装有余热式热水器的燃气灶

所属技术领域：本实用新型涉及一种改进的燃气灶，特别是一种能在炊事的同时利用余热获取热水的燃气灶。

现有技术背景：现有的各种燃气灶，有一种体现总体形状的结构性灶体，或称灶壳，灶体内装有灶头、气门开关、电子点火装置、气路管等部件，灶体朝操作者方向是操作控制面板，灶头上方周围有锅支架。燃气灶通过点燃灶头喷出的可燃气体，以火焰燃烧锅底，达到热能转换目的。现有燃气灶在燃烧过程中产生的较强余热目前还没有得到充分利用，使热效率受到了影响。燃气灶的余热源来自二个方面：1、火焰燃烧锅底时，强猛的火力以及锅底的反射作用，产生很强的热辐射，热量向下方辐射，用手触摸灶体有烫灼感，实测距火焰下方2厘米的位置有200℃以上的高温，这说明热辐射强度的存在。尤其目前一些燃气灶的火力设计增大，单个灶头热负荷达13000kj／h，其余热量亦更大。2、金属体灶头（也称灶眼）由于火焰在每一个气孔口燃烧，使灶头被加热成高温状态，其金属体温度可达300℃以上，成为一个蓄热体。上述二处余热的热量可现，完全有利用的价值。

以前在社会上曾出现过一种圆形围圈式箱体的热水器，座在燃气灶的上面、锅的四周，利用火焰余热取得热水。这种热水器有二个明显的弱点：1、它是脱离于燃气灶的附加物，使用累赘，水量有限，不保温。2、形状设计不合理，不适应各种不同形状的锅使用，并且热水器壁距火焰太近，分散主燃体热量，影响烧煮速度，不是纯粹意义上的余热利用，因此，这种热水器受欢迎程度不高。

本实用新型的目的是设计有关余热回收装置，与燃烧系统和水箱 结合成一个整体，构成具有余热式热水器的燃气灶，从而达到余热利用目的。

本实用新型是以如下方式完成的：运用金属具有导热的特性，在灶头四周设置一种金属制成的圆环形集热器，吸收来自火焰燃烧时的强辐射热量，在集热器上形成高温，在集热器的反面一体化连接多片金属导热肋状翅片。在结构上设计一种“沉井”式结构，使导热肋片完全浸入水中。根据热力学第二定律，当固体两端出现高温和低温形成温差时，热量总是由高温端向低温端传递。这样，由于集热器和导热肋片末端之间有很大的温差，于是集热器吸收的热量向导热助片传递，而导热肋片与水流体接触，发生热对流现象，进行热交换，使水发生升温。导热肋片由于在水中释放热量而使温度始终低于集热器温度，因此传热过程持续不断。由此可见，这一传热系统的物理本质是三种基本传热方式，即热辐射——导热——热对流，符合客观原理。同理，对燃气灶灶头部分 产生的余热，灶头金属体本身就是一个高温蓄热体，原金属体下方一体化连接导热肋片延伸于水中，也就达到了利用余热的目的。

以下将结合附图对实用新型作进一步的详细描述：

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：1.提高了燃气灶的热效率达25％左右。热水获得的总热量就是燃气灶所提高的热效率，2.节能效果显著，减少了部分用于烧水的耗用燃气量，有一定经济意义。3.燃气灶增加了余热式热水器功能，而外形基本不变。

本实用新型的原理和技术适用于各类不同气源的各式燃气灶。

图1是本实用新型的纵向剖面图。

图2是本实用新型的集热导热装置俯视图。

图3是本实用新型的集热导热装置A－A线剖视图。

图4是本实用新型的灶头导热体（a）俯视图（b）侧视图。

图5是本实用新型的灶头安装架（a）俯视图（b）侧视图。

图6是本实用新型的水箱内部剖视图。

图7是本实用新型的水箱外形图。

图8是本实用新型的结构剖面局部放大图。

参照图1，这是一台外形与普通燃气灶相仿的燃气灶，所不同的是，它以一个通体水箱（6）替代了原燃气灶灶体的空间位置，水箱（6）内，设置一种具有密封性能的“沉井”式结构，它是有集热导热装置、灶头导热体（4）和灶头安装架（5）以及密封圈组合而成，使这些部件沉入水中，它既能保证灶头燃烧系统正常工作，又能使集热器（1）、导热肋片（2）和灶头导热体（4）以捷径向水传热，构成余热式热水器。原有的气路管、气门开关、电子点火装置等在水箱（6）前壁（图7中A向）和操作控制面板之间的空间组合按装，保持原有的控制操作功能。（注：在图1中因图面小，密封圈及集热器（1）内圆上凸缘未绘出，详见图8）

参照图2和图3，集热导热装置是有集热器（1）、导热肋片（2）、锅支架（3）组成的一个整体装置，它是本实用新型的核心部件。集热器（1）是一种设置在灶头四周的圆环形金属平面，向中心呈20度下斜，使集热面与火焰角度相一致。集热器（1）与锅底保持2厘米以上的距离，以保证收集火焰的辐射热量而不影响其正常火力。集热器（1）的内圆边缘与灶头的平面基本相平，二者之间有不小于1厘米的间距，以保证空气流通。集热器（1）的表面积大小与集热能力成正比，具体应根据灶头体大小也就是火力范围大小确定。本实用新型在实验中集热器（1）的圆环宽度为7厘米，厚度为4毫米，以供参考。在集热器（1）外圆边缘是一个平面边，与水箱 盖板（12）固定之用，集热器（1）内圆边缘是一垂直上下凸缘，其下凸缘与灶头安装架（5）的顶部相接，起固定支撑作用，其上凸缘阻挡烧煮时溢出的汤水类流入结构体内。

为了提高集热器（1）的集热效率，对其表面需进行工艺性粗糙处理。因为光洁度高的金属表面对热射线有很高的反射率，而粗糙的表面反 射率很低，相对就提高了吸热率，越粗糙越好。

在集热器（1）表面连接数个锅支架（3），其高度不低于2厘米，如前所述，它决定了集热器（1）与锅底之间的距离。锅支架（3）除支撑锅之外，同时也是集热器（1）的组成部分，可以增强集热效果。

在集热器（1）的反面，连接多片导热肋片（2），它的功能在于扩大导热面积加速热量传递，与集热器（1）的反面共同组成在水中的导热面积。导热肋片（2）高度为3厘米，厚度为3毫米，宽度根据集热器（1）圆环形宽度决定。

由集热器（1），导热肋片（2），锅支架（3）组成的集热导热装置采用铸造工艺一次成型。金属使用铸铜或铸铝，这两种材料具有较高的导热系数，导热性能优良。

灶头导热体（4）是在原灶头结构基础上，使灶头体向下方连接金属导热体的整体装置，其底部是方形底座，在底座反面连接多片导热肋片。方形底座与灶头安装架（5）的方形安装孔相吻合，通过密封紧固，使底座和导热肋片与水接触，从而使灶头体热量与水进行热交换。灶头导热体（4）两侧壁留有开口与灶头中心圆形开口相通，保证空气流通。图4中（a）是灶头导热体（4）的俯视图，（b）是其侧视图，图1、图8中的灶头导热体（4）是其横向剖面。灶头导热体（4）的尺寸和导热体形状应根据所应用的灶头结构而定。灶头导热体（4）的制作采用整体铸造工艺，所用金属亦是铸铜或铸铝，以保证良好导热性能。

灶头安装架（5）是本实用新型“沉井”式结构的重要部件，参照图5，它是能容纳灶头导热体（4）的一中壳体结构，其主体是一个上部开口圆盒形壳体，其底部有一方形安装孔，用于安装灶头导热体（4），其上部圆壁与集热器（1）内圆边缘的下凸缘相接，其A向一侧是相通的长 方形开口壳体，灶头导热体（4）的气管颈在此通过进而与气门开关相接，同时这个长方形壳体是燃烧系统中的空气流入通道。灶头安装架（5）的圆盒形壳体下方装有支撑脚，用以支撑重量负荷。图5中（a）是灶头安装架（5）的俯视图，（b）是其侧视图，图6是灶头安装架（5）的外形及它在水箱（6）中的设置位置。

灶头安装架（5）具体尺寸应根据灶头导热体（4）的外形尺寸确定。灶头安装架（5）的壳体与灶头导热体（4）之间应有比较宽的空隙，便于安装并形成燃烧过程中的空气流通，以保证正常燃烧。

灶头安装架（5）可采用两种制造方法：1、用3mm厚度的铝板进行成型和焊接工艺，其优点是同时可作为一种金属散热体，协助与其相连的导热体导热，缺点是制造工艺较复杂。2、用耐高温耐腐蚀无毒的塑料原料一次注塑成型工艺，其优点是工艺一致性好，易解决结构较复杂的矛盾。

水箱（6）是一种适合于燃气灶总体外形的上部开口的容器，它同时也是燃气灶的框架主体。图7是水箱（6）及水箱盖板（12）的整体外形图，并参照图6，水箱（6）的前壁有两个长方形孔，分别与两个灶头安装架一端长方形开口相接。水箱（6）的两侧壁朝B向延伸，即超出前壁，构成按装操作控制面板的固定支架。在水箱（6）的适当位置有出水口（7），以按装出水阀门。

本实用新型水箱（6）的参考尺寸为70×30×12厘米，在总热量一定的情况下，水温高低和水容积大小成反比，所以水箱容积不必求大而影响燃气灶的总体外形。水箱（6）的壁厚应在满足机械强度前提下根据实际确定。

水箱（6）的制造可分为塑料体和金属体两种。采用塑料体的特点是 一次注塑成型工艺一致性好，并且如果外表光洁度高可直接起到灶体外表的装饰功能。塑料需选用耐100℃以上高温和耐老化腐蚀无毒的原料。金属体水箱则需选用不锈蚀金属按常规技术实施。根据实际需要水箱（6）还可做成保温式，使热水有数小时保温效果，制造保温水箱，塑料体水箱则应选用隔热性能好的塑料品种或加大壁厚。金属体水箱则需加保温夹层，可用泡沫塑料平板等作为保温材料。

水箱盖板（12）的适当位置装有一个进水口（8），如图7所示，可以做成喇叭口形状，便于进水操作。水箱盖板（12）四周与水箱壁结合的卡槽位置应高于盖板平面，这样可以避免水满后从卡槽溢出，如图8所示。水箱盖板（12）同时又是灶体面板，以不锈钢薄板或铝合金薄板制成。

密封性能是实施本实用新型的关键要求，以保证沉入水箱里的燃烧系统正常工作。本实用新型采用在各结合部位加装密封圈的方法达到密封目的，在图8中已标明了密封圈（9）（10）（11）的具体部位。密封圈（9）是平面圆环式，密封圈（10）是立面圆环式，密封圈（11）是平面方圈式，另外，在灶头安装架（5）一端长方形开口与水箱前壁长方形孔安装时应加一个长方形平面密封圈。各密封圈尺寸根据安装部位尺寸确定。密封圈需有耐高温耐腐蚀的特性。密封圈（9）选用隔热密封材料，防止集热器热量向水箱盖板散发。

以上对本实用新型的各个部件作了说明。这些部件的相互安装关系如图8所示，并参照图6。按装以按装孔加螺丝等紧固件的方法进行，按装孔距根据密封和紧固程度确定。按装步骤是按先下后上、先内后外顺序进行。

以上说明中各形体部位凡未说明尺寸的，均根据实际确定，主要是根据灶头体积大小确定其他相关尺寸。

以上各条技术说明除有重点说明的以外，均应达到机械强度常规性能要求。

本实用新型使用效果：在室温20℃条件下，注水15公斤，双灶头烧烧工作30分钟，水温可达60℃，说明导热效果良好，达到余热利用目的。水温高低与燃气灶的工作时间长短、火力大小成正比。操作时应注意水应该注满，充分发挥集热器（1）、导热肋片（2）的传热效果。