CN101303162A - 全自动恒温恒流电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动恒温恒流电热水器，其中包括外壳(101)、进水口(111)、出水口(117)、位于外壳(101)内部的水箱(106)和位于水箱(106)内的发热管(107)，外壳(101)内部还包括PCB控制板(102)、与PCB控制板(102)相连并伸入到水箱(106)内部的热水感温探头(104)以及与PCB控制板(102)相连的位于进水口(111)处的冷水感温探头(109)，水箱(106)和进水口(111)之间设有分流阀(113)以及与PCB控制板(102)相连并用于调整分流阀(113)的阀芯的步进电机(114)；分流阀(113)的第一出水孔(115)与水箱(106)相连，分流阀(113)的第二出水孔(116)与出水口(117)相连。可全自动控制加热水温，出水温度和出水时间，使用非常方便且节能环保。

Description

全自动恒温恒流电热水器

技术领域

本发明涉及水暖器材技术领域，更具体地说，涉及一种全自动恒温恒流电热水器。

背景技术

现有的电热水器一般都是通过人工手动调节的，首先插上电将水箱中的水加热到一定温度，然后再通过调节冷热水出水流量来调节出水温度。随着水温的下降，需要不时地重新调节出水流量来保持一定的水温。当出水流量突然减小时，出水温度会突然上升10度到几十度，有被烫伤的危险；而当出水流量太大或者热水用完时，水温往往降低太大，容易受寒。此外，现有电热水器需要预加热时间较长，热量丧失大，时间长浪费电。因此，现有电热水器的使用非常不方便且令人不舒适。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述使用不方便且浪费能源等缺陷，提供一种全自动恒温恒流电热水器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种全自动恒温恒流电热水器，其中包括外壳、进水口、出水口、位于外壳内部的水箱和位于所述水箱内的发热管，所述外壳内部还包括PCB控制板、与所述PCB控制板相连并伸入到所述水箱内部的热水感温探头以及与所述PCB控制板相连的位于所述进水口处的冷水感温探头，所述水箱和所述进水口之间设有分流阀以及与所述PCB控制板相连并用于调整分流阀的阀芯的步进电机；所述分流阀的第一出水孔与所述水箱相连，所述分流阀的第二出水孔与所述出水口相连。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，还包括通过数据线与所述PCB控制板相连的、用于控制操作和/或显示状态的控制面板。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，所述分流阀包括上壳体，下壳体，位于上壳体和下壳体之间依次由上而下排列的密封圈、异型密封圈、固定阀芯、旋转阀芯、轴密封圈和转轴，以及位于下壳体一侧的传动齿轮组。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，所述固定阀芯包括分别与第一出水孔和第二出水孔相对的第一弧形细长开口和第二弧形细长开口，所述旋转阀芯包括第三弧形细长开口，所述第一弧形细长开口、所述第二弧形细长开口和所述第三弧形细长开口的开口宽度相同，所述第一弧形细长开口和所述第二弧形细长开口的圆心角相同，所述第三弧形细长开口的圆心角略大于所述第一弧形细长开口和/或所述第二弧形细长开口的圆心角。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，所述PCB控制板根据所述冷水感温探头探测到的冷水温度T冷，选定水箱内的水需预热到的温度T热；再结合微电脑控制器内的预设程序自动计算出预热时间并显示在控制面板上给用户做参照。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，所述PCB控制板根据所述热水感温探头探测到的热水温度T热和所述冷水感温探头探测到的冷水温度T冷，结合设定的水温T混，计算出冷热水的比例M热/M冷＝(T混-T冷)/(T热-T混)，根据该比例控制步进电机通过传动齿轮组来转动旋转阀芯，进而调节第一出水孔和第二出水孔的出水大小比例来保证水温的恒定。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，还包括与所述PCB控制板相连并伸入到所述水箱内部的水位探测器，用于检测水箱内是否有水。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，所述入水口处还包括带单向功能的限流阀。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，所述外壳底端还包括与所述水箱相连的排污清理口。

在本发明所述的全自动恒温恒流电热水器中，所述水箱外壁还罩有一层保温隔热棉。

实施本发明的全自动恒温恒流电热水器，具有以下有益效果：通过后置水流控制器，水箱内压小；通过PCB控制板可全自动控制加热水温，出水温度和出水时间；配有专有的智能分流阀、稳压限流阀和节能花洒，充分利用热能节约用水，充分体现了健康环保节能理念。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明全自动恒温恒流电热水器优选实施例的结构示意图；

图2是本发明优选实施例中控制面板的示意图；

图3是本发明全自动恒温恒流电热水器的工作流程图；

图4是本发明全自动恒温恒流电热水器的冲凉程序设置实例示意图；

图5是本发明全自动恒温恒流电热水器中分流阀的分离结构示意图；

图6是本发明全自动恒温恒流电热水器中分流阀的装配示意图；

图7是本发明全自动恒温恒流电热水器中分流阀阀芯的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明电热水器优选实施例的结构示意图。其中包括外壳101，控制面板120、进水口111，出水口117以及与出水口117相连的花洒118。外壳101内部安装有PCB控制板102和水箱106。PCB控制板102上装有微电脑控制器，该微电脑控制器是具有可编程计算和中央处理功能的IC芯片，用于控制热水器内各部件的操作。水箱106分别与进水口111和出水口117相通。水箱106内包括发热管107，发热管107与PCB控制板102相连并受其控制，用于加热水箱106内的水或者保持一定的水温。外壳内部还包括与PCB控制板102相连并伸入到水箱106内部的热水感温探头104，用于探测水箱内的热水温度。与热水感温探头104并列的水位探测器103，也是与PCB控制板102相连并从水箱106顶部伸入到水箱106内部的，用于检测水箱106内是否有水，从而反馈给PCB控制板102让其控制是否需要开阀向水箱106进水，如无水则PCB控制板102锁定发热管不可以加热，并开阀进水。水箱106外壁还罩有一层保温隔热棉105，用于防止水箱106的热量过快散失。

进水口111处还安装有带单向功能的稳压限流阀110，用于保证通过进水口后的水压恒定。在限流阀110的出水管内部还设有所述PCB控制板102相连的冷水感温探头109，用于探测进入冷水温度。在进水通道还设有与限流阀110相连的长闭式电磁开关阀108，开关阀108与PCB控制板102相连并受其控制，当需要开阀进水时，PCB控制板102便控制打开开关阀108。与开关阀108另一端相连的是流量分流阀113，分流阀113包括两个出水孔，第一出水孔115与水箱106相连，第二出水孔116与出水口117相连。步进电机114与PCB控制板102相连并用于调整分流阀113的阀芯，从而可控制进入水箱和到达出水口的出水比例。外壳101底端还包括与水箱106相连的排污清理口112，用于清理污物。

图2是本发明优选实施例中控制面板的示意图，控制面板包括用于连接到PCB控制板的数据线201、显示屏、操作按钮和指示灯。显示屏中包括数值显示202、温度显示203、时间显示204和冲凉程序代码显示205。其中PCB控制板中可存储8个冲凉程序，所以冲凉程序代码显示205中显示“9、d、c”时，表示是热水器的不同故障代码。操作按钮包括电源按钮、预热/冲凉按钮、设置(set)按钮、确认(ok)按钮和方向按钮。指示灯包括预热指示灯206、冲凉设置1指示灯207、冲凉设置2指示灯208、冲凉设置3指示灯209、冲凉设置4指示灯210和冲凉设置5指示灯211。

如图3所示，是本发明全自动恒温恒流电热水器的工作流程图。当然，前提准备是正确安装好热水器，并接好水管电源。接着便可开始正常的热水器工作流程。首先设置冲凉程序，即设置不同阶段的开关水时间及出水的温度值。

如图4所示，是一个冲凉程序设置实例的示意图。该实例包括5个设置，不同设置的出水时长和水温可根据需要改变。设置1为喷水2分钟，水温可根据需要设置，流量为4L/min；设置2为停水3分钟；设置3为喷水1分钟，流量为4L/min；设置4为停水1分钟；设置5为喷水3分钟，由于设置5是冲凉的最后阶段，为了将水箱内的热水完全排空以达到充分节能目的，PCB控制板可根据微电脑控制器内预设程序自动控制发热管提前30-60秒停止加热，而通过调节分水阀比例逐渐将水箱内的热水完全排空，此过程中花洒的出水温度是逐渐降低的，也就是说最后出来的水将全是冷水，从健康角度可以慢慢锻炼人体提高抵抗力。从而达到健康环保节能的目的。当然，还可根据各人的喜好设置不同的冲凉程序。

设置好冲凉程序之后，即可启动热水器的预热按钮。PCB控制板将首先通过水位探测器检测水箱内是否有水。如果有水将控制发热管开始加热，如果没水将锁定发热管不可以加热并控制常闭电磁开关阀打开进行供水。水满之后PCB控制板接到信号即关闭开关阀停止进水并控制发热管开始加热。在预热过程中，PCB控制板可自动控制水箱中的水温，该控制原理如下：PCB控制板根据外界水温，即冷水感温探头测到的冷水温度，得到需将水箱内的水预热到的温度T热。天气越冷需要预热的温度越高，在本发明的一个优选实施例中，根据不同季节分别设定了48度、58度和68度的预热温度。当基础水温低于20度时水箱内的水选择预热到68度，当基础水温处于20-26度之间时预热温度选择58度，当基础水温高于26度时预热温度选择48度。当然，还可根据需要设定不同的预热温度。

然后再结合先前设定好的冲凉程序的用水量及水温自动计算出预热时间，其计算方法如下：

假设水箱容积为V，水比热为C，发热管功率为P，热效率为η，基础水温为T冷，需预热的水温为T热，根据下式：

Pxt预xη＝VxCx(T热-T冷)

即可计算出需预热的时间t预：

t预＝[VxCx(T热-T冷)]/(Pxη)

预热时间长短将根据冷水温度高低而变化，冷水温度越低且需预热的温度越高则加热时间越长。所计算出的预热时间可显示在控制面板上以供用户做参照。

在加热过程中，热水感温探头将检测水箱内的热水水温，一旦水温达到指定温度T热后，微电脑控制器控制发热管停止加热；当热水水温低于T热2度时恢复加热来进行保温。这样，热水器就可自动保持温度恒定，同时可发出提示(如，预热指示灯变绿并发出“嘀嘀”音)表示进入可以冲凉状态。

按下热水器的冲凉按钮就可以按照设置好的程序下进行冲凉(冲凉程序请参看图4，冲凉结束后自动关闭主电源关闭水源开关。

在冲凉过程中，为了保证恒定的出水水温，本发明采用了冲凉水温的自动调节控制功能。热水器工作期间，PCB控制板通过两个感温探头分别探测到冷水温度T冷和热水温度T热，结合设定的冲凉水温度T混，通过公式：

(T热-T混)xM热＝(T混-T冷)xM冷

可以计算所需冷热水的比例：M热/M冷＝(T混-T冷)/(T热-T混)。

通过PCB控制板控制步进电机来精确调整分流阀的阀芯到正确位置，使分流阀的两个出水孔的大小比例处在正确位置。此时如打开电磁开关阀进水就可以马上得到适当的混合温水。当水箱内热水和冷水的水温波动时，PCB控制板控制器可即时调整分流阀的比例来保证水温的恒定。

如图5所示，是本发明全自动恒温恒流电热水器中分流阀的分离结构示意图。分流阀包括上壳体401和下壳体408，位于上壳体401和下壳体408之间依次由上而下排列的是密封圈402、异型密封圈403、固定阀芯404、旋转阀芯405、轴密封圈406和转轴407，以及位于下壳体408一侧的传动齿轮组409。步进电机与传动齿轮组409相连，用于驱动传动齿轮组409转动进而带动转轴407上的旋转阀芯转动。

图6是本发明全自动恒温恒流电热水器中分流阀的装配示意图。图示左边是装配好后的示意图，右边是装配后分流阀的剖视图。在剖视图中，与图4中的对应部件为上壳体401、异型密封圈403、固定阀芯404、旋转阀芯405、轴密封圈406、转轴407、下壳体408和步进电机113。齿轮409A、409B和409C对应于图4中的传动齿轮组409中的三个齿轮。此外，410是螺丝，用于连接步进电机113和齿轮409C。另外，该装配图还包括齿轮轴411。

如图7所示，是本发明全自动恒温恒流电热水器中分流阀阀芯的结构示意图。分流阀的固定阀芯404包括分别与第一出水孔115和第二出水孔116相对的第一弧形细长开口和第二弧形细长开口，水流通过第一弧形细长开口和第二弧形细长开口分别到达第一出水孔115和第二出水孔116。旋转阀芯405包括第三弧形细长开口。第一弧形细长开口、第二弧形细长开口和第三弧形细长开口的开口宽度相同。第一弧形细长开口和第二弧形细长开口的圆心角相同，在图示中，均为85°，第一弧形细长开口和第二弧形细长开口之间的间距为10°。而第三弧形细长开口的圆心角略大于第一弧形细长开口和/或第二弧形细长开口的圆心角，即应该大于第一弧形细长开口和/或第二弧形细长开口的圆心角而小于第一弧形细长开口和/或第二弧形细长开口的圆心角与该两者之间夹角之和。在图示中，第三弧形细长开口的圆心角为90°。旋转阀芯和固定阀芯组合后，旋转阀芯将封闭部分固定阀芯上的细长开口，这样水只能通过组合后第三弧形细长开口与第一弧形细长开口和/或第二弧形细长开口重叠的部分流出进而到达第一出水孔115和/或第二出水孔116。

根据前述计算得到的冷热水比例，PCB控制板将控制步进电机调整分流阀，通过旋转阀芯的转动来调节两个第一弧形细长开口和第二弧形细长开口的大小比例，从而调节两个出水孔的出水比例。因为阀内具有相同的水压，此时弧形细长开口的大小比例就决定了水流量。控制第一弧形细长开口和第二弧形细长开口与第三弧形细长开口的重叠部分的圆心角比例为M热/M冷，即可保证两个出水孔的出水比例为M热/M冷，例如一个全开则另一个就全闭，一个打开2/3则另一个打开1/3。这样就保证调节过程中总的流量恒定，出口的温水的流量也是稳定的。因此，出水温度恒定，水量恒定，在冲凉过程中就非常舒服。而且整个过程全部是自动控制，不需手动调整，使用非常方便。

此外，本发明全自动热水器采取的预热方式可以节省水箱空间，缩短等待时间。而采用的顶端固定式花洒还可减少热量流失节约能源。

Claims (10)

1、一种全自动恒温恒流电热水器，包括外壳(101)、进水口(111)、出水口(117)、位于外壳(101)内部的水箱(106)和位于所述水箱(106)内的发热管(107)，其特征在于，所述外壳(101)内部还包括PCB控制板(102)、与所述PCB控制板(102)相连并伸入到所述水箱(106)内部的热水感温探头(104)以及与所述PCB控制板(102)相连的位于所述进水口(111)处的冷水感温探头(109)，所述水箱(106)和所述进水口(111)之间设有分流阀(113)以及与所述PCB控制板(102)相连并用于调整分流阀(113)的阀芯的步进电机(114)；所述分流阀(113)的第一出水孔(115)与所述水箱(106)相连，所述分流阀(113)的第二出水孔(116)与所述出水口(117)相连。

2、根据权利要求1所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，还包括通过数据线(201)与所述PCB控制板(102)相连的、用于控制操作和/或显示状态的控制面板(120)。

3、根据权利要求1所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，所述分流阀(113)包括上壳体(401)，下壳体(408)，位于上壳体(401)和下壳体(408)之间依次由上而下排列的密封圈(402)、异型密封圈(403)、固定阀芯(404)、旋转阀芯(405)、轴密封圈(406)和转轴(407)，以及位于下壳体(408)一侧的传动齿轮组(409)。

4、根据权利要求3所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，所述固定阀芯(404)包括分别与第一出水孔(115)和第二出水孔(116)相对的第一弧形细长开口和第二弧形细长开口，所述旋转阀芯(405)包括第三弧形细长开口，所述第一弧形细长开口、所述第二弧形细长开口和所述第三弧形细长开口的开口宽度相同，所述第一弧形细长开口和所述第二弧形细长开口的圆心角相同，所述第三弧形细长开口的圆心角略大于所述第一弧形细长开口和/或所述第二弧形细长开口的圆心角。

5、根据权利要求4所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，所述PCB控制板(102)根据所述冷水感温探头(109)探测到的冷水温度T冷，选定水箱内的水需预热到的温度T热；再结合微电脑控制器内的预设程序自动计算出预热时间并显示在控制面板上给用户做参照。

6、根据权利要求5所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，所述PCB控制板(102)根据所述热水感温探头(104)探测到的热水温度T热和所述冷水感温探头(109)探测到的冷水温度T冷，结合设定的水温T混，计算出冷热水的比例M热/M冷＝(T混-T冷)/(T热-T混)，根据该比例控制步进电机(114)通过传动齿轮组(409)来转动旋转阀芯(405)，进而调节第一出水孔(115)和第二出水孔(116)的出水大小比例来保证水温的恒定。

7、根据权利要求1所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，还包括与所述PCB控制板(102)相连并伸入到所述水箱(106)内部的水位探测器(103)，用于检测水箱(106)内是否有水。

8、根据权利要求1所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，所述入水口(111)处还包括带单向功能的限流阀(110)。

9、根据权利要求1所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，所述外壳(101)底端还包括与所述水箱(106)相连的排污清理口(112)。

10、根据权利要求1所述的全自动恒温恒流电热水器，其特征在于，所述水箱(106)外壁还罩有一层保温隔热棉(105)。

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