CN104807215B - 虹吸除垢式太阳能热水器及其虹吸除垢式的除垢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虹吸除垢式太阳能热水器及其虹吸除垢式的除垢方法。虹吸除垢式太阳能热水器包括水箱、上水管、若干集热管、淋浴/上水阀、回水管、虹吸除垢式的除垢机构。除垢机构包括若干吸垢管、集垢管、排垢管、排垢/反冲阀、驱垢管。本发明是利用倒U形管的虹吸效应，把沉积在真空集热管底部的水垢吸出，并外排至洗浴间的溢流水容器内；通过吸垢管、集垢管、排垢管、排垢/反冲阀和驱垢管组合的机构实现除垢功能：驱垢、排垢、控制、反冲。本发明能够在正常使用过程中自动去除集热管和水箱中的水垢，无须经常拆卸热水器主体进行机械或化学除垢。本发明还公开所述虹吸除垢式太阳能热水器的虹吸除垢式的除垢方法。

Description

虹吸除垢式太阳能热水器及其虹吸除垢式的除垢方法

技术领域

本发明涉及一种热水器及其除垢方法，尤其涉及一种虹吸除垢式太阳能热水器及其虹吸除垢式的除垢方法。

背景技术

太阳能热水器以其节能、环保、方便、廉价等特点，目前已成为千家万户的洗浴首选设备，但是其水垢问题却困扰着用户。

太阳能热水器在使用一段时间后，会有各种物质沉积在集热管底部及水箱内壁，它们主要由钙镁化合物、淤泥、锈蚀沉渣、菌藻体等构成，通常把它们统称为水垢。在以地下水为水源或水的硬度较高的地区，水垢问题尤为突出。

水垢初生时一般为粥状悬浮液，如果长期积累，会逐渐结成松脆的垢块；在集热管中由于温度较高，垢块会逐渐变硬；当集热管中缺水时，在水与空气的界面附近，由于高温的烘焙，水垢会变得坚硬并附着在集热管内壁上，极难清除。

水垢产生后，一是降低了换热效率，导致集热效果下降；二是挤占了热水器的有效容积，使储水量越来越少；三是集热管可能因局部过热发生玻璃管炸裂，影响使用，加大使用成本；四是沉淀物长期高温，产生许多有害物质，影响使用者的身体健康。因此，必须经常除垢。

多年来，技术界一直在探索太阳能热水器的除垢办法，有化学法、机械法、磁化法、离子交换法、牺牲阳极法等等。这些方法各有所长，亦各有其缺点：或系统复杂、或费用高昂、或维修麻烦、或除垢效果有限、或污染环境。目前采用最多的办法是拆解除垢，即人工拆解集热管和水箱，机械清除水垢。这种办法清理较彻底，但是操作复杂，人工费用偏高，还有可能损坏玻璃集热管和水箱密封件，不宜频繁进行，导致热水器中水垢的长期存在和累积。

理想的太阳能热水器除垢法，应是结构简单、价格低廉、操作方便、检修容易、节能省水、无环境污染、不需要拆解设备。其效果应能经常有效清除水垢，防止其积累、结块和硬化；或至少能够大幅度降低水垢积累的速率，延长拆解除垢的周期。

下面是两项已有的有关太阳能热水器自动除垢的专利技术。

《太阳能集热管自动除垢装置》公告号为CN02230170，公告日为20030305，IPC分类号为F28G9/00。如图1所示，太阳能集热管自动除垢装置的结构要点为：在保温内桶4里设置与进水管5连通的通水管3，该通水管3的另一端封闭，通水管3上连接另一端伸进集热管1底部的通水分管2。由于安装本实用新型，加水时在较大压力的水流作用下，水把积垢从集热管1的底部翻到保温桶4里。使用热水时，积垢从保温桶4内随水流出。

此项专利技术方案的缺点是：

1、由于从灌注冷水和使用热水，之间存在较长的时间差，当使用热水时，被从集热管1内翻到保温桶4里的积垢，其中的大部分，已重新沉淀到集热管1内和保温桶4底部，能够随热水排出的积垢非常有限；

2、使用热水的时候同时排垢，意味着水垢可能通过淋浴头排出，由此可能产生严重的喷孔堵塞；

3、由于保温桶4水中水垢的浓度较低，所以排垢所需的耗水量较大。

《一种自动除垢真空管太阳能热水器》公告号为CN200946936，公开日为20070912，IPC分类号为F24J2/46。如图2所示，自动除垢真空管太阳能热水器包括装有进出水管8和溢水管9的储水箱1、集热管2、通连泄垢管3和泄垢皮管4，内外管之间为真空的集热管2上端与储水箱1连接，下端由连接管5与通连泄垢管3的连接口连接；通连泄垢管3上布有与集热管2相匹配的连接口，通连泄垢管3左端封闭，右端插接于泄垢皮管4一端。泄垢皮管4上装有泄垢阀7。

此项专利技术方案的缺点是：

1、两端贯通的玻璃集热管2，其制造难度和造价要高于常规的盲管式玻璃集热管2；

2、集热管2的两端都需要做水密封，提高了技术难度，增加了水泄漏的风险；

3、水垢初生时一般为粥状悬浮液，容易从泄垢管3路排出，但是如果长期积累，水垢会逐渐结块，下行堵塞泄垢管，造成局部或整个泄垢回路失效。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种虹吸除垢式太阳能热水器及其虹吸除垢式的除垢方法，能够在正常使用过程中自动去除集热管和水箱中的水垢，以解决常规太阳能热水器的结垢问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种虹吸除垢式太阳能热水器，其包括水箱、上水管、回水管、若干集热管、淋浴/上水阀、虹吸除垢式的除垢机构；集热管安装在水箱的底部并与水箱相通；上水管的一端与淋浴/上水阀的出口联通，而另一端伸入水箱内；淋浴/上水阀是一个三端组合阀，其三个端口分别接至自来水管、上水管和淋浴头；

所述虹吸除垢式太阳能热水器包括虹吸除垢式的除垢机构，所述除垢机构包括若干吸垢管、集垢管、排垢管、排垢/反冲阀；

集垢管横贯固定于水箱内的上部，集垢管上开设有连接若干吸垢管的若干接口，集垢管的一端封闭，集垢管的另一端伸出水箱后接排垢管，并经由排垢管接排垢/反冲阀；

排垢/反冲阀为三位三通阀，其Ⅰ端口接排垢管，Ⅱ端口接通大气，Ⅲ端口接自来水管；

每个吸垢管的一端插入其中一个集热管且接近相应集热管的底部，而另一端连接集垢管的其中一个接口；

其中，排垢/反冲阀的手柄在“0”位时作为关闭位，排垢/反冲阀的三个端口互不相通；手柄在“1”位时作为排垢位，Ⅰ—Ⅱ端口相通，集垢管内污水排出；手柄在“2”位时作为反冲位，Ⅰ—Ⅲ端口相通，向排垢管路供反冲水；吸垢管入口高于排垢/反冲阀的出口，以与排垢/反冲阀的出口之间存在水位差；所述除垢机构还包括驱垢管；驱垢管是一个安装在水箱内部中下侧，且对称布置的Y形盲管，驱垢管的一个端头为入水口与上水管联通，而另外两个端头封闭，驱垢管的管壁下侧布置若干数量的喷水孔；所述除垢机构还包括组合控制阀、排垢管三通；排垢管三通接在集垢管延伸在水箱外的管路上，排垢管三通还连接组合控制阀；组合控制阀包括虹吸控制阀、浮球、传导机构、浮芯逆止阀；虹吸控制阀、传导机构的主体结构、浮芯逆止阀均位于水箱的顶壁外侧上；浮球安装于水箱内部，用于检测水箱水位的高低，通过传导机构实现浮球对虹吸控制阀开闭的控制；组合控制阀的入口连接于排垢管三通，组合控制阀的出口通大气。

作为上述方案的进一步改进，传导机构包括支架、弹簧、导杆，导杆的一端经由水箱的顶壁伸入水箱内后与浮球固定，导杆的另一端通过设置限位件限位在支架的一端上，支架的另一端转动固定在水箱的顶壁外侧上，支架的中部通过弹簧固定在水箱的顶壁外侧上。

作为上述方案的进一步改进，集热管上口的最低点与水箱内壁的最低点持平或略低。

作为上述方案的进一步改进，吸垢管在集热管内沿途套上若干支撑环，使吸垢管不碰集热管的侧壁。

本发明还提供上述虹吸除垢式太阳能热水器的虹吸除垢式的除垢方法，所述虹吸除垢式的除垢方法包括：

一、驱垢：

把热水器中的水垢驱赶至集热管的底部：上水管通过驱垢管，向热水器补充冷水时，自来水经驱垢管喷水孔喷向水箱内中下部的箱壁，驱使水箱侧壁上的水垢向水箱底部运动，并在重力作用下最终向集热管的底部集中；

二、排垢：

利用倒U形管虹吸效应，把集热管底部水垢排至热水器外：排垢有基本虹吸排垢和阀控虹吸排垢两种模式：

1、基本虹吸排垢：把洗浴间排垢/反冲阀的手柄置于“1”位的排垢位，吸垢管、集垢管、排垢管组成倒U形管路，当倒U形管的内部充满水时，由于吸垢管入口与排垢/反冲阀的出口之间存在水位差，在集垢管内产生负压形成虹吸效应，把沉积在集热管底部的粥状水垢吸入吸垢管，上行至集垢管，经排垢管下行至排垢/反冲阀排出；

2、阀控虹吸排垢：往水箱内上水时，把排垢/反冲阀的手柄置于“1”位的排垢位，当水箱水位达到略低于集垢管的高度时，虹吸控制阀关闭；水箱水位继续升高，至高于集垢管的高度后，经吸垢管(1)→集垢管→排垢管→排垢/反冲阀排出，实现回水溢流；此时吸垢管、集垢管、排垢管组成的倒U形管路内充满水，由于吸垢管入口与排垢/反冲阀的出口之间存在水位差，在集垢管内产生负压形成虹吸效应，把沉积在集热管底部的粥状水垢吸入吸垢管，上行至集垢管，经排垢管下行至排垢/反冲阀排出。

作为上述方案的进一步改进，停止排垢有人工和自动两种控制模式：

人工停止排垢控制模式：出现回水溢流后，关闭淋浴/上水阀，由于虹吸效应，倒U形管路继续排垢，待水垢排清后，把排垢/反冲阀手柄置于“0”位的关闭位，排垢管的管路出口被关断，排垢停止；

自动停止排垢控制模式：出现回水溢流后，关闭淋浴/上水阀，由于虹吸效应，倒U形管路继续排垢，水箱水位持续下降，当水位降至集垢管高度以下的设定值时，虹吸控制阀打开，集垢管与大气接通，倒U形管路内的负压消失，虹吸条件被破坏，排垢自动停止。

作为上述方案的进一步改进，所述虹吸除垢式的除垢方法还包括强制排垢：人工把浮球提起并固定，使虹吸控制阀强制关闭，把排垢/反冲阀置于“反冲”位，反冲水注入集垢管、吸垢管内，待倒U形管路内充满水后，再把排垢/反冲阀置于“排垢”位，此时开始虹吸排垢，并且不受水箱水位的控制，可在任何水位时把排垢/反冲阀置于“关闭”位实现人工停止排垢，或直至虹吸把水箱和集热管内的积水全部排空。

作为上述方案的进一步改进，所述虹吸除垢式的除垢方法还包括反冲清堵：利用来自自来水管的自来水的压力反冲排垢管路；把排垢/反冲阀手柄置于“2”位(反冲位)，自来水经自来水管→排垢/反冲阀→排垢管→集垢管→吸垢管→集热管，实现对集垢管的管路和吸垢管端口垢块的反冲清堵。

与已有技术相比，本发明虹吸除垢式太阳能热水器，有益效果体现在：

1、主体结构和主要元件与常规太阳能热水器充分兼容，使用操作方法基本相同；

2、除垢操作完全受控于使用者，可随时进行；

3、水箱中和集热管内的水垢在重力和水动力的驱动下，向集热管的底部集中，浓缩后被排垢系统吸出，可达到太阳能热水器整体除垢的效果，基本上不再需要解体除垢；

4、排垢系统吸出的是高度浓缩的水垢悬浮液，可达到用较少的耗水量排出较多水垢的效果；

5、反冲功能基本解决了吸垢管路和回水管路被垢块拥堵的问题；

6、结构简单，造价低廉，调整容易，可实现免维护运行；

7、以自来水为动力源，不需要电、磁、化学等其它能量和耗材，无化学污染、电磁污染和用电安全问题。

附图说明

图1为现有一种太阳能热水器的结构示意图。

图2为现有另一种太阳能热水器的结构示意图。

图3为本发明实施例1提供的虹吸除垢式太阳能热水器的结构示意图。

图4为图3中虹吸除垢式太阳能热水器的局部侧视图。

图5为沿图3中的剖线I-I的剖视图，其也为驱垢管在水箱中的布置图

图6为沿图3中的剖线II-II的剖视图，其也为吸垢管、驱垢管、集垢管、集热管在水箱中的布置图

图7为图3中组合控制阀的结构示意图。

图8为图3中排垢/反冲阀外接管道和手柄的位置示意图。

图9为图3中集热管内的支撑环的安装示意图。

图10为本发明实施例2提供的虹吸除垢式太阳能热水器的结构示意图.

主要符号说明

1——吸垢管 1-1——支撑环

2——集垢管 3——组合控制阀

3-1——虹吸控制阀 3-2——浮球

3-3——传导机构 3-3-1——支架

3-3-2——弹簧 3-3-3——导杆

3-4——浮芯逆止阀 3-5——防护罩

4——排垢管 4-1——排垢管三通

5——排垢/反冲阀 6——水箱

7——集热管 8——上水管

8-1——驱垢管 8-2——喷水孔

10——淋浴/上水阀 10-1——淋浴手柄

10-2——上水手柄 11——自来水管

12——排气管 13——洗浴间

14——溢流水容器 15——回水管

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的虹吸除垢式太阳能热水器及其虹吸除垢式的除垢方法，其主要特点是采用倒U形管虹吸除垢方式，能够在正常使用过程中自动去除集热管和水箱中的水垢，无须经常拆卸热水器主体进行机械或化学除垢。本发明的工作原理，是利用倒U形管的虹吸效应，把沉积在真空集热管底部的水垢吸出，并外排至洗浴间的溢流水容器内。本发明的物理结构，是在常规太阳能热水器的基础上增加吸垢管、集垢管、排垢管、组合控制阀、排垢/反冲阀和驱垢管；其除垢功能，由驱垢、排垢、控制、反冲四项子功能组合而实现。

本发明虹吸除垢式太阳能热水器，有益效果主要体现在：1、主体结构与常规太阳能热水器充分兼容，使用操作方法基本相同；2、除垢操作完全受控于使用者，可随时进行；3、排垢系统吸出的是高度浓缩的水垢悬浮液，可达到用较少的耗水量排出较多水垢的效果；4、结构简单，造价低廉，调整容易，基本上不再需要解体除垢，可实现免维护运行；5、以自来水为动力源，不需要电、磁、化学等其它能量和耗材，无化学污染、电磁污染和用电安全问题。

请一并参阅图3及图4，本发明实施例1提供的虹吸除垢式太阳能热水器包括水箱6、上水管8、若干集热管7、淋浴/上水阀10、虹吸除垢式的除垢机构。除垢机构包括若干吸垢管1、集垢管2、排垢管4、排垢管三通4-1、组合控制阀3、排垢/反冲阀5、驱垢管8-1。水箱6的顶部可设置排气管12。

请结合图5及图6，吸垢管1——材料可为耐热、抗老化的软管，一端插入集热管7接近底部，另一端连接集垢管2的接口，在集热管7内沿途套上若干支撑环1-1(如图9所示)，使吸垢管不碰壁。

集垢管2——材质可为不锈、耐热、抗老化的硬质盲管，安装时横贯于水箱6内的上部，一端封闭，另一端伸出水箱后接排垢管三通4-1，管上有若干连接吸垢管1的接口。

排垢管4——兼有“排垢/回水/反冲”三项功能，材质可与常规太阳能热水器的回水管相同，其上端接入排垢管三通4-1，下端接入洗浴间13的排垢/反冲阀5。

排垢管三通4-1——三个接口分别与排垢管4、集垢管2、组合控制阀3联通。

请结合图7，组合控制阀3——主体安装于水箱6外部的上方，主要由虹吸控制阀3-1、浮球3-2、传导机构3-3、浮芯逆止阀3-4、防护罩3-5五部分组成。

组合控制阀3的各部分的安装关系是：

⑴控制阀主体位于水箱6外部的上方，安装在防护罩3-5内；

⑵浮球3-2安装于水箱6内部，用于检测水箱6水位的高低；

⑶传导机构3-3主要可由支架3-3-1、弹簧3-3-2、导杆3-3-3组成；通过传导机构3-3，实现浮球3-2对虹吸控制阀3-1开闭的控制；

⑷虹吸控制阀3-1的出口通大气；

⑸浮芯逆止阀3-4的入口接排垢管三通4-1。

导杆3-3-3的一端经由水箱6的顶壁伸入水箱6内后与浮球3-2固定，导杆3-3-3的另一端通过设置限位件限位在支架3-3-1的一端上，支架3-3-1的另一端转动固定在水箱6的顶壁外侧上，支架3-3-1的中部通过弹簧3-3-2固定在水箱6的顶壁外侧上。

组合控制阀3实现的功能是：

⑴在水箱6水位上升阶段，当水位达到略低于集垢管2的高度时，虹吸控制阀3-1关闭，形成虹吸条件；

⑵在水箱6水位下降阶段，当水位降至集垢管2高度以下的设定值时，虹吸控制阀3-1打开，大气进入集垢管2，虹吸条件被破坏；

⑶通过调整传导机构3-3的参数，可对虹吸控制阀3-1的开闭水位值进行设定；

⑷反冲时，自来水经排垢管4的排垢管三通4-1上行至浮芯逆止阀3-4，浮芯逆止阀3-4中的浮芯上浮，浮芯逆止阀3-4关闭，使反冲水压不会冲开虹吸控制阀3-1外泄。

请结合图8，排垢/反冲阀5——三位三通阀，安装于洗浴间13内，其Ⅰ端接排垢管4，Ⅱ端接通大气，Ⅲ端接自来水管11。手柄在“0”位(关闭位)时，三个端口互不相通；手柄在“1”位排垢位时，Ⅰ—Ⅱ端相通，排垢管4内污水排出；手柄在“2”位反冲位时，Ⅰ—Ⅲ端相通，向排垢管路供反冲水。

集热管7——可与常规太阳能热水器的玻璃真空集热管相同，其安装要点是：集热管7上口的最低点，与水箱6内壁的最低点持平或略低，以水箱6底部的水能顺利流入集热管7为度。

上水管8——材质可与常规太阳能热水器的上水管相同，功能亦可相同；其下端与淋浴/上水阀10的出口联通，上端与驱垢管8-1联通。

驱垢管8-1——是一个安装在水箱6内部中下侧，对称布置的硬质Y形盲管，其入水口与上水管8联通，另外两个端头封闭。驱垢管8-1的管壁下侧布置若干数量的喷水孔8-2。上水时自来水经喷水孔8-2喷向水箱6中下部的筒壁，驱使水箱6侧壁上的水垢向水箱6底部集中。

淋浴/上水阀10——可与常规热水器的淋浴/上水阀相同，是一个三端组合阀，有淋浴手柄10-1和上水手柄10-2，安装于洗浴间13内。三个端口分别接至自来水管11、上水管8和淋浴头。可实现上冷水、放热水、调节淋浴水温水量等功能。

关于虹吸除垢式太阳能热水器操作过程的描述如下。

1、上水——把排垢/反冲阀5手柄置于“1”位(排垢位)，打开淋浴/上水阀10的上水手柄10-2，自来水经上水管8进入驱垢管8-1并从喷水孔8-2喷出，水箱6水位逐渐提高；当水位达到略低于集垢管2的高度时，浮球3-2上浮，虹吸控制阀3-1被关闭；水位继续提高至集垢管2高度以上时，在水压作用下，集热管7底部的水经吸垢管1下端口进入吸垢管1，上行进入集垢管2，再经排垢管4和排垢/反冲阀5排至洗浴间13的溢流水容器14。操作者在洗浴间13观察排垢/反冲阀5出口，出现溢流回水后，关闭上水手柄10-2，上水操作终止。

2、排垢——排垢/反冲阀5出口出现溢流回水后，由于排垢管4内水柱的形成和虹吸控制阀3-1处于关闭状态，由吸垢管1、集垢管2、排垢管4三者组成倒U形虹吸管路，产生的负压把沉积在集热管7底部的粥状水垢吸入吸垢管1，上行至集垢管2，经排垢管4和排垢/反冲阀5排至洗浴间13的溢流水容器14。

3、人工终止排垢——操作者观察排垢/反冲阀5排至溢流水容器14的溢流回水，在水流变清澈之后，把排垢/反冲阀5手柄置于“0”位(关闭位)，回水管路出口被关断，排垢停止。

4、自动终止排垢——排垢过程中水箱6水位持续下降，当水箱水位降至集垢管2高度以下的设定值时，浮球3-2下降，打开虹吸控制阀3-1，大气进入集垢管2，负压消失，虹吸条件被破坏，排垢自动终止。

5、洗浴喷淋——打开淋浴/上水阀10的淋浴手柄10-1，水箱6中的热水经喷水孔8-2→驱垢管8-1→上水管8→淋浴/上水阀10，从淋浴喷头喷出，操作淋浴手柄10-1，可调整水温和水量。喷淋过程中水箱6水位持续下降，当水箱6水位低于驱垢管8-1高度时，喷淋终止。

6、反冲防堵——把排垢/反冲阀5手柄置于“2”位(反冲位)，排垢/反冲阀5的Ⅰ—Ⅲ端相通，自来水经自来水管11→排垢/反冲阀→排垢管4→集垢管2→吸垢管1→集热管7，实现对回水管路和吸垢管1下端口积垢的反冲清堵。此时浮芯逆止阀3-4中的浮芯上浮，浮芯逆止阀3-4关闭，使反冲水不会冲开虹吸控制阀3-1外泄。实际操作中，可把排垢/反冲阀5手柄在“1”、“2”位之间来回变换，使排垢和反冲交替进行。

7、强制排垢——人工把组合控制阀的浮球3-2提起并固定，使虹吸控制阀3-1强制关闭，把排垢/反冲阀置于“反冲”位，使吸垢管1、集垢管2、排垢管4内充满水，再把排垢/反冲阀5置于“排垢”位，此时虹吸排垢开始工作，并且不受水箱6水位的影响，可在任何水位时人工停止排垢(把排垢/反冲阀置于“关闭”位)，或直至虹吸把水箱6和集热管7内的积水全部排空。

综上所述，上述虹吸除垢式太阳能热水器的虹吸除垢式的除垢方法，是利用倒U形管的虹吸效应，把沉积在真空集热管7底部的水垢吸出，并外排至洗浴间的溢流水容器内。本发明虹吸除垢式太阳能热水器，其除垢方法由驱垢、排垢、控制、反冲四项子功能组合而成。

1、驱垢功能——把热水器中的水垢驱赶至集热管7的底部。

上水管8上端接入驱垢管8-1，向热水器补充冷水时，自来水经驱垢管喷水孔8-2喷向水箱6内中下部的箱壁，驱使水箱6壁上的水垢向水箱6底部运动，并在重力作用下最终向集热管7的底部集中；集热管7上口的最低点与水箱6内壁的最低点持平，或略低于水箱6内壁的最低点，以水箱6底部的水能顺利流入集热管7为度；由此形成水垢的流向趋势——水箱6内的水垢在重力和水动力的驱动下，最终向集热管7的底部集中并浓缩成粥状悬浮液。

2、排垢功能——利用倒U形管虹吸效应，把集热管7底部水垢排至热水器外。

当洗浴间排垢/反冲阀5的手柄置于“1”位(排垢位)，且组合控制阀3中的虹吸控制阀3-1关闭时，吸垢管1、集垢管2、排垢管4三者组成倒U形管路，在倒U形管的内部充满水后，由于吸垢管1入口与洗浴间排垢/反冲阀5的出口之间存在水位差(一般3-15米)，在集垢管2内产生负压(0.3—1.5个大气压)，形成虹吸效应，把沉积在集热管7底部的粥状水垢吸入吸垢管1，上行至集垢管2，经排垢管4和排垢/反冲阀5，排至洗浴间13的溢流水容器14。

3、控制功能——人工控制或自动控制排垢功能的启动和停止。

⑴启动排垢——上水时，把排垢/反冲阀5的手柄置于“1”位(排垢位)，当水箱6水位达到略低于集垢管2的高度时，虹吸控制阀3-1关闭；水箱6水位继续升高，至高于集垢管2的高度后，经吸垢管1→集垢管2→排垢管4→排垢/反冲阀5→洗浴间(13)溢流水容器14，实现回水溢流。此时吸垢管1、集垢管2、排垢管4内因充满水而组成倒U形虹吸管路，负压把沉积在集热管底部的粥状水垢吸入吸垢管1，上行至集垢管2，再经回水管排至溢流水容器14。

⑵停止排垢——有人工和自动两种控制模式。

A.人工停止排垢——操作者在洗浴间13观察溢流水容器14，排垢/反冲阀5出现回水溢流后，关闭淋浴/上水阀10。由于虹吸效应，系统继续排垢，待人工观察水垢排清后，把排垢/反冲阀5手柄置于“0”位，回水管路出口被关断，排垢停止。

B.自动停止排垢——操作者观察到排垢/反冲阀5出现溢流后，关闭淋浴/上水阀10。由于虹吸效应，系统继续排垢，水箱6水位持续下降。当水位降至集垢管2高度以下的设定值时，虹吸控制阀3-1打开，集垢管2与大气接通，倒U形管内负压消失，虹吸条件被破坏，排垢自动停止。

⑶强制排垢——人工把浮球3-2提起并固定，使虹吸控制阀3-1强制关闭，把排垢/反冲阀5置于“反冲”位，反冲水注入排垢管4、集垢管2、吸垢管1内，待倒U形管内充满水后，再把排垢/反冲阀5置于“排垢”位，此时虹吸排垢开始工作，并且不受水箱6水位的控制，可在任何水位时人工停止排垢(把排垢/反冲阀置于“关闭”位)，或直至虹吸把水箱6和集热管7内的积水全部排空。此功能可在热水器清理或检修时使用。

4、反冲功能——利用自来水的压力反冲排垢管路，解决垢块堵塞问题。

一般情况下，集热管7底部沉积的水垢呈粥状，容易被吸垢管1吸出，但是也不排除水垢有结成较大垢块的可能。为防止吸垢管端口和回水管路被垢块拥堵，本发明设置了反冲防堵功能。具体操作是：把排垢/反冲阀5手柄置于“2”位(反冲位)，自来水经自来水管11→排垢管4→集垢管2→吸垢管1→集热管7，实现对回水管路和吸垢管端口垢块的反冲清堵。

在其他实施方式中，如实施例2，请参阅图10；组合控制阀3可以省略不设置，集垢管2横贯固定于水箱6内的上部，集垢管2上开设有连接若干吸垢管1的若干接口，集垢管2的一端封闭，集垢管2的另一端伸出水箱6后接排垢管4，排垢管4的另一端接排垢/反冲阀5。

每个吸垢管1的一端插入其中一个集热管7且接近相应集热管7的底部，而另一端连接集垢管2的其中一个接口。

排垢/反冲阀5的Ⅰ端口接排垢管4，Ⅱ端口接通大气，Ⅲ端口接自来水管11。

其中，排垢/反冲阀5的手柄在“0”位时作为关闭位，排垢/反冲阀5的三个端口互不相通；手柄在“1”位时作为排垢位，Ⅰ—Ⅱ端口相通，集垢管2内污水排出；手柄在“2”位时作为反冲位，Ⅰ—Ⅲ端口相通，向排垢管路供反冲水。

吸垢管1入口高于排垢/反冲阀5的出口，以与排垢/反冲阀5的出口之间存在水位差。

驱垢管8-1是一个安装在水箱6内部中下侧，且对称布置的Y形盲管，驱垢管8-1的一个端头为入水口与上水管8联通，而另外两个端头封闭，驱垢管8-1的管壁下侧布置若干数量的喷水孔8-2。

为了具备回水功能，设置回水管15；回水管15的一端接入洗浴间13溢流水容器14作为回水端，而另一端伸入水箱6内，处在水箱6内的最高处，且通过三通接通大气。

对比实施例1与实施例2可知：实施例1的虹吸除垢式太阳能热水器采用两管式方案，即洗浴间13到水箱6之间有两条户外管道；实施例2的虹吸除垢式太阳能热水器采用三管式方案，即洗浴间13到水箱6之间有三条户外管道。三管式方案省去了组合控制阀3，增加了回水管15，回水管15的功能仅为回水溢流，排垢管4兼有排垢和反冲功能；在两管式方案中，集垢管2伸出水箱6后其实也有回水管，只是与排垢管4共用管道，排垢管4兼有“排垢/回水/反冲”三项功能。三管式方案中，集垢管2可安装在水箱6内的任何水平上，而不是像两管式方案必须安装在水箱6内最高端的溢流口处。其它元器件的结构和安装布置方式則三管式方案与两管式方案完全相同。

三管式方案排垢功能的实现——利用吸垢管1、集垢管2、排垢管4三者组成的倒U形虹吸管路，把集热管7底部水垢排至热水器外：

吸垢管1、集垢管2、排垢管4三者组成倒U形管路，在正常情况下，此倒U形管内总是充满水的。当洗浴间排垢/反冲阀5的手柄置于“1”位(排垢位)时，由于吸垢管1入口与洗浴间排垢/反冲阀5的出口之间存在水位差(一般3-15米)，在集垢管2内产生负压(0.3—1.5个大气压)，形成虹吸效应，把沉积在集热管7底部的粥状水垢吸入吸垢管1，上行至集垢管2，经排垢管4和排垢/反冲阀5，排至洗浴间13的溢流水容器14。停止排垢时把排垢/反冲阀5的手柄置于“0”位(关闭位)，回水管路出口被关断，排垢停止。

如果倒U形管内临时缺水，可把排垢/反冲阀5置于“反冲”位，向倒U形管内注水，待水注满后再把排垢/反冲阀5置于“排垢”位启动排垢。

由于取消了组合控制阀3，倒U形虹吸管路始终存在，不受水箱6水位的控制，可在任何水位时人工启动排垢或停止排垢(把排垢/反冲阀5置于“排垢”位或“关闭”位)，或直至虹吸把水箱6和集热管7内的积水全部排空。

三管式方案的其它功能和操作方法与两管式方案相同，不再赘述。

与两管式方案相比，三管式方案的优点是取消了组合控制阀3，使成本有所降低而可靠性有所提高，缺点是洗浴间13到水箱6之间有三条户外管道，增加了安装难度和成本，另外缺少了水位保护功能，如果排垢操作失误，有可能把水箱6和集热管7内的积水全部排空而导致集热管7过热爆裂故障。三管式方案的排垢操作可随时进行，完全人控；两管式方案的排垢操作只能在水箱6高水位时进行，可在每次水箱6加满水后自动进行一次。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单替换和变更，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的发明保护范围。

Claims (8)

1.一种虹吸除垢式太阳能热水器，其包括水箱(6)、上水管(8)、回水管(15)、若干集热管(7)、淋浴/上水阀(10)；集热管(7)安装在水箱(6)的底部并与水箱(6)相通；上水管(8)的一端与淋浴/上水阀(10)的出口联通，而另一端伸入水箱(6)内；淋浴/上水阀(10)是一个三端组合阀，其三个端口分别接至自来水管(11)、上水管(8)和淋浴头；

其特征在于：

所述虹吸除垢式太阳能热水器还包括虹吸除垢式的除垢机构，所述除垢机构包括若干吸垢管(1)、集垢管(2)、排垢管(4)、排垢/反冲阀(5)；

集垢管(2)横贯固定于水箱(6)内的上部，集垢管(2)上开设有连接若干吸垢管(1)的若干接口，集垢管(2)的一端封闭，集垢管(2)的另一端伸出水箱(6)后接排垢管(4)，并经由排垢管(4)接排垢/反冲阀(5)；

排垢/反冲阀(5)为三位三通阀，其Ⅰ端口接排垢管(4)，Ⅱ端口接通大气，Ⅲ端口接自来水管(11)；

每个吸垢管(1)的一端插入其中一个集热管(7)且接近相应集热管(7)的底部，而另一端连接集垢管(2)的其中一个接口；

其中，排垢/反冲阀(5)的手柄在“0”位时作为关闭位，排垢/反冲阀(5)的三个端口互不相通；手柄在“1”位时作为排垢位，Ⅰ—Ⅱ端口相通，集垢管(2)内污水排出；手柄在“2”位时作为反冲位，Ⅰ—Ⅲ端口相通，向排垢管路供反冲水；吸垢管(1)入口高于排垢/反冲阀(5)的出口，以与排垢/反冲阀(5)的出口之间存在水位差；

所述除垢机构还包括驱垢管(8-1)；驱垢管(8-1)是一个安装在水箱(6)内部中下侧，且对称布置的Y形盲管，驱垢管(8-1)的一个端头为入水口与上水管(8)联通，而另外两个端头封闭，驱垢管(8-1)的管壁下侧布置若干数量的喷水孔(8-2)；

所述除垢机构还包括组合控制阀(3)、排垢管三通(4-1)；排垢管三通(4-1)接在集垢管(2)延伸在水箱(6)外的管路上，排垢管三通(4-1)还连接组合控制阀(3)和排垢管(4)；组合控制阀(3)包括虹吸控制阀(3-1)、浮球(3-2)、传导机构(3-3)、浮芯逆止阀(3-4)；虹吸控制阀(3-1)、传导机构(3-3)的主体结构、浮芯逆止阀(3-4)均位于水箱(6)的顶壁外侧上；浮球(3-2)安装于水箱(6)内部，用于检测水箱水位的高低，通过传导机构(3-3)实现浮球(3-2)对虹吸控制阀(3-1)开闭的控制；组合控制阀(3)的入口连接于排垢管三通(4-1)，组合控制阀(3)的出口通大气。

2.根据权利要求1所述的虹吸除垢式太阳能热水器，其特征在于：传导机构(3-3)包括支架(3-3-1)、弹簧(3-3-2)、导杆(3-3-3)，导杆(3-3-3)的一端经由水箱(6)的顶壁伸入水箱(6)内后与浮球(3-2)固定，导杆(3-3-3)的另一端通过设置限位件限位在支架(3-3-1)的一端上，支架(3-3-1)的另一端转动固定在水箱(6)的顶壁外侧上，支架(3-3-1)的中部通过弹簧(3-3-2)固定在水箱(6)的顶壁外侧上。

3.根据权利要求1所述的虹吸除垢式太阳能热水器，其特征在于：集热管(7)上口的最低点与水箱(6)内壁的最低点持平或略低。

4.根据权利要求1所述的虹吸除垢式太阳能热水器，其特征在于：吸垢管(1)在集热管(7)内沿途套上若干支撑环(1-1)，使吸垢管(1)不碰集热管(7)的侧壁。

5.一种根据权利要求1至4中任意一项所述的虹吸除垢式太阳能热水器的虹吸除垢式的除垢方法，其特征在于：所述虹吸除垢式的除垢方法包括：

一、驱垢：

把热水器中的水垢驱赶至集热管(7)的底部：上水管(8)通过驱垢管(8-1)，向热水器补充冷水时，自来水经驱垢管喷水孔(8-2)喷向水箱(6)内中下部的箱壁，驱使水箱(6)侧壁上的水垢向水箱(6)底部运动，并在重力作用下最终向集热管(7)的底部集中；

二、排垢：

利用倒U形管虹吸效应，把集热管(7)底部水垢排至热水器外，其特征在于：排垢有基本虹吸排垢和阀控虹吸排垢两种模式：

1、基本虹吸排垢：把洗浴间排垢/反冲阀(5)的手柄置于“1”位的排垢位，吸垢管(1)、集垢管(2)、排垢管(4)组成倒U形管路，当倒U形管的内部充满水时，由于吸垢管(1)入口与排垢/反冲阀(5)的出口之间存在水位差，在集垢管(2)内产生负压形成虹吸效应，把沉积在集热管(7)底部的粥状水垢吸入吸垢管(1)，上行至集垢管(2)，经排垢管(4)下行至排垢/反冲阀(5)排出；

2、阀控虹吸排垢：往水箱(6)内上水时，把排垢/反冲阀(5)的手柄置于“1”位的排垢位，当水箱(6)水位达到略低于集垢管(2)的高度时，虹吸控制阀(3-1)关闭；水箱(6)水位继续升高，至高于集垢管(2)的高度后，经吸垢管(1)→集垢管(2)→排垢管(4)→排垢/反冲阀(5)排出，实现回水溢流；此时吸垢管(1)、集垢管(2)、排垢管(4)组成的倒U形管路内充满水，由于吸垢管(1)入口与排垢/反冲阀(5)的出口之间存在水位差，在集垢管(2)内产生负压形成虹吸效应，把沉积在集热管(7)底部的粥状水垢吸入吸垢管(1)，上行至集垢管(2)，经排垢管(4)下行至排垢/反冲阀(5)排出。

6.根据权利要求5所述的虹吸除垢式太阳能热水器的虹吸除垢式的除垢方法，其特征在于：停止排垢有人工和自动两种控制模式：

人工停止排垢控制模式：出现回水溢流后，关闭淋浴/上水阀(10)，由于虹吸效应，倒U形管路继续排垢，待水垢排清后，把排垢/反冲阀(5)手柄置于“0”位的关闭位，排垢管(4)的管路出口被关断，排垢停止；

自动停止排垢控制模式：出现回水溢流后，关闭淋浴/上水阀(10)，由于虹吸效应，倒U形管路继续排垢，水箱(6)水位持续下降，当水位降至集垢管(2)高度以下的设定值时，虹吸控制阀(3-1)打开，集垢管(2)与大气接通，倒U形管路内的负压消失，虹吸条件被破坏，排垢自动停止。

7.根据权利要求5所述的虹吸除垢式太阳能热水器的虹吸除垢式的除垢方法，其特征在于：所述虹吸除垢式的除垢方法还包括强制排垢：人工把浮球(3-2)提起并固定，使虹吸控制阀(3-1)强制关闭，把排垢/反冲阀(5)置于“反冲”位，反冲水注入集垢管(2)、吸垢管(1)内，待倒U形管路内充满水后，再把排垢/反冲阀(5)置于“排垢”位，此时开始虹吸排垢，并且不受水箱(6)水位的控制，可在任何水位时把排垢/反冲阀(5)置于“关闭”位实现人工停止排垢，或直至虹吸把水箱(6)和集热管(7)内的积水全部排空。

8.根据权利要求5所述的虹吸除垢式太阳能热水器的虹吸除垢式的除垢方法，其特征在于：所述虹吸除垢式的除垢方法还包括反冲清堵：利用来自自来水管(11)的自来水的压力反冲排垢管路；把排垢/反冲阀(5)手柄置于“2”位(反冲位)，自来水经自来水管(11)→排垢/反冲阀(5)→排垢管(4)→集垢管(2)→吸垢管(1)→集热管(7)，实现对集垢管(2)的管路和吸垢管端口垢块的反冲清堵。