DE3878118T2 - HEATING WATER UNIT. - Google Patents
HEATING WATER UNIT.Info
- Publication number
- DE3878118T2 DE3878118T2 DE8888308704T DE3878118T DE3878118T2 DE 3878118 T2 DE3878118 T2 DE 3878118T2 DE 8888308704 T DE8888308704 T DE 8888308704T DE 3878118 T DE3878118 T DE 3878118T DE 3878118 T2 DE3878118 T2 DE 3878118T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- water
- hot water
- guide tube
- boiling chamber
- tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/18—Water-storage heaters
- F24H1/185—Water-storage heaters using electric energy supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/12—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
- F24H9/13—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Cookers (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kochendwarmwassergerät vom Speichertyp bzw. ein Heißwasserspeichergerät unter Verwendung eines elektrischen Heizelements als seine Wärmequelle.The present invention relates to a storage type boiling water appliance or a hot water storage appliance using an electric heating element as its heat source.
Heißwasserbereitungs oder -speichergeräte unter Verwendung eines elektrischen Heizelements als ihre Wärmequelle lassen sich in zwei Typen einteilen, d.h. einen Sofort(bereitungs)typ und einen Speichertyp. Der Soforttyp ist so ausgestaltet, daß Wasser mittels eines elektrischen Heizelements großer Leistung augenblicklich auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird, um als Heißwasser geliefert zu werden. Der Speichertyp ist so ausgelegt, daß Heißwasser einer vorbestimmten Temperatur in einem Heißwasserbehälter oder -tank im voraus gespeichert, d.h. bevorratet, und nach Bedarf geliefert wird. Normalerweise können die Heißwassergeräte des Soforttyps kein Heißwasser einer zufriedenstellenden Temperatur erzeugen, sofern sie nicht ein elektrisches Heizelement einer großen Leistung von 5 - 20 kW verwenden. Daher werden ausschließlich Heißwasserspeichergeräte für Haushaltszwecke benutzt.Hot water heating or storage devices using an electric heating element as their heat source can be divided into two types, i.e., an instantaneous type and a storage type. The instantaneous type is designed to heat water to a predetermined temperature instantaneously by means of an electric heating element of large capacity to be supplied as hot water. The storage type is designed to store hot water of a predetermined temperature in a hot water container or tank in advance and to be supplied as needed. Normally, the instantaneous type hot water devices cannot produce hot water of a satisfactory temperature unless they use an electric heating element of large capacity of 5 - 20 kW. Therefore, only storage type hot water devices are used for domestic purposes.
Üblicherweise umfassen Heißwasserspeichergeräte einen von einem Wärmeisolator umhüllten Heißwassertank. Der untere Abschnitt der Innenseite des Tanks ist mit einem (einer) Wasserspeiserohr(leitung) verbunden, während der obere Abschnitt über ein Heißwasserspeiserohr mit einem Wasser-Hahn verbunden ist. Im unteren Abschnitt des Heißwassertanks befindet sich ein ummanteltes elektrisches Heizelement. Das Heizelement wird mit elektrischer Energie gespeist, um das gesamte, im Tank enthaltene Wasser während eines Zeitraums, in welchem kein Heißwasser verbraucht wird, z.B. um Mitternacht, auf z.B. 80ºC zu erwärmen. Es gibt zwei Systeme für die Zuspeisung von Energie (Strom) zum Heizelement: ein Dauerstromspeisesystem und ein Nachtstromspeisesystem. Beim Dauersystem beginnt die Energie- bzw. Stromzuspeisung zum Heizelement zu einem beliebigen oder gegebenen Zeitpunkt, und sie wird beendet, wenn das gesamte Wasser im Tank eine vorbestimmte Temperatur erreicht.Typically, storage hot water appliances comprise a hot water tank encased in a thermal insulator. The lower section of the inside of the tank is connected to a water feed pipe, while the upper section is connected to a water tap via a hot water feed pipe. The lower section of the hot water tank contains an encased electric heating element. The heating element is supplied with electrical energy to heat all the water contained in the tank to e.g. 80ºC during a period when no hot water is being used, e.g. at midnight. There are two systems for supplying energy (electricity) to the heating element: a continuous power supply system and a night power supply system. In the continuous system, the energy or electricity supply to the heating element starts at any or a given time and it stops when all the water in the tank reaches a predetermined temperature.
Beim Nachtstromspeisesystem beginnt die Stromzuspeisung zum Heizelement um Mitternacht, wenn die elektrischen Belastungen (Elektrizitätsverbrauch) vergleichsweise klein sind (ist), und sie wird beendet, wenn das gesamte Wasser im Tank eine vorbestimmte Temperatur erreicht (hat). Aus wirtschaftlichen Gründen wird das Nachtstromspeisesystem in weiterem Umfang angewandt. Dieses System ist mit einem Zeitgeber- oder -uhrschalter versehen, der den Betrieb an jedem Tag z.B. zu einer vorbestimmten Uhrzeit einleitet, wodurch die Stromzuspeisung zum elektrischen Heizelement geregelt wird. Der Zeitgeberschalter steht unter der Kontrolle eines Elektrizitätslieferanten und ist für die Anwender nicht zugänglich.In the night power supply system, the power supply to the heating element starts at midnight when the electrical loads (electricity consumption) are comparatively small and it is terminated when all the water in the tank reaches a predetermined temperature. For economic reasons, the night power supply system is more widely used. This system is provided with a timer or clock switch that starts operation at a predetermined time each day, for example, thereby regulating the power supply to the electric heating element. The timer switch is under the control of an electricity supplier and is not accessible to users.
Diese Heißwasserspeichergeräte sind jedoch mit den nachstehenden Nachteilen behaftet, die in Verbindung mit einem das Dauerstromspeisesystem verwendenden Gerät beschrieben werden sollen. Wenn das elektrische Heizelement aktiviert wird, wird das Wasser im Heißwassertank durch natürliche Konvektion allmählich erwärmt. Dabei hängt die Anstiegsgeschwindigkeit der Wassertemperatur vom Leistungsgrad des Heizelements und vom Fassungsvermögen des Tanks ab. Es ist aber schwierig, ein elektrisches Heizelement einer großen Leistung in ein Gerät für Haushaltszwecke einzubauen. Um seine Aufgabe als Speichertypversion zu erfüllen, muß das Gerät einen Heißwassertank eines Fassungsvermögens von zumindest einigen hundert Litern aufweisen. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Wassertemperatur im Tank ist daher nicht sehr hoch. Wenn das gesamte Wasser im Tank auf z.B. 80ºC erwärmt wird oder ist, wird die Energiebzw. Stromzufuhr zum Heizelement beendet. Beim Heißwasserspeichergerät unter Anwendung des Dauerstromspeisesystems dauert es mithin eine lange Zeit, um das im Tank befindliche Wasser auf die richtige Gebrauchstemperatur von z.B. 80ºC zu erwärmen. Zudem wird dabei das gesamte, im Tank enthaltene Wasser unabhängig von der tatsächlich benötigten Heißwassermenge auf die Solltemperatur von 80ºC erwärmt. Wenn daher die pro Tag benötigte Heißwassermenge und das Fassungsvermögen des Tanks 100 l bzw. 300 l betragen, wird für das unnötige Erwärmen von 200 l Wasser auf 80º C sinnlos Energie vergeudet. Dies trifft auch auf das Nachtstromspeisesystem zu. Bei einem Heißwasserspeichergerät unter Anwendung des Nachtstromspeisesystems wird die Stromzufuhr nur während des begrenzten Zeitraums zugelassen. Zur Vermeidung eines Heißwassermangels am Tage muß daher der Heißwassertank ein großes Fassungsvermögen aufweisen. Das Heißwassergerät benötigt somit einen größeren Installationsraum, wobei es möglicherweise elektrische Energie in einem größeren Maße vergeuden kann. Beim herkömmlichen Heißwasserspeichergerät auf der Grundlage des Nachstromspeisesystems wird zudem das Heißwasser von 80º C um Mitternacht im Heißwassertank gespeichert. Tagsüber kann somit das Heißwasser unmittelbar benutzt werden, solange es im Tank enthalten ist. Bei einem Mangel steht aber tagsüber kein Heißwasser zur Verfügung.However, these storage hot water appliances suffer from the following disadvantages which will be described in connection with an appliance using the continuous current supply system. When the electric heating element is activated, the water in the hot water tank is gradually heated by natural convection. The rate of rise of the water temperature depends on the efficiency of the heating element and the capacity of the tank. However, it is difficult to incorporate an electric heating element of high power into an appliance for domestic use. In order to fulfil its function as a storage type version, the appliance must have a hot water tank with a capacity of at least several hundred litres. The rate of rise of the water temperature in the tank is therefore not very high. If all the water in the tank is heated to, for example, 80ºC, the energy or Power supply to the heating element is terminated. In the case of a storage hot water appliance using the continuous power supply system, it therefore takes a long time to heat the water in the tank to the correct operating temperature of, for example, 80ºC. In addition, all the water in the tank is heated to the target temperature of 80ºC, regardless of the amount of hot water actually required. Therefore, if the amount of hot water required per day and the capacity of the tank are 100 l and 300 l respectively, energy is wasted needlessly heating 200 l of water to 80ºC. This also applies to the night-time power supply system. In a storage hot water appliance using the night-time power supply system, power is only allowed during the limited period. Therefore, to avoid a shortage of hot water during the day, the hot water tank must have a large capacity. The hot water appliance therefore requires a larger installation space and may waste electrical energy to a greater extent. In addition, the conventional hot water storage device based on the post-flow feed system stores the hot water at 80ºC in the hot water tank at midnight. During the day, the hot water can be used immediately as long as it is in the tank. However, if there is a shortage, there is no hot water available during the day.
Zur Vermeidung dieser ungünstigen Gegebenheiten wird (ist) ein verbessertes Heißwasserspeichergerät (oder Warmwasserspeicherkessel) vorgeschlagen (worden). Bei diesem Gerät ist eine Blasenpumpe mit einem elektrischen Heizelement als ihre Wärmequelle zu einem Heißwassertank parallelgeschaltet, so daß im Tank durch selektive Betätigung der Blasenpumpe Heißwasser einer vorbestimmten Temperatur in einer Schicht einer bestimmten Dicke gespeichert werden kann. Mittels dieser Anordnung kann eine benötigte Menge an Heißwasser einer geeigneten Temperatur von z.B. 80ºC in kurzer Zeit im Heißwassertank gespeichert werden. Dadurch kann der Bedarf nach Heißwasser so schnell erfüllt werden, daß keine Notwendigkeit für einen Heißwassertank eines großen Fassungsvermögens besteht und die Vergeudung an elektrischer Energie begrenzt werden kann.To avoid these unfavorable conditions, an improved hot water storage device (or hot water storage boiler) is proposed. In this device, a bubble pump having an electric heating element as its heat source is connected in parallel with a hot water tank so that hot water of a predetermined temperature can be stored in the tank in a layer of a certain thickness by selectively operating the bubble pump. By means of this arrangement, a required amount of hot water of a suitable temperature, e.g. 80ºC, can be stored in the hot water tank in a short time. As a result, the demand for hot water can be met so quickly that there is no need for a hot water tank of a large capacity. and the waste of electrical energy can be limited.
Das Heißwassergerät mit der Blasenpumpe besitzt somit gegenüber den Geräten, die auf dem mit natürlicher Konvektion arbeitenden Heizsystem basieren, zahlreiche Vorteile. Wenn sich bei diesem verbesserten Heißwassergerät jedoch die Temperatur des Speisewassers in Abhängigkeit von der Jahreszeit ändert, variiert das im Heißwassertank gespeicherte Heißwasser entsprechend. Das Heißwasser kann daher nicht mit Zuverlässigkeit genutzt werden. Darüber hinaus ist das Aufbrechgeräusch der Blasen in der Blasenpumpe so stark, daß die Installationsstellen für das Gerät begrenzt sind.The hot water appliance with the bubble pump therefore has many advantages over the appliances based on the natural convection heating system. However, with this improved hot water appliance, when the temperature of the feed water changes depending on the season, the hot water stored in the hot water tank varies accordingly. The hot water cannot therefore be used reliably. In addition, the noise of the bubbles breaking up in the bubble pump is so loud that the installation locations for the appliance are limited.
Die AT-B-310 316 beschreibt ein Heißwassergerät mit einem Heißwassertank, bei dem ein oberes Ende mit einem Heißwasserspeisezulaß und ein unteres Ende mit einem Wasserspeisezulaß versehen sind. Mit dem Heißwasserspeisezulaß ist ein Heißwasserspeiserohr zum Austragen des Heißwassers aus dem Heißwassertank zur Außenseite verbunden. An den Wasserspeisezulaß ist ein Wasserspeiserohr zum Einspeisen von Wasser in den Heißwassertank angeschlossen. An der Außenseite des Heißwassertanks sind Wasserheizeinrichtungen zum Abziehen von Wasser aus dem unteren Abschnitt des Inneren des Tanks, zum Erwärmen dieses Wassers und zum Einspeisen des erwärmten Wassers in den oberen Abschnitt des Heißwassertanks angeordnet.AT-B-310 316 describes a hot water appliance with a hot water tank, an upper end of which is provided with a hot water feed inlet and a lower end with a water feed inlet. A hot water feed pipe for discharging the hot water from the hot water tank to the outside is connected to the hot water feed inlet. A water feed pipe for feeding water into the hot water tank is connected to the water feed inlet. Water heating devices are arranged on the outside of the hot water tank for withdrawing water from the lower section of the interior of the tank, for heating this water and for feeding the heated water into the upper section of the hot water tank.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Heißwasserspeichergeräts, welches die Temperatur des gepeicherten Heißwassers zu stabilisieren und den Geräuschpegel zu senken vermag, ohne die Merkmale einer Blasenpumpe zu beeinträchtigen, die als Heizelement zu einem Heißwassertank parallelgeschaltet ist.An object of the present invention is to provide a hot water storage device which can stabilize the temperature of the stored hot water and reduce the noise level without affecting the characteristics of a bladder pump which is connected as a heating element in parallel with a hot water tank.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Heißwasserspeichergerät, umfassend einen Wasser enthaltenden Heißwassertank mit einem oberen Ende, das mit einem Heißwasserspeisezulaß versehen ist, und mit einem unteren Ende, das mit einem Wasserspeisezulaß versehen ist, ein mit dem Heißwasserspeisezulaß verbundenes Heißwasserspeiserohr zum Austragen des Heiß wassers aus dem Tank nach außen, eine mit dem Wasserspeisezulaß verbundene Wasserspeiseeinheit zum Einführen von Wasser in den Heißwassertank und eine außerhalb des Heißwassertanks bzw. an seiner Außenseite angeordnete Wasserheizeinrichtung zum Abziehen von Wasser aus dem unteren Abschnitt des Inneren des Tanks, Erwärmen des Wassers und Einführen des erwärmten Wassers in den oberen Abschnitt des Heißwassertanks, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wasserheizeinrichtung eine Blasenpumpeneinheit mit einem eine Siedekammer aufweisenden Körper, (ein) Heizelement(e) zum Erwärmen des Wassers in der Siedekammer und zum Erzeugen von Blasen im Wasser, ein erstes Verbindungsrohr zum Führen des Wassers aus dem unteren Abschnitt im Heißwassertank zum Körper, ein Leitrohr zum Zuführen des über das erste Verbindungsrohr geführten Wassers in die Siedekammer und zum Kondensieren von Blasen durch das über das Leitrohr zugeführte Wasser, ein zweites Verbindungsrohr zum Einführen des in der Siedekammer erwärmten Wassers in den oberen Abschnitt im Heißwassertank sowie erste und zweite, in den ersten und zweiten Verbindungsrohren angeordnete Regeleinheiten, um das Wasser nur vom unteren Abschnitt des Heißwassertanks zum oberen Abschnitt desselben strömen zu lassen, umfaßt, wobei das Leitrohr in bezug auf den Pumpen-Körper so angeordnet ist, daß ein Wärmeaustausch zwischen dem Wasser in der Siedekammer und dem das Leitrohr durchströmenden Wasser stattfindet.The present invention relates to a hot water storage device comprising a water-containing hot water tank having an upper end provided with a hot water feed inlet and a lower end provided with a Water feed inlet, a hot water feed pipe connected to the hot water feed inlet for discharging the hot water from the tank to the outside, a water feed unit connected to the water feed inlet for introducing water into the hot water tank and a water heating device arranged outside the hot water tank or on its outside for withdrawing water from the lower section of the interior of the tank, heating the water and introducing the heated water into the upper section of the hot water tank, characterized in that the water heating device comprises a bubble pump unit with a body having a boiling chamber, (a) heating element(s) for heating the water in the boiling chamber and for generating bubbles in the water, a first connecting pipe for guiding the water from the lower section in the hot water tank to the body, a guide pipe for feeding the water fed via the first connecting pipe into the boiling chamber and for condensing bubbles by the water fed via the guide pipe, a second connecting pipe for introducing the water heated in the boiling chamber into the upper portion in the hot water tank and first and second control units arranged in the first and second connecting pipes for allowing the water to flow only from the lower portion of the hot water tank to the upper portion thereof, the guide pipe being arranged with respect to the pump body so that heat exchange takes place between the water in the boiling chamber and the water flowing through the guide pipe.
Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:A better understanding of this invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings in which:
Fig. 1 bis 8 ein Heißwasserspeichergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei im einzelnen zeigen:Fig. 1 to 8 show a hot water storage device according to an embodiment of the present invention, in detail:
Fig. 1 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Umrisses des Geräts;Fig. 1 is a sectional view showing an outline of the device;
Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltende Schnittansicht einer Blasenpumpe;Fig. 2 is an enlarged sectional view of a bladder pump;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Stromspeisesystems des Geräts;Fig. 3 is a schematic diagram of a power supply system of the device;
Fig. 4A und 4B schematische Darstellungen verschiedener Betriebszustände der Blasenpumpe;Fig. 4A and 4B are schematic representations of different operating states of the bubble pump;
Fig. 5 und 6 eine schematische Darstellung der Blasenpumpe bzw. eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Temperaturänderungen des Einströmwasser und Ausströmwassers in der Blasenpumpe;Fig. 5 and 6 are a schematic representation of the bubble pump and a graphical representation of the relationship between the temperature changes of the inflow water and outflow water in the bubble pump, respectively;
Fig. 7 ein Oszillogramm zur Darstellung der Beziehung zwischen den jeweiligen Temperaturen des Einströmwassers und des Ausströmwassers in der Blasenpumpe; undFig. 7 is an oscillogram showing the relationship between the respective temperatures of the inflow water and the outflow water in the bubble pump; and
Fig. 8 eine graphische Darstellung zum Vergleich der Temperaturänderungskennlinien des Ausströmwassers bei der Blasenpumpe gemäß der ersten Ausführungsform und des Ausströmwassers einer anderen Blasenpumpe; undFig. 8 is a graph comparing the temperature change characteristics of the discharge water of the bubble pump according to the first embodiment and the discharge water of another bubble pump; and
Fig. 9 und 10 eine Blasenpumpe gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei im einzelnen zeigen:Fig. 9 and 10 show a bladder pump according to another embodiment of the present invention, in detail:
Fig. 9 eine Längsschnittdarstellung; undFig. 9 is a longitudinal sectional view; and
Fig. 10 einen Querschnitt längs der Linie X-X in Fig. 9Fig. 10 is a cross-section along the line X-X in Fig. 9
Ein Heißwasserspeichergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren 1 bis 8 der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.A hot water storage device according to an embodiment of the present invention is described in detail below with reference to Figures 1 to 8 of the accompanying drawings.
Gemäß Figur 1 umfaßt das Heißwasserspeichergerät einen im wesentlichen zylindrischen Heißwasserbehälter oder -tank 11, der an beiden Enden geschlossen ist und sich im wesentlichen in lotrechter Richtung erstreckt. Der Tank 11 ist mit einer wärmeisolierenden Struktur 12 umhüllt.According to Figure 1, the hot water storage device comprises a substantially cylindrical hot water container or tank 11, which is closed at both ends and extends essentially in a vertical direction. The tank 11 is covered with a heat-insulating structure 12.
In der Bodenwand des Heißwassertanks 11 ist ein Wasserspeisezulaß 13 ausgebildet, an den ein Ende eines Wasserspeiserohrs 14 angeschlossen ist. Das andere Ende des Rohrs 14 ist mit einer nicht dargestellten Wasserversorgung, z.B. Leitungswasser, verbunden. In das Rohr 14 ist (im Mittelbereich) ein Druckminderventil 15 eingeschaltet; dieses dient dazu, den Druck des über das Rohr 14 in den Tank 11 eingespeisten Wassers auf 1 kg/cm² oder weniger zu reduzieren. Die obere Wand des Tanks 11 ist mit einem Heißwasserspeisezulaß 16 versehen, über den das im Tank enthaltene Heißwasser nach außen abführbar oder austragbar ist. Der Zulaß 16 ist über ein Heißwasserspeiserohr 17 mit einem Wasser-Hahn 18 in einer Küche, einem Badezimmer oder dergleichen verbunden. Normalerweise ist der Tank 11 mit Wasser gefüllt, wobei er dem Druck des über das Rohr 14 zugespeisten Wassers ausgesetzt ist. Wenn der Wasser- Hahn 18 geöffnet wird, wird somit das im Tank 11 enthaltene Wasser über den Speisezulaß 16 und das Speiserohr 17 nach außen ausgetragen.A water feed inlet 13 is formed in the bottom wall of the hot water tank 11, to which one end of a water feed pipe 14 is connected. The other end of the pipe 14 is connected to a water supply, not shown, e.g. tap water. A pressure reducing valve 15 is connected to the pipe 14 (in the middle area); this serves to reduce the pressure of the water fed into the tank 11 via the pipe 14 to 1 kg/cm² or less. The upper wall of the tank 11 is provided with a hot water feed inlet 16, through which the hot water contained in the tank can be discharged or discharged to the outside. The inlet 16 is connected via a hot water feed pipe 17 to a water tap 18 in a kitchen, a bathroom or the like. Normally, the tank 11 is filled with water and is subjected to the pressure of the water supplied via the pipe 14. When the water tap 18 is opened, the water contained in the tank 11 is thus discharged to the outside via the feed inlet 16 and the feed pipe 17.
In die wärmeisolierende Struktur 12 ist eine sich parallel zum Heißwassertank 11 erstreckende Blasenpumpeneinheit 20 eingebettet. Gemäß den Figuren 1 und 2 umfaßt die Pumpeneinheit 20 einen Pumpen-Körper 27, der sich in lotrechter Richtung erstreckt. Der aus Kupfer oder Aluminium bestehende Pumpen-Körper liegt in Form eines Zylinders beispielsweise einer Dicke von 1,5 mm, eines Innendurchmessers von 34 mm und einer Länge von 70 mm vor. An den oberen und unteren Enden des Pumpen-Körpers 27 vorgesehene Öffnungen oder Bohrungen sind durch obere bzw. untere Abschlußwände 31 bzw. 28 verschlossen. Die untere Abschlußwand 28 ist mit einem Einlaß 29 versehen, der über ein erstes Verbindungsrohr 30 mit einem Saugzulaß 21 in der Bodenwand des Tanks 11 verbunden ist. In der oberen Abschlußwand 31 ist ein Auslaß 32 ausgebildet, der über ein zweites Verbindungsrohr 33 mit einem Austragzulaß 22 in der oberen Wand des Tanks 11 verbunden ist. Der Tank 11, das Rohr 30, der Pumpen-Körper 27 und das Rohr 33 bilden somit eine geschlossene Schleife, die von Wasser durchströmt wird.A bubble pump unit 20 extending parallel to the hot water tank 11 is embedded in the heat-insulating structure 12. According to Figures 1 and 2, the pump unit 20 comprises a pump body 27 which extends in a vertical direction. The pump body made of copper or aluminum is in the form of a cylinder, for example with a thickness of 1.5 mm, an inner diameter of 34 mm and a length of 70 mm. Openings or bores provided at the upper and lower ends of the pump body 27 are closed by upper and lower end walls 31 and 28, respectively. The lower end wall 28 is provided with an inlet 29 which is connected via a first connecting pipe 30 to a suction inlet 21 in the bottom wall of the tank 11. An outlet 32 is formed in the upper end wall 31, which is connected via a second connecting pipe 33 to a discharge inlet 22 in the upper wall of the tank 11. The tank 11, the pipe 30, the pump body 27 and the pipe 33 thus form a closed loop through which water flows.
Im Inneren des Pumpenkörpers 27 sind erste und zweite, den unteren bzw. oberen Abschlußwänden 28 bzw. 31 zugewandte Trennplatten 34 bzw. 37 angeordnet. Das Innere des Körpers 27 ist durch Platten 34 und 37 in drei Kammern unterteilt. Diese Kammern umfassen eine zwischen der Wand 28 und der Platte 34 festgelegte untere Ventilkammer 23a eine zwischen der Wand 31 und der Platte 37 festgelegte obere Ventilkammer 23b und eine zwischen den Platten 34 und 37 festgelegte Siedekammer 67. Im Inneren der Siedekammer ist koaxial zum Pumpen-Körper 27 ein erstes Leitrohr 36 angeordnet, das z.B. aus einem Rohr aus nichtrostendem Stahl mit einem Außendurchmesser von 14 mm besteht. Das untere Ende des Leitrohrs 36 ist flüssigkeitsdicht mit einer in der ersten Trennplatte 34 geformten Öffnung oder Bohrung 35 verbunden, während sich das obere Ende des Rohrs 36 bis dicht an die zweite Trennplatte 37 heran erstreckt. Das aus dem Heißwassertank 11 über das erste Verbindungsrohr 30 zur unteren Ventilkammer 23a geleitete Wasser strömt somit durch das Leitrohr 36 und wird über eine Öffnung am oberen Ende oder einer Austragöffnung des Rohrs 36 in die Siedekammer 67 eingespeist. Im Inneren der Siedekammer befindet sich weiterhin ein aus nichtrostendem Stahlrohrmaterial hergestelltes zweites Leitrohr 39, das koaxial zum ersten Leitrohr 36 angeordnet ist. Das Rohr 39 besitzt einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Pumpen-Körpers 27, und einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmessers des Rohrs 36. Das obere Endes des Rohrs 39 ist an der Unterseite der zweiten Trennplatte 37 befestigt, wobei es mit der Bohrung 38 in der Platte 37 in Verbindung steht. Das untere Ende des Rohrs 39 erstreckt sich bis zu der Position, in welcher es den oberen Endabschnitt des Rohrs 36 überlappt. Der obere Endabschnitt des ersten Leitrohrs 36 ist damit in den unteren Endabschnitt des zweiten Leitrohrs 39 eingesetzt. Innerhalb des zweiten Leitrohrs ist eine dritte Trennplatte 40 dem oberen Ende des Rohrs 36 zugewandt befestigt. Mehrere Verbindungsöffnungen 41 sind in dem Abschnitt der Umfangswand des Rohrs 39 ausgebildet, der sich zwischen zweiter und dritte Trennplatte 37 bzw. 40 befindet. Das aus der Austragöffnung bzw. dem Auslaß des Rohrs 36 austretende Wasser strömt somit zwischen der Außenumfangsfläche des Rohrs 36 und der Innenumfangsfläche des Rohrs 39 hindurch, um in die Siedekammer 67 einzuströmen. In der Siedekammer 67 strömt das Wasser zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Leitrohrs 39 und der Innenumfangsfläche des Pumpen-Körpers 27, wobei es über die Verbindungsöffnungen 41, die Bohrung 38, die obere Ventilkammer 23b und das zweite Verbindungsrohr 33 in den Heißwassertank 11 geleitet wird.First and second separating plates 34 and 37 are arranged inside the pump body 27, facing the lower and upper end walls 28 and 31, respectively. The interior of the body 27 is divided into three chambers by plates 34 and 37. These chambers comprise a lower valve chamber 23a defined between the wall 28 and the plate 34, an upper valve chamber 23b defined between the wall 31 and the plate 37, and a boiling chamber 67 defined between the plates 34 and 37. A first guide tube 36 is arranged inside the boiling chamber coaxially to the pump body 27, which consists, for example, of a tube made of stainless steel with an external diameter of 14 mm. The lower end of the guide tube 36 is connected in a liquid-tight manner to an opening or bore 35 formed in the first partition plate 34, while the upper end of the tube 36 extends close to the second partition plate 37. The water conducted from the hot water tank 11 via the first connecting tube 30 to the lower valve chamber 23a thus flows through the guide tube 36 and is fed into the boiling chamber 67 via an opening at the upper end or a discharge opening of the tube 36. Inside the boiling chamber there is also a second guide tube 39 made of stainless steel tubing, which is arranged coaxially to the first guide tube 36. The tube 39 has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the pump body 27 and an inner diameter that is larger than the outer diameter of the tube 36. The upper end of the tube 39 is attached to the underside of the second partition plate 37, communicating with the hole 38 in the plate 37. The lower end of the tube 39 extends to the position in which it overlaps the upper end portion of the tube 36. The upper end portion of the first guide tube 36 is thus inserted into the lower end portion of the second guide tube 39. Inside the second guide tube, a third partition plate 40 is attached facing the upper end of the tube 36. Several Communication holes 41 are formed in the portion of the peripheral wall of the pipe 39 located between the second and third partition plates 37 and 40. The water discharged from the discharge hole or outlet of the pipe 36 thus passes between the outer peripheral surface of the pipe 36 and the inner peripheral surface of the pipe 39 to enter the boiling chamber 67. In the boiling chamber 67, the water passes between the outer peripheral surface of the second guide pipe 39 and the inner peripheral surface of the pump body 27, being led into the hot water tank 11 via the communication holes 41, the bore 38, the upper valve chamber 23b and the second communication pipe 33.
In unterer und oberer Ventilkammer 23a bzw. 23b sind Rückschlagventile 25 bzw. 26 vorgesehen. Das Ventil 25 umfaßt einen durch die Umfangskante der Bohrung 29 gebildeten Ventilsitz und eine in der Kammer 23a angeordnete, mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Kugel 42 aus einem wärmebeständigen Kunststoff. Das Ventil 25 läßt das Wasser nur vom ersten Verbindungsrohr 30 in Richtung auf den Pumpen-Körper 27 strömen. Ebenso umfaßt das Ventil 26 einen durch die Umfangskante der Bohrung 38 gebildeten Ventilsitz und eine in der Kammer 23 angeordnete, mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Kugel 43 aus einem wärmebeständigen Kunststoff. Das Ventil 26 läßt das Wasser nur vom Körper 27 zum zweiten Verbindungsrohr 33 strömen.Check valves 25 and 26 are provided in the lower and upper valve chambers 23a and 23b, respectively. The valve 25 comprises a valve seat formed by the peripheral edge of the bore 29 and a ball 42 made of a heat-resistant plastic arranged in the chamber 23a and cooperating with the valve seat. The valve 25 only allows the water to flow from the first connecting pipe 30 towards the pump body 27. Likewise, the valve 26 comprises a valve seat formed by the peripheral edge of the bore 38 and a ball 43 made of a heat-resistant plastic arranged in the chamber 23 and cooperating with the valve seat. The valve 26 only allows the water to flow from the body 27 to the second connecting pipe 33.
Die Blasenpumpeneinheit 20 ist mit ersten und zweiten ummantelten elektrischen Heizelementen 24a bzw. 24b versehen, die als Heizeinrichtung zum Erwärmen des Wassers in der Siedekammer 67 dienen. Die Heizelemente 24a und 24b, die jeweils eine Ausgangsleistung von z.B. 2 kW bzw. 4 kW besitzen, sind um die Bereiche der Außenumfangsfläche des Pumpenkörpers 27 zwischen der ersten Trennplatte 34 und dem unteren Ende des zweiten Leitrohrs 39 herumgewickelt und durch Hartlöten befestigt.The bubble pump unit 20 is provided with first and second sheathed electric heaters 24a and 24b, respectively, which serve as heating means for heating the water in the boiling chamber 67. The heaters 24a and 24b, each having an output of, for example, 2 kW and 4 kW, respectively, are wound around the portions of the outer peripheral surface of the pump body 27 between the first partition plate 34 and the lower end of the second guide tube 39 and fixed by brazing.
An der Außenfläche der wärmeisolierenden Struktur ist ein Anschlußkasten 44 befestigt. Die ersten und zweiten Heizelemente 24a und 24b sind jeweils gemäß Figur 3 über den Anschlußkasten mit Stromversorgungssystemen 45 bzw. 46 verbunden. Das System 45 ist dabei zum selektiven Erregen bzw. Aktivieren des Heizelements 24a über eine Netzstromquelle ausgelegt. Insbesondere ist das System 45 so ausgebildet, daß bei Betätigung eines Drucktastenschalters 50 nach Drehen eines Knopfes 49 eines Zeitgeberschalters 48 für verzögerte Wirkung, wenn ein Handschalter 47 geschlossen ist, das Heizelement 24a mit Strom oder mit Energie während einer mittels des Zeitgeberschalters eingestellten Zeitspanne gespeist werden kann. Das System 46 ist ein Nachtstromspeisesystem, das Einsparungen bezüglich der Stromgebühren erlaubt. Insbesondere ist das System 46 eine Kombination aus einem Zeitgeber und Schaltern; dieses System vermag die Stromzuspeisung zum elektrischen Heizelement 24b zu einer planmäßig vorgegebenen Zeit, z.B. um 23.00 Uhr, an jedem Tag einzuleiten. Weiterhin ist das System 46 ausgelegt zum Abnehmen eines Ausgangssignals S1 von einem am unteren Abschnitt des Heißwassertanks 11 angebrachten Temperatursensor 51 und zum Abschalten der Stromzufuhr zum Heizelement 24b, wenn die Temperatur des Wassers im unteren Abschnitt des Tanks 11 auf z.B. 80ºC angsteigt bzw. angestiegen ist. In Fig. 1 sind mit den Ziffern 52 und 53 ein Strömungsregelventil bzw. ein herkömmliches Schwimmertyp- Entlüftungsventil bezeichnet.A junction box 44 is attached to the outer surface of the heat-insulating structure. The first and second heating elements 24a and 24b are connected to power systems 45 and 46, respectively, as shown in Figure 3, through the junction box. System 45 is designed to selectively energize heating element 24a from a mains power source. In particular, system 45 is designed so that upon actuation of a push button switch 50 after turning a knob 49 of a delayed action timer switch 48 when a manual switch 47 is closed, heating element 24a can be supplied with power or with energy for a period of time set by the timer switch. System 46 is a night power supply system which allows savings in electricity charges. In particular, system 46 is a combination of a timer and switches; this system is capable of initiating power supply to electrical heating element 24b at a scheduled time, e.g., at 11 p.m. each day. Furthermore, the system 46 is designed to take an output signal S1 from a temperature sensor 51 mounted on the lower portion of the hot water tank 11 and to switch off the power supply to the heating element 24b when the temperature of the water in the lower portion of the tank 11 rises or has risen to, for example, 80ºC. In Fig. 1, the numerals 52 and 53 designate a flow control valve and a conventional float type vent valve, respectively.
Im folgenden sind Arbeitsweise und Anwendung des Heißwasserspeichergeräts mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.The operation and application of the hot water storage device with the structure described above are explained below.
Zunächst sei angenommen, daß der Heißwassertank 11 mit Wasser niedriger Temperatur gefüllt und der Wasserhahn 18 geschlossen ist. In diesem Zustand findet keinerlei Wasserströmung statt, so daß beide Rückschlagventile 25 und 26 geschlossen sind und die Blasenpumpeneinheit 20 mit dem Wasser niedriger Temperatur gefüllt ist.First, assume that the hot water tank 11 is filled with low-temperature water and the faucet 18 is closed. In this state, there is no water flow, so that both check valves 25 and 26 are closed and the bubble pump unit 20 is filled with the low-temperature water.
In diesem Zustand wird der Knopf 49 des Zeitgeberschalters 48 zur Einstellung einer gewünschten Zeitgrenze betätigt. Sodann wird der Schalter 47 geschlossen, und der Drucktastenschalter 50 wird gedrückt. Daraufhin setzt die Stromzufuhr zum elektrischen Heizelement 24a ein. Sobald das Heizelement 24a mit Strom beschickt wird, wird der Bereich des Wassers in der Siedekammer 67, der mit der Innenfläche des Pumpen-Körpers 27 innerhalb des Heizelements 24a in Berührung steht, schnell erwärmt. Wenn die Temperatur des in der Kammer 67 befindlichen Teils des Wassers den Siedepunkt erreicht, werden auf die in Figur 4A gezeigte Weise Luftblasen 61 erzeugt. Infolgedessen vergrößert das Wasser schnell sein Volumen, wodurch der Druck innerhalb der Siedekammer 67 ansteigt. Daraufhin wird das Rückschlagventil 26 geöffnet, so daß das siedende Wasser auf die durch ausgezogene Pfeile 62 in Figur 4A gezeigte Weise aus dem Pumpen-Körper 27 in das zweite Verbindungsrohr 33 gefördert wird. Wenn die Blasen 61 unter ihrem Auftrieb hochsteigen und die Höhenlage des unteren Endabschnitts des zweiten Leitrohrs 39 erreichen, erfahren sie eine Abkühlung und Kondensation durch das vergleichweise kalte Wasser im Bereich des unteren Endabschnitts des Rohrs 39. Infolgedessen verringert sich der Druck im Inneren der Kammer 67. Daraufhin werden die Rückschlagventile 26 und 25 auf die in Figur 4B gezeigte Weise geschlossen bzw. geöffnet, so daß das im unteren Abschnitt des Heißwassertanks 11 befindliche Kaltwasser über das erste Verbindungsrohr 30 und die Leitrohre 36 und 39 in die Siedekammer 67 einströmt. Demzufolge verringert sich die Temperatur des Wassers in der Kammer 67 weiter, so daß die Blasen 61 schnell verschwinden. Daraufhin strömt das Wasser nicht mehr über das Rohr 30 ein. Die Temperatur des Wassers in der Kammer 67 beginnt somit wieder anzusteigen, so daß erneut Blasen 61 erzeugt werden. Anschließend wiederholen sich die obengenannten Vorgänge innerhalb der mittels des Zeitgeberschalters 48 eingestellten Zeitgrenze. Auf diese Weise wird Heißwasser oder Warmwasser von z.B. 80ºC intermittierend aus dem Pumpen-Körper 27 ausgetragen.In this state, the button 49 of the timer switch 48 is operated to set a desired time limit. Then the switch 47 is closed and the Push button switch 50 is pressed. This causes the electric heating element 24a to be energized. As the heating element 24a is energized, the portion of the water in the boiling chamber 67 which is in contact with the inner surface of the pump body 27 within the heating element 24a is rapidly heated. When the temperature of the portion of the water in the chamber 67 reaches the boiling point, air bubbles 61 are generated in the manner shown in Figure 4A. As a result, the water rapidly increases in volume, thereby increasing the pressure within the boiling chamber 67. The check valve 26 is then opened so that the boiling water is discharged from the pump body 27 into the second connecting pipe 33 in the manner shown by solid arrows 62 in Figure 4A. When the bubbles 61 rise under their buoyancy and reach the level of the lower end portion of the second guide tube 39, they are cooled and condensed by the relatively cold water in the region of the lower end portion of the tube 39. As a result, the pressure inside the chamber 67 is reduced. The check valves 26 and 25 are then closed and opened respectively in the manner shown in Figure 4B, so that the cold water in the lower portion of the hot water tank 11 flows into the boiling chamber 67 via the first connecting tube 30 and the guide tubes 36 and 39. As a result, the temperature of the water in the chamber 67 continues to decrease, so that the bubbles 61 quickly disappear. The water then no longer flows in via the tube 30. The temperature of the water in the chamber 67 thus begins to rise again, so that bubbles 61 are again generated. The above-mentioned processes are then repeated within the time limit set by means of the timer switch 48. In this way, hot water or warm water of eg 80ºC is intermittently discharged from the pump body 27.
Das ausgetragene Heißwasser wird über das zweite Verbindungsrohr 33 geführt, um über den Austragzulaß bzw. -auslaß 22 in den oberen Abschnitt des Heißwassertanks 11 eingespeist zu werden. Das 80ºC warme Wasser 64 sammelt sich somit in thermisch geschichteter Weise im Tank 11 an, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Dicke der thermischen Schicht kann durch Änderung der Aktivierungszeit des elektrischen Heizelements 24a, d.h. der mittels des Zeitgeberschalters 48 eingestellten Zeitgrenze frei eingestellt werden. Im oben beschriebenen Fall wird das Heißwasser mittels des Stromversorgungssystems 45 auf erforderliche Weise gespeichert. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch das System 46 als Nachtstromspeisesystem vorgesehen, welches dem elektrischen Heizelement 24b um 23.00 Uhr automatisch Energie-/ bzw. Strom zuspeist. Dabei sammelt sich das 80ºC warme Wasser auf die gleiche Weise, wie oben angegeben, im Heißwassertank 11 an.The discharged hot water is guided via the second connecting pipe 33 to be fed into the upper section of the hot water tank 11 via the discharge inlet or outlet 22. The 80ºC warm water 64 thus collects in thermally stratified in the tank 11 as shown in Fig. 1. The thickness of the thermal layer can be freely adjusted by changing the activation time of the electric heating element 24a, ie the time limit set by the timer switch 48. In the above-described case, the hot water is stored as required by the power supply system 45. In this embodiment, however, the system 46 is provided as a night power supply system which automatically supplies power to the electric heating element 24b at 11 p.m. The 80ºC warm water accumulates in the hot water tank 11 in the same way as described above.
Auch wenn bei dem Heißwasserspeichergerät mit der den beschriebenen Aufbau besitzenden Blasenpumpeneinheit 20 die Temperatur des über das Wasserspeiserohr 14 dem Heißwassertank 11 zugespeisten Wassers je nach Jahreszeit oder dergleichen variiert, kann die Schwankung der Temperatur des von der Pumpeneinheit 20 gelieferten Heißwassers vergleichsweise klein gehalten werden, wobei auch das Aufbrechgeräusch der Blasen reduziert sein kann. Genauer gesagt das Wasser wird der Siedekammer 67 der Pumpeneinheit 20 über das erste Leitrohr 36 und den Raum zwischen erstem und zweitem Leitrohr 36 bzw. 39 zugespeist. Alle diese Rohre besitzen Wärmeleitfähigkeit. Figur 5 veranschaulicht in simulierter Weise die Strömungen von Wasser und Wärme in der Pumpeneinheit 20. Während das über das erste Verbindungsrohr 30 zugespeiste Wasser der Temperatur Tw im ersten Leitrohr 36 hochsteigt, tauscht es Wärme mit in der Siedekammer 67 enthaltenem Wasser 66, das unter dem Einfluß der Wärme vom elektrischen Heizelement 65 bei einer Temperatur Ts siedet, aus, so daß sich seine Temperatur auf Tb erhöht. Wenn sich danach die Temperatur des Wassers zwischen erstem und zweitem Leitrohr 36 bzw. 39 auf die Temperatur Tb verringert, gelangt das Wasser in Wärmeaustausch mit dem aus 85 der Kammer 67 hochsteigenden Wasser der Temperatur Ts, so daß seine Temperatur auf Tc ansteigt. Sodann wird Wasser der Temperatur Th, die niedriger ist als Ts, über das obere Rückschlagventil 26 geliefert.In the hot water storage device having the bubble pump unit 20 having the described structure, even if the temperature of the water supplied to the hot water tank 11 via the water supply pipe 14 varies depending on the season or the like, the fluctuation in the temperature of the hot water supplied by the pump unit 20 can be kept relatively small, and the breaking noise of the bubbles can also be reduced. More specifically, the water is supplied to the boiling chamber 67 of the pump unit 20 via the first guide pipe 36 and the space between the first and second guide pipes 36 and 39. All of these pipes have thermal conductivity. Figure 5 illustrates in a simulated manner the flows of water and heat in the pump unit 20. As the water of temperature Tw supplied via the first connecting pipe 30 rises in the first guide pipe 36, it exchanges heat with water 66 contained in the boiling chamber 67, which boils at a temperature Ts under the influence of heat from the electric heating element 65, so that its temperature increases to Tb. When the temperature of the water between the first and second guide pipes 36 and 39 then decreases to the temperature Tb, the water exchanges heat with the water of temperature Ts rising from the chamber 67, so that its temperature increases to Tc. Water of temperature Th, which is lower than Ts, is then supplied via the upper check valve 26.
Im folgenden seien anhand von Figur 6 zwei Fälle betrachtet, in denen die Speisewassertemperatur Tw gleich Tw1 und Tw2 (Tw1 < Tw2) ist.In the following, two cases are considered using Figure 6 in which the feed water temperature Tw is equal to Tw1 and Tw2 (Tw1 < Tw2).
Wenn die Temperatur Tb bei der Speisewassertemperatur gleich Tb1 und Tb2 gleich Twl bzw. Tw2 ist, ergeben sich die mittleren Temperaturen Tm1 und Tm2 zu Tml = (Tw1 + Tb1) /2 . . . (1) Tm2 = (Tw2 + Tb2) /2 . .. (2)If the temperature Tb at the feed water temperature is equal to Tb1 and Tb2 is equal to Twl or Tw2, the average temperatures Tm1 and Tm2 are Tml = (Tw1 + Tb1) /2 . . . (1) Tm2 = (Tw2 + Tb2) /2 . .. (2)
Es sei angenommen, daß Tb1 - Tw1 =Δt1, Tb2 - Tw2 =Δt2, Ts - Tm1 =ΔT1 und Ts - Tm2 =ΔT2 gilt. Wenn die Menge des durch das erste Leitrohr 36 strömenden Wassers und die Wärmeleitfähigkeit des Rohrs 36 konstant sind und dabei die vom Wasser 66 in der Siedekammer 67 über die Wand des Rohrs 36 auf das Wasser im Rohr 36 übertragene Wärmemenge Q = k T entspricht, entsprechen die Wärmeübertragungsmengen für die beiden Fälle:It is assumed that Tb1 - Tw1 =Δt1, Tb2 - Tw2 =Δt2, Ts - Tm1 =ΔT1 and Ts - Tm2 =ΔT2. If the amount of water flowing through the first guide tube 36 and the thermal conductivity of the tube 36 are constant and the amount of heat transferred from the water 66 in the boiling chamber 67 via the wall of the tube 36 to the water in the tube 36 is Q = k T, the heat transfer quantities for the two cases are:
qCΔt1 = kΔT1 ... (3)qCΔt1 = kΔT1 ... (3)
qCΔt2 = kΔT2 ... (4)qCΔt2 = kΔT2 ... (4)
darin bedeuten: q= Strömungsmenge (kg/s) im Inneren des ersten Leitrohrs 36 und c= spezifische Wärme (J/kg ºC) von Wasser.where: q= flow rate (kg/s) inside the first guide tube 36 and c= specific heat (J/kg ºC) of water.
Durch Einsetzen von Gleichungen (1) und (2) in Gleichungen (3) und (4) erhält man:By inserting equations (1) and (2) into equations (3) and (4) we obtain:
qC(Tb1 - Tw1) = k{Ts - (Tw1 + Tb1)/2} ... (5)qC(Tb1 - Tw1) = k{Ts - (Tw1 + Tb1)/2} ... (5)
qC(Tb2 - Tw2) = k{Ts - (Tw2 + Tb2)/2} ... (6)qC(Tb2 - Tw2) = k{Ts - (Tw2 + Tb2)/2} ... (6)
Nach Gleichung (1) bis (4) ergibt sich somit:According to equations (1) to (4) we get:
Tb2 - Tb1 = (B/A) (Tw2 - Tw1) ... (7)Tb2 - Tb1 = (B/A) (Tw2 - Tw1) ... (7)
Darin ist (B/A) gleich {(Δt1 - 1)/2}/{(Δt1 + 1)/2} und ist kleiner als 1. Wenn sich die Speisewassertemperatur von Tw1 auf Tw2 ändert, ist daher die Änderung (Tb2 - Tb1) von Tb kleiner als (Tw2 - Tw1). Bei einer Änderung der Speisewassertemperatur ist demzufolge die Änderung der Temperatur des der Siedekammer 67 der Blasenpumpeneinheit 20 zugespeisten Wassers kleiner als die Änderung der Speisewassertemperatur, so daß die Temperatur des von der Pumpeneinheit gelieferten Heißwassers stabilisiert sein kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das zweite Leitrohr 39 in Kombination mit dem ersten Leitrohr 36 benutzt. Während das über das Rohr 36 zugespeiste Wasser im Rohr 39 abwärts strömt, gelangt es daher in einen Wärmeaustausch mit der hochsteigenden Strömung des Heißwassers um das Rohr 39 in der Siedekammer 67 herum, wodurch seine Temperatur weiter auf Tc erhöht wird. Andererseits kühlt sich das hochsteigende Heißwasser auf die Temperatur Th ab, und es wird aus der Kammer 67 ausgetragen. Im Vergleich zu dem in Verbindung mit Gleichung (7) beschriebenen Beispiel ist daher der Einfluß der Speisewassertemperatur auf die Temperatur des von der Pumpeneinheit 20 gelieferten Heißwassers geringer, so daß (damit) die Temperatur des gelieferten Heißwassers weiter stabilisiert werden kann.Here, (B/A) is equal to {(Δt1 - 1)/2}/{(Δt1 + 1)/2} and is less than 1. Therefore, when the feed water temperature changes from Tw1 to Tw2, the change (Tb2 - Tb1) of Tb is less than (Tw2 - Tw1). Accordingly, when the feed water temperature changes, the change in the temperature of the water supplied to the boiling chamber 67 of the bubble pump unit 20 is smaller than the change in the feed water temperature, so that the temperature of the hot water supplied from the pump unit can be stabilized. In the present embodiment, the second guide tube 39 is used in combination with the first guide tube 36. Therefore, as the water fed through the pipe 36 flows downward in the pipe 39, it undergoes heat exchange with the rising flow of hot water around the pipe 39 in the boiling chamber 67, thereby further increasing its temperature to Tc. On the other hand, the rising hot water cools down to the temperature Th and is discharged from the chamber 67. Compared with the example described in connection with equation (7), therefore, the influence of the feed water temperature on the temperature of the hot water supplied by the pump unit 20 is smaller, so that the temperature of the hot water supplied can be further stabilized.
Darüber hinaus wird, wie vorher erwähnt, das durch den Wärmeaustausch vorgewärmte Wasser in die Siedekammer 67 der Blasenpumpeneinheit 20 eingespeist. Die Kühlleistung des vorgewärmten Wassers ist dabei geringer als diejenige des nicht erwärmten Wassers, und seine Blasenkondensierfähigkeit ist (ebenfalls) geringer. Infolgedessen werden die in der Kammer 67 entstehenden Blasen durch das vorgewärmte Wasser langsamer kondensiert, so daß das Aufbrechgeräusch der Blasen schwächer ist, d.h. daß die Geräuscherzeugung unterdrückt werden kann.In addition, as mentioned previously, the water preheated by the heat exchange is fed into the boiling chamber 67 of the bubble pump unit 20. The cooling capacity of the preheated water is lower than that of the unheated water, and its bubble condensing ability is lower. As a result, the bubbles generated in the chamber 67 are condensed more slowly by the preheated water, so that the bursting sound of the bubbles is weaker, i.e., the generation of noise can be suppressed.
Das Heißwasserspeichergerät ist somit bezüglich seiner Handhabungsleistung bzw. Bedienbarkeit verbessert, wobei auch der Freiheitsgrad bezüglich des Installationsorts erweitert ist.The hot water storage device is thus improved in terms of its handling performance and operability, while the degree of freedom with regard to the installation location is also increased.
Figur 7 ist ein Oszillogramm eines Ergebnisses eines auf experimenteller Basis durchgeführten Tests an einer Blasenpumpe mit dem gleichen Aufbau wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. In Figur 7 ist auf der Abzisse die nach Beginn der Stromzuspeisung zum elektrischen Heizelement verstrichene Zeit aufgetragen. Obgleich sich dabei die Speisewassertemperatur von 25ºC bis 45ºC ändert, ändert sich die Temperatur des gelieferten Heißwassers kaum. Figur 8 veranschaulicht das Testergebnis gemäß Figur 7 im Vergleich zum Testergebnis bei einer anderen Blasenpumpe. In Figur 8 steht die ausgezogene Linie für die Kennlinie des von der Blasenpumpeneinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform gelieferten Heißwassers, während die gestrichelte Linie eine Kennlinie für geliefertes Heißwasser repräsentiert, die dann erhalten wird, wenn die ersten und zweiten Leitrohre 36 bzw. 39 bei der Pumpe gemäß der beschriebenen Ausführungsform weggelassen sind und Wasser ohne Vorwärmung in die Siedekammer 67 eingespeist wird. Wie aus Figur 8 hervorgeht, kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Änderung der Temperatur des gelieferten Heißwassers wesentlich kleiner als die Temperatur des Speisewassers gehalten werden.Figure 7 is an oscillogram of a result of a test conducted on an experimental basis on a bubble pump having the same structure as the embodiment described above. In Figure 7, the abscissa represents the time elapsed after the start of power supply to the electric heating element. Although the feed water temperature changes from 25ºC to 45ºC, the temperature of the hot water supplied changes little. Figure 8 illustrates the test result of Figure 7 in comparison with the test result of another bubble pump. In Figure 8, the solid line represents the characteristic curve of the hot water supplied by the bubble pump unit according to the present embodiment, while the dashed line represents a characteristic curve of supplied hot water obtained when the first and second guide tubes 36 and 39 are omitted from the pump according to the described embodiment and water is fed into the boiling chamber 67 without preheating. As is apparent from Figure 8, in the present embodiment, the change in the temperature of the supplied hot water can be kept significantly smaller than the temperature of the feed water.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind zwei unabhängige elektrische Heizelemente vorgesehen; ein Heizelement ist für ein Dauerstromspeisesystem, das andere für ein Nachtstromspeisesystem vorgesehen. Wahlweise kann jedoch auch nur ein einziges elektrisches Heizelement verwendet werden, so daß elektrischer Strom nur vom Dauerstromspeisesystem oder vom Nachtstromspeisesystem zugespeist wird. Das betreffende Stromspeisesystem wird im Hinblick auf den Unterschied in den Elektrizitätsgebühren entsprechend Zeitzone, Bedingungen des Haushaltsgebrauchs des warmen Wassers u.s.w. gewählt. Die Anordnung bzw. Ausgestaltung der Blasenpumpeneinheit kann ebenfalls nach Bedarf geändert werden.According to the embodiment described above, two independent electric heating elements are provided; one heating element is for a continuous power supply system, the other for a night-time power supply system. However, only one electric heating element may be used, so that electric power is supplied only from the continuous power supply system or the night-time power supply system. The power supply system in question is selected in view of the difference in electricity charges according to the time zone, the conditions of household use of hot water, etc. The arrangement of the bubble pump unit may also be changed as required.
Die Figuren 9 und 10 veranschaulichen eine Blasenpumpeneinheit 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Pumpeneinheit ist ein hohler Aluminiumblock 71 an der Außenumfangsf läche des Pumpen-Körpers 27 befestigt, während ummantelte elektrische Heizelemente 24a und 24b parallel zum Körper 27 verlaufend in den Block eingebettet bzw. eingelassen sind. Bei dieser zweiten Ausführungsform sind weiterhin Rückschlagventile 25 und 26 in ersten und zweiten Verbindungsrohren 30 bzw. 33 angeordnet. In diesem Fall erstreckt sich der distale Endabschnitt des Rohrs 30 durch die untere Abschlußwand 28 des Pumpen-Körpers 27 in die Siedekammer 67, so daß er das erste Leitrohr 36 bildet.Figures 9 and 10 illustrate a bubble pump unit 20 according to a second embodiment of the present In this pump unit, a hollow aluminum block 71 is fixed to the outer peripheral surface of the pump body 27, while sheathed electric heating elements 24a and 24b are embedded in the block in parallel to the body 27. In this second embodiment, check valves 25 and 26 are further arranged in first and second connecting pipes 30 and 33, respectively. In this case, the distal end portion of the pipe 30 extends through the lower end wall 28 of the pump body 27 into the boiling chamber 67 so as to form the first guide pipe 36.
Bei den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen kann das zweite Leitrohr (39) weggelassen werden. In diesem Fall kann ebenfalls die der Änderung der Speisewassertemperatur zuzuschreibende Änderung oder Schwankung der Temperatur des gelieferten Heißwassers kleiner gehalten werden als im Fall einer Vorrichtung ohne das erste Leitrohr 36. Für die Rückschlagventile können zudem anstelle von Kugelventilen auch Klappenventile benutzt werden. Für die Strömungsregelfunktion kann darüber hinaus anstelle des Strömungsregelventils im ersten Verbindungsrohr ein Drosselrohr benutzt werden. Das Strömungsregelventil und das Drosselrohr können (auch) weggelassen werden. Je nach der Änderung oder Schwankung der Zieltemperatur des gelieferten Heißwassers oder dergleichen, kann der Werkstoff für die ersten und zweiten Leitrohre 36 und 39 ebenfalls geändert werden.In the first and second embodiments described above, the second guide pipe (39) may be omitted. In this case, too, the change or fluctuation in the temperature of the supplied hot water attributable to the change in the feed water temperature can be made smaller than in the case of a device without the first guide pipe 36. In addition, flap valves may be used for the check valves instead of ball valves. In addition, for the flow control function, a throttle pipe may be used instead of the flow control valve in the first connecting pipe. The flow control valve and the throttle pipe may be omitted. Depending on the change or fluctuation in the target temperature of the supplied hot water or the like, the material for the first and second guide pipes 36 and 39 may also be changed.
Claims (16)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23685987A JPS6479542A (en) | 1987-09-21 | 1987-09-21 | Hot-water supplier |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3878118D1 DE3878118D1 (en) | 1993-03-18 |
DE3878118T2 true DE3878118T2 (en) | 1993-07-15 |
Family
ID=17006858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE8888308704T Expired - Fee Related DE3878118T2 (en) | 1987-09-21 | 1988-09-20 | HEATING WATER UNIT. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0309199B1 (en) |
JP (1) | JPS6479542A (en) |
DE (1) | DE3878118T2 (en) |
NO (1) | NO167105C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3754267A1 (en) * | 2019-05-24 | 2020-12-23 | Vaillant GmbH | Backflow safety valve for a heating device |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0686816B1 (en) * | 1994-06-09 | 1999-01-27 | CTC Ferro Fil A.S. | A device for a water heater |
AT409791B (en) * | 1999-02-16 | 2002-11-25 | Vaillant Gmbh | HOT WATER TANK |
CN104075433B (en) * | 2013-03-29 | 2018-02-06 | 三生国健药业(上海)股份有限公司 | A kind of constant temperature circulating bath device and its application |
CN108291713B (en) * | 2015-12-21 | 2020-06-19 | 船井电机株式会社 | Evaporation device and method for evaporating fluid |
CN108731251A (en) * | 2018-05-31 | 2018-11-02 | 江苏雄义环保自动化设备有限公司 | A kind of liquid heater |
CN109269088A (en) * | 2018-10-25 | 2019-01-25 | 中国铁路设计集团有限公司 | A kind of electromagnetic heating supply equipment |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2369526A (en) * | 1942-10-24 | 1945-02-13 | Brandl Willi | Water heater |
US2519920A (en) * | 1947-07-10 | 1950-08-22 | Donald B Miner | Electric resistance water heater |
DE7115699U (en) * | 1971-04-23 | 1971-09-23 | Siemens Ag | Electric hot water storage tank |
DE3149351C2 (en) * | 1981-12-12 | 1984-06-20 | Hans Dr.h.c. 3559 Battenberg Vießmann | Water heater |
-
1987
- 1987-09-21 JP JP23685987A patent/JPS6479542A/en active Granted
-
1988
- 1988-09-20 EP EP88308704A patent/EP0309199B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-20 NO NO884181A patent/NO167105C/en unknown
- 1988-09-20 DE DE8888308704T patent/DE3878118T2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3754267A1 (en) * | 2019-05-24 | 2020-12-23 | Vaillant GmbH | Backflow safety valve for a heating device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO167105B (en) | 1991-06-24 |
EP0309199A2 (en) | 1989-03-29 |
EP0309199A3 (en) | 1990-08-08 |
JPH0373792B2 (en) | 1991-11-22 |
NO884181L (en) | 1989-03-22 |
NO884181D0 (en) | 1988-09-20 |
NO167105C (en) | 1991-10-02 |
DE3878118D1 (en) | 1993-03-18 |
JPS6479542A (en) | 1989-03-24 |
EP0309199B1 (en) | 1993-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3885694T2 (en) | Boiling hot water device. | |
DE69606142T2 (en) | Automatic feed steam generator and method for measuring a liquid level in such a steam generator | |
DE602004004528T2 (en) | DEVICE FOR HEATING A LIQUID FOR A HOME APPARATUS, HOUSEHOLD EQUIPMENT EQUIPPED WITH THE EQUIPMENT | |
EP1016832B1 (en) | Method and device for preparing meals | |
EP0514681A2 (en) | Continuous-flow-heater for a machine for making hot drinks | |
AT409417B (en) | ARRANGEMENT FOR TAKING HOT OR HOT WATER WATER FROM DRINKING WATER QUALITY FROM A HEATING SYSTEM | |
DE3878118T2 (en) | HEATING WATER UNIT. | |
DE2933606A1 (en) | HOT WATER HEATER | |
DE2919809A1 (en) | HOT WATER HEATER FOR MOBILE SYSTEMS | |
EP0038318A1 (en) | Control system for controlling the heating of domestic water for a storage tank | |
DE1903774A1 (en) | Device for heating liquid media | |
DE2013565B2 (en) | WATER HEATING SYSTEM WITH A HEAT STORAGE CORE THAT CAN BE HEATED TO A TEMPERATURE ABOVE THE BOILING TEMPERATURE OF WATER | |
EP0630463B2 (en) | Electric instantaneous water heater | |
DE19517250A1 (en) | Gas-fired water heater with electronically controlled circulation pump | |
DE3145636C2 (en) | ||
DE3928074A1 (en) | Storage system reducing risk of legionella in hot water systems - in which water circulates continuously from storage tank to water heater and mixing of waters of different temps. is prevented | |
DE69903763T2 (en) | Combined boiler for heating and domestic water | |
DE3834286A1 (en) | HEATING DEVICE FOR LIQUIDS | |
EP0699878A1 (en) | High efficiency boiler for heating and storing domestic water and heating water | |
DE19829507B4 (en) | Inner container for a hot water storage tank with a surface heating element | |
DE4438986A1 (en) | Domestic hot water installation | |
EP0579933A1 (en) | Method of heating domestic water and water heater for carrying out the method | |
DE10341523A1 (en) | Warm water provider, in particular, for aircraft comprises a water pipe passing through an insulated tank with a heat storage medium, an electric heater, and a temperature sensor | |
EP0205957B1 (en) | Pressure cooker | |
CH451626A (en) | Mixing valve device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |