TWI510747B - 即時熱水供應系統 - Google Patents

Description

即時熱水供應系統

本發明係與熱水供應系統有關，特別是指一種即時熱水供應系統。

一般的熱水器主要是利用瓦斯燃燒或是使用電熱以對水進行加熱處理，以提供適當的水溫供人們使用。

然而，由於熱水器與水龍頭之間以一水管來聯結，且該水管具有一定長度並隨時留存有冷水，因此，當使用者要使用熱水時，該熱水器雖然馬上被開啟而對冷水加熱，但是，因為留存在水管內的冷水溫度偏低，且熱水器對冷水的加熱昇溫仍需一定時間，因此一般人的使用習慣，通常會先讓水管內的冷水經由水龍頭排掉，且持續加熱一段時間之後，才開始使用到熱水，凸顯出水資源浪費的缺陷，特別是在天氣寒冷時，熱水器加熱所耗費的時間更久，相對地水資源的浪費就更多。

是以，如何發出一種即時熱水供應系統，其可解決上述的問題，即為本案發明的動機。

本發明之目的在於提供一種即時熱水供應系統，其主要讓使用者打開水龍頭後在短時間內即有熱水的使用，以降低水資源的浪費。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種即時 熱水供應系統，包含：一熱交換器，具有一冷水入口、一熱水出口、一第一電熱管、及一第二電熱管；一電源供給單元，具有一交流電源供給器、及一直流電源供給器；一加熱控溫單元，電性連接該交流電源供給器與該第一電熱管之間，以控制該交流電源供給器與該第一電熱管是否電性導通；一充電控制單元，電性連接該直流電源供給器，以控制該直流電源供給器是否輸出直流電壓；一儲能單元，電性連接該充電控制單元，以儲存該直流電源供給器所輸出的直流電壓；一放電控制單元，電性連接該儲能單元與該第二電熱管之間，以控制該儲能單元與該第二電熱管是否電性導通；一控制單元，通訊連結該加熱控溫單元、充電控制單元、儲能單元、及放電控制單元；一溫度偵測單元，設於該熱交換器且通訊連結該控制單元，以偵測該熱交換器內的溫度，當偵測該熱交換器內的溫度高於設定值時，輸出一第一溫控訊號至該控制單元，該控制單元接收該第一溫控訊號後控制該加熱控溫單元斷路，使該交流電源供給器與該第一電熱管電性不導通，當偵測該熱交換器內的溫度低於設定值時，則輸出一第二溫控訊號至該控制單元，該控制單元接收該第二溫控訊號後控制該加熱控溫單元導通，使該交流電源供給器對該第一電熱管放電加熱；一水壓偵測單元，設於該熱交換器且通訊連結該控制單元，以偵測該熱交換器內的水壓是否有改變，當偵測該熱交換器內的水壓沒有改變時，輸出一第一加熱訊號至該控制單元，該控制單元接收該第一加熱訊號後控制該放電控制單元斷路，使該儲能單元與該第二電熱管電性不導通，當偵測該熱交換器內的水壓改變時，則輸出一第二加熱訊號至該控制單元，該控制單元接收該第二加熱訊號後控制該放電控制單元導通，使該儲能單元對該第二電熱管放電加熱。

較佳地，該熱交換器更具有一具有承水空間的殼體，該冷水入口及該熱水出口係設於該殼體且與該承水空間相通，該第一、二電熱管係設於該承水空間內。

較佳地，該即時熱水供應系統更包含一設於該儲能單元且通訊連結該控制單元的電壓偵測單元，以偵測該儲能單元內儲能狀態，當偵測該儲能單元內儲能飽和時，輸出一第一充電訊號至該控制單元，該控制單元接收該第一充電訊號後控制該充電控制單元斷路，使該直流電源供給器與該儲能單元電性不導通，當偵測該儲能單元內儲能尚未飽和時，輸出一第二充電訊號至該控制單元，該控制單元接收該第二充電訊號後控制該充電控制單元導通，使該直流電源供給器持續供給直流電壓給該儲能單元進行儲能。

較佳地，該充電控制單元包含一限壓模組及一限流模組，該限壓模組限制由該直流電源供給器輸入至該儲能單元的直流電壓，使該儲能單元所儲存的直流電壓在該儲能單元的擊穿電壓以下工作，該限流模組限制由該直流電源供給器輸入至該儲能單元的電流。

較佳地，該儲能單元係由複數個彼此電行連結的超級電容器所組成。

較佳地，該即時熱水供應系統更包含一通訊連結該控制單元的人機介面，以對該充電控制單元、溫度偵測單元、及水壓偵測單元進行參數的設定。

較佳地，該即時熱水供應系統更包含一設於該熱交換器且通訊連結該控制單元的異常偵測單元，以偵測該熱交換器的缺水檢知或接點過 熱檢知，當偵測該熱交換器內缺水或接點過熱時，輸出一異常訊號至該控制單元，該控制單元接收該異常訊號後控制該加熱控溫單元及放電控制單元斷路。

較佳地，該即時熱水供應系統更包含一通訊連結該控制單元的警報器，當該控制單元接收該異常訊號後控制該警報器作動。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉二較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。

11‧‧‧水龍頭

12‧‧‧熱水器

20‧‧‧熱交換器

21‧‧‧冷水入口

22‧‧‧熱水出口

23‧‧‧第一電熱管

24‧‧‧第二電熱管

25‧‧‧殼體

251‧‧‧承水空間

30‧‧‧電源供給單元

31‧‧‧交流電源供給器

32‧‧‧直流電源供給器

33‧‧‧整流控制器

41‧‧‧加熱控溫單元

42‧‧‧充電控制單元

421‧‧‧限壓模組

422‧‧‧限流模組

43‧‧‧儲能單元

44‧‧‧放電控制單元

45‧‧‧控制單元

46‧‧‧溫度偵測單元

47‧‧‧水壓偵測單元

51‧‧‧電壓偵測單元

52‧‧‧人機介面

53‧‧‧異常偵測單元

54‧‧‧警報器

第1圖係本發明第一實施例的系統方塊圖。

第2圖係本發明第一實施例的示意圖，顯示熱交換器的內部狀態。

第3圖係本發明第二實施例的系統方塊圖。

參閱第1、2圖所示，本發明第一實施例所提供的一種即時熱水供應系統，其主要接設於水龍頭11與熱水器12之間，該即時熱水供應系統主要係由一熱交換器20、一電源供給單元30、一加熱控溫單元41、一充電控制單元42、一儲能單元43、一放電控制單元44、一控制單元45、一溫度偵測單元46、及一水壓偵測單元47所組成，其中：該熱交換器20，具有一冷水入口21、一熱水出口22、一第一電熱管23、及一第二電熱管24；本實施例中，該熱交換器20更具有一具有承水空間251的殼體25，該冷水入口21及該熱水出口22係設於該殼體25且與該承水空間251相通，該第一、二電熱管23、24係設於該承水空間251 內，以便對該承水空間內251的水進行加熱升溫。

該電源供給單元30，具有一交流電源供給器31、及一直流電源供給器32；本實施例中該直流電源供給器32係藉由一整流控制器33而電性連接至該交流電源供給器31，而該交流電源供給器31為一市電。

該加熱控溫單元41，電性連接該交流電源供給器31與該第一電熱管23之間，以控制該交流電源供給器31與該第一電熱管23是否電性導通；本實施例中，該加熱控溫單元41為一固態繼電器(SSR)。

該充電控制單元42，電性連接該直流電源供給器32，以控制該直流電源供給器32是否輸出直流電壓；本實施例中，該充電控制單元42包含一限壓模組421及一限流模組422，該限壓模組421限制由該直流電源供給器32輸入至該儲能單元43的直流電壓，使該儲能單元43所儲存的直流電壓在該儲能單元43的擊穿電壓以下工作，該限流模組422限制由該直流電源供給器32輸入至該儲能單元43的電流。

該儲能單元43，電性連接該充電控制單元42，以儲存該直流電源供給器32所輸出的直流電壓；本實施例中，該儲能單元43係由複數個彼此電行連結的超級電容器所組成，而各該超級電容器的規格至少滿足下述條件，電容量介於5法拉至10法拉，且至少耐壓120伏特。

該放電控制單元44，電性連接該儲能單元43與該第二電熱管24之間，以控制該儲能單元43與該第二電熱管24是否電性導通。

該控制單元45，通訊連結該加熱控溫單元41、充電控制單元42、儲能單元43、及放電控制單元44。

該溫度偵測單元46，設於該熱交換器20且通訊連結該控制單 元45，以偵測該熱交換器20內的溫度，當偵測該熱交換器20內的溫度高於設定值時，輸出一第一溫控訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該第一溫控訊號後控制該加熱控溫單元41斷路，使該交流電源供給器31與該第一電熱管電性23不導通，當偵測該熱交換器20內的溫度低於設定值時，則輸出一第二溫控訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該第二溫控訊號後控制該加熱控溫單元41導通，使該交流電源供給器31對該第一電熱管23放電加熱。

該水壓偵測單元47，設於該熱交換器20且通訊連結該控制單元45，以偵測該熱交換器20內的水壓是否有改變，當偵測該熱交換器20內的水壓沒有改變時，輸出一第一加熱訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該第一加熱訊號後控制該放電控制單元44斷路，使該儲能單元43與該第二電熱管24電性不導通，當偵測該熱交換器20內的水壓改變時，則輸出一第二加熱訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該第二加熱訊號後控制該放電控制單元44導通，使該儲能單元43對該第二電熱管24放電加熱。

據此，當使用者第一次打開水龍頭11時，該水壓偵測單元47則偵測該熱交換器20內的水壓改變，而輸出一第二加熱訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該第二加熱訊號後控制該放電控制單元44導通，使該儲能單元43對該第二電熱管24放電加熱，而由於該儲能單元43的各超級電容器之電容量介於5法拉至10法拉可對功率為5至8000W的該第二電熱管24進行放電加熱，因此，得以在短時間內對熱交換器20內的水進行升溫，讓使用者打開水龍頭11後在短時間內即有熱水的使用，以達到降低水 資源浪費的目的。

另外，當該第二電熱管24對該熱交換器20內的水加熱完畢後，該溫度偵測單元46同時對該熱交換器20內已加熱後的水進行偵測，當偵測該熱交換器20內的溫度低於設定值時，則輸出一第二溫控訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該第二溫控訊號後控制該加熱控溫單元41導通，使該交流電源供給器31對該第一電熱管23放電加熱，而對該熱交換器20內的水進行溫控加熱，據此，當使用者第二次打開水龍頭11時，便能立即獲得溫熱水使用，以真正達到降低水資源浪費的目的。

值得一提的是，本發明即時熱水供應系統適合用於家中簡易使用，目前雖然有速熱型熱水器之產品，但其容量極大，無法用於一般插座，本發明的儲能單元43是利用特殊儲能元件(超級電容器)進行快速放電加熱，將此儲能元件配合一般插座110V安裝，此儲能元件平常工作於儲能狀態，開啟水龍頭11後快速透過熱交換器20進行即時加熱，出水一段時間與遠端之熱水接續後，儲能單元43即停止對該第二電熱管24放電加熱，如此可達到省能源及省水之效果。

參閱第3圖所示，本發明第二實施例所提供的一種即時熱水供應系統，其同樣係由熱交換器20、電源供給單元30、加熱控溫單元41、充電控制單元42、儲能單元43、放電控制單元44、控制單元45、溫度偵測單元46、及水壓偵測單元47所組成，由於其組態及功效同於第一實施例，故不再贅述，至於第二實施例不同之處在於：該即時熱水供應系統更包含一設於該儲能單元43且通訊連結該控制單元45的電壓偵測單元51、一通訊連結該控制單元45的人機介面 52、一設於該熱交換器20且通訊連結該控制單元45的異常偵測單元53、及一通訊連結該控制單元45的警報器54，其中：該電壓偵測單元51，用以偵測該儲能單元43內儲能狀態，當偵測該儲能單元43內儲能飽和時，輸出一第一充電訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該第一充電訊號後控制該充電控制單元42斷路，使該直流電源供給器32與該儲能單元43電性不導通，當偵測該儲能單元43內儲能尚未飽和時，輸出一第二充電訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該第二充電訊號後控制該充電控制單元42導通，使該直流電源供給器32持續供給直流電壓給該儲能單元43進行儲能。

該人機介面52，用以對該充電控制單元42、溫度偵測單元46、及水壓偵測單元47進行參數的設定，例如可對該充電控制單元42進行限壓、限流的大小進行改變設定；對溫度偵測單元46所偵測的溫度範圍進行改變設定；對該水壓偵測單元47所偵測的水壓變化範圍進行改變設定。

該異常偵測單元53，用以偵測該熱交換器20的缺水檢知或接點過熱檢知，當偵測該熱交換器20內缺水或接點過熱時，輸出一異常訊號至該控制單元45，該控制單元45接收該異常訊號後控制該加熱控溫單元41及放電控制單元44斷路，以避免該熱交換器20損壞。

該警報器54，當該控制單元45接收該異常訊號後控制該警報器54作動，以做為警示使用者之用。

以上所述即為本發明第二實施例各主要構件之結構及其組態說明，藉以達成另一實施狀態。

20‧‧‧熱交換器

23‧‧‧第一電熱管

24‧‧‧第二電熱管

30‧‧‧電源供給單元

31‧‧‧交流電源供給器

32‧‧‧直流電源供給器

33‧‧‧整流控制器

41‧‧‧加熱控溫單元

42‧‧‧充電控制單元

421‧‧‧限壓模組

422‧‧‧限流模組

43‧‧‧儲能單元

44‧‧‧放電控制單元

45‧‧‧控制單元

46‧‧‧溫度偵測單元

47‧‧‧水壓偵測單元

Claims (8)

1. 一種即時熱水供應系統，包含：一熱交換器，具有一冷水入口、一熱水出口、一第一電熱管、及一第二電熱管；一電源供給單元，具有一交流電源供給器、及一直流電源供給器；一加熱控溫單元，電性連接該交流電源供給器與該第一電熱管之間，以控制該交流電源供給器與該第一電熱管是否電性導通；一充電控制單元，電性連接該直流電源供給器，以控制該直流電源供給器是否輸出直流電壓；一儲能單元，電性連接該充電控制單元，以儲存該直流電源供給器所輸出的直流電壓；一放電控制單元，電性連接該儲能單元與該第二電熱管之間，以控制該儲能單元與該第二電熱管是否電性導通；一控制單元，通訊連結該加熱控溫單元、充電控制單元、儲能單元、及放電控制單元；一溫度偵測單元，設於該熱交換器且通訊連結該控制單元，以偵測該熱交換器內的溫度，當偵測該熱交換器內的溫度高於設定值時，輸出一第一溫控訊號至該控制單元，該控制單元接收該第一溫控訊號後控制該加熱控溫單元斷路，使該交流電源供給器與該第一電熱管電性不導通，當偵測該熱交換器內的溫度低於設定值時，則輸出一第二溫控訊號至該控制單元，該控制單元接收該第二溫控訊號後控制該加熱控溫單元導通，使該交流電源供給器對該第一電熱管放電加熱；一水壓偵測單元，設於該熱交換器且通訊連結該控制單元，以偵測該熱交換器內的水壓是否有改變，當偵測該熱交換器內的水壓沒有改 變時，輸出一第一加熱訊號至該控制單元，該控制單元接收該第一加熱訊號後控制該放電控制單元斷路，使該儲能單元與該第二電熱管電性不導通，當偵測該熱交換器內的水壓改變時，則輸出一第二加熱訊號至該控制單元，該控制單元接收該第二加熱訊號後控制該放電控制單元導通，使該儲能單元對該第二電熱管放電加熱。
2. 如申請專利範圍第1項所述之即時熱水供應系統，其中該熱交換器更具有一具有承水空間的殼體，該冷水入口及該熱水出口係設於該殼體且與該承水空間相通，該第一、二電熱管係設於該承水空間內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之即時熱水供應系統，其中更包含一設於該儲能單元且通訊連結該控制單元的電壓偵測單元，以偵測該儲能單元內儲能狀態，當偵測該儲能單元內儲能飽和時，輸出一第一充電訊號至該控制單元，該控制單元接收該第一充電訊號後控制該充電控制單元斷路，使該直流電源供給器與該儲能單元電性不導通，當偵測該儲能單元內儲能尚未飽和時，輸出一第二充電訊號至該控制單元，該控制單元接收該第二充電訊號後控制該充電控制單元導通，使該直流電源供給器持續供給直流電壓給該儲能單元進行儲能。
4. 如申請專利範圍第1項所述之即時熱水供應系統，其中該充電控制單元包含一限壓模組及一限流模組，該限壓模組限制由該直流電源供給器輸入至該儲能單元的直流電壓，使該儲能單元所儲存的直流電壓在該儲能單元的擊穿電壓以下工作，該限流模組限制由該直流電源供給器輸入至該儲能單元的電流。
5. 如申請專利範圍第1項所述之即時熱水供應系統，其中該儲能單元係由複數個彼此電行連結的超級電容器所組成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之即時熱水供應系統，其中更包含一通訊連結 該控制單元的人機介面，以對該充電控制單元、溫度偵測單元、及水壓偵測單元進行參數的設定。
7. 如申請專利範圍第1項所述之即時熱水供應系統，其中更包含一設於該熱交換器且通訊連結該控制單元的異常偵測單元，以偵測該熱交換器的缺水檢知或接點過熱檢知，當偵測該熱交換器內缺水或接點過熱時，輸出一異常訊號至該控制單元，該控制單元接收該異常訊號後控制該加熱控溫單元及放電控制單元斷路。
8. 如申請專利範圍第7項所述之即時熱水供應系統，其中更包含一通訊連結該控制單元的警報器，當該控制單元接收該異常訊號後控制該警報器作動。