CN101782268A - 一种全自动燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动燃气热水器，属于热水器技术领域，其包括供水通道、供气通道、燃烧室和出水管，所述供气通道分为设有主控阀门的第一供气通道和设有微控阀门的第二供气通道，所述出水管设有通过水温控制微控阀门的热端温度控制器，本发明可真正实现燃气热水器的全自动化，用户只要将主控阀门调整到所需要的温度刻度处，水温即在使用过程中始终保持恒定，节能环保、低碳、经济实用。

Description

一种全自动燃气热水器

技术领域

本发明涉及一种全自动燃气热水器，属于热水器技术领域。

背景技术

现有的燃气热水器，有微电脑燃气热水器和普通燃气热水器，微电脑燃气热水器的温度控制是采用电磁比例燃气阀，电磁分区控制和水压调节控制，不是调节阀，很难准确调节用气量，普通燃气热水器按热水器出水的控制方式，可分为前制式和后制式热水器。前制式热水器是利用热水器的进水阀门来控制热水器的热水流量，其结构较简单，但使用不便；后制式热水器是利用热水器的出水阀门来控制热水器的热水流量，其结构较复杂，使用较方便，但存在以下三方面的问题，第一、水在低压时，加热过程中，冷水加热获得了能量提高温度，水的黏度、张力和体积都发生了改变，此时出现热水的总压大于冷水的总压，出现热水倒流(情况比较少)；第二、热水的总压等于冷水的总压，此时温度无法调控；第三、热水的总压小于冷水的总压，由于人的错觉，动一下后制阀，对水温的影响很大，经常控制不好，时冷时热，许多用户不敢调动后制阀，经常需要重新启动，控温效果差。

在恒温控制方面，有人工操作和电温控显示操作等。人工操作一般有三个旋钮，操作起来复杂、不方便，而且控温效果不好，时冷时热，使用过程中需要不断调整；电温控显示操作，技术设计要求较高，价格昂贵，对环境要求高，实际温控操作存在偏差，并且由于其由电脑芯片和电动控制系统控制，电子元件较多，易损坏，而且与水接触，长期使用容易漏电，存在很大的安全隐患。

发明内容

本发明解决了长时间使用燃气热水器时水温难以保持恒温的问题，提供了一种全自动燃气热水器，可方便的控制燃气热水器的出水温度，温度恒定。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种全自动燃气热水器，包括供水通道、供气通道、燃烧室和出水管，所述供气通道分为设有主控阀门的第一供气通道、设有微控阀门的第二供气通道和设有补充阀门的第三供气通道，所述出水管设有通过水温控制微控阀门的热端温度控制器，所述供水通道设有控制补充阀门的冷端温度控制器。

进一步，所述热端温度控制器为热端温包控制器，所述热端温包控制器包括可随温度膨胀和收缩的热端温包，所述热端温包和微控阀门连接；所述冷端温度控制器为冷端温包控制器，所述冷端温包控制器包括可随温度膨胀和收缩的冷端温包，所述冷端温包和补充阀门连接。

进一步，所述供水通道设有膜片式减压阀。

进一步，所述供水通道还设有超高水温供水通道，其另一端连接所述出水管，该超高水温供水通道上设有超高水温调节阀，该超高水温调节阀由上述热端温度控制器控制。

进一步，所述燃烧室的排气口设有尾气管，该尾气管另一端通入该燃烧室进行二次燃烧，在燃烧室二次燃烧处设有尾气排出口，该尾气管上还设有进风口。

进一步，所述燃气室上部设有尾气室，上述尾气管和该尾气室连接。

进一步，所述燃气室上设有混合室，该混合室一端连接尾气管，另一端连接燃烧室。

进一步，所述尾气管上设有可将尾气和空气并流进入混合室的双管并流轴心风机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明可真正实现燃气热水器的全自动化，用户只要将主控阀门调整到所需要的温度刻度处，水温即在使用过程中始终保持恒定，低碳，节能环保、经济实用。

2、本发明的热端温度控制器通过测定出水管的水温来调整微控阀门，通过控制供气量调整水温，冷端温度控制器的设置，是由于春、夏、秋、冬四季变化、南北气候的差异以及城镇和农村用水的水温存在较大的差异，水温变化影响着燃气热水器的加热和控温的效果，使热水器的出水温度达不到理想的水温，为了实现完全控制水温的效果，设置了测定供水通道水温的冷端温度控制器，首先设置一个基础温度，当水温低于基础温度时，冷端温度控制器调整补充阀门，通过控制供气量来提高水温，热端温度控制器和冷端温包控制器同时使用，控温准确，大大提高了加热的绝对温度。

3、在本发明中将尾气接入燃烧室进行二次燃烧，在同等条件下，本发明可使尾气温度降低10℃，可以使加热的冷水升温5℃以上。

4、在本发明中，将尾气导入燃烧室二次燃烧，在同等条件下，本发明可使尾气中的NO和CO含量降低30％～50％。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明热端温包控制器的结构示意图；

图4是本发明的普通燃气热水器的燃烧室处的内部结构示意图；

图5是本发明的强排式燃气热水器的燃烧室处的内部结构示意图；

图6是本发明的双管并流轴心风机的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的全自动燃气热水器包括供水通道1、供气通道2、燃烧室3和出水管4，供气通道分为设有主控阀门5的第一供气通道6、设有微控阀门7的第二供气通道8和设有补充阀门9的第三供气通道10，出水管4设有通过水温控制微控阀门7的热端温度控制器11，供水通道1设有控制补充阀门9的冷端温度控制器12。

在本实施例中，热端温度控制器11为热端温包控制器，热端温包控制器包括可随温度膨胀和收缩的热端温包，热端温包和微控阀门7连接；冷端温度控制器12为冷端温包控制器，冷端温包控制器包括可随温度膨胀和收缩的冷端温包，冷端温包和补充阀门9连接。

主控阀门5主要是控制用户所需要温度时的用气量，由制造商根据产品的要求和用途，设计正温点的用气量和过气量，方便用户设定热水的温度，由用户在使用热水器前调整好要加热的温度。

如图2所示，主控阀门5形状为锥形，其连接主控操纵杆13，主控操纵杆13连接主控齿轮14，主控齿轮14由旋转带动，主控操纵杆13内空，可作封气胶圈15的锁头。转动旋钮调整燃气大小时，通过主控齿轮14传导转动，主控阀门14设计旋转角度时，根据实际要求应略小于微控阀门7的有效旋转角度，以方便微控阀门7的控制，主控阀门14的旋转角度和旋钮的旋转角度可以通过大小齿轮的关系，有效地放大或缩小，旋钮在热水器壳外可设计刻度，计算出范围度数指标，根据要求标识，方便用户使用，第一供气通道6是通过正点温度的通气量，通过第二供气通道8进入的燃气和其在通往喷嘴的通道中混合，第一供气通道6为圆形或椭圆形，第二供气通道8直径远小于第一供气通道6，例如：当用户调到35℃，微控阀门7就会在35℃范围工作，用户调到50℃，微控阀门就会在50℃范围工作。

微控阀门7主要负责快速升温，调节温度和协调燃气的热值差异，由热端温包控制器11负责调整，温包对热很敏感，温度低气量大，升温快，温度高，热膨胀快，推动微控阀门7挡板带动齿轮旋转此时气量不断减少到正点温度关闭，实际温度低于设定温度时，温包控制器的温包收缩，微控阀门7的挡板在弹力的作用下，带动齿轮旋转，微控阀门7打开，增加燃气，温度回升。燃气热值不同燃烧后放热不同，直接影响加热温度，制造商根据产品的要求和用途，对正点温度设定一个最低允许的范围，可控单位为3℃，当实际温度达不到指定温度，低于一个可控单位时，微控阀门7将打开大量的增气量，增加可燃气体，进而提高温度，例如：用户要把水加热到42℃，如果改变燃气种类，当可燃气的热值比制造商设计的标准燃气的热值低时，加热达不到42℃，当低于一个可控单位时，即39℃，微控阀门将通过大量的气体提供燃烧，提高水温。

微控阀门7的形状为倒锥形，由微控操纵杆16连接微控齿轮17，微控齿轮17受半月形齿轮18驱动，半月形齿轮18圆心支点连接短距挡板19，短距挡板19的距离是半月形齿轮18半径的三分之二，可将温包的行程放大三分之一，微控阀门由于受热端温包控制器11控制，温包膨胀推动短距挡板19，进而推动微控阀门7，通过第二供气通道8的燃气逐渐变小，过程为：大气——中气——可控单元气——关闭，第二供气通道8为逐渐减小的阶梯式裂口，可准确调节温度。

下面举例主控阀门5和微控阀门7的工作过程：某用户秋天淋浴需要加热45℃水，他将旋钮旋转指针指到45℃，其通过主控齿轮14把主控阀门5调到45℃，第二供气通道也调到45℃的位置，如果没有微控阀门7，主控阀门5按设计要求单独也能把水加热到45℃，但一段时间后水温会不稳定。用户开启水开关后，冷水首先经过水压阀开关20，水压够大，开动水压阀开关20并触动微电开关通电，热水器不断点火并启动磁阀开关21，燃气在压力的作用下快速经过磁阀开关21和水压阀开关20到温控调节开关，主控阀门5和微控阀门7都打开，燃气直通到喷嘴与空气混合后到燃气室3点火燃烧，其中主控阀门5通过的燃气能把水加热到45℃，此时微控阀门7也有大量的燃气通过进入燃烧室3燃烧，快速加热水温，热端温包控制器11的温包受热快速膨胀，燃气由大气到中气到可控单元气，到热端温包感应到温度为45℃，与所需的温度相同时，微控阀门7关闭没有燃气通过，喷嘴只有主控阀门45℃的燃气燃烧，此时水温在惯性的作用下达到46℃，由于燃气不足水温会回落到45℃，热端温包也在45℃达到暂时平衡，由于环境影响，水温随时会下降(如燃气质量和入水温度等)，当水温低于45℃时，用户还没有感觉到水温下降，主控阀门5仍然按45℃用气继续供给，但是此时热端温包已经测到水温低于45℃，温包体积收缩，微控操纵杆16、微控齿轮17、短距挡板19在弹力的作用下旋转，微控阀门7打开，提供少量燃气加温，水温达到45℃时又关闭，城市的管道天然气经常出现供气不稳定的现象，自动控制对用户很重要，另外由于环境或燃气种类的变化，水温达不到45℃，而主控阀门5还是按45℃在供气，此时热端温包体积收缩，少量燃气无法使水温升高，热端温包体积继续收缩，温度降到一个可控单位气时(3℃)，即42℃时，微控阀门7进入阶梯式裂口的中气区，有大量的燃气进入喷嘴补充燃烧，又把水温拉高到45℃后微控阀门7关闭，达到自动化控温的效果。

补充阀门9的作用是在入水温度低时，开启加温，由于春、夏、秋、冬四季变化、南北气候的差异以及城镇和农村用水的水温存在较大的差异，水温变化影响着燃气热水器的加热和控温的效果，使热水器的出水温度达不到理想的水温，为了实现完全控制水温的效果，冷水入水端安装冷端温包控制器12，自动控制燃气热水器的补充气源，提高受环境影响的水温，冷端温包控制器12与热端温包控制器11的工作原理正好相反，利用温包的收缩原理，城镇和乡村用水受自然环境的影响，从23度到5度，但是每一天或一段时间是恒定的，不用设定控制，冷端温包控制器12的基础温度(23度)一定，体积也一定，当天气变冷，水温降低，冷端温包控制器12的温包体积收缩，引起冷端温包控制器12的操纵杆移动，距离缩小，燃气热水器补充气阀在弹力的作用下打开气阀，增加燃气量，温度越低，收缩越大，增加的燃气量越多，火越大，由于是补充气源，控制量不能很大，它要实现的目标是将水温从低温加热到23度，达到设定的要求。

温包控制器的技术理论是热动力理论，热能转化成动能，通过热膨胀和冷收缩传导动力产生机械力推动可调节阀旋转，可调节阀中有机械力和弹力共同作用(弹力不大)，可左右转动，技术过程是：温度——热能——膨胀——动力——机械力——调节阀旋转。温包控制器的核心技术是温包，温包的选材和形状要求很高，对热很敏感，本实施例温包使用的材料是红铜，导热好，介质是氮气，对热很敏感，热膨胀好，形状是螺纹状，可伸缩，受热产生单向横向力，螺纹状温包是封闭的，氮气介质，稳定性好，敏感，而且红铜和氮气是热动力常用的材料，各种仪器仪表常用。

本实施例中，燃气热水器使用的温饱控制器有热端温包控制器11和冷端温包控制器12，图3是本发明热端温包控制器的结构示意图，热端温包控制器11上设有入水口111和出水口112，螺纹状温包113通过热膨胀推动操纵杆114横向移动，操纵杆114推动微控阀门7旋转，操纵杆114上还设有弹簧115，使操纵杆114复位，而冷端温包控制器12是通过冷收缩使调节阀旋转。温包控制器的工作原理是在恒压状态下，螺纹状温包的体积随温度升高和降低，产生膨胀力和收缩力，螺纹状温包由于器型控制，其膨胀和收缩只能单向横向移动，达到热动力控制效果，温包的基础温度一定，基础体积也一定，温包的温度变化和体积变化成正比，燃气热水器有6L，8L，10L，为最佳淋浴效果。

热端温包控制器11的工作过程是：加热水温从20℃到45℃，热端温包控制器11的操纵杆114横向移动从0到8.5mm，从而自动控制燃气热水器的调节气阀转动，达到控制燃气热水器燃气量的效果，温度不到45℃时，温包自动收缩，自动控制加大燃气量，提高温度，由于45℃的距离控制，无法加大燃气量，使温度控制在45℃，例如：需要普通燃气热水器加热到40℃，主控阀门调到40℃，微控阀门也在40℃处，普通燃气热水器加热时，热端温包控制器的操纵杆在温度升高不断移动到6.8mm处即40℃自动停止，燃气量由最大不断减少到6.8mm处停止，使温度自动控制在40℃，刚加热时，水温低，火大，水温快速升高，燃气量不断减少，温度到40℃和6.8mm处交会停止，温度在惯性的作用下超过40℃后回落，自动控制温度40℃，达到恒定的效果。冷端温包控制器的结构与热端温包控制器一样，只是温包短一半，本发明通过热端温包控制器和冷端温包控制器同时使用，大大的提高了水温加热绝对温度，提高了热水温度的可控性。

供水通道还设有超高水温供水通道22，其另一端连接所述出水管4，该超高水温供水通道22上设有超高水温调节阀23，该超高水温调节阀23由热端温度控制器控制。

本发明燃烧室3的排气口设有尾气管24，燃烧时产生的膨胀冲力将尾气(含有CO、NO和未燃烧的可燃气体)通过尾气管24导入该燃烧室3，该尾气管24上设有进风口25。

如图4所示，本发明的普通燃气热水器的燃烧室3分为几个区，第一、燃烧区31——火焰上部的腔室，燃烧后热气垂直向上运动；第二、热交换吸收区32——腔壁和顶部管道经过的区，用于对水进行加热；第三、尾气通道区33——次尾气通过二次尾气排放口35，尾气通道区33排到室外，尾气通道区33设有热交换铜片用于吸收尾气的余热，有的加风机强排，循环尾气的二次燃烧和利用，没有增加专门区，跟第一次燃烧在一个区域燃烧，利用一次燃烧的高温使一氧化碳等可燃气体二次燃烧和NO转化为NO₂，由于一氧化碳等可燃气体含量少，此燃烧是无焰的自燃。

在燃烧室3上部设有一个尾气室34，尾气室34像人字屋顶式的挡板将尾气储存在其顶部，尾气室34的大小根据实际定，在燃烧室3一侧加装一个混合室26，主要混合尾气和空气，也起通道的作用。

图5是本发明的强排式燃气热水器的燃烧室处的内部结构示意图，在尾气室34和混合室26之间通过尾气管24连接，尾气管24上加装一台通过电机37，皮带38驱动的双管并流轴心风机39，风机转速为500～800转/分，电机37同时驱动尾气风机40，尾气风机40用于将尾气排出热水器，参阅图6，双管并流轴心风机39的空气管391将外界的空气吸入，尾气管392吸尾气，将尾气和空气并流进入混合室26，空气起到促进尾气燃烧的作用和降低双管并流轴心风机39温度的作用，双管并流轴心风机39的叶轮42由强排式燃气热水器中的电机37驱动，皮带38、皮带轮41连接带动，混合室26内的混合气体由管道引入燃烧室3，混合气体应缓慢流出(可分多处流出)，流出口位于燃烧室3火焰外焰上部，800～1000℃区域，混合气体流出后在火焰外焰上面遇高温(800～1000℃)处自燃并受热膨胀向上流动，注意：不要将尾气流到火焰里或火焰底部，因为火焰外焰里温度为1600℃以上，会使CO₂发生裂解产生CO，一次燃烧位于燃烧室3的右侧，混合气体的燃烧位于燃烧室3的左侧，在其中间形成一个自然的分界，称为风帘，一次燃烧后的尾气进入尾气室34，混合气体经过二次燃烧，通过二次尾气排放口35，进入尾气通道区33经强排风机排出室外。

尾气通道区33的温度还有120℃到130℃，可将冷水管道引入吸收热量后再进入加热管道36，提高加热效率。

普通燃气热水器的尾气循环与强排式燃气热水器结构一样，只是在尾气通道区33处不加装尾气风机40。

此外，供水通道1上还设有膜片式减压阀43，用于使供水管道1的水压恒定，供水通道1上还设有超高水压卸压开关以及排空装置。

尾气室34右侧上部还设有一和尾气通道区33连通的溢流口44，用于防止尾气向燃烧室3回流。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (9)

1.一种全自动燃气热水器，包括供水通道、供气通道、燃烧室和出水管，其特征在于：所述供气通道分为设有主控阀门的第一供气通道和设有微控阀门的第二供气通道，所述出水管设有通过水温控制微控阀门的热端温度控制器。

2.根据权利要求1所述全自动燃气热水器，其特征在于：还包括设有补充阀门的第三供气通道，所述供水通道设有控制补充阀门的冷端温度控制器。

3.根据权利要求2所述全自动燃气热水器，其特征在于：所述热端温度控制器为热端温包控制器，所述热端温包控制器包括可随温度膨胀和收缩的热端温包，所述热端温包和微控阀门连接；所述冷端温度控制器为冷端温包控制器，所述冷端温包控制器包括可随温度膨胀和收缩的冷端温包，所述冷端温包和补充阀门连接。

4.根据权利要求1所述全自动燃气热水器，其特征在于：所述供水通道设有膜片式减压阀。

5.根据权利要求1所述全自动燃气热水器，其特征在于：所述供水通道还设有超高水温供水通道，其另一端连接所述出水管，该超高水温供水通道上设有超高水温调节阀，该超高水温调节阀由上述热端温度控制器控制。

6.根据权利要求1至5任一项所述全自动燃气热水器，其特征在于：所述燃烧室的排气口设有尾气管，该尾气管另一端通入该燃烧室进行二次燃烧，在燃烧室二次燃烧处设有尾气排出口，该尾气管上还设有进风口。

7.根据权利要求6所述全自动燃气热水器，其特征在于：所述燃气室上部设有尾气室，上述尾气管和该尾气室连接。

8.根据权利要求7所述全自动燃气热水器，其特征在于：所述燃气室上设有混合室，该混合室一端连接尾气管，另一端连接燃烧室。

9.根据权利要求8所述全自动燃气热水器，其特征在于：所述尾气管上设有可将尾气和空气并流进入混合室的双管并流轴心风机。

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