一种恒温出水控制装置及方法技术领域
本发明涉及热水器技术领域,特别是指一种恒温出水控制装置
及方法。
背景技术
随着生活水平的逐渐提高,人们对卫浴产品的要求也越来越高,
特别是对卫浴产品中的出水装置。目前的出水装置,特别是能调节出
水温度的出水装置主要是通过混水阀进行手工调节热水与冷水的比
例来保持恒温出水,由于调节范围较大,对水温无法精确控制,导致
只能在正常出水一段时间内达到恒温效果,如果供水系统中热水或冷
水的水温发生变化,便需要再次手工调节混水阀,出现水温忽冷忽热
的情况。而且无法控制存留在管道中或机器中的水温,造成往往是先
将管道中的冷水放掉,造成水资源的浪费。手动混水阀只是一个机械
结构的部件,没有对水温、水流量大小的统计功能,更无法实现对其
它供水装置的控制(比如电热水器、太阳能热水器等等),无法实现
即需即热、恒温出水等功能。
中国专利说明书200912135628.1公开了一种恒温出水装置,能够
预先设定出水水温,并能通过传感器实时监测出水水温,当该水温出
现变化时,通过电动机控制阀芯组件调节冷热水的出水比例,达到自
动恒温出水的目的。该装置虽然能克服手动混水阀无法根据水温变化
自动调节出水温度、保持出水温度恒温的问题,但却无法控制存留在
管道中的水的温度。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种恒温出水控制装置及
方法,以实现管道中存留水的循环加热。
本发明提供的一种恒温出水控制装置,其特征在于,包括:
温度采集模块1010,用于采集恒温出水装置的冷热进水管和出水
管215的水流温度;
水流量采集模块1030,用于采集恒温出水装置的冷热进水管的水
流量;
电压采集模块1040,用于采集设置在恒温出水装置出水管215处
的电辅加热器211的电压;
电辅加热控制模块1020,用于对所述电辅加热器211进行控制;
阀门控制模块1060,用于对恒温出水装置的冷热进水管上的冷热
水比例阀、出水管215与电辅加热器211之间的三通阀214进行控制;
泵控制模块1070,用于对设置在恒温出水装置的三通阀214与电
辅加热器211进水口之间的循环泵210进行控制;
控制模块1050,与上述各个模块电连接,用于根据温度采集模块
1010、水流量采集模块1030、电压采集模块1040提供的各个水流温
度、水流量及电压,确定出相关控制信号控制提供给电辅加热控制模
块1020、阀门控制模块1060及泵控制模块1070。
由上可以看出,本发明恒温出水控制装置可以实现对管道内存水
的加热,解决传统出水装置造成的管道内存水的浪费。
上述装置,其特征在于,所述温度采集模块1010包括:
冷水温度采集单元1011,用于采集恒温出水装置冷水进水管202
中水流的温度;
热水温度采集单元1012,用于采集恒温出水装置热水进水管203
中水流的温度;
出水温度采集单元1013,用于采集恒温出水装置出水管215中水
流的温度。
由上可以看出,本发明恒温出水控制装置可以实时监控水流温
度,可以为按比例混合冷热水、实现恒温出水创造先决条件。
上述装置,其特征在于,所述水流量采集模块1030包括:
冷水流量采集单元1031,用于采集恒温出水装置冷水进水管202
中的水流量;
热水流量采集单元1032,用于采集恒温出水装置热水进水管203
中的水流量。
由上可以看出,本发明恒温出水控制装置可以实时监控水流温
度,可以为按比例混合冷热水、实现恒温出水创造先决条件,并可使
用户自行精确控制水流量。
上述装置,其特征在于,所述阀门控制模块1060包括:
冷水阀门控制单元1061,用于根据来自控制模块1050的相关控
制信号控制恒温出水装置的冷热进水管上的冷水比例阀208;
热水阀门控制单元1062,用于根据来自控制模块1050的相关控
制信号控制恒温出水装置的冷热进水管上的热水比例阀209;
出水阀门控制单元1063,用于根据来自控制模块1050的相关控
制信号控制所述三通阀214。
由上可以看出,本发明恒温出水控制装置可以实现冷热水的自动
调节,使恒温出水控制更准确。
上述装置,其特征在于,还包括:
人机接口模块1080,包括:
显示单元1081,用于显示所述恒温出水控制装置工作状态以及用
户设置;
用户设置单元1082,用于用户对所述恒温出水控制装置进行设
置。
由上可以看出,本发明恒温出水控制装置可以实现友好的人机接
口,可方便用户直观观察、有效控制所述恒温出水控制装置。
一种恒温出水控制方法,其特征在于,包括步骤:
A、判断用户设定的温度符合恒温出水装置所能达到的加热温度
时,将设置在恒温出水装置出水管215处的三通阀214置于电辅加热
器211的出水口与进水口的联通状态,并启动设置在该管道上的循环
泵210和所述电辅加热器211,将恒温出水装置出水管215处的水加
热到达用户设定的温度时;
B、将所述三通阀214置于出水状态。
由上可以看出,本发明恒温出水控制方法可以有效地实现对管道
内存水的加热,解决传统出水装置造成的管道内存水的浪费。
上述方法,其特征在于,所述步骤A还包括:
判断用户设定的温度高于恒温出水装置所能达到的加热温度时,
还启动与恒温出水装置热水进水管连接的外部加热器。
由上可以看出,本发明恒温出水控制方法还可以使用外部加热器
辅助恒温出水装置将管道内存水的加热。
上述方法,其特征在于,还包括:
判断恒温出水装置热水进水管的热水温度是否高于用户设定的
温度:若是,控制热水进水管和冷水进水管的进水比例以维持出水恒
温;否则,关闭冷水进水管。
由上可以看出,本发明恒温出水控制方法可以通过自动调节热水
进水管和冷水进水管的进水比例以使恒温出水控制更准确,克服了手
动调节带来的水温变化大的问题。
上述方法,其特征在于,所述电辅加热器211以用户设定的温度
与一个定值的差为目标值进行工作。
由上可以看出,本发明恒温出水控制方法可以利用电辅加热器
211余热将水加热至用户设定的温度,避免出水温度高于用户设定的
温度或将用户烫伤,还可节约能源。
附图说明
图1为本发明恒温出水控制装置的结构图;
图2为安装有所述恒温出水控制装置的出水装置的示意图;
图3为图2所述出水装置的实施例结构图;
图4为本发明恒温出水控制方法的流程图。
具体实施方式
首先,结合图1、2、3详细介绍一种能够实现恒温出水的恒温出
水控制装置及安装有该控制装置的恒温出水装置。
如图2和图3所示,本发明出水装置的结构包括:连接外部加热
器201的冷水进水管202和热水进水管203,冷水进水管202和热水
进水管203上分别设置有冷水比例阀208和热水比例阀209,之后分
别连接至电辅加热器211进水口,电辅加热器211出水口再通过三通
阀214一端连接至出水管215,一端通过循环泵210连接至其进水口,
以实现出水口处的水到电辅加热器211的内循环。其中电辅加热器
211可包括一电辅加热室,电辅加热室内设置大功率加热丝对进入电
辅加热室的水进行快速加热。一般,8KW可使2L水快速上升至25
摄氏度。在该出水装置上还设置有恒温出水控制装置,下面参见图1
和2,对该恒温出水控制装置进行详细说明。
如图1示出的本发明的恒温出水控制装置包括:温度采集模块
1010,电辅加热控制模块1020,水流量采集模块1030,电压采集模
块1040,控制模块1050,阀门控制模块1060,泵控制模块1070,人
机接口模块1080和外部加热控制模块1090。其中:
温度采集模块1010用于采集出水装置的水管中水流的温度,主
要由冷水温度采集单元1011,热水温度采集单元1012和出水温度采
集单元1013组成。如图2所示,本实施例可以采用冷水温度传感器
204,热水温度传感器205和出水温度传感器213组成温度采集模块
1010。其中:
冷水温度采集单元1011用于采集出水装置冷水进水管202中水
流的温度。
热水温度采集单元1012用于采集出水装置热水进水管203中水
流的温度。
出水温度采集单元1013用于采集出水装置出水管215中水流的
温度。
电辅加热控制模块1020用于控制电辅加热器211的工作,如功
率大小、加热时间、加热温度等。
水流量采集模块1030用于采集流向电辅加热器211的水流量,
主要由冷水流量采集单元1031和热水流量采集单元1032组成。如图
2所示,本实施例可以采用冷水流量传感器206和热水流量传感器207
组成水流量采集模块1030。其中:
冷水流量采集单元1031用于采集流向电辅加热器211的冷水流
量。
热水流量采集单元1032用于采集流向电辅加热器211的热水流
量。
电压采集模块1040用于采集电辅加热器211两端的电压,以反
馈给控制模块1050以确定其功率大小。本实施例可以采用电压采集
传感器212组成电压采集模块1040。
控制模块1050与温度采集模块1010、水流量采集模块1030、电
压采集模块1040相连,用于根据上述采集模块采集来的冷热水温度、
出水温度、冷热水流以及电压,确定并发出相关控制信号,例如各路
水流量控制信号、增大或减小电辅加热器211加热功率控制信号、各
种泵控制信号等,由与其相连的相应的阀门控制模块1060、电辅加热
控制模块1020、泵控制模块1070执行相应的控制动作。本实施例可
以采用MCU组成控制模块1050。控制模块1050还与人机接口模块
1080相连,进行人机交互。
控制模块1050与其他模块的通讯方式为本技术领域常用技术手
段,在此不再赘述。
阀门控制模块1060用于根据来自控制模块1050的相关控制信号
对相关阀门进行控制,主要由冷水阀门控制单元1061,热水阀门控制
单元1062和出水阀门控制单元1063组成,以对冷水比例阀208、热
水比例阀209和三通阀214的开度进行控制。其中:
冷水阀门控制单元1061用于根据来自控制模块1050的相关控制
信号控制冷水比例阀208开度,从而控制冷水进水管202的出水流量。
冷水阀门控制单元1062用于根据来自控制模块1050的相关控制
信号控制热水比例阀209开度,从而控制热水进水管203的出水流量。
出水阀门控制单元1063用于根据来自控制模块1050的相关控制
信号控制三通阀214的开度,从而控制流向出水管215或通过循环泵
210流回电辅加热器211的水流量。
泵控制模块1070用于根据来自控制模块1050的相关控制信号对
循环泵210进行控制,包括对其工作功率的控制。
人机接口模块1080用于同用户交换信息,主要由显示单元1081
和用户设置单元1082组成。本实施例可以由液晶等显示面板和按键
等操作面板组成人机接口模块1080。
显示单元1081用于显示恒温出水装置当前状态以及用户设置信
息。例如,当前冷、热水温度,用户设置的温度、预约加热时间,以
及最短加热时间等。
用户设置单元1082用于用户操作恒温出水装置,如设定温度等。
下面,根据图4示出的本发明恒温出水方法的流程,结合图1-图
3详细介绍本发明的恒温出水控制方法。
步骤101-104:恒温出水装置上电后,判断其是否存在外部故障:
若是,则恒温出水装置进行故障报警,结束本流程;否则,恒温出水
装置正常开机,继续后续步骤。
本实施例采用常规故障检测方法来判断恒温出水装置是否存在
外部故障,例如冷水进水管202和/或热水进水管203无水等外部故障,
此处不再赘述。
步骤105:恒温出水装置判断用户设定的温度是否符合恒温出水
装置启动的要求,即恒温出水装置是否能够将管道水的温度加热到用
户设定的温度:若是,则进入步骤106;否则,进入步骤A01-A03。
恒温出水装置中的电辅加热器211可以对管道水进行电辅加热,
但出于节能考虑,其设计功率有限,并不能将水加热至较高温度,在
其出厂时即设定其加热所达到的最高温度值。若用户需要较高温度的
热水,即用户设定的温度高于出厂时设定的电辅加热器211加热所达
到的最高温度值,则需要进入步骤A01-A03进行处理。关于步骤
A01-A03的具体内容,将在下文介绍。
步骤106:将三通阀214置于管道内循环状态,启动循环泵210
和电辅加热器211,将管道内水循环加热。
本步骤即判断出能够将管道水加热至用户设定的温度(用户设置
的温度低于电辅加热器211其加热所达到的最高温度值)时,设置三
通阀214置于管道内循环状态,即如图2所示的A与B之间的管路
(内循环状态,不出水),然后开启循环泵210将管道及电辅加热器
211中的冷水进行管道内循环,并打开电辅加热器211,将管道水以
低于用户设定的温度3摄氏度(使用电辅加热器211加热会产生余热,
设置低于用户所设定的温度是为了利用电辅加热器211余热将水加热
至用户设定的温度)为目标温度进行循环加热。
步骤107:判断经过步骤106加热后的电辅加热器211出水口处
水温是否达到所要加热的温度:若是,进入步骤108;否则,返回步
骤106继续加热。
步骤108:将三通阀214置于出水状态,并关闭循环泵210和电
辅加热器211。
此时,由于管道水温达到用户设置的温度,因此不需要再循环加
热,可以关闭循环泵210和电辅加热器211。
步骤109-110:判断热水进水管203的热水温度是否不小于用户
设定的温度:若是,进入步骤111;否则关闭冷水进水管202,最大
程度地开启热水比例阀209并启动电辅助加热器211,并根据出水传
感器213反馈的出水温度实时对电辅加热器211功率及热水比例阀
209进行调整,以实现以用户设定的温度恒温出水。
步骤111:通过控制冷水比例阀208和热水比例阀209将冷水和
热水按比例进行混合使出水达到用户设定的温度。
在本实施例中,通常使用由冷水温度传感器204和热水温度传感
器205采集到的冷、热水温度计算出冷热水配比流量,控制冷水比例
阀208和热水比例阀209按配比流量将冷热水进行混合,并随即输出
由出水温度传感器213采集的出水温度,根据该温度的变化随时控制
冷、热水比例阀进行微调,以实现恒温出水。
此外,根据冷水流量传感器206和热水流量传感器207检测出的
冷水进水管202和热水进水管203的水流量,还可以判断出在不需加
热的前提下通过控制冷、热水比例阀按配比流量将冷热水进行混合的
方法可以以用户设定的温度恒温出水的时间。
上述步骤A01-A03是恒温出水装置在判断出不能达到用户设定
的温度后进行报警并启动外部加热器201进行加热的过程,其中:
步骤A01:恒温出水装置发出报警,同时启动外部加热器201。
在本实施例中,当判断出电辅加热器211无法将管道水当前水温
加热到用户设置的温度时,其可发出报警,同时控制外部加热器201
启动加热,以使要进入的热水水温能够达到用户设定的温度。其中,
外部加热器201可以选用目前市场上的一切主流加热器,例如电热水
器、太阳能热水器等等。在此步骤基础上还可设置最高水温控制,即
恒温出水装置结合外部加热器201所能达到的最高水温。若用户设定
的温度高于该最高水温,则恒温出水装置只发出报警,提示用户该设
定温度不能被达到。
步骤A02:判断电辅加热器211出水口处水温是否达到用户设定
的温度:若是,则进入步骤A03;否则,返回步骤A01继续加热。
步骤A03:将三通阀214置于出水状态。并转到步骤109。
此外,本发明方法还可以根据用户的需要(省时、节能、预约加
热等)配合外部加热器201或其他热水供应设备对用水进行优化设置。
其中:
省时方案:当用户急需使用热水时,首先计算出达到用户设定的
温度所需热水进水管203中的最低水温,接着根据热水进水管203最
低水温计算出所需外部加热器201的最短加热时间,最后外部加热器
201或其他热水供应设在该加热时间内加热,以达到最快为互用提供
热水的目的。
节能方案:当用户选择节能方案时,可预先设定其用水温度和时
间,根据该用水温度和时间计算出目标热水量后确定一个最节能的方
案以及实现该方案能够满足恒温需要的出水量范围供用户选择,例
如,只使用外部加热器201或其他热水供应设加热单位时间,或是只
使用电辅加热器211加热单位时间,或是同时使用外部加热器201或
其他热水供应设和电辅加热器211加热单位时间,亦或是使用上述其
中一种加热器加热单位时间1后,再由上述另一种加热器加热单位时
间2,已达到满足用户用水需要的最低能耗方案。
预约加热:在用户设定的时间点启动恒温出水装置加热管道中的
水,或在该时间点上运行上述其他方法步骤已满足用户的需要。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,
凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,
均应包含在本发明的保护范围之内。