专利名称：节电全自动开水炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于烧开水炉。
现有电热开水炉容积较小，随用随烧，开水用完再重新上水加热。它们普遍存在如下问题1、在电网高峰期用电烧水，耗电6千瓦；2、人工操作；3、冷水、开水、空气不能安全分开，水不容易达到真正沸腾，开水质量不易保证。
本实用新型目的是这样实现的一种节电全自动开水炉，由水系统和自动控制系统组成，其特征在于(1)、在水系统中，包括开水箱和冷水箱，用保温层包裹的开水箱在下，冷水箱在上，开水箱用于烧水及贮存开水，冷水箱为开水箱供水；用安装在二箱相连的连通管13上的连通电磁阀控制水的供与停；浮球阀，进水电磁阀及进水调节阀依次互相串联，其调节阀连自来水，另一端在冷水箱内；冷水箱顶有溢水管连排放管；开水箱顶有排气管与冷却管相连；(2)、自动控制系统包括强电部分和弱电部分；强电部分电加热器由交流接触器控制其与市电的通与断，交流接触器常开触点连加热器，再连市电；交流接触器线圈连弱电继电器触点，再连市电；二个电磁阀由二个弱电继电器控制，二个电磁阀线圈分别连二个弱继电器J2和J3触点，再连市电；弱电部分弱电电路由时间限定、温度设定、二个延迟、电子开关及顺序控制五部分电路顺序连接而成；控制加热器的弱电继电器由温度、电网谷底时间和急用开关三种线路来控制；其一测温计输出连延迟电路一输入，延迟电路一输出连R-S触发器中的二个复位端r1、r3，触发器输出Q3连接弱电继电器1线圈；其二时钟器输出连二级放大开关电路的初级三级管基极，次极放大输出连R-S触发器的置位端S1-S4；其三与12伏电源相连的急用开关连接R-S触发器的置位端S1-S4；控制上水电磁阀11的弱电继电器2，由电网谷底时间和急用开关二种线路控制，其连接同上；控制冷水箱与开水箱的连通电磁阀9的弱电继电器3，由温度，电网谷底时间和急用开关三种线路控制，其连接同上。
结合附图，进一步说明本实用新型内容。
图1本实用新型外观正视图图2本实用新型外观侧视图图3本实用新型内部结构正视剖面示意图图4本实用新型内部结构侧视剖面图图5本实用新型用电时段、上水及水温自动控制电路图图6本实用新型自动控制强电部分电路图图7本实用新型自动控制弱电部分电源图图8本实用新型给水系统图图中符号1、主水箱(开关箱)2、保温层 3、外壳 4、冷却管5、排气管6、副水箱(冷水箱) 7、限位开关(XK) 8、溢水口9、连通电磁阀(DF2) 10、浮球阀 11、上水电磁阀(DF1) 12、上水管13、连通管 14、溢水管 15、温度传感器16、电加热器(DY) 17、进水管 18、放水阀 19、排放管20、开水龙头 21、自控箱 22、进水调节阀 23、面板24、挡板 C、交流接触器 NK、急用开关J1、继电器1J2、继电器2 J3、继电器3
图1是本实用新型外观正视图。在图中，开水龙头20在中部偏下部位，控制面板23在右上角，进水管17及残余渣水排放管19在右下部。在控制面板上有水过程显示灯LED1，水已烧开指示灯LED2，温度范围在-40°～110℃的数字温度计表头，显示时间的数字时针及急用加电开关NK。
图2是本实用新型外观侧视图。在图中，中部偏下有一块正方形挡板24，是电加热器插座。
图3是本实用新型内部结构正视剖面示意图。该图说明了本实用各部件的安装部位。其图号与实物对立关系见上述。
紧贴外壳3的用叉形剖面线标识的是保温层2，保温层2包裹的是开水箱1，开水箱顶部的是冷水箱6，开水箱内偏下有电加热器16及温度传感器15；下面开出进水管17及残余渣水经放水阀18连接的排放管19。开水箱上部开有排气管5，能向冷却管4排放蒸汽。
冷水箱右侧壁有进水浮球阀10，浮球阀10上面的是溢水口8，浮球阀10下面的冷水箱与开水箱由连通管连通的电磁阀9(DF2)，最右部有与进水浮球阀10串联的进水电磁阀11(DF1)及进水量调节阀22(见图4)。冷水箱上部有限位开关7。
图4本实用新型内部结构侧视剖面示意图。紧贴冷水箱的左侧空间安装有自动控制电路弱电部分的电路板(自控箱)21。开水箱侧面开出开水龙头20；外壳侧面有电加热器16电插座。其他标号与图3对应。
图5是本实用新型用电时段、上水及水温自动控制电路弱电部分电路图。它由时间限定、温度设定、二个延迟、电子开关及顺序控制五部分电路顺序连接而成。
所述温度设定电路是一个与温度传感器15(见图3)相连的数字式测温计ADD-401，它的温度范围为-40°～110℃，上限温度和下限温度可设定，输出直流电平+1.5伏。它与三极管BG5及BG1的基极相连接，BG5是延时电路的开关管，BG1是继电器J1的开关管，控制电加热器的通与断。
所述时间限定电路是一个数字式时钟器SC-C38，它可以在一天24小时内设定任意时间打开和关断，输出+1.5V直流电平，它经电阻R13与电子开关电路三极管BG6基极相连。
所述延时电路一由集电路555、W1、C1、R4等组成。延时电路输入与BG5集电极连接，输出经C3与触发器输入端r1、r3连接。
所述延时电路二由集成电路555、W2、C2、R5等组成。延时电路输出经R9、D1与触发器r2、r4连接。
所述电子开关电路由BG6、BG7及R10、R11、R12、R14及C7组成。BG7集电极经R14与触发器输入端S1-S4连接。
所述顺序控制电路由触发器集成电路CD4043、四个三极管BG1～BG4、继电器J1～J3等组成，CD4043是四个三态R-S触发器的集成电路，每个触发器有二个输入端(r.s)和一个输出端(Q)，r为复位端，s为置位端，Q为输出端。输出端Q2-Q4经电阻R1-R3连接到BG2-BG4基极上，每当输出端Q为高电位时，三极管BG2-BG4导通，继电器吸合，当输出端Q为低电平时，三极管截止，继电器放开。
另外，设有限位开关XK，急用开关NK加电。
工作原理如下如时钟设定在午夜100开，105关；温度上限设定在100℃，下限设定在80℃。
当时间到达午夜100时，时钟器SC-C3B输出一个+1.5伏直流电平，使BG6导通，并接着将BG7导通，BG7集电极由低电位转为高电位，经限流电阻R14，使触发器CD4043的S1-S4置位端转为高电位，输出端Q1-Q4转为高电位。于是BG2、BG3、BG4均导通，使继电器J1、J2、J3吸合。通过图6可知，交流接触器常开触点C、上水电磁阀DF1、冷水箱与开水箱连通电磁阀DF2均接通。电加热器DY亦随之接通，此时处于上水进水并加热状态。由于Q1高电位，而上水指示灯LED1亮，显示进水加热状态。
当时间到达105时，时钟器SC-C3B关断，BG6、BG7截止，触发器输入端(置位端)S1-S4转为低电位，然而因触发器另一个输入端(复位端)r1-r4处于低电位，其输出端Q1-Q4仍保持原高电位不变，因此C、DF1、DF2的接通状态不变。
当冷水箱已加满，浮球阀门10关闭水源并使限位开关XK(即7)自动接通，XK通过C8、R6、R7组成的微分电路向R-S触发器CD4043的复位端r2、r4输出一个高电位脉冲，使其输出端Q4、Q2反转为低电平，于是三极管BG3、BG4截止，继电器J2、J3放开，上水电磁阀DF1及冷水箱与开水箱连通的电磁阀DF2关断，上水进水过程终止。
当水加热到100℃时，由温度传感器15使测温表ADD-401输出一个+1.5伏直流电平，使三极管BG5导通，延时电路一开始工作，延时器555输出脚3为低电位，当达到延时时间时，延时器555输出脚3反转为高电位，经C3、R8组成微分电路在R-S触发器的复位端r3、r1上获得一个高电位脉冲。使其输出Q3、Q1反转为低电位，Q3使三极管BG2截止，继电器J1放开，交流接触器常开触点C放开，电加热器DY关断，完成水加热过程。Q1反转，使上水指示灯LED1灭，水已烧开指示灯LED2亮，显示水已烧开。
当水温下降到100℃以下时，测温计ADD-401上限输出转为低电平，三极管BG5截止，延时电路一停止工作。
当水温降到80℃以下时，测温计ADD-401下限输出+1.5伏高电平，三极管BG1导通，继电器J1吸合，交流触发器C吸合，使加热器DY工作。
当水温超过80℃时，测温计ADD-401下限输出转为低电平，使BG1截止，J1放开，C放开，DY关断。由于ADD-401的输出信号本身有一分钟延时，故此处未加延时电路。
当开水用完还需开水时，面板上急用按钮NK1加电加水，按此钮。此钮按下后，NK1-1经R14将高电平加在R-S触发器CD4045的置位端S1-S4上，其结果如同时钟控制时一样，电加热器及电磁阀等全部打开，上水并加热。NK1-2，使延时电路二的延时器555输出脚3转为低电平，再经延时后，脚3转为高电平，经C4、R9组成微分电路给R-S触发器CD4043的复位端r2有一个高电位脉冲，使Q2反转为低电平，于是BG4截止，J3放开，冷水箱与开水箱相连通的电磁阀DF2关断，冷水箱满后，浮球阀关闭，并触动限位开关XK，关闭上水电磁阀DF1，完成了上水过程。可见急用按钮上水量多少，实际由延时电路二的上水时间决定，同时也与单位时间内水流量有关。水流量由图4中的进水调节阀22进行调节。调节延时电路二的延时时间和调节阀22的水流量便可决定急用加水量。以80升开水炉为例，急用水量定在10升左右为好，半小时即可烧开。
图6是本实用新型自动控制强电部分电路图。符号意义如下DY电加热器，C交流接触器，DF1、DF2电磁阀，J1、J2、J3继电器。当继电器J1、J2、J3触点分别吸合时(参见图3)，上水电磁阀DF1，冷水箱与开水箱连通电磁阀DF2开启及交流接触器C吸合。DF1开启，自动上水；DF2开启，开水箱进水；而C吸合，电加热器DY加热烧水。
图7是本实用新型自动控制弱电部分电路图。它为电路提供12V直流电源。
图8是本实用新型给水系统图。工作情况如下自来水接进水管17，再串接进水量调节阀22、上水电磁阀11(即DF1)和浮球阀10进入冷水箱6；冷水箱又分二路，一路由连通电磁阀9(即DF2)和连通管13进入主水箱1；一路经溢水管14与排放管19相连。开水箱1亦有三路，一路是开水龙头20；一路是经放水管18与排放管19相连；一路经排气管5及冷却管4、溢水管14、与排放管19相连。
本实用新型采用了时钟控制器件进行定时控制。用户可以利用时钟定时器来设定上水及加热器烧水时间。这样就可以将开水炉上水和加热至烧开的全过程控制在电网用电谷底的时间范围内。
本开水炉采用了温控加延时的控制方案。当水温达到设定的100℃后，再延时一段加热时间，以避免检测误差造成的水没有完全烧开和保证水有一定煮沸时间，更有效地杀灭水中微生物。本开水炉除有较好的保温措施外，还设有水温下限保证电路，当水温降至用户要求的下限后，自动打开加热器，以便保温。
本开水炉容积按用户要求设计，为保证只在夜间烧水，容积必须满足用户全天用水量。
由于采用大容积，较好的保温措施和钟控为主的时间，温度等自动控制电路，从而达到在夜间用电谷底时间内一次性将用户全天使用的开水烧好。用户可以在白天使用。
本实用新型优点1、按设定的供电时间，利用电网低谷电来烧水，充分利用能源，并且开水箱容积大，保温好；2、进水及水温都自动控制，一来节省人力，二来保证开水质量；3、水温设定加延时电路，使水充分煮沸，以保开水质量。
实施例开水箱有效容量80升，冷水箱10升，加热功率2千瓦，夜里100开始上水，加热约早600水烧开，供单位职工一天喝水。保温层约5厘米厚，电磁阀DF1型号CWV-1-1，继电器型号JQC-3F、BG1-BG5型号为3DG12、BG6型号为3DG6、BG7型号为3AX31。
权利要求一种节电全自动开水炉，由水系统和自动控制系统组成，其特征在于(1)、在水系统中，包括开水箱和冷水箱，用保温层包裹的开水箱在下，冷水箱在上，开水箱用于烧水及贮存开水，冷水箱为开水箱供水；用安装在二箱相连的连通管13上的连通电磁阀控制水的供与停；浮球阀，进水电磁阀及进水调节阀依次互相串联，其调节阀连自来水，另一端在冷水箱内；冷水箱顶有溢水管连排放管；开水箱顶有排气管与冷却管相连；(2)、自动控制系统包括强电部分和弱电部分；强电部分电加热器由交流接触器控制其与市电的通与断，交流接触器常开触点连加热器，再连市电；交流接触器线圈连弱电继电器触点，再连市电；二个电磁阀由二个弱电继电器控制，二个电磁阀线圈分别连二个弱继电器J2和J3触点，再连市电；弱电部分弱电电路由时间限定、温度设定、二个延迟、电子开关及顺序控制五部分电路顺序连接而成；控制加热器的弱电继电器由温度、电网谷底时间和急用开关三种线路来控制；其一测温计输出连延迟电路一输入，延迟电路一输出连R-S触发器中的二个复位端r1、r3，触发器输出Q3连接弱电继电器1线圈；其二时钟器输出连二级放大开关电路的初级三级管基极，次极放大输出连R-S触发器的置位端S1-S4；其三与12伏电源相连的急用开关连接R-S触发器的置位端S1-S4；控制上水电磁阀11的弱电继电器2，由电网谷底时间和急用开关二种线路控制，其连接同上；控制冷水箱与开水箱的连通电磁阀9的弱电继电器3，由温度，电网谷底时间和急用开关三种线路控制，其连接同上。
2.根据权利要求1所述的开水炉，其特征在于所述温度设定电路是一个与温度传感器15相连的数字式测温计ADD-401，它的温度范围为-40°～110℃，上限温度和下限温度可设定，输出直流电平+1.5伏；它与三极管BG5及BG1的基极相连接，BG5是延时电路的开关管，BG1是继电器J1的开关管，控制电加热器的通与断。
3.根据权利要求1所述的开水炉，其特征在于所述时间限定电路是一个数字式时钟器SC-C38，它可以在一天24小时内设定任意时间打开和关断，输出+1.5V直流电平，它经电阻R13与电子开关电路三极管BG6基极相连。
4.根据权利要求1所述的开水炉，其特征在于所述延时电路一由集电路555、W1、C1、R4等组成；延时电路输入与BG5集电极连接，输出经C3与触发器输入端r1、r3连接；所述延时电路二由集成电路555、W2、C2、R5等组成；延时电路输出经R9、D1与触发器r2、r4连接。
5.根据权利要求1所述的开水炉，其特征在于所述电子开关电路由BG6、BG7及R10、R11、R12、R14及C7组成；BG7集电极经R14与触发器输入端S1-S4连接。
6.根据权利要求1所述的开水炉，其特征在于所述顺序控制电路由触发器集成电路CD4043、四个三极管BG1～BG4、继电器J1～J3等组成，CD4043是四个三态R-S触发器的集成电路，每个触发器有二个输入端(r.s)和一个输出端(Q)，r为复位端，s为置位端，Q为输出端；输出端Q2-Q4经电阻R1-R3连接到BG2-BG4基极上，每当输出端Q为高电位时，三极管BG2-BG4导通，继电器吸合，当输出端Q为低电平时，三极管截止，继电器放开。
专利摘要节电全自动开水炉属于烧开水炉。其目的在于按需要在电网谷底时自动上水,自动加电烧水,烧好的开水存储备用的开水炉内。该炉包括开水箱和冷水箱,其自动控制电路控制上水及烧水等过程。该炉节电,开水质量容易保证,使用效果好。
文档编号F24H1/08GK2290805SQ96244569
公开日1998年9月9日 申请日期1996年12月9日 优先权日1996年12月9日
发明者刘建伟, 安国兴 申请人:刘建伟, 安国兴