CN107420615B - 一种自动水温调节器及其出水温度调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动水温调节器及其出水温度调节方法，该自动水温调节器是通过电磁流量阀进行冷热水进水流量比调节，电磁流量阀工作性能稳定可靠，可实现对出水温度的自动有效调节，且基于本发明所涉及的自动水温调节器具有安全温度阈值，安全温度阈值以下的温度调节过程迅速，安全温度阈值以上的温度调节过程缓慢，从而避免用户在用水过程中被温度突然升高的热水烫伤；另外，本发明中的各传感器能够实时监控自动水温调节器各位置处的温度流量状态，从而可以对出水口出水温度进行有效的反馈控制。

Description

一种自动水温调节器及其出水温度调节方法

技术领域

本发明涉及家用电器领域，尤其涉及一种自动水温调节器及其出水温度调节方法。

背景技术

当前，家庭厨房洗涮用水的热水来自热水器，但热水温度普遍高于50℃，在洗澡、洗脸、洗菜菜淘米等时需要使用冷水进行混合至适宜温度，目前对冷热水进行混合的温度调控设备主要有两种。

一种是使用混水手控阀进行冷热水混合温度调控，混水手控阀实际上是一种节流阀，通过手动控制阀芯的开度，实现冷热水的不同流量控制，从而达到调温的目的，所以该设备不能自动调节水温，使用不方便，且温度不好把握。

另外一种是使用机械恒温阀，机械恒温阀是比混水手控阀技术上更进一步的装置，它不需要手动调控温度，它的核心部件是由对温度敏感的材料制成的感温包，输出水温的改变导致感温包发生体积或尺寸的改变，从而推动节流阀阀芯运动，改变节流阀的开度，实现冷热水流量的调节，自动实现水温调控，即可以根据输出水温的高低自动调节阀芯开度实现水温的自动调控。该阀虽然可以自动调控水温，但由于采用材料热变形进行水温调控，所以调节时间长，反应比较滞后；另外，长时间使用，材料会老化，对温度不敏感，降低了水温调节的准确性。

有鉴于此，有必要提供一种稳定可靠的自动水温调节器及其出水温度调节方法以解决上述问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述发明目的，本发明提供了一种自动水温调节器，其具体设计方式如下。

一种自动水温调节器，包括冷水进水口、热水进水口、供冷热水混合后排出的出水口以及控制所述冷水进水口、热水进水口进水流量比的电磁流量阀，所述自动水温调节器还包括：

人机交互单元，所述人机交互单元具有供显示出水口出水温度的显示屏及设定出水口出水目标温度的按钮；

感应单元，所述感应单元具有设置于所述冷水进水口端感应冷水温度及流量的冷水温度传感器、冷水流量传感器，设置于所述热水进水口端感应热水温度及流量的热水温度传感器、热水流量传感器，以及设置于所述出水口端感应混合水温度的出水温度传感器；

数据处理中心，所述数据处理中心接收所述人机交互单元设定的目标温度信号及所述感应单元的感应信号并进行处理，通过所述电磁流量阀对所述冷水进水口、热水进水口进水流量比进行控制以使所述出水口端的实际水温达到或接近目标温度；

所述自动水温调节器具有安全温度阈值，当所述目标温度不高于所述安全温度阈值时，所述电磁流量阀快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比以使所述出水口端的实际水温迅速达到或接近所述目标温度；当所述目标温度高于所述安全温度阈值且出水口实际出水温度低于所述安全温度阈值时，所述电磁流量阀快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比直至所述出水口端的实际水温达到所述安全温度阈值；当所述目标温度高于所述安全温度阈值且出水口实际出水温度不低于所述安全温度阈值时，所述电磁流量阀慢速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比以使所述出水口端的实际水温缓慢达到或接近所述目标温度。

进一步，所述安全温度阈值范围为38℃-45℃。

进一步，所述电磁流量阀上设置有供手动调节进水流量的外接手动旋钮。

进一步，所述电磁流量阀包含两个分别控制所述冷水进水口、热水进水口进水流量的二通阀，或所述电磁流量阀为一个同时连接所述冷水进水口、热水进水口及出水口的三通阀。

进一步，所述电磁流量阀的阀门通过步进电机控制。

在以上自动水温调节器的基础上，本发明还提供了该自动水温调节器的出水温度调节方法，其具体包括以下步骤：

S1、循环监控输入信号及传感信号，数据处理中心实时接收所述人机交互单元设定的目标温度信号及所述感应单元的感应信号并进行处理；

S2、判断所述目标温度是否高于所述安全阈值温度，若是则进入步骤S3，若否则进入步骤S5；

S3、判断出水口的实际出水温度是否低于所述安全阈值温度，若是则通过所述电磁流量阀快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比直至所述出水口端的实际水温达到所述安全温度阈值，然后进入步骤S4，若否则直接进入步骤S4；

S4、通过所述电磁流量阀慢速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比以使所述出水口端的实际水温缓慢达到或接近所述目标温度；

S5、通过所述电磁流量阀快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比以使所述出水口端的实际水温迅速达到或接近所述目标温度。

进一步，所述步骤S1、步骤S2之间还具有步骤S12，所述S12为判断所述冷水进水口的流量是否为零，若是则关闭所述热水进水口阀门并报警，若否则直接进入步骤S2。

进一步，所述步骤S4及步骤S5之后还具有步骤S6，所述S6包括判断所述出水口的实际出水温度是否等于所述目标温度，若否则通过反馈信号调节所述电磁流量阀直至实际出水温度等于所述目标温度，若是，则固定所述电磁流量阀的阀门开度。

进一步，在所述步骤S1之前还具有目标温度设定步骤，通过所述人机交互单元上的所述目标温度设定按钮设定所述目标温度。

进一步，快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比时，所述出水口温度的变化范围为3-10℃/s；慢速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比时，所述出水口温度的变化范围为小于3℃/s。

本发明的有益效果是：本发明所提供的自动水温调节器是通过电磁流量阀进行冷热水进水流量比调节，电磁流量阀工作性能稳定可靠，可实现对出水温度的自动有效调节，且基于本发明所涉及的自动水温调节器具有安全温度阈值，安全温度阈值以下的温度调节过程迅速，安全温度阈值以上的温度调节过程缓慢，从而避免用户在用水过程中被温度突然升高的热水烫伤；另外，本发明中的各传感器能够实时监控自动水温调节器各位置处的温度流量状态，从而可以对出水口出水温度进行有效的反馈控制。

附图说明

图1所示为本发明自动水温调节器的结构原理图；

图2所示为本发明自动水温调节器的出水温度调节流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述，请参照图1至图2所示，其为本发明的一种较佳实施方式。

如图1所示，本发明的所涉及的自动水温调节器包括冷水进水口、热水进水口、供冷热水混合后排出的出水口以及控制冷水进水口、热水进水口进水流量比的电磁流量阀。自动水温调节器还包括人机交互单元、感应单元及数据处理中心。

在本实施例中，人机交互单元具有供显示出水口出水温度的显示屏及设定出水口出水目标温度的按钮。在具体实施过程中，显示屏为液晶显示屏或LED显示器，显示屏上可以显示出水口的实时水温，也可以显示设定的目标温度，具体可根据用户的需求进行选择。设定出水口出水目标温度的按钮包括调高温度的按钮及调低温度的按钮，其中目标温度指的是用户需要出水口出水的温度；当然，可以理解的是本发明的人机交互单元还可以具有其它的按钮，例如电源开关按钮及安全温度阈值设置按钮等。

感应单元具有设置于冷水进水口端感应冷水温度及流量的冷水温度传感器、冷水流量传感器，设置于热水进水口端感应热水温度及流量的热水温度传感器、热水流量传感器，以及设置于出水口端感应混合水温度的出水温度传感器。在自动水温调节器的运行过程中，感应单元的各传感器实时感应相应位置处的水温及流量参数并反馈给数据处理中心。

本发明中所涉及的数据处理中心用于接收人机交互单元设定的目标温度信号及感应单元的感应信号并进行处理，通过电磁流量阀对冷水进水口、热水进水口进水流量比进行控制以使出水口端的实际水温达到或接近目标温度。具体的，数据处理中心通过数据处理得出冷热水的理论流量比，基于该理论流量比对电磁流量阀进行调节（即调节冷热水进水比例），使得出水口端的实际水温达到或接近目标温度。

为了防止用户在使用水的过程中被温度迅速升高的热水烫伤，本发明的自动水温调节器具有安全温度阈值。

在水温自动调节过程中，当目标温度不高于安全温度阈值时，电磁流量阀快速调节冷水进水口、热水进水口进水流量比以使出水口端的实际水温迅速达到或接近目标温度。在目标温度较低时，其最终的温度对用户不会造成烫伤风险，水温的迅速调节有利于用户及时用到目标温度的水。

在水温自动调节过程中，当目标温度高于安全温度阈值且出水口实际出水温度低于安全温度阈值时，电磁流量阀快速调节冷水进水口、热水进水口进水流量比直至出水口端的实际水温达到安全温度阈值，在此过程中，水温的快速调节依旧能够保证用户的安全。当目标温度高于安全温度阈值且出水口实际出水温度不低于安全温度阈值时，电磁流量阀慢速调节冷水进水口、热水进水口进水流量比以使出水口端的实际水温缓慢达到或接近目标温度。换而言之，当目标温度高于安全温度阈值时，自动水温调节器的温度调节过程分段完成，出水口实际出水温度低于安全温度阈值时，采用快速调节的方式调节水温直至出水口端的实际水温达到安全温度阈值；在实际水温达到安全温度阈值后，需要采用缓慢调节的方式调节水温，避免温度突然升高的热水烫伤用户（温度缓慢升高的方式给用户足够的适应及反应时间）。

本发明中所涉及的快速调节及慢速调节的是指通过电磁流量阀快速或慢速调节使得出水口出水温度相应的较快会较慢变化，在一些具体是实施方式中，快速调节冷水进水口、热水进水口进水流量比时，出水口温度的变化范围为3-10℃/s；慢速调节冷水进水口、热水进水口进水流量比时，出水口温度的变化范围为小于3℃/s。一具体的实施方式中，快速调节的温度变化速度为5℃/s，慢速调节的温度变化速度为2℃/s。可以理解的是，“快速”及“慢速”的具体参数可根据用户的需求进行调整，其根据用户的安全可靠性及用水及时性进行综合设计。

在本发明的一些具体实施例中，其安全温度阈值范围为38℃-45℃。例如可以设置为40℃。

为了防止断电时无法对出水口的温度进行调整，本发明的一实施例中电磁流量阀上还设置有供手动调节进水流量的外接手动旋钮，通过该外接手动旋钮也可以手动调整冷热水的进水流量比。

在一些具体实施例中，本发明的电磁流量阀包含两个分别控制冷水进水口、热水进水口进水流量的二通阀。在另一些实施例中，本发明的电磁流量阀为一个同时连接冷水进水口、热水进水口及出水口的三通阀。

在具体电磁流量阀结构中，电磁流量阀的阀门通过步进电机控制，具体而言，步进电机的转向、转速、转动角度等参数均由数据处理中心进行控制，从而实现准确的了热水流量比控制。

本发明还提供了该自动水温调节器的出水温度调节方法，结合图2所示，其具体包括以下步骤：

S1、循环监控输入信号及传感信号，数据处理中心实时接收人机交互单元设定的目标温度信号及感应单元的感应信号并进行处理。具体而言，数据处理中心接收到的外部输入或感应的信号后，计算出热水及冷水的理论流量比。

S2、判断目标温度是否高于安全阈值温度，若是则进入步骤S3，若否则进入步骤S5。

S3、判断出水口的实际出水温度是否低于安全阈值温度，若是则通过电磁流量阀快速调节冷水进水口、热水进水口进水流量比直至出水口端的实际水温达到安全温度阈值，然后进入步骤S4，若否则直接进入步骤S4；

S4、通过电磁流量阀慢速调节冷水进水口、热水进水口进水流量比以使出水口端的实际水温缓慢达到或接近目标温度；

S5、通过电磁流量阀快速调节冷水进水口、热水进水口进水流量比以使出水口端的实际水温迅速达到或接近目标温度。

为了防止自动水温调节器开始运行时热水进水口的热水未经混合直接从出水口排出，造成不必要的危害，在步骤S1、步骤S2之间还具有步骤S12，S12为判断冷水进水口的流量是否为零，若是则关闭热水进水口阀门并报警，若否则直接进入步骤S2。在具体实施过程中，自动水温调节器上设置有蜂鸣报警机构，用户在听到报警后，可通过初始化等动作复位。

以上步骤S4、S5的水温调节主要是通过数据中心的计算结果进行的初步调节，在实际水温调节过程中，调节后的实际出水温度与目标温度可能还具有一定的差距。所以本发明的优选实施方案中，步骤S4及步骤S5之后还具有步骤S6，S6包括判断出水口的实际出水温度是否等于目标温度，若否则通过反馈信号调节电磁流量阀直至实际出水温度等于目标温度，若是，则固定电磁流量阀的阀门开度。

虽然图2中未展示，但较为容易理解的是，在步骤S1之前还可以具有目标温度设定步骤，通过人机交互单元上的目标温度设定按钮设定目标温度。

在本发明一些实施例中，安全温度阈值预置于自动水温调节器内，即在自动水温调节器的制造过程中将安全温度阈值设定。在本发明的另一些实施例中，安全温度阈值通过人机交互单元上的按钮输入，安全温度阈值的具体参数由用户决定。一般安全温度阈值范围为38℃-45℃。例如可以设置为40℃。

在自动水温调节器的运行过程中，可调整出水口目标温度的参数，目标温度调整后，数据处理中心重新根据输入及感应的信号重新计算并通过控制电磁流量阀调整出水口出水温度。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动水温调节器，包括冷水进水口、热水进水口、供冷热水混合后排出的出水口以及控制所述冷水进水口、热水进水口进水流量比的电磁流量阀，其特征在于，所述自动水温调节器还包括：

人机交互单元，所述人机交互单元具有供显示出水口出水温度的显示屏及设定出水口出水目标温度的按钮；

感应单元，所述感应单元具有设置于所述冷水进水口端感应冷水温度及流量的冷水温度传感器、冷水流量传感器，设置于所述热水进水口端感应热水温度及流量的热水温度传感器、热水流量传感器，以及设置于所述出水口端感应混合水温度的出水温度传感器；

数据处理中心，所述数据处理中心接收所述人机交互单元设定的目标温度信号及所述感应单元的感应信号并进行处理，通过所述电磁流量阀对所述冷水进水口、热水进水口进水流量比进行控制以使所述出水口端的实际水温达到或接近目标温度；

所述自动水温调节器具有安全温度阈值，当所述目标温度不高于所述安全温度阈值时，所述电磁流量阀快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比以使所述出水口端的实际水温迅速达到或接近所述目标温度；当所述目标温度高于所述安全温度阈值且出水口实际出水温度低于所述安全温度阈值时，所述电磁流量阀快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比直至所述出水口端的实际水温达到所述安全温度阈值；当所述目标温度高于所述安全温度阈值且出水口实际出水温度不低于所述安全温度阈值时，所述电磁流量阀慢速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比以使所述出水口端的实际水温缓慢达到或接近所述目标温度。

2.根据权利要求1所述的自动水温调节器，其特征在于，所述安全温度阈值范围为38℃-45℃。

3.根据权利要求2所述的自动水温调节器，其特征在于，所述电磁流量阀上设置有供手动调节进水流量的外接手动旋钮。

4.根据权利要求1、2或3所述的自动水温调节器，其特征在于，所述电磁流量阀包含两个分别控制所述冷水进水口、热水进水口进水流量的二通阀，或所述电磁流量阀为一个同时连接所述冷水进水口、热水进水口及出水口的三通阀。

5.根据权利要求4所述的自动水温调节器，其特征在于，所述电磁流量阀的阀门通过步进电机控制。

6.一种如权利要求1-5所述任意一项自动水温调节器的出水温度调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、循环监控输入信号及传感信号，数据处理中心实时接收所述人机交互单元设定的目标温度信号及所述感应单元的感应信号并进行处理；

S2、判断所述目标温度是否高于所述安全温度阈值，若是则进入步骤S3，若否则进入步骤S5；

S3、判断出水口的实际出水温度是否低于所述安全温度阈值，若是则通过所述电磁流量阀快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比直至所述出水口端的实际水温达到所述安全温度阈值，然后进入步骤S4，若否则直接进入步骤S4；

S4、通过所述电磁流量阀慢速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比以使所述出水口端的实际水温缓慢达到或接近所述目标温度；

S5、通过所述电磁流量阀快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比以使所述出水口端的实际水温迅速达到或接近所述目标温度。

7.根据权利要求6所述自动水温调节器的出水温度调节方法，其特征在于，所述步骤S1、步骤S2之间还具有步骤S12，所述S12为判断所述冷水进水口的流量是否为零，若是则关闭所述热水进水口阀门并报警，若否则直接进入步骤S2。

8.根据权利要求6所述自动水温调节器的出水温度调节方法，其特征在于，所述步骤S4及步骤S5之后还具有步骤S6，所述S6包括判断所述出水口的实际出水温度是否等于所述目标温度，若否则通过反馈信号调节所述电磁流量阀直至实际出水温度等于所述目标温度，若是，则固定所述电磁流量阀的阀门开度。

9.根据权利要求6所述自动水温调节器的出水温度调节方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还具有目标温度设定步骤，通过所述人机交互单元上的出水目标温度的按钮设定所述目标温度。

10.根据权利要求6所述自动水温调节器的出水温度调节方法，其特征在于，快速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比时，所述出水口温度的变化范围为3-10℃/s；慢速调节所述冷水进水口、热水进水口进水流量比时，所述出水口温度的变化范围为小于3℃/s。

Images