CN104048089B - 电子水龙头、用于电子水龙头的阀组合件及水龙头系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子水龙头、用于电子水龙头的可电操作的阀组合件及水龙头系统。所述阀组合件包括：阀壳体,所述阀壳体包含用于容纳流体的内部区域；电磁阀；温度传感器,所述温度传感器放置在所述内部区域外部；热传递装置,所述热传递装置在所述温度传感器与所述内部区域之间延伸，以将所述内部区域中的流体的热量传递给所述温度传感器；控制器，所述控制器与所述温度传感器连通并且可被操作以控制所述电磁阀。所述阀组合件的电磁线圈可以安装到印刷电路板上以控制所述电磁线圈。可以使用辅助端口来控制一个或多个额外的分配装置。

Description

电子水龙头、用于电子水龙头的阀组合件及水龙头系统

技术领域

本发明基本上涉及一种流体传送设备。更具体地说，本发明涉及一种电子水龙头、用于电子水龙头的阀组合件及水龙头系统。

背景技术

电子水龙头通常包含电磁阀，所述电磁阀由电子控制器控制以控制流体流动。一些电子水龙头包含邻近传感器，例如，主动红外（“IR”）邻近检测器或电容式邻近传感器，以控制电磁阀的操作。此类邻近传感器用于检测放置在水龙头附近的使用者的手，并且响应于使用者的手的检测使流体自动开始通过水龙头流动。其他电子水龙头使用触控传感器控制水龙头。

电子控制器通常位于远离电磁阀处，并且电线在电磁阀与用于控制电磁阀的电子控制器之间导引。取决于水龙头系统的配置，通常在电磁阀与电子控制器之间制成额外的导线终端。所述布线和相关联的导线连接增加了电子水龙头的成本，并且额外的电路组件易受损害或故障的影响。

一些电子水龙头包含放置在电磁阀壳体内的温度传感器，以检测壳体中的水的温度。所述温度传感器通常封装在环氧树脂填充的壳体中，并且所述壳体是密封的并且放置在阀壳体的水路中。导线从壳体中的温度传感器导引到电磁阀壳体外部的控制器。传感器壳体和布线接口通常易受损害和/或渗漏的影响，从而损害温度传感器和布线。另外，封装的传感器、导引布线和相关联导线连接增加了电子水龙头的成本和复杂度。

在具有多个电子水龙头和/或其他分配装置的盥洗室和厨房中，每个分配装置包含一个控制器用于控制对应的装置。由于需要用于控制每个分配装置的多个处理器和其他电子控制器，因此这种系统是昂贵的。

发明内容

根据本发明的一个示意性实施例，提供一种电子水龙头，其包含喷嘴、由所述喷嘴支撑的流体供应管道，以及阀组合件。所述阀组合件包含放置为控制通过流体供应管道的流体流动的电磁阀。所述电磁阀包含电磁线圈以及可操作地耦接到所述电磁线圈的可移动的阀部件。所述水龙头进一步包含控制器，所述控制器可被操作以控制电磁阀。所述控制器包含耦接到阀组合件的电路板以及安装到电路板上以控制电磁阀的处理器。所述电磁线圈是安装到电路板的。

根据本发明的另一示意性实施例，提供了用于电子水龙头的可电操作的阀组合件。所述阀组合件包含具有用于容纳流体的内部区域的阀壳体。所述阀组合件进一步包含电磁阀、放置在所述内部区域外部的温度传感器，以及热传递装置。所述热传递装置在温度传感器与内部区域之间延伸，以将内部区域中的流体的热量传递给温度传感器。所述阀组合件进一步包含与温度传感器连通的控制器。所述控制器可被操作以控制电磁阀。

根据本发明的又一示意性实施例，提供了电子水龙头。所述水龙头包含喷嘴、由所述喷嘴支撑的流体供应管道，以及阀组合件，所述阀组合件包含放置调节通过所述流体供应管道的流体流动的可电操作的阀。所述水龙头包含耦接到阀组合件的控制器。所述控制器包含处理器，所述处理器可被操作以控制可电操作的阀，从而控制通过所述流体供应管道的流体流动。所述控制器包含与处理器连通的端口。所述端口可释放地耦接到辅助分配装置的电子元件。所述控制器可被操作以经由端口进行辅助分配装置的电子元件的控制和/或为其供电。

根据本发明的又一示意性实施例，提供了水龙头组合件。所述水龙头组合件包含电子水龙头和辅助分配装置。所述电子水龙头包含喷嘴、由所述喷嘴支撑的流体供应管道，以及阀组合件，所述阀组合件包含放置可电操作的阀成调节通过所述流体供应管道的流体流动。所述电子水龙头进一步包含控制器，所述控制器可被操作以控制可电操作的阀，从而控制通过所述流体供应管道的流体流动。所述控制器包含端口。所述控制器和所述端口安装到所述阀组合件。所述辅助分配装置包含喷嘴、由所述喷嘴支撑的流体供应管道，以及可操作地耦接到所述电子水龙头的控制器的端口的电子元件。所述电子水龙头的控制器可被操作以经由端口进行辅助分配装置的电子元件的控制和/或为其供电，从而控制通过所述辅助分配装置的流体供应管道的流体流动。

所属领域的技术人员可以通过仔细考虑下述对说明性实施例的详细说明来清楚地了解本发明的其它特征和优点，其中所述说明性实施例举例说明了目前公认的实施本发明的最佳方式。

附图说明

图式的详细描述具体地参照附图，其中：

图1是说明包含电磁阀的示例性电子水龙头的框图；

图2是说明图1的电子水龙头的示例性控制器的框图；

图3是图1的电子水龙头的示例性电磁阀组合件的透视图，该电子水龙头包含外壳；

图4图3的电磁阀组合件的透视图，该电磁阀是外壳移除的；

图5是图3的电磁阀组合件的局部分解透视图，该局部分解透视图说明电磁线圈、控制器和温度传感器；

图6是图3的电磁阀组合件的局部分解背面透视图，该局部分解背面透视图说明电磁线圈、控制器和温度传感器；

图7是图3的电磁阀组合件的截面图，该截面图沿图3的线7-7截取的；

图8是图7的截面图的特写，该电磁线圈的电枢处于闭合位置的；

图9是图7的截面图的特写，该电磁线圈的电枢处于开启位置的；以及

图10是说明穿过电磁阀组合件的流动路径的电磁阀组合件的截面图，该截面图沿图3的线10-10截取。

具体实施方式

为了提升对本发明的原理的理解，现参考附图中图示的实施例，所述实施例在本文中描述。本文所揭示的实施例并非旨在详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式。相反，所述实施例经选择和描述以使得所属领域的其他技术人员可使用它们的教示。因此，并不意图限制本发明的范围。本发明包含对所说明的装置和所描述的方法的任何更改和进一步修改，并且本发明所涉及的领域的技术人员针对本发明的原理的进一步公知应用。

参考图1，根据本发明的一些实施例说明了电子水龙头10的框图。电子水龙头10包含喷嘴12，所述喷嘴支撑通道或流体管道，用于传送例如水等流体。在所说明的实施例中，喷嘴12的通道包含热水来源16和冷水来源18与喷嘴12的输出之间的流体通道。参见，例如，图1的通道28a、28b、28c、28d。电子水龙头10包含与热水来源16和冷水来源18处于流体连通的电磁阀22。电磁阀22由控制器24电子地控制。在说明性实施例中，控制器24经配置以开启和关闭电磁阀22，从而开启和关闭到喷嘴12的流体流动。在另一实施例中，控制器24进一步经配置以按比例控制电磁阀22，从而调节流过喷嘴12的流体的流速。在本文所述的一个示意性实施例中，电磁阀22包含先导型电磁阀（pilot operated solenoid valve），然而也可以提供其他合适的可电操作的或致动器驱动的阀。

在所说明的实施例中，控制器24基于来自至少一个传感器（例如，邻近传感器和/或触控传感器）的输出以控制电磁阀22，例如，以开启和关闭通过喷嘴12的流体流动。在所说明的实施例中，电容式传感器26与控制器24连通，用于将指示喷嘴12上或附近的检测到物体（例如，使用者的手）的信号提供给控制器24。可以提供其他合适的传感器用于检测水龙头10附近的物体。如所说明，电容式传感器26的电极25耦接至喷嘴12，以检测接触喷嘴12的物体。电极25可以放置在水龙头10的其他合适的区域中以检测使用者的手的存在。在所述示意性实施例中，电容式传感器26和电极25用于触控模式和免触控的操作模式中的至少一个。在免触控的操作模式中，电容式传感器26和控制器24检测喷嘴12附近的检测区域或带内的使用者的手或其他物体。在一个实施例中，所述检测区域包含水流以及水槽式水盆（sink basin）中紧紧围绕水流的区域。取决于电容式传感器26的位置和灵敏度所述检测区域可以扩展到其他区域。在触控操作模式中，电容式传感器26和控制器24在使用者的手或其他物体与喷嘴12的表面接触之后检测使用者的手或其他物体。为了在任一模式下开启水龙头组合件10，在检测到物体（例如，使用者的手）之后电磁阀22由控制器24激活以切换水流的开启和关闭。

在一些实施例中，通过用电容式传感器26感测电容变化，控制器24经配置以做出逻辑决策，从而控制水龙头10的不同操作模式，例如，在手动操作模式和免触控的操作模式之间改变，如美国专利第7,537,023号；美国申请案第11/641,574号;美国专利第7，150,293号;美国申请案第11/325,128号；以及PCT国际申请案第PCT/US2008/01288号和第PCT/US2008/013598号中所描述的，这些专利和申请案所揭示的内容全部明确地以引用的方式并入本文中。

在一个实施例中，水温和流速的手动调节可以在通过操纵手动阀手柄14打开电磁阀22之后提供。具体而言，手动阀手柄14可用于操纵放置在喷嘴12的通道中的阀体组合件20，以调节从热水来源16和冷水来源18到电磁阀22的流体的温度和/或流动。可以为每一个热水来源16和冷水来源18提供单独的手动阀手柄14。或者，电子水龙头10是一种无需任何手动控制的完全自动的水龙头。

在一个替代性实施例中，控制器24可以进一步电子地控制阀体组合件20。具体而言，阀体组合件20可以包含电子比例阀或混合阀，所述阀由控制器24调节以控制热水和冷水的混合以及因此控制流过喷嘴12的水的温度。示例性电子控制的混合阀描述于美国专利第7,458,520号以及PCT国际申请案第PCT/US2007/060512号中，这些专利和申请案所揭示的内容以引用的方式明确并入本文中。可以基于一个或多个使用者输入由控制器24对从热水来源16和冷水来源18中流出的流体量进行控制，所述使用者输入，例如，预期的流体温度、预期的流体流动比例、预期的流量、各种基于输入的任务、各种识别出的呈现，和/或其组合。举例来说，水龙头10可以包含与比例阀的输出处于流体连通的温度传感器（例如，本文所述的温度传感器54）以将反馈提供给控制器24，从而用于控制水温。在一个实施例中，控制器24经由本文所述的辅助端口56（图2）控制比例阀。

在一个实施例中，水龙头10包含由控制器24控制的一个或多个指示器29，以提供电子水龙头10的操作模式（例如，免触控模式和/或触控模式）和/或水温的视觉的或声音的指示。一种示例性指示器29包含放置在水龙头10附近的发光二极管（LED）或其他光源或可听见的装置。其他示例性指示器29包含液晶显示器（LCD）和磁性自锁机械指示器。在一个实施例中，基于不同颜色的LED或单个的多色LED的选择性照度，指示器29可被操作以指示流过水龙头10的水的操作模式和/或温度。

在所说明的实施例中，控制器24可被操作以控制除电子水龙头10之外的其他远程分配装置，说明性地为辅助分配装置30。示例性辅助分配装置30包含肥皂分配器、其他水龙头喷嘴、饮料分配器或其他合适的分配装置。辅助分配装置30可以与喷嘴12一样邻近相同的水槽式水盆放置。或者，分配装置30可以放置为分配到不同的水槽式水盆中，举例来说，例如盥洗室或厨房中或其他房间中的其他水槽式水盆。如本文中详细描述的，控制器24包含辅助端口56（参见图2和图3）用于经由电缆57（图2）远程控制辅助分配装置30并且为辅助分配装置30供电。

参考图2，说明了图1的示例性控制器24的框图。控制器24包含印刷电路板40以及安装到印刷电路板40的多个电路组件。说明性地，处理器42、流动传感器52、温度传感器54、辅助端口56以及光学连接器58耦接到电路板40。连接头部46耦接到电路板40用于耦接来自外部电源21的电力线。在一个实施例中，电源21是电池电源或其他直流（DC）电源。处理器42的内部或外部存储器44包含软件和/或固件，所述软件和/或固件含有由处理器42执行的指令以控制电磁阀22、水龙头10的其他组件，以及其他分配装置（例如，辅助分配装置30）。处理器42基于来自电容式传感器26、流动传感器52，和/或温度传感器54的输出控制电磁阀22。

光学连接器58经配置以将电流导引到光学装置59，举例来说，例如LED，以使光学装置59照明。在一个实施例中，光学装置59是不同颜色的，并且处理器42选择性地控制光学装置59，以基于水龙头10的操作模式和/或流过水龙头10的水的温度照射不同的颜色。示例性光学连接器58包含音频插孔连接器。在一个实施例中，图1的指示器29包含图2的光学装置59。在示例性实施例中，控制器24还包含电源连接器48用于将控制器24耦接到壁式插座或将其他建筑物电源耦接到电源控制器24。电源连接器48包含整流器以将交流（AC）电源转换为适用于控制器24的直流电源。

参考图3和图4，说明了示例性电磁阀组合件50。流体经由流体管道28c进入电磁阀组合件50的阀壳体70（图4）并且经由流体管道28d离开阀壳体70进入到喷嘴12（图1）。流体管道28c包含为喷嘴12的流体管道的匹配组件提供密封连接的密封件31（图3）。电磁阀组合件50包含外壳60用于封闭和保护放置在外壳60内的控制器24和电磁阀22。外壳60经配置以在阀壳体70（图4）的顶部上方滑动并且安装到组合件50的底座61。底座61的相对端上的夹子72经配置以啮合外壳60，然而其他合适的紧固件也可以用于将外壳60耦接到底座61。外壳60包含用于容纳流体管道28d的开口62。外壳60进一步包含能够接入辅助端口56的开口64、能够接入直流电源连接器48的开口66以及能够接入光学连接器58的开口68。如图4中所说明，控制器24安装到组合件50的阀壳体70。电源线74从电源21将电力导引到控制器24，用于为控制器24的电子组件供电。电源线74包含在经配置以耦接到控制器24的头部46（图5）的连接器端76与经配置以耦接到电源21的相对的连接器端78之间导引的电线。提供额外的电缆线75以将传感器信号（例如，从电容式传感器26的传感器信号）导引到控制器24。

参考图5和图6的局部分解视图，处理器42、头部46、温度传感器54、端口56、直流连接器48以及光学连接器58说明性地安装到印刷电路板40。端口56、直流连接器48以及光学连接器58说明性地安装在电路板40的边缘处，以与外壳60的开口64、66、68对齐（图3）。电路板40包含用于控制电磁阀22的其他合适的电子元件。头部46包含电气插销，其经配置以容纳电源线74的连接器端76。

辅助端口56经配置以容纳导引到辅助或第二分配装置30（图2）的连接器电缆57（图2），所述装置由控制器24控制和供电。连接器电缆57包含可释放地耦接到辅助端口56的连接器。因此，即插即用配置配备有辅助端口56，所述端口有助于可由水龙头10的控制器24来控制的辅助装置（例如，装置30）的快速耦接和去耦接。在一个实施例中，一个以上辅助分配装置30耦接到辅助端口56并且由控制器24来控制。

再次参考图2，控制器24的控制和电力管理软件/固件以及控制开关是用于控制辅助分配装置30的操作的。辅助分配装置30可以包含肥皂分配器、其他水龙头、饮料分配器、过滤水分配器、热水分配器，或其他合适的分配装置。如图2中所说明，辅助分配装置30包含支撑流体供应管道的喷嘴38。分配装置30包含由控制器24来控制的电子元件32，所述控制器包含可电操作的阀34，例如，具有电磁线圈的电磁阀34，所述阀放置在流体供应管道中用于控制通过喷嘴38的流体流动。电子元件32经由在水龙头10与装置30之间快速耦接的连接器电缆57可释放地耦接到辅助端口56。在一个实施例中，通过辅助分配装置30的流体流动是基于经由端口56从装置30（（例如，来自传感器36））接收的电容信号由处理器42控制的，类似于水龙头10的基于电容的控制。处理器42可被操作以对来自辅助分配装置30（和/或来自额外的装置30）的电容输入信号进行采样，以减少电子水龙头10与辅助分配装置30的控制之间的串扰的可能性。

控制器24经由端口56将从电源21（图2）或直流连接器48接收的电力导引到辅助分配装置30的电子元件32以为装置30供电。因此，在一个实施例中，水龙头10和辅助分配装置30都由同样由控制器24管理的电源来操作。控制器24可被操作以接收来自辅助分配装置30的输入、处理所述输入，并且基于所接收的输入来输出用于控制分配装置30的电子元件32（例如，螺线管、电动机、灯等）的电信号。在一个实施例中，辅助分配装置30包含至少一个邻近传感器36，例如，电容式传感器或红外传感器，所述传感器可被操作以检测使用者的手在装置30上或附近，如同本文中对于电子水龙头10的电容式传感器26类似的描述。或者，装置30可以包含开关装置，其经配置以指令控制器24，以在使用者将开关装置致动之后启动装置30。控制器24基于从邻近传感器36或开关装置接收到的信号来控制通过分配装置30的流体流动（（例如，水、肥皂、饮料等）。控制器24也可被操作为辅助分配装置30上的显示灯（例如，LED）供电,以对应于装置30的各种操作模式或状态。

因此，辅助分配装置30可以包含具有有限的或非主动的控制的被动的或哑的电气接口，其中所述接口的电子元件32是经由辅助端口56由水龙头10的控制器24远程控制的。在一个实施例中，辅助分配装置30的电路包含用于将装置30连接到控制器24的必需电路、用于检测激活请求并且将所述激活请求发送到控制器24的必需电路，以及用于基于控制器24的控制来启动流体阀的必需电路。

在一个实例中，辅助端口56包含多插销（例如，6插销）注册插孔（RJ）插座，然而任何合适的电气连接器可以用于端口56。在一个实施例中，辅助端口56的多插销连接包含：连接到电池电压的开关电源（例如，电源21），用于为辅助分配装置30的电子元件供电；用作连接到处理器42的输入或输出（I/O线）中的任一个的传感器线、接地线、连接到处理器42的邻近（例如，电容式）感测输入，以及用于装置30的显示灯（例如，LED）的两条电力线。在一个实施例中，LED电力线和电力供应线是在处理器42处开启和关闭的。

参考图5，温度传感器54直接安装（例如，焊接）到电路板40上。因此，传感器54放置在阀壳体70外部（同样参见图7）。在一个实施例中，温度传感器54包含焊接到电路板40的表面安装型N热敏电阻，然而也可以使用其他合适的温度传感器。热传递装置110从温度传感器54延伸到阀壳体70的内部区域或水路130（图7）的内部。热传递装置110可被操作以从阀壳体70的内部区域130内的流体中将热量传递到温度传感器54，如本文所描述。

热传递装置110包含铆钉112以及放置在铆钉112与传感器54之间的垫片114。在一个实施例中，铆钉112是由铜或其他合适的金属制成的，并且垫片114是由热导且电绝缘泡沫制成的，然而也可以使用其他合适的热导材料。在组合件中，铆钉112、垫片114以及传感器54是彼此接触的（参见图7）从而有助于热传递。在一个实施例中，泡沫垫片114提供了铆钉112与传感器54之间的软组件，以减少由于与热传递装置110接触而对温度传感器54造成的损坏的可能性。另外，垫片114是电绝缘的，因此温度传感器54的电气触点不会发生短路。在一个实施例中，泡沫垫片114耦接到铆钉112并且由粘合剂或其他合适的耦合器耦接到温度传感器54上方的电路板40。

参考图5至图7，铆钉112包含中空的轴杆部分120以及直径较大的头部部分122。如图7中所说明，轴杆部分120延伸到阀壳体70的内部区域130中。轴杆部分120说明性地为圆柱形的并且经配置以在中空的内部中接收来自内部区域130的水。在一个实施例中，轴杆部分120的半空心构造用于增大铆钉112暴露于水的面积。头部部分122说明性地具有近似垫片114的外径。如在图5至图7中所说明，O形环密封件116由铆钉112的轴杆部分120容纳。密封件116位于开口124（图6）中，所述开口是在阀壳体70的外壁118中模制的。因此，密封件116在热传递装置110与壁118之间提供了密封接口以减少来自阀壳体70的水穿过热传递装置110渗漏的可能性。头部部分122邻接阀壳体70的壁118以将密封件116保持在开口124内，如图7中所说明。铆钉112将热量从邻近中空的轴杆部分120的流体中传递到头部部分122并且传递到垫片114，并且垫片114将热量传递到电路板40上的温度传感器54。温度传感器54输出表示检测到往处理器42去的热量的信号以进行处理。在一个实施例中，铆钉112是用粘合剂或其他合适的紧固件耦接到阀壳体70的壁118的。

处理器42可被操作以基于用温度传感器54测量的水温控制水龙头10。在一个实施例中，处理器42可被操作以选择性地控制光学装置59（图2），从而使不同颜色的装置59照明，以向使用者指示水温。举例来说，蓝色指示冷水、红色指示热水，并且红色与蓝色之间的色度指示热与冷之间的温度。或者，处理器42在数字或模拟显示器（例如，指示器29的LCD显示屏）上数字地显示水温。在一个实施例中，控制器24经编程以自动地在检测到的水温超过阈值温度时关闭水流，即，关闭电磁阀22。示例性的阈值温度大约是120华氏度，然而也可以设置其他合适的阈值。在一个实施例中，控制器42使用来自传感器54的温度信息以控制与电磁阀22串联的可电操作的混合阀（例如，阀20）。所述混合阀经控制以按比例对来自热水来源16和冷水来源18的水进行混合，从而获得预期的温度。所述预期的温度可以由使用者进行选择或者可以是在处理器42的存储器中预定和编程的。因此，通过水龙头10的水的闭合环路温度控制可以配备有温度传感器54。也可以基于水温实施其他合适的控制。

如图5和图6中所说明，电磁阀22的电磁线圈80包含围绕线轴84缠绕的线圈导线82。线轴84包含圆柱形内部开口86，所述开口的尺寸经设置以容纳阀壳体70的圆柱形部分94。在所说明的实施例中，电磁线圈80是直接安装到电路板40的（参见图4和图7至图9）。具体而言，线轴84包含多个金属插销88，所述金属插销是通过电路板40的对应的开口89容纳的。在一个实施例中，导电插销88是焊接到电路板40的。线圈导线82的端部是在插销88处终止的（例如，围绕插销88缠绕），因此控制器24可被操作以经由插销88选择性地给予线圈80能量和去除能量。

在一个实施例中，线轴84是由塑料或其他合适的非导电材料制成的。如图7中所说明，线轴84的端部96经配置以邻接电路板40。电路板40是说明性地平行于延伸穿过电磁线圈80的开口86的。在一个实施例中，通过将电磁线圈80直接安装到电路板40，使得具有最少布线的紧凑型阀组合件50配备位于外壳60内部的控制器24。

仍然参考图5和图6，线轴84在阀壳体70的圆柱形部分94上方滑动以将电磁线圈80耦接到阀壳体70。在所说明的实施例中，圆柱形部分94的圆周唇缘或凸缘97（图8）啮合在线轴84的顶部表面中形成的对应的凹槽以将线轴84紧固到圆柱形部分94。包含圆柱形部分94的阀壳体70是由塑料或其他合适的电和磁绝缘材料制成的。U形金属支架90的尺寸经设置以配适在电磁线圈80上方。金属支架90包含具有开口92的底部凸缘98，所述开口的尺寸经设置以容纳圆柱形部分94。因此，凸缘98放置在电磁线圈80与阀壳体70的顶壁102之间。支架90的顶部凸缘100在电磁线圈80的顶部上方滑动。因此，金属支架90沿着电磁线圈80的三个侧面延伸。如本文所描述，金属支架90充当极片，用于对电磁线圈80生成的磁通量进行导引。具体而言，当电磁线圈80由控制器24给予能量时，支架90提供用于生成磁通量的流动路径。

参考图7至图9，电磁阀22进一步包含永磁体140、可移动的阀部件或电枢142、固定部件或极片144、电枢密封件146、隔膜壳体156，以及柔性隔膜158。电枢142和极片144是润湿的并且密封在圆柱形部分94的中空的内部中。电枢密封件146耦接到电枢142的端部并且经配置以对形成在隔膜壳体156中的导向孔150（图8和图9）进行密封。在一个实施例中，电枢密封件146是由橡胶制成的，并且电枢142和极片144是由金属或其他合适的导磁材料制成的。

电枢142可操作地耦接到电磁线圈80。具体而言，由线圈80生成的磁场经配置以在闭合位置与开启位置之间移动电枢142。也称作柱塞或可移动核心的电枢142经配置以在同导向孔支座152（图8和图9）接触的闭合位置与同极片144接触的开启位置之间在圆柱形部分94内滑动。当电枢142处于闭合位置时，电枢密封件146啮合导向孔支座152以闭合导向孔150，并且在电枢142与极片144之间形成了间隙。当电枢142处于开启位置时，电枢142与极片144之间的间隙是闭合的并且水流过开启的导向孔150，并且流过在阀壳体70中形成的出口154（图8和图9）。圆柱形部分94内的弹簧148使电枢142偏离极片144并且偏向导向孔支座152。在所说明的实施例中，电枢142在圆柱形部分94内沿着平行于电路板40的轴线移动。O形环密封件138（图8）放置在隔膜壳体156与阀壳体70的壁102之间，从而形成围绕电枢密封件146与导向孔150之间的接口的密封表面。

永久磁体140放置在形成于圆柱形部分94的顶部中的支座95中。磁体140充当自锁磁体以抵靠着极片144将电枢142b固定在开启位置上。具体而言，永磁体140的尺寸经设置且相对于电枢142和极片144间隔开，使得当电枢142处于闭合位置时，磁体140在极片144内诱发的磁场不足以克服由于电枢142与极片144之间的间隙引起的弹簧148所提供的相反的偏置力。在给予线圈80能量以将电枢142移动到抵靠着极片144的开启位置之后，磁体140在极片144中诱发的磁场可被操作以克服弹簧148的相反的偏置力，从而在去除线圈80的能量之后将电枢142锁在或保持在开启位置。

如在图7中所说明，流体管道28c经由带螺纹的接口160耦接到阀壳体70并且形成阀壳体70的一部分以界定内部区域130。O形环密封件162放置在阀壳体70与流体管道28c之间，以有助于接口160处的阀壳体70内的水的密封。流体管道28c提供了与阀壳体70的内部区域130处于流体连通的通道164。柔性隔膜158放置在隔膜壳体156内。在一个实施例中，隔膜158由柔性橡胶制成。上部隔膜腔室166形成在隔膜壳体156与隔膜158的背侧之间。当隔膜腔室166被淹没时，隔膜腔室166中的水压迫使隔膜158进入闭合位置，使得隔膜158邻接并且密封管道28c的圆周唇缘或珠子128（图8）。因此，防止了来自通道164的水在隔膜158处于闭合位置时超过圆周唇缘128进入阀壳体70的内部区域130。此外，当闭合时，隔膜158围绕隔膜壳体156的中心柱170（图8）提供了圆周密封，以闭合形成在柱子170的凹口中的入口168。

电磁阀22说明性地是先导型电磁阀。在电磁阀组合件50的初次使用之前，隔膜腔室166是不含水的。当最初经由管道28c朝向隔膜158的前侧对水进行导引时，隔膜158的中心部分（柱子170附近）坍塌或向上弯曲（从图7到图10的透视图中可见），并且水穿过形成在柱子170中的开启的入口168进入隔膜腔室166。当线圈80的能量被去除且电枢142处于闭合位置时，水淹没隔膜腔室166。一些水还在唇缘128与隔膜158之间流动到阀壳体70的周围内部区域130中。与通道164在唇缘128内的隔膜158的前侧上占据的面积相比，隔膜腔室166说明性地占据隔膜158的背侧上的较大的面积。当由于更大面积的隔膜腔室166使得隔膜158的背侧处（腔室166侧）的水压变得大于隔膜158的前侧（通道164侧）的水压时，隔膜158被迫使回到闭合位置中以密闭入口168并且密闭圆周唇缘128。因此，在给予电磁线圈80能量之前，隔膜158是处于闭合位置的并且隔膜腔室166注入水。

在操作中，控制器24在经由电容式传感器26（图1）检测到使用者的手之后给予电磁线圈80能量以开启水龙头10。以电流给予电磁线圈80能量可被操作以起始电磁阀22的导向控制从而开启电磁阀22。具体而言，当给予线圈80能量时，所生成的磁通量使电枢142和极片144磁化，从而使得电枢142和极片144被彼此吸引。磁场将电枢142移动到与极片144在开启位置中接触，从而闭合电枢142与极片144之间的间隙并且开启导向孔150。在所说明的实施例中，控制器24在预定的持续时间之后去除线圈80的能量，并且永磁体140在极片144中诱发的磁场将电枢142固定在抵靠着极片144的开启位置，如本文所描述。或者，可以在水龙头10开启时仍然给予电磁线圈80能量，以将电枢142固定在开启位置。

当电枢142处于开启位置时（参见图9），上部隔膜腔室166中的水穿过阀壳体70中的通道180移动并且穿过开启的导向孔150离开。穿过导向孔150的水穿过出口154离开，所述出口154开启至阀壳体70的内部腔室130（图7）。当腔室166中的隔膜158的背侧上的水压降低时，隔膜158坍塌并且开启电磁阀22，使得来自通道164的水在隔膜158与唇缘128之间流动到阀壳体70的周围内部区域130中。内部区域130中的水移动穿过形成在流体管道28d中的通道172（图10）并且离开水龙头10的喷嘴12（图1）。

当控制器24不再经由电容式传感器26检测使用者的手时（和/或在适当的延迟之后），控制器24用反向电流给予电磁线圈80能量，以干扰将电枢142固定在开启位置的磁体140的磁场。具体而言，通电的线圈80在电枢142和极片144中诱发了极性与由永磁体140诱发的磁场相反的磁场，从而消除了极片144与电枢142之间的吸引力。因此，相反极性的磁场以及弹簧148的偏置力迫使电枢142回到抵靠着支座152的闭合位置以闭合导向孔150。当导向孔150闭合时，隔膜腔室166被再次淹没，以迫使隔膜158进入抵靠着唇缘128的闭合位置。因此，电磁阀22闭合并且通过喷嘴12的水流停止。

在一个实施例中，由于导向孔150相对于隔膜158与唇缘128之间的阀开口的较小的尺寸，需要使隔膜158坍塌以开启电磁阀22的力是较小的。在一个实施例中，当闭合电磁阀的22时形成在隔膜壳体156的柱子170的凹口中的入口168用于缓慢地将水渗出到隔膜腔室166中，从而提供水龙头10的软关闭。在一个实施例中，入口168还用作过滤器以阻止通道164中的颗粒进入隔膜腔室166，从而改进了隔膜腔室166内的区域的清洁度。

在一个实施例中，控制器24可被操作以进一步基于图2的流动传感器52的输出控制电磁阀22。举例来说，在一个实施例中控制器24控制电磁阀22以在水龙头10自动关闭之前分配预定体积的水。在另一实例中，控制器24可以控制通过喷嘴12的水的流动为使用者指定的或制造商设置的所期望的流速。在另一实例中，控制器24基于通过喷嘴12的非正常的流速检测水龙头10的故障。可以基于流动传感器52实施其他合适的控制。流动传感器52可以包含：放置在流动路径中（例如，在流体管道28d中）的叶轮；以及耦接到电路板40的霍尔效应传感器，所述传感器检测叶轮的位置以追踪通过流体管道28d的流量。可以提供其他合适的流动传感器52。

在一个实施例中，辅助端口56经配置以将输入装置连接到控制器24。所述输入装置可以将控制和/或反馈信号导引到用于控制水龙头10的控制器24。示例性的输入装置包含脚踏开关或话筒。在一个实施例中，控制器24经由辅助端口56接收来自脚踏开关的输入并且基于脚踏开关输入控制水龙头10。举例来说，脚踏开关可以放置在水槽式水盆下方。在使用者进行致动之后，脚踏开关经由辅助端口56将信号发送给控制器24，以指挥控制器24开启或关闭水龙头10或调节流体的流速或温度。在另一实施例中，控制器24经由辅助端口56对围绕水槽式水盆放置的多个光学装置（例如，LED）供电并且对其进行控制。在另一实施例中，话筒可操作地连接到控制器24的辅助端口56以提供水龙头10的语音激活。举例来说，控制器24通过话筒检测听觉信号（例如，使用者的语音）并且基于所述听觉信号控制水龙头10。示例性的语音激活控制包含开/关、流速和水温。

递交于2009年11月11日的美国专利申请案第12/525，324号；递交于2009年11月18号的美国专利申请案第12/600,769号；递交于2010年4月20号的美国专利申请案第12/763，690号；以及递交于2011年9月2号的美国专利申请案第13/224，982号以引用的方式明确并入本文中。

尽管已参考某些优选实施例详细描述了本发明，但在所附权利要求书中描述和界定的本发明的精神和范围内存在变化和修改。

Claims (28)

1.一种电子水龙头，其特征在于，包括：

喷嘴；

流体供应管道,所述流体供应管道由所述喷嘴支撑；

阀组合件，所述阀组合件包含电磁阀,设置所述电磁阀的位置以控制通过所述流体供应管道的流体流动，所述电磁阀包含电磁线圈和可操作地耦接到所述电磁线圈的可移动的阀部件；以及

控制器，所述控制器可被操作以用于控制所述电磁阀，所述控制器包含直接安装到所述阀组合件的电路板和安装到所述电路板的处理器，以控制所述电磁阀，所述电磁线圈包括多个导电插销，通过使所述多个导电插销被容纳在所述电路板的多个开口中而把所述电磁线圈被直接安装到所述电路板。

2.根据权利要求1所述的电子水龙头，其特征在于，进一步包含传感器，所述传感器耦接到所述水龙头并且可被操作以将信号提供给所述控制器，所述控制器的所述处理器可被操作以基于所述传感器提供的所述信号来开启和/或闭合所述电磁阀。

3.根据权利要求2所述的电子水龙头，其特征在于，所述传感器可被操作以进行所述喷嘴附近的检测区域中的物体的检测以及接触所述喷嘴的物体的检测中的至少一个，并且所述传感器传输表示所述物体的检测的所述信号给所述控制器。

4.根据权利要求1所述的电子水龙头，其特征在于，所述阀组合件进一步包含外壳，并且所述电路板和所述电磁阀放置在所述外壳中。

5.根据权利要求1所述的电子水龙头，其特征在于，所述电磁线圈包含线轴和围绕所述线轴缠绕的线圈导线，并且所述线轴是安装到所述电路板的。

6.根据权利要求5所述的电子水龙头，其特征在于，所述线轴包含耦接到所述电路板的所述导电插销，并且所述线圈导线是连接到所述导电插销的。

7.根据权利要求1所述的电子水龙头，其特征在于，开口延伸穿过所述电磁线圈，并且所述电路板是平行于穿过所述电磁线圈的所述开口放置的。

8.根据权利要求7所述的电子水龙头，其特征在于，所述阀组合件进一步包括阀壳体，所述阀壳体具有延伸部分，所述可移动的阀部件被安置在所述延伸部分内，并且所述电磁线圈的所述开口容纳所述阀壳体的所述延伸部分。

9.根据权利要求1所述的电子水龙头，其特征在于，所述电磁阀进一步包含耦接到所述电磁线圈的极片，并且所述极片沿着所述电磁线圈的三个侧面延伸。

10.一种电子水龙头，其特征在于，包括：

喷嘴；

流体供应管道,所述流体供应管道由所述喷嘴支撑；

阀组合件，所述阀组合件包含可电操作的阀,设置所述可电操作的阀的位置以调节通过所述流体供应管道的流体流动，所述可电操作的阀包含电磁线圈；以及

控制器，所述控制器包含直接安装到所述阀组合件的印刷电路板，所述控制器耦接到所述阀组合件并且包含处理器，所述处理器可被操作以控制所述可电操作的阀从而控制通过所述流体供应管道的流体流动，所述控制器包含与所述处理器连通的端口，所述端口可释放地耦接到辅助分配装置的电子元件，所述控制器可被操作以经由所述端口来控制所述辅助分配装置的所述电子元件和/或为所述辅助分配装置的所述电子元件供电，

所述电磁线圈包括多个导电插销，通过使所述多个导电插销被容纳在所述印刷电路板的多个开口中而把所述电磁线圈直接安装到所述印刷电路板。

11.根据权利要求10所述的电子水龙头，其特征在于，所述处理器可被操作以经由所述端口控制所述辅助分配装置的可电操作的阀从而控制通过所述辅助分配装置的流体流动。

12.根据权利要求11所述的电子水龙头，其特征在于，所述处理器可被操作以经由所述端口接收来自所述辅助分配装置的邻近传感器的输入信号,并且经由所述端口将电气控制信号输出到所述辅助分配装置,以基于所述输入信号控制所述辅助分配装置的所述可电操作的阀。

13.根据权利要求10所述的电子水龙头，其特征在于，进一步包含从所述端口导引到所述辅助分配装置的所述电子元件的电缆线,以将控制信号从所述电子水龙头的所述控制器导引到所述辅助分配装置的所述电子元件，所述电缆线包含可释放地耦接到所述端口的连接器。

14.根据权利要求10所述的电子水龙头，其特征在于，所述控制器可操作地耦接到电源以为所述电子水龙头供电，并且所述控制器经所述端口由所述电源为所述辅助分配装置的所述电子元件供电。

15.根据权利要求10所述的电子水龙头，其特征在于，所述辅助分配装置包含肥皂分配器和饮料分配器中的至少一个。

16.根据权利要求10所述的电子水龙头，其特征在于，所述辅助分配装置包含电子水龙头。

17.根据权利要求10所述的电子水龙头，其特征在于，所述处理器和所述端口是安装到所述印刷电路板的。

18.根据权利要求17所述的电子水龙头，其特征在于，所述阀组合件包含具有开口的外壳，所述印刷电路板和所述可电操作的阀放置在所述外壳中，并且所述端口是可通过所述外壳的所述开口接近的。

19.一种水龙头系统，其特征在于，包含：

电子水龙头，所述电子水龙头包含喷嘴、流体供应管道、阀组合件以及控制器,所述流体供应管道由所述喷嘴支撑,所述阀组合件具有可电操作的阀,设置所述可电操作的阀的位置使之调节通过所述流体供应管道的流体流动，所述可电操作的阀包含电磁线圈，所述控制器可被操作以控制所述可电操作的阀从而控制通过所述流体供应管道的流体流动，所述控制器包含端口，所述控制器和所述端口安装到所述阀组合件，所述控制器还包含耦接到所述阀组合件的印刷电路板；以及

辅助分配装置，所述辅助分配装置包含喷嘴、流体供应管道以及电子元件,所述流体供应管道由所述喷嘴支撑，所述电子元件可操作地耦接到所述电子水龙头的所述控制器的所述端口，所述控制器可被操作以经由所述端口对所述辅助分配装置的所述电子元件控制和/或对其供电，从而控制通过所述辅助分配装置的所述流体供应管道的流体流动，

所述电磁线圈包括多个导电插销，通过使所述多个导电插销被容纳在所述印刷电路板的多个开口中而把所述电磁线圈直接安装到所述印刷电路板。

20.根据权利要求19所述的水龙头系统，其特征在于，所述电子元件包含放置可电操作的阀,所述可电操作的阀调节通过所述辅助分配装置的所述流体供应管道的流体流动。

21.根据权利要求20所述的水龙头系统，其特征在于，所述辅助分配装置包含邻近传感器，所述邻近传感器经配置以检测所述辅助分配装置的所述喷嘴附近的物体,并且通过所述端口将检测信号传输给所述控制器，并且所述控制器可被操作以基于所述检测信号控制所述辅助分配装置的所述可电操作的阀。

22.根据权利要求21所述的水龙头系统，其特征在于，所述邻近传感器包含电容式触控传感器，所述电容式触控传感器可被操作以检测接触所述辅助分配装置的所述喷嘴的物体。

23.根据权利要求19所述的水龙头系统，其特征在于，进一步包含电缆线,所述电缆线从所述控制器的所述端口导引到所述辅助分配装置的所述电子元件，以将电力和控制信号从所述电子水龙头的所述控制器导引到所述辅助分配装置的所述电子元件，所述电缆线包含可释放地耦接到所述端口的连接器。

24.根据权利要求23所述的水龙头系统，其特征在于，所述控制器还包括处理器，所述处理器和所述端口是安装到所述印刷电路板的。

25.根据权利要求24所述的水龙头系统，其特征在于，所述阀组合件包含具有开口的外壳，所述印刷电路板和所述可电操作的阀放置在所述外壳中，并且所述端口是可通过所述外壳的所述开口接近的。

26.根据权利要求19所述的水龙头系统，其特征在于，所述控制器是可操作地耦接到电源以为所述电子水龙头供电，并且所述控制器经由所述端口从所述电源为所述辅助分配装置的所述电子元件供电。

27.根据权利要求19所述的水龙头系统，其特征在于，所述辅助分配装置包含肥皂分配器和饮料分配器中的至少一个。

28.根据权利要求19所述的水龙头系统，其特征在于，所述辅助分配装置包含所述电子水龙头。