CN113324089A - 一种家用节水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种家用节水器，包括储水箱、控制盒、三通结构，三通结构包括一个三通管，三通管由第一管、第二管、第三管构成，第一管的一端为用于连接自来水管，第一管上设有电磁阀，电磁阀为常开阀，第二管的一端为出水口，第二管上设有水流检测开关，第三管的一端为废水供水口，第三管上设有逆止阀；储水箱设有废水进水口、溢水口及供水管，储水箱内设有水泵，水泵与供水管一端连接，供水管另一端连通所述废水供水口，水泵工作时电磁阀关闭；控制盒包括供电单元、供电启动单元，供电单元与水泵、电磁阀及供电启动单元电连接，供电启动单元与水流检测开关电连接。该节水器结构简单，自控式切换供水模式并实现节水，用户容易接受，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种家用节水器。
背景技术
授权公告号CN2830525的实用新型专利公开了一种全自动抽水蓄能节水器，将家庭洗澡用水、洗衣用水中比较洁净的水再次收集起来，并加以过滤处理，用于冲涮厕所，减少清洁自来水的用量，提高水的利用率。其中的集水槽有水时触发抽水泵将水收集至储水箱，储水箱中的水可以供给冲厕器；当储水箱内无水时，打开设置在自来水管与冲厕器之间设置的手动阀门。
上述这种节水器使用过程中还需要用户参与进行一些操作，不够方便，难以达到较好的推广应用效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种家用节水器，以解决现有技术中存在的节水器使用不够方便的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种家用节水器，包括储水箱、控制盒、三通结构，三通结构包括一个三通管，三通管由第一管、第二管、第三管构成，第一管的一端为用于连接自来水管，第一管上设有电磁阀，电磁阀为常开阀，第二管的一端为出水口，第二管上设有水流检测开关，第三管的一端为废水供水口，第三管上设有逆止阀；
储水箱设有废水进水口、溢水口及供水管，储水箱内设有水泵，水泵与供水管一端连接，供水管另一端连通所述废水供水口，水泵工作时电磁阀关闭；
控制盒包括供电单元、供电启动单元，供电单元与水泵、电磁阀及供电启动单元电连接，供电启动单元与水流检测开关电连接。
进一步地，所述储水箱内于底部设有水位检测开关，水位检测开关串接在水泵回路上，储水箱内水位低于设定值，则水位检测开关动作以切断所述水泵回路。
进一步地，控制盒内设有水泵检测控制单元，水泵检测控制单元与水泵回路及供电单元连接。
进一步地，水泵检测控制单元包括检测控制电路，检测控制电路包括双电压比较器，双电压比较器由比较器U4A和比较器U4B构成，比较器U4A的同向输入端通过电容C13接地，电容C13与比较器U4A的同向输入端之间的接点与比较器U4A的电源端之间连接有电阻R26,比较器U4A的反向输入端与比较器U4A的电源端之间连接有电阻R27，比较器U4A的反向输入端通过电容C15接地，比较器U4A的同向输入端通过电阻R29接地，比较器U4A的反向输入端通过电阻R31接地，比较器U4A的输出端与U4B的反向输入端连接，比较器U4A的输出端与U4B的反向输入端之间的接点分别通过电容C14、电阻R30接地，比较器U4B的同向输入端分别通过电容C16、电阻R25接地，电阻R24的一端与比较器U4B的同向输入端连接，电阻R24的另一端连接5V电源，比较器U4B的同向输入端连接开关管Q4的栅极，开关管Q4的源极连接电阻R22的一端，电阻R22串接电阻R3，电阻R3的另一端接地，比较器U4B的输出端与开关管Q4的栅极之间的接点连接电阻R21的一端，电阻R21另一端连接电阻R31，电阻R31的另一端连接U4A的反向输入端，所述电阻R21另一端连接开关管Q4的源极与电阻R22之间的接点，开关管Q4的漏极连接电压输出口。
进一步地，所述供电单元包括一节3.7V锂电池，锂电池与电池升压单元连接，电池升压单元具有5V电压输出口，供电启动单元包括启动控制电路，启动控制电路与锂电池电连接，启动控制电路包括开关管，用于控制电池升压单元的启停。
进一步地，启动控制电路包括开关管Q2、开关管Q3，启动控制电路的触发电压输入端与开关管Q3的栅极之间连接有电阻R17，开关管Q3的栅极与电阻R17之间的接点连接电阻R19，电阻R19的一端接地，电阻R19并联有稳压管D5，电阻R19并联有电容C11,开关管Q3的源极接地，开关管Q3的漏极通过电阻R14连接开关管Q2的栅极，开关管Q2的源极与电池升压单元连接。
进一步地，所述水位检测开关为水位磁控开关，水位磁控开关包括开关壳体、干簧管和磁铁浮子，磁铁浮子位于开关壳体内，干簧管位于开关壳体上侧，开关壳体的外侧壁设有沿上下延伸的缝隙，缝隙连通开关壳体内部。
本发明的有益效果：
日常使用后的废水收集在储水箱，当用户使用坐便器后，按压冲水按钮正常冲水时，坐便器水箱因泄放、水位下降，自来水开始自动补水，水管中水一旦流动，则会触发本发明节水器中的水流检测开关，控制盒接收信号并控制第一管的电磁阀关闭，自来水不再流通，同时由控制盒控制水泵供电、启动，将储水箱中的水抽至坐便器的水箱中，实现补水，当该坐便器的水箱满时，水流检测开关断开，水泵停止抽水，电磁阀释放至常开状态。该过程中不需要用户特别控制，只需按平时使用坐便器的操作即可，就能自动实现由废水代替自来水进行补水，从而实现了节水。该节水器结构简单，自控式切换供水模式并实现节水，用户容易接受，便于推广。
附图说明
图1是本发明节水器中的三通结构的原理示意图；
图2是储水箱的结构示意；
图3是第一干簧管与水泵的电气连接示意图；
图4是水位磁控开关的结构示意图；
图5是充电单元的电路原理图；
图6是电池升压单元的电路原理图；
图7是供电启动单元中的启动控制电路原理图；
图8是水泵检测控制电路原理图。
1、三通管，11、第一管，12、第二管，13、第三管，111、自来水进水口，121、出水口，131、废水进水口，2、电磁阀，3、逆止阀，4、水流检测开关，41、第二干簧管，42、阻水片，5、储水箱，51、废水进水口，52、溢水口，53、供水管，6、水位磁控开关，61、浮子，62、开关壳体，621、缝隙，63、第一干簧管，7、水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例：
如图1-图8所示，一种家用节水器，包括储水箱5、控制盒、三通结构、开关电源，三通结构包括一个三通管1，三通管由第一管11、第二管12、第三管13构成，第一管11的一端为用于连接自来水管，第一管11上设有电磁阀2，电磁阀2为常开阀，也即常开型电磁阀，当水泵工作时该电磁阀2会随之关闭。第二管12的一端为出水口121，第二管12上设有水流检测开关4，第三管13的一端为废水供水口131，第三管13上设有逆止阀3，防止自来水的水压给水泵构成阻力，逆止阀3也即单向阀。
图1所示，水流检测开关4包括设置在第二管12内的能够随水流产生动作的阻水片42及设置在第二管12外侧的微型干簧管，记为第二干簧管41，第二干簧管41与阻水片42上的磁铁配合。水流检测开关4，可以检测到水管中是否有水流经过，有水流经过则阻水片摆动，带动磁铁动作，此时第二干簧管41便产生触发信号。阻水片可以采用弹性铰接或浮动装配在管内，阻水片动作后可在无水流时自动复位。第二干簧管41设有两根连接用的引线。
图2所示，储水箱5设有废水进水口51、溢水口52及供水管53，储水箱5内设有水泵(未示出)，水泵与供水管53一端连接，供水管另一端连通三通管上的废水供水口131。废水进水口可以设置一个或两个以上，与家庭中的能够排出可再利用水的水管连接。当废水收集太多时，可从储水箱的溢水口自动溢出，可通过排废管连接至下水道口。
储水箱5内于底部设有水位检测开关，为水位磁控开关6，水位磁控开关6与水泵串接，也即在电气上属于串联关系，图3所示。水位磁控开关的作用是监测储水箱水位，当水位高于设置值时，水泵才能被正常启动以进行抽水；当水位低于设定值后，储水箱内水位低于设定值，则水位检测开关动作以切断所述水泵回路，水泵的回路不通无法抽水；水位磁控开关设置在储水箱底部的较低的位置，使得大多数时段都可以抽水。图4所示，水位磁控开关6包括开关壳体62、第一干簧管63和浮子61，浮子61位于开关壳体62内，第一干簧管63位于开关壳体上侧，开关壳体的外侧壁设有沿上下延伸的缝隙621，缝隙连通开关壳体内外部，便于水的进出。该开关壳体62上侧为干簧管的感应区，浮子由浮子主体及上侧的磁铁构成，磁铁采用永磁铁，用于与该干簧管感应配合，浮子主体随水位在开关壳体内腔上下可浮动。本实施例中介绍了水位磁控开关的一种结构形式，但不以此为限，也可以采用现有技术中其他形式的浮球开关。
控制盒包括供电单元、供电启动单元，供电单元与水泵、电磁阀及供电启动单元电连接，供电启动单元与水流检测开关电连接。控制盒内设有水泵检测控制单元，水泵检测控制单元与水泵回路及供电单元连接。
开关电源为12V电源，可以连接家中的市电，供电单元包括一节3.7V锂电池，锂电池与电池升压单元连接，电池升压单元具有5V电压输出口，提供5V直流电压，以给水泵检测控制单元等供电。12V电源关闭的情况下，通过锂电池给相应的用电部分供电，保证节水器可正常使用。上述12V电源还可以通过充电单元给锂电池充电，充电单元及电池升压单元的电路原理图分别如图5、6所示，属于常规电路，原理不再详述。
供电启动单元包括启动控制电路，启动控制电路与锂电池充电部分电连接，启动控制电路包括开关管，用于控制电池升压单元的启停。
如图7所示，启动控制电路包括开关管Q2、开关管Q3，启动控制电路的触发电压输入端与开关管Q3的栅极之间连接有电阻R17，开关管Q3的栅极与电阻R17之间的接点连接电阻R19，电阻R19的一端接地，电阻R19并联有稳压管D5，电阻R19并联有电容C11,开关管Q3的源极接地，开关管Q3的漏极通过电阻R14连接开关管Q2的栅极，开关管Q2的源极与电池升压单元连接。电阻R19并联电容C11，形成了延时电路，避免抖动并具备短暂的延时功能。P4模块的5管脚、6管脚连接水流检测开关中的微型干簧管，5管脚是触发电压的输入端，6管脚连接锂电池的正极。
当用户使用坐便器后，按压冲水按钮，坐便器水箱开始进水，水流动则水流检测开关动作，启动控制电路被触发，锂电池的电压加到开关管Q3的栅极，开关管Q3导通，Q3导通后，在下拉电阻R14的作用下，开关管Q2得到偏置电压后导通，电池电压经电池升压单元(DC-DC升压单元)输出5V电压。
电路中还设有手动触发的手动开关S2，连接在电阻R17的一端。当自来水停水时，也可将手动开关S2按下，完成触发，可以利用废水冲厕。手动开关S2设置在控制盒上。
图8所示，水泵检测控制单元包括检测控制电路，检测控制电路包括双电压比较器，双电压比较器由比较器U4A和比较器U4B构成，比较器U4A的同向输入端通过电容C13接地，电容C13与比较器U4A的同向输入端之间的接点与比较器U4A的电源端之间连接有电阻R26,比较器U4A的反向输入端与比较器U4A的电源端之间连接有电阻R27，比较器U4A的反向输入端通过电容C15接地，比较器U4A的同向输入端通过电阻R29接地，比较器U4A的反向输入端通过电阻R31接地，比较器U4A的输出端与U4B的反向输入端连接，比较器U4A的输出端与U4B的反向输入端之间的接点分别通过电容C14、电阻R30接地，比较器U4B的同向输入端分别通过电容C16、电阻R25接地，电阻R24的一端与比较器U4B的同向输入端连接，电阻R24的另一端连接5V电源，比较器U4B的同向输入端连接开关管Q4的栅极，开关管Q4的源极连接电阻R22的一端，电阻R22串接电阻R3，电阻R3的另一端接地，比较器U4B的输出端与开关管Q4的栅极之间的接点连接电阻R21的一端，电阻R21另一端连接电阻R31，电阻R31的另一端连接U4A的反向输入端，所述电阻R21另一端连接开关管Q4的源极与电阻R22之间的接点，开关管Q4的漏极连接电压输出口，给电泵输出工作电压。
原理如下：
水泵检测控制单元得到5V电压瞬间，比较器U4B的同相输入端也即5管脚瞬间建立起约2.5V的电压，反向输入端也即6管脚由于电容C14的充电作用，使得该上电瞬间5管脚高于6管脚，7管脚也即比较器U4B的输出端输出了高电平，使得开关管Q4导通。开关管Q4导通之后，水泵和电磁阀都可以得到供电，若此时储水箱内的水位不低于设定值，则水泵的回路处于接通状态，水泵的电流经过电阻R22和电阻R3，并在电阻R22上端形成约0.3V的电压。比较器U4A的反向输入端也即2管脚在未检测到电阻R22上端的采样电压之前，是低于比较器U4A的3管脚也即同向输入端的电压，当检测到电阻R22的采样电压之后则该反向输入端的电压高于同向输入端的电压，比较器U4A输出低电平，该低电平加到比较器U4B的反向输入端(6管脚)，比较器U4B的同向输入端(5管脚)维持了高电平状态，水泵的工作电压得以继续输出。当储水箱的水位过低后，水位检测开关动作，水泵回路被切断，比较器U4A检测不到电流，则其输出端(1管脚)输出高电平，经过延时后，比较器U4B的反向输入端(6管脚)的电压高于其同向输入端(5管脚)，于是比较器U4B的输出端(7管脚)输出低电平，开关管Q4关闭，水泵断电关闭，三通管的第一管上的电磁阀释放到常开状态。三通管结构，将水路切换成自来水供水模式，由第一管进来的自来水经第二管输送给坐便器水箱，进行补水。如果按下坐便器的冲水按钮瞬间(电路上电瞬间)，储水箱的水位就很低，水泵回路不通，则开关管Q4很快就关闭，电磁阀处于打开状态，进入到自来水供水模式。无论是废水供水模式还是自来水供水模式，当坐便器水箱被补水至水位满时，则水流检测开关断开。
本发明的节水器不打破原水路结构，不改造原冲水方式，对于后期改装的，用户更容易接受，而且该节水器结构简单、造价低，便于推广、普及。安装好后可以实现自动切换储水箱供水和自来水供水模式，用户无需改变使用习惯，使用方便，不用考虑该节水器的存在即可达到自控节水的目的。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种家用节水器，其特征在于：包括储水箱、控制盒、三通结构，三通结构包括一个三通管，三通管由第一管、第二管、第三管构成，第一管的一端为用于连接自来水管，第一管上设有电磁阀，电磁阀为常开阀，第二管的一端为出水口，第二管上设有水流检测开关，第三管的一端为废水供水口，第三管上设有逆止阀；
储水箱设有废水进水口、溢水口及供水管，储水箱内设有水泵，水泵与供水管一端连接，供水管另一端连通所述废水供水口，水泵工作时电磁阀关闭；控制盒包括供电单元、供电启动单元，供电单元与水泵、电磁阀及供电启动单元电连接，供电启动单元与水流检测开关电连接。
2.根据权利要求1所述的家用节水器，其特征在于：所述储水箱内于底部设有水位检测开关，水位检测开关串接在水泵回路上，储水箱内水位低于设定值，则水位检测开关动作以切断所述水泵回路。
3.根据权利要求2所述的家用节水器，其特征在于：控制盒内设有水泵检测控制单元，水泵检测控制单元与水泵回路及供电单元连接。
4.根据权利要求3所述的家用节水器，其特征在于：水泵检测控制单元包括检测控制电路，检测控制电路包括双电压比较器，双电压比较器由比较器U4A和比较器U4B构成，比较器U4A的同向输入端通过电容C13接地，电容C13与比较器U4A的同向输入端之间的接点与比较器U4A的电源端之间连接有电阻R26,比较器U4A的反向输入端与比较器U4A的电源端之间连接有电阻R27，比较器U4A的反向输入端通过电容C15接地，比较器U4A的同向输入端通过电阻R29接地，比较器U4A的反向输入端通过电阻R31接地，比较器U4A的输出端与U4B的反向输入端连接，比较器U4A的输出端与U4B的反向输入端之间的接点分别通过电容C14、电阻R30接地，比较器U4B的同向输入端分别通过电容C16、电阻R25接地，电阻R24的一端与比较器U4B的同向输入端连接，电阻R24的另一端连接5V电源，比较器U4B的同向输入端连接开关管Q4的栅极，开关管Q4的源极连接电阻R22的一端，电阻R22串接电阻R3，电阻R3的另一端接地，比较器U4B的输出端与开关管Q4的栅极之间的接点连接电阻R21的一端，电阻R21另一端连接电阻R31，电阻R31的另一端连接U4A的反向输入端，所述电阻R21另一端连接开关管Q4的源极与电阻R22之间的接点，开关管Q4的漏极连接电压输出口。
5.根据权利要求4所述的家用节水器，其特征在于：所述供电单元包括一节3.7V锂电池，锂电池与电池升压单元连接，电池升压单元具有5V电压输出口，供电启动单元包括启动控制电路，启动控制电路与锂电池电连接，启动控制电路包括开关管，用于控制电池升压单元的启停。
6.根据权利要求5所述的家用节水器，其特征在于：启动控制电路包括开关管Q2、开关管Q3，启动控制电路的触发电压输入端与开关管Q3的栅极之间连接有电阻R17，开关管Q3的栅极与电阻R17之间的接点连接电阻R19，电阻R19的一端接地，电阻R19并联有稳压管D5，电阻R19并联有电容C11,开关管Q3的源极接地，开关管Q3的漏极通过电阻R14连接开关管Q2的栅极，开关管Q2的源极与电池升压单元连接。
7.根据权利要求2所述的家用节水器，其特征在于：所述水位检测开关为水位磁控开关，水位磁控开关包括开关壳体、干簧管和磁铁浮子，磁铁浮子位于开关壳体内，干簧管位于开关壳体上侧，开关壳体的外侧壁设有沿上下延伸的缝隙，缝隙连通开关壳体内部。
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