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，電加熱器件通電將內(nèi)膽中的儲水加熱到預(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，依然存在安全隱患。
上個世紀(jì)未，自申請?zhí)枮?62431206的中國專利申請首先提出了利用水電阻本身作為絕緣材料的概念之后，對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，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)、出水管勢必增加水流阻力，犧牲了電熱水器原有的排放性能(檢測發(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，“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發(fā)生變化，從而通過邏輯分析后驅(qū)動執(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，同時水流的突變勢必引起使用者的警覺，從而起到可靠的報警作用。
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，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，自然起到報警作用，從而使安全防護(hù)與安全報警有機(jī)結(jié)合在一起，無需另設(shè)報警裝置。尤為值得一提的是，與各種報警設(shè)施相比，本發(fā)明的報警不受安裝位置、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，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輸入端，從而驅(qū)動閥門執(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，同時引起使用者的警覺，起到報警作用。
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)二級管D1以及作為異常信號采樣元件的電阻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管D2以及作為參照信號采樣元件的電阻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(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，實(shí)現(xiàn)對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，通過采集電源相線L對電源零線N和電源相線L對電源地線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的功能。結(jié)果，驅(qū)使電磁閥動作，切斷電熱水器水流，起到安全保護(hù)作用，與此同時，水流的突然變化對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，對阻流執(zhí)行器件的控制更為直接，當(dāng)?shù)鼐€漏電時，電磁閥將被驅(qū)動，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、直動式、旋轉(zhuǎn)式等各種電磁閥外，還包括各種其它通過電信號控制機(jī)械運(yùn)動轉(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)行器件為電信號驅(qū)動元件。
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驅(qū)動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)行器件為電信號驅(qū)動元件。
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驅(qū)動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發(fā)生變化，從而直接或間接驅(qū)動執(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，同時水流的突變勢必引起使用者的警覺，起到可靠的報警作用。
文檔編號F24H9/20GK1920438SQ20061003857
公開日2007年2月28日 申請日期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 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司