CN102235754B - 一种恒温出水控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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。

Claims (9)

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。

6.一种由权利要求1所述恒温出水控制装置实施的恒温出水控制方法，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。