CN111954741B - 控制装置和方法以及水龙头 - Google Patents

Abstract

公开了能够自动控制温度的水龙头控制装置和方法，装置包括：第一压力传感器和第二压力传感器，分别安装在热水管和冷水管中，测量热水和冷水的压力；第一温度传感器和第二温度传感器，分别安装在热水管和冷水管中，测量热水和冷水的温度；加热构件，设置在热水管与水龙头之间；旋转传感器，在水龙头旋钮的操作终止时测量水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个；第一电子阀和第二电子阀，分别安装在热水和冷水的排出口上；控制器，使用水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个确定水龙头旋钮的停止位置，通过使用热水和冷水的压力以及热水和冷水的温度，根据所确定的水龙头旋钮的停止位置，控制第一电子阀和第二电子阀的开度及是否操作加热构件。

Description

控制装置和方法以及水龙头

技术领域

本发明涉及一种能够进行自动温度控制的水龙头控制装置和方法、以及水龙头。

背景技术

安装在水槽、水池等中的水龙头由形成为分别从冷水管和热水管供应冷水和热水的主体、以及安装在主体上以控制水并选择冷水或热水的控制杆构成。当使用者握住控制杆的同时旋转或抬起控制杆时，水会被阻塞或被供应，并且可以控制供应的水的温度。除了打开和关闭控制杆的同时控制水量之外，还通过在热水和冷水从一个水龙头托架中流出时调节控制杆的旋转角度来控制水的温度。

在单独的供水系统的情况下，通过水龙头供应的热水温度受锅炉状态影响。例如，虽然通过预先充分地使锅炉工作来确保热水，同时操作水龙头并供应热水，但是在锅炉短时间工作时，最初供应冷水，然后热水量逐渐增加以达到规定温度。另一方面，在中央供应系统的情况下，从热水供应源到热水消耗场所的距离、外部温度、水压以及相邻设备是否使用热水会受到影响。

另外，当热水龙头内部的温度不均匀时，热水通过龙头突然被供应，或者在热水供应期间水的温度频繁变化。热水温度的这种突然变化可能由于高温热水而引起皮肤灼伤，并且供应的水的温度可能立即变冷，从而给用户带来不便。此外，即使当热水的供应压力改变时，也存在水的温度改变的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够进行自动温度控制的水龙头控制装置和方法。

本发明的另一个目的是提供一种即使热水或冷水的供应压力发生改变也能够自动地控制排出温度使其保持恒定的水龙头控制装置和方法。

本发明的又一个目的是提供一种即使热水或冷水的供应压力发生改变也能够自动地控制排出温度使其保持恒定的水龙头。

根据本发明的一个方面，提供一种能够进行自动温度控制的水龙头控制装置。

根据本发明的实施例，提供一种水龙头控制装置，包括：第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别安装在热水管和冷水管中，以测量热水和冷水的压力；第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别安装在热水管和冷水管中，以测量热水和冷水的温度；第一电子阀和第二电子阀，所述第一电子阀和所述第二电子阀分别安装在热水和冷水的排出口上；加热构件，所述加热构件设置在热水管与第一电子阀之间；旋转传感器，所述旋转传感器用于在水龙头旋钮的操作终止时测量水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个；以及控制器，所述控制器用于通过使用水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个来确定水龙头旋钮的停止位置，并通过使用热水和冷水的压力以及热水和冷水的温度，根据所确定的水龙头旋钮的停止位置，来控制是否操作加热构件以及第一电子阀和第二电子阀的开度。

控制器可以将水龙头旋钮的最大水平旋转角度的中间设定为水平旋转基准点，将水龙头旋钮的最低位置设定为竖直旋转基准点，并通过使用水平旋转基准点和竖直旋转基准点来计算水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度。

控制器可以计算与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量和目标温度，并基于通过使用热水和冷水的压力计算出的热水和冷水的量以及热水和冷水的温度来控制第一电子阀和第二电子阀的开度，使得排出水的量和温度成为目标量和目标温度。

当由第一温度传感器测量出的热水温度高于与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标温度时，控制器可以通过使用与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量、热水的温度、冷水的温度、热水量以及冷水量来计算冷水的增加量。另外，控制器可以通过冷水的增加量来设定热水的减少量，但是通过反映冷水的增加量和热水的减少量来控制第一电子阀和第二电子阀的开度。

水龙头控制装置还包括第三温度传感器，所述第三温度传感器位于加热构件的内部并且测量温度。当由第一温度传感器测量的热水的温度小于排出水的目标温度时，控制器可以操作加热构件直到由第三温度传感器测量的热水的温度达到与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标温度为止，并控制第二电子阀使其关闭。当通过使用热水的压力计算出的热水的量小于与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量时，控制器可以控制第一电子阀使其完全打开。另外，当通过使用热水的压力计算出的热水量大于与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量时，控制器可以控制第一电子阀的开度，使得排出水的量与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量相同。另外，当由第一温度传感器测量出的热水的温度达到与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标温度时，控制器可以停止加热构件的操作，并基于使用通过热水和冷水的压力以及由第一温度传感器和第二温度传感器测量的热水和冷水的温度计算出的热水和冷水的量来控制第一电子阀和第二电子阀的开度，使得排出水的量和温度成为目标量和目标温度。

控制器可以通过使用热水的压力和冷水的压力来监控热水的量和冷水的量，然后，当热水的量和冷水的量都增加时，控制器可以控制第一电子阀和第二电子阀的开度，以使热水的量和冷水的量减少所增加的热水的量和冷水的量从而保持排出水的量。另外，当热水的量减少时，控制器可以控制第二电子阀的开度，以使冷水的量减少热水的减少量以保持排出水的温度，并且，当冷水的量减少时，控制器可以控制第二电子阀的开度，以使热水的量减少冷水的减少量以保持排出水的温度。

控制器可以通过使用热水的压力和冷水的压力来监控热水的量和冷水的量，然后，当热水的量减少时，控制器可以控制第二电子阀的开度，使得冷水的量增加热水的减少量以保持排出水的量，并控制加热构件响应于排出水的温度进行工作以保持排出水的温度。

当热水或冷水的压力发生改变时，控制器可以通过根据水压变化量计算排出水的温度变化量来控制第一电子阀和第二电子阀的开度。

加热构件由多个加热器构成，多个加热器可以从与热水管的流入点相邻安装的加热器起依次地工作。

根据本发明的另一个实施例，提供一种水龙头控制装置，其控制分别安装在热水管和冷水管的排出口上的第一电子阀和第二电子阀、以及安装在热水管与第一电子阀之间的加热构件，该水龙头控制装置包括：处理器；以及连接到处理器的存储器，其中存储器存储处理器可执行的程序指令，以通过使用由旋转传感器测量的水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度来确定水龙头旋钮的停止位置，并确定是否通过使用热水管中的热水的压力和温度以及冷水管中的冷水的压力和温度来操作加热构件以及第一电子阀和第二电子阀的开度。

根据本发明的另一个实施例，提供一种水龙头控制装置，包括：第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别安装在热水管和冷水管中，以测量热水和冷水的压力；第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别安装在热水管和冷水管中，以测量热水和冷水的温度；第一电子阀和第二电子阀，所述第一电子阀和所述第二电子阀分别安装在热水和冷水的排出口上；加热构件，所述加热构件设置在热水管与第一电子阀之间；第三温度传感器，所述第三温度传感器设置在加热构件的热水排出口上或加热构件的内部，并测量从加热构件排出的热水的温度；旋转传感器，所述旋转传感器用于在水龙头旋钮的操作终止时测量水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个；以及控制器，所述控制器用于通过使用水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个来确定水龙头旋钮的停止位置，并通过使用热水和冷水的压力以及热水和冷水的温度，根据所确定的水龙头旋钮的停止位置，来控制是否操作加热构件以及第一电子阀和第二电子阀的开度。控制器可以计算与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量和目标温度，并通过使用热水的压力和冷水的压力来监控热水的量和冷水的量，以适应性地控制第一电子阀和第二电子阀的开度。这里，(a)当由第一温度传感器测量出的热水的温度低于排出水的目标温度时，(a1)控制器可以操作加热构件，直到由第三温度传感器测量出的热水的温度达到与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标温度为止，并控制第二电子阀使其关闭，并且当通过使用热水的压力计算出的热水的量小于与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量时，控制器可以控制第一电子阀使其完全打开，并且，当通过使用热水的压力计算出的热水的量大于与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量时，控制器可以控制第一电子阀的开度，使得排出水的量与水龙头的停止位置所对应的排出水的目标量相同。另外，(a2)当由第一温度传感器测量出的热水的温度达到与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标温度时，控制器可以停止加热构件的操作并且基于通过使用热水和冷水的压力以及由第一温度传感器和第二温度传感器测量出的热水和冷水的温度计算出的热水和冷水的量来控制第一电子阀和第二电子阀的开度，使得排出水的量和温度成为目标量和目标温度。进一步，(b)当由第一温度传感器测量出的热水的温度大于或等于排出水的目标温度时，(b1)控制器可以基于通过使用热水和冷水的压力以及热水和冷水的温度计算出的热水和冷水的量来控制第一电子阀和第二电子阀的开度，使得排出水的量和温度成为目标量和目标温度。另外，(b2)当由第一压力传感器测量出的热水的压力和由第二压力传感器测量出的冷水的压力中的至少一个发生改变，而排出水的量和温度成为目标量和目标温度时，(b21)当热水的压力和冷水的压力都增加时，控制器可以控制第一电子阀和第二电子阀的开度，使得通过减少热水和冷水的量使排出水的量和温度成为排出水的目标量和目标温度。另外，(b22)当热水的压力降低时，控制器可以控制第二电子阀的开度，使得通过使冷水的量减少热水的减少量减少来使排出水的温度成为排出水的目标温度，或者控制第二电子阀的开度以使冷水的量增加热水的减少量并操作加热构件以控制要增加的热水温度。另外，(b23)当冷水的量减少时，控制器可以控制第一电子阀的开度，以使热水的量减少冷水的减少量。

根据本发明的另一方面，提供一种能够进行自动温度控制的水龙头控制方法。

根据本发明的实施例，提供一种水龙头控制方法，包括：(a)通过使用从分别安装在热水管和冷水管中的压力传感器测量出的热水和冷水的压力来计算热水和冷水的量；(b)通过使用由旋转传感器测量出的水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度来确定水龙头旋钮的当前停止位置；(c)根据水龙头旋钮的当前停止位置计算出排出水的目标量和目标温度；以及(d)通过使用热水和冷水的量以及由安装在热水管和冷水管中的温度传感器测量出的热水和冷水的温度来控制安装在热水管和冷水管的排出口上的第一电子阀和第二电子阀的开度，使得排出水的温度和量成为排出水的目标量和目标温度。

根据本发明的另一方面，提供一种水龙头，包括：热水管；冷水管；水龙头旋钮；第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别安装在热水管的热水入口和冷水管的冷水入口处；第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别安装在热水管和冷水管中；第一电子阀和第二电子阀，所述第一电子阀和所述第二电子阀分别安装在热水管的热水排出口和冷水管的冷水排出口上；加热构件，所述加热构件安装在热水管的热水入口与第一电子阀之间；第三温度传感器，所述第三温度传感器安装在加热构件的热水出口上或加热构件的内部；旋转传感器，所述旋转传感器用于测量水龙头旋钮的操作终止时水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个；以及控制器，所述控制器用于通过使用水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个来确定水龙头旋钮的停止位置，并基于由第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器测量出的值来控制是否操作加热构件、第一电子阀的开度以及第二电子阀的开度。控制器可以计算与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量和目标温度，并监控热水的压力和冷水的压力以及热水的温度和冷水的温度，以适应性地控制是否操作加热器、第一电子阀的开度以及第二电子阀的开度。这里，(a)当由第一温度传感器测量出的热水的温度低于排出水的目标温度时，(a1)控制器可以操作加热构件，直到由第三温度传感器测量出的热水的温度达到与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标温度为止，并控制第二电子阀使其关闭，并且，当通过使用热水的压力计算出的热水的量小于与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量时，控制器可以控制第一电子阀使其完全打开，并且，当通过使用热水的压力计算出的热水的量大于与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标量时，控制器可以控制第一电子阀的开度，使得排出水的量与水龙头旋钮的停止位置所对应的排出水的目标量相同。另外，(a2)当由第一温度传感器测量出的热水的温度达到与水龙头旋钮的停止位置相对应的排出水的目标温度时，控制器可以停止加热构件的操作并基于通过使用热水和冷水的压力以及由第一温度传感器和第二温度传感器测量出的热水和冷水的温度计算出的热水和冷水的量来控制第一电子阀和第二电子阀的开度，使得排出水的量和温度成为目标量和目标温度。此外，(b)当由第一温度传感器测量出的热水的温度大于或等于排出水的目标温度时，(b1)控制器可以基于通过使用热水和冷水的压力以及热水和冷水的温度计算出的热水和冷水的量来控制第一电子阀和第二电子阀的开度，使得排出水的量和温度成为目标量和目标温度。另外，(b2)当由第一压力传感器测量出的热水的压力和由第二压力传感器测量出的冷水的压力中的至少一个发生改变，而排出水的量和温度成为目标量和目标温度时，(b21)当热水的压力和冷水的压力都增加时，控制器可以控制第一电子阀和第二电子阀的开度，使得通过减少热水和冷水的量使排出水的量和温度成为排出水的目标量和目标温度。另外，(b22)当热水的压力降低时，控制器可以控制第二电子阀的开度，使得通过使冷水的量减少热水的减少量来使排出水的温度成为排出水的目标温度，或者控制第二电子阀的开度以使冷水的量增加热水的减少量并操作加热构件以控制要增加的热水温度。另外，(b23)当冷水的量减少时，控制器可以控制第一电子阀的开度，以使热水的量减少冷水的减少量。

通过提供根据本发明的实施例的能够进行自动温度控制的水龙头控制装置和方法以及水龙头，即使热水或冷水的供应压力发生改变，也能够自动地控制要排出的温度使其保持恒定。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的水龙头控制装置的结构的图。

图2是示出根据本发明的实施例的水龙头控制方法的流程图。

图3和图4是用于描述根据本发明的实施例的水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度的图。

图5是示出通过根据本发明的实施例的水龙头控制装置来控制阀的方法的流程图。

图6是示出根据本发明的实施例的根据热水和冷水的量的变化来控制第一电子阀和第二电子阀的方法的流程图。

具体实施方式

除非在上下文中另外明确表示，否则本说明书中使用的单数形式可以包括复数形式。在本说明书中，诸如“包括”或“包含”的术语不应被解释为必须包括说明书中公开的所有的各种部件或各种步骤，并且应当解释为可以不包括它们其中的某些部件或某些步骤，或者可以进一步包括附加的部件或步骤。另外，说明书中公开的包括“单元”、“模块”等的术语表示处理可由硬件或软件或硬件和软件的组合来实现的至少一个功能或操作的单元。

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的实施例的水龙头控制装置的结构的图。

参考图1，根据本发明的实施例的水龙头控制装置100包括加热构件110、多个压力传感器115a和115b、多个温度传感器120a至120c、旋转传感器125、多个电子阀130a和130b、以及控制器135。

加热构件110位于供水管的一部分处，并且可以根据控制器135的控制而被启动或关闭。例如，如图1所示，加热构件110可以安装在热水管1与水龙头3之间。

在图1中，示出了具有一个加热构件110，但是可以安装多个加热构件110。当具有多个加热构件110时，控制器135可以控制加热构件110沿着供水管按顺序地升高温度。另外，自然地，多个加热构件110可以在一个装置中以分离的形式配置，或者可以以分离的加热构件的形式设置。当设置有多个加热构件110时，优选地通过按顺序地驱动更接近热水的流入点的加热器来按顺序地升高热水的温度。由此，具有能够对热水进行精确的温度控制的优点。例如，假设水龙头旋钮的竖直旋转量和水平旋转量所需的热水的温度为38℃，如果首先流入加热器中的热水的温度为25℃，则可以控制第一加热器以将热水的温度升高到35℃，并且可以控制第二加热器以将热水的温度升高到38℃。

压力传感器115a和115b测量供水管(热水管1和冷水管2)的压力。

如图1所示，压力传感器115a和115b分别设置在热水管1和冷水管2中，以测量热水管1和冷水管2的压力。在下文中，将安装在热水管1中的压力传感器统称为第一压力传感器115a，将安装在冷水管2中的压力传感器统称为第二压力传感器115b。

第一压力传感器115a和第二压力传感器115b可以测量热水管1和冷水管2的压力，并将测量值(在下文中称为测量值)输出到控制器135。另外，第一压力传感器115a可以安装在热水流入点处，热水经由该热水流入点流入到加热构件110中。

温度传感器120a至120c测量供水管(热水管1和冷水管2)的温度。

第一温度传感器120a可以安装在热水经由其中流入到加热构件110中的热水入口处，以测量经由热水管1供应的热水的温度(在下文中，称为热水温度)。另外，第二温度传感器120b安装在冷水管2中，并且可以测量经由冷水管2供应的冷水的温度(在下文中，称为冷水温度)。

由第一温度传感器120a和第二温度传感器120b测量的热水温度和冷水温度可以被输出到控制器135。

另外，用于测量已经流过加热构件110的热水的温度的第三温度传感器120c也可以设置在热水经由其中从加热构件110流出的出口中或加热构件110的内部。第三温度传感器120c还可以将测量出的热水温度输出至控制器135。

旋转传感器125安装在水龙头中，并且被配置为测量水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度。

电子阀130a和130b被配置为控制供应到水龙头的热水或冷水的量。电子阀130a和130b可以根据控制器135的控制来控制供应到水龙头的热水和冷水的量。电子阀130a和130b可以根据控制器135的控制来打开和关闭。

控制器135可以控制图1所示的水龙头控制装置100的内部部件(例如，加热构件110，多个压力传感器115a、115b，多个温度传感器120a至120c，以及多个电子阀130a和130b)。

另外，控制器135可以基于由每个传感器获取的热水温度、冷水温度、水压以及水龙头操作旋钮的竖直旋转量和水平旋转量中的至少一个来控制加热构件110的开/关并且控制电子阀(第一电子阀130a和第二电子阀130b)的打开和关闭以及开度。

为此，尽管未在图1中示出，但是控制器135可以包括存储器和处理器。用于执行参考图2至图6描述的各个方法的指令可以被存储在存储器中。另外，处理器可以执行存储在存储器中的指令。下面将参考图2至图6描述其详细操作。

图2是示出根据本发明的实施例的水龙头控制方法的流程图。图3和图4是用于描述根据本发明的实施例的水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度的图。

在步骤210中，水龙头控制装置100通过使用由位于热水管1和冷水管2中的压力传感器115a和115b测量出的压力来计算热水和冷水的量。

例如，可以使用式1和式2来得出根据水压的量。

[式1]

其中，P表示水压(kg/m²)，r表示水的密度(根据温度而变化，但在本说明书中设定为1000kg/m³)，V表示流速(m/s)，并且g表示重力加速度(9.8/m²)。

[式2]

Q＝AV

其中，Q表示水量，A表示管的截面积。

可以由式1和2导出式3。

[式3]

其中，假设K＝A√(2g/r)并且重力加速度、水的密度和管的截面积是恒定的，则K成为恒定的，因此，可以看出水压与水量的平方成正比。

例如，当管的内径为15mm时，水的密度为1000kg/m³，重力加速度为9.8/m²，K＝0.000024738。因此，当正常排出水压为3.0kg/cm²时，水量为0.004283m³/s。

因此，当由第一压力传感器和第二压力传感器测量出的水压分别为A kg/m²和Bkg/m²时，并且当A小于B时，热水和冷水的量比为A:B/A。由此，可以计算出热水和冷水的量和量比。

总之，水龙头控制装置100可以通过使用分别由第一压力传感器115a和第二压力传感器115b测量出的热水压力和冷水压力来计算热水和冷水的量和量比。

在步骤215中，水龙头控制装置100检测水龙头旋钮的停止位置。

例如，水龙头控制装置100可以基于水龙头旋钮的先前停止位置(先前操作结束点处的水平旋转量和竖直旋转量)和当前移动量(水平旋转量和竖直旋转量)，来检测水龙头旋钮的停止位置。

参考图3，在水龙头旋钮的水平旋转量中，假设将水龙头旋钮旋转至最左侧时的角度设定为0°，将水龙头旋钮旋转至最右侧时的角度设定为θ_Hmax°。在这种情况下，当水龙头旋钮位于中央时，水龙头旋钮的角度等于0.5θ_Hmax°。即，当水龙头旋钮的水平旋转角度为0°至90°时，水龙头旋钮位于中央时的角度为45°。

另外，将参考图4描述水龙头旋钮的竖直旋转量。在水龙头旋钮的竖直旋转量中，将水龙头旋钮位于最下端时的角度设定为0°，将水龙头旋钮位于最上端(顶部)时的角度设定为θ_Vmax°。例如，水龙头旋钮的竖直旋转量可以设定在0°至45°的范围内。

当基于水龙头旋钮的先前停止位置和当前移动量来计算停止位置时，存在误差随着时间而逐渐增加的问题。因此，水龙头控制装置100在水龙头旋钮的水平旋转角度中将中间角度(0.5θ_Hmax°)设定为水平基准角度，在竖直旋转角度中将水龙头旋钮位于最低端的0°设定为竖直基准角度，则如果水龙头旋钮位于水平基准角度和竖直基准角度处，则启动水龙头旋钮的移动量。另外，可以通过基于水龙头旋钮的初始移动量测量水龙头旋钮的竖直旋转量和水平旋转量来计算水龙头旋钮的当前移动量，以使误差最小化。

另外，水龙头控制装置100可以将从水龙头旋钮停止的时间起经过规定时间(例如1秒)的时间点检测到的停止位置确定为最终位置。

在步骤220中，水龙头控制装置100基于热水温度、冷水温度以及热水和冷水的供应量，计算与水龙头旋钮的最终位置相对应的排出水的温度和量。

例如，可以使用式4来计算排出水的温度。

[式4]

其中，T表示排出水的温度，T_H表示热水温度，T_L表示冷水温度，Q_Hmax表示热水的最大供应量，Q_Lmax表示冷水的最大供应量，θ_H表示水平旋转角度，θ_Hmax表示水龙头旋钮的最大水平旋转角度。

可以使用式5和式6来计算热水和冷水的量。

[式5]

其中，Q_H表示热水的量，θ_V表示水龙头旋钮的竖直旋转角度，θ_Vmax表示水龙头旋钮的最大竖直旋转角度。

[式6]

其中，Q_L表示冷水的量。

分别使用式5和式6来计算热水的量和冷水的量，然后将所计算的量累加以最终导出要从水龙头旋钮排出的排出水的量。

在步骤225中，水龙头控制装置100通过使用计算出的排出水的温度和量来计算第一电子阀和第二电子阀的开度。

例如，可以使用式7和式8来计算第一电子阀和第二电子阀的开度。

[式7]

其中，O_θH表示当通过水龙头旋钮排出的排出水的温度为目标供应温度时，根据水龙头旋钮相对于热水的最大供应量的水平旋转量的第一电子阀的打开率。

[式8]

其中，O_θL表示当通过水龙头旋钮排出的排出水的温度为目标供应温度时，根据水龙头旋钮相对于冷水的最大供应量的水平旋转量的第二电子阀的打开率。O_θH和O_θL可以设定为当阀完全打开时是1。

例如，当水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度分别为30°和20°时，水龙头旋钮的最大水平旋转角度和最大竖直旋转角度分别为90°和45°，热水和冷水的最大供应量分别为0.0002m³/s和0.0003m³/s，热水和冷水的温度分别为40℃和20℃，热水的量可以被导出为0.000059m³/s，冷水的量可以被导出为0.000044m³/s。在这种情况下，排出水的温度为31.46℃，并且排出水的量被计算为0.000103m³/s。因此，第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度可以分别被计算为0.295(29.5％)和0.147(14.7％)。

另外，在与上述示例相同的条件下，当热水的最高供应温度为45℃并且冷水的最高供应温度为20℃时，经由水龙头旋钮排出的排出水的温度被计算为34.32℃，并且可以根据正常状态下水龙头旋钮的旋转量被设定为排出水的目标温度。

例如，当水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度分别为30°和20°时，水龙头旋钮的最大水平旋转角度和最大竖直旋转角度分别为90°和45°，热水和冷水的最大供应量分别为0.0002m³/s和0.0003m³/s，热水和冷水的温度分别为40℃和20℃，使排出水温度达到目标温度34.32℃所需的热水的增加量ΔQ可以被导出为0.00001475m³/s。冷水的减少量等于热水的增加量，为0.00001475m³/s。因此，热水和冷水的量可以分别被计算为0.00007375m³/s和0.00002925m³/s。因此，第一电子阀和第二电子阀的开度O_H和O_L可以分别被计算为0.36875(36.875％)和0.0975(9.75％)。

然而，如果由第一温度传感器测量出的热水温度小于排出水温度，则在步骤530中，水龙头控制装置100控制加热构件110工作直到由第三温度传感器测量出的热水温度成为与水龙头旋钮的水平旋转角度相对应的排出水的目标温度为止，控制第一电子阀130a完全打开，并且控制第二电子阀130b关闭。

上述实施例具有基于水龙头旋钮的垂直和水平旋转量来计算排出水的目标温度和排出水的目标量的结构。相反，根据本发明的水龙头控制装置100可以通过单独的输入装置从用户接收与水龙头旋钮的竖直和水平旋转量相对应的信息而不是水龙头旋钮的信息。此外，取代与水龙头旋钮的竖直和水平旋转量相对应的信息，可以从用户接收用户所期望的排出水的温度和量。在这种情况下，单独的输入装置可以是智能电话、包括输入装置和输出装置的控制面板等。当将智能电话用作输入设备时，优选地在智能电话上安装用于控制根据本发明的水龙头控制装置100的应用程序。在控制面板的输出装置上，根据用户的选择或设置状态选择性地显示冷水温度、热水温度、冷水量、热水量、排出水温度、排出水量等。另外，控制面板的输入装置可以具有诸如触摸屏、语音识别装置和按钮输入装置的形式。在这种情况下，根据本发明的水龙头控制装置100包括用于与输入装置和输出装置发送和接收数据的通信单元，并且包括蓝牙模块和Wi-Fi模块的能够进行有线或无线通信的装置可以被用作通信单元。

在步骤535中，水龙头控制装置100确定在加热构件110工作之后由第一温度传感器120a测量出的热水温度是否达到排出水的目标温度。

当热水温度达到排出水的目标温度时，在步骤540中，水龙头控制装置100控制加热构件110的工作使其停止。然后，处理进行到步骤510。

图6是示出根据本发明的实施例的基于热水和冷水的量的变化来控制第一电子阀和第二电子阀的方法的流程图。在下文中，将描述在水龙头控制装置100监控热水和冷水的量的变化之后，根据热水和冷水的量的变化来控制第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度的方法。

在步骤610中，水龙头控制装置100确定热水和冷水的量是否已增加。

如果热水和冷水的量增加，则在步骤615中，水龙头控制装置100控制第一电子阀和第二电子阀使热水和冷水的量减少增加的量以保持排出水的量。

例如，假设与正常状态相比，热水和冷水的量分别增加了20％和10％，则水龙头控制装置100可以控制第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度被调节成使热水和冷水的量减少作为增加量的20％和10％。

然而，当热水和冷水的量未增加时，在步骤620中，水龙头控制装置100确定热水和冷水的量是否都已减少。

当热水和冷水的量未减少时，在步骤625中，水龙头控制装置100确定热水的量是否已减少。

如果热水的量减少，则在步骤630中，水龙头控制装置100可以控制第二电子阀130b的开度以使冷水的量减少热水的减少量。水龙头控制装置100可以计算第二电子阀130b的开度以通过减少从水龙头3排出的排出水的量来保持排出水的温度。也就是说，当热水的量与正常状态下的量相比减少10％时，可以计算第二电子阀130b的开度以使冷水的量减少10％。

对于另一示例，水龙头控制装置100使冷水的量增加热水的减少量，并控制加热构件110工作，从而保持从水龙头3排出的排出水的量并保持排出水的温度。

在这种情况下，水龙头控制装置100可以使用式10根据热水的减少量来计算加热构件110的热水加热温度。这里，热水加热温度可以是由测量位于加热构件110内部或流过加热构件110的热水的温度的第三温度传感器测量出的温度。

[式9]

其中，T’_H表示加热构件110对热水的加热温度，ΔQ表示热水的减少量，Q_T表示水平旋转角度为θ_H°时的排出水的量，T_TθH表示当水平旋转角度为θ_H°时的正常状态下的排出水的温度，Q_H表示正常状态下的热水的量，Q_L表示正常状态下的冷水的量，T_L表示冷水的温度。

之后，当热水的量增加时，水龙头控制装置100可以通过式10降低加热构件110的温度直到达到正常状态的同时，控制第二电子阀130b以使冷水量减少。

作为步骤625中的确定结果，当热水的量未减少时，在步骤635中，水龙头控制装置100确定冷水的量是否已减少。

如果冷水的量减少，则在步骤640中，水龙头控制装置100可以控制第一电子阀130a的开度，以使热水的量减少冷水的减少量。

当冷水量减少时，不能通过操作加热构件110解决该问题，因此，水龙头控制装置100可以控制第一电子阀130a的开度以减少排出水的量并保持排出水的温度。

例如，当冷水的量与正常状态下的量相比减少10％时，水龙头控制装置100可以控制第一电子阀130a的开度使得热水的量也减少10％。

返回到步骤620，作为步骤620中的确定结果，如果热水和冷水的量已减少，则在步骤645中，水龙头控制装置100确定热水量的减少率是否大于冷水量的减少率。

如果热水量的减少率大于冷水量的减少率，则处理进行到步骤630。然而，当热水量的减少率小于冷水量的减少率时，处理进行到步骤640。

尽管未在图6中单独地示出，但是在步骤615、步骤630和步骤640之后处理进行到步骤610，并且连续监控热水和冷水的量的变化，并且可以控制第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度。

由于根据热水的量和冷水的量推导第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度的方法本身与图2中已描述的相同，因此，即使没有其的详细说明，也应该理解，以与图2中描述的相同方式来计算根据热水的量和冷水的量的变化的第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度。

另一方面，如上所述，当根据热水和冷水的量的变化、热水和冷水的压力的变化等来控制阀时，可能具有当立即响应每个变化时需要过于频繁地调节阀的开度的问题。为了防止该问题，在排出水的温度根据水龙头旋钮的旋转量达到正常状态之后，即使热水和冷水的温度发生改变或其量发生改变，优选地也仅当排出水的温度与正常状态下排出水的温度相比大于预先限定的基准变化量(例如，±3℃)或热水和冷水的变化量大于预先限定的基准变化量(例如，±10％的变化量)时对阀进行控制。当如上所述控制阀时，在上述实施例中，水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度分别为30°和20°时排出水的温度31.46℃与对于相应的水龙头旋钮的旋转角度在正常状态下排出水的温度34.32℃之间的差小于3℃，因此阀保持原样。此外，由于热水和冷水的压力变化相应地影响排出水的温度，因此，当热水和冷水的压力发生改变时，可以计算根据压力变化量的温度变化量以确定是否控制阀。

另一方面，当热水和冷水的压力的变化程度较大时，可能存在排出水的量过度减少的问题。因此，需要进行控制以将排出水的量保持在与水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度相对应的目标量。热水和冷水的最大供应量分别为0.0002m³/s和0.0003m³/s，并且热水和冷水的最大供应温度分别为45℃和20℃的情况将被描述为示例。在这种情况下，如果热水和冷水的当前供应量与最大供应量一样多，则热水和冷水的温度也以最大供应温度被供应，并且水龙头旋钮的水平旋转角度和竖直旋转角度均被设定为45°，排出水的量为0.00025m³/s，排出水的温度为30℃。

在这种状态下，当在其他地方使用水时，热水和冷水的量减少。此时，如果热水和冷水都减少一半以上(即，当热水和冷水的供应量分别低于0.0001m³/s和0.00015m³/s时)，则排出水的量小于目标量0.00025m³/s。在这种情况下，第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度被控制为尽可能接近排出水的目标量，但是由于热水的减少率大于冷水的减少率，因此，当温度未达到排出水的目标温度时，控制开度以通过驱动加热器满足排出水的目标温度。

与此不同，当热水和冷水的量之和大于或等于排出水的目标量时，如下执行控制。

当热水的减少量大于冷水的减少量时(例如，热水的供应量为0.00006m³/s，冷水的供应量为0.0002m³/s)，可以供应排出水的目标量。在这种情况下，控制第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度使得热水和冷水的量分别为0.00006m³/s和0.00019m³/s，并且驱动加热器以将热水加热到61.67℃，因此，排出水的温度被控制为目标温度30℃。与此不同，当热水的减少量小于冷水的减少量时(例如，热水的供应量为0.00016m³/s，冷水的供应量为0.0001m³/s)，可以供应排出水的目标量。然而，如果控制第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度使得热水和冷水的量分别变为0.00015m³/s和0.0001m³/s，以达到排出水的目标量，则排出水的温度变成36.8℃，超过30℃的目标温度。因此，在这种情况下，优选控制第一电子阀130a和第二电子阀130b的开度使得热水和冷水分别为0.000067m³/s和0.0001m³/s，并且当如此控制开度时，排出水的温度为30℃，排出水的量为0.000167m³/s。

另一方面，根据本发明的水龙头控制装置可以针对每个季节或针对每个用户将排出水的目标温度设定得不同。例如，同一用户可能会感觉到30℃的排出水在夏天很热而在冬天很冷。因此，为了便于用户控制，优选地根据季节适应性地设定排出水的目标温度。例如，针对水龙头旋钮的水平旋转量的、排出水的目标温度可以在夏天降低10％，在冬天升高10％。当然，这种控制可以基于室外温度或水龙头所位于的地方的温度来执行，而不是仅针对季节来执行。例如，当水龙头所位于的地方的温度低于特定的设定温度(例如30℃)时，针对水龙头旋钮的水平旋转量的、排出水的目标温度增加10％，当温度大于或等于该设定温度时，排出水的目标温度可以增加10％。即使对于通过单独的输入装置从用户接收水龙头旋钮的旋转信息或者直接接收排出水的目标温度和量的情况，这种控制也可以同样应用。此外，当通过单独的输入装置从用户接收水龙头旋钮的旋转信息或者直接接收排出水的目标温度和量时，可以针对每个用户将排出水的目标温度设定得不同。也就是说，通过针对每个用户创建和分析优选的排出水的温度和量，可以针对每个用户将相对于同一水龙头旋钮的旋转量的、排出水的目标温度和目标量控制得不同。在这种情况下，当输入装置是智能电话时，可以通过从智能电话自动接收关于用户的信息来容易地确定关于用户的信息。相反，当将控制面板用作输入装置时，可以通过控制面板设定用户。

如上所述，已经参考实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离以下权利要求中公开的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。

Claims (3)

1.一种水龙头控制装置，包括：

第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别安装在热水管和冷水管中，以测量热水和冷水的压力；

第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别安装在所述热水管和所述冷水管中，以测量所述热水和所述冷水的温度；

第一电子阀和第二电子阀，所述第一电子阀和所述第二电子阀分别安装在所述热水和所述冷水的排出口上；

加热构件，所述加热构件设置在所述热水管与所述第一电子阀之间；

第三温度传感器，所述第三温度传感器设置在所述加热构件的热水排出口上或所述加热构件的内部，并测量从所述加热构件排出的所述热水的温度；

旋转传感器，所述旋转传感器用于在水龙头旋钮的操作终止时测量水平旋转角度和竖直旋转角度中的至少一个；以及

控制器，所述控制器用于通过使用所述水平旋转角度和所述竖直旋转角度中的至少一个来确定所述水龙头旋钮的停止位置，并通过使用所述热水和所述冷水的所述压力以及所述热水和所述冷水的所述温度并根据所确定的所述水龙头旋钮的所述停止位置，来控制是否操作所述加热构件以及所述第一电子阀和所述第二电子阀的开度，

其中，所述控制器计算与所述水龙头旋钮的所述停止位置相对应的排出水的目标量和目标温度，并通过使用所述热水的所述压力和所述冷水的所述压力来监控所述热水的量和所述冷水的量，以适应性地控制所述第一电子阀和所述第二电子阀的所述开度，

其中，(a)当由所述第一温度传感器测量出的所述热水的所述温度低于所述排出水的所述目标温度时，

(a1)所述控制器操作所述加热构件，直到由所述第三温度传感器测量出的所述热水的所述温度达到与所述水龙头旋钮的所述停止位置相对应的所述排出水的所述目标温度为止，并控制所述第二电子阀使所述第二电子阀关闭，并且当通过使用所述热水的所述压力计算出的所述热水的量小于与所述水龙头旋钮的所述停止位置相对应的所述排出水的所述目标量时，所述控制器控制所述第一电子阀使所述第一电子阀完全打开，并且当通过使用所述热水的所述压力计算出的所述热水的所述量大于与所述水龙头旋钮的所述停止位置相对应的所述排出水的所述目标量时，所述控制器控制所述第一电子阀的开度，使得所述排出水的量与所述水龙头的所述停止位置所对应的所述排出水的所述目标量相同，

(a2)当由所述第一温度传感器测量出的所述热水的所述温度达到与所述水龙头旋钮的所述停止位置相对应的所述排出水的所述目标温度时，所述控制器停止所述加热构件的操作并基于通过使用所述热水和所述冷水的所述压力以及由所述第一温度传感器和所述第二温度传感器测量出的所述热水和所述冷水的所述温度计算出的所述热水和所述冷水的量来控制所述第一电子阀和所述第二电子阀的所述开度，使得所述排出水的量和温度成为所述目标量和所述目标温度，

(b)当由所述第一温度传感器测量出的所述热水的所述温度高于或等于所述排出水的所述目标温度时，

(b1)所述控制器基于通过使用所述热水和所述冷水的所述压力以及所述热水和所述冷水的所述温度计算出的所述热水和所述冷水的量来控制所述第一电子阀和所述第二电子阀的所述开度，使得所述排出水的量和温度成为所述目标量和所述目标温度，并且

(b2)当由所述第一压力传感器测量出的所述热水的所述压力和由所述第二压力传感器测量出的所述冷水的所述压力中的至少一个发生改变，而所述排出水的所述量和所述温度成为所述目标量和所述目标温度时，

(b21)当所述热水的所述压力和所述冷水的所述压力都增加时，所述控制器控制所述第一电子阀和所述第二电子阀的所述开度，使得通过减少所述热水的量和所述冷水的量，使所述排出水的量和温度成为所述排出水的所述目标量和所述目标温度，

(b22)当所述热水的所述压力降低时，所述控制器控制所述第二电子阀的所述开度，以使所述冷水的量按所述热水的减少量增加，并操作所述加热构件以控制所述热水的要增加的温度，并且

(b23)当所述冷水的所述量减少时，所述控制器控制所述第一电子阀的所述开度，以使所述热水的量按所述冷水的减少量减少，

当根据所述热水和所述冷水的压力变化的所述排出水的温度变化量大于预先设定的基准变化量时，执行(b21)、(b22)以及(b23)。

2.根据权利要求1所述的水龙头控制装置，其中，所述控制器将所述水龙头旋钮的最大水平旋转角度的中间设定为水平旋转基准点，将所述水龙头旋钮的最低位置设定为竖直旋转基准点，并通过使用所述水平旋转基准点和所述竖直旋转基准点来计算所述水龙头旋钮的所述水平旋转角度和所述竖直旋转角度。

3.根据权利要求1所述的水龙头控制装置，其中，所述加热构件由多个加热器构成，所述多个加热器从与所述热水管的流入点相邻安装的加热器起依次地工作。

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