CN115235115A - 智能电加热装置 - Google Patents

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Abstract

一种智能电加热装置，包含：一储存单元、一第一加热单元、一第二加热单元、一控制单元以及一第一温度感测单元；通过该第一温度感测单元取得一环境温度，该控制单元再比较该环境温度、一最大提升温度及一设定温度，以分别控制该第一加热单元、该第二加热单元启动。借此，可以更好地让每一位使用者使用到足够温度的热水。

Description

智能电加热装置
技术领域
本发明是关于一种智能电加热装置。
背景技术
电加热装置，如热水器通常分为两大类：储热式热水器，如中国台湾省专利公告号第M281147号的储水式电热水器结构改良，以及瞬热式热水器，如中国台湾省专利公告号第I471510号的电加热装置。
一般储热式热水器及瞬热式热水器都会择一装设，然而，在夏天时，储热式热水器会耗费多余能源、需等候较久，而到了冬天，瞬热式热水器的功率受限于建筑物配线，加热能提高的水温有限，尤其是在寒冷的地区，仅依靠瞬热式热水器加热，难以好好地洗上一次热水澡。
发明内容
本发明的目的在于：解决电加热装置耗费能源、加热提高的水温有限、加热时间过久等问题。
为达上述目的，本发明人提出一种智能电加热装置，包含：一储存单元，储存有水；一第一加热单元，设置于该储存单元中；一液体管路，相邻该储存单元，该液体管路有一入口连通该储存单元，以及与该入口相对的一出口；一第二加热单元，相邻该储存单元且对应该液体管路，该第二加热单元加热该液体管路中的水时有一最大提升温度；一控制单元，讯号连接该第一加热单元及该第二加热单元；以及一第一温度感测单元，讯号连接该控制单元，该第一温度感测单元设置于该储存单元外部，该第一温度感测单元并取得该储存单元外部的一环境温度；通过该第一温度感测单元取得该环境温度，该控制单元再比较该环境温度、该最大提升温度及一设定温度；当该设定温度及该环境温度的差值大于该最大提升温度，该控制单元控制该第一加热单元启动以加热该储存单元中的水，以及选择式的控制该第二加热单元启动以加热该液体管路中的水，使水在该出口的一出水温度到达该设定温度；当该设定温度及该环境温度的差值不大于该最大提升温度，该控制单元控制该第一加热单元不启动，以及选择式的控制该第二加热单元启动以加热该液体管路中的水，使水在该出口的该出水温度到达该设定温度。
进一步，有一流量感测单元相邻该入口并对应该液体管路，该流量感测单元讯号连接该控制单元；当该储存单元中的水经由该入口进入该液体管路，使该流量感测单元取得水在该液体管路的一流量变化不为零时，该控制单元控制该第一加热单元关闭，该第二加热单元开启。
进一步，该入口与该出口之间分成复数加热区段，该第二加热单元为复数电热棒且分别容置于每一加热区段，该控制单元包含复数控制组件分别电性连接每一电热棒。
进一步，有一第二温度感测单元及一流量感测单元相邻该入口并对应该液体管路，该第二温度感测单元及该流量感测单元皆讯号连接该控制单元；当该储存单元中的水经由该入口进入该液体管路时，该第二温度感测单元取得水进入该液体管路的一进水温度，该流量感测单元取得水在该液体管路的一流量变化，该控制单元再根据该设定温度及该进水温度的差值，以及该流量变化，经由所述控制组件分别控制每一电热棒的加热功率。
其中，所述控制组件为闸流体，该控制单元经由所述控制组件分别控制每一电热棒的加热功率时，每一电热棒的加热功率皆介于一最大加热功率的0%至100%之间，且所有电热棒的加热功率皆为该最大加热功率的100%时，对应该最大提升温度。
进一步，有一第三温度感测单元设置于该储存单元中，以取得该储存单元中的一储水温度，该第三温度感测单元讯号连接该控制单元；当该设定温度及该储水温度的差值不大于该最大提升温度，该控制单元控制该第一加热单元关闭。
进一步，有一水位侦测单元设置于该储存单元中，有一补水单元连通该储存单元，且该水位侦测单元及该补水单元皆讯号连接该控制单元；当该水位侦测单元侦测到该储存单元中的水位低于一阈值(threshold)时，该控制单元控制该补水单元对该储存单元补水。
其中，该液体管路设置于该储水装置下方，且该入口低于该储水装置。
其中，该环境温度及该设定温度的和为定值。
其中，该第一加热单元为一电热棒，该控制单元包含一继电器电性连接该电热棒。
根据上述技术特征可达成以下功效：
1.控制单元根据环境温度、设定温度及最大提升温度之间的关系，控制第一加热单元及第二加热单元是否启动，可以更好地让不同季节、不同地区的使用者使用到足够温度的热水。
2.当液体管路里的水流动之后，控制单元会控制第一加热单元关闭、第二加热单元开启，避免第一加热单元及第二加热单元同时启动，造成电流超过建筑物配线可承受范围，进而跳电的意外。
3.当水位低于阈值时，控制单元就会控制补水单元对储存单元补水。
4.入口低于储水装置，无需额外打水设备将水打入液体管路，节省能源。
5.借由第三温度感测单元，在使用者尚未用水时，控制单元就会适当控制第一加热单元关闭，避免第一加热单元开启时间过久。
附图说明
图1为本发明实施例的立体外观图；
图2为本发明实施例的控制盒的部分分解图；
图3为本发明实施例的系统方块图；
图4为本发明实施例的流程示意图一，示意控制第一电热棒；
图5为本发明实施例的实施示意图一，示意储存单元装有使用水；
图6为本发明实施例的实施示意图二，示意使用水的流动；
图7为本发明实施例的流程示意图二，示意控制第二电热棒；
图8为本发明实施例的流程示意图三，示意补充使用水；
图9为本发明实施例的实施示意图三，示意满水位；
图10为本发明实施例的实施示意图四，示意补充使用水。
符号说明：1:控制单元
11:继电器
12:闸流体
2:储存单元
3:第一电热棒
4:第一温度感测单元
5:水位侦测单元
6:补水单元
7:控制盒
71:液体管路
711:入口
712:出口
713:加热区段
72:第二电热棒
73:流量感测单元
74:第二温度感测单元
75:电源端子
76:保护单元
8:第三温度感测单元
A:使用水。
具体实施方式
综合上述技术特征，本发明智能电加热装置的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。
请参阅图1至图3，揭示本发明实施例智能电加热装置，包含：一控制单元1、一储存单元2、一第一加热单元、一第一温度感测单元4、一水位侦测单元5及一补水单元6，并有一控制盒7设置在该储存单元2下方，该控制盒7有一液体管路71、一第二加热单元、一流量感测单元73及一第二温度感测单元74，该控制盒7设置有一电源端子75以连接一外部电源(未绘出)，并有一保护单元76电性连接该电源端子75，以在该控制盒7异常时断电。
该储存单元2储存有一使用水A[该使用水A请搭配图5]，例如一般热水器的水箱。该储存单元2中还有一第三温度感测单元8以取得该储存单元2中该使用水A的一储水温度。
该液体管路71有一入口711连通该储存单元2，以及与该入口711相对的一出口712。该入口711低于该储存单元2，该出口712则连通使用者的用水设备，例如水龙头。该入口711与该出口712之间分成复数加热区段713，且所述加热区段713彼此相互平行。
该第一加热单元为一第一电热棒3，并设置于该储存单元2中。
该第二加热单元为复数第二电热棒72，并设置在该储存单元2下方，且每一第二电热棒72分别容置于所述加热区段713。
该控制单元1讯号连接该第一电热棒3、所述第二电热棒72、该流量感测单元73、该第一温度感测单元4、该第二温度感测单元74、该水位侦测单元5、该补水单元6及该第三温度感测单元8。该控制单元1包含一继电器11电性连接该第一电热棒3，及复数闸流体12分别电性连接所述第二电热棒72。
所述第二电热棒72用于加热该液体管路71中的该使用水A，每一第二电热棒72的加热功率皆介于一最大加热功率的0%至100%之间，且所有第二电热棒72的加热功率皆为该最大加热功率的100%时，对应该使用水A的一最大提升温度，例如20摄氏度。
该第一温度感测单元4设置于该储存单元2外部下方，该流量感测单元73及该第二温度感测单元74则设置在该入口711及所述加热区段713之间并对应该液体管路71，且该流量感测单元73较该第二温度传感器74接近该入口711。
该水位侦测单元5设置于该储存单元2中，该补水单元6则连通该储存单元2，如水用电磁阀。
请参阅图3至图5，开始使用时，由该第一温度感测单元4取得该储存单元2外部的一环境温度并送至该控制单元1。该控制单元1比较该环境温度、该最大提升温度及一设定温度，若该设定温度及该环境温度的差值大于该最大提升温度，该控制单元1即控制该第一电热棒3启动。该设定温度与该环境温度的和可以是定值，以让该控制单元1可以自动根据不同季节调整该设定温度。
当该设定温度与该环境温度的和为65摄氏度，该环境温度为10摄氏度时，则该设定温度为55摄氏度。由于该设定温度及该环境温度的差值为45摄氏度，大于20摄氏度的该最大提升温度，因此该控制单元1控制该第一电热棒3启动，加热该储存单元2中的该使用水A。
该第一电热棒3启动而加热该使用水A之后，该第三温度感测单元8可以持续取得该储水温度。当该设定温度及该储水温度的差值不大于该最大提升温度，该控制单元1就控制该第一电热棒3关闭。即使使用者尚未开启用水设备，该控制单元1还是会适当地控制该第一电热棒3关闭。该储存单元2中该使用水A的该储水温度若又降低，该控制单元1可以再次控制该第一电热棒3启动，惟未于图式中绘出此情景。
当该设定温度与该环境温度的和为65摄氏度，该环境温度为25摄氏度时，则该设定温度为40摄氏度。由于该设定温度及该环境温度的差值为15摄氏度，不大于20摄氏度的该最大提升温度，因此该控制单元1就不控制该第一电热棒3启动。
请参阅图5至图7，并请搭配图3，而当使用者开启用水设备后，该储存单元2中的该使用水A经由该入口711进入该液体管路71。
该流量感测单元73取得水在该液体管路71的一流量变化不为零时，该控制单元1控制或维持该第一电热棒3关闭。
该使用水A继续流动经过该第二温度感测单元74时，该第二温度感测单元74取得该使用水A的一进水温度并送至该控制单元1。该控制单元1再根据该设定温度及该进水温度的差值，以及该流量变化，经由所述闸流体12分别控制每一第二电热棒72的启动与加热功率，降低不必要的能源消耗，同时确保该使用水A可以被准确加热到该设定温度。
而当该设定温度等于该进水温度，甚至该进水温度高于该设定温度时，则不启动所述第二电热棒72。接着，该使用水A继续流动至该出口712的一出水温度即会达到该设定温度。
请参阅图8至图10，并请搭配图3，该使用水A从该出口712流至用水设备被使用之后，该储存单元2中的水位会逐渐下降，当该水位侦测单元5侦测到该储存单元2中的水位低于一阈值(threshold)，例如一满水位高度的90%时，该控制单元1即控制该补水单元6对该储存单元2补充该使用水A。
复请参阅图1至图3，由于该环境温度可能会影响加热效率，即使知道水温而提供对应的加热功率，也可能加热不到想要的温度。因此本发明的该智能电加热装置根据较为稳定的该环境温度事先决定是否要预热该储存单元2中的该使用水A，并调整该第二电热棒72的加热功率，可以确保该出水温度达到该设定温度，可以更好地让不同季节、不同地区的使用者使用到足够温度的热水。
综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，惟以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种智能电加热装置，其特征在于，包含： 一储存单元，储存有水； 一第一加热单元，设置于该储存单元中； 一液体管路，相邻该储存单元，该液体管路有一入口连通该储存单元，以及与该入口相对的一出口； 一第二加热单元，相邻该储存单元且对应该液体管路，该第二加热单元加热该液体管路中的水时有一最大提升温度； 一控制单元，讯号连接该第一加热单元及该第二加热单元；以及 一第一温度感测单元，讯号连接该控制单元，该第一温度感测单元设置于该储存单元外部，该第一温度感测单元并取得该储存单元外部的一环境温度； 通过该第一温度感测单元取得该环境温度，该控制单元再比较该环境温度、该最大提升温度及一设定温度； 当该设定温度及该环境温度的差值大于该最大提升温度，该控制单元控制该第一加热单元启动以加热该储存单元中的水，以及选择式的控制该第二加热单元启动以加热该液体管路中的水，使水在该出口的一出水温度到达该设定温度； 当该设定温度及该环境温度的差值不大于该最大提升温度，该控制单元控制该第一加热单元不启动，以及选择式的控制该第二加热单元启动以加热该液体管路中的水，使水在该出口的该出水温度到达该设定温度。
2.如权利要求1所述的智能电加热装置，其特征在于，有一流量感测单元相邻该入口并对应该液体管路，该流量感测单元讯号连接该控制单元；当该储存单元中的水经由该入口进入该液体管路，使该流量感测单元取得水在该液体管路的一流量变化不为零时，该控制单元控制该第一加热单元关闭，该第二加热单元开启。
3.如权利要求1所述的智能电加热装置，其特征在于，该入口与该出口之间分成复数加热区段，该第二加热单元为复数电热棒且分别容置于每一加热区段，该控制单元包含复数控制组件分别电性连接每一电热棒。
4.如权利要求3所述的智能电加热装置，其特征在于，有一第二温度感测单元及一流量感测单元相邻该入口并对应该液体管路，该第二温度感测单元及该流量感测单元皆讯号连接该控制单元；当该储存单元中的水经由该入口进入该液体管路时，该第二温度感测单元取得水进入该液体管路的一进水温度，该流量感测单元取得水在该液体管路的一流量变化，该控制单元再根据该设定温度及该进水温度的差值，以及该流量变化，经由所述控制组件分别控制每一电热棒的加热功率。
5.如权利要求4所述的智能电加热装置，其特征在于，所述控制组件为闸流体，该控制单元经由所述控制组件分别控制每一电热棒的加热功率时，每一电热棒的加热功率皆介于一最大加热功率的0%至100%之间，且所有电热棒的加热功率皆为该最大加热功率的100%时，对应该最大提升温度。
6.如权利要求1所述的智能电加热装置，其特征在于，有一第三温度感测单元设置于该储存单元中以取得该储存单元中的一储水温度，该第三温度感测单元讯号连接该控制单元；当该设定温度及该储水温度的差值不大于该最大提升温度，该控制单元控制该第一加热单元关闭。
7.如权利要求1所述的智能电加热装置，其特征在于，有一水位侦测单元设置于该储存单元中，有一补水单元连通该储存单元，且该水位侦测单元及该补水单元皆讯号连接该控制单元；当该水位侦测单元侦测到该储存单元中的水位低于一阈值(threshold)时，该控制单元控制该补水单元对该储存单元补水。
8.如权利要求1所述的智能电加热装置，其特征在于，该液体管路设置于该储水装置下方，且该入口低于该储水装置。
9.如权利要求1所述的智能电加热装置，其特征在于，该环境温度及该设定温度的和为定值。
10.如权利要求1所述的智能电加热装置，其特征在于，该第一加热单元为一电热棒，该控制单元包含一继电器电性连接该电热棒。
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