CN102242819B

CN102242819B - 用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀及其控制方法

Info

Publication number: CN102242819B
Application number: CN 201110188015
Authority: CN
Inventors: 陈为民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: CN102242819A

Abstract

发明涉及一种用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀及其控制方法，包括换向阀、水流监测器、电机和控制驱动器，其特征在于：所述的换向阀包括设有四流道的定阀芯和设有单流道的动阀芯，动阀芯和定阀芯流道形状吻合匹配，动阀芯同轴转动设置在定阀芯上，动阀芯上的流道同时覆盖定阀芯上的两个或三个流道，动阀芯与电机电连接，电机与控制驱动器电连接，所述的水流监测器串联在用户总水源与用水龙头之间，水流监测器与控制驱动器电连接。本发明通过水流监测器、控制驱动器和电机的配套使用，能够自动感应并调节换向阀中动阀芯的位置，自动控制太阳能热水器注水、用水、排空，使用方便、快捷、安全。

Description

用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀及其控制方法。

背景技术

目前，普通非承压太阳能热水器中的热水都是依靠自然落差流出，所以其热水出口都设在水箱底部，太阳能热水管道排空电磁阀和山水电磁阀都装在太阳能热水器底部的进出水口。而由于水垢以密度较大的矿物质成份为主，所以大量水垢沉淀而使电磁阀、传感器探头失效是近20年来行业内一直没有彻底解决的难题。另外还需要额外配置大量水位、水温监控系统也加重了使用成本。尤其是其违背了流体热力学原理中的流体热升力原理，致使系统无法连续循环工作，必须等热水用完才能灌注凉水，否则，注入凉水马上沉底流出而热水却出不来。每次灌满冷水后用户还需一天左右预热等待时间才能出热水。还必须配置温度显示装置以便用户掌握预热程度。因此无法利用自来水压力为热水增压，在热水落差较小时还需配置热水增压泵，管道内滞留热水也只能白白排掉而无法加以利用。

专利号为200520116107.9，专利名称为“一种调控阀芯”的中国专利中公开了一种用于太阳能热水器调控阀的调控阀芯。该调控阀芯包括定阀芯和可在定阀芯上转动或移动的动阀芯,定阀芯上开有四个通孔,动阀芯上开有两个槽,且动阀芯上的两个槽与定阀芯上的四个通孔相匹配,该专利虽然区别于常规太阳能热水器依靠自然落差出水的原理，但是该专利中公开的调控阀结构相对复杂，且需要在各个用水点安装上述调控阀并采用特殊配套的水龙头，因此设备推广使用的成本较高。另外整个用水的调控过程需要人工完成，使用不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种设计合理、安装使用方便的用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀及其控制方法。本发明能对普通非承压太阳能热水器进出水流、压力进行调控，从而使普通太阳能热水器兼具免上水操作，免预热等待，利用自来水为热水增压，充分利用管道内滞留热水，兼具防电热管干烧，防真空管淬爆，防管道冻堵及水质软净化等其它全部功能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀，包括换向阀、水流监测器、电机和控制驱动器，其特征在于：所述的换向阀包括设有四流道的定阀芯和设有单流道的动阀芯，动阀芯和定阀芯流道形状吻合匹配，动阀芯同轴转动设置在定阀芯上，动阀芯上的流道同时覆盖定阀芯上的两个或三个流道，动阀芯与电机电连接，电机与控制驱动器电连接，所述的水流监测器串联在用户总水源与用水龙头之间，水流监测器与控制驱动器电连接。本发明通过水流监测器、控制驱动器和电机的配套使用，能够自动感应并调节换向阀中动阀芯的位置，自动控制太阳能热水器注水、用水、排空，使用方便、快捷、安全。

本发明所述的换向阀上分别连接有管道排空专用管、太阳能热水器注冷水管、龙头冷水管和总水源管，关闭管道排空管使总水源管经动阀芯单流道通向太阳能热水器注冷水管及龙头冷水管；关闭总水源管使太阳能热水器注冷水管和龙头冷水管经动阀芯单流道通向管道排空管。本发明所述的定阀芯上设置的KSJL四个流道，动阀芯上设置有单流道，仅仅通过旋转动阀芯，即可调整动阀芯流道与定阀芯各个流道之间的连通关系，从而实现上述连通状态，简化了结构，便于自动控制的实现。

本发明所述的控制驱动器为集成电路IC芯片或单片机，控制驱动器上设置有防冻开关。

本发明还提供一种太阳能热水器的水流监测控制换向阀的控制方法，所述的换向阀设置在用户总水源上，通过设置在用水龙头与用户总水源之间的水流监测器感知水流动态，控制驱动器根据水流监测器收集的信号协调处理后驱动电机带动动阀芯在定阀芯上转动，通过动阀芯上的单流道与定阀芯上的两个或三个流道之间的不同匹配从而调整总水源管、龙头冷水管、太阳能热水器注冷水管、管道排空管之间的连通状态，实现太阳能热水器注水、用水、排空的功能。本发明在用户总水源上设置换向阀，每个用水点依旧使用普通的龙头，大大减少了对现有管道设备的改装，因此降低了使用成本，有利于推广使用。

当所述的控制驱动器上的防冻开关断开，用水时位于用水龙头与总水源管之间的水流监测器将水流信号传至控制驱动器，控制驱动器控制电机带动动阀芯转动，由连通总水源管与龙头冷水管道的JL位转到JLS位使总水源管与龙头冷水管道及太阳能热水器注冷水管连通；热水用毕前关闭用水龙头，如将手柄转到热水位置再打开，则位于用水龙头与总水源管之间的水流监测器将关闭信号送往控制驱动器，再由电机将换向阀连通位置换到LS位置，此时总水源管被断开而龙头冷水管与太阳能热水器注冷水管仍连通；若将普通龙头手柄转向全凉水位置，则位于换向阀与龙头冷水管连接处的水流监测器将用水信号送至控制驱动器，控制驱动器中止前一次用水动作而重启新轮用水动作，否则，控制驱动器延时到管道滞留水从用水龙头排空或管道滞留的水变凉后再驱动电机将换向阀动阀芯位置回到初始的JL位。

当所述的控制驱动器上的防冻开关闭合时，用完热水关闭用水龙头时位于用水龙头与总水源管之间的水流监测器将关闭信号送往控制驱动器使换向阀关闭总水源管的同时转到连通龙头冷水管与太阳能热水器注冷水管的LS位置延时等候管道排空，此时可手动排空将滞留在管道内的水用掉或忘记排空而由控制驱动器延时至热水变凉管道冻结之前将换向阀转到连通龙头冷水管道及太阳能热水器注冷水管与管道排空管的LSK位置使滞留在管道里的水从管道排空专用管强制排掉。本发明设置有防冻开关，使得本发明适用地域范围更广，同时分季节选用防冻功能，节约了不必要的耗能。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：设置在用户的总水源上，不需要改变原有管道，利用普通混水调温龙头即可实现全部功能。一旦安装，用户免上水操作，循环工作，免预热等待和利用自来水为热水增压功能。不改变原有管道，利用普通混水调温龙头实现管道排空，将管道热水加以充分利用。安装简便，适用范围广泛。根据两个水流监测器监测到的水流情况，控制驱动器控制电机的运动，从而带动动阀芯在定阀芯上的圆周旋转，实现动阀芯与定阀芯上不同流道之间的匹配，从而实现太阳能热水器注水、用水、排空的功能，整个控制过程准确自动，使用方便。

附图说明

图1为本发明安装结构示意图。

图2为本发明换向阀原位状态结构示意图。

图3为本发明换向阀工作状态结构示意图。

图4为本发明换向阀手排状态结构示意图。

图5为本发明换向阀自排状态结构示意图。

图6为本发明电路原理图。

具体实施方式

参见图1-图6，本实施例包括水流感应器1和2、控制驱动器3、电机4、换向阀5、总水源管6、龙头冷水管7、太阳能热水器注冷水管8、管道排空管9、太阳能热水器10、普通龙头11、单向止回阀12。

换向阀5包括设有四流道的定阀芯51和设有单流道的动阀芯52，动阀芯52和定阀芯51大小形状匹配，动阀芯52同轴转动设置在定阀芯51上，所述的定阀芯51上设置的四流道分别是KSJL，L流道设置在定阀芯51的圆心位置上，KSJ三个流道分别环状均布在定阀芯51的圆周方向上。定阀芯51上分别连接有总水源管6、龙头冷水管7、太阳能热水器注冷水管8、管道排空管9。动阀芯52上设置有一个流道，通过转动动阀芯52，其上的流道能同时覆盖定阀芯51上的两个或三个流道。动阀芯52与电机4电连接，作为优选方案动阀芯52通过减速器与步进电机连接。电机4与控制驱动器3电连接，控制驱动器3为集成电路IC芯片或单片机。水流监测器1和水流检测器2设置在总水源管6与龙头冷水管7之间，上述水流监测器1和2均与控制驱动器3电连接。

按要求安装、连接好管路和电源。当每年开春后不需要防止管道冻堵时，关闭驱动器3上引出的防冻开关。由水流监测器1感知龙头用水情况。用水时水流监测器1将用水信号由控制驱动器3通过电机4将换向阀5由连通总水源管6与龙头冷水管7的JL位转到JLS位使总水源管6与龙头冷水管7及太阳能热水器注冷水管8连通。由注入太阳能热水器10的冷水将其中热水置换出来经回热水管道进入普通龙头11与直接进入普通龙头11的冷水混合后流出使用。热水用毕前关闭普通龙头11并将手柄转到热水位置再打开，水流监测器1将关闭信号送往控制驱动器3，再由电机4将换向阀5连通位置换到LS位置，此时总水源管6被断开而龙头冷水管7与太阳能热水器注冷水管8仍连通，滞留在管道的水经普通龙头11流出用掉，若此时将普通龙头11手柄转向全凉水位置，则水流监测器2将用水信号送至控制驱动器3，由控制驱动器3中止前一次程序而重启新轮用水状态。否则，控制驱动器3将延时3分钟（滞留在管道内水已被用完）后再驱动电机4将换向阀5位置回到原位JL连通总水源管6与龙头冷水管7以备下次用水。入冬需要防止管道冻堵时，可打开从控制驱动器3引出的防冻开关。此时，若用完热水关闭普通龙头11时水流监测器1将关闭信号送往控制驱动器3使换向阀5关闭总水源管6的同时转到连通龙头冷水管7与太阳能热水器注冷水管8的LS位置经延时3分钟，此时若手动排空则可将滞留管道的水用掉（手动排空），若用户忘记排空而直接关闭普通龙头11则由控制驱动器3延时至热水变凉管道冻结之前将换向阀5转到连通龙头冷水管7（经单向止回阀12连通回热水管）及太阳能热水器注冷水管8与管道排空管9的LSK位置使滞留在管道里的水从管道排空管9强制排掉，以免因忘记排空而使管道冻堵。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，比如文中所述的换向阀可以采用多个电磁阀或多个电动阀替代，只要能够实现关闭管道排空管使总水源管通向太阳能热水器注冷水管及龙头冷水管，关闭总水源管使太阳能热水器注冷水管和龙头冷水管通向管道排空管，都能满足使用的需要。另外本发明还可以设置若干个条件设定开关或温度传感器，和水流检测器共同检测信号并传输给控制驱动器以便控制驱动器进行动作。任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀，包括换向阀、水流监测器、电机和控制驱动器，其特征在于：所述的换向阀包括设有四流道的定阀芯和设有单流道的动阀芯，动阀芯和定阀芯流道形状吻合匹配，动阀芯同轴转动设置在定阀芯上，动阀芯上的流道同时覆盖定阀芯上的两个或三个流道，动阀芯与电机电连接，电机与控制驱动器电连接，所述的水流监测器串联在用户总水源与用水龙头之间，水流监测器与控制驱动器电连接；

所述的换向阀上分别连接有专用管道排空管、太阳能热水器注冷水管、龙头冷水管和总水源管，关闭管道排空管使总水源管经动阀芯单流道通向太阳能热水器注冷水管及龙头冷水管；关闭总水源管使太阳能热水器注冷水管和龙头冷水管经动阀芯单流道通向管道排空管；

所述的控制驱动器为集成电路IC芯片或单片机，控制驱动器上设置有防冻开关。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀的控制方法，其特征在于：所述的换向阀设置在用户总水源上，通过设置在用水龙头与用户总水源之间的水流监测器感知水流动态，控制驱动器根据水流监测器收集的信号协调处理后驱动电机带动动阀芯在定阀芯上转动，通过动阀芯上的单流道与定阀芯上的两个或三个流道之间的不同匹配从而调整总水源管、龙头冷水管、太阳能热水器注冷水管、管道排空管之间的连通状态，实现太阳能热水器注水、用水、排空的功能；

当所述的控制驱动器上的防冻开关断开，用水时位于用水龙头与总水源管之间的水流监测器将水流信号传至控制驱动器，控制驱动器控制电机带动动阀芯转动，由连通总水源管与龙头冷水管道转到总水源管与龙头冷水管道及太阳能热水器注冷水管连通；热水用毕前关闭用水龙头，并将手柄转到热水位置再打开，则位于用水龙头与总水源管之间的水流监测器将关闭信号送往控制驱动器，再由电机将换向阀连通位置换到连通龙头冷水管与太阳能热水器注冷水管，此时总水源管被断开而龙头冷水管与太阳能热水器注冷水管仍连通；将用水龙头手柄转向全凉水位置，则位于换向阀与龙头冷水管连接处的水流监测器将用水信号送至控制驱动器，控制驱动器中止前一次用水动作而重启新轮用水动作，否则，控制驱动器延时到管道滞留水从用水龙头排空或管道滞留的水变凉后再驱动电机将换向阀动阀芯位置回到初始的连通总水源管与龙头冷水管道。

3.根据权利要求2所述的用于太阳能热水器的水流监测控制换向阀的控制方法，其特征在于：当所述的控制驱动器上的防冻开关闭合时，用完热水关闭用水龙头时位于用水龙头与总水源管之间的水流监测器将关闭信号送往控制驱动器使换向阀关闭总水源管的同时转到连通龙头冷水管与太阳能热水器注冷水管延时等候管道排空，此时可手动排空将滞留在管道内的水用掉或忘记排空而由控制驱动器延时至热水变凉管道冻结之前将换向阀转到连通龙头冷水管道及太阳能热水器注冷水管与管道排空管使滞留在管道里的水从专用管道排空管强制排掉。