Адаптивное устройство нагрева, использующее постоянный и переменный ток

Предлагается адаптивное устройство нагрева различных устройств, использующее постоянный и переменный ток, которое включает устройство переключения постоянного и переменного тока (300), соединенное с источником переменного тока (100) и источником постоянного тока (200); нагреваемое устройство (600), имеющее устройство нагрева переменного тока (400) и устройство нагрева постоянного тока (500), и датчик (700) для определения по крайней мере одного состояния; при этом устройство нагрева переменного тока (400) соединено с источником переменного тока (100), устройство нагрева постоянного тока (500) соединено с источником постоянного тока (200); а также имеется контроллер (800), соединенный с устройством переключения постоянного и переменного тока (300) и датчиком (700) для получения сигналов от датчика (700) и для управления устройством переключения постоянного и переменного тока (300) в зависимости от показаний датчика (700). Полезная модель обеспечивает оптимальное использование постоянного и переменного тока для нагрева нагреваемого устройства (600) в различном сочетании в зависимости от требований нагрева.

Настоящая полезная модель относится к устройствам с управлением электрическим нагревом, а именно к адаптивному устройству нагрева, использующему постоянный и переменный ток.

Обычно, переменный ток используют для нагрева большого количества воды. Причина состоит в том, что источник переменного тока обеспечивает большую достаточную и эффективную мощность при нагреве, в то время как постоянный ток используют в менее мощных устройствах, в которых нагревание происходит медленно, что делает их непрактичными при использовании. К тому же, мощность постоянного тока настолько мала, что ее недостаточно для нагрева воды, так как энергия рассеивания тепла воды при нагреве может оказаться больше, чем мощность источника постоянного тока. В результате, вода не может не нагреваться.

Тем не менее, переменный ток имеет высокую стоимость, а также возможны утечки электричества. Поэтому, для таких устройств требуется хорошая электрическая изоляция, которая в свою очередь ухудшает характеристики нагрева. Более того, при .этом увеличивается стоимость.

В качестве прототипа выбран контроллер для управлением нагревом воды для системы, включающей источники переменного и постоянного тока, нагреваемое устройство с нагревателем постоянного тока и датчик температуры [CN 202433786U; 12.09.2012]. Источник тока обеспечивает постоянный ток или переменный ток напряжением 220 В. Когда используется постоянный ток и электронагреватель постоянного тока соответственно, по выбору может задаваться температура нагрева, ее определение и отображение, а также может задействоваться звуковая сигнализация, когда температура воды достигает заданного значения. Для использования переменного тока, система дополнительно включает схему понижающего выпрямителя для достижения функции нагрева нагреваемого устройства постоянным током также с помощью электронагревателя постоянного тока. Однако, эта система не может оптимизировать подачу тока для нагрева нагреваемого устройства в различном сочетании в зависимости от требований нагрева.

Настоящая полезная модель обеспечивает адаптивное устройство нагрева, в которой оптимально используется постоянный и переменный ток для нагрева нагреваемого устройства в различном сочетании в зависимости от требований нагрева. Когда требуется быстрый нагрев, используют источник переменного тока, а когда требуется достаточно медленный нагрев, используют источник постоянного тока. Питание постоянным током имеет низкую стоимость, высокую эффективность и безопасность, но в то же время за счет постоянного тока достаточно трудно обеспечить большое количество энергии за короткий промежуток времени.

Предлагается адаптивное устройство нагрева, использующее постоянный и переменный ток, включающее: нагреваемое устройство, имеющее по крайней мере одно устройство нагрева постоянного тока, а также датчик, служащий для определения по крайней мере одного состояния нагреваемого устройства, и контроллер, соединенный с датчиком. Новым является то, что адаптивное устройство нагрева дополнительно включает дополнительно включает устройство переключения постоянного и переменного тока, выполненное с возможностью соединения с источником переменного тока и по крайней мере с одним источником постоянного тока для выбора источника переменного тока и/или источника постоянного тока в качестве источника питания; нагреваемое устройство дополнительно включает устройство нагрева переменного тока, при этом устройство нагрева переменного тока выполнено с возможностью соединения с источником переменного тока, а устройство нагрева постоянного тока выполнено с возможностью соединения с источником постоянного тока, контроллер дополнительно соединен с устройством переключения постоянного и переменного тока, при этом контроллер выполнен с возможностью получать сигнал от датчика и воздействовать на устройство переключения постоянного и переменного тока в зависимости от информации сигнала, поступившего от датчика, а также контроллер имеет логическую цепь для определения выбора переключения устройства переключения постоянного и переменного тока; при этом источник переменного тока предназначен для обеспечения нагреваемого устройства большим количеством энергии за короткий промежуток времени, а источник постоянного тока предназначен для обеспечения нагреваемого устройства меньшим количеством энергии, причем имеется возможность одновременного использования источника переменного тока и источника постоянного тока при необходимости большого потребления энергии.

Краткое описание фигур чертежей:

Фиг.1 - схема, иллюстрирующая устройство по полезной модели.

Фиг.2 - схема, иллюстрирующая первый режим работы по полезной модели.

Фиг.3 - схема, иллюстрирующая второй режим работы по полезной модели.

Фиг.4 - схема, иллюстрирующая третий режим работы по полезной модели.

На фиг.1 показано адаптивное устройство нагрева, использующее постоянный и переменный ток. Настоящая полезная модель включает следующие элементы.

Источник переменного тока 100 является внешним источником питания. Например, источник переменного тока может иметь напряжение 100 В мощностью 2500 Вт. Также, здесь имеется по крайней мере один источник постоянного тока 200. Устройство переключения постоянного и переменного тока 300 имеет входные концы, соединенные с источником переменного тока 100 и по крайней мере одним источником постоянного тока 200 для переключения между источником переменного тока 100 и постоянного тока 200.

Устройство нагрева переменного тока 400 соединено с выходным концом устройства переключения постоянного и переменного тока 300 для получения тока от источника переменного тока 100 через устройство переключения постоянного и переменного тока 300 и последующего преобразования тока в теплоту для нагрева.

Также имеется по крайней мере одно устройство нагрева постоянного тока 500. Каждое устройство нагрева постоянного тока 500 имеет соответствующий источник постоянного тока 200. При этом, каждый источник постоянного тока 500 соединен с выходным концом устройства переключения постоянного и переменного тока 300 для подачи питания от одного из источников постоянного тока 200 через устройство переключения постоянного и переменного тока 300 с последующим преобразованием тока в теплоту для нагрева.

Устройство нагрева 400 и устройство нагрева 500 установлены в нагреваемом устройстве 600. Предпочтительно, когда нагреваемое устройство 600 выполнено в виде бака для нагрева воды, воздушного кондиционера или электронагревательного ковра.

Предпочтительно, как показано на фиг.1, если используется несколько источников постоянного тока, здесь по варианту осуществления используется четыре источника постоянного тока 200, 201, 202 и 203. Тем не менее, этот вариант не ограничивает рамки настоящей полезной модели. Каждый из источников постоянного тока 200, 201, 202 и 203 имеют соответствующие устройства нагрева 500, 501, 502 и 503. Все устройства нагрева постоянного тока расположены по периферии нагреваемого устройства 600 примерно с равным шагом. По этому варианту осуществления, два соседних участка нагреваемого устройства размещены под углом 90 градусов, поэтому четыре устройства нагрева постоянного тока 500, 501, 502 и 503 распределены равномерно по периферии нагреваемого устройства 600, тем самым обеспечивается равномерный нагрев.

По этому варианту осуществления, четыре источника постоянного тока 200, 201, 202 и 203 получают питание от одного источника питания переменно тока 120, при этом переменный ток конвертируется в постоянный ток с помощью выпрямителя 125, и затем напряжение понижается за счет устройства понижения напряжения 130. Лучше, если источник постоянного тока имеет ток напряжением 12 В с мощностью 120 Вт.

Как показано на фиг.1, адаптивное устройство нагрева по этой полезной модели также включает другие элементы.

Датчик 700 служит для определения по крайней мере одного состояния нагреваемого устройства 600. По этому варианту осуществления, в качестве датчика используется термометр 700 для определения температуры нагреваемого устройства 600.

Контроллер 800 соединен с устройством переключения постоянного и переменного тока 300 и датчиком 700. Контроллер 800 получает сигналы от датчика 700 и воздействует на устройство переключения постоянного и переменного тока в зависимости от сигнала, поступившего от датчика. По этому варианту осуществления, контроллер 800 служит для регулирования температуры нагреваемого устройства 600. Контроллер 800 имеет логическую цепь 810 для определения варианта переключения устройства переключения постоянного и переменного тока 300, например для выбора выходного тока от источника переменного тока 100 или от источника постоянного тока 200.

Контроллер 800 может быть соединен с дисплеем 820 для отображения соответствующей информации, например температуры воды, используемого источника питания и т.д. Кроме того, контроллер 800 также может быть соединен с сигнальным устройством 830, который может издавать тревожный сигнал о состоянии нагреваемого устройства 600.

На фиг.2 показан первый режим работы по настоящей полезной модели. Если температура воды нагреваемого устройства 600 намного меньше заданной температуры, то требуется большое количество энергии для нагрева нагреваемого устройства 600, поэтому устройство переключения постоянного и переменного тока 300 выбирает источник переменного тока 100 в качестве источника питания для подачи питания на устройство нагрева переменного тока 400 для нагрева нагреваемого устройства 600.

На фиг.3 показан второй режим работы по настоящей полезной модели. Когда температура нагреваемого устройства 600 достигает заданного значения, устройство переключения постоянного и переменного тока 300 выбирает по крайней мере один источник постоянного тока 200 в качестве источника питания, в результате чего, адаптивное устройство нагрева по настоящей полезной модели подает постоянный ток для нагрева нагреваемого устройства 600. Когда устройство переключения постоянного и переменного тока 300 выбирает источник постоянного тока 200 в качестве источника питания, по крайней мере одно устройство нагрева постоянного тока 500, 501, 502 и 503 будет нагревать нагреваемое устройство 600, либо поддерживать теплоту нагреваемого устройства 600. На фиг.3 показано задействование для нагрева двух источников постоянного тока 200, 201.

На фиг.4 показан третий режим работы по настоящей полезной модели. Когда требуется очень большое количество энергии для подачи на нагреваемое устройство 600, адаптивное устройство нагрева по настоящей полезной модели может задействовать источник переменного тока 100 и источник постоянного тока 200 одновременно, в результате чего источник переменного тока 100 и источники постоянного тока 200, 201, 202 и 203 одновременно задействуются для нагрева нагреваемого устройства 600.

Далее, в этом полезной модели контроллер 800 может задавать несколько видов работы, таких как кипячение воды, генерирование пара, ванна для ног, ванна для тела и т.п. Каждый вид работы обеспечивает различные температуры и условия работы.

Как показано на фиг.1, на выходных концах каждого из источников постоянного тока 200, 201, 202 и 203 могут быть установлены соответствующие регуляторы нагрузок 210, 211, 212 и 213. Каждый регулятор нагрузки соединен с контроллером 800 и управляется контроллером 800 для регулирования выходной мощности источника постоянного тока 200. Логическая цепь регулятора нагрузки может быть включена в логическую цепь 810 контроллера 800 так, чтобы регулирование нагрузки было основано на режиме и виде работы.

Следует подчеркнуть, что в настоящей полезной модели нагреваемое устройство 600 не ограничивается лишь устройством нагрева воды. Все объекты электрического нагрева охватываются настоящей полезной моделью, например используемые для кондиционирования воздуха, сушки, выпаривания, сухого нагрева, влажного нагрева и т.п.

Целью этой полезной модели является обеспечение устройства управления температурой нагрева. Источники переменного и постоянного тока используются для нагреваемого устройства в зависимости от различных режимов и видов работы. Питание переменным током может вызвать утечку электричества, что опасно для людей, в то время как питание от постоянного тока является более безопасным.

Таким образом закончено описание этой полезной модели, из которого очевидна возможность ее осуществления различными путями. Такие пути не должны расцениваться, как выход за рамки этой полезной модели, и все модификации, которые очевидны для специалиста в этой области техники, считаются попадающими в область правовой охраны настоящей полезной модели в соответствии с приложенной формулой.

1. Адаптивное устройство нагрева, использующее постоянный и переменный ток, которое включает:

нагреваемое устройство, имеющее по крайней мере одно устройство нагрева постоянного тока, а также датчик, служащий для определения по крайней мере одного состояния нагреваемого устройства,

контроллер, соединенный с датчиком,

отличающееся тем, что:

адаптивное устройство нагрева дополнительно включает устройство переключения постоянного и переменного тока, выполненное с возможностью соединения с источником переменного тока и по крайней мере с одним источником постоянного тока для выбора источника переменного тока и/или источника постоянного тока в качестве источника питания,

нагреваемое устройство дополнительно включает устройство нагрева переменного тока, при этом устройство нагрева переменного тока выполнено с возможностью соединения с источником переменного тока, а устройство нагрева постоянного тока выполнено с возможностью соединения с источником постоянного тока,

контроллер дополнительно соединен с устройством переключения постоянного и переменного тока, при этом контроллер выполнен с возможностью получать сигнал от датчика и воздействовать на устройство переключения постоянного и переменного тока в зависимости от информации сигнала, поступившего от датчика, а также контроллер имеет логическую цепь для определения выбора переключения устройства переключения постоянного и переменного тока;

при этом источник переменного тока предназначен для обеспечения нагреваемого устройства большим количеством энергии за короткий промежуток времени, а источник постоянного тока предназначен для обеспечения нагреваемого устройства меньшим количеством энергии, причем имеется возможность одновременного использования источника переменного тока и источника постоянного тока при необходимости большого потребления энергии.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство переключения постоянного и переменного тока выполнено с возможностью:

выбирать источник переменного тока для подачи энергии, если температура воды в нагреваемом устройстве намного меньше заданной для подачи питания от источника переменного тока на устройство нагрева переменного тока для нагрева нагреваемого устройства;

выбирать по крайней мере один источник постоянного тока в качестве источника питания, если температура нагреваемого устройства достигает заданного значения для подачи питания от источника постоянного тока на устройство нагрева постоянного тока для нагрева нагреваемого устройства; и

задействовать источники постоянного и переменного тока одновременно, если требуется подача высокой мощности на нагреваемое устройство для одновременной подачи питания от источника переменного тока и источника постоянного тока для нагрева нагреваемого устройства.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью обеспечения таких видов работы, как кондиционирование воздуха, сушка, генерирование пара, сухое выпаривание, влажное выпаривание или их комбинацию.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что включает множество устройств нагрева постоянного тока, размещенных в нагреваемом устройстве по его периферии.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что множество устройств нагрева постоянного тока размещены с равным шагом.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно включает по крайней мере один источник постоянного тока в виде выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный с устройством понижения напряжения постоянного тока от выпрямителя.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно включает дисплей, соединенный с контроллером, для отображения состояния нагреваемого устройства.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно включает сигнальное устройство, соединенное с контроллером, для оповещения о состоянии нагреваемого устройства.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выходной конец по крайней мере одного источника постоянного тока снабжен регулятором нагрузки для регулирования выходной мощности источника постоянного тока, при этом регулятор нагрузки выполнен с возможностью управления контроллером.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагреваемое устройство выполнено в виде бака для нагрева воды, воздушного кондиционера или электронагревательного ковра.