具有罐子狀況監控特徵的存儲型熱水器的製作方法

2023-10-19 13:53:47 3

專利名稱：具有罐子狀況監控特徵的存儲型熱水器的製作方法
技術領域：
本專利申請要求在2007年8月28體提交的美國臨時專利申請第60/968，424號 的權益，其整體通過引用被包含在此。
本發明涉及具有加電的陽極的存儲型熱水器和使用所述加電的陽極來評估儲水 罐的狀況的方法。
背景技術：
加電的陽極已經被用於熱水器業中，以防止在儲水罐中暴露的鋼鐵被腐蝕。在這 樣的系統中，通常使用諸如鉬或者鈦這樣的金屬來構造陽極，並且陽極延伸到在儲水罐所 容納的水中。然後，通過陽極來施加電流，以防止暴露的鋼鐵氧化或者腐蝕。在一些這樣的 系統中，充分地保護暴露的鋼鐵所需要的電流量特別依賴於罐襯裡的質量和材料和在罐中 水的導電性。在至少一種系統中，當罐子的內襯裡破損並且更多的鋼鐵變得暴露於水時，調 整所施加的電流。

發明內容
當內襯裡磨損時，用於保護儲水罐的暴露的鋼鐵所需要的電流量增大。但是，由於 實際限制，通過陽極施加的電流量可能小於保護水罐所需要的值。這可能導致儲水罐內襯 裡的損壞。雖然加電的陽極能夠延遲儲水罐的故障，但最終金屬將被腐蝕，並且儲水罐將開 始洩露。一個實施例提供了一種儲存型熱水器，其包括儲水罐、加電的陽極和控制器。所述 儲水罐由金屬和耦接到所述金屬的內襯裡構成。所述加電的陽極至少部分地被布置在所述 儲水罐中。所述控制器被配置用來測量所述加電的陽極的第一參數，並且根據所述第一參 數來調整所述加電的陽極的電流。所述控制器也被配置用來測量所述加電的陽極的第二參 數，並且當所述第二參數超過閾值時產生信號。在一些實施例中，所述第二參數指示所述儲 水罐的金屬的暴露程度。在一些實施例中，所述閾值是指示所述儲水罐的金屬的如下暴露程度的值，即在 這樣的暴露程度下，所述加電的陽極不再充分地防止所述儲水罐的金屬被腐蝕。在一些實 施例中，所述閾值是指示所述儲水罐的預測故障的值。在一些實施例中，根據所述儲水罐的 類型來調整所述閾值。在一些實施例中，根據在所述儲水罐中存儲的水的類型或者水的來 源來調整所述閾值。在一些實施例中，所述控制器被配置為根據所述加電的陽極的被測量參數來計算 直到所述儲水罐故障的估計的時間剩餘。在一些實施例中，所述控制器被配置為在所述儲 水罐故障之前從所述儲水罐排水。一些實施例提供了一種儲存型熱水器，其包括儲水罐、加電的陽極和控制器。所述 控制器被配置為根據儲水罐的類型和其中存儲的水的類型來確定用於預測儲水罐的故障 的閾值。所述控制器也被配置為測量加電的陽極電流，並計算直到儲水罐的故障的估計的時間剩餘。一些實施例提供了一種用於預測在儲存型熱水器中的儲水罐的故障的方法。根據儲水罐的類型和其中存儲的水的類型來確定用於預測儲水罐的故障的閾值。測量加電的陽 極相對於儲水罐的電勢，並且調整加電的陽極的電流，直到所測量的電勢接近目標電勢。當 所測量的、被施加到加電的陽極的電流超過所述閾值時，產生信號。通過考慮詳細說明和附圖，本發明的其他方面變得清楚。


圖1是具體實施本發明的熱水器的部分展示圖。圖2是能夠用在圖1的熱水器中的電極的側視圖。圖3是能夠控制圖2的電極的控制器的電示意圖。圖4是能夠通過圖3中所示的控制電路來執行的子例程的流程圖，其中，通過控制 電路來調整電極電勢。圖5是能夠通過圖3中所示的控制電路來執行的子例程的流程圖，其中，所述控制 電路根據閾值來評估儲水罐的狀況。圖6是能夠通過圖3中所示的控制電路來執行的子例程的流程圖，其中，所述控制 電路計算所述閾值的值。圖7是能夠通過圖3中所示的控制電路來執行的子例程的流程圖，其中，所述控制 電路根據雙閾值來評估儲水罐的狀況。圖8是示出包括圖1的熱水器的通信網絡的方框圖。圖9是在圖7中所示的通信網絡中能夠通過圖3中所示的控制電路來執行的子例 程的流程圖。
具體實施例方式在詳細解釋本發明的任何實施例之前，應當明白，本發明在其應用上不限於下面 的說明中給出或在下面的附圖中圖解的構造的細節和部件的布置。本發明能夠具有其他實 施例，並且能夠以不同的方式被實施或者執行。而且，應當明白，在此使用的特定術語用於 說明的目的，並且應當不被看作限定性的。在此的「包括」、「包含」或者「具有」及其變化形 式的使用意味著涵蓋其後列出的項目及其等同物以及另外的項目。術語「安裝」、「連接」、 「支撐」和「耦接」被廣義地使用，並且涵蓋直接和間接的安裝、連接、支撐和耦接。而且，「連 接」和「耦接」不限於物理或者機械連接或者耦接，並且可以包括電子連接或者耦接，不論是 直接地還是間接地。對於本領域內技術人員顯而易見的是，能夠利用由處理器或者類似裝置執行的軟 件來實現所述的模塊和邏輯結構中的一些，或者使用多個部件以硬體來實現所述的模塊和 邏輯結構中的一些，所述多個部件包括例如專用集成電路(「ASIC」)。諸如「處理器」、「濾 波器」和「控制器」的術語可以包括或者指的是硬體和/或軟體。因此，權利要求應當不限 於具體示例或術語，或者不限於任何具體硬體或軟體實現方式或者軟體或硬體的組合。圖1圖解了熱水器100，包括封閉的水罐105、圍繞水罐105的外殼110和在水罐 105和外殼110之間的環狀空間填充的泡沫絕熱材料115。典型的儲存罐105由含鐵金屬構成，並且內襯了像玻璃那樣的搪瓷，以防止金屬被腐蝕。儘管如此，所述保護襯裡可能具 有缺陷，或者不可避免地可能未完全地覆蓋含鐵金屬內部。在這些情況下，可能作為在所儲 存的水中溶解固體的結果產生電解質腐蝕槽，導致暴露的含鐵金屬的腐蝕和熱水器100的 使用壽命的減少。進水管線或者汲取管120和出水管線125進入水罐105的頂部。進水管線120具 有進水開口 130，用於向水罐105加冷水，並且出水管線125具有出水孔135，用於從儲水罐 105排出熱水。熱水器100也包括電阻加熱元件140，其附接到儲水罐105，並且延伸到儲水 罐105內部以加熱水。加熱元件140通常包括內部高電阻加熱元件線，其被適當的絕緣材 料圍繞，並且被封閉在金屬套中。通常從控制電路供應加熱元件140的電源。雖然示出了 具有元件140的熱水器100，但是本發明可以用於諸如煤氣熱水器這樣的其他熱水器類型 和其他熱水器元件設計。也可以預見，本發明或者本發明的方面可以用於其他液體儲存裝 置中。電極組件145附接到熱水器100，並且延伸到罐105中，以向所述罐提供腐蝕保護。在圖2中示出了能夠用於熱水器的示例電極組件145。參見圖2，電極組件145包括電極導 線150和連接器組件155。電極導線150包括鈦，並且具有第一部分160和第二部分165，第 一部分被塗敷金屬氧化物材料，所述第二部分165未被塗敷金屬氧化物材料。在電極組件 145的製造期間，在電極導線150的一部分上布置了防護管170，其包括PEX(交聯聚乙烯) 或者聚碸。電極導線150然後被彎曲兩次(例如以兩個45度角度)以將防護管就位。接 近罐子頂部的電極導線150的小部分175被暴露到罐，以允許氫氣從防護管出來。在其他 結構中，電極組件145不包括防護管170。連接器組件155包括短管180，其具有線狀物，所 述線狀物通過與開口 190(圖1)的線狀物配合而將電極杆組件緊固到水罐105的頂部。本 領域技術人員已知的其他連接器組件可以用於將電極組件145緊固到罐105。所述連接器 組件也包括連接器195，用於將電極導線150電連接到控制電路(下述)。將電極組件145 電連接到控制電路導致電極組件145變為加電的陽極。電極導線150與罐105電隔離，以 允許在電極導線150和罐105上產生電勢。其他電極組件設計可以用於本發明。在圖3中示出了用於控制電極組件145的控制電路200的一種結構的電子示意 圖。所述控制電路包括微控制器U2。在控制電路200的一種結構中使用的示例微控制器 U2是矽實驗室微控制器型號8051F310。如下更詳細所述，微控制器U2從多個傳感器接收 信號或者輸入，分析所述輸入，並且產生輸出來控制電極組件145。另外，微控制器U2可以 接收其他輸入(例如來自用戶的輸入)，並且可以產生輸出來控制其他裝置(例如加熱元件 140)。微控制器包括處理器和存儲器。存儲器包括一個或多個具有指令的模塊。所述處 理器獲得、解譯和執行所述指令以控制包括電極組件145的熱水器100。雖然將微處理器 U2描述為具有處理器和存儲器，但是可以使用包括多種集成電路(例如專用集成電路)和 分立裝置的其他裝置來實現本發明，這對於本領域內的普通技術人員是顯然的。微控制器U2在P0. 1輸出脈寬調製(PWM)信號。一般而言，PWM信號控制被施加 到電極導線150的電壓。100%的佔空比導致向電極導線150施加全電壓，0%的佔空比導 致不向電極導線150施加電壓。並且在0%和100%之間的佔空比將導致在0和全電壓之 間的對應比被施加到電極導線150。
PWM信號被施加到低通濾波器和放大器，其由電阻器R2、R3和R4 構成；電容器C3 ； 以及，運算放大器U3-C。所述低通濾波器將PWM信號轉換為與PWM信號成比例的模擬電壓。 所述模擬電壓被提供到緩衝器和限流器，所述緩衝器和限流器由運算放大器U3-D、電阻器 R12和R19以及電晶體Q1和Q3構成。所述緩衝器和限流器在微控制器U2和電極組件145 之間提供緩衝器，並且限制被施加到電極導線150的電流以防止累積氫氣。電阻器R7、電 感L1和電容器C5作為濾波器，用於防止瞬變現象和振蕩。濾波器的結果是被施加到電極 組件145的電壓，電極組件145電連接到C0N1。如下所述，從電極組件145定期去除驅動電壓。微控制器通過控制被施加到驅動 器的信號來使驅動電壓無效，所述驅動器由電阻器R5和電晶體Q2構成。更具體地，將微控 制器U2的引腳P0. 3拉低導致電晶體Q1截止，這有效地將所施加的電壓從驅動電極組件 145去除。因此，微控制器U2、低通濾波器和放大器、緩衝器和限流器、濾波器和驅動器作為 可變電壓電源，可控制地向電極組件145施加電壓，產生加電的陽極。其他替代電路設計也 可用於可控制地向電極組件145提供電壓。連接C0N2提供連接，允許電極返回電流測量。特別是電阻器R15提供了感測電阻 器，產生與在罐的電流相關的信號。運算放大器U3-B和電阻器R13和R14提供了放大器， 該放大器在引腳P1.1向微控制器U2提供放大的信號。因此電阻器R15和所述放大器形成 電流傳感器。但是，其他電流傳感器可以替代剛才所述的傳感器。而且，在一些結構中，類 似的電流傳感器被配置來監控在C0N1 (即在陽極)的電流。在去除了所述電壓的情況下，在電極145的電勢降低到從電極145相對於罐105 的開路或者「自然電勢」偏離但是成比例的電勢。與自然電勢成比例的電壓被施加到濾波 器，所述濾波器由電阻器R6和電容器C4構成。被濾波的信號被施加到運算放大器U3-A，其 作為電壓跟隨器。運算放大器U3-A的輸出被施加到限壓器(電阻器R17和齊納二極體D3) 和分壓器(電阻器R18和R20)。輸出是與電極組件145的自然電勢相關的信號，其在引腳 P1.0被施加到微控制器U2。因此，剛剛所述的濾波器、電壓跟隨器、限壓器和分壓器形成電 壓傳感器。但是，可以使用其他的電壓傳感器來替代所公開的電壓傳感器。控制電路200控制被施加到電極導線150的電壓，由此控制通過加電的陽極的電 流。如下所述，控制電路200也測量罐保護電平，適應於變化的水導電性狀況，並且適應於 在高導電水中的電極電勢漂移。另外，當電極組件145的控制電路200與加熱元件140的 控制電路組合或者通信時，結果產生的控制電路可以利用所述交互來提供熱水器的另外的 控制。圖4提供了一種用於控制電極組件145的方法。在進行到圖4之前，應當明白，所 公開的步驟的順序可以不同。而且，可以向控制序列增加另外的步驟，並且可以不需要所有 的所述步驟。在正常操作期間，從控制電路200向電極組件145施加電壓。周期地(例如 每100毫秒)，中斷出現，並且控制電路進入在圖4中所示的控制環。參見圖4，控制電路200禁用向電極組件145施加的電壓(塊220)。在禁用所述電 壓後，控制電路200執行諸如250微秒的延遲(塊225)，並且確定電極電勢(塊230)。控 制電路200執行延遲來允許電極組件145釋放到其開路。微控制器U1然後從電壓傳感器 獲取這個電勢。控制電路200然後將電壓重新施加到電極組件145 (塊240)。在塊240，控 制電路200確定是否電極電勢大於目標電勢。如果電極電勢大於目標電勢，則控制電路進行到塊245 ；否則，控制進行到塊250。在塊245，控制電路200確定是否所施加的電壓在最小值。如果所施加的電壓最 小，則控制電路200進行到塊255 ；否則，控制電路200進行到塊260。在塊260，控制電路 降低所施加的電壓。在塊250，控制電路200確定是否所施加的電壓在最大值。如果所施加的電壓最 大，則控制電路200進行到塊255 ；否則，控制電路進行到265。在塊265，控制電路200提 高所施加的電壓。通過分別在塊260或者265降低或者提高所施加的電壓，則控制電路200 可以間接地調整電極電勢。提高所施加的電壓將導致提高由電極測量的罐電勢，降低所施 加的電壓將降低由電極測量的罐電勢。因此，控制電路200可以調整電極的開路電勢，直到 其達到目標電勢。而且，當熱水器100的特性改變時，控制電路200可以調整被施加到電極 的電壓，以使得所述電極的開路電勢等於目標點電勢。在塊255，控制電路獲取電極電流。更具體地，微控制器U1從電流傳感器接收表示 感測的電流的信號。在塊270，控制電路確定水的導電性狀態。例如，所述導電性狀態可以 是水的高導電或者水的低導電。為了確定導電性狀態(高或者低)，微控制器U1將所施加 的電流除以增加的電壓，增加的電壓等於所施加的電壓減去開路電勢。如果結果小於經驗 上設置的值，則控制電路200確定導電狀態低，並且將目標電勢設置為第一值；否則，控制 電路將目標電勢設置為第二值，所述第二值指示高導電狀態(塊275)。控制電路200可以 在每次中斷期間重複地執行導電性測試(如圖4中所示)，以比電極電壓的設置更大的間隔 周期地執行導電性測試，或者僅僅在啟動序列期間執行導電性測試。另外，當僅僅示出了兩 個設定點時，想像可以使用多個設定點。也可以想像可以使用其他方法來確定水的導電性 狀態。例如，被施加的電流除以所施加的電壓的比率可以用於確定導電性狀態。除了建立設定點之外，控制電路200還可以使用獲取的電流來確定是否熱水器 100在幹燒(dry-fire)狀態。術語「幹燒」指的是未儲存適量水的熱水器的起動。在幹燒 狀態中的熱水器的加熱元件(例如電阻加熱元件或者煤氣灶)的啟動可能導致對於熱水器 的損害。例如，如果水未適當地圍繞電阻加熱元件140，則當向加熱元件140施加電壓時，所 述電阻加熱元件可能在少於1分鐘內被燒壞。因此，有益的是，如果熱水器100在幹燒狀態 中，則降低啟動加熱元件140的概率。如果所獲取的電流小於最小值(例如實質上為0)，則 假定熱水器100沒有存儲適量的水，並且控制電路200防止加熱元件140的起動。也可以 想像，可以使用用於確定幹燒狀態的其他方法。例如，可以按下述方式來設計控制電路200: 在幹燒狀態下，電極電勢將大致等於所施加的電壓。當儲存罐105 (圖1)老化時，內部搪瓷襯裡變差，並且更多的含鐵金屬暴露到在儲 存罐105中存儲的水。當暴露的金屬表面面積的量增大時，加電的陽極電流的幅度也必須 被提高以便充分地保護暴露的含鐵金屬。但是，可以限制能被安全地施加到系統的最大電 流量。例如，電流可以使得水離子化，這在密封的罐中產生過量的氫氣，並且通過這個反應 產生的水合氫離子可以使得加熱的水具有討厭的味道。而且，向水施加的過量的電流會產 生對於使用加熱的水的那些人們電擊的風險。因此，當內襯裡變差時，熱水器將達到其中加 電的陽極不再能夠充分地保護在儲存罐105中的暴露的金屬的點。儲存罐105最後將腐蝕， 並且開始洩露。如上所述，控制電路200 (圖3)被配置來監控電極145 (圖1)相對於罐的電勢，並且監控在罐或者在電極145的電流。使用來自這些測量的數據，控制電路能夠評估由加電 的陽極提供的保護。特別地，控制電路200檢測何時加電的陽極不再足以防止罐被腐蝕，並 且估計直到儲存罐故障的剩餘時間。控制器也可以被配置來根據這個信息來進行自適應的 行為，例如開始從儲存罐排水，或者向維修專家發送信號。圖5圖解了用於確定何時加電的陽極不再能夠充分地保護儲存罐105(圖1)的一 種方法。在塊501，控制電路200測量加電的陽極電流。在一些結構中，這被測量為在加電 的陽極或者通過加電的陽極的電流。在一些結構中，這被測量為從加電的陽極提供的在罐 處的電流。在任何一種情況下，向微控制器U2返回值，其指示用於保護儲存罐105的金屬 所需要的電流。在塊503，將這個值與閾值相比較。這個閾值指示儲存罐105(圖1)的狀態，諸如 在罐中的暴露金屬的量，其使得加電的陽極不足以防止腐蝕。或者，在一些結構中，這個閾 值指示引起在水中的不期望的或者危險的狀況的電流水平。如果所述值小於所述閾值，則 熱水器繼續工作，並且定期地重複圖5的子例程。但是，如果所述值大於所述閾值，則控制 電路200指示儲存罐需要維修或者更換(塊505)。不同類型的水對於不同類型的金屬不同地反應。因此，適用的閾值可能根據儲存 罐的類型和其中存儲的水的類型而不同。圖6圖解了根據感測的狀況來設置塊503(圖5) 的閾值的一種方法。在塊601，控制電路接收閾值初始化命令。可以在最初消費者使用熱 水器時或者在諸如通過用戶輸入裝置接收到命令的其他狀況時自動地啟動這個命令。在塊 603，測量加電的陽極電流，並且控制電路200接收用於表示用於保護儲存罐所需要的電流 量的值。在塊605，根據在初始化命令時的測量電流來計算閾值。這計算可以包括例如將測 量值乘以預定值。在使用同一通用控制器來用於多個不同的儲水罐的一些結構中，塊503的閾值被 設置得足夠低，以使得在使用通用控制器的任何儲存罐故障並且開始洩露之前超過所述閾 值。在替代結構中，通用控制器接收儲水罐類型和水類型來作為輸入，並且根據這些變量來 選擇閾值。在一些這樣的結構中，通用控制器包括存儲器，其存儲可能閾值的列表。如上所 述，控制電路200包括用於評估水的導電性的電路。同樣，諸如控制電路200這樣的通用控 制器可以部分地根據所觀察的水的導電性來設置閾值。其他結構包括如下的電路，即，該電 路被配置來評估諸如PH這樣的水的特性，並且部分地根據所觀察到的特性來設置閾值。在一些結構中，控制電路200被配置來監控兩個閾值，每個指示不同的參數。在圖 7的圖示中，例如，使用第一閾值來編程控制電路200，第一閾值被設置得足夠低，以使得在 儲存罐故障並且開始洩露之前超過閾值，而不論其中存儲的水的類型如何。第二閾值大於 第一閾值，並且使用在圖6中圖解的方法計算第二閾值。在塊701，控制電路200測量加電的陽極電流，並且接收用於指示用於保護儲存罐 的金屬所需要的電流的值。在塊703，將所述值與第一閾值相比較。如果未超過第一閾值， 則熱水器繼續正常工作，並且周期地重複在圖7的方法。但是，如果超過第一閾值，控制電 路200發出警告(塊705)。在這個示例中，第二參數與第一參數相同(塊707)。在塊709， 將所述值與第二、更高的閾值相比較。如果未超過所述第二閾值，則熱水器繼續工作，同時 發出第一警告。但是，如果超過第二閾值，則控制電路200發出最後的警告(塊711)，用於 指示強調需要維修或者更換儲水罐。
在其他結構中，第二閾值可以基於與第一閾值不同的參數。如上所述，可以根據安 全和舒適考慮來有效地限制加電的陽極的最大電流。在這個示例中，將第一閾值設置為加 電的陽極的最大期望的輸出電流。因為加電的陽極的電流未響應於另外的暴露的金屬表面 面積而增大超過這個最大電流，因此罐相對於加電的陽極的測量電勢將增大，並且將不像 圖4中那樣被調整。因此，第二閾值基於用於指示儲水罐正在腐蝕的測量電勢。在這個示例中，在塊701測量加電的陽極的電流。如果所測量的電流在塊603未 超過第一閾值，則熱水器繼續正常工作，並且周期地重複在圖7中圖解的子例程。但是，如 果超過第一閾值，則控制電路200 (圖3)指示第一警告(塊705)，並且測量罐相對於加電的 陽極的電勢(塊707)。如果在塊609未超過第二閾值，則熱水器在指示第一警告的同時繼 續工作，並且周期地重複圖7的子例程。但是，如果超過第二閾值，則控制電路200確定罐 正在腐蝕，並且加電的陽極的電流將不再被提高以防止這種腐蝕。在塊711指示最後的警告。這種雙閾值系統允許依賴於所觀察的罐劣化的緊急性的多個保護級。例如，當在 塊703超過第一閾值時，可以向用戶顯示警告(塊705)。在這一點，罐示出耗損的標誌，但 是罐故障不是緊急的。在水罐故障和開始洩露之前，用戶有時間來維修或者更換水罐。但 是，根據設置第二閾值的位置，當在塊709超過第二閾值時，罐故障的電勢是重要問題。除 了在塊711顯示最後的警告之外，熱水器100(圖1)可以被配置來開始安全地從儲存罐排 水，並且防止將從故障的儲存罐導致的水損害。在這種類型的雙閾值系統中，第一警告(塊 705)向用戶提供了在自動將儲存罐排水之前維修或者更換儲存罐的機會(塊711)。但是， 諸如在圖5中圖解的單閾值系統也可以被配置來當超過所述閾值時開始儲存罐的排水。在一些結構中，控制電路200(圖3)被配置來將測量的參數與直到儲存罐的故障 的估計的時間剩餘相關聯。在一些結構中，根據測量的加電的陽極的電流來計算估計的時 間剩餘。在一些結構中，估計的時間剩餘是從所述閾值被超過時開始的設定持續計時。在 一些結構中，在超過加電的陽極的最大電流後，根據罐相對於加電的陽極的測量電勢計算 估計的時間剩餘。在一些結構中，根據通過通信接口從儲存罐故障資料庫接收的值來確定估計的時 間剩餘和閾值。圖8圖解了包括熱水器100的通信網絡的一種結構。熱水器100通過因特 網803連接到遠程計算機系統801。計算機系統801也連接到不同的其他熱水器單元，諸如 805、807、809和811。在這樣的結構中，控制電路200被配置來向計算機系統801發送操作 數據，並且從計算機系統801接收數據。圖9圖解了熱水器100如何與計算機系統801交互的示例。在塊901，熱水器100 與遠程計算機系統801建立連接。這可以是通過如圖8中所示的網際網路或者通過諸如電話 線這樣的另外的通信接口。在塊903，熱水器100向遠程資料庫發送罐信息。這個信息可 以包括唯一的熱水器標識符、儲存罐的型號、操作的持續時間和所測量的水的導電性。在塊 905，熱水器100根據罐信息從遠程計算機系統801來接收閾值。在塊907，控制電路200測量加電的陽極的電流。如果在塊909未超過閾值，則熱 水器100繼續正常工作，並且周期地返回到塊907。當在正常操作期間出現超時時，熱水器 返回到塊901，並且重新連接到遠程計算機系統801 (圖8)。但是，如果超過閾值，則熱水器100在塊913向遠程計算機系統發送指示。根據在塊903被發送到遠程計算機系統的罐信息，熱水器100接收估計的時間剩餘(塊915)。在 塊917，向用戶顯示警告和估計的時間剩餘。如果在熱水器100的操作期間的任何時間，儲水罐故障(塊919)，則熱水器100連 接到遠程計算機系統(塊921)，並且發送最後測量的罐信息(塊923)。這允許遠程計算機 系統根據水的類型、儲存罐的類型、自從超過閾值起過去的時間和在故障時記錄的實際電 流或者電勢值來更新資料庫。這種類型的數據收集和分析允許遠程計算機系統801 (圖8) 持續地改善閾值以及直到罐故障的估計的時間剩餘的精度。
應當明白，如上所述的結構是示例性的，並且其他構造是可能的。例如，在如上所 述的方法中的閾值可以指示多種參數，包括例如在加電的陽極測量的電流值、在罐處測量 的電流值、加電的陽極相對於罐的電勢、罐相對於加電的陽極的電勢或者自從事件起操作 的過去的時間。而且，一般使用術語「超過」來指示當超過閾值時的狀況，並且除非明確地 說明，否則，其不限於當測量值具有比閾值更大的幅度時的情況。例如，如果當加電的陽極 保護罐的能力降低時所測量的參數在幅度上減少，則當所測量的值小於閾值時將「超過」閾 值。在所附的權利要求中給出了本發明的各個特徵和優點。
權利要求
一種儲存型熱水器，包括儲水罐，其包括金屬和連接到所述金屬的襯裡；加電的陽極，其至少部分地被布置在所述儲水罐中；控制器，其被配置用於測量與所述加電的陽極的操作相關的第一參數；根據所述第一參數來調整所述加電的陽極的電流；測量與所述加電的陽極的操作相關的第二參數；並且當所述第二參數超過閾值時產生信號。
2.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述第一參數與所述加電的陽極相對於一 位置的電勢相關。
3.根據權利要求2的儲存型熱水器，其中，所述控制器被配置為通過下述方式根據所 述第一參數而調整所述加電的陽極的電流調整所述加電的陽極的電流，直到所述加電的 陽極相對於一位置的電勢接近目標電勢。
4.根據權利要求2的儲存型熱水器，其中，所述位置包括所述儲水罐的金屬。
5.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述第二參數與所述加電的陽極的電流相關。
6.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述儲水罐的金屬至少部分地被暴露，並且 所述第二參數表示所述儲水罐的狀況。
7.根據權利要求6的儲存型熱水器，其中，所述儲水罐的狀況包括在所述儲水罐中的 被暴露金屬的表面面積。
8.根據權利要求6的儲存型熱水器，其中，所述儲水罐的狀況包括在所述儲水罐中的 所述金屬的腐蝕量。
9.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為將所述閾值設 置為用於指示所述儲水罐的下述狀況的值其中所述加電的陽極未充分地防止所述儲罐的 所述金屬被腐蝕。
10.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為將所述閾值存 儲為用於指示所述儲水罐的可能故障的值。
11.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為響應於所述信 號來開始排水。
12.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為將所述閾值與 直到所述儲水罐的故障的估計的時間剩餘相關聯。
13.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為將所述第二參 數的幅度與直到所述儲水罐的故障的估計的時間剩餘相關聯。
14.根據權利要求1的儲存型熱水器，還包括 計算機可讀存儲器，其包含多個閾值，其中，所述控制器進一步被配置用於 識別在所述儲水罐中存儲的水的類型；並且 根據所述類型來從所述多個閾值選擇所述閾值。
15.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器還被配置用於評估所述儲水罐中的水的狀況；並且 根據所述狀況來設置所述閾值。
16.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為將所述閾值設 置為所述第二參數的基線測量的倍數。
17.根據權利要求16的儲存型熱水器，其中，所述基線測量包括在所述儲存型熱水器 的最初消費者使用時的第二參數。
18.根據權利要求16的儲存型熱水器， 進一步包括用戶輸入裝置，其中，所述控制器進一步被配置為從所述用戶輸入裝置接收基線初始化命令，並且 其中，所述基線測量包括當接收到所述基線初始化命令時的第二參數。
19.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置用於 將所述閾值設置為用來指示所述加電的陽極的電流的改變率的值，並且其中，所述第二參數包括所述加電的陽極的電流的當前改變率。
20.根據權利要求1的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置用於 將所述閾值設置為用來指示其中當所述加電的陽極未充分地防止所述儲水罐的金屬被腐蝕時的所述儲水罐的狀況的值；將所述第二閾值設置為用來指示所述儲水罐的可能故障的值；並且 當第三參數超過所述第二閾值時，產生第二信號。
21.根據權利要求20的儲存型熱水器，其中，所述第三參數是所述第一參數或者所述第二參數。
22.根據權利要求20的儲存型熱水器，其中，所述信號包括警告，並且所述第二信號指 示更換所述儲水罐。
23.根據權利要求22的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為響應於所述 第二信號來開始從所述儲罐排水。
24.根據權利要求1的儲存型熱水器，進一步包括通信接口，並且其中，所述控制器進 一步被配置為經由所述通信接口來連接到遠程資料庫；並且 從所述遠程資料庫接收所述閾值的值。
25.根據權利要求24的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為從所述遠程 資料庫接收直到所述儲水罐的故障的估計的時間剩餘。
26.根據權利要求24的儲存型熱水器，其中，所述控制器進一步被配置為向所述遠程 資料庫發送在所述儲水罐的故障之前的所述第二參數的最後測量。
27.一種儲存型熱水器，包括儲水罐，其被配置為用於容納水，所述儲水罐包括金屬和與所述金屬耦接的襯裡； 加電的陽極，其至少部分地被布置在所述儲水罐中； 控制器，其被配置為用於確定用於判斷所述儲水罐的故障的閾值，所述閾值基於所述儲水罐的特性和在所述儲 水罐中容納的水的特性，測量所述加電的陽極的電流，所測量的電流指示所述儲水罐的所述金屬的暴露程度，確定直到所述儲水罐的故障的估計的時間剩餘， 向用戶顯示所述估計的時間剩餘，並且當所測量的施加到所述加電的陽極的電流超過所述閾值時，產生信號。
28.根據權利要求27的儲存型熱水器，其中，所述儲水罐的特性是所述儲水罐的內部 表面面積。
29.根據權利要求27的儲存型熱水器，其中，所述儲水罐的特性是所述儲水罐的所述 金屬的成份。
30.根據權利要求27的儲存型熱水器，其中，所述儲水罐的特性是所述儲水罐的型號。
31.根據權利要求27的儲存型熱水器，其中，所述水的特性是水的導電性的測量。
32.根據權利要求27的儲存型熱水器，其中，所述水的特性是水的類型。
33.一種用於預測在儲存型熱水器中的儲水罐的故障的方法，所述儲存型熱水器包括儲水罐，其被配置為用來容納水，所述儲水罐包括金屬和與所述金屬耦接的內襯裡，以及加電的陽極，其至少部分地布置在所述儲水罐中， 所述方法包括確定用來判斷所述儲水罐的故障的閾值，所述閾值基於所述儲水罐的特性和在所述儲 水罐中容納的水的特性；測量所述加電的陽極相對於所述儲水罐的所述金屬的電勢； 調整所述加電的陽極的電流以使測量的電勢接近目標電勢； 測量所述加電的陽極的電流；並且 當所測量的電流超過所述閾值時，產生信號。
34.根據權利要求33的方法，進一步包括根據測量的電流來估計直到所述儲水罐的 故障的時間剩餘。
全文摘要
一種用於評估具有加電的陽極保護系統的儲水罐狀況的方法和系統。熱水器包括用於容納水的儲水罐、加電的陽極和控制電路。所述控制電路包括可變電壓電源、電壓傳感器和電流傳感器。所述控制電路被配置為將所測量的參數與閾值相比較。在一些結構中，所述閾值表示儲水罐在加電的陽極不再能防止儲水罐腐蝕時的狀況。在其他結構中，所述閾值用於判斷由腐蝕引起的儲水罐的可能故障。在一些結構中，所述控制電路被配置為用來估計直到儲水罐的預計故障的時間剩餘。
文檔編號F24H9/20GK101809376SQ200880105000
公開日2010年8月18日 申請日期2008年1月29日 優先權日2007年8月28日
發明者安德魯·威廉姆·菲利普斯, 安德魯·羅伯特·卡韋斯, 託馬斯·傑勒德·范西斯廷, 約翰·馬修·舒爾茨, 雷·奧利弗·克諾佩爾 申請人:Aos控股公司