家用全自動開水器的製作方法

2023-05-01 00:36:21 3

專利名稱：家用全自動開水器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於家庭生活電器用品，更確切的說是家庭使用的全自動開水器。
每個家庭和諸多場所都需要開水，但目前所有使用的電熱水器都需要由人去加水、看管加熱和把開水倒入保溫瓶內等一系例煩鎖的工作，這樣就佔用了人們許多時間，給生活及工作帶來極大不便。
本實用新型是真對上述存在問題，設計的一種新型家用全自動開水器。加熱器在保溫瓶內加熱集加熱保溫為一體。只要接通電源和水源(接自來水或外加水箱)，便可自動加水，加熱、調溫。完全無須由人去看管。並在完全相同條件下燒開水時可節電13％以上。使用該開水器與電飯鍋配合十五分鐘即可熟飯。
本實用新型的設計構思是在一個殼體內裝設二個保溫瓶。各保溫瓶內的水量由加水控制電路控制，加水開關是由固定在銜鐵上方的電磁鐵，銜鐵下方的永久磁鐵，中間可移動的銜鐵和一段無毒，無味，抗老化、抗壓、彈性性能很好的純乳膠導水管組成(此管曾在天津醫療器械三廠生產的浮水回收器中作控制水量開關，經四年多使用後觀察，被壓部位的乳膠管變形很小，而且彈性仍很好)。當保溫瓶內的水位降到規定的標高時，通過傳感器，加水控制電路的電磁鐵吸引銜鐵向上位移開啟進水開關(乳膠管)加水，當水位達到某規定標高時，通過傳感器控制加水控制電路，電磁鐵斷電，銜鐵被永久磁鐵吸引拉向下移動，關閉進水開關(乳膠管)停止加水。
為保持水質中對人體有用的成分不因長期反覆加熱高溫而被破壞，在電路設計上採用了可調式寬範圍溫度控制，而不是恆溫這樣可以節電。即當水溫加熱到100℃時，自動斷電停止加熱，完後自然降溫。當水溫降至某一規定數值時，便會自動接通電路繼續加熱到100℃。
另外考慮到一般家庭在夜間息燈後很少使用開水的規律，在電路設計上加設當無光線時該開水器自動停止加熱的自動關閉電路。
為安全可靠的掌握保溫瓶內水量的變動情況，在電路上設計了聲報警裝置，在萬一控制電路發生故障控制失靈，水位超過規定標高時，通過傳感器加水保護電路控制電磁鐵斷電，進水開關關閉並發出報警信號。
在圖4中溫度自控電路及夜間自動關閉電路，是針對給水加熱的特點要求，採用了寬範圍溫度控制電路。在設計上利用可控矽的某些特性可控矽一旦觸發導通後，控制極便失去作用，這時要使電路阻斷必須使陽極電流減少到IH值以下，(IH是可控矽的最小維持電流)，此處功耗很小。本電路選用KS1可控矽。這樣可適當減少比較器LM324的功耗。
溫控上限由溫控電橋R1、R2、R3、W1與負溫度係數熱敏電阻Rt1組成。當被測上限溫度低於R2和W1分壓所設定的溫度時，同相端的電壓交於反相端，輸出端為高電平。在數字邏輯電路中規定為「1」。反之規定為「0」。
溫控下限由R4、R5、R6、W2與負溫度係數熱敏電阻Rt2組成。當被測下限溫度低於R4和W2分壓所設定的溫度時，輸出仍為高電平。即為「1」反之為「0」。
為說明溫度控制過程，結合溫控過程示意圖3和電路原理圖4及邏輯控制表在溫控電路中，設溫控上限比較器輸出端為A，溫控下限比較器輸出端為B，邏輯輸出端為C。在溫控I～V的五個階段中，溫度是隨時間變化的連續函數T(t)。設溫度T2＞T1。
在溫控第Ⅰ階段T＜T1＜T2；在第Ⅱ階段T1≤T＜T2；在第Ⅲ階段。T1＜T2≤T；Ⅳ階段T1＜T＜T2；在第Ⅴ階段，T≤T1＜T2。假設從最初的溫度T＜T1開始。
在Ⅰ階段T＜T1、 T＜T2則A為「1」B為「1」，C為「1」。
在Ⅱ階段T＞T1、 T＜T2則A為「1」B為「0」，C為「1」。
在Ⅲ階段T＞T1、 T＞T2則A為「0」B為「0」，C為「0」。
在Ⅳ階段T＞T1、 T＜T2則A為「1」B為「0」，C為「0」。
在Ⅴ階段T＜T1、 T＜T2則A為「1」B為「1」，C為「1」。
為了限制上限溫控比較器不必要的電功耗，又能在電阻R12上得到足夠的高電平，同時又要考慮到可控矽最小維持電流、此處選用了KS1型可控矽。經實驗證明該可控矽觸發導通後2毫安仍能維持導通，為穩定可靠起見，在上限溫控比較器輸出4－5mA的電流，R12的阻值選用1.2kΩ，這樣便可以把以上三個問題兼固起來解決。為了減少下限溫控比較器的功耗，設計上採用了分壓形式。但必須保證KS1型可控矽的觸發電壓和電流。
夜間自動關閉加熱電路同樣採用電橋電路。光傳感器可以用光敏電阻，也可以用光敏三極體或光敏二極體。這裡用的是光敏電阻。當有光照時阻值減小，比較器輸出為「1」，反之為「0」。
溫控與光控的輸出端相「與」決定「與門」的輸出狀態。當結果為「1」時，(保溫瓶內水位超過規定的最低標高時)，雙向可控矽FLS2導通、加熱顯示二極體亮。
圖5中水位控制電路及圖6中水位顯示電路傳感器由鍍鉻線組成。當保溫瓶內水位低於規定的最低標高時，通過傳感器使BG1截止，由分壓電路使可控矽觸發導通，J1吸合，J1－1(受加水電路控制)閉合，J1－2(受加水電路控制)斷開、加熱停止。電磁鐵通電、銜鐵被吸起(向上移動)，進水管打開加水，J1－3(受加水電路控制)斷開使處於低位的傳感器不起作用。
當水位上升到規定的最高水位標高時，通過傳感器使BG1飽和可控矽截止，加水控制電路J釋放電磁鐵斷電停止加水。
當保溫瓶內水位從最高水位開始下降時，因加水控制電路中J1－3已閉合BG1仍維持飽和，可控矽仍截止，只有當水位重新下降到規定的最低水位標高時，BG1才截止，可控矽導通，電磁鐵重新吸起銜鐵進水管打開加水。在加水開關的選擇上，本人也曾考查使用過電磁閥，但因第一，電磁閥價格高，第二，電磁閥常久使用會出現失靈漏水故障。當然使用乳膠管與電磁鐵配合作加水開關也存在乳膠管老化問題。但乳膠管可以方便的更換，一般來說儀器使用三年後用戶可以打開儀器的檢查口，拔下兩端接頭、換上一隻新的(其實乳膠管在此使用壽命遠不只三年、但為了可靠保險起見可三年更換一次)
在加水控制電路中重點考慮了BG1的基極，集電極電阻的選用，因BG1處於長時間飽和狀態，這裡選用基極電阻為35KΩ，集電極電阻為2KΩ，這樣BG1的集電極電流最大不會超過5.5mA。為保證保溫瓶內的水位控制穩定可靠，這裡選用可控矽FLS1驅動繼電器。
圖6中水位顯示傳感器用鍍鉻線製成，依次插入保溫瓶內的不同水位標高位置，當保溫瓶內水位淹沒傳感器時，對應的水位顯示發光二極體D1～D6亮、發光二極體驅動器採用3DG6D。基極電阻取20KΩ，集電極電阻值取750Ω。
圖7中加水保護電路及報警電路為了防止水位控制電路一旦出現故障，使保溫瓶內水滿溢出的現象發生，特增設一套保護電路和報警電路，以保證儀器運行中的絕對安全可靠。其工作原理是檢測部分由二個「與非門」組成，當保溫瓶內水位低於報警水位時，由於「門一」接低電平，所以「門二」輸出為低電平，BG1截止，繼電器不工作。當保溫瓶內水位淹沒保護電路傳感器時，「門一」輸入為高電平，「門二」輸出為高電平，三極體BG1飽和導通，繼電器動作，J2－1(受加水保護電路控制)斷開切斷電磁鐵電源，進水開關關閉，J2－2(受加水保護電路控制)閉合報警。
報警器電路由另外二個「非門」組成，當J2－2(受加水保護電路控制)閉合後報警器將產生IKHZ的音頻。
f＝ 1/(RC) ＝ 1/(1×105×1×10－8) ＝1000HZ
圖8中電源電路由於安全原因，家用全自動開水器採用三組整流電源。圖8中一組供溫控電路使用；二組供加水控制電路、報警電路，加水保護電路使用。(家用全自動開水器是由二隻互相獨立的保溫瓶組成，加水控制電路也是互相獨立的，但為降低成本電源部分是共用的，光控部分也是共用的)。根據元件允許，考慮到功率問題兩套整流電源都是輸出12伏，採取阻容濾波，簡單穩壓方式。水位顯示電路共同使用一組6伏的電源。
本實用新型實施例結合附圖給出


圖1和圖2為家用全自動開水器結構示意圖。
圖中(1)為出水管、(2)為加熱器、(3)為傳感器、(4)為進水管、(5)為上蓋、(6)為上固定架，(7)為進氣管(8)為保溫瓶、(9)為殼體、(10)為下固定板，(11)、(12)為進水開關(乳膠管)，(13)為電磁鐵，(14)為銜鐵，(15)為永久磁鐵，(16)為氣囊，(17)為手壓柄，(18)為排氣伐，(19)為檢查孔，(20)為進氣接口。圖九為排氣伐放大圖圖中(22)為氣伐排氣孔、(23)為氣伐進氣孔。
殼體(9)為立體長方形，內裝有兩組保溫瓶(8)由上固定架(6)和下固定板(10)固定。保溫瓶Ⅰ、Ⅱ之間裝有二隻氣囊(16)及手壓柄(17)，在電磁鐵(13)與永久磁鐵(15)中間裝有銜鐵(14)可在其間上下移動壓實或放開裝在下面的由乳膠管制成的進水開關(11)、(12)。出水管(1)、加熱器(2)、傳感器(3)、進水管(4)由園柱梯形橡膠體固定後插入保溫瓶內壓緊封裝。出水管(1)進水管(4)由金屬防腐蝕的材料製成。出水管(1)可伸入保溫瓶底部。傳感器(3)可集中製作在一個圓柱體內由鍍鉻線製成，按需要設有不同標高。熱敏電阻需封裝在管內使用。進氣管(9)和排氣伐上口(20)與排氣伐連接。保溫瓶內氣壓正常時，排氣伐由彈簧壓緊常閉狀態。溫度控制電路及夜間自動關閉加熱電路、加水控制電路、水位顯示電路、加水保護電路及報警電路、電源電路均裝殼體內(9)由上蓋(5)封閉成一個整體。在殼體(9)的進水開關的對側上開設有檢查孔(19)、供用戶更換導水乳膠管開關(11)、(12)及檢修用。
權利要求1.一種新穎實用的家用全自動開水器，包括有兩個保溫瓶，氣囊、殼體、上蓋、進、出水管、排氣伐、電磁鐵、銜鐵、永久磁鐵、乳膠管和加熱器、傳感器及電路組成，其特徵在於殼體內裝有兩組保溫瓶，進、出水管控制開關，加熱器，傳感器，顯示器，保護裝置及電路。
2.如權利要求1所述家用全自動開水器，其特徵在於兩組保溫瓶、氣囊由固定架、板固定在一個殼體內，加熱器在保溫瓶內加熱，集加熱、保溫為一體。
3.如權利要求1所述家用全自動開水器，其特徵在於進水自動控制開關，由電磁鐵、銜鐵、永久磁鐵及乳膠管組成。
4.如權利要求1所述家用全自動開水器，其特徵在於溫度自動控制電路採用可控矽寬範圍溫度控制。
5.如權利要求1所述家用全自動開水器，其特徵在於夜間自動關閉加熱，其電橋電路的光傳感器可用光敏電阻、光敏三極體或二極體。
6.如權利要求1所述家用全自動開水器，其特徵在於水位控制電路由三極體和可控制矽組成。
7.如權利要求1所述家用全自動開水器，其特徵在於加水控制電路和水位報警電路，主要由三極體和二個與非門組成。
8.如權利要求1、5、6、7所述家用全自動開水器，其特徵在於傳感器由鍍鉻線材料製成。
專利摘要一種新穎實用的家用全自動開水器，由兩組保溫瓶組成集加熱保溫為一體。進、出水管控制開關，加熱器、傳感器、顯示器、保護裝置及電路具有溫度控制範圍寬，節電，安全可靠、設計結構合理，成本與其功能相比開發價值高，溫控、加水、夜間無光自動關閉加熱，溢水自動控制和報警等優點，可廣泛普及各個家庭及人員較少的公共場所。
文檔編號F24H1/20GK2057731SQ89214709
公開日1990年5月30日 申請日期1989年7月29日 優先權日1989年7月29日
發明者白仁貴 申請人:白仁貴