CN201209941Y - 一种安全节能型电热水器 - Google Patents

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CN201209941Y CNU2008200930763U CN200820093076U CN201209941Y CN 201209941 Y CN201209941 Y CN 201209941Y CN U2008200930763 U CNU2008200930763 U CN U2008200930763U CN 200820093076 U CN200820093076 U CN 200820093076U CN 201209941 Y CN201209941 Y CN 201209941Y
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本实用新型涉及一种安全节能型电热水器,包括用于使水流进入或流出该热水器的进水装置和出水装置,用于加热所述水流的电加热器、用于控制所述电加热器的控制装置和连接在电网上、用于给所述电加热器提供电能的相、零、地三条连接线,还包括用于检测所述相、零、地三条连接线漏电并将检测结果输出到所述控制装置从而控制所述相、零、地三条连接线与所述电网连接或断开的检测和保护装置。实施本实用新型的电热水器,具有以下有益效果:由于不仅在相、零线之间,而且在地线上也有检测和控制装置,所以其对漏电的保护较现有技术更为全面,在多种现有技术不能保护的情况下均能做出保护动作,从而更为安全。

Description

一种安全节能型电热水器技术领域本实用新型涉及电热器具,更具体地说,涉及一种安全节能型电热水器。 背景技术现有的热水器,通常只能检测负载线路相、零线之间有无剩余电流,当出现剩余电流并达到某一数值(例如15mA)时,它才会动作,切断相、零线。 因而它只可以对其后负载故障漏电实施保护。然而大量的事实证明:即使负载 无故障,但由于电源故障,例如电源接错,不是相线入,零线出,而是相线入, 地线出,或者电源相,地之间的绝缘损坏,且接地不良的情况下都会令负载(电 器)外壳带电,导致触电事故的发生。市场上还有一种电热水器的防电墙技术,也可以在一定程度上起到防止触 电事故的作用,但其只是在漏电时被动的降低漏电电压,且当水中杂质过多时, 其作用会快速下降,同时,防电墙对消除漏电不会有及时的动作。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述漏电保护存在功 能缺失的缺陷,提供一种具有更为全面的漏电保护功能的安全节能型电热水器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种安全节能型电 热水器,包括用于使水流进入或流出该热水器的进水装置和出水装置,用于加 热所述水流的电加热器、用于控制所述电加热器的控制装置和连接在电网上、 用于给所述电加热器提供电能的相、零、地三条连接线,还包括用于检测所述 相、零、地三条连接线漏电及地线缺失并将检测结果输出到所述控制装置从而 控制所述相、零、地三条连接线与所述电网连接或断开的检测和保护装置。
在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,所述4企测和保护装置包括用 于测量所述零和地连接线带电的电流互感器,连接在上述互感器输出端的采样 电路以及分别串联在所述相、零、地三条连接线的开关电路,所述控制装置接 收所述采样电路的输出并输出控制信号控制所述开关电路的通断。在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,所述电流互感器进一步包括 感应所迷地线上电流的地线电流互感器和感应所述相线和零线之间电流的零序电流互感器;所述地线电流互感器套接在所述地线上,所述零序互感器套接 在所述相线和零线上;所述地线电流互感器和所述零序电流互感器的输出分别 通过积分电路后并联在所述采样电路的采样输入端。同时,还有检测地线缺失 的电路,在相和地线之间接有降压电容,在零线和地线间接有降压电容和光藕, 光藕的4企测端接有上拉电阻,另一端接信号地。在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,所述控制装置中还包括漏电 判断及处理模块,所述漏电位置判断及处理模块接收所述采样电路的输出信 号,输出控制信号控制所述开关电路。在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,所述漏电判断及处理模块在 判断有漏电流存在时,输出控制信号断开所述相线和零线上连接的开关电路; 若仍有地线漏电流存在,所述漏电判断及处理模块再次输出控制信号断开地线 上连接线的开关电路。在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,所述相、零、地三条连接线 上连接的开关装置分别包括一对继电器触点,其中所述地线上连接的继电器为 常闭型继电器,所述相线和零线上连接的继电器为常开型继电器。在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,所述地线通过螺紋型接线端 子连接在所述常闭型继电器所在电路板上并与所述常闭型继电器的一个触点 相连,该常闭型继电器另 一个触点通过焊接在所述电3各板上的连接线与所述热 水器外壳相连。在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,还包括连接在所述进水装置 或出水装置上的水流传感器,所述水流传感器包括外壳、位于所述外壳中并连 接到所述控制装置的干簧管、由金属构成的位于所述外壳中的内管、位于所述
内管之内且大致位于所述内管中部位置的第一磁性元件、位于所述内管之内且位于所述内管进水一端并与所述第一》兹性元件;f及性相同的第二》兹性元件;当所 述内管中水流量大于水流传感器启动阀值时,所述第二^f兹性元件在水流的作用 下靠近所述第一磁性元件,^f吏所述干簧管吸合;当所述内管中不存在水流或其 流量小于水流传感器启动阀值时,所述第二元件材料远离所述第一磁性元件, 使所述干簧管断开。在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,所述控制装置还包括节能模 块,所述节能模块记录之前使用所述热水器的时间及各项加热控制参数,并根 据其记录和事先设定自动调节对加热装置的控制信号。在本实用新型所述的安全节能型电热水器中,还包括自检装置和报警装置,所述自检装置用于判断所述热水器的漏电保护部分是否正常,所述报警装 置使用声光信号表示漏电的存在。实施本实用新型的安全节能型电热水器,具有以下有益效果:由于不仅在 相、零线之间,而且在地线上也有检测和控制装置,所以其对漏电的保护较现 有技术更为全面,在多种现有技术不能保护的情况下均能做出保护动作,从而 更为安全。附图说明下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中: 图1是本实用新型安全节能型电热水器实施例的结构框图; 图2是本实用新型安全节能型电热水器实施例的电路原理图。具体实施方式如图l所示,在本实用新型安全节能型电热水器实施例中,该安全节能型 电热水器由地线输入端71、零线输入端72、相线输入端73、地线输出端81、 零线输出端82、相线输出端83、控制装置1、加热装置2、检测及保护装置3、 水流传感器4、温度传感器5以及声光报警装置6组成。上述^f会测和保护装置 3又包括了电流互感器31、开关装置32、积分电路33以及采样电路34。 其中,地线输入端71、零线输入端72、相线输入端73分别接在该安全节 能型热水器外部电网的地线、零线及相线上;地线输出端81、零线输出端82、 相线输出端83分别连接在该电热水器的大地、加热装置2的零线和相线上; 在上述地线输入端71、零线输入端72、相线输入端73与地线输出端81、零 线输出端82、相线输出端83上分别串接有开关装置32,在本实施例中,这些 开关装置分别是继电器的一对触点(参见图2),其中,连接在相线输入端73 和相线输出端83之间的继电器和连接在零线输入端72和零线输出端82之间 的继电器均为触点常开继电器,而连接在地线输入端71和地线输出端81之间 的继电器为触点常闭继电器。同时,如图2所示,电流互感器31包括了地线 电流互感器ZCT2和零序电流互感器ZCT1,上述地线输入端71和地线输出端 81之间的地线由地线电流互感器ZCT2的磁芯中穿过;上述零线输入端72和 零线输出端82之间的零线以及相线输入端73和相线输出端83之间的相线同 时由零序电流互感器ZCT1的f兹芯中穿过,分别感应上述地线以及相零线之间 的漏电流,上述地线电流互感器ZCT2和零序电流互感器ZCT1的输出分别连 接在积分电路33的输入,而该积分电路33的输出并联连接在采样电^各34(即 图2中标号为U3的集成电路)的输入端,而采样电路34的输出端连接在控 制装置1上。此外,在本实施例中,地线输入端71通过螺紋型接线端子连接在上述常 闭型继电器所在电J?各板上并与该常闭型继电器的一个触点相连,该常闭型继电 器另一个触点通过焊接在上述电路板上的连接线与该热水器外壳相连。这样的 地线连接方式可以满足国标中对接地的要求。本实施例中还包括;险测地线缺失的电路10,在相线和地线之间接有降压 电容,在零线和地线间接有降压电容和光藕,光藕的^r测端接有上拉电阻,另 一端接信号地。在本实施例中,控制装置1是微处理器,见图2中标号为Ul的集成电路。 该控制装置1输出控制信号,控制上述其触点串联在地线、零线和相线上的继 电器的触点的连接与断开,从而控制地线输入端71与地线输出端81、零线输 入端72与零线输出端82、相线输入端73与相线输出端83的连通与断开,进
置2间断工作以便于节能的目的。上述控制装置1还分别有输入端与水流传感 器4和温度传感器5连接,接收水流传感器4和温度传感器5送来的信号,用 于控制加热装置2的工作时间;同时,该控制装置l还有相应的输出端与声光 报警装置6连接,在符合报警条件时输出信号,使声光报警装置6动作,提醒 使用者注意。在本实施例中,控制装置1中还包括漏电判断及处理模块11以及节能模 块12,如图1所示。这些模块位于图2中的微处理器U1中,所以在图2中未 示出。其中,漏电判断及处理模块11在接收到采样电路34的输出信号后,判 断该热水器中是否存在漏电情况,如果没有漏电流的存在,则判断为不存在漏 电,此时漏电判断及处理模块11输出的控制信号使地线、零线及相线上串联 的继电器触点均闭合;如果有漏电流存在,则漏电判断及处理模块11首先输 出控制信号使得相线和零线上的继电器触点断开,即断开相线输入端73与相 线输出端83之间以及零线输-入端72与零线输出端82之间的连接;然后再次 判断地线漏电流是否存在,如此时不再存在漏电流,则保持地线上继电器触点 的闭合;如此时仍有地线漏电流存在,则漏电判断及处理模块11改变输出信 号, -使地线上继电器的触点断开。此时,相当于将该电热水器的插头由其插座 上拔下,其安全性较高。在本实施例中,水流传感器4是串联在该热水器的进水管上的,在别的实 施例中,也可以串联在该热水器的出水管上。在本实施例中的水流传感器4 包括外壳、位于所述外壳中并连接到所述控制装置1的干簧管、由金属构成的 位于所述外壳中的内管、位于所述内管之内且大致位于所述内管中部位置的第 一磁性材料、位于所述内管之内且位于所述内管进水一端并与所述第一磁性材 料极性相同的第二磁性材料;当所述内管中水流量大于水流传感器启动阔值 时,所述第二磁性材料在水流的作用下靠近所述第一》兹性材料,使所述干簧管 吸合;当所述内管中不存在水流或其流量小于水流传感器启动阀值时,所述第 二磁性元件远离所述第一磁性元件,使所述干簧管断开。在图2中,未示出水 流传感器4,但描述了水流传感器4中的干簧管的两个脚的连接插座,即图2
中的连接器CONl。本实施例中的磁性材料采用极性相同的钕铁硼或其它的强 磁材料。上述第一》兹性元件和第二i兹性元件在水流的作用下合i兹产生应力,吸 合干簧管产生控制信号,最小稳定启动流量在0.005L/S以下,外壳采用合金 或工程塑料制成,根据安装管的不同,进出水方向可以组成不同的水管接头螺 紋形式,最新一种采用合金的水管接头镶嵌在工程塑料中,不但能适合安装硬 度要求及水压2Mpa的压力要求,更能起到水阻降压的作用,对用水漏电安全 起到直接保护作用。在本实施例中,控制装置1还包括节能模块12,所述节能模块12根据记 录使用所述热水器的时间及各项加热控制参数,以及事先设定自动调节对加热 装置的控制信号。该节能模块12收集水流传感器和温度传感器及加热状态输 出三个参变量,探知加热斜率、进出水时温度变化、环境状态下温度变化、每 次用水精确时间和用水频率,探知进水温度、环境温度、用水时间和规律,再 加上事先的设置,即可构建模糊控制模型,达到最佳的节能用水方式。本实施 例中,事先设置为根据用水的频繁度和温度变化率采用自适应节能中温保温: 即在定时保温时间之外,根据用水的时间和频次,保持不同的保温温度,当依 时递推每小时用水时间在十分钟以下,则保持在中温保温55。C以上,可在设 定温度以下l(TC保持加热温度,若两者相差小于10°C,则最低为中温保温 55°C;当依时递推每小时用水时间在十分钟到二十分钟时,则保持在中温保温 55。C以上,可在设定温度以下5。C保持加热温度,若两者相差小于5。C,则加 热到设定温度;当依时递推每小时用水时间在用水时间在二十分钟以上时,则 最低保持在中温保温55。C以上,或加热到设定温度。同时根据纟笨知进水温度、 环境温度、用水时间和规律,变换功率和提前加热时间,使用户在不同的习惯 用水时间段快速即时的达到用户最佳的用水状态。本实施例中还包括自检装置9和声光报警装置6,所述自检装置9用于判 断所述热水器的漏电保护部分是否正常,所述4艮警装置6^f吏用声光信号表示漏 电的存在。自检装置6通过该热水器面板或者无线遥控的按键,可以随时检测 系统的可靠性,控制装置1交替控制零序和地线的自动^r测单元,同时声光提 示:LE(零序)、EE(地线),交替4企测系统可靠后,自动回到原先状态。

Claims (10)

1. 一种安全节能型电热水器,包括用于使水流进入或流出该热水器的进水装置和出水装置,用于加热所述水流的电加热器、用于控制所述电加热器的控制装置和连接在电网上、用于给所述电加热器提供电能的相、零、地三条连接线,其特征在于,还包括用于检测所述相、零、地三条连接线漏电及地线缺失并将检测结果输出到所述控制装置从而控制所述相、零、地三条连接线与所述电网连接或断开的检测和保护装置。
2. 根据权利要求1所述的安全节能型电热水器,其特征在于,所述检测和保 护装置包括用于测量所述零序和地线上电流的电流互感器,连接在上述互 感器输出端的采样电路以及分别串联在所述相、零、地三条连接线的开关 电路,所述控制装置接收所述采样电路的输出并输出控制信号控制所述开 关电路的通断。
3. 根据权利要求2所述的安全节能型电热水器,其特征在于,所述电流互感 器进一步包括感应所述地线上电流的地线电流互感器和感应所述相线和零线之间电流的零序电流互感器;所述地线电流互感器套接在所述地线上, 所述零序互感器套接在所述相线和零线上;所述地线电流互感器和所述零 序电流互感器的输出分别通过积分电路后并联在所述采样电路的采样输入 端;还包括检测地线缺失的电路。
4. 根据权利要求3所述的安全节能型电热水器,其特征在于,所述控制装置 中还包括漏电判断及处理模块,所述漏电位置判断及处理模块接收所述采 样电路的输出信号,输出控制信号控制所述开关电路。
5. 根据权利要求4所述的安全节能型电热水器,其特征在于,所述漏电判断 及处理模块在判断有漏电流存在时,输出控制信号断开所述相线和零线上 连接的开关电路;若仍有地线漏电流存在,所述漏电判断及处理模块再次 输出控制信号断开地线上连接线的开关电路。
6. 根据权利要求5所述的安全节能型电热水器,其特征在于,所述相、零、 地三条连接线上连接的开关装置分别包括一对继电器触点,其中所述地线 上连接的继电器为常闭型继电器,所述相线和零线上连接的继电器为常开
7. 根据权利要求6所述的安全节能型电热水器,其特征在于,所述地线通过电器的一个触点相连,该常闭型继电器另一个触点通过焊接在所述电路板 上的连接线与所述热水器外壳相连。
8. 根据权利要求7所述的安全节能型电热水器,其特征在于,还包括连接在 所述进水装置或出水装置上的水流传感器,所述水流传感器包括外壳、位于所述外壳中并连接到所述控制装置的千簧管、由金属构成的位于所述外 壳中的内管、位于所述内管之内且大致位于所述内管中部位置的第一磁性 元件、位于所述内管之内且位于所述内管进水一端并与所述第一磁性元件极性相同的第二磁性元件;当所述内管中水流量大于水流传感器启动阀值 时,所述第二磁性元件在水流的作用下靠近所述第一磁性元件,使所述干簧管吸合;当所述内管中不存在水流或其流量小于水流传感器启动阀值时,所述第二元件材料远离所述第一磁性元件,使所述干簧管断开。
9. 根据权利要求8所述的安全节能型电热水器,其特征在于,所述控制装置 还包括节能模块,所述节能模块记录之前使用所述热水器的时间及各项加 热控制参数,并根据其记录和事先设定自动调节对加热装置的控制信号。
10. 根据权利要求1 - 9任意一项所述的电热水器,其特征在于,还包括自检装置和报警装置,所述自检装置用于判断所述热水器的漏电保护部分是否正常,所述报警装置使用声光信号表示漏电的存在。
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