CN114585864A - 热水器和用于控制热水器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电的热水器(100),尤其电子的连续式加热器、热水系统、饮用水热泵、小型储存器、壁式储存器、立式储存器和/或用于提供热水的烧水设备以及相关的方法。连续式加热器包括:流动通道(9、10、11),其包括加热路段(10);加热元件(12),尤其裸线加热元件,所述加热元件设置在加热路段的区域中;测量传感器(21),所述测量传感器具有两个彼此间隔开的、伸展到所述流动通道中的电极(22、22’),并且所述测量传感器构成用于通过在所述两个彼此间隔开的电极(22、22')之间施加交流电压来测量流动经过所述流动通道(9、10、11)的流体的电阻;和用于控制所述电的连续式加热器的电子的控制装置(3),其中所述电子的控制装置(3)构成用于根据所测量的电阻控制加热元件(12)的加热功率,尤其在低于和/或超过所述电阻的阈值时中断加热功率。

Description

热水器和用于控制热水器的方法
技术领域
本发明涉及一种电热水器,尤其电子热水器,以及一种用于控制电热水器,尤其电子热水器的方法,优选地,这种热水器在水中具有引导电压的加热体表面。虽然本发明尤其针对这种连续式加热器进行描述,但其同样适用于其他引导流体的家用电器。
背景技术
热水器是引导流体的家用电器,例如连续式加热器,其例如利用尤其电能来产生热水。这种连续式加热器包括一个或多个电加热元件,借助所述电加热元件根据输送给加热元件的电功率能够将引导通过连续式加热器中的通道的流体(通常是水)加热到所期望的、可预设的温度。连续式加热器提供热水而没有待机损耗,因为仅在需要热水时所述连续式加热器才加热水。
现代的连续式加热器配备有裸线加热元件或用金属包套的加热元件。裸线和与地电位导电连接的进水通道或出水通道之间的电位差在加热装置运行时导致相应的漏电流。据此,设置放电路径,使得尤其防止在与地电位连接的进水接口和出水接口处的过大的漏电流。这些漏电流的大小尤其与流过通道的水的电导率相关。此外,在裸线加热元件系统中,如果气泡随水进入设备中,则产生线元件过热的风险。
为了监视和控制是否遵循所预设的漏电流极限值,EP 2 840 404提出一种控制装置,所述控制装置包括设立用于基于电导率值和至少一个预设的、受构型所决定的设备参数来求取假设的漏电流值的评估单元,并且所述控制装置适应于:如果假设的漏电流值超过预设的漏电流阈值,则减少裸线加热装置的加热功率。通过求取假设的漏电流值,应可行的是,根据电导率值和设备参数精确地确定实际流向大地的漏电流,并且仅在超过预设的漏电流阈值时通过降低裸线加热装置的加热功率来减少实际流向大地的漏电流。已知的控制装置的缺点在于调节变量(漏电流)与测量变量(电导率值)有偏差以及如下事实:没有采取措施来避免由于气泡所导致的线元件的过热而引起的损坏。
为了避免由于系统中存在的气泡而导致的线元件过热的风险,WO 2014/098943A1提出,在具有裸线元件的连续式加热器中设置光学传感器,以便检测线的炽热。使用光学传感器的缺点是如下事实:由于购买光学传感器和进行已知的连续式加热器的必要的结构上的改变,成本会增加。此外非常耗费的是,监视在相对宽的引导部段上延伸的加热元件的整个区域,因为为此必须使用多个光学传感器。
发明内容
因此,本发明基于如下目的,给出一种具有在水中引导电流的加热体表面的热水器和一种所属的用于进行控制的方法,所述热水器和方法至少部分地避免上述缺点。尤其地,应提供一种连续式加热器,所述连续式加热器实现安全的运行,使得既不会损坏家用电器也不会妨碍用户。
根据本发明,该目的通过根据权利要求1的连续式加热器和根据权利要求10的方法来实现。优选的设计方案在从属权利要求中限定。
在一个方面中,提出一种热水器,所述热水器具有:流动通道,所述流动通道包括加热路段;加热元件,尤其裸线加热元件,所述加热元件设置在加热路段区域中;测量传感器,所述测量传感器具有两个彼此间隔开的、伸展到流动通道中的电极,并且所述测量传感器构成通过在彼此间隔开的两个电极之间施加交流电压来测量流过流动通道的流体的电阻;和用于控制电的连续式加热器的电子控制装置,其中电子控制装置构成用于根据所测量的电阻控制加热元件的加热功率,尤其在低于电阻的阈值时中断加热功率。
根据本发明,因此能够进行简单的比较,所述比较针对所测量的电阻确定是否存在临界状况,例如漏电流超过所允许的值。为此,电阻的比较值和/或阈值能够在连续式加热器的控制装置中固定地预先定义,使得不需要进一步的计算。尤其优选地,由测量传感器提供的测量值,尤其电阻值,已经适合于与在控制装置中所定义的比较值直接比较。
例如通过简单的电阻桥来实施是可行的,无需对信号进行处理。换言之,不必确定电阻,将所存在的电阻例如刚好通过电阻桥与预编程的阈值进行比较就足够了。
在这种情况下,通过具有两个电极的测量传感器,电阻测量是尤其简单地可行的。测量传感器的两个电极与流动通道中的流体尤其水接触。通过在所述电极之间施加电压的方式,位于所述电极之间的电阻可直接经由流动的电流来确定。施加交流电压有利地减少了电极上的材料沉积,使得即使超过热水器的使用寿命也可安全地运行。
优选地,阈值可经由印刷电路板上的可调节的电位器或可设定的电阻来设定。由此能够映射不同的上游路段和下游路段,并且能够经由可设定的电阻区分不同类型的热水器,而无需进一步的匹配,例如匹配于评估电子设备或控制装置。
在另一个实施例中,阈值和/或计算经由更新来输入、调整或改变,尤其从主机或服务器/公司服务器经由互联网或通过其他数据传输装置来输入、调整或改变。借助于数据载体在设备上进行本地更新是另一有利的实施例,以便将用于进行阈值的参数化的更新和其他数据发送到热水器上。甚至计算的算法也可通过更新来改变。替选地或附加地,更新能够经由无线电传输来执行,尤其在诸如W-LAN的本地网络中进行,或者经由诸如NFC和/或蓝牙等的短程无线电进行。
此外有利地存储或设定阈值,有利地动态地或滑动式地存储或设定,所述阈值与经由内联网或其他数据传输与热水设备进行交换的外部参数相关。因此,阈值例如能够与来自电网的能量的可用性值、水或环境的温度、季节、日间时间、潮汐、地下水的水位或者海洋、河流或湖泊的水位或者其他框架条件相关。为了有利地开环控制或闭环控制,热水器通过这些参数或这些参数之一获得、求取或计算相关的阈值。因此,尤其影响热水器的功率。
有利地预设阈值的阈值范围,所述阈值范围具有最小阈值和/或最大阈值。有利地,通过更新或在电位计处的设定,阈值不可设定为高于最大阈值和/或阈值不可设定为低于最小阈值。最大阈值和/或最小阈值中的至少一个对应于所允许的值,尤其由工厂、权威机构或许可机构所允许的值,或者有利地是所允许的值范围。
电热水器优选是在水中具有引导电流的加热体表面的电热水器。这例如能够是裸线加热元件或者管加热元件,在所述裸线加热元件中接触引导电流的表面是所期望的,在所述管加热元件中由于例如在绝缘中的故障产生与水的所不期望的传导性的接触。在所有情况下,根据本发明的解决方案实现热水器的安全运行,因为没有漏电流被引导至用户。此外,如果热水器的接地接口未连接或未正确连接,那么通过根据本发明的解决方案能够实现附加的安全性。电阻测量或第一电阻测量尤其在连续式加热器处的排水过程开始时进行,也就是说,在加热元件被加载电流的时间点之前。据此,加热元件优选仅在已经进行其他部件的初始化并且已经执行电阻测量时才被加载电流。优选地,热水器还构成用于探测流动通道中的蒸汽泡或气泡,例如通过电极之间的电阻超过特定的阈值的方式。即使在流动通道中出现空气的情况下,根据本发明的连续式加热器也能够确保安全的运行,例如中断对加热元件的电加热功率。
控制装置优选设立用于确定所测量的电阻(在此也称为实际值)是否低于预定的期望值范围、在预定的期望值范围之内或高于预定的期望值范围,并且与此相关地控制加热元件优选裸线加热元件的加热功率。
本发明尤其基于以下认知:通过测量电阻并且给出期望值范围,不仅能够检测管路中的空气或气泡而且能够识别可能过高的漏电流值并且能够相应调整加热功率,其中所测量的电阻能够低于所述期望值范围、在所述期望值范围之内和高于所述期望值范围(也就是说,期望值范围尤其不包括值“零”)。此外,不需要任何计算,例如计算假设的漏电流。因此,通过少量软件和硬件耗费,就能够以高的可靠性确定家用电器的在此所描述的故障状态,以便采取相应的对策,例如降低加热功率或切断设备来保护用户或设备免受损害。
针对本发明的目的,所有能够确定与电阻相关的变量的传感器都适合作为测量传感器。这尤其也包括电导率传感器以及热水器的其他附件,例如加热栓、温度感应器、测量探头、入流管/出流管、冷却管、封闭夹/锁止夹、压力传感器、马达阀的轴、节流螺丝、单独的螺丝等。
可选地,根据所测量的电阻,也能够向接收单元发送警告信号。接收单元优选是在视觉上或声音上可被家用电器的用户所感知的接收单元,例如一个或多个显示装置(显示器)、一个或多个发光体、一个或多个蜂鸣器/振动马达和/或一个或多个扬声器。
关于期望值范围,优选适用以下在此作为(专用的)电阻值所说明的范围(下限和上限分别包含在期望值范围中):200Ωcm至1200Ωcm,优选350Ωcm至1000Ωcm,更优选450Ωcm至900Ωcm。期望值范围通常与国家规定相关,使得期望值例如也能够在例如100Ωcm至2000Ωcm的范围内。
根据本发明的一个优选的设计方案,优选具有微处理器的控制装置具有启动运行状态。在启动运行状态中,如果实际值在期望值范围内,那么(仅)激活加热功率(加热释放)。在这种情况下,例如能够排出温水。如果实际值位于期望值范围之外,那么加热装置保持关闭,并且在需要时能够将第一警告信号发送给接收单元。由此避免了在此所提及的类型的故障状态。
根据本发明的另一优选的设计方案,一旦控制装置接收到热水请求信号(例如通过相应的水龙头位置和/或探测引导流体的管路中的流),就激活启动运行状态。为了探测流动,家用电器能够具有流量传感器。替选地,也可行的是,根据水龙头位置确定流动状态,其中打开的热水位置指示流体流动经过设置在壳体中的引导流体的管路。
根据本发明的另一优选的设计方案,控制装置具有加热运行状态。在已经给予加热释放后,激活加热运行状态。在无故障的运行中(即,如果并且只要实际值在期望值范围内),仅通过终止热水请求来停用加热运行状态,所述终止能够通过例如上述流量传感器来探测。如果存在在此详细描述的故障之一,那么在终止热水请求之前终止加热运行状态。
据此,根据本发明的另一设计方案,控制装置具有故障运行状态,在所述故障运行状态中,如果实际值位于期望值范围之外,那么加热功率至少部分地并且优选完全地降低。
故障运行状态优选可(仅)经由终止热水请求即例如关闭水龙头来复位。这意味着,随着热水请求的终止,控制装置切换到静止状态中并且针对新的热水请求准备就绪。控制装置通过重新接收到热水请求信号而进入启动运行状态中。重复一开始提及的功能流程。
替选地,故障运行状态只经由通过用户或技术人员的手动复位来实现。由此进一步提高运行的安全性。
根据本发明的另一设计方案,控制装置设立用于重复地、优选地连续地确定:重复地或连续地测量的电阻是否低于预定的期望值范围、在预定的期望值范围之内或高于预定的期望值范围,尤其当控制装置处于加热运行状态中时。术语“重复地”涉及至少两个、优选至少四个所执行的检测和/或比较周期,其中例如能够针对控制装置的信号输出实现平均值或另一处理。术语“连续地”描述在预定的时间间隔中重复地执行直到排水过程结束的检测和/或比较周期。在这种情况下,时间间隔优选尽可能地短,使得能够称之为连续的测量。优选地,所有连续的确定构成为至少两个、优选至少四个重复的检测和/或比较周期。通过该措施确保在热水请求的整个持续时间内家用电器的安全运行。
例如,水质波动是用于连续测量的次数的背景。附加地,在根据本发明的热水器中,通过所确定的电阻因此提供表示脏水或受污染的水的指数。
优选至少两个、优选至少四个测量序列涉及不同的软件之间的通信。关键是需避免EMC影响/干扰、通信问题等。
根据本发明的另一设计方案,控制装置设立用于在所求取的实际值低于预定的期望值范围时向接收单元发送第二警告信号,和/或在所求取的实际值超过预定的期望值范围时向接收单元发送第三警告信号,和/或在预定的时间段内并且当实际值波动超过所允许的波动程度时向接收单元发送第四警告信号。该实施方式基于如下关系:具有高的盐含量的水与具有较低的盐含量的相应流体相比具有高的电导率或低的电阻,并且空气与水相比具有相对低的电导率或相对高的电阻。
所测量的电阻低于期望值范围指示相对高的电导率从而第二警告信号表明流体(尤其水)中的过高的运盐或表明可能高的漏电流。换言之,高的盐含量导致高的电导率——对应于低的电阻,由此低于期望值。类似地,低的盐含量导致低的电导率——对应于高的电阻,由此超过期望值。也就是说,在此处概述的示例中,超过指示相对低的电导率从而第三警告信号表明管路中存在空气或存在过热风险。波动指示管路系统中存在气泡。第四警告信号表明了这一点以及伴随其发生的过热风险。预定的、所允许的波动程度(例如在预定的时间段内最大允许的幅度和/或幅度的数量)能够通过相应的试验来求取,其中管路由不含气泡的水和含气泡的水穿流并且分别关于时间绘制实际值。
第一警告信号、第二警告信号、第三警告信号和第四警告信号能够根据关于可能的故障原因的所期望的信息级别彼此不同或相同。
根据本发明的另一设计方案,控制装置具有防篡改装置。为了防篡改连同可能的错误操作,尤其优选的是,控制装置设立用于探测传感器或其电缆的短路、测量传感器电缆的拔下、控制装置的电压供给部的拔下和/或测量传感器或电压供给部的电缆断裂。在这种情况下,过低的电阻能够表明短路,而过大的电阻能够表明电缆断裂、电缆未连上或已拔下。
为了保护主要电子器件免受干扰效应(EMV、爆裂、浪涌效应),根据本发明的另一设计方案,测量传感器是测量装置的一部分,所述测量装置与控制装置在电流上分离。
根据本发明的另一设计方案,流动通道具有上游路段、加热路段和下游路段,其中测量传感器设置在下游路段中。这具有如下优点:能够弃用温度校正(即考虑电导率的温度相关性),因为在该区域中温度从而电导率已经采用最大所达到的值。与在加热装置上游的路段相比,预计在该区域中出现气泡的概率也更高。替选地或附加地,测量传感器能够设置在上游路段中。这仅需要调整电阻,例如印刷电路板上的电阻桥。
测量传感器具有两个彼此间隔开的电极。所述电极能够沿着流动通道或者横向于流动通道彼此间隔开。尤其优选地,电极正交于流动通道,即垂直于流动方向间隔开。由此在压力损失方面具有特别的优势,尤其在流动通道小的情况下。同时也避免了测量电流受到漏电流的影响。
原则上,电极能够由所有导电的并且引导水的部件形成。优选地,电极的所有部件都符合饮用水标准。尤其地,所述部件能够选自加热栓、温度感应器、测量探针、入流和/或出流管、冷却管、封闭夹、锁止夹、压力传感器、马达阀的轴、螺丝和节流螺丝。原则上,可行的是,至少一个电极通过加热元件形成。
然而,优选地,加热元件本身不是测量传感器的电极,并且除了加热元件之外还设有两个用于检测电阻值的电极。
关于符合饮用水标准的材料,尤其应提及不锈钢,例如由于其易取得、耐腐蚀性、耐结垢或耐钙沉淀和有机效应的不锈钢。此外,涂覆金属的、阳极氧化的、镀铬和镀镍的材料,如金属、塑料、有色金属和烧结材料也是可考虑的。
根据本发明的另一设计方案,由电极形成的测量路段横向于流动方向伸展。由电极形成的测量路段是电极之间的引导流体的管路内的最短连接。优选地,测量路段横向于,尤其正交于流动方向伸展。由此能够防止干扰电流,并且能够最小化流动和压力损失的影响。附加地,测量不受漏电流的影响。
此外,测量装置通过交流电如优选安全低电压来运行。由此避免在测量装置,尤其电极处的所不期望的电解效应。为了最小化在测量装置、尤其电极处的干扰性的极化效应,此外优选的是,测量装置在低电压范围中运行。
根据本发明的另一设计方案,控制装置包括微处理器,所述微处理器设立用于在模/数转换之后数字地处理实际值。
此外,所述目的通过一种用于控制电热水器,尤其提供热水的电子的连续式加热器的方法来实现,所述方法包括:借助于测量传感器探测流动经过热水器的流动通道的流体的电阻,所述测量传感器具有两个彼此间隔开的、伸展到流动通道中的电极,并且所述测量传感器构成通过在两个彼此间隔开的电极之间施加交流电压来探测流体的电阻;根据探测到的电阻控制加热元件的加热功率,尤其在低于和/或超过电阻的阈值时中断加热功率。
据此,根据本发明的方法不一定需要对探测到的电阻进行数据处理。更确切地说,对于探测到的值,例如借助于电阻桥来确定所述值是否低于和/或超过阈值就足够了。
为了避免重复,关于根据本发明的方法,参考上面关于根据本发明的连续式加热器所做的说明。在相应的文字段落中已经描述了连续式加热器的功能,其相应也适用于方法主题的特征并且是相应的实施方式。
附图说明
本发明的其他优选和/或适宜的特征和设计方案由从属权利要求和说明书中得出。下面参考附图根据实施例详细描述本发明。相似或相同的构件由相同的附图标记表示。在此示出:
图1示出连续式加热器的示意图;
图2示出根据本发明的连续式加热器的功能性的示意图;
图3示出根据本发明的连续式加热器的优选的电路的电路图;
图4示出连续式加热器的热水出口侧的法兰的立体视图;
图5示出根据本发明的连续式加热器的测量传感器的示例性的设置。
具体实施方式
图1示出家用电器100,尤其电的连续式加热器,所述家用电器具有引导流体的管路9、10、11,其中加热元件12在管路部段9中延伸,所述加热元件用于加热流动经过管路(9、10、11)的流体。加热元件12能够构成为裸线加热元件或管加热元件,优选裸线加热元件。家用电器还包括用于连接到引导水的水管路上的冷水入口6和热水出口7。热水接口7能够经由未示出的热水管路与水龙头连接。
尤其地,在加热元件12是裸线元件时,管路在加热元件12上游和下游具有上游路段10和下游路段11。在此其是未加热的通道,所述通道对于由电流穿流的加热元件12处即将存在的高压而言用作为电阻路径,使得在接口6、7处没有高的漏电流流动。在接口6、7常规地连接到保护导体上时,漏电流经由保护导体流出。
家用电器包括测量传感器21以及电子控制装置3。测量传感器21设计用于检测电阻。控制装置3设立用于在考虑电阻值和预定的电阻范围的条件下控制加热元件12的加热功率。不必对探测到的电阻值进行进一步处理,例如数字化;更确切地说,例如利用电阻桥执行期望值/实际值比较就足够了。可选地,能够向接收单元发送警告信号。接收单元能够是操作件5、设置在家用电器上的警告和/或控制灯和/或用户的移动终端设备(未示出)。在图1中示出的设计方案中,测量传感器21是测量装置20的一部分,所述测量装置优选地以在电流上分离的方式与控制装置3连接。
家用电器100还能够具有一个、多个或下述在图1中示出的部件。
-入口温度传感器4和/或出口温度传感器8,其能够设置在引向加热元件12的管路部段10中(上游路段)或设置在从加热元件12导出的管路部段11中(下游路段);和/或
-流量传感器2,所述流量传感器能够设置在管路9、10、11中,例如在上游路段10中;和/或
-能够设置在上游路段10中的阀1(在图1中作为马达驱动的阀示出);和/或
-用于操作和/或维护家用电器100的操作件5。
优选地,上述组成部分(如果存在)在功能上与控制装置3耦合,使得控制装置3在无故障的运行中(即,如果所测量的电阻在公差范围内)根据流体的流量和/或进入温度和/或离开温度和/或所期望的(预定的)热水温度来控制加热元件12的加热功率和/或阀1的阀位置。
下面参照图2描述根据本发明的用于控制家用电器100的系统的基本和优选的功能。如果用户例如通过打开水龙头(例如用于淋浴)向家用电器100提出热水请求,那么水流动经过家用电器100的管路9、10、11,并且流量传感器2记录热水需求。流量传感器2向控制装置3发送热水需求信号。在接收到热水需求信号后,将控制装置3从静止状态中唤醒,并且在可能的初始化阶段之后进入启动运行状态。
在启动运行状态中,控制装置从测量装置20请求由测量传感器21求取的(当前的)实际值。通过比较E实际值和预定的期望值(实际值-期望值-比较),控制装置3如下控制加热元件12的加热功率。如果实际值在预定的期望值范围内,那么给予加热释放H。否则存在故障并且不会给予加热释放NH。优选地,测量装置20以定义的测量电压(AC)执行测量。在此,能够确定水电阻从而确定水的电导。
如果电导过高,那么不给予加热释放,并且设备切换到故障状态中——设备不加热。故障状态能够在操作件5中显示。此外可行的是,经由关闭热水请求/水龙头来复位故障状态。换言之,控制装置3设立为,使得其通过关闭水龙头(这再次能够借助于流量传感器2来求取)进入静止状态中。由此,家用电器100对于新的热水请求是准备就绪的,并且能够通过记录热水请求从静止状态进入上述启动运行状态。
如果水电阻在公差范围内,那么由控制装置3给予加热释放并且家用电器100开始加热过程——热水流动。在操作件5中能够可选地显示预先设定的期望温度。在给予加热释放后,在所谓的加热运行中,经由相互作用的部件(控制装置3、测量装置20、测量传感器21)优选执行连续的测量并且重复地执行在启动运行状态中执行的功能。在家用电器100的整个运行或整个使用期间,水的电导由所开发的系统连续地监测。
通过执行两次测量并形成算术平均值(正常值和倒置值),能够进行期望值-实际值-比较。将实际值的算术平均值与期望值范围进行比较。根据“在公差内”或“在公差外”的二元评估足以作为结果。评估结果能够通过电报发送。
期望值范围能够优选在软件一方是可参数化或可设定的。特别地,优选的是,期望值范围(从而切断极限)在工厂一方在软件中实施,并且不可以通过用户或服务技术人员篡改或改变期望值范围。
现在参照图3描述根据本发明的用于控制家用电器100的系统的优选的电路。经由I2C接口实现家用电器100的供给电压和I2C数据传导以求取实际值(电导测量)。DCDC转换器保证供给电压的绝缘而I2C Iso模块保证数据线的绝缘。为了将剩余电路与DCDC转换器解耦,优选设有3V3线性调节器。该线性调节器给微控制器供电,其次给I2C模块供电,给两个驱动级30和一个放大器级31供电。微控制器经由所述两个驱动级30产生3V3交流电压。该交流电压被施加到由串联电阻Rv和水电阻Rw构成的电阻分压器上。测量信号经由放大器级31传导至微控制器,在该处被评估并且通过I2C总线转发到控制装置3。
图4示出家用电器100的在热水出口侧的法兰15与设计为电极22、22'的测量传感器21的立体视图。由金属片制成的导电的压紧装置23借助于固定螺丝26固定在法兰15的壳体上侧上并且经由电缆接线头套管24转发测量传感器22、22'的测量信号。测量传感器22、22'借助于固定螺母25与压紧装置23导电连接并且沿着测量传感器22、22'的轴向方向紧固。
图5示出在家用电器100中构成为电极22、22'的测量传感器21的示例性的设置。
设置A是没有金属的压紧装置的保险插头类型。在此,插头27经由构件例如法兰15中的开口伸入引导流体的管路部段中,所述管路部段优选地设置在下游路段11中。插头27能够借助于螺丝、夹子或者经由插头27的夹紧力固定在构件上。能够借助于位于电极22、22'上的O形环、每个电极22、22'上的平面密封件或插头27和构件(例如法兰15)之间的大的平面密封件来密封管路11。
设置B示出根据保险插座原理的类似设置。在此,再次设计为电极22、22'的测量传感器21能够永久地——例如通过包覆成型、铸造、粘接、焊接——固定在引导流体的构件中,使得测量传感器22、22'伸入到流动经过管路11的流体中。借助于插头27能够建立与电极22、22'的电弹簧连接,以便截取电信号。
根据设置C,电极22、22'构成为两个彼此平行间隔开的螺丝。
在根据设置D的变型形式中,测量传感器21设计为两个彼此同轴地间隔开的电极22、22'。
设置E示出两个旋拧在印刷电路板上的作为测量传感器21的电极22、22'与用于导出测量信号的带状导线的俯视图,所述测量信号能够借助于可连接到印刷电路板上的锁止式插头转发。
在设置F中,测量传感器21设计为两个铸造到由塑料制成的引导流体的构件中的电极22、22'。
设置G示出如下设置,在所述设置中,测量传感器21通过螺丝22和导电构件(例如出水部)22'形成。
在设置H中,在热水出口处不导电的构件28设置在两个导电的、用作为电极22、22'的线路部段之间。所述设置能够借助于平面密封件密封。
附图标记列表
1 马达驱动的阀
2 流量传感器
3 控制装置
4 入口温度传感器
5 操作件
6 冷水入口
7 热水出口
8 出口温度传感器
9、10、11 引导流体的管路
12 加热元件
14 热水出口的流方向
15 热水出口侧的法兰
20 测量装置
21 测量传感器
22、22’ 电极
23 压紧装置
24 电缆接线头套管
25 螺母
26 固定螺丝
27 插头
28 不导电的材料
30 驱动级
31 放大器级
100 家用电器
E 期望值/实际值-比较的结果
H 工作的加热元件
NH 不工作的加热元件

Claims (10)

1.一种电的热水器(100),尤其电子的连续式加热器、热水系统、饮用水热泵、小型储存器、壁式储存器、立式储存器和/或烧水设备,具有
-流动通道(9、10、11),所述流动通道包括加热路段(10),
-加热元件(12),尤其裸线加热元件,所述加热元件设置在所述加热路段的区域中,
-测量传感器(21),所述测量传感器具有两个彼此间隔开的、伸展到所述流动通道中的电极(22、22’),并且所述测量传感器构成用于通过在两个彼此间隔开的所述电极(22、22')之间施加交流电压来测量流动经过所述流动通道(9、10、11)的流体的电阻;和
-用于控制所述电的热水器的电子的控制装置(3),其中所述电子的控制装置(3)构成用于根据所测量的电阻控制所述加热元件(12)的加热功率,尤其在低于和/或超过所述电阻的阈值时中断所述加热功率。
2.根据权利要求1所述的热水器(100),其中,所述控制装置(3)设立用于,确定所测量的电阻是否低于预定的期望值范围、在预定的期望值范围内或高于预定的期望值范围并且与此相关地控制所述加热元件(12)的加热功率。
3.根据上述权利要求中任一项所述的热水器(100),其中,所述流动通道(9、10、11)包括上游路段(9)、所述加热路段(10)和下游路段(11),并且其中所述测量传感器(21)设置在所述下游路段(11)中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的热水器(100),其中,通过所述电极(22、22')形成的测量路段横向于流动方向伸展。
5.根据上述权利要求中任一项所述的热水器(100),其中,所述测量传感器(21)构成用于重复地、尤其连续地测量所述电阻。
6.根据权利要求5所述的热水器(100),其中,所述控制装置(3)设立用于重复地、优选连续地确定:重复地或连续地所测量的电阻是否低于预定的期望值范围、在预定的期望值范围内或高于预定的期望值范围。
7.根据上述权利要求中任一项所述的热水器(100),其中,所述控制装置(3)和/或所述测量装置(20)具有防篡改装置,其中,所述控制装置(3)或所述测量装置(20)尤其设立用于探测包括所述测量传感器(21)的测量电路中的短路或中断和/或所述控制装置的电压供给的中断。
8.根据上述权利要求中任一项所述的热水器(100),其中,所述测量传感器(21)是与所述控制装置(3)在电流上分离的测量装置(20)的一部分。
9.根据上述权利要求中任一项所述的热水器(100),其中,所述电极(22、22')从不同的侧旋入所述流动通道中并且尤其具有密封件,优选O形环密封件。
10.一种用于控制电的热水器(100),尤其电子的连续式加热器(100)、热水系统、饮用水热泵、小型储存器、壁式储存器、立式储存器和/或用于提供热水的烧水设备的方法,所述方法包括:
-借助于测量传感器(21)探测流动穿过所述热水器(100)的流动通道(9、10、11)的流体的电阻,所述测量传感器具有两个彼此间隔开的、伸展到所述流动通道中的电极(22、22'),并且所述测量传感器构成用于通过在两个彼此间隔开的所述电极(22、22')之间施加交流电压来探测所述流体的电阻;并且
-根据所探测到的电阻来控制加热元件(12)的加热功率,尤其在低于和/或超过所述电阻的阈值时中断所述加热功率。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SK9420Y1 (sk) 2021-05-07 2022-01-26 Protherm Production S.R.O. Elektrický prietokový ohrievač a spôsob riadenia elektrického prietokového ohrievača

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011082452A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-14 Microheat Technologies Pty Ltd A heat generator and method of generating heat using electrically energised fluid
CN104422117A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 格德斯公司 电气的裸线连续式加热器和用于控制其的方法
DE102014000536A1 (de) * 2014-01-20 2015-07-23 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen Leitfähigkeit in einem Durchlauferhitzer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2803951A1 (de) * 1978-01-30 1979-08-02 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Elektrischer durchlauferhitzer mit wenigstens einem blankdrahtheizkoerper
DE8428975U1 (de) * 1984-10-02 1985-12-19 Bernhardt, Werner, 8069 Ilmmünster Heißwasser-Durchlauferhitzer
WO2014098943A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Eemax, Inc. Next generation bare wire water heater

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011082452A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-14 Microheat Technologies Pty Ltd A heat generator and method of generating heat using electrically energised fluid
CN104422117A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 格德斯公司 电气的裸线连续式加热器和用于控制其的方法
DE102014000536A1 (de) * 2014-01-20 2015-07-23 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen Leitfähigkeit in einem Durchlauferhitzer

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