专利名称：延缓器壁结垢的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水加热技术领域，尤其涉及一种延缓器壁结垢的方法及装置， 主要用于带加热功能的饮水机上，也可以用于其它水加热设备上。
背景扶术
现在，饮水机已经是一种使用十分普遍的产品。它本来是与桶装纯净水 配套使用的。由于纯净水的硬度为零，没有产生水垢的成分，所以加热时不 会产生结垢问题。
桶装纯净水的使用，为解决饮用水污染问题作出了贡献。然而，桶装纯
净水存在许多不足，例如因送水不及时导致用户等水心烦；送水成本较高； 水质不新鲜(一桶水用7天左右)；长期喝纯净水对人体健康不利等等。
为了解决这些问题，近年来，饮水机专用净水器逐渐为消费者所接受。 但是，市面上的机器大多没有软化功能，有的虽然加了软化功能，却只在最 初的一两个月有效果。专业人员知道，硬水加热必然会出现结垢问题。解决 结垢问题的公知技术有
1. 在饮水机上增设软化装置，但是简易的软化装置再生不方便，再生方 便的软化装置成本很高，普通用户难以承受；
2. 在饮水机上增设电磁防垢装置，有采用永久磁铁的，也有采用电磁波 的。但是，这种防垢技术有时有相当好的防垢效果，而有时几乎没有任何防 垢效果。换句话说，这种防垢技术目前还没有研究得很透彻，防垢不可靠。
综上所述，饮水机中的热罐结垢问题，目前成了饮水机行业中的一个难 题，尤其是我国北方硬水地区使用的饮水机，当与饮水机专用净水器配套使 用时，结垢问题很严重，其热罐的使用寿命通常只有一两年。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状的不足而提供一种 延缓器壁结垢的方法及装置。本发明技术主要用于带加热功能的饮水机中， 也可以用于其它饮用水加热装置中。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为盛水容器的上部为加热 区，下部为非加热区；加热区壳体上设有电热元件、温控器、过热保护器和 热水出水管；非加热区设有进水管和出水管；非加热区的上部为过渡区，非 加热区的下部为常温水区(或制冷区)；利用结垢物质在高温水中溶解度小和 在低温水中溶解度大的原理，使高温水中析出的固态结垢物质，在向下沉降 到低温水中时，至少有一部分又重新溶解到低温水中；含有较高结垢物质浓 度的低温水可以通过排污管路或出水管路排出盛水容器，从而迖到延缓器壁 结垢的目的。
所述的低温水是温度低于加热区高温热水温度的水，更具体地说，是常 温水或冷水。
所述的非加热区，其容积的大小与水的硬度有关，如水的硬度较高，非 加热区的容积应随之增大，以便能溶解更多的从加热区析出的固态结紫物质。 大多数情况下，非加热区的容积不得小于加热区容积的一半。
所述的电热元件可以是内置式电热管(或电加热器)，可以是外置式电热 管(或电加热器)，可以是设置在加热区壳体外部的加热用徼波发射元件(利 用徼波加热)，也可以是设置在加热区壳体外部的高频(或中频)感应加热线
电热元件通电后，加热区中的水通过对流方式换热，因对流换热是一种 快速传热方式，所以这部分水将很快被加热到设定温度；过渡区中的水不能 通过对流方式换热，只能通过传导方式换热，而水是不良导体，所以这部分 水的温度上升很慢；常温水区中的水，几乎不能通过水进行传导换热，只能 通过盛水容器的器壁进行传导换热，由于该部分水离加热区较远以及盛水容 器的器壁一般都较薄，所以该部分水的温度在加热过程中以及在加热之后的 保温过程中几乎不变。
也可以在常温水区的壳体外部设置制冷用的蒸发器盘管，使常温水区变成制冷区。水温进一步下降后，结垢物质在水中的溶解度会进一步提高，于 是其延缓器壁结垢的能力也会进一步提高。
水在加热时之所以会在器壁上结垢，其主要原因之一是水中的某些盐分， 例如碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙、氢氧化镁和硫酸钙等，在高温时的溶解度 比在低温时的溶解度小，这些物质在加热后会析出徼小固体沉淀。为叙述方 便，本专利说明书中称这些物质为结垢物质。结垢物质溶解在水中时呈离子 状态，如钙离子、镁离子、碳酸根离子、硫酸根离子等。
加热区水中的结垢物质在温度很高时有一部分会析出固体，这些徼小固 体将向着常温水区或者制冷区(即向下)沉淀，当其到达常温水区(或冷水区) 后，因这些结垢物质在常温水(或冷水)中的溶解度较大，于是又重新溶解 到水中。用户取用常温水(或冷水)时，这些溶有结垢物质的水就从盛水容 器中被放出，从而容器器壁的结垢问题得到一定程度的解决。
设于加热区壳体上的温控器用于控制加热温度，其原理是当水温上升 到上设定温度时，温控器起跳断开加热电源，停止加热；当水温降低到下设 定温度时，温控器自动复位接通加热电源，开始加热。
设于加热区壳体上的过热保护器用于防止过热，其原理是万一温控器 失灵，水温上升到上设定温度时温控器没有关断加热电源，则加热器继续通 电加热，水温将继续上升；当水温上升到过热保护器设定的温度时，过热保 护器起跳，关断加热电源，确保加热安全。过热保护器一旦起跳，说明控制 系统有故障，需要停机维修。所以过热保护器起跳后，将保持起跳状态，即 使水温降到很低也不会自动复位，它需要手动复位。
本发明的进一步技术措施是在常温水区(或冷水区)设置可探测水中 结垢物质含量的水质探头。当水中的结垢物质含量达到设定值时，该水质探 头可探测到结垢物质含量超标信号，该信号可用于启动设于设备上的警示装 置，使其发出警示信号，提示用户将常温水区(或冷水区)中的水排放掉一 些，防止水中结垢物质的浓度太高导致分离沉淀而形成水垢。
所述的警示装置是显示屏、指示灯或喇叭(蜂鸣器)。
所述的水质探头可以是能检测水中钙镁离子浓度的探头，也可以是电导
率探头。水中钙镁离子的浓度是反映水结垢倾向的本质问题，然而检测钙镁 离子浓度的探头目前还没有低成本的可用于水家电的成熟产品。水中的钙镁 离子是水中所有导电粒子的一部分，所以水的电导率也能在一定程度上反映 水中钙、镁离子的浓度。
本发明的进一步技术措施是将加热区壳体制成倒锥形(即上部直径小、 下部直径大)，使结垢物质不易在加热区壳体内侧壁上沉积，从而延缓加热区 壳体内側壁结垢。
本发明的进一步技术措施是在加热区上部(或者顶部)设有可探测加 热区中是否有水的水探头，以防止出现无水干烧现象。
所述的水探头可以是电导率探头，可以是包括磁性浮子和干簧管的探头， 也可以是能探测加热区中是否有水的其它探头。
本发明延缓器壁结垢的方法及装置的有益效果是盛水容器的底部和側 壁不易结垢，从而延长产品的使用寿命。
图1为本发明实施例一结构示意图。
图2为应用了实施例一的单热饮水机水路系统示意图。
图3为应用了实施例一的冷热饮水机水路系统示意图。
图4为本发明实施例二结构示意图。
图5为应用了实施例二的冷热饮水机水路系统示意图。
具体实滩方式
下面结合具体附图对本发明进行详细描述，但应当理解这里的详细描述 并不构成对本发明保护范围的限制。
实施例一结合图l所示，本实施例盛水容器(4)为不可拆卸的倒锥形 整体式结构，可分为上部、中部和下部三部分，上部为加热区(3)，中部为 过渡区(2)，下部为常温水区(1);所述的加热区(3)设有内置式电热管(9)、 温控器(8)、过热保护器(7)、热水出水管(5)和可探测盛水容器(4)中是否有水的水探头(6)，其中电热管(9)设置在加热区(3)的下部，水探 头(6)和热水出水管(5)设置在顶部；所述的常温水区(1)在其底部设有 水管(12)，在其上部设有水管(10)，在其下部设有可探测水中钙镁离子等 结垢物质含量的水质探头(11)。
图2是应用了实施例一的单热饮水机水路系统示意图，结合图2和图1 所示，饮水机水斗(19)的底部设有出水管(21)，出水管(21)通过三通(13) 连通到盛水容器(4)底部的水管(12)，水管(12)作为盛水容器(4)的常 温水进水管；三通(13)的第三个口接排污管(14)，排污管(14)的端部设 有管堵(15);水管(10)作为盛水容器(4)的常温水出水管接出水龙头(22); 盛水容器(4)顶部的热水出水管(5)接三通(17)，三通(17)之后分为两 路，其一路通过管路连通热水出水龙头(16)，另一路通过管路连通汽水分离 器(18)，汽水分离器(18)通过管路连通水斗(19)的上部。
本饮水机加热时，加热区(3)中的水的部分结垢物质会析出固体并向下 沉降，当降低到过渡区(2)和常温水区(1)时又重新溶解到水中，用户从 常温水出水龙头(22)取水时可将其排出盛水容器(4)。当水质探头(11) 探测到水中的溶解的结垢物质含量超过设定值时，设于饮水机上的警示装置 发出信号提示用户打开出水龙头(22)，或者开启管堵(15),放出常温水区 (1)中的高浓度水，从而达到延缓盛水容器(4)底部器壁结垢的目的。
图3是应用了实施例一的冷热饮水机水路系统示意图，结合图3和图1 所示，饮水机水斗(19)的底部设有出水管(20)接盛水容器(4)的水管(10)， 水管(10)作为盛水容器(4)的常温水进水管；水管(12)接三通(28)， 三通(28)后分为两路，其一路接排污管(29)，排污管(29)的端部设有管 堵(51)，另一路通过水管(23)连通到制冷容器(27)的顶部；所述的制冷 容器(27)的底部设有出水管(26)连通冷水出水龙头(25)，其上部设有测 温探头(24)，其外壁缠绕有制冷用的蒸发器盘管(30)。图3的其它要求与 图2相同。
实施例二结合图4所示，本实施例的盛水容器包括具有倒锥形的上壳 体(36)和下壳体(44)，上壳体(36)和下壳体(44)通过密封圈(43)和
紧固件(42)进行密封连接，盛水容器分为上部、中部和下部三部分，上部 为加热区(35)，中部为过渡区(33)，下部为制冷区(47);所述的加热区(35) 设有外置式电热管(34)、温控器(40)、过热保护器(39)、热水出水管(37) 和可探测加热区中是否有水的水探头(38)，其中电热管(34)设置在加热区
(35)的下部，水探头(38)和热水出水管(37)设置在加热区(35)的顶 部；所述的制冷区(47)其底部设有水管(46)和可探测水中钙镁离子等结 垢物质含量的水质探头(45)，其外壁缠绕有制冷用的蒸发器盘管(31)，制 冷区(47)还设有测温探头(32)，测温探头(32)可配合饮水机的控制系统 一起控制制冷区中的冷水温度；过渡区(33)设有水管(41)。
图5是应用了实施例二的冷热饮水机水路系统示意图，结合图5和图4 所示，饮水机水斗(56)的底部设有出水管(55)接盛水容器的水管(41)， 水管(41)作为盛水容器的常温水进水管；水管(46)接三通(48)，三通(48) 后分为两路，其一路接排污管(49)，排污管(49)的端部设有管堵(50)， 另一路通过出水管(57)连通到冷水出水龙头(58);热水出水管(37)接三 通(53)，三通(53)之后分为两路，其一路通过管路连通热水出水龙头(52)， 另一路通过管路连通汽水分离器(54)，汽水分离器(54)通过管路连通水斗
(56)的上部。
本饮水机加热时，加热区(35)中的水的部分结垢物质会析出固体并向 下沉降，当降低到制冷区(47)时又重新溶解到水中，用户从冷水出水龙头 (58)取水时可将其排出盛水容器。当水质探头(45)探测到水中的溶解的 结垢物质含量超过设定值时，设于饮水机上的警示装置发出信号提示用户开 启冷水出水龙头(58)，或者开启管堵(50)，放出制冷区(47)中的高浓度 水，从而迖到延缓盛水容器底部器壁结垢的目的。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描 述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述实施例对本发明已进行了详细 的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修 改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其 均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
权利要求
1.一种延缓器壁结垢的方法，其特征在于a.盛水容器的上部为加热区，下部为非加热区；b.加热区设有电热元件和热水出水管；c.非加热区设有进水管和出水管；d.利用结垢物质在高温水中溶解度小和在低温水中溶解度大的原理，使加热区高温水中析出的固态结垢物质，在向下沉降到非加热区低温水中时又重新溶解到低温水中；e.含有较高结垢物质浓度的低温水可以通过排污管路或出水管路排出盛水容器。
2. —种延缓器壁结垢的装置，包括盛水容器和电热元件，其特征是盛 水容器上部为加热区，盛水容器下部为非加热区，加热区设有电热元件和热 水出水管，非加热区设有进水管和出水管。
3. 根据权利要求2所述的延缓器壁结垢的装置，其特征是所述的电热 元件是电热管、感应加热线圈或者加热用徽波发射元件。
4. 根据权利要求2所述的延缓器壁结垢的装置，其特征是所述的非加 热区设有水质探头。
5. 根据权利要求2所述的延缓器壁结垢的装置，其特征是所述的加热 区设有温控器和过热保护器。
6. 根据权利要求2所述的延缓器壁结垢的装置，其特征是所述的加热 区设有水探头。
7. 根据权利要求2所述的延缓器壁结垢的装置，其特征是所述的非加 热区的上部为过渡区，下部为制冷区，过渡区设有进水管，制冷区设有出水 管、制冷用蒸发器盘管和测温探头。
8. 根据权利要求2所述的延缓器壁结垢的装置，其特征是所述的加热 区的壳体呈倒锥形。
9. 根据权利要求2所述的延缓器壁结垢的装置，其特征是所述的盛水 容器包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体通过密封圈和紧固件进行密封连 接。
10. —种饮水机，其特征是所述的饮水机上设有根据权利要求2所述 的延缓器壁结垢的装置。
全文摘要
一种延缓器壁结垢的方法及装置，其包括盛水容器和电热元件，盛水容器上部为加热区，盛水容器下部为非加热区，加热区设有电热元件和热水出水管，非加热区设有进水管和出水管，利用水中的结垢物质在高温水中溶解度小和在低温水中溶解度大的原理，使加热区高温水中析出的固态结垢物质，在向下沉降到非加热区低温水中时又重新溶解到低温水中，含有较高结垢物质浓度的低温水可以通过排污管路或出水管路排出盛水容器。本发明技术主要用于带加热功能的饮水机上，也可以用于其它水加热设备上，其优点是可以使盛水容器的底部和侧壁不易结垢，延长产品的使用寿命。
文档编号C02F1/00GK101172669SQ20071016662
公开日2008年5月7日 申请日期2007年10月23日 优先权日2007年10月23日
发明者黄樟焱 申请人:黄樟焱