CN110822126A - 一种恒温混水阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于混水阀领域，具体公开了一种恒温混水阀，包括阀体、控制模块和驱动模块，所述阀体与驱动模块相连，所述驱动模块与控制模块相连，所述阀体内有水流流道，在所述水流流道内设置有流量传感器和温度传感器，控制器通过流量传感器和温度传感器反馈的数据控制驱动模块进行水温调节。本发明还提出了上述恒温混水阀的控制方法，该混水阀及其控制方法可以保证在压力波动情况下也能恒温出水。

Description

一种恒温混水阀

技术领域

本发明属于混水阀领域，具体地说，涉及一种恒温混水阀。

背景技术

混水阀广泛应用于热水器等洗浴设备上部件。在现代家居生活中，混水阀主要起到调节冷热水混合比例，以达到舒适的洗浴温度为目的。目前应用的电子恒温混水阀都是采用温度后端调节控温，实则当后端温度传感器感应到温度改变时，已经影响用户洗浴体验。

申请号CN201520408305.6公开一种电动混水阀，包括阀体和位于热水器内的控制器，所述阀体包括冷水进水口、热水进水口、温水出水口以及与所述温水出水口相连通的混水腔，所述混水腔内设有第一温度传感器，所述混水腔内还设有阀芯和流量传感器，所述阀芯位于所述混水腔的底部，所述阀芯与驱动其转动的电机的输出轴连接，所述流量传感器位于与所述温水出口连通的温水通道内，所述控制器分别与所述第一温度传感器和电机连接。本实用新型的电动混水阀成本低，调节温度响应时间短，温度的稳定性较好，提高了用户使用的舒适性。但这种混水阀使用过程中，当管道压力波动时，管内流量随之产生瞬时变化，温度会产生瞬时跳动，传统的后端调控从感应到温度改变到调节步进电机运动，所需的相应时间较长，无法做到混水温度的快速相应与调节，严重影响了洗浴体验。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于前端流量控制系统与后端温度反馈，通过前端流量瞬时感应和后端温度反馈校准实现恒温出水，可保证在压力波动情况下实现混水开度的快速响应调节。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种恒温混水阀，包括阀体、控制模块和驱动模块，所述阀体与驱动模块相连，所述驱动模块与控制模块相连，所述阀体内有水流流道，在所述水流流道内设置有流量传感器和温度传感器，控制器通过流量传感器和温度传感器反馈的数据控制驱动模块进行水温调节。

进一步的，所述阀体上设置有冷水入口、热水入口和混水出口，所述温度传感器设置于混水出口中用以检测混水出水温度，所述流量传感器设置于冷水入口中用以检测冷水进水流量。

进一步的，还包括阀芯，所述阀芯套设于阀体内，所述阀芯的一端与驱动模块相连，另一端有凸台，所述凸台与所述阀体的水流流道内壁相切，驱动装置转动带动所述阀芯运动，通过改变凸台与阀体内水流流道的横截面积来改变流量；

优选的，所述凸台靠近阀芯的一端的两边向中间倾斜并与阀芯相连，远离阀芯的一端的两边向中间倾斜形成具有一定锥度的端面。

进一步的，所述驱动装置与所述阀芯之间设置有旋转套体，所述旋转套体位于阀体外侧，通过驱动装置运转带动旋转套体运动从而使阀芯水平移动来调节冷热水混合比例。

本发明的另一目的在于提供了一种恒温混水阀的控制方法，所述混水阀包括阀体、控制模块和驱动模块，在所述阀体内设置有温度传感器和流量传感器，控制器根据流量传感器和温度传感器反馈的数据控制驱动装置来调节冷热水混合比例。

进一步的，所述控制方法包括：控制器根据用户设定温度开启混水阀，并判断设定温度与实际温度之差的绝对值是否小于第一预设值，若判断结果为是，则进一步根据流量传感器检测的流量数据判断是否调节冷热水混合比例，若判断结果为否，则调节冷热水混合比例。

进一步的，当设定温度与实际温度之差的绝对值小于第一预设值时，需进一步判断当前流量值与上一次流量值的相对比值的绝对值是否超过第二预设值，若判断结果为是，则调节冷热水混合比例，若判断结果为否，则无动作。

进一步的，当所述冷水进水口当前流量值与上一次流量值的相对比值的绝对值超过第二预设值时，还需进一步判断当前流量值与上一次流量值之差是否大于0，若判断结果为是，则增加热水流量，减小冷水流量；若判断结果为否，则增加冷水流量，减小热水流量。

进一步的，当设定温度与实际温度之差的绝对值大于第一预设值时，还需进一步判断设定温度与实际温度之差是否大于0，若判断结果为是，则增加热水流量，减小冷水流量；若判断结果为否，则增加冷水流量，减小热水流量。

进一步的，混水阀开启时，需先判断混水出水口温度是否大于第三预设值，若判断结果为是，还需进一步判断当前水温是否持续2s，若判断结果为是，则混水阀停止出热水，若判断结果均为否，则混水阀开启并根据设定水温与实际水温之差判断是否调节冷热水混合比例。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、通过前端流量瞬时感应和后端温度反馈校准实现恒温出水，可保证在压力波动情况下实现混水开度的快速响应调节；

2、阀芯凸台设计为具有一定锥度的端面，可以防止水流变化过快导致温度不稳定；

3、步进驱动装置旋转带动旋转套体运转，而此时与旋转套体通过螺纹配合连接的阀芯由于套体螺纹运动使阀芯直线向前运动，同时旋转套体外部加装限位装置，防止驱动装置锁死。

4、外旋转驱动装置套将阀芯由前进方式变为直线前进方式，旋转和直线运动相比，变为只有直线运动，使联轴器选择性更多，同时直线前进相比螺旋前进摩擦力更小。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1–图2为本发明不同角度的示意图；

图3-图4为本发明的剖面图；

图5为本发明的阀芯示意图；

图6为本发明的控制逻辑图；

其中1为阀体，2为冷水入口，3为热水入口，4为混水出口，5为驱动装置，6为旋转套体，7为阀芯，8为凸台，9为密封圈，10混水腔。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图5所示的一种恒温混水阀，包括阀体1、控制模块和驱动模块，所述阀体1与驱动模块相连，所述驱动模块与控制模块相连，所述阀体1内有水流流道，在所述水流流道内设置有流量传感器和温度传感器，控制器通过流量传感器和温度传感器反馈的数据控制驱动模块进行水温调节。所述的流量传感器和温度传感器可设置在阀体1流道的任意位置，且流量传感器与温度传感器的个数至少为1个。上述方案的混水阀是通过控制调节一定的冷热水比例，实现恒温出水，并且通过前端流量瞬时感应和后端温度反馈校准实现恒温出水，可保证在压力波动情况下实现混水开度的快速响应调节。

进一步的，所述阀体1上设置有冷水入口2、热水入口3和混水出口4，所述温度传感器设置于混水出口4中用以检测混水出水温度，所述流量传感器设置于冷水入口2中用以检测冷水进水流量。为了避免防止热水过热损坏驱动装置5，优选将热水进水口设置在远离驱动装置5的一端，将冷水进水口设置在靠近驱动装置5的一端。

进一步的，还包括阀芯7，所述阀芯7套设于阀体1内，所述阀芯7的一端与驱动模块相连，另一端有凸台8，所述凸台8与所述阀体1的水流流道内壁相切，驱动装置5转动带动所述阀芯7运动，通过改变凸台8与阀体1内水流流道的横截面积来改变流量；阀芯7凸台8与阀体1内流道截面积之差即为其开启流道面积，可以通过阀芯7凸台8与冷热水进入混水腔10入口的相对位置变化来改变，所述阀芯7中段处的两个密封圈9进行密封，防止水的泄露造成驱动装置5电路短路。为了防止经过阀芯7凸台8的流量变化过快，优选的，所述凸台8靠近阀芯7的一端的两边向中间倾斜并与阀芯7相连，远离阀芯7的一端的两边向中间倾斜形成具有一定锥度的端面。

进一步的，所述驱动装置5与所述阀芯7之间设置有旋转套体6，所述旋转套体6位于阀体1外侧，通过驱动装置5运转带动旋转套体6运动从而使阀芯7水平移动来调节冷热水混合比例。驱动装置5旋转带动旋转套体6运转，而此时与旋转套体6通过螺纹配合连接的阀芯7由于套体螺纹运动使阀芯7直线向前运动，同时旋转套体6外部加装限位装置，防止驱动装置5锁死。

上述方案中，驱动装置5的运转方式采用外螺纹步进方式，其有利于降低驱动装置5和阀芯7间的磨损和阀芯7自由度，驱动装置5通过方形键带动旋转套体6转动，运转的旋转套体6的转动使其有利于降低驱动装置5和阀芯7间的磨损和阀芯7自由度。在设计计算好运动行程、螺纹螺距和减速比等，可知驱动装置5运转角度，并在外加装两个限位开关，保证驱动装置5运转安全，以防发生锁死，外置旋转套体6将阀芯7由前进方式变为直线前进方式，由旋转和直线运动变为只有直线运动，使联轴器选择性更多，同时直线前进相比螺旋前进摩擦力更小。

如图6所示，本发明的另一目的在于提供了一种恒温混水阀的控制方法，所述混水阀包括阀体1、控制模块和驱动模块，在所述阀体1内设置有温度传感器和流量传感器，控制器根据流量传感器和温度传感器反馈的数据控制驱动装置5来调节冷热水混合比例。通过设定的洗浴温度，驱动装置5开始运动，带动阀芯7开始从热水全关，冷水全开的转态向热水冷水均部分开启转态运动，直至到设定洗浴温度。在混水阀开启时主要依靠混水出口4后端温度调节来反馈控制，直至到达设置洗浴温度。在洗浴过程中采用流量前端控制和后端温度校准调节方法，当冷水端入口压力波动时，其冷水端入口流量也随之波动，从而会引起水温波动，此时通过流量传感器检测的流量数据来提前进行水温调控就可以保证混水出水口的水温恒定。

进一步的，所述控制方法包括：控制器根据用户设定温度开启混水阀，并判断设定温度与实际温度之差的绝对值是否小于第一预设值，若判断结果为是，则进一步根据流量传感器检测的流量数据判断是否调节冷热水混合比例，若判断结果为否，则调节冷热水混合比例。本实施例中的第一预设值为ε，且ε的数值范围在0～1℃之间，当实际温度与设定温度之差的绝对值小于ε时，则根据流量传感器检测数据进行水温调控，若大于ε，则根据温度传感器检测数据进行水温调控。

进一步的，当设定温度与实际温度之差的绝对值小于第一预设值时，需进一步判断当前流量值与上一次流量值的相对比值的绝对值是否超过第二预设值，若判断结果为是，则调节冷热水混合比例，若判断结果为否，则无动作。本实施例中的第二预设值为设为φ，当前时刻流量值与上一次流量数据值的相对比值超过φ，则提前实现控制，其相对比值稳定在一允许范围φ以下时，则后端温度调节作为主要调节方式。

进一步的，当所述冷水进水口当前流量值与上一次流量值的相对比值的绝对值超过第二预设值时，还需进一步判断当前流量值与上一次流量值之差是否大于0，若判断结果为是，则增加热水流量，减小冷水流量；若判断结果为否，则增加冷水流量，减小热水流量。若当前流量值与上一次流量值之差大于0则正向调节(增大热水侧截面积，减小冷水侧截面积)；若小于0则反向调节(增大冷水侧截面积，减小热水侧截面积)，在驱动装置5的调节过程中，后端温度传感器作为调节校准，实现温度恒定控制。

进一步的，当设定温度与实际温度之差的绝对值大于第一预设值时，还需进一步判断设定温度与实际温度之差是否大于0，若判断结果为是，则增加热水流量，减小冷水流量；若判断结果为否，则增加冷水流量，减小热水流量。若设定温度与实际温度之差大于0则正向调节(增大热水侧截面积，减小冷水侧截面积)；若小于0则反向调节(增大冷水侧截面积，减小热水侧截面积)，在驱动装置5的调节过程中，后端温度传感器作为主要调节校准，直到设定温度达到或接近实际温度。

进一步的，混水阀开启时，需先判断混水出水口温度是否大于第三预设值，若判断结果为是，还需进一步判断当前水温是否持续2s，若判断结果为是，则混水阀停止出热水，若判断结果均为否，则混水阀开启并根据设定水温与实际水温之差判断是否调节冷热水混合比例。本实施例中的第三预设值为40～50℃，优选49℃，在混水阀开启热水前，对混水阀内的温度进行监控可以有效保障用户的用水安全，提高用户体验。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种恒温混水阀，包括阀体、控制模块和驱动模块，所述阀体与驱动模块相连，所述驱动模块与控制模块相连，其特征在于，所述阀体内有水流流道，在所述水流流道内设置有流量传感器和温度传感器，控制器通过流量传感器和温度传感器反馈的数据控制驱动模块进行水温调节。

2.根据权利要求1所述的一种恒温混水阀，其特征在于，所述阀体上设置有冷水入口、热水入口和混水出口，所述温度传感器设置于混水出口中用以检测混水出水温度，所述流量传感器设置于冷水入口中用以检测冷水进水流量。

3.根据权利要求1所述的一种恒温混水阀，其特征在于，还包括阀芯，所述阀芯套设于阀体内，所述阀芯的一端与驱动模块相连，另一端有凸台，所述凸台与所述阀体的水流流道内壁相切，驱动装置转动带动所述阀芯运动，通过改变凸台与阀体内水流流道的横截面积来改变流量；

优选的，所述凸台靠近阀芯的一端的两边向中间倾斜并与阀芯相连，远离阀芯的一端的两边向中间倾斜形成具有一定锥度的端面。

4.根据权利要求1所述的一种恒温混水阀，其特征在于，所述驱动装置与所述阀芯之间设置有旋转套体，所述旋转套体位于阀体外侧，通过驱动装置运转带动旋转套体运动从而使阀芯水平移动来调节冷热水混合比例。

5.一种恒温混水阀的控制方法，所述混水阀包括阀体、控制模块和驱动模块，在所述阀体内设置有温度传感器和流量传感器，其特征在于，控制器根据流量传感器和温度传感器反馈的数据控制驱动装置来调节冷热水混合比例。

6.根据权利要求5所述的一种恒温混水阀的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：控制器根据用户设定温度开启混水阀，并判断设定温度与实际温度之差的绝对值是否小于第一预设值，若判断结果为是，则进一步根据流量传感器检测的流量数据判断是否调节冷热水混合比例，若判断结果为否，则调节冷热水混合比例。

7.根据权利要求6所述的一种恒温混水阀的控制方法，其特征在于，当设定温度与实际温度之差的绝对值小于第一预设值时，需进一步判断当前流量值与上一次流量值的相对比值的绝对值是否超过第二预设值，若判断结果为是，则调节冷热水混合比例，若判断结果为否，则无动作。

8.根据权利要求7所述的一种恒温混水阀的控制方法，其特征在于，当所述冷水进水口当前流量值与上一次流量值的相对比值的绝对值超过第二预设值时，还需进一步判断当前流量值与上一次流量值之差是否大于0，若判断结果为是，则增加热水流量，减小冷水流量；若判断结果为否，则增加冷水流量，减小热水流量。

9.根据权利要求6所述的一种恒温混水阀的控制方法，其特征在于，当设定温度与实际温度之差的绝对值大于第一预设值时，还需进一步判断设定温度与实际温度之差是否大于0，若判断结果为是，则增加热水流量，减小冷水流量；若判断结果为否，则增加冷水流量，减小热水流量。

10.根据权利要求6所述的一种恒温混水阀的控制方法，其特征在于，混水阀开启时，需先判断混水出水口温度是否大于第三预设值，若判断结果为是，还需进一步判断当前水温是否持续2s，若判断结果为是，则混水阀停止出热水，若判断结果均为否，则混水阀开启并根据设定水温与实际水温之差判断是否调节冷热水混合比例。

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