CN104207638A - 瞬间加热型给水装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种瞬间加热型给水装置及其控制方法，瞬间加热型给水装置电性连接外部电源，包括电压检测模块、电压补偿模块、水箱、加热模块与控制模块。电压检测模块电性连接外部电源，用以检测外部电源的电压电平。电压补偿模块电性连接电压检测模块，用以配合电压检测模块来稳定外部电源的电压电平。加热模块电性连接电压补偿模块并与水箱连通，用以将经电压补偿后的外部电源的电能转换为热能。控制模块电性连接加热模块与电压补偿模块，用以依据瞬间加热型给水装置欲输出的水流量与水流温度，来控制注入加热模块的水流量与加热模块所产生的热功率。

Description

瞬间加热型给水装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种给水装置，且特别是涉及一种具有可精准控制输出水流量与水流温度的瞬间加热型给水装置及其控制方法。

背景技术

现今由于人们生活品质不断地提升，对于生活中的饮用水品质也越来越讲究，以往利用瓦斯炉或电磁炉将生水加热以取得热水的方式早已被现今可以同时提供冷热水的饮水机或是热水瓶所取代。

然而，饮水机或是热水瓶为了满足使用者随时可以取水使用的需求，必须通过加热器将导入热水胆的生水加热至沸腾并持续地维持加热，据以使热水胆中的热水温度维持在预设温度(例如八十摄氏度或是一百摄氏度)。

虽然这种饮水机或是热水瓶提供了使用者取用热水时的便利性，但却因为需要将热水胆中的热水温度维持在预设温度，造成电源的不必要浪费，无法符合政府近年来所提倡的节能政策。

此外，使用者对于热水的使用量会随着时间或季节而有所不同，例如冬天时对热水的需求用量会大于夏天时对热水的需求用量。因此，若是欲将热水胆中的热水的水位保持在满水位的状态时，将会增加更多电源的消耗来使热水胆中的水温维持在预设温度，而不符实际的使用需求也并非为有效益的使用方式。

发明内容

本发明在于提供一种瞬间加热型给水装置及其控制方法，其通过对输入于瞬间加热型给水装置的外部电源的电压电平进行检测以及补偿，据以使瞬间加热型给水装置不被外部电源的电压飘移所影响，使得瞬间加热型给水装置实际所输出的水流量与水流温度会与原先所设定的欲输出的水流量与水流温度更加一致。

本发明实施例提供一种瞬间加热型给水装置，此瞬间加热型给水装置电性连接外部电源，且包括电压检测模块、电压补偿模块、水箱、加热模块以及控制模块。电压检测模块电性连接外部电源，其用以检测外部电源的电压电平。电压补偿模块电性连接电压检测模块，其用以配合电压检测模块来稳定外部电源的电压电平。加热模块电性连接电压补偿模块并与水箱连通，其用以将经电压补偿后的外部电源的电能转换为热能，据以加热由水箱所注入的水流。控制模块电性连接加热模块与电压补偿模块，其用以依据瞬间加热型给水装置欲输出的水流量与欲输出的水流温度，来控制注入加热模块的水流量与加热模块所产生的热功率。

本发明实施例提供一种瞬间加热型给水装置的控制方法，此瞬间加热型给水装置电性连接外部电源，并具有加热模块以将外部电源的电能转换为热能，所述的控制方法包括：设定瞬间加热型给水装置欲输出的水流量与欲输出的水流温度；依据外部电源的电压电平的检测结果，对已输入于瞬间加热型给水装置的外部电源的电压电平进行补偿；将经电压补偿后的外部电源的电能转换为热能；依据瞬间加热型给水装置欲输出的水流量与欲输出的水流温度，控制注入加热模块的水流量与加热模块所产生的热功率。

综上所述，本发明实施例提供一种瞬间加热型给水装置及其控制方法，通过对输入于瞬间加热型给水装置的外部电源的电压电平进行检测以及补偿，据以使得瞬间加热型给水装置中的加热模块可以获得稳定的电压电平，使得瞬间加热型给水装置可以依据欲输出的水流量与欲输出的水流温度，来更精确地控制注入加热模块的水流量与加热模块所产生的热功率，达到精准供应输出的水流量与输出的水流温度的目的。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。

附图说明

图1示出依据本发明的一实施例的瞬间加热型给水装置的功能方块图。

图2示出依据本发明的另一实施例的瞬间加热型给水装置的功能方块图。

图3示出依据本发明的一实施例的瞬间加热型给水装置的控制方法的步骤流程图。

【符号说明】

A、A’：瞬间加热型给水装置

1：电压检测模块

2：电压补偿模块

3：输入模块

4：水箱

5：泵

6：加热模块

7：控制模块

8：汽液混合模块

9：出水口

10：频率检测模块

11：倾斜感应模块

B：外部电源

S30～S38：步骤流程

具体实施方式

〔瞬间加热型给水装置的实施例〕

请参照图1，图1示出依据本发明的一实施例的瞬间加热型给水装置的功能方块图。如图1所示，瞬间加热型给水装置A电性连接于外部电源B，其中瞬间加热型给水装置A包括有电压检测模块1、电压补偿模块2、输入模块3、水箱4、泵5、加热模块6、控制模块7、汽液混合模块8以及出水口9，其中电压检测模块1的一端电性连接外部电源B，而电压检测模块1的另一端则是通过电压补偿模块2而电性连接于控制模块7，且控制模块7又分别电性连接于泵5、加热模块6以及输入模块3。此外，加热模块6的一端通过泵5而连接水箱4，而加热模块6的另一端则依序连接汽液混合模块8以及出水口9。以下分别就瞬间加热型给水装置A的各功能模块作详细的说明。

电压检测模块1用以检测外部电源B的电压电平。于实务上，外部电源B是由家用电源插座所提供，而家用电源规格也会因为所在的区域（国家）而有所不同，通常外部电源B的电压电平位于100伏特至240伏特之间，而外部电源B的频率是50赫兹与60赫兹。然而，外部电源B由变压厂输送到家用电源插座的过程中，由于变压厂与家用电源插座之间的电线电阻的电压降关系，将会使得外部电源B的电压电平会与瞬间加热型给水装置A所接收到的电压电平有些许差异。一般来说，瞬间加热型给水装置A所接收到的电压电平会较外部电源B的电压电平低3%至5%。

此外，外部电源B的电压电平也会因为时间或是温度的不同而产生电压飘移的现象，更甚者，当外部电源B因某些情况（例如雷击）而产生突波电压（也称瞬态过电压）时，将造成输入至瞬间加热型给水装置A的电压电平产生大幅度的飘移。以台湾所使用的家用电源规格为例，其外部电源B的电压电平为110伏特，但因为电压飘移的关系，使得瞬间加热型给水装置A的电压检测模块1所检测到的电压电平可能会座落于90伏特至120伏特之间。

藉此，本发明的瞬间加热型给水装置A的电压补偿模块2用以配合电压检测模块1来稳定外部电源B的电压电平。更详细来说，当电压检测模块1检测到输入于瞬间加热型给水装置A的外部电源B的电压电平未符合各国所规定的外部电源B的电压电平时，电压补偿模块2将会对输入于瞬间加热型给水装置A的外部电源B的电压电平进行补偿(±△V)，以使输出于电压补偿模块2的电压电平符合各国所规定的外部电源B的电压电平。以中国台湾所使用的家用电源规格为例，当电压检测模块1检测到输入于瞬间加热型给水装置A的外部电源B的电压电平为100伏特时，由于台湾所规定的外部电源B的电压电平为110伏特，电压补偿模块2将会对100伏特进行增压10伏特的补偿，以使瞬间加热型给水装置A中的其余功能模块可以操作在电压电平为110伏特的情况中。

输入模块3用以提供用户手动设定瞬间加热型给水装置A所输出的水流量与输出的水流温度。于实务上，输入模块3可以是一种旋钮、按钮、拨切开关或是触控显示面板，本发明在此不加以限制。

水箱4可拆卸地设置于瞬间加热型给水装置A上，其用以储存瞬间加热型给水装置A所需加热的液体，本发明在此不加以限制水箱4所能储存的液体的容积大小。

泵5用以将储存于水箱4的水流抽取至加热模块6。于本实施例中，泵5受控于控制模块7并依据控制模块7所产生的第一控制信号，将水箱4的水流抽取至加热模块6，其中第一控制信号指示有瞬间加热型给水装置A欲输出的水流量。于实务上，泵3可以为一种容积式泵、动力式泵或是电磁泵，本发明在此不加以限制。

加热模块6用以将经电压补偿后的外部电源B的电能转换为热能，据以瞬间加热由水箱4所注入的水流。于实务上，加热模块6通常由一种用以产生使水流产生湍流（turbulence，也称紊流、涡流、乱流）的块体结构与一种用以对流经于其上的水流进行加热的板体结构所组成，但不以上述结构为限，故本发明在此不加以限制加热模块6的实际结构以及上述结构所使用的材质。

控制模块7用以依据瞬间加热型给水装置A欲输出的水流量与欲输出的水流温度，来控制注入加热模块6的水流量与加热模块6所产生的热功率。更详细来说，控制模块7用以依据用户对输入模块3所设定的参数，例如欲输出的水流量以及欲输出的水流温度，而分别产生第一控制信号以及第二控制信号，并将第一控制信号以及第二控制信号分别传送至泵5以及加热模块6。其中，第一控制信号指示瞬间加热型给水装置A所欲输出的水流量，也即控制泵5所需由水箱4抽取的水流量；第二控制信号指示瞬间加热型给水装置A所欲输出的水流温度，也即控制加热模块6所产生的热功率（控制经补偿后的外部电源B于加热模块6上的输入电量）。

于实务上，控制模块7还通过控制加热模块6的占空比（duty cycle，也称工作周期），使加热模块6所产生的热功率平均地分配至于加热模块6内的水流。更详细来说，由于本发明的瞬间加热型给水装置A中的电压补偿模块2具有稳定外部电源B的电压电平的功能，使得输入至加热模块6的经补偿后的电压电平为定值，且[热功率=输入至瞬间加热型给水装置A中的电流*经补偿后外部电源B的电压电平*加热模块6的占空比]，而又在[输入至瞬间加热型给水装置A中的电流=经补偿后外部电源B的电压电平/加热模块6的电阻]的情况下，仅须通过控制加热模块6的占空比，即可使加热模块6所产生的热功率平均地分配至于加热模块6内的水流。

值得注意的是，于加热模块6的入水端处与出水端处还可以分别设置有一个第一温度感测器（未示出于图式）与一个第二温度感测器（未示出于图式），且第一温度感测器与第二温度感测器皆电性连接控制模块7，其分别用以感测尚未加热的水流与加热后的水流，据以使控制模块7可以通过第一温度感测器与第二温度感测器来即时地调整加热模块7所产生的热功率，使得由出水口9所输出的水流温度能更精确地与当初输入模块3所设定的欲输出的水流温度一致。

汽液混合模块8用以将由加热模块6的出水端所输出的流体（包括热水流与蒸汽）转化为属于液态的热水流，以防止蒸汽的漫延，达到提升热转换效率的目的。于实务上，汽液混合模块8可以为一种狭长管线，但不以此为限，而出水口9可以为一种取水阀。

〔瞬间加热型给水装置的另一实施例〕

请参照图2，图2示出依据本发明的另一实施例的瞬间加热型给水装置的功能方块图。如图2所示，瞬间加热型给水装置A’包括电压检测模块1、电压补偿模块2、输入模块3、水箱4、泵5、加热模块6、控制模块7、汽液混合模块8、出水口9、频率检测模块10以及倾斜感应模块11。由于，本实施例的瞬间加热型给水装置A’的大部分的功能模块与前一实施例的瞬间加热型给水装置A相同，故本实施例在此不再加以赘述其功能模块的连接关系与作动方式。

与前一实施例的瞬间加热型给水装置A不同的是，本实施例的瞬间加热型给水装置A’还具有频率检测模块10以及倾斜感应模块11，其中频率检测模块10电性连接于外部电源B以及控制模块7之间，而倾斜感应模块11电性连接控制模块7。

频率检测模块10用以检测外部电源B的频率，据以使控制模块7依据频率检测模块10的检测结果而选择性地切换瞬间加热型给水装置A’的频率模式，以精确控制注入加热模块6的水流量与控制加热模块6所产生的热功率。换句话说，本实施例的瞬间加热型给水装置A’由于具有频率检测模块10，而使得瞬间加热型给水装置A’能够依据各国所规定的外部电源B的频率的不同，而自动切换至最佳的频率模式，以达到精确控制瞬间加热型给水装置A’输出的水流量与输出的水流温度的目的。

以台湾所使用的家用电源规格为例，其外部电源B的频率为60赫兹，当本实施例的瞬间加热型给水装置A’中的频率检测模块10检测到外部电源B的频率为60赫兹时，若此时瞬间加热型给水装置A’为对应于50赫兹的频率模式时，则瞬间加热型给水装置A’就会自动切换至对应于60赫兹的频率模式；若此时瞬间加热型给水装置A’已对应于60赫兹的频率模式时，则不进行切换。

倾斜感应模块11用以检测瞬间加热型给水装置A’的倾斜角度，并于检测到倾斜角度超过预设角度时产生一组警告信号，据以使控制模块7依据所接收到的警告信号关闭瞬间加热型给水装置A’的全部运作，以避免瞬间加热型给水装置A’因外力因素所产生的损坏或是安全性问题。于实务上，倾斜感应模块11可以为一种倾斜感测器（tilt sensor，也称倾角感测器），而预设角度可以由用户通过输入模块3而设定，举例来说，用户可以将预设角度设定为15度或45度，本发明在此不加以限制。

在实际的操作中，由于本发明的瞬间加热型给水装置A’具有电压补偿功能（通过电压检测模块1与电压补偿模块2）以及频率切换功能（通过频率检测模块10），据以使得瞬间加热型给水装置A’可以准确地运作于恒定的输出水流量模式或恒定的输出水流温度模式。在恒定的输出水流量模式中，每次出水口9所输出的水流量为固定的，而出水口9所输出的水流温度则会随着用户所设定的欲输出水流温度的不同而改变。在恒定的输出水流温度模式中，每次出水口9所输出的水流温度为固定的，而出水口9所输出的水流量则会随着用户所设定的欲输出水流量的不同而改变。

〔瞬间加热型给水装置的控制方法的实施例〕

请一并参照图1与图3，图3示出依据本发明的一实施例的瞬间加热型给水装置的控制方法的步骤流程图。如图3所示，在步骤S30中，用户需先手动设定瞬间加热型给水装置A欲输出的水流量与欲输出的水流温度。在步骤S32中，瞬间加热型给水装置A在加热前会预先检测外部电源B的电压电平。

在步骤S34中，瞬间加热型给水装置A会依据外部电源B的电压电平的检测结果，对已输入于瞬间加热型给水装置A的外部电源B的电压电平进行补偿。接着，在步骤S36中，瞬间加热型给水装置A才会将经电压补偿后的外部电源B的电能转换为热能。

最后，在步骤S38中，瞬间加热型给水装置A还依据用户所设定的欲输出的水流量与欲输出的水流温度，来控制注入加热模块6的水流量与加热模块6所产生的热功率。

优选地，瞬间加热型给水装置A还包括有泵5，并使泵5依据用户所设定的欲输出的水流量将水箱4的水流抽取至加热模块6。

优选地，加热模块6的入水端与出水端还分别设置有第一温度感测器与第二温度感测器，据以使瞬间加热型给水装置A通过第一温度感测器与第二温度感测器来即时地调整加热模块6所产生的热功率。

优选地，瞬间加热型给水装置A的控制方法还通过控制加热模块6的占空比，使加热模块6所产生的热功率平均地分配至于加热模块6内的水流。

优选地，瞬间加热型给水装置A的控制方法还包括检测外部电源B的频率，据以使瞬间加热型给水装置A依据检测结果而选择性地切换瞬间加热型给水装置A的频率模式，以精确控制注入加热模块6的水流量与控制加热模块6所产生的热功率。

优选地，瞬间加热型给水装置A的控制方法还包括将由加热模块6的出水端所输出的流体转化为属于液态的热水流。

优选地，瞬间加热型给水装置A的控制方法还包括检测瞬间加热型给水装置A的倾斜角度，并于倾斜角度超过预设角度时，关闭瞬间加热型给水装置A的运作。

〔实施例的可能效果〕

综上所述，本发明实施例提供一种瞬间加热型给水装置及其控制方法，通过对输入于瞬间加热型给水装置的外部电源的电压电平进行检测以及补偿，据以使得瞬间加热型给水装置中的加热模块可以获得稳定的电压电平，并通过检测输入于瞬间加热型给水装置的外部电源的频率，据以使得瞬间加热型给水装置可以自动切换至最佳的频率模式，以达到精确地控制瞬间加热型给水装置所输出的水流量与输出的水流温度的目的。藉此，本发明的瞬间加热型给水装置及其控制方法可以精准地控制注入加热模块的水流量与加热模块所产生的热功率，使得瞬间加热型给水装置的出水口所输出的水流量与输出的水流温度可以与所设定的欲输出的水流量与欲输出的水流温度一致，十分具有实用性。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (15)

1.一种瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置电性连接一外部电源，所述瞬间加热型给水装置包括：

一电压检测模块，所述电压检测模块电性连接所述外部电源，用以检测所述外部电源的电压电平；

一电压补偿模块，所述电压补偿模块电性连接所述电压检测模块，用以配合所述电压检测模块来稳定所述外部电源的电压电平；

一水箱；

一加热模块，所述加热模块电性连接所述电压补偿模块并与所述水箱连通，用以将经电压补偿后的所述外部电源的电能转换为一热能，据以加热由所述水箱所注入的水流；以及

一控制模块，所述控制模块电性连接所述加热模块与所述电压补偿模块，用以依据所述瞬间加热型给水装置欲输出的水流量与欲输出的水流温度来控制注入所述加热模块的水流量与所述加热模块所产生的热功率。

2.根据权利要求1所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置还包括一泵，所述泵连接于所述水箱、所述加热模块与所述控制模块之间，所述泵受控于所述控制模块并依据所述控制模块所产生的一第一控制信号而将所述水箱的水流抽取至所述加热模块，其中所述第一控制信号指示所述瞬间加热型给水装置欲输出的水流量。

3.根据权利要求1所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，在所述加热模块的入水端与出水端还分别设置有一第一温度感测器与一第二温度感测器，所述第一温度感测器与所述第二温度感测器电性连接所述控制模块，据以使所述控制模块通过所述第一温度感测器与所述第二温度感测器来即时地调整所述加热模块所产生的热功率。

4.根据权利要求1所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述控制模块还通过控制所述加热模块的占空比使所述加热模块所产生的热功率平均地分配至于所述加热模块内的水流。

5.根据权利要求1所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置还包括一频率检测模块，所述频率检测模块电性连接于所述外部电源与所述控制模块之间，用以检测所述外部电源的频率，据以使所述控制模块依据所述频率检测模块的检测结果而选择性地切换所述瞬间加热型给水装置的频率模式，以精确地控制注入所述加热模块的水流量与所述加热模块所产生的热功率。

6.根据权利要求1所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置还包括一输入模块，所述输入模块电性连接所述控制模块，用以提供用户手动地设定所述瞬间加热型给水装置所输出的水流量与输出的水流温度。

7.根据权利要求1所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置还包括一汽液混合模块，所述汽液混合模块连接于所述加热模块的出水端，用以将由所述加热模块的出水端所输出的流体转化为属于液态的热水流。

8.根据权利要求1所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置还包括一倾斜感应模块，所述倾斜感应模块电性连接所述控制模块，用以检测所述瞬间加热型给水装置的一倾斜角度，并当所述倾斜角度超过一预设角度时产生一警告信号，据以使所述控制模块依据所述警告信号关闭所述瞬间加热型给水装置的运作。

9.一种瞬间加热型给水装置的控制方法，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置电性连接一外部电源，并且所述瞬间加热型给水装置具有一加热模块，所述加热模块用以将所述外部电源的电能转换为一热能，所述的控制方法包括：

设定所述瞬间加热型给水装置欲输出的水流量与欲输出的水流温度；

检测所述外部电源的电压电平；

依据所述外部电源的电压电平的检测结果，对已输入于所述瞬间加热型给水装置的所述外部电源的电压电平进行补偿；

将经电压补偿后的所述外部电源的电能转换为所述热能；

依据所述瞬间加热型给水装置欲输出的水流量与欲输出的水流温度来控制注入所述加热模块的水流量与所述加热模块所产生的热功率。

10.根据权利要求9所述的瞬间加热型给水装置的控制方法，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置还包括一泵，所述泵用以将水箱的水流抽取至所述加热模块。

11.根据权利要求9所述的瞬间加热型给水装置的控制方法，其特征在于，在所述加热模块的入水端与出水端还分别设置有一第一温度感测器与一第二温度感测器，据以使所述瞬间加热型给水装置通过所述第一温度感测器与所述第二温度感测器来即时地调整所述加热模块所产生的热功率。

12.根据权利要求9所述的瞬间加热型给水装置的，其特征在于，所述控制方法还通过控制所述加热模块的占空比，使所述加热模块所产生的热功率平均地分配至于所述加热模块内的水流。

13.根据权利要求9所述的瞬间加热型给水装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括检测所述外部电源的频率，据以使所述瞬间加热型给水装置依据检测结果而选择性地切换所述瞬间加热型给水装置的频率模式，以精确地控制注入所述加热模块的水流量与所述加热模块所产生的热功率。

14.根据权利要求9所述的瞬间加热型给水装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括将由所述加热模块的出水端所输出的流体转化为属于液态的热水流。

15.根据权利要求9所述的瞬间加热型给水装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括检测所述瞬间加热型给水装置的一倾斜角度，并当所述倾斜角度超过一预设角度时，关闭所述瞬间加热型给水装置的运作。