CN104011474A - 加湿器以及监控加湿器中的水位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加湿器和监控加湿器中的水位的方法，该方法包括如下步骤：检测加湿器的空气出口处的温度并且产生指示其温度的温度信号(310、410)；根据所产生的温度信号确定加湿器中的水位(330、430)。加湿器中的水位能利用产生高精确性的相当简单的结构来监控。

Description

加湿器以及监控加湿器中的水位的方法

技术领域

本发明一般涉及一种加湿器，并且尤其涉及一种更简单且有效的加湿器以及监控加湿器中的水位的方法。

背景技术

加湿器被广泛用于家庭环境中。如已知的，加湿器能被用来提供适当的湿度水平，该适当的湿度水平对于一些种类的家具和/或装置可能是必需的并且使人们感觉舒适。

然而，仍有能被改进的地方。例如，加湿器中的水在加湿器处于运行中时应该是足够的并且在适当的水位上方。如果加湿器中没有足够的水，则加湿功能将停止工作，并且供电被浪费。更不利地，在加湿器水位低时连续加热将带来潜在风险，如火灾。为了避免该风险，用户必须频繁地观察水位。一个解决方案是在加湿器的水槽中存储更多的水，但是这导致加湿器的尺寸增大并且因此导致制造成本增加。因此，越来越需要自动监控加湿器的水位。

现有技术中，已知有一种加湿器，在该加湿器中与簧片开关结合的浮子(磁体相互作用)被用于检测器低水位情况。磁体在贮水器中所存储的水的预定的水位处附接至浮子。当水低于所述预定水位时，浮子和相关联的磁体也将低于预定水位，并且因此触发簧片开关。然而，这样的加湿器难以清洁，这是因为浮子和开关必须被布置在贮水器的底部并且因此用户不能清洁在其下面的空间。第二，其精确性不是非常好。当簧片开关超出范围时，由于累积的公差谱而仍可能有相对高水位的剩水。

发明内容

关于现有技术的缺点，本发明旨在提供一种用于自动监控加湿器中的水位的简单的装置和方法。

本发明基于以下理解，即，加湿器的空气出口处的温度在空气下游携带通过空气出口的足够冷的水汽时被有效降低。也就是说，对于正常运行加湿器中仍有足够的水。另一方面，当加湿器水用光时，通过空气出口的空气下游携带较少的冷水汽，并且因此空气出口处的温度不会显著降低。因此，加湿器中的水是不足的并且实际水位太低。

根据本发明的第一方面，提供一种加湿器，该加湿器包括：

水位监控单元，该水位监控单元包括：温度传感器，该温度传感器用于以预定频率检测加湿器的空气出口处的温度并且用于产生指示其温度的温度信号；以及处理器，该处理器用于根据温度信号确定加湿器中的水位。通过对空气出口处的温度进行采样，加湿器能推导出在加湿器工作时温度是否被通过空气出口的水汽有效降低，从而确定加湿器中是否有足够的水。与现有技术的簧片开关相比，根据本发明的一个实施例的加湿器结构更简单并且具有更高的精确性。

在加湿器的一个实施例中，温度传感器被布置成在第一运行时间段期间以第一预定频率检测温度信号，并且该第一预定采样频率范围从大约每3秒一次到每15秒一次，优选地每7秒一次。第一运行时间段从打开直到加湿器运行的第一时间点。

此外，在加湿器的所述实施例中，处理器被布置成：在第一运行时间段期间，通过从一系列连续的温度信号计算温度降低的斜率并且将该斜率与预定温度降低斜率进行比较来确定加湿器中的水位。例如，处理器确定在第一运行时间段中从连续采样的温度信号(优选地5个连续采样的温度信号)得出的温度降低的斜率是否在例如每45秒0.15-0.45℃的范围内；并且假如这样的话，则确认加湿器中有足够的水，或者否则，则确认加湿器中不具有足够的水。

在加湿器的另一实施例中，温度传感器被布置成在第二运行时间段期间以第二预定频率检测温度信号，并且该第二预定采样频率在大约每15-50秒一次的范围内，优选地每30秒一次；第二运行时间段在加湿器的运行的第一时间点之后。此外，在加湿器中，处理器装置被布置成：在第一运行时间段期间，通过从一系列连续的温度信号计算温度降低的斜率并且将该斜率与预定的温度降低斜率进行比较来确定加湿器中的水位。例如，处理器在第二运行时间段中从连续采样的温度信号(优选地10个连续采样的温度信号)确定温度升高的斜率是否在例如每30秒0.05-0.35℃的范围内；并且假如这样的话，则确认加湿器中不具有基本水位的水，或者否则，则确认加湿器中有基本水位的水。

另外，在根据本发明的实施例的加湿器中，加湿器的运行的第一时间段持续大约3-10分钟，优选地5分钟。

在加湿器的另一实施例中，水位监控单元还包括警报单元，该警报单元在确定了加湿器中不具有基本水位的水时在来自处理器的指令之后，发出指示需要向加湿器填充水的信号。

在加湿器的另一实施例中，处理器被布置成在确定了加湿器中不具有基本水位的水时发出指令以关小加湿器设备。

根据本发明的第二方面，提供一种监控加湿器中的水位的方法，其中该方法包括如下步骤：检测加湿器的空气出口处的温度并且产生指示其温度的温度信号；以及根据所产生的温度信号由处理器确定加湿器中的水位。

根据本发明的方法的优选实施例，该方法还包括如下步骤：在第一运行时间段期间以第一预定频率对温度信号进行采样，该第一运行时间段从打开到加湿器的运行的第一时间点，并且其中该确定步骤包括：在第一运行时间段期间，通过从一系列连续的温度信号计算温度降低斜率并且将该斜率与预定温度降低斜率进行比较来确定加湿器中的水位。例如，当在第一运行时间段期间预定温度降低斜率由连续的温度信号(优选地5个连续的温度信号)示出时，能确定水位为高或适当的；否则，能确定水位为低或不适当的或零。另外，第一预定采样频率在大约每3-15秒一次的范围内，优选地每7秒一次。

根据本发明的方法的另一优选实施例，该方法还包括如下步骤：在第二运行时间段期间以第二预定频率对温度信号进行采样，该第二运行时间段在加湿器运行的第一时间点之后；并且其中该确定步骤包括：在第二运行时间段期间，通过从一系列连续的温度信号计算温度升高斜率并且将该斜率与预定温度升高斜率进行比较来确定加湿器中的水位。例如，当在第二运行时间段期间预定温度升高斜率由连续的温度信号(优选地10个连续温度信号)示出时，能确定水位为低或不适当的或零。另外，第二预定频率在大约每15-50秒一次的采样范围内，优选地每30秒一次。

根据本发明的方法的另一优选实施例，该方法还包括如下步骤：当加湿器的水位被确定为低或不适当的或零时，指示需要向加湿器填充水和/或关小加湿器。

凭借本发明，将获得至少一些优点，即，加湿器的结构将更简单且坚固，并且制造这样的加湿器的成本将降低，这是因为消除了对昂贵且复杂的簧片开关的需要。

本发明的这些和其他方面将从在下文描述的实施例变得明显并且参照这些实施例被阐明。

附图说明

现在将参照附随的概略图仅通过示例来描述本发明的实施例，在附图中相应的附图标记指示相应的部件，并且附图中：

图1a概略地图示了这样的曲线，在该曲线中相对于时间绘制了在加湿器的运行的初始阶段期间在空气出口处的温度，该曲线示出本发明的水监控单元的原理；

图1b概略地图示了这样的曲线，在该曲线中相对于时间绘制了在加湿器的运行的结束阶段期间在空气出口处的温度，该曲线示出了本发明的水监控单元的原理；

图2概略地图示了根据本发明的实施例的加湿器的结构的框图；

图3示出了在根据示例性实施例的加湿器的运行的初始阶段期间的流程图；

图4示出了在根据示例性实施例的加湿器的运行的正常监控阶段期间的流程图；

图5示出了根据另一实施例的加湿器的水位监控的流程图。

具体实施方式

图1示出了本发明的水监控单元的原理。图1a概略地图示了这样的曲线，在该曲线中相对于时间绘制了在加湿器的运行的初始阶段期间在空气出口处的温度，并且图1b概略地示出了这样的曲线，在该曲线中相对于时间绘制了在加湿器的运行的结束阶段期间在空气出口处的温度。从图1能看出，在加湿器未运行时，出口处的温度等于环境温度。家里或工作环境中的环境温度被设定为大约18-26℃，优选地24℃。然而，在加湿器被打开之后，它将从空气出口发出水汽以提高环境湿度。通常，水汽的温度低于环境温度。通过空气出口的冷水汽将显著改变环境温度。这在图1a中被示出为连续降低的斜率，该空气出口处的温度从环境温度降低到某一温度。类似地，当水用光时，不具有通过空气出口的冷水汽并且在空气出口处的温度将连续升高到环境温度。这在图1b中被示出为连续升高的斜率。

图2概略地图示了根据本发明的实施例的加湿器20的结构的框图。加湿器20包括水位监控单元21，该水位监控单元21被布置成监控加湿器20中的水位；以及如从现有技术已知的加湿器的常见构件，诸如主体构件、空气进口、空气出口等。此外，根据本发明的加湿器中的水位监控单元21包括温度传感器22，该温度传感器被定位在加湿器的空气出口处或至少在该空气出口附近，并且该温度传感器被布置成在加湿器工作的同时检测空气出口处的温度并且产生指示空气出口处的温度的相应的信号。水位监控单元21还包括处理器23，该处理器被布置成通过利用指示温度的信号来确定加湿器中的水位。对于相关领域的技术人员来说，显然水位监控单元和加湿器中可以具有一些其他元件，诸如电连接件、电路板。

将依靠下列示例说明根据本发明的加湿器的更多的技术内容。

示例1

基于如上所述的加湿器的结构，根据本发明的实施例的加湿器的水位监控单元21还包括采样器24，该采样器被布置成以某一频率对由温度传感器22产生的信号进行采样并且显示其温度。特别地，采样器能是与水位监控单元的温度传感器分开的构件。因此该采样器被连接至温度传感器22以从该温度传感器22接收信号并且被连接至处理器23以向该处理器23发送采样信号。作为另选，采样器能是温度传感器22的一部分。也就是说，采样器的功能可被集成在温度传感器22中。另外，作为另选，采样器能是处理器单元23的一部分。也就是说，采样器的功能可被集成在处理器中。

为了简化描述，分开的采样器被用作示例以说明相应的技术内容，但是实际上温度传感器或处理器或其他构件内的采样器具有相似的功能和操作。

如上所述的温度传感器22、采样器24和处理器23被布置成一起工作从而实现如下例示并且如图3所示的这样的机构。

步骤S310中，温度传感器22将连续检测和测量在加湿器运行期间空气出口处的温度，并且因此产生表示空气出口处的温度的信号。如将被理解的，现有技术中可以具有几种已知的温度传感器，诸如温度电阻传感器，其中电阻取决于温度并且因此与温度相关联。换言之，电阻值能被用来表示温度。

步骤320中，由温度传感器22产生的温度信号在加湿器的运行的初始阶段期间以第一频率被发送至处理器23。加湿器的运行的初始阶段是从加湿器运行启动到预定时间点的时间段，该预定时间点诸如是在加湿器已被运行超过5分钟之后。第一频率涉及每3-15秒进行信号采样，优选地大约每7秒进行信号采样。实际上，第一频率可以具有其他适当值，这取决于设计限制，该设计限制对普通技术人员是清楚的。并且第一时间点也能是不同的时间点，这取决于特殊的设计考虑。

步骤330中，处理器23处理采样的温度信号并且指示空气口的温度。在加湿器的运行的初始阶段期间，处理器被布置成从一系列连续的温度信号(诸如5个连续的信号)确定温度变化的倾向。特别地，处理器23被进一步布置成确定温度降低的速率是否达到基本预定值，该基本预定值意味着水汽有效降低了空气出口处的温度，并且这间接暗示了加湿器中仍有足够的水。处理器从采样信号计算温度降低的斜率并且将该斜率与可以由用户指定的预定值或范围进行比较。

在特定示例中，如果指示相对于时间的温度降低的斜率在初始阶段达到每45秒0.15-0.45℃的范围，则能推断出加湿器中的水位仍为适当的。换言之，水位被识别为“高的”或“适当的”。否则，如果温度降低的斜率在初始阶段达不到每45秒0.15-0.45℃的范围，则能推断出在加湿器中不具有足够的水。换言之，水位被识别为“低的”或“不适当的”。应该注意的是，其他范围在考虑诸如空气温度、水温等的情况时对于描述相应的技术方面和内容也可以是有意义的。

步骤S340中，当处理器23确定加湿器中的水低于适当的水位时，该处理器能发出指令以关小加湿器从而节约电力或避免过热。作为另选，或另外，处理器23也可以发出警告以通知用户应尽可能快地向加湿器填充水。例如，处理器能发送警报信号以呼叫用户注意，或者重放已记录的语言以通知加湿器中不具有足够的水。

示例2

根据本发明的另一实施例的加湿器的水位监控单元21还包括采样器24，该采样器被布置成如上所述以某一频率对由温度传感器22产生的温度信号进行采样并且指示空气出口处的温度。如同示例1中，采样器24能是水位监控单元的分开的构件。该采样器被连接到温度传感器22以从该温度传感器22接收信号并且被连接至处理器23以向该处理器23发送采样信号。作为另选，采样器24能是温度传感器22的内部构件。也就是说，温度传感器22能包括这样的采样器并且集成所述采样器的功能。另外，作为另选，采样器24能是处理单元的内部构件。也就是说，处理器23也可以包括这样的采样器或者集成所述采样器24的功能。

除非另外明确地描述，否则示例2中所示的部件将与示例1中的那些部件相同或相似。如上所述的温度传感器22、采样器24和处理器23被布置成一起工作以实现如下所述并且如图4所示的这样的机构。

图4示出了在根据示例性实施例的加湿器的运行的正常监控阶段期间的流程图。步骤410中，温度传感器22检测并且测量在加湿器运行期间的温度，并且产生表示加湿器的空气出口处的温度的温度信号。

步骤420中，由温度传感器22产生的温度信号在加湿器运行的正常监控阶段以第二频率被发送到处理器。正常监控阶段是从初始阶段结束直到加湿器运行结束的时段。第二频率涉及每15-50秒进行信号采样，优选地每30秒进行信号采样。实际上，在其他设计限制的情况下第二频率还能具有其他适当值。一般而言，如上所述的第一频率高于第二频率，因为初始阶段中对确认水位的需要比正常监控阶段中更迫切。但是对于所有布置来说那不是绝对必需的。

步骤S430中，在加湿器运行的正常监控阶段期间，处理器23被布置成从一系列连续采样的温度信号(诸如10个连续信号)确定温度变化的倾向。特别地，处理器23被布置成确定温度升高的速率是否达到基本值，该基本值意味着水汽不能有效地降低温度，并且间接地暗示加湿器中没有足够的水剩下。处理器从采样信号计算温度升高的斜率并且将该斜率与能由用户指定的预定值或范围进行比较。

在特定示例中，例如，如果温度升高的斜率在正常监控阶段中达到每秒0.05-0.35℃的范围，则能推断出加湿器中不具有足够的水。换言之，水位低于某一阈值。否则，如果温度升高的斜率在正常监控阶段中未达到每秒0.05-0.35℃的范围，则能推断出加湿器中仍有足够的水。换言之，水位在安全阈值之上，并且被识别为“高的”或“适当的”。接着水位监控单元21保持监控空气出口处的温度。要注意的是，其他可能的范围在考虑空气温度、水温和其他情况时对于描述相应的技术概念和内容也是有意义的。

步骤S440中，当处理器23确定加湿器中的水未处于适当水位(诸如“低的”或“空的”)时，则该处理器向电源单元发出指令以关小加湿器，从而节约电力和/或避免过热。作为另选，或另外，处理器23可以发出应尽可能快地向加湿器填充水的警告。

尽管示例1和示例2被分开描述，但是技术机构能被集成在一起，同时它们能如上所述的运行。也就是说，根据本发明的加湿器能在初始阶段和正常监控阶段两者中以如上所述的方式监控其水位。

示例3

关于根据本发明的另一实施例的加湿器的水位监控单元21，温度传感器22能被布置成以某一频率检测和产生温度信号。在该示例中，温度传感器本身能以被编程和调节的第一或第二频率不连续地检测温度。因此，温度传感器能在一个元件中集成温度传感器和采样器功能。也就是说，如前述示例1和2中所提及的检测和采样的步骤能用以可变频率不连续地检测温度并且产生不连续的温度信号的步骤来代替。因此，示例1中的步骤310、320能被结合为单个步骤510，或者类似地步骤410、420也能被结合为单个步骤510，如图5所示。并且其他步骤530和540几乎与示例1和2中的那些步骤相同，这将是普通技术员容易理解的。

虽然已经在附图和前述描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述待被认为是说明性的或示例性的并且不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。所公开的实施例的其他变形能在实践所要求保护的发明中，从附图、公开内容和所附权利要求书的学习中，由本领域技术人员理解和实现。另外，在水监控单元中可以存在A/D变换器从而将模拟温度信号变换为数字信号。否则，温度传感器本身具有数字功能。另外，处理器能是利用软件被编程的一般微处理器，或者它能呈硬件、固件的形式。另外，假定加湿器中的水应为相对冷的水，即，屋内温度，但不是热水。水温可能影响预定斜率值或范围。

应该注意的是，上述实施例例示而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多另选实施例而没有脱离所附权利要求的范围。在权利要求书中，动词“包括”和其动词变化的使用不排除其他元件或步骤的存在，并且在元件之前的不定冠词“一”(a)和“一个”(an)不排除多个这样的元件的存在。某些措施在相互不同的从属权利要求中被描述的纯粹的事实不表示这些措施的结合不能用来使处于优势。权利要求书中的任意附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (13)

1.一种加湿器，所述加湿器包括：

水位监控单元，所述水位监控单元包括：

-温度传感器，所述温度传感器用于以预定频率检测空气出口处的温度并且产生指示其温度的温度信号；以及

-处理器装置，所述处理器装置用于根据所述温度信号确定所述加湿器中的水位。

2.根据权利要求1所述的加湿器设备，其中所述温度传感器被布置成在第一运行时间段期间以第一预定频率对所述温度信号进行采样；并且在第二运行时间段期间以第二预定频率对所述温度信号进行采样。

3.根据权利要求1或2所述的加湿器设备，其中所述第一预定采样频率为每7秒一次，并且所述第一运行时间段从打开直到所述加湿器已经运行了五分钟。

4.根据权利要求1或2所述的加湿器设备，其中所述第二预定采样频率为每30秒一次，并且所述第二运行时间段在所述加湿器已经运行了五分钟之后开始。

5.根据权利要求1或2所述的加湿器设备，其中所述处理器装置被布置成：

在所述第一时间段中，从5个连续的采样确定温度变化的倾向，并且确定45秒内的温度下降是否在0.15-0.45℃的范围内；

并且假如这样的话，确定所述加湿器中具有基本水位的水，或者否则，确定所述加湿器中不具有基本水位的水。

6.根据权利要求1或2所述的加湿器设备，其中所述处理器装置被布置成：

在所述第二时间段中，从10个连续的采样确定温度变化的倾向，并且确定30秒内的温度上升是否在0.05-0.35℃的范围内；

并且假如这样的话，识别所述加湿器中不具有基本水位的水，或者否则，识别所述加湿器中具有基本水位的水。

7.根据权利要求1所述的加湿器设备，其中所述水位监控单元还包括警报单元，所述警报单元在确定了所述加湿器中不具有基本水位的水时在来自所述处理器装置的指令之后，发出指示需要向所述加湿器填充水的信号。

8.根据权利要求1所述的加湿器设备，其中，所述处理器装置被布置成在确定了所述加湿器中不具有基本水位的水时发出指令以关小所述加湿器设备。

9.一种在如权利要求1中所主张的加湿器设备中使用的水位监控单元，所述水位监控单元包括：

-温度传感器，所述温度传感器被布置在所述加湿器设备的所述空气出口处或附近，用于以预定频率检测所述空气出口处的温度并且产生指示其温度的温度信号；以及

-处理器装置，所述处理器装置用于确定随着时间的推移的温度变化的倾向，并且因此，基于所采样的信号确定所述加湿器中是否具有基本水位的水。

10.一种监控加湿器中的水位的方法，所述方法包括如下步骤：

a)以预定频率检测所述加湿器的空气出口处的温度并且产生指示其温度的温度信号；以及

b)基于所产生的温度信号根据处理器确定所述加湿器中的水位。

11.根据权利要求10所述的方法，其中步骤a)还包括：

-在第一运行时间段期间以第一预定频率产生温度信号，所述第一运行时间段是从所述加湿器打开起的预定时间段；并且

步骤b)还包括：

-确定降低的温度趋势是否由在所述第一运行时间段期间产生的连续的温度信号示出，在该情况下所述水位被确定为高；否则，所述水位被确定为低。

13.根据权利要求11所述的方法，其中步骤a)还包括：

-在第二运行时间段期间以第二预定频率产生温度信号，所述第二运行时间段在所述第一运行时间段之后，并且所述第二预定频率低于所述第一预定频率；并且

步骤b)还包括：

-确定升高的温度趋势是否由在所述第二运行时间段期间产生的连续的温度信号示出，在该情况下所述水位被确定为低。

14.根据权利要求10至13中的任一项所述的方法，其中所述方法还包括：

如果所述加湿器的水位被确定为低，则指示需要向所述加湿器填充水和/或关小所述加湿器。