CN201285131Y - 一种单相加湿电极结构及使用其的加湿器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单相电极式加湿器的加湿电极结构，包括：加湿电极，设在加湿器的蒸汽发生腔体内，至少设有3支，用于对水加热产生蒸汽，所述加湿电极的电性状态包括零相、火相或断开；控制器，用于控制所述加湿电极的电性状态，通过加湿电极不同电性状态的组合，获取不同的导电回路电阻值，使加湿器在不同的水质条件下维持额定功率运行。使用本实用新型的技术方案，可以在相同功率输出的前提下，适应更大范围的供水水质变化，具有更好的运行兼容性。

Description

一种单相加湿电极结构及使用其的加湿器

技术领域

本实用新型涉及一种加湿电极结构，具体是一种单相电极式加湿设备中蒸汽发生腔体上的加湿电极结构及使用其的加湿器。

背景技术

传统电极加湿器的工作原理是通过将两支存在电位差的电极插入水中，利用水的导电特性，构成通电回路，产生电流并将电能转化为热能，水本身吸收这些热能达到沸点后蒸发为气态，向干燥环境输出蒸汽，进而改善湿度。

目前，公知的单相电源电极式加湿器所采用的电极结构为一对一设计，也就是说一支电极连接火线(相线)，另一支连接零线(或其他存在电位差的相线)。由图1、图2、图3中可以看到它们的一个共通特征：相线电极与零线电极分别为一个，其电极几何尺寸与极间距离皆为一个常数，不能变化。

电极加湿器对外输出蒸汽需要用水淹没电极，在电极间形成导通回路产生电流，进而以水为发热元件把水烧开获得加湿效果。但各地的供水条件并不一致，水中所含的矿物盐溶解浓度大小不一，导致供水水质差别很大，也就是水的硬度差异很大。不同的供水水质，会导致在同一设备同一工况下产生不同的运行电流。而电极加湿器是一种要求按照额定输出功率运行的设备，也就是说，其运行电流都是预先设计固定的。那么为了达到或保持额定输出功率，电极加湿器就必须利用外围器件将加湿水位控制在合理的水平，从而获得与额定电流相对应的运行条件。传统的单相电极加湿器中电极总导电面积和极间距离都是设计固定的。因此只能通过变化水位来调整有效的导电面积(电极浸入水中的面积即为有效导电面积，水面以上的部分，因无水构成回路，所以不会对外输出加热功率)，从而起到将运行电流稳定在设计水平的作用。而传统设计中，一对一的电极布局设计造成加湿器只能通过变化水位的手段来适应水质的差异。但水位并不能无限调节，不论水位过高还是过低都会造成加湿设备的运行隐患甚至造成事故。并且水位的调节范围还受到蒸汽发生腔外观结构的限制。因此，传统电极加湿器的一对一电极结构导致加湿器对各地不同水质的适应能力产生局限。在供水水质较软，水中矿物浓度较低的地区，会导致设备在达到极限高水位后，加湿电流仍然无法在运行中达到设计的加热功率，甚至因加热功率过小而无法将水烧开，设备无法完成设计的运行指标。而在供水水质较硬，水中矿物浓度较高的地区，又会因水位过低导致水体沸腾时运行电流波动剧烈而带来电路故障隐患。

现有技术中为适应不同地区供水水质条件，加湿器厂商往往只能在发生问题的地区为其针对性的重新更换蒸汽发生腔以及电极，才能满足运行需要，从而对厂家及用户都造成了巨大的不便。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于解决现有技术中存在的水质适应范围过小，导致加湿器运行兼容性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种单相加湿电极结构，包括：

加湿电极，设在加湿器的蒸汽发生腔体内，至少设有3支，用于对水加热产生蒸汽，所述加湿电极的电性状态包括零相、火相或断开；

控制器，用于控制所述加湿电极的电性状态，通过加湿电极不同电性状态的组合，获取不同的导电回路电阻值，使加湿器在不同的水质条件下维持额定功率运行。

其中，所述控制器包括：零线连接点、火线连接点，所述加湿电极通过连接控制器的所述零线连接点确定其电性状态为零相，或通过连接所述火线连接点确定其电性状态为火相，或断开。

其中，所述加湿电极呈一字形等距排列，并且其几何尺寸相同。

其中，所述加湿电极依次包括第一、第二、第三加湿电极(A、B、C)，设两相邻加湿电极间的水位电阻基准值为R₁，则所述第一、第二、第三加湿电极的电性状态组合对应的不同导电回路电阻值R2包括：

零相、火相、断开，R2＝R₁；

零相、断开、火相，R2＝2R₁；

零相、火相、零相，R₂＝R₁/2。

其中，所述加湿电极依次包括第四、第五、第六、第七加湿电极(D、E、F、G)，设两相邻加湿电极间的水位电阻基准值为R₃，则所述第四、第五、第六、第七加湿电极的电性状态组合对应的不同导电回路电阻值R₄包括：

火相、断开、断开、零相，R₄＝3R₃；

火相、断开、零相、断开，R₄＝2R₃；

断开、火相、零相、断开，R₄＝R₃；

火相、零相、断开、火相，R₄＝(2R₃)/3；

火相、零相、零相、火相，R₄＝R₃/2；

火相、零相、火相、零相，R₄＝R₃/3。

其中，还包括：

水位调整装置，通过调整所述加湿电极的接触水位，控制所述加湿电极的有效导电面积。

一种加湿器，包含如上所述的单相加湿电极结构。

本实用新型的优点和有益效果在于，使用本实用新型的技术方案，可以在相同功率输出的前提下，适应更大范围的供水水质变化，赋予加湿器针对不同的水质更好的运行兼容性。

附图说明

图1是传统单相椭圆形双电极的电极布局示意图；

图2是传统单相片式双电极的电极布局示意图；

图3是传统单相环绕式双电极的电极布局示意图；

图4是本实用新型加湿电极结构总体结构示意图；

图5是本实用新型实施例1的电极布局示意图；

图6是本实用新型实施例1的电路连接结构图；

图7是本实用新型实施例2的电极布局示意图；

图8是本实用新型实施例2的电路连接结构图。

图中：a、零线连接点；b、火线连接点；c、开关；A、第一加湿电极；B、第二加湿电极；C、第三加湿电极；D、第四加湿电极；E、第五加湿电极；F、第六加湿电极；G、第七加湿电极；10、腔体；11、相线电极；12、零线电极；21、相线电极；22、零线电极；31、相线电极；32、零线电极；40、蒸汽发生腔体；41、蒸汽发生腔体；45、控制器。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

图4是本实用新型加湿电极结构总体结构示意图。

如图5所示，在单相电极式加湿器的蒸汽发生腔体40内设置第一加湿电极A、第二加湿电极B、第三加湿电极C，三支加湿电极呈线形一字排布，每支加湿电极的电性状态包括零相、火相、断开。为便于理解，如图6所示，控制器45采用单刀开关装置，三支加湿电极分别与单刀开关装置相连，单刀开关装置包括：零线连接点a、火线连接点b、开关c，零线连接点a连接电源零线，火线连接点b连接电源火线，开关c连接在火线连接点a或零线连接点b与加湿电极之间，通过开关c的开合控制加湿电极的状态为零相、火相或断开。

为了便于计算，现假设上述三支加湿电极的几何尺寸相同，并等距地设置各加湿电极。若两相邻加湿电极之间的水位电阻基准值为R₁，则第一加湿电极A、第二加湿电极B、第三加湿电极C的电性状态组合对应的不同导电回路电阻值R2包括：

第1种组合，零相、火相、断开，R₂＝R₁；

第2种组合，零相、断开、火相，R₂＝2R₁；

第3种组合，零相、火相、零相，R₂＝R₁/2。

上述第一种组合可看作传统的1比1电极架构的加湿器，假设采用第一种组合的加湿器在某地区进行加湿，而这个地区因为其供水水质较软，水位升至最高位时，产生的电流只有4A，而加湿器设计时其额定加湿电流为8A，此时，按照传统加湿器的电极布局结构只能通过水位调整装置，用升高水位的方法来扩大有效导电面积，以减小电阻直到电流满足设计水平，但由于此时已经是最高水位，有效导电面积不会再增大，传统的电极架构不能适应该地区的供水水质，因此，传统的加湿器在适应水质方面有一定的局限性。

而采用本实用新型的加湿电极结构，在第一加湿电极A接电源零相、第二加湿电极B接电源火相的基础上，将第三加湿电极C连接至电源零相，即采用上述第三种组合就能满足上述供水水质偏软地区的运行要求。相反，若某地区供水水质偏硬，则采用上述第2种组合方式就能满足此时的运行要求。

实施例2

如图7所示，在单相电极式加湿器的蒸汽发生腔体40内设置第四加湿电极D、第五加湿电极E、第六加湿电极F，第七加湿电极G，四支加湿电极呈线形一字排布，每支加湿电极的电性状态包括零相、火相、断开。为便于理解，如图8所示，控制器45采用单刀开关装置，三支加湿电极分别与单刀开关装置相连，单刀开关装置包括：零线连接点a、火线连接点b、开关c，零线连接点a连接电源零线，火线连接点b连接电源火线，开关c连接在火线连接点a或零线连接点b与加湿电极之间，通过开关c的开合控制加湿电极的状态为零相、火相或断开。

为了便于计算，现假设上述四支加湿电极的几何尺寸相同，并等距离设置各加湿电极。若两相邻加湿电极之间的水位电阻基准值为R₃，则第四加湿电极A、第五加湿电极B、第六加湿电极C、第七加湿电极的电性状态组合对应的不同导电回路电阻值R₄包括：

第1种组合，火相、断开、断开、零相，R₄＝3R₃；

第2种组合，火相、断开、零相、断开，R₄2R₃；

第3种组合，断开、火相、零相、断开，R₄＝R₃；

第4种组合，火相、零相、断开、火相，R₄＝(2R₃)/3；

第5种组合，火相、零相、零相、火相，R₄＝R₃/2；

第6种组合，火相、零相、火相、零相，R₄＝R₃/3。

由上述组合中可看出，通过建立不同形式的封闭电路可以衍生出六种不同的电极几何结构。其中，第3种组合方式可看作采用传统1比1电极架构的加湿器，假定采用第3种组合的加湿器在某地区进行加湿，而这个地区因为其供水水质较软，水位升至最高位时，产生的电流只有4A，而加湿器设计时其额定加湿电流为8A，此时，按照传统加湿器的电极布局结构只能通过水位调整装置(图中未示出)，用升高水位的方法来扩大有效导电面积，以减小电阻直到电流满足设计水平，但由于此时已经是最高水位，有效导电面积不会再增大，传统的电极架构不能适应此地区的供水水质，因此，传统的加湿器在适应水质方面有一定的局限性。

而按照本实用新型，在两相邻加湿电极连接电源的基础上，只需多导通一根或多根加湿电极(即采用方案4或5、6)，同时，通过调整水位就能满足加湿器的电流要求，适应上述较软水质的条件。

同理，如果在水质较硬的地区，只需要很低的水位，加湿电流就可以达到设计指标，那么当水沸腾时，有效导电面积会随水面波动而产生剧烈变化，从而产生故障隐患。在本方案中，只需通过变更连接方式增加零线与火线之间的电阻即可让加湿器适应此处的水质稳定运行。

在相同水位下，两相邻加湿电极之间的电阻为一个基准值R₃。那么，从上述组合中可以看出，第1种组合中，相同水位下零火之间电阻为基准值的3倍，适合最硬的水质；第2种组合中，相同水位下零火之间电阻为基准值的2倍，适合较硬的水质；第3种组合中，相同水位下的电阻值为基准值，适合中等水质，等同于传统的电极结构设计；第4种组合中，电阻值为基准值的2/3，适应较软的水质；第5种组合中，电阻值为基准值的1/2，适应更软水质。第6种组合中，电阻值为基准值的1/3，适应最软的极限水质。由此可知，按照本方案设计的单相加湿器对水质的硬件适应范围对比传统1比1的设计扩大了9倍，电极加湿器的运行兼容性大大超过传统设计。按此设计，仅需一种产品型号即可方便的适应很大范围的运行水质条件。

由现有技术可知，单相加湿器的蒸汽输出量取决于运行时该设备所连接的零线与火线之间回路的电流，而这个电流又会受到该导通回路之间的电阻影响，水质的不同就会导致整个回路电阻的不同。那么要获得稳定的加湿电流，就必须要通过某种方法来抵消水质变化对回路电阻的影响。上述不同组合的电极连接方式可以使得相同水位下电源零线与火线之间的回路具备不同电阻特性。由组合1至组合6，电源零线与火线之间的电阻由大到小形成6个梯次水平。按照各地水质的软硬，只需针对性调整电路连接方式，即可轻松抵消因水质变化带来的工况区别。从而使一个单一产品设计能够适应更大范围的供水水质条件。

上述实施例1和实施例2中的加湿电极布局只是为方便计算而设计的电极结构，若采用非对称电极结构，即电极距离与规格尺寸不等时，还可以获得更多种的电极几何结构、更多梯次的回路电阻和更大的水质适应范围。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1、一种单相加湿电极结构，其特征在于，包括：

加湿电极，设在加湿器的蒸汽发生腔体内，至少设有3支，用于对水加热产生蒸汽，所述加湿电极的电性状态包括零相、火相或断开；

控制器，用于控制所述加湿电极的电性状态，通过加湿电极不同电性状态的组合，获取不同的导电回路电阻值，使加湿器在不同的水质条件下维持额定功率运行。

2、如权利要求1所述的单相加湿电极结构，其特征在于，所述控制器包括：零线连接点、火线连接点，所述加湿电极通过连接控制器的所述零线连接点确定其电性状态为零相，或通过连接所述火线连接点确定其电性状态为火相，或断开。

3、如权利要求2所述的单相加湿电极结构，其特征在于，所述加湿电极呈一字形等距排列，并且其几何尺寸相同。

4、如权利要求3所述的单相加湿电极结构，其特征在于，所述加湿电极依次包括第一、第二、第三加湿电极(A、B、C)，设两相邻加湿电极间的水位电阻基准值为R₁，则所述第一、第二、第三加湿电极的电性状态组合对应的不同导电回路电阻值R₂包括：

零相、火相、断开，R₂＝R₁；

零相、断开、火相，R₂＝2R₁；

零相、火相、零相，R₂＝R₁/2。

5、如权利要求3所述的单相加湿电极结构，其特征在于，所述加湿电极依次包括第四、第五、第六、第七加湿电极(D、E、F、G)，设两相邻加湿电极间的水位电阻基准值为R₃，则所述第四、第五、第六、第七加湿电极的电性状态组合对应的不同导电回路电阻值R₄包括：

火相、断开、断开、零相，R₄＝3R₃；

火相、断开、零相、断开，R₄＝2R₃；

断开、火相、零相、断开，R₄＝R₃；

火相、零相、断开、火相，R₄＝(2R₃)/3；

火相、零相、零相、火相，R₄＝R₃/2；

火相、零相、火相、零相，R₄＝R₃/3。

6、如权利要求1～5任一项所述的单相加湿电极结构，其特征在于，还包括：

水位调整装置，通过调整所述加湿电极的接触水位，控制所述加湿电极的有效导电面积。

7、一种加湿器，其特征在于，包含如权利要求6所述的单相加湿电极结构。

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