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一种即热式燃气热水器
申请号	CN201610537944.1	申请日	2016-07-09	公开(公告)号	CN106679152A	公开(公告)日	2017-05-17
申请人	西北工业大学;			发明人	张佳楠; 党建军; 莫慧黠; 黄标; 闵智勇;
摘要	本发明涉及一种即热式燃气热水器，它是由燃气加热装置、温度控制系统及液位控制系统三大部分组成；其特征是：燃气加热装置的出水管路下游顺序布置一个温度控制系统和一个两位三通电磁阀，两位三通电磁阀引出两条支路，一条通过回流管道连接回流泵接入燃气加热装置的冷水管入口，为实现热水器启动初期管内冷水回收循环和再加热；另一条连接水管至末端水龙头，此支路还并联有液位控制系统，为实现热水器启动初期即时供热水和用水结束后管道热水的回收。温度控制系统根据水管内水温做通/断电判断并同时给给水泵、回流泵和两位三通电磁阀供电。本发明结构简单，适用性强，尤其对于“频开关，短开通”的使用工况来说节水效果明显。
权利要求	1.一种即热式燃气热水器，由燃气加热装置、温度控制系统、液位控制系统三大部分组成；其特征在于：在燃气加热装置出水管道下游顺序安装一个温度控制系统和一个两位三通电磁阀，两位三通电磁阀引出两条支路，一条由回流管道连接回流泵接入燃气加热装置的冷水管入口以实现冷水回流，另一条连接水管至末端水龙头，同时两位三通电磁阀下游的水龙头支路上并联液位控制系统以实现即热出水。 2.根据权利要求1所述的一种即热式燃气热水器，其特征在于所述的温度控制系统由外接电源、温控开关、第一继电器、两位三通电磁阀、第二继电器、回流泵、第三继电器组成；其中温控开关需要外接电源供电，它比传统开关内部多串联了一个热电偶触片，将热电偶触片固定封堵在燃气加热装置出水管内部，在外接供电的基础上可以实现根据水温触发温控开关的通断电动作；接通外接电源的温控开关一路经第一继电器连接两位三通电磁阀，一路经第二继电器连接液位控制系统的给水泵，一路经第三继电器连接回流管路中的回流泵，其中两位三通电磁阀具体是一个连接于温控模组下游的电磁换向阀，定义上电接通回流支路，断电接通直出支路，可实现借助温控开关的通断电动作进行管路切换。 3.根据权利要求1所述的一种型即热式燃气热水器，其特征在于所述液位控制系统由保温储水箱、液位传感器、单片机模组、电磁气阀、交流电源、电源适配器、放大器、给水泵、压力单通阀及电磁气阀和若干管路组成；其中储水箱封堵盖上固定插有气管、水管和液位传感器，三者接口都通过密封圈密封确保保温效果良好；气管在水箱内端位置高于最高液位，外端连接电磁气阀，水管在水箱内端接触水箱底部，外端经过给水泵连接至两位三通电磁阀下游的直出支路，压力单通阀与给水泵反向并联可以实现水箱供水和蓄水过程的顺利进行；其中液位传感器具体为一个由法兰盘和支架轴支撑于水箱封盖的具有高低位双探头的液位开关，液位传感器信号线经过单片机、放大器和继电器最终连接于气管上的电磁气阀，其中对单片机模组定义当液位触及指定水位时输出高/低电平，经放大器和继电器实现对电磁气阀的通断电控制；所述液位控制系统中液位传感器、单片机模组需要通过交流电源经电源适配器转接持续供电。
说明书全文	一种即热式燃气热水器技术领域 [0001] 本发明涉及燃气热水器领域，具体为一种即热式节能燃气热水器。背景技术 [0002] 为了响应国家节能减排的号召，节约已经成为每一个人日常生活中都不得不认真面对和思考的问题。现如今随着人们生活水平的提高，热水器已经成为生活必备的家用电器，尤其是即热热水器，可以即刻产出热水，又不局限于人数，成为很多家庭及商铺的首选。现在市面上成熟的即热热水器基本上分为电热水器和燃气热水器两大类，电热水器绝大多数采用大功率电加热设备，将电能直接转化为热能，这样虽然原理简单也卫生方便，但是从能源品质来说，将电转化为热非常的不划算，况且耗电量惊人，往往达到15kw以上。而燃气即热热水器采用燃烧的方式加热冷水，比较节能，燃气价格也便宜很多，但是燃气热水器有一个明显的缺点，那就是启动较慢，需要持续供应冷水片刻(约20秒)，才能稳定工作。那么对于像洗手间、理发店这种频繁开关，短供水，人数多的工作情况，热水难以及时供应，只能无数次等待冷水白白流失直到燃气热水器启动，非常不应该。 [0003] 发明专利CN104913512A基于电加热技术，公开了一种“基于多发热杯联合加热装置”，配合管阀及控制部件可以实现即刻加热冷水和混水流出，但是该热水器归根到底还是采用电加热，并没有解决耗电量巨大的问题。现有公开的热水器技术中，专利CN203757992U公开了一种基于螺旋磁场的即热热水器。原理上，该热水器技术内容属于电磁加热技术，比电热式热水器省电70％，但是市面上电磁加热设备由于加工技术和材料等原因，还局限在电磁炉等小型电热设备的水平，市场上现有的电磁热水器厂家寥寥无几，关键的技术指标也并不明确，离广泛应用还有距离。现有市面上较新型的空气热水器，原理类似于空调的制热挡，质量比较好的热水器产品制热系数可达3.7甚至4，比传统的电热水器节电70％以上，然而其摆脱不了储热式热水器的通病——容积有限，用完需要重新烧。可见经过市场的检验，燃气热水器目前仍然是市场上最受欢迎的热水器之一，因为其加热稳定性好，相对节能，而且燃气的价格低于电价，一系列因素决定了它的高市场占有度。它的缺陷——启动慢，启动过程浪费冷水等问题如果能够得到有效改进，那么燃气热水器则具有更大的使用价值。总而言之，燃气热水器更具有改进潜力。发明内容 [0004] 要解决的技术问题 [0005] 为避免使用耗电量巨大的电加热技术，并尽可能的让系统简单，广泛适用于家用、理发店等需要在保证温度的条件下频繁开关的使用水工况，本发明提出一种即热式燃气热水器，通过电加热装置与温度控制系统、液位控制系统机构的配合连接，可以实现即热出水，尤其是针对“频开关，短开通”的工作条件，可以有效地节约冷水，进一步提高燃气的利用率。 [0006] 技术方案 [0007] 本发明解决技术问题所采用的方案是：在燃气加热装置的出水管路下游顺序布置一个温度控制系统和一个两位三通电磁阀，两位三通电磁阀引出两条支路，一条通过回流管道连接回流泵接入燃气加热装置的冷水管入口，为实现热水器启动初期管内冷水回收循环和再加热，另一条连接水管至末端水龙头。两位三通电磁阀下游的水龙头支路并联液位控制系统，为实现热水器启动初期即时供水和用水结束后管道热水的回收。 [0008] 所述温度控制系统由外接电源、温控开关、第一继电器、两位三通电磁阀、第二继电器、回流泵、第三继电器组成。其中温控开关需要外接电源供电，它比传统开关内部多串联了一个热电偶开关，将热电偶触片封堵在水管内固定，可以实现根据水温触发开关的通断电动作。当水温低于舒适温度时，定义温控电源通电，当水温达到舒适温度时，定义温控电源断电，温控开关经过第一继电器为两位三通电磁阀供电，定义两位三通电磁阀通电切回流挡，断电切直出挡。与此同时温控开关经第二继电器连接给水泵、经第三继电器连接回流泵。实现在热水器启动之初，冷水在回流管循环流动，热水由给水泵抽取保温水箱提供。待水管内水温合适，两位三通电磁阀受控切至直出热水，之后的正常持续使用和传统的燃气热水器工作过程无异。 [0009] 所述液位控制系统包括保温水箱、液位传感器、单片机模组、电磁气阀、交流电源、电源适配器、放大器、给水泵、压力单通阀及电磁阀和若干管路组成；其中液位传感器、气管、水管分别固定在水箱封堵处并用密封圈确保密闭，水管内端触水箱底，外端接给水泵连至，压力单通阀与给水泵并联反接可进行水箱上水和出水。气管内端高于水箱高液位，外端接常开电磁气阀实现变液位过程的压力平衡和储水后密闭保温。液位传感器具体为一个由法兰盘和支架轴支撑的具有高低位双探头的液位开关，根据需求自定高低液位限，当水位触及高位探头时，定义单片机输出高电平经继电器转为控制电作用于电磁气阀使其关闭；当水位在高限以下由于上水或供水的原因变化时，定义单片机输出低电平，控制电磁气阀开启，确保压力平衡。 [0010] 有益效果 [0011] 相比较传统的燃气热水器来说，所述燃气热水器具有以下优势： [0012] 1.对于人流量大的公共场所，尤其是理发店，储水式热水器难以满足大量的需求，用户用水的时间较短，多数时候用户宁愿选择将冷水白白放掉等热水器启动后再使用。此燃气热水器正是为满足“短开通，频开关”这样一种使用工况作为出发点，一方面在高频率开关水龙头的使用工况下不会引起燃气热水器的频繁开关；另一方面保证节约冷水。 [0013] 2.本发明解决了传统即热式热水器离不开大功率电加热的问题，大大降低了用电高峰期设备电负荷过大的风险，也降低了日常使用的成本。 [0014] 3.本发明结构从根本上弥补了燃气热水器启动慢的问题，不局限热水器的具体型号和启动速度，对于各种不同工况也普遍适应，适用性广。附图说明 [0015] 图1：总系统结构框图； [0016] 图2：液位控制机构； [0017] 图3：温度控制机构； [0018] 图4：系统机构原理框图； [0019] 图中：1.燃气热水器 2.燃气热水器加热模组 3.温度控制模组 4.交流电源 5.给水泵 6.热水 7.液位控制模组 8.保温水箱 9.电磁气阀 10.气管 11.压力单通阀 12.回流水管 13.回流泵 14.两位三通电磁阀 15.水龙头 16.第一继电器 17.第二继电器 18.第三继电器 19.单片机模组 20.功率放大器 21.密封装置 22.水箱封堵 23.供给水管 24.适配器 25.单通阀保护机构具体实施方式 [0020] 本实施例是一种即热式燃气热水器。 [0021] 参阅图1和图4，本实施例一种燃气式即热热水器，由燃气热水器1、燃气热水器加热模组2、温度控制模组3、220V交流电源4、给水泵5、热水6、液位控制模组7、保温水箱8、电磁气阀9、压力平衡气管10、压力单通阀11、回流水管12、回流泵13、两位三通电磁阀14、水龙头15、第一继电器16、第二继电器17、第三继电器18、单片机模组19、放大器20、密封装置21、水箱封堵22、水管23、适配器24、单通阀保护机构25组成；在燃气加热装置的水路出口顺序放置一个温度控制模组3和两位三通电磁换向阀14，两位三通电磁阀14的两个出口中，A口经回流泵接至燃气加热模组的水路入口，B口直通末端水龙头15，在B口引出的支路上并联液位控制系统。需要注意的是搭建的燃气热水器水路入口、出口都是采用外旋四分水管，故回流泵13和三通管口都需要统一四分管转接口，配合使用密封胶袋以确保在实际压力下不漏水。 [0022] 参考图1和图2，首先给燃气热水器1和温度控制模组接通交流电源4，其中燃气管路、水管、烟气管路、燃气加热模组2属于普通燃气热水器原有材料无需赘述，温度控制模组包含温度传感器3、第一继电器16、第二继电器17、第三继电器18，将温度传感器的感应热电偶固定嵌入螺旋封堵内侧，一并旋入燃气加热模组水路出口的三通管道内，可以实现温控开关根据水管内的水温做出通断电动作，在温控模组下游连接两位三通电磁阀14，定义其通电切至A挡，实现经回流泵13打入燃气加热模组2前端的水管入口，断电切至B挡，实现由水龙头15直接流出。由温控开关3经第一继电器16给两位三通电磁阀14供电，经过第二继电器17给给水泵5供电同时又经过第三继电器18给回流泵13供电，以实现刚打开燃气热水器1时冷水循环回流，热水由水箱8及时供应，当水管内水温升高到合适温度时两位三通电磁阀14切换到B路直接流出，当用水结束关闭水龙头15，则液位控制系统开始为水箱8蓄水。 [0023] 参阅图1和图3，保温水箱的封堵盖固定装有四分水管23、液位传感器7和两分气管10并通过密封圈21密封；其中气管10内端置于水箱最高液位以上，外端通过卡环固定电磁气阀9，可实现保温和平衡压力的两重功能。水管内端接触水箱底部，外端引出接给水泵5并联于两位三通阀的B支路上，同时让压力单通阀11与给水泵5并联反接，保证该水路可以实现有效抽水也能有效上水。液位传感器7具体为一个具有高低位双探头的液位开关，自定高低液位限，当水位触及高位探头时，液位开关给出信号经单片机19和放大器20转为控制电作用于电磁气阀9使其关闭；当水位在高限以下由于上水或供水的原因变化时，液位开关控制电磁气阀9开启，确保压力平衡。可以实现刚开启水龙头15后，给水泵5开始抽水使热水6立刻供应；另外当用水结束后关闭水龙头15，水箱8开始通过压力单通阀11蓄水,达上限水位后关闭电磁气阀9，水箱8处于密闭稳压致使蓄水过程结束。 [0024] 本发明所设计的即热式燃气热水器采用温控模组联合控制电磁换向阀的方式，回收节约了由于热水器启动慢而浪费的冷水，又借助储水装置和液位控制系统实现了开水龙头即出热水，使用结束后关闭水龙头恢复储水，减少了由频繁开关水龙头引起的燃气热水器频繁启动。

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