CN110623584A - 控温智能马桶圈及其温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及马桶圈技术领域，尤其是一种控温智能马桶圈及其温度控制方法，包括坐垫组件及控制组件，坐垫组件具有圈体、换热管及用于对换热管加热的电加热丝，控制组件具有单片机、循环泵、用于检测圈体温度的温度传感器、第一换向阀及第二换向阀；换热管及电加热丝均布置在圈体内部，圈体内设有相变材料层，相变材料层包覆住电加热丝及换热管；本发明运用了相变材料在相变过程中存储冷热量的原理，在马桶圈加热时，将热水器中热水的热量存储在相变材料中，在马桶圈降温时，将马桶储水箱中冷水的冷能量存储在相变材料中，不需要额外的通电制冷和加热，节能环保，提高马桶圈的使用舒适度。

Description

控温智能马桶圈及其温度控制方法

技术领域

本发明涉及马桶圈技术领域，尤其是一种控温智能马桶圈及其温度控制方法。

背景技术

现有的马桶圈，用的都是简单的塑料或者树脂垫圈，到冬季时，马桶圈过于冰冷刺激皮肤，到夏季时，天气炎热，使用时，人体易出汗，给人带来不适，目前通用的解决方法是，冬季在马桶圈上加一层绒布，这种方法最大的问题是容易吸附污染物，难以清洗，但也无法解决夏季天气过热的问题，为解决上述问题，这就需要一种具有高效换热结构，且能够调节温度的马桶圈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的马桶圈随季节改变时容易产生过热或过冷的现象，影响使用舒适度，现提供一种控温智能马桶圈及其温度控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控温智能马桶圈，包括坐垫组件及控制组件，所述坐垫组件具有圈体、换热管及用于对换热管加热的电加热丝，所述控制组件具有单片机、循环泵、用于检测圈体温度的温度传感器、第一换向阀及第二换向阀；

所述换热管及电加热丝均布置在圈体内部，所述圈体内设有相变材料层，所述相变材料层包覆住所述电加热丝及换热管；

所述第一换向阀上的两个进口分别与冷水进口和热水进口连通，所述第一换向阀的出口和循环泵的进口连通，所述循环泵的出口和换热管的进口连接；所述换热管的出口和第二换向阀的进口连通，所述第二换向阀上的两个出口分别与热水出口及冷水出口连通；

所述单片机分别与温度传感器、电加热丝、第一换向阀、循环泵及第二换向阀信号连接。

本方案中利用控制组件中的温度传感器来实时检测圈体的温度，在圈体温度偏低时，能够由热水经换热管使圈体进行升温，相应的在圈体温度偏高时，能够由冷水经换热管使圈体进行降温，且在降温和升温的过程中，相变材料层可储存大量的潜热，以便能够长时间使圈体维持在预定的温度范围内，提高使用的舒适度。

为了提高换热效率，进一步地，所述换热管呈迂回曲折状的分布于圈体内；如此设置，可大幅度的增加换热管与相变材料层的换热面积，从而增加换热效率。

具体地，所述相变材料层的材质为石蜡或无机盐；在环境温度低于25℃时，此类相变材料会固化，固化的过程中吸入并且储存大量的冷能量，在环境温度高于25℃时，此类相变材料会液化，在液化的过程中吸收并储存热量。

进一步地，所述电加热丝位于换热管的下方。

为了提高能源利用率，进一步地，所述冷水进口和冷水出口均与马桶的储水箱连通。

进一步地，所述冷水进口通过管道与储水箱连通，所述管道上设置有过滤器；过滤器的设置，可对储水箱中的冷水进行过滤，防止冷水流通的路径发生堵塞。

为了提高能源利用率，进一步地，所述热水进口和热水器的出口连通，所述热水出口和热水使用区的热水管道连通。

进一步地，所述第一换向阀、循环泵、第二换向阀及单片机集成在电控箱内，所述电控箱的表面设有显示屏及控制按钮，所述显示屏及控制按钮与单片机信号连接。

进一步地，所述电控箱与圈体对接，且电控箱与圈体之间设置有密封圈。

本发明还提供一种控温智能马桶圈的温度控制方法，该控温智能马桶圈具有降温状态、加热状态及恒温状态，其特征在于：包括如下步骤：

a、设定圈体的预设温度范围；

b、通过温度传感器实时检测圈体的实际温度并发送信号给单片机，当圈体的实际温度＞预设温度时，单片机判定为降温状态，进入步骤c；当圈体的实际温度＜预设温度时，单片机判定为加热状态，进入步骤d；当圈体的实际温度处于预设温度范围内时，单片机判定为恒温状态，进入步骤e；

c、圈体处于降温状态时，单片机控制第一换向阀、第二换向阀、循环泵及电加热丝，使第一换向阀的冷水进口和换热管连通，热水进口关闭，第二换向阀的冷水出口和换热管连通，热水出口关闭，循环泵运行，电加热丝断开，从而使马桶储水箱中的冷水依次经冷水进口、第一换向阀、循环泵、换热管、第二换向阀及冷水出口后，重新回到马桶储水箱中，在此过程中，冷水经过换热管时相变材料层发生相变，相变材料层存储冷量，给马桶降温；

d、圈体处于加热状态时，单片机控制第一换向阀、第二换向阀、循环泵及电加热丝，使第一换向阀的热水进口和换热管连通，冷水进口关闭，第二换向阀的热水出口和换热管连通，冷水出口关闭；其中，热水使用区在使用时，电加热丝断开，循环泵运行，热水器中的热水依次经热水进口、第一换向阀、循环泵、换热管、第二换向阀及热水出口后，到达热水使用区，在此过程中，热水经过换热管时相变材料层发生相变，相变材料层存储热量，给马桶加热；热水使用区在未使用时，循环泵关闭，单片机控制电加热丝工作，相变材料层存储热量，给马桶加热；

e、圈体处于恒温状态时，单片机控制第一换向阀的冷水进口和热水进口均不与循环泵连通，循环泵关闭，电加热丝停止工作。

本发明的有益效果是：本发明的控温智能马桶圈运用了相变材料在相变过程中存储冷热量的原理，在马桶圈加热时，将热水器中热水的热量存储在相变材料中，在马桶圈降温时，将马桶储水箱中冷水的冷能量存储在相变材料中，不需要额外的通电制冷和加热，节能环保，提高马桶圈的使用舒适度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明控温智能马桶圈的使用原理示意图；

图2是本发明控温智能马桶圈的侧视示意图；

图3是图2中A-A向剖视示意图；

图4是本发明控温智能马桶圈的俯视示意图。

图中：1、坐垫组件，101、圈体，102、换热管，103、相变材料层，104、电加热丝；

2、控制组件，201、单片机，202、循环泵，203、第一换向阀，204、第二换向阀，205、热水进口，206、热水出口，207、冷水进口，208、冷水出口，209、控制按钮，210、显示屏，211、温度传感器；

3、储水箱，301、过滤器，302、浮球阀；

4、热水器；

5、热水使用区。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

实施例1

如图1-4所示，一种控温智能马桶圈，包括坐垫组件1及控制组件2，所述坐垫组件1具有圈体101、换热管102及用于对换热管102加热的电加热丝104，所述控制组件2具有单片机201、循环泵202、用于检测圈体101温度的温度传感器211、第一换向阀203及第二换向阀204；

所述换热管102及电加热丝104均布置在圈体101内部，所述圈体101内设有相变材料层103，所述相变材料层103包覆住所述电加热丝104及换热管102；

所述第一换向阀203上的两个进口分别与冷水进口207和热水进口205连通，所述第一换向阀203的出口和循环泵202的进口连通，所述循环泵202的出口和换热管102的进口连接；所述换热管102的出口和第二换向阀204的进口连通，所述第二换向阀204上的两个出口分别与热水出口206及冷水出口208连通；

所述单片机201分别与温度传感器211、电加热丝104、第一换向阀203、循环泵202及第二换向阀204信号连接。

所述换热管102呈迂回曲折状的分布于圈体101内；如此设置，可大幅度的增加换热管102与相变材料层103的换热面积，从而增加换热效率。

所述相变材料层103的材质为石蜡或无机盐；在环境温度低于25℃时，此类相变材料会固化，固化的过程中吸入并且储存大量的冷能量，在环境温度高于25℃时，此类相变材料会液化，在液化的过程中吸收并储存热量。

所述电加热丝104位于换热管102的下方。

所述冷水进口207和冷水出口208均与马桶的储水箱3连通；从而利用储水箱3中的自来水作为冷水的来源，极大的提高了能源利用率；此外，值得注意的是，马桶储水箱3中的水为自来水，在储水箱3中的冷水液位下降过低时，储水箱3中的浮球阀302会开启，使自来水进入到储水箱3中，进行补水。

所述冷水进口207通过管道与储水箱3连通，所述管道上设置有过滤器301；过滤器301的设置，可对储水箱3中的冷水进行过滤，防止冷水流通的路径发生堵塞。

所述热水进口205和热水器4的出口连通，所述热水出口206和热水使用区5的热水管道连通；从而利用热水器4分流的热水作为热水的来源，极大的提高了能源利用率；也就是说，热水使用区5在使用热水时，能够预先为相变材料层103供热；本实施例中热水使用区5具体可为，淋浴设备及洗手池设备中的热水管道。

所述第一换向阀203、循环泵202、第二换向阀204及单片机201集成在电控箱内，所述电控箱的表面设有显示屏210及控制按钮209，所述显示屏210及控制按钮209与单片机201信号连接；本实施例中控制按钮209具体可分为电源开关按钮及温度设置按钮，其中显示屏210的设置，可便于直接观察到当前圈体101的实际温度，也便于设置圈体101的预设温度。

所述电控箱与圈体101对接，且电控箱与圈体101之间设置有密封圈。

本实施例中第一换向阀203和第二换向阀204均可为三通换向阀；

其中，第一换向阀203具体可为三位三通换向阀，即第一换向阀203的阀芯有三个工作位置，具体为：第一工作位置，冷水进口207和循环泵202连通；第二个工作位置，热水进口205和循环泵202连通；第三工作位置，热水进口205、冷水进口207及循环泵202三者之间互不连通

其中，第二换向阀204具体可为二位三通换向阀，即第二换向阀204的阀芯有两个工作位置，具体为：第一工作为，热水出口206和换热管102连通；第二工作位置，冷水出口208和换热管102连通。

至于圈体101的材质则相应选用导热材料。

本实施例还提供一种控温智能马桶圈的温度控制方法，该控温智能马桶圈具有降温状态、加热状态及恒温状态，包括如下步骤：

a、设定圈体101的预设温度范围，具体可为25℃；

b、通过温度传感器211实时检测圈体101的实际温度并发送信号给单片机201，当圈体101的实际温度＞预设温度时，单片机201判定为降温状态，进入步骤c；当圈体101的实际温度＜预设温度时，单片机201判定为加热状态，进入步骤d；当圈体101的实际温度处于预设温度范围内时，单片机201判定为恒温状态，进入步骤e；

c、圈体101处于降温状态时，单片机201控制第一换向阀203、第二换向阀204、循环泵202及电加热丝104，使第一换向阀203的冷水进口207和换热管102连通，热水进口205关闭，第二换向阀204的冷水出口208和换热管102连通，热水出口206关闭，循环泵202运行，电加热丝104断开，从而使马桶储水箱3中的冷水依次经冷水进口207、第一换向阀203、循环泵202、换热管102、第二换向阀204及冷水出口208后，重新回到马桶储水箱3中，在此过程中，冷水经过换热管102时相变材料层103发生相变，相变材料层103存储冷量，给马桶降温；

d、圈体101处于加热状态时，单片机201控制第一换向阀203、第二换向阀204、循环泵202及电加热丝104，使第一换向阀203的热水进口205和换热管102连通，冷水进口207关闭，第二换向阀204的热水出口206和换热管102连通，冷水出口208关闭；其中，热水使用区5在使用时，电加热丝104断开，循环泵202运行，热水器4中的热水依次经热水进口205、第一换向阀203、循环泵202、换热管102、第二换向阀204及热水出口206后，到达热水使用区5，在此过程中，热水经过换热管102时相变材料层103发生相变，相变材料层103存储热量，给马桶加热；热水使用区5在未使用时，循环泵202关闭，单片机201控制电加热丝104工作，相变材料层103存储热量，给马桶加热；

e、圈体101处于恒温状态时，单片机201控制第一换向阀203的冷水进口207和热水进口205均不与循环泵202连通，循环泵202关闭，电加热丝104停止工作。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种控温智能马桶圈，其特征在于：包括坐垫组件(1)及控制组件(2)，所述坐垫组件(1)具有圈体(101)、换热管(102)及用于对换热管(102)加热的电加热丝(104)，所述控制组件(2)具有单片机(201)、循环泵(202)、用于检测圈体(101)温度的温度传感器(211)、第一换向阀(203)及第二换向阀(204)；

所述换热管(102)及电加热丝(104)均布置在圈体(101)内部，所述圈体(101)内设有相变材料层(103)，所述相变材料层(103)包覆住所述电加热丝(104)及换热管(102)；

所述第一换向阀(203)上的两个进口分别与冷水进口(207)和热水进口(205)连通，所述第一换向阀(203)的出口和循环泵(202)的进口连通，所述循环泵(202)的出口和换热管(102)的进口连接；所述换热管(102)的出口和第二换向阀(204)的进口连通，所述第二换向阀(204)上的两个出口分别与热水出口(206)及冷水出口(208)连通；

所述单片机(201)分别与温度传感器(211)、电加热丝(104)、第一换向阀(203)、循环泵(202)及第二换向阀(204)信号连接。

2.根据权利要求1所述的控温智能马桶圈，其特征在于：所述换热管(102)呈迂回曲折状的分布于圈体(101)内。

3.根据权利要求1所述的控温智能马桶圈，其特征在于：所述相变材料层(103)的材质为石蜡或无机盐。

4.根据权利要求1所述的控温智能马桶圈，其特征在于：所述电加热丝(104)位于换热管(102)的下方。

5.根据权利要求1所述的控温智能马桶圈，其特征在于：所述冷水进口(207)和冷水出口(208)均与马桶的储水箱(3)连通。

6.根据权利要求1所述的控温智能马桶圈，其特征在于：所述冷水进口(207)通过管道与储水箱(3)连通，所述管道上设置有过滤器(301)。

7.根据权利要求1或5所述的控温智能马桶圈，其特征在于：所述热水进口(205)和热水器(4)的出口连通，所述热水出口(206)和热水使用区(5)的热水管道连通。

8.根据权利要求1所述的控温智能马桶圈，其特征在于：所述第一换向阀(203)、循环泵(202)、第二换向阀(204)及单片机(201)集成在电控箱内，所述电控箱的表面设有显示屏(210)及控制按钮(209)，所述显示屏(210)及控制按钮(209)与单片机(201)信号连接。

9.根据权利要求7所述的控温智能马桶圈，其特征在于：所述电控箱与圈体(101)对接，且电控箱与圈体(101)之间设置有密封圈。

10.一种控温智能马桶圈的温度控制方法，该控温智能马桶圈具有降温状态、加热状态及恒温状态，其特征在于：包括如下步骤：

a、设定圈体(101)的预设温度范围；

b、通过温度传感器(211)实时检测圈体(101)的实际温度并发送信号给单片机(201)，当圈体(101)的实际温度＞预设温度时，单片机(201)判定为降温状态，进入步骤c；当圈体(101)的实际温度＜预设温度时，单片机(201)判定为加热状态，进入步骤d；当圈体(101)的实际温度处于预设温度范围内时，单片机(201)判定为恒温状态，进入步骤e；

c、圈体(101)处于降温状态时，单片机(201)控制第一换向阀(203)、第二换向阀(204)、循环泵(202)及电加热丝(104)，使第一换向阀(203)的冷水进口(207)和换热管(102)连通，热水进口(205)关闭，第二换向阀(204)的冷水出口(208)和换热管(102)连通，热水出口(206)关闭，循环泵(202)运行，电加热丝(104)断开，从而使马桶储水箱(3)中的冷水依次经冷水进口(207)、第一换向阀(203)、循环泵(202)、换热管(102)、第二换向阀(204)及冷水出口(208)后，重新回到马桶储水箱(3)中，在此过程中，冷水经过换热管(102)时相变材料层(103)发生相变，相变材料层(103)存储冷量，给马桶降温；

d、圈体(101)处于加热状态时，单片机(201)控制第一换向阀(203)、第二换向阀(204)、循环泵(202)及电加热丝(104)，使第一换向阀(203)的热水进口(205)和换热管(102)连通，冷水进口(207)关闭，第二换向阀(204)的热水出口(206)和换热管(102)连通，冷水出口(208)关闭；其中，热水使用区(5)在使用时，电加热丝(104)断开，循环泵(202)运行，热水器(4)中的热水依次经热水进口(205)、第一换向阀(203)、循环泵(202)、换热管(102)、第二换向阀(204)及热水出口(206)后，到达热水使用区(5)，在此过程中，热水经过换热管(102)时相变材料层(103)发生相变，相变材料层(103)存储热量，给马桶加热；热水使用区(5)在未使用时，循环泵(202)关闭，单片机(201)控制电加热丝(104)工作，相变材料层(103)存储热量，给马桶加热；

e、圈体(101)处于恒温状态时，单片机(201)控制第一换向阀(203)的冷水进口(207)和热水进口(205)均不与循环泵(202)连通，循环泵(202)关闭，电加热丝(104)停止工作。