CN105910275A - 电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电热水器，包括：内胆；加热件，加热件与内胆绝缘连接且伸入储水腔室内；阳极棒，阳极棒与内胆相连且伸入储水腔室内；电导率检测模块，电导率检测模块伸入储水腔室的水中；温度采集模块，温度采集模块伸入储水腔室内；电阻调节模块，电阻调节模块连接在加热件与内胆之间；主控模块，主控模块与电导率检测模块、温度采集模块以及电阻调节模块相连，以控制电导率检测模块和温度采集模块工作且根据电导率检测模块和温度采集模块的检测情况控制电阻调节模块的阻值。根据本发明实施例的电热水器，内胆、加热件以及阳极棒使用寿命长，电热水器使用安全性和工作可靠性提高。

Description

电热水器

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，更具体地，涉及一种电热水器。

背景技术

储水式电热水器的内胆除了要具有保温、耐压性能外，还必须防腐蚀、不漏水，内胆一旦被腐蚀穿就会漏水，使热水器的安全系数大大降低，热水器也随之报废。电热水器内胆中为防止内胆腐蚀发生一般都会放置有电解性能比内胆材料更活泼的镁合金棒或铝合金棒(俗称阳极棒)。阳极棒与内胆连接，在内胆、水、阳极棒之间形成了原电池，其中，还原性更强的阳极棒将作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的内胆则作为正极，可以避免被腐蚀。因此，阳极棒的消耗速度对电热水器内胆的寿命就非常重要。

在相关技术中的储水式电热水器中，热水器的搪瓷内胆中主要设置有阳极棒和不锈钢的加热管。加热管与内胆的连接方式主要有两种，一种连接方式是加热管与内胆之间不绝缘连接，在这种连接方式中，阳极棒直接固定在内胆上，因此，阳极棒和加热管之间是完全导通的，加热管的不锈钢管体、水、阳极棒之间也形成了原电池，并且由于加热管管体的裸露面积较大，使作为负极的阳极棒因电化学反应消耗很快，大大缩短了阳极棒的使用寿命；另一种连接方式是加热管与内胆之间绝对的绝缘连接，这种连接方式虽然延长了镁棒的使用寿命，但由于不锈钢管体的加热管没有镁棒的保护，其不锈钢表面也容易发生点蚀等现象，导致加热管腐蚀漏电，造成安全隐患。

因此，需要一种电热水器的防腐蚀措施，既能够保护加热管管体，又能够有效地保护搪瓷内胆。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

相关技术中的一种电热水器采用了平衡电阻的方式来防腐蚀，具体而言，加热管与内胆绝缘安装之后再在加热管与内胆之间串接一个固定阻值的平衡电阻，来限制阳极棒和加热管产生过大的保护电流，使得加热管的电势可以低于内胆的电势，让内胆处于主要保护位置，以避免阳极棒的多余消耗，达到延长阳极棒的使用寿命以及保护内胆的目的。

本申请的发明人经过长时间的研究和反复试验发现，电热水器中加热管在使用过程所需的保护电流变化趋势同内胆所需保护电流的状况并不相同，图1中示出了电热水器的内胆和加热件在不同状态下的保护电流值随时间的变化图，其中，曲线a表示内胆在冷水状态下的保护电流值随时间的变化图，曲线b表示加热件在冷水状态下的保护电流值随时间的变化图，曲线c表示内胆在加热状态下的保护电流值随时间的变化图，曲线d表示加热件在加热状态下的保护电流值随时间的变化图，曲线e表示内胆在保温状态下的保护电流值随时间的变化图，曲线f表示加热件在保温状态下的保护电流值随时间的变化图。如图1所示，在使用初期，加热管在冷水状态(断电)、加热状态以及保温状态中的任何一个状态都需要较大的保护电流，当工作一段时间后，随着在加热管表面的不锈钢表面氧化膜和垢层形成并趋于稳定，加热管的相对保护面积减少，所需要的保护电流也随之降低。

在上述的平衡电阻的防腐蚀措施中，由于平衡电阻的存在，使得加热管在使用初期由于较小的保护电流(被平衡电阻所限制)会处于欠保护状态，从而诱发点蚀，而一旦点蚀形成，即使后期保护电流足够，也有可能出现电力线无法深入到蚀孔内，从而无法抑制点蚀的发展，造成加热管腐蚀失效。因此，上述结构防腐蚀效果并不理想。

另外，由于我国幅员辽阔，各地的水质差异很大，电热水器中搪瓷内胆、加热器的耐腐蚀能力不仅同其自身的选材、设计和缺陷面积相关，而且同水质中一些影响腐蚀的因子密切相关，例如：水中氯离子、电导率、水质的硬度等含量。在水质较差的区域，使用上述串接平衡电阻的方案会使加热器得不到足够的保护电流从而产生腐蚀漏电，给用户带来安全隐患。

有鉴于此，本申请的发明人根据研究得出的保护电流的变化趋势并考虑了水质等因素设计了一种新的电热水器的防腐蚀结构，具体而言，根据保护电流情况在加热管与内胆之间串接阻值可以变化的电阻调节模块，以改变保护电流的大小，更有效的保护内胆和加热管，同时能够延长阳极棒的使用寿命。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种电热水器，所述电热水器的内胆、加热件以及阳极棒使用寿命长，电热水器更安全可靠。

根据本发明实施例的电热水器，包括：内胆，所述内胆内限定有储水腔室；加热件，所述加热件与所述内胆绝缘连接且伸入所述储水腔室内；阳极棒，所述阳极棒与所述内胆相连且伸入所述储水腔室内；电导率检测模块，所述电导率检测模块伸入所述储水腔室的水中，以检测所述储水腔室内的水的电导率；温度采集模块，所述温度采集模块伸入所述储水腔室内，以检测所述储水腔室内的温度；电阻调节模块，所述电阻调节模块连接在所述加热件与所述内胆之间；主控模块，所述主控模块与所述电导率检测模块、所述温度采集模块、所述加热件以及所述电阻调节模块相连，以控制所述电导率检测模块和所述温度采集模块工作且检测所述加热件的加热时间，并根据所述电导率检测模块和所述温度采集模块的检测情况以及加热件的加热时间控制所述电阻调节模块的阻值。

根据本发明实施例的电热水器，内胆和加热件可以得到有效保护，并且阳极棒可以延缓消耗，内胆、加热件以及阳极棒使用寿命长，电热水器使用安全性和工作可靠性提高。

另外，根据本发明上述实施例的电热水器还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述温度采集模块适于伸入所述储水腔室的水中以检测水的温度。

根据本发明的一些实施例，所述主控模块内预设有所述阳极棒的保护电流值关于水的电导率、水温和加热件的加热时间的关系式，所述主控模块适于收集所述电导率检测模块和所述温度采集模块的检测数据以及加热件的加热时间并结合所述关系式得到所述阳极棒所需的当前保护电流值，然后控制所述电阻调节模块的阻值，以使所述阳极棒具有所述当前保护电流值。

根据本发明的一些实施例，所述电导率检测模块包括：电导率检测电路，所述电导率检测电路与所述主控模块相连，所述电导率检测电路具有两个引出线，两个所述引出线分别与所述内胆和所述加热件电连接，所述电导率检测电路适于检测水阻并将所述水阻转换为水的电导率值传递至所述主控模块。

根据本发明的一些实施例，所述电导率检测模块还包括一个电极，所述电极伸入所述内胆内且与所述加热件以及所述内胆绝缘连接，所述电极与所述两个所述引出线中的一个电连接，两个所述引出线中的另一个与所述加热件电连接。

根据本发明的一些实施例，所述电导率检测模块还包括两个电极，两个所述引出线分别通过对应的所述电极与所述内胆和所述加热件电连接。

根据本发明的一些实施例，所述电阻调节模块包括：可调电阻，所述可调电阻连接在所述内胆与所述加热件之间；电阻调节电路，所述电阻调节电路与所述可调电阻以及所述主控模块相连，以在所述主控模块的控制下改变所述可调电阻的阻值。

根据本发明的一些实施例，所述可调电阻为光敏电阻或热敏电阻，所述电阻调节电路上设有与所述光敏电阻或所述热敏电阻分别对应的发光二极管或发热元件。

根据本发明的一些实施例，所述电阻调节模块包括：多个固定电阻，多个固定电阻并联在所述内胆与所述加热件之间；继电器，所述继电器与所述主控模块相连，所述继电器具有多个与多个所述固定电阻一一对应的控制开关，每个所述控制开关分别与对应的所述固定电阻串联以控制所述固定电阻的通断。

根据本发明的一些实施例，所述电阻调节模块的可调阻值范围为0-100Ω。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是电热水器的内胆和加热件的保护电流值随时间的变化图；

图2是根据本发明实施例的电热水器的结构示意图；

图3是图2中A处的放大结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的电热水器的电阻调节模块的结构示意图；

图5是根据本发明另一个实施例的电热水器的电阻调节模块的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的电热水器的防腐蚀原理图。

附图标记：

电热水器100；

内胆10；储水腔室101；

加热件20；法兰201；密封圈202；绝缘垫203；

阳极棒30；

电导率检测模块40；电导率检测电路41；引出线42；电极43；绝缘密封垫401；

温度采集模块50；

电阻调节模块60；电阻调节电路61；可调电阻62；发光二极管611；发热元件612；光敏电阻621；热敏电阻622；固定电阻63；继电器64；控制开关641；

主控模块70。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的电热水器100。

参照图1至图6所示，根据本发明实施例的电热水器100可以包括内胆10、加热件20、阳极棒30、电导率检测模块40、温度采集模块50、电阻调节模块60和主控模块70。

内胆10内可以限定有储水腔室101，加热件20可以与内胆10绝缘连接并且伸入储水腔室101内。可选地，加热件20可以为加热管或加热片等。阳极棒30与内胆10相连并且伸入内胆10的储水腔室101内，阳极棒30可以与内胆10相连形成原电池，阳极棒30可以作为阳极，内胆10可以作为阴极，以保护内胆10。可选地，阳极棒30可以为镁棒或者铝棒等。电导率检测模块40伸入储水腔室101，当储水腔室101内储存有水时，电导率检测模块40可以伸入水中以检测储水腔室101内水的电导率。温度采集模块50可以伸入储水腔室101内，以检测储水腔室101内的温度。可选地，温度采集模块50可以为温度传感器。电阻调节模块60连接在加热件20与内胆10之间，使原本相互绝缘安装的加热件20与内胆10之间可以通过电阻调节模块60实现电连接。

主控模块70可以与电导率检测模块40、温度采集模块50、加热件20以及电阻调节模块60相连，以控制电导率检测模块40和温度采集模块50工作，并且检测加热件20的加热时间，以根据电导率检测模块40和温度采集模块50的检测情况以及加热件20的加热时间控制电阻调节模块60的阻值。

根据本发明实施例的电热水器100，通过在内胆10与加热件20之间串接阻值可调的电阻调节模块60以及设置温度采集模块50和电导率检测模块40，可以通过采集储水腔室101以及内部的水质和加热件20的工状数据，动态调节加热件20和内胆10之间的平衡电阻值，使内胆10和加热件20可以得到需要的保护电流，延缓阳极棒30的消耗，防止内胆10和加热件20因腐蚀而失效，它能根据各地不同的水质特点以及电热水器100的实际工状(使用时间)等客观条件延缓阳极棒30的消耗速度，使内胆10和加热件20在各种水质环境下均得到有效保护，提升了电热水器100的使用寿命，也防止用户出现因电热水器100腐蚀而产生漏电的安全隐患，使用安全性和工作可靠性提高。

根据本发明的一些实施例，温度采集模块50适于伸入储水腔室101的水中，以检测水的温度。由此，主控模块70可以根据水的电导率、水的温度等来调节电阻调节模块60的阻值，使得该热水器可以通过采集电热水器100水质的电导率、水温以及及加热件20的使用时间，根据前期研究的最佳平衡电阻值与上述参数的关联关系，来调节加热件20与内胆10之间的电阻调节模块60的阻值，使在任何水质条件下阳极棒30都能对电热水器100的内胆10和加热件20进行有效保护，同时延缓阳极棒30的消耗，提升了电热水器100的使用寿命。

主控模块70内可以预设有阳极棒30的保护电流值关于水的电导率、水温和加热件20的加热时间的关系式，主控模块70适于收集电导率检测模块40和温度采集模块50的检测数据以及加热件20的加热时间并且结合上述的关系式得到阳极棒30所需的当前保护电流值，然后控制电阻调节模块60的阻值以使阳极棒30具有适宜的当前保护电流值，达到较好的保护内胆10、加热件20以及阳极棒30的效果。其中，阳极棒30的保护电流值关于水的电导率、水温和加热件20的加热时间的关系式可以经过具体试验进行确定，这对本领域的技术人员来说是可以实现的。

下面对电导率检测模块40的结构进行描述。根据本发明的一些实施例，电导率检测模块40可以包括电导率检测电路41，电导率检测电路41可以与主控模块70相连，电导率检测电路41具有两个引出线42，两个引出线42分别与内胆10和加热件20电连接。由此，内胆10和加热件20分别可以作为一个检测电极，电导率检测电路41可以与内胆10、加热件20以及水之间形成完整的回路，从而实现对水的电导率的检测。其中，电导率检测电路41适于检测水阻并将水阻转换为水的电导率传递至主控模块70。也就是说，电导率检测模块40直接检测的是水的阻值，然后再将水阻转换为水的电导率。由此，更便于检测且电导率检测模块40更易于制造。其中，水阻与电导率之间的转换对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

可以理解的是，电导率检测模块40的结构不限于此，还可以为其它结构，例如，如图2和图3所示，电导率检测模块40不仅包括具有两个引出线42的电导率检测电路41，还包括一个电极43，该电极43伸入内胆10内并且与加热件20以及内胆10绝缘连接，同时，该电极43与两个引出线42中的一个电连接，两个引出线42中的另一个则与加热件20电连接。由此，电极43可以作为一个检测电极，加热件20可以作为另一个检测电极，电导率检测电路41与电极43、加热件20以及水之间可以构成完整回路，这也可以实现对水的电导率的检测，检测方便。

如图3所示，电极43可以穿过加热件20伸入内胆10的储水腔室101内，电极43与加热件20之间可以设置绝缘件，例如，绝缘密封垫401，以实现电极43与加热件20之间的绝缘以及密封连接。

再例如，在本发明的另一些实施例中，电导率检测模块40可以包括电导率检测电路41和两个电极43，电导率检测模块40的两个引出线42分别通过对应的电极43与内胆10和加热件20电连接。也就是说，两个电极43与两个引出线42一一对应，两个电极43中的一个连接一个引出线42与内胆10，两个电极43中的另一个连接另一个引出线42与加热件20。由此，电导率检测电路41与内胆10、加热件20和水之间仍然可以形成完整的回路。

下面对电阻调节模块60的结构进行描述。可选地，如图3所示，电阻调节模块60可以包括可调电阻62和电阻调节电路61。可调电阻62连接在内胆10与加热件20之间，电阻调节电路61与可调电阻62以及主控模块70相连，以在主控模块70的控制下改变可调电阻62的阻值。该结构的电阻调节模块60调节方便且性能可靠。

可调电阻62可以有多种，例如，如图3所示，可调电阻62可以为光敏电阻621，电阻调节电路61上可以设有与光敏电阻621对应的发光二极管611，发光二极管611发出的光可以照射至光敏电阻621，发光二极管611可以在主控模块70的控制下发出不同强度的光，使光敏电阻621可以实现阻值的调节，调节方便且便于制造。

再例如，如图4所示，可调电阻62可以为热敏电阻622，电阻调节电路61上可以设置发热元件612，热敏电阻622可以接收发热元件612的热量，发热元件612在主控模块70的控制下可以产生不同的热量，从而可以实现热敏电阻622的阻值的调节，调节较方便。

电阻调节模块60的结构不限于此，如图5所示，电阻调节模块60还可以是包括多个固定电阻63和继电器64的结构。多个固定电阻63可以并联在内胆10与加热件20之间，继电器64可以与主控模块70相连，继电器64具有多个控制开关641，多个控制开关641与多个固定电阻63一一对应地串联相连，每个控制开关641可以控制一个固定电阻63的通断。由此，可以通过继电器64控制内胆10与加热件20之间所并联的固定电阻63的数量，同样可以实现固定电阻63调节模块60的阻值的调节，调节准确且方便。

根据本发明的一些实施例，电阻调节模块60的可调阻值范围可以为0-100Ω。由此，可以较好实现保护电流的调节，达到对电热水器100的较好的保护。较优选地，电阻调节模块60的可调阻值范围为0-80Ω，更优选地，电阻调节模块的可调阻值范围为0-60Ω。

参照图2、图3和图6所示，根据本发明实施例的电热水器100设有电导率检测模块40、温度采集模块50、电阻调节模块60以及主控模块70和阳极棒30等。其中，电导率检测模块40包括安装在水路系统中用于采集水阻信号的两个电极43和对水阻信号进行取样、放大分析的电导率检测电路41(即图2中所示的MCU1)；温度采集模块50可以为安装在内胆10中的NTC(温度传感器)；电阻调节模块60可以包括阻值可变化的可调电阻62以及控制其阻值的电阻调节电路61(即图2中所示的MCU2)；主控模块70可以为主控芯片(即图3中所示的CS)，可以用于协调控制各模块工作；阳极棒30安装在内胆10中为加热件20和内胆10提供防腐蚀保护。

阳极棒30安置在内胆10中，加热件20可以通过密封圈202和绝缘垫203与法兰201隔离开，加热件20与内胆10之间串接有电阻调节模块60，电阻调节模块60包括光敏电阻621、为它提供光源的发光二极管611以及密闭的外壳；主控芯片通过电阻调节电路61来控制可调电阻62的阻值；温度传感器通过放置在加热件20的感温管中来感应内胆10的水温，并将温度信号传导给主控芯片；电极43通过绝缘密封垫401与加热件20和内胆10实现绝缘安装，加热件20的外表面作为水阻检测的另一个检测电极，通过电导率检测电路41将水阻信号转换为电导率传递给主控芯片(CS)。

当电热水器100工作时，可以通过电导率检测模块40、温度采集模块50采取电热水器100中水的电导率及温度值，并检测加热件20的加热时间，根据前期储存在主控芯片中依水质的电导率、温度以及加热件20的使用时间试验得出的保护电流值，驱动电阻调节模块60实现合适的平衡电阻值，这种方案不仅可能使电热水器100的内胆10和加热件20得到需要的保护电流，防止内胆10和加热件20因腐蚀而失效，同时它能根据各地不同的水质特点，以及电热水器100的实际工状(使用时间)等客观条件延缓阳极棒30的消耗速度，使在任何水质条件下阳极棒30都能对电热水器100的内胆10和加热件20进行有效保护，提升了电热水器100的使用寿命。

根据本发明实施例电热水器100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电热水器，其特征在于，包括：

内胆，所述内胆内限定有储水腔室；

加热件，所述加热件与所述内胆绝缘连接且伸入所述储水腔室内；

阳极棒，所述阳极棒与所述内胆相连且伸入所述储水腔室内；

电导率检测模块，所述电导率检测模块伸入所述储水腔室内以检测所述储水腔室内的水的电导率；

温度采集模块，所述温度采集模块伸入所述储水腔室内以检测所述储水腔室内的温度；

电阻调节模块，所述电阻调节模块连接在所述加热件与所述内胆之间；

主控模块，所述主控模块与所述电导率检测模块、所述温度采集模块、所述加热件以及所述电阻调节模块相连，以控制所述电导率检测模块和所述温度采集模块工作且检测所述加热件的加热时间，并根据所述电导率检测模块和所述温度采集模块的检测情况以及加热件的加热时间控制所述电阻调节模块的阻值。

2.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于，所述温度采集模块适于伸入所述储水腔室的水中以检测水的温度。

3.根据权利要求2所述的电热水器，其特征在于，所述主控模块内预设有所述阳极棒的保护电流值关于水的电导率、水温和加热件的加热时间的关系式，所述主控模块适于收集所述电导率检测模块和所述温度采集模块的检测数据以及加热件的加热时间并结合所述关系式得到所述阳极棒所需的当前保护电流值，并调节所述电阻调节模块的阻值，以使所述阳极棒具有所述当前保护电流值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电热水器，其特征在于，所述电导率检测模块包括：电导率检测电路，所述电导率检测电路与所述主控模块相连，所述电导率检测电路具有两个引出线，两个所述引出线分别与所述内胆和所述加热件电连接，所述电导率检测电路适于检测水阻并将所述水阻转换为水的电导率传递至所述主控模块。

5.根据权利要求4所述的电热水器，其特征在于，所述电导率检测模块还包括一个电极，所述电极伸入所述储水腔室内且与所述加热件以及所述内胆绝缘连接，所述电极与所述两个所述引出线中的一个电连接，两个所述引出线中的另一个与所述加热件电连接。

6.根据权利要求4所述的电热水器，其特征在于，所述电导率检测模块还包括两个电极，两个所述引出线分别通过对应的所述电极与所述内胆以及所述加热件电连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电热水器，其特征在于，所述电阻调节模块包括：

可调电阻，所述可调电阻连接在所述内胆与所述加热件之间；

电阻调节电路，所述电阻调节电路与所述可调电阻以及所述主控模块相连，以在所述主控模块的控制下改变所述可调电阻的阻值。

8.根据权利要求7所述的电热水器，其特征在于，所述可调电阻为光敏电阻或热敏电阻，所述电阻调节电路上设有与所述光敏电阻或所述热敏电阻分别对应的发光二极管或发热元件。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的电热水器，其特征在于，所述电阻调节模块包括：

多个固定电阻，多个固定电阻并联在所述内胆与所述加热件之间；

继电器，所述继电器与所述主控模块相连，所述继电器具有多个与多个所述固定电阻一一对应的控制开关，每个所述控制开关分别与对应的所述固定电阻串联以控制所述固定电阻的通断。

10.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于，所述电阻调节模块的可调阻值范围为0Ω-100Ω。