CN100436959C - 环保型即热储水式电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型即热储水式电热水器，包括一储水箱、进水管、出水管、加热器、一控制/调节水温的恒温器、一超温断路器及一保障热水器安全使用的温度/压力排放阀，其特征在于在所说的储水箱内装设一辐射热收集器、一辐射热吸收管、一直接注热水导管、一直接热水注射喷嘴、一万向多用接头。令储水器可给电即有热水供应、不存在热能流失、更可增加能源效益、对社会整体环保有积极作用，因不需预热(用法如即热式热水器)。储水器预热后、热水使用量会比传统热水器多一倍以上。本发明突破了有近一百年历史的即热式及储水式热水器在结构性能及使用上必须分家的概念及现有技术中的缺陷。从而改变即热式电热水器只能用在大供电系统的规范。

Description

环保型即热储水式电热水器

技术领域

本发明涉及一种环保型即热储水式电热水器。

背景技术

电热水器发明至今已有差不多一个世纪，到现在其基本概念及设计(图1)都没有大分别，只不过是材料及安全上的改良，从实用性角度上，还没有突破。即热式热水器；意思在使用时开电即有热水供应。储水式则先打开电源加温一段时间才可使用热水。

而电热水器主要分为两大类，即热式及储水式。

上述两大类型热水器之功能区别及优劣比较如下表：

	功能比较	即热式	储水式
				1	能否立刻提供热水？	√	×
2	能否使用普通家庭供电设备？	×	√
				3	安装面积须较大位置	×	√
4	耗电量多	√	×
				5	是否必须三相电源？	√	×
6	关电后会否浪费余热？	×	√
				7	是否需要较高水压才能启动？	√	×
8	能否提供长时间用水	√	×

9	在水温5℃时出水温度能否保持40℃而水量不变	×	√
				10	用家喜欢那种热水器比较多	×	√

从上表可发觉两者都各有其优点，但从家庭角度来说，储水式电热水器较为受欢迎，图1是其结构原理示意图，原因是安装即热式热水器之客观条件难以配合，例如需要把供电系统由单相更改为三相及耗电量庞大，功率最小为18kW 380v，而价格高及运作费贵，不是一般家庭可负担。

由于上述因素，家庭使用者在没有其它产品可代替及选择下，只有选购储水式热水器。但储水式热水器最大缺点之一，就是在使用前要预早把热水器加热约30～50分钟，方可使用，但使用时间不长，举例；一电热水器容量25公升，功率3kW，进水温度20℃，热水设定温度65℃，即升温45℃，根据以下公式计算：

t＝(G*ΔT*Cp)/(864*80/100*3)

t＝(25*45*1)/(864*0.8*3)

t＝1125/2074＝0.5424时＝33分

使用计算：

把热水出水口接上固定恒温阀，把恒温阀出水温度调至40℃，水流速度300升/时，只可使用5-6分钟左右。

从上述计算所得，给用户觉得储水式热水器在给电加热后，而在可使用热水比较下，觉得不划算。已现时平均电费0.9元/千瓦小时，上述例子用33分，即费用为1.50元。上述例子有两大缺点，预热需时太久及热水输出时间太短。

发明内容

本发明针对上述市售的即热式及储水式电热水器存在的问题，目的在于根据一种全新设计概念及绿色产品概念，集市售所述的两类产品之功能及使用之优点再附加新的设计，创造性地提供一种环保型即热储水式电热水器。

本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的：

环保型即热储水式电热水器，包括一储水箱、一将水引入储水箱的进水管、一将储水箱内已加热的热水输出的出水管、一设置在储水箱内的加热器、一控制/调节水温的恒温器、一超温断路器及一保障热水器安全使用的温度/压力排放阀，其特征在于在所说的储水箱内装设一辐射热收集器、一辐射热吸收管、一直接注热水导管、一直接热水注射喷嘴、一万向多用接头，一热水双向导管与储水箱连通，加热器设置于辐射热收集器内。

所说的辐射热收集器为一筒形、其顶部及底部皆密闭式，内装有辐射热吸收管，顶部接有进出水管，底部有进出水道孔、加热器及其固定座，辐射热收集器进水管接驳至万向多用接头之进水位，而热出水管接驳至热注射喷嘴及万向多用接头之出水口，热水双向导管接驳至热注射喷嘴最窄处，而万向多用接头设有可作多方向安装的安装固定码。

进一步说，所说的辐射热收集器筒体接驳冷进水管、热出水管、

吸收管及加热器底座；所说的固定方式为螺接或焊接。

所说的辐射热收集器，所说的型状选择圆形、正方形、蛋形、圆形、三角形、文氏管形、放射形中的任意一种。

所说的辐射热收集器的口径由10毫米至200毫米。

所说的辐射热收集器的高度由30毫米至600毫米或储水箱高度。

所说的辐射热收集器、辐射热收集器内之辐射热吸收管、辐射热收集器外之热水注射喷嘴、万向多用接头由合金铜、如紫铜、黄铜、磷铜或由合金钢、如不锈钢、不锈铁、低碳钢或由合金、如镁铝、钛或由由耐热、耐腐蚀性的材料制作而成或由工程塑料、如聚碳酸酯(PC)加纤维、ABS加纤维、赛钢加工制作而成。

所说的辐射热吸收管的口径由6毫米至25毫米。

所说的热水注射喷嘴为收腰管、入口直径为9-20毫米、中部直径比入口直径渐减细三分之一、长度40-400毫米。

所说的热水器为直立式安装、直挂式安装、卧式安装、横挂式安装、窗口式安装。

所说的加热器，选择由电阻性裸露浸水式电热组件、组装浸水式电热组件、镀膜式电热组件、裸露空气式电热组件等加工制作而成或由可燃气体燃烧后产生辐射热的器皿加工制作而成或由液态热转换器产生辐射热的器皿加工制作而成或由蒸气热转换器、热油热转换器等媒介而产生辐射热的器皿加工制作而成。

本发明储水箱其结构设计能承受22Mpa压力。

所说的辐射热收集器筒体的厚度为0.1至10毫米。

由于本发明采用了上述技术方案，从而能确保开电即有热水供应及储水箱加温后有源源不绝的热水享用，并有效地解决了现有技术中存在的缺陷，及防止浪费能源。极具革命性新创意之概念，推反传统电热水器之基本设计思维，本发明之整体操作及效能是利用流体对流、文氏管、辐射热及热传递理论混合而计设出一名为‘直注射热喷射器’。功能：(1)能于极短时间把进水加温，(2)给于储水箱内作强制性冷热水快速循环、令储水在短时间加热，即能供应源源不绝之热水。本发明很明显地能完全利用所有从加热器释放出之辐射热，从而可节省电能。使用时不需电源增容，不需长时间预热，另外热水器之进出水管可作360°接驳，更可作垂直或横挂安装而不需修改热水器之进出水管，适合任何安装位置，极具操作容易及省电之环保型即热储水式电热水器，更具体地说涉及革命性新发明之即热储水热水器。

附图说明

图1为现有技术使用的储水式热水器结构原理示意图

图2为本发明选择的一种直立式安装的热水器结构原理图

图3为本发明选择的一种横挂式安装的热水器结构原理图

图4为本发明选择的一种窗型式安装的热水器结构原理图

图5为本发明之操作原理图

图6为本发明选择的一种直立式热水器经实验后所记录的曲线图

具体实施方式

以下结合附图2、3、及4详述本发明：

本发明包括一储水箱1，其结构能承受22Mpa压力，设置在储水箱旁的万向多用接头2，设置在储水箱内的电加热器3，设置在储水箱内的辐射热收集器4，设置在储水箱内的辐射热吸收管5，设置在储水箱内的热水注射导管6，，设置在储水箱内的热水注射喷嘴7，设置在储水箱内的热水双向导管8，设置在储水箱内的冷进水导管9，设置在储水箱内的双向补充水道10，控制/调节水温的恒温器及一超温断路器12及一保障热水器安全使用的温度/压力排放阀、设有保温的热水器外壳13。

进一步说，所说的辐射热收集器构造型状，是筒形、顶部及底部是密闭式、筒内用以放置辐射热吸收管及加热器及其底座、其底部傍置有双向补充水道、顶部有一冷水进水管与收集器之吸收管连通、吸收管底部出水口有一喷头；加热器装于收集器及吸收管中心；一热水注射导管连接于收集器顶部、另一边接热水输出的出水管至万向接头，而中部位置装有一热水注射喷嘴、喷嘴中部接有双向导管、导管尾部安装于储水箱顶部。

所说的筒形辐射热收集器，其筒体接驳冷进水管、热出水管、吸收管及加热器底座。

所说的筒形辐射热收集器，其固定方式为焊接或螺接。

所说的筒形辐射热收集器筒体由耐热、耐腐蚀材料制作而成，或者所说的筒体由合金铜、合金钢锻压及加工制作而成。

当然所说的筒体也可由工程塑料，如聚碳酸酯(PC)加纤维、ABS加纤维等制作而成。

所说的筒体的厚度为0.1至10毫米。

所说的万向多用接头由耐热、耐腐蚀材料制作而成，或者所说的筒体由合金铜、合金钢锻压及加工制作而成。

当然所说的接头体也可由工程塑料，如聚碳酸酯(PC)加纤维、ABS加纤维等制作而成。

所说的万向多用接头一端设于储水箱外，由三路水管接驳、一路接驳冷进水管、一路接驳热出水管、最后一路接驳防储水箱真空的防真空阀，接头另一端设于储水箱内，用以连贯上述三路水管。

如图5所示：

本发明之二合一即热储水式电热水器包含’直射快速增热式’及’直射循环储水式’两种模式加热方式原理。这样的设计可尽量利用加热器3启动后产生辐射热的同时，让低温进水流经收集器立即把辐射热吸收(热传递定义：从高温热水传到低温水)、经热水管排出储水箱外、可立即使用。而低温进水与热出水之温差增减可由加热器输入功率及储水箱之水温而定，或调节用水之流量来调效适合温度。实验证明其工作原理：首先采用’直射循环储水式’，测试数据；进水温度为20℃、输入功率为3000瓦、储水箱容量25公升、待预热至储水箱热水平均温度65℃、调效热出水使用温度到40℃、流量300升/时、可提供30分钟不断的热水淋浴。这时，储水箱内已加热的热水温度已下降至接近进水温度，不存在着温度差、令热传递起不了作用，不能补给热水至注射喷嘴7，把热水温度提高。此时，热水器即自动进入’直射快速增热式’状态，冷进水直接被加热器加温及实时排出使用，这时热水器变为即热式，而使用者祇需适量调节出水水温及流量，便可无限量提供长时间热水淋浴。

本发明的即热储水式电热水器目的及其工作原理是这样达到的：

“直注快速增热式”的工作原理是：当热水器接驳至冷供水及热出水口，热出水口接驳淋浴花洒，待热水器注满冷水后，启动加热器3，开启花洒热水阀，此时热水会不停地从花洒头源源喷出，祇需调效适合水温便可享受舒适的淋浴乐趣。工作原理是这样的，首先冷水从万向接头2注入，经冷进水导管9，进入辐射热收集器4内里之辐射热导管5，把电加热器3之辐射热吸收再向辐射热收集器4底部喷射，此时，吸收后之初次冷水温度会被提升，此乃第一次加温预热。然后预热温水再流经加热器3之发热体作全面性吸收于加热器3发放出之辐射热，温水吸收了辐射热后，温度急促提升，释出气泡及体积膨胀，热水在辐射热收集器4之顶部会集，当聚集至一定压力时，便从注射导管6释放到直接热注射喷嘴7经万向接头2喷出热水使用。此时，直接热注射喷嘴7内部之符合文氏管原理的细腰管，与热水双向导管8界面处因有热水高速流经而产生低压，即负压，而顶部热水便从热水双向导管8之入水口被吸进直接热注射喷嘴7，再与收集器4之热水混合，混合后之热水温度会被再度提升，即第三次加热然后再经万向头排放到使用点或花洒喷头等。

“直注循环储水式”的工作原理是：当热水器接驳至冷供水及热出水口，热出水口接驳使用点或淋浴花洒，待热水器注满冷水后，启动加热器3，此时冷水在辐射热收集器4内里吸收由加热器3发放之辐射热，令冷水快速加温及将水中分子分解，释出气泡及体积膨胀，热水在辐射热收集器4之顶部会集，当聚集至一定压力时，便从注射导管6释放到直接热注射喷嘴7，此时因热水出口还是在关闭状态，所以热水便从直接热注射喷嘴7形成三通经热水双向导管8向上释放至热水器顶部，这时热水从热水双向导管8释放之同时，是带有正压力的，这样，在热水双向导管8之出口便会产生一强烈喷流，喷向顶部周围，令顶部热水移动，渐向下层推进，与此同时，在辐射热收集器4里之热水不停经注射导管6、直接热注射喷嘴7及热水双向导管8排放至顶部，而辐射热收集器4之底部双向补充水道10因物理现象，不停将热水器下层之冷水注入辐射热收集器4，补充被排放之热水，形成一强烈对流及循环现象。吸进双向补充水道10→启动加热器3→排放，很快整个热水器便被加热完毕，随时备用。

以上已结合附图对本发明的较佳实例进行了叙述，但在不脱离由本发明的权利要求所限定的精神和范围的情况下，还可以作出种种变换和改型。然而，这此变换和改型仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1、环保型即热储水式电热水器，包括一储水箱、一将水引入储水箱的进水管、一将储水箱内已加热的热水输出的出水管、一设置在储水箱内的加热器、一控制/调节水温的恒温器、一超温断路器及一保障热水器安全使用的温度/压力排放阀其特征在于在所说的储水箱内装设一辐射热收集器、一辐射热吸收管、一直接注热水导管、一直接热水注射喷嘴、一万向多用接头，一热水双向导管与储水箱连通，加热器设置于辐射热收集器内。

2、根据权利要求1所述的环保型即热储水式电热水器，其特征在于所说的热水注射喷嘴为收腰管、入口直径为9-20毫米、中部直径比入口直径渐减细三分之一、长度40-400毫米。

3、根据权利要求1或2所述的环保型即热储水式电热水器，其特征在于所说的辐射热收集器为一筒形、其顶部及底部皆密闭式，内装有辐射热吸收管，顶部接有进出水管，底部有进出水道孔、加热器及其固定座，辐射热收集器进水管接驳至万向多用接头之进水位，而热出水管接驳至热水注射喷嘴及万向多用接头之出水口，热水双向导管接驳至热水注射喷嘴最窄处，而万向多用接头设有可作多方向安装的安装固定码。

4、根据权利要求1或2所述的环保型即热储水式电热水器，其特征在于所说的辐射热收集器，其筒体接驳冷进水管、热出水管、吸收管及加热器底座，所说的固定方式为螺接或焊接，所说的辐射热收集器型状选择圆形、正方形、蛋形、圆形、三角形、文氏管形、放射形中的任意一种。

5、根据权利要求1或2所述的环保型即热储水式电热水器，其特征在于所说的辐射热收集器的口径由10毫米至200毫米。

6、根据权利要求1或2所述的环保型即热储水式电热水器，其特征在于所说的辐射热收集器的高度由30毫米至600毫米或储水箱高度。

7、根据权利要求1或2所述的环保型即热储水式电热水器，其特征在于所说的辐射热收集器、辐射热收集器内之辐射热吸收管、辐射热收集器外之热水注射喷嘴、万向多用接头由合金铜或由合金钢，不锈钢、不锈铁、低碳钢或由铝镁合金、钛合金或由耐热、耐腐蚀性的材料制作而成或由工程塑料，聚碳酸酯(PC)加纤维、ABS加纤维、赛钢加工制作而成。

8、根据权利要求1或2所述的环保型即热储水式电热水器，其特征在于所说的辐射热吸收管、热水注射喷嘴的口径由6毫米至25毫米。

9、根据权利要求1或2所述的环保型即热储水式电热水器，热水器、其特征在于所说的热水器为直立式安装或直挂式安装或卧式安装或横挂式安装或窗口式安装。

10、根据权利要求1或2所述的环保型即热储水式电热水器，其特征在于所说的加热器，选择由电阻性裸露浸水式电热组件或组装浸水式电热组件或镀膜式电热组件或裸露空气式电热组件加工制作而成或由可燃气体燃烧后产生辐射热的器皿加工制作而成或由液态热转换器产生辐射热的器皿加工制作而成或由蒸气热转换器或热油热转换器等媒介而产生辐射热的器皿加工制作而成。

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