节能水加热器的控制制造技术

一种水加热器，其包括：一个水容器；一个设置在所述水容器内对水进行加热的元件；一个设置在所述水容器内用于感知水温的传感器；和一个控制器，该控制器监视所述至少一个传感器感知到的温度，操作所述至少一个元件通电，以对所述水容器内的水进行加热，其中，当所述至少一个元件通电以对所述水容器内的水进行加热时，所述控制器对所述水容器内的水的控制温度进一步调节一个限定的量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水加热器，特别是涉及具有电子控制系统的电水加热器。典型的电水加热器根据水加热器的尺寸和用途具有一个或多个电加热的加热元件，以对水胆内的水进行加热。各元件通常安装在水胆的侧壁上。另外，在设计上包括两个元件，各元件通常以相互间隔的方式安装在水胆上。这种结构具有一些缺点。许多电水加热器不能有效地利用能源，相应地，使用成本很高。某些电水加热器试图更有效地工作，然而，这些装置或者设计复杂，或者难于实施。针对上述情况，开发了本专利技术的技术方案，以克服现有技术中的缺点。根据一个方面，水加热器包括一个水容器；至少一个设置在水容器内对水进行加热的元件；至少一个用于感知水温的传感器；和一个控制器，其通过把感知到的温度与控制温度相比较而对至少一个元件进行操作。根据本专利技术的另外一个方面，水加热器包括一个水容器；设置在水容器内用于对水进行加热的一对元件；设置在水容器内用于感知水温的一对传感器；和一个控制器，其通过把来自各传感器的温度信息与控制温度相比较而确定元件的操作。通过本专利技术的附图、详细说明和所附的权利要求书，本专利技术的各种实施例的其它优点对于本领域的技术人员会变得一目了然。附图说明图1是根据本专利技术的水加热器的前视图，其中的虚线表示了水加热器的内部部分。图2是如图1所示的水加热器的侧视图，部分结构由横截面表示。图3是如图1所示的水加热器和用户界面的透视图。图4A和4B分别是根据本专利技术的水加热器的侧视图和前视图。图5是根据本专利技术的水加热器的控制系统的电路图。图6是根据本专利技术的水加热器的控制系统的流程图。图7是如图1所示的水加热器的加热元件的另外一个实施例的侧视图，部分结构由横截面表示。图8是如图7所示的加热元件的安装底座的透视图。图9是如图8所示的安装底座的侧视图。图10是如图7所示的加热元件的传感器的分解俯视图。图11是如图10所示的传感器的侧视图。可以看出，下面的说明是通过特定的实施例对附图进行解释，而不是限定或限制本专利技术，本专利技术由所附权利要求书进行限定。现在看附图，特别是看附图1-4B，附图标记“10”表示本专利技术的电力水加热器。水加热器10包括外罩12，该外罩12围绕着泡沫绝缘材料14。泡沫绝缘材料14围绕着水胆16。上盘18在上端盖住外罩12，而底盘20在下端盖住外罩12。水胆16上部的入口22使冷水通过下垂管23进入水胆。类似地，出口24使热水流出水胆16上部。水加热器10还包括一个或多个加热元件，这些加热元件包括任何可商业获得的加热元件。在水胆16上，特别是在水胆16的侧壁上，安装着一对加热元件26。加热元件26与电控制器28电连通，在该实施例中，电控制器28设置在上盘18的凹部30内，电控制器28也可设置在上盘18的罩内。加热元件26可以本领域的技术人员熟知的任何方法安装在水胆16的侧壁上，如通过螺纹46安装，特别是，加热元件26由塑料盖32封闭，该塑料盖32卡口嵌入外罩12上的孔内。上泡沫塞34围绕着上加热元件26，并且在水胆16和外罩12之间延伸。类似地，下泡沫塞36围绕着加热元件26和插口38。泡沫塞36也在外罩12和水胆16之间延伸。在该实施例中，每个加热元件26包括一根部27、一电阻加热器29、一热敏电阻传感器44和一对热敏电阻连接器45。热敏电阻传感器44设置在根部27上，位于电阻加热器29的两个腿部之间。电控制器28通过导线40与加热元件26相连。在其它的没有示出的实施例中，电控制器28可与加热元件26无线通讯，例如通过射频、红外线或其它适当的媒介。导线40穿过外罩12和水胆16之间的空间在电控制器28和加热元件26之间延伸。该空间的其它部分由绝缘材料14充满。导线40可这样定位，泡沫形成液体在发泡过程中直接在导线40周围成形。另外，如果需要的话，导线40可定位于在泡沫中形成的通道内，如筒、管等。电控制器28是用户界面，在该实施例中，电控制器28包括一水温调节盘42，该水温调节盘42可以转动，以选择不同的水温，使水胆16内的水保持在该水温状态。根据电控制器28和加热元件26的一个实施例的连接和操作细节如图5和6所示。热敏电阻44以传统方式通过热敏电阻连接器45连接至电控制器28。电阻加热器29也通过加热器控制板47上继电器50连接至加热器控制板47。电能通过电源48提供给系统，电源48包括熔断丝49和49’，以在电流激增的情况下切断系统。特别是，加热器控制板47包括电控制电路，以控制水加热器的操作，这在下文详细说明。这样的电控制电路可包括本领域的技术人员熟知的数个电子元件，如固态晶体管及其偏置元件，一个或多个等同的可编程的逻辑芯片。电控制电路还可包括可编程的只读存储器(PROM)、随机存储器(RAM)和微处理器。这些元件的结构和/或编程可采用本领域的技术人员熟知的任何种形式，以完成下文说明的水加热器的操作。当需要热水时，热水通过出口24流出，而冷水通过入口22流入。热敏电阻44在水胆侧壁的内侧探测水胆16内的水温。根部27的温度反映了水胆16内的水温。然后，热敏电阻44通常以电信号的形式把温度消息输送给控制器28。在一个实施例中，控制器28以预定的差动温度进行编程，以确定控制器28激活加热元件26的温度。如果需要的话，差动温度可以上可改变的。当水胆16内的水温下降到差动温度时，控制器28探测到来自热敏电阻44的温度消息，并且激活加热元件26。加热元件26在激活状态下继续对水进行加热，直至来自热敏电阻44的温度消息表明水温已经达到了预定的设置点。该预定的设置点可以通过调节盘42进行选择，并且是可以改变的。当控制器28探测到预定的设置点已经达到时，控制器28切断加热元件26。预定的设置点通常具有可改变的设置，以切断加热元件26。这样的可选择的设置通常在90°F至180°F之间。激活加热元件26的差动温度可以根据要完成的任务进行改变。根据本专利技术的另外一个实施例，控制器28进行编程，以利用下热敏电阻44验证上热敏电阻44的操作。特别是，在该实施例中，上热敏电阻44既用于探测温度条件，又用于控制上加热元件26的功能。为此，系统需要安全考虑，以保证上热敏电阻44的读数正确。控制器28以预定的时间间隔监测上下热敏电阻44探测到的温度，以验证操作。特别是，控制器28的编程使之成为迅速的状态指示器，和/或根据由上下热敏电阻44探测到的温度和贮存在控制器28内的预定值之间的温差比较，调节水加热器的操作。例如，在一个特别推荐的实施例中，控制器28这样编程，每当下加热元件26关闭时，比较上下热敏电阻44之间的温度。在该实施例中，当下加热元件26刚刚关闭时，由上下热敏电阻44探测到的温度应该大致相同。原因是，电力水加热器10不“分层”。分层是指水胆从底部到顶部具有温度梯度。例如，一旦对水胆16内的水实施加热，上加热元件26对水胆上部的水进行再加热的速度很快，而下加热元件26对水胆下部的水进行加热的速度则要慢得多。随着水胆16下部的水温达到设置点，来自各加热元件26的对流开始使水胆16上部的热水和水胆下部的温水相混合。结果，该对流有优点地使整个水胆16内的水循环，从而使整个水胆16内的水在本质上达到均匀的温度，更特别是，当下加热元件26关闭时，达到了均匀的温度。特别是，在该实施例中，控制器28这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水加热器，其包括：一个水容器；至少一个设置在所述水容器内对水进行加热的元件；至少一个设置在所述水容器内用于感知水温的传感器；和一个控制器，该控制器监视所述至少一个传感器感知到的温度，操作所述至少一个元件通电，以对所述水容 器内的水进行加热，其中，当所述至少一个元件通电以对所述水容器内的水进行加热时，所述控制器对所述水容器内的水的控制温度进一步调节一个限定的量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦W斯科特，
申请(专利权)人：美国热水器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]