一種恆溫出水控制裝置及方法
2023-05-11 15:17:41
專利名稱：一種恆溫出水控制裝置及方法
技術領域：
本發明涉及熱水器技術領域，特別是指一種恆溫出水控制裝置及方法。
背景技術：
隨著生活水平的逐漸提高，人們對衛浴產品的要求也越來越高，特別是對衛浴產品中的出水裝置。目前的出水裝置，特別是能調節出水溫度的出水裝置主要是通過混水閥進行手工調節熱水與冷水的比例來保持恆溫出水，由於調節範圍較大，對水溫無法精確控制，導致只能在正常出水一段時間內達到恆溫效果，如果供水系統中熱水或冷水的水溫發生變化，便需要再次手工調節混水閥，出現水溫忽冷忽熱的情況。而且無法控制存留在管道中或機器中的水溫，造成往往是先將管道中的冷水放掉，造成水資源的浪費。手動混水閥只是一個機械結構的部件，沒有對水溫、水流量大小的統計功能，更無法實現對其它供水裝置的控制(比如電熱水器、太陽能熱水器等等)，無法實現即需即熱、恆溫出水等功能。中國專利說明書2009121356 . 1公開了一種恆溫出水裝置，能夠預先設定出水水溫，並能通過傳感器實時監測出水水溫，當該水溫出現變化時，通過電動機控制閥芯組件調節冷熱水的出水比例，達到自動恆溫出水的目的。該裝置雖然能克服手動混水閥無法根據水溫變化自動調節出水溫度、保持出水溫度恆溫的問題，但卻無法控制存留在管道中的水的溫度。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種恆溫出水控制裝置及方法，以實現管道中存留水的循環加熱。本發明提供的一種恆溫出水控制裝置，其特徵在於，包括溫度採集模塊1010，用於採集恆溫出水裝置的冷熱進水管和出水管215的水流溫度；水流量採集模塊1030，用於採集恆溫出水裝置的冷熱進水管的水流量；電壓採集模塊1040，用於採集設置在恆溫出水裝置出水管215處的電輔加熱器 211的電壓；電輔加熱控制模塊1020，用於對所述電輔加熱器211進行控制；閥門控制模塊1060，用於對恆溫出水裝置的冷熱進水管上的冷熱水比例閥、出水管215與電輔加熱器211之間的三通閥214進行控制；泵控制模塊1070，用於對設置在恆溫出水裝置的三通閥214與電輔加熱器211進水口之間的循環泵210進行控制；控制模塊1050，與上述各個模塊電連接，用於根據溫度採集模塊1010、水流量採集模塊1030、電壓採集模塊1040提供的各個水流溫度、水流量及電壓，確定出相關控制信號控制提供給電輔加熱控制模塊1020、閥門控制模塊1060及泵控制模塊1070。由上可以看出，本發明恆溫出水控制裝置可以實現對管道內存水的加熱，解決傳統出水裝置造成的管道內存水的浪費。上述裝置，其特徵在於，所述溫度採集模塊1010包括冷水溫度採集單元1011，用於採集恆溫出水裝置冷水進水管202中水流的溫度；熱水溫度採集單元1012，用於採集恆溫出水裝置熱水進水管203中水流的溫度；出水溫度採集單元1013，用於採集恆溫出水裝置出水管215中水流的溫度。由上可以看出，本發明恆溫出水控制裝置可以實時監控水流溫度，可以為按比例混合冷熱水、實現恆溫出水創造先決條件。上述裝置，其特徵在於，所述水流量採集模塊1030包括冷水流量採集單元1031，用於採集恆溫出水裝置冷水進水管202中的水流量；熱水流量採集單元1032，用於採集恆溫出水裝置熱水進水管203中的水流量。由上可以看出，本發明恆溫出水控制裝置可以實時監控水流溫度，可以為按比例混合冷熱水、實現恆溫出水創造先決條件，並可使用戶自行精確控制水流量。上述裝置，其特徵在於，所述閥門控制模塊1060包括冷水閥門控制單元1061，用於根據來自控制模塊1050的相關控制信號控制恆溫出水裝置的冷熱進水管上的冷水比例閥208 ；熱水閥門控制單元1062，用於根據來自控制模塊1050的相關控制信號控制恆溫出水裝置的冷熱進水管上的熱水比例閥209 ；出水閥門控制單元1063，用於根據來自控制模塊1050的相關控制信號控制所述三通閥214。由上可以看出，本發明恆溫出水控制裝置可以實現冷熱水的自動調節，使恆溫出水控制更準確。上述裝置，其特徵在於，還包括人機接口模塊1080，包括顯示單元1081，用於顯示所述恆溫出水控制裝置工作狀態以及用戶設置；用戶設置單元1082，用於用戶對所述恆溫出水控制裝置進行設置。由上可以看出，本發明恆溫出水控制裝置可以實現友好的人機接口，可方便用戶直觀觀察、有效控制所述恆溫出水控制裝置。一種恆溫出水控制方法，其特徵在於，包括步驟A、判斷用戶設定的溫度符合恆溫出水裝置所能達到的加熱溫度時，將設置在恆溫出水裝置出水管215處的三通閥214置於電輔加熱器211的出水口與進水口的聯通狀態， 並啟動設置在該管道上的循環泵210和所述電輔加熱器211，將恆溫出水裝置出水管215處的水加熱到達用戶設定的溫度時；B、將所述三通閥214置於出水狀態。由上可以看出，本發明恆溫出水控制方法可以有效地實現對管道內存水的加熱， 解決傳統出水裝置造成的管道內存水的浪費。上述方法，其特徵在於，所述步驟A還包括判斷用戶設定的溫度高於恆溫出水裝置所能達到的加熱溫度時，還啟動與恆溫出水裝置熱水進水管連接的外部加熱器。由上可以看出，本發明恆溫出水控制方法還可以使用外部加熱器輔助恆溫出水裝置將管道內存水的加熱。上述方法，其特徵在於，還包括判斷恆溫出水裝置熱水進水管的熱水溫度是否高於用戶設定的溫度若是，控制熱水進水管和冷水進水管的進水比例以維持出水恆溫；否則，關閉冷水進水管。由上可以看出，本發明恆溫出水控制方法可以通過自動調節熱水進水管和冷水進水管的進水比例以使恆溫出水控制更準確，克服了手動調節帶來的水溫變化大的問題。上述方法，其特徵在於，所述電輔加熱器211以用戶設定的溫度與一個定值的差為目標值進行工作。由上可以看出，本發明恆溫出水控制方法可以利用電輔加熱器211餘熱將水加熱至用戶設定的溫度，避免出水溫度高於用戶設定的溫度或將用戶燙傷，還可節約能源。
圖1為本發明恆溫出水控制裝置的結構圖；圖2為安裝有所述恆溫出水控制裝置的出水裝置的示意圖；圖3為圖2所述出水裝置的實施例結構圖；圖4為本發明恆溫出水控制方法的流程圖。
具體實施例方式首先，結合圖1、2、3詳細介紹一種能夠實現恆溫出水的恆溫出水控制裝置及安裝有該控制裝置的恆溫出水裝置。如圖2和圖3所示，本發明出水裝置的結構包括連接外部加熱器201的冷水進水管202和熱水進水管203，冷水進水管202和熱水進水管203上分別設置有冷水比例閥208 和熱水比例閥209，之後分別連接至電輔加熱器211進水口，電輔加熱器211出水口再通過三通閥214 —端連接至出水管215，一端通過循環泵210連接至其進水口，以實現出水口處的水到電輔加熱器211的內循環。其中電輔加熱器211可包括一電輔加熱室，電輔加熱室內設置大功率加熱絲對進入電輔加熱室的水進行快速加熱。一般，8KW可使2L水快速上升至25攝氏度。在該出水裝置上還設置有恆溫出水控制裝置，下面參見圖1和2，對該恆溫出水控制裝置進行詳細說明。如圖1示出的本發明的恆溫出水控制裝置包括溫度採集模塊1010，電輔加熱控制模塊1020，水流量採集模塊1030，電壓採集模塊1040，控制模塊1050，閥門控制模塊 1060，泵控制模塊1070，人機接口模塊1080和外部加熱控制模塊1090。其中溫度採集模塊1010用於採集出水裝置的水管中水流的溫度，主要由冷水溫度採集單元1011，熱水溫度採集單元1012和出水溫度採集單元1013組成。如圖2所示，本實施例可以採用冷水溫度傳感器204，熱水溫度傳感器205和出水溫度傳感器213組成溫度採集模塊1010。其中冷水溫度採集單元1011用於採集出水裝置冷水進水管202中水流的溫度。熱水溫度採集單元1012用於採集出水裝置熱水進水管203中水流的溫度。出水溫度採集單元1013用於採集出水裝置出水管215中水流的溫度。電輔加熱控制模塊1020用於控制電輔加熱器211的工作，如功率大小、加熱時間、加熱溫度等。水流量採集模塊1030用於採集流向電輔加熱器211的水流量，主要由冷水流量採集單元1031和熱水流量採集單元1032組成。如圖2所示，本實施例可以採用冷水流量傳感器206和熱水流量傳感器207組成水流量採集模塊1030。其中冷水流量採集單元1031用於採集流向電輔加熱器211的冷水流量。熱水流量採集單元1032用於採集流向電輔加熱器211的熱水流量。電壓採集模塊1040用於採集電輔加熱器211兩端的電壓，以反饋給控制模塊1050 以確定其功率大小。本實施例可以採用電壓採集傳感器212組成電壓採集模塊1040。控制模塊1050與溫度採集模塊1010、水流量採集模塊1030、電壓採集模塊1040 相連，用於根據上述採集模塊採集來的冷熱水溫度、出水溫度、冷熱水流以及電壓，確定並發出相關控制信號，例如各路水流量控制信號、增大或減小電輔加熱器211加熱功率控制信號、各種泵控制信號等，由與其相連的相應的閥門控制模塊1060、電輔加熱控制模塊 1020、泵控制模塊1070執行相應的控制動作。本實施例可以採用MCU組成控制模塊1050。 控制模塊1050還與人機接口模塊1080相連，進行人機互動。控制模塊1050與其他模塊的通訊方式為本技術領域常用技術手段，在此不再贅述。閥門控制模塊1060用於根據來自控制模塊1050的相關控制信號對相關閥門進行控制，主要由冷水閥門控制單元1061，熱水閥門控制單元1062和出水閥門控制單元1063組成，以對冷水比例閥208、熱水比例閥209和三通閥214的開度進行控制。其中冷水閥門控制單元1061用於根據來自控制模塊1050的相關控制信號控制冷水比例閥208開度，從而控制冷水進水管202的出水流量。冷水閥門控制單元1062用於根據來自控制模塊1050的相關控制信號控制熱水比例閥209開度，從而控制熱水進水管203的出水流量。出水閥門控制單元1063用於根據來自控制模塊1050的相關控制信號控制三通閥 214的開度，從而控制流向出水管215或通過循環泵210流回電輔加熱器211的水流量。泵控制模塊1070用於根據來自控制模塊1050的相關控制信號對循環泵210進行控制，包括對其工作功率的控制。人機接口模塊1080用於同用戶交換信息，主要由顯示單元1081和用戶設置單元 1082組成。本實施例可以由液晶等顯示面板和按鍵等操作面板組成人機接口模塊1080。顯示單元1081用於顯示恆溫出水裝置當前狀態以及用戶設置信息。例如，當前冷、熱水溫度，用戶設置的溫度、預約加熱時間，以及最短加熱時間等。用戶設置單元1082用於用戶操作恆溫出水裝置，如設定溫度等。下面，根據圖4示出的本發明恆溫出水方法的流程，結合圖1-圖3詳細介紹本發明的恆溫出水控制方法。步驟101-104 恆溫出水裝置上電後，判斷其是否存在外部故障若是，則恆溫出水裝置進行故障報警，結束本流程；否則，恆溫出水裝置正常開機，繼續後續步驟。本實施例採用常規故障檢測方法來判斷恆溫出水裝置是否存在外部故障，例如冷水進水管202和/或熱水進水管203無水等外部故障，此處不再贅述。步驟105 恆溫出水裝置判斷用戶設定的溫度是否符合恆溫出水裝置啟動的要求，即恆溫出水裝置是否能夠將管道水的溫度加熱到用戶設定的溫度若是，則進入步驟 106 ；否則，進入步驟A01-A03。恆溫出水裝置中的電輔加熱器211可以對管道水進行電輔加熱，但出於節能考慮，其設計功率有限，並不能將水加熱至較高溫度，在其出廠時即設定其加熱所達到的最高溫度值。若用戶需要較高溫度的熱水，即用戶設定的溫度高於出廠時設定的電輔加熱器211 加熱所達到的最高溫度值，則需要進入步驟A01-A03進行處理。關於步驟A01-A03的具體內容，將在下文介紹。步驟106 將三通閥214置於管道內循環狀態，啟動循環泵210和電輔加熱器211， 將管道內水循環加熱。本步驟即判斷出能夠將管道水加熱至用戶設定的溫度(用戶設置的溫度低於電輔加熱器211其加熱所達到的最高溫度值)時，設置三通閥214置於管道內循環狀態，即如圖2所示的A與B之間的管路(內循環狀態，不出水)，然後開啟循環泵210將管道及電輔加熱器211中的冷水進行管道內循環，並打開電輔加熱器211，將管道水以低於用戶設定的溫度3攝氏度(使用電輔加熱器211加熱會產生餘熱，設置低於用戶所設定的溫度是為了利用電輔加熱器211餘熱將水加熱至用戶設定的溫度)為目標溫度進行循環加熱。步驟107 判斷經過步驟106加熱後的電輔加熱器211出水口處水溫是否達到所要加熱的溫度若是，進入步驟108 ；否則，返回步驟106繼續加熱。步驟108 將三通閥214置於出水狀態，並關閉循環泵210和電輔加熱器211。此時，由於管道水溫達到用戶設置的溫度，因此不需要再循環加熱，可以關閉循環泵210和電輔加熱器211。步驟109-110 判斷熱水進水管203的熱水溫度是否不小於用戶設定的溫度若是，進入步驟111 ；否則關閉冷水進水管202，最大程度地開啟熱水比例閥209並啟動電輔助加熱器211，並根據出水傳感器213反饋的出水溫度實時對電輔加熱器211功率及熱水比例閥209進行調整，以實現以用戶設定的溫度恆溫出水。步驟111 通過控制冷水比例閥208和熱水比例閥209將冷水和熱水按比例進行混合使出水達到用戶設定的溫度。在本實施例中，通常使用由冷水溫度傳感器204和熱水溫度傳感器205採集到的冷、熱水溫度計算出冷熱水配比流量，控制冷水比例閥208和熱水比例閥209按配比流量將冷熱水進行混合，並隨即輸出由出水溫度傳感器213採集的出水溫度，根據該溫度的變化隨時控制冷、熱水比例閥進行微調，以實現恆溫出水。此外，根據冷水流量傳感器206和熱水流量傳感器207檢測出的冷水進水管202 和熱水進水管203的水流量，還可以判斷出在不需加熱的前提下通過控制冷、熱水比例閥按配比流量將冷熱水進行混合的方法可以以用戶設定的溫度恆溫出水的時間。上述步驟A01-A03是恆溫出水裝置在判斷出不能達到用戶設定的溫度後進行報警並啟動外部加熱器201進行加熱的過程，其中步驟AOl 恆溫出水裝置發出報警，同時啟動外部加熱器201。在本實施例中，當判斷出電輔加熱器211無法將管道水當前水溫加熱到用戶設置的溫度時，其可發出報警，同時控制外部加熱器201啟動加熱，以使要進入的熱水水溫能夠達到用戶設定的溫度。其中，外部加熱器201可以選用目前市場上的一切主流加熱器，例如電熱水器、太陽能熱水器等等。在此步驟基礎上還可設置最高水溫控制，即恆溫出水裝置結合外部加熱器201所能達到的最高水溫。若用戶設定的溫度高於該最高水溫，則恆溫出水裝置只發出報警，提示用戶該設定溫度不能被達到。步驟A02 判斷電輔加熱器211出水口處水溫是否達到用戶設定的溫度若是，則進入步驟A03 ；否則，返回步驟AOl繼續加熱。步驟A03 將三通閥214置於出水狀態。並轉到步驟109。此外，本發明方法還可以根據用戶的需要(省時、節能、預約加熱等)配合外部加熱器201或其他熱水供應設備對用水進行優化設置。其中省時方案當用戶急需使用熱水時，首先計算出達到用戶設定的溫度所需熱水進水管203中的最低水溫，接著根據熱水進水管203最低水溫計算出所需外部加熱器201的最短加熱時間，最後外部加熱器201或其他熱水供應設在該加熱時間內加熱，以達到最快為互用提供熱水的目的。節能方案當用戶選擇節能方案時，可預先設定其用水溫度和時間，根據該用水溫度和時間計算出目標熱水量後確定一個最節能的方案以及實現該方案能夠滿足恆溫需要的出水量範圍供用戶選擇，例如，只使用外部加熱器201或其他熱水供應設加熱單位時間， 或是只使用電輔加熱器211加熱單位時間，或是同時使用外部加熱器201或其他熱水供應設和電輔加熱器211加熱單位時間，亦或是使用上述其中一種加熱器加熱單位時間1後，再由上述另一種加熱器加熱單位時間2，已達到滿足用戶用水需要的最低能耗方案。預約加熱在用戶設定的時間點啟動恆溫出水裝置加熱管道中的水，或在該時間點上運行上述其他方法步驟已滿足用戶的需要。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種恆溫出水控制裝置，其特徵在於，包括溫度採集模塊(1010)，用於採集恆溫出水裝置的冷熱進水管和出水管015)的水流溫度；水流量採集模塊(1030)，用於採集恆溫出水裝置的冷熱進水管的水流量； 電壓採集模塊(1040)，用於採集設置在恆溫出水裝置出水管(21 處的電輔加熱器 (211)的電壓；電輔加熱控制模塊(1020)，用於對所述電輔加熱器(211)進行控制； 閥門控制模塊(1060)，用於對恆溫出水裝置的冷熱進水管上的冷熱水比例閥、出水管 (215)與電輔加熱器011)之間的三通閥(214)進行控制；泵控制模塊(1070)，用於對設置在恆溫出水裝置的三通閥(214)與電輔加熱器(211) 進水口之間的循環泵O10)進行控制；控制模塊(1050)，與上述各個模塊電連接，用於根據溫度採集模塊(1010)、水流量採集模塊(1030)、電壓採集模塊(1040)提供的各個水流溫度、水流量及電壓，確定出相關控制信號控制提供給電輔加熱控制模塊(1020)、閥門控制模塊(1060)及泵控制模塊(1070)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述溫度採集模塊(1010)包括冷水溫度採集單元(1011)，用於採集恆溫出水裝置冷水進水管Q02)中水流的溫度； 熱水溫度採集單元(1012)，用於採集恆溫出水裝置熱水進水管Q03)中水流的溫度； 出水溫度採集單元(1013)，用於採集恆溫出水裝置出水管015)中水流的溫度。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述水流量採集模塊(1030)包括 冷水流量採集單元(1031)，用於採集恆溫出水裝置冷水進水管Q02)中的水流量； 熱水流量採集單元(1032)，用於採集恆溫出水裝置熱水進水管Q03)中的水流量。
4.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述閥門控制模塊(1060)包括 冷水閥門控制單元(1061)，用於根據來自控制模塊(1050)的相關控制信號控制恆溫出水裝置的冷熱進水管上的冷水比例閥(208)；熱水閥門控制單元(1062)，用於根據來自控制模塊(1050)的相關控制信號控制恆溫出水裝置的冷熱進水管上的熱水比例閥O09)；出水閥門控制單元(1063)，用於根據來自控制模塊(1050)的相關控制信號控制所述三通閥(214)。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括 人機接口模塊(1080)，包括顯示單元(1081)，用於顯示所述恆溫出水控制裝置工作狀態以及用戶設置； 用戶設置單元(1082)，用於用戶對所述恆溫出水控制裝置進行設置。
6.一種恆溫出水控制方法，其特徵在於，包括步驟A、判斷用戶設定的溫度符合恆溫出水裝置所能達到的加熱溫度時，將設置在恆溫出水裝置出水管(215)處的三通閥(214)置於電輔加熱器011)的出水口與進水口的聯通狀態，並啟動設置在該管道上的循環泵(210)和所述電輔加熱器011)，將恆溫出水裝置出水管015)處的水加熱到達用戶設定的溫度；B、將所述三通閥(214)置於出水狀態。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述步驟A還包括判斷用戶設定的溫度高於恆溫出水裝置所能達到的加熱溫度時，還啟動與恆溫出水裝置熱水進水管(20 連接的外部加熱器001)。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，還包括判斷恆溫出水裝置熱水進水管O03)的熱水溫度是否高於用戶設定的溫度若是，控制冷水進水管(202)和熱水進水管O03)的進水比例以維持出水恆溫；否則，關閉冷水進水管(202)。
9.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述電輔加熱器011)以用戶設定的溫度與一個定值的差為目標值進行工作。
全文摘要
本發明提供的一種恆溫出水控制裝置及方法，其中，所述裝置特徵在於，包括溫度採集模塊(1010)，水流量採集模塊(1030)，電壓採集模塊(1040)，電輔加熱控制模塊(1020)，閥門控制模塊(1060)，泵控制模塊(1070)，控制模塊(1050)。通過判斷用戶設定的溫度符合恆溫出水裝置所能達到的加熱溫度時，將設置在恆溫出水裝置出水管處的三通閥(214)置於電輔加熱器(211)出水與進水的管道內循環狀態，並啟動設置在該管道上的循環泵(210)和所述電輔加熱器(211)，將恆溫出水裝置出水管(215)處的水加熱到達用戶設定的溫度。從而實現對管道中存留水的循環加熱。
文檔編號F24H9/20GK102235754SQ20101015208
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月21日 優先權日2010年4月21日
發明者文桂芹, 李勇德, 邢樂 申請人:海爾集團公司, 青島海爾智能電子有限公司, 青島鼎新電子科技有限公司