CN108799610A - 一种恒温恒流出水控制方法及恒温恒流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温恒流出水控制方法及恒温恒流阀，恒温恒流出水控制方法，包括以下步骤：（1）、采集出水设定温度To和出水设定流量Fo；（2）、检测冷水温度Tic、热水温度Tih；（3）、根据出水设定温度To、冷水温度Tic、热水温度Tih计算冷、热水比例；（4）、根据冷热水比例以及出水设定流量Fo，分别计算冷水流量FL和热水流量FR；（5）、同步调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，满足冷热水比例以及冷水流量FL和热水流量FR。本发明的恒温恒流出水控制方法，将冷热水温度、进出水温度、出水流量作为控制实现的检测变量，对其进行精准检测，并且精确计算冷热水比例以及冷热水流量，进而调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，控制更加精确，提高了洗浴舒适性。

Description

一种恒温恒流出水控制方法及恒温恒流阀

技术领域

本发明涉及恒温恒流控制技术领域，具体地说，是涉及一种恒温恒流出水控制方法及恒温恒流阀。

背景技术

混水阀实现恒温出水控制主要有三种结构：普通的混水阀，通过手动调节热水进水、冷水进水的比例来调节出水温度，但这种混水阀受到水温、流量的影响不能恒温且每次需要人多次调节才能达到合适的温度；普通的恒温混水阀，通过手动机械式设定水温，混水阀可实现出水恒温，但这种恒温温度不能精确，是根据人的接触确定温度合适与否；普通的数码恒温花洒，可以通过设定温度，温度可以显示，通过温度传感器感应温度，控制电机自动调节混水阀芯，实现恒温。以上三种混水阀当热水进水温度低于设定的出水温度时，只能将热水管中的凉水放出到热水进水温度高于出水设定温度时才能实现设定的出水温度，这就造成了浪费水及用户体验差。

发明内容

本发明为了解决现有混水阀实现恒温出水控制温度控制不精确的技术问题，提出了一种恒温恒流出水控制方法及恒温恒流阀，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种恒温恒流出水控制方法，包括以下步骤：

（1）、采集出水设定温度To和出水设定流量Fo；

（2）、检测冷水温度Tic、热水温度Tih；

（3）、根据出水设定温度To、冷水温度Tic、热水温度Tih计算冷、热水比例；

（4）、根据冷热水比例以及出水设定流量Fo，分别计算冷水流量FL和热水流量FR；

（5）、同步调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，满足冷热水比例以及冷水流量FL和热水流量FR。

进一步的，步骤（2）与步骤（3）之间还包括判断步骤：判断热水温度Tih是否大于出水设定温度To，若是则执行步骤（3），否则，将热水进行再加热，直至满足上述条件，然后执行步骤（3）。

进一步的，步骤（3）中，冷、热水比例为（Tih-To）/（To-Tic）。

进一步的，步骤（4）中冷水流量FL=Fo*（Tih-To）/（Tih-Tic），热水流量FR= Fo*（To-Tic）/（Tih-Tic）。

进一步的，步骤（5）之后，若将冷水调节机构和/或热水调节机构的开度调节至最大之后，仍满足不了其流量需求，则将所述冷水调节机构所连接的冷水管和/或所述热水调节机构所连接的热水管进行增压，直至满足流量不小于其流量需求。

进一步的，步骤（1）之前还包括采集用户设置出水设定温度To和出水设定流量Fo的步骤，若用户未设定，则步骤（1）中出水设定温度To和出水设定流量Fo采用默认值或者采用前次使用时的设定。

一种恒温恒流阀，包括阀体，设置在所述阀体内的冷水槽、热水槽、混水槽、控制单元，所述热水槽的一端用于连通热水管，另外一端通过第一连通口与所述混水槽连通，所述第一连通口处设置有能够调节该第一连通口开度的热水调节机构，所述冷水槽的一端用于连通冷水管，另外一端通过第二连通口与所述混水槽连通，所述第二连通口处设置有能够调节该第二连通口开度的冷水调节机构，所述冷水槽内设置有冷水温度传感器，所述热水槽内设置有热水温度传感器，所述混水槽内设置有混水温度传感器和流量传感器，所述冷水温度传感器、热水温度传感器、混水温度传感器分别与所述控制单元连接，所述恒温恒流阀执行以下出水控制方法：

（1）、控制单元采集出水设定温度To和出水设定流量Fo；

（2）、冷水温度传感器和热水温度传感器分别检测冷水温度Tic、热水温度Tih；

（3）、根据出水设定温度To、冷水温度Tic、热水温度Tih，控制单元计算冷、热水比例；

（4）、控制单元根据冷热水比例以及出水设定流量Fo，分别计算冷水流量FL和热水流量FR；

（5）、控制单元同步调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，满足冷热水比例以及冷水流量FL和热水流量FR。

进一步的，所述混水槽包括混合腔和扰流腔，所述混合腔为开口朝上的半球形腔体，所述扰流腔位于所述混合腔的下端，且与所述混合腔连通，所述扰流腔内设置有扰流结构。

进一步的，所述第一连通口的一侧设置有第一水伺服器，所述第一水伺服器驱动所述第一调节机构运动以调节所述第一连通口的开度，所述第二连通口一侧设置有第二水伺服器，所述第二水伺服器驱动所述第二调节机构运动以调节所述第二连通口的开度，所述第一水伺服器、第二水伺服器分别与所述控制单元连接。

进一步的，所述冷水管和/或所述热水管上设置有增压泵，用于为冷水管和/或所述热水管增压。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的恒温恒流出水控制方法，将冷、热水温度、进出水温度、出水流量作为控制实现的检测变量，对其进行精准检测，并且精确计算冷热水比例以及冷热水流量，进而调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，实现混水温度调节，以达到设定温度，本控制方法控制更加精确，避免了忽冷忽热的现象，提高了洗浴舒适性。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明所提出的恒温恒流出水控制方法的一种实施例流程图；

图2是本发明所提出的恒温恒流阀的一种实施例结构示意图；

图3是本发明所提出的恒温恒流阀的一种优选实施例的局部结构示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例一

本实施例提出了一种恒温恒流出水控制方法，本控制方法基于冷热水分别具有一调节机构，且分别能够独立调节冷热水的出水量，如图1所示，所述恒温横流出水控制方法包括以下步骤：

S1、采集出水设定温度To和出水设定流量Fo；

其中，出水设定温度To和出水设定流量Fo可由用于通过按键或者遥控器直接设定，并作为设定参数进行采集，因此，步骤S1之前还包括采集用户设置出水设定温度To和出水设定流量Fo的步骤，若用户未设定，则步骤S1中出水设定温度To和出水设定流量Fo采用默认值或者采用前次使用时的设定值，因此，用户每次设定之后，还具有记忆功能。

S2、检测冷水温度Tic、热水温度Tih；

S3、根据出水设定温度To、冷水温度Tic、热水温度Tih计算冷、热水比例；

S4、根据冷热水比例以及出水设定流量Fo，分别计算冷水流量FL和热水流量FR；由于出水设定流量Fo已知，且出水设定流量等于冷水流量和热水流量之和，又由于冷热水比例在前步中计算出来了，也即两者的流量之比，因此，通过解方程组的方式即可分别得到冷水流量FL和热水流量FR。

S5、同步调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，满足冷热水比例以及冷水流量FL和热水流量FR。

本实施例的恒温恒流出水控制方法，首先基于精确的测量，将冷、热水温度、进出水温度、出水流量作为控制实现的检测变量，对其进行精准检测，然后基于精准的计算，精确计算冷热水比例以及冷热水流量，进而调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，实现混水温度调节，以达到设定温度，本控制方法控制更加精确，避免了忽冷忽热的现象，提高了洗浴舒适性。

需要说明的是，由于本方法的目的是将冷水和热水进行混合得到设定温度的温水，也即，前提是热水的温度需要高于设定温度，由于冷水一般是直接接自来水管，一般情况下，冷水的温度低于设定温度，因此，若热水的温度无法满足高于设定温度，后续混水步骤也就无法正常进行，步骤S2与步骤S3之间还包括判断步骤：判断热水温度Tih是否大于出水设定温度To，若是则执行步骤S3，否则，将热水进行再加热，直至满足上述条件，然后执行步骤S3。本步骤的临界条件是热水温度刚好等于设定温度，此时，进行混水时，控制冷水的出水为零即可。

进行再加热的方法有多种，例如，可以通过在冷水管道内设置循环泵的方式，将热水通过冷水管道循环至热水器内循环加热，直至热水温度满足要求，或者还可以在热水管道或者混水槽中设置辅助加热的方式，对热水或者混水直接进行再加热，使其满足设定温度要求，当然，实际生产制造过程中不限于上述两种举例，其他能够对热水温度提升或者混水温度提升的方式以满足设定温度均属于本发明的保护范围。

作为一个优选的实施例，在本实施例中，步骤S3中冷、热水比例为（热水温度Tih-出水设定温度To）/（出水设定温度To-冷水温度Tic）。也就是说，以出水设定温度为基准，分别计算热水温度与出水设定温度之间以及冷水雨出水设定温度之间的温差，某一类型的水（冷水或者热水）与出水设定温差越大，说明该种水的用量越小，也即成反比的关系。

步骤S4中冷水流量FL=出水设定流量Fo*（热水温度Tih-出水设定温度To）/（热水温度Tih-冷水温度Tic），热水流量FR=出水设定流量 Fo*（出水设定温度To-冷水温度Tic）/（热水温度Tih-冷水温度Tic）。由前面记载可知，出水设定流量等于冷水流量和热水流量之和，因此，两者的流量之比以及两者的流量之和为已知，即可分别计算出两者分别需要调节的流量。需要说明的是，本步骤所计算的冷热水流量为其为了达到出水设定温度和出水设定流量的理想流量，其实际流量能否达到该理想流量还需要进一步检测。

步骤S5之后，若将冷水调节机构和/或热水调节机构的开度调节至最大之后，仍满足不了其流量需求，说明该冷水管或者热水管内的压力不够，则将所述冷水调节机构所连接的冷水管和/或所述热水调节机构所连接的热水管进行增压，直至满足流量不小于其流量需求。其中，文中的流量需求是指根据冷热水比例以及出水设定流量Fo，分别计算出的冷水流量FL和热水流量FR，满足不了其流量需求是指冷水管内的实际冷水流量小于冷水流量FL，或者热水管内的实际热水流量小于热水流量FR。

实施例二

基于实施例一中的恒温横流控制方法，本实施例提出了一种恒温恒流阀，如图2、图3所示，所述恒温恒流阀包括阀体10，设置在阀体10内的冷水槽11、热水槽12、混水槽13、控制单元14，热水槽12的一端用于连通热水管，另外一端通过第一连通口15与混水槽13连通，第一连通口15处设置有能够调节该第一连通口15开度的热水调节机构16，冷水槽11的一端用于连通冷水管，另外一端通过第二连通口17与混水槽13连通，第二连通口17处设置有能够调节该第二连通口17开度的冷水调节机构18，冷水槽11内设置有冷水温度传感器19，热水槽12内设置有热水温度传感器20，混水槽13内设置有混水温度传感器21和流量传感器22，流量传感器22、冷水温度传感器19、热水温度传感器20、混水温度传感器21分别与控制单元14连接，恒温恒流阀执行以下出水控制方法：

S1、控制单元采集出水设定温度To和出水设定流量Fo；

S2、冷水温度传感器和热水温度传感器分别检测冷水温度Tic、热水温度Tih；

S3、根据出水设定温度To、冷水温度Tic、热水温度Tih，控制单元计算冷、热水比例；

S4、控制单元根据冷热水比例以及出水设定流量Fo，分别计算冷水流量FL和热水流量FR；

S5、控制单元同步调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，满足冷热水比例以及冷水流量FL和热水流量FR。

本恒温横流阀所执行的恒温恒流出水控制方法，首先基于精确的测量，将冷、热水温度、进出水温度、出水流量作为控制实现的检测变量，对其进行精准检测，然后基于精准的计算，精确计算冷热水比例以及冷热水流量，进而调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，实现混水温度调节，以达到设定温度，本控制方法控制更加精确，避免了忽冷忽热的现象，提高了洗浴舒适性。

作为一个优选的实施例，如图3所示，混水槽13包括混合腔131和扰流腔132，混合腔131为开口朝上的半球形腔体，混合腔131分别与冷水槽11和热水槽12连接，从冷水槽输送过来的冷水和从热水槽输送过来的热水首先进入混合腔131，由于混合腔131为半球形墙体，其横截面逐渐减小，使得热水和冷水得到充分的混合，扰流腔132位于混合腔131的下端，且与混合腔131连通，混合水从混合腔131的底部流入至扰流腔132中，扰流腔132内设置有扰流结构23，扰流结构23用于将流经的混合水进行扰流，使得流经的混合水混合更加均匀，保证混合水的温度均匀。

作为一个优选的实施例，扰流结构23可以采用弹簧实现，扰流腔132为直腔，弹簧一端与扰流腔23的内壁固定，另外一端为自由端，混合水流经扰流腔时，在水压作用下带动弹簧发生形变，弹簧自身具有弹力，由于水压不是恒定的，因此，弹簧在扰流腔内不停做伸缩运动，起到对流经的混合水扰流的作用。

其中，第一连通口15的一侧设置有第一水伺服器24，第一水伺服器24驱动第一调节机构16运动以调节第一连通口15的开度，第二连通口17一侧设置有第二水伺服器25，第二水伺服器25驱动第二调节机构18运动以调节第二连通口17的开度，第一水伺服器24、第二水伺服器25分别与控制单元14连接。第一水伺服器24、第二水伺服器25分别采用步进电机实现，控制单元可以精确调节其转动步数实现连通口的开度精确调节。第一调节机构16和第二调节机构18可以分别为第一水伺服器24、第二水伺服器25的动力输出轴，由水伺服器的动力输出轴直接调节相应连通口的开度，此时，水伺服器的动力输出轴与连通口部相吻合，进而能够精确调节开度，以及在将连通口完全封堵时起到密闭封堵的作用，第一调节机构16和第二调节机构18可以分别为也可以为与动力输出轴固定的阀门，同样在动力输出轴动作时可以起到调节连通口的开度的作用。

本恒温阀将两个带有温度传感器的水伺服器集成到一个阀体，两个水伺服器分别用于控制第一连通口和第二连通口的开度，混流槽的混流结构将冷热水充分混合后出水，热水槽和冷水槽分别设置在所述混水槽的两侧。为了节约空间，方便设置水伺服器，优选热水槽和冷水槽对称设置在所述混水槽的两侧。

第一连通口15和第二连通口17位于混水槽13的上端，一方面方便管路设置，另一方面水在进入混水槽13时水压方向与其重力方向一致，避免水压再克服水的重力做额外的功。

同样道理的，混水槽13的下端用于连接出水管，混合水经过出水管即可进行洗浴。

冷水管和/或所述热水管上设置有增压泵（图中未示出），用于为冷水管和/或所述热水管增压。

为了方便计算两个水伺服的调节步数，第一连通口和所述第二连通口的面积和形状一致，因此，两个水伺服器运行同样的步数时，所能够封堵的连通口的面积一致，便于控制器通过控制水伺服器运行的步数实现冷热水流量和比例的调节。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种恒温恒流出水控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、采集出水设定温度To和出水设定流量Fo；

（2）、检测冷水温度Tic、热水温度Tih；

（3）、根据出水设定温度To、冷水温度Tic、热水温度Tih计算冷、热水比例；

（4）、根据冷热水比例以及出水设定流量Fo，分别计算冷水流量FL和热水流量FR；

（5）、同步调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，满足冷热水比例以及冷水流量FL和热水流量FR。

2.根据权利要求1所述的恒温恒流出水控制方法，其特征在于，步骤（2）与步骤（3）之间还包括判断步骤：判断热水温度Tih是否大于出水设定温度To，若是则执行步骤（3），否则，将热水进行再加热，直至满足上述条件，然后执行步骤（3）。

3.根据权利要求1所述的恒温恒流出水控制方法，其特征在于，步骤（3）中，冷、热水比例为（Tih-To）/（To-Tic）。

4.根据权利要求1所述的恒温恒流出水控制方法，其特征在于，步骤（4）中冷水流量FL=Fo*（Tih-To）/（Tih-Tic），热水流量FR= Fo*（To-Tic）/（Tih-Tic）。

5.根据权利要求1-4任一项所述的恒温恒流出水控制方法，其特征在于，步骤（5）之后，若将冷水调节机构和/或热水调节机构的开度调节至最大之后，仍满足不了其流量需求，则将所述冷水调节机构所连接的冷水管和/或所述热水调节机构所连接的热水管进行增压，直至满足流量不小于其流量需求。

6.根据权利要求1-4任一项所述的恒温恒流出水控制方法，其特征在于，步骤（1）之前还包括采集用户设置出水设定温度To和出水设定流量Fo的步骤，若用户未设定，则步骤（1）中出水设定温度To和出水设定流量Fo采用默认值或者采用前次使用时的设定。

7.一种恒温恒流阀，其特征在于，包括阀体，设置在所述阀体内的冷水槽、热水槽、混水槽、控制单元，所述热水槽的一端用于连通热水管，另外一端通过第一连通口与所述混水槽连通，所述第一连通口处设置有能够调节该第一连通口开度的热水调节机构，所述冷水槽的一端用于连通冷水管，另外一端通过第二连通口与所述混水槽连通，所述第二连通口处设置有能够调节该第二连通口开度的冷水调节机构，所述冷水槽内设置有冷水温度传感器，所述热水槽内设置有热水温度传感器，所述混水槽内设置有混水温度传感器和流量传感器，所述冷水温度传感器、热水温度传感器、混水温度传感器分别与所述控制单元连接，所述恒温恒流阀执行以下出水控制方法：

（1）、控制单元采集出水设定温度To和出水设定流量Fo；

（2）、冷水温度传感器和热水温度传感器分别检测冷水温度Tic、热水温度Tih；

（3）、根据出水设定温度To、冷水温度Tic、热水温度Tih，控制单元计算冷、热水比例；

（4）、控制单元根据冷热水比例以及出水设定流量Fo，分别计算冷水流量FL和热水流量FR；

（5）、控制单元同步调节冷水调节机构和热水调节机构的开度，满足冷热水比例以及冷水流量FL和热水流量FR。

8.根据权利要求7所述的恒温恒流阀，其特征在于，所述混水槽包括混合腔和扰流腔，所述混合腔为开口朝上的半球形腔体，所述扰流腔位于所述混合腔的下端，且与所述混合腔连通，所述扰流腔内设置有扰流结构。

9.根据权利要求8所述的恒温恒流阀，其特征在于，所述第一连通口的一侧设置有第一水伺服器，所述第一水伺服器驱动所述第一调节机构运动以调节所述第一连通口的开度，所述第二连通口一侧设置有第二水伺服器，所述第二水伺服器驱动所述第二调节机构运动以调节所述第二连通口的开度，所述第一水伺服器、第二水伺服器分别与所述控制单元连接。

10.根据权利要求9所述的恒温恒流阀，其特征在于，所述冷水管和/或所述热水管上设置有增压泵，用于为冷水管和/或所述热水管增压。