CN106325333A - 即热式加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种即热式加热系统，包括：容器，所述容器用于容纳液体且具有容器入口和容器出口；设置在所述容器内的加热体，用于对所述容器内的液体进行加热；与所述容器出口连接的出液口；控制器，所述控制器与所述加热体信号连接；所述控制器用于在预加热阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率，并控制所述加热体以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；其中，所述预加热阶段是用户连通所述出液口使用即热式加热系统时至所述出液口和容器出口连通液体开始从所述出液口流出时的时间段。本发明的即热式加热系统，与现有技术相比，解决了现有的即热式加热系统通用性差的技术问题。

Description

即热式加热系统

技术领域

本发明涉及流体加热领域，特别涉及一种即热式加热系统。

背景技术

现有的即热式加热器包括容器，加热体，开关装置，温度传感器，输入端和控制器，其中，容器用于容纳液体且具有容器入口和容器出口，加热体设置在容器内，温度传感器用于感应容器出口处的液体的实际温度，开关装置用于连通和阻断容器出口及控制液体从容器出口流出。当用户需要的热水是60度时，首先，通过输入端输入设定的出液温度为60度；之后连通容器出口，控制器控制加热体以预设加热功率进行加热，即加热体的加热功率是定值；当容器出口处水的实际温度≥设定的出液温度时，控制器控制加热后的液体从容器出口流出。这样，不管设定的出液温度是高还是低，加热体都是以预设加热功率进行加热，加热体的加热功率是单一的，即热式加热器的加热效率单一，不能适用于多种应用场景，存在通用性差的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种即热式加热系统，与现有技术相比，解决了现有的即热式加热系统通用性差的技术问题。

本发明提供以下技术方案：

一种即热式加热系统，包括：

容器，所述容器具有容器入口和容器出口；

设置在所述容器内的加热体；

与所述容器出口连接的出液口；

控制器，所述控制器与所述加热体信号连接；所述控制器用于在预加热阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率，并控制所述加热体以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；

其中，所述预加热阶段是用户连通所述出液口使用即热式加热系统时至所述出液口和容器出口连通液体开始从所述出液口流出时的时间段。

可选地，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率具体为：

设定的出液温度与在设置设定的出液温度时容器出口处液体的实际温度的差值越大，所述加热体在预加热阶段的加热功率越大。

可选地，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率具体包括如下步骤：

根据设定的出液温度形成加热的目标温度，加热的目标温度低于设定的出液温度；

为加热体配置预加热阶段的加热功率其中，P₁为加热体在预加热阶段的加热功率，c为液体的比热容，ρ为液体的密度，V₁为所述容器内液体的体积，Δt₁为加热的目标温度与在设置设定的出液温度时容器出口处液体的实际温度的差值，η为加热体加热的有效率，T₁为预加热阶段预设的加热时间。

可选地，所述容器内液体的体积为所述容器的容积或所述容器的容积五分之四或所述容器的容积六分之五或七分之六。

可选地，所述控制器控制所述加热体的以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热具体包括如下步骤：

在所述容器出口处液体的实际温度<加热的目标温度时，所述控制器控制所述加热体继续以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热。

可选地，所述控制器还用于：

在所述容器出口处液体的实际温度≥加热的目标温度时，控制所述出液口和容器出口连通加热后的液体从所述出液口处流出。

可选地，所述控制器还用于在出液阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率，并控制所述加热体以出液阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；

其中，所述出液阶段是所述出液口和容器出口连通液体从所述出液口流出持续的时间段。

可选地，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率具体为：

设定的出液温度与容器入口处液体的实际温度的差值越大，所述加热体在出液阶段的加热功率越大。

可选地，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率具体为：

容器入口处单位时间内流过的液体的体积越大，所述加热体在出液阶段的加热功率越大。

可选地，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率具体包括如下步骤：

根据设定的出液温度形成加热的目标温度，加热的目标温度低于设定的出液温度；

为加热体配置出液阶段的加热功率其中，P₂为加热体在出液阶段的加热功率，c为液体的比热容，ρ为液体的密度，V₂为容器入口处单位时间内流过的液体的体积，Δt₂为加热的目标温度与容器入口处液体的实际温度的差值，η为加热体加热的有效率。

可选地，所述控制器还用于在出液阶段，根据出液口或容器出口处液体的实际温度对所述加热体在出液阶段的加热功率进行调节。

可选地，所述控制器还用于在出液阶段，根据出液口或容器出口处液体的实际温度对所述加热体在出液阶段的加热功率进行调节具体包括如下步骤：

所述控制器根据比例-积分-微分控制算法对所述加热体出液的加热功率进行调节，其中，出液口或容器出口处液体的实际温度为比例-积分-微分控制算法中的收集到的数据，加热的目标温度为比例-积分-微分控制算法中的参考值，被控对象为加热体的功率。

本发明提供的即热式加热系统包括容器，加热体，出液口和控制器，所述控制器与所述加热体信号连接；其中，容器具有容器入口和容器出口，加热体设置在容器内且用于对所述容器内的液体进行加热，出液口和容器出口连接，所述控制器用于在预加热阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率，并控制所述加热体以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；其中，所述预加热阶段是用户连通所述出液口使用即热式加热系统时至所述出液口和容器出口连通液体开始从所述出液口流出时的时间段。本发明的即热式加热系统，加热体在预加热阶段的加热功率是根据设定的出液温度配置的，是一个与设定的出液温度相关的值，不是一个定值；控制器控制加热体以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热。本发明的即热式加热系统的加热体在预加热阶段的加热功率根据设定的出液温度进行配置，可能是多种，可以适用于不同的应用场景，增强了即热式加热器的通用性。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的即热式加热系统的示意图；

图2为图1所示的即热式加热系统的控制器在预加热阶段的控制流程图；

图3为图1所示的即热式加热系统的控制器在出水阶段的控制流程图。

主要元件附图标记说明：

100容器，110容器入口，120容器出口，200加热体，300出液口，400控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施例的即热式加热系统，如图1所示，包括：

容器100，所述容器用于容纳液体且具有容器入口110和容器出口120；

设置在所述容器内的加热体200，用于对所述容器内的液体进行加热；

与所述容器出口120连接的出液口300；

控制器400，所述控制器400与所述加热体200信号连接；所述控制器400用于在预加热阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率，并控制所述加热体以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；

其中，所述预加热阶段是用户连通所述出液口使用即热式加热系统时至所述出液口和容器出口连通液体开始从所述出液口流出时的时间段。

本实施例的即热式加热系统包括容器，加热体，出液口和控制器，所述控制器与所述加热体信号连接；其中，容器具有容器入口和容器出口，加热体设置在容器内且用于对所述容器内的液体进行加热，出液口和容器出口连接，所述控制器用于在预加热阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率，并控制所述加热体以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；其中，所述预加热阶段是用户连通所述出液口使用即热式加热系统时至所述出液口和容器出口连通液体开始从所述出液口流出时的时间段。本实施例的即热式加热系统，加热体在预加热阶段的加热功率是根据设定的出液温度配置的，是一个与设定的出液温度相关的值，不是一个定值；控制器控制加热体以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热。本实施例的即热式加热系统的加热体在预加热阶段的加热功率根据设定的出液温度进行配置，可能是多种，可以适用于不同的应用场景，增强了即热式加热器的通用性。

根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率的方式可以是多种：

如可以是设定的出液温度越高，加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率越大；这样，在设定的出液温度较高的情况下，也能较快的完成预加热，提高了加热体加热性能的利用率，进而提高了即热式加热系统的加热效率；

还可以是设定的出液温度与在设置设定的出液温度时容器出口处液体的实际温度的差值越大，加热体在预加热阶段的加热功率越大；这样，在设定的出液温度与在设置设定的出液温度时容器出口处液体的实际温度的差值较大的情况下，也能较快的完成预加热，提高了加热体加热性能的利用率，进而提高了即热式加热系统的加热效率；

还可以是包括如下具体步骤的方式，如图2所示：

根据设定的出液温度形成加热的目标温度，加热的目标温度低于设定的出液温度；

为加热体配置预加热阶段的加热功率其中，P₁为加热体在预加热阶段的加热功率，c为液体的比热容，ρ为液体的密度，V₁为所述容器内液体的体积，Δt₁为加热的目标温度与在设置设定的出液温度时容器出口处液体的实际温度的差值，η为加热体加热的有效率，T₁为预加热阶段预设的加热时间。

设定的出液温度是使用者想要得到的液体的温度，如是60度；加热的目标温度设置成比60度略低的58度或57度；设置加热的目标温度的意义在于，由于即热式加热系统对温度的反馈和出液口流出加热后的液体都需要时间，而此时加热体仍然是在加热的，这样可以减少出液口流出加热后的液体的温度超过60度的几率。

在T₁为定值时，如可以是5秒。这样，在Δt₁越大时，P₁越大；提高了加热体加热性能的利用率，进而提高即热式加热系统的加热效率。

在计算P₁时，需要用到V₁，所述容器内液体的体积。为了能够方便的得到V₁，作为一种可选的方式，所述容器内液体的体积为所述容器的容积或所述容器的容积五分之四或所述容器的容积六分之五或七分之六。即通过控制所述容器内液体的体积为一个定值，简化获得容器内液体的体积V₁的方式。举例进行说明，如可以控制容器内液体的体积V₁一直保持在所述容器的容积的七分之六，具体实现方式可以通过液位传感器实现，液位传感器用于感应容器内液体的体积并传输至控制器。

上述公式推导过程如下：

根据热量公式和质量公式可知：

Q₁＝cm₁Δt₁＝cρV₁Δt₁，m₁为所述容器内液体的质量；

加热体的功率用P₁表示，加热体加热的有效率用η表示；

综上所述，加热体加热T₁时间产生的有效热量等于容器内液体吸收的热量，ηP₁T₁＝Q₁＝cm₁Δt₁＝cρV₁Δt₁，即可推出

加热体以预加热阶段的加热功率P₁加热的实际加热时间，也是由控制器进行控制的，具体包括如下步骤：

在所述容器出口处液体的实际温度<加热的目标温度时，所述控制器控制所述加热体继续以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热。

即在加热体以预加热阶段的加热功率P₁加热时，只要所述容器出口处液体的实际温度<加热的目标温度时，都要继续以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热，不管实际加热时间是否短于或达到或超过预加热阶段预设的加热时间T₁。

即热式加热系统还需要实现在出液口流出加热后的液体的功能，也是通过控制器实现的：控制器还用于在所述容器出口处液体的实际温度≥加热的目标温度时，控制所述出液口和容器出口连通加热后的液体从所述出液口处流出。

这样，在所述容器出口或出液口处液体的实际温度≥加热的目标温度时，加热后的液体从所述容器出口出液口处流出，控制器控制所述出液口和容器出口连通加热后的液体从所述出液口处流出，结束了预加热阶段，进入出液阶段，其中，所述出液阶段是所述出液口和容器出口连通液体从所述出液口流出持续的时间段。

为了实现即热式加热系统能够持续不断的流出基本恒温的的液体，控制器在出液阶段还要对加热体在出液阶段的加热功率进行控制：

控制器还用于在出液阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率，并控制所述加热体以出液阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；

其中，所述出液阶段是所述出液口和容器出口连通液体从所述出液口流出持续的时间段。

加热体在出液阶段的加热功率是根据设定的出液温度配置的，是一个与设定的出液温度相关的值，不是一个定值；控制器控制加热体以出液阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热。加热体在出液阶段的加热功率根据设定的出液温度进行配置，可能是多种，可以适用于不同的应用场景，增强了即热式加热器的通用性。

根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率的方式可以是多种：

如可以是设定的出液温度与容器入口处液体的实际温度的差值越大，所述加热体在出液阶段的加热功率越大；这样，在设定的出液温度与容器入口处液体的实际温度的差值较大的情况下，也能在出液的同时较快的完成加热，提高了加热体加热性能的利用率，进而提高了即热式加热系统的加热效率；

如可以是容器入口处单位时间内流过的液体的体积越大，所述加热体在出液阶段的加热功率越大；这样，在容器入口处单位时间内流过的液体的体积较大的情况下，也能在出液的同时较快的完成加热，提高了加热体加热性能的利用率，进而提高了即热式加热系统的加热效率；

还可以是包括如下具体步骤的方式：

根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率具体包括如下步骤：如图3所示，

根据设定的出液温度形成加热的目标温度，加热的目标温度低于设定的出液温度；

为加热体配置出液阶段的加热功率其中，P₂为加热体在出液阶段的加热功率，c为液体的比热容，ρ为液体的密度，V₂为容器入口处单位时间内流过的液体的体积，Δt₂为加热的目标温度与容器入口处液体的实际温度的差值，η为加热体加热的有效率。

这样，在Δt₂越大时，P₂越大；提高了加热体加热性能的利用率，进而提高即热式加热系统的加热效率。

上述公式推导过程如下：

根据热量公式，计算流动的液体的质量公式可知：

Q₂＝cm₂Δt₁＝cρV₂T₂Δt₂，m₂为T₂时间经容器入口进入容器内的液体的质量；

加热体的功率用P₂表示，加热体加热的有效率用η表示；

综上所述，加热体加热T₂时间产生的有效热量等于容器内液体吸收的热量，ηP₂T₂＝Q₂＝cm₂Δt₂＝cρV₂T₂Δt₂，即可推出

在出液阶段，加热体以出液阶段的加热功率加热，出液口的出液的温度能否达到或是否超过预设的出液温度，需要控制器进行进一步的控制，所述控制器还用于在出液阶段，根据出液口或容器出口处液体的实际温度对所述加热体在出液阶段的加热功率进行调节。

这样，可以根据出液口或容器出口处液体的实际温度对对所述加热体在出液阶段的加热功率进行调节，基本实现出液口的出液的实际温度基本恒定。

所述控制器还用于在出液阶段，根据出液口或容器出口处液体的实际温度对所述加热体在出液阶段的加热功率进行调节具体包括如下步骤：

所述控制器根据比例-积分-微分控制算法对所述加热体出液的加热功率进行调节，其中，出液口或容器出口处液体的实际温度为比例-积分-微分控制算法中的收集到的数据，加热的目标温度为比例-积分-微分控制算法中的参考值，被控对象为加热体的功率。比例-积分-微分控制算法即Proportion-Integration-Differentiatio控制算法，简称PID控制算法。

更进一步的，即热式加热系统还包括输入端，用于用户输入或选择设定的出液温度并传输至控制器。如可以是控制器预先设置有多个档位，每个档位对应一个设定的出液温度，多个档位对应的设定的出液温度分别为60度，70度，80度，90度等等，这样，用户在输入端选择所需的设定的出液温度如80度；还可以是用户直接通过输入端输入所需的设定的出液温度，如85度。

具体的，为了获得容器出口处液体的实际温度，即热式加热系统还需要包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于感应所述容器出口处的液体的实际温度并传输至控制器。

具体的，为了获得出液口处液体的实际温度，即热式加热系统还需要包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于感应所述出液口处的液体的实际温度并传输至控制器。

具体的，为了获得容器入口处液体的实际温度，即热式加热系统还需要包括第三温度传感器，所述第三温度传感器用于感应所述容器入口处的液体的实际温度并传输至控制器。

具体的，为了获得容器入口处单位时间内流过的液体的体积，即热式加热系统还需要包括流量计，所述流量计用于计量在出液阶段，计量容器入口处单位时间内流过的液体的体积并传输至所述控制器。

为了实现容器的进液，即热式加热系统还包括泵，用于通过所述容器入口为所述容器注入液体。

为了实现出液口和即热式加热系统的电源的控制，即热式加热系统还包括第一开关装置，所述第一开关装置用于连通所述出液口同时接通即热式加热系统的电源，开始进行工作；还用于阻断所述出液口同时切断即热式加热系统的电源，结束工作。这样，用户在需要使用即热式加热系统时，只需要对第一开关装置进行操作，即可实现连通出液口同时接通电源，即热式加热系统开始工作；用户获得液体后，只需要在对第一开关装置再次进行操作，即可实现阻断出液口同时切断电源，即热式加热系统结束工作。

为了实现出水阶段容器内的液体可以得到及时补充，即热式加热系统还包括第二开关装置，所述第二开关装置由控制器控制，控制器用于在所述容器出口处液体的实际温度≥加热的目标温度时，控制第二开关装置连通容器出口加热后的液体从所述出液口处流出；同时控制泵为所述容器注入液体。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种即热式加热系统，其特征在于，包括：

容器，所述容器具有容器入口和容器出口；

设置在所述容器内的加热体；

与所述容器出口连接的出液口；

控制器，所述控制器与所述加热体信号连接；所述控制器用于在预加热阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率，并控制所述加热体以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；

其中，所述预加热阶段是用户连通所述出液口使用即热式加热系统时至所述出液口和容器出口连通液体开始从所述出液口流出时的时间段。

2.根据权利要求1所述的即热式加热系统，其特征在于，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率具体为：

设定的出液温度与在设置设定的出液温度时容器出口处液体的实际温度的差值越大，所述加热体在预加热阶段的加热功率越大。

3.根据权利要求1所述的即热式加热系统，其特征在于，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的预加热阶段的加热功率具体包括如下步骤：

根据设定的出液温度形成加热的目标温度，加热的目标温度低于设定的出液温度；

为加热体配置预加热阶段的加热功率其中，P₁为加热体在预加热阶段的加热功率，c为液体的比热容，ρ为液体的密度，V₁为所述容器内液体的体积，Δt₁为加热的目标温度与在设置设定的出液温度时容器出口处液体的实际温度的差值，η为加热体加热的有效率，T₁为预加热阶段预设的加热时间。

4.根据权利要求3所述的即热式加热系统，其特征在于，所述容器内液体的体积为所述容器的容积或所述容器的容积五分之四或所述容器的容积六分之五或七分之六。

5.根据权利要求3或4所述的即热式加热系统，其特征在于，所述控制器控制所述加热体的以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热具体包括如下步骤：

在所述容器出口处液体的实际温度<加热的目标温度时，所述控制器控制所述加热体继续以预加热阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热。

6.根据权利要求5所述的即热式加热系统，其特征在于，所述控制器还用于：

在所述容器出口处液体的实际温度≥加热的目标温度时，控制所述出液口和容器出口连通加热后的液体从所述出液口处流出。

7.根据权利要求1所述的即热式加热系统，其特征在于，所述控制器还用于在出液阶段，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率，并控制所述加热体以出液阶段的加热功率对所述容器内的液体进行加热；

其中，所述出液阶段是所述出液口和容器出口连通液体从所述出液口流出持续的时间段。

8.根据权利要求7所述的即热式加热系统，其特征在于，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率具体为：

设定的出液温度与容器入口处液体的实际温度的差值越大，所述加热体在出液阶段的加热功率越大。

9.根据权利要求7所述的即热式加热系统，其特征在于，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率具体为：

容器入口处单位时间内流过的液体的体积越大，所述加热体在出液阶段的加热功率越大。

10.根据权利要求7所述的即热式加热系统，其特征在于，根据设定的出液温度为所述加热体配置与之对应的出液阶段的加热功率具体包括如下步骤：

根据设定的出液温度形成加热的目标温度，加热的目标温度低于设定的出液温度；

为加热体配置出液阶段的加热功率其中，P₂为加热体在出液阶段的加热功率，c为液体的比热容，ρ为液体的密度，V₂为容器入口处单位时间内流过的液体的体积，Δt₂为加热的目标温度与容器入口处液体的实际温度的差值，η为加热体加热的有效率。

11.根据权利要求7所述的即热式加热系统，其特征在于，所述控制器还用于在出液阶段，根据出液口或容器出口处液体的实际温度对所述加热体在出液阶段的加热功率进行调节。

12.根据权利要求11所述的即热式加热系统，其特征在于，所述控制器还用于在出液阶段，根据出液口或容器出口处液体的实际温度对所述加热体在出液阶段的加热功率进行调节具体包括如下步骤：

所述控制器根据比例-积分-微分控制算法对所述加热体出液的加热功率进行调节，其中，出液口或容器出口处液体的实际温度为比例-积分-微分控制算法中的收集到的数据，加热的目标温度为比例-积分-微分控制算法中的参考值，被控对象为加热体的功率。