CN2218341Y - 全自动燃气热水器 - Google Patents

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张世祥
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本实用新型涉及一种加热器，更确切地说涉及燃气热水器的水温调节控制。全自动燃气热水器能自动保持水温的恒定，并带有风机和遥控功能，其体积为同类产品的三分之二，可供日常生活用热水使用，特别适用于淋浴使用。本实用新型的特征是燃气阀(7)包括安全保护阀和气量调节阀两部分，上述两部分阀的气室相通；电脑控制部分包括PID电路、调温执行电路、点火时序电路及保护电路，一旦回火可自动切断燃气阀的电压，并具有过热保护功能。

Description

全自动燃气热水器
本实用新型涉及一种水加热器，更确切地说涉及燃气热水器的水温调节控制。
目前的全自动燃气热水器具备水控自动点火功能，即通过水压阀、压差阀或永磁铁和干簧管与其它电路的配合，使用前只需作好水温预调，打开水龙头，热水器便自动点火，输出热水；当关闭供水开关时热水器便停止工作。上述热水器虽比一般热水器在水温控制方面方便了许多，但其存在的不足之处是体积较大，压差阀的结构较复杂，机加工工艺难度大，其次，这种热水器的出水温度不能在35～50℃之间任意设置，在使用过程中由于水流及气流的变化，很难保持水温恒定，而且此种热水器没有过热保护和回火保护、过压保护功能。
本实用新型的目的是提供一种全自动燃气热水器，能自动保持水温的恒定，并带有风机和遥控功能，而且体积较小。
本实用新型的全自动燃气热水器包括燃气阀(7)、设于热水器右上方的电脑控制器(15)、与电脑控制器(15)有信号连接的水流传感器(9)和温度传感器(2)，水流传感器(9)和温度传感器(2)分别设于热水器的进水管和出水管处，燃气阀(7)置于进气口处并与燃烧器(4)连接。燃气阀(7)为二通阀，包括安全保护阀(19)和气量调节阀(20)两部分，上述两阀的气室相通；安全保护阀(19)由气室、电磁铁、衔铁、弹簧组成，电磁铁(21)与衔铁(22)之间固定有弹簧(23)，衔铁的下端固定有密封垫(24)挡在阀体(25)的阀口上；气量调节阀由线圈、弹簧、永久磁铁、铁芯、调节杆组成。线圈(26)与铁芯(27)设在永久磁铁(28)的上部，永久磁铁(28)固定在调节杆(29)的上部，所述调节杆的下部为锥形凹面，凹面内设有弹簧(30)与阀体(25)顶住，使锥形凸面挡住阀体的进气口。
上述的电脑控制器(15)包括PID电路、调温执行电路、点火时序电路及保护电路，其中PID电路及调温执行电路中用于检测水温的热敏电阻R4、可变电阻R2及电阻R1、R3组成一个电桥，R3与R4的接点处经电阻R5接由集成电路IC1(LM324)构成的微分先行比例电路的输入端，电阻R7的两端分别接IC1的反向输入端和输出端，电容C1、C2负极相连，串联后与电阻R5并联，IC1的输出端接由集成电路IC2(LM324)构成的PID电路的输入端，在PID电路中，电容C3、C4负极相连后接电阻R9，C3、C4、R9串联网络再与电阻R8并联，接IC2的反相输入端，电容C5、C6负极相连，C5、C6及电阻R11的串联网络从IC2的反向输入端接IC2的反向输出端，IC2的输出端接最大热负荷调整电位器R12，由最小热负荷调整电位器R15及电阻器R13、R14构成的适应网络，将IC2的输出信号转接到集成电路IC3(LM324)的输入端，IC3的输出端通过R17接三极管V1的b极，V1的c极与气量调节阀线圈(26)即(Y1)相连；电阻R16的两端分别接IC3的反相输入端和V1的e极，而后通过电阻R18接地；另外，可变电阻R2的中间抽头通过电阻R6接IC1的同相输入端，还通过电阻R10接IC2的同相输入端。
时序电路中水流传感器(9)即(B1)(UGN3120)的输出端经过R20接三极管V4的b极，V4的c极通过R23、R24接三极管V6的b极，V6的c极接点火器(13)即(E1)；另外V4的c极通过电阻R21接地，V4的c极还接延时电路三极管V5、电阻R22及电容C7，C7的正极同时连接比较器IC4的反相输入端及集成电路IC5(LM324)的同相输入端，IC5的输出端接电位器R26，IC4的输出端同时连接集成电路IC6(LM324)的同相输入端和R24，IC6的输出端接积分环节电阻R25、电容C8而后通过集成电路IC7(LM324)及电阻R27、二极管V7接调温执行电路中IC3的同相输入端。
保护电路中，电阻R28、R29串联在火焰中，R29的一端通过集成电路IC8(LM324)输出端接集成电路IC9(LM324)的同相输入端，电阻R30、R31的分压值接IC9的反相输入端，IC9的输出端通过电阻R33与集成电路IC10(LM324)的同相输入端相连，集成电路IC11(LM324)的反相输入端接水流传感器(9)及(B1)的输出端和IC10的输出端相接后，经电阻R36接三极管V9的b极，V9的c极经电阻R19接三极管V3的b极；电阻R35的一端接IC10的输出端，R35的另一端接电源(+12V)，时序电路中水流传感器(9)即(B1)的输出端接保护电路中IC11的反相输入端。
PID电路及调温执行电路，时序电路、保护电路的连接关系如下：PID电路及调温执行电路中的IC3的同相输入端接时序电路中的二极管V8的正极，PID电路及调温执行电路中的电阻R19的另一端接保护电路中V9的c极，时序电路中IC4的输出端通过电阻R34接时序电路中的IC4的同相输入端。
本实用新型与背景技术相比有以下有益效果：体积小，只有同类热水器体积的三分之二，可遥控调温，可设定温度同时恒温，并有过热保护、回火保护、过压保护功能。
图1是本实用新型结构示意图；
图2是燃气阀(7)的结构示意图；
图3是电脑控制器(15)的组成框图；
图4是PID电路、调温执行电路图；
图5是点火时序电路；
图6是保护电路。
以下结合实施例作进一步说明：
燃气经过燃气阀，燃气阀(7)包括安全保护阀(19)和气量调节阀(20)两部分，而后燃气进入燃烧器进行正常燃烧。水经进水阀(8)和水流传感器(9)及稳压阀(12)进入热交换器(3)和水温传感器(2)到出水阀(5)。
变压器(14)装在热水器右侧中部，提供交流220V变26V的作用。电脑控制器(15)装于热水器右侧上部，与电脑控制器有信号连接的水流传感器(9)和温度传感器(2)分别设于热水器的冷水进水管和热水进水管处，受电脑控制器(15)控制调节水稳流阀(12)和燃气阀(7)，实现自动点火，温度设定和各种保护功能。
冷水通过进水阀(8)进入水流传感器9)，同时进入稳流阀(12)，水流传感器(9)由永磁体和霍尔元件组成，电脑控制器(15)接到信号后，控制脉冲点火器(13)通过燃烧器(4)上端的放电针(11)放电，并接通位于热交换器(3)上端的风机(1)运转，3秒后接通燃气阀(7)的安全保护阀(19)和气量调节阀(20)至点火点，燃气经燃气阀(7)至燃烧器(4)被点着，以上时序延时10秒，如在10秒内燃气未被点燃，或使用中意外熄火，电脑控制器(15)可通过装在燃烧器(4)上端的火焰检测棒(10)检测到无火焰信号，10秒钟后停止脉冲点火器(13)放电，燃气阀(7)关闭切断气路，在10秒内火被点燃，脉冲点火器(13)停止放电，燃气阀(7)打开进入正常燃烧。
正常使用中，如需间歇使用或停止使用，可切断进水或出水，此时水流传感器(9)中的永磁体吊块靠自重离开霍尔元件感应器，电脑控制器(15)接到信号后，切断燃气阀(7)的电压关闭气路，风机(1)延时7分钟断电源。
温度的调节由连接在电脑控制器(15)上的遥控器(17)的温度调节扭调节，可将温度设定在35℃～50℃之间的任意温度。电脑控制器(15)根据遥控器(17)的电压信号与温度传感器(2)的电压信号进行比较及PID控制电路，控制燃气阀(7)中的气量调节阀(20)的线圈(26)电压的大小，使铁芯(27)与永久磁铁(28)产生排斥力，从而控制气路截面的大小，实现气量的调整，最终实现水温的设定。使用过程中由于水压的变化或气量的变化，水温有可能偏离原设定温度，此时稳压阀(12)检测到水压变化信号进行流量调整，保持水流量不变。温度传感器(2)检测到温度变化信号进入电控制器(15)与原设定温度进行比较，PID控制电路控制气量调节阀(7)的电压，从而控制气量的大小实现温度的恒定。
本实施例热交换器(3)上部安装风机(1)，使燃烧强度大大提高，从而热水器的体积缩小到现有热水器的三分之二。
回火保护(6)用表面温度传感器检测喷嘴处的火焰，一旦回火自动切断燃气阀(7)的电压。过热保护(16)用表面温度传感器检测热交换器(3)上部的温度，当温度超过80℃自动切断燃气阀(7)的电压。
电源插头(18)从电脑控制器(15)中引出连接电源。
电脑控制部分主要由PID电路、调温执行电路、点火时序电路、熄火保护电路组成。
R4是一个热敏电阻，用于检测水的温度，R2是一个电位器，用于预置温度。R4的分压值和R2的中心抽头电压相比较，二者的差值送入由IC1及IC2组成的微分先行的PID电路进行运算，然后将其运算结果送入气量调节阀(Y1)执行电路。若实际水温低于预置温度，则PID输出量增大，比例阀开启度也增大。若实际水温高于预置温度，则PID输出量减小，气量调节阀开启度也减小。如此形成闭环控制，实现温度预置及恒温功能。
图5是点火时序电路的电路图。当热水器通电再通水后，三极管V4、V6导通，打火器(E1)开始打火，IC7输出端跟随R25、C8的积分电压值，从零开始按积分曲线升高，气量调节阀(Y1)也从零逐渐打开，平稳地放气点火。当R22、C7组成的延时电路使C7电压高于6V后，IC4使V6截止，打火停止，IC6及IC5使气量调节阀(Y1)上的打火电压撤掉，这时PID输出电压接入。
图6是保护电路的电路图。当有火时IC9输出高电平，无火时IC9输出低电平，有水时IC11输出高电平，无水时IC11输出低电平，无水或熄火后，V3截止，气量调节阀(Y1)无电压，由此实现熄火保护和水、气连动。

Claims (2)

1、一种全自动燃气热水器，包括燃气阀(7)、设于热水器右上方的电脑控制器(15)、与电脑控制器(15)有信号连接的水流传感器(9)和温度传感器(2)，水流传感器(9)和温度传感器(2)分别设于热水器的进水管和出水管处，燃气阀(7)置于进气口处并与燃烧器(4)连接，其特征在于：燃气阀(7)为二通阀，包括安全保护阀(19)和气量调节阀(20)两部分，上述两阀的气室相通；安全保护阀(19)由气室、电磁铁、衔铁、弹簧组成，电磁铁(21)与衔铁(22)之间固定有弹簧(23)，衔铁的下端固定有密封垫(24)挡在阀体(25)的阀口上；气量调节阀由线圈、弹簧、永久磁铁、铁芯、调节杆组成。线圈(26)与铁芯(27)设在永久磁铁(28)的上部，永久磁铁(28)固定在调节杆(29)的上部，所述调节杆的下部为锥形凹面，凹面内设有弹簧(30)与阀体(25)顶住，使锥形凸面挡住阀体的进气口。
2、根据权利要求1所述的全自动燃气热水器，其特征在于上述的电脑控制器(15)包括PID电路、调温执行电路、点火时序电路及保护电路，其中：
PID电路及调温执行电路中用于检测水温的热敏电阻R4、可变电阻R2及电阻R1、R3组成一个电桥，R3与R4的接点处经电阻R5接由集成电路IC1(LM324)构成的微分先行比例电路的输入端，电阻R7的两端分别接IC1的反向输入端和输出端，电容C1、C2负极相连，串联后与电阻R5并联，IC1的输出端接由集成电路IC2(LM324)构成的PID电路的输入端，在PID电路中，电容C3、C4负极相连后接电阻R9，C3、C4、R9串联网络再与电阻R8并联，接IC2的反相输入端，电容C5、C6负极相连，C5、C6及电阻R11的串联网络从IC2的反向输入端接IC2的反向输出端，IC2的输出端接最大热负荷调整电位器R12由最小热负荷调整电位器R15及电阻器R13、R14构成的适应网络，将IC2的输出信号转接到集成电路IC3(LM324)的输入端，IC3的输出端通过R17接三极管V1的b极，V1的c极与气量调节阀线圈(26)即(Y1)相连；电阻R16的两端分别接IC3的反相输入端和V1的e极，而后通过电阻R18接地；另外，可变电阻R2的中间抽头通过电阻R6接IC1的同相输入端，还通过电阻R10接IC2的同相输入端；
时序电路中水流传感器(9)即(B1)(UGN3120)的输出端经过R20接三极管V4的b极，V4的c极通过R23、R24接三极管V6的b极，V6的c极接点火器(13)即(E1)；另外V4的c极通过电阻R21接地，V4的c极还接延时电路三极管V5、电阻R22及电容C7，C7的正极同时连接比较器IC4的反相输入端及集成电路IC5(LM324)的同相输入端，IC5的输出端接电位器R26，IC4的输出端同时连接集成电路IC6(LM324)的同相输入端和R24，IC6的输出端接积分环节电阻R25、电容C8而后通过集成电路IC7(LM324)及电阻R27、二极管V7接调温执行电路中IC3的同相输入端；
保护电路中，电阻R28、R29串联在火焰中，R29的一端通过集成电路IC8(LM324)输出端接集成电路IC9(LM324)的同相输入端，电阻R30、R31的分压值接IC9的反相输入端，IC9的输出端通过电阻R33与集成电路IC10(LM324)的同相输入端相连，集成电路IC11(LM324)的反相输入端接水流传感器(9)及(B1)的输出端和IC10的输出端相接后，经电阻R36接三极管V9的b极，V9的c极经电阻R19接三极管V3的b极；电阻R35的一端接IC10的输出端，R35的另一端接电源(+12V)，时序电路中水流传感器(9)即(B1)的输出端接保护电路中IC11的反相输入端；
PID电路及调温执行电路，时序电路、保护电路的连接关系如下：PID电路及调温执行电路中的IC3的同相输入端接时序电路中的二极管V8的正极，PID电路及调温执行电路中的电阻R19的另一端接保护电路中V9的c极，时序电路中IC4的输出端通过电阻R34接时序电路中的IC4的同相输入端。
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