CN107228478A - 具有发电系统的热水器及热水器发电方法 - Google Patents

Abstract

一种具有发电系统的热水器，于热水器内部设置一热电转换模块及一导热装置，该热电转换模块设有一热电转换芯片，该热电转换芯片具有一热接点及一冷接点。该导热装置的一端与热水器的热交换器之间以导热的方式连接，该导热装置的另一端与热电转换芯片的热接点之间以导热的方式连接。该热电转换芯片的冷接点与一设置于冷水管路的冷水接头传导器以导热的方式连接。当该热水器燃烧时，热交换器的表面产生高温，并通过导热装置将高温传导至热电转换芯片的热接点，使该热电转换芯片的热接点及冷接点产生电位差，并通过导线将电压输送至蓄电模块及点火器。本发明通过该热电转换模块取得电力，可达到长时间不用更换电池之目的。

Description

具有发电系统的热水器及热水器发电方法

技术领域

本发明涉及一种具有发电系统的热水器及热水器发电方法，尤指一种燃气热水器及其发电方法。

背景技术

热水器是目前一般居家生活不可或缺的装置，就使用的能源而言，大致可分为燃气热水器、电热水器及太阳能热水器等，其中燃气热水器广泛的为一般大众所使用。

现有的燃气热水器于机体内部设置有燃烧器及热交换器，该热交换器连接有冷水管路及热水管路，热交换器、冷水管路及热水管路可构成一水回路。该冷水管路的一端具有一冷水入口，可连接于适当的水源，用于输入欲加热的冷水。该热水管路的一端具有一热水出口，可由冷水入口及冷水管路输入欲加热的冷水，使冷水输送至热交换器，冷水进入热交换器进行热交换，而后由热水管路及热水出口输出热水。

当该燃烧器被点燃后，燃烧器可产生高温的燃烧气体，燃烧气体被向上推送，燃烧气体接触热交换器，藉以进行热交换的操作，使得流经热交换器内的水可从常温被加热至高温，再行排出热水使用。

然而，现有的燃气热水器通常设有点火器，该点火器由电池供应电源，因此使用者需经常检视电池的状况，且需于家中储存备用的电池，否则一但电池的电力用尽，热水器随即停摆而无法使用，造成使用者极大的不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种具有发电系统的热水器及热水器发电方法，可以长时间不用更换电池，以免除经常更换电池的不便。

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种具有发电系统的热水器，包括：一机体；一燃烧器，该燃烧器设置于该机体内部；一热交换器，该热交换器设置于该机体内部，该热交换器连接有一冷水管路及一热水管路；一热电转换模块，该热电转换模块设有一热电转换芯片，该热电转换芯片具有一热接点及一冷接点，该热电转换芯片的冷接点与该冷水管路之间以导热的方式连接；一导热装置，该导热装置的一端与该热交换器之间以导热的方式连接，该导热装置的另一端与该热电转换芯片的热接点之间以导热的方式连接；一蓄电模块，该蓄电模块电性连接于该热电转换模块；以及一点火器，该点火器靠近该燃烧器，且该点火器电性连接于该蓄电模块。

其中，该热交换器具有多个鳍片及一水管，该些鳍片间隔设置，该水管穿设于该些鳍片中，该些鳍片及该水管的外部设置有一壳体。

其中，该导热装置包含一热导管，该热导管的一端连接一导热片，该导热片接触该热交换器的壳体，该热导管的另一端接触该热电转换芯片的热接点。

其中，该热导管的一端形成一第一端部，该第一端部呈弯折状，该第一端部的侧面与该导热片连接。

其中，该热导管的另一端形成一第二端部，该第二端部垂直于该热导管，且该第二端部平行于该热电转换芯片的热接点，该第二端部的侧面与该热电转换芯片的热接点连接。

其中，该冷水管路的一端设置有一冷水接头传导器，该热电转换芯片的冷接点与该冷水接头传导器接触。

其中，该机体内部设有一电池盒，该电池盒电性连接于该蓄电模块。

其中，该蓄电模块包含一升压稳压回路、一充电回路及一输出控制回路，该升压稳压回路电性连接于该热电转换模块，该充电回路电性连接于该升压稳压回路，该电池盒电性连接于该充电回路，该输出控制回路电性连接于该电池盒。

其中，该升压稳压回路包含一升压保持电路及一逆向电压保护电路，该升压保持电路电性连接于该热电转换模块，该逆向电压保护电路电性连接于该升压保持电路，该充电回路包含一电压源控制电路及一限流保护电路，该电压源控制电路电性连接于该逆向电压保护电路，该限流保护电路电性连接于该电压源控制电路，该电池盒电性连接于该限流保护电路。

其中，该电池盒设有一温度传感器，该温度传感器电性连接于一电池过热保护电路，该电池过热保护电路电性连接于一电池状态指示电路，该电池盒电性连接于一电池电力监控电路，该电池电力监控电路电性连接于该限流保护电路及该电池状态指示电路。

其中，该输出控制回路包含一电力输出控制电路、一输出稳压电路及一输出短路保护电路，该电力输出控制电路电性连接于该电池盒，该输出稳压电路电性连接于该电力输出控制电路，该输出短路保护电路电性连接于该输出稳压电路。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种热水器发电方法，包括步骤：提供一所述的具有发电系统的热水器；启动该热水器，当该燃烧器被点燃后，该燃烧器能产生高温的燃烧气体，该燃烧气体接触该热交换器，使该热交换器被加热；以及当该热交换器被加热时，通过该导热装置将高温传导至该热电转换芯片的热接点，使该热电转换芯片的热接点及冷接点产生电压，并将电压输送至该蓄电模块及该点火器。

本发明的有益效果在于，本发明可以利用导热装置将热交换器的高温传导至热电转换芯片的热接点，使该热电转换芯片的热接点及冷接点产生电位差，并将电压输送至蓄电模块及点火器。本发明通过该热电转换模块取得电力，可达到长时间不用更换电池之目的。

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，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明热水器的平面示意图。

图2为本发明热电转换模块的平面示意图。

图3为本发明的电路方块图(一)。

图4为本发明的电路方块图(二)。

图5为本发明热水器发电方法的流程图。

具体实施方式

[第一实施例]

请参阅图1，本发明提供一种具有发电系统的热水器，该热水器为一燃气热水器，包括一机体1、一燃烧器(火排)2及一热交换器3。该机体1为一中空壳体，燃烧器2及热交换器3设置于机体1内部，燃烧器2及热交换器3设置的位置并不限制，可因应需要而加以变化。在本实施例中，燃烧器2及热交换器3由下而上依序的设置于机体1内部。该燃烧器2可连接有一燃气管路4，该燃气管路4的一端可连接于燃气(瓦斯)来源，用以输送燃气至该燃烧器2。该燃气管路4上可设有一第一电磁阀41及一第二电磁阀42，用以控制燃气的开关及流量等。当燃烧器2被点燃后，燃烧器2可产生高温的燃烧气体，燃烧气体被向上推送，燃烧气体接触热交换器3，藉以进行热交换的操作，使得流经热交换器3内的水可从常温被加热至高温，再行排出热水使用。

该热交换器3连接有一冷水管路5及一热水管路6，热交换器3、冷水管路5及热水管路6可构成一水回路，热交换器3连接于冷水管路5及热水管路6之间。该冷水管路5的一端具有一冷水入口51，可连接于适当的水源，用于输入欲加热的冷水。该热水管路6的一端具有一热水出口61，用于输出加热完成的热水。该热水器可进一步包括一电控机板(图略)，该电控机板设置于机体1内部，燃烧器2等装置电性连接于该电控机板，以便利用该电控机板控制燃烧状况，藉此产生热水。

该热交换器3的型式及构造并不限制，在本实施例中，该热交换器3具有多个鳍片31及一水管32，鳍片31及水管32以高热传导材料(如铜等)制成，该些鳍片31间隔设置，该水管32穿设于该些鳍片31中，且鳍片31及水管32的外部设置有一壳体33。水管32一端连接于冷水管路5，另一端连接于热水管路6，使水管32连接于冷水管路5及热水管路6之间。可由冷水入口51及冷水管路5输入欲加热的冷水，使冷水输送至热交换器3，冷水进入热交换器3进行热交换，而后再由热水管路6及热水出口61输出热水，以供使用者使用。由于上述热水器的构造大致与既有技术的构造相同，故不再加以赘述。

本发明的热水器另包括一热电转换模块7、一导热装置8、一蓄电模块9及一点火器10，该热电转换模块7、导热装置8、蓄电模块9及点火器10设置于机体1内部。该热电转换模块7设有一热电转换芯片71，该热电转换芯片71为一种可将热能转换为电能的组件，以便透过热电转换模块7取得电力。该热电转换芯片71具有一热接点711及一冷接点712(如图2所示)。

该导热装置8以高热传导材料(如铜等)制成，导热装置8设置于热交换器3及热电转换芯片71的热接点711之间，用以将热交换器3的高温传导至热电转换芯片71的热接点711。在本实施例中，该导热装置8可包含一热导管81，该热导管81的一端延伸至热交换器3，且热导管81的一端连接一导热片82，该导热片82以贴附或焊接等方式接触热交换器3的表面(壳体33)，使得导热装置8的一端与热交换器3之间以导热的方式连接。该热导管81的另一端则延伸至热电转换芯片71的热接点711，且热导管81的另一端以贴附或焊接等方式接触热电转换芯片71的热接点711，使得导热装置8的另一端与热电转换芯片71的热接点711之间以导热的方式连接。藉此，热交换器3的高温可以通过导热装置8的导热片82及热导管81传导至热电转换芯片71的热接点711。

该热电转换芯片71的冷接点712与冷水管路5之间以导热的方式连接。具体而言，热电转换芯片71的冷接点712可与冷水管路5上的任一组件以贴附或焊接等方式接触，在本实施例中，该冷水管路5的一端设置有一冷水接头传导器52，该冷水接头传导器52以高热传导材料(如铜等)制成，冷水接头传导器52的构造与既有冷水接头的构造相同，用以连接冷水管路5与水源。该冷水接头传导器52兼具有冷水接头及传导的功能，热电转换芯片71的冷接点712可与冷水管路5上的冷水接头传导器52以贴附或焊接等方式接触，使得热电转换芯片71的冷接点712与冷水管路5之间以导热的方式连接，冷水接头传导器52也能提供较大的热传导面积。藉此，该冷水管路5的低温可以通过冷水接头传导器52传导至热电转换芯片71的冷接点712。

在本实施例中进一步揭示该热导管81的一端形成一第一端部811，该第一端部811呈弯折状，例如呈U型弯折状，该第一端部811的侧面与导热片82以贴附或焊接等方式连接，可具有较大的接触面积，使其接合更为稳固，且热传导效率较佳。该热导管81的另一端形成一第二端部812，该第二端部812垂直于热导管81，且该第二端部812平行于热电转换芯片71的热接点711，该第二端部812的侧面与热电转换芯片71的热接点711以贴附或焊接等方式连接，可具有较大的接触面积，使其接合更为稳固，且热传导效率较佳。

该蓄电模块9电性连接于热电转换模块7，该蓄电模块9为一蓄电电路，该蓄电模块9能以一导线91电性连接于热电转换模块7，热电转换芯片71可在热接点711及冷接点712产生电压(电位差)，并通过导线91将电压输送至蓄电模块9。该点火器10靠近燃烧器2，且该点火器10电性连接于蓄电模块9，以便利用蓄电模块9提供点火器10点火时所需的电源。该机体1内部也可设有一电池盒11(备援电池组)，该电池盒11电性连接于蓄电模块9，电池盒11可以提供第一次安装时，蓄电模块9为充电时所需启动点火器10的电源。

当热水器燃烧时，热交换器3的表面产生高温，并通过导热装置8将高温传导至热电转换芯片71的热接点711，使该热电转换芯片71的热接点711及冷接点712产生电压(电位差)，并通过导线91将电压输送至蓄电模块9及点火器10。本发明通过该热电转换模块7取得电力，可达到长时间不用更换电池之目的。

[第二实施例]

另，请参阅图1至图4，本发明的蓄电模块9可进一步包含一升压稳压回路92、一充电回路93及一输出控制回路94，升压稳压回路92电性连接于热电转换模块7，充电回路93电性连接于升压稳压回路92，电池盒11电性连接于充电回路93，输出控制回路94电性连接于电池盒11，电池盒11可放置充电电池。是以，本发明可以通过热电转换模块7获取电力，经由升压稳压回路92将获取的电力维持在可以供给充电电池的电压。后段的充电回路93可以直接供给负载(如点火器10)，或将使用后剩余的电力回充至电池盒11。电池盒11可以通过充电回路93维持电力，电力需求则由输出控制回路94开启来供应外部电力的需求。该电池盒11可通过输出控制回路94输出电压，该电池盒11可以提供短暂大电力的需求，并通过长时间的热电转换模块7充电，可达到长时间不用更换电池之目的。

进一步的，升压稳压回路92可包含一升压保持电路921及一逆向电压保护电路922，升压保持电路921电性连接于热电转换模块7，逆向电压保护电路922电性连接于升压保持电路921，该逆向电压保护电路922可以避免热电转换无输出时电压逆流造成多余的电力损耗。充电回路93可包含一电压源控制电路931及一限流保护电路932，电压源控制电路931电性连接于逆向电压保护电路922，电力传输至充电回路93可以通过电压源控制电路931使其充电电压维持在固定的电压范围，不受负载(电池)的影响造成电压不稳定。限流保护电路932电性连接于电压源控制电路931，且电池盒11电性连接于限流保护电路932，该限流保护电路932可避免异常大电流破坏电池。

该电池盒11可设有一温度传感器111，该温度传感器111电性连接于一电池过热保护电路933，电池过热保护电路933电性连接于一电池状态指示电路934。该电池盒11可电性连接于一电池电力监控电路935，该电池电力监控电路935电性连接于限流保护电路932及电池状态指示电路934。在电池充电过程可经由电池电力监控电路935随时监控电力状况，在充电完成后关闭充电回路93，提升电池寿命。电池操作状态则可通过电池状态指示电路934显示出目前在充电中、充电完成或电力不足等状态。基于电池老化或环境影响，该温度传感器111设在电池盒11(电池模块)上，可以随时监控电池的温度状态，当异常高温时可触发充电回路93及输出控制回路94关闭操作，以保护系统安全性。

该输出控制回路94可包含一电力输出控制电路941、一输出稳压电路942及一输出短路保护电路943，电力输出控制电路941电性连接于电池盒11，输出稳压电路942电性连接于电力输出控制电路941，输出短路保护电路943电性连接于输出稳压电路942。为了确保电池的输出电压可以稳定输出给负载(如点火器10等)，提供该输出稳压电路942来保持电压的稳定性。为了避免外部装置异常导致电池及控制回路损坏，设置该输出短路保护电路943以确保负载异常时关闭输出电力，用以保护电池及回路的安全性。

[第三实施例]

请参阅图1、图2及图5，本发明另提供一种热水器发电方法，包括步骤：

首先，提供一所述具有发电系统的热水器；由于该热水器与上述实施例相同，不再予以赘述；

接着，启动该热水器，以便利用该热水器将冷水加热成为热水；当该燃烧器2被点燃后，该燃烧器2能产生高温的燃烧气体，燃烧气体被向上推送，燃烧气体接触该热交换器3，使该热交换器3被加热至高温，藉以进行热交换的操作，藉此，可使流经该热交换器3内的水可从常温被加热至高温，再行排出热水使用；以及

该热交换器3被加热时，通过该导热装置8将高温传导至该热电转换芯片71的热接点711，使该热电转换芯片71的热接点711及冷接点712产生电压(电位差)，并将电压输送至该蓄电模块9及该点火器10。另，可将使用后剩余的电力回充至电池盒(备援电池组)11。

以上所述仅为本发明的优选实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。

Claims (12)

1.一种具有发电系统的热水器，其特征在于，包括：

一机体；

一燃烧器，该燃烧器设置于该机体内部；

一热交换器，该热交换器设置于该机体内部，该热交换器连接有一冷水管路及一热水管路；

一热电转换模块，该热电转换模块设有一热电转换芯片，该热电转换芯片具有一热接点及一冷接点，该热电转换芯片的冷接点与该冷水管路之间以导热的方式连接；

一导热装置，该导热装置的一端与该热交换器之间以导热的方式连接，该导热装置的另一端与该热电转换芯片的热接点之间以导热的方式连接；

一蓄电模块，该蓄电模块电性连接于该热电转换模块；以及

一点火器，该点火器靠近该燃烧器，且该点火器电性连接于该蓄电模块。

2.如权利要求1所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该热交换器具有多个鳍片及一水管，该些鳍片间隔设置，该水管穿设于该些鳍片中，该些鳍片及该水管的外部设置有一壳体。

3.如权利要求2所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该导热装置包含一热导管，该热导管的一端连接一导热片，该导热片接触该热交换器的壳体，该热导管的另一端接触该热电转换芯片的热接点。

4.如权利要求3所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该热导管的一端形成一第一端部，该第一端部呈弯折状，该第一端部的侧面与该导热片连接。

5.如权利要求4所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该热导管的另一端形成一第二端部，该第二端部垂直于该热导管，且该第二端部平行于该热电转换芯片的热接点，该第二端部的侧面与该热电转换芯片的热接点连接。

6.如权利要求1所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该冷水管路的一端设置有一冷水接头传导器，该热电转换芯片的冷接点与该冷水接头传导器接触。

7.如权利要求1所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该机体内部设有一电池盒，该电池盒电性连接于该蓄电模块。

8.如权利要求7所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该蓄电模块包含一升压稳压回路、一充电回路及一输出控制回路，该升压稳压回路电性连接于该热电转换模块，该充电回路电性连接于该升压稳压回路，该电池盒电性连接于该充电回路，该输出控制回路电性连接于该电池盒。

9.如权利要求8所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该升压稳压回路包含一升压保持电路及一逆向电压保护电路，该升压保持电路电性连接于该热电转换模块，该逆向电压保护电路电性连接于该升压保持电路，该充电回路包含一电压源控制电路及一限流保护电路，该电压源控制电路电性连接于该逆向电压保护电路，该限流保护电路电性连接于该电压源控制电路，该电池盒电性连接于该限流保护电路。

10.如权利要求9所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该电池盒设有一温度传感器，该温度传感器电性连接于一电池过热保护电路，该电池过热保护电路电性连接于一电池状态指示电路，该电池盒电性连接于一电池电力监控电路，该电池电力监控电路电性连接于该限流保护电路及该电池状态指示电路。

11.如权利要求8所述的具有发电系统的热水器，其特征在于，该输出控制回路包含一电力输出控制电路、一输出稳压电路及一输出短路保护电路，该电力输出控制电路电性连接于该电池盒，该输出稳压电路电性连接于该电力输出控制电路，该输出短路保护电路电性连接于该输出稳压电路。

12.一种热水器发电方法，其特征在于，包括步骤：

提供一如权利要求1至11所述的具有发电系统的热水器；

启动该热水器，当该燃烧器被点燃后，该燃烧器能产生高温的燃烧气体，该燃烧气体接触该热交换器，使该热交换器被加热；以及

当该热交换器被加热时，通过该导热装置将高温传导至该热电转换芯片的热接点，使该热电转换芯片的热接点及冷接点产生电压，并将电压输送至该蓄电模块及该点火器。