TWM559999U - 分段重覆加熱之電熱水器 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種分段重覆加熱之電熱水器，其係在一儲水膽設有一冷水進水管與一熱水出水管，並在儲水膽內設置一儲熱電熱裝置，在熱水出水管設置一即熱電熱裝置，再設定儲熱電熱裝置與即熱電熱裝置分時啟動，使這兩個熱電熱裝置能分段加熱產生熱水，而且不會導致用戶發生跳電情況；同時，冷水進水管與熱水出水管應用三通閥、混合閥及分流管連通；藉此，能夠在儲水膽內用儲熱電熱裝置預先加熱及儲存溫水，並在熱水出水管內出水時再用即熱電熱裝置瞬間加熱成高溫熱水，同時也能控制三通閥使冷水混合到熱水中，進而達到更能達到縮小儲水膽容量、出水量大、恆溫出水等效果。

Description

分段重覆加熱之電熱水器

本創作係關於一種分段重覆加熱之電熱水器，尤指一種能夠在儲水膽內預先加熱及儲存溫水，並在出水時再瞬間加熱成高溫熱水的分段重覆加熱之電熱水器。

現今的電熱水器是採用電能轉換成熱能的技術原理進行加熱，將冷水加熱成為熱水，作為人們生活所需的熱水。根據產業的現況，它們的型式主要分為瞬間加熱式電熱水器以及儲熱式電熱水器兩大類，兩者的加熱方式有很大的不同。

瞬間加熱式電熱水器沒有設置儲水桶，它是將冷水管連接到電熱水器，當使用者開啟水龍頭時，使冷水流通過電熱水器，同時啟動電熱水器進行加熱，藉此讓使用者取得熱水。但是瞬間加熱式電熱水器必需能在短時間內將冷水加熱到額定的溫度，因此瞬間耗電量非常大(最大約11000瓦)，即使如此，還是要將水量調小，才能產生足夠溫的熱水，因此實際使用上有許多缺撼，例如不能恆溫出水、不能同時安裝兩部以上的電熱水器(容易跳電)、出水斷斷續續及耗電量非常大等。

而儲熱式電熱水器的結構則實有一個儲水桶，在儲水桶內設置有電加熱器，能夠在儲水桶內先將冷水加熱到攝氏75℃以上儲存，以備使用者從水龍頭開啟時，使熱水混合水龍頭的冷水，同時使冷水管路的冷水補充到儲水桶內，用以調整溫度及增加水量，如此就能長時間且大量的供應一般人能適應的熱水(約40℃)，因此習知的儲熱式電熱水器通常具有耗電量相對較小及水量及水溫穩定的優點。

然而，根據姆潘巴效應(Mpemba effect)，熱水與冷水在相同條件之下，溫度高的熱水降溫速度始終快于溫度低的水，因此習知的儲熱式電熱水器預先將冷水加熱到攝氏75℃以上並保存在儲水桶內，其降溫的速度將比溫水更快，例如每小時降溫1.125~2℃，24小時總降溫達到27~48℃，因而必需設定成頻繁地啟動電加熱器，使水溫保持在75℃以上，如此累積下來也非常浪費能源。

再者，習知的儲熱式電熱水器為了提供足夠的熱水，其內容量通常實施為120公升(L)，根據熱量公式H=M×S×ΔT，因此要將120公升(L)的冷水加熱到75℃，將會耗用更多的能源。由此可見，如果能縮小儲熱式電熱水器的內容量，並控制儲水的溫度不要達到75℃，同時採用其他方式補正儲水量較小及儲水溫度較低的問題，將能達到更為節省能源(省電)效果。

本創作之目的在提供一種分段重覆加熱之電熱水器，根據基於姆潘巴效應(Mpemba effect)及比熱關係的原理，設計分段重覆加熱的電熱水器構造，藉此將能夠達成節能省電、容易保養、增長使用壽命、熱水供應量大、供水穩定等目的。

為了達到上述目的，本創作之分段重覆加熱之電熱水器，其較佳技術方案包含：一儲水裝置，其具有一用於儲存水的儲水膽，該儲水膽一側設有一用於流入冷水的冷水進水管，及一用於流出熱水的熱水出水管，該冷水進水管及該熱水出水管分別連通到該儲水膽內；一儲熱電熱裝置，其設置在該儲水膽內部；一即熱電熱裝置，其設置在該儲水膽外的該熱水出水管管路；一設置於該儲水膽外的該冷水進水管管路中的三通閥，一設置於該儲水膽外的該熱水出水管管路的混合閥，該混合閥位於該即熱電熱裝置與該儲水膽之間的該熱水出水管管路，與一連接該三通閥與該混合閥的分流管；一控制器，其分別連接於該儲熱電熱裝置、該即熱電熱裝置與該三通閥；以及，該儲熱電熱裝置將該儲水膽內的冷水加熱成一第一溫度熱水，該第一溫度熱水經由該熱水出水管管路流出該儲水膽時，該控制器控制該三通閥作動，使該冷水進水管內的冷水經由該三通閥與該分流管流到該混合閥而與該第一溫度熱水混合以降溫成一第二溫度熱水，該第二溫度熱水再流向該即熱電熱裝置，該即熱電熱裝置再將該第二溫度熱水加熱成一第三溫度熱水；該熱水出水管停止流出熱水時，該控制器控制該三通閥作動，使該冷水進水管內的冷水單獨流入該儲水膽。

上述分段重覆加熱之電熱水器中，該三通閥為電動三通閥。

上述分段重覆加熱之電熱水器中，該儲水裝置包含一排污水管，該排污水管連通到該儲水膽內。

上述分段重覆加熱之電熱水器中，該儲水膽的內容量為5加侖至10加侖。

上述分段重覆加熱之電熱水器中，該儲水膽的外壁結合有防止熱散失的隔熱層。

上述分段重覆加熱之電熱水器中，更包含有一第一水溫感應器，該第一水溫感應器結合在該儲水膽內，並連接到該控制器。

上述分段重覆加熱之電熱水器中，更包含有一第二水溫感應器，該第二水溫感應器結合在該熱水出水管，並連接到該控制器。

上述分段重覆加熱之電熱水器中，更包含一水流傳感 器，該水流傳感器設置在該熱水出水管，並連接到該控制器。

本創作分段重覆加熱之電熱水器，能夠先利用該儲熱電熱裝置將該儲水膽內的冷水加熱成一第一溫度熱水(即加熱到30℃至45℃之間)，並儲存在該儲水膽之中，其加熱升溫幅度較小及保溫時冷卻時間較長，因此能達成相對省電的功效，也能避免高溫導致水垢(碳酸鈣等)累積，與儲水膽內部壓力過大的問題。當使用者取用熱水時，該儲水膽內的第一溫度熱水經由該熱水出水管流出時，該控制器自動控制該三通閥，使該冷水進水管的冷水分流到混合閥，將第一溫度熱水降溫成第二溫度熱水，第二溫度熱水的溫度低於第一溫度熱水，該第二溫度熱水再流向該即熱電熱裝置，利用該即熱電熱裝置再將第二溫度熱水加熱成第三溫度熱水，第三溫度熱水更高於第一溫度熱水。由於本創作在最後出水時，利用該即熱電熱裝置再瞬間加熱成更高溫的第三溫度熱水，因此上述該儲水膽的容量可以縮小到5加侖至10加侖之間，仍然能提供充足的熱水。藉此，本創作將能夠達成節能省電、容易保養、增長使用壽命、熱水供應量大、恆溫供水等功效。

茲依附圖實施例將本創作之結構特徵及其他之作用、目的詳細說明如下：

參閱圖1及圖2所示，本創作分段重覆加熱之電熱水器，其較佳的具體實施例包含一儲水裝置10、一儲熱電熱裝置20、一即熱電熱裝置30、一分流構造40及一控制器50，其中：

該儲水裝置10具有一用於儲存水的儲水膽11，在儲水膽11選定側結合有一冷水進水管12、一熱水出水管13及一排污水管14，使冷水進水管12、熱水出水管13及排污水管14分別連通到該儲水膽11內，如此可以透過冷水進水管12連接於建築物的冷水管路，熱水出水管13連接於建築物的熱水管路，而排污水管14用於將儲水膽11內的水垢排出。

該儲熱電熱裝置20係通電後將電能轉換成熱能的電發熱裝置，係其結合在儲水膽11內部，用以預先加熱儲水膽11內的冷水成一第一溫度熱水，該第一溫度熱水的溫度達到30℃至45℃之間，當使用者需取用熱水時，再由該熱水出水管13流出(如圖3所示)。該即熱電熱裝置30亦係通電後將電能轉換成熱能的電發熱裝置，其連接在該儲水膽外11的該熱水出水管13，用於使熱水出水管13內的熱水流通過即熱電熱裝置30，並透過即熱電熱裝置30將流通過的熱水再瞬間加熱成一第三溫度熱水，第三溫度熱水為達到使用者設定的溫度(例如65~70℃)。

該分流構造40較佳的包含一設置於該儲水膽11外面的冷水進水管12管路的三通閥41，一設置於該儲水膽11外面的熱水出水管13管路的混合閥42，該混合閥42位於該即熱電熱裝置30與該儲水膽11之間的該熱水出水管13管路，與一連接三通閥41與混合閥42之間的分流管43；藉此，使冷水進水管12內的冷水能夠通過三通閥41及分流管43流向混合閥42，進一步使冷水與該熱水出水管13內的上述該第一溫度熱水混合以降溫成一第二溫度熱水，該第二溫度熱水再流向上述該即熱電熱裝置30(如圖3所示)，進而再瞬間加熱成上述該第三溫度熱水。其中，上述該三通閥41較佳的為電動三通閥，可以被控制器50進行自動控制。

該控制器50係結合在儲水裝置10外殼的選定側或其他位置，並分別電性連接於儲熱電熱裝置20、即熱電熱裝置30與三通閥41，藉此可以設定當儲熱電熱裝置20啟動發熱時，即熱電熱裝置30停止發熱，當即熱電熱裝置30啟動發熱時，儲熱電熱裝置20則停止發熱，使本創作分段加熱式電熱水器的用電量不會逾越一般家庭電線的限制，而且設定控制器50能根據熱水出水管13內的水溫，每隔一段時間改變供應給即熱電熱裝置30的電流，以控制即熱電熱裝置30的功率，將溫水瞬間加熱成更高溫的熱水(約65~70℃)。

特別是本創作使用時，上述儲熱電熱裝置20能夠將儲水膽11內的冷水加熱成一第一溫度熱水(30~至45℃)儲存起來，當使用者取用熱水致熱水出水管13流出儲水膽11內的第一溫度熱水時，上述控制器50能夠自動控制三通閥41作動，使冷水進水管12內的冷水經由三通閥41與分流管43流到混合閥42而與第一溫度熱水混合，進而降溫成第二溫度熱水(25~30℃)，第二溫度熱水再流向上述即熱電熱裝置30，即熱電熱裝置30再將第二溫度熱水加熱成第三溫度熱水(約65~70℃)，將第三溫度熱水提供給使用者，因此能夠達到恆溫出水的功效。反之，不取用熱水時，該熱水出水管13停止流出熱水，控制器50能夠自動控制三通閥41作動，使冷水進水管12內的冷水單獨流入儲水膽11。

再如圖2及圖3所示，本創作因為有即熱電熱裝置30可以瞬間加熱，且設計有分流構造40控制恆溫出水，因此上述該儲水膽11的內容量可以實施為5~10加侖，如此根據熱量公式H=M×S×ΔT可得知，本創作比起習知20加侖以上的儲熱式電熱水器更為省電，而且能避免儲存過多的熱水，但熱水持續降溫所造成的能源浪費。再者，本創作該儲水膽11的外壁可以結合有防止熱散失的隔熱層15，如此能夠減緩熱水降溫的速度。

再如圖2所示，本創作較佳的實施例更包含一第一水溫感應器60與一第二水溫感應器70，該第一水溫感應器60係結合在該儲水膽11內，並連接到控制器50，透過該第一水溫感應器60感應儲水膽11內的水溫，俾回饋一訊息給控制器50，進一步控制儲熱電熱裝置20啟動或停止，用以將儲水膽11內的水溫控制在30℃至45℃之間。該第二水溫感應器70係結合在熱水出水管13的選定，並連接到控制器50，通過該第二水溫感應器70感應熱水出水管13內的水溫，俾回饋一訊息給控制器50，進一步調整及控制提供給即熱電熱裝置30的電流，並能控制三通閥41以控制冷水的流向，使熱水出水管13內的水溫達到使用者設定的溫度，藉此達到恆溫效果。

再如圖2及圖3所示，本創作較佳的實施例更包含一水流傳感器80，該水流傳感器80設置在該熱水出水管13，並連接到上述該控制器50，通過水流傳感器80偵側熱水出水管13內的水流量，回饋水流量訊息給控制器50，使控制器50隨時調整及控制提供給即熱電熱裝置30的電流，並能控制三通閥41以控制冷水的流向，同樣能夠使熱水出水管13內的水溫達到使用者設定的溫度，以達到恆溫效果。

藉上述之儲水裝置10、儲熱電熱裝置20、即熱電熱裝置30與分流構造40的結構特徵、組合關係及加熱方法，其使用時如圖3所示，可由冷水進水管12補充冷水進入儲水膽11內達五分之四的高度，並啟動儲熱電熱裝置20，使儲熱電熱裝置20對儲水膽11內的冷水進行加熱，將冷水加熱成第一溫度熱水(攝氏30~45℃之間)，在本創作當中可以加熱到預設的30℃、35℃、40℃或45℃，並將溫水儲存在儲水膽11之中，利用隔熱層15達成防止熱散失的保溫功效。本創作儲熱電熱器裝置20在這段加熱過程當中，基於前述的姆潘巴效應(Mpemba effect)及比熱關係，其將100公升(L)升溫到30℃至45℃之後的降溫速度較慢，因此在保溫過程中能減少啟動儲熱電熱裝置20的次數，而且加熱到設定溫度所耗用的能量較少，因此可達到節省電能的功效。又，因為本創作儲水膽11內的水溫只介於30~45℃之間，能避免高溫造成的水垢(碳酸鈣等)累積，而且能避免儲水膽內部壓力過大，因此可達到容易保養及增長使用壽命等功效。

再如圖3所示，當使用者需要取用熱水時，本創作儲水膽11內的第一溫度熱水將從熱水出水管13流出，同時該控制器50自動控制三通閥41作動，使冷水進水管12內的冷水經由三通閥41、分流管43流向混合閥42，進一步使冷水與熱水出水管13內的第一溫度熱水混合降溫成第二溫度熱水(25~30℃之間)，第二溫度熱水再經過即熱電熱裝置30瞬間加熱成第三溫度熱水(65~70℃之間)，第三溫度熱水再流向熱水出水管13的取用水方向，因第二溫度熱水是恆定的，所以即熱電熱裝置30瞬間加熱成第三溫度熱水時，能夠確保恆溫。

綜上所述，本創作分段重覆加熱之電熱水器，已確具實用性與創作性，其技術手段之運用亦出於新穎無疑，且功效與設計目的誠然符合，已稱合理進步至明。為此，依法提出新型專利申請，惟懇請 鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。

10‧‧‧儲水裝置

11‧‧‧儲水膽

12‧‧‧冷水進水管

13‧‧‧熱水出水管

14‧‧‧排污水管

15‧‧‧隔熱層

20‧‧‧儲熱電熱裝置

30‧‧‧即熱電熱裝置

40‧‧‧分流構造

41‧‧‧三通閥

42‧‧‧混合閥

43‧‧‧分流管

50‧‧‧控制器

60‧‧‧第一水溫感應器

70‧‧‧第二水溫感應器

80‧‧‧水流傳感器

圖1為本創作較佳實施例之組合立體示意圖。

圖2為本創作較佳實施例之組合剖面示意圖。

圖3為本創作較佳實施例之使用狀態示意圖。

Claims (8)

1. 一種分段重覆加熱之電熱水器，其包含：一儲水裝置，其具有一用於儲存水的儲水膽，該儲水膽一側設有一用於流入冷水的冷水進水管，及一用於流出熱水的熱水出水管，該冷水進水管及該熱水出水管分別連通到該儲水膽內；一儲熱電熱裝置，其設置在該儲水膽內部；一即熱電熱裝置，其設置在該儲水膽外的該熱水出水管管路；一設置於該儲水膽外的該冷水進水管管路中的三通閥，一設置於該儲水膽外的該熱水出水管管路的混合閥，該混合閥位於該即熱電熱裝置與該儲水膽之間的該熱水出水管管路，與一連接該三通閥與該混合閥的分流管；一控制器，其分別連接於該儲熱電熱裝置、該即熱電熱裝置與該三通閥；以及，該儲熱電熱裝置將該儲水膽內的冷水加熱成一第一溫度熱水，該第一溫度熱水經由該熱水出水管管路流出該儲水膽時，該控制器控制該三通閥作動，使該冷水進水管內的冷水經由該三通閥與該分流管流到該混合閥而與該第一溫度熱水混合以降溫成一第二溫度熱水，該第二溫度熱水再流向該即熱電熱裝置，該即熱電熱裝置再將該第二溫度熱水加熱成一第三溫度熱水；該熱水出水管停止流出熱水時，該控制器控制該三通閥作動，使該冷水進水管內的冷水單獨流入該儲水膽。
2. 如請求項1所述分段重覆加熱之電熱水器，其中該三通閥為電動三通閥。
3. 如請求項1所述分段重覆加熱之電熱水器，其中該儲水裝置 包含一排污水管，該排污水管連通到該儲水膽內。
4. 如請求項1所述分段重覆加熱之電熱水器，其中該儲水膽的內容量為5加侖至10加侖。
5. 如請求項1所述分段重覆加熱之電熱水器，其中該儲水膽的外壁結合有防止熱散失的隔熱層。
6. 如請求項1所述分段重覆加熱之電熱水器，其中更包含有一第一水溫感應器，該第一水溫感應器結合在該儲水膽內，並連接到該控制器。
7. 如請求項1所述分段重覆加熱之電熱水器，其中更包含有一第二水溫感應器，該第二水溫感應器結合在該熱水出水管，並連接到該控制器。
8. 如請求項1所述分段重覆加熱之電熱水器，其中更包含一水流傳感器，該水流傳感器設置在該熱水出水管，並連接到該控制器。