CN103925703A - 一种电热水器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电热水器,所述电热水器包括加热装置和控制系统,所述控制系统用于控制所述加热装置的功率,所述电加热器进一步包括流量传感器,所述流量传感器用于检测进入所述加热装置的水流量;温度传感器,所述温度传感器用于检测进入所述加热装置的进水温度;以及计算装置,所述计算装置能够根据进水温度和出水温度差、水流量等参数来计算加热装置的加热功率。本发明另外还涉及一种电热水器的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种电热水器,特别地,涉及一种智能恒温即热式电热水器。另外,本发明还涉及一种电热水器的控制方法。
技术背景
即热式电热水器是一种可以通过电子加热元器件来快速加热流水,并且能通过电路控制水温、流速、功率等,使水温达到适合人体洗浴的温度的热水器。即开即热,无须等待,通常在数秒内可以启动加热。
恒温即热式电热水器是指热水器在进水流量和进水温度以及电源电压等有所变化的情况下,仍能保持出水温度与用户所设定的温度基本恒定的电热水器。
现有的恒温式电热水器的缺点在于,加热速度慢,稳定性差,并且智能化程度低。
发明内容
本发明的一方面在于提供一种电热水器,所述电热水器包括加热装置和控制系统,所述控制系统用于控制所述加热装置的功率,所述电加热器进一步包括流量传感器,所述流量传感器用于检测进入所述加热装置的水流量;温度传感器,所述温度传感器用于检测进入所述加热装置的进水温度;以及计算装置,所述计算装置能够根据下述公式来计算加热装置的加热功率,
P=CMF/t,
其中,P为所述加热装置的加热功率,C为水的比热容,M为单位时间内进入所述加热装置的水的质量,F为期望的出水温度与检测到的进水温度之差,t为将水从进水温度加热至期望的出水温度的预设时长;
并将计算结果发送给所述控制系统以使得所述控制系统能够控制所述加热装置在预设时间内将水从进水温度加热至期望的出水温度。
在本发明中,使用者可以设定希望达到预定温度的时间,或者也可以采用控制系统默认的时间,然后通过计算装置根据水温差、水流量等参数,快速计算出达到预定温度所需的加热功率。通过这种方案,可实现快速加热,并且电热水器的工作过程更加稳定。
在一种实施方式中,所述电热水器还包括记忆存储模块,所述记忆存储模块能够存储所述加热装置的功率曲线,以便于在电热水器的工作参数相同的情况下,由控制器根据存储的功率曲线直接控制加热装置的功率而无需所述计算装置重新计算,智能化程度更高。
在优选的实施方式中,所述电热水器还包括电压检测电路,当所述电压检测电路检测到电压波动超过预设范围时,所述计算装置重新计算所述加热装置的加热功率,以确保电热水器始终在稳定的状态下运行,不受环境电压的影响。
在一种实施方式中,所述电热水器还包括漏电保护装置,所述漏电保护装置能够在出现漏电或干烧的情况下自动关闭所述电热水器,彻底解决漏电或干烧等技术问题。
在一种实施方式中,所述控制系统包括加热时长设定模块,所述加热时长设定模块用于使用者设定所述预设时长,这样便于使用者根据需要调整加热时间。
在一种实施方式中,所述加热装置包括换热体、电热管和外壳,所述换热体由管材缠绕具有中空内腔的平板形状制成;所述电热管包括若干根不同长度功率的电热管,所述电热管构成发热栅栏板;发热栅栏板插入换热体的中空内腔内,发热栅栏板与中空内腔壁之间有间隙;浇铸的导热金属包裹换热体,导热金属将电热管与电热管、电热管与换热体固定连接在一起,包裹换热体的导热金属构成外壳。
另外,本发明还涉及一种电热水器的控制方法,其包括通过水流量传感器检测进入所述加热装置的水流量;使用者设定期望的出水温度;通过所述温度传感器检测进入所述加热装置的进水温度;通过计算装置根据下述公式来计算所述加热装置的加热功率,
P=CMF/t,
其中,P为所述加热装置的加热功率,C为水的比热容,M为单位时间内进入所述加热装置的水的质量,F为期望的出水温度与检测到的进水温度之差,t为将水从进水温度加热至期望的出水温度的预设时长;并将计算结果发送给所述控制系统以使得所述控制系统能够控制所述加热装置在预设时长内将水从进水温度加热至期望的出水温度。
在本发明中,使用者可以设定希望达到预定温度的时间,或者也可以采用控制系统默认的时间,然后通过计算装置根据水温差、水流量等参数,快速计算出达到预定温度所需的加热功率。通过这种方式,可实现快速加热,并且电热水器的工作过程更加稳定。
在优选的实施方式中,在所述计算装置计算出所述加热装置的加热功率之后,所述控制器先将所述加热装置的功率提升至大于计算出的加热功率,并保持一定的时长后降低至计算出的加热功率,这样能够实现更加快速的加热。
在优选的实施方式中,所述预设时长为系统默认的时长,并且所述预设时长为多个;当选择最小的预设时长进行计算得出的加热功率大于加热装置所允许的最大功率时,控制系统再次选择较大的预设时长进行计算,直至所计算出的加热功率小于加热装置所允许的最大功率。
所述预设时长由使用者设定,并且当采用使用者设定的预设时长进行计算得出的加热功率大于加热装置所允许的最大功率时,控制系统提醒使用者重新设定更长的预设时长。
在另一优选的实施方式中,在进水温度较低或水流过大时,计算出的所需功率大于加热器所允许的最大功率时,提示使用者水流过大,使用者按提示适当调小水流直至温度恒定。
在优选的实施方式中,通过所述流量传感器检测到水流波动,当所述水流量波动超过预设范围时,所述计算装置重新计算所述加热装置的加热功率。
附图说明
图1显示了根据本发明的一种实施方式的电热水器的模块图。
图2a和2b分别显示了根据本发明的一种实施方式的电热水器的加热装置的换热体的不同角度的视图。
图3显示了根据本发明的一种实施方式的电热水器的加热装置的换热体和电热管的装配图。
图4a和4b分别显示了根据本发明的一种实施方式的电热水器的加热装置的侧视图和截面图。
具体实施方式
下文中参考附图并结合具体实施方式,进一步地详细阐述本发明电热水器及其控制方法。
如图1所示,本发明电热水器包括加热装置和控制装置,控制装置用于控制加热装置的工作。本发明电热水器还包括流量传感器,流量传感器用于检测进入加热装置的水流量,也即,单位时间从经加热装置的进水口进入加热装置的水的体积。在具体的实施方式中,流量传感器被安装在加热装置的进入口处。
如图2所示,在优选的实施方式中,本发明电热水器的加热装置包括换热体1、电热管2和外壳3,所述换热体1由管材缠绕具有中空内腔13的平板形状制成;所述电热管2包括若干根不同长度功率的电热管,所述电热管2构成发热栅栏板22;发热栅栏板22插入换热体1的中空内腔13内,发热栅栏板22与中空内腔13壁之间有间隙;浇铸的导热金属包裹换热体1,导热金属将电热管与电热管、电热管与换热体固定连接在一起,包裹换热体的导热金属构成外壳3。在优选的实施方式中,外壳3还包括换热块31,电热水器的控制系统安装在换热块31上,可以利用进水的低温度来降低控制系统的装置,防止控制系统因高温而出现老化。
另外,本发明电热水器还包括温度传感器和计算装置,温度传感器用于检测进入加热装置的进水温度,而计算装置根据使用者设定的期望的出水温度与进水温度之差、流量传感器检测的水流量以及使用者希望达到期望的出水温度所需的时长来计算加热装置所需的加热功率,并且将计算结果发送给控制系统,控制系统根据接收到的信号,控制加热装置的加热功率,从而能够迅速地在预设时长内将水从进水温度加热至期望的出水温度。
具体地,计算装置根据公式P=CMF/t来计算加热装置的加热功率,其中P为所述加热装置的加热功率,C为水的比热容,M为单位时间内进入所述加热装置的水的质量,F为期望的出水温度与检测到的进水温度之差,t为将水从进水温度加热至期望的出水温度的预设时长。
关于将水从进水温度加热至出水温度所需的时间,可以通过系统设置的默认时长,例如20秒,也可以由使用者直接设置。
对于系统设置的默认时长,控制系统中可以设置多个时长,当选择最小的时长进行计算得出的加热功率大于加热装置所允许的最大功率时,控制系统再次选择较大的时长进行计算,直至所计算出的加热功率小于加热装置所允许的最大功率,之后控制系统控制加热装置进行加热,从而实现以最快的速度进行加热。
对于使用者直接设置的时长,控制系统需要包括相应的加热时长设定模块,加热时长设定模块用于使用者设定所期望的加热时长,同时控制系统也要确保加热装置的加热功率小于所允许的最大功率,否则提醒客户重新设定更长的时长。即,当采用使用者设定的预设时长进行计算得出的加热功率大于加热装置所允许的最大功率时,控制系统提醒使用者重新设定更长的预设时长。
在优选的实施方式中,电热水器还包括记忆存储模块,记忆存储模块用于存储加热装置的功率曲线,该功率曲线例如是加热装置的功率与加热时间的曲线,以便于在电热水器的工作参数相同的情况下,由控制器根据存储的功率曲线直接控制加热装置的功率而无需所述计算装置重新计算。例如,在电热水器第一次工作时,记忆存储装置将加热装置的工作功率与工作时间的曲线存储,在使用者第二次使用时,如果控制器判断检测到的水流量、温度差等参数处于可接受的范围内时,则控制系统直接调用记忆存储装置中存储的功率曲线,无需计算装置重新计算。对于相同的使用者,也无需使用者再次重新设置相关参数,例如期望达到的出水温度。
在优选的实施方式中,本电热水器还包括电压检测电路,当电压检测电路检测到供电电压波动超过预设范围时,计算装置重新计算加热装置的加热功率,以便于维持电热水器的工作状态的稳定性。
在另一优选的实施方式中,可通过所述流量传感器检测到水流波动,当所述水流量波动超过预设范围时,所述计算装置重新计算所述加热装置的加热功率。
在本发明优选的实施方式中,本发明电热水器还包括漏电检测装置,漏电保护装置能够在出现漏电或干烧的情况下自动关闭所述电热水器,彻底解决漏电或干烧等技术问题。
在优选的实施方式中,为了更快地将进入加热装置的水从进水温度加热至期望的出水温度,计算装置计算出加热装置的加热功率之后,并将计算结果发送给控制器,控制器先将加热装置的功率提升至大于计算出的加热功率,并保持预定的时长后降低至计算出的加热功率。
另外,在冬天进水温度较低或水流过大时,计算出的所需功率大于加热器所允许的最大功率时,提示使用者水流过大,使用者按提示适当调小水流直至温度恒定。
以上仅为本发明的优选实施例,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改,也均落入本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种电热水器,其包括加热装置和控制系统,所述控制系统用于控制所述加热装置的功率,其特征在于,所述电热水器进一步包括
流量传感器,所述流量传感器用于检测进入所述加热装置的水流量;
温度传感器,所述温度传感器用于检测进入所述加热装置的进水温度;以及
计算装置,所述计算装置能够根据下述公式来计算加热装置的加热功率,
P=CMF/t,
其中,P为所述加热装置的加热功率,C为水的比热容,M为单位时间内进入所述加热装置的水的质量,F为期望的出水温度与检测到的进水温度之差,t为将水从进水温度加热至期望的出水温度的预设时长;
并将计算结果发送给所述控制系统以使得所述控制系统能够控制所述加热装置在预设时长内将水从进水温度加热至期望的出水温度。
2.根据权利要求1所述的电热水器,其特征在于,所述电热水器还包括记忆存储模块,所述记忆存储模块能够存储所述加热装置的功率曲线,以便于在电热水器的工作参数相同的情况下,由控制器根据存储的功率曲线直接控制加热装置的功率而无需所述计算装置重新计算。
3.根据权利要求2所述的电热水器,其特征在于,所述电热水器还包括电压检测电路,当所述电压检测电路检测到电压波动超过预设范围时,所述计算装置重新计算所述加热装置的加热功率。
4.根据权利要求1所述的电热水器,其特征在于,所述电热水器还包括漏电保护装置,所述漏电保护装置能够在出现漏电的情况下自动关闭所述电热水器。
5.根据权利要求1所述的电热水器,其特征在于,所述控制系统包括加热时长设定模块,所述加热时长设定模块用于使用者设定所述预设时长。
6.根据权利要求1所述的电热水器,其特征在于,所述加热装置包括换热体、电热管和外壳,其中
所述换热体由管材缠绕具有中空内腔的平板形状制成;
所述电热管包括若干根不同长度功率的电热管,所述电热管构成发热栅栏板;发热栅栏板插入换热体的中空内腔内,发热栅栏板与中空内腔壁之间有间隙;
浇铸的导热金属包裹换热体,导热金属将电热管与电热管、电热管与换热体固定连接在一起,包裹换热体的导热金属构成外壳。
7.一种电加热器的控制方法,其特征在于,其包括
通过水流量传感器检测进入所述加热装置的水流量;
使用者设定期望的出水温度;
通过所述温度传感器检测进入所述加热装置的进水温度;
通过计算装置根据下述公式来计算所述加热装置的加热功率,
P=CMF/t,
其中,P为所述加热装置的加热功率,C为水的比热容,M为单位时间内进入所述加热装置的水的质量,F为期望的出水温度与检测到的进水温度之差,t为将水从进水温度加热至期望的出水温度的预设时长;
并将计算结果发送给所述控制系统以使得所述控制系统能够控制所述加热装置在预设时长内将水从进水温度加热至期望的出水温度。
8.根据权利要求7所述的电加热器的控制方法,其特征在于,将所述加热装置的功率曲线存储在记忆存储装置内,以便于在电热水器的工作参数相同的情况下,由控制器根据存储的功率曲线直接控制加热装置的功率而无需所述计算装置重新计算。
9.根据权利要求8所述的电加热器的控制方法,其特征在于,通过所述电压检测电路检测到电加热器的电压波动,当所述电压波动超过预设范围时,所述计算装置重新计算所述加热装置的加热功率。
10.根据权利要求7所述的电加热器的控制方法,其特征在于,在所述计算装置计算出所述加热装置的加热功率之后,所述控制器先将所述加热装置的功率提升至大于计算出的加热功率,并保持预定的时长后降低至计算出的加热功率。
11.根据权利要求7所述的电加热器的控制方法,其特征在于,当所述电加热器出现漏电时,通过漏电保护装置使得所述电加热器停止工作。
12.根据权利要求7所述的电加热器的控制方法,其特征在于,所述预设时长为系统默认的时长,并且所述预设时长为多个;
当选择最小的预设时长进行计算得出的加热功率大于加热装置所允许的最大功率时,控制系统再次选择较大的预设时长进行计算,直至所计算出的加热功率小于加热装置所允许的最大功率。
13.根据权利要求7所述的电加热器的控制方法,其特征在于,所述预设时长由使用者设定,并且当采用使用者设定的预设时长进行计算得出的加热功率大于加热装置所允许的最大功率时,控制系统提醒使用者重新设定更长的预设时长。
14.根据权利要求7所述的电加热器的控制方法,其特征在于,在进水温度较低或水流过大时,计算出的所需功率大于加热器所允许的最大功率时,提示使用者水流过大,使用者按提示适当调小水流直至温度恒定。
15.根据权利要求7所述的电加热器的控制方法,其特征在于,通过所述流量传感器检测到水流波动,当所述水流量波动超过预设范围时,所述计算装置重新计算所述加热装置的加热功率。
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