一种智能温控燃气热水器节水装置的制作方法

本实用新型涉及人工智能温控设备技术领域，具体涉及一种智能温控燃气热水器节水装置。

背景技术：

燃气热水器，是指以燃气作为燃料，通过燃烧加热方式将热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水的目的的一种燃气用具。燃气热水器主要是由阀体总成、主燃烧器、小火燃烧器、热交换器、安全装置等组成。有的还包括烟道式热水器烟道、强排式热水器的强排装置。燃气热水器的基本工作原理是冷水进入热水器，流经水气联动阀体在流动水的一定压力差值作用下，推动水气联动阀门，并同时推动直流电源微动开关将电源接通并启动脉冲点火器。

随着科学技术的进步和时代的发展，燃气热水器本身的适用性和便利性进一步提升，使得燃气热水器走进千家万户，成为居家生活的必需品。燃气热水器的安装遵循安全原则，需要将燃气热水器远离浴室，这就使得燃气热水器的热水管道较长，而每次使用热水时，需将管道中存留的冷水放完，才会有热水流出，而燃气热水器用户每年因燃气热水器管道浪费的自来水高达数百万吨，虽然居民生活可以通过人工操作节约管道中的冷水，如用来浇花或者冲洗马桶，但过程繁琐，用户体验度差。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种智能温控燃气热水器节水装置，该智能温控燃气热水器节水装置能够解决燃气热水器开启时洗浴出冷水和不能即开即用热水以及水资源大量浪费的问题，安装本装置后不需要事先人为干预，完全智能控制出热水，体积小巧、安装方便，节能环保，能够起到节约用水的作用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能温控燃气热水器节水装置，包括热水器本体、冷水管路、热水管路、温控组件、供水管路、出水管路、循环管路、第一电磁换向阀，以及单向阀，所述热水管路的一端连接所述热水器本体的出水口，所述热水管路的另一端依次连接所述温控组件、第一电磁换向阀，所述第一电磁换向阀连接所述出水管路和所述循环管路的一端，所述循环管路的另一端连接所述供水管路和所述冷水管路的一端，所述供水管路外接水源，所述冷水管路的另一端连接所述热水器本体的进水口，所述单向阀连接在所述循环管路上；所述温控组件包括温度传感器和单片机控制面板，所述温度传感器、第一电磁换向阀分别与所述单片机控制面板电连接，所述温度传感器用于检测热水管路中的水流温度，所述单片机控制面板根据所述温度传感器的检测温度控制所述第一电磁换向阀的换向，当所述温度传感器的检测温度超过预设温度时，所述第一电磁换向阀导通热水管路与出水管路，当所述温度传感器的检测温度低于或等于所述预设温度时，所述第一电磁换向阀导通热水管路与循环管路。

作为上述方案的改进，还包括第二电磁换向阀，所述第二电磁换向阀与所述单片机控制面板电连接，所述单片机控制面板根据所述温度传感器的检测温度控制所述第二电磁换向阀的换向，当所述温度传感器的检测温度超过预设温度时，所述第二电磁换向阀导通供水管路与冷水管路，当所述温度传感器的检测温度低于或等于所述预设温度时，所述第二电磁换向阀导通循环管路与冷水管路。

作为上述方案的改进，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀均为二位三通电磁阀。

作为上述方案的改进，所述温度传感器和单片机控制面板之间设置有集成运放芯片、A/D转换器，所述温度传感器与所述集成运放芯片电连接，所述集成运放芯片与所述A/D转换器电连接，所述A/D转换器与所述单片机控制面板电连接。

作为上述方案的改进，所述温度传感器为AD590，所述单片机控制面板为89C51，所述集成运放芯片为OP07，所述A/D转换器为ADC0809。

作为上述方案的改进，所述循环管路上设置有水泵，所述水泵设置在所述第一电磁换向阀与所述单向阀之间，所述水泵与所述单片机控制面板电连接。

作为上述方案的改进，所述冷水管路的末端连接有水龙头或花洒。

作为上述方案的改进，所述温控组件还包括触摸式液晶显示屏，所述触摸式液晶显示屏用于数据参数显示和指令输入，所述触摸式液晶显示屏与所述单片机控制面板电连接。

作为上述方案的改进，所述热水管路靠近所述热水器本体的出水口一侧安装有水流传感器，该水流传感器通过水流信号激活所述温控组件。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型解决了燃气热水器开启时洗浴出冷水和不能即开即用热水以及水资源大量浪费的问题，安装本装置后不需要事先人为干预，完全智能控制出热水，体积小巧、安装方便，节能环保，能够起到节约用水的作用，实现了智能化、自动化，经济实用，不用调试，接上电源就能工作；一般水电工就能安装本装置，适合每一个家庭，完全实现了冷水回收、热水洗浴的智能控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型智能温控燃气热水器节水装置具体实施例的框架结构示意图；

图2是本实用新型的温控组件的具体实施例的电路结构示意图。

附图中：

1-热水器本体 2-冷水管路 3-热水管路

4-温控组件 5-供水管路 6-出水管路

7-循环管路 8-第一电磁换向阀 9-单向阀

10-温度传感器 11-单片机控制面板 12-集成运放芯片

13-A/D转换器 14-发光二极管 15-光敏三极管

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，一种智能温控燃气热水器节水装置，包括热水器本体1、冷水管路2、热水管路3、温控组件4、供水管路5、出水管路6、循环管路7、第一电磁换向阀8，以及单向阀9。

其中，热水管路3的一端连接热水器本体1的出水口，热水管路3的另一端依次连接温控组件4、第一电磁换向阀8，第一电磁换向阀8连接出水管路6和循环管路7的一端，循环管路7的另一端连接供水管路5和冷水管路2的一端，供水管路5外接水源，冷水管路2的另一端连接热水器本体1的进水口，单向阀9连接在循环管路7上。

其中，温控组件4包括温度传感器10和单片机控制面板11，温度传感器10、第一电磁换向阀8分别与单片机控制面板11电连接，温度传感器10用于检测热水管路3中的水流温度，单片机控制面板11根据温度传感器10的检测温度控制第一电磁换向阀8的换向，当温度传感器10的检测温度超过预设温度时，第一电磁换向阀8导通热水管路3与出水管路6，当温度传感器10的检测温度低于或等于预设温度时，第一电磁换向阀8导通热水管路3与循环管路7。

本实用新型的智能温控燃气热水器节水装置无需改变燃气热水器本身的系统结构，仅需增加循环管路7、温控组件4等节水机构，采用冷水循环的方法，将热水管路3中的冷水送回到燃气热水器中。

本实用新型解决了燃气热水器开启时洗浴出冷水和不能即开即用热水的问题，安装本装置后不需要事先人为干预，完全智能控制出热水，体积小巧、安装方便，节能环保，经济实用，不用调试，接上电源就能工作；一般水电工就能安装本装置，适合每一个家庭，完全实现了冷水回收、热水洗浴的智能控制。

为了更好的控制水的流向，优选的，还包括第二电磁换向阀，第二电磁换向阀与单片机控制面板11电连接，单片机控制面板11根据温度传感器10的检测温度控制第二电磁换向阀的换向，当温度传感器10的检测温度超过预设温度时，第二电磁换向阀导通供水管路5与冷水管路2，当温度传感器10的检测温度低于或等于预设温度时，第二电磁换向阀导通循环管路7与冷水管路2。

具体的，第一电磁换向阀8、第二电磁换向阀均为二位三通电磁阀，不同的是，第一电磁换向阀8采用一进二出的控制方式，第二电磁换向阀采用二进一出的控制方式。当温度传感器10的检测温度超过预设温度时，第一电磁换向阀8导通热水管路3与出水管路6，第二电磁换向阀导通供水管路5与冷水管路2，当温度传感器10的检测温度低于或等于预设温度时，第一电磁换向阀8导通热水管路3与循环管路7，第二电磁换向阀导通循环管路7与冷水管路2。

具体地，温度传感器10和单片机控制面板11之间设置有集成运放芯片12、A/D转换器13，温度传感器10与集成运放芯片12电连接，集成运放芯片12与A/D转换器13电连接，A/D转换器13与单片机控制面板11电连接。更为具体地，温度传感器10为AD590，单片机控制面板11为89C51，集成运放芯片12为OP07，A/D转换器13为ADC0809。其中，AD590是美国ANALOGDEVICES公司的单片集成两端感温电流源，其输出电流与绝对温度成比例。在4V至30V电源电压范围内，该器件可充当一个高阻抗、恒流调节器，调节系数为1μA/K。89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性(双电源供电)运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压(对于OP07A最大为25μV)，所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低(OP07A为±2nA)和开环增益高(对于OP07A为300V/mV)的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。

上述实施例中，温度组件电路中选取89C51系列单片机作为核心部件，因89C51内含4KB的EEpROM，不再需要单独外接扩展存储器，可简化系统整体结构。利用89C51串口输出，也简化外部电路，串行输出数据时，频率可达1MHz，满足系统的测控要求。温度传感器10选取AD590，该传感器具有较高的精度，另外不需辅助电源，电路结构简单易实现，采集结果线性度好，考虑其失调电压及精度，一般选取集成运放芯片12，而OP07温漂很小，一般不需调零，如要调零，可直接外接调零电位器，阻值一般选择200KΩ。日常生活中，燃气热水器的温度变化范围不会太大，最小温度分辨率为1℃，水温的变化范围为0～100℃，所以整个智能温控系统的温度采集点应为200个，8位AD转换器分辨率为1/256，选取8位逐次逼近式A/D转换器13ADC0809，满足燃气热水器温度转换精度的要求，逐次逼近式A/DC具有较高的转换速度、转换程序固定和精度高的特点。

单片机89C51的输出P3.1引脚为高电平时，经反相驱动器7406后变为低电平，使发光二极管14导通，从而光敏三极管15导通，使三极管T9031工作，继电器线圈通电，触点闭合，220V电压接通，即电磁阀换向阀得电，水流出出水管路6。

上述结构的节水装置，由温度传感器10、单片机控制面板11及辅助电子线路构成温控组件4。温度传感器10接触水，将水的温度值转化为电信号。单片机控制面板11根据所接收到的温度传感器10的信号发出指令，控制两位三通电磁阀处于得电还是失电状态；利用由电信号控制的两位三通电磁阀控制水流管道，当两位三通电磁阀得电时右边阀门打开，两位三通电磁阀阀失电，左边阀门打开，根据电流的情况，左右阀门不同，从而控制水流流入不同的管道。在实际使用过程中，达到温度的水只能流向出水管路6，未达到温度的水才能流回燃气热水器，需要选择一个单向阀9，用于控制冷水流向进水口，防止冷水倒流，流向出水管路6。利用水的重力实现单向的流向，优选采用直通式单向阀，依靠阀内弹簧的作用开启或者闭合阀口。整个节水装置只需要初始化一个温度值，在使用过程中自动识别水温是否达到设定值，自动选择是否回流，不需要改变热水器本身结构，简单易用。

优选的，循环管路7上设置有水泵，水泵设置在第一电磁换向阀8与单向阀9之间，水泵与单片机控制面板11电连接，水泵的设置实现水流的快速冷热交替，即实现冷水回流操作。具体地，冷水管路2的末端连接有水龙头或花洒或蓬头。

为了便于直观的观测热水管路3中的水流温度，温控组件4还包括触摸式液晶显示屏，触摸式液晶显示屏与单片机控制面板11电连接，触摸式液晶显示屏用于数据参数显示和指令输入，通过触摸式液晶显示屏可以进行参数的设置，如修改预设温度等，冬天时，宜调高预设温度，夏天时，宜调低预设温度。

优选的，热水管路3靠近热水器本体1的出水口一侧安装有水流传感器，该水流传感器通过水流信号激活温控组件4。当水流传感器没有感应到热水管路3内的水流信息时，温控组件4处于休眠状态；当水流传感器感应到热水管路3内瞬间的水流信息时，温控组件4被激活，从休眠状态进入到回流循环加热程序状态；当温度传感器10的检测温度超过预设温度时，温控组件4指令驱动模块打开电磁换向阀并关闭水泵，同时温控组件4从回流循环加热程序状态回到休眠状态。在休眠状态时，因为所有部件均处于待机状态，所有执行元件没有启动，所以整个装置几乎不耗电；在回流循环加热程序状态时，温控组件4被激活，所有元件均工作，执行元件电磁换向阀、水泵动作，但工作时间较短，耗电量也很小。

本实用新型利用温控组件4分离达到和未达到预设温度或设定温度的水，自动识别实现“冷”“热”水的流通管道，使留在热水器和淋浴喷头之间管道中的冷水能回收循环利用，能够起到节约用水的作用，解决了水资源大量浪费的问题，实现了智能化、自动化。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，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保护范围之内。