CN1319750A - 一种直热式燃气热水器恒温*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直热式燃气热水器用恒温***装置。由于在主通道与主通道热水混合的旁路冷水通道基燃气通道上均设置有流量调节阀,而且在混水处还设置有温度传感器。由该传感器实时检测热水温度变化信号,并以此信号控制相关阀调节工质流量。将热水温度稳定于设定值附近,还由于设置了保证各阀实现异步顺序调节的逻辑元件或组件,能有效避免调温过程紊乱和振荡加剧,还设置了实现手动或自动调节旁通阀最大开度的控制元件或组件。保征在进口工作水压较低时能调小甚至关闭旁通阀,满足主通道工作压力需要。

Description

一种直热式燃气热水器恒温***

本发明涉及一种直热式燃气热水器用水温恒定***装置。

直热式热水器因加热方式决定，进口水压或然气压力或出口水流量变化均要引起出口水温波动。且无法在热水器工作前预设水温。一些市售产品及专利申请提出了许多解决办法，如进口处增加水压稳定装置，利用进口水压比例调节燃气流量，增加温度传感器并以此控制电控或机械控制的流量阀对水流量、气流量进行调节达到稳定水温的目的。以上方案的主要问题是调温振荡时间过长(30秒以上)过冲超调较大(±4℃)且多处调节容易因逻辑混乱造成振荡加剧。恒温过程较好的方案如专利申请952420481，利用旁通冷水负反馈调节又存在难以适应水压过低或过高的问题。

本发明目的是，提供一种用于直热式燃气热水器的恒温装置，抑制因水气流量变化导致的出口水温波动，自动将水温恒定于设定值附近，恒温过程具有较小的过冲超调及调温振荡，且能适应变化较大的工作水压。

本发明目的是这样实现的，热水器主水通道、与主水通道热水混合的旁通道冷水通道及燃气通道均设置有调节阀，还在混水处设置有温度传感器，该传感器实时检测温度变化，并以此变化信号控制相关阀调节工质流量，将出口水温稳定于设定值附近，为防止因多处阀同时调节造成逻辑混乱或振荡加剧，需设置逻辑控制元件或组件保证各相关阀以异步顺序方式进行调节，即保证同一时刻只对某一处相关工作参数进行调节，逻辑控制元件主要依据上述工况变化信号控制各阀的工作状态，为适应较低的工作水压，防止因旁通道泄压造成主通道压力不足导致意外停机，还在旁通阀行程控制环节中设置有旁通阀最大开度控制元件或组件，在进口工作水压接近启动水压下限时手动或自动减小旁通阀最大开度，甚至关闭旁通阀。

在主通道进口处，最好是旁通阀和主通阀后还设置有压力或流量检测元件，所检出的工况变化信号用于控制旁通阀最大开度调节元件，实现自动控制旁通阀最大开度目的。

上述进口工况检测元件还用于自动控制进口主通阀开度调节，该处调节保证主通道流量即主通道热水温度与设定值大致相符。此处调节与工况信号变化几乎同步实现；进口水压在适用值中部波动时主要靠旁通冷水较精确地调节水温，旁通阀调节最好由混合水温信号控制形成传递路径较短的负反馈调节，上述进口工况信号所致的水温波动因热水器结构决定滞后反映，故上述二阀形成对此工况变化的顺序调节；相关阀异步顺序调节还包括，在进口水压较低或冷热水设置温差较小或燃气压力较大时，旁通阀全开仍无法消除高于设置温度的正向温差，故需启动燃气阀调小开度，燃气阀启动时机最好由旁通阀最大开度阀位信号和正向温差信号决定以保证燃气阀调节时旁通阀保持最大开度不变，实现二者异步调节；进口水压过大或冷热水设置温差较大或燃气流量较小时，因结构或进口工况检测元件灵敏度所限，主通阀调至最小开度、旁通阀完全关闭时出口水温可能仍低于设置温度，故需保持旁通阀零开度由低于设定值的负向温差信号控制主通阀进一步调小开度提升主通道水温，上述主通道阀工作状态最好由旁通阀零开度阀位信号和负向温差信号确定。

主通道热水出口处设置与旁通冷水混合的腔体，在主通道进口处最好是旁通阀后设置冷水腔体，混水腔内设置温包式温度检测元件，机械式压力或流量检测元件设置于进口水腔内。上述检测元件在工况变化时输出相应变化的机械量，该机械量直接或通过机械式驱动机构调节相关阀。调节过程中工况差值信号逐渐消失，相关阀保持与工况变化条件适应的新开度。逻辑控制组件包括设置于相关阀行程上的触发元件，还可包括具有行程关联结构的特殊开孔阀芯，此阀芯在驱动机构不同行程段实现开度调节、开度保持不变、改变调节时机等功能。旁通阀最大开度控制由一行程控制机构实现，该结构中设置有由进口工况信号控制的活动式触发元件或具有行程关联结构的特殊开孔阀芯。

上述机械式驱动阀结构最好选用不平衡力较小的滑动套阀结构，各水通道阀设置于容水腔内。各容水腔间采用间隙密封形式保证调节灵敏度，还保证各处泄漏均在装置内。温包传感器最好与压敏执行元件制成一体设置于混水腔内。冷水腔内设置膜片或靶式传感器直接推动主通阀。主通道还可在热水端另设一调节阀，由温包驱动。旁通阀或其驱动机构行程末端设置一止推类触发元件用于检测旁通阀最大阀位信号，在较大的正向温差信号作用下旁通阀到达最大开度，该元件被触及旁通阀保持其开度不变同时燃气阀由温包驱动调小流量。旁通阀零开度阀位信号对主通道阀工作状态控制可由与旁通阀芯相连结的特殊开孔阀芯实现，主通阀芯开孔沿旁通阀行程方向扩展。保证在旁通阀调节行程中主阀芯保持最大开度。旁通阀调至零开度时主阀芯开始调小开度。进口检测元件控制一活动元件在进口水压接近下限时改变在旁通阀行程方向的位置，活动件可设置上述止推触发元件或与安装温包驱动机构的活动套相连，以改变旁通阀触及止推元件、驱动燃气阀时机，及达到改变旁通阀最大开度的目的。

温度设置可通过改变温包平衡弹簧初始张力或旁通阀芯与温包推力面相对初始位置及进口受力膜片平衡弹簧初始张力实现。

调节阀也可锥阀或挡板阀，以避免可能因水质不洁引起的阀间阻塞。为减少阀底部不平衡力，最好将阀芯底部安装于波纹管或膜片式弹性隔离元件上，与压力水隔离，避免冲击。

上述混水处还可设置以热电阻为代表的温度传感器，主通道进口处最好是旁通阀后设置膜片式压力元件或靶式流量元件及设于元件上的应变电量传感器，上述传感器将工况信号转换成电量信号，电量信号经放大后控制电执行器驱动相关阀调节其开度。逻辑控制组件由阀位信号及热水温度信号检测元件、接入放大电路由上述元件控制的开关元件组成，由开关元件通断状态决定相关阀的工作顺序。其中旁通阀位信号对相应开关元件的控制环节中另设置进口工况检测元件，该元件之检测信号决定旁通阀位最大开度位置。

上述开关元件可选用由旁通阀位信号控制的机械式微动开关实现逻辑控制功能。旁通阀电执行器与阀芯联结处设置一分段驱动结构，此机构保证旁通阀芯在零开度和最大开度处与执行器脱离，形成零开度和最大开度后的负向和正向空行程。上述空行程也可由与执行器一直保持联接的异形孔口阀芯获得，异形孔口保证阀芯达到最大开度后续行程中保持此开度不变及回至零开度后续行程中保持阀芯一直关闭。微动开关设置于上述二极限开度处，被触发后在空行程中一直保持触发。其中最大开度处开关接入燃气阀放大电路，旁通阀至最大开度处闭合此开关，燃气阀由最大开度状态开始调节流量；旁通阀零位开关最好为多联开关，分别接入燃气阀测温电路或另设的测温电路与主通阀放大电路以及该放大电路与进口工况检测电路连接处，旁通阀芯至零开度时触发开关将测温电路与进口工况检测电路相互切换，由温度信号控制主通阀的调节。旁通阀芯与固定阀座间另设置一活动阀套，由该阀套与固定阀座相对位置决定旁通阀最大开度，该活动阀套由进口工况信号控制常态处于最大开度，在进口压力或流量处于下限时由该活动套调小旁通开度，旁通最大开度开关设置于该活动套上，保证燃气阀及时启动。

上述分段驱动结构包括开有弧形平面斜槽的固定板、与执行器相连的驱动板及与阀芯相连的从动臂，驱动板与从动臂均开设有孔并设置二销轴和弹簧，由固定板控制二销轴结合面是否处于驱动板与从动臂结合面达到分段驱动目的。

逻辑控制功能还可如下方式实现。热水温度与设定值差值检测电桥，进口工况检测电桥以及由旁通阀带动电位器组成的阀位信号检测电桥将工况变化信号转换成电压信号，其中旁通阀位电压值随其开度增加而增加，压力或流量信号电压随其值降低而增加，二者串联叠加后送入一电压比较器比较器基准值设定为进口工况信号接近其下限时的电压值与旁通阀零开度附近电压值之和，且同时等于旁通阀最大开度电压值与进口压力处于适用水压下限以上的极限值之和，上述叠加电压超出基准值则比较器输出高电位，温差信号则送入另一零比较器，温差信号大于零时比较器输出高电位。上述比较器输出信号送入与非门电路，当二比较器均输出高电位时与非门输出低电位，此低电位直接或经非门转换后送旁通阀放大电路开关元件，断开此开关，此低电位还可直接或经非门转换后送至燃气阀放大电路开关元件，闭合此开关，燃气由最大状态开始调小流量。上述进口工况信号电压接入旁通阀位比较电路目的是由该电压决定叠加电压达到基准电压的时机，当进口压力较小时减小旁通阀开度甚至关闭旁通阀，在进口水压足够时则保证由旁通阀单独调节水温。旁通阀位电压还送入另一比较器，该比较器基准值设定为旁通阀零开度时的电压值，旁通阀关至零开度时比较器翻转为低电位，该低电位直接或经过非门后送至主通阀放大电路开关元件，断开此开关，该电位还直接或经过非门后送至温差信号控制主通阀放大电路开关元件，闭合此开关，主通阀由进口工况信号控制转换为温度信号控制。旁通阀芯孔口设计保证阀位低过零开度的负向行程中一直关闭。

上述开关元件可选用放大电路中某极放大晶体管，高低电位可接入发射极，高于或等于基极电位的高电位和接近零的低电位信号决定该晶体管截止或导通；也可将电磁阀接入相关电路，高低电位信号直接或经电流放大后控制电磁阀的通断；还可将场效应管构成的压控模拟传输门接入相关电路，利用高低电位控制其通断。

上述调节阀可选用回转阀。电执行器选用交直流电机、力矩电机等，燃器阀还可选用挡板阀由比例电磁铁控制。差值信号放大电路最好选用由调制、交流放大及相敏放大组成的调制型放大电路。

为防止因过冲超调引起的意外熄火，主通道阀尤其是燃气阀应设置最小流量保持结构。

为简化结构，各相关阀异步顺序调节方式还可将进口工况控制阀自动调节改为手动调节，即将进口主通道阀设置为手动阀，由一手动机构调节其开度，使主通道流量保持与设置水温及进口水压大致匹配的流量。另一处主通阀则设置于热水端，由水温变化信号控制其开度自动调节。如设置有进口工况检测元件，其检出信号则专们用于旁通阀最大开度自动控制。

本发明在主通道、燃气通道及旁通道均设置有调节阀，并设置温度或还包括压力或流量检测元件自动感知各处工况变化信号，并以此信号对相关阀进行自动调节，而且由逻辑控制元件根据不同工况条件控制各相关阀以异步顺序方式进行调节，有效避免了因可能同时进行多处工质调节带来调节***混乱或振荡加剧等。尤其在进口水压正常波动情况下主要由旁通阀以冷热水混水方式进行负反馈调节，可迅速抑制水温波动及停水温升。水压较低时可手动或由进口信号自动减小旁通最大流量甚至关闭旁通阀，保证主通道正常工作压力。由出口水温控制的负反馈调节可较准确预设水温，避免使用过程中反复调节

图1，机械式阀驱动***示意图；图2，手动主阀结构示意图；图3，流量检测结构图；图4，水温设置部件示意图；图5电控阀***图；图6，典型放大电路示意图。

本发明中机械阀控***较好的实施方案是，温包由波纹管密封形成。波纹管同时作为压敏执行元件，内充灌以***为代表的感温液体。温包与平衡弹簧安装于活动套11内，活动套11及推力弹簧安装于混水腔内。旁通阀7与燃气阀1分别设置于活动套两端，活动套在弹簧作用下常态贴紧旁通阀一端。旁通阀由波纹管通过一推杆5直接驱动。燃气阀与混水腔间设置密封圈2，且最好设置二处，密封圈之间开设安全泄孔12，以利热水泄出时由此孔排出而不至进入燃气阀。但更好的燃气阀驱动方法是采用磁力驱动，即水气完全隔离，活动套通过设置于二腔的磁性元件推动燃气阀，考虑磁力传递非刚性特点，最好设置行程放大机构将活动套行程放大以提高调温精度。进口冷水10经旁通阀分流后由主阀9控制其流量，进口工况信号可由压力膜片或靶式元件20检测主通阀后压力或流量信号，并根据变化直接调节主阀开度，保证主通阀压力或流量基本不变。主通阀和旁通阀选用不平衡力较小的中空滑动套阀结构，各阀安装于各容水腔中，主通道、旁通道和燃气阀间利用间隙密封，各腔间泄漏均在装置内，而且检测元件输出的机械量可以按比例无密封摩擦地驱动阀芯。主通阀还可另设置一处在主通热水6端，该阀由温包元件驱动，故最好与旁通阀7设计成一体，在该中空阀芯二侧分别开设独立孔口，主热水6和旁通冷水分别由二孔口进入阀芯，形成混和热水，该热水通过与阀芯相连的尽可能短的引导元件5定向导至温包感温处，经充分感温后由混水腔流出。一体式阀芯上可设置凸点与固定阀座上凹槽配合组成防转结构，或将阀芯相对固定于波纹管推杆上防转。温包也可由膜盒元件充当，考虑膜盒位移量较小可增加一放大机构组成驱动机构。逻辑控制元件包括设置于旁通阀芯行程末端的活动止推元件8，该元件同时作为冷水腔和混水腔间的间隙密封元件，该元件冷水腔一端由进口受力驱动元件推动沿旁通阀行程方向移动，其零移动位置为一刚性极限位，该位置刚好保证旁通阀具有最大开度，正常水压情况下受力膜片与止推元件脱离，膜片位移不影响元件8保持极限位置，旁通阀开至最大开度处触及元件8，行程终止，在正向温差作用下波纹管继续膨胀，迫使活动套反向移动驱动燃气阀。进口水压接近适用值下限时驱动膜片推动元件8向旁通阀端移动，使旁通阀提前触及该元件终止行程。为保证旁通阀行程有较终止，膜片推力应大于活动套11之推力弹簧力及燃气调节阻力之和，如膜片推力为其平衡弹簧力则旁通阀仍然可以产生可以忽视的行程变化。如水压较大或冷热水温差较大或燃气流量较小时则可能旁通阀全部关闭水温仍低于设置温度，而因结构和膜片灵敏度所限及对温度的开环调节特点，进口主通阀很难将开度调小至设置温度所需的开度，故需利用一体式阀芯7特殊主通热水开孔由温包控制进行反馈调节，主通开孔可沿旁通正向行程一侧扩展一个旁通阀开孔大小，保证在旁通阀正常调节行程段该孔保持最大开孔不变，旁通阀调小至零开度时该孔调节面刚好开始调小其开度，在负向温差信号作用下，旁通阀保持零开度继续负向空行程并带动主阀孔调小流量提升水温并稳定于设置温度附近。

燃气阀15和旁通阀还可与温包驱动元件18同一侧，止推元件15置于旁通阀后端并直接推动燃气阀，止推元件常态设置位置为燃气阀最大开度并保证旁通阀芯行至最大开度时被触动。旁通阀开孔向后扩展，保证旁通阀推动元件15的行程中旁通阀芯最大开度不变。旁通流量常态时由阀芯与外侧一滑套相对孔口开度决定，滑动阀套与一活动套18连接，该活动套同时作为温包驱动元件安装套，反力弹簧16常态将安装套18推贴至冷水腔一侧保证滑动阀套与固定阀座保持最大开度。冷水腔内受力膜片通过一推杆推动活动套，该推杆同时充当冷水腔与混水腔间的间隙密封元件，进口水压降至下限附近时，受力膜片推动活动套18及温包驱动机构及旁通阀芯及活动阀套向燃气阀一侧移动，旁通阀提前驱动燃气阀，旁通阀芯与滑动阀套保持最大开度而由滑动阀套调小与固定阀座间开度，达到调小甚至关闭旁通流量的目的。

出水温度设置可通过设置部件4改变波纹管推力面与旁通阀芯初始位置同时按比例调节进口检测元件初始张力实现。设温部件可有旋转式和推拉式多种形式，旋转式包括与设温旋钮连接的柱面凸轮23，该凸轮将设温旋转运动转换为推杆24在温包驱动元件运动行程垂直方向的移动，推杆24推动一平移的斜面块25，斜块25推动推杆26实现驱动行程上的移动，整个部件可设置于波纹管底部与安装套11底部之间，温升过程中波温管底部首先触及推杆26停止移动，由另一端即推力面克服平衡弹簧反力推动旁通阀运动。与设置刻度对应的推杆26伸长量决定波纹管停动时机即旁通阀启动时机，达到设置不同水温目的。设温部件也可设置于温包推力端平衡弹簧与安装套之间用以改变平衡弹簧初始张力达到设温目的。推拉式设温部件17可由一对斜楔块组成，该对楔块将设温杆17的推拉运动转换成驱动行程上楔块平面的移动。凸轮23和推杆24以及设温杆17固定于外壳上，斜面块及推杆26安装在活动套内，固定杆24、17与斜面块25最好保持点接触，以保证活动套移动时二部分滑动顺利。进口元件初始张力由设温旋转杆同步带动一凸轮或设温推拉杆带动一楔块通过一杠杆机构3及平衡弹簧21底部推杆22实现。

本发明还可以如下电控方式实施，混水处设置以热电阻为代表的温度传感器37，主通道30进口处最好是旁通阀36及主通阀35后设置膜片压力元件或靶式流量元件，元件上设置应变电量传感器将工况变化信号转换成最好是差值电压信号，电量信号经放大器33放大后控制电执行器27，31、34驱动相关阀调节开度自动稳定出水温度。逻辑控制功能可由旁通阀位信号控制多处接入各放大电路的机械式微动开关实现。电执行器31与旁通阀连接处设置有分段驱动结构，该机构由开有弧形平面斜槽的固定板、与电执行器相连的驱动板以及与阀芯相连的从动臂组成。驱动板开设有与平面斜槽位置对应的孔，从动臂也在上述位置开设对应孔，从动臂孔中安装销及弹簧，驱动板孔中安装一短顶销，在旁通阀调节行程对应的固定板槽具有一定的深度，从动臂销由弹簧顶入驱动板孔再将短顶销顶入平面槽内，驱动板靠从动臂销带动阀芯转动，转动至最大开度及零开度时平面槽深度变为零将短顶销推出槽形同时将驱动臂销推出驱动板孔，即二销结合面被推至驱动板和驱动臂结合面，阀与执行器脱离，执行器在正向或负向温差作用下继续正向或负向空行程。上述空行程也可由较简单的异形开孔阀芯实现，电执行器与阀芯一直保持连接，并选用直径较大的阀芯，开孔沿负向行程方向扩展，保证在正向空行程中阀开孔保持最大不变及在负向空行程中一直关闭。微动开关设置于最大开度和零开度处。最大开度处设置常断开关，该开关接入燃气通道29上阀，28放大电路中，旁通阀开至此处时闭合该开关，燃气阀由最大开度状态开始调小流量，旁通阀则保持最大开度继续空行程，正向温差信号消失或出现负向温差，旁通阀回至最大开度处断开上述开关，燃气阀停止动作并保持最大开度状态，水温由旁通阀调节。零开度处最好设置多联开关，分别接入燃气阀用测温电路或另设的测温电路与主通阀放大电路间及进口工况检测电路和主通阀放大电路连接处，触发前测温电路与放大电路常断，进口检测电路与放大电路常闭，旁通阀在负向温差作用下关至零开度时触发上述二开关，进口检测电路与测温电路相互切换，改由温差信号控制主通阀调节，负向温差消失或出现正向温差，旁通阀回至零开度处，开关脱离接触，恢复原态，由温差信号控制旁通阀调节水温。旁通阀最大流量可在阀芯与固定阀座间增加一活动阀套进行调节，活动阀套由进口水压信号控制，在进口水压处于适用值下限上时该阀套与固定阀座间保持最大开度不变，旁通流量由阀芯与阀套间相对开度决定，进口水压降至下限时，阀套向阀芯负行程方向运动关小与固定阀座间相对开度调小旁通流量甚至关闭旁通阀。为提前触发最大开度开关，防止设定温度升高，该开关安装于活动套上以提前启动燃气阀。阀套与执行器之间可设置与旁通阀类似的分段驱动结构，将销孔设在进口水压下限附近上方某值所对应的驱动板位置处，保证进口水压值高至该数值时阀套与驱动板脱离接触，也可利用与旁通阀芯类似的异形开孔实现阀套最大开孔后的正向空行程。阀套可利用主通阀放大电路输出的信号控制，也可另设一控制电路。

上述电控实施例中逻辑控制还可由电脉冲信号控制开关元件的通断实现。由热水温度与设定值差值信号检测电路、进口工况信号检测电路以及由旁通阀带动电位器组成的阀位信号检测电路将所需信号转换为电压信号，其中旁通阀位电压值随开度增加而增高，压力或流量电压值随其降低而增加。上述设计可通过电位器滑动方向改变或应变片安装位置改变实现。进口水压高于最低启动水压及适用水压下限值时即应尽量利用旁通水调温，故高于此水压的工况信号不宜对旁通阀开度加以控制以免造成燃气阀启动时机延后，为此在进口检测受力元件行程上设置一限位元件，当进口水压处于适用水压下限(如0.04MPa)附近某值(如0.05MPa)时该元件限制检测元件进一步变形，使其电压值在水压进一步增加时保持极限值不变。上述阀位和进口工况信号串联叠加后送入一电压比较器，比较器基准值设定为进口水压接近启动水压下限(如0.02Mpa)时进口工况电压与旁通阀零开度附近电压值之和，该值同时等于进口工况电压极限值与旁通阀最大开度附近值之和，可通过改变阀位变阻器线性关系及配对选择应变元件或合理调整检测元件刚度或平衡弹簧刚度或初张力实现。上述叠加电压超出基准值则比较器由低电位翻转为高电位。温度差值信号送入另一零比较器，温差信号大于零时比较器翻转为高电位。上述二比较器输出电位送入与非门电路，当二者均输出高电位时与非门输出低电位，否则输出高电位，与非门输出信号直接或经过非门后送至旁通阀放大电路开关元件处断开此开关，旁通阀停止动作；此电位信号还送至燃气阀放大电路开关元件处闭合此开关，然气阀开始工作，调小流量抑制主通热水温度，当水气波动消失水温接近或低于设置温度，燃气阀回至最大开度原态，温度比较器输出翻转为低电压，与非门同时翻转，各电路恢复常态。显然，当水压低于适用水压下限时，叠加信号比较器将在旁通阀到达最大开度前翻转，如温差信号为零旁通阀停止动作，如温差信号使零比较器翻转则然气阀将提前启动，旁通阀提前停动，达到限制旁通最大流量目的，如水压接近启动水压下限旁通阀则被关闭。旁通阀位电压还送入另一比较器，该比较器基准值设定为旁通阀零开度时电压值。旁通阀关至零开度时比较器翻转为低电位，该电位信号直接或经非门后送至主通阀电路开关元件处断开该开关，该电位还同时送入温度信号控制的主阀电路开关元件处闭合该开关，主阀由进口信号控制转换为温度信号控制进一步调小主阀开度，旁通阀在负向温差作用下继续负向空行程，其开孔设计保证在此间一直保持关闭。

上述开关元件可选用放大电路中某极放大晶体管如T2或T4的C、D处，高低电位信号并联接入发射极，高于或等于该晶体管基极电位的高电位信号和接近零电位的低电位信号决定该晶体管截止或导通，从而达到关闭或启动某电路之目的。如上述高电位信号不足以使晶体管截止，可与发射极其他电阻配合获得所需的截止电位。开关元件还可选用串联入主线路的微型继电器，由高低电压直接或经电流放大后控制继电器的通断，达到改变电路工作状态之目的。也可将场效应管组成的COMS传输门和一反向器组成一压控模拟开关接入电路主线路中，如替代R15接入T6、T7发射极，利用高低电位控制T6、T7的通断，该开关最好与一可调电阻以串联或并联形式配合，在开关导通时将组合电阻调至电路所需的阻值。

上述放大电路最好采用由滤波调制、交流放大及相敏放大组成的调制型放大电路。电执行器可采用图6所示的交流电机与减速机构组成，也可选用直流电机或直接驱动阀芯的力矩电机，燃气阀还可选用滑动阀或挡板阀由比例电磁铁驱动。放大电路典型构成如图6所示，机械调制器ZBK将微弱的直流输入信号调制成50HZ的方波信号，经C1滤波后由T1-T4组成的交流放大电路进行电压放大，再经由B2后的相敏放大电路功率放大后控制可逆电机转动。调制器还可采用场效应管，二极管及电容电阻元件组成的串并联调制器。交流放大采用直接藕合方式，保证足够的灵敏度。热敏电阻R1对T1静态工作点补偿。利用T3集电极通过R8对T1基极形成深度直流负反馈，可有效抑制零点漂移。R2、R3、R4及R9、R10分别为T1、T4的发射极电流负反馈电阻，利用D1、D2和D3正向导通后压降几乎不变的特点为T2、T3提供合适的静态工作点。相敏功率放大电路与推挽功率放大电路类似，由一对大功率管作为输出管。但电路使用的电源为全波整流未经滤波的脉动直流电源，使电路结构简单效率较高，而且负载为平衡电机的控制绕组电机励磁绕组经电容C7接交流电源，电容C7使其电流 jk移相90°。控制绕组电流，由T6,T7集电极电流合成，故由B2输入电流的相位即直流偏差信号的相位可决定输出绕组电流之相位，以此决定电机之转动方向。如B2输入偏差信号为零则

C7，

C6相互抵消HF无电流输出，电机停转。C4的作用是与B2构成并联谐振电路，避免B2产生附加相位。利用C5、C6提高控制绕组的功率因数同时滤出高频成分。

上述电控阀在调节过程中其差值信号将减小直至消失，电控阀相应停止运动，保持与新的工况条件相适应的工质流量。温度设置可利用可调电阻接入温度检测和进口工况检测电桥的某一桥路上，也可与温敏电阻或应变电阻串联或并联接于同一桥路上，调整其阻值改变信号输出特性与大小，达到设置水温目的。

考虑传递路径不同及温度的滞后变化尤其是燃气调节和温度信号控制的主阀调节，可能因过冲超调造成主通阀尤其是燃气阀关闭。造成不便和安全隐患，故在主通阀或至少是燃气阀设置最小流量保持结构。对于如弹簧力或磁性力等非刚性驱动机构可在上述阀芯零开度前设置一限位元件，保证有一最小开度存在，对于如推杆、转轴等刚性驱动机构则可沿阀芯过冲行程方向开设大小与行程无关的最小常开孔道。主通阀的最小常开孔道还可在温包破裂，主通阀被平衡弹簧强行关闭时充当最小安全孔防止意外烫伤。

除上述异步顺序全自动调节相关阀流量外，还可将进口处主通阀设置为手动式调节。该阀19设于旁通阀后检测元件前，由一独立或与水温设置部件17联动的手动机构根据所处水压和设置的水温大致决定主通道流量。进口检测元件则专们用于控制旁通阀最大开度。

为自动适应环境温度变化，比如冬夏两季变化，可在进口主通阀控制环节或燃气阀控制环节中设置环境温度补偿装置。可在进口检测受力元件的平衡弹簧中加一感温弹性元件，如充灌低沸点液体的波纹管或膜盒，该元件根据冷水温度调整平衡弹簧附加预张力，如冬季减小预张力达到同样温度设置下减小主通流量目的；也可在燃气阀驱动行程上设置感温元件13根据环境气温改变其初始开度，如夏季时保持较小的常态流量。考虑室内使用，燃气阀处的感温元件最好通过一毛细管连通设置于冷水腔内的温包感知冷水温度。为避免感温液体泄漏入气道，感温元件13最好设置于两密封圈2之间。电控阀还可利用设置于冷水腔中的测温电阻直接连入主通阀检测电桥中进行补偿。

为进一步简化结构，还可将进口主通道调节与旁通最大开度调节控制均设置为手动控制。即将旁通阀行程上的止推元件设置于一推杆上，推杆装有密封元件，推杆外有一凸轮式或推拉式手动机构，复位弹簧最好设置于推杆外侧。使用者根据进口水压情况分段或连续调节推杆即止推触发元件在旁通阀行程上的位置，达到调节其最大开度目的而无需再设置进口检测元件。

还可将上述机械式驱动调节***中温包单独设置于混水处，通过毛细管将温度所致的压力信号送至压敏执行元件。执行元件可分别设置于混水腔外旁通和燃气阀处，通过装有密封圈的推杆推动阀芯。如温差压力值较小，也可通过弹性密封膜片推动阀芯，避免密封圈阻力。二温包可充灌不同温度压力特性的感温液体，但最好充灌同一种液体，如***，通过选择不同刚度执行元件或不同刚度平衡弹簧使同一温度下二执行元件具有不同的行程，通过调整弹簧刚度或初张力可使旁通阀达到最大开度，旁通阀或阀外推杆触及止推元件停止运动时，燃气阀刚好反向走完正向空行程开始调小燃气流量，实现二者异步调节。热水端主通阀调节可通过与上述旁通主通一体式阀芯类似的一体式阀芯完成。上述温包也可单独设置一处，由二毛细管将压力导出。止推元件可设置于一活动推杆上由手动机构调节在旁通行程上的位置，该手动机构同时调节燃气驱动元件平衡弹簧初张力，如水压接近适用值下限时，使用者通过手动机构将止推元件推向旁通阀使其提前终止行程，同时减小燃气元件平衡弹簧初张力使其提前进入调节行程。上述二驱动元件可集中安装在一板上通过一杠杆机构调节。如二元件分布较远，则需要通过推拉杆或齿轮阻传递调节运动。还可在旁通和燃气阀二处分别设调节钮通过刻度标识二处匹配的应调节位置。水温设置可另设调节钮，通过凸轮或推拉杆调整旁通和燃气执行元件平衡弹簧初张力或执行元件推力面与阀芯相对初始位置实现。

由于在正常水压段出现的水压波动可由旁通冷水有效调节，无需进口主通阀频繁调节，故可在主阀行程上设置连续或分段阻尼元件，迫使主阀呈分段调节或降低调节灵敏度。阻尼元件可用液阻、磁阻或在主阀行程上安装摩擦元件实现阻尼功能。

Claims (10)

1，一种直热式燃气热水器恒温***，其特征在于，包括设置于主通道、与主通道热水混合的旁通冷水通道及燃气通道的调节阀，最好设置于上述混水处的传感器，传感器检测热水温度变化信号，并以此信号控制相关阀调节工质流量将热水温度稳定于设定值附近，还包括保证各相关阀实现异步顺序调节的逻辑控制元件或组件，以及实现手动或自动调节旁通阀最大开度的控制元件或组件。

2，根据权利要求1所述的恒温***，其特征在于，主通道进口处还设置有压力或流量检测元件，上述元件检测进口工况变化信号，并以此控制旁通阀最大开度调节元件，保证在进口水压接近启动水压下限时自动调小旁通阀最大流量甚至关闭旁通阀。

3，根据权利要求2所述的恒温***，其特征在于，进口工况检出信号还用于控制主通道阀同步调节主通道流量，保证主通道热水保持与设置温度大致相符的温度，各阀异步顺序调节还包括由上述进口工况变化或燃气流量变化所致的滞后水温变化信号控制的旁通冷水流量调节，还包括进口水压较低或冷热水温差较小或燃气流量较大时，由旁通阀阀位信号和正向温差信号控制的保持旁通阀最大开度同时进行的燃气阀调节，还包括进口水压较大或冷热水温差较大或燃气流量较小时，由旁通零开度阀位信号和负向温差信号控制的保持旁通阀零开度同时进行的主通阀开度调节。

4，根据权利要求3所述的恒温***，其特征在于，在主通道热水出口设置与旁通冷水混合的腔体，主通道进口处设置冷水腔体，温包式检测元件设置于混水腔内，机械式压力或流量检测元件设置于冷水腔内，上述检测元件在工况变化信号作用下直接或通过驱动机构调节相关阀开度，逻辑控制组件包括设置于相关阀行程上的触发元件。还可包括具有行程关联结构的特殊开孔阀芯，旁通阀最大开度控制元件由设置于旁通阀行程上由进口工况检测元件驱动的活动式触发元件或具有行程关联结构的特殊开孔阀芯构成。

5，根据权利要求4所述的恒温***，其特征在于，温包及压敏执行元件制成一体，与平衡弹簧组成驱动机构直接驱动旁通阀燃气阀及主通阀，主通阀最好在冷水端和热水端分别设置，冷水端主通阀由进口检测元件推动，热水端主通阀由上述温包驱动机构推动，主通阀和旁通阀最好选用不平衡力较小的套阀结构，套阀设置于各容水腔内，腔体间最好采用间隙密封保证调节灵敏度，旁通阀最大开度阀位信号由设置于其行程末端的一止推类元件测得，该元件被触后旁通阀保持最大开度同时启动燃气阀调节，旁通阀零开度阀位信号控制主通阀可由与旁通阀相连的特殊开孔阀芯实现，主通阀芯开孔沿旁通阀行程方向扩展，其开孔形状保证在旁通阀调节行程中保持最大开度不变，旁通阀芯调节至零开度时主阀芯孔口开始调小其开度，旁通阀行程末端的控制元件设置成活动式的，由冷水腔内检测元件推动改变其在旁通行程上的位置以改变触动时机，甚至在进口作水压较低时关闭旁通阀，直接由燃气调节抑制正向温差。

6，根据权利要求3所述的恒温***，其特征在于，混水处设置有以热电阻为代表的温度传感器，主通道进口设置有膜片式压力传感器或靶式流量传感器及设于传感器上的应变电量元件，上述传感元件将工况变化信号转换为电量信号，电量信号经放大后控制电执行器驱动相关阀，逻辑控制组件由阀位信号、热水温差信号等检测元件、接入放大电路由上述检测元件控制的开关元件组成，其中旁通阀位信号控制相应开关元件环节中设置进口工况信号检测元件，由该元件之检测量决定旁通阀最大开度。

7，根据权利要求6所述的恒温***，其特征在于，旁通阀电执行器与旁通阀芯联结处设置有分段驱动结构，此结构保证旁通阀芯在零开度和最大开度处与电执行器脱离，形成负向和正向空行程，上述空行程也可由与电执行器保持连接的开设异形孔口的阀芯获得，阀芯最大开度和零开度处设置有机械式微动开关，上述开关连接入旁通阀放大电路，燃气阀放大电路及主通阀放大电路中，旁通阀开至最大开度处触发其中一常断开关，闭合此开关，将燃气放大电路接通，燃气阀由最大开度状态开始调节，旁通阀闭至零开度时触发另一多联开关，将水温检测电路与进口工况检测电路相互切换，主通阀由温差信号控制开度调节，旁通阀芯与阀座间设置一活动阀套，旁通最大流量还由此阀套和阀座间的相对开度决定，该阀套由进口工况信号控制在进口水压接近下限时调小最大开度甚至关闭旁通阀，旁通阀最大开度触发开关设置于该阀套上，保证燃气阀及时启动。

8，根据权利要求6所述的恒温***，其特征在于，逻辑控制组件包括热水温度差值测量电桥、进口工况测量电桥，由旁通阀带动变阻器组成的阀位测量电侨等，上述测量电桥将工况变化转换成电压信号，其中旁通阀位电压值随其开度增加而增加，进口工况电压随水压和流量值降低而增加，二者串联叠加后送入一电压比较器，比较器基准值设定为进口工况接近启动值下限时的电压值和旁通阀零开度附近的电压值之和且同时等于旁通阀最大开度电压值与进口工作水压高于适用值下限时极限电压值之和，上述叠加电压超出基准值则比较器输出高电位，温差信号则送入另一零比较器，温差信号大于零时比较器输出高电位，上述二比较器输出信号送入与非门电路，当二比较器均输出高电位时与非门输出低电位，此低电位送至燃气阀放大电路开关元件，闭合此开关；燃气阀开始调小流量，此电位信号还同时送至旁通阀放大电路开关元件，断开此开关，旁通阀停动，当进口工作水压低于适用值时，旁通阀比较器将提前翻转，旁通阀位电压还送入另一比较器，该比较器基准值设置为旁通零开度附近的电压，当旁通阀关至零开度时该比较器翻转为低电位，该电位信号送至进口工况信号控制主通阀放大电路开关元件，断开此开关，该电位信号还同时送至温差信号控制主通阀放大电路开关元件，闭合此开关，主通阀由温度信号控制，旁通阀芯设计应保证在负向行程中一直关闭。

9，根据权利要求1所述的恒温***，其特征在于，主通道进口处设置有手动调节阀该调节阀最好设置于旁通道后。

10，根据权利要求1所述的恒温***。其特征在于，旁通阀行程上设置有活动式止推元件，该元件由一凸轮或推拉式手动调节机构驱动，手动机构可外置或内置，旁通阀腔的密封可由相应部位的密封圈实现。

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