DE3885694T2 - Kochendwarmwassergerät. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf einen Heißwasserbereiter des Speichertyps unter Verwendung einer elektrischen Heizeinheit als seine Wärmequelle.
• Heißwasserbereiter mit einer (einem) elektrischen Heizeinheit oder -element als Wärmequelle lassen sich in den Sofort(liefer)typ und den Speichertyp einteilen. Ersterer ist so ausgebildet, daß Wasser mittels einer elektrischen Heizeinheit großer Kapazität oder Leistung sofort auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird, um Warnwasser zu liefern. Der Speichertyp ist so ausgelegt, daß Warmwasser einer festen Temperatur in voraus in einen Heiß bzw. Warmwasserspeichertank gespeichert und nach Bedarf geliefert oder abgegeben wird. Mit einem Soforttyp-Heißwasserbereiter kann eine ausreichende Menge an Warnwasser nur dann geliefert werden, wenn dabei eine elektrische Heizeinheit einer Leistung von 5 - 20 kW verwendet wird. Aus diesen Grund werden in normalen Haushalten ausschließlich Speichertyp-Heißwasserbereiter verwendet.
• Normalerweise weisen Speichertyp-Heißwasserbereiter einen Heißwasserspeichertank auf, dessen Außenfläche mit einen Wärmeisoliermaterial, wie Glaswolle, belegt ist. Der Boden des Speichertanks ist mit einem Wasser-Speiserohr verbunden. Die Oberseite des Tanks ist über ein Heißwasser-Speiserohr an einen (Warmwasser-)Hahn angeschlossen. Am Boden der Innenseite des Heißwasserspeichertanks ist eine ummantelte elektrische Heizeinheit angeordnet. Das gesamte, im Speichertank enthaltene Wasser wird durch Stromzufuhr zur elektrischen Heizeinheit auf z.B. 80ºC erwärmt gehalten, und Warmwasser wird bei Bedarf über das Heißwasser-Speiserohr abgegeben. Für die Bereitung von Warmwasser im Fall eines Haushalt-Heißwasserbereitersystems mit einer derartigen Warm- oder Heißwasserzufuhr bieten sich zwei Methoden an, nämlich zum einen die zentralisierte Methode, bei welcher ein einziger großer Heißwasserbereiter eine Anzahl von Stellen versorgt, und die dezentralisierte Methode, bei welcher kleine Heißwasserbereiter an den jeweiligen Versorgungsstellen installiert sind. Problematisch an der zentralisierten Methode ist, daß infolge einer Abkühlung des Rohrs oder der Rohrleitung nach dem Öffnen des Hahns zunächst für eine gewisse Zeit Kaltwasser ausströmt. Aus diesen Grund findet die dezentralisierte Methode derart zunehmende Verbreitung.
• Wenn ein herkömmlicher Heißwasserbereiter einfach in seiner Größe verkleinert und in einem dezentralisierten System benutzt wird, ergibt sich jedoch das folgende Problem: Bei der dezentralisierten Methode ist die Warmwasserverbrauchsmenge an jeder (Versorgungs-)Stelle notwendigerweise klein. Es kann daher vorkommen, daß der Wärmeverlust aufgrund von Abstrahlung vom Heißwasserspeichertank größer ist als die Wärmemenge des tatsächlich verbrauchten Warmwassers. Als Beispiel sei ein Heißwasserspeichertank eines Innendurchmessers von 250 mm und einer Höhe von 400 mm bei einem Volumen von 19,6 l und einer Oberfläche von 0,412 m² vorausgesetzt. Außerdem sei angenommen, daß die Außenfläche des Heißwasserspeichertanks in einer Dicke von 25 mm mit Glaswolle belegt ist und die Wärmeleitfähigkeit von Glaswolle 0,035 kcal/m²ºC h beträgt. In diesem Fall bestimmt sich der Wärmeverlust über das Isoliermaterial wie folgt: Bei einer Heiß bzw. Warmwassertenperatur im Speichertank von 85ºC und einer Umgebungstemperatur von 15ºC beträgt der Wärmeverlust Hl (kcal/h) 40,38 (kcal/h). Dies bedeutet, daß der tägliche Verlust 1,13 kWh beträgt. Bei Umrechnung des Wärmeverlusts auf Warmwassernenge werden unter der Voraussetzung, daß die Temperatur des zugespeisten Wassers 20ºC beträgt, täglich 20 l an Warmwasser von 68ºC vergeudet. Eine mögliche Lösung für dieses Problem besteht in der Verwendung eines Heißwasserspeichertanks des Vakuumwärmeisoliertyps mit ausgezeichneteradiabatischer Leistung. Für den Einbau einer elektrischen Heizeinheit in der Heißwasserspeichertank muß jedoch ein den Vakuumwärmeisolierraum durchsetzender Heizeinheit-Einsetzdurchgang vorgesehen werden. Dies bedingt nicht nur eine Erhöhung der Fertigungskosten für Heißwasserspeichertanks, sondern auch einen Wärmeverlust über den Heizeinheit-Einsetzabschnitt des Speichertanks, wodurch die Wirksamkeit eines Heißwasserspeichertanks vom Vakuumwärmeisoliertyp beträchtlich herabgesetzt wird. Wenn bei einem Heißwasserbereiter mit einer im Heißwasserspeichertank installierten elektrischen Heizeinheit (letzterer) Energie unter der Bedingung zugeführt wird, daß z.B. Warmwasser von 80ºC im oberen Drittel des Tanks verweilt, während in den unteren zwei Dritteln des Tanks Wasser von 10ºC vorhanden ist, tritt dann, wenn die elektrische Heizeinheit das Wasser zu erwärmen beginnt, thermische Konvektion auf, wodurch das gesamte Wasser im Tank umgewälzt wird. Infolgedessen stellt sich für eine Weile im Gesamtbereich des Tanks eine gleichmäßige (niedrigere) Temperatur von 33ºC ein. Demzufolge ist es unmöglich, sofort Warmwasser einer zweckmäßigen Temperatur zu liefern. Die herkömmlichen Heißwasserbereiter vermögen daher nur mit Schwierigkeit schnell dem jeweiligen Bedarf zu entsprechen.
• Wenn, wie oben erwähnt, versucht wird, herkömmliche Heißwasserbereiter unter Verkleinerung ihrer Abmessungen in einem dezentralisierten Heißwasserversorgungs-System einzusetzen, kann sich über die Außenflächen der Heißwasserspeichertanks ein großer Wärmeverlust ergeben. Zudem tritt eine für das Erwärmungsverfahren mit natürlicher Konvektion eigentümliche, unvorteilhafte Erscheinung auf, die eine schnelle Befriedigung des Bedarfs an Warmwasser erschwert.
• Die DE-A-3149351 offenbart einen Heißwasserbereiter mit einen Heißwasserspeichertank und einem Heißwasser-Speiserohr zum Leiten des Wassers von einem oberen Bereich des Tanks zu dessen Außenseite sowie einer Wasserspeise- oder -versorgungseinrichtung zum Beschicken eines unteren Bereichs des Tanks mit Wasser. Außerhalb des Tanks ist eine mit diesem in Strömungsverbindung stehende Durchlaufheizeinrichtung angeordnet, um das gespeicherte Wasser aus dem unteren Bereich des Tanks abzuziehen und nach dem Erwärmen des Wassers das erwärmte Wasser in den oberen Bereich des Tanks zurückzuführen. Die Heizeinrichtung enthält ein Verbindungsrohr, welches das erwärmte Wasser in den Tank einspeist.
• Diese Erfindung ist in Hinblick auf die geschilderten Gegebenheiten entwickelt worden; ihre Aufgabe ist die Schaffung eines Heißwasserbereiters, bei dem der Wärmeverlust vom Heißwasserspeichertank in ausreichenden Maße verringert ist und der schnell Heiß- bzw. Warmwasser einer geeigneten Temperatur zu liefern vermag.
• Gegenstand dieser Erfindung ist ein Heißwasserbereiter, umfassend einen Heißwasserspeichertank, ein Heißwasser-Speiserohr zum Leiten des Wassers von einem oberen Abschnitt des Tanks zur Außenseite des Heißwassertanks, eine Wasserspeiseeinheit zum Speisen eines unteren Abschnitts des Tanks mit Wasser und eine außerhalb des Wasserspeichertanks angeordnete und mit dem Wasserspeichertank in Strömungsverbindung stehende Durchlauf-Wassererwärmungseinheit zum Abziehen des gespeicherten Wassers aus dem unteren Abschnitt des Tanks und, nach Erwärmung des Wassers, Rückführen des erwärmten Wassers in den oberen Abschnitt des Tanks, wobei die Erwärmungseinheit ein Verbindungsrohr aufweist, welches das erwärmte Wasser in den Tank einführt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Heißwasserspeichertank einen eine obere Wand aufweisenden Innentank zum Speichern von Wasser darin und einen den Innentank umschließenden Außentank sowie einen zwischen Innen- und Außentank festgelegten und den Innentank im wesentlichen vollständig umschließenden Vakuum-Wärmeisolierraum aufweist, daß das Heißwasser-Speiserohr an die obere Wand des Innentanks angeschlossen ist und sich luftdicht durch den Vakuum-Isolierraum und den Außentank erstreckt und einen im Vakuum-Isolierraum angeordneten und im wesentlichen waagerecht durch den Vakuum-Raum zum Außentank verlaufenden Abschnitt aufweist und daß das Verbindungsrohr an die obere Wand des Innentanks angeschlossen ist und sich luftdicht durch den Isolierraum und den Außentank erstreckt und einen in Vakuum-Isolierraum angeordneten und im wesentlichen waagerecht durch den Vakuum-Raum zum Außentank verlaufenden Abschnitt aufweist.
• Wenn eine außenseitig am Wasserspeichertank angeordnete Durchlauf-Wassererwärmungseinheit in Betrieb gesetzt wird, wird an Boden des Innentanks befindliches Wasser in ein Verbindungsrohr der Erwärmungseinheit geleitet und auf z.B. 80ºC erwärmt, um zum oberen Abschnitt des Innentanks hochzuströmen. Folglich sammelt sich Heißbzw. Warmwasser von 80ºC allmählich in einer Schichtung an, die sich in Innentank von oben nach unten erweitert. Wenn die Erwärnungseinheit abgeschaltet wird, bleibt die Schichtung 80ºC warmen Wassers (wie sie ist) im Innentank erhalten, so daß die Temperaturschichtungseigenschaft erhalten bleibt. Die von der Außenseite zum Innentank des Heißwasserspeichertanks angeschlossenen Elemente bzw. Bauteile sind lediglich das Waserspeiserohr, das Heißwasser-Speiserohr und das Verbindungsrohr. Von diesen Rohren können die an den Heißwasserspeichertank angeschlossenen Teile auf lediglich zwei Teile begrenzt werden, indem z.B. das Wasserspeiserohr und ein erstes Verbindungsrohr gemeinsam an den Innentank angeschlossen werden, nachdem ersteres und das untere Ende des letzteren miteinander verbunden worden sind, oder indem auf ähnliche Weise das Heißwasser- Speiserohr und ein zweites Verbindungsrohr gemeinsam an den Innentank angeschlossen werden, nachdem ersteres und das obere Ende des letzteren verbunden worden sind. Die Wärmeisolierfunktion des Vakuum-Wärmeisolierraums kann daher in vollem Maße genutzt werden. Demzufolge ist es möglich, den Wärmeverlust über den Außentank des Heißwasserspeichertanks auf einen zufriedenstellend niedrigen Wert zu begrenzen. Wahlweise ist es durch Anschließen dieser vier Rohre, d.h. Wasserspeiserohr, erstes Verbindungsrohr, Heißwasser-Speiserohr und zweites Verbindungsrohr, an den Innentank und Führen bzw. Verlegen dieser Rohre durch den Vakuum-Wärmeisolierraum möglich, den Wärmeverlust von diesen Rohren und den Verbindungsabschnitten zwischen diesen Rohren und dem Innentank zu verringern. Wenn die Erwärmungseinheit (Heizeinheit) aktiviert wird oder ist, kann Warmwasser von 80ºC unter Aufrechterhaltung der Temperaturschichtungseigenschaft im Innentank gespeichert werden. Infolgedessen kann für Benutzung geeignetes Warmwasser von 80ºC vom Augenblick der Aktivierung der Erwärmungeinheit innerhalb kurzer Zeit geliefert werden, so daß das Ansprechen auf einen Bedarf verbessert ist.
• Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
• Fig. 1 eine Schnittansicht eines Heißwasserbereiters,
• Fig. 2 eine in vergrößerten Maßstab gehaltene Schnittansicht einer Blasenpumpe beim Gerät nach Fig. 1,
• Fig. 3 eine schematische Darstellung (ein Schaltbild) eines Energie- bzw. Stromversorgungssystems beim Gerät nach Fig. 1,
• Fig. 4A und 4B schematische Darstellungen verschiedener Betriebszustände der Blasenpumpe,
• Fig. 5 und 7 schematische Schnittansichten anderer Heißwasserbereiter,
• Fig. 6 eine Schnittansicht des Heißwasserbereiters genäß der Erfindung und
• Fig. 8 eine Darstellung eines abgewandelten Stromversorgungssystems.
• Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Heißwasserbereiter einen langgestreckten, lotrecht angeordneten Heißwasserspeichertank 11, der seinerseits einen Außentank 13, einen in letzterem angeordneten Innentank 12 und einen zwischen Innenund Außentank festgelegten, den Innentank umschließenden Vakuum-Wärmeisolierraum 14 umfaßt. Innen- und Außentank 12 bzw. 13 sind im wesentlichen zylindrisch und jeweils an beiden Enden geschlossen.
• In der Bodenwand des Innentanks 12 ist ein Wasserspeisezulaß 15 ausgebildet, über den Wasser in den Innentank eingespeist und aus ihm abgeführt wird. Ein erstes Rohr 16 ist flüssigkeitsdicht an seinen einen Ende an diesen Wasserspeisezulaß 15 angeschlossen. Das Rohr 16 durchsetzt luftdicht (d.h. mit luftdichter Abdichtung) den Außentank 13 und erstreckt sich zur Außenseite des Speichertanks 11. Ein Wasserspeiserohr 17 ist mit seinem einen Ende an das andere Ende des Rohrs 16 angeschlossen. Das andere Ende des Wasserspeiserohrs 17 ist mit einer nicht dargestellten Wasserversorgung, z.B. einem Wasserleitungssystem, verbunden. In den Mittelbereich des Wasserspeiserohrs 17 ist in Reihe (damit) ein Druckninderventil 52 eingeschaltet, um den Druck des das Wasserspeiserohr durchströmenden und in den Heißwasserspeichertank 11 einströmenden Wassers auf eine Größe von 1 kg/cm² oder darunter zu reduzieren. In der oberen Wand des Innentanks 12 ist ein Heißwasser-Speisezulaß 18 ausgebildet, über den Heißwasser bzw. Warmwasser aus dem Innentank abgeführt und in diesen eingespeist wird. Das eine Ende eines zweiten Rohrs 19 ist flüssigkeitsdicht mit dem Heißwasser-Speisezulaß 18 verbunden. Dieses Rohr 19 durchsetzt luftdicht den Außentank 13 und erstreckt sich zur Außenseite des Speichertanks 11. Das andere Ende des Rohrs 19 ist über ein Heißwasser-Speiserohr 20 mit einem in der Küche, im Bad o.dgl. angeordneten Hahn 21 verbunden. Normalerweise ist der Innentank 12 stets mit Wasser gefüllt und dem Druck des über das Wasserspeiserohr zugespeisten Wassers unterworfen. Wenn der Hahn 21 geöffnet wird, wird somit im Heißwasserspeichertank enthaltenes Wasser über den Heißwasserspeisezulaß 18, das zweite Rohr 19 und das Heißwasser-Speiserohr 20 nach außen geleitet.
• An der Außenseite des Heißwasserspeichertanks 11 ist parallel zu diesem eine Blasenpumpe 22 installiert. Gemäß den Fig. 1 und 2 weist die Blasenpumpe 22 einen lotrecht angeordneten Pumpenkörper 27 auf, der eine zylindrische Form besitzt und aus Kupfer oder Aluminium besteht. Oberes und unteres Ende des Pumpenkörpers 27 sind durch obere bzw. untere Verschluß-Wände 31 bzw. 28 verschlossen. In der unteren Wand 28 ist ein Einlaß 29 geformt, an welchen das eine Ende eines ersten Verbindungsrohrs 30 flüssigkeitsdicht angeschlossen ist. Das andere Ende des Verbindungsrohrs 30 ist mit dem ersten Rohr 16 verbunden. In der oberen Wand 31 ist ein Auslaß 32 geformt, an den das eine Ende eines zweiten Verbindungsrohrs 33 flüssigkeitsdicht angeschlossen ist. Das andere Ende des Verbindungsrohrs 33 ist mit dem zweiten Rohr 19 verbunden. Der Heißwasserspeichertank 11, das erste Rohr 16, das Verbindungsrohr 30, der Pumpenkörper 27, das zweite Verbindungsrohr 33 und das Rohr 19 bilden somit eine geschlossene Schleife, die von Wasser durchströmt wird.
• Im Pumpenkörper 27 sind erste und zweite Scheider- bzw. Trennplatten 34 bzw. 37 den unteren bzw. oberen Verschluß-Wänden 28 bzw. 31 zugewandt angeordnet. Der Innenraum des Pumpenkörpers 27 ist in eine zwischen der unteren Verschluß-Wand 28 und der ersten Trennplatte 34 festgelegte untere Ventilkammer 23a, eine zwischen der oberen Verschluß-Wand 31 und der zweiten Trennplatte 37 festgelegte obere Ventilkammer 23b sowie eine zwischen den ersten und zweiten Trennplatten festgelegte Siedekamner 67 unterteilt. In der Siedekammer 37 ist ein z.B. aus nichtrostendem Stahl bestehendes erstes Führungsrohr 36 koaxial zum Pumpenkörper 27 angeordnet. Das untere Ende des Führungsrohrs 36 ist flüssigkeitsdicht mit einer in der ersten Trennplatte 34 geformten durchgehenden Bohrung 35 verbunden. Das obere Ende des Führungsrohrs 36 erstreckt sich bis nahe an die zweite Trennplatte 37 heran. Das aus dem Heißwasserspeichertank 11 über das erste Verbindungsrohr 30 in die untere Ventilkammer 23a geleitete Wasser strömt somit durch das Führungsrohr 36 und wird über eine oberseitige Öffnung bzw. Austragöffnung des Führungsrohrs in die Siedekamner 67 eingespeist. In der Siedekamner 67 ist ein aus nichtrostenden Stahl bestehendes zweites Führungrohr 39 koaxial zum ersten Führungsrohr 36 installiert. Das zweite Führungsrohr 39 besitzt einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Pumpenkörpers 27, und einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des ersten Führungsrohrs 36. Das obere Ende des zweiten Führungsrohrs 39 ist an der Unterseite der zweiten Trennplatte 37 befestigt und steht mit einer in der Platte 37 ausgebildeten durchgehenden Bohrung 38 in Verbindung. Das untere Ende des Führungsrohrs 39 erstreckt sich zu einer Stelle, an welcher es den oberen Endabschnitt des Führungsrohrs 36 überlappt. Mit anderen Worten: das obere Ende des Führungsrohrs 36 ist in den unteren Endabschnitt des Führungsrohrs 39 eingesetzt. Im zweiten Führungsrohr 39 ist eine dritte Trennplatte 40 befestigt, welche dem oberen Ende des ersten Führungsrohrs 36 gegenübersteht. In dem zwischen zweiten und dritten Trennplatten 37 bzw. 40 befindlichen Abschnitt der Umfangswand des Führungsrohrs 39 sind mehrere Kommunikations- bzw. Verbindungsbohrungen 41 ausgebildet. Aus der Austragöffnung des ersten Führungsrohrs 36 ausströmendes Wasser strömt zwischen dem Außenumfang des Rohrs 36 und dem Innenumfang des zweiten Führungsrohrs 39 und in die Siedekammer 67 hinein. In der Siedekammer befindliches Wasser strömt zwischen dem Außenumfang des zweiten Führungsrohrs 39 und dem Innenumfang des Pumpenkörpers 27 und wird über die Verbindungsbohrung 41, die durchgehende Bohrung 38, die obere Ventilkammer 23a, das zweite Verbindungsrohr 33 und das zweite Rohr 19 in den Heißwasserspeichertank 11 geführt.
• In den unteren und oberen Ventilkammern 23a, 23b sind Rückschlagventile 25 bzw. 26 vorgesehen. Das Ventil 25 besteht dabei aus einem durch den Unfangsrand der durchgehenden Bohrung 29 gebildeten Ventilsitz und einer wärmebeständigen Kunststoff-Kugel 42, die in der Ventilkammer 23a angeordnet ist und mit dem Ventilsitz zusammenwirkt. Das Ventil 25 läßt Wasser nur vom ersten Verbindungsrohr 30 zum Pumpenkörper 27 strömen. Auf ähnliche Weise besteht das Ventil 26 aus einem durch den Umfangsrand der durchgehenden Bohrung 38 gebildeten Ventilsitz und einer wärmebeständigen Kunststoff-Kugel 43, die in der Ventilkammer 23b angeordnet ist und mit dem Ventilsitz zusammenwirkt. Das Ventil 26 läßt das Wasser nur von Pumpenkörper 27 zum zweiten Verbindungsrohr 33 strömen.
• Als Erwärmungs- bzw. Heizeinheit zum Erwärmen des Wassers in der Siedekammer 67 umfaßt die Blasenpumpe 20 ein ummanteltes Heizelement 24 mit einer Ausgangsleistung von z.B. 2 kW. Das Heizelement 24 ist um den Außenumfangsbereich des Pumpenkörpers 27 zwischen der ersten Trennplatte 34 und dem unteren Ende des zweiten Führungsrohrs 39 herumgewickelt und durch Löten befestigt.
• Gemäß Fig. 1 ist ein lotrecht verlaufendes Rohr 44 in den Innentank 12 eingesetzt. Der obere Endabschnitt des Rohrs 44 verläuft durch das zweite Rohr 19, durchsetzt mit luftdichter Abdichtung die Wand des zweiten Verbindungsrohrs 33 und erstreckt sich nach außen. Der untere Endabschnitt des Rohrs 44 erstreckt sich bis in die Nähe der Bodenwand des Innentanks 12. Am unteren Endabschnitt des Rohrs 44 sind thermische Zungen- bzw. Reed- Schalter 45, 46 befestigt, die in lotrechter Richtung voneinander beabstandet sind. Die Schalter 45, 46 sind so ausgelegt, daß sie bei Temperaturen unter 60ºC im Schließzustand und bei Temperaturen über 60ºC im Offenzustand bleiben. Die Anschlüsse der Schalter 45, 46 sind mit Zuleitungen 47, 48, 49 verbunden. Die Zuleitungen sind durch das Rohr 44 verlegt, zur Außenseite des Heißwasserspeichertanks geführt und an das Energiebzw. Stromversorgungssysten 50 gemäß Fig. 3 angeschlossen. Das System 50 ist so ausgebildet, daß beim Schließen des Schalters 45 bei einer Abnahme der im Innentank 12 enthaltenen Warmwassermenge ein Relais 51 erregt wird, wodurch dem Heizelement 24 Strom Zugespeist wird, während das Relais 51 angezogen bleibt.
• Wenn die Warmwassernenge ansteigt und die Höhe des Schalters 46 erreicht, öffnet letzterer, so daß das Stromversorgungssystem 50 den Selbsthaltezustand des Relais 51 wieder herstellt und damit die Stromzuspeisung zum Heizelement 24 beendet wird.
• Die Anordnung nach Fig. 1 umfaßt ein Strönungsregelventil 53 und ein Entlüftungsventil 54.
• Im folgenden ist nunmehr die Arbeitsweise des Heißwasserbereiters mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.
• Zunächst sei angenommen, daß der Innentank 12 mit Wasser niedriger Temperatur gefüllt und der Wasser-Hahn 21 geschlossen ist. Unter diesen Bedingungen findet keine Wasserströmung (kein Wasserdurchsatz) statt, so daß beide Rückschlagventile 25 und 26 geschlossen sind und die Blasenpumpe 22 mit Wasser niedriger Temperatur gefüllt ist.
• In diesem Zustand wird das Stromversorgungssystem 50 mit einer Stromquelle verbunden. Da sich die thermischen Reed-Schalter 45, 46 in EIN- bzw. Schließzustand befinden, ist das Relais 51 erregt. Das Relais 51 geht dabei in den Selbsthaltezustand über, so daß die Stromzuspeisung zum elektrischen Heizelement 24 einsetzt.
• Bei Beginn der Stromzuspeisung zum Heizelement 24 wird das mit dem Innenumfang des Pumpenkörpers 27 in Berührung stehende Wasser schnell erwärmt. Wenn ein Teil des in der Siedekammer 67 befindlichen Wassers den Siedepunkt erreicht, entstehen gemäß Fig. 4A Dampfblasen 61, wodurch das Wasservolumen schnell vergrößert und der Druck in der Siedekammer 67 erhöht wird. Infolgedessen öffnet das Rückschlagventil 26, so daß Warmwasser auf die durch ausgezogene Pfeile 62 in Fig. 4A angedeutete Weise aus der Siedekammer 67 zum zweiten Verbindungsrohr 33 geleitet wird. Wenn die unter ihrem Auftrieb hochsteigenden Dampfblasen 61 die Höhe des unteren Endes des zweiten Führungsrohrs 39 erreichen, erfahren sie eine Abkühlung und Kondensation durch vergleichsweise kaltes Wasser, das im Bereich des unteren Endes des Führungsrohrs 39 vorhanden ist. Demzufolge verringert sich der Druck in der Siedekammer 67. Gemäß Fig. 4B kann sodann das Rückschlagventil 26 geschlossen und stattdessen das Rückschlagventil 26 bzw. 25 geöffnet werden. Auf die durch ausgezogene Pfeile 63 in Fig. 4B angedeutete Weise strömt Kaltwasser aus dem unteren Bereich des Innentanks 12 über das erste Verbindungsrohr 30 in die Siedekammer 67 ein. Aufgrund des Einströmens von Kaltwasser fällt die Wassertemperatur in der Siedekammer 67 weiter ab, wobei die Dampfblasen 61 schnell verschwinden. Nach dem Verschwinden der Blasen 61 endet das Einströmen von Wasser aus dem Rohr 30. Infolgedessen beginnt die Wassertemperatur in der Siedekammer 67 wiederum unter erneuter Erzeugung von Dampfblasen 61 zu steigen. Die angegebenen Vorgänge wiederholen sich anschließend. Folglich wird Warmwasser von z.B. 80ºC intermittierend aus der Siedekammer 67 abgeführt.
• Das auf diese Weise abgeführte Warmwasser von 80ºC durchströmt das zweite Verbindungsrohr 33 und wird über das Rohr 19 in den oberen Bereich des Innentanks 12 eingespeist. Infolgedessen sammelt sich Warmwasser 64 von 80ºC im Innentank 12 in einer Schichtung (stratum) an, wobei sich diese Warmwasserschichtung allmählich von oben nach unten ausdehnt. Wenn sich diese Schichtung bis zur Höhe des thermischen Reed-Schalters 45 ausgedehnt hat, geht letzterer in den Offenzustand über. Da jedoch der Schalter 46 im Schließzustand bleibt, wird die Stromzufuhr zum elektrischen Heizelement 24 fortgesetzt. Wenn sich die Heißwasserschichtung weiter in Abwärtsrichtung ausdehnt und die Höhenlage des Schalters 46 erreicht, geht letzterer in den Offenzustand über, wodurch das Relais 51 wieder in den Selbsthaltezustand zurückgeführt und die Stromzufuhr zum elektrischen Heizelement 24 beendet wird.
• Wenn zwischenzeitlich Warmwasser aus dem Innentank 12 über den Hahn 21 verbraucht wird, verringert sich die Dicke der Schichtung warmen Wassers von 80ºC im Innentank 12. Wenn die Warmwassermenge derart abnimmt, daß die untere End- bzw. Grenzlinie der Warmwasserschichtung über die Position des thermischen Reed-Schalters 45 ansteigt, schließen die Schalter 45 und 46, so daß das elektrische Heizelement 24 wiederum mit Strom beschickt wird. Die Menge an Warmwasser von 80ºC im Innentank 12 wird daher so geregelt, daß die untere Grenzlinie (der Schichtung) stets zwischen den thermischen Reed-Schaltern 45 und 46 liegt.
• Wie oben beschrieben, sind die von der Außenseite zum Innentank 12 des Heißwasserspeichertanks 11 geführten Bauelemente lediglich die Rohre 16 und 19. Diese Rohre 16 und 19 können einen kleinen Durchmesser aufweisen, so daß der Wärmeverlust aufgrund des Vorhandenseins der Rohre 16 und 19 sehr gering ist. Es ist somit möglich, dieadiabatische Funktion des Vakuum-Wärmeisolierraums 14 in vollstem Ausmaß zu nutzen und den Wärmeverlust auf eine sehr geringe Größe zu begrenzen. Wenn die Blasenpumpe 22 in Betrieb gesetzt ist, kann weiterhin Warmwasser von 80ºC, das für Verbrauch geeignet ist, unter Aufrechterhaltung der Tenperaturschichtungseigenschaft (temperature stratum property) im Innentank 12 gespeichert werden. Auf diese Weise kann Warmwasser von 80ºC innerhalb einer kurzen Zeit nach der Inbetriebsetzung der Blasenpumpe 22 bereitgestellt werden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird im Gegensatz zur Erwärmungsmethode mit natürlicher Konvektion auch bei Inbetriebsetzung der Blasenpumpe 22, während Warnwasser von 80ºC im Innentank 12 verbleibt, weder das in Innentank befindliche Wasser umgewälzt noch ein auch nur kurzzeitiges Absinken der Warmwassertemperatur im Innentank herbeigeführt.
• Fig. 5 veranschaulicht schematisch einen Heißwasserbereiter. In Fig. 5 sind den Teilen von Fig. 1 entsprechende Teile mit entsprechenden Ziffern bezeichnet. Die vorher bereits beschriebenen Teile sind daher nachstehend nicht erneut beschrieben.
• Die von ersten Gerät abweichenden Merkmale dieses Geräts liegen in der Art und Weise, auf welcher das Wasserspeiserohr 17 und das erste Verbindungsrohr 30 an den Innentank 12 angeschlossen sind, sowie in der Art und Weise, auf welche das Heißwasser-Speiserohr 20 und das zweite Verbindungsrohr 33 mit dem Innentank 12 verbunden sind.
• Insbesondere ist das Wasserspeiseende des Rohrs 17 luftdicht (unter luftdichter Abdichtung) durch die Bodenwand des Außentanks 13 hindurchgeführt und in der Bodenwand des Innentanks 12 mit dem Wasserspeisezulaß 15 verbunden. Der untere Endabschnitt des ersten Verbindungsrohrs 30 durchsetzt luftdicht die Wand des Rohrs 17 und verläuft innerhalb des Rohrs 17. Auf diese Weise kommunizieren sowohl das Wasserspeiserohr 17 als auch das erste Verbindungsrohr 30 in einer Doppelrohrstruktur mit dem unteren Teil des Innentanks 12. Das Einlaßende des Heißwasser-Speiserohrs 20 durchsetzt luftdicht die obere Wand des Außentanks 13 und ist in der oberen Wand des Innentanks 12 an den Heißwasserspeisezulaß 18 angeschlossen. Der obere Endabschnitt des zweiten Verbindungsrohrs 33 durchsetzt luftdicht die Wand des Rohrs 20 und verläuft dabei (weiter) innerhalb des Rohrs 20. Die Rohre 20 und 33 kommunizieren dabei in einer Doppelrohrstruktur mit den oberen Teil des Innentanks 12. Mit dem auf diese Weise ausgebildeten Heißwasserbereiter können die gleichen Wirkungen wie beim ersten Gerät (Heißwasserbereiter) erzielt werden.
• Fig. 6 veranschaulicht schematisch einen Heißwasserbereiter gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei sind den Teilen von Fig. 1 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und im folgenden nicht mehr im einzelnen beschrieben.
• Das dritte Gerät (Heißwasserbereiter) unterscheidet sich vom ersten Gerät (Fig. 1) in der spezifischen Art des Anschlusses des Wasserspeiserohrs 17 und des ersten Verbindungsrohrs 30 an den Innentank 12 sowie durch die spezielle Art des Anschlusses des Heißwasser-Speiserohrs 20 und des zweiten Verbindungsrohrs 33 an den Innentank 12.
• Insbesondere verlaufen die Rohre 17 und 30 unter luftdichter Abdichtung durch die Unterseite des Wasserspeichertanks 11 und weiter durch den Vakuum-Wärmeisolierraum 14, wobei sie flüssigkeitsdicht an den Boden des Innentanks 12 angeschlossen sind. Die Rohre 20 und 33 verlaufen unter luftdichter Abdichtung durch die Oberseite des Wasserspeichertanks 11 und weiter durch den Vakuum-Wärmeisolierraum, wobei sie flüssigkeitsdicht an die Oberseite des Innentanks 12 angeschlossen sind.
• Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 weist somit vier Rohre bzw. Rohrleitungen auf, die mit dem Innentank 12 verbunden sind. Dennoch ist der Wärmeverlust an den Stellen, an denen diese Rohre mit den Innentank 12 verbunden bzw. an ihn angeschlossen sind, vernachlässigbar klein, weil diese Rohre Isolierabschnitte 17A, 20A, 30A und 33A, die im wesentlichen waagerecht durch den Vakuum-Wärmeisolierraum verlaufen, aufweisen und innerhalb der durch den Vakuum-Wärmeisolierraun 14 gebildeten Hülle an den Tank 12 angeschlossen bzw. mit ihm verbunden sind.
• Da das Wasserspeiserohr 17, das erste Verbindungsrohr 30, das Heißwasser-Speiserohr 20 und das zweite Verbindungsrohr 33 die Seitenwand des Außentanks 13 durchsetzen, kann darüber hinaus die Bodenwand des Tanks 13 flach ausgebildet sein, so daß der Heißwasserbereiter auf dem Fußboden aufgestellt werden kann. Dies stellt einen großen Vorteil dann dar, wenn der Heißwasserbereiter für Verwendung in einer Küche klein ausgebildet ist.
• Beim ersten Gerät (Fig. 1) und auch beim zweiten Gerät (Fig. 5), die jeweils zwei an den Innentank 12 angeschlossene Rohre aufweisen, können das Wasserspeiserohr 17, das erste Verbindungsrohr 30, das Heißwasser-Speiserohr 20 und das zweite Verbindungsrohr 33 mit dem Innentank 12 an Stellen innerhalb einer durch einen Vakuum-Wärmeisolierraum festgelegten Umhüllung verbunden sein, und sie können den Außentank 13 unter luftdichter Abdichtung durchsetzen. Auch in diesem Fall kann der Boden des Tanks 13 nur dann flach sein, wenn das Wasserspeiserohr 17 und das erste Verbindungsrohr 30 die Seitenwand des Tanks 13 mit luftdichter Abdichtung durchsetzen.
• Bei den beschriebenen Ausführungs formen wird eine Blasenpumpe als Wasserdurchlauf-Heizeinrichtung verwendet, doch ist die Erwärmungs- bzw. Heizeinrichtung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Heizeinrichtung auf die in Fig. 7 gezeigte Weise ausgestaltet sein. Die Heizeinrichtung umfaßt ein Verbindungsrohr 23, dessen eines Ende mit dem ersten Rohr 16 verbunden ist, während sein anderes Ende an das zweite Rohr 19 angeschlossen ist, und welches zusammen mit dem Heißwasserspeichertank 11 eine geschlossene Wasserströmungsschleife bildet. Um den Außenumfang des Mittelbereichs des Verbindungsrohrs 23 ist ein elektrisches Heizelement 24 herumgewickelt. Zwischen dem ersten Rohr 16 und dem Heizelement 22 ist eine Pumpe 80 in das Rohr 23 eingeschaltet. Diese Pumpe saugt Wasser vom Bodenteil des Innentanks 12 über den Wasserspeiseanschluß 15 in das Verbindungsrohr 23 ein und beschickt wiederum den Innentank 12 mit dem Wasser über den Heißwasserspeiseanschluß 18. Zwischen der Pumpe 18 und dem Heizelement 24 des Rohrs 23 ist ein elektronagnetisches Ventil 81 vorgesehen. Wenn Heizelement 24 und Pumpe 80 in Betrieb stehen, wird durch intermittierendes Öffnen und Schließen des Ventils 81 das durch das Heizelement 24 auf eine gewünschte Temperatur erwärmte Wasser über den Heißwasserspeiseanschluß 18 in den Innentank 12 eingespeist.
• Das Stromversorgungssystem ist nicht auf eine Konstruktion beschränkt, bei welcher die Warmwassermenge im Innentank 12 auf eine feste Höhe bzw. einen festen Füllstand geregelt wird, sondern kann auch auf die in Fig. 8 gezeigte Weise ausgestaltet sein. Dieses Stromversorgungssysten 50 ist so ausgelegt, daß dem Heizelement 24 während einer mittels eines Zeitschalters 92 eingestellten Zeitspanne Strom zugespeist wird, indem eine Drucktaste 94 gedrückt wird, nachdem ein Handschalter 91 geschlossen worden ist, während eine gewünschte Zeitspanne mittels eines Drehknopfes 93 des Zeitschalters 92 eingestellt wird.

Claims (3)

1. Heißwasserbereiter, umfassend einen Heißwasserspeichertank (11),

ein Heißwasser-Speiserohr (20) zum Leiten des Wassers von einem oberen Abschnitt des Tanks (11) zur Außenseite des Heißwassertanks (11),

eine Wasserspeiseeinheit (17) zum Speisen eines unteren Abschnitts des Tanks (11) mit Wasser und

eine außerhalb des Wasserspeichertanks (11) angeordnete und mit dem Wasserspeichertank (11) in Strömungsverbindung stehende Durchlauf- Wassererwärmungseinheit zum Abziehen des gespeicherten Wassers aus dem unteren Abschnitt des Tanks (11) und, nach Erwärmung des Wassers, Rückführen des erwärmten Wassers in den oberen Abschnitt des Tanks (11), wobei die Erwärmungseinheit ein Verbindungsrohr (33) aufweist, welches das erwärmte Wasser in den Tank (11) einführt, dadurch gekennzeichnet, daß

der Heißwasserspeichertank (11) einen eine obere Wand aufweisenden Innentank (12) zum Speichern von Wasser darin und einen den Innentank (12) umschließenden Außentank (13) sowie einen zwischen Innen- und Außentank (12, 13) festgelegten und den Innentank (12) im wesentlichen vollständig umschließenden Vakuum-Wärmeisolierraum (14) aufweist,

daß das Heißwasser-Speiserohr (20) an die obere Wand des Innentanks (12) angeschlossen ist und sich luftdicht durch den Vakuum-Isolierraum (14) und den Außentank (13) erstreckt und einen im Vakuum-Isolierraum (14) angeordneten und im wesentlichen waagerecht durch den Vakuum-Raum (14) zum Außentank (13) verlaufenden Abschnitt (20A) aufweist und

daß das Verbindungsrohr (33) an die obere Wand des Innentanks (12) angeschlossen ist und sich luftdicht durch den Isolierraum (14) und den Außentank (13) erstreckt und einen im Vakuum-Isolierraum (14) angeordneten und im wesentlichen waagerecht durch den Vakuum-Raum (14) zum Außentank (13) verlaufenden Abschnitt (33A) aufweist.

2. Heißwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außentank (13) eine der oberen Wand des Innentanks (12) zugewandte obere Wand und eine im wesentlichen lotrecht verlaufende Seitenwand aufweist und die Isolierabschnitte (20A, 33A) von Verbindungsrohr (33) und Heißwasser-Speiserohr (20) durch die Seitenwand des Außentanks (13) verlaufen.

3. Heißwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (33) einen zweiten Endabschnitt (30A) aufweist, der an den unteren Abschnitt des Innentanks (12) angeschlossen ist und luftdicht durch den Isolierraum (14) und den Außentank (13) verläuft, und die Erwärmungseinheit eine Blasenpumpeneinheit (22) aufweist, welche eine im Verbindungsrohr (33) festgelegte Siedekammer (67), ein Heizelement (24) zum Erwärmen des Wassers in der Siedekammer (67) und zum Erzeugen von Dampfblasen im Wasser sowie eine der Siedekammer (67) zugeordnete Führungseinheit (36) zum Zuspeisen des über den zweiten Endabschnitt des Verbindungsrohrs (33) eingeführten Wassers in die Siedekammer (67) und Kondensieren der Dampfblasen durch das über die Pührungseinheit (36) zugespeiste Wasser umfaßt.