一種具有智能節水控制功能的即熱水龍頭的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有智能節水控制功能的即熱水龍頭，屬于廚衛設備【技術領域】，它能有效地解決使用電熱水器空放冷水而造成的水資源浪費問題。本發明外殼出水口旁設有水流控制閥，內腔體中設有雙螺旋電熱管，雙螺旋電熱管的間隙中設有螺旋鰭片，熱水器內膽機體橫截面呈工字形結構，進水管徑向貫通內膽機體，其上部開口處設有陶瓷閥，下部開口與進水口連通，進水管的一端與陶瓷閥并接，另一端與外腔體連接，進水管的一端與陶瓷閥并接，另一端與設有壓力開關的水壓監測倉相連通；機體的左側設有內腔和外腔的雙層結構，內腔設有雙螺旋電熱管，雙螺旋電熱管的間隙中設有螺旋鰭片。水龍頭向環境耗散的熱量少，水資源浪費少。主要用于廚衛供水。
【專利說明】一種具有智能節水控制功能的即熱水龍頭
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于廚衛設備【技術領域】，特別涉及一種即熱式電加熱水龍頭。
【背景技術】
[0002]隨著家居生活品質的提高，儲水式熱水器這樣的家電成為廚衛電器中的重要一員。但是儲水式熱水器存在預熱時間長、未使用的大量熱水最終會因為熱量耗散而冷卻、連接管路長造成熱量浪費等問題。目前，已經出現即熱式電熱水龍頭這樣的解決方案，但是依然存在較明顯缺陷:前幾秒的出水沒有達到需求的使用溫度，造成水資源和電能的浪費；水在腔體內與熱管接觸時間短，導致加熱效率較低，當水流稍大時出水溫度下降明顯；工作過程中，腔體向環境中散熱量較大。中國專利申請號201420278900.8公開了一種節能高效即熱水龍頭，它采用了雙螺旋形電熱管以及與之相配的螺旋形隔板，但，這種設計在出水初期總會有一段時間的冷水空放，造成一定的浪費。總的來說現有的儲水式熱水器以及即熱式電熱水龍頭對水資源和能源的浪費較多，使用效果不佳。因此，有必要發明一種更加節能高效的即熱式供熱水裝置。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種具有智能節水控制功能的即熱水龍頭，它能有效地解決電加熱熱水器前期空放冷水而造成的水資源浪費問題。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:具有智能節水控制功能的即熱水龍頭，包括外殼、進水口、出水口、水流控制閥、溫控開關，所述外殼上方和下方分別設有出水口和進水口，出水口旁設有水流控制閥，內腔體中設有雙螺旋電熱管，雙螺旋電熱管的間隙中設有螺旋鰭片，熱水器內膽機體橫截面呈工字形結構，進水管徑向貫通內膽機體，其上部開口處設有陶瓷閥，下部開口與進水口連通，進水管的一端與陶瓷閥并接，另一端與外腔體連接，進水管的一端與陶瓷閥并接，另一端與設有壓力開關的水壓監測倉相連通；機體的左側設有內腔和外腔的雙層結構，內腔設有雙螺旋電熱管，雙螺旋電熱管的間隙中設有螺旋鰭片，內腔體蓋通過螺紋聯接與內腔體側壁固定；外腔體蓋通過螺紋聯接與外腔體側壁固定，出水口通過螺紋連接與內腔體側壁固定并與內腔體相連，出水口與內腔體連接處設有溫度探測器，出水口的管路中設有控制管路通斷的電磁閥；位于機體右側空腔內的雙螺旋電熱管的輸入端通過導線引出機體外，壓力開關接在電路干路中，雙螺旋電熱管所在支路、電磁閥所在支路、溫控及顯示電路所在支路相互并聯后與壓力開關連接；溫度探測器和溫控開關均與溫控及顯示電路相連，場效應管串聯在電磁閥所在支路中。
[0005]所述與水流控制閥固結的陶瓷閥芯的相鄰象限分別設有三通和兩通。
[0006]所述的電磁閥為常開電磁閥。
[0007]所述的外腔側壁與外殼之間填充隔熱材料。
[0008]本發明的管路控制包括:與流控制閥固定的陶瓷閥芯，水流控制閥與陶瓷閥內芯固結在一起運動，陶瓷閥外芯與機體固定；所述的陶瓷閥外芯上設有相互隔開的三孔管接口，分別與個三個進水管連通；出水口處設有控制出水管通斷的電磁閥；
[0009]本發明的電路控制包括:為整個電路供電的電源是220V交流電，壓力開關作為所有電路的總開關接在電路干路中，其后有二條支路，分別是:加熱電路、電磁閥供電電路、溫控及顯示電路，它們并聯后接入電路干路中的壓力開關后面。
[0010]所述的加熱電路中接有雙螺旋電熱管。
[0011]所述的電磁閥供電電路，由阻容降壓及整流濾波電路將220V交流電轉換為12V直流電，為電磁閥供電，同時通過一個場效應管控制電路通斷。
[0012]所述的溫度控制及顯示電路，先由阻容降壓及整流濾波電路將220V交流電轉換為5V直流電，為A/D轉換模塊和比較器模塊供電。然后由溫度探測器(23)測得水溫轉換為高低電壓，為A/D轉換模塊和比較器模塊提供輸入信號，A/D轉換模塊將輸入信號轉換為數字信號后輸出到液晶屏，使溫度顯示在液晶屏上；比較器模塊將溫度探測器的輸入信號和由溫控開關提供的信號對比，轉換成高低電平輸出給場效應管，控制電磁閥供電電路的通斷。
[0013]本發明的工作過程和原理是:
[0014]當用戶將開關旋向熱水檔位時，陶瓷閥芯處于三通位置，冷水通過三通進入陶瓷閥芯，并流入其它兩根進水管；一根進水管的水流入水壓監測倉，使壓力開關閉合，加熱及溫度控制系統開始工作；同時另一進水管的冷水流入外腔體，通過內腔體蓋上的多個通孔流入內腔體，然后順著雙螺旋熱管間隙的螺旋鰭片螺旋流動，并在流動過程中被雙螺旋熱管加熱。出水口與內腔體連接處的水溫由溫度傳感器檢測，當水溫未達到溫度控制電路所設定的溫度時，電磁閥閉合，出水口斷開，水不流出；當水溫達到溫度控制電路所設定的溫度后，電磁閥斷開，熱水通過出水口流出。
[0015]當用戶將開關旋向冷水檔位時，陶瓷閥芯處于兩通位置，冷水通過進水管從兩通進入陶瓷閥芯，通過陶瓷閥芯后只順進水管流入內腔，通往壓力開關的進水管中沒有水壓，水壓監測倉中的壓力開關斷開，加熱及溫度控制系統不工作，常開電磁閥斷開，冷水依次經過外腔體和內腔體后直接從出水口流出。
[0016]與現有的技術相比，本發明的有益效果是:
[0017]一、本發明的加熱系統為雙層內腔體結構，冷水從外腔體流過時充分的吸收和利用了內腔體向外散發的熱量，然后再進入內腔體被加熱，整個加熱過程中，熱水終端向環境耗散的熱量大大減小。
[0018]二、本發明的出水管口由電磁閥控制通斷，只有當水溫達到溫度控制電路所設定的溫度后，常開電磁閥斷開，熱水通過出水管流出，很好的解決了不被使用的冷水直接流出所造成浪費問題。
[0019]三、本發明的加熱及溫度控制系統受通過壓力開關來自動實現水流控制，只有當水壓監測倉中有一定水壓時電路才會被接通，能有效防止了腔體中無水或者水壓過小造成水流量不足時加熱部件的干燒，安全更好，
[0020]四、電磁閥為常開電磁閥，這樣在使用冷水檔時可以完全不消耗能源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明總體結構示意圖
[0022]圖2是本發明內部結構剖視圖
[0023]圖3是本發明出熱水狀態時的陶瓷閥連接通路示意圖
[0024]圖4是本發明關閉狀態時的陶瓷閥連接通路示意圖
[0025]圖5是本發明出熱水時閥芯的位置狀態剖視圖
[0026]圖6是本發明出冷水時閥芯的位置狀態剖視圖
[0027]圖7是本發明電路原理示意圖
【具體實施方式】
[0028]下面通過附圖對本發明作進一步描述:具有智能節水控制功能的即熱水龍頭，包括外殼3、進水口 17、出水口 1、水流控制閥2、溫控開關5，所述外殼3上方和下方分別設有出水口 I和進水口 17，出水口 I旁設有水流控制閥2，內腔體16中設有雙螺旋電熱管18，雙螺旋電熱管18的間隙中設有螺旋鰭片19，熱水器內膽機體橫截面呈工字形結構，進水管14徑向貫通內膽機體，其上部開口處設有陶瓷閥10，下部開口與進水口 17連通，進水管15的一端與陶瓷閥并接，另一端與外腔體6連接，進水管11的一端與陶瓷閥10并接，另一端與設有壓力開關13的水壓監測倉12相連通；機體的左側設有內腔和外腔的雙層結構，內腔體蓋21通過螺紋聯接與內腔體側壁20固定；外腔體蓋25通過螺紋聯接與外腔體側壁9固定，出水口 I通過螺紋連接與內腔體側壁20固定并與內腔體16相連，出水口 I與內腔體16連接處設有溫度探測器23，出水口 I的管路中設有控制管路通斷的電磁閥7 ;位于機體右側空腔內的雙螺旋電熱管18的輸入端18A通過導線24引出機體外，壓力開關13接在電路干路中，雙螺旋電熱管18所在支路、電磁閥7所在支路、溫控及顯示電路所在支路相互并聯后與壓力開關13連接；溫度探測器23和溫控開關5均與溫控及顯示電路相連，場效應管串聯在電磁閥7所在支路中。
[0029]所述與水流控制閥2固結的陶瓷閥芯22的相鄰象限分別設有三通22A和兩通22B。
[0030]所述的電磁閥7為常開電磁閥。
[0031]所述的外腔體側壁9與外殼3之間填充隔熱材料。
[0032]本發明的管路控制包括:與水流控制閥2固定的陶瓷閥芯22，水流控制閥2與陶瓷閥芯22固結一起運動，陶瓷閥10與機體固定；所述的陶瓷閥10上設有相互隔開的三孔管接口，分別與個三個進水管連通。
[0033]本發明的電路控制包括:為整個電路供電的電源是220V交流電，壓力開關13作為所有電路的總開關接在電路干路中，其后有二條支路，分別是:加熱電路、電磁閥供電電路、溫控及顯示電路，它們并聯后接入電路干路中的壓力開關13后面。
[0034]所述的加熱電路中接有雙螺旋電熱管18。
[0035]所述的電磁閥7供電電路，由阻容降壓及整流濾波電路將220V交流電轉換為12V直流電，為電磁閥7供電，同時通過一個場效應管控制電路通斷。
[0036]所述的溫度控制及顯示電路，先由阻容降壓及整流濾波電路將220V交流電轉換為5V直流電，為A/D轉換模塊和比較器模塊供電。然后由溫度探測器23測得水溫轉換為高低電壓，為A/D轉換模塊和比較器模塊提供輸入信號，A/D轉換模塊將輸入信號轉換為數字信號后輸出到液晶屏4，使溫度顯示在液晶屏4上；比較器模塊將溫度探測器的輸入信號和由溫控開關5提供的信號對比，轉換成高低電平輸出給場效應管，控制電磁閥7供電電路的通斷。
[0037]本實施例中，根據能量守恒定律進行了能效換算:
[0038]內腔體尺寸:D = 70mm，H = 90mm，δ = 3mm
[0039]內腔體容積:Fj；=~-XH = 346.4cm3
[0040]雙螺旋電熱管尺寸:截面直徑D = 7mm,展開后總長L = 1364.8mm[0041 ]雙螺旋電熱管體積:L = X ￡ = 52,^cm2
S4
[0042]螺旋鰭片尺寸:D= 70mm, δ = 1.5mm,圈數 η = 5
[0043]螺旋鰭片體積:=X β X n = 28.fot#
[0044]溫度探測器尺寸:D= 12.5mm，H = 31.5mm
[0045]溫度探測器體積:=^ X Λ+ - 3,9+CW#
備*i4
[0046]內腔中水的體積:V水=Vs-Ve-Vft-V^=261cm3
[0047]電熱管功率P = 3kw
P
[0048]加熱不出水狀態下每秒內腔中水溫上升址=―Z11111111111111~111111111111111 = 2.74°C
[0049]在最大熱水水流量Q = 40cm3/s下，穩定出水后所能提升的溫度
[0050]
M= —-—=17.9°C
[0051]在中小水流量Q' = 20cm3/s下，穩定出水后所能提升的溫度
[0052]
贏T1 =—-——35.8°C
續％
[0053]由以上理論計算可知，本發明對冷水加熱迅速且效果良好，可以滿足日常生活需求。
【權利要求】
1.一種具有智能節水控制功能的即熱水龍頭，包括外殼(3)、進水口(17)、出水口(I)、水流控制閥(2)、溫控開關(5)，所述外殼(3)上方和下方分別設有出水口(I)和進水口(17)，出水口(I)旁設有水流控制閥(2)，內腔體(16)中設有雙螺旋電熱管(18)，雙螺旋電熱管(18)的間隙中設有螺旋鰭片(19)，其特征在于:熱水器內膽機體橫截面呈工字形結構，進水管(14)徑向貫通內膽機體，其上部開口處設有陶瓷閥(10)，下部開口與進水口(17)連通，進水管(15)的一端與陶瓷閥(10)并接，另一端與外腔體(6)連接，進水管(11)的一端與陶瓷閥(10)并接，另一端與設有壓力開關(13)的水壓監測倉(12)相連通；機體的左側設有內腔和外腔的雙層結構，內腔體蓋(21)通過螺紋聯接與內腔體側壁(20)固定；外腔體蓋(25)通過螺紋聯接與外腔體側壁(9)固定，出水口(I)通過螺紋連接與內腔體側壁(21)固定并與內腔體(16)相連通，出水口與內腔體連接處設有溫度探測器(23)，出水口(I)的管路中設有控制管路通斷的電磁閥(7);位于機體右側空腔內的雙螺旋電熱管(18)的輸入端(18A)通過導線(24)引出機體外，壓力開關(13)接在電路干路中，雙螺旋電熱管(18)所在支路、電磁閥(7)所在支路、溫控及顯示電路所在支路相互并聯后與壓力開關(13)連接；溫度探測器(23)和溫控開關(5)均與溫控及顯示電路相連，場效應管串聯在電磁閥(7)所在支路中。
2.根據權利要求1所述的一種具有智能節水控制功能的即熱水龍頭，其特征在于■?與水流控制閥(2)固結的陶瓷閥芯(22)的相鄰象限分別設有三通(22A)和兩通(22B)。
3.根據權利要求1所述的一種具有智能節水控制功能的即熱水龍頭，其特征在于:所述的電磁閥(7)為常開電磁閥。
4.根據權利要求1所述的一種具有智能節水控制功能的即熱水龍頭，其特征在于:所述的外腔側壁(9)與外殼(3)之間填充隔熱材料。
【文檔編號】F16K49/00GK104154315SQ201410367702
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】張祖濤, 李靜波, 應宏鐘, 王立朋, 黃宇峰, 萬益恒, 劉方偉, 胡珈愷, 華梓錚, 郭立昌 申請人:西南交通大學