CN105650304B - 一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀 - Google Patents

Abstract

一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，设有相互贯通的阀体、热水进水管、冷水进水管、冷水出水管和混合水管，在阀体的内空腔内设有水温调节块并与两侧的冷水调节口和热水调节口贴合连接，水温调节块下方两侧设有第1、第2压力腔分别与热、冷水管贯通连接，在内空腔内或混合水管内设有温度传感器，在冷、热水管内分别设有单向阀，冷水进水管内装有水流量传感器，冷水出水管上端、热水进水管上端分别与内胆的冷水进水口，热水出水口直接匹配密封连接。本恒温水阀能大大地减少电热水器因用水量大幅变化而产生的冷、热水动态压力差，从而使混合水出水温度精确恒定在预置温度上，不会发生混合水出水温度大幅超调。

Description

一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀

技术领域

本发明涉及液体温度调节阀技术领域，特别是涉及一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀。

背景技术

中国专利公报公开了一种“智能恒温阀”，其公开号为CN101280852B，该智能恒温阀采用直线型步进电机驱动阀芯进行恒温调节，而步进电机是开环控制,除了会出现偷步现象外，其驱动电压一般大于12V且耗电电流大。该恒温阀虽然内装有水流量传感器，但只作为恒温阀工作、停止讯号，并没有在停止工作时使阀芯复位，这将会在每次开始用水时出现电热水器的高温热水突然涌出，使用者觉得不舒服甚至造成烫伤的现象。该恒温阀不具有对输出热水与自来水之间所出现的水压力差进行相互抵消的功能，也没有在恒温阀的冷、热水进水口安装单向阀，当该智能恒温阀安装于电热水器冷水进水口与热水出水口之间的智能恒温阀，由于电热水器内在热水出水口至内胆顶部有较长的水管，而且还会安装有防电墙，因而水流动时会出现动态阻力。当电热水器工作时，如其出水流量发生变化，将会产生动态压力差，并随着水流量变化而变化波动，该动态压力差最大可达0.1Mpa，恒温阀如缺乏对冷、热水的压力差进行相互抵消的功能，则会由于动态压力差波动而造成热水出水温度波动，动态压力差波动越大，热水出水温度波动越大，其变化幅度可在3~4℃或以上。严重的会由于冷水侧冷水的动态压力大于热水侧热水的动态压力，故冷水可越过阀芯进入热水侧管内，直到阀芯调节到动态压力回复后，热水侧的冷水流清，恒温水出水温度才可以回复到恒温状态，此过程恒温水出水温度的波动更大。

此外，现有的其他电子恒温阀，其驱动元件大多采用伺服电机或步进电机或笼统的称作采用电机，众所周知，伺服电机的价格昂贵、耗电大；步进电机虽然成本稍低，但它是开环控制，会有偷步现象，同时耗电大；而只笼统称为使用电机的虽然没有表明为直流电机，但即使是采用直流电机，也没有说明具体的控制方法，因而，现有的外置式电子恒温阀，都必须外配市电降压、整流的电源适配器，以致使用不方便，而且成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，它能大大地减少电热水器因用水量大幅变化而产生的冷、热水动态压力差，从而使混合水出水温度精确恒定在预置温度上，该电热水器在用水时才工作，在每次用水初期不会出现混合水出水温度大幅超调，从而不会令使用者感觉不舒服甚至烫伤；可以使用1节5号干电池就能使本混合调节恒温水阀工作一年，成本低、操作简单直观。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：

一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，包括外壳33以及安装在外壳33与内胆之间的阀体1、热水进水管13、冷水进水管28、冷水出水管31和混合水管21，在阀体1左右两侧分别设有同轴心的冷水管2和热水管10，阀体1还设有混合水管21，该混合水管21中轴线与冷水管2、热水管10的中轴线相互垂直，冷水管2、热水管10和混合水管21相互贯通并形成一内空腔5，在冷水管2与内空腔5之间设有冷水调节口4，在热水管10与内空腔5之间设有热水调节口9，在冷水调节口4和热水调节口9之间的内空腔5内设有呈倒劈锥体形的水温调节块8，该水温调节块8上部两侧锥面分别嵌装有第1软质密封垫6和第2软质密封垫7，并分别与冷水调节口4和热水调节口9贴合连接，所述水温调节块8底部设有调节块齿，该调节块齿与平行于冷水管2、热水管10的中轴线的齿条22相啮合，在内空腔5下部两侧分别设有第1压力腔15和第2压力腔26，第1压力腔15通过第1传压孔14与热水管10贯通连接，第2压力腔26通过第2传压孔27与冷水管2贯通连接，所述齿条22两端部分别穿过并置于第1压力腔15和第2压力腔26内，齿条22两端分别设有第1垂直平台16和第2垂直平台25，第1垂直平台16与第1压力腔15内侧壁之间设有第1软质碗状活塞17，第2垂直平台25与第2压力腔26内侧壁之间设有第2软质碗状活塞24，还设有微型直流减速电机32，该微型直流减速电机32输出轴23密封穿过阀体1固定连接在水温调节块8的摆心中，在内空腔5内或混合水管21内设有温度传感器19，在冷水管2内设有第1单向阀3，同轴心的冷水进水管28、冷水出水管31与冷水管2相互垂直且贯通，冷水出水管31外端部伸出外壳33并设有第2螺母36，冷水进水管28内装有水流量传感器29，冷水进水管28外端部伸出外壳33并设有外螺纹，在热水管10内设有第2单向阀12，热水管10与热水进水管13相互垂直且贯通，该热水进水管13外端部伸出外壳33并装有第1螺母11，恒温控制器34分别与温度传感器19、水流量传感器29的霍尔元件30、电池仓18内电池正负极和电机正反转控制电路34-1作电气连接，电机正反转控制电路34-1以间歇脉冲供电方式驱动微型直流减速电机32作正反转运动。

所述阀体1与冷水管2、热水管10、热水进水管13、冷水进水管28、冷水出水管31及混合水管21为整体密封连接结构。

所述阀体1与冷水管2、热水管10、热水进水管13、冷水进水管28、冷水出水管31、混合水管21、手动开关阀20及混合水出水管21-1为整体密封连接结构。

所述冷水出水管31与热水进水管13中心距为100±1mm.

所述混合水管21与混合水出水管21-1之间连接有手动开关阀20，所述混合水出水管21-1外端部伸出外壳33并设有外螺纹。

所述冷水进水管28外端部伸出外壳33并设有外螺纹。

所述电机正反转控制电路34-1的限流电阻35与恒温控制器34的A/D口作电气连接。

当恒温控制器34接收到水流量传感器29的霍尔元件30的水流量讯号后，恒温水阀进入工作状态。

当恒温控制器34接收不到水流量传感器29的霍尔元件30的水流量讯号后停止工作，把水温调节块8转向贴近热水调节口9后停止摆动。

所述恒温控制器34的显示屏位于外壳33表面，该显示屏设有温度显示及预置温度高低调整按键。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

（1）由于恒温水阀内空腔设有水温调节块、冷、热水调节口、第1、第2压力腔，在其冷、热水管中分别设有单向阀，具有冷、热水压力差抵消功能，即当冷水侧或热水侧的水压力高于另一侧时，可以通过软质碗状活塞及齿条垂直平台，把恒温调节块推向水压力高的一侧水温调节口，以达到冷、热侧的水压相互抵消至均衡。所以，当电热水器在使用时用水量发生大幅度变化而引起热水出水压力与自来水压力之间的压力差产生大幅波动时，仍可稳定、精确地调节混合水出水温度调至预置温度。

（2）由于在冷水进水管内装有水流量传感器，使恒温水阀只有在用水时才进入工作状态，因而，能大幅度地延长其工作寿命，并且达到节电的目的。当每次开始用水时，水温调节块都贴近热水调节口，故混合水出水口不会有高温热水突然涌出而造成使用者不适甚至被烫伤。

（3）省电：使用一节额定电压1.5V的5号干电池，就可以供恒温水阀在用水调温状态工作200小时以上，折合以每个用户平均每天用热水时间0.5小时算，可工作一年以上，十分省电，既安全、方便又节约使用成本。

（4）把冷、热水管、冷、热水进出水管采用一体化结构安装在外壳内，并且把显示和调节水温预置温度的显示屏安装在外壳前面，直观、视觉效果好，安装简单、使用安全方便。

本发明的冷热出进水口之间的中心距为100±1mm,与一般电热水器的冷热进出水口的标准中心距离相同，故可以方便地安装于贮水式电热水器的冷热进出口上，当混合调节恒温水阀安装在贮水式电热水器冷水进水端与热水出水端之间，并在其冷水进水管上安装有安全阀，再安装一节额定电压1.5V的5号电池在电池仓后，即可使冷水与电热水器流出的高温水自动准确地混合成与预置温度相同的混合水，成为恒温出水的电热水器。由于在混合水 出水口装有手动开关阀，使用者只要将混合水管出水口与花洒水管连接，就能在浴室内打开手动开关阀，即可有与预量温度相同的恒温混合水。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀的主视示意图。

图2是图1所示混合调节恒温水阀后视结构示意图。

图3是图2所示混合调节恒温水阀的电气控制示意图。

具体实施方式

通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。

参见图1、图2、图3所示，一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，包括外壳33以及安装其内的阀体1、热水进水管13、冷水进水管28、冷水出水管31和混合水管21，在阀体1左右两侧分别设有同轴心的冷水管2和热水管10，阀体1还设有混合水管21，该混合水管21中轴线与冷水管2、热水管10的中轴线相互垂直，冷水管2、热水管10和混合水管21相互贯通并形成一内空腔5，在冷水管2与内空腔5之间设有冷水调节口4，在热水管10与内空腔5之间设有热水调节口9，在冷水调节口4和热水调节口9之间的内空腔5内设有呈倒劈锥体形的水温调节块8，该水温调节块8上部两侧锥面分别嵌装有第1软质密封垫6和第2软质密封垫7，并分别与冷水调节口4和热水调节口9贴合连接，所述水温调节块8底部设有调节块齿，该调节块齿与平行于冷水管2、热水管10的中轴线的齿条22相啮合，在内空腔5下部两侧分别设有第1压力腔15和第2压力腔26，第1压力腔15通过第1传压孔14与热水管10贯通连接，第2压力腔26通过第2传压孔27与冷水管2贯通连接，所述齿条22两端部分别穿过并置于第1压力腔15和第2压力腔26内，齿条22两端分别设有第1垂直平台16和第2垂直平台25，第1垂直平台16与第1压力腔15内侧壁之间设有第1软质碗状活塞17，第2垂直平台25与第2压力腔26内侧壁之间设有第2软质碗状活塞24，还设有微型直流减速电机32，该微型直流减速电机32输出轴23密封穿过阀体1固定连接在水温调节块8的摆心中，在内空腔5内或混合水管21内设有温度传感器19，在冷水管2内设有第1单向阀3，同轴心的冷水进水管28、冷水出水管31与冷水管2相互垂直且贯通，冷水出水管31外端部伸出外壳33并设有第2螺母36，冷水进水管28内装有水流量传感器29，冷水进水管28外端部伸出外壳33并设有外螺纹，在热水管10内设有第2单向阀12，热水管10与热水进水管13相互垂直且贯通，该热水进水管13外端部伸出外壳33并装有第1螺母11，恒温控制器34分别与温度传感器19、水流量传感器29的霍尔元件30、电池仓18内电池正负极和电机正反转控制电路34-1作电气连接，电机正反转控制电路34-1以间歇脉冲供电方式驱动微型直流减速电机32作正反转运动。

阀体1与冷水管2、热水管10、热水进水管13、冷水进水管28、冷水出水管31及混合水管21为整体密封连接结构。

阀体1与冷水管2、热水管10、热水进水管13、冷水进水管28、冷水出水管31、混合水管21、手动开关阀20及混合水出水管21-1为整体密封连接结构。

冷水出水管31与热水进水管13中心距为100±1mm.

混合水管21与混合水出水管21-1之间连接有手动开关阀20，该混合出水管21-1外端部伸出外壳33并设有外螺纹。

冷水进水管28外端部伸出外壳33并设有外螺纹。

电机正反转控制电路34-1的限流电阻35与恒温控制器34的A/D口作电气连接。

当恒温控制器34接收到水流量传感器29的霍尔元件30的水流量讯号后，恒温水阀进入工作状态。

当恒温控制器34接收不到水流量传感器29的霍尔元件30的水流量讯号后停止工作，把水温调节块8转向贴近热水调节口9后停止摆动。

恒温控制器34的显示屏位于外壳33表面，该显示屏设有温度显示及预置温度高低调整按键。

冷水出水管31上端通过第2螺母36与内胆的冷水进水口直接匹配密封连接，热水进水管13上端通过第1螺母11与内胆的热水出水口直接匹配密封连接。混合调节恒温水阀设在外壳33与内胆之间。

工作时，当恒温水阀冷水出水管31、热水进水管13安装于贮水式电热水器外面的冷热水管，并且在冷水进水管28的进水口安装有安全阀，如使用者打开手动开关阀20，混合水从混合出水管21-1流出，自来水经安全阀进入恒温水阀的冷水进水管28，经过水流量传感器29，一部分进入恒温水阀的冷水调节口4，另一部分进入电热水器内胆的冷水入口，电热水器内胆的高温水进入恒温水阀的热水进水管13和热水调节口9，此时由于水温调节块8贴近热水调节口9，混合水管21及混合出水管21-1不会有高温热水流出，当恒温控制器34接收到水流量传感器29的霍尔元件30的水流量讯号后，恒温控制器34驱动电机正反转控制电路34-1向微型直流减速电机32输出间歇脉冲电流，恒温水阀进入工作状态，在数秒内把混合水调至预置温度。由于本恒温水阀具有对冷、热水水压差的相互抵消作用以及冷、热水管2、10内所装的单向阀的作用，在工作过程中，即使用水流量大幅波动而造成电热水器热水出水与自来水之间产生大幅度压力差波动，也不会令混合水温度大幅波动。当混合水出水口的手动开关阀20关闭，水流量传感器29的霍尔元件30停止输出讯号，恒温控制器34驱动微型直流减速电机32把水温调节块8摆至贴近热水调节口9，恒温控制器34可以通过电机正反转控制电路34-1的限流电阻35通过恒温控制器34的A/D口检测到微型直流减速电机32是否堵转，从而检测到水温调节块8是否已贴近冷水调节口4或热水调节口9后，进入下一次调温过程。

由于微型直流电机32采用微型电机，其功率小于或等于100mW，采用额定电压为1.5V的5号干电池就可输出足以调节水温调节块8摆动进而调节混合水水温的力矩。该调温过程是采用间歇脉冲电流供电方式，因而用于调温时微型直流减速电机32的平均功耗只有毫瓦级，远比采用步进电机或伺服电机的要低，也由于该微型直流减速电机32工作电压低，耗电小，所以只需用一节额定电压为1.5V的5号干电池，用升压IC把电压升至约3V，就可以供恒温水阀在用水调温状态下工作200小时以上，如以每天用热水时间为0.5小时计，则一节1.5V的5号干电池，可供本恒温水阀工作一年以上。

把恒温水阀与内接水管及外壳组成一整体结构，保证了整体的密封性和刚性，第1螺母11及第2螺母36均采用G1/2螺纹，其中心距与一般电热水器的冷热水进出水管中心距一致，因而易于安装在贮水式电热水器外侧。混合水管20或混合出水管21-1与冷水进水管28均设有G1/2外螺纹，易于安装花洒接头及进水安全阀。把温度显示与调温按键设与外壳表面，操作方便。

Claims (8)

1.一种贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，包括外壳（33）以及安装在外壳（33）与内胆之间的阀体（1）、热水进水管（13）、冷水进水管（28）、冷水出水管（31）和混合水管（21），在阀体（1）左右两侧分别设有同轴心的冷水管（2）和热水管（10），阀体（1）还设有混合水管（21），该混合水管（21）中轴线与冷水管（2）、热水管（10）的中轴线相互垂直，冷水管（2）、热水管（10）和混合水管（21）相互贯通并形成一内空腔（5），其特征在于：在冷水管（2）与内空腔（5）之间设有冷水调节口（4），在热水管（10）与内空腔（5）之间设有热水调节口（9），在冷水调节口（4）和热水调节口（9）之间的内空腔（5）内设有呈倒劈锥体形的水温调节块（8），该水温调节块（8）上部两侧锥面分别嵌装有第1软质密封垫（6）和第2软质密封垫（7），并分别与冷水调节口（4）和热水调节口（9）贴合连接，所述水温调节块（8）底部设有调节块齿，该调节块齿与平行于冷水管（2）、热水管（10）的中轴线的齿条（22）相啮合，在内空腔（5）下部两侧分别设有第1压力腔（15）和第2压力腔（26），第1压力腔（15）通过第1传压孔（14）与热水管（10）贯通连接，第2压力腔（26）通过第2传压孔（27）与冷水管（2）贯通连接，所述齿条（22）两端部分别穿过并置于第1压力腔（15）和第2压力腔（26）内，齿条（22）两端分别设有第1垂直平台（16）和第2垂直平台（25），第1垂直平台（16）与第1压力腔（15）内侧壁之间设有第1软质碗状活塞（17），第2垂直平台（25）与第2压力腔（26）内侧壁之间设有第2软质碗状活塞（24），还设有微型直流减速电机（32），该微型直流减速电机（32）输出轴（23）密封穿过阀体（1）固定连接在水温调节块（8）的摆心中，在内空腔（5）内或混合水管（21）内设有温度传感器（19），在冷水管（2）内设有第1单向阀（3），同轴心的冷水进水管（28）、冷水出水管（31）与冷水管（2）相互垂直且贯通，冷水出水管（31）外端部伸出外壳（33）并设有第2螺母（36），冷水进水管（28）内装有水流量传感器（29），冷水进水管（28）外端部伸出外壳（33）并设有外螺纹，在热水管（10）内设有第2单向阀（12），热水管（10）与热水进水管（13）相互垂直且贯通，该热水进水管（13）外端部伸出外壳（33）并装有第1螺母（11），恒温控制器（34）分别与温度传感器（19）、水流量传感器（29）的霍尔元件（30）、电池仓（18）内电池正负极和电机正反转控制电路（34-1）作电气连接，电机正反转控制电路（34-1）以间歇脉冲供电方式驱动微型直流减速电机（32）作正反转运动；所述微型直流减速电机（32）的额定功率小于或等于100mw，采用额定电压为1.5v的一节5号干电池以间歇脉冲电流方式向微型直流减速电机（32）供电；当恒温控制器（34）接收到水流量传感器（29）的霍尔元件（30）的水流量讯号后，恒温水阀进入工作状态；当恒温控制器（34）接收不到水流量传感器（29）的霍尔元件（30）的水流量讯号后，恒温水阀停止工作，把水温调节块（8）转向贴近热水调节口（9）后停止摆动。

2.根据权利要求1所述的贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，其特征在于：所述混合水管（21）与混合水出水管（21-1）之间连接有手动开关阀（20），所述混合水出水管（21-1）外端部伸出外壳（33）并设有外螺纹。

3.根据权利要求1所述的贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，其特征在于：所述冷水进水管（28）外端部伸出外壳（33）并设有外螺纹。

4.根据权利要求1所述的贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，其特征在于：所述阀体（1）与冷水管（2）、热水管（10）、热水进水管（13）、冷水进水管（28）、冷水出水管（31）及混合水管（21）为整体密封连接结构。

5.根据权利要求1所述的贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，其特征在于：所述阀体（1）与冷水管（2）、热水管（10）、热水进水管（13）、冷水进水管（28）、冷水出水管（31）、混合水管（21）、手动开关阀（20）及混合水出水管（21-1）为整体密封连接结构。

6.根据权利要求1所述的贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，其特征在于：所述冷水出水管（31）与热水进水管（13）中心距为100±1mm。

7.根据权利要求1所述的贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，其特征在于：所述电机正反转控制电路（34-1）的限流电阻（35）与恒温控制器（34）的A/D口作电气连接。

8.根据权利要求1所述的贮水式电热水器外装的混合调节恒温水阀，其特征在于：所述恒温控制器（34）的显示屏位于外壳（33）表面，该显示屏设有温度显示及预置温度高低调整按键。