CN111053485A - 一种开关装置及含该装置的淋浴系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关装置及含该装置的淋浴系统，开关装置包括阀体，阀体内开设有主水道，阀体内还开设有分别与主水道连通的热水道和冷水道，阀体内设有可切换热水道和冷水道开闭状态的切换机构，阀体内还设有温度传感器以用于感知主水道内水温，温度传感器与驱动机构信号连接；驱动机构与切换机构传动连接以结合温度传感器感知的温度驱动切换机构切换热水道和冷水道的开闭；切换结构在从热水道关闭切换至热水道开通的过程中，存在一热水道和冷水道都处于开通或部分开通的过程段以便可保证主水道内的水流不停且保持有一定的流速。本发明可实现持续实时监控和自动切换冷热水出水，始终保证只有热水淋浴到人体上，保证淋浴体验感，也达到节水效果。

Description

一种开关装置及含该装置的淋浴系统

技术领域

本发明属于淋浴器的技术领域，具体涉及一种开关装置及含该装置的淋浴系统。

背景技术

日常淋浴用的热水，通过燃气热水器或储水型电热水器提供，使用方便。但是在开始使用时，管道内为冷水，或是中途关水后再打开使用的时候，管道内的水温已经降低，淋在人身上会感觉不适，人们通常都是通过移动刻意避开该段冷水并直接放掉，等待出热水后再站到花洒下进行淋浴。这样，既造成水资源的浪费，又存在人在放冷水等待出热水的过程中受冻的问题。

为解决上述问题，也出现了如CN105003692A所涉及的冷热水切换阀，可以在节水模式下使冷水从回收通道流出，并在水流温度升高时通过热敏弹簧停止出水，以避免浪费，人工切换出水口之后，通过出水通道再放出热水来供使用。该阀可以起到监控冷热水、切换、节水的效果，但是存在几个问题：

1、需人工切换模式；即使常用节水模式，水流温度升高时通过热敏弹簧停止回收通道出水后，还是要通过人工切换通道并打开后才能按需从出水通道得到热水，操作上存在不便；

2、结构复杂，不利于维护维修；

3、最主要的问题：该阀从回收通道出冷水切换到出水通道出热水的过程，存在一个停水的过程段！

使该阀比较适用于储水型电热水器，即适于出热水后基本不再存在水温波动的设备；因为该阀在切换至从出水通道出热水后，在使用过程中就再没有了持续监控和切换冷热水的功能，如果在出热水后（淋浴过程中）存在水温波动将无法切换，直接排出（相当于在使用过程中又出现了最初提及的问题），这就不太适于燃气热水器！众所周知，燃气热水器是开水之后，借助水的流动即时启动燃烧，对流过热水器内盘管的水进行升温，使用过程中，人对停水后再次打开的出水温度体验顺序是冷-热-冷-热，上述阀体停水切换的过程，无法克服燃气热水器启动时出水温度波动的问题。

但是，日常更多使用的是燃气热水器，所以还需要进一步研究改进。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种开关装置及含该装置的淋浴系统，避免目前的阀体不能持续实时监控和切换冷热水出水的问题，取得提高淋浴体验感的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种开关装置，包括阀体，所述阀体内开设有主水道，所述主水道的一端敞口以形成为可外接的进水接口，另一端封闭；所述阀体内还开设有分别与所述主水道连通的热水道和冷水道，所述阀体内设有可使热水道和冷水道中任一个处于开通、另一个处于关闭状态的切换机构，所述阀体内还设有温度传感器以用于感知主水道内的水温，所述温度传感器与驱动机构信号连接；所述驱动机构与切换机构传动连接以在温度传感器感知主水道内为热水时可驱动切换机构使热水道开通、冷水道关闭，在温度传感器感知主水道内为冷水时可驱动切换机构使热水道关闭、冷水道开通；所述切换结构在从热水道关闭、冷水道开通切换至热水道开通、冷水道关闭状态的过程中，存在一热水道和冷水道都处于开通或部分开通的过程段以便可保证主水道内的水流不停且保持有一定的流速。

进一步完善上述技术方案，主水道、热水道和冷水道的截面均为圆形，热水道和冷水道的内径小于或等于主水道的内径，热水道和冷水道与主水道的接通口在主水道的周向上呈中心对称布置；所述切换机构包括可转动设于主水道的进水接口一端内的阀芯，所述阀芯为两端敞口的圆筒形结构，其外径与主水道的内径对应且同轴，阀芯朝向热水道和冷水道的端面向外延伸设有的半开式阀板以通过转动关闭对应的接通口，所述半开式阀板由该端面沿直径剖分的一半向外延伸而成。

进一步地，所述驱动机构包括马达，马达的输出轴上同步转动设有小齿轮；阀芯的外圆周面上凸起设有一圈外齿圈，所述小齿轮与外齿圈啮合传动连接；主水道的内壁上开设有对应于外齿圈的让位环腔，外齿圈两端的阀芯外圆周面分别与对应的主水道内壁之间设有密封圈。

进一步地，所述马达设于阀体内，阀体内还设有电池以用于供电。

进一步地，所述阀体包括径向剖分的主体和阀盖并将主水道对应分设为两段，所述热水道、冷水道和主水道的封闭端设在主体上，阀芯带有半开式阀板的一端设在主体上的主水道段内；阀芯的另一端设在阀盖上的主水道段内且该端端面至阀盖上进水接口所在端面的主水道段为小径水段，所述小径水段的内径与阀芯的内径对应以避免乱流，所述让位环腔开设于阀盖的扣合端面上且容置阀芯的外齿圈，所述阀盖上还开设有马达容置腔和电池容置腔并对应容置所述马达和电池；所述温度传感器设在所述小径水段的内壁上。

可选择地，所述温度传感器为热敏电阻开关，与控制器信号连接，控制器与马达控制连接，控制器也设在阀盖内。

可选择地，所述温度传感器为水银热敏开关，与控制器信号连接，控制器与马达控制连接，控制器也设在阀盖内。

进一步地，所述水银热敏开关包括绝缘的外方壳，外方壳内设有导电的内方壳，内方壳内还设有一面层具有弹性的柱体，所述柱体的面层密封且绝缘，其内部填充满水银，其两端与内方壳的两相对内侧面相连，其外圆周面与内方壳之间具有膨胀间隙；两导线密封穿过外方壳并绝缘穿过内方壳，两导线的内端通过导电的芯体分别连接在所述柱体的外圆周面上以在水银受热膨胀时可使连在柱体外圆周面上的两导电的芯体均可接触到内方壳而导通；两导线的另一端连接电池和控制器。

本发明还涉及一种淋浴系统，包上述的开关装置，热水道通过热水管连接淋浴花洒，冷水道通过冷水管连接储水单元，进水接口通过入水管连接热水器的热水出口，所述入水管上设有截止阀。

进一步地，阀体的主水道的封闭端设有连接口并通过连接口连接冷水给管；所述冷水给管上设有截止阀。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的淋浴系统，使用时，热水截止阀就对应于日常使用的淋浴的开关，常态为关闭，入水管内的余水为冷水，半开式阀板处于初始位置，位于主水道的上半弧，将热水道的接通口关闭，冷水道处于开通状态；打开热水截止阀，开始通过并接触温度传感器的水仍为冷水，阀芯不转动，冷水从冷水管流出至储水单元以备它用；入水管内流动的水变为热水时，温度传感器给出信号，控制器根据信号对应控制马达转动，结合齿轮传动比驱使阀芯转动180°，热水道和冷水道的接通口位置设置以及半开式阀板的结构，保证了无论转动方向如何，在转动过程中都不会停水，阀芯转动180°之后，半开式阀板位于主水道的下半弧，将冷水道的接通口关闭，热水道处于开通状态；热水从淋浴花洒喷出供使用，如果使用过程中存在水温波动或关闭热水截止阀后入水管内水温降低，那么温度传感器感温并再次给出信号，控制器根据信号对应控制马达转动，驱使阀芯再转动180°，冷水又从冷水管流出至储水单元，人员无需躲避。如此，实现持续实时监控和自动切换冷热水出水，始终保证只有热水淋浴到人体上，保证淋浴体验感，也达到节水效果。

2、本发明的开关装置，结构简单紧凑，阀芯转动方向不受限制容错性好，便于安装和维护维修；驱动切换为自动实施，使用方便。

附图说明

图1-具体实施例的一种开关装置的结构示意图；

图2-具体实施例中的阀芯的单独示意图（图1的左视）；

图3-具体实施例中的阀盖的单独示意图（图1的左视）；

图4-具体实施例中的水银热敏开关结构的单独示意图；

图5-具体实施例的一种淋浴系统的结构示意图；

其中，阀体1，主水道11，进水接口111，让位环腔112，小径水段113，热水道12，冷水道13，接通口14，主体15，阀盖16，马达容置腔161，电池容置腔162，温度传感器2，外方壳21，内方壳22，柱体23，水银24，导线25，驱动机构3，马达31，小齿轮32，切换机构4，阀芯41，半开式阀板42，外齿圈43，电池5，控制器6，热水管7，淋浴花洒71，冷水管8，储水单元81，入水管9，热水截止阀91，冷水给管92，冷水截止阀93。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

请参见图1，具体实施例的一种开关装置，包括阀体1，所述阀体1内开设有主水道11，所述主水道11的一端敞口以形成为可外接的进水接口111，另一端封闭；所述阀体1内还开设有分别与所述主水道11连通的热水道12和冷水道13，所述阀体1内设有可使热水道12和冷水道13中任一个处于开通、另一个处于关闭状态的切换机构4，所述阀体1内还设有温度传感器2以用于感知主水道11内的水温，所述温度传感器2与驱动机构3信号连接；所述驱动机构3与切换机构4传动连接以在温度传感器2感知主水道11内为热水时可驱动切换机构4使热水道12开通、冷水道13关闭，在温度传感器2感知主水道11内为冷水时可驱动切换机构4使热水道12关闭、冷水道13开通；所述切换结构在从热水道12关闭、冷水道13开通切换至热水道12开通、冷水道13关闭状态的过程中，存在一热水道12和冷水道13都处于开通或部分开通的过程段以便可保证主水道11内的水流不停且保持有一定的流速。

实施例的开关装置，在使用时，通过温度传感器2来感知主水道11内的水温，并设置有驱动机构3来驱动切换机构4的动作实现，当温度传感器2感知主水道11内为热水时，传递信号给驱动机构3，通过驱动机构3驱动切换机构4使热水道12开通、冷水道13关闭，当温度传感器2感知主水道11内为冷水时，传递信号给驱动机构3，通过驱动机构3驱动切换机构4使热水道12关闭、冷水道13开通；实施时，结合驱动机构3的形式，可以是温度传感器2先将信号传递给控制器，控制器与驱动机构3控制连接，由控制器向驱动机构3发出控制信号。实施时，切换机构4可以是转动的阀芯形式，也可以选择分别横设于热水道12和冷水道13的阀片形式；实施时，驱动机构3可以是连控驱动切换的形式，比如电机正反转，也可以是分别驱动切换的形式，比如从热水道12关闭驱动切换至热水道12开通由电机驱动，而从热水道12开通驱动切换至热水道12关闭由复位卷簧驱动，都是可以的。关键的，切换结构在从热水道12关闭、冷水道13开通切换至热水道12开通、冷水道13关闭状态的过程中，存在一段热水道12和冷水道13都处于开通或部分开通的状态，即冷水道13还未关闭，热水道12就开通了，不存在停水切换的过程，可保证主水道11内的水流不停且保持有一定的流速，即使是燃气热水器，也可以保证始终处于启动燃烧的工作状态，避免再次开闭造成的水温波动。当然，在后续出热水过程中，本开关装置仍可以持续实时监控和切换冷热水出水，始终保证只有热水淋浴到人体上，保证淋浴体验感，也达到节水效果。

请再参见图2，其中，主水道11、热水道12和冷水道13的截面均为圆形，热水道12和冷水道13的内径小于或等于主水道11的内径，热水道12和冷水道13与主水道11的接通口14在主水道11的周向上呈中心对称布置；所述切换机构4包括可转动设于主水道11的进水接口111一端内的阀芯41，所述阀芯41为两端敞口的圆筒形结构，其外径与主水道11的内径对应且同轴，阀芯41朝向热水道12和冷水道13的端面向外延伸设有的半开式阀板42以通过转动关闭对应的接通口14，所述半开式阀板42由该端面沿直径剖分的一半（即一半连续的弧形表面）向外延伸而成。可以理解的，其延伸长度应大于接通口14在轴向上的长度并覆盖对应的接通口14。

这样，结构简单并能达到前述切换效果，特别地，本结构形式下，阀芯41的转动方向不受限制，向任意方向转动180°都可以保证有热水道12和冷水道13都处于部分开通的过程段和最终切换状态。实施时，可以不采用半开式阀板42，也可以选择只略大于接通口14弧度的劣弧形式的阀板，转动时就可以先打开热水道12，再关闭冷水道13，即保证有热水道12和冷水道13都处于开通的过程段，但弧度较小影响强度。优弧形式的的阀板也可以保证使用效果（结合接通口14的周向位置和大小），但在转动方向上存在限制，必须按指定方向转动，容错性不好。

其中，所述驱动机构3包括马达31，马达31的输出轴上同步转动设有小齿轮32；阀芯41的外圆周面上凸起设有一圈外齿圈43，所述小齿轮32与外齿圈43啮合传动连接；主水道11的内壁上开设有对应于外齿圈43的让位环腔112，外齿圈43两端的阀芯41外圆周面分别与对应的主水道11内壁之间设有密封圈。

这样，可以有效驱动阀芯41，实施时，马达31可选择步进电机，便于控制转动角度。

其中，所述马达31设于阀体1内，阀体1内还设有电池5以用于供电。

这样，一体性好，也便于防水。

请再参见图3，其中，所述阀体1包括径向剖分的主体15和阀盖16并将主水道11对应分设为两段，所述热水道12、冷水道13和主水道11的封闭端设在主体15上，阀芯41带有半开式阀板42的一端设在主体15上的主水道段内；阀芯41的另一端设在阀盖16上的主水道段内且该端端面至阀盖16上进水接口111所在端面的主水道段为小径水段113，所述小径水段113的内径与阀芯41的内径对应以避免乱流，所述让位环腔112开设于阀盖16的扣合端面上且容置阀芯41的外齿圈43，所述阀盖16上还开设有马达容置腔161和电池容置腔162并对应容置所述马达31和电池5；所述温度传感器2设在所述小径水段113的内壁上。主体15和阀盖16的扣合面之间也设有密封圈。主体15和阀盖16的扣合连接方式不限，可以沿扣合边间隔采用若干栓接的形式。

这样，给出具体的连接安装方式，径向剖分的结构便于安装、维护维修。

其中，所述温度传感器2可以选择常见的热敏电阻开关，与控制器6信号连接，控制器6与马达31控制连接，控制器6也设在阀盖16内。热敏电阻开关对温度的感应敏感度高，随设定的水温改变热敏电阻开关的连通状态而通过控制器6发出对应的控制信号，驱动马达31的对应转动动作，实施时，给出信号对应的上下限阀值可人为设定。

请再参见图4，本实施例中，所述温度传感器2为水银热敏开关，与控制器6信号连接，控制器6与马达31控制连接，控制器6也设在阀盖16内。实施时，可在电池容置腔162内加设控制器6的容置空间并容置控制器6。

其中，所述水银热敏开关包括绝缘的外方壳21，外方壳21内设有导电的内方壳22，内方壳22内还设有一面层具有弹性的柱体23，所述柱体23的面层密封且绝缘，其内部填充满水银24，其两端与内方壳22的两相对内侧面相连，其外圆周面与内方壳22之间具有膨胀间隙；两导线25密封穿过外方壳21并绝缘穿过内方壳22，两导线25的内端通过导电的芯体分别连接在所述柱体23的外圆周面上以在水银24受热膨胀时可使连在柱体23外圆周面上的两导电的芯体均可接触到内方壳22而导通；两导线25的另一端连接电池5和控制器6。可以理解的，电池5还供电连接控制器6和马达31，实施时，在阀盖16内设置必要的连接导线。

这样，提供了一种可通过热胀冷缩原理实现前述感温和信号传递的水银热敏开关，一样可以达到效果，物理形态的改变实现的信号变化，可靠性高。实施时，预先设定好膨胀间隙的大小可以匹配导通与水温之间的关系。

请参见图1、图5，本发明还提供一种淋浴系统，包括上述的一种开关装置，热水道12通过热水管7连接淋浴花洒71，冷水道13通过冷水管8连接储水单元81，进水接口111通过入水管9连接热水器的热水出口（图中未示出），所述入水管9上设有热水截止阀91。

为便于理解，结合淋浴系统进一步介绍。使用时，热水截止阀91就对应于日常使用的淋浴的开关，常态为关闭，入水管9内的余水为冷水，水银热敏开关的两导线25断路，半开式阀板42处于初始位置，位于主水道11的上半弧，将热水道12的接通口14关闭，冷水道13处于开通状态；打开热水截止阀91，开始通过并接触水银热敏开关的水仍为冷水，阀芯41不转动，冷水从冷水管8流出至储水单元81以备它用；入水管9内流动的水变为热水时，水银热敏开关内的柱体23膨胀、两导线25导通，给出信号，控制器6根据信号对应控制马达31转动，结合齿轮传动比驱使阀芯41转动180°，热水道12和冷水道13的接通口14位置设置以及半开式阀板42的结构，保证了无论转动方向如何，在转动过程中都不会停水，阀芯41转动180°之后，半开式阀板42位于主水道11的下半弧，将冷水道13的接通口14关闭，热水道12处于开通状态；热水经热水管7从淋浴花洒71喷出供使用，如果使用过程中存在水温波动或关闭热水截止阀91后入水管9内水温降低，那么水银热敏开关的两导线25断路，给出信号，控制器6根据信号对应控制马达31转动，驱使阀芯41再转动180°，冷水又从冷水管8流出至储水单元81，人员无需躲避。如此，实现持续实时监控和自动切换冷热水出水，始终保证只有热水淋浴到人体上，保证淋浴体验感，也达到节水效果。

其中，阀体1的主水道11的封闭端设有连接口并通过连接口（图中未示出）连接冷水给管92；所述冷水给管92上设有冷水截止阀93。

这样，仍保留了部分人喜欢两端调节，即先开热水截止阀91，在使用热水的过程中通过打开冷水截止阀93从冷水给管92通入冷水以微调热水温度的功能。进一步提高淋浴体验感。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种开关装置，包括阀体，所述阀体内开设有主水道，所述主水道的一端敞口以形成为可外接的进水接口，另一端封闭；所述阀体内还开设有分别与所述主水道连通的热水道和冷水道，所述阀体内设有可使热水道和冷水道中任一个处于开通、另一个处于关闭状态的切换机构，其特征在于：所述阀体内还设有温度传感器以用于感知主水道内的水温，所述温度传感器与驱动机构信号连接；所述驱动机构与切换机构传动连接以在温度传感器感知主水道内为热水时可驱动切换机构使热水道开通、冷水道关闭，在温度传感器感知主水道内为冷水时可驱动切换机构使热水道关闭、冷水道开通；

所述切换结构在从热水道关闭、冷水道开通切换至热水道开通、冷水道关闭状态的过程中，存在一热水道和冷水道都处于开通或部分开通的过程段以便可保证主水道内的水流不停且保持有一定的流速。

2.根据权利要求1所述一种开关装置，其特征在于：主水道、热水道和冷水道的截面均为圆形，热水道和冷水道的内径小于或等于主水道的内径，热水道和冷水道与主水道的接通口在主水道的周向上呈中心对称布置；所述切换机构包括可转动设于主水道的进水接口一端内的阀芯，所述阀芯为两端敞口的圆筒形结构，其外径与主水道的内径对应且同轴，阀芯朝向热水道和冷水道的端面向外延伸设有的半开式阀板以通过转动关闭对应的接通口，所述半开式阀板由该端面沿直径剖分的一半向外延伸而成。

3.根据权利要求2所述一种开关装置，其特征在于：所述驱动机构包括马达，马达的输出轴上同步转动设有小齿轮；阀芯的外圆周面上凸起设有一圈外齿圈，所述小齿轮与外齿圈啮合传动连接；主水道的内壁上开设有对应于外齿圈的让位环腔，外齿圈两端的阀芯外圆周面分别与对应的主水道内壁之间设有密封圈。

4.根据权利要求3所述一种开关装置，其特征在于：所述马达设于阀体内，阀体内还设有电池以用于供电。

5.根据权利要求4所述一种开关装置，其特征在于：所述阀体包括径向剖分的主体和阀盖并将主水道对应分设为两段，所述热水道、冷水道和主水道的封闭端设在主体上，阀芯带有半开式阀板的一端设在主体上的主水道段内；阀芯的另一端设在阀盖上的主水道段内且该端端面至阀盖上进水接口所在端面的主水道段为小径水段，所述小径水段的内径与阀芯的内径对应以避免乱流，所述让位环腔开设于阀盖的扣合端面上且容置阀芯的外齿圈，所述阀盖上还开设有马达容置腔和电池容置腔并对应容置所述马达和电池；所述温度传感器设在所述小径水段的内壁上。

6.根据权利要求5所述一种开关装置，其特征在于：所述温度传感器为热敏电阻开关，与控制器信号连接，控制器与马达控制连接，控制器也设在阀盖内。

7.根据权利要求5所述一种开关装置，其特征在于：所述温度传感器为水银热敏开关，与控制器信号连接，控制器与马达控制连接，控制器也设在阀盖内。

8.根据权利要求7所述一种开关装置，其特征在于：所述水银热敏开关包括绝缘的外方壳，外方壳内设有导电的内方壳，内方壳内还设有一面层具有弹性的柱体，所述柱体的面层密封且绝缘，其内部填充满水银，其两端与内方壳的两相对内侧面相连，其外圆周面与内方壳之间具有膨胀间隙；两导线密封穿过外方壳并绝缘穿过内方壳，两导线的内端通过导电的芯体分别连接在所述柱体的外圆周面上以在水银受热膨胀时可使连在柱体外圆周面上的两导电的芯体均可接触到内方壳而导通；两导线的另一端连接电池和控制器。

9.一种淋浴系统，其特征在于：包括如权利要求1-8中任一项所述的一种开关装置，热水道通过热水管连接淋浴花洒，冷水道通过冷水管连接储水单元，进水接口通过入水管连接热水器的热水出口，所述入水管上设有截止阀。

10.根据权利要求9所述一种淋浴系统，其特征在于：阀体的主水道的封闭端设有连接口并通过连接口连接冷水给管；所述冷水给管上设有截止阀。

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