具有除垢功能的电热水器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有除垢功能的电热水器，其包括带有加热管的内胆，还包括除垢装置，除垢装置的电源输入端与市电连接，除垢装置的电源输出端与加热管的电源输入端连接，市电、除垢装置及加热管组成加热管干烧除垢回路。在将内胆中的水排空后，启动除垢装置，除垢装置给加热管供电，加热管以低于其额定功率的预设除垢功率干烧一段时间，由于加热管的金属外管的热膨胀系数比水垢的热膨胀系数大，因此在加热管干烧的过程中，加热管表面黏附的水垢会在金属外管的膨胀作用力下开裂和脱落，从而达到除垢的目的，提高了电热水器的热交换效率和延长了加热管的使用寿命，且除垢装置结构简单、成本低廉，可广泛应用于储水式电热水器的除水垢处理。
【专利说明】具有除垢功能的电热水器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电热水器【技术领域】，尤其是涉及一种具有除垢功能的电热水器。【背景技术】
[0002]现有的储水式电热水器是将金属管状加热管置于内胆内直接对水进行加热的，通常水含有一定浓度的钙、镁离子，当水受热或蒸发时，钙、镁化合物等会沉淀在加热管的表面和内胆的内壁上，从而形成水垢。水垢的导热率低，当加热管的表面黏附的水垢达到一定厚度后，将会降低加热管与水之间的热交换效率，电能消耗增大。此外，当水垢过厚时，力口热管因其内部的热量不能及时向外传导而出现烧断发热丝的现象，缩短了加热管的使用寿命O
[0003]当前，行业中主要采用两种方式防止水垢沉积在加热管上:一、在金属加热管表面涂覆防积垢材料(例如，特氟龙、搪瓷等)来防止加热器结水垢，这种技术的缺点是它仅能延缓加热管结水垢的速度，而不能去除水垢，此外，加热管表面涂覆的防积垢涂层本身就是一种热阻，降低了热交换效率；二、通过将加热管置于强磁场或强电场中以阻止水垢沉积在加热管表面，这种技术的缺点是结构复杂，成本高，难以广泛推广使用。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的在于提供一种具有除垢功能的电热水器，旨在实现定期去除加热元件的水垢，提高热交换效率和延长加热元件的使用寿命。
[0005]为达以上目的，本实用新型提出一种具有除垢功能的电热水器，其包括带有加热管的内胆，还包括除垢装置，所述除垢装置的电源输入端与市电连接，所述除垢装置的电源输出端与所述加热管的电源输入端连接，市电、所述除垢装置及所述加热管组成加热管干烧除垢回路。
[0006]优选地，所述除垢装置提供可变电压输出。
[0007]优选地，所述除垢装置包括控制器和电压输出模块，所述控制器与所述电压输出模块连接，所述电压输出模块的电源输入端与市电连接，所述电压输出模块的电源输出端与所述加热管的电源输入端连接，其中:所述控制器在接收到启动除垢功能的指令时，控制所述电压输出模块对接入的市电进行降压处理以得到预设的除垢电压，并提供给所述加热管。
[0008]优选地，所述加热管包括具有PTC特性的加热丝。
[0009]优选地，所述加热丝由镍铁合金制成。
[0010]优选地，所述除垢装置包括控制器和电压输出模块，所述控制器与所述电压输出模块连接，所述电压输出模块的输入端与市电连接，所述电压输出模块的输出端与所述加热管的电源输入端连接，其中:所述控制器在接收到启动除垢功能的指令时，控制所述电压输出模块对接入的市电进行降压处理以得到预设的除垢电压，或者，控制所述电压输出模块输出所述加热管的额定工作电压，并提供给所述加热管。[0011]优选地，所述除垢装置还包括与所述控制器连接的除垢开关模块，所述电压输出模块经由所述除垢开关模块与所述加热管连接，其中:所述控制器在接收到启动除垢功能的指令时，控制所述除垢开关模块按预设的时间周期间隔接通所述电压输出模块和所述加热管之间的电连接。
[0012]优选地，所述除垢装置还包括与所述控制器连接的温度检测模块，其中:所述控制器在所述温度检测模块检测到所述加热管的温度达到预设的阈值时，控制所述除垢开关模块断开所述电压输出模块和所述加热管之间的电连接。
[0013]优选地，所述除垢装置还包括与所述控制器连接的提示模块，所述提示模块在所述除垢装置完成除垢工作后发出除垢完毕的提示信息。
[0014]本实用新型所提供的一种具有除垢功能的电热水器，设置有用于清除加热管表面水垢的除垢装置，在将内胆中的水排空后，启动除垢装置，除垢装置给加热管供电，加热管以低于其额定功率的预设除垢功率干烧一段时间，由于加热管的金属外管的热膨胀系数比水垢的热膨胀系数大，因此在加热管干烧的过程中，加热管表面黏附的水垢会在金属外管的膨胀作用力下开裂和脱落。本实用新型的除垢装置结构简单，成本低廉，且无电磁、化学污染，通过定期去除加热管表面黏附的水垢，达到了提高电热水器的热交换效率和延长加热管使用寿命的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型电热水器较佳实施例的结构示意图；
[0016]图2是本实用新型电热水器的加热管较佳实施例的结构示意图。
[0017]图3是本实用新型电热水器的除垢装置较佳实施例的功能模块图；
[0018]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0019]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]参见图1，图1是本实用新型电热水器较佳实施例的结构示意图。
[0021]本实施例所提供的具有除垢功能的电热水器，包括壳体10，带有加热管12的内胆11，内胆11的外层包覆有保温层(图中未示出)并置于壳体10中，加热管12设置在内胆11中，用于对内胆11中的水体进行加热。参见图2，其中，加热管12包括导电引棒121、加热丝122、氧化镁粉123和金属外管124，金属外管124将导电引棒121、加热丝122和氧化镁粉123包覆密封，导电引棒121的一端与加热丝122连接，并埋设于氧化镁粉123中，导电引棒121的另一端外露于金属外管124，用于连接电源。此外，该电热水器还包括分别与内胆11连通的进水口 13、出水口 14及排污口 15，在电热水器工作的过程中，冷水通过进水口13流进内胆11中，热水则通过出水口 14流出以供沐浴，并循环供应洗浴用水。然而，通常水含有一定浓度的钙、镁离子，当水受热时，钙、镁化合物等会沉淀在加热管12的表面和内胆11的内壁上，从而形成水垢，黏附在加热管12表面的水垢会大大降低加热管12与水之间的换热效率，由于加热管12的热量不能及时传导出去，极端情况下加热管12内部的加热丝122还会烧断。为了实现定期去除加热管12上的水垢，保证电热水器具有较高的热交换效率和延长加热管12的使用寿命，该电热水器还包括用于去除加热管12表面水垢的除垢装置20，其中，除垢装置20的电源输入端与市电连接，除垢装置20的电源输出端与加热管12的电源输入端连接，市电、除垢装置20及加热管12组成加热管干烧除垢回路。由于加热管12的金属外管124的热膨胀系数比水垢的热膨胀系数大，因此在加热的过程中，金属外管124受热膨胀的变形量比水垢的变形量大，金属外管124与水垢之间将产生一定的挤压力，且水垢是脆性材料，在金属外管124对水垢的挤压力作用下，水垢会开裂进而脱落。基于金属外管124和其表面黏附的水垢的热膨胀特性，本实用新型的除垢装置20可以通过控制加热管12干烧一段时间以去除加热管12上的水垢，结构简单，成本低廉，且无电磁、化学污染，可以广泛应用于储水式电热水器的除垢处理。通过定期去除加热管12表面黏附的水垢，达到了提高电热水器的热交换效率和延长加热管12使用寿命的目的。本实施例所提供的除垢装置20的工作原理为:
[0022]先通过排污口 15将内胆11中的水排空，然后启动除垢装置20，此时除垢装置20给加热管12供电，加热管12将以低于其额定功率的除垢功率(例如，额定功率的30%?60%)干烧一段时间，加热管12的具体干烧功率和时间可通过试验测得。在加热管12干烧的过程中，加热管12的金属外管124和黏附在其表面的水垢均受热膨胀，但金属外管124的热膨胀系数比水垢的热膨胀系数大，因此水垢将受到金属外管124的挤压力作用，水垢会开裂进而脱落，从而脱离于金属外管124，达到除垢的目的，提高了热交换效率和延长加热管12的使用寿命。
[0023]参见图3，图3是本实用新型电热水器的除垢装置较佳实施例的功能模块图。
[0024]本实施例的除垢装置20提供可变电压输出，除垢装置20的电源输出端与加热管12的电源输入端连接。在启动除垢装置20时，除垢装置20对接入加热管12的市电(例如，工频为50Hz，电压为220V的交流电)进行降压处理，例如，提供50%?80%的额定电压给加热管12，在满足干烧除垢功率的同时还可防止加热管12的功率过大而烧坏加热管12。此夕卜，除垢装置20还可间断地给加热管12供电，使加热管12干烧若干次，例如，加热管12通电干烧N秒，断电冷却M秒(其中N、M为正整数)，水垢在冷、热循环的作用下，更加容易从金属外管124上开裂脱落。
[0025]具体地，除垢装置20包括控制器201和电压输出模块202，控制器201与电压输出模块202连接，电压输出模块202的电源输入端与市电连接，电源输出模块202的电源输出端与加热管12的电源输入端连接，其中，控制器201在接收到启动除垢功能的指令时，控制电压输出模块202对接入的市电进行降压处理以得到预设的除垢电压(例如，加热管12额定电压的50%?80%)，并提供给加热管12。本实施例的除垢装置20采用傻瓜式操作方式，从而提高电热水器的安全性能，例如，电热水器的操作面板上设有除垢功能键，当需要对加热管12进行除垢时，按下该除垢功能键即可启动除垢程序，除垢过程中不需要相关人员参与，完成除垢后，自动切换到正常工作模式。
[0026]本实施例中，除垢装置20除了通过降低加热管12的工作电压来使加热管12干烧以去除水垢的方式外，还可通过采用具有PTC (正的温度系数，电阻率随温度升高而增大)特性的材料制作加热丝122，并给加热管12提供额定电压进行干烧的除垢方式去除水垢。加热丝122在干烧的过程中，其电阻值随着温度的升高呈阶跃性增大，因此，即使给加热管12提供额定电压以进行干烧除垢，也不会出现加热丝122烧断的现象。当然，为了进一步提高电热水器的安全性，在采用具有PTC特性的材料制成的加热丝122的情况下，除垢装置20还可以降低加热管12干烧时的工作电压。为了降低成本，同时保证加热丝122具有良好的发热性能，本实施例的加热丝122的材料优选为镍铁合金。
[0027]进一步地，本实施例中，除垢装置20还包括除垢开关模块203 (例如继电器)，该除垢开关模块203连接在电压输出模块202和加热管12之间，且除垢开关模块203与控制器201连接。其中，当控制器201接收到启动除垢功能的指令时，控制器201控制除垢开关模块203按预设的时间周期间隔接通电压输出模块202和加热管12之间的电连接，即电压输出模块202持续输出稳定的电压，通过除垢开关模块203的电开关作用来控制加热管12的干烧时间。例如，每隔时间周期T (例如，T=20秒)接通电压输出模块202和加热管12之间的电连接，且保持一定时间后断开电连接，即加热管12进行周期性的干烧，水垢在冷、热循环的作用下，更加容易从金属外管124上开裂脱落，除垢效果更好。
[0028]进一步地，为了防止加热管12在干烧过程中由于温度过高而损坏加热管12的部件，例如高温灼伤金属外管124或烧断加热丝122等，从而降低加热管12的加热性能。本实施例中，除垢装置20还包括温度检测模块204，该温度检测模块204与控制器201连接，温度检测模块204可以是温度传感器，或者其他适用于检测加热管12温度的检测装置。温度检测模块204的检测探头设置在加热管12上且与加热管12紧密贴合，从而提高温度检测的准确度。在加热管12干烧的过程中，温度检测模块204实时检测加热管12的温度，当控制器201接收到由温度检测模块204检测到的温度值达到预设的阈值(可根据加热管12的实际规格和材料确定，例如，为200°C)时，控制器201控制除垢开关模块203断开电压输出模块202和加热管12之间的电连接，从而防止加热管12因继续干烧而出现损坏加热管12的现象，因此，本实用新型的除垢装置20安全性能高。
[0029]更进一步地，为了能让用户更加直观地得知除垢装置20是否完成除垢程序，从而及时提醒用户进行内胆11的后期清理工作以恢复电热水器的正常使用。该除垢装置20还包括与控制器201连接的提示模块205，在除垢装置20完成除垢程序后，控制器201控制提示模块205发出除垢完毕的提示信息。本实施例的提示模块205可以是人机界面、语音模块、或指示灯模块等。提示模块205发出的提示信息可以是文字信息、图像信息、语音信息或者灯光信息等，例如，人机界面接收到文字信息或图像信息后显示相应的文字或图像以告知用户除垢装置20的工作状态，或者指示灯模块(例如LED灯)接收到提示信息后闪烁发光或变换灯光的颜色以告知用户除垢装置20的工作状态。
[0030]本实用新型所提供的电热水器，通过增设控制加热管进行干烧除垢的除垢装置，在将内胆中的水排空后，启动除垢装置，除垢装置给加热管供电，加热管以低于其额定功率的预设除垢功率干烧一段时间，由于加热管的金属外管的热膨胀系数比水垢的热膨胀系数大，因此在加热管干烧的过程中，加热管表面黏附的水垢会在金属外管的膨胀作用力下开裂和脱落，从而达到除垢的目的，提高了电热水器的热交换效率和延长了加热管的使用寿命，且除垢装置结构简单、成本低廉，可广泛应用于储水式电热水器的除水垢处理。
[0031]应当理解的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，不能因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种具有除垢功能的电热水器，包括带有加热管的内胆，其特征在于:还包括除垢装置，所述除垢装置的电源输入端与市电连接，所述除垢装置的电源输出端与所述加热管的电源输入端连接，市电、所述除垢装置及所述加热管组成加热管干烧除垢回路。
2.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于:所述除垢装置提供可变电压输出。
3.根据权利要求2所述的电热水器，其特征在于:所述除垢装置包括控制器和电压输出模块，所述控制器与所述电压输出模块连接，所述电压输出模块的电源输入端与市电连接，所述电压输出模块的电源输出端与所述加热管的电源输入端连接，其中: 所述控制器在接收到启动除垢功能的指令时，控制所述电压输出模块对接入的市电进行降压处理以得到预设的除垢电压，并提供给所述加热管。
4.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于:所述加热管包括具有PTC特性的加热丝。
5.根据权利要求4所述的电热水器，其特征在于:所述加热丝由镍铁合金制成。
6.根据权利要求4所述的电热水器，其特征在于:所述除垢装置包括控制器和电压输出模块，所述控制器与所述电压输出模块连接，所述电压输出模块的输入端与市电连接，所述电压输出模块的输出端与所述加热管的电源输入端连接，其中: 所述控制器在接收到启动除垢功能的指令时，控制所述电压输出模块对接入的市电进行降压处理以得到预设的除垢电压，或者，控制所述电压输出模块输出所述加热管的额定工作电压， 并提供给所述加热管。
7.根据权利要求3或6所述的电热水器，其特征在于:所述除垢装置还包括与所述控制器连接的除垢开关模块，所述电压输出模块经由所述除垢开关模块与所述加热管连接，其中: 所述控制器在接收到启动除垢功能的指令时，控制所述除垢开关模块按预设的时间周期间隔接通所述电压输出模块和所述加热管之间的电连接。
8.根据权利要求7所述的电热水器，其特征在于:所述除垢装置还包括与所述控制器连接的温度检测模块，其中: 所述控制器在所述温度检测模块检测到所述加热管的温度达到预设的阈值时，控制所述除垢开关模块断开所述电压输出模块和所述加热管之间的电连接。
9.根据权利要求3、6或8所述的电热水器，其特征在于:所述除垢装置还包括与所述控制器连接的提示模块，所述提示模块在所述除垢装置完成除垢工作后发出除垢完毕的提不?目息。
【文档编号】F24H1/20GK203561044SQ201320616834
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】申勇兵, 曲绍鹤, 王明 申请人:芜湖美的厨卫电器制造有限公司