智能恒温阀转让专利
申请号 : CN200810061571.0
文献号 : CN101280852B
文献日 : 2010-07-21
发明人 : 茅忠群
申请人 : 宁波方太厨具有限公司
摘要 :
一种智能恒温阀，具有阀体和阀芯，阀体内腔依次分隔为热水腔混合水腔和冷水腔；阀体上设有热水进口、温水出口、冷水进口和冷水出口，温水出口装配有温水出口短接管，冷水进口装配有冷水进口短接管；混合水腔的两端设有阀口，阀芯以可沿混合水腔轴向往复移动的方式穿装在混合水腔中，且其两端的堵头分别与混合水腔两端的阀口相适配，以控制进入混合水腔的冷、热水比例；阀芯的一端通过电机轴与设于阀体外的直线型步进电机连接；温水出口短接管内安装有温水温度传感器；冷水进口短接管内安装有入水流量计和配套的入水流量传感器。具有通用性强、恒温控制效果好、结构合理且简单、混水效果好的特点，特别适合用于电热水器。
权利要求 :
1.一种智能恒温阀，具有阀体和阀芯，所述阀体内腔的两端分别为热水腔和冷水腔，中间为混合水腔，且混合水腔的两端分别与热水腔和冷水腔相通；阀体上对应于热水腔的位置设有热水进口，对应于混合水腔的位置设有温水出口，温水出口装配有温水出口短接管，对应于冷水腔的位置设有冷水进口和冷水出口，冷水进口装配有冷水进口短接管；所述混合水腔的两端设有阀口，所述阀芯以可沿混合水腔轴向往复移动的方式穿装在混合水腔中，且其两端的堵头分别与混合水腔两端的阀口相适配，以控制进入混合水腔的冷、热水比例；所述阀芯的一端通过电机轴与设于阀体外的直线型步进电机连接；所述温水出口短接管内安装有温水温度传感器；所述冷水进口短接管内安装有入水流量计和配套的入水流量传感器，其特征在于所述混合水腔内套装有一大致呈圆筒形的嵌件，嵌件的外周壁与所述阀体内壁之间设有密封结构以阻隔所述冷水腔和所述热水腔，嵌件两端的开口即为所述的阀口；该嵌件的一端限位于混合水腔的内肩，另一端由一支撑件紧抵，而该支撑件则由阀体端部堵头所定位。
2.根据权利要求1所述的智能恒温阀，其特征在于所述热水进口装配有热水进口短接管，该热水进口短接管内安装有热水温度传感器；所述冷水进口短接管内安装有冷水温度传感器。
3.根据权利要求2所述的智能恒温阀，其特征在于所述冷水出口装配有冷水出口短接管，该冷水出口短接管内安装有出水流量计和配套的出水流量传感器。
4.根据权利要求1或2或3所述的智能恒温阀，其特征在于所述阀芯两端的堵头上开有环形凹槽，环形凹槽内嵌有O形密封圈。
5.根据权利要求1或2或3所述的智能恒温阀，其特征在于所述温水出口短接管内安装有扰流块。
6.根据权利要求1所述的智能恒温阀，其特征在于所述嵌件两端的外周具有凸环，所述的密封结构包括凸环上设有的环形槽和嵌装在该环形槽内的密封圈；所述嵌件的侧壁上设有通孔，且所述的温水出口与该通孔呈错开布置，因此而将所述混合水腔分隔成内外相通的内混合水腔和外混合水腔，其中内混合水腔指的是所述嵌件内壁与所述阀芯之间的空腔，而外混合水腔指的是所述嵌件外周壁与所述阀体内壁之间的空腔。
说明书 :
技术领域
本发明涉及电热水器，特别是一种可自动调节冷、热水比例以维持出水温度恒定的智能恒温阀。
背景技术
现有的电热水器的出水温度调节一般是通过人工手动调节的。使用过程通常是：首先插上电使水箱中的水加热到一定温度，然后手动调节冷、热水出水流量来调节出水温度。随着水箱中水温的下降，需要经常重新手动调节冷、热水比例及出水流量以保持合适的水温。由于手动调节的不精确性，将导致水温难以迅速调节到期望的水温，既浪费时间又浪费水资源，还有被烫或受凉的风险，让人感觉使用不甚方便且不够舒适。为此，出现了多种改进的设计。这些改进基本分为两大类。一是采用机械式恒温阀，如中国专利CN200420014468.8公开的“可设定出水温度的恒温出水电热水器”及CN200420082840.9公开的“电热水器恒温衡压控制器”等，主要是通过以热敏元件作为温度传感器而实现对冷、热水阀开度的自动调节而实现恒温控制，但是，由于热水器内水温在使用过程中前后波动大的特点，致使其很难始终达到令人满意的恒温效果，特别在公共管网水压或水流量波动较大时更难以达到满意的恒温效果。二是试图通过采用电子控制技术而实现全自动恒温调节，如中国专利CN200720120008.7公开的“全自动恒温恒流电热水器”等，这一类目前主要的问题在于结构比较复杂，并且通常是整个控制系统及恒温调节的机械结构均以分散形式安装在热水器的壳体中，空间占据大，结构不甚合理，特别是无法用于已安装热水器供水系统的改造，更无法实现恒温控制系统在不同种类、规格电热水器中的通用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种通用性强且恒温控制效果好的智能恒温阀。
本发明所要解决的另一技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种通用性强、恒温控制效果好且结构合理、混水效果好的智能恒温阀。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该智能恒温阀，具有阀体和阀芯，其特征在于所述阀体内腔的两端分别为热水腔和冷水腔，中间为混合水腔，且混合水腔的两端分别与热水腔和冷水腔相通；阀体上对应于热水腔的位置设有热水进口，对应于混合水腔的位置设有温水出口，温水出口装配有温水出口短接管，对应于冷水腔的位置设有冷水进口和冷水出口，冷水进口装配有冷水进口短接管；所述混合水腔的两端设有阀口，所述阀芯以可沿混合水腔轴向往复移动的方式穿装在混合水腔中，且其两端的堵头分别与混合水腔两端的阀口相适配，以控制进入混合水腔的冷、热水比例；所述阀芯的一端通过电机轴与设于阀体外的直线型步进电机连接；所述温水出口短接管内安装有温水温度传感器，以便监测温水温度；所述冷水进口短接管内安装有入水流量计和配套的入水流量传感器。所述温水出口短接管内还可安装有扰流块，以使冷、热水混合更为均匀。本发明采用步进电机驱动阀芯，可非常便捷且迅速地对冷、热水比例进行调节，因而恒温控制效果好。在实际使用中，可将该智能恒温阀与负责接收、处理各传感器信号及控制步进电机动作的控制器等(如线路板、单片机及操作器等)集成在一个壳体中，既方便于热水器生产厂家直接将其作为热水器的一个组成部分予以采用，也便于已有热水器的消费者将其作为一个单件对已有热水器进行改装，因而通用性很强。冷水进口短接管内安装入水流量计和配套的入水流量传感器的目的在于给步进电机或者说给控制步进电机动作的控制器一个启闭信号，即有管内有水流过情况下步进电机才予开启，否则则关闭，以免步进电机始终处于工作状态。
作为改进的技术方案，所述热水进口装配有热水进口短接管，该热水进口短接管内安装有热水温度传感器；所述冷水进口短接管内安装有冷水温度传感器，以便更精确地根据冷、热水的温度及流量来调节阀芯位置，恒定温水出水温度，同时，也更便于将本发明恒温阀作为一个单件使用。在此基础上，还可以在所述冷水出口装配冷水出口短接管，并在该冷水出口短接管内安装出水流量计和配套的出水流量传感器，以作为进一步的改进。
所述阀芯两端的堵头上开有环形凹槽，环形凹槽内嵌有O形密封圈，该结构有助于阀芯的安装且保证阀芯对阀口开度的精确调节，且结构非常简单。
所述混合水腔内套装有一大致呈圆筒形的嵌件，嵌件的外周壁与所述阀体内壁之间设有密封结构以阻隔所述冷水腔和所述热水腔，嵌件两端的开口即为所述的阀口；该嵌件的一端限位于混合水腔的内肩，另一端由一支撑件紧抵，而该支撑件则由阀体端部堵头所定位。该结构具有结构简单，易于装配的特点。
所述嵌件两端的外周具有凸环，所述的密封结构包括凸环上设有的环形槽和嵌装在该环形槽内的密封圈；所述嵌件的侧壁上设有通孔，且所述的温水出口与该通孔呈错开布置，因此而将所述混合水腔分隔成内外相通的内混合水腔和外混合水腔，其中内混合水腔指的是所述嵌件内壁与所述阀芯之间的空腔，而外混合水腔指的是所述嵌件外周壁与所述阀体内壁之间的空腔。内、外混合水腔的设计及温水出口与通孔错开布置的设计，有助于冷、热水的充分混合，且实现这一功效的结构简单。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
由上可见，本发明智能恒温阀具有通用性强、恒温控制效果好、结构合理且简单、混水效果好的特点。
本发明所要解决的另一技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种通用性强、恒温控制效果好且结构合理、混水效果好的智能恒温阀。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该智能恒温阀，具有阀体和阀芯，其特征在于所述阀体内腔的两端分别为热水腔和冷水腔，中间为混合水腔，且混合水腔的两端分别与热水腔和冷水腔相通；阀体上对应于热水腔的位置设有热水进口，对应于混合水腔的位置设有温水出口，温水出口装配有温水出口短接管，对应于冷水腔的位置设有冷水进口和冷水出口，冷水进口装配有冷水进口短接管；所述混合水腔的两端设有阀口，所述阀芯以可沿混合水腔轴向往复移动的方式穿装在混合水腔中，且其两端的堵头分别与混合水腔两端的阀口相适配，以控制进入混合水腔的冷、热水比例；所述阀芯的一端通过电机轴与设于阀体外的直线型步进电机连接；所述温水出口短接管内安装有温水温度传感器，以便监测温水温度；所述冷水进口短接管内安装有入水流量计和配套的入水流量传感器。所述温水出口短接管内还可安装有扰流块，以使冷、热水混合更为均匀。本发明采用步进电机驱动阀芯，可非常便捷且迅速地对冷、热水比例进行调节，因而恒温控制效果好。在实际使用中，可将该智能恒温阀与负责接收、处理各传感器信号及控制步进电机动作的控制器等(如线路板、单片机及操作器等)集成在一个壳体中，既方便于热水器生产厂家直接将其作为热水器的一个组成部分予以采用，也便于已有热水器的消费者将其作为一个单件对已有热水器进行改装，因而通用性很强。冷水进口短接管内安装入水流量计和配套的入水流量传感器的目的在于给步进电机或者说给控制步进电机动作的控制器一个启闭信号，即有管内有水流过情况下步进电机才予开启，否则则关闭，以免步进电机始终处于工作状态。
作为改进的技术方案，所述热水进口装配有热水进口短接管，该热水进口短接管内安装有热水温度传感器；所述冷水进口短接管内安装有冷水温度传感器，以便更精确地根据冷、热水的温度及流量来调节阀芯位置，恒定温水出水温度，同时，也更便于将本发明恒温阀作为一个单件使用。在此基础上，还可以在所述冷水出口装配冷水出口短接管，并在该冷水出口短接管内安装出水流量计和配套的出水流量传感器，以作为进一步的改进。
所述阀芯两端的堵头上开有环形凹槽，环形凹槽内嵌有O形密封圈，该结构有助于阀芯的安装且保证阀芯对阀口开度的精确调节，且结构非常简单。
所述混合水腔内套装有一大致呈圆筒形的嵌件，嵌件的外周壁与所述阀体内壁之间设有密封结构以阻隔所述冷水腔和所述热水腔，嵌件两端的开口即为所述的阀口；该嵌件的一端限位于混合水腔的内肩，另一端由一支撑件紧抵，而该支撑件则由阀体端部堵头所定位。该结构具有结构简单，易于装配的特点。
所述嵌件两端的外周具有凸环，所述的密封结构包括凸环上设有的环形槽和嵌装在该环形槽内的密封圈；所述嵌件的侧壁上设有通孔，且所述的温水出口与该通孔呈错开布置，因此而将所述混合水腔分隔成内外相通的内混合水腔和外混合水腔，其中内混合水腔指的是所述嵌件内壁与所述阀芯之间的空腔，而外混合水腔指的是所述嵌件外周壁与所述阀体内壁之间的空腔。内、外混合水腔的设计及温水出口与通孔错开布置的设计，有助于冷、热水的充分混合，且实现这一功效的结构简单。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
由上可见，本发明智能恒温阀具有通用性强、恒温控制效果好、结构合理且简单、混水效果好的特点。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例一的动作原理图。
图3为本发明实施例二的结构示意图。
图4为本发明实施例二的动作原理图。
图2为本发明实施例一的动作原理图。
图3为本发明实施例二的结构示意图。
图4为本发明实施例二的动作原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一
如图1所示，本实施例智能恒温阀，具有阀体1和阀芯13，阀体1内具有盲孔状阀腔，阀腔被分为三部分，即两端的热水腔2和冷水腔3，及位于中间的混合水腔4，且混合水腔4的两端分别与热水腔2和冷水腔3相通；阀体1上对应于热水腔2的位置设有热水进口，热水进口装配有热水进口短接管5，对应于混合水腔4的位置设有温水出口，温水出口装配有温水出口短接管6，对应于冷水腔3的位置设有冷水进口和冷水出口，冷水进口和冷水出口分别装配有冷水进口短接管7和冷水出口短接管8；所述温水出口短接管6内安装有温水温度传感器9和扰流块10，且扰流块10设置在温水出口和温水温度传感器9之间；所述冷水进口短接管7内安装有入水流量计11和配套的入水流量传感器12。
所述混合水腔4的两端设有阀口，所述阀芯13以可沿混合水腔4轴向往复移动的方式穿装在混合水腔4中，且其两端的堵头131上开有环形凹槽，环形凹槽内嵌有O形密封圈132，两端的堵头131及其上的O形密封圈132则分别与混合水腔4两端的阀口相适配，以控制进入混合水腔4的冷、热水比例；阀芯13靠热水腔端通过电机轴141与设于阀体1外的直线型步进电机14连接。
所述混合水腔4内套装有一大致呈圆筒形的嵌件15，嵌件15的外周壁与所述阀体1内壁之间设有密封结构以阻隔所述冷水腔3和所述热水腔2，嵌件15两端的开口即为所述的阀口；该嵌件15的一端限位于混合水腔4的内肩，另一端由一支撑件16紧抵，而该支撑件16则由阀体端部堵头17所定位。
所述嵌件15两端的外周具有凸环151，所述的密封结构包括凸环151上设有的环形槽和嵌装在该环形槽内的密封圈152；所述嵌件15的侧壁上设有通孔153，且所述的温水出口与该通孔153呈错开布置，因此而将所述混合水腔4分隔成内外相通的内混合水腔41和外混合水腔42，其中内混合水腔41指的是所述嵌件15内壁与所述阀芯13之间的空腔，而外混合水腔42指的是所述嵌件15外周壁与所述阀体1内壁之间的空腔。
参见图2，本实施例智能恒温阀用于电热水器后的动作原理如下：
需说明的是，在图2所示的动作原理图中，本实施例智能恒温阀以分解形式予以了示意表示。
热水器21内水加热到可以使用温度后，使用者在操作器18上设定好所需温水温度，然后开启花洒端水量调节阀19放出温水，此时，冷水进口短接管7内的入水流量传感器11即将信号传输至电控板20，温水出口短接管6内的温水温度传感器9也将温度信号传输至电控板20，电控板20在接收到上述信号后，即比较设定温度和温水温度，并根据比较的结果向步进电机14发出工作指令，调节进入混合水腔4的冷、热水比例，从而使温水温度达到设定的温度，并在整个的使用过程中，以相同的调节方式始终维持温水温度为设定温度。
实施例二
如图3所示，本实施例智能恒温阀与实施例一的区别在于多了一下结构：
所述热水进口短接管5内安装有热水温度传感器22；所述冷水进口短接管7内安装有冷水温度传感器23。所述冷水出口短接管8内安装有出水流量计24和配套的出水流量传感器25。
如图4所示，本实施例智能恒温阀用于电热水器后的动作原理也与实施例一基本相同，区别在于电控板20接收到的信号更为丰富，包括热水温度信号、温水温度信号、冷水温度信号、冷水的入水流量和进入热水器的冷水流量，因而更便于电控板精确计算步进电机所需调节的具体量，以精确控制温水温度。
实施例一
如图1所示，本实施例智能恒温阀，具有阀体1和阀芯13，阀体1内具有盲孔状阀腔，阀腔被分为三部分，即两端的热水腔2和冷水腔3，及位于中间的混合水腔4，且混合水腔4的两端分别与热水腔2和冷水腔3相通；阀体1上对应于热水腔2的位置设有热水进口，热水进口装配有热水进口短接管5，对应于混合水腔4的位置设有温水出口，温水出口装配有温水出口短接管6，对应于冷水腔3的位置设有冷水进口和冷水出口，冷水进口和冷水出口分别装配有冷水进口短接管7和冷水出口短接管8；所述温水出口短接管6内安装有温水温度传感器9和扰流块10，且扰流块10设置在温水出口和温水温度传感器9之间；所述冷水进口短接管7内安装有入水流量计11和配套的入水流量传感器12。
所述混合水腔4的两端设有阀口，所述阀芯13以可沿混合水腔4轴向往复移动的方式穿装在混合水腔4中，且其两端的堵头131上开有环形凹槽，环形凹槽内嵌有O形密封圈132，两端的堵头131及其上的O形密封圈132则分别与混合水腔4两端的阀口相适配，以控制进入混合水腔4的冷、热水比例；阀芯13靠热水腔端通过电机轴141与设于阀体1外的直线型步进电机14连接。
所述混合水腔4内套装有一大致呈圆筒形的嵌件15，嵌件15的外周壁与所述阀体1内壁之间设有密封结构以阻隔所述冷水腔3和所述热水腔2，嵌件15两端的开口即为所述的阀口；该嵌件15的一端限位于混合水腔4的内肩，另一端由一支撑件16紧抵，而该支撑件16则由阀体端部堵头17所定位。
所述嵌件15两端的外周具有凸环151，所述的密封结构包括凸环151上设有的环形槽和嵌装在该环形槽内的密封圈152；所述嵌件15的侧壁上设有通孔153，且所述的温水出口与该通孔153呈错开布置，因此而将所述混合水腔4分隔成内外相通的内混合水腔41和外混合水腔42，其中内混合水腔41指的是所述嵌件15内壁与所述阀芯13之间的空腔，而外混合水腔42指的是所述嵌件15外周壁与所述阀体1内壁之间的空腔。
参见图2，本实施例智能恒温阀用于电热水器后的动作原理如下：
需说明的是，在图2所示的动作原理图中，本实施例智能恒温阀以分解形式予以了示意表示。
热水器21内水加热到可以使用温度后，使用者在操作器18上设定好所需温水温度，然后开启花洒端水量调节阀19放出温水，此时，冷水进口短接管7内的入水流量传感器11即将信号传输至电控板20，温水出口短接管6内的温水温度传感器9也将温度信号传输至电控板20，电控板20在接收到上述信号后，即比较设定温度和温水温度，并根据比较的结果向步进电机14发出工作指令，调节进入混合水腔4的冷、热水比例，从而使温水温度达到设定的温度，并在整个的使用过程中，以相同的调节方式始终维持温水温度为设定温度。
实施例二
如图3所示，本实施例智能恒温阀与实施例一的区别在于多了一下结构：
所述热水进口短接管5内安装有热水温度传感器22；所述冷水进口短接管7内安装有冷水温度传感器23。所述冷水出口短接管8内安装有出水流量计24和配套的出水流量传感器25。
如图4所示，本实施例智能恒温阀用于电热水器后的动作原理也与实施例一基本相同，区别在于电控板20接收到的信号更为丰富，包括热水温度信号、温水温度信号、冷水温度信号、冷水的入水流量和进入热水器的冷水流量，因而更便于电控板精确计算步进电机所需调节的具体量，以精确控制温水温度。