专利名称：一种贮水式电热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型提供了一种贮水式电热水器。
所涉及贮水式电热水器包括外壳(1)、包含有电热元件(3)的贮水用金属内胆(4)、温控器(2)，以及共同固定于外壳(1)上的接地端子(5)及与之电气连接的用于进出水的金属接口(6、7)。上述接地端子(5)，两只金属接口(6、7)接成等电位体，再与外部电源固定布线中接地保护导体PE电气连接。
现今市场上的贮水式电热水器作为I类器具(GB4706.1)在解决电击防护问题时所采取的措施是在其电热元件的电热体与金属管壳间充填高阻值氧化物固体粉末作为整机电击防护的基本绝缘；同时，如上所述，作为附加防护措施是把用于进出水的内部金属管道、固定于外壳上的接地端子及进出水金属接口、外壳本身(如果是金属)以及一切易触及的金属部件实施电气连接构成接地等电位体，再与外部电源固定布线中接地保护导体PE实施电气连接(即接地)。这种措施符合I类器具定义，并且其实质与一般的I类家用电器所采取措施相同。然而，贮水式电热水器就电气安全角度而言应属于特殊类别家用电器，当它为用户供应热水时，其电热元件金属管壳工作在高温、水垢、电化学腐蚀多项因素综合作用下，容易发生晶间腐蚀、造成烧蚀泄漏。据制造商反映，用不锈钢制作管壳的电热元件，寿命在三月至三年间不等。贮水式电热水器电气安全的特别重要性还在于，当它作淋浴器使用时，不仅其电器工作在“很湿场所”，而且使用者(浴者)全身与水环境充分接触，从而构成“特别危险的电击环境类别”(《工业与民用电气安全》，章长东编著，中国电力出版社，1996年版)。因此，依靠电热元件内部高阻值填充物提供基本绝缘的有效性将取决于其金属管壳封隔作用的有效性，是有寿命的；一旦金属管壳烧蚀泄漏，电热体与内胆水体直接接触，则整机电气强度、泄漏电流等电气安全指标均无从谈及。并且，由于电热元件金属管壳烧蚀泄漏位置与上述接地等电位体间存在着电气上的水路电阻(通常约几十到几百欧姆)，故即使系统接地，所发生的故障电流仍将远不足以启动系统的过电流保护电器动作，使整个水体、水流、所述金属管道及与之连成接地等电位体的所有部件均成为带电体(其对地电压取决于接地系统总电阻与上述水路电阻两者所构成分压器的分压比)。这种情形下唯一的希望将寄托于漏电保护器。其实漏电保护器并不能防止漏电，其功能只是限制浴者人体可能遭受电击的时间。高性能漏电保护器的灵敏度是15毫安、0.1秒，这意味着浴者在一瞬间仍有可能遭受15毫安以上强度的电击。
鉴于贮水式电热水器结构与工作环境的上述特殊性，以及基本绝缘一旦失效故障状态的触电危险，一家国内著名的电热水器制造商在其产品介绍材料及中央电视台所作广告中推出“具有世界领先水平的出水自动断电安全措施”的电热水器品牌；另一家同样著名的电热水器制造商则在其产品使用说明书中声明“必须可靠接地，如因地线不可靠造成事故与本厂无关”；还有一家也很知名的电热水器制造商在其产品使用说明书上则规定了与当今我国民用电网现状不相符合的接地电阻要求(小于4欧姆)。这些都真实地反映出现今贮水式电热水器在电热元件管壳烧蚀破损故障状态下电气安全缺乏保障的困境，同时也反映出制造商无可奈何的心态和举措。
本实用新型提供一种全工况微漏电贮水式电热水器，目的在于，即使在电热元件管壳烧蚀发生开放性破损最不利状态下，仍能把整机从上述接地等电位体(水流、所有金属管道、金属外壳、接地端子及所有易触及金属部件)流出的总接地电流限制在0.1毫安以内，实现故障状态也应确保电气安全的目标。由于IEC479-1文件提出的人体感觉电流阈值是0.5毫安，所以即使上述总接地电流全部流经人体，也不能被人体所察觉，从而完全保障浴者的人身安全，也避免对周围管网水路的漏电污染。
本实用新型技术构思是沿用现今贮水式电热水器一般的结构方式、加热方式与温控方式作为一项基础；对已授权专利技术“电极可调型贮水式淋浴器”(ZL96232888.X)的双水柱隔离、中性点引出、微电流接地三项安全设施进行结构改进，使之更简化、可靠，作为第二项基础；研试了新的保护电路，作为第三项基础；三者组合而成贮水式电热水器一种新的类型。因所述三项安全设施均环绕绝缘材质的双水柱隔离两根管路去安排，保护电路和温控电路可以组合为一体，故本实用新型的外观、结构与成本将同现今贮水式电热水器无大的差别。
本实用新型所提供的贮水式电热水器，包括外壳(1)、包含有电热元件(3)的贮水用金属内胆(4)，以及共同固定于外壳(1)上的接地端子(5)及与之电气连接的用于进出水的金属接口(6、7)，其特征在于在实施把金属内胆(4)固定于外壳(1)内部时除了使用一般的连接紧固方式外，还使用了绝缘材质的衬垫及填充物(8)，构成附加绝缘；在实施金属内胆(4)与外壳(1)上用于进出水的金属接口(6、7)之间的水路连接时，使用绝缘材质的双水柱隔离管路(9、10)，其中出水隔离管路(10)是进水隔离管路(9)长度的2至3倍，两只隔离管路(9、10)或并绕在金属内胆(4)上，或并绕成盘香状后固定于外壳(1)内(
图1)。由于两只被水充满的进出水隔离管路(9、10)设置在金属内胆(4)与外壳(1)、金属接口(6、7)双方之间，电气上相当于双方之间加设了两只水柱电阻RW1、RW2(0.2-1MΩ量级)，从而隔断了在故障状态下将成为带电体的贮水用金属内胆(4)与外界直接的电气联系。假设两只隔离管路被水充满是便于阻值计算，并且考虑了最不利的情况。应予指出，上述两只水柱电阻若相对于基本绝缘虽仍属甚小值，但一旦出现电热元件烧蚀破损使基本绝缘失效的故障情况，却足以把可能流经人体的最大电流从百毫安量级压制到2.2毫安以下(假设RW1＝RW2＝0.2MΩ，并联阻值为0.1MΩ，则算得最不利情况下从两只水柱流出的总接地电流＝220/(0.1×106)＝2.2×10-3A，有效值)。本实用新型提供的贮水式电热水器除了上述附加绝缘与双水柱隔离设施外，其特征还在于在两只绝缘材质的双水柱隔离管路(9、10)上距金属内胆(4)较近的一侧分别设置有与作为电热元件(3)供电电源导线之一的内部中线N′均实施电气连接的两只金属过水管(11、12)，其内部形成局部性中性点水域(
图1)。由于无论进出水都必须从中性点水域经过，从电气上看等效于在双水柱隔离管路(9、10)的两只水柱上强行设置了两个中性点。并且，由于中性点对地电压通常只有几伏(交流有效值)，在电网三相负载严重不平衡地区可达十几伏，因此采用中性点水域进出水安全设施后从上述两只隔离水柱流出的总接地电流最大值将在原来2.2毫安数值基础上再减小一个以上数量级，达到0.1毫安以下数值(模拟样机实测值0.023毫安)。本实用新型中性点水域进出水安全设施是通过两只金属过水管(11、12)实现的，与ZL96232888.X比较，结构上有较大改进。为避免长期使用中锈蚀，金属过水管应使用抗水蚀作用的金属材料制作。本实用新型的接地措施是，把固定于外壳(1)上的接地端子(5)、用于进出水的金属接口(6、7)以及外壳自身(如果是金属)实施电气连接，在此基础上与整机的进出水金属管路等易触及金属部件构成接地等电位体，再与外部电源固定布线中接地保护导体PE实施电气连接(
图1)。所述接地措施在形式上与现今市场上贮水式电热水器相似。但是，所述接地措施建筑在附加绝缘、双水柱隔离、中性点水域进出水安全设施结构基础上，在电热元件(3)管壳发生开放性烧蚀破损故障情况下，即使金属内胆(4)壳体出现相电压，从整机接地等电位体流出的总接地电流最大值仍将被限制在0.1毫安以下(注从整机接地等电位体流出的总接地电流除包括上述从两只隔离水柱流出的部分外，还包括从金属内胆壳体与金属外壳所构成电容流出的部分，当使用塑料外壳时则无后者部分)，故而对接地点电位抬升作用也极小，对浴者人体与环境均不构成任何威胁。并且，由于水柱电阻为兆欧姆量级，故对外部接地系统接地电阻要求大大放宽，即使外部接地系统接地电阻达到千欧姆量级对上述总接地电流数值也没有影响。因此，本实用新型采取的接地措施被称为微电流接地，它并不被要求去提供I类器具(GB4706.1)通常意义的接地保护功能，它的使命主要在于满足下述保护电路(16)正常工作所必需的接地条件。
本实用新型所提供的贮水式电热水器包括温控器(2)，其特征在于它还包括一种由高阻抗采样电路(13)、开关电路(14)、执行电路(15)组成的保护电路(16)。保护电路(16)的公共地G与外部电源固定布线中接地保护导体PE实施电气连接，其高阻抗采样电路(13)通过按钮开关K动断触点直接从外部电源中线N获取采样电压UN，按钮开关K的动合触点则经过高阻值电阻R1(5.1MΩ)与外部电源相线L实施电气连接，掀下按钮开关K则使高阻抗采样电路(13)经过R1从外部电源相线L获取采样电压UN(
图1、2)。所述高阻抗采样电路(13)由R2、R3、D5、D6、C2、DW1组成，其中R2也是高阻值电阻(1MΩ)，由R2、R3、D5、D6构成非对称分压电路，经R3分出与采样电压UN成比例的负脉动电压，再经C2滤波输出最大值受DW1击穿电压限制的直流负电压给开关电路(14)。在DW1击穿电压范围内，改变R3即可改变所输出直流负电压值的大小。开关电路(14)由场效应管FT、双运放AJ、开关二极管D7、电阻R4、R5、R6、R7、R8及用于声光报警的NPN硅三极管T1、蜂鸣器FM、黄色发光二极管LED1等元器件组成，具有高输入阻抗和开关速度。其中R4是场效应管FT漏极负载电阻，R5、R6构成分压器提供固定参比电压分别送到第一只运放的反相输入端和第二只运放的同相输入端；两只运放构成两级电压比较器，第一级输出经R16、R7分别送到T1基极与LED1发光二极管，第二级输出送到执行电路(15)。当从外部电源中线N或经过R1从外部电源相线L所获取的采样电压UN超过设定门槛值使场效应管FT栅极输入直流负电压超过夹断电压时，其漏极电位由低电平转为高电平，经第一级电压比较器比较后输出高电平使T1饱和导通而启动蜂鸣器FM发声并同时点燃LED1示警，经第二级电压比较器比较后输出低电平到执行电路(15)。执行电路(15)由三极管T2及小型继电器J1等组成。当采样电压UN超过设定门槛值使开关电路(14)输出低电平到执行电路(15)NPN硅三极管T2基极时，三极管T2截止，继电器J1失电，经一对动合触点j1-1、j1-2全极断开电热元件(3)的供电电源(L′、N′)，完成保护动作；同时LED2红灯灭、绿灯亮，表示电热水器加热停止。对于确定的场效应管FT而言，有确定的夹断电压。因此，改变R3以改变高阻抗采样电路(13)输出的直流负电压的同时，也就改变了整个保护电路(16)的设定门槛值。在本实用新型所提供的贮水式电热水器的模拟样机中，其保护电路(16)的设定门槛值取25伏(交流有效值)。通常情况下，电网中线N对地电压UN在1伏左右至十几伏范围内(交流有效值)，远低于该门槛值，故保护电路(16)不会动作，电热水器可以正常工作。如果出现电网中线对地电压UN超过门槛值使保护电路(16)动作情况，则表明该供电电网正处于严重非正常状态。但出现采样电压UN超过设定门槛值的多数情况是安装本实用新型贮水式电热水器时把电源线错接所致，这时只需把错接的电源线换接一次即可排除故障。本实用新型保护电路(16)除提供上述对外部电源相线、中线电气连接状况监视手段及相应的保护功能外，还提供用户自检功能。即先接通本实用新型外部电源，若LED2红灯燃亮，则表明整机进入正常加热状态；此时掀下按钮开关K使相线经R1与采样电路(13)的非对称分压电路连接并经由与保护电路公共地G电气连接的外部电源接地保护导体PE构成回路，则保护电路(16)将立即启动自动保护功能切断电热元件(3)的供电电源(L′、N′)并同时声光报警。若自动保护功能不能启动，则表明该电路没有接地，或该系统接地电阻比通常接地系统接地电阻要求值高出了三个以上的数量级。由于R2阻值为1MΩ，即使本实用新型接地系统总电阻为10KΩ量级，对上述非对称分压电路的分压结果影响极小(从R3分出的负脉动电压的平均值＝0.45UNR3/[(R2＋R8)＋R3]，UN为采样电压有效值，R8为接地系统总电阻)。本实用新型贮水式电热水器设置保护电路(16)，提供对外部电源及接地保护导体PE电气连接状况的监视手段，提供自动保护、示警功能和用户自检功能；唯一目的是保障前述从中性点水域进出水安全设施的有效可靠性，即确保与两只金属过水管(11、12)电气连接的不是相线，而是其对地电压在设定门槛值以下的中线N′；从而为向用户提供一种高安全高品质家用电热水器确定一个基础。应予指出，本实用新型提供了一种全新的保护电路，与ZL96232888.X专利技术相比较，电路结构与原理有重大不同，显著提高了保护电路的输入阻抗，因而也显著提高了它的灵敏度和可靠性、显著降低了对外部接地系统总接地电阻的要求，并且增加了用户自检功能；由于与电子温控器共用电源与执行电路，并且由于无需加设漏电保护器，故成本增加很少，甚至有所降低。本实用新型仍需采用接地措施，其目的主要是保障所设置保护电路(16)所必需的但要求不高的接地条件。因此，从电击防护措施类别看，本实用新型仍属于I类器具。
下面结合实施例和附图对本实用新型提供的贮水式电热水器作进一步的说明，并根据本实用新型故障状态模拟样机实测数据就电气安全性能作对比分析为提供一种故障状态也确保电气安全的全工况微漏电贮水式电热水器，本实用新型总体由现今贮水式电热水器加热、温控、结构的一般构架，ZL96232888.X专利技术经过改进的安全设施构架，以及一种新的保护电路共三个部分组成。为测试故障状态下本实用新型的电击防护性能，使用了故障状态模拟样机。本实用新型故障状态模拟样机是一台电极可调型贮水式电热水器的真实样机。电极可调型贮水式电热水器是通过设置于内胆水域并分别与相线、中线连接的两组极板直接在水体中产生电流的方法来加热的，水成为带电体，金属内胆也成为带电体。这种状态以及它对电气安全所构成的威胁是与采用电热元件加热的贮水式电热水器一旦电热元件管壳烧蚀发生开放性破损后的状态相同的。从对电气安全所构成的威胁以及从提高电气安全性能措施的研究的角度看，一台电极可调型贮水式电热水器等效于一台采用电热元件的故障状态下的贮水式电热水器。因此，用原已试制的电极可调型贮水式电热水器样机来模拟采用电热元件处于故障状态的贮水式电热水器样机并获得有关电气安全性能的测试数据是合理可行的，所得测试数据是可信的。
图1是本实用新型总体结构示意图。
图2是本实用新型保护电路(16)的电气原理图。
图3是本实用新型提供的实际应用电路图。
图4是本实用新型故障状态模拟样机从接地等电位体流出电流的测试电路图。
附表是相关的测试数据。
参阅
图1本实用新型包括外壳(1)、其内设置有包含电热元件(3)的贮水用金属内胆(4)，在实施把贮水用金属内胆固定于外壳之内部时，除了使用一般连接紧固方式外还使用了绝缘材质的衬垫及填充物(8)以构成附加绝缘；外壳(1)内还设置有双水柱隔离管路(9、10)，在其上距贮水用金属内胆(4)约四分之一长度位置处分别设置有与作为电热元件(3)供电电源导线之一的内部中线N′均实施电气连接的两只金属过水管(11、12)；外壳(1)内还设置有温控电路(2)、保护电路(16)。在所述外壳(1)上，固定有接地端子(5)、用于进出水的金属接口(6、7)，上述接地端子、用于进出水的金属接口以及外壳(如果是金属)实施电气连接构成接地等电位体，再与外部电源固定布线中接地保护导体PE实施电气连接。
所述双水柱隔离管路(9、10)采用内径8毫米绝缘材质管料制作，其中进水隔离管路(9)长度0.8至1米，出水隔离管路(10)长度1.6至2米。以上尺寸的确定是为了使相应的两只水路电阻RW1、RW2具有相互接近并且足够大的阻值(0.2-1兆欧姆)。若双水柱隔离管路(9、10)采用铝塑管材制作，安装时管材端部应作安排以可靠隔断其铝衬与其所连接金属管之间的电气联系。所述两只金属过水管(11、12)应采用不发生水蚀作用的金属材料制作，例如镀锡紫铜管或不锈钢管，以保证金属过水管与其内部水域成为等电位体。
参阅图2本实用新型包括有一种由高阻抗采样电路(13)、开关电路(14)、执行电路(15)组成的保护电路(16)，其公共地G与外部电源固定布线中接地保护导体PE实施电气连接，其高阻抗采样电路(13)通过按钮开关K动断触点直接从外部电源中线N获取采样电压UN，按钮开关K动合触点则经过R1与外部电源相线L实施电气连接，掀下按钮开关K则使高阻抗采样电路(13)经过R1从外部电源相线L获取采样电压。所述采样电路(13)由R1、K、R2、R3、D5、D6、C2、DW1等元件组成；开关电路(14)由场效应管FT、双运放AJ、NPN硅三极管T1及R4、R5、R6、R7、R8、R16、R17、C3、C4、FM、LED1等元器件组成；执行电路(15)由NPN硅三极管T2、小型继电器J1及R9、R10、R11、D8、D9、LED2等元器件组成。
参阅图3本实用新型实施例还提供一种综合上述保护电路和一般电子温控电路为一体并兼具两者功能的实际应用电路。该实用电路由保护电路、温控电路及为它们共用的电源电路、执行电路共四个部分组成。在采样电压UN低于保护电路设定门槛值情况下，由双运放AJ构成的两级电压比较器中第一级输出端(管脚1)为低电平，开关二极管D7反偏；第二级输出端(管脚7)电平的高低取决于温控电路部分，整个电路表现为电子温控器功能。在采样电压UN高出设定门槛值时，则第一级电压比较器输出高电平(E1-1.5，伏)经D7加到第二级反向输入端(管脚6)，迫使第二级电压比较器输出低电平，NPN硅三极管T2截止，继电器J1失电，经j1-1、j1-2动合触点全极断开电热元件供电电源(L′、N′)，同时蜂鸣器发声、黄色LED1点燃、红色LED2熄灭，此时整个电路表现为自动保护功能。出现采样电压UN高出设定门槛值的多数情况是，在安装本实用新型贮水式电热水器时把相线与中线错接导致整机报警并拒绝工作；另一情况是电网中线对地电压太高，超出了本实用新型保护电路设定门槛值(25伏，交流有效值)，这时供电电网已处于严重的非正常状态。除了上述对相线、中线电气与连接状况的监视与保护功能以外，本实用新型还提供用户自检功能，以检查接地系统电气连接状况。用户掀动按钮开关K，使相线L经电阻R1与保护电路连接并通过保护电路公共地G、外部电源接地保护导体PE构成回路，则保护电路将立即启动自动保护功能。若自动保护功能不能启动，则表明该系统没有接地，或者该系统的接地电阻至少在10千欧姆量级以上。应该指出，由于上述保护电路中采样电路、开关电路皆有很大的输入阻抗，故保护电路对接地系统总接地电阻的要求很低，且本实用新型保护电路具有很高的灵敏度。假若使用金属外壳，因金属外壳与大地间存在电容，其容抗虽然数值很大但仍可构成对地通路；并且有可能在系统并未接地情况下，掀动按钮开关K却导致保护电路动作。因此，本实用新型更适宜于采用注塑方式生产的塑料外壳。若使用金属外壳，则需增加一个设施，使掀动按钮开关K的同时，切断金属外壳与整机接地等电位体之间的电气连接。
元器件明细D1、D2、D3、D4、D9IN4004；D5、D6、D7、D8IN4148；DW110V；LED1黄，Φ3；LED2红、绿，Φ3；R15.1MΩ；R21MΩ；R3160KΩ；R4100KΩ；R51KΩ；R6470Ω；Rt770Ω(15℃)；R73KΩ；R8470KΩ；R91.4KΩ；R101.8KΩ；R11680Ω；R1222KΩ；R132.4KΩ；R141.8KΩ；R156.8KΩ；R1610KΩ；R17270Ω；T1、T28850；JW7805；FT3DJ6F；AJLM358；J1JQX＝13FC；K单刀双掷按钮开关；FMFMQ-1209(12V)；C1470μ；C20.22μ；C3、C44.7μ；C510μ。
参阅图4、2及附表本实用新型故障状态模拟样机从接地等电位体流出电流测试电路是依据GB4706.1单相非II类器具泄漏电流测量图建立的。图中电热元件(3)管壳缺口示意因烧蚀而发生的开放性破损，基本绝缘已经失效，贮水式电热水器处于故障状态。17、18分别表示电热元件(3)内部的电热体及所填充的高阻值氧化物固体粉末。RW1′、RW1″及RW2′、RW2″表示两只水柱电阻RW1及RW2分别被两只金属过水管(11、12)所分隔的两部分。采用所述测试电路对所述故障状态模拟样机从接地等电位体流出电流进行了实际测试。测试条件如下①内胆及进出水路均用水充满，但与外界脱开；②采用四川工业学院自用井水；③被测样机接地等电位体与外部电源接地保护导体PE脱开，且整机与环境绝缘；④测试时电网电压215伏(交流有效值)。测试过程中当K1置左位时，被测样机保护电路动作，蜂鸣器发声、黄色LED1燃亮，电热元件(3)供电电源(L′、N′)被切断。发生这种情况的原因是，K1置左位时外部电源相线L电压经毫安表、2K欧姆电阻及被测样机的接地等电位体被施加到保护电路(16)的公共地G上，导致保护电路(16)实际上引入了超出设定门槛值的采样电压；此时测得的从接地等电位体流出的电流(0.207毫安)则是经由保护电路(16)内部的高阻抗采样电路(13)而形成的(见附表第1栏)。保护电路启动自动保护功能表示被检测样机“拒绝”这种测试方式并立即做出反应。为了考察双水柱隔离管路(9、10)单独的保护作用，设计了K1置左位时另外一种测试状态，即切断整机接地等电位体与保护电路(16)公共地G之间的连接导线，安排保护电路(16)失效。此时测得的从接地等电位体流出的电流则是经由两只水柱电阻RW1″、RW2″而形成的；由于水阻与水温有关，故被测样机处于工作状态水温升高后所测值也会有升高(见附表第2栏)。当K1置右位时，外部电源中线N电压经毫安表等被施加到保护电路(16)的公共地G上，并联的两只水柱电阻RW1″、RW2″两端分别与中性线N、N′相连接，所流经电流几乎为零。此时所测得的从接地等电位体流出的电流(0.023毫安)几乎完全是经由金属内胆(4)与金属外壳(1)之间所构成电容之容抗(以及泄漏阻抗)而产生的。如果采用塑料外壳，此项测值还将更加减小。
附表 上述测试中K1置左位使保护电路从外部电源相线L获取采样电压的接法，所代表的是本实用新型安装时把相线与中线错接的情况；由于保护电路提供对电源监视与相应保护功能，这种情况在实际应用中不会发生。K1置右位的接法则接近于实际应用情况，如果忽略外部电源中线对地电压，则所测值即表示本实用新型电热元件管壳烧蚀破损故障状态从接地等电位体所流出的总接地电流。
本实用新型故障状态模拟样机从接地等电位体流出电流(K1置右位)的实测数据不仅远低于GB4706.1对I类电热器具泄漏电流所规定的限额数值(0.75MA/KW)，也远低于IEC479-1所提出的人体感觉电流阈值(0.5MA)。测试结果表明本实用新型贮水式电热水器在电热元件管壳烧蚀开放性破损故障状态下也确保电气安全的目标是完全可以达到的。
权利要求1.一种贮水式电热水器，它包括外壳(1)、包含有电热元件(3)的贮水用金属内胆(4)、温控器(2)，以及共同固定于外壳(1)上的接地端子(5)、用于进出水的金属接口(6、7)，上述接地端子、两只金属接口以及如果外壳是金属则还包括外壳实施电气连接构成接地等电位体后再与外部电源固定布线中接地保护导体PE电气连接，其特征在于它还包括在把金属内胆(4)固定于外壳(1)之内时所附加使用的、绝缘材质的衬垫及填充物(8)，以隔断金属内胆(4)与上述接地等电位体之间直接的电气联系；设置在金属内胆(4)与固定于外壳(1)上用于进出水的金属接口(6、7)双方之间的、实施内部进出水路连接的、绝缘材质的双水柱隔离管路(9、10)；分别设置在双水柱隔离管路(9、10)上的、与作为电热元件(3)供电电源导线之一的内部中线N′均实施电气连接的两只金属过水管(11、12)，其内部为中性点水域；一种由高阻抗采样电路(13)、开关电路(14)、执行电路(15)组成的保护电路(16)，其公共地G与外部电源固定布线中接地保护导体PE电气连接，其高阻抗采样电路(13)通过按钮开关K动断触点直接从外部电源中线N获取采样电压UN，而按钮开关K动合触点则经过高阻值电阻R1与外部电源相线L电气连接，掀下按钮开关K则使高阻抗采样电路(13)经过R1从外部电源相线L获取采样电压UN。
2.根据权利要求1所述的贮水式电热水器，其特征在于双水柱隔离管路(9、10)的定位采用并绕于金属内胆(4)的外缘，或并绕成盘香状后再固定于外壳(1)内两种方式的一种，出水隔离管路(10)是进水隔离管路(9)长度的2至3倍。
3.根据权利要求1所述的贮水式电热水器，其特征在于金属过水管(11、12)使用不发生水蚀作用的金属材料制作，设置在双水柱隔离管路(9、10)上距金属内胆(4)较近的一侧。
4.根据权利要求1所述的贮水式电热水器，其特征在于保护电路(16)的高阻抗采样电路(13)由R2、R3、D5、D6、C2、DW1组成，其中R2、R3、D5、D6构成非对称分压电路，从R3分出与采样电压UN成比例的负脉动电压，再经C2滤波后输出最大值受DW1击穿电压限制的直流负电压给开关电路(14)；开关电路(14)由场效应管FT、双运放AJ、开关二极管D7、电阻R4、R5、R6、R8及用于声光报警的三极管T1、蜂鸣器FM、发光二极管LED1等元器件组成，具有高输入阻抗和开关速度，当从外部电源中线N或经过R1从外部电源相线L所获取的采样电压UN高出设定门槛值使场效应管FT栅极输入的直流负电压超过其夹断电压时，漏极输出高电平，再经过双运放AJ所构成电压比较器的两级比较，从第一级电压比较器输出高电平启动蜂鸣器FM发声并点燃黄色发光二极管LED1报警，从第二级电压比较器输出低电平给执行电路(15)；执行电路(15)由三极管T2及继电器J1等组成，当上述采样电压UN高出设定门槛值时，三极管T2因基极输入低电平而截止，继电器J1失电，经一对动合触点j1-1、j1-2全极断开电热元件(3)供电电源L′、N′。
专利摘要所述贮水式电热水器采用附加绝缘及双水柱隔离管路以隔断内胆与接地等电位体间电气联系,双水柱隔离管路上设置与内部中线N′电气连接的金属过水管以建立中性点水域;保护电路公共地与外部电源接地保护导体电气连接,经按钮开关分别从外部电源N、L获取采样电压以监视外部电源及接地保护导体电气连接状况,提供相应保护及用户自检功能。降低接地电阻要求为10KΩ量级;即使电热元件管壳烧蚀破损,从接地等电位体流出的总接地电流远低于IEC479—1人体感觉电流阈值。
文档编号F24H1/20GK2483657SQ0121416
公开日2002年3月27日 申请日期2001年2月19日 优先权日2001年2月19日
发明者钟知勉 申请人:钟知勉