TWI447337B - 飲水機 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種飲水機，且特別是有關於一種可穩定供給冰水與熱水的飲水機。
一般市售飲水機以溫度控制功能分類可分為；溫熱型與冰溫熱型等兩種。冰水溫度約在4~8℃間，溫水溫度指常溫27℃至50℃間，熱水溫度約50~95℃間。習知飲水機的熱水產生方式是利用電熱管直接或間接加熱熱水膽內之飲用水至90℃左右，以獲得飲水機所需之熱水，其缺點在於電熱管的熱交換效率差。飲水機之冰水產生方式則利用壓縮機配合冷卻盤管對冷水膽內飲用水進行製冷處理，其缺點在於冷媒有礙環保目的與壓縮機振動噪音問題。
近期部分飲水機利用熱電元件達到製造冰水的目的。飲水機使用熱電元件之優點在於製熱或製冷時只需依靠熱電元件中的電子移動，不需要任何機械作動，具有系統穩定及低維修需求的特性，在小型家電領域應用具有極大的潛力。熱電元件用於製熱時，需另外設計致冷側的散熱機制。氣冷式散熱機制是在熱電元件的致冷側貼附散熱鰭片，再以風機進行散熱處理，缺點是散熱效率不佳。水冷式散熱是讓熱電元件之兩側分別貼附於冷水膽與熱水膽上，熱電元件作用時可同時加熱熱水膽中之飲用水及降低冷水膽中飲用水溫度。但是，冷水膽與熱水膽的容積是固
定的，當使用者由其中之一水膽中取用飲用水後，晶片兩側之製熱與製冷能力會不平衡而使熱電元件的功能失常，因此市面上目前未見實際之商品販售。
本發明提供一種飲水機，可解決習知飲水機的熱傳導與熱交換品質不佳的缺點。
本發明的飲水機包括一進水系統、一飲用水儲存系統、一冷卻水系統、一製冷系統、一製熱系統以及一出水系統。飲用水儲存系統連通進水系統。製冷系統連通飲用水儲存系統，包括一冷水膽與一第一熱電元件。第一熱電元件之致冷側接觸冷水膽。製熱系統連通飲用水儲存系統，包括一低溫製熱水膽與一第二熱電元件。第二熱電元件之致熱側接觸低溫製熱水膽。冷卻水系統連通進水系統且連接至第一熱電元件之致熱側與第二熱電元件之致冷側。出水系統連通製熱系統與製冷系統。
在本發明之一實施例中，飲水機更包括一淨水系統，連通進水系統與冷卻水系統且位於兩者之間。此外，淨水系統可為逆滲透(reverse osmosis)系統。另外，進水系統例如具有一原水進水頭，連通淨水系統。
在本發明之一實施例中，進水系統具有一排水頭，連通冷卻水系統。
在本發明之一實施例中，進水系統具有一淨水進水頭。淨水進水頭連通飲用水儲存系統。
在本發明之一實施例中，出水系統具有一冰水控制閥。冰水控制閥連通冷水膽。
在本發明之一實施例中，飲用水儲存系統係藉由一孔口隔板與冷水膽隔間連通。
在本發明之一實施例中，出水系統具有一熱水控制閥。熱水控制閥連通低溫製熱水膽。
在本發明之一實施例中，製熱系統例如更具有一高溫製熱水膽與一浸水式電熱管。高溫製熱水膽連通低溫製熱水膽。浸水式電熱管伸入高溫製熱水膽。另外，製熱系統例如更具有一壓力平衡管。壓力平衡管連通低溫製熱水膽與高溫製熱水膽。
在本發明之一實施例中，低溫製熱水膽具有一洩壓閥。
在本發明之一實施例中，出水系統具有一溫水控制閥。溫水控制閥連通飲用水儲存系統。
在本發明之一實施例中，第一熱電元件包括一底板、至少一熱電晶片、一蓋板以及一密封圈。底板具有相對的一第一表面與一第二表面。第二表面具有一第一擾流道。熱電晶片配置於底板的第一表面。蓋板組裝至底板的第二表面。蓋板朝向第二表面的表面具有一第二擾流道。蓋板更具有連通冷卻水系統的一入水貫穿孔與一出水貫穿孔。密封圈配置於蓋板與底板之間。
在本發明之一實施例中，第二熱電元件包括一底板、至少一熱電晶片、一蓋板以及一密封圈。底板具有相對的
一第一表面與一第二表面。第二表面具有一第一擾流道。熱電晶片配置於底板的第一表面。蓋板組裝至底板的第二表面。蓋板朝向第二表面的表面具有一第二擾流道。蓋板更具有連通冷卻水系統的一入水貫穿孔與一出水貫穿孔。密封圈配置於蓋板與底板之間。
基於上述，在本發明的飲水機中，各自獨立的製冷系統與製熱系統共用冷卻水系統，故可保持穩定且極佳的散熱效果而確保供水品質。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是本發明一實施例的飲水機的示意圖。請參照圖1，本實施例的飲水機1000包括一進水系統1100、一飲用水儲存系統S12、一冷卻水系統1200、一製冷系統1300、一製熱系統1400以及一出水系統1500。飲用水儲存系統S12連通進水系統1100。製冷系統1300連通飲用水儲存系統S12，包括一冷水膽1320與一第一熱電元件1310。第一熱電元件1310之致冷側接觸冷水膽1320。製熱系統1400連通飲用水儲存系統S12，包括一低溫製熱水膽1420與一第二熱電元件1410。第二熱電元件1410之致熱側接觸低溫製熱水膽1420。冷卻水系統1200連通進水系統1100且連接至第一熱電元件1310之致熱側與第二熱電元件1410之致冷側。出水系統1500連通製熱系統1400與製冷
系統1300。
本實施例的飲水機1000中，第一熱電元件1310的致冷側接觸製冷系統1300的冷水膽1320，而第一熱電元件1310的致熱側(散熱側)則連通冷卻水系統1200而接觸常溫的水，以藉由冷卻水系統1200提供的冷卻水將致熱側(散熱側)的熱量帶走而維持第一熱電元件1310的正常運作。因此，第一熱電元件1310可持續且穩定地對製冷系統1300的冷水膽1320作用而產生冰水。另一方面，第二熱電元件1410的致冷側則連通冷卻水系統1200而接觸常溫的水，以藉由冷卻水系統1200提供的冷卻水提供熱量給致冷側來提高致冷側的溫度而維持第一熱電元件1310的正常運作。而第二熱電元件1410的致熱側接觸製熱系統1400的低溫製熱水膽1420。因此，第二熱電元件1410可持續且穩定地對製熱系統1400的低溫製熱水膽1420作用而產生熱水。因為製冷系統1300與製熱系統1400並不共用熱電元件與散熱機制，所以即使從製冷系統1300的冷水膽1320中取出大量冰水，也不會影響製熱系統1400的製熱功能。反之，即使從製熱系統1400的低溫製熱水膽1420中取出大量熱水，也不會影響製冷系統1300的製冷功能。
藉此，本實施例的飲水機1000可穩定提供熱水與冰水，而溫水也可由混合熱水與冰水獲得。此外，熱電元件的熱交換效率也優於電熱管與壓縮機，且兼具低噪音、無機械損耗與符合環保要求的優點。藉由適當調控冷卻水系統1200之冷卻水水溫，可同時使第一熱電元件1310與第
二熱電元件1410皆處在良好的運作效率下，進行製冷與製熱。
本實施例的進水系統1100具有一原水進水頭1120、一淨水進水頭1110與一排水頭1130。然而，在其他實施例中，進水系統也可僅包含單一進水頭或有更多種類的進水頭與排水頭。本實施例的製熱系統1400具有第二熱電元件1410、低溫製熱水膽1420、一高溫製熱水膽1430與一浸水式電熱管1440。本實施例的冷卻水系統1200具有一冷卻水槽1210。本實施例的出水系統1500具有一冰水控制閥1510、一溫水控制閥1520與一熱水控制閥1530，但其他實施例的出水系統也可以僅有兩個出水頭或更多出水頭。冰水控制閥1510連通冷水膽1320。本實施例的飲水機1000還具有一淨水系統1600、多個水泵1700、多根管路1800、多個控制閥1900、多個水位偵測器1910與多個溫度偵測器1920。控制閥1900用以控制水的通過與否，水泵1700則用以加壓輸送水。以下，說明上述元件的連接關係以及部分元件的細部構造。
淨水進水頭1110經由管路1800與控制閥1900連接至飲用水儲存系統S12。淨水進水頭1110所導入的是已在飲水機1000外經淨化處理完成之飲用水。原水進水頭1120經由管路1800與控制閥1900而直接連接冷卻水槽1210。原水進水頭1120也經由管路1800連接淨水系統1600，並經由管路1800與控制閥1900連接至冷卻水槽1210，且經由管路1800連接至飲用水儲存系統S12。進入冷卻水槽
1210的水可補充冷卻水之不足，也可調節冷卻水的水溫。排水頭1130經由管路1800與控制閥1900連接至冷卻水槽1210、冷水膽1320與高溫製熱水膽1430，用以將冷卻水槽1210、冷水膽1320與高溫製熱水膽1430內的水排出以利清潔或搬運。
淨水系統1600連通進水系統1100與冷卻水系統1200且位於進水系統1100與冷卻水系統1200之間。淨水系統1600可為逆滲透系統其他型態的淨水系統。本實施例的淨水系統1600為3件式逆滲透飲用水淨化器，包含一濾棉式過濾器1610、一逆滲透膜式過濾器1620與一後置式活性碳過濾器1630。原水輸送至濾棉式過濾器1610濾除砂石與微生物等，再經控制閥1900進入逆滲透膜式過濾器1620濾除細菌、化合物與重金屬等。在此控制閥1900用於控制系統內之儲水量。最後，再經後置式活性碳過濾器1630去除異味。如此，即完成飲用水淨化處理。原水經逆滲透膜式過濾器1620過濾後會產生部分廢水，此廢水輸送至冷卻水槽1210作為冷卻水。
圖1的淨水系統1600也可由圖2的淨水系統2600取代。淨水系統2600包括一濾棉式過濾器2610、一活性碳過濾器2620、一低孔徑濾棉式過濾器2630、一逆滲透膜式過濾器2640與一後置式活性碳過濾器2650。原水經過濾棉式過濾器2610、活性碳過濾器2620與低孔徑濾棉式過濾器2630濾除雜質後，再由一水泵1700進行加壓送入逆滲透膜式過濾器2640進行過濾，而後再進入後置式活性碳
過濾器2650去除異味，如此即可完成更純淨之飲用水淨化處理。
冷卻水槽1210用以儲存由淨水系統1600所產生之廢水或由原水進水頭1120引進之原水。水位偵測器1950用以偵測冷卻水槽1210內之水位，並控制控制閥1900適時補水與排水。溫度偵測器1920用以偵測冷卻水槽1210內之水溫。當水溫過高時啟動控制閥1900進行排出高溫水與補進低溫水的動作。
在一實施例中，飲用水儲存系統S12係藉由一孔口隔板1322與冷水膽1320隔間連通。飲用水儲存系統S12用以儲存淨化飲用水，飲用水儲存系統S12經由管路1800連通淨水系統1600。飲用水儲存系統S12同時經由管路1800與控制閥1900連通淨水進水頭1110，用以引進飲水機1000外已淨化處理完成之飲用水。冷水膽1320用以儲存冰水。孔口隔板1322上佈滿通孔，用以連通飲用水儲存系統S12與冷水膽1320以利冷水膽1320之補水，並且可作為熱分層間隔用，以防止冷水膽1320製冷時之熱對流影響水溫分佈。水位偵測器1910用以偵測飲用水儲存系統S12之水位，並配合控制閥1900之啟閉以調節飲用水儲存系統S12之水位。飲用水儲存系統S12例如更具有一補水蓋板1324，可以掀開並添加外來之飲用水，亦可關閉保護飲用水儲存系統S12內飲用水之乾淨。飲用水儲存系統S12經由管路1800連通低溫製熱水膽1420，使低溫製熱水膽1420可獲得補充製熱用飲用水，並共用飲用水儲存系統
S12之水位偵測器1910以節省零件數。連通飲用水儲存系統S12與低溫製熱水膽1420的管路1800也連通溫水控制閥1520，用以提供溫水。
第一熱電元件1310貼附於冷水膽1320。請參照圖3與圖4，本實施例的第一熱電元件1310包括一底板1312、至少一熱電晶片1314、一蓋板1316以及一密封圈1318。本實施例以兩個熱電晶片1314為例，但也可以是單個或更多。此外，圖3中同時繪示了兩個視角的底板1312以方便說明，但實際上僅單一底板1312。底板1312具有相對的一第一表面1312A與一第二表面1312B。第二表面1312B具有一第一擾流道1312C。熱電晶片1314配置於底板1312的第一表面1312A以直接接觸冷水膽1320。蓋板1316組裝至底板1312的第二表面1312B。蓋板1316朝向第二表面1312B的表面具有一第二擾流道1316A。蓋板1316更具有連通冷卻水系統1200的一入水貫穿孔1316B與一出水貫穿孔1316C。密封圈1318配置於蓋板1316與底板1312之間。底板1312與蓋板1316的材質以高熱傳導係數的材質為佳，例如金屬。底板1312與蓋板1316可利用螺絲或其他方式固定。密封圈1318用以密封蓋板1316與底板1312之間的空間，避免冷卻水逸出。第一擾流道1312C與第二擾流道1316A可增加冷卻水的擾動而增加熱交換的效率。
底板1312、蓋板1316以及通過兩者之間的冷卻水可在熱電晶片1314的致熱側進行散熱，以避免熱電晶片1314
的致熱側的溫度過高而導致熱電晶片1314失效。正常運作下，就可藉由熱電晶片1314的致冷側降低冷水膽1320而達到製冷效果。冷水膽1320內之水溫由溫度控制器1920監測並據以控制熱電晶片1314之啟閉。入水貫穿孔1316B經由水泵1700、管路1800與控制閥1900連通冷卻水槽1210以引入冷卻水。出水貫穿孔1316C經由管路1800連通冷卻水槽1210而將冷卻水排出至冷卻水槽1210以回收使用。
低溫製熱水膽1420外貼附第二熱電元件1410。第二熱電元件1410的組成與第一熱電元件1310相同，在此不另外以圖式說明。第二熱電元件1410的致冷側經由水泵1700、管路1800與控制閥1900連通冷卻水槽1210而引入冷卻水，以提高第二熱電元件1410的致冷側的溫度來避免第二熱電元件1410的致冷側的溫度過低而導致第二熱電元件1410失效。正常運作下，就可藉由第二熱電元件1410的致熱側提高低溫製熱水膽1420的溫度而達到製熱效果。第二熱電元件1410的致冷側也經由管路1800連通冷卻水槽1210而將冷卻水排出至冷卻水槽1210以回收使用。低溫製熱水膽1420內之水溫由溫度控制器1920監測並據以控制熱電晶片1314之啟閉。控制閥19與管路1800連通低溫製熱水膽1420與高溫製熱水膽1430，用以補充高溫製熱水膽1430內之飲用水。低溫製熱水膽1420具有一洩壓閥1422，用以平衡低溫製熱水膽1420內之壓力。
高溫製熱水膽1430用以儲存來自低溫製熱水膽1420
所製成之較低溫的熱水。浸水式電熱管1440伸入高溫製熱水膽1430，以做為高溫段飲用水之加熱熱源。當所使用的第二熱電元件1410的製熱能力不足時，可搭配浸水式電熱管1440以獲得高溫的熱水。高溫製熱水膽1430內配置溫度偵測器1920，並據以控制浸水式電熱管1440的啟閉。高溫製熱水膽1430內也配置水位偵測器1910，以控制連通至低溫製熱水膽1420的控制閥19。製熱系統1400例如更具有一壓力平衡管1450。壓力平衡管1450連通低溫製熱水膽1420與高溫製熱水膽1430，以藉由低溫製熱水膽1420的洩壓閥1422平衡高溫製熱水膽1430內之壓力。高溫製熱水膽1430經由管路1800連通熱水控制閥1530以提供熱水。
綜上所述，在本發明的飲水機中，製冷系統與製熱系統以各自的熱電元件進行製冷與製熱，並且製冷系統與製熱系統共用冷卻水系統，故可保持穩定且極佳的供水品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1000‧‧‧飲水機
1100‧‧‧進水系統
1120‧‧‧原水進水頭
1110‧‧‧淨水進水頭
1130‧‧‧排水頭
1200‧‧‧冷卻水系統
1210‧‧‧冷卻水槽
1300‧‧‧製冷系統
1310‧‧‧第一熱電元件
1312‧‧‧底板
1312A‧‧‧第一表面
1312B‧‧‧第二表面
1312C‧‧‧第一擾流道
1314‧‧‧熱電晶片
1316‧‧‧蓋板
1316A‧‧‧第二擾流道
1316B‧‧‧入水貫穿孔
1316C‧‧‧出水貫穿孔
1318‧‧‧密封圈
1320‧‧‧冷水膽
1322‧‧‧孔口隔板
S12‧‧‧飲用水儲存系統
1324‧‧‧補水蓋板
1400‧‧‧製熱系統
1410‧‧‧第二熱電元件
1420‧‧‧低溫製熱水膽
1422‧‧‧洩壓閥
1430‧‧‧高溫製熱水膽
1440‧‧‧浸水式電熱管
1450‧‧‧壓力平衡管
1500‧‧‧出水系統
1510‧‧‧冰水控制閥
1520‧‧‧溫水控制閥
1530‧‧‧熱水控制閥
1600、2600‧‧‧淨水系統
1610、2610‧‧‧濾棉式過濾器
1620、2640‧‧‧逆滲透膜式過濾器
1630、2650‧‧‧後置式活性碳過濾器
2620‧‧‧活性碳過濾器
2630‧‧‧低孔徑濾棉式過濾器
1700‧‧‧水泵
1800‧‧‧管路
1900‧‧‧控制閥
1910‧‧‧水位偵測器
1920‧‧‧溫度偵測器
圖1是本發明一實施例的飲水機的示意圖。
圖2是本發明另一實施例的飲水機的淨水系統。
圖3與圖4是圖2的飲水機的第一熱電元件的示意圖。
1000‧‧‧飲水機
1100‧‧‧進水系統
1120‧‧‧原水進水頭
1110‧‧‧淨水進水頭
1130‧‧‧排水頭
1200‧‧‧冷卻水系統
1210‧‧‧冷卻水槽
1300‧‧‧製冷系統
1310‧‧‧第一熱電元件
1320‧‧‧冷水膽
1322‧‧‧孔口隔板
S12‧‧‧飲用水儲存系統
1324‧‧‧補水蓋板
1400‧‧‧製熱系統
1410‧‧‧第二熱電元件
1420‧‧‧低溫製熱水膽
1422‧‧‧洩壓閥
1430‧‧‧高溫製熱水膽
1440‧‧‧浸水式電熱管
1450‧‧‧壓力平衡管
1500‧‧‧出水系統
1510‧‧‧冰水控制閥
1520‧‧‧溫水控制閥
1530‧‧‧熱水控制閥
1600‧‧‧淨水系統
1610‧‧‧濾棉式過濾器
1620‧‧‧逆滲透膜式過濾器
1630‧‧‧後置式活性碳過濾器
1700‧‧‧水泵
1800‧‧‧管路
1900‧‧‧控制閥
1910‧‧‧水位偵測器
1920‧‧‧溫度偵測器
Claims (15)
- 一種飲水機，包括：一進水系統；一飲用水儲存系統，連通該進水系統；一製冷系統，連通該飲用水儲存系統，包括一冷水膽與一第一熱電元件，該第一熱電元件之致冷側接觸該冷水膽；一製熱系統，連通該飲用水儲存系統，包括一低溫製熱水膽與一第二熱電元件，該第二熱電元件之致熱側接觸該低溫製熱水膽；一冷卻水系統，連通該進水系統，且連接至該第一熱電元件之致熱側與該第二熱電元件之致冷側；以及一出水系統，連通該製熱系統與該製冷系統。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，更包括一淨水系統，連通該進水系統與該飲用水儲存系統且位於兩者之間。
- 如申請專利範圍第2項所述之飲水機，其中該淨水系統為逆滲透系統。
- 如申請專利範圍第2項所述之飲水機，其中該進水系統具有一原水進水頭，連通該淨水系統。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該進水系統具有一排水頭，連通該冷卻水系統。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該進水系統具有一淨水進水頭，該淨水進水頭連通該飲用水儲存 系統。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該出水系統具有一冰水控制閥，該冰水控制閥連通該冷水膽。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該飲用水儲存系統係藉由一孔口隔板與該冷水膽隔間連通。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該製熱系統更具有一高溫製熱水膽與一浸水式電熱管，該高溫製熱水膽連通該低溫製熱水膽，該浸水式電熱管伸入該高溫製熱水膽。
- 如申請專利範圍第9項所述之飲水機，其中該出水系統具有一熱水控制閥，該熱水控制閥連通該高溫製熱水膽。
- 如申請專利範圍第9項所述之飲水機，其中該製熱系統更具有一壓力平衡管，該壓力平衡管連通該低溫製熱水膽與該高溫製熱水膽，該低溫製熱水膽具有一洩壓閥。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該低溫製熱水膽具有一洩壓閥。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該出水系統具有一溫水控制閥，該溫水控制閥連通該飲用水儲存系統。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該第一熱電元件包括：一底板，具有相對的一第一表面與一第二表面，其中該第二表面具有一第一擾流道； 至少一熱電晶片，配置於該底板的該第一表面；一蓋板，組裝至該底板的該第二表面，該蓋板朝向該第二表面的表面具有一第二擾流道，該蓋板更具有連通該冷卻水系統的一入水貫穿孔與一出水貫穿孔；以及一密封圈，配置於該蓋板與該底板之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之飲水機，其中該第二熱電元件包括：一底板，具有相對的一第一表面與一第二表面，其中該第二表面具有一第一擾流道；至少一熱電晶片，配置於該底板的該第一表面；一蓋板，組裝至該底板的該第二表面，該蓋板朝向該第二表面的表面具有一第二擾流道，該蓋板更具有連通該冷卻水系統的一入水貫穿孔與一出水貫穿孔；以及一密封圈，配置於該蓋板與該底板之間。
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