在即熱式電熱水器中檢測(cè)電導(dǎo)率的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)即熱式電熱水器中的水的電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，并且本發(fā) 明還涉及一種配設(shè)該測(cè)量裝置的即熱式電熱水器。此外，本發(fā)明涉及一種檢測(cè)即熱式電熱 水器中的水的電導(dǎo)率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知了即熱式電熱水器，在水流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述即熱式電熱水器期間，其借助一個(gè)或 者多個(gè)尤其有裸加熱線構(gòu)成的電加熱線圈或借助類似的加熱裝置對(duì)水加熱。這種即熱式電 熱水器尤其適合家庭使用，并且然后通常直接在加熱之后使用通過(guò)所述即熱式電熱水器加 熱的水，這不僅在時(shí)間上適用而且也在地點(diǎn)上也適用。這種使用例如可以是淋浴或洗手。通 過(guò)下述方式避免由于加熱元件的電流引起的危險(xiǎn)，即建立尤其從裸加熱線到用戶的電連接 的受熱的水由于其純度(和限定計(jì)算出的放電區(qū)段）只是導(dǎo)電弱。因此，這種即熱式電熱水 器在這方面由于限定的放電區(qū)段而是沒(méi)有危險(xiǎn)的。
[0003] 但是，當(dāng)受污染的、特別是含鹽的水進(jìn)到管道中時(shí)，則會(huì)例外地出險(xiǎn)另一種情況。 此外，這還會(huì)在由于潮汐漲落或者洪水災(zāi)害或者其他異常事件而污染的或者含鹽的水滲入 到管道系統(tǒng)中時(shí)在境況不佳的管道系統(tǒng)的區(qū)域中出現(xiàn)。
[0004] 為了消除該問(wèn)題，在這種有潛在危險(xiǎn)的區(qū)域中避免使用具有裸線的即熱式電熱水 器。因此不會(huì)存在任何風(fēng)險(xiǎn)。這在使用具有管狀加熱體的設(shè)備時(shí)也適用，所述設(shè)備較昂貴 并且調(diào)節(jié)特性較差。
[0005] 但是另一方面，即熱式電熱水器是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的對(duì)水加熱的可能性。這種熱水 器相較于具有復(fù)雜的熱水儲(chǔ)存器的一些其他系統(tǒng)成本較低廉且節(jié)省空間并且無(wú)需太多維 護(hù)。因此當(dāng)通過(guò)使用即熱式電熱水器避免預(yù)存熱水并進(jìn)而避免花費(fèi)對(duì)此所需的能量時(shí)，借 助于電流進(jìn)行加熱是尤其成本低廉的。
[0006] 因此如果還要在這類有危險(xiǎn)的區(qū)域使用具有裸線的即熱式電熱水器并且同樣要 保證用戶的安全，那么需要一種安全系統(tǒng)，以便排除用戶的危險(xiǎn)。但是，昂貴的安全系統(tǒng)與 提供即熱式電熱水器作為成本低廉的理解決方案是互相矛盾的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明基于下述的目：解決上述問(wèn)題中的至少一個(gè)。特別地，要提出一種解 決方案，所述解決方案即使在上述這種有危險(xiǎn)的區(qū)域中也能夠以簡(jiǎn)單和成本低廉的方式實(shí) 現(xiàn)提供即熱式電熱水器。至少與至今為止所提出的解決方案相比要提出一種替選的解決方 案。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，提出用于檢測(cè)即熱式電熱水器中的水的電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，所述測(cè) 量裝置包括：至少兩個(gè)測(cè)量電極，以用于隔開(kāi)地設(shè)置在所述即熱式電熱水器的引導(dǎo)水的通 道中；測(cè)量電子裝置，以用于提供和分析受水的電導(dǎo)率所影響的電信號(hào)；具有初級(jí)側(cè)和次 級(jí)側(cè)的變壓器，其中所述測(cè)量電子裝置連接在所述初級(jí)側(cè)上，以及兩個(gè)所述測(cè)量電極連接 在所述次級(jí)側(cè)上，使得所述測(cè)量電子裝置經(jīng)由所述變壓器與所述測(cè)量電極耦合，其中，所述 測(cè)量電子裝置按規(guī)定地在所述變壓器的初級(jí)側(cè)上提供初級(jí)側(cè)的交變電壓信號(hào)，使得在所 述變壓器的次級(jí)側(cè)上根據(jù)水的電導(dǎo)率設(shè)定經(jīng)由所述測(cè)量電極和通過(guò)水的次級(jí)側(cè)的交變電 流，次級(jí)側(cè)的電流在所述變壓器的初級(jí)側(cè)上影響初級(jí)側(cè)的電流，以及所述測(cè)量電子裝置測(cè) 量所述初級(jí)側(cè)的電流以用于確定電導(dǎo)率。因此，所述測(cè)量裝置包括至少兩個(gè)測(cè)量電極，測(cè) 量電子裝置，并且可以包含變壓器。測(cè)量電極以隔開(kāi)的方式設(shè)置在即熱式電熱水器的通道 中，并經(jīng)由變壓器與測(cè)量電子裝置連接。測(cè)量電子裝置在變壓器的初級(jí)側(cè)提供交變電壓信 號(hào)，所述交變電壓信號(hào)經(jīng)由變壓器被傳輸至所述變壓器的次級(jí)側(cè)，測(cè)量電極連接在所述次 級(jí)側(cè)。然后在次級(jí)側(cè)，交變電流經(jīng)由測(cè)量電極并且經(jīng)過(guò)水流動(dòng)到即熱式電熱水器的通道中。 電流相應(yīng)地取決于水的電導(dǎo)率并進(jìn)而經(jīng)由變壓器反作用到初級(jí)側(cè)上，在所述初級(jí)側(cè)同樣形 成與電導(dǎo)率相關(guān)的電流。然后，測(cè)量電子裝置對(duì)所述初級(jí)側(cè)的電流進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)而可以確 定水的電導(dǎo)率或者電阻率。
[0009] 原則上已知的是，經(jīng)由電測(cè)量確定電導(dǎo)率。但是此外，此處所提出的該解決方案的 特征在于其相對(duì)簡(jiǎn)單且成本低廉地構(gòu)成。特別之處在于，所述測(cè)量裝置有目的地針對(duì)確定 水的電導(dǎo)率在使用即熱式電熱水器會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題的值域中的任務(wù)來(lái)構(gòu)建。該簡(jiǎn)單構(gòu)成的測(cè)量 裝置使用下述交變電壓信號(hào)，所述交變電壓信號(hào)經(jīng)由變壓器輸送給測(cè)量區(qū)段，并且同樣經(jīng) 由所述變壓器反作用于其與導(dǎo)電性相關(guān)的反應(yīng)，并且然后才由測(cè)量電子裝置進(jìn)行分析。特 別在電導(dǎo)率低的、即電阻率高的較潔凈的水中僅形成小電流，并且所描述的經(jīng)由變壓器進(jìn) 行的以交流電流為前提的耦合相應(yīng)地變得極其不準(zhǔn)確并且甚至不再能夠利用。
[0010] 但是根據(jù)本發(fā)明已認(rèn)識(shí)到：該測(cè)量裝置在任何情況下為了所描述的使用目的都能 夠提供足夠的精度。測(cè)量裝置原則上可以使用于以穿流法加熱飲用水或生活用水的所有的 家電設(shè)備中。除用于加熱自來(lái)水以在如水龍頭或淋浴頭的分接點(diǎn)處提供的即熱式電熱水器 之外，自動(dòng)咖啡機(jī)、洗衣機(jī)和洗碗機(jī)也屬于此類，僅列出幾個(gè)實(shí)例。
[0011] 優(yōu)選，將測(cè)量裝置配置用于對(duì)Ok Q cm到10k Q cm的電阻率進(jìn)行測(cè)量。此外，這取 決于探針的尺寸和設(shè)計(jì)。在該范圍內(nèi)，根據(jù)一種實(shí)施形式能夠以小于10%的測(cè)量公差進(jìn)行 測(cè)量。因此，測(cè)量裝置專門(mén)與該范圍相協(xié)調(diào)。這尤其涉及所描述的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。但是也可以 涉及一些元件的設(shè)計(jì)，如所使用的測(cè)量電極以及設(shè)置所述測(cè)量電極的間距。尤其作為初級(jí) 側(cè)的交變電壓提供的所使用的電壓大小可以針對(duì)于此。優(yōu)選地，在此提出大約為2. 5V的交 變電壓信號(hào)的峰值電壓，即為從其最小值至其最大值為大約5V的電壓。
[0012] 一種實(shí)施形式提出，通過(guò)變壓器對(duì)測(cè)量電子裝置與測(cè)量電極電隔離。因此，提出在 初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)之間沒(méi)有電接觸的變壓器。由此能夠以簡(jiǎn)單的方法和方式保護(hù)測(cè)量電子裝 置免受測(cè)量區(qū)段、即待加熱的水中的電壓的影響。因此，測(cè)量裝置可毫無(wú)問(wèn)題地使用于所謂 的裸加熱線型即熱式電熱水器，其中尤其實(shí)施為加熱線圈的裸加熱線設(shè)置在水通道中并且 在那里直接對(duì)水加熱，在所述水通道中相應(yīng)高的電流流過(guò)所述裸加熱線。這種裸加熱線可 以直接用電網(wǎng)電壓來(lái)激勵(lì)，所述電網(wǎng)電壓例如可以相對(duì)于零線并進(jìn)而按規(guī)則相對(duì)于接地電 勢(shì)而為230V。這種高的電壓可以容易地毀壞測(cè)量電子裝置。通過(guò)經(jīng)由變壓器進(jìn)行的電隔 離，避免對(duì)于測(cè)量電子裝置的這種危險(xiǎn)潛在性。
[0013] 根據(jù)一種實(shí)施形式提出，測(cè)量電子裝置具有分壓器或用于提升電壓的其他的機(jī) 構(gòu)，以便提升初級(jí)側(cè)的交變電壓信號(hào)，使得將其電壓中值提升超過(guò)0V的值，尤其超過(guò)2V的 值。特別地，應(yīng)該將初級(jí)側(cè)的交變電壓信號(hào)提升至使得其完全為正。因此，圍繞變壓器的零 點(diǎn)以±2. 5V振蕩的交變電壓信號(hào)例如應(yīng)當(dāng)提升了 2. 5V，使得其因此不再在+2. 5V與-2. 5V 之間振蕩，而是在0V與5V之間振蕩。通過(guò)將變壓器的零點(diǎn)提高2. 5V，對(duì)于變壓器而言，將 驅(qū)動(dòng)器的在0與5V之間振蕩的開(kāi)關(guān)電壓視為具有+/-2. 5V偏移的交變電壓或者變?yōu)橛行А?由此尤其能夠簡(jiǎn)化初級(jí)側(cè)的交變電壓信號(hào)的產(chǎn)生，并且所提出的測(cè)量裝置由于其具有變壓 器的構(gòu)造而允許這樣的電壓偏移，并且所述電壓偏移實(shí)際上對(duì)于形成的電流沒(méi)有作用。
[0014] 根據(jù)另一種實(shí)施形式提出，除了測(cè)量初級(jí)側(cè)的電流之外，考慮要確定其電導(dǎo)率的 水的溫度并且將其用于確定電導(dǎo)率。因此，測(cè)量的精度還可以通過(guò)下述方式進(jìn)一步提高：即 會(huì)對(duì)于水的電導(dǎo)率有影響的溫度作為附加的變量來(lái)考慮。
[0015] 根據(jù)一種設(shè)計(jì)方案，測(cè)量電子裝置經(jīng)由頻率為1kHz至10kHz之間范圍中的脈沖寬 度調(diào)制產(chǎn)生初級(jí)側(cè)的交變電壓信號(hào)。由此以簡(jiǎn)單的方式并且以小的設(shè)備構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)生 初級(jí)側(cè)的交變電壓信號(hào)。例如，只需要一個(gè)微處理器向驅(qū)動(dòng)器提供相應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，所述驅(qū) 動(dòng)器借助于直流輸入電壓產(chǎn)生脈沖式信號(hào)并且經(jīng)由低通濾波器產(chǎn)生模擬的電壓變化。另 外，該變壓器可以同時(shí)承擔(dān)對(duì)用于所述脈沖式信號(hào)的低通濾波器進(jìn)行扼流的任務(wù)。
[0016