NL1010064C2 - Regelen en op veiligheidsaspecten controleren van verwarmingssystemen voor vloeistoffen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verwarmingselementen als sensor. - Google Patents

Regelen en op veiligheidsaspecten controleren van verwarmingssystemen voor vloeistoffen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verwarmingselementen als sensor. Download PDF

Info

Publication number
NL1010064C2
NL1010064C2 NL1010064A NL1010064A NL1010064C2 NL 1010064 C2 NL1010064 C2 NL 1010064C2 NL 1010064 A NL1010064 A NL 1010064A NL 1010064 A NL1010064 A NL 1010064A NL 1010064 C2 NL1010064 C2 NL 1010064C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
temperature
electronic system
heating element
water
heating
Prior art date
Application number
NL1010064A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernardus Johannes M Leerkotte
Herbert Schulze Geiping
Original Assignee
Nedap Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=19767796&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=NL1010064(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Nedap Nv filed Critical Nedap Nv
Priority to NL1010064A priority Critical patent/NL1010064C2/nl
Priority to EP99202932A priority patent/EP0985892B1/en
Priority to DE69919646T priority patent/DE69919646T2/de
Application granted granted Critical
Publication of NL1010064C2 publication Critical patent/NL1010064C2/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/20Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2021Storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/10Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/124Preventing or detecting electric faults, e.g. electric leakage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/25Temperature of the heat-generating means in the heater
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/37Control of heat-generating means in heaters of electric heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/395Information to users, e.g. alarms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/40Control of fluid heaters characterised by the type of controllers
    • F24H15/414Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/10Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/128Preventing overheating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

- 1 -
Regelen en op veiligheidsaspecten controleren van verwarmingssystemen voor vloeistoffen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verwarmingselementen als sensor.
De uitvinding betreft een elektronisch microcontroller gestuurd systeem waarmee de temperatuur van vloeistoffen (meestal water) en vaste stoffen, de warmte inhoud van een bepaald volume vloeistof, de kalkaanslag op elektrische verwarmingselementen, defecten aan verwarmingselementen en verkeerd in bedrijf stellen van verwarmingselementen bepaald kan worden, waarbij gebruik wordt gemaakt van de in 5 het toestel of systeem toegepaste verwarmingselementen als temperatuursensoren. Door het gebruik van een microcontroller binnen een speciaal voor dit doel ontworpen elektronische schakeling is de regeling integraal veilig.
Bij hedendaagse toestellen en systemen waarin vloeistoffen (meestal water) verwarmd moeten worden, gebruikt men speciaal voor dat doel gemaakte temperatuursensoren.
10 Bij toestellen kan gedacht worden aan elektrische boilers, waterkokers, koffiezetapparaten, wasmachines, vaatwassers en degelijke.
In veel uitvoeringen van deze apparaten wordt gebruik gemaakt van de kubieke uitzettingscoëfficiënt van vloeistoffen. Bij dit systeem wordt een klein reservoir in een buis gemonteerd welke zich in de te verwarmen omgeving bevindt. Het reservoir is via een capillair buisje verbonden met een tweede 15 reservoir met aan één zijde een gemakkelijk te bewegen membraan. Door het verhitten van het eerstgenoemde reservoir neemt door uitzetting het volume van het tweede reservoir toe. Wanneer de membraan een bepaalde, vooraf ingestelde, verplaatsing heeft ondergaan dan gaat een mechanisch gekoppelde elektrische schakelaar van de geleidende (gesloten contacten) naar de niet geleidende toestand. Dit omschakelen gebeurt bij een temperatuur bepaald door een draaiknop welke mechanisch 20 gekoppeld is met de genoemde schakelaar. Bij het bereiken van de gewenste temperatuur wordt dus de stroom naar de verwarmingselementen onderbroken. Na het zakken van de temperatuur bereikt de genoemde thermostaatschakelaar het punt dat deze weer terugschakelt naar de geleidende toestand. Op deze wijze kan de temperatuur binnen bepaalde grenzen gehandhaafd blijven.
Bij de meeste genoemde toestellen is een overtemperatuurbeveiliging aangebracht, vaak in combinatie 25 met de hiervoor genoemde thermostaatregelaar, welke nagenoeg op dezelfde wijze functioneert. Deze overtemperatuurbeveiliging heeft een eigen onafhankelijk vloeistof reservoir, capillair en schakelsysteem. In de fabriek is de gewenste schakcltemperatuur vast ingesteld op een hoge. doch nog net acceptabele waarde. Wanneer door falen van de thermostaatschakelaar de temperatuur te hoog wordt, dan zal de overtemperatuurbeveiliging de spanningstoevoer onderbreken. De stroomtoevoer kan alleen weer hersteld 20 worden door een reset-knop op de overtemperatuurbeveiliging in te drukken nadat de temperatuur voldoende gezakt is.
p1 01006 4 -2-
Tegenwoordig zijn ook vaak elektronische regelsystemen in genoemde soorten toestellen ingebouwd. De elektronica in deze toestellen verkrijgt de informatie over de heersende temperatuur met behulp van sensoren zoals PTC's en NTC's. (weerstanden met een bepaalde positieve of negatieve temperatuurs-coëfficiënt als functie van de temperatuur). De uitgangen van de elektronica zijn hierbij uitgerust met 5 relais of triac's om de verwarmingselementen aan te sturen. Een elektronische regeling is in staat om de gewenste temperatuur nauwkeuriger te bereiken en te handhaven. Verder bieden elektronische regelingen meer comfort aan de gebruiker. Bij deze regelingen is vaak een microprocessor toegepast die communiceert met de gebruiker via display en druktoetsen, Ondanks de genoemde elektronische regeling wordt in verband met veiligheidseisen (EN 60335-2-21) meestal gebruik gemaakt van de genoemde 10 mechanische overtemperatuurbeveiliging welke bij genoemde storing alle gebruikte fases van het net onderbreekt.
Bij elektrische boilers wordt meestal gebruik gemaakt van het goedkopere nachtstroom tarief. De gewenste eindtemperatuur van het water in de boiler is door de gebruiker of de installateur ingesteld. Een vaak gebruikte temperatuur is 60°C. In de praktijk kan een boiler ingesteld worden op een temperatuur 15 tussen 35°C en 85°C, welke in één nacht bereikt kan worden, Bij het tappen van warm water, welke tijdens de nachtelijke verwarmingsfase een bepaalde temperatuur heeft bereikt, zal dit water aan de bovenkant van het vat via een buis uitstromen en aan de onderzijde van het vat worden vervangen door koud instromend water. Boven in het vat zal zich dan warm water bevinden (bij goed geïsoleerde boilers zal er een temperatuurverval van maximaal 1 Kelvin per 24 uur optreden), terwijl onder in de boiler zich 20 relatief koud water zal bevinden. Door de wijze van instromen van koud water zal een scherpe overgang (1-2 cm) van koud naar warm water gehandhaafd blijven.
De hedendaagse luxere boilers zijn aan de buitenkant van het vat voorzien van een warmte-inhoud sensor, meestal bestaande uit een aantal temperatuur afhankelijke weerstanden, waarmee ongeveer nagegaan kan J worden op welke hoogte de overgang van warm naar koud water zich bevindt. Daar de temperatuur van 25 het w'ater boven de genoemde grenslaag ook bekend is, kan de warmte-inhoud van de boiler door de elektronica bepaald worden. Meestal geeft het aantal LED’s of een andere indicatie op een display aan hoeveel douches of baden er, bij het gebruik van een mengkraan welke op 38°C ingesteld is, nog genomen kunnen worden.
Bij de genoemde toestellen volgens de huidige stand der techniek zijn de volgende bezwaren aanwezig: 30 1. Er moet steeds een aparte temperatuursensor en (in het geval van boilers) een warmte-inhoud sensor ingebouwd worden. Het bezwaar is hogere kosten door extra componenten, bekabeling en extra productiekosten.
2. De verwarmingselementen moeten periodiek door een servicemonteur gecontroleerd worden op de mate van verkalking om de goede werking op lange termijn te garanderen.
35 3. Het defect raken van een verwarmingselement in een systeem met meerdere elementen wordt vaak op indirecte wijze geconstateerd, daar de gewenste temperatuur door de verminderde capaciteit later wordt bereikt. Dit geeft vermindering van comfort.
ΐ M010064 -3- 4. Hei per ongeluk aansluiten van een toestel of systeem op de netspanning, waarbij vergeten is water toe te voeren, zal kunnen resulteren in defecte of aangetaste verwarmingselementen.
5. Er is meestal een logge en relatief kostbare mechanische overtemperatuurbeveiliging benodigd welke ook extra productiekosten veroorzaakt.
5 De uitvinding geeft een oplossing voor de hiervoor genoemde bezwaren door het gebruiken van de verwarmingselementen zelf als temperatuursensor. Naast het met het nieuwe temperatuurmeetsysteem kunnen uitvoeren van temperatuur- en warmte-inhoud bepalingen, kan door het gebruiken van verwarmingselementen als sensor ook de mate van verkalking, het defect zijn van een verwarmingselement en het niet aanwezig zijn van water zeer vroegtijdig worden geconstateerd.
10
Aan de hand van de figuren wordt het principe van temperatuur meten met verwarmingselementen toegelicht en worden uitgevonden toepassingen verklaard.
Figuur 1 toont de meetbrug en de voedingsspanning waarop het verwarmingselement met behulp van de wisselconlacien van twee verschillende relais naar keuze geschakeld kan worden.
15 Figuur 2 toont de basisschakeling waarmee de wisselcontacten in figuur 1 door middel van de twee relais door de microcontroller (4) geschakeld en op goede werking gecontroleerd worden.
Figuur 3 toont een tekening van vier verwarmingselementen zoals deze onder in een boiler aangebracht kunnen zijn.
Figuur 4 toont de schematische opbouw van een boilerketel waarin onder in de verwarmingselementen 20 zijn ondergebracht. Iets boven de helft van de hoogte is de overgangslaag tussen koud water (er onder) en warm water weergegeven.
Om de verwarmingselementen (figuur 3) als sensor te kunnen gebruiken is een elektronische schakeling ontworpen die dit mogelijk maakt. De basisschakeling (figuur 1 en figuur 2) voor één 25 verwarmingselement is gebaseerd op twee onafhankelijke relais met elk één wisselcontact. In de ruststand van elk van deze relais is het verwarmingselement door de ruststand van de contacten elektrisch in een meetbrug geplaatst. Met behulp van een verschilversterker wordt er een spanning gevormd die een functie is van de temperaturen die in het verwarmingselement heersen. Het uitgangssignaal van de verschilversterker 2 wordt aan een analoog / digitaal converter van de microcontroller toegevoerd. De 30 elektronische schakeling die de twee genoemde relais in figuur 2 aanstuurt, bevat een microcontroller 4 waarmee per transistor, welke elk een relais aanstuurt, via twee ingangen op de microcontroller constant nagegaan wordt of de relais RY1 en RY2 qua aansturing in de gewenste toestand zijn. Daarnaast bevat de elektronische schakeling een transistor T4 waarmee de voeding V2 naar de relais wegvalt als een stuursignaal (een blokgolf) op een uitgang van de microcontroller 4 in een statische toestand komt. Dit 35 kan bijvoorbeeld gebeuren als de microcontroller 4 in een storingstoestand komt. Ook wordt in deze schakeling 3 via een ingang op de microcontroller met korte intervallen gecontroleerd of de voedingsspanning voor de relais overeen komt met de gewenste toestand. De goede werking van de laatstgenoemde veiligheidsafschakelfunctie wordt minimaal één keer per dag gecontroleerd door het blokgolfsignaal. welke door de microcontroller 4 aan condensator C2 wordt toegevoerd, te onderbreken.
*1010064 - 4-
Om de levensduur van de relais te significant te verlengen wordt het opkomen en afvallen van de twee relais niet gelijktijdig gedaan, maar zo dat de volgorde van opkomen en afvallen voortdurend wordt gewisseld. Daardoor is er steeds een ander relais dat het volledige vermogen schakelt, terwijl de andere dan praktisch onbelast schakelt. De genoemde aansturing van de twee relais komt in een bepaalde 5 toepassing met hetzelfde aantal voor als het aantal gebruikte verwarmingselementen. De veiligheidsafschakelfunctie via transistor T4 kan, als het aantal aan te sturen verwarmingselementen niet te groot is, enkelvoudig worden uitgevoerd. Wanneer een gecontroleerde functie als fout wordt bevonden, dan worden alle relais door de microcontroller in de ruststand gezet en wordt er een alarm gegeven.
De uitvinding maakt gebruik van de gerealiseerde mogelijkheid om temperatuurmetingen met normale 10 verwarmingselementen uit te voeren.
De uitvinding maakt de volgende nieuwe meetmethoden mogelijk:
Bepalen van de warmte-inhoud van een bepaald volume van een vloeistof in een vat.
Met behulp van een tweetal principes, die elkaar aanvullen, kan zonder de genoemde warmte-inhoud sensor de bepaling van de warmte-inhoud bij onder andere boilers uitgevoerd worden. De twee principes 15 om de warmte-inhoud te bepalen, kunnen gebruikt worden als er minimaal twee verwarmingselementen (figuur 3) beschikbaar zijn welke onder in de boilerketel (figuur 4) gemonteerd dienen te zijn. Uitgaande van figuur 3 zijn een aantal uitvoeringsvormen mogelijk waarvan de werking hieronder worden toegelicht.
Principe 1: 20 Bij een boiler zoals in figuur 4 zal het water bij een 's nachts volledig opgewarmde waterhoeveelheid (bijvoorbeeld tot een temperatuur van 60°C) alle elementen A, B, C en D tot 60°C verwarmen. Door steeds alle elementen als sensor te gebruiken kan tijdens het tappen van warm water van 60°C bepaald worden tot welke hoogte koud aanvocrwater ingestroomd is. Als bijvoorbeeld het koude water element D 3 heeft gepasseerd, dan zal de weerstand van dit element zijn gedaald tot een waarde die overeenkomt met 25 de temperatuur van dit koude water. Door het meten van de weerstand van element D kan dan ook de temperatuur van het koude water bepaald worden. De weerstand van de elementen A en B zal ook afnemen omdat deze dan ook ongeveer voor 20% in dit koude water staan. Wanneer het koude water bij verder tappen van warm water stijgt tot de helft van element C, dan zal de weerstand van element C ongeveer een weerstand hebben passend bij de gemiddelde temperatuur van het koude en het warme 30 water. De elementen A en B staan dan ongeveer tot 50% in het koude water. Zowel met de waarde die element C geeft, als de weerstand van de elementen A en B kan de warmte-inhoud bepaald worden. Als het koude water boven het element C komt, en lager dan de hoogte van de elementen A en B, dan kan alleen nog door het meten van de weerstand van A of B de hoogte van de overgang tussen koud en warm water (en dus de warmte-inhoud) bepaald worden.
35 Principe 2:
Als koud water na het gebruik van een hoeveelheid warm water hoger komt dan de elementen A en B, dan kan de warmte-inhoud bepaald worden door enige tijd (enkele tientallen seconden) de elementen A, B en eventueel C aan te sturen. Door het dissiperen van elektrische energie wordt het water dat tegen de elementen aanligt verwarmd en stijgt daardoor op.
p101006 4 - 5-
Wanneer dit verwarmde water de grenslaag van koud naar warm water bereikt dan zal op de grenslaag enige verstoring en turbulentie optreden. Door de aanvoer van steeds meer wanner water uit de onderliggende elementen zal dit water zich langs de wand van de ketel in figuur 4 naar beneden bewegen. Element D fungeert nu als een temperatuursensor waarmee bepaald wordt hoelang het duurt dat een 5 verhoging van de temperatuur wordt gesignaleerd. De gemeten tijd tussen het starten van de verwarmingsfase en het signaleren van de temperatuursverhoging van element D is een variabele voor het berekenen van de warmte-inhoud van de boiler. Bij eenvoudige boilers, waarbij alleen de elementen A en B aanwezig zijn, kan ook de warmte-inhoud bepaald worden door met element A te verwarmen en met clement B te meten. Tevens zijn versies met element A als warmtebron en element D als sensor zeer 10 geschikt. Voor elk type boiler kan door berekeningen en / of metingen bepaald worden hoe hoog de grenslaag ligt, waarmee daarna de warmte-inhoud berekend kan worden.
Wanneer er volgens principe 2 gemeten moet worden, dan moet of na elke warmwater afname of periodiek volgens dit principe 2 bepaald worden hoe groot de warmte-inhoud nog is. Elke warmtevraag kan gesignaleerd worden door natuurlijke temperatuurfluctuaties van het instromende koude water door 15 elk van de als temperatuursensor geschakelde verwarmingselementen. Daar het beschreven systeem altijd bestuurd dient te zijn door een microprocessor of microcontroller, is het mogelijk het gebruikspatroon in de tijd te registreren waardoor het mogelijk is bij het niet signaleren of niet gebruiken van water, toch een warmte-inhoudsbepaling uit te voeren. Door deze methode kan de inzet van een flow sensor voorkomen worden.
20 De wijze van beveiliging van de verwarmingselementen bij het onterecht inschakelen van de vcrwarmingelementen wanneer een toestel of systeem niet met water gevuld is.
Wanneer bij huidige uitvoeringen van temperatuurregelingen van warmwatertoestellen elektrische energie aan de elementen wordt toegevoerd, terwijl het genoemde toestel nog niet met water gevuld is, dan zullen deze elementen defect kunnen raken daar de temperatuur zeer snel zal stijgen tot onacceptabele waarden. 25 De temperaluurssensor die elders in het apparaat ondergebracht is zou deze hoge temperatuur niet, of niet tijdig signaleren.
Deze uitvinding maakt zoals gezegd gebruik van genoemde mogelijkheid om een verwarmingelement als tempcratuurssensor te gebruiken. Voorafgaand aan het langdurig toevoeren van elektrische energie aan een verwarmingselement (figuur 4) wordt eerst de weerstand van het element gemeten om de huidige 30 (water- of lucht-) temperatuur te bepalen. Daarna wordt kortstondig (ongeveer 1 - 5 seconden) energie naar het element gestuurd.
Direct daarna wordt een weerstandsmeting van het element uitgevoerd. In het geval dat het toestel wel met water gevuld is, zal de gemeten weerstand van een bepaald maximum snel terugvallen naar de temperatuur van het water. Wanneer het toestel niet, of niet voldoende met water is gevuld, dan zal het 35 verwarmingselement de warmte niet zo snel kunnen kwijtraken. De gemeten temperatuur zal dus veel langzamer afnemen. In een dergelijke situatie zal de microcontroller ervoor zorgen dat er een alarm (bijv. het oplichten van een ‘Error’-LED) wordt gegeven. Het toestel kan pas weer opnieuw starten na een bepaalde tijd en na het voldoende afkoelen van het verwarmingselement *1010064 - 6-
Het bepalen van de mate van verkalking van een verwarmingselement.
Tijdens de eerste bedrijfsuren van een verwarmingselement (figuur 3) is er nog geen sprake van kalkafzetting die de transmissie van warmte naar het water verslechtert. Tijdens de eerste dag zal de microcontroller bij een aantal temperaturen tijdens de opwarmfase nagaan hoe snel de weerstand van elk 5 element afvalt na het onderbreken van de stroom. De meting verloopt op dezelfde wijze als hiervoor beschreven bij ‘De wijze van beveiliging van de verwarmingselementen bij het onterecht inschakelen van de verwarmingelementen wanneer het waterverwarmingstoestel niet met water gevuld is.’ Dit meten bij bepaalde weerstandsintervallen wordt gedaan nadat er enige minuten niet verwarmd is, zodat de temperatuur van het water overal in de ketel nagenoeg gelijk is. Voorwaarde voor een goede bepaling is 10 dat de overgangslaag van koud naar warm water zich boven de elementen bevindt of dat al het water in het toestel dezelfde temperatuur heeft en er dus geen overgangslaag in het toestel aanwezig is. De meetresultaten bij vooraf bepaalde weerstandswaarden van de elementen worden opgeslagen in een niet vluchtig geheugen zoals een E2Prom. Door interpolatie kan de microcontroller voor elke weerstandswaarde de snelheid van het afvallen van de temperatuur, en dus de tijdconstante, bepalen.
' 15 Periodiek, bijvoorbeeld één keer per maand, wordt de meting automatisch herhaald en vergeleken met de in de eerste uren opgeslagen meetwaarden. Wanneer de door de fabrikant bepaalde afvaltijd van de temperatuur wordt overschreden dan kan de microcontroller een alarm geven. Dit kan bijvoorbeeld door : een LED op te laten lichten, waarmee aangegeven wordt dat er onderhoud nodig is. Wanneer de ' periodieke meting aangeeft dat een maximale (door de fabrikant in te stellen) waarde is overschreden, dan 20 kan het toestel definitief uitgeschakeld worden. Hiermee wordt voorkomen dat een element doorbrandt. Ook hier kan de microcontroller voor een alarm en / of indicatie zorgen.
Het direct signaleren van een defect verwarmingselement.
Wanneer een verwarmingselement (figuur 3) defect raakt (elektrische isolatie) wordt dit onmiddellijk door het meten van een te hoge spanning bemerkt. Een sluiting met de mantel van het *- 25 verwarmingselement wordt, indien niet eerder geconstateerd door een externe aardlekschakelaar, : gesignaleerd door het afnemen van de weerstand van het verwarmingselement in de meetbrug. In beide gevallen kan de microcomputer een alarm geven.
Beveiliging tegen oververhitting.
Door het toepassen van twee onafhankelijke aan te sturen relais RY1 en RY2 en het kunnen afschakelen van beide relais via transistor T4, en door het feit dat genoemde functies voortdurend door de microcontroller 4 worden getest, en doordat bij een storing van de microcontroller het blokgolfsignaal naar transistor T4 wegvalt, is de huidige regeling zéér betrouwbaar. Door dit ontwerp is een aparte overtemperatuurbeveiliging niet meer nodig.
Ί .1010064 i

Claims (9)

1. Een elektronisch systeem waarmee de temperatuur van vloeistoffen en vaste stoffen bepaald kan worden, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van de temperatuurscoëfficiënt van de weerstandsdraad in verwarmingselementen.
2. Een elektronisch systeem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verwarmingselement via de wisselcontacten van twee onafhankelijk gestuurde relais naar keuze verbonden kan worden met een voedingsspanning, of met een weerstand meetbrug schakeling.
3. Een elektronisch systeem volgens één of meerdere der bovenstaande conclusies, met het kenmerk, 10 dat tijdens hel verwarmen van de vaste stof of vloeistof alleen temperatuurmetingen uitgevoerd worden om gegevens te verkrijgen zodat berekend kan worden hoeveel tijd er bij het ingestelde vermogen nodig is om de gewenste eindtempcratuur te bereiken, zodat alleen aan het einde van de verwarmingscyclus enkele metingen uitgevoerd hoeven te worden om de eindtemperatuur binnen de gewenste tolerantie in te stellen, dit met het doel om de levensduur van de contacten van de twee 15 relais te verlengen.
4. Een elektronisch systeem volgens één of meerdere der bovenstaande conclusies, met het kenmerk, dat de twee relais steeds in een andere volgorde worden aan- en af geschakeld, met het doel de elektrische levensduur van de relais significant te verhogen doordat elk relais de helft van het totaal 20 aantal schakelacties onder volle belasting tijdens de levensduur van het elektronische systeem uitvoert.
5. Een elektronisch systeem volgens één of meerdere der bovenstaande conclusies, met het kenmerk, dat door de voortdurende controle van de relais schakelacties door de microcontroller, en doordat bij 25 eventueel falen van de microcontroller door de overige elektronica, welke daaraan voorafgaand voortdurend door de microcontroller op goede werking is gecontroleerd, alle relais terugvallen in de ruststand zodat alle verwarmingselementen met behulp van twee onafhankelijke contacten van de voedingsspanning worden afgeschakeld, waardoor een zekere veiligheidsafschakelfunctie is gegarandeerd. 30
6. Een elektronisch systeem volgens één of meerdere der bovenstaande conclusies, met het kenmerk, dat de dikte van kalkaanslag op een verwarmingselement bepaald wordt door de in de eerste bedrijfsuren van het verwarmingselement in bijvoorbeeld E2Prom gelogde tijdconstante van de afkoeling van de weerstandsdraad in het verwarmingselement bij verschillende temperaturen -*5 periodiek te vergelijken met de laatst gemeten waarde, zodat bij het constateren van bepaalde door de fabrikant ingestelde waarden een onderhoudsverzoek wordt gegeven of dat bij het overschrijden van een absoluut maximum het toestel of systeem geheel wordt afgeschakeld. 0 10 0 6 4 -8-
7. Een elektronisch systeem volgens één of meerdere der bovenstaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmte-inhoud van een boiler bepaald wordt door, in het geval dat koud / warm-overgangslaag nog in het gebied van de verwarmingselementen ligt, hetgeen bepaald kan worden door het constant afnemen van de weerstand van het verwarmingselement welke optreedt tijdens 5 tapactiviteiten, de weerstand welke ontstaat door de optelling van de twee te onderscheiden delen van het verwarmingselement welke in het koude deel en in het warme deel van het water staan te meten en samen met de bekende temperatuur van het water boven in de ketel te gebruiken voor de berekening, welke berekening nauwkeuriger uitgevoerd kan worden wanneer de watertemperatuur door een laaggelegen verwarmingselement gemeten kan worden. 10
8. Een elektronisch systeem volgens één of meerdere der bovenstaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmte-inhoud van een boiler bepaald wordt door, in het geval dat koud / warm-overgangslaag boven de verwarmingselementen ligt, hetgeen bepaald kan worden na tapactiviteiten welke geconstateerd worden door het fluctueren van de weerstand ten gevolge van natuurlijke 15 fluctuaties van de temperatuur van het gedurende het tappen instromende water, het dissiperen van elektrische energie in een hooggelegen spiraalelement of in een nabij het midden liggend vertikaal element (zoals A in figuur 3) waarbij gemeten wordt hoelang het duurt voordat op een ander verwarmingselement dat als temperatuursensor geschakeld staat de temperatuur begint te stijgen, welke tijd afhankelijk van het type ketel aangeeft op welke hoogte de overgangslaag zich bevindt.
9. Een elektronisch systeem volgens de conclusies 7 en 8, met het kenmerk, dat de nauwkeurigheid van de warmte-inhoudsbepaling verbeterd kan w'orden door het toepassen van statistische gegevens welke tijdens het gebruik van het toestel zijn verzameld, »1010064
NL1010064A 1998-09-10 1998-09-10 Regelen en op veiligheidsaspecten controleren van verwarmingssystemen voor vloeistoffen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verwarmingselementen als sensor. NL1010064C2 (nl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1010064A NL1010064C2 (nl) 1998-09-10 1998-09-10 Regelen en op veiligheidsaspecten controleren van verwarmingssystemen voor vloeistoffen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verwarmingselementen als sensor.
EP99202932A EP0985892B1 (en) 1998-09-10 1999-09-09 Controlling and checking safety aspects of heating systems for liquids utilizing electric heating elements as sensor
DE69919646T DE69919646T2 (de) 1998-09-10 1999-09-09 Steuerung und Überwachung der Sicherheit einer Flüssigkeitsheizanlage, worin die elektrischen Heizelemente als Sensor gebraucht werden

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1010064 1998-09-10
NL1010064A NL1010064C2 (nl) 1998-09-10 1998-09-10 Regelen en op veiligheidsaspecten controleren van verwarmingssystemen voor vloeistoffen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verwarmingselementen als sensor.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1010064C2 true NL1010064C2 (nl) 2000-03-13

Family

ID=19767796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1010064A NL1010064C2 (nl) 1998-09-10 1998-09-10 Regelen en op veiligheidsaspecten controleren van verwarmingssystemen voor vloeistoffen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verwarmingselementen als sensor.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0985892B1 (nl)
DE (1) DE69919646T2 (nl)
NL (1) NL1010064C2 (nl)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002010653A1 (en) * 2000-07-27 2002-02-07 Tiran, Joseph Programmable domestic water heating system
KR101308122B1 (ko) 2010-09-30 2013-09-12 코웨이 주식회사 과열방지가 가능한 온수탱크
DE102014019779B4 (de) 2014-09-24 2022-10-06 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zum Erkennen von Verkalken oder sonstiger Beeinträchtigungen der Funktion einer Heizvorrichtung und Heizvorrichtung
DE102014219347B4 (de) 2014-09-24 2017-09-14 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zum Überwachen einer Heizvorrichtung und Heizvorrichtung
CN114165923A (zh) * 2021-12-12 2022-03-11 江阴市辉龙电热电器有限公司 安全型防干烧式电热器***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4037080A (en) * 1976-01-07 1977-07-19 Owen Donald R Protection and control of electric immersion-type heater
US4638960A (en) * 1984-10-11 1987-01-27 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh Method and apparatus for determining ice boundary temperature for the de-icing system of an aircraft
EP0453435A2 (de) * 1990-04-11 1991-10-23 Austria Email Eht Ag Messwerterfassungssystem
DE4401539A1 (de) * 1994-01-20 1995-07-27 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Erfassungseinrichtung für den nutzbaren Ladezustand eines Warmwasserspeichers und Temperaturfühler hierzu

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4037080A (en) * 1976-01-07 1977-07-19 Owen Donald R Protection and control of electric immersion-type heater
US4638960A (en) * 1984-10-11 1987-01-27 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh Method and apparatus for determining ice boundary temperature for the de-icing system of an aircraft
EP0453435A2 (de) * 1990-04-11 1991-10-23 Austria Email Eht Ag Messwerterfassungssystem
DE4401539A1 (de) * 1994-01-20 1995-07-27 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Erfassungseinrichtung für den nutzbaren Ladezustand eines Warmwasserspeichers und Temperaturfühler hierzu

Also Published As

Publication number Publication date
DE69919646D1 (de) 2004-09-30
EP0985892A1 (en) 2000-03-15
DE69919646T2 (de) 2005-08-11
EP0985892B1 (en) 2004-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4214148A (en) Indicator for the extent of clarification of waterheaters in electric household appliances
US6649881B2 (en) Electric water heater with pulsed electronic control and detection
AU2008101189A4 (en) Improved temperature sensor for an electric heating appliance
JP5128589B2 (ja) 液体加熱用家庭電化製品
US20240183580A1 (en) Electronic Control System for Electric Water Heater
RU2399000C2 (ru) Электрическое устройство для приготовления пищи с определением наличия емкости
US6137955A (en) Electric water heater with improved heating element
NL1010064C2 (nl) Regelen en op veiligheidsaspecten controleren van verwarmingssystemen voor vloeistoffen waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verwarmingselementen als sensor.
NL1010813C2 (nl) Een microcontroller gestuurd apparaat dat door middel van elektriciteit op een beheerste wijze stoom genereert zonder gebruikmaking van afzonderlijke sensoren.
JPH0833236B2 (ja) 電気温水器
RU2783352C2 (ru) Электрическое бытовое устройство для нагрева жидкости для приготовления напитка и связанный с ним способ, система управления мощностью и считываемый микроконтроллером носитель
US3329800A (en) Water heating apparatus
JP4987798B2 (ja) 加熱機器
JP3052287U (ja) 電気湯せん器
JPH0259383B2 (nl)
GB2230621A (en) Controlling water heating
JPH0456615B2 (nl)
CA2409010C (en) Electric water heater with pulsed electronic control and detection
AU2012265568B2 (en) Improved temperature sensor for an electric kettle
WO2023062599A1 (en) Heating device for kitchens and cooktops
JPH10314030A (ja) 電気湯沸かし器
CA2551959C (en) Water heater with electronic control
JPS60142821A (ja) 沸湯型電気ポツト
JPH05277030A (ja) 電気湯沸し器
JPH0833234B2 (ja) 電気温水器

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up