CN108505587B - 一种智能浴缸及其保温控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能浴缸，包括浴缸本体、水位计、混水阀、电磁阀、排水阀、第一温度计、第二温度计及控制器。本发明还同时公开了一种用于上述智能浴缸的保温控制方法，在浴缸水位达到设定水位后，通过控制排水阀放出浴缸内的部分冷却了的混合水，并控制混水阀和电磁阀充入高于浴缸内混合水温度的补充水，使浴缸内混合水趋向并最终保持在设定水温和设定水位。采用本发明的技术方案，无需增设额外的加热功能单元，即可将浴缸内的混合水保持在设定水温，简化了智能浴缸保温技术方案，降低了智能浴缸制造成本，且操作方便，便于实现浴缸保温功能。

Description

一种智能浴缸及其保温控制方法

技术领域

本发明属于智能卫浴技术领域，具体涉及一种智能浴缸及其保温控制方法。

背景技术

随着科技的发展，智能家居设备迅速普及到千家万户，极大地改善了人们的生活环境，提升了人们的生活体验。浴缸作为一种洗澡泡澡家居设备，能够让人们缓解疲劳、舒缓神经并放松身心，提升家庭生活的温馨舒适感。随着卫浴技术的发展，现有的智能浴缸能够辅助人们进行调温、充水、排水等操作，方便了人们使用。由于浴缸散热面积大，浴缸充水至设定水位后，如果使用者没有及时使用，浴缸内的混合水容易流失热量而降低温度。现有的智能浴缸通常采取的保温技术方案为增设加热功能单元，直接对浴缸内的混合水加热，以保持设定水温。但增设加热功能单元，不仅结构复杂，成本较高，而且一定程度上降低了浴缸的安全使用可靠性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种智能浴缸及其保温控制方法，简化现有的智能浴缸保温技术方案，降低智能浴缸成本，便于实现保温功能，为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能浴缸，包括：水位计，沿高度方向布设于浴缸本体的侧壁，用于测量浴缸水位；混水阀，用于接入冷水和热水，以调整冷、热水混合比例并输出混合水；电磁阀，用于启闭混合水输出至浴缸本体；排水阀，设于浴缸排水孔，以启闭排出或保持浴缸内混合水；第一温度计，设于混水阀的出水口，以测量混合水温度；第二温度计，设于排水阀的排水口，以测量排出水温度；以及控制器，用于接收水位计发送的浴缸水位、第一温度计发送的混合水温度、第二温度计发送的排出水温度，并控制混水阀、电磁阀和排水阀动作，及可存储有各档水位的排水流率和各档水位的总水量，以用于对设定档位的混合水实施保温控制。

一种智能浴缸的保温控制方法，用于如上述的一种智能浴缸，在达到设定水位后，通过控制排水阀放出浴缸内的部分混合水，并控制混水阀和电磁阀充入高于浴缸内混合水温度的补充水，使浴缸内混合水趋向或保持在设定水温和设定水位。

优选的，所述的控制器每隔第一期间，按以下步骤执行：

步骤1：开启排水阀，获取第二温度计反馈的排出水温度，并持续一定期间，关闭排水阀；

步骤2：根据排出水温度与设定水温之间的差值，控制混水阀的目标出水温度；

步骤3：开启电磁阀，根据第一温度计反馈的混合水温度与目标出水温度，控制混水阀使混合水温度趋向并保持在目标出水温度；

步骤4：直至浴缸水位达到设定水位后，关闭电磁阀。

优选的，目标出水温度的计算方式为：(设定水位的总水量*设定水温-(设定水位的总水量-补充水量)*排出水温度)/补充水量；其中，设定水位的总水量是指浴缸内的混合水达到设定水位时混合水总体积。

优选的，补充水量的计算方式为：设定水位的排水流率*排水阀开启期间；其中，设定水位的排水流率是指在设定水位下单位时间排水阀排出的混合水体积。

优选的，排水阀每次开启期间为固定值；步骤2与步骤3之间还设有步骤2.1：当计算得到的目标出水温度不超过最高可能充水温度，则执行步骤3；当计算得到的目标出水温度超过最高可能充水温度，则返回步骤1，且补充水量的计算方式为：设定水位的排水流率*排水阀开启期间*步骤1执行次数；其中，最高可能充水温度为混水阀热水占比100％时第一温度计反馈的温度或人为设定的热水最高温度。

优选的，本次排水阀开启时，排出水温度与设定水温之间的温差越大，则控制器控制下次排水阀开启持续期间越长。

优选的，每次排水阀开启期间计算方式为：设定水位的总水量*((设定水温-排出水温度)/(最高可能充水温度-排出水温度))/设定水位的排水流率；其中，最高可能充水温度为混水阀热水占比100％时第一温度计反馈的温度或人为设定的热水最高温度；设定水位的排水流率是指在设定水位下单位时间排水阀排出的混合水体积。

优选的，控制器跟踪水位计发送的水位数据，持续计算设定期间内水位变化率，当设定期间内水位变化率超过设定的临界水位变化率，停止保温。

由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)采用本发明的智能浴缸，在排水阀出水口设有第二温度计，通过打开排水阀排出部分混合水，第二温度计即可测得浴缸内的混合水实际温度，便于根据实际的混合水温度控制混水阀的出水温度，以将混合水保持在设定水温；

(2)第一温度计在排水阀关闭时，能够持续测量混水阀的出水温度，使得混水阀的出水温度保持在设定水温或补充水的目标出水温度，防止由于热水的温度下降，造成混水阀的出水温度下降，实现浴缸水温精确控制；

(3)设置沿浴缸本体高度方向布设的水位计，用于测量浴缸水位，便于控制器跟踪获取浴缸水位，实现设定水位控制和补充水的水量控制；

(4)控制器分别与水位计、混水阀、电磁阀、排水阀、第一温度计、第二温度计和输入单元电连接，通过接收使用者发送的运行指令、水位计发送的浴缸水位、第一温度计发送的混合水温度、第二温度计发送的排出水温度，并控制混水阀、电磁阀和排水阀动作，以控制智能浴缸运行，便于实现浴缸的智能运行以及自动保温控制；

(5)采用本发明的保温控制方法，在达到设定水位后，通过控制排水阀放出浴缸内的部分混合水，并控制混水阀和电磁阀充入高于浴缸内混合水温度的补充水，使浴缸内混合水趋向或保持在设定水温和设定水位；因此，浴缸无需增设加热功能单元，即可将浴缸内的混合水保持在设定水温，简化了现有的智能浴缸保温技术方案，降低了智能浴缸制造成本，且操作方便，便于实现保温功能；

(6)本发明的保温控制方法，在充入较高温度的混合水前，开启排水阀排出部分冷却水，既能够利用第二温度计采集浴缸内的实际混合水温度，以便于控制混水阀的目标出水温度，又能够减少浴缸内的总水量，以降低补充水的要求温度，使补充水量充入后，浴缸水位保持在设定水位；

(7)控制器根据排出水温度与设定水温之间的差值，控制排水阀的目标出水温度，排出水温度和设定水温的差值越大，则控制排水阀的目标出水温度越高，反之则控制排水阀的目标出水温度越低，以使补充水进入浴缸后，浴缸内的混合水温度趋向并达到设定水温；

(8)控制器控制排水阀的目标出水温度按如下公式确定：(设定水位的总水量*设定水温-(设定水位的总水量-补充水量)*排出水温度)/补充水量；补充水量的计算方式为：设定水位的排水流率*排水阀开启期间；其中，设定水位的总水量是指浴缸内的混合水达到设定水位时混合水总体积；设定水位的排水流率是指在设定水位下单位时间排水阀排出的混合水体积；当设定水位确定后，设定水位的总水量和设定水位的排水流率即对应确定，上述两种数据存储在控制器内，控制器在需要时调用即可；通过上述公式即可精确计算出目标出水温度，因此，便于控制器准确控制排水阀的出水温度；

(9)当排水阀每次开启期间为固定值时，在步骤2与步骤3之间还增设步骤2.1：当计算得到的目标出水温度不超过最高可能充水温度，说明热水和冷水经混水阀混合后能够达到目标出水温度，待补充水充至设定水位时，浴缸内的混合水可以达到设定水温，因此继续执行步骤3，开启排水阀进行充水；但当计算得到的目标出水温度超过最高可能充水温度，说明即使完全使用热水充至设定水位，浴缸内的混合水也无法达到设定水温，因此返回步骤1，再次开启排水阀排出部分混合水，增加补充水量，以降低目标出水温度；因此，补充水量的计算方式为：设定水位的排水流率*排水阀开启期间*步骤1执行次数；其中，最高可能充水温度为混水阀热水占比100％时第一温度计反馈的温度或人为设定的热水最高温度；采用该控制方法，能够确保一次补充水即可使浴缸内的混合水温度快速、准确达到设定水温；

(10)本次排水阀开启时，控制器根据排出水温度与设定水温之间的温差控制下次排水阀开启的持续期间，当排出水温度与设定水温之间的温差越大，则控制器控制下次排水阀开启持续期间越长，反之则控制下次排水阀开启持续时间越短；由于设定水位保持不变，通过控制排水阀每次的开启持续期间，即可控制排出浴缸的混合水量，相当于控制了每次的补充水量，因此，即使本次保温充水，混水阀的出水温度不能使浴缸内的混合水温度达到设定水温，也能够快速调整下次保温充水的补充水量，使得浴缸内的混合水温度快速趋向并保持在设定水温，提高保温操作的灵敏性，实现快速保温；

(11)每次排水阀开启时，控制器直接根据如下公式计算本次排水阀开启持续期间：设定水位的总水量*((设定水温-排出水温度)/(最高可能充水温度-排出水温度))/设定水位的排水流率；其中，最高可能充水温度为混水阀热水占比100％时第一温度计反馈的温度或人为设定的热水最高温度；采用该控制方法，能够使控制器准确控制排水阀的开启期间，基本能够实现一次保温充水就使浴缸内混合水的温度达到设定水温，实现浴缸的快速保温；

(12)控制器跟踪水位计发送的水位数据，持续计算设定期间内水位变化率，利用使用者进入浴缸时，水位变化率会急剧增大的特点，当水位变化率超过设定的临界水位变化率，控制器判断使用者已经进入浴缸，则停止保温，防止混水阀充入浴缸的混合水温度过高，烫伤使用者，确保使用者的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的智能浴缸立体图；

图2为图1的智能浴缸充水组件及水位计立体图；

图3为图2的浴缸充水组件安装盒内容物示意图。

其中，10为浴缸本体，11为水位计；20为充水组件，21为混水阀，211为驱动器，212为阀体，22为电磁阀，23为排水阀，24为第一温度计，25为第二温度计，26为冷水进水管，27为热水进水管，28为混合水出水管；30为控制器；40为电源转换器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

请参见图1至图3，本发明提供了一种智能浴缸，包括浴缸本体10、水位计11、充水组件20、控制器30及电源转换器40。充水组件20包括混水阀21、电磁阀22、排水阀23、第一温度计24、第二温度计25、冷水进水管26、热水进水管27及混合水出水管28。

其中：

水位计11沿高度方向布设于浴缸本体10的侧壁,并与控制器30电连接，以实时测量浴缸的水位，并将所测量的水位数据发送给控制器30。

混水阀21包括阀体212、阀芯(图未示)和驱动器211。阀体212设有第一进水口、第二进水口和出水口。第一进水口和第二进水口分别连接冷水进水管26和热水进水管27，以使混水阀21接入冷水和热水；出水口连接混合水出水管28(即浴缸进水管)，以将冷水和热水按比例混合后，输送至浴缸本体10。阀芯设于阀体212内腔，并能够在阀体212内腔内相对阀体212滑动，以联动改变第一进水口和第二进水口的过水面积，进而改变冷水和热水的混合比例，调整混合水的温度。本实施例的驱动器211采用步进电机，步进电机的固定端与阀体212固接，其输出端伸入阀体212内腔固接阀芯，以通过改变输出端的伸缩步进值，带动阀芯滑动。第一温度计24固设在混水阀21，并与控制器30电连接，以测量经过混水阀21混合后的混合水温度，并发送至控制器30。

电磁阀22与控制器30电连接，并受控于控制器30，本实施例中，电磁阀22集成于混水阀21，通过控制混水阀21出水口的启闭，进而控制浴缸充水启停。

排水阀23固设在浴缸本体10的排水口，并受控于控制器30，通过启闭排水阀23控制排水口的开启和闭合，实现自动控制浴缸的排水动作。第二温度计25固设在排水阀23出水口，并与控制器30电连接，用于通过测量经过排水阀23的排出水温度，将浴缸内混合水的温度发送至控制器30。

控制器30与水位计11、混水阀21、电磁阀22、排水阀23、第一温度计24和第二温度计25电连接，以接收水位计11发送的浴缸水位、第一温度计24发送的混合水温度、第二温度计25发送的排出水温度，并控制混水阀21、电磁阀22和排水阀23动作，控制智能浴缸自动运行。

本实施例的智能浴缸至少设有一档水位，控制器30存储有各档水位的总水量以及各档水位的排水流率；其中各档水位的总水量是指浴缸内的混合水达到对应水位时混合水总体积，各档水位的排水流率是指在对应水位下单位时间排水阀23排出的混合水体积。各档水位的总水量和排水流率可以通过智能浴缸的参数自检程序获取并由控制器30存储，也可以通过人为预设并由控制器30存储。

本实施例还提供了一种用于上述智能浴缸的保温控制方法，以智能浴缸的其中一档水位为设定水位作为例子，在达到设定水位后，通过控制排水阀23放出浴缸内的部分混合水，并控制混水阀21和电磁阀22充入高于浴缸内混合水温度的补充水，使浴缸内混合水趋向或保持在设定水温和设定水位。具体的保温控制方法为：当智能浴缸根据充水指令，充水至设定水位并进入保温程序后，每隔人为设定的第一期间，控制器30控制智能浴缸按以下步骤执行：

步骤1：开启排水阀23，使浴缸内的混合水从排水阀23出水口排出，并持续一定期间，关闭排水阀23；在排水阀23开启期间，控制器30获取第二温度计25反馈的排出水温度；本实施例中，排水阀23每次开启持续期间为人为设定的固定的第二期间；

步骤2：根据排出水温度与设定水温之间的差值，控制器30控制混水阀21的目标出水温度；本实施例中，目标出水温度的计算方式为：(设定水位的总水量*设定水温-(设定水位的总水量-补充水量)*排出水温度)/补充水量；补充水量的计算方式为：设定水位的排水流率*第二期间；

步骤2.1：当计算得到的目标出水温度不超过最高可能充水温度，说明热水和冷水经混水阀21混合后能够达到目标出水温度，待补充水充至设定水位时，浴缸内的混合水可以达到设定水温，因此继续执行步骤3；当计算得到的目标出水温度超过最高可能充水温度，说明即使完全使用热水充至设定水位，浴缸内的混合水也无法达到设定水温，因此返回步骤1，再次开启排水阀23排出部分混合水，增加补充水量，以降低目标出水温度，此时，补充水量的计算方式为：设定水位的排水流率*排水阀23开启期间*步骤1执行次数；其中，最高可能充水温度为混水阀21热水占比100％时第一温度计24反馈的温度或人为设定的热水最高温度；

步骤3：开启电磁阀22，使混合水作为补充水充入浴缸本体10，同时，控制器30根据第一温度计24反馈的混合水温度与目标出水温度，控制混水阀21使混合水温度趋向并保持在目标出水温度；

步骤4：直至浴缸水位达到设定水位后，关闭电磁阀22，停止充水。

采用上述保温控制方法，在达到设定水位后，通过控制排水阀23放出浴缸内的部分混合水，并控制混水阀21和电磁阀22充入高于浴缸内混合水温度的补充水，且通过排水阀23开启期间和设定水位的排水流率准确计算排水量(即补充水量)及补充水温度，使浴缸内混合水快速趋向并最终保持在设定水温和设定水位。

需要注意的是，由于浴缸散热面积大，如果通过增设加热元件对浴缸加热，则成本非常高，而通过排出部分冷却了的混合水再补充较热的混合水的方式保温，虽然看起来浪费了水，但经过成本计算，使用成本仍大大低于通过加热元件保温的技术方案。而且，还可以通过实现水循环来利用排出的冷却了的混合水，避免浪费。因此，采用本发明的技术方案，无需增设额外的加热功能单元，即可将浴缸内的混合水保持在设定水温，简化了现有的智能浴缸保温技术方案，降低了智能浴缸制造成本，且操作方便，便于实现浴缸混合水保温。

在其他实施例中，排水阀23每次开启持续期间可以为非固定值，并根据排出水温度与设定水温之间的温差，确定本次或下次排水阀23开启持续期间。当本次排水阀23开启时，排出水温度与设定水温之间的温差越大，则控制器30控制本次或下次排水阀23开启持续期间越长，以排出更多的冷却了的混合水，降低所需的补充水温度。

以每次排水阀23开启，控制器30根据排出水温度与设定水温之间的温差控制本次排水阀23开启持续期间为例，当排水阀23开启，浴缸内的混合水从排水阀23排出时，第二温度计25获取排出水温度，控制器30按照如下方式计算本次排水阀23开启期间：设定水位的总水量*((设定水温-排出水温度)/(最高可能充水温度-排出水温度))/设定水位的排水流率。其中，最高可能充水温度为混水阀21热水占比100％时第一温度计24反馈的温度或人为设定的热水最高温度。采用该保温控制方法，通过最高可能充水温度和设定水位的排水流率计算出排水阀23的开启期间，以控制补充水量，因此，基本上能够实现一次排水和充水后，使得浴缸内的混合水保持在设定水温和设定水位。

由于采用本实施例的保温控制方法，实际充入浴缸的补充水温度可能为较高的温度，为了保证使用者的安全，在本实施例的保温控制方法中，控制器30还跟踪水位计11发送的水位数据，并持续计算人为设定第三期间内水位变化率，当第三期间内水位变化率超过设定的临界水位变化率，说明使用者正在进入浴缸，则停止保温，停止向浴缸内增加补充水，防止混水阀21充入浴缸的混合水温度过高，烫伤使用者，确保使用者的人身安全。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能浴缸，包括浴缸本体，其特征在于：还包括：

水位计，沿高度方向布设于浴缸本体的侧壁，用于测量浴缸水位；

混水阀，用于接入冷水和热水，以调整冷、热水混合比例并输出混合水；

电磁阀，用于启闭混合水输出至浴缸本体；

排水阀，设于浴缸排水孔，以启闭排出或保持浴缸内混合水；

第一温度计，设于混水阀的出水口，以测量混合水温度；

第二温度计，设于排水阀的排水口，以测量排出水温度；以及

控制器，其用于接收水位计发送的浴缸水位和第一温度计发送的混合水温度，其还用于每隔第一期间控制排水阀开启并接收第二温度计发送的排出水温度，并控制混水阀和电磁阀动作；并利用其存储有的各档水位的排水流率和各档水位的总水量，对设定档位的混合水实施保温控制。

2.一种智能浴缸的保温控制方法，用于如权利要求1所述的一种智能浴缸，其特征在于：在达到设定水位后，通过控制排水阀放出浴缸内的部分混合水，并控制混水阀和电磁阀充入高于浴缸内混合水温度的补充水，使浴缸内混合水趋向或保持在设定水温和设定水位；

具体而言，所述的控制器每隔第一期间，按以下步骤执行：

步骤1：开启排水阀，获取第二温度计反馈的排出水温度，并持续一定期间，关闭排水阀；

步骤2：根据排出水温度与设定水温之间的差值，控制混水阀的目标出水温度；

步骤3：开启电磁阀，根据第一温度计反馈的混合水温度与目标出水温度，控制混水阀使混合水温度趋向并保持在目标出水温度；

步骤4：直至浴缸水位达到设定水位后，关闭电磁阀。

3.如权利要求2所述的一种智能浴缸的保温控制方法，其特征在于：目标出水温度的计算方式为：(设定水位的总水量*设定水温-(设定水位的总水量-补充水量)*排出水温度)/补充水量；其中，设定水位的总水量是指浴缸内的混合水达到设定水位时混合水总体积。

4.如权利要求3所述的一种智能浴缸的保温控制方法，其特征在于：补充水量的计算方式为：设定水位的排水流率*排水阀开启期间；其中，设定水位的排水流率是指在设定水位下单位时间排水阀排出的混合水体积。

5.如权利要求3所述的一种智能浴缸的保温控制方法，其特征在于：排水阀每次开启期间为固定值；步骤2与步骤3之间还设有步骤2.1：当计算得到的目标出水温度不超过最高可能充水温度，则执行步骤3；当计算得到的目标出水温度超过最高可能充水温度，则返回步骤1，且补充水量的计算方式为：设定水位的排水流率*排水阀开启期间*步骤1执行次数；其中，最高可能充水温度为混水阀热水占比100％时第一温度计反馈的温度或人为设定的热水最高温度。

6.如权利要求2所述的一种智能浴缸的保温控制方法，其特征在于：本次排水阀开启时，排出水温度与设定水温之间的温差越大，则控制器控制下次排水阀开启持续期间越长。

7.如权利要求2所述的一种智能浴缸的保温控制方法，其特征在于：每次排水阀开启期间计算方式为：设定水位的总水量*((设定水温-排出水温度)/(最高可能充水温度-排出水温度))/设定水位的排水流率；其中，最高可能充水温度为混水阀热水占比100％时第一温度计反馈的温度或人为设定的热水最高温度；设定水位的排水流率是指在设定水位下单位时间排水阀排出的混合水体积。

8.如权利要求2所述的一种智能浴缸的保温控制方法，其特征在于：控制器跟踪水位计发送的水位数据，持续计算设定期间内水位变化率，当设定期间内水位变化率超过设定的临界水位变化率，停止保温。

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