CN110953709B - 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、燃气阀、风机、和控制器。控制器与上述燃烧器电性连接以控制燃烧器的点火和燃烧，与上述燃气阀电性连接以通过调节燃气阀工作电流来控制燃气阀的开度，与风机电性连接以调节风机转速。控制器被配置为：在点火次数的限制范围内，当燃烧器点火失败后重新点火，并根据当前点火次数确定并相应调节风机转速。通过多次点火并根据当前点火次数相应调节风机转速来抵抗逆风对燃烧的干扰，从而确保设备能够正常工作，以保证用户具有良好的使用体验。

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抗逆风控制。

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。设备内通常设有风压开关以用来确保风机的正常运作，并且可在排烟不畅的情况下能及时触发燃气关闭，以保证燃气不外泄，从而保护人身安全。例如，设备开启后，风机先行运转，当风压开关检测到一个较高阈值时，表明风机运转正常，这时会启动点火。而当风机排风不畅，风压开关检测到一个较低阈值的时候，会控制设备停止工作。然而，在设备工作时，难免会遇到外界的风通过烟罩吹进设备内部，尤其是对于安装在户外的燃气热水设备。这时，从烟罩灌入的风会瞬时造成设备内部的排烟不畅，导致风压开关检测到的值低于较低的阈值，从而输出错误的信号而造成设备的控制单元误操作。由于逆风并非如烟道堵塞等故障情况，所以设备的误操作可能会给用户带来较差的使用体验，例如在用户洗澡时设备突然停止工作。此外，带有风压传感器的设备系统往往较为复杂，产品价格及维护成本均较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气热水设备，其能够有效避免因逆风的干扰而引发的误操作，从而确保用户具有良好的使用体验。

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、燃气阀、风机、和控制器。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。燃气阀与燃烧器关联设置以用于向燃烧器供应燃气。风机用于驱动供给燃烧器的空气，并驱动烟气排出至设备外部。控制器与上述燃烧器电性连接以控制燃烧器的点火和燃烧，与上述燃气阀电性连接以通过调节燃气阀工作电流来控制燃气阀的开度，与风机电性连接以调节风机转速。控制器被配置为：在点火次数的限制范围内，当燃烧器点火失败后重新点火，并根据当前点火次数确定并相应调节风机转速。

作为本发明的进一步改进，控制器被配置为，随着点火次数的增加，逐步提升风机的转速。

作为本发明的进一步改进，控制器还被配置为，根据当前点火次数确定并相应调节燃气阀工作电流。

作为本发明的进一步改进，控制器被配置为，随着点火次数的增加，逐步提升燃气阀工作电流。

作为本发明的进一步改进，风机转速和燃气阀工作电流的每次调节幅度均已预先确定。

作为本发明的进一步改进，控制器还被配置为，当点火成功时，根据当前点火次数确定并调节适于燃烧器正常燃烧的风机转速。

作为本发明的进一步改进，控制器确定适于燃烧器正常燃烧的风机转速包括，根据燃气阀的目标工作电流和当前点火次数确定补偿比率，然后根据补偿比率确定风机转速。

作为本发明的进一步改进，补偿比率与当前点火次数成正比，并与燃气阀的目标工作电流成反比。

作为本发明的进一步改进，控制器还被配置为，根据获得的补偿比率确定并调节适于燃烧器正常燃烧的燃气阀工作电流。

作为本发明的进一步改进，燃烧器包括点火电极和火焰监测电极；上述控制器与点火电极电性连接以控制燃烧器点火，并与火焰监测电极电性连接以判断是否有火焰生成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过多次点火并根据当前点火次数相应调节风机转速来抵抗逆风对燃烧的干扰，从而确保设备能够正常工作，以保证用户具有良好的使用体验。由于不需要设置风压开关，从而减小了系统的复杂度，并有利于降低产品价格和维护成本。另外，设备在点火成功后会重新调整适于燃烧的风机转速，避免从抗逆风控制转入正常燃烧时出现熄火的情形。

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抗逆风控制的流程图；

图3是图1所示的燃气热水设备另一实施方式中抗逆风控制的流程图。

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。

燃气热水设备，如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12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、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)。

燃烧器还包括设置在燃烧器单元上方的点火电极与火焰监测电极、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。点火电极用于点燃排出燃烧器单元的燃气与空气混合物，火焰监测电极用于监测是否有火焰生成。由于点火电极、火焰监测电极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、燃气阀15、以及燃烧器12(点火电极121和火焰监测电极122)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。控制器17还包含有点火次数计数器。

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抗逆风的控制。

燃气热水器100开始处于通电待机状态(步骤201)。当有水流入进水管时，设置在进水管上的流量传感器(未图示)能够检测到并向控制器17发送信号，从而，控制器17通过接收该信号而获知有进水(步骤202)。随后，点火计数器累计一次(步骤203)。控制器17根据当前点火次数，即点火计数器中目前已累计的数值来确定风机16的转速并随之点火。风机的转速可以通过调节风机电流的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号来实现。在优选的实施方式中，控制器17还会根据当前的点火次数确定并相应调节燃气阀15的工作电流以控制燃气阀的开度，从而实现一定的燃气供应量(步骤204)。上述与点火次数对应的风机转速和燃气阀工作电流的调节幅度均已预先确定。即控制器17中预先存储有点火次数与风机转速和燃气阀工作电流对应关系表。

随后，控制器17通过火焰监测电极122判断是否点火成功，如火焰检测电极在5秒内是否检测到有火焰生成(步骤205)。如果是，则燃烧器13进入正常燃烧的状态(步骤206)；如果否，则控制器17判断点火次数是否仍处于限制范围内，例如，当前点火计数器中的数值是否小于一特定值N，比如5(步骤207)。如果点火次数超出范围，则控制器17通过显示装置(未图示)显示错误代码(步骤208)。如果点火次数仍处于限制范围内，则控制器17会控制燃烧器12重新点火。此时进入步骤203，点火次数继续累计一次；然后重复步骤204，即根据当前的点火次数确定并调节风机转速，优选地，确定并调节燃气阀工作电流，并随之点火。随着点火次数的增加，风机转速和燃气阀工作电流均会逐步增加。

图3所示的是燃气热水设备抗逆风控制的另一实施方式。本实施方式中，步骤301、302、303、304、305、307、308与上述实施方式中的步骤201、202、203、204、205、207、208分别相同，所以申请人不再予以赘述。根据步骤305的判断，如果点火成功，则进入步骤306，即控制器17会根据当前点火次数确定正常燃烧所需的风机转速。控制器首先会根据燃烧器的目标工作负荷(即将水温加热到目标温度燃烧器相应的工作负荷)确定燃气阀的目标工作电流，然后根据目标工作电流和当前点火次数确定补偿比例，再根据该补偿比例确定风机转速。该补偿比例与当前点火次数成正比，并与燃气阀的目标工作电流成反比。在一具体实施方式中，补偿比例ratio＝(1-(Itag-Imin)/(Imax-Imin))*C。其中，Itag为燃气阀的目标工作电流；Imin为燃烧器在最小工作负荷时燃气阀的工作电流；Imax为燃烧器在最大工作负荷时燃气阀的工作电流；C为当前点火次数。从而，风机转速可以确定为FS＝(1+ration*x)*FStag。其中，x为小于1的系数，FStag为燃烧器在目标工作负荷时所需的目标风机转速。在优选的实施方式中，控制器还会根据该补偿比例确定适用于燃烧器正常燃烧的燃气阀工作电流I＝(1+ration*y)*Itag，其中，y为小于1的系数。随后，控制器17相应调节风机转速和燃气阀工作电流以正常燃烧(步骤309)。

通过多次点火并根据当前点火次数相应调节风机转速来抵抗逆风对燃烧的干扰，从而确保设备能够正常工作，以保证用户具有良好的使用体验。由于不需要设置风压开关，从而减小了系统的复杂度，并有利于降低产品价格和维护成本。另外，设备在点火成功后会重新调整适于燃烧的风机转速，避免从抗逆风控制转入正常燃烧时出现熄火的情形。

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 (8)

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，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；

燃气阀，与所述燃烧器关联设置以用于向燃烧器供应燃气；

风机，用于驱动供给燃烧器的空气，并驱动烟气排出至设备外部；

控制器，与上述燃烧器电性连接以控制燃烧器的点火和燃烧，与上述燃气阀电性连接以通过调节燃气阀工作电流来控制燃气阀的开度，与风机电性连接以调节风机转速；所述控制器被配置为：在点火次数的限制范围内，当燃烧器点火失败后重新点火，并根据当前点火次数确定并相应调节风机转速；所述控制器还被配置为：当点火成功时，根据燃气阀的目标工作电流和当前点火次数确定补偿比率，然后根据所述补偿比率确定并调节风机转速。

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，随着点火次数的增加，逐步提升风机的转速。

3.根据权利要求1所述的燃气热水设备，其特征在于：所述控制器还被配置为，根据当前点火次数确定并相应调节燃气阀工作电流。

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，随着点火次数的增加，逐步提升燃气阀工作电流。

5.根据权利要求3或4所述的燃气热水设备，其特征在于：所述风机转速和燃气阀工作电流的每次调节幅度均已预先确定。

6.根据权利要求1所述的燃气热水设备，其特征在于：所述补偿比率与当前点火次数成正比，并与燃气阀的目标工作电流成反比。

7.根据权利要求1所述的燃气热水设备，其特征在于：所述控制器还被配置为，根据获得的补偿比率确定并调节适于燃烧器正常燃烧的燃气阀工作电流。

8.根据权利要求1所述的燃气热水设备，其特征在于：所述燃烧器包括点火电极和火焰监测电极；上述控制器与点火电极电性连接以控制燃烧器点火，并与火焰监测电极电性连接以判断是否有火焰生成。

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