CN101839553B - 具有传感器系统的热水存储器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有传感器系统的热水存储器，其用于加热水并且所述传感器系统用于测量温度，该传感器系统具有至少两个温度传感器，其中温度传感器的至少一部分在传感器链中串联，并且每个温度传感器具有第一和第二接头，并且在传感器链的第一和最后的温度传感器之间将温度传感器的第一接头连接到下一个温度传感器的第二接头上，并且至少传感器链的第一温度传感器的第一接头和最后的温度传感器的第二接头能够连接到读出单元上。本发明以结构简单并且成本低廉的手段实现了对热水存储器的水温的检测，其中不仅可以检测整体温度而且可以检测部分容积的温度。由此可以提供一种传感器系统，该传感器系统可以用于具有不同容量的热水存储器。

Description

具有传感器系统的热水存储器
技术领域
本发明涉及一种用于加热水的热水存储器，其具有用于测量温度的传感器系统，该传感器系统具有至少两个温度传感器。
背景技术
由现有技术例如已知德国的公开文献DE 851 99 21 U1，在该公开文献中公开了热水器的温度探测器，其具有两个从保护管的敞开的端部推入该唯一的保护管中的温度探测头。通过一个温度探测头连接温度调节器。另一个温度探测头连接温度限制器。所述探测头上下叠置地布置在保护管中。
此外，由德国专利文件DE 44 01 539 C2公开了一种用于热水存储器加热设备的可使用的装载状态的检测装置，其在存储容器的高度上进行温度测量。多个温度探测器分布在存储容器的高度上，其中最上面的温度探测器在装载时断开，并且最下面的温度探测器在卸载时断开。在存储容器中或者存储容器上布置了连接到控制线路上的细长的温度探测器，该温度探测器根据管加热体的种类进行构造，其中具有取决于温度的电阻的电阻丝嵌入金属的套管中。另一温度探测器布置在热水出口附近。
发明内容
本发明的任务是提供一种相对于现有技术改进了的用于借助于电能加热水的热水存储器。尤其要提供一种用于测量温度的传感器系统，该传感器系统不仅可以测量热水存储器内容物的平均温度，而且可以测量热水存储器内容物的部分容积的温度。此外，该传感器系统应该可以简单地匹配具有不同容量的热水存储器。
在所有权利要求中的附图标记不具有限制作用，而是仅仅改善其可读性。
通过具有权利要求1所述特征的热水存储器来解决所提出的任务。
用于借助于电能加热水的热水存储器理解为在其中加热并且存储水的设备，其中例如包括台下设备台上设备以及挂壁设备此外，所述热水存储器可以具有至少一个水箱。按本发明的热水存储器可以构造成密闭的也可以构造成不加压的。用于测量温度的传感器系统理解为由温度传感器构成的可用于求得水温的系统。如果温度传感器在传感器链中串联，那么其理解为相互串联温度传感器，其中至少一个第一温度传感器和最后的温度传感器能够连接到读出单元上，并且所述温度传感器在串联电路相互连接。
本发明尤其适合于加热淡水。然而例如也可以考虑将本发明实施成用于工业用水。加热的水例如可以用于清洗身体、洗涤餐具或者用作饮用水。本发明尤其适合于热水存储器，该热水存储器能够将水加热到至少15℃(摄氏度)，特别优选加热到至少50℃，尤其优选加热到至少60℃。本发明尤其适合于热水存储器，该热水存储器能够将水加热到不大于100℃的温度，特别优选加热到不大于75℃的温度，尤其优选加热到不大于65℃的温度。
按本发明的热水存储器的可实现的优点是，可以求得包含在热水存储器中的水的整体温度。这可以通过温度传感器实现，所述温度传感器布置在热水存储器的水箱内部的不同的区域中，并且所述温度传感器在传感器链中以第一温度传感器为开始一直到传感器链的最后的温度传感器依次串联。在此，可以通过串行地读出温度来求得各个温度的平均值。
按本发明的解决方案同样可以求得其中布置了至少一个温度传感器的区域的水温。为此，可以读出由也可以布置在传感器链中的各个传感器测得的温度。读出各个温度传感器也可以称为并行地读出温度传感器。为此，可以有利地使用温度传感器的接头，例如第一接头。如此，尤其可以输出出水口或者进水口处的水温，由此可以实现改善对加热元件的控制。
此外，本发明的可实现的优点是，所述传感器系统可以用于具有不同容量的热水存储器，因为传感器链的温度传感器可以配合热水存储器的极为不同的几何规格。为此，只需要在传感器系统的接头保持相同时配合温度传感器的机械方面的固定。
可以单个地或者相互组合地使用的有利的构造和改进方案是从属权利要求的主题。
在本发明的优选的实施方式中，所述传感器系统具有至少三个温度传感器。特别优选的是，该传感器系统具有至少四个、五个或者六个温度传感器。本发明的优选的实施方式的温度传感器在传感器链中串联，其中第一和最后的温度传感器可以连接到读出单元上。此外，传感器系统在水箱外部具有接头，可以通过所述接头将能够布置在水箱外部的读出单元与温度传感器连接。尤其如此布置传感器链的温度传感器，使得传感器链不具有环形形状。在传感器链中能够特别优选地布置任意多的温度传感器。通过该传感器链可以配合热水存储器的不同的箱形状和/或箱容积。可以有利地实现热水存储器的不同的温度区。如此，传感器系统可以在热水存储器垂直延伸时同样垂直地延伸。热水存储器的垂直延伸理解为具有高度大于宽度的水箱的热水存储器。在这种装置中，加热的水处于比冷水高的地方，由此会形成不同温度的水层，这些水层可以由传感器链的各个温度传感器进行检测。在按本发明的热水存储器中，传感器系统的温度传感器可以布置在热水存储器的水箱的内部空间中，然而也可以考虑将温度传感器在外部布置在水箱上。
传感器系统可以特别优选地具有其它不是布置在传感器链中的温度传感器。由此可以有利地实现，传感器系统能够配合热水存储器的水箱的极为不同的构造。
如此，例如可以通过其它额外的温度传感器来检测水箱突起部分中的水温，所述温度传感器可以布置在传感器链的任意位置上。不是传感器链的部分的其它温度传感器能够有利地拓宽传感器系统的功能性。如此，例如可以将温度传感器用于安全断开，该安全断开能够防止在由泄漏引起水箱空载运行时的过热。
按本发明优选至少将传感器链的温度传感器布置在探测管中。该探测管特别优选是封闭的。在按本发明的热水存储器中，也可以将传感器系统的所有温度传感器布置在探测管中。通过该探测管可以保护温度传感器防止外部影响。所述探测管能够保护温度传感器例如防止在装配期间插入热水存储器中时会出现的机械载荷或者防止由位于热水存储器中的水引起的腐蚀。此外，所述探测管有利地设计成机械稳定的并且防水的。
特别有利的是，所述温度传感器在探测管的内部相互连接。特别有利的是，传感器链的温度传感器在探测管的内部相互串联。由此可以实现不用从探测管中引出接头而对传感器进行连接，这实现了传感器系统的接头的最少化。
优选所述传感器链的温度传感器沿着探测管的纵向进行布置。在此，传感器链有利地沿着探测管延伸，从而可以通过探测管的形状来确定能够测得水温的位置。该探测管特别优选地具有笔直的棒的形状。由此，该传感器系统也可以用于已经存在的热水存储器。此外，具有笔直形状的探测管实现了简单的制造和装配，因为例如只需将温度传感器推入该探测管中或者可以将探测管连同包含的温度传感器简单地集成到商业上常见的热水存储器中。也可以考虑本发明的其它实施方式，在这些实施方式中所述探测管可以呈现任意的几何形状。
在另一优选的实施方式中，传感器链的每个温度传感器的第一接头可以连接到读出单元上。由此有利地实现了可以单个地读出每个温度传感器，由此可以求得由每个温度传感器检测的温度。也可以考虑这样的实施方式，在这些实施方式中仅仅传感器链的温度传感器的第一接头中的一部分能够连接到读出单元上。特别优选所述温度传感器的接头能够连接到读出单元上，方法是其通过通向接头的管道从水箱中引出。如果只有传感器链的第一和最后的传感器能够连接到读出单元上，那么只能实现对整体温度的测量。这种测量求得的温度可以相应于由各个温度传感器检测的温度的平均值。可以将布置在传感器链的第一和最后的温度传感器之间的温度传感器的其它接头连接到读出单元上，由此可以有利地实现，能够读出由各个温度传感器测得的温度。由此可以有利地实现了对包含在热水存储器中的水的部分容积例如水层的温度的测量。由此，例如可以测得在水箱的出水口处的温度，从而通过与平均的水温的比较可以推断出热水的可使用的水量。如果比如出水口处的温度高，但平均温度却低，那么由此推断出可使用的热水量比在出水口处的水温高并且平均整体温度高时更少。
在按本发明的传感器系统中，可以提高温度传感器的数量而不提高接头的数量。由此可以实现，所述传感器系统可以用于具有相同的读出单元的不同的热水存储器。然而如果要单个地读出每个温度传感器，那么有利地只需在将温度传感器接入传感器链中时将接头接到传感器系统的已经存在的接头上。有利地可以将每个温度传感器选择性地用于控制功能和/或显示功能。
在另一优选的实施方式中，布置了温度传感器的区间从热水存储器的水箱的第一半段延伸到水箱的第二半段。特别优选的是，布置了温度传感器的区间从热水存储器的水箱的高度的第一个三分之一段、优选四分之一段、优选八分之一段延伸到最后的三分之一段、优选四分之一段、优选八分之一段。水箱的高度理解为热水箱的内部空间的最长的延伸长度。布置了温度传感器的区间理解为以传感器链的第一温度传感器为开始并且以传感器链的最后的温度传感器为结束的区间。有利地可以如此选择传感器链的温度传感器之间的间隔，使得布置了温度传感器的区间能够配合具有不同容量的热水存储器。
在具有三个在传感器链中串联的温度传感器的传感器系统中，中间的传感器特别优选地布置在热水存储器的中间，第一传感器特别优选地布置在进水口处，并且最后的传感器特别优选地布置在出水口处，其中例如进水口可以布置在水箱的第一个四分之一段中并且出水口可以布置在水箱的最后四分之一段中。有利地可以简单地延长传感器系统的传感器链。
按本发明优选的温度传感器由具有取决于温度的电阻的电阻丝制成。特别优选的是，所述温度传感器由正温度系数电阻、所谓的PCT电阻制成，其中所述电阻随着温度的升高而增大。也可以考虑本发明的其它实施方式，其中温度传感器由负温度系数电阻、所谓的NTC电阻制成，其中所述电阻随着温度的升高而减小。在使用取决于温度的电阻时，有利地是可以借助于电测量来实现温度测量，这能够实现在电子系统中对测得的测量结果进行进一步处理。
按本发明，优选将所述传感器系统与加热元件分开地布置在热水存储器上。由此能够保持传感器系统和加热元件之间所需要的安全距离，从而可以避免传感器系统的过热。此外，所述传感器系统的温度传感器能够独立于加热元件布置在热水存储器上。
在按本发明的另一优选的实施方式中，所述热水存储器具有预热凸缘，在该预热凸缘上布置传感器系统。这实现了将传感器系统有利地用于已经可以在市场上购买的热水存储器。此外，实现了以标准组件形式的使用，该标准组件实现了成本低廉的制造以及简单的装配。
本发明以结构简单并且成本低廉的手段实现了对热水存储器的水温的检测，其中不仅可以检测整体温度而且可以检测部分容积的温度。由此可以提供一种传感器系统，该传感器系统可以用于具有不同容量的热水存储器。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例来详细描述其它有利的设计方案，然而本发明不限于所述实施例。附图示出：
图1是热水存储器从一侧看的剖视图；以及
图2是用于按图1的热水存储器的传感器系统的剖视图。
具体实施方式
在下面对本发明的优选实施方式的描述中，相同的附图标记表示相同的或者类似的组件。
下面根据图1和2对实施例进行解释。在图1中示出了用于加热水的热水存储器1从一侧看的剖视图。图2示出了用于测量温度的用于图1中的热水存储器1的传感器系统2的剖视图。该传感器系统2与加热元件11分开地布置在热水存储器1的预热凸缘12上，从而在加热元件11和传感器系统2之间保持安全距离，从而避免传感器系统2的过热。该传感器系统2具有三个由具有取决于温度的电阻的电阻丝制成的温度传感器5、6、14。所述三个温度传感器5、6、14在传感器链中串联并且布置在探测管7中，其中这些温度传感器在探测管7的内部相互连接并且沿着探测管7的纵向布置。该探测管7具有笔直的棒的形状。
第一温度传感器5的第一接头3如同所有其它的接头一样可以通过传感器系统2的连接触点13连接到由于视图原因没有示出的读出单元上。该第一温度传感器5的第二接头4连接到下一个也就是第二温度传感器14的第一接头3上，该接头同样可以连接到没有示出的读出单元上。同样，第二温度传感器14的第二接头4连接到下一个也就是最后一个温度传感器6的第一接头3上，该接头可以连接到没有示出的读出单元上。最后的温度传感器6的第二接头4同样可以连接到没有示出的读出单元上。由此，不仅可以串行地而且也可以并行地读出传感器。在串行读出传感器时，可以求得相应于由各个温度传感器检测的温度的平均值的温度。为此，可以求得所有串联的传感器的电阻。在并行读出传感器时，可以求得由各个温度传感器检测的温度。为此，可以求得每个单个的温度传感器的电阻。
所述传感器链的温度传感器5、6、14确定了以第一温度传感器5开始并且以最后的温度传感器6结束的区间。该区间从水箱9的第一半段8延伸到水箱9的第二半段10中。所述第一温度传感器5布置在水箱的第一个四分之一段16中的进水15处，最后的温度传感器6布置在水箱9的最后的四分之一段18中的出水17处。通过这种布置，可以通过比较平均的水温推断出可使用的热水量。如果比如出水
17处的温度高，但平均温度却低，那么由此推断出可使用的热水量比在出水17处的水温高并且平均整体温度高时更少。此外，可以通过第一温度传感器5控制加热元件11。
本发明用简单的结构以及成本低廉的手段实现了热水存储器的水温的检测，其中不仅可以检测整体温度而且可以检测部分容积的温度。由此可以提供一种传感器系统，该传感器系统可以用于具有不同容量的热水存储器。
在前面的说明书中、权利要求中和附图中公开的特征不仅单个地而且以任意组合对于实现本发明的不同的设计方案来说都是有意义的。
附图标记列表
1        热水存储器
2        传感器系统
3        第一接头
4        第二接头
5        第一温度传感器
6        最后的温度传感器
7        探测管
8        第一半段
9        水箱
10       第二半段
11       加热元件
12       预热凸缘
13       连接触点
14       第二温度传感器
15       进水口
16       第一个四分之一段
17       出水口
18       最后的四分之一段

Claims (11)

1.用于加热水的热水存储器(1)，其具有用于测量温度的传感器系统(2)，该传感器系统具有至少两个温度传感器，其特征在于，温度传感器的至少一部分在传感器链中串联，其中每个温度传感器具有第一接头(3)和第二接头(4)，并且在传感器链的第一温度传感器(5)和最后的温度传感器(6)之间将温度传感器的第二接头(4)连接到下一个温度传感器的第一接头(3)上，并且至少所述传感器链的第一温度传感器(5)的第一接头(3)和最后的温度传感器(6)的第二接头(4)能够连接到读出单元上。
2.按权利要求1所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，所述传感器系统(2)具有至少三个温度传感器。
3.按权利要求1或2所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，至少将传感器链的温度传感器布置在探测管(7)中。
4.按权利要求3所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，所述温度传感器在探测管(7)的内部相互连接。
5.按权利要求3所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，所述传感器链的温度传感器沿探测管(7)的纵向进行布置。
6.按权利要求3所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，所述探测管(7)具有笔直的棒的形状。
7.按权利要求1或2所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，所述传感器链的每个温度传感器的第一接头(3)能够连接到读出单元上。
8.按权利要求1或2所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，布置了温度传感器的区间从热水存储器(1)的水箱(9)的第一半段(8)延伸到水箱(9)的第二半段(10)。
9.按权利要求1或2所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，所述温度传感器由具有取决于温度的电阻的电阻丝制成。
10.按权利要求1或2所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，所述传感器系统(2)与加热元件(11)分开地布置在热水存储器(1)上。
11.按权利要求1或2所述的用于加热水的热水存储器(1)，其特征在于，所述热水存储器(1)具有预热凸缘(12)，在该预热凸缘上布置传感器系统(2)。
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