TWI239380B - Method and device for efficiently heating water - Google Patents

Description

AS 1239380 § _D8_ 六、申請專利範圍 【發明領域】 本發明是有關於一種能量傳導方法，特別是指一種可 將溫度迅速傳導的快速加熱水溫的方法與裝置。 【習知技藝說明】 傳統加熱水溫是以瓦斯燃料或電熱絲對裝盛有液體的 锅體底部加熱昇溫’讓使用者獲得所需的熱水，但是’在 實際使用時仍存有下列缺失亟待改善： 該傳統加熱水溫的方法與結構裝置之導溫效果不佳與 浪費能源，且僅藉由鍋體底部面積作為溫度傳導的媒介， 讓液體溫度須經過長時間的傳導效應作用才能獲致適當的 溫度，卻也徒增了更多能源的損耗，然而，現今面臨世界 各國都已步入工業化的時代，加上天然資源不足或過度工 業化的國家隨處可見能源短缺的現象，所以，能夠節省能 源損耗的技術一直是業界亟待努力的共同目標也。 【發明概要】 因此，本發明之主要目的，是在提供一種溫度傳輸迅 速，以避免能源損耗之快速加熱水溫的方法與裝置。 於是，本發明之快速加熱水溫的方法與裝置，該方法 包含下列步驟： 步驟一：建構一具有數個向上凸伸之中空導溫體及導 溫體底端形成一底開口的内筒； 步驟二：將該内筒之底開口套設在一具有一頂開口的 外筒内，使套合部間形成一容室，且内筒、 外筒之非套合部與導溫體外周面相互界定出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第3頁 !23938〇 六 、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 一裝水槽； 步驟 • f者在該容室内注入溫度超傳導材料後加以 密封，構成一真空溫度超傳導體結構型態， 再以發熱源從其底部加熱，可藉該真空溫 度超傳導結構體具有導溫極佳的特性，迅速 加熱水溫者。 然而 一發熱源 該：ΐ ::熱水溫的裝置，包含有-導溫單元及 傳導社構^亥^見早凡為由内筒與外筒構成之真空溫度超 —車該内筒具有數個往上凸伸的中空導溫體，及 開口端貝透氣管’該導溫體具有一頂封閉端與一底 開口，及 具有一對應套合在該内筒之底開口端的頂 内筒盘外合在該内筒之内透氣管的外透氣管，該 體之二:部間形成有一容室，且非套合部與導溫 、、w單—广 界定出一裝水槽。該發熱源是裝設在該導 超傳導姓椹垆…、…導'皿早兀為-導溫極佳的真空溫度 【円公。構體，可使裝水槽内之水迅速獲致加熱效果。 L圖式之簡單說明】 :發明之其他特徵及優點，…配合參較 “”細說明中，將可清楚的明白，在圖式中： =_圖疋本發明之快速加熱水溫之方法的一流程圖； >第二圖是本發明之快速加熱水溫之裝置的第一較佳實 %例之一組合剖視圖； 第三圖是第二圖中的一平面示意圖； 第四圖是該較佳實施例之内筒套設在外筒後的一頂視 1239380 D8 六、 申請專利範圍 圖， 說 明 該 導 溫 單 元 之 導 溫 翼 片 為 十 字型 ， 第 五 圖 是 該 較 佳 實 施 例 之 内 筒 套 設在 外 筒 後 的 一 頂 視 圖， 說 明 該 導 溫 單 元 之 導 溫 翼 片 為 三 等角： 連’ 结； 狀 第 六 圖 是 該 較 佳 實 施 例 之 内 筒 套 設在 外 筒 後 的 一 頂 視 圖， 說 明 該 導 溫 單 元 之 導 溫 翼 片 為 凸 字型 y 第 七 圖 是 該 較 佳 實 施 例 之 内 筒 套 設在 外 筒 後 的 一 頂 視 圖， 說 明 該 導 溫 單 元 之 導 溫 翼 片 為 L 字型 ；, 及 第 八 圖 是 本 發 明 之 快 速 加 軌 水 溫 之裝 置 的 另 一 使 用 示 意圖 〇 [較 佳 實 施 例 之 詳 細 說 明 ] 參 閱 第 一 圖 本 發 明 之 快 速 加 熱 水溫 之 方 法 的 一 較 佳 實施 例 該 方 法 包 含 下 列 步 驟 : 步 驟 一 : 建 構 一 具 有 數 個 向 上 凸 伸之 中 空 導 溫 體 及 導 溫 體 底 端 形 成 一 底 開 V 的内 筒 該 導 溫 體 具 有 一 個 以 上 夾 角 的 導 溫 翼片 為 較 佳 以 形 成 更 大 的 導 溫 面 積 1 達 成 溫度 迅 速 傳 輸 的 功 效 步 驟 : 將 該 内 筒 之 底 開 口 套 設 在一 具 有 —— 頂 開 α 的 外 筒 内 使 套 合 部 間 形 成一 容 室 5 且 内 筒 \ 外 筒 之 非 套 合 部 與 導 溫 體外 周 面 相 互 界 定 出 一 裝 水 槽 9 步 驟 二 : 接 著 在 該 容 室 内 注 入 溫 度超 傳 導 材 料 後 加 以 密 封 ， 構 成 一 真 空 溫 度 超傳 導 體 結 構 型 態 再 以 發 献 源 從 其 底 部 加熱 > 可 藉 該 真 空 溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第5頁

1239380 I D8 六 申請專利範圍 度超 傳導 結 構 體 具 有 導 溫 極 佳 的 特 性 迅 速 加熱 水溫 者 該 溫 度 超 傳 導 材 料 可 為 液 狀 或 粉狀 型態 在 本 例 中 當 採 用 液 狀 溫 度 超 傳 導 材料 ，該 發 熱 源 可 為 一 電 i 熱 絲 裝 置 或 一 瓦 斯 裝置 〇 在 此 特 別 說明 的是 該 溫 度 超 傳 導 材 料 是 選 於 由 過 氧 化 鈉 、 氧 化 鈉、 氧化 鈹 、 倍 半 氧 化 ί孟 、 重 鉻 酸 鋁 > 重 鉻 酸 鈣 氧 化 硼 、重 絡酸 根 及 其 各 種 組 合 所 構 成 的 化 合 物 及 選 白 於 由 氧 化始 、倍 半 氧 化 猛 、 氧 化 鈹 鉻 酸 勰 碳 酸 勰 、 氧 化 铑 氧化 銅、 β — 鈦 Λ 重 鉻 酸 鉀 氧 化 硼 、 重 鉻 酸 鈣 、 重 鉻 酸 锰、 重鉻 酸 鋁 重 鉻 酸 根 及 其 各 種 組 合 所 構 成 的 化 合 物 :與 選自 於 由 變 性 氧 化 铑 重 鉻 酸 鉀 變 性 氧 化 鐳 、 重 鉻 酸鈉 、重 鉻 酸 銀 單 晶 硅 氧 化 鈹 、 鉻 酸 Λ 氧 化 硼 過 氧化 納、 β - 鈦 一 種 金 屬 重 鉻 酸 鹽 1 及 其 各 種 組 合 所 構 成的 化合 物 ; 前 述 化 合 物 依 預 定 配 方 比 例 混 合 與 特 定 製 程 而組 構成 溫 度 超 傳 導: 材; 枓 〇 實 務 上 在注 入液 狀 溫 度 超 傳 導 材 料 前 係 先 將 該 容 室 内 進 行 鈍 化 處理 並清 洗 烘 乾 後 讓 該 容 室 之 表 面 形 成 毛 細 面 狀 接 著 將液 狀溫 度 超 傳 導 材 料 注 入 該 容 室 内 與 經 真 空 抽 吸 封 Π 而 成， 或可 先 抽 真 空 後 再 注 入 液 狀 溫 度 超 傳 導 材 料 因 上 述 先注 入液 狀 溫 度 超 傳 導 材 料 或 先 抽 真 空 後 再 注 入 液 狀 溫 度 超傳 導材 料 等 技 術 皆 為 現 有 熱 管 慣 用 之 充 填 工 作 流 體 的 技藝 ，所 以. 在 此 不 再' 洋i ㈣說明 〇 當 位 於 該 容室 内之 液 狀 溫 度 超 傳 導 材 料 受 上 述 發 熱 源 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第6頁 1239380 戠 C8 ' --—______D8_____ 六、申請專利範圍 之熱溫度激發後，將產生相變使該液狀溫度超傳導材料分 布在該容室内，與使該發熱源所產生之熱溫度可迅速傳導 遍佈該容室之内周環表面；即液狀溫度超傳導材料受該發 熱源之熱溫度激發後，其熱分子將產生怪前進擴張式Z動 傳遞，激發溫度越高，振動頻率也越高，可使該發熱源所 產生之熱溫度迅速傳導遍佈該容室之内周環表面，直到該 液狀溫度超傳導材料受熱汽化形成高溫高壓氣體後，將移 動分布到該容室之具毛細面狀的低溫低壓表面上，再藉該 低溫低壓表面之毛細面結構與容室外的空氣對流做熱交換 達成冷凝作用，以使氣態狀的溫度超傳導材料轉換為液態 狀，進而達成吸熱、散熱的循環散溫效果。該溫度超傳導 材料在本例中，完全採用無機元素配製，工質能夠有效抑 制氫、氧分子產生，不會有爆炸條件（無爆炸危險），且 形成一無放射性者（無毒、無污染、無腐蝕性）；在本例 中，溫度超傳導材料所外包圍的材料為選用鋁、銅金屬或 合金金屬或其他導溫佳的材料成型。 參閱第二、三圖，是本發明之快速加熱水溫之裝置i 的一較佳實施例，包含有一為真空溫度超傳導結構型態的 導溫單元2，及一裝設在該導溫單元2底部的發熱源3。 該導溫單元2，為由内筒21與外筒22構成之真空溫度 起傳導結構體，該内筒2 1具有數個往上凸伸成型的中空導 溫體2 11，及一軸向貫穿中央位置的内透氣管2丨2，該導溫 體211具有一頂封閉端2111、一底開口端2112及一個以上 炎角的導溫翼片2113為較佳，且該等導溫體211可如第四 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2i〇X297公釐）

1239380 I ________D8 六、申請專利範圍 囷所不之具有四夾角導溫翼片2113的十字型體（立導溫表 面積最大、導溫效果最好），其次，如第五圖所示之具有 三失角導溫翼片2113的三等角連結體、或如第六圖所示之 具有兩失角三導溫翼片2113的凸字型體、或如第七圖所示 之具有一夾角導溫翼片2113的L字型體，當然亦可為”一，, 子型體。该外筒22具有一對應套合在該内筒21之底開口端 2112的頂開口 221、一對應套合在該内筒21之内透氣管212 且管徑小於該内透氣管212的外透氣管2 2 2，及一佈設在該 外筒2 2之底部的階梯部2 2 3，該階梯部2 2 3亦可為任意彎弧 狀供引導集中發熱源3之能量；此外，藉該内筒2丨與外筒 22之套合部間形成有一容室23，且非套合部與導溫體211 之外周面21 14相互界定出一裝水槽24 ;該容室23内注入溫 度超傳導材料2 0後加以密封’使其構成一真空溫度超傳導 結構型態。 該發熱源3在本例中為一瓦斯裝置，當然亦可為一電 熱絲裝置，是裝設在該導溫單元2之階梯部223底部加熱， 藉送導溫單元2為一導溫極佳的真空溫度超傳導結構體， 可使裝水槽2 4内之水迅速獲致加熱效果。 參閱第二、三圖，值得一提的是，本發明之快速加熱 水溫之裝置1更可包含一裝設在該導溫單元2外周側的預熱 單元4、一裝設在該預熱單元4頂部的頂蓋5、一固結在該 毛熱源3周側或底部適當處的真空溫度超傳導結構體底座6 (供阻隔熱能往下溢散與提昇熱源）、一固結在該外透氣 管221上的透氣蓋7，及二裝設在該預熱單元4與底座6之接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第8頁 1239380 g _D8_六、申請專利範圍 合位置的透氣網8。該預熱單元4可為一具有一預熱儲水槽 4Γ的圓形預熱筒4’，而該頂蓋5具有一連通該預熱筒4’之預 熱儲水槽4 Γ的入水口 51、一連通該導溫單元2之裝水槽2 4 的出水口 5 2、一向下貫通的洩流口 5 3，及一洩壓閥5 4。 此外，參閱第八圖，該預熱單元4亦可一由下往上圈 覆在該導溫單元2外周侧的預熱管4M，搭配一裝設在該預 熱管4’’之一端的入水口 5厂，使水源藉繞經該導溫單元2外 周側獲致預熱效果；再者，如第二、八圖所示，當該入水 口 5 1、5 Γ進水後，可藉導溫單元2獲得預熱效果，直到水 源累積至洩流口 53高度後，沿洩流管9導入該導溫單元2之 裝水槽24底部，如此，即可藉由該導溫單元2之導溫迅速 效果，加上該等導溫體2 1 1之導温翼片2 1 13的多數導溫表 面積與水形成的偌大熱交換接觸面積，使水源獲致快速加 熱的效果。 如此，藉由本發明之導溫單元2為一真空溫度超傳導 結構體，而可迅速達成温度傳輸的功效，加上該等導溫體 2 1 1之導溫翼片2 1 1 3的多數導溫表面積與水形成的偌大熱 交換接觸面積，將使水源獲致快速加熱的效果，其不同於 傳統加熱水溫係利用低熱傳效率之金屬製鍋體，與藉該鍋 體底部之有限熱交換表面積作為溫度傳導的媒介，相對本 發明具有溫度傳導迅速，以減少能源損耗的優點。 惟，以上所揭露之圖示說明，僅為本案之一實施例而 已，舉凡熟悉本案該項技藝之人仕，其所依據本案精神範 疇所做之等效修飾或變化，皆應涵蓋在以下本案所述之申 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第9頁

ABCD 1239380 六、申請專利範圍 請專利範圍内。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第10頁

ABCD 1239380 六、申請專利範圍 【元件標號對照】 本發明部份： 1 快速加熱水溫之裝置 2 導溫早元 51 入水口 20 溫度超傳導材料 5Γ 入水口 21 内筒 52 出水口 21 1 導溫體 53 Ά流口 2 111 頂封閉端 54 洩壓閥 2112 底開口端 6 底座 2113 導溫翼片 7 透氣蓋 2114 外周面 8 透氣網 2 12 内透氣管 9 洩流管 22 外筒 221 頂開口 222 外透氣管 223 階梯部 23 容室 24 裝水槽 3 發熱源 4 預熱單元 4, 預熱筒 4Γ 預熱儲水槽 4M 預熱管 5 頂蓋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第11頁

Claims (1)

1239380 D8 六、 申請專利範圍 1. 一 種 快 速 加 熱 水 溫 的 方 法 ，該 方法包含 下 列， 步驟 • 步 驟 一 ： 建 構 • 具 有 數個 向上凸伸 之 中 空 導 溫 體 及 導 溫 體 底 端形 成一底開 口 的- 内: 筒 ， 步 驟 二 : 將 該 内 筒 之 底開 口套設在 一 具 有 '— 頂 開 α 的 外 筒 内 ，使 套合部間 形 成 一 容 室 且 内 筒 、 外 筒之 非套合部 與 導 溫 體 外 周 面 相 互 界 定 出一 裝水槽； 步 驟 二 ； 接 著 在 該 容 室内 注入溫度 超 傳 導 材 料 後 加 以 密 封 構成 一真空溫 度 超 傳 導 結 構 型 態 再 以 一發 熱源從其 底 部 加 熱 可 藉 該 真 空 溫 度超 傳導結構 體 具 有 導 溫 極 佳 的 特 性 5 迅速 加熱水溫； 0 2· 依 據 中 請 專 利 範 圍 第 1項 所述 之方法， 其 中 5 該 步 驟 三 之 溫 度 超 傳 導 材 料 為 無 機溫 度超傳導材料 〇 3. 依 據 中 請 專 利 範 圍 第 1 項 所述 之方法， 其 中 該 步 驟 三 之 發 熱 源 可 為 一 電 熱 絲 裝置 或一瓦斯」 % : Ε 0 4. 一 種 快 速 加 熱 水 温 的 裝 置 ，包 含有： 一 導 溫 單 元 為 由 内 筒與 外筒構成 之 真 空 溫 度 超 傳 導 結 構 體 5 該 内 筒 具 有 數個 往上凸伸 的 中 空 導 溫 體 j 及 一 轴 向 貫 穿 的 内 透 氣 管， 該導溫體 具 有 一 頂 封 閉 端 與 一 底 開 α 端 j 該 外 筒 具有 一對應套 合 在 該 内 筒 之 底 開 Π 端 的 頂 開 及 一 對應 套合在該 内 筒 之 内 透 氣 管 的 外 透 氣 管 該 内 筒 與 外筒 之套合部 間 形 成 有 一 容 室 5 且 非 套 合 部 與 導 溫 體 之外 周面相互 界 定 出 裝 水 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第12頁 1239380 A8 B8 C8 D8_ 六、申請專利範圍 槽；及 一發熱源，是裝設在該導温單元底部加熱，藉該 導溫單元為一導溫極佳的真空溫度超傳導結構體，可 使裝水槽内之水迅速獲致加熱效果。 5. 依據申請專利範圍第4項所述之裝置，其中，該内筒 之導溫體具有一個以上夾角的導溫翼片為較佳。 6. 依據申請專利範圍第4項所述之裝置，其中，該溫度 超傳導材料為無機溫度超傳導體材料。 7. 依據申請專利範圍第4項所述之裝置，其中，該發熱 源可為一電熱絲裝置或一瓦斯裝置。 8. 依據申請專利範圍第4項所述之裝置，更包含一裝設 在該導溫單元外周側的預熱單元。 9. 依據申請專利範圍第8項所述之裝置，其中，該預熱 單元可為一具有一預熱儲水槽的預熱筒。 1 0.依據申請專利範圍第8項所述之裝置，其中，該預熱 單元可為一圈覆在該導溫單元外周側的預熱管。 1 1.依據申請專利範圍第9項所述之裝置，更包含一裝設 在該預熱筒上的頂蓋，該頂蓋具有一連通該預熱單元 内部的入水口 、一連通該導溫單元之裝水槽的出水口 、一向下貫通的洩流口，及一洩壓閥。 1 2.依據申請專利範圍第1 0項所述之裝置，更包含一裝 設在該預熱管上的頂蓋及一裝設在該預熱管之一端側 的入水口，該頂蓋具有一連通該導溫單元之裝水槽的 出水口 、一向下貫通的洩流口及一洩壓閥。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第13頁 1239380 g _D8 六、申請專利範圍 之裝置，更可包含一裝 處的底座，該底座可為 1 3 .依據申請專利範圍第6項所 設在該發熱源周側或底部適 一真空溫度超傳導結構體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 第14頁