TWI738546B

TWI738546B - 電熱水器熱循環構造

Info

Publication number: TWI738546B
Application number: TW109136713A
Authority: TW
Inventors: 陳育成
Original assignee: 建造金屬工業股份有限公司
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2020-10-22
Publication date: 2021-09-01
Also published as: TW202217209A

Abstract

本創作至少包括：一外筒，其內部組設有加熱套筒，且於該外筒至該加熱套筒之間組設有隔板，並使該外筒內部被該隔板區分成熱儲水區及冷儲水區；該加熱套筒，係組設於該外筒內部處，且於其內部形成有加熱區，並使該加熱套筒之頂端緣處會凸出於該外筒之熱儲水區的貯存熱水之最高水位線；該加熱套筒處組設有導管，且該加熱套筒之近中段處係貫穿組設於該隔板處，並使該加熱套筒下半段係套置於一加熱元件組之另端外周側處暨能連通至該外筒之冷儲水區處；該導管，其組設於該加熱套筒處暨位於該熱儲水區內的貯存熱水之最高水位線近處，且於該導管內設有通道，並使該通道之內側端口及外側端口分別連接至該加熱區處及該熱儲水區處，而使該通道的最高水平位置係不能低於該熱出水管之入口端的最低水平位置；該隔板，係位於該外筒至該加熱套筒之間；該加熱元件組一端係組設於該外筒處及其另端容置於該加熱套筒內部；該外部進水管係組設於該外筒處暨能連通至該冷儲水區處，以作為常溫水源流入至該冷儲水區的連通之用；該熱出水管係連通該加熱區至該外筒外側處，且於該熱出水管處設有供高熱水源流入用的入口端，並使該入口端係鄰近於該導管之內側端口近處。

Description

電熱水器熱循環構造

本發明係關於一種電熱水器的技術領域；特別關於一種能增加貯存最高溫熱水的最大容積量，且有效地縮短再加熱的時間及降低無形熱能之損耗暨確保該熱出水管之入口端所排出的最高溫熱水不會降溫的電熱水器熱循環構造。

按，習用之電熱水器構造，請參閱第1圖，其係由一具有封閉狀儲水區10的儲水筒1、一連通至該儲水筒1之儲水區10處的常溫進水管12、一連通該儲水筒1之儲水區10至該儲水筒1外側處的熱水管13、以及一組設於該儲水筒1之儲水區10處的加熱管15；如此一來，當該加熱管15開始加熱時，會使已分佈於該加熱管15周側處的冷水水源直接吸收該加熱管15所產生的熱能而使其水源溫度開始提高，且經由熱對流作用而使已儲存於該儲水區10內的冷水水源會因加熱而達至預定高溫度後，才會使該加熱管15停止運作。

上述創作案雖能達成原先所設定之創作目的，而深受業界及一般操作者所讚許，惟鑑於業界對技術之研發日新月異，不餘遺力，故本申請人乃更再努力研究改良，使其臻於完美實用；且近來，創作人在歷經無數次更新實驗測試以及歸納消費者之實際操作使用上的回應意見，發現尚有下列間題猶待進一步改善：

由於習用技術在加熱的過程中，必需將整個儲水區的冷水水源全部都加熱至預定高溫後才會停止該加熱管的運作，如此一來，當等待(即靜候)期間的溫度下降至最低預定溫度時，就必須啟動加熱管開始加熱，且使整個儲水區的溫度必須再加熱至預定高溫後才會停止加熱，以致使每次再加熱的容量過大，而造成再加熱所需的時間過長，進而造成耗費電能為其一大困擾。

承如上述，由於每次再加熱都是指整個儲水區而言，尤其是，消費者在邊使用中邊加熱時，會因加熱管產生的熱能暨擴大熱對流下，往往會因冷水水源直接流向熱水管13的排水入口130處，而使得高溫層熱水水源會被引入的冷水水源給予快速中和降溫後，以致使其儲水區內的儲水水源溫度快速地降低至預定溫度之下，而立即啟動加熱管15再加熱，且會使得中和降溫後的水源直接從該熱水管13之排水入口130處排出供消費者使用，而使得消費者的體感溫度覺得溫度不夠高或溫暖的現象為其另一大困擾。

因此，如何開發出一種能有效地縮短再加熱的時間及確保輸出的熱水維持高熱狀態，且能降低無形熱能之損耗，並能提升其加熱效率暨環保節能者，此乃為業者當前極需優先解決的技術課題。

本發明之電熱水器熱循環構造的主要內容係在於提供一種藉由該外筒內部組設有該加熱套筒，且使該外筒至該加熱套筒之間夾置組設有隔板，並使該隔板將該外筒內部區分成熱儲水區及冷儲水區，以使該加熱套筒頂緣能凸出於該熱儲水區之貯存熱水之最高水位線；又，該加熱套筒處分別組設有導管及熱出水管，而該導管之通道二端(即內側端口及外側端口)分別連通至該外筒之熱儲水區及該加熱套筒之加熱區處，且使該導管位於該外筒之熱儲水區的貯存熱水之最高水位線近處暨其內側端口鄰近位於該熱出水管之入口端處，並使該導管之通道的最高水平位置係不能低於該熱出水管之入口端的最低水平位置；如此一來，其不但能在靜態加熱後的最高溫熱水先流動佈滿於該加熱套筒之同一水平截面積內，以致使溫度趨於一致的最高熱水源能從該導管之內側端口處流向該熱儲水區內，而確保該加熱套筒內的最高溫層熱水得以外溢而被貯存，而形成集中加熱分區貯存熱源方式，以有效地縮短再加熱的時間暨提升其加熱效率，且能增加其貯存最高溫熱水的最大容積量外，同時，在動態使用中，亦能使加熱後的最高溫熱水沿著該加熱套筒周側壁面而上升後或從該熱儲水區處的最高溫層熱水回流至該加熱區後，再直接從該熱出水管之入口端處被輸出，以確保從該熱出水管之入口端所排出的最高溫熱水不會降溫，而大大地減少無形熱能的損耗暨有效地提升其熱效能的使用，進而達到環保節能的功效為其進步性之主張。

為達到上述創作的目的，本發明的主要技術手段，其至少包括有：該外筒，其內部係組設有加熱套筒，且於該外筒至該加熱套筒之間組設有隔板，並使該外筒內部被該隔板區分成熱儲水區及冷儲水區；該加熱套筒，其係組設於該外筒內部處，且於其內部形成有加熱區，並使該加熱套筒之頂端緣處會凸出於該外筒之熱儲水區的貯存熱水之最高水位線；又，該加熱套筒處組設有導管，且該加熱套筒之近中段處係貫穿組設於該隔板處，並使該加熱套筒下半段係套置於一加熱元件組之另端外周側處暨能連通至該外筒之冷儲水區處(即加熱套筒底端緣不會呈封閉狀組設於該外筒內部底面)；而該加熱套筒的頂緣係組設於該外筒之頂面處為最佳；該導管，係組設於該外筒之熱儲水區內的貯存熱水之最高水位線近處，且於該導管內設有通道，並使該通道之內側端口連接至該加熱區處及該通道之外側端口連接至該熱儲水區處，以使該通道的最高水平位置係不能低於該熱出水管之入口端的最低水平位置；又，該內側端口係凸伸位於該加熱區內部及該外側端口係凸伸至該熱儲水區處，且使該外側端口會靠近於該外筒之側環壁面處，以致使該導管能作為該熱儲水區至該加熱區的連通之用；該隔板，其係位於該外筒至該加熱套筒之間；而該隔板與該外筒的接觸位置處設有至少一個以上的外側循環孔，且使該外側循環孔能連通該熱儲水區及該冷儲水區，以作為已貯存於該熱儲水區內的高熱水源得以緩緩滲入至該冷儲水區內；又，該隔板與該加熱套筒的接觸位置處設有至少一個以上的內側循環孔，且使該內側循環孔能連通該熱儲水區及該冷儲水區，以作為已貯存於該熱儲水區內的高熱水源得以緩緩滲入至該冷儲水區內；該隔板處設有一套孔，以供該熱出水管穿入置放之用；該加熱元件組，其一端係組設於該外筒處，且使其另端容置於該加熱套筒內部；該外部進水管，其係組設於該外筒處暨能連通至該冷儲水區處，以作為常溫水源流入至該冷儲水區的連通之用；該熱出水管，其係連通該加熱區至該外筒外側處(即該熱出水管一端係位於該加熱套筒處暨其另端連通至該外筒外側處)，且於該熱出水管處設有供高熱水源流入用的入口端，並使該入口端係鄰近於該導管之內側端口近處。

〔習用〕

1:儲水筒

10:儲水區

12:常溫進水管

13:熱水管

130:排水入口

15:加熱管

〔本創作〕

2:外筒

20:熱儲水區

21:冷儲水區

22:頂面

23:側環壁面

24:底面

3:加熱套筒

30:加熱區

31:周側壁面

32:入水口

4:隔板

40:外側循環孔

41:內側循環孔

42:套孔

5:導管

50:通道

501:內側端口

502:外側端口

6:外部進水管

7:加熱元件組

70:基板

71:加熱管

8:熱出水管

80:入口端

H1:最高水位線

H2:最高水位線

第1圖為習用電熱水器的平面組合剖面圖。

第2圖為本發明之平面組合剖面示意圖。

第3圖為第2圖的另一平面組合剖面示意圖。

第4圖為第3圖之導管位置處的另一平面組合剖面圖。

第5圖為本發明之第二實施例之平面組合剖面示意圖。

本發明係有關於一種電熱水器熱循環構造，請參閱第2圖至第4圖所示，其至少包括：一外筒2、具有加熱區30暨組設於該外筒2內部處的加熱套筒3、將該外筒2內部區分成熱儲水區20及冷儲水區21用的隔板4、連通該熱儲水區20 至該加熱區30之間的導管5、組設於該外筒2暨連通至該冷儲水區21處的外部進水管6、組設於該外筒2處暨容置於該加熱區30內的加熱元件組7、以及連通該加熱區30至該外筒2外側之間的熱出水管8；其中：

該外筒2，其內部係組設有加熱套筒3，且於該外筒2至該加熱套筒3之間組設有隔板4，並使該外筒2內部(即受側環壁面23所圍繞形成的封閉狀)被該隔板4區分成熱儲水區20及冷儲水區21；又，該外筒2適當位置處組設有外部進水管6；而上述之該熱儲水區20係受該外筒2之封閉狀側環壁面23、該隔板4、該加熱套筒3及頂面22所圍繞的區域而言，而上述之該冷儲水區21係受該外筒2之封閉狀側環壁面23、該隔板4、該加熱套筒3及底面24所圍繞的區域而言；

該加熱套筒3，其係組設於該外筒2內部處，且於該加熱套筒3之周側壁面31會圍繞形成有加熱區30，並使該加熱套筒3之周側壁面31頂端緣處會凸出於該外筒2之熱儲水區20的貯存熱水之最高水位線H1；又，該加熱套筒3之周側壁面31近中段處係貫穿組設於該隔板4處，且使該加熱套筒3之周側壁面31下半段(即下半段係指該隔板4的水平線以下)係套置於一加熱元件組7之另端處暨能連通至該外筒2之冷儲水區21處(即該加熱套筒3之周側壁面31底端不會呈封閉狀組設於該外筒2之底面24處、或該周側壁面31下半段會經由入水口32而與該外筒2之冷儲水區21處保持連通)，並於該加熱套筒3之周側壁面31上半段(即上半段係指該隔板4的水平線以上)處組設有導管5；而上述之已位於該導管5下方至該隔板4上方之間的該周側壁面31係呈封閉狀而不會與該外筒2之熱儲水區20呈相互連通；而上述之該加熱套筒3之周側壁面31頂緣係組設於該外筒2之頂面22處為最佳；

該隔板4，其係位於該外筒2至該加熱套筒3之間；而該隔板4與該外筒2的接觸位置處設有至少一個以上的外側循環孔40，且使該外側循環孔40能連通該熱儲水區20及該冷儲水區21，以作為已貯存於該熱儲水區20內的高熱水源得以緩緩滲入至該冷儲水區21內；又，該隔板4與該加熱套筒3的接觸位置處設有至少一個以上的內側循環孔41，且使該內側循環孔41能連通該熱儲水區20及該冷儲水區21，以作為已貯存於該熱儲水區20內的高熱水源得以緩緩滲入至該冷儲水區21內；另，該隔板4處設有一套孔42，以供該熱出水管8穿入置放之用；而上述該隔板4與該外筒2之側環壁面23間的結合方式為疊置方式、或為焊合方式、或為螺合方式為最佳；而上述該隔板4與該加熱套筒3之周側壁面31間的結合方式為疊置方式、或為焊合方式、或為螺合方式為最佳；

該導管5，其係組設於該加熱套筒3處，且使該導管5另端係凸伸於該外筒2之熱儲水區20內的貯存熱水之最高水位線H1近處，而該導管5內設有通道50，且使該通道50二端(即內側端口501及外側端口502)能分別連通至該加熱區30處及該熱儲水區20處，以使該通道50的最高水平位置係不能低於該熱出水管8之入口端80的最低水平位置；又，該內側端口501係凸伸位於該加熱區30內部及該外側端口502係凸伸至該熱儲水區20處，且使該外側端口502會靠近於該外筒2之側環壁面22處，以致使該導管5能作為該熱儲水區20至該加熱區30的連通之用；

該外部進水管6，其係組設於該外筒2處，且能作為該外筒2外側至該冷儲水區21之間的連通路徑，以作為常溫水源流入至該冷儲水區21的連通之用；

該加熱元件組7，其至少係由一組設於該外筒2底面24處的基板70、以及組設於該基板70處的加熱管71；而該加熱管71係能容置於該加熱套筒3內部之加熱區30內者；而上述之加熱管71為電加熱管等最佳；

該熱出水管8，其係連通該加熱區30至該外筒2外側處(即該熱出水管8一端係位於該加熱套筒3處暨其另端連通至該外筒2外側處)，且於該熱出水管8處設有供高熱水源流入用的入口端80，而該入口端80係鄰近於該導管5之內側端口501近處，且使該入口端80係不能高於該導管5之內側端口501(即該入口端80之最低水平線位置不能高於該導管5之內側端口501的最高水平線位置，尤其是，該入口端80係等於或略低於該內側端口501為最佳)；

當常溫水從該外部進水管6注入至該外筒2內部呈滿水位狀態後，就會啟動該加熱元件組7之加熱管71開始產生熱能(如：第2圖)，且會使得已位於該加熱管71近處的常溫水源會快速地吸收熱能而轉換成最高溫熱水再朝向外側上方熱輻射流竄暨沿著已圍繞於該加熱區30處的該周側壁面31而向上流竄聚集於該加熱區30之最高水位線H2處，直至已位於最高水位線H2近處的該加熱區30之周側壁面31的最高溫熱水會往其中心緃向軸線方向呈熱輻射傳導聚集而使其同一水平截面積內的水源溫度能趨於一致性；此時，由於該加熱區30內的最高溫熱水之溫度係高於該熱儲水區20處的上層水溫，且該導管5之內側端口501係凸伸於該加熱區30內部或靠近於中心緃向軸線處；因此，已位於最高水位線H2近處的該加熱區30近中心縱向軸線處之最高溫熱水會直接被擠壓從該導管5之內側端口501處流經該通道50、該外側端口502後而朝向該外筒2之側環壁面23處外溢噴出暨開始與已位於該熱儲水區20上層處的水源進行第一次混合(如：第3、4圖)，且受該側環壁面23阻擋限制而強迫引導外溢噴出的最高溫熱水會持續被擠壓向下流竄混合，直至該熱儲水區20內的水源溫度能提升至最高溫狀後，並使已位於該熱儲水區20內的最高溫熱水會分別從該外側循環孔40及該內側循環孔41處再滲入至該冷儲水區21中上層處進行二次混合，直至已位於該冷儲水區21中上層處之混合水源的溫度達到預定高溫度時，就會停止該加熱管71運作；如此一來，當處於靜態等待(即未使用)的重啟加熱時，會使最高溫熱水先充滿該加熱區30(即最高溫熱水先流動佈滿於該加熱套筒3之同一水平截面積內而使最高溫熱水的溫度趨於一致)後，再擠壓外溢注入至該熱儲水區20內被貯存，再擠壓滲入混合於該冷儲水區21中上層處，以致使溫度趨於一致的最高熱水源能從該導管之內側端口處流向該熱儲水區內，而形成集中加熱分區貯存熱源方式，且能有效地縮短再加熱的時間暨提升其加熱效率，並能增加其貯存最高溫熱水的最大總容積量。

當使用(即邊排熱水邊進冷水的動態)時，由於該熱出水管8之入口端80係不會高於該導管5之內側端口501(如：第4圖)，而使得已位於該加熱區30內的最高溫熱水會直接從該熱出水管8之入口端80處被吸入排出至該外筒2外側供消費者使用；此時，該加熱區30內的最高溫熱水會因使用排出而減少，同時，會使得已貯存於該熱儲水區20內的最高溫熱水經由該導管5之外側端口502、該通道50、該內側端口501而回流注入至該加熱區30處，以作為該入口端80所需持續使用熱水的來源，直至注入至該冷儲水區21內的常溫水源將已位於該冷儲水區21之中上層溫水往上擠壓推動，再迫使已位於該加熱區30內的熱水及已位於該熱儲水區20內的熱水會陸續被一併推擠至該入口端80處供消費者使用，同時，已注入於該冷儲水區21內的水源溫度會降低至預定低溫度而啟動該加熱管71產生熱能，而使得已位於該加熱管71近處的常溫水源會快速地吸收熱能而轉換成最高溫熱水再朝向外側上方熱輻射流竄暨沿著已圍繞於該加熱區30處的該周側壁面31而向上流竄，直至該最高溫熱水流至該入口端80處就會被直接吸引排出，以確保從該熱出水管8之入口端80所排出的最高溫熱水不會降溫，而大大地減少無形熱能的損耗暨有效地提升其熱效能的使用，進而達到環保節能的功效。

本發明係藉由該隔板4將該外筒2內部區分成該熱儲水區20及該冷儲水區21，且使已組設於該加熱套筒3處的該導管5係設置於該外筒2內部的貯存熱水之最高水位線H1近處暨連通於該熱儲水區20至該加熱區30，並使該熱出水管8之入口端80鄰近於該導管5之通道50的內側端口501近處，以致使該通道50的最高水平位置係不能低於該熱出水管8之入口端80的最低水平位置；如此一來，其不但能在靜態加熱後的最高溫熱水先流動佈滿於該加熱套筒3之加熱區30之同一水平截面積內，以致使該溫度趨於一致的最高溫熱水能從該導管5之內側端口501處流向該熱儲水區20內，而確保該加熱套筒3內的最高溫層熱水得以外溢而被貯存外，同時，在動態使用中，亦能使加熱後的最高溫熱水沿著該加熱套筒3之周側壁面31而上升後或從該熱儲水區20處的最高溫層熱水回流至該加熱區30後，再直接從該熱出水管8之入口端80向外側輸出，以確保從該熱出水管8之入口端80所排出的最高溫熱水不會降溫，而大大地減少無形熱能的損耗暨有效地提升其熱效能的使用，進而達到環保節能的功效。

請參閱第5圖所示，其乃為本發明之第二實施例的組合剖面示意圖，其主要改變為：將原本該加熱套筒3頂緣組設於該外筒2之頂面22處，改變為，該加熱套筒3之周側壁面31係組設於該隔板4處，且使該加熱套筒3之周側壁面31頂緣能凸出於該外筒2之熱儲水區20的貯存熱水之最高水位線H1，並使該加熱套筒3之加熱區30能與已位於該熱儲水區20之貯存熱水之最高水位線H1上方處的氣室空間形成連通，以使該加熱區30內所形成的加熱高溫水蒸氣會排放至上述該氣室空間內；至於上述之該外筒2、該加熱套筒3、該隔板4、該導管5、該外部進水管6、該加熱元件組7、以及該熱出水管8等構造及相對設置關係，已於上述內容詳加描述，故不在此贅述。

以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍；故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。