电子恒温阀和具有其的热水器
技术领域
本申请涉及热水器技术领域，尤其涉及一种电子恒温阀和具有其的热水器。
背景技术
目前市场上电子恒温阀的设计方案多种多样，通常采用电机和调节阀芯来实现自动调节冷热水的调节比例。相关技术中提出了一种陶瓷片调节阀芯，通过调节转向角度来调节陶瓷片阀芯的冷热水开度，但是结构复杂、对阀芯配合的要求高，当水质不良时，容易发生堵塞或冷热串水现象，导致调节精准度不高。
实用新型内容
本申请实施例提供一种电子恒温阀和具有其的热水器，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种电子恒温阀，包括：
阀体，阀体的内部限定有阀芯腔，阀芯腔具有冷水入口、热水入口以及混合水出口；
阀芯，阀芯与阀体可转动连接，阀芯具有位于阀芯腔内的调节部，调节部被构造为中空结构以在其内部限定出预混合腔，预混合腔具有调节开口和预混合水出口，预混合腔通过调节开口可与冷水入口和热水入口中的至少一个连通，预混合水出口与混合水出口连通。
在一种实施方式中，调节开口设于调节部的周壁，预混合水出口设于调节部的端部，预混合水出口、冷水入口和热水入口中的任意两个的开口方向相互垂直。
在一种实施方式中，调节部的外表面被构造为球面。
在一种实施方式中，调节开口在调节部的周向上的张角为60-90度。
在一种实施方式中，阀体的内部还限定有二次混合腔，二次混合腔与阀芯腔通过混合水出口连通。
在一种实施方式中，二次混合腔的中心轴线平行于预混合腔的中心轴线，且二次混合腔的中心轴线位于预混合腔的中心轴线的下方。
在一种实施方式中，二次混合腔的内壁设有扰流条，扰流条为沿二次混合腔的周向间隔设置的多个，每个扰流条沿二次混合腔的轴向延伸。
在一种实施方式中，冷水入口与调节部的外表面之间和/或热水入口与调节部的外表面之间设有密封垫。
在一种实施方式中，该电子恒温阀还包括驱动组件，驱动组件与阀芯传动连接，以驱动阀芯绕其中心轴线转动，驱动组件包括：
电机，电机安装于阀体；
主动齿轮，主动齿轮与电机的输出轴同轴设置；
从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合设置，且从动齿轮与阀芯同轴设置。
在一种实施方式中，该电子恒温阀还包括：
控制装置，控制装置与电机电连接，用于控制电机的旋转方向和旋转角度。
在一种实施方式中，阀体设有与控制装置电连接的水流传感器、第一温度传感器和第二温度传感器，水流传感器用于检测进入冷水入口的冷水的流量，第一温度传感器用于检测进入冷水入口的冷水的温度，第二温度传感器用于检测从混合水出口流出的混合水的温度。
在一种实施方式中，阀体设有冷水输入接头、热水输入接头、冷水输出接头和混合水输出接头；热水输入接头与热水入口连通，混合水输出接头与混合水出口连通；阀体的内部设有第一冷水流路和第二冷水流路，冷水输入接头与冷水入口通过第一冷水流路连通，冷水输出接头与冷水输入接头通过第二冷水流路连通。
在一种实施方式中，阀芯设有沿其径向向外延伸的限位筋，阀体的外表面设有限位凸起，限位筋与限位凸起止挡配合，以限定阀芯的最大转动角度。
在一种实施方式中，阀芯的材质为铜。
第二方面，本申请实施例提供一种热水器，包括根据本申请上述实施例的电子恒温阀。
本申请实施例采用上述技术方案可以通过调节阀芯的转动角度，控制调节开口与热水入口以及与冷水入口的流通面积，从而调节进入预混合腔内的冷水和热水的比例，进而形成一定温度的恒温水，阀芯的结构简单、调节方便，并且可以精准控制冷水与热水的混合比例。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1示出根据本申请实施例的电子恒温阀的结构示意图；
图2示出根据本申请实施例的电子恒温阀的爆炸图；
图3示出根据本申请实施例的电子恒温阀的剖面图；
图4示出根据本申请实施例的电子恒温阀的剖面图；
图5示出根据本申请实施例的电子恒温阀的局部剖面图；
图6示出根据本申请实施例的电子恒温阀的阀芯与冷水入口、热水入口的位置关系图；
图7示出根据本申请实施例的电子恒温阀的阀芯的结构示意图；
图8示出根据本申请实施例的电子恒温阀的局部结构示意图。
附图标记说明：
电子恒温阀100；
阀体10；阀芯安装部10a；阀芯腔11；冷水入口111；热水入口112；混合水出口113；二次混合腔12；扰流条121；冷水输入接头13；热水输入接头14；接头定位塞141；接头螺母142；混合水输出接头15；冷水输出接头16；第一冷水流路17；第二冷水流路18；限位凸起19。
阀芯20；调节部21；预混合腔21a；调节开口211；预混合水出口212；限位筋22；连接部23；
驱动组件30；电机31；主动齿轮32；从动齿轮33；安装板34；
水流传感器41；第一温度传感器42；第二温度传感器43。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下面参考图1-图8描述根据本申请实施例的电子恒温阀100。根据本申请实施例的电子恒温阀100可以用于燃气热水器、电热水器等水加热装置。
如图1-图6所示，根据本申请实施例的电子恒温阀100包括阀体10和阀芯20。
阀体10的内部限定有阀芯腔11，阀芯腔11具有冷水入口111、热水入口112以及混合水出口113。
在一个示例中，阀体10设有冷水输入接头13、热水输入接头14和混合水输出接头15。冷水输入接头13与冷水入口111连通，热水输入接头14与热水入口112连通，混合水输出接头15与混合水出口113连通。冷水输入接头13用于连接自来水管道等其他冷水输入管路，用于向冷水入口111输入冷水；热水输入接头14用于连接热水器的热水输出管路，用于向热水入口112输入热水；混合水输出接头15用于连接混合水输出管路，用于将混合后的恒温水由阀体10内导出。其中，热水输入接头14包括接头定位塞141和接头螺母142，接头定位塞141设于阀体10，接头螺母142固定于接头定位塞141，冷水输入接头13和混合水输出接头15均可以采用与热水输入接头14相同的结构。
阀芯20与阀体10可转动地连接，阀芯20具有位于阀芯腔11内的调节部21，调节部21被构造为中空结构以在其内部限定出预混合腔21a，预混合腔21a具有调节开口211和预混合水出口212，预混合腔21a通过调节开口211与冷水入口111和热水入口112中的至少一个连通，预混合水出口212与混合水出口113连通。
在一个示例中，如图6所示，冷水入口111和热水入口112分别位于调节部21的侧部，且冷水入口111的中心轴线和热水入口112的中心轴线成一定夹角。可以理解的是，冷水入口111的中心轴线的方向与冷水由冷水入口111流出的方向一致；热水入口112的中心轴线与热水由热水入口112流出的方向一致。调节开口211在调节部21的周向上具有一定张角，阀芯20在绕其中心轴线转动的过程中，调节开口211可以单独与冷水入口111连通、或者单独与热水入口112连通、或者与冷水入口111和热水入口112同时连通。可以理解的是，通过调节阀芯20的旋转角度，可以控制调节开口211与冷水入口111或热水入口112的流通面积，从而调节进入预混合腔21a的冷水与热水的比例，经过混合形成一定温度的混合水。
值得说明的是，在本申请的示例中，阀芯20可以转动至调节开口211与冷水入口111以及热水入口112均不连通的角度，且在该角度范围内，调节开口211与冷水入口111以及热水入口112的流通面积均为零。也就是说，调节部21的调节开口211之外的部分的外周壁可以封闭冷水入口111与热水入口112，此时流入预混合腔21a的冷水和热水的流量均为零。
优选地，调节开口211设于调节部21的周壁，预混合水出口212设于调节部21的端部，预混合水出口212、冷水入口111和热水入口112中的任意两个的开口方向相互垂直。其中，预混合水出口212、冷水入口111和热水入口112的开口方向指的是其中心轴线的方向。
在一个示例中，如图3所示，热水入口112的中心轴线沿上下方向设置，预混合水出口212的中心轴线沿前后方向设置设置，如图4所示，冷水入口111的中心轴线沿左右方向设置。这样，进入预混合腔21a内的冷水和热水的流动方向相互垂直，从而可以提高冷水与热水的混合效果，并且，阀体10内的冷水流道和热水流道以及混合水流道的呈三维坐标的结构布置，可以节省阀体10在上下方向上的尺寸，从而节省电子恒温阀100的安装空间。
相比于相关技术中通过调节行程来控制冷水和热水的混合比例的阀芯，该阀芯通过调节阀芯螺纹圈数来调节冷水口或热水口的开孔大小，该阀芯的阀芯轴较长、行程较大，存在轴向偏移量大的问题，从而导致调节精度不高。本申请实施例的电子恒温阀100，通过在阀芯20上设置中空的预混合腔21a以及与预混合腔21a连通的调节开口211，通过调节阀芯20的转动角度，可以控制调节开口211与热水入口112以及与冷水入口111的流通面积，从而调节进入预混合腔21a内的冷水和热水的比例，进而形成一定温度的恒温水。由此，本申请实施例的电子恒温阀100通过控制调节阀芯20的转动角度即可精准控制冷热水的混合比例，解决了相关技术中的阀芯因轴向偏移量大所导致的调节精度低的技术问题。
再者，相比于相关技术中具有陶瓷片的调节阀芯，该调节阀芯通过控制陶瓷片的转向角度来调节冷水和热水的混合比例，但是由于陶瓷片的结构较为复杂，该调节阀芯对于陶瓷片的配合度要求较高，导致调节精准度不高。本申请实施例的电子恒温阀100，通过将阀芯20的调节部21与阀芯腔11转动配合，通过调节阀芯20的转动角度，可以控制调节部21上的调节开口211与阀芯腔11上的热水入口112以及与冷水入口111的流通面积，从而调节进入预混合腔21a内的冷水和热水的比例。由此，本申请实施例的电子恒温阀100的阀体10和阀芯20的结构简单、调节方便，有利于提高阀体10与阀芯20的配合度，解决了相关技术中的调节阀芯因陶瓷片的结构复杂导致配合度较低的技术问题。
此外，根据本申请实施例的电子恒温阀100，通过将预混合水出口212、冷水入口111和热水入口112中的任意两个的开口方向相互垂直设置，可以提高冷水与热水在预混合腔21a内的混合效果，从而提高混合水的恒温效果，并且有利于减小阀体10在上下方向上的尺寸，减小电子恒温阀100的安装空间。
因此，根据本申请实施例的电子恒温阀100具有结构简单、调节方便、恒温效果好等优点。
在一种实施方式中，如图6和图7所示，调节部21的外表面被构造为球面。
在一个示例中，冷水入口111和热水入口112的横截面形状可以均为圆形，通过将调节部21的外表面形状设置为球面，可以提高调节部21的外表面与冷水入口111以及热水入口112的贴合度，从而提高调节部21的外表面与冷水入口111以及热水入口112之间的密封效果。
在一种实施方式中，如图7所示，调节开口211在调节部21的周向上的张角α为60-90度。调节开口211在调节部21的周向上的张角α可以理解为，调节开口211在垂直于调节部21的中心轴线的平面上的投影所形成的弧形的中心角。其中，张角α小于冷水入口111以及热水入口112在调节部21的周向上的张角，由此，可以保证预混合腔21a与冷水入口111以及热水入口112的密封性，避免预混合腔21a内的水进入阀芯腔11。
需要说明的是，如果调节开口211的张角α小于60度，则调节开口211在调节部21的周向上的尺寸过小，可能导致在阀芯20转动的过程中，调节开口211始终无法与热水入口112和冷水入口111同时连通；如果调节开口211的张角α大于90度，则调节开口211在调节部21的周向上的尺寸过大，可能导致在阀芯20转动的过程中，调节开口211始终与热水入口112或冷水入口111同时连通。因此，调节开口211在调节部21的周向上的张角α适于设置在60-90度的范围内。
在一个示例中，调节开口211在调节部21的周向上的张角α可以为75度。下面具体描述阀芯20的转动角度与进入预混合腔21a的冷水和热水的混合比例的关系。其中，在阀芯20沿顺时针方向转动的过程中，当调节开口211与热水入口112的流通面积刚好大于零时，阀芯20的转动角度为0度。
在阀芯20的转动角度由0度转动至12度的过程中，调节开口211的位置与热水入口112的位置相对应，调节部21的未开设调节开口211的外表面封堵冷水入口111，此时调节开口211仅与热水入口112连通，热水进入预混合腔21a后由预混合水出口212流出，以实现电子恒温阀100的全开热水功能，全开热水功能适用于热水器初次安装，需要排空的情况，或者热水器热水量不足时需要全开热水以保证混合水温的情况。
在阀芯20的转动角度由13度转动至92度的过程中，调节开口211的位置由热水入口112向冷水入口111的方向转动，调节开口211与热水入口112和冷水入口111同时连通，且调节开口211与热水入口112的流通面积逐渐减小，调节开口211与冷水入口111的流通面积逐渐增大，进入预混合腔21a内的热水与冷水的混合比例逐渐减小，通过将阀芯20的转动角度控制在该范围内，可以实现冷水与热水的不同混合比例，从而形成一定温度的混合水，以实现电子恒温阀100的混合温水功能。其中，在转动角度达到92度时，调节开口211与热水入口112的流通面积为零，且调节开口211与冷水入口111的流通面积达到最大。
在阀芯20的转动角度由93度转动至118度的过程中，调节开口211的位置与冷水入口111的位置相对应，调节部21的未开设调节开口211的外表面封堵热水入口112，此过程中调节开口211仅与冷水入口111连通且流通面积保持最大值，冷水进入预混合腔21a后由预混合水出口212流出。以实现电子恒温阀100的全开冷水功能，全开冷水功能适用于夏天冷水的温度较高，不需要混合高温热水的情况。在阀芯20的转动角度由119度转动至183度的过程中，调节开口211仅与冷水入口111连通且二者的流通面积逐渐减小至零。
在阀芯20的转动角度由184度转动至220度的过程中，调节开口211与热水入口112以及冷水入口111均不连通，调节部21的未开设调节开口211的外表面封堵冷水入口111和热水入口112，此过程中进入预混合腔21a内的冷水以及热水的流量均为零，以实现电子恒温阀100的冷热水全关功能。
在一种实施方式中，如图3和图5所示，阀体10的内部还限定有二次混合腔12，二次混合腔12与阀芯腔11通过混合水出口113连通。由此，预混合腔21a内的混合水通过预混合水出口212流出后，经过混合水出口113进入二次混合腔12进行二次混合，以进一步提高冷水与热水的混合效果，混合水的恒温效果更好。
可选地，如图3所示，二次混合腔12的中心轴线平行于预混合腔21a的中心轴线，且二次混合腔12的中心轴线在上下方向上位于预混合腔21a的中心轴线的下方。
在一个示例中，二次混合腔12的中心轴线与预混合腔21a的中心轴线均沿图示中的前后方向水平设置，其中，二次混合腔12位于预混合腔21a的下方。进一步地，混合水出口113在上下方向上位于阀芯腔11与二次混合腔12之间，预混合腔21a内的混合水由预混合水出口212进入阀芯腔11后，在阀芯腔11的沿竖直方向的内壁的导流作用下，通过混合水出口113向下流入二次混合腔12。
可选地，二次混合腔12的内壁设有扰流条121，扰流条121为沿二次混合腔12的周向间隔设置的多个，每个扰流条121沿二次混合腔12的轴向延伸。具体地，扰流条121由二次混合腔12的内壁沿朝向二次混合腔12的中心轴线的方向凸起形成，混合水在经过多个扰流条121的过程中形成扰流，从而进一步提高了冷水与热水的混合效果，混合水的恒温效果更佳。
在一种实施方式中，冷水入口111与调节部21的外表面之间和/或热水入口112与调节部21的外表面之间设有密封垫。也就是说，冷水入口111与调节部21的外表面之间可以设有密封垫，或者热水入口112与调节部21的外表面之间可以设有密封垫，或者冷水入口111与调节部21的外表面以及热水入口112与调节部21的外表面之间均设有密封垫，以提高预混合腔21a的密封性能，避免混合水由调节部21的外表面与冷水入口111和/或热水入口112之间的间隙流出。其中，密封垫可以固定于冷水入口111或热水入口112的端面。优选地，密封垫的材质可以为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，由此可以提高密封垫的使用寿命。
在一种实施方式中，如图1和图2所示，电子恒温阀100还包括驱动组件30，驱动组件30与阀芯20传动连接，以驱动阀芯20绕其中心轴线转动。驱动组件30包括电机31、主动齿轮32和从动齿轮33。其中，电机31安装于阀体10，主动齿轮32与电机31的输出轴同轴设置，从动齿轮33与主动齿轮32啮合设置，且从动齿轮33与阀芯20同轴设置。其中，阀芯20由阀芯腔11伸出的端部设有连接部23，连接部23与从动齿轮33的中心孔过盈配合。
在一个示例中，如图2和图8所示，驱动组件30还包括安装板34。阀体10包括阀芯安装部10a，阀芯腔11由阀芯安装部10a的内部限定出。安装板34固定于阀芯安装部10a的端面，安装板34设有通孔，阀芯20的由阀芯腔11伸出的部分穿设于通孔内，电机31安装于安装板34。
在一个示例中，如图8所示，阀芯20设有沿其径向向外延伸的限位筋22，阀芯安装部10a的端面设有限位凸起19，限位筋22与限位凸起19止挡配合，以限定阀芯20沿顺时针或逆时针转动的最大角度。
在一种实施方式中，如图1和图2所示，电子恒温阀100还包括控制装置，控制装置与电机31电连接，用于控制电机31的旋转方向和旋转角度。
在一个示例中，阀体10设有与控制装置电连接的水流传感器41、第一温度传感器42和第二温度传感器43，水流传感器41用于检测进入冷水入口111的冷水的流量，第一温度传感器42用于检测进入冷水入口111的冷水的温度，第二温度传感器43用于检测从混合水出口113流出的混合水温度。其中，水流传感器41可以设于冷水输入接头13，第一温度传感器42设于水流传感器41与冷水入口111之间的冷水流道处，第二温度传感器43设于二次混合腔12处。
下面描述根据本申请实施例的电子恒温阀100的控制方法。当冷水输入接口接入冷水时，水流传感器41将检测到的冷水的流量数据发送至控制装置，第一温度传感器42将检测到的冷水的温度数据发送至控制装置，控制装置根据冷水的温度、热水的温度以及混合水的预调节温度，控制电机31转动至初始角度，以调节冷水与热水的初始混合比例。第二温度传感器43将二次混合腔12内的混合水的温度数据发送至控制装置，当混合水的温度与预调节温度有偏差时，控制装置再次调节电机31的旋转角度(正调节或负调节)，以将混合水的温度调节至预调节温度。
在一种实施方式中，如图4所示，阀体10还设有冷水输出接头16，阀体10的内部设有第一冷水流路17和第二冷水流路18，冷水输入接头13与冷水入口111通过第一冷水流路17连通，冷水输出接头16与冷水输入接头13通过第二冷水流路18连通。其中，冷水输出接头16可以与热水器的冷水输入端连接，以向热水器输送待加热的冷水。
在一种实施方式中，阀芯20的材质为铜。
第二方面，本申请实施例提供一种热水器，该热水器包括根据本申请实施例的电子恒温阀100。其中，热水器可以为燃气热水器或电热水器。
上述实施例的热水器的其他构成可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。
根据本申请实施例的电子恒温阀100，通过在阀芯20上设置中空的预混合腔21a以及与预混合腔21a连通的调节开口211，通过调节阀芯20的转动角度，可以控制调节开口211与热水入口112以及与冷水入口111的流通面积，从而调节进入预混合腔21a内的冷水和热水的比例，进而形成一定温度的恒温水，由此，阀芯20的结构简单、调节方便，并且可以精准控制冷水与热水的混合比例。再者，通过将预混合水出口212、冷水入口111和热水入口112中的任意两个的开口方向相互垂直设置，可以提高冷水与热水在预混合腔21a内的混合效果，从而提高混合水的恒温效果，并且有利于减小阀体10在上下方向上的尺寸，减小电子恒温阀100的安装空间。
在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
