CN209494996U - 一种自调节恒温热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自调节恒温热水器，包括具有入水口和出水口的热水器本体及温调节装置；恒温调节装置包括外壳以及设置在外壳内并可操作配合的控制活塞、记忆合金弹簧、缓冲部件和调温部件，记忆合金弹簧和缓冲部件夹持在控制活塞的两端；外壳的周向侧壁上开设有热水进口、冷水进口和混合水出口，热水进口与出水口连通，入水口和冷水进口连接进水管，混合水出口连接出水管；控制活塞的侧壁上开设有热过水口和冷过水口，热过水口与热水进口相配合形成热进水通道，冷过水口与冷水进口相配合形成冷进水通道；控制活塞与外壳的相对位置确定热进水通道和冷进水通道的开度，进而确定冷热水比例，且混合水出口与热进水通道和/或冷进水通道连通。

Description

一种自调节恒温热水器

技术领域

本实用新型涉及一种热水器，尤其涉及一种自调节恒温热水器。

背景技术

热水器在使用时，用户通常需要先通过调节混水阀进行温度调节，以得到温度舒适的热水。但是，在使用过程中，热水器内的热水量不断变化，因此需要调节多次混水阀才能达到舒适的温度；另外，如果用户不慎调节水温过高或者过低，很容易烫伤用户或者使用户生病。

目前，对于热水器的恒温调节，有的采用水温自动控制装置，通过传感器反馈出水温度，通过调节冷热水兑水比例和对加热元件的加热功率进行调节来达到控制水温的目的。但是，水温自动控制装置的操作动作对出水温度的变化有滞后性，在水流量变化或其它因素影响时不能达到比较准确的恒温和快速响应，使实际出水温度与设定出水温度相比误差较大，尤其是在水压不标准时，该误差远远大于产品设计的水温控制误差，出水温度波动较大；另外，现有的水温自动控制装置的结构复杂，控制不够直接，控制滞后性较大，工作稳定性不好，成本较高，用户使用体验较差。

还有的通过设置在混合阀中的热膨胀元件推动阀芯而对冷热水的流量进行控制从而达到调节混合水温度的目的；但是，热膨胀元件的体积较大，占用混合阀内部空间，导致混合阀出水不够顺畅，流量较小，用户使用体验较差。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种自调节恒温热水器，可以自动控制冷热水比例，从而自动适应水温波动，快速实现恒温，避免反复调节恒温，提高舒适性，提升用户使用体验。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种自调节恒温热水器，包括具有入水口和出水口的热水器本体，其特征在于，还包括恒温调节装置；其中，所述恒温调节装置包括外壳以及设置在所述外壳内并可操作配合的控制活塞、记忆合金弹簧、缓冲部件和调温部件，所述记忆合金弹簧和所述缓冲部件夹持在所述控制活塞的两端；所述外壳的周向侧壁上开设有热水进口、冷水进口和混合水出口，所述热水进口与所述出水口连通，所述入水口和所述冷水进口连接进水管，所述混合水出口连接出水管；所述控制活塞的侧壁上开设有热过水口和冷过水口，所述热过水口与所述热水进口相配合形成热进水通道，所述冷过水口与所述冷水进口相配合形成冷进水通道；所述控制活塞与所述外壳的相对位置确定所述热进水通道和所述冷进水通道的开度，进而确定冷热水比例，且所述混合水出口与所述热进水通道和/或所述冷进水通道连通；所述调温部件用于驱动所述控制活塞相对于所述外壳沿所述外壳的轴向滑动，以确定所述控制活塞与所述外壳的相对位置；所述记忆合金弹簧靠近所述混合水出口，并能根据水温变化产生形变，带动所述控制活塞相对于所述外壳沿所述外壳的轴向滑动，以根据水温变化自动调节所述控制活塞与所述外壳的相对位置。

在一个示例中，所述控制活塞的两端面上还分别设置有台阶部，所述台阶部用于所述记忆合金弹簧和所述缓冲部件的安装定位。

在一个示例中，所述恒温调节装置还包括第一密封部件，所述第一密封部件设置在所述控制活塞的外侧壁与所述外壳的内侧壁之间，并位于所述控制活塞靠近所述记忆合金弹簧的一端。

在一个示例中，所述缓冲部件是弹簧，所述弹簧的材质与所述记忆合金弹簧的材质不同，所述缓冲部件位于所述控制活塞与所述调温部件之间，且所述记忆合金弹簧至少部分位于所述混合水出口与所述控制活塞之间。

在一个示例中，所述混合水出口与所述热水进口及所述冷水进口沿所述外壳的轴向间隔设置。

在一个示例中，所述恒温调节装置还包括与所述调温部件连接的驱动装置，所述驱动装置驱动所述调温部件运动压缩或拉伸所述缓冲部件，以带动所述控制活塞相对于所述外壳沿所述外壳的轴向运动。

在一个示例中，所述外壳包括壳体和堵盖，所述壳体为一端设有开口的中空腔体；所述调温部件、所述缓冲部件、所述控制活塞和所述记忆合金弹簧由所述开口依次装入所述壳体内，所述堵盖安装在所述开口处并封闭所述开口。

在一个示例中，所述堵盖朝向所述记忆合金弹簧的端面设有沉台，所述记忆合金弹簧的一端抵靠安装于所述沉台内；所述堵盖的外侧壁与所述开口的内边缘之间还设置有第二密封部件。

在一个示例中，所述控制活塞内形成有与所述热过水口和所述冷过水口连通的过流通道，所述过流通道内还设置有扰流部件。

在一个示例中，所述扰流部件呈螺旋形，以在所述过流通道内形成螺旋形扰流通道。

通过本实用新型提出的一种自调节恒温热水器能够带来如下有益效果：

1、通过确定控制活塞与外壳的相对位置来确定冷热水比例，控制更加直接，温度控制准确，而且结构简单，工作稳定性高，制造成本低，适合大规模推广应用；记忆合金弹簧可以根据水温自动控制冷热水出水比例，实现对出水温度的自动调节，自动适应水温波动，响应快速，滞后性较小，快速实现恒温，保持出水温度处于设定的需求温度，避免反复调节恒温，使用更加简单方便，提高热水器的舒适性，充分满足客户需求，提升用户使用体验；而且记忆合金弹簧体积小，有效节省安装空间，对流量影响小，出水通畅，用户体验更佳。

2、第一密封部件可以避免热水或冷水自热水进口或冷水进口进入外壳后从控制活塞与外壳之间的间隙通过，不经混合直接接触记忆合金弹簧而影响恒温调节效果，温度控制精度更高，出水温度更加稳定，用户体验更佳。

3、缓冲部件的材质与记忆合金弹簧的材质不同，避免温度变化时同时引起记忆合金弹簧和缓冲部件产生变形，影响恒温调节效果。

4、通过在过流通道内设置扰流部件，对流经过流通道的冷热水起到扰动的效果，加速冷热水的混合，增强冷热水的混合效果，使混合水温度更加均匀，记忆合金弹簧感受到的混合水温度更加准确，温度控制精度更高，出水温度更加稳定，用户体验更佳。

5、螺旋形扰流通道可以增加水流在过流通道内的流动路径长度，进一步增强混合效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种自调节恒温热水器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的恒温调节装置的分解结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的恒温调节装置处于初始状态的剖视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的恒温调节装置处于过热状态的剖视结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的恒温调节装置处于过冷状态的剖视结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的控制活塞的立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的控制活塞的主视图；

图8为本实用新型实施例提供的控制活塞的剖视结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的外壳的立体结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的外壳的主视图。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个方案”、“一些方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个方案或示例中以合适的方式结合。

如图1～图10所示，图1中的箭头表示水的流动方向；本实用新型的实施例提出了一种具有自清洗功能的热水器，其包括热水器本体1和恒温调节装置2。其中，热水器本体1具有入水口和出水口；恒温调节装置2包括外壳21以及设置在外壳21内并可操作配合的控制活塞22、记忆合金弹簧23、缓冲部件24和调温部件25，记忆合金弹簧23和缓冲部件24夹持在控制活塞22的两端。本实施例中的记忆合金弹簧23采用双程形状记忆合金(shapememory alloys，SMA)制成，在加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状；记忆合金弹簧23的相变温度范围为0-75℃，热水器常用温度设置为35-65℃，与记忆合金弹簧23的相变温度范围相适应。外壳21的周向侧壁上开设有热水进口211、冷水进口212和混合水出口213，热水进口211与出水口连通，入水口和冷水进口212连接进水管200，混合水出口213连接出水管300。控制活塞22的侧壁上开设有热过水口221和冷过水口222，热过水口221与热水进口211相配合形成热进水通道，冷过水口222与冷水进口212相配合形成冷进水通道；控制活塞22与外壳21的相对位置确定热进水通道和冷进水通道的开度，进而确定冷热水比例，且混合水出口213与热进水通道和/或冷进水通道连通； 控制活塞22内还形成有与热过水口221和冷过水口222连通的过流通道223，过流通道223与混合水出口213连通，冷、热水分别通过冷过水口222和热过水口221后在过流通道223中混合，再由混合水出口213流出。调温部件25用于驱动控制活塞22相对于外壳21沿外壳21的轴向滑动，以确定控制活塞22与外壳21的相对位置；记忆合金弹簧23靠近混合水出口213，并能根据水温变化产生形变，带动控制活塞22相对于外壳21沿外壳21的轴向滑动，以根据水温变化自动调节控制活塞22与外壳21的相对位置。

本实用新型的热水器在使用时，首先用户设定需求温度，调温部件25驱动控制活塞22相对于外壳21沿外壳21的轴向滑动，并使控制活塞22运动至初始位置，此时，热进水通道和冷进水通道分别处于一定的开度，进而确定冷热水的进水比例；根据设定的温度不同，热进水通道和冷进水通道的开度不同，可能存在多种进水情况：温度设置过高时，只有热水进入；或者，温度设置过低时，只有冷水进入；或者，设置中间温度，冷热水同时进入。打开进水阀门后，热水和冷水按照进水比例分别经热过水口221和冷过水口222进入过流通道223内混合，混合水达到设定的需求温度后经混合水出口213出水，此时为恒温调节装置2的初始状态，如图3所示。当水流波动等其他对水温产生影响的情况发生时，混合水温度产生变化，记忆合金弹簧23感受到水温的变化并相对应地产生形变，推动控制活塞22相对于外壳21沿外壳21的轴向运动，使热进水通道和冷进水通道的开度改变，进而改变冷热水进水比例。具体地，当混合水的温度升高时，记忆合金弹簧23伸长，推动控制活塞22向右运动，热进水通道的开度减小，冷进水通道的开度增大，热水的进水量减小，冷水的进水量增大，直至混合水出口213的出水温度稳定在设定的需求温度，此时为恒温调节装置2的过热状态，如图4所示；反之，当混合水的温度降低时，记忆合金弹簧23缩短，缓冲部件24推动控制活塞22向左运动，热进水通道的开度增大，冷进水通道的开度减小，热水的进水量增大，冷水的进水量减小，直至混合水出口213的出水温度稳定在设定的需求温度，此时为恒温调节装置2的过冷状态，如图5所示。

恒温调节装置2通过确定控制活塞22与外壳21的相对位置来确定冷热水比例，控制更加直接，温度控制准确，响应快速，滞后性较小，而且结构简单，工作稳定性高，制造成本低，适合大规模推广应用。记忆合金弹簧23在高低温具有不同的伸长程度，可以在水温波动时自动回复特定的长度，实现自动调节控制活塞22与外壳21的相对位置，从而自动控制冷热水出水比例，实现对出水温度的自动调节，可以自动适应水温波动，快速实现恒温，保持出水温度处于设定的需求温度，避免反复调节恒温，使用更加简单方便，提高热水器的舒适性，充分满足客户需求，提升用户使用体验；而且记忆合金弹簧23的体积小，有效节省安装空间，对流量影响小，出水通畅，用户体验更佳。

如图1所示，本实施例中的热水器可以是燃气热水器，热水器还可以包括控制装置3、水流量传感器以及设置在热水进口211处的第一温度检测装置4、设置在冷水进口212处的第二温度检测装置5和设置在混合水出口213处的第三温度检测装置6，控制装置3与恒温调节装置2连接；水流量传感器实时测量热水器中的水量，第一温度检测装置4、第二温度检测装置5和第三温度检测装置6分别实时测量热水进口211、冷水进口212和混合水出口213处的温度，并将测量结果反馈给控制装置3，控制装置3控制恒温调节装置2动作，实现对水温的自动调节，温度控制精度更高，出水温度更加稳定，用户体验更佳。控制装置3还可以用于确定恒温调节装置2的初始状态，在控制装置3上设定需求温度，控制装置3调节恒温调节装置2置于初始位置。本实用新型中的热水器也可以是电热水器、太阳能热水器等。

具体地，恒温调节装置2还包括与调温部件25连接的驱动装置（图中未示出），驱动装置驱动调温部件25运动压缩或拉伸缓冲部件24，以带动控制活塞22相对于外壳21沿外壳21的轴向运动；驱动装置可以采用伺服电机和涡轮蜗杆，可以自动控制调温部件25的运动，实现对水温的自动调节。

具体地，如图2～图5所示，过流通道223内还设置有扰流部件224，对流经过流通道223的冷热水起到扰动的效果，加速冷热水的混合，增强冷热水的混合效果，使混合水温度更加均匀，从而记忆合金弹簧23感受到的混合水温度更加准确，温度控制精度更高，出水温度更加稳定，用户体验更佳。优选地，扰流部件224可以呈螺旋形，以在过流通道223内形成螺旋形扰流通道，可以增加水流在过流通道223内的流动路径长度，进一步增强混合效果。本实施例中，所述扰流部件224为扰流弹簧。

具体地，如图6～图8所示，控制活塞22的两端面上还分别设置有台阶部225，台阶部225用于记忆合金弹簧23和缓冲部件24的安装定位，在装配时台阶部225可以使记忆合金弹簧23和缓冲部件24固定不产生位移，安装方便快捷。靠近记忆合金弹簧23一端的台阶部225与过流通道223连通，使得记忆合金弹簧23的安装腔与过流通道223连通，记忆合金弹簧23可以更加准确地感受到混合水的温度，保证恒温调节效果，用户体验更佳。

具体地，如图2～图8所示，恒温调节装置2还包括第一密封部件（图中未示出），第一密封部件设置在控制活塞22的外侧壁与外壳21的内侧壁之间，并位于控制活塞22靠近记忆合金弹簧23的一端；第一密封部件可以避免热水或冷水自热水进口211或冷水进口212进入外壳21后从控制活塞22与外壳21之间的间隙通过，不经混合直接接触记忆合金弹簧23而影响恒温调节效果，温度控制精度更高，出水温度更加稳定，用户体验更佳。控制活塞22上在热过水口221和冷过水口222之间也可以设置第三密封部件26，可以避免冷、热水进入控制活塞22与外壳21之间的间隙，导致损失进水压力和速度；控制活塞22上在热过水口221和冷过水口222之间还设置有安装槽226，第三密封部件26安装在安装槽226内。

具体地，缓冲部件24是弹簧，弹簧的材质与记忆合金弹簧23的材质不同，避免温度变化时同时引起记忆合金弹簧23和缓冲部件24产生变形，影响恒温调节效果。缓冲部件24位于控制活塞22与调温部件25之间，且记忆合金弹簧23至少部分位于混合水出口213与控制活塞22之间，记忆合金弹簧23可以更加准确地感受到混合水的温度，保证恒温调节效果，用户体验更佳。

具体地，如图3、图4、图5、图9和图10所示，混合水出口213与热水进口211及冷水进口212沿外壳21的轴向间隔设置，而且可以是冷水进口212位于热水进口211与混合水出口213之间，也可以是热水进口211位于冷水进口212与混合水出口213之间，以适应不同冷热水压力的情况，保证冷热水混合效果。热水进口211、冷水进口212及混合水出口213可以位于外壳21的周向侧壁上的同一侧或不同侧，管路连接和密封方便；或者，热水进口211、冷水进口212和混合水出口213为环形开口，水流量更大。

具体地，如图2～图5和图10 所示，外壳21包括壳体214和堵盖215，壳体214为一端设有开口的中空腔体；调温部件25、缓冲部件24、控制活塞22和记忆合金弹簧23由开口依次装入壳体214内，堵盖215安装在开口处并封闭开口。壳体214上靠近调温部件25的端面上还开设有安装孔216，调温部件25上设置有作动部件251，作动部件251由安装孔216伸出壳体214，并与驱动装置连接。恒温调节装置2的布局得到优化，充分利用外壳21的内部空间，安装紧凑，结构简洁，有效节省空间，提升用户使用体验。

具体地，堵盖215朝向记忆合金弹簧23的端面上设有沉台217，记忆合金弹簧23的一端抵靠安装于沉台217内，装配时沉台217可以使记忆合金弹簧23固定不产生位移，安装方便快捷。堵盖215的外侧壁与开口的内边缘之间还设置有第二密封部件27，防止壳体214与堵盖215之间漏水。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种自调节恒温热水器，包括具有入水口和出水口的热水器本体，其特征在于，还包括恒温调节装置；

其中，所述恒温调节装置包括外壳以及设置在所述外壳内并可操作配合的控制活塞、记忆合金弹簧、缓冲部件和调温部件，所述记忆合金弹簧和所述缓冲部件夹持在所述控制活塞的两端；

所述外壳的周向侧壁上开设有热水进口、冷水进口和混合水出口，所述热水进口与所述出水口连通，所述入水口和所述冷水进口连接进水管，所述混合水出口连接出水管；

所述控制活塞的侧壁上开设有热过水口和冷过水口，所述热过水口与所述热水进口相配合形成热进水通道，所述冷过水口与所述冷水进口相配合形成冷进水通道；所述控制活塞与所述外壳的相对位置确定所述热进水通道和所述冷进水通道的开度，进而确定冷热水比例，且所述混合水出口与所述热进水通道和/或所述冷进水通道连通；

所述调温部件用于驱动所述控制活塞相对于所述外壳沿所述外壳的轴向滑动，以确定所述控制活塞与所述外壳的相对位置；所述记忆合金弹簧靠近所述混合水出口，并能根据水温变化产生形变，带动所述控制活塞相对于所述外壳沿所述外壳的轴向滑动，以根据水温变化自动调节所述控制活塞与所述外壳的相对位置。

2.根据权利要求1所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述控制活塞的两端面上还分别设置有台阶部，所述台阶部用于所述记忆合金弹簧和所述缓冲部件的安装定位。

3.根据权利要求1所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述恒温调节装置还包括第一密封部件，所述第一密封部件设置在所述控制活塞的外侧壁与所述外壳的内侧壁之间，并位于所述控制活塞靠近所述记忆合金弹簧的一端。

4.根据权利要求1所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述缓冲部件是弹簧，所述弹簧的材质与所述记忆合金弹簧的材质不同，所述缓冲部件位于所述控制活塞与所述调温部件之间，且所述记忆合金弹簧至少部分位于所述混合水出口与所述控制活塞之间。

5.根据权利要求1所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述混合水出口与所述热水进口及所述冷水进口沿所述外壳的轴向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述恒温调节装置还包括与所述调温部件连接的驱动装置，所述驱动装置驱动所述调温部件运动压缩或拉伸所述缓冲部件，以带动所述控制活塞相对于所述外壳沿所述外壳的轴向运动。

7.根据权利要求1所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述外壳包括壳体和堵盖，所述壳体为一端设有开口的中空腔体；所述调温部件、所述缓冲部件、所述控制活塞和所述记忆合金弹簧由所述开口依次装入所述壳体内，所述堵盖安装在所述开口处并封闭所述开口。

8.根据权利要求7所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述堵盖朝向所述记忆合金弹簧的端面设有沉台，所述记忆合金弹簧的一端抵靠安装于所述沉台内；所述堵盖的外侧壁与所述开口的内边缘之间还设置有第二密封部件。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述控制活塞内形成有与所述热过水口和所述冷过水口连通的过流通道，所述过流通道内还设置有扰流部件。

10.根据权利要求9所述的一种自调节恒温热水器，其特征在于，所述扰流部件呈螺旋形，以在所述过流通道内形成螺旋形扰流通道。