CN112815531A - 用于电热水器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的防腐装置，包括内胆、设置于所述内胆中的牺牲阳极及电子阳极，以及为所述电子阳极供电的直流电源，还包括隔绝罩壳，设置于所述牺牲阳极的外部，被配置为在所述直流电源通电状态下闭合，以使所述牺牲阳极与所述内胆中的水隔绝；并被配置为受控开启，以使所述牺牲阳极与所述内胆中的水接触，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。本申请还公开一种直流电热水器。

Description

用于电热水器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，并设置牺牲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，牺牲阳极发生自腐蚀，而断电时牺牲阳极为内胆提供防腐电流，同时发生自腐蚀，造成牺牲阳极腐蚀速率大，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的防腐装置及直流电热水器，以解决热水器通电及断电状态下，牺牲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、设置于所述内胆中的牺牲阳极及电子阳极，以及为所述电子阳极供电的直流电源，还包括：隔绝罩壳，设置于所述牺牲阳极的外部，被配置为在所述直流电源通电状态下闭合，以使所述牺牲阳极与所述内胆中的水隔绝；并被配置为受控开启，以使所述牺牲阳极与所述内胆中的水接触。

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的防腐装置。

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

通过设置隔绝罩壳对牺牲阳极进行保护，在直流电源通电状态下隔绝罩壳闭合使得牺牲阳极与水隔离，断电状态下，隔绝罩壳开启，牺牲阳极与水接触开始为内胆提供防腐保护，并在通电后重新闭合，由电子阳极继续为内胆提供阴极保护，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的防腐装置结构示意图。

图3是本公开实施例提供的隔绝罩壳结构示意图。

附图标记：

10：直流电源；11：第一控制器；20：牺牲阳极；21：第二控制器； 22：电控开关；30：隔绝罩壳；31：第一壳体；32：第二壳体；33：开关组件；40：电位检测器；50：内胆；60：电子阳极。

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的防腐装置，如图1所示，包括内胆50、设置于内胆50中的牺牲阳极20及电子阳极60，以及为电子阳极60供电的直流电源10，还包括：

隔绝罩壳30，设置于牺牲阳极20的外部，并被设置为在直流电源10 通电状态下闭合，以使牺牲阳极20与内胆50中的水隔绝；并被配置为受控开启，以使牺牲阳极20与内胆50中的水接触。

其中，电子阳极60，与直流电源10、内胆50构成内胆50第一防腐体系，根据电子消耗补偿原理，在通电状态下为内胆50提供补偿电子，对内胆50进行阴极保护。

牺牲阳极20与内胆50构成第二防腐体系，在直流电源10断电的状态下对内胆进行阴极保护。

隔绝罩壳30与直流电源10构成牺牲阳极20的自动保护体系，在本实施例中，该隔绝罩壳30的闭合、开启受直流电源10的通断状态控制；在直流电源10断电状态下，隔绝罩壳30开启，牺牲阳极20与内胆50中的水接触，开始对内胆50进行阴极保护；当直流电源10通电后，隔绝罩壳 30闭合。

如此，通过设置隔绝罩壳30对牺牲阳极20进行保护，在直流电源10 通电状态下隔绝罩壳30闭合使得牺牲阳极20与水隔离，断电状态下，隔绝罩壳30开启，牺牲阳极20与水接触开始为内胆50提供防腐保护，并在通电后重新闭合，由电子阳极60继续为内胆50提供阴极保护，能够最大程度的抑制牺牲阳极20的自腐蚀，极大地提升了牺牲阳极20的利用率，实现对直流电热水器内胆50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：

电位检测器40，设置于内胆50，用于检测内胆50的电位；

第一控制器11，分别连接电位检测器40和直流电源10，用于所述内胆50的电位，控制直流电源10。

第一控制器11的输入端分别连接直流电源10的输出端和电位检测器 40，其输出端连接电子阳极60，用于将直流电源10的输出电位转换成内胆 50所需的阴极保护电位。

可选的，该电位检测器40可以是参比电极，例如是饱和铜/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50所需的阴极保护电位在-850mV～-1200mV之间。在本方案的其他实施例中，该电位检测器40 也可以为银/氯化银参比电极，能够精确监测阴极保护状态，测量牺牲阳极 20的保护电位。

可选的，该第一控制器11可以是电位转换芯片。

在一些实施例中，内胆50中设置多个牺牲阳极20。通过设置多个牺牲阳极20，可以更好的为内胆50提供防腐电流。可选的，部分或全部牺牲阳极20的外部设有隔绝罩壳30。如此，设置有隔绝罩壳30的牺牲阳极20能够在隔绝罩壳的保护作用下，延长寿命。这里，可以是一个隔绝罩壳内设置多个牺牲阳极，也可以是部分或全部牺牲阳极20的外部单独设置隔绝罩壳30。

可选的，多个设置有隔绝罩壳30的牺牲阳极20串联连接。通过串联设置具有隔绝罩壳30的牺牲阳极20，能够依次对内胆50提供防腐电流。

可选的，该防腐装置还包括：第二控制器21，分别连接电位检测器40 与隔绝罩壳30，被配置为内胆电位，即根据电位检测器40的电位检测结果，控制多个隔绝罩壳30中的一个或多个根据直流电源的通断闭合或开启。如此，当存在多个具有隔绝罩壳30的牺牲阳极20时，在第一牺牲阳极消耗较大，不能满足内胆50的防腐要求时通过第二控制器21控制第二牺牲阳极的隔绝罩壳30能够开启。其中，第二控制器21根据电位检测器40的检测数值为隔绝罩壳30进行准许性控制，在获得准许性控制后，该隔绝罩壳 30根据直流电源10的通断状态闭合或开启。

在直流电源10断电状态下，第一牺牲阳极的隔绝罩壳30开启，第一牺牲阳极与内胆50中的水接触，对内胆50提供阴极保护。当第一牺牲阳极消耗较大，不能满足内胆50的防腐要求时，内胆50电位逐渐正移，在本实施例中体现在电位检测器40的电位检测值逐渐上升；第二控制器21 根据电位检测器40反馈的该电位变化情况，确定第一牺牲电极已消耗较大，由第二牺牲电极为内胆50提供阴极保护，准许由直流电源10的通断状态控制第二牺牲电极的隔绝罩壳30闭合或开启。如此，在多个串联连接的具有隔绝罩壳30的牺牲阳极20中，当前一个牺牲阳极20的隔绝罩壳30开启后，后一个牺牲阳极20的隔绝罩壳30才可根据电位检测器40的电位检测值获得第二控制器21的开启准许。当第二牺牲阳极的隔绝罩壳30开启后，该第二牺牲阳极与第一牺牲阳极的残余部分共同为内胆50提供防腐保护。

可选的，多个隔绝罩壳30并联连接直流电源10；该防腐装置还包括：电控开关22，分别连接隔绝罩壳30与直流电源10；并被设置为当第二控制器21为隔绝罩壳30进行准许性控制后，电控开关22闭合，实现由直流电源10的通断状态控制该隔绝罩壳30的闭合或开启。

其中，电控开关22可以包括设置于隔绝罩壳30上的卡扣以及与第二控制器21相连接的电磁铁，电磁铁用于当第二控制器21为隔绝罩壳30进行准许性控制后，电磁铁通电吸附卡扣，使得卡扣离开原位置，隔绝罩壳 30能够根据直流电源10的通断状态进行闭合或开启。

在一些实施例中，如图3所示，隔绝罩壳30包括：

第一壳体31；

第二壳体32，连接于第一壳体31的一端，且与第一壳体31形成安装腔；

开关组件33，设置于第一壳体31，和/或，第二壳体32，用于根据直流电源10的通断状态闭合或开启隔绝罩壳30。

通过第一壳体31与第二壳体32形成的安装腔设置牺牲阳极20，直流电源10通过开关组件33控制隔绝罩壳30的开启、闭合，实现在通电状态下将内胆50中的水与牺牲阳极20隔离，保证在电热器通电状态下牺牲阳极20不发生自腐蚀，能够最大程度的抑制牺牲阳极20的自腐蚀，极大地提升了牺牲阳极20的利用率，实现对直流电热水器内胆50连续有效的腐蚀防护。

可选的，开关组件33包括：

第一组件，设置于第一壳体31；可采用电磁铁、铁或导电金属；

第二组件，与第一组件相对的设置于第二壳体32；可采用电磁铁铁等导电金属；可受控与第一组件吸合或断开；当第一组件和第二组件吸合时，隔绝罩壳30处于闭合状态，当第一组件和第二组件断开时，隔绝罩壳30 处于开启状态；

其中，第一组件或第二组件连接直流电源10。

如此，通过第一组件、第二组件实现对隔绝罩壳30的开启、闭合状态的控制。例如是，该第一组件为设置于第一壳体31内部的电磁铁，该第二组件为与该电磁铁相对的设置于第二壳体32内部的铁片，当直流电源10 通电时，电磁铁与铁片之间产生磁力，互相吸附，使得该隔绝罩壳30保持闭合状态；当直流电源10断电后，电磁铁与贴片之间磁力消失，隔绝罩壳 30开启。

可选的，该开关组件33还包括弹性限位器，设置于第一壳体31与第二壳体32之间。例如是弹簧，当直流电源10通电时，电磁铁与铁片之间产生磁力大于弹簧的弹力，使得该隔绝罩壳30保持闭合状态；当直流电源 10断电后，电磁铁与贴片之间磁力消失，隔绝罩壳30在弹簧的弹力作用下开启。如此，隔绝罩壳30的结构简单，开启、闭合状态方便可控，能够实现对牺牲阳极20的保护。

在一些实施例中，第一壳体31包括：隔热罩层，与第二壳体相对的一侧设置有牺牲阳极20；隔水罩层，包覆隔热罩层。通过设置隔水罩层，能够防止内胆50中的水渗透该隔绝罩壳30与牺牲阳极20发生反应；通过设置隔热罩层，能够保证热水器内胆50的水在高温时，隔绝罩壳30内的牺牲阳极20的温度仍处与温度较低状态，即使少量水进入了隔绝罩壳30内，牺牲阳极20的腐蚀率仍然较低。可选的，该隔水罩层可以为硅胶层；该隔热罩层可以为聚氨酯泡沫层。

如此，当热水器通电后，隔绝罩壳30重新闭合，将牺牲阳极20再次与水隔离。在牺牲阳极20服役初期自身消耗很少，隔绝罩壳30闭合后内部水含量极少，牺牲阳极20与水的接触面积小，腐蚀率低。牺牲阳极20 服役后期消耗增大，隔绝罩壳30闭合后内部水含量增加，但由于隔绝罩壳 30具有隔热作用，能够使牺牲阳极20温度相对于内胆50中加热后的水温仍处于低温状态，也能够很好的抑制自身的腐蚀。

在一些实施例中，牺牲阳极20为镁阳极。由于镁的金属性质较为活泼，在热水器内胆50中，镁阳极与内胆50同时与水接触，内胆50的主要成分为铁，由于化学原理而形成原电池，由于内胆50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50起到保护作用。在本方案的其他实施例中，该牺牲阳极20也可以是铝阳极。

在一些实施例中，电子阳极60为钛合金电极，在本方案的其他实施例中，该电子阳极60也可以是其他惰性金属电极，如不锈钢电极、硅铁电极等。性质稳定，在化学反应中损耗较小。

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的防腐装置。

在本实施例中，电子阳极60、隔绝罩壳30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，再与电子阳极60、隔绝罩壳30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50防腐共包括两重防腐体系，在电热水器通电时和断电时分别通过直流电源10和牺牲阳极20对内胆50进行阴极保护。并通过直流电源10对隔绝罩壳30的控制解决了牺牲阳极20 自腐蚀导致消耗较快的问题，极大提升了牺牲阳极20的寿命，并提升了牺牲阳极20的有效利用率。

为了直观体现本发明的优点，以牺牲阳极20为镁棒的技术方案作为实施例，并以镁棒使用的经验寿命1～2年为初始计算依据，以长期低水温时镁棒和内胆腐蚀最轻，寿命1年，长期高水温时镁棒和内胆腐蚀最重，寿命为2年计算。镁阳极电流效率以55％计算。假设镁棒质量为a，以低温时镁棒总腐蚀率为a/2计算，则低温镁棒自腐蚀率0.45/2*a，低温镁棒提供阴极保护产生的腐蚀率0.55/2*a，此时镁棒寿命2年。同理，在计算模型中，可近似认为高温腐蚀率为a，则高温自腐蚀0.45a，高温阴极保护0.55a，镁棒寿命1年。

在本实施例中，通过为牺牲阳极20设置隔绝罩壳30，牺牲阳极20服役初期自身消耗很少，隔绝罩壳30闭合后内部水含量极少，牺牲阳极20 腐蚀率很低，近似为0。牺牲阳极20服役后期消耗增大，隔绝罩壳30闭合后内部水含量增加，但由于隔绝罩壳30具有隔热作用，能够使牺牲阳极20 温度处于常温状态，也能够很好的抑制自身的腐蚀，中后期腐蚀率最大为 0.45a/2，取该数值的1/2作为隔绝罩壳30牺牲阳极20的平均腐蚀率即 0.45a/4。

则，根据计算可得当热水器通电为使用时间的10％时，牺牲阳极20寿命约为2.17年，电子阳极60的寿命为0.24年，此方案有效防腐时间为2.41 年。在此极端条件下，当该直流热水器中设置4个具有隔绝罩壳30的牺牲阳极20时，可实现9.64年防腐时间。

当热水器通电时间为使用时间的40％时，牺牲阳极20寿命约为2.90 年，电子阳极60的寿命为1.93年，此方案有效防腐时间为4.83年。此条件下当该直流热水器中设置2个牺牲阳极20时，可实现9.66年防腐时间。

当热水器通电时间为使用时间的60％时，牺牲阳极20寿命约为3.74 年，电子阳极60的寿命为5.61年，此条件下当该直流热水器中设置1个牺牲阳极20时，即可实现9.35年的防腐时间。

本公开实施例提供的滞留热水器，通过电子阳极60、隔绝罩壳30和牺牲阳极20对内胆50进行多重腐蚀防护，通电时由电子阳极60进行防腐，牺牲阳极20腐蚀因隔绝罩壳30的闭合被明显抑制，断电时隔绝罩壳30开启，牺牲阳极能够实现更长时间防腐，能够有效保证内胆50持续处于腐蚀防护状态。本公开实施例通过设置多个带隔绝罩壳30的牺牲阳极20串联，在前一个牺牲阳极20因消耗保护能力不足时，后边牺牲阳极20的隔绝罩壳30可根据直流电源10的控制进行开启，接触腐蚀介质为内胆50提供防腐电流，实现了牺牲阳极20防腐时间的有效累积，极大的延长了牺牲阳极 20的腐蚀防护时间，提高了牺牲阳极20利用率。

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 (10)

1.一种用于电热水器的防腐装置，包括内胆、设置于所述内胆中的牺牲阳极及电子阳极，以及为所述电子阳极供电的直流电源，其特征在于，还包括：

隔绝罩壳，设置于所述牺牲阳极的外部，被配置为在所述直流电源通电状态下闭合，以使所述牺牲阳极与所述内胆中的水隔绝；并被配置为受控开启，以使所述牺牲阳极与所述内胆中的水接触。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

电位检测器，设置于所述内胆，用于为检查所述内胆的电位；

第一控制器，分别连接所述电位检测器和所述直流电源，用于根据所述内胆的电位，控制所述直流电源。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电位检测器为参比电极。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内胆中设置多个牺牲阳极。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，部分或全部所述牺牲阳极的外部设有隔绝罩壳。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

第二控制器，分别连接所述电位检测器与所述隔绝罩壳，被设置为根据所述内胆的电位，控制隔绝罩壳中的一个或多个根据直流电源的通断状态闭合或开启。

7.根据权利要求1至6任一所述的装置，其特征在于，所述隔绝罩壳包括：

第一壳体；

第二壳体，连接于所述第一壳体的一端，且与所述第一壳体形成安装腔；

开关组件，设置于所述第一壳体，和/或，所述第二壳体，用于根据所述直流电源的通断状态闭合或开启所述隔绝罩壳。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述开关组件包括：

第一组件，设置于所述第一壳体；

第二组件，与所述第一组件相对的设置于所述第二壳体，可受控与所述第一组件吸合或断开；当所述第一组件和第二组件吸合时，所述隔绝罩壳处于闭合状态，当所述第一组件和第二组件断开时，所述隔绝罩壳处于可开启状态；

其中，所述第一组件或第二组件连接所述直流电源。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一壳体包括：

隔热罩层，与所述第二壳体相对的一侧设置有所述牺牲阳极；

隔水罩层，包覆所述隔热罩层。

10.一种直流电热水器，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的用于电热水器的防腐装置。

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