TWI567351B - water heater - Google Patents

Description

電熱水器

本發明是有關於一種電熱水器，特別是指一種利用電能對水加熱以供應熱水的電熱水器。

參閱圖1，一種台灣公告編號第484699號專利所公開之電熱水器1，該電熱水器1包含一個貯水筒11。該貯水筒11包括一個外筒壁111、一個橫向設置在該外筒壁111內的分隔板112，及一個間隔位於該外筒壁111內圍且連接於該分隔板112下方的內筒壁113。該外筒壁111、該分隔板112與該內筒壁113，相配合界定出一個在該分隔板112下方且位於該外筒壁111與該內筒壁113之間的低溫區114、一個在該分隔板112下方且位於該內筒壁113內的加熱區115，及一個位於該分隔板112上方的高溫區116。該分隔板112具有一個連通該加熱區115與該高溫區116的通孔117。

該電熱水器1還包含一個由該外筒壁111底部往上伸入該內筒壁113且用於加熱該加熱區115內之水液的加熱源12、一支安裝於該外筒壁111之底部且連通該低溫區114的入水管13、一支 安裝於該外筒壁111之底部且連通該高溫區116的出水管14、一支連接該入水管13且將冷水注入該入水管13的冷水管15、一支連接該出水管14且供該加熱區115內的熱水輸出的熱水管16，及一個安裝於該外筒壁111且用於感測該入水管13附近溫度的溫度感測件17。

想要使用熱水時，開啟該熱水管16讓該高溫區116內的熱水輸出，同時冷水即會經由該冷水管15連通該入水管13注入該低溫區114，此時該溫度感測件17瞬即感測到溫度降低，而啟動該加熱源12加熱該加熱區115內的水液，由此經過加熱後之熱水會對流進入該高溫區116，再經由該出水管14自該熱水管16輸出。

在持續輸出使用熱水的情況下，冷水也會不斷地補充注入，此時即會在該貯水筒11內產生一個冷、熱水攪動混流的區域，稱之為混水層，再加上流動的水液受到加熱的時間短，尚不及升溫至高溫就進入該高溫區116，此種現象將會使得該高溫區116內的熱水迅速降溫，並會出現熱水溫度不足的現象，進而導致實際可使用熱水量快速減少、水溫不穩定。

再者，使用時為使熱水量足夠使用，須將該貯水筒11內的水全部加熱至高溫(例如65℃)，使用時再調配冷水降溫至適合的溫度(例如40℃)，因該貯水筒11體積大且貯水量也較大，加熱至 高溫(65℃)需耗時較久且用電量也較高，因此該電熱水器1的電熱功效不佳，實在有加以改良之必要。

因此，本發明之目的，即在提供一種可有效提升電熱功效的電熱水器。

於是，本發明電熱水器，包含一個貯水單元、一個管路單元、一個加熱單元，及一個控制單元。該貯水單元界定出一個第一貯水空間，及一個與該第一貯水空間相間隔的第二貯水空間。該管路單元包括一支連通該第一貯水空間的第一入水管、一支與該第一入水管相間隔且連通該第一貯水空間的第一出水管、一支連通該第二貯水空間的第二入水管、一支連接該第一出水管與該第二入水管的旁通管、一支將冷水分流注入該第一入水管與該旁通管的冷水管，及一支供該第二貯水空間內的熱水輸出的熱水管。該加熱單元包括一個安裝於該第一貯水空間內的第一加熱源，及一個安裝於該第二貯水空間內的第二加熱源。該控制單元包括一個電連接該加熱單元之該第一加熱源與該第二加熱源的控制主機，使用時，該控制主機在該熱水管不輸出熱水時，控制使該第一加熱源加熱，且在該熱水管輸出熱水時，控制使該第一加熱源及該第二加熱源分別加熱。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明電熱水器之一第一實施例，包含一個貯水單元2、一個管路單元3、一個加熱單元4，及一個控制單元5。

該貯水單元2包括一個密閉的貯水筒21，及一個密閉且連接附設於該貯水筒21外側的加熱筒22。該貯水筒21具有一個界定出一個第一貯水空間23的外筒壁211、一個橫向設置在該外筒壁211內的分隔板212，及一個間隔位於該外筒壁211內圍且由該分隔板212往下延伸的內筒壁213。該第一貯水空間23藉由該分隔板212及該內筒壁213，分隔出一個位於該分隔板212下方且在該外筒壁211與該內筒壁213之間的低溫區231、一個位於該分隔板212下方且在該內筒壁213內的加熱區232，及一個位於該分隔板212上方的高溫區233。該加熱區232底部連通該低溫區231。該分隔板212具有一個連通該加熱區232頂部與該高溫區233的通孔214。該加熱筒22界定出一個與該第一貯水空間23相間隔的第二貯水空間24。在設計上，該加熱筒22體積小於該貯水筒21，並與該貯水筒21分離設置，所以可快速加熱該第二貯水空間24內之熱水。當然該加熱筒22也可以另外利用一個殼體(圖未示)包覆在該貯水筒21及該加熱筒22外圍，故不以本第一實施例為限。

該管路單元3包括一支安裝於該外筒壁211之底部且連通該第一貯水空間23之該低溫區231的第一入水管31、一支安裝於該外筒壁211之頂部且連通該第一貯水空間23之該高溫區233的第一出水管32、一支安裝於該加熱筒22且連通該第二貯水空間24的第二入水管33、一支具有相反之一個第一管端341與一個第二管端342的旁通管34、一支連接該第一入水管31與該旁通管34之該第一管端341的第一連通管35、一支連接該旁通管34之該第二管端342、該第一出水管32與該第二入水管33的第二連通管36、一支連接該第一連通管35且將冷水分流注入該第一入水管31與該旁通管34的冷水管37，及一支安裝於該加熱筒22且供該第二貯水空間24內的熱水輸出的熱水管38。該第一入水管31具有一伸入該第一貯水空間23之該低溫區231且供冷水流出的入水端311。該第一連通管35及該第二連通管36皆為一支三通管。該熱水管38連接至一個蓮蓬頭或一個水龍頭(圖未示)。

該加熱單元4包括一個安裝於該第一貯水空間23內的第一加熱源41，及一個安裝於該第二貯水空間24內的第二加熱源42。該第一加熱源41為直立式加熱棒，是由該外筒壁211底部往上伸入該內筒壁213且鄰近該分隔板212，用於加熱該加熱區232內的水液。該第二加熱源42是直立設置在該加熱筒22內，用於加熱該第二貯水空間24內的水液。

該控制單元5包括一個電連接該加熱單元4之該第一加熱源41與該第二加熱源42的控制主機51，及一個安裝於該外筒壁211且用於感測該第一入水管31之該入水端311附近溫度的溫度感測件52。由於該控制單元5之控制電路並非本第一實施例之重點，所以在此不再說明。

在正常狀態下，該貯水單元2之該第一貯水空間23、該第二貯水空間24，以及該管路單元3皆充滿水液，故當該熱水管38輸出熱水的同時該冷水管37即會輸入冷水。使用時，在該熱水管38不輸出熱水的靜止情形下，當該控制主機51被啟動後，會控制使該第一加熱源41升溫加熱該加熱區232內的水液，而經過熱交換升溫後的熱水，會熱對流向上流動，由該通孔214進入該高溫區233，而位於該低溫區231及該高溫區233內相對較低溫的水液則會補充入該加熱區232內，以持續循環加熱，直到該溫度感測件52感測到水溫達到一個預設溫度例如65℃時，即會發訊通知該控制主機51令該第一加熱源41暫停加熱，而後經過一段時間，當水溫降低至一個預設溫度例如40℃時，會再發訊通知該控制主機51令該第一加熱源41開始加熱。

當使用者開始使用熱水，也就是在該熱水管38輸出熱水的供水情形下，該高溫區233內的熱水會流入該第二貯水空間24再由該熱水管38輸出，同時該冷水管37即會將冷水分流注入該第一入水管31與該旁通管34，而當冷水由該第一入水管31之該入水端311流入該低溫區231時，該溫度感測件52隨即感測到低溫而發訊通知該控制主機51令該第二加熱源42開始升溫，藉以再次加熱由該高溫區233導入該第二貯水空間24內的熱水，以及由該旁通管34匯流混入該第二貯水空間24內的冷水，所以該第二貯水空間24內的熱水會經過該第二加熱源42的快速加熱升溫後，再由該熱水管38輸出。

綜上所述，本發明電熱水器，是使該貯水單元2設有該第一貯水空間23及該第二貯水空間24，使得冷水進入該第一貯水空間23，受到該第一加熱源41加熱後，會再導入該第二貯水空間24經由該第二加熱源42再次快速加熱以達到預定溫度，同時本發明電熱水器並藉由該旁通管34，將一部分的冷水直接分流入該第二貯水空間24加熱，可以有效避免過多冷水一起進入該第一貯水空間23內降低混合比，也可減少因為混水層所造成的熱水快速降溫的現象，以提高加熱效率，同時並可利用該第二加熱源42快速增加該加熱筒22內之水溫，達到實際可用熱水量最大化之目的，同時還能減輕該第一加熱源41的負擔，延長該第一加熱源41的使用壽命。而當該貯水單元2實際可用熱水量最大化之後，更有助於該貯水單元2朝向縮減容量之方向設計，進而可使該電熱水器更具規劃彈性，故確實能達成本發明之目的。

此外，值得一提的是，該控制主機51可依使用情況調配該第一、第二加熱源41、42之功率使用分配，例如整體電熱水器之使用功率為6 KW時，在沒有熱水輸出狀態下，該控制主機51可將6 KW之電能全部供給該第一加熱源41，以使該第一貯水空間23內的水快速加熱。而在有熱水輸出狀態下，該控制主機51可將6 KW電能中之小部分電能(例如1 KW)分配供給該第一加熱源41，並將大部分電能(例如5 KW)分配供給該第二加熱源42，以使該第二貯水空間24內的水快速加熱，使溫度達到輸出的溫度需求，又可降低該第一貯水空間23內的熱水輸出水量，更可達到實際可用熱水量最大化且水溫穩定之目的。當然該控制主機51可依輸出熱水溫度調配該第一、第二加熱源41、42之功率使用分配，不以上述分配方式為限。

另外，本第一實施例使用時，如輸出使用熱水溫度需40℃時，可將該第一貯水空間23內的水加熱至50℃，再以該旁通管34的冷水(例如20℃)調配成35℃熱水，流入該第二貯水空間24後再加熱增溫5℃，即可成為40℃的使用熱水。不僅該第一貯水空間23內的水加熱較快，也較節省電能，且該第一貯水空間23內的水僅加熱至50℃，比起習知技術中的高溫熱水(例如65℃)，可減少熱能的散失，更能有效節能。

參閱圖3，本發明電熱水器之一第二實施例之構造大致相同於該第一實施例，其差別在於︰改變該第一出水管32伸出該外筒壁211的位置，本第二實施例之該第一出水管32是安裝於該外筒壁211之底部，乃由該外筒壁211之底部向上通過該低溫區231再連通該分隔板212並伸入該高溫區233。本第二實施例同樣可有效解決因為冷熱水混流影響而導致的實際可用熱水損失的問題，以達到實際可用熱水量最大化之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧貯水單元
21‧‧‧貯水筒
211‧‧‧外筒壁
212‧‧‧分隔板
213‧‧‧內筒壁
214‧‧‧通孔
22‧‧‧加熱筒
23‧‧‧第一貯水空間
231‧‧‧低溫區
232‧‧‧加熱區
233‧‧‧高溫區
24‧‧‧第二貯水空間
3‧‧‧管路單元
31‧‧‧第一入水管
311‧‧‧入水端
32‧‧‧第一出水管
33‧‧‧第二入水管
34‧‧‧旁通管
341‧‧‧第一管端
342‧‧‧第二管端
35‧‧‧第一連通管
36‧‧‧第二連通管
37‧‧‧冷水管
38‧‧‧熱水管
4‧‧‧加熱單元
41‧‧‧第一加熱源
42‧‧‧第二加熱源
5‧‧‧控制單元
51‧‧‧控制主機
52‧‧‧溫度感測件

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一種台灣公告編號第484699號專利所公開之電熱水器的一局部剖面側視示意圖；圖2是本發明電熱水器的一第一實施例的一局部剖面側視示意圖；及圖3是本發明電熱水器的一第二實施例的一局部剖面側視示意圖。

2‧‧‧貯水單元

21‧‧‧貯水筒

211‧‧‧外筒壁

212‧‧‧分隔板

213‧‧‧內筒壁

214‧‧‧通孔

22‧‧‧加熱筒

23‧‧‧第一貯水空間

32‧‧‧第一出水管

33‧‧‧第二入水管

34‧‧‧旁通管

341‧‧‧第一管端

342‧‧‧第二管端

35‧‧‧第一連通管

36‧‧‧第二連通管

37‧‧‧冷水管

231‧‧‧低溫區

232‧‧‧加熱區

233‧‧‧高溫區

24‧‧‧第二貯水空間

3‧‧‧管路單元

31‧‧‧第一入水管

311‧‧‧入水端

38‧‧‧熱水管

4‧‧‧加熱單元

41‧‧‧第一加熱源

42‧‧‧第二加熱源

5‧‧‧控制單元

51‧‧‧控制主機

52‧‧‧溫度感測件

Claims (9)

1. 一種電熱水器，包含：一個貯水單元，界定出一個第一貯水空間，及一個與該第一貯水空間相間隔的第二貯水空間；一個管路單元，包括一支連通該第一貯水空間的第一入水管、一支與該第一入水管相間隔且連通該第一貯水空間的第一出水管、一支連通該第二貯水空間的第二入水管、一支連接該第一入水管、該第一出水管與該第二入水管的旁通管、一支將冷水分流注入該第一入水管與該旁通管的冷水管，及一支供該第二貯水空間內的熱水輸出的熱水管；一個加熱單元，包括一個安裝於該第一貯水空間內的第一加熱源，及一個安裝於該第二貯水空間內的第二加熱源；及一個控制單元，包括一個電連接該加熱單元之該第一加熱源與該第二加熱源的控制主機，使用時，該控制主機在該熱水管不輸出熱水時，控制使該第一加熱源加熱，且在該熱水管輸出熱水時，控制使該第一加熱源及該第二加熱源分別加熱，而且該控制主機可依使用情況調配該第一加熱源及該第二加熱源之功率使用分配，在該熱水管沒有熱水輸出狀態下，該控制主機可將所有電能供給該第一加熱源，在該熱水管有熱水輸出狀態下，該控制主機降低供給該第一加熱源之電能，並分配大部分之電能供給該第二加熱源。
2. 如請求項1所述的電熱水器，其中，該旁通管具有相反之一個第一管端與一個第二管端，該管路單元還包括一支連接該冷水管、該第一入水管與該旁通管之該第一管端的第一連通管，及一支連接該旁通管之該第二管端、該第一出水管與該第二入水管的第二連通管。
3. 如請求項2所述的電熱水器，其中，該貯水單元包括一個貯水筒，該貯水筒具有一個界限出該第一貯水空間的外筒壁、一個橫向設置在該外筒壁內的分隔板，及一個間隔位於該外筒壁內圍且由該分隔板往下延伸的內筒壁，該第一貯水空間藉由該分隔板及該內筒壁，分隔出一個位於該分隔板下方且在該外筒壁與該內筒壁之間的低溫區、一個位於該分隔板下方且在該內筒壁內的加熱區，及一個位於該分隔板上方的高溫區，該加熱區底部連通該低溫區，該分隔板具有一個連通該加熱區頂部與該高溫區的通孔。
4. 如請求項3所述的電熱水器，其中，該加熱單元之該第一加熱源為直立式加熱棒，是由該外筒壁底部往上伸入該內筒壁且鄰近該分隔板，用於加熱該加熱區內的水液。
5. 如請求項4所述的電熱水器，其中，該貯水單元還包括一個界限出該第二貯水空間的加熱筒，該加熱單元之該第二加熱源是直立設置在該加熱筒內，用於加熱該第二貯水空間內的水液。
6. 如請求項5所述的電熱水器，其中，該第一入水管安裝於該外筒壁之底部且連通該第一貯水空間之該低溫區，該第一出水管安裝於該外筒壁之頂部且連通該第一貯水空間 之該高溫區，該第二入水管及該熱水管相間隔地安裝於該加熱筒。
7. 如請求項5所述的電熱水器，其中，該第一入水管安裝於該外筒壁之底部且連通該第一貯水空間之該低溫區，該第一出水管由該外筒壁之底部向上連通該分隔板且伸入該第一貯水空間之該高溫區，該第二入水管及該熱水管相間隔地安裝於該加熱筒。
8. 如請求項5所述的電熱水器，其中，該加熱筒附設於該貯水筒外側。
9. 如請求項6或7所述的電熱水器，其中，該第一入水管具有一伸入該第一貯水空間之該低溫區且供冷水流出的入水端，該控制單元還包括一個安裝於該外筒壁且用於感測該入水端附近溫度的溫度感測件。