热水器及热水器输入水流量的检测方法与流程

1.本发明涉及热水设备技术领域，具体涉及一种热水器及热水器输入水流量的检测方法。


背景技术：

2.现有的燃气热水器产品中，需要一个专门的桨轮流量计来实现输入水流量的检测。其原理是浆轮边缘上嵌入磁铁，在水流的冲击下浆轮带动磁铁旋转，通过霍尔元件检测磁铁的转速，得出瞬时流量＝每脉冲流量*脉冲数/时间。但上述技术方案存在以下缺点：流量传感器易受到水垢影响，如果积有太多层的水垢，则管路内的流道会变窄并限制流量，水垢也有可能粘附到流量计内部，对流量计的正常工作产生不利影响。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的热水器流量检测结构易受水垢影响的缺陷，从而提供一种热水器及热水器输入水流量的检测方法。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热水器，包括：壳体；进水管，设置在壳体上；发热结构，设置在进水管内；第一温度检测结构和第二温度检测结构，设置在进水管内，并且第一温度检测结构和第二温度检测结构分别位于发热结构的上游位置和下游位置；控制装置，发热结构、第一温度检测结构和第二温度检测结构均与控制装置连接。
5.可选地，第一温度检测结构和第二温度检测结构为热电偶。
6.可选地，第一温度检测结构的正极与第二温度检测结构的正极连接在一起，第一温度检测结构的负极与第二温度检测结构的负极连接在一起并形成回路，控制装置包括检测回路的电压值的检测装置。
7.可选地，热电偶为t型热电偶、k型热电偶或者e型热电偶。
8.可选地，第一温度检测结构和第二温度检测结构为ntc电阻或者铂电阻。
9.本发明还提供了一种热水器输入水流量的检测方法，热水器为上述的热水器，控制方法包括：步骤s1：获得第一温度检测结构和第二温度检测结构所检测温度值的温度差值；步骤s2：根据温度差值获得进水管中输入水的质量；步骤s3：根据输入水的质量获得进水管的输入水流量。
10.可选地，步骤s2中，输入水的质量通过以下公式获得：公式1：q1＝c*m*δt；其中，q1为水吸收发热结构的热量，c为水的比热容，m为输入水的质量，δt为温度差值。
11.可选地，公式1中，q1通过以下公式得到：公式2：q1＝k*q2；其中，q1为水吸收发热结构的热量，k为吸热系数，q2为发热结构发出的热量。
12.可选地，热水器为权利要求3的热水器，公式1中，δt通过以下公式得到：公式3：vout＝αab*δt；其中，vout为回路中的温差电动势，αab为热电偶的塞贝克系数，δt为温度差值。
13.可选地，在步骤s3中，输入水流量通过以下公式获得：公式4：其中，q为输入水流量，m为输入水的质量，t为发热结构的发热时间。
14.本发明技术方案，具有如下优点：
15.采用本发明的技术方案，第一温度检测结构和第二温度检测结构能够测量水在通过发热结构后温度的变化，并根据热量吸收公式，控制装置根据发热结构的发热参数以及上述温度变化的差值计算出进水管的输入水流量。上述结构通过测量温度来计算输入水流量，从而不会受到水垢的影响，测量结果稳定。因此本发明的技术方案解决了现有技术中热水器流量检测结构易受水垢影响的缺陷。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1示出了本发明的热水器的结构示意图；
18.图2示出了图1中热水器的第一温度检测结构、第二温度检测结构以及发热结构的连接示意图；
19.图3示出了图1中热水器的第一温度检测结构和第二温度检测结构的连接原理图。
20.附图标记说明：
21.10、壳体；20、进水管；30、发热结构；40、第一温度检测结构；50、第二温度检测结构；60、控制装置；61、检测装置。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.如图1和图2所示，本实施例中的热水器包括壳体10、进水管20、发热结构30、第一温度检测结构40以及第二温度检测结构50。其中，进水管20设置在壳体10上。发热结构30设置在进水管20内。第一温度检测结构40和第二温度检测结构50设置在进水管20内，并且第一温度检测结构40和第二温度检测结构50分别位于发热结构30的上游位置和下游位置。控制装置60，发热结构30、第一温度检测结构40和第二温度检测结构50均与控制装置60连接。
27.采用本实施例的技术方案，第一温度检测结构40和第二温度检测结构50能够测量水在通过发热结构30后温度的变化，并根据热量吸收公式，控制装置60根据发热结构30的发热参数以及上述温度变化的差值计算出进水管20的输入水流量。上述结构通过测量温度来计算输入水流量，从而不会受到水垢的影响，测量结果稳定。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中热水器流量检测结构易受水垢影响的缺陷。
28.如图2所示，在本实施例的技术方案中，第一温度检测结构40和第二温度检测结构50位于发热结构30的上游和下游，指的是分别位于发热结构30的两侧。从图2可以看到，第一温度检测结构40位于发热结构30的下侧，第二温度检测结构50位于发热结构30的上侧。二者测量的温度是水的温度，水在流经发热结构30后温度会上升，因此水位于发热结构30的上游和下游的温度不同，第一温度检测结构40和第二温度检测结构50用于测量上述的温度差。如何通过第一温度检测结构40和第二温度检测结构50检测的温度差得到进水管20处输入水的流量将在以下说明，下文首先先对热水器的结构进行介绍：
29.如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，第一温度检测结构40和第二温度检测结构50为热电偶。具体而言，热电偶的工作原理是：将两种不同材料(金属或半导体)连成闭合回路,如果使两个接点保持不同的温度ta和tb,则回路中将会产生电动势,从而使回路中有电流通过。这种电动势称为温差电动势,这一现象称为塞贝克效应。实验证明,温差电动势vout与两个接头的温度和组成闭合回路的物质有关。
30.基于上原理，如图2和和图3所示，第一温度检测结构40的正极与第二温度检测结构50的正极连接在一起，第一温度检测结构40的负极与第二温度检测结构50的负极连接在一起并形成回路，控制装置60包括检测回路的电压值的检测装置61。具体而言，热电偶的正极和负极采用的是不同的材料，本实施例中第一温度检测结构40和第二温度检测结构50采用的是同一种热电偶，因此第一温度检测结构40的正极与第二温度检测结构50的正极材料相同，第一温度检测结构40和负极和第二温度检测结构50的负极材料相同。通过上述连接方式，使得第一温度检测结构40的正负极以及第二温度检测结构50的正负极位于同一回路内，如上述原理，第一温度检测结构40和第二温度检测结构50两处的存在温差，因此导致上述的回路内存在温差电动势。从图3还可以看到，检测装置61检测第一温度检测结构40和第二温度检测结构50之间的电压值，也即上述回路内的温差电动势。上述电压信号通过信号调制电路、pga电路和ad转换电路后通过mcu进行运算，并最终得到温差值。
31.优选地，热电偶为可以为t型热电偶、k型热电偶或者e型热电偶。上述的热电偶的区别在于正极和负极的材料不同。优选地，本实施例中第一温度检测结构40和第二温度检测结构50为t型热电偶，因此正极为铜，负极为镍铜合金。t型热电偶的可测温范围一般在
‑
200至+350℃的范围内。
32.根据上述描述可以看出，实际上只要获得位于发热结构30上下游两侧的温度，即可得到进水管20的输入水流量。因此本领域技术人员可以理解，第一温度检测结构40和第
二温度检测结构50也可以为其他的可以检测的温度的结构，例如，第一温度检测结构和第二温度检测结构还可以为ntc电阻或者铂电阻。
33.以上为本实施例中热水器的具体结构，下文将详细介绍获得进水管20的输入水流量的具体方法。
34.本实施例还提供了一种热水器输入水流量的检测方法，热水器为上述的热水器，控制方法包括：
35.步骤s1：获得第一温度检测结构40和第二温度检测结构50所检测温度值的温度差值；
36.步骤s2：根据温度差值获得进水管20中输入水的质量；
37.步骤s3：根据输入水的质量获得进水管20的输入水流量。
38.首先，在步骤s2中，输入水的质量通过以下公式获得：
39.公式1：q1＝c*m*δt；
40.其中，q1为水吸收发热结构30的热量，c为水的比热容，m为输入水的质量，δt为温度差值。
41.具体而言，公式1为热量吸收/放出公式，其中q为热量，c为比热容，δt为温度的差值。由于本实施例中需要得到输入水的质量，相应的，上述的吸收热量和温度差值均是针对水的测量值。在上述公式1中，c为水的比热容，其为定值，以下说明q1和δt如何获得。
42.在本实施例中，公式1中，q1通过以下公式得到：
43.公式2：q1＝k*q2；
44.其中，q1为水吸收发热结构30的热量，k为吸热系数，q2为发热结构30发出的热量。
45.如上述所述，公式1中需要测量水的温度变化，而引起水的温度变化的原因是水经过发热结构30后吸热，导致位于发热结构30下游的水温要高于发热结构30上游的水温。在公式二中，发热结构30发出的热量q2是可获得的，具体而言，发热结构30与控制装置60连接，因此控制装置60根据发热结构30的发热功率和发热时间即可得到。
46.进一步地，本领域技术人员可以理解，水在经过发热结构30后，无法将发热结构30发出的热量全部吸收，因此需要进行修正。因此公式2中引入了吸热系数k。不同的型号的热水器根据其进水管20的结构不同，水经过发热结构30后的吸热系数k也不相同，本领域技术人员无需付出创造性劳动，通过有限次的实验即可得到不同热水器产品中的吸热系数k。
47.在本实施例中，公式1中，δt通过以下公式得到：
48.公式3：vout＝αab*δt；
49.其中，vout为回路中的温差电动势，αab为热电偶的塞贝克系数，δt为温度差值。
50.具体而言，若上述的第一温度检测结构40和第二温度检测结构50能够精确的测量出发热结构30的上下游温度，将两个数值相减即可得到δt。由于本实施中第一温度检测结构40和第二温度检测结构50采用的是热电偶，根据上述内容，检测装置可以检测出回路中的温差电动势vout，在温度相差不大的范围内,温差电动势vout与温差δt成正比，因此在第一温度检测结构40和第二温度检测结构50的热电偶型号确定的情况下，塞贝克系数(seebeck coefficient)为一个常数，因此δt通过检测装置61的简单计算即可得到。
51.综上所述，结合公式1、公式2和公式3，即可得到进水管20的输入水的质量。
52.在本实施例中进一步地，在步骤s3中，输入水流量通过以下公式获得：公式4：
53.其中，q为输入水流量，m为输入水的质量，t为发热结构30的发热时间。
54.具体而言，输入水的流量等于输入水的体积除以时间，而输入水的体积等于输入水的质量除以密度。显然地，通过进水管20的介质为水，其密度是定值。公式4中的输入水的质量(也即m)已经通过公式1得到。而对于时间t而言，本领域技术人员可以理解，在公式1中输入水的质量是根据水吸收发热结构30的热量算出的，因此在公式4中计算输入水流量时，输入水通过的时间应当为发热结构30的发热时间。如上述所述，控制装置60可以预设或者储存发热结构30的发热时间，因此在计算公式4时，控制装置调用发热结构30的发热时间参数即可。
55.综上所述，根据热水器的本身结构，以及通过热量公式，即可得到公式4中的全部参数，进而计算出热水器的输入水流量，因此本实施例的技术方案不用设置流量计也可以获得输入水流量参数，进而测量结果不会受到水垢的影响，使得测量结果更加的稳定。
56.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。