TW202134577A - 提供熱水的設備 - Google Patents

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奧利佛 馬裘
丹 馬奎斯
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Abstract

提供熱水(12)的設備(1)，其中該設備(1)包括： 一儲水容器(10)； 一加熱元件(14)，其用於將位於該儲水容器(10)內的水(12)加熱；及 一水龍頭(24)，其中該水龍頭(24)位於該儲水容器(10)上方，其中該水龍頭(24)經由一管線(26)流體連接至該儲水容器(10)，其中該管線(26)包括一泵(30)， 該設備(1)之特徵在於該管線(26)至少部分地形成為在該儲水容器(10)內或通過該儲水容器(10)的一上升管(28)。

Description

提供熱水的設備
本發明係關於依請求項1之前言之用於提供熱水的設備。
用於提供熱飲的設備出現在許多實施例中且常伴隨複數個特徵。這些設備具相同問題。加熱元件加熱用於製作熱飲用的水。加熱元件常與提供熱水給使用者的水龍頭有間距。在許多情況下，加熱元件位於用以加熱大量水的儲水容器中。
這些設備包括流體連接儲水容器與水龍頭的管線。當設備關閉時，亦即無使用者接收熱水時，在最後一次使用設備後，在管線中會殘留有未使用的水。這些未使用的水隨著時間冷卻至室溫。下一位利用該設備接收熱水的使用者將接收到未使用的冷卻水。未使用的水冷卻後的一段時間內，將接收到儲水容器中的熱水。因此，自水龍頭取得的水包括混合有來自室溫的管道中的水與來自熱水儲槽的熱水。因此，混合水不具所要的高溫。
有一些設備可減少或避免冷熱水混合。EP 2 168 466 A1、WO 2016/087996 A1與WO 2007/046702 A2中揭示的設備包括用於自管線排放水的排放部，其中該排放部位於加熱元件或儲水容器與水龍頭之間。因此，管線內不會有會冷卻的殘留水。該等設備僅提供來自設備內的儲水槽或加熱部的熱水。EP 2 502 531 A1揭示一種三向閥(three-way valve)。第一路連接至鍋爐用的進水口，而第二路連接至外部空氣入口，及第三路連接至朝向分配器的出水口，其中的未使用水透過水龍頭排出。
或者，可將來自管線的水再回收。此設備揭示於EP 2 787 868 B1中，其包括流體連接至儲水容器的排放部。基於另一理由，其係用以避免管線內過壓所致損壞，DE 60 2004 008 637 T2揭示一種具有回流控制閥的設備，其中該回流控制閥的第三連接部會在因過壓使其被壓出鍋爐(boiler)時使水回流至儲水容器。
對於所有已知的熱水配送器中，均須移除殘留在鍋爐與水龍頭間的部分的殘留水。
本發明的目的在於提供一種設備，在需要時其可不需先移除管線中的殘留水而盡快提供熱水。
此問題可由獨立請求項解決。
本發明係關於一種用於提供熱水的設備，其中該設備包括一儲水容器；一加熱元件，其用於將位於該儲水容器內的水加熱；及一水龍頭。該水龍頭位於該儲水容器上方。該水龍頭經由一管線流體連接至該儲水容器。該管線包括一泵。該管線至少部分地形成為在該儲水容器內或通過該儲水容器的一上升管。
熱水可供熱飲，尤其是茶、咖啡或熱巧克力使用。
儲水容器較佳係開放式儲水容器。「開放式」係指儲水容器流體連接至空氣，亦即具有排氣或類似部而非封閉。因此，儲水容器內的壓力係大氣壓力。
儲水容器較佳係熱絕緣。加熱元件加熱水直到達成預定溫度。接著，加熱元件可關閉以節能。儲水容器可係熱絕緣以避免水冷卻或至少降低冷卻速度。
儲水容器較佳可具有1 l至50 l的水含量。水儲槽較佳可具有2.5 l至20 l的水含量。
至少一加熱元件可係電加熱元件。例如加熱元件可形成為加熱電阻或加熱線圈。
水龍頭位於儲水容器上方。在本發明的架構內，「上方」係指在垂直距離上有間隔。水平方向上的水龍頭到儲水容器的距離係任意，僅受限於邊界條件如設備體積，亦即其所占空間、管線長度等。
管線內的泵構造成抵抗重力而將水自儲水容器抽送至儲水容器上方的水龍頭。
管線至少部分地形成為儲水容器內或通過儲水容器的上升管的優點在於上升管內的水或至少在被水圍繞的上升管部分內的水因儲水容器內的加熱水而保溫的效果。儲水容器內上升管加熱的其他優點在於與上升管相鄰的部分管線也被加熱。因此，大量殘留水保持高溫。
若設備不使用且水保持在管線內不使用，則其中的水不會隨時間冷卻至室溫。想要製備熱飲而接收熱水的使用者現可接收來自上升管的水且接著是來自儲水容器的熱水。因此，所接收之水的溫度相較於自儲水容器內不具上升管或無上升管通過的設備接收者高。
在一實施例中，管線進一步包括一排放閥，用以自管線或其部分排水，其中排放閥包括分接位置與排放位置，其中若排放閥處於分接位置，則儲水容器與水龍頭彼此經由上升管流體連接。
排放閥較佳係三通雙向閥。
閥的命名如下：第一個數字給定閥的端口數。第二個數字給定閥可選擇的位置數。因此，三通雙向閥具有三個端口且可選擇兩個位置。
排放閥的第一與第二端口連接至管線，其中排放閥位於管線內。排放閥較佳位於上升管與水龍頭間。換言之，自儲水容器流向水龍頭的水須流經管線且流經排放閥通過第一與第二端口。第一端口可流體連接至管線且接續至儲水容器。第二端口可連接至管線且接續至水龍頭。
排放閥可選擇分接位置與排放位置。在分接位置中，排放閥開啟管線。因此，水可自儲水容器流經上升管朝向水龍頭。
在一實施例中，若排放閥處於排放位置，則水龍頭與儲水容器彼此經由管線流體連接。
因此，在排放位置中，水龍頭係作用為進氣口。在水龍頭是空氣入口的情況下，排放閥與水龍頭間的水可流經回流管路朝向儲水容器或朝向排放部。此可自部分管線移除未使用的水，其係未受儲水容器保溫且含於管線內的熱水。
在另一實施例中，水龍頭另流體連接至第二水源且管線包括止回閥。
第二水源與水龍頭間的流體連接可例如藉由T型件實現。第二水源可為例如冷水源，亦即提供冷卻水的冷卻單元、提供冷卻水的冰箱或提供室溫水的共同供水。
止回閥防止來自第二水源的水(尤其是冷卻水)向下流過上升管而朝向或進入儲水容器。因此，止回閥避免儲水容器溢流。
第二水源與水龍頭間的流體連接之優點在於使得設備使用者可不僅具有特定預設溫度的熱水，還可具有任何所要溫度的混合水。當然，溫度上限係加熱的水本身溫度且溫度下限係來自第二水源的水溫。所得溫度視加熱的水與來自第二水源的水的混合比例而定。
在另一實施例中，管線包括在排放閥與止回閥間的釋壓閥。釋壓閥較佳位於上升管內或上升管後。若釋壓閥位於上升管內，則其可釋放水流或水進入儲水容器或空氣中。釋壓閥位於儲水容器內水位之上或水位之下均可。
當具有止回閥及排放閥且排放閥處於排放位置時，止回閥與排放閥間的空間，包含上升管內的空間封閉若上升管內的水被加熱至管線內壓力高於安全限度，則釋壓閥用於釋放管線壓力，其中安全限度係指設備安全操作。因此，釋壓閥避免上升管、排放閥與止回閥因過壓而受損。
在另一實施例中，泵係增壓泵。泵較佳位於儲水容器下方。在此實施例中，增壓泵用於將入口處的水柱加壓使水受壓抵抗重力朝向水龍頭經過其出口。
在本發明的架構內，「下方」係指在垂直方向上有間隔。「下方」與「上方」相反。水平方向上的泵到儲水容器的距離可任意，僅受限於邊界條件如設備體積，亦即其所占空間、管線長度等。
在一實施例中，管線在儲水容器底部處流體連接至儲水容器。
管線連接至儲水容器底部的優點在於減少管線除了上升管行經儲水容器所需者外再連接至儲水容器底部的路徑。在此情況下，上升管在儲水容器內具最大長度且因而最可能接觸熱水。該接觸增強了上升管及水保持在保溫效果。
依另一實施例，泵係取水泵。該泵較佳位於儲水容器上方。在此實施例中，取水泵用以將水自儲水容器抽入上升管且抵抗重力朝向水龍頭。
在一實施例中，上升管包括入水口，其中入水口位於儲水容器底部上方。入水口另位於標稱水位下方，其中標稱水位係設備標稱操作時例如無任何擾動下的儲水容器內水位。上升管可懸浮於儲水容器中。例如管線連接至儲水容器頂部且繼續作為儲水容器內的上升管且沒入水中。與連接至儲水容器頂部相對的上升管的另一端係自由端，位於儲水容器底部上方。在此實施例中，泵自儲水容器汲水經過入水口，亦即上升管的自由端。
優點在於自儲水容器汲水的高度，及在儲水容器內上升管可及處及其內的水可藉由界定上升管長度而調整。
在另一實施例中，儲水容器內的上升管與加熱元件間距離D大於或等於安全距離Ds 。安全距離Ds 可為例如大於5mm，較佳大於10mm且不可超過20cm，較佳係15cm。
上升管可由金屬管形成，較佳係銅管或不鏽鋼管。金屬具有高導熱率，這就是為什麼最好使用金屬管作為上升管來保持水處於溫暖狀態的原因。但若配置過近，加熱元件可過熱使得上升管受損。優點在於保持安全距離Ds 使得上升管免受加熱元件過熱之擾。
在一實施例中，加熱元件構造成加熱儲水容器內的水至90o C與100o C間的溫度，較佳95o C與97o C間。90o C與100o C間，且尤其是95o C與97o C間的溫度常用於泡茶或咖啡。高於100o C的溫度會導致儲水容器內的水沸騰，非所樂見。雖然儲水容器是開放式儲水容器，許多能量會因水沸騰而虛擲。
圖1顯示用於提供熱水12的設備1。該設備包括一儲水容器10。操作時，儲水容器10充滿水12。以加熱元件14加熱水12。加熱元件14較佳可係電連接至外部電源(未顯示)的加熱電阻或加熱線圈。
加熱元件14構造成加熱儲水容器10內的水12。水12可具有90o C與100o C間的溫度，較佳95o C與97o C間。為避免儲水容器10內的水12受到加熱元件14非必要加熱，儲水容器10可以用絕緣材料熱絕緣。
水源16提供會被填充到儲水容器10的水12。因此，水源16經由止回閥18、測壓開關(manometric switch)20及閥22流體連接至儲水容器10。閥22可選擇兩位置。在第一位置中，閥22開啟且水12自水源16流進儲水容器10中。在第二位置中，閥22關閉而阻止水12流動。若閥22處於第二位置，則無水12流進儲水容器10中。止回閥18及側壓開關20係設備1的選用組件。
設備1進一步包括用於分接水12的水龍頭24。水龍頭24位於儲水容器10上方。水龍頭24較佳可分別建置於簡易廚房、廚櫃、廚房單元等內。若以此方式安裝設備1，則對使用者較具吸引力，因為儲水容器10與其他組件隱蔽在廚具內。
水龍頭24經由管線26流體連接至儲水容器10。管線26至少部分地形成在儲水容器10內或通過儲水容器10的上升管28。換言之，管線26行經儲水容器10。在圖1中，管線26在儲水容器10的底部11中進入儲水容器10且在儲水容器10的頂部處離開儲水容器10。在圖1中，後者形成一開口13。在此兩個部之間，管線26係被形成為上升管28。上升管28外側與儲水容器10內的熱水12接觸。上升管28內側與水12接觸，該水12將在自儲水容器10抵達水龍頭24前將被提供至水龍頭24。故儲水容器10內的熱水12保持上升管28與水12熱度。將熱水12自水龍頭24分接的使用者將先接收到來自上升管28的水12，且接著隨後接收來自儲水容器10的水12。故所接收水的溫度可最高。
測量加熱元件14與上升管28間的距離D。其大於安全距離Ds ，此係指降低上升管暴露於過多熱的風險的最小距離。
管線26包括泵30，用以抽取水12抵抗重力朝向水龍頭24。在圖1所示實施例中，泵30係增壓泵，其在其入口端口將施加於其上的壓力增加。施加於泵30的入口端口的壓力來自儲水容器10內的水12的水柱。該壓力被增加以壓迫水12抵抗重力朝向水龍頭24。
在泵30後的流動方向上，管線進一步包括止回閥32以避免水12回流向儲水容器10。若水龍頭24另流體連接至第二水源(未顯示)如冷水源或共用水管路，則此尤為重要。後者在壓力下提供建物較高樓層的流動水。儲水容器10係開放式儲水容器10。不受控而回流至儲水容器10的水12會導致水12溢出儲水容器10且可能漏到設備1外。因此，泵後的止回閥32防止設備1的溢流與洩漏。
圖1的設備1進一步包括殼體34。殼體34防止儲水容器10與設備1的其他組件因意外衝擊與搖晃而受損。殼體34進一步使儲水容器10及儲存於周遭廚房單元等內的其他物件防塵。為使儲水容器10流體連接至空氣，殼體34不需封閉。殼體34需要至少一孔或一開口，使得空氣可在該處進出殼體34。
此外，殼體34防止使用者意外碰觸被加熱的儲水容器10受到來自設備1的電子組件的電衝擊。故殼體防止使用者受傷。
圖2顯示圖1的設備1的修改版。相較於圖1的設備1，圖2的設備1的管線26另包括排放閥36。排放閥36具有三個端口且可選擇兩個不同位置，分接位置與排放位置。故排放閥36係三通雙向閥(three-two-way valve)。在替代實施例中，排放閥可包括更多端口、更多位置或兩者。
圖2顯示排放閥36處於分接位置。三個端口中的兩個連接至管線26。若排放閥36處於分接位置，則水12由泵30自儲水容器10抽送朝向水龍頭24流經排放閥36。排放閥36的第三端口流體連接至回流管路38。
回流管路38流體連接至儲水容器10。若排放閥36處於排放位置，則儲水容器10與水龍頭24彼此經由排放閥35與回流管路38流體連接。接著，水龍頭24實現進氣口的功能，使得在排放閥36與水龍頭24間管線26內的水12可經由回流管路38回流至儲水容器10。
管線26可進一步包括釋壓閥39以避免上升管28、止回閥32或排放閥36因上升管內過壓而受損。若上升管內的壓力過高，則釋壓閥39可將水或水流釋放至儲水容器中或空氣中。在替代實施例中(未顯示)，釋壓閥39可位於止回閥32與排放閥36間任意處。在圖2中，釋壓閥39位於水位上。在替代實施例中，釋壓閥39可位於水位下方。
圖3顯示依本發明的設備1的另一實施例。在此實施例中，管線26包括泵30，其係取水泵且位於儲水容器10上方。取水泵自儲水容器10汲取水12抵抗重力通過入水口29與上升管28朝向水龍頭24。為防止來自亦可流體連接至水龍頭24的第二水源(未顯示)的水12自儲水容器10溢流，管線26進一步包括在泵30與水龍頭24間的止回閥32。
在圖3所示設備1的進一步實施例中，管線26可在止回閥32與水龍頭24間包括如圖2所示的排放閥36。
1:設備 10:儲水容器 11:底部 12:水 13:開口 14:加熱元件 16:水源 18:止回閥 20:測壓開關 22:閥 24:水龍頭 26:管線 28:上升管 29:入水口 30:泵 32:止回閥 34:殼體 36:排放閥 38:回流管路 39:釋壓閥 D:距離
將參考圖式中所是實例詳述本發明，其中顯示如下： 圖1：包括一增壓泵的本發明的一實施例； 圖2：包括一排放閥的本發明的一實施例； 圖3：包括一取水泵的本發明的一實施例。
1:設備
10:儲水容器
11:底部
12:水
13:開口
14:加熱元件
16:水源
18:止回閥
20:測壓開關
22:閥
24:水龍頭
26:管線
28:上升管
30:泵
32:止回閥
34:殼體
D:距離

Claims (15)

  1. 一種用於提供熱水(12)的設備(1)，其中該設備(1)包括： 一儲水容器(10)； 一加熱元件(14)，其用於將位於該儲水容器(10)內的水(12)加熱；及 一水龍頭(24)，其中該水龍頭(24)位於該儲水容器(10)上方，其中該水龍頭(24)經由一管線(26)流體連接至該儲水容器(10)，其中該管線(26)包括一泵(30)， 該設備(1)之特徵在於該管線(26)至少部分地形成為在該儲水容器(10)內或通過該儲水容器(10)的一上升管(28)。
  2. 如請求項1之設備(1)，其中該儲水容器(10)係一開放式儲水容器(10)。
  3. 如請求項1或請求項2之設備(1)，其中該管線(26)包括一排放閥(36)，用以自該管線(26)或其零件排放該水(12)，其中該排放閥(36)包括一分接位置及一排放位置，其中若該排放閥(36)處於該分接位置，則該儲水容器(10)與該水龍頭(24)彼此經由該上升管(28)流體連接。
  4. 如請求項3之設備(1)，其中該排放閥(36)係一個三通雙向閥。
  5. 如請求項3或請求項4之設備(1)，其中若該排放閥(36)處於該排放位置，則該水龍頭(24)與該儲水容器(10)彼此經由該管線(28)流體連接。
  6. 如請求項1至5中任一項之設備(1)，其中該水龍頭(24)另流體連接至一第二水源且該管線(26)包括一止回閥(32)。
  7. 如請求項1至6中任一項之設備(1)，其中該管線(26)包括在該排放閥(36)與該止回閥(32)之間的一釋壓閥(39)。
  8. 如請求項1至7中任一項之設備(1)，其中該泵(30)係一增壓泵。
  9. 如請求項8之設備(1)，其中該泵(30)位於該儲水容器(10)下方。
  10. 如請求項8或請求項9之設備(1)，其中該管線(26)流體連接至該儲水容器(10)之底部(11)。
  11. 如請求項1至7中任一項之設備(1)，其中該泵(30)係一取水泵。
  12. 如請求項11之設備(1)，其中該泵(30)位於該儲水容器(10)上方。
  13. 如請求項11或請求項12之設備(1)，其中該上升管(28)包括一入水口(29)，其中該入水口29位於該儲水容器(10)之一底部(11)上方且低於一標稱水位。
  14. 如請求項1至13中任一項之設備(1)，其中該儲水容器(10)內之該上升管(28)與該加熱元件(14)之距離D大於或等於安全距離Ds 。
  15. 如請求項1至14中任一項之設備(1)，其中該加熱元件(14)構造成加熱該儲水容器(10)內的該水(12)至90o C與100o C之間的溫度。
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