CN110274384A - 燃气热水设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气热水设备，其包括燃烧器、热交换器、排烟装置、风机、温度检测元件、以及控制器。燃烧器用于燃烧空气和燃气的混合物以生成炙热的烟气。热交换器位于燃烧器下游以用于和炙热烟气接触、并吸收烟气中的热量、且将热量传递给通过热交换器的水流。排烟装置位于热交换器下游以用于收集通过热交换器的烟气、并将烟气排出。风机用于驱动供给燃烧器的空气，并驱动烟气通过排烟装置排出。温度检测元件与排烟装置关联设置以检测通过排烟装置的气流的温度。控制器与上述风机和温度检测元件电性连接。控制器被配置为，实时或定期地通过温度检测元件获取气流温度，并当气流温度小于第一预设温度值时驱动风机运转。通过这种设置，燃气热水设备能够检测倒灌入设备内部气流的温度，并在气流温度过低时及时采取有效的防冻措施。

Description

燃气热水设备

技术领域

本发明属于燃烧设备领域，具体涉及燃气热水设备的防冻保护功能。

背景技术

燃气热水设备，如燃气热水器，其内通常设置有燃烧器、热交换器、风机、集烟罩、控制器以及管路系统。风机用于向燃烧器输送燃烧所需的空气，并将燃烧产生的废烟气通过集烟罩收集后从烟道排出。设备在不使用时，管路内会留存有水，当环境温度低于零度时，管路内的水会凝结成冰而可能使水管涨裂。现有的防冻措施通常在设备内的铜质水管的外壁上设置热电阻，当一温控器检测到环境温度过低时，会触发给热电阻以加热水管，从而防止水管内的水结冰。

然而，对于安装于室内的热水器而言，这种防冻保护措施效果并不显著。通常，室外的环境温度要比室内的环境温度低的多，室外的冷气可通过烟管、集烟罩倒灌入设备的热交换器中，而温控器通常检测的是室内环境温度，所以，当通过热交换器的水管中的水由于倒灌入的冷气被冷冻结冰后，温控器可能仍未反应来触发电热阻加热水管。有鉴于此，有必要对现有的燃气热水设备的防冻措施予以改进以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气热水设备，其能够检测倒灌入设备内部气流的温度，并在气流温度过低时及时采取防冻措施。

为实现上述发明目的，本发明提供一种燃气热水设备，其包括燃烧器、热交换器、排烟装置、风机、温度检测元件、以及控制器。燃烧器用于燃烧空气和燃气的混合物以生成炙热的烟气。热交换器位于燃烧器下游以用于和炙热烟气接触、并吸收烟气中的热量、且将热量传递给通过热交换器的水流。排烟装置位于热交换器下游以用于收集通过热交换器的烟气、并将烟气排出。风机用于驱动供给燃烧器的空气，并驱动烟气通过排烟装置排出。温度检测元件与排烟装置关联设置以检测通过排烟装置的气流的温度。控制器与上述风机和温度检测元件电性连接。控制器被配置为，实时或定期地通过温度检测元件获取气流温度，并当气流温度小于第一预设温度值时驱动风机运转。

作为本发明的进一步改进，控制器被配置为，当风机运行特定时长后，停止风机运转。

作为本发明的进一步改进，该设备还包括与燃烧器配合以控制其燃烧的燃烧控制装置，控制器与燃烧控制装置电性连接。

作为本发明的进一步改进，控制器被配置为，当风机运行特定时长后，如果气流温度仍未达到高于第一预设温度值的一第二预设温度值，则启动燃烧控制装置以使燃烧器工作。

作为本发明的进一步改进，控制器还被配置为，持续检测气流温度，并当气流温度达到第二预设温度值时，通过燃烧控制装置停止燃烧器工作、并停止风机运转。

作为本发明的进一步改进，燃烧控制装置包括与燃烧器关联设置的点火针，以及设置在与燃烧器连接的供气通道中的燃气控制阀。

作为本发明的进一步改进，控制器被配置为，当风机运行特定时长后，如果气流温度达到高于第一预设温度值的一第二预设温度值时，则停止风机运转。

作为本发明的进一步改进，排烟装置包括用于收集烟气的集烟罩，温度检测元件安装在集烟罩上。

作为本发明的进一步改进，温度检测元件设置在集烟罩外部并与集烟罩的外壁接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置与排烟装置关联的温度检测元件，可以在设备不运行时检测倒灌入设备的外部气流的温度，并在检测到的气流温度足够低时驱动风机运转，以将室内的、相对于室外的高温气体抽入设备中以提高设备内部的温度，从而避免设备内水管中所存留的水结冰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的燃气热水设备一具体实施方式中的原理框图；

图2是图1所示的燃气热水设备的防冻保护控制的流程图；

图3是图1所示的燃气热水设备另一实施方式中防冻保护控制的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

燃气热水器和燃气锅炉都是以可燃气体为燃料，如天燃气、城市煤气、液化气、沼气等，通过燃烧可燃气体来加热热水以满足用户生活用水和/或中央供暖的需求。下述实施方式中将均以燃气热水器为例来对本发明进行说明，但本发明同样可应用于燃气锅炉。

首先参照图1所示的燃气热水器，该燃气热水热水器100包括外壳10，收容在外壳10中的燃烧器12、热交换器13、排烟装置、风机16、以及延伸出外壳10的进水管、出水管、和燃气输送管路等。

外壳10可由若干面板拼接而成，以在其内形成收容空间以容纳各部件。适用于燃气热水器的燃烧器11通常设置有燃烧器单元，如并排设置的若干火排片(未图示)。每一火排片上会设置有燃气-空气的混合通道，通过燃气输送管路输送的燃气和一次空气在该混合通道内混合、并传递给位于火排片顶部的火孔以燃烧并生成炙热的烟气。由于火排片的构造及布置为本领域技术人员所熟知，所以申请人在此不再予以赘述。

在烟气的流动方向上，热交换器13位于在燃烧器12的下游。本实施方式中，燃烧器12和热交换器13均设置在一燃烧壳体11内部，由于燃烧生成的烟气向上流动，所以热交换器13设置在燃烧器12的上方。热交换器可采用翅片管式热交换器，即热交换器壳体内设置有多个翅片，一吸热水管(未标示)迂回地穿过这些翅片，其两头分别与进水管和出水管连通。燃气-空气混合物在燃烧壳体11定义的燃烧室内燃烧，产生的热量被翅片所吸收，并进一步传递给流经吸热水管中的水，加热后的水通过出水管传递给生活用水的水管，从而为用户提供饮用、洗浴等生活用水。

本实施方式中，风机16设置在燃烧器12的下方，用于促进气体对流，以提供燃烧所需的空气，并促使燃烧产生的烟气通过排烟装置排出。排烟装置位于热交换器14的下游，其包括用于收集通过热交换器的烟气的集烟罩14、和与集烟罩连接以将烟气排出至室外的烟管(未图示)。

一温度检测元件与排烟装置关联设置以检测通过排烟装置的气流的温度。该温度检测元件可以是热敏电阻，如正温度系数热敏电阻(Positive Temperature Coefficient，PTC)。温度检测元件可以安装在排烟装置内，如集烟罩内或烟管内，也可以安装在排烟装置外，如本实施方式中，温度检测元件18设置在集烟罩14外部、并与集烟罩14的外壁接触。从而，当外部气流进入设备内部时，通过温度检测元件18可感测到该气流的温度。

该设备还包括一燃烧控制装置以用于控制燃烧器的燃烧。该燃烧控制装置包括与燃烧器关联设置的点火针(未图示)、以及设置在燃气输送管路中的燃气控制阀15。燃气控制阀15可以是一电可控阀门，用于连通或断开供气通道以及控制燃气供应量。点火针可以包括点火电极和火焰检测电极。由于点火针和燃气控制阀的构造为本领域技术人员所熟知，所以申请人在此不再予以赘述。

一控制器17设置在外壳10内以用于检测和控制燃气热水器内各电路器件的工作，本实施方式中，其与风机16、温度检测元件18、以及燃烧控制装置电性连接。控制器17内设有包含控制器的控制电路，其中控制器可以是由若干电子元件按照一定布线方式连接而成的逻辑控制电路；也可以是存储有程序指令的微控制器(MCU)；或者是具有专有用途的集成芯片，如现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等。

下面结合图2所示的流程图来说明本发明的燃气热水器在一具体实施方式中如何实现防冻保护控制。

步骤201：燃气热水器100处于通电待机状态；

步骤202：控制器17实时或定期地经由温度检测元件18获取通过排烟装置的气流温度Ts；

步骤203：判断气流温度Ts是否小于一第一预设温度值T1；如果否，表明气流温度尚未低至足以使设备内水管中的水结冰，从而，重复步骤202以继续监测气流温度；

步骤204：如果气流温度Ts小于第一预设温度值T1，表明气流温度已低至足以使设备内水管中的水结冰，这时就需要采取防冻措施，即控制器17驱动风机16运转特定时间长度；由于室内的温度比室外的温度高的多，所以，风机会将室内的空气抽入设备中，以提高设备内的空气的温度，从而避免设备内水管中的水结冰；

步骤205：当风机16运转了特定时长过后，设备内的空气温度应该已经提升到足够高而不至于使水结冰，此时，控制器17会控制风机16停转，并重新进入步骤202以继续监测气流温度。

然而，如果室内的环境温度也很低，或者特定时长设置地较短以便于热水器可以随时准备使用，这时就需要采取其他的防冻措施。以下结合图3所示的流程图来说明本发明燃气热水器在另一具体实施方式中的防冻保护控制。

步骤301：燃气热水器100处于通电待机状态；

步骤302：控制器17实时或定期地经由温度检测元件18获取通过排烟装置的气流温度Ts；

步骤303：判断气流温度Ts是否小于一第一预设温度值T1；如果否，表明气流温度尚未低至足以使设备内水管中的水冻住，从而，重复步骤202以继续监测气流温度；

步骤304：如果气流温度Ts小于第一预设温度值T1，表明气流温度已低至足以使设备内水管中的水结冰，这时就需要采取防冻措施，即控制器17驱动风机16运转特定时间长度；由于室内的温度比室外的温度高的多，所以，风机会将室内的空气抽入设备中，以提高设备内的空气的温度，从而避免设备内水管中的水结冰；

步骤305：风机运行后，室内的气流也会通过热交换器进入集烟罩，此时，温度检测元件18所测得的温度其实是室外空气和室内空气混合后的气流的温度；所以，当风机16运转了特定时长过后，进一步判断气流温度Ts是否等于或大于一第二预设温度值T2，该第二预设温度值T2高于第一预设温度值T1；

步骤306：如果气流温度Ts达到第二预设温度值T2，表明气流温度已经提升到足够高而不至于使水结冰，此时，控制器17会控制风机16停转，并重新进入步骤302以继续监测气流温度；

步骤307：如果气流温度Ts未达到第二预设温度值T2，表明设备内水管中的水仍有结冰的危险，则控制器17通过控制燃烧控制装置使燃烧器12点火燃烧，即使控制器17控制燃气控制阀15打开一定开度、并触发点火针点火；

步骤308：燃烧过程中，控制器17持续判断气流温度Ts是否达到第二预设温度值T2，如果未达到，则燃烧器继续保持燃烧；

步骤309：如果气流温度Ts达到第二预设温度值T2，表明气流温度已经提升到足够高而不至于使水结冰，此时，控制器17会关闭燃气控制阀15以停止燃烧器燃烧、并控制风机16停转，然后重新进入步骤302以继续监测气流温度。

通过设置与排烟装置关联的温度检测元件，可以在设备不运行时检测倒灌入设备的外部气流的温度，并在检测到的气流温度足够低时驱动风机运转，以将室内的、相对于室外的高温气体抽入设备中以提高设备内部的温度，从而避免设备内水管中所存留的水结冰。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种燃气热水设备，其特征在于，该设备包括：

燃烧器，用于燃烧空气和燃气的混合物以生成炙热的烟气；

热交换器，位于燃烧器下游以用于和所述炙热烟气接触、并吸收烟气中的热量、且将热量传递给通过热交换器的水流；

排烟装置，位于热交换器下游以用于收集通过热交换器的烟气、并将烟气排出；

风机，用于驱动供给燃烧器的空气，并驱动烟气通过排烟装置排出；

温度检测元件，与所述排烟装置关联设置以检测通过排烟装置的气流的温度；

控制器，与上述风机和温度检测元件电性连接，所述控制器被配置为，实时或定期地通过温度检测元件获取所述气流温度，并当所述气流温度小于第一预设温度值时驱动风机运转。

2.根据权利要求1所述的燃气热水设备，其特征在于：所述控制器被配置为，当所述风机运行特定时长后，停止所述风机运转。

3.根据权利要求1所述的燃气热水设备，其特征在于：该设备还包括与燃烧器配合以控制其燃烧的燃烧控制装置，控制器与所述燃烧控制装置电性连接。

4.根据权利要求3所述的燃气热水设备，其特征在于：所述控制器被配置为，当所述风机运行特定时长后，如果所述气流温度仍未达到高于所述第一预设温度值的一第二预设温度值，则启动燃烧控制装置以使燃烧器工作。

5.根据权利要求4所述的燃气热水设备，其特征在于：所述控制器还被配置为，持续检测所述气流温度，并当气流温度达到所述第二预设温度值时，通过燃烧控制装置停止燃烧器工作、并停止风机运转。

6.根据权利要求3所述的燃气热水设备，其特征在于：所述燃烧控制装置包括与燃烧器关联设置的点火针，以及设置在与燃烧器连接的供气通道中的燃气控制阀。

7.根据权利要求1或3所述的燃气热水设备，其特征在于：所述控制器被配置为，当所述风机运行特定时长后，如果所述气流温度达到高于所述第一预设温度值的一第二预设温度值时，则停止所述风机运转。

8.根据权利要求1所述的燃气热水设备，其特征在于：所述排烟装置包括用于收集烟气的集烟罩，所述温度检测元件安装在集烟罩上。

9.根据权利要求8所述的燃气热水设备，其特征在于：所述温度检测元件设置在集烟罩外部并与集烟罩的外壁接触。