專利名稱：電磁式快速熱·沸水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電熱水器技術(shù)領(lǐng)域。
電磁式快速熱·沸水器可連續(xù)提供開(kāi)水或溫?zé)崴?，供人們飲洗用，適合于家庭集體單位或飲用水量集中的公共場(chǎng)所使用。
現(xiàn)有電熱水器技術(shù)領(lǐng)域中主要有腔體式和水槽式快速熱水器。其本質(zhì)上是電熱絲未經(jīng)絕緣直接放入水中加熱，因而常因水流中氣穴氣流造成電熱絲脫水其溫度驟升燒毀熱水器。且由于電源直接放入水中，對(duì)地存在電勢(shì)易產(chǎn)生漏電。當(dāng)接地不良，水中雜質(zhì)較高或捉電網(wǎng)損傷時(shí)常會(huì)造成觸電事故。技術(shù)、工藝上存在的不足與缺陷嚴(yán)重影響了現(xiàn)有快速電熱水器的安全使用和工作壽命。
現(xiàn)有沸水器技術(shù)中，主要有貯存沸水器，沸騰跳躍式自動(dòng)沸水器，蒸汽冷凝式自動(dòng)沸水器。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和原理方法上的局限，現(xiàn)有技術(shù)存在幾個(gè)問(wèn)題。1、體積大，占空間位置多，給安裝使用帶來(lái)不便。2、采用管狀加熱器件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器件容易損壞;由于水質(zhì)和溫度的關(guān)系，在箱體內(nèi)部及加熱器件表面易結(jié)上水垢，降低了發(fā)熱效率，減少了器具的使用壽命。3、沸騰水為非磁化水。4、由于原理的局限、控制方式落后，不能有效地采用國(guó)際公認(rèn)的節(jié)能“電力電子技術(shù)”實(shí)施控制。5、存在沸水量過(guò)剩貯存現(xiàn)象，即不衛(wèi)生，又浪費(fèi)能源，反映出現(xiàn)有沸水器在實(shí)際應(yīng)用中存在著缺陷。隨著社會(huì)發(fā)展能源普遍緊張，因此解決上述問(wèn)題有著重要價(jià)值。同時(shí)電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，為電磁式快速熱·沸水器的開(kāi)發(fā)利用提供了可能和機(jī)會(huì)。
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷。采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)驅(qū)動(dòng)控制，利用電磁感應(yīng)原理，在鐵磁體中產(chǎn)生鐵損發(fā)熱，使流過(guò)的水被快速加熱·沸騰磁化，為社會(huì)提供一種新型飲用洗用電磁式熱·沸水器具。
本發(fā)明方法如下一種電磁式快速熱·沸水器。水(H2O)經(jīng)進(jìn)水閥，預(yù)熱管，勵(lì)磁體鐵磁材料中流過(guò)。采用電力電子變流技術(shù)，把220V/50Hz或110V/60Hz工頻交流電變換成＜500V/＜40KHz的中高頻電源加在勵(lì)磁體中的感應(yīng)線圈上。感應(yīng)線圈、晶體管(可控硅)、電容、快速二極管組成LC共振回路產(chǎn)生振蕩，在勵(lì)磁體鐵芯中產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度，根據(jù)焦耳熱原理鐵芯中的磁滯損失渦流損失及集膚等效應(yīng)產(chǎn)生的熱量使勵(lì)磁體鐵芯溫度驟升，使流過(guò)勵(lì)磁體鐵磁材料的水快速加熱沸騰磁化達(dá)到使用要求。
本發(fā)明設(shè)計(jì)方案如下一種電磁式快速熱·沸水器。由變流電路，勵(lì)磁體，感應(yīng)線圈，殼體總成，進(jìn)水閥構(gòu)成。
變流電路中電抗濾波器(4)同步變壓器(5)設(shè)地成環(huán)型，套在預(yù)熱管(9)上。整流橋臂(7)和功率晶體管(或可控硅)(8)的散熱器直接裝在預(yù)熱管(9)上，使電力電子器件散熱功率被利用，以提高系統(tǒng)熱效率并緊湊結(jié)構(gòu)。蓋(3)起密封防護(hù)作用，蓋上有面板，上裝電源開(kāi)關(guān)(21)和溫度選擇鍵(20)。導(dǎo)線(13)連接線圈(11)與電力電子電路。
加熱腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下加熱腔體設(shè)計(jì)方案。
實(shí)施例一、環(huán)型導(dǎo)磁材料體(12)(15)和管狀鐵磁材料體(18)組合與一個(gè)中間有間隙的勵(lì)磁體。水(1)經(jīng)進(jìn)水閥(2)通過(guò)預(yù)熱管(9)流入管狀鐵磁材料體(18)中，經(jīng)出水端蓋(17)流出。水位傳感器a、b(6)安裝在預(yù)熱管(9)上。隔熱材料層(14)起到保溫作用。溫度傳感器(6)安裝在出水端口。
蓋(3)、隔熱防護(hù)套管(10)、出水端蓋(17)組成殼體總成。
進(jìn)水閥(2)安裝在預(yù)熱管(9)上端。
本發(fā)明特殊之處在于感應(yīng)線圈(11)封閉在由鐵磁材料(18)和導(dǎo)磁材料(12)(15)組成的勵(lì)磁體中。通電開(kāi)關(guān)采用水壓電轉(zhuǎn)換方式或可控硅控制方式。特殊之處在于變流電路與加熱腔體可分體安裝。熱·沸水器出水溫度35-100℃。在40℃左右時(shí)接淋浴噴頭可用洗浴。
實(shí)施例二、感應(yīng)線圈(11)繞在鐵磁材料(12)的鏍旋體的間隙中，線圈(11)被鐵磁材料體(12)與導(dǎo)磁材料體(10)組成的平板形勵(lì)磁體封閉夾持。在勵(lì)磁體上有若干過(guò)水加熱孔(8)防護(hù)板(13)與通水管(4)之間有隔離墊(7)。通水管(4)上部有水位傳感器a、b(3)。(5)是通水管(4)與勵(lì)磁體之間水的通道。防護(hù)罩(14)上裝有電源開(kāi)關(guān)(9)。電力電子路中整流器件(6)晶體管或可控硅(14)的散熱器(2)直接裝在通水管(4)外壁上。
本發(fā)明附面說(shuō)明如下附圖
一為本發(fā)明電磁式快速熱·沸水器實(shí)例一結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖二為本發(fā)明電磁式快速熱·沸水器實(shí)例二結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖三為本發(fā)明電磁式快速熱·沸水器電原理實(shí)施例。
附圖四為發(fā)明電磁式快速熱·沸水器實(shí)施例一說(shuō)明書(shū)摘要附圖。
現(xiàn)結(jié)合附面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
參見(jiàn)附圖一種電磁式快速熱·沸水器。
工作原量理是當(dāng)給感應(yīng)線圈施加交變電流I～＝I0sin2πft按照畢奧-沙伐定律 dB= (μ)/(4π) (IdI×r)/(r3)B∝I～(dB)/(dt) ＝ (dI)/(dt) ＝I02πfcos2πft按照法拉第電磁感應(yīng)定律，放在感應(yīng)線圈一側(cè)的鐵磁體由于處處可以構(gòu)成回路，且任意回路所包圍面積的磁通量隨電流改變而變化，因此在相應(yīng)回路中激發(fā)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
B1＝-N (dΦ)/(dt) ＝-L (dI)/(dt)根據(jù)麥克斯韋爾方程之一的∮Hdl＝∑Ii全電流定律在勵(lì)磁體中產(chǎn)生磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度，使勵(lì)磁體鐵芯產(chǎn)生鐵損。其中磁滯損耗為Ph＝δhf B2mV。渦流損耗為Pe＝δef2B2mV。在它們及集膚等效應(yīng)的共同作用下，勵(lì)磁體鐵芯快速溫升至100-500℃左右。通過(guò)合理安排水的流向，利用熱傳導(dǎo)，熱幅射使水快速加熱沸騰磁化，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
參見(jiàn)附圖一、附圖三。
變流電源中整流器(7)采用KM或ZM系列。晶體管采用GTR系列或MOSEFT系列也可采用可控硅GTO系列。水位傳感器用不銹鋼棒或銅棒制做。驅(qū)動(dòng)單可用單片微電腦CPU或集成、數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)。
進(jìn)水閥(2)采用洗衣機(jī)或洗碗機(jī)用電磁進(jìn)水閥或手動(dòng)水閥。
預(yù)熱管(9)采用鋁材制做，保證有良好的導(dǎo)熱性。鐵磁體(20)采用鐵磁性不銹鋼或電工純鐵如DT3ADT6A等。導(dǎo)磁材料采用鎳合金材料等。線圈(11)可采用高溫漆包線或四氟高溫導(dǎo)線。蓋(3)防護(hù)套管(10)，出水端蓋(17)采用POM或PA工程塑料。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)如下優(yōu)點(diǎn)1、熱慣性小、安全衛(wèi)生、操作簡(jiǎn)單、耐用可靠、效率高達(dá)90%以上。由于采用線圈單側(cè)鐵磁體方案，降低了工藝的復(fù)雜程度，提高了系統(tǒng)的可靠性。
2、切實(shí)根據(jù)需求加熱沸騰水量，真正節(jié)約能源。適應(yīng)面寬適用于家庭淋浴洗用、婦女衛(wèi)生沖洗;企事業(yè)單位、公共場(chǎng)所飲洗用熱·沸水。在工礦企業(yè)非爆炸、易燃、無(wú)腐蝕液體的快速加熱場(chǎng)合也能得到應(yīng)用，有較高的使用價(jià)值。
3、特別適用于國(guó)外低壓電源，有利于降低器件成本，增加熱效率。
4、絕對(duì)安全，對(duì)地不存在電勢(shì)，減少了漏電傷亡的可能性，無(wú)壞境污染，符合衛(wèi)生要求。
5、沸騰水被磁化，衛(wèi)生飲用對(duì)人體有益。并能有效地減少水垢的形成，延長(zhǎng)熱·沸水器的使用壽命。
6、充分利用電力電子控制技術(shù)，提高了系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。
權(quán)利要求
1.一種電磁式快速熱·沸水器。其特征是水(H2O)經(jīng)進(jìn)水閥，預(yù)熱管，勵(lì)磁體鐵磁材料中流過(guò)。采用電力電子變流技術(shù)，把220V/50Hz或110V/60Hz工頻交流電變換成＜500V/＜40KHz的中高頻電源，加在勵(lì)磁體中的感應(yīng)線圈(11)上。感應(yīng)線圈、晶體管(可控硅)、電容、快速二極管組成LC共振回路產(chǎn)生振蕩，在勵(lì)磁體鐵芯中產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度。根據(jù)焦耳熱原理，鐵芯中的磁滯損失渦流損失及集膚等效應(yīng)產(chǎn)生的熱量使勵(lì)磁體鐵芯溫度驟升，使流過(guò)勵(lì)磁體鐵磁材料中的水快速加熱沸騰化達(dá)到使用要求的一種方法。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁式快速熱·沸水器。由電力電子電路、勵(lì)磁體、感應(yīng)線圈、殼體、進(jìn)水閥構(gòu)成。其特征是電力電子路中電抗濾波器(4)同步變壓器(5)和整流橋臂(7)晶體管(8)的散熱器直接安裝在預(yù)熱管(9)外壁上，感應(yīng)線圈(11)安裝在由導(dǎo)磁材料體(12)(15)鐵磁材料體(18)組成的勵(lì)磁體的間隙中。勵(lì)磁體上接預(yù)熱管(9)，水(1)經(jīng)進(jìn)水閥(2)，鐵磁體(18)，出水端(17)流出;預(yù)熱管(9)上有水位傳感器a、b(6)。蓋(3)、隔熱防護(hù)套管(10)、出水端蓋(17)組成殼體總成。隔熱材料(14)是保溫層。
3.如權(quán)利要求1所述的電磁式快速熱·沸水器。其特征是線圈被平板形鐵磁材料和導(dǎo)磁材料組成的勵(lì)磁體夾持封閉。勵(lì)磁體上有過(guò)水加熱孔。水從平板形勵(lì)磁體上的過(guò)水加熱孔流過(guò)加熱。
4.如權(quán)利要求1所述的電磁式快速熱·沸水器。其特征是勵(lì)磁體鐵磁材料中可有若干個(gè)分布均勻的過(guò)水加熱孔。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁式快速熱·沸水器。其特征是鐵磁材料可用鐵磁性不銹鋼或電工純鐵DT系列制造。線圈(11)可采用Qy高溫漆包線或四氟高溫線。殼體總成采用工程塑料如POM系列或PA系列等。
6.如權(quán)利要求1所述的電磁式快速熱·沸水器。其特征是、電力電子電路中晶體管可采用GTR系列或MOSEFS系列或IGBT系列，或晶閘管GTO系列。特殊之處在于通電開(kāi)關(guān)可采用水壓電轉(zhuǎn)換方式或可控硅控制方式。變流電路與加熱腔體可分體安裝。
7.如權(quán)利要求1所述的電磁式快速熱·沸水器。其特征是可用于企事單位及公共場(chǎng)所飲洗用水或家庭淋浴洗用或用于工礦企業(yè)非爆炸性、易燃、無(wú)腐蝕液體的快速加熱。
全文摘要
一種電磁式快速熱·沸水器。由變流電路、線圈、勵(lì)磁體、殼體、進(jìn)水閥構(gòu)成。220V/50Hz或110V/60Hz電源經(jīng)變流產(chǎn)生＜500V/40KHz的電壓加在(12)(15)(18)組成的勵(lì)磁體封閉的線圈(11)上。勵(lì)磁鐵芯(18)因磁通變化產(chǎn)生鐵損發(fā)熱，使流過(guò)的水加熱沸騰磁化。整流橋臂(7)、晶體管(8)、濾波器(5)、變壓器(4)的散熱器，水位傳感器a、b(6)，進(jìn)水閥(2)安裝在預(yù)熱管(9)上。蓋(3)、防護(hù)套管(10)、出水端蓋(17)組成殼體。本發(fā)明安全衛(wèi)生、高效節(jié)能。適用于家庭、單位和公共場(chǎng)所飲、洗用水及工礦企業(yè)非爆炸性、易燃、無(wú)腐蝕液體的快速加熱。
文檔編號(hào)F24H1/10GK1067108SQ9210400
公開(kāi)日1992年12月16日 申請(qǐng)日期1992年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月14日
發(fā)明者王希, 王欣, 徐昕 申請(qǐng)人:王希