本发明涉及一种能产生气泡水的燃气热水器，本发明还涉及一种燃气热水器的控制方法。
背景技术：
随着生活水平的提高，人们对燃气热水器的要求也越来越高，比如，用户对热水器使用除了提供热水的需求外，还提出了节水环保、舒适健康等进一步要求。授权公告号为cn206905302u(申请号为201720329757.4)的中国实用新型专利《热水器系统》，其中公开的热水器系统，包括：能对水进行加热的加热单元；能与所述加热单元连通的罐体，所述罐体上设置有至少一个进口和出口，所述进口能供气体、水中的至少一种进入所述罐体；能为所述罐体加压的增压源，所述增压源能提供使所述罐体中的气体和水进行混合的压强。本实用新型提供的一种热水器系统，可以应用在现有的任意一种热水器中，包括电热水器、燃气热水器、太阳能热水器和空气能热水器等，其能够生成微气泡水供用户使用，不仅能节水环保，而且所述微气泡水具有较强的清洁性能，从而大大提高了用户的使用体验。该热水器系统在工作时，虽然能够为用户提供微气泡水，但是该微气泡水的生成需要在一个罐体内存储一定量的水后，在通入气体的情况下，额外使用增压源配合加压来完成气泡水的生成，如此需要通入的气体量大、需要的气压也大，并且安装时，罐体占用空间大，不适合在小型的燃气热水器中安装使用。另外该热水器系统无法根据需要进行微气泡水中气泡量的调节，使用的可调性低，适用性范围有限。
技术实现要素：
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够充分利用热气热水器中能源来产生气泡水的燃气热水器。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够根据需要调节气泡量的燃气热水器。
本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够在水流动的过程中生成气泡水，并且气泡水发生装置安装体积小的燃气热水器。
本发明所要解决的第四个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够根据需要调节气泡量的燃气热水器的控制方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种燃气热水器，包括
风机；
其特征在于：还包括
供气管，入口与风机的出口相连接；
气泡水发生装置，连接在燃气热水器的出水管路与供气管的出口之间；
供水管，与气泡水发生装置相连通。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述供气管上设置有气量调节阀。
简单地，所述气量调节阀包括带有气体通道的缸体，设置在所述缸体内的调节件，以及驱动所述调节件沿气体通道往复运动的驱动器，所述气体通道的入口与风机的出口相连接，所述调节件设置在气体通道的出口段内，调节件的周缘与气体通道的出口段的内壁之间的缝隙随着调节件的运动而改变。
优选地，所述驱动器为电磁铁，所述调节件上具有与电磁铁相斥的金属部分。
为了实时检测供气管中的空气流量，所述供气管上设置有气体流量传感器，所述气体流量传感器设置在气量调节阀的下游。
为了提高供气压力，提高气泡的产生量，所述供气管上设置有增压泵。
优选地，所述增压泵靠近气泡水发生装置进气口设置。
为了检测气泡水是否满足设定要求，所述供水管上连接有检测旁路，所述检测旁路的入口和出口分别与出水管相连通，所述检测旁路上设置有气泡检测器。
为了防止供水管中的气泡水逆流至检测旁路中，所述检测旁路上还设置有单向阀。
为了避免对水中气泡的影响，所述检测旁路的入口段的轴线与供水管的轴线之间的夹角为锐角。
优选地，所述检测旁路的入口段的轴线与供水管的轴线之间的夹角为45°。
本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：所述气泡水发生装置包括内管以及套设在所述内管外的外壳，所述外壳和内管的两端密封连接，所述外壳和内管的中部之间具有气泡水流道，所述外壳上对应于气泡水流道形成有接口，所述接口与供水管的入口相连接；所述内管靠近连接供气管的一端周壁上设置有小孔，所述内管通过小孔与气泡水流道相连通。
为了进一步减小气泡直径，增加气泡量，所述内管的外周壁上凸设有一周凸缘，所述凸缘位于小孔出口的下游。
本发明解决上述第四个技术问题所采用的技术方案为：一种燃气热水器的控制方法，其特征在于：根据水流量数据、气泡水档位数据调节供气管中的供气量。
为了充分利用燃气热水器工作过程中产生的能量，在燃气热水器的工作状态下，采集当前的风机转速数据，进而根据水流量数据、气泡水档位数据以及风机转速数据调节气量调节阀的开度，实现供气管中的供气量的调节。
为了满足燃气热水器提供冷水气泡水，在燃气热水器未工作的状态下，根据水流量数据、气泡水档位数据调节风机转速，同时控制气量调节阀全开，实现供气管中的供气量的调节。
实时检测水流量以及供气管中的空气流量，计算当前水与空气的配比数据k；将k与当前气泡水调节档位i对应的水与空气配比阈值范围ki进行比较，进而实现对供气管中的供气量的负反馈调节。
当检测到空气流量小的情况下，当k大于ki中的最大值kimax时，则增大气量调节阀的开度或者提高风机转速；
但见到空气量大的情况下，当k小于ki中的最小值kimin时，则减小气量调节阀的开度或者降低风机转速。
为了方面监控气泡水的质量，当k位于ki范围内时，则通过气泡检测器检测当前气泡水是否满足设定要求，如果否则开启增压泵，增加进入气泡水发生装置内的气体压力。
为了方便判断气泡水发生装置故障，开启增压泵后，实时检测当前气泡水是否满足设定要求，同时对增压泵的工作时间进行计时，如果增压泵的工作时间达到设定时间阈值t且气泡水仍然未满足设定要求，关闭增压泵并提示气泡水发生装置故障。
为了保证用户的基本用水需求，在需要气泡水的情况下，检测当前的水流量l，如果当前的水流量l小于设定的气泡水使用最小水流量l0，则关闭气量调节阀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的燃气热水器将气泡水发生装置与燃气热水器的风机出口相连接，如此可以将风机中的风量直接引入至气泡发生装置中，风机既能满足燃气热水器的燃烧需要，还能提供空气给气泡水发生装置，充分利用燃气热水器自身的工作能量，无需再额外连接其他供气装置。
另外本发明中的泡水发生装置并非做成大空间的罐体，而是做成管状体连接在燃气热水器的出水管路、供气管的出口以及供水管入口之间，水和气分别自泡水发生装置的两端通入，在水流动的过程中直接生成气泡水自供水管中流出。该结构占用空间小，无需专门储存水来生成气泡水，则通气时对气压要求低，气泡量控制更加准确。
本发明中的燃气热水器的控制方法，可以根据水流量数据、气泡水档位数据随时调节供气管中的供气量，使得气泡水中的气泡量具有可调性，满足用户不同的需求，使用灵活性更高，且应用范围更广泛。
附图说明
图1为本发明实施例中燃气热水器的结构示意图。
图2为本发明实施例中气量调节阀的剖视图。
图3为本发明实施例中燃气热水器的控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，本实施例中的燃气热水器，包括燃气热水器本体，风机1、供气管2、气泡水发生装置3、供水管4、气量调节阀5、气体流量传感器6、增压泵7、检测旁路8、气泡检测器9以及单向阀10。
其中燃气热水器本体则同现有的燃气热水器，包括燃烧器、换热器、连接管路等。
本实施例中的风机1可以为燃烧器进行供气，同时还要通过供气管2为气泡水发生装置3进行供气。为了有效导向风机1的空气流向，本实施例中在风机1出口设置隔板将风机1出口隔离成两个空气输出通道，其中一个空气输出通道用于连接燃烧器，另一个空气输出通道用于连接供气管2，进而为气泡水发生装置3提供空气。
供气管2的入口与风机1的一个空气输出通道相连接，供气管2的出口则与气泡水发生装置3的供气口相连接。在供气管2上沿空气流动方向分别设置有气量调节阀5、气体流量传感器6、增压泵7。
气量调节阀5用于调节供气管2的开度，进而控制对气泡水发生装置3的供气量。气量调节阀5可以采用现有的各种气量调节阀5成品。本实施例中的气量调节阀5带有气体通道50的缸体51，设置在缸体51内的调节件52，以及驱动调节件52沿气体通道50往复运动的驱动器53。
缸体51的内具有轴向设置的空腔，并且缸体51的一端开口设置，缸体51上还沿径向设置了与空腔相连通的进风腔，如此空腔可进风腔则共同构成气体通道50，进风腔的端口则构成气体通道50的入口，该气体通道50的入口与风机1的出口相连接。调节件52则设置在气体通道50的出口段内，即调节件52安装在空腔靠近开口的位置。本实施例中的调节件52相对于空腔呈倒置的伞状。该调节件52的后端通过一根驱动杆连接至驱动器53上，该驱动器53设置在缸体51的后部，驱动杆则穿出缸体51外而与驱动器53连接。本实施例中的电磁铁，即通入的电流不同，产生不同的磁力。驱动杆可以采用金属制成，或者调节件52上具有与电磁铁相斥的金属部分，如此调节件52则能根据电磁铁不同的磁力相对于空腔前后移动，使得调节件52的周缘与气体通道50的出口段的内壁之间的缝隙随着调节件52的运动而改变，实现通气量的调节。
气体流量传感器6用于检测通入到气泡水发生装置3的空气量，该气体流量传感器6可以采用现有的各种气流流量传感器使用。
增压泵7可以采用现有的各种增压泵7产品，增压泵7靠近气泡水发生装置3进气口设置。该增压泵7用于实现对通入气泡水发生装置3中气体的增压作用，如此可以提高气泡水发生装置3产生的气泡量。
本实施例中的气泡水发生装置3整体呈管状，该气泡水发生装置3包括内管31以及套设在内管31外的外壳32，该外壳32也成管状，如此气泡水发生装置3可以作为一端管路与燃气热水器的出水管路11、供气管2以及供水管4进行连接，有效的降低了该气泡水发生装置3的安装体积。该气泡水发生装置3能够流过管体内的水与通入的气体发生作用，进而变成气泡水，即在水流动的过程中即产生气泡水，需要产生气泡的单位水流量较小，则该结构中即使在不使用增压泵7的情况下也能完成气泡水的生成，同时需要通入的单位气体量小、需要的气压也小，适合在小型的燃气热水器中安装使用。
外壳32和内管31的两端密封连接，外壳32和内管31的中部之间具有缝隙，该缝隙形成气泡水流道33，外壳32上对应于气泡水流道33形成有接口321，该接口321与供水管4的入口相连接。内管31靠近连接供气管2的一端周壁上设置有小孔311，内管31通过小孔311与气泡水流道33相连通。本实施例中，燃气热水器的出水管内嵌连接在内管31中，供气管2的出口端则套设连接在外壳32的端部。如此气体和水则通过相对的两端进入到内管31中，进而气体和水在内管31中混合后形成气泡水。
此外，内管31的外周壁上凸设有一周凸缘312，凸缘312位于小孔311出口的下游，如此该凸缘312可以减小气泡的通过直径，可以将大气泡进一步挤压成小气泡，减小气泡的直径，同时增加气泡量。
检测旁路8连接在供水管4的一侧，检测旁路8的入口和出口分别与出水管相连通，相对于气泡水的流动方向，检测旁路8的入口段的轴线与供水管4的轴线之间的夹角为锐角。本实施例中检测旁路8的入口段的轴线与供水管4的轴线之间的夹角为45°。通过该夹角设置，可以保证气泡水顺利进入到检测旁路8中，并且气泡水进入检测旁路8的过程中不会引起气泡的破裂，保证后续检测的准确性。检测旁路8上设置有气泡检测器9，用于对气泡水中的气泡参数进行检测，如可以检测气泡量、气泡直径等参数，进而判断当前的气泡水是否满足设置要求。该气泡检测器9可以采用现有的各种气泡检测器9产品。检测旁路8上靠近出口的位置处还设置有单向阀10，该单向阀10可以阻止供水管4中的气泡水逆流至检测旁路8中，影响检测结果。
如图3所示，本实施例中的燃气热水器的控制方法，根据水流量数据、气泡水档位数据调节供气管2中的供气量。在燃气热水器的工作状态下，采集当前的风机1转速数据，进而根据水流量数据、气泡水档位数据以及风机1转速数据调节气量调节阀5的开度，实现供气管2中的供气量的调节。在燃气热水器未工作的状态下，根据水流量数据、气泡水档位数据调节风机1转速，同时控制气量调节阀5全开，实现供气管2中的供气量的调节。
该燃气热水器的控制方法具体包括以下步骤：
s1、初始化气泡水调节档位数组m＝[1,2,…,i,…m]；
其中i和m为自然数，1≤i≤m，m≥1，初始化各气泡水调节档位i对应的水与空气配比阈值范围ki；
s2、检测气泡水需求开关信号；
如果需要气泡水，则进行s3；
如果不需要气泡水，则同时判断燃气热水器是否启动工作，如果启动工作则控制关闭气量调节阀5，如此风机1出口送出的空气则不会进入到气泡水发生装置3内，则不会产生气泡水，燃气热水器按照常规工作方式进行工作；
s3、检测获取当前的燃气热水器出水管内的水流量l，将该水流量l与设定的气泡水使用最小水流量l0进行比较，如果l＜l0，则关闭气量调节阀5，如此可以避免水流中气泡过多，保证用户的基本用水需求；
如果l≥l0，则进行s4；
s4、判断燃气热水器是否启动工作，如果是，则进行s5；如果否，则进行s10；
s5、获取当前的风机1转速数据，获取当前的气泡水调节档位i数据；
s6、根据水流量数据、气泡水档位数据以及风机1转速数据调节气量调节阀5的开度，进而控制输出至气泡水发生装置3中的气流量；由于燃气热水器在工作过程中风机1最小转速较高，足够满足产生气泡水的气量需求和燃烧需求，如此仅仅需要调节气量调节阀5的开度来调整输出至气泡水发生装置3中的气流量即可，通常调节气量调节阀5无需达到全开的状态即能满足产生气泡水的气量需求；
s7、获取当前的输出至气泡水发生装置3中的空气流量数据，并根据当前的水流量以及空气流量数据，计算当前水与空气的配比数据k；
s8、将k与当前气泡水调节档位i对应的水与空气配比阈值范围ki进行比较，进而实现对供气管2中的供气量的负反馈调节；
对供气管2中的供气量的负反馈调节的具体方法为：当k大于ki中的最大值kimax时，则增大气量调节阀5的开度或者提高风机1转速；
当k小于ki中的最小值kimin时，则减小气量调节阀5的开度或者降低风机1转速。
s9、当k位于ki范围内时，则通过气泡检测器9检测当前气泡水是否满足设定要求，如果否则开启增压泵7，增加进入气泡水发生装置3内的气体压力；
开启增压泵7后，实时检测当前气泡水是否满足设定要求，同时对增压泵7的工作时间进行计时，如果增压泵7的工作时间达到设定时间阈值t且气泡水仍然未满足设定要求，关闭增压泵7并提示气泡水发生装置3故障，如此可以方便用户及时获取气泡水发生装置3的故障信息；
s10、获取当前的气泡水调节档位i数据；
s11、此时燃气热水器中的燃烧器等部件均不进行工作，仅仅开启风机1为气泡水发生装置3提供空气即可；如此根据水流量数据、气泡水档位数据调节风机1转速，同时控制气量调节阀5全开，实现供气管2中的供气量的调节，此时，风机1转速工作在较低的转速下即能满足气泡水发生装置3中对空气量的需求；
进而进行s7。
本发明中的燃气热水器的控制方法，可以根据水流量数据、气泡水档位数据随时调节供气管2中的供气量，使得气泡水中的气泡量具有可调性，满足用户不同的需求，使用灵活性更高，且应用范围更广泛。
1.一种燃气热水器，包括
风机(1)；
其特征在于：还包括
供气管(2)，入口与风机(1)的出口相连接；
气泡水发生装置(3)，连接在燃气热水器的出水管路(11)与供气管(2)的出口之间；
供水管(4)，与气泡水发生装置(3)相连通。
2.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于：所述供气管(2)上设置有气量调节阀(5)。
3.根据权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于：所述气量调节阀(5)包括带有气体通道(50)的缸体(51)，设置在所述缸体(51)内的调节件(52)，以及驱动所述调节件(52)沿气体通道(50)往复运动的驱动器(53)，所述气体通道(50)的入口与风机(1)的出口相连接，所述调节件(52)设置在气体通道(50)的出口段内，调节件(52)的周缘与气体通道(50)的出口段的内壁之间的缝隙随着调节件(52)的运动而改变。
4.根据权利要求3所述的燃气热水器，其特征在于：所述驱动器(53)为电磁铁，所述调节件(52)上具有与电磁铁相斥的金属部分。
5.根据权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于：所述供气管(2)上设置有气体流量传感器(6)，所述气体流量传感器(6)设置在气量调节阀(5)的下游。
6.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于：所述供气管(2)上设置有增压泵(7)。
7.根据权利要求6所述的燃气热水器，其特征在于：所述增压泵(7)靠近气泡水发生装置(3)进气口设置。
8.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于：所述供水管(4)上连接有检测旁路(8)，所述检测旁路(8)的入口和出口分别与出水管相连通，所述检测旁路(8)上设置有气泡检测器(9)。
9.根据权利要求8所述的燃气热水器，其特征在于：所述检测旁路(8)上还设置有单向阀(10)。
10.根据权利要求8所述的燃气热水器，其特征在于：所述检测旁路(8)的入口段的轴线与供水管(4)的轴线之间的夹角为锐角。
11.根据权利要求10所述的燃气热水器，其特征在于：所述检测旁路(8)的入口段的轴线与供水管(4)的轴线之间的夹角为45°。
12.根据权利要求1至11所述的燃气热水器，其特征在于：所述气泡水发生装置(3)包括内管(31)以及套设在所述内管(31)外的外壳(32)，所述外壳(32)和内管(31)的两端密封连接，所述外壳(32)和内管(31)的中部之间具有气泡水流道(33)，所述外壳(32)上对应于气泡水流道(33)形成有接口(321)，所述接口(321)与供水管(4)的入口相连接；所述内管(31)靠近连接供气管(2)的一端周壁上设置有小孔(311)，所述内管(31)通过小孔(311)与气泡水流道(33)相连通。
13.根据权利要求12所述的燃气热水器，其特征在于：所述内管(31)的外周壁上凸设有一周凸缘(312)，所述凸缘(312)位于小孔(311)出口的下游。
14.一种燃气热水器的控制方法，其特征在于：根据水流量数据、气泡水档位数据调节供气管(2)中的供气量。
15.根据权利要求14所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于：在燃气热水器的工作状态下，采集当前的风机(1)转速数据，进而根据水流量数据、气泡水档位数据以及风机(1)转速数据调节气量调节阀(5)的开度，实现供气管(2)中的供气量的调节。
16.根据权利要求14所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于：在燃气热水器未工作的状态下，根据水流量数据、气泡水档位数据调节风机(1)转速，同时控制气量调节阀(5)全开，实现供气管(2)中的供气量的调节。
17.根据权利要求14所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于：实时检测水流量以及供气管(2)中的空气流量，计算当前水与空气的配比数据k；将k与当前气泡水调节档位i对应的水与空气配比阈值范围ki进行比较，进而实现对供气管(2)中的供气量的负反馈调节。
18.根据权利要求17所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于：当k大于ki中的最大值kimax时，则增大气量调节阀(5)的开度或者提高风机(1)转速；
当k小于ki中的最小值kimin时，则减小气量调节阀(5)的开度或者降低风机(1)转速。
19.根据权利要求18所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于：当k位于ki范围内时，则通过气泡检测器(9)检测当前气泡水是否满足设定要求，如果否则开启增压泵(7)，增加进入气泡水发生装置(3)内的气体压力。
20.根据权利要求19所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于：开启增压泵(7)后，实时检测当前气泡水是否满足设定要求，同时对增压泵(7)的工作时间进行计时，如果增压泵(7)的工作时间达到设定时间阈值t且气泡水仍然未满足设定要求，关闭增压泵(7)并提示气泡水发生装置(3)故障。
21.根据权利要求14至20所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于：在需要气泡水的情况下，检测当前的水流量l，如果当前的水流量l小于设定的气泡水使用最小水流量l0，则关闭气量调节阀(5)。
技术总结