TWI779950B

TWI779950B - 恆溫熱水裝置

Info

Publication number: TWI779950B
Application number: TW110145382A
Authority: TW
Inventors: 劉光祐
Original assignee: 吉諾工業有限公司
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2022-10-01
Also published as: TW202322731A

Abstract

一種恆溫熱水裝置，包括一機體、一加熱器、一隔板、一進水管、一水位偵測單元及至少一出水模組。加熱器及隔板設置於機體的容置空間內，隔板位於加熱器的上方，隔板呈傾斜狀，隔板將容置空間分隔為上容積及下容積，隔板的兩側與機體的兩側之間各形成一間隙。當冷水由進水管輸入機體內時，冷水水流會被隔板阻擋，使冷水集中在隔板以下之下容積區域，啟動加熱器加熱，加熱中溫度較高之熱水會往上流動，並循隔板往上傾斜方向流動，流經上容積，水流造成上容積較冷的熱水往隔板往下傾斜方向往下流動，加熱器加熱時造成水流的流動，使熱水達到循環擾動均溫的效果。

Description

恆溫熱水裝置

本發明涉及一種恆溫熱水裝置，尤指一種能使熱水達到循環擾動均溫效果的恆溫熱水裝置。

沖泡飲品如咖啡或茶，影響口感最重要的外在因素之一為熱水溫度，尤指營業用沖泡飲品的熱水，於營業尖峰時間因連續沖泡，使熱水器頻繁補進冷水而使熱水溫度呈現不穩定狀況，影響飲品口感風味甚大。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種恆溫熱水裝置，能使熱水溫度穩定，而使飲品口感風味較佳。

為了解決上述的技術問題，本發明提供一種恆溫熱水裝置，包括：一機體，該機體的內部形成一容置空間，該容置空間連接一熱水出口，能用以輸出熱水；一加熱器，該加熱器設置於該機體的容置空間內；一隔板，該隔板設置於該機體的容置空間內，該隔板位於該加熱器的上方，該隔板呈傾斜狀，該隔板將該容置空間分隔為一上容積及一下容積，該隔板的兩側與該機體的兩側之間各形成一間隙；一進水管，該進水管設置該容置空間內，該進水管位於該隔板的下方，該進水管能輸送冷水至該機體內；一水位偵測單元，該水位偵測單元設置於該機體，該水位偵測單元伸入該容置空間，能用以偵測水位；以及至少一出水模組，該出水模組設於該容置空間及該熱水出口之間，該出水模組用以控制熱水的出水；其中當冷水由該進水管輸入該機體內時，冷水水流會被該隔板阻擋，使冷水集中在該隔板以下之下容積區域，啟動該加熱器加熱，加熱中溫度較高之熱水會往上流動，並循該隔板往上傾斜方向流動，流經該上容積，水流造成該上容積較冷的熱水往該隔板往下傾斜方向往下流動，該加熱器加熱時造成水流的流動，使熱水達到循環擾動均溫的效果。

較佳的，該加熱器設置於該機體內靠近下端處，該出水模組連接於該上容積中間偏下之位置。

較佳的，該進水管的一端設置一第一冷水電磁閥，用以控制冷水的進水，該進水管位於該加熱器及該隔板之間，該進水管設有多個出水孔，該些出水孔均勻的分布於該進水管上。

較佳的，還包括一冷水槽，該冷水槽及該進水管之間連接一冷水銜接管，使冷水能依序輸送至該冷水槽及該機體內，該冷水槽的水位和該機體內的水位為同一水平位置，該冷水槽連接一冷水出口，能用於輸出冷水，該冷水槽及該冷水出口之間設置一第二冷水電磁閥，該冷水出口位置和該熱水出口位於同一水平位置。

本發明的有益效果在於，本發明所提供的恆溫熱水裝置，包括一機體、一加熱器、一隔板、一進水管、一水位偵測單元及至少一出水模組。加熱器及隔板設置於機體的容置空間內，隔板位於加熱器的上方，隔板呈傾斜狀，隔板將容置空間分隔為上容積及下容積，隔板的兩側與機體的兩側之間各形成一間隙。當冷水由進水管輸入機體內時，冷水水流會被隔板阻擋，使冷水集中在隔板以下之下容積區域，啟動加熱器加熱，加熱中溫度較高之熱水會往上流動，並循隔板往上傾斜方向流動，流經上容積，水流造成上容積較冷的熱水往隔板往下傾斜方向往下流動，加熱器加熱時造成水流的流動，使熱水達到循環擾動均溫的效果，而能有效的改善頻繁補進冷水而使熱水溫度呈現不穩定狀況。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

請參閱圖1及圖2，本發明提供一種恆溫熱水裝置，包括一機體1、一加熱器2、一隔板3、一進水管4、一水位偵測單元5及至少一出水模組6。

該機體1為一中空體，該機體1的內部形成一容置空間11，容置空間11連接(連通)一熱水出口13，能用以輸出熱水。該加熱器2可為電熱管等加熱裝置，該加熱器2設置於機體1的容置空間11內，因只供應沖泡飲品熱水，熱水溫度通常在98℃以下，該加熱器2可安裝於機體1內靠近下端處。

該隔板3設置於機體1的容置空間11內，該隔板3位於加熱器2的上方，該隔板3呈傾斜狀，該隔板3將容置空間11分隔為一上容積111及一下容積112，上容積111及下容積112分別位於隔板3的上方及下方。該隔板3的兩側(如隔板3的前側及後側)與機體1的兩側(如機體1的前側及後側)各間隔一段間距，使該隔板3的兩側與機體1的兩側之間各形成一間隙12。較佳的，該隔板3的另兩側(如隔板3的左側及右側)與機體1的另兩側(如機體1的左側及右側)接觸。較佳的，該隔板3呈前低後高的傾斜狀(如圖2所示)，亦即該隔板3靠近機體1設置有熱水出口13的一側為最低點，該隔板3遠離機體1設置有熱水出口13的一側為最高點。

該進水管4設置容置空間11內，該進水管4位於隔板3的下方，較佳的，該進水管4位於加熱器2及隔板3之間。該進水管4的一端可連接於水源，該進水管4的一端亦可設置一第一冷水電磁閥7，用以控制冷水的進水，使冷水可輸送至機體1內。該進水管4的長度配合加熱器2的長度，該進水管4可呈水平狀設置，該進水管4設有多個出水孔41，該些出水孔41可均勻的分布於進水管4上，該些出水孔41以向上為佳，該些出水孔41往水平方向流動亦可。

該水位偵測單元5設置於機體1，該水位偵測單元5伸入容置空間11，能用以偵測水位，水位偵測單元5可包含一正常水位偵測器51及一高水位偵測器52，用於分別偵測正常水位及高水位。

當沖泡飲品使用熱水時，機體1內的水位下降，熱水液面離開正常水位偵測器51時，自動控制系統啟動幫浦（未圖示），冷水從進水管4經均勻分配的出水孔41往上流出，冷水水流會被隔板3阻擋，使冷水集中在隔板3以下之下容積112區域，同時啟動加熱器2加熱，由於熱往上冷往下的物理特性，加熱中溫度較高之熱水往上流動，並循隔板3往上傾斜方向流動，流經上容積111，水流造成上容積111較冷的熱水往隔板3往下傾斜方向往下流動，加熱器2加熱時造成水流的流動，使恆溫熱水裝置內之熱水達到循環擾動均溫的效果。

另，亦可於熱水出口(出水模組6)附近的機體1上設置一溫度偵測器8，用於偵測水溫，當熱水加熱到預設溫度時，自動控制系統關閉加熱器2。正常水位偵測器51可用以控制恆溫熱水裝置正常水位，當水位控制相關功能故障時會使水位上升，高水位偵測器52偵測到水位過高時，則使系統當機並發出警告訊號，確保恆溫熱水裝置的安全使用。

該出水模組6設於容置空間11及熱水出口13之間，該熱水出口13及出水模組6位於機體1的前側。該出水模組6用以控制熱水的出水，該出水模組6可為電磁閥，該出水模組6可用以控制出水量，可設置一個或一個以上，如圖1所示為兩個出水模組6，假設每個出水模組6出水量為每秒10㏄，如沖泡程序需要熱水出水量每秒10㏄，則開啟一個出水模組6，如沖泡程序需要熱水出水量每秒15㏄，則一個出水模組6全開，另一個出水模組6開一設定秒數停一設定秒數，各種流量設定依此類推，如需更大出水量則可設置多個出水模組6，出水模組6不限制為電磁閥，其他控制出水裝置均可，流量控制亦可於電磁閥管路上設置節流閥或使用節流接頭。

由於恆溫熱水裝置補水時冷水被隔板3限制在下容積112，加熱時因隔板3的功能及冷熱水流動的物理原理，使隔板3以上的上容積111中之熱水為均勻之溫度，較佳的，該出水模組6可連接(連通)於上容積111中間偏下之位置，則可使流出的熱水為均溫的熱水。如恆溫熱水裝置進水流速略小於熱水流速，流出之熱水亦可保持均溫，於沖泡程序等待空檔時即可補足正常水位。

如圖3所示，可將一濾杯100放置於一容器200上，並將一導水杯300放置於濾杯100上，該濾杯100內可裝設濾紙及咖啡，該恆溫熱水裝置可輸出適量熱水至導水杯300，熱水能通過導水杯300的多個流出孔301向下流出，使熱水分佈於咖啡粉上，藉以完成手沖沖泡程序。

[第二實施例]

請參閱圖4及圖5，本實施例提供一種恆溫熱水裝置，因為咖啡豆有各種品種及淺烘焙、中烘焙及重烘焙等不同咖啡豆，茶葉有紅茶、綠茶及烏龍茶等甚多種茶種，所需熱水沖泡溫度亦不相同，如飲品沖泡口感要有最適合的溫度，則多溫控制有其必要。本實施例主要增設一冷水槽9，該冷水槽9可設置於機體1外，該冷水槽9及進水管4(請參圖1)之間連接一冷水銜接管10，使冷水可依序輸送至冷水槽9及機體1內。本實施例可由水位偵測單元5控制水位，該冷水槽9的水位和機體1內的水位為同一水平位置，該冷水槽9連接一冷水出口91，可用於輸出冷水，冷水槽9及冷水出口91之間可設置一第二冷水電磁閥20，用以控制冷水出水量。該冷水出口91位置亦和熱水出口13位於同一水平位置，冷、熱水同一水平水位和同一水平出口，使冷水和熱水出水流量一致，經測試可得到出水模組6(熱水電磁閥)和第二冷水電磁閥20每秒出水量。

各種飲品沖泡最高溫度為恆溫熱水裝置加熱溫度設定溫度，例如96℃。多溫熱水沖泡程，例如沖泡綠茶的沖泡溫度為80℃，自動控制系統事先設定好冷水偵測溫度和熱水96℃混合為80℃的比例，執行綠茶沖泡程序時，自動控制系統以出水模組6(熱水電磁閥)和第二冷水電磁閥20的啟閉頻率控制熱水和冷水出水量，使混合後之熱水溫度為接近80℃。為使混合後的熱水溫度可為均勻的溫度，熱水和冷水先流入導水杯300混合，導水杯300底分佈多個流出孔301，混合後的熱水經多個流出孔301流出到飲料沖泡裝置亦有二次混合均溫的效果，導水杯300亦可以O型環(圖略)水密，該導水杯300上設置一排氣管302，進水時導水杯300內之空氣可由排氣管302排出，排氣管302可使冷水和熱水流動順暢，排氣管302的上端出口高度需高於高水位偵測器52的水位，避免混合中的冷熱水從排氣管302的上端溢出。如恆溫熱水裝置的冷水水源由水源銜接供應，則可於冷水槽9設置水位控制裝置（未圖示），因機體1和冷水槽9的水位設計為同一水平線，冷水槽9設置水位控制器需和機體1水位控制同一水平高度。

[第三實施例]

請參閱圖6至圖8，本實施例提供一種恆溫熱水裝置，適用於大流量，恆溫熱水裝置用於營業用飲料店時，沖泡一杯或兩杯飲料通常沖泡量約100㏄至500㏄，出水模組6(熱水閥)的出水口直徑約在2~4mm之間，當沖泡大桶茶品或咖啡時，一桶沖泡量通常為4~10公升，如要在30秒以內自動出水1~2公升，則需要大孔徑出水閥，例如12mm或1/2吋，市購大孔徑熱水閥體積大不便於安裝，價格亦高，因此本實施例以微型減速馬達控制大孔徑熱水閥正好可解決此一問題。

該出水模組6(熱水閥)設置於恆溫熱水裝置，以量化舉例說明，但不以此為限，例如要沖泡10公升茶品，分五段沖泡，每段出熱水2公升，恆溫熱水裝置可規劃容積15公升，上容積10公升，下容積5公升，每段下容積進冷水2公升並不影響上容積的定溫熱水出水，該出水模組6包含一閥體60、一控水閥頭61、一微型減速馬達62、一偏心輪63、一行程架64、一定位桿65及一微動開關66。

該閥體60內形成有一流道601，該流道601連接(連通)於容置空間11，該流道601的一端設有一出水口602，該控水閥頭61可移動的設置於閥體60內，使控水閥頭61能關閉及開放流道601。該偏心輪63連接於微型減速馬達62，該微型減速馬達62能帶動偏心輪63轉動，該行程架64設置於偏心輪63的外部，該行程架64連接於控水閥頭61的一端，可利用偏心輪63推動行程架64，藉以連動控水閥頭61沿著軸向移動。該定位桿65連接於偏心輪63，該定位桿65可隨著偏心輪63的轉動而移動至不同的位置。另，亦可設置一壓縮彈簧67用以抵觸於控水閥頭61，使控水閥頭61在常態下可維持關閉狀態。另，亦可於閥體60及控水閥頭61之間設置一止漏環68（例如O型環）。

在本實施例中，例如該出水模組6(熱水閥)的孔徑為12mm，控水閥頭61的行程為12mm，此即表示控水閥頭61從關閉算起，行程移動12mm全開，控制行程即可控制單位時間之出水流量，偏心輪63偏心14mm，偏心輪63與行程架64的兩側(左右邊框)各保持1mm間距，目的在出水模組6關閉時因偏心輪63與行程架64預留間距，可使壓縮彈簧67能確實將控水閥頭61緊壓於止漏環68，以確保出水模組6關閉。微型減速馬達62如選用5RPM，亦即每轉一轉12秒，轉6秒可使偏心輪63轉動180度而使出水模組6全開，自動控制系統於出完預定熱水量時，微型減速馬達62可正轉或反轉。當偏心輪63帶動定位桿65碰觸微動開關66時關閉微型減速馬達62，微型減速馬達62完成該段出水程序，以微動開關66結束微型減速馬達62行程，而不用計秒控制，可避免自動控制系統累積誤差，每執行完一次出水程序可準確歸復原點。偏心輪63歸復原點亦可使用磁簧開關等其他限動裝置。

該出水模組6(熱水閥)可設計1段出水、多段出水或無段出水，如圖8所示，控水閥頭61行程全開則為最大出水，自動控制系統控制微型減速馬達62轉動秒數，即可控制控水閥頭61以部分開啟或全開位置，控制單位時間之出水量，如圖8所示，控水閥頭61有分兩段不同的直徑，自動控制系統控制微型減速馬達62的啟動秒數即可控制控水閥頭61的行程位置，使流道601的孔徑和控水閥頭61的直徑差控制熱水分三段不同的出水流速，全開為最大流速，控水閥頭61的較大直徑控制最小流速，控水閥頭61的最小直徑控制事先設定的中流量。如為單段出水，控水閥頭61的右端處為單一平面（未圖示），啟閉裝置亦可改用電磁鐵。如為無段出水，控水閥頭61的右端處亦可為錐形，偏心輪63以細微轉動角度差調整細微單位出水量（未圖示），行程控制亦可使用步進馬達或其他等效裝置。

[實施例的有益效果]

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1:機體 11:容置空間 111:上容積 112:下容積 12:間隙 13:熱水出口 2:加熱器 3:隔板 4:進水管 41:出水孔 5:水位偵測單元 51:正常水位偵測器 52:高水位偵測器 6:出水模組 60:閥體 601:流道 602:出水口 61:控水閥頭 62:微型減速馬達 63:偏心輪 64:行程架 65:定位桿 66:微動開關 67:壓縮彈簧 68:止漏環 7:第一冷水電磁閥 8:溫度偵測器 9:冷水槽 91:冷水出口 10:冷水銜接管 20:第二冷水電磁閥 100:濾杯 200:容器 300:導水杯 301:流出孔 302:排氣管

圖1為本發明第一實施例恆溫熱水裝置的立體圖。

圖2為本發明第一實施例恆溫熱水裝置的側視圖。

圖3為本發明第一實施例恆溫熱水裝置使用狀態的立體圖。

圖4為本發明第二實施例恆溫熱水裝置使用狀態的立體圖(一)。

圖5為本發明第二實施例恆溫熱水裝置使用狀態的立體圖(二)。

圖6為本發明第三實施例恆溫熱水裝置的立體圖。

圖7為本發明第三實施例出水模組(熱水閥)的剖視圖(一)。

圖8為本發明第三實施例出水模組(熱水閥)的剖視圖(二)。

1:機體

11:容置空間

111:上容積

112:下容積

13:熱水出口

2:加熱器

3:隔板

4:進水管

41:出水孔

5:水位偵測單元

51:正常水位偵測器

52:高水位偵測器

6:出水模組

7:第一冷水電磁閥

8:溫度偵測器

Claims

一種恆溫熱水裝置，包括：一機體，該機體的內部形成一容置空間，該容置空間連接一熱水出口，能用以輸出熱水；一加熱器，該加熱器設置於該機體的容置空間內；一隔板，該隔板設置於該機體的容置空間內，該隔板位於該加熱器的上方，該隔板呈傾斜狀，該隔板將該容置空間分隔為一上容積及一下容積，該隔板的兩側與該機體的兩側之間各形成一間隙；一進水管，該進水管設置該容置空間內，該進水管位於該隔板的下方，該進水管能輸送冷水至該機體內；一水位偵測單元，該水位偵測單元設置於該機體，該水位偵測單元伸入該容置空間，能用以偵測水位；以及至少一出水模組，該出水模組設於該容置空間及該熱水出口之間，該出水模組用以控制熱水的出水；其中當冷水由該進水管輸入該機體內時，冷水水流會被該隔板阻擋，使冷水集中在該隔板以下之下容積區域，啟動該加熱器加熱，加熱中溫度較高之熱水會往上流動，並循該隔板往上傾斜方向流動，流經該上容積，水流造成該上容積較冷的熱水往該隔板往下傾斜方向往下流動，該加熱器加熱時造成水流的流動，使熱水達到循環擾動均溫的效果。
如請求項1所述的恆溫熱水裝置，其中該加熱器設置於該機體內靠近下端處，該出水模組連接於該上容積中間偏下之位置。
如請求項1所述的恆溫熱水裝置，其中該隔板的兩側為該隔板的前側及後側，該機體的兩側為該機體前側及後側，該熱水出口及該出水模組設於該機體的前側。
如請求項1所述的恆溫熱水裝置，其中該水位偵測單元包含一正常水位偵測器及一高水位偵測器，用於分別偵測正常水位及高水位。
如請求項1所述的恆溫熱水裝置，其中該進水管的一端設置一第一冷水電磁閥，用以控制冷水的進水，該進水管位於該加熱器及該隔板之間，該進水管設有多個出水孔，該些出水孔均勻的分布於該進水管上。
如請求項1所述的恆溫熱水裝置，其中還包括一冷水槽，該冷水槽及該進水管之間連接一冷水銜接管，使冷水能依序輸送至該冷水槽及該機體內，該冷水槽的水位和該機體內的水位為同一水平位置，該冷水槽連接一冷水出口，能用於輸出冷水，該冷水槽及該冷水出口之間設置一第二冷水電磁閥，該冷水出口位置和該熱水出口位於同一水平位置。
如請求項1所述的恆溫熱水裝置，其中該熱水出口附近的該機體上設置一溫度偵測器，用於偵測水溫，當熱水加熱到預設溫度時，自動控制系統關閉該加熱器。
如請求項1所述的恆溫熱水裝置，其中該出水模組包含一閥體、一控水閥頭、一微型減速馬達、一偏心輪、一行程架、一定位桿及一微動開關，該閥體內形成有一流道，該流道的一端設有一出水口，該控水閥頭可移動的設置於該閥體內，該控水閥頭能關閉及開放該流道，該偏心輪連接於該微型減速馬達，該微型減速馬達能帶動該偏心輪轉動，該行程架設置於該偏心輪的外部，該行程架連接於該控水閥頭的一端，該偏心輪能推動該行程架以連動該控水閥頭移動，該定位桿連接於該偏心輪，該偏心輪帶動該定位桿碰觸該微動開關時關閉該微型減速馬達，該微型減速馬達完成一出水程序。
如請求項8所述的恆溫熱水裝置，其中該出水模組還包含一壓縮彈簧，該壓縮彈簧抵觸於該控水閥頭，該閥體及該控水閥頭之間設置一止漏環，該壓縮彈簧能將該控水閥頭緊壓於該止漏環。
如請求項1所述的恆溫熱水裝置，其中該隔板靠近該機體設置有該熱水出口的一側為最低點，該隔板遠離該機體設置有該熱水出口的一側為最高點。