CN110966750A - 一种增压燃气热水器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增压燃气热水器及控制方法，增压燃气热水器包括燃烧腔和燃气进气管路，燃气进气管路与燃烧腔连接，燃气进入燃烧腔内燃烧，还包括设置在燃气进气管路上的涡轮增压装置，燃烧腔与涡轮增压装置之间设置有废气管路，燃烧腔中的废气通过废气管路进入涡轮增压装置并驱动涡轮增压装置运转，对燃气进行增压。本发明的增压燃气热水器利用废气驱动涡轮增压装置，在燃气压力低时对燃气进行增压，可以保证燃气进气压力及稳定性，从而保证匹配最佳燃烧工况，保证出水的温度和稳定性，大大提高用户洗浴体验。

Description

一种增压燃气热水器及控制方法

技术领域

本发明属于热水器领域，具体地说，涉及一种增压燃气热水器及控制方法。

背景技术

燃气热水器是一种燃烧燃料将热量传递给水的快速型热水器，越来越受到普通家庭用户的欢迎。但燃气热水器的燃烧效果会受到用户家庭供气条件的限制，部分用户家会由于总体管网供气压力不足或者用气高峰时燃气供应不足，出现燃气热水器不能正常工作的现象，影响出热水的速度和用户洗浴体验。

目前我国燃气压力最大在3000Pa左右，但是用气高峰时燃气压力严重不足，这势必会造成以下问题：一是用气高峰时气压可能会低于1000Pa，导致燃气热水器无法正常启动；二是、根据燃气热水器工作原理，气压小时直接影响热水出水速度；三是气压的稳定性差，影响出水温度的稳定性，这些都会在使用中被用户直接感受到，极大影响用户体验。

目前市场中没有相关燃气增压热水器产品，压力偏低时仅仅通过控制比例阀来调节燃气与空气的比例，通过增大比例阀开度来提高比例阀后方燃气的稳压性，但当燃气的压力低于1000Pa以下时这种方法效果非常有限。因此，需要一种能够对燃气进行增压的燃气热水器，可以保证匹配最佳燃烧工况，保证出水的温度和稳定性，从而提高用户体验。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种增压燃气热水器及控制方法。本发明的增压燃气热水器利用废气驱动涡轮增压装置，在燃气压力低时对燃气进行增压，可以保证燃气进气压力及稳定性，从而保证匹配最佳燃烧工况，保证出水的温度和稳定性，大大提高用户洗浴体验。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明的第一目的是提供一种增压燃气热水器，包括燃烧腔和燃气进气管路，燃气进气管路与燃烧腔连接，燃气进入燃烧腔内燃烧，还包括设置在燃气进气管路上的涡轮增压装置，燃烧腔与涡轮增压装置之间设置有废气管路，燃烧腔中的废气通过废气管路进入涡轮增压装置并驱动涡轮增压装置运转，对燃气进行增压。

进一步的方案，所述的废气管路包括排放管路和返流管路，所述的返流管路一端与燃烧腔连通，另一端与涡轮增压装置相连通；所述的排放管路一端与燃烧腔连通，另一端与外界连通。

进一步的方案，所述的排放管路上设置有第一控制阀，返流管路上设置有第二控制阀；

或者，废气管路上设置有转换控制阀，包括至少两个出口端；转换控制阀的进口端与燃烧腔相连通，转换控制阀的两个出口端分别与排放管路和返流管路连接。

进一步的方案，所述的涡轮增压装置包括涡轮、驱动轴和增压器，所述的涡轮通过驱动轴与增压器连接；涡轮上设置有涡轮进气管和涡轮出气管，涡轮出气管与返流管路连接；涡轮出气管将废气排至外界；

优选的，所述的涡轮与增压器同轴设置。

进一步的方案，所述的增压器包括壳体，壳体内设置有叶轮，所述的叶轮通过驱动轴与涡轮连接，壳体上设置有增压器进气管和增压器出气管，增压器出气管与燃烧腔连通；

优选的，所述的增压器出气管与燃烧腔之间设置有比例调节装置，调节燃气与空气的进气比例。

进一步的方案，还包括控制装置和燃气压力检测装置，燃气压力检测装置设置在涡轮增压装置出气端的下游，检测进入燃烧腔的燃气的压力；

优选的，所述的燃气压力检测装置设置在增压器出气管上。

本发明的第二目的是提供一种如上所述的增压燃气热水器的控制方法，当燃气压力检测装置检测到实时的进气燃气压力值N低于预设值N1时，传递信号给控制装置，控制装置控制燃烧腔与涡轮增压装置之间的废气管路导通，废气通过废气管路进入涡轮增压装置并驱动涡轮增压装置运转，对燃气进行增压。优选的，当实时的燃气压力值N低于预设值N1，且1分钟内累计达到n秒或累计达到m次时，传递信号给控制装置，控制装置控制燃烧腔与涡轮增压装置之间的废气管路导通。

进一步的方案，当燃气压力检测装置检测到实时的进气燃气压力值N不低于预设值N1时，控制废气管路的排放管路导通，返流管路截断，进行正常燃烧；当燃气压力值N低于预设值N1时，控制返流管路导通，排放管路截断，燃烧腔的废气通过返流管路进入涡轮，推动涡轮旋转后经过涡轮排气管排出。

优选的，当实时的燃气压力值N低于预设值N1，且1分钟内累计达到n秒或累计达到m次时，控制返流管路导通，排放管路截断。进一步的方案，对燃气增压过程中，燃气压力检测装置实时检测燃气压力值，当检测到燃气的压力达到或超过目标压力值N2后，控制装置控制返流管路截断，排放管路导通，涡轮增压装置停止动作，若没有达到目标压力值N2，则继续进行增压。

优选的，当检测到燃气的压力达到或超过目标压力值N2达到p秒后，控制装置控制返流管路截断，排放管路导通，涡轮增压装置停止动作，若没有达到目标压力值N2或没有达到p秒，则继续进行增压。进一步的方案，控制装置接收到燃气压力检测装置传递的实时燃气的压力值N后，根据实时燃气压力值N与目标压力值N2的差值计算涡轮增压装置所需的转速和进入涡轮的废气的流量；

优选的，所述的预设值N1为目标压力值N2的1/3-3/4；

优选的，所述的预设值N1为1000-1500Pa，所述的目标压力值N2为2000-3000Pa。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的燃气热水器利用燃烧产生的废气驱动涡轮增压装置运转，对燃气进行增压。如此，既可以对废气的动能和热能进行回收利用，降低能耗与成本，还能够对燃气进行增压，保证燃气进气压力及稳定性，从而能够保证匹配最佳燃烧工况，保证出水的温度和稳定性，大大提高用户洗浴体验。

2、本发明的燃气热水器上设置有燃气压力检测装置，实时监测燃气的进气压力，当燃气压力低于预设值N1时，则对燃气进行增压，可以有效的保证燃气进气压力及稳定性，保证出水的温度和出水的稳定性，提高用户体验。

3、本发明的控制方法中，进行燃气增压的启动判定压力N1与燃气增压需要达到的目标压力设置一定的压力差，如此可以增加燃气增压装置的工作间歇，降低燃气增压装置反复启动的频率，提高燃气增压装置的使用寿命，保证燃气热水器的正常运行。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是本发明的燃气热水器的结构示意图；

图2是本发明实施例二的燃气热水器的控制方法流程示意图；

图中：1控制装置，2燃烧腔，3燃气进气管路，4涡轮增压装置，41涡轮，411涡轮进气管，412涡轮出气管，42驱动轴，43增压器，431壳体，432增压器进气管，433增压器出气管，5废气管路，51返流管路，52排放管路，53第一控制阀，54第二控制阀，6比例调节装置，7换热装置，8燃气压力检测装置。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实施例所述提供一种增压燃气热水器，包括燃烧腔2和燃气进气管路3，燃气进气管路3与燃烧腔2连接，燃气进入燃烧腔2内燃烧，还包括设置在燃气进气管路3上的涡轮增压装置4，燃烧腔2与涡轮增压装置4之间设置有废气管路5，燃烧腔2中的废气通过废气管路5进入涡轮增压装置4并驱动涡轮增压装置4运转，对燃气进行增压。

本实施例中，具有增压功能的燃气热水器包括换热装置7、燃烧腔2和燃气进气管路3，燃气进气管路3与燃烧腔2连接，燃气进入燃烧腔2内燃烧为换热装置7提供热源。换热装置7中通入自来水或过滤水等用水。燃气通过燃气进气管路3进入燃烧腔2内燃烧，产生的热量通过热交换传递给换热装置7，加热其中的水到一定的温度然后排出，供用户洗浴使用。

燃气热水器的燃烧腔2中的燃烧废气可以通过废气管路5进入涡轮增压装置4，流动的废气驱动涡轮增压装置4运转对燃气进行增压，如此，可以回收利用废气的热能和动能，降低能耗与成本，同时还能够对燃气进行增压，保证燃气进气压力及稳定性，从而能够保证匹配最佳燃烧工况，保证出水的温度和稳定性，大大提高用户洗浴体验。

进一步的方案，所述的废气管路5包括排放管路52和返流管路51，所述的返流管路51一端与燃烧腔2连通，另一端与涡轮增压装置4相连通；所述的排放管路52一端与燃烧腔2连通，另一端与外界连通。

燃气热水器上的废气管路5包括两路，排放管路52和返流管路51可以为单独的两路，也可以为由一个主管路分出的两道管路。返流管路51连通燃烧腔2与涡轮增压装置4，如此，废气可以通过返流管路51进入涡轮增压装置4，驱动涡轮增压装置4运转，对燃气进行增压。而排放管路52将燃烧腔2与外界连通，如此，废气可以直接通过排放管路52直接排放。

针对排放管路52和返流管路51不同的设置方式，可以设置不同的控制装置1实现对两个管路的截断和导通，从而控制废气的流向，达到不同的目的。具体的方案包括：

方案1，排放管路52和返流管路51可以为单独的两路，也可以为由一个主管路分出的两道管路，其中，排放管路52上设置有第一控制阀53，返流管路51上设置有第二控制阀54。第一控制阀53和第二控制阀54分别与燃气热水器的控制装置1电连接，控制装置1可以通过控制第一控制阀53和第二控制阀54的开启和关闭控制两个管路的截断和导通，准确可靠，容易控制和操作。

方案2，排放管路52和返流管路51可以为单独的两路，也可以为由一个主管路分出的两道管路，其中，主管路上设置有转换控制阀，包括至少两个出口端；转换控制阀的进口端与燃烧腔2相连通，转换控制阀的两个出口端分别与排放管路52和返流管路51连接。

转换控制阀与燃气热水器的控制装置1电连接，本方案通过设置转换控制阀即可实现排放管路52和返流管路51的切换导通，当需要将废气直接排放时，转换控制阀导通排放管路52，关闭返流管路51；当需要进行增压时，转换控制阀关闭排放管路52，导通返流管路51，废弃经返流管路51进入涡轮增压装置4。

进一步的方案，所述的涡轮增压装置4包括涡轮41、驱动轴42和增压器43，所述的涡轮41通过驱动轴42与增压器43连接；涡轮41上设置有涡轮进气管411和涡轮出气管412，涡轮出气管412与返流管路51连接；涡轮出气管412将废气排至外界。

涡轮增压装置4至少包括三部分，增压器43设置在燃气进气管路3上，涡轮41设置在燃气进气管路3外部，涡轮41为将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械。优选的，所述的涡轮41与增压器43同轴设置。当涡轮41被驱动转动时，可以带动增压器43运转，对燃气进行增压。此种结构能够将液体流动的能量转化为增压器43的动能，采用较低的能耗实现燃气增压。

进一步的方案，所述的增压器43包括壳体431，壳体431内设置有叶轮，通过叶轮的快速转动对管路中的燃气进行增压。所述的叶轮通过驱动轴42与涡轮41连接，驱动轴42的外部设置有护套，壳体431上设置有增压器进气管432和增压器出气管433，增压器出气管433与燃烧腔2连通。如此，废弃驱动涡轮41转动时，带动叶轮快速转动，对燃气进行压缩增压，增压后的燃气由增压器出气管433进入燃烧腔2中。

进一步的方案，还包括比例调节装置6，比例调节装置6设置在增压器43与燃烧腔2之间；增压器43的增压器出气管433与比例调节装置6的进气端连通，比例调节装置6的出气端与燃烧腔2连通，从而调节进入燃烧腔2的燃气与空气的进气比例。经过增压器43的叶轮旋转增压后的燃气进入比例调节装置6中，与空气按比例混合后进入燃烧腔2内进行燃烧，从而保证燃气进气压力，保证出水稳定性。其中，比例调节装置6可以为比例阀。

进一步的方案，还包括控制装置1和燃气压力检测装置8，燃气压力检测装置8设置在涡轮增压装置4出气端的下游，检测进入燃烧腔2的燃气的压力。优选的方案，所述的燃气压力检测装置8设置在增压器出气管433上。

燃气压力检测装置8可以为燃气压力传感器，实时检测燃气进气管路3中的燃气的压力。燃气压力检测装置8设置在涡轮增压装置4的增压器出气管433上，位于涡轮增压装置4与燃烧腔2之间的管路上，能够检测增压前和增压后的燃气的压力。

进一步的方案，还包括控制装置1，所述的控制装置1与燃气压力检测装置8、和/或第一控制阀53、和/或第二控制阀54、和/或转换控制阀电连接。

控制装置1为燃气热水器的控制板，控制装置1中预先设置了驱动程序，通过控制第一控制阀53、第二控制阀54等控制返流管路51和排放管路52的导通和截断，以及开度，从而控制涡轮增压装置4的开启、运转参数及关闭，实现对燃气进行增压。

实施例二

如图2所示，本实施例为实施例一的进一步的限定，提供一种增压燃气热水器的控制方法，燃气热水器根据燃气压力检测装置8检测到的燃气的压力值控制废气的流向，控制涡轮增压装置4的开启/关闭，对燃气进行/停止增压。如此可以再次利用废气的能量，并准确控制进气燃气的压力，保证燃气进气压力稳定，适用于各种燃烧工况，保证出水的温度和稳定性，大大提高用户洗浴体验。

具体的方案包括：

当燃气压力检测装置8检测到实时的进气燃气压力值N低于预设值N1时，传递信号给控制装置1，控制装置1控制燃烧腔2与涡轮增压装置4之间的废气管路5导通，废气通过废气管路5进入涡轮增压装置4并驱动涡轮增压装置4运转，对燃气进行增压。

优选的，当实时的燃气压力值N低于预设值N1，且1分钟内累计达到n秒或累计达到m次时，传递信号给控制装置，控制装置控制燃烧腔与涡轮增压装置之间的废气管路导通。本方案的燃气压力检测装置8与控制装置1电连接。预设值N1可以为满足燃气热水器进行正常燃烧的最低压力值，也可以根据当地的燃气实际供气压力以及燃气热水器的规格进行设定。

燃气压力检测装置8检测实时的燃气压力，并将信号实时传递给控制装置1，控制装置1将接收到的实时燃气压力值N与预设值N1进行比较。比较后，若实时燃气压力值N大于或等于预设值N1，控制装置1则控制废气管路5截断，涡轮增压装置4保持关闭状态，燃气热水器进行正常燃烧；若实时燃气压力值N小于预设值N1，控制装置1判断燃气压力低，则控制废气管路5导通，废气通过废气管路5进入涡轮增压装置4并驱动涡轮增压装置4运转，对燃气进行增压。如此，保持燃气进气压力可以保持在一定的范围内，保证压力稳定。

进一步的方案，当燃气压力检测装置8检测到实时的进气燃气压力值N不低于预设值N1时，控制废气管路5的排放管路52导通，返流管路51截断，进行正常燃烧；当燃气压力值N低于预设值N1时，控制返流管路51导通，排放管路52截断，燃烧腔2的废气通过返流管路51进入涡轮41，推动涡轮41旋转后经过涡轮41排气管排出。如此，既可以对废气的动能和热能进行回收利用，降低能耗与成本，还能够对燃气进行增压，保证燃气进气压力及稳定性，从而能够保证匹配最佳燃烧工况，保证出水的温度和稳定性，大大提高用户洗浴体验。

优选的，当实时的燃气压力值N低于预设值N1，且1分钟内累计达到n秒或累计达到m次时，控制返流管路导通，排放管路截断。

进一步的方案，对燃气增压过程中，燃气压力检测装置8实时检测燃气压力值，当检测到燃气的压力达到或超过目标压力值N2后，控制装置1控制返流管路51截断，排放管路52导通，涡轮增压装置4停止动作，若没有达到目标压力值N2，则继续进行增压。如此，可以减少涡轮增压装置4持续工作发热的时间，提高涡轮增压装置4的使用寿命，保证燃气热水器的正常运行。

优选的，当检测到燃气的压力达到或超过目标压力值N2达到p秒后，控制装置控制返流管路截断，排放管路导通，涡轮增压装置停止动作，若没有达到目标压力值N2或没有达到p秒，则继续进行增压。

进一步的方案，控制装置1接收到燃气压力检测装置8传递的实时燃气的压力值N后，根据实时燃气压力值N与目标压力值N2的差值计算涡轮增压装置4所需的转速和进入涡轮41的废气的流量。如此，可以准确控制对燃气的增压程度，有利于保证燃气压力的稳定性。

优选的方案，所述的预设值N1为目标压力值N2的1/3-3/4。

本方案中，进行燃气增压的启动判定压力N1与燃气增压需要达到的目标压力设置一定的压力差，如此可以增加涡轮增压装置4的工作间歇，降低涡轮增压装置4反复启动的频率，提高涡轮增压装置4的使用寿命，保证燃气热水器的正常运行。

优选的方案，所述的预设值N1为1000-1500Pa，所述的目标压力值N2为2000-3000Pa。

目前我国燃气压力最大在3000Pa左右，用气高峰时气压可能低于1000Pa。本方案中将预设值N1设置为1000Pa-1500Pa，可以不需要再通过比例阀调节保证比例阀后方燃气的稳定性，因此，对比例阀的要求低，节省燃气热水器的成本。当燃气压力低于N1时对燃气进行增压，保证燃气压力不低于N1，且达到目标压力值N2，保证燃气压力维持在2000-3000Pa左右，从而保证燃气压力可以满足正常燃烧的要求，保证燃气进气稳定，保证出水的温度和稳定性，保证用户有良好的洗浴体验。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种增压燃气热水器，包括燃烧腔和燃气进气管路，燃气进气管路与燃烧腔连接，燃气进入燃烧腔内燃烧，其特征在于，还包括设置在燃气进气管路上的涡轮增压装置，燃烧腔与涡轮增压装置之间设置有废气管路，燃烧腔中的废气通过废气管路进入涡轮增压装置并驱动涡轮增压装置运转，对燃气进行增压。

2.根据权利要求1所述的一种增压燃气热水器，其特征在于，所述的废气管路包括排放管路和返流管路，所述的返流管路一端与燃烧腔连通，另一端与涡轮增压装置相连通；所述的排放管路一端与燃烧腔连通，另一端与外界连通。

3.根据权利要求2所述的一种增压燃气热水器，其特征在于，所述的排放管路上设置有第一控制阀，返流管路上设置有第二控制阀；

或者，废气管路上设置有转换控制阀，包括至少两个出口端；转换控制阀的进口端与燃烧腔相连通，转换控制阀的两个出口端分别与排放管路和返流管路连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种增压燃气热水器，其特征在于，所述的涡轮增压装置包括涡轮、驱动轴和增压器，所述的涡轮通过驱动轴与增压器连接；涡轮上设置有涡轮进气管和涡轮出气管，涡轮出气管与返流管路连接；涡轮出气管将废气排至外界；

优选的，所述的涡轮与增压器同轴设置。

5.根据权利要求4所述的一种增压燃气热水器，其特征在于，所述的增压器包括壳体，壳体内设置有叶轮，所述的叶轮通过驱动轴与涡轮连接，壳体上设置有增压器进气管和增压器出气管，增压器出气管与燃烧腔连通；

优选的，所述的增压器出气管与燃烧腔之间设置有比例调节装置，调节燃气与空气的进气比例。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种增压燃气热水器，其特征在于，还包括控制装置和燃气压力检测装置，燃气压力检测装置设置在涡轮增压装置出气端的下游，检测进入燃烧腔的燃气的压力；

优选的，所述的燃气压力检测装置设置在增压器出气管上。

7.一种如权利要求1-6任一所述的增压燃气热水器的控制方法，其特征在于，当燃气压力检测装置检测到实时的进气燃气压力值N低于预设值N1时，传递信号给控制装置，控制装置控制燃烧腔与涡轮增压装置之间的废气管路导通，废气通过废气管路进入涡轮增压装置并驱动涡轮增压装置运转，对燃气进行增压。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当燃气压力检测装置检测到实时的进气燃气压力值N不低于预设值N1时，控制废气管路的排放管路导通，返流管路截断，进行正常燃烧；当燃气压力值N低于预设值N1时，控制返流管路导通，排放管路截断，燃烧腔的废气通过返流管路进入涡轮，推动涡轮旋转后经过涡轮排气管排出；

优选的，当实时的燃气压力值N低于预设值N1，且1分钟内累计达到n秒或累计达到m次时，控制返流管路导通，排放管路截断。

9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征在于，对燃气增压过程中，燃气压力检测装置实时检测燃气压力值，当检测到燃气的压力达到或超过目标压力值N2后，控制装置控制返流管路截断，排放管路导通，涡轮增压装置停止动作，若没有达到目标压力值N2，则继续进行增压；

优选的，当检测到燃气的压力达到或超过目标压力值N2达到p秒后，控制装置控制返流管路截断，排放管路导通，涡轮增压装置停止动作，若没有达到目标压力值N2或没有达到p秒，则继续进行增压。

10.根据权利要求7-9任一所述的控制方法，其特征在于，控制装置接收到燃气压力检测装置传递的实时燃气的压力值N后，根据实时燃气压力值N与目标压力值N2的差值计算涡轮增压装置所需的转速和进入涡轮的废气的流量；

优选的，所述的预设值N1为目标压力值N2的1/3-3/4；

优选的，所述的预设值N1为1000-1500Pa，所述的目标压力值N2为2000-3000Pa。

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