自清洗水箱及其在電熱水器和太陽能熱水器中的應用的製作方法

2024-02-17 22:37:15

本發明涉及一種自清洗水箱。更具體地說，本發明涉及一種自清洗水箱及其在電熱水器和太陽能熱水器中的應用。

背景技術：

熱水器是每個家庭必備的電器，在使用過程中，太陽能熱水器及電熱水器(儲水式熱水器)內膽容易結水垢，隨著水垢的增多，使得熱水器的制熱效果、出水速度等快速下降，而且水垢滋生細菌影響身體健康，因此除垢成為熱水器亟需解決的問題之一。

目前在熱水器除垢方面，多採用藥物除垢，這種方法僅能夠逐漸溶解表層水垢，除垢效果慢且不徹底，而且容易造成藥物殘留，對人體有較大危害，人工清洗內膽及太陽能玻璃管效率低，清洗拆解繁瑣，而且限於安裝位置清洗人工成本高。專利號為CN 103884119B，名稱為一種具有清洗裝置的太陽能熱水器中公開了一種具有清洗裝置和排水裝置的太陽能熱水器，但是這種太陽能熱水器存在以下問題：位於儲水箱的排水口與所述儲水箱底端處於一平的位置，不利於水垢的聚集和排出，用於清洗的刷毛本身會存在不易清潔和殘留水垢的問題，在刷毛來回刷洗的過程中可能會導致水垢在儲水箱遠離所述排出口的一端聚集，而且通過刷毛清洗不徹底，集熱管內部，儲水箱端部都不能有效清洗，而且即使刷毛能夠接觸到的部位清洗效果也相對較差。

技術實現要素：

本發明的一個目的是解決至少上述問題，並提供至少後面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種自清洗水箱，其能夠使儲水式熱水器清洗實現免拆解自動清洗功能，方便安全，降低清洗成本，有效防止水垢滋生細菌而影響身體健康。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種自清洗水箱，包括：

具有進水口和出水口的水箱本體，所述水箱本體底部向下傾斜形成排汙口，所述水箱本體頂部具有進液口；

循環清洗槽，其內部設有過濾器，以使所述循環清洗槽分隔形成沉澱槽和濾液槽；

超聲組件，其包括設置於所述水箱本體內的安裝架、安裝在所述安裝架上的多個超聲波換能器；

其中，進液管連通所述進液口與所述濾液槽，排汙管連通所述排汙口與所述沉澱槽，形成清洗液循環流動的路徑，所述進液管伸入所述水箱本體內部的一端連接有噴淋裝置。

優選的是，所述水箱本體為水平放置的筒狀結構，所述安裝架為水平放置的中空正稜柱狀結構，所述安裝架的長度與所述水箱本體長度的比值為7-9：10，所述安裝架縱向截面與所述水箱本體縱向截面的比值為1-2：25，所述超聲波換能器安裝於所述安裝架的各側面，同一側面的所述超聲波換能器沿該側面長度方向等分該側面。

優選的是，所述安裝架為三稜柱形、四稜柱形、五稜柱形、六稜柱形中的一種。

優選的是，所述噴淋裝置包括總噴管、一對第一支噴管和一對第二支噴管，所述總噴管水平設置，其中部與所述進液管的伸入端連通，一對所述第一支噴管和一對所述第二支噴管均分設於所述總噴管位於所述進液管兩側中部，所述第一支噴管和所述第二支噴管互相垂直且均垂直於所述總噴管；

其中，所述總噴管、第一支噴管和第二支噴管的兩端均連接一噴頭，所述噴頭為半球狀凸起結構，所述噴頭表面均勻開設有20-25個噴射孔，所述噴射孔的孔徑為1-2mm；

所述總噴管、第一支噴管和第二支噴管的側壁均間距設置多個X形噴嘴，任意相鄰三個X形噴嘴不在同一直線上。

優選的是，所述總噴管的長度等於所述安裝架的長度；

安裝架位於所述進液管正下方的一圈超聲波換能器定義為第一器件，位於安裝架兩端的一圈超聲波換能器均定義為第二器件，所述第一器件和第二器件之間中心點處的一圈超聲波換能器定義為第三器件；

其中，超聲波換能器的使用頻率設置為兩組，每隔5-10min進行一次更換；

第一組使用頻率設置為：第一器件和第二器件的使用頻率為20KHz，第三器件的使用頻率為10KHz，所述第三器件和第一器件之間的多圈所述超聲波換能器的使用頻率以等差數列遞增分布，所述第三器件和第二器件之間的多圈超聲波換能器的使用頻率以等差數列遞增分布；

第二組使用頻率設置為：第一器件和第二器件的使用頻率為10KHz，第三器件的使用頻率為20KHz，所述第三器件和第一器件之間的多圈超聲波換能器的使用頻率以等差數列遞減分布，所述第三器件和第二器件之間的多圈超聲波換能器的使用頻率以等差數列形式分布。

優選的是，所述過濾器包括：從所述沉澱槽至所述濾液槽依次設置的第一濾網、第二濾網和第三濾網，填充在所述第一濾網和所述第二濾網間的活性炭層，填充在所述第二濾網和第三濾網間的蛭石層，其中，所述第三濾網由多個以行列形式排列的過濾單元組成，所述過濾單元為底面開口狀的四稜台形凸起結構，所述過濾單元的開口面朝向所述第二濾網，所述第一濾網、所述第二濾網和所述第三濾網的孔徑依次變小，所述蛭石的目數為20-40目。

優選的是，所述的自清洗水箱還包括：間距安裝在所述水箱本體上的多個集熱管、用於支撐所述水箱本體和所述集熱管的支架，其中，每個所述集熱管內從底端到頂端設有一抽水支管，每個所述抽水支管連通一抽水總管，所述抽水總管穿過所述水箱本體，且與所述沉澱槽連通，以將所述集熱管內的廢液輸送至所述沉澱槽內，其中，部分所述超聲波換能器朝向所述集熱管管口安裝。

本發明還提供了一種所述的自清洗水箱在電熱水器中的應用。

本發明還提供了一種所述的自清洗水箱在太陽能熱水器中的應用。

本發明至少包括以下有益效果：

第一、本發明所述的自清洗水箱能夠全面去除水箱本體內的水垢，在保護水箱免受腐蝕、殺菌的同時以減少水阻，提高熱量傳遞，以提高水箱在電熱水器和太陽能熱水器的應用中的熱轉換效率。

第二、本發明所述的自清洗水箱的安裝架的設置使產生的超聲波更均勻和充分的作用於水箱本體內的水垢，更好的降低水垢與管壁間的結合力，阻止水垢附著在管壁上，從而更好的破壞軟垢或者硬垢的沉積條件，達到去除水垢的效果。

第三、本發明所述的自清洗水箱的噴淋裝置的設置能夠用最少的清洗液達到較好的浸泡效果，用較少的清水達到衝洗的效果，避免浸泡和衝洗所帶來的死角問題。

第四、本發明所述的自清洗水箱的超聲波換能器的使用頻率的設置，通過交替變換的超聲波頻率，以使超聲波在清洗液中傳播時的垢層與水箱本體管壁界面上產生不同的空化效應、輻射壓效應、和聲流效應、"剪切"效應，通過交替變換，更好的影響了水垢內部之間的牢固性，破壞了水垢和金屬之間的結合，產生許多微小裂縫而導致垢層產生疲勞而鬆脫。

本發明的其它優點、目標和特徵將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

附圖說明

圖1為本發明的所述水箱本體的結構示意圖；

圖2為本發明的所述自清洗水箱的結構示意圖；

圖3為本發明的所述自清洗水箱的結構示意圖；

圖4為本發明的所述過濾器的結構示意圖；

圖5為本發明的所述噴淋裝置的結構示意圖；

圖6為本發明的所述總噴管的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

應當理解，本文所使用的諸如「具有」、「包含」以及「包括」術語並不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1-6所示，本發明提供一種自清洗水箱，包括：

具有進水口10和出水口11的水箱本體1，所述水箱本體1頂部具有進液口14，所述水箱本體1底部向下傾斜形成排汙口12；

循環清洗槽2，其內部設有過濾器3，以使所述循環清洗槽2分隔形成沉澱槽20和濾液槽21；

超聲組件4，其包括設置於所述水箱本體1內的安裝架40、安裝在所述安裝架40上的多個超聲波換能器41；

其中，進液管15連通所述進液口14與所述濾液槽21，排汙管13連通所述排汙口12與所述沉澱槽20，形成清洗液循環流動的路徑，所述進液管15伸入所述水箱本體1內部的一端連接有噴淋裝置5。

在上述技術方案中，使用過程中，水箱正常工作的過程中，水由進水口10進，出水口11出，當水箱內由於使用而存在水垢需要清洗時，水箱的進水口10和出水口11關閉，濾液槽21內的清洗液在外力的總用下，此時的外力可以是外接水泵，也可以是水自身的壓力，由進液管15連通至進液口14，從而通過噴淋裝置5噴入水箱的內壁，浸泡水箱一段時間，該時間可以根據需要控制，控制器與超聲波換能器41連接，通過超聲波控制器打開位於水箱本體1內的超聲波換能器41，超聲波換能器工作產生超聲波震動，使經過清洗液浸泡的水垢脫落，此時濾液槽21內換上清水，清水經由進液管15連通至進液口14，從而通過噴淋裝置5噴入水箱的內壁，清洗水箱內壁，帶有水垢的汙水通過排汙口12到達排汙管13，從而到達沉澱槽20，沉澱槽20內的汙水通過過濾器3的作用，過濾得清水流入濾液槽21而繼續使用；

實際使用過程中，可以根據水垢的厚度和清洗難易度而改變清洗液的浸泡時間和超聲波的超聲時間；

其中，所述超聲波換能器41的工作原理為：主要是利用超聲波的"空化"效應、"化學"效應、"剪切"效應、"擬制"效應，使強聲場處理流體，讓流體中成垢物質在超聲波作用下，其物理形態和化學性能發生一系列變化，使之分散、粉碎、鬆散、鬆脫而不易附著管壁形成積垢。

在另一種技術方案中，所述水箱本體1為水平放置的筒狀結構，所述安裝架40為水平放置的中空正稜柱狀結構，所述安裝架40的長度與所述水箱本體1長度的比值為7-9：10，所述安裝架40縱向截面與所述水箱本體1縱向截面的比值為1-2：25，所述超聲波換能器41安裝於所述安裝架40的各側面，同一側面的所述超聲波換能器41沿該側面長度方向等分該側面。採用這種方案將安裝架40設置為中空正稜柱狀結構，從而使安裝在安裝架40上的超聲波換能器41能夠作用於水箱本體1內的各個部分，從而使產生的超聲波更均勻和充分的作用於水箱本體1內的水垢，更好的降低水垢與管壁間的結合力，阻止水垢附著在管壁上，從而更好的破壞軟垢或硬垢的沉積條件，達到去除水垢的效果。

在另一種技術方案中，所述安裝架40為三稜柱形、四稜柱形、五稜柱形、六稜柱形中的一種。採用這種技術方案，能夠在達到使安裝在安裝架40上的超聲波換能器41能夠作用於水箱本體1內的各個部分的同時，簡化安裝架40結構，降低人工成本。

在另一種技術方案中，所述噴淋裝置5包括總噴管50、一對第一支噴管51和一對第二支噴管52，所述總噴管50水平設置，其中部與所述進液管15的伸入端連通，一對所述第一支噴管51和一對所述第二支噴管52均分設於所述總噴管50位於所述進液管15兩側中部，所述第一支噴管51和所述第二支噴管52互相垂直且均垂直於所述總噴管50；

其中，所述總噴管50、第一支噴管51和第二支噴管52的兩端均連接一噴頭55，所述噴頭55為半球狀凸起340結構，所述噴頭55表面均勻開設有20-25個噴射孔53，所述噴射孔53的孔徑為1-2mm；

所述總噴管50、第一支噴管51和第二支噴管52的側壁均間距設置多個X形噴嘴54，任意相鄰三個X形噴嘴54不在同一直線上。採用這種技術方案，在噴淋的過程中，能夠延長度方向和縱向全面概括需要噴淋的水箱本體1內壁，從而達到用最少的清洗液達到較好的浸泡效果，用較少的清水達到衝洗的效果，避免浸泡和衝洗所帶來的死角問題。

在另一種技術方案中，所述總噴管50的長度等於所述安裝架40的長度；

安裝架40位於所述進液管15正下方的一圈超聲波換能器41定義為第一器件，位於安裝架40兩端的一圈超聲波換能器41均定義為第二器件，所述第一器件和第二器件之間中心點處的一圈超聲波換能器41定義為第三器件；

其中，超聲波換能器41的使用頻率設置為兩組，每隔5-10min進行一次更換；

第一組使用頻率設置為：第一器件和第二器件的使用頻率為20KHz，第三器件的使用頻率為10KHz，所述第三器件和第一器件之間的多圈所述超聲波換能器41的使用頻率以等差數列遞增分布，所述第三器件和第二器件之間的多圈超聲波換能器41的使用頻率以等差數列遞增分布；

第二組使用頻率設置為：第一器件和第二器件的使用頻率為10KHz，第三器件的使用頻率為20KHz，所述第三器件和第一器件之間的多圈超聲波換能器41的使用頻率以等差數列遞減分布，所述第三器件和第二器件之間的多圈超聲波換能器41的使用頻率以等差數列形式分布。採用這種技術方案，通過交替變換的超聲波頻率，以使超聲波在清洗液中傳播時的產生不同的空化效應、輻射壓效應、和聲流效應，垢層與水箱本體1管壁界面上的相對剪切力形成"剪切"效應通過交替變換，更好的影響了水垢內部之間的牢固性，破壞了水垢和金屬之間的結合，產生許多微小裂縫導致垢層產生疲勞而鬆脫。

在另一種技術方案中，所述過濾器3包括：從所述沉澱槽20至所述濾液槽21依次設置的第一濾網30、第二濾網32和第三濾網34，填充在所述第一濾網30和所述第二濾網32間的活性炭層31，填充在所述第二濾網32和第三濾網34間的蛭石層3，其中，所述第三濾網34由多個以行列形式排列的過濾單元組成，所述過濾單元為底面開口狀的四稜台形凸起340結構，所述過濾單元的開口面朝向所述第二濾網32，所述第一濾網30、所述第二濾網32和所述第三濾網34的孔徑依次變小，所述蛭石的目數為20-40目。採用這種技術方案第一濾網30、第二濾網32和第三濾網34依次設置，且孔徑依次變小，對需要過濾的汙水形成逐層階梯式過濾，第一濾網30和第二濾網32間填充活性炭層31，活性炭曾能夠有效去除雜質汙染物，第二濾網32和第三濾網34間填充蛭石層3，蛭石層3進一步的對濾液進行淨化，第三濾網34由多個以行列形式排列的過濾單元組成，所述過濾單元為底面開口狀的四稜台形凸起340結構，有效的增大過濾面積，增加過濾效果。

在另一種技術方案中，間距安裝在所述水箱本體1上的多個集熱管6、用於支撐所述水箱本體1和所述集熱管6的支架7，其中，每個所述集熱管6內從底端到頂端設有一抽水支管8，每個所述抽水支管8連通一抽水總管9，所述抽水總管9穿過所述水箱本體1，且與所述沉澱槽20連通，以將所述集熱管6內的廢液輸送至所述沉澱槽20內，其中，部分所述超聲波換能器41朝向所述集熱管6管口安裝。採用這種技術方案，主要適用於用集熱管6作為熱源的水箱，能夠有效的將集熱管6內的水垢和汙水去除。

本發明還提供了一種所述的自清洗水箱在電熱水器中的應用。

在上述應用方法中，將上述自清洗水箱應用於電加熱熱水器，熱水器正常工作時，控制器給安裝在水箱本體1內的電熱管通電，水由進水口10進，進水口10入的冷水經過電熱管的作用加熱後由出水口11出，當水箱本體1內由於使用而存在水垢需要清洗時，水箱的進水口10和出水口11關閉，濾液槽21內的清洗液在外力的總用下，此時的外力可以是外接水泵，也可以是水自身的壓力，由進液管15連通至進液口14，從而通過噴淋裝置5噴入水箱的內壁，浸泡水箱一段時間，該時間可以根據需要控制，控制器與超聲波換能器41連接，通過超聲波控制器打開位於水箱本體1內的超聲波換能器41，超聲波換能器工作產生超聲波震動，使經過清洗液浸泡的水垢脫落，此時濾液槽21內換上清水，清水經由進液管15連通至進液口14，從而通過噴淋裝置5噴入水箱的內壁，清洗水箱內壁，帶有水垢的汙水通過排汙口12到達排汙管13，從而到達沉澱槽20，沉澱槽20內的汙水通過過濾器3的作用，過濾得清水流入濾液槽21而繼續使用；

實際使用過程中，可以根據水垢的厚度和清洗難易度而改變清洗液的浸泡時間和超聲波的超聲時間，為了增加浸泡和超聲的效果，也可以選擇性的是否打開電熱管加熱；

其中，所述超聲波換能器41的工作原理為：主要是利用超聲波的"空化"效應、"化學"效應、"剪切"效應、"擬制"效應，使強聲場處理流體，讓流體中成垢物質在超聲波作用下，其物理形態和化學性能發生一系列變化，使之分散、粉碎、鬆散、鬆脫而不易附著管壁形成積垢。

本發明還提供了一種所述的自清洗水箱在太陽能熱水器中的應用。

在上述應用方法中，使用過程中，將自清洗水箱應用於電加熱熱水器，熱水器正常工作時，水由進水口10進，通過集熱管6給進入的冷水加熱，加熱後的熱水由出水口11出，當水箱內由於使用而存在水垢需要清洗時，水箱的進水口10和出水口11關閉，濾液槽21內的清洗液在外力的總用下，此時的外力可以是外接水泵，也可以是水自身的壓力，由進液管15連通至進液口14，從而通過噴淋裝置5噴入水箱的內壁，浸泡水箱一段時間，該時間可以根據需要控制，控制器與超聲波換能器41連接，通過超聲波控制器打開位於水箱本體1內的超聲波換能器41，超聲波換能器工作產生超聲波震動，使經過清洗液浸泡的水垢脫落，此時濾液槽21內換上清水，清水經由進液管15連通至進液口14，從而通過噴淋裝置5噴入水箱的內壁，清洗水箱內壁，帶有水垢的汙水通過排汙口12到達排汙管13，從而到達沉澱槽20，集熱管6內的帶有水垢的汙水通過抽水支管8和抽水總管9排出至沉澱槽20，沉澱槽20內的汙水通過過濾器3的作用，過濾得清水流入濾液槽21而繼續使用；

實際使用過程中，可以根據水垢的厚度和清洗難易度而改變清洗液的浸泡時間和超聲波的超聲時間；

其中，所述超聲波換能器41的工作原理具體為：當超聲波的聲波信號作用於液體時，使液體內形成許許多多微小的氣泡空核化，液體中每個氣泡的破裂會產生能量極大的衝擊波，衝擊波使水分子裂解為H自由基和HO自由基，HO自由基與鈣離子，鎂離子等形成CaOH，MgOH等配合物，從而增加水的溶垢能力，利用超聲波的"空化"效應、"化學"效應、"剪切"效應、"擬制"效應，使強聲場處理流體，讓流體中成垢物質在超聲波的場作用下，其物理形態和化學性能發生一系列變化，使之分散、粉碎、鬆散、鬆脫而不易附著管壁形成積垢。

這裡說明的設備數量和處理規模是用來簡化本發明的說明的。對本發明自清洗水箱及其在電熱水器和太陽能熱水器中的應用的修改和變化對本領域的技術人員來說是顯而易見的。

儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。