熱水器水路切換控制模塊的製作方法

2023-07-01 18:43:26

專利名稱：熱水器水路切換控制模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種管切換控制裝置，尤其是熱水器水路切換控制模塊，屬於熱 水器切換控制技術領域。
背景技術：
容積式電熱水器和燃氣熱水器以及太陽能熱水器是各具優點、應用最普遍的幾類 熱水器。其中，電熱水器使用壽命較長、高效節能、安全、環保，可隱藏在壁櫃中、陽臺上，不 外露、不佔地，但使用前需預熱，且不能超出其容量的連續用水(大水量用水後水溫會下 降)；燃氣熱水器可以邊燒邊用，熱水供應量不受限制，但開啟後因管初始冷水段排放需要 短時等待，並且使用中途關水後，由於燃燒熱慣性，再次開啟後水溫往往過高；而太陽能熱 水器藉助太陽能將水加熱，安全、節能、環保、經濟，但存在安裝複雜、維護不便、管路冷水段 長、陰雨天或冬天無法使用的缺點。雖然目前已出現將電熱水器和燃氣或太陽能熱水器結合在一起的技術方案，但兩 種熱水器需要單獨切換，不僅不夠方便，而且難以相互取長補短。專利號為200520004940. 4 的中國專利介紹了一種可與太陽能匹配的電熱水器，這種熱水器通過安裝在太陽能熱水器 上的信號線接電熱水器。電熱水器下部以管接混合閥，又以一個三通接於閥，另外再有三通 和四通及閥以此接到電熱水器和太陽能熱水器上。這種連接方式不僅管複雜，對用戶原有 的管改動較大，而且適用性較差。

實用新型內容本實用新型的目的在於提出一種熱水器水路切換控制模塊，從而兩種熱水器、尤 其是將電熱水器和燃氣或太陽能熱水器有機結合在一起奠定基礎，進而使兩種熱水器可以 揚長避短，相互補充，充分發揮各自的優勢。為了達到以上目的，本實用新型的熱水器水路切換控制模塊包括受控於控制電路 的切換閥，所述切換閥具有用於與冷水源連通的第一接口、用於與第一熱水器冷水進口連 通的第二接口、用於與第二熱水器熱水出口連通的第三接口、用於與第一熱水器熱水出口 連通的第四接口，並至少具有三個切換位置；當所述切換閥處於第一位置時，僅第一接口與 第二接口相通；當所述切換閥處於第二位置時，僅第二接口與第三接口相通；當所述切換 閥處於第三位置時，僅第三接口與第四接口相通；所述控制電路含有MCU以及至少一個安 置在第一熱水器熱水出口處的第一溫度傳感器；所述第一溫度傳感器的輸出端接MCU的相 應信號輸入端，所述MCU的控制輸出端接切換閥的受控端。本實用新型進一步的完善是，所述切換閥還具有第四位置，當處於第四位置時，所 述第三接口同時與第二接口和第四接口相通。上述熱水器水路切換控制模塊的控制電路即可安置在切換閥上，也可以安置在熱 水器中，或者單獨安置。其中MCU輸入、輸出端的連接既包括通過線路的有線連接，也包括 通過無線收發的無線通訊連接。[0008]採用本實用新型後，可以方便地將兩種熱水器、尤其是電熱水器和燃氣熱水器或 電熱水器和太陽能熱水器組合在一起，並藉助控制電路，實現兩種熱水器之間所需的自動 切換例如，電熱水器和燃氣熱水器組合使用，當電熱水器水溫較高時，切換閥處於第一位 置，冷水源與電熱水器的內膽連通，電熱水器單獨工作；當電熱水器加熱能力不夠，來不及 保證熱水供應時，切換閥處於第二位置，燃氣熱水器的熱水出口與電熱水器的內膽連通，燃 氣熱水器出水管中的冷水進入電熱水器內膽，之後切換到第三位置；當切換閥轉向熱水第 三位置後，燃氣熱水器的熱水出口與電熱水器熱水出口連通，燃氣熱水器單獨供應熱水，延 續熱水供應。又如電熱水器和太陽能熱水器組合使用，由於太陽能熱水器環保節能，優先 使用太陽能熱水器內的熱水，切換閥處於第二位置，當電熱水器有熱水時將太陽能出水管 路中的冷水排入電熱水器，然後將切換閥轉向第三位置，有太陽能單獨供應熱水。如果按需處於第四位置，則燃氣或太陽能熱水器的熱水出口同時與電熱水器熱水 出口及電熱水器的內膽連通，兩種熱水器同時供應熱水。結果，不僅可以使電熱水器和燃氣熱水器單獨供應熱水，而且可以實現1)、兩種 熱水器串聯一當電熱水器加熱能力不足時，可以藉助燃氣或太陽能熱水器補償電熱水器 加熱能力的不足；2)、兩種熱水器並聯——當電熱水器熱水供應能力不足時，燃氣或太陽能 熱水器補充供應熱水。尤其是，如果在切換閥處於第二位置時，由於燃氣或太陽能熱水器的 出口與電熱水器的內膽連通，因此其出水管道中滯留的冷水將排入電熱水器內膽，之後切 換閥轉向熱水第三位置時，燃氣或太陽能熱水器的熱水出口單獨供應熱水，此時由於滯留 管道中的冷水已經排如電熱水器內膽，因此可以解決燃氣或太陽能熱水器用水初期需要排 空冷水的難題，避免浪費。工作時，上述熱水器水路切換控制模塊控制電路實現水路切換的具體控制方法較 多，其中典型方式詳見實施例。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。


圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖。圖2為
圖1實施例的結構簡圖。圖3(A)、⑶、(C)、⑶分別為
圖1實施例中切換閥的第一、第二、第三及第四位置 示意圖。圖4為本實用新型的控制電路圖。圖5為
圖1實施例一的控制過程框圖。圖6為實施例二的控制過程框圖。圖7為本實用新型實施例三的結構示意圖。圖8為圖3實施例的結構簡圖。圖9為圖7實施例三的控制過程框圖。
具體實施方式
實施例一本實施例的熱水器水路切換控制模塊如
圖1和圖2所示，包括受控於控制電路的切換閥C。A是作為第一熱水器的容積式電熱水器，B是作為第二熱水器的燃氣熱水器。切 換閥如圖3所示，具有四個間隔九十度的接口，即與冷水源連通的第一接口 1、與電熱水器 冷水進口連通的第二接口 2、與燃氣熱水器熱水出口連通的第三接口 3、與電熱水器熱水出 口連通的第四接口 4，並主要具有三個切換位置。當如圖3(A)所示處於第一位置時，僅第 一接口與第二接口相通，冷水源與電熱水器的內膽連通，此時冷水可以補充進入內膽；當如 圖3 (B)所示處於第二位置時，僅第二接口與第三接口相通，燃氣熱水器的熱水出口與電熱 水器的內膽連通，此時可以將原先管中的殘留冷水排入內膽中；當如圖3(C)所示切換閥處 於第三位置時，僅第三接口與第四接口相通，燃氣熱水器的熱水出口與電熱水器熱水出口 連通，此時燃氣熱水器可以提供熱水使用。此外，切換閥還具有圖3(D)所示的第四切換位 置，當處於此第四位置時，第三接口 3同時與第二接口 2和第四接口 4相通，燃氣熱水器的 熱水出口同時與電熱水器熱水出口及電熱水器的內膽連通，兩種熱水器同時供應熱水。控制電路參見圖4，含有MCU以及一個安置在電熱水器熱水出口管中的第一溫度 傳感器Si，該第一溫度傳感器的輸出端接MCU(R5F212K4)的相應信號輸入端ADl，MCU的控 制輸出端通過驅動晶片IC2003 (ULN2003)接切換閥的受控端——閥電機M。本實施例的熱水器水路切換控制模塊在開機後，允許選擇單一的電或燃氣模式。 當選擇智能模式後，控制電路實現切換控制的步驟如圖5所示，第一步、首先控制切換閥處於第一位置，判斷第一溫度傳感器監測到的電熱水器 出水溫升RT是否超過預定值；TC，以此判斷用戶是否開始用水；如是則進行第二步，否則繼 續監測判斷；第二步、以水溫是否停止上升超過1分鐘作為預定條件，判斷RT是否達到峰值，如 是則進行第三步，否則繼續判斷；第三步、判斷水溫RT達到峰值後的下降是否低於許用閾值45°C ；如是則進行第四 步，否則繼續監測判斷；第四步、控制閥電機轉動，使切換閥處於第二位置，並保持預定時間3分鐘，從而 將管中滯留的冷水排入電熱水器內膽；第五步、控制閥電機轉動，使切換閥處於第三位置，由燃氣熱水器單獨供水，從而 延續熱水供應。實踐證明，採用本實施例後，與現有技術相比，具有以下顯著進步1.電熱水器水量不夠時能自動切換至燃氣熱水器作為補充，切換過程平穩可靠2.很好地解決了燃氣熱水器的冷水段問題，因為燃氣出水管道裡的冷水段在第三 步時會注入電熱水器內膽，而不是直接供用戶洗浴；而第四步和第五步，燃氣的出水直接供 用戶洗浴時，冷水段已經全部注入電熱水器內膽，到達出水口的已經是熱水了。3、電熱水器切換使其與燃氣熱水器可以相互取長補短，充分發揮各自的優點。一 般情況下，電熱水器的水量可以滿足用戶使用的，但是冬天活者洗浴人數較多時該系統可 以自動識別電熱水器的水量是否夠用，並且在不夠用的時候可以自動啟動燃氣熱水器進行 補充，啟動和切換過程平穩，沒有冷水段的問題，沒有忽冷忽熱的問題。如果用戶希望使用 燃氣熱水器又希望解決管道冷水段的問題，那麼可以使用電熱水器的速熱模式加熱到45°C 就可以開始洗浴了，加熱等待的過程很短。4、燃氣熱水器的冷水段，用戶一般會直接排放掉或用其它容器儲存起來，本實施
5例可以達到節水或給用戶提供方便的效果。5、在電熱水器供水向燃氣熱水器供水的切換過程中，可以智能感應燃氣熱水器的 出水溫度，如果過高會使出水溫度逐漸變化，以提醒用戶，防止燙傷。6、每次用戶洗浴完後，可以自動復位，不會影響用戶下次洗浴。實施例二本實施例的基本結構與實施例一相同，不同之處在於除了在電熱水器熱水出口 管中設置第一溫度傳感器Si，測量RT %之外，還在燃氣熱水器的出口設置第二溫度傳感器 S2，測量RT氣。其控制過程如圖6所示，開機後，先啟動切換閥電機自轉，防止其粘連，再判斷是 否選擇了電、氣結合的智能模式，如是，則按以下步驟控制熱水器水路切換控制模塊的切 換第一步、切換閥處於第一位置，判斷第一傳感器測得的水溫RTi是否連續上升 3°C，以此判定是否開始洗浴；第二步、以水溫是否停止上升超過1分鐘作為預定條件，判斷RT %是否達到峰值， 如是則進行第三步，否則繼續判斷；第三步、判斷水溫RT %達到峰值後的下降是否超過許用閾值45°C ；如是則進行第 四步，否則繼續監測判斷；第四步、控制閥電機轉動，使切換閥處於第二位置，判斷第二溫度傳感器S2測得 的水溫RIn是否高於來自第一溫度傳感器的RT%，如否則繼續監測判斷，如是則使切換閥向 第三位置轉動預定角度(例如30° )並保持預定時間間隔10秒，檢測RIn的溫升免燃氣出 水溫度是否過高燙傷用戶；第五步、判斷RIn是否在預定時間間隔內溫升超過預定閾值4°，如是，則控制閥 電機以預定長間隔1分鐘使切換閥轉至第三位置，否則直接使切換閥轉至第三位置；最終 由燃氣熱水器單獨供水，從而延續熱水供應。這樣，可以避免因溫升過快而燙傷用戶。在以上過程中，切換閥還具有第四位置，當處於第四位置時，第三接口同時與第二 接口和第四接口相通，燃氣熱水器的熱水出口同時與電熱水器熱水出口及電熱水器的內膽 連通，從而可以實現燃氣熱水器和電熱水器同時供應充足的熱水。如檢測到洗浴停止或結 合功能取消，則清零使切換閥復位。實施例三本實施例的熱水器水路切換控制模塊如圖7和圖8所示，與實施例一不同的是，第 二熱水器為太陽能熱水器，有關切換閥的連接關係可由實施例一類推，不另贅述。控制電路參見圖4，第一溫度傳感器Sl和第二溫度傳感器S2分別安置在電熱水器 和太陽能熱水器的熱水出口管中。開機後，當選擇節能模式後，控制電路實現切換控制的步驟如圖9所示，具體如 下第一步、首先控制切換閥處於第二位置，判斷第一溫度傳感器監測到的電熱水器 出水溫升Ta是否超過；TC，以此判斷用戶是否開始用水；如是則進行第二步，否則繼續監測 判斷；第二步、判斷第一溫度傳感器測得的電熱水器出水溫度Ta是否大於預定值45°C，如否則控制閥電機轉動，使切換閥處於第三位置，由太陽能熱水器供應熱水；如是則進行第
^■止
二少；第三步、控制閥電機轉動，使切換閥處於第二位置，使太陽能熱水器出水管中滯留 的冷水進入電熱水器內膽；並通過預定條件判斷太陽能熱水器出水管中滯留的冷水是否排 完——本實施例的判斷條件是太陽能熱水器出水管中的溫度T太是否連續上升3°C後穩 定1分鐘以上，或者持續放水1分鐘以上，如否則繼續監測判斷；如是則進行第四步；第四步、判斷第二溫度傳感器測得的太陽能熱水器出水管中的溫度Tic是否低於 預定值45°C，如否則控制閥電機轉動，使切換閥處於第三位置，由太陽能熱水器供應熱水， 直至其水溫低於預定閾值40°C後，控制切換閥返回第一位置，由電熱水器供應熱水；如是 則進行第五步；第五步、控制閥電機轉動，使切換閥處於第四位置，由太陽能熱水器和電熱水器共 同供水。此後，監測出水溫度Ta是否在預定理想範圍43-47°C，如否則通過進一步調控，使 之滿足要求。這樣，可以在用戶用水後，儘量使用太陽能熱水器中的熱水，將電熱水器的熱水作 為太陽能水溫不足時的補償，從而在滿足水溫要求的前提下，最大限度節能。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。例如，根據需要，容積式電 熱水器的內膽、出水端，以及燃氣熱水器的出水端也可分別設有溫度傳感器，各溫度傳感器 的輸出端接含有MCU的控制電路的相應信號輸入端，分別輸出T膽-內膽上部探頭處溫度、 T水-電熱水器出水溫度、T氣-燃氣熱水器出水溫度，從而實現更為精準的控制。凡採用 等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍。
權利要求1.一種熱水器水路切換控制模塊，包括受控於控制電路的切換閥，其特徵在於所述 切換閥具有用於與冷水源連通的第一接口、用於與第一熱水器冷水進口連通的第二接口、 用於與第二熱水器熱水出口連通的第三接口、用於與第一熱水器熱水出口連通的第四接 口，並至少具有三個切換位置；當所述切換閥處於第一位置時，僅第一接口與第二接口相 通；當所述切換閥處於第二位置時，僅第二接口與第三接口相通；當所述切換閥處於第三 位置時，僅第三接口與第四接口相通；所述控制電路含有MCU以及至少一個安置在第一熱 水器熱水出口處的第一溫度傳感器；所述第一溫度傳感器的輸出端接MCU的相應信號輸入 端，所述MCU的控制輸出端接切換閥的受控端。
2.根據權利要求1所述的熱水器水路切換控制模塊，其特徵在於所述切換閥還具有 第四位置，當處於第四位置時，所述第三接口同時與第二接口和第四接口相通。
3.根據權利要求1或2所述的熱水器水路切換控制模塊，其特徵在於所述第一熱水 器為容積式電熱水器，所述第二熱水器為燃氣熱水器。
4.根據權利要求1或2所述的熱水器水路切換控制模塊，其特徵在於所述第一熱水 器為容積式電熱水器，所述第二熱水器為太陽能熱水器。
專利摘要本實用新型涉及熱水器水路切換控制模塊，屬於家用電器技術領域。該產品包括受控於控制電路的切換閥，切換閥具有第一、第二、第三、第四接口，並至少具有三個切換位置；當切換閥處於第一位置時，僅第一接口與第二接口相通；當切換閥處於第二位置時，僅第二接口與第三接口相通；當切換閥處於第三位置時，僅第三接口與第四接口相通；控制電路含有MCU以及至少一個安置在第一熱水器熱水出口處的第一溫度傳感器；第一溫度傳感器的輸出端接MCU的相應信號輸入端，MCU的控制輸出端接切換閥的受控端。這樣，可以根據溫度監測以及預先合理設定的條件，藉助控制電路，方便地實現兩種熱水器之間所需的自動和平穩的切換。
文檔編號F24J2/40GK201875908SQ20102056395
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者徐濟安, 朱冬偉, 李志 , 楊一楠, 茹興鵬, 邵小榮 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司