CN112815530B - 用于电热水器内胆的防腐装置及直流电热水器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及热水器防腐技术领域，公开一种用于电热水器内胆的防腐装置，包括内胆、分别与内胆连接的牺牲阳极及第一电子阳极，以及为第一电子阳极供电的直流电源；充电电池，与第一电子阳极相连接，用于在电热水器断电状态下为第一电子阳极供电；并在电热水器通电状态下通过直流电源充电；第二电子阳极，一端与牺牲阳极连接，另一端连接充电电池和直流电源，用于为牺牲阳极进行阴极保护。直流电源通过第一电子阳极为内胆提供防腐电流，并通过第二电子阳极为牺牲阳极提供阴极保护，直流电源断电时充电电池继续供电进行保护，能够最大程度的抑制牺牲阳极的自腐蚀，极大地提升了牺牲阳极的利用率。本申请还公开一种直流电热水器。

Description

用于电热水器内胆的防腐装置及直流电热水器

技术领域

本申请涉及热水器防腐技术领域，例如涉及一种用于电热水器内胆的防腐装置及直流电热水器。

背景技术

目前，热水器已成为常见的家电设备，家用热水器通常分为电热水器、太阳能热水器和燃气热水器。其中，电热水器因其安装、使用上的便捷性，市场占有率较高。而随着电热水器产品的更新换代，用户对电热水器使用寿命的要求也不断提高。市场电热水器的质保期一般在5年以上，以8年为主，部分高端品牌的质保期为10年。作为热水器的主要结构部分，对内胆的防腐格外重要，因为一旦出现腐蚀泄露问题将无法维修，只能整机报废，因此实现对内胆的长期腐蚀防护是保证热水器使用寿命的必要前提。

在实施本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

热水器内胆的防腐技术主要通过在内胆表面烧制搪瓷涂层，对腐蚀介质起到隔绝作用以实现的腐蚀防护，并设置镁阳极或电子阳极进行复合防腐。在通电状态下，直流电源通过电子阳极对内胆提供防腐电流，镁阳极仅发生自腐蚀，而断电时镁阳极为内胆提供防腐电流，同时发生自腐蚀，造成镁阳极腐蚀速率大，消耗速度快的问题，无法对内胆进行长期的保护。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种用于电热水器内胆的防腐装置及直流电热水器，以解决直流电源或者充电电池对内胆提供防腐电流状态下，镁阳极持续发生自腐蚀而在较短时间内大量消耗，无法对内胆进行长期保护的技术问题。

在一些实施例中，所述装置包括内胆、分别与所述内胆连接的牺牲阳极及第一电子阳极，以及为第一电子阳极供电的直流电源，还包括：充电电池，与所述第一电子阳极相连接，用于在所述电热水器断电状态下为所述第一电子阳极提供防腐电流，对所述内胆进行阴极保护；并被配置为在所述电热水器通电状态下通过直流电源进行充电；第二电子阳极，一端与所述牺牲阳极连接，另一端分别连接所述充电电池和所述直流电源，用于为所述牺牲阳极进行阴极保护。

在一些实施例中，所述直流电热水器包括上述的用于电热水器内胆的防腐装置。

本公开实施例提供的一种用于电热水器内胆的防腐装置及直流电热水器，可以实现以下技术效果：

通过设置充电电池与第二电子阳极，使得电热水器通电状态下，直流电源通过第一电子阳极为内胆提供防腐电流，并通过第二电子阳极为牺牲阳极提供阴极保护，降低牺牲阳极的自腐蚀率，同时充电电池进行充电；在电热水器断电的状态下，充电电池继续为第一电子阳极供电，并继续为牺牲阳极提供阴极保护，能够最大程度的抑制牺牲阳极的自腐蚀，极大地提升了牺牲阳极的利用率，实现对直流电热水器内胆连续有效的腐蚀防护。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一种用于电热水器内胆的防腐装置结构示意图；

图2是本公开实施例提供的另一种用于电热水器内胆的防腐装置结构示意图。

附图标记：

10：直流电源；11：第一电位控制器；20：充电电池；21：第二电位控制器；22：第一电控开关；23：电池电量监控器；30：第一电子阳极； 40：第二电子阳极；50：牺牲阳极；60：内胆。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

本公开实施例提供了一种用于电热水器内胆的防腐装置，如图1所示，包括内胆60、分别与内胆60连接的牺牲阳极50及第一电子阳极30，以及为第一电子阳极30供电的直流电源10，还包括：

充电电池20，与第一电子阳极30相连接，用于在电热水器断电状态下为第一电子阳极30供电；并被配置为在电热水器通电状态下通过直流电源 10进行充电；

第二电子阳极40，一端与牺牲阳极50连接，另一端连接充电电池20 和直流电源10，用于为牺牲阳极50进行阴极保护。

其中，第一电子阳极30，与直流电源10、内胆60构成内胆第一防腐体系，根据电子消耗补偿原理，为内胆提供补偿电子，对内胆60进行阴极保护。

充电电池20与直流电源10构成电池充电体系，在电热水器通电，且充电电池20为充满状态下为充电电池20充电。

第一电子阳极30与充电电池20、内胆60构成内胆第二防腐体系，在直流电源10断电时，根据电子消耗补偿原理，在直流电源10断电时，通过充电电池20为内胆提供补偿电子，对内胆60进行阴极保护。

牺牲阳极50与第二电子阳极40、直流电源10构成牺牲阳极第一防腐体系，在电热水器通电时对牺牲阳极50进行阴极保护，降低牺牲阳极50 的自腐蚀速度。

牺牲阳极50与第二电子阳极40、充电电池20构成牺牲阳极第二防腐体系，在电热水器断电时，通过充电电池20为第二电子阳极40供电，对牺牲阳极50进行阴极保护，降低牺牲阳极50的自腐蚀速度。

如此，通过设置充电电池20与第二电子阳极40，使得电热水器通电状态下，直流电源10通过第一电子阳极30为内胆60提供防腐电流，并通过第二电子阳极40为牺牲阳极50提供阴极保护，降低牺牲阳极50的自腐蚀率，同时充电电池20进行充电；在电热水器断电的状态下，充电电池20 继续为第一电子阳极30供电，并继续为牺牲阳极50提供阴极保护，能够最大程度的抑制牺牲阳极50的自腐蚀，极大地提升了牺牲阳极50的利用率，实现对直流电热水器内胆60连续有效的腐蚀防护。

在一些实施例中，如图2所示，该防腐装置还包括：第一电位控制器 11，被设置为接入直流电源10的输出端与各负载之间，用于根据负载的电位反馈信息调整直流电源10的输出电流；第一电位控制器11还被设置为与充电电池20、直流电源10形成充电回路。

第一电位控制器11的输入端连接直流电源10的输出端，其输出端分别与第一电子阳极30、第二电子阳极40、充电电池20连接，用于将直流电源10的输出电位转换成内胆60所需的阴极保护电位、电池充电电位以及牺牲阳极50的阴极保护电位。第一电位控制器11的输出电位与被保护物、腐蚀介质、服役温度等因素有关，可选的，内胆60所需的阴极保护电位与牺牲阳极50所需的阴极保护电位通过参照设置在内胆60中的参比电极获取；可选的，该参比电极为饱和铜/硫酸铜参比电极；当参比电极为饱和铜/硫酸铜参比电极时，内胆60所需的阴极保护电位在-850mV～-1200mV 之间，牺牲阳极50的阴极保护电位在-1700mV～-2300mV之间。可选的，第一电位控制器11可以是电位转换芯片。

在一些实施例中，该防腐装置还包括：第二电位控制器21，被设置为接入充电电池20的输出端与各负载之间，用于根据负载的电位反馈信息调整充电电池20的输出电流。

第二电位控制器21的输入端连接充电电池20的输出端，其输出端分别与第一电子阳极30、第二电子阳极40连接，用于将直流电源10的输出电位转换成内胆60所需的阴极保护电位以及牺牲阳极50的阴极保护电位。第二电位控制器21的输出电位与被保护物、腐蚀介质、服役温度等因素有关，可选的，内胆60所需的阴极保护电位与牺牲阳极50所需的阴极保护电位通过参照设置在内胆60中的参比电极获取；可选的，该参比电极为饱和铜/硫酸铜参比电极；当参比电极为饱和铜/硫酸铜参比电极时，内胆60 所需的阴极保护电位在-850mV～-1200mV之间，牺牲阳极50的阴极保护电位在-1700mV～-2300mV之间。可选的，第二电位控制器21可以是电位转换芯片。

在一些实施例中，该防腐装置还包括设置于内胆60中的参比电极，参比电极用于为电位控制器反馈电位信息，以使电位控制器能够根据反馈的电位信息随时进行调整输出电流。可选的，参比电极可以是饱和铜/硫酸铜参比电极，在本方案的其他实施例中，也可以是银/氯化银电极。

在一些实施例中，充电电池20与第二电位控制器21之间接入第一电控开关22，第一电控开关22受直流电源10控制，在直流电源10通电状态下，第一电控开关22保持断开；在直流电源10断电状态下，第一电控开关22闭合。

如此，第一电控开关22受直流电源10中的电流控制，当直流电源10 通电时，第一电控开关22处于断开状态，此时内胆第一防腐体系、牺牲阳极第一防腐体系以及电池充电体系处于工作状态；直流电源10断电时，第一电控开关22闭合，此时内胆第二防腐体系、牺牲阳极第二防腐体系处于工作状态，实现对电热水器内胆60的长效持续腐蚀防治。

在一些实施例中，该防腐装置还包括电池电量监控器23，与充电电池 20连接，并被配置为在充电电池20保持输出状态下，当充电电池20的剩余电量低于设定阈值时，控制第一电控开关22断开。

该电池电量监控器23与充电电池20串联或并联连接，同时控制第一电控开关22，根据监测到的电池剩余电量控制第一电控开关22的开闭状态，用于判断剩余电量的设定阈值，以不影响电池性能为参考值，可选的，该设定阈值为电量的15％。则当监控到充电电池20的剩余电量低于15％时，控制电控开关断开，充电电池20不再为第一电子阳极30、第二电子阳极 40、牺牲阳极50供电，此时牺牲阳极50与内胆60之间形成内胆第三防腐体系，在电热水器长期断电且充电电池20电量消耗殆尽的情况下为内胆60 提供阴极保护。

可选的，电池电量监控器23为电压输出监控芯片。如此，形成了直流电源10、充电电池20和牺牲阳极50的三重腐蚀防护体系，实现了对电热水器内胆60的长效防腐，通过电池电量监控器23为充电电池20保存一定的电量，保证了电池的性能和寿命，并通过直流电源10与充电电池20的双重供电体系延长了牺牲阳极50的寿命，提高了其对内胆60的有效防护时间。

在一些实施例中，牺牲阳极50为镁阳极。由于镁的金属性质较为活泼，在热水器内胆60中，镁阳极与内胆60同时与水接触，内胆60的主要成分为铁，由于化学原理而形成原电池，由于内胆60里的水不是纯净的水，总含有各种各样的杂质并具有一定的腐蚀性，铁和镁都可以溶于水，但镁比铁更活泼，更容易成为镁离子，因而镁先被溶解在水中。此时，镁脱离镁阳极与氧结合，镁阳极被腐蚀，对内胆60起到保护作用。在本方案的其他实施例中，该牺牲阳极50也可以是铝电极。

在一些实施例中，第一电子阳极30、第二电子阳极40均为钛合金电极，在本方案的其他实施例中，该第一电子阳极30、第二电子阳极40也可以是其他惰性金属电极，如不锈钢电极、硅铁电极等。性质更加稳定，在化学反应中损耗较小。

在一些实施例中，充电电池20为锂电池。在本方案的其他实施例中，也可以使用镍电池等其他种类的可充电电池20。

本实施例提供的一种直流电热水器，包括上述的用于电热水器内胆的防腐装置。

在本实施例中，电子阳极、充放电电池、牺牲阳极使用的都是直流电，传统电热水器都是使用交流电电源，再通过适配器等将交流转换为直流，再与第一电子阳极30、第二电子阳极40、充电电池20、牺牲阳极50连接。因此，相比传统的交流电热水器，本方案更适用于直流电热水器。可将直流电热水器直接连接电源，不需要交流转直流功能模块，提升了用电效率，节省了热水器的使用成本。

本实施例中的直流电热水器，其内胆60防腐共包括三重防腐体系，在电热水器通电时、短期断电时和长期断电时分别通过直流电源10、充电电池20和牺牲阳极50对内胆60进行阴极保护。并通过直流电源10、充电电池20双重供电机制解决了牺牲阳极50自腐蚀导致未用于内胆60防腐就提前消耗的问题，极大提升了牺牲阳极50的寿命，并提升了牺牲阳极50的有效利用率。

以4000mAh电量的充电电池20为例，设置其剩余电量的设定阈值为 15％，即释放85％电量后停止供电，其常规寿命按照充电500次计算，则其综放电量为1700000mAh，根据统计数据，电热水器所用的档次内胆60 的阴极保护电流要求约为14mA/m²，电热水器的内胆60面积0.9m²计算，则该电热水器的内胆60防腐电流需要12.6mA；按照牺牲阳极50为镁电极进行计算，镁电极所需阴极保护电流约为10.3mA，则电池电量可实现防腐寿命约8.5年，即电池为内胆60和镁棒同时防腐，能够支撑8.5年，再加上镁棒自身能够实现累积防腐2年，能够实现防腐10年的目标。

本实施例提供的直流电热水器，通过设置充电电池20与第二电子阳极 40，使得电热水器通电状态下，直流电源10通过第一电子阳极30为内胆60提供防腐电流，并通过第二电子阳极40为牺牲阳极50提供阴极保护，降低牺牲阳极50的自腐蚀率，同时充电电池20进行充电；在电热水器断电的状态下，充电电池20继续为第一电子阳极30供电，并继续为牺牲阳极50提供阴极保护，能够最大程度的抑制牺牲阳极50的自腐蚀，极大地提升了牺牲阳极50的利用率，实现对直流电热水器内胆60连续有效的腐蚀防护。

本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种用于电热水器内胆的防腐装置，包括内胆、分别与所述内胆连接的牺牲阳极及第一电子阳极，以及为第一电子阳极供电的直流电源，其特征在于，还包括：

充电电池，与所述第一电子阳极相连接，用于在所述电热水器断电状态下为所述第一电子阳极供电；并被配置为在所述电热水器通电状态下通过直流电源进行充电；

第二电子阳极，一端与所述牺牲阳极连接，另一端连接所述充电电池和所述直流电源，用于为所述牺牲阳极进行阴极保护；

电池电量监控器，与所述充电电池连接；

第一电位控制器，被设置为接入所述直流电源的输出端与各负载之间，用于根据负载的电位反馈信息调整所述直流电源的输出电流；所述第一电位控制器还被设置为与所述充电电池、直流电源形成充电回路；

所述第一电位控制器的输入端连接直流电源的输出端，输出分别与第一电子阳极、第二电子阳极、充电电池连接，用于将所述直流电源的输出电位转换成内胆所需的阴极保护电位、电池充电电位以及牺牲阳极的阴极保护电位；所述第一电位控制器的输出电位与被保护物、腐蚀介质、服役温度相关；

所述内胆所需的阴极保护电位与所述牺牲阳极的阴极保护电位通过参照设置在内胆中的参比电极获取；所述参比电极为饱和铜/硫酸铜参比电极时，所述内胆所需的阴极保护电位为-850mV～-1200mV，所述牺牲阳极的阴极保护电位为-1700mV～-2300mV；

其中，所述第一电子阳极与所述直流电源、所述内胆构成内胆第一防腐体系，对所述内胆进行阴极保护；

所述第一电子阳极与所述充电电池、所述内胆构成内胆第二防腐体系，对所述内胆进行阴极保护；

所述牺牲阳极与所述内胆之间形成内胆第三防腐体系；

所述牺牲阳极与所述第二电子阳极、所述直流电源构成牺牲阳极第一防腐体系；

所述牺牲阳极与所述第二电子阳极、所述充电电池构成牺牲阳极第二防腐体系；

所述充电电池与第二电位控制器之间接入第一电控开关，所述第一电控开关受所述直流电源和所述电池电量监控器控制，在所述直流电源通电状态下，所述第一电控开关保持断开，所述内胆第一防腐体系、牺牲阳极第一防腐体系处于工作状态；在所述直流电源断电状态下，所述第一电控开关闭合，所述内胆第二防腐体系、牺牲阳极第二防腐体系处于工作状态；在所述充电电池保持输出状态下，当电池电量监控器检测所述充电电池的剩余电量低于设定阈值时，控制所述第一电控开关断开，所述内胆第三防腐体系为内胆提供阴极保护。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

第二电位控制器，被设置为接入所述充电电池的输出端与各负载之间，用于根据负载的电位反馈信息调整所述充电电池的输出电流。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池电量监控器为电压监控芯片。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述牺牲阳极为镁阳极。

5.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述第一电子阳极、第二电子阳极均为钛合金电极。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

参比电极，设置于所述内胆中，用于提供电位反馈信息。

7.一种直流电热水器，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的用于电热水器内胆的防腐装置。

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