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一种恒温出水控制装置及方法.pdf

  • 上传人:b***
  • 文档编号:5862304
  • 上传时间:2019-03-26
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010152085.7

    申请日:

    2010.04.21

    公开号:

    CN102235754A

    公开日:

    2011.11.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F24H 9/20申请日:20100421|||公开

    IPC分类号:

    F24H9/20

    主分类号:

    F24H9/20

    申请人:

    海尔集团公司; 青岛海尔智能电子有限公司; 青岛鼎新电子科技有限公司

    发明人:

    邢乐; 文桂芹; 李勇德

    地址:

    266101 山东省青岛市崂山区高科园海尔路1号海尔工业园

    优先权:

    专利代理机构:

    北京华夏正合知识产权代理事务所(普通合伙) 11017

    代理人:

    韩登营;张焕亮

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    内容摘要

    本发明提供的一种恒温出水控制装置及方法,其中,所述装置特征在于,包括:温度采集模块(1010),水流量采集模块(1030),电压采集模块(1040),电辅加热控制模块(1020),阀门控制模块(1060),泵控制模块(1070),控制模块(1050)。通过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处的三通阀(214)置于电辅加热器(211)出水与进水的管道内循环状态,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。从而实现对管道中存留水的循环加热。

    权利要求书

    1.一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)。
    2.根据权利要求1所述的装置,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。
    3.根据权利要求1或2所述的装置,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。
    4.根据权利要求1或2所述的装置,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)。
    5.根据权利要求1所述的装置,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。
    6.一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;
    B、将所述三通阀(214)置于出水状态。
    7.根据权利要求6所述的方法,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(203)连接的外部加热器(201)。
    8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,还包括:
    判断恒温出水装置热水进水管(203)的热水温度是否高于用户
    设定的温度:若是,控制冷水进水管(202)和热水进水管(203)的
    进水比例以维持出水恒温;否则,关闭冷水进水管(202)。
    9.根据权利要求6所述的方法,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。

    说明书

    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。

    关 键  词:
    一种 恒温 出水 控制 装置 方法
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