本公開涉及加熱器，例如，加熱、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)中的防凍加熱器。更具體地，本公開涉及檢測加熱器故障和/或防止加熱器干燒的系統(tǒng)和方法。該加熱器可與HVAC系統(tǒng)的組件(例如蒸發(fā)器、水箱和/或冷凝器)一起工作，當(dāng)所述組件易受凍結(jié)狀態(tài)影響和/或經(jīng)歷凍結(jié)狀態(tài)時，它可提供熱量。

背景技術(shù)：

HVAC系統(tǒng)的組件在工作過程中可能經(jīng)歷凍結(jié)狀態(tài)。例如，當(dāng)環(huán)境溫度相對低(例如在或大約3℃)時，HVAC系統(tǒng)的蒸發(fā)器中的水可能遭受凍結(jié)狀態(tài)。HVAC系統(tǒng)的其他組件，例如冷凝器和水箱，也可能在工作過程中經(jīng)歷凍結(jié)狀態(tài)。術(shù)語“凍結(jié)狀態(tài)”一般指當(dāng)組件內(nèi)和/或組件外表面上的液體(例如水或制冷劑)可能凍結(jié)時的狀態(tài)。當(dāng)HVAC系統(tǒng)的組件可能經(jīng)歷凍結(jié)狀態(tài)時，可使用加熱器(例如防凍加熱器)來提供熱量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

披露了一種加熱器，例如，HVAC系統(tǒng)中的防凍加熱器。在一些實施例中，加熱器可包括：加熱元件；包括高電壓功率和低電壓功率的電源；以及被配置成為加熱元件選擇高電壓功率或低電壓功率的電壓選擇器。在一些實施例中，電壓選擇器可被配置成基于加熱元件的溫度選擇高電壓功率或低電壓功率。

在一些實施例中，加熱器可包括位于加熱元件的一位置上的溫控器。在一些實施例中，加熱器可進一步包括監(jiān)視警報和繼電器；并且電源、繼電器、監(jiān)視警報、加熱元件和電壓選擇器可串聯(lián)連接，由此形成功率電路。

在一些實施例中，監(jiān)視警報可被配置成當(dāng)功率電路斷開時發(fā)起一警報。

系統(tǒng)、方法和控制理念的其他特征和方面通過對下面的詳細(xì)說明和附圖的考慮將變得清楚。

附圖說明

現(xiàn)在參照附圖，其中相同的附圖標(biāo)記在所有圖中表示相應(yīng)的部件。

圖1示出HVAC制冷系統(tǒng)的示意圖。

圖2示出傳統(tǒng)加熱器設(shè)計。

圖3A和圖3B示出根據(jù)本公開一個實施例的加熱器。圖3A示出加熱器的加熱元件連接至相對高電壓功率。圖3B示出加熱器的加熱元件連接至相對低電壓功率。

圖4A和圖4B示出如何確定用于選擇相對高電壓或相對低電壓的閾值。圖4A示出加熱元件的示意圖。圖4B示出溫度/時間圖和安培/時間圖。

具體實施方式

HVAC系統(tǒng)的組件，例如蒸發(fā)器、冷凝器和/或水箱，在工作過程中可能經(jīng)歷凍結(jié)狀態(tài)，例如當(dāng)單元處于相對低的環(huán)境溫度下時。可使用加熱器(例如防凍加熱器)來防止組件經(jīng)歷凍結(jié)狀態(tài)和/或使組件從凍結(jié)狀態(tài)恢復(fù)。

現(xiàn)在參見構(gòu)成說明書的一部分的附圖，并且這些附圖中借助可將各實施例投入實踐的實施例的闡述予以示出。要理解，本文中使用的術(shù)語是為了描述附圖的目的并且這些實施例不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為對范圍構(gòu)成限制。

圖1示出一種HVAC系統(tǒng)100，其包括壓縮機102、冷凝器104、膨脹裝置106和蒸發(fā)器108，由此形成制冷回路。蒸發(fā)器108可包括水箱109，該水箱109被配置成將工作流體(例如水)提供給蒸發(fā)器108。

當(dāng)環(huán)境溫度相對低(例如在或大約3℃))時，水箱109中的工作流體可能凍結(jié)。如圖所示，水箱109可配備加熱器110以幫助防止凍結(jié)狀態(tài)和/或從凍結(jié)狀態(tài)恢復(fù)。

圖2示出傳統(tǒng)加熱器配置。加熱器210包括加熱元件220和控制器230。加熱元件220可位于組件209(例如水箱)的空間211內(nèi)。加熱器210可由電源240供電。受控的開關(guān)230能夠控制是否將電源240提供給加熱元件220。一般來說，當(dāng)提供電源240時，加熱元件220可提供熱量，而當(dāng)不提供電源240時，加熱元件220不提供熱量。

在傳統(tǒng)加熱器配置中，受控的開關(guān)230可以是位于組件209的外殼213上的溫控器，要理解，溫控器也可位于其他位置(例如在殼體213內(nèi)部)。當(dāng)外殼213的溫度低于一溫度閾值(例如3℃))時，例如，受控的開關(guān)230可將電源240連接至加熱元件220。當(dāng)外殼213的溫度高于溫度閾值時，例如，受控的開關(guān)230可將電源240從加熱元件220斷開。

加熱器210可能經(jīng)歷“干燒”狀態(tài)。術(shù)語“干燒狀態(tài)”指在空間211內(nèi)沒有液體或液體(例如水)非常少時加熱元件220連接至電源240以提供熱量的情形。加熱元件220在干燒狀態(tài)下可能相對容易損壞，例如因為加熱元件220的過熱。干燒狀態(tài)可能發(fā)生在例如當(dāng)HVAC系統(tǒng)的用戶排空組件209時。

圖3A和圖3B示出根據(jù)本公開的一個實施例的加熱器300。該加熱器300可被配置成當(dāng)包括加熱元件320的電路斷開(例如電路的組件斷裂或故障)時發(fā)出警報(例如監(jiān)視警報304)。加熱器300也可被配置成當(dāng)加熱元件320例如可能經(jīng)歷干燒狀態(tài)時將加熱元件320連接至相對低的電壓功率(例如圖3B)。

加熱器300包括加熱元件320，該加熱元件320可位于組件309(例如水箱)內(nèi)以提供熱量。加熱元件320包括第一端子321和第二端子322。電壓選擇器330可被配置成有選擇地將第一端子321連接至電源340，該電源340包括相對高的電壓功率和相對低的電壓功率。參見圖3A，第一端子321被連接至高電壓電路328(例如直接接地)。結(jié)果，加熱元件320被提供了相對高的電壓功率。參見圖3B，第一端子321被選擇至包括電阻分壓器325的低電壓電路327。結(jié)果，加熱元件320被提供了相對低的電壓功率。

加熱元件320的第二端子322串聯(lián)連接至監(jiān)視警報304、繼電器306和電源340。繼電器306包括繼電器開關(guān)306a。繼電器開關(guān)306a具有“導(dǎo)通”狀態(tài)和“斷開”狀態(tài)。當(dāng)繼電器開關(guān)306a處于“斷開”狀態(tài)時，加熱元件320被從電源340斷開連接。當(dāng)繼電器開關(guān)306a處于“導(dǎo)通”狀態(tài)時，加熱元件被連接至電源340。

在一些實施例中，加熱器300也包括功率開關(guān)350和控制器331?？刂破?31在一些實施例中可被配置成例如控制功率開關(guān)350的狀態(tài)。功率開關(guān)350被配置成控制繼電器306的狀態(tài)。在一些實施例中，控制器331可位于組件309上，并基于例如組件309的外表面上的溫度來控制功率開關(guān)350和/或警報開關(guān)304的狀態(tài)。在一些實施例中，控制器331可以是溫控器(例如雙金屬溫控器、毛細(xì)管溫控器、壓力型溫控器等等)。在一些實施例中，控制器331可以是電溫度控制器或數(shù)字溫度控制器。

在工作中，當(dāng)組件309處于相對高的溫度(例如高于3℃))時，組件309一般不易受凍結(jié)狀態(tài)影響。在這種狀態(tài)下，控制器331可被配置成將功率開關(guān)350設(shè)定至“斷開”狀態(tài)。功率開關(guān)350的“斷開”狀態(tài)可將繼電器開關(guān)306a觸發(fā)至“斷開”狀態(tài)。加熱元件由此被從電源340斷開連接。

當(dāng)例如組件309處于相對低溫度(例如在或大約3℃))時，組件309可能容易受凍結(jié)狀態(tài)影響。在這種狀態(tài)下，控制器331可被配置成將功率開關(guān)350設(shè)定至“導(dǎo)通”狀態(tài)。功率開關(guān)350的“導(dǎo)通”狀態(tài)可將繼電器開關(guān)306a觸發(fā)至“導(dǎo)通”狀態(tài)。加熱元件320可被連接至電源340，并且加熱元件320可提供熱量。

被配置成將功率提供給加熱元件320以提供熱量的功率電路可包括功率源340、繼電器306、監(jiān)視警報304、加熱元件322和電壓選擇器330，該電壓選擇器330可連接至電源340的低電壓電路327或高電壓電路328。當(dāng)例如功率電路處于正常工作時，例如加熱元件320連接至電源340并提供熱量時，監(jiān)視警報304將不發(fā)出警報。當(dāng)例如功率電路斷開時，例如如果功率電路的組件(例如加熱元件320)斷裂或故障時，監(jiān)視警報304將提供警報以通知消費者。在一些實施例中，警報可包括聽覺警報和/或光警報。

在一些實施例中，警報可包括能通過有線或無線方式被發(fā)送至位于遠(yuǎn)端的設(shè)備的警報信號。在一些實施例中，警報可包括一種以上類型警報的組合。

電壓選擇器330被配置成監(jiān)視加熱元件320的溫度。當(dāng)加熱元件320的溫度低于閾值時，電壓選擇器330被配置成將加熱元件320連接至高電壓電路328(例如連接至相對高的電壓功率)，由此加熱元件320能夠正常地提供熱量。當(dāng)加熱元件320的溫度達到或超出該閾值時，這可能指示加熱元件320可能經(jīng)歷干燒情形，此時電壓選擇器330被配置成將加熱元件320連接至低電壓電路327(例如連接至相對低的電壓功率)以保護加熱元件320免于過熱。當(dāng)加熱元件320連接至低電壓電路327時，由加熱元件320提供的熱量可以被減少，由此導(dǎo)致加熱元件320的較低工作溫度。在一些實施例中，低電壓電路237可被配置成將一電壓提供給加熱元件320，該電壓有助于使加熱元件320保持在低于安全工作溫度。在一些實施例中，低電壓電路327可被配置成提供用于使監(jiān)視警報304保持?jǐn)嚅_的電壓。在一些實施例中，低電壓電路327可被配置成將加熱元件320的溫度保持在低于安全工作狀態(tài)但高于電壓選擇器330的閾值，以使電壓選擇器330不會在相對高電壓電路328和相對低電壓電路327之間頻繁地循環(huán)。

當(dāng)加熱元件連接至相對低電壓時(例如連接至低電壓電路327)，仍然能夠?qū)㈦妷禾峁┙o監(jiān)視警報304以使監(jiān)視警報304不發(fā)出警報。

圖4A和圖4B示出對于加熱元件420(例如對應(yīng)于圖3A和圖3B中的加熱元件320)確定相對高電壓(例如220v AC)和相對低電壓(例如60v AC)之間切換的閾值的方法。

圖4A示出加熱元件420的示意圖，該加熱元件420具有長度L。為了確定閾值，可在干燒測試中沿該長度L在一個或多個位置(例如420a、420b、420c和420d)取溫度讀數(shù)。溫度讀數(shù)位置可以是例如相對接近線(例如線423)連接至加熱元件420之處(例如420d)、相對接近加熱元件420的中心(例如420a)、在加熱元件420的安裝部上(例如420c)或其他適合的位置(例如420b、420d)。

圖4B示出在將電流(圖示為電流曲線431)提供至加熱元件420之后在每個位置處隨時間變化的溫度讀數(shù)。曲線430a對應(yīng)于位置420a，曲線430b對應(yīng)于位置420b，曲線430c對應(yīng)于位置420c，而曲線430d對應(yīng)于位置420d。

可基于圖4B中的曲線來選擇閾值?；趫D4B所示的曲線，在一個位置(例如位置420d)處的溫度可對應(yīng)于在另一位置(例如位置420a)處的溫度。例如，曲線430d上的溫度讀數(shù)可對應(yīng)于一特定時間點。并且該特定時間點可被用來將曲線430d上的溫度讀數(shù)對應(yīng)于其它曲線430a、430b和/或430c上的溫度讀數(shù)。由此，可將閾值設(shè)定在方便溫度測量的位置處，同時該閾值可對應(yīng)于另一位置處的期望的溫度(例如安全工作溫度)。

在一個實施例中，電壓選擇器(例如圖3中的電壓選擇器330)可被配置成基于在位置420d處的閾值進行切換，在位置420d處，線423連接至加熱元件420。閾值(例如在或大約212℃))可以等于或低于線423能夠忍受的溫度(例如對于特氟龍包覆的線而言，在或大約250℃))。當(dāng)達到或超出該閾值時，電壓選擇器可將電源從相對高電壓切換至相對低電壓。

在另一實施例中，電壓選擇器可被配置成基于在位置420d處的閾值進行切換。在位置420d處的閾值可對應(yīng)于加熱元件420的安全操作溫度，例如在位置420a或420b處的安全工作溫度。當(dāng)達到在位置420d處的閾值時，這指示加熱元件的溫度可能超出安全工作溫度，此時電壓選擇器可將電源從相對高的電壓切換至相對低的電壓。

要注意，本文公開的實施例可適用于加熱器可能經(jīng)歷干燒狀態(tài)的情形。

方面

方面1-6中的任何一個可與方面7-14中的任何一個結(jié)合。方面7-12中的任何一個可與方面13、14中的任何一個結(jié)合。

方面1.一種加熱器，包括：

加熱元件；

電源，其包括高電壓功率和低電壓功率；以及

電壓選擇器，其被配置成為所述加熱元件選擇所述高電壓功率或所述低電壓功率；

其中所述電壓選擇器被配置成基于所述加熱元件上的溫度來選擇所述高電壓功率或所述低電壓功率。

方面2.方面1的加熱器，其中所述電壓選擇器包括位于所述加熱元件上的溫控器。

方面3.方面1-2的加熱器，還包括：

監(jiān)視警報；以及

繼電器；

其中所述電源、所述繼電器、所述監(jiān)視警報、所述加熱元件和所述電壓選擇器被串聯(lián)連接，由此形成功率電路。

方面4.方面3的加熱器，其中所述監(jiān)視警報被配置成當(dāng)所述功率電路斷開時發(fā)出警報。

方面5.方面1-4的加熱器，其中所述加熱元件位于HVAC系統(tǒng)的組件上。

方面6.方面1-5的加熱器，其中所述加熱元件位于HVAC系統(tǒng)的水箱上。

方面7.一種HVAC系統(tǒng)，包括：

蒸發(fā)器；

被配置成將熱量提供給蒸發(fā)器的加熱器，其中所述加熱器包括：

加熱元件；

電源，其包括高電壓功率和低電壓功率；以及

電壓選擇器，其被配置成為所述加熱元件選擇所述高電壓功率或所述低電壓功率；

其中所述電壓選擇器被配置成基于所述加熱元件上的溫度選擇所述高電壓功率或所述低電壓功率。

方面8.方面7的HVAC系統(tǒng)，其中所述電壓選擇器包括被定位在所述加熱元件上的溫控器。

方面9.方面7-8的HVAC系統(tǒng)，其中所述加熱器還包括：

監(jiān)視警報；以及

繼電器；

其中所述繼電器、所述監(jiān)視警報、所述加熱元件、所述電壓選擇器和所述電源串聯(lián)地連接，由此形成一電路。

方面10.方面9的HVAC系統(tǒng)，其中所述監(jiān)視警報被配置成當(dāng)所述電路斷開時發(fā)出警報。

方面11.方面7-10的HVAC系統(tǒng)，其中所述加熱元件位于所述蒸發(fā)器上。

方面12.方面7-11的HVAC系統(tǒng)，其中所述加熱元件位于所述蒸發(fā)器的水箱上。

方面13.一種為HVAC系統(tǒng)中的組件提供熱量的方法，包括：

測量所述HVAC系統(tǒng)中的加熱元件的溫度；

當(dāng)所述加熱元件的溫度超出一閾值時，將所述加熱元件連接至高電壓功率；以及

當(dāng)所述加熱元件的溫度低于一閾值時，將所述加熱元件連接至低電壓功率。

方面14，方面13的方法，還包括：

當(dāng)所述加熱元件經(jīng)歷故障時，發(fā)出警報。

對于前面的描述，要理解可對細(xì)節(jié)作出改變而不脫離本發(fā)明的范圍。說明書和所描述的實施例應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為僅是示例性的，本發(fā)明真實的范圍和精神由權(quán)利要求書的寬廣含義表示。