CN113693535B - 智能加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能加热装置，包括控制系统、水泵和加热单元，还包括水箱；所述水泵的进水口与水箱连通，水泵的出水口与加热单元的进水口连通；所述加热单元的出水口处连通有热水管路和回流管路，所述热水管路和回流管路上均设有控制阀，且回流管路与水箱连通；所述加热单元上设有温度传感器；加热单元、水泵、控制阀和温度传感器均与控制系统连接；一种智能加热装置的控制方法，智能加热装置为上述权利要求任一所述的智能加热装置；控制方法包括以下步骤：未达到预设水温的水，经过循环加热到达预设水温后才能进入到热水管路；与现有技术相比，本发明具有功率和能耗相对较低，及使用成本也相对较低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及水加热技术领域，尤其是涉及一种用于清洗装置的智能加热装置。
背景技术
根据专家统计:人工洗碗碟的破损率是0.041％,而使用洗碗机洗碗碟，碗碟的破损率只有0.007％。通过比较，就知道使用洗碗机可以降低添置购买碗碟的成本，减少经营费用。而且由于洗碗机的运转速度比较人工洗碗快很多，加快了餐具的周期率。比如酒楼新开业，若是人工洗碗的话每张餐桌配备的餐具可能要5套才够用。但是用洗碗机的话，每张餐桌配备3套餐具就足够了。从而节省一大笔购买碗碟的开支。
洗碗机是自动清洗碗、筷、盘、碟、刀、叉等餐具的设备。在市面上的全自动洗碗机可以分为家用和商用两类，家用全自动洗碗机只适用于家庭，主要有柜式、台式、水槽一体式及集成式。
商用洗碗机按结构可分为柜式、罩式、篮传式、带传式、超声波5大类，为餐厅、宾馆、机关单位/学校食堂的炊事人员减轻了劳动强度，提高了工作效率，增进清洁卫生。
目前，用于洗碗机的加热系统分为两种，一种是采用电阻丝或陶瓷加热罐加热水来洗碗，但存在效率低，功率高，能耗较高的问题；另一种多段式的PTC加热管串联来加热水来洗碗，虽然相对第一种功率有所降低，但存在加热管数量较多，且在设备开启的初期，如果水没有加热到预定问题，就需要将水通过排水管排出，从而造成用水量增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种功率和能耗相对较低，及使用成本也相对较低的智能加热装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种智能加热装置，包括控制系统、水泵和加热单元，还包括水箱；所述水泵的进水口与水箱连通，水泵的出水口与加热单元的进水口连通；所述加热单元的出水口处连通有热水管路和回流管路，所述热水管路和回流管路上均设有控制阀，且回流管路与水箱连通；所述加热单元上设有温度传感器；加热单元、水泵、控制阀和温度传感器均与控制系统连接；所述加热单元包括PTC加热管，所述水泵出水口的管路上设有止回阀。
与现有技术相比，本发明由于设置了回流管路，则进过加热单元的后，未达到预设温度的水将会被回流到水箱中，重新进入加热流程，这样不但可以回收水，还回收了水所带的热量，使得水箱中的水温整体提高，从而减少了加热单元的能耗，并且这样设置，还可将加热单元的功率降低，同时又不影响正常的热水使用；整个装置加热的功率可设置为16kw左右，对比现有的加热功率为36kw，节能55％以上；而止回阀设置后，可以防止出现虹吸现象，从而保证水箱及水流控制的精确和稳定性。故具有功率和能耗相对较低，及使用成本也相对较低的特点。
进一步的，所述PTC加热管为至少两个，所述加热单元还包括水桶，且水桶与PTC加热管一一对应，所述PTC加热管与水桶通过管路串联，且PTC加热管与水桶间隔设置；则这样设置后，由于PTC加热管本身的特性，加热效率和换热效率较高，可进一步降低能耗，同时水桶设置后，又可使得被PTC加热管加热水在水桶内缓冲，使得水桶内的水温相对较稳定，同时也使得进入热水管路的水流相对较稳，进而保证热水管路在清洗工作时喷淋的稳定性，从而保证对餐具的清洗效果。
进一步的，所述水桶上设有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述第一进口、第一出口和第二进口均位于水桶的下端，第二出口位于水桶的上端，第一进口为进水口，第二出口为加热后热水的出水口；PTC加热管通过管路连接在第一出口与第二进口之间的位置上；则这样设置，进入水桶内的水与水桶内被加热后的水混合，然后混合后的水从桶底部的水第一出口通过管道再进入到PTC加热管中被加热，被加热后的水再次进入到水桶中，由于第二出口位于水桶的上端，故又不影响正常的热水供应，因此在水桶内又存在一个水的热量交换和小循环在，从而可以进一步降低设备功率和能耗，使用成本也就更低。
进一步的，所述水桶内设有增高管，用于将第二进口进来的水在水桶内的出水位置提高；增高管的下端与第二进口连通，增高管的上端的端部位于水桶高度的1/2以上的位置处；则增高管将PTC加热管中的热水送到水桶的上端，由于热水在水桶中会集中在水桶的上端，而偏冷的水会集中在水桶的下端，不但可以保证水桶上端出水水温的稳定性，又可使得水桶下端的进水可被预热，同时还不需要在水桶中设有其它管路，故水桶的结构较简单，使用稳定性较好，制备成本也较低。
进一步的，所述增高管的上端的端部位于水桶高度的2/3～4/5的位置处；则在这个高度范围内时，在保证水桶内下部进水热量交换的情况下，出水的水温稳定性相对较好，故综合效应较好。
进一步的，所述水桶内设有与控制系统连接的温控保护开关，用于出现干烧情况时，切断电源；所述的水桶顶部设有安全阀；则温控保护开关设置后，一旦水桶内的温度出现异常(超过设定温度时)，切断PTC加热管的电源，从而防止出现干烧或其它异常影响设备安全的情况。
进一步的，温控保护开关为两个，温控保护开关分别位于水桶内的第一进口和第一出口处；则可实时监控第一进口和第一出口的情况，一旦系统出现异常，可以及时切断电源，保证设备使用的安全性。
进一步的，所述水箱上设有水位监控机构和与外界水源连接的自动进水机构，水位监控机构和自动进水机构均与控制系统连接；所述水箱上还设有溢流口，用于将水箱内超出水位监控机构最高水位的水排出；则这样设置后，控制系统根据水位监控机构控制自动进水机构给水箱进行自动加水，水位到达预设水位后停止加水，故可使得水箱中的水可以更精确的控制，提高水的利用率，从而减少水的浪费，节省使用成本。
进一步的，所述水泵的进水口通过波纹管与水箱连通；则波纹管设置后，可消除水泵振动对水箱出水口接头处的影响，保证出水口接头处的稳定性，减少出水口接头处漏水的情况，同时，也可以降低水泵安装座的加工精度，从而降低加工成本。
进一步的，第一出口与PTC加热管进水口之间的管路为一个类似“P”字型的结构；则“P”字型结构的管路设置后，虽然管路的长度变长了，但可使得水流在管路中的阻力减少，从而保证管路中水流的流动性和平稳性，从而降低水泵工作时的能耗。
本发明的另一目的是提供一种智能加热装置的控制方法，智能加热装置为上述任一所述的智能加热装置；控制方法包括以下步骤：
首先将水先加到水箱内，水位监控机构反馈水位到达预设水位后，停止加水，同时水泵开始工作，将水通过管路输送到串联的加热单元，在流经加热单元是被加热单元内的PTC加热管将加热，温度传感器实时将加热单元出水口处理的水温传输到控制系统，如检测到水温到达设定值，则控制控制阀打开热水管路，给所需的工作区提供热水；如检测到水温未到达设定值，则控制控制阀打开回流管路，使得未达到水温的水回流到水箱内，使整个水再循环一个加热流程，直到水杯加热到设定值。
采用上述控制方法后，可使得整个系统中的水保持在一定温度范围内，同时还将原先直接排放的水进行了回收，顺带回收了该部分水所携带的热量，从而在保证使用效果的前提下，可以降低加热的功率，整个装置加热的功率为16kw左右，对比现有的加热功率为36kw，节能55％以上。因此具有功率和能耗相对较低，及使用成本也相对较低的特点。
附图说明
以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
图1为本发明智能加热装置实施例二的结构示意图；
图2为本发明智能加热装置实施例二的另一方向结构示意图；
图3为本发明智能加热装置实施例二水桶的结构示意图；
图4为本发明智能加热装置实施例三水桶的结构示意图；
图5为本发明智能加热装置实施例四水桶的结构示意图；
图6为本发明智能加热装置实施例四水流走向的示意图。
其中，附图标记具体说明如下：1、进水电磁阀；2、水流开关；3、低水位感应器；4、高水位感应器；5、波纹管；6、水泵；7、第一管路；8、第二管路；9、PTC加热管；10、温度传感器；11、第三管路；12、第四管路；14、水桶；15、温控保护开关；16、三通；17、热水管路；18、回流管路；19、控制阀；20、水箱；21、溢流口；22、总放水口；23、安全阀；24、止回阀；25、第一进口；26、第二进口；27、第一出口；28、第二出口；29、增高管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的公开中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
实施例一
一种智能加热装置，包括控制系统(附图中未示出，通常与整个洗碗机的控制系统共用)、水泵6和加热单元，还包括水箱20；水泵6的进水口通过波纹管5与水箱20连通，波纹管5设置可起到缓震的作用，可有效地消除水泵6工作时震动对水箱20出水口处连接接头的影响，从而保证该连接接头的使用稳定性，同时又可使得水泵6的安装精度要求降低，降低设备的加工和安装成本，水箱20与水泵6连接的出水口位于水箱20侧壁上，且在近水箱20底部的位置处，这样便于水泵6可以抽取水箱20中大部分的水，同时又不会将水箱20底部沉淀的杂质吸入；当然水箱20的底部设有总放水口22，总放水口22便于水箱20的放水和清洗；水箱20上设有水位监控机构和与外界水源连接的自动进水机构，水位监控机构包括低水位感应器3和高水位感应器4，低水位感应器3和高水位感应器4均设置在水箱20的侧壁上，且水箱20与水泵6连接的出水口位于低水位感应器3的下方，这样可以及时补充水箱20内的水，防止出现水泵6空转或进气的情况，保证水泵6运行时的效率；自动进水机构包括与外界水源连通的进水管路以及连接在进水管路上的水流开关2和进水电磁阀1，进水电磁阀1用于控制与外界水源的连通和关闭，而水流开关2用于控制进入水箱20水流的大小，保证水箱20内水在一定范围内，同时又不会出现大流量的水进入而导致水箱20内的水量急剧上升，从而防止水箱20内水的水温波动较大，保证后续加热单元工作的稳定性和可靠性；低水位感应器3、高水位感应器4、水流开关2和进水电磁阀1均与控制系统连接；水箱20的侧壁上还设有溢流口21，溢流口21通过管路连接到排水系统中，溢流口21略高于高水位感应器4，用于在水箱20内超出高水位感应器4的水排出水箱20；水泵6的出水口通过第一管路7与加热单元的进水口连通，第一管路7上有止回阀24，止回阀24位于水泵6的出水口附近；加热单元的出水口处通过三通16连通有热水管路17和回流管路18，热水管路17和回流管路18上均设有控制阀19，热水管路17与洗碗机上需要热水的机构连通，用于提供所需的热水，而回流管路18与水箱20连通；加热单元上设有温度传感器10，温度传感器10设置在加热单元出水口附近，这样使得检测到的水温更加贴近实际出水的水温，减少误差；加热单元、水泵6、控制阀19和温度传感器10均与控制系统连接；加热单元为PTC加热管9。
使用时，首先进水电磁阀1打开，使得外界的水进入到水箱20内，根据实际情况通过水流开关2控制水流的大小；待水箱20内的水被高水位传感器反馈后，控制系统控制进水电磁阀1关闭，同时控制水泵6和加热单元开启，水泵6将水箱20内的水输送到加热单元；水进过加热单元加热后从加热单元的出水口排出，此时加热单元上温度传感器10将加热单元出水口处的水温反馈到控制系统，控制系统根据预设的水温值控制控制阀19的开启和关闭，具体判断逻辑如下：
如检测到的水温到达设定值，则控制控制阀19打开热水管路17，此时回流管路18的控制阀19处于关闭状态，给洗碗机的工作机构提供所需的热水；
如检测到的水温未到达设定值，则控制控制阀19打开回流管路18，此时热水管路17的控制阀19处于关闭状态，使得水温未达到设定值的水回流到水箱20内，重新进入到加热流程中，直至加热单元出水口处的水被加热到设定值。
实施例二
如图1、图2和图3所示，加热单元包括至少两个PTC加热管9(本例为两个，也可为三个、四个或五个等等，根据实际所需的热水水量和热水出水时间设置)和与PTC加热管9一一对应的水桶14，水桶14上设有第一进口25、第二进口26、第一出口27和第二出口28，第一进口25、第一出口27和第二进口26均位于水桶14的下端，第二出口28位于水桶14的上端，第一进口25为进水口，第二出口28为加热后热水的出水口，第一进口25通过U字型的管路与第一出口27连通，且U字型的管路的最高点位于水桶14高度的1/2以下的位置，这样可减少U字型管路内的水对第二出口28处水温的影响，保证出水水温的稳定性，同时水桶14内位于下部的水又对U字型管路内的水进行了预加热，使得PTC加热管9加热的效率更高，水温可更快速的达到预设值，从而在提高加热速度的同时又能降低能耗；PTC加热管9通过第二管路8连接在第一出口27与第二进口26之间的位置上；相邻的水桶14通过第三管路11连通，第三管路11的一端与前一个水桶14的第二出口28连接，第三管路11的另一端与后一个水桶14的第一进口25连接，后一个水桶14的第二出口28通过三通16连通有热水管路17和回流管路18。
水泵6出水口的第一管路7上设有止回阀24，用于防止虹吸现象。
水桶14内设有与控制系统连接的温控保护开关15，温控保护开关15位于水桶14内近第一出口27的位置处，一旦温度超出预设值110℃时，切断PTC加热管9的电源，用于出现干烧情况时，切断PTC加热管9的电源，从而防止出现干烧或其它异常影响设备安全的情况；水桶14顶部设有安全阀23，一旦水桶14内的压力超出设定值时，通过安全阀23可将水桶14内的压力泄掉，从而防止出现水桶14内压力过大而爆裂的情况发生，保证水桶14使用的安全性。
其余结构与实施例一相同。
实施例三
如图4所示，第一进口25、第一出口27和第二进口26均位于水桶14的桶底，第二出口28位于水桶14的顶部，且第一进口25、第一出口27、第二进口26和第二出口28均直接与水桶14连通；进入水桶14内的水与水桶14内被加热后的水混合，然后混合后的水从桶底部的水第一出口27通过管道再进入到PTC加热管9中被加热，被加热后的水再次进入到水桶14中，由于第二出口28位于水桶14的顶部，在热水和冷水自然效应下，偏热的水集中在水桶14上部，偏冷的水集中在水桶14的下部，故又不影响正常的热水供应，因此在水桶14内又存在一个水的热量交换和小循环在，从而可以进一步降低设备功率和能耗，使用成本也就更低；并且零部件相对较少，结构也相对较简单，使得水桶14的制备成本也就相对较低。
其余结构与实施例二相同。
实施例四
如图5和图6所示，水桶14内设有增高管29，用于将第二进口26进来的水在水桶14内的出水位置提高；增高管29的下端与第二进口26连通，增高管29的上端的端部位于水桶14高度的1/2以上的位置处(本例为3/4，也可为1/2、2/3、4/5等等，根据实际需求和水桶14的体积设置)；增高管29将PTC加热管9中的热水先送到水桶14的上端，由于热水在水桶14中会集中在水桶14的上端，而偏冷的水会集中在水桶14的下端，不但可以保证水桶14上端出水水温的稳定性，又可保证水桶14下端的进水可被预热，使得该部分的热交换对上端水温的影响相对较小。
水桶14内温控保护开关15为两个，温控保护开关15分别位于水桶14内的第一进口25和第一出口27处。
其余结构与实施例三相同。
实施例五
前一个水桶14的第一出口27与PTC加热管9之间通过第二管路8连通，第二管路8为一个类似“P”字型的结构；后一个水桶14的第一出口27与PTC加热管9之间通过第四管路12连通，第二四管路叶为一个类似“P”字型的结构；“P”字型结构的管路有利于增加管路中水流的流动性和平稳性，从而降低水泵6工作时的能耗，又能保证PTC加热管9内的水量。
其余结构与实施例四相同。
一种智能加热装置的控制方法，包括以下步骤：
首先控制系统控制进水电磁阀1打开，使得外界的水进入到水箱20内，根据实际情况通过水流开关2控制水流的大小；待水箱20内的水被高水位传感器反馈到控制系统后，控制系统控制进水电磁阀1关闭，同时控制水泵6和PTC加热管9开启，水泵6将水箱20内的水通过第一管路7输送到第一个水桶14内，随后水又通过水桶14的第一出口27处的第二管路8输送到第一个PTC加热管9中进行加热；加热后的水经过第二进口26和增高管29再次进入到第一个水桶14内；再次进入到第一水桶14内的水大部分被通过第三管路11输送到后一个水桶14内，进入后一个水桶14内后，又被第三管路11输送到后一个PTC加热管9中再次加热，再次加热后的水经过第二进口26和增高管29再次进入到后一个水桶14内，此过程中水桶14上温度传感器10实时将第一个水桶14和后一个水桶14出水口处的水温反馈到控制系统，控制系统根据第一个水桶14上的水温情况，调整第一个PTC加热管9的加热功率；控制系统根据后一个水桶14上的水温值控制控制阀19的开启和关闭，具体判断逻辑如下：
如检测到的水温到达设定值，则控制控制阀19打开热水管路17，此时回流管路18的控制阀19处于关闭状态，给洗碗机的工作机构提供所需的热水；当低水位传感器反馈信号到控制系统时，此时水箱20内的水位下降到低水位位置处，控制系统控制进水电磁阀1打开，根据前端热水的情况，控制系统控制水流开关2来调节水箱20进水的水流；
如检测到的水温未到达设定值，则控制控制阀19打开回流管路18，此时热水管路17的控制阀19处于关闭状态，使得水温未达到设定值的水回流到水箱20内，重新进入到加热流程中，直至加热单元出水口处的水被加热到设定值。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种智能加热装置，包括控制系统、水泵(6)和加热单元，其特征在于：还包括水箱(20)；所述水泵(6)的进水口与水箱(20)连通，水泵(6)的出水口与加热单元的进水口连通；所述加热单元的出水口处连通有热水管路(17)和回流管路(18)，所述热水管路(17)和回流管路(18)上均设有控制阀(19)，且回流管路(18)与水箱(20)连通；所述加热单元上设有温度传感器；加热单元、水泵(6)、控制阀(19)和温度传感器均与控制系统连接；所述加热单元包括PTC加热管(9)，所述水泵(6)出水口的管路上设有止回阀(24)；
所述PTC加热管(9)至少为两个，所述加热单元还包括水桶(14)，且水桶(14)与PTC加热管(9)一一对应，所述PTC加热管(9)与水桶(14)通过管路串联，且PTC加热管(9)与水桶(14)间隔设置；
所述水桶(14)上设有第一进口(25)、第二进口(26)、第一出口(27)和第二出口(28)，所述第一进口(25)、第一出口(27)和第二进口(26)均位于水桶(14)的下端，第二出口(28)位于水桶(14)的上端，第一进口(25)为进水口，第二出口(28)为加热后热水的出水口；PTC加热管(9)通过管路连接在第一出口(27)与第二进口(26)之间的位置上；
所述第一进口(25)通过U字型的管路与第一出口(27)连通；U字型的管路的最高点位于所述水桶(14)高度的1/2以下的位置。
2.根据权利要求1所述的智能加热装置，其特征在于：所述水桶(14)内设有增高管(29)，用于将第二进口(26)进来的水在水桶(14)内的出水位置提高；增高管(29)的下端与第二进口(26)连通，增高管(29)的上端的端部位于水桶(14)高度的1/2以上的位置处。
3.根据权利要求2所述的智能加热装置，其特征在于：所述增高管(29)的上端的端部位于水桶(14)高度的2/3～4/5的位置处。
4.根据权利要求1所述的智能加热装置，其特征在于：所述水桶(14)内设有与控制系统连接的温控保护开关(15)，用于出现干烧情况时，切断电源；所述的水桶(14)顶部设有安全阀(23)。
5.根据权利要求4所述的智能加热装置，其特征在于：温控保护开关(15)为两个，温控保护开关(15)分别位于水桶(14)内的第一进口(25)和第一出口(27)处。
6.根据权利要求1所述的智能加热装置，其特征在于：所述水箱(20)上设有水位监控机构和与外界水源连接的自动进水机构，水位监控机构和自动进水机构均与控制系统连接；所述水箱(20)上还设有溢流口(21)，用于将水箱(20)内超出水位监控机构最高水位的水排出。
7.根据权利要求1所述的智能加热装置，其特征在于：所述水泵(6)的进水口通过波纹管(5)与水箱(20)连通。
8.根据权利要求1所述的智能加热装置，其特征在于：第一出口(27)与PTC加热管(9)进水口之间的管路为一个类似“P”字型的结构。
9.一种智能加热装置的控制方法，其特征在于：智能加热装置为上述权利要求1～8任一所述的智能加热装置；控制方法包括以下步骤：
首先将水先加到水箱(20)内，水位监控机构反馈水位到达预设水位后，停止加水，同时水泵(6)开始工作，将水通过管路输送到串联的加热单元，在流经加热单元是被加热单元内的PTC加热管(9)将加热，温度传感器实时将加热单元出水口处理的水温传输到控制系统，如检测到水温到达设定值，则控制控制阀(19)打开热水管路(17)，给所需的工作区提供热水；如检测到水温未到达设定值，则控制控制阀(19)打开回流管路(18)，使得未达到水温的水回流到水箱(20)内，使整个水再循环一个加热流程，直到水被加热到设定值。
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