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控温控型分体式电热水器

阅读:987发布:2021-10-27

专利汇可以提供控温控型分体式电热水器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种控温控 水 型分体式电 热水器 ,属于贮水式电热水器的技术范畴,它具备先进的自动控制功能,能够按各种需要对热水的 温度 ,热水的水量进行简便的自动控制,这种电热水器分为贮水箱和控制盒两大部分,体积较大的贮水箱要求安装高度大于2.20米,使用电热水器可以通过控制盒来操纵,使用这种电热水器非常方便、安全;而且能够节省卫生间的有效使用面积,减轻卫生间的拥挤程度。,下面是控温控型分体式电热水器专利的具体信息内容。

1.本发明是关于电器,特别是关于一种控温控水型分体式电热水器的发明;本发明所述的控温控水型分体式电热水器以产生和暂时贮存温度适宜的热水以供应人们方便地淋浴、洗澡为主要用途,兼以为人们提供其它用途的热水;控温控水型分体式电热水器与目前通用的贮水式电热水器相比较,它同时具有“控温”、“控水”和“分体”三项较大的创造性的技术进步,其最主要的技术特征在于:新型的电热水器依靠先进的自动控制技术能够按主人的需要对热水的温度进行自动地控制,按主人的需要对热水的水量进行自动地控制;即主人需要多少温度的热水,它就能自动地产生多少温度的热水;主人需要多少水量的热水,它就能自动地产生多少水量的热水;此外,新型的电热水器还具有一种独特的分体式结构;即整个电热水器分为贮水箱和控制盒两大部份,体积较大的贮水箱要求安装在底部距地面高度大于2.20米以上的空间中,主人使用电热水器只须通过一个体积很小的控制盒来操纵;因此,分体式结构的电热水器不仅在狭窄的卫生间安装位置容易选择,而且能够节省卫生间的有效使用面积,减轻卫生间的拥挤程度。
2.按照权利要求1所述的控温控水型分体式电热水器其“控温”功能最主要的技术特征在于:引用了工业上已经广泛使用了的温度指示调节仪对贮水箱中的水温进行自动地监测和控制;在热水达到了主人用温度控制钮设定的温度后,温度指示调节仪将自动地切断电热元件的电源,使电热元件停止加热;在适温热水因冷却而有微弱的降温以后,温度指示调节仪又将自动地恢复对电热元件的供电,使贮水箱中的水一直保持着主人设定的适宜温度;主人在使用这种热水时,不须再加冷水将热水作温度调整,即可直接使用。
3.按照权利要求1所述的控温控水型分体式电热水器其“控水”功能最主要的技术特征在于:在贮水箱中的供水管道上有一个供水电充当常规的自来水开关,供水电磁阀的线圈与一个接触器的触点开关串联;而接触器的线圈又与一个水量控制开关串联在一起,水量控制开关依靠多个固定触点和一个活动触点,能与一组并联的水位开关进行单一的选择性的串联,尔后,水位开关又与电源进行串联,形成一个由接触器线圈、水量控制开关、水位开关、电源组成的闭合的供水供热自控电路;而接触器的触点开关,则控制着供水电路中供水电磁阀的线圈;如果主人按需要将水量控制开关调移接通串联了某一个水位开关,在贮水箱中的水逐渐增加上升达到这个水位开关所控制的水位时,水位开关将自动地闭合接通供水供热自控电路;这时,供水供热自控电路中将有电流通过;这时,接触器的线圈将产生电磁作用使接触器的触点开关“断开”供水电路,使供水电磁阀因线圈停电不再产生电磁作用而关闭阀,从而停止了往贮水箱中加水。
4.按照权利要求1所述的控温控水型分体式电热水器其“分体式”结构最主要的技术特征在于:将原来应该安置在电热水器贮水箱上的各种指示装置、提示装置、控制装置,例如指示灯、蜂鸣器、电开关、温度控制钮等其电路仍按原来的原理进行设计,但是在具体的分体设计时,则通过延长导线的方法,把它们从贮水箱上移开,而设计安装在一个独立的、体积很小的控制盒中;除了各种指示装置、提示装置、控制装置外,其它的装置则还应尽可能地安装在电热水器的贮水箱上;通过这样一种改进,电热水器的电路没有改变,工作性能也没有改变,但它分出了一个用若干根导线与贮水箱联系着的控制盒;人们使用电热水器只须通过控制盒来操纵;这样,分体式电热水器的贮水箱要求安装在底部距地面高度至少大于2.20米以上的空间中;贮水箱占据的这样一个空间,是人们日常生活中无法使用的无效空间,而控制盒尽管安装高度低,但它体积微小,不会占用卫生间多少有效的使用面积,由于分体式电热水器能够节省卫生间的有效使用面积,因此它在狭窄的卫生间不仅安装位置容易选择,而且能够减轻卫生间的拥挤程度。
5.按照权利1和2、3所述的控温控水型分体式电热水器其内部,有一种称为“水位开关”的部件是供水供热自控电路中最为关键的自动控制部件;所谓的水位开关其技术特征在于:在贮水箱中的某一个水位上的水位开关,当水还未上升达到这个水位时,水位开关处于“断开”状态;当水逐渐上升达到这个水位时,水位开关将立即自动地“闭合”接通这一处的电路;水位开关依据不同的设计原理,可以进行多种多样的设计;所谓的“金属浮球式水位开关”,主要由一个空心金属浮球,一个浮球室及两导电金属片组成;金属浮球被安置在浮球室中,由塑料制成的浮球室其下部或底部有一个或数个供水进出的小洞,顶部则用镙钉遮盖固定着两块导电金属片,两块导电金属片分别连接着导线,它们之间相隔较近但不接触,且在浮球室的中部稍作向上的凸起;在浮球室中没有水时,金属浮球因重而位于浮球室底部,当贮水箱中水量逐渐增加,水位上升至浮球室时,浮球室中有水流入,金属浮球因浮力而浮于水面,随着水位的继续上升,金属浮球最终将与浮球室顶部的两块导电金属片相接触;这时,两块导电金属片之间有金属浮球替它们传递电流,即金属浮球式水位开关自动地闭合接通了这一处的电路;所谓的“固定浮球式水位开关”,主要由一个触点开关外加一个安装固定在弹性触片上的浮体所组成;在贮水箱中的水未上升达到水位开关所处的水位时,水位开关处于“断开”状态,在贮水箱中的水增加达到了水位开关所处的位置后,浮体将产生浮力将弹性触片向上顶起,使触点开关的两个触点相接触,这时,水位开关接通了它两端的导线,即固定浮体式水位开关自动地闭合接通了这一处的电路。
6.按照权利要求1和2、3所述的控温控水型分体式电热水器其内部有一个称为“供水供热自控电路”的重要电路,其技术特征在于:一个接触器的线圈一端串联着电源,另一端连接着一个水量控制开关的活动触点;在水量控制开关与电源之间,并联地连接着若干个位于不同水位的水位开关,这些水位开关分别对应地连接在水量控制开关的若干个固定触点上,它的活动触点在调移时,每次只能与一个固定触点相接触,即水量控制开关每次只能闭合接通一个水位开关,从而形成一个闭合的电路;在这个供水供热自控电路中,水量控制开关是主人向电热水器发出需要多少水量指令的部件;主人需要多少水量,可以将水量控制开关调移接通控制着这个水量的水位开关;这时,只有这个水位开关将进入工作状态并按照主人的指令监视着贮水箱中的水量;因为其它的水位开关不管自己是否闭合,它在水量控制开关这里电路是“断开”的;当水量一达到主人需要的水量时,这个已经进入了工作状态的水位开关将自动地闭合接通整个供水供热自控电路,这时,电源将提供动力,有电流通过接触器的线圈;这时,接触器将执行主人的指令,即“断开”供水电路;同时它还将“闭合”供热电路。
7.按照权利要求1和2、3所述的控温控水型分体式电热水器的供水电路、供热电路都受到一个称为供水供热自控电路的控制;供水供热自控电路控制供水电路、供热电路的技术特征在于:当主人用水量控制开关接通了一个水位开关即设定了一个自己需要的适宜水量以后,他再闭合电路总开关;这时,供水电磁阀的线圈中有电流通过,它产生的电磁作用吸开了供水电磁阀的阀门,使自来水经过供水电磁阀流入贮水箱;在贮水箱中的水量逐渐增加水位上升达到主人设定的用水量水位时,位于这个水位的水位开关将自动地闭合接通整个供水供热自控电路;这时,交流电从电源出发经电路总开关流经变压器的初级线圈,被变压、整流、滤波而转变为直流电并在供水供热自控电路中流动;这时,接触器的线圈产生电磁使用,使接触器触点开关的活动触点从连接供水电路的触点转移到连接供热电路的触点上;这时,供水电路“断开”了,供水电磁阀因而关闭阀门停止了往贮水箱中加水;这时,供热电路“闭合”了,电热元件开始发热加热冷水。
8.按照权利要求1和2所述的控温控水型分体式电热水器中有一个以温度指示调节仪为核心组成的温度调节电路;其特征在于:温度指示调节仪上的两根电源导线分别接在单相交流电的相线和中性线上以获得工作动力;两根传感导线连接着感温元件以传递感温元件获得的水温电信号;两根信号输出导线串联着一个大功率继电器线圈,大功率继电器的触点开关则串联着供热电路上的电热元件;在主人通过温度控制钮设定了一个适宜的热水水温后,温度指示调节仪将不断地自动地将传感导线传递过来的水温电信号与这个设定水温进行比较;在贮水箱中的水温低于设定水温时,大功率触点开关处于“闭合”状态,电流在此处可以通过,电热元件处于发热供热的工作状态;在贮水箱中的水温达到主人设定的适宜水温后,温度指示调节仪的信号输出导线中有电信号输出,即有电流通过大功率继电器的线圈;在电磁的作用下,大功率继电器的触点开关“断开”了供热电路,电热元件因此停止发热,贮水箱中的水温从此时起不再升高而转为缓慢散热降温的状态;在水温有微弱降低时,温度指示调节仪将停止向信号输出导线输出电信号,大功率继电器线圈中因没有电流通过而没有了电磁使用,触点开关又自动地回复至原来的“闭合”状态;这时,电热元件又开始发热,将水温恢复至主人设定的适宜水温;如此反复,贮水箱中的水温将被一直调节维持着主人设定的适宜水温;本申请人认为:舍去温度指示调节仪的温度指示系统,可以为控温控水型分体式电热水器设计一种专用的温度调节器;用温度调节器替代温度指示调节仪,能较大幅度地降低生产成本,但使用功能并没有明显地减弱。
9.按照权利要求1所述的控温控水型分体式电热水器中有一个断开了电路总开关仍然能够自动地发亮的水位指示灯系统;其技术特征在于:在直流电电源上并联一个电池蓄电池的负极连接在直流电电源的负极上;蓄电池的正极则连接在供水供热自控电路中接触器的另外一个与交流电电源、供水电路、供热电路无关的触点开关上;在触点开关另一端的两个触点上,一个触点用一根导线连接着直流电源的正极,一个触点则连接着一组并联的水位指示灯,这些水位指示灯各自分别对应地连接在水量控制开关的各个固定触点上或附近的导线上,在供水供热自控电路中有电流通过时,触点开关闭合接通了蓄电池的“蓄电”电路,使蓄电池进入“蓄电”的工作准备状态,在“断开”了电路总开关后,由于变压器和桥式整流电路组成的直流电电源也随之消失了,这时,供水供热自控电路中也将没有电流通过,接触器的活动触点也因接触器线圈丧失了电磁力而回归原位,与连接着水位指示灯的固定触点相接触,接通闭合了水位指示灯的电路,这时,蓄电池进入了“放电”的工作状态;这时,蓄电池、水位指示灯-水位开关将组成若干个并联的电流回路,各个水位指示灯亮与不亮,取决于水位开关是否接通了电路;某一盏水位指示灯亮了,反映出贮水箱中的水位至少超过或等于这盏水位指示灯所代表的水位。
10.按照权利要求1和4所述的控温控水型分体式电热水器其贮水箱与控制盒之间是用若干根延长了的导线连接着的;需要延长的导线其特征在于:一根导线两端连接着的部件如果是分别安装在贮水箱和控制盒中,则这根导线一定是分体设计时需要延长的导线;例如:在控温控水型分体式电热水器中的水位开关与水量控制开关,感温元件与温度指示调节仪,电热元件与电路总开关;它们之间的导线一定是在分体设计的需要延长的导线。

说明书全文

控温控型分体式电热水器

发明是关于电热水器,特别是关于一种控温控水型分体式电热水器的发明。

本发明所述的控温控水型分体式电热水器属于贮水式电热水器的范畴;或者说;本发明所述的控温控水型分体式电热水器是一种新型的贮水式电热水器。

就本申请人所知,利用电阻电能转变为热的电热水器从最简单的电炉开始,经过百余年的更新换代,已经发展为一个拥有多种用途。多种型式的电热水器大家族,而以淋浴洗澡为主要用途的电热水器,目前大致地可以分为两大类型,即流水式电热水器和贮水式电热水器,流水式电热水器没有贮存热水的贮水箱,使用时冷水流过通电发热的大功率电热元件而快速加热,随即变为热水流出供应人们使用;贮水式电热水器有一个加热冷水和暂时贮存热水的贮水箱,在冷水加热后,人们先用开关切断电源,再使用热水,因而淋浴洗澡时非常安全。

就本申请人所知,目前人们通用的绝大多数的电热水器都是贮水式电热水器,各种品牌的贮水式电热水器尽管外形千差万别,但其主要结构则大同小异,基本上能以英国2036269号专利所述的贮水式电热水器为典型代表,它们的技术持征大致地可以归纳如下。

从电热水器产生的热水温度来看,目前通用的贮水式电热水器都属于“高温型”;即它们产生的热水温度一定高于主人所要求的适宜温度;这些“高温”的热水使用时要通过一个复杂的冷、热水混合加入冷水,在经过温度调整后,方能得到所需要的适宜温度的热水。在调整温度的操作中,主人即需要化费一些时间,也必须浪费一些热水,从而显得有些不方便。

从电热水器的式样来看,一直都流行把电开关,指示灯,调温钮等都安装在贮水箱上,这类属于“单体式”范畴的电热水器的安装高度都很低,如果安装的高度很高,主人看指示灯,操纵调温钮、电开关将显得不方便;而按照现在流行的大约贮水箱底部距地面1.5米安装,再加上它下部的冷、热水混合阀,它无疑将占据卫生间的一小有效的使用面积。

从贮水箱的贮水方式来看,目前绝大多数的贮水式电热水器一旦使用后,都是“永久贮水”的,即贮水箱中有多少热水流出来,当时就必须有多少冷水流进去补充,贮水箱中永远保持着“满水”状态。为防止水对贮水箱的锈蚀,目前的很多贮水箱都使用高成本的耐锈蚀的材料做内胆,例如使用不锈做内胆;有的贮水箱还附加有专用于防锈蚀的“流电防蚀装置”。贮水箱“永久贮水”除了“锈蚀”这个大问题外,还有三个小问题不好解决,第一个问题是在每次使用完毕后,贮水箱中一定还有满满一箱热水无法利用;第二个问题是如果较长的时间不使用电热水器,贮水箱中贮存的水难以保证不会水质酸败变质,难以保证不会形成沉淀和水垢;另外,在北方的寒冷地区,贮水箱中的水一旦结,将可能把贮水箱冻裂造成报废。

除了上述占主导地位的电热水器外,近两年市场上还出现了少量的一种属于“半控温型单体式”范畴的新式电热水器,所谓的“半控温”是指这类电热水器的贮水箱都比较小,一般容量为25~30立升,在主人需要的热水量小于贮水箱的容量时,它可以通过温度控制钮为主人产生温度适宜的热水;但是当主人需要的热水量大于贮水箱的容量时,它仍然只得用老办法,即产生“高温”的热水,仍然需要加入冷水进行调温才能得到温度适宜的热水。

本发明的目地,是希望尽可能地改进现有的贮水式电热水器的某些不足,使电热水器能够按主人淋浴洗澡及其它用途的需要进行温度的控制以及水量的控制;即主人需要多少温度的热水,它就能产生多少温度的热水;主人需要多少水量的热水,它就能产生多少水量的热水;除此之外,本申请人还希望能将电热水器的贮水箱安装在底部距地面至少大于2.20米的空间中,这种能够节省卫生间有效使用面积的电热水器,能够减轻狭窄的卫生间的拥挤程度,同时,它的安装位置也较容易选择。本申请人希望,这种同时具有控制温度的功能,控制水量的功能以及能够节省卫生间有效使用面积的新型电热水器的问世,能够为人们的日常生活带来一些便利。

经过潜心研究,这种所谓的控温控水型分体式电热水器终于试制成功了;本发明是这样实现的:为了使电热水器能够按照主人需要的温度产生热水,本申请人引用了工业上已经广泛使用了的温度指示调节仪对贮水箱中的水温进行自动地监测和控制;从而达到“控温”的目地。这种电热水器的控温功能的最主要的技术特征在于;引用了工业上已经广泛使用了的温度指示调节仪对贮水箱中的水温进行自动地监测和控制,在热水达到主人用温度控制钮设定的温度后,温度指示调节仪将自动地切断电热元件的电源,使电热元件停止加热;在适温热水因冷却而有微弱的降温以后,温度指示调节仪又将自动地恢复对电热元件的供电,使贮水箱中的水一直保持着主人设定的适宜温度;主人在使用这种热水时,不须再加冷水将热水作温度调整,即可直接使用。

为了使电热水器能够按照主人需要的水量往贮水箱中加水,本申请人为电热水器设计了一种所谓的“供水供热自控电路”,只要主人用水量控制钮(也可以称水量控制开关)设定好所需要的水量,供水供热自控电路就能通过一种所谓的“水位开关”对贮水箱中的水量进行监控,在贮水箱中的水量达到设定的水量后,水位开关将自动地闭合接通供水供热自控电路,而这时供水供热自控电路将通过一个接触器“断开”一个供水电磁阀的电源,使供水电磁阀关闭阀,停止往贮水箱中加水,从而达到“控水”的目地。这种电热水器的控水功能的最主要的技术特征在于:在贮水箱中的供水管道上有一个供水电磁阀充当常规的自来水开关;供水电磁阀的线圈与一个接触器的触点开关串联,而接触器的线圈又与一个水量控制开关串联在一起,水量控制开关依靠多个固定触点和一个活动触点,能与一组并联的水位开关进行单一的选择性的串联,尔后,水位开关又与电源进行串联;形成一个由接触器线圈,水量控制开关,水位开关,电源组成的闭合的供水供热自控电路,而接触器的触点开关,则控制着供水电路中供水电磁阀的线圈;如果主人按需要将水量控制开关调移接通串联了某一个水位开关,在贮水箱中的水逐渐增加上升达到这个水位开关所控制的水位时,水位开关将自动地闭合接通供水供热自控电路;这时,供水供热自控电路中将有电流通过;这时,接触器的线圈将产生电磁作用使接触器的触点开关“断开”供水电路,使供水电磁阀因线圈停电不再产生电磁作用而关闭阀门,从而停止了往贮水箱中加水。

为了能够使电热水器在安装时可以最大限度地节约卫生间的有效使用面积,本申请人将目前通用的“单体式”电热水器改进为所谓的分体式电热水器,这种具有所谓分体式结构的电热水器其主要技术特征在于;将原来应该安置在电热水器贮水箱上的各种指示装置、提示装置、控制装置,例如指示灯、蜂鸣器、电开关、温度控制钮等其电路仍按原来的原理进行设计,但是在具体的分体设计时,则通过延长导线的方法,把它们从贮水箱上移开,而设计安装在一个独立的体积很小的控制盒中;除了各种指示装置,提示装置,控制装置外,其它的装置则还应尽可能地安装在电热水器的贮水箱上;通过这样一种改进,电热水器的电路没有改变,工作性能也没有改变,但它分出了一个用若干根导线与贮水箱联系着的控制盒,人们使用电热水器只须通过控制盒来进行操纵;这样,分体式电热水器的贮水箱要求安装在底部距地面高度至少大于2.20米以上的空间中;贮水箱占据的这样一个空间,是人们日常生活中无法使用的无效空间,而控制盒尽管安装高度低,但它体积微小,不会占用卫生间多少有效的使用面积,由于分体式电热水器能够节省卫生间的有效使用面积,因此它在狭窄的卫生间不仅安装位置容易选择,而且能够减轻卫生间的拥挤程度。

本申请人在研制控温控水型分体式电热水器时,除了考虑“控温”、“控水”、“分体”三大因素外,还考虑了将贮水方式改为“暂时贮水”方式,即电热水器在不用时,它的贮水箱中将没有水;这种贮水方式的改变,使原来的内胆锈蚀,浪费热水,水质变坏,水箱冻裂等问题迎刃而解。此外,本申请人还考虑了“操纵方便”的因素;为此,本申请人要求控温控水型分体式电热水器在主人一旦需要使用热水时,只须用温度控制钮设定好适宜温度,用水量控制钮设定好适宜水量,尔后在“闭合”电路总开关后,它就能够自动地进行和完成5个工作程序;在主人“断开”电路总开关使用热水时,它还将自动地进入第6个工作程序;这6个工作程序如下:1、在主人闭合了电热水器的总开关后,供水管道中作为自来水开关的供水电磁阀能自动地打开阀门,开始为贮水箱加水。

2、在贮水箱中的水量增加至主人设定的适宜水量后,供水电磁阀将自动地关闭阀门,不再往贮水箱中加水。

3、在供水电磁阀停止往贮水箱中加水的同时,电热元件将自动地开始发热,产生热量加热冷水。

4、在贮水箱中的水温升高至主人设定的适宜温度后,供热电路将自动地被“切断”,使电热元件停止发热。

5、在贮水箱中的适温热水因缓慢散热温度有微弱降低时,供热电路又将自动地被“闭合”接通,使电热元件又产生热量,使水温始终被调节保持着主人设定的适宜温度。

6、在主人“断开”了电热水器的总开关后,控制盒上将有一组水位指示灯能自动地发亮,这些水位指示灯每盏灯代表着一个水位,主人在使用热水时,能通过这些水位指示灯知道贮水箱中还有多少热水。

根据本申请人的研究,发现在为控温控水型分体式电热水器设计了一种所谓的“水位开关”以后,将能很容易地使电路自动地实现第1项、第2项、第3项以及第6项工作程序。水位开关是供水供热自控电路中最关键的自动控制部件,所谓的水位开关其技术特征在于:在贮水箱中的某一个水位上的水位开关,当水还未上升达到这个水位时,水位开关处于“断开”状态,当水逐渐上升达到了这个水位时,水位开关将立即自动地“闭合”接通在这一处的电路;水位开关依据不同的设计原理,可以进行多种多样的设计,在此本申请人只介绍两种最简单的水位开关。依据浮体在水中具有上浮而浮于水面上的自然规律,可以设计如图1所示的“金属浮球式水位开关”,金属浮球式水位开关主要由一个空心金属浮球,一个浮球室及两块导电金属片组成;金属浮球被安置在浮球室中,由塑料制成的浮球室其下部或底部有一个或数个供水进出的小洞,顶部则用镙钉遮盖固定着两块导电金属片,两块导电金属片分别连接着导线,它们之间相隔较近但不接触,且在浮球室的中部稍作向上的凸起,在浮球室中没有水时,金属浮球因重力而位于浮球室底部,当贮水箱中水量逐渐增加,水位上升至浮球室时,浮球室中有水流入,金属浮球因浮力而浮于水面,随着水位的继续上升,金属浮球最终将与浮球室顶部的两块导电金属片相接触,这时两块导电金属片之间有金属浮球替它们传递电流,即金属浮球式水位开关闭合接通了这一处的电路;依据浮体在水中具有上浮力而浮于水面的自然现象,还可以设计如图2所示的“固定浮体式水位开关”;固定浮体式水位开关主要由一个触点开关外加一个安装固定在弹性触片上的浮体所组成;在贮水箱中的水未上升达到水位开关所处的水位时,水位开关处于“断开”状态,在贮水箱中的水增加达到了水位开关所处的位置后,浮体将产生浮力将弹性触片向上顶起,使触点开关的两个触点相接触,这时,水位开关接通了它两端的导线,即固定浮体式水位开关闭合接通了这一处电路。

水位开关是供水供热自控电路中最关键的自动控制部件,一个水位开关可以控制一个水位,在电热水器贮水箱中不同的水位分别安置若干个水位开关,那么供水供热自控电路就能对这些不同的水位进行着自动的控制,所谓的供水供热自控电路其技术特征在于;一个接触器的线圈一端串联着电源,另一端连接着一个水量控制开关的活动触点,在水量控制开关与电源之间,并联地连接着若干个位于不同水位的水位开关,这些水位开关分别对应地连接在水量控制开关的若干个固定触点上,它的活动触点在调移时,每次只能与一个固定触点相接触,即水量控制开关每次只能闭合接通一个水位开关,从而形成一个闭合的电路;在这个所谓的供水供热自控电路中,水量控制开关是主人向电热水器发出需要水量指令的部件;主人需要多少水量,可以将水量控制开关调移接通控制着这个水量的水位开关,这时,只有这个水位开关将进入工作状态并按照主人的指令监视着贮水箱中的水量,因为其它的水位开关不管自己是否“闭合”,它在水量控制开关这里电路是“断开”的;当水量一达到主人需要的水量时,这个已经进入了工作状态的水位开关将自动地闭合接通整个供水供热自控电路,这时,电源将提供动力,有电流通过接触器的线圈;这时接触器将执行主人的指令,即“断开”供水电路,同时它还将“闭合”供热电路。

供水供热自控电路控制供水电路,供热电路的原理电路如图3所示;在供水供热自控电路中,电源可以是交流电电源,也可以是直流电电源;但考虑到尽可能地提高主人的使用安全系数以及安装水位指示灯的需要,在图3中使用了一个由变压器和桥式整流电路组成的直流电电源;由于接触器线圈的自感作用具有滤波效应,故直流电电源的电路中没有专门的滤波元件。在图3所示的电路中,使用了6个金属浮球式水位开关,水量控制开关具有6个固定触点,故图3所示的电路使电热水器具有选择6种不同水量的“控水”功能。在实际的电路中,可以使用10个甚至20个以至更多的水位开关,从而使电热水器具有选择10种甚至20种以至更多的不同水量的控水功能。

供水供热自控电路控制供水电路,供热电路的技术特征在于;当主人用水量控制开关接通了一个水位开关即设定了一个自己需要的适宜水量以后,他再闭合电路总开关;这时,供水电磁阀的线圈中有电流通过,它产生的电磁作用吸开了供水电磁阀的阀门,使电热水器进入了第1个工作程序即自来水经过供水电磁阀流入贮水箱。在贮水箱中的水量逐渐增加水位上升达到主人设定的用水量的水位时,位于这个水位的水位开关将自动地闭合接通整个供水供热自控电路。这时,交流电从电源出发经电路总开关流经变压器的初级线圈,被变压、整流、滤波而转变为直流电并在供水供热自控电路中流动;这时,接触器的线圈产生电磁作用,使接触器触点开关的活动触点从连接供水电路的触点转移到连接供热电路的触点上;这时,供水电路“断开”了,供水电磁阀因而关闭阀门停止了往贮水箱中加水;这时,供热电路“闭合”了,电热元件开始发热加热冷水。即电热水器在这时自动地完成了第2个工作程序,自动地进入了第3个工作程序。

通电发热的电热元件不断地放出热量使贮水箱中的水温不断地升高,当它达到了主人设定的适宜温度后,电热水器有必要通过某种方法使电热元件停止发热,而当水温因冷却而有微弱下降后,电热水器也有必要通过某种方法使电热元件重新发热。在工业上,人们目前已经广泛地使用温度指示调节仪来完成对水温的调节工作;本申请人认为,利用这项已有的自动控制技术,选用某种适宜型号的温度指示调节仪安装在电热水器中,电热水器实现第4项,第5项工作程序将变得非常容易。

常见的各种温度指示调节仪一般地都由三个系统组成:①感温系统:主要由感温元件和传感导线组成。感温元件的特点是随着温度的变化,其电阻值也在变化,在一定的电压条件下,通过感温元件的电流也在不断地变化。感温元件分热电偶、热电阻、热敏电阻三大类,它们一般都做成探头状或探针状,置于所测的水体之中。为控温控水型分体式电热水器选择感温元件,应考虑选择在0~100℃范围内性能最好、价格又较低的感温元件,例如选用Cu100的电阻。传感导线连接着感温元件和温度指示调节仪,负责将随温度变化而变化的微弱电流输送给温度指示调节仪。

②温度指示系统:主要由一个放大电路和一个电流强度已经换算为温度的电流表组成,放大电路把传感导线输送来的微弱电流放大后,再经过电流表,即可以通过电流表指针所指示的刻度知道所测水体的水温。

③温度调节系统:主要由温度设定机构和一个“高额振荡——功率放大电路”及一个外接大功率继电器组成。在温度调节系统通过调温钮获得了一个主人设定的温度值以后,它将不断地自动地将这个设定温度值与传感导线输送来的水温电信号进行比较,在温度达到或降低至主人设定的温度值以后,它将向大功率继电器输出供热电路应该“断开”或“闭合”的指令,从而有效地控制着整个供热电路。

在控温控水型分体式电热水器中以温度指示调节仪为核心组成的温度调节电路如图4所示,其特征在于:温度指示调节仪上的两根电源导线分别接在单相交流电的相线和中性线上以获得工作动力;两根传感导线连接着感温元件以传递感温元件获得的水温电信号,两根信号输出导线串联着一个大功率继电器线圈;大功率继电器的触点开关则串联着供热电路上的电热元件,在主人通过温度控制钮设定了一个适宜的热水水温后,温度指示调节仪将不断地自动地将传感导线传递过来的水温电信号与这个设定水温进行比较,在贮水箱中的水温低于设定水温时,大功率继电器触点开关处于“闭合”状态,电流在此处可以通过,电热元件处于发热供热的工作状态;在贮水箱中的水温达到主人设定的适宜水温后,温度指示调节仪的信号输出导线中有电信号输出,即有电流通过大功率继电器的线圈;在电磁的作用下,大功率继电器的触点开关“断开”了供热电路,电热元件因此停止发热;贮水箱中的水温从此时起不再升高,而转为缓慢散热降温的状态;在水温有微弱降低时,温度指示调节仪将停止向信号输出导线输出电信号,大功率继电器线圈中因没有电流通过而没有了电磁作用,触点开关又自动地回复至原来的“闭合”状态;这时,电热元件又开始发热,将水温恢复至主人设定的适宜水温;如此反复,贮水箱中的水温将被一直调节维持着主人设定的适宜水温。由此可知,当水温达到适宜温度后,如果主人不能及时地使用热水,电热水器第4个工作程序和第5个工作程序将交替进行着,以维持着设定的水温。

本申请人认为:舍去温度指示调节仪的温度指示系统,可以为控温控水型分体式电热水器设计一种专用的温度调节器;用温度调节器替代温度指示调节仪能大幅度地降低生产成本;但使用功能并没有明显减弱。当然温度调节器如何设计,不在本文讨论的范畴之中。

在主人断开了电热水器的电路总开关后使用热水的过程中,设法让主人随时了解贮水箱中大约还有多少热水是很有必要的,为此,本申请人专门设计了一个水位指示灯系统以满足主人在这个方面的需要。

这种断开了电路总开关后仍然能够自动地发亮的水位指示灯系统的基本电路如图5所示,其技术特征在于:在直流电电源上并联一个电池蓄电池的负极连接在直流电电源的负极上;蓄电池的正极则接在供水供热自控电路中接触器的另外一个与交流电电源,供水电路、供热电路无关的触点开关上,在触点开关的另一端的两个触点上,一个触点用一根导线连接着直流电源的正极;一个触点则连接着一组并联的水位指示灯,这些水位指示灯各自分别对应地连接在水量控制开关的各个固定触点或附近的导线上;在供水供热自控电路中有电流通过时,触点开关闭合接通了蓄电池的“蓄电”电路,使蓄电池进入“蓄电”的工作准备状态,在“断开”了电路总开关后,由变压器和桥式整流电路组成的直流电电源也随之消失了。这时,供水供热自控电路中也将没有电流通过,接触器的活动触点也因接触器线圈丧失了电磁力而回归原位,与连接着水位指示灯的固定触点相接触,接通闭合了水位指示灯的电路;这时,蓄电池进入了“放电”的工作状态,这时,蓄电池,水位指示灯,水位开关将组成若干个并联的电流回路,各个水位的水位指示灯亮与不亮,取决于水位开关是否接通了电路。某一盏水位指示灯亮了,反映出贮水箱中的水至少还有这盏水位指示灯所代表水位。如图5所示,贮水箱最上面的两个高水位的金属浮球式水位开关,因水位未到达而不能浮起接通电路,所以有两盏与之相对应水位高的水位指示灯不能发亮,而其它的水位指示灯因水位超过了它们所代表的水位,它们的水位开关接通了电路,因之都能发亮。

作为一种分体式的电热水器,其贮水箱与控制盒之间是用若干根延长了的导线连接着的,在具体的分体设计时,哪根导线需要延长,哪根导线不需要延长,可以根据这根导线的连接特征来进行判断;需要延长的导线其特征在于:一根导线两端连接着的部件如果是分别安装在贮水箱和控制盒中,则这根导线一定是分体设计时需要延长的导线;例如,在控温控水型分体式电热水器中的水位开关与水量控制开关,感温元件与温度指示调节仪,电热元件与电路总开关,它们之间的导线一定是需要延长的导线。

综合前面所讨论的供水供热自控电路、供水电路、供热电路、温度调节电路、水位指示灯电路;我们可以归纳画出如图6所示的控温控水型分体式电热水器的原理电路图。

在这张原理电路图中,水位开关使用了金属浮球式水位开关,温度控制设备使用了温度指示调节仪,但在实际的设计中,水位开关还可以使用其它类型的,温度控制设备也可以选用其它类型的或专用的温度调节器,此外,诸如接触器、大功率继电器、供水电磁阀、感温元件、电热元件、变压器、二极管、蓄电池等,在具体的设计中其型号也还必须根据各项设计参数进行仔细地选择;有些部件,有可能还需要进行专门的设计。在具体的设计中,根据某些参数以及某些需要修改本电路原理图也是必要的。

根据图6所述的电路原理图,控温控水型分体式电热水器为主人产生温度适宜、水量适宜的热水,有着6个自动进行的工作程序,在此先对照电路原理图将这6个工作程序作一个简单的阐述:1、在主人用温度控制钮设定好适宜温度,用水量控制钮设定好适宜水量,闭合电路总开关以后:a.电路中开始有电流通过,指示电路有电的有电指示灯亮b.温度指示调节仪开始通过感温元件、传感导线监测贮水箱中的温度,温度表开始指示贮水箱中的温度。

c.供水电磁阀的线圈中开始有电流通过,供水电磁阀的阀门打开,自来水经供水电磁阀进入贮水箱。

d.水位指示灯从最低水位起依次发亮、表示贮水箱中的水量不断增加。

2、在贮水箱中的水量达到设定的适宜水量后:a.位于设定水位的水位开关自动地闭合,变压器和桥式整流电路开始工作成为直流电电源,供水供热自控电路中开始有电流通过,这时接触器的触点开关切断了供水电路,使供水电磁阀关闭阀门,停止向贮水箱中供水。

3、在供水电磁阀关闭了阀门停止向贮水箱供水的同时:a.接触器触点开关接通闭合了供热电路,使电热元件开始发热加热冷水。

b.接触器触点开关“断开”了水位指示灯的电路,水位指示灯全部熄灭。

c.接触器触点开关接通闭合了蓄电池的“蓄电”电路、蓄电池进入“蓄电”的工作准备状态。

4、在贮水箱中的水温升高达到了主人设定的适宜温度后:a.温度表指示水温达到了设定温度。

b.温度指示调节仪的调节系统,通过信号输出导线向大功率继电器输出供热电路“断开”的信号,大功率继电器的触点开关“断开”了供热电路,电热元件因停电而停止发热。

c.蜂鸣器因大功率继电器触点开关接通电路而发出声音或音乐,提示主人尽快使用贮水箱中的热水。

d.水位指示灯发亮,指示贮水箱中水量的多少。

5、在主人未能及时使用热水,热水因缓慢降温而温度有微弱下降后:a.温度指示调节仪的温度调节系统停止向大功率继电器输出电信号,大功率继电器触点开关恢复至原来位置,供热电路重新闭合接通,电热元件重新发热将水温升高至原来的适宜温度。

b.水位指示灯全部熄灭。

6、当主人关闭了电路总开关,而使用热水时:a.水位指示灯亮,指示着贮水箱中水量的多少;随着贮水箱中的热水越来越少,水位指示灯由高而低依次熄灭。

由上面6个工作程序可知,控温控水型分体式电热水器是一种自动化程度很高的电热水器,主人在使用时,只有设定水温、水量,“闭合”、“断开”电路总开关4个动作。

按照“分体”的设计方案,本申请人在图6中除了将必须安置在贮水箱上的电热元件,感温元件,水位开关安置在贮水箱上外,还将大功率继电器、接触器、供水电磁阀、蓄电池、变压器、二极管也安置在贮水箱上;这样安置的原因是贮水箱的安装空间高,体积稍大一些也无关紧要,而控制盒,除了必须安置的水量控制开关,温度指示调节仪、电路总开关、蜂鸣器、有电指示灯、水位指示灯外,其它的则一概不安置在控制盒中,这样安置控制盒的体积小,不会使卫生间显得拥挤。按照这种安置方法,贮水箱与控制盒之间的需要延长的连接导线有:水位开关与水量控制开关之间的若干根并联的导线,接触器与水量控制开关之间的一根导线,大功率继电器与蜂鸣器之间的一根导线,感温元件与温度指示调节仪之间的两根传感导线,大功率继电器与温度指示调节仪之间的两根信号输出导线,电热元件与电路总开关之间的交流电相线和中性线。

综前所述,本发明是关于电热水器,特别是关于一种控温控水型分体式电热水器的发明,本发明所述的控温控水型分体式电热水器以产生和暂时贮存温度适宜的热水以供应人们方便地淋浴、洗澡为主要用途,兼以为人们提供其它用途的热水,所谓的控温控水型分体式电热水器,是指它与目前通用的贮水式电热水器相比较,它同时具有“控温”、“控水”和“分体”三项较大的创造性的技术进步,其最主要的技术特征在于:新型的电热水器依靠先进的自动控制技术能够按照主人的需要对热水的温度进行自动地控制,能够按照主人的需要对热水的水量进行自动地控制;即主人需要多少温度的热水,它就能自动地产生多少温度的热水,主人需要多少水量的热水,它就能自动地产生多少水量的热水;此外,新型的电热水器还具有一种独特的分体式结构,即整个电热水器分为贮水箱和控制盒两大部份,体积较大的贮水箱要求安装在底部距地面高度大于2.20米以上的空间中,主人使用电热水器只须通过一个体积很小的控制盒来操纵;因此,分体式电热水器不仅在狭窄的卫生间安装位置容易选择,而且能够节省卫生间的有效使用面积,减轻卫生间的拥挤程度。

本申请人认为,根据前面的技术讨论,一位专业的技术员已经能够较容易地对控温控水型分体式电热水器进行具体的设计了,但在具体的设计中,还应该注意或考虑以下问题:1、贮水箱和控制盒的外形设计即要从美学上考虑美观大方,又要尽量使工业生产较为简便。

2、电热元件最好选择封闭式的电热管,功率一般在1500瓦上下,不宜太大。

3、接触器、大功率继电器、变压器、二极管在贮水箱中应该有一个能防止水及水蒸汽进入的封闭性的空间,以避免这些部件锈蚀。

4、供水电磁阀应该单独安置在一个空间中,空间下部要有漏水孔,一旦供水电磁阀漏水,能够及时发现。

5、感温元件应在0~100℃的温度区间中选择性能最好的,例如选择探针状的Cu100铜电阻。

6、安置感温元件,应选择安置在最能代表平均温度的区域,以保证测温的精度

7、贮水箱的最大贮水量应该在100立升上下,贮水箱安装位置高、体积大一些无关紧要。

8、水量控制开关选择的最小用水量,以水能够淹没电热元件为准,因此,电热元件要求安装在贮水箱的底部。水量控制开关应该尽可能地多搞几个档,以方便主人按需要选择适宜的用水量。

9、为降低生产成本,可以考虑不要内胆和隔热层,只须将塑料外壳做厚一些,也能有保温作用。

10、贮水箱中的水位开关,导线、导线接头、供水电磁阀等,应考虑防锈蚀的设计及用防锈的材料来制造,控制盒安置高度低,应考虑防水淋和防潮湿的设计。

11、因贮水箱的安置高度大,热水开关应考虑设计在热水喷淋头上或附近。

12、控制盒的安装,应考虑用膨胀螺丝将其牢牢地固定在墙壁上,贮水箱的挂钩也应用膨胀螺丝固定,不能用钉子,否则用久了钉子会松动。

13、贮水箱与控制盒之间的导线连接,最好设计为插头式的连接,例如将传感导线,信号输出导线、交流电的相线、中性线等设计出不同规格的插头和插座,在装配及维修时,只须将插头对号入座插入相同规格的插座中,就能完成贮水箱与控制盒之间的电路连接工作。

14、贮水箱与控制盒之间的传感导线,应考虑用金属软管包裹起来以防止电磁干扰,尔后,为防止导线零乱外露,应考虑将其全部置于一根软管中,这样处理,能收到美观大方的外观效果。

为了便于大家更好地看懂说明书附图,并借助说明书附图来进一步弄懂本申请人阐述的发明构思,本申请人将附图的图名,附图注记记录如下:图1金属浮球式水位开关剖面图1.金属浮球2.浮球室3.导电金属片

4.塑料5.小洞6.镙钉7.导线图2固定浮体式水位开关剖面图1.触点开关2.弹性触片3.浮体4.触点5.导线图3供水供热自控电路和供水电路、供热电路的原理示意图1.变压器2.二极管3.接触器4.接触器线圈5.金属浮球式水位开关6.电路总开关7.水量控制开关8.水量控制开关活动触点9.水量控制开关固定触点10.供水电磁阀11.交流电电源12.电热元件13.变压器初级线圈14.接触器触点开关15.接触器触点开关活动触点16.供热电路触点17.供水电路触点18.供水电磁阀阀门19.供水电磁阀线圈图4温度调节电路示意图1.温度指示调节仪2.交流电相线3.交流电中性线4.传感导线5.感温元件6.信号输出导线7.大功率继电器

8.大功率继电器线圈9.大功率继电器触点开关10.电热元件11.温度控制钮12.电源导线图5水位指示灯电路示意图1.直流电源2.蓄电池3.蓄电池负极4.直流电源负极5.蓄电池正极6.接触器7.接触器触点开关8.连接着直流电电源正极的触点9.连接着水位指示灯的触点10.水量控制开关11.电路总开关12.变压器13.桥式整流电路14.接触器线圈15.水位指示灯16.金属浮球式水位开关17.不亮的水位指示灯18.发亮的水位指示灯19.水量控制开关固定触点图6控温控水型分体式电热水器原理电路图1.金属浮球式水位开关2.温度指示调节仪3.接触器4.大功率继电器5.供水电磁阀6.感温元件7.电热元件8.变压器9.二极管10.蓄电池11.温度控制钮12.温度表

13.电路总开关14.电路有电指示灯15.传感导线16.水量控制钮(水量控制开关)17.供水电磁阀线圈18.水位指示灯19.桥式整流电路(直流电源)20.接触器触点开关21.大功率继电器触点开关22.蜂鸣器23.信号输出导线24.交流电中性线25.交流电相线A、安置在贮水箱上的部件及电路B、安置在控制盒中的部件及电路C、连接着贮水箱和控制盒的若干根导线

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