双模单核预即热式电热水加热器专利背景

预即热式电热水器克服了即热式电热水器功率大和储水式电热水器体积大的缺点，其体积比储水式电热水器小得多（大约是储水式电热水器的1/3），其功率设计在普通家庭用户可安装使用的范围内（一般为5500瓦），具有节能和加热快的特点，很受消费者欢迎。

该专利申请人较早前申请的一种电热水加热器（专利申请号为200920061762.7）就是一种用于预即热式电热水器的水加热器，如图1所示，其包括有储水胆2、即热发热管13、预热发热管23、进水管1和出水管5。即热发热管13用一具有开口120的加热胆12罩盖着安装于储水胆2的上端，预热发热管23安装于储水胆2的下端，加热胆12内的空间为即热室10，加热胆12与储水胆2之间的空间为储水室20，进水管1穿过储水胆2，其内端口11位于储水室20内靠预热发热管23端，出水管5的内端口51位于即热室10内。

这种结构的预即热式电热水加热器是这样工作的：在夏、秋、春由即热发热管13进行加热，可以即开即热，在冬天，通过预热发热管23先对储水室20的水进行预加热，在使用热水的过程中根据储水室的水温由预热发热管23和即热发热管13对储水室20的热水进行再加热，这样便可保证在环境温度较低（例如冬天）时，热水器的出水温度仍达到要求。

由于储水室20预先储存有一定量经过预热的热水，使用时即热发热管13的功率不需要太大也能达到用水流量和温度要求，因此即热发热管13的功率设计在普通家庭用户允许使用的5500瓦就可以满足用户要求，从而克服了即热式电热水器功率过大的问题。

截至2010年8月12日的技术中，预即热式电热水器中采用的电热水加热器的美中不足是必须采用两组发热管（俗称双模双核结构），结构复杂，制造成本较高。

双模单核预即热式电热水加热器专利目的

《双模单核预即热式电热水加热器》的目的是设计一种用于预即热式电热水器的电热水加热器，是预即热式电热水加热器的改进，其只用一组电发热管就能实现预热和即热两种功能，称之为双模单核预即热式电热水加热器，具有结构合理、热效率高和制造成本低等特点。

双模单核预即热式电热水加热器技术方案

《双模单核预即热式电热水加热器》的目的可通过如下技术方案来实现：

一种双模单核预即热式电热水加热器，包括储水胆、加热胆、电热管、储水胆进水管和加热胆出水管，储水胆的一端具有安装口，加热胆通过安装座与储水胆的安装口连接安装于储水胆内，电热管安装于加热胆内，加热胆内的空间为加热室，加热胆和储水胆之间的空间为储水室，储水胆进水管穿过储水胆或安装座，储水胆进水管的内端口位于储水室内靠近安装座端，加热胆出水管穿过安装座，加热胆出水管的内端口位于加热室内，其特征在于：加热胆设有上导流口和下导流口，一条储水胆出水管将储水室远离加热胆的一端与加热室连通。

优化方案是：加热胆出水管的内端口位于加热室内远离安装座端，一条加热胆进水管穿过安装座，其内端口位于加热室内靠近安装座端；储水胆出水管穿过储水胆，其内端口位于储水室内远离加热内胆端部，其外端与加热胆进水管外端管连通。

进一步优化方案是：储水胆出水管和加热胆进水管通过一混水装置连接，即：加热胆进水管的外端连接到混水装置的出水口，储水胆出水管的外端连接到混水装置的一进水口，混水装置的另一个进水口连接到储水胆进水管。混水装置的作用是当使用热水时，能使来自储水胆进水管的冷水和来自储水胆出水管的预热水按比例混合通过加热胆进水管再进入加热室。混水装置包括混水阀、恒温阀或比例阀。

此方案可以简化为：一连接管将加热胆进水管和储水胆进水管连接通，一流量阀串接于储水胆进水管或储水胆出水管上，调节流量阀能使来自储水胆进水管的冷水和来自储水胆出水管的预热水按比例混合通过加热胆进水管再进入加热室。

将这种电热水加热器安装于预即热电热水器中使用，当采用竖向安装时，加热内胆位于下方，当采用横向安装时，让储水胆进水管的内端口和储水胆出水管的内端口应分别位于储水室的下半部和上半部，其工作原理如下：

预热阶段，储水室和加热室内充满水，按需要，启动电热水器的预热功能，加热胆的电热管工作，加热室内的水温升高，储水室和加热室的水经加热胆的上导流口和下导流口形成循环对流，水循环方向为：加热室→上导流口→储水室→下导流口→加热室，由于电热管的功率较大（可设计到5500瓦）和储水室的空间较小（可设计到20L），储水室和加热室的水温很快就达到预定温度（例如80℃），电热管停止工作。

即热阶段，启动电热水器的即热功能，并打开用户混水水龙头，电热水器的控制电路根据加热室内的水温启动电热管在适当功率下工作，电热水加热器内的水流方向根据结构不同有如下几种情况：

内置储水胆出水管（无需加热胆进水管）结构：储水胆进水管→储水室下部→储水室上部→储水胆出水管→加热室→加热胆出水管，与此同时，有少部分水从加热胆的上（下）导流口进入加热室。

储水胆出水管外连接加热胆进水管结构：储水胆进水管→储水室下部→储水室上部→储水胆出水管→（混水装置→）加热胆进水管→加热室→加热胆出水管，与此同时，有少部分水从加热胆的上（下）导流口进入加热室。[0018]对采用混水装置的结构，还有如下水流通道：储水胆进水管→混水装置→加热胆进水管→加热室→加热胆出水管；在这种情况下，当热水器使用了预热功能后，其可以通过混水装置来调节（通过加热胆进水管）进入加热室的水的温度，即进入加热室的水可以是全部来自储水室的预热水、全部来自储水胆进水管的冷水（不使用预热水）、或部分来自储水室的预热水和部分来自储水胆进水管的冷水，从而达到节约使用预热水，在环境温度较低的情况下延长用热水时间的目的。调节混水装置的方式可以是手动的（混水阀），也可以是自动的（恒温阀或比例阀配合其它元部件）。

双模单核预即热式电热水加热器改善效果

1.双模单核结构，只用一组电热管就实现了预热和即热两种工作模式，简化了电热水加热器的结构及减少其控制部件，增加了储水室的有效容积。

2.采用导流口容易实现预热阶段的储水室和加热室之间水的循环对流。

3.采用储水胆出水管，实现了位于下部的加热内胆可优先使用预热水，避免了即热阶段的冷热水相冲。

4.通过设置混水装置，将预热水和冷水按比例搭配后再进入加热室，可控制进入加热室的水的温度，从而达到节约使用预热水、在环境温度较低的情况下延长使用热水时间的目的。

图1为《双模单核预即热式电热水加热器》的结构示意图；

图2为《双模单核预即热式电热水加热器》的一种结构（内置储水胆出水管）示意图；

图2A为图2的结构横向安装示意图；

图3为《双模单核预即热式电热水加热器》的另一种结构（储水胆出水管外连接加热胆进水管）示意图；

图3A为图3的结构横向安装示意图；

图4为《双模单核预即热式电热水加热器》的优选结构（具有混水装置）示意图；

图4A为图4的结构横向安装示意图；

图5、图6为《双模单核预即热式电热水加热器》的另外2种优选结构（流量阀）示意图。

《双模单核预即热式电热水加热器》涉及电热水器，尤其是预即热式电热水器。

1.双模单核预即热式电热水加热器，包括储水胆（2）、加热胆（12）、电热管（13）、储水胆进水管（1）和加热胆出水管（5），储水胆（2）的一端具有安装口，加热胆（12）通过安装座（21）与储水胆（2）的安装口连接安装于储水胆（2）内，电热管（13）安装于加热胆（12）内，加热胆（12）内的空间为加热室（10），加热胆（12）和储水胆（2）之间的空间为储水室（20）；储水胆进水管（1）穿过储水胆（2）或安装座（21），其内端口（11）位于储水室（20）内靠近安装座（21）端；加热胆出水管（5）穿过安装座（21），其内端口（51）位于加热室（10）内，其特征在于：加热胆（12）设有上导流口（15）和下导流口（14），一条储水胆出水管（3）将储水室（20）远离加热胆（12）的一端与加热室（10）连通。

2.如权利要求1所述的双模单核预即热式电热水加热器，其特征在于：加热胆出水管（5）的内端口（51）位于加热室（10）内远离安装座（21）端；一条加热胆进水管（4）穿过安装座（21），其内端口（41）位于加热室（10）内靠近安装座（21）端；储水胆出水管（3）穿过储水胆（2），其内端口（31）位于储水室（20）内远离加热胆（12）的一端，其外端与加热胆进水管（4）外端管连通。

3.如权利要求2所示的双模单核预即热式电热水加热器，其特征在于储水胆出水管（3）和加热胆进水管（4）通过一混水装置（6）连接，即：加热胆进水管（4）的外端连接到混水装置（6）的出水口，储水胆出水管（3）的外端连接到混水装置（6）的一进水口，混水装置（6）的另一进水口连接到储水胆进水管（1），所述混水装置（6）包括混水阀、恒温阀或比例阀。

4.如权利要求2所示的双模单核预即热式电热水加热器，其特征在于：一连接管（8）管连接于加热胆进水管（4）和储水胆进水管（1）之间，一流量阀（7）串接于储水胆进水管（1）或储水胆出水管（3）上。

下面用实施例对《双模单核预即热式电热水加热器》作进一步说明：

• 实施例1

参考图2，一种双模单核预即热式电热水加热器，包括储水胆2、加热胆12、电热管13、储水胆进水管1和加热胆出水管5，储水胆2的一端具有安装口，加热胆12通过安装座21与储水胆2的安装口连接安装于储水胆2内，电热管13安装于加热胆12内，加热胆12内的空间为加热室10，加热胆12和储水胆2之间的空间为储水室20，加热胆12设有上导流口15和下导流口14；储水胆进水管1（即电热水加热器的进水管）穿过储水胆2，其内端口11位于储水室20内靠近安装座21端；加热胆出水管5（即电热水加热器的出水管）穿过安装座21，其内端口51位于加热室10内远离安装座21端；储水胆出水管3穿过加热胆12，其上端口31位于储水室20内远离加热胆12的一端，其下端口32位于加热室10内靠安装座21端。

将这种电热水加热器安装于预即热于电热水器中使用，采用竖向安装，即加热内胆位于下方，安装使用时，将储水胆进水管1的外端口16与自来水管连通，加热胆出水管5的外端口52串接用水阀（水龙头），使储水室20和加热室10充满由自来水管输送的冷水。

当外界温度较低（例如冬天）需要预热时（预热阶段），打开电热水器的预热开关，加热胆12内的电热管13作为预热加热管启动，预即热式电热水加热器进入预热程序，假定预热温度设定为80℃。

这时，电热管13将加热室10内的水加热，加热室10内的水温升高使其与储水室20的水形成循环流动：加热室10→上导流口15→储水室20→下导流口14→加热室10，直到储水室20和加热室10内的水温达到预加热温度（80℃），电热管13停止工作，预热程序停止。

使用热水时（即热阶段），启动电热水器的即热程序，电热管13作为即热加热管工作，其根据加热室10内的水温或出水温度变化而启动适当的加热功率，加热室10内的水经电热管13再加热后由加热胆出水管5排出，同时储水室20内的水从顶部通过储水胆出水管3补充入加热室10，水流方向为：储水胆进水管1→储水室20下部→储水室20上部→储水胆出水管3→加热室10→加热胆出水管5，与此同时，储水室20下部有小部分水直接通过上导流口15和下导流口14进入加热室10。

当不使用预热功能就使用热水（如在春、秋、夏天）时，加热胆12和电热管13作为即热式电热水加热器使用，储水胆2和储水胆出水管3作为进入加热室10的水流通道。

当使用了预热功能后再使用热水（如冬天）时，进入加热室10的水大部分是来自储水室20（开始水温较高）的预热水，这时电热水器的控制电路根据进入加热室10的水温控制电热管3不工作或部分工作。

随着热水使用时间增加，位于储水室20上部的预热水逐渐减少，新进入储水室20下部的冷水逐渐增加，同时也由于储水室内水的对流作用，从储水胆出水管3流出的水的温度逐渐降低，这时电热水器的控制电路根据进入加热室10的水温控制电热管3全部工作或部分工作，以保证出水温度。由此可见，该实施例具有预热水优先使用的效果。

再参考图2A，为了让该实施例可以横向安装于电热水器中使用，设计时，将储水胆进水管1和储水胆出水管3分别位于储水室20的两侧，当横向安装时，让储水胆进水管1的内端口和储水胆出水管3的内端口分别位于储水室20的下半部和上半部（下进上出结构）；上导流口15和下导流口14的位置有所变化，即位于加热胆12中心线上方的导流口为上导流口15，位于加热胆12中心线下方的导流口为下导流口14。其它结构及工作不理与上面所述的完全相同。

• 实施例2

参考图3，该实施例和实施例1的区别在于：一条加热胆进水管4穿过安装座21，其内端口41位于加热室10内靠近安装座21端；储水胆出水管3穿过储水胆2，其内端口31位于储水室20内远离加热胆12的一端，其外端与加热胆进水管4的外端管连通。

该实施例的使用及工作原理与实施例一相同。

使用热水时，其水流方向为：储水胆进水管1→储水室20下部→储水室20上部→储水胆出水管3→加热胆进水管4→加热室10→加热胆出水管5，与此同时，储水室20下部有小部分水直接通过上导流口15和下导流口14进入加热室10。

该实施例也可以横向安装于电热水器中使用（如图3A）。

• 实施例3

参考图4，该实施例与实施例2的区别在于：加热胆进水管4和储水胆出水管3通过一混水阀6连接，即：加热胆进水管4的外端连接到混水阀6的出水口，储水胆出水管3的外端连接到混水阀6的一个进水口，混水阀6的另一个进水口用水管连接到储水胆进水管1。

通过调节混水阀6，能使储水胆进水管1的水全部或部分通过混水阀6与储水胆出水管3的水混合后，再经加热胆进水管4进入加热室10，从而达到合理使用预热水的目的：当有部分进水从储水胆进水管1经混水阀6直接进入加热室10时，另一部分进水则从储水胆进水管1进入储水室20的下部，使储水室20上部的预热水经储水胆出水管3以大致相等的流量经混水阀6进入加热室10。

混水阀6也可改用恒温阀来自动调节，还可以采用比例阀并通过控制电路根据出水温度和设定温度自动调节为优先使用冷水（节约使用预热水）或优先使用预热水。当将控制电路设计为优先使用冷水时，比例阀首先将与储水胆出水管3连接的端口开到最小（节约使用预热水），同时将与储水胆进水管1连接的端口开到最大，这时进入加热室10的水全部或大部分是直接来自于储水胆进水管1的水，进水温度较低，电热水器的控制电路根据出水温度调节电热管3的功率，当电热管3的功率用到最大（例如5500瓦）仍不能满足出水温度要求时，便调节比例阀，逐步增加从储水胆出水管3进入加热室10的水的比例，提高加热室10的进水温度，使出水温度符合要求。

该实施例的特点在于：电热水器可根据出水温度调节使用预热水的比例，当环境温度较低时，节约使用预热水，可延长用热水时间。

该实施例也可以横向安装于电热水器中使用（如图4A）。

• 实施例4

参考图5，该实施例与实施例3的区别在于将混水阀改为流量阀：将流量阀7串接于储水胆进水管1上，一连接管8连接于加热胆进水管4和储水胆进水管1之间，调控流量阀7，能使直接来自储水胆进水管1的水和来自储水胆出水管3的水按比例通过加热胆进水管4后进入加热室。其效果与实施例3相同。

• 实施例5

参考图6，该实施例与实施例3的区别在于将混水阀改为流量阀：将流量阀7串接于预热出水管3上，一连接管8连接于加热胆进水管4和储水胆进水管1之间，调控流量阀7，能使直接来自储水胆进水管1的水和来自储水胆出水管3的水按比例通过加热胆进水管4后进入加热室。其效果与实施例3相同。

2018年12月20日，《双模单核预即热式电热水加热器》获得第二十届中国专利奖优秀奖。 2100433B