CN110285579B - 一种带比例三通阀的燃气热水器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带比例三通阀的燃气热水器，包括：燃气热水器壳体，设置在所述燃气热水器壳体内的主换热器，与所述主换热器连接的进水管、出水管，以及设置在所述壳体内并将所述进水管和所述出水管连通的旁通管；其特征在于，所述旁通管通过比例三通阀与所述进水管或所述出水管连通；所述比例三通阀能实现单通、双通以及水流量调节。本发明能够自动调节水流量大小，防止水温过冲或过低，有效控制停水温升，适应性舒适性更高。本发明还提供一种燃气热水器控制方法。

Description

一种带比例三通阀的燃气热水器及控制方法

技术领域

本发明涉及燃气热水器技术领域，具体是涉及一种带比例三通阀的燃气热水器及控制方法。

背景技术

燃气热水器作为一种洗浴家电给人们提供热水方面带来了很大的方便，人们对热水性能和舒适度的要求也越来越高。停水温升和温度过冲或过低是影响用户洗浴舒适性最主要的问题，市面上针对这些问题也分别做出了多种改进的措施，但大多数只能解决一个问题或成本较高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种能够自动调节水流量大小、防止水温过冲或过低、有效控制停水温升、适应性舒适性更高的带比例三通阀的燃气热水器。

本发明还提供一种基于上述燃气热水器的控制方法。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：

一种带比例三通阀的燃气热水器，包括：燃气热水器壳体，设置在所述燃气热水器壳体内的主换热器，与所述主换热器连接的进水管、出水管，以及设置在所述壳体内并将所述进水管和所述出水管连通的旁通管；其特征在于，所述旁通管通过比例三通阀与所述进水管或所述出水管连通；所述比例三通阀能实现单通、双通以及水流量调节。

更为优选地，所述比例三通阀包括：阀体，设置在所述阀体上的第一通口、第二通口、第三通口、移动轴、第一水盘、第二水盘和步进电机，在所述阀体内设有与所述第一通口连通的第一腔体，所述第二通口和所述第三通口分别通过同轴设置的第一通道和第二通道与所述第一腔体连通；所述移动轴设置在所述第一通道和第二通道的轴线上，所述第一水盘和所述第二水盘固定在所述移动轴上、并分别与所述第一通道和第二通道对应；所述步进电机与所述移动轴连接，用来驱动所述移动轴进行来回移动；随所述移动轴的移动实现所述第一通道口和所述第二通道口的单通、双通以及水流量调节。

更为优选地，所述第一通道和所述第二通道都为漏斗形通道口，所述第一水盘为梯形结构，与所述第一通道的梯形部配合，所述第二水盘为圆柱结构，与所述第二通道的圆柱部配合。

更为优选地，当所述比例三通阀安装在所述进水管上时，所述第一通口与所述进水管的进水端连接，所述第二通口与所述进水管的出水端连接，所述第三通口与所述旁通管连接。

更为优选地，所述比例三通阀安装在所述出水管上时，所述第一通口与所述出水管的出水端连接，所述第二通口与所述出水管的进水端连接，所述第三通口与所述旁通管连接。

更为优选地，在所述第一通口、所述第二通口和所述第三通口中的一个或几个上分别设有连接头。

更为优选地，在所述进水管上设有进水温度探头，根据所述进水温度探头检测到的进水温度、以及燃气热水器的最大热负荷和设定的目标温度改变所述进水管的进水流量；在所述出水管上设有出水温度探头，所述出水温度探头设置在与所述旁通管交接处之后的出水管管路上；根据所述出水温度探头检测到的出水温度、以及设定的目标温度改变所述旁通管的水流量。

更为优选地，在所述进水管上设有水流量传感器。

一种燃气热水器的控制方法，包括以下控制步骤：

1)燃气热水器启动时，判断是否首次开机用水，若判断结果为是，则跳转至步骤2)；若判断结果为否，则跳转至步骤4)；

2)判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则跳转至步骤3)；若判断结果为否，则增大燃气热水器的负荷；

3)判断出水温度是否达到目标温度，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为是，则通过比例三通阀调小进水水量；

4)判断是否在5-10秒内二次开水，若判断结果为是，则调节比例三通阀导通旁通管，并进行小负荷加热；若判断结果为否，则调节比例三通阀截止旁通管。

5)在用水过程中，实时判断出水温度是否达到目标温度，若判断结果为是，则跳转至步骤6)；若判断结果为否，则跳转至步骤8)；

6)判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为否，则跳转至步骤7)；

7)判断是否达到最大水量，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为否，则通过比例三通阀调大水量；

8)判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则通过比例三通阀调小水量；若判断结果为否，则增大燃气热水器负荷。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

一、旁通管通过比例三通阀与燃气热水器的进水管或出水管连接，在燃气热水器初次工作时，能调节水流量的大小使燃气热水器尽快流出目标温度的热水，在燃气热水器二次开机时，能调节旁通管的水流量和加热水流量，避免温度过冲或过低，保证用水舒适性。

二、比例三通阀采用同轴设置的第一通口和第二通口，只需在一个移动轴上设置两个相应的水盘即可实现第一通口和第二通口开度的同步调节，结构简单，实现方便；且能正向安装在进水管上或反向安装在出水管上，通用性好。

三、通过将两个通口设置成漏斗状，并将两个水盘分别设置成梯形和圆柱形，这样，在一个通口封闭的状态下能调节另一个通口的过水量，满足燃气热水器旁通管封闭的进水量调节要求。

四、结合温度传感器和相应的水流量传感器，便于实现水流量的准确调节，确保快速达到用水温度的同时最大程度的提供出水量。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的燃气热水器结构示意图。

图2为比例三通阀的结构示意图。

图3为本发明的提供的燃气热水器控制流程图。

图4为本发明实施例二的结构示意图。

附图标记说明：

1、燃气热水器壳体，2、主换热器，3、旁通管，4、比例三通阀，4-1、阀体，4-2、第一通口，4-3、第二通口，4-4、第三通口，4-5、移动轴，4-6、第一水盘，4-7、第二水盘，4-8步进电机，4-9、第一腔体，4-10、第一通道，4-11、第二通道，5、连接头，6、进水温度探头，7、出水温度探头，8、水流量传感器。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

实施例一

如图1所示，一种带比例三通阀的燃气热水器，包括：燃气热水器壳体1，设置在所述燃气热水器壳体1内的主换热器2，与所述主换热器2连接的进水管、出水管，以及设置在所述壳体内并将所述进水管和所述出水管连通的旁通管3；其特征在于，所述旁通管3通过比例三通阀4与所述进水管连通；所述比例三通阀4能实现单通、双通以及水流量调节。

其中，如图2所示，所述比例三通阀4包括：阀体4-1，设置在所述阀体4-1上的第一通口4-2、第二通口4-3、第三通口4-4、移动轴4-5、第一水盘4-6、第二水盘4-7和步进电机4-8，在所述阀体4-1内设有与所述第一通口4-2连通的第一腔体4-9，所述第二通口和所述第三通口分别通过同轴设置的第一通道4-10和第二通道4-11与所述第一腔4-9连通；所述移动轴4-5设置在所述第一通道和第二通道的轴线上，所述第一水盘4-6和所述第二水盘4-7固定在所述移动轴4-5上、并分别与所述第一通道和第二通道对应；所述步进电机4-8与所述移动轴4-5连接，用来驱动所述移动轴进行来回移动；随所述移动轴的移动实现所述第一通道口和所述第二通道口的单通、双通以及水流量调节。

优选地，所述第一通道和所述第二通道都为漏斗形通道口，所述第一水盘4-6为梯形结构，与所述第一通道4-10的梯形部配合，所述第二水盘4-7为圆柱结构，与所述第二通道4-11的圆柱部配合；当所述比例三通阀安装在所述进水管上时，所述第一通口4-2与所述进水管的进水端连接，所述第二通口4-3与所述进水管的出水端连接，所述第三通口4-4与所述旁通管3连接。

实际安装时，所述第一通口4-2与所述进水管的进水端连接，所述第二通口4-3与所述进水管的出水端连接，所述第三通口4-4与所述旁通管连接。第一通口4-2处于常开状态，水流通过第一通口4-2、第二通口4-3流向主换热器；第三通口4-4正常运行情况下处于闭合状态，只有在二次开水时才会打开，使部分水流流经旁通管进入热水器热水出口，通过移动轴的移动可以实现两个出水口单通、双通两种状态，并能够调节两个出水口的水流量。

优选地，在所述第一通口、所述第二通口和所述第三通口中的一个或几个上分别设有连接头5；以便于比例三通阀的安装。

优选地，在所述进水管上设有进水温度探头6，根据所述进水温度探头6检测到的进水温度、以及燃气热水器的最大热负荷和设定的目标温度改变所述进水管的进水流量。

优选地，在所述出水管上设有出水温度探头7，所述出水温度探头7设置在与所述旁通管交接处之后的出水管管路上；根据所述出水温度探头检测到的出水温度、以及设定的目标温度改变所述旁通管的水流量；在所述进水管上设有水流量传感器8。

本实施例提供的一种带比例三通阀的燃气热水器，其工作原理如下：

首次开机开水时，主控制器将会根据设定的目标温度在最大负荷条件下自动判断调节比例三通阀的开度，以达到大水量短加热时间的效果。在用户家中，会由于用户楼层的高低，城市用气高峰等情况会造成气量的波动不稳定，如在燃气比例阀开度最大的情况下，实际温度仍然达不到目标温度；有时在燃气比例阀开度最小但非截止的情况下，实际温度仍然会超过目标温度，在这些情况下主控制器将会自动判断燃气比例阀开度的大小和目标温度值自动的调节比例三通阀，在第二出水口截止的前提下调节第一出水口的开度。当气量减少或不足时，相应的减少第一出口水流量防止温度过低；当气量增加或超过时，相应的增大第一出口水流量防止温度过冲，以满足用户的舒适性。

在首次用水完成后，热水器内部管道内水流会被燃烧器的余温继续加热，导致在短时间内二次开水时会有一段高于目标温度的热水流出，容易给用户造成不舒适的感受甚至可能烫伤用户。因此为了解决这个问题，在热水器内部设置了一根旁通管，一端连接热水出水口，一端接在比例三通阀的第二出水口。主控制器会根据二次开水后的时间和出水口的温度值调节旁通的通断和开度的大小。比如二次开水λs内(λ一般取值5～10)，旁通将会打开，并以最小负荷进行加热，此间会根据出水口的温度调节旁通管的开度，以达到避免短时间内的二次开水的停水温升过高烫伤用户，还能预热达到快速加热的目的。

如图3所示，具体控制步骤如下：

1)燃气热水器启动时，判断是否首次开机用水，若判断结果为是，则跳转至步骤2)；若判断结果为否，则跳转至步骤4)；

2)判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则跳转至步骤3)；若判断结果为否，则增大燃气热水器的负荷；

3)判断出水温度是否达到目标温度，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为是，则通过比例三通阀调小进水水量；

4)判断是否在5-10秒内二次开水，若判断结果为是，则调节比例三通阀导通旁通管，并进行小负荷加热；若判断结果为否，则调节比例三通阀截止旁通管。

5)在用水过程中，实时判断出水温度是否达到目标温度，若判断结果为是，则跳转至步骤6)；若判断结果为否，则跳转至步骤8)；

6)判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为否，则跳转至步骤7)；

7)判断是否达到最大水量，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为否，则通过比例三通阀调大水量；

8)判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则通过比例三通阀调小水量；若判断结果为否，则增大燃气热水器负荷。

与现有技术相比，本实施例提供的一种带比例三通阀的燃气热水器，具有以下特点：1)旁通管通过比例三通阀与燃气热水器的进水管或出水管连接，在燃气热水器初次工作时，能调节水流量的大小使燃气热水器尽快流出目标温度的热水，在燃气热水器二次开机时，能调节旁通管的水流量和加热水流量，避免温度过冲或过低，保证用水舒适性。2)比例三通阀采用同轴设置的第一通口和第二通口，只需在一个移动轴上设置两个相应的水盘即可实现第一通口和第二通口开度的同步调节，结构简单，实现方便；且能正向安装在进水管上或反向安装在出水管上，通用性好。3)通过将两个通口设置成漏斗状，并将两个水盘分别设置成梯形和圆柱形，这样，在一个通口封闭的状态下能调节另一个通口的过水量，满足燃气热水器旁通管封闭的进水量调节要求。4)结合温度传感器和相应的水流量传感器，便于实现水流量的准确调节，确保快速达到用水温度的同时最大程度的提供出水量。

实施例二

如图4所示，本实施例提供的一种带比例三通阀的燃气热水器，其结构与实施例一基本一致，区别在于，所述比例三通阀安装在所述出水管上，所述第一通口4-2与所述出水管的出水端连接，所述第二通口4-3与所述出水管的进水端连接，所述第三通口4-4与所述旁通管3连接。本实施例具有实施例一的所有技术效果，这里不再赘述。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种带比例三通阀的燃气热水器，包括：燃气热水器壳体，设置在所述燃气热水器壳体内的主换热器，与所述主换热器连接的进水管、出水管，以及设置在所述壳体内并将所述进水管和所述出水管连通的旁通管；其特征在于，所述旁通管通过比例三通阀与所述进水管或所述出水管连通；所述比例三通阀能实现单通、双通以及水流量调节；

所述比例三通阀包括：阀体，设置在所述阀体上的第一通口、第二通口、第三通口、移动轴、第一水盘、第二水盘和步进电机，在所述阀体内设有与所述第一通口连通的第一腔体，所述第二通口和所述第三通口分别通过同轴设置的第一通道和第二通道与所述第一腔体连通；所述移动轴设置在所述第一通道和第二通道的轴线上，所述第一水盘和所述第二水盘固定在所述移动轴上、并分别与所述第一通道和第二通道对应；所述步进电机与所述移动轴连接，用来驱动所述移动轴进行来回移动；

所述第一通道和所述第二通道都为漏斗形通道口，所述第一水盘为梯形结构，与所述第一通道的梯形部配合，所述第二水盘为圆柱结构，与所述第二通道的圆柱部配合；

第三通口与旁通管连接；正常运行情况下，第一通口处于常开状态，水流通过第二通口流向主换热器，第三通口处于闭合状态，并在第三通口截止的前提下调节第二通口的开度；只有在二次开水时才会打开第三通口，使部分水流流经旁通管进入热水器热水出口，通过移动轴的移动可以实现第二通口和第三通口的双通，并调节第二通口和第三通口的的水流量。

2.根据权利要求1所述的一种带比例三通阀的燃气热水器，其特征在于，当所述比例三通阀安装在所述进水管上时，所述第一通口与所述进水管的进水端连接，所述第二通口与所述进水管的出水端连接。

3.根据权利要求1所述的一种带比例三通阀的燃气热水器，其特征在于，所述比例三通阀安装在所述出水管上时，所述第一通口与所述出水管的出水端连接，所述第二通口与所述出水管的进水端连接。

4.根据权利要求1所述的一种带比例三通阀的燃气热水器，其特征在于，在所述第一通口、所述第二通口和所述第三通口中的一个或几个上分别设有连接头。

5.根据权利要求1所述的一种带比例三通阀的燃气热水器，其特征在于，在所述进水管上设有进水温度探头，根据所述进水温度探头检测到的进水温度、以及燃气热水器的最大热负荷和设定的目标温度改变所述进水管的进水流量；

在所述出水管上设有出水温度探头，所述出水温度探头设置在与所述旁通管交接处之后的出水管管路上；根据所述出水温度探头检测到的出水温度、以及设定的目标温度改变所述旁通管的水流量。

6.根据权利要求5所述的一种带比例三通阀的燃气热水器，其特征在于，在所述进水管上设有水流量传感器。

7.一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，所述燃气热水器为如权利要求1至6中任一项所述的带比例三通阀的燃气热水器，工作中，包括以下控制步骤：

1）燃气热水器启动时，判断是否首次开机用水，若判断结果为是，则跳转至步骤2）；若判断结果为否，则跳转至步骤4）；

2）判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则跳转至步骤3）；若判断结果为否，则增大燃气热水器的负荷；

3）判断出水温度是否达到目标温度，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为是，则通过比例三通阀调小进水水量；

4）判断是否在5-10秒内二次开水，若判断结果为是，则调节比例三通阀导通旁通管，并进行小负荷加热；若判断结果为否，则调节比例三通阀截止旁通管。

8.根据权利要求7所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

5）在用水过程中，实时判断出水温度是否达到目标温度，若判断结果为是，则跳转至步骤6）；若判断结果为否，则跳转至步骤8）；

6）判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为否，则跳转至步骤7）；

7）判断是否达到最大水量，若判断结果为是，则不调节比例三通阀；若判断结果为否，则通过比例三通阀调大水量；

8）判断燃气热水器是否达到最大负荷，若判断结果为是，则通过比例三通阀调小水量；若判断结果为否，则增大燃气热水器负荷。

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