TW508424B - Water heater - Google Patents

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508424 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ί ) <發明之背景〉 本發明係有關於一種水加熱器。 熱水--特別是淸潔用水--經常是藉由將冷水通過 一個熱交換器來獲得的，且經由一個輔助管線將高溫液體 供輸到該熱交換器以對冷水進行熱交換。對於家庭內使用 的水龍頭處之水溫應該被維持在固定的溫度，譬如是在5 5度至6 0度之間。在許多的用途裏，都希望能夠根據所 需要的流量來直接地對水加熱，以便避免無謂的儲存。然 而，某些儲存是無可避免的，也就是說，在熱交換器裏的 和在通往水龍頭的水管裏的水量是必然要有的蓄積。爲了 達到有效的熱交換使得能夠以最少的儲存容量而能夠供糸合 大量的熱水流量，一般的作法是使用板式熱交換器以進行 熱交換。這種熱交換器系統的本身有一個恒常不變的問題 是：假如，熱水已經從水龍頭裏流出一段時間之後，接著 一陣短暫地停止流動，然後，新的熱水流束將會使初開始 的水量之溫度變得比所想要有的溫度實質爲高。供輸的水 溫在攝氏6 0度以上的時候有時可能是很危險的事，譬如 是用來替嬰兒洗澡的時候。這種高的水溫是由於在熱交換 器裏用來對水加熱之液體必須具有高於所想要的水龍頭水 溫大約攝氏1 0度至2 0度。當通過熱交換器的水流被停 止下來的時候，留在熱交換器裏的淸潔用水將被加熱到熱 交換器裏的加熱液體之溫度。爲了安全上的原因，在熱交 換器和水龍頭之間可設有一個用來存放熱水的儲存容器。 設在熱交換器和水龍頭之間的一條長管線可以被用來作爲 4 _本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱_) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508424 A7 -—__________ B7 五、發明說明（>) 此類的儲存容器。然而，此類的管線可能在實務上無法設 置，而且確實是不想要有的，因爲在一段長的時間不使用 熱水之後’已送到水龍頭處的水將會變冷。 因此’有一種需求，想要有一種水加熱器，該水加熱 器具有小的體積但是當在一段長的流出時間之後的短暫停 止然後再度開始流出的時候，能夠防止熱水的突然升高溫 度。此外’除了內部要有小的容積之外，該水加熱器也應 該具有小的外部尺寸。在多數案例裏，無法使用圓球形的 容器’而其它形狀也可能因相對較高的水壓而產生變形。 另外，由於成本上的考慮，使用具有厚壁的容器也變成不 可能。 本發明的水加熱器包含有一個板式熱交換器，該板式 熱交換器具有一個連通到一個儲存容器的連接管線，該儲 存容器有一個外殼壁和一個用來輸送熱水的輸出開口，本 發明的水加熱器其特徵在於：儲存容器的內部設有強化機 構，該強化機構被設計成連接前述之外殼壁之相對部份， 且前述之強化機構使得作用力能夠沿著彼此垂直的三個方 向傳遞。 此類強化機構使得能夠配合幾乎是任何形狀和大小的 容器，並且也能夠使用在具有非常薄的牆壁之容器。 較佳的是，該容器可以在兩個彼此相互垂直的方向上 被設計成與該熱交換器具有.相同的外部形狀和大小’這使 得它能夠被安裝成譬如是形成該板式熱交換器的一個延續 部份。 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨衣 ------t---------^ . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508424 A7 B7 五、發明說明（A ) 該強化機構能夠有利地被設計成堆疊的平板，這堆疊 平板設有***的脊骨和凹陷部，並且相互以銅銲、燒銲、 縫銲或膠合的方式連接起來，這些平板也設有開孔，熱水 可以流通穿過這些開孔。這將產生一個容器，流過該容器 裏的水流將在該容器內產生徹底的混合。爲了避免異常升 高的溫度所需要的容積將是小的，並且該結構非常地堅硬 ，即使內部壓力有實質的變化仍然能夠抵抗變形作用。 依照本發明另一個特徵，容器裏的這些平板具有與使 用在板式熱交換器裏的傳輸熱水之平板有相同的尺寸大小 和形狀。這將使得模具和製造的費用降低。 該容器能夠被設計成一個傳統式的液體對液體之雙線 管路平板式熱交換器，在該熱交換器裏，只使用一條管線 迴路。然而，若是其中至少一個平板的形狀被設計作爲兩 個管線迴路之間的連接，便能夠有利地使用兩個管線迴路 通道。 最有利的是，該容器可以被設計成提供熱水以儲存於 該容器的平板式熱交換器的一體形成部份。 <隨附圖式之簡單說明> 以下將參照隨附之圖式對本發明作更詳細的說明。 圖1說明本發明的基本原理，並且該圖是沿圖3之1 -1剖斷線截取的本發明的水加熱器垂直剖面視圖。 圖2爲圖1顯示的水加熱器之板式熱交換器部份的右 側端視圖，該圖是從圖1之箭頭I I 一 I I方向觀察所得。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---------線- 508424 A7 B7 五、發明說明（七） 圖3是從圖1之箭頭I I I 一 I I I方向觀察所見的 左側端視圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖4是沿圖3之I V - I V剖切線截取之垂直剖面視 圖。 圖5是沿圖7之V — V剖切線截取的剖面視圖，說明 根據本發明之水加熱器的一個具體實施例，在該實施例裏 ’用於熱水之容器已經被設計成與一個板式熱交換器結合 成一體。 圖6是沿著圖7之VI—VI剖切線截取的剖面視圖 圖7是圖5之裝置的左側端視圖，係沿著圖5之箭頭 V I I — V I I方向觀察所得的。 圖8是圖5之裝置的右側端視圖，係沿著圖5之箭頭 VIII—VIII方向觀察所得的。 圖9和圖1 〇分別顯示沿著圖7之I X— I X和X — X之剖切線截取的斷面結構。 圖1 1是圖5至圖1 0所示的水加熱器之立體***透 視圖，說明該裝置之工作原理。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖12是本發明的另一具體實施例的垂直剖面視圖， 該剖面是沿著圖1 4之X I I -X I I之剖切線截取的。 圖1 3是沿著圖1 4之X I I I —X I I I剖切線截 取的同一裝置之剖面視圖。 圖1 4爲圖1 2所示之裝置的左側端視圖，該圖係沿 著圖1 2之X I V — X I V之箭頭方向觀察所得的。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 508424 A7 B7 五、發明說明（C ) 圖1 5爲圖1 2所示之裝置的右側端視圖，該圖係沿 著圖1 2之XV — X V之箭頭方向觀察所得的。 圖16爲沿著圖14之XVI-XVI剖切線截取的 斷面視圖。 圖1 7是沿著圖1 4之XV I I —XV I I剖切線截 取的斷面視圖。 圖18是圖12至圖17所示的水加熱器之***立體 視圖，說明該裝置的工作原理。 <圖號說明> 1 :熱交換器；2 :儲存容器；2’ ：外殼壁；3 :歧 管空間；3 ’ ：歧管部；3 ":歧管；3…：歧管；4 :輸 入口；5:輸入口；6:輸出口；7:輸出管子；8:閥 門；9 :張力桿；1 0 ··張力桿；1 1 ··張力桿；1 2 : 熱交換器板片；1 2 ’ ：熱交換器板片；1 2 ":熱交換器 板片；1 3 :板片；1 3 ’ ：板片；1 3 ’’ ：板片；1 3 :板片；14:分隔板；15:空間；17:端板；18 :端板；1 9 :環；2 1 :衛生用水第一部份；2 2 :衛 生用水第二部份；3 0 :端板；3 1 :通道；3 2 :通道 ;3 3 :第一流束；3 4 :第二流束；3 5 :分流。 <發明之詳細說明> 圖1至圖4說明本發明的一般原理。在圖1裏，以箭 頭1代表熱交換器，該熱交換器係經由一條管子3連接到 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨衣 訂--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508424 Α7 Β7 五、發明說明（b) 一個儲存容器2。該熱交換器1是一種已爲人習知的雙迴 路板片式熱交換器類型’設有一個輸入口 4以供欲被加熱 的液體進入，這種欲被加熱的液體在實際的案例裏是衛生 淸洗用水。熱水經由管子3離開該熱交換器1 °加熱的作 用是利用與一個熱水迴路進行熱交換來達成的’該熱水迴 路具有一個輸入口5和一個輸出口6，如圖3和圖4所示 一般。儲存容器2具有一個外殻壁2 ’，該外殼壁2 ’設有一 個由閥門8控制的輸出管子7。通往熱交換器1之衛生用 水迴路管線的輸入口 4是譬如連接到社區用水系統。熱水 迴路管線包含有一個通往熱交換器1之輸入口 5和輸出口 6的鍋爐（圖中未顯示出來）。 在該系統的作業期間--也就是，當打開閥門8放出 衛生用水的時候- -冷的衛生用水經由輸入口 4進入到熱 交換器1裏面，並且譬如從攝氏1 0度被加熱到攝氏5 5 度之後被送到儲存容器2。同時地，在溫度爲攝氏8 0度 之加熱的熱水流進入到熱交換器1的輸入口5，並且從輸 出口6離開，離開時的溫度是在攝氏65度。假如，熱的 衛生用水之放流被停止一段時間，譬如是幾分鐘，然後隨 即再重新開始流出，水流停頓時間停留在該熱交換器1裏 的衛生用水可能會以攝氏7 0度的高溫流出。這若是被用 來直接淸洗人體可能會造成傷害，特別是對幼兒爲然。因 此’在該熱交換器1和閥門8之間設置有一個儲存容器2 °儲存容器2的容積應該足夠大得可以保持防止溫度陡然 上升所需的充分水量。一般最經濟地利用儲存空間的方式 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格咖χ 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------% 508424 A7 B7 五、發明說明（η ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 是將儲存容器2之形狀設計成一個具有與熱交換器1相同 之高度和寬度的箱子。由於內部壓力的變動很大，具有箱 子形狀的容器將會變形，除非它設有非常厚的容器壁。然 而，從經濟的觀點來看，這是不可能的。根據本發明，該 儲存容器2的外殻壁2’可以是非常的薄，因爲該箱子形狀 的容器之相向的壁部已經藉由許多張力桿9、1 0和1 1 相互地連接起來。前述的張力桿將能夠沿著彼此相互垂直 的方向傳遞作用力。 丨線- 補強該容器外殼壁2’的另一替代性之有利方法是：在 該儲存容器2設置內部堆疊的板片，這些板片設有壓擠排 列的隆脊和凹陷部，並且是以銅焊、銲接、縫銲或膠合的 方式以類似於傳統上製造板片式熱交換器的方法結合在一 起。儲存容器2是較佳地在兩個方向上被賦予與熱交換器 1相同的外部尺寸，因而它可以被製作成爲熱交換器1之 延續部份。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5至圖1 0說明此類水加熱器的一個具體實施例， 而圖1 1說明其水流原理。圖5至圖1 0所示的水加熱器 是一個熱交換器1和儲存容器2的結合體。圖5是沿著圖 7之V — V線截取的斷面視圖，所以圖7是沿著圖5之箭 頭V I I — V I I方向觀察的左側端視圖。圖5之斷面視 圖說明衛生用水經由輸入口 4進入到熱交換器1部份並且 從許多成對的熱交換器板片12之間向下流到一個歧管空 間3的水流，該歧管空間3連通到一個設置在儲存容器2 底部的對應的歧管空間3’。現在，衛生用水向上穿過成對 10 ^^尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " 508424 A7 B7 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的板片1 3，並且經由設有閥門8之輸出口7離開該儲存 容器部2。一個分隔板1 4防止衛生用水之水流直接從輸 入口 4流到輸出口 7。圖6爲一斷面視圖，該斷面係貫穿 熱交換器1之加熱媒介物輸入口5和輸出口6 ’是沿著圖 7的V I — V I線截取的。 圖6說明加熱媒介物經由輸入口 5向上流經多對的熱 交換器板片1 2之間並自輸出口 6離開該熱交換器1的迴 路。該分隔板1 4將熱交換器1與儲存容器2分隔開’防 止加熱媒介物進入到儲存容器2裏的空間1 5 ° 圖9和圖1 0是分別沿著圖7之IX— IX和X — X 線截取的斷面視圖，說明加熱媒介物的輸出口 6和衛生用 水之輸出管子7以及加熱媒介物的輸入口 5 °同時也顯示 有空間1 5。 圖1 1說明一個端板1 7、一疊熱交換器板片1 2、 1 2 ’、1 2 "和分隔板1 4如何構成圖5至圖1 〇之熱交 換器1的一部份，同時’該分隔板1 4、一疊板片1 3、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 3 ’、1 3 "和端板1 8如何形成儲存容器2之一部份。 端板1 7設有一個衛生用冷水的輸入口 4、一個加熱媒介 物的輸入口 5、和一個加熱媒介物的輸出口 6。在端板1 7和第一熱交換器板片1 2之間的空間沒有被使用到，而 一環1 9被用來作爲衛生用水的水流通道。在第一熱交換 器板片12和在該堆疊之板片中緊隨的板片12’之間的空 間被堵塞住不讓衛生用水通過’但是容許加熱媒介物經由 輸入口5進入到熱交換器1。該衛生用水向下流經板片1 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 508424 A7 Β7 五、發明說明（f ) 2，和鄰接之板片1 2 "之間，並且經由排放歧管3離開熱 交換器1，而經由歧管3 ’進入到容器裏。在板片1 2和 1 y之間與1 2"和1 4之間的空間是開放可讓從輸出口 6離開熱交換器的加熱媒介物向上流動。在圖1 1裏，熱 交換器板片是顯示設置成緋骨狀圖案排列，這是板片式熱 交換器的傳統。 圖5至圖1 1所示的水加熱器之容器部2的板片也設 有此類的圖案排列，但它們沒有熱交換的用途。然而，對 容器2內部之板片設置相同的緋骨狀排列是有利的，其原 因部份是因爲少數不同類別的板片是更經濟的，另外，部 份是由於當把這些緋骨圖案排列的板片以銅焊方式聯接在 一起可以很容易地在三個相互垂直的方向上得到加強的效 經濟部智慧財產局員工消費合作社印剩衣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線 離開熱交換器1並且從3 ’的位置處進入到儲存容器2 的熱衛生用水之最初部份21現在將向上通過在分隔板1 4和儲存容器2的第一板片1 3之間的一個通道，然而’ 該熱衛生用水的第二部份2 2將向上通過板片1 3’和1 3 "之間，也就是，此容器部份2的另一通道。前述衛生用水 的第二部份2 2在經由輸出口 7離開容器部份2之前重新 加入到水流2 1裏。在容器部2的其它通道--也就是說 ，在板片1 3與1 3 ’之間的通道以及在板片1 3 π與1 8 之間的通道- -被堵塞住以阻止任何媒介物進入。因此’ 該水加熱器的熱交換器部份1其操作有如一個普通的兩道 流束之熱交換器’然而，該容器部2之作用如同熱水流束 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508424 A7 B7 五、發明說明（㈧） 之分配器，將該熱水流束劃分並且在經由出口 7離開儲存 容器2以前重新將它們結合在一起。這將可確保避免掉突 升的水溫，並且其操作將不會有累積不流動之衛生用水的 可能。 本發明的水加熱器之容器部2的另一個更進一步的改^ 良是圖示在圖1 2至圖1 8裏。在此處’其目標是要利用 整個容器2之空間，以分割離開該熱交換器1之衛生用水 的流束。 該熱交換器1是與圖5至圖11所示的前述熱交換器 相同，但是該容器部2的一個端板3 0在此處被設計成配 合鄰近的板片1 3…形成通道3 1和3 2，這些通道連接 許多對的歧管通道貫穿該容器的底部和頂部，這將在稍後 予以說明。在位置3 ’處進入該容器部2的衛生用水在容器 部2的板片所形成的通道之間向上移動。然而，如同圖1 6和圖1 8所示，通道3 1也容許一道衛生用水之流束向 上通過容器部2的其餘通道。該向上流動穿過容器部2之 衛生用水流束在平行的歧管3 "和3 裏結合在一起，參見 圖1 7，並且最後在從出口 7離開該容器2以前經由通道 3 2重新結合在一起。 從圖1 8可明白：在歧管部:T處進入該容器部2的熱 水流束將被分割成一個第一流束3 3和一個第二流束3 4 。該第一流束3 3將向上通過容器部2的分隔板1 4和第 一板片1 3之間。它繼續經由歧管3 ’’直接穿過該容器2到 出口 7，如同圖1 7所示。第二流束3 4繼續通過歧管3 13 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 一 (請先閱讀背面之江意事項再填寫本頁)

508424 Α7 Β7 五、發明說明（q ) ，但是一部份的分流3 5被分支開來，並且將向上通過板 片1 3 ’和1 3 "之間。此處，它將到達該歧管3 "，並且重 新結合第一流束3 3。第二流束3 4的其餘部份將穿過通 道3 1，並且將經由一個歧管3 "π回轉朝向熱交換器1， 如同圖1 6所示，並且經由其餘的通道向上通過該容器部 2來到歧管3 "’，在此處，其餘的通道也就是指在板片1 3…與1 3"以及1 3’與1 3之間的通道。自歧管3…出來 的衛生用水之流束將經由通道3 2到輸出口 7而離開該容 器2。 可從本說明瞭解：爲了圖面的清晰起見，圖1 1和圖 1 8的多個板片沒有顯示在對應的圖5至圖1 〇和圖1 1 至圖1 7裏。 另外也可從本說明瞭解到：圖1 1至圖1 8的水加熱 器雖然是成本較高的一種類型，由於相較於它的製造成本 而言’有最佳的性能，所以是較佳的選擇。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

Claims (1)

1. 508424 A8B8C8D8 θ丨年q月β曰修正/患#»/,充 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1 · 一種水加熱器（1、2 )，其包含有一板片式熱 交換器（1 )及一用於被加熱後之水的儲存容器（2 ) ’ 該儲存容器（2 )設有一個外殼壁（20、一個用以傳送 被加熱後之水的出口開孔（7 )及適用於連接外殼壁（2 f )之相對部份的強化機構（13 — 1 3 "’），用以使作用 力能夠在彼此垂直的三個方向上傳遞，其特徵在於： 位於儲存容器（2)內部之該強化機構爲堆疊的板片 (1 3 - 1 3 "’），該等板片設有***脊部和凹陷部，並 且以銅銲、焊接、膠合等方式相互連接起來，該等板片設 有開孔，這些開孔形成通道（3’、3"、3"’、3"")，被 加熱後的水可以流通穿過這些通道（1 3 - 1 3 。 2·如申請專利範圍第1項所述的水加熱器，其特徵 在於：該儲存容器在兩個垂直方向上的形狀和大小是相等 於連接到該儲存容器（2 )之熱交換器（1 )的對應形狀 和大小。 3.如申請專利範圍第2項所述之水加熱器，其特徵 在於：該儲存容器（2)被設計成傳統式之雙迴路液體對 液體的板片式熱交換器，在該熱交換器裏，只有使用一個 迴路。 4 .如申請專利範圍第2項所述之水加熱器，其特徵 在於：除了 一個端板（3 0 )以外’其被設計成一個傳統 之雙迴路液體對液體的板片式熱交換器，該端板被構形作 爲兩迴路之間的連接（3 1、3 2)。 5.如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之水加 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X " 508424 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 熱器，其特徵在於：該儲存容器（2 )係與供給熱水的板 片式熱交換器（1 ) 一體形成。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、\έ 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐)