液位监测结构、排水装置及换热设备.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911248047.9 (22)申请日 2019.12.09 (71)申请人 珠海格力电器股份有限公司 地址 519000 广东省珠海市香洲区前山金 鸡西路 (72)发明人 吴威龙郭特特张霞 (74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人 张培柳 (51)Int.Cl. F24H 9/20(2006.01) F24H 9/16(2006.01) F24H 8/00(2006.01) (54)发明名称 液位监测结构、 排水装置及换热设备 (57)。

2、摘要 本发明涉及一种液位监测结构、 排水装置及 换热设备， 液位监测结构用于监测待测液体的液 面高度， 液位监测结构包括： 可变电容组件； 升降 组件， 升降组件的一端伸入可变电容组件中， 升 降组件的另一端浸入待测液体中。 其中， 升降组 件可跟随待测液体的液面升降改变可变电容组 件的电容值。 上述液位检测装置可通过升降组件 将冷凝水的液位升降直接转换为可变电容组件 的电容值， 因此不受冷凝液内阻差异的影响， 从 而具有较高的监测精度与准确性。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 110793215 A 2020.02.14 CN 110793215 A 1.一种液位监测结构， 用于。

3、监测待测液体的液面高度， 其特征在于， 所述液位监测结构 包括： 可变电容组件(21)； 及 升降组件(23)， 所述升降组件(23)的一端伸入所述可变电容组件(21)中， 所述升降组 件(23)的另一端可浸入待测液体中； 其中， 所述升降组件(23)可跟随所述待测液体的液面升降改变所述可变电容组件(21) 的电容值。 2.根据权利要求1所述的液位监测结构， 其特征在于， 所述升降组件(23)包括浮球 (232)与推杆(234)， 所述浮球(232)可悬浮于所述待测液体中， 所述推杆(234)的一端可分 离地抵持于所述浮球(232)， 所述推杆(234)的另一端伸入所述可变电容组件(21)中。。

4、 3.根据权利要求2所述的液位监测结构， 其特征在于， 所述液位监测结构还包括用于界 定形成限位空间(2361)的限位罩(236)， 所述浮球(232)限位于所述限位空间(2361)内。 4.根据权利要求3所述的液位监测结构， 其特征在于， 所述限位罩(236)开设有连通所 述限位空间(2361)与外界环境的过水孔(2363)。 5.根据权利要求1所述的液位监测结构， 其特征在于， 所述可变电容组件(21)包括可变 电容壳体(211)、 第一电极板(212)、 第二电极板(213)以及绝缘介质(214)， 所述第一电极板 (212)与所述第二电极板(213)间隔设置于所述可变电容壳体(211)。

5、内， 所述绝缘介质(214) 填充于所述第一电极板(212)与所述第二电极板(213)之间； 当所述升降组件(23)跟随所述 待测液体的液面升降时， 所述升降组件(23)伸入所述可变电容壳体(211)中的一端改变所 述第一电极板(212)与所述第二电极板(213)之间的距离或所述绝缘介质(214)的介电常 数。 6.根据权利要求5所述的液位监测结构， 其特征在于， 所述第一电极板(212)与所述第 二电极板(213)在所述待测液体的液面的升降方向上间隔设置， 所述第一电极板(212)与所 述升降组件(23)伸入所述可变电容壳体(211)的一端固接， 所述第二电极板(213)设于所述 第一电极板。

6、(212)背向所述升降组件(23)一侧； 当所述升降组件(23)跟随所述待测液体的 液面升降时， 所述升降组件(23)可带动所述第一电极板(212)相对所述第二电极板(213)移 动以改变所述第一电极板(212)与所述第二电极板(213)之间的距离。 7.根据权利要求5所述的液位监测结构， 其特征在于， 所述第一电极板(212)与所述第 二电极板(213)之间形成第一容纳空间与第二容纳空间， 所述第一容纳空间与所述第二容 纳空间内分别容纳有介电常数不同的绝缘介质(214)， 当所述升降组件(23)跟随所述待测 液体的液面升降时， 所述升降组件(23)伸入所述可变电容壳体(211)中的一端改变所。

7、述第 一容纳空间与所述第二容纳空间的体积。 8.根据权利要求7所述的液位监测结构， 其特征在于， 所述第一电极板(212)与所述第 二电极板(213)在垂直于所述液面的升降方向上间隔设置， 所述可变电容组件(21)包括位 于所述第一电极板(212)与所述第二电极板(213)之间的挡板(215)， 所述挡板(215)将所述 可变电容壳体(211)分隔为两个在所述液面升降方向上间隔设置的第一容纳空间与第二容 纳空间， 所述挡板(215)可在所述升降组件(23)的带动下在所述液面的升降方向上往复移 动， 以改变所述第一容纳空间与所述第二容纳空间的体积。 9.一种排水装置， 其特征在于， 包括如权利要。

8、求1至8任意一项所述的液位监测结构。 权利要求书 1/2 页 2 CN 110793215 A 2 10.根据权利要求9所述的排水装置， 其特征在于， 所述排水装置包括排水壳体(40)， 所 述排水壳体(40)设有排水腔(45)及连通所述排水腔(45)的排水口(412)， 所述液位监测结 构安装于所述排水腔(45)内。 11.一种换热设备， 其特征在于， 包括如权利要求1至8任意一项所述的液位监测结构， 所述换热设备为冷凝式燃气热水炉。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110793215 A 3 液位监测结构、 排水装置及换热设备 技术领域 0001 本发明涉及换热技术领域， 特别是涉及一种。

9、液位监测结构、 排水装置及换热设备。 背景技术 0002 随着经济技术的发展和生活水平的提高， 人们对于环境保护的重视程度越来越 高， 随之而来的是人们对于家用电器产品的能效要求也越来越高。 0003 冷凝式燃气热水炉是一种利用燃气燃烧加热， 从而输出热水供人们使用的装置。 由于冷凝式热水炉能够利用高效的冷凝预热回收装置来吸收热水炉排出的高温烟气中的 现热和水蒸气凝结所释放的潜热， 因此冷凝式燃气热水炉的热效率远远高于普通热水炉， 因此越来越广泛地应用于人们的生产和生活之中， 但是， 随之而来的冷凝水也成为了冷凝 式壁挂炉设计中需要考虑和处理的一个问题。 而根据标准CJ/T 395-2012的。

10、要求， 冷凝式热 水炉需设置冷凝液堵塞监测装置， 从而当冷凝炉的冷凝液堵塞时， 在冷凝炉安全关闭或锁 定前， 烟气中的COu1的浓度应不大于0.2。 0004 现有冷凝式燃气热水炉的冷凝液监测方式主要有两种： 0005 其中一种监测方式通过纯粹的结构设计， 当冷凝液堵塞时， 冷凝炉的排烟口的有 效排烟面积会减小， 因此可利用风压监测装置间接地监测冷凝液堵塞。 这种监测方式对冷 凝腔结构要求高， 此外还会增加排烟阻力， 而且结构设计要求和加工难度较高。 0006 另一种监测方式是利用冷凝液的导电性， 在冷凝腔或冷凝液收集装置中安装检测 电极， 通过专门的检测电路监测电极是否浸入冷凝液， 直接判断。

11、冷凝液是否堵塞。 这种监测 方式受冷凝液的内阻大小影响， 尤其目前燃气的气源成分不统一， 产生的冷凝液内阻差异 较大， 可靠性大打折扣， 从而难以准确监测冷凝液是否堵塞， 为燃气热水炉的使用带来了安 全隐患。 发明内容 0007 基于此， 有必要针对燃气热水炉中冷凝液排放装置异常无法精确监测的问题， 提 供一种可精确监测冷凝液排放装置工作状态的液位监测结构、 排水装置及换热设备 0008 一种液位监测结构， 用于监测待测液体的液面高度， 所述液位监测结构包括： 0009 可变电容组件； 及 0010 升降组件， 所述升降组件的一端伸入所述可变电容组件中， 所述升降组件的另一 端可浸入待测液体中。

12、； 0011 其中， 所述升降组件可跟随所述待测液体的液面升降改变所述可变电容组件的电 容值。 0012 上述液位检测装置可通过升降组件将冷凝水的液位升降直接转换为可变电容组 件的电容值， 因此不受冷凝液内阻差异的影响， 从而具有较高的监测精度与准确性。 0013 在其中一个实施例中， 所述升降组件包括浮球与推杆， 所述浮球可悬浮于所述待 测液体中， 所述推杆的一端可分离地抵持于所述浮球， 所述推杆的另一端伸入所述可变电 说明书 1/5 页 4 CN 110793215 A 4 容组件中。 0014 在其中一个实施例中， 所述液位监测结构还包括用于界定形成限位空间的限位 罩， 所述浮球限位于所。

13、述限位空间内。 0015 在其中一个实施例中， 所述限位罩开设有连通所述限位空间与外界环境的过水 孔。 0016 在其中一个实施例中， 所述可变电容组件包括可变电容壳体、 第一电极板、 第二电 极板以及绝缘介质， 所述第一电极板与所述第二电极板间隔设置于所述可变电容壳体内， 所述绝缘介质填充于所述第一电极板与所述第二电极板之间； 当所述升降组件跟随所述待 测液体的液面升降时， 所述升降组件伸入所述可变电容壳体中的一端改变所述第一电极板 与所述第二电极板之间的距离或所述绝缘介质的介电常数。 0017 在其中一个实施例中， 所述第一电极板与所述第二电极板在所述待测液体的液面 的升降方向上间隔设置，。

14、 所述第一电极板与所述升降组件伸入所述可变电容壳体的一端固 接， 所述第二电极板设于所述第一电极板背向所述升降组件一侧； 当所述升降组件跟随所 述待测液体的液面升降时， 所述升降组件可带动所述第一电极板相对所述第二电极板移动 以改变所述第一电极板与所述第二电极板之间的距离。 0018 在其中一个实施例中， 所述第一电极板与所述第二电极板之间形成第一容纳空间 与第二容纳空间， 所述第一容纳空间与所述第二容纳空间内分别容纳有介电常数不同的绝 缘介质， 当所述升降组件跟随所述待测液体的液面升降时， 所述升降组件伸入所述可变电 容壳体中的一端改变所述第一容纳空间与所述第二容纳空间的体积。 0019 在。

15、其中一个实施例中， 所述第一电极板与所述第二电极板在垂直于所述液面的升 降方向上间隔设置， 所述可变电容组件包括位于所述第一电极板与所述第二电极板之间的 挡板， 所述挡板将所述可变电容壳体分隔为两个在所述液面升降方向上间隔设置的第一容 纳空间与第二容纳空间， 所述挡板可在所述升降组件的带动下在所述液面的升降方向上往 复移动， 以改变所述第一容纳空间与所述第二容纳空间的体积。 0020 一种排水装置， 包括上述的液位监测结构。 0021 在其中一个实施例中， 所述排水装置包括排水壳体， 所述排水壳体设有排水腔及 连通所述排水腔的排水口， 所述液位监测结构安装于所述排水腔内。 0022 一种换热设。

16、备， 包括上述的液位监测结构， 所述换热设备为冷凝式燃气热水炉。 附图说明 0023 图1为本发明一实施例中液位监测结构的结构示意图； 0024 图2为本发明另一实施例中液位监测结构的结构示意图。 具体实施方式 0025 为了便于理解本发明， 下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中 给出了本发明的较佳实施例。 但是， 本发明可以以许多不同的形式来实现， 并不限于本文所 描述的实施例。 相反地， 提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻 全面。 0026 需要说明的是， 当元件被称为 “固定于” 另一个元件， 它可以直接在另一个元件上 说明书 2/5 页 5 CN 。

17、110793215 A 5 或者也可以存在居中的元件。 当一个元件被认为是 “连接” 另一个元件， 它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。 本文所使用的术语 “垂直的” 、“水平的” 、“左” 、 “右” 以及类似的表述只是为了说明的目的。 0027 除非另有定义， 本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。 本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的， 不是旨在于限制本发明。 本文所使用的术语 “及/或” 包括一个或多个相 关的所列项目的任意的和所有的组合。 0028 如图1所示， 本发明的实施例的一种换。

18、热设备(图未示)， 设有用于排出冷凝水的排 水装置100。 下面以换热设备为冷凝式燃气热水炉为例， 对本申请的中排水装置100的结构 进行说明。 本实施例仅用以作为范例说明， 并不会限制本申请的技术范围。 可以理解， 在其 它实施例中， 换热设备也可具体为安装有排水装置100的其它器具， 在此不作限定。 0029 请参阅图1， 排水装置100包括排水壳体40及排水管(图未示)。 具体地， 排水壳体40 呈中空筒状结构， 包括排水壳体底壁41及自排水壳体底壁41的边缘向同一方向延伸形成的 排水壳体侧壁43， 排水壳体侧壁43沿周向环绕排水壳体底壁41以形成排水腔45。 排水壳体 底壁41开设有与。

19、排水腔45连通的排水口412， 排水管通过排水口412与排水壳体40连接。 如 此， 排水腔45中的冷凝水通过排水管排出。 0030 为了监测排水腔45内的冷凝水的液面高度， 排水装置100还包括安装于排水腔45 内的液位监测结构20， 液位监测结构20可与外部监测电路电连接， 外部监测电路可根据液 位监测结构20的状态发送信号至换热设备的控制装置。 0031 当排水管处于正常排水状态时， 液位监测结构20未与冷凝水接触。 当排水管出现 堵塞现象时， 排水腔45中的冷凝水无法正常排出而在排水腔45内不断累积， 从而导致冷凝 水的液面在垂直于排水壳体底壁41的第一方向上不断上升。 当冷凝水的液面。

20、上升至警戒高 度时， 液位监测结构20的状态发生变化， 外部监测电路根据液位监测结构20的状态发送信 号至控制装置， 控制装置控制换热设备停机保护， 从而阻止排水腔45中的冷凝水的液面高 度继续上升。 0032 请继续参阅图1， 液位监测结构20包括可变电容组件21及升降组件23。 升降组件23 的一端伸入可变电容组件21中， 升降组件23的另一端可浸入排水腔45的冷凝液中。 当排水 腔45中开始积累冷凝水， 且冷凝水的液面高度不断上升时， 升降组件23位于排水腔45的一 端随冷凝水的液面上升， 使得升降组件23伸入可变电容组件21的一端也相应上升， 从而改 变可变电容组件21的电容值， 外部。

21、监测电路获取可变电容组件21的电容值并根据电容值发 送信号至控制装置。 0033 如此， 上述液位监测结构20可通过升降组件23将冷凝水的液位升降直接转换为可 变电容组件21的电容值， 因此不受冷凝液内阻差异的影响， 从而具有较高的监测精度与准 确性。 0034 在一些实施例中， 升降组件23包括浮球232、 推杆234以及限位罩236。 具体地， 限位 罩236呈中空筒状结构， 包括限位罩顶壁及限位罩侧壁， 限位罩顶壁与排水壳体底壁41间隔 设置， 限位罩侧壁自限位罩顶壁边缘向排水壳体底壁41方向延伸直至连接于排水壳体底壁 41， 限位罩侧壁环绕限位罩顶壁的外周， 与限位罩顶壁及排水壳体底壁。

22、41共同界定形成用 于限位浮球232的限位空间2361。 进一步地， 限位罩侧壁还间隔开设有多个连通限位空间 说明书 3/5 页 6 CN 110793215 A 6 2361与排水腔45的过水孔2363。 因此， 当排水管正常排水时， 排水腔45中的液位低于过水孔 2363的高度， 限位罩侧壁将冷凝水阻挡在外， 使连通空间2361中没有冷凝水存在。 而当排水 管处于堵塞状态时， 排水腔45中的冷凝水的液位不断上升， 经过水孔2363进入限位空间 2361中， 限位空间2361中的液位逐渐上升直至与排水腔45中的水位始终相等。 0035 浮球232限位于限位空间2361内， 当限位空间2361。

23、中不存在冷凝水时， 浮球232落 在排水壳体底壁41上。 当限位空间2361中存在冷凝水时， 浮球232可漂浮于冷凝水中(即浮 球232的一部分位于冷凝水的液面下方， 浮球232的另一部分位于液面上方)。 推杆234的包 括推杆主体及设于推杆主体一端抵持部， 抵持部沿垂直于推杆主体的方向伸展以增大与浮 球232的接触面积。 推杆主体的一端伸入可变电容组件21中， 推杆主体设有抵持部的另一端 穿过限位罩顶壁伸入限位空间2361内， 抵持部可分离地抵持于浮球232。 如此， 浮球232可随 着冷凝水的液面上升而在第一方向上上升， 进而带动推杆234在第一方向上上升。 0036 可变电容组件21包括。

24、可变电容壳体211、 第一电极板212、 第二电极板213以及绝缘 介质214。 第一电极板212与第二电极板213在可变电容壳体211内间隔设置， 绝缘介质214填 充于第一电极板212与第二电极板213之间， 推杆234的一端伸入可变电容壳体211中。 当升 降组件23跟随待测液体的液面在第一方向上升降时， 推杆234伸入可变电容壳体211中的一 端可改变第一电极板212与第二电极板213之间的距离或绝缘介质的介电常数。 0037 根据公式C S/d(其中， C为电容值， 为第一电极板212与第二电极板213之间的 绝缘介质214的介电常数， S为第一电极板212与第二电极板213的正对面。

25、积； d为第一电极板 212与第二电极板213之间的距离)可知， 当第一电极板212与第二电极板213之间的绝缘介 质214的介电常数 或第一电极板212与第二电极板213之间的距离d发生变化时， 将使可变 电容组件21的电容值C发生变化。 0038 如图1所示， 具体在一些实施例中， 第一电极板212与第二电极板213在冷凝水的液 面的升降方向(即第一方向上)间隔设置， 第一电极板212与推杆234伸入可变电容壳体211 的一端固接， 第二电极板213设于第一电极板212背向升降组件23一侧， 推杆234可带动第一 电极板212相对第二电极板213移动以改变第一电极板212与第二电极板213。

26、之间的距离。 0039 如此， 当排水腔45中的冷凝水的液面因排水管堵塞而在排水腔45中积累且液面逐 渐上升时， 浮球232跟随冷凝水的液面向上运动时， 推动推杆234向上运动， 进而带动第一电 极板212向第二电极板213方向移动， 第一电极板212与第二电极板213之间的距离d减小， 进 而导致可变电容组件21的电容值C增大。 当电容值C增大至大于或等于预设最大电容值Cmax 时， 表明排水腔45中的冷凝水的液位达到最高允许液位， 监测电路发送信号至控制装置， 换 热设备停机保护。 0040 如图2所示， 在另一些实施例中， 第一电极板212与第二电极板213在垂直于冷凝水 的液面的升降的。

27、方向(即第一方向)上间隔设置， 可变电容组件21还包括位于第一电极板 212与第二电极板213之间的挡板215， 挡板215将可变电容壳体211分隔为两个在第一方向 上间隔设置的第一容纳空间与第二容纳空间， 第一容纳空间与第二容纳空间内分别容纳有 介电常数不同的第一绝缘介质214a与第二绝缘介质214b。 当升降组件23跟随待测液体的液 面升降时， 挡板215可在推杆234的带动下在第一方向上移动， 从而改变第一容纳空间与第 二容纳空间的体积。 0041 具体在一实施例中， 第一容纳空间中的第一绝缘介质214a的介电常数大于第二容 说明书 4/5 页 7 CN 110793215 A 7 纳空。

28、间中的第二绝缘介质214b的介电常数， 因此当挡板215向上运动时， 第一容纳空间减 小， 第二容纳空间增大， 因此可变电容组件21的电容值C减小。 当电容值C减小至等于或小于 预设最小电容值Cmin时， 表明排水腔45中的液位达到最高允许液位， 监测电路发送信号至控 制装置， 换热设备停机保护。 0042 上述液位监测结构20、 排水装置100及换热设备， 通过设置在排水壳体40内的液位 监测结构20可将冷凝液的液位的升降直接转换为可变电容组件21的电容值变化， 从而可准 确判断排水装置100是否堵塞。 由于不受换热设备的气源成份不统一的影响， 因此该液位监 测结构20具有较高的监测精度及可。

29、靠性， 从而保证了换热设备的安全运行。 0043 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合， 为使描述简洁， 未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述， 然而， 只要这些技术特征的组合不存 在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。 0044 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来 说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护 范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说明书 5/5 页 8 CN 110793215 A 8 图1 说明书附图 1/2 页 9 CN 110793215 A 9 图2 说明书附图 2/2 页 10 CN 110793215 A 10 。