一種用於太陽能熱水器的防水垢裝置的製作方法

2023-05-30 01:48:16

專利名稱：一種用於太陽能熱水器的防水垢裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能熱水器的防水垢裝置，屬於太陽能熱水器技術領域。
背景技術：
人類對太陽能的利用歷史與整個人類的歷史一樣悠久。太陽能可以被轉化為熱能、電能、化學能等。對太陽能轉化為熱利用最成功的一個例子就是太陽能熱·水器。太陽能熱水器因其優異的加熱水的特性在中國以及全世界都得到了廣泛的普及應用。一般來說，太陽能熱水器包括支架、水箱、集熱管等主要部分。隨著太陽能熱水器的長時間廣泛應用，人們自然發現了一個主要問題，就是太陽能熱水器內部(包括集熱管、水箱、通水管道等)在長時間使用後容易產生水垢，並沉積在熱水器內部或漂浮在熱水中。沉積在熱水器內部的水垢會影響熱管內水的相互流動、溫度的傳導，並減少集熱管的儲水量、影響集熱管的採光效率，導致熱水器效率逐漸變低甚至降低熱水器的使用壽命。所以，熱水器內部需要專業人員對其進行定期清洗，但這卻為用戶帶來不少麻煩，同時也增加了熱水器生產商的成本。為了解決水垢的問題，人們曾經設計出許多不同的技術方案。但這些方案真正被熱水器生產商採用的卻是寥寥無幾，核心原因歸納起來主要包括以下幾個方面因去水垢而對熱水器本身的設計進行了大改變，對熱水器廠家而言毫無吸引力；因過於複雜不適用於真實的情況，不僅工藝複雜而且成本高昂；因除水垢效果十分微弱；因對熱水器或使用者存在潛在危害，比如用於除垢而放入熱水器的化學液體，會對人體皮膚造成潛在危害。而對於那些被實施的除水垢方案往往也只在一些特殊或高端的產品中使用，而且除水垢效果也難言明顯，從而難以普及。所以目前國內的大廠商面對熱水器內部水結垢問題時，大多數還是採取人工上門清洗的方法，此方法雖然笨拙，但卻還是性價比相對較高的一種方案。其實，熱水器內部結水垢的問題並不是不可解決的。對於水垢的形成我們其實是很清楚的，這裡可以先來分析水垢的成因。由於絕大部分熱水器中使用的是自來水或井水。以自來水為例，當自來水中含有較多的鈣(Ca)、鎂(Mg)鹽類時，在對自來水加熱的過程中，Ca (HCO3) 2、Mg (HCO3) 2等會逐漸受熱分解為CaC03、MgCO3等沉澱，當溫度超過70°C之後，這種分解過程會明顯增加，在靜止的水中產生的這些沉澱容易沉積在熱水器內壁，這就是水垢。由於熱水器的原始設計思想是希望在冬天、連續陰雨天等日照不充分的情況下，儘可能滿足用戶對熱水的需求。進而導致新的問題在日照充分的情況下，一定有過多的熱量聚集，使集熱器、水箱等長時間處於高溫狀態。這為水垢產生的產生提供了充分的條件。從水垢的成因中我們可以清楚地看到促成水垢形成的要素分別是(I)水中含有大量Ca2+，Mg2+，HC03_等離子；(2)高溫；(3)水靜止。對於絕大部分熱水器來說，難以直接控制(I)水中的離子含量。但是卻可以控制(2)高溫和(3)水靜止這兩個因素。特別是在要素(I)具備的時候高溫是形成水垢的最核心的因素，高溫條件下水靜止是輔助的促進因素。其實人們也都已經認識到高溫對水垢的影響，所以也有技術方案試圖去解決。中國專利CN 202195618 U公開了一種包含一系列溫度控制與散熱的機械電力裝置來控制熱水器中的水溫以防止結垢。但這個技術方案由於過多地採用機械電力控制裝置從而導致成本大量上升，甚至還較大地改變了太陽熱水器的內部結構，難以被生產廠家接受。另外，中國專利CN201314712Y和中國專利CN 202254443 U分別公開了一種在太陽能熱水器的光照面增加溫度傳感電控制的伸縮遮陽簾或布來控制水溫。這種技術方案同時得考慮強風、雨水腐蝕等其他因素，並且也過多地採用機械控制裝置，而且還有額外電力需求，這些都導致成本大量上升，也不適應太陽能熱水器生產商的需求。其次，對於水靜止也會促進結垢的問題，人們也曾經提出過一些技術方案。中國專利CN 201083448 Y和中國專利CN 201407827Y分別公開了一種通過改變太陽能熱水器的集熱管為貫通圓筒形管且進水口在下端圓管的方式，加大了集熱管內水的流動性來達到除水垢的目的。但這種方案對現有的集熱管和熱水器整體都進行了較大的改變，增大了成本且改變了生產工藝，也沒有為熱水器生產商所接受。 另外，人們發現對水進行磁化可以有效防止水垢的產生，中國專利CN2718464Y公開了一種在入水管處增加一段磁化水的裝置來防垢的方法，但這種方案只讓水在注入水箱的時候得到磁化，而磁化水的性能不能長期保持(一般在磁化6小時候就會消失-參考《才智》2009年28期47頁磁化水的物理化學性質及機理初探)，所以防垢效果大大減弱。中國專利CN 2911536Y公開了一種將磁化裝置設置於集熱管和保溫水箱之間的方案，這種方案可以讓水在迅速加熱的過程中所形成的冷熱水環流通過磁化，但在水已經加熱到較高溫度(70-100度)的時候因內部水循環減慢而減少磁化機會，甚至於在內部水溫接近100度時基本沒有內部水循環而無法對水磁化，但恰恰是高溫水容易產生水垢而此時卻失去磁化能力，所以導致整體防垢效果也不明顯。所以，防止水垢的產生，核心在於控制熱水器中熱水的溫度並且讓熱水器裡的水處於流動狀態便能夠很好地防止水垢的產生，讓流動的水不斷經過磁化能更進一步的增強除水垢的能力。

實用新型內容本實用新型的目的是克服現有除水垢的技術無法滿足實際需求的缺陷，從而提供一種成本低廉、效果突出的一種用於太陽能熱水器的防水垢裝置。該防水垢裝置可以自然控制熱水器中熱水的溫度並且讓熱水器裡的高溫水一直處於流動狀態。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種用於太陽能熱水器的防水垢裝置，所述太陽能熱水器包括水箱，所述防水垢裝置包括 與所述水箱連接的散熱器，用於對所述水箱內的水進行散熱。本技術方案通過散熱器對水箱內的水降溫，有利於阻止水垢的產生。優選地，所述散熱器具有用於水通過的散熱器通道，所述散熱器通道與所述水箱成流體連通。本技術方案中，散熱器通道與水箱成流體連通，散熱器散發熱量溫度降低，水箱內的水與散熱器內的水進行熱交換，從而使水箱內的水溫度降低；同時，在散熱器內部溫度較高的水流向上部，溫度較低的水沉在下部並流入水箱內，實現連續降低水箱內水的溫度目的。優選地，所述水箱包括下端連通口，所述散熱器通道一端與所述下端連通口相連通另一端與空氣相連通，以形成所述散熱器通道與所述水箱的流體連通，所述散熱器通道與空氣相連通一端位置高於所述與下端連通口相連通的一端，且高於水箱中最高水位。優選地，所述散熱器通道整體上沿豎向延伸，在工作時，散熱器中的水被散掉熱量從而降低溫度後往下流動從下端連通口注入水箱，水箱中的熱水繼而經下端連通口上升進入散熱器繼續被散熱，從而形成一個水流循環。此技術方案不但降低了水箱中的水的溫度，而且形成了水流循環，有效的防止了水垢的產生。優選地，所述水箱具有下端入水口，由所述下端入水口作為所述下端連通口。此種設計可以不用另外開設下端連通口，利用太陽能本身的下端入水口即可完成設置，有利於對現有已安裝的太陽能熱水器進行簡單改造安裝本實用新型，達到防止水垢生成的目的。優選地，防水垢裝置還包括與所述散熱器連接的溫控閥門，用於根據設定的溫度打開或關閉所述散熱器的散熱器通道。在本技術方案中，設置的溫控閥門可以根據設定的溫度自動打開或關閉所述散熱器的散熱器通道，從而實現散熱器工作的自動化。 優選地，防水垢裝置還包括磁化裝置，所述散熱器通道上，用於磁化流經所述散熱器通道的水。在本技術方案中，磁化裝置設置於所述散熱器通道上，根據以上敘述可知，在散熱器通道和水箱之間往復循環運動的水不斷通過所述磁化裝置，從而保持水箱內的水處於磁化狀態。優選地，所述磁化裝置設置成鄰近所述下端入水口的位置。在本技術方案中，上水過程中水被磁化一次，在散熱器通道和水箱之間往復循環運動的水又不斷通過所述磁化裝置，從而延長了水的磁化狀態的時間，使水箱內的水保持處於磁化狀態。優選地，所述散熱器採用金屬翅片管制成，用於增加散熱器的散熱面積。優選地，所述散熱器呈以垂直軸線螺旋的形狀，用於增加散熱器的散熱面積。優選地，所述散熱器的至少一部分位於所述水箱後面的背光面，也就是日光照不到的陰涼部分，有利於使散熱器保持較低的溫度，提高散熱效率。優選地，所述散熱器的散熱面積根據所需的散熱功率來設定。優選地，隨著溫度的上升，水箱中水與外界溫度差也上升，散熱器的散熱量也上升，水流循環會加快，更有利於控制溫度和減少水結垢的機會。優選地，高溫下散熱器與水箱中會進行比較強烈的水流循環，所有循環的水流都會不斷通過磁化裝置被不斷磁化。本實用新型所述的散熱器是指任何能將熱能從水箱內的水轉移出去的裝置，包括但不限於例如與金屬翅片管類似的管式散熱器。本實用新型的優點在於I、本實用新型提供的防水垢裝置，以極其低廉的方式實現了控制熱水器中熱水的溫度；並且溫度越高，水溫與環境溫度差越大，散熱效果越好，因而起到了很好的防止水垢效果。2、本實用新型提供的防水垢裝置，通過散熱器提供了熱量的疏散口，通過改變散熱器的散熱面積可以很好地控制散熱功率，可以分別適用於冬天和夏天太陽能熱水器集熱功率變化的情況。3、本實用新型提供的防水垢裝置，同時還讓散熱器裡的水因冷卻而自發地與水箱中的熱水形成水流循環，使水始終處於流動狀態。而且水箱中的水溫越高散熱效果越好，水流循環越強烈，越有利於防止水垢的產生。整個流動不需要外加的機電裝置，避免了成本較高的複雜設計。4、本實用新型提供的防水垢裝置，由於具備了讓水一直自動保持流動的特性，在配備磁化器的時候，能讓流動的水不斷經過磁化，避免了傳統水經過磁化後過幾個小時失效的情況，而且水溫越高時，水流越快，磁化效果越明顯，於是進一步地增強除水垢的能力。5、本實用新型提供的防水垢裝置，採用單個連接口連接散熱器的方式，成本低廉，不改變現有太陽能熱水器本身的設計和生產工藝，而且極其方便地匹配了現有太陽能熱水器，尤其是可以很方便地對市場既有用戶進行升級改造，簡單而效 果突出的實現了防水垢的功能。

圖I為本實用新型實施例的防水垢裝置的示意圖；圖2為本實用新型實施例的防水垢裝置與太陽能熱水器的位置關係示意圖。圖中標號如下I-散熱器，2-溫控閥門，3-磁化裝置，4-三通閥，5-水箱；11-散熱器通道，52-下端連通口。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對具體實施例進行詳細描述。如圖I所示，本實施例中的防水垢裝置，包括散熱器1，散熱器I為水冷式的管式散熱器，在其它實施例中，也可以採用其它類型的散熱器，如風冷式散熱器。如圖I所述的散熱器1，從外部結構上看，為了增加散熱面積，散熱器I呈以垂直軸線螺旋的形狀；從內部結構看，所述散熱器I具有供水通過的散熱器通道11。如圖2所示，散熱器通道11與太陽能熱水器的水箱5成流體連通狀態，具體的，水箱5包括下端連通口 52，所述散熱器通道11分別與所述下端連通口 52和空氣相連通，以形成所述散熱器通道11與所述水箱5組成的流體連通；所述下端連通口 52位於水箱5的具有較低水位的位置。在本實施例中，所述下端連通口 52為下端入水口。本實施例採用單個連接口連接散熱器的方式，成本低廉，不改變現有太陽能熱水器本身的設計和生產工藝，而且極其方便地匹配了現有太陽能熱水器，尤其是可以很方便地對市場既有用戶進行升級改造，簡單而效果突出的實現了防水垢的功能。如圖2所示，溫控閥門2與所述散熱器I連接，具體的，連接到所述散熱器通道11內，溫控閥門2用於根據設定的溫度打開或關閉所述散熱器I的散熱器通道11，從而實現自動控制。如圖2所示，本實施例中的防水垢裝置還包括磁化裝置3，所述磁化裝置3設置於所述散熱器通道11上，用於磁化流經所述散熱器通道11的水，具體的，所述磁化裝置3設置於鄰近所述下端入水口的位置。散熱器I的下端通過三通閥4連接到水箱I的下端入水□。本實施例採用金屬翅片管來製成散熱器1，以達到要求的散熱面積。本實用新型具體的工作原理及過程描述如下[0043]先設定溫控閥門2的打開或關閉溫度，當水箱5內的水溫度低於溫控閥門2的所設溫度時，溫控閥門2處於關閉狀態。當溫度高於溫控閥門2的所設溫度時，溫控閥門2打開，散熱器I與水箱5連通，散熱器I中的水被散掉熱量從而降低溫度後往下流動注入水箱5下端，水箱5中的熱水沿散熱器運動到散熱器I上端繼續被散熱，從而在散熱器I與水箱5之間形成一個水流循環。散熱器I可以呈以垂直軸線螺旋的形狀，使得散熱器通道11上端的水散熱後溫度降低密度增大便能夠沿著散熱器通道11不斷往下流，水箱5中的熱水能夠沿著散熱器通道11不斷上升，有助於形成所述的水流循環。隨著水箱5中水的溫度的上升，水箱5中水與外界溫度差也變大，散熱器I的散熱量也上升，水流循環會加快，於是會抑制水箱5中水溫度繼續上升的速度。因此可以通過改變散熱器I的散熱面積來控制散熱功率，從而達到控制水箱5中水溫的目的。在溫度高於溫控閥門2設定的溫度(例如70°C)後，散熱器I與水箱5中會進行比較強烈的冷熱水對流循環，所有對流循環的水都會不斷通過水磁化器3從而被不斷磁化，大大增強了防治水結垢的能力。通過上面的介紹，本實用新型提供的這套防水垢裝置，可以達到控制太陽能熱水器中水溫的目的，可以讓熱水器中的超過設定溫度後的水不斷進行水流循環，同時還可以對不斷流動的水連續不斷地進行磁化。最終通過控溫、流動、磁化三重作用共同達到防止水垢產生的效果。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種用於太陽能熱水器的防水垢裝置，所述太陽能熱水器包括水箱(5)，其特徵在於，所述防水垢裝置包括 與所述水箱(5 )連接的散熱器(I)，用於對所述水箱(5 )內的水進行散熱。
2.根據權利要求I所述的防水垢裝置，其特徵在於 所述散熱器(I)具有供水通過的散熱器通道(11)，所述散熱器通道(11)與所述水箱(5)成流體連通。
3.根據權利要求2所述的防水垢裝置，其特徵在於 所述水箱(5 )包括下端連通口( 52 )，所述散熱器通道一端(11)與所述下端連通口( 52 )相連通另一端與空氣相連通，以形成所述散熱器通道(11)與所述水箱(5)的流體連通。
4.根據權利要求3所述的防水垢裝置，其特徵在於 所述散熱器通道(11)整體上沿豎向延伸，在工作時，散熱器(I)中的水被散掉熱量從而降低溫度後往下流動從下端連通口(52)注入水箱，水箱(5)中的熱水繼而經下端連通口(52)上升進入散熱器(I)繼續被散熱，從而形成一個水流循環。
5.根據權利要求3所述的防水垢裝置，其特徵在於 所述水箱(5)具有下端入水口，由所述下端入水口作為所述下端連通口(52)。
6.根據權利要求2所述的防水垢裝置，其特徵在於，還包括 與所述散熱器連接的溫控閥門(2)，用於根據設定的溫度打開或關閉所述散熱器的散熱器通道(11)。
7.根據權利要求5所述的防水垢裝置，其特徵在於，還包括 磁化裝置(3 )，所述磁化裝置(3 )設置於所述散熱器通道(11)上，用於磁化流經所述散熱器通道(11)的水。
8.根據權利要求7所述的防水垢裝置，其特徵在於 所述磁化裝置(3)設置成鄰近所述下端入水口的位置。
9.根據權利要求I所述的防水垢裝置，其特徵在於 所述散熱器(I)採用金屬翅片管制成，用於增加散熱器(I)的散熱面積。
10.根據權利要求I所述的防水垢裝置，其特徵在於 所述散熱器(I)呈以垂直軸線螺旋的形狀。
11.根據權利要求I所述的防水垢裝置，其特徵在於， 所述散熱器(I)的至少一部分位於所述水箱(5)後面的背光面。
專利摘要本實用新型提供一種用於太陽能熱水器的防水垢裝置，所述防水垢裝置包括與所述水箱(5)連接的散熱器(1)，用於對所述水箱(5)內的水進行散熱。所述水箱(5)包括下端連通口(52)，所述散熱器通道一端(11)與所述下端連通口(52)相連通另一端與空氣相連通，以形成所述散熱器通道(11)與所述水箱(5)的流體連通。散熱器(1)中的水被散掉熱量從而降低溫度後往下流動注入水箱(5)下端，水箱(5)中的熱水沿散熱器運動到散熱器(1)上端繼續被散熱，從而在散熱器(1)與水箱(5)之間形成一個水流循環。不但降低了水箱內水的溫度，而且使水處於流動狀態，防止了水垢的形成。
文檔編號F24J2/46GK202792643SQ20122041198
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者孟慶波, 黃小銘, 吳會覺, 李冬梅, 羅豔紅 申請人:中國科學院物理研究所