專利名稱:水箱除垢裝置的制作方法
技術(shù)領域:
本發(fā)明涉及水箱,尤其涉及一種水箱除垢裝置。
背景技術(shù):
太陽能加熱或其它方式熱水器的金屬內(nèi)膽儲水箱會因長期使用而導致內(nèi)膽壁上附著很多水垢或者遭到腐蝕,從而影響熱水器的壽命,并增加了熱水使用者的不舒適性。為了避免這種問題,目前一般采用的方法是在儲水箱外部施加電流來消除水垢, 這種方法的原理是將直流電源的輸出端陽極連接置于熱水器內(nèi)膽中的陽極,而其輸出端的陰極導線連接熱水器的內(nèi)膽。當電路工作時,電流從陽極經(jīng)水至金屬內(nèi)膽之間形成一閉合回路,使被保護的金屬內(nèi)膽得到陰極極化。上述方法雖然能夠去除沉積在內(nèi)膽壁上的水垢,但是這種方法無法檢測儲水箱內(nèi)的水是否被污染。從而即使去除了內(nèi)膽壁上的水垢,但由于水箱內(nèi)的水被污染了,使用者也會感到不舒適,比如,如果熱水是飲用水,使用者可能就會喝入被污染的水。并且如果除垢電路接觸不良或者未連接好,則除垢工作就不能進行,而對于用戶, 則無法知曉除垢電路是否正在正常工作,會誤以為儲水箱一直在除垢,因此可能導致熱水箱的壽命減短。
發(fā)明內(nèi)容
針對目前的除垢方法所存在的不足和缺陷,本發(fā)明提供一種水箱除垢裝置,能夠?qū)崟r監(jiān)控除垢電路的工作狀態(tài),并根據(jù)除垢電路的工作狀態(tài)能夠及時關(guān)斷或開啟除垢電路。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種水箱除垢裝置,包括具有正極和負極的控制電路和置于所述水箱內(nèi)的金屬棒,其中所述控制電路的正極與所述金屬棒相連接,所述控制電路的負極與所述水箱的內(nèi)膽相連接,其特征在于,所述控制電路包括電壓提供單元,其輸出端與所述控制電路的正極相連接,用于提供一電壓給所述金屬棒,所述電壓提供單元具有一使能端口;微控制器,其連接所述電壓提供單元的使能端口,用于對所述電壓提供單元的輸出電流進行檢測,并根據(jù)所檢測出的輸出電流輸出控制信號以對所述電壓提供單元進行控制。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述電壓提供單元為一穩(wěn)壓器。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述微控制器在所述檢測出的輸出電流高于第一預定值時,輸出關(guān)斷控制信號來對所述電壓提供單元進行關(guān)斷。進一步地,所述微控制器在對所述電壓提供單元進行關(guān)斷之后,還向外部輸出發(fā)生錯誤的報警信號。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例,所述微控制器在所檢測出的輸出電流為零或小于第二預定值時向外部輸出發(fā)生故障的提示信號。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述微控制器在所述故障消除或更換水時,輸出開啟的控制信號以對所述穩(wěn)壓器進行重新開啟。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述微控制器通過電阻反饋方式來檢測所述電壓提供單元的輸出電流。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述控制電路還包括穩(wěn)壓器保護電路,用于保護所述穩(wěn)壓器由于電流過大、靜電放電原因而導致的所述穩(wěn)壓器損壞。進一步地,所述穩(wěn)壓器保護電路可以為LC電路。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述微控制器為單片機。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述穩(wěn)壓器為低壓降穩(wěn)壓器、軟件關(guān)斷的三端可調(diào)穩(wěn)壓器中的其中之一。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述金屬棒可以為鈦合金棒。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,所述水箱除垢裝置還包括設置在所述控制電路的正極旁邊的消耗性金屬棒。所述消耗性金屬棒可以為鎂棒。本發(fā)明的水箱除垢裝置,通過軟硬件相結(jié)合的方法,根據(jù)其中的控制電路的工作電流會隨水質(zhì)自動調(diào)節(jié)的特性,能夠根據(jù)水質(zhì)情況或電路故障情況(例如水質(zhì)被污染的情況下)來自動開關(guān)電壓提供電路,可針對不同水質(zhì)進行有效的防止水垢在水箱內(nèi)壁沉積, 并可對其內(nèi)部電路故障情況進行監(jiān)控。并可進一步地輸出錯誤報警信號,并也可按照需求顯示在最終用戶顯示終端或以其它聲光手段實現(xiàn)。如果水箱中同時裝有鎂金屬棒,當控制電路工作時,還可以防止鎂棒消耗。
圖1為示出了本發(fā)明的水箱除垢裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖;圖2為圖1中所示出的水箱除垢裝置中的控制電路的構(gòu)成框圖;圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的控制電路的結(jié)構(gòu)框圖;圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的控制電路的構(gòu)成框圖;圖5為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的控制電路的構(gòu)成框圖;圖6為根據(jù)本發(fā)明的一實施例的控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下文將參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述,其中附圖示出了本發(fā)明的示意性實施例。然而,本發(fā)明可以許多不同的形式實施,而不解釋為對這里所提出的實施例的限制。 更確切地說,提供這些實施例,以使得本發(fā)明將是徹底的和完全的,且完全地將本發(fā)明的范圍傳遞給本領域普通技術(shù)人員。全文中同樣的參考標記表示同樣的元件。本文所使用的術(shù)語僅是為了描述特定的實施例,而非傾向于限制本發(fā)明。如本文所使用的單數(shù)形式“一”、“一個”以及“該”也傾向于包括復數(shù)形式,除非文中清楚地另有表示。還應理解到,在本說明書中所使用的術(shù)語“包括”和/或“包括有”或“有”和/或“具有”說明的是所陳述的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件以及/或部件的存在,而不排除一個或多個其它的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件以及/或其組合的存在。除非另有定義,本文所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語)具有如本領域普通技術(shù)人員一般理解的相同意思,還應理解到,在一般使用的字典中所定義的那些術(shù)語應解釋為具有與在相關(guān)技術(shù)和本發(fā)明的情況中的意思一致的意思,而不被解釋為理想化的或過度形式化的意義,除非本文特別定義。如本文所使用的,“大約”、“約”或“近似于”一般意味著在給定值或范圍的20%以內(nèi),優(yōu)選在給定值或范圍的10 %以內(nèi),更優(yōu)選在給定值或范圍的5 %以內(nèi)。本文所給出的數(shù)量是大概的,意味著如果不明確說明,則可推斷出其具有“大約”、“約”或“近似于”的意思。結(jié)合圖1-圖6中的附圖,對本發(fā)明的實施例作出描述。根據(jù)本發(fā)明的目的,如本文所實施的和寬泛描述的,本發(fā)明提供一種水箱除垢裝置。圖1為示出了本發(fā)明的水箱除垢裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。在圖1中,本發(fā)明的水箱除垢裝置包括控制電路100和置于水箱內(nèi)的金屬棒400??刂齐娐?00具有正極和負極,其中正極經(jīng)正極導線200連接金屬棒400,該金屬棒400置于水箱內(nèi)膽中,負極經(jīng)負極導線300 連接水箱的內(nèi)膽外殼500上,從而在控制電路100、金屬棒400、水以及水箱內(nèi)膽外殼500之間形成電路回路??刂齐娐?00能夠根據(jù)電路回路中的電流大小來進行對電路閉合回路的關(guān)斷。因此,如圖2所示,根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,所述控制電路100包括電壓提供單元110和微控制器120,其中電壓提供單元110用于為金屬棒400提供一電壓,其輸出端與控制電路 100的正極連接,從而將其輸出的電壓提供給所述金屬棒400。這里所述的金屬棒400可以為鈦合金棒,也可以為其它導電性好的金屬棒,例如, 鈦,鉬鈦,鈦包銅。電壓提供單元110接收微控制器120的控制信號,以使根據(jù)微控制器120的控制信號來控制電壓提供單元Iio是否提供電壓給金屬棒400。微控制器120則同時監(jiān)控在控制電路100、金屬棒400、水以及水箱內(nèi)膽外殼500 之間所形成的電路回路中的電流情況,也即不斷檢測電壓提供單元110的輸出電流,根據(jù)所獲得的關(guān)于電流情況的反饋信號來輸出不同的控制信號。具體地,如果該電路回路中的電流高于微控制器120中一預設值(第一預定值), 認為可能是水質(zhì)太差或控制電路的正極輸出短路,這時微控制器120輸出關(guān)斷的控制信號給電壓提供單元110,以使電壓提供單元110停止提供電壓給金屬棒400。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,微控制器120還在輸出關(guān)斷的控制信號的同時,向外部輸出報警信號,以向外部提示水箱需要進行換水。在另一方面,微控制器120重新檢測到關(guān)于電流的反饋信號在正常范圍內(nèi)后,重新使能電壓提供單元110。例如,用戶在不斷電的情況下重新更換水或插撥排除了短路,或者水質(zhì)變到正常范圍時等,此時微控制器120重新檢測到關(guān)于電流的反饋信號在正常范圍內(nèi)后,再使電壓提供單元110保持開通來輸出電壓。如果該電路回路中的電流低于微控制器120中另一預設值(第二預定值)或該電流為零,則微控制器120輸出報錯信號,以提示發(fā)生錯誤。在另一方面,微控制器120還可在報錯的同時,會定時輸出開啟的控制信號給電壓提供單元110,并定時循環(huán)檢測開啟后的電壓控制單元110的反饋電壓,并根據(jù)當前狀態(tài)更新報錯狀態(tài),以確定是否還要繼續(xù)進行報錯。電壓提供單元110可以為將來自電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換為電壓提供單元110輸出端處的一輸出電壓的穩(wěn)壓器110’,也可為其它形式的電壓提供電路形式,本領域普通技術(shù)人員可以理解到該電壓提供單元110的電路形式為可持續(xù)提供所需要電壓的電源設備,也即只要能夠持續(xù)提供滿足本發(fā)明所需要的電壓,且滿足本發(fā)明下文所描述的條件即可。本發(fā)明的控制電路還可包括其它的電路,在下文中,以電壓提供單元110為穩(wěn)壓器110’的電路形式來進一步描述本發(fā)明的除垢裝置的各種實施例的具體結(jié)構(gòu),可以理解到的是,下文中所描述的結(jié)構(gòu)及其原理可應用在其它電路形式的電壓提供單元110中。如圖3所示,穩(wěn)壓器110’將電源的輸入電壓Vin變換為適當?shù)碾妷篤out,其中穩(wěn)壓器110’的輸出端與控制電路100的正極連接,從而將轉(zhuǎn)換后的電壓Vout提供給所述金屬棒400。穩(wěn)壓器110’為帶軟件開關(guān)的穩(wěn)壓器,其具有一使能端,能夠接收來自微控制器 120的信號,從而穩(wěn)壓器110’的開啟與關(guān)斷由微控制器120來控制。微控制器120對穩(wěn)壓器110’的輸出電流進行檢測,并根據(jù)所檢測出的輸出電流輸出控制信號以對穩(wěn)壓器110’進行開啟或關(guān)斷的控制。由于水箱中水質(zhì)的不同,穩(wěn)壓器110’的輸出電流會自動變化。例如,當水質(zhì)較差時,水中雜質(zhì)較多,水的導電性增大,這時金屬棒400與內(nèi)膽外殼500之間的電阻較小,穩(wěn)壓器110’的輸出電流會增大,除垢能力增強,但是如果該輸出電流超出一定正常范圍,即該輸出電流高于正常范圍的上限值,則表明水可能被污染或者水垢太多很渾濁,需要進行換水, 這時候微控制器120檢測到穩(wěn)壓器110’的輸出電流超出了該正常范圍(即,大于微控制器中存儲的第一預定值),就會輸出關(guān)斷的控制信號,來控制穩(wěn)壓器110’的關(guān)斷,也即關(guān)斷穩(wěn)壓器110’。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例,微控制器120還可以在輸出關(guān)斷的控制信號的同時, 向外部輸出發(fā)生錯誤的報警信號,例如,可以向水箱外部的顯示終端或聲光報警端輸出提示水質(zhì)異樣的錯誤報警信號。報警方式可以多樣化,所屬領域普通技術(shù)人員可以理解到,只要能夠接收這種報警信號并以聲音或圖像顯示方式進行通知的報警方式都可用來實現(xiàn)本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的再一實施例,當控制電路100中的正負極未連接金屬棒400、內(nèi)膽外殼500,或者與他們接觸不良時,這時候穩(wěn)壓器110’的輸出電流為零或者會間或為零,微控制器120會檢測到這種輸出電流的變化,而向外部輸出未接負載的錯誤提示信號,即進行報錯。這里的報錯提示方式與上述報警方式類似,因此將忽略對其的詳細描述。這里,根據(jù)本發(fā)明的一實施例,如圖4所示,微控制器120可以通過電阻反饋的方式對穩(wěn)壓器110’的輸出電流進行檢測,例如,通過獲取一與穩(wěn)壓器110’串聯(lián)的電阻130上的電壓來間接對穩(wěn)壓器110’的輸出電流進行檢測。電阻130與穩(wěn)壓器110’串聯(lián)的方式可以有多種,可置于電源與穩(wěn)壓器110’的輸入端之間而與穩(wěn)壓器110’進行串聯(lián),只要該電阻 130上的電壓能夠正確地反映穩(wěn)壓器110’的輸出電流即可。本發(fā)明的穩(wěn)壓器110’還可以是外接有開關(guān)的低壓降穩(wěn)壓器LDO或普通穩(wěn)壓器,還可以是帶軟關(guān)斷的三段可調(diào)穩(wěn)壓器,根據(jù)需求而使用合適的穩(wěn)壓器。本發(fā)明的微控制器可以是單片機,也可以是各種可編程智能芯片等。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,本發(fā)明的控制電路100還可以包括穩(wěn)壓器保護電路140, 如圖5所示,該穩(wěn)壓器保護電路140能夠使穩(wěn)壓器110’避免由于靜電放電或干擾而導致的損壞。穩(wěn)壓器保護電路140的形式可以多樣化,如果是靜電比較大,其電路形式能夠釋放掉靜電即可。例如,可以為LC的電路。這里結(jié)合附圖6描述本發(fā)明的水箱除垢裝置的一個具體實施例。穩(wěn)壓器110’為帶軟關(guān)斷的普通穩(wěn)壓器,其具有5個端口,其中端口 1接收來自電源的輸入電壓,端口 5輸出經(jīng)過穩(wěn)壓器110’變換后的輸出電壓,其中穩(wěn)壓器110’還具有一端口 3為使能端口,用來接收來自微控制器120的控制信號。微控制器120至少具有反饋端口 FB和控制端口 EN/SHDN,其中反饋端口 FB用來獲得穩(wěn)壓器110’的反饋電壓,進而根據(jù)所獲得的反饋電壓來檢測判斷穩(wěn)壓器110’的輸出電流。在本實施例中,微控制器120是通過電阻反饋的方式來獲得反饋電壓,這是由于穩(wěn)壓器 110,與電阻R130為串聯(lián)關(guān)系,反饋給微控制器120的反饋電壓為Vfb = Vin-R130*Iout,這里Vfb為反饋電壓,Vin為電源電壓,Iout為穩(wěn)壓器110’的輸出電流,當穩(wěn)壓器110’的輸出電流Iout增大時,電阻R130上的電流也增大,反饋電壓Vfb就會變小,從而微控制器120 能夠根據(jù)反饋電壓的大小來判斷輸出電流的大小。在本實施例中,電源電壓一般為不大于IOV的直流電壓,經(jīng)過穩(wěn)壓器110’穩(wěn)壓變換之后的電壓在約為3V,優(yōu)選地,在本實施例中穩(wěn)壓器110’的輸出范圍約為0. 9V至9V的直流,電阻R130的阻值選擇范圍約為1歐姆至50歐姆。在本實施例中,本發(fā)明的水箱除垢裝置還包括了穩(wěn)壓器110’的保護電路,該穩(wěn)壓器110’保護電路可以包括二極管140’和LC電路150’。通過二極管140’對穩(wěn)壓器110’ 進行保護,當開關(guān)穩(wěn)壓器110’時,電感產(chǎn)生的反電動勢通過二極管140’回饋到輸入端,保護穩(wěn)壓器110’不受反向電動勢的沖擊。LC電路150’可以避免靜電放電對穩(wěn)壓器110’的高壓沖擊,例如在圖6中為包括L1、C2、C3的LC電路。在本實施例中,本發(fā)明的水箱除垢裝置還包括對穩(wěn)壓器110’的輸出電壓進行濾波的二次濾波電路,其電路形式也可以為LC電路。在本發(fā)明中,圖6中為包括Li、C2、C3的 LC電路150’也可用作二次濾波電路。在圖7所示的電路中,當水箱中的水質(zhì)較差時,電流增大,反饋電壓Vfb變小,微控制器120檢測到Vfb已經(jīng)下降到低于正常范圍,也即認為相應的電流高于正常范圍的上限值,例如,當相應的輸出電流高于約150mA時,則微控制器輸出關(guān)斷的控制信號給穩(wěn)壓器 110’,控制穩(wěn)壓器110’關(guān)斷工作,這里,微控制器120還可以輸出報警信號給顯示終端或其它聲光報警端,來向外部通知水質(zhì)變差的情況。當水箱除垢裝置中的電路未連接好時,電阻上的電流為零,反饋電壓Vfb很大,幾乎等于電源電壓,則微控制器120檢測到Vfb大于正常范圍的上限,則可以向外部輸出錯誤提示信號,以提示電路未連接好。進一步地,微控制器120還可以在水箱除垢裝置的電路連接好時或者水質(zhì)變好的情況下,啟動穩(wěn)壓器110’進行工作。當然,穩(wěn)壓器110’的啟動也可在電路連接好的時候自動執(zhí)行。微控制器120在檢測到錯誤狀態(tài)后,如果是未接控制電路的正極,微控制器120在報錯的同時,還是持續(xù)開通穩(wěn)壓器110’,定時循環(huán)檢測啟動穩(wěn)壓器110’后的反饋電壓,并根據(jù)當前狀態(tài)更新是否報錯狀態(tài)。當因為水質(zhì)太差導致電流超過正常范圍的上限,微控制器120在關(guān)斷穩(wěn)壓器110’后,會定時開啟并循環(huán)檢測啟動穩(wěn)壓器110’后的反饋電壓,并根據(jù)當前狀態(tài)更新報錯狀態(tài)和確定是否使能穩(wěn)壓器110’。上文中以電壓提供單元110為穩(wěn)壓器110’的形式描述了本發(fā)明,但應理解到上文中以穩(wěn)壓器110’描述的電路結(jié)構(gòu)和微控制器120控制穩(wěn)壓器的原理都可等同地應用到包括其它形式的電壓提供單元110的控制電路100中。本發(fā)明還可以在控制電路的正極旁邊再設置一個不同于本申請的金屬棒的消耗性金屬棒,該金屬棒可以為金屬離子比較活躍的鎂棒,在控制電路工作時,由于本申請中的金屬棒,例如鈦合金棒會產(chǎn)生正離子,此時不會消耗鎂棒,即通電時控制電路的正極起到保護內(nèi)膽的作用,并減少或停止鎂棒消耗。而控制電路不工作時,即斷電時,控制電路的正極不起作用,而因其鎂離子比較活躍,這時可以以自然釋放的形式起到保護水箱的作用,從而實現(xiàn)雙重對水箱的除垢工作。雖然已參照幾個典型實施例描述了本發(fā)明,但應當理解,所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì),所以應當理解,上述實施例不限于任何前述的細節(jié),而應在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋,因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
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權(quán)利要求
1.一種水箱除垢裝置,包括具有正極和負極的控制電路和置于所述水箱內(nèi)的金屬棒, 其中所述控制電路的正極與所述金屬棒相連接,所述控制電路的負極與所述水箱的內(nèi)膽相連接,其特征在于,所述控制電路包括電壓提供單元,其輸出端與所述控制電路的正極相連接,用于提供一電壓給所述金屬棒,所述電壓提供單元具有一使能端口;微控制器,其連接所述電壓提供單元的使能端口,用于對所述電壓提供單元的輸出電流進行檢測,并根據(jù)所檢測出的輸出電流輸出控制信號以對所述電壓提供單元進行控制;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述電壓提供單元為一穩(wěn)壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述微控制器在所述檢測出的輸出電流高于第一預定值時,輸出關(guān)斷控制信號來對所述電壓提供單元進行關(guān)斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述微控制器在對所述電壓提供單元進行關(guān)斷之后,還向外部輸出發(fā)生錯誤的報警信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述微控制器在所檢測出的輸出電流為零或小于第二預定值時向外部輸出發(fā)生故障的提示信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述微控制器在故障消除或更換水之后,輸出開啟的控制信號以對所述電壓提供單元進行重新開啟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述微控制器通過電阻反饋方式來檢測所述電壓提供單元的輸出電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述控制電路還包括穩(wěn)壓器保護電路,用于保護所述穩(wěn)壓器。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述穩(wěn)壓器為低壓降穩(wěn)壓器、軟件關(guān)斷的三端可調(diào)穩(wěn)壓器中的其中之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述金屬棒為鈦合金棒。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述微控制器為單片機。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的水箱除垢裝置,其特征在于,所述水箱除垢裝置還包括設置在所述控制電路的正極旁邊的消耗性金屬棒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水箱除垢裝置,包括具有正極和負極的控制電路和置于水箱內(nèi)的金屬棒,其中控制電路的正極與金屬棒相連接,其負極與水箱內(nèi)膽相連接,所述控制電路包括電壓提供單元,其輸出端與控制電路的正極相連接,用于提供一電壓給金屬棒;微控制器,其連接電壓提供單元的一使能端口,用于對電壓提供單元的輸出電流進行檢測,并根據(jù)所檢測出的輸出電流輸出控制信號以對電壓提供單元進行控制。本發(fā)明可針對不同水質(zhì)進行有效的除垢。
文檔編號G05B19/042GK102390884SQ20111028672
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者周鋒, 肖華, 鄭毅飛, 郭略 申請人:格蘭富控股聯(lián)合股份公司