CN103123165A - 可瞬热供水的贮热型电热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种可瞬热供水的贮热型电热水器及其控制方法，可瞬热供水的贮热型电热水器包括一贮热筒、一第一液位传感器、一加热器、一功率控制器以及一入水口。贮热筒的出水口位于入水口与第一液位传感器之间，且第一液位传感器相对于入水口具有一第一高度。加热器相对于入水口具有一第二高度，第二高度小于第一高度。功率控制器用以控制加热器以一第一功率或一第二功率发热，第一功率大于第二功率。当贮热筒内的水位高度相对于入水口低于第一高度且高于第二高度时，控制加热器以第一功率发热，当贮热筒内的水位高度相对于入水口高于第一高度时，控制加热器以第二功率发热。

Description

可瞬热供水的贮热型电热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电热水器，且特别涉及一种可瞬热供水的贮热型电热水器及其控制方法。

背景技术

传统的贮热型电热水器采用溢满式设计，入水口在储水桶的底部，而出水口在储水桶的上方。在使用前，需等冷水充满整个储水桶后，加热器完全沉浸于流体之中才能通电加热。待整个储水桶的温度到达设定温度之后，方能开始使用热水，因而当用水量大时，常常要等待长时间的注水及加热，才能再度使用热水，使用上有所不便。此外，传统瞬热式电热水器虽然有瞬间供应热水的功能，但在使用上需要较大的功率加热冷水，在电器使用上比较有安全上的顾虑，且出水量较小，使用较为不便。因此，如何兼顾贮热型电热水器的贮热功能以及瞬热式电热水器的瞬热供水的功能，有待进一步研发。

中国台湾专利公告第I307394号，其揭露一种「复合式电热水器」，此专利以水温传感器感应储水槽中的水温，并配合扬水泵与三通阀的使用，使储水槽内预先储存温度约为30-40℃的温水，于使用时利用扬水泵将温水抽到加热器加热后，再送到出水管而出水，以减少加热等待时间。然而，扬水泵为动件，组装不易且容易故障而导致系统失效。此外，当槽内储水与外部进水同时进行时，如果桶内水温尚未预热至30-40℃，因加热器能力不足将导致出水温度低，无法马上使用热水，失去瞬热的功能。

中国台湾专利公告I308206号，其揭露一种「具贮热与瞬热的电热水器结构」。此专利利用间隔板阻隔冷热流体自然对流的特性，区分出高温热水区与低温进水区，使电热水器在使用热水量大时，可以保持瞬热的特性，让水温不会迅速下降，以迅速提供热水。然而，格板间尚有连通孔相通，根据连通管原理，冷热水易产生混合现象，将无法有效将冷水与热水区隔；再者，出口水的位置采用高水位设计，使得电热水器在低水位时必须等储水槽内充满流体才能出水，故加热等待时间较长。此外，格板加工成本高，不利于产品的产销。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可瞬热供水的贮热型电热水器及其控制方法，兼具贮热功能以及瞬热供水的功能。

根据本发明的一方面，提出一种可瞬热供水的贮热型电热水器。电热水器包括一贮热筒、一第一液位传感器、一加热器、一功率控制器以及一进水阀。贮热筒用以储水，贮热筒具有一入水口以及一出水口。第一液位传感器配置于贮热筒中。贮热筒的出水口位于入水口与第一液位传感器之间，且第一液位传感器相对于入水口具有一第一高度。加热器配置于贮热筒中。加热器相对于入水口具有一第二高度，第二高度小于第一高度。功率控制器用以控制加热器以一第一功率或一第二功率发热，第一功率大于第二功率。进水阀以一管线连接至入水口。当贮热筒内的水位高度相对于入水口低于第一高度且高于第二高度时，控制加热器以第一功率发热，当贮热筒内的水位高度相对于入水口高于第一高度时，控制加热器以第二功率发热。

根据本发明的另一方面，提出一种可瞬热供水的贮热型电热水器的控制方法。电热水器具有一瞬热供水模式以及一贮热模式。控制方法包括下列步骤。检测贮热型电热水器内水位高度的变化，当水位高度低于瞬热供水模式所设定的一第一高度时，控制一加热器以一第一功率发热。当水位高度上升至高于贮热模式所设定的一第二高度时，控制加热器以一第二功率发热，第二功率小于第一功率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A及图1B分别绘示依照本发明一实施例的可瞬热供水的贮热型电热水器的示意图；

图2A～图2D分别绘示贮热筒内水位高度的变化图。

其中，附图标记

100、101：电热水器

110：贮热筒

112：入水口

114：出水口

116：通气孔

120：第一液位传感器

130：加热器

131、132、134：发热单元

140：功率控制器

150：进水阀

152：管线

160：第二液位传感器

170：第三液位传感器

180：温度传感器

H1：第一高度

H2：第二高度

H3：第三高度

H4：第四高度

H5：第五高度

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本实施例的可瞬热供水的贮热型电热水器及其控制方法，是利用不同安装高度的液位传感器来检测水位高度的变化，当水位高度低于瞬热供水模式所设定的一高度时，控制加热器以高功率发热(例如提供较大的电流加热)，以使出水口的水温快速上升并可持续地供应热水，使得贮热型电热水器具有瞬间供应热水的功能。此外，当出水口不需马上供应热水，且水位高度上升至高于贮热模式所设定的一高度时，控制加热器以较低功率发热(例如提供较小的电流加热)，并持续地进水，以使水位高度到达设定的满水位高度为止，且维持水温在设定的温度下，以达到贮热的功能。因此，本实施例的电热水器兼具有瞬热供水及贮热的功能。

以下是提出各种实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。

请参照图1A，其绘示依照本发明一实施例的可瞬热供水的贮热型电热水器的示意图。此电热水器100包括一贮热筒110、一第一液位传感器120、一加热器130、一功率控制器140以及一进水阀150。此外，电热水器100还可包括一第二液位传感器160以及第三液位传感器170。此三个液位传感器分别设置在贮热筒110的不同安装高度上，以检测水位高度的变化。

请参照第1B图，其绘示依照本发明另一实施例的可瞬热供水的贮热型电热水器的示意图。此电热水器101包括一贮热筒110、一第一液位传感器120、一加热器130、一功率控制器140以及一进水阀150。此外，电热水器100还可包括一第二液位传感器160。此两个液位传感器分别设置在贮热筒110的不同安装高度上，以检测水位高度的变化。

第一液位传感器120可做为切换瞬热供水模式与贮热模式的传感器，以使加热器以不同的功率加热。第二液位传感器160负责检测水位是否为满水位，用以关闭进水阀150。第三液位传感器170负责检测水位是否超过加热器130，以避免空烧。然而，本发明不限定以多个液位传感器来检测水位高度的变化，在其它实施例中，第二液位传感器160与第三液位传感器170也可由诸如高度计或高度压力传感器等具有检测水位高度功能的传感器取代。此外，第二液位传感器160也可由机械化控制浮球取代，并于满水位时关闭进水阀150。有关贮热筒110内水位高度的变化，请参照图2A～图2D。

贮热筒110例如为直筒状，用以储水。贮热筒110的外壁例如以隔热材料阻隔热能的消耗，以维持水温。贮热筒110具有一入水口112以及一出水口114。入水口112邻近于贮热筒110的底部配置，即入水口112的位置可位于贮热筒110的最低点或略高于最低点。出水口114位于入水口112与第一液位传感器120之间，即出水口114的位置相对高于入水口112的位置，但略低于第一液位传感器120的位置。在本实施例中，出水口114位于加热器130与第一液位传感器120之间。一般而言，入水口112附近的水温较低，而出水口114附近的水温较高，为了使入水口112附近的水温上升，本实施例可将加热器130配置在邻近入水口112的上方，使得由入水口112进入的冷水先通过加热器130加热，等到水温上升之后，再流到出水口114。在另一实施例中，加热器130的位置也可配置在邻近出水口114之处，本发明可依需求适当调整加热器130的位置。此外，进水阀150以一管线152连接入水口112，并可随着水位高低而开启或关闭，以调节储水量。进水阀150例如为电磁阀。

在一实施例中，出水口114的位置大约在贮热筒110的筒高1/3处，而出水口114上方2/3容积的水温因温度分层效应而保持高温，故可确保出水口114的水温处于高温状态。

此外，加热器130可为功率可调的单一发热单元131(参照图1B)或由多个不同加热功率的发热单元132、134组合而成(参照图1A)，其以可变电压或电流的方式调整加热器130的加热功率，以使加热器130能有多段式功率调整其发热量的大小。功率控制器140用以控制加热器130的发热量，以因应不同的加热需求。简言之，当贮热型电热水器100需提供瞬热供水的功能时，可通过功率控制器140控制加热器130以较大功率发热，反之，当贮热型电热水器100需提供贮热的功能时，可通过功率控制器140控制加热器130以较小功率发热，以减少耗电量。

请参照图1A及图1B，第一液位传感器120配置于贮热筒110中，用以检测贮热筒110内的水位高度。第一液位传感器120相对于入水口112具有一第一高度H1，而加热器130相对于入水口112具有一第二高度H2。第二高度H2小于第一高度H1，即加热器130的位置相对低于第一液位传感器120的位置。

请参照图2A，在瞬热供水模式下，当贮热筒110内的水位高度相对于入水口112低于第一高度H1且高于第二高度H2时，由第三液位传感器170得知水位高度已达可加热的高度，此时，可通过控制加热器130以较高功率发热，以使水温快速上升，只要水位高度高于出水口114便可以实时供应热水，使得贮热型电热水器100具有瞬间供应热水的功能。接着，请参照图2B，当出水口114不需马上供应热水而关闭(例如水龙头未打开)，且贮热筒110内的水位高度相对于入水口112高于第一高度H1时，此时进入贮热模式，可通过控制加热器130以较低功率发热，并持续地由入水口112进水，以使水位高度到达设定的满水位高度为止。

请参照图2C，第二液位传感器160邻近于贮热筒110的顶端配置，也就是在满水位高度的位置。第二液位传感器160相对于入水口112具有一第三高度H3，其大于第一高度H1。当贮热筒110内的水位高度相对于入水口112高于第三高度H3时，关闭进水阀150，以控制水位高度。

此外，本实施例的贮热型电热水器100还可包括一温度传感器180，电热水器100可于平时使用时保持为贮热模式，并可根据温度传感器180所检测的信号来决定是否启动加热器130，以维持水温在额定的温度下。

另外，贮热筒110的顶部可具有一通气孔116。通气孔116用以调节贮热筒110内的气压，让进水阀150于关闭状态下，贮热筒110内的水仍可顺利地由出水口114排出(例如水龙头已打开)。在图2D中，当贮热筒110内的水位高度低于第一液位传感器120的高度时，表示储水量不够，此时，可通过开启进水阀150，来增加储水量，直到水位高度再度到达满水位高度为止。

接着，请参照图1A，第三液位传感器170的位置略高于加热器130的位置，但低于第一液位传感器120的位置。也就是说，第三液位传感器170相对于入水口112具有一第四高度H4，第四高度H4小于第一高度H1且大于第二高度H2。在首次使用电热水器100，进行初始注水的情况下，当贮热筒110内的水位高度相对于入水口112高于第四高度H4时，确认水位已高过加热器130，才启动加热器130，而当贮热筒110内的水位高度相对于入水口112低于第四高度H4时，表示水位可能低于加热器130或只有超过一小部分，则关闭加热器130，以避免造成空烧而损坏。在往后使用且无漏水的情况下，由于水位至少都会维持在出水口114的高度(至少高过加热器130)，因此将不易发生空烧的情形。

另外，出水口114相对于入水口112具有一第五高度H5，第五高度H5小于第一高度H1且大于第四高度H4，即出水口114的位置低于第一液位传感器120的位置，但高于第三液位传感器170的位置。在瞬热供水的模式下，由于出水口114的位置低，且加热器130只需对一部分水量瞬间加热，因此加热后的水可立即由出水口114供应，故可确保出水口114的水温处于高温状态，并减少加热等待时间。

由上述的说明可知，本实施例的贮热型电热水器100通过检测贮热筒110内水位高度的变化来控制加热器130的发热量与进水阀150的开关，其控制方法如下：当水位高度低于瞬热供水模式所设定的一第一高度(也就是第一液位传感器120的高度H1)时，控制加热器130以第一功率发热。当水位高度上升至高于贮热模式所设定的一第二高度(例如是第一液位传感器120的高度H1或略高之处)时，控制加热器130以一第二功率发热。第二功率小于第一功率。此外，电热水器100的水位控制还具有一满水位模式以及一低水位模式，当水位高度高于满水模式所设定的一第三高度(也就是第二液位传感器160的高度H3)时，电热水器100关闭进水阀150，以停止入水。当水位高度低于低水位模式所设定的一第四高度(例如是第一液位传感器120的高度H1)时，电热水器100开启进水阀150，以开始入水，直到水位高度再度达到满水位高度为止。

在一实施例中，在贮热模式下，若未使用电热水器100供应热水，加热器130仅以较低功率发热使水温保持在温水的温度，例如30～40度之间，不仅能减少热能消耗，更具有省电的功效。若需较高温的热水，使用者可手动调高温度传感器180的额定温度，并启动加热器130以较高功率发热，以使水温上升到较高的额定温度，因此能以节能的方式获得所需的热水。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，该电热水器包括：

一贮热筒，用以储水，该贮热筒具有一入水口以及一出水口；

一第一液位传感器，配置于该贮热筒中，该贮热筒的该出水口位于该入水口与该第一液位传感器之间，且该第一液位传感器相对于该入水口具有一第一高度；

一加热器，配置于该贮热筒中，该加热器相对于该入水口具有一第二高度，该第二高度小于该第一高度；

一功率控制器，用以控制该加热器以一第一功率或一第二功率发热，该第一功率大于该第二功率；以及

一进水阀，以一管线连接至该入水口；

其中，当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口低于该第一高度且高于该第二高度时，控制该加热器以该第一功率发热，当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口高于该第一高度时，控制该加热器以该第二功率发热。

2.根据权利要求1所述的可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，还包括：

一第二液位传感器，配置于该贮热筒中，该第二液位传感器相对于该入水口具有一第三高度，该第三高度大于该第一高度，其中当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口高于该第三高度时，关闭该进水阀。

3.根据权利要求2所述的可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，还包括：

一第三液位传感器，配置于该贮热筒中，该第三液位传感器相对于该入水口具有一第四高度，该第四高度小于该第一高度且大于该第二高度，当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口高于该第四高度时，启动该加热器；当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口低于该第四高度时，关闭该加热器。

4.根据权利要求3所述的可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，该出水口相对于该入水口具有一第五高度，该第五高度小于该第一高度且大于该第四高度。

5.根据权利要求1所述的可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，该加热器为功率可调的单一发热单元或由多个不同加热功率的发热单元组合而成。

6.根据权利要求1所述的可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，该进水阀为电磁阀。

7.根据权利要求1所述的可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，该贮热筒的顶部具有一通气孔。

8.根据权利要求1所述的可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，该入水口邻近于该贮热筒的底部配置。

9.根据权利要求1所述的可瞬热供水的贮热型电热水器，其特征在于，还包括一温度传感器，配置于该贮热筒中。

10.一种可瞬热供水的贮热型电热水器的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

开启一进水阀，由一入水口进水至一贮热筒中；

以一第一液位传感器检测水位高度，该第一液位传感器相对于该入水口具有一第一高度，而一加热器相对于该入水口具有一第二高度，该第二高度小于该第一高度，当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口低于该第一高度且高于该第二高度时，控制该加热器以一第一功率发热；

当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口高于该第一高度时，控制该加热器以一第二功率发热，该第一功率大于该第二功率；以及

以一第二液位传感器检测水位高度，该第二液位传感器相对于该入水口具有一第三高度，该第三高度大于该第一高度，当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口高于该第三高度时，关闭该进水阀，以停止入水。

11.根据权利要求10所述的可瞬热供水的贮热型电热水器的控制方法，其特征在于，还包括：

以一第三液位传感器检测水位高度，该第三液位传感器相对于该入水口具有一第四高度，该第四高度小于该第一高度且大于该第二高度，当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口高于该第四高度时，启动该加热器；

当该贮热筒内的水位高度相对于该入水口低于该第四高度时，关闭该加热器。

12.一种可瞬热供水的贮热型电热水器的控制方法，该贮热型电热水器具有一瞬热供水模式以及一贮热模式，其特征在于，该控制方法包括：

检测该贮热型电热水器内水位高度的变化，当水位高度低于该瞬热供水模式所设定的一第一高度时，控制一加热器以一第一功率发热；以及

当水位高度上升至高于该贮热模式所设定的一第二高度时，控制该加热器以一第二功率发热，该第二功率小于该第一功率。

13.根据权利要求12所述的可瞬热供水的贮热型电热水器的控制方法，其特征在于，该瞬热供水模式所设定的该第一高度小于或等于该贮热模式所设定的该第二高度。

14.根据权利要求12所述的可瞬热供水的贮热型电热水器的控制方法，其特征在于，该贮热型电热水器还具有一满水位模式以及一低水位模式，当水位高度高于该满水位模式所设定的一第三高度时，该贮热型电热水器关闭一进水阀，以停止入水；当水位高度高于该低水位模式所设定的一第四高度时，该贮热型电热水器开启该进水阀，以开始入水，该第三高度大于该第一高度，该第四高度小于或等于该第一高度。

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