專利名稱：熱水存儲器和使熱水存儲器運(yùn)行的方法
熱水存儲器和使熱水存儲器運(yùn)行的方法本發(fā)明涉及一種按照獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的熱水存儲器和一種使熱水存儲器運(yùn)行的方法。對于熱水存儲器的使用者來說，要估計(jì)熱水存儲器的熱含量大多是困難的。如果之前已經(jīng)放出一部分熱水的話，那就特別困難了。補(bǔ)充加熱時間相對較長，而使用者例如想知道是否還能夠淋浴或者給浴池放水。已知的是，借助于溫度傳感器來確定熱水存儲器的能量含量。指示的準(zhǔn)確性取決于傳感器的數(shù)量。當(dāng)只是應(yīng)用少量傳感器時，這確定就相應(yīng)地不準(zhǔn)確。用的傳感器越多，可以確定到在熱水存儲器里的熱/冷變換就越準(zhǔn)確，而且可利用的熱含量或者剩余的熱水量的指示可以越準(zhǔn)確。然而分析評估電子裝置和布線的費(fèi)用，同樣也像附加構(gòu)件的成本都提尚了。由文獻(xiàn)DE 195 43 761 Al得知，應(yīng)用集成溫度傳感器，可以提高精度。由文獻(xiàn)US 2，757，869得知，通過一個換能器通過水的徐沸靠近沸點(diǎn)而引起的振動轉(zhuǎn)換成一個交流電，用這交流電給電磁閥通電，來識別熱水存儲器里希望的溫度。閥門控制燃料輸入至熱水存儲器。如果溫度升高到徐沸部位之上，從而開始煮水，那么就中斷給電磁鐵通電和加熱熱水存儲器。本發(fā)明的任務(wù)是成本低廉而準(zhǔn)確地確定熱水存儲器的熱含量。另外一個任務(wù)是說明一種相應(yīng)的熱水存儲器。任務(wù)按照本發(fā)明用獨(dú)立權(quán)利要求的特征來解決。另外的權(quán)利要求涉及到本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案。本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是一種熱水存儲器，它具有一個布置在容器里的水體積，其中容器具有一個就大地來說的上端和一個對峙的下端。建議；為了確定水體積的能量含量在水體積里布置了一個聲發(fā)射器和一個聲接收器，以便確定在水體積里的聲信號，而且設(shè)有一個分析評估單元，它由聲信號得出可用的能量含量。能量含量可以有利地從容器里的平均溫度求出。測量快速而準(zhǔn)確，因此可以精確地確定容器里的充裝狀態(tài)。解決辦法是價廉的，這是因?yàn)樵谌萜骼锟梢詶売冒嘿F的溫度傳感器設(shè)備和接線，這些對于確定可比較的精度來說是必要的。本發(fā)明特別適合于大的存儲器容積。有利的是，可以與傳感器和水體積的熱連接無關(guān)地來確定水體積的能量含量。能量含量的確定尤其是可以實(shí)時地進(jìn)行，從而可以給使用者發(fā)出信號，說明還有多少熱水可供使用。按照一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，傳感器可以設(shè)計(jì)成超聲波發(fā)射器。超聲波發(fā)射器用于各種不同的強(qiáng)度和體積。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，可以在發(fā)射器和接收器之間至少設(shè)有一個簡單的容器的伸長。通過長的距離可以改善測量精度。此外在通常的熱水容器里，從下面通入冷水，因此聲信號可以經(jīng)過整個水層，而且可以確定儲存在熱水容器里的水的平均溫度。按照一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，發(fā)射器可以布置在就大地來說的上端。發(fā)射器和接收器可以備選地集成在一個共同的組件里，這就形成一種緊湊布置，此時聲信號的傳播行程翻番，這是與一種設(shè)計(jì)方案相比，這后一種方案是發(fā)射器布置在容器的一端，而接收器布置在對峙端。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，組件可以布置在就大地來說的上端。在上端有足夠的結(jié)構(gòu)空間，而在熱水存儲器下端一般布置輸入和輸出管路，使空間變小。當(dāng)然也可以考慮，布置在上端。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，可以設(shè)有一個指示器，它取決于檢測的聲信號使可用能量含量信號化。指示器可以實(shí)時地使能量含量信號化，因而使用者總是可以了解到當(dāng)前的容量。例如可以考慮一種彩色編碼。例如一種綠色指示表示了 有足夠的熱水量用于至少一次以規(guī)定時間進(jìn)行的全浴或淋浴。同樣可以用彩色表示是否還有足夠的能量含量用于一次或者幾次淋浴，然而不再用于全浴和類似的。然而指示器也可以用文字或者數(shù)字表示出，用于淋浴和/或全浴的數(shù)量的可用能量含量。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，容器的絕熱部可以設(shè)計(jì)用于消減聲信號。因此可以避免在熱水存儲器周圍的使用者或者家畜受聲音影響。本發(fā)明還涉及一種使熱水存儲器運(yùn)行的方法。建議為了確定熱水存儲器的能量含量，一個聲發(fā)射器通過水體積發(fā)送聲波，這聲波由聲接收器接收，其中聲波至少一次經(jīng)過水體積，而且其中由聲信號得出水體積的能量含量。按照一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，可以由聲傳播時間得出能量含量。聲傳播時間可以方便地通過由發(fā)送的和接收的聲信號之間的相位移來確定。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，可以輸出一個對應(yīng)于所求出的水體積能量含量的數(shù)值。可以有利地采用容器的容積，以便由聲信號得出能量含量。此外為了確定能量含量，也可以用輸入冷水的溫度。如果已知從熱水容器里取水時的混合溫度，例如通過預(yù)先調(diào)整過的取出溫度，那么在推導(dǎo)可供使用的淋浴和/或盆浴的數(shù)量時就可以采用一個這樣的取出混合溫度。在淋浴時也可以采用每次淋浴的持續(xù)時間，例如平均淋浴持續(xù)時間，或者可以建議一個每次淋浴的平均持續(xù)時間。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，聲波至少兩次通過在發(fā)射器和接收器之間的水體積。通過加長聲波的傳播距離可以提高測量精度。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，水體積能量含量可以在淋浴和/或盆浴的單元里進(jìn)行輸出。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，當(dāng)水體積的能量含量不夠時，輸出一個預(yù)計(jì)的等候時間，直到提供足夠的能量含量為止。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，可以連續(xù)地確定能量含量。使用者總是時間準(zhǔn)確地了解到熱水存儲器的能量含量。按照另外一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，可以間斷地確定能量含量。使用者例如可以隨時了解到例如熱水存儲器的能量含量。以下根據(jù)附圖所示的一個實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。所示為


圖1 在第一種設(shè)計(jì)方案中的一種優(yōu)選的熱水存儲器的簡圖，具有分開的發(fā)射器和接收器；
圖2在第二種設(shè)計(jì)方案中的一種優(yōu)選的熱水存儲器的簡圖，具有在一個結(jié)構(gòu)單元里的發(fā)射器和接收器；
圖3 —種優(yōu)選的方法的流程圖。在附圖中對于相同的或者基本相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記表示。圖1表示了按照本發(fā)明的一種熱水存儲器100的第一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，用于來說明這發(fā)明。熱水存儲器100包括有一個容器10，里面布置有水體積12。容器具有通常的絕熱部(未示出)，以避免熱損失，以及由加熱元件(未示出)，以便加熱容器10里的水?？梢酝ㄟ^輸入管路M將冷水18輸入容器10的就大地來說的下面部位14里。可以從容器10里取出熱水20的輸出管路沈一直伸展到容器10的一個就大地來說的上面部位16里。在輸出管路沈上連接有一個混合閥(未示出)，用于與冷水混合，以便使取出的熱水20混合到大致希望的較低溫度。在所示的實(shí)例中，在容器10里設(shè)計(jì)有一種水的分層，其中大致取出一半的熱水 20，并用冷水18置換了。在冷水18和熱水20之間設(shè)有一個過渡部22。在容器10的就大地來說的上端16布置了一個發(fā)射器32，而在對面的端部14布置了一個接收器34。發(fā)射器32和接收器34浸入在水體積2里。發(fā)射器32可以發(fā)射聲波 36，這聲波可以在水20，18里傳播并由接收器34截獲。液體的聲速c_Fl由公式得到
其中K是壓縮模量，P是液體的密度。在正常壓力下水的壓縮模量K=2.08*109!^，并且隨著壓力的增加而略有升高。水的比重P單調(diào)地在0°C和90°C之間時，從1000kg/m3降到約960kg/m3，而聲速在相同的溫度范圍里則從大約1442m/s升高到大約1470m/s。為了確定水體積12的能量含量，可以優(yōu)選確定聲信號在水體積12里的傳播時間， 其通過容器10里的所有水層。由聲波36所需要的聲傳播時間t_lauf、發(fā)射器32和接收器 34之間的距離、優(yōu)選容器10的縱向長度L，一個與其耦合的分析評估單元40可以求出平均的水溫<T>。這個平均水溫<Τ>是容器10的能量含量的一種好的度量。一個與分析評估單元40耦合的指示器42取決于當(dāng)前的聲傳播時間t_lauf合適地使可提供的能量含量信號化。圖2不是了一種按照本發(fā)明的優(yōu)選的熱水存儲器100的一種備選設(shè)計(jì)方案。布置很大程度上對應(yīng)于圖1所示的。如果圖2的布置對應(yīng)于圖1的，那么為了避免不必要的重復(fù)可以參見那里的說明。與圖1的設(shè)計(jì)方案不同，發(fā)射器32和接收器34則組合成一個緊湊的結(jié)構(gòu)單元30。 結(jié)構(gòu)單元30布置在容器10的就大地來說的上端16。接收器34因此不再接受發(fā)射器32直接發(fā)射的聲波36，而是一個在容器10的下端反射的信號38，因此實(shí)際上接收的聲波信號38 的傳播行程翻番了。傳播行程優(yōu)選對應(yīng)于容器10的雙倍縱向長度L，因此可以改善測量精度。圖3表示了確定一個熱水存儲器100的能量含量的一個舉例流程圖，如其在圖1 或者圖2中所示的那樣。測量在步驟200里開始。在步驟202里由發(fā)射器32發(fā)射的，和由接收器34接收的聲波36或者36和38的聲傳播時間t_lauf，根據(jù)熱水存儲器100的設(shè)計(jì)方案。由聲傳播時間t_lauf在步驟204里在分析評估單元40里計(jì)算容器12里的水的平均溫度<T>，并由此在步驟206里確定能量含量。為此可以使用各種不同的參數(shù)，例如容器的容積，流入水的水溫，可能預(yù)先調(diào)整的取出溫度，可能預(yù)先調(diào)整過的取出熱水的持續(xù)時間等等。在步驟208里可以形成一個對應(yīng)于能量含量值Ml和/或Μ2，這個值然后可以在指示器42里指示。在步驟210里流程結(jié)束。流出可以連續(xù)地進(jìn)行，因此總是指示出熱水存儲器100的能量含量，和/或它例如可以手動地由使用者調(diào)用?？梢钥紤]取決于求得的能量含量對熱水容器100進(jìn)行加熱，例如取決于白天時間，因此例如早晨和/或晚上和/或其它預(yù)知的使用時間都可以進(jìn)行熱水存儲器100的熱加載。本發(fā)明可以改善使用者的操作舒適性，并且特別對于大的熱水存儲器100是有利的。附圖標(biāo)記表
10容器 12水體積 14下端 16上端 18冷水 20熱水 22過渡 24輸入管路 26輸出管路 30結(jié)構(gòu)單元 32發(fā)射器 34接收器 36聲波 38聲波 40單元 42指示器 100 熱水存儲器 L縱向長度
權(quán)利要求
1.熱水存儲器(100)，它具有布置在容器(10)里的水體積(12)，其中容器(10)具有就大地來說的上端(16)和對峙的下端(14)，其特征在于，為了確定水體積(12)的能量含量， 在水體積(12)里布置了聲發(fā)射器(32)和聲接收器(34)，以便確定在水體積(12)里的聲傳播時間，而且設(shè)有分析評估單元(40)，它由聲傳播時間得出可用的能量含量。
2.按權(quán)利要求1所述的熱水存儲器，其特征在于，發(fā)送器(32)設(shè)計(jì)成超聲波發(fā)射器。
3.按權(quán)利要求1或者2所述的熱水存儲器，其特征在于，在發(fā)射器(32)和接收器(34) 之間設(shè)有至少一個單倍的容器(10)的縱向長度(L)。
4.按上述權(quán)利要求之一所述的熱水存儲器，其特征在于，發(fā)射器(32)布置在就大地來說的上端(16)。
5.按上述權(quán)利要求之一所述的熱水存儲器，其特征在于，發(fā)射器(32)和接收器(34)集成在共同的組件(30)里。
6.按權(quán)利要求5所述的熱水存儲器，其特征在于，組件(30)布置在就大地來說的上端 (16)。
7.按上述權(quán)利要求之一所述的熱水存儲器，其特征在于，設(shè)有指示器(42)，它取決于當(dāng)前的聲傳播時間使可用熱含量信號化。
8.按上述權(quán)利要求之一所述的熱水存儲器，其特征在于，容器(10)的絕熱部用于消減聲信號。
9.使得按照上述權(quán)利要求之一所述的熱水存儲器(100)運(yùn)行的方法，其特征在于，為了確定熱水存儲器(100)的能量含量，聲發(fā)射器(32)發(fā)送聲波通過水體積(12)，這聲波由聲接收器(34)接收，其中聲波至少一次經(jīng)過水體積(12)，而且其中由聲信號得出水體積 (12)的能量含量。
10.按權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，由水體積(12)里聲傳播時間得出能量含量。
11.按權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，輸出對應(yīng)于所求出的水體積(12)能量含量的數(shù)值。
12.按權(quán)利要求9或者10所述的方法，其特征在于，聲波至少二次經(jīng)過發(fā)射器(32)和接收器(34 )之間的水體積(12)。
13.按權(quán)利要求9至11中之一所述的方法，其特征在于，水體積(12)的能量含量在淋浴和/或盆浴的單元里進(jìn)行輸出。
14.按權(quán)利要求9至12中之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)水體積(12)的能量含量不夠時，輸出預(yù)計(jì)的等候時間，直到提供足夠的能量含量為止。
15.按權(quán)利要求9至13中之一所述的方法，其特征在于，連續(xù)地進(jìn)行能量含量的確定。
16.按權(quán)利要求9至13中之一所述的方法，其特征在于，間斷地進(jìn)行能量含量的確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱水存儲器(100)，它具有布置在容器(10)里的水體積(12)，其中容器(10)具有就大地來說的上端(16)和對峙的下端(14)。為了確定水體積(12)的熱含量，在水體積(12)里布置了聲發(fā)射器(32)和聲接收器(34)，以便確定在水體積(12)里的聲信號。此外設(shè)有分析評估單元(40)，它由聲傳播時間得出可用的能量含量。本發(fā)明還涉及一種使熱水存儲器運(yùn)行的方法。
文檔編號F24H9/20GK102388275SQ200980142040
公開日2012年3月21日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者英格利施 C., 布格哈特 S. 申請人:Bsh博世和西門子家用電器有限公司