TWI711794B - 循環式加熱裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於提供一種循環式加熱裝置，可使儲水桶內的水溫均勻分布以提高熱水容量，而在使用時供應充足的熱水。 依本發明之一實施態樣的循環式加熱裝置，包含：儲水桶、上部加熱器、上部溫度感測器、下部溫度感測器、入水管、出水管、吸水管、給水管、循環泵、流量計及控制器；該吸水管、該給水管及該循環泵係構成一循環系統，該控制器係基於該上部溫度感測器及該下部溫度感測器，或僅基於該上部溫度感測器，而控制該上部加熱器及該循環系統。

Description

循環式加熱裝置

本發明係關於一種循環式加熱裝置。

以往，已有人提出電能熱水器之發明，其包含：儲水桶、加熱器、溫度感測器及控制部。該發明之動作原理如下：該控制部係基於該溫度感測器所測得之該儲水桶內之水的溫度，而控制加熱器將該儲水桶內的水進行加熱，並在該溫度感測器所測得之溫度達到一預設之目標溫度時，停止該加熱器之動作。

但是，以往的電能熱水器係將加熱器及溫度感測器裝設於儲水桶內之下半部，加熱時因冷熱水比重不同，相對高溫的水會上升，而相對低溫的水會下降，當溫度感測器所裝設之位置以上的水溫達到目標溫度時，控制部會停止加熱器之動作，因此，會有溫度感測器所裝設之位置以下的水無法確實加熱，而造成熱水容量縮減的問題。

又，電能熱水器的進水位置通常位於儲水桶的下側，因此，當水進入儲水桶內時，會與儲水桶內下部未確實加熱的水混合，而使儲水桶內下部之水的溫度變得更低而需要更長的加熱時間，導致儲水桶內上部之加熱後的水用完時， 下部的水尚未加熱至目標溫度，因此，會有使用者在使用時熱水供應不足的問題。

本發明係鑑於上述情事而完成者，其目的在於提供一種循環式加熱裝置，可使儲水桶內的水溫均勻分布以提高熱水容量，而在使用時供應充足的熱水。

依本發明之一實施態樣的循環式加熱裝置，包含：儲水桶，以底部、側部及頂部構成封閉空間，用於儲存水；上部加熱器，設於該儲水桶內側上半部，以從該儲水桶之內側上部加熱該儲水桶內部之水；上部溫度感測器，設於該儲水桶內側之該上部加熱器上方，以感測該儲水桶內側上部之水溫；下部溫度感測器，設於該儲水桶內側下半部，以感測該儲水桶內側下部之水溫；入水管，與該儲水桶連接，以使外部的水流入該儲水桶內；出水管，從該儲水桶內側上部向下延伸，並經由該儲水桶之該底部或該側部，而延伸至該儲水桶之外部，以使該儲水桶內側上部的水流出該儲水桶；循環管，與該儲水桶連接；循環泵，與該循環管連接，並與該循環管構成循環系統，以使該儲水桶內的水循環；及控制部，基於該上部溫度感測器及該下部溫度感測器所測得之溫度，或僅基於該上部溫度感測器所測得之溫度，而控制該上部加熱器與該循環系統。

上述實施態樣的循環式加熱裝置中，較佳為該循環管係包含：吸水管及給水管，分別設於該儲水桶內側下部；該循環泵係設於該儲水桶外側，並連接該吸水管及該給水管，以將水從該吸水管打至該給水管，而迅速使該儲水桶內部各處的水溫一致。

上述實施態樣的循環式加熱裝置中，較佳為該循環管係設於該儲水桶外部，其一端與該儲水桶之該頂部或該側部之上側連接，另一端與該儲水桶之該底部或該側部之下側連接；該循環泵係設於該循環管，以將該儲水桶內側下部的水，經由該循環管打至該儲水桶內側上部，而迅速使該儲水桶內部各處的水溫一致。

上述實施態樣的循環式加熱裝置中，較佳為更包含：流量計，設於該入水管，以測量流入該儲水桶內之水量；該控制部可分別進行靜態預熱控制、靜態快速加熱控制及動態加熱控制中之任一者；該靜態預熱控制，係在該流量計所測得之流量為零的情況下，控制該上部加熱器及該循環泵而重複進行以下動作：在該下部溫度感測器所測得之溫度低於第一目標溫度的值達第一溫差以上時，使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度高於該下部溫度感測器所測得之溫度的值達第二溫差以上時，啟動該循環泵，以使兩者間的溫差逐漸消失；其後，若該下部溫度感測器所測得之溫度達到該第一目標溫度，則停止該上部加熱器及該循環泵之動作；若該下部溫度感測器所測得之溫度未達到該第一目標溫度，但等於該上部溫度感測器所測得之溫度，則停止該循環泵之動作，並使該上部加熱器繼續動作；若該下部溫度感測器所測得之溫度未達到該第一目標溫度，但未等於該上部溫度感測器所測得之溫度，則使該循環泵及使該上部加熱器繼續動作；該靜態快速加熱控制，係在該流量計所測得之流量為零的情況下，控制該循環泵及該上部加熱器而進行以下動作： 使該循環泵停止動作，並使該上部加熱器動作以將水加熱，直到由該上部溫度感測器所測得之溫度達到第二目標溫度後，停止該上部加熱器之動作；及該動態加熱控制，係在該流量計所測得之流量不為零的情況下，控制該上部加熱器及該循環泵持續進行以下動作：使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度高於該第二目標溫度的值達第三溫差時，啟動該循環泵，以使兩者間的溫差逐漸消失，直到該下部溫度感測器所測得之溫度等於或低於該第二目標溫度時，停止該循環泵之動作，並使該上部加熱器繼續動作。

上述實施態樣的循環式加熱裝置中，較佳為該控制部可進而進行以下控制：節能加熱控制，進行該靜態預熱控制，以使該儲水桶內整體的水溫均一成為該第一目標溫度後，進行該動態加熱控制，將整體的水溫提高至該第二目標溫度，該第二目標溫度高於該第一目標溫度攝氏10~15度。

依本發明之另一實施態樣的循環式加熱裝置，包含：儲水桶，以底部、側部及頂部構成封閉空間，用於儲存水；上部加熱器，設於該儲水桶內側上半部，以從該儲水桶之內側上部加熱該儲水桶內部之水；下部加熱器，設於該儲水桶內側下半部，靠近該儲水桶之該底部內側，且位在低於該下部溫度感測器之處，以從該儲水桶之內側下部加熱該儲水桶內部之水；該下部加熱器並與該上部加熱器構成一循環系統，而使該儲水桶內部各處的水溫一致；上部溫度感測器，設於該儲水桶內側之該上部加熱器上方，以感測該儲水桶內側上部之水溫；下部溫度感測器，設於該儲水桶內側下半部，以感測該儲水桶內側下部之水溫；入水管，與該儲水桶連接，以使外部的水流入該儲水桶內；出水管，從該儲水桶內側上部向下延伸，並經由該儲水桶之該底部或該側部，而延伸至該儲水桶 之外部，以使該儲水桶內側上部的水流出該儲水桶；及控制部，基於該上部溫度感測器及該下部溫度感測器所測得之溫度，或僅基於該上部溫度感測器所測得之溫度，而控制該循環系統。

上述另一實施態樣的循環式加熱裝置中，較佳為該下部加熱器係從該儲水桶之該底部內側向上方延伸後，再向側方彎曲，以貼近該儲水桶之該底部。

上述另一實施態樣的循環式加熱裝置中，較佳為更包含：流量計，設於該入水管，以測量流入該儲水桶內之水量；該控制部可分別進行靜態預熱控制、靜態快速加熱控制及動態加熱控制中之任一者；該靜態預熱控制，係在該流量計所測得之流量為零的情況下，控制該上部加熱器及該下部加熱器而重複進行以下動作：在該下部溫度感測器所測得之溫度低於第一目標溫度的值達第一溫差以上時，使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度高於該下部溫度感測器所測得之溫度的值達第二溫差以上後，停止該上部加熱器動作，同時使該下部加熱器動作以將水加熱；其後，若該下部溫度感測器所測得之溫度達到該目標溫度，則停止該下部加熱器之動作；若在該下部溫度感測器所測得之溫度未達到該目標溫度，且該下部溫度感測器所測得之溫度高於該上部溫度感測器所測得之溫度的值達該第三溫差或以上時，則停止該下部加熱器之動作，並再度使該上部加熱器動作；若在該下部溫度感測器所測得之溫度未達到該目標溫度，且該下部溫度感測器所測得之溫度高於該上部溫度感測器所測得之溫度的值未達該第三溫差時，則繼續使該下部加熱器動作，且停止該上部加熱器之動作； 該靜態快速加熱控制，係在該流量計所測得之流量為零的情況下，控制該上部加熱器及該下部加熱器而進行以下動作：使該下部加熱器停止動作，並使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度達到第二目標溫度為止；及該動態加熱控制，係在該流量計所測得之流量不為零的情況下，控制該上部加熱器及該下部加熱器持續進行以下動作：使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度高於該第二目標溫度的值達第四溫差時，停止該上部加熱器之動作，同時使該下部加熱器動作，直到該上部溫度感測器所測得之溫度低於或等於該第二目標溫度時，停止該下部加熱器之動作，並再度使該上部加熱器動作。

上述另一實施態樣的循環式加熱裝置中，較佳為該控制部可進而進行以下控制：節能加熱控制，進行該靜態預熱控制，以使該儲水桶內整體的水溫均一成為該第一目標溫度後，進行該動態加熱控制，將整體的水溫提高至該第二目標溫度，該第二目標溫度高於該第一目標溫度攝氏10~15度。

上述本發明之一實施態樣及另一實施態樣的循環式加熱裝置中，較佳為更包含：過熱保護裝置，設於該儲水桶，並在該儲水桶內之溫度超過一預設之特定溫度時，將該循環式加熱裝置的電力切斷。

1:儲水桶

2:上部加熱器

3:上部溫度感測器

4:下部溫度感測器

5:入水管

6:出水管

7:流量計

10:循環式加熱裝置

20:循環泵

21:吸水管

22:給水管

23:循環管

30:過熱保護裝置

40:下部加熱器

71:固定構件

72:磁性檢測構件

73:蓋部

74:轉動構件

75:磁性構件

76:基底部

100:控制部

731:凸部

741:葉片

742:軸部

761:管部

762:圓板部

763:凹槽

A、B、C:圖7、圖8之溫度變化曲線上的點

L1、L2:圖7~圖12之溫度變化曲線

S1~S13、S21~S33:程序

圖1係顯示本發明之第一實施態樣之循環式加熱裝置的概略構成圖。

圖2係顯示本發明之循環式加熱裝置之流量計的立體圖。

圖3係顯示本發明之第二實施態樣之循環式加熱裝置的概略構成圖。

圖4A係顯示本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置的概略構成圖。

圖4B係顯示本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置的透視圖。

圖5係顯示本發明之第一及第二實施態樣之循環式加熱裝置之控制方式的流程圖。

圖6係顯示本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置之控制方式的流程圖。

圖7係顯示本發明之第一及第二實施態樣之循環式加熱裝置所進行之實驗結果的圖表。

圖8係顯示本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置所進行之實驗結果的圖表。

圖9係顯示本發明之循環式加熱裝置在達到目標溫度後，以第一條件進行出水時的溫度變化的圖表。

圖10係顯示本發明之循環式加熱裝置在達到目標溫度後，以第二條件進行出水時的溫度變化的圖表。

圖11係顯示本發明之循環式加熱裝置在達到目標溫度後，以第三條件進行出水時的溫度變化的圖表。

圖12係顯示本發明之循環式加熱裝置在達到目標溫度後，以第四條件進行出水時的溫度變化的圖表。

[第一實施態樣]

圖1係顯示本發明之第一實施態樣之循環式加熱裝置10的概略構成圖。如圖1所示，本發明之第一實施態樣之循環式加熱裝置10包含：儲水桶1、上部加熱器 2、上部溫度感測器3、下部溫度感測器4、入水管5、出水管6、流量計7、循環泵20、吸水管21、給水管22、過熱保護裝置30及控制部100。

儲水桶1例如為圓筒狀的封閉空間，而以底部、側部及頂部所構成。上部加熱器2係設於儲水桶1的上半部，更具體而言，若將儲水桶1分成八等分，則上部加熱器2約略係設於儲水桶1從頂部往下算的八分之一至八分之三處。上部溫度感測器3係設於略高於上部加熱器2的位置，而下部溫度感測器4係設於儲水桶1的下半部，更具體而言，若將儲水桶1分成八等分，則下部溫度感測器4約略係設於儲水桶1從底部往上算的八分之一至八分之三處。過熱保設裝置30係設於儲水桶1，例如，在圖1中，過熱保設裝置30係設於接近儲水桶1側部之上側的位置，其係用於偵測儲水桶1內的水溫，並在水溫超過一預設之目標溫度時，將循環式加熱裝置10的電力切斷，以保護該裝置。

圖1中，循環泵20係與吸水管21及給水管22連接而構成一循環系統。吸水管21及給水管22係設於儲水桶1之內側底部，並藉由循環泵20將儲水桶1內的水從吸水管21打至給水管22，以使儲水桶1內的水循環。

如圖1所示，入水管5係與儲水桶1的底部連接，而將外部的水送入儲水桶1中，但入水管5亦可與儲水桶1之其他部位連接，例如側部之下側。出水管6係從儲水桶1之內側上部向下延伸，具體而言，係從略高於上部溫度感測器3的位置向下延伸，並經由儲水桶1之底部而延伸至外部，以使儲水桶1之內側上部的水流出至外部。

圖2係顯示本發明之循環式加熱裝置10之流量計7的概略構成圖。如圖2所示，流量計7包含：基底部76、一對磁性構件75、轉動構件74、蓋部73、磁性檢測構件72及複數固定構件71。

基底部76係由管部761及圓板部762所構成，並在圓板部762的中央部分設有與管部761連通的凹槽763。轉動構件74係由複數葉片741及軸部742所組成，其嵌入至圓板部762之凹槽763中，而能以軸部742為中心旋轉。一對磁性構件75，係依以軸部742為圓心時相隔180度的方式鑲嵌於轉動構件74的葉片741上。蓋部73係藉由複數固定構件71而與基底部76結合，並在與基底部76之凹槽對應的位置設有凸部731，而轉動構件75係在由蓋部73之凸部731與圓板部762之凹槽763所構成之封閉空間內轉動。磁性檢測構件72係設於蓋部73的頂部，當水流過管部761而使凹槽763內的轉動構件74轉動時，鑲嵌於葉片741上的磁性構件75亦會跟著轉動，藉此便可透過磁性檢測構件72提取出脈衝形式的訊號，並藉由脈衝訊號計算旋轉圈數，進而計算出流量。

[第二實施態樣]

圖3係顯示本發明之第二實施態樣之循環式加熱裝置10的概略構成圖。在圖3所示之第二實施態樣中，除了循環系統的構成與第一實施態樣不同外，其餘皆相同。

在圖3所示之第二實施態樣中，該循環系統係由循環管23與循環泵20所構成，並設於儲水桶1的外部。如圖3所示，循環管23的一端係設於儲水桶1之側部上側的位置，而另一端係設於儲水桶1之側部下側的位置，但循環管23的該一端亦可設於儲水桶1之頂部，而該另一端亦可設於儲水桶1之底部。循環泵20係設 於循環管23上而構成該循環系統，其將儲水桶1內的水從其下部通過循環管23打至其上部，以使儲水桶1內的水循環。

[第三實施態樣]

圖4A係顯示本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置10的概略構成圖；圖4B係顯示本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置10的透視圖。在圖4A及圖4B所示的第三實施態樣中，除了以下部加熱器40來取代第一及第二實施態樣中的循環系統而發揮功能外，其餘皆相同。

如圖4A所示，下部加熱器40係設於儲水桶1的下半部，具體而言，係設於儲水桶1的底部並且略低於下部溫度感測器4的位置。如圖4B所示，下部加熱器40為了盡量貼近儲水桶1之內側底部以不佔用儲水空間，係形成從儲水桶1之底部內側向上延伸後，再往側方彎曲的形狀。

接著，說明藉由本發明之第一及第二實施態樣之循環式加熱裝置10的控制部100所進行之控制，圖5係顯示本發明之第一及第二實施態樣之循環式加熱裝置之控制方式的流程圖。

如圖5所示，當循環式加熱裝置10開機後(程序S2)，會根據流量計7是否動作而進行靜態或動態之控制，所謂流量計7是否動作，係指使用者是否正在使用循環式加熱裝置10。圖5的程序S3之左半邊的流程為流量計7未動作的靜態控制，而圖5的程序S3之右半邊為流量計7動作中的動態控制。靜態控制分為靜態預熱控制及靜態快速加熱控制，以下逐一進行說明。

[靜態預熱控制]

圖5中，在循環式加熱裝置10開機後(程序S2)，且流量計7未動作(程序S3：否)的情況下，控制部100係重複進行以下控制：首先，判斷下部溫度感測器4所測得之溫度是否低於第一目標溫度達第一溫差以上(程序S4)，此處，該第一目標溫度可自行設定，例如為45℃，該第一溫差亦可自行設定，例如為3℃~5℃。其後，在判斷為「否」的情況下，使循環式加熱裝置10回到待機狀態(程序S1)。在判斷為「是」的情況下，則使上部加熱器2動作以將儲水桶1內之上部的水加熱，並將循環泵20控制在停止狀態(程序S5)。

接著，判斷上部溫度感測器3所測得之溫度，是否高於下部溫度感測器4所測得之溫度達第二溫差以上(程序S6)，此處，該第二溫差可自行設定，例如為3℃~5℃。其後，在判斷為「否」的情況下，繼續使上部加熱器2動作，並將循環泵20控制在停止狀態(程序S5)。在判斷為「是」的情況下，則繼續使上部加熱器2動作，並使循環泵20動作(程序S7)，以將儲水桶1內的水加以循環而成為大致相同溫度。

接著，判斷下部溫度感測器4所測得之溫度是否達到該第一目標溫度(程序S8)。在判斷為「否」的情況下，係繼續判斷下部溫度感測器4所測得之溫度是否等於上部溫度感測器3所測得之溫度(程序S9)，在判斷為「否」的情況下，持續使上部加熱器2及循環泵20動作(程序S7)，而在判斷為「是」的情況下，則繼續使上部加熱器2動作，但停止循環泵20之動作(程序S5)。

在判斷下部溫度感測器4所測得之溫度達到該第一目標溫度(程序S8：是)的情況下，則使循環式加熱裝置10回到待機狀態(程序S1)，如此，便完成一次靜態預熱控制。

[靜態快速加熱控制]

在循環式加熱裝置10開機後，且流量計7未動作的情況下，若使用者希望在短時間內便能使用熱水，則控制部100係進行以下控制：使上部加熱器2動作，以將水加熱至第二目標溫度為止，並將循環泵20控制在停止狀態，此處，該第二目標溫度可自行設定，例如為60℃。

[動態加熱控制]

圖5中，在循環式加熱裝置10開機後(程序S2)，且流量計7為動作中的情況下(程序S3：是)，控制部100係重複進行以下控制：首先，使上部加熱器2動作以將儲水桶1內之上部的水加熱，並將循環泵20控制在停止狀態(程序S10)。接著，判斷上部溫度感溫器3所測得之溫度，是否高於該第二目標溫度達第三溫差(程序S11)，此處，第三溫差可自行設定，例如為10℃。其後，在判斷為「否」的情況下，繼續使上部加熱器2動作，並將循環泵20控制在停止狀態(程序S10)。在判斷為「是」的情況下，則繼續使上部加熱器2動作，並使循環泵20動作(程序S12)，以將儲水桶1內的水加以循環而成為大致相同溫度。

接著，判斷上部溫度感測器3所測得之溫度是否等於或低於該第二目標溫度(程序S13)。在判斷為「否」的情況下，繼續使上部加熱器2及循環泵20動作(程序S12)。在判斷為「是」，且流量計7仍為動作中(程序S3：是)的情況下，則繼 續使上部加熱器2動作，但停止循環泵20之動作(程序S10)。如此，便完成一次動態加熱控制。

[節能加熱控制]

控制部100可進一步進行以下控制：首先，進行該靜態預熱控制，以使儲水桶1內整體的水溫均一地成為該第一目標溫度後，再進行該動態加熱控制，將整體的水溫提高至該第二目標溫度，該第二目標溫度高於該第一目標溫度10℃~15℃。

接著，說明藉由本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置10的控制部10所進行之控制，圖6係顯示本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置之控制方式的流程圖。

如圖6所示，當循環式加熱裝置10開機(程序S22)後，會根據流量計7是否動作而進行靜態或動態之控制，所謂流量計7是否動作，係指使用者是否正在使用循環式加熱裝置10。圖6的程序S23之左半邊的流程為流量計7未動作的靜態控制，而圖6的程序S23之右半邊為流量計7動作中的動態控制。靜態控制分為靜態預熱控制及靜態快速加熱控制，以下逐一進行說明。

[靜態預熱控制]

圖6中，在循環式加熱裝置10開機後(程序S22)，且流量計7未動作(程序S23：否)的情況下，控制部100係重複進行以下控制：首先，判斷下部溫度感測器4所測得之溫度是否低於第一目標溫度達第一溫差以上(程序S24)，此處，該第一目標溫度可自行設定，例如為45℃，該第一溫差亦可自行設定，例如為3℃~5℃。 其後，在判斷為「否」的情況下，使循環式加熱裝置10回到待機狀態(程序S21)。在判斷為「是」的情況下，則使上部加熱器2動作以將儲水桶1內之上部的水加熱，並將下部加熱器40控制在停止狀態(程序S25)。

接著，判斷上部溫度感測器3所測得之溫度，是否高於下部溫度感測器4所測得之溫度達第二溫差以上(程序S26)，此處，該第二溫差可自行設定，例如為3℃~5℃。其後，在判斷為「否」的情況下，繼續使上部加熱器2動作，並將下部加熱器40控制在停止狀態(程序S25)。在判斷為「是」的情況下，則停止上部加熱器2之動作，並使下部加熱器40動作(程序S27)，以將儲水桶1內之下部的水加熱。

接著，判斷下部溫度感測器4所測得之溫度是否等於該第一目標溫度(程序S28)。在判斷為「否」的情況下，係繼續判斷下部溫度感測器4所測得之溫度，是否高於上部溫度感測器3所測得之溫度達該第三溫差或以上(程序S29)，此處，第三溫差可自行設定，例如為3℃。在判斷為「否」的情況下，持續使下部加熱器40動作，並將上部加熱器控制2在停止狀態(程序S27)，而在判斷為「是」的情況下，則停止下部加熱器40之動作，並使上部加熱器2動作(程序S25)。

在判斷下部溫度感測器4所測得之溫度達到該第一目標溫度(程序S28)的情況下，則使循環式加熱裝置10回到待機狀態(程序S21)，如此，便完成一次靜態預熱控制。

[靜態快速加熱控制]

在循環式加熱裝置10開機後，且流量計7未動作的情況下，若使用者希望在短時間內便能使用熱水，則控制部100係進行以下控制：使上部加熱器2動作，以將水加熱至第二目標溫度為止，並將下部加熱器40控制在停止狀態，此處，該第二目標溫度可自行設定，例如為60℃。

[動態加熱控制]

圖6中，在循環式加熱裝置10開機後(程序S22)，且流量計7為動作中(程序S23：是)的情況下，控制部100係重複進行以下控制：首先，使上部加熱器2動作以將儲水桶1內之上部的水加熱，並將下部加熱器40控制在停止狀態(程序S30)。接著，判斷上部溫度感溫器3所測得之溫度，是否高於該第二目標溫度達第四溫差(程序S31)，此處，第四溫差可自行設定，例如為10℃。其後，在判斷為「否」的情況下，繼續使上部加熱器2動作，並將下部加熱器40控制在停止狀態(程序S30)。在判斷為「是」的情況下，則停止上部加熱器2之動作，並使下部加熱器40動作(程序S32)，以將儲水桶1內之下部的水加熱。

接著，判斷上部溫度感測器3所測得之溫度是否等於或低於該第二目標溫度(程序S33)。在判斷為「否」的情況下，繼續使下部加熱器40動作，並將上部加熱器2控制在停止的狀態(程序S32)。在判斷為「是」的情況下，且流量計7仍為動作中(程序S23：是)，則停止下部加熱器40之動作，並使上部加熱器2動作(程序S30)。如此，便完成一次動態加熱控制。

[節能加熱控制]

控制部100可進一步進行以下控制：首先，進行該靜態預熱控制，以使儲水桶1內整體的水溫均一地成為該第一目標溫度後，再進行該動態加熱控制，將整 體的水溫提高至該第二目標溫度，該第二目標溫度係高於該第一目標溫度10℃~15℃。

[本發明之效果]

本案發明人為了證明使用本發明之循環式加熱裝置10確實能使儲水桶1內的水温均勻分布，而以下列條件進行實驗。

第一、第二及第三實施態樣中，儲水桶1之規格：容量8加侖、高度570mm、直徑260mm；第一、第二及第三實施態樣中，上部加熱器2之規格：電壓220V、功率4.5KW、電熱管長度205mm、電熱管直徑11mm、材質為銅，上部加熱器2係設置於距離儲水桶1頂部70mm處；第三實施態樣中，下部加熱器40規格：電壓220V、功率4.5KW、電熱管從儲水桶1之底部向上方延伸部分之長度50mm、電熱管向側方彎曲部分之長度110mm、電熱管直徑11mm、材質為銅；循環泵20之規格：使用DC無刷式電機、電壓12V、功率17W之馬達。

圖7係顯示本發明之第一及第二實施態樣之循環式加熱裝置所進行之試驗結果的圖表。圖8係顯示本發明之第三實施態樣之循環式加熱裝置所進行之試驗結果的圖表。在圖7及圖8中，縱軸係表示溫度，橫軸係表示經過的時間，而實線L1係表示上部溫度感測器3所測得之溫度的變化曲線，虛線L2係表示下部溫度感測器4所測得之溫度的變化曲線。

圖7中，係在上部溫度感測器3所測得之溫度達到A點時，啟動循環泵20，其後，如圖7所示，L1及L2會在B點時幾乎重疊，表示上部溫度感測器3與下部溫度 感測器4所測得之溫度在B點時會變成大致相同，亦即儲水桶1內的水溫達到均勻分布之狀態，而C點係表示儲水桶1內的整體水溫達到目標溫度；從圖7中A點到B點的橫軸距離表示，在啟動循環泵20後約2鐘的極短時間內，儲水桶1內整體的水温已均勻分布；從圖7中B點到C點的橫軸距離表示，在水温均勻分布後約12鐘內，儲水桶1內整體的水温已達到目標溫度。圖8中，係在上部溫度感測器3所測得之溫度達到A點時，關閉上部加熱器2並啟動下部加熱器40，其後，如圖8所示，L1及L2會在B點時幾乎重疊，表示上部溫度感測器3與下部溫度感測器4所測得之溫度會在B點時變成大致相同，亦即儲水桶1內的水溫達到均勻分布之狀態，而C點係表示儲水桶1內的整體水溫達到目標溫度；從圖8中A點到B點的橫軸距離表示，在啟動循環泵20後約16.5鐘內，儲水桶1內整體的水温已均勻分布；從圖8中B點到C點的橫軸距離表示，在水温均勻分布後約12鐘內，儲水桶1內整體的水温已達到目標溫度。

本案發明人亦接續上述實驗，針對循環式加熱裝置10達到目標溫度後(該目標溫度例如為65℃)，再依以下述條件進行出水，並對各該等條件的溫度變化進行記錄，該溫度變化係記錄於圖9~圖12。

第一條件：上部加熱器2停止、出水溫度為65℃、流量為6.2L/m；第二條件：上部加熱器2動作、出水溫度為65℃、流量為6.2L/m；第三條件：上部加熱器2停止、出水溫度為40℃、流量為6.2L/m；第四條件：上部加熱器2動作、出水溫度為40℃、流量為6.2L/m；此處定義之「出水溫度」，並非指循環式加熱裝置10供給之水的溫度，而係指「循環式加熱裝置10以目標溫度供給之熱水」與「外部管路所供給的常溫冷水」混合後之水溫，亦即，使用者使用時之水溫。

圖9係顯示本發明之循環式加熱裝置10達目標溫度後，以第一條件進行出水時的溫度變化的圖表。圖10係顯示本發明之循環式加熱裝置10達目標溫度後，以第二條件進行出水時的溫度變化的圖表。圖11係顯示本發明之循環式加熱裝置10達目標溫度後，以第三條件進行出水時的溫度變化的圖表。圖12係顯示本發明之循環式加熱裝置10達目標溫度後，以第四條件進行出水時的溫度變化的圖表。在圖9、圖10、圖11及圖12中，縱軸係表示溫度，橫軸係表示經過的時間，而實線L1係表示上部溫度感測器3所測得之溫度的變化曲線，虛線L2係表示下部溫度感測器4所測得之溫度的變化曲線

如圖9所示，若以第一條件進行出水時，則能持續供應該目標溫度的水的時間約略為4.3分鐘，之後溫度便會顯著下降；如圖10所示，若以第二條件進行出水時，則能持續供應該目標溫度的水的時間約略為5分鐘，之後溫度便會顯著下降；如圖11所示，若以第三條件進行出水時，則能持續供應該目標溫度的水的時間約略為13分鐘，之後溫度便會顯著下降；如圖12所示，若以第四條件進行出水時，由於L1會持續上升，故能持續供應該目標溫度的水；而正常情況下，使用者如進行淋浴使用時，由於僅需設定在40℃左右的出水溫度，故在上部加熱器2為動作的情形下，便可長時間使用適宜的水溫。

在本發明之第一及第二實施態樣中，由於可藉由循環泵20將儲水桶1內的水加以循環，故可在極短的時間內使儲水桶1內的水溫均勻分布以提高熱水容量，而在使用時供應充足的熱水。在本發明之第三實施態樣中，由於可藉由上部加熱器2及下部加熱器40將儲水桶1內的水加熱，故可在短時間內使儲水桶1內的水溫均勻分布以提高熱水容量，而在使用時供應充足的熱水。

又，經本案發明人實驗得知，90℃的水在室溫27.5℃下，一分鐘會下降3.3℃，75℃的水在室溫27.5℃下，一分鐘會下降1.6℃，而45℃的水在室溫27.5℃下，一分鐘僅下降0.2℃，因此，在本發明之第一、第二及第三實施態樣中，係將靜態預熱控制中的目標溫度(第一目標溫度)設為較低之溫度，例如為45℃，而並非使用時的目標溫度(第二目標溫度)，例如為60℃，藉此可降低溫度流失的速度而減少將水加熱的次數，進而達到節省電能之效果。

又，在本發明之第一、第二及第三實施態樣的節能加熱控制中，僅在動態加熱控制時，才將儲水桶1內的水從靜態預熱控制的第一目標溫度提高至使用時的第二目標溫度，由於不需一直將儲水桶1內的水維持在較高溫的第二目標溫度，故可達到節省電能之效果。

以上，已參照附加圖式說明本發明之較佳實施態樣，但本發明並不限定於上述實施態樣。吾人應暸解到，只要係該技術領域中具通常知識者，自能在記載於申請專利範圍的思想範圍內思及各種變形例或修正例，而該等變形例或修正例，當然也屬於本發明之技術範圍。

1:儲水桶

2:上部加熱器

3:上部溫度感測器

4:下部溫度感測器

5:入水管

6:出水管

7:流量計

10:循環式加熱裝置

100:控制器

20:循環泵

21:吸水管

22:給水管

30:過熱保護裝置

Claims (8)

1. 一種循環式加熱裝置，包含：儲水桶，以底部、側部及頂部構成封閉空間，用於儲存水；上部加熱器，設於該儲水桶內側上半部，以從該儲水桶之內側上部加熱該儲水桶內部之水；上部溫度感測器，設於該儲水桶內側之該上部加熱器上方，以感測該儲水桶內側上部之水溫；下部溫度感測器，設於該儲水桶內側下半部，以感測該儲水桶內側下部之水溫；入水管，與該儲水桶連接，以使外部的水流入該儲水桶內；出水管，從該儲水桶內側上部向下延伸，並經由該儲水桶之該底部或該側部，而延伸至該儲水桶之外部，以使該儲水桶內側上部的水流出該儲水桶；循環管，與該儲水桶連接；循環泵，與該循環管連接，並與該循環管構成循環系統，以使該儲水桶內的水循環；及控制部，基於該上部溫度感測器及該下部溫度感測器所測得之溫度，或僅基於該上部溫度感測器所測得之溫度，而控制該上部加熱器與該循環系統；該循環式加熱裝置更包含：流量計，設於該入水管，以測量流入該儲水桶內之水量；該控制部可分別進行靜態預熱控制、靜態快速加熱控制及動態加熱控制中之任一者；該靜態預熱控制，係在該流量計所測得之流量為零的情況下，控制該上部加熱器及該循環泵而重複進行以下動作： 在該下部溫度感測器所測得之溫度低於第一目標溫度的值達第一溫差以上時，使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度高於該下部溫度感測器所測得之溫度的值達第二溫差以上時，啟動該循環泵，以使兩者間的溫差逐漸消失；其後，若該下部溫度感測器所測得之溫度達到該第一目標溫度，則停止該上部加熱器及該循環泵之動作；若該下部溫度感測器所測得之溫度未達到該第一目標溫度，但等於該上部溫度感測器所測得之溫度，則停止該循環泵之動作，並使該上部加熱器繼續動作；若該下部溫度感測器所測得之溫度未達到該第一目標溫度，但未等於該上部溫度感測器所測得之溫度，則使該循環泵及使該上部加熱器繼續動作；該靜態快速加熱控制，係在該流量計所測得之流量為零的情況下，控制該循環泵及該上部加熱器而進行以下動作：使該循環泵停止動作，並使該上部加熱器動作以將水加熱，直到由該上部溫度感測器所測得之溫度達到第二目標溫度後，停止該上部加熱器之動作；及該動態加熱控制，係在該流量計所測得之流量不為零的情況下，控制該上部加熱器及該循環泵持續進行以下動作：使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度高於該第二目標溫度的值達第三溫差時，啟動該循環泵，以使兩者間的溫差逐漸消失，直到該下部溫度感測器所測得之溫度等於或低於該第二目標溫度時，停止該循環泵之動作，並使該上部加熱器繼續動作。
2. 如請求項第1項所述之循環式加熱裝置，其中，該循環管包含：吸水管及給水管，係分別設於該儲水桶內； 該循環泵係設於該儲水桶外側，並連接該吸水管及該給水管，以將水從該吸水管打至該給水管，而使該儲水桶內部各處的水溫一致。
3. 如請求項第1項所述之循環式加熱裝置，其中，該循環管係設於該儲水桶外部，其一端與該儲水桶之該頂部或該側部之上側連接，另一端與該儲水桶之該底部或該側部之下側連接；該循環泵係設於該循環管，以將該儲水桶內側下部的水，經由該循環管打至該儲水桶內側上部，而使該儲水桶內部各處的水溫一致。
4. 如請求項第1項所述之循環式加熱裝置，其中，該控制部可進而進行以下控制：節能加熱控制，進行該靜態預熱控制，以使該儲水桶內整體的水溫均一成為該第一目標溫度後，進行該動態加熱控制，將整體的水溫提高至該第二目標溫度，該第二目標溫度高於該第一目標溫度攝氏10~15度。
5. 一種循環式加熱裝置，包含：儲水桶，以底部、側部及頂部構成封閉空間，用於儲存水；上部加熱器，設於該儲水桶內側上半部，以從該儲水桶之內側上部加熱該儲水桶內部之水；下部加熱器，設於該儲水桶內側下半部，靠近該儲水桶之該底部內側，且位在低於該下部溫度感測器之處，以從該儲水桶之內側下部加熱該儲水桶內部之水；該下部加熱器並與該上部加熱器構成一循環系統，而使該儲水桶內部各處的水溫一致； 上部溫度感測器，設於該儲水桶內側之該上部加熱器上方，以感測該儲水桶內側上部之水溫；下部溫度感測器，設於該儲水桶內側下半部，以感測該儲水桶內側下部之水溫；入水管，與該儲水桶連接，以使外部的水流入該儲水桶內；出水管，從該儲水桶內側上部向下延伸，並經由該儲水桶之該底部或該側部，而延伸至該儲水桶之外部，以使該儲水桶內側上部的水流出該儲水桶；及控制部，基於該上部溫度感測器及該下部溫度感測器所測得之溫度，或僅基於該上部溫度感測器所測得之溫度，而控制該循環系統；該循環式加熱裝置更包含：流量計，設於該入水管，以測量流入該儲水桶內之水量；該控制部可分別進行靜態預熱控制、靜態快速加熱控制及動態加熱控制中之任一者；該靜態預熱控制，係在該流量計所測得之流量為零的情況下，控制該上部加熱器及該下部加熱器而重複進行以下動作：在該下部溫度感測器所測得之溫度低於第一目標溫度的值達第一溫差以上時，使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度高於該下部溫度感測器所測得之溫度的值達第二溫差以上後，停止該上部加熱器動作，同時使該下部加熱器動作以將水加熱；其後，若該下部溫度感測器所測得之溫度達到該目標溫度，則停止該下部加熱器之動作；若在該下部溫度感測器所測得之溫度未達到該目標溫度，且該下部溫度感測器所測得之溫度高於該上部溫度感測器所測得之溫度的值達該第三溫差或以上時，則停止該下部加熱器之動作，並再度使該上部加熱器動作； 若在該下部溫度感測器所測得之溫度未達到該目標溫度，且該下部溫度感測器所測得之溫度高於該上部溫度感測器所測得之溫度的值未達該第三溫差時，則繼續使該下部加熱器動作，且停止該上部加熱器之動作；該靜態快速加熱控制，係在該流量計所測得之流量為零的情況下，控制該上部加熱器及該下部加熱器而進行以下動作：使該下部加熱器停止動作，並使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度達到第二目標溫度為止；及該動態加熱控制，係在該流量計所測得之流量不為零的情況下，控制該上部加熱器及該下部加熱器持續進行以下動作：使該上部加熱器動作以將水加熱，直到該上部溫度感測器所測得之溫度高於該第二目標溫度的值達第四溫差時，停止該上部加熱器之動作，同時使該下部加熱器動作，直到該上部溫度感測器所測得之溫度低於或等於該第二目標溫度時，停止該下部加熱器之動作，並再度使該上部加熱器動作。
6. 如請求項第5項所述之循環式加熱裝置，其中，該下部加熱器係從該儲水桶之該底部內側向上方延伸後，再向側方彎曲，以貼近該儲水桶之該底部。
7. 如請求項第5項所述之循環式加熱裝置，其中，該控制部可進而進行以下控制：節能加熱控制，進行該靜態預熱控制，以使該儲水桶內整體的水溫均一成為該第一目標溫度後，進行該動態加熱控制，將整體的水溫提高至該第二目標溫度，該第二目標溫度高於該第一目標溫度攝氏10~15度。
8. 如請求項第1至3項或第5至6項中任一項所述之循環式加熱裝置，更包含：過熱保護裝置，設於該儲水桶，並在該儲水桶內之溫度超過一預設之特定溫度時，將該循環式加熱裝置的電力切斷。

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