CN105865035B - 热水器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热水器及其控制方法。具体地，本发明提供了一种热水器，包括电化学除垢装置，配置成至少部分地去除所述热水器的内胆内的水中所含的水垢成分。特别地，所述电化学除垢装置包括第一筒状电极和设置于所述第一筒状电极内的第二筒状电极，且所述第二筒状电极与所述第一筒状电极同轴。此外，本发明还提供了一种用于该热水器的控制方法。本发明的热水器及其控制方法因为电化学除垢装置具有第一筒状电极和第二筒状电极，显著地提高了电化学除垢装置的阻垢面积，防止或大大减缓了热水器的加热管和内胆内壁的结垢。
Description
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热水器及其控制方法。
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(也可被称为水中的水垢成分)，当水受热或蒸发时，钙、镁化合物等析出沉淀，会在加热管表面和内胆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，避免电热水器的加热管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和改变内胆中水的水质；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
本发明第一方面的一个目的旨在克服现有的热水器的至少一个缺陷，提供一种新颖的热水器，其能够防止或减缓热水器的加热管和内胆内壁上结垢，且结构简单。
本发明第一方面的一个进一步的目的是要增大电化学除垢装置的有效阻垢面积，提高热水器的阻垢效果。
本发明第一方面的另一个进一步的目的是要避免内胆内的水电解析氢。
本发明第一方面的又一个进一步的目的是要便于电化学除垢装置的安装。
本发明第一方面的再一个进一步的目的是要尽可能地防止或减缓热水器的加热管结垢。
本发明第二方面的一个目的是要提供一种用于上述热水器的控制方法。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种热水器，包括电化学除垢装置，配置成至少部分地去除所述热水器的内胆内的水中所含的水垢成分。特别地，所述电化学除垢装置包括第一筒状电极和设置于所述第一筒状电极内的第二筒状电极，且所述第二筒状电极与所述第一筒状电极同轴。
可选地，所述第一筒状电极和所述第二筒状电极均包括：筒壁，由柔性导电片材卷制而成；和多个电极柱，沿所述筒壁的周向方向间隔地设置，且每个所述电极柱沿平行于所述筒壁轴线的方向至少部分地伸入所述筒壁。
可选地，所述柔性导电片材为活性炭纤维毡。
可选地，所述第一筒状电极的内壁与所述第二筒状电极的外壁之间设置有间隔层。
可选地，所述第一筒状电极的外直径为2cm至5cm。
可选地，所述第一筒状电极与所述第二筒状电极接入的电压为1.23V至2.5V。
可选地，所述第一筒状电极与所述热水器的加热管之间的间距为10mm至50mm。
可选地，所述第一筒状电极邻近所述热水器的加热管设置；且所述第一筒状电极和所述第二筒状电极均配置成使得其在一竖直平面内的投影平行或重合于所述热水器的加热管在该竖直平面内的投影。
可选地，所述第一筒状电极和所述第二筒状电极在水平面内投影的中央对称线与所述加热管在水平面内投影的中央对称线重合。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于上述任一种热水器的控制方法，包括：
在开启所述热水器的加热管时，开启所述电化学除垢装置；
在关闭所述加热管时，延迟第一预设时间关闭所述电化学除垢装置。
可选地，所述第一预设时间为0.5min至5min。
可选地，所述控制方法还包括：在所述加热管工作的过程中，使所述电化学除垢装置的第一筒状电极和第二筒状电极的正负极性按照预设周期反转。
可选地，所述预设周期为10s至150s。
本发明的热水器及其控制方法因为电化学除垢装置具有第一筒状电极和第二筒状电极，显著地提高了电化学除垢装置的阻垢面积，防止或大大减缓了热水器的加热管和内胆内壁的结垢。
进一步地，由于本发明热水器及除垢方法中第一筒状电极和第二筒状电极的筒壁均由活性炭纤维制成，比表面积大使阻垢效果好，且成本低。
进一步地，由于本发明热水器及除垢方法中，电极柱不仅可以连通电源与相应电极片，且能够起到支撑、固定相应电极片的作用。
进一步地，由于本发明热水器及除垢方法中第一筒状电极和第二筒状电极邻近且平行于加热管设置，能够最大程度地防止或减缓加热管的结垢，显著提高了加热管的加热效率和寿命。
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热水器的示意性主视图；
图2是图1所示热水器的示意俯视图；
图3是图1所示热水器的示意性左视图；
图4是根据本发明一个实施例的热水器中电化学除垢装置的示意性剖视图；
图5是根据本发明一个实施例的热水器的示意性主视图；
图6是根据本发明一个实施例的热水器的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，由于加热管20一般是安装在热水器的法兰盘11上，加热管20可具有远侧端，加热管20的远侧端是相对于加热管20的安装位置(如法兰盘11)而言的，也就是说在加热管20的远离其安装位置处的一端为远侧端。同样地，本发明实施例中的电化学除垢装置的第一筒状电极31和第二筒状电极32也具有远侧端。加热管20也可以理解为从其安装位置处开始向内胆10内部延伸至其远侧端，其安装位置处可为其初始端，从法兰盘11处指向加热管20的远侧端的方向为法兰盘11的前方，即本发明坐标系中Y轴箭头指向的方向；此外本发明X轴表示横向方向，Y轴表示纵向方向，Z轴表示竖向方向。
图1是根据本发明一个实施例的热水器的示意性主视图，图中仅示出了法兰盘11和安装在法兰盘11上的至少部分部件。如图1所示，并参考图2和图3，本发明实施例提供了一种热水器，例如，电热水器。具体地，热水器一般性可包括用于储水的内胆10和延伸进内胆10并对其内的水进行加热的加热管20。为了防止内胆10内壁结垢和加热管20上结垢，本发明实施例的热水器还包括电化学除垢装置，配置成至少部分地去除热水器的内胆内的水中所含的水垢成分，其可包括第一筒状电极31和设置于第一筒状电极31内的第二筒状电极32，且第二筒状电极32与第一筒状电极31同轴。本发明实施例的热水器采用筒状电极可显著地提高了电化学除垢装置的阻垢面积，防止或大大减缓了热水器的加热管20和内胆10内壁的结垢。
在本发明的一些实施例中，如图4所示，第一筒状电极31和第二筒状电极32均包括筒壁和多个电极柱33，其中筒壁由柔性导电片材卷制而成；多个电极柱33沿筒壁的周向方向间隔地设置，且每个电极柱33沿平行于筒壁轴线的方向至少部分地伸入筒壁。在本发明实施例中，柔性导电片材为活性炭纤维毡，由活性炭纤维毡制成的电极片的比表面积大，能进一步提高电化学除垢装置的阻垢效果。此外，由活性炭纤维毡制成的电极片也具有成本低的优势。
多个电极柱33不仅可以连通电源，且能够起到支撑、固定相应筒壁的作用。进一步地，第一筒状电极31的多个电极柱33与第二筒状电极32的多个电极柱33沿周向方向相互间隔地设置。第一筒状电极31和第二筒状电极32的每一个中电极柱33可为3至8个，优选为4个、5个。每个电极柱33的初始端安装于法兰盘11或内胆10胆壁并在法兰盘11或内胆10的外侧连接电连线，其部分电极柱段伸入相应筒壁。在本发明的一些可替代性实施例中，第一筒状电极31和第二筒状电极32的每一个中的部分电极柱33全部伸入相应筒壁；另一部分电极柱33的初始端安装于法兰盘11或内胆10胆壁并在法兰盘11或内胆10的外侧连接电连线，其部分电极柱段伸入相应筒壁。筒壁可全部位于内胆10内。
在本发明的一些实施例中，第一筒状电极31内壁和第二筒状电极32外壁之间可设置有间隔层。间隔层由无纺布制成，以允许水流从第一筒状电极31内壁和第二筒状电极32外壁之间流过。在本发明的一些替代性实施例中，该间隔层也可为纸质隔膜、尼龙纤维以及多孔聚合物板等。
在本发明的一些实施例中，第一筒状电极31的外直径为2cm至5cm。第一筒状电极31与第二筒状电极32接入的电压为1.23V至2.5V，阻垢效果好且避免水电解析氢。电化学除垢装置还可包括：极性切换开关，配置成使电化学除垢装置的第一筒状电极31和第二筒状电极32的正负极性反转，以防止第一筒状电极31或第二筒状电极32上形成的微晶碳酸钙过多，在第一筒状电极31和第二筒状电极32的正负极性反转后，可使第一筒状电极31或第二筒状电极32上的微晶碳酸钙脱落脱落，随水流冲走。
为了更好地防止或减缓加热管20结垢，第一筒状电极31可邻近加热管20设置，且第一筒状电极31和第二筒状电极32均配置成使得其在一竖直平面内的投影平行或重合于热水器的加热管20在该竖直平面内的投影。也可理解为，第一筒状电极31和第二筒状电极32均与加热管20随形设置，或者第一筒状电极31和第二筒状电极32分别从其初始端沿平行于加热管20的延伸方向延伸(这里的延伸方向需理解为从其初始端指向其远侧端的方向)。由于第一筒状电极31和第二筒状电极32的特殊结构和安装位置，能够防止或大大减缓了加热管20的结垢，对加热管20进行有效地保护。
在该发明实施例中，第一筒状电极31与热水器的加热管20之间的间距为10mm至50mm。本领域技术人员可以理解，这里的间距是指第一筒状电极31的管壁与加热管20管壁之间的距离，由于第一筒状电极31至少近似地平行于加热管20，第一筒状电极31与加热管20之间的距离为相互平行的管壁与管壁之间的距离，例如当加热管20为U型时，U型加热管20的两个平行段的管壁与第一筒状电极31外壁之间的距离在10mm至50mm之间。
在本发明的一些实施例中，加热管20可横置于内胆10中。例如，加热管20在水平面内的投影可为U型。加热管20在竖直平面内的投影可包括：从其固定于热水器的法兰盘11处的投影沿水平方向向前延伸的第一投影段，从第一投影段向斜下方延伸的第二投影段，以及从第二投影段继续向前延伸的第三投影段。第一筒状电极31和第二筒状电极32在水平面内投影的中央对称线与加热管20在水平面内投影的中央对称线重合，且第一筒状电极31和第二筒状电极32均配置成使得其在一竖直平面内的投影重合于热水器的加热管20在该竖直平面内的投影。为了防止加热管20与第一筒状电极31和第二筒状电极32干涉，第一筒状电极31和第二筒状电极32的远侧端均位于加热管20的远侧端的后方。为了便于安装，减少在内胆10上的开孔数量和便于电连接线的统一管理，每个电极柱33的起始端可安装于热水器的法兰盘11。进一步地，热水器的温控器40也可安装于该法兰盘11上。
图5是根据本发明一个实施例的热水器的示意性主视图。加热管20可横置于内胆10中。例如，加热管20在水平面内的投影可为U型。加热管20在竖直平面内的投影可包括：从其固定于热水器的法兰盘11处的投影沿水平方向向前延伸的第一投影段，从第一投影段向斜下方延伸的第二投影段，以及从第二投影段继续向前延伸的第三投影段。第一筒状电极31和第二筒状电极32沿竖直方向延伸，且邻近加热管20的加热段设置。在该发明实施例中，第一筒状电极31与加热管20的加热段之间的间距为10mm至50mm。本领域技术人员可以理解，这里的间距是指加热管20的加热段的管壁上任一点与第一筒状电极31的管壁之间的最短距离。
图6是根据本发明一个实施例的热水器的控制方法的流程图。本发明实施例还提供了一种用于上述任一种热水器的控制方法，其包括：在开启热水器的加热管20时，开启电化学除垢装置；在关闭加热管20时，延迟第一预设时间关闭电化学除垢装置。第一预设时间可为0.5min至5min。
为了防止第一筒状电极31和第二筒状电极32中一个上的水垢过多，本发明实施例的控制方法还包括：在加热管20工作的过程中，使电化学除垢装置的第一筒状电极31和第二筒状电极32的正负极性按照预设周期反转。预设周期为10s至150s。
在本发明的一些实施例中，该热水器的控制方法还包括：在加热管20关闭后，电化学除垢装置在关闭第二预设时间后开启，在工作第三预设时间后关闭，且以此循环直至加热管20开启。具体地，当加热管关闭后，热水器判断在第一预设时间段内是否开启加热管，若加热管在第一预设时间段内开启，则电化学除垢装置继续工作；若加热管在第一预设时间段内未开启，则关闭电化学除垢装置，且热水器判断在第二预设时间段内是否开启加热管。若加热管在第二预设时间段内开启，则开启电化学除垢装置；若加热管在第二预设时间段内未开启，则开启电化学除垢装置，且热水器继续判断在第三预设时间段内是否开启加热管。若加热管在第三预设时间段内开启，则电化学除垢装置继续工作；若加热管在第三预设时间段内未开启，则关闭电化学除垢装置，热水器再次判断在第二预设时间段内是否开启加热管。第二预设时间可为10min至30min；第三预设时间可为5min至30min。
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 (12)
1.一种热水器，包括电化学除垢装置，配置成至少部分地去除所述热水器的内胆内的水中所含的水垢成分，其特征在于，
所述电化学除垢装置包括第一筒状电极和设置于所述第一筒状电极内的第二筒状电极，且所述第二筒状电极与所述第一筒状电极同轴；且
所述第一筒状电极和所述第二筒状电极均包括：
筒壁，由柔性导电片材卷制而成；和
多个电极柱，沿所述筒壁的周向方向间隔地设置，且每个所述电极柱沿平行于所述筒壁轴线的方向至少部分地伸入所述筒壁。
2.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于，
所述柔性导电片材为活性炭纤维毡。
3.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于，
所述第一筒状电极的内壁与所述第二筒状电极的外壁之间设置有间隔层。
4.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于，
所述第一筒状电极的外直径为2cm至5cm。
5.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于，
所述第一筒状电极与所述第二筒状电极接入的电压为1.23V至2.5V。
6.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于，
所述第一筒状电极与所述热水器的加热管之间的间距为10mm至50mm。
7.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于，
所述第一筒状电极邻近所述热水器的加热管设置；且
所述第一筒状电极和所述第二筒状电极均配置成使得其在一竖直平面内的投影平行或重合于所述热水器的加热管在该竖直平面内的投影。
8.根据权利要求7所述的热水器，其特征在于，
所述第一筒状电极和所述第二筒状电极在水平面内投影的中央对称线与所述加热管在水平面内投影的中央对称线重合。
9.一种用于权利要求1至8中任一项所述热水器的控制方法，其特征在于，包括：
在开启所述热水器的加热管时，开启所述电化学除垢装置；
在关闭所述加热管时，延迟第一预设时间关闭所述电化学除垢装置。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，
所述第一预设时间为0.5min至5min。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：
在所述加热管工作的过程中，使所述电化学除垢装置的第一筒状电极和第二筒状电极的正负极性按照预设周期反转。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，
所述预设周期为10s至150s。
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