CN103221749A - 热水回收系统 - Google Patents

Abstract

构思涉及减少与热水系统有关的能量损失。一个示例包括冷水管线和热水管线以及终端器具，该终端器具与冷水管线和热水管线呈流体连通关系，并构造成控制来自冷水管线和热水管线的水流。该示例还包括热水器，该热水器具有与冷水管线呈流体连通关系的入口或进口以及与热水管线呈流体连通关系的出口。该示例还包括自动热水回收设备，该自动热水回收设备与所述冷水管线呈流体连通关系地定位在所述热水器附近，所述自动热水回收设备构造成在使用终端器具处的热水之后将热水从热水管线抽回到热水器内。示例还包括选择性热水隔离装置，该选择性热水隔离装置与热水和冷水管线呈流体连通关系地定位在终端器具附近，并构造成在使用终端器具处的热水之后允许冷水跨接到热水管线内。自动热水回收设备构造成在使用热水之后延迟一段时间抽取热水，或者选择性热水隔离装置构造成在使用热水之后延迟另一段时间进行冷水跨接。

Description

热水回收系统

优先权

本实用申请要求2011年10月21日提交的美国临时专利申请第61/405,359的优先权，其全部内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本专利涉及节能、特别是与热水和热水器相关的节能。

附图说明

附图示出本专利所传达的构思的实施方式。参阅以下结合附图的详细描述可更容易地理解所述实施方式的特征。

图1和27示出根据一些实施方式可应用本发明热水回收系统构思的系统。

图2-26示出根据一些实施方式的自动热水回收设备的剖视图。

图28-33、37、39、41、43、45和47示出根据一些实施方式的选择性热水隔离装置的剖视图。

图35示出根据一些实施方式的选择性热水隔离装置的分解立体图。

图36示出根据一些实施方式的选择性热水隔离装置的分解立体剖视图。

图34、38、40、42、44、46和48示出根据一些实施方式的选择性热水隔离装置的立体剖视图。

具体实施方式

概述

本说明书涉及通过回收热水以使热水中的能量不损失到环境来节能。这种节能的一个方面是自动热水回收设备。另一方面是选择性的热水隔离装置。

在一种情况下，自动热水回收设备可安装在水系统中以减少能量消耗。水系统可包括未加热的供给源（冷水）。冷水中的一些可供给到“热水箱”或“热水器”。诸如水龙头的终端装置或器具可被供给来自热水器的热水管线和来自未加热供给源的冷水管线。可将单向跨接装置安装在终端装置附近，因而，在一些情况下，水能从冷水管线流到热水管线，但不能反向流动。

自动热水回收设备可集成到供水系统内，在热水器附近。自动热水回收设备可在冷水进口处接收来自供给源的冷水，并在出口处排出水以由热水器来接纳。自动热水回收设备可通过减少热水中的能量损失来减少能量使用，该热水“滞留”于热水器和终端装置或器具之间。换言之，当用户在器具处使热水流动之后，自动热水回收设备可使热水管线中的热水抽回到热水器内，并由此减少热损失。

在一种实施方式中，在诸如用户打开器具上的冷水和热水龙头时的第一组条件下，自动热水回收设备的弹性囊体通过水从进水口运动到出水口而从第一构造伸展到第二构造。在诸如用户关闭龙头时的第二组条件下，弹性囊体可返回到其起初第一构造的弹性特性能使水流反向，并将水从出口抽回到自动热水回收设备内。此动作又可将热水从热水管路抽回到热水器内。

讨论的另一方面涉及被称为“选择性热水隔离装置”的新颖的单向跨接装置。如上所述，热水回收系统可采用单向跨接装置来在远离热水器的使用点处连接热水和冷水管线。当使用热水时，随着滞留的热水被抽回到热水器内，冷水经此跨接连接流入热水管路内，从而缓慢地用冷水充注该管路。

这些系统能回收的能量值是相当大的。然而，现有系统存在一些限制。首先，当仅抽取热水时，冷水会流入热水管线内，从而略微影响热水的温度。温度不仅在跨接装置所在的终端器具处降低，也在系统内的所有热水终端器具处降低。这会对依赖于高水温来有效清洁的自动洗碗机和/或自动洗衣机产生特别有害的作用。其次，现有系统仅能回收一根管路内的滞留热水。例如，在几乎所有现有系统中，热水管路在热水器附近具有T型接头，从而将热水送到系统的不同部分。假定厨房在沿一个方向为30英尺处，而浴室在沿另一方向为25英尺处，且另一浴室或洗衣房在沿又一方向的相同距离处。现有回收系统仅能将送到这些出口中的一个出口的滞留热水返回。

本发明的热水回收构思能通过使用选择性热水隔离装置来减少和/或消除不利的冷水跨接。这些热水回收构思还能应用于系统内的终端装置（例如，终端器具），因而，冷水跨接会针对热水（或混合的热水和冷水）实际上流经（或最近流过）的各个终端器具发生。因此，例如，在系统包括多个终端器具的情况下，当用户使用特定的终端器具时，会在该终端器具附近发生冷水跨接，以回收供给该终端器具的管路内的热水，同时可减少或避免在未使用的终端器具处发生冷水跨接（连接）。替代地或另外地，冷水跨接可在实际使用时减少或消除，因而，保持较高的热水温度。在此情况下，可延迟冷水跨接，直至热水流停止和/或直至热水流停止一段时间之后为止。

第一系统示例

图1示出可应用本发明的热水回收系统构思的系统100。当然，为了解释的目的而设置系统100，并且本发明构思可应用于其它系统，诸如是参照图27如下讨论的系统2700。系统100包括冷水管线102、热水管线104、热水器106以及自动热水回收设备（AHWRA）108。AHWRA与冷水管线102成流体流通关系地定位在热水器106附近。

系统100还包括终端装置或器具110。在此情况下，终端器具110显示为龙头，但可采用诸如洗碗机和/或洗衣机之类的其它类型的终端器具。有观点认为，终端器具可以是能够控制热水流和冷水流的任何装置。在此情况下，冷水跨接装置（x-连接装置）112设置在终端器具110附近。冷水跨接装置112能起到允许冷水流到热水管线但阻止从热水管线流到冷水管线的功能。例如，冷水跨接装置112可采用单向阀114来控制水流。下面描述冷水可从冷水管线102流到热水管线104的情况。

自动热水回收设备示例

图2-7总地示出第一弹性体自动热水回收设备108（1）。图8-13总地示出第二弹性体自动热水回收设备108（2）。图14-20总地示出第三弹性体自动热水回收设备108（3）。图21-26总地示出第四弹性体自动热水回收设备108（4）。

图2-7总地示出弹性体自动热水回收设备108（1）。在此示例中，自动热水回收设备包括容器202，该容器形成有冷水进口204和出水口206。如可行，容器202由隔离装置208包围。自动热水回收设备还包括囊体210、引导管212、活塞214和弹簧216。囊体实质上可以是弹性体，以有助于自动热水回收设备进行如下面将描述的操作。

引导管212具有形成于其内的上引导管孔218、流动槽220和下引导管孔222。活塞214和弹簧216定位在引导管212周围。上密封件224装配到活塞214的上部，而下密封件226定位在引导管212上。在自动热水回收设备108（1）进行如下所述的操作期间，活塞能沿引导管212滑动。活塞的一部分可限定位于活塞和引导管212之间的活塞腔228。排出孔230经引导管的下部定位。同样，囊体的上终端或端部232固定到引导管212，而囊体的下终端或端部234固定到活塞。在此情况下，上端部232为球形，并接纳于引导管的对应环形腔236内。相似地，下端部234是接纳于活塞的对应腔238内的球形部。

在操作时，图2可被认为是热水最近未被使用的稳定状态或闲置位置。此时，冷水进口204和出水口206处的水压基本上相等，且没有水流经自动热水回收设备108（1）。囊体210可表征为处于闲置或未伸展构造。囊体可从该构造伸展，但它具有弹性偏置力以返回到此构造。

在图3中，接通热水（诸如在图1的终端器具110处）。在此情况下，水压在出水口206处降低。这允许水流入冷水进口204，经过上引导管孔218流入囊体210内。流入的水开始充注囊体，这会造成囊体的弹性偏置力被囊体内侧和外侧之间的水压差克服，从而使囊体伸展。

在一些情况下，AHWRA108(1)可构造成使囊体210以特定方式膨胀。在此情况下，弹簧216可产生对垂直膨胀/运动（与z参考轴平行）更多的阻力，并由此促进囊体如由箭头302表示的那样水平膨胀（与x和y参考轴平行）。换言之，自动热水回收设备可构造成在囊体沿引导管的长度膨胀之前促进囊体垂直于引导管212长度的膨胀。在任一情况下，当囊体的上部区域304水平膨胀并与容器202接触时，阻止进一步膨胀，并发生垂直膨胀。这种垂直膨胀使活塞214如由箭头306所示沿引导管212向下朝出水口206运动。当囊体210膨胀时，在容器202内但在囊体外侧（例如，在空间308内）的水经过下引导管孔222流入引导管212，并流出出水口206，流向热水器（图1）。

图4示出由于水压而膨胀的囊体210，该水压来自从冷水进口204进入囊体的水。此时，囊体垂直伸展，并具有局部压缩的弹簧216。

图5示出由于水而膨胀、直至囊体与容器202的内部大致相符为止的囊体210。此时，流动槽220暴露于囊体的内侧，这是由于上密封件224现在位于流动槽的下方。此外，抵抗活塞214（及由此囊体）的向下运动的弹簧216被压缩。由此，从冷水进口204流入囊体的水能经过流动槽220流入引导管212并流出出水口206，此时，当下密封件226与活塞腔228接触时，在囊体外侧但在容器内的空间被隔离。当水自由地从冷水进口204流经该单元并流出出水口206时，活塞和囊体留在此位置。由此，当水流经囊体时，囊体210与由容器202限定的体积大致相符。还须注意到，在此实施方式中，直到囊体伸展到与由容器202的内侧限定的体积大致相符时，水才会流经囊体。

图6示出当切断热水并且热水流动停止时的自动热水回收设备108（1）。此时，冷水进口204和出水口206内的压力相等。该实施方式可延迟将水抽回（例如，从出水口206向冷水进口204），以使热水保持让用户易于获得。例如，当用户刮脸和刷牙时，他会间歇地打开热水。在此实施方式中，通过阻止囊体210塌缩来提供该延迟特征，因为除了排出孔230外，囊体外侧的空间308均被隔离。塌缩率可通过流经排出孔的小流量来控制。总之，该特征使得用户在每次抽取热水之后的一段短时间内可（立即）获得热水。

如图7中所示，当下密封件226不与活塞腔228接触时，水能经下引导管孔222流入囊体210外侧的空间308内（例如，在囊体和容器202之间）。当囊体塌缩（由于其弹性偏置力）时，管路内的流动反向，且水被拉到出口206内，而囊体内的水被推出冷水进口204。该动作可将加热的水从热水管线拉回到热水器内，该热水管线从热水器延伸到终端器具。这种情况对参照图1介绍的跨接装置112进行了补充。当AHWRA108(1)沿热水管线抽回水并将其抽回到热水器内时，热水管线内的压力低于冷水管线内的压力。跨接装置112允许冷水从冷水管线流到热水管线，以代替被AHWRA抽回的水的体积。否则，包含于被抽回到热水器内的加热的水中的能量就会由于该水在热水管线内冷却而损失。当然，热水器会发生一定热损失，但热水器具有较小的相对表面积，并往往比热水管路能更好地隔热。

图8-13总地示出另一自动热水回收设备108（2）。在此示例中，自动热水回收设备包括容器802，该容器形成有冷水进口804和出水口806。容器802尽可能地由隔离装置808包围。在此情况下，容器802包括细长部810以及第一和第二端盖812和814。端盖和细长部可设有螺纹，或者以固定或可移除的方式彼此固定。

自动热水回收设备108（2）还可包括囊体816、引导管818和活塞820。引导管具有形成于其内的引导管孔822、流动槽824和排出孔826。此外，须注意到引导管818具有阻止流体流经该引导管的分隔部828。引导管孔822定位在分隔部828上方，而流动槽824定位在分隔部下方。由此，引导管孔822与冷水进口804流体连通，而流动槽824与出水口806流体连通。

囊体816和活塞820定位在引导管818周围。囊体的上端部830借助螺母832固定到第一端盖812，该螺母螺接（或以其它方式固定到）到冷水进口804，以将上端部830捕获于第一端盖812和螺母832之间。囊体的下端部834固定到活塞820。在此情况下，囊体的下端部834在活塞周围伸展，并装配到活塞上的凹部836内。囊体的弹性特性使其趋向于密封在凹部周围，并将囊体的下端部保持在位。

单向上密封件838定位在引导管818上，而单向下密封件840定位在活塞820上。一种形式的单向密封件是杯型密封件。杯型密封件往往允许沿一个方向的一定水流，同时一般阻止沿另一方向的水流。在此情况下，单向上密封件838可允许水向上流动，而阻止水向下流动。相似地，单向下密封件840构造成允许水向上流动，但阻止水向下流动。还须注意到，在此实施方式中，活塞的内直径不均匀。例如，活塞可具有内直径相对较小的下部842、直径相对较大的中间部844以及直径大于下部842的直径但小于中间部844的直径的上部846。

在操作时，从图8开始，假定系统处于没有水流且冷水进口804和出水口806处于相等压力下的静态状况下。

图9示出当从热水终端器具抽水时（图1）的自动热水回收设备108（2）。例如，这会在用户在终端器具处接通热水时发生。此时，水压在出水口806处降低，并由此产生冷水进口804与出水口806之间的压差。由此，水从冷水进口804流入囊体816内。更具体地，水从冷水进口804流入并流经引导管818，直至被分隔部828阻断。水能流出引导管孔822并流入引导管和活塞820的中间部844之间的空间内。然后，水能在引导管和上部846之间向上流动，并流入囊体816内。

在一些情况下，囊体816可构造成以特定方式膨胀。例如，囊体816可构造成具有不均匀的厚度。例如，囊体可在上部区域902和下部区域904之间渐缩。在另一示例中，囊体的上部区域902可比下部区域904薄。这种构造可促进囊体如由箭头906所示那样水平地膨胀（例如，平行于x和y参考轴），而不是如由箭头908所示的垂直膨胀（例如，平行于z参考轴）。在任一情况下，当囊体的上部区域902水平膨胀并与容器802接触时，阻止进一步膨胀，并发生垂直膨胀。

总之，在此实施方式中，囊体816构造成促进囊体在垂直膨胀之前进行水平膨胀。由此，囊体的上部区域902往往先行充注。最后，囊体的下部分开始进行充注。囊体的下部区域904的形状使活塞820在囊体充注时向下运动。向下运动使活塞沿引导管818向下朝流动槽824滑动。囊体816的膨胀使空间910内的水（在囊体816外侧但在容器802内部）流经流动槽824，流入引导管818内，并向热水器流出出口806。

图10示出在后续时刻的AHWRA108(2)，此时，流入囊体816的水使囊体向下延伸，直至囊体与第二端盖814的突出部1002而不是空腔部1004接触为止。此时，来自冷水进口（804，图9）的水继续流入引导管818，并流出引导管孔822，以充注囊体，但该水一般不能向下流经下杯型密封件840。该膨胀的囊体继续将空间810内的水推入引导管818内。

图11示出一后续时刻，此时，继续流入囊体816的水沿引导管818完全向下推动活塞820，并将囊体推到第二端盖814的空腔部1004内。（可看出囊体与图12内的空腔大致完全相符）。现在，水可流出引导管孔822，在活塞820和引导管818（在中间部844处）之间并经由流动槽824流回到引导管内，从而有效地绕开引导管分隔部828。然后，水能流出出水口806，流向热水器。在继续使用热水时保持这种构造。须注意到，当活塞820向下行进并使流动槽824与空间910隔离时，留在空间910内的任何水可向上流经单向下密封件840并流入流动槽824或流经排出孔826，以使得囊体完全膨胀到与容器802和端盖812（图9）和814相符。此时，通过阻止水流出囊体的上密封件838和空间910的隔离（除了排出孔826外）来防止囊体816发生塌缩。由此，当水流经AHWRA108(2)时，囊体816保持大致由容器802的内侧和端盖812和814限定的体积。

如上所述，大致完全膨胀的囊体内的水能通过上密封件838与图11的水流隔离。此时，水能从冷水进口804（图9）沿引导管818向下行进，流出引导管孔822，沿活塞820的中间部844，经由流动槽824流回到引导管818内，并流出出水口806而不进入囊体816。

图12示出在不继续使用热水之后的另一时刻。当不继续使用热水时，冷水进口804（图9）和出水口806内的压力相等。能暂时防止囊体816塌缩，这是因为除了排出孔826外，囊体外的空间910被隔离。塌缩率通过流经排出孔的小流量来控制。该特征暂时地防止冷水在使用时进入热水管线，因而，在每次抽取热水之后一短时间内可获得热水。延迟时间段可基于排出孔826的横截面面积来定义和/或调节。（须注意到如果期望的话，可通过大幅扩大排出孔来消除该延迟）。总之，囊体弹性偏置成收缩，但收缩可被在空间910内引起的局部真空所阻碍。水仅能缓慢地流经排出孔以充注空间。由此，代替提供延迟功能或除了提供延迟功能外，排出孔可被认为提供空间910的受控隔离。换言之，在此实施方式中，空间910如参照图11讨论的那样与流经AHWRA108(2)的水隔离。排出孔826可有助于在图11的水流期间将囊体816保持在大致完全膨胀的构造，然后通过控制流回到空间910内的速率来控制囊体的塌缩。

图13示出在参照图12所讨论的延迟之后的AHWRA106(2)的后续视图。延迟由空间910引起，该空间由流经排出孔826的水缓慢地充注。当水流经排出孔826并充注空间910时，活塞820能缓慢地向上运动。最终，活塞向上运动到足以使下杯型密封件840与流动槽824接触。此时，水能从出水口806向上流到引导管818内，经由流动槽824流到空间910内。流动槽的横截面面积比排出孔大得多，于是使每单位时间大得多的水的体积可进入空间910。由于可有更多的水来充注空间910，囊体816现在能比流动槽露出之前快得多地收缩。收缩到其初始偏置构造的囊体将囊体内的水推出进口804，并将水拉到空间910内，这又将对应体积的热水拉回到热水器内。被抽回到热水内的水的体积可通过空间910在诸如图9的闲置构造下的体积与图11的完全膨胀构造下的体积之差来确定。当与使热水在热水管路内一延长时间段相比，被抽回到热水器内的热水可减少热损失。

图14-20总地示出另一AHWRA108(3)。AHWRA包括容器1402，该容器包括第一和第二端盖1404和1406。第一端盖将冷水进口1408联接于囊体1412内的体积1410。另一体积或空间1414形成于囊体1412和容器1402之间。引导管1416通过第二端盖1406连接到出水口1418。流体槽1420形成于引导管1416内。活塞1422定位在引导管1416周围。盖子1424限制活塞1422的向上行程，而第二端盖1406限制活塞的向下行程。囊体1412固定到第一端盖1404和活塞1422。在一些情况下，囊体1412的下端部可形成活塞1422。在其它情况下，活塞1422可与囊体1412区分开，并且囊体的下端部能固定到活塞1422。活塞能分别在引导管1416周围形成或包括上和下密封件1426和1428。引导管可包括排出孔1430。隔离装置1432可定位在容器1402周围。

图14示出处于闲置构造的AHWRA108(3)，其中，进口（冷水进口1408）和出口（出水口1416）压力相等。

图15示出在接通热水之后的AHWRA108(3)。水压在出水口1418处降低。水从空间1414经流体槽1420，沿引导管1416向下流出出水口1418。由此，空间1414的体积减小。这降低囊体1412外侧的压力，且水经由冷水进口1408流入囊体并使体积1410膨胀。囊体1412的上部由于流入的水而膨胀。在此情况下，囊体的上部先膨胀，这是因为上部比囊体的下部薄，并由此提供对膨胀更小的阻力。

图16示出后续视图，其中，囊体1412继续充注，囊体垂直膨胀，并使活塞1422向下朝引导管1416内的流动槽1420运动。空间1414内的水流经流动槽1420，并流出引导管1416和出水口1418。当活塞向下运动时，流动槽会被下密封件1428挡住。在一些情况下，下密封件可构造成允许水向上而不是向下流动。例如，可采用杯型密封件或成角度的“擦拭（wiper）密封件”。该构造可允许空间1414内的水继续经密封件逸出，并排到引导管1416内。一些水还会从空间1414流经排出孔1430。囊体最终与第二端盖1406的上部1602接触。

图17示出水继续使囊体1412膨胀并将囊体推到与第二端盖1406内的空腔1702相符。活塞1422还抵靠空腔“降到最低”，且进一步的向下运动被阻止。此时，空间1414的体积大幅减小。

图18和19示出当达到平衡时两个略微不同的视图，其中，来自囊体1412外侧（例如，空间1414）的水能经下密封件1428逸出到出水口1418。在使用热水时，由于水自由地流经AHWRA108(3)，活塞1422和囊体1412留在此位置。在使用热水时，囊体与由容器1402和端盖1404和1406限定的内部尺寸大致相符。

当热水流中断时，进口和出口（1408和1418）内的压力相等。由于除了排出孔1430之外，囊体外的空间1414被隔离，所以能防止囊体1412塌缩。塌缩率通过流经排出孔的小流量来控制。该特征允许用户在每次取热水之后一段短时间内可立即获得热水。

图20示出后续的时刻，其中，足够的水已流经排出孔1430以使囊体1412向上运动，直至下密封件1428与流动槽1420接触为止。这允许水经流动槽1420流入囊体1412外的空间1414内。塌缩的囊体继续将水从热水器拉回到出水口1418内。这造成水从热水管路被拉回到热水器内，且否则将损失的热量被抽回到热水器内。

图21-26总地示出又一AHWRA108(4)。AHWRA包括容器2102，该容器包括第一和第二端盖2104和2106。第一端盖将冷水进口2108联接于囊体2112内的体积2110。在囊体2112和容器2102之间形成又一体积或空间2114。引导管2116通过第二端盖2106连接到出水口2118。流体槽2120形成于引导管2116内。活塞2122定位在引导管2116周围。盖子2124限制活塞2122的向上行程，而第二端盖2106限制活塞的向下行程。囊体2122固定到第一端盖和活塞2122。在一些情况下，囊体2112的下端部可形成活塞2122。活塞能分别在引导管2126周围形成或包括上和下密封件2126和2128。引导管可包括排出孔2130。隔离装置2132可定位在容器2102周围。须注意到，除了活塞2122外，AHWRA108(4)相当类似于参照图14-20所述的AHWRA108(3)。在AHWRA108(3)中，囊体的下部加厚，并能以使囊体形成活塞和上和下密封件的方式模制。在AHWRA108(4)中，活塞2122与囊体2112不同。该活塞包括两个凹槽和一个凹部，这两个凹槽包含上和下密封件2126和2128，而该凹部以伸展配合的方式接纳囊体2112的下端部。因此，一旦囊体在组装期间在活塞上伸展并伸展到凹部内，囊体的弹性特性以及凹部上方和下方的较宽区域趋向于使囊体保持在活塞周围。

图21示出处于闲置构造的AHWRA108(4)，其中，进口（冷水进口2108）和出口（出水口2118）压力相等。

图22示出在接通热水之后的AHWRA108(4)。水压在出水口2118处降低。水从空间2114经流体槽2120，沿引导管2116向下流出出水口2118。由此，空间2114的体积减小。这会降低囊体2112外侧的压力，且水经由冷水进口21流入囊体，并使体积2110膨胀。囊体的上部由于流入的水而膨胀。在此情况下，囊体制造成使囊体壁在上部比在下部薄。该构造可引起囊体的上部先以大致水平的方式膨胀。

图23示出后续视图，其中，囊体2122继续充注，囊体垂直膨胀，并使活塞2122向下朝引导管2116内的流动槽2120运动。空间2114内的水流经流动槽2120，并流出引导管2116和出水口2118。当活塞2122向下运动时，流动槽会被下密封件2128挡住。在一些情况下，下密封件2128可构造成允许水向上而不是向下流动。例如，可采用杯型密封件或成角度的“擦拭密封件”。该构造可允许空间2114内的水继续经密封件逸出，并排到引导管2116内。一些水还会从空间2114流经排出孔2130。囊体最终可与第二端盖2106的上部2302接触。

图24示出水继续使囊体2112膨胀并将囊体推到与第二端盖2106内的空腔2402相符。活塞2122还抵靠空腔“降到最低”，而进一步的向下运动被阻止。此时，空间2114的体积大幅减小。

图25示出当热水流中断时且进口和出口内的压力相等时的AHWRA108(4)。由于除了排出孔2130外，囊体外的空间2114被隔离，所以能防止囊体2112塌缩。塌缩率通过流经排出孔的小流量来控制。该特征允许用户在每次取热水之后一段短时间内可立即获得热水。

图26示出一后续时刻，其中，足够的水流经排出孔2130以使囊体2112向上运动，直至下密封件2128与流动槽2120接触为止。这允许水经流动槽流到囊体2112外的空间2114内。塌缩的囊体继续将水从热水器拉回到出水口2118内。这造成水从热水管路被拉回到热水器内，且使否则将损失的热量被抽回到热水器内。

总之，上面描述了AHWRA的若干示例。这些示例所传达的AHWRA构思包括延迟抽取的选择。延迟抽回的特征可用于利用弹性囊体的AHWRA或其它类型的AHWRA。

第二系统示例

图27示出可应用本发明的热水回收系统构思的系统2700。当然，可为了解释的目的而设置系统2700，并且本发明构思可应用于其它系统。系统2700包括冷水管线2702、热水管线2704、热水器2706以及自动热水回收设备(AHWRA)108(5)。热水回收设备与冷水管线2702成流体流通关系地定位在热水器2706附近。

系统2700还包括终端装置或器具2710(1)、2710(2)和2710(3)，它们表示为三个龙头。当然，也可采用诸如洗碗机和/或洗衣机之类的其它类型的终端装置。冷水跨接装置2712可位于一个或多个终端器具附近。在此示例中，冷水跨接装置位于终端器具中的每个附近。具体来说，冷水跨接装置2712(1)位于终端器具2710(1)附近，冷水跨接装置2712(2)位于终端器具2710(2)附近，而冷水跨接装置2712(3)位于终端器具2710(3)附近。在此情况下，冷水跨接装置分别表示为选择性热水隔离装置(SHWID)2714(1)、2714(2)和2714(3)以及对应的冷水跨接管线2716(1)、2716(2)和2716(3)。热水隔离装置以流体受控的关系定位在冷水管线和热水管线之间，靠近终端器具，因而，选择性热水隔离装置可选择性地允许水从冷水管线通过选择性热水隔离装置流到冷水跨接管线内，和流到热水管线内。例如，在一组特定的条件下，选择性热水隔离装置2714(1)可选择性地允许水从冷水管线2702通过选择性热水隔离装置2714(1)流到冷水跨接管线2716(1)内，并流入热水管线2704。这些条件可包括使热水流经选择性热水隔离装置以用于对应的终端器具2710(1)的第一条件。第二条件可以是在热水已用于对应的终端器具2710(1)之后，使热水停止流经选择性热水隔离装置。

简单来说，在操作时，如果热水例如在终端器具2710(1)处被抽取，则可允许冷水通过选择性热水隔离装置2714(1)流动到热水管线2704。然而，通过选择性热水隔离装置2714(1)和2714(3)可阻止冷水进入热水管线2704。相似地，如果热水在终端器具2710(2)处被抽取，则可允许冷水通过选择性热水隔离装置2714(2)流到热水管线2704，但可通过选择性热水隔离装置2714(1)和2714(3)阻止冷水进入热水管线2704。下面参照图28-48来描述热水隔离装置的其它功能。

选择性热水隔离装置的示例

图28-32总地更详细地示出选择性热水隔离装置2714(1)的示例。图33-48总地更详细地示出选择性热水隔离装置2714(2)的第二示例。

图28-32示出选择性热水隔离装置2714(1)的剖视图，并总地示出选择性热水隔离装置的操作。在此情况下，选择性热水隔离装置从热水器端部（例如进口）2802延伸到终端器具端部（例如，出口）2804，并联接于冷水跨接管线（2716(1)，图27）。该选择性热水隔离装置包括圆筒2810和盖子2812。圆筒包括主区域2813和加大直径的上部区域2814。活塞2816定位在圆筒2810内，并由弹簧2818偏置。活塞2816包括一对上活塞O形环2820(1)和2820(2)、一对下活塞O形环2822(1)和2822(2)以及流动孔2824、流动槽2826和活塞排出孔2828。活塞2816的外直径可对应于主区域2813的内直径，因而，O形环可形成两者之间的密封。选择性热水隔离装置2714(1)还包括计量孔2830。

为了阐释的目的，图29-32示出处于四个操作位置（并非所有元件在每个图中标出以避免混淆）的选择性热水隔离装置2714(1)。图29示出位置1，其中，选择性热水隔离装置2714(1)处于闲置位置。在此情况下，防止来自冷水跨接管线2716(1)的水通过上活塞O形环2820(1)和2820(2)流入选择性热水隔离装置。

图30示出在热水使用期间的选择性热水隔离装置2714(1)的位置2。在此情况下，当选择性热水隔离装置上方的热水终端器具（2710(1)，图27）被接通时，活塞2816向上运动，并压缩弹簧2818。热水管线（2704，图27）内的水自由地流经流动孔2824，流经流动槽2826，在上O形环2820(1)和2820(2)周围流经圆筒2810的加大直径上部区域2814，并通过出口2804流到终端器具。防止来自冷水跨接管线2716(1)的水通过两个下活塞O形环2822(1)和2822(2)流入选择性热水隔离装置。

图31示出与选择性热水隔离装置2714(1)的跨接延迟有关的位置3。在此情况下，当关闭热水终端器具时，通过弹簧2818向下推动活塞2816，直至O形环2820(2)与圆筒2810的主区域2813的顶部接触。从此时起，活塞2816缓慢地向下运动。活塞下降速率可通过流经活塞排出孔2828的受限流量来控制。可防止来自冷水跨接管线2716(1)的水流入选择性热水隔离装置，直至O形环2822(1)越过计量孔2830为止。O形环2822(1)和计量孔2830之间的空间用于延迟冷水进入热水隔离装置，从而在热水管线2704开始充注有冷水之前给予用户反复使用热水的机会。

图32示出涉及热水返回的选择性热水隔离装置2714(1)的位置4。在此情况下，当O形环2822(1)越过跨接计量孔2930时，热水开始返回。冷水通过自动热水回收设备108(5)（图27）抽取，其经过计量孔2930，经过下活塞流动孔2824，并经由进口2802流向热水器。流经活塞2816内的排出孔2828的受限流提供足够的时间段使自动热水回收设备108(5)（图27）能在活塞2816返回到图29的闲置位置之前将热水管线（图27）内的大部分或所有滞留热水返回到热水器2706（图27）。

总之，上述选择性热水隔离装置2714（1）是本发明构思的一种实施方式。选择性热水隔离装置能安装在任一或所有用水点。在一些实施例中，选择性热水隔离装置仅允许在需要冷水来重新获得热水时才让冷水进入热水管线。选择性热水隔离装置2714(1)能隔离每个热水出口，从而使单个自动热水回收设备能从沿不同方向延伸的管抽回热水，从而允许回收整个系统内的滞留热水。替代地或另外地，选择性热水隔离装置2714(1)能在使用热水之后、并在允许冷水开始跨接之前提供延迟。

图33-48示出选择性热水隔离装置2714(2)，并总地示出热水隔离装置的操作。此外，读者会难以从一个视图看到选择性热水隔离装置2714(2)的所有部件，因此同时提供若干个视图。图33是热水隔离装置的剖视图，图34是剖视立体图。图35是分解立体图，而图36是剖视分解立体图。其余附图是成对的对应剖视和立体图，它们示出选择性热水隔离装置2714(2)的各种操作时刻。

选择性热水隔离装置2714(2)包括圆筒3302。第一和第二端盖3304和3306固定在圆筒3302的相对两端处。第一端盖3304限定能朝向终端器具定位的出口3308。第二端盖3306限定能朝向热水器定位的进口3310。定位在圆筒内的是杆3312、上活塞3314和下活塞3316。下活塞弹簧3318嵌入到上活塞弹簧3320内。下活塞弹簧3318保持于第一端盖3304和从杆3312径向向外延伸的杆提升件3322之间。上活塞弹簧3320保持于第一端盖3304和上活塞3314之间。跨接端口3324接纳于圆筒3302内。跨接端口3324包括跨接适配件3326，该跨接适配件构造成接纳跨接管线(2716(2)，图27)。球3328定位在由跨接端口3324形成的流体通道3332与圆筒3302的内部（例如，活塞3314和3316以及杆3312所占据的体积）之间的空间3330内。第二通道3334形成于跨接端口3324内并靠近球3328。跨接端口3324借助垫圈3336和螺母3338固定到圆筒3302。跨接密封件3340定位在圆筒3302和跨接端口3324之间。跨接密封件3342定位在跨接端口3324和跨接端口适配件3326之间。同样，第一端盖密封件3344定位在第一端盖3304和圆筒3302之间，第二端盖密封件3346定位在圆筒3302和第二端盖3306之间。杆密封件3348定位在杆3312和上活塞3314之间，而圆筒密封件3350定位在上活塞3314和圆筒3302之间。可用一个或多个螺栓3352将第一和第二端盖3304和3306固定到圆筒3302。

图37-48示出选择性热水隔离装置2714（2）的操作状态。选择性热水隔离装置2714（2）的元件参照图33-36在上文示出。这样，为了便于解释，仅关于各图37-48讨论的那些部件才具体示出。

图37和38示出处于闲置或稳态构造下的选择性热水隔离装置2714（2）。此时，下活塞3316与进口3310和第二端盖3306接触。上活塞3314与下活塞3316接触。上活塞3314还与球3328接触，并与x参考方向平行地将力施加于球。作用在球上的力阻断流体通道3332，因而，没有水从跨接管线（图27）流入选择性热水隔离装置2714（2）的圆筒3302。在此情况下，球3328可以是诸如橡胶球的可变形球。除非受到顶部或下活塞（3314和3316）中的任一个活塞作用，不然球3328就略微突出到圆筒3302的内部。在此构造中，当活塞中的一个与x参考方向平行地推抵球3328时，球被压抵通道3332的终端3702，而球3328由此挡住从终端3702到圆筒3302内的任何（大部分）水流。其它构造可利用另一类型的阀机构。例如，球可以是刚性的，而跨接端口3324可略微变形以允许球在被单独的活塞作用时与x参考轴平行地略微运动。

图39-40示出诸如当用户在终端器具（2710(2)，图27）处接通热水时作用于热水流的选择性热水隔离装置2714(2)。在此情况下，压力在出口3308处下降。水流经进口3310，然后流经下活塞3316内的孔3910（并非所有孔均具体示出）。该水克服上活塞弹簧3320的力，并向上推动上活塞3314，直至上活塞与杆提升件3322接触为止。

图41-42示出当热水继续流经选择性热水隔离装置2714(2)时的选择性热水隔离装置2714(2)。上活塞3314继续向上运动，由此使杆3312向上运动。杆3312附连于下活塞3316，因此杆的向上运动使下活塞向上运动。向上运动进一步压缩上活塞弹簧3320和下活塞弹簧3318。下活塞3316与球3328接触，并向外推动该球（与x参考轴平行地）。球3328阻止水流从跨接端口3324进入圆筒3302。上活塞3314的圆筒密封件3350经过圆筒的上部4102，该上部的直径比圆筒的其余部分4104的内直径大。然后，水可经过上活塞的外侧边缘，并流出出口3308。

图43-44示出当热水流停止（例如，用户切断热水）时的选择性热水隔离装置2714(2)。此时，进口3310和出口3308处的压力相等。上活塞弹簧3320和下活塞弹簧3318作用于活塞，并推动上活塞3314和下活塞3316向下运动。活塞以相对较快的速率向下运动，直至上活塞的圆筒密封件3350与圆筒3302的较窄的其余部分4104接触。下活塞3316继续将压力施加于球3328，并由此防止水从跨接端口3324进入圆筒3302。总之，选择性热水隔离装置2714(2)防止冷水从冷水跨接部进入圆筒3302。现在，在热水使用之后，冷水跨接装置可继续被下活塞3316阻断。下活塞控制来自跨接端口的水流。这样，跨接水流不会开始（例如，被延迟），直至下活塞下降到球以下。如下讨论的，然后继续跨接水流，直至上活塞作用于球。

图45-46示出在停止使用热水之后的后续时刻的选择性热水隔离装置2714(2)。在此情况下，活塞弹簧3318和3320继续将向下压力分别施加于活塞3316和3314。向下运动的速率通过上活塞3314内的排出孔4502的尺寸来调节。下活塞可仅以排出孔4502所允许的速率向下运动。根据选择性热水隔离装置2714(2)的尺寸，排出孔4502可相当小，并会被诸如沙子的污染物阻塞。因此，可将过滤器定位在排出孔周围以减小阻塞的可能性。

图47-48示出以上参照图43-46讨论的冷水跨接延迟之后的后续时刻的选择性热水隔离装置2714(2)。在此情况下，水返回时机通过跳过跨接端口3324的球3328的下活塞3316的定时（上）表面4702来控制。此时，允许水从跨接端口流入圆筒3302，然后流经下活塞3316内的孔3910和并流出进口3310。更具体地，由于不将球3328推抵终端3702，来自跨接管线的水压可引起水经终端3702流入容纳球的空间3330。水可从空间3330流入第二通道3334而流过球，第二通道的相对端部通到圆筒3302内。

上活塞弹簧3320仍作用于上活塞3314。上活塞3314的行程由排出孔4502的尺寸来调节。当上活塞3314下降到与球3328接触时，关闭跨接端口3324。选择性热水隔离装置2714(2)现在处于闲置（参见图33）。

综上，上面描述两个不同的选择性热水隔离装置的示例。每当热水压力低于系统冷水压力时，这些选择性热水隔离装置并非简单地允许冷水跨接。各个选择性热水隔离装置可将冷水跨接限制于热水流经它们所在位置附近的终端器具的情况。此外，选择性热水隔离装置可在当终端器具处停止使用热水之后延迟一段时间再进行冷水跨接。由此，例如间歇地使用热水的用户不会由于进入热水管线的冷水而感到不便。从另一立体图观察，选择性热水隔离装置可在热水流经选择性热水隔离装置之后的一段时间或时间窗内允许冷水跨接。时间窗可在热水停止流经选择性热水隔离装置之后立即开始或可延迟一段时间后开始。

从又一立体图观察，选择性热水隔离装置的一些实施方式可挡住冷水跨接流，除非发生一个或多个条件。例如，在一个构造中，选择性热水隔离装置会挡住冷水跨接流，除非发生第一条件。该第一条件可以是热水流经选择性热水隔离装置。停止热水流可以被认为是第二条件（例如，阻断冷水跨接流，直至发生两个条件）。发生第二条件（例如，热水停止流经选择性热水隔离装置）会造成选择性热水隔离装置开启一时间窗，在该时间窗内会通过选择性热水隔离装置发生冷水跨接流。时间窗会在发生第二条件之后立即开始或延迟之后开始。时间窗可具有由选择性热水隔离装置限定的时长。例如，可用相对于选择性热水隔离装置的体积的排出孔4502的横截面面积来限定该时长。

为了便于解释，两个不同的选择性热水隔离装置2716(1)和2716(2)都用于系统2700内。然而，在许多情况下，用于特定系统内的所有选择性热水隔离装置将会是相同的。此外，尽管选择性热水隔离装置在系统2700内示出为具有示例性自动热水回收设备，但这些选择性热水隔离装置可与其它类型的自动热水回收设备一起使用。还注意到在上述讨论中描述了若干新颖的功能，且为了实现新颖的功能而详细地描述了具体的结构。当然，不能穷举结构，且可设想用于实现新颖功能的其它结构。

结论

尽管以特定于结构的语言描述了热水节能的特定示例，但应理解到所附权利要求书中限定的主题并不意在限制于所述的特定特征。而是，特定特征作为实施要求保护的主题的法定类别的示例性形式来公开。

Claims (25)

1.一种系统(2700)，所述系统包括：

冷水管线（2702）和热水管线（2704）；

终端器具(2710)，所述终端器具与所述冷水管线和所述热水管线呈流体连通关系，并构造成控制来自所述冷水管线和所述热水管线的水流；

热水器（2706），所述热水器具有与所述冷水管线呈流体连通关系的进口和与所述热水管线呈流体连通关系的出口；

自动热水回收设备（108），所述自动热水回收设备与所述冷水管线呈流体连通关系地定位在所述热水器附近，所述自动热水回收设备构造成在使用所述终端器具处的热水之后将热水从所述热水管线抽回到热水器内；以及

选择性热水隔离装置（2714），所述选择性热水隔离装置与所述热水和冷水管线呈流体连通关系地定位在所述终端器具附近，并构造成在使用所述终端器具处的热水之后、而不是在此期间允许冷水跨接到所述热水管线内。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自动热水回收设备构造成在使用热水之后延迟一段时间抽取热水，或者所述选择性热水隔离装置构造成在使用热水之后延迟另一段时间进行冷水跨接。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自动热水回收设备构造成在使用热水之后延迟一段时间抽取热水，且所述选择性热水隔离装置构造成在使用热水之后延迟另一段时间进行冷水跨接。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括另一终端器具和另一选择性热水隔离装置，所述另一终端器具成与所述冷水和热水管线呈流体连通关系，并构造成控制来自所述冷水和热水管线的水流，所述另一选择性热水隔离装置与所述冷水和热水管线呈流体连通关系地定位在所述另一终端器具附近，并构造成在使用所述另一终端器具处的热水之后允许冷水跨接到所述热水管线内，但所述另一选择性热水隔离装置不允许在热水流经所述终端器具时或之后进行冷水跨接。

5.一种包括弹性囊体（210）的自动热水回收设备（108）。

6.如权利要求5所述的自动热水回收设备，其特征在于，所述弹性囊体在进口端和出口端之间渐缩，或者所述弹性囊体具有靠近所述进口端的第一厚度和靠近所述出口端的第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度。

7.如权利要求6所述的自动热水回收设备，其特征在于，从所述进口端处开始，所述弹性囊体外的空间被所述弹性囊体取代。

8.如权利要求6所述的自动热水回收设备，其特征在于，由于所述弹性囊体取代所述设备的体积，所述弹性囊体外的水被推入所述出口端内。

9.如权利要求6所述的自动热水回收设备，其特征在于，能防止所述弹性囊体内的水到达所述出口端，直至所述弹性囊体包含预定的体积为止。

10.如权利要求9所述的自动热水回收设备，其特征在于，施加超过所述弹性囊体的弹性特性的额外阻力，以使所述弹性囊体达到预定体积。

11.如权利要求5所述的自动热水回收设备，其特征在于，在使用热水期间，水流从所述自动热水回收设备的进口流到出口，且在使用热水之后，所述弹性囊体构造成使水流反向，以使水流回到所述出口内。

12.如权利要求5所述的自动热水回收设备，其特征在于，还包括大致相对的进口和出口，且所述弹性囊体构造成当在所述进口和所述出口之间伸展之前，垂直于穿过所述进口和所述出口的轴线膨胀。

13.如权利要求11所述的自动热水回收设备，其特征在于，还包括延迟结构，所述延迟结构构造成在停止使用热水之后延迟一段时间再使水流反向。

14.如权利要求5所述的自动热水回收设备，其特征在于，水能自由地流经所述设备，同时保持预定体积的囊体。

15.一种包括延迟特征的自动热水回收设备（108）。

16.如权利要求15所述的自动热水回收设备，其特征在于，所述自动热水回收设备构造成在第一组条件下允许水从进口运动到出口，并构造成在第二组条件下便于水从所述出口运动到所述进口，且所述延迟特征构造成在所述第二组条件开始之后延迟一段时间再使大量水运动。

17.如权利要求16所述的自动热水回收设备，其特征在于，所述延迟特征还构造成在另一时间段之后阻止水从所述出口运动到所述进口。

18.如权利要求15所述的自动热水回收设备，其特征在于，所述延迟特征由排出阀来提供。

19.一种包括权利要求15的自动热水回收设备的热水器。

20.一种选择性热水隔离装置（2714），所述选择性热水隔离装置构造成以流体流通关系与第一水管线和第二水管线连接，且所述选择性热水隔离装置构造成基于流经所述第一水管线的水流来控制从所述第二水管线到所述第一水管线的水跨接。

21.如权利要求20所述的选择性热水隔离装置，其特征在于，所述第一水管线包括热水管线，而所述第二水管线包括冷水管线，且所述选择性热水隔离装置还构造成在水停止流经所述第一管线之后允许水在某个时间窗跨接。

22.如权利要求21所述的选择性热水隔离装置，其特征在于，所述时间窗在水停止流经第一管线之后立即开始，或所述时间窗在一个延迟时间段之后开始。

23.如权利要求20所述的选择性热水隔离装置，其特征在于，所述选择性热水隔离装置构造成起到阀的作用，因而，在水流经第一管线之后进行水跨接。

24.如权利要求20所述的选择性热水隔离装置，其特征在于，所述选择性热水隔离装置构造成起到延迟阀的作用，因而，在水停止流经第一管线之后延迟一段限定的时长进行水跨接。

25.如权利要求24所述的选择性热水隔离装置，其特征在于，至少部分地由所述选择性热水隔离装置的体积和所述选择性热水隔离装置内的排出孔的尺寸之间的关系来限定所述限定的时长。

Images