专利名称：一种结垢状态监测热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热水器，特征涉及可监测热水器使用结垢情况的一种结垢状 态监测热水器。
背景技术：
储水式电热水器是一般家庭的必备家用电器，运用非常广泛，该电器主要是加热 水，水中含有钙镁离子，水经过加热后会变成水垢，牢牢粘在热水器内部及加热管和内申测 温盲管上，同时水中大量杂质会逐渐沉淀在热水器底部，这样加热管的加热效率将大大降 低，测温管所感温度也有失真现象，内胆内水质也逐渐变差。水垢及内沉淀物逐渐变厚，到 一定程度后就要清洗内胆、去除水垢和更换镁棒，行业内目前都是凭经验大致规定两年时 间进行清洗内胆、去除水垢和更换镁棒，这样既不科学，还会造成不必要的浪费，因此有必 要制造一种热水器内胆水垢测厚装置，对保证热水器正常工作和家庭安全健康使用非常有 必要。为了解决结垢监测问题，现有技术中，提出了 一些技术解决方案。如国家知 识产权局于2007年1月10日授权公告的专利名称为“水垢在线监控装置”、专利号为 200520143510. 0的实用新型专利，在板上开有两个孔，一个孔里装有一根复合管，复合管上 有两个深盲孔，一个盲孔里装有电阻丝，另一个盲孔里装有温度传感器，板上的另一个孔里 装有一根测温管，测温管里装有温度传感器，两个温度传感器上接有导线，导线上分别接有 温度变送器，两个温度变送器上又有导线与模拟量转换模块连接，模拟量转换模块用导线 与可编程序逻辑控制器连接，可编程序逻辑控制器上有导线与蜂鸣报警器连接。该方案虽 解决了检测锅炉的结垢厚度，并随时提醒用户清洗锅炉，达到节省能源和满足工作效率的 目的。但由于其将温度传感器均设置在于锅炉内胆中，当长期时候后2个温度传感器均会 结垢，给监测带来的影响，造成监测准确度的下降，逐渐失去结垢监测的作用。
实用新型内容为了解决上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种结垢状态监测热水器。将 温度传感器分别设置在内胆中和内胆的外壁上，位于内胆外壁上的温度传感器不与水接 触，不会因长期使用而结垢影响监测。长期使用监测的灵敏度和准确性也不会受到影响。本实用新型采用的主要技术方案为一种结垢状态监测热水器，包括外壳、内胆、 与所述内胆连通的进水管和出水管、伸入所述内胆中的加热管、探测所述内胆水温的第一 温度传感器和第二温度传感器、接收所述第一温度传感器和第二温度传感器输入的信号对 所述加热管的工作进行控制的控制器、以及与所述控制器的输出端连接的显示装置和/或 报警装置，其特征在于所述第一温度传感器设于所述内胆中、第二温度传感器设于所述内 胆外壁，所述控制器同时采集所述第一温度传感器和第二温度传感器输入的信号并进行差 值比较，当所述信号差值达到预设的结垢量值时，输出信号至所述显示装置和/或报警装 置以提醒用户。[0006]本实用新型还采用如下附属技术方案所述第一温度传感器位于所述加热管的上 方；所述第二温度传感器位于所述内胆的中上部；所述加热管的数量至少为2个以上；所述第一温度传感器远离所述加热管；所述控制器根据所述第一温度传感器和/或第二温度传感器输入的信号进行判 断，如达到设定的加热温度，则控制热水器处于保温状态并对所述第一温度传感器和第二 温度传感器输入的信号进行差值比较；当所述信号差值小于或大于预设的结垢量值时，输出信号至所述显示装置和/或 报警装置以提醒用户；所述第二温度传感器滑动的设于所述内胆外壁上；所述内胆中还设有盲管，所述第一温度传感器设于所述盲管中，所述盲管采用导 热材料制成；所述控制器包括电阻转换电压电路和微控制器，所述电阻转换电压电路将所述第 一温度传感器和第二温度传感器输入的阻值信号转换为电压信号并输入至所述微控制器， 所述微控制器为位或位具有模数转换功能的单片机。采用本实用新型带来的有益效果为(1)在内胆中和内胆外壁上分别设置第一温 度传感器和第二温度传感器，对两个温度传感器输入的信号进行差值比较，当差值达到预 设的结垢量值时，则通过显示装置和/或报警装置来提醒用户结垢情况，便于用户及时清 除水垢、更换镁棒，达到节省能源、提高效率并保证使用安全和延长内胆寿命的目的。(2) 第二温度传感器设于内胆外壁不与内胆中的水接触，不存在结垢问题。长期使用也不会因 为结垢而影响结垢监测的准确性。且与内胆中的第一温度传感器配合使用，内胆中的第一 温度传感器随着使用时间的延长，结垢越多，与第二温度传感器的温差越大，越能体现监测 的准确性和灵敏度。与目前均设在内胆中的两个温度传感器相比，避免同时结垢造成的监 测准确性和灵敏度随使用时间延长而降低。(3)控制器进行差值比较的时间选择在热水器 处于保温状态下进行，测试热水器已经完成的加热，达到预设的加热温度，整个内胆处于均 勻、恒温状态，此时检测更为准确。如果位于内胆中的第一温度传感器结垢，就会产生差 值，进而判断结垢程度。(4)为了更为准确和详细的监测热水器的结构程度，将第一温度传 感器和第二温度传感器的差值与预设的结垢量值进行再比较，当所述信号差值小于预设结 垢量值时，输出显示为轻度结构；当信号差值达到(即等于)预设结垢量值时，输出显示为 中度结垢；当信号差值大于预设结垢量值时，输出显示为重度结垢，并通过声音报警。采用 轻度、中度、重度三个不同阶段的监测来为用户提供更为详细准确的结构监测。使用户对热 水器的结垢程度以及发展趋势做到心中有数。(5)第二温度传感器与内胆外壁滑动连接，可 沿着内胆在纵向方向上滑动。目的是根据监测需要，调节第二温度传感器相对内胆的上中 下区域的位置，以此来实现对内胆上中下区域的局部监测。(6)第二温度传感器设于内胆的 上部，由于内胆加热，热水上浮原理，内胆上部的温度最能快速、准确反映内胆的加热温度。 保证结垢监测的准确性和灵敏度。(7)第一温度传感器位于加热管的上方，避免进水口进入 的冷水对第一温度传感器的监测造成影响。
图1为本实用新型热水器结构监测的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详述如图1所示，为本实用新型提供的一种结垢状态监测热水器，包括外壳1、内胆2、 与所述内胆2连通的进水管和出水管、伸入所述内胆中的加热管3、探测所述内胆2水温的 第一温度传感器5和第二温度传感器6、接收所述第一温度传感器5和第二温度传感器6输 入的信号对所述加热管3的工作进行控制的控制器、以及与所述控制器的输出端连接的显 示装置和/或报警装置8，其特征在于所述第一温度传感器5设于所述内胆2中、第二温 度传感器6设于所述内胆2外壁，所述控制器同时采集所述第一温度传感器5和第二温度 传感器6输入的信号并进行差值比较，当所述信号差值达到预设的结垢量值时，输出信号 至所述显示装置和/或报警装置8以提醒用户。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述第一温度传感器5位于所述加热管 3的上方。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述第二温度传感器6位于所述内胆的 中上部。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述加热管的数量至少为2个以上。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述第一温度传感器5远离所述加热管 3。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述控制器7待所述热水器处于保温状 态时对所述第一温度传感器5和第二温度传感器6输入的信号进行差值比较。所述控制器 7根据所述第二温度传感器6输入的信号判断热水器是否完成加热并处于保温状态，如判 断完成加热并处于保温状态，则对所述第一温度传感器5和第二温度传感器6输入的信号 进行差值比较。用户在使用热水器时，会根据实际需要设定加热器的加热温度，来满足不同 使用需求。当用户设定好加热温度后，热水器工作开始加热，在加热的过程中热水器通过温 度传感器来实时掌握热水器的温度，当加热到设定温度后，则停止加热转为保温状态，此时 用户即可使用。在这个过程中，第二温度传感器6会向控制器7发送信号，当控制器7接收 的信号显示热水器已经完成加热并处于保温状态后，此时再对第一温度传感器5和第二温 度传感器6输入的信号进行差值比较。只所示选择在完成加热后的时间点进行差值比较， 是为了比较的准确性考虑，同时也对第一温度传感器和第二温度传感器的安装位置没有 特别的要求。如果在加热过程中就进行差值比较，由于加热温度的变化、以及位置的关系给 差值比较判断带来很大难度，对第一温度传感器的第二温度传感器的位置有严格要求。因 此，该方案选择在完成加热并处于保温状态后进行，此时整个内胆温度较为均衡，差值比较 更为准确反映现实结构程度，而且对两个温度传感器的位置没有具体要求，第一温度传感 器位于内胆中任何位置都可，第二温度传感器6位于内胆外壁任何外置都可。当所述信号差值小于或大于预设的结垢量值时，输出信号至所述显示装置和/或 报警装置8以提醒用户。所述信号差值小于所述预设量值1到2度时，输出信号至所述显 示装置显示轻度结垢；所述信号差值达到(即等于。差值为0)所述预设量值时，输出信号至所述显示装置显示中度结垢；所述信号差值大于所述预设量值1到2度时，输出信号至所 述显示装置和/或报警装置，显示重度结垢。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述第一温度传感器5位于所述加热管 3的上方，所述第二温度传感器6位于所述第一温度传感器5的上方，所述控制器7在所述 热水器处于加热状态和/或保温状态时对所述第一温度传感器5和第二温度传感器6输入 的信号进行差值比较。此方案是在加热过程中即进行差值比较的方案，由于在加热过程中 温度变化较大，且进水口的冷水会对第一温度传感器5的测温带来影响干扰。因此对第一 温度传感器5的位置有严格要求，不能位于进水管附近，而是要靠近加热管3并位于加热管 3的上方，从而远离进水口。相应的，第二对温度传感器6也不能位于内胆2的下部即靠近 进水口的位置，且要位于第一温度传感器的上方或与其处于同一水平线上。当所述信号差 值小于或大于预设的量值时，输出信号至所述显示装置和/或报警装置8以提醒用户。所 述信号差值小于所述预设量值1到2度时，输出信号至所述显示装置显示轻度结垢；所述 信号差值达到所述预设量值时，输出信号至所述显示装置显示中度结垢；所述信号差值大 于所述预设量值1到2度时，输出信号至所述显示装置和/或报警装置，显示重度结垢。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述第一温度传感器5还与所述控制器 连接，使控制器根据其提供的内胆温度信号进行加热、保温控制。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述第二温度传感器6滑动的设于所述 内胆2外壁上。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述内胆2中还设有盲管9，所述第一温 度传感器5设于所述盲管9中，所述盲管9采用导热材料制成。在本实用新型提供的进一步优选方案中所述控制器7包括电阻转换电压电路和 微控制器，所述电阻转换电压电路将所述第一温度传感器5和第二温度传感器6输入的阻 值信号转换为电压信号并输入至所述微控制器，所述微控制器为8位或16位具有模数转换 功能的单片机。
以下结合附图1提供的具体实施例对上述方案加以详细描述和支持。如图1所示，热水器的外壳1和内胆2之间填充发泡材料，起到绝缘保温作用。内 胆2中伸入有加热管3，加热管3可以根据热水器实现的不同功能而设定多个，如2个或3 个，分别设于内胆的上中下3个区域内，以实现分层加热。伸入内胆2的盲管9内安装有第 一温度传感器5，第一温度传感器5位于加热管3的上方。盲管9采用热的优良导体材料 制成。内胆2中还安装有镁棒4。在内胆2的外壁上安装有第二温度传感器6，考虑到热水 上浮的特点，为了检测的更为准确，将第二温度传感器6设于内胆的上部。在本实施例中， 第一温度传感器5和第二温度传感器6采用的是热敏电阻温度传感器。第一温度传感器5 和第二温度传感器6通过导线连接到控制器7的信号输入端。控制器7的信号输出端与显 示装置和报警装置8连接。将第二温度传感器6设置在内胆2的外壁上而不设置在内胆 2中，目的是要避免第二温度传感器6因长期使用后的结垢，给结垢监测带来的影响造成监 测灵敏度下降变差、甚至失去监测作用。另外一方面，一内一外的设计，还可以保证第一温 度传感器随着使用时间的变长结垢程度增大，而导致第一温度传感器5与第二温度传感器 6之间的差值越来越大，以此来体现结垢的轻重程度。如果两个均设置内胆中，则一同结垢， 不仅给监测带来影响，而且不利于监测结垢轻重的程度。
6[0032]热水器在使用过程中，深入内胆2内的盲管9表面会逐渐结上水垢，水垢是热的不 良导体，在短时间内传热很慢，而内胆壁上是不会结垢的，其传热较快，当内胆2内水温加 热到某一温度时，传热快的内胆外壁处的第二温度传感器6感觉温度高，而结上水垢的盲 管内的第一温度传感器5感觉温度低，这两个温度传感器传出的温度就有一个差值，随着 使用时间增加，水垢逐渐加厚，该差值越来越大。用户在设定加热水温的同时，该设定值会输入至所述控制器7，当热水器在完成加 热处于保温状态时，控制器7对第二温度传感器6输入的信号与之前用户设定温度时输入 的信号进行比较判断，当信号达到用户设定的使用温度时则控制加热管3停止加热，热水 器处于保温状态，温度下降时则再启动加热管3加热。同时，开始进行差值比较，将第一温 度传感器5和第二温度传感器6采集到的温度信号首先传递到控制器7上的电阻转换电压 电路。电阻转换电压电路通过PCB上的铜箔与控制器7上的微控制器的模数转换模块的引 脚相连。控制器7的输出端与显示及报警装置8相连。温度传感器是NTC型热敏电阻，温 度传感器将温度的变化量转化为阻值的变化，这个阻值变化传送到控制器7上的电阻转换 电压电路上，电阻转换电压电路为自行设计的串联分压电路，电阻转换电压电路将阻值的 变化转换成电压，电压变化量输出到控制器7的微控制器上，微控制器为8位或16位具有 模数转换功能的单片机，单片机对转换过来的数字信号进行处理，达到程序所设定的结垢 量值后进行输出，输出到结垢状态显示和报警器报警。这里所说的设定的结垢量值是经过 实验得出的数据，也就是前面讲述的两个温度传感器传温度差值，这结垢量值代表热水器 内胆2中结垢的一定厚度。所述信号差值小于预设结垢量值1到2度时，输出信号至显示 装置显示轻度结垢；当信号差值达到预设结垢量值时，输出信号至显示装置显示中度结垢； 当信号差值大于预设结垢量值1到2度时，输出信号至显示装置和报警装置，显示重度结 垢。提醒用户清洗内胆2、去除水垢和更换镁棒4。这里提到的轻度、中度、重度结垢，是将第一温度传感器5和第二温度传感器6的 差值与预设的结垢量值进行一个再比较的结果。小于结垢量值时，代表内胆2中有结垢情 况，但还不严重，达到(即相等)结垢量值时，代表内胆2中的水垢到了该清理的程度，当大 于结垢量值时，代表内胆2中的水垢已经十分严重，镁棒4也已经完全消耗掉，到了必须清 除水垢、更换镁棒4的程度，如不及维护很可能造成安全事故隐患。为用户提供更为细致、 全面的结垢情况以及发展趋势。
权利要求一种结垢状态监测热水器，包括外壳(1)、内胆(2)、与所述内胆(2)连通的进水管和出水管、伸入所述内胆中的加热管(3)、探测所述内胆(2)水温的第一温度传感器(5)和第二温度传感器(6)、接收所述第一温度传感器(5)和第二温度传感器(6)输入的信号对所述加热管(3)的工作进行控制的控制器(7)、以及与所述控制器的输出端连接的显示装置和/或报警装置(8)，其特征在于所述第一温度传感器(5)设于所述内胆(2)中、第二温度传感器(6)设于所述内胆(2)外壁。
2.根据权利要求1所述的一种结垢状态监测热水器，其特征在于所述第一温度传感 器(5)位于所述加热管(3)的上方。
3.根据权利要求1或2所述的一种结垢状态监测热水器，其特征在于所述第二温度 传感器(6)位于所述内胆的中上部。
4.根据权利要求3所述的一种结垢状态监测热水器，其特征在于所述加热管的数量 至少为2个以上。
5.根据权利要求3所述的一种结垢状态监测热水器，其特征在于所述第一温度传感 器(5)远离所述加热管(3)。
6.根据权利要求3所述的一种结垢状态监测热水器，其特征在于所述第二温度传感 器(6)滑动的设于所述内胆(2)外壁上。
7.根据权利要求3所述的一种结垢状态监测热水器，其特征在于所述内胆(2)中还 设有盲管(9)，所述第一温度传感器(5)设于所述盲管(9)中，所述盲管(9)采用导热材料 制成。
8.根据权利要求3所述的一种结垢状态监测热水器，其特征在于所述控制器(7)包 括电阻转换电压电路和微控制器，所述电阻转换电压电路将所述第一温度传感器(5)和第 二温度传感器(6)输入的阻值信号转换为电压信号并输入至所述微控制器，所述微控制 器为8位或16位具有模数转换功能的单片机。
专利摘要本实用新型涉及一种结垢状态监测热水器，包括外壳、内胆、进水管和出水管、加热管、第一温度传感器和第二温度传感器、控制器、以及与控制器的输出端连接的显示装置和/或报警装置，第一温度传感器设于内胆中、第二温度传感器设于内胆外壁，控制器同时采集所述第一温度传感器和第二温度传感器输入的信号并进行差值比较，当信号差值达到预设的结垢量值时，输出信号至所述显示装置和/或报警装置以提醒用户。本方案将第二温度传感器设于内胆外壁不与内胆中的水接触，不存在结垢问题。长期使用也不会因为结垢而影响结垢监测的准确性。便于用户及时清除水垢、更换镁棒，达到节省能源、提高效率并保证使用安全和延长内胆寿命的目的。
文档编号F24H9/20GK201764665SQ20102018961
公开日2011年3月16日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者张建皋, 田炯, 邹国营, 邹茂祥 申请人:宁波帅康热水器有限公司