CN105330029B - 供水装置及对供水装置进行除垢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供水装置及对供水装置进行除垢的方法。供水装置包括内胆和除垢单元，除垢单元包括：至少三个电极；直流电源，其具有正极和负极；控制器，其配置成使除垢单元具有多个除垢流程，在每一除垢流程中，在至少三个电极中选择两个电极分别与直流电源的正极和负极电连接以分别作为阳极和阴极；在随后的下一除垢流程中，将在上一除垢流程中作为阴极的电极与直流电源的正极电连接以作为当前除垢流程中的阳极，在上一除垢流程中未与直流电源电连接的电极中选择一个电极与直流电源的负极电连接以作为当前除垢流程中的阴极。本发明利用多个电极交替工作，通过将阴极转换为阳极，自动实现对电极除垢，具有电极寿命长的优点。

Description

供水装置及对供水装置进行除垢的方法

技术领域

本发明涉及除垢技术领域，特别是涉及一种具有除垢功能的供水装置及对供水装置进行除垢的方法。

背景技术

现有的储水式电热水器将金属管状加热管置于内胆内直接对水进行加热。通常自来水含有一定浓度的钙、镁离子，当水受热或蒸发时，钙、镁化合物等析出沉淀，会在加热管的表面和内胆的内壁上沉积形成水垢。水垢的导热率低，加热管的表面沉积的水垢达到一定厚度时会降低加热管与水之间的热交换效率，增大电能消耗。此外，当水垢过厚时，加热管因其内部的热量不能及时向外传导而出现烧断发热丝的现象，缩短了加热管的使用寿命。

目前，避免电热水器结垢的方法主要包括两种方式：一是在表面涂覆疏水材料，减少水垢附着；二是在进水管进口处添加硅磷晶药罐或滤芯，降低钙镁离子反应活性，达到阻垢的目的。然而在加热管表面涂覆疏水材料只能减少加热管结垢，并不能降低电热水器内胆中水垢的形成；而硅磷晶法属于化学法，水中额外添加化学物质，影响用户身体健康，而且硅磷晶药罐或滤芯难以和电热水器集成，需要额外安装，既占空间又不美观。

发明内容

本发明的一个目的旨在克服现有除垢技术的至少一个缺陷，提供一种具有除垢功能的供水装置。

本发明一个进一步的目的是要使得供水装置的阻垢效果好，电极寿命长。

本发明另一个进一步的目的是提供一种对供水装置进行除垢的方法。

按照本发明的一个方面，本发明提供了一种供水装置，包括用于储水的内胆和除垢单元，所述除垢单元包括：

至少三个电极，设置在所述内胆中；

直流电源，其具有正极和负极；

控制器，其配置成使所述除垢单元具有多个除垢流程，在每一除垢流程中，在所述至少三个电极中选择两个电极分别与所述直流电源的正极和负极电连接以分别作为阳极和阴极；在随后的下一除垢流程中，将在上一除垢流程中作为阴极的电极与所述直流电源的正极电连接以作为当前除垢流程中的阳极，在上一除垢流程中未与所述直流电源电连接的电极中选择一个电极与所述直流电源的负极电连接以作为当前除垢流程中的阴极。

可选地，所述除垢单元包括三个电极。

可选地，所述三个电极均具有圆柱体结构，且所述三个电极的中央轴线之间的间距相等。

可选地，所述三个电极均具有由两个翼片形成的V型结构，相邻电极有一个翼片相对。

可选地，所述V型结构由一网状或片状结构沿其纵向中心线弯折形成。

可选地，所述V型结构的两个翼片形成的V型夹角为120度；

且相邻电极相对的翼片之间间距相等。

可选地，所述至少三个电极均由钛合金制成，且在其外表面镀一惰性金属层。

可选地，所述供水装置为电热水器。

可选地，所述至少三个电极从所述内胆底部垂直插入所述内胆中。

可选地，所述至少三个电极与所述电热水器的加热管之间的间距在30-150mm之间。

按照本发明的另一个方面，本发明提供了一种对前述的任一供水装置进行除垢的方法，包括多个除垢流程，在每一除垢流程中，在所述至少三个电极中选择两个电极分别与所述直流电源的正极和负极电连接以分别作为阳极和阴极；在随后的下一除垢流程中，将在上一除垢流程中作为阴极的电极与所述直流电源的正极电连接以作为当前除垢流程中的阳极，在上一除垢流程中未与所述直流电源电连接的电极中选择一个电极与所述直流电源的负极电连接以作为当前除垢流程中的阴极。

本发明的除垢单元利用多个电极交替工作，通过将阴极转换为阳极，自动实现对电极除垢，避免由于阴极长期积垢而导致吸附力下降，具有阻垢效果好、且电极寿命长的优点。

除垢元件与供水装置集成，除垢单元的电极内置于供水装置中，节省空间。本发明不添加化学药剂，不污染水质，通过利用电化学反应去除水中的钙镁离子等，使水质得到净化。具有运行费用低的特点。

进一步地，本发明可延长电热水器发热管的使用寿命、减少氧化物对其内胆表面的腐蚀，保护发热管的同时也保护了内胆，安全可靠。本发明实施例结构简单，成本低廉，且无化学污染，达到了提高电热水器的热交换效率和延长加热管使用寿命的目的。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的供水装置的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的三个电极的示意性结构图；

图3是根据本发明一个实施例的电热水器的示意性结构图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的供水装置的示意性结构图。本发明实施例的供水装置例如可为水箱、电热水器、太阳能热水器、饮水机等可为用户提供用水(例如洗浴用水、洗涤用水或饮用水)的装置。如图1所示，本发明实施例供水装置具有用于储水的内胆11。内胆11中开设有用于供水流入和流出的进水口13和出水口14。本领域技术人员可以理解，图1仅是简单地示意出各种供水装置所共同具有的一般性特点，并不用于对供水装置的结构作出任何限制。

本发明实施例的供水装置还包括用于将内胆11中的水中含有的钙镁离子等去除的除垢单元。所述除垢单元包括三个电极A、B、C，具有正极和负极的直流电源(图中未示出)以及控制器(图中未示出)。三个电极A、B、C设置在内胆11中。在本发明实施例中，电极的数量可为三个，也可为三个以上，如四个、五个、八个等。考虑电极成本，在优选的实施例中，除垢单元具有三个电极。

在一个实施例中，三个电极均通过电控开关与直流电源的正极和负极连接。控制器通过控制电控开关实现控制每个电极与直流电源的正极和负极之间的导通或断开，以使在除垢过程的一个除垢流程中三个电极中的两个电极分别作为阳极和阴极，而另外的电极不接电。

本发明实施例的除垢过程可包括多个除垢流程。在每一除垢流程中，控制器在三个电极中选择两个电极分别与直流电源的正极和负极电连接以分别作为阳极和阴极；在随后的下一除垢流程中，将在上一除垢流程中作为阴极的电极与直流电源的正极电连接以作为当前除垢流程中的阳极，在上一除垢流程中未与直流电源电连接的电极与直流电源的负极电连接以作为当前除垢流程中的阴极。

在本发明实施例的除垢流程中会发生电化学反应，水中的钙镁离子以碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁的形式沉积在阴极，从而降低了水的硬度。本发明实施例为了避免由于阴极长期积垢导致吸附力下降，通过以一定频率使阴极反转成为阳极，使阴极上的生成的碳酸钙等脱落分散在水中。

下面以图1所示的实施例为例，详细描述控制器对三个电极A、B、C的通、断电以及通电极性的控制过程。

例如在某一除垢流程中，控制器可使电极A是阳极，电极B是阴极，电极C不接电；设定时间后进入下一除垢流程，使电极B是阳极，电极C是阴极，电极A不接电；设定时间后再进入下一除垢流程，使电极C是阳极，电极A是阴极，电极B不接电；……，如此往复循环，使得在当前除垢流程中在作为阴极的电极上形成碳酸钙微晶等，在下一个工作流程中该电极作为阳极以使其上的碳酸钙微晶等脱落于水中，延长电极寿命。并且，由于每个电极都可在一个除垢流程中不接电，可有效减缓电极老化，进一步延长电极寿命。

本领域技术人员可以理解，当本发明实施例的除垢单元具有更多电极如四个电极时，其每个电极可在一个或多个除垢流程中不接电。例如在某一除垢流程中，控制器可使第一电极是阳极，第二电极是阴极，第三、四电极不接电；一定时间后进入下一除垢流程，可使第二电极是阳极，第三电极是阴极，第一、四电极不接电；一定时间后再进入下一除垢流程，可使第三电极是阳极，第四电极是阴极，第一、二电极不接电；一定时间后再进入下一除垢流程，可使第四电极是阳极，第一电极是阴极，第二、三电极不接电；一定时间后再进入下一除垢流程，可使第一电极是阳极，第二电极是阴极，第三、四电极不接电；……，如此往复循环。

在本发明的替代性实施例中，也可按其他的替换顺序来使上述四个电极交替工作，只要满足将在上一除垢流程中作为阴极的电极作为当前除垢流程中的阳极，且在上一除垢流程中未与直流电源电连接的电极中选择一个电极作为当前除垢流程中的阴极即可。

在图1所示的实施例中，三个电极A、B、C都由钛合金制成，为了避免其被水中离子腐蚀，可在其外表面镀一惰性金属层。

在一个实施例中，三个电极A、B、C均具有圆柱体结构，且三个电极A、B、C的中央轴线之间的间距相等。图2是根据本发明另一个实施例的三个电极的示意性结构图。如图2所示，三个电极A、B、C均具有V型结构，该V型结构由两个翼片形成。其中，相邻电极有一个翼片相对，即电极A、B有一个翼片相对、电极B、C有一个翼片相对、以及电极C、A有一个翼片相对。这样可增大电极表面，具有更好的除垢效果。在进一步的实施例中，所述V型结构可由一网状或片状结构沿其纵向中心线弯折形成，以使三个电极A、B、C均具有两个翼片。

在图2所示的实施例中，三个电极A、B、C的两个翼片分别形成的V型夹角均为120度。特别地，电极A、B，电极B、C以及电极C、A相对的翼片之间的间距d均相等。

在优选的实施例中，本发明的供水装置可为电热水器。本发明实施例的除垢单元特别适用于电热水器。参见图3，本发明实施例的具有除垢功能的电热水器，包括壳体(图中未示出)和带有加热管32的内胆31，内胆31的外层包覆有保温层(图中未示出)并置于壳体中，加热管32设置在内胆31中，用于对内胆31中的水进行加热。加热管32从法兰36上水平延伸进内胆31中，并进一步倾斜向下延伸至内胆31的下半部的下半区域，接着水平延伸形成水平加热段322。通常，水平加热段322为加热管32的有效加热段，即，加热管32的大部分电阻丝(至少50％)在水平加热段322内。

此外，该电热水器还可包括分别与内胆31连通的进水管道33、出水管道34。在电热水器工作的过程中，冷水通过进水管道33流进内胆31中，热水则通过出水管道34流出以供洗浴，并循环供应洗浴用水。电热水器还包括前述的除垢单元。其中，三个电极A、B、C(也可为四个电极或者更多个电极)优选从内胆底部垂直插入内胆31中。在一个实施例中，三个电极A、B、C在竖直面上的投影和加热管32的水平加热段322在同一竖直面上的投影均有交点。

为了避免由于电极与加热管32距离太近对其产生干扰，影响加热效率，同时避免由于电极与加热管32距离太远，对加热管32的阻垢效果不好，在优选实施例中，三个电极A、B、C与加热管32之间的间距在30-150mm之间。本领域技术人员可以理解，这里的间距是指三个电极A、B、C与加热管32之间的最近距离；或者也可理解为三个电极A、B、C在水平面上的投影形成的点与加热管32的水平加热段322在同一水平面上的投影形成的线段之间的最近距离。

在一个实施例中，当电加热器中的三个电极A、B、C均具有圆柱体结构时，电极的直径可为3-5mm，长度可为50-200mm。进一步地，三个电极A、B、C的中央轴线之间的间距可均为5-20mm。

在一个实施例中，当电加热器中的三个电极A、B、C具有如图2所示的V型结构时，V型结构的每个翼片的宽度可为5-20mm，长度可为50-200mm，厚度可为1-2mm。进一步地，相邻电极相对的翼片之间间距d可均为5-20mm。

通过按照上述参数对电极的尺寸和间距进行设置，利于三个电极A、B、C在电加热器中合理布局。

在一个实施例中，还可在内胆31中设置镁棒35，以缓解水中的杂质对内胆31的腐蚀。

本发明实施例还提供了一种对前述任一种供水装置进行除垢的方法。所述方法包括多个除垢流程，在每一除垢流程中，在所述至少三个电极中选择两个电极分别与所述直流电源的正极和负极电连接以分别作为阳极和阴极；在随后的下一除垢流程中，将在上一除垢流程中作为阴极的电极与所述直流电源的正极电连接以作为当前除垢流程中的阳极，在上一除垢流程中未与所述直流电源电连接的电极中选择一个电极与所述直流电源的负极电连接以作为当前除垢流程中的阴极。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (3)

1.一种供水装置，所述供水装置为电热水器，包括壳体、用于储水的带有加热管的内胆和除垢单元；

所述内胆的外层包覆有保温层并置于所述壳体中；

所述加热管设置在所述内胆中，用于对所述内胆中的水进行加热，所述加热管从法兰上水平延伸进所述内胆中，并进一步倾斜向下延伸至所述内胆的下半部的下半区域，接着水平延伸形成水平加热段，所述水平加热段为所述加热管的有效加热段；

所述除垢单元包括：

三个电极，从所述内胆底部垂直插入所述内胆中来设置在所述内胆中，所述三个电极与所述加热管之间的间距在30-150mm之间；且所述三个电极均具有由两个翼片形成的V型结构，相邻电极有一个翼片相对；其中所述V型结构由一网状或片状结构沿其纵向中心线弯折形成，两个翼片形成的V型夹角为120度，且所述V型结构的每个翼片的宽度为5-20mm，长度为50-200mm，厚度为1-2mm，相邻所述电极相对的翼片之间间距均为5-20mm；

直流电源，其具有正极和负极；

控制器，其配置成使所述除垢单元具有多个除垢流程，在每一除垢流程中，在所述三个电极中选择两个电极分别与所述直流电源的正极和负极电连接以分别作为阳极和阴极；在随后的下一除垢流程中，将在上一除垢流程中作为阴极的电极与所述直流电源的正极电连接以作为当前除垢流程中的阳极，在上一除垢流程中未与所述直流电源电连接的电极中选择一个电极与所述直流电源的负极电连接以作为当前除垢流程中的阴极。

2.根据权利要求1所述的供水装置，其特征在于，

所述三个电极均由钛合金制成，且在其外表面镀一惰性金属层。

3.一种对如权利要求1或2所述的供水装置进行除垢的方法，包括多个除垢流程，在每一除垢流程中，在所述三个电极中选择两个电极分别与所述直流电源的正极和负极电连接以分别作为阳极和阴极；在随后的下一除垢流程中，将在上一除垢流程中作为阴极的电极与所述直流电源的正极电连接以作为当前除垢流程中的阳极，在上一除垢流程中未与所述直流电源电连接的电极中选择一个电极与所述直流电源的负极电连接以作为当前除垢流程中的阴极。

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