一种液体加热设备及其集成式清洗装置的制作方法

本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及一种液体加热设备及其集成式清洗装置。

背景技术：

现有的净水器一般都带有加热模块，例如热罐、即热式加热器等，其可对净化后的水进行加热，以满足用户的日常需求。然而，在长时间高温加热的情况下，水中的钙镁离子会转化成水垢并粘附于加热模块的加热区域，从而导致加热模块的加热时间延长、能量损耗增加，严重时甚至会造成加热模块烧毁，因此，及时清除水垢是保证加热模块以及净水器正常运行的关键。

但是，市场上现行的净水器并未设有专门的除水垢模块，对于加热模块内产生的水垢，用户无法第一时间排除隐患，只能通过售后维护或者更换加热模块来进行处理，不仅影响了用户的使用体验，更提高了净水器的维护成本。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种液体加热设备及其集成式清洗装置，该清洗装置集成化程度高，使用灵活方便。

基于此，本实用新型提供了一种集成式清洗装置，包括清洗液水箱、清洗管路、循环管路、排污管路以及水泵，所述清洗管路的一端与所述清洗液水箱连接并连通，所述清洗管路的另一端与所述循环管路连接并连通，所述清洗管路上设有用于控制其通断的第三阀门，所述循环管路的两端分别设有第一接口和第二接口，所述循环管路上设有用于控制其通断的第四阀门，所述排污管路的一端与所述循环管路连接并连通，所述排污管路的另一端设有第三接口，所述排污管路上设有用于控制其通断的第五阀门，所述水泵设于所述循环管路上。

作为优选方案，所述第四阀门设于所述水泵与所述第一接口之间。

作为优选方案，将所述清洗管路与所述循环管路连接的位置记为第三节点，所述第三节点位于所述第二接口与所述第四阀门之间。

作为优选方案，将所述排污管路与所述循环管路连接的位置记为第四节点，所述第四节点位于所述水泵与所述第四阀门之间。

作为优选方案，所述清洗液水箱位于所述集成式清洗装置的最高处。

作为优选方案，所述第三接口位于所述集成式清洗装置的最低处。

本实用新型的另一目的在于提供一种液体加热设备，包括上述的集成式清洗装置。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型提供的集成式清洗装置包括清洗液水箱、清洗管路、循环管路、排污管路以及水泵，清洗管路的一端与清洗液水箱连接并连通，清洗管路的另一端与循环管路连接并连通，清洗管路上设有用于控制其通断的第三阀门，循环管路的两端分别设有第一接口和第二接口，循环管路上设有用于控制其通断的第四阀门，排污管路的一端与循环管路连接并连通，排污管路的另一端设有第三接口，排污管路上设有用于控制其通断的第五阀门，水泵设于循环管路上。基于上述结构，该清洗装置集成化程度高，使用灵活方便，能够灵活地应用于液体加热设备的热水系统中并对其加热模块进行清洗除垢处理，以延长加热模块的使用寿命，提升热水系统的使用性能，降低热水系统的维护成本；其次，该清洗装置可实现循环反复冲洗，不仅提高了清洗的效率，增强了清洗的效果，更节约了大量的清洗液，进一步地降低了热水系统的维护成本。

另外，本实用新型还提供了一种液体加热设备，由于其采用了上述的集成式清洗装置，因而具有结构简单，性能可靠，使用体验好，维护成本低等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例的热水系统处于正常加热状态时的示意图；

图2是本实用新型实施例的热水系统处于循环清洗状态时的示意图；

图3是本实用新型实施例的热水系统处于冲洗排污状态时的示意图；

图4是本实用新型实施例的清洗装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的温度与溶垢率的关系示意图。

附图标记说明：

100、加热模块，101、进水管路，102、出水管路，103、热交换器，104、第一阀门，105、第二阀门，106、第一节点，107、第二节点，200、清洗模块，201、清洗管路，202、循环管路，203、排污管路，204、水泵，205、第三阀门，206、第四阀门，207、第五阀门，208、第三节点，209、第四节点，210、清洗液水箱，211、第一接口，212、第二接口，213、第三接口，300、监控模块，301、控制器，302、第一温度传感器，303、第二温度传感器，304、功率传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种液体加热设备，其内部设有具有清洗功能的热水系统，该热水系统主要包括加热模块100和清洗模块200。具体而言，加热模块100包括进水管路101、出水管路102以及热交换器103，进水管路101与热交换器103的进水口相连通，且进水管路101上设有用于控制其通断的第一阀门104；出水管路102与热交换器103的出水口相连通，且出水管路102上设有用于控制其通断的第二阀门105。清洗模块200包括清洗管路201、循环管路202、排污管路203以及水泵204，清洗管路201与热交换器103的进水口相连通，且清洗管路201上设有用于控制其通断的第三阀门205，循环管路202同时与热交换器103的进水口和出水口相连通，且循环管路202上设有用于控制其通断的第四阀门206，排污管路203与循环管路202相连通，且排污管路203上设有用于控制其通断的第五阀门207，水泵204设于循环管路202上。在本实用新型实施例中，热交换器103优选热罐、即热式加热器或蒸汽加热器等。

基于上述结构，该热水系统通过设置专门的清洗模块200，一方面能够在第一时间内对热交换器103内的水垢进行清除，不仅提升了用户的使用体验，同时还降低了维护成本；另一方面，清洗模块200内设置的循环管路202和水泵204使得清洗液能够反复地冲刷热交换器103内的水垢，不仅提高了清洗的效率，增强了清洗的效果，更节约了大量的清洗液，进一步地降低了该热水系统的维护成本。

具体地，如图1所示，循环管路202的一端与进水管路101相连接，将二者的连接位置记为第一节点106，第一节点106位于热交换器103的进水口与第一阀门104之间；循环管路202的另一端与出水管路102相连接，将二者的连接位置记为第二节点107，第二节点107位于热交换器103的出水口与第二阀门105之间。清洗管路201的一端与循环管路202相连接，将二者的连接位置记为第三节点208，第三节点208位于第二节点107与第四阀门206之间，而第四阀门206则设于水泵204与第一节点106之间；排污管路203的一端与循环管路202相连接，将二者的连接位置记为第四节点209，第四节点209位于水泵204与第四阀门206之间。

基于此，本实用新型实施例提供的热水系统具有以下三种工作状态：

正常加热状态——如图1所示，第一阀门104和第二阀门105打开，第三阀门205、第四阀门206以及第五阀门207关闭，水泵204不运行，常温水经进水管路101进入热交换器103，被热交换器103加热为热水后再经出水管路102流出；

循环清洗状态——如图2所示，第一阀门104、第二阀门105以及第五阀门207关闭，第三阀门205和第四阀门206打开，水泵204运行，清洗液经清洗管路201进入热交换器103，对热交换器103进行清洗后进入循环管路202，然后由循环管路202再次进入热交换器103，实现循环清洗；

冲洗排污状态——如图3所示，第二阀门105、第三阀门205以及第四阀门206关闭，第一阀门104和第五阀门207打开，水泵204运行，常温水经进水管路101进入热交换器103，对热交换器103和循环管路202内残留的清洗液进行冲洗，最后经排污管路203排出。

进一步地，如图1所示，为了使本实用新型实施例提供的热水系统具有更高的自动化程度，清洗模块200还包括清洗液水箱210，清洗管路201与清洗液水箱210连接并连通。由此，当需要进行水垢清除时，该热水系统可直接进入循环清洗状态，无需从外部向清洗管路201接入清洗液，不但减少了用户的工作量，同时还为该热水系统的自动化控制提供了便利性。

再进一步地，如图4所示，为了提高实用性，同时降低制造成本，本实施例中的清洗模块200可以设计为一种独立的集成式清洗装置，即，将清洗管路201、循环管路202、排污管路203、水泵204、第三阀门205、第四阀门206、第五阀门207以及清洗液水箱210集成于一个壳体或座架内，并且，循环管路202的两端分别设有第一接口211和第二接口212，二者分别用于连接清洗对象(例如本实施例中的热交换器103)的进、出水口，排污管路203远离第四节点209的一端设有第三接口213，其用于排出残留在清洗对象内的清洗液，此外，为了防止清洗管路201内的清洗液倒流至清洗液水箱210内，清洗液水箱210位于该集成式清洗装置的最高处；为了便于残留的清洗液的排出，第三接口213位于该集成式清洗装置的最低处。基于上述结构，该集成式清洗装置能够灵活地应用于液体加热设备的热水系统中并对其加热模块100进行清洗除垢处理，从而简化了整个液体加热设备的结构，降低了维护难度，减少了维护成本。

更进一步地，如图1所示，本实用新型实施例提供的热水系统还包括监控模块300，监控模块300包括控制器301、第一温度传感器302、第二温度传感器303以及功率传感器304，控制器301与第一阀门104、第二阀门105、第三阀门205、第四阀门206、第五阀门207、水泵204以及热交换器103电连接，用于控制各阀门、水泵204以及热交换器103；与此同时，控制器301还与第一温度传感器302、第二温度传感器303以及功率传感器304电连接，其中，第一温度传感器302用于监测热交换器103的进水温度，第二温度传感器303用于监测热交换器103的出水温度，功率传感器304用于监测热交换器103的功率。

优选地，在实际应用当中，技术人员基于工作经验和大量的试验数据得出清洗液的温度与水垢的溶解率之间存在一定的关系：从图5中可以直观的看出，随着水温的升高，溶垢率呈上升趋势。基于此，在循环清洗状态下，热交换器103处于打开状态，用于对清洗液进行加热。另外，从图5中还可以看出，当水温处于45℃至65℃的范围内时，溶垢率达到了一个稳定值，虽然继续增加温度可以增加溶垢率，但是温度的升高增加了能耗，不利于环保，并且温度的进一步增加对于溶垢率的提升有限，因此，45-65℃为循环清洗状态下的最优选工况。

接下来，本实用新型实施例将提供一种上述热水系统的清洗方法，包括如下步骤：

关闭第一阀门104、第二阀门105以及第五阀门207，打开第三阀门205和第四阀门206，启动水泵204，所述热水系统进入循环清洗状态；

关闭第二阀门105、第三阀门205以及第四阀门206，打开第一阀门104和第五阀门207，保持水泵204运行，所述热水系统进入冲洗排污状态；

打开第一阀门104和第二阀门105，关闭第三阀门205、第四阀门206以及第五阀门207，停止水泵204，所述热水系统进入正常加热状态。

基于上述清洗方法，本实用新型实施例提供的热水系统具有定时清洗模式，即，控制器301根据清洗时间轴来对热交换器103进行清洗，具体而言：

根据预设的起始时间、清洗间隔天数以及清洗时刻，计算得出包含若干个实际清洗时间点的清洗时间轴；

利用控制器301内置的时间程序，沿着清洗时间轴开始计时；

当系统时间到达清洗时间轴上的下一个清洗时间点时，将热水系统由正常加热状态切换至循环清洗状态；

循环清洗状态完毕后，将热水系统切换至冲洗排污状态；

冲洗排污状态完毕后，将热水系统切换至正常加热状态，继续沿着清洗时间轴计时。

进一步地，在上述定时清洗模式的基础上，本实用新型实施例提供的热水系统还具有智能清洗模式，即，控制器301基于第一温度传感器302(用于监测热交换器103的进水温度)、第二温度传感器303(用于监测热交换器103的出水温度)以及功率传感器304(用于监测热交换器103的功率)采集得到的参数，再结合控制器301内置的计算程序，来判断热交换器103是否需要除垢，若不需要除垢，则继续正常计时；若需要除垢，则重新计算清洗时间轴，并将当天或第二天的清洗时刻作为下一个实际清洗时间点。

在上述智能清洗模式中，热交换器103是否需要除垢依据以下三种判断规则：

第一种——先根据热交换器的实际进水温度t1和预设出水温度t2，计算得到热交换器的理论加热时间t1，再结合偏差系数k得到正常加热时间t2；对热交换器的实际出水温度进行监测，当实际出水温度达到t2时，计时得到热交换器的实际加热时间t3，并将t3与t2进行比较；若t3大于t2，则判定热交换器已经结垢，需要除垢；若t3小于或等于t2，则判定热交换器的结垢程度低或未结垢，不需要除垢。

第二种——先根据热交换器的实际进水温度t1和预设出水温度t2，计算得到热交换器的理论加热时间t1，再结合偏差系数k得到正常加热时间t2；对热交换器的实际加热时间进行计时，当实际加热时间达到t2时，采集得到热交换器的实际出水温度t3，并将t3与t2进行比较；若t3小于t2，则判定热交换器已经结垢，需要除垢；若t3大于或等于t2，则判定热交换器的结垢程度低或未结垢，不需要除垢。

第三种——先根据热交换器的实际进水温度t1和预设出水温度t2，计算得到热交换器在其出水温度达到t2时的理论加热功率w1；再对热交换器的实际出水温度进行监测，当实际出水温度达到t2时，采集得到热交换器的实际加热功率w2，并将w2与w1进行比较；若w2大于w1，则判定热交换器已经结垢，需要除垢；若w2小于或等于w1，则判定热交换器的结垢程度低或未结垢，不需要除垢。

为了使定时清洗模式和智能清洗模式更加的通俗易懂，下面举一个具体的例子以作进一步的详细说明。

预设起始时间，一般是以当前时间作为起始时间，例如1019-1-1日的13:00，预设清洗间隔天数为10天(可设0-999天)，预设清洗时刻为12:00(24小时制)，由此，控制器301计算得到一条由多个实际清洗时间点组成的清洗时间轴：

1019-1-11日的12:00，

1019-1-21日的12:00，

1019-1-31日的12:00，

……

确认后上述清洗时间轴后，控制器301内置的控制计时程序即刻开始计时，当系统时间到达1019-1-11日的12:00时，控制器301随即控制热水系统进入循环清洗状态，待其结束后，控制器301又控制热水系统进入冲洗排污状态，最后回到进行正常加热状态。

与此同时，控制器301也在实时监测热交换器103的结垢程度，判断其是否需要除垢：

若控制器301依据上述三种判断规则得出热交换器103无需除垢，则继续正常计时，直至系统时间到达1019-1-21日的12:00时，控制器301再次控制热水系统进入循环清洗状态，依次类推，控制器301按照清洗时间轴来对热交换器103进行清洗；

若在1019-1-15日的9:00，控制器301依据上述三种判断规则得出热交换器103需要除垢，则将1019-1-15日的12:00作为下一个实际清洗时间点，也即，当系统时间到达1019-1-15日的12:00时，控制器301随即控制热水系统进入循环清洗状态。而且，控制器301还重新计算得到一条新的清洗时间轴：

1019-1-15日的12:00，

1019-1-25日的12:00，

1019-2-04日的12:00，

……

最后，需要指出的是，本实用新型实施例提供的液体加热设备可以为净水器、热水器、咖啡机等。

综上，本实用新型实施例提供了一种液体加热设备及其热水系统，与现有技术相比，该热水系统设有专门的清洗模块200，能够在第一时间内对加热模块100内的水垢进行清除，具有加热效果好、维护成本低等优点；而对于该液体加热设备而言，由于其采用了上述的热水系统以及清洗模块200，因而具有结构简单，性能可靠，使用体验好，维护成本低等优点。

另外，本实用新型实施例还提供了一种上述热水系统的清洗方法，具有操作简单、实用性高等优点。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述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原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。