热水供给设备和热水供给方法
【专利摘要】本发明提供热水供给设备和热水供给方法。一种热水供给设备，包括：加热器，该加热器以加热器加热容量来加热引入的水；喷射阀，该喷射阀调节从加热器喷射的水量；温度传感器，该温度传感器测量喷射的水的喷射温度；以及控制器，该控制器根据喷射温度和目标温度之间的温度差来成比例地控制喷射阀的开度。控制器计算喷射温度值的变化量，并且根据计算的温度变化量来调节喷射阀的开度。
【专利说明】热水供给设备和热水供给方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热水供给设备和热水供给方法，并且更具体地涉及用于快速分配热水的直接型热水供给设备和直接型热水供给方法。
【背景技术】
[0002]用于净水器等的热水供给设备可归类为将加热器安装在水箱内的水箱型热水供给设备或者在必要时通过使用加热器来加热水的直接型热水供给设备。
[0003]水箱型热水供给设备用过滤器等来过滤由供水系统供给的室温水以获得适于饮用的净化水、加热储存在水箱内的净化水、并且向使用者供给加热的水。在此情况下，水箱型热水供给设备包括储存室温状态下的过滤好的净化水的净化水箱以及储存加热到一定温度的热水的热水箱。它可构造成将净化水供给到热水箱并且由安装在热水箱内的加热器加热成热水。
[0004]然而，在水箱型热水供给设备中，无论是否使用热水，水箱内的水温都应保持在预设定温度下，从而消耗待机功率，并且由于还应设有热水箱，所以会需要充足的空间。同样，关于具有高比热的水的特征，需要长达几十秒到几分钟的待机时间。
[0005]由此，最近已使用根据来自使用者的热水供给要求即时加热并供给水的直接型热水供给设备，但即便是直接型热水供给设备也不能在初始喷水阶段期间提供具有使用者所期望的目标温度的热水。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]本发明的一方面提供用于快速分配热水的直接型热水供给设备和直接型热水供给方法。
[0008]问题的解决方案
[0009]根据本发明的一方面，提供一种热水供给设备，该热水供给设备包括:加热器，该加热器以加热器加热容量来加热引入的水；喷射阀，该喷射阀调节从加热器喷射的水量；温度传感器，该温度传感器测量喷射的水的喷射温度；以及控制器，该控制器根据喷射温度和目标温度之间的温度差来按比例控制喷射阀的开度。
[0010]因此，控制器可计算喷射温度值的变化量，并且根据计算出的变化量来调节喷射阀的开度。
[0011]在此，热水供给设备还可包括:检测由电源供给的供给电压的电压检测单元，其中，该控制器通过使用供给电压来计算加热器加热容量，并且通过使用加热器加热容量以及喷射温度与目标温度之间的温度差来设定喷射阀的开度。
[0012]在此，当输入要求提取热水的热水提取信号时或者当经过预设定的时间间隔时，电压检测单元可检测供给电压。
[0013]在此，电压检测单元将作为AC (交流电流)的供给电压转化成DC (直流电)电压，并且使转化的直流电电压量化，以检测供给电压的幅值。
[0014]在此，控制器可对应于加热器加热容量设定比例因子，并且将喷射阀的开度设定为使得该开度与喷射温度与目标温度之间的温度差成比例。
[0015]在此，当喷射温度与目标温度之间的温度差等于或大于预设定值并且计算出的变化量等于或大于第一参考变化量时，控制器可将计算该变化量时的喷射阀的开度保持第一预设定时间段。
[0016]在此，当喷射温度与目标温度之间的温度差小于预设定值并且计算出的变化量等于或大于第二参考变化量时，控制器可将计算该变化量时的喷射阀的开度保持第二预设定时间段。
[0017]根据本发明的又一方面，提供一种热水供给方法，该热水供给方法包括:当输入热水供给信号时设定喷射阀的初始开度、调节从加热器喷射的喷水量并且将喷射阀打开预设定的开度的初始喷射操作；以及通过根据喷射温度与目标温度之间的温度差来按比例地控制喷射阀的开度将从加热器喷射的喷水温度调节到目标温度的喷射控制操作。
[0018]初始喷射操作还可包括:测量由电源供给的供给电压并且通过使用供给电压来计算加热器加热容量的加热器加热容量计算操作。
[0019]在加热器加热容量计算操作中，当输入要求提取热水的热水提取信号时或者当经过预设定的时间间隔时，通过测量供给电压来计算加热器加热容量。
[0020]在加热器加热容量计算操作中，由电源供给的交流电供给电压可转化成直流电电压，并且转化的直流电电压可量化，以测量供给电压的幅值。
[0021]在此，在喷射控制操作中，可计算喷射温度值的变化量，并且根据计算的变化量来调节喷射阀的开度。
[0022]在此，在喷射控制操作中，当喷射温度与目标温度之间的温度差等于或大于预设定值并且计算的变化量等于或大于第一参考变化量时，可将计算该变化量时的喷射阀的开度保持第一预设定时间段。
[0023]在此，在喷射控制操作中，当喷射温度与目标温度之间的温度差小于预设定值并且计算的变化量等于或大于第二参考变化量时，可将计算该变化量时的喷射阀的开度保持第二预设定时间段。
[0024]本发明的有利效果
[0025]在根据本发明的各实施例的热水供给设备和热水供给方法的情况下，可在初始喷射时间过程中提供具有使用者所期望的目标温度的热水。
[0026]同样，由于将用于提取目标温度的控制操作减到最少，可减少用于提取热水所需的能量。
[0027]同样，由于考虑根据商用交流电电源的电压变化的加热器加热容量的变化产生热水，所以可分配具有精确的目标温度的热水。同样，由于通过直接测量施加到加热器的电压来计算加热器加热容量，甚至国际性地提供具有使用者所期望的目标温度的热水，其中，商用交流电电源的电压幅值不同。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示出根据本发明一实施例的热水供给设备的方框图。[0029]图2是示出根据本发明一实施例的热水供给方法的流程图。
[0030]图3是示出根据本发明一实施例的热水供给方法的初始喷射操作的流程图。
[0031]图4和5是示出从根据本发明一实施例的热水供给设备喷出的水的喷射温度的曲线图。
[0032]实施发明的最佳方式
[0033]下文中，将参照附图来详细地描述各实施例，因而可由本发明所涉及领域的技术人员容易地实施这些实施例。在描述本发明时，如果针对相关已知功能或构造的详细阐释被认为未必偏离本发明的精神，将省去这种阐释，但该领域的技术人员将会理解这种阐释。同样，相似的附图标记在整个说明书中用于相似的部件。
[0034]应该理解到，当元件被称作“连接到”另一元件时，该元件可与另一元件直接连接，或也可存在有介于其间的元件。相比之下，当元件被称作“直接连接到”另一元件时，就不存在有介于其间的元件。此外，除非明确相反描述，否则词语“包括”和诸如“包括了”或者“包含着”的变型将理解为暗示包含所述元件，但不排除任何其它元件。
[0035]图1是示出根据本发明一实施例的热水供给设备的方框图。
[0036]参照图1，根据本发明一实施例的热水供给设备可包括加热器10、喷射阀20、温度传感器31、注入温度传感器32和控制器40。
[0037]下文中，将参照图1来描述根据本发明一实施例的热水供给设备。
[0038]加热器10可以加热器加热容量来加热引入的水。可用瓦(W)来表示与加热器10的功率消耗有关的加热器加热容量。加热器10可通过预设定的加热器加热容量来均匀地加热引入的水。
[0039]对从加热器10接纳的引入水的加热量可与加热器加热容量以及加热器10加热水的时间(或时间段)成比例。由此，当均匀地保持加热器10的加热器加热容量时，对从加热器10接纳的引入水的加热量可与加热器10加热水的时间段成比例。在此，加热器10加热引入的水的时间段可根据引入的水经由喷射阀20从加热器喷出所需的时间来确定，由此，可根据喷射阀20的开度来调节加热时间。
[0040]通过控制器40来控制加热器10的开或关操作，并且当输入热水分配信号时，控制器40可接通加热器10，从而以加热器加热容量来加热引入的水。
[0041]然而，当供给到加热器10的电压或电流不均匀时，无法均匀地保持加热器加热容量。加热器加热容量可通过使用加热器电压V、加热器电流I和加热器电阻R(P = V*I =V~2/R=I~2*R)中的至少两个来计算，且向加热器10供电的商用交流电电源可具有实际上约15%的电压变化量。由此，分布到加热器10的电压会根据商用交流电电源的电压变化量来变化，这会造成加热器加热容量的变化。
[0042]一般来说，准许商用交流电电源的电压变化量作为可容许误差范围，因此，基于电压变化量的加热器加热容量的差值可以不作考虑。然而，当像是直接型热水供给设备那样加热时间较短并且需要供给具有精确的目标温度的热水时，会需要考虑由于商用交流电电源的电压变化量造成的误差。由此，可附加地构造有用于检测由商用交流电电源、即电源供给的供给电压幅值的电压检测单元。也就是说，关于引入加热器10的水的加热时间可基于由电压检测单元测量的供给电压幅值来考虑加热器加热容量而设定。
[0043]详细来说，电压检测单元可执行对由电源供给的交流电电压的半波整流、滤波和压降以将其转化成直流电电压，并且通过模拟到数字转换器(ADC)来将直流电电压的模拟值量化，以由此获得供给电压值。例如，在使用商用AC220V电源的情况下，从电源供给的供给电压可由于电压变化而从198V变化到253V，且电压检测单元能以IOV间隔来划分电压范围，并且通过200V、210V、220V、230V、240V以及250V中的任一种来测量供给电压。由此，控制器40可基于对应测量的供给电压来计算加热器加热容量以及设定喷射阀20的开合度。
[0044]然而，为了防止电压检测时的功率消耗，电压检测单元可仅以预设定时间间隔或者仅当输入热水分配信号时才检测电压供给。
[0045]此外，如果已知从电源供给的电压和电流中的任一个的幅值，则可计算加热器加热容量，因此还可利用检测由电源供给的供给电流的电流检测单元来代替电压检测单元。
[0046]喷射阀20可调节从加热器10喷出的水量。如上讨论那样，通过调节从加热器10喷出的水的喷射量，可调节在加热器10内加热引入加热器10的水的时间段。详细来说，当喷射阀20打开程度更大时，由加热器10来加热引入的水的时间会缩短，而当喷射阀20减小开度时，用于由加热器10加热引入的水的时间会加长。由此，控制器40可通过调节喷射阀20的开度来将从加热器10喷出的水的温度控制到目标温度。
[0047]在此，根据来自控制器40的控制信号，喷射阀20可通过调节敞开流动通道的截面积尺寸来调节喷射阀20的开度或者调节喷射阀20的打开时间。
[0048]在此，喷射阀20可包括诸如盘等的流动通道阻塞单元，以阻塞水沿其从加热器10分配的流动通道的一部分或全部。在此，通过调节被流动通道阻塞单元所阻塞的流动通道的截面积尺寸，可调节每单位面积从加热器10喷出的水量。
[0049]同样，喷射阀20可通过在短时间内周期性反复打开和关闭喷射阀20来调节每单位时间从加热器10喷出的水量，并且，喷射阀20的周期性打开和关闭可通过脉冲宽度调制(PWM)来实施。例如，喷射阀20接收由控制器40传送的、具有预定时间段的脉冲形式的控制信号，当脉冲高时，喷射阀20打开，并且当脉冲低时，喷射阀20可关闭。在此，当由控制器40传递的脉冲中高脉冲的数目增大时，喷射阀可每单位时间从加热器10喷射更大量的水。
[0050]由此，每单位时间的喷射水量、即引入加热器10的水的喷射速度可通过使用喷射阀20来确定。当喷射速度变快时，在加热器10内加热引入加热器10的水的时间段缩短，因此，会降低从加热器10喷出的水的温度。相反，当喷射速度减小时，引入加热器10的水留在加热器10内的时间段增大，因而，由加热器10引入的水的加热时间增大，并且从加热器获得的水的温度升高。
[0051]在此，喷射阀20的开度可从完全打开连续调节到完全截止或者开度可根据预定数目的阶段来设定。例如，可将开度划分为从完全打开到完全截止的四个阶段。即，第一阶段可以是完全截止，第二阶段可以是1/3打开，第三阶段可以是2/3打开，且第四阶段可以是完全打开。在此情况下，喷射阀20可通过使用步进电机来以预定数目的阶段设定开度。
[0052]在此，喷射阀20可具有初始开度，以将初始喷射时的喷射温度控制为目标温度。即，为了从由加热器10获得水时起分配具有目标温度的水，可通过控制器40来设定喷射阀20的初始开度。
[0053]温度传感器31可测量喷射水的喷射温度。作为温度传感器31，只要它能测量水温，可采用任何温度传感器。如图1中所示，温度传感器31可设置在喷射阀20和加热器10之间。由此，当喷射阀20完全截止时，由温度传感器31测量的喷射温度可以是储存在加热器10内的水温。
[0054]根据本发明一实施例的热水供给设备还可包括注入温度传感器32。注入温度传感器32可测量流入加热器10的水的入流温度。测得的入流温度可用于在之后设定喷射阀20的初始开度。
[0055]当输入热水分配信号时，控制器可操作加热器10，并且为了从初始喷水开始喷射具有目标温度的水，控制器40可设定喷射阀20的初始开度。
[0056]如上讨论，由温度传感器31测得的喷射温度可等于储存在加热器10内的水的温度。由此，通过在初始喷水的情况下根据喷射温度来区分开喷射阀20的初始开度，可由实验来获得喷射阀20的最适当开度。即，根据测得的喷射温度，可将预设定的开度设定为喷射阀20的初始开度，由此，可从初始喷水开始喷射接近于目标温度的水。
[0057]在此，控制器40可测量最近一次喷水时间和下一次喷水时间之间的使用等待时间，并且根据使用等待时间和喷射温度来设定喷射阀20的初始开度。即，控制器40可考虑使用等待时间和喷射温度来设定初始开度。
[0058]同样，控制器40可接收注入到加热器10内的水的入流温度，并且通过接收到的入流温度、加热器加热容量和目标温度来计算将从加热器喷出的喷水量。由此，控制器40可通过使用计算出的喷射量来设定喷射阀20的初始开度。
[0059]例如，控制器40可通过方程
【权利要求】
1.一种热水供给设备，包括:加热器，所述加热器以加热器加热容量来加热引入的水；喷射阀，所述喷射阀调节从所述加热器喷射的水量；温度传感器，所述温度传感器测量喷射的水的喷射温度；以及控制器，所述控制器根据所述喷射温度和目标温度之间的温度差来成比例地控制所述喷射阀的开度。
2.如权利要求1所述的热水供给设备，其特征在于，所述控制器计算所述喷射温度的变化量，并且根据计算的变化量来调节所述喷射阀的开度。
3.如权利要求1所述的热水供给设备，其特征在于，还包括检测由电源供给的供给电压的电压检测单元，所述控制器通过使用所述供给电压来计算所述加热器加热容量，并且通过使用所述加热器加热容量以及所述喷射温度与所述目标温度之间的温度差来设定所述喷射阀的开度。
4.如权利要求3所述的热水供给设备，其特征在于，当输入要求提取热水的热水提取信号时或者当经过预设定的时间间隔时，所述电压检测单元检测所述供给电压。
5.如权利要求3所述的热水供给设备，其特征在于，所述电压检测单元将作为AC(交流电)的供给电压转化成DC(直流电)电压，并且使转化的直流电电压量化，以检测所述供给电压的幅值。
6.如权利要求3所述的热水供给设备，其特征在于，所述控制器对应于所述加热器加热容量设定比例因子，并且将所述喷射阀的开度设定为它与所述喷射温度与目标温度之间的温度差成比例。
7.如权利要求2所述的热水供给设备，其特征在于，当所述喷射温度与目标温度之间的温度差等于或大于预设定值且所计算出的变化量等于或大于第一参考变化量时，所述控制器将计算变化量时的所述喷射阀的开度保持第一预设定时间段。
8.如权利要求2所述的热水供给设备，其特征在于，当所述喷射温度与目标温度之间的温度差小于预设定值并且计算的变化量等于或大于第二参考变化量时，所述控制器将计算变化量时的所述喷射阀的开度保持第二预设定时间段。
9.一种热水供给方法，包括:当输入热水供给信号时设定喷射阀的初始开度、调节从加热器喷射的喷水量并且将所述喷射阀打开预设定的开度的初始喷射操作；以及通过根据喷射温度与目标温度之间的温度差来按比例控制所述喷射阀的开度来将从所述加热器喷射的水温调节到目标温度的喷射控制操作。
10.如权利要求9所述的热水供给方法，其特征在于，所述初始喷射操作还包括测量由电源供给的供给电压并且通过使用所述供给电压来计算加热器加热容量的加热器加热容量计算操作。
11.如权利要求10所述的热水供给方法，其特征在于，在所述加热器加热容量计算操作中，当输入要求提取热水的热水提取信号时或者当经过预设定的时间间隔时，通过测量所述供给电压来计算所述加热器加热容量。
12.如权利要求10所述的热水供给方法，其特征在于，在所述加热器加热容量计算操作中，将由电源供给的交流电供给电压转化成直流电电压，且使转化的直流电电压量化，以测量供给电压的幅值。
13.如权利要求9所述的热水供给方法，其特征在于，在所述喷射控制操作中，计算喷射温度值的变化量，并且根据计算的变化量来调节所述喷射阀的开度。
14.如权利要求13所述的热水供给方法，其特征在于，在所述喷射控制操作中，当所述喷射温度与目标温度之间的温度差等于或大于预设定值并且计算的变化量等于或大于第一参考变化量时，将计算变化量时的所述喷射阀的开度保持第一预设定时间段。
15.如权利要求13所述的热水供给方法，其特征在于，在所述喷射控制操作中，当所述喷射温度与目标温度之间的温度差小于预设定值并且计算的变化量等于或大于第二参考变化量时，将计算变化量 时的所述喷射阀的开度保持第二预设定时间段。
【文档编号】F24H9/20GK104024742SQ201280064980
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年12月20日 优先权日:2011年12月30日
【发明者】賈珍成, 盧真焕, 文铉晳, 金财满, 李咏栽, 牟昞宣, 朴时俊, 金旲桓 申请人:豪威株式会社