一种微气泡发生装置、热水器及热水器的控制方法与流程

1.本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种微气泡发生装置及其热水器。


背景技术：

2.目前，微气泡燃气热水器在机内水路设置溶气罐，开启微气泡功能且打开热水龙头通水后，采用电磁阀截断自来水，再用气泵泵气或水泵抽水吸气等方式对溶气罐进行充气，完成充气后打开电磁阀恢复自来水通水，开机点火加热自来水。这种进水进气方式，存在如下不足：
3.1、导致用户等待热水时间过长，长达30s以上；
4.2、气泵或水泵运行时功耗和噪音大，影响用户使用体验用户体验效果较差。
5.3、气泵或水泵的体积大，占据机身空间多，且其成本高，不利于降低热水器成本。
6.此外，在微气泡功能运行时，在水压作用下使溶气罐空气溶入水中形成一定气液混合比的微气泡水。随着出热水时间增长，微气泡浓度逐渐变淡，不能满足大水量洗浴需求。若采用更大容积的溶气罐，会占据更多机身空间，并增加产品成本。


技术实现要素：

7.本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本发明提出一种微气泡发生装置，通过将主水路和进气口集成在同一阀体上，并通过电磁阀控制主水路的通断，使整体结构简单、紧凑；通过电磁阀和三通阀配合，实现无需气泵和水泵，也能够可靠进气和制造微气泡水，降低能耗、噪音和产品成本。
8.本发明还提供了一种具有该微气泡发生装置的热水器，在进气微气泡运行模式之前，通过电磁阀和三通阀配合，实现了采用重力自动排水方式预先充气，大幅缩短等待时间，同时降低工作噪音和产品成本。
9.根据上述提供的一种微气泡发生装置，其通过如下技术方案来实现：
10.一种微气泡发生装置，包括：气水控制阀，其包括阀体和电磁阀，所述阀体设有主水路和进气口，所述主水路包括相连通的进水段和出水段，所述进水段连通水源，所述进气口的相对两端分别连通大气和所述出水段，所述电磁阀设置于所述阀体上，用于导通或封堵所述进水段；三通阀，其具有入水口、用水出口和排水口，所述用水出口的相对两端分别连通所述入水口和用水点，所述排水口分别连通所述入水口和集水区；溶气罐，所述入水口通过所述溶气罐连通所述出水段；控制器，其分别电连接所述电磁阀和所述三通阀。
11.在一些实施方式中，所述阀体还设有位于所述进水段与所述出水段之间的安装口，所述进水段与所述出水段通过所述安装口相连通，所述电磁阀设置于所述安装口处，用于导通或封堵所述进水段与所述出水段之间的通路。
12.在一些实施方式中，在所述进水段内固设有分隔部，所述分隔部的活动端伸入到所述安装口内，并将所述安装口的入口分隔为上通水口和下通水口，所述电磁阀用于导通或封堵所述上通水口和/或所述下通水口。
13.在一些实施方式中，所述阀体还设有靠近所述进水段布置的安装口，所述安装口连通所述进水段，所述电磁阀设置于所述安装口处，用于导通或封堵所述进水段。
14.在一些实施方式中，所述气水控制阀包括单向阀，所述单向阀设置于所述进气口处，用于使外部空气由所述进气口向所述主水路单向导通。
15.在一些实施方式中，所述三通阀包括三通接头和排水阀，所述三通接头具有所述入水口、所述用水出口和所述排水口，所述排水阀设置于所述排水口上并电连接所述控制器，用于打开或关闭所述排水口。
16.在一些实施方式中，所述三通阀包括三通接头和阀芯，所述三通接头具有所述入水口、所述用水出口和所述排水口，所述阀芯设置于所述三通接头内并电连接所述控制器，用于使所述入水口有选择性连通所述用水出口或所述排水口。
17.在一些实施方式中，还包括溶气罐，所述入水口通过所述溶气罐连通所述出水段。
18.在一些实施方式中，还包括导流盘，所述导流盘设置于所述溶气罐内，用于使自来水和空气混合均匀。
19.根据上述提供的一种热水器，其通过如下技术方案来实现：
20.一种热水器，其包括：如上所述的一种微气泡发生装置；内水管，所述主水路通过所述内水管连通水源；电连接所述控制器的流量检测装置，其设置于所述内水管上或者设置于所述内水管与所述主水路之间，用于检测所述主水路的进水流量；电连接所述控制器的控制面板，在所述控制面板上设有微气泡功能键。
21.根据上述提供的一种热水器的控制方法，其通过如下技术方案来实现：
22.一种热水器的控制方法，其应用如上所述的一种热水器，所述控制方法包括如下步骤：
23.s1，判断用户是否按下所述微气泡功能键，如是则转入下一步，如否则继续执行本步骤；
24.s2，热水器进入微气泡充气模式，关闭所述电磁阀，控制所述入水口导通所述排水口；
25.s3，在充气结束后，控制所述入水口导通所用水出口并开始记录重开时间，热水器进入微气泡待机模式；
26.s4，在重开时间达到目标值后，判断进水流量是否大于或等于设定的开机流量，如是则转入下一步，如否则继续判断进水流量与开机流量的关系；
27.s5，热水器开机点火，进入微气泡运行模式并记录累计微气泡水量。
28.在一些实施方式中，所述控制方法还包括步骤：
29.s6，获取并判断进水流量是否大于或等于开机流量，如是则返回步骤s5，如是则转入下一步；
30.s7,热水器关机熄火，进入微气泡待机模式；
31.s8，判断累计微气泡水量是否大于或等于设定的水量阈值，如是则返回步骤s2，如否则根据进水流量与开机流量的大小关系来确定返回步骤s5或步骤s7。
32.与现有技术相比，本发明的至少包括以下有益效果：
33.1、本发明通过将主水路和进气口集成在同一阀体上，并在阀体上增设用于控制导通或封堵主水路的电磁阀，实现将进气和进水集成为一整体，使整体结构简单、紧凑，保证
装置能够在进水与充气之间自由切换；
34.2、通过电磁阀和三通阀配合，并采用重力自动排水方式预先充气，实现了无需气泵和水泵，也能够可靠进气和制造出微气泡水，以使热水器切换至微气泡运行模式时，能够快速出微气泡水，大幅缩短等待时间，提升用户使用体验，由于取消了气泵和水泵，使工作噪音、能耗和产品成本更低。
附图说明
35.图1是本发明实施例中微气泡发生装置的结构示意图；
36.图2是本发明实施例中热水器处于普通淋浴模式的结构示意图；
37.图3是是本发明实施例中热水器处于微气泡充气模式的结构示意图；
38.图4是本发明实施例中热水器处于微气泡运行模式的结构示意图；
39.图5是本发明实施例中热水器的控制方法的流程图；
40.图6是本发明实施例中热水器的另一控制方法的流程图；
41.图7是本发明实施例中热水器的又一控制方法的流程图。
42.附图标记：气水控制阀1，阀体11，主水路111，进气口112，安装口113，分隔部 114，电磁阀12，单向阀13；
43.三通阀2，入水口201，用水出口202，排水口203，三通接头21，排水阀22；
44.溶气罐3；导流盘4；内水管5；流量检测装置6；控制器7；控制面板8。
具体实施方式
45.以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
46.参考图1，本实施例提供了一种微气泡发生装置，该微气泡发生装置应用于热水器上，其包括气水控制阀1、三通阀2和控制器7。气水控制阀1包括阀体11和电磁阀12，阀体11设有主水路111和进气口112，主水路111包括相连通的进水段和出水段，进水段连通水源，进气口112的相对两端分别连通大气和出水段。电磁阀12设置于阀体11上，用于导通或封堵进水段。由此可见，通过将主水路111和进气口112集成在同一阀体11上，并在阀体11上增设用于控制导通或封堵主水路111的电磁阀12，实现将进气和进水集成为一整体，使整体结构简单、紧凑，保证装置能够在进水与充气之间自由切换。
47.三通阀2具有入水口201、用水出口202和排水口203，入水口201连通出水段，用水出口202的相对两端分别连通入水口201和用水点，排水口203分别连通入水口201和集水区，该集水区可以为下水道或者储水箱。控制器7分别电连接电磁阀12和三通阀2，用于根据热水器的工作模式，控制电磁阀12和三通阀2的工作状态。
48.参考图2-4，热水器至少具有普通淋浴模式、微气泡待机模式、微气泡充气模式和微气泡运行模式，而微气泡待机模式、微气泡充气模式和微气泡运行模式共同构成微气泡模式。参考图1-2，当热水器进入普通淋浴模式时，控制器7打开电磁阀12，并控制三通阀2 的入水口201导通用水出口202，外部水源从主水路111流向入水口201，然后从用水出口 202流出，在此过程中，由于阀体11内部的水压为正压，外部空气无法通过进气口112吸入阀
体11内部，从而保证在普通淋浴模式不会产生微气泡水。
49.参考图3，当热水器进入微气泡充气模式时，控制器7先关闭电磁阀12，以实现及时截断主水路111的进水；再控制三通阀2的入水口201导通排水口203，以使三通阀2与主水路111的出水段之间的存水，在重力作用下自动排放至集水区。在排水过程中，在三通阀2与阀体11之间形成较大负压，将外部空气经由进气口112吸入主水路111的出水段内，实现对出水段与入水口201的区域进行充气。当排水时长达到时间阈值时，先控制三通阀2 的入水口201导通用水出口202，再打开电磁阀12，热水器切换至微气泡待机模式，此时，用水点无用水需求，故水和空气不会从用水出口202流出，由于电磁阀12重新打开，部分水源瞬间喷入出水段与入水口201的区域，进一步压缩该区域内的空气，使之溶入水中形成低浓度的微气泡水。由此可见，通过电磁阀12和三通阀2配合，实现无需气泵和水泵，也能够可靠进气和制造微气泡水，有效降低能耗、噪音和产品成本。
50.参考图4，当用户需要使用微气泡水时，用户打开连通用水出口202的用水点，热水器由微气泡待机模式切换至微气泡运行模式，此时，预先制备好的微气泡水从用水出口202 流向用水点，大幅缩短等待时间，提升用户体验。与此同时，外部水源从主水路111流向入水口201，新进入的水与提前充填于区域内的空气接触并开始溶气，继续形成微气泡水，实现在一段时间内持续产出微气泡水。由此可见，通过采用重力自动排水方式预先充气，使切换至微气泡运行模式时，实现快速出微气泡水，大幅缩短等待时间，提升用户使用体验。
51.参考图1，在本实施例中，主水路111竖向布置，进气口112横向布置。在阀体11 上还设有位于进水段与出水段之间的安装口113，进水段与出水段通过安装口113相连通。电磁阀12优选常开型先导式电磁阀，以利于节省电力，该常开型先导式电磁阀设置于安装口 113处，用于导通或封堵进水段与出水段之间的通路。
52.具体地，在进水段内固设有分隔部114，该分隔部114的活动端伸入到安装口113 内，并将安装口113的入口分隔为上通水口和下通水口，其中上通水口的相对两端分别连通进水段和下通水口的进水端，而下通水口的出水端连通出水段。电磁阀12用于导通或封堵上通水口和/或下通水口。由此，通过电磁阀12来控制上通水口和/或下通水口的通断，可实现控制主水路111在进水于截断进水之间切换。
53.在其他实施例中，可将安装口113设置为靠近进水段布置，并将安装口113只连通进水段，此时，电磁阀12用于导通或封堵进水段。
54.参考图1，在本实施例中，气水控制阀1包括单向阀13，单向阀13设置于进气口 112处，用于使进气口112向主水路单向导通，这样，可防止内部水通过进气口112往外溢出。
55.参考图1，在本实施例中，三通阀2包括三通接头21和排水阀22，三通接头21具有入水口201、用水出口202和排水口203。排水阀22优选为常闭型先导式电磁阀，以利于节省电力，该常闭型先导式电磁阀设置于排水口203上并电连接控制器7，用于打开或关闭排水口203。由此，使得用水出口202与入水口201处于常通状态，此时，用水出口202是否出水与用水点的用水情况关联，无需在用水出口202增设水阀，利于降低成本。
56.在其他实施例中，三通阀2还可以包括一出水控制阀，该出水控制阀设置于用水出口202上并电连接控制器7，用于控制用水出口202的出水通断状态，以使用水点出现水压波动时，不会干扰到用水出口202。
57.在其他实施例中，可以将三通阀2设计为包括三通接头21和阀芯，三通接头21具有
入水口201、用水出口202和排水口203，阀芯设置于三通接头21内并电连接控制器7，用于使入水口201有选择性连通用水出口202或排水口203。
58.参考图1，进一步地，装置还包括溶气罐3，入水口201通过溶气罐3连通出水段。由此，通过在入水口201与出水段之间增设溶气罐3，以提高单次预先充气时的储气量，保证热水器每次充气后能够产出一定量的微气泡水。在本实施例中，溶气罐3的容积优选为大于1l。
59.进一步地，装置还包括导流盘4，导流盘4设置于溶气罐3内，用于使自来水和空气混合均匀，以保证空气更容易溶入水中形成微气泡水。具体地，在导流盘4作用下与溶气罐3内部空气充分混合后，能够形成气液混合比约为1％～3％的微气泡水，更好的满足用户对杀菌、深层清洁等方面的要求。
60.参考图2-4，本实施例还提供了一种热水器，其包括如上所述的一种微气泡发生装置、内水管5、电连接控制器7的流量检测装置6、电连接控制器7的控制面板8。主水路111 通过内水管5连通水源。流量检测装置6设置于内水管5上或者设置于内水管5与主水路111 之间，用于检测主水路111的进水流量。在控制面板8上设有微气泡功能键(图中未示出)，用户可通过微气泡功能键来控制热水器进入微气泡模式。
61.具体地，本实施例将流量检测装置6设置于内水管5上并位于热水器的热交换器进水前端。微气泡发生装置设置在热水器的热交换器进水后端，以避免产生的微气泡水在热交换器内沸腾产生异响。
62.当用户在热水器的控制面板8上按下微气泡功能键时，热水器从普通洗浴模式切换至微气泡模式。在微气泡充气模式，电磁阀12关闭以截断主水路11的进水，排水阀22打开排走溶气罐3内的存水。在该模式下，若流量检测装置6测得进水流量大于热水器的开机流量(一般为2.5l/min)，则判断为电磁阀12没有完全截断主水路11的进水，外部水源流入溶气罐3内并排水口排放至下水道。此时，控制器7关闭排水阀22，并在热水器的控制面板 8上报警主水路故障；然后重新打开电磁阀12，以使热水器切换至普通淋浴模式。
63.当溶气罐3充气完成后，热水器切换至微气泡待机模式。在微气泡待机模式下，控制器7记录电磁阀12的重开时间，在电磁阀12的重开时间约2～5s后，若流量检测装置6 测得进水流量大于开机流量，判断为用户已打开热水龙头使用热水，则控制器7打开热水器的燃气控制阀，进行开机点火，并切换至微气泡运行模式，同时控制器7开始记录累计微气泡水量。由此，通过延时开机点火方式，可避免电磁阀12重新打开瞬间水喷入溶气罐3，使流量检测装置6产生较大水流信号而造成误开机现象。
64.在微气泡运行模式，若流量检测装置6测得进水流量小于开机流量，判断为用户已关水，则控制器7关闭燃气控制阀，熄火关机，并切换至微气泡待机模式，暂停统计累计微气泡水量。
65.在微气泡待机模式，控制器7判断所累计的微气泡水量小于设定的水量阈值，且流量检测装置6测得进水流量大于开机流量，判断为用户重新开热水，则控制器7打开燃气控制阀，开机点火，切换回微气泡运行模式，并继续累计微气泡水量。
66.本实施例中，在热水器从微气泡运行模式切换至微气泡待机模式后，控制器7判断所累计的微气泡水量是否大于或等于设定的水量阈值，如否则控制热水器维持在微气泡待机模式。如是表明溶气罐3内的空气已所剩无几，不能输出足够浓度的微气泡水，此时，控制
器7将所累计的微气泡水量清零，并控制热水器切换至微气泡充气模式，采用重力排水方式对溶气罐3进行自动充气，确保再次用水时能够输出浓度足够的微气泡水。
67.可选地，设定的水量阈值可以为固定值或由控制面板8的参数设置模式进行设定，或者设定的水量阈值根据溶气罐3的容积来取值，如溶气罐3容积为1l时，其设定的水量阈值优选100l。
68.在本实施例中，排水阀22打开进行排水的排水时间达到程序目标排水时间，判断为溶气罐3已充满空气。可选地，程序目标排水时间可以为固定值，或者程序目标排水时间通过控制面板8的参数设置方式进行设定，或者程序目标排水时间根据溶气罐3容积或实测排水时间来取值，如溶气罐3容积为1l时，其排水时间约为10～20s。
69.参考图5，本实施例还提供了一种热水器的控制方法，其应用如上所述的一种热水器，所述控制方法包括如下步骤：
70.s1，判断用户是否按下微气泡功能键，如是则转入下一步，如否则继续执行本步骤；
71.具体地，控制器7持续判断用户是否有按下控制面板8上的微气泡功能键，如是则表明启动微气泡功能并转入下一步，如否则表明热水器处于普通洗浴模式。在普通洗浴模式中，电磁阀处于打开状态以使主水路111维持在通水状态，且三通阀2的入水口201导通出水口202，以使外部水源经过加热后能够从主水路111流向入水口201，然后从用水出口202 流向用水点。在普通洗浴模式，由于阀体11内部的水压为正压，外部空气无法通过进气口 112吸入阀体11内部。
72.s2，热水器进入微气泡充气模式，关闭电磁阀12，控制入水口201导通排水口203；
73.具体地，微气泡模式由微气泡充气模式、微气泡待机模式和微气泡运行模式组成。当按下微气泡功能键后，热水器进入微气泡充气模式，关闭电磁阀12，以截断主水路的进水。在关闭电磁阀12的之时或之后，控制三通阀2打开排水口203，溶气罐3内的存水在重力作用下自动经由三通阀2排走，同时在溶气罐3内部形成较大负压，将外部空气经由进气口和单向阀吸入溶气罐3内，实现对溶气罐3进行预先充气。
74.特别说明，在微气泡充气模式下，用水点暂还没有打开。通过在微气泡充气模式，对溶气罐3进行预先充气，能够大幅缩用户短开热水的等待时间，同时降低工作噪音和产品成本。
75.可选地，在进入微气泡充气模式之前，或者在进入微气泡充气模式后且关闭电磁阀 12之前。先通过安装在溶气罐3内部并电连接控制器的水位计检测溶气罐3的水位，控制器判断检测到的水位是否大于设定水位。如是表明溶气罐3内有足量水，然后采用重力自动排水方式对溶气罐3充气；如否则先通过主水路111向溶气罐3进水，以使溶气罐3的水位达到设定水位，再采用重力自动排水方式对溶气罐3充气。由此，通过先判断溶气罐3的水位是否大于设定水位，再采用重力自动排水方式对溶气罐3充气，有效保证每次充气完成后，溶气罐内具有足量的空气，进而保证热水器输出浓度足够的微气泡水和累计气泡水量。
76.在进入微气泡充气模式下，控制器判断流量检测装置6测得进水流量是否大于热水器的开机流量，如否则判断为电磁阀12完全截断主水路11的进水。如是则判断为电磁阀12 没有完全截断主水路11的进水，此时，控制器7控制三通阀2关闭排水口，并报警主水路故障；然后重新打开电磁阀12，以使热水器切换至普通淋浴模式。由此，在微气泡充气模式
下，通过对进水流量与开机流量的关系，可精准识别电磁阀12或主水路是否发生故障。
77.s3，在充气结束后，控制入水口201导通用水出口202，重新打开电磁阀12并记录电磁阀12的重开时间，控制热水器进入微气泡待机模式；
78.具体地，充气结束的判断，可通过根据排水时间与程序目标排水时间的关系来确定，还可以根据溶气罐的水位与设定的水位下限值的关系来确定。
79.在充气结束后，控制三通阀2的入水口201导通所用水出口202，在入水口201导通用水出口202之时或之后，重新打开电磁阀12并记录电磁阀12的重开时间，热水器进入微气泡待机模式。
80.s4，在重开时间达到目标值后，判断进水流量是否大于或等于设定的开机流量，如是则转入下一步，如否则继续判断进水流量与开机流量的关系；
81.具体地，目标值优选为2～5s。当电磁阀12的重开时间约2～5s后，控制器通过流量检测装置6获取进水流量，并判断进水流量是否大于或等于开机流量。由此，通过在重开时间约2～5s后，再获取并判断进水流量与开机流量的关系，可避免电磁阀12重新打开瞬间水喷入溶气罐3，使流量检测装置6产生较大水流信号而造成流量检测装置6检测不精准，进而避免出现误开机现象。
82.s5，热水器开机点火，进入微气泡运行模式并记录累计微气泡水量。
83.由此可见，通过先进入微气泡充气模式，对溶气罐进行预先充气，然后控制热水器进入微气泡待机模式，并且在微气泡待机模式下且电磁阀12重新打开一定时间后，根据进水流量与开机流量的关系来热水器是否开机点火并进入微气泡运行模式，这样，利用提前对溶气罐进行充气，实现大幅缩短热水等待时间，提升用户体验。同时，可避免电磁阀12重新打开瞬间水喷入溶气罐3，使流量检测装置6产生较大水流信号而造成误开机现象。
84.参考图6，进一步地，所述控制方法还包括步骤：
85.s6，获取并判断进水流量是否大于或等于开机流量，如是则返回步骤s5，如是则转入下一步；
86.s7,热水器关机熄火，进入微气泡待机模式；
87.s8，判断累计微气泡水量是否大于或等于设定的水量阈值，如是则返回步骤s2，如否则根据进水流量与开机流量的大小关系来确定返回步骤s5或步骤s7。
88.具体地，累计微气泡水量的计算方式，可以从热水器开机点火之时或之后作为每次记录的起点，并且在热水器关机熄火之时作为每次记录的截止点，从而可以统计处每次微气泡运行模式，热水器产出的微气泡水量。
89.在热水器从微气泡运行模式切换至微气泡待机模式后，即每次微气泡运行模式结束后，通过判断累计微气泡水量与设定的水量阈值的关系，可推算溶气罐剩余空气量。并在累计微气泡水量大于或等于设定的水量阈值时返回步骤s2，进入微气泡充气模式，重新对溶气罐充气，确保再次用水时能够输出浓度足够的微气泡水，提升微气泡效果。
90.参考图7，在其他实施例中，在从步骤s1进入到步骤s2之前，可以还包括如下步骤：
91.s1，判断用户是否按下微气泡功能键，如是则直接转入步骤s21，如否则继续执行本步骤；
92.s21，热水器进入微气泡待机模式；
93.s31，获取并判断溶气罐3内的微气泡水浓度是否小于设定浓度值，如是则转入步
骤 s42，如否则转入步骤s41；
94.具体地，可以根据累计微气泡水量与设定的水量阈值的关系，推算出溶气罐剩余空气量，从而可以推算出溶气罐3内的微气泡水浓度。
95.s42，获取并判断溶气罐内的水位是否大于设定水位，如是则执行上述所述的步骤 s2，如否则需要先通过主水路向溶气罐进水，再继续执行本步骤；
96.s41，获取并判断进水流量是否大于或等于开机流量，如是则执行步骤s5，如否则继续执行本步骤。
97.由此，在用户按下微气泡功能键之后，并进入微气泡充气模式之前，通过控制热水器先进入微气泡待机模式，再判断溶气罐3内的微气泡水浓度与设定浓度值来确定是否需要对溶气罐进行充气，防止在断电重启微气泡功能键，以及不清楚溶气罐内的剩余空气量的情况下，直接对溶气罐进行充气，从而避免在溶气罐能够产出足够浓度的微气泡水的情况下因排水充气而造成资源浪费。
98.以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。