一种具有智能节水控制功能的即热水龙头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有智能节水控制功能的即热水龙头，属于厨卫设备【技术领域】，它能有效地解决使用电热水器空放冷水而造成的水资源浪费问题。本发明外壳出水口旁设有水流控制阀，内腔体中设有双螺旋电热管，双螺旋电热管的间隙中设有螺旋鳍片，热水器内胆机体横截面呈工字形结构，进水管径向贯通内胆机体，其上部开口处设有陶瓷阀，下部开口与进水口连通，进水管的一端与陶瓷阀并接，另一端与外腔体连接，进水管的一端与陶瓷阀并接，另一端与设有压力开关的水压监测仓相连通；机体的左侧设有内腔和外腔的双层结构，内腔设有双螺旋电热管，双螺旋电热管的间隙中设有螺旋鳍片。水龙头向环境耗散的热量少，水资源浪费少。主要用于厨卫供水。
【专利说明】一种具有智能节水控制功能的即热水龙头
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于厨卫设备【技术领域】，特别涉及一种即热式电加热水龙头。
【背景技术】
[0002]随着家居生活品质的提高，储水式热水器这样的家电成为厨卫电器中的重要一员。但是储水式热水器存在预热时间长、未使用的大量热水最终会因为热量耗散而冷却、连接管路长造成热量浪费等问题。目前，已经出现即热式电热水龙头这样的解决方案，但是依然存在较明显缺陷:前几秒的出水没有达到需求的使用温度，造成水资源和电能的浪费；水在腔体内与热管接触时间短，导致加热效率较低，当水流稍大时出水温度下降明显；工作过程中，腔体向环境中散热量较大。中国专利申请号201420278900.8公开了一种节能高效即热水龙头，它采用了双螺旋形电热管以及与之相配的螺旋形隔板，但，这种设计在出水初期总会有一段时间的冷水空放，造成一定的浪费。总的来说现有的储水式热水器以及即热式电热水龙头对水资源和能源的浪费较多，使用效果不佳。因此，有必要发明一种更加节能高效的即热式供热水装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种具有智能节水控制功能的即热水龙头，它能有效地解决电加热热水器前期空放冷水而造成的水资源浪费问题。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:具有智能节水控制功能的即热水龙头，包括外壳、进水口、出水口、水流控制阀、温控开关，所述外壳上方和下方分别设有出水口和进水口，出水口旁设有水流控制阀，内腔体中设有双螺旋电热管，双螺旋电热管的间隙中设有螺旋鳍片，热水器内胆机体横截面呈工字形结构，进水管径向贯通内胆机体，其上部开口处设有陶瓷阀，下部开口与进水口连通，进水管的一端与陶瓷阀并接，另一端与外腔体连接，进水管的一端与陶瓷阀并接，另一端与设有压力开关的水压监测仓相连通；机体的左侧设有内腔和外腔的双层结构，内腔设有双螺旋电热管，双螺旋电热管的间隙中设有螺旋鳍片，内腔体盖通过螺纹联接与内腔体侧壁固定；外腔体盖通过螺纹联接与外腔体侧壁固定，出水口通过螺纹连接与内腔体侧壁固定并与内腔体相连，出水口与内腔体连接处设有温度探测器，出水口的管路中设有控制管路通断的电磁阀；位于机体右侧空腔内的双螺旋电热管的输入端通过导线引出机体外，压力开关接在电路干路中，双螺旋电热管所在支路、电磁阀所在支路、温控及显示电路所在支路相互并联后与压力开关连接；温度探测器和温控开关均与温控及显示电路相连，场效应管串联在电磁阀所在支路中。
[0005]所述与水流控制阀固结的陶瓷阀芯的相邻象限分别设有三通和两通。
[0006]所述的电磁阀为常开电磁阀。
[0007]所述的外腔侧壁与外壳之间填充隔热材料。
[0008]本发明的管路控制包括:与流控制阀固定的陶瓷阀芯，水流控制阀与陶瓷阀内芯固结在一起运动，陶瓷阀外芯与机体固定；所述的陶瓷阀外芯上设有相互隔开的三孔管接口，分别与个三个进水管连通；出水口处设有控制出水管通断的电磁阀；
[0009]本发明的电路控制包括:为整个电路供电的电源是220V交流电，压力开关作为所有电路的总开关接在电路干路中，其后有二条支路，分别是:加热电路、电磁阀供电电路、温控及显示电路，它们并联后接入电路干路中的压力开关后面。
[0010]所述的加热电路中接有双螺旋电热管。
[0011]所述的电磁阀供电电路，由阻容降压及整流滤波电路将220V交流电转换为12V直流电，为电磁阀供电，同时通过一个场效应管控制电路通断。
[0012]所述的温度控制及显示电路，先由阻容降压及整流滤波电路将220V交流电转换为5V直流电，为A/D转换模块和比较器模块供电。然后由温度探测器(23)测得水温转换为高低电压，为A/D转换模块和比较器模块提供输入信号，A/D转换模块将输入信号转换为数字信号后输出到液晶屏，使温度显示在液晶屏上；比较器模块将温度探测器的输入信号和由温控开关提供的信号对比，转换成高低电平输出给场效应管，控制电磁阀供电电路的通断。
[0013]本发明的工作过程和原理是:
[0014]当用户将开关旋向热水档位时，陶瓷阀芯处于三通位置，冷水通过三通进入陶瓷阀芯，并流入其它两根进水管；一根进水管的水流入水压监测仓，使压力开关闭合，加热及温度控制系统开始工作；同时另一进水管的冷水流入外腔体，通过内腔体盖上的多个通孔流入内腔体，然后顺着双螺旋热管间隙的螺旋鳍片螺旋流动，并在流动过程中被双螺旋热管加热。出水口与内腔体连接处的水温由温度传感器检测，当水温未达到温度控制电路所设定的温度时，电磁阀闭合，出水口断开，水不流出；当水温达到温度控制电路所设定的温度后，电磁阀断开，热水通过出水口流出。
[0015]当用户将开关旋向冷水档位时，陶瓷阀芯处于两通位置，冷水通过进水管从两通进入陶瓷阀芯，通过陶瓷阀芯后只顺进水管流入内腔，通往压力开关的进水管中没有水压，水压监测仓中的压力开关断开，加热及温度控制系统不工作，常开电磁阀断开，冷水依次经过外腔体和内腔体后直接从出水口流出。
[0016]与现有的技术相比，本发明的有益效果是:
[0017]一、本发明的加热系统为双层内腔体结构，冷水从外腔体流过时充分的吸收和利用了内腔体向外散发的热量，然后再进入内腔体被加热，整个加热过程中，热水终端向环境耗散的热量大大减小。
[0018]二、本发明的出水管口由电磁阀控制通断，只有当水温达到温度控制电路所设定的温度后，常开电磁阀断开，热水通过出水管流出，很好的解决了不被使用的冷水直接流出所造成浪费问题。
[0019]三、本发明的加热及温度控制系统受通过压力开关来自动实现水流控制，只有当水压监测仓中有一定水压时电路才会被接通，能有效防止了腔体中无水或者水压过小造成水流量不足时加热部件的干烧，安全更好，
[0020]四、电磁阀为常开电磁阀，这样在使用冷水档时可以完全不消耗能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明总体结构示意图
[0022]图2是本发明内部结构剖视图
[0023]图3是本发明出热水状态时的陶瓷阀连接通路示意图
[0024]图4是本发明关闭状态时的陶瓷阀连接通路示意图
[0025]图5是本发明出热水时阀芯的位置状态剖视图
[0026]图6是本发明出冷水时阀芯的位置状态剖视图
[0027]图7是本发明电路原理示意图
【具体实施方式】
[0028]下面通过附图对本发明作进一步描述:具有智能节水控制功能的即热水龙头，包括外壳3、进水口 17、出水口 1、水流控制阀2、温控开关5，所述外壳3上方和下方分别设有出水口 I和进水口 17，出水口 I旁设有水流控制阀2，内腔体16中设有双螺旋电热管18，双螺旋电热管18的间隙中设有螺旋鳍片19，热水器内胆机体横截面呈工字形结构，进水管14径向贯通内胆机体，其上部开口处设有陶瓷阀10，下部开口与进水口 17连通，进水管15的一端与陶瓷阀并接，另一端与外腔体6连接，进水管11的一端与陶瓷阀10并接，另一端与设有压力开关13的水压监测仓12相连通；机体的左侧设有内腔和外腔的双层结构，内腔体盖21通过螺纹联接与内腔体侧壁20固定；外腔体盖25通过螺纹联接与外腔体侧壁9固定，出水口 I通过螺纹连接与内腔体侧壁20固定并与内腔体16相连，出水口 I与内腔体16连接处设有温度探测器23，出水口 I的管路中设有控制管路通断的电磁阀7 ;位于机体右侧空腔内的双螺旋电热管18的输入端18A通过导线24引出机体外，压力开关13接在电路干路中，双螺旋电热管18所在支路、电磁阀7所在支路、温控及显示电路所在支路相互并联后与压力开关13连接；温度探测器23和温控开关5均与温控及显示电路相连，场效应管串联在电磁阀7所在支路中。
[0029]所述与水流控制阀2固结的陶瓷阀芯22的相邻象限分别设有三通22A和两通22B。
[0030]所述的电磁阀7为常开电磁阀。
[0031]所述的外腔体侧壁9与外壳3之间填充隔热材料。
[0032]本发明的管路控制包括:与水流控制阀2固定的陶瓷阀芯22，水流控制阀2与陶瓷阀芯22固结一起运动，陶瓷阀10与机体固定；所述的陶瓷阀10上设有相互隔开的三孔管接口，分别与个三个进水管连通。
[0033]本发明的电路控制包括:为整个电路供电的电源是220V交流电，压力开关13作为所有电路的总开关接在电路干路中，其后有二条支路，分别是:加热电路、电磁阀供电电路、温控及显示电路，它们并联后接入电路干路中的压力开关13后面。
[0034]所述的加热电路中接有双螺旋电热管18。
[0035]所述的电磁阀7供电电路，由阻容降压及整流滤波电路将220V交流电转换为12V直流电，为电磁阀7供电，同时通过一个场效应管控制电路通断。
[0036]所述的温度控制及显示电路，先由阻容降压及整流滤波电路将220V交流电转换为5V直流电，为A/D转换模块和比较器模块供电。然后由温度探测器23测得水温转换为高低电压，为A/D转换模块和比较器模块提供输入信号，A/D转换模块将输入信号转换为数字信号后输出到液晶屏4，使温度显示在液晶屏4上；比较器模块将温度探测器的输入信号和由温控开关5提供的信号对比，转换成高低电平输出给场效应管，控制电磁阀7供电电路的通断。
[0037]本实施例中，根据能量守恒定律进行了能效换算:
[0038]内腔体尺寸:D = 70mm，H = 90mm，δ = 3mm
[0039]内腔体容积:Fj；=~-XH = 346.4cm3
[0040]双螺旋电热管尺寸:截面直径D = 7mm,展开后总长L = 1364.8mm[0041 ]双螺旋电热管体积:L = X ￡ = 52,^cm2
S4
[0042]螺旋鳍片尺寸:D= 70mm, δ = 1.5mm,圈数 η = 5
[0043]螺旋鳍片体积:=X β X n = 28.fot#
[0044]温度探测器尺寸:D= 12.5mm，H = 31.5mm
[0045]温度探测器体积:=^ X Λ+ - 3,9+CW#
備*i4
[0046]内腔中水的体积:V水=Vs-Ve-Vft-V^=261cm3
[0047]电热管功率P = 3kw
P
[0048]加热不出水状态下每秒内腔中水温上升址=―Z11111111111111~111111111111111 = 2.74°C
[0049]在最大热水水流量Q = 40cm3/s下，稳定出水后所能提升的温度
[0050]
M= —-—=17.9°C
[0051]在中小水流量Q' = 20cm3/s下，稳定出水后所能提升的温度
[0052]
赢T1 =—-——35.8°C
續％
[0053]由以上理论计算可知，本发明对冷水加热迅速且效果良好，可以满足日常生活需求。
【权利要求】
1.一种具有智能节水控制功能的即热水龙头，包括外壳(3)、进水口(17)、出水口(I)、水流控制阀(2)、温控开关(5)，所述外壳(3)上方和下方分别设有出水口(I)和进水口(17)，出水口(I)旁设有水流控制阀(2)，内腔体(16)中设有双螺旋电热管(18)，双螺旋电热管(18)的间隙中设有螺旋鳍片(19)，其特征在于:热水器内胆机体横截面呈工字形结构，进水管(14)径向贯通内胆机体，其上部开口处设有陶瓷阀(10)，下部开口与进水口(17)连通，进水管(15)的一端与陶瓷阀(10)并接，另一端与外腔体(6)连接，进水管(11)的一端与陶瓷阀(10)并接，另一端与设有压力开关(13)的水压监测仓(12)相连通；机体的左侧设有内腔和外腔的双层结构，内腔体盖(21)通过螺纹联接与内腔体侧壁(20)固定；外腔体盖(25)通过螺纹联接与外腔体侧壁(9)固定，出水口(I)通过螺纹连接与内腔体侧壁(21)固定并与内腔体(16)相连通，出水口与内腔体连接处设有温度探测器(23)，出水口(I)的管路中设有控制管路通断的电磁阀(7);位于机体右侧空腔内的双螺旋电热管(18)的输入端(18A)通过导线(24)引出机体外，压力开关(13)接在电路干路中，双螺旋电热管(18)所在支路、电磁阀(7)所在支路、温控及显示电路所在支路相互并联后与压力开关(13)连接；温度探测器(23)和温控开关(5)均与温控及显示电路相连，场效应管串联在电磁阀(7)所在支路中。
2.根据权利要求1所述的一种具有智能节水控制功能的即热水龙头，其特征在于■?与水流控制阀(2)固结的陶瓷阀芯(22)的相邻象限分别设有三通(22A)和两通(22B)。
3.根据权利要求1所述的一种具有智能节水控制功能的即热水龙头，其特征在于:所述的电磁阀(7)为常开电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种具有智能节水控制功能的即热水龙头，其特征在于:所述的外腔侧壁(9)与外壳(3)之间填充隔热材料。
【文档编号】F16K49/00GK104154315SQ201410367702
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】张祖涛, 李静波, 应宏钟, 王立朋, 黄宇峰, 万益恒, 刘方伟, 胡珈恺, 华梓铮, 郭立昌 申请人:西南交通大学