瞬间加热型给水装置及其加热模块与块体的制作方法
【专利摘要】本发明披露一种瞬间加热型给水装置及其加热模块与块体，该瞬间加热型给水装置包括水箱与至少一加热模块。每一加热模块包括块体与加热板，其中，块体包括凹槽、位于凹槽的一端并连接水箱的入水端、位于凹槽的另一端的出水端以及多个肋条。这些肋条形成于凹槽的底面且所突起的高度小于凹槽的深度，其两个支臂分别连接凹槽的两个侧壁，且这些肋条的排列密度由入水端向出水端递减。加热板覆盖凹槽的开口且未接触到肋条，其背离凹槽的一面具有多个加热单元，其用以将外部电源转换为热能。
【专利说明】瞬间加热型给水装置及其加热模块与块体
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种给水装置，且特别是涉及一种瞬间加热型给水装置及其加热模块。
【背景技术】
[0002]现今由于人们生活品质不断地提升，对于生活中的饮用水品质也越来越讲究，以往利用瓦斯炉或电磁炉将生水加热以取得热水的方式早已被现今可以同时提供冷热水的饮水机或是热水瓶所取代。
[0003]然而，饮水机或是热水瓶为了满足使用者随时可以取水使用的需求，必须通过加热器将导入热水胆的生水加热至沸腾并持续地维持加热，据以使热水胆中的热水温度维持在预设温度(例如八十摄氏度或是一百摄氏度)。
[0004]虽然这种饮水机或是热水瓶提供了使用者取用热水时的便利性，但却因为需要将热水胆中的热水温度维持在预设温度，造成电源的不必要浪费，无法符合政府近年来所提倡的节能政策。
[0005]此外，使用者对于热水的使用量会随着时间或季节而有所不同，例如冬天时对热水的需求用量会大于夏天时对热水的需求用量。因此，若是欲将热水胆中的热水的水位保持在满水位的状态时，将会增加更多电源的消耗来使热水胆中的水温维持在预设温度，而不符实际的使用需求也并非为有效益的使用方式。
【发明内容】
[0006]本发明在于提供一种瞬间加热型给水装置及其加热模块，通过加热模块中的肋条以及加热单元的对应设置，使得流经加热模块内的水流可以产生热对流，而具有良好的热交换率。
[0007]本发明实施例提供一种瞬间加热型给水装置，此瞬间加热型给水装置电性连接外部电源，主要包括有一水箱与至少一加热模块，其中，每一个加热模块包括有一块体与一加热板。块体包括有一凹槽、一入水端、一出水端以及多个肋条。入水端位于凹槽的一端并连接水箱，出水端位于凹槽的相对另一端。所述多个肋条形成于凹槽的底面且所述多个肋条所突起的高度小于凹槽的深度，所述多个肋条的两个支臂分别连接凹槽的两个侧壁，且所述多个肋条的排列密度由入水端向出水端递减。加热板覆盖凹槽的开口且未接触到所述多个肋条，其中，加热板背离凹槽的一面具有多个加热单元，且每一个加热单元对应于两个相邻的肋条之间，所述多个加热单元用以将外部电源转换为热能，据以加热由水箱所注入的水流。其中，在水流流经两个相邻的肋条与加热板之间的区域时，接近加热板的水流将瞬间加热而产生热对流，并通过热对流的方式于两个相邻的肋条与加热板之间的区域形成回流胞。
[0008]本发明实施例提供一种加热模块，此加热模块电性连接外部电源，包括有一块体与一加热板。块体包括有一凹槽、一入水端、一出水端以及多个肋条。入水端位于凹槽的一端并连接水箱，出水端位于凹槽的相对另一端。所述多个肋条形成于凹槽的底面且所述多个肋条所突起的高度小于凹槽的深度，所述多个肋条的两个支臂分别连接凹槽的两个侧壁，且所述多个肋条的排列密度由入水端向出水端递减。加热板覆盖凹槽的开口且未接触到所述多个肋条，其中，加热板背离凹槽的一面具有多个加热单元，且每一个加热单元对应于两个相邻的肋条之间，所述多个加热单元用以将外部电源转换为热能，据以加热由水箱所注入的水流。
[0009]本发明实施例提供一种块体，此块体有一凹槽、一入水端、一出水端以及多个肋条。入水端位于凹槽的一端并连接水箱，出水端位于凹槽的相对另一端。所述多个肋条形成于凹槽的底面且所述多个肋条所突起的高度小于凹槽的深度，所述多个肋条的两个支臂分别连接凹槽的两个侧壁，且所述多个肋条的排列密度由入水端向出水端递减。
[0010]综上所述，本发明实施例提供一种瞬间加热型给水装置及其加热模块，此加热模块主要包括块体与加热板，通过块体上的肋条之间隔设置以及加热板上的加热单元对应于两个相邻肋条所形成的狭缝的设计，据以使得在水流流经两个相邻肋条与加热板之间的区域时，接近加热板的水流将瞬间加热而产生热对流，并通过热对流的方式于两个相邻的肋条与加热板之间的区域形成回流胞。
[0011]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为示出依据本发明的一个实施例的瞬间加热型给水装置的功能方块图。
[0013]图2为示出依据本发明的一个实施例的加热模块的立体分解示意图。
[0014]图3为示出依据图2的加热模块于实际运作时的横向剖面示意图。
[0015]图4为示出依据本发明的另一实施例的加热模块于实际运作时的横向剖面示意图。
[0016]【符号说明】
[0017]A:瞬间加热型给水装置
[0018]1:加热模块
[0019]10:块体
[0020]100:凹槽
[0021]1000、1002:导流斜坡
[0022]1004:狭缝
[0023]102:入水端
[0024]104:出水端
[0025]106:肋条
[0026]108:凸块
[0027]12:加热板
[0028]120:加热单元
[0029]2:水箱
[0030]3:泵
[0031]4:汽液混合模块
[0032]5:出水口
[0033]B:外部电源
【具体实施方式】
[0034]〔瞬间加热型给水装置的实施例〕
[0035]请参照图1，图1为示出依据本发明的一个实施例的瞬间加热型给水装置的功能方块图。如图1所示，瞬间加热型给水装置A电性连接于外部电源B，其中，瞬间加热型给水装置A包括有加热模块1、水箱2、泵3、汽液混合模块4与出水口 5，其中，加热模块I的一端通过泵3而连接水箱2，而加热模块I的另一端则是依序连接汽液混合模块4以及出水口5。
[0036]水箱2可拆卸地设置于瞬间加热型给水装置A上，其用以储存瞬间加热型给水装置A所需加热的液体，本发明在此不加以限制水箱2所能储存的液体的体积大小。
[0037]泵3用以将储存于水箱2的水流抽取至加热模块I，本发明在此不加以限制泵3所能提供的流量大小。于实务上，泵3可以为一种容积式泵、动力式泵或是电磁泵，本发明在此不加以限制。
[0038]加热模块I主要用以对流经加热模块I内的水流进行加热的同时，还能使水流流经此区域时可以产生瑞流(turbulence,也称紊流、润流、乱流)，以提高热交换率。于实务上，每一个瞬间加热型给水装置A可以设置有至少一个加热模块1，换句话说，所设置的加热模块I越多时，出水口 5可输出的热水量会越多。此外，本发明在此不加以限制外部电源B为直流电源的型式或是交流电源的型式。以下分别就加热模块I的各部元件做详细的说明。
[0039]如图2所示，图2为示出依据本发明的一个实施例的加热模块的立体分解示意图。如图2所不,每一个加热模块I包括有一组块体10与一组加热板12,其中，块体10包括有一凹槽100、一入水端102、一出水端104、多个肋条106、一凸块108以及多个狭缝1004，而加热板12则包括有多个加热单元120。
[0040]块体10的其中一面具有一处凹槽100，以提供水流可以流通的空间。入水端102位于凹槽100的一端并通过泵3连接水箱2，出水端104位于凹槽100的另一端并通过汽液混合模块4连接出水口 5。于实务上，块体10是由一种耐热材料所制成的一体成形结构或是需经组装而形成的组合结构，且本发明在此不加以限制耐热材料的类型，举例来说，耐热材料可以为耐热塑料或是耐热玻璃，同时块体10也具有良好的隔热性质，以避免不必要的热能散失。
[0041]此外，凹槽100还包括有形成于入水端102与最接近入水端102的肋条106之间的第一导流斜坡1000以及形成于出水端104与最接近出水端104的肋条106之间的第二导流斜坡1002，且第一导流斜坡1000接近入水端102处的深度较远离入水端102处的深度深，第二导流斜坡1002的接近出水端104处的深度较远离出水端104处的深度深，据以使流经第一导流斜坡1000与第二导流斜坡1002的水流产生涡流。本发明在此不加以限制第一导流斜坡1000与第二导流斜坡1002的坡度的大小(即坡度的陡峭程度)，举例来说，可将第一导流斜坡1000的坡度设计为较第二导流斜坡1002的坡度陡峭。
[0042]所述多个肋条106形成于凹槽100的底面，且所述多个肋条106向凹槽100的开口所突起的高度小于凹槽100的深度，所述多个肋条106的两个支臂分别连接凹槽100的两个侧壁。于实务上，所述多个肋条106可以是一种V型肋条，每一个肋条106的中心处即为V型肋条的尖端，且此V型肋条的尖端朝向出水端104，且为V型肋条的所述多个肋条106的两个支臂所形成的最佳夹角为一百二十度，以使所述多个肋条106的两个支臂的延伸方向与尖端的延伸方向的向量绝对值可以相等，但并不以此为限。此外，所述多个肋条106的两个支臂也可呈弯曲或是弧形，本发明在此不加以限制。
[0043]值得注意的是，所述多个肋条106的排列密度由入水端102向出水端104递减，故靠近入水端102的所述多个肋条106其间距较为紧密，而靠近出水端104的所述多个肋条106其间距较为松散。换句话说，通过所述多个肋条106于凹槽100内互相间隔设置所形成的所述多个狭缝1004在靠近入水端102的空间较小，而在靠近出水端104的空间较大,且若所述多个肋条106为V型肋条的结构时，所述多个狭缝1004则会对应地成为一种V型狭缝结构。
[0044]此外，在入水端102与最接近入水端102的肋条106之间设置有一块凸块108，且入水端102与凸块108的延伸方向相交于所述多个肋条106的中心处。换句话说，若所述多个肋条106为V型肋条的结构的话，则入水端102与凸块108的延伸方向相交于所述多个V型肋条的尖端。所述的凸块108用以使水流在流经所述多个肋条106与加热板12之间的区域之前形成碎波。
[0045]加热板12的其中一面设置有多个加热单元120，所述多个加热单元120用以将外部电源B转换为热能，据以加热由水箱2所注入于加热模块I内的水流。于实际的操作中，加热板12覆盖于凹槽100的开口且未接触到所述多个肋条106，而所述多个加热单元120设置于加热板12的背离凹槽100的一面，且每一个加热单元120对应于两个相邻的肋条106之间所形成的狭缝1004，换句话说，加热板12上的任意一个加热单元120与所对应的狭缝1004是在同一垂直线上。
[0046]值得注意的是，每一个加热单元120由至少一电阻布线所组成，且于靠近入水端102的两个相邻的肋条106之间的所述至少一电阻布线的排列相对于靠近出水端104的两个相邻的肋条106之间的所述至少一电阻布线的排列紧密。换句话说，靠近入水端102处的加热单元120的电阻布线排列密度较为紧密，藉此来增加热的传输速率，而靠近出水端104处的电阻布线排列密度较为松散，以达到省电以及防止加热蒸汽的过度产生的目的。
[0047]于实务上，加热板12可以为一种以不锈钢材料所制成的PTC加热板(positivetemperature coefficient heating plate),且加热板优选厚度约在I?2毫米之间，但不以此为限，本领域普通技术人员可以依据实际使用情况而设计出加热板12的厚度以及所使用的材料。
[0048]为了更清楚说明水流于加热模块I内的活动情形，请参照图3，图3为示出依据图2的加热模块于实际运作时的横向剖面示意图。如图3所示，加热板12上的每一个加热单元120均对应于块体10上的每一个狭缝1004，水流流经两个相邻的肋条106与加热板12之间的区域时，接近加热板12的水流将因加热单元120的瞬间加热而产生热对流(convectiveheat transfer),并通过热对流的方式于两个相邻的肋条106与加热板12之间的区域形成回流胞(convect1n cell)。
[0049]更详细来说，于接近加热板12的水流因加热单元120的瞬间加热而温度上升时，由于冷水与热水密度的不同，造成密度较小的热水流向狭缝1004处转移，而密度较大的冷水流则是向加热板12处转移进行补充。藉此，当泵3不断地由水箱2抽取水流至加热模块I时，水流除了有向加热模块I的出水端104处流动外，还通过加热模块I的作用而于每一个狭缝1004间形成回流胞来提升热的交换率。
[0050]除此之外，加热板12上还可以设置有一组温控传感器(未示出于图式)，此温控传感器用以感测加热板12的温度，并于加热板12温度超过预设阈值时切断与外部电源B的电性连接，藉此来保护瞬间加热型给水装置A。
[0051]值得一提的是，本发明在此不加以限制所述多个肋条106与加热板12之间的最短距离的间距大小(间距的部分是用以提供水流向出水端104处流动的渠道，即图3的水平箭头处)以及所述多个肋条106所突起的高度，本领域普通技术人员可以依据实际使用需求径行设计出适当的渠道高度以及肋条106高度。优选地，所述多个肋条106与加热板12之间的最短距离为一预设间距，此预设间距正比于这些肋条106所突起的高度以及外部电源B于每一个加热单元120上的输入电量，这是由于在欲达成热平衡以及最佳的热交换率的条件下，所述的预设间距=[外部电源B于每一加热单元120上的输入电量/ (水的热导率*水于流过每一个热单元所产生的温度差)]*这些肋条106所突起的高度，其中，水于流过每一个热单元所产生的温度差(Λ T)=注入于加热模块I的水的流率*水的热导率*外部电源B的总输入电量,而水的热导率(thermal conductivity)于常温下为0.SWnT1K'
[0052]此外，本发明在此不加以限制加热模块I于瞬间加热型给水装置A内的摆放位置，举例来说，加热模块I可以直立地或是倾斜地设置于瞬间加热型给水装置A中(B卩，入水端102较出水端104更接近摆放有瞬间加热型给水装置A的工作面)，也可以水平地设置于瞬间加热型给水装置A中。
[0053]请一并参照图1与图2，汽液混合模块4用以将由加热模块I所输出的流体(包括热水流与蒸汽)转化为热水流，以防止蒸汽的漫延，达到提升热转换效率的目的。于实务上，汽液混合模块4可以为一种狭长管线，而出水口 5可以为一种取水阀。
[0054]〔瞬间加热型给水装置的另一实施例〕
[0055]请参照图4，图4为示出依据本发明的另一实施例的加热模块于实际运作时的横向剖面示意图。如图4所示，当两个相邻肋条106的间距较大(也即狭缝1004的空间较大)时，对应于上述狭缝1004的加热单元120还可以设置有一组以上，例如图4所示的每一个狭缝1004对应有两组加热单元120。由于图4的加热模块的实际运作类似于图3的加热模块，故不再赘述。
[0056]〔实施例的可能效果〕
[0057]综上所述，本发明实施例提供一种瞬间加热型给水装置及其加热模块，此加热模块主要包括块体与加热板，通过块体上的肋条之间隔设置以及加热板上的加热单元对应于两个相邻肋条所形成的狭缝的设计，据以使得水流流经两个相邻肋条与加热板之间的区域时，接近加热板的水流将被瞬间加热而产生热对流，并通过热对流的方式于两个相邻的肋条与加热板之间的区域形成回流胞。藉此，本发明的瞬间加热型给水装置及其加热模块具有极高效率的热交换率，除了可以使输出水温固定在一预设温度外，还因为加热模块的作用而能减少不必要的外部电源的消耗，达到节能的目的。
[0058]以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的权利要求范围。
【权利要求】
1.一种加热模块，其特征在于，所述加热模块电性连接一外部电源，所述加热模块包括: 一块体，所述块体包括: 一凹槽； 一入水端，所述入水端位于所述凹槽的一端； 一出水端，所述出水端位于所述凹槽的另一端；以及 多个肋条，所述肋条形成于所述凹槽的底面且所述肋条所突起的高度小于所述凹槽的深度，所述肋条的两个支臂分别连接所述凹槽的两个侧壁，且所述肋条的排列密度由所述入水端向所述出水端递减；以及 一加热板，所述加热板覆盖所述凹槽的开口且未接触到所述肋条，所述加热板的背离所述凹槽的一面具有多个加热单元，且每一个所述加热单元对应于两个相邻的所述肋条之间，所述加热单元用以将所述外部电源转换为一热能，据以加热由水箱所注入的水流。
2.根据权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述块体还包括一凸块，所述凸块设置于所述入水端与最接近所述入水端的所述肋条之间，且所述入水端与所述凸块的延伸方向相交于所述肋条的中心处。
3.根据权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述凹槽包括形成于所述入水端与最接近所述入水端的所述肋条之间的一第一导流斜坡以及形成于所述出水端与最接近所述出水端的所述肋条之间的一第二导流斜坡，所述第一导流斜坡的接近所述入水端处的深度较远离所述入水端处的深度深，所述第二导流斜坡的接近所述出水端处的深度较远离所述出水端处的深度深。
4.根据权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述肋条为V型肋条，且每一个所述肋条的中心处为一尖端，所述尖端朝向所述出水端。
5.根据权利要求4所述的加热模块，其特征在于，每一个所述肋条的两个支臂所形成的夹角为一百二十度。
6.根据权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述肋条与所述加热板之间的最短距离为一预设间距，所述预设间距与所述肋条所突起的高度以及所述外部电源于每一个所述加热单元上的输入电量成正比。
7.根据权利要求1所述的加热模块，其特征在于，每一个所述加热单元由至少一电阻布线所组成，且于靠近所述入水端的两个相邻的所述肋条之间的所述至少一电阻布线的排列相对于靠近所述出水端的两个相邻的所述肋条之间的所述至少一电阻布线的排列更紧LU O
8.一种瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述瞬间加热型给水装置电性连接一外部电源，所述瞬间加热型给水装置包括: 一水箱；以及 至少一加热模块，每一个所述加热模块包括: 一块体，所述块体包括: 一凹槽； 一入水端，所述入水端位于所述凹槽的一端并连接所述水箱； 一出水端，所述出水端位于所述凹槽的另一端；以及 多个肋条，所述肋条形成于所述凹槽的底面且所述肋条所突起的高度小于所述凹槽的深度，所述肋条的两个支臂分别连接所述凹槽的两个侧壁，且所述肋条的排列密度由所述入水端向所述出水端递减；以及 一加热板，所述加热板覆盖所述凹槽的开口且未接触到所述肋条，所述加热板的背离所述凹槽的一面具有多个加热单元，且每一个所述加热单元对应于两个相邻的所述肋条之间，所述加热单元用以将所述外部电源转换为一热能，据以加热由所述水箱所注入的水流； 其中，当所述水流流经两个相邻的所述肋条与所述加热板之间的区域时，接近所述加热板的水流将被瞬间加热而产生热对流，并通过热对流的方式在两个相邻的所述肋条与所述加热板之间的区域形成一回流胞。
9.根据权利要求8所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述块体还包括一凸块，所述凸块设置于所述入水端与最接近所述入水端的所述肋条之间，且所述入水端与所述凸块的延伸方向相交于所述肋条的中心处，所述凸块用以使所述水流在流经所述肋条与所述加热板之间的区域之前形成碎波。
10.根据权利要求8所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述凹槽包括形成于所述入水端与最接近所述入水端的所述肋条之间的一第一导流斜坡以及形成于所述出水端与最接近所述出水端的所述肋条之间的一第二导流斜坡，所述第一导流斜坡的接近所述入水端处的深度较远离所述入水端处的深度深，所述第二导流斜坡的接近所述出水端处的深度较远离所述出水端处的深度深，据以使流经所述第一导流斜坡与所述第二导流斜坡的水流产生涡流。
11.根据权利要求8所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述肋条为V型肋条，且每一个所述肋条的中心处为一尖端，所述尖端朝向所述出水端。
12.根据权利要求11所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，每一个所述肋条的两个支臂所形成的夹角为一百二十度。
13.根据权利要求8所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，所述肋条与所述加热板之间的最短距离为一预设间距，所述预设间距与所述肋条所突起的高度以及所述外部电源于每一个所述加热单元上的输入电量成正比。
14.根据权利要求8所述的瞬间加热型给水装置，其特征在于，每一个所述加热单元由至少一电阻布线所组成，且在靠近所述入水端的两个相邻的所述肋条之间的所述至少一电阻布线的排列相对于靠近所述出水端的两个相邻的肋条之间的所述至少一电阻布线的排列更紧密。
15.一种块体，其特征在于，所述块体包括: 一凹槽； 一入水端，所述入水端位于所述凹槽的一端； 一出水端，所述出水端位于所述凹槽的另一端；以及 多个肋条，所述肋条形成于所述凹槽的底面且所述肋条所突起的高度小于所述凹槽的深度，所述肋条的两个支臂分别连接所述凹槽的两个侧壁，且所述肋条的排列密度由所述入水端向所述出水端递减。
16.根据权利要求15所述的块体，其特征在于，所述块体还包括一凸块，所述凸块设置于所述入水端与最接近所述入水端的所述肋条之间，且所述入水端与所述凸块的延伸方向相交于所述肋条的中心处。
17.根据权利要求15所述的块体，其特征在于，所述凹槽包括形成于所述入水端与最接近所述入水端的所述肋条之间的一第一导流斜坡以及形成于所述出水端与最接近所述出水端的所述肋条之间的一第二导流斜坡，所述第一导流斜坡的接近所述入水端处的深度较远离所述入水端处的深度深，所述第二导流斜坡的接近所述出水端处的深度较远离所述出水端处的深度深。
18.根据权利要求15所述的块体，其特征在于，所述肋条为V型肋条，且每一个所述肋条的中心处为一尖端，所述尖端朝向所述出水端。
19.根据权利要求18所述的块体，其特征在于，每一个所述肋条的两个支臂所形成的夹角为一百二十度。
【文档编号】A47J31/56GK104172933SQ201310204637
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2013年5月28日
【发明者】张云山 申请人:张云山, 林大伟