CN109062287A - 一种出水控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种出水控制系统及方法，系统包括冷水管路、热水管路、控制器、比例阀、冷水流量开关阀、热水流量开关阀、冷水温度传感器、冷水流量传感器、热水温度传感器和热水流量传感器，冷水温度传感器采集冷水温度信息，冷水流量传感器采集冷水流量信息；热水温度传感器采集热水温度信息，热水流量传感器采集热水流量信息；控制器根据热水温度和冷水温度信息获得热水流量和冷水流量的比例，并根据冷水流量和热水流量信息同步调节热水流量和冷水流量达到所述比例；比例阀用于调整比例的热水和冷水的流量；冷水流量开关阀和热水流量开关阀用于调整混合水流量大小。本发明可同时进行温度、流量和定量调节。
Description
技术领域
本发明涉及卫浴领域，尤其涉及一种出水控制系统及方法。
背景技术
传统温度调节系统，存在调温速度慢，温度过调，水压变化和流量调节时温度漂移，容易烫伤，流量调节和定量需要另外增加一套系统，系统复杂性高。
因此，有必要提供一种新的技术方案。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种出水控制系统及方法；具体地：
本发明的一方面提供了一种出水控制系统，所述系统包括冷水管路、热水管路、控制器和比例阀，所述冷水管路和热水管路的出水端均与比例阀的进水口连接，
所述冷水管路自进水端至出水端依次设置有冷水流量开关阀、冷水温度传感器和冷水流量传感器，所述冷水温度传感器用于采集冷水温度信息，所述冷水流量传感器用于采集冷水流量信息；
所述热水管路自进水端至出水端依次设置有热水流量开关阀、热水温度传感器和热水流量传感器，所述热水温度传感器用于采集热水温度信息，所述热水流量传感器用于采集热水流量信息；
所述控制器用于根据所述热水温度和冷水温度信息获得热水流量和冷水流量的比例，并根据热水流量和冷水流量信息，控制比例阀调节热水流量和冷水流量达到所述比例的混合水；
所述冷水流量开关阀和热水流量开关阀用于调整所述混合水流量大小。
所述冷水流量开关阀和热水流量开关阀用于调整所述的混合水流量大小。
进一步地，所述热水流量和冷水流量的比例采用如下公式计算：
L冷*T冷+L热*T热＝T混(L冷+L热) (1)
L混＝L冷+L热 (2)
根据公式(1)和(2)得到L热/L冷，
L热/L冷＝(T混-T冷)/(T热–T混)
＝L热比值/L冷比值 (3)
L冷＝1/(L热比值+L冷比值)*L冷比值*L混 (4)
L热＝L混-L冷 (5)
根据公式(3)-(5)得到冷水流量L冷和热水流量L热，
其中，L冷为冷水流量，T冷为进入冷水管路中的冷水温度；
L热为热水流量，T热为进入热水管路中的热水温度；
L混为混合水设定流量；
T混为混合水设定温度。
进一步地，所述比例阀的出水口处设置有热敏传感器，所述热敏传感器用于检测冷水和热水混合后的混合水温度，
所述控制器根据所述混合水温度控制所述比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量，以使所述比例的热水和冷水混合后的混合水温度达到混合水设定温度。
进一步地，所述系统还包括第一电机、第二电机、第三电机、冷水流量开关阀和热水流量开关阀，所述第一电机、第二电机和第三电机均与所述控制器电连接，
所述第一电机用于驱动所述冷水流量开关阀进行冷水流量调节，所述第二电机用于驱动所述热水流量开关阀进行热水流量调节，所述第三电机用于驱动所述比例阀进行混合水流量调节。
进一步地，所述控制器还用于根据所述热水和冷水的混合水流量，同步调节通过热水流量开关阀的热水流量和冷水流量开关阀的冷水流量大小。
进一步地，若热水流量和冷水流量之和达到混合水设定流量时，所述控制器控制热水流量开关阀和冷水流量开关阀关闭。
进一步地，所述系统还包括换向阀，所述换向阀连接于所述比例阀的出水端，所述控制器还用于控制所述换向阀调节混合水的流出方向。
本发明的另一方面提供一种利用本发明的一方面中的系统进行温度、流量、定量调节的控制方法，包括：
利用冷水温度传感器获得冷水管路中冷水温度T冷，利用热水温度传感器获得热水管路中热水温度T热，利用冷水流量传感器获得冷水管路中冷水流量L冷，利用热水流量传感器获得热水管路中热水流量L热；
利用控制器根据所述热水温度和冷水温度信息获得热水流量和冷水流量的比例，并根据热水流量和冷水流量信息，同步调节热水流量和冷水流量达到所述比例L热/L冷；
通过比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量达到所述比例的混合水。
通过冷水流量开关阀和热水流量开关阀调整所述混合水流量大小。
进一步地，所述热水流量和冷水流量的比例采用如下公式计算：
L冷*T冷+L热*T热＝T混(L冷+L热) (1)
L混＝L冷+L热 (2)
根据公式(1)和(2)得到L热/L冷，
L热/L冷＝(T混-T冷)/(T热–T混)
＝L热比值/L冷比值 (3)
L冷＝1/(L热比值+L冷比值)*L冷比值*L混 (4)
L热＝L混-L冷 (5)
根据公式(3)-(5)得到冷水流量L冷和热水流量L热，
其中，L冷为冷水流量，T冷为进入冷水管路中的冷水温度；
L热为热水流量，T热为进入热水管路中的热水温度；
L混为混合水设定流量；
T混为混合水设定温度。
进一步地，所述方法还包括：
根据热敏传感器检测的混合水温度，利用控制器控制所述比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量；
利用控制器根据所述热水流量和冷水流量比例，同步调节通过热水流量开关阀的热水流量和冷水流量开关阀的冷水流量大小；
若热水流量和冷水流量之和达到混合水设定流量时，所述控制器控制热水流量开关阀和冷水流量开关阀关闭。
本发明具有如下优点：
(1)本发明的出水控制系统，其解决了电子类龙头和淋浴系统调温速度慢，水压变化出水温度漂移，流量调整速度慢，调温调流量需要多个系统的问题，且本发明可减少出水终端电池阀使用数量。
(2)本发明的出水控制系统，其在电子类龙头和淋浴系统设置温度完毕后直接比例调节到指定温度，并且温度准确，并可以快速调节流量和定量功能，实现传统控制系统调温调流量速度缓慢，温度准确率不高，温度漂移等问题。
(3)本发明在冷水进水通道和热水进水通道通过流量控制阀和流量传感器，控制流量稳定性，并通过温度传感器监控进水温度，根据热耗损、能量吸收、流量以及温度关系，通过能量守恒定律，计算出冷水和热水混合比例值，流量比例和大小，通过混合比例阀调整出水温度，通过流量开关阀调整出水流量大小。
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是本发明用出水控制系统在一个实施例中的结构示意图；
图2是本发明用出水控制系统在另一个实施例中的结构示意图；
图3是本发明的系统进行温度、流量、定量调节的控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1所示，本实施例提供了出水控制系统，所述系统包括冷水管路、热水管路控制器和比例阀，所述冷水管路和热水管路的出水端均与比例阀的进水口连接。
所述冷水管路自进水端至出水端依次设置有冷水流量开关阀、冷水温度传感器和冷水流量传感器，所述冷水温度传感器用于采集冷水温度信息，所述冷水流量传感器用于采集冷水流量信息。
所述热水管路自进水端至出水端依次设置有热水流量开关阀、热水温度传感器和热水流量传感器，所述热水温度传感器用于采集热水温度信息，所述热水流量传感器用于采集热水流量信息。
所述控制器用于根据所述热水温度和冷水温度信息获得热水流量和冷水流量的比例，并根据冷水流量和热水流量信息同步调节通过热水流量开关阀的热水流量和冷水流量开关阀的冷水流量达到所述比例；
所述比例阀用于调整所述比例的热水和冷水的混合水流量大小，以使所述比例的热水和冷水混合后的混合水温度达到混合水设定温度。所述比例阀的出水口处设置有热敏传感器，所述热敏传感器用于检测冷水和热水混合后的混合水温度，所述控制器根据所述混合水温度控制第三电机，所述第三电机驱动所述比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量，以使所述比例的热水和冷水混合后的混合水温度达到混合水设定温度。
其中，所述热水流量和冷水流量的比例采用如下公式计算：
L冷*T冷+L热*T热＝T混(L冷+L热) (1)
L混＝L冷+L热 (2)
根据公式(1)和(2)得到L热/L冷，
L热/L冷＝(T混-T冷)/(T热–T混)
＝L热比值/L冷比值 (3)
L冷＝1/(L热比值+L冷比值)*L冷比值*L混 (4)
L热＝L混-L冷 (5)
根据公式(3)-(5)得到冷水流量L冷和热水流量L热，
其中，L冷为冷水流量，T冷为进入冷水管路中的冷水温度；
L热为热水流量，T热为进入热水管路中的热水温度；
L混为混合水设定流量；
T混为混合水设定温度。
在一个实施例中，本发明的系统通过设定混合水出水流量，控制器启动电机控制流量开关阀，根据所述热水流量和冷水流量比例，在热水流量和冷水流量比例不变的情况下，同步调整通过热水流量开关阀的热水流量和冷水流量开关阀的冷水流量，实现混合水出水流量大小调节，并且温度恒定。
在另一个实施例中，本发明的系统通过设定出水定量值，热水流量传感器和冷水流量传感器同时将热水流量和冷水流量信息反馈给控制器，若热水流量和冷水流量之和达到混合水设定流量时，所述控制器启动第一电机和第二电机，第一电机和第二电机分别驱动冷水流量开关阀和热水流量开关阀关闭。
本发明的温度、流量、定量控制系统，其根据能量守恒定律，采用进水前置调节技术；本发明通过设定出水温度，电机控制流量阀开启，温度传感器采集冷水和热水温度，通过进水前置调节技术，得出冷热水混合比例，启动比例阀进行调整，达到目标温度，实现快速调温，并且温度不过调；并且，当水压不稳定时，流量传感器反馈给控制器，启动电机控制流量开关阀，保持冷热水流量比例不变，实现水压异常时温度恒定。
实施例
请参阅图2，本发明的系统还包括换向阀，所述换向阀连接于所述比例阀的出水端，，所述控制器还用于控制所述换向阀调节混合水的流出方向。
实施例
请参阅图3，本发明还提供一种利用上述系统进行温度、流量、定量调节的控制方法，所述方法包括：
S1、利用所述冷水温度传感器获得冷水管路中冷水温度T冷，利用所述热水温度传感器获得热水管路中热水温度T热，利用所述冷水流量传感器获得冷水管路中冷水流量L冷，利用所述热水流量传感器获得热水管路中热水流量L热。
S2、利用控制器根据所述热水温度和冷水温度信息获得热水流量和冷水流量的比例，并根据热水流量和冷水流量信息，同步调节通过热水流量开关阀的热水流量和冷水流量开关阀的冷水流量达到所述比例L热/L冷。
S3、通过比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量，以使所述比例的热水和冷水混合后的温度达到混合水设定温度。
所述热水流量和冷水流量的比例采用如下公式计算：
L冷*T冷+L热*T热＝T混(L冷+L热) (1)
L混＝L冷+L热 (2)
根据公式(1)和(2)得到L热/L冷，
L热/L冷＝(T混-T冷)/(T热–T混)
＝L热比值/L冷比值 (3)
L冷＝1/(L热比值+L冷比值)*L冷比值*L混 (4)
L热＝L混-L冷 (5)
根据公式(3)-(5)得到冷水流量L冷和热水流量L热，
其中，L冷为冷水流量，T冷为进入冷水管路中的冷水温度；
L热为热水流量，T热为进入热水管路中的热水温度；
L混为混合水设定流量；
T混为混合水设定温度。
本发明的方法还包括：
S31、根据热敏传感器检测的混合水温度，利用控制器控制所述比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量，以使所述比例的热水和冷水混合后的混合水温度达到混合水设定温度。
S32、根据所述热水流量和冷水流量比例，利用控制器同步调节通过热水流量开关阀的热水流量和冷水流量开关阀的冷水流量大小，并且温度恒定。
S33、若热水流量和冷水流量之和达到混合水设定流量时，所述控制器控制热水流量开关阀和冷水流量开关阀关闭。
S4、通过冷水流量开关阀和热水流量开关阀调整所述混合水流量大小。
本发明的温度、流量、定量控制系统及控制方法，其根据能量守恒定律，采用进水前置调节技术；本发明通过设定出水温度，电机控制流量阀开启，温度传感器采集冷水和热水温度，通过进水前置调节技术，得出冷热水混合比例，启动比例阀进行调整，达到目标温度，实现快速调温，并且温度不过调；并且，当水压不稳定时，流量传感器反馈给控制器，启动电机控制流量开关阀，保持冷热水流量比例不变，实现水压异常时温度恒定；本发明的系统通过设定出水流量，控制器启动电机控制流量开关阀，按照进水前置调节技术，同步调整冷水和热水流量，实现流量大小调节，并且温度恒定；本发明的系统通过设定出水定量值，流量传感器反馈给控制器，当混合水的流量达到设定出水定量值时，启动电机控制流量开关阀关闭冷水和热水进水。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种出水控制系统，其特征在于，所述系统包括冷水管路、热水管路、控制器和比例阀，所述冷水管路和热水管路的出水端均与比例阀的进水口连接，
所述冷水管路自进水端至出水端依次设置有冷水流量开关阀、冷水温度传感器和冷水流量传感器，所述冷水温度传感器用于采集冷水温度信息，所述冷水流量传感器用于采集冷水流量信息；
所述热水管路自进水端至出水端依次设置有热水流量开关阀、热水温度传感器和热水流量传感器，所述热水温度传感器用于采集热水温度信息，所述热水流量传感器用于采集热水流量信息；
所述控制器用于根据所述热水温度和冷水温度信息获得热水流量和冷水流量的比例，并根据热水流量和冷水流量信息，控制比例阀调节热水流量和冷水流量达到所述比例的混合水；
所述冷水流量开关阀和热水流量开关阀用于调整所述混合水流量大小。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述热水流量和冷水流量的比例采用如下公式计算：
L冷*T冷+L热*T热＝T混(L冷+L热) (1)
L混＝L冷+L热 (2)
根据公式(1)和(2)得到L热/L冷，
L热/L冷＝(T混-T冷)/(T热-T混)
＝L热比值/L冷比值 (3)
L冷＝1/(L热比值+L冷比值)*L冷比值*L混 (4)
L热＝L混-L冷 (5)
根据公式(3)-(5)得到冷水流量L冷和热水流量L热，
其中，L冷为冷水流量，T冷为进入冷水管路中的冷水温度；
L热为热水流量，T热为进入热水管路中的热水温度；
L混为混合水设定流量；
T混为混合水设定温度。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述比例阀的出水口处设置有热敏传感器，所述热敏传感器用于检测冷水和热水混合后的混合水温度，
所述控制器根据所述混合水温度控制所述比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量，以使所述比例的热水和冷水混合后的混合水温度达到混合水设定温度。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一电机、第二电机、第三电机、冷水流量开关阀和热水流量开关阀，所述第一电机、第二电机和第三电机均与所述控制器电连接，
所述第一电机用于驱动所述冷水流量开关阀进行冷水流量调节，所述第二电机用于驱动所述热水流量开关阀进行热水流量调节，所述第三电机用于驱动所述比例阀进行混合水流量调节。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于根据所述热水和冷水的混合水流量，同步调节通过热水流量开关阀的热水流量和冷水流量开关阀的冷水流量大小。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，若热水流量和冷水流量之和达到混合水设定流量时，所述控制器控制热水流量开关阀和冷水流量开关阀关闭。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括换向阀，所述换向阀连接于所述比例阀的出水端，所述控制器还用于控制所述换向阀调节混合水的流出方向。
8.一种利用权利要求1-7任一所述的系统进行温度、流量、定量调节的控制方法，其特征在于，包括：
利用冷水温度传感器获得冷水管路中冷水温度T冷，利用热水温度传感器获得热水管路中热水温度T热，利用冷水流量传感器获得冷水管路中冷水流量L冷，利用热水流量传感器获得热水管路中热水流量L热；
利用控制器根据所述热水温度和冷水温度信息获得热水流量和冷水流量的比例，并根据热水流量和冷水流量信息，同步调节热水流量和冷水流量达到所述比例L热/L冷；
通过比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量达到所述比例的混合水。
通过冷水流量开关阀和热水流量开关阀调整所述混合水流量大小。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述热水流量和冷水流量的比例采用如下公式计算：
L冷*T冷+L热*T热＝T混(L冷+L热) (1)
L混＝L冷+L热 (2)
根据公式(1)和(2)得到L热/L冷，
L热/L冷＝(T混-T冷)/(T热–T混)
＝L热比值/L冷比值 (3)
L冷＝1/(L热比值+L冷比值)*L冷比值*L混 (4)
L热＝L混-L冷 (5)
根据公式(3)-(5)得到冷水流量L冷和热水流量L热，
其中，L冷为冷水流量，T冷为进入冷水管路中的冷水温度；
L热为热水流量，T热为进入热水管路中的热水温度；
L混为混合水设定流量；
T混为混合水设定温度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据热敏传感器检测的混合水温度，利用控制器控制所述比例阀调整所述比例的热水和冷水的流量；
根据所述热水流量和冷水流量比例，利用控制器同步调节通过热水流量开关阀的热水流量和冷水流量开关阀的冷水流量大小；
若热水流量和冷水流量之和达到混合水设定流量时，所述控制器控制热水流量开关阀和冷水流量开关阀关闭。
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