一种恒温供水系统的制作方法

1.本实用新型属于燃气热水器技术领域，具体涉及一种恒温供水系统。


背景技术：

2.随着人们生活水平的不断提高，对沐浴舒适性的追求越来越高。燃气热水器加热速度快，水量大，成为很多用户首选热水器类型，但是燃气热水器也存在水压不稳时水温波动大、用水过程中关水再开启水温波动大、冬季烧不热、夏季水温烫等固有问题。
3.为了解决上述问题，有些热水器加水量伺服调节阀调节水流量，但是单纯的加水量伺服阀成本较高，且效果不明显；有些厂家在热水器出水端加储水箱恒定出水温度，如专利号为cn201621370960.8(公告号为cn206269353u)的中国实用新型专利公开的《一种恒温型燃气热水器》所示，但是单纯的加储水箱，由于储水箱里冷水较多会减慢热水器出热水时间。
4.又如另一专利号为cn201710368998.4(公开号为cn107192118a)的中国发明专利申请公开的《一种热水器即开即热装置及其控制方法》所示，包括内含电加热装置的预热水箱，所述预热水箱的进水口通过进水管与热水器出水管连接，所述预热水箱的出水口通过出水管连接用水点，所述进水管与热水器出水管分别连接在温控阀的两端，所述温控阀的第三端通过出水支管与所述出水管连接，所述温控阀包括阀体，所述阀体内具有开有三个阀口的阀腔，所述三个阀口分别为与所述热水器出水管连接的入口、与所述预热水箱的进水口连接的第一通孔和与所述出水支管连接的第二通孔，所述阀腔内设置有用于开启或者封堵所述第一通孔的第一管路封头，所述第二通孔一侧设置有用于开启或者封堵所述第二通孔的第二管路封头，所述第一管路封头与所述第二管路封头的启、封状态相反。
5.该热水器即开即热装置控制方法包括以下步骤：
6.(1)、电加热装置上电工作，将所述预热水箱的水加热至设定温度；
7.(2)、热水器出水管流出的水温度大于或等于设定温度时，所述第一管路封头封堵所述第一通孔，所述第二管路封头打开所述第二通孔，热水器出水管通过所述温控阀与所述出水管连通，用于为用水点供热水；热水器出水管流出的水温度小于设定温度时，所述第一管路封头打开所述第一通孔，所述第二管路封头封堵所述第二通孔，热水器出水管通过所述温控阀与所述预热水箱连通，进入所述预热水箱内，所述预热水箱中的热水通过出水管用于为用水点供热水。
8.但是该热水器存在如下缺陷：1、当热水器出水管流出的水温度大于或等于设定温度时，热水器出水管通过温控阀直接与出水管相连通，即热水直接流出，但是在夏天如果水温过高时，该热水器无法进行调节；2、该热水器主要在于解决零冷水的问题，侧重于实现即开即热，但是在出水温度高于设定温度时，即使出现了水温波动，也无法进行调节，故该热水器对于缓冲水温波动的能力有限；3、该热水器的水箱中的水是电加热的，会存在电加热能力和燃气热水器温度波动匹配的一个问题，比如刚开始电热水器里的热水被管路里的冷水置换出来后，这时电热水器里是冷水还没来得及加热，燃气热水器出的水温就低于设定
温度了，就会导致出冷水；另外，当燃气热水器出水温度低于设定温度，可以先使用水箱里的恒温水，这样需满足理想条件：水箱内温度始终等于设定温度；4、该热水器的第一通孔和第二通孔只能是完全打开或完全关闭，无法对水流量进行调节，进而无法调节水流温度以适配夏天或冬天使用；5、夏季热水器低负荷运行时，换热管处容易产生冷凝水。


技术实现要素：

9.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能缓冲水温波动的恒温供水系统。
10.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种恒温供水系统，包括
11.燃气热水器，具有换热管；
12.水箱，沿水流方向，位于燃气热水器的下游；
13.出水管，沿水流方向，位于燃气热水器的下游；
14.外筒，内部具有腔室，所述外筒上开设有与腔室相流体连通的第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔与出水管相流体连通，所述第二通孔与水箱的进水口相流体连通，所述第三通孔与换热管的出水端相流体连通，且所述水箱的出水口和出水管相流体连通；
15.其特征在于，还包括
16.内筒，与外筒同轴向并能活动地设于腔室中，所述内筒具有内腔，所述内筒上开设有与内腔相流体连通的第一开口、第二开口以及第三开口，所述第一开口能和第一通孔相流体连通，所述第二开口能和第二通孔相流体连通，所述第三通孔和第三开口始终相流体连通；
17.驱动机构，与内筒驱动相连，用于带动内筒相对外筒产生位置变化，从而使第一开口至少局部对应第一通孔和/或第二开口至少局部对应第二通孔。
18.为了能够调节水流量，以使热水器在夏天或冬天工作时能够达到设定的水温，在所述第一开口和第一通孔保持错开的状态下，所述内筒能相对外筒活动从而改变第二开口和第二通孔的对应重合面积，即改变第二通孔的开度，冬季使用热水器因自来水进水温度低，当用户设置温度高时，热水器无法加热至目标温度，此时第一温度传感器检测到这一信号，反馈给电控器，电控器控制伺服电机驱动内筒移动，适量关小第二通孔开度，直至出水温度达到设定温度，同理，夏季使用时开大第二通孔开度。
19.因为在夏天热水器多低负荷运行更易产生冷凝水，而在冬季通常进水温度低，换热器内水温加热过高易产生水沸噪音，所述外筒上设有连通其腔室与换热管的靠近进水端的部位的第四通孔，所述内筒上设有与其内腔相流体连通的第四开口，在第二开口和第二通孔对应连通的状态下，所述第四开口和第四通孔对应连通，且第四通孔的开度变化趋势与第二通孔的开度变化趋势保持一致。在夏季时，进水温度高，第二通孔开至最大，此时第四开口和第四通孔对应连通，即旁通水流量调大，可使换热器内水温较高，就难以产生冷凝水，延长换热器的寿命；冬季运行进水温度低，第二通孔开度调小，第四通孔的开度也随之调小，此时旁通水流量调小，否则换热器内水温加热过高易产生水沸噪音。
20.为了提高热效率，在所述第一开口和第一通孔对应连通的状态下，所述第四开口和第四通孔错开。这样初始阶段第一通孔打开时旁通水路关闭，这样能够提高加热速度，使
水被快速加热，提高热效率；另外，旁通管的设置也能够降低停水温升。
21.为了便于调节第四通孔的开度，所述内筒能转动地设于外筒中，所述第四通孔呈圆形，所述第四开口的纵截面沿内筒周向逐渐减小。当第四开口与第四通孔错开时，第四通孔被完全关闭，当第四开口局部与第四通孔对应时，随着内筒的转动，因第四开口与第四通孔的重合面积在变化，故第四通孔的开度也在改变。
22.所述内筒可以通过多种移动方式相对外筒产生位置变化，所述内筒能轴向移动地设于外筒中。
23.所述驱动机构可以有多种结构形式，优选地，所述驱动机构包括电机以及与电机驱动相连的螺杆，所述螺杆沿内筒的轴向延伸，所述螺杆穿过内筒的端壁并与内筒螺纹连接。
24.所述内筒通过另一种移动方式相对外筒产生位置变化，所述内筒能转动地设于外筒中。
25.为了对内筒的转动角度进行限位，所述内筒的外周壁上沿其周向开设有限位槽，所述外筒的内周壁上设有被约束在限位槽中并能沿着限位槽移动的限位凸块。
26.与现有技术相比，本实用新型的优点：1、本实用新型设置有与热水器的换热管的出水端相流体连通的水箱，水箱能够起到缓冲水温波动的作用；2、并且第一开口至少局部能对应第一通孔，第二开口至少局部能对应第二通孔，如此本实用新型在热水器初始打开时，若设定水温与水箱内水温的差值在设定范围内，说明水箱中的水温较低，则打开第一通孔、关闭第二通孔，直接使水从出水管流出，因燃气热水器的加热速度较快，故热水能较快的产生并流出，即开即热；若水箱内水温与设定水温的差值不在设定范围内，说明水箱中的水温较高，则打开第二通孔、关闭第一通孔，如此热水器中的水经过水箱后流出，因热水器的水先经过水箱缓冲后再从出水管流出，那么无论是冷水还是热水，都会经过水箱的缓冲，达到恒温的作用；3、本申请的与水箱连通的第二通孔能够局部或全部打开，如此可通过调节第二通孔的开度，以调节水流量；冬季使用热水器因自来水进水温度低，当用户设置温度高时，热水器无法加热至目标温度，此时第一温度传感器检测到这一信号，反馈给电控器，电控器控制驱动机构驱动内筒，适量关小第二通孔开度，直至出水温度达到设定温度，同理，夏季使用时开大第二通孔开度。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
28.图2为图1中内筒和外筒的剖视图(第一通孔打开，第二通孔关闭)；
29.图3为图1中内筒和外筒的剖视图(第一通孔逐渐关闭，第二通孔逐渐打开)；
30.图4为图1中内筒和外筒的剖视图(第一通孔关闭，第二通孔打开)；
31.图5为图1中内筒和外筒的剖视图(第一通孔关闭，调节第二通孔开度)；
32.图6为图1的控制方法的流程图；
33.图7为本实用新型实施例2的结构示意图；
34.图8为图7中内筒、外筒和驱动机构的结构示意图；
35.图9为图7中内筒的结构示意图；
36.图10为图7中外筒的结构示意图；
37.图11为图8的分解示意图；
38.图12为图8的剖视图(第一通孔打开，第二通孔、第四通孔关闭)；
39.图13为图8的剖视图(第二通孔打开，第一通孔关闭)；
40.图14为图8的剖视图(第一通孔关闭，调节第二通孔开度)；
具体实施方式
41.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
42.实施例1
43.如图1～6所示，本优选实施例的恒温供水系统包括燃气热水器1、水箱2、出水管3、外筒4、内筒5和驱动机构6，燃气热水器1具有换热管11，水箱2上设有保温层23，用于对水箱2内的水进行保温，沿水流方向，外筒4、内筒5、水箱2以及出水管3均位于燃气热水器1的下游。
44.外筒4内部具有腔室40，外筒4上开设有与腔室40相流体连通的第一通孔41、第二通孔42和第三通孔43，第一通孔41与出水管3相流体连通，第二通孔42与水箱2的进水口21相流体连通，第三通孔43与换热管11的出水端相流体连通，且水箱2的出水口22和出水管3相流体连通。
45.内筒5与外筒4同轴向设置，并且内筒5在驱动机构6的驱动下能沿外筒4轴向移动，可以使内筒5的外径与外筒4的内径相适配。本实施例中，驱动机构6包括电机以及与电机驱动相连的螺杆62，螺杆62沿内筒5的轴向延伸，螺杆62穿过内筒5的端壁并与内筒5螺纹连接，电机驱动螺杆62转动，内筒5沿螺杆62轴向移动，从而相对于外筒4产生位置变化。
46.内筒5具有内腔50，内筒5上开设有与内腔50相流体连通的第一开口51、第二开口52以及第三开口53，第一开口51能和第一通孔41相流体连通，第二开口52能和第二通孔42相流体连通，第三通孔43和第三开口53始终相流体连通，本实施例中，第三通孔43开设在外筒4的端壁上，第三开口53开设在内筒5的端壁上，这样无论内筒5轴向移动至任何位置，第三通孔43都能和第三开口53保持连通。
47.如图2～5所示，内筒5在驱动机构6的作用下与外筒4有多种配合方式：如图2所示，第一通孔41打开，第二通孔42关闭；如图3所示，第一通孔41逐渐关闭，第二通孔42逐渐打开；如图4所示，第一通孔41关闭，第二通孔42打开；如图5所示，在第一通孔41关闭的状态下，通过内筒5的轴向移动，调节第二通孔42开度。
48.该供水系统还包括电控器7，出水管3上邻近出水端设有第一温度传感器81，水箱2上邻近其出水口的位置设有第二温度传感器82，第一温度传感器81和第二温度传感器82与电控器7的输入端电连接，电控器7的输出端与比例阀91、风机92、驱动机构6电连接。
49.如图6所示，本实施例的恒温供水系统的控制方法包括如下步骤：
50.(1)用户设定所需水温t；
51.(2)电控器7收集第二温度传感器82的信息并判断水箱2内水温度t2是否小于t，且二者之间(t2和之间t)的差值是否在设定范围，若是，则执行步骤(3)，若否，则执行步骤(9)；本实施例中，判断是否满足t-t2>＝5；
52.(3)电控器7控制驱动机构6工作，使第一通孔41打开、第二通孔42关闭，这样热水器中的水不经过水箱2、直接进入出水管3；
53.(4)电控器7控制比例阀91和风机92朝着设定水温t燃烧；
54.(5)电控器7收集第一温度传感器81的信息并判断出水管3内水流温度t1是否达到设定水温t，若是，则执行步骤(6)，若否，则返回继续执行步骤(4)；
55.(6)电控器7控制驱动机构6工作，缓慢关小第一通孔41、开大第二通孔42，此时流出热交换器的热水，部分从第一通孔41流出，部分从第二通孔42流入水箱2、和水箱2内的冷水混合后流出水箱2，然后与第一通孔41流出的水在出水管3混合，该过程中由于混入了水箱2里的冷水，出水温度传感器会检测到水温低于设定温度，将此信号反馈给电控器7，电控器7控制比例阀91和风机92适当增大燃烧负荷，确保出水温度基本不变，即步骤(7)；
56.(7)电控器7控制比例阀91和风机92朝着设定水温t燃烧；
57.(8)电控器7收集第二温度传感器82的信息并判断水箱2内水温度t2是否达到设定水温t，若是，则执行步骤(9)，若否，则返回继续执行步骤(7)；
58.(9)电控器7控制驱动机构6工作，使第一通孔41关闭、第二通孔42打开，此时热水器流出的所有水都经过水箱2后再流入到出水管3中，水箱2起到缓冲水温波动的作用，无论是热水器流出的水温过高或过低，都能经过水箱2进行缓冲，以保证最终从出水管3流出的水温度恒定。因为当用户家水压不稳定时，热水器反应滞后会造成热水器出水温度不稳定，增加水箱2后，当流经热交换器的热水很烫时进入水箱2后，经水箱2内的温水中和，使出水温度不至于烫到使用者，反之亦然。
59.热水器在夏天工作时，会出现即使已经是最小负荷燃烧，但是仍然出水温度过高；或者在冬天工作时，即使已经是最大负荷燃烧，但是仍然出水温度达不到设定温度，故本实施例能够实现：在第一开口51和第一通孔41保持错开的状态下，即第一通孔41关闭的状态下，内筒5能相对外筒4活动从而改变第二开口52和第二通孔42的对应重合面积，即调节第二通孔42的开度，以调节水流量，冬季使用热水器因自来水进水温度低，当用户设置温度高时，热水器无法加热至目标温度，此时第一温度传感器81检测到这一信号，反馈给电控器7，电控器7控制伺服电机驱动内筒5移动，适量关小第二通孔42开度，直至出水温度达到设定温度，同理，夏季使用时开大第二通孔42开度。
60.为了能够调节水流量以适应热水器在夏天或冬天工作，上述控制方法还包括如下步骤：
61.(10)在上述步骤(9)的状态下，电控器7判断用户是否设定水流量，若是，则电控器7控制驱动机构6工作，将第二通孔42的开度调节至设定的水流量，然后执行步骤(11)；若否，则直接执行步骤(11)；
62.(11)电控器7收集第二温度传感器82的信息，比较水箱2内水温度t2和设定温度t，并判断热水器的运行负荷：
63.(a)热水器处于最小负荷且水箱2内水温度t2大于设定温度t，则执行步骤(12)；
64.(b)热水器处于最大负荷且水箱2内水温度t2小于设定温度t，则执行步骤(13)；
65.(c)热水器未处于最大负荷或最小负荷，则执行步骤(14)；
66.(12)电控器7控制驱动机构6工作，调大第二通孔42的开度，然后执行步骤(14)；
67.(13)电控器7控制驱动机构6工作，调小第二通孔42的开度，然后执行步骤(14)；
68.(14)电控器7收集第一温度传感器81的信息并判断出水管3内水流温度t1是否达到设定水温t，若是，则继续保持、热水器输出稳定温度的热水；若否，则执行步骤(15)；
69.(15)电控器7控制比例阀91和风机92朝着设定水温t燃烧，然后执行步骤(14)。
70.电控器7可以先判断热水器是否处于最小负荷燃烧，如果是，则继续比较水箱2内水温度t2和设定温度t；如果不是，则判断是否处于最大负荷燃烧，如果是处于最大负荷燃烧，则继续比较水箱2内水温度t2和设定温度t；当然，也可先判断是否处于最大负荷燃烧，然后再判断是否处于最小负荷燃烧。
71.本实施例的内筒5和外筒4的结构可用于可以设置目标出水流量的燃气热水器1，比如用户习惯用5l/min的水流量洗热水澡，提前在热水器上进行了设定，水流量传感器检测水流量信号，反馈给电控器7，电控器7控制伺服电机调节三通调节阀使出水流量达到目标流量。
72.本实施例的供水系统恢复至初始状态条件：用户使用完热水后一段时间后(具体时间由水箱2保温性能、与环境温度温差等原因决定)，当水箱2出水口处的第二温度传感器82检测到水箱2内水温低于设定温度(比如说6℃)时，电控器7控制内筒5复位，使第一通孔打开41、第二通孔42关闭。
73.实施例2
74.如图7～14所示，实施例2与实施例1的区别在于：
75.1、本实施例中设有旁通管441，外筒4上设有连通其腔室40的第四通孔44，第四通孔44通过旁通管441与换热管11的靠近进水端的部位相流体连通，内筒5上设有与其内腔50相流体连通的第四开口54。
76.在第一开口51和第一通孔41对应连通的状态下，第四开口54和第四通孔44错开，换言之，初始阶段第一通孔41打开时旁通水路关闭，这样能够提高加热速度，使水被快速加热，提高热效率；另外，旁通管441的设置也能够降低停水温升。
77.在第二开口52和第二通孔42对应连通的状态下，第四开口54和第四通孔44对应连通，且第四通孔44的开度变化趋势与第二通孔42的开度变化趋势保持一致，换言之，第二通孔42的开度最大时，第四通孔44的开度也最大，此时旁通管441中的水流量最大；第二通孔42的开度最小时，第四通孔44的开度也最小，此时旁通管441中的水流量最小。本实施例中，第二通孔42快完全打开时(即第一通孔41快完全关闭时)，内筒5继续转动开始打开第四通孔44，第二通孔42完全打开时第四通孔44也完全打开。
78.本实施例中，第四通孔44呈圆形，第四开口54的纵截面(沿内筒5轴向的截面)沿内筒5周向逐渐减小，当第四开口54与第四通孔44错开时，第四通孔44被完全关闭，当第四开口54局部与第四通孔44对应时，随着内筒5的转动，因第四开口54与第四通孔44的重合面积在变化，故第四通孔44的开度也在改变。
79.因为在夏天热水器多低负荷运行更易产生冷凝水，而在冬季通常进水温度低，换热器内水温加热过高易产生水沸噪音，旁通管441能够解决这些问题：在夏季时，进水温度高，第二通孔42开至最大，此时第四开口54和第四通孔44对应连通，即旁通水流量调大，可使换热器内水温较高，就难以产生冷凝水，延长换热器的寿命；冬季运行进水温度低，第二通孔42开度调小，第四通孔44的开度也随之调小，此时旁通水流量调小，否则换热器内水温加热过高易产生水沸噪音。
80.2、内筒5的动作方式与实施例1不同：本实施例中，内筒5能沿自身轴线转动地设置在外筒4中，内筒5在驱动机构6的作用下周向转动，控制第一通孔41的启闭以及第二通孔42
的启闭。如图12所示，第一开口51和第一通孔41对应，第一通孔41打开，第二通孔42、第四通孔44均关闭；如图13所示，第二开口52和第二通孔42对应，第二通孔42打开，第一开口52和第一通孔41错开，第一通孔41关闭；如图14所示，在第一通孔41关闭的状态下，转动内筒5以调节第二通孔42开度。
81.如图9、10所示，内筒5的外周壁上沿其周向开设有限位槽45，外筒4的内周壁上设有被约束在限位槽45中并能沿着限位槽45移动的限位凸块55，以对内筒5的转动角度进行限制。驱动机构6为电机，输出端直接与内筒5驱动相连。
82.3、本实施例的驱动机构6为伺服电机，外筒4顶部盖设有阀盖45，电机的输出端穿过阀盖45与内筒5驱动相连；外筒4和内筒5之间设有密封圈46。
83.本实用新型所称的“流体连通”是指两个部件或部位(以下统一分别称为第一部位、第二部位)之间的空间位置关系，即流体(气体、液体或两者的混合)能从第一部位沿着流动路径流动或/和被运送到第二部位，可以是所述的第一部位、第二部位之间直接相连通，也可以是第一部位、第二部位之间通过至少一个第三者间接连通，该第三者可以是诸如管道、通道、导管、导流件、孔、槽等流体通道、也可以是允许流体流过的腔室或以上组合。