快速煤气热水器 本发明涉及一种快速煤气热水器，特别是涉及一种使用反向流动法的快速煤气热水器，在这种方法中，热流的方向与被加热的水流方向相反，而且间接加热热交换器。
如图1所示，一般的快速煤气热水器以燃烧器3直接加热交换管2，而由供水管1流入的冷水流过该热交换管2，这样冷水即被加热。加热了的水通过热水管4供出。
然而，在这种快速煤气热水器中，燃烧器3的火焰是直接作用在热交换管2上的，由于高温的作用，热交换管2被腐蚀，使快速煤气热水器的寿命缩短。另外，加热器无法使在煤气燃烧过程中产生的有害气体，诸如一氧化碳和氧化氮完全燃烧，因此，降低了燃烧效率，并造成环境污染。由于有害气体的存在，有造成中毒的危险。而且，在这种热水器中，燃烧器3的热量集中在长度很短地热交换管2的散热片上，并通过热交换管2将散热片的热传递给水，因此增加了热量损失。
另外，从热水管4流出的热水不可能多种温度，然而，淋浴时热水的温度和洗碗碟时热水的温度是不同的。因此，在同时淋浴和洗碗碟时，希望由热交换管2排出的热水应该可以有两个不同的温度。因为通常的快速煤气热水器供应的热水仅为一个温度。因此，在洗碗碟时供应高温的热水是不经济的。然而，较低温度的热水可用于洗碗碟。
美国专利5365887公开了一种快速煤气热水器，其中，热交换器是用反向流动方法间接加热的，冷水可以较高的热效率被加热，并从而提高了热交换器的寿命。但是，这种加热器并没有克服其他的问题，而且热效率和热交换器的寿命也没有得到显著的改善。
因此，为了克服上述缺点，本发明的目的是要提供一种热效率大大改善的快速煤气热水器。
本发明的另一个目的是要提供一种快速煤气热水器，它能完全防止热交换器被高温腐蚀，显著提高热交换器的寿命。
本发明还有一个目的是要提供一种快速煤气热水器，它通过使用催化剂能使未完全燃烧的气体完全燃烧，从而提高燃烧效率，并同时防止环境污染。
本发明的再一个目的是要提供一种快速煤气热水器，它能根据所用的热水流量和所确定的热水温度，成比例地控制排风扇的旋转速度和煤气供应量，从而以最佳的效率加热冷水。
本发明还有一个目的是要提供一种快速煤气热水器，它能供应多种温度的热水。
为了达到上述目的，本发明提供了一种快速煤气热水器，它包括：一个壳体，它被隔板划分为第一空间和第二空间；一个热交换器，它安装在第二空间中，并具有带冷水入口的环状下导管，带热水出口的环状上导管，多个连接在导管之间的螺管形的热交换管和安装在热交换管中心并用于延缓受热空气流动的挡板；一个内部衬套，它用于紧密包裹热交换器的热交换管的内表面；一个外部衬套，它放置的位置比内部衬套高并用于紧密包裹热交换管的外表面；一块下平板，它用于封闭内部衬套和外部衬套之间的下端部分，并在其中心具有空气入口；一块涡流平板，它安装在内部衬套的中间，在其周边上有多个空气入口，并在中心部分有一煤气孔；一个燃烧桶，它安装在涡流平板上，离开内部衬套一个预先设定的距离，并在其轮廓表面上有多个空气入口；一个燃烧器，它安装在燃烧桶内；一个绝热件，它离开外部衬套的外侧表面和顶部一个预先设定的距离，并且其顶部表面是封闭的，而其下表面是敞开的，以形成环状的空气入口；一个排风扇，它安装在第一空间内，并用于将燃烧过的气体通过外部衬套的开口和隔板的排出口排出。
在本发明中，在燃烧桶的上部配置有用于加速未完全燃烧气体燃烧的催化剂。
另外，在冷水供应管上安装有流量检测器，以便根据由流量检测器检测出的热水流量，成比例地控制排风扇的旋转速度和煤气供应的量，这样就可以最佳的效率来加热冷水。
在本发明中安装有一混合阀，它可以简单地只供应热水，或是混有冷水的热水，从而可供应不同温度的两种热水。
附图的简要说明
图1为一般的快速煤气热水器的示意图；
图2为本发明的快速煤气热水器的示意图；
图3为沿着图2的A-A线所取的本发明的横截面图；
图4A为燃烧器的横截面图，它是本发明的重要部件；
图4B为燃烧器的纵截面图。
下面，参照附图来详细说明本发明的快速煤气热水器的优选实施方案。
如图2所示，在本发明的快速煤气热水器中，壳体101由隔板102划分为第一空间103和第二空间104。第一空间包括流量检测器80，用于检测进入的冷水的量；排风扇70，用于强制排出燃烧过的气体；混合阀90，用于供应两种温度的热水；和热敏电阻106，用于检测从混合阀90排出的热水的温度。
第二空间104包括燃烧器/热交换器，它将通过供气管11供应的煤气燃烧，并在燃烧过的煤气和冷水之间进行热交换。
安装在第二空间104内部的热交换器60包括一个带有热水出口61a的环状上导管61，一个带有冷水入口62a的环状下导管62，和多个连接在上导管61和下导管62之间的螺管形的热交换管63。冷水供应管81的冷水通过冷水入口62a进入下导管62，并通过多个热交换管63流入上导管61中。然后，热水通过热水出口61a排出至混合阀90中。
在多个热交换管63的中心相应地安装有挡板64，在档板64中，多个以带状金属板式的翅片64a向着两个侧面弯曲。挡板64延缓经由热交换管63的中心流动的燃烧过的气体的流动速度。
如图2和图3所示，在热交换器60的外侧安装着一个打褶的圆柱形外衬套50，该外衬套作成使它能紧密包裹众多的环状配置的热交换器63的外表面，并且在该衬套的下端一侧有一可与排风扇70连通的开口50a。
在热交换器60的内侧安装着一个打褶的圆柱形内衬套40，该内衬套作成使众多热交换管63的内表面能被紧密包裹。内衬套40的高度设计成比外衬套50的高度低一些。燃烧器20和燃烧桶30安装在内衬套40的里面。
在内衬套40和外衬套50的下端固定着一块下平板35，它使内衬套40和外衬套50之间的下部表面封闭，并在其中心有一空气入口35a。
在内衬套40的中间安装有涡流平板33，在该平板的周边上有多个空气入口33a，并在其中心部分有一煤气孔33b。
燃烧桶30安装在涡流平板33上，与燃烧器20同心，并且离开内衬套40的内表面一段预先设定的间隙。在整个燃烧桶30上形成有多个空气入口30a。
在涡流平板33的空气入口33a和燃烧桶30的空气入口30a上设有向一个方向弯曲的导板，它以涡流形式使进入燃烧桶30的空气旋转。
在第一空间103的隔板102上安装有排气扇70，这样，燃烧过的气体可通过外衬套50的开口50a和形成在隔板102上的排出口102a排放到外面去。
在这个结构中，排气扇70使空气通过下平板35的入口35a进入内衬套40中，并通过涡流平板33的空气入口33a和燃烧桶30的空气入口30a进入燃烧桶30被加热和升高。然后，这样被升高的空气在经过设置在内衬套40和外衬套50之间的空气时下降，并通过外衬套50的开口50a和隔板102的排出口102a排放到外面去。
在热交换器60的侧面和顶部设有绝热件105，它与外衬套50的外侧面和顶部离开一个预先设定的距离。绝热件105的下部是敞开的，这样在绝热件下部与外衬套50之间形成一个环状的空气入口105a。一部分空气通过空气入口105a和外衬套50与绝热件105之间的空气进入热交换器60的上部，并从而与加热的空气混合。
如图4A和4B所示，燃烧器20包括：一个煤气腔22，用于存贮通过煤气供应管11供应的煤气；多个喷嘴21，它们安装在煤气腔22的上壁；一个火陷保持器23，它被隔板24分隔开并形成有多个火焰孔23a；一个煤气-空气混合管25，它安装在涡流平板33上，涡流平板33则安置在火陷保持器23的分隔空间的内部底面上，该混合管25与涡流平板33的煤气孔33b相重合，该混合管25还在其上部有一个向外弯曲的导向板26；此外还包括一个隔套27，用于将煤气腔22和涡流平板33隔开一个预先设定的距离。点火杆(未示出)安装在火焰保持器23周围。
如图2所示，在燃烧桶30的上部，利用催化剂安装板32安装着催化剂31，用于加速不完全燃烧气体的燃烧。
在本发明中，排气扇70的旋转速度和煤气供应量是按所用的热水流量和所确定的热水的温度成比例控制的。为了检测所用热水的流量，在冷水供应管81上安装有流量检测器80，用于检测流入的冷水流量。为了检测热水温度，在两根热水供应管上安装有热敏电阻106。排气扇70是这样使用的：其旋转速度与流量检测器80检测的热水流量，即流入的冷水流量，和所确定的热水温度成比例地变化。在煤气供应管11上安装有煤气阀10，它用于根据排气扇70的入口压力，成反比例地自动控制煤气供应量。排气扇70的入口压力可用压力传感器(未示出)检测，压力传感器，例如，可安装在隔板102的排出口102a与外衬套50的开口50a之间。
入口压力较低(在排出口102a与开口50a之间的空间的压力)表示排气扇70的旋转速度加快，以使通过热交换器60的空气流量增加。同时，与空气流量相适应，煤气供应量也增加。
相反地，排气扇70入口压力较高表示排风扇70的旋转速度变慢，以使通过热交换器60的空气流量减少。同时，与空气流量相适应，煤气供应量减小。
对于技术熟练的人员，要制造一个根据流量检测器80的所检测的流入的冷水流量成比例地改变排风扇70的旋转速度，和根据排风扇70的入口压力按反比例地自动控制煤气阀10的煤气供应量的控制器是很容易的。因此详细的说明就省略了。
另外，商业上已有几种用于检测所流入的冷水流量的流量检测器80，根据所流入的冷水量和所确定的热水温度成比例地改变旋转速度的排风扇70和用于自动控制煤气供应量的煤气阀10，因此，详细的说明也省略了。
在第一空间103中安装的混合阀90，可以简单地供应热水或供应混有冷水的热水，并与热交换器60的上导管61连接。这种混合阀90是众所周知的，其详细说明也省略了。
下面介绍本发明的快速煤气热水器的操作。
煤气通过煤气供应管11供应，冷水通过冷水供应管81供应。当燃烧器20和排气阀70工作时，快速热水器100开始工作。
冷水通过冷水入口62a输送至下导管62，并通过多个螺管状的热交换管63升高至上导管61。利用排气扇70的运行，空气通过下平板35的入口35a进入内衬套40，并通过涡流平板33的空气入口33a和燃烧桶30的空气入口30a产生涡流。然后，空气进入燃烧桶30。燃烧桶30的空气与燃烧过的煤气混合并燃烧，因而空气被加热和升高。上升的空气在经过内衬套40和外衬套50之间的空间时下降，并通过外衬套50的开口50a和隔板102的排出口102a排出。
热交换是在热交换器63中上升的冷水和在内衬套40与外衬套50之间的空间中下降的热空气之间进行的，这样冷水即被加热。由于热交换管63为螺管形，因此水的流动速度缓慢。当热空气在内衬套40和外衬套50之间流动时，它被安装在热交换管63中心的挡板64延缓。这可增加热传递效率，因为热交换在水和热空气之间充分地进行。
利用排气扇70的运行，外界空气通过空气入口105a和外衬套50与绝热件105之间的空气进入热交换器60的上部。通过空气入口105a进入的外界空气量相对来说是较小的，并且进入热交换器60上部的外界空气使得被燃烧器20加热的高温空气的温度降低，从而可防止由于高温引起的上导管61和热交换管63的损坏。
暂时存贮在燃烧器20的煤气腔22中的煤气通过喷嘴21喷出，并与混入的空气一起进入混合管25。混合的气体开始在火焰保持器23中燃烧，并通过火焰孔23a进入燃烧桶30。由于安装在混合管25中的导向板26的作用，使一部分混合气体向外偏转。这样，燃烧气体可通过火焰保持器23的所有火焰孔23a均匀地喷出。煤气是在与以涡流形式进入燃烧桶30的空气完全混合的情况下燃烧的，因此大大提高了燃烧效率。
由于燃烧桶30的气体通过用于加速燃烧过程的催化剂31，燃烧不完全的气体可以完全地燃烧。因此，燃烧效率可进一步改善，以得到较高的热效率，并且没有有害气体排出。
排气扇70的旋转速度和送至燃烧器20的煤气供应量与所用热水流量，即流入的冷水流量，和所确定的热水的温度成比例。排风扇70的旋转速度是与由安装在冷水供应管81上的流量检测器80所检测的冷水流量，即热水流量，和已确定的所用热水温度成比例变化的。煤气阀10的煤气供应量根据排气扇70的排出量进行控制。
由于受热空气的温度和流动速度是与所用热水流量成比例地增加的。因此，不论所用热水流量如何，都可得到确定温度的热水。
所供应的热水通过混合阀90被分为两种温度，这样。温度较高的热水可用于淋浴，同时，温度较低的热水可用于洗碗碟。
在内衬套40和燃烧桶30之间，外衬套50与绝热件105之间，以及热交换器60的上部有温度相对较低的空气流动，而进入热交换器60上部的外界空气使被燃烧器20加热的高温空气的温度降低，这样，热交换器60不与高温热量直接接触。结果，热交换器60不会由于高温而被腐蚀，并可显著延长其寿命。