燃气热水器水温控制装置

1.本发明属于燃气热水器领域，具体的涉及燃气热水器水温控制装置。


背景技术：

2.家用燃气热水器是目前家庭日常洗浴用的非常普遍的一种热水器，家用燃气热水器在使用过程中一般需要经过开机、放水、洗浴、关机等，完成一个使用过程。很多使用燃气热水器的用户都有这样的经历：在开机后，放水时并不能立刻洗浴，因为此时放出的水的温度还是冷水，必须要经过一段时间的放水后，水温才能慢慢地升上来，然后才能洗浴，这样不仅耽误时间，而且也浪费了水资源，用户常常因此抱怨。
3.花洒出水温度不能及时地达到设定温度，主要原因，一是刚开机时，热交换器中的水来不及加热就被水压推进了管道中，二是从燃气热水器到花洒的管道中水未被加热即通过花洒流出，管道越长，管道内所存水量也就越多。而这些水都将被放掉。
4.目前市场上销售的燃气热水器，通常都是如上所述，不仅使用开始时水温达不到所设定的温度，用户需要经过一段时间的放水后，出水口的水温才能达到正常，而且，如果用户在洗浴过程中暂时关水（而这几乎在每个用户的每次洗浴中都会发生的），等到再次打开花洒时，水的温度又低于所设定的温度值，用户还需重新经过一段时间的放水后，才能使水温恢复。如果洗浴过程中多次暂停，那则需要这样反复多次放水，才能完成一次洗浴过程。
5.因此，用户在使用普通的燃气热水器洗浴时，既耽误时间，如果在天冷时还容易着凉生病，特别是对于年老体弱者更是如此。再者，因为洗浴过程中放掉了大量的水，既增加了用户的生活成本，同时又浪费了宝贵的水资源，保护我们的生存环境将会付出更大的代价。


技术实现要素：

6.为了解决目前家用热水器在用户洗浴开始和中间暂停后的重新打开花洒时，出来的水的温度不能保持在用户的设定温度，必须经过一段时间的放水后，水温才能慢慢变热的问题，本发明提供了燃气热水器水温控制装置，其具有出水即热水的功能，即无论用户何时打开花洒，从花洒流出的水的温度即是用户在热水器上设定的温度，消除了洗浴开始阶段和中间暂停阶段时，从花洒流出的水为变冷的水的现象。
7.为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：燃气热水器水温控制装置，其包括热交换器，其特征在于：所述热交换器包括上水箱和下水箱，所述上水箱和所述下水箱均为蛇形管结构，由水平管和立管连接相通；所述上水箱的底端和所述下水箱的顶端通过水箱连接管连通，所述水箱连接管处安装有水箱电磁阀，所述上水箱顶端设置有呼吸阀，底端设置有液位传感器；进水管一端连通自来水管，另一端与所述下水箱的左侧进水口连通，所述进水管处设置有进水阀和水流量计；出水管一端与所述下水箱的右侧出水口连通，另一端与花洒连通，所述出水管与所述下水箱连通处
沿出水方向依次设置有第一水温传感器、第一出水阀，所述出水管与所述花洒连通处沿出水方向依次设置有第二水温传感器、第三出水阀；回水管一端与所述上水箱连通，另一端所述出水管的所述第二水温传感器、所述第三出水阀之间段连通，所述回水管与所述上水箱连通处设置有单向阀，所述回水管与所述出水管连通处设置有回水阀，所述回水管靠近所述单向阀处还设置有回水泵；所述出水管靠近所述第一出水阀处并联连通有助力泵，所述助力泵与所述出水管靠上的连通处设置有助力阀，所述出水管与所述助力泵的并联段处设置有第二出水阀；所述出水管位于所述第一出水阀和第二出水阀之间设置有空气阀；所述下水箱下方设置有燃烧器，燃气可通过燃气管进入所述燃烧器内燃烧产生火焰和高温烟气，所述烟气可与所述热交换器中的水进行热交换，所述燃气管处设置有比例阀，所述火焰处设置有感应针。
8.其进一步特征在于：所述出水管靠下位置连通有放水管，所述放水管与所述出水管连通处设置有放水阀；所述上水箱上方设置有集烟罩，所述烟气可通过所述集烟罩进入所述烟道排出，所述烟道内设置有风机，所述集烟罩上设置有风压开关。
9.本发明的有益效果为：燃气热水器水温控制装置的设计，使用户在洗浴开始和中间暂停后的重新打开花洒的开关时，水温能够保持用户的设定温度，出水即热水，而普通热水器在用户洗浴开始和中间暂停后的重新打开花洒的开关时，由于管道中的水温降低，必须经过一段时间的放水后，水温才能慢慢变热，因此该燃气热水器水温控制装置的设计，减少了用户生活用水的浪费，减少了用户的开资，节约了用户的生活成本，同时也节约了水资源，保护了环境；洗浴结束后可将管道中存水回收至热水器中，避免管道生锈，延长了管道的使用寿命，既消除了用户更换的麻烦，同时又节省了用户的开资。
附图说明
10.图1燃气热水器水温控制装置结构示意图；图2热交换器结构示意图（侧面）；图3热交换器结构示意图（俯视）；图4热交换器上水箱示意图；图5热交换器下水箱示意图 。
具体实施方式
11.为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
12.燃气热水器水温控制装置，其包括热交换器130，热交换器130包括上水箱201和下水箱206，上水箱201的底端和下水箱206的顶端通过水箱连接管204连通，水箱连接管204处安装有水箱电磁阀205，水箱电磁阀205的打开和关闭，可以使上水箱201和下水箱206连通或隔断；上水箱201顶端设置有呼吸阀133，它是一个机械结构的阀，根据上水箱201内的压力自动打开或关闭，以实现上水箱201内的压力平衡；上水箱201底端设置有液位传感器131；进水管123一端连通自来水管，另一端与下水箱206的左侧进水口连通，进水管123处设
置有进水阀124和水流量计125，进水阀124打开，自来水进入进水管123，经进水流量计125进入热交换器130进行加热，同时，进水流量计125计量进入的水量。
13.出水管117一端与下水箱206的右侧出水口连通，另一端与花洒106连通，加热的水经出水管117从花洒106流出，供用户洗浴；出水管117与下水箱206连通处沿出水方向依次设置有第一水温传感器111、第一出水阀112，第一水温传感器111用以测量热交换器130出水口处的水温；出水管117与花洒106连通处沿出水方向依次设置有第二水温传感器108、第三出水阀107，第二水温传感器108测量到达花洒106的水温是否达到了设定的温度，以便单片机101判断是否关闭回水阀109，打开第三出水阀107。
14.回水管118一端与上水箱201连通，另一端出水管117的第二水温传感器108、第三出水阀107之间段连通，如果出水管117中的水流到花洒106时的温度低于用户的设定温度时，则不从花洒106流出，而经回水管118流回热水器再次加热，实现循环加热；回水管118与上水箱201连通处设置有单向阀132，回水管118与出水管117连通处设置有回水阀109，回水管118靠近单向阀132处还设置有回水泵129，用户洗浴结束后，可通过回水阀109和回水泵129，将出水管117中的存水回收至热交换器130的上水箱201中。回水时，第一出水阀112和第二出水阀113关闭，以隔断下水箱206中的水流出，同时助力阀115和助力泵116打开，并打开回水阀109和回水泵129，使管道中的水回收至上水箱201，此时，空气阀114在管道内负压的作用下自动打开以吸进空气，平衡管道内的压力，使得回水正常进行，当液位传感器131检测到上水箱201中的液位不再变化（表示管道内的全部水已回收）或者水满时，则关闭助力阀115和助力泵116以及回水阀109和回水泵129，回水工作停止；单向阀132的作用是防止热交换器130中的水满时倒流。
15.出水管117靠近第一出水阀112处并联连通有助力泵116，助力泵116与出水管117靠上的连通处设置有助力阀115，出水管117与助力泵116的并联段处设置有第二出水阀113；出水管117位于第一出水阀112和第二出水阀113之间设置有空气阀114。
16.上水箱201和下水箱206均为蛇形管结构，由水平管202和立管203连接相通，上水箱201的作用主要是在洗浴结束后存储由回水管118回收的水，下水箱206的作用主要是在洗浴过程中存储和加热由自来水管进来的水；热交换器130设计成上下水箱及蛇形管的目的一是便于存储水量，二是便于进行热交换，因为蛇形管增大了与烟气接触的面积，又由于管之间有空隙，便于烟气110的热量充分地传递给水，同时也便于烟气110向上流动和排除。
17.出水管117靠下位置连通有放水管120，放水管120与出水管117连通处设置有放水阀119，其作用是当用户长期不用热水器时，可将其内部和外部管道中的水排放出，以避免热交换器130和管道生锈；当需要放水时，放水阀119打开，水箱电磁阀205打开，第一出水阀112和第二出水阀113打开，水依靠自身的重力，从放水管120自然流出，热交换器中形成的负压，依靠呼吸阀133实现压力平衡。
18.下水箱206下方设置有燃烧器126，燃气可通过燃气管122进入燃烧器126内燃烧产生火焰127和高温烟气110，烟气110可与热交换器130中的水进行热交换，燃气管122处设置有比例阀121，火焰127处设置有感应针128，根据进水流量计125检测到的水量信号输入给单片机101，单片机101根据进水量的大小，通过调节比例阀121的开度，进而控制燃气进气量的大小，即调整了火焰127的大小，以便将水温控制在用户的设定温度；感应针128的作用是感应打火是否产生了火焰，当感应到火焰信号后，说明点火成功，打火停止。
19.上水箱201上方设置有集烟罩105，烟气110可通过集烟罩105聚拢后进入烟道104由风机103排出，集烟罩105上设置有风压开关134，打开热水器开关，首先风机103启动，将热水器内的空气抽出，这样可以预防万一热水器内有堆积的未燃烧的燃气或废气而造成的安全风险，又可提前打开风机103，为热水器正常工作做好准备；同时，风压开关134检测到负压后将信号传给单片机101，只有当检测到负压，说明风机工作正常后，此时，燃气才能进入，点火开关才能闭合，进行点火加热，热水器才能正常工作，以免烟气110无法排除，造成安全隐患。
20.单片机101和信号传输线102将各传感器信号传输给单片机101，通过单片机101的比较和运算，再将命令传输给各执行元件，如电磁阀门的打开或关闭动作。
21.在开始使用热水器时，水箱电磁阀205打开，上水箱201和下水箱206通过水箱连接管204连通，如果液位传感器131检测到上水,201的水未满或无水时，进水阀124打开，自来水通过进水管123进入到下水箱206中，由于上下水箱联通，当下水箱206水满时，水进入上水箱201中，随着上水箱的水面上升，上水箱201中水面上面的空气被压缩，当压力达到一定值时，呼吸阀133打开，放出空气，以平衡上水箱201中的压力。当液位传感器131检测到上水箱201的水已满时，则进水阀124关闭，燃烧器126点火，开始加热。这样可避免无水加热的安全风险。此时，高温烟气加热上下水箱中的水，同时第一水温传感器111检测出水口的水温，当温度达到设定温度时，第一出水阀112打开，因为进水阀124处于关闭状态，不能依靠自来水压推动水流动，因此，第二出水阀113关闭，助力阀115和助力泵116开启，提供动力，燃烧器126中的水流入出水管117中，当第二水温传感器108检测到水温没有到达设定温度时，回水阀109打开，回水泵129打开，使得水经回水管118、单向阀132流回热交换器130中继续加热。当第二水温传感器108检测到水温已到达了用户的设定温度时，回水阀109关闭，回水泵129关闭，第三出水阀107打开，此时用户打开花洒106即可洗浴，水温即是设定温度，此时，由于进水阀124仍处于关闭状态，随着上水箱201的水不断流入下水箱206，水再由下水箱206不断进入出水管117，上水箱201的液面上方会产生负压，当负压达到一定值时，呼吸阀133会打开，空气进入，达到平衡上水箱201内部压力的目的。当液位传感器131检测到上水箱201的水位降至零时，关闭水箱电磁阀205，使上下水箱处于隔断状态，第一出水阀112继续处于打开状态，同时进水阀124打开，第二出水阀113打开，助力阀115和助力泵116关闭，自来水流入下水箱206，下水箱206中的水在自来水压的推动下流动，热水器进入正常洗浴状态。正常洗浴状态热交换器130只使用下水箱206，上水箱201为空，以便当洗浴结束后回收管道中的水。
22.助力泵116和回水泵129的作用不可互相代替，在热水器刚开始使用时，出水管117和回水管118中无水，是空管，水的流动只能依靠助力泵116提供动力；而在洗浴结束后回收管道中的存水时，助力泵116所在的管道段很快将空，无法给水的流动提供动力，只能依靠回水泵129来提供。
23.在洗浴过程中，如果用户中间暂停时，当第二水温传感器108检测到水温没有到达设定温度时，则进水阀123关闭，回水电磁阀打开109和回水泵129打开，水箱电磁阀205打开，使，上水箱201和下水箱206通过水箱连接管204连通，形成从热交换器130、出水管117、回水管118、再到热交换器130的一个循环加热过程。此过程中，第三出水阀107不关闭，可使用户随时打开花洒106时热水流出。当用户从暂停状态重新打开花洒106恢复洗浴时，热水
随即从花洒106流出，液位传感器131就会检查到水位下降，单片机101便知道用户暂停结束，此时，关闭回水电磁阀109和回水泵129。当液位传感器131检测到上水箱201的水位降至零时，关闭水箱电磁阀205，重新使上水箱201和下水箱206处于隔断状态，同时打开进水阀124，恢复正常洗浴状态。如果用户洗浴过程中的暂停超过一定的时间，则热水器默认用户洗浴结束，则进行管道存水回收及关闭热水器操作等。