自动除垢的换热管道系统、热水器及除垢方法

摘要

本发明涉及除垢技术领域，特别涉及一种自动除垢的换热管道系统、热水器及除垢方法。本发明的自动除垢的换热管道系统，包括：换热管道、除垢件和驱动组件，其中，除垢件可移动地设置在换热管道内，并且除垢件能够在沿与其移动方向相反的方向流动的流体介质的作用下与换热管壁的内壁紧密贴合；驱动组件与除垢件相连，以带动除垢件沿与换热管道内的流体介质的流动方向相反的方向移动，从而对换热管道的内壁进行除垢。本发明实现了换热管道系统的自动除垢，解决了热水器的换热管道内结垢的技术难题，从而让热水器能长期高性能的运行，并为用户提供优质的生活热水。

说明书

技术领域

本发明涉及除垢技术领域，特别涉及一种自动除垢的换热管道系统、热水器及除垢方法。

背景技术

随着社会科技的进步，人们生活水平提高，每天24小时都需要使用生活热水。热水器产品正好能解决人们的需要，但自来水中含有较多杂质及含有钙(Ca)镁(Mg)盐类等矿物质，俗称做“硬水”。热水器利用燃烧换热的方法，将热水器内换热管道中流动的自来水进行加热。在此过程中，原本溶解在水中的镁、钙离子就会析出形成水垢沉淀结粘在换热管道内壁上，长时间后容易出现以下问题：

1、换热管道内壁水垢大量堆积，造成换热效率降低，工作温度增加，能量损失增加；

2、水垢中易产生细菌，会对用户皮肤造成一定损害；

3、进入换热管道中的自来水中残留大量氯，导致换热管道腐蚀加剧，缩短机器使用寿命。

现有技术中，大多采用对自来水进行初步的拦截式过滤以去除其中的杂质，但无法过滤溶解在水中的镁、钙等离子，从而无法避免水垢的产生。

发明内容

本发明提供一种自动除垢的换热管道系统、热水器及除垢方法，用于至少解决上述一个技术问题。

本发明的第一方面提供一种自动除垢的换热管道系统，包括：换热管道、除垢件和驱动组件，

其中，所述除垢件可移动地设置在所述换热管道内，并且所述除垢件能够在沿与其移动方向相反的方向流动的流体介质的作用下与所述换热管壁的内壁紧密贴合；

所述驱动组件与所述除垢件相连，以带动所述除垢件沿与所述换热管道内的流体介质的流动方向相反的方向移动，从而对换热管道的内壁进行除垢。

在一个实施方式中，所述除垢件包括：载体和多个弹性刮片，所述载体与所述驱动组件相连，所述弹性刮片沿所述载体的周向均匀地设置在所述载体的外壁上，

其中，所述弹性刮片用于在沿与其移动方向相反的方向流动的流体介质的作用下与所述换热管道的内壁紧密贴合。

在一个实施方式中，所述载体为空心的载体球，并且所述载体球相对的两端分别设置有进水孔和出水孔。

在一个实施方式中，驱动组件包括：收拉电机和连接绳，

其中，所述收拉电机设置在所述换热管道的进口端，所述连接绳的一端与所述收拉电机的转子相连，所述连接绳的另一端与除垢件相连。

在一个实施方式中，所述连接绳的长度大于或等于所述换热管道的长度。

在一个实施方式中，还包括与所述换热管道的进口处的管段相并联的分流管段，所述驱动组件设置在所述分流管段上。

在一个实施方式中，所述分流管段上设置有电磁阀。

在一个实施方式中，所述除垢件由塑料制成。

本发明的第二方面提供一种热水器，包括：上述的换热管道系统。

本发明的第三方面提供一种除垢方法，用于对上述的换热管道系统进行除垢，包括以下步骤：

S1：向换热管道内输入流体介质；

S2：使除垢件从所述换热管道的进口端随着所述流体介质移动至所述换热管道的出口端；

S3：当所述除垢件移动至所述换热管道的出口端后，使驱动组件带动所述除垢件沿与所述流体介质的流动方向相反的方向移动，直至所述除垢件移动至所述换热管道的进口端；

S4：重复执行预设次数的步骤S2至步骤S3的操作；

S5：停止向所述换热管道内输入流体介质，换热管道内壁的水垢去除完成；

其中，步骤S3中，所述除垢件在所述流体介质的作用下与所述换热管道的内壁紧密贴合，以去除所述换热管道内壁的水垢。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明中，通过驱动组件带动除垢件沿与换热管内流体介质的流动方向相反的方向移动，可以刮除换热管道内壁上的水垢，同时换热管道内流动的流体介质可对刮落的污垢进行冲洗并将其携带至换热管道的出口端排出，从而实现了换热管道系统的自动除垢，解决了热水器的换热管道内结垢的技术难题，从而让热水器能长期高性能的运行，并为用户提供优质的生活热水。

(2)同时，除垢件由驱动组件带动在换热管道内沿与其内部的流体介质的流动方向相反的方向(逆流)移动过程中，除垢件与换热管道壁紧密贴合，两者之间的摩擦力较大，从而有利于提高对换热管道内壁的除垢效果，并且除垢件在驱动组件的带动下移动，可避免除垢件卡在换热管道内而无法移动。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明的一个实施例中的换热管道系统的结构示意图；

图2是本图1中A区域的局部放大图；

图3是本发明的一个实施例中的除垢件的结构示意图一；

图4是本发明的一个实施例中的除垢件的结构示意图二；

图5是本发明的一个实施例中的除垢件的结构示意图三；

图6是本发明的一个实施例中的除垢件的结构示意图三；

图7是本发明的除垢方法的流程图；

图8是本发明的一个实施例中的除垢方法的流程图。

附图标记：

1-换热管道；2-除垢件；3-驱动组件；4-分流管段；5-电磁阀；

11-进口端；12-出口端；

21-弹性刮片；22-载体球；23-进水孔；24-出水孔；25-连接杆；

31-收拉电机；32-连接绳。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-6中所示，本发明的第一方面提供一种自动除垢的换热管道系统。换热管道系统，包括：换热管道1、除垢件2和驱动组件3。其中，除垢件2可移动地设置在换热管道1内，除垢件2能够在沿与其移动方向相反的方向流动的流体介质的作用下与换热管壁的内壁紧密贴合；驱动组件3与除垢件2相连，以带动除垢件2沿与换热管道1内的流体介质的流动方向相反的方向移动，从而对换热管道1的内壁进行除垢。

本发明中，通过驱动组件3带动除垢件2在换热管道1内沿与其内部的流体介质的流动方向相反的方向移动，可以刮除换热管道1内壁上的水垢，同时换热管道1内流动的流体介质可对刮落的污垢进行冲洗并将其携带至换热管道1的出口端12排出，从而实现了换热管道系统的自动除垢，解决了热水器的换热管道1内结垢的技术难题，从而让热水器能长期高性能的运行，并为用户提供优质的生活热水。

同时，除垢件2由驱动组件3带动在沿与流体介质的流动方向相反的方向(逆流)移动过程中，除垢件2与换热管道1内壁紧密贴合，两者之间的摩擦力较大，从而有利于提高对换热管道1内壁的除垢效果，并且除垢件2在驱动组件3的带动下移动，可避免除垢件2卡在换热管道1内而无法移动。

需要说明地是，本发明中，当驱动组件3停止运行，除垢件2处于可漂流的状态，此时流体介质未能对除垢件2产生较高的压力作用，除垢件2则未与换热管道1的内壁相贴合，因此，除垢件2可随着流动地流体介质向前移动(顺流)，而未进行除垢工作。

本发明中，换热管道1内的流体介质为水，其从换热管道1的进口端11流向换热管道1的出口端12。驱动组件3能够带动除垢件2从换热管道1的出口端12移动至换热管道1的进口端11。

在一个实施例中，除垢件2包括：载体和多个弹性刮片21，载体与驱动组件3相连，弹性刮片21沿载体的周向均匀地设置在载体的外壁上。其中，弹性刮片21用于在沿与其移动方向相反的方向流动的流体介质的作用下与换热管道1的内壁紧密贴合。

换言之，当驱动组件3带动除垢件2沿与流体介质的流动方向相反的方向(逆流)移动时，弹性刮片21在流体介质的高压作用下向外撑开，从而与换热管道1的内壁紧密贴合，以实现刮除污垢的作用。

当驱动组件3停止运行，除垢件2处于可漂流的状态，此时流体介质未能对弹性刮片21产生较高的压力作用，因弹性刮片21则未与换热管道1的内壁相贴合，除垢件2可随着流动地流体介质向前(顺流)移动。

具体地，载体为空心的载体球22，并且载体球22相对的两端分别设置有进水孔23和出水孔24。其中，将载体构造为球形结构，有利于除垢件2在换热管道1中的移动，同时，载体球22设置为空心结构并且分别设置进水孔23和出水孔24，可以使流体介质从载体球22的内部通过，从而将弹性刮片21从内向外撑开以与换热管道1的内壁紧密贴合。

进一步地，载体球22上设置有用于安装弹性刮片21的多个安装孔，相应地，安装孔沿载体球22周向均匀分布，弹性刮片21设置在相应的安装孔中并其靠近进水孔23给的一端与载体球22相连。当流体介质从载体球22的内部通过时可作用于弹性刮片21的内壁上，以将其从内向外撑开，从而实现弹性刮片21的自动开合。

此外，载体球22上设置进水孔23的一端设置有连接杆25，以实现与驱动组件3的连接。具体地，载体球22上设置有多个进水孔23，例如可设置4个进水孔23，而连接杆25设置在四个进水孔23的中央。

进一步具体地，除垢件2由塑料制成。优选地，除垢件2由耐高温的硬质塑料制成。

载体球22和弹性刮片21均由耐高温的硬质塑料制成，其中，弹性刮片21的厚度小于载体球22的壁厚，使弹性刮片21呈薄料厚连接的状态，从而具有一定的弹性，可在流体介质的作用下实现自动开合。

在一个实施例中，驱动组件3包括：收拉电机31和连接绳32，连接绳32的一端与收拉电机31的转子相连，连接绳32的另一端与除垢件2相连。

其中，收拉电机31运行时，其转子旋转可以将连接绳32收卷，从而可拉动除垢件2从换热管道1的出口端12移动至其入口端。

收拉电机31停止运行时，开启可放状态，即其转子处于自由旋转的状态(非抱紧的状态)，其对连接绳32处于无束缚状态，除垢件2处于可漂流的状态，换热管道1通入流体介质时，除垢件2可随流体介质移动至换热管道1的出口端12。

具体地，连接绳32的长度大于或等于换热管道1的长度，以使除垢件2可从换热管道1的进口端11移动换热管道1的出口端12。

优选地，连接绳32的长度等于换热管道1的长度。

在一个实施例中，还包括与换热管道1的进口处的管段相并联的分流管段4，驱动组件3设置在分流管段4上。

其中，驱动组件3设置在分流管道上，可以在换热管道1正常工作时将除垢件2拉动至分流管道中，以避免除垢件2影响换热管道1的正常工作。在进行除垢工作时，分流管段4内进水，分流管段4中的水流可将除垢件2充入换热管道1内。

具体地，分流管段4上设置有电磁阀5。其中，该电磁阀5在未进行除垢工作时处于常闭状态，通过电磁阀5的开闭以控制进分流管段4的进水。

本发明的第二方面提供一种热水器，包括：上述的自动除垢的换热管道系统。

如图7中所示，本发明的第三方面提供一种除垢方法，用于对上述热水器的换热管道系统进行除垢，包括以下步骤：

S1：向换热管道1内输入流体介质。

S2：使除垢件2从换热管道的1进口端11随着流体介质移动至换热管道1的出口端12。

S3：当除垢件2移动至换热管道1的出口端12后，使驱动组件3带动除垢件2沿与流体介质的流动方向相反的方向移动，直至除垢件2移动至换热管道1的进口端11。

S4：重复执行预设次数的步骤S2至步骤S3的操作。

S5：停止向换热管道1内输入流体介质，换热管道1的内壁的水垢去除完成。

其中，步骤S3中，除垢件2在流体介质的作用下与换热管道1的内壁紧密贴合，以去除换热管道1内壁的水垢。

本发明中，通过驱动组件3带动除垢件2沿与流体介质的流动方向相反的方向移动，可以刮除换热管道1内壁上的水垢，同时换热管道1内流动的流体介质可对刮落的污垢进行冲洗并将其携带至换热管道1的出口端12排出，通过除垢件2对换热管道1内壁的水垢进行多次刮除，从而实现了换热管道系统的自动除垢。

其中，步骤S1中，从换热管道1的进口端11向换热管道1内输入流体介质，输入的流体介质一部分流入分流管段4中以使除垢件2从分流管段4中流入换热管道1中。

优选地，步骤S3之后还包括换热管道1的冲洗步骤：

S31：关闭分流管段4上的电磁阀5，经过预设时间后，再开启该电磁阀5；

S32：重复执行预设次数的步骤S31后，执行步骤S2。

其中，在进行一次水垢刮除后，通过交替地通断分流管段4上的电磁阀5，可交替地改变换热管道1中流体介质的流速，从而使流体介质对换热管道1的内壁进行多次冲刷，将当前刮落的水垢充分地排出，有利于提高除垢效果。

本发明的除垢方法，具体实现时采用如下步骤(如图8中所示)。

步骤1：热水器设计清洁时长，当热水器达到了设计的清洁时长后，热水器的控制模块自动识别当前处于未正常使用时段，自动提醒用户打开离热水器最近的出水口(例如水龙头、花洒等)。

步骤2：用户打开相应的出水口后，电磁阀5检测到换热管道1中有水压波动，电磁阀5自动打开，同时，收拉电机31启动并处于可放状态。

当进水从分流管段4进入换热管道1时，在水流的带动下，除垢件2可从换热管道1移动至换热管道1的出口端12。

其中，通过控制模块可通过判断收拉电机31处于可放状态的时间是否达到预设的放绳时长以判断除垢件2是否达到换热管道1的出口端12。例如，若除垢件2从换热管道1的进口端11漂流至其出口端12的时长为30s-60s，则可将放绳时长设定为80s，以确保除垢件2可以到达换热管道1的出口端12。

步骤3：当除垢件2移动至换热管道1的出口端12后，收拉电机31开启收拉功能，带动除垢件2逆水移动。此时高压水流就会从载体球22的进水孔23冲入，使弹性刮片21被撑开，与换热管道1内壁紧密贴合，从而撑开状态的弹性刮片21可自动对整个换热管道1内壁的水垢进行刮除。

步骤4：当除垢件2被拉扯回收到驱动组件3处，收拉电机31拉扯不动连接绳32时，收拉电机31的阻值加大，收拉电机31停止收放功能并且其转子保持在抱紧状态(不可转动的状态)，同时电磁阀5开启间断通断多次，使水流冲刷弹性刮片21刮除下来的水垢，并将刮落的水垢由水流冲刷至换热管道1的出口端12，并最终通过热水器的出水口(用户打开的出水口)排出。

步骤5：当电磁阀5完成间断通断多次后，收拉电机31开启可放状态，此时除垢件2又处于可漂流的状态，而弹性刮片21由于没有高压水流的作用未撑开，除垢件2再次被进水带动至换热管道1的出口端12。此时收拉电机31再次开启收拉功能，带动弹片除垢件2重复进行水垢刮除工作。

其中，热水器的控制模块可设定驱动组件3开启收拉功能的次数，到最后一次时，电磁阀5关闭，此时将不再有水流经过分流管段4，最终完成除垢功能，并提醒用户关闭出水口。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。