CN102563884A - 一种防止液体加热设备干烧的控制方法和*** - Google Patents

一种防止液体加热设备干烧的控制方法和*** Download PDF

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丛大超
王峰
时斌
张锐钢
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Abstract

本发明提供一种控制方法和控制***，不断检测液体加热设备中的温度变化并计算出温度增加速率，将其与所设定阈值比较来判断是否发生干烧。为了避免因水位波动等因素造成的误检测，本发明通过连续三次采集的数据来判断是否出现干烧的情况。同时可通过LED显示灯向用户发出故障警示，提醒用户检查热水器和管路。本发明通过温升的速度来判断液体加热设备中是否发生干烧，来保护电加热，提高设备的使用寿命，为液体加热设备的使用提供安全保障，避免发生安全事故。

Description

一种防止液体加热设备干烧的控制方法和***
技术领域
本发明涉及一种液体加热设备的控制方法和***，更具体的，涉及一种液体加热设备防干烧的控制方法和***。
背景技术
随着社会的发展，液体加热设备的应用越来越普遍。但是，当热水器等液体加热设备发生过热时，可能会发生危险，特别是在液体烧干的情况下，热量的积累可能导致设备损坏，更严重的甚至导致火灾或导致使用者遭受烧伤。目前现有技术中，热水器或其他热水设备中的电加热，多使用温控器串联到控制电源的主回路中，当水温达到或者超过保护值时，温控器断开从而切断电源。如果电加热出现干烧的情况，只有干烧的温度达到或者超过保护值，温控器才断开产生保护。
但是，上述形式的传统热水器或其他液体加热设备中的电加热控制方法和***存在如下缺点：
1.当***中出现无水或水量不足的情况时，电加热无法正常判断而产生干烧的情况，对电加热寿命有影响，更重要的是安全问题得不到保障；
2.若因电流过大造成温控器的触点出现粘连的情况，电加热会一直通电工作，最终可能因温度过高造成安全事故；
3.发生干烧等故障时无法通知用户，不及时的发现并解决故障，对用户的安全构成威胁；
4.现有的通过传感器检测温度的做法，均为只要检测到温度上升超过限制就立即保护，不能避免传感器检测误差或者压力导致水位波动产生的影响，导致电加热频繁关断，影响使用。
发明内容
为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供一种防止液体加热设备干烧的控制方法和***，可以有效的保护液体加热设备，防止干烧，并能滤除水位波动和检测误差的影响，提高判断结果的准确性。
本发明中防止液体加热设备干烧的控制方法包括如下步骤：
步骤A：由加热设备内部的测温单元每隔固定时间间隔检测一次温度，
步骤B：计算单元计算出该时间间隔内的加热设备内部温度增加值，
步骤C：计算单元由计算出该时间间隔内的升温速率，
步骤D：判断升温速率是否超出所设定的升温速率阈值，
步骤E：如果升温速率超过所设定的升温速率阈值，记录单元将该结果记录下来，
步骤F：判断连续超过升温速率阈值的次数是否超过所设定的次数阈值，
步骤G：如果超过所设定的次数阈值，则判断为发生干烧。
进一步的，判断为干烧后，输出干烧报警信号。
进一步的，判断为干烧后，控制电路启动，停止加热。
进一步的，升温速率阈值与电热器的功率、加热容器的容积、液体的含量、散热环境因素有关。
进一步的，升温速率阈值设置为1摄氏度每秒。
进一步的，次数阈值设置为3次。
进一步的，所述固定时间间隔为1分钟。
进一步的，所述液体包括水、油。
本发明还提供一种一种能够防止液体加热设备干烧的控制***，该控制***包括计算单元、第一判断单元、第二判断单元、控制单元，其中
计算单元，计算加热设备内部的升温速度，
第一判断单元，判断该升温速率是否超过所设定的升温速率阈值，
记录单元，以及升温速率连续超过所述升温速率阈值的次数，
第二判断单元，进一步判断连续超过升温速率的次数是否超过所设定的次数阈值，如果超过次数阈值，通知控制单元，
控制单元，控制该液体加热设备做出相应的反应。
进一步的，该加热装置还包括报警单元。所述控制单元控制液体加热设备中的报警单元在判断发生干烧后输出报警信号。
进一步的，控制单元还适于控制报警单元输出声或光或振动形式的报警信号。
进一步的，所述控制单元控制液体加热设备中的加热单元停止加热。
进一步的，次数阈值设置为3次。
进一步的，所述测温单元设置为温度传感器。
进一步的，所述加热单元为电加热管。
进一步的，所述温度传感器设置在测温盲管中。
进一步的，所述液体加热设备为热水器。
本发明具有如下优点：
第一.本发明通过温升的速度来判断热水器或者其他热水设备中是否发生干烧，来保护电加热，提高设备的使用寿命，为热水器产品的使用提供安全保障；
第二.即使温控器坏掉或者粘连的情况下，仍可根据温升的速度和采集到的温度值来进行判断，控制电加热避免长时间通电工作和干烧；
第三.可以向用户发出故障警告，避免发生安全事故；
第四.滤除了水位波动、传感器测量误差等因素造成的误检测影响，提高了检测的准确性。
附图说明
下面根据实施例与附图对本发明作进一步详细说明。
图1是分别对液体、空气进行加热的升温曲线示意图；
图2是几种不同规格的液体加热设备分别对液体、空气进行加热的升温曲线示意图；
图3是本发明中第一实施例中的控制方法的流程示意图；
图4是本发明中第二实施例中的控制方法的流程示意图；
图5是本发明第三实施例中的加热设备的结构示意图；
图6是本发明第四实施例中的加热设备电路示意图。
图中附图标记所指代的技术特征分别是：
1、外壳；2、电加热管；3、温控器；4、测温盲管；5、温度传感器。
具体实施方式
在由于水和空气的比热不同，水的比热为4200J/Kg·℃，而空气的比热为1004J/Kg·℃，因此在单位时间内使用相同功率的电加热来加热两种介质，空气温度的变化幅度要大于水的温度变化幅度，我们就可以根据温度变化情况来判断是否有干烧的情况发生从而进行保护。
图1示出了是液体加热设备中加热空气和加热水过程中温度上升的示意图。由图中可以看出，例如在时间轴上的第15分钟到第25分钟，10分钟的时间段之内，空气的温度升高了约20度，水的温度升高了约5度，可见对空气加热的温度增加速率远超水的温度增加速率。
图2中选择了市面上比较常见的三种常见规格的热水器来进行模拟实验，其容积分别为150升，200升，300升，来确定其温度变化速率。具体实验数据如图2：
通过对比加热空气的实验和加热水的实验，我们得出，相同的加热条件下，加热水时传感器采集到的温度变化率约为0.5℃/分钟，而加热空气时传感器采集到的温度变化率为2℃/分钟。
需要指出的是，升温速率与电热器的功率、加热容器的容积、液体的含量、散热环境因素有关。
第一实施例
本发明的第一优选实施例提供这样一种防止液体加热设备发生干烧的控制方法，该方法通过测温单元采集加热设备中的温度数据，每隔1分钟检测一次温度，记为Ti。计算单元将所测得的温度Ti与上次所测得的温度Ti-1相减，求得这一分钟内的温度增加值ΔT。将该温度增加值ΔT除以时间间隔1分钟即可求得温度增加速率ΔT/t。
第一判断单元将该温度增加速率ΔT/t与设定温度增加速率阈值相比较，如果未超过该温度增加速率阈值，控制单元判断为没有发生干烧，继续正常加热和重复上述检测、判断步骤；如果该温度增加速率ΔT/t超过所设定的温度增加速率阈值，将其记录为一次异常。
升温速率阈值与电热器的功率、加热容器的容积、液体的含量、散热环境因素有关。在本实施例中，升温速率阈值设定为1℃/秒。
由于加热流体会产生对流甚至水位波动，还有可能在检查过程中出现测量误差。因此，为避免水位波动或者传感器误差带来的影响，本实施例中的控制方法继续对温度变化进行检测和判断，如果仅仅出现一次异常随后变成正常，则说明该次测量结果为误差或波动等因素所导致的；第二判断单元将连续记录到升温异常的次数与所设定的次数阈值相比较，例如如果连续三次记录到异常，控制单元判断为发生了干烧。
在控制单元判断发生干烧之后，控制单元自动控制该加热设备停止加热。
第二实施例
在该第二实施例中，防止液体加热设备发生干烧的控制方法通过测温单元采集加热设备中的温度数据，每隔2分钟检测一次温度，记为Ti。计算单元将所测得的温度Ti与上次所测得的温度Ti-1相减，求得这2分钟内的温度增加值ΔT。将该温度增加值ΔT除以时间间隔2分钟即可求得温度增加速率ΔT/t。
第一判断单元将该温度增加速率ΔT/t与设定温度增加速率阈值相比较，如果未超过该温度增加速率阈值，控制单元判断为没有发生干烧，继续正常加热和重复上述检测、判断步骤；如果该温度增加速率ΔT/t超过所设定的温度增加速率阈值，将其记录为一次异常。
升温速率阈值与电热器的功率、加热容器的容积、液体的含量、散热环境因素有关。在本实施例中，升温速率阈值设定为0.5-2℃/秒中的某一值，例如0.8℃/秒。
由于加热流体会产生对流甚至水位波动，还有可能在检查过程中出现测量误差。因此，为避免水位波动或者传感器误差带来的影响，本实施例中的控制方法继续对温度变化进行检测和判断，如果仅仅出现一次异常随后变成正常，则说明该次测量结果为误差或波动等因素所导致的；第二判断单元将连续记录到升温异常的次数与所设定的次数阈值相比较，例如如果连续三次记录到异常，控制单元判断为发生了干烧。
在控制单元判断发生干烧之后，警报输出单元输出警示信号，该警示信号可以是鸣笛、蜂鸣等各种声音信号，或者LED显示灯、闪烁的光信号等形式。
可选的，在发出警示信号的同时，控制单元停止加热设备的加热。
可选的，控制单元也可以并不立即停止加热设备的加热，而是等待用户的干预操作。但是，在该过程中继续执行上述检测过程，当报警信号发出后一定时间内(例如2分钟)仍未有用户操作，则控制单元控制该加热设备停止加热。
第三实施例
在该实施例中，提供一种能够防止液体加热设备干烧的加热装置，该加热装置包括容纳液体的容器、电加热管2、测温单元、主芯片，其中主芯片包括计算单元、第一判断单元、记录单元、第二判断单元、控制单元，其中电加热管对容器内的液体进行加热，测温单元检测温度并传输信号。主芯片上的计算单元计算加热设备内部的升温速度；第一判断单元，判断该升温速率是否超过所设定的升温速率阈值1℃/秒；记录单元，记录升温速率连续超过所述升温速率阈值的次数；第二判断单元，进一步判断连续超过升温速率的次数是否达到3次，如果达到3次，通知控制单元；控制单元，控制该液体加热设备做出相应的反应。
可选的，升温速率阈值可以设置为0.5-2℃/秒之内的某一值。
优选的，控制单元控制电加热管停止加热。
优选的，次数阈值设置为连续3-5次。
优选的，在电加热测温盲管4中(即感温包处)增加一个传感器5，该传感器的引出线接到主芯片上控制单元的相应端子上，通过传感器检测电加热温度变化，供控制单元进行判断和控制。
第四实施例
在该实施例中，提供一种能够防止液体加热设备干烧的加热装置，该加热装置包括容纳液体的容器、电加热管2、测温单元、主芯片，其中主芯片包括计算单元、第一判断单元、记录单元、第二判断单元、控制单元、警示单元，其中电加热管对容器内的液体进行加热，测温单元检测温度并传输信号。主芯片上的计算单元计算加热设备内部的升温速度；第一判断单元，判断该升温速率是否超过所设定的升温速率阈值1℃/秒；记录单元，记录升温速率连续超过所述升温速率阈值的次数；第二判断单元，进一步判断连续超过升温速率的次数是否达到3次，如果达到3次，通知控制单元；控制单元通知警示单元发出警示信号，并控制该液体加热设备做出相应的反应。
可选的，升温速率阈值可以设置为0.5-2℃/秒之内的某一值。
可选的，该警示信号可以是鸣笛、蜂鸣等各种声音信号，或者LED显示灯、闪烁的光信号等形式。
优选的，控制单元控制电加热管停止加热。
优选的，次数阈值设置为连续3-5次。
优选的，在电加热测温盲管4中(即感温包处)增加一个传感器5，该传感器的引出线接到主芯片上控制单元的相应端子上，通过传感器检测电加热温度变化，供控制单元进行判断和控制。
本发明通过温升的速度来判断热水器或者其他热水设备中是否发生干烧，来保护电加热，提高设备的使用寿命，为热水器产品的使用提供安全保障；即使温控器坏掉或者粘连的情况下，仍可根据温升的速度和采集到的温度值来进行判断，控制电加热避免长时间通电工作和干烧；可以向用户发出故障警告，避免发生安全事故；并可以滤除水位波动或者测量误差所造成的影响。
第五实施例
该液体加热装置具有外壳1，在外壳中设置有电加热管2和测温盲管4，并且在测温盲管中还设置传感器5，在外壳的尾端设置有温控器3，该电热水器还设置有控制芯片，该控制芯片能够在传感器检测到干烧的情况下控制电加热管停止继续加热。
控制芯片中包括计算单元、第一判断单元、第二判断单元、控制单元，其中计算单元计算加热设备内部的升温速度，第一判断单元，判断该升温速率是否超过所设定的升温速率阈值，记录单元，以及升温速率连续超过所述升温速率阈值的次数，第二判断单元，进一步判断连续超过升温速率的次数是否超过所设定的次数阈值，如果超过次数阈值，通知控制单元，控制单元，控制该液体加热设备做出相应的反应。
进一步的，所述次数阈值设置为3次。
进一步的，所述外壳1内部所设置的电加热管2包括长加热管、短加热管、螺旋加热管、U型加热管中的一个或多个。
该加热装置还包括报警单元，该报警单元设置在外壳1的外部，该报警单元在判断发生干烧后输出报警信号。
进一步的，所述液体加热设备为热水器。
进一步的，外壳尾端的温控器3与电加热管2电连接。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能够防止液体加热设备干烧的方法，该方法包括如下步骤：
步骤A：由加热设备内部的测温单元每隔固定时间间隔检测一次温度，
步骤B：计算单元计算出该时间间隔内的加热设备内部温度增加值，
步骤C：计算单元由计算出该时间间隔内的升温速率，
步骤D：判断升温速率是否超出所设定的升温速率阈值，
步骤E：如果升温速率超过所设定的升温速率阈值，记录单元将该结果记录下来，
步骤F：判断连续超过升温速率阈值的次数是否超过所设定的次数阈值，
步骤G：如果超过所设定的次数阈值，则判断为发生干烧。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在判断为干烧后，输出干烧报警信号。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在判断为干烧后，控制电路启动，停止加热。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，升温速率阈值与电热器的功率、加热容器的容积、液体的含量、散热环境因素有关。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，升温速率阈值设置为1摄氏度每秒。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，次数阈值设置为3次。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述固定时间间隔为1分钟。
8.一种能够防止液体加热设备干烧的控制***，该控制***包括计算单元、第一判断单元、第二判断单元、控制单元，其中
计算单元，计算加热设备内部的升温速度，
第一判断单元，判断该升温速率是否超过所设定的升温速率阈值，
记录单元，以及升温速率连续超过所述升温速率阈值的次数，
第二判断单元，进一步判断连续超过升温速率的次数是否超过所设定的次数阈值，如果超过次数阈值，通知控制单元，
控制单元，控制该液体加热设备做出相应的反应。
9.根据权利要求8的控制***，其特征在于，所述控制单元控制液体加热设备中的报警单元在判断发生干烧后输出报警信号。
10.根据权利要求8的控制***，其特征在于，所述控制单元控制液体加热设备中的加热单元停止加热。
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