專利名稱：電極可調(diào)型貯水式淋浴器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供了一種電極可調(diào)型貯水式淋浴器。
與使用鎧裝元件的貯水式電熱淋浴器相比，電極型貯水式電熱淋浴器具有熱效率高，不怕干燒及壽命特別長(zhǎng)的特點(diǎn)，但因存在下述缺點(diǎn)而未得到廣泛使用。其一是水成為電流載體，水電阻率對(duì)電功率影響很大；而水溫、水質(zhì)對(duì)水電阻率又有很大影響，因此現(xiàn)有電極型貯水式電熱淋浴器工作不穩(wěn)定，對(duì)不同地區(qū)水質(zhì)的適應(yīng)性差。其二是水域帶電，若把此電極型貯水式電熱淋浴器與管路連接，將對(duì)環(huán)境安全構(gòu)成危害；水域帶電，更對(duì)使用者自身安全構(gòu)成危險(xiǎn)；特別是淋浴狀態(tài)，人體接觸電阻下降，危險(xiǎn)更大。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種熱效率高，使用壽命長(zhǎng)且功率連續(xù)可調(diào)、安全性好的電極可調(diào)型貯水式淋浴器。
本實(shí)用新型所提供的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，包括外殼，其特征是所述外殼內(nèi)設(shè)置有含能夠從中點(diǎn)水域進(jìn)、出水的進(jìn)、出水管的電極型內(nèi)膽，進(jìn)、出水管上連接有雙水柱隔離管，外殼內(nèi)還設(shè)置有能夠連續(xù)調(diào)節(jié)電極型內(nèi)膽功率的電流伺服電路。采用中性點(diǎn)水域進(jìn)出水和雙水柱隔離能夠獲得低于IEC-479人體感覺(jué)電流閾值的泄漏電流；采用電流伺服電路能夠?qū)崿F(xiàn)寬闊范圍內(nèi)功率連續(xù)調(diào)節(jié)和任意設(shè)定。
上述電極型內(nèi)膽包括絕緣殼體，設(shè)置在絕緣殼體上能夠從中性點(diǎn)水域進(jìn)、出水的不銹鋼進(jìn)、出水管，設(shè)置在絕緣殼體內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)極板、與動(dòng)極板配合工作的靜極板以及為安全目的而設(shè)的輔助極板，動(dòng)極板與設(shè)置在絕緣殼體內(nèi)靜極板外的絕緣軸固連，靜極板與絕緣殼體右部下方固連，輔助極板與絕緣殼體左部上方固連。靜極板為相電位，動(dòng)極板與輔助極板為中性點(diǎn)電位。已知把兩塊極板插入水中在有電流通過(guò)的情況下，極間導(dǎo)電水域?qū)⒂须娢徊?，兩極板后側(cè)水域沒(méi)有電流通過(guò)，也沒(méi)有電位差，屬等電位水域。因普遍采用TN-C或TT三相四線制低壓供電系統(tǒng)，在220伏單相電源供電情形下，兩極板分別取相電位和中性點(diǎn)電位，中性點(diǎn)極板后側(cè)為中性點(diǎn)水域。而從中性點(diǎn)水域進(jìn)水和出水，則對(duì)環(huán)境與使用者都將是最安全的。
上述不銹鋼進(jìn)、出水管均固定在絕緣殼體上方左部輔助極板后側(cè)，并伸入中性點(diǎn)水域，其中不銹鋼進(jìn)水管端部設(shè)有不銹鋼篩網(wǎng)并與設(shè)置在殼體內(nèi)的L型絕緣管連接，L型絕緣管延伸到絕緣殼體右部下方靜極板周圍的相電位水域。因不銹鋼進(jìn)水管周圍中性點(diǎn)水域的電阻，與殼體內(nèi)L型絕緣管內(nèi)部水柱電阻及殼體外進(jìn)水絕緣管內(nèi)部水柱電阻相比較為甚小值，可以忽略不計(jì)。故來(lái)自靜極板周圍相電位水域經(jīng)過(guò)L型絕緣管內(nèi)部水柱的泄漏電流全部被不銹鋼進(jìn)水管周圍的中性點(diǎn)水域所短路，所形成的殘余電位極小。因此實(shí)現(xiàn)水電分流與中性點(diǎn)引出。其實(shí)質(zhì)是用中性點(diǎn)水域及絕緣殼體把帶電部件——相電位極板及周圍相電位水域包裹起來(lái)，不讓人體以任何方式觸及，屬于國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)(IEC-346)所規(guī)定正常工作條件下的防護(hù)，即對(duì)直接觸電的防護(hù)。上述設(shè)置在絕緣殼體內(nèi)的L型絕緣管的端部與L型硬質(zhì)絕緣管連接。L型硬質(zhì)絕緣管端部收縮口徑后切向入水，有利于形成渦流，均勻加熱。冷水由不銹鋼進(jìn)水管進(jìn)入后經(jīng)L型絕緣管、L型硬質(zhì)絕緣管，從絕緣殼體下方流入，經(jīng)加熱區(qū)加熱后由絕緣殼體上方不銹鋼出水管流出。因水直接作為電流載體與發(fā)熱體，故能獲得幾乎百分之百的熱效率，并極顯著提高了本實(shí)用新型的使用壽命。
上述動(dòng)、靜極板均為多塊，按絕緣殼體內(nèi)絕緣軸的軸向等距分布，所有動(dòng)、靜極板分別用與水絕緣的導(dǎo)線短接，由此使每?jī)上噜彉O板組成一對(duì)電極，構(gòu)成多對(duì)電極并聯(lián)負(fù)載，從而提高極板利用率，并使形狀結(jié)構(gòu)趨于合理。
本實(shí)用新型所提供的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，還包括雙水柱隔離管，雙水柱隔離管由進(jìn)、出水兩條絕緣管組成，并分別與絕緣殼體上設(shè)置的不銹鋼進(jìn)、出水管相連接。進(jìn)、出水絕緣管均纏繞在絕緣殼體上，以減少占用空間也減少熱量損失。進(jìn)、出水絕緣管長(zhǎng)度是根據(jù)泄漏電流安全標(biāo)準(zhǔn)，考慮安全裕度并按照等電阻原則確定的。因此出水絕緣管長(zhǎng)度為進(jìn)水絕緣管的3倍。經(jīng)計(jì)算與測(cè)定，進(jìn)、出水絕緣管的隔離電阻可以達(dá)到接近基本絕緣的程度(兆歐數(shù)量級(jí))，從而把即使在供電系統(tǒng)極端非常狀態(tài)下，中性點(diǎn)水域發(fā)生相電位時(shí)，可能流經(jīng)人體的泄漏電流限制在IEC-479極告所提出的感覺(jué)閾閾值范圍之內(nèi)。其實(shí)質(zhì)是用阻值足夠大的進(jìn)、出水絕緣管水柱把電極型內(nèi)膽水域與進(jìn)水絕緣管管路遠(yuǎn)端(環(huán)境)及出水絕緣管管路遠(yuǎn)端(使用者)分別實(shí)現(xiàn)電的隔離，即把環(huán)境與使用者均推到電極型內(nèi)膽水域的遠(yuǎn)端，從而限制了泄漏電流，也限制了經(jīng)人體放電的能量，屬于國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)(1EC-364)所規(guī)定對(duì)直接觸電與間接觸電均有效的防護(hù)措施。
上述進(jìn)、出水絕緣管在遠(yuǎn)離絕緣殼體的中間位置上分別設(shè)置有含不銹鋼篩網(wǎng)的不銹鋼過(guò)水管，不銹鋼過(guò)水管分別與本實(shí)用新型內(nèi)部接地端子用導(dǎo)線短接，構(gòu)成以雙水柱隔離管為基礎(chǔ)的中間點(diǎn)接地。從而極顯著地減小供電系統(tǒng)極端非常狀態(tài)下從電極型內(nèi)膽水域經(jīng)過(guò)進(jìn)、出水絕緣管水柱，含不銹鋼篩網(wǎng)的不銹鋼過(guò)水管、保護(hù)線、接地體與大地回流供電系統(tǒng)電源端中性點(diǎn)的泄漏電流，因而也極有效地提高本實(shí)用新型對(duì)供電系統(tǒng)極端非常狀態(tài)的防護(hù)能力，也極有效地減小對(duì)環(huán)境安全的不利影響。有關(guān)計(jì)算如下(參見(jiàn)圖7)，設(shè)進(jìn)、出水絕緣管中間位置不銹鋼過(guò)水管到絕緣殼體不銹鋼進(jìn)、出水管兩段水柱并聯(lián)阻值為RW，本實(shí)用新型接地電阻為RD(含內(nèi)部接地電阻、保護(hù)線電阻、接地體電阻及大地電阻)，供電系統(tǒng)電源端中間點(diǎn)接地電阻為RO，并設(shè)極端非常狀態(tài)下中性點(diǎn)水域發(fā)生相電壓E，則E將在RW、RD、RO三者之間分壓。因此本實(shí)用新型內(nèi)部接地端子及外露可導(dǎo)電部份A可能出現(xiàn)的最大對(duì)地電壓為U＝E×RD/(RW+RD+RO)若RW、RD、RO分別以1兆歐、10歐、4歐計(jì)，E以220伏計(jì)，則U為2.2毫伏。又若淋浴態(tài)人體總電阻以500歐計(jì)(參照IEC-479-1/84報(bào)告，不計(jì)接觸電阻，考慮兩手到兩腳的最不利情況)，則人體觸摸外露可導(dǎo)電部分發(fā)生的人體電流為4.4微安?？梢?jiàn)上述對(duì)地電壓及人體電流均極小，可予不計(jì)。本實(shí)用新型中間點(diǎn)接地是建立在雙水柱隔離管基礎(chǔ)上的，本質(zhì)上屬于微小電流接地。
本實(shí)用新型所提供的電極可調(diào)型貯水式淋浴器還包括電流伺服電路，電流伺服電路所含的初放電路的輸入與電極型內(nèi)膽的靜極板上的電流傳感器次級(jí)回路藕合，初放電路輸出的交流信號(hào)藕合給整流電路，整流后的直流信號(hào)輸入到差分放大電路，可調(diào)參比電壓電路輸出可調(diào)參比電壓到差分放大電路，差分放大電路輸出電壓到直藕推挽放大電路，直藕推挽放大電路輸出信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。所述初放電路是一個(gè)三極直耦低噪聲放大器。通過(guò)隔直電容C1將電流傳感器次級(jí)回路R2上與負(fù)載電流IL成比例的交流信號(hào)耦合給第一級(jí)的基極，通過(guò)隔離變壓器T2將經(jīng)過(guò)初步放大的交流信號(hào)耦合給整流電路。取第三級(jí)發(fā)射極電阻R11的直流壓降經(jīng)反饋電阻R9回送到第一級(jí)的發(fā)射極，同時(shí)第一級(jí)發(fā)射極電阻R6的阻值也取得較大，目的均是造成電流負(fù)反饋以穩(wěn)定直流工作點(diǎn)。所述整流電路將經(jīng)過(guò)隔離變壓器T2耦合過(guò)來(lái)的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)整流、濾波變成一個(gè)與負(fù)載電流IL成比例的直流信號(hào)Uλ，輸入到BJ4的基極。所述可調(diào)參比電壓電路由W2及W3、W4構(gòu)成兩級(jí)穩(wěn)壓直流電源，再經(jīng)螺旋電位器R28、電阻R27和電阻R23實(shí)行分壓，得到可調(diào)參比電壓U參，送往三極管BJ5的基極。所述差分放大電路，分別由三級(jí)管BJ4和三級(jí)管BJ5基極輸入直流信號(hào)Uλ和參比電壓U參，并從兩者集電極共同輸出一個(gè)與ΔU＝U參-Uλ成比例的輸出電壓U出。U出的符號(hào)與ΔU相反。所述直耦推挽放大電路是一個(gè)由特性參數(shù)相同的晶體管BJ6、BJ7組成的對(duì)稱電路，來(lái)自差分放大電路的輸出電壓U出經(jīng)電阻R24、R25、R26組成的分壓電路分成相等的兩半送到BJ6、BJ7的基極。當(dāng)ΔU＞0，則U出＜0，上負(fù)下正，BJ6導(dǎo)通、BJ7截止，繼電器J1工作、J2失電，低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M正向旋轉(zhuǎn)；反之ΔU＜0，則低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M反向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)ΔU＝0，則BJ6、BJ7均截止，低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M不旋轉(zhuǎn)。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)由低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M，繼電器J1與J2各三對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)組成的換向電路及蝸輪、蝸桿副組成，用以適時(shí)調(diào)節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)極板的空間位置。以上部份組成的電流伺服電路與可轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)極板結(jié)構(gòu)相配合，構(gòu)成閉環(huán)，通過(guò)導(dǎo)電水域阻值的調(diào)節(jié)，可將負(fù)載電流IL穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)可任意設(shè)定的數(shù)值上，實(shí)現(xiàn)電功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。從而提高本實(shí)用新型對(duì)不同地區(qū)水質(zhì)的道應(yīng)性及抗溫度變化、電壓波動(dòng)干擾的能力。
本實(shí)用新型所提供的電極可調(diào)型貯水式淋浴器還包括輔助防護(hù)電路，輔助防護(hù)電路設(shè)在電源線入口端，輔助防護(hù)電路有主接觸器KM與負(fù)載RL串聯(lián)，有電壓繼電器KA一端接地而一端與二級(jí)管D1負(fù)極連接，二級(jí)管D1的正極與KM的一常開(kāi)觸點(diǎn)連接，電容C1與KA并聯(lián)，常開(kāi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)K2與KM的一端常開(kāi)觸電并聯(lián)，常閉手動(dòng)開(kāi)關(guān)與KM串聯(lián)，溫控單元繼電器常閉觸點(diǎn)KT串接于KM的回路中。主回路僅在相線L上設(shè)熔斷器R熔。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生任何故障直接導(dǎo)致主接觸器KM失電時(shí)，它將立即切斷電源；當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生任何故障導(dǎo)致中性線發(fā)生相電位，或發(fā)生足夠高對(duì)地電壓時(shí)，將導(dǎo)致電壓繼電器KA動(dòng)作，從而導(dǎo)致主接觸器KM失電，它將立即切斷電源。以上保護(hù)同時(shí)具有自鎖作用，在供電系統(tǒng)故障排除前，鎖住主回路使之不可能與電源接通。因?yàn)槿?xiàng)安技基本措施根本杜絕了本實(shí)用新型對(duì)使用者與環(huán)境的任何危害，輔助防護(hù)電路僅作為輔助性防護(hù)措施，對(duì)動(dòng)作時(shí)間的要求已不具有大的緊迫性。
本實(shí)用新型的模型測(cè)試結(jié)果如下先后制做了功率不可調(diào)節(jié)與可以調(diào)節(jié)的兩只模型(I、II)，功率分別為1.3和2千瓦，在實(shí)用條件下考核，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了功率調(diào)節(jié)比及與安全性有關(guān)諸項(xiàng)電參數(shù)的測(cè)試?？紤]到水電阻率對(duì)本實(shí)用新型產(chǎn)品的基礎(chǔ)性作用，還進(jìn)行了水電阻率影響因素的測(cè)試。
(1)溫度、水質(zhì)對(duì)水電阻率的影響測(cè)試方法，伏安法；測(cè)試電壓，220伏，交流穩(wěn)壓；加熱方式，被測(cè)膠管水柱置于水浴中；穩(wěn)定態(tài)讀數(shù)。被測(cè)水樣取自河流(岷江水系)、城市自來(lái)水(成都市)、地下水(四川工業(yè)學(xué)院自用井)，分別標(biāo)為1、2、3號(hào)。結(jié)果見(jiàn)表1。
表1
(2)功率調(diào)節(jié)比測(cè)試測(cè)試電壓238伏，交流；水溫20℃。旋動(dòng)絕緣軸改變動(dòng)、靜極板相對(duì)位置，負(fù)載電流在2.5到9.7安范圍內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)變化。功率調(diào)節(jié)比為3.9。
(3)水柱絕緣電阻測(cè)試測(cè)試了出水絕緣管路從絕緣殼體不銹鋼出水管到中途不銹鋼過(guò)水管一段水柱(長(zhǎng)5米、直徑1厘米)的絕緣電阻。測(cè)試在切斷電源、保持水流(每分鐘1.3升)條件下進(jìn)行，使用四川工業(yè)學(xué)院自用井水。測(cè)試儀表為1千伏兆歐表。不同水溫的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
表2
(4)模型實(shí)用考核及C點(diǎn)對(duì)地電位的監(jiān)測(cè)在未采用輔助防護(hù)電路條件下，對(duì)兩只模型進(jìn)行實(shí)用考核，情況良好。同時(shí)對(duì)絕緣殼體出水管(C點(diǎn))及電源入室中性線的對(duì)地電壓進(jìn)行了長(zhǎng)期對(duì)比監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)在模型接地端子(A點(diǎn))與電源地線脫開(kāi)條件下進(jìn)行，兩項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通常均在1至3伏范圍內(nèi)變化(中性線對(duì)地電壓測(cè)得的最大值為5.2伏)。監(jiān)測(cè)結(jié)果證實(shí)模型達(dá)到了中性點(diǎn)引出的預(yù)期效果。
(5)泄漏電流(I)測(cè)試泄漏電流，尤其是工作溫度下的泄漏電流是一個(gè)最能確切反映產(chǎn)品實(shí)際工作狀況的安全電參數(shù)，也是一個(gè)對(duì)人體安全有直接影響的電參數(shù)。反復(fù)進(jìn)行了有關(guān)泄漏電流的多項(xiàng)測(cè)試。給出的數(shù)據(jù)是用模型II得到的。此項(xiàng)測(cè)試參照GB4706.1單相I類電器泄漏電流測(cè)試方法，按圖8進(jìn)行。測(cè)試電壓260伏交流，A點(diǎn)代表外露可導(dǎo)電部份與接地端子，測(cè)試時(shí)與地脫開(kāi)；測(cè)試時(shí)進(jìn)、出水絕緣管用水充滿，但與外界脫開(kāi)；被測(cè)模型用8mm橡膠板與環(huán)境絕緣；采用四川工業(yè)學(xué)院自用井水。不同工作溫度下的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。此項(xiàng)測(cè)試結(jié)果與關(guān)于水電阻率及水柱絕緣電阻的測(cè)試結(jié)果相符合。表3
說(shuō)明1)、開(kāi)關(guān)K置右位與產(chǎn)品正常工作狀態(tài)相應(yīng)；開(kāi)關(guān)K置左位與極端非正常狀態(tài)相應(yīng)。2)、曾對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，相同條件下電子部前鋒儀器廠來(lái)人用所攜泄漏電流儀所測(cè)數(shù)據(jù)更低(K置左位、50℃測(cè)得數(shù)據(jù)為0.28mA)。
(6)泄漏電流(II)測(cè)試此項(xiàng)測(cè)試參照GB4706.11單相I類裸露元件式熱水器泄漏電流測(cè)試方法，按圖9進(jìn)行。測(cè)試時(shí)A點(diǎn)與地脫開(kāi)；采用四川工業(yè)學(xué)院自用井水，流量每分1.3升。改變工作溫度，開(kāi)關(guān)K置右位或左位，反復(fù)測(cè)試泄漏電流均為0.00mA。
(7)泄漏電流(III)測(cè)試考慮到電熱淋浴器產(chǎn)品工作時(shí)水流與淋浴者身體直接接觸的特殊情況，按


圖10方法進(jìn)行有關(guān)泄漏電流的第三項(xiàng)測(cè)試。測(cè)試時(shí)A點(diǎn)與地脫開(kāi)；采用四川工業(yè)學(xué)院自用井水，水流量每分1.3升。不同工作溫度下的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4(與專用泄漏電流儀相比所測(cè)數(shù)據(jù)均偏高)。同樣，K置右位與正常工作狀態(tài)相應(yīng)；K置左位與極端非正常狀態(tài)相應(yīng)。可見(jiàn)，即使在中性點(diǎn)水域發(fā)生相電壓，且相電壓高達(dá)260伏，又未采取接地措施的極不正常，極為特殊的情況下，可能流經(jīng)淋浴者身體的泄漏電流仍是相當(dāng)小的(IEC479-1提出人體電流感覺(jué)閾的閾值為0.5mA，當(dāng)人體電流低于此值則通常無(wú)感覺(jué))。
表4
本實(shí)用新型與現(xiàn)有電熱淋浴器安全性能對(duì)比分析安全性對(duì)所有電熱淋浴器產(chǎn)品具有第一位重要性，并且安全性的含義應(yīng)同時(shí)包括使用者與環(huán)境兩個(gè)方面。鎧裝元件型和本實(shí)用新型兩類產(chǎn)品原理結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)不同，它們的安全問(wèn)題及解決安全問(wèn)題的途徑也有區(qū)別。
(1)正常工作狀態(tài)的滿足鎧裝元件型產(chǎn)品可能發(fā)生的安全問(wèn)題主要由鎧裝元件本身造成，其正常工作狀態(tài)也主要由鎧裝元件的正常工作來(lái)滿足。若元件質(zhì)量不好、絕緣阻值太低，或在使用過(guò)程中阻值下降，甚或因結(jié)垢等原因發(fā)生水蝕、燒蝕、致使絕緣破壞，則將發(fā)生泄漏電流超標(biāo)，即為非正常狀態(tài)。其中發(fā)生水蝕、燒蝕現(xiàn)象時(shí)，泄漏電流可達(dá)安培級(jí)危險(xiǎn)量值，為極端非正常狀態(tài)。
就本實(shí)用新型而言，因所采用對(duì)直接觸電兩項(xiàng)防護(hù)措施根本杜絕了供電系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下的觸電危險(xiǎn)，故可將供電系統(tǒng)正常工作狀態(tài)視同為產(chǎn)品正常工作狀態(tài)。換言之，在供電系統(tǒng)正常工作條件下，本實(shí)用新型不構(gòu)成對(duì)使用者與環(huán)境安全任何意義上的危害。若供電系統(tǒng)發(fā)生三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡非正常狀態(tài)，甚或發(fā)生斷零、錯(cuò)相極端非正常狀態(tài)，將導(dǎo)致本實(shí)用新型不能正常工作。而對(duì)上述非正常狀態(tài)的防護(hù)，使之不構(gòu)成對(duì)使用者與環(huán)境安全的危害也正是本實(shí)用新型著力解決并取得成功的一個(gè)方面。
(2)安全防護(hù)措施國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)(IEC-364)把觸電防護(hù)措施分為，對(duì)直接觸電的防護(hù)(正常工作條件下的防護(hù))，對(duì)間接觸電的防護(hù)(非正常狀態(tài)的防護(hù))及對(duì)直接觸電與間接觸電均有效的防護(hù)三類。
鎧裝元件型產(chǎn)品對(duì)直接觸電的防護(hù)措施僅一項(xiàng)，即依靠鎧裝元件自身絕緣電阻，即基本絕緣。對(duì)間接觸電的防護(hù)為兩項(xiàng)，即水域接地保護(hù)和某些產(chǎn)品所采用的漏電保護(hù)器。應(yīng)指出，接地保護(hù)并不構(gòu)成一種獨(dú)立的保護(hù)措施?，F(xiàn)有鎧裝元件型產(chǎn)品采用的接地保護(hù)并非大短路電流系統(tǒng)，根本不足以在基本絕緣破壞使水域帶電的非正常狀態(tài)下使主回路熔斷保護(hù)器或其它斷路器動(dòng)作；同時(shí)也根本不足以將上述非正常狀態(tài)下產(chǎn)品外露可導(dǎo)電部份的對(duì)地電壓或可能流經(jīng)人體的泄漏電流降低到安全閾值范圍內(nèi)。這種情形下，依靠漏電保護(hù)器將不得已成為唯一選擇。但是，還應(yīng)指出漏電保護(hù)只能做為一種補(bǔ)充或附加的防護(hù)措施。在上述非正常狀態(tài)下，若漏電保護(hù)器工作失誤，則難免發(fā)生事故。
就本實(shí)用新型而言，對(duì)直接觸電的防護(hù)是中性點(diǎn)引出及高阻值雙水柱隔離兩項(xiàng)措施。實(shí)質(zhì)是用中性點(diǎn)水域及絕緣殼體把帶電部件(絕緣殼體內(nèi)的相電位極板及周圍相電位水域)包裹起來(lái)，并且利用兩條高阻值水柱把使用者與環(huán)境均推到電極型內(nèi)膽的遠(yuǎn)端。其中高阻值雙水柱隔離同時(shí)也是對(duì)間接觸電的防護(hù)措施。對(duì)間接觸電的其它兩項(xiàng)防護(hù)措施是采用進(jìn)、出水絕緣管中間點(diǎn)接地和能夠自動(dòng)切斷電源的輔助防護(hù)電路。即在供電系統(tǒng)非正常狀態(tài)下，中性點(diǎn)水域電位升高甚至出現(xiàn)相電壓。但是，即使在中性點(diǎn)水域出現(xiàn)相電壓的最不利情況下，由于兩條高阻值水柱的隔離作用，仍然可以把總泄漏電流扼制在0.5毫安以下的低水平。并且，因采用了可稱為微小電流接地的進(jìn)、出水絕緣管中間點(diǎn)接地措施，可以把產(chǎn)品外露可導(dǎo)電部份對(duì)地電壓及可能流經(jīng)人體的泄漏電流進(jìn)一步扼制到毫伏級(jí)與微安級(jí)的極低水平。這是現(xiàn)有鎧裝元件型產(chǎn)品所不能做到的。而所采用的自動(dòng)切斷電源的輔助防護(hù)電路，作用僅是進(jìn)一步提高產(chǎn)品安全性，其動(dòng)作時(shí)間的要求已不具有大的緊迫性。還應(yīng)指出，本實(shí)用新型基本絕緣包括絕緣殼體絕緣及兩條高阻值隔離水柱絕緣，兩者呈并聯(lián)關(guān)系。隔離水柱阻值雖小于一般鎧裝元件的基本絕緣，但因不存在擊穿、水蝕、燒蝕等使絕緣破壞的危險(xiǎn)，而具有較好的穩(wěn)定性，可靠性。
(3)解決安全問(wèn)題的難易性鎧裝元件型產(chǎn)品安全問(wèn)題與鎧裝元件的質(zhì)量與壽命密切相關(guān)。元件不僅應(yīng)有足夠的絕緣電阻和電氣強(qiáng)度，更為重要的是應(yīng)對(duì)水、水垢、溫度、電場(chǎng)綜合作用的電化學(xué)腐蝕應(yīng)有足夠的耐受性。并且，鎧裝元件的安全壽命還與表面功率密度及水溫設(shè)置等因素有關(guān)，表面功率密度過(guò)大或水溫設(shè)置過(guò)高，將因產(chǎn)生局部沸騰而促使結(jié)垢，使工作條件變壞。此外，鎧裝元件型產(chǎn)品泄漏電流還與產(chǎn)品額定功率有關(guān)。功率增大，元件面積增大，正常工作狀態(tài)的泄漏電流也相應(yīng)增大。
本實(shí)用新型正常工作狀態(tài)下基本不存在泄漏電流問(wèn)題。其電極型內(nèi)膽加熱區(qū)為低溫?zé)嵩?，流?dòng)著的水成為發(fā)熱體本身，基本不存在壽命問(wèn)題，也不引發(fā)安全問(wèn)題。在極端非正常狀態(tài)下泄漏電流只取決于隔離水柱阻值，與產(chǎn)品額定功率無(wú)直接關(guān)系。相比之下，解決安全問(wèn)題較為容易。
(4)安全參數(shù)的綜合對(duì)比按照正常工作狀態(tài)與極端非正常狀態(tài)分別比較方法建立表5。鎧裝元件型產(chǎn)品正常工作狀態(tài)與非正常狀態(tài)由鎧裝元件自身狀態(tài)來(lái)界定，極端非正常狀態(tài)與發(fā)生水蝕、燒蝕現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型正常工作狀態(tài)與非正常狀態(tài)由供電系統(tǒng)狀態(tài)來(lái)界定，極端非正常狀態(tài)與中性點(diǎn)水域發(fā)生相電位相對(duì)應(yīng)。
表5；
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。
圖1本實(shí)用新型的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本實(shí)用新型中電極型內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2沿A-A剖面的剖視圖。
圖4本實(shí)用新型中電流伺服電路的方框圖。
圖5本實(shí)用新型中電流伺服電路的原理圖。
圖6本實(shí)用新型中輔助防護(hù)電路的原理圖。
圖7本實(shí)用新型中間點(diǎn)接地效果分極圖。
圖8泄漏電流(I)測(cè)試圖。
圖9泄漏電流(II)測(cè)試圖。
圖10泄漏電流(III)測(cè)試圖。
參考
圖1～圖3本實(shí)用新型包括用薄鋼板制成的外殼1，外殼1內(nèi)設(shè)置有含不銹鋼進(jìn)、出水管2、3的電極型內(nèi)膽，電極型內(nèi)膽與外殼1之間有隔熱內(nèi)襯4。外殼1上固定有含不銹鋼篩網(wǎng)的不銹鋼過(guò)水管5、6，銹鋼過(guò)水管5、6分別位于進(jìn)、出水絕緣管7、8遠(yuǎn)離絕緣殼體9的中間位置，并分別通過(guò)導(dǎo)線與接地端子E連接。進(jìn)、出水絕緣管7、8的內(nèi)部段纏繞在絕緣殼體9的外側(cè)，并分別與設(shè)置在絕緣殼體9上能夠從中性點(diǎn)水域進(jìn)、出水的不銹鋼進(jìn)、出水管2、3相連接。外亮1內(nèi)在電極型內(nèi)膽左側(cè)還設(shè)置有隔離艙19。隔離艙19左部空間為電器室，放置溫控單元WK、輔助防護(hù)電路FH、電流伺服電路SF等電器；隔離艙右部為機(jī)械室，放置低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M及減速器的蝸輪、蝸桿10、11。溫控單元WK采用現(xiàn)有電熱水器的相應(yīng)部份。電極型內(nèi)膽包括絕緣殼體9，設(shè)置在絕緣殼體9上能夠從中性點(diǎn)水域進(jìn)、出水的不銹鋼進(jìn)、出水管2、3，設(shè)置在絕緣殼體9內(nèi)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)極板12，與動(dòng)極板12配合的靜極板13和輔助極板14，動(dòng)極板12與設(shè)置在絕緣殼體9內(nèi)靜極板13外的絕緣軸15固連，靜極板13與絕緣殼體9右部下方固連，輔助極板14與絕緣殼體9左部上方固連。靜極板13接電源相線L，動(dòng)極板12與輔助極板14接電源中線N，在相線L上設(shè)熔斷器R熔，在電源線入口處設(shè)刀開(kāi)關(guān)K1，外殼1接接地端子E。所述不銹鋼進(jìn)、出水管2、3均固定在絕緣殼體9上方左部輔助極板14后，并伸入中性點(diǎn)水域。不銹鋼進(jìn)水管2端部設(shè)置有不銹鋼篩網(wǎng)16，其端部與延伸到絕緣殼體9右部下方靜極板13周圍相電位水域的L型絕緣管17連接，L型絕緣管17端部與L型硬質(zhì)絕緣管18連接，L型硬質(zhì)絕緣管18端部收縮口徑后切向入水。所述動(dòng)、靜極板12、13均為兩塊，按絕緣殼體9內(nèi)絕緣軸15的軸向等距分布、動(dòng)、靜極板分別采用與水絕緣的導(dǎo)線短接，由此使每?jī)上噜彉O板組成一對(duì)電極，由此構(gòu)成叁對(duì)電極并聯(lián)負(fù)載。在不銹鋼進(jìn)、出水管2、3上連接有雙水柱隔離管，雙水柱隔離管包括進(jìn)、出水絕緣管7、8及含不銹鋼篩網(wǎng)并用導(dǎo)線與接地端子E短接的不銹鋼過(guò)水管5、6。出水絕緣管8內(nèi)部段的長(zhǎng)度為進(jìn)水絕緣管7內(nèi)部段長(zhǎng)度的3倍。進(jìn)、出水絕緣管7、8的外部段分別與管路進(jìn)水閥及淋浴噴頭相連接。
參考圖4～圖5本實(shí)用新型的電流伺服電路包括初放電路20，整流電路21，差分放大電22，可調(diào)參比電壓電路23，直耦推挽放大電路24，上述電路依次連接后與執(zhí)行機(jī)構(gòu)25連接。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)25包括低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M，繼電器J1與J2各三對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)組成的換向電路及蝸輪、蝸桿10、11。蝸輪10與絕緣軸15固連，蝸桿11與低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M的輸出軸配合。以上電流伺服電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別放入外殼1內(nèi)隔離艙19的電器室與機(jī)械室中。上述初放電路20包括三極管BJ1、BJ2、BJ3以及電阻R3～R11，二級(jí)管D1。三極管BJ1、BJ2、BJ3以及電阻R3～R11，二級(jí)管D1構(gòu)成一三極直耦低噪聲放大器，隔直電容C1將電流傳感器26次級(jí)回路R2上與負(fù)載電流IL成比例的交流信號(hào)耦合給三極管BJ1的基極。整流電路21包括由二級(jí)管D2～D5組成的橋式整流電路和電容C3，電容C4，電阻R12，經(jīng)初放電路20初步放大的交流信號(hào)經(jīng)隔離變壓器T2耦合給整流電路21。經(jīng)二級(jí)管D2～D5整流后，由電容C3、C4濾波變成一個(gè)與負(fù)載電流IL成比例的直流信號(hào)Uλ。差分放大電路22包括三極管BJ4、BJ5構(gòu)成的差分放大器以及電阻R13～R20，Uλ輸入到三極管BJ4的基極?？烧{(diào)參比電壓電路23包括穩(wěn)壓管W2及W3、W4構(gòu)成的兩級(jí)穩(wěn)壓直流電源，再經(jīng)螺旋電位器R28，電阻R27和電阻R23分壓后，得到可調(diào)參比電壓U參，輸入三極管BJ5基極。由三極管BJ4和BJ5基極輸入的直流信號(hào)Uλ和參比電壓U參，從三極管BJ4和BJ5集電極共同輸出一個(gè)與ΔU＝U參-Uλ成比例的輸出電壓U出，U出的符號(hào)與ΔU相反。直耦推挽放大電路24系由特性參數(shù)相同的晶體管BJ6、BJ7組成的一個(gè)對(duì)稱電路，差分放大電路22輸出電壓U出經(jīng)電阻R24、R25、R26組成的分壓電路分成相等的兩半送入晶體管BJ6、BJ7的基極。當(dāng)ΔU＞0，則U出＜0，上負(fù)下正，晶體管B J6導(dǎo)通，BJ7截止，繼電器J1工作，J2失電，低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M正向旋轉(zhuǎn)；反之ΔU＜0，則低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M反向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)ΔU＝0，則晶體管BJ6、BJ7均截止，低速永磁同步電動(dòng)機(jī)M不轉(zhuǎn)。
參考圖6本實(shí)用新型的電源線入口端還設(shè)置有輔助防護(hù)電路，輔助防護(hù)電路包括主接觸器KM及常開(kāi)觸點(diǎn)KM1～KM3，電壓繼電器KA及常閉觸點(diǎn)KA1，常開(kāi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)K2，常閉手動(dòng)開(kāi)關(guān)K3，溫控單元繼電器常閉觸點(diǎn)KT及二極管D1，電容C1。圖6中RL為叁對(duì)極并聯(lián)構(gòu)成的水路負(fù)載。
權(quán)利要求1.一種電極可調(diào)型貯水式淋浴器，包括外殼，其特征在于所述外殼內(nèi)設(shè)置有含能夠從中性點(diǎn)水域進(jìn)、出水的進(jìn)、出水管的電極型內(nèi)膽，進(jìn)、出水管上連接有雙水柱隔離管，外殼內(nèi)還設(shè)置有能夠連續(xù)調(diào)節(jié)電極型內(nèi)膽功率的電流伺服電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，其特征在于所述電極型內(nèi)膽包括絕緣殼體，設(shè)置在絕緣殼體上能夠從中性點(diǎn)水域進(jìn)、出水的不銹鋼進(jìn)、出水管，設(shè)置在絕緣殼體內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)極板，與動(dòng)極板配合的靜極板以及輔助極板，動(dòng)極板與設(shè)置在絕緣殼體內(nèi)靜極板外的絕緣軸固連，靜極板與絕緣殼體右部下方固連，輔助極板與絕緣殼體左部上方固連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，其特征在于所述靜極板為相電位，動(dòng)極板與輔助極板為中性點(diǎn)電位；所述不銹鋼進(jìn)、出水管均固定在絕緣殼體上方左部輔助極板后側(cè)，并伸入中性點(diǎn)水域，不銹鋼進(jìn)水管端部設(shè)有不銹鋼篩網(wǎng)，并與延伸到絕緣殼體右部下方靜極板周圍相電位水域的L型絕緣管連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，其特征在于所述動(dòng)、靜極板均為多塊，按絕緣殼體內(nèi)絕緣軸的軸向等距分布，所有動(dòng)、靜極板分別用與水絕緣的導(dǎo)線短接，構(gòu)成多對(duì)極并聯(lián)負(fù)載。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，其特征在于所述雙水柱隔離管包括進(jìn)、出水絕緣管，進(jìn)、出水絕緣管均纏繞在絕緣殼體上，出水絕緣管長(zhǎng)度為進(jìn)水絕緣管長(zhǎng)度的3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，其特征在于所述進(jìn)、出水絕緣管遠(yuǎn)離殼體的中間位置上分別設(shè)置有含不銹鋼篩網(wǎng)的不銹鋼過(guò)水管，不銹鋼過(guò)水管分別通過(guò)導(dǎo)線與接地端子短接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，其特征在于所述電流伺服電路所含的初放電路(20)的輸入與電極型內(nèi)膽的靜極板上的電流傳感器(26)次極回路藕合，初放電路(20)輸出的交流信號(hào)藕合給整流電路(21)，整流后的直流信號(hào)輸入到差分放大電路(22)，可調(diào)參比電壓電路(23)輸出可調(diào)參比電壓到差分放大電路(22)，差分放大電路(22)輸出電壓到直藕推挽放大電路(24)，電路(24)輸出信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(25)工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極可調(diào)型貯水式淋浴器，其特征在于電源線入口端的輔助防護(hù)電路有主接觸器KM與負(fù)載RL串聯(lián)，有電壓繼電器KA一端按地，一端與二級(jí)管D1負(fù)極連接，二級(jí)管D1的正極與KM的一常開(kāi)觸點(diǎn)連接，電容C1與KA并聯(lián)，常開(kāi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)K2與KM的一常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)，常閉手動(dòng)開(kāi)關(guān)K3與KM串聯(lián)，溫控單元繼電器常閉觸點(diǎn)KT串接于KM的回路中。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種電極可調(diào)型貯水式淋浴器,包括外殼,其特征在于所述外殼內(nèi)設(shè)置有含能夠從中性點(diǎn)水域進(jìn)、出水的進(jìn)、出水管的電極型內(nèi)膽,進(jìn)、出水管上連接有中間位置設(shè)置有與接地端子短接的不銹鋼過(guò)水管的雙水柱隔離管。外殼內(nèi)還設(shè)置有能夠連續(xù)調(diào)節(jié)電極型內(nèi)膽功率的電流伺服電路。水直接作為發(fā)熱體,能夠得到最大的熱效率和最長(zhǎng)的安全壽命;采用電流伺服電路實(shí)現(xiàn)寬闊范圍內(nèi)功率的連續(xù)調(diào)節(jié)和任意設(shè)定;采用中性點(diǎn)水域進(jìn)出水和雙水柱隔離獲得低于IEC－479人體感覺(jué)電流閾值的泄漏電流。
文檔編號(hào)F24H1/20GK2286849SQ96232888
公開(kāi)日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1996年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月8日
發(fā)明者鐘知勉 申請(qǐng)人:鐘知勉