阅读说明：本技术 一种压电自发热水龙头 (Piezoelectric self-heating water faucet ) 是由 李月锋 翟鑫梦 邹军 王昭 石明明 杨波波 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种压电自发热水龙头,包括水龙头本体(17)、压电陶瓷(14)、加热管(12)和储电组件,所述水龙头本体(17)的内部设有用于放置加热管(12)的加热腔(7),所述压电陶瓷(14)沿周向设于加热腔(7)的内壁上,所述水龙头本体(17)的底部设有进水口(13),所述水龙头本体(17)的侧壁上设有出水口(9),所述进水口(13)和加热腔(7)之间设有进水腔(18),所述加热腔(7)和出水口(9)之间设有出水腔(6),所述水龙头本体(17)内设有控制出水腔(6)出水的控制阀(16),所述压电陶瓷(14)及加热管(12)均和储电组件电连接。与现有技术相比,本发明可利用水压进行发电,并对冷水进行加热,即用即热,恒温节能。(The invention relates to a piezoelectric self-heating water faucet, which comprises a water faucet body (17), piezoelectric ceramics (14), a heating pipe (12) and an electricity storage component, a heating cavity (7) for placing a heating pipe (12) is arranged in the faucet body (17), the piezoelectric ceramics (14) are arranged on the inner wall of the heating cavity (7) along the circumferential direction, a water inlet (13) is arranged at the bottom of the water tap body (17), a water outlet (9) is arranged on the side wall of the water tap body (17), a water inlet cavity (18) is arranged between the water inlet (13) and the heating cavity (7), a water outlet cavity (6) is arranged between the heating cavity (7) and the water outlet (9), a control valve (16) for controlling the water outlet of the water outlet cavity (6) is arranged in the water tap body (17), the piezoelectric ceramics (14) and the heating pipe (12) are electrically connected with the electricity storage component. Compared with the prior art, the invention can utilize water pressure to generate electricity and heat cold water, so that the water heater can be heated immediately, and can save energy at constant temperature.)

一种压电自发热水龙头

技术领域

本发明属于电热技术领域，具体涉及一种压电自发热水龙头。

背景技术

随着科技的进步，人们越来越追求方便的生活，比如家家都有水龙头，然而接了水再进行加热使用，无疑既花费时间又浪费电能。一种不需预热，无需等待，水门一开,热水即来的自热水龙头逐渐满足人们的需求，走入人们的生活中,深受大家喜欢。目前市场上已经出现各种加热水龙头，应有尽有，但是一般都是需要电加热，水龙头中设有加热管，连接电源获得加热信号后产生热量，达到加热水的目的。

专利CN105782543A公开了一种全自动电热水龙头，其包括进水口，加热腔，加热腔内设有加热管，出水口，所述的加热腔与出水口由出水腔连通，所述的出水腔与出水口间设有电磁截止阀。所述的电磁截止阀为由电磁铁驱动的活塞杆，活塞杆穿插人出水腔内。但是该专利对于水流的压力不能很好的利用，需要连接电源加热，浪费电能。

专利CN103591358A公开了一种新型加热水龙头，包括发热装置和出水装置，所述的发热装置外部设有温度显示器、水流调节阀以及电源开关，所述的发热装置内有一发热管，所述的发热管内表面镀有一层电热膜，所述的发热装置外部设有一个进水口和出水口，所述的出水口连接所述的出水装置，所述的出水装置外部有一龙头柄，所述的出水装置内部设有一个自动关闭装置，所述的自动关闭装置设有阻尼弹簧，当用龙头柄打开水时设置在出水装置内部的阻尼弹簧就会根据调节螺丝设置的松紧度进行缓慢关闭。但是该专利加热水龙头中的加热管同样需要连接电源。

发明内容

本发明的目的就是提供一种压电自发热水龙头，可利用水压进行发电，并对冷水进行加热，即用即热，恒温节能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种压电自发热水龙头，所述水龙头包括水龙头本体、压电陶瓷、加热管和储电组件，所述水龙头本体的内部设有用于放置加热管的加热腔，所述压电陶瓷沿周向设于加热腔的内壁上，所述水龙头本体的底部设有进水口，所述水龙头本体的侧壁上设有出水口，所述进水口和加热腔之间设有进水腔，所述加热腔和出水口之间设有出水腔，所述水龙头本体内设有控制出水腔出水的控制阀，所述压电陶瓷及加热管均和储电组件电连接。当存在水流水压时，压电陶瓷产生电流，产生的电能储存在储电组件中，为加热管提供电能。压电陶瓷的用量需根据功率极限选择，一般为0.3W/KHZ/cm³，输出电荷与压电陶瓷的面积和受到的压力有关，(一般家用水龙头的出水压力为0.15MPa)，压电陶瓷产生的电荷量为：Q＝d·f，其中d为压电陶瓷的压电系数，f为压力。加热管利用储电组件中储存的电能加热从进水口流进的水。压电陶瓷采用现有技术中常用的产品。

所述水龙头本体的内部还设有放置腔，所述放置腔位于加热腔的上方，所述储电组件位于放置腔内。所述放置腔位于出水腔的周围。

所述储电组件包括控制器以及与控制器电连接的电池组，所述控制器位于出水腔的上方，所述电池组位于放置腔的侧壁上。所述控制器中设有整流电路、电容和稳压充电电路，电池组采用锂电池，锂电池的单位为毫安时(mAh)，当锂电池容量为1000mA，输出电流为1mA，则可输出电流1000h，本发明中锂电池选用20AH容量。

所述放置腔内还设有与控制器电连接的开关，所述开关位于出水口的下方。开关可为水流感应开关、红外探测器、光电耦合器或其他普通的按钮操作开关等现有技术中常用的产品，当水龙头启动之后，打开开关，输出水流信号(开关信号或脉冲信号)给控制器，控制器启动电磁阀打开出水腔进行出水。当开关确认出水口中有水流过时产生开关信号获得感应电流，启动功率模块(控制器)工作，功率模块(控制器)根据设定温度自动调整输出功率，使加热管高速发热，提供热水，从而达到即用即热、恒温节能的目的。其中，家用水龙头流速计算公式为：V＝Q/A，Q为水龙头的流量，与自来水的压力有关，A为水龙头横截面积。

所述加热腔内设有多个与控制器电连接的温控器，温控器中含有热敏电阻和继电器，温控器主要起恒温控制作用，由热敏电阻感知水的温度，通过继电器控制所连接的加热管的工作或停止。温控器采用现有技术中常用的产品。

所述加热腔内设有与控制器电连接的水位探测仪，所述水位探测仪安装在加热腔的上方，用于加热腔中的水位测量。水位探测仪采用现有技术中常用的产品。

所述出水腔包括相连通的第一出水腔和第二出水腔，所述第一出水腔竖直设置并与加热腔相连通，所述第二出水腔水平设置并与出水口相连通，所述电磁阀位于第一出水腔的上方。

所述控制阀为电磁阀，与控制器电连接，所述电磁阀包括活塞杆，所述活塞杆可移动地位于第一出水腔中。所述电磁阀包括还包括电磁铁、线圈、阀体、油缸、活塞等。电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀体，两面是两块缠绕有线圈的电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆进行上下移动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动，控制水流进出。电磁阀采用现有技术中常用的产品。电磁阀控制出水，可使出水口的出水量大小恒定不变，可避免传统水龙头的节流作用导致出水不稳定(主要原因在于传统水龙头开闭程度均有变化，从而水流量也有变化)，导致水温波动大的弊端。

所述水龙头还包括设于水龙头本体顶部的显示屏，所述显示屏与控制器电连接。显示屏负责接收并显示来自控制器的信息，让使用者更好地掌握加热水龙头状态。

所述加热管呈螺旋设置，使冷水能够更均匀的受热。

所述加热管采用PTC加热器。PTC加热器由镀锌外压板、不锈钢波纹状弹簧片、镀锌内压板、单层铝散热件、ptc发热片、双层铝散热件、镀镍铜电极端子和pps高温塑胶电极护套所组成，是电热丝及云母板等其它发热元件更新换代的选择，具有热阻小、恒温、自动调节功率、高可靠性、热交换率高、节能效果明显、安全等诸多优异特点。PTC加热器采用现有技术中常用的产品。

所述加热腔呈圆柱体状，加热腔的直径为水龙头出水口管径的两到四倍，优选为三倍，保证水的加热温度。

所述压电陶瓷和控制器之间设有导线，所述控制器和电池组之间设有导线，所述控制器和加热管之间设有导线，其他需要电连接的组件之间均可通过导线进行连接。导线保证基于压电陶瓷发电技术的自发热水龙头能够正常工作。

本发明的工作顺序是：先打开出水腔，此时出水口处会出冷水，同时市政管道中的冷水经进水口和进水腔通入加热腔中(可通过泵将冷水泵入加热腔中)，压电陶瓷受到水压进行发电，同时加热管通过储电组件中的电能启动进行加热，由于加热管的加热效率非常快，位于加热腔中的冷水会快速加热到所需求的温度(加热腔的直径大于出水口的管径，留有足够时间供加热腔中的冷水温度升高)，此时从出水口流出的水则从冷水变为热水。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和积极效果：

1)本发明将压电陶瓷发电技术与自加热水龙头两项技术相结合，可充分利用水流水压进行发电，不需要连接电源，节省电能。

2)控制器与电磁阀、开关、温控器、水位探测仪及显示屏电连接，实现自动加热，让人们更好的掌握加热水龙头状态。

3)锂电池能够储存压电陶瓷发电得到的电能，在水压力不够压电陶瓷无法持续稳定发电时也能够为加热管提供电能，并且加热水。

4)装有电磁阀可以自动控制开关水，简化机械操作结构和开关信号转换结构，控制操作方便。

5)均匀定量出水，使水温控制更准确，加热管工作更稳定，保证水龙头整体的使用寿命。

附图说明

图1为压电自发热水龙头的结构示意图；

图2为控制器与温控器、开关、水位探测仪、加热管、压电陶瓷、控制阀的连接关系示意图。

图中：1-显示屏；2-控制器；3-电磁铁；4-活塞杆；5-电池组；6-出水腔；601-第一出水腔；602-第二出水腔；7-加热腔；8-温控器；9-出水口；10-开关；11-水位探测仪；12-加热管；13-进水口；14-压电陶瓷；15-放置腔；16-控制阀；17-水龙头本体；18-进水腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1、2所示，一种压电自发热水龙头，水龙头包括水龙头本体17、设于水龙头本体17顶部的显示屏1、压电陶瓷14、呈螺旋设置的加热管12(采用PTC加热器)和储电组件，水龙头本体17的内部设有用于放置加热管12的加热腔7，压电陶瓷14沿周向设于加热腔7的内壁上，加热腔7内设有多个温控器8(位于加热腔7的下部)和水位探测仪11(位于加热腔7的上部)，水龙头本体17的底部设有进水口13，水龙头本体17的侧壁上设有出水口9，进水口13和加热腔7之间设有进水腔18，加热腔7和出水口9之间设有出水腔6，出水腔6包括相连通的第一出水腔601和第二出水腔602，第一出水腔601竖直设置并与加热腔7相连通，第二出水腔602水平设置并与出水口9相连通，加热腔7呈圆柱体状，第一出水腔601的内径小于加热腔7的内径，加热腔7的直径为出水口9的管径的三倍。水龙头本体17的内部还设有放置腔15，放置腔15位于加热腔7的上方，并位于第一出水腔601和第二出水腔602的周围，储电组件包括控制器2以及与控制器2电连接的电池组5，控制器2位于第一出水腔601的上方，电池组5位于放置腔15的侧壁上，放置腔15内设有开关10，水龙头本体17内设有控制出水腔6出水的控制阀16，控制阀16为电磁阀，位于第一出水腔601的顶部，电磁阀包括活塞杆4和电磁铁3，活塞杆4可移动地位于第一出水腔601中，压电陶瓷14、加热管12、温控器8、水位探测仪11和显示屏1均与控制器2电连接。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。