CN202216414U - 水温/流量自动调节装置 - Google Patents

Abstract

一种用于家用电热水器的水温/流量调节装置，主要包括流量伺服阀、混水三通、稳流阀、冷水温度传感器、温水温度传感器和霍尔流量传感器。冷水经流量伺服阀调节流量后进入混水三通，混水三通的热水输入端与热水源（内胆）连通，冷、热水在混水三通中相混成温水后进入稳流阀，温水经稳流后供应至用户端；冷水温度传感器设于流量伺服阀中；温水温度传感器设于稳流阀的温水输出侧；所述霍尔流量传感器设于稳流阀的温水输入侧。本实用新型能根据输入的冷水温度、热水温度和出水温度，按微处理器的指令，通过调节输入冷水的流量来调节冷、热水的比例，实现水温的闭环自动调节，保持设定的出水温度不变，并保持稳定的流量，无需用户反复调节。

Description

水温/流量自动调节装置

技术领域

本实用新型涉及家用电热水器，但不限于电热水器，也可用于燃气热水器，具体涉及热水器中的水温/流量自动控制调节装置。

背景技术

目前较高端的电热水器均有温度设定功能。但一般所指的温度设定功能，实际上是指对内胆加热温度的设定，并不是直接对出水温度进行设定，最终的出水温度是通过外接的手动混水阀（冷热水龙头）由手工进行调节的。这种控制和调节方式有许多明显的缺陷。如使用时，水温时冷时热，甚至可能出现烫伤现象；在使用过程中，如中途关水，温度、流量需重新调节，不但使用不便，也影响到洗浴的舒适性；在电热水器的使用过程中，随着内胆内的热水温度逐渐降低，需要不断通过调节手动混水阀来补偿，才能维持所需温水；另外，如供水水压产生波动，也会引起出水量和出水温度的变化，影响洗浴的舒适性；如水压过高（如达0.4-0.5MPa），因热水流量增加会导致热水使用时间缩短。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种水温/流量调节装置，藉其对水温/流量的自动控制与调节功能，稳定用户端的最终水温和流量，克服现有电热水器的各种不足，提高洗浴的舒适度。

本实用新型的一种水温/流量自动调节装置，主要包括冷水三通、流量伺服阀、混水三通、稳流阀、冷水温度传感器、温水温度传感器和霍尔流量传感器。

冷水经流量伺服阀调节流量后进入混水三通，混水三通的热水输入端与热水源（内胆）连通，冷、热水在混水三通中相混成温水后进入稳流阀，温水经稳流后供应至用户端；冷水温度传感器设于流量伺服阀中；温水温度传感器设于稳流阀的温水输出侧；所述霍尔流量传感器设于稳流阀的温水输入侧。本实用新型能根据输入的冷水温度、热水温度和出水温度，按微处理器的指令，通过调节输入冷水的流量来调节冷、热水的比例，实现水温的闭环自动调节，保持设定的出水温度不变，并保持稳定的流量，无需用户反复调节。

具体地，所述流量伺服阀的进水口与冷水源相连通，冷水经流量伺服阀流量调节后由其出水口流出；流量伺服阀的出水口与所述混水三通相连通，混水三通的热水输入端与热水源（内胆）相连通，冷、热水在混水三通中相混合成温水后进入稳流阀，温水经稳流阀稳流后由其出水口流出。所述冷水温度传感器设于流量伺服阀中，所述温水温度传感器设于稳流阀的温水输出侧，所述霍尔流量传感器设于稳流阀的温水输入侧。

进一步地，所述流量伺服阀的进水口先与一冷水三通相连，所述冷水三通的一进水端与冷水源相连通，其一输出端与内胆相连通，向内胆供冷水，冷水三通的另一输出端与流量伺服阀的进水口相连通，冷水由此进入所述流量伺服阀。这样使热水器内部的管路排列更合理，能节约热水器内部的宝贵空间。

所述流量伺服阀主要包括阀体，阀芯，螺套，伺服电机；水流从进水口进入，经过所述阀体与阀芯形成的水流控制通道，从出水口流出；伺服电机的驱动轴通过一滑套套设在阀芯一端的滑键轴上，所述阀芯上设有与所述螺套的内螺纹相匹配的外螺纹，伺服电机的正反旋转使阀芯沿其轴向往复移动。所述阀芯背伺服电机方向移动，所述水流控制通道的通径变小；反之，阀芯向伺服电机方向移动，通径变大。

流量伺服阀的初始状态是所述阀体与阀芯形成的水流控制通道处于全开状态。使水温总是从最低开始调节，这样可以一开始水温过高发生烫伤事故。

根据热水器微处理器的控制信号伺服电机正反旋转，伺服电机的正反旋转使阀芯沿其轴向往复移动，通过控制伺服电机的旋转方向和转数，确定阀芯往复移动的方向和距离，并改变阀芯与阀体之间的水流通道的通径，从而实现对进入所述混水三通的冷水流量的调节和控制。

所述稳流阀主要包括阀体、阀芯、阀盖、压差板、内压差板阀芯弹簧、压差板弹簧和档圈；所述阀芯与内压差板和压差板连成一体，其中部空腔与内压差板和压差板形成一水流通路，该阀芯外侧与阀体腔内的凸台形成另一水流控制通道B，所述阀芯弹簧从阀芯开口一侧抵住阀芯，压差板弹簧从压差板的一侧抵住压差板；所述压差板弹簧的应力大于阀芯弹簧的应力。

所述阀芯呈中空无底高脚杯状，其上腹部与阀体腔内的凸台形成水流控制通道，其顶端开口，下腹部设有若干通孔，底部有一伸出部。所述阀芯通过其底部的伸出部与内压差板和压差板连成一体。

初始状态和水压较低时，由于所述压差板弹簧的应力较大，压差板连同内压差板、阀芯一起被顶向阀芯一侧。此时阀芯的顶端被阀盖封闭，水流从进水口进入阀体后，直接经过所述控制通道及内压差板和压差板上的通道，从出水口流出，此时流量最大。

如水压升高，当阀芯弹簧加上水的压力大于压差板弹簧的压力时，阀芯连同内压差板、压差板被向压差板一侧顶移，并使阀芯与阀体凸台之间流量控制通道变小，通过的流量变小，但流速与流量的乘积不变。

如水压进一步升高至0.5MP左右时，阀芯被顶移至将所述流量控制通道完全封闭，水流只能通过阀芯顶部的空隙和阀芯的内腔，经阀芯腹部的通孔和内压差板流出，这时达到最小流量。

本实用新型的优点在于：

1、用较简单的结构解决了原有电热水器使用时手动混水阀调节温度不好掌握、使用不方便等弊端，实现自动恒温出水。

2、本装置中设置的流量伺服阀，对冷水的比例进行控制，只需打开热水龙头即可实现自动恒温出水，且每次使用前，伺服器均处于全开状态，从而避免了烫伤现象的发生；

3、本装置设置的流量伺服阀，使用中中途关水时，微处理器可使伺服器记忆其开度的大小，因而再次开水时能够快速到达出水设定温度，使用极为方便；

4、使用过程中，胆内热水温度会逐渐降低，微处理器可控制流量伺服阀减少冷水的比例，从而达到出水温度始终恒定，直到胆内热水用完为止。

5、如用户家中水压较高（0.4-0.5MPa），本装置的稳流阀可避免因水压太高、流量偏大导致热水使用时间短的现象，可同时满足低水压用户和高水压用户的使用需求。

附图说明

图1为本实用新型的水温/流量调节装置的结构示意立体图。

图2为图1中的伺服阀的结构示意图。

图3为图1中的稳流阀的结构示意图。

图4为图3中的阀芯结构示意图。

图5为稳流阀的流量控制通道变化示意图。

图中： 1冷水三通、2流量伺服阀、3混水三通、4稳流阀、5冷水温度传感器、6温水温度传感器，7霍尔流量传感器，11冷水输出端，12冷水输入端， 13热水输入端，14温水输出端；流量伺服阀2中：21阀体，22阀芯，23螺套，24伺服电机， 25进水口，26出水口；稳流阀4中：41阀体，42阀芯，43阀盖，44压差板，44a内压差板，45阀芯弹簧，46压差板弹簧，47挡圈，48进水口，49出水口。

具体实施方式

现结合一实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。

如图1，本实用新型的一种水温/流量调节装置，主要由流量伺服阀2、混水三通3、稳流阀4、冷水温度传感器5、温水温度传感器6和霍尔流量传感器7组成。

所述流量伺服阀2的进水口25先与一冷水三通1相连，所述冷水三通1的冷水输入端12与冷水源（市水管路）相连通，其冷水输出端11通向内胆，向内胆供水。由于本水温/流量调节装置位于热水器的最下部，设冷水三通1可以减化热水器的管路系统，节省热水器内的空间。

冷水由进水口25进入流量伺服阀2后，经流量伺服阀2流量调节后由其出水口26流入混水三通3的冷水进水端，混水三通3的热水进水端13与热水源（内胆）相连通，冷热水在混水三通3中相混成温水后由其出水端输出；混水三通3的出水端与稳流阀4的进水口48相连通，温水经稳流阀4稳流后由其出水口49流出，并经温水输出端14输送至用户端的手动混水阀。

所述冷水温度传感器5设于流量伺服阀2中；所述温水温度传感器6设于稳流阀4的温水输出侧；所述霍尔流量传感器7设于稳流阀4的温水输入侧。

参见图2，所述流量伺服阀2主要包括阀体21，阀芯22，螺套23，伺服电机24。水流从进水口25进入，经过所述阀体21与阀芯22形成的水流控制通道A，从出水口26流出。

伺服电机24的驱动轴通过一滑套套设在阀芯22一端的滑键轴上，所述阀芯22上设有与所述螺套23的内螺纹相匹配的外螺纹，伺服电机24正反旋转，阀芯22就沿其轴向往复移动；阀芯22的往复移动使阀芯22与阀体21之间的水流通道的通径产生变化。

所述流量伺服阀2的阀芯22背伺服电机方向移动，所述水流控制通道A的通径变小；反之，阀芯22向伺服电机方向移动，通径变大。

所述流量伺服阀2的阀芯22背伺服电机24方向移动，所述水流控制通道A的通径变小；反之，阀芯22向伺服电机24方向移动，通径变大。

所述伺服电机24根据热水器微处理器的控制信号正反旋转，伺服电机24的正反旋转使阀芯22沿其轴向往复移动，通过调节伺服电机24的旋转方向和转数，确定阀芯22往复移动的方向和距离，并改变阀芯22与阀体21之间的水流通道A的通径。

初始状态时，是所述阀体21与阀芯22形成的水流控制通道A处于全开状态，通径最大。使开始工作时，冷水的加入量最大，防止水温过高，发生烫伤事故。接收微处理器的信号后，伺服电机24开始动作，通过调节伺服电机24的旋转方向和转数，对冷水流量进行调节，从而改变冷、热水比例，实现对混合后水温的调节。

参见图3，所述稳流阀4主要由阀体41、阀芯42、阀盖43、压差板44、内压差板44a阀芯弹簧45、压差板弹簧46和档圈47组成。

所述稳流阀4的阀芯42与内压差板44a和压差板44连成一体，其上部空腔与内压差板44a和压差板44形成一水流通路，该阀芯42外侧与阀体腔内的凸台41a形成另一水流控制通道B，所述阀芯弹簧45从阀芯42开口一侧抵住阀芯42，压差板弹簧46从压差板44的另一侧抵住压差板44；所述压差板弹簧46的应力大于阀芯弹簧45的应力，并将压差板44连同内压差板44a和阀芯42一起顶向阀盖43一侧。

参见图4，所述阀芯42呈中空无底高脚杯状，其顶端42b开口，上部形成空腔，下腹部设有若干通孔42c，通过其底部的伸出部42a与内压差板44a和压差板44连成一体，并形成一水流通路；其上腹部42d与阀体41腔内的凸台41a形成另一水流控制通道B。所述阀芯42与内压差板44a和压差板44。

初始状态和水压较低时，阀芯42被压差板弹簧46顶向阀盖43一侧，其顶端被封闭，水流从进水口48进入阀体41后，直接经过控制通道B及内压差板44a和压差板44上的通道，从出水口49流出。其中水流走向参见图5的上半图的箭头所示。

当水压升高，流速增加，阀芯弹簧44加上水流压力大于压差板弹簧41的压力时，阀芯42向阀体41的凸台41a靠近，从而使通道B的通径逐渐变小。

当水压升高、流量增加到一定值（如达到0.5MPa）时，通道B完全关闭，此时阀芯42顶端42b与阀盖43分开，水流从阀芯顶端开口处流入，从其下腹部的通孔42c经内压差板44a和压差板44上的通道流出，通径最小。参见图5的下半图的箭头所示。

该稳流阀能在0.1MPa-0.5MPa的水压变化范围内，保持出水量保持基本不变，可同时满足低水压用户和高水压用户的使用需求，也能大大提高洗浴的舒适性。

冷水温度传感器5、温水温度传感器6和霍尔流量传感器7与热水器中的微处理器结合，在本装置中可起到恒温出水的作用，具体工作原理描述如下：

1、恒温启动

当霍尔传感器7感应到有水流通过时，向微处理器发出频率信号，微处理器将频率转换成流量信号，并判定达到启动流量后，向流量伺服阀2发出指令，流量伺服阀2开始动作，根据设定的出水温度对水温进行控制调节。

2、恒温控制

系统通过冷水温度传感器5、内胆温度传感器（图中未示）和温水温度传感器6检测出进水温度、内胆温度和出水温度，以设定的出水温度为比较值，控制流量伺服阀2的开合度，控制冷水流量的大小，实现恒温出水。当检测出水温度小于设定温度时，微处理器控制流量伺服阀2减小开合度，减少混水时冷水流量，提高出水温度；当检测出水温度大于设定温度，微处理器控制流量伺服阀2增大开合度，增加混水时冷水流量，降低出水温度。流量伺服阀2动作的同时，出水温度传感器不停地检测出水温度，并反馈给微处理器与设定温度进行比较，不停地修正流量伺服阀2的开合度，直到实际出水温度达到设定温度为止。

为了防止烫伤现象的发生，可通过软件设定恒温系统启动之前流量伺服阀2初始状态是处于全开状态的，即保持冷水回路全开，从而保证了流量伺服阀2在开始自动调节时，是一个从全开到慢慢关闭的过程，保证出水温度是从低温升高的过程，直到出水温度到达设定温度为止，从而避免了烫伤现象的发生。

3、稳流控制

由于设置了稳流阀4，当水压在0.1MPa-0.5MPa之间变化时，出水量保持基本不变，可同时满足低水压用户和高水压用户的使用需求，也能大大提高洗浴的舒适性。

当水压低时，水流从B部流出，流量最大，如图5的上半图所示。

当水压升高，水流经B部流出的同时，右侧的阀体弹簧45借助水流压力顶动压差板44向左运动，使控制通道B部开口面积变小，流量降低。

当水压升高到一定程度（如达0.5MPa）时，控制通道B部关闭，水流只能经阀芯42与阀体41之间的间隙和阀芯42顶端的水流通道通过，此时流量最小，如图5的下半图所示。

Claims (9)

1.一种水温/流量调节装置，其特征在于，主要包括流量伺服阀（2）、混水三通（3）、稳流阀（4）、冷水温度传感器（5）、温水温度传感器（6）和霍尔流量传感器（7），

所述流量伺服阀（2）的进水口（25）与冷水源相连通，冷水经流量伺服阀（2）调节流量后进入混水三通（3）；所述混水三通（3）的热水输入端（13）与热水源相连通，冷、热水在混水三通（3）中相混合成温水后进入稳流阀（4）；温水经该稳流阀（4）稳流后由温水输出端（14）输出，供应客户端；

所述冷水温度传感器（5）设于流量伺服阀（2）中；

所述温水温度传感器（6）设于稳流阀（4）的温水输出侧；

所述霍尔流量传感器（7）设于稳流阀（4）的温水输入侧。

2.根据权利要求1所述的水温/流量调节装置，其特征在于，所述流量伺服阀（2）的进水口（25）通过一冷水三通（1）与冷水源相连通，所述冷水三通（1）的进水端（12）与冷水源相连通，向内胆供水的一输出端（11）与内胆相连通，冷水三通（1）的另一输出端与流量伺服阀（2）的进水口相连通。

3.根据权利要求1所述的水温/流量调节装置，其特征在于，所述流量伺服阀（2）主要包括阀体（21），阀芯（22），螺套（23），伺服电机（24）；水流从其进水口（25）进入，经过所述阀体（21）与阀芯（22）形成的水流控制通道A，从出水口（26）流出；伺服电机（24）的驱动轴通过一滑套套设在阀芯（22）一端的滑键轴上，所述阀芯（22）上设有与所述螺套（23）的内螺纹相匹配的外螺纹，伺服电机（24）的正反旋转使阀芯（22）沿其轴向往复移动。

4.根据权利要求3所述的水温/流量调节装置，其特征在于，所述流量伺服阀（2）的阀芯（22）背伺服电机方向移动，所述水流控制通道A的通径变小；反之，阀芯（22）向伺服电机方向移动，通径变大。

5.根据权利要求4所述的水温/流量调节装置，其特征在于，所述流量伺服阀（2）的初始状态是所述阀体（21）与阀芯（22）形成的水流控制通道A处于全开状态。

6.根据权利要求3、4或5所述的水温/流量调节装置，其特征在于，所述伺服电机（24）根据热水器微处理器的控制信号正反旋转，伺服电机（24）的正反旋转使阀芯（22）沿其轴向往复移动，通过调节伺服电机（24）的旋转方向和转数，确定阀芯（22）往复移动的方向和距离，并改变阀芯（22）与阀体（21）之间的水流通道A的通径。

7.根据权利要求1所述的水温/流量调节装置，其特征在于，所述稳流阀（4）主要包括阀体（41）、阀芯（42）、阀盖（43）、压差板（44）、内压差板（44a）阀芯弹簧（45）、压差板弹簧（46）和档圈（47）；所述阀芯（42）与内压差板（44a）和压差板（44）连成一体，其中部空腔与内压差板（44a）和压差板（44）形成一水流通路，所述阀芯（42）外侧与阀体腔内的凸台（41a）形成另一水流控制通道B，所述阀芯弹簧（45）从阀芯一侧抵住阀芯，压差板弹簧（46）从压差板的一侧抵住压差板；所述压差板弹簧（46）的应力大于阀芯弹簧（45）的应力，并将压差板（44）连同内压差板（44a）和阀芯（42）一起顶向阀盖（43）一侧。

8.根据权利要求7所述的水温/流量调节装置，其特征在于，所述阀芯（42）呈中空无底高脚杯状，上腹部（42d）与阀体（41）腔内的凸台（41a）形成水流控制通道B，其顶端（42b）开口，下腹部设有若干通孔（42c），底部有一伸出部（42a）。

9.根据权利要求7所述的水温/流量调节装置，其特征在于，所述阀芯（42）通过其底部的伸出部（42a）与内压差板（44a）和压差板（44）连成一体。

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