一種水加熱器及其操作方法
【專利摘要】一種確定沸水加熱器(10)的工作水溫的方法，該方法包括以下步驟：(a)向水箱(12)中加入水至預(yù)定水位；(b)使水箱(12)內(nèi)部的加熱裝置(14)通電以將水箱(12)中的水加熱至初始預(yù)定溫度；(c)當(dāng)達(dá)到初始預(yù)定溫度時，使加熱裝置(14)斷電，并測量超出該初始預(yù)定溫度的初始超調(diào)溫差；(d)計算另一預(yù)定溫度為初始超調(diào)溫差的預(yù)定量與初始預(yù)定溫度的總和；(e)等到水箱(12)中的水的溫度已從初始預(yù)定溫度降低預(yù)定的下降量；(f)使水箱(12)內(nèi)部的加熱裝置(14)通電以將水箱(12)中的水加熱至在之前的步驟(d)中算出的另一預(yù)定溫度；(g)當(dāng)達(dá)到另一預(yù)定溫度時，使加熱裝置(14)斷電，并測量超出該另一預(yù)定溫度的另一超調(diào)溫差；(h)重新計算另一預(yù)定溫度為當(dāng)前的這另一超調(diào)溫差的預(yù)定量與當(dāng)前的這另一預(yù)定溫度的總和；(i)等到水箱(12)中的水的溫度已從步驟(h)中的另一預(yù)定溫度降低預(yù)定的下降量；(j)繼續(xù)步驟(f)至(i)，直到另一超調(diào)溫度基本上等于預(yù)定溫度，從而成為沸騰校準(zhǔn)溫度；以及(k)從步驟(h)的沸騰校準(zhǔn)溫度中減去偏置溫度，從而確定工作水溫度。
【專利說明】一種水加熱器及其操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水加熱器及其操作方法。更具體地，本發(fā)明涉及確定沸水加熱器的工作水溫的方法和適于確定工作水溫的沸水加熱器。
[0002]本發(fā)明主要是對沸水加熱器進(jìn)行開發(fā)，下文將結(jié)合該應(yīng)用對本發(fā)明進(jìn)行描述。然而，可以理解的是，本發(fā)明并不限于具體的應(yīng)用領(lǐng)域，并且還適于應(yīng)用在，例如組合式水加熱器以及水冷卻單元中。

【背景技術(shù)】
[0003]根據(jù)(不同的)大氣條件，水的沸騰溫度也不同。海拔越高，氣壓越低，由此得到的水的沸騰溫度也越低。為了獲得最好的性能和最高的客戶滿意度，在給定的海拔上，水加熱器應(yīng)該在與該海拔上的水的沸點非常接近的溫度下工作。
[0004]—種已知的、相對簡單的補(bǔ)償改變的沸騰溫度的方法是確保將沸水水箱中的水維持在遠(yuǎn)低于水預(yù)計將沸騰的最低溫度的溫度上。然而，該方法的缺點是經(jīng)常導(dǎo)致水在大約90°C至94°C時就被分配，這對許多用戶來說是令人失望的。
[0005]第二種已知的、相對簡單的方法是提供一些不連續(xù)的溫度設(shè)置。例如，海平面裝置可被設(shè)置為在98°C的水溫下工作，同時具有在更高的海拔上將(工作)水溫設(shè)置為95°C和92°C的靈活性。然而，該方法的缺點是上述(工作水溫的)調(diào)節(jié)需要由有經(jīng)驗的技術(shù)服務(wù)人員完成。
[0006]一種更加復(fù)雜的、已知的方法包括在安裝時進(jìn)行的自動電子校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)過程確保安裝位置所在海拔的實際的沸水溫度被確定。該方法的示例公開于 申請人:第PCT/AU2005/000286 (W0 2005/088205)號的國際專利申請(PCT)中，該申請公開了將水煮沸一段控制的時間，并測量水所達(dá)到的最高溫度；將該最高溫度作為沸水校準(zhǔn)溫度，并從中減去一個預(yù)定量以確定工作溫度。該方法依賴于直至所有的水沸騰蒸發(fā)的過程中，即使不斷地施加額外的能量，沸水的溫度也不會升高的原理。該方法優(yōu)于上述的較早的方法，但的確還存在一些缺點。第一，校準(zhǔn)過程通常只在安裝時進(jìn)行，因此，大氣壓的改變能夠影響準(zhǔn)確的沸水溫度。即便如此，這些變化通常被認(rèn)為是相對較小的。然而，更主要的缺點是由水溫通常是用電力測量裝置(如，熱敏電阻)進(jìn)行測量這個事實造成的。隨著時間的流逝，一些熱敏電阻有讀數(shù)發(fā)生偏移的趨勢。例如，被校準(zhǔn)在100°C上的、標(biāo)稱工作溫度被設(shè)置在其下
1.(TC的水加熱器應(yīng)工作于99°C。然而，如果熱敏電阻的讀數(shù)偏移了 1.5°C，以致該熱敏電阻在實際測量到99°C時讀出97.5°C，則水加熱器的控制器將繼續(xù)施加功率以試圖將水溫恢復(fù)至被它當(dāng)作99°C進(jìn)行處理的溫度。然而，事實上，水加熱器隨后將試圖獲得100.5°C的水溫。因為該溫度不可能被獲得，水加熱器將會過度煮沸直到任意安全裝置將其關(guān)閉。替代地，如果1.5°C的偏移朝向溫度升高的方向，水加熱器將維持在僅有97.5°C的溫度，這會導(dǎo)致顧客的不滿。
[0007]本發(fā)明的目的是克服，或者至少改善上述的一個或多個缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，在第一方面中，本發(fā)明提供了確定沸水加熱器的工作水溫的方法，該方法包括以下步驟:
[0009](a)向水箱中加入水至預(yù)定水位；
[0010](b)使水箱內(nèi)部的加熱裝置通電以將水箱中的水加熱至初始預(yù)定溫度；
[0011](c)當(dāng)達(dá)到初始預(yù)定溫度時，使加熱裝置斷電，并測量超出該初始預(yù)定溫度的初始超調(diào)溫差；
[0012](d)計算另一預(yù)定溫度為初始超調(diào)溫差的預(yù)定量與初始預(yù)定溫度的總和；
[0013](e)等待直到水箱中的水的溫度已從初始預(yù)定溫度降低預(yù)定的下降量；
[0014](f)使水箱內(nèi)部的加熱裝置通電，以將水箱中的水加熱至在之前的步驟(d)中算出的另一預(yù)定溫度；
[0015](g)當(dāng)達(dá)到上述另一預(yù)定溫度時，使加熱裝置斷電，并測量超出該另一預(yù)定溫度的另一超調(diào)溫差；
[0016](h)重新計算另一預(yù)定溫度為當(dāng)前的這另一超調(diào)溫差的預(yù)定量與當(dāng)前的這另一預(yù)定溫度的總和；
[0017](i)等待直到水箱中的水的溫度已從步驟(h)中的另一預(yù)定溫度降低預(yù)定的下降量;
[0018](j)繼續(xù)步驟(f)至(i)，直到另一超調(diào)溫度基本上等于預(yù)定溫度，從而成為沸騰校準(zhǔn)溫度；以及
[0019](k)從步驟(h)的沸騰校準(zhǔn)溫度中減去偏置溫度，從而確定工作水溫。
[0020]優(yōu)選地，初始預(yù)定溫度大約為90°C。
[0021 ] 優(yōu)選地，預(yù)定量為初始超調(diào)溫差的20 %至40 %或者另一超調(diào)溫差的20 %至40 %。
[0022]優(yōu)選地，預(yù)定下降量大約為I或2°C。
[0023]優(yōu)選地，偏置溫度大約為I或2°C。
[0024]優(yōu)選地，該方法包括繼續(xù)步驟(d)至(j)，直到沸騰校準(zhǔn)溫度穩(wěn)定，這個過程一般需要大約4個小時。
[0025]優(yōu)選地，該方法包括在步驟(k)之后定期地執(zhí)行步驟(d)至(j)作為再次確認(rèn)校準(zhǔn)。優(yōu)選地，該定期為每日、每周或每月。
[0026]優(yōu)選地，加熱裝置為電熱元件。
[0027]在第二方面，本發(fā)明提供一種適于確定工作水溫的沸水加熱器，該沸水加熱器包括:
[0028]水箱；
[0029]溫度測量裝置，測量水箱中水的溫度；
[0030]加熱裝置，適于加熱水箱中的水；
[0031]控制器，適于從溫度測量裝置接收水箱中水的溫度，并根據(jù)第一方面的步驟(b)至(k)控制加熱裝置。
[0032]優(yōu)選地，加熱裝置為電熱元件。
[0033]優(yōu)選地，溫度測量裝置為熱敏電阻，或者類似的電子溫度測量設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]現(xiàn)在僅通過實施例的方式，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，其中:
[0035]圖1是水加熱器的實施方式的示意圖；
[0036]圖2是圖1所示的水加熱器在初始校準(zhǔn)期間的水溫和加熱器狀態(tài)對時間的示圖；
[0037]圖3是圖1所示的水加熱器在四個小時的安裝校準(zhǔn)過程中的水溫對時間的示圖；
[0038]圖4是圖1所示的水加熱器在包括排水中斷的四個小時安裝校準(zhǔn)過程中的水溫對時間的示圖；以及
[0039]圖5是圖1所示的水加熱器在具有定期校準(zhǔn)溫度跟蹤的五個小時內(nèi)的水溫對時間的示圖。

【具體實施方式】
[0040]圖1示出了即時沸水加熱器10的實施方式。水加熱器10包括水箱12，裝有至預(yù)定水位L的水W。水箱12包括自來水或相對較冷的水的進(jìn)水口 12a，以及沸水或熱水的出水口 12b，后者連接至水龍頭或者其他由用戶啟動的流量控制閥(未顯示)。電熱元件14被布置在水箱12的內(nèi)部，并靠近水箱12的底部。溫度傳感器同樣被布置在水箱12中，其中溫度傳感器以熱敏電阻16的形式存在。
[0041]發(fā)熱元件14和熱敏電阻16連接至控制器18，如，可編程序邏輯控制器(PLC)等?？刂破?8從電源插座20接收電力。進(jìn)水口控制閥22同樣連接到至控制器18?？刂崎y22的進(jìn)水口 22a通過旋塞閥24接收自來水。控制閥22的出水口 22b通過供給線26向水箱12的進(jìn)水口 12a提供水。
[0042]現(xiàn)在將對確定水加熱器10的工作溫度的方法進(jìn)行描述?？刂破?8進(jìn)行以下方法步驟:
[0043](a)打開閥22向水箱12中加入水W至預(yù)定水位L ；
[0044](b)使加熱裝置14通電以將水箱12中的水W加熱至初始預(yù)定溫度90°C ；
[0045](c)當(dāng)達(dá)到90°C的初始預(yù)定溫度時，使加熱裝置14斷電，并測量超出初始預(yù)定溫度90°C的初始超調(diào)溫差，例如90.50C ；
[0046](d)將初始預(yù)定溫度(90°C )和初始超調(diào)溫差的40% (0.50C X0.4 = 0.2V )相力口，計算出為大約90.2°C的另一預(yù)定溫度；
[0047](e)等待直到水箱12中的水W的溫度已從初始預(yù)定溫度90°C降低預(yù)定的下降量，例如 10CM 2V ；
[0048](f)使加熱裝置14通電以將水箱12中的水W加熱至另一預(yù)定溫度90.2V ；
[0049](g)當(dāng)達(dá)到另一預(yù)定溫度90.2°C時，使加熱裝置14斷電，并測量超出該另一預(yù)定溫度90.2°C的另一超調(diào)溫差，例如91°C ;
[0050](h)將當(dāng)前的另一預(yù)定溫度(90.20C )和另一超調(diào)溫差的40% (0.8°C X0.4 =
0.3°C )相加，重新計算出另一預(yù)定溫度90.50C ；
[0051](i)等待直到水箱12中的水W的溫度已從步驟(h)中的另一預(yù)定溫度(90.5°C )降低預(yù)定的下降量，例如l°c至2V ；
[0052](j)繼續(xù)步驟(f)至(i)，直到另一超調(diào)溫度基本上等于100°C的預(yù)定溫度(在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的海平面上)，該溫度(100°c )現(xiàn)在為沸騰校準(zhǔn)溫度；
[0053](k)從步驟(j)的沸騰校準(zhǔn)溫度(100°C )中減去偏置溫度2°C,從而確定水加熱器10在當(dāng)前位置和當(dāng)前周圍大氣條件下的工作水溫(98°C )。
[0054]如圖3所示，上述校準(zhǔn)過程一般進(jìn)行兩個小時。這兩個小時期間的突然的大氣壓變化能夠影響校準(zhǔn)的結(jié)果。為了減輕這種外部變化可能對最終校準(zhǔn)結(jié)果和最終工作水溫造成的影響，在校準(zhǔn)期間引入了兩個獨(dú)立的壓倒性的向下調(diào)整(圖3中的點110和點120)。
[0055]在安裝時或者當(dāng)水加熱器10通電時，初始校準(zhǔn)時間被設(shè)置為完整的四個小時。這允許在此期間很好地確立最終的最高設(shè)定點溫度。在四個小時時間的最后，超調(diào)溫度將變得穩(wěn)定而沒有任何進(jìn)一步的增加，并且最終的最高設(shè)定點溫度130將在控制器18中被記錄為在該安裝位置上的水加熱器10的已校準(zhǔn)的沸水工作溫度。當(dāng)校準(zhǔn)過程結(jié)束，控制器18恢復(fù)至正常工作。
[0056]用戶也可決定他們想讓水加熱器10應(yīng)用的偏置溫度。例如，該偏置溫度可低于已校準(zhǔn)的沸騰工作溫度l°c或者2°C。偏置溫度98°C (在圖3中示為140)成為新的、水箱12中的水W所維持的溫度。
[0057]圖3示出了在沒有任何外部干擾的情況下的校準(zhǔn)溫度曲線對時間(的示圖)。然而，水加熱器10中的水W的分配可能發(fā)生在四個小時的校準(zhǔn)期間?？刂破?8內(nèi)部的邏輯電路能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)以適應(yīng)這種分配的發(fā)生。圖4示出了在四小時校準(zhǔn)期間具有超過10次的排水事件時的典型的校準(zhǔn)曲線，水加熱器10順利地完成校準(zhǔn)周期。以選定的時間間隔，通過少于兩個小時的維持校準(zhǔn)，能夠?qū)λ訜崞?0的已校準(zhǔn)的沸水溫度進(jìn)行再次確認(rèn)。根據(jù)位置和預(yù)計的大氣壓的波動，進(jìn)行維持校準(zhǔn)的時間間隔可以是非常頻繁的或者較不頻繁的，如，每日或者每周。
[0058]圖5示出了典型的維持校準(zhǔn)，其中校準(zhǔn)開始于工作溫度150并在兩個小時之后結(jié)束于調(diào)整后的工作溫度160。進(jìn)行維持校準(zhǔn)循環(huán)不會給用戶帶去不便，用戶能夠照常分配沸水而不影響結(jié)果。
[0059]水加熱器10和上述操作方法的顯著優(yōu)勢為:由內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料的自然老化所引起熱敏電阻16的結(jié)構(gòu)內(nèi)部的細(xì)微的增量調(diào)整或者偏移，將在下一次的校準(zhǔn)過程中自動地得到補(bǔ)償，并且水箱12內(nèi)部的所需溫度將得到保持。
[0060]水加熱器10和上述方法的其它優(yōu)勢包括:
[0061]校準(zhǔn)的開始和結(jié)束實際上對用戶是看不見的；
[0062]校準(zhǔn)是定期進(jìn)行的，這允許水加熱器對其當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行再次確認(rèn)并進(jìn)行自動的調(diào)整以適應(yīng)；
[0063]在校準(zhǔn)期間，沒有水蒸氣從水加熱器排出，從而使校準(zhǔn)能夠定期地在任何時間安全地進(jìn)行；
[0064]進(jìn)行這種校準(zhǔn)不需要先進(jìn)的技術(shù)培訓(xùn)或高級技術(shù)人員；以及
[0065]相比于先前的校準(zhǔn)方法，上述方法得到的工作沸點設(shè)置的準(zhǔn)確性得到了改善。
[0066]雖然根據(jù)優(yōu)選實施方式已經(jīng)對本發(fā)明做了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明可以以許多其它方式實施。
【權(quán)利要求】
1.一種確定沸水加熱器的工作水溫的方法，所述方法包括以下步驟: (a)向水箱中加入水至預(yù)定水位； (b)使所述水箱內(nèi)部的加熱裝置通電以將所述水箱中的水加熱至初始預(yù)定溫度； (C)當(dāng)達(dá)到所述初始預(yù)定溫度時，使所述加熱裝置斷電，并測量超出所述初始預(yù)定溫度的初始超調(diào)溫差； (d)計算另一預(yù)定溫度為所述初始超調(diào)溫差的預(yù)定量與所述初始預(yù)定溫度的總和； (e)等待直到所述水箱中的水的溫度已從所述初始預(yù)定溫度降低預(yù)定的下降量； (f)使所述水箱內(nèi)部的所述加熱裝置通電，以將所述水箱中的水加熱至在上述步驟(d)中算出的所述另一預(yù)定溫度； (g)當(dāng)達(dá)到所述另一預(yù)定溫度時，使所述加熱裝置斷電，并測量超出所述另一預(yù)定溫度的另一超調(diào)溫差； (h)重新計算另一預(yù)定溫度為當(dāng)前的另一超調(diào)溫差的預(yù)定量與當(dāng)前的另一預(yù)定溫度的總和； (i)等待直到所述水箱中的水的溫度已從步驟(h)中的所述另一預(yù)定溫度降低預(yù)定的下降量； (j)繼續(xù)步驟(f)至(i)，直到另一超調(diào)溫度基本上等于所述預(yù)定溫度，從而成為沸騰校準(zhǔn)溫度；以及 (k)從步驟(h)的所述沸騰校準(zhǔn)溫度中減去偏置溫度，從而確定工作水溫。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述初始預(yù)定溫度大約為90°C。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其中，所述預(yù)定量為所述初始超調(diào)溫差的20%至40%或者所述另一超調(diào)溫差的20%至40%。
4.如權(quán)利要求1、2或3中所述的方法，其中，所述預(yù)定的下降量大約為I或2°C。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述偏置溫度大約為I或2°C。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述方法包括繼續(xù)步驟(d)至(j)，直到所述沸騰校準(zhǔn)溫度穩(wěn)定。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述方法包括在步驟(k)之后定期地執(zhí)行步驟(d)至(j)作為再次確認(rèn)校準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述定期為每日、每周或每月。
9.權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中，所述加熱裝置為電熱元件。
10.一種適于確定工作水溫的沸水加熱器，所述沸水加熱器包括: 水箱； 溫度測量裝置，測量所述水箱中水的溫度； 加熱裝置，適于加熱所述水箱中的水； 控制器，適于從所述溫度測量裝置接收所述水箱中水的溫度，并根據(jù)如權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法的步驟(b)至(k)控制所述加熱裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的加熱器，其中，所述加熱裝置為電熱元件。
12.如權(quán)利要求10或11中所述的加熱器，其中，所述溫度測量裝置為熱敏電阻，或者類似的電子溫度測量設(shè)備。
【文檔編號】F24H1/20GK104136862SQ201380011047
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月27日
【發(fā)明者】B·切特科夫, 鮑里斯·?？怂? 凱文·莫爾特 申請人:吉普工業(yè)（澳大利亞）集團(tuán)有限公司