专为智能座便器的水流恒温加热方法及水流恒温加热装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及专为智能座便器的水流恒温加热方法及装置。步骤如下：1）通过水流量传感器测量水流量，并将测量得到的水流量的方波信号，经水流/电阻转换器转换为可变电阻信号，加热驱动系统根据所测量的水流量信号控制加热驱动系统的功率输出；2）水流流经加热驱动系统的功率管散热器，对加热驱动系统的功率管散热器进行水冷散热，水流把功率管所发出的热量带进加热器；3）水流流经电磁感应加热器进行加热，加热后的水流经数字温度传感器进行数据采集，并传输到主控制系统，主控制系统根据数字温度传感器所采集的温度数据以及设定的水温，控制加热驱动系统的驱动功率，将水温恒定在设定的温度；水流量传感器与数字温度传感器共同双级水温控制。
【专利说明】专为智能座便器的水流恒温加热方法及水流恒温加热装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变频电磁感应加热领域，更具体地说，是专为智能座便器的水流 恒温加热方法及水流恒温加热的装置。
【背景技术】
[0002] 现有的带恒温出水设备的智能座便器，基本采用电加热管对水流进行加热，然后 供给使用。储热式的加热设备始终要保持储水箱的水温，耗电大，该过程中电热管始终浸润 水中，电流持续或间歇诱发电热管发热，从而达到水箱储水蓄能的恒温状态。其缺陷是：
[0003] A、对水质要求高，容易导致电热管等加热设备凝结水垢，从而降低热效能。
[0004] B、随着时间推移，水垢呈递增状态，加剧了耗能不断增加和热效率日益降低的剪 刀差。
[0005] 水垢可能产生供水管道的堵塞，影响流畅度。
[0006] C、随着时间推移，电热管等加热设备受损程度日趋加剧，甚至危害自身寿命。该设 备的老化促使腐蚀渗透导致漏电保护功能发生作用，跳闸给使用者带来烦恼，最终后果可 能是漏电产生安全事故。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于扭转原有的技术倾向，提供一种变频控制电路，电磁感应加热， 加热快速、效率高、功耗低、水电分离安全、即开即热节能安全方便、恒温效果好的专为智能 座便器的水流恒温加热装置及水流恒温加热方法。
[0008] 本发明的技术方案如下：
[0009] 专为智能座便器的水流恒温加热方法，步骤如下：
[0010] 1)通过水流量传感器测量水流量，并将测量得到的水流量的方波信号，经水流/ 电阻转换器转换为可变电阻信号，加热驱动系统根据所测量的水流量信号控制加热驱动系 统的功率输出；
[0011] 2)水流流经加热驱动系统的功率管散热器，对加热驱动系统的功率管散热器进行 水冷散热，水流把功率管所发出的热量带进加热器，同时，回收加热驱动系统的功率管散热 器发出的热量；
[0012] 3 )水流流经电磁感应加热器进行加热，加热后的水流经数字温度传感器进行数据 采集，并传输到主控制系统，主控制系统根据数字温度传感器所采集的温度数据以及设定 的水温，控制加热驱动系统的驱动功率，将水温恒定在设定的温度；当数字温度传感器采集 到的水温高于设定的水温时，主控制系统停止输出加热信号；
[0013] 步骤1)中的水流量传感器与步骤3)中的数字温度传感器共同作用，实现双级水 温控制。
[0014] 作为优选，步骤3)中，加热后的水流还经NTC温度传感器将水温转换为电压，通过 电压比较器与设定的水温电压进行比较，如果水温高于设定的电压代表的温度，则加热驱 动系统的模拟开关关闭，停止加热；数字温度传感器与NTC温度传感器共同作用，实现双级 防超温控制。
[0015] 作为优选，步骤1)中，水流进入水流量传感器前，先对水流进行过滤，再对水流进 行机械稳流。
[0016] 作为优选，步骤1)中，水流进入水流量传感器前，对水压进行机械检测，如果水压 低于设定的压力，则锁定加热驱动系统的模拟开关。
[0017] 作为优选，步骤2)中，加热驱动系统采用半桥变频驱动电路方式进行驱动加热。
[0018] 作为优选，水流在电磁感应加热器中进行加热至少循环两遍。
[0019] 专为智能座便器的水流恒温加热装置，包括水流量传感器、电磁感应加热器、数字 温度传感器、加热驱动系统、功率管散热器、温度信号处理器、水流/电阻转换器和主控制 系统，水流量传感器与功率管散热器连接，功率管散热器安装在加热驱动系统下；水流流经 水流量传感器测量水流量，并通过水流/电阻转换器测量得到的水流量信号转换成可变电 阻信号，加热驱动系统根据水流量信号控制加热驱动系统的功率输出；水流从水流量传感 器流出后进入功率管散热器，对加热驱动系统的功率管进行水冷散热，把功率管所发出的 热量带进电磁感应加热器，同时，回收加热驱动系统的功率管发出的热量；加热驱动系统与 电磁感应加热器连接，用于变频驱动电磁感应加热器对水流进行加热；主控制系统与加热 驱动系统连接，用于控制加热驱动系统变频控制电磁感应加热器；数字温度传感器安装在 电磁感应加热器的热水出水口处，并与温度信号处理器相连，温度信号处理器与主控制系 统相连，用于对加热后的水流进行数据采集，经温度信号处理器处理后的信号传输到主控 制系统，主控制系统根据数字温度传感器所采集的温度数据以及设定的水温，进行变频控 制加热驱动系统的驱动功率，将水温恒定在设定的温度；当数字温度传感器采集到的水温 高于设定的水温时，主控制系统停止输出加热信号；水流量传感器与数字温度传感器共同 作用，实现双级水温控制。
[0020] 作为优选，还包括NTC温度传感器、电压比较器；NTC温度传感器设置在电磁感应 加热器的热水出水口处，并与主控制系统相连，用于将水温转换为电压，并通过电压比较器 与设定的电压进行比较；当水温高于设定的电压代表的温度时，加热驱动系统的模拟开关 关闭，停止加热；数字温度传感器与NTC温度传感器共同作用，实现双级防超温控制。
[0021] 作为优选，所述的电磁感应加热器包括壳体、底盖、感应金属片、电磁线盘、线盘骨 架、导磁条，壳体由位于中间位置的横面分为上下两层结构，底盖安装在壳体下层，感应金 属片夹在壳体与底盖之间；壳体上层由下至上依次安装电磁线盘、导磁条、线盘骨架，导磁 条嵌装在线盘骨架的框架内；所述的壳体上设置有总入水口、冷水出水口、冷水入水口、热 水出水口，总入水口与冷水出水口相通，冷水出水口与水流量传感器相连；冷水入水口与功 率管散热器的出水口相连；冷水入水口与热水出水口之间的过水通道绕着壳体的周壁，设 置在壳体的周壁内至少两圈，一部分过水通道围绕在感应金属片以下的壳体的周壁内，另 一部分过水通道围绕在感应金属片以上的壳体的周壁内。
[0022] 作为优选，电磁感应加热器的总入水口依次连接有机械溢流阀、水流电磁阀、过滤 器，机械溢流阀上安装有水压力磁敏开关，水压力磁敏开关与加热驱动系统连接，用于控制 加热驱动系统的模拟开关；当水压低于设定值时，加热驱动系统的模拟开关关闭，当水压等 于设定值时，加热驱动系统的模拟开关打开；水流经过滤器过滤后流至水流电磁阀，水流电 磁阀用于控制水流的开与关；当水流电磁阀打开时，水流流至溢流阀进行稳流。
[0023] 本发明的有益效果如下：
[0024] 本发明利用电磁感应加热器对水流进行加热，水不与电器材直接接触，而是通过 电磁传递，排除了水对电热管等加热设备长期浸润过程和储热耗能过程，实现即开即热，随 心所欲的方便，实用目的。水流周旋在加热器中进行加热，安全性高，对加热设备自身损伤 小，故障率低；且加热快速，利用率高。利用过滤器对水流进行预先的过滤，有效克服什物杂 质造成加热装置的堵塞或故障。机械溢流阀保证进入加热器的水水压稳定，提高恒温效果。 水压力磁敏开关可防止加热器干烧。
[0025] 具体特点和优点是：
[0026] A、效率高，功耗低，利用率高，节能；
[0027] B、水电分离，安全可靠，免除后顾之忧；
[0028] C、剔除对电热管等加热设备的腐蚀过程和损伤，将故障率降至最低限度，没有漏 电保护一跳闸的烦恼；
[0029] D、无需对水质特殊要求和使用条件限制；
[0030] E、对水浊度和水压实行特殊处理，避免水中杂质对供水管道的堵塞、诱发故障；稳 定了水压，提高恒温效果，避免加热器的无因工作；
[0031] F、数字温度传感器与NTC温度传感器共同进行双级水温控制，同时也实现了双级 超温控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1是水流恒温加热装置的结构示意图；
[0033] 图2是电磁感应加热器的结构爆炸图；
[0034] 图3是电磁感应加热器的结构立体图；
[0035] 图4是水流恒温加热装置的水路顺序示意图；
[0036] 图中：1是水流量传感器，2是电磁感应加热器，3是数字温度传感器，4是加热驱动 系统，5是功率管散热器，6是温度信号处理器，电压比较器7是主控制系统，8是电源控制 器，9是过滤器，10是水流电阻转换器，11是水流电磁阀，12是水压力磁敏开关，13是机械 溢流阀，14是NTC温度传感器，15是散热风扇，16是冲洗器，17是底盖，18是感应金属片， 19是壳体，20是电磁线盘，21是线盘骨架，22是导磁条，23是总入水口，24是冷水出水口， 25是冷水入水口，26是热水出水口。
【具体实施方式】
[0037] 以下结合附图及实施方式对本发明进行进一步的详细说明。
[0038] 如图1所示为水流恒温加热装置应用于智能座便器进行恒温冲洗的实施方式。水 流恒温加热装置，包括水流量传感器1、电磁感应加热器2、数字温度传感器3,还包括加热 驱动系统4、水冷式的功率管散热器5、温度信号处理器、电压比较器6、主控制系统7、电源 控制器8、水流/电阻转换器10。
[0039] 水流量传感器1与功率管散热器5连接，功率管散热器5安装在加热驱动系统4 下；水流流经水流量传感器1测量水流量，并通过水流/电阻转换器10、将测量得到的水流 量转换成可变电阻信号，加热驱动系统4根据水流量控制加热驱动系统4的功率输出；对波 动性比较大的水压输入进行快速功率调节控制。水流从水流量传感器1流出后进入功率管 散热器5,对加热驱动系统4的功率管进行水冷散热，同时，回收功率管散发的热量；为了更 好地给电磁线盘20散热，还在加热驱动系统4下加装散热风扇15。
[0040] 加热驱动系统4与电磁感应加热器2连接，用于驱动电磁感应加热器2对水流进 行加热，主控制系统7与加热驱动系统4连接，用于控制加热驱动系统4,进行变频控制电磁 感应加热器2 ;数字温度传感器3安装在电磁感应加热器2的热水出水口 26处，并与温度 信号处理器6相连，温度信号处理器6与主控制系统7相连，用于对加热后的水流进行数据 采集，经温度信号处理器6处理后的信号传输到主控制系统7,主控制系统7根据数字温度 传感器3所采集的温度数据以及设定的水温，控制加热驱动系统4的驱动功率，将水温恒定 在设定的温度。水流量传感器和数字式温度传感器同时对水温设定进行双级控制。当数字 温度传感器3采集到的水温高于设定温度(本实施例中设定温度为40度)时，主控制系统7 停止输出加热信号，实现了双级超温控制。
[0041] 为了对热水起防超温的保护作用，水流恒温加热装置还包括NTC温度传感器14、 电压比较器6。NTC温度传感器14设置在电磁感应加热器2的热水出水口 26处，并与主控 制系统7相连，将水温转换为电压，通过电压比较器6与设定的电压进行比较。当水温高于 设定的电压代表的温度时，加热驱动系统4的模拟开关关闭，停止加热。
[0042] 水流量传感器1与数字温度传感器3共同进行双级水温控制，同时数字温度传感 器3与NTC温度传感器14共同进行双级超温控制。在本实施例中的设定温度，有三个档位 的设定值32度、34度、36度，三档设定温度信号来源是数字温度传感器。当采集到40度水 温就停止输出加热信号。
[0043] 如图2、图3所示，所述的电磁感应加热器2包括壳体19、底盖17、感应金属片18、 电磁线盘20、线盘骨架21、导磁条22。壳体19由位于中间位置的横面分为上下两层结构， 底盖17安装在壳体19下层，感应金属片18夹在壳体19与底盖17之间；壳体19上层由下 至上依次安装电磁线盘20、导磁条22、线盘骨架21，导磁条22嵌装在线盘骨架21的框架 内；所述的壳体19上设置有总入水口 23、冷水出水口 24、冷水入水口 25、热水出水口 26,总 入水口 23与冷水出水口 24相通，冷水出水口 24与水流量传感器1相连；冷水入水口 25与 功率管散热器5的出水口采用200mm长的塑胶管连接，以产生导流和隔电的双重作用；冷水 入水口 25与热水出水口 26之间的过水通道绕着壳体19的周壁，设置在壳体19的周壁内 至少两圈，一部分过水通道围绕在感应金属片18以下的壳体19的周壁内，另一部分过水通 道围绕在感应金属片18以上的壳体19的周壁内。本实施图例中，电磁感应加热器2的电 磁线盘20采用多股漆包线（<2 0. 3X38支)，以利散热；线盘骨架21内嵌装有八个导磁条 22 (如铁氧体磁芯)，增加电感量，有效提高电能转热能的转化效率。
[0044] 如图1所示，电磁感应加热器2的总入水口 23依次连接有机械溢流阀13、水流电 磁阀11、过滤器9,机械溢流阀13上安装有水压力磁敏开关12,水压力磁敏开关12与加热 驱动系统4连接，用于控制加热驱动系统4的模拟开关。当水压低于设定值时，加热驱动系 统4的模拟开关关闭；当水压等于设定值时，加热驱动系统4的模拟开关打开。水流经过滤 器9过滤后流至水流电磁阀11，水流电磁阀11用于控制水流的开与关，当水流电磁阀11打 开时，水流流至机械溢流阀13进行机械稳流。
[0045] 本发明所述的水流恒温加热装置专用于智能座便器，电磁感应加热器2的热水出 水口 26与冲洗器16连接，恒温热水便输送至冲洗器16,即实现恒温冲洗。
[0046] 与上述的水流恒温加热装置对应的是一种水流恒温加热的方法，步骤如下：
[0047] 1)通过水流量传感器1测量水流量，并将测量得到的水流量的方波信号，经水流/ 电阻转换器10、转换为可变电阻信号，加热驱动系统4根据水流量控制加热驱动系统4的功 率输出；
[0048] 2)水流流经加热驱动系统4的功率管散热器5,对加热驱动系统4的功率管进行 水冷散热，水流把功率管所发出的热量带进电磁感应加热器2,同时，回收加热驱动系统4 的功率管发出的热量；
[0049] 3)水流流经电磁感应加热器2进行加热，加热后的水流经数字温度传感器3进行 数据采集后，传输到主控制系统7,主控制系统7根据数字温度传感器3所采集的温度数据 以及设定的水温，控制加热驱动系统4的驱动功率，将水温恒定在设定的温度；
[0050] 步骤1)中的水流量传感器1与步骤3)中的数字温度传感器3共同作用，实现双 级水温控制。
[0051] 步骤1)中，水流进入水流量传感器1前，先对水流进行过滤，再对水流进行机械稳 流。水流进入水流量传感器1前，对水压进行机械检测，如果水压低于设定的压力时，则锁 定加热驱动系统4的模拟开关。
[0052] 步骤2)中，加热驱动系统4采用半桥变频驱动电路方式进行驱动加热，控制功 率稳定，不易损坏元器件。调节功率范围大，功率管发热量低，控制功率准、稳，实现了 250W-2500W的功率调节范围。
[0053] 步骤3)中，加热后的水流还经NTC温度传感器14将水温转换为电压，通过电压比 较器6、与设定的电压进行比较，如果水温高于设定的电压代表的温度，则加热驱动系统4 的模拟开关关闭，停止加热。本实施图例中，如果采集到40度水温时就停止输出加热信号； 数字温度传感器3与NTC温度传感器14共同作用，实现双级防超温控制。
[0054] 水流在电磁感应加热器2中进行加热至少循环两遍，能够达到更有效、更快速地 对水流进行加热。
[0055] 如图4所示，本发明的工作流程如下：
[0056] 1、进水经过滤器9过滤什物，然后进入水流电磁阀11，水流电磁阀11来控制水流 的开和关；
[0057] 2、水流电磁阀11打开时，水流在进入电磁感应加热器2前，通过机械溢流阀13进 行稳流，以促使水温的有效控制；
[0058] 3、在机械溢流阀13体上装有防干烧的水压力磁敏开关12,本实施图例中，当输入 水压低于1. 5公斤的压力时，加热驱动系统4的模拟开关即关闭；
[0059] 4、水流再经过水流量传感器1测量水流量，把水流量转换成数字信号，加热驱动 系统4根据水流量控制加热驱动系统4的功率输出；
[0060] 5、从水流量传感器1流出的水流再经功率管散热器5,起到水冷式的功率管散热 作用，又能把功率管所排出的热量回收，增加效率；
[0061] 6、从散热器5流出的水流再进入电磁感应加热器2,电磁感应加热器2的外壳体 19,采用了耐温的合金塑料，感应金属片18采用不锈钢材料，水流先经过金属片18上部过 水通道周旋一周，再往下部过水通道周旋一周，沿着过水通道从热水出水口 26流出；
[0062] 7、在热水出口处装有两个温度传感器，一个是数字温度传感器3,另一个是高精度 NTC温度传感器14。数字温度传感器3将处理后的信号传输给主控制系统7,再由主控制系 统7演算输出信号给加热驱动系统4 ;根据设定的水温给驱动功率，NTC温度传感器14输出 信号，由电压比较器6、处理，控制加热驱动系统4的模拟开关，起到防超温保护作用。
[〇〇63] 上述实图施例是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发 明的技术实质，对上述实施图例进行变化、变型等都将归属本发明的权利要求的范围内。
【权利要求】
1. 专为智能座便器的水流恒温加热方法，其特征在于，用于对智能座便器的冲洗水进 行恒温加热，步骤如下： 1) 通过水流量传感器测量水流量，并将测量得到的水流量的方波信号，经水流/电阻 转换器转换为可变电阻信号，加热驱动系统根据所测量的水流量信号控制加热驱动系统的 功率输出； 2) 水流流经加热驱动系统的功率管散热器，对加热驱动系统的功率管散热器进行水冷 散热，水流把功率管所发出的热量带进加热器，同时，回收加热驱动系统的功率管散热器发 出的热量； 3) 水流流经电磁感应加热器进行加热，加热后的水流经数字温度传感器进行数据采 集，并传输到主控制系统，主控制系统根据数字温度传感器所采集的温度数据以及设定的 水温，控制加热驱动系统的驱动功率，将水温恒定在设定的温度；当数字温度传感器采集到 的水温高于设定的水温时，主控制系统停止输出加热信号； 步骤1)中的水流量传感器与步骤3)中的数字温度传感器共同作用，实现双级水温控 制。
2. 根据权利要求1所述的专为智能座便器的水流恒温加热方法，其特征在于，步骤3) 中，加热后的水流还经NTC温度传感器将水温转换为电压，通过电压比较器与设定的水温 电压进行比较，如果水温高于设定的电压代表的温度，则加热驱动系统的模拟开关关闭，停 止加热；数字温度传感器与NTC温度传感器共同作用，实现双级防超温控制。
3. 根据权利要求1所述的专为智能座便器的水流恒温加热方法，其特征在于，步骤1) 中，水流进入水流传感器前，先对水流进行过滤，再对水流进行机械稳流。
4. 根据权利要求1所述的专为智能座便器的水流恒温加热方法，其特征在于，步骤1) 中，水流进入水流传感器前，对水压进行机械检测，如果水压低于设定的压力，则锁定加热 驱动系统的模拟开关。
5. 根据权利要求1所述的专为智能座便器的水流恒温加热方法，其特征在于，步骤2) 中，加热驱动系统采用半桥变频驱动电路方式进行驱动加热。
6. 根据权利要求1所述的专为智能座便器的水流恒温加热方法，其特征在于，水流在 电磁感应加热器中进行加热至少循环两遍。
7. 专为智能座便器的水流恒温加热装置，包括水流量传感器、电磁感应加热器、数字温 度传感器，其特征在于，还包括加热驱动系统、功率管散热器、温度信号处理器、水流/电阻 转换器和主控制系统，水流量传感器与功率管散热器连接，功率管散热器安装在加热驱动 系统下；水流流经水流量传感器测量水流量，并通过水流/电阻转换器测量得到的水流量 信号转换成可变电阻信号，加热驱动系统根据水流量信号控制加热驱动系统的功率输出； 水流从水流量传感器流出后进入功率管散热器，对加热驱动系统的功率管进行水冷散热， 把功率管所发出的热量带进电磁感应加热器，同时，回收加热驱动系统的功率管发出的热 量；加热驱动系统与电磁感应加热器连接，用于变频驱动电磁感应加热器对水流进行加热； 主控制系统与加热驱动系统连接，用于控制加热驱动系统变频控制电磁感应加热器；数字 温度传感器安装在电磁感应加热器的热水出水口处，并与温度信号处理器相连，温度信号 处理器与主控制系统相连，用于对加热后的水流进行数据采集，经温度信号处理器处理后 的信号传输到主控制系统，主控制系统根据数字温度传感器所采集的温度数据以及设定的 水温，进行变频控制加热驱动系统的驱动功率，将水温恒定在设定的温度；当数字温度传感 器采集到的水温高于设定的水温时，主控制系统停止输出加热信号；水流量传感器与数字 温度传感器共同作用，实现双级水温控制。
8. 根据权利要求7所述的专为智能座便器的水流恒温加热装置，其特征在于，还包括 NTC温度传感器、电压比较器；NTC温度传感器设置在电磁感应加热器的热水出水口处，并 与主控制系统相连，用于将水温转换为电压，并通过电压比较器与设定的电压进行比较；当 水温高于设定的电压代表的温度时，加热驱动系统的模拟开关关闭，停止加热；数字温度传 感器与NTC温度传感器共同作用，实现双级防超温控制。
9. 根据权利要求7所述的专为智能座便器的水流恒温加热装置，其特征在于，所述的 电磁感应加热器包括壳体、底盖、感应金属片、电磁线盘、线盘骨架、导磁条，壳体由位于中 间位置的横面分为上下两层结构，底盖安装在壳体下层，感应金属片夹在壳体与底盖之间； 壳体上层由下至上依次安装电磁线盘、导磁条、线盘骨架，导磁条嵌装在线盘骨架的框架 内；所述的壳体上设置有总入水口、冷水出水口、冷水入水口、热水出水口，总入水口与冷水 出水口相通，冷水出水口与水流量传感器相连；冷水入水口与功率管散热器的出水口相连； 冷水入水口与热水出水口之间的过水通道绕着壳体的周壁，设置在壳体的周壁内至少两 圈，一部分过水通道围绕在感应金属片以下的壳体的周壁内，另一部分过水通道围绕在感 应金属片以上的壳体的周壁内。
10. 根据权利要求9所述的专为智能座便器的水流恒温加热装置，其特征在于，电磁感 应加热器的总入水口依次连接有机械溢流阀、水流电磁阀、过滤器，机械溢流阀上安装有水 压力磁敏开关，水压力磁敏开关与加热驱动系统连接，用于控制加热驱动系统的模拟开关； 当水压低于设定值时，加热驱动系统的模拟开关关闭，当水压等于设定值时，加热驱动系统 的模拟开关打开；水流经过滤器过滤后流至水流电磁阀，水流电磁阀用于控制水流的开与 关；当水流电磁阀打开时，水流流至溢流阀进行稳流。
【文档编号】F24H9/20GK104101098SQ201310128881
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】王文坦 申请人:王文坦