用于燃气热水器的燃烧加热控制装置及燃烧加热控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于燃气热水器的燃烧加热控制装置及燃烧加热控制方法，装置包括进水管、热交换器、出水管、加热器和控制模块，加热器的壳体上设有进气管、燃气管和排气管，壳体内包括隔混合仓和燃烧仓；进水管上设有进水流量及进水温度传感器，出水管上设出水温度传感器，进气管上布置有涡流风机、空气比例阀和空气流量传感器，燃气管上设有燃气比例阀，排气管上设有尾气温度及风压传感器，燃烧仓内设点火器和氧传感器，控制模块分别与各个传感器以及涡流风机、空气比例阀、燃气比例阀、点火器相连；包括前述装置的节能控制方法。本发明具有燃气燃烧充分、造价成本低、热量集中，能够节约燃气、减少二氧化碳排放，减少一氧化碳中毒的优点。
【专利说明】用于燃气热水器的燃烧加热控制装置及燃烧加热控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热水器领域，具体涉及一种用于燃气热水器的燃烧加热控制装置及燃烧加热控制方法。
【背景技术】
[0002]现有热水器都是敞开式燃烧、燃烧器为火排式燃烧，燃气阀打开后没有比例控制，出水温度主要通过人工旋钮或按钮下列3种方式或这3种方式的结合实现:1、通过夏、冬季节标识提示客户控制燃烧器火排的着火排数控制火强度来控制出水温度。2、通过水流量大小控制出水温度。3、调节火力强度。但是，在实际使用过程中，当热水器开火后，有时候会有蓝火、黄火、红火的区别，其火力强度也有所不同，这与燃气是否与氧气充分燃烧有关或氧气含义有关；而火排式燃烧热水器耗气量大、火排造价成本高。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种燃气燃烧充分、造价成本低、热量集中，能够节约燃气、减少二氧化碳排放，减少一氧化碳中毒的用于燃气热水器的燃烧加热控制装置及燃烧加热控制方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种用于燃气热水器的燃烧加热控制装置，包括进水管、热交换器、出水管、加热器和控制模块，所述进水管通过热交换器与出水管连通，所述加热器包括壳体，所述壳体的下侧设有进气管和燃气管、上侧设有排气管，所述壳体内设有分火板，所述分火板将壳体的内腔分隔为下侧的混合仓和上侧的燃烧仓，所述热交换器设于燃烧仓内，所述混合仓的底部与进气管和燃气管连通，所述燃烧仓的顶部与排气管连通；所述进水管上设有进水流量传感器和进水温度传感器，所述出水管上设有出水温度传感器，所述进气管上依次布置有涡流风机、空气比例阀和空气流量传感器，所述燃气管上设有燃气比例阀，所述排气管上设有排气温度传感器和风压传感器，所述燃烧仓内装设有点火器和氧传感器，所述控制模块的输入端分别与进水流量传感器、进水温度传感器、出水温度传感器、空气流量传感器、排气温度传感器、风压传感器、氧传感器相连，所述控制模块的输出端与涡流风机、空气比例阀、燃气比例阀、点火器相连。
[0005]优选地，所述热交换器包括弯曲状的主水管，所述主水管一端与进水管连通、另一端与出水管连通，所述主水管上设有均匀间隙布置的多个导热金属片。
[0006]优选地，所述分火板上设有多个呈阵列状布置的分火孔。
[0007]优选地，所述分火孔为正六边形孔或条形孔或圆形孔。
[0008]本发明还提供一种前述用于燃气热水器的燃烧加热控制装置的燃烧加热控制方法，其实施步骤如下:在燃气热水器处于待机状态下，所述控制模块通过进水流量传感器检测进水管的水流信号，当所述控制模块检测到进水管的水流信号后动涡流风机和空气比例阀，并通过风压传感器检测排气管的风压，当排气管的风压到达指定风压值时，所述控制模块通过空气流量传感器检测进气管的空气流量值，所述控制模块根据进气管的空气流量值和预设的空气燃气混合比例来控制燃气比例阀的打开比例，使得来自进气管的空气、燃气管的燃气按照预设的空气燃气混合比例进入混合仓混合，所述控制模块启动点火器将分火板上侧混合氧气后的燃气点燃对热交换器进行加热，使得燃气热水器进入运行状态；在燃气热水器处于运行状态下，所述控制模块通过氧传感器检测燃烧仓的氧气含量、通过排气温度传感器检测排气管排出的尾气温度，同时所述控制模块通过进水温度传感器检测进水管的进水温度，通过出水温度传感器检测出水管的出水温度，所述控制模块根据燃烧仓的氧气含量控制燃气比例阀的进气比例，如果燃烧仓的氧气含量小于设定阈值，则所述控制模块调节减少燃气比例阀的进气比例，如果燃烧仓的氧气含量大于设定阈值，则所述控制模块调节减少空气比例阀的进气比例；所述控制模块根据排气管排出的尾气温度控制涡流风机的工作状态、空气比例阀和燃气比例阀的进气比例，如果排气管排出的尾气温度小于设定阈值，则所述控制模块增加涡流风机的运行速度并同时增加空气比例阀及燃气比例阀的进气比例，如果排气管排出的尾气温度大于设定阈值，则所述控制模块减少涡流风机的运行速度并同时减少空气比例阀及燃气比例阀的的进气比例；如果用户调节升高水温，则所述控制模块在进气管的空气、燃气管的燃气按照预设的空气燃气混合比例的前提下，同时调节增大燃气比例阀和空气比例阀的进气比例，并增加涡流风机的运行速度；如果用户调节降低水温，则所述控制模块在进气管的空气、燃气管的燃气按照预设的空气燃气混合比例的前提下，同时调节降低燃气比例阀和空气比例阀的进气比例，并降低涡流风机的运行速度；同时，所述控制模块根据空气流量传感器和风压传感器触发识别故障信息，如果风压传感器检测到排气管的风压低于预设阈值或者空气流量传感器检测到进气管的进气流量低于预设阈值，则控制模块检测涡流风机、空气比例阀、燃气比例阀三者的工作状态，如果涡流风机、空气比例阀、燃气比例阀三者中任一处于工作状态，则所述控制模块分别关闭涡流风机、空气比例阀和燃气比例阀并输出故障信息；当所述控制模块未检测到进水流量传感器输出进水管的水流信号后，所述控制模块分别关闭涡流风机、空气比例阀、燃气比例阀、进水温度传感器、出水温度传感器、空气流量传感器、排气温度传感器、风压传感器、氧传感器、点火器，只有进水流量传感器处于工作状态以随时检测水流，使得燃气热水器处于待机状态。
[0009]本发明用于燃气热水器的燃烧加热控制装置具有下述优点:本发明包括进水管、热交换器、出水管、加热器和控制模块，进水管通过热交换器与出水管连通，加热器包括壳体，壳体的下侧设有进气管和燃气管、上侧设有排气管，壳体内设有分火板，分火板将壳体的内腔分隔为下侧的混合仓和上侧的燃烧仓，热交换器设于燃烧仓内，混合仓的底部与进气管和燃气管连通，燃烧仓的顶部与排气管连通；进水管上设有进水流量传感器和进水温度传感器，出水管上设有出水温度传感器，进气管上依次布置有涡流风机、空气比例阀和空气流量传感器，燃气管上设有燃气比例阀，排气管上设有排气温度传感器和风压传感器，燃烧仓内装设有点火器和氧传感器，控制模块的输入端分别与进水流量传感器、进水温度传感器、出水温度传感器、空气流量传感器、排气温度传感器、风压传感器、氧传感器相连，控制模块的输出端与涡流风机、空气比例阀、燃气比例阀、点火器相连，因此控制模块基于进水流量传感器、进水温度传感器、出水温度传感器、空气流量传感器、排气温度传感器、风压传感器、氧传感器组成的输入信号，能够针对涡流风机、空气比例阀、燃气比例阀、点火器进行控制，为包括本发明用于燃气热水器的燃烧加热控制装置的燃烧加热控制方法在内的各种燃烧控制方法奠定了坚实的硬件基础。
[0010]本发明用于燃气热水器的燃烧加热控制装置的燃烧加热控制方法具有下述优点:本发明采用封闭式燃烧的方式，控制模块根据进气管的空气流量值和预设的空气燃气混合比例来控制燃气比例阀的打开比例，使得来自进气管的空气、燃气管的燃气按照预设的空气燃气混合比例进入混合仓混合，控制模块启动点火器将分火板上侧混合氧气后的燃气点燃对热交换器进行加热，使得燃气热水器进入运行状态，控制模块根据混合仓的氧气含量控制燃气比例阀的进气比例、用户的温度调节命令自动调节供气与供氧的比例，具有燃气燃烧充分、造价成本低、热量集中，能够节约燃气、减少二氧化碳排放，减少一氧化碳中毒的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本发明实施例装置的结构示意图。
[0013]图2为本发明实施例装置中热交换器的结构示意图。
[0014]图3为本发明实施例装置中分火板的结构示意图。
[0015]图例说明:1、进水管；11、进水流量传感器；12、进水温度传感器；2、热交换器；21、主水管；22、导热金属片；3、出水管；31、出水温度传感器；4、加热器；41、壳体；411、分火板；4111、分火孔；412、混合仓；413、燃烧仓；4131、点火器；4132、氧传感器；42、进气管；421、涡流风机；422、空气比例阀；423、空气流量传感器；43、燃气管；431、燃气比例阀；44、排气管；441、排气温度传感器；442、风压传感器；5、控制模块。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0017]如图1所示，本实施例用于燃气热水器的燃烧加热控制装置包括进水管1、热交换器2、出水管3、加热器4和控制模块5，进水管I通过热交换器2与出水管3连通，加热器4包括壳体41，壳体41的下侧设有进气管42和燃气管43、上侧设有排气管44，壳体41内设有分火板411,分火板411将壳体41的内腔分隔为下侧的混合仓412和上侧的燃烧仓413,热交换器2设于燃烧仓413内，混合仓412的底部与进气管42和燃气管43连通，燃烧仓413的顶部与排气管44连通；进水管I上设有进水流量传感器11和进水温度传感器12，出水管3上设有出水温度传感器31，进气管42上依次布置有涡流风机421、空气比例阀422和空气流量传感器423，燃气管43上设有燃气比例阀431，排气管44上设有排气温度传感器441和风压传感器442，燃烧仓413内装设有点火器4131和氧传感器4132，控制模块5的输入端分别与进水流量传感器11、进水温度传感器12、出水温度传感器31、空气流量传感器423、排气温度传感器441、风压传感器442、氧传感器4132相连，控制模块5的输出端与涡流风机421、空气比例阀422、燃气比例阀431、点火器4131相连。本实施例的控制模块5基于进水流量传感器11、进水温度传感器12、出水温度传感器31、空气流量传感器423、排气温度传感器441、风压传感器442、氧传感器4132组成的输入信号，能够针对涡流风机421、空气比例阀422、燃气比例阀431、点火器4131进行控制，为包括本发明用于燃气热水器的燃烧加热控制装置的燃烧加热控制方法在内的各种燃烧控制方法奠定了坚实的硬件基础。
[0018]如图2所示，本实施例中的热交换器2包括弯曲状的主水管21，主水管21 —端与进水管I连通、另一端与出水管3连通，主水管21上设有均匀间隙布置的多个导热金属片22 ；
[0019]如图3所示，本实施例中的分火板411上设有多个呈阵列状布置的分火孔4111，且本实施例中分火孔4111为正六边形孔。此外，分火孔4111也可选择条形孔或圆形孔。
[0020]本实施例中，控制模块5采用单片机实现，此外也可以根据需要采用其他微处理器。
[0021]本实施例中，用于燃气热水器的燃烧加热控制装置的燃烧加热控制方法的实施步骤如下:在燃气热水器处于待机状态下，控制模块5通过进水流量传感器11检测进水管
I的水流信号，当控制模块5检测到进水管I的水流信号后动涡流风机421和空气比例阀422，并通过风压传感器442检测排气管44的风压，当排气管44的风压到达指定风压值时，控制模块5通过空气流量传感器423检测进气管42的空气流量值，控制模块5根据进气管42的空气流量值和预设的空气燃气混合比例来控制燃气比例阀431的打开比例，使得来自进气管42的空气、燃气管43的燃气按照预设的空气燃气混合比例进入混合仓412混合，控制模块5启动点火器4131将分火板411上侧混合氧气后的燃气点燃对热交换器2进行加热，使得燃气热水器进入运行状态；在燃气热水器处于运行状态下，控制模块5通过氧传感器4132检测燃烧仓413的氧气含量、通过排气温度传感器441检测排气管44排出的尾气温度，同时控制模块5通过进水温度传感器12检测进水管I的进水温度，通过出水温度传感器31检测出水管3的出水温度，控制模块5根据燃烧仓413的氧气含量控制燃气比例阀431的进气比例，如果燃烧仓413的氧气含量小于设定阈值，则控制模块5调节减少燃气比例阀431的进气比例，如果燃烧仓413的氧气含量大于设定阈值，则控制模块5调节减少空气比例阀422的进气比例；控制模块5根据排气管44排出的尾气温度控制涡流风机421的工作状态、空气比例阀422和燃气比例阀431的进气比例，如果排气管44排出的尾气温度小于设定阈值，则控制模块5增加涡流风机421的运行速度并同时增加空气比例阀422及燃气比例阀431的进气比例，如果排气管44排出的尾气温度大于设定阈值，则控制模块5减少涡流风机421的运行速度并同时减少空气比例阀422及燃气比例阀431的的进气比例；如果用户调节升高水温，则控制模块5在进气管42的空气、燃气管43的燃气按照预设的空气燃气混合比例的前提下，同时调节增大燃气比例阀431和空气比例阀422的进气比例，并增加涡流风机421的运行速度；如果用户调节降低水温，则控制模块5在进气管42的空气、燃气管43的燃气按照预设的空气燃气混合比例的前提下，同时调节降低燃气比例阀431和空气比例阀422的进气比例，并降低涡流风机421的运行速度；同时，控制模块5根据空气流量传感器423和风压传感器442触发识别故障信息，如果风压传感器442检测到排气管44的风压低于预设阈值或者空气流量传感器423检测到进气管42的进气流量低于预设阈值，则控制模块5检测涡流风机421、空气比例阀422、燃气比例阀431三者的工作状态，如果涡流风机421、空气比例阀422、燃气比例阀431三者中任一处于工作状态，则控制模块5分别关闭涡流风机421、空气比例阀422和燃气比例阀431并输出故障信息；当控制模块5未检测到进水流量传感器11输出进水管I的水流信号后，控制模块5分别关闭涡流风机421、空气比例阀422、燃气比例阀431、进水温度传感器12、出水温度传感器31、空气流量传感器423、排气温度传感器441、风压传感器442、氧传感器4132、点火器4131，只有进水流量传感器11处于工作状态以随时检测水流，使得燃气热水器处于待机状态。
[0022]以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于燃气热水器的燃烧加热控制装置，其特征在于:包括进水管(I)、热交换器(2)、出水管(3)、加热器(4)和控制模块(5)，所述进水管⑴通过热交换器(2)与出水管(3)连通，所述加热器(4)包括壳体(41)，所述壳体(41)的下侧设有进气管(42)和燃气管(43)、上侧设有排气管(44),所述壳体(41)内设有分火板(411),所述分火板(411)将壳体(41)的内腔分隔为下侧的混合仓(412)和上侧的燃烧仓(413)，所述热交换器(2)设于燃烧仓(413)内，所述混合仓(412)的底部与进气管(42)和燃气管(43)连通，所述燃烧仓(413)的顶部与排气管(44)连通；所述进水管⑴上设有进水流量传感器(11)和进水温度传感器(12)，所述出水管(3)上设有出水温度传感器(31)，所述进气管(42)上依次布置有涡流风机(421)、空气比例阀(422)和空气流量传感器(423)，所述燃气管(43)上设有燃气比例阀(431)，所述排气管(44)上设有排气温度传感器(441)和风压传感器(442)，所述燃烧仓(413)内装设有点火器(4131)和氧传感器(4132)，所述控制模块(5)的输入端分别与进水流量传感器(11)、进水温度传感器(12)、出水温度传感器(31)、空气流量传感器(423)、排气温度传感器(441)、风压传感器(442)、氧传感器(4132)相连，所述控制模块(5)的输出端与涡流风机(421)、空气比例阀(422)、燃气比例阀(431)、点火器(4131)相连。
2.根据权利要求1所述的用于燃气热水器的燃烧加热控制装置，其特征在于:所述热交换器(2)包括弯曲状的主水管(21)，所述主水管(21) —端与进水管(I)连通、另一端与出水管(3)连通，所述主水管(21)上设有均匀间隙布置的多个导热金属片(22)。
3.根据权利要 求1或2所述的用于燃气热水器的燃烧加热控制装置，其特征在于:所述分火板(411)上设有多个呈阵列状布置的分火孔(4111)。
4.根据权利要求3所述的用于燃气热水器的燃烧加热控制装置，其特征在于:所述分火孔(4111)为正六边形孔或条形孔或圆形孔。
5.一种权利要求1~4中任意一项所述用于燃气热水器的燃烧加热控制装置的燃烧加热控制方法，其特征在于实施步骤如下:在燃气热水器处于待机状态下，所述控制模块(5)通过进水流量传感器(11)检测进水管(I)的水流信号，当所述控制模块(5)检测到进水管(I)的水流信号后动涡流风机(421)和空气比例阀(422)，并通过风压传感器(442)检测排气管(44)的风压，当排气管(44)的风压到达指定风压值时，所述控制模块(5)通过空气流量传感器(423)检测进气管(42)的空气流量值，所述控制模块(5)根据进气管(42)的空气流量值和预设的空气燃气混合比例来控制燃气比例阀(431)的打开比例，使得来自进气管(42)的空气、燃气管(43)的燃气按照预设的空气燃气混合比例进入混合仓(412)混合，所述控制模块(5)启动点火器(4131)将分火板(411)上侧混合氧气后的燃气点燃对热交换器(2)进行加热，使得燃气热水器进入运行状态；在燃气热水器处于运行状态下，所述控制模块(5)通过氧传感器(4132)检测燃烧仓(413)的氧气含量、通过排气温度传感器(441)检测排气管(44)排出的尾气温度，同时所述控制模块(5)通过进水温度传感器(12)检测进水管(I)的进水温度，通过出水温度传感器(31)检测出水管(3)的出水温度，所述控制模块(5)根据燃烧仓(413)的氧气含量控制燃气比例阀(431)的进气比例，如果燃烧仓(413)的氧气含量小于设定阈值，则所述控制模块(5)调节减少燃气比例阀(431)的进气比例，如果燃烧仓(413)的氧气含量大于设定阈值，则所述控制模块(5)调节减少空气比例阀(422)的进气比例；所述控制模块(5)根据排气管(44)排出的尾气温度控制涡流风机(421)的工作状态、空气比例阀(422)和燃气比例阀(431)的进气比例，如果排气管(44)排出的尾气温度小于设定阈值，则所述控制模块(5)增加涡流风机(421)的运行速度并同时增加空气比例阀(422)及燃气比例阀(431)的进气比例，如果排气管(44)排出的尾气温度大于设定阈值，则所述控制模块(5)减少涡流风机(421)的运行速度并同时减少空气比例阀(422)及燃气比例阀(431)的的进气比例；如果用户调节升高水温，则所述控制模块(5)在进气管(42)的空气、燃气管(43)的燃气按照预设的空气燃气混合比例的前提下，同时调节增大燃气比例阀(431)和空气比例阀(422)的进气比例，并增加涡流风机(421)的运行速度；如果用户调节降低水温，则所述控制模块(5)在进气管(42)的空气、燃气管(43)的燃气按照预设的空气燃气混合比例的前提下，同时调节降低燃气比例阀(431)和空气比例阀(422)的进气比例，并降低涡流风机(421)的运行速度；同时，所述控制模块(5)根据空气流量传感器(423)和风压传感器(442)触发识别故障信息，如果风压传感器(442)检测到排气管(44)的风压低于预设阈值或者空气流量传感器(423)检测到进气管(42)的进气流量低于预设阈值，则控制模块(5)检测涡流风机(421)、空气比例阀(422)、燃气比例阀(431)三者的工作状态，如果涡流风机(421)、空气比例阀(422)、燃气比例阀(431)三者中任一处于工作状态，则所述控制模块(5)分别关闭涡流风机(421)、空气比例阀(422)和燃气比例阀(431)并输出故障信息；当所述控制模块(5)未检测到进水流量传感器(11)输出进水管(I)的水流信号后，所述控制模块(5)分别关闭涡流风机(421)、空气比例阀(422)、燃气比例阀(431)、进水温度传感器(12)、出水温度传感器(31)、空气流量传感器(423)、排气温度传感器(441)、风压传感器(442)、氧传感器(4132)、点火器(4131)，只有进水流量传感器(11)处于工作状态以随时检测水流，使得燃气热水器处于待机状态。
【文档编号】F24H9/18GK103940092SQ201410193907
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】刘剑飚, 杨立文 申请人:佛山市顺德区奇林电气有限公司