CN101303161A - 智能化燃气热水器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能化燃气热水器及其控制方法，它包括燃烧室、燃烧器、与燃烧室相连的冷水进水管以及热水出水管、与燃烧器相连接的燃气进气管，热水器内设有控制中心，进水管上设有温度传感器，出水管上设有温度传感器，燃气进气管上设有燃气比例阀，两个温度传感器的输出端和燃气比例阀的控制端均与控制中心相连接。在控制中心上设定热水器出水温度上限和下限，以及从上限变化至下限的时间，采用温度传感器分别采集进水管路、出水管路的温度，反馈到控制中心，通过微处理器运算和处理，控制燃气比例阀的开度，并且还可以将风机及调水阀也与控制中心相连接，以便实时调节气量和风量及水量，实现出水水温按一定幅度及频率变化。
Description
技术领域：
本发明涉及一种燃气热水器，特别是实现智能化温度控制的燃气热水器及其控制方法。
背景技术：
目前热水器已成为普通家庭必不可少的家电之一，而智能化燃气热水器更是越来越受到人们的青睐。在众多智能化燃气热水器中，大部分属于恒温热水器，随着人们对健康的追求，在一定范围内不断循环调节水温高低的冷暖水温交替变化的热水器成了消费者新的需求，它的目的是刺激人体皮肤调节功能。据医学研究表明，用适当的冷热水循环方式洗浴，可以促进人体血液循环，增强皮肤的弹性，有美容和健体的功效。所以，具有上述功能的健康型热水器是热水器新的发展趋势。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种出水温度按一定幅度及频率变化的智能化燃气热水器及其控制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种智能化燃气热水器，包括燃烧室、燃烧器、与燃烧室相连接的冷水进水管以及热水出水管、与燃烧器相连接的燃气进气管，其特征在于：所述热水器内设有控制中心，所述进水管上设有温度传感器，出水管上设有温度传感器，燃气进气管上设有燃气比例阀，两个温度传感器的输出端和燃气比例阀的控制端均与控制中心相连接。所述燃气比例阀通过电控的传动装置与控制中心电连接。
作为本发明的进一步改进，所述进水管上设有调水阀，调水阀的控制端与控制中心相连接。
作为本发明的更进一步改进，所述热水器的壳体上设有与控制中心相连接的显示和操作面板，所述显示和操作面板上至少设有设定热水器出水温度上限和下限的温度按钮以及设定由温度上限变化到温度下限的时间按钮。
所述燃烧室的上部设有风机，所述风机的驱动电机与控制中心电连接。
用于上述智能化燃气热水器的控制方法，包括以下步骤：
1)设定出水温度的上限值T1及下限值T2，以及在温度上限值T1至下限值T2之间变化的时间Ts；
2)控制中心根据设定温度计算出温度变化的幅度A＝T1-T2；根据设定时间Ts计算出温度变化的频率P＝1/Ts；
3)开启热水器，进水管温度传感器及出水管温度传感器分别检测进水温度Tc及出水温度Td，并将检测到的温度信号传送到控制中心；
4)当出水温度达到上限值Td＝T1，控制中心根据频率P降低与控制中心电连接的燃气比例阀的电流强度，控制燃气比例阀的开度减小；
5)当出水温度达到下限值Td＝T2，控制中心根据频率P升高与控制中心电连接的燃气比例阀的电流强度，控制燃气比例阀的开度增大。
本发明是在恒温热水器的基础上通过改进而来，它的重点在于系统的控制中心，主要由微处理器和周边的电子元件和执行机构构成；相应控制软件用以设定控制执行和操作的参数，主要的执行机构是燃气比例阀，通过控制中心改变输出电流来改变燃气比例阀的开度，辅助的执行机构是调水阀和风机。系统采用温度传感器分别采集进水管路、出水管路的温度，反馈到控制中心，通过微处理器运算和处理，实时调节气量、风量、水量，实现出水水温按一定幅度及频率变化。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明智能化燃气热水器作进一步的说明：
附图1为本发明智能化燃气热水器的结构简图；
附图2为本发明智能化燃气热水器的方框图；
附图3为本发明智能化燃气热水器输出热水的温度曲线图；
附图4为本发明智能化燃气热水器的控制流程图。
具体实施方式：
如附图1、2所示，本发明的智能化燃气热水器包括风机1、燃烧室2、燃烧器3、控制中心4、显示和操作面板5、冷水进水管21、热水出水管22、燃气进气管23，在冷水进水管21上有进水龙头10和调水阀11、在燃气进气管23上有燃气比例阀12、在出水管22上接有温度传感器31、在冷水进水管21上接有温度传感器32。同时温度传感器31、温度传感器32接至控制中心，它们所产生的信号送到微处理器处理。调水阀11和燃气比例阀12控制端接至控制中心，受控制中心控制。由于燃气比例阀12的开度大小与控制比例阀的电流强度成正比关系，同时与燃烧器3的加热功率W成正关系，燃烧器3的加热功率为W＝Q*Cp*(Td-Tc)*K*η，其中Q为通过水流传感器检测流过热水器的当前水量，Cp为水的比热，Td为出水管上温度传感器31检测的实时热水温度，Tc为进水管上温度传感器21检测的实时冷水温度，K为转换系数，η为热效率。其中Tc基本上恒定，所以改变燃烧器3的加热功率的大小，可以改变实时的出水温度Td。并且，由于燃气比例阀12的开度大小是根据设定的频率和温度范围来变化，所以燃烧器3的加热功率也呈一定频率在一定温度范围内变化，最终使得热水器的输出的热水温度Td在设定的温度范围内以设定的频率变化。由于W＝Q*Cp*(Td-Tc)*K*η，因此水量Q过大或过小都难以实现水温在一定范围内的按一定的频率周期性变化，因此借助调水阀11可以将水流量设定在一个适当的范围内，用以保证实现温度的调节幅度以及调节变化的快慢。
当如图1所示的系统连接成功后，操作显示和操作面板5，首先调节热水器的进水阀，将热水器设定在某一容量如6升或8升等，然后设定热水器的出水温度范围，即温度下限和上限，例如下限T2＝35℃、上限T1＝42℃，再设定温度下限T2变化到上限T1的时间Ts，例如35℃和42℃的变化时间为Ts＝10秒，则意味着要求出水水温在35℃和42℃之间以0.1Hz的频率循环变化。设定完成后，打开进水龙头10，启动系统点火燃烧，燃烧器3很快将进水管21的送入冷水加热至42℃左右，微处理器通过处理温度传感器31、温度传感器32等反馈信号，得出热水器的输出功率，并将功率大小进行数字化转变，调节由电磁控制的燃气比例阀12的电流，实时控制燃气比例阀12的开度，将出水水温控制在上限温度和下限温度之间以设定频率循环变化。同时，也可通过调节风机1电机的电流强度，控制风机1的转速，当热水器功率增大时，风机转速加快，反之，风机1转速降低。而且，也可通过调水阀11调节热水器的容量，使得热水器的出水温度能够达到不同的出水温度范围。
图2中热水器的控制装置内还设置了火焰检测装置和防干烧保护装置，它们分别与作为控制中心的单片机相连接。同时单片机与电源相连接，并通过信号线与显示和控制面板5上的键盘和显示屏相连。单片机通过对接收的信号的处理，从而分别或同时控制直流风机1、燃气比例阀，燃气电磁阀、以及水量调节阀和点火器。
如附图3、4所示为热水器的控制流程图和出水温度变化曲线图。图3中显示的是热水器的输出温度在42～35℃之间以0.1hzd的频率变化的曲线关系图。图4所示为智能化燃气热水器的控制过程，首先用户根据自身的需要设定出水温度的上限值T1及下限值T2，以及在温度上限值T1至下限值T2之间变化的时间Ts；控制中心根据设定温度计算出温度变化的幅度A＝T1-T2；根据设定时间Ts计算出温度变化的频率P＝1/Ts；在热水器正常工作后，进水管温度传感器及出水管温度传感器分别检测进水温度Tc及出水温度Td，并将检测到的温度信号传送到控制中心；当检测到的出水温度达到上限值Td＝T1，控制中心根据频率P降低与控制中心电连接的燃气比例阀的电流强度，控制燃气比例阀的开度减小；当检测到的出水温度达到下限值Td＝T2，控制中心根据频率P升高与控制中心电连接的燃气比例阀的电流强度，控制燃气比例阀的开度增大。同时还可以对应地调节风机的转速，使得整个热水器的运行更加稳定。
当设定的温度上限值T1等于下限值T2时(例如40℃)，此时该热水器即成为普通的恒温热水器，控制中心根据设定的温度与检测温度来确定燃气比例阀的开度，使出水温度基本保持恒定。
Claims (6)
1、一种智能化燃气热水器，包括燃烧室(2)、燃烧器(3)、与燃烧室(2)相连接的冷水进水管(21)以及热水出水管(22)、与燃烧器(3)相连接的燃气进气管(23)，其特征在于：所述热水器内设有控制中心(4)，所述进水管(21)上设有温度传感器(31)，出水管上设有温度传感器(32)，燃气进气管(23)上设有燃气比例阀(12)，两个温度传感器(31、32)的输出端和燃气比例阀(12)的控制端均与控制中心(4)相连接。
2、根据权利要求1所述的智能化燃气热水器，其特征在于：所述进水管(21)上设有调水阀(11)，调水阀(11)的控制端与控制中心(4)相连接。
3、根据权利要求1或2所述的智能化燃气热水器，其特征在于：所述热水器的壳体上设有与控制中心(4)相连接的显示和操作面板(5)，所述显示和操作面板(5)上至少设有设定热水器出水温度上限和下限的温度按钮以及设定由温度上限变化到温度下限的时间按钮。
4、根据权利要求3所述的智能化燃气热水器，其特征在于：所述燃烧室(2)的上部设有风机(1)，所述风机的驱动电机与控制中心电连接。
5、根据权利要求1或2所述的智能化燃气热水器，其特征在于：所述燃气比例阀通过电控的传动装置与控制中心电连接。
6、一种用于智能化燃气热水器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1)设定出水温度的上限值T1及下限值T2，以及在温度上限值T1至下限值T2之间变化的时间Ts；
2)控制中心根据设定温度计算出温度变化的幅度A＝T1-T2；根据设定时间Ts计算出温度变化的频率P＝1/Ts；
3)开启热水器，进水管温度传感器及出水管温度传感器分别检测进水温度Tc及出水温度Td，并将检测到的温度信号传送到控制中心；
4)当出水温度达到上限值Td＝T1，控制中心根据频率P降低与控制中心电连接的燃气比例阀的电流强度，控制燃气比例阀的开度减小；
5)当出水温度达到下限值Td＝T2，控制中心根据频率P升高与控制中心电连接的燃气比例阀的电流强度，控制燃气比例阀的开度增大。
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