[发明专利]电热水器操作的控制装置和方法

说明书

本申请涉及操作电热水器的控制装置和方法的领域。本发明尤其用于使用微控制器的控制装置和方法，并将具体参考其描述本发明。然而，可以理解本发明具有更广的方面，也可用其他形式的控制装置来实施。

当安装了电热水器后，在接通热水器之前最好给热水器水箱注水并清除水箱中的空气。没有给热水器水箱注水以及没有清除水箱中的空气可导致毁坏加热元件或热水器。因此，最好有这样的自动装置，即，当热水器水箱中缺水时防止加热元件工作。另外，最好具有辅助节能特征，如，能编程该热水器以适应热水需求周期中每日的时刻和/或每周内日期的变化，同时能方便并容易地使用假日内温度下降特征。

用于检测电热水器中无水启动的控制装置和方法，通过首先记录该单个或最底部加热元件上的初始温度来操作，所述电热水器有一个或两个顶部和底部电加热元件或辅助加热元件。在短时间内使该单个或最底部加热元件通电，其后断电并延迟后，记录最底部加热元件上的最终温度。接着比较初始和最终温度读数，如果其间的差值大于几度，表示该单个或最底部加热元件没有浸没在水中，控制装置锁断所有的加热元件以防止加热元件再通电直到控制装置复位。

如果初始和随后的温度之间的差值小于几度，这确定底部加热元件由水包围，接着使最底部的加热元件通电以将水加热到关断设定点温度。

监测顶部加热元件的温度，仅在顶部加热元件的温度已达到关断设定点温度接着降到低于关断设定点温度几度后，控制装置使顶部加热元件通电。这防止了在没有清除水箱中的空气由此顶部加热元件没有浸没在水中的情况下对顶部加热元件的通电。

控制装置也包括这样的特征，即，使设定点温度(在该温度使加热元件断电)随日的时刻和/或周的不同日而改变以适应不同的热水使用方式，同时降低了热水器的整体能量损耗并提供假日设置，在此期间很长时间内保持减小的设定点从而给用户提供方便并容易地使用保存能量损耗的装置。

通过结合附图的以下描述和后附的权利要求书，本发明另外的优点和特征将更加明显。

图1根据本申请的控制装置和方法操作的电热水器的示意图；

图2和2A说明根据本发明的控制装置和方法的电热水器的操作流程图；    

图3是根据本发明控制装置的电路图；以及

图4是表示根据本发明与控制装置连接的可选择的可编程定时器的图。

现在参考附图，其中所示仅为了说明本发明优选实施例的目的而并不是对本发明的限定，图1表示电热水器A，其包括具有顶壁12、底壁14和外围或侧壁16的水箱B。

冷水供水管18通过其顶壁12进入水箱B中，其入口20与水箱底壁14相邻从而冷水进入邻近底部的水箱B中。热水出水管22通过顶壁12伸到水箱B中，出水管22的入口24与顶壁12相邻，通过出水管22热水从水箱B流出。

顶部和底部的电加热元件C和D通过侧壁16伸到水箱B中，并用已知的方法将其固定到侧壁16上。每个加热元件C和D有位于水箱侧壁16外表面上的基底30和32。每个基底上设有用于连接导线的合适的端子，以及如电阻负温度系数的热敏电阻34和36这样的温度传感器被容纳在每个基底中以提供温度信号。

应当注意的是：本发明是结合使用两个加热元件的热水器来描述的，即，上部加热元件C和下部加热元件D。然而本发明也包括如需要时仅用一个加热元件的热水器或具有多于两个这样的加热元件的热水器。

尽管也可安装在其他位置，但示出控制装置E安装在电加热器A的顶部。控制装置E可与交流电源用已知方法连接，示意性示出的导线38和40用于通过控制装置E将加热元件C和D连接到电源上，并用于将热敏电阻34、36和控制装置E相连。

当电热水器最初安装或电热水器使水从夹持水箱中排出后返回运行时，该水箱将包含大气压状态的大量气体。当供水阀被打开时，水将会流入水箱直到水箱内部压力等于供水压力。然而，如果关闭出口阀或如果没有打开任何一个热水配送阀时，水箱中的空气将被限制并加压到等于供水压力。如果不释放被加压的空气，将限制水箱装满水从而一个或两个加热元件没有浸没在水中。由于水比空气更易于吸热，当没有浸没在水中时，加热元件的通电可导致毁坏加热器元件。这种情况通常是指在加热元件浸没在水中前使其通电的无水启动状况。