燃气热水器和燃气热水器的控制方法与流程

[0001]
本发明涉及电器领域，具体而言，涉及一种燃气热水器和燃气热水器的控制方法。


背景技术：

[0002]
燃气热水器是一种通过燃烧燃气对冷水进行加热的设备。目前，大部分燃气热水器采用的燃烧方式为有焰燃烧，燃烧过程中容易排放大量的有害气体，如co(一氧化碳)和nox (氮氧化合物)，不仅会危害人身安全还污染环境。因此，采用安全、燃烧效率高的催化燃烧方式成为燃气热水器技术发展的方向。
[0003]
但是，目前传统燃气热水器使用的接触式离子检测器等来监测是否熄火，但催化燃烧为无焰燃烧，其传热途径主要以红外线辐射为主,因此，接触式离子检测器对催化燃烧检测是无效的，虽然接触式热电偶可以监测催化燃烧是否达到催化剂的起燃温度与无焰燃烧状态，但是,接触式热电偶的成本高，并且，催化燃烧器意外熄灭后可能存在检测滞后等问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种燃气热水器，该燃气热水器通过燃气比例阀的电流大小与风机转速的关系，实现对燃气热水器的控制。
[0005]
本发明还提出了一种可以对上述燃气热水器进行控制的燃气热水器的控制方法。
[0006]
根据本发明实施例的燃气热水器包括：换热器、催化燃烧器、预热燃烧器、预混腔、风机以及燃气比例阀，所述换热器内具有换热部，所述换热器连接有进水管和出水管，所述换热器至少部分地位于所述催化燃烧器的上方，所述预热燃烧器与所述催化燃烧器相对设置，所述预热燃烧器用于预热所述催化燃烧器，所述预混腔用于混合空气和燃气，所述预热燃烧器设置在所述预混腔的出气侧，所述预混腔连接有空气进气管路和燃气进气管路，所述风机设置在所述空气进气管路上，用于控制空气供给，所述风机上设置有风机转速检测器，所述燃气比例阀设置在所述燃气进气管路上，用于控制燃气供给。
[0007]
根据本发明实施例的燃气热水器，在无需设置接触式热电偶的情况下，燃气热水器通过对燃气比例阀的开度大小以及风机的转速进行检测，便可实现对预热燃烧器与催化燃烧器的工作状态进行控制，从而实现对燃气热水器的工作状态进行控制，并且，还可以保证燃气热水器的成本较低。
[0008]
根据本发明的一些实施例，所述燃气比例阀的电流大小与阀门开度成正相关，所述阀门开度与燃气供给量成正相关，所述风机转速与空气供给量成正相关。
[0009]
进一步地，所述燃气比例阀的电流大小与所述燃气热水器的产热水能力成正相关，所述风机转速与产热水能力成正相关。
[0010]
进一步地，所述燃气比例阀的电流大小与所述燃气热水器的产热水能力成正比，所述风机转速与产热水能力成正比。
[0011]
具体地，在所述预热燃烧器上进行点火燃烧，以对所述催化燃烧器进行预热，此时对应所述燃气比例阀的某一电流时的风机转速为r2；预热所述催化燃烧器完毕后，所述催化燃烧器完全进入无焰燃烧状态，无焰燃烧状态下对应所述燃气比例阀的所述某一电流时的风机转速为r1，r1、r2满足关系式：r1>r2。
[0012]
进一步地，所述燃气热水器的产热水能力与所需的所述燃气比例阀的电流、风机转速 r1、风机转速r2之间的对应关系设计以程序固化至所述燃气热水器的燃烧系统控制单元。
[0013]
根据本发明另一方面实施例的上述燃气热水器的控制方法，步骤如下：步骤s1、预热控制子程序；步骤s2、检测风机转速和实时产热水能力，若风机转速≥设定的风机转速r1 且实时产热水能力≥设定的产热水能力，则进入步骤s3，否则重新进入步骤s1；步骤s3、催化燃烧控制子程序；
[0014]
步骤s4、检测风机转速和实时产热水能力，若风机转速≤设定的风机转速r2且实时产热水能力＜设定的产热水能力，则进入步骤s5，否则重新进入步骤s3；步骤s5、熄火控制子程序。
[0015]
进一步地，所述预热控制子程序、所述催化燃烧控制子程序以程序固化至所述燃气热水器的燃烧系统控制单元。
[0016]
具体地，所述实时产热水能力与所述进水管的进水温度、所述出水管的出水温度以及经过所述换热器的水流量有关。
[0017]
进一步地，所述出水温度与所述进水温度的差值为温升量，在所述水流量为定值时，所述实时产热水能力与所述温升量成正比；在所述温升量为定值时，所述实时产热水能力与所述水流量成正比。
[0018]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0019]
图1是燃气热水器的简化示意图；
[0020]
图2是燃气热水器的控制方法的流程示意图；
[0021]
图3是风机在r1与r2转速下以及燃气比例阀在某一电流i下，燃气热水器产热水的能力关系图。
[0022]
附图标记：
[0023]
燃气热水器10、换热器1、进水管2、出水管3、催化燃烧器4、预热燃烧器5、预混腔6、风机7、燃气比例阀8、燃烧系统控制单元9。
具体实施方式
[0024]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是
指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0026]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027]
下面结合图1-图3详细描述根据本发明实施例的燃气热水器10。
[0028]
参照图1所示，根据本发明实施例的燃气热水器10可以包括：换热器1、催化燃烧器 4、预热燃烧器5、预混腔6、风机7以及燃气比例阀8。
[0029]
如图1所示，换热器1内具有换热部，用于将换热器1中的热量传递给冷水，从而将水进行加热，换热器1连接有进水管2和出水管3，进水管2与冷水管连接，出水管3与水龙头或其他出水口连接，进水管2中的冷水经过换热器1后从出水管3流出，从而实现燃气热水器10可以持续地对冷水进行加热，满足用户对热水的使用需求。
[0030]
进一步地，换热器1至少部分地位于催化燃烧器4的上方，催化燃烧器4可以对燃气进行催化燃烧，进而释放热量，因此，换热器1至少部分地位于催化燃烧器4的上方可以对催化燃烧器4释放的热量进行充分吸收。
[0031]
具体地，如图1所示，预热燃烧器5与催化燃烧器4相对设置，预热燃烧器5用于预热催化燃烧器4，催化燃烧器4以及预热燃烧器5均可以对燃气进行燃烧反应，其中，预热燃烧器5为明火燃烧，预热燃烧器5为无焰燃烧，在具体实施例中，预热燃烧器5燃烧所产生的热量一部分用于加热换热器1，另一部分用于加热催化燃烧器4，因此，预热燃烧器5与催化燃烧器4相对设置，可以使催化燃烧器4能够尽快进入到工作状态，当催化燃烧器4到一定的温度后，预热燃烧器5上的明火熄灭，燃气在催化燃烧器4上实现自持式的无焰燃烧，催化燃烧器4燃烧所释放的热量一方面可以维持催化燃烧器4自身所需的起燃温度，另一方面对换热器1进行加热，无焰燃烧时较为柔和平稳，且噪音低，从而保证燃气热水器10在工作时对外界环境较为友好，进而保证燃气热水器10的使用更加环保、安全舒适。
[0032]
进一步地，预混腔6用于混合空气和燃气，预热燃烧器5设置在预混腔6的出气侧，预混腔6连接有空气进气管路和燃气进气管路，也就是说，空气与燃气分别通过空气进气管路与燃气进气管路进入到预混腔6中进行混合，从而形成燃气混合气，并且预混腔6中的燃气混合气与预热燃烧器5发生接触进行燃烧，从而释放热量。
[0033]
进一步地，如图1所示，风机7设置在空气进气管路上，用于控制空气供给，风机7 上设置有风机转速检测器，燃气比例阀8设置在燃气进气管路上，用于控制燃气供给。
[0034]
具体地，燃气比例阀8的阀门开度与燃气供给量成正相关，风机7转速与空气供给量成正相关，也就是说，燃气比例阀8的开度越大，进入到燃气进气管路中的燃气越多，因此，通过对燃气比例阀8的开度大小的控制，可以控制进入到燃气进气管路中的燃气量，同时，风机7转速越快，进入到空气进气管路中的空气越多，风机7上的风机转速检测器可以对风机7的转速进行检测，从而可以实现间接地对空气的进气量进行检测，并且，风机7吸入的空气还可以将预热燃烧器5与催化燃烧器4燃烧产生的废气排出燃气热水器10。
[0035]
在具体实施例中，预热燃烧器5由于为明火燃烧，因此，预热燃烧器5进行工作需要
保证燃气混合气中燃气的含量较多，而催化燃烧器4为无焰催化燃烧，燃气混合气中燃气含量较少，便可保证催化燃烧器4进行工作。因此，通过控制风机7的转速以及燃气比例阀8的开度，便可对燃气混合气中燃气与空气的含量进行控制，进而实现对预热燃烧器5 与催化燃烧器4的工作状态进行控制。
[0036]
具体地，当燃气热水器10开始进行工作时，风机7的转速较低，燃气比例阀8打开，此时，预混腔6中的燃气混合气中燃气的含量较多，预热燃烧器5点火后进行明火燃烧，从而对换热器1与催化燃烧器4进行加热，当催化燃烧器4达到工作温度时，催化燃烧器 4对燃气混合气进行催化燃烧，从而对换热器1进行加热，此时，风机7的转速加快，因此，预混腔6中的燃气混合气中燃气的含量变少，预热燃烧器5由于需要所供燃气混合气中燃气含量不足而停止燃烧，催化燃烧器4可以继续保持工作，因此，当燃气热水器10需要停止工作时，通过对风机7转速与燃气比例阀8的开度大小进行检测，来判断燃气热水器10是否需要停止燃烧运转，并停止燃气的供应，从而通过检测燃气比例阀8的开度大小与风机7转速，实现了对预热燃烧器5与催化燃烧器4的工作状态进行控制。
[0037]
需要说明的是，经过预热燃烧器5燃烧过的燃气为不完全燃烧，即燃气燃烧不充分，因此，预热燃烧器5燃烧排出的废气中包含有害气体，如co(一氧化碳)和nox(氮氧化合物)，催化燃烧器4中含有催化物，催化物可以与未充分燃烧的燃气进行化学反应，从而可以降低燃气的燃点，进而在燃烧器中对未充分燃烧的燃气进行燃烧，保证燃气的充分燃烧，从而保证燃气被氧化分解为co2(二氧化碳)和h2o(水)，分解的co2从出气侧排出，进而保证燃气热水器10的有害气体零排放。
[0038]
根据本发明实施例的燃气热水器10，在无需设置接触式热电偶的情况下，燃气热水器 10通过对燃气比例阀8的开度大小以及风机7的转速进行检测，便可实现对预热燃烧器5 与催化燃烧器4的工作状态进行控制，从而实现对燃气热水器10的工作状态进行控制，并且，还可以保证燃气热水器10的成本较低。
[0039]
进一步地，燃气比例阀8的电流大小与阀门开度成正相关，也就是说，燃气比例阀8 的电流大小与燃气比例阀8的阀门开度具有正向关联，即存在燃气比例阀8的电流越大，燃气比例阀8的阀门开度则越大的关系，因此，通过检测燃气比例阀8的电流大小，便可检测燃气比例阀8的开度大小，从而对燃气进入到燃气进气管路的含量进行检测。
[0040]
进一步地，燃气比例阀8的电流大小与燃气热水器10的产热水能力成正相关，风机7 转速与产热水能力成正相关。
[0041]
进一步地，燃气比例阀8的电流大小与燃气热水器10的产热水能力成正比，风机7转速与产热水能力成正比。也就是说，燃气比例阀8的电流大小越大，即燃气比例阀8的开度越大，燃气热水器10的产热水能力越强，风机7的转速越快，燃气热水器10的产热水能力越强。
[0042]
具体地，在预热燃烧器5上进行点火燃烧，以对催化燃烧器4进行预热，此时对应燃气比例阀8的某一电流时的风机7转速为r2；预热催化燃烧器4完毕后，催化燃烧器4完全进入无焰燃烧状态，无焰燃烧状态下对应燃气比例阀8的某一电流时的风机7转速为r1， r1、r2满足关系式：r1>r2，其中，风机7在r1与r2转速下以及燃气比例阀8在某一电流i下，燃气热水器10产热水的能力关系如表1所示。
[0043]
如图3所示，燃气比例阀8在某一电流i下，当风机7转速为r2时，预混腔6中燃气混
合气中燃气的含量较高，因此，预热燃烧器5可进行明火燃烧，随着催化燃烧器4到达工作温度，将风机7转速调大至r1，此时，预混腔6中燃气混合气中燃气的含量降低，预热燃烧器5无法进行燃烧，仅催化燃烧器4进行燃烧，此过程中，燃气热水器10的产热水能力不变。
[0044]
进一步地，燃气热水器10的产热水能力与所需的燃气比例阀8的电流、风机7转速r1、风机7转速r2之间的对应关系设计以程序固化至燃气热水器10的燃烧系统控制单元9，风机转速检测器对风机7的转速进行检测，并将数据传递给燃烧系统控制单元9，以进一步判断风机7运转的状态，进而燃气热水器10的燃烧系统控制单元9根据所检测的风机7 转速信号以及燃气比例阀8的电流i来判断排风机7的风机7转速是否达到r1线，风机7 转速为r1且符合燃气比例阀8的电流i的所对应产热水能力，即燃气热水器10已经进入无焰燃烧状态，当无焰燃烧器熄灭时，燃气热水器10的风机7转速达到r2线以及当前热水产率小于燃气比例阀8的电流i的所对应产热水率时，来判断是否需要停止燃烧运转，并停止燃气的供应，以确保设备及使用者的安全，从而实现燃气热水器10对预热燃烧器5 与催化燃烧器4的工作状态进行检测与控制。
[0045]
如图2所示，根据本发明另一方面实施例的上述燃气热水器10的控制方法，步骤如下：
[0046]
步骤s1、预热控制子程序；
[0047]
步骤s2、检测风机7转速和实时产热水能力，若风机7转速≥设定的风机7转速r1 且实时产热水能力≥设定的产热水能力，则进入步骤s3，否则重新进入步骤s1；
[0048]
步骤s3、催化燃烧控制子程序；
[0049]
步骤s4、检测风机7转速和实时产热水能力，若风机7转速≤设定的风机7转速r2 且实时产热水能力＜设定的产热水能力，则进入步骤s5，否则重新进入步骤s3；
[0050]
步骤s5、熄火控制子程序。
[0051]
也就是说，当燃气热水器10开始工作后，预热控制子程序启动，此时，风机7开始工作，燃气比例阀8打开，预热燃烧器5点火开始燃烧，直至催化燃烧器4开始工作，预热燃烧器5停止工作，在此过程中，风机7转速从r2逐渐升至r1；此时对风机7转速和实时产热水能力进行检测，若风机7转速≥设定的风机7转速r1且实时产热水能力≥设定的产热水能力，则说明催化燃烧器4工作正常，燃气热水器10产热水能力较强，否则需要重新对预热控制子程序进行启动，直至满足风机7转速≥设定的风机7转速r1且实时产热水能力≥设定的产热水能力的条件；随后进入催化燃烧控制子程序，风机7转速从r1逐渐降至r2，燃气热水器10的产热水能力下降，此时对风机7转速和实时产热水能力进行检测，若风机7转速≤设定的风机7转速r2且实时产热水能力＜设定的产热水能力，则说明燃气热水器10可停止燃烧运转，并停止对燃气的供应，否则需要重新对催化燃烧控制子程序进行启动，直至满足风机7转速≤设定的风机7转速r2且实时产热水能力＜设定的产热水能力的条件；然后启动熄火控制子程序，停止催化燃烧器4的运转，并停止燃气的供应，确保燃气热水器10及使用者的安全。
[0052]
进一步地，预热控制子程序、催化燃烧控制子程序以程序固化至燃气热水器10的燃烧系统控制单元9，从而保证燃烧系统控制单元9对风机7转速与燃气比例阀8进行检测后，可以执行对应的子程序系统，进而实现对燃气热水器10工作状态的控制。
[0053]
具体地，实时产热水能力与进水管2的进水温度、出水管3的出水温度以及经过换热器1的水流量有关。
[0054]
进一步地，出水温度与进水温度的差值为温升量，在水流量为定值时，实时产热水能力与温升量成正比；在温升量为定值时，实时产热水能力与水流量成正比，也就是说，在水流量为定值时，产热水能力越强，出水温度与进水温度的温升量越大；在温升量为定值时，实时产热水能力越强，水流量则越大。
[0055]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0056]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。