一种热水器出水温度控制装置

本实用新型属于热水器控制技术领域，具体涉及一种热水器出水温度控制装置。

背景技术：

随着时代的不断进步，热水器已经成为了人们的生活中不可缺少的装置之一，热水器在经历了多年的发展后，目前市场上的热水器有太阳能热水器、燃气能热水器，电热水器、空气能热水器等，热水器中的热水口和冷水口通过混水阀相连接，冷、热水在混水阀处混合，通过出水口排出供使用者使用，出水温度由使用者通过旋转混水阀手柄实现，出水温度不宜调节，洗澡的过程中水温会出现冷热不均，忽冷忽热的现象，这种水温变化会让人感到不适，并且需要不断地去调试水温，操作过程繁琐，让人心情不悦。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的热水器出水温度不易调节，出水温度冷热不均，调试水温操作繁琐等问题提出了一种能够自动控制热水器出水温度，温度控制时间短，精度高，实用可靠的智能热水器温度控制装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种热水器出水温度控制装置，包括热水器壳体以及设置在热水器壳体外部的温度控制器与热源选择装置，所述热水器壳体外侧设有绝缘板，热水器壳体内部设有密封腔，其特征在于：所述密封腔的内部设有比例流量控制机构，所述比例流量控制机构包括阀座，该阀座固定安装在热水器壳体内部，所述阀座中设有内腔，该内腔通过间隙配合设有阀芯，所述阀座的内侧壁上对称设有左电磁软铁与右电磁软铁，左电磁软铁与右电磁软铁位于阀芯的两侧，其中左电磁软铁与右电磁软铁上分别均匀缠绕着左线圈与右线圈，所述热水器壳体与阀座上设有进水口与出水口，进水口与出水口通过软管连接。

对上述技术方案的改进，所述阀座中设有的内腔为圆柱形内腔，该圆柱形内腔内通过间隙配合设有阀芯，所述阀芯中部加工有环形槽，与阀座内腔表面形成环形腔体，阀芯的两端与阀座内侧壁形成圆柱形腔体。该结构合理，阀芯在受到力的作用下左右移动时，不会卡壳，使得该装置更为灵敏以及精确。

对上述技术方案的进一步改进，阀座上端设有与环形腔体连通的进水孔一、进水孔二，阀座上端还设有与阀芯两侧腔体连通的用于左线圈与右线圈穿过的左接线孔、右接线孔，阀座下端设有与环形腔体连通的开口三，热水器壳体下端设有与开口三连通的出水孔，热水器壳体上端依次设有开口一、密封套、开口二，密封套上开有用于左线圈与右线圈穿过的孔。结构合理，便于装配。

对上述技术方案的再进一步改进，所述热水器壳体上端设有的开口一、开口二处设有二通接头一与二通接头二，所述二通接头一与二通接头二两端均加工有外螺纹，其中进水口一、进水口二、出水口均为凸台孔且均设有外螺纹，所述软管包括进水软管与出水软管，所述进水软管包括冷水软管、热水软管，所述冷水软管包括第一冷水软管与第二冷水软管，其中第一冷水软管的一端与冷水进口相连，第一冷水软管的另一端通过螺纹与二通接头一的一端连接，二通接头一的另一端通过螺纹与第二冷水软管连接，第二冷水软管的另一端通过螺纹与阀座上端设有的凸台孔一连接，所述热水软管包括第一热水软管与第二热水软管，其中第一热水软管的一端与热水口相连，第一热水软管的另一端通过螺纹与二通接头二的一端连接，二通接头二的另一端通过螺纹与第二热水软管连接，第二热水软管的另一端通过螺纹与阀座上端设有的凸台孔二连接，所述出水软管通过螺纹与出水口连接。冷水软管、热水软管与出水软管均采用螺纹连接的方式连接，螺纹连接具有结构简单、连接可靠、拆卸方便等问题，且螺旋状形成整体受力，不易破坏，当出现问题时易发现易解决等优点。

对上述技术方案的再进一步改进，所述第一热水软管上设有温度传感器一，所述出水软管上设有温度传感器二。温度传感器具有测量精确，响应速度快等优点，温度传感器的设置便于温度控制器控制温度，使出水管的出水温度更精准。

对上述技术方案的再进一步改进，所述热源选择装置包括热源一、热源二、两位三通电磁换向阀，其中热源一上引有冷水口一与热水口一，热源二上引有冷水口二与热水口二，其中冷水口一、冷水口二与冷水进口相连，热水口一、热水口二分别与两位三通电磁换向阀上的阀进口一、阀进口二相连，两位三通电磁阀上的阀出口与热水器上的第一热水软管相连。热源选择装置的存在使得热水器能够采用多个热源，使得装置更为人性化。

对上述技术方案的再进一步改进，出水软管处的出水温度采用pid温度控制器进行控制，所述pid温度控制器上有八个输入口，分别为i0~i7，有八个输出口，分别为o0~o7。pid温度控制器有控制精度高，且控制的温差较小，温度波动小等优点，且输入口与输出口均留有空余，可作为功能拓展所用。

对上述技术方案的再进一步改进，所述冷水软管、热水软管以及出水软管均为钢丝软管。钢丝软管具有耐磨功能好、耐老化功能好、寿命高等优势。

对上述技术方案的再进一步改进，所述热水器壳体与绝缘板上均设有安装孔，热水器壳体与绝缘板通过安装孔与墙体安装。设计合理，热水器上设有安装孔，可通过安装孔采取螺纹或螺栓连接的方式安装在墙体上，结构简单，节省空间。

该实用新型有益效果：该热水器出水温度控制装置及其控制方法采用pid温度控制器控制比例流量控制机构中阀芯的移动，进而达到控制出水温度恒定的效果，可以实现负反馈控制、报警复位、数字显示、温度设定输入、高精度、高灵敏性等多种控制要求且温度控制时间短、精度高、使用可靠，应用前景较好，经济效益显著。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中a-a剖视图。

图3为图2中b-b剖视图。

图4为本实用新型热源选择装置的结构原理图。

图5为本实用新型中pid温度控制器的接口示意图。

图中标号1、绝缘板；2、热水器壳体；3、阀座；4、阀芯；5、左电磁软铁；6、右电磁软铁；7、左线圈；8、右线圈；9、进水口一；10、进水口二；11、出水口；12、二通接头一；13、二通接头二；14第一冷水软管；15、第二冷水软管；16第一热水软管；17、第二热水软管；18、温度传感器一；19、温度传感器二；20、左接线孔；21、右接线孔；22、塑料密封套；23、出水软管；24、墙体；25、两位三通电磁换向阀；26、阀进口一；27、阀出口；28、阀进口二；29、电磁铁ya。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型如图1至图3所示：

一种热水器出水温度控制装置，包括热水器壳体2以及设置在热水器壳体2外部的温度控制器以及热源选择装置，其中热水器壳体2外侧设有绝缘板1，热水器壳体2与绝缘板1上均设有安装孔，热水器壳体2与绝缘板1通过安装孔与墙体安装，热水器壳体2与绝缘板1通过膨胀螺栓安装在墙体上，相比于其他安装方式安装更为简单，且结构稳定，占用空间小。所述热水器壳体2内部设有密封腔，在该密封腔的内部设有比例流量控制机构，所述比例流量控制机构包括以螺纹连接方式安装在热水器壳体2内部的阀座3，所述阀座3中设有圆柱形内腔，该圆柱形内腔里通过间隙配合设有阀芯4，其中阀座3的内侧壁上对称设有左电磁软铁5与右电磁软铁6，左电磁软铁5与右电磁软铁6分别位于阀芯4的两侧，左电磁软铁5与右电磁软铁6上分别均匀缠绕着左线圈7与右线圈8。所述阀芯4中部加工有环形槽，该环形槽与阀座3的内腔表面形成密闭的环形腔体，而阀芯4的两端与阀座3的内侧壁形成圆柱形腔体。阀座3的上端面上设有与环形腔体连通的进水口一9、进水孔二10，其中进水孔一9与进水孔二10均为凸台孔且其凸台上设有外螺纹，阀座3的上端上还设有与阀芯4两侧腔体连通的左接线孔20与右接线孔21，左接线孔20与右接线孔21的设置是为了使左线圈7以及右线圈8穿出，阀座3的下端面上设有与环形腔体连通的开口三，热水器壳体2下端面上对应开口三位置设有与开口三连通的出水孔11，该出水孔11为凸台孔且其凸台上设有外螺纹，而热水器壳体2的上端面上依次设有开口一、塑料密封套22、开口二，其中塑料密封套22上设有用于左线圈7与右线圈8穿出的孔。热水器壳体2上端面上设有的开口一与开口二处对应设置有二通接头一12与二通接头二13，其中二通接头一12的两端与二通接头二13的两端均加工有外螺纹。其中进水口一9与二通接头一10都连有冷水软管，所述冷水软管包括第一冷水软管14与第二冷水软管15，其中第一冷水软管14的一端与冷水进口相连，第一冷水软管14的另一端通过螺纹与二通接头一12的一端连接，二通接头一12的另一端通过螺纹与第二冷水软管15连接，第二冷水软管15的另一端通过螺纹与阀座3上端设有的进水口一9连接；其中进水口二10与二通接头二13都连有热水软管，所述热水软管包括第一热水软管16与第二热水软管17，其中第一热水软管16的一端与热水口相连，第一热水软管16的另一端通过螺纹与二通接头二13的一端连接，二通接头二13的另一端通过螺纹与第二热水软管17连接，第二热水软管17的另一端通过螺纹与阀座3上端设有的进水口二10连接；所述出水口11上通过螺纹连接的方式连接有出水软管23。其中第一热水软管16上设置有用于测量热水口温度的温度传感器一18，出水软管23上设置有测量出水温度的温度传感器二19。

如图4所示，该装置上还设有热源选择装置，所述热源选择装置包括热源一、热源二、两位三通电磁换向阀25，两位三通电磁换向阀25通过螺栓安装在墙体上，两位三通电磁换向阀25中包括有阀进口一26、阀进口二28、阀出口27以及用于控制两位三通电磁换向阀25阀进口的电磁铁ya29,其中热源一上引有冷水口一与热水口二，热源二上引有冷水口二与热水口二，其中冷水口一、冷水口二均与冷水进口相连，热水口一、热水口二分别与两位三通电磁换向阀25上的阀进口一26、阀进口二28相连，两位三通电磁阀25上的阀出口27与热水器上的第一热水软管16相连。一般热源一通常默认为太阳能热水器，热源二通常为燃气、电、空气能热水器，该热源选择装置可在pid温度控制器的控制下根据设定温度的高低自动选择热源一或热源二。

如图5所示，出水软管处的出水温度采用pid温度控制器进行控制，所述pid温度控制器上有八个输入口，分别为i0~i7，有8个输出口，分别为o0~o7。

本实用新型的控制方法如下：

热水器出水温度采用pid负反馈控制。

温度设定及显示：根据需要，温度可以自由设定，设定温度t0采用触摸屏由两位数码管分别输入及显示，两位数码管输入温度值的步长为±1℃，设定温度t0由pid温度控制器输入口i0输入pid温度控制器，由输出口o0向外输出显示。

a/d转换器可将模拟信号转换成数字信号，当热源一温度显示，热源一的温度t1模拟量由温度传感器一18测得，经a/d转换器转换成数字量由pid温度控制器输入口i1输入pid温度控制器，由输出口o1经两位数码管向外输出显示，pid温度控制器采集、处理温度数据的频率为5s。

热源自动选择：当未设定温度即两位三通电磁换向阀25在非工作状态时，位于两位三通电磁换向阀25中的电磁铁ya29处于失电状态，此时阀进口一26与阀出口27相通，阀进口二28被堵，默认选择热源一，根据设定温度t0和热源一温度t1选择热源，选择方法如下：

当设定温度t0≤t1时，温度差值△1=t1-t0≥0，此时pid温度控制器的输出口o2置于0，位于两位三通电磁换向阀25中的电磁铁ya29控制开关断开，电磁铁ya29失电，此时两位三通电磁换向阀25的阀进口一26与阀出口27相通，阀进口二28被堵，自动选择热源一；

当设定温度t0＞t1时，温度差△1=t1-t0＜0，此时pid温度控制器的输出口o2置于1，位于两位三通电磁换向阀25中的电磁铁ya29控制开关闭合，电磁铁ya29通电，两位三通电磁换向阀25的阀体被电磁铁ya29吸引，此时阀进口二28与阀出口27相通，阀进口一26被堵，自动选择热源二，与此同时，pid温度控制器输出口o3置于1，热源二的加热开关闭合，热源二开始加热。

出水温度t2模拟量由温度传感器二19测得，经a/d转换器转换成数字量由pid温度控制器出入口i2输入pid温度控制器，根据设定温度t0与出水温度t2来控制出水温度恒定，其中左线圈7的电流、电压大小为i1、v1，右线圈8电流、电压大小为i2、v2，具体控制方法如下：

当t0＞t2时，温度差值△2=t2-t0＞0，此时pid温度控制器的输出口o4即左线圈7的电流i1与电压v1增大，输出口o5即右线圈8的电流i2与电压v2减小，此时阀芯4向右运动，使得进水口一9的开度增大，进水口二10的开度减小，出水温度t2升高，直至温度差值△2=0即i1=i2以及v1=v2，此时阀芯4保持不动，进水口一9与进水口二10的开度保持不变，达到出水温度恒温的效果；

当t0=t2时，温度差值△2=t2-t0=0，故i1=i2、v1=v2，此时阀芯保持不懂，进水口一9与进水口二10的开度保持不变；

当t0＜t2时，温度差值△2=t2-t0＜0，此时pid温度控制器的输出口o4即左线圈7的电流i1与电压v1减小，输出口o5即右线圈8的电流i2与电压v2增大，此时阀芯4向左运动，使得进水口一9的开度减小，进水口二10的开度增大，出水温度t2降低，直至温度差值△2=0即i1=i2以及v1=v2，此时阀芯4保持不动，进水口一9与进水口二10的开度保持不变，达到出水温度恒温的效果。

安全报警以及复位，当冷水水压过低，导致出水温度过高即t2＞45℃时，pid温度控制器输出口o6置1，报警开关闭合，报警响起，当冷水水压恢复正常时，人工复位，pid温度控制器输入口i3置1，经过pid温度控制器运算，使pid温度控制器输出口o6置0，报警开关断开，报警关闭。

使用时，人工通过触摸屏输入设定温度t0，设定温度t0通过两位数码管显示，方便使用者观察设定温度，热源一的温度t1由温度传感器一测得，通过两位数码管显示，t0、t1的温度差值△1在pid温度控制器中运算，运算结果控制pid温度控制器输出口o2、o3的输出（置0或置1），进而控制电磁铁ya29得、失电状态以及热源二加热开关闭合、断开状态，从而自动选择热源，出水温度t2由温度传感器二测得，t0、t2的温度差值△2在pid温度控制器中运算，运算结果控制pid温度控制器输出口o4、o5的输出，进而控制左线圈7电流i1或电压v1的大小以及右线圈8电流i2或电压v2的大小，从而通过控制阀芯4的移动来控制出水温度恒定。

需要说明的是：拓展输入、输出，pid温度控制器中多余的输入口i4—i7以及输出口o7作为功能拓展用。该装置中的冷水软管、热水软管、出水软管均为钢丝软管。

上面结合附图和具体实施方式对本实用新型的一种热水器出水温度控制装置作了详细的说明。但是，本实用新型并不限于上面所描述的内容，总之，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本实用新型构思作出的各种变化，仍落在本实用新型的保护范围。