[發明專利]用于罐式熱水器的分層器

在審

• 申請號: 201780041076.0
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN109416188A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 滕英武;M·W·舒爾茨
• 申請（專利權）人: A.O.史密斯公司
• 主分類號: F24D11/00
• 分類號: F24D11/00;F28D20/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 付林;王小東

一種罐式熱水器包括存儲罐和位于所述罐的外部的加熱回路。所述加熱回路包括至少一個加熱引擎和至少一個泵，所述至少一個泵用于將水從所述罐的底部經過所述加熱引擎循環回到所述罐的頂部。分層器以擴散方式將加熱的水從所述加熱回路引入到所述罐的頂部內以促進熱水在所述罐內的分層。

相關申請的交叉參考

本申請要求2016年6月3日提交的在先提交的共同未決美國臨時專利申請No.62/345,548的權益，通過引用將該申請的全部內容結合在本文中。

背景技術

評估熱水存儲罐的標準是其容積使用效率，即其總存儲容器容量的多少百分比填充了期望溫度的熱水。當部署熱水存儲罐時，從其下部抽出的冷水經過諸如鍋爐、無罐熱水器或另一個罐式熱水器之類的加熱引擎，并且在從其頂部排出到熱水存儲罐之前加熱至期望溫度。在熱水存儲罐被填充的同時，離開存儲罐的水溫由于填充的熱水和罐中存在的冷水的混合而變得越來越暖。為了維持加熱引擎的效率和/或出于其它考慮，離開存儲罐的下部并且進入加熱引擎入口的水的溫度不能無限地高。

溫度調節通常實施成調節離開存儲罐的下部的水溫。典型地，來自于加熱引擎的熱水將通過傳統管接頭排放到存儲罐的頂部內，這會導致正常混合。通過正常混合，水從存儲罐的頂部到底部逐漸分層。

發明內容

申請人已經觀察到，在具有外部加熱引擎的已知熱水存儲罐中，存儲罐的頂部中的水的溫度可能顯著低于離開加熱引擎的水的溫度，并且底部中的水的溫度可能非常接近頂部中的水的溫度。因而，這種系統中的存儲罐可能不會填充期望溫度的水。

設置新的水分層器來使從加熱引擎返回的熱水在存儲罐中的混合最小化。通過最小化混合，在存儲罐的底部附近水橫跨薄水層顯著分層。在該薄水層上方，水溫均勻并且非常接近離開加熱引擎的水的溫度。在該薄水層下方，水溫也是均勻的，但是大大低于離開加熱引擎的水的溫度。因而，存儲罐的大部分填充了期望溫度的水，并且加熱引擎的效率能夠通過來自于存儲罐的下部的入口水的低溫而得到保證。該新的水分層器將允許高填充流，以縮短填充持續時間。另外，該新的水分層器將允許不同尺寸的存儲罐。

在一個構造中，本發明提供了一種用于存儲水的罐，該罐包括：頂部和底部；加熱回路，該加熱回路包括：位于所述罐的外部的加熱引擎；加熱回路出口，該加熱回路出口在所述罐的底部和所述加熱引擎之間連通，以將待加熱的水從所述罐的底部輸送至所述加熱引擎；和加熱回路返回件，該加熱回路返回件在所述加熱引擎和所述罐之間連通以使由所述加熱引擎加熱的水返回至所述罐；以及分層器，該分層器以擴散方式將加熱水從所述加熱回路返回件引入所述罐的頂部內，以促進所述罐中的熱水在所述加熱回路出口上方分層。

在一些構造中，通過所述分層器的流體流具有小于500的雷諾數。在一些構造中，所述分層器向被引入所述罐的頂部的加熱水賦予層狀流。在一些構造中，所述分層器包括用于將加熱水擴散到所述罐的頂部內的多個孔。在一些構造中，所述分層器包括豎直地布置在所述罐的頂部中的縱向軸線。在一些構造中，所述分層器包括具有垂直于所述縱向軸線的軸線的多個孔，所述孔致使加熱水的層狀擴散流進入所述罐的頂部內。在一些構造中，所述罐為圓筒形，并且包括高度和直徑，所述罐的高度和直徑的縱橫比小于2.0或小于1.5或小于1.2。

在另一個構造中，本發明提供了一種使存儲在熱水器罐中的熱水最大化的方法，該方法包括如下步驟：提供具有頂部和底部的罐；用水填充所述罐；從所述罐的底部抽取水；在外部加熱引擎中加熱從所述罐抽取的水；以及以使得所述罐內的水中的湍流最小化的方式將加熱的水從所述外部加熱引擎返回至所述罐的頂部。