热水器水路切换控制模块的制作方法

专利名称：热水器水路切换控制模块的制作方法
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。[0008]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 热水器串联一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。
以下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)、⑶、(C)、⑶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Si，该第一温度传感器的输出端接MCU(R5F212K4)的相应信号输入端ADl，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；TC，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°C ；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°C 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
5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Si，测量RT %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RTi是否连续上升 3°C，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 %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超过许用阈值45°C ；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RIn是否高于来自第一温度传感器的RT%，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RIn的温升免燃气出 水温度是否过高烫伤用户；第五步、判断RIn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Sl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Ta是否超过；TC，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Ta是否大于预定值45°C，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
^■止
二少；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°C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Tic是否低于 预定值45°C，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°C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Ta是否在预定理想范围43-47°C，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。
权利要求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。
专利摘要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。
文档编号F24J2/40GK201875908SQ20102056395
公开日2011年6月22日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者徐济安, 朱冬伟, 李志 , 杨一楠, 茹兴鹏, 邵小荣 申请人:艾欧史密斯(中国)热水器有限公司