专利名称：热水存储器和使热水存储器运行的方法
热水存储器和使热水存储器运行的方法本发明涉及一种按照独立权利要求的前序部分的热水存储器和一种使热水存储器运行的方法。对于热水存储器的使用者来说，要估计热水存储器的热含量大多是困难的。如果之前已经放出一部分热水的话，那就特别困难了。补充加热时间相对较长，而使用者例如想知道是否还能够淋浴或者给浴池放水。已知的是，借助于温度传感器来确定热水存储器的能量含量。指示的准确性取决于传感器的数量。当只是应用少量传感器时，这确定就相应地不准确。用的传感器越多，可以确定到在热水存储器里的热/冷变换就越准确，而且可利用的热含量或者剩余的热水量的指示可以越准确。然而分析评估电子装置和布线的费用，同样也像附加构件的成本都提尚了。由文献DE 195 43 761 Al得知，应用集成温度传感器，可以提高精度。由文献US 2，757，869得知，通过一个换能器通过水的徐沸靠近沸点而引起的振动转换成一个交流电，用这交流电给电磁阀通电，来识别热水存储器里希望的温度。阀门控制燃料输入至热水存储器。如果温度升高到徐沸部位之上，从而开始煮水，那么就中断给电磁铁通电和加热热水存储器。本发明的任务是成本低廉而准确地确定热水存储器的热含量。另外一个任务是说明一种相应的热水存储器。任务按照本发明用独立权利要求的特征来解决。另外的权利要求涉及到本发明的有利的设计方案。本发明的出发点是一种热水存储器，它具有一个布置在容器里的水体积，其中容器具有一个就大地来说的上端和一个对峙的下端。建议；为了确定水体积的能量含量在水体积里布置了一个声发射器和一个声接收器，以便确定在水体积里的声信号，而且设有一个分析评估单元，它由声信号得出可用的能量含量。能量含量可以有利地从容器里的平均温度求出。测量快速而准确，因此可以精确地确定容器里的充装状态。解决办法是价廉的，这是因为在容器里可以弃用昂贵的温度传感器设备和接线，这些对于确定可比较的精度来说是必要的。本发明特别适合于大的存储器容积。有利的是，可以与传感器和水体积的热连接无关地来确定水体积的能量含量。能量含量的确定尤其是可以实时地进行，从而可以给使用者发出信号，说明还有多少热水可供使用。按照一种有利的改进设计方案，传感器可以设计成超声波发射器。超声波发射器用于各种不同的强度和体积。按照另外一种有利的改进设计方案，可以在发射器和接收器之间至少设有一个简单的容器的伸长。通过长的距离可以改善测量精度。此外在通常的热水容器里，从下面通入冷水，因此声信号可以经过整个水层，而且可以确定储存在热水容器里的水的平均温度。按照一种有利的改进设计方案，发射器可以布置在就大地来说的上端。发射器和接收器可以备选地集成在一个共同的组件里，这就形成一种紧凑布置，此时声信号的传播行程翻番，这是与一种设计方案相比，这后一种方案是发射器布置在容器的一端，而接收器布置在对峙端。按照另外一种有利的改进设计方案，组件可以布置在就大地来说的上端。在上端有足够的结构空间，而在热水存储器下端一般布置输入和输出管路，使空间变小。当然也可以考虑，布置在上端。按照另外一种有利的改进设计方案，可以设有一个指示器，它取决于检测的声信号使可用能量含量信号化。指示器可以实时地使能量含量信号化，因而使用者总是可以了解到当前的容量。例如可以考虑一种彩色编码。例如一种绿色指示表示了 有足够的热水量用于至少一次以规定时间进行的全浴或淋浴。同样可以用彩色表示是否还有足够的能量含量用于一次或者几次淋浴，然而不再用于全浴和类似的。然而指示器也可以用文字或者数字表示出，用于淋浴和/或全浴的数量的可用能量含量。按照另外一种有利的改进设计方案，容器的绝热部可以设计用于消减声信号。因此可以避免在热水存储器周围的使用者或者家畜受声音影响。本发明还涉及一种使热水存储器运行的方法。建议为了确定热水存储器的能量含量，一个声发射器通过水体积发送声波，这声波由声接收器接收，其中声波至少一次经过水体积，而且其中由声信号得出水体积的能量含量。按照一种有利的改进设计方案，可以由声传播时间得出能量含量。声传播时间可以方便地通过由发送的和接收的声信号之间的相位移来确定。按照另外一种有利的改进设计方案，可以输出一个对应于所求出的水体积能量含量的数值。可以有利地采用容器的容积，以便由声信号得出能量含量。此外为了确定能量含量，也可以用输入冷水的温度。如果已知从热水容器里取水时的混合温度，例如通过预先调整过的取出温度，那么在推导可供使用的淋浴和/或盆浴的数量时就可以采用一个这样的取出混合温度。在淋浴时也可以采用每次淋浴的持续时间，例如平均淋浴持续时间，或者可以建议一个每次淋浴的平均持续时间。按照另外一种有利的改进设计方案，声波至少两次通过在发射器和接收器之间的水体积。通过加长声波的传播距离可以提高测量精度。按照另外一种有利的改进设计方案，水体积能量含量可以在淋浴和/或盆浴的单元里进行输出。按照另外一种有利的改进设计方案，当水体积的能量含量不够时，输出一个预计的等候时间，直到提供足够的能量含量为止。按照另外一种有利的改进设计方案，可以连续地确定能量含量。使用者总是时间准确地了解到热水存储器的能量含量。按照另外一种有利的改进设计方案，可以间断地确定能量含量。使用者例如可以随时了解到例如热水存储器的能量含量。以下根据附图所示的一个实施例对本发明进行详细说明。所示为
图1 在第一种设计方案中的一种优选的热水存储器的简图，具有分开的发射器和接收器；
图2在第二种设计方案中的一种优选的热水存储器的简图，具有在一个结构单元里的发射器和接收器；
图3 —种优选的方法的流程图。在附图中对于相同的或者基本相同的元件采用相同的附图标记表示。图1表示了按照本发明的一种热水存储器100的第一种优选的设计方案，用于来说明这发明。热水存储器100包括有一个容器10，里面布置有水体积12。容器具有通常的绝热部(未示出)，以避免热损失，以及由加热元件(未示出)，以便加热容器10里的水。可以通过输入管路M将冷水18输入容器10的就大地来说的下面部位14里。可以从容器10里取出热水20的输出管路沈一直伸展到容器10的一个就大地来说的上面部位16里。在输出管路沈上连接有一个混合阀(未示出)，用于与冷水混合，以便使取出的热水20混合到大致希望的较低温度。在所示的实例中，在容器10里设计有一种水的分层，其中大致取出一半的热水 20，并用冷水18置换了。在冷水18和热水20之间设有一个过渡部22。在容器10的就大地来说的上端16布置了一个发射器32，而在对面的端部14布置了一个接收器34。发射器32和接收器34浸入在水体积2里。发射器32可以发射声波 36，这声波可以在水20，18里传播并由接收器34截获。液体的声速c_Fl由公式得到
其中K是压缩模量，P是液体的密度。在正常压力下水的压缩模量K=2.08*109!^，并且随着压力的增加而略有升高。水的比重P单调地在0°C和90°C之间时，从1000kg/m3降到约960kg/m3，而声速在相同的温度范围里则从大约1442m/s升高到大约1470m/s。为了确定水体积12的能量含量，可以优选确定声信号在水体积12里的传播时间， 其通过容器10里的所有水层。由声波36所需要的声传播时间t_lauf、发射器32和接收器 34之间的距离、优选容器10的纵向长度L，一个与其耦合的分析评估单元40可以求出平均的水温<T>。这个平均水温<Τ>是容器10的能量含量的一种好的度量。一个与分析评估单元40耦合的指示器42取决于当前的声传播时间t_lauf合适地使可提供的能量含量信号化。图2不是了一种按照本发明的优选的热水存储器100的一种备选设计方案。布置很大程度上对应于图1所示的。如果图2的布置对应于图1的，那么为了避免不必要的重复可以参见那里的说明。与图1的设计方案不同，发射器32和接收器34则组合成一个紧凑的结构单元30。 结构单元30布置在容器10的就大地来说的上端16。接收器34因此不再接受发射器32直接发射的声波36，而是一个在容器10的下端反射的信号38，因此实际上接收的声波信号38 的传播行程翻番了。传播行程优选对应于容器10的双倍纵向长度L，因此可以改善测量精度。图3表示了确定一个热水存储器100的能量含量的一个举例流程图，如其在图1 或者图2中所示的那样。测量在步骤200里开始。在步骤202里由发射器32发射的，和由接收器34接收的声波36或者36和38的声传播时间t_lauf，根据热水存储器100的设计方案。由声传播时间t_lauf在步骤204里在分析评估单元40里计算容器12里的水的平均温度<T>，并由此在步骤206里确定能量含量。为此可以使用各种不同的参数，例如容器的容积，流入水的水温，可能预先调整的取出温度，可能预先调整过的取出热水的持续时间等等。在步骤208里可以形成一个对应于能量含量值Ml和/或Μ2，这个值然后可以在指示器42里指示。在步骤210里流程结束。流出可以连续地进行，因此总是指示出热水存储器100的能量含量，和/或它例如可以手动地由使用者调用。可以考虑取决于求得的能量含量对热水容器100进行加热，例如取决于白天时间，因此例如早晨和/或晚上和/或其它预知的使用时间都可以进行热水存储器100的热加载。本发明可以改善使用者的操作舒适性，并且特别对于大的热水存储器100是有利的。附图标记表
10容器 12水体积 14下端 16上端 18冷水 20热水 22过渡 24输入管路 26输出管路 30结构单元 32发射器 34接收器 36声波 38声波 40单元 42指示器 100 热水存储器 L纵向长度
权利要求
1.热水存储器(100)，它具有布置在容器(10)里的水体积(12)，其中容器(10)具有就大地来说的上端(16)和对峙的下端(14)，其特征在于，为了确定水体积(12)的能量含量， 在水体积(12)里布置了声发射器(32)和声接收器(34)，以便确定在水体积(12)里的声传播时间，而且设有分析评估单元(40)，它由声传播时间得出可用的能量含量。
2.按权利要求1所述的热水存储器，其特征在于，发送器(32)设计成超声波发射器。
3.按权利要求1或者2所述的热水存储器，其特征在于，在发射器(32)和接收器(34) 之间设有至少一个单倍的容器(10)的纵向长度(L)。
4.按上述权利要求之一所述的热水存储器，其特征在于，发射器(32)布置在就大地来说的上端(16)。
5.按上述权利要求之一所述的热水存储器，其特征在于，发射器(32)和接收器(34)集成在共同的组件(30)里。
6.按权利要求5所述的热水存储器，其特征在于，组件(30)布置在就大地来说的上端 (16)。
7.按上述权利要求之一所述的热水存储器，其特征在于，设有指示器(42)，它取决于当前的声传播时间使可用热含量信号化。
8.按上述权利要求之一所述的热水存储器，其特征在于，容器(10)的绝热部用于消减声信号。
9.使得按照上述权利要求之一所述的热水存储器(100)运行的方法，其特征在于，为了确定热水存储器(100)的能量含量，声发射器(32)发送声波通过水体积(12)，这声波由声接收器(34)接收，其中声波至少一次经过水体积(12)，而且其中由声信号得出水体积 (12)的能量含量。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，由水体积(12)里声传播时间得出能量含量。
11.按权利要求9所述的方法，其特征在于，输出对应于所求出的水体积(12)能量含量的数值。
12.按权利要求9或者10所述的方法，其特征在于，声波至少二次经过发射器(32)和接收器(34 )之间的水体积(12)。
13.按权利要求9至11中之一所述的方法，其特征在于，水体积(12)的能量含量在淋浴和/或盆浴的单元里进行输出。
14.按权利要求9至12中之一所述的方法，其特征在于，当水体积(12)的能量含量不够时，输出预计的等候时间，直到提供足够的能量含量为止。
15.按权利要求9至13中之一所述的方法，其特征在于，连续地进行能量含量的确定。
16.按权利要求9至13中之一所述的方法，其特征在于，间断地进行能量含量的确定。
全文摘要
本发明涉及一种热水存储器(100)，它具有布置在容器(10)里的水体积(12)，其中容器(10)具有就大地来说的上端(16)和对峙的下端(14)。为了确定水体积(12)的热含量，在水体积(12)里布置了声发射器(32)和声接收器(34)，以便确定在水体积(12)里的声信号。此外设有分析评估单元(40)，它由声传播时间得出可用的能量含量。本发明还涉及一种使热水存储器运行的方法。
文档编号F24H9/20GK102388275SQ200980142040
公开日2012年3月21日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月22日
发明者英格利施 C., 布格哈特 S. 申请人:Bsh博世和西门子家用电器有限公司