CN1690586A - 一种燃气热水器、燃气取暖器 - Google Patents

Abstract

不需电池和外接电源的一种带自发电的燃气热水器、燃气取暖器的电机上装有产生反作用力的喷射口，电机转子套在进水管轴上，与管轴成转动配合接触，水阀开启时一定压力的水从进水管轴流入，经配合接触处的通道孔、转子上的孔槽流入喷射口，从喷射口流出的水被加速，产生反向推动力，驱动转子旋转，使电机发电来向热水器上的用电器提供电源，使电火器点火，废气排风扇工作，从喷射口流出的水经热交换器加热后，作为洗澡水采用。

Description

一种燃气热水器、燃气取暖器

本申请涉及到用于加热水或提供热能的燃气热水器或燃气取暖器。

已知的燃气热水器或燃气取暖器由于需用外接电池或交流电，给使用带来不便，增加了不安全因素，并使日常运行费增加，而采用水推动叶轮去驱动微型发电机发电的燃气热水器，由于受水压的限制，叶轮的阻力，从喷射口流出的水与旋转叶片间的距离变化，一定水流速度的有效作用距离限止，安装位置等因素影响，而使微型发电机只能提供点火和启动燃气电磁阀的电能，而不能解决向整个燃气热水器的用电器提供电源，不能提供水流量变化去控制燃气来稳定水温，即不能同时带动电脑控制器、排放废气或提供空气的扇叶工作，不能在水压较低的农村市场和城市楼层较高的住房中使用，还不能用于前置式水控防爆、节水、节能的燃气热水器中，因而使产品的使用范围受限，而得不到市场的认可。其原因在于：1、水推动叶轮旋转再带动发电机旋转发电，其水是与叶轮上的叶片接触做功的，正因为数个叶片在叶轮的外圆上，在它旋转的同时，叶片与泵壳内一定压力的水接触，又产生阻力，就降低旋转速度，使水压损失加大。2、因叶轮装在后置式燃气热水器内，使推动叶轮旋转的喷射口的进、出端水压差较小，再加上从热水器的换热器到淋浴器喷头间的距离较长，因水管的内阻和淋浴器喷头的阻力，使该段热水管内的压力较大，这样就进一步使喷射器的进、出口端的水压差缩小，导致从喷射口流出的水流速度减慢和叶片与一定压力水的接触的阻力增加，就进一步使叶轮转速和转矩力下降，从而限止了发电机的发电。3、推动叶轮旋转需另增加一个喷射口，即在燃气热水器的通水管道中要串联两个具有缩孔作用的喷射器，一个是原水气联动阀中，利用缩孔形成的压力差去推动薄膜移动去驱动燃气阀、电磁燃气阀开启，另一个就是利用缩孔形成压力差来提高水流速度去带动叶轮旋转。由于两个缩孔的作用，使水压损失巨大，因而一般的自来水压力已不能保证燃气热水器的工作，因而在城市的大部分市场都无法使用，使该结构的热水器得不到市场认可。因此，急需开发一种节水、节能、防冻，通过水流流速发电，来解决全部用电器供电的低水压气热水器、燃气取暖器。

本申请的目的就是利用安装在一定位置上的一种新型的喷射口，利用水通过喷射口被加速的反作用力去驱动电机旋转，向用电器提供电或提供水流量变化的取样信号的一种低水压燃气热水器或燃气取暖器，

本申请的目的是这样实现的：在电机的密封外壳上装有出水管和进水管轴，出水管与外壳内的容水空间相通，电机的转子套在进水的管轴上，成转动配合接触，在配合接触部位设有通水孔，该通水孔将进水管轴内的通水孔槽与转子上的通水孔槽相连通，即构成水流的通道，在转子出水孔槽端串联着一定形状的喷射口即缩孔，该出水孔槽端与喷射口上口经较大端即进水口端连通，而出水口端即口径较小的端与密封外壳内的容水空间及出水管间构成出水通道，一定压力的水从进水管轴的进口端流入，经进水管轴的通水孔槽、配合接触部位的通水孔、转子上的通水孔槽、再流进一定形状的喷射口的口径较大端，然后从口径较小端快速流出，被加速了水快速与外壳内的水或外壳内壁或外壳内一定形状的反作用力板或网接触使转子受力，向水流反向移动，控制从喷射口流出水与转子半径间的角度，垂直或约大于90℃角，来保证反作用力围绕转子半径作圆周运动，由于转子与管轴间是配合转动接触，因而转子在喷射口的反作用力下，作旋转运动而使电机发电。发出电经电机定子或转子上的电压输出线，向用电器供电或向水流控制器或水温控制器提供取样信号。由于该发电装置不再用叶轮，就减少了叶轮上数个叶片在一定压力水内的旋转阻力，大幅度提高了发电效率和降低燃气热水器对水压压力要求，由于转子是圆环形状，在水中旋转时，阻力非常小，因而就相对进一步提高了转子的转速和转矩力，提高发电机的功率，保证燃气热水器上全部电器的用电。

将电机把外壳上的进水管轴的进水口端和出水管的出水口端分别与水控的水气联动阀上，被薄膜隔离的两个容水空间上的进水管、出水管相连通，然后与进水的水管相串联。即用定位在转子上的喷射，取代缩孔的动能。这样，一个燃气热水器，就只需一个喷射口，对水压的压力损失就降低，使该喷射口上产生的压力差、水流加速的功能去实现推动电机发电和驱动燃气阀的机械和电气的开启，保证了安全，并降低了燃气热水器对水压压力的要求。

将电机外壳上的进水管轴的进口端与热水出口端相连，外壳上的出水管的出口端与淋浴器的喷头相连。热水从喷射口流出，使水流加速，水流与淋浴器头内壁的反作用力，使转子旋转，电机发电，由于从喷射口流出的水，不再经过燃气热水器内较长的细管道和电机外壳内的一定压力的水，而是直接从喷头上的孔与大气接触，使喷射口的进、出口端的压力差增大，这就是说，被喷射口加速的一定压力的水瞬间就与大气压接触，因而水的反作用压力成倍提高，使发电机的功率成倍增加，从而可进一步降低热水器对水压的要求，将喷射口、电机安装在淋浴器头上，只需在淋浴器头上增加1根或2根电线，将电机输出电压经电线输入到燃气热器的用电器上，此种方式的安装，可以保证今后18升以上大容量的燃气热水的全部用电量需求，并且可实现然气热水器的户口安装使用、进一步提高燃气热水器的使用安全。

另一种结构是，喷射口也可安装在通水管上，使通水管的进水端与进水管轴成配合转动接触，在转动配合接触部位设有连通通水管和进水管轴内通水孔槽的通水孔，来构成水流通道，而通水管的另一端与喷射口上的孔径较大的端相连通，电机转子与通水管相连接，喷射口的出水端与电机外壳内的通水空间、出水管，构成出水通道，然后将进水管轴、出水管与热水器上的通水管串联或并联连接。同理，该通水管子可直接由转子中的通水孔槽来取代，再由转子与进水管轴配合转动接触。

另一种结构是，用叶轮带动电机发电的喷射口装在淋浴器头上，即喷射口的进水口端与热水器的出水口端相连通，喷射口出口端与淋浴头内的容水空间，淋浴头的出水口构成出水通道，从喷射口流出的水与叶轮上的叶片接触，叶轮与电机的转子相连接或磁力接触连接，叶轮上有数个叶片，发电机输出的电压经导线与用电器电连接。

电机包括发电机和电动机，当用电动机来发电时，一种是利用低速电动机转子上的剩磁，在转速达到一定时就输出电压，另一种是在电动机的电压线卷上并联或串联上一定容量的电容器，利用电容器的蓄能和移相作用来使电动机发电。电动机还包括交流电动机、直流电动机；结构又包括有永磁式的发电机、电动机，鼠笼式发电机、电动机，励磁式的发电机、电动机等。电机结构中，一种是转子套在定子外旋转，一种是转子在定子中旋转。为了看清楚设在转子上的通水孔槽，喷射口等，特在图中将转子上的有关部位作放大处理，特此说明。

本申请的积极意义就在于：热水器上只需1个喷射口就可实现驱动电机转动所需的水流速度和驱动水气联动阀上的薄膜移动所需的水压差，解决了热水器在较低水压下的正常工作，解决了热水器全部用电器的电源供应；采用全新的、高效率的水流反作用力驱动电机转动，减少了由叶轮带动电机旋转存在部件增加、叶轮旋转阻力造成的水压、损失降低水流速度、所发电只能满足一般低档烟道式燃气热水器中的点火控制器使用，而不能满足有风扇的强排及电脑控制的燃气热水器用电量的问题；采用电动机或发电机就可以消除外接交流电源带来的安全隐患和产品制造成本高，在使用中需经常定期更换电池带来的操作不方便，燃气热水器不适宜户外安装使用的问题；同时，它具有结构简单、不需对现有燃气热水器生产大量投入，在原有设施上就可使一般生产烟道式的燃气热水器厂成为生产高档、易操作，安全可靠，日常使用费低、功能齐全的带电脑控制的高档产品，以便更好的满足人民需要及适应农村市场的要求。

本申请的实施例如下：

图1是将一定形状的喷射口设置在电机转子上结构图。

图2图1中电机、进水管轴、电机外壳的剖视结构位置图。

图3是图1中喷射口、通水孔槽设在电机转子上，电机转子与进水管轴成转动配合接触部位、通水孔及旋转方向图。

图4是电机转子与产生反作用旋转力的通水管、喷射口、进水管轴间连接结构图。

图5是图4中推动转子旋转的通水管、进水管轴，喷射口的剖视图。

图6是一种一头孔径较大，而另一头孔径较小的喷射口即缩口的形状图。

图7是叶轮、喷射口、电机装在淋浴器头上，即热水出口处的结构图。

图8是图7中水与一定形状叶轮接触、喷射口、出水口设置在淋浴器头上的结构图。

在图1至图8中：1、30、喷射口，2、31、喷射口的出口端即孔径较小端，3、17、18、19、20、23、51、通水孔槽或通水孔，4、出水管，5、15、磁铁，6、16、45电机转子，7、13、线圈，8、电机，9、进水口，10、进水管轴，11、12电压输出线，14、电机定子，22、电机的密封外壳，24、25、双箭头表示旋转方向，26、32、反作用力的水流方向，27、33连接处，28、34、进入喷射口的水流方向，29、35、喷射口的进水端即孔径较大的端，36、37、通水管，38、39、46、47、叶片，40、叶轮，41、44、轴，42、43、导磁或磁性材料，49、淋浴器头上的喷水口，48、与大气接触的水，52、淋浴器头即密封外壳。

详见图1、图2、图3，该图是将电机转子(6)上设有通水孔槽的部位在绘图时，作放大处理，以便清楚了解其结构。电机(8)装在密封的电机外壳(22)中，在外壳上连接有进水管轴(10)和出水管(4)，电机的转子(6)套在进水管轴外，与进水管轴成转动配合接触，在配合接触部位设有通水孔(18)、(19)，该通水孔将转子(6)中的通水孔槽(17)、(20)与进水管轴(10)中的通水孔槽(23)相连通，即构成水流的通道，转子上通水孔槽的的出水口端与设在转子上的一定形状的喷射口(1)或(30)相连，即缩孔上的孔径较大端(29)或(35)相连通，而喷射口上孔径较小的端(2)或(31)即出水口端与外壳(22)内的容水空间(3)、出水管(4)构成出水通道。进水管轴上的进水口端(9)和出水管的出水端分别与水气联动阀上，被薄膜隔离为两个容水空间上所相连通的进水管和出水管连接，然后再与热水器上的通水管相串联连接。采用此种结构的原因是，将形成压力差，推动薄膜移动的缩孔去掉，即用提高水流速度产生反作用力，既带动电机发电做功，又利用喷射口两端压力差去驱动薄膜移动将燃气阀、电磁阀开启，这样就使燃气热水器对水压就没有特殊的要求，从而使该技术运用成为可能。采用喷射口的反作用力驱电转子旋转，其优点在于，从喷射口喷出的水与电机外壳内的水或外壳内壁或外壳内的反作用板或网的直接接触，因作用力与反作力相等，而无损耗的将反作用力全部作用在转子上，由于将喷射口在转子上的安装有一定的角度要求，这就保证反作用力使转子作圆周运动，由于转子是圆环形，旋转中可忽略阻力，而叶轮旋转时，因数个叶片与一定水压接触，在旋转中必将产生较大的旋转阻力而使叶轮转速，转距降低，电机发电功能小，又由于从喷射口流出的水在与叶轮叶片接触时，因叶片成旋转移动、叶片与喷射口间距离不停变化，以及叶片与叶片间有一定距离，所以在单位时间内作用到叶片上，最大力的时间不到三分之一，因此就进一步降低叶轮的效率。这就是用叶轮带动发电机发电的燃气热水器，发电量只能保证烟道式燃气热水器作点火控制器用，而不能满足电脑控制，带排放废气的风扇所有的电量，同时，该热水器需安装两个对水压损失较大的缩孔或喷射口，这就对水压提出了较高的要求，因而就限止了叶轮发电机的运用。图2是图1中的剖视图，显示电机上定子、转子、进水管轴等间的位置结构图。此图是转子套在定子外旋转，同样，也可以是转子设在定子中旋转，即与普通电机结构一样。图3是图1中对转子中的通水孔，转子与进水管轴间的配合转动接触。以便更清楚的反映它们之间的水流通道，和喷射口安装位置。图中，三个箭头连在一起的表示水流进的位置或流动轨迹，两个箭头连在一起的表示电机转子旋转的方向，一个箭头标记的表示水流出方向或从喷射口喷出的水流方向。电机上产生的电压经电压输出线(11)、(12)与用电器相电连接，用测速发电机时，其电压输出线与控制器上的取样信号相电连接。电机可以用发电机、也可以用电动机，用电动机时在电动机的相间线卷上需接上一定容量的电容器，电机包括交流和直流电机，永磁电机、励磁电机、同步电机、异步电机等等。其喷射口的结构形状详见图6，图中喷射口(30)上的进水口端即孔径较大端(29)，水从出水口端即孔径较小的端(31)流出。

请见图4、图5，该图与图1的工作原理基本相同，不同的是：1、电机的转子(6)设置在定子(14)内孔中旋转。2、转子(6)与通水管(37)、(36)连接，产生反作用力的喷射口(1)、(30)与通水管的出水口端相连接，而通水管的进水端与进水管轴(10)成转动配合接触，在配合接触部位设有经通水孔(18)、(19)构成通水孔槽(20)、(17)与进水管轴中通水孔槽(23)的流水通道，以保证水在转子转动中都能流入喷射口。当采用外接通水管(37)、(36)与喷射口、进水管轴相配合时，此时，电机(8)上的定子(14)、转子(6)都可以装在密封壳(22)外，这就解决了发电机安装在热水的出口端即淋浴口头位置时，电机不会被热水损坏，因为它未装在外壳内。3、图中转子上标出的磁铁S(5)、N(15)，代表此电机为永磁发电机或永磁电动机，图1中的电动机也是永磁电机的图示。电机装在外壳内时，由于电机采用36V以下的安全电压，因而只需对电机的绝缘作一起处理，就可保证电机的长期正常工作。

请详见图7、图8，该图是安装在淋浴器头(52)上，用叶轮(40)推动电机(8)发电的结构图。将进水管(10)上的进水口端(9)与热水器的热水出口端相连接，热水从设在淋浴头(52)上的喷射口(1)流出，使水流速度提高，热水直接与叶轮上的叶片(38)接触而推动叶轮(40)转动，随之热水又与另一叶片(39)接触，以此类推，热水推动叶轮旋转，其旋转方向是双箭头表示，电机(8)的转子上连接的磁性材料或导磁材料(43)与叶轮(40)上连接的磁性或导磁材料(42)成磁力连接，使电机可装在淋浴器头外，并解决转轴与淋浴头上孔间的漏水及密封圈带来的损失。从喷射口流出的水经过淋浴头内的容水空间后立刻经淋浴头上的喷水口(49)喷出而与大气压力接触，而用于人的洗澡等。在淋浴头上安装叶轮、发电机的特点在于：因淋浴头的喷水口(49)直接与淋浴头内的叶轮近距离连通，这就是说此时在淋浴头(52)内的容水空间(51)的水压力与淋浴头外的大气压力基本相等，因此，叶轮旋转的阻力极小，从喷射口(1)喷出的水流速度损失小，而在喷射口两端的压差就大，使叶轮的转速和转矩就增大，这样就保证了叶轮推动电机的发电功率提高，此种结构可用于户外安装的燃气热水器上，将发电机输出的电压由导线(11)经外接导线接到燃气热水器上，从而保证燃气热水器的正常工作。同理，也可以将图1、图4中的结构图安装在图7的淋浴器头上，其原理同上，但其发电量会更大些，不足的是需另配一根导线将电机上输出的电压接入燃气热水器内。

同理，以上几种实施例所用电机可以是电动机和发电机，交流或直流电机，永磁或励磁电机，同步或异步电机。

采用喷射口、反作用力驱动电机发电的结构可用在前置式的水控燃气热水器上，以解决目前水控后置式燃气热水器每次使用时需浪费管中及热交换器中大量冷水，而每次关闭燃气热水器后，储存在热水管及热交换器、水箱中的大量热水不能使用，导致燃气浪费，天气冷时管内水结冰膨胀而损坏燃气热水器。由于采用自发电、水控前置式，水阀开启时，水流经喷射口、电机就发电，使电磁燃气阀得电开启之后，水气联动阀工作开启燃气阀，点火器工作，而加热热水。当停止燃气热水器工作时，因冷水被关闭，电机停止转动，无电输出，点火控制器、电磁然气阀关闭，将燃气关闭，几秒钟后，水气联动阀将燃气阀关闭，使燃气可靠关闭。此时因管中还有部分热水，它会自动流出被使用，至到管中储存少量的而没有压力的水为止，因此，冷天就不会出现结冰膨胀损坏热水器的现象。而下次再开启热水器时，因管中储存少量无压力的水，因而水的浪费极小。在水资源和能源短缺的今天，节水、节能就显得特别重要。

通过以上措施，完成了本申请。

Claims (10)

1、一种燃气热水器、燃气取暖器，它包括有燃烧器、水气联动阀、点火器、控制器、叶轮、淋浴器、通水管及水箱，其特征是：装有提高水流流速的喷射器(1)或(30)和向用电器提供电源或向控制器提供取信号的电机(8)。

2、根据权利要求1所述的一种燃气热水器、燃气取暖器，其特征是：喷射口(1)或(30)装在电机(8)的转子(6、16)上，该转子套在进水管轴(10)外，并与管轴成转动配合接触，在配合接触的部位设有通水孔(18、19)，该通水孔将管轴上的通水孔槽(23)与转子上的通水孔槽(17、20)接通而构成水流的通道，喷射口的进水端即孔径较大的端(17)或(20)，与转子上的通水孔槽相连通。

3、根据权利要求1所述的一种燃气热水器、燃气取暖器，其特征是：电机(8)与通水管(37)或(36)相连接，通水管的出水口端与喷射口(1)或(30)的孔径较大一端相连通，通水管的另一端与进水的管轴(10)成转动配合接触，在配合接触部位设有通水孔(18、19)，该通水孔将通水管(36、37)的进水口端与进水管轴内的通水孔槽(23)构成水流通道。

4、根据权利要求1、2、3所述的一种燃气热水器、燃气取暖器，其特征是：一种电机(8)装在密封外壳(22)或淋浴头(52)内，在外壳或淋浴器上连接有出水管(4、49)和进水管轴(10)，出水管与壳内的通水空间(3、51)、喷射器(1)上口径较小端即出水口端(2)间构成出水通道。

5、根据权利要求1、2、3所述的一种燃气热水器、燃气取暖器，其特征是：一种电机(8)装在密封的壳(22)外，在外壳(22)上连接有出水管(4)和进水管轴(10)，出水管与外壳内的通水空间(3)、喷射口(1)上的口径较小端即出水口端(2)构成出水通道；电机上的转子(6)与套在进水管轴(10)上的通水管(37)相连接或磁力接触连接。

6、根据权利要求1所述的一种燃气热水器、燃气取暖器，其特征是：喷射口(1)、叶轮(40)装在淋浴器(52)内，喷射口上口径较大的端即进水口(9)与热水管的出水口相连通，喷射口的另一端(31)即口径较小的端流出的水与叶轮上的叶片(38、39)接触，即喷射口、通水空间(51)、淋浴头的出水口构成水流通道。从淋浴器出水口(49)流出的水与大气相接触，叶轮(40)与电机(8)上的转子相连接。

7、根据权利要求1、4、5所述的一种燃气热水器、燃气取暖器，其特征是：进水管轴(10)的进水口端(9)与热水管的出水口相连通，出水管(4)的出口端与淋浴器头上的进水口(9)相连通，即从淋浴器上出水管(49)流出的热水直接或经淋浴器头上的喷水孔后与大气相接触。

8、根据权利要求1、4、5所述的一种燃气热水器、燃气取暖器，其特征是：进水管轴(10)的进口端和出水管(4)的出口端分别与水气联动阀上，被薄膜隔离为两个容水空间上所连接的进水管、出水管并联后与热水器上的通水管相串联。

9、根据权利要求1所述的一种燃气热水器、燃气取暖器，其特征是：电机包括直流电机、交流电机。

10、根据权利要求1所述的一种燃气热水器，燃气取暖器，其特征是：电机包括发电机和电动机。

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