CN105222328A - 一种防反复加热的节能储水式电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种防反复加热的节能储水式电热水器，和用于储水式电热热水器的防反复加热的节能温控器和温控板，可自动判断电热水器是否在使用，在使用情况下与目前的电热水器一样正常加热，在不使用情况下只加热一次不再反复加热，从而避免了因反复加热给用户带来耗电经济损失和给国家造成巨大能源浪费，上电后几乎不需要断电，彻底解决了用户在日常使用中忘关电源烦恼和使用前后需要开关电源的麻烦，还可延长热水器使用寿命，本发明易实现且增加成本很少，有很好的市场前景，具有良好的经济价值和节能减排社会效益。

Description

一种防反复加热的节能储水式电热水器

技术领域

本发明涉及一种储水式电热水器，属于电热水器领域。本发明特别是涉及一种防反复加热的节能储水式电热水器。

背景技术

目前的储水式电热水器，无论是否在使用，加电后都一直在反复加热，给用户造成较大经济损失的同时，给国家造成巨大能源浪费。

发明内容

本发明目的之一，是提出一种防反复加热的节能储水式电热水器，所述节能储水式电热水器，可自动判断是否在使用，在使用情况下与目前的储水式电热水器一样工作，在不使用情况下不会反复加热；

本发明目的之二，是提出一种用于机械温控储水式电热水器的防反复加热的节能温控器，和一种用于电子温控储水式电热水器的防反复加热节能温控板。

技术方案

实现本发明的技术方案如下：

本发明提出的一种防反复加热的节能储水式电热水器，包括箱体、温控系统、加热系统、进出水系统、防腐系统和漏电保护系统，所述电热水器还包括水流感应开关，当有水流进流出箱体时所述水流感应开关输出开关信号；水流感应开关与所述温控系统之间有信号连接；所述温控系统含有水流感应开关信号输入电路和水流感应开关信号状态采集存储电路；当水流感应开关信号状态有效所述温控系统允许输出加热控制信号，加热完成后水流感应开关信号有效状态被清除。所述温控系统采用双稳态电路或微处理器电路采集存储水流感应开关信号状态。所述水流感应开关是与减压阀做成一体。

本发明提出的一种用于机械温控储水式电热水器的防反复加热节能温控器，由温控开关、加热控制电路和继电器(或可控硅)组成；所述加热控制电路含有水流感应开关信号输入电路和水流感应开关信号状态采集存储电路，水流感应开关状态信号与温控开关信号组合后的信号为继电器(或可控硅)的加热控制信号，当水流感应开关信号状态有效允许加热，加热完成后水流感应开关信号有效状态被清除。

本发明提出的一种用于电子温控储水式电热水器的防反复加热节能温控板，是在现有普通温控板电路基础上增加了水流感应开关信号输入电路，用于连接水流感应开关和普通温控板中的微处理器；水流感应开关信号状态由该普通温控板电路中的微处理器采集存储，当水流感应开关信号状态有效后微处理器才可以输出加热控制信号，加热完成后水流感应开关信号有效状态被清除。或者是在现有普通温控板电路基础上增加所述加热控制电路，所述加热控制电路中的水流感应开关状态信号与普通温控板电路的原加热控制信号组合后的信号，再作为普通温控板电路中的继电器(或可控硅)的加热控制信号。

所述防反复加热电热水器、节能温控器或节能温控板，上电或定时加热等主动需要加热情况下，不受所述水流感应开关信号状态限制。

有益效果

数以千万上亿居民家庭都装有小厨宝及洗浴用储水式电热水器，用完后忘记关电源是比较普遍现象，热水器便一直在反复加热；规模庞大的三星级酒店及经济性酒店，一般都没有集中供热设施，每间客房都装有储水式电热水器以供洗浴，在绝大部分不使用期间热水器却一直在不停地反复加热。电热水器的反复加热不仅给用户带来较大的经济损失，给国家造成了巨大能源浪费，也给用户带来忘关电源烦恼和使用前后需要开关电源的麻烦，还影响热水器使用寿命。

本发明提出的一种防反复加热的节能储水式电热水器，和用于储水式电热热水器的防反复加热的节能温控器和温控板，可自动判断电热水器是否在使用，在使用情况下与目前的电热水器一样正常加热，在不使用情况下只加热一次不再反复加热，从而避免了因反复加热给用户带来耗电经济损失和给国家造成巨大能源浪费，上电后几乎不需要断电，彻底解决了用户在日常使用中忘关电源烦恼和使用前后需要开关电源的麻烦，还可延长热水器使用寿命，本发明易实现且增加成本很少，有很好的市场前景，具有良好的经济价值和节能减排社会效益。

附图说明

图1是目前机械温控储水式电热水器的温控系统加热控制电路示意图；

图2是采用本发明的一种防反复加热的节能温控器(3)及其替代目前机械温控储水式电热水器的控温器示意图；

图3是采用本发明的一种防反复加热的节能温控器(4)及其替代目前机械温控储水式电热水器的控温器示意图；

图4是本发明的一种防反复加热的节能温控板(5)示意图；

图5是本发明的一种防反复加热的节能温控板(6)示意图。

具体实施方案

目前的储水式电热水器，一般包括箱体、温控系统、加热系统、进出水系统、防腐系统和漏电保护系统。本发明提出的一种防反复加热的节能储水式电热水器，是在此基础上，一是增加水流感应开关，以此判断热水器是否在使用；二是对温控系统进行改进，改进后的温控系统中的温控器或温控板对水流感应开关信号状态有采集存储功能，当水流感应开关信号状态有效后，温控系统允许输出加热控制信号，加热完成后水流感应开关信号有效状态被清除，即达到热水器在使用中则允许加热，不在使用中则不再反复加热的目的，但在上电或定时加热等主动需要加热情况下，温控系统不受所述水流感应开关信号状态限制。

因此，本发明提出的一种防反复加热的节能储水式电热水器的具体实施方案，只需介绍改进后的温控系统中的温控器或温控板，以及水流感应开关这两方面的实施方案。

储水式电热水器的温控系统主要分为机械温控和电子温控两种，由此储水式电热水器也分为机械温控储水式电热水器和电子温控储水式电热水器。

图1是目前机械温控储水式电热水器的温控系统加热控制电路示意图，其中的温控器有压力式、双金属片式等不同类型，但其主要原理都是利用材料的热胀冷缩和不同材料的热膨胀系数不同的特性实现的，因此其断开或闭合与箱体内水温有关，水温加热高至设定值后断开停止加热冷却低至一定值后闭合开始加热。目前电子温控储水式电热水器也与此相似，不同的是后者通过微处理器将从水温传感器读到的水温值与设定值比较，达到设定值上限则停止加热低于设定值下限则开始加热。总之，目前的储水式电热水器上电后，无论是否在使用，便一直如此循环往复地反复加热。

图2是采用本发明的一种防反复加热的节能温控器(3)及其替代目前机械温控储水式电热水器控温器示意图。所述节能温控器(3)由温控开关、加热控制电路(2)和继电器组成；加热控制电路(2)连接水流感应开关(1)和温控开关两个输入信号，其输出信号是用于控制加热继电器的加热控制信号。

加热控制电路(2)，主要包括水流感应开关信号输入电路(A、B和C是用于连接水流感应开关传感器的连接点)、由D触发器构成的用于采集存储水流感应开关信号状态的双稳态电路、用于组合水流感应开关状态信号与温控开关信号的与门以及电源组成，D触发器输出的水流感应开关状态信号与温控开关信号经与门相与后的信号才为继电器的加热控制信号。在有水流动水流感应开关闭合时的低电平，使D触发器置位输出保持高电平(水流感应开关信号状态有效)，这时与门输出的加热控制信号状态与温控开关状态保持一致，即本发明热水器在使用中与现有电热水器工作相同；当加热至一定值后温控开关断开，因此产生的低电平在使继电器断开停止加热的同时，也使D触发器复位输出保持低电平(水流感应开关信号有效状态被清除)，使得与门输出的加热控制信号状态与温控开关状态无关而被强制保持为无加热控制信号，这时无论温控开关状态是否改变，继电器都一直处于断开状态，达到了不再反复加热目的，直到有水流动使D触发器被置位(水流感应开关信号状态有效)，才可能再加热。

图2中节能温控器(3)电路图只是信号连接关系示意图。其中双稳态电路功能主要是采集存储水流感应开关信号状态，还可以采用RS触发器等其它电路构成，也可以是其它具有采集存储功能的电路，双稳态电路及其周围的与门等逻辑电路也可采用一片EPLD或内置在其它ASIC中实现，为减少门电路，与门可采用上拉电阻和二极管组合实现。不同的水流感应开关传感器其供电和输出信号类型也不同，如无源干接点、常开触点常闭触点、电压信号或电流信号，它们应有相应的输入电路和供电方式，通常应优先选择常闭触点型水流感应开关与相应的输入电路，目的是方便当水流感应开关与所述温控系统之间信号连接断开时，所述热水器仍可如目前热水器一样正常工作，只是所述防反复加热功能失效而已；其信号或是高电平、低电平、脉冲沿信号，是将其作用触发器的置位复位端信号还是时钟，需据具体电路确定。图2中的水流感应开关输入电路、供电方式及其信号对触发器作用方式只是用于示例，并不是一成不变的，而是需要根据不同类型的水流感应开关、双稳态电路等作相应改变。与门输出的加热控制信号需要功率驱动后驱动继电器，继电器触点应有保护电路；根据需要可采用接触器替代继电器，即本发明中所述继电器包括接触器；也可采用可控硅替代继电器，为了安全起见，与门输出的加热控制信号一般经光电耦合器隔离后再作为可控硅触发信号，或直接采用固态继电器，即本发明所述可控硅包括固态继电器。以上都是显而易见的，相应技术也是简单成熟的，无需一一示例，下述也不再一一重复。

图3是采用本发明的一种防反复加热的节能温控器(4)及其替代目前机械温控储水式电热水器的控温器示意图。与所述节能温控器(3)相比，它们实现原理相同实现方式有差别，节能温控器(4)是采用单片机之类的微处理器替代双稳态电路等，水流感应开关信号和温控开关信号与微处理器IO口连接，由微处理器IO口输出加热控制信号，微处理器通过IO口采集水流感应开关信号和温控开关信号，并设置一个状态标志位用于存储水流感应开关信号状态，当水流动水流感应开关信号变化时将该标志位置成有效状态。水温低至设定值温控开关闭合，当微处理器采集到该信号时(例如通过电平或信号沿触发中断)，先查询水流感应开关信号状态标志位(实现水流感应开关状态信号与温控开关信号“相与”组合的另一种方式)，该标志位被置成有效状态才允许输出加热控制信号，上电等主动需要加热情况不判断该标志位状态直接输出加热控制信号；水温被加热高至设定值温控开关断开，当微处理器采集到该信号时则停止输出加热控制信号，同时将标志位有效状态清除。

所述温控开关，与目前的机械温控储水式电热水器所采用的温控器有相同或类似的温控性能和温控原理、制造材料与工艺等，两者差别主要由所述温控器的触点容量需要承载加热回路电流电压而所述温控开关的触点仅需承载开关信号即可所致，最简便方案是，所述温控开关直接采用所述温控器。加热控制电路(2)电路所需面积体积很小，为了使所述节能温控器结构紧凑对现有热水器结构影响最小，同时也是为了降低成本，可通过特别设计将继电器和所述温控开关一体化，例如它们共用一个密封腔等，但此时逻辑上仍是继电器和温控开关两部分，并不改变本发明所述节能温控器的组成。也可采用可控硅替代继电器。

图4是本发明的一种防反复加热的节能温控板(5)示意图，主要用于电子温控储水式电热水器。现有电子温控储水式电热水器的温控系统中的普通温控板电路中一般含有微处理器，节能温控板(5)主要是在普通温控板电路中增加水流感应开关信号输入电路，用于连接水流感应开关和普通温控板中的微处理器，由普通温控板电路中的微处理器直接采集水流感应开关信号，并为其设置一个状态标志位，将水流感应开关信号状态存储在该标志位，当水流动水流感应开关动作时将该标志位置成有效状态。通过水温传感器，微处理器采集到的水温值低至设定值需要加热时，先来查询该标志位，该标志位被置成有效状态才可以加热，水温被加热高至设定值停止加热的同时，微处理器将该标志位有效状态清除。在上电加热、定时加热等主动需要加热情况下，微处理器在输出加热控制信号前不判断该标志位状态，即上电加热、定时加热等主动需要加热不受水流感应开关信号标志位状态限制。显然与现有普通温控板相比，所述节能温控板(5)对成本和结构影响甚微。

图5是本发明的一种防反复加热的节能温控板(6)示意图，是用于电子温控储水式电热水器节能温控板的另一种实现方案。在现有普通温控板电路基础上增加了加热控制电路(2)，加热控制电路(2)与图2或图3中相应电路相同，差别主要在于图2图3中的加热控制电路(2)接受的是温控开关信号，而图5中的加热控制电路(2)接受的是现有普通温控板电路输出的加热控制信号，也可以是其它具有采集存储功能的控制电路。其中，图5中的继电器是原普通温控板电路上的，移出来只是为了便于说明而已；加热控制电路(2)中的电源可直接利用现有普通温控板电路上的电源。

本发明所需增加的水流感应开关，也称水流开关，其作用是用于感应是否有水流进流出箱体，据此判断热水器是否在使用，在其参与控制下，达到热水器在使用中则允许加热不在使用中则不再反复加热目的。只要在水流作用下可产生开关信号的传感器都可用作所述水流感应开关，常见的有干簧管浮磁感应开关、霍尔水流开关、红外线水流开关等等，可直接外购也可自制。不同水流感应开关其开关信号和供电方式不尽相同，其输入电路、作用双稳态电路或微处理器方式和供电电源等，也因此可能与实施例中的电路有所差别是显而易见的，这些技术都是非常成熟简单明了的而无需详述。

水流感应开关可以设置在箱体或进出水系统中任何可以感应到水流动的位置。其中设置在进出水系统的进水口或出水口位置更可靠更便于安装维护，对现有热水器结构几乎无影响。具体实施时，通常可将水流感应开关安装在进水口，以避免高温对水流感应开关的影响；为了降低成本减少用户安装操，也可以通过特制，将水流感应开关与位于进出水系统的出水口处的减压阀做成一体，这时应选用可耐出水口高温的类型水流感应开关或注意采取隔热措施，为了增加可信度，水流感应开关最好位于减压阀排气口后面外接水管一侧，即出水是先经过排气口位置再经过水流感应开关，这样箱体水被加热膨胀后的溢出水以及压力大排气时对水流感应开关影响小些。

水流感应开关与温控系统间的信号连接，通常采用线缆连接，根据需要也可采用软PCB、红外线甚至无线电连接，所以这些技术都是简单明了和成熟的，无需详述。将水流感应开关与温控系统中的信号采集存储电路设计成一体等等，这些只是形式上的变化，并不改变本发明所述的水流感应开关与温控系统之间有信号连接关系的本质。

本发明提出的一种用于机械温控储水式电热水器的防反复加热的节能温控器，即图2中的节能温控器(3)，或图3中的节能温控器(4)；一种用于电子温控储水式电热水器的防反复加热节能温控板(5)即图4中的节能温控板(5)；一种用于电子温控储水式电热水器的防反复加热节能温控板(6)即图5中的节能温控板(6)。

为了增加灵活性满足不同应用场景需求，本发明还可以增加一选择开关电路，通过开关选择所述防反复加热功能有效，或失效恢复到现有储水式电热水器工作模式，显然实现所述功能电路是简单易行的。

Claims (7)

1.一种防反复加热的节能储水式电热水器，包括箱体、温控系统、加热系统、进出水系统、防腐系统和漏电保护系统，其特征在于，所述电热水器还包括水流感应开关，当有水流进流出箱体时所述水流感应开关输出开关信号；水流感应开关与所述温控系统之间有信号连接；所述温控系统含有水流感应开关信号输入电路和水流感应开关信号状态采集存储电路；当水流感应开关信号状态有效所述温控系统允许输出加热控制信号，加热完成后水流感应开关信号有效状态被清除。

2.如权利要求1所述防反复加热的节能储水式电热水器，其特征在于，所述温控系统采用双稳态电路或微处理器电路采集存储水流感应开关信号状态。

3.如权利要求1所述防反复加热的节能储水式电热水器，其特征在于，所述水流感应开关是与减压阀做成一体。

4.一种用于机械温控储水式电热水器的防反复加热节能温控器，其特征在于，所述节能温控器由温控开关、加热控制电路和继电器(或可控硅)组成，所述加热控制电路含有水流感应开关信号输入电路和水流感应开关信号状态采集存储电路，水流感应开关状态信号与温控开关信号组合后的信号为继电器(或可控硅)的加热控制信号，当水流感应开关信号状态有效允许加热，加热完成后水流感应开关信号有效状态被清除。

5.一种用于电子温控储水式电热水器的防反复加热节能温控板(5)，其特征在于，是在普通温控板电路中增加了水流感应开关信号输入电路，用于连接水流感应开关和普通温控板中的微处理器；水流感应开关信号状态由该普通温控板电路中的微处理器采集存储，当水流感应开关信号状态有效后微处理器才可以输出加热控制信号，加热完成后水流感应开关信号有效状态被清除。

6.一种用于电子温控储水式电热水器的防反复加热节能温控板(6)，其特征在于，是在普通温控板电路基础上增加了所述加热控制电路，所述加热控制电路中的水流感应开关状态信号与普通温控板电路的原加热控制信号组合后的信号，再作为普通温控板电路中的继电器(或可控硅)的加热控制信号。

7.如权利要求1、4、5或6所述的电热水器、节能温控器或节能温控板，其特征在于，上电或定时加热等主动需要加热情况下，不受所述水流感应开关信号状态限制。