CN205807850U - 一种电水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电水箱，包括进水箱、开水箱、冷水箱、温水箱和控制模块，进水箱上设有进水口，开水箱中设有加热器、第一温度探头和第一水位检测探头，冷水箱中设有制冷器、第二水位检测探头和第二温度探头，温水箱上设有出水阀，温水箱中设有第三温度探头和第三水位检测探头，进水箱、开水箱之间设有第一控制阀，开水箱、冷水箱之间设有第二控制阀，开水箱、温水箱之间设有第三控制阀，冷水箱、温水箱之间设有第四控制阀，加热器、制冷器、各个水位检测探头及温度探头、各个控制阀、出水阀分别与控制模块相连。本实用新型具有能够实现指定温度和水量的温水供给、节约水资源、使用方便的优点。

Description

一种电水箱

技术领域

本实用新型涉及电水箱供水技术，具体涉及一种电水箱。

背景技术

电水箱是一种常见的供水设备。但是，目前常见的电水箱一般仅仅能够提供开水和冷水两种类型的水，因此如果需要温水，则需要人工将开水和冷水混合，操作非常繁琐，而且还不方便控制水温，往往导致水资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够实现指定温度和水量的温水供给、节约水资源、使用方便的电水箱。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种电水箱，包括进水箱、开水箱、冷水箱、温水箱和控制模块，所述进水箱上设有进水口，所述开水箱中设有加热器、第一温度探头和第一水位检测探头，所述冷水箱中设有制冷器、第二水位检测探头和第二温度探头，所述温水箱上设有出水阀，所述温水箱中设有第三温度探头和第三水位检测探头，所述进水箱、开水箱之间设有第一控制阀，所述开水箱、冷水箱之间设有第二控制阀，所述开水箱、温水箱之间设有第三控制阀，所述冷水箱、温水箱之间设有第四控制阀，所述加热器、第一温度探头、第一水位检测探头、制冷器、第二水位检测探头、第二温度探头、第三温度探头、第三水位检测探头、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、出水阀分别与控制模块相连。

优选地，所述控制模块包括控制器、人机交互模块、控制阀驱动电路、加热控制电路和制冷驱动电路，所述人机交互模块、控制阀驱动电路、加热控制电路、制冷驱动电路、第一温度探头、第一水位检测探头、第二水位检测探头、第二温度探头、第三温度探头、第三水位检测探头分别与控制器相连，所述加热器和加热控制电路相连，所述制冷器和制冷驱动电路相连，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、出水阀分别和控制阀驱动电路的输出端相连。

优选地，所述控制模块还包括报警电路，所述报警电路的控制端与控制器相连。

优选地，所述进水箱中还设有第四水位检测探头，所述进水口处设有进水阀，所述第四水位检测探头的输出端和控制器相连。

优选地，所述开水箱、冷水箱、温水箱的箱体均采用保温材料制成，所述冷水箱的容积比开水箱的容积大。

本实用新型的电水箱具有下述优点：

1、本实用新型包括进水箱、开水箱、冷水箱、温水箱四个水箱实体，进水箱、开水箱之间设有第一控制阀，开水箱、冷水箱之间设有第二控制阀，开水箱、温水箱之间设有第三控制阀，冷水箱、温水箱之间设有第四控制阀，温水箱的温水可以来自开水箱、冷水箱，从而可以根据需要水温和水量，确定出所需开水的量和冷水的量(由这二个量决定所需温水的温度)，再由电磁阀控制装置控制第三控制阀和第四控制阀开启的时长，这样就可以得到任意合适温度并定量的饮用水，能够实现指定温度和水量的温水供给。

2、本实用新型通过加热器、第一温度探头、第一水位检测探头、制冷器、第二水位检测探头、第二温度探头、第三温度探头、第三水位检测探头、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、出水阀与控制模块，能够实现对水温、水量的自动控制，从而能够防止由于水温不适宜而导致的水资源浪费，具有节约水资源、使用方便的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理结构示意图。

图2为本实用新型实施例控制模块的框架结构示意图。

图3为本实用新型实施例控制方法的流程示意图。

图例说明：1、进水箱；11、进水口；12、第四水位检测探头；2、开水箱；21、加热器；22、第一温度探头；23、第一水位检测探头；3、冷水箱；31、制冷器；32、第二水位检测探头；33、第二温度探头；4、温水箱；41、出水阀；42、第三温度探头；43、第三水位检测探头；5、控制模块；51、控制器；52、人机交互模块；53、控制阀驱动电路；54、加热控制电路；55、制冷驱动电路；56、报警电路；6、第一控制阀；7、第二控制阀；8、第三控制阀；9、第四控制阀。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例的电水箱包括进水箱1、开水箱2、冷水箱3、温水箱4和控制模块5，进水箱1上设有进水口11，开水箱2中设有加热器21、第一温度探头22和第一水位检测探头23，冷水箱3中设有制冷器31、第二水位检测探头32和第二温度探头33，温水箱4上设有出水阀41，温水箱4中设有第三温度探头42和第三水位检测探头43，进水箱1、开水箱2之间设有第一控制阀6，开水箱2、冷水箱3之间设有第二控制阀7，开水箱2、温水箱4之间设有第三控制阀8，冷水箱3、温水箱4之间设有第四控制阀9，加热器21、第一温度探头22、第一水位检测探头23、制冷器31、第二水位检测探头32、第二温度探头33、第三温度探头42、第三水位检测探头43、第一控制阀6、第二控制阀7、第三控制阀8、第四控制阀9、出水阀41分别与控制模块5相连。参见图1可知，本实施例的电水箱为整体式结构，进水箱1、开水箱2、冷水箱3、温水箱4个水箱实体集成在同一个物理箱体结构中；毫无疑问，也可以根据需要将进水箱1、开水箱2、冷水箱3、温水箱4个水箱实体采用分体式结构，这样第一控制阀6、第二控制阀7、第三控制阀8、第四控制阀9则分别布置在对应水箱实体之间的连接管道结构上，其原理与本实施例完全相同，故在此不再赘述。

本实施例中，进水箱1的进水口11进水可以是自来水，也可以是净化后需要加热烧开的水。本实施例中，进水箱1中还设有第四水位检测探头12，进水口11处设有进水阀，第四水位检测探头12的输出端和控制器51相连，当第四水位检测探头12能方便地检测进水箱1中水位。毫无疑问，进水口11处的进水阀控制可以采用人工开/关阀，也可以与控制阀驱动电路53相连以自动控制进水阀的开关状态。

本实施例中，开水箱2、冷水箱3、温水箱4的箱体均采用保温材料制成，从而能够将开水箱2中的开水保温待用、冷水箱3中的冷水保温待用、将温水箱4中的温水保温待用，不随室温的变化而变化，有利于节约能源、降低能耗。温水箱4的箱体采用保温材料制成，因为有时会有余的开水或温水放入，如开水箱2中的水较长时间不用时，已不是100度，为了精准度，此时需将开水箱2中的水放入温水箱4中保温待用，而开水箱2中重新放水加热制作开水。冷水箱3的水来自开水箱2，通过制冷器31将水冷却备用。本实施例中，冷水箱3的容积比开水箱2的容积大，这样布置的好处，能够确保在温水输出时有相对足够的冷水可用，减少通过制冷器31将水冷却备用造成用户等待的时间，使用更加方便和快捷。

本实施例中，温水箱4中的水是可以饮用的温水，温度由用户的需求而定，根据所按的水温和水量，确定出所需开水的量和冷水的量(由这二个量决定所需温水的温度)，再由电磁阀控制装置控制第三控制阀8、第四控制阀9开启的时长，这样就可以得到任意合适温度并定量的饮用水。

本实施例中，控制模块5包括控制器51、人机交互模块52、控制阀驱动电路53、加热控制电路54和制冷驱动电路55，人机交互模块52、控制阀驱动电路53、加热控制电路54、制冷驱动电路55、第一温度探头22、第一水位检测探头23、第二水位检测探头32、第二温度探头33、第三温度探头42、第三水位检测探头43分别与控制器51相连，加热器21和加热控制电路54相连，制冷器31和制冷驱动电路55相连，第一控制阀6、第二控制阀7、第三控制阀8、第四控制阀9、出水阀41分别和控制阀驱动电路53的输出端相连。本实施例中，人机交互模块52包含水温和水量选择的人机交互界面，用户可以自由选择任意水温(0-100℃)的饮用水，只需按设置面板即可饮用合适的饮用水。

本实施例中，控制模块5还包括报警电路56，报警电路56的控制端与控制器51相连，通过报警电路56能够方便地了解电水箱的故障诊断信息及工作状态。本实施例中，第四水位检测探头12安装在进水口11处，通过进水口11加水时若水位达到一定值则控制器51控制警示电路56提示用户关水，若水位低到一定值，则控制器51控制警示电路56提醒用户加水，或者自动控制控制阀驱动电路53打开进水阀进行加水。

本实施例中，第一控制阀6、第二控制阀7、第三控制阀8、第四控制阀9、出水阀41均具有流量检测功能，能够检测出一定时间内流过的水量信息。

如图3所示，本实施例电水箱的控制方法的步骤包括：

1)接收用户选择或输入的目标水温T和目标水量L；

2)检测温水箱4中当前的水温T₀和水量L₀；本实施例中，

3)基于目标水温T和目标水量L、温水箱4中当前的水温T₀和水量L₀，计算需要往温水箱4中添加的开水量L_add-h和往温水箱4中添加的冷水量L_add-c；

4)控制第三控制阀8从开水箱2往温水箱4中添加体积为开水量L_add-h的水，控制第四控制阀9从冷水箱3往温水箱4中添加体积为冷水量L_add-c的水；

5)检测温水箱4加水后的水温T₁，如果温水箱4中加水后的水温T₁等于目标水温T，则控制出水阀41放出体积为目标水量L的温水后退出；否则，跳转执行步骤6)；

6)在开水箱2中的开水不足时开启加热器21制备开水，在冷水箱3中的冷水不足时开启制冷器31制备冷水，基于对第一控制阀6、第二控制阀7、第三控制阀8、第四控制阀9的控制将开水和冷水在温水箱4中混成温水，跳转执行步骤2)。

本实施例电水箱的控制方法的工作原理如下：根据用户的设置(要求多少度的就可以多少度的)，先将一箱烧开的水放入冷水箱3中冷却到1度备用，开水箱2中再烧一箱开水，开水箱2具有保温功能，用户需求的任意温度的水是根据用户选择的温度和水量，再计算出所需要的开水中水量和冷水中水的量，再控制这开水箱2、冷水箱3二个箱体的出水阀，从而就可以得到所需要指定温度的水和指定的水量。

本实施例中，步骤3)中计算需要往温水箱4中添加的开水量L_add-h和往温水箱4中添加的冷水量L_add-c的函数表达式如式(1)所示；

$\left\{\begin{array}{c}{L}_{\mathrm{add}-h}=\frac{(T-1)\·(L-L_0)-L_0\·(T_0-T)}{99}\\ L_{\mathrm{add}-c}=\frac{(100-T)\·(L-L_0)+L_0\·(T_0-T)}{99}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中，L_add-h表示需要往温水箱4中添加的开水量，L_add-c表示需要往温水箱4中添加的冷水量，L₀表示温水箱4中当前的水量，T₀表示温水箱4中当前的水温，T表示目标水温，L表示目标水量。

众所周知，水经某一过程温度变化为△t，它吸收(或放出)的热量如式(1-1)所示；

$\left\{\begin{array}{c}Q=c\×m\×\mathrm{\Δ}t\\ m=\mathrm{\ρ}V\end{array}\right.---(1-1)$

式(1-1)中，Q表示吸收(或放出)的热量，c为水的比热容(4.2*10³kg.℃)，m为水的质量，ρ为水的密度(1kg/l,1g/ml)，V为水的体积。

根据式(1-1)，则可以推导得到式(1-2)。

式(1-2)中，Q吸表示体积V的水从温度t₀上升到t所需要的吸热，Q_放表示体积V的水从温度t下降到t₀所放的热，其余参数和式(1-1)完全相同。

若需要的目标水温T，目标水量L，求出需要往温水箱4中添加的开水(100度)量L_add-h，需要往温水箱4中添加的冷水(1度)量L_add-c的函数表达式如式(1-3)所示；

$\left\{\begin{array}{c}c\×L_{add-h}\×(100-T)+c\×L_0\×(T_0-T)=c\×L_{add-c}\×(T-1)\\ L_{add-h}+L_{add-c}+L_0=L\end{array}\right.---(1-3)$

式(1-3)中，L_add-h表示需要往温水箱4中添加的开水量，L_add-c表示需要往温水箱4中添加的冷水量，L₀表示温水箱4中当前的水量，T₀表示温水箱4中当前的水温，T表示目标水温，L表示目标水量，c为水的比热容(4.2*10³kg.℃)。根据式(1-3)，即可推导得到步骤3)中计算需要往温水箱4中添加的开水量L_add-h和往温水箱4中添加的冷水量L_add-c的函数表达式如式(1)所示。

本实施例中，步骤6)的详细步骤包括：

6.1)判断温水箱4中加水后的水温T₁是否高于目标水温T，如果温水箱4中加水后的水温T₁高于目标水温T，则基于目标水温T、温水箱4中当前的水温T₀和水量L₀，计算需要往温水箱4中添加的第一冷水量L_add-c-1，控制第四控制阀9从冷水箱3往温水箱4中添加体积为第一冷水量L_add-c-1的水，跳转执行步骤2)；否则跳转执行步骤6.2)；

6.2)基于目标水温T、温水箱4中当前的水温T₀和水量L₀，计算需要往温水箱4中添加的第一开水量L_add-h-1，控制第三控制阀8从开水箱2往温水箱4中添加体积为第一开水量L_add-h-1的水；

6.3)检测冷水箱3的水位，判断冷水箱3的水位是否低于预设阈值，如果冷水箱3的水位低于预设阈值，则跳转执行步骤6.5)，否则跳转执行步骤6.4)；

6.4)检测开水箱2的水位，判断开水箱2的水位是否低于预设阈值，如果开水箱2的水位低于预设阈值，则跳转执行步骤6.6)；否则跳转执行步骤2)；

6.5)打开第二控制阀7，然后检测检测冷水箱3的水位，判断冷水箱3的水位是否达到满值，当冷水箱3的水位达到满值时，关闭第二控制阀7并开启制冷器31对冷水箱3的水中的水进行制冷，当冷水箱3中的水达到预设温度后跳转执行下一步；

6.6)检测开水箱2的水位，判断开水箱2是否有水，如果开水箱2有水，则打开第三控制阀(8)直至开水箱2的水排空，跳转执行步骤2)；否则，打开第一控制阀6并检测开水箱2的水位，当开水箱2的水位达到满值时关闭第一控制阀6，开启加热器21对开水箱2中的水进行加热，当开水箱2中的水达到预设温度后跳转执行步骤2)，且如果开水箱2中的水超过指定时间(本实施例中具体为4小时)仍未被使用，则控制第三控制阀8将开水箱2中的开水排入温水箱4直至温水箱4的水温达到预设水位。

基于对第一控制阀6、第二控制阀7、第三控制阀8、第四控制阀9的控制将开水和冷水在温水箱4中混成温水过程中，关键的技术问题在于尽量减少开启加热器21和制冷器31导致的能耗，以及减少水资源的浪费。通过上述步骤6.1)～6.6)，能够将使得尽量减少开启加热器21和制冷器31导致的能耗，以及减少水资源的浪费。

本实施例中，步骤6.1)中计算需要往温水箱4中添加的第一冷水量L_add-c-1的函数表达式如式(2)所示；

$L_{add-c-1}=\frac{L_0\·(T_0-T)}{T-1}---\left(2\right)$

式(2)中，L_add-c-1表示需要往温水箱4中添加的第一冷水量，L₀表示温水箱4中当前的水量，T₀表示温水箱4中当前的水温，T表示目标水温。

本实施例中，步骤6.2)中计算需要往温水箱4中添加的第一开水量L_add-h-1的函数表达式如式(3)所示；

$L_{add-h-1}=\frac{L_0\·(T-T_0)}{100-T}---\left(3\right)$

式(3)中，L_add-h-1表示需要往温水箱4中添加的第一开水量，L₀表示温水箱4中当前的水量，T₀表示温水箱4中当前的水温，T表示目标水温。进水箱1中只储备自来水或过滤后的水，将自来水或过滤后的水注入进水箱1中，装满进水箱1(当无水或水位较低时设置提醒装置提醒用户加水)。

本实施例中，开水箱2的作用是将水烧开并保温待用，开水箱2中设有第一水位检测探头23，当水位低到一定值(且水温90度以上时)、并且冷水箱3中的水也低于一定值时，控制模块5打开第二控制阀7，将水注入冷水箱3中冷却，若开水箱2中的水位低到一定值，而冷水箱3中的水又高于一定值(说明冷水箱3中不需要加入水冷却)，此时控制模块5打开第三控制阀8，将开水注入温水箱4中。

本实施例中，当开水箱2中的水位高于一定值时(保温一定时间后，水温可能下降到90度以下时，这时的水可以放入冷水箱3中，也可以放入温水箱4中)，这时要根据冷水箱3中水位的值确定开哪个水箱的进水阀，若冷水箱3中水位高于一定值(说明冷水箱3中不需要加入烧开的水用来冷却)，则控制模块5控制打开温水箱4的第三控制阀8，将水注入温水箱4中。相反，若冷水箱3水位低于定值，则说明需要水用来冷却，则控制模块5打开进入冷水箱3的第二控制阀7。这时开水箱2中就无开水，控制模块5再打开第一控制阀6向开水箱2中进水，水箱注满后，控制模块5打开加热器21烧水至烧开。开水箱2中的水若4个小时更换，剩下的水放入冷水箱3或温水箱4，冷水箱3内若水位还较高，就放入温水箱4。

本实施例中，冷水箱3的大小要比开水箱2大(因用户要用来喝水的水温是通过加一定比例的开水和冷水来达到调温的效果，只要开水和冷水的比例不同就可以得到不同温度的水，以供用户使用，所以一般情况下冷水的比例会大些，为满足用户需求，冷水箱3的箱体要大些)。冷水箱3中的水是开水箱2中的水注入后，根据温度值确定是否启动冷却器31，若温度高于1度，则启动冷却器31，若达到1度，冷却器31停止工作。使冷水箱3中的水保持1度的恒温。若冷水箱3中的水位低于一定值，控制模块5就会打开第二控制阀7，注入待冷却的水。

本实施例中温水箱4中设有第三温度探头42和第三水位检测探头43，根据用户的需求(按键选择的需求)的目标水温T和目标水量L，当温水箱4中的水温低于目标水温T时，控制模块5开启第三控制阀8注入开水，若水温高于目标水温T，控制模块5开启第四控制阀9注入冷水，至到温度和水量达到用户需求(水量可以多于需求的水量，因为可能用户需求的水量较少，但水温这时又不符合要求，就需要加入开水或冷水，这时水量还会增加而多于需求的水量，不过水量多了没关系，余下的水量就留在温水箱4中以备后面用，也不会造成浪费)，饮用水量的控制是由出水阀41(出水阀41带流量检测)控制的，若流出的水量等于用户需求的水量，则将出水阀41关闭。

除了本实施例电水箱的控制方法以外，还可以根据需要根据温水箱4中当前的水温T₀和水量L₀来控制。例如，当水温T₀高于目标水温T时，开第四控制阀9进冷水；当温水箱4中当前的水温T₀低于目标水温T时，开第三控制阀8进开水。由第三水位检测探头43进行水位测量，当温水箱4的水量不够时继续加热水或冷水到达所需的量，量满足后若温度不满足又可以通过加冷水和开水来调整到等于所需的水温，这样就实现了任意的定量和定量，但是这样的缺点会导致检测水位和水温好几次才能满足要求，这样出水效率会低一些。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种电水箱，其特征在于：包括进水箱(1)、开水箱(2)、冷水箱(3)、温水箱(4)和控制模块(5)，所述进水箱(1)上设有进水口(11)，所述开水箱(2)中设有加热器(21)、第一温度探头(22)和第一水位检测探头(23)，所述冷水箱(3)中设有制冷器(31)、第二水位检测探头(32)和第二温度探头(33)，所述温水箱(4)上设有出水阀(41)，所述温水箱(4)中设有第三温度探头(42)和第三水位检测探头(43)，所述进水箱(1)、开水箱(2)之间设有第一控制阀(6)，所述开水箱(2)、冷水箱(3)之间设有第二控制阀(7)，所述开水箱(2)、温水箱(4)之间设有第三控制阀(8)，所述冷水箱(3)、温水箱(4)之间设有第四控制阀(9)，所述加热器(21)、第一温度探头(22)、第一水位检测探头(23)、制冷器(31)、第二水位检测探头(32)、第二温度探头(33)、第三温度探头(42)、第三水位检测探头(43)、第一控制阀(6)、第二控制阀(7)、第三控制阀(8)、第四控制阀(9)、出水阀(41)分别与控制模块(5)相连。

2.根据权利要求1所述的电水箱，其特征在于：所述控制模块(5)包括控制器(51)、人机交互模块(52)、控制阀驱动电路(53)、加热控制电路(54)和制冷驱动电路(55)，所述人机交互模块(52)、控制阀驱动电路(53)、加热控制电路(54)、制冷驱动电路(55)、第一温度探头(22)、第一水位检测探头(23)、第二水位检测探头(32)、第二温度探头(33)、第三温度探头(42)、第三水位检测探头(43)分别与控制器(51)相连，所述加热器(21)和加热控制电路(54)相连，所述制冷器(31)和制冷驱动电路(55)相连，所述第一控制阀(6)、第二控制阀(7)、第三控制阀(8)、第四控制阀(9)、出水阀(41)分别和控制阀驱动电路(53)的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的电水箱，其特征在于：所述控制模块(5)还包括报警电路(56)，所述报警电路(56)的控制端与控制器(51)相连。

4.根据权利要求2所述的电水箱，其特征在于：所述进水箱(1)中还设有第四水位检测探头(12)，所述进水口(11)处设有进水阀，所述第四水位检测探头(12)的输出端和控制器(51)相连。

5.根据权利要求1所述的电水箱，其特征在于：所述开水箱(2)、冷水箱(3)、温水箱(4)的箱体均采用保温材料制成，所述冷水箱(3)的容积比开水箱(2)的容积大。