一种冷凝式即开即用开水机的制作方法

本实用新型属于生活用的燃气设备领域，具体涉及到一种冷凝式即开即用开水机。

背景技术：

目前，生活用的传统电、燃气开水机普遍存在以下缺陷：

1.产热慢，一般需要5min左右才能将水烧开，经常由于人多、使用频繁导致产生的热水温度不稳定，达不到沸点，不能持续提供开水；2.热效率低、能耗高，以100L燃气热水器为例，1h烧开100L水，需要消耗液化石油气2.3Kg左右；3.废气二氧化碳的排放量超过国家标准；4.普通的电、燃气开水器大部分采用储水式，开水箱中的水不能全部放出(因怕干烧，水龙头的位置比较高)，开水箱中总是装有陈旧剩余的开水，不利于健康。

如申请号为201420281279.0的实用新型专利公开了一种全自动即沸型强排冷凝式燃气开水机，包括进水系统、进气系统、燃烧系统和出水系统，上述各系统均与电脑控制器连接。其中，出水系统包括水箱和出水龙头，水箱上部设置有水位电极和消音器，水箱内部设置有温度探头和辅助电加热棒，水位电极、温度探头、辅助电加热棒分别与电脑控制器连接，水箱下部连接出水龙头。该实用新型的燃烧系统上设置防干烧装置，保证当燃烧室的温度达到一定的要求时将水、电、气断开，即该防干烧装置只是防止对燃烧室内的管道进行干烧。该实用新型通过设置水箱储存开水，水箱上设置有温度探头和辅助电加热棒，但是由于怕对水箱干烧，故水箱中的水不能全部放出，水箱中总是存在陈旧剩余的开水，反复烧开，形成不利于健康的千沸水。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种出水速度快、节能环保、健康安全的冷凝式即开即用开水机。

本实用新型的内容包括机壳、PLC控制器，和分别与PLC控制器连接的进水系统、进气系统、燃烧系统、出水系统，其特征在于，所述进水系统包括通过连接管顺序连接的进水口、水电磁阀Ⅰ、第一三通阀、水泵、水比例阀、水流量传感器和冷凝器，其中水电磁阀Ⅰ、水泵、水比例阀、水流量传感器分别与PLC控制器连接；

所述出水系统包括出水管，出水管上设置有温度探头，出水管通过第二三通阀分别与水电磁阀Ⅱ和水电磁阀Ⅲ连接，水电磁阀Ⅲ连通出水龙头，水电磁阀Ⅱ通过连接管连通第一三通阀，其中温度探头、水电磁阀Ⅱ、水电磁阀Ⅲ分别与PLC控制器连接。

本实用新型通过设置第二三通阀，使得出水管分别通过连接管连接水电磁阀Ⅱ和水电磁阀Ⅲ，当出水管上的温度探头探测到出水管内水的温度达到设定温度时，PLC控制器控制第二三通阀和水电磁阀Ⅱ、水电磁阀Ⅲ的通断，使水不能流至与水电磁阀Ⅱ之间的连接管，而是通过与水电磁阀Ⅲ之间的连接管，同时水电磁阀Ⅲ打开，打开出水龙头即可放出开水；当出水管上的温度探头探测到出水管内水的温度未达到设定温度时，PLC控制器控制第二三通阀和水电磁阀Ⅱ、水电磁阀Ⅲ的通断，使水不能通过与水电磁阀Ⅲ之间的连接管，而是通过与水电磁阀Ⅱ之间的连接管，同时水电磁阀Ⅱ打开，温度未达标的水即通过连接管和第一三通阀与进水口的冷水一起进入下一个加热循环，直到出水管上的温度探头探测到的水温达到设定温度才从出水龙头放出。

所述进气系统包括顺序通过连接管连接的进气口、燃气比例阀和进气管，进气管连接燃烧系统的燃烧室，所述燃气比例阀与PLC控制器连接。

所述燃烧系统从下往上依次包括燃烧室、热交换器、废气强排装置，所述燃烧室设置有意外熄火保护装置和脉冲点火装置，所述热交换器上设置有防干烧装置，热交换器的进水口与进水管的一端连接，进水管的另一端与冷凝器连接，热交换器的出水口与出水管连接，所述废气强排装置上设置有防烟道堵塞装置，所述意外熄火保护装置、脉冲点火装置、防干烧装置、废气强排装置和防烟道堵塞装置分别与PLC控制器连接。

优选的，所述废气强排装置为排气扇。

优选的，所述防干烧装置为温控器。

优选的，所述意外熄火保护装置为感应针。

优选的，所述防烟道堵塞装置为风压开关。

优选的，所述机壳上设置有显示屏。

使用时，按下显示屏上的启动键，设定好温度后，系统传递信号给PLC控制器，PLC控制器控制废气强排装置启动，同时PLC控制器控制水电磁阀Ⅱ关闭，控制水电磁阀Ⅰ、水泵和水比例阀打开，冷水依次通过进水口、第一三通阀、水泵、水比例阀、水流量传感器和连接管进入冷凝器。与此同时，当水流量传感器感应到有水流过时，水流量传感器传递信号给 PLC控制器，PLC控制器随即控制脉冲点火装置进行点火，若点火失败或意外熄火，意外熄火保护装置传递信号给PLC控制器，PLC控制器随即控制燃气比例阀关闭，停止进气；若点火成功，则PLC控制器控制燃气比例阀打开，燃气依次通过进气口、燃气比例阀和进气管进入燃烧室进行燃烧，燃气燃烧过程中产生的高热量烟气由废气强排装置抽出，与冷凝器内的冷水进行热交换，冷凝器内的冷水得到第一次预加热，之后通过进水管进入燃烧系统的热交换器，同时高温烟气与冷凝器内的冷水热交换后降温成低温烟气从排气口排出；燃气燃烧过程中产生的高热量的烟气为从冷凝器和进水管进入热交换器内的水进行二次加热，从而实现对水的快速加热。

水从热交换器内排出后，流入出水管，出水管上设置有温度探头。当温度探头探测到出水管内水温达到或高于设定的开水温度后，温度探头传递信号给PLC控制器，PLC控制器则控制水电磁阀Ⅱ保持关闭状态，同时控制水电磁阀Ⅲ打开，开水依次流过出水管、第二三通阀和水电磁阀Ⅲ，打开出水龙头即可放出开水。当温度探头探测到出水管内水温未达到设定的开水温度时，温度探头传递信号给PLC控制器，PLC控制器则控制水电磁阀Ⅲ关闭、水电磁阀Ⅱ打开，同时控制水比例阀自动减少水流量，水依次通过出水管、第二三通阀和水电磁阀Ⅱ，之后通过第一三通阀和从进水口进入的冷水一起进入下一个加热循环，直至温度探头探测到出水管内水温达到设定的开水温度时才从出水龙头排出。

当不再需要开水时，只需按下显示屏上的关闭键，系统就会传递信号给PLC控制器，PLC 控制器控制与之电连接的电元器件关停，再控制水电磁阀Ⅲ打开，将连接管和出水管内的余水排放干净，以确保下次使用时管道内的水是新鲜的，避免对上次使用的残存的陈旧开水再次加热使用，影响健康。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的冷凝式即开即用开水机产热速度快，正常使用5秒钟左右即可产生开水，实现即开即用，节约能源，同时，本实用新型无存水装置，从而避免了对留存剩余的开水反复加热导致不利于身体健康的情况。

2.本实用新型通过设置三通阀、水电磁阀和温度探头，当温度探头探测的水温未达到设定温度时，水在管道内循环流动加热，直至温度达标后才从出水龙头放出；当温度探头探测的水温达到设定温度时，水直接从出水龙头放出，从而确保从出水龙头放出的水都是温度达标的开水。

3.本实用新型通过设置水比例阀和燃气比例阀，虽然一年四季的自来水温不同，但是通过水比例阀和燃气比例阀之间的配合，自动调节水流量和燃气流量，从而保证了出水温度恒定。

附图说明

图1为本实用新型的外壳结构示意图。

图2为本实用新型的内部结构示意图。

在图中，1防烟道堵塞装置，2热交换器，3意外熄火保护装置，4脉冲点火装置，5温度探头，6燃烧室，7水电磁阀Ⅲ，8第二三通阀，9水电磁阀Ⅱ，10第一三通阀，11水电磁阀Ⅰ，12进水口，13水泵，14水比例阀，15燃气比例阀，16进气口，17PLC控制器，18 水流量传感器，19出水龙头，20进气管，21防干烧装置，22冷凝器，23废气强排装置，24 排气口，25进水管，26出水管，27机壳，28显示屏。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型的冷凝式即开即用开水机包括机壳27、PLC控制器17，和分别与PLC控制器17连接的进水系统、进气系统、燃烧系统和出水系统，所述进水系统包括通过连接管顺序连接的进水口12、水电磁阀Ⅰ11、第一三通阀10、水泵13、水比例阀14、水流量传感器18和冷凝器22，其中水电磁阀Ⅰ11、水泵13、水比例阀14、水流量传感器18 分别与PLC控制器17连接；

所述出水系统包括出水管26，出水管26上设置有温度探头5，出水管26通过第二三通阀8分别与水电磁阀Ⅱ9和水电磁阀Ⅲ7连接，水电磁阀Ⅲ7连通出水龙头19，水电磁阀Ⅱ9 通过连接管连通第一三通阀10，其中温度探头5、水电磁阀Ⅱ9、水电磁阀Ⅲ7分别与PLC控制器17连接。

优选的，所述冷凝器22内有S型排列的金属波纹管，优选为铜管，吸热快，可以快速吸收热量，为管道中的冷水进行预加热，实现快速的热传递。

本实用新型的PLC控制器，其控制与之连接的各部件的何时通断和关闭为现有技术，不单独说明。

本实用新型通过设置第二三通阀8，使得出水管26分别通过连接管连接水电磁阀Ⅱ9和水电磁阀Ⅲ7，当出水管26上的温度探头5探测到出水管26内水的温度达到设定的开水温度时，PLC控制器17控制水电磁阀Ⅱ9关闭、水电磁阀Ⅲ7打开，使开水不能流向水电磁阀Ⅱ9 方向，而是流向与水电磁阀Ⅲ7之间的连接管，打开出水龙头19即可放出开水；当出水管26 上的温度探头5探测到出水管26内水的温度未达到设定的开水温度时，PLC控制器17控制水电磁阀Ⅱ9打开、水电磁阀Ⅲ7关闭，使水不能流向水电磁阀Ⅲ7方向，而是流向与水电磁阀Ⅱ9之间的连接管，同时PLC控制器17控制水比例阀14减小水流量，温度未达标的水即通过连接管和第一三通阀10与从进水口12和电磁阀Ⅰ11进入的冷水一起进入下一个加热循环，直到出水管26上的温度探头5探测到出水管26内的水温达到设定的开水温度水才从出水龙头19放出。

所述进气系统包括顺序通过连接管连接的进气口16、燃气比例阀15和进气管20，进气管20连接燃烧系统的燃烧室6，所述燃气比例阀15与PLC控制器17连接。

所述燃烧系统从下往上依次包括燃烧室6、热交换器2、废气强排装置23，所述燃烧室6 设置有意外熄火保护装置3和脉冲点火装置4，所述热交换器2上设置有防干烧装置21，热交换器2的进水口与进水管25的一端连接，进水管25的另一端与冷凝器22连接，即热交换器2的进水口通过进水管25连接冷凝器；热交换器2的出水口与出水管26连接，所述废气强排装置23上设置有防烟道堵塞装置1，所述意外熄火保护装置3、脉冲点火装置4、防干烧装置21、废气强排装置23和防烟道堵塞装置1分别与PLC控制器17连接。

优选的，所述废气强排装置23为排气扇，用于排出燃烧室6内燃气燃烧产生的废气，此时废气中二氧化碳含量已经很低，且远低于国家的排放标准，环保性好。

本实用新型的热交换器2为翅式换热器，买自湖南楚能环保科技有限公司，型号为SRZ 型。采用翅式换热器目的是增大与燃烧室3内高温烟气的接触面积，吸热快，可以快速吸收热量，为管道中的水进行加热，实现快速的热传递。

优选的，所述防干烧装置21为温控器，用于监测热交换器2内水的温度，当温度达到或超过设定温度时，自动传递信号给PLC控制器17，PLC控制器17控制水电磁阀Ⅰ11、水泵 13、水比例阀14和燃气比例阀15关闭。

优选的，所述意外熄火保护装置3为感应针，若点火失败或燃烧过程中意外熄火，感应针感应不到火焰，意外熄火保护装置3就传递信号给PLC控制器17，PLC控制器17随即控制燃气比例阀15关闭，停止进气。

优选的，所述防烟道堵塞装置1为风压开关，其安装在废气强排装置23的附近，与PLC 控制器17电连接，用于检测废气强排装置23是否正常启动，若废气强排装置23出现故障没有正常启动，防烟道堵塞装置1则传递信号给PLC控制器17，PLC控制器17随即控制整个设备断电，由此避免由于燃烧室内持续高温带来的安全隐患。

优选的，所述机壳27上设置有显示屏28，显示屏28上设置有启动键、关闭键，以及升温键、降温键，便于操作。

使用之前的准备工作：

燃气的进气口16与外界天然气源(或液化气源)连通，进水口12与自来水管连通，PLC 控制器17通过电源插头与外部电源电连接。

本实用新型的工作过程如下：

按下显示屏28上的启动键，同时利用升温键、降温键设定好所需要的水温，启动键启动后，PLC控制器17控制废气强排装置23启动，抽排燃烧室6内残余的燃气，防止后续点火出现燃爆现象。

PLC控制器17控制水电磁阀Ⅱ9关闭，水电磁阀Ⅰ11、水泵13和水比例阀14打开。冷水从进水口12进入，水流通过第一三通阀10只能向水泵13方向流去，冷水通过水比例阀 14、水流量传感器18及连接管之后进入冷凝器22。

与此同时，当水流量传感器18感应到有水流过时，水流量传感器18传递信号给PLC控制器17，PLC控制器17随即控制脉冲点火装置4进行点火，若点火失败或意外熄火，意外熄火保护装置3传递信号给PLC控制器17，PLC控制器17随即控制燃气比例阀15关闭，停止进气；若点火成功，则PLC控制器17控制燃气比例阀15打开，燃气通过进气口16、燃气比例阀15及进气管20进入燃烧室6进行燃烧，废气强排装置23一直在抽排燃烧室6内燃气燃烧过程产生的高热量烟气，为冷凝器22内的冷水进行第一次预加热，与冷凝器22内的冷水进行热量交换后变成低温烟气，之后通过排气口24排到空气中；水从冷凝器22中排出时，通过进水管25进入燃烧系统的热交换器2，燃气燃烧过程中产生的高热量的烟气为进入热交换器2内的水进行二次加热，从而实现对水的快速加热。

水从热交换器2内排出后，流入出水管26，出水管26上设置有温度探头5。

当温度探头5探测到出水管26内水温达到或高于设定的开水温度后，PLC控制器17控制水电磁阀Ⅱ9保持关闭状态，同时水电磁阀Ⅲ7打开，开水依次通过出水管26、第二三通阀8和水电磁阀Ⅲ7，打开出水龙头19即可放出开水。

当温度探头5探测到出水管26内水温未达到设定的开水温度时，PLC控制器17控制水电磁阀Ⅲ7关闭，同时水电磁阀Ⅱ9打开，水比例阀14自动减少水流量，水依次通过出水管 26、第二三通阀8和水电磁阀Ⅱ9，之后通过第一三通阀10和从进水口12进入的冷水一起进入下一个加热循环，直至温度探头5探测到出水管26内水温达到设定的开水温度时才从出水龙头19排出。

当不再需要开水时，只需按下显示屏28上的关闭键，PLC控制器17控制与之电连接的电元器件关停，再控制水电磁阀Ⅲ7打开，将连接管和出水管26内的余水排放干净，以确保下次使用时管道内的水是新鲜的，避免对上次使用的残存的陈旧开水再次加热使用，影响健康。

本实用新型中，PLC控制器17通过温度探头5探测到的水温控制燃气比例阀15进气量的大小，当水温未达到设定的开水温度时进行大火燃烧，当水温达到设定的开水温度时自动减少气流量进行小火燃烧，从而保证出水温度的恒定。