附加器、及附加器和燃气热水器组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种附加器，其适用于附加到一燃气热水器上，并与外部的散热器连接来实现中央供暖的功能，以及与外部水源连通并输出生活用水。该附加器包括用于和燃气热水器液体连通的第一水流管路以及第二水流管路和第三水流管路；其中第二水流管路和第三水流管路之一用于和外部散热器连接，而第二水流管路和第三水流管路中的另一个用于和外部水源连通并输出生活用水。由于提供了具有中央供暖功能扩展的附加器，现有的燃气热水器可以通过简单的升级就能取代传统的燃气锅炉，从而对于用户而言，减少了升级所需投入资金，并且提高了原有燃气热水器的利用率。
【专利说明】附加器、及附加器和燃气热水器组件
[0001] 本发明是某于本 申请人:于2012年5月19日递夺的名为附加件、燃气热水器、及附 加器和燃气热水器纟目件的发明专利申请(申请号：201210171125. 1)所提出的分案申请
【技术领域】
[0002] 本发明属于燃烧设备领域，具体涉及一种可附加在燃气热水器上来扩展实现中央 供暖功能的附加器。
[0003] 本发明还涉及一种上述附加器和燃气热水器组配后的组件。
【背景技术】
[0004] 燃气热水设备通常包括燃气热水器和燃气锅炉。其中，燃气热水器内设置有燃烧 器、热交换器、以及管路系统。燃烧器往往包括有并排设置的若干火排片，每一个火排片具 有燃气-空气的混合通道，可在其内将燃气和空气混合并传递给位于火排片顶部的火孔以 在燃烧室内燃烧并生成热量，生成后的热量可加热热交换器内的水，而后被加热的水可通 过管路系统输出，以用于饮用、洗浴等生活热水的供应需求。而燃气锅炉除了可用于提供生 活热水外，还可与安装在室内的散热器连通来提供中央供暖的功能。
[0005] 相对于燃气热水器，燃气锅炉的售价要高得多，所以往往对于更多关注经济性的 用户而言，会在初期购置燃气热水器，而随着经济条件的宽裕，后期会考虑购置燃气锅炉。 然而，如果用户后期置换为燃气锅炉，则之前使用的燃气热水器就无法再利用，显然，这将 导致资源的浪费，并且无疑会增加用户的总的投入。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种附加器，其可附加到燃气热水器上来扩展实现中央供 暖的功能。
[0007] 本发明的目的还在于提供一种上述附加器与燃气热水器组配后的组件。
[0008] 为实现上述发明目的之一，本发明提供一种附加器，其适用于附加到一燃气热水 器上，并与外部的散热器连接来实现中央供暖的功能，以及与外部水源连通并输出生活用 水；该附加器包括用于和燃气热水器液体连通的第一水流管路以及第二水流管路和第三水 流管路；其中第二水流管路和第三水流管路之一用于和外部散热器连接，而第二水流管路 和第三水流管路中的另一个用于和外部水源连通并输出生活用水。
[0009] 作为本发明的进一步改进，附加器还包括热交换器，该热交换器具有第一水流通 道和第二水流通道；其中第一水流通道为第一水流管路的一部分，第二水流通道为第二水 流管路的一部分。
[0010] 作为本发明的进一步改进，第三水流管路包括进水通道和出水通道；附加器还包 括与第一水流管路连接的用于接收来自于燃气热水器输入的第二进水管和用于向燃气热 水器输出的第二出水管、以及第一换向阀，其中第一换向阀可被控制地使第二进水管择一 地与第一水流通道和出水通道连通。 toon] 作为本发明的进一步改进，当第二水流管路用于和外部水源连通并输出生活用水 时，附加器还包括第二换向阀，该第二换向阀可被控制地使第二出水管择一地与第一水流 通道和进水通道连通。
[0012] 为实现上述另一发明目的，本发明还提供一种附加器和燃气热水器组件，其包括 燃气热水器和上述附加器。其中燃气热水器包括第一外壳，收容在第一外壳内的燃烧器、主 热交换器、风机、燃气比例阀，以及延伸出第一外壳的第一进水管和第一出水管；附加器可 附加到该燃气热水器上，且其第一水流管路与第一进水管和第一出水管液体连通。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于提供了具有中央供暖功能扩展的附 加器，现有的燃气热水器可以通过简单的升级就能取代传统的燃气锅炉，从而，对于用户而 言，减少了升级所需投入资金，并且提高了原有燃气热水器的利用率；而对于生产厂家而 言，附加器的出现可以减少或取代传统燃气锅炉的生产，进而大幅度地减少设计和制造的 成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 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，下面描述中的有关本发明的 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。
[0015] 图1是本发明的燃气热水器和附加器组配后形成的组件在第一实施方式中的平 面示意图，其中显示了该组件用于提供生活用水时的工作状态；
[0016] 图2是图1所示的组件在中央供暖工作状态时的平面示意图；
[0017] 图3是本发明的燃气热水器和附加器组配后形成的组件在第二实施方式中的平 面示意图，其中显示了该组件用于提供生活用水时的工作状态；
[0018] 图4是图3所示的组件在中央供暖工作状态时的平面示意图；
[0019] 图5是本发明的燃气热水器一【具体实施方式】中的平面示意图。
【具体实施方式】
[0020] 以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不 限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变 换均包含在本发明的保护范围内。
[0021] 燃气热水器和燃气锅炉都是以可燃气体为燃料，如天燃气、城市煤气、液化气、沼 气等，通过燃烧可燃气体来加热热水以满足用户生活用水和/或中央供暖的需求。
[0022] 首先参照图5所示的本发明的燃气热水器的一【具体实施方式】。该燃气热水器1包 括第一外壳10,收容在第一外壳10中的第一控制器101 (如图1中所示）、排烟装置102、 主热交换器103、燃烧器104、风机105、燃气比例阀1061、分气杆组件1062、水流量调节阀 107,以及延伸出第一外壳10的第一进水管11、第一出水管12、和燃气输送管路13等。
[0023] 第一控制器101用于控制燃气热水器内各电路器件的工作，如控制燃烧器104 的点火单元（未图示）的点火、风机105的启动和关闭、燃气比例阀1061的开度等。控 制器可以是由若干电子元件按照一定布线方式连接而成的逻辑控制电路；也可以是存储 有程序指令的微控制器（MCU);或者是具有专有用途的集成芯片，如现场可编程门阵列 (Field-Programmable GateArray，FPGA)等。由于控制器对燃气热水器内各电路器件的控 制为本领域技术人员所知，所以 申请人:在此不再予以赘述。
[0024] 本实施方式中，第一外壳10可由若干面板拼接而成，如前面板、背板、顶板、底板、 以及一对侧板。第一外壳可被安装到墙体上，其背板面向墙体。燃烧器104包括燃烧器壳 体（未标示），其内通常设置有燃烧器单元，如并排设置的若干火排片（未图示）。每一火 排片上会设置有燃气空气的混合通道，通过燃气输送管路13输送的燃气和一次空气在该 混合通道内混合、并传递给位于火排片顶部的火孔以燃烧并生成热量。由于火排片的构造 及布置为本领域技术人员所知，所以 申请人:在此不再予以赘述。
[0025] 主热交换器103安装在燃烧器104的上部，本实施方式中，主热交换器可采用翅片 管式热交换器，即主热交换器壳体内设置有多个翅片（未图示），一吸热水管（未标示）迂 回地穿过这些翅片。燃气-空气混合物在燃烧器壳体和主热交换器壳体拼接后形成的燃烧 室内燃烧，产生的热量被翅片所吸收，并进一步传递给流经吸热水管中的水，加热后的水通 过第一出水管12传递给生活用水的水管，从而为用户提供饮用、洗浴等生活用水。
[0026] 排烟装置102安装在主热交换器103上，其包括烟罩和设置在烟罩顶部的排烟管。 烟罩具有扣在主热交换器壳体顶部的烟罩壳体，燃烧室内产生的烟气（包含一氧化碳、氮 氧化物等的废气）会被烟罩收集，并通过排烟管排放到外部。风机105设置在燃烧器104 下方，用于促进气体对流，以提供燃烧所需的空气，并促使烟气排入烟罩壳体内。
[0027] 燃气比例阀1061和燃气输送管路13连通，可用于控制供给燃烧器104所需的燃 气量。燃气经燃气比例阀1061的线性比例调节后进入分气杆组件1062,而后与一次空气一 起被引射入燃烧器104后混合，并在燃烧室内燃烧。
[0028] 第一进水管11和第一出水管12分别设置在主热交换器103的上游和下游，分别 用于引入冷水和输出热水。与第一进水管11连接设置有一水流量调节阀107,以用于调节 水流量。例如，第一控制器101根据检测到的冷水温度、热水温度、用户设定的出水温度、以 及燃气的供应量来确定水流量，而后控制水流量调节阀相应地调节水流量；此外，当水压较 低时，第一控制器会控制水流量调节阀使之以较小的水流量输出，从而确保在低水压时也 能正常使用；另外，在冬季使用时，当燃气比例阀1061的开度达到最大，但实际出水温度还 未达到设定温度时，第一控制器会控制水流量调节阀将水流量调小，以使出水温度能够上 升达到设定温度。
[0029] 配合参照图1和图2所示的本发明附加器和燃气热水器组件的第一实施方式。本 实施方式中，附加器2包括第二外壳2,收容在第二外壳2内的热交换器201、第一换向阀 203、第二换向阀202、第一循环泵204、第二循环泵205、膨胀水箱206、安全阀207、热敏电阻 209、流量传感器209、补水阀210、和第二控制器211，以及延伸出第二外壳2的第二进水管 22和第二出水管21。
[0030] 第二控制器211用于控制附加器2内各电路器件的工作，如控制换向阀的换向、循 环泵的启动等。控制器可以是由若干电子元件按照一定布线方式连接而成的逻辑控制电 路；也可以是存储有程序指令的微控制器（MCU);或者是具有专有用途的集成芯片，如现场 可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA)等。
[0031] 图中所示的附加器2已安装到燃气热水器1上，且在两者之间形成有连接界面，如 图中虚线所示。这儿所指的"连接界面"是指燃气热水器1和附加器2之间形成的结构或电 气连接。在本实施方式中，燃气热水器1的第一进水管11和附加器2的第二出水管21配 合连接，燃气热水器1的第一出水管12与附加器2的第二进水管22配合连接。例如，第一 进水管11和第二出水管21的末端均设置有外螺纹，通过管接头23可将两者固接在一起； 类似地，第一出水管12和第二进水管22的末端均设置有外螺纹，通过管接头24可将两者 固接在一起。
[0032] 此外，燃气热水器1还具有与第一控制器101电性连接的一电连接器，可与设置在 附加器2上的、与第二控制器211电性连接的对接电连接器插接而形成电连接器组件25,从 而实现燃气热水器1和附加器2之间的通信。例如，当流量传感器209检测到有水流入附 加器2时，会生成信号并反馈给第二控制器211，而后第二控制器211将信号通过电连接器 组件25进一步传递给第一控制器101，第一控制器101就会开启燃气比例阀1061，同时，触 发燃烧器104的点火单元工作，从而燃气热水器1就可以加热通过附加器2流入的冷水。
[0033] 热交换器201可以采用传统的板式换热器。本领域技术人员所熟知的是，板式换 热器是由许多冲压有波纹的金属薄板按一定间隔叠装而成，各薄板之间形成流道，而同一 薄板两侧的流道分别流动着冷热流体，通过薄板来进行热交换。本实施方式中，热交换器 201包括第一水流通道2011和第二水流通道2012,其中第一水流通道2011和第二水流通 道2012之间液体隔离，但可以事先热交换。
[0034] 本实施方式中，附加器2的第二外壳内设有第一水流管路（未标示）、第二水流管 路212、和第三水流管路。其中，第一水流管路用于液体连通热交换器201和燃气热水器1， 第一水流通道2011可以视为第一水流管路的一部分,第一水流管路包括通过第二进水管 22流入、经第一换向阀203、第一水流通道2011、第一循环泵204、第二换向阀202后流至第 二出水管21的部分。第二水流管路212用于液体连通热交换器201和外部的散热器5,第 二水流通道2012可以视为第二水流管路212的一部分。第三水流管路包括将外部水源引 入的进水通道2131、和将热水导出以生活应用的出水通道2132。
[0035] 本实施方式中，第一换向阀203和第二换向阀202都采用三向阀，该三向阀具有 一个中心口和两个侧口，且中心口可以择一地与两个侧口连通。第一换向阀203的中心口 用于接收通过第二进水管22流入的水流，两个侧口分别和第一水流通道2011与出水通道 2132连通。第二控制器211可控制第一换向阀203择一地接通第一水流通道2011与出水 通道2132,也就是说，在同一时刻仅容许第一水流通道2011与出水通道2132中的一个与燃 气热水器1连通。第二换向阀202的中心口和第二出水管21连通，两个侧口分别和第一水 流通道2011与进水通道2131连通。第二控制器211可控制第二换向阀202择一地接通第 一水流通道2011与进水通道2131，也就是说，在同一时刻仅容许第一水流通道2011与进水 通道2131中的一个与燃气热水器1连通。
[0036] 第一循环泵204与第一水流通道2011关联设置，用于在驱动水流在第一水流通道 2011和燃气热水器1之间循环流动。在本实施方式中，第一循环泵204设置在第一水流管 路中，当第一水流管路和燃气热水器1构成闭路时，第二控制器211控制第一循环泵204驱 动液体在该闭路中循环。第二水流管路212与散热器5构成闭路，第二循环泵205连接在 第二水流管路212中，用于在驱动液体在第二水流管路212和散热器5构成的闭合回路中 循环流动。
[0037] 本实施方式中，膨胀水箱206和安全阀207与第二水流管路212关联设置，例如， 均与第二水流管路212连通设置。本领域技术人员所熟知的是，由于第二水流管路212和 散热器构成闭式水循环系统，随着时间的推移，会由于结垢而导致的堵塞等原因致使系统 中的压力上升，安全阀可以在管道内的介质压力升高超过规定值时自动开启，通过向系统 外排放介质来防止管道内介质压力超过规定数值。而膨胀水箱206内充有氮气，能够获得 较大容积来容纳膨胀水量以起到了平衡压力的作用，避免安全阀207频繁开启。
[0038] 热敏电阻208用于监测第二水流管路中的水温，并生成信号反馈给第二控制器 211以供其判断供给散热器5的水温是否达到设定温度。流量传感器209设置在第三水流 管路的进水通道2131中。补水阀210设置在进水通道2132和第二水流管路212之间，以 在第二水流管路212和散热器5形成的封闭的水系统中当水量不足时自动补水。
[0039] 参照图1所示的燃气热水器1和附加器组配后形成的组件100,即相当于传统的燃 气锅炉，此时组件100实现提供生活热水的功能。当流量传感器209检测到有外部水流流 入、并生成信号传递给第二控制器211后，第二控制器211控制第一换向阀203接通燃气热 水器1和出水通道2132之间的通路，并控制第二换向阀202接通燃气热水器1和进水通道 2131之间的通路；也就是说，此时，第一水流通道2011被屏蔽了，而热交换器201和散热器 5均不工作。如图中箭头所示，来自于外部的水流通过进水通道2131、第二换向阀202、第二 出水管21后进入燃气热水器1中加热；加热后的水通过第二进水管22、第一换向阀203、以 及出水通道2132后供给用户饮用或洗浴等。
[0040] 参照图2所示，此时组件100实现中央供暖的功能。当监测到室内温度低于规定 值时，第二控制器211控制第一换向阀203和第二换向阀202接通燃气热水器1和第一水 流通道2011之间的通路，并组成闭合水循环系统；也就是说,此时进水通道2131和出水通 道2132均被屏蔽；同时，第二控制器211控制第一循环泵204和第二循环泵205工作。如 图2所示，经燃气热水器1加热后的水流经第一水流通道2011，通过热交换，第二水流通道 2012内的冷水被加热，并传递给安装在室内的散热器5,从而给室内供暖。
[0041] 图3和图4所示为本发明的燃气热水器1和附加器3组配后形成的组件200的第 二实施方式。本实施方式中，燃气热水器1与第一实施方式中完全相同， 申请人:不再予以赘 述。附加器3包括第二外壳30,收容在第二外壳30内的热交换器301、第一换向阀302、第 一循环泵303、膨胀水箱304、安全阀305、补水阀306、流量传感器307、热敏电阻308、309、 和第二控制器310,以及延伸出第二外壳3的第二进水管32和第二出水管31。由于附加器 3中各独立构件所具有的功能与第一实施方式的附加器2中相应构件的功能类似，所示申 请人不会再一一详细介绍，以下将主要介绍由于各构件之间连接关系的改变而产生的功能 上的区别。
[0042] 附加器3的第二外壳30内设有第一水流管路（未标示）、第二水流管路312、和第 三水流管路。其中，第一水流管路用于液体连通热交换器301和燃气热水器1，第一水流通 道3011可以视为第一水流管路的一部分，第一水流管路包括通过第二进水管32流入、经第 一换向阀302、第一水流通道3011、第一循环泵303后流至第二出水管31的部分。
[0043] 第二水流管路312与外部水源连通，并输出加热后的生活用水；第二水流通道 3012构成该第二水流管路312的一部分；此外流量传感器312和热敏电阻308设置在第二 水流管路312内，分别用于检测第二水流管路312内的水流状态和水温。
[0044] 第三水流管路与散热器5构成封闭水循环系统，其包括进水通道3131和出水通道 3132。在本实施方式中，第一换向阀302同样可为三向阀，其中心口用于接收通过第二进水 管32流入的水流，两个侧口分别和第一水流通道3011与出水通道3132连通。第二控制器 310可控制第一换向阀303择一地接通第一水流通道3011与出水通道3132,也就是说，在 同一时刻仅容许第一水流通道3011与出水通道3132中的一个与燃气热水器1连通。
[0045] 膨胀水箱304和安全阀305与第三水流管路关联设置，如均与第三水流管路连通。 热敏电阻309设置在第三管路中，用于监测第三水流管路中的水温；补水阀306设置在进水 通道3131和第二水流管路312之间，以在第三水流管路和散热器5形成的封闭的水系统中 当水量不足时自动补水。
[0046] 与第一实施方式的主要区别在于，无论是在提供生活热水还是在中央供暖时，燃 气热水器1始终处于闭合的循环水路系统内，即只作为热源使用。其中，第一循环泵303可 以用来驱动液体在第一水流通道3011和燃气热水器1之间循环流动，还可以用来驱动液体 在第三水流管路和燃气热水器1之间循环流动。
[0047] 参照图3所示，此时组件200实现提供生活热水的功能。第二控制器211控制第 一换向阀303接通燃气热水器1和第一水流通道3011之间的通路，即在燃气热水器1和第 一水流通道3011之间形成封闭水路。如图中箭头所示，燃气热水器1加热后的热水通过第 一水流通道3011，经热交换后将热量传递给第二水流通道3012内的冷水，冷却后重新进入 燃气热水器1加热；而第二水流通道3012内被加热后的水输出以供给用户饮用或洗浴等。
[0048] 参照图4所示，此时组件200实现中央供暖的功能。第二控制器211控制第一换向 阀302接通燃气热水器1和出水通道3132,与此同时，第二控制器211控制第一循环泵303 驱动水流经燃气热水器1加热后通过第二进水管32、第一换向阀302、出水通道3132后，传 递给安装在室内的散热器5,以此来给室内供暖；冷却后的水再进入进水通道3131、第一循 环泵303后进入燃气热水器1加热，如此循环往复来实现中央供暖的功能。
[0049] 由于提供了具有中央供暖功能扩展的附加器，现有的燃气热水器可以通过简单的 升级就能取代传统的燃气锅炉，从而，对于用户而言，减少了升级所需投入资金，并且提高 了原有燃气热水器的利用率；而对于生产厂家而言，附加器的出现可以减少或取代传统燃 气锅炉的生产，进而大幅度地减少设计和制造的成本。
[0050] 在上述实施方式中，第二控制器实现附加器内各电气部件的控制，不过在其他实 施方式中，第二控制器也可以省去，而由第一控制器来控制附加器内的各电气部件，也就是 说，燃气热水器和附加器的运行均由第一控制器来控制。例如，燃气热水器和附加器之间通 过电连接器组件来进行通信，第一控制器可以控制第一换向阀可选择地接通第一水流通道 和燃气热水器之间的水流通路。此外，在图3和图4所示的第二实施方式中，第一换向阀 302设置在热交换器的第一水流通道3011的上游，并与出水通道3132连接，而在其他实施 方式中，第一换向阀302也可以设置在热交换器的第一水流通道3011的下游，并与进水通 道3131连接。
[0051] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0052] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1. 一种附加器，适用于附加到一燃气热水器上，并与外部的散热器连接来实现中央供 暖的功能，以及与外部水源连通并输出生活用水；其特征在于，该附加器包括： 第一水流管路，用于和燃气热水器液体连通； 第二水流管路和第三水流管路；其中第二水流管路和第三水流管路之一用于和外部散 热器连接，而第二水流管路和第三水流管路中的另一个用于和外部水源连通并输出生活用 水。
2. 根据权利要求1所述的附加器，其特征在于：该附加器还包括热交换器，所述热交换 器具有第一水流通道和第二水流通道；其中所述第一水流通道为第一水流管路的一部分， 第二水流通道为第二水流管路的一部分。
3. 根据权利要求2所述的附加器，其特征在于：所述第三水流管路包括进水通道和出 水通道；该附加器还包括与第一水流管路连接的用于接收来自于燃气热水器输入的第二进 水管和用于向燃气热水器输出的第二出水管、以及第一换向阀，所述第一换向阀可被控制 地使所述第二进水管择一地与所述第一水流通道和所述出水通道连通。
4. 根据权利要求3所述的附加器，其特征在于：当第二水流管路用于和外部水源连通 并输出生活用水时，该附加器还包括第二换向阀，所述第二换向阀可被控制地使所述第二 出水管择一地与所述第一水流通道和所述进水通道连通。
5. -种附加器和燃气热水器组件，其特征在于，该组件包括： 燃气热水器，包括第一外壳，收容在第一外壳内的燃烧器、主热交换器、风机、燃气比例 阀，以及延伸出第一外壳的第一进水管和第一出水管； 如权利要求1-4中任一项所述的附加器，所述附加器可附加到所述燃气热水器上，且 其第一水流管路与所述第一进水管和第一出水管液体连通。
【文档编号】F24H9/00GK104101092SQ201410305978
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年5月19日 优先权日:2012年5月19日
【发明者】托马斯·库普卡, 朱中芹 申请人:威能(无锡)供热设备有限公司