用于热水龙头的产生彩色液体流的方法及装置.pdf

本发明的主题是与温度相关地给予从热水龙头流出的水以有颜色的外观。为此构成三个温度范围，对它们分别配置了一种颜色。这三个范围为过冷、过热及所需的范围。为了从水龙头释放水束(20)将操作一个手柄(4)。视手柄(4)的位置而定，向混合室(7)仅流入冷水、仅流入热水或按比例地流入冷水及热水。基于在混合室(7)中测量的温度，由调整块(13)来控制一些设在热水龙头出口处的、确定用于相应温度范围的颜色的二极管(17)并且使它们发光。在该二极管(17)旁边流过的水束(20)将以该颜色发亮。水龙头的使用者可根据水束(20)的彩色外观识别出水温及在需要的情况下通过操作手柄(4)进行校正。

1.  用于热水龙头的产生彩色液体流的方法，在该热水龙头上，以相互分开的管道(8；9)供应热水及冷水，热水及冷水供应量的比例被这样地调节，以致产生确定的温度，其特征在于以下的步骤：
a)手动地打开用于热水及冷水的阀，
b)热水及冷水流入到龙头的混合室(7)中，
c)当混合室(7)中由于流入的水而压力升高时，对一个压力开关(10)进行操作，
d)通过压力开关(10)接通一个调整块(13)，
e)感知在混合室(7)中混合的水的温度及将这样求得的信号传送到调整块(13)，
f)将求得的信号识别为一个确定的温度，
g)将该温度对应到多个被定义的温度范围中的一个上，
h)将一个温度范围配置给一个确定的发光颜色，
i)控制相应红、蓝或黄发光颜色的被设在龙头流出口(5)的区域中的二极管(17)，
j)在与温度相关的发光颜色偏离给定温度值的情况下，手动地进行再调节，
k)当不再需要水时，手动地关闭用于热水及冷水的阀，
l)基于在混合室(7)中下降的水压力，通过压力开关(10)关断调整块(13)。

2.  根据权利要求1的用于热水龙头的产生彩色液体流的方法，其特征在于：液体根据压力传感器(12)的信息从温度传感器(16)旁边流过，在该温度传感器上每次产生一个不同的、与温度相关的电信号，该电信号被输送到调整块(13)，用于将求得的水温与分级的给定值范围进行比较及控制一个确定颜色光束的相关发光二极管(17R，17B，17G)。

3.  根据权利要求1的用于热水龙头的产生彩色液体流的方法，其特征在于：为了使水形成与温度相关的彩色外观，设置了红、黄及蓝原色并使这些原色相加地混合以产生任意一种所需颜色的光。

4.  根据权利要求1的用于热水龙头的产生彩色液体流的方法，其特征在于：可变换地将液体流的与温度相关地产生的发光颜色转换成与温度无关地通过持续变换发光颜色产生的色彩变幻。

5.  用于应用根据权利要求1至4的方法的装置，由该装置可取出或者冷水束、热水束或者由冷水及热水混合的水束，为了测量处于热水龙头中水的温度，设有一个温度传感器(16)及不同颜色的发光二极管(17)，并且温度传感器(16)及发光二极管(17)与用弱电流供电的开关电子装置作用连接，通过该开关电子装置可与温度相关地控制一些不同颜色的发光二极管(17)，及在流动通道中设有一些装置，借助这些装置可确定水的流过且可接通用于产生彩色液体流的装置，其特征在于：发不同颜色光的彩色发光二极管(17)和/或RGB-LED被安装在一个印刷电路板(18)上，及该具有发光二极管(17)和/或RGB-LED的印刷电路板(18)被设置在射束成型器(6)中或直接设置在射束成型器(6)中，该热水龙头装有一个压力开关(10)，该压力开关与一个设在混合室(7)的内部中用于确定水的流过的压力测量传感器(12)作用连接，此外设有一个调整块(13)作为开关电子装置，由一个变压器(14)对它供给弱电流，由调整块(13)引出一个导线(15)到温度传感器(16)，该温度传感器已被设置在混合室(7)内的通道的开始处，调整块(13)既与压力开关(10)也与装有发光二极管(17)和/或RGB-LED的印刷电路板(18)作用连接，带发光二极管(17)和/或RGB-LED的印刷电路板(18)具有用于水流过的足够自由空间并且水由此从发光二极管(17)和/或RGB-LED旁边流过，其中彩色光束在水束(20)中传播及由此当在水束(20)的边缘上反射或到达一个障碍物上时实现一种可见的色彩效果。

6.  根据权利要求5的装置，其特征在于：发光二极管(17)的颜色以所需数目及选择出的颜色在印刷电路板(18)上被这样地布置及被连接，以致在液体流中形成其效果上有意的彩色射束图像。

7.  根据权利要求5的装置，其特征在于：为了使水形成一种与温度相关的彩色外观，对于原色红设置了一个发红光的二极管(17R)，对于原色黄设置了一个发黄光的二极管(17G)及对于原色蓝设置了一个发蓝光的二极管(17B)，并且调整块(13)这样地控制这些发光二极管(17R，17Ge及17B)，使得这些原色被相加地混合以产生任意一种所需颜色的光。

用于热水龙头的产生彩色液体流的方法及装置
技术领域
本发明涉及用于产生彩色液体流的方法及根据权利要求5的前序部分的装置。
背景技术
众所周知，给予从出水龙头、喷泉、人造瀑布及类似设施流出的液体流以白色或彩色的外观，用于实现光学的效果。为此使用了一些光源，所述光源的光波被导入到介质中。当光波到达流出的水束的边缘上及到达一种介质如洗手盆上时，该有意的发光效应被实现。在水束整个长度上的发光效应通过定向的光波在水束内部的反射来形成，如由玻璃纤维光缆所公知的那样。对于光、彩色及发光效应被理解为可见的色彩信号，该色彩信号在流体中或流体到达(Auftreffen)的位置上可用正常视力的眼睛看到。
例如由专利文献EP 0 181 896 B2公开了一种液体喷嘴，它设有一个照明光源，用于产生一个白色的或彩色的水束。照明光源由一种发光装置组成，它以十四个不同的实施形式或紧邻地位于液体出口上或位于一个远离该出口的部位上。为了使光传播到液体出口时损失尽可能少的发发光强度，设置了光导损耗小的装置。发光装置在出水龙头、喷泉或人造瀑布的内部被设置在输入的液体的外部或液体本身中。在此，通过合适的措施来达到：液体不与发光装置及导电部分相接触。为了达到水束颜色的变化，可在照明光源的前面放置一个可转动的棱镜或光栅。借助该发明可使水束以强烈的色彩富有效果地发光。
由专利文献US 6 393 192 B1公开了用于一种装饰性喷泉的另一发白色及彩色光的水束。水在一个循环回路中不断地从一个水池通过一个管道系统循环到一个位于高处的流出管，从这里起，水作为自由的水束又回流到水池内。水的运动借助一个泵来产生。水的发光效应借助一个位于水循环回路之外的光源来产生。一个玻璃纤维光缆水密地从该光源导入管道系统中一直达到流出管。该光缆结束在出口的前面，光束在这里过渡到水中。
此外，由专利文献US 6 375 342 B1公开了一种人造瀑布，其中光从一个光源通过光缆导向一个水出口的下边缘。在此，这样设置光缆，使得各个纤维的发光端部彼此以一定的关系位于水出口的下面。
此外由实用新型DE 299 00 790 U1公开了一种用于淋浴应用的发光喷头。该喷头在内部设有一个光源，该光源通过一个弥散屏照亮流出的水束及使光传播到水束中。
在以上引证的这些已知方案中，通过发光的水束达到一种富有效果的作用，这被观察者感受到美、安静及艺术的享受。
通过一个操作部件或通过一个无接触的人员探测来操作的龙头不可能使人知道被个别调节的水温范围，因为只有当人测试时水才流出及由此必需预调节。这需要由使用者来尝试工作温度及冒有被流出的烫水烫伤的危险或在相反情况下流出过冷的水使人感到过冷。
在准备盆浴时经常存在一个问题，即手动调节的水温在整个流入持续时间上不保持恒定。温度的检测将以一定时间间隔相继地由流入盆中的水及由水入口来感知。然后在需要的情况下进行再调节。为了节省为确定水温所需的手接触，已知使用装有温度显示器的出水龙头。如果流入温度显示与给定值有偏差，则手动地进行再调节。
此外由公开文献DE 102 19 171 A1公开了一种单柄龙头，它设有一个操作部件，用于自动地调节冷水及热水的混合比例，以立即提供一定温度的水。这种龙头尤其适用于公共设施，在那里不同的使用者可以洗其手，无需每次通过再调节及测试来重新调节水温。用于调节水温的操作部件可以是与混水手柄作用连接的倾角传感器和/或加速度传感器。所需的水温在开始时被调节。单柄龙头的所有以后的使用者则可用舒适温度的水来洗手。由此使水消耗减少，因为不再需要调节水温，在该调节时一定水量将白白地流掉。此外可避免当调节到过烫的混合比例时烫伤手的危险。当龙头应以其它温度给出水时，将重新调节它。
由出版文献DE 201 02 857 U1已公开了一种水束照明器，它由一个可拧在热水龙头出口上的水束成型器组成及由此使龙头的水流出通道加长。在水束成型器内部设有不同颜色的发光二极管。它们被一个管状的光导体包围，后者在射束成型器后面在流体技术上从外部通过弯曲导入水束的轴线中。在该水束成型器的通孔中伸入两个二极管，一旦热水龙头被打开，它们通过水的导电性彼此电连接。为此设有一个由电子元件组成的电路装置，后者通过电池供给能量。通过一个温度传感器测量水温，测量结果被输送到一个电子分析处理单元，后者根据测量的水温接通或关断某种颜色或不同颜色组合的发光二极管。由此对水龙头的使用者在打开后通过水束的颜色告知现有的水温。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于通过水束的与温度相关的颜色的变化来识别从一个被供给热水及冷水的热水出水龙头中流出的水的温度的简单可能性的方法及应用该方法的装置，在其基础上需要时可进行手动再调节以校正水温。该装置可这样地设置在热水出水龙头中，以致可看到的龙头部分不必增大。此外由发光装置射出的光束应尽可能损耗小地导入水束。
根据本发明，该任务将通过根据权利要求1的方法及根据权利要求5的装置来解决。它将这样来实现：直接在水出口的区域中设置发光二极管及从龙头流出的水束通过发光二极管与温度相关地以确定的温度级别显示彩色的外观。将确定一个优选的温度范围，在该温度范围以上及以下的温度构成另外两个范围。这些范围的每个包括一个确定的颜色。借鉴红色用于热水及蓝色用于冷水的标记将适合于：对于上范围使用红色及对于下范围使用蓝色。对于最优选的中间温度范围-它也被称为给定温度范围-可选用第三颜色。
根据本发明的方法在于，该装置随着混合室中的压力上升被接通。该状态通过水入口的打开来达到。处于混合室中的水的温度在从冷热水混合水嘴流出前被测量。该实际出现的温度配置给相关的范围“过冷”、“给定温度范围”或“过热”。因此与该范围相关的颜色的发光装置被接通及使用者根据水束的颜色来辨别是否需要校正。如果水束以指示过冷或过热的颜色发光，则由使用者通过再调节进行校正，直到水束的颜色与给定温度范围相一致为止。该实际状态通过相应的颜色来指示，在混合室中，水还未流出水龙头前就达到该颜色。在龙头关闭后该装置通过压力下降的识别被关断。该方法将用弱电流工作。
该装置由一个压力开关组成，通过它根据压力来接通及关断。作为测压点设置了一个压力测量传感器，它被设置在龙头的混合室中。该压力开关与调整块形成作用连接。随着工作压力在混合室中的建立，压力开关接通调整块。调整块由也设在混合室中的温度传感器得到一个信号，它将该信号识别为混合水的温度。在混合室中存在的实际温度在调整块中将对应到三个温度范围中的一个及接通具有配置给该范围的颜色的发光装置。该发光装置为二极管，它以三种颜色的每种及以足够的数目被设置在一个多片上。该多片与射束成型器一起被设置在龙头的出口内。在此，该多片与射束成型器一起构成用于二极管的抵抗外界影响的防护。为了保证水的足够的通过性，多片上设有一些开口。在龙头出口上的发光二极管旁边流过的水的颜色在水束中延续及使该水束发出相应的光。为了调节水温使用者对手柄进行操作，以使得流入的冷水与热水的比例改变。为了对调整块及发光二极管供给弱电流设置了一个变压器。
与本发明的应用相联系地具有以下优点：
1.通过光在水出口上的导入将不出现光损耗。可实现高的光效率。
2.对于整个装置具有小的空间需求，由此它可被设置在常规尺寸的热水龙头中。
3.变压器被设置在洗手盆的下面，以致它与其导线不会被看见。
4.通过在豪华氛围(Luxusbereich)中的照明带来情感上的舒适效果(AHA效应)。
5.通过节省烫水带来节能作用。
6.避免儿童及残疾人/老人/糖尿病人被38℃以上的温度烫伤。
7.在老年病(Gerontotechnik)/皮肤缺陷者范围中作为保养(Rekreation)及治疗(Meditation)的辅助。
8.＞55℃时的军团菌水卫生管理(避免由在陈旧水中通过军团菌的形成引起的死亡)，以遵守DVGW的W551及W552。
9.使用绿色的颜色治疗(抗紧张及疲劳)。
10.避免受到冷水的身体部位感到不舒服的降温。
11.在龙头的混合室中的水通道开始部分同时测量水压力及水温，由此可达到装置的快速投入工作及响应。
附图说明
在图1中表示出本发明的一个实施例。该附图表示用于一个单柄出水龙头的、具有一个调节回路及一个调节对象显示的框图。在下面该单柄出水龙头仅被称为龙头。
具体实施方式
该龙头在附图中简化及示意性地用剖面图表示。它主要由基体1及流出管2组成。该流出管2的内径3通过一个圆圈来给出。在基体1上具有用虚线轮廓表示的、用于手动引起水流入的手柄4。水的流出口5设有一个射束成型器(Perlator)6。在基体1的内部具有混合室7，流出管2与该混合室相连接。两个用于冷水(KW)及热水(WW)的管道8，9通到混合室7。该龙头装有一个压力开关10，它通过导线11与一个设在混合室7中的压力传感器12作用连接。此外属于该龙头的还有一个调整块13及一个变压器14。通过该变压器14对调整块13输送弱电流。从调整块13引出一个导线15到设在混合室7中的一个温度传感器16上。在流出管2的内部，在流出口的前面设有一个装有一些发光二极管(LED)17的多片18。将使用红色发光二极管17R、蓝色发光二极管17B及绿色发光二极管17Gr并将它们安装在一个印刷电路板上。这些光源将以所需的数目及选择出的颜色这样地设置在具有蓝色发光二极管17B、绿色发光二极管17Gr及红色发光二极管17R的多片18上及通过低压导线19这样地连接，以致在液体流束20中形成在其外观上预期达到的色彩效果。每种颜色的发光二极管17的数目与所使用的二极管17的发光强度及与应达到的总发光强度相关。也可使用作为新开发产品供使用的RGB-LED来代替蓝色、绿色及红色的发光二极管17，其中在一个器件中可提供红、绿及蓝3种颜色。装有发光二极管17的多片18被集成在射束成型器6中及由此作为组件防止受到外界影响。也具有这样的可能性，彩色二极管17不用印刷电路板直接安装在射束成型器6中。
对于从出水龙头流出的水束的外观将与温度相关地被确定为以下三种颜色：
-对于上至约18℃的冷水      →蓝水颜色
-对于19-38℃范围的热水     →绿水颜色
-对于38℃以上范围的烫水    →红水颜色
该温度范围及颜色选择不是强制的，它们也可不同地进行确定。
为了从该龙头释放一个水束20，对手柄4进行操作。视手柄4的位置而定，向混合室4或仅放入冷水、仅放入热水或按比例地放入冷水及热水。借助压力传感器12可检测出混合室7中压力的建立。由于该压力的建立，通过压力开关10使调整块13投入工作。在此，一个动合触点开启电流回路。调整块13从温度传感器16得到一些信号，它将所述信号识别为实际存在的温度。通过该调整块13现在使印刷电路板18上的、确定用于相应温度范围的颜色的发光二极管17B、17Gr或17R发光。该给定颜色被导入流体中。该龙头的使用者可根据水束20的色彩外观来识别水的温度及由此在需要的情况下可在水与手接触前通过操作手柄4进行校正。
水流入的关闭将作为压力下降由压力传感器12检测到及装置被关闭。
也可不随着/随着温度改变地用红、绿及蓝三种基色形成所有的混色色调来进行富有效果的色彩变幻。
也可以设置红、黄及蓝颜色的发光二极管17及这样地将这些原色相加地混合，以致产生确定用于相应的温度范围的颜色。为此应相应地设计调整块13。
当暂时不需要水束的与温度相关的颜色改变时，也可以用这些发光二极管17来与温度无关地产生色彩变幻。为此可设置一个用于更换工作方式的开关。
一种这样地构成的龙头可用在洗手盆、水槽、浴缸、淋浴装置及其它用于取出一种优选温度范围的水的地方。