CN1731043A - 一种智能自动燃气热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能自动燃气热水器及其控制方法。它包括水流管路，设在水流管路上的热交换组件，设在热交换组件上部用于供风、排气的风机组件，设有燃气阀与点火器的燃烧器组件以及系统电源，所述水流管路上设有水轮机组件，风机组件的扇叶与水轮机组件中的水轮机相连；所述系统电源包括发电机以及与发电机电连接的电控器组件，所述发电机与水轮机通过传动装置机械连接，所述电控器组件与燃烧器组件电连接。本发明利用自来水水流动力产生空气强制对流和控制系统所需要的电能的方法，与现有技术相比实现了能源的有效利用，降低了产品成本及用户的使用费用。在控制方面由于充分考虑到了系统的连动安全控制逻辑关系，使热水器的使用更加安全可靠。

Description

一种智能自动燃气热水器及其控制方法

技术领域

本发明属于燃气热水器领域，涉及燃气热水器的安全和节能技术，具体地说是关于一种自动提供燃气热水器所需必须的空气对流与系统供电的燃气热水器及其控制方法。

背景技术

目前市场上被广泛使用的燃气热水器，大多采用大气式燃烧方式来加热与水管相连的热交换器组件，并普遍使用市电或锌锰电池作为其供风、排气和供电的能源。接入市电时，由于长时间处于高温工作环境，为避免出现绝缘损坏的触电事故，导致燃气热水器产品需要加强用电安全保障措施，必然增加产品的成本。如果是使用锌锰电池，则增加了用户经常更换电池的麻烦以及相应成本，并且大量的废旧电池对环境将造成严重污染。另一方面，一般热水器中供风和排气的量恒定不变，不能跟随燃气的大小实现自动调节，使得燃烧不充分或热能的利用率降低。并且在热水器中一般采用增大水流阻力的方法来实现调节水流量大小，水流能量也被浪费掉了。这样的产品，越来越不符合现今社会对产品安全、环保和节能等多方面的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种智能自动燃气热水器及其控制方法，更详细的说是利用水轮机将水流动力转化为燃气热水器所必需的空气对流与系统供电、并对该系统进行智能控制的装置与方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种智能自动燃气热水器，包括水流管路，设在水流管路上的热交换组件，设在热交换组件上部用于供风、排气的风机组件，设有燃气阀与点火器的燃烧器组件以及系统电源，其特征在于：所述水流管路上设有水轮机组件，风机组件的扇叶与水轮机组件的水轮机相连；所述系统电源包括发电机以及与发电机电连接的电控器组件，所述发电机与水轮机通过传动装置机械连接，所述电控器组件与燃烧器组件电连接。

所述水轮机的进出水通道口串联或并联在水流管路上。

所述扇叶经传动轴或变速机构或磁性材料与水轮机的轴相连接或配合接触或磁接触。

所述发电机的输入轴与水轮机或扇叶同轴连接或传动连接。

所述电控器组件包括电源状态检测单元、可控恒流源以及与电源状态检测单元连接的CPU控制单元；设在热水器壳体上的用户界面通过所述CPU控制单元与燃气阀、点火器以及可控恒流源电连接。

所述电控器组件内还设有整流滤波、稳压单元，所述整流滤波、稳压单元与作为系统电源的蓄电池电连接。

总之，本发明应用水轮机动力转换技术，将水流动力转化为燃气热水器所需必须的空气对流与系统供电动力，实现热水器风机能量和系统供电的自我供给。

而且，实现上述方案所述的智能自动燃气热水器的控制方法，其特征在于，热水器运行时，该方法包括以下步骤：

a)：水轮机将水流能量转换成机械能提供给扇叶和/或发电机；

b)：扇叶旋转，为燃气热水器供风；发电机将机械能转化为电能，通过电源线对电控器组件供电；

c)：电控器组件得电后，经电源状态检测，输出检测信号至CPU控制单元；和/或电控器组件得电后，对可控恒流源供电；

d)：根据用户界面指令，CPU控制单元进行点火驱动和燃气阀驱动；和/或调节可控恒流源功率以改变发电机负载。

e)：根据水轮机状态，系统自动启动或关闭燃烧器；和/或自动调整水轮机转速，改变水流量的大小以及扇叶转速。

并且在步骤c)中，还包括电控器组件得电后，通过整流、滤波对蓄电池充电，蓄电池给CPU控制单元和燃气阀与点火器的驱动部分供电。

本发明提供的智能自动燃气热水器，以及利用自来水水流动力产生空气强制对流和控制系统所需要的电能的方法，与现有技术相比具有以下优点：

①降低产品成本；

②消除了大量使用电池带来的环境负担，减少环境污染；

③利用水流动力实现热水器风机能量和系统供电的自我供给，并且扇叶转速跟随水流量大小自动调节，实现了能源的有效利用，降低了用户的使用费用；

④不需外接市电，根除了用电安全隐患。

⑤在控制方面充分考虑系统的连动安全控制逻辑关系，应用本方法后热水器的使用更加安全可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的智能自动燃气热水器进行详细说明。

图1是本实用新型智能自动燃气热水器的结构示意图；

图2是图1的控制流程图。

图中：1、进水管2、水轮机组件3、风机组件4、出水管5、发电机6、电源线7、电控器组件8、控制线9、燃气阀10、燃烧器组件11、热交换器组件12、点火器

具体实施方式

本发明的智能自动燃气热水器，如附图1、2所示，包括由进水管1、出水管4和水轮机组件2所构成的水流通路。在水流通路上设有热交换器组件11，其下部设有包括点火器12和燃气阀9的燃烧器组件10。其中水轮机组件2通过输出轴与风机组件3的扇叶以及发电机5相连。在实际应用上，扇叶与水轮机的连接方式可以是多种多样，如扇叶经变速机构或磁性材料与水轮机的轴相配合接触或磁接触，发电机5的输入轴与水轮机或扇叶同轴连接或传动连接。风机组件3的扇叶设在燃烧器组件10上部的集烟罩出口处，为燃烧器的燃烧提供必要的空气以及排除燃烧器燃烧所产生的烟气。发电机5通过电源线6与设于热水器内的电控器组件7连接。电控器组件7包括整流滤波、稳压单元、电源状态检测单元、可控恒流源以及CPU控制单元；热水器的壳体上还设有用户界面，用户界面通过CPU控制单元与燃气阀9、点火器12以及可控恒流源电连接。通过用户界面的数字显示器和状态显示器让用户了解热水器工作状态；通过用户界面的键盘将用户对热水器的控制要求传达给CPU控制部分。

当有水流经水轮机组件2时，水轮机转动，将水流动能转换成机械能，风机组件3的扇叶根据水轮机2所提供的机械动力按一固定转速比高速旋转带动空气流动，形成强制的空气流用于燃气热水器燃烧和烟气排放所需要的空气动力。同时永磁发电机5与风机组件3同轴将水轮机2输出的一部分动量转化成电能，发电机5通过电源线6给电控器组件7供电。电控器组件7将发电机5产生的电能通过整流、滤波和稳压后转换成适合于系统所需要的电源，多余的部分对蓄电池进行充电；电控器组件7得电后，先检测电压、电流、水流量大小信息；CPU控制单元根据检测所得的信号展开工作，同时根据用户指令完成点火、开关燃气、检测燃烧状态和控制燃气阀9的工作。

其中风机组件3为均匀负载，发电机5为可变负载；在电控器组件7中设有可控恒流源，用户通过用户界面传输指令给CPU控制单元，控制单元根据指令改变可控恒流源功率，因可控恒流源与发电机5串联，这样便改变了发电机5的负载。发电机5负载的变化引起水轮机阻力的变化，通过对可变负载的调节，利用水轮机对水流阻力的变化从而调节水流量的大小，同时调节扇叶的转速。

其中电控器组件7的工作过程如下：

由发电机5输出的电能分别供给电源整流滤波和稳压单元、电源状态检测单元、可控恒流源三个部分。它一方面通过整流滤波和稳压给蓄电池充电，另一方面提供给系统使用，所以蓄电池既是发电机输出电能的存放部件，也可作为系统电能的提供者。

电源状态检测单元用来检测热水器目前的工作状态，并提供信号给CPU控制单元作为燃烧器组件的工作依据；

CPU控制单元是电控器组件的控制核心，它的输入端与用产界面及电源状态检测单元相连，输出端与点火器、燃气阀以及可控恒流源相连。用户界面通过数字显示器和状态显示器让用户了解热水器工作状态；通过界面键盘将用户对热水器的控制要求传达给CPU控制单元。由CPU控制单元对用户要求、发电机状态和出水温度等信息进行处理后驱动可控恒流源、点火驱动、气阀驱动等执行部分进行合理的控制。而点火驱动提供点火器工作所需要的电能；气阀驱动提供气阀工作所需要的电源，例如对步进电机驱动的气阀提供脉冲数、转动方向等。可控恒流源用来改变发电机负载用以调节和稳定水流量。

燃气进气阀9在CPU控制单元的驱动下执行燃气的开通和关闭，在自动控制时可进行燃气通气量的大小控制。点火器12执行CPU控制单元发出的点火或者关闭点火指令。燃气在燃烧器组件10中与空气混合后燃烧。

Claims (8)

1.一种智能自动燃气热水器，包括水流管路(1、4)，设在水流管路上的热交换组件(11)，设在热交换组件上部用于供风、排气的风机组件(3)，设有燃气阀(9)与点火器(12)的燃烧器组件(10)以及系统电源，其特征在于：所述水流管路上设有水轮机组件(2)，风机组件(3)的扇叶与水轮机组件(2)的水轮机相连；所述系统电源包括发电机(5)以及与发电机电连接的电控器组件(7)，所述发电机(5)与水轮机通过传动装置机械连接，所述电控器组件(7)与燃烧器组件(10)电连接。

2.根据权利要求1所述的智能自动燃气热水器，其特征在于：所述水轮机的进出水通道口串联或并联在水流管路上。

3.根据权利要求2所述的智能自动燃气热水器，其特征在于：所述扇叶经传动轴或变速机构或磁性材料与水轮机的轴相连接或配合接触或磁接触。

4.根据权利要求3所述的智能自动燃气热水器，其特征在于：所述发电机的输入轴与水轮机或扇叶同轴连接或传动连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的智能自动燃气热水器，其特征在于：所述电控器组件(7)包括电源状态检测单元、可控恒流源以及与电源状态检测单元连接的CPU控制单元；设在热水器壳体上的用户界面通过所述CPU控制单元与燃气阀(9)、点火器(12)以及可控恒流源电连接。

6.根据权利要求5所述的智能自动燃气热水器，其特征在于：所述电控器组件(7)内还设有整流滤波、稳压单元，所述整流滤波、稳压单元与作为系统电源的蓄电池电连接。

7.一种用于权利要求1所述的智能自动燃气热水器的控制方法，其特征在于，热水器运行时，该方法包括以下步骤：

a)：水轮机将水流能量转换成机械能提供给扇叶和/或发电机；

b)：扇叶旋转，为燃气热水器供风；发电机将机械能转化为电能，通过电源线对电控器组件供电；

c)：电控器组件得电后，经电源状态检测，输出检测信号至CPU控制单元；和/或电控器组件得电后，对可控恒流源供电；

d)：根据用户界面指令，CPU控制单元进行点火驱动和燃气阀驱动；和/或调节可控恒流源功率以改变发电机负载。

e)：根据水轮机状态，系统自动启动或关闭燃烧器；和/或自动调整水轮机转速，改变水流量的大小以及扇叶转速。

8.一种根据权利要求7所述的智能自动燃气热水器的控制方法，其特征在于：在步骤c)中，还包括电控器组件(7)得电后，通过整流、滤波对蓄电池充电，蓄电池给CPU控制单元和燃气阀(9)与点火器(12)的驱动部分供电。

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