快速出热水的水龙头及其控制方法与流程

本发明涉及水龙头领域，特别是一种快速出热水的水龙头及其控制方法。

背景技术：

水龙头作为一种控制水流大小的开关，广泛应用于日常生活中。现有的水龙头当其安装位置离热水源（例如热水器）距离较远时，如果用户只是想短时间使用或者快速从水龙头获取热水（例如洗手或洗毛巾）的情况下，一般需要先放出热水管中残留的冷水，然后才能得到热水。

然而这种情况下，通常使用者可能已经等不及在热水还没有放出的情况下直接用冷水洗完手，不能达到使用热水的目的；或者放出了很多冷水、等待了很长时间才能得到热水，从而造成了水资源的浪费；或者如专利文献cn107763300a中将热水管中残留的冷水回流再次使用，一直到放出达到设定温度值的水，然而这种方法等待的时间较长，对于只是少量用水的用户来说不方便；或者如专利文献cn106594383a中在水龙头本体设置加热装置以随时对水进行加热实现即时出热水，然而这种水龙头需要在水龙头出水口附近安装加热装置，当只是少量取用热水时也需要启动加热装置，不利于节能。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种快速出热水的水龙头及其控制方法，当水龙头安装的位置距离热水源较远、若用户少量取用热水时，快速出热水供用户使用，同时有效避免水资源的浪费，且不需要提供额外的加热装置。

本发明的技术方案是：快速出热水的水龙头，包括水龙头本体、设置于水龙头本体内的阀芯、设置于水龙头本体上带动阀芯开闭的控制把手、保温装置、控制器以及水路组件；所述控制器设置于水龙头本体内；所述保温装置包括储水罐、容量检测装置和温度检测装置，容量检测装置和温度检测装置设于储水罐的罐体内，储水罐的罐体上设有第一接口、第二接口和第三接口，储水罐内壁的四周上设有保温材料；

所述水路组件包括第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、第三三通电磁阀、电子阀门、热水进水管、冷水进水管和水管，第一三通电磁阀的进水端通过热水进水管与热水源连接，第一三通电磁阀的第一出水端通过水管与第二三通电磁阀的第一进水端连接，第一三通电磁阀的第二出水端通过水管与储水罐罐体上的第一接口连接，第二三通电磁阀的第二进水端通过冷水进水管与冷水源连接，第二三通电磁阀的出水端通过水管与第三三通电磁阀的第一进水端连接，第三三通电磁阀的第二进水端通过水管与储水罐罐体上的第二接口连接，第三三通电磁阀的出水端通过阀芯与水龙头出口连接；电子阀门的一端与储水罐罐体上的第三接口连接，另一端连通外界；

所述容量检测装置、温度检测装置、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、第三三通电磁阀和电子阀门均与控制器电连接。

本发明进一步的技术方案是：所述的保温装置内置或外置于水龙头本体，其容量大小与热水进水管的水温和水龙头本体的安装位置相关。

本发明再进一步的技术方案是：所述的热水进水管的水温越低或水龙头本体的安装位置距离热水源越远，设置保温装置的容量越大。

本发明更进一步的技术方案是：所述的容量检测装置为液位传感器，安装于储水罐内壁的上端部；所述的温度检测装置为温度传感器，安装于储水罐内壁的底部。

本发明更进一步的技术方案是：还包括检测装置，用于检测控制把手的状态。

本发明更进一步的技术方案是：所述的保温装置还包括触摸屏，设置于储水罐罐体上，与控制器电连接，用户通过触摸屏设置保温装置的设定水温、低温阈值和设定水量。

采用前述快速出热水的水龙头快速出热水的控制方法，包括如下步骤：

a、通过检测装置检测控制把手的状态；

b、当控制把手打向取热水方向时，控制器控制第一三通电磁阀的第一出水端、第二三通电磁阀的第一进水端、第三三通电磁阀的第一进水端和第三三通电磁阀的第二进水端打开；控制第一三通电磁阀的第二出水端、第二三通电磁阀的第二进水端和电子阀门关闭；水管中残留的冷水与保温装置中与第二接口连接的水管流出的热水混合，混合后通过阀芯自水龙头出口处流出供用户使用；

c、当控制把手打向取冷水方向时，控制器控制第二三通电磁阀的第二进水端和第三三通电磁阀的第一进水端打开，控制第一三通电磁阀的第一出水端、第一三通电磁阀的第二出水端、第二三通电磁阀的第一进水端、第三三通电磁阀的第二进水端和电子阀门关闭；冷水通过阀芯自水龙头出口处流出供用户使用；

d、若控制把手处于取水状态，控制器控制第一三通电磁阀的第一出水端、第二三通电磁阀的第一进水端、第二三通电磁阀的第二进水端和第三三通电磁阀的第一进水端打开，控制第一三通电磁阀的第二出水端、第三三通电磁阀的第二进水端和电子阀门关闭，冷水源中的冷水和热水源中的热水分别通过阀芯自水龙头出口处流出供用户使用；

e、若控制把手处于关闭状态时，控制器控制第一三通电磁阀的第一出水端、第二三通电磁阀的第一进水端、第二三通电磁阀的第二进水端、第三三通电磁阀的第一进水端、第三三通电磁阀的第二进水端关闭，使得水龙头出口不出水；并控制第一三通电磁阀的第二出水端和电子阀门打开，热水进水管中的水通过与第一接口连接的水管流向保温装置，并通过与第三接口连接的水管流出回流再使用；同时控制器控制温度检测装置实时采集保温装置中的水温，当保温装置中的水温达到设定水温时，关闭电子阀门；控制器控制容量检测装置实时检测保温装置中的水容量是否达到设定水量，当容量达到设定水量时，关闭第一三通电磁阀的第二出水端。

本发明更进一步的技术方案是：步骤e中还包括：控制器根据保温装置所使用的保温材料，定时采集温度检测装置检测到的温度值，若该温度值低于所设的低温阈值，则打开第一三通电磁阀的第二出水端和电子阀门，热水进水管中的水通过与第一接口连接的水管流向保温装置，并通过与第三接口连接的水管流出保温装置回流再使用；同时控制器控制温度检测装置实时采集保温装置中的水温，当保温装置中的水温达到设定水温时，关闭电子阀门；控制器控制容量检测装置实时检测保温装置中的水容量是否达到设定水量，当容量达到设定水量时，关闭第一三通电磁阀的第二出水端。

本发明更进一步的技术方案是：保温装置所使用的保温材料保温效果越好，温度检测装置检测温度的定时时间越长。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明快速出热水的水龙头包括保温装置，通过控制器控制温度传感器、液位传感器和电磁阀使得保温装置中随时储存有达到设定温度值的设定容量的热水，并在少量取用热水时使得保温装置可以与热水管中残留的冷水混合，从而用户能快速的获取热水，避免了刚打开水龙头本体时出现冷水，且不需额外在水龙头处设置加热装置，节约了能源。

2、本发明的保温装置结构简单，保温装置的容量、水温和保温材料的选择均可根据用户使用进行选择，其应用范围广。

3、本发明的保温装置中回流管的设置可将水温未达设定值的热水管中的水回流再次使用，节约了水资源。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明快速出热水的水龙头的结构示意图；

图2为本发明保温装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，快速出热水的水龙头，包括水龙头本体1、设置于水龙头本体内的阀芯2、设置于水龙头本体上带动阀芯2开闭的控制把手3、保温装置4、控制器5以及水路组件。

所述保温装置4包括储水罐4-1、容量检测装置4-2和温度检测装置4-3，容量检测装置4-2和温度检测装置4-3设置于储水罐4-1的罐体内。所述的保温装置4还包括触摸屏4-4，设置于储水罐4-1罐体上，触摸屏4-4与控制器5电连接，用户通过触摸屏4-4设置保温装置4的设定水温、低温阈值和设定水量。

所述的储水罐4-1的罐体上设有第一接口4-1-1、第二接口4-1-2和第三接口4-1-3，储水罐4-1内壁的四周上设有保温材料4-1-4。保温材料4-1-4使得储水罐4-1可对其内设定水温的热水保持一定时间内超过低温阈值。

所述的容量检测装置4-2为液位传感器，安装于储水罐4-1内壁的上端部；用于检测保温装置4中的水容量是否达到设定水量，当其达到设定水量时，发送信号至控制器5。控制器5根据液位信号与设定水量之间的关系，进而控制相应的三通电磁阀或电子阀门动作。

所述的温度检测装置4-3为温度传感器，安装于储水罐4-1内壁的底部，用于采集保温装置4中的热水的实时温度，同时，将采集的温度信号发送至控制器5，控制器5根据温度信号与设定水温、低温阈值之间的关系，进而控制相应的三通电磁阀或电子阀门动作。

所述水路组件包括第一三通电磁阀6-1、第二三通电磁阀6-2、第三三通电磁阀6-3、电子阀门6-4、热水进水管6-5、冷水进水管6-6和水管。水路组件可实现冷水源、热水源进入水龙头本体1内，并与保温装置4中储存的水进行交换，并在控制把手3的控制作用下从水龙头出口处流出以供使用。

第一三通电磁阀6-1的进水端通过热水进水管6-5与热水源连接，第一三通电磁阀6-1的第一出水端通过水管与第二三通电磁阀6-2的第一进水端连接，第一三通电磁阀6-1的第二出水端通过水管与储水罐4-1罐体上的第一接口4-1-1连接，第二三通电磁阀6-2的第二进水端通过冷水进水管6-6与冷水源连接，第二三通电磁阀6-2的出水端通过水管与第三三通电磁阀6-3的第一进水端连接，第三三通电磁阀6-3的第二进水端通过水管与储水罐4-1罐体上的第二接口4-1-2连接，第三三通电磁阀6-3的出水端通过阀芯2与水龙头出口连接；电子阀门6-4的一端与储水罐4-1罐体上的第三接口4-1-3连接，另一端连通外界。

所述控制器5设置于水龙头本体1内。所述容量检测装置4-2、温度检测装置4-3、第一三通电磁阀6-1、第二三通电磁阀6-2、第三三通电磁阀6-3和电子阀门6-4均与控制器5电连接。控制器5根据控制把手3的状态、容量检测装置4-2实时检测的液位信号、温度检测装置4-3实时检测的温度信号、设定水温、低温阈值和设定水量，相应地控制第一三通电磁阀6-1、第二三通电磁阀6-2、第三三通电磁阀6-3和电子阀门6-4的开启和关闭，实现水龙头的快速出热水。

所述的保温装置4内置或外置于水龙头本体1，其容量大小与热水进水管6-5的水温和水龙头本体1的安装位置相关；具体地，所述的热水进水管6-5的水温越低或水龙头本体1的安装位置距离热水源越远，设置保温装置4的容量越大。进行上述保温装置4容量大小的设置是因为若热水源提供的热水水温越低，则保温装置4中为混合水管中残留的冷水所需要的热水就越多，需要设置保温装置4的水容量越大；且若水龙头本体1安装的位置距离热水源越远，热水进水管6-5中残留的冷水越多，则为使得保温装置4中的热水能完全混合水管中残留的冷水，需要设置保温装置4的水容量越大。

所述的快速出热水的水龙头还包括检测装置（图中未示出），用于检测控制把手3的动作。具体地，控制把手3的动作分为打向取热水方向时、打向取冷水方向时、处于取水状态以及关闭四个状态。

当控制把手3处于打向取热水方向时，阀芯2开启，控制器5根据用户的设定控制水路组件，使得水管中残留的冷水与保温装置4中的热水混合，提供少量热水供用户使用；当控制把手3处于打向取冷水方向时，阀芯2开启，控制器5控制水路组件提供冷水供用户使用；当控制把手3处于取水状态时，阀芯2开启，冷水源的冷水和热水源的热水通过水路组件分别进入水龙头本体1内，在控制器的作用下调节出合适的水温流向水龙头出口供用户使用；当控制把手3处于关闭状态时，控制器5控制水路组件使得水龙头出口不出水。

为进一步提高使用的水质，根据水龙头本体1安装在不同场所在水龙头出口处设置过滤网（图中未示出）。

采用前述的快速出热水的水龙头进行快速出热水的控制方法，包括如下步骤：

a、通过检测装置检测控制把手3的状态；

b、当控制把手3打向取热水方向时，控制器5控制第一三通电磁阀6-1的第一出水端、第二三通电磁阀6-2的第一进水端、第三三通电磁阀6-3的第一进水端和第三三通电磁阀6-3的第二进水端打开；控制第一三通电磁阀6-1的第二出水端、第二三通电磁阀6-2的第二进水端和电子阀门6-4关闭；水管中残留的冷水与保温装置4中与第二接口4-1-2连接的水管流出的热水混合，混合后通过阀芯2自水龙头出口处流出供用户使用；

c、当控制把手3打向取冷水方向时，控制器5控制第二三通电磁阀6-2的第二进水端和第三三通电磁阀6-3的第一进水端打开，控制第一三通电磁阀6-1的第一出水端、第一三通电磁阀6-1的第二出水端、第二三通电磁阀6-2的第一进水端、第三三通电磁阀6-3的第二进水端和电子阀门6-4关闭；冷水通过阀芯2自水龙头出口处流出供用户使用；

d、若控制把手3处于取水状态，控制器5控制第一三通电磁阀6-1的第一出水端、第二三通电磁阀6-2的第一进水端、第二三通电磁阀6-3的第二进水端和第三三通电磁阀6-3的第一进水端打开，控制第一三通电磁阀6-1的第二出水端、第三三通电磁阀6-2的第二进水端和电子阀门6-4关闭，冷水源中的冷水和热水源中的热水分别通过阀芯2混合后自水龙头出口处流出供用户使用；

e、若控制把手3处于关闭状态时，控制器5控制第一三通电磁阀6-1的第一出水端、第二三通电磁阀6-2的第一进水端、第二三通电磁阀6-2的第二进水端、第三三通电磁阀6-3的第一进水端、第三三通电磁阀6-3的第二进水端关闭，使得水龙头出口处不出水；并控制第一三通电磁阀6-1的第二出水端和电子阀门6-4打开，热水进水管6-5中的水通过与第一接口4-1-1连接的水管流向保温装置4，并通过与第三接口4-1-3连接的水管流出回流再使用；同时控制器5控制温度检测装置4-3实时采集保温装置4中的水温，当保温装置4中的水温达到设定水温时，关闭电子阀门6-4；控制器5控制容量检测装置4-2实时检测保温装置4中的水容量是否达到设定水量，当容量达到设定水量时，关闭第一三通电磁阀6-1的第二出水端。

进一步地，为防止很长时间未使用该水龙头时，保温装置4中储存的热水经过很长时间的自然冷却其温度低于低温阈值，而不能起到快速出热水作用，步骤e中还包括：控制器5根据保温装置4所使用的保温材料，定时采集温度检测装置4-3检测到的温度值，若该温度值低于所设的低温阈值，则打开第一三通电磁阀6-1的第二出水端和电子阀门6-4，热水进水管6-5中的水通过与第一接口4-1-1连接的水管流向保温装置4，并通过与第三接口4-1-3连接的水管流出保温装置4回流再使用；同时控制器5控制温度检测装置4-3实时采集保温装置4中的水温，当保温装置4中的水温达到设定水温时，关闭电子阀门6-4；控制器5控制容量检测装置4-2实时检测保温装置4中的水容量是否达到设定水量，当容量达到设定水量时，关闭第一三通电磁阀6-1的第二出水端。

进一步地，保温装置4所使用的保温材料保温效果越好，温度检测装置4-3检测温度的定时时间越长。

其中所述的设定水温可根据需要设置具有多个档位供用户进行选择，例如冬天热水进水管6-5中残留的冷水温度低，则将设定水温设的比较高；夏天则设定水温设的较低。或根据不同的人群进行设定，例如家里老人小孩多则将设定水温设的较高。

本发明的快速出热水的水龙头在人们打开水龙头取热水时，能快速的提供热水，节约了用户等待残留冷水放出的时间，节省了另外增加加热装置耗费的能源，当用户仅需少量取用热水时，例如洗手、冲洗杯子等，大大地方便了用户。