CN109405273A - 储水式电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电热水器技术领域，提供了一种储水式电热水器，包括：至少一个内胆，内胆用于储水；至少一个炉芯加热器，设置于内胆内，炉芯加热器包括：炉芯加热器罩座，其底部设置于内胆的底部的近端，并且在炉芯加热器罩座的底部开设有多个炉芯加热器的入水孔，炉芯加热器罩座的顶部开设有开口，并且炉芯加热器罩座的顶部伸展至内胆的顶部的近端；加热管，设置于炉芯加热器罩座内，炉芯加热器罩座限定加热管直接加热的水的体积；炉芯出水管，其头端设置于炉芯加热器罩座的顶部的开口的近端，其尾端伸向内胆的底部，并与储水式电热水器的出水口连接。借此，本发明实现使储水式电热水器在低能量的情况下达到接近即开即用的功能。

Description

储水式电热水器

技术领域

本发明涉及电热水器技术领域，尤其涉及一种储水式电热水器。

背景技术

传统储水式热水器，以电热管将储水箱内的水加热，利用较大的储水容量而储存的能量因为比热容(specific heat capacity)的关系而储存在储水式热水器中，当预定加温到某一高温度，例如50℃，由恒温器操作暂停电热管，当使用者开始使用储水器作沐浴用途，流出的热水会被流入的室温水填补空间，例如室温水的温度为20℃，会对储水箱内的水温降低，恒温器操作重新启动电热管，在热量流走速度较加热速度快时，热水器只能维持沐浴水温(例如40℃)一特定时间，例如20分钟。具体地，如果一个储水式热水器储存75公升的水，而加热到水温为50℃，在一分钟内使用者使用5公升水用作沐浴，而进入的室温水为20℃，以电热管未启动前，一分钟后储水炉的水温为X，而X的计算为：(50℃－X℃)*70公升*水的比热容＝(X℃－20℃)*5公升*水的比热容，即：(50℃－X℃)*70＝(X℃－20℃)*5，即：X＝48。因此，在未启动电热管时，水仍然维持较高温度。这是一种利用大的储水体积的储水式热水器的作用。但同时，大的储水体积需要较多时间加热到预定温度。进一步，以水的比热容为4.184焦耳(joules)，即将0.001公升的水加温1℃需要4.184焦耳。加热1公升的水上升1℃需4184焦耳，即如果需要有1分钟内将1公升的水上升1℃，需要每60秒内提供4184焦耳，即69.8瓦特(watt)。以电热管的较高效能，例如，约90％或以上的效能，则电热式发热管需要77.5瓦特。如以上计算，即是如要维持50℃，即要将进入储水式炉的5公升20℃水在1公钟内加热到50℃，需要的热能为：(50℃-20℃)*5公升*4184焦耳＝627600焦耳，如果在60秒内提供所述热量，电热管的功率为10460瓦特。对于这种1万瓦特以上的电热水器的功率是非常高，在家庭使用中难以得到推广。一般来说家用电热水器的功率为2000瓦特～3000瓦特，所以在这样的低能量的条件下，现有技术中的储水式电热水器想要达到电热水器的即开即用是难以实现的。

现有技术要面对选择储水式热水器的容量与电热管的功率的选择。较大的储水容量能以比热容方式储存热量，但所需空间较大；而要对室温或较底温度进入储水式热水器的水体快速加温，需要加大电热管的功率。

为了解决上述问题，在现有技术中提供的技术方案是增加一个加热炉芯在储水箱内，电热管设置在加热炉芯内，加热炉芯限定了直接受热的水体的体积，由于加热炉芯的体积相对于储水箱的体积较小，要加热加热炉芯内的水体达到某一高温度所需的电热管的功率大大减少，在发明名称为“环保型即热储水式电热水器”，申请号为CN 02149630.7(WO2004/055447)中国专利中，公开了一种设有辐射热收集器(相当于加热炉芯)，其设有一辐射热吸收管(连接到冷进水导管)、一直接注热水导管、作为引导冷水进入辐射热收集器及热水输出辐射热收集器。其缺点是当使用热水器作沐浴或其它用途时，大部份热水从辐射热收集器中输出，其利用热水注射喷咀7，在‘直注快速增热式’的操作情况(参见WO 2004/055447版的说明书第6页第5-18行)，以文氏管原理吸取储水箱顶部的水与收集器内的热水混合。实际上，除了因为初始辐射热收集器因加热而令部份水体气化外，辐射热收集器内的水体容量不变，即输出辐射热收集器的热水所引起的真空会以输入的冷水所填满，所以文氏管原理在热水注射喷咀7效用不大，即在这种操作模式时辐射热收集器外的水对流不足。在‘直注循环储水式’的操作情况，(参见WO 2004/055447版的说明书第6页第19-第7页3行)，辐射热收集器的热水直接射向储水箱顶部，只以其喷射力将热水带到顶部，并依靠这种喷力将热水向下推，与自然热向上升的对流力扩衡，不利于实现将整个储水箱的水温尽量平均。

综上可知，现有的储水式热水器的结构在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种储水式热水器，以实现利用已加热的热水所储存的热容量混合新产生的热水，及将需要加热的水体容量减少，使储水式电热水器在低能量的情况下达到接近即开即用的功能。

为了实现上述目的，本发明提供一种储水式电热水器，包括：

至少一个内胆，所述内胆用于储水；

至少一个炉芯加热器，设置于所述内胆内，所述炉芯加热器包括：

炉芯加热器罩座，其底部设置于所述内胆的底部的近端，并且在所述炉芯加热器罩座的底部开设有多个所述炉芯加热器的入水孔，所述炉芯加热器罩座的顶部开设有开口，并且所述炉芯加热器罩座的顶部伸展至所述内胆的顶部的近端；

加热管，设置于所述炉芯加热器罩座内，所述炉芯加热器罩座限定所述加热管直接加热的水的体积；

炉芯出水管，其头端设置于所述炉芯加热器罩座的顶部的开口的近端，其尾端伸向所述内胆的底部，并与所述储水式电热水器的出水口连接。

根据所述的储水式电热水器，所述储水式电热水器还包括：

进水管，其尾端连接于设置于所述储水式电热水器底部的进水口，其头端伸入所述内胆。

根据所述的储水式电热水器,所述进水管的头端伸入所述内胆的中部或者下部。

根据所述的储水式电热水器，所述进水管的头端呈倒L字型，并且其开口的方向朝向其近端的所述内胆的内壁。

根据所述的储水式电热水器，所述炉芯出水管的头端与所述炉芯加热器罩座的顶部的开口的距离小于等于10厘米。

根据所述的储水式电热水器，所述炉芯出水管为垂直结构；或者

所述炉芯出水管的头端呈倒放U字形，所述呈倒放U字形的头端伸向所述炉芯加热器罩座的顶部的开口。

根据所述的储水式电热水器，所述储水式电热水器还包括：

炉内探计管，设置于所述内胆内，探测所述内胆内的水体的水温，并向温控器传送探测到的所述水温；

温控器，连接于所述加热管，根据接收到的水温的信息控制所述加热管的工作。

根据所述的储水式电热水器，所述温控器在所述水温的温度低于预设温度时，开启所述加热管；和/或所述温控器在所述水温的温度高于预设温度时，关闭所述加热管。

根据所述的储水式电热水器，所述炉芯加热器罩座呈圆柱体形或者长方体形或者圆台体形。

根据所述的储水式电热水器，所述炉芯加热器罩座的内壁的横截面的宽度大于所述加热管的横截面的直径；和/或

所述炉芯加热器罩座的内壁与所述加热管的距离大于等于1厘米。

所述储水式电热水器的出水口设置于所述储水式电热水器的底部；

所述炉芯加热器罩座的顶部的开口为斜切口。

根据上述任一项所述的储水式电热水器，所述炉芯加热器罩座由导热系数小于0.2W/(m·K)的材质制成。

本发明通过将储水式电热水器设置为包括至少一个内胆和至少一个炉芯加热器，炉芯加热器的炉芯加热器罩座限制加热管直接加热的水体的体积，在使用热水时，热水从炉芯出水管流出提供给使用者使用，同时，进水口处的室温水通过炉芯加热器的入水孔进入炉芯加热器，利用了炉芯加热器内的热水不断加热，炉芯加热器内热水比冷水轻的原理，冷水会向内胆的炉芯加热器的底部的入水孔冲入炉芯加热器内部来补充水，使储水式电热水器的内胆内不断进行运水。由此，本发明提供的储水式电热水器更能够在低能量的情况下使储水式电热水器达到接近即开即用的功能，同时也利用了已加热的热水所储存的热容量混合新产生的热水，因此本发明提供的储水式电热水器综合了现有储水式电热水器及即热式热水器的优点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的储水式电热水器的的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的储水式电热水器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的储水式电热水器的炉芯加热器的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1～图3，本发明的第一实施例中提供了一种储水式电热水器100，包括：

至少一个内胆10，内胆10用于储水；

至少一个炉芯加热器20，设置于内胆10内，炉芯加热器20包括：

炉芯加热器罩座30，其底部设置于所述内胆10的底部的近端，并且在所述炉芯加热器罩座30的底部开设有多个所述炉芯加热器20的入水孔33，所述炉芯加热器罩座30的顶部开设有开口，并且所述炉芯加热器罩座30的顶部伸展至所述内胆10的顶部的近端；

加热管32，设置于炉芯加热器罩座30内，所述炉芯加热器罩座30限定所述加热管32直接加热的水的体积；

炉芯出水管40，其头端设置于炉芯加热器罩座30的顶部的开口31的近端，其尾端伸向内胆10的底部，并与所述储水式电热水器100的出水口41连接。

在该实施例中，所述储水式电热水器100包括至少一个内胆10，该内胆10存储水，包括冷、热水。在该内胆10内设置有炉芯加热器20。该炉芯加热器20具有炉芯加热器罩座30，并且在该炉芯加热器罩座30内设置有加热管32。炉芯加热器罩座30限定加热管32直接可加热的水体的体积，这个体积越小，炉芯加热器罩座30所限定的空间内的水体与加热管32的距离越近，加热效果越好。因此，炉芯加热器20内水体升温越快，由此用户在使用所述储水式电热水器100的过程中，无需等待过长水加热的时间，一般小于5分钟，远小于现有技术中的储水式电热水器需要等待至少15分钟以上的时间。另一方面，冷水从炉芯加热器罩座30的底部的入水孔33进入炉芯加热器20；并且在炉芯加热器罩座30的底边与内胆10的底部具有一定空隙距离时，由炉芯加热器罩座30的底边对应的空隙距离空间进入炉芯加热器20。炉芯加热器罩座30内的水受热后直接向上升出，从炉芯加热器罩座30的顶部的开口31流出，流向内胆10的顶部，再流向内胆10的各个部分实现水流循环，以及从炉芯出水管40流出到储水式电热水器100的出水口41供用户使用，由于炉芯出水管40的头端设置于所述炉芯加热器罩座30的顶部的开口31的近端，即靠近炉芯加热器罩座30的顶部的开口31，由于从该处流出的是刚刚加热的热水，因此，炉芯出水管40可以将刚刚加热的热水运送到储水式电热水器100的出水口41，能够快捷的供应热水，使得用户不需要等待太久的时间便可以使用热水。同时，用户在使用热水时，首先使用的将会是刚刚加热的热水。在炉芯加热器20内加热的热水一部分通过炉芯出水管40提供给用户直接使用，另一部分直接从炉芯加热器罩座30的顶部的开口31流回内胆10，与内胆10内的冷水混合，利用已加热水的热容量使内胆10内的低温水加热。而炉芯加热器罩座30内的加热管32持续加热会形成炉芯加热器罩座30内的水体上升而内胆10下端形成真空而在炉芯加热器罩座30外及内胆10之间形成水流向下(参见图1和图2中水流流向箭头)。因此，该实施例提供的储水式电热水器100的能效得到了很大的提高。这是由于该实施例中提供的储水式电热水器100利用了炉芯加热器20内的热水不断加热，利用热水比冷水轻的物理原理，冷水会从内胆10的炉芯加热器20的底部的入水孔33冲入炉芯加热器20内部进行水的补充，所以可以储水式电热水器100的内胆10内不断进行运水。当然，储水式电热水器100可以设置多个内胆10，加大储水式电热水器100储水的水容量，加大储水容量则加大了热容量，能适应不同的使用环境。

优选的，炉芯加热器罩座30呈圆柱体形或者长方体形或者圆台体形。当然还可以是其他柱体形，炉芯加热器罩座30呈现为管状，由这些管状柱体限定加热的水的体积。为了获得更好的加热效果，炉芯加热器罩座30的内壁的横截面的宽度大于所述加热管32的横截面的直径；如炉芯加热器罩座30和加热管32均为圆柱体时，炉芯加热器罩座30中空，炉芯加热器罩座30的内径设计为大于加热管32的横截面的直径；如在炉芯加热器罩座30为圆柱体时，炉芯加热器罩座30的内壁的横截面的直径大于加热管32的横截面的直径；在炉芯加热器罩座30为长方体时，炉芯加热器罩座30的内壁的横截面的最短边的长度大于加热管32的横截面的直径；在炉芯加热器罩座30为圆台体时，炉芯加热器罩座30的内壁的最小横截面的直径大于加热管32的横截面的直径。总之，使得炉芯加热罩座30的内壁中有足够空间摆放加热管32。并且，炉芯加热器罩座30的内壁与加热管32的距离大于等于1厘米，在放置了加热管32后，仍有距离给水在炉芯加热罩座30的内壁与加热管32之间流动，利于炉芯加热器罩座30内水流的流动。在本发明的一个优选实施方案中，炉芯加热器20可以为圆柱体形，其大小可以其内壁约比加热管32大，加热管32与炉芯加热器20的内壁间距为1cm或以上，如果炉芯加热器罩座30为圆台体则其内壁与加热管32的最小距离也必须满足大于等于1cm。

优选的是，所述储水式电热水器100还包括：

进水管50，其尾端连接于设置于所述储水式电热水器100底部的进水口51，其头端伸入内胆10。通过进水管50为储水式电热水器100输送水，进而进入到炉芯加热器20进行加热。进水管50的头端伸入内胆10的中部或者下部。由于进水管50输送的是冷水，也称为室温水，为了使储水式电热水器100的出水管40获得较高的温度，进水管50只伸入内胆10的中部或者下部，利用热水比冷水轻的物理原理实现内胆10内水的补充，及热水与冷水的热量的交换。并且进水管50的头端呈倒L字型，并且其开口52的方向朝向其近端的内胆10的内壁，由于进水管50的开口52并未朝向炉芯加热器罩座30，因此将降低冷水的进入快速消耗炉芯加热器罩座30内已加热的热水的热量。

参见图1～图3，在本发明的第二实施例中，所述储水式电热水器100还包括：

炉内探计管60，设置于内胆10内，探测内胆10内的水体的水温，并向温控器70传送探测到的所述水温；

温控器70，连接于加热管32，根据接收到的水温的信息控制加热管32的工作。

在该实施例中，炉内探计管60设置于内胆10内，可以设置在内胆10底部，即靠近入水口的位置，或者设置在内胆10中部，该位置的水温约为内胆10水温的中位数，或者设置在内胆10顶部，该位置的水温为内胆10内较高水温的位置。炉内探计管60能够准确快速的探测所处位置的水温，并向温控器70传送探测到的所述水温。温控器90能够根据接收到的所述水温的信息控制所述加热管32的工作，适时的开启或者关闭加热管32，使储水式热水器100能够迅速的供应热水，且节能。温控器70根据接收到的水温的信息控制加热管32的工作，适时的开启或者关闭加热管32，使储水式电热水器100能够迅速的供应热水，且节能。具体的是，当所述水温的信息达到一预定温度时，例如50℃时或以上时，温控器70将加热管32关闭供电；当所述水温的信息达到一预定温度时，例如低于50℃时，温控器70将加热管32开启供电，较佳地，所述预定温度可以由储水式电热水器100的使用者控制。

参见图1～图3，在本发明的第三实施例中，所述储水式电热水器100的出水口41设置于所述储水式电热水器100的底部；

炉芯出水管40为垂直结构，其一端垂直设置于炉芯加热器罩座30的顶部的开口31的近处，炉芯加热器罩座30的顶部的开口31为斜切口。

优选的是，炉芯出水管的头端42呈倒放U字形，另一端垂直连接于所述储水式电热水器100的出水口41，所述呈倒放U字形的头端42伸向炉芯加热器罩座30的顶部的开口31。在该实施例中，提供了炉芯出水管40的两种结构设计，第一种结构设计是炉芯出水管40为垂直结构，其头端42垂直设置于炉芯加热器罩座30的顶部的开口31的近处，即头端42靠近炉芯加热器罩座30的顶部的开口31，尾端43端垂直连接于储水式电热水器100的出水口41，且炉芯加热器罩座30的顶部的开口31为斜切口。由于在炉芯加热器20加热的热水将从炉芯加热器罩座30的顶部的开口31流出，并且炉芯加热器罩座30的顶部的开口31为斜切口，方便热水流出，优选的，所述斜切口朝向炉芯出水管40，因此将炉芯出水管的头端42靠近炉芯加热器罩座30的顶部的开口31设置，可以将刚刚加热的热水通过炉芯出水管40输送到出水口41，供用户使用，该结构为垂直结构，因此可以快捷的为用户提供热水。第二种结构设计是炉芯出水管40的头端42呈倒放U字形，尾端43垂直连接于所述储水式电热水器100的出水口41，所述呈倒放U字形的一端伸向炉芯加热器罩座30的顶部的开口31。由于呈倒放U字形的一端伸向所述炉芯加热器罩座30的顶部的开口31，炉芯出水管40的外直径小于炉芯加热器罩座30顶部的开口31的宽度。因此炉芯出水管40易于引入炉芯加热器20刚刚加热的热水，另一端垂直连接于所述储水式电热水器100的出水口41，该结构设计可以利用炉芯出水管40快捷地将炉芯加热器罩座30内加热的热水引出到储水式电热水器100的出水口41，供用户使用。

在上述多个实施例中，所述炉芯加热器罩座30优选由低传热材质制成，提高炉芯加热器罩座30的保温性，避免炉芯加热器罩座30内的热量流失，确保提供给用户使用的热水的温度。在本发明的一个实施方式中，炉芯加热器罩座30由导热系数小于0.2W/(m·K)的材质制成。例如石棉、珍珠岩等。

综上所述，本发明通过将储水式电热水器设置为包括至少一个内胆和至少一个炉芯加热器，炉芯加热器的炉芯加热器罩座限制加热管直接加热的水体的体积，在使用热水时，热水从炉芯出水管流出提供给使用者使用，同时，使用热水时，进水口处的室温水通过炉芯加热器的入水孔进入炉芯加热器，利用了炉芯加热器内的热水不断加热，炉芯加热器内热水比冷水轻的原理，冷水会向内胆的炉芯加热器的底部的入水孔冲入炉芯加热器内部来补充水，使储水式电热水器的内胆内不断进行运水。由此，本发明提供的储水式电热水器更能够在低能量的情况下使储水式电热水器达到接近即开即用的功能，同时也利用了已加热的热水所储存的热容量混合新产生的热水，因此本发明提供的储水式电热水器综合了现有储水式电热水器及即热式热水器的优点。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种储水式电热水器，其特征在于，包括：

至少一个内胆，所述内胆用于储水；

至少一个炉芯加热器，设置于所述内胆内，所述炉芯加热器包括：

炉芯加热器罩座，其底部设置于所述内胆的底部的近端，并且在所述炉芯加热器罩座的底部开设有多个所述炉芯加热器的入水孔，所述炉芯加热器罩座的顶部开设有开口，并且所述炉芯加热器罩座的顶部伸展至所述内胆的顶部的近端；

加热管，设置于所述炉芯加热器罩座内，所述炉芯加热器罩座限定所述加热管直接加热的水的体积；

炉芯出水管，其头端设置于所述炉芯加热器罩座的顶部的开口的近端，其尾端伸向所述内胆的底部，并与所述储水式电热水器的出水口连接。

2.根据权利要求1所述的储水式电热水器，其特征在于，所述储水式电热水器还包括：

进水管，其尾端连接于设置于所述储水式电热水器底部的进水口，其头端伸入所述内胆。

3.根据权利要求2所述的储水式电热水器，其特征在于，所述进水管的头端伸入所述内胆的中部或者下部。

4.根据权利要求2所述的储水式电热水器，其特征在于，所述进水管的头端呈倒L字型，并且其开口的方向朝向其近端的所述内胆的内壁。

5.根据权利要求1所述的储水式电热水器，其特征在于，所述炉芯出水管的头端与所述炉芯加热器罩座的顶部的开口的距离小于等于10厘米。

6.根据权利要求1所述的储水式电热水器，其特征在于，所述炉芯出水管为垂直结构；或者

所述炉芯出水管的头端呈倒放U字形，所述呈倒放U字形的头端伸向所述炉芯加热器罩座的顶部的开口。

7.根据权利要求1所述的储水式电热水器，其特征在于，所述储水式电热水器还包括：

炉内探计管，设置于所述内胆内，探测所述内胆内的水体的水温，并向温控器传送探测到的所述水温；

温控器，连接于所述加热管，根据接收到的水温的信息控制所述加热管的工作。

8.根据权利要求6所述的储水式电热水器，其特征在于，所述温控器在所述水温的温度低于预设温度时，开启所述加热管；和/或所述温控器在所述水温的温度高于预设温度时，关闭所述加热管。

9.根据权利要求1所述的储水式电热水器，其特征在于，所述炉芯加热器罩座呈圆柱体形或者长方体形或者圆台体形。

10.根据权利要求1所述的储水式电热水器，其特征在于，所述炉芯加热器罩座的内壁的横截面的宽度大于所述加热管的横截面的直径；和/或

所述炉芯加热器罩座的内壁与所述加热管的距离大于等于1厘米；

所述储水式电热水器的出水口设置于所述储水式电热水器的底部；

所述炉芯加热器罩座的顶部的开口为斜切口。

11.根据权利要求1～10任一项所述的储水式电热水器，其特征在于，所述炉芯加热器罩座由导热系数小于0.2W/(m·K)的材质制成。