一种电热水器电子阳极阴极保护系统的制作方法

本实用新型涉及热水器领域，尤其涉及一种带电子阳极阴极保护系统的电热水器。

背景技术：

提高热水器的使用寿命，事关热水器生产企业品牌和消费者的切身利益。电热水器一般以储水式为主，储水内胆是电热水器最为重要的部件之一，内胆损坏是难以修复的，因此内胆的质量好坏直接关系到电热水器的使用寿命。

近年来，受环境的影响，水质的酸性及腐蚀离子的增加，使热水器中的水腐蚀性也随着增加，加之，我国地域辽阔，各地水质的腐蚀性存在着差异，各地用户对热水器使用的方式和频率不相同等原因，使原本热水器内胆使用的常规镁阳极保护方式实际使用年限不等。虽然，国内的一些热水器厂家，在承诺的售后服务中，也包含了镁阳极的更换，但目前国内消费者对此的认知度不够，缺乏主动性，造成了由于镁阳极消耗完而出现内胆腐蚀防护失效，造成内胆腐蚀穿孔，从而引起漏水。作为热水器的使用寿命，从设计角度都在八年以上，那么单靠一根镁阳极对内胆的保护，是不现实的，在水温60-65℃温度时，热水器内胆保护电流密度是常温的2～3倍，温度升高，水介质的电阻率降低，即同样一根镁阳极，在高温时其产生的电量也是常温的2～3倍，这就意味着镁阳极的消耗速度也将是常温情况下的2～3倍。电热水器电子阳极阴极保护系统是依据镁阳极防护方式，根据电热水器内胆防护需求实时提供保护，比镁阳极保护周期更长，寿命可达到20年，在热水器寿命周期无需更换，保护效果更完善。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电热水器电子阳极阴极保护系统，该电热水器电子阳极阴极保护系统结构简单，安装方便，精确度高，可解决由于镁阳极使用寿命短、水垢、热水器内胆防护不足等缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种电热水器电子阳极阴极保护系统是这样实现的：根据电化学原理，把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，由于电离作用，在异性电荷的吸力作用下，带负电荷的游离负离子会吸附到金属表面与带正电荷的金属离子相结合，形成化合物，这时，金属就被氧化了，其性能、特征也会发生改变，活动能力较强的金属总是先被氧化，而活动能力较差的金属则几乎不会被氧化。电子阳极阴极保护系统就是根据这个原理，通过辅助阳极构成回路给被保护金属施加一定的阴极电流，使其产生阴极极化，从而实现对热水器内胆保护的一种电化学保护法。

所述的一种电热水器电子阳极阴极保护系统包括电热水器内胆、辅助阳极丝、辅助参比电极和电子阳极模块；辅助阳极丝和辅助参比电极由塑料加工注塑成一体，简称辅助阳极，绝缘安装于电热水器内胆中，电子阳极模块与辅助阳极丝、辅助参比电极、电热水器内胆电相连，电子阳极模块实时采集辅助阳极丝、辅助参比电极与热水器内胆和电解质水之间的电流、电压等信号，根据水质的不同自动控制输出，恒定内胆所需的保护电位，防止电热水器内胆保护不足或者过保护。

所述的一种电热水器电子阳极阴极保护系统的电子阳极模块部分，主要由单片机系统组成，分为五部分；第一：采集部分；第二：单片机系统；第三：输出部分；第四：工作警示；第五：恒压源部分，采集部分：由运算放大器U1A、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C4组成的差分放大器，采集辅助阳极丝的电信号，输入单片机系统，运算放大器U1B、电阻R12、R13、R14，电容C7、C8组成电压跟随器，采集辅助参比电极的电位信号输入单片机系统，运算放大器U3A、电阻R7、R8、R9、R10、R11，电容C5组成的一个差分放大器，采集输出电压电信号，输入单片机系统；单片机系统：此部分由单片机U2、三端稳压基准电源U5、电阻R15、R22、R23，电容C6组成,对采集的各路信号进行处理，根据热水器内胆的保护需求控制输出，恒定内胆所需的保护电位；输出部分：由运算放大器U3B、电阻R17、R18、R19、R20、R21、R24，电容C9、C10，达林顿三极管Q1组成，对单片机系统输出的信号进行处理，使其符合热水器内胆的保护需求；工作警示：由发光二极管D2、电阻R16组成，根据单片机系统指令进行工作警示，电子阳极阴极保护系统运行正常，有极化电流输出，内胆受保护，工作警示灯常灭，一旦电子阳极阴极保护系统运行不正常，无极化电流输出，内胆不受保护，工作警示灯灭或开启闪烁报警；恒压源部分：由三端稳压芯片U4、电容C1、C2、C3组成一个恒压源,对电子模块单片机系统提供需求电压。

所述的一种电热水器电子阳极阴极保护系统的电子阳极模块电子部分封装在塑料外壳内，用环氧树脂电子封装胶水灌封，外露安装管脚。

所述的一种电热水器电子阳极阴极保护系统的电子阳极模块直接安装焊接在热水器电脑板上或者单独设置，与电脑板配套，由电脑板提供12V工作电压，不需要另外供电。

所述的一种电热水器电子阳极阴极保护系统的辅助阳极由辅助阳极丝和辅助参比电极按嵌件形式塑料整体注塑集成一个塑料基座，塑料基座上带螺纹，外漏钛基体和不锈钢快速接线端子，分为底部基座式A型：辅助参比电极为圆筒式，中间焊接不锈钢连接柱和不锈钢快速接线端子，辅助阳极丝中间焊接钛基体连接柱和钛基体快速端子，置于圆筒式辅助参比电极中间，圆筒式参比电极由塑料整体注塑在塑料基座外围，外露钛基体和不锈钢快速接线端子而成；直接丝状式B型：辅助阳极丝中间焊接钛基体连接柱和钛基体快速端子，辅助参比电极直接为一根丝状金属，塑料基座内部一端加工有凹槽，中间焊接不锈钢快速接线端子，与辅助阳极丝并列在一起，再由塑料整体注塑，外露钛基体和不锈钢快速接线端子而成；头部探头式C型：辅助参比电极设计在辅助阳极丝的头部顶端，两者之间用塑料注塑成一体，辅助阳极丝中间为中空，辅助参比电极由导线经辅助阳极丝中间穿出，再由塑料整体注塑，外露钛基体和不锈钢快速接线端子而成，直接插接、安装方便、密封性好、安全可靠，可防止辅助阳极安装不良引起的漏水风险，内部不锈钢连接柱和钛基体连接柱，加工有止水防压凹槽，不锈钢快速接线端子和钛基体快速接线端子冲压折弯加强筋、冲排气孔。

所述的一种电热水器电子阳极阴极保护系统的辅助阳极丝为一种新型复合阳极材料钛基体混合金属氧化物阳极，中间焊接，一段镀覆，一段为钛基体，它是在钛金属基体上镀覆一层导电性金属氧化物，针对不同的使用工况环境，可采用不同的金属氧化物涂层，以满足不同的使用要求，本辅助阳极丝，采用铱、钽金属氧化物作为涂层，这是因为氧化铱具有极高的稳定性，同时还具有良好的电催化活性，而氧化钽是一种稳定的惰性组元，具有极高的抗腐蚀性，铱钽钛金属氧化物阳极在阳极极化析氧、析氯气的环境中，被认为是性能相对最优的辅助阳极材料。

所述的一种电热水器电子阳极阴极保护系统的辅助阳极塑料基座上螺纹直接旋在堵头上，然后安装在热水器内胆上，安装方便，可安装在电热水器内胆排污口或加热管座等内胆其它可以开孔的地方，也可以和镁阳极配合使用，在安装电热水器电子阳极阴极保护系统的电热水器上再安装镁阳极，双重保护，有电时电热水器电子阳极阴极保护系统对热水器内胆和镁阳极起保护，减缓镁阳极腐蚀，停电时镁阳极工作对热水器内胆起保护，确保热水器内胆不间断的受保护。

所述的一种电热水器电子阳极阴极保护系统的电子阳极模块、辅助阳极丝和热水器内胆之间由导线电相连，导线两头带有快速插拔的接线端子，方便连接。

附图说明

下面根据具体实施方式与说明书附图对本实用新型电热水器电子阳极阴极保护系统作进一步详细说明。

图1是电热水器内胆与电子阳极阴极保护系统电子阳极模块、辅助阳极之间的电连接示意图。

图2是电热水器电子阳极阴极保护系统辅助阳极安装在热水器内胆原排污口上的结构示意图实施例。

图3是电热水器电子阳极阴极保护系统辅助阳极安装在热水器内胆上的另一种实施例。

图4是本实用新型所述的电热水器电子阳极阴极保护系统辅助阳极结构的实施例A型；

图5是本实用新型所述的电热水器电子阳极阴极保护系统辅助阳极结构的实施例B型；

图6是本实用新型所述的电热水器电子阳极阴极保护系统辅助阳极结构的实施例C型。

图7是本实用新型所述的电热水器电子阳极阴极保护系统的电子控制模块电子原理图。

图中：1、电子阳极模块；2、辅助阳极；3、排污口；4、出水管；5、进水管；6、加热管；7、热水器内胆；8、热水器外壳；9、辅助阳极安装孔；10、镁阳极；11、辅助阳极丝；12、辅助参比电极；13、塑料基座；14、堵头；15、螺母； 16、辅助阳极丝焊接处， 18、钛基体快速接线端子，20、不锈钢快速接线端子。

具体实施方式

如图1所示，为电热水器电子阳极阴极保护系统与电热水器的电连接示意图，电子阳极模块1的OUT+管脚与辅助阳极2的外露钛基体快速接线端子20之间电相连，OUT-管脚与电热水器内胆7之间电相连；LED+脚、LED-脚之间接工作警示灯；VCC管脚、GND管脚为12V电源输入端；IN管脚与辅助阳极2的外露不锈钢快速接线端子20之间电相连。

如图2所示，是电热水器电子阳极阴极保护系统的辅助阳极2安装在电热水器上的一个实施例的结构示意图，包括热水器外壳8、热水器内胆7、加热管6、排污口3、出水管4和进水管5，利用热水器内胆7现成的排污口3来安装辅助阳极2，安装方便，结构简单。

如图3所示，是电热水器电子阳极阴极保护系统的辅助阳极2安装在电热水器上的另一个实施例的结构示意图，电热水器原有结构不变，热水器内胆7的排污口3安装镁阳极10，在靠近电热水器内胆加热管底部或者其它地方开一个安装孔，如辅助阳极安装座9，辅助阳极2安装在辅助阳极安装孔9上，优点，可以双重保护，电热水器正常工作时电热水器电子阳极阴极保护系统对热水器内胆进行保护，镁阳极不工作，停电时镁阳极工作对热水器内胆进行保护，保护效果更理想；缺点，需要另外开孔，增加了开孔工艺。

如图4、图5、图6是电热水器电子阳极阴极保护系统辅助阳极2的几种实施例的结构示意图，辅助阳极2由辅助阳极丝11和辅助参比电极12用塑料整体注塑集成一个塑料基座13，塑料基座13带螺纹，外露钛基体快速接线端子18和不锈钢快速接线端子20，塑料基座13螺旋安装在堵头14上，再以螺母15固定，安装方便、密封性好、安全可靠，可防止辅助阳极2安装不良引起的漏水风险，根据使用要求不同，也可以使用不同的辅助阳极2的其它实施例。

如图4、图5、图6中的辅助阳极丝11为一种新型复合阳极材料,钛基体混合金属氧化物阳极，一段镀覆，一段为钛基体，中间焊接16，它是在钛金属基体上镀覆一层导电性金属氧化物，针对不同的使用工况环境，可采用不同的金属氧化物涂层，以满足不同的使用要求，本辅助阳极丝，采用铱、钽等金属氧化物作为涂层，这是因为氧化铱具有极高的稳定性，同时还具有良好的电催化活性，而氧化钽是一种稳定的惰性组元，具有极高的抗腐蚀性，铱钽钛金属氧化物阳极在阳极极化析氧、析氯气的环境中，被认为是性能相对最优的辅助阳极材料。

如图7所示，是电热水器电子阳极阴极保护系统的电子阳极模块实施例的电子原理图，主要由单片机系统组成，分为五部分；第一：采集部分；第二：单片机系统；第三：输出部分；第四：工作警示；第五：恒压源部分；采集部分：由运算放大器U1A、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C4组成的差分放大器，运算放大器U1A的1脚接R4、R5、R6的一端，2脚接R3的一端和R4另一端，3脚接R1、R2的一端，R1的另一端与+UI端相连，连接热水器内胆，R5的另一端与C4的一端、单片机U2的9脚相连，运算放大器U1B、电阻R12、R13、R14，电容C7、C8组成电压跟随器，运算放大器U1B 的5脚与R12、R13、C8的一端相连，R12的另一端与V1辅助参比电极相连，6脚与7脚、R14的一端相连，R14的另一端与C7的一端、单片机U2的8脚相连，8脚接恒压源部分的正极VDD+5V端，4脚、R2的另一端、R3的另一端、R6的另一端、R13的另一端、C4的另一端、C7的另一端、C8的另一端与恒压源部分的负极GND相连；运算放大器U3A、电阻R7、R8、R9、R10、R11，电容C5组成的另一个差分放大器，运算放大器U3A的1脚与R10、R11的一端相连， 2脚与R9的一端、R10的另一端相连，3脚与R7、R8的一端相连，R7的另一端与输出部分+V10端相连，R9的另一端与+UI端相连，R11的另一端与单片机U2的7脚、C5的一端相连，运算放大器U3A的8脚与供电电源VCC+12V相连，4脚、R8的另一端、C5的另一端与恒压源部分的负极GND相连；单片机系统：此部分由单片机U2、三端稳压基准电源U5、电阻R15、R22、R23，电容C6组成，单片机U2的10脚、16脚与恒压源部分的负极GND相连，24脚与R22的一端相连，25脚与R23的一端相连， 11脚与三端稳压基准电压U5的阴极端、参考端、R15、C6的一端相连，12脚、14脚、R15的另一端、R22的另一端、R23的另一端与恒压源部分的正极VDD+5V相连，三端稳压基准电源U5的阳极、C6的另一端与恒压源部分的负极GND相连；输出部分：由运算放大器U3B、电阻R17、R18、R19、R20、R21、R24，电容C9、C10，达林顿三极管Q1组成；运算放大器U3B的5脚与R18、C10的一端相连，R18的另一端与R17、C9的一端相连，R17的另一端与单片机U2的33脚相连，6脚与R20、R21的一端相连，7脚与达林顿三极管Q1的基极、R19的一端相连，Q1的集电极与恒压源部分的电源VCC+12V相连，Q1的发射极、R20的另一端与V10端相连，连接辅助阳极丝，R19、R21、R24、C9、C10的另一端与恒压源部分的负极GND相连；工作警示：由发光二极管D2、电阻R16组成；恒压源部分：由三端稳压芯片U4、电容C1、C2、C3组成一个恒压源，三端稳压芯片U4的IN端、C1的一端与供电电源VCC+12V相连，C1、C2、C3的另一端与三端稳压芯片U4的GND端相连，输出端OUT端与C2、C3的一端相连，给电子阳极单片机系统提供电源。

图7的电子阳极模块1的电子部分封装在塑料外壳内，用环氧树脂电子封装胶水灌封，外露安装管脚。

电热水器电子阳极阴极保护系统的电子阳极模块1直接安装焊接在热水器电脑板上或独立设置，与电脑板配套，由电脑板提供12V工作电压，不需要另外供电。