CN201875908U - 热水器水路切换控制模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热水器水路切换控制模块，属于家用电器技术领域。该产品包括受控于控制电路的切换阀，切换阀具有第一、第二、第三、第四接口，并至少具有三个切换位置；当切换阀处于第一位置时，仅第一接口与第二接口相通；当切换阀处于第二位置时，仅第二接口与第三接口相通；当切换阀处于第三位置时，仅第三接口与第四接口相通；控制电路含有MCU以及至少一个安置在第一热水器热水出口处的第一温度传感器；第一温度传感器的输出端接MCU的相应信号输入端，MCU的控制输出端接切换阀的受控端。这样，可以根据温度监测以及预先合理设定的条件，借助控制电路，方便地实现两种热水器之间所需的自动和平稳的切换。

Description

热水器水路切换控制模块

技术领域

本实用新型涉及一种管切换控制装置，尤其是热水器水路切换控制模块，属于热水器切换控制技术领域。

背景技术

容积式电热水器和燃气热水器以及太阳能热水器是各具优点、应用最普遍的几类热水器。其中，电热水器使用寿命较长、高效节能、安全、环保，可隐藏在壁柜中、阳台上，不外露、不占地，但使用前需预热，且不能超出其容量的连续用水(大水量用水后水温会下降)；燃气热水器可以边烧边用，热水供应量不受限制，但开启后因管初始冷水段排放需要短时等待，并且使用中途关水后，由于燃烧热惯性，再次开启后水温往往过高；而太阳能热水器借助太阳能将水加热，安全、节能、环保、经济，但存在安装复杂、维护不便、管路冷水段长、阴雨天或冬天无法使用的缺点。

虽然目前已出现将电热水器和燃气或太阳能热水器结合在一起的技术方案，但两种热水器需要单独切换，不仅不够方便，而且难以相互取长补短。专利号为200520004940.4的中国专利介绍了一种可与太阳能匹配的电热水器，这种热水器通过安装在太阳能热水器上的信号线接电热水器。电热水器下部以管接混合阀，又以一个三通接于阀，另外再有三通和四通及阀以此接到电热水器和太阳能热水器上。这种连接方式不仅管复杂，对用户原有的管改动较大，而且适用性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种热水器水路切换控制模块，从而两种热水器、尤其是将电热水器和燃气或太阳能热水器有机结合在一起奠定基础，进而使两种热水器可以扬长避短，相互补充，充分发挥各自的优势。

为了达到以上目的，本实用新型的热水器水路切换控制模块包括受控于控制电路的切换阀，所述切换阀具有用于与冷水源连通的第一接口、用于与第一热水器冷水进口连通的第二接口、用于与第二热水器热水出口连通的第三接口、用于与第一热水器热水出口连通的第四接口，并至少具有三个切换位置；当所述切换阀处于第一位置时，仅第一接口与第二接口相通；当所述切换阀处于第二位置时，仅第二接口与第三接口相通；当所述切换阀处于第三位置时，仅第三接口与第四接口相通；所述控制电路含有MCU以及至少一个安置在第一热水器热水出口处的第一温度传感器；所述第一温度传感器的输出端接MCU的相应信号输入端，所述MCU的控制输出端接切换阀的受控端。

本实用新型进一步的完善是，所述切换阀还具有第四位置，当处于第四位置时，所述第三接口同时与第二接口和第四接口相通。

上述热水器水路切换控制模块的控制电路即可安置在切换阀上，也可以安置在热水器中，或者单独安置。其中MCU输入、输出端的连接既包括通过线路的有线连接，也包括通过无线收发的无线通讯连接。

采用本实用新型后，可以方便地将两种热水器、尤其是电热水器和燃气热水器或电热水器和太阳能热水器组合在一起，并借助控制电路，实现两种热水器之间所需的自动切换：例如，电热水器和燃气热水器组合使用，当电热水器水温较高时，切换阀处于第一位置，冷水源与电热水器的内胆连通，电热水器单独工作；当电热水器加热能力不够，来不及保证热水供应时，切换阀处于第二位置，燃气热水器的热水出口与电热水器的内胆连通，燃气热水器出水管中的冷水进入电热水器内胆，之后切换到第三位置；当切换阀转向热水第三位置后，燃气热水器的热水出口与电热水器热水出口连通，燃气热水器单独供应热水，延续热水供应。又如：电热水器和太阳能热水器组合使用，由于太阳能热水器环保节能，优先使用太阳能热水器内的热水，切换阀处于第二位置，当电热水器有热水时将太阳能出水管路中的冷水排入电热水器，然后将切换阀转向第三位置，有太阳能单独供应热水。

如果按需处于第四位置，则燃气或太阳能热水器的热水出口同时与电热水器热水出口及电热水器的内胆连通，两种热水器同时供应热水。

结果，不仅可以使电热水器和燃气热水器单独供应热水，而且可以实现：1)、两种热水器串联——当电热水器加热能力不足时，可以借助燃气或太阳能热水器补偿电热水器加热能力的不足；2)、两种热水器并联——当电热水器热水供应能力不足时，燃气或太阳能热水器补充供应热水。尤其是，如果在切换阀处于第二位置时，由于燃气或太阳能热水器的出口与电热水器的内胆连通，因此其出水管道中滞留的冷水将排入电热水器内胆，之后切换阀转向热水第三位置时，燃气或太阳能热水器的热水出口单独供应热水，此时由于滞留管道中的冷水已经排如电热水器内胆，因此可以解决燃气或太阳能热水器用水初期需要排空冷水的难题，避免浪费。

工作时，上述热水器水路切换控制模块控制电路实现水路切换的具体控制方法较多，其中典型方式详见实施例。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图2为图1实施例的结构简图。

图3(A)、(B)、(C)、(D)分别为图1实施例中切换阀的第一、第二、第三及第四位置示意图。

图4为本实用新型的控制电路图。

图5为图1实施例一的控制过程框图。

图6为实施例二的控制过程框图。

图7为本实用新型实施例三的结构示意图。

图8为图3实施例的结构简图。

图9为图7实施例三的控制过程框图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的热水器水路切换控制模块如图1和图2所示，包括受控于控制电路的切换阀C。A是作为第一热水器的容积式电热水器，B是作为第二热水器的燃气热水器。切换阀如图3所示，具有四个间隔九十度的接口，即与冷水源连通的第一接口1、与电热水器冷水进口连通的第二接口2、与燃气热水器热水出口连通的第三接口3、与电热水器热水出口连通的第四接口4，并主要具有三个切换位置。当如图3(A)所示处于第一位置时，仅第一接口与第二接口相通，冷水源与电热水器的内胆连通，此时冷水可以补充进入内胆；当如图3(B)所示处于第二位置时，仅第二接口与第三接口相通，燃气热水器的热水出口与电热水器的内胆连通，此时可以将原先管中的残留冷水排入内胆中；当如图3(C)所示切换阀处于第三位置时，仅第三接口与第四接口相通，燃气热水器的热水出口与电热水器热水出口连通，此时燃气热水器可以提供热水使用。此外，切换阀还具有图3(D)所示的第四切换位置，当处于此第四位置时，第三接口3同时与第二接口2和第四接口4相通，燃气热水器的热水出口同时与电热水器热水出口及电热水器的内胆连通，两种热水器同时供应热水。

控制电路参见图4，含有MCU以及一个安置在电热水器热水出口管中的第一温度传感器S1，该第一温度传感器的输出端接MCU(R5F212K4)的相应信号输入端AD1，MCU的控制输出端通过驱动芯片IC2003(ULN2003)接切换阀的受控端——阀电机M。

本实施例的热水器水路切换控制模块在开机后，允许选择单一的电或燃气模式。当选择智能模式后，控制电路实现切换控制的步骤如图5所示，

第一步、首先控制切换阀处于第一位置，判断第一温度传感器监测到的电热水器出水温升RT是否超过预定值3℃，以此判断用户是否开始用水；如是则进行第二步，否则继续监测判断；

第二步、以水温是否停止上升超过1分钟作为预定条件，判断RT是否达到峰值，如是则进行第三步，否则继续判断；

第三步、判断水温RT达到峰值后的下降是否低于许用阈值45℃；如是则进行第四步，否则继续监测判断；

第四步、控制阀电机转动，使切换阀处于第二位置，并保持预定时间3分钟，从而将管中滞留的冷水排入电热水器内胆；

第五步、控制阀电机转动，使切换阀处于第三位置，由燃气热水器单独供水，从而延续热水供应。

实践证明，采用本实施例后，与现有技术相比，具有以下显著进步：

1.电热水器水量不够时能自动切换至燃气热水器作为补充，切换过程平稳可靠

2.很好地解决了燃气热水器的冷水段问题，因为燃气出水管道里的冷水段在第三步时会注入电热水器内胆，而不是直接供用户洗浴；而第四步和第五步，燃气的出水直接供用户洗浴时，冷水段已经全部注入电热水器内胆，到达出水口的已经是热水了。

3、电热水器切换使其与燃气热水器可以相互取长补短，充分发挥各自的优点。一般情况下，电热水器的水量可以满足用户使用的，但是冬天活者洗浴人数较多时该系统可以自动识别电热水器的水量是否够用，并且在不够用的时候可以自动启动燃气热水器进行补充，启动和切换过程平稳，没有冷水段的问题，没有忽冷忽热的问题。如果用户希望使用燃气热水器又希望解决管道冷水段的问题，那么可以使用电热水器的速热模式加热到45℃就可以开始洗浴了，加热等待的过程很短。

4、燃气热水器的冷水段，用户一般会直接排放掉或用其它容器储存起来，本实施例可以达到节水或给用户提供方便的效果。

5、在电热水器供水向燃气热水器供水的切换过程中，可以智能感应燃气热水器的出水温度，如果过高会使出水温度逐渐变化，以提醒用户，防止烫伤。

6、每次用户洗浴完后，可以自动复位，不会影响用户下次洗浴。

实施例二

本实施例的基本结构与实施例一相同，不同之处在于：除了在电热水器热水出口管中设置第一温度传感器S1，测量RT_电之外，还在燃气热水器的出口设置第二温度传感器S2，测量RT_气。

其控制过程如图6所示，开机后，先启动切换阀电机自转，防止其粘连，再判断是否选择了电、气结合的智能模式，如是，则按以下步骤控制热水器水路切换控制模块的切换：

第一步、切换阀处于第一位置，判断第一传感器测得的水温RT_电是否连续上升3℃，以此判定是否开始洗浴；

第二步、以水温是否停止上升超过1分钟作为预定条件，判断RT_电是否达到峰值，如是则进行第三步，否则继续判断；

第三步、判断水温RT_电达到峰值后的下降是否超过许用阈值45℃；如是则进行第四步，否则继续监测判断；

第四步、控制阀电机转动，使切换阀处于第二位置，判断第二温度传感器S2测得的水温RT_气是否高于来自第一温度传感器的RT_电，如否则继续监测判断，如是则使切换阀向第三位置转动预定角度(例如30°)并保持预定时间间隔10秒，检测RT_气的温升免燃气出水温度是否过高烫伤用户；

第五步、判断RT_气是否在预定时间间隔内温升超过预定阈值4°，如是，则控制阀电机以预定长间隔1分钟使切换阀转至第三位置，否则直接使切换阀转至第三位置；最终由燃气热水器单独供水，从而延续热水供应。这样，可以避免因温升过快而烫伤用户。

在以上过程中，切换阀还具有第四位置，当处于第四位置时，第三接口同时与第二接口和第四接口相通，燃气热水器的热水出口同时与电热水器热水出口及电热水器的内胆连通，从而可以实现燃气热水器和电热水器同时供应充足的热水。如检测到洗浴停止或结合功能取消，则清零使切换阀复位。

实施例三

本实施例的热水器水路切换控制模块如图7和图8所示，与实施例一不同的是，第二热水器为太阳能热水器，有关切换阀的连接关系可由实施例一类推，不另赘述。

控制电路参见图4，第一温度传感器S1和第二温度传感器S2分别安置在电热水器和太阳能热水器的热水出口管中。

开机后，当选择节能模式后，控制电路实现切换控制的步骤如图9所示，具体如下：

第一步、首先控制切换阀处于第二位置，判断第一温度传感器监测到的电热水器出水温升T_出是否超过3℃，以此判断用户是否开始用水；如是则进行第二步，否则继续监测判断；

第二步、判断第一温度传感器测得的电热水器出水温度T_出是否大于预定值45℃，如否则控制阀电机转动，使切换阀处于第三位置，由太阳能热水器供应热水；如是则进行第三步；

第三步、控制阀电机转动，使切换阀处于第二位置，使太阳能热水器出水管中滞留的冷水进入电热水器内胆；并通过预定条件判断太阳能热水器出水管中滞留的冷水是否排完——本实施例的判断条件是：太阳能热水器出水管中的温度T太是否连续上升3℃后稳定1分钟以上，或者持续放水1分钟以上，如否则继续监测判断；如是则进行第四步；

第四步、判断第二温度传感器测得的太阳能热水器出水管中的温度T_太是否低于预定值45℃，如否则控制阀电机转动，使切换阀处于第三位置，由太阳能热水器供应热水，直至其水温低于预定阈值40℃后，控制切换阀返回第一位置，由电热水器供应热水；如是则进行第五步；

第五步、控制阀电机转动，使切换阀处于第四位置，由太阳能热水器和电热水器共同供水。

此后，监测出水温度T_出是否在预定理想范围43-47℃，如否则通过进一步调控，使之满足要求。

这样，可以在用户用水后，尽量使用太阳能热水器中的热水，将电热水器的热水作为太阳能水温不足时的补偿，从而在满足水温要求的前提下，最大限度节能。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。例如，根据需要，容积式电热水器的内胆、出水端，以及燃气热水器的出水端也可分别设有温度传感器，各温度传感器的输出端接含有MCU的控制电路的相应信号输入端，分别输出T胆-内胆上部探头处温度、T水-电热水器出水温度、T气-燃气热水器出水温度，从而实现更为精准的控制。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种热水器水路切换控制模块，包括受控于控制电路的切换阀，其特征在于：所述切换阀具有用于与冷水源连通的第一接口、用于与第一热水器冷水进口连通的第二接口、用于与第二热水器热水出口连通的第三接口、用于与第一热水器热水出口连通的第四接口，并至少具有三个切换位置；当所述切换阀处于第一位置时，仅第一接口与第二接口相通；当所述切换阀处于第二位置时，仅第二接口与第三接口相通；当所述切换阀处于第三位置时，仅第三接口与第四接口相通；所述控制电路含有MCU以及至少一个安置在第一热水器热水出口处的第一温度传感器；所述第一温度传感器的输出端接MCU的相应信号输入端，所述MCU的控制输出端接切换阀的受控端。

2.根据权利要求1所述的热水器水路切换控制模块，其特征在于：所述切换阀还具有第四位置，当处于第四位置时，所述第三接口同时与第二接口和第四接口相通。

3.根据权利要求1或2所述的热水器水路切换控制模块，其特征在于：所述第一热水器为容积式电热水器，所述第二热水器为燃气热水器。

4.根据权利要求1或2所述的热水器水路切换控制模块，其特征在于：所述第一热水器为容积式电热水器，所述第二热水器为太阳能热水器。

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