专利名称：：一种使用配套氧化物材料的热水器防腐阻垢装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型发明涉及一种阻止家用热水器的内胆及(或)电加热棒上腐蚀、结垢并且能同时净化水质的装置。属于环境保护、水污染防治与节能降耗领域。背暈技术伴随着生活水平的提高，居住条件的改善，人们开始追求舒适、方便、卫生、快捷、高质量的生活。我国从八十年代初燃气热水器和电热水器开始进入家庭，给人们生活带来极大方便，不出家门，随时都可以洗上一个热水澡，也可以用热水洗餐具、衣物等。越来越多的人已认识到家用热水器的好处，热水器成为现代家庭已经拥有或者打算购置的生活必需品。但是热水器使用半年后，由于加热管内壁上会积聚水垢，而水垢是热的不良导体，会使热效率降低百分之三十以上，既浪费能源，增加付费，还会造成加热慢，水温忽高忽低，水流细小，水温、水流量不可调控，甚至会出现堵塞不出水等毛病。不仅影响正常使用，还会损坏热水器，甚至导致事故发生。国家权威部门强调热水器使用一段时间(新的一般1一2年，之后每隔几个月)必须清洗除垢，以保安全。但热水器的清洗，十分麻烦，费时费力费钱，加之管道的清洗，具有更大的难度。因此，阻垢器和阻垢剂的使用，有着十分显著的节约能源和减小损失的效益。此外，热水器、热水锅炉及热水管道等设备在使用中出现的垢下腐蚀，也是导致设备故障或报废的主要原因。在保护设备、节省能耗的方法中，使用多聚磷酸盐缓溶材料是一条有效的技术路线。缓释结果，使水中含有l-3mg/L的多聚磷酸盐含量，就能取得良好的阻垢作用，也能取得缓蚀效果。溶解的多聚磷酸盐并不影响水质。即使是作为饮用水的检验，也可以通过。该方法价格低廉、使用方便，具有很大的推广价值。l.除垢及防腐的机理当水中浓度约为1-3mg/L的多聚磷酸盐溶解时，它与水中的钙(Ca"离子、镁(Mg2+)离子络合，阻止垢的形成；当浓度达到3—5mg/L时，多聚磷酸盐以磷氧分子(一0—P—0—P—0—)的形式溶解下来并吸附在积垢上，逐渐与积垢上的钙(Ca"、镁(Mg2+)离子作用形成可溶性络合物，使坚硬的积垢变得松软，再经水流的自然湍流作用，管壁上的己经生成的垢也可被冲洗分散到水中。多聚磷酸盐可沉积在水管的内表面，使其在金属表面形成一层极薄而致密的磷酸转铁盐[CaFe2P04]2腐蚀抑制层(保护膜)，从而阻止了膜下的铁与水中溶解氧的接触反应和结垢晶核的附着，也就起到了防腐蚀和阻止"结垢"的双重作用。多聚磷酸盐有市售商品，俗称为"硅磷晶"或"归丽晶"(尽管其中的硅含量很低)。以下讨论均针对多聚磷酸盐的工业产品而言，我们称其为多聚磷酸盐玻璃球。使用五氧化二磷与碱金属、碱土金属混合，可以烧结而成这种半透明的晶体球。因此多聚磷酸盐玻璃球也可以被认为是一种氧化物陶瓷。碱金属与碱土金属的添加比例可以调整，使得多聚磷酸盐玻璃球在水中的缓释速度得到相应的改变。直接使用它进行阻垢，在一定的条件下是可以行得通的，而在热水器特别是家用的热水器上直接使用就有一定的问题。尽管这样，还是有一些直接使用它的专利产品被推出[专利号03228759.3]。2.存在问题应用的实践表明，多聚磷酸盐玻璃球在作为阻垢剂单独使用时，存在一个致命弱点在静止的水中多聚磷酸盐玻璃球自溶解严重。因其在水中的溶解度很低，当自溶解超过饱和浓度时，盛装它的容器内便出现大量沉淀。该材料在这种状态下的不正常溶解，无端大量消耗，造成浪费，同时使水变得混浊，不可使用。这是该材料作为家用热水器阻垢产品使用中的一个瓶颈。以下我们通过本专利提出的方法，解决这一关键问题，推进家用热水器结垢和腐蚀问题的解决。
实用新型内容本实用新型的目的是保证多聚磷酸盐玻璃球在热水器的使用中能有正常的溶解(不出现白色沉淀以及混水现象)、发挥正常的阻街及防腐效能。为此，特设计一个阻垢的新型装置，通过对装置内空间的安排和与其他物料的组合，来达到这一个相对满意的效果。可将它很方便地安装在热水器的进水管端口，起到阻垢等效果。本实用新型的目的是通过如下方式来实现的一个热水器防腐阻垢装置，包括罐体，罐体的进出水口，所述罐体内设多层过滤板形成的隔层，其中一个隔层为被水包围隔层，即在该隔层的上、下均设有一个不装物料的隔层，称为水层，水层的上、下是装有其他物料的隔层。所述被水包围的隔层，其内装有遇水缓慢溶解的多聚磷酸盐玻璃球阻垢物料。所述水层，是指在装有多聚磷酸盐玻璃球这一隔层的上下，均有一个不用于安放物料的隔层，热水器防腐阻垢装置通水后，这两个隔层被水充满。每个水层在热水器防腐阻垢装置内所占据的空间，以罐体轴向尺寸衡量，最小为O.lmm，最大尺寸占到热水器防腐阻垢装置罐体轴向尺寸的六分之一。所述装有其他物料的隔层，是指在水层之下及水层之上的隔层水层之下，是装有自制陶瓷滤料(以下简称陶瓷滤料)的隔层，其占据的容积是多聚磷酸盐玻璃球隔层的18倍；水层之上，是装有市售活性炭等常用滤料的隔层(以下简称滤料层)，用于热水器防腐阻垢装置的两个出口处，所占容积是多聚磷酸盐玻璃球隔层的0.0倍。所述罐体的进出水口，分为进水口和出水口。上出口为向热水器供水的出水口，罐体下面有两个水口，一个为进水口，另一个为日常用水的出水口。在进水口内侧，装有一个引流管(或引导板)，使得水进到罐内后，首先冲向上部。所述过滤板，是由塑料或耐蚀金属材料制成的隔板，其上带有很多小孔，孔径为0.2mnr5mm。挡板由挡板支撑架来固定。所述罐体的上部，有一个带有螺扣的连接口，用于打开水罐，安装各种部件和物料。本实用新型的先进性在于1.本实用新型保持着多聚磷酸盐玻璃球在家用热水器上使用时所具有的良好防腐阻柜的作用。2.多聚磷酸盐玻璃球在作为阻垢剂单独使用时存在着静水中自溶解严重的问题。通过与陶瓷滤料的配伍使用，以及保证玻璃球周围足够的水量这样两项措施，使该问题得到了较好地解决。3.因陶瓷滤料自身遇水水解并释放活性氧，可以取得杀菌灭藻等作用，使洗浴及生活用水得到了进一步的净化。4.两种主材料均属于缓释材料，互相配合，降低消耗，使一次投入材料的寿命较长，达到2年半至3年。5.通过简单的设计，使得上下取水，一罐两用。下出口接水除了日常使用之外，还有通过烧水的方法监测热水器防腐阻垢装置阻垢效果的功能，使得用户使用起来更加放心。图l热水器防腐阻垢装置示意图其中，l罐体，2进水口，3和4为出水口，5-IO过滤挡板，ll为进水引导管，12为连接罐体与上盖的螺扣，13为滤料层，14为陶瓷滤料层，15为水层，16为多聚磷酸盐玻璃球层，17为水层，18为滤料层，19为挡板支架。图2陶瓷滤料与多聚磷酸盐玻璃球的用量比，关系到多聚磷酸盐玻璃球在静水中的溶解速度。图3陶瓷滤料的不同放置方式对多聚磷酸盐玻璃球溶解量的影响。具体实施方式以下结合图1以及对比例、实施例情况加以详细说明。按1:5:0.5的容积比将多聚磷酸盐玻璃球层(16)、陶瓷滤料层(14)和滤料层(13，18)物料配装在热水器防腐阻垢装置的罐体(1)里，罐体(1)的轴向尺寸为200mm。并将热水器防腐阻塘装置的出水口(4)接到热水器的进水口处。各层物料是通过过滤板(5-10)来支撑和相互隔开的。过滤板是通过过滤板支撑架(19)来固定的，支撑架的最下层带有一个过滤板。对于使用时只充有水的隔层(15，17)，本实施例分别将其尺寸定为罐体(1)轴向尺寸的十分之一，即20mm(15)和六分之一，即约33mm(17)。热水器防腐阻垢装置的开口处(12)由螺扣连接，保证连接强度和密封性。自来水进入热水器防腐阻垢装置的入水口(2)，在引导管(11)的引导下，使得水进到热水器防腐阻垢装置罐体(1)内后，首先冲向上部，之后，充满罐体(1)内腔。随后，根据需要，可从上出口(4)或下出口(3)流出。通过静态浸泡一段时间和动态冲击一段时间，取出多聚磷酸盐玻璃球进行称重(失重法)，得到的多聚磷酸盐玻璃球消耗的不同结果，见表1-表4。静态浸泡的情况，失重数量以mg/D，L(每天每升水消耗的毫克数)来作为衡量单位；动态冲击的情况，失重数据与水量相关，每次试验水量20立升，失重数量以mg/L(每升水消耗的毫克数)为单位来评定。对比例在不放置陶瓷滤料的情况下，单独使用50g的多聚磷酸盐玻璃球，在350ml水中浸泡l天或9天，分别代表每天洗一次澡和连续9天不洗澡的情况，多聚磷酸盐玻璃球在热水器防腐阻垢装置中静态溶解的消耗。使用失重法测得玻璃球的损耗的含量，并计算出每年的消耗量。在本试验条件下，每年每升水中静态浸泡消耗的聚磷酸盐为表1用失重法测量得到的多聚磷酸盐玻璃球浸泡在静水中的消耗量*<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>动态损耗，以每年的用水量为80吨来计算，全年消耗的多聚磷酸盐玻璃球为表2用失重法测量得到的多聚磷酸盐玻璃球在流动水中的消耗(20升水/次)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从对比例可以看出，单独使用多聚磷酸盐玻璃球，在本试验条件下(容器中装有50克多聚磷酸盐玻璃球和350ml水，静态浸泡)，连续试验9天，并将数据折合成单位水量(l升)的消耗，平均1天每升水中消耗71.4毫克，一年每升水中消耗25克。而每天洗澡的情况，静态溶解的量要大得多，有107.6克(表l)。动态用水时消耗的量是正常消耗部分(表2)，每年消耗96-1520克，假定每年每个家庭洗澡消耗80吨水，取消耗的下限96克，加上107.6克静态消耗量，共203.6克。这样，如果使用300克多聚磷酸盐玻璃球，装进热水器防腐阻垢装置，只能使用l年多。但是如果使用上限数据计算，只能使用2个月。在这里，数据有很大的分散性，原因是来自市售材料的不均匀性。表明单独使用，该材料的溶解速度及相应的使用寿命是无法保证的。实施例1多聚磷酸盐玻璃球(与滤料配伍)在静水和动水中的溶解量测试结果(失重法)试验条件与对比例相同。表3用失重法测量得到的多聚磷酸盐玻璃球浸泡在静水中的消耗多聚磷酸盐玻璃球加<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4用失重法测量得到的多聚磷酸盐玻璃球在在流动流动水水中的消中的消耗耗<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由上述实施例1可见，使用多聚磷酸盐玻璃球的失重测量法，所得数据说明，在动态和静态条件下，是否添加陶瓷滤料，对多聚磷酸盐玻璃球的溶解速度都有显著影响。添加陶瓷滤料的情况下，多聚磷酸盐玻璃球的溶解速度相对稳定。在静态浸泡条件下，一年只有十几克到30多克的消耗。加上在流动水中每年最多80克的消耗，使用陶瓷滤料配伍的情况下，300克多聚磷酸盐玻璃球能使用将近3年。实施例2陶瓷滤料与多聚磷酸盐玻璃球的用量比水量定为350ml，多聚磷酸盐玻璃球用量为50克(为增强敏感性，将玻璃球砸成碎块)，摆放在滤料之上。陶瓷滤料用量分别为多聚磷酸盐玻璃球用量的1倍，2倍，3倍，4倍，5倍。在1:1到2:1的条件下，多聚磷酸盐玻璃球的消耗量相对平稳，在3:1时，消耗量有所增大，之后，随陶瓷滤料用量的增加，多聚磷酸盐玻璃球的消耗量呈明显下降趋势(见图2)。本实施例确定陶瓷滤料用量与多聚磷酸盐玻璃球用量的比例，以2:1的用量为首选。实施例3确定多聚磷酸盐玻璃球与滤料摆放方式的实例陶瓷滤料与多聚磷酸盐玻璃球的用量定为2:1，多聚磷酸盐玻璃球使用300克。水量为500ml。在热水器防腐阻垢装置内以不同的相互位置关系装放多聚磷酸盐玻璃球和陶瓷滤料，以多聚磷酸盐玻璃球相对于陶瓷滤料而言分为上、中、下、混合、悬空共五种方式，即多聚磷酸盐玻璃球在陶瓷滤料之上，在下，夹在中间，相互混合放置以及多聚磷酸盐玻璃球在陶瓷滤料之上悬空放置(见图1所示)。试验是使用失重法进行的。每隔一段时间将多聚磷酸盐玻璃球取出、清洗、吹干、称重，并将水倒掉，换成新水。试验进行6次，前四次的时间间隔各为l天，第5次为3天，第6次为2天。多聚磷酸盐玻璃球的溶解量变化依不同放置方式，有很大不同。结果见图3。实施例表明，悬空放置，多聚磷酸盐玻璃球在静态水中的溶解量最低，其次是将多聚磷酸盐玻璃球放在陶瓷滤料之上的方式。而且，连续试验天数越长，差异越显著。实施例4阻垢效果实例使用本实用新型热水器防腐阻垢装置、材料和方法，获得的阻垢效果显著。使用总硬度为620mg/L的自来水，只需要烧7壶水，与不使用任何阻垢方法、直接烧水的结垢相比，差异十分显著。实施例5对自来水水质净化的效果一一灭菌检测经过本申请专利热水器防腐阻垢装置的自来水，水质有所提高。本实施例是将经过热水器防腐阻街装置内物料处理过的水，进行菌含量对比检验，将得到的结果与同时测量的自来水含菌量测试结果相比，杀菌效果明显。表5是检测数据。表5本装置过滤水杀菌效果检验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(cfii/ml:每毫升的菌落数)权利要求1.一种热水器防腐阻垢装置，包括罐体(1)、连接罐体与上盖的螺扣(12)、罐内的6层过滤挡板(5-10)形成的隔层，其特征是在一种物料(16)的上部和下部各为一个不装物料的隔层，通水后成为水层(15和17)，其他物料(13，14，18)之间以及它们与水层之间，是由单层过滤板隔开的。2.根据权利要求1所述的热水器防腐阻垢装置，其特征是在水中缓慢溶解的多聚磷酸盐玻璃球物料(16)被放置在上下均由水层(15，17)包围的隔层内，每个水层所占空间以罐体(1)内轴向长度计量,最小为0.lnnn，最大可占到罐体(1)轴向长度尺寸的六分之一。3.根据权利要求1或2所述的热水器防腐阻垢装置，其特征是在多聚磷酸盐玻璃球之下、被水层隔开的物料是特制可释放活性氧的陶瓷滤料层(14)，该陶瓷滤料层的容积是多聚磷酸盐玻璃球隔层容积的1-8倍。4.根据权利要求1所述的热水器防腐阻垢装置，其特征是各物料层之间的档板(5-10)均带有多个通水小孔，孔径为0.2mnr5mm，挡板的固定方式是通过挡板支架(19)来实现的。5.根据权利要求1所述的热水器防腐阻垢装置，其特征是带有进、出水口(2、3、4)，以该装置的上口(4)为出水口，直接向热水器供水；下出口(3)为家庭日常用水供水；(2)为进水口，其内连接一个进水引导管(11)，以便使水流首先被引向上出口方向。专利摘要将一种多聚磷酸盐玻璃球(16)、特制陶瓷滤料(14)和活性炭(13，18)按一定的比例和确定位置配装在小罐里，组成了本实用新型的水处理装置。各层物料是通过过滤板(5-10)来支撑和相互隔开的。聚磷酸盐玻璃球上下均被水层(15，17)包围。本实用新型的优势在于通过陶瓷滤料的缓慢水解及释放活性氧来控制聚磷酸盐玻璃球溶解的稳定性、降低消耗，避免沉淀和混水出现，正常起到防腐阻垢效果，保证热水器长期正常运行，节约用电，同时也对自来水起到进一步净化的作用。本实用新型水罐包括上下两个出水口(3，4)，上出口接热水器，下出口可作为日常用水，也作为阻垢效果的检验口。文档编号B01D29/01GK201288098SQ20082008007公开日2009年8月12日申请日期2008年4月21日优先权日2008年4月21日发明者刘少峰,伟周,时玉萍,林乐耘申请人:北京华德迈拓科技开发有限公司