu)成的。然而，在這里，板150呈U形，具有矩形底部結(jié)構(gòu)151和一對(duì)直立的臂152和153。而在上述的實(shí)施例里和下面描述的實(shí)施例里，所述的板150和由它們制造的熱交換器元件形成中間元件。端部板在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于板150，除了底部151沒(méi)有凹窩，因?yàn)榘几C和溝槽在端部板的那些區(qū)域而不是水箱區(qū)域略微多余，由于由此形成的水箱組件的有效性。
以與圖31至38中的實(shí)施例相同的方式，底部結(jié)構(gòu)有效地形成熱交換器的本體，而臂152和153形成水箱組件和燃燒室的周邊。板以與前述實(shí)施例相同的方式疊合，并可使用類(lèi)似的制造技術(shù)，以確保制造該組件，或者如果需要，不必銅焊或焊接，而是通過(guò)機(jī)械方式夾住板，從而使熱交換器元件結(jié)合在一起。冷水進(jìn)口233可位于單元的底部的中心，而熱水出口232也可沿著矩形熱交換器元件底部結(jié)構(gòu)151的頂部中心線定位。燃燒室是矩形結(jié)構(gòu)，并用與上述實(shí)施例相同的方式安裝燃燒器。
即時(shí)熱水器的主要問(wèn)題之一是，由于零件的過(guò)熱、或者更具體地說(shuō)由于水垢出現(xiàn)而引起的熱交換器的損壞。許多供水系統(tǒng)包含高濃度的溶解的固體，一旦水被加熱至使水的化學(xué)性能發(fā)生變化的溫度，水垢沉淀物形成于熱交換器通道內(nèi)表面的可能性將增加，直至這些通道被堵塞或失效。
減少水垢沉淀物形成于熱交換器內(nèi)表面的可能性的一個(gè)手段是，通過(guò)防止在熱交換器上的熱點(diǎn)而確保水被均勻加熱。做到這點(diǎn)的一個(gè)途徑是提供紊流的水通過(guò)熱交換器。流動(dòng)的紊亂減少了水垢沉淀的可能性，并可清除微粒材料離開(kāi)該系統(tǒng)。因此，在熱交換器里的水通道的形狀應(yīng)該足以使紊流的可能性最優(yōu)化，和增加熱邊界層混合，它也可提高熱傳送和減少結(jié)垢的可能性。
設(shè)想用來(lái)減少結(jié)垢可能性的另一種手段是，將熱交換器里的水流道分裂成兩單獨(dú)的水通道。水道回路的這種分裂在系統(tǒng)里或系統(tǒng)鍋爐或熱水器里可能是有用的，它們提供約80℃的水以便供可用于室內(nèi)集中供熱的散熱器使用，和約50℃的水作飲用水使用。
圖42顯示了水流道的這種分裂，其中，用板550A和550B(參看下面參考圖41和41A進(jìn)行的討論)制造的一熱交換器51具有兩水流道。第一水流道用標(biāo)號(hào)701表示，而第二水流道用標(biāo)號(hào)703表示。水流道701是一封閉的回路，而水流道703包含一敞開(kāi)的回路。
在水流道703中，冷水709進(jìn)入水流道703并在接點(diǎn)710處被分成兩管道711和713。當(dāng)與熱水出口719連接的熱水龍頭被打開(kāi)時(shí)，冷水709將流入兩管道711和713。管道711使水進(jìn)入熱交換器51靠近后邊緣261的區(qū)域。當(dāng)熱水龍頭打開(kāi)時(shí)，水將流動(dòng)通過(guò)管道713進(jìn)入水的飲用水管道717至熱交換器716。熱交換器716也具有通過(guò)它的加熱水管道717A，以便用回路701里的水加熱管道717里的水，如下面描述的，反之亦然。
可在盤(pán)管717里被加熱的水通過(guò)管道714與來(lái)自熱交換器51里的水相遇。兩股水流的混合發(fā)生在接點(diǎn)718處，這樣，混合的熱水可通過(guò)出口719流出熱水器。
諸如前面參考其它實(shí)施例所描述的，冷水旁路可包括溫度傳感器，以便確保排出的水(如果需要)被冷卻到理想的輸出溫度，并提供最佳流率的熱水。流動(dòng)通過(guò)管道711進(jìn)入熱交換器51的水經(jīng)過(guò)被燃燒產(chǎn)物加熱的熱交換器51的那些部分，燃燒產(chǎn)物首先被在熱交換器51最熱部分里的水流道701冷卻。
呈封閉回路的水流道701包含水，而水較佳的是具有乙二醇(或類(lèi)似的添加劑)，其目的是減少結(jié)垢的可能性。水流道701包括依次連接的散熱器705、泵707和熱交換器716。工作時(shí)，水流道701將沿管道701B輸送水到熱交換器51的外側(cè)。熱交換器51的水流道從進(jìn)入點(diǎn)上升至水箱組件的頂部，然后沿著燃燒室一側(cè)向下通過(guò)水箱，然后通過(guò)靠近前邊緣260的熱交換器51的最熱部分，然后沿水箱的另一側(cè)上升，在理想的溫度處將水輸送給散熱器705，而該散熱器可用于室內(nèi)集中供熱散熱器。在燃燒室工作的所有時(shí)間里，泵707使水循環(huán)通過(guò)水流道701。
在水已經(jīng)過(guò)散熱器705后(而散熱器正在工作)，水溫將下降。離開(kāi)散熱器705的水的溫度可能比在管道713里、經(jīng)過(guò)熱交換器716的水的溫度高。如果管道717A里的水溫比在管道717里的水的溫度高，在管道717里的水將被在管道717A里的水加熱。
如果閥719被關(guān)閉，然而沒(méi)有泵的幫助，水將不能在水流道703里循環(huán)。這樣，提供一泵712，以便使水通過(guò)流道703、管道711、713和714及盤(pán)管717循環(huán)。泵712可制成一旦檢測(cè)到熱水出口719沒(méi)有流動(dòng)時(shí)能自動(dòng)接通。這樣，如果盤(pán)管717A里的溫度低于盤(pán)管717里的溫度，在水流道703里的水(它在臨時(shí)關(guān)閉條件下)將繼續(xù)循環(huán)，使盤(pán)管717里的水的熱量散發(fā)給盤(pán)管717A里的水。這個(gè)過(guò)程將使水保持在相對(duì)熱的狀態(tài)下，即在該封閉回路里的溫度約是50℃。這也有這樣的效果用板550A制造的熱交換器元件將由于從熱交換器51的中心部分吸取熱量而防止過(guò)熱。另一個(gè)效果是，如果封閉的回路701處于工作狀態(tài)，即，如果集中供熱選擇被使用，可獲得現(xiàn)成提供的熱水，從而減少延遲獲得熱水的時(shí)間。
如果集中供熱選擇未被使用，回路701可能被用來(lái)幫助傳送熱量給敞開(kāi)的回路703，從而以相當(dāng)高流率、但(也是預(yù)期的)與現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)相比具有較小熱滯后地提供水。
圖43顯示了一種非常類(lèi)似于圖42的回路，其中，相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示。可以預(yù)期的是，圖43中的實(shí)施例將可以提供比現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)小的熱滯的熱水。在該實(shí)施例里，熱交換器51在第一種情況下加熱冷水。熱交換器51與熱交換器716的管道717串聯(lián)，而管道717是熱交換器716的飲用水一側(cè)。
在經(jīng)過(guò)熱交換器716的管道717A的水(包含乙二醇)比通過(guò)管道717的水冷的情況下，通過(guò)打開(kāi)和/或關(guān)閉閥717B和/或717C提供旁通能力，這樣，旁通管718A可直接從管道713的起頭連接至熱水出口。
可使用同一回路來(lái)確保水箱組件50不僅可作為一熱水供應(yīng)裝置使用，而且可作為一加熱機(jī)構(gòu)使用，由此使用一封閉的回路來(lái)供給設(shè)置在住房周?chē)纳崞?，為了室?nèi)集中供熱。
圖41和41A示出了板550A和550B的剖面圖，它們構(gòu)成可用于圖42或43所示的雙回路方案的水箱組件。端板550B是類(lèi)似于圖35中的板560的結(jié)構(gòu)。該板具有四個(gè)孔795、796、797和798以形成四個(gè)集管，它們沿著板的中心線垂直布置。下面的孔795是第一水加熱管道(相當(dāng)于圖42中的零件703A)，接下來(lái)的一個(gè)孔796構(gòu)成冷水進(jìn)口(相當(dāng)于圖42中的零件711)。呈封閉回路的第二水加熱管道用孔797表示并與圖42中的管道701B連接，而熱水出口孔798是第三個(gè)最高的孔，與圖42中的管道701連接。
雖然圖41中的板550A只有供所示的回路使用的進(jìn)口和出口，但容易理解，在熱交換器板上和由該熱板現(xiàn)成的熱交換器上也可提供另外的出口和進(jìn)口，這樣，可連接其它的水回路。通過(guò)這種方式，作為構(gòu)成這種水箱組件的裝置的結(jié)果，供各種目的使用的熱水可以相當(dāng)?shù)偷某杀就瑫r(shí)產(chǎn)生。
圖44至46顯示了一類(lèi)似于圖3 1至33所示結(jié)構(gòu)的熱水器10B，其中，相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示，它們的功能和用途不需要進(jìn)一步介紹，因?yàn)榭蓞⒖记懊娴慕榻B。這兩個(gè)實(shí)施例的不同之處在于，雖然仍是Y形和T形的板550B和560B以平行于熱水器10B的寬度的方式安裝。這種布置導(dǎo)致使用較少數(shù)量的板，雖然每一個(gè)比較大，但在使用時(shí)，這有助于水箱組件的空間穩(wěn)定性和整體性。在圖44中，顯示了通過(guò)水箱組件50B的流道。在圖44中可看到，兩個(gè)流道互成鏡象。
圖47至49顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖47是具有水箱組件50C的熱水器10C，而該水箱組件不同于前面附圖中的水箱組件50A和50B。
圖49A和49B顯示了五塊零件板和由這些零件板組裝的四塊板，當(dāng)它們成對(duì)時(shí)形成熱交換器元件，而當(dāng)它們重疊時(shí)形成具有燃燒室50A、熱交換器和水箱的水箱組件50C。
第一板是端板380A，它有效地形成以分解圖形式顯示的圖49中的各板的端部或側(cè)部。第二板是380D，板380B和380E是通過(guò)在其上沖孔形成的。第三板是380C。
燃燒器板380是由兩端板380A和一中心板380B形成的。板380B具有一中心圓孔381。由于圖49中的視圖是從頂上看下去的，因此其下側(cè)不能看到。然而，一旦板380A與板380B連接，它們形成一單一板，它們可與具有類(lèi)似于凸緣600(但在相對(duì)于凹窩結(jié)構(gòu)相反的方向上)的嵌套凸緣的相同板(未畫(huà)出)連接，這樣，在背對(duì)背連接的板的表面上的凹窩形成在它們之間的溝槽。這樣，可形成單一的熱交換器元件。此外，如果需要，板380A可是不同于板380B的金屬，以便考慮到所使用的金屬的耐熱性，如果這種要求是必須的。
通過(guò)板380的孔381將在對(duì)應(yīng)的熱交換器里形成一通孔，由此，該元件被用作水箱組件50C最上面的元件。使用時(shí)，該元件具有一經(jīng)過(guò)孔381的風(fēng)扇護(hù)罩382，并如圖47和48所示的以此密封。如圖47所示，燃燒器20固定在護(hù)罩382上，且是圓形的，它能夠360度輻射火焰，或者，燃燒器20將火焰輻射給燃燒室50A的左側(cè)和右側(cè)。
形成燃燒室50A的板383是用類(lèi)似于板380的方式構(gòu)成的，除了其中的板380B用溝槽板380C代替，而各板383具有兩塊這種溝槽板。溝槽板380C引導(dǎo)水從板383上的左端板380A至右端板380A。一堆成對(duì)的板383如圖47所示、在頂板380和隔開(kāi)的板390之間形成熱交換器元件。
兩塊隔開(kāi)的板390形成供燃燒室50A用的端部熱交換器元件。該端部熱交換器元件是由端板380A和中心板380D組成的兩板構(gòu)成的，該中心板380D的中心部分處具有平的封閉部分。如果需要，板380D可具有橫跨平的封閉部分的一系列凹窩，以便形成通過(guò)板380中心部分的溝槽。然而，由于這將增加所需要的板的數(shù)量，因而它可能具有增加總體成本、以制造一水箱組件50C的令人不滿(mǎn)意的效果。
板392形成煙道元件(這樣稱(chēng)呼是因?yàn)樗鼈兤渲刑峁┮粺煹?，燃燒產(chǎn)物可通過(guò)它逸出)。板392由兩端板380A和一中心板380E形成，中心板380E具有一孔381A，而孔381A較佳的是大于板380上的孔381。
大多數(shù)板380A具有孔232A，當(dāng)相鄰的板背對(duì)背安裝形成元件、而這些元件被夾在中間形成水箱組件50C時(shí)，這些孔在所有的板和元件組裝時(shí)形成左側(cè)集管390A和右側(cè)集管390B。可以看到，板380具有被封閉的右側(cè)孔232A，這樣，水將不能經(jīng)過(guò)最上面的板380。同樣地，最下側(cè)板392也被封閉，以防止水經(jīng)過(guò)。由此在最上面板380和最下面板392之間形成右側(cè)集管390B。還可看到，板390的左側(cè)被封閉，這樣，將左側(cè)集管390A分成一上室和一下室，其目的將在下面介紹。
可以看到，所有的(除了最上面的和最下面的)端板380A具有兩個(gè)孔388。這些孔388給燃燒產(chǎn)物提供通道，從圖48所示的中心橫跨熱交換器向外移動(dòng)到達(dá)左側(cè)和右側(cè)。所有的孔388一起對(duì)齊后形成圖48所示的左側(cè)和右側(cè)向下通道，由此，廢氣將移動(dòng)經(jīng)過(guò)分隔板390，然后開(kāi)始橫跨煙道板392向內(nèi)移動(dòng)，流出中心孔381A和形成于水箱組件50C的底部的煙道381B。
圖47顯示了通過(guò)組成水箱組件50A的熱交換器元件的水流道，而圖48顯示了熱的燃?xì)饬鞯?。左?cè)和右側(cè)垂直取向的燃燒路徑388A和左集管390A和右集管390B從單一的前視圖上不能容易地看到，因?yàn)樗鼈円粋€(gè)位于另一個(gè)的前面，如圖49A和49B所示。
雖然上面作為板的組件介紹了板380、383、390和392，但它們也可各由一單一的整體板制造。
從圖47中可看到，液體流道的方向從冷水供應(yīng)源向上，以便充填左側(cè)集管390A的下部。一旦集管390A的下部受壓，水從左側(cè)流向右側(cè)，橫跨煙道板392，然后向上進(jìn)入右側(cè)集管390B。集管390B里的水從板383、390和380右側(cè)流向左側(cè)集管390A的上部。該上部是相對(duì)于在煙道板392區(qū)域內(nèi)的下部的一分離室，而熱水在前面實(shí)施例里所述的出口15處離開(kāi)。一典型的水流道、諸如形成在由板392形成的元件里的水流道示意地顯示在圖49的底部。
可以看出路徑的形狀如前述實(shí)施例中所述的那樣是曲折的(和螺旋形的)。曲折的/螺旋形路徑以蜿蜒的方式橫跨深度的一半，最后橫跨板的全部寬度。與由板383形成的熱交換器的差別在于，溝槽板380C具有從左側(cè)板380筆直跨越的直線流道。
水箱組件50C不同之處在于，它是用五種板制造的，它們以大致水平布置方式取向。如圖47所示，最上面的板基本上被完全封閉，除了在其中間的圓孔381。兩塊這種板背對(duì)背安裝以形成上部元件，風(fēng)扇護(hù)罩382穿過(guò)該上部元件并將其密封。在這里，燃燒器20固定在護(hù)罩382上，并是一圓形，它將以360度向周?chē)椛浠鹧?。在風(fēng)扇的作用下，燃燒產(chǎn)物橫跨由板384形成的熱交換器向外移動(dòng)，如圖48所示。板384具有相當(dāng)大的腔室386，當(dāng)若干元件互相堆疊在頂部時(shí)，該腔室提供燃燒室50A的構(gòu)成。
燃燒產(chǎn)物向外移動(dòng)，直至到達(dá)向下的排出通道388A。然后，通道388A使燃燒產(chǎn)物向下通過(guò)水箱組件，直至經(jīng)過(guò)中間熱交換器390。這將確保所有的燃燒產(chǎn)物必須以水平方向從燃燒室排出。
一旦經(jīng)過(guò)元件390，燃燒產(chǎn)物可在元件390下面的水箱組件部分里的熱交換器元件392之間移動(dòng)。
水流道如圖47所示，從水箱組件50C的左側(cè)流向右側(cè)。由板381、392、390和384上的凹窩形成的溝槽或水流道具有環(huán)繞著各元件的連續(xù)的路徑或通過(guò)板中間一曲折或正弦曲線路徑。曲折的或正弦曲線的路徑以蜿蜒的方式橫跨元件，并兩次回流跨越元件，以增加其效率。
圖50顯示了一燃燒器，它具有貯存罐或儲(chǔ)存器450，以便在熱水龍頭關(guān)閉時(shí)接納熱水。儲(chǔ)存器450通常是一圓形結(jié)構(gòu)，但也可以是其它適當(dāng)?shù)男螤睢?chǔ)存器450通過(guò)安裝在熱水器上的適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)和閥接納來(lái)自熱水器的熱水。一旦熱水器被關(guān)閉，熱水將以別的方式儲(chǔ)存在上述水箱組件里。
將熱水引導(dǎo)至儲(chǔ)存器450將確保不流動(dòng)的熱水(由于溫度增加的風(fēng)險(xiǎn)，它傾向于結(jié)垢)將不保存在水箱組件里。儲(chǔ)存器450可用作熱水儲(chǔ)存，以便將輸送熱水給熱水龍頭的滯后時(shí)間減至最低程度。在某些國(guó)家里，這種滯后時(shí)間已被減至最低程度，從而保護(hù)水。
儲(chǔ)存器450具有一可變形的隔膜451，這樣，熱水被接納在隔膜451的熱水器側(cè)的腔室452里，而腔室453內(nèi)將具有空氣或?qū)⒎趴?，以便?dāng)熱水充滿(mǎn)腔室452時(shí)允許隔膜451將腔室453的容積減至最低程度。
儲(chǔ)存器450只需要具有足以容納水箱組件里的所有熱水并具有10％至15％的額外容積作為安全系數(shù)的容積。
圖51顯示了一示意的熱交換器430，它由板432形成的元件431制成，而板432可類(lèi)似于前述實(shí)施例中的任何一種。熱交換器430由一系列由板432制造的、相鄰的元件431制成，這些板較佳的是相同的，但不是必須如此。
圖51中的改進(jìn)是提供前邊緣板433，它與元件431的前邊緣434連接。這種連接可通過(guò)熔合、軟焊、鍍銅、焊接或任何適當(dāng)?shù)氖侄螌?shí)現(xiàn)，這些手段能為了熱傳送的目的、在板433和432之間提供良好的表面接觸。
前邊緣板433是由具有耐高溫性質(zhì)的金屬、諸如適當(dāng)?shù)牟讳P鋼或鈦和/或鈦的適當(dāng)?shù)暮辖鹬圃臁?br> 板433的諸前邊緣435互成直角。前邊緣435成一角度是為了支持燃燒過(guò)程，防止來(lái)自燃燒室的熱量減弱，而熱量減弱通常將降低燃燒過(guò)程。盡管這樣，板433的前邊緣的形狀也可是任何適當(dāng)?shù)男螤?，以保護(hù)在這種布置里的板433和有助于支持燃燒過(guò)程。前邊緣435和板433通過(guò)幫助維持其中的熱量以支持燃燒過(guò)程可有助于減少燃燒室散發(fā)的CO2。
圖52顯示了一具有流道的熱交換器，為了介紹的目的，其中的板似乎是用有機(jī)玻璃或某些透明材料制造的。板的形狀是類(lèi)似于某些前述實(shí)施例的Y形結(jié)構(gòu)，流道以大致相同的方式形成，并具有大致相同的性能。圖52中的板和由此形成的熱交換器與前述實(shí)施例中的元件的不同之處在于，在流道里的兩點(diǎn)處提供橫跨的機(jī)會(huì)。這些橫跨在點(diǎn)527A和527B處。在該流道里，水從下集管233向外向左右側(cè)流動(dòng)，然后向上并向中心回流，以便靠近在點(diǎn)527B上方的第一交叉處。根據(jù)水壓和其它的物理特征，兩股流動(dòng)可以或者互相交叉、互相經(jīng)過(guò)，或者大致充滿(mǎn)交叉處的中心凹窩，然后由此沿著左右側(cè)方向向外輻射。這是可能的，即水實(shí)際上可以不交叉，而是可保持在板的各一半中。
在經(jīng)過(guò)第一交叉527B后，水將向左右側(cè)輻射，然后環(huán)繞著外側(cè)上升，然后上升至Y形的臂552和553，然后向著板的中心部分回流下降。然后，該路徑從左右側(cè)接近交叉527A。
在交叉527A處，再根據(jù)物理特征，水可以或可以不交叉；可以或可以不從上經(jīng)過(guò)、從下經(jīng)過(guò)或穿過(guò)。然而，水將沿著預(yù)定的路徑沿向外方向從交叉處的中心凹窩連續(xù)地流出，使它沿著前邊緣返回至上集管232。
從該實(shí)施例里可看到，前邊緣260具有適當(dāng)?shù)爻缮刃蔚幕蚨ㄐ蔚那斑吘?，這樣，前邊緣的材料是這樣的，沿著其上的任何一點(diǎn)，到達(dá)最近的溝槽或凹窩的距離在整個(gè)前邊緣上是大致相同的。由此確保不會(huì)產(chǎn)生熱點(diǎn)，否則的話，由于是離開(kāi)溝槽或凹窩的另一種距離而可能形成熱點(diǎn)。
圖52所示的結(jié)構(gòu)和路徑被認(rèn)為是有益的，如果流道的任何一部分受到水垢的影響，水仍可流動(dòng)經(jīng)過(guò)燃燒室的至少一半。
圖53顯示了一端部熱交換器，它可與圖52中的實(shí)施例一起使用?？墒窃撛袥](méi)有交叉，且它是用類(lèi)似于圖35中的板560的方式構(gòu)成的(相同的標(biāo)號(hào)被用于相同的部分)。圖53中的板的一個(gè)特別特征是，在下集管233和上集管232之間提供一旁通道529A。使用這種旁通道的優(yōu)點(diǎn)在于能維持較小壓力降。
圖54顯示了一熱水器10D，它使用類(lèi)似于圖44至47所示的水箱組件50B的水箱組件50D。相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示，而它們的功能和目的不需要進(jìn)一步介紹，可參看前面的介紹。
熱水器10D和圖44至47中熱水器10B的差別在于，水箱組件50D使用一燃燒器20，而該燃燒器20自然地吸氣和取向，從而使燃燒產(chǎn)物沿向上方向流動(dòng)。從圖54中可看到，與如44至47所示的水箱組件50B相比，水箱組件50D被轉(zhuǎn)動(dòng)180度。
前面介紹的各實(shí)施例使用了或可以使用冷水旁路，這有助于增加出口處的壓力，以及控制溫度。通過(guò)在該旁路處提供可電動(dòng)調(diào)節(jié)的閥(雖然在圖53的旁路529A上沒(méi)有顯示閥)，該旁路可被調(diào)節(jié)，以對(duì)付由控制單元80檢測(cè)到的情況，它可能需要增加或減少通過(guò)該旁路的流動(dòng)，由此在出口處獲得熱水和較高的壓力。
本發(fā)明的熱水器的特征之一是，若干現(xiàn)有技術(shù)中的即時(shí)熱水器趨向于具有串聯(lián)的、經(jīng)過(guò)熱交換器的水通道。本發(fā)明的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)之一是，用類(lèi)似形狀的板制成“聚集的”或“平行連接的”熱交換器元件的能力，這種板由于許多平行的流道同時(shí)通過(guò)熱交換器元件而可導(dǎo)致從熱交換器的進(jìn)口至出口的較低的壓力降。
制造熱交換器、水箱和燃燒室組件的上述方法的優(yōu)點(diǎn)之一是，其結(jié)構(gòu)和特征允許使用可互換的和可升級(jí)的部件。這里使用了術(shù)語(yǔ)“可升級(jí)的”，其含義是能夠按照所使用的兆焦耳的量或熱水系統(tǒng)的需要按比例增加或縮小尺寸。例如，在一每小時(shí)將使用約200兆焦耳的熱水系統(tǒng)里，圖37所示的、將有效地具有兩個(gè)端部元件和三個(gè)熱交換器元件的燃燒室/水箱/熱交換器組件將是通常適合于(例如)約60至90兆焦耳的熱產(chǎn)量的尺寸。為了將其增加至200兆焦耳單位，將使用24塊板制造的12個(gè)熱交換器元件作為熱交換器部分，而四塊板形成兩端部熱交換器元件，以便包圍和形成燃燒室，且可提供端部。當(dāng)然，燃燒器的尺寸必須增加，以便允許較大的寬度和確保燃燒流動(dòng)經(jīng)過(guò)熱交換器部分的整個(gè)寬度或燃燒室寬度。
應(yīng)該較容易地知道，雖然上述實(shí)施例的介紹通常針對(duì)一個(gè)外部安裝的、家用燃?xì)馊紵?、即時(shí)的、充分冷凝的、風(fēng)扇向下強(qiáng)排風(fēng)的熱水器，但這里介紹的本發(fā)明不僅可用于這種具體類(lèi)型的熱水器，還可用于可能具有如下不同特點(diǎn)的即時(shí)熱水器·自然吸氣或自然排風(fēng)的燃燒器系統(tǒng)·能夠安裝在建筑物里面或外面的系統(tǒng)·具有或不具有完全冷凝的熱交換器操作
·商業(yè)的、工業(yè)的或家用的系統(tǒng)·燃燒室和燃?xì)饬鞯赖娜∠蚩梢允窍率龅娜魏我环N向上的；向下的；向側(cè)面的；向與水平和/或垂直方向成一角度的。
雖然上述實(shí)施例通常使用相同的板形成熱交換器元件，但應(yīng)該知道，也可使用不相同的板。通過(guò)使用不相同的板，可以產(chǎn)生與上述不同形狀的流道，它們大體上是有規(guī)則的，在有些情況下，從前視圖看是對(duì)稱(chēng)的。然而，為了產(chǎn)生諸如由一垂直路徑長(zhǎng)度與一成角度的路徑長(zhǎng)度連接而組成的鋸齒形的流道，將需要使用不同的板，如果在兩塊板上形成有凹窩。很清楚，如果流道由具有連續(xù)溝槽的板形成并與一平板連接，連續(xù)溝槽的路徑的形狀可是任何所需的形狀。
應(yīng)該知道，這里所述的和限定的本發(fā)明延伸至兩個(gè)或多個(gè)特征的所有可選擇的組合，而這些特征在上述介紹或附圖中提到或可看出。所有這些不同的組合構(gòu)成本發(fā)明的許多其它的方面。
上面描述了本發(fā)明的實(shí)施例和改進(jìn)，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在不超出本發(fā)明范圍的情況下，本發(fā)明的上述實(shí)施例和改進(jìn)可實(shí)現(xiàn)。
例如，熔合是上面所述的一種將板和鄰近的板連接和固定在一起的較佳工藝。但它可被任何連接或固定工藝、諸如適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)、具有適當(dāng)密封機(jī)構(gòu)的機(jī)械夾持系統(tǒng)、焊接等代替。
權(quán)利要求
1.一種熱水器熱交換器元件，它由第一和第二板連接在一起形成，并在它們之間形成至少一個(gè)溝槽，以便在所述元件內(nèi)提供至少一條液體流道，及在其外側(cè)提供一燃燒熱傳送表面，所述元件的特征在于，所述至少一條流道各組成一單一路徑，該路徑以蜿蜒的方式沿一個(gè)方向橫跨所述元件的一部分延伸，并沿相反方向橫跨所述部分。
2.如權(quán)利要求1所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述流道橫跨所述元件的全部寬度延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述流道以曲折的或正弦曲線的形狀橫跨所述板延伸。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述第一板具有單一連續(xù)的凹槽，當(dāng)一平的第二板連接在其上時(shí)，所述溝槽形成。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述第一板和第二板各具有一系列不連續(xù)的凹窩，由此，在所述第一板上的相鄰的凹窩與在所述第二板上的一系列相鄰的和部分重疊的凹窩連接以形成所述通道。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述蜿蜒方式是這樣的，流道至少兩次橫跨元件。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述水流道的形狀類(lèi)似下述一種一般螺旋形的，瓶塞鉆形的，直角螺旋形的，或漩渦形狀的。
8.如權(quán)利要求5至7之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述流道要求其中的液體沿在具有直線路徑的所述第一板上的所述凹窩之一流動(dòng)，然后通過(guò)約90度的方向變化流入所述第二板，然后通過(guò)約90度的方向變化流動(dòng)經(jīng)過(guò)在所述第二板上的一相鄰凹窩，并以直線路徑通過(guò)所述相鄰凹窩。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，在從所述第一板過(guò)渡到所述第二板后，所述凹窩提供一直線路徑，直線路徑的最大長(zhǎng)度在凹窩的深度或高度的三至七倍范圍內(nèi)。
10.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述第一板和第二板各具有延伸離開(kāi)所述第一板和第二板的連接平面的彎邊。
11.如權(quán)利要求10所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述彎邊沿著所述板的側(cè)邊緣從一前邊緣延伸至一后邊緣。
12.如權(quán)利要求10或11所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述彎邊在朝向所述板的中心的方向沿著前邊緣和后邊緣延伸一段距離。
13.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述元件由相同的板背對(duì)背安裝形成。
14.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述熱交換器元件和/或形成所述熱交換器元件的板具有可嵌套的形狀。
15.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述熱交換器元件具有一形狀，該形狀包括一主體部分和延伸離開(kāi)該主體部分的至少兩個(gè)臂。
16.如權(quán)利要求15所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，該兩個(gè)臂以下述方向之一離開(kāi)主體部分互相平行，互相分叉離開(kāi)，互相會(huì)聚；或產(chǎn)生下述形狀之一Y形，U形，C形，E形，H形，V形或其它任何適當(dāng)?shù)男螤睢?br> 17.如權(quán)利要求16所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，當(dāng)相鄰的元件放置在一起時(shí)，元件的臂形成一環(huán)繞一燃燒室的水箱。
18.如權(quán)利要求15所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述熱交換器元件具有一形狀，由此，兩臂以互相相反方向延伸成一T形。
19.如權(quán)利要求18所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述T形的橫桿形成所述燃燒室的端壁。
20.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述元件包括至少一個(gè)凹窩結(jié)構(gòu)，由此，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)這種元件并排設(shè)置時(shí)，所述凹窩結(jié)構(gòu)對(duì)齊以形成一能夠接納液體的集管，而它將同時(shí)引導(dǎo)所述液體通過(guò)所述各熱交換器元件。
21.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，前邊緣基本上隨著流道成形。
22.如權(quán)利要求21所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，沿所述前邊緣的點(diǎn)具有與最近的溝槽最小的距離，這樣所述最小的距離是相同的。
23.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述各板具有一結(jié)構(gòu)，以便在熔合前允許所有的板被放置在一起。
24.如權(quán)利要求23至26所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)是在所述第一板和第二板上的一凸緣，這樣當(dāng)背對(duì)背安裝時(shí)，所述凸緣均沿同一方向延伸。
25.如權(quán)利要求24所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述凸緣與所述板成一角度。
26.如權(quán)利要求24或25所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述凸緣部分地環(huán)繞著所述板的周邊延伸。
27.如權(quán)利要求24或25所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述凸緣完全地環(huán)繞著所述板的周邊延伸。
28.一種熱水器熱交換器元件，它由第一板和第二板形成，第一板和第二板之間形成有溝槽，從而在所述熱交換器內(nèi)側(cè)形成一液體流道，在所述熱交換器的外側(cè)形成一熱傳送表面，其中，構(gòu)成所述液體流道，而所述熱傳送表面橫跨所述熱交換器元件的寬度被改變。
29.如權(quán)利要求28所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述第一板具有單一連續(xù)凹槽，由此，當(dāng)一平的第二板連接在其上時(shí)，形成所述流道。
30.如權(quán)利要求28所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述第一板和第二板各具有一系列不連續(xù)的凹窩，由此，在所述第一板上的相鄰的凹窩與在所述第二板上的凹窩連接，形成所述液體流道。
31.如權(quán)利要求28至30之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述流道是下述形狀之一曲折的形狀或正弦曲線的形狀。
32.如權(quán)利要求28至31之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述液體流道被制造成在其前邊緣處或附近提供一與在所述元件的后邊緣附近的直線部分的長(zhǎng)度相比是不同長(zhǎng)度的直線部分。
33.如權(quán)利要求28至32之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述流道具有一單一路徑，它以蜿蜒的方式橫跨所述元件的全部或部分延伸。
34.如權(quán)利要求28至33之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述流道至少兩次橫跨所述元件的部分或全部延伸。
35.如權(quán)利要求28至34之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，在所述第一板和/或第二板前邊緣附近的凹窩或溝槽部分的長(zhǎng)度之間的夾角與在后邊緣區(qū)域內(nèi)的夾角相比被改變。
36.如權(quán)利要求3 1至34之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，在所述前邊緣附近的所述流道里的所述曲折的或正弦曲線的形狀的幅度與在所述后邊緣附近的所述曲折的或正弦曲線的形狀的幅度相比被改變。
37.如權(quán)利要求28至32之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述流道分成多個(gè)平行的液體流道，使在所述后邊緣附近橫跨所述元件的溝槽與在所述前邊緣附近橫跨所述元件的溝槽連接。
38.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述熱交換器的厚度從所述前邊緣至所述后邊緣逐漸增加。
39.如前述權(quán)利要求之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，在所述板上的所述凹窩的深度從所述前邊緣至所述后邊緣逐漸增加。
40.如權(quán)利要求38或39所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)元件互相鄰接時(shí)，一燃燒產(chǎn)物流道形成在相鄰的板之間，靠近所述前邊緣的所述燃燒產(chǎn)物流道與在所述后邊緣處相比具有不同的橫截面。
41.如權(quán)利要求1至40之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，元件由板形成，而板由兩個(gè)或多個(gè)板部分形成，這些板部分結(jié)合在一起形成一復(fù)合的單一板。
42.如權(quán)利要求41所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述板具有不同材料制成的部分。
43.如權(quán)利要求1至42之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述熱交換器元件具有一前邊緣，它由與包含所述凹窩或溝槽的熱交換器元件的其余部分不同的材料形成。
44.如權(quán)利要求43所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述前邊緣具有一形狀，或?qū)е麓龠M(jìn)燃燒室里的燃燒的效果。
45.如權(quán)利要求1至44之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述熱交換器元件包括一旁通溝槽，它連接進(jìn)入集管和排出集管。
46.如權(quán)利要求1至45之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，在所述熱交換器元件里的水流道可在預(yù)定點(diǎn)互相交叉，以便使水流在這里互相混合、穿過(guò)或在上面和下面穿過(guò)。
47.如權(quán)利要求1至46之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述熱水器熱交換器元件具有一個(gè)以上的進(jìn)口和出口，各進(jìn)口與一出口連通，這樣，所述熱交換器元件可具有一條以上的經(jīng)過(guò)其中的液體回路。
48.如權(quán)利要求47所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，使用時(shí)，熱交換器元件的最熱部分接納第一回路，而第二回路在元件的較冷部分處被加熱。
49.如權(quán)利要求1至48之一所述的熱水器熱交換器元件，其特征在于，所述熱水器熱交換器元件除了一系列不連續(xù)的凹窩外具有連續(xù)的周邊路徑，以便為水箱功能服務(wù)。
50.一種熱交換器，由許多如權(quán)利要求1至49之一所述的熱交換器元件形成，所述元件在所述熱交換器里被相同取向和平行安裝。
51.如權(quán)利要求50所述的熱交換器，其特征在于，一元件上的所述第一板的凹窩的外側(cè)表面與在所述第二板上的凹窩的外側(cè)表面在不連續(xù)線或接觸點(diǎn)處接觸。
52.如權(quán)利要求51所述的熱交換器，其特征在于，所述不連續(xù)線或接觸點(diǎn)以下述方式之一固定、連接、通過(guò)熔合連接、通過(guò)銅焊連接、通過(guò)焊接連接、通過(guò)擴(kuò)散焊接連接。
53.如權(quán)利要求52所述的熱交換器，其特征在于，使用時(shí)，燃燒產(chǎn)物被迫環(huán)繞所述溝槽和形成一旋繞燃燒路徑的不連續(xù)線或接觸點(diǎn)通過(guò)所述熱交換器。
54.一種水箱組件，供即時(shí)燃燒熱水器使用，該組件包括其上具有一系列凹窩的板，所述板成對(duì)地安裝在一起，成對(duì)的板平行安裝而形成一熱交換器，該熱交換器與一水箱交界，而水箱由其上具有溝槽或凹窩、從而允許水流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述水箱的板形成，所述水箱與熱交換器連接或一體形成，所述熱交換器和水箱具有使它們互相連接的通道，以便允許液體在板之間經(jīng)過(guò)，該組件被固定在一起，從而在所述組件內(nèi)形成具有燃燒產(chǎn)物通道和水通道的燃燒室。
55.如權(quán)利要求54所述的水箱組件，其特征在于，它包括權(quán)利要求1至49之一所述的熱交換器元件。
56.如權(quán)利要求54所述的水箱組件，其特征在于，它包括權(quán)利要求50至53之一所述的熱交換器。
57.如權(quán)利要求54所述的水箱組件，其特征在于，所述水箱組件由許多板形成，這許多板包括形成如權(quán)利要求15至17之一所述的熱交換器的至少一第一板，以及形成如權(quán)利要求18或19所述的第二熱交換器元件的至少一第二板，由此，所述許多板各自與相同的板背對(duì)背連接，形成許多中間的和端部的熱交換器元件，所述水箱組件通過(guò)將所述中間熱交換器夾在所述端部熱交換器之間并將它們固定在一起而構(gòu)成的。
58.如權(quán)利要求55至57之一所述的水箱組件，其特征在于，所述元件大致垂直取向，這樣，當(dāng)組裝所述元件時(shí)，所述元件的前邊緣通常與所述水箱組件的深度對(duì)齊。
59.如權(quán)利要求55至57之一所述的水箱組件，其特征在于，所述元件大致垂直取向，這樣，當(dāng)組裝所述元件時(shí)，所述元件的前邊緣通常與所述水箱組件的寬度對(duì)齊。
60.如權(quán)利要求55至57之一所述的水箱組件，其特征在于，所述元件大致水平取向。
61.如權(quán)利要求60所述的水箱組件，其特征在于，所述元件包括貫通的孔，以便允許燃燒產(chǎn)物在成對(duì)的元件之間流動(dòng)。
62.如權(quán)利要求54至61之一所述的水箱組件，其特征在于，熱交換器的板適合于產(chǎn)生水的紊流通過(guò)水通道。
63.如權(quán)利要求54至62之一所述的水箱組件，其特征在于，熱交換器的板適合于產(chǎn)生燃燒氣體的紊流通過(guò)外部。
64.如權(quán)利要求54至63之一所述的水箱組件，其特征在于，熱交換器的板是這樣的，它們的外部表面也提供一逸出路徑，供使用時(shí)形成的冷凝物使用。
65.一種熱水器，它具有如權(quán)利要求1至49之一所述的熱交換器元件。
66.一種熱水器，它具有如權(quán)利要求54至65之一所述的水箱組件。
67.如權(quán)利要求65或66所述的熱水器，其特征在于，還包括一儲(chǔ)存裝置，以便接納熱水，否則，當(dāng)使用者關(guān)閉一閥、從而防止熱水通過(guò)上述閥時(shí)，該熱水將停留在所述設(shè)備里。
68.如權(quán)利要求67所述的熱水器，其特征在于，在所述儲(chǔ)存裝置里的熱水在所述閥被重新打開(kāi)時(shí)通過(guò)所述閥。
69.一熱水器系統(tǒng)，它具有至少兩個(gè)水流道，而兩個(gè)流道通過(guò)一水/燃?xì)鉄峤粨Q器，它將來(lái)自燃燒產(chǎn)物的熱量傳送給在所述回路里的水，所述至少兩個(gè)流道中的第一流道包括串聯(lián)的散熱裝置和串聯(lián)的水/水熱交換器，其中，在所述第一流道里的水可傳送熱量給在所述第二流道里的水或接受來(lái)自所述第二流道里的水的熱量，較佳的是，在所述第一流道里的所述水在一封閉的回路里。
70.如權(quán)利要求69所述的熱水器系統(tǒng)，其特征在于，所述至少兩個(gè)流道中的所述第二流道包括一冷水進(jìn)口。
71.如權(quán)利要求70所述的熱水器系統(tǒng)，其特征在于，所述冷水進(jìn)口分裂成兩個(gè)支水流道，第一支水流道將水輸送給所述水/水熱交換器，而第二支水流道將水輸送給所述水/燃?xì)鉄峤粨Q器。
72.如權(quán)利要求71所述的熱水器系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)在來(lái)自所述系統(tǒng)的一出口管道上的一閥處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，所述第二支水流道可與所述第一支水流道合并，以便水流出所述系統(tǒng)。
73.如權(quán)利要求71所述的熱水器系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)在來(lái)自所述系統(tǒng)的出口管道上的閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，在所述第一和第二支水流道里的水循環(huán)。
74.一種制造水箱組件的方法，包括制造沖壓成形的熱交換器板，把成對(duì)的板安裝在一起形成一熱交換器元件，將許多熱交換器元件安裝在一起形成一多層結(jié)構(gòu)，所述組件具有一燃燒室和在所述組件內(nèi)的燃燒產(chǎn)物通道和水通道。
75.如權(quán)利要求74所述的方法，其特征在于，形成兩種類(lèi)型的熱交換器元件，即端部元件和中間元件，而所述端部元件具有不同于所述中間元件的水流道。
76.如權(quán)利要求74或75所述的方法，其特征在于，所述熱交換器板是這樣制造的，形成一塊板的坯料不需要的那部分是接下來(lái)的沖壓的板的一部分。
77.如權(quán)利要求74至76之一所述的方法，其特征在于，所述熱交換器元件可平行組裝，它們可是下述方式中的任何一種如果垂直取向，元件可這樣延伸，它們的前邊緣大致平行于燃燒室或熱水器的寬度延伸，而水箱組件安裝在其中；如果垂直取向，該元件可這樣延伸，它們的前邊緣大致平行于燃燒室或熱水器的深度延伸，而水箱組件將安裝在其中；或水平取向。
全文摘要
一種供即時(shí)燃?xì)鉄崴?10)用的水箱組件(50)，該組件包括用銅板或鍍銅鋼板沖壓形成的成型板(51)，一塊板是另一塊板的倒置鏡象，所述板成對(duì)地安裝在一起，成對(duì)的板以平行方式安裝而形成一熱交換器。熱交換器與一水箱(52)交界，而該水箱包括由銅板和鍍銅鋼板制造的、重疊的側(cè)板和端板，它們互相固定形成板堆，該組件(52)熔合在一起形成一燃燒室(50A)，以及在所述組件里的不連續(xù)的燃燒的燃?xì)馔ǖ篮退ǖ馈?br> 文檔編號(hào)F24H1/12GK1398337SQ99817081
公開(kāi)日2003年2月19日 申請(qǐng)日期1999年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月14日
發(fā)明者D·W·曼利, K·馬斯塔萊爾茨, Q·A·C·亞當(dāng), M·H·坎普 申請(qǐng)人:瑞姆澳大利亞控股有限公司