一种热水器及其控制方法

技术领域

本发明属于热水器技术领域，具体涉及一种热水器及其控制方法。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对热水器也提出新的要求，具有健康洗浴，舒适保健功能的热水器系统能够极大满足人们对保健养生的需求，显著提升用户体验。

微纳米气泡是指直径为0.1-50微米的气泡，这种气泡具有和普通气泡不同的理化特性。微纳米气泡的尺寸非常小，它的表面张力非常低，使得O

因此，设计具备输出微纳米气泡水功能的热水器十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种热水器，通过混气组件、恒温仓、终端释气组件实现微纳米气泡水功能，通过检测控制组件能够调节溶气泵的进气量或进气速率，保证热水器微纳米气泡水的稳定生成。

本发明的另一个目的是提供一种上述热水器的控制方法，通过根据实时水流量和实时水温调节溶气泵的进气速率或进气量，保证了微纳米气泡水的稳定生成。

本发明所采用的技术方案是：

一种热水器，包括热水输出组件、混气组件、恒温仓、终端释气组件和检测控制组件；所述混气组件的两端分别能够与所述热水输出组件和恒温仓连接，用于使气体过饱和溶于水并充分混合得到稳定的饱和气泡水，所述终端释气组件与恒温仓连接，用于得到带有微纳米气泡水的水流；

所述混气组件包括进气口、溶气泵、混合出口，所述混合出口与所述恒温仓连通，所述恒温仓上设置有排气阀；所述检测控制组件包括电性连接的检测单元和控制单元，所述控制单元与所述溶气泵电性连接，至少用于根据检测单元检测到的热水器的水流量、水温和恒温仓的压力信号控制所述溶气泵，以调节进气量或进气速率。

优选地，还包括能够切换连接水流管路的控制阀组件，所述控制阀组件一端设置于所述热水输出组件的热水输出端，另一端分别设置于混气组件、所述恒温仓上，以使热水器具有微纳米气泡水和正常水两种功能；

所述恒温仓上设置有与所述控制阀组件另一端连通的出水口。

优选地，所述终端释气组件包括出水管和释气结构，所述出水管一端伸入到所述恒温仓内，另一端与所述释气结构连接，用于输送饱和气泡水以及得到带有微纳米气泡水的水流。

优选地，所述出水管伸入所述恒温仓的端部高度高于所述恒温仓的内底部，以通过恒温仓的水位高度来控制恒温仓中水是否从出水管流出；

或者所述出水管上设置有压力开关组件。

优选地，所述溶气泵的进口压力为0.1～0.4MPa，出口压力为0.2～0.6MPa，进入所述溶气泵的水流温度为35～50℃，水流量为8～20L/min。

优选地，所述饱和气泡水的溶氧量为7.1～18.6mg/L。

优选地，所述检测单元包括水流量检测模块、温度检测模块和压力检测模块，所述水流量检测模块设置于热水输出组件上，用于检测水流量，所述温度检测模块至少用于检测所述稳定的饱和气泡水的水温，所述压力检测模块用于检测所述恒温仓内的压力。

优选地，所述热水输出组件包括与水源连接的水管和用于为所述水管中的水加热的加热单元。

本发明还保护上述热水器的控制方法，包括以下步骤：

S1，启动所述溶气泵；

S2，采集热水器的实时水流量和实时水温，根据所述实时水流量和实时水温调节所述溶气泵的进气速率或进气量；

S3，采集恒温仓内的实时压力，根据实时压力与压力阈值的比较关系确定是否输出带有微纳米气泡水的水流。

优选地，所述S3采集恒温仓内的实时压力，根据实时压力与压力阈值的比较关系确定是否输出带有微纳米气泡水的水流，具体为：

S31，采集恒温仓的实时压力；

S32，判断所述实时压力是否达到所述压力阈值；

如果是，则打开排气阀，并控制恒温仓中的水进入终端释气组件，输出带有微纳米气泡水的水流；

反之，则回到S2。

优选地，所述压力阈值为0.2～0.4MPa。

优选地，所述S2中根据所述实时水流量和实时水温调节所述溶气泵的进气速率或进气量，具体为：

根据V＝Q*D，得到进气速率；

其中，V为进气速率，Q为水流量，D为溶气量，所述溶气量根据实时水温获得。

优选地，所述S1启动所述溶气泵之前还包括：

判断是否选择微纳米气泡水功能；

如果是，则连通热水输出组件和混气组件，启动所述溶气泵；

反之，则为正常水功能，连通热水输出组件和恒温仓。

本发明的有益效果是：本发明通过设置混气组件，混气组件的两端能够与热水输出组件和恒温仓连接，混气组件包括进气口、溶气泵和混合出口，这样，热水输出组件输出的热水通过溶气泵时，溶气泵将进气口进入的空气溶解在水中获得高压气水混合状态，使气体过饱和溶解，然后过饱和溶解的水进入到恒温仓中进行充分混合，过量不溶气体通过排气阀排出，得到稳定的饱和气泡水，最终通过终端释气组件得到带有微纳米气泡水的水流，实现了带有微纳米气泡水功能的热水器；

本发明利用现有恒温仓，既实现了热水在恒温仓的均匀混合，使终端释气组件输出的热水温差波动较小，又作为使过饱和溶解水均匀混合的场所，即使空气在水中充分混合，大幅减小了设备运行体积，结构简单；

而且本发明通过设置检测控制组件，能够检测热水器水器的水流量、水温和恒温仓的压力信号，并根据上述控制溶气泵，以调节进气量或进气速率，避免了溶气泵的高负荷运转，且保证较少的不溶气体产生，保证了热水器中微纳米气泡水的稳定生成；同时本发明实现了热水器和微纳米气泡水生成功能之间的自适应调节，具有集成功能且智能化程度高，适用于在家用及商用热水洗浴系统推广。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种热水器的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种热水器的电连接关系图；

图3为本发明实施例2提供的一种热水器的控制方法的控制逻辑图；

图4为本发明实施例2提供的一种热水器的控制方法具体的控制逻辑图；

图5为本发明实施例2提供的一种热水器的控制方法中饱和气泡水的溶氧量、平衡溶氧量与水温的曲线图。

图中：1、热水输出组件；11、水管；12、加热单元；2、混气组件；21、进气口；22、溶气泵；23、混合出口；3、恒温仓；4、终端释气组件；41、出水管；42、释气结构；5、检测控制组件；51、检测单元；511、水流量检测模块；512、温度检测模块；513、压力检测模块；52、控制单元；6、控制阀组件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；即此处的具体实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明实施例1提供一种热水器，如图1和图2所示，包括热水输出组件1、混气组件2、恒温仓3、终端释气组件4和检测控制组件5；所述混气组件2的两端分别能够与所述热水输出组件1和恒温仓3连接，用于使气体过饱和溶于水并充分混合得到稳定的饱和气泡水，所述终端释气组件4与恒温仓3连接，用于得到带有微纳米气泡水的水流；

所述混气组件2包括进气口21、溶气泵22、混合出口23，所述混合出口23与所述恒温仓3连通，所述恒温仓3上设置有排气阀31；所述检测控制组件5包括电性连接的检测单元51和控制单元52，所述控制单元52与所述溶气泵22电性连接，至少用于根据检测单元51检测到的热水器的水流量、水温和恒温仓3的压力信号控制所述溶气泵22，以调节进气量或进气速率。

具体为，热水输出组件1连接有混气组件2，混气组件2的另一端连接有恒温仓3，恒温仓3上设置有排气阀31，终端释气组件4与恒温仓3连接；热水输出组件1用于输出经过热水器产生的热水，混气组件2用于实现热水和气体的加压混合，恒温仓3用于实现水温的平衡调节和得到稳定的饱和气泡水，终端释气组件4用于得到微纳米气泡水。

也就是热水输出组件1与混气组件2连接，混气组件2上还设置有溶气泵22、进气口21和混合出口23，进气口21设置在混气组件2上，且位于混气组件2与热水输出组件1的连接端部和溶气泵22之间，能够使气体进入混气组件2内，混合出口23设置与混气组件2的另一端部；混合出口23与恒温仓3连通，恒温仓3上设置有排气阀31，恒温仓3内设置用于输出水的终端释气组件4；

这样，热水和空气进入到混气组件2中，溶气泵22将空气溶解在水中获得高压气水混合状态，使气体过饱和溶解，然后过饱和溶解水进入到恒温仓3中进行充分混合，过量不溶气体通过排气阀31排出，从而得到稳定的饱和气泡水，饱和气泡水经过终端释气组件4，得到带有微纳米气泡水的水流。

具体实施中，所述溶气泵22的进口压力为0.1～0.4MPa，出口压力为0.2～0.6MPa，进入所述溶气泵22的水流温度为35-50℃，水流量为8-20L/min。

所述饱和气泡水的溶氧量为7.1～18.6mg/L。

为了实现热水器中微纳米气泡水生成过程的自适应调节，如图2所示，还设置检测控制组件5，检测控制组件5包括电性连接的检测单元51和控制单元52，所述控制单元52与所述溶气泵22电性连接，至少用于根据检测单元51检测到的热水器的水流量、水温和恒温仓3的压力信号控制所述溶气泵22，以调节进气量或进气速率；

具体为，所述检测单元51包括水流量检测模块511、温度检测模块512和压力检测模块513，所述水流量检测模块511设置于热水输出组件1上，也就是设置于水管11处，用于检测水流量，所述温度检测模块512至少用于检测所述稳定的饱和气泡水的水温，也就是设置于出水管41处，所述压力检测模块513用于检测所述恒温仓3内的压力，即设置于恒温仓513内。

这样，能够检测热水器水器的水流量、水温和恒温仓的压力信号，并根据上述信号控制溶气泵，以调节进气量或进气速率，避免了溶气泵的高负荷运转，且保证较少的不溶气体产生，保证了热水器中微纳米气泡水的稳定生成；同时本发明实现了热水器和微纳米气泡水生成功能之间的自适应调节，具有集成功能且智能化程度高。

具体实施中，混气组件2可以为管体、罐体等，即实现热水和气体的加压过饱和混合即可，其具体结构可以根据实际需要进行改变。

具体实施中，进气口21可以连接其他气瓶，例如氢气瓶等，因为不同的微纳米气泡水具有不同功效，可以根据实际需要改变气体种类。

具体实施中，所述热水输出组件1包括与水源连接的水管11和用于为所述水管11中的水加热的加热单元12。

为了实现热水器的多功能使用，即可以选择微纳米气泡水功能或者正常水功能，该热水器还包括能够切换连接水流管路的控制阀组件6，所述控制阀组件6一端设置于所述热水输出组件1的热水输出端，另一端分别设置于混气组件2、所述恒温仓3上，以使热水器具有微纳米气泡水和正常水两种功能；

所述恒温仓3上设置有与所述控制阀组件6另一端连通的出水口。

具体为，水管11上输出热水的端部与控制阀组件6的一端连通，混气组件2的端部和恒温仓3内设置的出水口分别与控制阀组件6的另一端连通，通过切换控制阀组件6的连通阀门，可以实现微纳米气泡水和正常水的切换。

如图1所示，当控制阀组件6中的1连通时，水管11、混气组件2和恒温仓3依次连通，实现微纳米气泡水功能；当控制阀组件6中的2连通时，水管11和恒温仓3直接连通，实现正常水功能。

具体实施中，控制阀组件6可以为三通水阀，但是控制阀组件6并不限定为三通控制阀，具有上述功能的控制阀组件均适用于本实施例。

如图1所示，所述终端释气组件4包括出水管41和释气结构42，所述出水管41一端伸入到所述恒温仓3内，另一端与所述释气结构42连接，用于输送过饱和气泡水以及得到带有微纳米气泡水的水流。

为了实现对出水管41的方便控制，可以通过恒温仓3的水位高度或者压力开关组件实现对出水管41出水的控制。

具体为，所述出水管41伸入所述恒温仓3的端部高度高于所述恒温仓3的内底部，以通过恒温仓3的水位高度来控制恒温仓3与出水管41的连通或断开；也就是通过水位高度来控制出水管41是否出水。

或者所述出水管41上设置有压力开关组件。

具体实施中，所述释气结构42可以为花洒或者水龙头，但是并不限定为上述结构。

这样，当通过水位实现对出水管41出水的控制时，出水管41的端部伸入到恒温仓3的一定高度处，当恒温仓3中的饱和气泡水达到一定高度时，即可以进入到出水管41中时，水流进入到出水管41，经过释气结构42输出；

当通过压力开关组件控制出水管41时，当恒温仓3中压力达到一定值，也就是不饱和气体的压力达到一定值时，启动压力开关组件，稳定的饱和气泡水从出水管41输入到释气结构42中，得到带有微纳米气泡水的水流。

工作原理：本实施例的热水器在使用时，首先通过控制阀组件6选择启动微纳米气泡水功能还是正常水功能；

当启动微纳米气泡水功能时，水管11、混气组件2和恒温仓3依次连通，溶气泵22启动，此时，热水和空气进入到混气组件2中，溶气泵22将进气口21进入的空气溶解在水中获得高压气水混合状态，使气体过饱和溶解，然后过饱和溶解水经过混合出口23进入到恒温仓3中，进行充分混合，过量不溶气体51通过排气阀31排出，从而得到稳定的饱和气泡水，该过程中，检测单元检测热水器水器的水流量、水温和恒温仓3的压力信号，控制单元52根据上述信号控制溶气泵，以调节进气量或进气速率，使进气速率与水温和水流量相匹配；当恒温仓3中水位达到出水管41的高度或者压力达到一定值时，饱和气泡水经过出水管41到达释气结构42，得到带有微纳米气泡水的水流；

当启动正常水功能时，水管11和恒温仓3直接连通，热水经水管11输出到恒温仓3中，实现水温的平衡，当恒温仓3中水位达到一定高度时，热水通过出水管41排出。

本实施例通过设置混气组件，混气组件的两端能够与热水输出组件和恒温仓连接，混气组件包括进气口、溶气泵和混合出口，这样，热水输出组件输出的热水通过溶气泵时，溶气泵将进气口进入的空气溶解在水中获得高压气水混合状态，使气体过饱和溶解，然后过饱和溶解的水进入到恒温仓中进行充分混合，过量不溶气体通过排气阀排出，得到稳定的饱和气泡水，最终通过终端释气组件得到带有微纳米气泡水的水流，实现了带有微纳米气泡水功能的热水器；

本实施例利用现有恒温仓，既实现了热水在恒温仓的均匀混合，使终端释气组件输出的热水温差波动较小，又作为使过饱和溶解水均匀混合的场所，即使空气在水中充分混合，大幅减小了设备运行体积，结构简单；

而且本实施例通过设置检测控制组件，能够检测热水器的水流量、水温和恒温仓的压力信号，并根据上述信号控制溶气泵，以调节进气量或进气速率，避免了溶气泵的高负荷运转，且保证较少的不溶气体产生，保证了热水器中微纳米气泡水的稳定生成；

本实施例实现了热水器和微纳米气泡水生成功能之间的自适应调节，具有集成功能且智能化程度高，适用于在家用及商用热水洗浴系统推广。

实施例2

本发明实施例2提供一种应用于实施例1的热水器的控制方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1，启动所述溶气泵；

S2，采集热水器的实时水流量和实时水温，根据所述实时水流量和实时水温调节所述溶气泵的进气速率或进气量；

S3，采集恒温仓内的实时压力，根据实时压力与压力阈值的比较关系确定是否输出带有微纳米气泡水的水流。

这样，能够根据热水器的实时水流量和实时水温调节溶气泵的进气速率或进气量，避免了溶气泵的高负荷运转，同时减少了饱和不溶气体的产生，保证了微纳米气泡水生成过程的稳定性。

具体实施中，所述S3采集恒温仓内的实时压力，根据实时压力与压力阈值的比较关系确定是否输出带有微纳米气泡水的水流，具体为：

S31，采集恒温仓的实时压力；

S32，判断所述实时压力是否达到所述压力阈值；

如果是，则打开排气阀，并控制恒温仓中的水进入终端释气组件，输出带有微纳米气泡水的水流；

反之，则回到S2。

其中，所述压力阈值是过饱和后不溶气体的压力值，与相关的具体阀体承压相关，所述压力阈值为0.2～0.4MPa；但是压力阈值并不限定为上述具体数值范围。

具体实施中，所述S2中根据所述实时水流量和实时水温调节所述溶气泵的进气速率或进气量，具体为：

根据V＝Q*D，得到进气速率；

其中，V为进气速率，Q为水流量，D为溶气量，如图5所示，所述溶气量根据实时水温获得。

表1水中溶氧量与水温的关系表

表1为水在不同温度下平衡溶氧量、饱和溶氧量和气体浓度增量之间的关系表，图5与表1对应，如表1和图5所示，当流量Q一定时，当水温升高时，气泡水所需的溶氧量或溶气量降低，此时需要调节溶气泵使进气速率或者进气量降低；例如当水温由40℃升高至50℃，气泡水所需的溶氧量或溶气量降低，则调节溶气泵进气速率或进气量降低；

当水温一定时，当流量Q升高时，气泡水所需的溶氧量或溶气量增加，此时需要调节溶气泵使进气速率或者进气量增加；例如当流量有10L/min调至18L/min，气泡水所需的溶氧量或溶气量增加，则调节溶气泵进气速率或进气量增加。

其中，图5中横坐标为水温T，纵坐标为溶氧量或溶气量D。

具体实施中，所述S1启动所述溶气泵之前还包括：

判断是否选择微纳米气泡水功能；

如果是，则连通热水输出组件和混气组件，启动所述溶气泵；

反之，则为正常水功能，连通热水输出组件和恒温仓。

图4为本实施例具体的逻辑图，如图4所示，本实施例的控制方法包括以下步骤：

S1，判断是否选择微纳米气泡水功能；

如果是，则控制阀组件中1连通，连通热水输出组件和混气组件，启动所述溶气泵；

反之，则为正常水功能，控制阀组件中2连通，连通热水输出组件和恒温仓，当恒温仓热水达到一定水位，即一定量时，水从出水管流出，结束；

S2，采集热水器的实时水流量Q和实时水温，根据实时水温得到饱和溶气量D，根据V＝Q*D，调节所述溶气泵的进气速率；

S31，采集恒温仓的实时压力；

S32，判断所述实时压力是否达到所述压力阈值；

如果是，则打开排气阀，并控制恒温仓中的水进入终端释气组件，输出带有微纳米气泡水的水流；

反之，则回到S2。

本实施例通过检测热水器的水流量、水温和恒温仓的压力信号，并根据上述信号控制溶气泵，使进气速率与水流量和水温相匹配，避免了溶气泵的高负荷运转，且保证较少的不溶气体产生，保证了热水器中微纳米气泡水的稳定生成；

同时，本实施例通过恒温仓实时压力与压力阈值的比较关系确定是否打开排气阀以及输出饱和气泡水，对于饱和气泡水的判断准确；

本实施例实现了热水器和微纳米气泡水生成功能之间的自适应调节，具有集成功能且智能化程度高，适用于在家用及商用热水洗浴系统推广。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。