СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ РЕЗЕРВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ В СПА-СИСТЕМЕ Российский патент 2023 года по МПК A47K3/02 

Ссылка на родственные заявки

Для настоящей заявки в качестве национальной фазы испрашивается приоритет по международной патентной заявке РСТ/СА2018/000152 «Васkuр Methods and Systems for Spa System Thermal Managements, поданной 16 августа 2018 г., для которой, в свою очередь, испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США 62456088 «Васkuр Methods and Systems for Spa System Thermal Managements, поданной 16 августа 2017 года.

Область техники

Настоящая патентная заявка относится к спа-системе (SPA system) и, в частности, к способам и системам резервирования для предотвращения замерзания спа-систем.

Уровень техники

Спа-системы, также известные как гидромассажные ванны или джакузи (имя производителя становится синонимом таких продуктов независимо от производителя), становятся все более популярными в течение последних 50 лет с момента появления первых семейных гидромассажных ванн и в последние 25 лет все чаще становятся частью семейного внутреннего двора. За это время изменились применяемые материалы, появились гидротерапевтические форсунки и т.п., а в последнее время появились так называемые плавательные спа-системы. Обычная спа-система обеспечивает пользователям ванну с постоянной температурой воды приблизительно от 100°F до 104°F (от 38°С до 40°С), а плавательная спа-система реализует комбинацию обычной спа-системы с бассейном бурлящей горячей воды и второй режим работы с потоком от одной стороны бассейна до другой при более низкой температуре, обычно приблизительно 80°F (приблизительно 27°С), чтобы обеспечить сопротивление, позволяющее пользователю «плыть» в такой спа-системе.

Спа-системы могут использоваться круглый год и в холодный сезон пользователи получают приятные ощущения от контраста между температурой холодного наружного воздуха и подогретой воды спа-системы. Тем не менее, значительная часть спа-систем устанавливается в местах, где температура снижается до температуры замерзания или ниже. Если спа-система расположена в летнем коттедже или подобном месте, то такая спа-система, подобно частным бассейнам, должна быть осушена в конце сезона и повторно заполнена водой в начале сезона, поскольку ее эксплуатация маловероятна в период, когда коттедж не используется или используется редко. Если спа-система находится в среде для постоянного проживания или предполагается ее спорадическое, периодическое или частое использование в холодный сезон, то она, вероятно, будет поддерживаться в заполненном состоянии и находиться в «спящем» режиме, когда вода нагревается только во время циклов фильтрации. Некоторые спа-системы могут иметь ограниченную защиту от замерзания и запускать насосы на малой скорости в течение ограниченного времени для обеспечения циркуляции воды через систему в ожидании нагрева воды в ванне и, следовательно, с прокачкой воды через систему водоснабжения.

Тем не менее, известная проблема с наружными, а иногда и с внутренними спа-системами заключается в том, что в случае отключения питания насоса циркуляции воды и нагревателя спа-системы вода в спа-системе и подключенных к ней трубах может замерзнуть при низкой температуре окружающей среды, а расширение воды при замерзании может привести к образованию трещин в спа-системе или в трубах, вызывая утечки при оттаивании, что может потребовать дорогостоящего или трудоемкого ремонта или замены системы целиком или ее элементов.

Даже если питание не отключено, неисправность в циркуляционном насосе и/или в нагревателе воды также не позволяет предотвратить охлаждение и замерзание воды при низкой температуре окружающей среды. Соответственно, желательно обеспечить способы и системы для защиты от замерзания для спа-систем с использованием резервной системы управления температурой и/или системы резервирования.

Другие аспекты и особенности настоящего изобретения должны быть очевидными для специалистов в данной области техники после ознакомления с последующим описанием конкретных вариантов осуществления изобретения в сочетании с приложенными чертежами.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в преодолении недостатков уровня техники, относящихся к спа-системе, в частности, к способам и системам резервирования для спа-системы в условиях возможного замерзания.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения реализована система защиты от замерзания спа-системы, содержащей спа-ванну и кожух, поддерживающий спа-ванну, содержащая:

- интерфейс сетевого питания;

- нагреватель с нагнетателем воздуха, соединенный с интерфейсом сетевого питания, предназначенный для подачи нагретого воздуха в полость между кожухом спа-системы и нижней частью спа-ванны; и

- регулятор температуры для включения нагревателя с нагнетателем воздуха, если термостат определяет, что температура воздуха в полости между кожухом спа-системы и дном спа-ванны и/или температура воды в спа-системе оказывается ниже заранее заданного порогового значения.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения реализовано устройство, содержащее:

- наружный корпус для крепления устройства к кожуху спа-системы, содержащей кожух и спа-ванну, поддерживаемую кожухом;

- первый интерфейс сетевого питания, предназначенный для подключения к первому источнику сетевого питания с целью подачи питания к нагревателю с нагнетателем воздуха, соединенному с полостью между кожухом и спа-ванной;

- второй интерфейс сетевого питания, предназначенный для подключения ко второму источнику сетевого питания с целью подачи питания в спа-блок спа-системы, чтобы обеспечить обычную работу спа-системы; и

- по меньшей мере одно из следующего:

- средство визуальной индикации для сообщения пользователю состояния второго интерфейса сетевого питания и/или состояния нагревателя с нагнетателем воздуха; и

- интерфейс, поддерживающий соединение с сетью связи для отправки сообщений, связанных с состоянием второго интерфейса сетевого питания и/или состоянием нагревателя с нагнетателем воздуха, удаленному пользователю на электронное устройство, также соединенное с сетью связи.

[001] В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения реализован способ, включающий в себя:

- обеспечение средства нагревания для полости между спа-ванной спа-системы и кожухом спа-системы, поддерживающим спа-ванну; и

- обеспечение средства питания для средства нагревания, если отслеживаемая температура воздуха в полости между кожухом спа-системы и дном спа-ванны и/или температура воды в спа-системе оказывается ниже заранее заданного порогового значения температуры.

[002] В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения реализована система защиты от замерзания спа-системы, содержащей спа-ванну и кожух, поддерживающий спа-ванну, содержащая:

- интерфейс сетевого питания;

- нагреватель, соединенный с интерфейсом сетевого питания, предназначенный для нагревания заранее заданной части спа-ванны и/или трубы, образующей часть контура циркуляции в спа-системе, обеспечивающего поток воды в спа-ванну и из нее; и

- термостат для включения нагревателя при определении термостатом, что температура воды в контуре циркуляции и/или трубы, составляющей часть контура циркуляции, ниже заранее заданного порогового значения.

[003] В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения реализована система защиты от замерзания спа-системы, содержащей спа-ванну и кожух, поддерживающий спа-ванну, содержащая:

- интерфейс сетевого питания, соединенный с контроллером;

- нагреватель, соединенный с интерфейсом сетевого питания и с контроллером, обеспечивающий нагревание заранее заданной части спа-системы независимо от основного контура текучей среды спа-системы;

- датчик температуры, расположенный в заданном месте спа-системы; и

- слив, образующий часть спа-системы,

при этом если температура, отслеживаемая датчиком температуры, оказывается ниже первого заранее заданного порогового значения, контроллер включает нагреватель независимо от состояния основного контура текучей среды спа-системы.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения реализована система защиты от замерзания спа-системы, содержащей спа-ванну и кожух, поддерживающий спа-ванну, содержащая:

- интерфейс сетевого питания, соединенный с контроллером;

- нагреватель, соединенный с интерфейсом сетевого питания и с контроллером, обеспечивающий нагревание заранее заданной части спа-системы независимо от основного контура текучей среды спа-системы; и

- датчик температуры, расположенный в заданном месте спа-системы,

при этом если температура, отслеживаемая датчиком температуры, оказывается ниже первого заданного порогового значения, контроллер включает нагреватель и отключает основной контур текучей среды спа-системы.

Другие аспекты и особенности настоящего изобретения должны быть очевидными для специалистов в данной области техники после ознакомления с последующим описанием конкретных вариантов осуществления изобретения в сочетании с приложенными чертежами.

Краткое описание чертежей

Далее, лишь в качестве примера, варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на следующие приложенные чертежи.

На фиг. 1 показана типовая бытовая спа-система, продаваемая в настоящее время предприятиями торговли и контрактными производителями оборудования (OEM, Original Equipment Manufacturer).

На фиг. 2 представлена конструкция типовой бытовой спа-системы, продаваемой в настоящее время предприятиями торговли и ОЕМ-производителями.

На фиг. 3 схематически показана конфигурация питания и управления в соответствии с уровнем техники для типовых бытовых спа-систем.

На фиг. 4 схематически показана конфигурация насоса для резервирования в соответствии с уровнем техники, согласно патенту US 8621678 (Миллер) для типовых бытовых спа-систем.

На фиг. 5 показана система резервирования для типовой бытовой спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 6 показана система резервирования для типовой бытовой спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7 показан интерфейс электропитания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 8 показан интерфейс электропитания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 9 показан интерфейс электропитания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 10А и 10Б показаны интерфейсы электропитания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 11 представлена иллюстративная схема последовательности действий системы управления при перебоях питания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 12 представлена иллюстративная схема аналогового управления для спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение относится к спа-системе и, в частности, к способам и системам резервирования для спа-системы в условиях возможного замерзания.

Последующее описание относится лишь к типовому варианту (или нескольким вариантам) осуществления изобретения и не предназначено для ограничения объема, состава или применимости изобретения. Напротив, последующее описание варианта (или нескольких вариантов) осуществления изобретения позволяет специалистам в данной области техники реализовать один или несколько вариантов осуществления изобретения. Должно быть понятно, что при этом функции и расположение элементов могут быть изменены без отклонения от сущности и объема, определяемых приложенной формулой изобретения. Соответственно, любой вариант осуществления представляет собой пример или воплощение изобретения, а не единственный вариант его практической реализации. Различные виды терминов «один вариант осуществления», «вариант осуществления» или «некоторые варианты осуществления» не обязательно относятся к одним и тем же вариантам осуществления. Несмотря на то, что различные признаки изобретения могут быть описаны в контексте одного варианта осуществления, эти признаки также могут быть представлены отдельно или в любой подходящей комбинации. И наоборот, несмотря на то, что изобретение для ясности может быть описано в контексте отдельных вариантов осуществления, это изобретение также может быть реализовано в одном варианте осуществления или в любой комбинации вариантов осуществления.

Ссылка в описании на «один вариант осуществления», «вариант осуществления», «некоторые варианты осуществления» или «другие варианты осуществления» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантами осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления, но не обязательно во все варианты осуществления изобретения. Используемые здесь термины и речевые обороты не должны рассматриваться как ограничивающие, а служат для обеспечения понимания. Должно быть понятно, что если формула изобретения или описание относится к элементу в единственном числе, это не следует толковать так, словно существует лишь один такой элемент. Должно быть также понятно, что в тех случаях, когда в описании указано, что элемент, признак, конструкция или характеристика «могут», «могут быть», или «могли бы быть» включены, этот конкретный элемент, признак, конструкция или характеристика не обязательно должны быть включены.

Ссылки на такие термины, как «левый», «правый», «верхний», «нижний», «передний» и «задний», относятся к ориентации конкретного признака, конструкции или элемента на чертежах, изображающих варианты осуществления изобретения. Очевидно, что такие термины, касающиеся направления, не имеют конкретного значения в отношении реального использования устройства, поскольку устройство может использоваться пользователем во множестве ориентаций.

Использование терминов «включающий», «содержащий», «состоящий» и их грамматических форм не исключает добавления одного или нескольких элементов, признаков, шагов, частей изобретения или их групп. Эти термины не следует толковать как определяющие элементы, функции, шаги или части изобретения. Аналогичным образом, фраза «состоящий по существу из» и ее грамматические формы при использовании здесь не должны толковаться как исключающие дополнительные элементы, шаги, признаки, части изобретения или их группы. Напротив, они означают, что дополнительные признаки, части изобретения, шаги, элементы или группы не вносят существенных изменений в основные отличительные характеристики заявленной композиции, устройства или способа. Если в описании или в формуле изобретения приведена ссылка на «дополнительный» элемент, это не исключает наличия более одного дополнительного элемента.

Термин «сеть электропитания», используемый в описании, относится к электрической сети, представляющей собой источник электроэнергии переменного тока общего назначения, подаваемого в дома и на предприятия. Две основные характеристики сетевого электропитания, напряжение и частота, различаются в разных регионах. В Европе, большей части Африки, большей части Азии, большей части Южной Америки и в Австралии используется номинальное напряжение 230 В и частота 50 Гц. В Северной Америке наиболее распространенной комбинацией является напряжение 120 В и частота 60 Гц. Существуют и другие варианты напряжения и некоторые страны могут иметь, например, напряжение 230 В и частоту 60 Гц. Электрическая сеть содержит провода и обычно оканчивается розеткой, установленной на стене или другой твердой части здания, к которой с помощью вилки и кабеля подключается электрическое устройство. Некоторые устройства постоянно подключены к электросети через автоматический выключатель или предохранитель, например, плиты, морозильные камеры, холодильники, стиральные машины, сушилки для белья и т.п. Другие устройства подключаются через штепсельную розетку. В некоторых электрических устройствах, таких как портативные электронные устройства (PED, Portable Electronic Device), может использоваться кабель с вилкой, когда на конце кабеля есть вилка для подключения устройства к электрической сети и для отключения от нее для портативности. Такой кабель обычно может включать в себя преобразователь питания для преобразования переменного тока электрической сети в постоянный ток, подаваемый в устройство PED. Конструкции вилок и розеток различаются в разных регионах и странах.

«Спа-система» (также известная как гидромассажная ванна или джакузи) представляет собой большую ванну или небольшой бассейн, наполненный нагретой водой, используемой для гидротерапии, релаксации или отдыха, и может содержать мощные форсунки, а также обеспечивать функции вихревой ванны, образования пузырьков или потока воды через спа-систему для обеспечения сопротивления движению пользователя, например, при плавании. Спа-система, как правило, предназначена для использования более чем одним человеком одновременно и обычно расположена на открытом воздухе, хотя их можно устанавливать и внутри помещений.

Термин «спа-ванна», используемый в описании, относится к широкой, открытой, глубокой емкости со стенками и дном, в которой пользователь (или несколько пользователей) спа-системы сидят, стоят на коленях и/или лежат. Форма спа-ванны может быть круглой, эллиптической, прямоугольной, квадратной или иной, а стенки и/или дно спа-ванны могут иметь особенности, включая выступы, сиденья, гидромассажные форсунки, генераторы пузырьков и т.п. Как правило, спа-ванна выполнена из стекловолокна, хотя могут использоваться и другие материалы. Спа-ванна может представлять собой ванну для купания без гидромассажных форсунок, ванну с подогревом, джакузи, плавательную ванну или обычную ванну.

Термин «кожух», используемый в описании, относится к наружной конструкции, поддерживающей спа-ванну, обеспечивающей внешнюю оболочку эстетичного внешнего вида для пользователя и закрывающей главный насос, нагреватель, трубопроводы, коллекторы, вспомогательные насосы и т.п., образующие спа-блок и сантехническое оборудование в спа-системе.

Термин «фитинг», используемый в описании, относится к любому элементу оборудования, части трубопровода или трубы, который позволяет закреплять или соединять две или более частей. Такие фитинги могут быть муфтами, соединителями, компрессионными фитингами, трубными фитингами, сантехническими фитингами, электрическими разъемами, но не ограничиваясь этим.

Термин «арматура», используемый в описании, относится к части устройства, системы, вспомогательного оборудования и т.д., предназначенной поддержки и/или присоединения другого устройства, системы, вспомогательного оборудования, элементов и т.д. к этой части устройства, системы, вспомогательного оборудования, элемента и т.д. Арматура, как правило, обеспечивает разъемное закрепление деталей, но может использоваться и при неразъемном закреплении для определения местоположения точки крепления или для обеспечения разъемного закрепления перед неразъемным закреплением.

Термин «крепежный элемент» или «средство крепления», используемый в описании, относится к элементу, устройству или средству, используемому для разъемного или неразъемного соединения устройства, системы, вспомогательного оборудования, элемента и т.д. с частью другого устройства, системы, вспомогательного оборудования, элемента и т.д. Он может означать, в зависимости от разъемности или неразъемности соединения, а также от материала (материалов), к которому они присоединяются, крепежные изделия, клеи, смолы, эпоксидные составы, цементирование, сварку, пайку, пайку твердым припоем, прижимы, магниты, зажимы, хомуты, защелки, опоры, держатели, такие как обвязки и обжимы, и способы физического удерживания, такие как трение и посадка с натягом, но не ограничиваясь этим. Крепежные изделия могут включать в себя болты, гайки, шайбы, винты, шпильки, заклепки, гвозди, штифты, крючки и «липучки», но не ограничиваясь этим.

Термин «разъемное» соединение, используемый в описании, относится к элементу, устройству или средству, используемому для обеспечения постоянного или временного электрического соединения или соединения по текучей среде устройства, системы, вспомогательного оборудования, элемента и т.д. с другим устройством, системой, вспомогательным оборудованием, элементом и т.д. Электрические «разъемные» соединения обычно представляют собой одиночные вилки и розетки или вилки и розетки в линейном или двумерном массиве или одиночные соединители с внутренней и наружной резьбой, обычно используемые в микроволновой и радиочастотной технике. «Разъемные» соединения по текучей среде обычно выполнены в виде резьбовых соединителей с внутренней и наружной резьбой и уплотнительным кольцом, прокладочным кольцом или уплотнительными прокладками.

Используемый здесь термин «текучая среда» относится к жидкости, газу, смеси жидкостей или смеси газов.

Термин «портативное электронное устройство» (PED), используемый в описании, относится к беспроводному устройству, используемому для связи и других вариантов применения, для которого требуется аккумуляторная батарея или другой автономный источник питания. Этот термин означает такие устройства, как сотовый телефон, смартфон, персональный цифровой помощник (PDA, Personal Digital Assistant), портативный компьютер, пейджер, портативный мультимедийный проигрыватель, портативная игровая приставка, ноутбук, планшетный компьютер, носимое устройство и электронную книгу, но не ограничиваясь этим.

Термин «стационарное электронное устройство» (FED, Fixed Electronic Device), используемый в описании, относится к проводному и/или беспроводному устройству, используемому для связи и других вариантов применения, требующему подключение к стационарному интерфейсу для получения энергии. Этот термин означает ноутбук, персональный компьютер, компьютерный сервер, киоск, игровую приставку, цифровую телевизионную приставку, аналоговую телевизионную приставку, устройство с подключением к Интернету, телевизор с подключением к Интернету и мультимедийный проигрыватель, но не ограничиваясь этим.

Используемый здесь термин «пользователь» может относиться к отдельному человеку или к группе лиц, но не ограничиваясь этим. В это понятие входят частные лица, сотрудники организаций и/или предприятий, члены общественных организаций, члены благотворительных организаций, мужчины и женщины, но не ограничиваясь этим. В самом широком смысле пользователь может дополнительно означать программные системы, механические системы, роботизированные системы, человекоподобные системы и т.п., которые могут характеризоваться возможностью использования одного или более вариантов осуществления изобретения, но не ограничиваясь ими. Пользователь может быть связан с биометрическими данными, которые можно отслеживать, получать, хранить, передавать, обрабатывать и анализировать либо локально, либо удаленно для пользователя, но не ограничиваясь этим. Пользователь также может быть связан посредством одной или более учетных записей и/или профилей с одним или несколькими поставщиками услуг, сторонними поставщиками, предприятиями, социальными сетями, средствами массовой информации и т.п. через инструментальную панель, веб-службу, веб-сайт, подключаемый программный модуль, программное приложение или графический интерфейс пользователя.

Термин «батарея» (формально электрическая батарея), используемый здесь, может относиться к устройству, состоящему из одной или нескольких электрохимических ячеек с внешними соединениями, предназначенными для питания электрических устройств, таких как PED и FED, но не ограничиваясь этим. Когда батарея выдает электроэнергию, ее положительный вывод представляет собой катод, а отрицательный - анод. Батарея может быть первичной батареей, предназначенной для использования до полного истощения энергии с последующей утилизацией, или вторичной батареей, которую можно заряжать после полного или частичного разряда, что позволяет использовать ее, перезаряжать и снова использовать несколько раз. Обычные виды первичных батарей могут представлять собой угольно-цинковые и щелочные батареи, но не ограничиваясь этим. Обычные виды вторичных батарей могут представлять собой свинцово-кислотные, свинцово-кислотные с клапанным регулированием (VRLA, Valve Regulated Lead-Acid), например, гелевые батареи или батареи с электролитом, абсорбированным стекловатными матами (AGM, Absorbed Glass Mat), никель-кадмиевые (NiCd), никель-цинковые (NiZn), никель-металлогидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-ионные) батареи, но не ограничиваясь этим.

На фиг. 1 приведены изображения с первого по третье, 100А-100С, относящиеся к типовой бытовой спа-системе, поставляемой в настоящее время предприятиями торговли и OEM-производителями. Первое изображение 100А иллюстрирует спа-систему, купленную и установленную у пользователя, а второе изображение 100В иллюстрирует спа-систему с удаленной нижней рамой и кожухом. На третьем изображении 100С показана спа-система со снятой ванной для иллюстрации механических элементов и узлов для текучей среды.

Соответственно, показаны следующие элементы:

Система управления 105

Трубопровод 110

3-ходовые клапаны 115

Нагнетатель воздуха 120

Массажный насос 125

Всасывающий патрубок 130

Индикаторные лампы 135

Шланги 140

Задние форсунки 145

Коллекторы 150.

Также показаны следующие элементы:

Массажные форсунки 155

Регуляторы воздуха 160

Циркуляционный насос 165

Панель управления (для пользователя) 170

Сепаратор 175

Обратный клапан 180

Воздушные форсунки 185

Водонагреватель 190.

Требующие электропитания элементы спа-системы включают в себя водонагреватель 190, по меньшей мере один насос (циркуляционный насос 165) для обеспечения циркуляции воды по трубам, соединяющим водонагреватель 190 с ванной, и контроллер (систему 105 управления), способный управлять циркуляционным насосом 165 (а также массажным насосом 125) и водонагревателем 190, с учетом действий владельца, оператора или пользователя спа-системы. В совокупности эти элементы часто называют спа-блоком. Спа-блок, как правило, подключен к сетевому источнику электропитания через кабель и устройство защитного отключения по току утечки на землю (УЗО), разрывающее электрическую цепь между спа-блоком и источником питания при обнаружении замыкания на землю для устранения угрозы поражения пользователя (или нескольких пользователей) электрическим током. Это создает проблемы во время зимнего использования спа-системы, поскольку при отключении питания спа-блока устройством защитного отключения спа-система остается без присмотра, вода может быстро замерзнуть, особенно в циркуляционных трубах, насосе (или нескольких насосах), нагревателе, распределительном коллекторе (или нескольких коллекторах) и привести к повреждению спа-системы. Работающие спа-системы иногда остаются без присмотра долгое время в течение холодного сезона, например, когда владельцы коттеджей перемещаются из загородного коттеджа в город и обратно и оставляют свою коттеджную спа-систему работающей между посещениями во время зимнего сезона, чтобы предотвратить ее замерзание. Если устройство защитного отключения срабатывает в их отсутствие, то по возвращении в коттедж они могут обнаружить, что их спа-система замерзла.

Кроме того, отключение питания возможно из-за срабатывания не только устройства защитного отключения, но и автоматического выключателя на распределительном щите. В других случаях может отказать водонагреватель 190, может заклинить или выйти из строя циркуляционный насос 190, а при неправильной установке или отсутствии крышки из-за мусора может быть закупорен трубопровод или сепаратор. Естественно, при некоторых обстоятельствах может произойти непреднамеренное отключение электропроводки от спа-системы, перегорание предохранителей, заклинивание насосов, неисправности нагревателя, скачки напряжения и т.п.

На фиг. 2 показаны первое и второе изображения 200А и 200В, относящиеся к физической конструкции типовой бытовой спа-системы, продаваемой в настоящее время предприятиями торговли и OEM-производителями, такой как система, описанная и показанная на фиг. 1, с первого по третье изображение 100А-100С, соответственно. Очевидно, что спа-блок, контроллер, трубопровод и т.д. установлены внутри кожуха, который не намного больше, чем сама ванна, так что дополнительное пространство между внешней стороной ванны и наружным кожухом невелико.

На фиг. 3 схематически показана конфигурация питания и управления в соответствии с предшествующим уровнем техники для типовых бытовых спа-систем, в которых спа-система 350, содержащая ванну 340, связана по текучей среде с насосом 370 и нагревателем 380. Все вспомогательные элементы, такие как распределительный трубопровод, форсунки, коллекторы и т.п.для простоты не показаны. Насос 370 и нагреватель 380 электрически соединены с контроллером 360, который соединен с УЗО 310 кабелем 330. На фиг. 3 показана защищенная от атмосферных воздействий электрическая розетка (WES, Weatherproof Electrical Socket) 320, к которой подключен кабель 330, хотя в других вариантах осуществления изобретения кабель 330 может подключаться непосредственно к контроллеру 360. Сама по себе спа-система 350 не имеет защиты от замерзания.

[004] На фиг. 4 схематически показана конфигурация насоса для резервирования в соответствии с предшествующим уровнем техники, согласно патенту US 8621678 (Миллер) для типовых бытовых спа-систем. Соответственно, спа-система 450, содержащая ванну 440, связана по текучей среде с насосом 470 и нагревателем 480. Все вспомогательные элементы, такие как распределительный трубопровод, форсунки, коллекторы и т.п.для простоты не показаны. Насос 470 и нагреватель 480 электрически соединены с контроллером 460, который соединен с УЗО 410 первым кабелем 430. Кроме того, имеется вспомогательный насос 490, содержащий вспомогательный насос и вспомогательный нагреватель (для простоты отдельно не показан).

На фиг. 4 показана первая розетка 420, к которой подключен первый кабель 430, хотя в других вариантах осуществления изобретения кабель 430 может подключаться непосредственно к контроллеру 460. Также показана вторая розетка 420, подключенная к контроллеру 460, имеющему второй кабель 435, соединяющий его со вторым УЗО 415, хотя в других вариантах осуществления изобретения кабель 430 может подключаться непосредственно к контроллеру 460. Как указывал Миллер, в Северной Америке с однофазным электропитании с напряжением 110/120 В первая электрическая цепь, часть которой образуют первая розетка 420, первое УЗО 410 и первый кабель 430, представляет собой цепь 220/240 В (за счет использования двух фаз основного источника питания), обеспечивающую электроэнергию для работы водонагревателя 480 и насоса 470. Вторая электрическая цепь, часть которой образуют вторая розетка 425, второе УЗО 415 и второй кабель 435, представляет собой цепь 110/120 В. Если первый источник электропитания действует совместно со вторым источником электропитания, то первая электрическая цепь подает электроэнергию, требуемую для контроллера 460, насоса 470 и нагревателя 480. Отказ первого источника электропитания вследствие срабатывания первого УЗО 410 приводит к тому, что реле в спа-системе 450, переключается из исходного состояния (например, включенного или выключенного) в противоположное состояние (например, выключенное или включенное), приводя к включению второй электрической цепи. Поскольку вторая электрическая цепь предназначена только для предотвращения замерзания воды в спа-системе 450, а не для ее нагрева до обычной рабочей температуры для форсунок и т.п., вспомогательный насос 490 не нуждается в таком же электропитании и, следовательно, приводится в действие от обычного источника электропитания 110/120 В.

Тем не менее, в предложениях Миллера не рассматриваются случаи, когда выходит из строя насос 470 или нагреватель 480 и т.п., поскольку определение того, включен вспомогательный насос 490 или нет, выполняется исключительно на основе входных электрических сигналов для первой и второй электрических цепей. Соответственно, если первое УЗО 410 в цепи 220/240 В не «срабатывает» и не отключает сигнал 220/240 В, то реле в электрической цепи остаются в обычном положении, так что перепускные клапаны (не показанные для простоты) не включаются и, следовательно, перенаправления потока воды от насоса 470 и нагревателя 480 к вспомогательному насосу 490, а затем к ванне 440 не происходит. Миллер не приводит соображений относительно управления от контроллера 460 как-либо иначе, чем по наличию электропитания на входе.

Соответственно, для создания системы с повышенной устойчивостью к широкому спектру механизмов отказа автор данного изобретения разработал другой подход к конструированию спа-систем. На фиг. 5 показана система резервирования для типовой бытовой спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Первое УЗО 510 соединяет первый электрический кабель 520 с первой частью электрического разъема 530, а второе УЗО 515 соединяет второй электрический кабель 525 со второй частью электрического разъема 530. Первая часть электрического разъема 530 соединена с контроллером 560, который соединен с насосом 570 и нагревателем 580 и, соответственно, действует согласно уровню техники аналогично тому, что показано на фиг. 4. Вторая часть электрического разъема 530 соединена со вспомогательным нагревателем 590, который вторым электрическим кабелем 525 через второе УЗО подключен к источнику питания, отличному от того, который питает насос 570 и нагреватель 580. Опционально первая и вторая электрические цепи могут подключаться через разные электрические разъемы, а не через один электрический разъем 530. Вспомогательный нагреватель 590 может представлять собой электрический нагреватель с нагнетателем воздуха, нагревающий пространство между нижней поверхностью ванны 540 и наружным кожухом спа-системы 550. В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая электрическая цепь включается в случае обнаружения отказа первой электрической цепи и/или обнаружения температуры спа-системы, меньшей заранее заданного порогового значения (уставки температуры).

Простой вариант заключается в использовании вспомогательной цепи и/или вспомогательного нагревателя 590, содержащего термостат (для простоты не показан), настроенный, например, на 40°F (приблизительно 5°С), так что вспомогательный нагреватель 590 автоматически включается при обнаружении снижения температуры ниже 40°F. Соответственно, вспомогательный нагреватель 590 будет работать независимо от того, находится первая электрическая цепь под напряжением или нет, и если она находится под напряжением, работают ли насос 570 и нагреватель 580. Опционально, вместо использования электрического термостата, подающего сигнал управления на вспомогательный нагреватель 590, он может быть соединен со второй электрической цепью через один или несколько механических переключателей температуры, например, с использованием биметаллических элементов для обеспечения электрического контакта или с обеспечением контакта проводящей текучей средой (например, ртутью). В качестве альтернативы может быть использован механический переключатель, основанный на механическом расширении или сжатии при изменении температуры, например, так называемый переключающий термостат. Опционально, первая электрическая цепь может быть отключена с помощью механических зависящих от температуры переключателей, так что нагреватель 580 и/или насос 570 отключаются автономно или с участием контроллера 560.

Опционально, электрический разъем 530 может представлять собой пару отдельных электрических разъемов, каждый из которых представляет собой отдельный электрический интерфейс (например, вилку или розетку), а не единый корпусе двумя электрическими интерфейсами.

На фиг. 6 показана система резервирования для типовой бытовой спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Ее физическая конфигурация по существу идентична конфигурации, показанной на фиг. 5, за исключением того, что во второй электрической цепи перед вспомогательным нагревателем 590 добавлена резервная батарея 610. Резервная батарея 610 может представлять собой, например, первичную батарею, предназначенную для замены после ее использования, или вторичную батарею, предназначенную для перезарядки и резервирования заряда в процессе так называемой «непрерывной» зарядки. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в случае обнаружения отказа первой электрической цепи и/или обнаружения температуры спа-системы, меньшей заранее заданного порогового значения (заданной температуры), учитывая инициированное термостатом включение питания вспомогательного нагревателя 590, при обнаружении температуры, меньшей заданной температуры термостата, термостат соединяет вспомогательный нагреватель 590 со второй электрической цепью, содержащей резервную батарею 610. Соответственно, если вторая электрическая цепь включена, то вспомогательный нагреватель 590 работает от электрической сети, а в случае отказа во второй электрической цепи, например, при пропадании питания (обычно называемом отключением питания), резервная батарея 610 обеспечивает электроэнергию для вспомогательного нагревателя 590.

Очевидно, что системы, использующие резервное питание от батареи 610, могут обеспечивать защиту даже в случае срабатывания главного автоматического выключателя, связанного с спа-системой, нескольких автоматических выключателей, связанных со спа-системой, и при пропадании сетевого электропитания спа-системы и/или соответствующего строения и т.п.(например, при отключении питания).

Поскольку вспомогательный нагреватель 590 предназначен для поддержания достаточной температуры выше точки замерзания с целью защиты системы текучей среды, содержащей ванну 540 и вспомогательные элементы, такие как трубопровод 110, шланги 140 форсунок, задние форсунки 145 и коллекторы 150, как показано на фиг. 1, а не для нагрева воды при эксплуатации спа-системы 550, его энергопотребление оказывается значительно ниже. Кроме того, общий объем нагреваемого воздуха относительно невелик, как показано на фиг. 2 на первом и втором изображениях 200А и 200В. Очевидно, что для дальнейшего снижения потерь тепла, как до, так и во время работы вспомогательного нагревателя 590, может быть полезной теплоизоляция наружных стенок спа-системы 550. Аналогичным образом, применение для спа-системы 550 более качественных крышек, включая те, что обычно называются «солнечными крышками» (solar covers) или «солнечными одеялами» (solar blankets) и предназначены для использования солнечного света, позволяет дополнительно задерживать начало включения вспомогательного нагревателя 590 или уменьшать продолжительность работы вспомогательного нагревателя 590.

В других вариантах осуществления изобретения, в соответствии с конструкцией спа-системы 550, вспомогательный нагреватель 590, в отдельности или в сочетании с резервной батареей 610, может быть элементом спа-системы 550 уже при приобретении пользователем или, в качестве альтернативы, может добавляться впоследствии как опция усовершенствования или обратной совместимости. В любом случае для спа-системы 550 могут быть разработаны вспомогательный нагреватель 590 и/или резервная батарея 610, предназначенные для размещения в полости спа-системы 550 между ванной 540 и наружным кожухом спа-системы 550. В качестве альтернативы, для спа-системы 550 могут быть разработаны вспомогательный нагреватель 590 и/или резервная батарея 610 в виде дополнительного корпуса с каналом и/или отверстием между дополнительным корпусом и полостью под ванной 540. При отдельном вспомогательном нагревателе 590 и изолированном канальном соединении между вспомогательным нагревателем 590 и спа-системой 550 варианты подачи питания к вспомогательному нагревателю 590 могут дополнительно включать в себя, например, газовый нагреватель на основе пропана, нагреватель на основе дизельного генератора, нагреватель на основе бензинового генератора и т.п. Вспомогательный нагреватель 590 может представлять собой нагреватель с нагнетателем воздуха, нагреватель с электрическим элементом, электрический нагреватель в виде ленточной обмотки, нагревательную лампу, инфракрасную нагревательную лампу и т.п. В качестве альтернативы, резервная батарея 610 может быть заменена генератором электрической энергии, подводимой к вспомогательному нагревателю 590, при этом генератор включается термостатом, например, расположенным в камере спа-системы 550 или в системе текучей среды спа-системы 550. Такой генератор может, например, использовать топливо, такое как масло, бензин или дизельное топливо.

На фиг. 7 показан пример интерфейса питания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения, основанным на конфигурации, показанной на фиг. 5 и 6, с общим корпусом розеток для первой и второй электрических цепей, проложенных от УЗО в виде кабелей с разъемами на обоих концах или «жестко» подключенных к УЗО. Соответственно, на изображениях с первого по четвертое 700А-700D корпус розетки WES показан следующим образом.

Первое изображение 700А - вид спереди с установленной (или закрытой) крышкой для защиты от атмосферных воздействий.

Второе изображение 700В - вид спереди со снятой (или открытой и для простоты не показанной) крышкой для защиты от атмосферных воздействий.

Третье изображение 700С - вид сзади.

Четвертое изображение 700D - вид снизу с установленной (или закрытой) крышкой.

Соответственно, розетка WES содержит крышку 780, корпус 790 и отверстие 795, обеспечивающее ввод кабелей в розетку, а крышка 780 установлена или закрыта в соответствии с конструкцией розетки. Крышка 760 прозрачна по меньшей мере в зоне 785, как показано на первом изображении 700А, чтобы пользователь мог видеть первую и вторую индикаторные лампы 730 и 740, светящиеся в соответствии, например, с состоянием первой и второй электрических цепей и/или с состоянием спа-системы. Кроме того, в передней части корпуса 790 расположены первая и вторая электрические розетки 760 и 770 в соответствии с местными правилами электробезопасности для электрических сетевых розеток или вилок. Кроме того, в передней части корпуса 790 расположен модуль 750 беспроводного интерфейса с опциональным индикатором 755.

Соответственно, согласно варианту осуществления изобретения, первая индикаторная лампа 730 светится (например, зеленым цветом), когда вспомогательный нагреватель не включен, указывая пользователю, наблюдающему за розеткой WES, что спа-система находится в обычном режиме «ожидания» или «сна» для поддержания температуры воды выше заданной температуры. Включение вспомогательного нагревателя по какой-либо причине вызывает включение второй индикаторной лампы 740 (например, красного цвета свечения) и отключение первой индикаторной лампы 730. Соответственно, пользователь, наблюдающий за розеткой, увидит красный свет, указывающий на аварийную ситуацию, при которой либо первая электрическая цепь обесточена, например, при срабатывании УЗО, либо неисправен насос и/или нагреватель. Опционально, первая и вторая индикаторные лампы 730 и 740, соответственно, могут представлять собой один источник света, способный светиться двумя или более цветами, например зеленым и красным. Если первая и вторая индикаторные лампы 730 и 740 получают питание исключительно от второй электрической цепи, то отказ второй электрической цепи приводит к тому, и первая, и вторая индикаторные лампы 730 и 740 не светятся, указывая пользователю, наблюдающему за розеткой, на отсутствие питания.

Очевидно, что для первой и второй индикаторных ламп 730 и 740 могут быть использованы другие цвета, соответственно, по отдельности или в комбинации. В тех случаях, когда можно ожидать скопления снега, можно дополнительно использовать стойку индикации, соединенную с розеткой WES, которая увеличивает высоту установки другой пары индикаторных ламп до заданной высоты над землей и/или верхней частью спа-системы, чтобы улучшить видимость индикаторных ламп при скоплении снега.

Модуль 750 беспроводного интерфейса (WLS-IM, Wireless Interface Module) с дополнительным индикатором 755 может быть дополнительным элементом розетки. В альтернативных вариантах осуществления изобретения модуль WLS-IM 750 может питаться от второй электрической цепи отдельно, от первой цепи отдельно или от первой и второй цепей в комбинации. Модуль WLS-IM 750 может работать в соответствии с одним или несколькими стандартами беспроводной связи, включая, но не ограничиваясь, IEEE 802.11, IEEE 802.15, IEEE 802.16, IEEE 802.20, UMTS, GSM 850, GSM 900, GSM 1800, GSM 1900, GPRS, МСЭ-R 5.138, МСЭ-R 5.150, МСЭ-R 5.280 и IMT-1000, которые могут маршрутизироваться через маршрутизатор, связанный с местоположением спа-системы, для доступа к сети связи или к глобальной сети связи, или могут не маршрутизироваться. Опционально, в модуле WLS-IM может использоваться способ беспроводной связи на основе оптической связи, а не способ беспроводной связи на основе микроволнового или радиочастотного излучения.

В качестве альтернативы, в других вариантах осуществления изобретения модуль WLS-IM может быть дополнен, объединен или заменен модулем WED-IM (не показан на чертежах), который может работать в соответствии с одним или несколькими стандартами проводной связи, включая, но не ограничиваясь ими, DSL, Dial-Up, DOCSIS, Ethernet, G.hn, ISDN, MoCA, PON и PLC (Power Line Communication, связь по линии электропередачи), которые могут маршрутизироваться через маршрутизатор, связанный с местоположением спа-системы, для доступа к сети связи или к глобальной сети связи, или могут не маршрутизироваться.

Модуль WLS-IM (или модуль WED-IM) может передавать информацию о состоянии одному или нескольким «облачным» сервисам и далее одному или нескольким устройствам PED или FED с программным приложением. Программное приложение может обеспечивать непрерывное информирование пользователя (или нескольких пользователей) или оно может обеспечивать информирование только в случае изменения состояния, например, при запуске вспомогательного нагревателя или при использовании резервной батареи. Опционально, «облачный» сервис, которому модуль WLS-IM (или модуль WED-IM) отправляет обновления, может включать в себя сервис мониторинга аварийных сигналов (чтобы указать на проблему, требующую внимания) или компанию по технической поддержке или обслуживанию спа-системы, обеспечивающую вызов аварийной службы. Модуль WLS-IM или модуль WED-IM может устанавливать связь через одну или несколько сетей связи, включая Интернет.

Опционально, модуль WLS-IM и/или модуль WED-IM в соответствии с вариантом осуществления изобретения может быть связан с одной или несколькими «облачными» службами, а через нее - с одним или несколькими устройствами PED/FED с программным приложением, позволяющим пользователю изменять одну или несколько настроек системы во время обычной работы, например, изменять заданное значение температуры, переводить систему в режим готовности и т.д., а также обеспечивать пользователю возможность мониторинга системы, включая температуру, наличие аварийной ситуации и т.д.

Опционально, модуль WLS-IM и/или модуль WED-IM в соответствии с вариантом осуществления изобретения может быть связан с резервной батареей или с другими средствами хранения электрической энергии, например, с топливным элементом, обеспечивающими возможность работы модуля WLS-IM и/или модуля WED-IM после пропадания питания в спа-системе, позволяя отправлять сообщение о состоянии системы.

На фиг. 8 показаны первое и второе изображения 800А и 800В розетки WES, обеспечивающей интерфейс питания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения. В отличие от розетки, показанной на фиг. 7, на передней поверхности корпуса предусмотрены раздельные первая и вторая электрические розетки 810 и 820, а на задней поверхности корпуса - раздельные третья и четвертая электрические розетки 860 и 870.

На фиг. 9 показаны первое и второе изображения 800А и 800В розетки WES, обеспечивающей интерфейс питания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения. В отличие от розетки, показанной на фиг. 7, но подобно розетке, показанной на фиг. 8, на передней поверхности корпуса предусмотрены раздельные первая и вторая электрические розетки 910 и 920. Тем не менее, в отличие от двух розеток, показанных на фиг. 7 и 8, на задней поверхности корпуса расположена только одна третья электрическая розетка 940 для подключения вспомогательного нагревателя в качестве усовершенствования или для обеспечения обратной совместимости, а контроллер и другое оборудования подключены к розетке кабелем 930.

На фиг. 10А показаны первое и второе изображения 1000А и 1000В розетки WES, обеспечивающей интерфейс питания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения. В этом варианте розетка выполнена отдельно от элементов, относящихся к первой электрической цепи и основной системе насоса/нагревателя/управления спа-системы. Соответственно, розетка, показанная на фиг. 10А, может представлять собой усовершенствование или средство обеспечения обратной совместимости, установленное отдельно от другой розетки, обеспечивая интерфейс для первой электрической цепи. Как показано на первом изображении 1000А, представляющем собой вид спереди со снятой (или открытой и не показанной для простоты) защитной крышкой, передняя панель содержит электрическую розетку 1030 с первой и второй индикаторными лампами 1010 и 1020. Вторая электрическая розетка 1040 расположена в нижней части розетки для подключения к вспомогательному нагревателю. В данном варианте осуществления изобретения розетка может содержать проводной и/или беспроводной интерфейс или может не содержать его.

На фиг. 10Б показаны с первого по третье изображения 1000С-1000Е, соответственно, розетки WES, обеспечивающей интерфейс питания спа-системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Подобно варианту, показанному на фиг. 10А, здесь розетка выполнена отдельно от элементов, относящихся к первой электрической цепи и основной системе насоса/нагревателя/управления спа-системы. На изображениях с первого по третье 1000С-1000Е, соответственно, показан вид спереди с установленной (или закрытой) крышкой, вид спереди с удаленной (или открытой и не показанной для простоты) крышкой и вид сзади. Соответственно, спереди расположены первая электрическая розетка 1020 для вилки кабеля питания второй электрической цепи, первая и вторая индикаторные лампы 730 и 740 и модуль WLS-IM 750 с опциональным индикатором 755. На задней поверхности расположена вторая розетка 1030 для подключения вспомогательного нагревателя напрямую или через резервную батарею. По меньшей мере часть 1010 передней крышки выполнена прозрачной (светопроницаемой), обеспечивая пользователю спа-системы возможность видеть первую и вторую индикаторные лампы 730 и 740. Эти лампы могут также находиться на наружной поверхности розетки. Несмотря на то, что выше описан и на фиг. 7-10В показан прямоугольный и/или квадратный корпус розетки, очевидно, что его форма может быть другой, включая, но не ограничиваясь, круглой формой. Круглая форма может быть использована при монтаже в отверстии, вырезанном коронкой в боковой стенке кожуха спа-системы.

Несмотря на то, что варианты осуществления изобретения представлены конкретной конструкцией розетки, должно быть очевидно, что варианты осуществления изобретения могут быть реализованы с помощью различных защищенных от атмосферных воздействий электрических розеток с крышками или без них и различных электрических розеток и/или кабельных интерфейсов, разрешенных для подключения к электрической сети в месте установки спа-системы. В тех случаях, когда правила позволяют применение двухконтактных или двухконтактных с защитным заземлением (трехконтактных) соединений, ожидается, что большинство вариантов реализации будет использовать трехконтактное соединение, включая заземление. В других вариантах осуществления изобретения вместо гнезда, расположенного внутри розетки для сочленения с вилкой, можно использовать вилку, к которой подключается розетка. В других вариантах осуществления изобретения розетка WES может быть соединена с электрическим устройством (или несколькими устройствами) спа-системы внутренним кабелем и/или внешним кабелем, при этом розетка содержит видимые индикаторы и корпус для интерфейсов беспроводной и/или проводной связи.

Также должно быть очевидно, что варианты осуществления изобретения с использованием розетки могут содержать розетку, вставленную в кожух спа-системы и прикрепленную к нему с помощью одного или несколько средств крепления и/или фитингов, или розетка может быть установлена на кожухе спа-системы с помощью одного или несколько средств крепления и/или фитингов.

Несмотря на то, что варианты осуществления розетки показаны с входом для электрической сети с передней стороны и с выходным электрическим соединением (или несколькими соединениями) для вспомогательного нагревателя, спа-блока и т.п. с задней стороны, должно быть очевидно, что выходное электрическое соединение (или несколько соединений) может быть расположено с одной из других сторон розетки, например, на верхней или на нижней поверхности, с левой или с правой стороны в прямоугольной розетке, или с лицевой стороны розетки в случае других форм, таких как треугольная, шестиугольная и т.п.

На фиг. 11 приведена иллюстративная схема последовательности действий системы управления с целью управления при перебоях питания в спа-системе в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Соответственно, процесс начинается с шага 1105, на котором отслеживают температуру, например, температуру в полости спа-системы и/или температуру воды. На шаге 1110 принимается решение относительно того, было ли обнаружено снижение отслеживаемой температуры ниже пороговой температуры или уставки температуры. Если температура оказывается ниже, процесс переходит к шагу 1115, в противном случае он возвращается к шагу 1105.

На шаге 1115 принимается решение относительно того, имеется ли резервный источник питания для первой электрической цепи, при этом положительный результат приводит к переходу процесса к шагу 1120 и определению того, что имеется резервный генератор или батарея. Определение наличия генератора приводит к переходу процесса к шагу 1125 и к включению генератора, успешный запуск которого определяется на шаге 1130, при этом успешный запуск приводит к тому, что на шаге 1135 включаются нагреватель и насос и процесс возвращается к шагу 1105 для продолжения отслеживания.

В случае наличия проблемы в варианте с генератором процесс переходит от шага 1130 к шагу 1140, чтобы определить, имеется ли резервная батарея. При отрицательном результате процесс переходит к шагу 1150, в противном случае он переходит к шагу 1145 и запускает насос, нагреватель и т.п.от резервной батареи. Этап 1150 также выполняется, если на шаге 1115 определено отсутствие резервного источника питания для поддержания работы на полной мощности спа-системы в режиме «ожидания» или «сна». Соответственно, на шаге 1150 определяется, установлен ли вспомогательный нагреватель, при этом положительный результат приводит к запуску вспомогательного нагревателя и процесс переходит к шагу 1155. Если определено, что вспомогательный нагреватель не подключен, процесс переходит к шагу 1160 и начинается аварийный слив перед остановом процесса на шаге 1165.

В варианте осуществления изобретения протокол аварийного слива может быть инициирован, когда температура, отслеживаемая системой резервирования, оказывается ниже заранее заданного порогового значения, установленного ниже значения, при котором система резервирования должна запускать нагреватель, например, в случае такого события, как отказ нагревателя, недостаточная резервная мощность, доступная для питания нагревателя, случайное отключение подсистемы нагревателя или даже отсутствие нагревателя. В вариантах осуществления изобретения система аварийного слива может быть независимой от системы активного мониторинга и может представлять собой пассивное механическое устройство, настроенное на срабатывание ниже заданной температуры, так что в случае снижения температуры ниже заданного порогового значения спа-система автоматически опорожняется, предотвращая замерзание. Например, система активного мониторинга может быть настроена на срабатывание при 10°С, а пассивный аварийный слив может быть настроен на 5°С.

В варианте осуществления изобретения первый подпроцесс 1100А, включающий в себя шаги 1110-1145, может находиться под управлением контроллера спа-системы, например, контроллера 105 на фиг. 1, а второй подпроцесс 1100В, включающий в себя шаги 1150-1165, может находиться под управлением второго контроллера. Второй контроллер может располагаться, например, в розетке для второй электрической цепи, поскольку контроллер, как правило, требуется для управления беспроводным и/или проводным интерфейсом.

В вариантах осуществления изобретения первая электрическая цепь и вторая электрическая цепь описаны как используемые раздельно в главном спа-блоке, содержащем насос и нагреватель, относящиеся к первой электрической цепи, и вспомогательный нагреватель, относящийся ко второй электрической цепи. На фиг. 12 представлена иллюстративная схема управления для спа-системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Первая линия 1210 подключена к первой части схемы, в которой питание подводится и подается к контроллеру 1250 через первый преобразователь 1240А переменного тока в постоянный ток. Первая линия L1 1210 также связана с первым и вторым переключателями SW1 1230А и SW2 1230В, управляемым по линиям управления от контроллера 1250. Выходы первого и второго переключателей SW1 1230А и SW2 1230В связаны с третьим и четвертым переключателями SW3 1230С и SW4 1230D, соответственно, а вторая линия 1220 соединена со второй частью схемы, содержащей пятый и шестой переключатели SW5 1230Е и SW6 1230F, соответственно. Каждый из переключателей SW3-SW6 1230C-1230F соединен с контроллером 1250 по линиям управления. Контроллер 1250 также соединен с линией L2 1220 через второй преобразователь 1240В переменного тока в постоянный ток.

Соответственно, в первом режиме с подачей питания по линии L1 1210 к контроллеру 1250 первый и второй переключатели SW1 и SW2 1230А и 1230В приводятся в действие для соединения линии L1 1210 с третьим и четвертым переключателями SW3 и SW4 1230С и 1230D, которые также переключаются для соединения линии L1 1210 с насосом 1260 и нагревателем 1270. В случае отказа линии L1 1210 контроллер 1250 обнаруживает это при мониторинге наличия постоянного тока от первого преобразователя 1240А и питается от линии L2 1220 через второй преобразователь 1240В. В результате контроллер 1250 выдает сигналы управления для переключателей S3-S6 1230C-1230F, соответственно, так что к линии L2 1220 подключается насос 1260 и нагреватель 1270. Если линия L2 1220 представляет собой сеть питания, аналогичную линии L1 1210, спа-система может продолжать работать во всех режимах. Если линия L2 1220 является источником сетевого питания с меньшей нагрузочной способностью, чем линия L1 1210, контроллер 1250 может поддерживать только некоторые режимы работы спа-системы. Это может автоматически обнаруживаться контроллером 1250, отслеживающим результаты измерения напряжения второго преобразователя 1240В. Если до выхода из строя линии L1 1210 спа-система находилась в режиме «ожидания» или «сна» или в режиме зимней защиты, то она может поддерживать эти режимы, как будто ничего не произошло. Тем не менее, при этом контроллер 1250 может задействовать проводную и/или беспроводную связь через соответствующие проводные и/или беспроводные интерфейсы, сообщая о неисправности линии L1 1210. Опционально, индикаторные лампы в спа-системе также могут отображать это состояние.

Если контроллер 1250 обнаруживает неисправность насоса 1260 или нагревателя 1270, он аналогичным образом может инициировать сообщение об этой неисправности или нескольких неисправностях и по умолчанию может переходить в режим «ожидания» или «сна» или в режим зимней защиты, в котором пятый и шестой переключатель SW5 и SW6 1230Е и 1230F подключают вспомогательный нагреватель 1280 к линии L2 1220. Пятый и шестой переключатели SW5 и SW6 1230Е и 1230F могут по умолчанию для этой конфигурации пропустить сигнал управления от контроллера 1260, так что в случае возникновения проблемы с контроллером 1250 защита от замерзания включается автоматически, независимо от предыдущей настройки. Кроме того, как описано выше в отношении вспомогательного нагревателя 1280, для защиты от замерзания автоматически включается термостат при достижении заданной температуры.

Соответственно, в отличие от предложенного Миллером решения, конфигурация, показанная на фиг. 12, устраняет необходимость в дополнительном насосе, нагревателе, перепускных клапанах и дополнительных трубопроводах. Работа конфигурации, показанной на фиг. 12, обеспечивает несколько режимов резервирования за счет использования линии L2 1220 в сочетании со стандартным spa-блоком (насос 1260 и нагреватель 1270) или со вспомогательным нагревателем 1280. Наличие модуля резервной батареи для контроллера 1250 обеспечивает отправку контроллером 1250 данных по проводному и/или беспроводному интерфейсу в розетке, через которую подключена линия L2 1220.

Опционально, проводной и/или беспроводной интерфейс может поддерживать постоянную связь с контроллером 1250, позволяя пользователю получать удаленный доступ к текущему состоянию спа-системы, а не только получать предупреждение или аварийный сигнал. Опционально, удаленный пользователь через приложение может управлять спа-системой, «отключая» ее в случае несанкционированной работы, например, переводя ее в режим «ожидания» или «сна». В равной степени, при наличии двунаправленной связи между удаленным пользователем и контроллером, пользователь может с помощью приложения, выполняемого на электронном устройстве, включить спа-систему для ее нагрева до его прибытия.

В вариантах осуществления изобретения, описанных здесь и показанных на фиг. 5-12, система резервирования представлена с точки зрения мониторинга температуры текучей среды (например, воды) для определения того, когда следует включать автономный нагреватель. В других вариантах осуществления изобретения может быть, что температура, отслеживаемая для принятия решения, представляет собой температуру трубы или нескольких труб, содержащих циркулирующую текучую среду (например, воду), или, в качестве альтернативы, температуру воздуха в одной или нескольких полостях спа-системы. Опционально, это могут быть множественные измерения и множественные измеряемые величины, например, температура трубы и температура текучей среды. Например, датчик температуры может быть прикреплен лентой к наружной стороне трубы внутри нанесенной на трубу изоляции, или датчик температуры может быть прикреплен лентой к наружной стороне трубы снаружи нанесенной на трубу изоляции, или датчик температуры может быть введен в коллектор или в герметизированное отверстие для измерения температуры текучей среды (воды). Опционально, датчики температуры могут быть расположены в специальном фитинге для системы, таком как соединитель труб, так что трубопровод подключен ко всем сторонам этого соединителя, содержащего датчик температуры, или датчики температуры могут быть соединены с небольшой металлической пластиной, имеющейся в корпусе системы в контакте с текучей средой (например, с водой).

В вариантах осуществления изобретения, описанных здесь и показанных на фиг. 5-12, система резервирования описана с точки зрения мониторинга температуры текучей среды (например, воды) для определения того, когда следует включать автономный нагреватель. В других вариантах осуществления изобретения система может обеспечивать начальную последовательность нагревания спа-системы так, что во время начальной операции наполнения или операции повторного наполнения нагреваются поверхности спа-системы, предотвращая замерзание или уменьшая степень замерзания в случае замерзания и предотвращая работу спа-системы, пока не будет превышена пороговая температура.

Опционально, в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть использован электрический нагреватель в виде ленты, прокладки и т.п.находящийся в контакте с заданной частью кожуха спа-системы (например, с областью в нижней части спа-системы) либо в контакте с одной или несколькими трубами в контуре циркуляции спа-системы.

В других вариантах осуществления изобретения мониторинг температуры может быть связан с погодной службой, что позволяет учитывать текущую температуру и прогноз температуры при принятии решения о запуске. Например, если температура текучей среды и температура трубы меньше соответствующих пороговых температур, а прогноз погоды указывает на то, что температура достигла минимума и увеличивается, то запуск системы резервирования или защиты может быть отложен на заранее определенное время. В качестве альтернативны, если температура текучей среды и температура трубы выше соответствующих пороговых температур для запуска системы, но ниже второго несколько более высокого порогового значения, а прогноз погоды указывает на стабильно низкую или понижающуюся температуру, то система резервирования или защиты может быть запущена с максимальной производительностью или с пониженной производительностью.

Конкретные подробности в вышеприведенном описании приведены для обеспечения лучшего понимания вариантов осуществления изобретения. Тем не менее, следует понимать, что варианты осуществления изобретения могут быть реализованы на практике без этих конкретных подробностей. Например, схемы могут быть представлены блок-схемами, чтобы не перегружать варианты осуществления ненужными подробностями. В других случаях без лишних подробностей могут быть показаны общеизвестные схемы, процессы, алгоритмы, конструкции и способы, чтобы избежать перегруженности вариантов осуществления.

Способы, блоки, шаги и средства, описанные выше, могут быть реализованы различными путями. Например, эти способы, блоки, шаги и средства могут быть реализованы аппаратными средствами, программными средствами или их сочетанием. При аппаратной реализации блоки обработки могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах (ASIC, Application Specific Integrated Circuit), цифровых сигнальных процессорах (DSP, Digital Signal Processor), устройствах цифровой обработки сигналов (DSPD, Digital Signal Processing Device), программируемых логических устройствах (PLD, Programmable Logic Device), программируемых вентильных матрицах (FPGA, Field Programmable Gate Array), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных устройствах, предназначенных для выполнения функций, описанных выше, и/или в их сочетании.

Также следует отметить, что варианты осуществления могут быть описаны как процесс, представленный в виде структурной схемы, схемы последовательности действий, схемы потока данных, блок-схемы управления или схемы соединений. Несмотря на то, что схема может описывать операции как последовательный процесс, многие из операций могут выполняться параллельно или одновременно. Кроме того, порядок операций может быть изменен. Процесс завершается, когда выполнены его действия, но он может иметь дополнительные шаги, не показанные на чертежах. Процесс может соответствовать способу, функции, процедуре, подпрограмме и т.п. Если процесс соответствует функции, его завершение соответствует возврату к вызывающей функции или к основной функции.

Вышеизложенное описание примеров осуществления настоящего изобретения представлено в целях иллюстрации. Его не следует рассматривать как исчерпывающее или ограничивающее изобретение конкретными описанными формами. В свете вышеприведенного описания специалисту в данной области техники могут быть очевидными многие изменения и модификации описанных здесь вариантов осуществления. Объем изобретения должен определяться только приложенной формулой изобретения с учетом эквивалентов.

Кроме того, при описании репрезентативных вариантов осуществления настоящего изобретения в описании может быть представлен способ и/или процесс согласно настоящему изобретению в качестве конкретной последовательности шагов. Тем не менее, в той степени, в которой способ или процесс не зависят от конкретного порядка шагов, изложенных здесь, этот способ или процесс не должны ограничиваться конкретной последовательностью описанных шагов. Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, возможны и другие последовательности шагов. Следовательно, конкретный порядок шагов, изложенный в описании, не должен рассматриваться как ограничение формулы изобретения. Кроме того, формула изобретения, относящаяся к способу и/или к процессу согласно настоящему изобретению, не должна ограничиваться выполнением их шагов в изложенном порядке, и специалисту в данной области техники может должно быть понятно, что эти последовательности могут изменяться, оставаясь в пределах сущности и объема настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к спа-системе (SPA system), в частности к способам и системам резервирования для предотвращения замерзания спа-систем. Предложена система защиты от замерзания, использующая систему резервирования для управления температурным режимом отдельно или в сочетании с другими системами резервирования. Система для защиты от замерзания спа-системы включает спа-ванну и поддерживающий спа-ванну кожух и содержит: интерфейс сетевого питания, соединенный с контроллером; нагреватель, соединенный с интерфейсом сетевого питания и с контроллером, выполненный с возможностью нагревания части спа-системы независимо от основного контура текучей среды спа-системы; датчик температуры; слив, являющийся частью спа-системы. При этом, когда температура, отслеживаемая датчиком температуры, оказывается ниже первого заранее заданного порогового значения, контроллер включает нагреватель независимо от состояния основного контура текучей среды спа-системы. Когда температура, отслеживаемая датчиком температуры, оказывается ниже второго заранее заданного порогового значения, контроллер способен включать слив независимо от состояния основного контура текучей среды спа-системы и нагревателя или когда температура оказывается ниже второго заранее заданного порогового значения, слив открывается автоматически, независимо от состояния другой части системы и спа-системы. Система защиты от замерзания обеспечивает резервирование при возникновении механических, электрических и т.п. неисправностей путем подачи тепла в спа-систему через альтернативные тепловые пути и путем отправки аварийных сигналов. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Система для защиты от замерзания спа-системы, включающей в себя спа-ванну, питаемые элементы спа-системы, контур текучей среды с контроллером, соединенным с питаемыми элементами спа-системы, интерфейс питания, соединенный с сетью электропитания, обеспечивающей питание питаемых элементов спа-системы, и поддерживающий спа-ванну кожух, содержащая:

- интерфейс сетевого питания, соединенный со второй сетью электропитания; и

- регулятор температуры, соединенный с термостатом для включения нагревателя, когда температура воздуха в полости между кожухом спа-системы и спа-ванной и/или температура воды в спа-системе оказывается ниже заранее заданного порогового значения, независимо от состояния контура текучей среды, являющегося частью спа-системы, при этом нагреватель также соединен со вторым интерфейсом сетевого питания, когда он включен регулятором температуры, и способен нагревать воздух в этой полости, а спа-ванна и/или трубы являются частью спа-системы в этой полости.

2. Система по п. 1, в которой нагреватель выполнен с возможностью подачи нагретого воздуха в полость между кожухом спа-системы и спа-ванной.

3. Система по п. 1, в которой регулятор температуры обеспечивает подачу сигнала управления на нагреватель с нагнетателем воздуха для включения нагревателя с нагнетателем воздуха, когда температура оказывается ниже заранее заданного порогового значения, или обеспечивает механическое переключение для подключения интерфейса сетевого питания к нагревателю с нагнетателем воздуха, когда температура оказывается ниже заранее заданного порогового значения.

4. Система по п. 1, в которой интерфейс сетевого питания вставлен через отверстие внутрь кожуха или прикреплен к кожуху и содержит по меньшей мере одну индикаторную лампу для указания состояния интерфейса сетевого питания.

5. Система по п. 1, в которой интерфейс сетевого питания вставлен через отверстие внутрь кожуха или прикреплен к кожуху и содержит по меньшей мере одну индикаторную лампу для указания состояния интерфейса проводной связи и/или интерфейса беспроводной связи для передачи данных, касающихся состояния нагревателя с нагнетателем воздуха, удаленному пользователю через глобальную сеть связи.

6. Система по п. 1, в которой интерфейс сетевого питания вставлен через отверстие внутрь кожуха или прикреплен к кожуху и содержит по меньшей мере одну индикаторную лампу для указания состояния интерфейса проводной связи и/или интерфейса беспроводной связи для передачи данных, касающихся состояния нагревателя, удаленному пользователю через глобальную сеть связи, и в которой интерфейс сетевого питания обеспечивает подключение к первому сетевому источнику питания для питания нагревателя и ко второму сетевому источнику питания для питания спа-блока в спа-системе, содержащей по меньшей мере контроллер, насос и водонагреватель.

7. Система по п. 1, дополнительно содержащая резервную систему электропитания для замены электропитания, обеспечиваемого интерфейсом сетевого питания, в случае прекращения подачи электроэнергии интерфейсом сетевого питания.

8. Система по п. 1, в которой нагреватель представляет собой по меньшей мере один из следующих нагревателей: нагреватель с нагнетателем воздуха, нагреватель с электрическим элементом, электрический нагреватель в виде ленточной обмотки, нагревательная лампа и инфракрасная нагревательная лампа.

9. Система по п. 1, в которой регулятор температуры содержит:

- внешний корпус для монтажа регулятора температуры на кожухе спа-системы;

- интерфейс сетевого питания для соединения со второй сетью электропитания с целью подачи электрической энергии на нагреватель и регулятор температуры; и

- по меньшей мере одно из следующего:

- средство визуальной индикации для сообщения пользователю состояния второго интерфейса сетевого питания и/или состояния нагревателя; и

- интерфейс, обеспечивающий соединение с сетью связи для отправки сообщений, связанных с состоянием второго интерфейса сетевого питания и/или с состоянием нагревателя, удаленному пользователю на электронное устройство, подключенное к сети связи.

10. Система по п. 1, в которой регулятор температуры содержит:

- внешний корпус для монтажа регулятора температуры на кожухе спа-системы;

- интерфейс сетевого питания для соединения со второй сетью электропитания с целью подачи электрической энергии на нагреватель и регулятор температуры; и

- по меньшей мере одно из следующего:

- средство визуальной индикации для сообщения пользователю состояния второго интерфейса сетевого питания и/или состояния нагревателя; и

- интерфейс, обеспечивающий соединение с сетью связи для отправки сообщений, связанных с состоянием второго интерфейса сетевого питания и/или с состоянием нагревателя, удаленному пользователю на электронное устройство, подключенное к сети связи,

при этом второй интерфейс сетевого питания обеспечивает подачу электрической энергии на нагреватель и регулятор температуры независимо от состояния контроллера спа-системы и независимо от состояния сети электропитания, обеспечивающей питание питаемых элементов спа-системы.

11. Система по п. 1, в которой, когда температура, отслеживаемая термостатом, оказывается ниже заранее заданного порогового значения, регулятор температуры включает нагреватель и отключает основной контур текучей среды спа-системы.

12. Система по п. 1, дополнительно содержащая один или несколько температурно-зависимых механических выключателей, разрывающих электрическое соединение между интерфейсом питания и по меньшей мере одним из другого нагревателя, являющегося частью спа-системы, насоса, являющегося частью спа-системы, и контроллера, являющегося частью спа-системы.

13. Система по п. 1, в которой регулятор температуры способен включать нагреватель, не являющийся частью питаемых элементов спа-системы, если данные с другого термостата, полученные регулятором температуры, указывают на снижение температуры воды в спа-системе ниже заранее заданного порогового значения, независимо от состояния контроллера, являющегося частью спа-системы и соединенного с питаемыми элементами спа-системы.

14. Система по п. 1, в которой регулятор температуры способен включать нагреватель, не являющийся частью питаемых элементов спа-системы, если данные сдатчика температуры, полученные регулятором температуры, указывают на снижение температуры воды в спа-системе ниже заранее заданного порогового значения, независимо от состояния контроллера, являющегося частью спа-системы и соединенного с питаемыми элементами спа-системы.

15. Система по п. 1, в которой регулятор температуры способен включать нагреватель, не являющийся частью питаемых элементов спа-системы, если данные с другого термостата, полученные регулятором температуры, указывают на снижение температуры трубы, являющейся частью спа-системы, ниже заранее заданного порогового значения, независимо от состояния контроллера, являющегося частью спа-системы и соединенного с питаемыми элементами спа-системы.

16. Система по п. 1, в которой включение нагревателя регулятором температуры независимо от состояния контроллера, являющегося частью спа-системы, запускает начальную последовательность нагревания спа-системы, установленную для начальной операции наполнения или операции повторного наполнения.

17. Система по п. 1, в которой включение нагревателя регулятором температуры независимо от состояния контроллера, являющегося частью спа-системы, предотвращает работу спа-системы, пока не будет превышена пороговая температура.

18. Система по п. 1, в которой регулятор температуры способен получать от службы погоды прогноз погоды, включая текущую температуру и прогнозируемую температуру, и использовать его для изменения включения нагревателя по меньшей мере одним из следующих способов:

- задержка включения нагревателя на заранее заданное время, если прогноз погоды указывает на достижение температурой нижней границы прогнозируемой температуры;

- включение нагревателя с максимальной производительностью или с пониженной производительностью, если данные с термостата, полученные регулятором температуры, указывают на температуру ниже другого более высокого заранее заданного значения, чем заранее заданное пороговое значение, а прогноз погоды указывает на стабильную или понижающуюся температуру.

19. Устройство для защиты спа-системы от замерзания, содержащее:

- наружный корпус для крепления устройства к кожуху спа-системы, содержащей кожух и спа-ванну, поддерживаемую кожухом;

- первый интерфейс сетевого питания для подключения к первому источнику сетевого питания с целью подачи питания к нагревателю, соединенному с полостью между кожухом и спа-ванной;

- второй интерфейс сетевого питания для подключения ко второму источнику питания с целью подачи питания к спа-блоку в спа-системе для обеспечения обычной работы спа-системы; и

- по меньшей мере одно из следующего:

- средство визуальной индикации для сообщения пользователю состояния второго интерфейса сетевого питания и/или состояния нагревателя с нагнетателем воздуха; и

- интерфейс, обеспечивающий соединение с сетью связи для отправки сообщений, связанных с состоянием второго интерфейса сетевого питания и/или с состоянием нагревателя с нагнетателем воздуха, удаленному пользователю на электронное устройство, подключенное к сети связи,

при этом первый интерфейс сетевого питания содержит первый электрический интерфейс на одной стороне устройства снаружи кожуха спа-системы и второй электрический интерфейс на другой стороне устройства и/или второй интерфейс сетевого питания содержит первый электрический интерфейс на одной стороне устройства снаружи кожуха спа-системы и второй электрический интерфейс на другой стороне устройства.

20. Устройство по п. 19, в котором интерфейс соединен с сетью связи через локальный маршрутизатор, а связь между интерфейсом и локальным маршрутизатором обеспечивается проводными средствами, и/или беспроводными средствами, и/или оптическими средствами.

21. Устройство по п. 19, дополнительно содержащее третий интерфейс сетевого питания для подключения к третьему источнику сетевого питания с целью обеспечения питания нагревателя в случае отказа первого источника сетевого питания и/или второго источника сетевого питания.

22. Система для защиты от замерзания спа-системы, имеющей спа-ванну и поддерживающий спа-ванну кожух, содержащая:

- интерфейс сетевого питания, соединенный с контроллером;

- нагреватель, соединенный с интерфейсом сетевого питания и с контроллером, выполненный с возможностью нагревания заранее заданной части спа-системы независимо от основного контура текучей среды спа-системы;

- датчик температуры, расположенный в заданном месте спа-системы;

- слив, являющийся частью спа-системы;

при этом, когда температура, отслеживаемая датчиком температуры, оказывается ниже первого заранее заданного порогового значения, контроллер включает нагреватель независимо от состояния основного контура текучей среды спа-системы, при этом:

- когда температура, отслеживаемая датчиком температуры, оказывается ниже второго заранее заданного порогового значения, контроллер способен включать слив независимо от состояния основного контура текучей среды спа-системы и нагревателя; или

- когда температура оказывается ниже второго заранее заданного порогового значения, слив открывается автоматически, независимо от состояния другой части системы и спа-системы.