CN209960773U - 一种热水器及其出水控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热水器及其出水控制系统，所述热水器包括储水箱，冷水供水管，热水供水管，和出水管；所述冷水供水管的一端与冷水水源连接，另一端与所述出水管连接，所述热水供水管一端与所述储水箱连接，另一端与所述出水管连接；所述热水器还包括用于控制所述出水管的出水量的出水调节阀，用于控制所述热水供水管的出水量的热水调节阀和用于控制所述冷水供水管的出水量的冷水调节阀，所述出水调节阀安装在所述出水管上，所述热水调节阀安装在所述热水供水管上，所述冷水调节阀安装在所述冷水供水管上。本实用新型保证热水器使用过程中，热水出水温度可以根据设定水温自动调节。

Description

一种热水器及其出水控制系统

技术领域

本实用新型涉及热水器技术领域，特别涉及一种储水式热水器，及其出水控制系统。

背景技术

现有的空气源热泵热水器或者电热水器一般都是储水式热水器，即空气源热泵的冷凝器或者电热水器的电加热器加热储水箱内的水，使之温度升高到设定的温度，用户使用时再通过混水阀将储水箱内温度相对较高的水与温度相对较低的自来水进行混合来使用。

目前的混水阀不能实现自动且较为精准的水温控制，使用过程中，储水箱内热水逐渐减少，相对温度较低的自来水会补充到储水箱内，这时储水箱内的水温会降低，如果混水阀不进行调整的话，从混水阀放出来的水温度会越来越低，影响使用。现有的热水器结构导致用户在使用过程中需要不断手动调整混水阀的混水比例，以保持水温。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种热水器及其出水控制系统，对现有热水器出水及控制结构进行了改进，为自动控制出水温度提供了硬件基础。

本实用新型实施例提供一种热水器，所述热水器包括储水箱，冷水供水管，热水供水管，和出水管；所述冷水供水管的进水口与冷水水源连接，所述冷水供水管的出水口与所述出水管连接，所述热水供水管的进水口与所述储水箱连接，所述热水供水管的出水口与所述出水管连接；

所述热水器还包括用于控制所述出水管的出水量的出水调节阀，用于控制所述热水供水管的出水量的热水调节阀和用于控制所述冷水供水管的出水量的冷水调节阀，所述出水调节阀安装在所述出水管上，所述热水调节阀安装在所述热水供水管上，所述冷水调节阀安装在所述冷水供水管上；

所述热水器还包括控制模块，热水温度采集器，冷水温度采集器，热水调节阀驱动器，和冷水调节阀驱动器；所述热水温度采集器设置在所述热水供水管的出水口处，所述冷水温度采集器设置在所述冷水供水管的进水口处；所述热水调节阀驱动器一方面与所述热水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述冷水调节阀驱动器一方面与所述冷水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述控制模块用于获取所述热水温度采集器和所述冷水温度采集器采集到的温度值，还用于获取所述出水调节阀、热水调节阀和冷水调节阀的开度值。

本实用新型还提供一种热水器的出水控制系统，所述热水器的出水控制系统包括：用于控制所述热水器的出水管出水量的出水调节阀，用于控制所述热水器的热水供水管出水量的热水调节阀和用于控制所述热水器的冷水供水管出水量的冷水调节阀，所述出水调节阀安装在所述出水管上，所述热水调节阀安装在所述热水供水管上，所述冷水调节阀安装在所述冷水供水管上；

所述热水器的出水控制系统还包括控制模块，热水温度采集器，冷水温度采集器，热水调节阀驱动器，和冷水调节阀驱动器；所述热水温度采集器设置在所述热水供水管的出水口处，所述冷水温度采集器设置在所述冷水供水管的进水口处；所述热水调节阀驱动器一方面与所述热水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述冷水调节阀驱动器一方面与所述冷水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述控制模块用于获取所述热水温度采集器和所述冷水温度采集器采集到的温度值，还用于获取所述出水调节阀、热水调节阀和冷水调节阀的开度值。

本实用新型实施例提供的热水器及其出水控制系统，分别在热水供水管和冷水供水管上安装调节阀，从而可以分别调节热水出水量和冷水出水量，出水管处的出水调节阀仅用于控制出水量大小，而不需要进行冷热混水比例控制。单独、分别对冷热水出水进行控制，较之混水阀控制更为精准。另外，在热水供水管和冷水供水管上分别设置温度采集器，控制模块分别与各个温度采集器，热水调节阀驱动器，冷水调节阀驱动器通信连接，则为控制模块控制热水供水管和冷水供水管的出水量提供了硬件基础。

附图说明

图1为本实用新型的一种热水器的结构示意图；

图2为图1的热水器的电器连接图。

附图标号说明：

热水器100；储水箱20；冷水供水管8；热水循环供水管7；热水循环回水管6；出水管9；出水调节阀1；电磁阀2；热水调节阀3；冷水调节阀4；循环水泵10；热水温度采集器11；冷水温度采集器12；控制模块5。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

请参阅图1，本实用新型公开了一种热水器100，其可以是空气热源泵热水器，也可以是电热水器，还可以是其他热源形式的储水式热水器。

所述热水器100包括储水箱20，冷水供水管8，热水供水管7，热水回水管6，和出水管9；所述冷水供水管8的进水口与冷水水源(例如自来水)连接，冷水供水管8的一个出水口与出水管9连接，另一个出水口与储水箱20连接；热水供水管7的进水口与储水箱20连接，热水供水管7的出水口与出水管9连接；热水回水管6的出水口与储水箱20连接，进水口与出水管9连接。进一步地，所述热水器100还包括用于调节出水管流量的出水调节阀1、用于控制热水循环导通的电磁阀2、用于调节热水出水流量的热水调节阀3和用于调节冷水出水流量的冷水调节阀4，所述出水调节阀1安装在所述出水管9上，所述电磁阀2安装在所述热水回水管6上，所述热水调节阀3安装在所述热水循环供水管7上，所述冷水调节阀4安装在所述冷水供水管8上，其中，所述热水循环回水管6上的电磁阀2可以为四通阀。本实施方式中，所述出水调节阀1为电动调节阀。

所述热水循环供水管7上设置循环水泵10。

应当指出的是，在图1所示的结构中，出水管与冷水供水管、热水供水管、热水回水管通过四通接头连接，因此，热水回水管的进水口与热水供水管的出水口连接，即与出水管连接。

请参见图2，所述热水器100还包括控制模块5，所述控制模块5分别与所述出水调节阀1通信连接，读取其开度值，可选的，还分别与电磁阀2、热水调节阀3和冷水调节阀4电器通信连接，以读取开度值。

其中，所述热水循环供水管7出口处设置热水温度采集器11，所述冷水供水管8的进口处设置冷水温度采集器12，所述热水温度采集器11和冷水温度采集器12用于采集流经所述热水循环供水管7和冷水供水管8的水温度。所述热水温度采集器11和所述冷水温度采集器12与所述控制模块5通信连接，以便将采集到的水温值发送给控制模块5；

所述热水器还包热水调节阀驱动器和冷水调节阀驱动器(图中未示出)；所述热水调节阀驱动器一方面与所述热水调节阀连接，另一方面与所述控制模块5通信连接，根据控制模块5发出的控制指令调整热水调节阀的开度；所述冷水调节阀驱动器一方面与所述冷水调节阀连接，另一方面与所述控制模块5通信连接，根据控制模块5发出的控制指令调整冷水调节阀的开度。

本实用新型实施例中，驱动各个电磁阀的驱动器可以但不仅限于为步进电机，或其他电动执行机构。

所述循环水泵10既可以保持运转，使热水回水管6和热水供水管7内的温度与储水箱内的水温相同。也可以平时关闭，在用户设定了目标温度值之后，出水调节阀1关闭状态下，控制模块6控制循环水泵10打开、并控制电磁阀4处于热循环导通状态(即使得热水进水管、热水回水管之间导通)，当热水温度采集器11采集的温度高于设定的目标温度值时，再关闭电磁阀2及循环水泵10。

应当指出的是，在图1及图2所示的热水器及其电气连接结构中，出水调节阀1为电动阀，其与控制模块5通信连接，以便将其开度值发送给控制模块，出水调节阀1通过出水调节阀驱动器(图中未示出)驱动控制其开度；相应的，热水器将不再设置有出水水龙头，而是通过控制面板或遥控等方式接收用户设定的出水量以及开始工作的指令，根据开始工作的指令，按照用户设定的出水量指示出水调节阀驱动器控制出水调节阀1调节其开度。另一种可能的实现结构中，出水调节阀1为电动阀，热水器仍然设置出水水龙头，用户通过出水水龙头控制出水量调节阀1的开度，出水量调节阀1将其开度值发送给控制模块5。又一种可能的实现结构中，出水调节阀1不一定为电动阀，可通过其他传感器来检测其开度或流量。

传统热水器，在用户打开出水调节阀1开始使用时，由于热水供水管7内的水已经因一段时间没使用而变冷，这部分水被排走浪费。本申请设置了热水回水管6以及循环水泵，保证了可以通过循环水泵10将储水箱20内的热水经由热水供水管7推至热水回水管6，如此在热水供水管7中的部分冷水即被推至储水箱20进行加热，保证了热水供水管7内的水为热水，用户可以直接使用热水，避免开始的冷水被浪费。

另外，分别在热水供水管和冷水供水管上安装调节阀，从而可以分别调节热水出水量和冷水出水量，出水管处的出水调节阀仅用于控制出水量大小，而不需要进行冷热混水比例控制。单独、分别对冷热水出水进行控制，较之混水阀控制更为精准。另外，在热水供水管和冷水供水管上分别设置温度采集器，控制模块分别与各个温度采集器，热水调节阀驱动器，冷水调节阀驱动器通信连接，则为控制模块控制热水供水管和冷水供水管的出水量提供了硬件基础。

本实用新型还提供一种热水器的出水控制系统，参见图2，包括：用于控制所述热水器的出水管出水量的出水调节阀，用于控制所述热水器的热水供水管出水量的热水调节阀和用于控制所述热水器的冷水供水管出水量的冷水调节阀，所述出水调节阀安装在所述出水管上，所述热水调节阀安装在所述热水供水管上，所述冷水调节阀安装在所述冷水供水管上；

所述热水器的出水控制系统还包括控制模块，热水温度采集器，冷水温度采集器，热水调节阀驱动器，和冷水调节阀驱动器；所述热水温度采集器设置在所述热水供水管的出水口处，所述冷水温度采集器设置在所述冷水供水管的进水口处；所述热水调节阀驱动器一方面与所述热水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述冷水调节阀驱动器一方面与所述冷水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述控制模块用于获取所述热水温度采集器和所述冷水温度采集器采集到的温度值，还用于获取所述出水调节阀、热水调节阀和冷水调节阀的开度值。

该系统的具体结构、连接关系可以参照上述实施例的描述，此处不再赘述。

下面说明所述热水器100的工作流程：首先，用户可以根据需要设置目标温度T和出水量，可以在热水器100的控制模块每次启动后提示用户设置目标温度T和出水量，也可以在热水器100首次工作时提示用户设置目标温度T和出水量，也允许用户随时设置/调整目标温度T和出水量，本实施方式不对目标温度T和出水量的具体设定方式做限定。可以在热水器100上设置控制面板，用户通过控制面板设置温度及出水量；也可以采用遥控方式设置目标温度及出水量，例如遥控器，或通过智能手机控制等等。

使用时，用户通过控制面板或遥控等方式发出开始工作的指令，控制模块接收到该指令后，根据用户设定的出水量开启出水调节阀1，由此决定了总流量Q1的大小；控制模块读取出水调节阀1的开度L1，并根据出水调节阀1的开度与流量的函数关系确定出水调节阀1的流量Q1；获取出水管9的流量。

采集热水循环供水管的温度和冷水供水管的温度,控制模块通过热水温度采集器11和冷水温度采集器12读取T1和T2，并根据Q1＝Q3+Q4，Q3(T-T1)＝Q4(T2-T)确定热水出水流量Q3和冷水出水流量Q4；控制模块根据热水调节阀3的开度与流量的函数关系确定热水调节阀3的开度L3，根据冷水调节阀4的开度与流量的函数关系确定冷水调节阀4的开度L4，从而驱动对应的步进电机调整相应的阀门开度。根据出水管9的流量及热水循环供水管7和冷水供水管8的流量分配，控制热水循环供水管7的流量和冷水供水管8的流量，使出水管9的出水温度保持在目标温度T。

控制模块按照预定的频率或者在满足设定的触发条件后读取热水温度采集器11和冷水温度采集器12的取值，并据此调整热水调节阀3和/或冷水调节阀4的开度。其中，该频率可以是固定的频率，也可以是可变频率，例如频率随着出水时间的增加而增加。其中，触发条件可以根据应用需要设定，例如，间隔一定时间即读取T1和T2的温度值。也可以按照固定的频率读取温度传感器的取值，但在温度变化达到设定阈值才调整阀门的开度。其中，优选地，同时调整热水调节阀3和冷水调节阀4，可选的，每次也可以仅调节其中一个阀门。

当T1下降到目标温度T时，控制冷水调节阀4关闭。进一步地，还可以在T1下降到一定阈值(例如下降到目标温度)，控制储水箱20对储水罐中的水加热；进一步地，还可以在T1下降到一定阈值(例如下降到目标温度)，停止供水和/或向用户发出告警提示。

当T2温度达到目标温度T时，控制热水调节阀3关闭。

当用户手动调整了出水调节阀1的开度，根据公式Q1＝Q3+Q4，热水调节阀3和冷水调节阀4以等比例调节Q3和Q4，使得流量再度满足公式Q1＝Q3+Q4。

根据上述处理过程驱动热水调节阀3和冷水调节阀4的开度时，首先需要判断目标开度是否超过开度范围。

若是因为用户手动调整了所述出水调节阀1的开度从而需要调节热水调节阀3和冷水调节阀4的开度，而热水调节阀3和/或冷水调节阀4的目标开度超过了其开度范围，则将阀门调节到极限开度，并满足公式Q1＝Q3+Q4；

若是因为温度变化从而需要调节热水调节阀3和/或冷水调节阀4的开度，而热水调节阀3和/或冷水调节阀4的目标开度超过了其开度范围，可首先尝试调节另一阀门开度，也可直接将阀门调节到极限开度，并满足公式Q1＝Q3+Q4。

可以理解地，所述步进电机，可以有开机零位置校验。

可以理解地，本方案中，目标温度T可以是恒定温度，也可以是变化温度，例如变化温度可以为温度曲线。

本申请通过设置热水循环回水管6可以保证用户刚开始使用热水器100时，位于热水循环供水管7内的部分冷水不被浪费，同时根据出水调节阀1的开度，及时控制热水调节阀3和/或冷水调节阀4的开度，保证Q1＝Q3+Q4，从而使得用于在使用过程中，热水出水温度可以根据设定水温出水，并且始终自动保持恒定。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特性进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种热水器，所述热水器包括储水箱，冷水供水管，热水供水管，和出水管；所述冷水供水管的进水口与冷水水源连接，所述冷水供水管的出水口与所述出水管连接，所述热水供水管的进水口与所述储水箱连接，所述热水供水管的出水口与所述出水管连接，其特征在于：

所述热水器还包括用于控制所述出水管的出水量的出水调节阀，用于控制所述热水供水管的出水量的热水调节阀和用于控制所述冷水供水管的出水量的冷水调节阀，所述出水调节阀安装在所述出水管上，所述热水调节阀安装在所述热水供水管上，所述冷水调节阀安装在所述冷水供水管上；

所述热水器还包括控制模块，热水温度采集器，冷水温度采集器，热水调节阀驱动器，和冷水调节阀驱动器；所述热水温度采集器设置在所述热水供水管的出水口处，所述冷水温度采集器设置在所述冷水供水管的进水口处；所述热水调节阀驱动器一方面与所述热水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述冷水调节阀驱动器一方面与所述冷水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述控制模块用于获取所述热水温度采集器和所述冷水温度采集器采集到的温度值，还用于获取所述出水调节阀、热水调节阀和冷水调节阀的开度值。

2.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：所述出水调节阀、热水调节阀和冷水调节阀均为电动阀，且均与所述控制模块通信连接。

3.根据权利要求2所述的热水器，其特征在于，所述热水器还包括出水调节阀驱动器，所述出水调节阀驱动器一方面与所述出水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的热水器，其特征在于：所述热水器还包括热水回水管、循环水泵和电磁阀；所述热水回水管的进水口与所述热水供水管的出水口连接，所述热水回水管的出水口与所述储水箱连接，所述循环水泵安装在所述热水供水管上，所述电磁阀安装在所述热水回水管上。

5.一种热水器的出水控制系统，其特征在于，包括：

用于控制所述热水器的出水管出水量的出水调节阀，用于控制所述热水器的热水供水管出水量的热水调节阀和用于控制所述热水器的冷水供水管出水量的冷水调节阀，所述出水调节阀安装在所述出水管上，所述热水调节阀安装在所述热水供水管上，所述冷水调节阀安装在所述冷水供水管上；

还包括控制模块，热水温度采集器，冷水温度采集器，热水调节阀驱动器，和冷水调节阀驱动器；所述热水温度采集器设置在所述热水供水管的出水口处，所述冷水温度采集器设置在所述冷水供水管的进水口处；所述热水调节阀驱动器一方面与所述热水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述冷水调节阀驱动器一方面与所述冷水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接；所述控制模块用于获取所述热水温度采集器和所述冷水温度采集器采集到的温度值，还用于获取所述出水调节阀、热水调节阀和冷水调节阀的开度值。

6.根据权利要求5所述的热水器的出水控制系统，其特征在于：所述出水调节阀、热水调节阀和冷水调节阀均为电动阀，且均与所述控制模块通信连接。

7.根据权利要求6所述的热水器的出水控制系统，其特征在于，所述系统还包括出水调节阀驱动器，所述出水调节阀驱动器一方面与所述出水调节阀连接，另一方面与所述控制模块连接。

8.根据权利要求5～7任一项所述的热水器的出水控制系统，其特征在于：所述系统还包括循环水泵和电磁阀；所述循环水泵安装在所述热水器的热水供水管上，所述电磁阀安装在所述热水器的热水回水管上。

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