CN214404908U - 温度控制即热式热水龙头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温度控制即热式热水龙头，包括主筒外壳，主筒外壳的内腔由隔板上下划分为加热腔和控制腔；主筒外壳加热腔的顶面依次安装有出水端盖、可调外极板位置的出水管、出水弯管管和花洒盖；主筒外壳加热腔的进水口依次安装有调水阀、水压超压阻流开关和自来水管连接螺纹管；主筒外壳加热腔内安装有加热器，可调外极板位置的出水管的底端连接加热器的出水孔，加热器的出水孔内侧安装有温度传感器；主筒外壳控制腔的侧面安装有调温度旋钮，电源指示绿灯和报警指示红灯；主筒外壳控制腔的底面安装有电源端端盖；主筒外壳控制腔内安装有电源板。该设计提高了热水的能效，准确控制了热水的温度，提高了热水出水的质量。

Description

温度控制即热式热水龙头

技术领域

本实用新型涉及一种热水龙头，尤其涉及一种温度控制即热式热水龙头，属于电热水器技术领域。

背景技术

目前市场上的即热式电热水器主要采用金属和非金属两种不同的发热体材质，其中60％以上是金属材质，常用的加热方式主要有以下几种：1、金属电热管加热；2、表面镀膜加热；3、陶瓷电热棒或PTC陶瓷电热片加热；4、电磁加热；5、直接电极式或裸丝加热，但都具有一定的技术缺陷，具体阐述如下：

1、金属电热管加热：该方法是一种比较成熟也比较价廉物美的电加热方法，因此绝大多数储水式电热水器也采用此类加热方法。铁质电热管用在电热水器上，因其易生锈，很少被采用，不锈钢电热管目前采用较多，但它相对铜质金属电热管来说，更容易产生水垢，但铜质电热管相对成本更高，其中最好的又是紫铜电热管，不过目前应用的比例只占金属电热管的10％。据中国疾病预防控制部门发布的《十一种金属样品抗细菌性能和抗霉菌性能研究报告》中显示，非金属内胆和不锈钢材质的内胆不具备抗细菌性能和抗霉菌性能。

2、表面镀膜加热：该方法又分非金属镀膜，金属表面绝缘后再镀膜两种。非金属表面镀膜又分有陶瓷管式、玻璃管式、石英管式、单晶体管式等等，镀膜方法又有涂膜、喷涂和印刷等多种方法。非金属表面镀膜虽然有多种多样，关键在于两大点：一是非金属材料本身的选择；二是镀膜的方法，材料本身选择不好，满足不了电热水器的一些特殊要求，如急冷急热，承受水压，绝缘性能，导热性能等等。镀膜方法的好坏是影响电热膜的使用寿命，功能衰减大小的关键因素。

3、陶瓷电热棒或PTC陶瓷电热片加热：陶瓷发热棒，是以一片或多片陶瓷电热材料伸入水中达到加热目的，因其独特的加热原理，几乎没有漏电隐患存在，而且较容易采购，成本不太高。PTC陶瓷电热片，属正温度系数电热材料，温度低、电阻小，加热功率小。这两种加热方式具有安全、快速、热效率高等众多优点，但缺点却是功率衰减幅度较大，用在大功率的即热式电热水器上，极易导致半年甚至几个月功率发生大幅度衰减而出现热水器水温不热的现象，有些企业原来采用过该类型电热方法，现在基本上不再使用了。

4、电磁加热：该方法是一种比较好的电热方式，但将该方法用在即热式电热水器上，电磁盘的体积和制作成本直接影响了它的发展，电磁盘做小了影响使用寿命，电磁盘做足却体积庞大，成本也较高，还要解决电磁辐射和使用安全问题，矛盾和困难就更大了，目前在即热式电热水器行业使用并不多。

5、直接电极式或裸丝加热：在欧洲和日本都有类似的产品，该类产品结构简单，但加热速度快，热效率高，不过必须要求水质优秀，欧洲绝大部分自来水都达到饮用水标准，水质好，目前我国绝大部分地区的自来水是不能满足要求的。

针对热式热水龙头普遍存在的感应式加热效率(能效)较低，加热工作件温度达几百度，加热不均匀，以致水在不均匀加热状态下不规则运动，加热效果差，存在安全隐患等技术缺陷，本实用新型首先考虑的是怎样的加热方式能使水高效均匀受热，使得水体直接加热，同时水体又作为电气屏蔽和电磁辐射屏蔽的工作方式，再在这个思路的基础上进行问题的解决。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种温度控制即热式热水龙头，以延长即热式热水龙头的使用寿命，提高热水的能效，准确控制热水的温度，提高热水出水的质量。

为实现上述目的，本实用新型提供一种温度控制即热式热水龙头，包括主筒外壳，主筒外壳的内腔由隔板上下划分为加热腔和控制腔；

主筒外壳加热腔的顶面依次安装有出水端盖、可调外极板位置的出水管、出水弯管管和花洒盖；主筒外壳加热腔的进水口依次安装有调水阀、水压超压阻流开关和自来水管连接螺纹管；主筒外壳加热腔内安装有加热器，可调外极板位置的出水管的底端连接加热器的出水孔，加热器的出水孔内侧安装有温度传感器；

主筒外壳控制腔的侧面安装有调温度旋钮，电源指示绿灯和报警指示红灯；主筒外壳控制腔的底面安装有电源端端盖；主筒外壳控制腔内安装有电源板盒，电源板盒内安装有电源板；电源板分别连接温度传感器、电源指示绿灯、报警指示红灯和电源线，且电源线自主筒外壳控制腔侧面的电源线入孔穿出。

进一步，所述的加热器包括外极板组件和内极板组件；

外极板组件包括三个直筒形的外极板、上连接平面片和外极板接线柱；三个直筒形的外极板同心且平行的安装在上连接平面片的底面；外极板接线柱连接电源板，其顶端安装在位于最外侧的外极板的底面；上连接平面片顶面安装有金属屏蔽网，中心设有的镂空孔作为加热器的出水孔；

内极板组件包括两个直筒形的内极板，下连接平面片和内极板接线柱；两个直筒形的内极板同心且平行的安装在下连接平面片的顶面；内极板接线柱连接电源板，其顶端安装在下连接平面片底面的中心；

外、内极板组件上、下安插在一起，且外极板和内极板同心且交替的放置，相邻的外极板和内极板之间形成容水加热腔；镂空孔54外周连接可调外极板位置的出水管的底端，内极板接线柱固定在隔板上，使得可调外极板位置的出水管能带动外极板组件在主筒外壳的中心轴向上移动，从而改变外极板和内极板之间的直对面积。

上述技术方案中，实施时加热器可采用不锈钢材料切割成型，再采用激光焊接技术焊成外、内极板组件这两个独立的部件。由于内极板组件的位置不变，可调外极板位置的出水管与出水端盖的中心螺旋孔衔接，使得可调外极板位置的出水管只能带动外极板组件在主筒外壳的中心轴上做上下移动，从而改变外极板和内极板之间的直对面积，进而改变加热器的最大功率。

更进一步，所述的三个直筒形的外极板的横截面直径和筒高分别为Φ60mm，L50mm；Φ 44mm，L50mm；Φ28mm，L50mm；

所述的上连接平面片的直径为Φ60mm，镂空孔54的直径为Φ28mm；

所述的两个直筒形的内极板52的横截面直径和筒高分别为Φ52mm，L45mm；Φ36mm，L45mm；

所述的下连接平面片的直径为Φ52mm。

由上述技术方案可知，相邻内外极板之间的平均距离为4mm，最大直对面积为249cm²。当调节可调外极板位置的出水管时，内、外极板的直对面积的最小值可调到100cm²。

本加热器的工作原理在于：由于内、外极板为平行极板结构，水从尺寸为(Φ60mm，L50mm) 的外极板和尺寸为(Φ52mm，L45mm)的内极板的间隙向上流动，然后从尺寸为(Φ52mm，L45mm) 的内极板和尺寸为(Φ44mm，L50mm)的外极板的间隙向下流动，再从尺寸为((Φ44mm，L50mm) 的外极板和尺寸为(Φ36mm，L45mm)的内极板的间隙向上流动，最后从尺寸为(Φ36mm，L45mm) 的内极板和尺寸为(Φ28mm，L50mm)的外极板的间隙向下流动。水在流过内、外极板间的循环空间时，在内外直筒的、平行的、间距为4mm的不锈钢筒壁之导通220V交流电，即吸收的电能被即时加热，如此一来，水流在内、外极板间因自身导电发热而被加热成热水。之后，热水经过尺寸为(Φ28mm，L50mm)的外极板的内筒时经温度传感器检测温度，再经可调外极板位置的出水管、出水弯管管和花洒盖流出，即可使用。此外，水在只有微量杂质下是导体，这其中包括饮用水，沐浴水和其他的生活用水，利用电热器内外电极板对水进行直接加热，能够完全能隔离水的导电，达到节能和安全的统一目标。

进一步，所述的调水阀包括阀外壳，平板调水阀芯，阀芯的楔子，调水手柄和固定螺栓；

阀外壳的内腔由封闭挡板上下划分成进水腔和出水腔；

进水腔的前端连接水压超压阻流开关，其后端封闭；出水腔的后端连接主筒外壳加热腔的进水口，其前端封闭；且进、出水腔通过进水腔底面的扇形过水孔相互连通；

平板调水阀芯通过阀芯的楔子自阀外壳顶面安装在进水腔内，调水手柄通过固定螺栓安装在平板调水阀芯中，且平板调水阀芯的底面对接扇形过水孔。

上述技术方案中，调水阀为独立设计的部件，其结构简单，而且安全可靠。

进一步，所述的水压超压阻流开关包括后段外壳管，安装在其后端的十字架限位过水底座，以及安装在其前端的中段装配管；

中段装配管的前端连接自来水管连接螺纹管，后端内部设有过流锥孔，过流锥孔内放置有活动承压平头组件；

活动承压平头组件主要由与过流锥孔形状大小相同的承压平面头、承压杆、承压弹簧座前后依次连接而成，且承压弹簧座和十字架限位过水底座之间放置有承压弹簧。

上述技术方案中，水压超压阻流开关为独立设计的部件，过流锥孔、活动承压平头组件和承压弹簧的设计有助于控制水压超压断电等情况。该水压超压阻流开关的活动承压平头组件的入水承压平面头的面积为2.5mm²，使用时，当承压平面头推到使锥形过流孔闭合的位置时，承压弹簧产生的推力为20牛顿。

进一步，所述的电源板包括电源线插头、水压超压断电电路、自动换相电路、温度检测信号放大电路、低压直流供电电路；其中，低压直流供电电路为水压超压断电电路、自动换相电路、温度检测信号放大电路提供15V直流电源；温度检测信号放大电路通过温度传感器检测加热器出水的温度，并控制加热器电源的通断；水压超压断电电路连接电源线插头、自动换相电路，通过换相使得外极板始终接在零线。

更进一步，所述的水压超压断电电路主要由水压超压触点开关P1，三极管Q11，电阻 R20-R21，水压超压断电继电器K2，报警指示红灯DS2组成；其中，电源线插头连接水压超压断电继电器K2一端开关的两个触点，另一端开关触点连接自动换相电路；水压超压断电继电器K2的线圈一端连接低压直流供电电路的公共地端，另一端经电阻R21分别连接电阻R20的一端和三极管Q11的发射极，电阻R20的另一端连接报警指示红灯DS2的正极；报警指示红灯DS2的负极连接低压直流供电电路、温度检测信号放大电路、自动换相电路的公共地端；三极管Q11的控制极连接水压超压触点开关P1的引脚2，三极管Q11的集电极连接水压超压触点开关P1的引脚3。

更进一步，所述的自动换相电路主要由绕在外极板接线柱连接线绝缘包皮上的金属圆环片W1，单结晶管Q9，三极管Q10，电阻R16-R19，电解电容C6、外极板零相锁定继电器K1，电源指示绿灯DS1组成；其中，外极板零相锁定继电器K1开关的输入端的四个触点两两相连，分别连接水压超压断电继电器K2的开关输出端的两个触点，且分别连接电源板公共电源输入端的两相线路；外极板零相锁定继电器K1的线圈的一端经电阻R18分别连接三极管Q10的发射极、电解电容C6的正极，外极板零相锁定继电器K1的线圈的另一端连接公共地；电解电容C6的负极、单结晶管Q9的第一基极的公共端接地；单结晶管Q9的发射极连接金属圆环片W1，单结晶管Q9的第二基极分别连接三级管Q10的控制极、电阻R16的一端，三极管Q10的集电极连接R17的一端；电阻R19的一端接地，电阻R19的另一端连接电源指示绿灯DS1的负极，电阻R16的另一端、电阻R17的另一端、电源指示绿灯DS1 的正极的公共端连接水压超压触点开关P1的引脚3、温度检测信号放大电路、低压直流供电电路15V直流电压输出端。

更进一步，所述的温度检测信号放大电路主要由电路热敏电阻R1，电阻R2-R7，可调电阻RPoT SM，NPN型三极管Q1、Q2、Q4、晶闸管Q5，PNP型三极管Q3、二极管D5构成；其中，电路热敏电阻R1，电阻R2的公共端连接三极管Q1的控制极，三极管Q1的集电极分别连接电阻R3的一端、PNP型三极管Q2的发射极，三极管Q1的发射极分别连接电阻R7的一端、三极管Q3的发射极；PNP型三极管Q2的控制极分别连接电阻R6的一端、三极管Q3 的集电极，PNP型三极管Q2的集电极分别连接二极管D5的正极、电阻R8的一端；三极管Q3的控制极分别连接可调电阻RPoT SM的一端、电阻R5的一端，二极管D5的负极连接三极管Q4的控制极；三极管Q4的发射极连接电阻R9的一端，三极管Q4的集电极分别连接电阻R11的一端、电解电容C1的正极、晶闸管Q5的控制极；晶闸管Q5的第二主极T2分别连接电源供电输入线的火线一相，晶闸管Q5的第一主极T1连接电阻RL的一端，电阻RL 的另一端连接电源输入线的另一零线一相，并与外极板接线柱相连；电阻R1、R3、R6、可调电阻RPoT SM的另一端均连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接电阻R11的另一端、电源指示绿灯DS1的正极、触头开关P1的引脚3，且它们都与低压直流供电电路的直流输出15V电压连接；电阻R2、R7、R5、R8、R9、电解电容C1的负极的公共端连接单结晶管Q9的第一基极、电阻R19的一端接在低压直流供电电路的接地端。

更进一步，所述的低压直流供电电路主要由二极管D1-D4、D6、D7，三极管Q6、Q7，晶闸管Q8，电感L1，电阻R12-R15，电解电容C2-C5，稳压管ZD1、ZD2组成；其中，二极管D1-D4组成桥式整流电路，将交流电整成全波直流，二极管D1负极、二极管D2正极的公共端连接晶闸管Q5的第二主极T2和电源板输入的火线一相；外极板锁定连接继电器K1 开关触点的输出端中两个连接零线一相的触点；二极管D1、D3的负极的公共端分别连接电感L1的一端、晶闸管Q8的主电极T1，晶闸管Q8的主电极T2连接电感L1的一端、电阻 R12的一端；晶闸管Q8的控制极连接三极管Q7的集电极、二极管D6的正极、电阻R15的一端，三极管Q7的控制极连接二极管D6的负极、稳压管ZD1的正极、电阻R14的一端，三极管Q7的发射极连接稳压管ZD1的负极、电解电容C2的正极；电阻R12的一端与D1和 D3的公共负端连接，电阻R12的另一端分别连接电阻R14的另一端、电阻R13的一端；电感L1的另一端分别连接电解电容C3的正极、三极管Q6的集电极，电解电容C3的负极连接电解电容C4的正极、三极管Q6的发射极、二极管D7的正极，二极管D7的负极分别连接电解电容C5的正极、水压超压触点开关P1的引脚3，并为15V直流电压输出端；三极管 Q6的控制极连接稳压管ZD2的负极；电解电容C5的负极、稳压管ZD2的正极、电解电容 C4的负极、电阻R13的另一端、电阻R15的另一端、陶瓷电容C2的负极、二极管D2的正极、二极管D4的正极的公共端分别连接报警指示红灯DS2的正极、水压超压断电继电器K2 的线圈一端、外极板零相锁定继电器K1的线圈的另一端、电解电阻C1的负极并公共接地。

本实用新型在设计制造上有两个独到之处：一是本实用新型独有的加热器，其结构和尺寸为独立研发，且自行加工成型。该加热器的精密结构和食品级不锈钢材的使用使得本实用新型能够实现高效可靠的加热，而且能够防水体腐蚀。二是本实用新型独有的电源板设计，通过温度检测及反馈控制电路，能够实现设定功率(水温)的稳定控制和可调，而且带有水压过压断电保护功能，使得本实用新型安全又可靠。

相比现有技术，本实用新型具有以下技术优点：

1、本热水龙头采用的水加热技术是基于流动水体在封闭电磁场环境下直接吸收电能升温的原理，能效利用率在99％以上。

2、本热水龙头设置有旋钮调节加热器功率的可调外极板位置的出水管，上下调节该出水管，即可上下调节与该出水管固定在一起的外极板组件，从而改变外内极板之间的有效直对面积，进而改变加热器的最大功率，以满足加热水质较差的自来水的需求。

3、本热水龙头的加热器的内外极板采用交流供电工作方式，内外极板不会被电离腐蚀。

4、本热水龙头的加热器本身不发热，工作时安全可靠。

5、本热水龙头断水后通电，加热器处于空载安全状态。

6、本热水龙头采用温度传感器加可调电阻，以及调节可调电阻大小的调温度旋钮来控制出水水温。

7、本热水龙头可应用在公用场所或家庭和个人，用于人体卫生清洁，清洗，淋浴；食品，餐具以及其他清洁，清洗；或在寒冷地区或季节人们的日常生活用水。

综上，本实用新型解决了即热热水龙头加热慢，能效低，存在安全隐患的问题，不仅可以加热出各种温度要求的热水，而且加热器有部分消毒功能，并具有超压保护，漏电保护以及电气安全隔离等功能，还能在不同水质下工作。使用本发明热水龙头，不仅方便，节能，快捷，加热均匀，体积轻巧，不占用空间，可以满足人们日常对生活热水的需求，而且产品制造材料成本低廉，适用于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中加热器的结构示意图；

图3为本实用新型中调水阀的结构示意图；

图4为本实用新型中水压超压阻流开关的结构示意图；

图5为本实用新型中电源板的电路原理图；

图中：1、主筒外壳，2、调水阀，21、阀外壳，22、平板调水阀芯，221、阀芯的楔子，23、调水手柄，24、固定螺栓，25、封闭挡板，251、进水腔，252、出水腔，26、扇形过水孔，3、水压超压阻流开关，31、十字架限位过水底座，32、后段外壳管，33、中段装配管，331、过流锥孔，332、活动承压平头组件，333、承压弹簧，4、自来水管连接螺纹管， 5、加热器，51、外极板，511、外极板接线柱，52、内极板，521、内极板接线柱，53、金属屏蔽网，54、镂空孔，6、出水端盖，61、可调外极板位置的出水管，7、出水弯管，71、花洒盖，8、电源端端盖，9、电源板盒，10、电源板，11、电源线入孔，101、温度传感器， 102、调温度旋钮，103、电源指示绿灯，104、报警指示红灯。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型温度控制即热式热水龙头，包括主筒外壳1，主筒外壳1的内腔由隔板上下划分为加热腔和控制腔。

主筒外壳1加热腔的上方螺纹连接出水端盖6，出水端盖6的中心螺旋孔旋接与可调外极板位置的出水管61，出水管61上端连接出水弯管7，出水弯管7上端连接花洒盖71，且可调外极板位置的出水管61的底端进入主筒外壳1的加热腔。主筒外壳1加热腔的侧面的进水端口与调水阀2连接，调水阀与水压超压阻流开关3连接，超压阻流开关与自来水管连接螺纹管4连接。主筒外壳1加热腔内安装有加热器5，可调外极板位置的出水管61的底端连接加热器5的出水孔。

控制腔的侧面安装有调温度旋钮102，电源指示绿灯103和报警指示红灯104。控制腔内安装有电源板盒9，电源板盒9内安装有电源板10，控制腔的下方螺纹连接电源端端盖8。

如图2所示，加热器5包括外极板组件，内极板组件。外极板组件包括三个直筒形外极板51、上连接平面片和外极板接线柱511。外极板51同心且平行的连接在上连接平面片的底面。外极板接线柱511连接在最外侧的外极板51的底面上。上连接平面片顶面焊接有金属屏蔽网53，中心设有镂空孔54作为加热器5出水孔。实施时，外极板51、上连接平面片均采用不锈钢材质，厚度均为0.38mm。三个直筒形的外极板51的横截面直径和筒高分别为φ60mm，L50mm；Φ44mm，L50mm；Φ28mm，L50mm；上连接平面片的直径为Φ60mm，镂空孔 54的直径为Φ28mm。

内极板组件包括两个直筒形内极板52，下连接平面片和内极板接线柱521。内极板52 同心且平行的连接在下连接平面片的顶面上。内极板接线柱521连接在下连接平面片底面中心。

且外、内极板组件上、下安插在一起，外极板51和内极板52同心且交替的放置，相邻的外极板51和内极板52之间形成容水加热腔，加热器5出水孔内侧放置有温度传感器101。上连接平面片的镂空孔54外周与可调外极板位置的出水管61的底端粘接固定。内极板接线柱装配在隔板上，并采用强力聚酯胶粘合封闭，使得内极板组件的位置和主筒外壳1之间固定不变。实施时，内极板52，下连接平面片均采用不锈钢材质，厚度均为0.38mm。两个直筒形的内极板52的横截面直径和筒高分别为φ52mm，L45mm；φ36mm，L45mm；下连接平面片的直径为φ52mm。

并且，如图1所示，电源板10分别连接温度传感器101、电源指示绿灯103、报警指示红灯104、外极板接线柱511、内极板接线柱521和电源线11，且电源线11自主筒外壳 1侧面的电源线入孔11穿出。

如图3所示，调水阀2包括阀外壳21，平板调水阀芯22，阀芯的楔子221，调水手柄23和固定螺栓24。阀外壳21的内腔由封闭挡板25上下划分成进水腔251和出水腔252。进水腔251的前端连接水压超压阻流开关3，其后端封闭。出水腔的后端连接主筒外壳1加热腔的进水口，其前端封闭；且进、出水腔通过进水腔底面的扇形过水孔26相互连通。平板调水阀芯23通过阀芯的楔子221自阀外壳21顶面安装在进水腔内，调水手柄23通过固定螺栓24安装在平板调水阀芯中，且平板调水阀芯23的底面对接扇形过水孔26。

如图4所示，水压超压阻流开关3包括后段外壳管32，安装在其后端的十字架限位过水底座31，以及安装在其前端的中段装配管33。中段装配管33的前端连接自来水管连接螺纹管4，后端内部设有过流锥孔331，过流锥孔331内放置有活动承压平头组件332。活动承压平头组件主要由与过流锥孔331形状大小相同的承压平面头、承压杆、承压弹簧座前后依次连接而成，且承压弹簧座和十字架限位过水底座31之间放置有承压弹簧333。

如图5所示，所述的电源板10包括电源线插头、温度检测信号放大电路、低压直流供电电路、自动换相电路、水压超压断电电路。

其中，从继电器开关K2电源输出来的220v交流电两相中火线一相连接低压直流供电电路的二极管D1正端和D3负端公共端，并连接加热器供电晶闸管Q5电源输入端主电极T2。另一零线相连接D2正极和二极管D4负极的公共端。低压直流供电电路为温度检测信号放大电路，自动换相电路和继电器K1线圈，水压超压断电电路和继电器K2提供15V直流电源。

温度检测信号放大电路通过温度传感器检测加热器出水的温度，温度检测信号放大电路连接加热器供电晶闸管Q5控制极，控制加热器5的电源通和断。

水压超压断电继电器K2的开关一端的两个触点连接电源线插头，另一端两个触点连接外极板零相锁定继电器K1开关输入一端的四个触点，外极板零相锁定继电器K1另一端的四个触点连接电源板供电的两相，且外极板零相锁定继电器K1的每一端四个触点分别两两相连，外极板零相锁定继电器K1在断开和闭合动作时可以完成换相。

具体连接关系阐述如下。

所述的水压超压断电电路主要由水压超压触点开关P1，三极管Q11，电阻R20-R21，水压超压断电继电器K2，报警指示红灯DS2 104组成；其中，电源线插头连接水压超压断电继电器K2一端开关的两个触点，另一端开关触点连接自动换相电路；水压超压断电继电器K2的线圈一端连接低压直流供电电路的公共地端，另一端经电阻R21分别连接电阻R20的一端和三极管Q11的发射极，电阻R20的另一端连接报警指示红灯DS2 104的正极；报警指示红灯DS2的负极连接低压直流供电电路、温度检测信号放大电路、自动换相电路的公共地端；三极管Q11的控制极连接水压超压触点开关P1的引脚2，三极管Q11的集电极连接水压超压触点开关P1的引脚3。

上述电路的原理在于：当水压超压阻流开关3处于阻断状态时，联动触头压下水压超压触点开关P1，三极管Q11导通，经过电阻R21给水压超压继电器K2的线圈供电，水压超压断电继电器K2动作切断电源，起到保护本热水龙头的作用。

所述的自动换相电路主要由绕在外极板接线柱511连接线绝缘包皮上的金属圆环片W1，单结晶管Q9，三极管Q10，电阻R16-R19，电解电容C6、外极板零相锁定继电器K1，电源指示绿灯DS1组成；其中，外极板零相锁定继电器K1开关的输入端的四个触点两两相连，分别连接水压超压断电继电器K2的开关输出端的两个触点，且分别连接电源板公共电源输入端的两相线路；外极板零相锁定继电器K1的线圈的一端经电阻R18分别连接三极管Q10 的发射极、电解电容C6的正极，外极板零相锁定继电器K1的线圈的另一端连接公共地；电解电容C6的负极、单结晶管Q9的第一基极的公共端接地；单结晶管Q9的发射极连接金属圆环片W1，单结晶管Q9的第二基极分别连接三级管Q10的控制极、电阻R16的一端，三极管Q10的集电极连接R17的一端；电阻R19的一端接地，电阻R19的另一端连接电源指示绿灯DS1 103的负极，电阻R16的另一端、电阻R17的另一端、电源指示绿灯DS1 103 的正极的公共端连接水压超压触点开关P1的引脚3、温度检测信号放大电路、低压直流供电电路15V直流电压输出端。

上述电路的原理在于：水的加热是在平行的外、内极板51、52加上正负交流电压时，水体在有阻值状态下与外、内极板51、52直连导电，直接吸收电能转化为水热能。与外界连接的是外极板51，本电路设计有自动切换并锁定外极板接线柱511的继电器电路，外极板51始终接在零线。绕在外极板接线柱511绝缘包皮上的金属圆环片W1感应到有辐射电磁，外极板51就是接在火线上。感应电磁在金属圆环片W1上产生一个小的电位输出，经过单结晶管Q9到三极管Q10，并放大到电解电容C6上，产生一个导通电位，让外极板零相锁定继电器K1导通。外极板零相锁定继电器K1导通后产生一个换相动作，外极板51完成换相后，外极板零相锁定继电器K1保持锁定位置。如果外极板51接在零线上，外极板零相锁定继电器K1保持常闭状态，也就是不需要换相，外极板零相锁定继电器K1的线圈不导通。

所述的温度检测信号放大电路主要由电路热敏电阻R1，电阻R2-R7，可调电阻RPoTSM，NPN型三极管Q1、Q2、Q4、晶闸管Q5，PNP型三极管Q3、二极管D5构成；其中，电路热敏电阻R1，电阻R2的公共端连接三极管Q1的控制极，三极管Q1的集电极分别连接电阻R3 的一端、PNP型三极管Q2的发射极，三极管Q1的发射极分别连接电阻R7的一端、三极管 Q3的发射极；PNP型三极管Q2的控制极分别连接电阻R6的一端、三极管Q3的集电极，PNP 型三极管Q2的集电极分别连接二极管D5的正极、电阻R8的一端；三极管Q3的控制极分别连接可调电阻RPoTSM的一端、电阻R5的一端，二极管D5的负极连接三极管Q4的控制极；三极管Q4的发射极连接电阻R9的一端，三极管Q4的集电极分别连接电阻R11的一端、电解电容C1的正极、晶闸管Q5的控制极；晶闸管Q5的第二主极T2分别连接电源供电输入线的火线一相，晶闸管Q5的第一主极T1连接电阻RL的一端，电阻RL的另一端连接电源输入线的另一零线一相，并与外极板接线柱相连；电阻R1、R3、R6、可调电阻RPoT SM 的另一端均连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接电阻R11的另一端、电源指示绿灯DS1的正极、触头开关P1的引脚3，且它们都与低压直流供电电路的直流输出15V 电压连接；电阻R2、R7、R5、R8、R9、电解电容C1的负极的公共端连接单结晶管Q9的第一基极、电阻R19的一端接在低压直流供电电路的接地端。

上述电路具体应用时，三极管Q1和Q2型号相同，电阻R2和R5的阻值同为1KΩ，电阻R3和R6的阻值同为51KΩ，电阻R1在25℃时的阻值和电阻R4的最大阻值相同。RL代表加热水体产生的阻值大小。上述电路的原理在于：当可调电阻RPoT SM旋在一个设定值时，只要热敏电阻R1大于可调电阻RPoT SM，三极管Q1的集电极电压低于三极管Q3的集电极电压，PNP型三极管Q2截止，这时水温低于设定值，晶闸管Q5导通，加热器5继续通电工作。当水温高于设定值时，热敏电阻R1升温，阻值低于可调电阻RPoT SM。三极管Q1 的集电极电压高于三极管Q3的集电极电压，这时PNP型三极管Q2导通，输出一个高电平到三极管Q4的控制极，三极管Q4导通，电解电容C1通过三极管Q4放电，等到下一个市电电压过零时，晶闸管Q5截止。晶闸管Q5是加热器5的供电晶闸管。

并且，温度传感器101的导通时间在零点几秒的区间，完全能实现温度的精确控制。晶闸管通断也不会超过允许的发热。当水质的电阻率在2000欧/厘米时，导电水体产生的阻值为8欧姆。对于在定义为生活用水(阻值在2000欧·厘米—5000欧·厘米)和变化范围更大的水(6250欧·厘米—10000欧·厘米)，都可以实现功率调节。

所述的低压直流供电电路主要由二极管D1-D4、D6、D7，三极管Q6、Q7，晶闸管Q8，电感L1，电阻R12-R15，电解电容C2-C5，稳压管ZD1、ZD2组成；其中，二极管D1-D4组成桥式整流电路，将交流电整成全波直流，二极管D1负极、二极管D2正极的公共端连接晶闸管Q5的第二主极T2和电源板输入的火线一相；外极板锁定连接继电器K1开关触点的输出端中两个连接零线一相的触点；二极管D1、D3的负极的公共端分别连接电感L1的一端、晶闸管Q8的主电极T1，晶闸管Q8的主电极T2连接电感L1的一端、电阻R12的一端；晶闸管Q8的控制极连接三极管Q7的集电极、二极管D6的正极、电阻R15的一端，三极管 Q7的控制极连接二极管D6的负极、稳压管ZD1的正极、电阻R14的一端，三极管Q7的发射极连接稳压管ZD1的负极、电解电容C2的正极；电阻R12的一端与D1和D3的公共负端连接，电阻R12的另一端分别连接电阻R14的另一端、电阻R13的一端；电感L1的另一端分别连接电解电容C3的正极、三极管Q6的集电极，电解电容C3的负极连接电解电容C4 的正极、三极管Q6的发射极、二极管D7的正极，二极管D7的负极分别连接电解电容C5 的正极、水压超压触点开关P1的引脚3，并为15V直流电压输出端；三极管Q6的控制极连接稳压管ZD2的负极；电解电容C5的负极、稳压管ZD2的正极、电解电容C4的负极、电阻R13的另一端、电阻R15的另一端、陶瓷电容C2的负极、二极管D2的正极、二极管D4 的正极的公共端分别连接报警指示红灯DS2 104的正极、水压超压断电继电器K2的线圈一端、外极板零相锁定继电器K1的线圈的另一端、电解电阻C1的负极并公共接地。

上述电路的原理在于：由于电路控制元件工作时需要直流电压，本电路采用的是一个控制晶闸管导通的降压交流变直流的电路。二极管D1-D4完成交流直流电转换后，电流经过电阻R12、R14对电解电容C2充电，当电压半波处于下降沿时，电解电容C2电压大于三极管Q7的控制极的电压时，这时，三极管Q7的控制极随着输入电压继续下降，三极管Q7 导通，供给晶闸管Q8的控制极一个高电平，使晶闸管Q8导通，电解电容C3、C4、C5进入充电状态。等到市电电压过零点时，晶闸管Q8截止。电感L1的作用是在晶闸管Q8刚导通时限流，在晶闸管Q8截止时储能续流。

使用本实用新型的方法如下：把已装好出水花洒管和拧紧出水端盖6的本热水龙头的进水端管拧紧在六分带螺纹的进水自来水管上，插上本热水龙头的电源线插头，把调温度旋钮102旋在一定位置上来设定温度，并打开调水阀2，此时电源指示绿灯103亮，加热器 5开始工作。自来水管(或储水容器)的水流过自来水管连接螺纹管4、水压超压阻流开关3、调水阀2进入主筒外壳加热器5的平行极板构成的容水加热腔中，并在平行极板间回旋流到加热器5出水孔，然后经可调外极板位置的出水管61、出水弯管7和花洒盖71流出。

同时，温度传感器101实时检测加热器5输出的热水温度。当水体阻值变化时，如果热水温度小于设定温度，则晶闸管一直处于导通状态，加热器5满负荷工作。如果热水温度超过设定温度，则晶闸管Q5截止。如果热水温度小于设定温度，则晶闸管Q5重新导通，加热器5工作。如此可利用温度传感器101控制加热热水到设定温度，使得本热水龙头实现即时加热，出水即为设定温度的热水的技术目的。

当调水阀2关闭后，本热水龙头的功率负载处于开路状态，加热器5停止加热。

当有过水压(包括低水压或流水量不足)时，本热水龙头的水压超压阻流开关3切断从自来水管的进水，同时报警指示红灯104亮起报警。具体来说，水压超压阻流开关3的入水承压平面头的面积是2.5cm²，当水压超过2×10⁵Pa时，在承压平面头上产生20牛顿的管轴向推力，承压平面头在过流锥孔内推到底，且堵住承压弹簧的反相推力为20牛顿，这时承压活动头组件压住承压弹簧并堵住水压超压阻流开关3的出水孔，如此一来，入水就不能流到主筒外壳1的加热器5内，同时联动触点开关切断电源。

当负载过流或漏电或龙头遭遇突发性物理破坏，本热水龙头转入保护断电状态，同时报警指示红灯104亮起报警。

此外，本热水龙头还可以根据使用水的要求，在进水端口前配置净水过滤器、高频消毒装置等，使加热出水达到无毒无害饮用水的标准。

综上所述，本实用新型采用电极直接加热方式，利用功率自动调控，解决了我国大部分自来水水质差产生的工程上的问题，延长了即热式热水龙头的使用寿命，提高了热水的能效，能准确控制热水的温度，提高了热水出水的质量。

Claims (10)

1.一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，包括主筒外壳，主筒外壳的内腔由隔板上下划分为加热腔和控制腔；

主筒外壳加热腔的顶面依次安装有出水端盖、可调外极板位置的出水管、出水弯管管和花洒盖；主筒外壳加热腔的进水口依次安装有调水阀、水压超压阻流开关和自来水管连接螺纹管；主筒外壳加热腔内安装有加热器，可调外极板位置的出水管的底端连接加热器的出水孔，加热器的出水孔内侧安装有温度传感器；

主筒外壳控制腔的侧面安装有调温度旋钮，电源指示绿灯和报警指示红灯；主筒外壳控制腔的底面安装有电源端端盖；主筒外壳控制腔内安装有电源板盒，电源板盒内安装有电源板；电源板分别连接温度传感器、电源指示绿灯、报警指示红灯和电源线，且电源线自主筒外壳控制腔侧面的电源线入孔穿出。

2.根据权利要求1所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的加热器包括外极板组件和内极板组件；

外极板组件包括三个直筒形的外极板、上连接平面片和外极板接线柱；三个直筒形的外极板同心且平行的安装在上连接平面片的底面；外极板接线柱连接电源板，其顶端安装在位于最外侧的外极板的底面；上连接平面片顶面安装有金属屏蔽网，中心设有的镂空孔作为加热器的出水孔；

内极板组件包括两个直筒形的内极板，下连接平面片和内极板接线柱；两个直筒形的内极板同心且平行的安装在下连接平面片的顶面；内极板接线柱连接电源板，其顶端安装在下连接平面片底面的中心；

外、内极板组件上、下安插在一起，且外极板和内极板同心且交替的放置，相邻的外极板和内极板之间形成容水加热腔；镂空孔(54)外周连接可调外极板位置的出水管的底端，内极板接线柱固定在隔板上，使得可调外极板位置的出水管能带动外极板组件在主筒外壳的中心轴向上移动，从而改变外极板和内极板之间的直对面积。

3.根据权利要求2所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的三个直筒形的外极板的横截面直径和筒高分别为Φ60mm，L50mm；Φ44mm，L50mm；Φ28mm，L50mm；

所述的上连接平面片的直径为Φ60mm，镂空孔(54)的直径为Φ28mm；

所述的两个直筒形的内极板(52)的横截面直径和筒高分别为Φ52mm，L45mm；Φ36mm，L45mm；

所述的下连接平面片的直径为Φ52mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的调水阀包括阀外壳，平板调水阀芯，阀芯的楔子，调水手柄和固定螺栓；

阀外壳的内腔由封闭挡板上下划分成进水腔和出水腔；

进水腔的前端连接水压超压阻流开关，其后端封闭；出水腔的后端连接主筒外壳加热腔的进水口，其前端封闭；且进、出水腔通过进水腔底面的扇形过水孔相互连通；

平板调水阀芯通过阀芯的楔子自阀外壳顶面安装在进水腔内，调水手柄通过固定螺栓安装在平板调水阀芯中，且平板调水阀芯的底面对接扇形过水孔。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的水压超压阻流开关包括后段外壳管，安装在其后端的十字架限位过水底座，以及安装在其前端的中段装配管；

中段装配管的前端连接自来水管连接螺纹管，后端内部设有过流锥孔，过流锥孔内放置有活动承压平头组件；

活动承压平头组件主要由与过流锥孔形状大小相同的承压平面头、承压杆、承压弹簧座前后依次连接而成，且承压弹簧座和十字架限位过水底座之间放置有承压弹簧。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的电源板包括电源线插头、水压超压断电电路、自动换相电路、温度检测信号放大电路、低压直流供电电路；

其中，低压直流供电电路为水压超压断电电路、自动换相电路、温度检测信号放大电路提供15V直流电源；

温度检测信号放大电路通过温度传感器检测加热器出水的温度，并控制加热器电源的通断；

水压超压断电电路连接电源线插头、自动换相电路，通过换相使得外极板始终接在零线。

7.根据权利要求6所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的水压超压断电电路主要由水压超压触点开关P1，三极管Q11，电阻R20-R21，水压超压断电继电器K2，报警指示红灯DS2组成；

其中，电源线插头连接水压超压断电继电器K2一端开关的两个触点，另一端开关触点连接自动换相电路；

水压超压断电继电器K2的线圈一端连接低压直流供电电路的公共地端，另一端经电阻R21分别连接电阻R20的一端和三极管Q11的发射极，电阻R20的另一端连接报警指示红灯DS2的正极；

报警指示红灯DS2的负极连接低压直流供电电路、温度检测信号放大电路、自动换相电路的公共地端；

三极管Q11的控制极连接水压超压触点开关P1的引脚2，三极管Q11的集电极连接水压超压触点开关P1的引脚3。

8.根据权利要求7所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的自动换相电路主要由绕在外极板接线柱连接线绝缘包皮上的金属圆环片W1，单结晶管Q9，三极管Q10，电阻R16-R19，电解电容C6、外极板零相锁定继电器K1，电源指示绿灯DS1组成；

其中，外极板零相锁定继电器K1开关的输入端的四个触点两两相连，分别连接水压超压断电继电器K2的开关输出端的两个触点，且分别连接电源板公共电源输入端的两相线路；

外极板零相锁定继电器K1的线圈的一端经电阻R18分别连接三极管Q10的发射极、电解电容C6的正极，外极板零相锁定继电器K1的线圈的另一端连接公共地；

电解电容C6的负极、单结晶管Q9的第一基极的公共端接地；

单结晶管Q9的发射极连接金属圆环片W1，单结晶管Q9的第二基极分别连接三级管Q10的控制极、电阻R16的一端，三极管Q10的集电极连接R17的一端；

电阻R19的一端接地，电阻R19的另一端连接电源指示绿灯DS1的负极，电阻R16的另一端、电阻R17的另一端、电源指示绿灯DS1的正极的公共端连接水压超压触点开关P1的引脚3、温度检测信号放大电路、低压直流供电电路15V直流电压输出端。

9.根据权利要求8所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的温度检测信号放大电路主要由电路热敏电阻R1，电阻R2-R7，可调电阻RPoT SM，NPN型三极管Q1、Q2、Q4，晶闸管Q5，PNP型三极管Q3、二极管D5构成；

其中，电路热敏电阻R1，电阻R2的公共端连接三极管Q1的控制极，三极管Q1的集电极分别连接电阻R3的一端、PNP型三极管Q2的发射极，三极管Q1的发射极分别连接电阻R7的一端、三极管Q3的发射极；

PNP型三极管Q2的控制极分别连接电阻R6的一端、三极管Q3的集电极，PNP型三极管Q2的集电极分别连接二极管D5的正极、电阻R8的一端；

三极管Q3的控制极分别连接可调电阻RPoT SM的一端、电阻R5的一端，二极管D5的负极连接三极管Q4的控制极；

三极管Q4的发射极连接电阻R9的一端，三极管Q4的集电极分别连接电阻R11的一端、电解电容C1的正极、晶闸管Q5的控制极；

晶闸管Q5的第二主极T2分别连接电源供电输入线的火线一相，晶闸管Q5的第一主极T1连接电阻RL的一端，电阻RL的另一端连接电源输入线的另一零线一相，并与外极板接线柱相连；

电阻R1、R3、R6、可调电阻RPoT SM的另一端均连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接电阻R11的另一端、电源指示绿灯DS1的正极、触头开关P1的引脚3，且它们都与低压直流供电电路的直流输出15V电压连接；

电阻R2、R7、R5、R8、R9、电解电容C1的负极的公共端连接单结晶管Q9的第一基极、电阻R19的一端接在低压直流供电电路的接地端。

10.根据权利要求9所述的一种温度控制即热式热水龙头，其特征在于，所述的低压直流供电电路主要由二极管D1-D4、D6、D7，三极管Q6、Q7，晶闸管Q8，电感L1，电阻R12-R15，电解电容C2-C5，稳压管ZD1、ZD2组成；

其中，二极管D1-D4组成桥式整流电路，将交流电整成全波直流，二极管D1负极、二极管D2正极的公共端连接晶闸管Q5的第二主极T2和电源板输入的火线一相；外极板锁定连接继电器K1开关触点的输出端中两个连接零线一相的触点；

二极管D1、D3的负极的公共端分别连接电感L1的一端、晶闸管Q8的主电极T1，晶闸管Q8的主电极T2连接电感L1的一端、电阻R12的一端；

晶闸管Q8的控制极连接三极管Q7的集电极、二极管D6的正极、电阻R15的一端，三极管Q7的控制极连接二极管D6的负极、稳压管ZD1的正极、电阻R14的一端，三极管Q7 的发射极连接稳压管ZD1的负极、电解电容C2的正极；电阻R12的一端与D1和D3的公共负端连接，电阻R12的另一端分别连接电阻R14的另一端、电阻R13的一端；

电感L1的另一端分别连接电解电容C3的正极、三极管Q6的集电极，电解电容C3的负极连接电解电容C4的正极、三极管Q6的发射极、二极管D7的正极，二极管D7的负极分别连接电解电容C5的正极、水压超压触点开关P1的引脚3，并为15V直流电压输出端；三极管Q6的控制极连接稳压管ZD2的负极；

电解电容C5的负极、稳压管ZD2的正极、电解电容C4的负极、电阻R13的另一端、电阻R15的另一端、陶瓷电容C2的负极、二极管D2的正极、二极管D4的正极的公共端分别连接报警指示红灯DS2的正极、水压超压断电继电器K2的线圈一端、外极板零相锁定继电器K1的线圈的另一端、电解电阻C1的负极并公共接地。

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