一种具有限流装置的燃气热水器及其控制方法与流程

本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种具有限流装置的燃气热水器及其控制方法。

背景技术：

相关技术中，普通燃气热水器在用户首次打开热水龙头时，自来水流进燃气热水器，此时燃气热水器主水路的水流感应装置监测到有水流经过，则打开燃气阀门通气点火，对自来水进行加热，根据预设温度与出水温度的差值控制燃气阀门开度，使出水温度逐渐达到燃气热水器预设温度并实现恒温热水输出。从监测到有水流经过到燃气热水器点火的时间间隔至少2秒以上，点着火至出水温度达到预设温度仍需要约20秒的时间，另外热水经热水管流至热水龙头也需要一定时间，其时间视管道长度和水流速；由此可见，普通恒温型燃气热水器打开热水龙头后先流出一段冷水后再流出热水，从打开热水龙头至舒适热水流出通常需要超过30秒，用户需要等冷水放完才能使用到热水，由此会造成大量自来水的白白浪费。尤其在冬季，由于自来水温低，用户需求水温高，燃气热水器的加热时间延长，用户等待出热水时间也相应延长，由此导致用户容易受冷着凉，浪费的自来水更多。

此外，普通燃气热水器在用户洗浴中途关水时，燃气热水器熄火后换热翅片仍将余热传递至热交换器内的存水，并形成一段高温水。一般来说，熄火前火力越大，则存水温升越高，严重时存水温度高达60℃以上，极易引起高温烫伤事故。使用普通燃气热水器，中途关水重启，热水龙头流完热水管段原先较热的存水后，接着流出热交换器内的高温存水，再流出一段未来得及加热的低温自来水，出现水温骤升骤降现象。

可见普通燃气热水器存在以下缺陷：首次开机出热水慢，需放掉过多冷水；中途关水重启，停水温升过高，骤热骤冷，影响洗浴安全，浪费水资源。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本发明提出一种具有限流装置的燃气热水器，其可加快热水升温，缩短热水等待时间，减小水浪费。

上述的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种具有限流装置的燃气热水器，包括控制器、热交换器、进水管和出水管，所述热交换器两端分别与所述进水管、所述出水管连接，在所述进水管和所述出水管之间连接有混水管，在所述进水管上设置有限流装置，所述限流装置位于所述混水管和所述进水管的连接处后端，所述限流装置包括限流阀体，在所述限流阀体两端分别设置有限流进水口和限流出水口，在所述限流阀体内设置有并联的主水路和旁通水路，所述主水路两端分别与所述限流进水口和所述限流出水口连通，所述旁通水路两端分别与所述限流进水口和所述限流出水口连通，在所述限流阀体上设置有主路电磁阀用于导通或者截断所述主水路，所述主路电磁阀和所述控制器电性连接。

在一些实施方式中，所述主水路的限流量大于所述旁通水路的限流量。

在一些实施方式中，在所述旁通水路内设置有稳流阀芯，所述稳流阀芯的限流值大于燃气热水器的开机水流量。

在一些实施方式中，所述混水管的管径为3至5mm，所述进水管的管径为10至16mm。

在一些实施方式中，在所述进水管上设置有水流检测装置，所述水流检测装置位于所述混水管和所述进水管的连接处前端，在所述出水管上设置有出水温度检测装置，所述出水温度检测装置位于所述混水管和所述出水管的连接处后端，所述控制器分别与所述水流检测装置和所述出水温度检测装置电性连接。

在一些实施方式中，还包括有燃烧器、燃气控制阀和操作显示器，其中所述燃气控制阀与所述燃烧器的进气端连通，所述控制器分别与所述燃气控制阀、所述操作显示器电性连接。

在一些实施方式中，所述控制器控制所述燃气控制阀工作以使燃气热水器的出水温度达到预设温度，其中所述控制器控制所述燃气控制阀工作的控温时间按照如下公式计算获得：

t＝(tmax-tmin)×(t预设-t预设min)/(t预设max-t预设min)+tmin；

其中，tmax为最大程序控温时间，tmin为最小程序控温时间，t预设为用户预设温度，t预设max为程序最高预设温度，t预设min为程序最低预设温度。

此外，本发明提出一种具有限流装置的燃气热水器的控制方法，其可加快热水升温，缩短热水等待时间，提高洗浴舒适性。

上述的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种具有限流装置的燃气热水器的控制方法，应用于如上述所述的燃气热水器，所述控制方法包括如下步骤：

判断实测水流量是否大于开机水流量；

若实测水流量大于开机水流量，则控制燃气热水器开机点火进入淋浴工作模式；

控制主路电磁阀截断主水路，并且调节燃气控制阀开度控制出水温度；

达到第一程序控温时间后，判断出水温度是否大于预设温度；

若出水温度大于预设温度，则控制主路电磁阀导通主水路，并且调节燃气控制阀开度控制出水温度。

在一些实施方式中，还包括如下步骤：

达到第二程序控温时间后，判断出水温度是否小于预设温度；

若出水温度小于预设温度，则控制主路电磁阀截断主水路，并且调节燃气控制阀开度控制出水温度；

若出水温度大于预设温度，则判断实测水流量是否小于关机水流量，若实测水流量大于关机水流量，则继续燃气控制阀开度控制出水温度，若实测水流量小于关机水流量，则控制燃气热水器关机熄火退出淋浴工作模式，并控制主路电磁阀截断主水路。

在一些实施方式中，达到第一程序控温时间后，判断出水温度是否大于预设温度的步骤包括：

若出水温度小于预设温度，则判断实测水流量是否小于关机水流量，若实测水流量大于关机水流量，则继续燃气控制阀开度控制出水温度，若实测水流量小于关机水流量，则控制燃气热水器关机熄火退出淋浴工作模式，并控制主路电磁阀截断主水路。

与现有技术相比，本发明的至少包括以下有益效果：

1、本发明的具有限流装置的燃气热水器，其可加快热水升温，缩短热水等待时间，减小水浪费；

2、本发明的具有限流装置的燃气热水器的控制方法，其可加快热水升温，缩短热水等待时间，提高洗浴舒适性。

附图说明

图1是实施例中燃气热水器处于小水档位状态的结构示意图；

图2是实施例中燃气热水器处于大水档位状态的结构示意图；

图3是实施例中限流装置的结构示意图；

图4是实施例中控制方法的流程示意图；

图5是实施例中燃气热水器的开机水流量变化曲线图；

图6是实施例中燃气热水器的首次开机出水温度变化曲线图；

图7是实施例中燃气热水器的中途关水重启出水温度变化曲线图；

图8是实施例中燃气热水器的程序控温时间与预设温度的曲线图。

具体实施方式

以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

实施例一：如图1至图8所示，本实施例提供一种具有限流装置的燃气热水器，包括控制器1、热交换器2、进水管3、出水管4、燃烧器9、燃气控制阀10和操作显示器11，热交换器2两端分别与进水管3、出水管4连接，在进水管3的进水端设置有进水接头，在出水管4的出水端设置有出水接头，热交换器2用于吸收高温烟气热量并对自来水进行加热，燃气控制阀10与燃烧器9的进气端连通，具体的，燃气控制阀10安装在燃气热水器内部的供气通路上，能够控制燃气通断及燃气开度，以满足热水恒温需求，操作显示器11设有用于设置预设温度的温度设定键，在进水管3和出水管4之间连接有混水管5，混水管5与流经热交换器2内部的主水路形成并联水路，在进水管3上设置有限流装置6用以控制进水管3的通水流量，限流装置6位于混水管5和进水管3的连接处后端，限流装置6包括限流阀体601，在限流阀体601两端分别设置有限流进水口602和限流出水口603，在限流阀体601内设置有并联的主水路604和旁通水路605，主水路604的限流量大于旁通水路605的限流量，主水路604两端分别与限流进水口602和限流出水口603连通，旁通水路605两端分别与限流进水口602和限流出水口603连通，在限流阀体601上设置有主路电磁阀606用于导通或者截断主水路604，主路电磁阀606和控制器1电性连接，其中当主路电磁阀606打开时限流装置6的通水流量较大，当主路电磁阀606关闭时，自来水流经旁通水路605而减小限流装置6的通水流量。在进水管3上设置有水流检测装置7，水流检测装置7位于混水管5和进水管3的连接处前端，水流检测装置7能够实时监测流经燃气热水器的通水流量，在出水管4上设置有出水温度检测装置8，出水温度检测装置8位于混水管5和出水管4的连接处后端，控制器1分别与水流检测装置7、出水温度检测装置8、燃气控制阀10和操作显示器11电性连接。

本实施例的具有限流装置的燃气热水器，其可加快热水升温，缩短热水等待时间，减小水浪费。

具体的，本实施例的燃气热水器可克服现有技术的不足，在燃气热水器开机后自动限制水流量，以加快热水升温，缩短热水等待时间，并有效抑制中途关水重启后水温骤升骤降，提高洗浴舒适性，减小水浪费，适用于家用供热水燃气快速热水器及两用炉。

在本实施例中，在旁通水路605内设置有稳流阀芯607，稳流阀芯607的限流值大于燃气热水器的开机水流量。通过设置的稳流阀芯607可使流经旁通水路605的水流更为稳定，减少水流出现忽大忽小现象。当主路电磁阀606关闭时，自来水流经旁通水路605的稳流阀芯607减小限流装置6的通水流量。本实施例的稳流阀芯607的限流值一般为3～6l/min，高于燃气热水器的开机水流量，燃气热水器的开机水流量一般为2.5l/min。

优选的，混水管5的管径为3至5mm，进水管3的管径为10至16mm，由此使得当燃气热水器启动时，混水管5的分流比例达到合适的比例，优选的，分流比例小于15％。

如图1和图2所示，在本实施例中，通过控制限流装置6的主路电磁阀606的开关，可实现大小水档位切换。如图1所示，本实施例的燃气热水器处于小水档位，关闭限流装置6的主路电磁阀606，打开热水龙头后，自来水进入燃气热水器流经水流检测装置7，再分流通过进水管3和混水管5，接着重新汇集流过出水温度检测装置8和出水接头，最后流至热水龙头；限流装置6的旁通水路605的稳流阀芯607限制流过进水管3的自来水流量，则本实施例燃气热水器的小水档位的最大通水流量为稳流阀芯607的限流值与混水管5的流量之和，一般为5～8l/min。如图2所示，本实施例的燃气热水器处于大水档位，打开限流装置6的主路电磁阀606，打开热水龙头后，进水管3的通水流量不受限流装置6的稳流阀芯607限制，则本实施例燃气热水器的大水档位的最大通水流量为燃气热水器的最大设计流量，如为16l/min。

如图4所示，本实施例的燃气热水器其控制原理如下：

(1)在燃气热水器处于淋浴待机模式时，关闭限流装置6的主路电磁阀606，此外，燃气热水器处于小水档位。此时打开热水龙头，自来水进入燃气热水器流经水流检测装置7，再分流通过进水管3和混水管5，进水管3的通水流量受限流装置6限制，当水流检测装置7测得通水流量大于程序开机流量时，程序开机流量一般为2.5l/min，则控制器1开启燃气控制阀10，燃气热水器开机点火，切换至淋浴运行模式。

(2)燃气热水器开机点火后，控制器1根据出水温度检测装置8实时监测的出水温度与操作显示器11预设温度的差值，自动调节燃气控制阀10的燃气开度，改变燃烧火力大小，使燃气热水器的出水温度接近预设温度。由于燃气热水器开机阶段处于小水档位，通水流量较小，使得燃气热水器的热水升温速度较快。

(3)燃气热水器处于开机升温阶段，控制器1调节燃气控制阀10开度进行控温，达到程序控温时间后，若出水温度检测装置8测得出水温度仍低于操作显示器11的预设温度，则维持小水档位工作状态，仍不打开主路电磁阀606。程序控温时间为固定值或由控制器1的参数设置模式进行设定，本实施例中程序控温时间一般取值为5～15s。

(4)燃气热水器处于开机升温阶段，控制器1调节燃气控制阀10开度进行控温，达到程序控温时间后，当出水温度检测装置8测得出水温度达到操作显示器11的预设温度时，则控制器1打开限流装置6主路电磁阀606，切换至大水档位，增大热水流量，同步调节燃气控制阀10开度和燃烧火力，按预设温度控制出水温度，恢复大流量通水和实现快速恒温。

(5)燃气热水器处于大水档位的淋浴工作模式，控制器1调节燃气控制阀10开度进行控温，达到程序控温时间后，若出水温度仍低于操作显示器11的预设温度，此时水温过低，则关闭限流装置6主路电磁阀606，切换至小水档位，提高出水温度。

(6)燃气热水器处于小水档位的淋浴工作模式，控制器1调节燃气控制阀10开度进行控温，达到程序控温时间后，若出水温度仍高于操作显示器11的预设温度，此时水温过高，则打开限流装置6的主路电磁阀606，切换至大水档位，降低出水温度。

(7)燃气热水器处于淋浴工作模式时，当水流检测装置7测得通水流量小于程序关机流量时，燃气热水的程序关机流量一般为2.0l/min，则控制器1关闭燃气控制阀10，熄火关机切换回淋浴待机模式，并关闭限流装置6的主路电磁阀606，恢复至小水档位。

如图5和图6所示，本实施例的燃气热水器在开机升温阶段处于小水档位，通水流量较小，热水升温速度快，缩短热水等待时间。通过限制燃气热水器开机时的通水流量，实现快速出热水，同时避免放掉过多冷水。

如图7所示，本实施例的燃气热水器处于淋浴工作模式时中途关水，燃气热水器关机熄火，关闭限流装置6的主路电磁阀606，切换至小水档位。燃气热水器熄火后热交换器2仍将余热传递至进水管3内的存水，由此形成一段高温水。用户重新打开热水龙头后，自来水进入燃气热水器分流通过进水管3和混水管5，进水管3的高温存水和混水管5冷水汇聚后从出水接头流出，混水管5补充的冷水降低出水温度，有效抑制停水温升。本实施例的燃气热水器在开机阶段处于小水档位，进水管3的通水流量受限流装置6限制，高温存水流量减小，则混水管5冷水分流比例增大，中和混合后的出水温度更低，进一步降低停水温升。本实施例的燃气热水器在中途关水重启的开机阶段，进水管3的水流量减小，流入进水管3的冷水升温速度更快，可抑制出水后段热水温降。如图7所示，本实施例的燃气热水器通过开机限流和旁通混水，可有效抑制中途关水重启引起的水温骤升骤降问题，减小水温波动，提升热水洗浴体验。

如图4所示，本实施例的燃气热水器在开机升温阶段和淋浴工作模式切换大小水档位时，通过设置程序控温时间，可避免水温异常引起的大小水档位来回切换故障。

如图8所示，本实施例的燃气热水器的程序控温时间t与操作显示器11的预设温度t预设具有正比例线性关系，具体的预设温度t预设越高，则程序控温时间跟随变长，适应不同洗浴水温需求。如预设温度t预设较高，中途关水时热交换器2存储较多热量，重启后流出前段高温水的时间较长，二次开机高温水略高于预设温度t预设，会影响控制器1程序的判断，因此需要匹配较长的程序控温时间。

程序最低预设温度t预设min一般为35℃对应最小程序控温时间tmin一般为5s，程序最高预设温度t预设max一般为60℃对应最大程序控温时间tmax一般为15s；程序最低预热温度t预设min、程序最高预设温度t预设max、最小程序控温时间tmin和最大程序控温时间tmax均为固定值或可由控制器1的参数设置方式进行设定。

具体的，控制器1控制燃气控制阀10工作以使燃气热水器的出水温度达到预设温度，其中控制器1控制燃气控制阀10工作的控温时间按照如下公式计算获得：

t＝(tmax-tmin)×(t预设-t预设min)/(t预设max-t预设min)+tmin；

其中，tmax为最大程序控温时间，tmin为最小程序控温时间，t预设为用户预设温度，t预设max为程序最高预设温度，t预设min为程序最低预设温度。

实施例二：如图1至图8所示，本实施例提供一种具有限流装置的燃气热水器的控制方法，应用于如实施例一所述的燃气热水器，控制方法包括如下步骤：

判断实测水流量是否大于开机水流量；

若实测水流量大于开机水流量，则控制燃气热水器开机点火进入淋浴工作模式，具体的控制燃气控制阀10打开以使燃气热水器开机点火进入淋浴工作模式；

控制主路电磁阀606截断主水路604使燃气热水器处于小水档位，并且调节燃气控制阀10开度控制出水温度；

达到第一程序控温时间后，判断出水温度是否大于预设温度；

若出水温度大于预设温度，则控制主路电磁阀606导通主水路604使燃气热水器切换至大水档位，并且调节燃气控制阀10开度控制出水温度。

本实施例控制方法，其可加快热水升温，缩短热水等待时间，提高洗浴舒适性。

进一步的，还包括如下步骤：

达到第二程序控温时间后，判断出水温度是否小于预设温度；

若出水温度小于预设温度，则控制主路电磁阀606截断主水路604使燃气热水器切换至小水档位，并且调节燃气控制阀开度控制出水温度；

若出水温度大于预设温度，则判断实测水流量是否小于关机水流量，若实测水流量大于关机水流量，则继续燃气控制阀开度控制出水温度，若实测水流量小于关机水流量，则控制燃气热水器关机熄火退出淋浴工作模式，即关闭燃气控制阀10使燃气热水器关机熄火退出淋浴工作模式，并控制主路电磁阀606截断主水路604使燃气热水器进入淋浴待机模式。此时燃气热水器处于小水档位，通过限流装置6限制自来水流量。

进一步，达到第一程序控温时间后，判断出水温度是否大于预设温度的步骤包括：

若出水温度小于预设温度，则判断实测水流量是否小于关机水流量，若实测水流量大于关机水流量，则继续燃气控制阀10开度控制出水温度，若实测水流量小于关机水流量，则控制燃气热水器关机熄火退出淋浴工作模式，即关闭燃气控制阀10使燃气热水器关机熄火退出淋浴工作模式，并控制主路电磁阀606截断主水路604使燃气热水器进入淋浴待机模式。此时燃气热水器处于小水档位，通过限流装置6限制自来水流量。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。