УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ТЕПЛОЙ ВОДЫ И СПОСОБ ПОДАЧИ ТЕПЛОЙ ВОДЫ Российский патент 2016 года по МПК F24H9/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству подачи теплой воды и способу подачи теплой воды и, в частности, к устройству моментальной подачи теплой воды и способу моментальной подачи теплой воды, допускающему быструю подачу теплой воды.

Обзор состояния техники

Устройство подачи теплой воды, применяемое в домашних биде, водоочистителях и т.п., можно классифицировать как устройство подачи теплой воды с водяным баком, в котором нагреватель установлен в водяном баке, или как устройство подачи теплой воды с моментальным подогревом воды, в котором нагреватель служит для нагревания воды, подлежащей подаче, всякий раз, когда требуется теплая вода.

В устройстве подачи теплой воды с водяным баком, температура воды в водяном баке поддерживается постоянно около установленной температуры, независимо от того, требуется ли или нет теплая вода, вследствие чего имеют место потери мощности в режиме хранения, и занимается много места. Поэтому, в последнее время обычно применяют устройство подачи теплой воды с моментальным подогревом воды, в котором вода, подлежащая подаче, моментально нагревается в соответствии с потребностью пользователя в подаче теплой воды.

Однако, в устройстве подачи теплой воды с моментальным подогревом воды в соответствующей области техники, температура теплой воды регулируется посредством управления продолжительностью приведения в действие нагревателя, и в системе энергопитания, к которой подсоединен нагреватель, часто возникает шум.

Шум может вызывать повреждение или перегревание и снижение эффективности устройства подачи теплой воды. В частности, когда создается шум с синусоидальной составляющей, температура трансформатора или подобного устройства, подающего мощность в устройство подачи теплой воды, может повышаться, что вызывает возгорание.

Кроме того, когда возникают пульсации, нагрузка источника питания может быстро изменяться, что осложняет работу нагрузочных устройств другого типа, подсоединенных к источнику питания.

Сущность изобретения

Техническая проблема

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предлагается устройство подачи теплой воды и способ подачи теплой воды, позволяющие предотвратить причинение повреждения или образования перегрева посредством ослабления часто появляющегося шума.

Решение проблемы

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается устройство подачи теплой воды, содержащее: нагреватель, нагревающий воду, впускаемую в упомянутый нагреватель, тепловой мощностью; впускной клапан, регулирующий количество воды, впускаемой в нагреватель; и контроллер клапана, управляющий степенью открывания и закрытия впускного клапана с использованием заданной температуры воды и тепловой мощности.

Контроллер клапана может вычислять расход воды, подлежащей впуску в нагреватель, по нижеприведенному уравнению, и управлять степенью открывания и закрытия впускного клапана соответственно вычисленному расходу

,

где V означает объем впускаемой воды, w означает тепловую мощность, c означает удельную теплоемкость, ρ означает плотность воды, Δt означает продолжительность нагревания, T₁ означает заданную температуру воды и T₂ означает температуру впускаемой воды.

Нагреватель может устанавливать тепловую мощность как максимальную тепловую мощность нагревателя.

Устройство подачи теплой воды дополнительно содержит: блок измерения расхода, измеряющий количество воды, впускаемой в нагреватель; и контроллер приведения нагревателя в действие, не приводящий в действие нагреватель, когда измеренное количество воды равно или меньше, чем минимальный рабочий расход.

Контроллер приведения нагревателя в действие может управлять тепловой мощностью нагревателя посредством регулировки продолжительности работы нагревателя в соответствии со схемой управления по фазе или схемой управления по пересечению нулевого уровня.

Контроллер клапана может дополнительно содержать: блок обратной связи, принимающий сигнал обратной связи по, по меньшей мере, чему-то одному из тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель, и, при этом блок обратной связи вычисляет тепловую мощность нагревателя по данным обратной связи с использованием, по меньшей мере, чего-то одного из тока и напряжения, измеренных блоком обратной связи, и затем повторно устанавливает степень открывания и закрытия впускного клапана с использованием тепловой мощности по данным обратной связи и заданной температуры воды.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается устройство подачи теплой воды, содержащее: верхний пластинчатый нагреватель, нагревающий воду, впускаемую в упомянутый нагреватель, первой тепловой мощностью; нижний пластинчатый нагреватель, противоположный верхнему пластинчатому нагревателю и нагревающий впускаемую воду второй тепловой мощностью; нагревательный проточный канал, обеспеченный между верхним пластинчатым нагревателем и нижним пластинчатым нагревателем; впускной клапан, регулирующий количество воды, впускаемой в проточный канал; и контроллер клапана, управляющий степенью открывания и закрытия впускного клапана с использованием заданной температуры воды, первой тепловой мощности и второй тепловой мощности.

Контроллер может регулировать величину суммарной тепловой мощности для нагревания впускаемой воды посредством выбора любого из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя.

Контроллер может выбирать, по меньшей мере, один из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя с использованием заданной температуры воды, расхода воды, впускаемой в нагревательный проточный канал, и температуры впускаемой воды.

Контроллер не может приводить в действие нагреватель, когда количество впускаемой воды равно или меньше, чем минимальный рабочий расход.

Контроллер клапана может дополнительно содержать: блок обратной связи, принимающий сигнал обратной связи по, по меньшей мере, чему-то одному из тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель, и вычислять тепловую мощность нагревателя по данным обратной связи с использованием, по меньшей мере, чего-то одного из тока и напряжения, измеренных блоком обратной связи, и затем повторно устанавливать степень открывания и закрытия впускного клапана с использованием тепловой мощности по данным обратной связи и заданной температуры воды.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ подачи теплой воды, содержащий: этап вычисления расхода, заключающийся в вычислении количества воды, подлежащей впуску в нагреватель, с использованием заданной температуры воды и тепловой мощности нагревателя; этап управления впускным клапанам, заключающийся в регулировке степени открывания и закрытия впускного клапана для пропускания воды, подлежащей впуску в нагреватель, с вычисленным расходом; и этап нагревания, заключающийся в нагревании воды, впускаемой в нагреватель, нагревателем.

На этапе вычисления расхода, расход воды, подлежащей впуску в нагреватель, может быть вычислен по нижеприведенному уравнению

где V означает объем впускаемой воды, w означает тепловую мощность, c означает удельную теплоемкость, ρ означает плотность воды, Δt означает продолжительность нагревания, T₁ означает заданную температуру воды и T₂ означает температуру впускаемой воды.

Тепловая мощность может быть максимальной тепловой мощностью нагревателя.

Этап нагревания может содержать: процесс измерения втекающего количества, заключающийся в измерении количества воды, впускаемой в нагреватель; и процесс контроля минимального расхода, заключающийся в том, что нагреватель не приводят в действие, когда измеренное количество воды равно или меньше, чем минимальный рабочий расход.

На этапе нагревания, тепловой мощностью нагревателя можно управлять регулировкой продолжительностью работы нагревателя в соответствии со схемой управления по фазе или схемой управления по пересечению нулевого уровня.

Нагреватель может содержать верхний пластинчатый нагреватель, имеющий первую тепловую мощность, и нижний пластинчатый нагреватель, имеющий вторую тепловую мощность, и способ может дополнительно содержать: этап выбора тепловой мощности, заключающийся в выборе любого из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя для регулировки величины суммарной тепловой мощности.

На этапе выбора тепловой мощности, по меньшей мере, какой-то один из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя может быть выбран с использованием заданной температуры воды, расхода впускаемой воды и температуры впускаемой воды.

Этап вычисления расхода может содержать: этап обратной связи, заключающийся в приеме сигнала обратной связи по, по меньшей мере, чему-то одному из тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель, и вычислении тепловой мощности нагревателя по данным обратной связи; и этап коррекции погрешности, заключающийся в повторной установки количества воды, впускаемой в нагреватель с использованием тепловой мощности по данным обратной связи и заданной температуры воды.

Полезные эффекты изобретения

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, в устройстве подачи теплой воды и способе подачи теплой воды, водой, выходящей из нагревателя, можно управлять для получения заданной температуры посредством регулировки расхода воды, впускаемой в нагреватель. Соответственно, можно уменьшить шум и, следовательно, можно предотвратить повреждение или перегревание устройства подачи теплой воды и повысить эффективность нагревания, в сравнении с известным способом, по которому управляют продолжительностью приведения в действие нагревателя.

В устройстве подачи теплой воды и способе подачи теплой воды можно также регулировать величину суммарной тепловой мощности посредством селективного приведения в действие верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя, каждый из которых обладает отличающейся тепловой мощностью, без создания шума или чего-то подобного.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - график для пояснения управления тепловой мощностью в соответствии со схемой управления по фазе и схемой управления по пересечению нулевого уровня.

Фиг.2 - блок-схема, отражающая функции устройства подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - вид в перспективе с пространственным разделением компонентов нагревателя устройства подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - вид в перспективе нагревателя устройства подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - вид в разрезе, представляющий конструкции верхнего пластинчатого нагревателя, нижнего пластинчатого нагревателя и нагревательного проточного канала устройства подачи теплой воды в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Наилучший вариант осуществления изобретения

В дальнейшем приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако изобретение можно осуществить во множестве других вариантах и нельзя интерпретировать как ограниченное представленными вариантами осуществления. То есть, упомянутые варианты осуществления представлены, чтобы настоящее описание было исчерпывающим и полным и полностью передавало специалистам в данной области техники объем изобретения. На чертежах, формы и размеры элементов могут быть преувеличены для ясности, и одинаковые позиции повсюду будут служить для обозначения одинаковых или сходных компонентов.

Следует понимать, что, когда упоминается, что элемент «соединен» с другим элементом, то первый элемент может быть непосредственно соединен с другим элементом, или между ними возможно присутствие промежуточных элементов. Напротив, когда упоминается, что элемент «непосредственно соединен с» другим элементом, то промежуточные элементы отсутствуют.

На фиг.1 приведен график для пояснения управления тепловой мощностью в соответствии со схемой управления по фазе и схемой управления по пересечению нулевого уровня.

На фиг.1, (a) представляет зависимость входного напряжения V питания от времени (t), и (b) представляет зависимость напряжения управления по пересечению нулевого уровня от времени (t). Когда нагреватель приводится в действие в соответствии со схемой управления по пересечению нулевого уровня, на вход нагревателя подается напряжение управления по пересечению нулевого уровня. На фиг.1, (c) представлена зависимость напряжения управления по фазе от времени (t), которое подается на вход нагревателя, когда нагреватель приводится в действие в соответствии со схемой управления по фазе.

В соответствии со схемой управления по фазе и схемой управления по пересечению нулевого уровня, нагреватель может получать только часть от всей подводимой мощности в зависимости от продолжительности приведения в действие нагревателя. Поскольку нагреватель нагревает впускаемую воду с использованием подводимой мощности, то температура воды, нагретой нагревателем, может изменяться соответственно продолжительности приведения в действие нагревателя. Таким образом, температуру воды, выходящей из нагревателя, можно регулировать посредством управления тепловой мощностью нагревателя соответственно продолжительности приведения в действие нагревателя.

Схема управления по пересечению нулевого уровня является схемой подачи только положительного напряжения питания, при подаче напряжения питания переменного тока, на нагреватель. Схема управления по фазе является схемой подачи напряжения питания на нагреватель в конкретной фазе в течение каждого полупериода, с отсечкой мощности при нулевом напряжении. В схеме управления по фазе, фазовый угол, при котором подается напряжение питания, называется углом прохождения тока.

В соответствии со схемой управления по фазе и схемой управления по пересечению нулевого уровня, как показано на фиг.1(b) и (c), можно селективно получать только часть сигнала напряжения питания, подаваемого в нагреватель. Тепловая мощность нагревателя может быть определена по сигналу напряжения получаемого питания. Таким образом, по продолжительности приведения в действие нагревателя можно выбирать сигнал напряжения питания, подлежащего получению, и, соответственно, можно управлять тепловой мощностью нагревателя.

Однако, в случае использования схемы управления по фазе и схемы управления по пересечению нулевого уровня, для регулировки температуры нагретой воды поступает только часть сигнала напряжения питания, подаваемого в нагреватель. Как упоминалось выше, когда поступает только часть сигнала напряжения, в нагревателе и всей системе энергопитания, которая подводит мощность в нагреватель, может возникать шум или фликкер-шум, обусловленный синусоидальной составляющей.

Когда возникает упомянутый шум с синусоидальной составляющей, источник питания или подобное устройство перегревается, и, когда синусоидальная составляющая увеличивается, то, поскольку потребление мощности пропорционально квадрату частоты, потребляется лишняя мощность.

Кроме того, когда возникает фликкер-шум, подача тока мгновенно уменьшается или увеличивается, что может причинить ущерб нагрузочным устройствам другого типа.

На фиг.2 представлена блок-схема, отражающая функции устройства подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.2, устройство 100 подачи теплой воды может содержать впускной клапан 10, блок 20 измерения расхода, контроллер 30 приведения нагревателя в действие, нагреватель 40, контроллер 50 клапана, блок 60 измерения температуры и блок 70 связи.

Устройство 100 подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения поясняется ниже со ссылкой на фиг.2.

Устройство 100 подачи теплой воды может нагревать подаваемую в него воду и обеспечивать воду, имеющую предварительно установленную заданную температуру воды.

Основное устройство 200 управления может снабжать устройство 100 подачи теплой воды информацией о заданной температуре воды, о том, следует ли подавать воду в устройство 100 подачи теплой воды, времени отклика, которое может потребоваться для получения требуемой теплой воды из устройства 100 подачи теплой воды и т.п.

Нагреватель 40 может нагревать впускаемую воду предварительно установленной тепловой мощностью. Тепловая мощность нагревателя 40 зависит от потребления мощности нагревателем 40, которую можно выражать в Ваттах (Вт). Нагреватель 40 может начинать нагревание впускаемой воды равномерной тепловой мощностью до момента, когда вода не нагревается до уровня заданной температуры воды.

В этот момент, нагреватель 40 может установить тепловую мощность как максимальную тепловую мощность, с которой нагреватель 40 можно приводить в действие.

Когда вода, впускаемая в нагреватель 40, нагревается максимальной тепловой мощностью нагревателя 40, возможно получение всего сигнала напряжения из подводимой мощности, показанного на фиг.1(a).

А именно, поскольку напряжение в подводимой мощности подается на вход в виде непрерывного сигнала, то можно предотвратить шум или фликкер-шум, вызываемый синусоидальной составляющей, формирующейся, когда напряжение в подводимой мощности является непрерывным сигналом.

В данном случае, нагреватель 40 может содержать один или множество тепловых генераторов, и воду, впускаемую в нагреватель 40, можно нагревать с использованием тепловых генераторов.

При получении мощности из источника питания, тепловые генераторы могут преобразовывать электрическую энергию в тепловую энергию. Воду, впускаемую в нагреватель 40, можно нагревать с использованием тепловой энергии, преобразованной тепловыми генераторами. Сумму тепловых мощностей множества тепловых генераторов можно определить как тепловую мощность нагревателя 40. В данном случае, тепловая мощность каждого из тепловых генераторов может быть одинаковой или разной.

Тепловые генераторы могут непосредственно нагревать воду, впускаемую в нагреватель 40, или могут нагревать проточный канал, по которому протекает вода, впускаемая в нагреватель 40, с опосредствованным нагреванием, тем самым, воды, протекающей в проточном канале.

Поскольку нагреватель 40 нагревает впускаемую в него воду с использованием, по меньшей мере, любого из множества тепловых генераторов, то можно управлять числом тепловых генераторов, преобразующих электрическую энергию в тепловую энергию при получении мощности множеством тепловых генераторов, или можно управлять тепловой мощностью нагревателя 40 в целом посредством тепловых мощностей тепловых генераторов.

Сигнал напряжения в подводимой мощности может также подаваться на вход полностью, так что множество тепловых генераторов можно приводить в действие с максимальной тепловой мощностью, соответственно. Когда тепловые генераторы приводят в действие с максимальной тепловой мощностью, сигнал напряжения в подводимой мощности подается на вход в виде непрерывного сигнала, что минимизирует создание шума или фликкер-шума из-за вышеупомянутой синусоидальной составляющей. Таким образом, создание шума или фликкер-шума из-за вышеупомянутой синусоидальной составляющей, можно минимизировать, и можно также управлять тепловой мощностью нагревателя 40 посредством регулировки числа тепловых генераторов из их множества, приводимых в действие с максимальной тепловой мощностью.

Число тепловых генераторов, выбранных для приведения в действие из множества тепловых генераторов, может определяться с учетом максимального втекающего количества и минимального втекающего количества воды, впускаемой в нагреватель 40, и времени отклика, необходимого для получения теплой воды из устройства 100 подачи теплой воды (т.е. времени, проходящего, пока из устройства подачи теплой воды не подается теплая вода).

Например, среди тепловых генераторов, тепловой генератор, имеющий низкую максимальную тепловую мощность, можно определить как первый тепловой генератор, и тепловой генератор, имеющий высокую максимальную тепловую мощность, можно определить как второй тепловой генератор. Также как для втекающего количества воды, впускаемой в нагреватель 40, минимальное втекающее количество можно определить как первое количество воды, количество воды больше минимального втекающего количества, но меньше максимального втекающего количества можно определить как второе количество воды, и максимальное втекающее количество можно определить как третье втекающее количество.

Когда подача воды в нагреватель 40 равна первому количеству воды, для нагревания воды может быть приведен в действие первый тепловой генератор. В данном случае, поскольку подача воды соответствует минимальному втекающему количеству, то вода нагревается, предпочтительно, при минимизации тепловой мощности нагревателя 40 в целом. Когда небольшое количество воды, впускаемой в нагреватель 40, нагревается слишком высокой тепловой мощностью, то все устройство 100 подачи теплой воды может перегреваться. Таким образом, для нагревания воды, впускаемой в нагреватель 40 можно приводить в действие только первый тепловой генератор, имеющий небольшую максимальную тепловую мощность.

Когда подача воды в нагреватель 40 равна второму количеству воды, воду можно нагревать приведением в действие второго теплового генератора. В данном случае, поскольку в нагреватель 40 впускается количество воды больше, чем минимальное втекающее количество, то втекающую воду следует нагревать большей тепловой мощностью, чтобы обеспечить нагревание до заданной температуры воды и время отклика, затребованное пользователем. Таким образом, вода, впускаемая в нагреватель, может нагреваться с использованием второго теплового генератора, имеющего максимальную тепловую мощность больше, чем тепловая мощность первого теплового генератора.

Когда подача воды в нагреватель 40 равна третьему количеству воды, воду, впускаемую в нагреватель 40, можно нагревать приведением в действие как первого, так и второго тепловых генераторов. Поскольку подача воды в генератор 40 соответствует максимальному втекающему количеству, то требуется использование целиком максимальной тепловой мощности нагревателя 40. Таким образом, вода, впускаемая в нагреватель 40, нагревается с использованием как первого, так и второго тепловых генераторов, что обеспечивает заданную температуру воды и время отклика, в соответствии с требованием пользователя.

Когда заданная температура воды является высокой, или время отклика, необходимое для получения затребованной теплой воды из устройства 100 подачи теплой воды, является коротким, заданную температуру нагревания и время отклика, затребованное пользователем, можно также обеспечить уменьшением расхода воды, впускаемой в нагреватель 40, и увеличением числа тепловых генераторов, подлежащих приведению в действие. Вышеизложенное применимо также в случае, когда обеспечен один тепловой генератор, или обеспечены также три тепловых генератора.

Количество воды, впускаемой в нагреватель 40, можно регулировать посредством впускного клапана 10. А именно, количество воды, впускаемой в нагреватель 40, можно регулировать открыванием и закрытием впускного клапана 10, и, в данном случае, открывание и закрытие впускного клапана 10 может осуществляться с управлением от контроллера 50 клапана.

В более подробном изложении, впускной клапан 10 может регулировать количество воды, впускаемой в нагреватель 40, посредством управления размером поперечного сечения открытого проточного канала или временем открывания проточного канала.

В соответствии со способом регулировки размера поперечного сечения проточного канала, впускной клапан 10 может закрывать частично или полностью площадь поперечного сечения проточного канала посредством блока закрывания проточного канала, например, диска или подобного устройства. Количеством воды, впускаемой в нагреватель 40 в единицу времени, можно управлять регулировкой размера закрываемого поперечного сечения проточного канала.

В соответствии со способом регулировки времени открытого состояния, количество воды, впускаемой в нагреватель 40 в единицу времени, можно регулировать периодическим повторением открывания и закрытия впускного клапана 10. Периодическое открывание и закрытия впускного клапана 10 можно реализовать посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В варианте осуществления впускного клапана 10, реализованном посредством ШИМ, впускной клапан 10 может получать управляющий сигнал в форме импульсов с некоторым периодом, передаваемого из контроллера 50 клапана, и, когда импульс имеет высокое значение, впускной клапан 10 может быть открытым, и, когда импульс имеет низкое значение, впускной клапан 10 может быть закрытым. В данном случае, когда длительность времени, в течение которого импульс, передаваемый контроллером 50 клапана, имеет высокое значение, увеличивается, впускной клапан 10 может пропускать в единицу времени большее количество воды, подлежащей впуску в нагреватель 40.

Контроллер 50 клапана может управлять степенью открывания и закрытия впускного клапана 10 с использованием заданной температуры воды и тепловой мощности.

В более подробном изложении, расход воды, впускаемой в нагреватель 40, можно получить с использованием нижеприведенного уравнения

В вышеприведенном уравнении, V означает объем впускаемой воды, w означает тепловую мощность, c означает удельную теплоемкость, Δt означает продолжительность нагревания, ρ означает плотность воды, T₁ означает заданную температуру воды и T₂ означает температуру впускаемой воды.

Продолжительность Δt нагревания воды, впускаемой в нагреватель 40, может быть получена на основании информации о времени отклика до момента, с которого получают теплую воду, из информации, обеспечиваемой основным устройством 200 управления из устройства 100 подачи теплой воды. В альтернативном варианте, Δt может быть постоянным, предварительно установленным значением.

Заданная температура T₁ воды может быть температурой теплой воды, введенной пользователем. Заданная температура воды может быть получена через основное устройство 200 управления, которое получает заданную температуру воды от пользователя и затем обеспечивает упомянутую температуру через блок 70 связи. Температура T₂ впускаемой воды может измеряться блоком 60 измерения температуры.

В данном случае, тепловая мощность w, удельная теплоемкость c воды, продолжительность Δt нагревания воды, плотность ρ воды, заданная температура T₁ и температура T₂ впускаемой воды являются уже известными значениями, и поэтому объем V впускаемой воды может быть легко вычислен. Таким образом, когда в нагреватель 40 впускают воду в количестве V воды, вычисленном по вышеприведенному уравнению, из нагревателя 40 можно получить воду, имеющую заданную температуру воды.

Контроллер 50 клапана может также управлять открыванием и закрытием впускного клапана 10 по вычисленному расходу. А именно, контроллер 50 клапана может измерять расход воды, впускаемой в нагреватель 40, после того, как впускной клапан 10 открывается, и, когда измеренный расход равен вычисленному расходу воды, контроллер 50 клапана может закрывать впускной клапан 10 и, тем самым, управлять открыванием и закрытием впускного клапана 10. В альтернативном варианте, контроллер 50 клапана может измерять вычисленный расход воды и расход воды, впускаемой в нагреватель 40, и управлять открыванием и закрытием впускного клапана 10 по схеме управления с обратной связью.

Вода может подаваться в нагреватель 40 посредством контроллера 50 клапана, с вычисленным расходом, и, соответственно, нагреватель 40 может выпускать воду, имеющую заданную температуру воды.

Хотя и не показано, контроллер 50 клапана может дополнительно содержать блок обратной связи, принимающий сигнал обратной связи по, по меньшей мере, чему-то одному из тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель 40. Контроллер 50 клапана может вычислять тепловую мощность нагревателя 40 с использованием, по меньшей мере, чего-то одного из тока и напряжения, измеренных блоком обратной связи, и определять вычисленную тепловую мощность нагревателя 40 в виде тепловой мощности по данным обратной связи. Когда тепловая мощность по данным обратной связи отличается от тепловой мощности нагревателя 40, контроллер 50 клапана может повторно установить степень открывания и закрытия впускного клапана 10 с использованием тепловой мощности по данным обратной связи и заданной температуры воды.

А именно, в уравнении , расход воды, подлежащей впуску в нагреватель 40, может быть повторно вычислен подстановкой тепловой w' по данным обратной связи вместо тепловой мощности w, и степень открывания и закрытия впускного клапана 10 может быть повторно установлена в соответствии с вычисленным расходом воды.

Тепловая мощность выражается в калориях, обеспечиваемых в единицу времени нагревателем 40, в предположении, что нагрузка нагревателя 40, т.е. сопротивление нагревателя 40 является неизменной, и источник питания, подающий мощность в нагреватель 40, является неизменным.

Однако, фактически, нагрузка 40 нагревателя может характеризоваться погрешностью с некоторым диапазоном изменения, и источник питания, подающий мощность в нагреватель, также может характеризоваться погрешностью величины подаваемого напряжения и т.п. Например, когда нагреватель 40 имеет тепловую мощность 2400 Вт, фактическая тепловая мощность нагревателя 40 может изменяться в диапазоне от 1800 Вт до 3200 Вт вследствие погрешности, например, нагрузки нагревателя 40, промышленного электроснабжения и т.п. В данном случае, если степень открывания и закрытия впускного клапана 10 регулируется посредством вычисления расхода воды, впускаемой в нагреватель 40, только с использованием тепловой мощности, то температура воды, выдаваемой нагревателем 40, не может достигать заданной температуры воды. В частности, в случае, когда фактическая тепловая мощность достигает 3200 Вт, если количество воды, впускаемой в нагреватель 40, регулируют по тепловой мощности 2400 Вт, то нагреватель 40 может перегреться, что приведет к возгоранию.

Таким образом, чтобы исключить данную проблему, контроллер 50 клапана может получать сигнал обратной связи по, по меньшей мере, чему-то одному из тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель 40, с использованием блока обратной связи. А именно, контроллер 50 клапана может вычислять тепловую мощность по данным обратной связи нагревателя 40 с использованием тока или напряжения обратной связи и регулировать расход воды, впускаемой в нагреватель 40 в соответствии с тепловой мощностью по данным обратной связи.

В более подробном изложении, тепловую мощность нагревателя можно выражать в Ваттах, и поэтому тепловую мощность по данным обратной связи можно вычислять по формуле P=V×I=I²×R=V²/R. В данном случае, если принимаются как напряжение, так и ток, подаваемые на/в нагреватель 40, то тепловую мощность по данным обратной связи нагревателя 40 можно вычислять точнее, но тогда может возрастать стоимость. Таким образом, для вычисления тепловой мощности по данным обратной связи нагревателя 40 можно получать только что-то одно из напряжения и тока, подаваемых на/в нагреватель 40.

Например, в случае, когда тепловая мощность по данным обратной связи нагревателя 40 вычисляется при получении сигнала обратной связи по току, подаваемому в нагреватель 40, то, поскольку P=I²×R, тепловую мощность P по данным обратной связи можно вычислять в зависимости от значения I тока и значения R сопротивления нагревателя 40. В данном случае, вычисленная тепловая мощность P по данным обратной связи нагревателя 40 может изменяться вследствие погрешности значения R сопротивления нагревателя 40.

Однако, в данном случае, поскольку значение сопротивления нагревателя 40 формируется в пределах некоторого допуска погрешности на основании предварительно установленного значения, то тепловая мощность по данным обратной связи нагревателя 40 может быть вычислена в пределах допуска погрешности. Поскольку можно считать, что погрешность, зависящая от значения сопротивления, находится в пределах допустимого диапазона, то тепловая мощность по данным обратной связи нагревателя 40 может быть вычислена с использованием значения тока обратной связи.

В альтернативном варианте, чтобы минимизировать погрешность, зависящую от значения сопротивления нагревателя 40, значение сопротивления нагревателя 40 можно получать непосредственно, и затем можно вычислять тепловую мощность по данным обратной связи. А именно, значение сопротивления нагревателя 40 можно непосредственно измерять методом, по которому на нагреватель 40 подают предварительно установленное напряжение и затем измеряют результирующий ток нагревателя 40. Погрешность сопротивления нагревателя 40 создается в процессе изготовления, и, в таком случае, значения сопротивления соответствующих нагревателей 40 могут иметь погрешность, но каждый нагреватель 40 может иметь фиксированное значение сопротивления. Следовательно, сопротивление нагревателя 40 можно измерить один раз в процессе изготовления или в процессе монтажа нагревателя 40, и тепловую мощность по данным обратной связи можно вычислять по измеренному значению сопротивления.

Таким образом, контроллер 50 клапана может содержать блок обратной связи для вычисления фактической тепловой мощности нагревателя 40, чтобы устанавливать фактическую тепловую мощность в качестве тепловой мощности по данным обратной связи и повторно устанавливать степень открывания и закрытия впускного клапана 10 с использованием тепловой мощности по данным обратной связи и заданной температуры воды.

Блок 20 измерения расхода может измерять количество воды, впускаемой в нагреватель 40. Блок 20 измерения расхода может измерять расход воды, впускаемой в нагреватель 40 посредством впускного клапана 10, или может измерять расход воды, которая впущена в нагреватель 40. Блок 20 измерения расхода может содержать ротор, вращающийся соответственно движению впускаемой воды. Количество воды, впускаемой в нагреватель 40, может быть измерено измерением числа оборотов ротора в единицу времени.

Когда измеренное количество воды равно или меньше, чем минимальный рабочий расход, контроллер 30 приведения нагревателя в действие не может приводить в действие нагреватель 40.

Когда воду впускают в нагреватель 40 без превышения минимального рабочего расхода, то контроллер 30 приведения нагревателя в действие может не допускать приведения нагревателя 40 в действие. Если нагреватель 40 приводится в действие даже в случае, если воду впускают в нагреватель 40 без превышения минимального рабочего расхода, то нагреватель 40, возможно, будет перегреваться, с получением повреждения и риском возгорания. Следовательно, контроллер 30 приведения нагревателя в действие сконфигурирован с возможностью приведения нагревателя 40 в действие, по меньшей мере, когда воду впускают в нагреватель 40 с превышением минимального рабочего расхода.

Кроме того, контроллер 30 приведения нагревателя в действие может управлять тепловой мощностью нагревателя 40 посредством регулировки продолжительности работы нагревателя 40 в соответствии со схемой управления по фазе или схемой управления по пересечению нулевого уровня.

В соответствии со схемой управления по фазе или схемой управления по пересечению нулевого уровня, теплоемкостью нагревателя 40 можно управлять, и количеством воды, впускаемой в нагреватель 40, можно управлять посредством контроллера 50 клапана. Следовательно, посредством управления, по отдельности, теплоемкостью нагревателя 40 и количеством воды, впускаемой в нагреватель 40, можно расширить границы управления устройством 100 подачи теплой воды.

В более подробном изложении, когда количество воды, впускаемой в нагреватель 40, невелико, воду, впускаемую в нагреватель 40, можно нагревать посредством снижения тепловой емкости нагревателя 40 с использованием схемы управления по фазе или схемы управления по пересечению нулевого уровня, или, когда количество воды, впускаемой в нагреватель 40, велико, воду, впускаемую в нагреватель 40, можно нагревать посредством повышения тепловой емкости нагревателя 40.

Кроме того, когда заданная температура воды является высокой, или время отклика, необходимое для затребованной теплой воды, подлежащей получению из устройства 100 подачи теплой воды, является небольшим, расход воды, впускаемой в нагреватель 40, уменьшают до равенства минимальному количеству, с которым нагреватель 40 может работать, и тепловую мощность нагревателя 40 увеличивают для нагревания воды, чтобы, тем самым, обеспечить заданную температуру воды и время отклика, затребованное пользователем.

Блок 60 измерения температуры может измерять температуру воды, впускаемой в нагреватель через впускной клапан 10, или температуру воды, нагретой нагревателем 40. Блок 60 измерения температуры может содержать, по меньшей мере, один температурный датчик. Температурный датчик может быть расположен на участке притока воды нагревателя 40 или участке выпуска воды нагревателя 40. Следовательно, с использованием температурного датчика можно измерять температуру воды, впускаемой в нагреватель 40, или температуру воды, выпускаемой из нагревателя 40.

Блок 60 измерения температуры может передавать температуру T₂ воды, впускаемой в нагреватель 40, в контроллер 50 клапана, и контроллер 50 клапана может вычислять расход воды, подлежащей впуску в нагреватель 40, с использованием температуры воды.

Температуру T₂ воды, впускаемой в нагреватель 40, можно также сравнивать с заданной температурой воды, и, когда температура T₂ воды, впускаемой в нагреватель 40, ниже заданной температуры воды, нагреватель 40 можно приводить в действие.

Блок 70 связи может поддерживать обмен информацией между основным устройством 200 управления и устройством 100 подачи теплой воды.

Блок 70 связи может принимать такую информацию, как заданная температура воды, следует ли подавать воду в устройство 100 подачи теплой воды, время отклика, необходимое для получения требуемой теплой воды из устройства 100 подачи теплой воды и т.п., передаваемую основным устройством 200 управления. Блок 70 связи может передаваться такую информацию, как заданная температура воды и время отклика, необходимое для получения требуемой теплой воды из устройства 100 подачи теплой воды, в контроллер 50 клапана. Кроме того, блок 70 связи может передавать расход воды на выпуске из нагревателя 40, температуру воды, выпускаемой из нагревателя 40, и т.п., в основное устройство 200 управления.

На фиг.3 приведен вид в перспективе с пространственным разделением компонентов нагревателя устройства подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.4 приведен вид в перспективе спаренного нагревателя устройства подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.3 и 4, нагреватель 40 устройства подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может содержать верхний пластинчатый нагреватель 41, нижний пластинчатый нагреватель 42 и нагревательный проточный канал 43.

В дальнейшем, описание нагревателя 40 устройства подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения приведено со ссылкой на фиг.3 и 4.

Нагреватель 40 служит для нагревания впускаемой в него воды предварительно установленной тепловой мощностью. Как показано, нагреватель 40 может делиться на верхний пластинчатый нагреватель 41 и нижний пластинчатый нагреватель 42. Верхний пластинчатый нагреватель 41 может нагревать впускаемую воду первой тепловой мощностью, и нижний пластинчатый нагреватель 42 может быть расположен напротив верхнего пластинчатого нагревателя 41 нагревать впускаемую воду второй тепловой мощностью.

Между верхним пластинчатым нагревателем 41 и нижним пластинчатым нагревателем 42 может быть обеспечен нагревательный проточный канал 43. Воду, впускаемую в нагревательный проточный канал 43, можно нагревать, по меньшей мере, каким-то одним из верхнего пластинчатого нагревателя 41 и нижнего пластинчатого нагревателя 42. В данном случае, вода может подаваться в нагревательный проточный канал 43 через впускной патрубок a и удаляться через выпускной патрубок b.

Хотя на чертежах не показано, количеством воды, впускаемой в нагревательный проточный канал 43, можно управлять с использованием впускного клапана, и впускной клапан можно регулировать контроллером.

Контроллер может управлять степенью открывания и закрытия впускного клапана с использованием первой тепловой мощности и второй тепловой мощности и может регулировать величину суммарной тепловой мощности для нагревания впускаемой воды посредством выбора, по меньшей мере, какого-то одного из верхнего пластинчатого нагревателя 41 и нижнего пластинчатого нагревателя 42. В более подробном изложении, контроллер может выбирать, по меньшей мере, один из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя с использованием заданной температуры воды, расхода воды, впускаемой в нагревательный проточный канал, и температуры впускаемой воды.

При этом первая тепловая мощность верхнего пластинчатого нагревателя 41 и вторая тепловая мощность нижнего пластинчатого нагревателя 42 могут быть равными или разными. В более подробном изложении, верхний пластинчатый нагреватель 41 может иметь тепловую мощность 950 Вт, и нижний пластинчатый нагреватель 42 может иметь тепловую мощность 1450 Вт. Приведенные значения предназначены для регулировки суммарной тепловой мощности нагревателя 40 посредством включения любого из верхнего пластинчатого нагревателя 41 и нижнего пластинчатого нагревателя 42 или обоих.

А именно, контроллер может нагревать впускаемую воду тепловой мощностью 950 Вт, при приведении в действие одного верхнего пластинчатого нагревателя 41, или тепловой мощностью 1450 Вт, при приведении в действие одного нижнего пластинчатого нагревателя 42, или может нагревать впускаемую воду тепловой мощностью 2400 Вт, при приведении в действие как верхнего пластинчатого нагревателя 41, так и нижнего пластинчатого нагревателя 42. Таким образом, любую из тепловых мощностей можно выбрать с учетом температуры впускаемой воды, времени, необходимого для выпуска воды, заданной температуры воды, расхода воды на выпуске и т.п.

Управлением, по отдельности, тепловой мощностью нагревателя 40 и количеством воды, впускаемой в нагреватель 40 можно также дополнительно расширить границы управления устройством 100 подачи теплой воды.

В более подробном изложении, когда количество воды, впускаемой в нагреватель 40, невелико, в действие может быть приведен только верхний пластинчатый нагреватель 41 для снижения тепловой мощности нагревателя 40, и тогда вода, впускаемая в нагреватель 40, может нагреваться, или когда количество воды, впускаемой в нагреватель 40, велико, в действие может быть приведен нижний пластинчатый нагреватель 42 для повышения тепловой мощности нагревателя 40, и тогда вода, впускаемая в нагреватель 40, может нагреваться.

Когда заданная температура воды является высокой, или время отклика, необходимое для получения затребованной теплой воды из устройства 100 подачи теплой воды, является небольшим, уменьшают также расход воды, впускаемой в нагреватель 40, до равенства минимальному количеству, с которым нагреватель 40 может работать, и для нагревания впускаемой воды приводят в действие как верхний пластинчатый нагреватель 41, так и нижний пластинчатый нагреватель 42 и, тем самым, обеспечивают заданную температуру воды и время отклика, затребованное пользователем.

Кроме того, контроллер может определять количество воды, впускаемой в нагревательный проточный канал 43, и, когда количество впускаемой воды равно или меньше, чем минимальный рабочий расход, контроллер не может приводить в действие нагреватель 40. Данная функция имеет целью предотвращение нарушения работоспособности, например, повреждения компонента в результате перегревания нагревателя 40, как изложено выше.

На фиг.5 приведен вид в разрезе, представляющий нагреватель устройства подачи теплой воды в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.5 показано, что проточные каналы сконфигурированы так, чтобы не допускать частичного перегревания воды, впускаемой в нагревательный проточный канал 43, с генерацией пара.

В более подробном изложении, нагревательный проточный канал 43 содержит, по меньшей мере, один горизонтальный участок, по которому вода протекает горизонтально, и, по меньшей мере, вертикальный участок, по которому вода протекает вертикально. Ширина горизонтальных участков может уменьшаться к выпускному патрубку b от впускного патрубка a, и длина горизонтальных участков может увеличиваться к выпускному патрубку b от впускного патрубка a. Число вертикальных участков может изменяться от 5 до 8, и соединительные участки между горизонтальными участками и вертикальными участками могут иметь криволинейную форму.

На фиг.6 приведена блок-схема последовательности операций способа подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.6, способ подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может содержать этап (S10) ввода заданной температуры воды, этап (S20) вычисления расхода, этап (S30) управления впускным клапаном и этап (S60) нагревания. Способ подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может дополнительно содержать процесс (S40) измерения расхода притока и этап (S50) контроля минимального расхода.

В дальнейшем, способ подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения поясняется со ссылкой на фиг.6.

На этапе (S10) ввода заданной температуры воды, когда пользователь вводит требуемую температуру воды для получения, температура, введенная пользователем, может быть установлена как заданная температура воды. Информация о температуре, введенной пользователем, может быть получена из основного устройства управления.

На этапе (S20) вычисления расхода, количество воды, впускаемой в нагреватель, может быть вычислено с использованием заданной температуры воды и тепловой мощности нагревателя.

В более подробном изложении, количество воды, подлежащей впуску в нагреватель, может быть получено с использованием нижеприведенного уравнения

[Уравнение]

В вышеприведенном уравнении, V означает объем впускаемой воды, w означает тепловую мощность, с означает удельную теплоемкость, Δt означает продолжительность нагревания, ρ означает плотность воды, T₁ означает заданную температуру воды и T₂ означает температуру впускаемой воды.

Продолжительность Δt нагревания воды, впускаемой в нагреватель 40, может быть получена извне или может быть фиксированной постоянной. Заданная температура T₁ воды может быть температурой теплой воды, затребованной для получения пользователем на этапе (S10) получения заданной температуры воды. Температура T₂ впускаемой воды может быть измерена на этапе измерения температуры или может быть предварительно установленной постоянной.

Хотя и не показано, этап (S20) вычисления расхода может содержать процесс с обратной связью и процесс коррекции погрешности. На этапе (S20) вычисления расхода, погрешность температуры воды на выпуске, которая может возникать, когда изменяется тепловая мощность, можно регулировать в процессе с обратной связью и процессе коррекции погрешности.

В более подробном изложении, тепловая мощность устанавливается по нагрузке нагревателя и мощности, подаваемой в генератор. Когда нагрузка нагревателя и мощность, подаваемая в генератор, являются неизменными, можно поддерживать неизменную тепловую мощность. Однако, фактически, значение сопротивления нагревателя и мощность, подаваемая в нагреватель, могут изменяться вследствие различных факторов, поэтому тепловая мощность может изменяться. Например, нагреватель, имеющий тепловую мощность 2400 Вт, может изменять ее в диапазоне от, приблизительно, 1800 Вт до, приблизительно, 3200 Вт, в зависимости от изменения напряжения промышленного энергоснабжения.

Несмотря на различие между фактической тепловой мощностью и тепловой мощностью нагревателя, когда количество воды, подлежащей впуску в нагреватель, установлено вместе с тепловой мощностью и нагревается, температура воды на выпуске из нагревателя может значительно отличаться от заданной температуры воды. Таким образом, чтобы обеспечить воду, имеющую заданную температуру воды даже в случае, когда тепловая мощность нагревателя изменяется, можно применить процесс с обратной связью и процесс коррекции погрешности этапа (S20) вычисления расхода.

В более подробном изложении, в процессе с обратной связью, тепловую мощность по данным обратной связи можно вычислять при получении сигнала обратной связи по, по меньшей мере, чему-то одному из тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель. Тепловую мощность нагревателя можно выражать в Ваттах, и поэтому тепловую мощность по данным обратной связи можно вычислять по формуле P=V×I=I²×R=V²/R. Когда обратная связь имеет место как по напряжению, так и по току, подаваемым на/в нагреватель, то можно вычислить точную тепловую мощность нагревателя. Когда обратная связь имеет место только по чему-то одному из напряжения и тока, то погрешность возможна даже для тепловой мощности, вычисленной по данным обратной связи, вследствие погрешности сопротивления нагревателя.

Сопротивление нагревателя имеет некоторый допуск погрешности относительно предварительно установленного значения сопротивления нагревателя, и отклонение значения тепловой мощности по данным обратной связи из-за погрешности сопротивления нагревателя не имеет существенного значения по сравнению с суммарной тепловой мощностью по данным обратной связи, которую можно считать не выходящей за пределы допустимого диапазона. Таким образом, для вычисления тепловой мощности нагревателя по данным обратной связи, в качестве сигнала обратной связи возможна передача, по меньшей мере, чего-то одного из тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель.

Кроме того, чтобы минимизировать погрешность, зависящую от значения сопротивления нагревателя 40, значение сопротивления нагревателя 40 можно получать непосредственно. А именно, значение сопротивления нагревателя 40 можно непосредственно измерять методом, по которому на нагреватель 40 подают предварительно установленное напряжение и затем измеряют результирующий ток нагревателя 40. Погрешность сопротивления нагревателя 40 создается в процессе изготовления, и, в таком случае, значения сопротивления соответствующих нагревателей 40 могут иметь погрешность, но каждый нагреватель 40 может иметь фиксированное значение сопротивления. Следовательно, сопротивление нагревателя 40 можно измерить один раз в процессе изготовления или в процессе монтажа нагревателя 40, и тепловую мощность по данным обратной связи можно вычислять по измеренному значению сопротивления.

Затем, в процессе коррекции погрешности, количество воды, подлежащей впуску в нагреватель, можно повторно установить с использованием тепловой мощности по данным обратной связи и заданной температуры воды. А именно, когда тепловая мощность по данным обратной связи, вычисленная в процессе с обратной связью, отличается от тепловой мощности, то расход воды, подлежащей впуску в нагреватель 40, может быть повторно вычислен подстановкой тепловой w' по данным обратной связи вместо тепловой мощности w в уравнении .

На этапе S30 управления впускным клапаном можно управлять впускным клапаном для пропускания воды для впуска в нагреватель с вычисленным расходом. Вода, впускаемая в нагреватель, проходит через впускной клапан, поэтому количеством воды, впускаемой в нагреватель, можно управлять посредством управления открыванием и закрытием впускного клапана.

Способ управления открыванием и закрытием впускного клапана можно реализовать так, чтобы измерялось количество воды, впускаемой во впускной клапан, и, когда измеренное количество воды равно вычисленному втекающему количеству воды, впускной клапан закрывался. В альтернативном варианте, способ управления открыванием и закрытием впускного клапана можно реализовать так, чтобы можно измерять количество впускаемой воды и количество воды, которое уже впущено в нагреватель, и открыванием и закрытием впускного клапана можно было управлять с обратной связью.

На этапе (S60) нагревания, вода, впускаемая в нагреватель, может нагреваться тепловой мощностью нагревателя. В данном случае, тепловая мощность может быть максимальной тепловой мощностью нагревателя.

Кроме того, на этапе (S60) нагревания, тепловой мощностью нагревателя можно управлять регулировкой продолжительность работы нагревателя в соответствии со схемой управления по фазе или схемой управления по пересечению нулевого уровня.

После этапа (S30) управления впускным клапаном могут быть дополнительно включены процесс (S40) измерения расхода притока и процесс (S50) контроля минимального расхода.

В соответствии с процессами (S40 и S50), нагреватель может блокироваться от приведения в действие, когда расход воды не превышает минимальный рабочий расход нагревателя. Если нагреватель приводится в действие, когда воду впускают в нагреватель без превышения минимального рабочего расхода, то нагреватель, возможно, перегреется и получит повреждения, и, в данном случае, возникает риск возгорания. Таким образом, посредством включения в способ процессов (S40 и S50), приведение нагревателя в действие возможно, по меньшей мере, когда воду впускают в нагреватель с превышением минимального рабочего расхода.

На этапе (S60) нагревания можно применять нагреватель, содержащий множество тепловых генераторов, установленных, каждый, на одинаковую тепловую емкость или разные тепловые емкости. В данном случае, этап (S60) нагревания впускаемой воды нагревателем может содержать определение теплового(ых) генератора(ов), подлежащих приведению в действие, из множества тепловых генераторов, с использованием количества воды, впускаемой в нагреватель, заданной температуры воды и тепловых мощностей множества тепловых генераторов, и приведение в действие множества выбранных в результате определения тепловых генераторов, для нагревания воды, впускаемой в нагреватель.

Кроме того, тепловую мощность каждого из тепловых генераторов можно устанавливать на их максимальную тепловую мощность.

Хотя и не показано, способ подачи теплой воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может дополнительно содержать этап выбора тепловой мощности.

В данном случае, нагреватель может содержать верхний пластинчатый нагреватель, имеющий первую тепловую мощность, и нижний пластинчатый нагреватель, имеющий вторую тепловую мощность, и, по меньшей мере, какой-то один из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя может быть выбран на этапе выбора тепловой мощности для регулировки величины суммарной тепловой мощности. В более подробном изложении, на этапе выбора тепловой мощности, по меньшей мере, какой-то один из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя может быть выбран с использованием заданной температуры воды и температуры впускаемой воды.

Этап выбора тепловой мощности может выполняться одновременно с этапом (S30) управления впускным клапаном, может выполняться до этапа (S30) управления впускным клапаном, или может выполняться после этапа (S30) управления впускным клапаном.

Предлагаются устройство подачи теплой воды и способ подачи теплой воды, и, в частности, устройство моментальной подачи теплой воды и способ моментальной подачи теплой воды, допускающие подачу теплой воды в течение короткого промежутка времени посредством управления расходом. Устройство подачи теплой воды содержит: нагреватель, нагревающий воду, впускаемую в упомянутый нагреватель, тепловой мощностью; впускной клапан, регулирующий количество воды, впускаемой в нагреватель; и контроллер клапана, управляющий степенью открывания и закрытия впускного клапана с использованием заданной температуры воды и тепловой мощности. Технический результат изобретения - повышение эффективности способа и устройства путем предотвращения повреждения или возгорания. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство подачи теплой воды, содержащее:
нагреватель, нагревающий воду, впускаемую в упомянутый нагреватель, тепловой мощностью;
впускной клапан, регулирующий количество воды, впускаемой в нагреватель; и
контроллер клапана, управляющий степенью открывания и закрытия впускного клапана с использованием заданной температуры воды и тепловой мощности.

2. Устройство подачи теплой воды по п.1, в котором контроллер клапана расчитывает расход воды, подлежащей впуску в нагреватель, по нижеприведенному уравнению, и управляет степенью открывания и закрытия впускного клапана соответственно вычисленному расходу
,
где V - объем впускаемой воды, w - тепловая мощность, c - удельная теплоемкость, ρ - плотность воды, Δt - продолжительность нагревания, T₁ - заданная температура воды и T₂ - температура впускаемой воды.

3. Устройство подачи теплой воды по п.1, в котором нагреватель устанавливает тепловую мощность как максимальную тепловую мощность нагревателя.

4. Устройство подачи теплой воды по п.1, дополнительно содержащее:
блок измерения расхода, измеряющий количество воды, впускаемой в нагреватель; и
контроллер приведения нагревателя в действие, не приводящий в действие нагреватель, когда измеренное количество воды равно или меньше, чем минимальный рабочий расход.

5. Устройство подачи теплой воды по п.4, в котором контроллер приведения нагревателя в действие управляет тепловой мощностью нагревателя посредством регулировки продолжительности работы нагревателя в соответствии со схемой управления по фазе или схемой управления по пересечению нулевого уровня.

6. Устройство подачи теплой воды по п.1, в котором контроллер клапана содержит блок обратной связи, принимающий сигнал обратной связи по по меньшей мере одному из: тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель, и
вычисляет тепловую мощность нагревателя по данным обратной связи с использованием по меньшей мере одного из: тока и напряжения, измеренных блоком обратной связи, и затем повторно устанавливает степень открывания и закрытия впускного клапана с использованием тепловой мощности по данным обратной связи и заданной температуры воды.

7. Устройство подачи теплой воды, содержащее:
верхний пластинчатый нагреватель, нагревающий воду, впускаемую в упомянутый нагреватель, первой тепловой мощностью;
нижний пластинчатый нагреватель, противоположный верхнему пластинчатому нагревателю и нагревающий впускаемую воду второй тепловой мощностью;
нагревательный проточный канал, обеспеченный между верхним пластинчатым нагревателем и нижним пластинчатым нагревателем;
впускной клапан, регулирующий количество воды, впускаемой в проточный канал; и
контроллер клапана, управляющий степенью открывания и закрытия впускного клапана с использованием заданной температуры воды, первой тепловой мощности и второй тепловой мощности.

8. Устройство подачи теплой воды по п.7, в котором контроллер регулирует величину суммарной тепловой мощности для нагревания впускаемой воды посредством выбора любого из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя.

9. Устройство подачи теплой воды по п.8, в котором контроллер выбирает по меньшей мере один из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя с использованием заданной температуры воды, расхода воды, впускаемой в нагревательный проточный канал, и температуры впускаемой воды.

10. Устройство подачи теплой воды по п.7, в котором контроллер не приводит в действие нагреватель, когда количество впускаемой воды равно или меньше, чем минимальный рабочий расход.

11. Способ подачи теплой воды, согласно которому:
вычисляют расход, вычисляя количество воды, подлежащей впуску в нагреватель, с использованием заданной температуры воды и тепловой мощности нагревателя;
управляют впускным клапаном, регулируя степень открывания и закрытия впускного клапана для пропускания воды, подлежащей впуску в нагреватель, с вычисленным расходом; и
осуществляют нагревание, нагревая воду, впускаемую в нагреватель, нагревателем.

12. Способ подачи теплой воды по п.11, согласно которому при вычислении расхода, расход воды, подлежащей впуску в нагреватель, вычисляют по нижеприведенному уравнению
,
где V - объем впускаемой воды, w - тепловая мощность, c - удельная теплоемкость, ρ - плотность воды, Δt - продолжительность нагревания, T₁ - заданная температура воды и T₂ - температура впускаемой воды.

13. Способ подачи теплой воды по п.11, согласно которому тепловая мощность является максимальной тепловой мощностью нагревателя.

14. Способ подачи теплой воды по п.11, согласно которому при нагревании осуществляют:
процесс измерения втекающего количества, измеряя количество воды, впускаемой в нагреватель; и
процесс контроля минимального расхода, при котором нагреватель не приводят в действие, когда измеренное количество воды равно или меньше, чем минимальный рабочий расход.

15. Способ подачи теплой воды по п.14, согласно которому, на этапе нагревания, тепловой мощностью нагревателя управляют регулировкой продолжительностью работы нагревателя в соответствии со схемой управления по фазе или схемой управления по пересечению нулевого уровня.

16. Способ подачи теплой воды по п.11, согласно которому нагреватель содержит верхний пластинчатый нагреватель, имеющий первую тепловую мощность, и нижний пластинчатый нагреватель, имеющий вторую тепловую мощность, и
согласно способу дополнительно выбирают тепловую мощность, выбирая любой из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя для регулировки величины суммарной тепловой мощности.

17. Способ подачи теплой воды по п.16, согласно которому при выборе тепловой мощности по меньшей мере один из верхнего пластинчатого нагревателя и нижнего пластинчатого нагревателя выбирают с использованием заданной температуры воды, расхода впускаемой воды и температуры впускаемой воды.

18. Способ подачи теплой воды по п.11, согласно которому при вычислении расхода осуществляют:
процесс с обратной связью, при котором принимают сигнал обратной связи по по меньшей мере одному из тока и напряжения, подаваемых в/на нагреватель, и вычисляют тепловую мощность нагревателя по данным обратной связи; и
процесс коррекции погрешности, при котором повторно устанавливают количество воды, впускаемой в нагреватель с использованием тепловой мощности по данным обратной связи и заданной температуры воды.