一种电子座便器的敞开式储热水箱的控制方法及控制系统与流程

本发明涉及一种电子座便器的敞开式储热水箱的控制方法及控制系统。

背景技术

现如今电子座便器越来越被用户所接受，其将自来水加热后对人体部位进行冲洗，相关技术中电子座便器对冲洗水的加热方式有多种多样，主要包括即热式加热方式和储热式加热方式，通常都是在水箱中设置加热装置，水箱基本上都是封闭式，水箱的进水与出水相连通，这样，出水水压受进水水压变化影响很大，从而影响用户的使用体验。

为了解决上述问题，现有技术中有采用敞开式水箱以将水箱的进水和出水进行隔离，利用抽水泵将水箱中加热后的水抽出用于冲洗人体部位，从而解决了进水水压波动带来的影响。

但是，敞开式水箱目前存在的问题是：水箱中的水不足时无法及时得到补充，水箱中的水多的时候又会溢出。这样往往会损坏水箱中的加热装置，导致加热装置使用寿命较短，也会使水温波动加剧，影响用户体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种电子座便器的敞开式储热水箱的控制方法及控制系统，其能够有效地对电子座便器的敞开式储热水箱中的水位进行控制，从而延长加热装置的使用寿命，并且大大减小水箱中的水温波动，改善了用户的使用体验。

根据本发明的一个方面，提供一种电子座便器的敞开式储热水箱的控制方法，其利用进水阀控制水箱的进水，利用抽水泵抽出水箱中的水，利用液位传感器检测水箱中的水位，利用加热装置对水箱中的水进行加热；

当液位传感器检测到水箱中的水位上升到满水水位l1时，主控板控制进水阀关闭以停止向水箱注水；

当液位传感器检测到水箱中的水位下降到补水水位l2时，主控板控制进水阀开启以向水箱注水；

当液位传感器检测到水箱中的水位下降到缺水水位l3时，主控板控制抽水泵停止抽走水箱中的水；

当液位传感器检测到水箱中的水位下降到无水水位l4时，主控板控制加热装置停止加热；

其中，设定的所述满水水位l1、所述补水水位l2、所述缺水水位l3和所述无水水位l4在水箱上的位置依次由高到低。

进一步的，在液位传感器检测到水箱中的水位下降到补水水位l2时，主控板控制进水阀开启以向水箱注水之后，还包括以下步骤：

s1、当水箱的进水流量q1大于水箱的出水流量q2时，水箱水位上升到满水水位l1，主控板控制进水阀关闭；抽水泵持续抽水使得水箱水位下降到补水水位l2或缺水水位l3时，主控板控制进水阀开启直到水箱水位再次上升到满水水位l1，如此进行循环控制，直到冲洗结束，主控板控制抽水泵关闭；抽水泵关闭后，若水箱水位低于补水水位l2，主控板控制进水阀开启直到水箱水位上升到满水水位l1，若水箱水位高于或等于补水水位l2，主控板控制进水阀关闭；

s2、当水箱的进水流量q1小于水箱的出水流量q2时，水箱水位下降到缺水水位l3或缺水水位l3以下时主控板控制抽水泵关闭，直到水箱水位上升到满水水位l1时控制进水阀关闭。

进一步的，在步骤s1中，

当水箱的进水流量q1与水箱的出水流量q2的差值△q大于预设值时，抽水泵持续抽水使得水箱水位下降到缺水水位l3时，主控板控制进水阀开启直到水箱水位上升到满水水位l1；

当水箱的进水流量q1与水箱的出水流量q2的差值△q小于预设值时，抽水泵持续抽水使得水箱水位下降到补水水位l2时，主控板控制进水阀开启直到水箱水位上升到满水水位l1。

进一步的，在步骤s2中，抽水泵关闭后，在时间段△t1内，水箱水位无明显变化，则发出异常报警。

进一步的，主控板根据液位传感器的检测结果获取水箱水位由满水水位l1下降到补水水位l2所用的时间△t2；

q2=（v1-v2）/△t2

其中，v1为水箱处于满水水位l1时的水的容积；

v2为水箱处于补水水位l2时的水的容积；

在步骤s1中，主控板根据液位传感器的检测结果获取水箱水位由补水水位l2上升到满水水位l1所用的时间△t3；

q1=（v1-v2）/△t3+q2；

在步骤s2中，主控板根据液位传感器的检测结果获取水箱水位由补水水位l2下降到缺水水位l3所用的时间△t4；

q1=q2-（v2-v3）/△t4

其中，v2为水箱处于补水水位l2时的水的容积；

v3为水箱处于缺水水位l3的时水的容积。

进一步的，初始状态下，水箱的水位处于补水水位l2之上，抽水泵未开启，加热装置在预设功率下控制水箱中的水处于保温状态，此时水箱中的水温为保温温度t1；

当抽水泵开启时，加热装置开启使得水箱中的水温由t1加热到目标温度t2，主控板根据所述预设功率和出水流量q2调节加热装置的加热功率；

当液位传感器检测到水箱中的水位下降，主控板根据得到的水箱中水量的减小量对应减小加热装置的加热功率；

当水箱的出水温度达到预设的上限值时，主控板控制进水阀开启。

进一步的，将水箱的内腔分隔为相连通的混合腔和加热腔，将加热装置放置在加热腔中，进水阀的水加入混合腔，水流经过混合腔和加热腔之间的连通口进入加热腔中，进水阀流入水箱中的水在满水水位l1的上方落入水箱中。

进一步的，液位传感器采用电容式液位传感器或采用反射式超声波液位传感器。

根据本发明的另一个方面，提供一种电子座便器的敞开式储热水箱的控制系统，包括：

水箱，用于储存水；

进水阀，用于控制水箱的进水；

抽水泵，用于抽出水箱中的水以对人体的部位进行清洗；

液位传感器，用于检测水箱中的水位是否处于设定的满水水位l1、补水水位l2、缺水水位l3或无水水位l4，所述满水水位l1、补水水位l2、缺水水位l3和无水水位l4在水箱上的位置依次由高到低设定；

加热装置，设置在水箱中，用于对水箱中的水进行加热；

主控板，用于根据所述液位传感器的检测结果控制所述进水阀、抽水泵和加热装置的运行；

其中，当所述液位传感器检测到水箱中的水位上升到所述满水水位l1时，所述主控板控制所述进水阀关闭以停止向所述水箱注水；

当所述液位传感器检测到水箱中的水位下降到所述补水水位l2时，所述主控板控制所述进水阀开启以向所述水箱注水；

当所述液位传感器检测到所述水箱中的水位下降到所述缺水水位l3时，所述主控板控制所述抽水泵停止抽出所述水箱中的水。

当液位传感器检测到水箱中的水位下降到无水水位l4时，主控板控制加热装置停止加热。

进一步的，所述主控板根据液位传感器检测到的水位变化获取水箱的出水流量和进水流量，并结合获取到的水箱中水的温度和水箱内的水量以控制所述加热装置的加热功率。

进一步的，所述水箱的内腔分隔为相连通的混合腔和加热腔，所述加热装置放置在所述加热腔中，所述进水阀的水加入所述混合腔，水流经过混合腔和加热腔之间的连通口进入所述加热腔；所述进水阀的进水位置在所述满水水位l1的上方；所述液位传感器采用电容式液位传感器或采用反射式超声波液位传感器。

本发明的有益效果为：本发明通过液位传感器检测水箱中的水位，当液位传感器检测到水箱中的水位上升到满水水位l1时，主控板控制进水阀关闭以停止向水箱注水；当液位传感器检测到水箱中的水位下降到补水水位l2时，主控板控制进水阀开启以向水箱注水；当液位传感器检测到水箱中的水位下降到缺水水位l3时，主控板控制抽水泵停止抽走水箱中的水；当液位传感器检测到水箱中的水位下降到无水水位l4时，主控板控制加热装置停止加热；从而使得水箱中的不会因为过多而溢出，也不会因为过少而导致加热装置损坏，进而延长加热装置的使用寿命，并且大大减小水箱中的水温波动，改善了用户的使用体验。

本发明还通过水位变化的时间计算获取进、出水的流量值，根据进、出水的状态来切换加热算法，调整加热功率，从而进一步减小出水温度的波动。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明电子座便器的敞开式储热水箱的控制方法的流程图；

图2为根据本发明电子座便器的敞开式储热水箱的控制系统的结构示意图。

图中：

10-水箱；11-混合腔；12-加热腔；13-溢流口；14-连通口；20-进水阀；21-进水管；22-进水位置；30-抽水泵；40-液位传感器；50-加热装置。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本公开使用的所有术语（包括技术术语或者科学术语）与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

请查阅图1，图1示出了本发明一个实施例的一种电子座便器的敞开式储热水箱的控制系统，其包括水箱10、进水阀20、抽水泵30、液位传感器40、加热装置50和主控板（未图示）。

水箱10是用于储存水的敞开式水箱，这里的敞开式水箱是指水箱10的进水口和出水口不直接连通，进水口流入水箱10中的水不直接从出水口流出，而是通过抽水泵30等设备抽出的水箱。水箱10的侧壁的上部设有溢流口13，若水箱中的水满到溢流口13，则从溢流口13流至外界。

进水阀20用于控制水箱10的进水，优选是电磁阀，进水阀20通过进水管21接通水箱10，进水管21的出水口位于水箱10的顶部，进水管21上还设有进水温度传感器，用于检测水箱10的进水温度。

抽水泵30用于抽出水箱10中的水以对人体的部位进行清洗。

液位传感器40用于检测水箱中的水位是否处于设定的满水水位l1、补水水位l2、缺水水位l3或无水水位l4，所述满水水位l1、补水水位l2和缺水水位l3和无水水位l4在水箱10上的位置依次由高到低设定。

所述液位传感器40可以采用电容式液位传感器或采用反射式超声波液位传感器等，不同类型的液位传感器40根据实现的方法不同，其在水箱10上的安装位置也不同，电容式的液位传感器40安装在水箱10的侧边（如图1所示），反射式距离检测的液位传感器40可以选择安装在水箱顶部，其通过检测水箱中水的液面与液位传感器40之间的距离来检测水箱的水位。本实施例具体采用容式液位传感器。

加热装置50设置在水箱10中，用于对水箱10中的水进行加热。

主控板用于根据所述液位传感器40的检测结果控制所述进水阀20、抽水泵30和加热装置50的运行。

其中，当所述液位传感器40检测到水箱10中的水位上升到所述满水水位l1时，所述主控板控制所述进水阀20关闭以停止向所述水箱10注水；

当所述液位传感器40检测到水箱10中的水位下降到所述补水水位l2时，所述主控板控制所述进水阀20开启以向所述水箱10注水；

当所述液位传感器40检测到所述水箱10中的水位下降到所述缺水水位l3时，所述主控板控制所述抽水泵30停止抽出所述水箱10中的水；

当所述液位传感器40检测到所述水箱10中的水位下降到所述无水水位l4时，所述主控板控制所述加热装置50停止加热。

本实施例中，所述水箱10的内腔分隔为相连通的混合腔11和加热腔12，所述加热装置50放置在所述加热腔12中，所述进水阀20的水加入所述混合腔11，水流经过混合腔11和加热腔12之间的连通口14进入所述加热腔12。

所述进水阀20的进水位置22在所述满水水位l1的上方，也即，使进水阀20流入水箱10中的水在满水水位l1的上方落入水箱10中，这样，水箱10中的水便不会倒流至进水阀20，进而倒流至供水管，无需额外设置防虹吸装置就能符合行业中防虹吸的要求。

本实施例中，所述主控板根据液位传感器40检测到的水位变化获取水箱10的出水流量q2和进水流量q1，并结合获取到的水箱中水的温度和水箱中的水量以控制所述加热装置50的加热功率。

其中，出水流量q2可以采用以下方式获得：

主控板根据液位传感器40的检测结果获取水箱水位由满水水位l1下降到补水水位l2所用的时间△t2；

q2=（v1-v2）/△t2

其中，v1为水箱处于满水水位l1时的水的容积；

v2为水箱处于补水水位l2时的水的容积；

进水流量q1可以采用以下方式获得：

当进水流量q1大于出水流量时q2，主控板根据液位传感器40的检测结果获取水箱水位由补水水位l2上升到满水水位l1所用的时间△t3；

q1=（v1-v2）/△t3+q2；

当进水流量q1小于出水流量q2时，主控板根据液位传感器40的检测结果获取水箱水位由补水水位l2下降到缺水水位l3所用的时间△t4；

q1=q2-（v2-v3）/△t4

其中，v2为水箱处于补水水位l2时的水的容积；

v3为水箱处于缺水水位l3的时水的容积。

同时，本发明也提出了一种基于上述的电子座便器的敞开式储热水箱的控制系统的控制方法，其利用进水阀20控制水箱10的进水，利用抽水泵30抽出水箱10中的水，利用液位传感器40检测水箱10中的水位，利用加热装置50对水箱10中的水进行加热；

当液位传感器40检测到水箱10中的水位上升到满水水位l1时，主控板控制进水阀20关闭以停止向水箱10注水；

当液位传感器40检测到水箱10中的水位下降到补水水位l2时，主控板控制进水阀20开启以向水箱10注水；

当液位传感器40检测到水箱10中的水位下降到缺水水位l3时，主控板控制抽水泵30停止抽走水箱10中的水；

当液位传感器40检测到水箱10中的水位下降到无水水位l4时，主控板控制加热装置50停止加热；

其中，设定的所述满水水位l1、所述补水水位l2、所述缺水水位l3和无水水位l4在水箱10上的位置依次由高到低。

进一步的，在液位传感器40检测到水箱10中的水位下降到补水水位l2时，主控板控制进水阀20开启以向水箱10注水之后，还包括以下步骤：

s1、当水箱10的进水流量q1大于水箱10的出水流量q2时，水箱10水位上升到满水水位l1，主控板控制进水阀20关闭；抽水泵30持续抽水使得水箱10水位下降到补水水位l2或缺水水位l3时，主控板控制进水阀20开启直到水箱水位再次上升到满水水位l1，如此进行循环控制，直到冲洗结束，主控板控制抽水泵30关闭；抽水泵30关闭后，若水箱水位低于补水水位l2，主控板控制进水阀20开启直到水箱水位上升到满水水位l1，若水箱水位高于或等于补水水位l2，主控板控制进水阀20关闭；

s2、当水箱10的进水流量q1小于水箱10的出水流量q2时，水箱水位下降到缺水水位l3或缺水水位l3以下时主控板控制抽水泵30关闭，直到水箱水位上升到满水水位l1时控制进水阀20关闭。

进一步的，在步骤s1中，

当水箱10的进水流量q1与水箱10的出水流量q2的差值△q大于预设值时，抽水泵30持续抽水使得水箱水位下降到缺水水位l3时，主控板控制进水阀20开启直到水箱水位上升到满水水位l1；

当水箱10的进水流量q1与水箱10的出水流量q2的差值△q小于预设值时，抽水泵30持续抽水使得水箱水位下降到补水水位l2时，主控板控制进水阀20开启直到水箱水位上升到满水水位l1。

也即，当进水流量q1与出水流量q2的差值△q大于预设值时，说明水箱10的进水较快，此时，选择水箱水位下降到缺水水位l3时再开启进水阀20，避免水箱10中的水位很快又上升到满水水位l1，进水阀20又被关闭，从而导致进水阀20开关频繁，不利于进水阀20的使用寿命。而当进水流量q1与出水流量q2的差值△q小于预设值时，说明水箱10的进水较慢，此时，选择水箱水位下降到补水水位l2时就开启进水阀20，避免出水太快导致水箱中的水位被抽干而损坏加热装置50。

本实施例中，在步骤s2中，抽水泵30关闭后，在时间段△t1内，水箱水位无明显变化，则发出异常报警，异常报警可以通过灯光闪烁，或者发出提示声音等实现。

基于上述的方法，图2的流程图中，绘示出了本实施例主控板根据液位传感器40的检测结果对水箱水位的控制流程图。

初始状态下，水箱10的水位处于补水水位l2之上，抽水泵30未开启，加热装置50在预设功率下控制水箱10中的水处于保温状态，此时水箱10中的水温为保温温度t1；

当抽水泵30开启时，加热装置50开启使得水箱10中的水温由t1加热到目标温度t2，主控板根据所述预设功率和出水流量q2调节加热装置50的加热功率；

其中，出水流量q2可以采用以下方式获得：

主控板根据液位传感器40的检测结果获取水箱水位由满水水位l1下降到补水水位l2所用的时间△t2；

出水流量q2=（v1-v2）/△t2

其中，v1为水箱处于满水水位l1时的水的容积；

v2为水箱处于补水水位l2时的水的容积；

进水流量q1可以采用以下方式获得：

在步骤s1中，主控板根据液位传感器40的检测结果获取水箱水位由补水水位l2上升到满水水位l1所用的时间△t3；

q1=（v1-v2）/△t3+q2；

在步骤s2中，主控板根据液位传感器40的检测结果获取水箱水位由补水水位l2下降到缺水水位l3所用的时间△t4；

q1=q2-（v2-v3）/△t4

其中，v2为水箱处于补水水位l2时的水的容积；

v3为水箱处于缺水水位l3的时水的容积。

当抽水泵30开启，进水阀20关闭的情况下：

q加热装置=c*k*q2*（t2-t1）=q出水

其中，q加热装置为加热装置50提供的热量；

c为水的比热容常数；

q2为出水流量；

k为水的质量与流量的比例系数；

t2为目标温度；

t1为保温温度；

此时，加热装置提供的能量q加热装置，一部分供出水吸收热量，另一部分供给水箱10内的水使得水箱10内剩余的水的温度逐渐提高。出水吸收的热量q出水减小，加热装置的提供的热量q加热装置也相应减小，由于加热装置的热传递较为滞后，因此需要提前停止加热防止水箱10内的剩余水温超高；

当抽水泵30开启，进水阀20也开启的情况下：

q加热装置=c*k*q2*（t2-t3）+c*k*q1*（t2-t4）=q出水+q进水

其中，q加热装置为加热装置50提供的热量；

c为水的比热容常数；

q2为出水流量；

k为水的质量与流量的比例系数；

t2为目标温度；

t3为出水温度；

t4为水箱当前的水温度。

此时，加热装置提供的能量q加热装置还需要将进水的水温提高到水箱10当前的水温度t4，使得水箱10内水温基本保持不变，若加热装置提供的热量小于进水所需要吸收的热量（q加热装置<q进水），进水吸收加热装置的热量后温度达不到水箱10当前的水温度t4，水箱10内温度下降，在加热装置的加热功率不变的情况下，t2数值则下降，水箱中水温下降的幅度可由进水需要的热量及吸收到的热量的差值得到。

主控板根据上述算法，可以在加热装置50预设功率的基础上对加热装置50的加热功率进行调整，从而使得水箱10的出水温度更稳定可靠。

当液位传感器40检测到水箱10中的水位下降，主控板根据得到的水箱10中水量的减小量对应减小加热装置50的加热功率。

当水箱10的出水温度达到预设的上限值时，主控板控制进水阀20开启，从而降低出水温度，确保出水温度在预设范围内，避免烫伤人体。其中，出水温度由设置在水箱中的出水温度传感器检测获得，出水温度传感器将检测到的水温值发送给主控板。

可选的，在步骤s2中，水箱水位下降到缺水水位l3以下的无水水位l4时，主控板控制抽水泵30关闭，并控制加热装置50关闭。

为了减小水箱中的水的温度变化，将水箱10的内腔分隔为相连通的混合腔11和加热腔12，将加热装置50放置在加热腔12中，进水阀20的水加入混合腔11，水流经过混合腔11和加热腔12之间的连通口14进入加热腔12中，这样设计能够使得进入水箱10中的水与水箱10中的水进行充分混合，从而使得出水温度更稳定。

至此，已经详细描述了本发明的各个实施例。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实现这里公开的技术方案。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。