CN211177451U - 一种燃气热水器的恒温控制系统及其燃气热水器 - Google Patents
一种燃气热水器的恒温控制系统及其燃气热水器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种燃气热水器的恒温控制系统及其燃气热水器,其中,恒温控制系统包括内置于燃气热水器内的控制器、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及设置在热水器中出水管上的低迟延温度传感器;控制器、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及低迟延温度传感器均分别与所述控制器连接;所述低迟延温度传感器用于采集当前燃气热水器的出水温度,并将该温度信息发送至所述控制器;控制器根据采集的当前燃气热水器的水流量、当前进水温度以及当前出水温度对所述比例阀组件进行调节。本实用新型结构可将燃气热水器原有的控制系统由高滞后控制系统改变为低滞后控制系统,从而有效的降低了系统的控制算法要求。
Description
技术领域
本实用新型属于燃气热水器技术领域,具体涉及一种燃气热水器的恒温控制系统及其燃气热水器。
背景技术
随着用户对生活品质要求的提高,燃气热水器在不同的使用及地区的使用量在不断的增加;但由于不同地区的热值成分,同一地区不同季节的热值,甚至在相同地区不同的燃气公司,燃气热值的差异很多,热水器的工作环境更加复杂,如海拨高度不同这些都会影响热水器的燃烧工况;而这些状态往往是未知的,简单的控制算法因模型时刻的变化,导致恒温性能变差,特别是燃气压力低时,导致控制性能恶化;针对这一情况提出新的控制系统,较好的解决热水器控制恒温效果,达到更好的恒温性能。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的主要目的在于提供一种燃气热水器的恒温控制系统,解决了现有燃气热水器在不同地区使用时恒温性能不稳定的问题。
本实用新型的目的还在于提供了应用该恒温控制系统的燃气热水器。
为达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:一种热水器的控制系统,该系统包括内置于燃气热水器内的控制器、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及设置在所述热水器中出水管上的低迟延温度传感器;所述控制器、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及低迟延温度传感器均分别与所述控制器连接;
优选地,所述低迟延温度传感器用于采集当前燃气热水器的出水温度,并将该温度信息发送至所述控制器;
优选地,所述控制器根据采集的当前燃气热水器的水流量、当前进水温度以及当前出水温度对所述比例阀组件进行调节。
优选地,所述低迟延温度传感器为一红外非接触传感器,所述红外非接触传感器包括热电堆式红外传感器、红外透光层以及第一金属导热保护壳,所述第一金属导热保护壳设置在热电堆式红外传感器上的感光面处且与延伸至所述燃气热水器中出水管的内部,所述红外透光层设置在所述第一金属导热保护壳与所述热电堆式红外传感器之间用于支撑第一金属导热保护壳。
优选地,所述热电堆式红外传感器通过信号线与所述控制器连接。
优选地,所述低迟延温度传感器为一接触热电偶温度传感器,所述接触热电偶温度传感器包括热电偶、塑胶固定座以及第二金属导热保护壳,所述第二金属导热保护壳设置在所述热电偶上热电偶测温结处的一端且与延伸至所述燃气热水器中出水管的内部,所述塑胶固定座设置在所述第二金属导热保护壳靠近所述热电偶的一侧用于支撑第二金属导热保护壳,所述热电偶以及其上的热电偶测温结均包覆在所述塑胶固定座内。
优选地,所述热电偶通过导线与所述控制器连接。
优选地,所述第一金属导热保护壳、第二金属导热保护壳的边缘均延伸设置有凸台,所述凸台与所述热水器中出水管的管壁形成密封结构。
优选地,所述凸台处还设置有用于防止水漏出的橡胶垫圈。
优选地,所述低迟延温度传感器上还设置有盖板,所述低迟延温度传感器通过盖板固定在燃气热水器的出水管壁上。
优选地,所述比例阀组件包括用于控制火排数量的分段阀和用于控制燃气流量的比例阀。
本实用新型的另一个技术方案是这样实现的:一种燃气热水器,包括热水器本体、上述的恒温控制系统,所述恒温控制系统内置于所述热水器本体中。
与现有技术相比,本实用新型通过在燃气热水器中设置低迟延温度传感器,这样使得将燃气热水器原有的控制系统由高滞后控制系统改变为低滞后控制系统,从而有效的降低了系统的控制算法要求,同时达到适应性范围、恒温性能改善的目的。
附图说明
图1为本实用新型实施例1提供的一种燃气热水器的恒温控制系统的结构示意图;
图2为本实用新型实施例2提供的一种燃气热水器的恒温控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中,需要明确的是,术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅仅是为了便于描述本实用新型,而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置,因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,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实用新型中的具体含义。
实施例1
本实用新型实施例1提供的一种燃气热水器的恒温控制系统,该系统包括内置于燃气热水器内的控制器4、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及设置在所述热水器中出水管上的低迟延温度传感器;控制器、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及低迟延温度传感器均分别与所述控制器连接;其中,水流传感器用于检测水流流量;低迟延温度传感器用于采集当前燃气热水器的出水温度,并将该温度信息发送至所述控制器;
控制器根据采集的当前燃气热水器的水流量、当前进水温度以及当前出水温度对所述比例阀组件进行调节。
采用上述方案后,通过在燃气热水器中设置低迟延温度传感器,这样使得将燃气热水器原有的控制系统由高滞后控制系统改变为低滞后控制系统,从而有效的降低了系统的控制算法要求,同时达到适应性范围、恒温性能改善的目的。
进一步地,低迟延温度传感器为一红外非接触传感器2,红外非接触传感器2包括热电堆式红外传感器21、红外透光层22以及第一金属导热保护壳23,所述第一金属导热保护壳23设置在热电堆式红外传感器21上的感光面处且与延伸至所述燃气热水器中出水管1的内部,红外透光层22设置在所述第一金属导热保护壳23与所述热电堆式红外传感器21之间用于支撑第一金属导热保护壳23。
通过采用红外非接触温度传感器2,其热时间常数在豪秒级;此外,红外非接触温度传感器2测量8um-14um红外光的强度,从而检测区域温度;红外非接触温度传感器2测量水温为间接测量金属保护壳内表面温度,因为时间常数都在1S以内,所以可以快速测量出水热水温度;红外非接触温度传感器2 表面有由透光材料制成的红外透光层22,起到透过红外光和结构支撑作用。
进一步地,热电堆式红外传感器21通过信号线25与控制器4连接。
进一步地,第一金属导热保护壳23的边缘均延伸设置有凸台36,凸台36 与所述热水器中出水管的管壁形成密封结构;其中,第一金属导热保护壳23,热容量小,高导热,可以很快和热水同温;同时,起到隔离保护作用,防止水垢堆积到感光面处,影响测量精度;另外,由于热容量小的第一金属导热保护壳23要尽可能的薄,所以需要支撑结构,防止水压变形。进一步地,凸台36 处还设置有用于防止水漏出的橡胶垫圈;通过在第一金属导热保护壳23边沿设置凸台36,且该凸台36与热水器中的出水管结构形成可密封结构,此外,在凸台36处还设置有橡胶密封圈,从而保证了水不漏出。
进一步地,低迟延温度传感器上还设置有盖板,所述低迟延温度传感器通过盖板固定在燃气热水器的出水管1壁上。
进一步地,比例阀组件包括用于控制火排数量的分段阀和用于控制燃气流量的比例阀。
通过采用实施例1中提供的红外非接触温度传感器,当输入条件变化时,产生输出热水温度变化,因为延时非常小,即可通过红外非接触温度传感器测量输出功率的变化及时改变负荷,即可控制输出温度的快速调节;这样当环境、需求负荷(输人有效负荷)发生变化时,通过一些标准的控制算法,即可达到非常好的恒温效果;同时系统能适应各种极端条件下的恒温效果。
实施例2
本实用新型实施例2提供的一种燃气热水器的恒温控制系统,该系统包括内置于燃气热水器内的控制器4、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及设置在所述热水器中出水管上的低迟延温度传感器;控制器、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及低迟延温度传感器均分别与所述控制器连接;其中,水流传感器用于检测水流流量;低迟延温度传感器用于采集当前燃气热水器的出水温度,并将该温度信息发送至所述控制器;
控制器根据采集的当前燃气热水器的水流量、当前进水温度以及当前出水温度对所述比例阀组件进行调节。
采用上述方案后,通过在燃气热水器中设置低迟延温度传感器,这样使得将燃气热水器原有的控制系统由高滞后控制系统改变为低滞后控制系统,从而有效的降低了系统的控制算法要求,同时达到适应性范围、恒温性能改善的目的。
进一步地,低迟延温度传感器为一接触热电偶温度传感器3,接触热电偶温度传感器3包括热电偶31、塑胶固定座32以及第二金属导热保护壳33,第二金属导热保护壳33设置在所述热电偶31上热电偶测温结处的一端且与延伸至所述燃气热水器中出水管1的内部,所述塑胶固定座32设置在所述第二金属导热保护壳33靠近所述热电偶31的一侧用于支撑第二金属导热保护壳33,热电偶31以及其上的热电偶测温结34均包覆在所述塑胶固定座32内;其中,塑料固定座32中央开有圆孔,以便热电偶线通过;进一步地,热电偶31通过热电偶线35与控制器4连接。
低迟延温度传感器采用热电偶温度传感器,其热时间常数比NTC温度传感器小很多;热电偶温度传感器通过结构设计使其热时间常数较小。
热电偶测温结点与第二金属保护壳3焊接在一起。进一步地,第二金属导热保护壳33的边缘均延伸设置有凸台36,凸台36与所述热水器中出水管的管壁形成密封结构;其中,第二金属导热保护壳33,热容量小,高导热,可以很快和热水同温;热容量小要求第二金属导热保护壳33尽可能薄,所以第二金属导热保护壳33套接在塑料固定座32上,防止水压变形。
进一步地,凸台36处还设置有用于防止水漏出的橡胶垫圈;通过在第二金属导热保护壳33边沿设置凸台36,且该凸台36与热水器中的出水管结构形成可密封结构,此外,在凸台36处还设置有橡胶密封圈,从而保证了水不漏出。
进一步地,低迟延温度传感器上还设置有盖板,所述低迟延温度传感器通过盖板固定在燃气热水器的出水管1壁上。
进一步地,比例阀组件包括用于控制火排数量的分段阀和用于控制燃气流量的比例阀。
通过采用实施例2中提供的热电偶温度传感器,当输入条件变化时,产生输出热水温度变化,因为延时非常小,即可通过热电偶温度传感器测量输出功率的变化及时改变负荷,即可控制输出温度的快速调节;这样当环境、需求负荷(输人有效负荷)发生变化时,通过一些标准的控制算法,即可达到非常好的恒温效果;同时系统能适应各种极端条件下的恒温效果。
本实用新型实施例1或2提供的一种燃气热水器的恒温控制系统,其控制过程包括以下步骤:
S1:开启燃气热水器,采集当前水流量、当前进水温度以及当前出水温度;
S2:燃气热水器根据预设的水流量以及当前水流量、当前进水温度确认出其第一输入热负荷值,再根据所述第一输入热负荷值确认火排数量及燃气的流量;
S3:燃气热水器根据当前出水温度与预设的出水温度之间的温差以及温度变化率以及燃气热水器第一输入热负荷值,确认出燃气流量的变化量,并对燃气流量进行调节;
S4:若当所述当前水流量发生变化,当前进水温度未发生变化时,执行步骤S5;若当所述当前进水温度发生变化,水流量未发生变化时,依次执行步骤 S1-S4;
S5:燃气热水器根据预设的出水流量以及变化后的水流量、进水温度确认出其第二输入热负荷值,再根据所述第二输入热负荷值与所述第一输入热负荷值的差值确认出火排数量及燃气的流量的变化值,并对火排数量及燃气的流量进行调节。
进一步地,步骤S2中,根据所述第一输入热负荷值确认火排数量及燃气的流量,具体为:
根据所述第一输入热负荷值确认所述分段阀和燃气比例阀的开度。
步骤S3中,燃气热水器根据当前出水温度与预设的出水温度之间的温差以及温度变化率以及燃气热水器第一输入热负荷值,确认出燃气流量的变化量,并对燃气流量进行调节,具体为:
燃气热水器根据当前出水温度与预设的出水温度之间的温差以及温度变化率以及燃气热水器第一输入热负荷值,确认出燃气比例阀的开度变化量。
本实施例1或2提供的一种燃气热水器的恒温控制系统的使用原理如下:
由于水流传感器测量有一定的延时,同时比例阀组件执行也有一定的延时,这样整个燃气热水器的控制系统实际上是一个低延时控制系统;这样,系统中采用PID控制算法,即使有延时,PID算法仍能实现较好的恒温性能。
输人有效负荷(需求)=水流*(出水温度-进水温度)*K,其中,注:K为比容热,水的比容热4200J/升通过单位转换得到K值;
输出有效负荷(供应)=比例阀开度/比例阀总开度*满负荷;
公式变换
比例阀开度=输出有效负荷(供应)/满负荷*比例阀总开度。
实施例3
本实用新型实施例3提供的一种燃气热水器,包括热水器本体、实施例1 或实施例2中所述的恒温控制系统,所述恒温控制系统内置于所述热水器本体中。
通过将本实用新型实施例1或实施例2中所述的控制系统应用于燃气热水器中,这样使得将燃气热水器原有的控制系统由高滞后控制系统改变为低滞后控制系统,从而有效的降低了系统的控制算法要求,同时达到适应性范围、恒温性能改善的目的。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种燃气热水器的恒温控制系统,其特征在于,该系统包括内置于燃气热水器内的控制器(4)、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及设置在所述热水器中出水管上的低迟延温度传感器;所述控制器、比例阀组件、水流量检测组件、进水温度检测组件以及低迟延温度传感器均分别与所述控制器连接;
所述低迟延温度传感器用于采集当前燃气热水器的出水温度,并将该温度信息发送至所述控制器;
所述低迟延温度传感器为一红外非接触传感器(2),所述红外非接触传感器(2)包括热电堆式红外传感器(21)、红外透光层(22)以及第一金属导热保护壳(23),所述第一金属导热保护壳(23)设置在热电堆式红外传感器(21)上的感光面处且与延伸至所述燃气热水器中出水管(1)的内部,所述红外透光层(22)设置在所述第一金属导热保护壳(23)与所述热电堆式红外传感器(21)之间用于支撑第一金属导热保护壳(23);
所述控制器根据采集的当前燃气热水器的水流量、当前进水温度以及当前出水温度对所述比例阀组件进行调节。
2.根据权利要求1所述的一种燃气热水器的恒温控制系统,其特征在于,所述热电堆式红外传感器(21)通过信号线(25)与所述控制器(4)连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃气热水器的恒温控制系统,其特征在于,所述低迟延温度传感器为一接触热电偶温度传感器(3),所述接触热电偶温度传感器(3)包括热电偶(31)、塑胶固定座(32)以及第二金属导热保护壳(33),所述第二金属导热保护壳(33)设置在所述热电偶(31)上热电偶测温结处的一端且与延伸至所述燃气热水器中出水管(1)的内部,所述塑胶固定座(32)设置在所述第二金属导热保护壳(33)靠近所述热电偶(31)的一侧用于支撑第二金属导热保护壳(33),所述热电偶(31)以及其上的热电偶测温结(34)均包覆在所述塑胶固定座(32)内。
4.根据权利要求3所述的一种燃气热水器的恒温控制系统,其特征在于,所述热电偶(31)通过热电偶线(35)与所述控制器连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种燃气热水器的恒温控制系统,其特征在于,所述第一金属导热保护壳(23)、第二金属导热保护壳(33)的边缘均延伸设置有凸台(36),所述凸台(36)与所述热水器中出水管(1)的管壁形成密封结构。
6.根据权利要求5所述的一种燃气热水器的恒温控制系统,其特征在于,所述凸台(36)处还设置有用于防止水漏出的橡胶垫圈。
7.根据权利要求6所述的一种燃气热水器的恒温控制系统,其特征在于,所述低迟延温度传感器上还设置有盖板,所述低迟延温度传感器通过盖板固定在燃气热水器的出水管(1)壁上。
8.根据权利要求7所述的一种燃气热水器的恒温控制系统,其特征在于,所述比例阀组件包括用于控制火排数量的分段阀和用于控制燃气流量的比例阀。
9.一种燃气热水器,其特征在于,包括热水器本体、如权利要求1-8任意一项所述的一种燃气热水器的恒温控制系统,所述恒温控制系统内置于所述热水器本体中。
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