CN106594379A - 一种出流装置、出流系统及流体特征控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及日常生活领域，特别涉及出流装置、出流系统及流体特征控制方法。出流装置包括第一入口、第二入口、腔体和出口，所述第一入口、第二入口均与腔体连接，所述腔体上设置有所述出口。采用该出流装置的出流系统还包括与第一入口连接的第一通道、与第二入口连接的第二通道，第一通道上设置有第一流控装置，第二通道上设置有第二流控装置。流体特征控制方法，包括以下步骤：设定出流数据，以及所述出流数据允许的偏差范围；检测第一传感单元和第二传感单元感测到的第一特征数据和第二数据；计算实际出流数据，若实际出流数据超过其允许的偏差范围，调节第一流控装置和/或第二流控装置控制参数。

Description

一种出流装置、出流系统及流体特征控制方法

技术领域

本发明涉及日常生活领域，特别涉及出流装置、出流系统及流体特征控制方法。

背景技术

日常生活中，时常需要将两种具有特征差异的流体经过混合，得到经过中和或者融和两种特征流体后的流体作为用于最终使用的特征流体，并即刻喷洒使用。这些特征差异包括但不限于温度、密度、物质含量浓度等特征。流体主要包括液体与气体。现有技术中，所述混合过程通常在流量控制环节进行，出流装置只设置有单一入口，用于流入混合后的混合流体，而流量控制环节通常流量较大，差异流体接触面积较小，特征中和或者融和速率交底。再者，流量控制环节至流体出流环节存在一定的流过路径，流过路径造成一定的时间延迟，在流量控制环节完成混合过程造成混合效果与预期效果存在一定差异性。

上述特征流体混合作用的生活实例包括水温调控(热水)器、空调器、溶剂配置装置。尤其是，目前一般的热水器主要包括电热水器、太阳能热水器、锅炉式热水器，上述热水器大多(特别是太阳能热水器与锅炉式热水器)通过预先将部分冷水加热，再通过冷、热水混合方式实现加热调温过程。现有技术中通常采用手工人为控制冷水、热水阀门开度比例控制进入混水阀门的冷、热水流量，达到控制出水水温的效果，混水过程均在混水阀门内完成，而由于花洒的软管较长，人体感知温度与调节阀门开度之间存在一定时差性(即调节阀门后需等待一段时间后花洒水温才发生变化)，导致调温过程水资源的浪费、水温过高或过低的情况，进而影响淋浴舒适度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种在流体出流装置完成特征流体混合，提高特征流体混合效率的出流装置、采用该出流装置的出流系统以及应用该出流系统的流体特征控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种出流装置，包括第一入口、第二入口、腔体和出口，所述第一入口、第二入口均与腔体连接，所述腔体上设置有所述出口。

进一步地，第一特征流体经第一入口进入腔体，第二特征流体经第二入口进入腔体，第一特征流体与第二特征流体在所述腔体混合由所述出口流出。

所述出流装置意为特征流体混合后的流体流出、喷出或者泄流装置。所述腔体意为所述第一特征流体与第二特征流体混合空间。

进一步地，所述第一特征与第二特征为不同的温度、密度或者物质含量浓度。即，第一特征与第二特征为同类属性的不同数值特征。

进一步地，所述腔体截面直径大于第一入口与第二入口截面直径之和2倍以上。据此，腔体体差异流体混合过程效率更为高效。

进一步地，本发明提供一种基于上述出流装置的出流系统，在所述出流装置的基础上，还包括与第一入口连接的第一通道、与第二入口连接的第二通道，第一通道上设置有第一流控装置，第二通道上设置有第二流控装置。

所述流控装置意为流量控制装置。具体地，可以为实现流量控制功能的阀门。

作为一种具体的实施方案，所述出流装置为花洒，所述第一流控装置、第二流控装置均为阀门。

所述第一通道、第二通道通常为管道，所述管道制造材料依据待混合流体特征选择。例如，对于温度不同的流体混合，第一通道与第二通道选择耐性好、保温性好的材料制成。

作为一种可选的实施方案，所述出流系统还包括控制单元、位于所述腔体内的出流传感单元，所述控制单元根据所述出流传感单元感测到的出流数据，控制调节所述第一流控装置和/或第二流控装置。所述出流传感单元直接测量所述腔体内的第一特征流体与第二特征流体混合后的出流数据。所述控制单元根据出流数据偏离预设数值的偏离程度向所述第一流控装置和/或第二流控装置发送控制调节指令。

作为一种优选的实施方案，所述出流系统还包括控制单元、位于所述第一流控装置下游端的第一传感单元和位于第二流控装置下游端的第二传感单元；所述控制单元接收所述第一传感单元感测到的第一特征数据及第二传感单元感测到的第二特征数据，并根据所述第一特征数据及第二特征数据计算腔体内出流数据，根据所述出流数据控制调节第一流控装置和/或第一流控装置控制参数。

优选地，所述第一传感单元位于第一流控装置流出口，所述第二传感单元位于第二流控装置流出口。

可选地，所述第一传感单元位于第一通道中，所述第二传感单元位于第二通道中。

进一步地，所述第一传感单元和第二传感单元均包括温度传感器，同时还包括压力传感器、流速传感器中的一种或多种。

进一步地，所述出流数据包括出流温度，还包括出流压力、流速、流量中的至少一种。

作为一种具体的实施方式所述第一流控装置进流口连接有具有加热功能的容器装置。对于水温调控装置，该容器装置为热水箱。

本发明还提供了应用上述出流系统的流体特征控制方法，包括以下步骤：

S1，设定出流数据，以及所述出流数据允许的偏差范围；

S2，检测第一传感单元和第二传感单元感测到的第一特征数据和第二数据；

S3，计算实际出流数据，若实际出流数据超过其允许的偏差范围，调节第一流控装置和/或第二流控装置控制参数。

进一步地，步骤S1中，出流数据允许的偏差范围为0.5个特征调节单位。

进一步地，所述出水数据、冷水数据和热水数据均包括温度、压力、流量和流速中的一种或多种。

进一步地，步骤S1中，温度允许的偏差范围为0.5个温度调节单位；压力允许的偏差范围为0.5个压力调节单位。

作为一种优选的实施方案，温度调节单位为0.5℃，温度允许的偏差范围是0.25℃。压力调节单位是0.001MPa，压力允许的偏差范围是0.0005MPa。

具体地，若实际出水温度过高，增大冷水阀门开度和/或减小热水阀门开度，优选地，同时增大冷水阀门开度和减小热水阀门开度。定量的调节开度根据热力学公式计算得到。

同理，若实际出水温度过低，减小冷水阀门开度和/或增大热水阀门开度，优选地，同时减小冷水阀门开度和增大热水阀门开度。

具体地，若实际出水压力过高，在水温适宜的情况下，同时减小热水阀门开度和冷水阀门开度。定量的调节开度根据流体力学公式计算得到。

同理，若实际出水压力过低，在水温适宜的情况下，同时增大热水阀门开度和冷水阀门开度。

具体地，若实际出水流速过快或流量过大，同时减小热水阀门开度和冷水阀门开度。

同理，若实际出水流速过慢或流量过小，同时增大热水阀门开度和冷水阀门开度。流速或流量参数可定量显示淋浴过程消耗水量，提示使用者节约用水。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的出流装置通过设置第一入口与第二入口将特征流体混合场所由流量控制环节转移到出流环节，提高了特征流体混合效率，降低了使用者使用混合流体的时间延迟，进而节约了流体混合资源成本。

进一步的实施方案中，通过加装第一传感单元、第二传感单元以及控制单元，进一步实现了自动、实时、定量调温。

另一方面，本发明提供的基于该出流系统的流体特征控制方法优化了特征流体混合过程，减少流体混合时间延迟，提高了用户体验度。

附图说明：

图1为本发明实施例1出流装置结构图；

图2为本发明实施例1出流系统结构图；

图3为本发明实施例1出流系统装置结构图；

图4为本发明实施例中流体特征自动控制方法流程图；

图5为本发明实施例2出流系统装置结构图；

图6为本发明实施例3出流系统结构图；

图7为本发明实施例中流体特征手动控制方法流程图；

图中标记：1-控制单元，2-热水端传感单元，3-冷水端传感单元，23-出水传感单元，4混水单元，41-阀门，411-热水阀门，412-冷水阀门，42-双软管，421-热水管，422-冷水管，43-喷水装置，431-腔体，432-第一入口，433-第二入口，434-出口，44-连接端子，45-热水进水口，46-冷水进水口，47-热水出水口，48-冷水出水口，49-热水箱。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

具体实施方式中，以喷水装置、淋浴系统，水温调控方法为例对发明方案进行阐述。应当知道，出流装置中流体含义还包括气体，特征混合所述特征还包括不同溶液浓度或者不同气体密度，以及期望通过混合、中和或融和差异特征流体得到目标流体的特征。

实施例1

如图1所示，所述出流装置为喷水装置43，包括腔体431、第一入口432、第二入口433和出口434。如图2、图3所示，所述出流系统为淋浴系统。所述第一特征流体为热(温度数值较高)水、所述第二特征流体为冷(温度数值较低)水。所述第一流控装置为热水阀门411，所述第二流控装置为冷水阀门412。所述第一通道为热水管421，所述第二通道为冷水管422。所述第一传感单位为热水端传感单元2，所述第二传感单元为冷水端传感单元3，所述出流传感单元为出水传感单元23。所述喷水装置43通过第一入口连接热水管421，通过第二入口连接冷水管422，冷、热水在喷水装置43内混合后，向外喷洒。

进一步地，基于该喷水装置43的淋浴系统，包括：控制单元1、冷水端传感单元3、热水端传感单元2、混水单元4；所述混水单元4包括阀门41(包括热水阀门411和冷水阀门412)、双软管(包括热水管421和冷水管422)、喷水装置43、连接端子44、热水进水口45、冷水进水口46、热水出水口47、冷水出水口48。

所述控制单元1接收位于阀门41出水端的所述冷水端传感单元3冷水数据和热水端传感单元2热水数据，计算当前出水数据，根据该冷水数据及热水数据计算当前喷水装置43处出水数据，根据所述出水数据控制调节冷水阀门412和/或热水阀门411开度。

作为一种具体的实施方式，控制单元4采用微控制器。

进一步地，如图3所示，所述热水进水口45连接热水箱49。所述热水箱49用于储存、加热热水，提供热水来源。进入所述淋浴系统的冷水一部分从所述冷水进水口46流入所述冷水阀门412，从所述冷水出水口48流出；另一部分冷水流向所述热水箱49，然后经热水进水口45进入热水阀门411，从所述热水出水口47流出。

进一步地，所述热水端传感单元2和冷水端传感单元3均包括温度传感器、压力传感器、流速传感器中的一种或多种。

进一步地，所述出水数据包括出水温度，还包括出水压力、流速、流量中的至少一种。根据现有热力学公式、动力学公式建立求取所述出水数据的数学模型。具体地，根据热平衡方程Q_放＝Q_吸，喷水装置中冷、热水混合后出水温度设为t，热水质量为m₁,冷水质量为m₂，cm₁(t₀-t)＝cm₂(t-t₁)，约掉比热容c，m₁(t₀-t)＝m₂(t-t₁)，m₁、m₂根据喷水装置容积确定。

可以选择地，所述阀门41为电动阀门或手动阀门。电动阀门41根据阀门41调节指令自动调节所述冷水阀门412和/或热水阀门411开度。优选地，电动阀门41根据阀门41调节指令同时调节冷水阀门41和热水阀门41开度。手动阀门41调节方式为电动阀门41出现故障时提供了备用调节方式。

本实施例的另一个方面，提供了一种使用上述智能淋浴系统的水温控制方法，如图4所示，包括以下步骤：

S1，设定出水数据，以及所述出水数据允许的偏差范围；

S2，检测冷水传感单元和热水传感单元感测到的冷水数据和热水数据；

S3，计算实际出水数据，若实际出水数据超过其允许的偏差范围，调节冷水和/或热水阀门开度。

进一步地，所述出水数据、冷水数据和热水数据均包括温度、压力、流量和流速中的一种或多种。

具体地，若实际出水温度过高，增大冷水阀门41开度和/或减小热水阀门41开度，优选地，同时增大冷水阀门41开度和减小热水阀门41开度。定量的调节开度根据热力学公式计算得到。

同理，若实际出水温度过低，减小冷水阀门41开度和/或增大热水阀门41开度，优选地，同时减小冷水阀门41开度和增大热水阀门41开度。

具体地，若实际出水压力过高，在水温适宜的情况下，同时减小热水阀门41开度和冷水阀门41开度。定量的调节开度依据流体力学公式计算得到。

同理，若实际出水压力过低，在水温适宜的情况下，同时增大热水阀门41开度和冷水阀门41开度。

具体地，若实际出水流速过快或流量过大，同时减小热水阀门开度和冷水阀门开度。

同理，若实际出水流速过慢或流量过小，同时增大热水阀门开度和冷水阀门开度。

进一步地，步骤S3中，通过自动或手动方式调节阀门41开度。阀门41手动调节方式作为自动调节方式的备选，在自动调节失效的情况下，提供一种定性调节方式。

如图7所示，手动调节阀门开度后，流进双软管42的冷水、热水流速发生变化，喷水装置43中冷水、热水混合比例发生变化，从而花洒出水水温迅速发生变化。

进一步地，步骤S1中，温度允许的偏差范围为0.5个温度调节单位；压力允许的偏差范围为0.5个压力调节单位。

进一步地，温度调节单位为0.5℃，温度允许的偏差范围是0.25℃。压力调节单位是0.001MPa，压力允许的偏差范围是0.0005MPa。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，如图5所示，所述淋浴系统不包括冷水端传感单元3和热水端传感单元2，所述喷水装置内设有出水传感单元23，所述控制单元1根据所述出水传感单元23感测到的出水数据，控制调节所述冷水阀门412和/或热水阀门411。所述出水传感单元23直接测量所述喷水装置43中的冷、热水混合后的出水数据。所述控制单元根据出水数据偏离预设数据的偏离程度向所述冷水阀门412和/或热水阀门411发送阀门开度调节指令。

具体地，预设出水数据为出水温度等于40℃，预设允许的出水温度偏差范围为0.5℃，若出水传感单元23感测到的实际出水温度大于40.5℃，则加大冷水阀门422开度，或者减小热水阀门411开度，或者加大冷水阀门422开度的同时减小热水阀门411开度。优选地，加大冷水阀门422开度的同时减小热水阀门411开度。

上述操作持续进行，直到实测出水温度在允许的偏差范围之内。

优选地，冷水阀门412和/或热水阀门411开度调节量根据温度偏差量与阀门调节量预先标定关系得到。

实施例3

实施例3与实施例1、2的区别在于，所述淋浴系统不包括所述控制单元1、冷水端传感单元3、热水端传感单元2。所述热水阀门411、冷水阀门412为手动调节方式。如图5所示，热水从热水进水口45流入热水阀门411，经热水软管流至喷水装置43；冷水从所述冷水进水口46流入冷水阀门412，经冷水软管422流至喷水装置43。冷热水混合在喷水装置43进行。如图6所示，为手动阀门调节方式调温流程图。该方式具有结构简单、成本低廉特点，实现定性、快速调温过程。

实施例4

实施例4与上述实施例的区别在于，经由热水进水口45进入热水阀门411的热水不由热水箱49提供，改为由独立的热水加热装置提供。独立的热水加热装置具有加热更快、恒温效果更优、储水量更大的优点。

最后，需要说明的是，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种出流装置，其特征在于，包括第一入口、第二入口、腔体和出口，所述第一入口、第二入口均与腔体连接，所述腔体上设置有所述出口。

2.一种采用权利要求1所述的出流装置的出流系统，其特征在于，还包括与第一入口连接的第一通道、与第二入口连接的第二通道，第一通道上设置有第一流控装置，第二通道上设置有第二流控装置。

3.根据权利要求2所述的出流系统，其特征在于，所述出流装置为花洒，所述第一流控装置、第二流控装置均为阀门。

4.根据权利要求2或3所述的出流系统，其特征在于，还包括控制单元、位于所述腔体内的出流传感单元，所述控制单元根据所述出流传感单元感测到的出流数据，控制调节所述第一流控装置和/或第二流控装置。

5.根据权利要求2或3所述的出流系统，其特征在于，还包括控制单元、位于所述第一流控装置下游端的第一传感单元和位于第二流控装置下游端的第二传感单元；所述控制单元接收所述第一传感单元感测到的第一特征数据及第二传感单元感测到的第二特征数据，并根据所述第一特征数据及第二特征数据计算腔体内出流数据，根据所述出流数据控制调节第一流控装置和/或第一流控装置控制参数。

6.根据权利要求5所述的出流系统，其特征在于，所述第一传感单元和第二传感单元均包括温度传感器，同时还包括压力传感器、流速传感器中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的出流系统，其特征在于，所述出流数据包括出流温度，还包括出流压力、流速、流量中的至少一种。

8.根据权利要求7任一项所述的出流系统，其特征在于，所述第一流控装置进流口连接有具有加热功能的容器装置。

9.一种采用根据权利要求3-8任一项所述的出流系统的流体特征控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，设定出流数据，以及所述出流数据允许的偏差范围；

S2，检测第一传感单元和第二传感单元感测到的第一特征数据和第二数据；

S3，计算实际出流数据，若实际出流数据超过其允许的偏差范围，调节第一流控装置和/或第二流控装置控制参数。

10.根据权利要求9所述的流体特征控制方法，其特征在于，步骤S1中，出流数据允许的偏差范围为0.5个特征调节单位。