專利名稱：阻流式安全電熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電熱水器，尤其是一種電熱水器安全裝置的改進(jìn)，屬于家用電器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，電熱水器的基本結(jié)構(gòu)為外殼中安置帶進(jìn)、出水口的內(nèi)膽，內(nèi)膽中裝有電加熱器件。使用時(shí)，電加熱器件通電將內(nèi)膽中的儲(chǔ)水加熱到預(yù)定溫度，從而給使用者提供所需的熱水。自電熱水器誕生以來，其安全性能一直是制造者和使用者十分關(guān)注的問題。
早期電熱水器采取的相關(guān)安全措施基本上離不開“漏電保護(hù)”概念，即在控制電路中接有漏電檢測(cè)功能的保護(hù)器件，當(dāng)熱水器的漏電電流超過額定值后，漏電開關(guān)自動(dòng)切斷電源。此類安全措施只能解決相線漏電的問題，當(dāng)?shù)鼐€環(huán)境較差時(shí)，依然存在安全隱患。
上個(gè)世紀(jì)未，自申請(qǐng)?zhí)枮?62431206的中國專利申請(qǐng)首先提出了利用水電阻本身作為絕緣材料的概念之后，對(duì)地線的安全有了一定的防護(hù)?！八娮璞旧碜鳛榻^緣材料”的概念是，由于自來水本身具有介質(zhì)電阻，因此只要電熱水器進(jìn)、出水管采用絕緣材料制作，并且其長徑比達(dá)到一定比值(例如管長大于14倍的管徑平方)，則即使電熱水器使用的地線出現(xiàn)異常時(shí)，由于水電阻的阻隔作用，出水口能降低到安全電壓。其后出現(xiàn)的諸如012620629、011353007、02114552、032312644、2003201938037等諸多專利都是依據(jù)上述概念，對(duì)電熱水器內(nèi)膽進(jìn)、出水結(jié)構(gòu)進(jìn)行的各種方式的局部改進(jìn)。
然而有心人發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上，利用“水電阻”采取的安全措施也存在一些弊端
1)、實(shí)現(xiàn)“水電阻隔離”采用的加長進(jìn)、出水管勢(shì)必增加水流阻力，犧牲了電熱水器原有的排放性能(檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在同等水壓情況下，采用“水電阻隔離”電熱水器的流量將損失20％以上)；2)、“水電阻隔離”未能讓使用者及時(shí)知道異常，沒有真正切斷安全隱患；3)、尤為嚴(yán)重的是，當(dāng)塑料絕緣管由于老化等原因出現(xiàn)泄漏時(shí)，“水電阻隔離”將被破壞，而且不容易被發(fā)現(xiàn)，使用者將在不知情的狀況下面臨安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種不影響熱水器原有功效、可以從根本上消除安全隱患的阻流式安全電熱水器。
為了解決以上技術(shù)問題，申請(qǐng)人打破“水電阻隔離”的框框，經(jīng)過深入研究、反復(fù)探索，提出了如下的阻流式安全電熱水器技術(shù)解決方案本發(fā)明包括具有進(jìn)、出水口的內(nèi)膽和電加熱器件，還包括阻流監(jiān)控電路以及阻流執(zhí)行器件，所述阻流監(jiān)控電路的采樣端連接到地線和/或與水接觸的金屬部件，其信號(hào)輸出端通過邏輯分析電路輸出到阻流執(zhí)行器件的控制信號(hào)輸入端，所述阻流執(zhí)行器件安裝在水流通道處。
這樣，一旦電熱水器的地線出現(xiàn)異常情況，采樣元件上的采樣信號(hào)發(fā)生變化，從而通過邏輯分析后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件，迅速阻斷電熱水器的出水水流，消除安全隱患，確保使用者的安全，同時(shí)水流的突變勢(shì)必引起使用者的警覺，從而起到可靠的報(bào)警作用。
本發(fā)明的另一種解決方案是，阻流式安全電熱水器包括具有進(jìn)、出水口的內(nèi)膽和電加熱器件，還包括阻流執(zhí)行器件，所述阻流執(zhí)行器件的控制信號(hào)輸入端連接到地線和/或與水接觸的金屬部件，所述阻流執(zhí)行器件安裝在水流通道處。這樣，一旦電熱水器的地線出現(xiàn)異常，將直接由地線上的異常電能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件，阻斷出水水流，消除安全隱患。此方案理論上也是可行的。
需要說明的是，以上方案中“連接到地線和/或與水接觸的金屬部件”中，“連接”的含義包括直接電連接以及耦合連接，“和/或”的含義包括單獨(dú)連接到地線、單獨(dú)連接到與水接觸的金屬部件，以及同時(shí)連接到地線和與水接觸的金屬部件的各種情況。
由于本發(fā)明在發(fā)生異常時(shí)，通過阻斷水流而隔斷了漏電路徑，因此從根本上消除了安全隱患。與“水電阻隔離”安全措施相比，本發(fā)明可以附加在電熱水器上，僅在地線出現(xiàn)異常情況時(shí)起作用，因此不影響電熱水器原有功能的發(fā)揮。
并且，與各種現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在由于阻斷水流保證安全的同時(shí)，自然起到報(bào)警作用，從而使安全防護(hù)與安全報(bào)警有機(jī)結(jié)合在一起，無需另設(shè)報(bào)警裝置。尤為值得一提的是，與各種報(bào)警設(shè)施相比，本發(fā)明的報(bào)警不受安裝位置、使用者關(guān)注力等各種因素影響，最為可靠。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1實(shí)施例的阻流監(jiān)控電路原理圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的阻流監(jiān)控電路原理圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例三的阻流監(jiān)控電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一本實(shí)施例的阻流式安全電熱水器如圖1所示，外殼5中裝有內(nèi)膽1，內(nèi)膽1的進(jìn)水口和出水口分別裝有絕緣接頭4和3，內(nèi)膽1中裝有電加熱器件。其中的出水絕緣接頭3上裝有作為阻流執(zhí)行器件的電磁閥2。
驅(qū)動(dòng)電磁閥2的阻流監(jiān)控電路如圖2所示，由作為異常電壓信號(hào)采樣元件的分壓電阻R2和R3、作為邏輯分析電路的比較器A構(gòu)成。其中，異常信號(hào)采樣元件的采樣端連接到地線GND(顯然，根據(jù)具體情況，也可以單獨(dú)或同時(shí)連接到與水接觸的金屬部件)，兩分壓電阻R2和R3的中點(diǎn)信號(hào)輸出端引接到比較器A的反相輸入端，與接零線N的另兩分壓電阻R1和R4中點(diǎn)引接到比較器A正相輸入端的信號(hào)進(jìn)行比較。正常情況下，通過設(shè)定電阻阻值使同相輸入端電位低于反相輸入端，比較器A輸出低電平。當(dāng)?shù)鼐€漏電時(shí)，反相輸入端電位降低到低于正相輸入端，比較器A輸出高電平至安裝在出水管路處的電磁閥控制信號(hào)輸入端，從而驅(qū)動(dòng)閥門執(zhí)行器件關(guān)斷電熱水器的出水水流，消除安全隱患，確保使用者的安全，同時(shí)引起使用者的警覺，起到報(bào)警作用。
實(shí)施例二本實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，不同之處在于阻流監(jiān)控電路如圖3所示，作為異常電流信號(hào)采樣元件的互感線圈a采樣端與地線GND以及相線L和零線N耦合連接，其信號(hào)輸出端引接到比較器A的反相輸入端，與耦合連接到相線L和零線N的另一互感線圈b引接到比較器A正相輸入端的信號(hào)進(jìn)行比較。
其作用原理和監(jiān)控過程與實(shí)施例一相同，不另贅述。
實(shí)施例三本實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)也與實(shí)施例一相同。其中的阻流監(jiān)控電路如圖4所示，由電壓采樣電路、比較電路、輸出控制電路以及電源電路組成。
電壓采樣電路共有兩路，第一路由電源零線與電源相線之間的串聯(lián)二級(jí)管D1以及作為異常信號(hào)采樣元件的電阻R2、R3組成；第二路由串聯(lián)在電源地線與電源相線之間作為漏電采樣元件的二級(jí)管D2以及作為參照信號(hào)采樣元件的電阻R4、R5、R6組成。
比較電路由LM393雙比較器組成，第一路采樣電路的采樣電阻中點(diǎn)V1接第一比較器A的反相輸入端，同時(shí)(V4與V1等電位)接第二比較器B的同相輸入端；第二路采樣電路的采樣電阻上中點(diǎn)V2接第一比較器A的同相輸入端，下中點(diǎn)V3接第二比較器B的反相輸入端；兩比較器A、B的輸出端并聯(lián)輸出，接輸出控制電路U1。
該輸出控制電路U1接電磁閥的控制信號(hào)輸入端，根據(jù)比較器A和B的比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣電壓比較判斷結(jié)果的執(zhí)行，邏輯關(guān)系見表1

控制電源電路用于提供比較電路的工作電源，可由串聯(lián)二極管D1、電阻R1接并聯(lián)電容C1、穩(wěn)壓管D2組成的簡單并聯(lián)穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)，也可以由其他方式的工作電源電路構(gòu)成。
工作時(shí)，通過采集電源相線L對(duì)電源零線N和電源相線L對(duì)電源地線GND的電壓U12(U12＝V1-V2)和U34(U34＝V3-V4)，并將U12輸入到比較器A，將U34輸入到比較器B，根據(jù)比較器A和比較器B的邏輯“與”的輸出結(jié)果來控制輸出控制執(zhí)行元件U1的輸出狀態(tài)達(dá)到輸出控制的目的。采樣電路的參數(shù)選擇在正常工作狀態(tài)下使V2電位高于V1的電位，即比較器A的同相輸入端的電位高于反相輸入端，反相器A輸出高電平，置邏輯“1”；V4電位高于V3，即比較器B的同相輸入端的電位高于反相輸入端，反相器B輸出高電平，置邏輯“1”；反相器A與反相器B邏輯相與的結(jié)果為高電平邏輯“1”；如果電源地線GND電位因?yàn)槟撤N原因發(fā)生變化，導(dǎo)致電源相線L與電源地線GND的電壓低于電源相線L與電源零線N的電壓，即反相器A的同相輸入端V2電位降低到小于反相器A的反相輸入端V1電位，反相器A輸出低電平，邏輯“0”，輸出控制為邏輯“0”狀態(tài)；反之，電源地線GND電位因?yàn)槟撤N原因發(fā)生變化，導(dǎo)致電源相線L與電源地線GND的電壓高于電源相線L與電源零線N的電壓，即反相器B的反相輸入端V3電位升高到大于反相器B的同相輸入端V4的電位，反相器B輸出低電平，邏輯“0”，輸出控制為邏輯“0”狀態(tài)；同理，電源零線的電位發(fā)生變化后同樣使比較器發(fā)生邏輯翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致輸出控制電路輸出狀態(tài)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控電源地線GND與電源零線N的電位變化，并在達(dá)到設(shè)定的閾值后輸出控制信號(hào)的功能。結(jié)果，驅(qū)使電磁閥動(dòng)作，切斷電熱水器水流，起到安全保護(hù)作用，與此同時(shí)，水流的突然變化對(duì)使用者自然起到警醒作用。
實(shí)施例四本實(shí)施例將圖2中電磁閥的控制信號(hào)輸入端直接接地線，省略其它電路元件(圖略)。連接的方式可以是直接電連接，也可以是耦合連接。這樣，對(duì)阻流執(zhí)行器件的控制更為直接，當(dāng)?shù)鼐€漏電時(shí)，電磁閥將被驅(qū)動(dòng)，關(guān)斷水流，理論上也可以起到安全保護(hù)以及警示作用。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。例如，電加熱器件可以內(nèi)置，也可以外置；再如，阻流執(zhí)行器件除先導(dǎo)式、直動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)式等各種電磁閥外，還包括各種其它通過電信號(hào)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的電觸發(fā)機(jī)械脫扣裝置；又如，由于電熱水器的出水水流受制與進(jìn)水水流，因此阻流執(zhí)行器件既可以安裝在出水管路中，也可以安裝在進(jìn)水管路中，或安裝在其它制約出水水流的水流通道中；等等。此外，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種阻流式安全電熱水器，包括具有進(jìn)、出水口的內(nèi)膽和電加熱器件，其特征在于還包括阻流監(jiān)控電路以及阻流執(zhí)行器件，所述阻流監(jiān)控電路的采樣端連接地線和/或與水接觸的金屬部件，其信號(hào)輸出端通過邏輯分析電路輸出到阻流執(zhí)行器件的控制信號(hào)輸入端，所述阻流執(zhí)行器件安裝在水流通道處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述阻流監(jiān)控電路為與地線和/或與水接觸的金屬部件電連接的電壓信號(hào)監(jiān)控電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述阻流監(jiān)控電路為與地線和/或與水接觸的金屬部件耦合連接的電流信號(hào)監(jiān)控電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述電壓信號(hào)監(jiān)控電路由電壓采樣電路、比較電路、輸出控制電路組成，所述電壓采樣電路的輸入端接地線與參考點(diǎn)，所述電壓采樣電路的輸出端接比較電路的輸入端，所述比較電路的輸出端經(jīng)輸出控制電路接阻流執(zhí)行器件的控制信號(hào)輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述電流信號(hào)監(jiān)控電路由電流采樣電路、比較電路、輸出控制電路組成，所述電流采樣電路的輸入端耦合連接到地線與參考點(diǎn)，所述電流采樣電路的輸出端接比較電路的輸入端，所述比較電路的輸出端經(jīng)輸出控制電路接阻流執(zhí)行器件的控制信號(hào)輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述阻流執(zhí)行器件為電信號(hào)驅(qū)動(dòng)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述電信號(hào)驅(qū)動(dòng)元件為電磁閥或電觸發(fā)機(jī)械脫扣裝置。
8.一種阻流式安全電熱水器，包括具有進(jìn)、出水口的內(nèi)膽和電加熱器件，其特征在于還包括阻流執(zhí)行器件，所述阻流執(zhí)行器件的控制信號(hào)輸入端連接到地線和/或與水接觸的金屬部件，所述阻流執(zhí)行器件安裝在水流通道處。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述阻流執(zhí)行器件的控制信號(hào)輸入端電連接到地線和/或與水接觸的金屬部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述阻流執(zhí)行器件的控制信號(hào)輸入端耦合連接到地線和/或與水接觸的金屬部件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述阻流執(zhí)行器件為電信號(hào)驅(qū)動(dòng)元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述阻流式安全電熱水器，其特征在于所述電信號(hào)驅(qū)動(dòng)元件為電磁閥或電觸發(fā)機(jī)械脫扣裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電熱水器安全裝置的改進(jìn)，屬于家用電器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的電熱水器包括制有進(jìn)、出水口的內(nèi)膽，內(nèi)膽中裝有電加熱器件，還包括阻流監(jiān)控電路以及阻流執(zhí)行器件，所述阻流監(jiān)控電路的采樣端連接地線和/或與水接觸的金屬部件，其信號(hào)輸出端接往安置在進(jìn)水或出水管路中的阻流執(zhí)行器件。一旦電熱水器的地線出現(xiàn)異常情況，阻流監(jiān)控電路中的采樣信號(hào)發(fā)生變化，從而直接或間接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件，迅速改變電熱水器的出水水流，消除安全隱患，確保使用者的安全，同時(shí)水流的突變勢(shì)必引起使用者的警覺，起到可靠的報(bào)警作用。
文檔編號(hào)F24H9/20GK1920438SQ20061003857
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者丁威, 邱步, 鞠平, 萬華新 申請(qǐng)人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司