CN206247476U - 一种基于单片机控制的热水器节水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机控制的热水器节水装置，包括热水器和储水箱；储水箱内部安装有搅拌叶轮，底部设有排水管，排水管上配置有电磁阀；控制器接收温度传感器、水位传感器和水流传感器的信号，并控制电磁阀和水泵的开关状态；储水箱上还安装有显示器、操作按键以及菲涅尔透镜，储水箱带有夹层，夹层内填充保温层。本实用新型通过在储水箱上增加了回水管，通过设定温度和控制器对电磁阀的控制，可以将储水箱中较低温度的热水多次加热，避免温度不够需要直接排放造成的浪费。此外，本装置设计简单易行，制造成本低，可以在不改变已有热水器管道基础上进行安装，并实现节水的功能，可广泛应用于酒店，学校学生宿舍，企业职工宿舍及公共场所等，很容易推广使用，必然会带来比较大的经济效益和社会效益。

Description

一种基于单片机控制的热水器节水装置

技术领域

本实用新型涉及环保节能技术领域，具体涉及到一种基于单片机控制的热水器节水装。

背景技术

在目前的热水供应装置中，有屋顶的太阳能供水装置，也有锅炉供水装置，都由热水箱、供水管、水龙头构成，供水管与热水箱相连通，水龙头设置在供水管上，打开水龙头取用热水，在冬季，一般都在供水管上包覆保温材料，以起到保温的作用，其不足之处在于：由于供水管道较长，人们也不可能24小时不间断用热水，所以，在关闭水龙头后，供水管道内的热水就会逐渐变凉，当再次开启水龙头的时候，供水管道内的凉水先要放出来，最后才能淌出需要的热水，这样既浪费水，也浪费时间，甚至在寒冷的冬季，还会结冰造成供水管道堵塞，无法供热水，这就给人们的生活带来不便。

世界许多国家都面临着水资源日趋短缺的形势，我国是个缺水的国家，尤其是在西部地区。水是地球上最宝贵的资源，但在现实中却存在许多浪费现象。

目前，绝大多数家庭都用上了热水器，热水器在给每个人带来方便的同时，也容易造成浪费。例如每次洗漱或者洗澡时打开开关，热水器对水加热，此时流出的水水温不高，这部分水则会被浪费，尤其是在北方冬天的早晨，这部分的冷水让人们感觉很不舒服。在冬天或者用气比较集中的时段，由于燃气量不足，打开热水器加热相当长时间后，水温可能一直都不高，也会造成这部分水的严重浪费。此外，遇到停水时，由于马虎或外出比较匆忙，常常忘记关掉水龙头开关，这种现象既浪费水，又浪费电。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于单片机控制的热水器节水装置。

为达上述目的，本实用新型的一个实施例中提供了一种基于单片机控制的热水器节水装置，包括：

配置有第一冷水管和热水出管的热水器；热水出管内安装有水流传感器并配置有电磁阀；

储水箱；储水箱与热水出管连通，并配置有第二冷水管以及控制第二冷水管的电磁阀；储水箱的底部安装有回水管，回水管接入第一冷水管，并在回水管上配置有电磁阀以及水泵；

储水箱内安装有搅拌叶轮，该搅拌叶轮配置有安装在储水箱外部的电机，电机的电机轴与搅拌叶轮连接带动其转动；储水箱的底部还设有排水管，排水管上配置有电磁阀；储水箱内设置有检测其内部水温的温度传感器、检测水位的水位传感器；

控制器；控制器接收温度传感器、水位传感器和水流传感器的信号，并控制电磁阀和水泵的开关状态；储水箱上还安装有显示器以及操作按键，显示器和操作按键与控制器连接；储水箱带有夹层，夹层内填充保温层。

本实用新型的一个优化方案之一，第二冷水管上配置有能够控制流量比例的电磁阀，用于将普通热水器变成恒温热水器。

本实用新型的一个优化方案之一，还包括与控制器连接的人体红外感应模块，人体红外感应模块设置在菲涅尔透镜内。

本实用新型的一个优化方案之一，还包括设置在储水箱上的指示灯，指示灯与控制器连接。

本实用新型的一个优化方案之一，控制器配置有定时模块。

本实用新型的一个优化方案之一，显示器为液晶显示器。

本实用新型的一个优化方案之一，操作按键包括用于设定时间的时间控制按键、用于选择模式的模式选择按键、用于调节水温的温度控制按键以及开关按键。

本实用新型的一个优化方案之一，回水管通过一个三通接头接入第一冷水管；三通接头与回水管装配的位置为向外扩张带有斜面的圆台形接头，回水管的装配位置也为圆台形接头；两个圆台形接头之间装配有一个密封卡环，并在圆台形接头的外部安装有两个半圆弧形的卡套；卡套内部具有圆弧形的卡槽，两端具有螺栓孔，通过螺栓将两个卡套紧密连接的同时将两个圆台形接头固定在卡槽内部；密封卡环的两端为具有弹性的密封部，中间为受力部；密封部与圆台形接头的斜面内壁接触密封，受力部夹持在两个圆台形接头之间。

本实用新型的一个优化方案之一，保温层为保温发泡材料制成，保温发泡材料包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA20份~30份；丁腈橡胶NBR20份~30份；甲阶酚醛树脂20份~30份；聚乙烯醇10份~20份；正戊烷10份~20份；乙二醇10份~20份；聚氧乙烯10份~20份；碳酸钙5份~10份；松节油5份~10份；泊洛沙姆5份~10份；环已基丙酸烯丙酯5份~10份。

工艺：在65℃环境条件下依次将上述物质放入混合器中快速、强力搅拌后注入到预热的夹层中，一定时间完成固化后成为具有一定形态的保温发泡材料。

本实用新型的一个优化方案之一，密封卡环的受力部内侧设置有槽孔，槽孔内设置有一个活动连杆以及安装在活动连杆上的扭力弹簧；活动连杆上配置有一个密封板。

本实用新型的一个优化方案之一，控制器接收温度传感器的信号并当温度信号低于预设值时开启回水管的电磁阀和水泵让储水箱的水流入热水器内加热后进入储水箱；

控制器还接收操作按键的信号，当设定的温度低于储水箱的水温时控制第二冷水管的电磁阀开启输入冷水；

控制器还接收人体红外传感器和定时模块的信号，并在超过设定时间后关闭所有电磁阀。

本实用新型中水泵可将温度不高的水吸入进水管进行多次加热，从而达到用户想要的水温，解决了在冬天使用热水器水温不高的问题。储水箱的不同角度安装了3个菲涅尔透镜用于全方位检测用户是否存在，若用户离开一会儿则关闭全部电磁阀。控制器接收定时模块的信号，并在超过设定时间后关闭所有电磁阀。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

本实用新型通过在储水箱上增加了回水管，通过设定温度和控制器对电磁阀的控制，可以将储水箱中较低温度的热水多次加热，避免温度不够需要直接排放造成的浪费。此外，本装置设计简单易行，制造成本低，可以在不改变已有热水器管道基础上进行安装，并实现节水的功能，可广泛应用于酒店，学校学生宿舍，企业职工宿舍及公共场所等，很容易推广使用，必然会带来比较大的经济效益和社会效益。

其次，本实用新型优化了三通接头与回水管之间的连接方式，使得管道在较高压力下也不会发生泄漏的风险，减少了故障率，提高了密封性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的示意图；

图2为本实用新型一个实施例中储水箱的示意图；

图3为本实用新型一个实施例中三通接头的连接处的示意图；

图4为本实用新型一个实施例中密封卡环的示意图；

图5为本实用新型一个实施例中密封卡环的俯视图。

其中，1、热水器；2、储水箱；3、第一冷水管；4、热水出管；5、电磁阀；6、水流传感器；7、回水管；8、水泵；9、搅拌叶轮；10、电机；11、排水管；12、温度传感器；13、水位传感器；14、控制器；15、显示器；16、操作按键；17、夹层；18、人体红外感应模块；19、三通接头；201、圆台形接头；202、圆台形接头；21、密封卡环；22、卡套；23、螺栓孔；24、密封部；25、受力部；26、斜面；27、槽孔；28、扭力弹簧；29、密封板；30、活动连杆；31、第二冷水管；32、电磁阀；33、菲涅尔透镜。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于单片机控制的热水器节水装置，包括热水器1和储水箱2。热水器2配置有第一冷水管3和热水出管4；热水出管4内安装有水流传感器6并配置有电磁阀32。第一冷水管3是热水器1的进水管道，冷水加热后从热水出管4流出到储水箱2。储水箱2与热水出管4连通，并配置有第二冷水管31以及控制第二冷水管的电磁阀，优选第二冷水管上配置有能够控制流量比例的电磁阀；该电磁阀可以将普通热水器变成类似于恒温的热水器。

第二冷水管用于直接对储水箱内的水进行降温。储水箱的底部安装有回水管，回水管7接入第一冷水管3，并在回水管上配置有电磁阀以及水泵8。回水管使得储水箱内的水可以流入热水器内进行多次加热，避免浪费。

储水箱2内安装有搅拌叶轮9，该搅拌叶轮9配置有安装在储水箱外部的电机10，电机10的电机轴与搅拌叶轮9连接带动其转动；搅拌叶轮和电机的配合使得储水箱的冷水和热水相互对流，形成恒定的温度，避免储水箱内部出现较大温差。

储水箱的底部还设有排水管，排水管上配置有电磁阀5，排水管与其他需要使用热水的管道连接。储水箱内设置有检测其内部水温的温度传感器12、检测水位的水位传感器13。控制器14接收温度传感器12、水位传感器13和水流传感器6的信号，并控制电磁阀和水泵的开关状态。储水箱2上还安装有显示器15、操作按键16和菲涅尔透镜33，显示器15优选液晶显示器，显示器和操作按键与控制器连接。操作按键包括用于设定时间的时间控制按键、用于选择模式的模式选择按键、用于调节水温的温度控制按键以及开关按键。

储水箱带有夹层17，夹层内填充保温层。储水箱内设置的水位传感器与控制器相连，控制器为一个单片机。

热水器和储水箱之间的热水出管上设有水流传感器，可以检测热水出管是否有水流存在；当停水的时候，或者不小心按下了控制热水出管上电磁阀的手动开关，使其处于打开状态，单片机马上去检测连接到水流传感器的输入信号端引脚是否有信号，有水流就有信号，没有水流出就没有信号。没有信号就会立刻关闭电磁阀，有信号当然就继续打开。单片机即控制器配置有定时模块，若打开该装置相当长时间后，单片机会自动关闭该装置。

本实用新型还包括与控制器连接的人体红外感应模块18以及设置在储水箱上的指示灯，指示灯与控制器连接；人体红外感应模块设置在菲涅尔透镜内，具有更好的灵敏度和监控效果。

回水管通过一个三通接头19接入第一冷水管。三通接头与回水管装配的位置为向外扩张带有斜面的圆台形接头201，回水管的装配位置也为圆台形接头202；两个圆台形接头之间装配有一个密封卡环21，并在圆台形接头的外部安装有两个半圆弧形的卡套22；卡套内部具有圆弧形的卡槽，两端具有螺栓孔23，通过螺栓将两个卡套紧密连接的同时将两个圆台形接头固定在卡槽内部；密封卡环的两端为具有弹性的密封部24，中间为受力部25；密封部24与圆台形接头的斜面26内壁接触密封，受力部25夹持在两个圆台形接头之间。

密封卡环的受力部内侧设置有槽孔27，槽孔27内设置有一个活动连杆30以及安装在活动连杆上的扭力弹簧28；活动连杆30上配置有一个密封板29。密封板29为圆盘形，平时是与管道垂直将两边隔开。扭力弹簧28的安装方向可以以限制密封板向回水管转动为准；当回水管7通水后将会冲击密封板29，扭力弹簧28蓄力，打通接头的两端。当回水管的水泵停止供水后，密封板在扭力弹簧的作用下回复至初始位置，进而使得接头两端又被密封。为了实现密封，密封板的尺寸当好与密封卡环的内壁接触。由于扭力弹簧反向不能转动，除非力矩大到破坏扭力弹簧，因此密封板还起到了防止回流的作用。

当三通接头连接处的压力增大后，密封卡环21密封部24的内壁受到更大的压力，此时外壁由于具有弹性将会与圆台形的斜面配合得更加紧密，避免采用现有技术中的橡胶密封圈密封时带来的损耗。密封卡环为金属材质制成，即使略有损耗由于密封面在压力越大的情况下密封更紧，因此使用寿命更长。

本实用新型的保温层为保温发泡材料制成，保温发泡材料包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA20份~30份；丁腈橡胶NBR20份~30份；甲阶酚醛树脂20份~30份；聚乙烯醇10份~20份；正戊烷10份~20份；乙二醇10份~20份；聚氧乙烯10份~20份；碳酸钙5份~10份；松节油5份~10份；泊洛沙姆5份~10份；环已基丙酸烯丙酯5份~10份。

本实用新型的保温材料在现有组分的基础上增加松节油、泊洛沙姆和环已基丙酸烯丙酯后，其保温效果更好。例如，在常规组分乙烯-醋酸乙烯共聚物、丁腈橡胶、甲阶酚醛树脂、聚乙烯醇、正戊烷、乙二醇、聚氧乙烯、碳酸钙中加入松节油提高了大约8%~12%的保温效果；在常规组分中加入泊洛沙姆提高了大约10%~15%的保温效果；在常规组分中加入环已基丙酸烯丙酯提高了大约18%的保温效果。在同时加入上述三类物质后，保温效果提高了50%以上。

本实用新型的电气设备依靠控制器实现多功能的控制。例如控制器接收温度传感器的信号并当温度信号低于预设值时开启回水管的电磁阀和水泵让储水箱的水流入热水器内加热后进入储水箱。例如控制器还接收操作按键的信号，当设定的温度低于储水箱的水温时控制第二冷水管的电磁阀开启输入冷水。例如控制器还接收人体红外传感器和定时模块的信号，并在超过设定时间后关闭所有电磁阀。

虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于，包括：

配置有第一冷水管和热水出管的热水器；所述热水出管内安装有水流传感器并配置有电磁阀；

储水箱；所述储水箱与热水出管连通，并配置有第二冷水管以及控制第二冷水管的电磁阀；储水箱的底部安装有回水管，回水管接入第一冷水管，并在回水管上配置有电磁阀以及水泵；

所述储水箱内安装有搅拌叶轮，该搅拌叶轮配置有安装在储水箱外部的电机，所述电机的电机轴与搅拌叶轮连接带动其转动；所述储水箱的底部还设有排水管，所述排水管上配置有电磁阀；所述储水箱内设置有检测其内部水温的温度传感器、检测水位的水位传感器；

控制器；所述控制器接收温度传感器、水位传感器和水流传感器的信号，并控制电磁阀和水泵的开关状态；所述储水箱上还安装有显示器、菲涅尔透镜以及操作按键，所述显示器和操作按键与控制器连接；所述储水箱带有夹层，夹层内填充保温层。

2.如权利要求1所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：所述第二冷水管上配置有能够控制流量比例的电磁阀；用于将普通热水器变成恒温热水器。

3.如权利要求1所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：还包括与控制器连接的人体红外感应模块，所述人体红外感应模块设置在菲涅尔透镜内。

4.如权利要求1所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：还包括设置在储水箱上的指示灯，所述指示灯与控制器连接。

5.如权利要求1所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：所述控制器配置有定时模块。

6.如权利要求1所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：所述显示器为液晶显示器。

7.如权利要求1所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：所述操作按键包括用于设定时间的时间控制按键、用于选择模式的模式选择按键、用于调节水温的温度控制按键以及开关按键。

8.如权利要求1所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：所述回水管通过一个三通接头接入第一冷水管；

所述三通接头与回水管装配的位置为向外扩张带有斜面的圆台形接头，回水管的装配位置也为圆台形接头；两个圆台形接头之间装配有一个密封卡环，并在圆台形接头的外部安装有两个半圆弧形的卡套；所述卡套内部具有圆弧形的卡槽，两端具有螺栓孔，通过螺栓将两个卡套紧密连接的同时将两个圆台形接头固定在卡槽内部；所述密封卡环的两端为具有弹性的密封部，中间为受力部；所述密封部与圆台形接头的斜面内壁接触密封，所述受力部夹持在两个圆台形接头之间。

9.如权利要求8所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：

所述密封卡环的受力部内侧设置有槽孔，槽孔内设置有一个活动连杆以及安装在活动连杆上的扭力弹簧；所述活动连杆上配置有一个密封板。

10.如权利要求1所述的基于单片机控制的热水器节水装置，其特征在于：所述控制器接收温度传感器的信号并当温度信号低于预设值时开启回水管的电磁阀和水泵让储水箱的水流入热水器内加热后进入储水箱；

所述控制器还接收操作按键的信号，当设定的温度低于储水箱的水温时控制第二冷水管的电磁阀开启输入冷水；

所述控制器还接收人体红外传感器和定时模块的信号，并在超过设定时间后关闭所有电磁阀。