專(zhuān)利名稱(chēng)：管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器的制作方法
管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器是在200610071286 8 號(hào)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的基礎(chǔ)上改制而來(lái)的，目的在于使用方便， 使水熱得快，冷水浪費(fèi)少，余熱少，耗電少。主要用于冷天洗 手、洗臉、冼腳、洗菜、淘米、煮飯、洗碗、及平時(shí)泡茶和 泡方便食品等。屬于現(xiàn)代家用電器產(chǎn)品中的電熱水器產(chǎn)品。管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器與目前市場(chǎng)上的煤氣 型熱水器和小型電阻發(fā)熱式的電熱水器相比，都有一定的優(yōu) 點(diǎn)，由于上述熱水器安裝地方都離用水處較遠(yuǎn)，因此，管道 也較長(zhǎng)，管中余留水也較多，每次流出熱水前，必須排放掉 上次余留在管中已經(jīng)冷卻了的水后，才會(huì)有熱水流出，使用 熱水后，多余的熱水又有留在管中，時(shí)間稍長(zhǎng)，又變成冷水 了，再用熱水時(shí)又必須排放掉，因此，既浪費(fèi)水，又浪費(fèi)熱 能，很不合算，對(duì)國(guó)家、對(duì)家庭都是很大的浪費(fèi)。于是，目 前市場(chǎng)上已有一種多根電阻絲發(fā)熱管組合而成的圓管形龍 頭熱水器，但是，電阻絲發(fā)熱管有一個(gè)傳熱過(guò)程，加熱較慢。 為了提高加熱速度，必須加大功率使用， 一般都在4000W以上。功率越大，供電線路也越大， 一般家庭用電線路常在3000W左右，若長(zhǎng)期超負(fù)荷使用很困難，并且，功率越大， 余熱浪費(fèi)越多。針對(duì)上述市場(chǎng)上各種熱水器存在的不足之 處，采用高頻電磁感應(yīng)加熱方式，將感應(yīng)線圈設(shè)計(jì)在圓管形 或橢圓形鐵管外面相隔一定的間距，使水流過(guò)時(shí)加熱。由于 采用管式結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)可盡量靠近水龍頭，使得打開(kāi)水龍頭 ft有熱水流出，避免浪費(fèi)水和電。管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器是根據(jù)鐵磁性材料在 高頻磁場(chǎng)中反復(fù)極化成渦旋形磁場(chǎng)并轉(zhuǎn)化為渦電流發(fā)熱。所 謂高頻，是根據(jù)電磁波在不同頻率范圍有不同的性能特點(diǎn)與用途進(jìn)行劃分,在不同的技術(shù)領(lǐng)域MX有不同的劃分法，在加熱.技術(shù)中，劃分為工頻、中頻、高頻、微波、紅外線等，高頻一般指10KHZ-300KHZ的電磁波，高頻主要是利用感應(yīng)產(chǎn) 生渦電流熱。但由于頻率增高，趨膚效應(yīng)增強(qiáng)，渦電流減小， 功率下降，因此， 一般選在20KHZ最好。為了最好利用渦電 流熱能加熱水溫，應(yīng)選用鐵磁性的金屬管做渦電流發(fā)熱管， 并要防止生銹，最好選用鐵鎳合金管，因?yàn)殍F鎳都是吸收磁 力線的金屬，合金后也不生銹。為了使水流經(jīng)發(fā)熱管表面將 熱量帶走，應(yīng)將感應(yīng)加熱線圈安裝在發(fā)熱管內(nèi)或管外都可 以，但是，感應(yīng)加熱線圈必須離發(fā)熱管表面一定的距離，水從其中流過(guò)而被加熱。感應(yīng)加熱線圈無(wú)論是安裝在管內(nèi)或管 外，渦電流熱都是產(chǎn)生在發(fā)熱管表面，直接與流水接觸，沒(méi) 有傳熱過(guò)程，只要打開(kāi)水龍頭，有水流動(dòng)就通電，通電就有 熱水流出，龍頭關(guān)斷水即關(guān)電，水管中余熱極少。因此，熱得快，耗電少，余熱浪費(fèi)少，比電阻發(fā)熱式的少耗電1/3。本方案共有五大特點(diǎn)第一個(gè)特點(diǎn)，由于電磁感應(yīng)加熱，都 有- 定的諧振阻抗發(fā)熱，功率越大，產(chǎn)熱越多，若不加以利 用也是浪費(fèi)。為此，應(yīng)將感應(yīng)加熱線圈(1)裝在一個(gè)既不影響磁通，又不滲水的空心密封圓筒(9)里，筒(9)里可 以裝絕緣性好的散熱液(11)，如變壓器油、硅油等。密封 的空心圓筒(9)應(yīng)選用抗熱性好的材料，如氟硅塑料等。 第二個(gè)特點(diǎn)，筒(9)外套一個(gè)鐵氧體磁環(huán)(7)，迫使感應(yīng) 加熱線圈(1)產(chǎn)生的電磁波向內(nèi)聚集，以免向外散射。第 三個(gè)特點(diǎn)，為了使發(fā)熱鐵管(2)的磁通不與外界發(fā)生漏磁， 在發(fā)熱鐵管(2)兩端用非導(dǎo)磁金屬(如鋁或銅)做成螺紋 連接的固定圓盤(pán)(13)和(19)，將發(fā)熱鐵管(2)擠押在裝 有感應(yīng)加熱線圈(1)的空心圓筒(9)內(nèi)，使發(fā)熱鐵管(2) 與感應(yīng)加熱線圈(1)始終保持一定的固定間隔(12)。第四 個(gè)特點(diǎn)，只要保持間隔不變的條件下，可以將發(fā)熱管(2) 和線圈(1)設(shè)計(jì)成橢圓形的長(zhǎng)筒，這樣可以使產(chǎn)品的厚度減小，使商品美觀大方。第五個(gè)特點(diǎn)，為了簡(jiǎn)單操作，使水 龍頭打開(kāi)就有熱水流出，特別設(shè)計(jì)了一個(gè)配套的流水沖動(dòng)的活塞(16)開(kāi)關(guān)。從圖l、圖2、圖3上可看出，只要水龍 頭打開(kāi)，水向外流出時(shí)，加熱器內(nèi)壓力減小，A和B之間的 壓力失去平衡，這時(shí)，A部進(jìn)水壓力大于B部的靜水壓力和 彈簧(22)的彈力，堵水的活塞(16)被進(jìn)水壓力推開(kāi)、活 塞(i6)下端的永久磁鐵(26)移動(dòng)到干簧管開(kāi)關(guān)(25)的 位置，使干簧管開(kāi)關(guān)(25)接通，將雙向可控硅VS打開(kāi)， 接通交流電路，產(chǎn)生整流輸出而打開(kāi)開(kāi)關(guān)管(4)進(jìn)行加熱。 當(dāng)水龍頭關(guān)死后，加熱器內(nèi)部壓力增大，當(dāng)B部的壓力和A 部的進(jìn)水壓力相等時(shí)，A、 B間的壓力差等于O，這時(shí)，彈簧 (22)的彈力發(fā)揮作用，將活塞(16)上的密封圈(23)頂 入進(jìn)水管中將水關(guān)斷，同時(shí)，永磁鐵(26)離開(kāi)干簧管(25) 的位置，干簧管(25)觸點(diǎn)斷開(kāi)，雙向可控硅VS關(guān)斷。這 種開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)是永磁鐵(26)和干簧管(25)之間為磁聯(lián)通， 不漏水，電與水絕對(duì)不相聯(lián)，保障使用絕對(duì)安全。管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器由電子元件(包括檢測(cè) 監(jiān)控、驅(qū)動(dòng)電路)和加熱器(本方案)與水電聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)三大 部分組成，其結(jié)構(gòu)由圖所示

圖1為原理圖，圖中1為電磁 感應(yīng)加熱線圈(簡(jiǎn)稱(chēng)加熱線圈或線圈)，2為發(fā)熱管，亦叫加熱管或鐵管、鐵芯)，3為諧振電容器，4為振蕩開(kāi)關(guān)管， 5為額制交流感抗線圈(簡(jiǎn)稱(chēng)軛流圈)，6為瀘波電容器；圖 2是加熱器截面圖，圖中7為鐵氧體磁環(huán)，8為加熱器外殼 (簡(jiǎn)稱(chēng)外殼)，9為線圈盒(亦稱(chēng)油盒、簡(jiǎn)稱(chēng)盒)，IO為定位 桿，是保證線圈(1)在油盒(9)內(nèi)固定不動(dòng)，保持線圈(1) 與鐵芯(2)間的距離不變，11為傳熱劑(亦叫散熱液)， i2為加熱腔，是水流過(guò)的區(qū)域；圖3是加熱器剖面圖，是 本申請(qǐng)的摘要附圖，圖中13為進(jìn)水端固定圓盤(pán)，14為活塞 座，15為水流通孔，16為活塞(亦叫流水開(kāi)關(guān))，17為進(jìn) 水端蓋，18為出水端蓋。19為出水端固定圓盤(pán)，20和21 為硅膠墊圈。22為活塞彈簧，23為活塞膠圈，24為活塞迸 水[j， 25為干簧管，26為永久磁鐵；圖4是水電聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān) 和電子元件安裝位置圖，圖中27為電子元件(包括檢測(cè)、 監(jiān)控、驅(qū)動(dòng)器件)，28為電子元件板，29為整流堆，30為 固定螺絲，31為夾板，32為絕緣片(云母片或聚酯片)，33 為開(kāi)關(guān)管，圖中箭頭指的是水流方向；圖5是水電聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān) 的控制示意圖，中圖25為干簧彈管，其余用字母表示，Z 為整流器(亦叫整流堆)，VS為雙向可控硅，R為電阻， VD為發(fā)光二極管(表示有電)，RB為保險(xiǎn)管。管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器，主要由感應(yīng)線圈(1)和諧振電容器(3)參數(shù)決定其諧振頻率，在電磁爐中，電容器(3)的大小是固定的，諧振頻率范圍是固定的，關(guān)鍵1是線圈(1)的參數(shù)是可變的，根據(jù)理論公式—^/^;，通過(guò)公式反推L二^^"。但是，電感L又與鐵芯(2) 的距離有關(guān)，電感量與距離的平方成反比，因此，線圈(1) 與鐵芯(2)的距離(12)需要在生產(chǎn)試制過(guò)程中調(diào)試決定， 調(diào)試的方法是先決距離(12)和鐵芯(2)的直徑與諧振功 率，只要功率決定了，回路總電流就決定了，采用電流表作 為調(diào)試線圈(1)參數(shù)的工具。但是，電流表必須接在整流 器Z的輸出端，不能與線圈(1)串接，因?yàn)榫€圈(1)上 的諧振電流為O，是測(cè)不出來(lái)的。線圈(1)的制作， 一般 都是平行密繞。當(dāng)這些諧振條件都決定以后，電感量的大小 就決定于線圈(1)用線的長(zhǎng)度，也就是線圈(1)的圈數(shù)。 這需要通過(guò)多次調(diào)試決定，這是制作的關(guān)鍵，其余的檢測(cè)、 監(jiān)控、驅(qū)動(dòng)器件，在市場(chǎng)上都有配套供應(yīng)，自己可以不生產(chǎn)。 裝散熱液(11)的油盒(9)可以委托塑料件加工廠生產(chǎn)。 紅圈(1)在油盒(9)內(nèi)，是綁在定位桿(10)上的，使線 圈(1)固定在油盒(9)內(nèi)不能活動(dòng)，是保障加熱器性能的關(guān)鍵。鐵氧體磁壞(7)可以做成圓筒形，為了貼緊油盒(9)， 可以做成四掰合攏，可與有關(guān)廠家聯(lián)系。鐵芯(2)兩端的 固定圓盤(pán)(13)和(19)可以用銅或鋁的非導(dǎo)磁材料制作， 以免磁通引向外殼?；钊?16)和進(jìn)水端蓋(17)為非導(dǎo)磁 材料，可用銅、鋁合金或不銹鋼材料做。活塞座(14)和出 水端蓋(18)與外殼(8)可以用鐵管在車(chē)床上加工，也可 用不銹鋼材料加工。鐵芯(2)必須純鐵或鐵鎳合作材料做， 兩端是密封的。永磁鐵(26)和干簧管(25)有配套產(chǎn)品供 應(yīng)。
權(quán)利要求
1. 管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器，主要由線圈(1)和鐵管(2)構(gòu)成加熱腔(12)，通過(guò)固定圓盤(pán)(13)和(19)裝在外殼(8)內(nèi)成為感應(yīng)加熱器，其特征是線圈(1)裝在有散熱液(11)的線圈盒(9)內(nèi)，由定位桿(10)固定不動(dòng)，盒(9)外有鐵氧體磁環(huán)(7)制止磁力線向外散射，并在進(jìn)水端裝有水沖動(dòng)的活塞(16)帶動(dòng)干簧管(25)開(kāi)關(guān)雙向可控磚VS。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水 器，其特征在于感應(yīng)加熱器外殼(8)兩端通過(guò)連接螺紋與 活塞座(14)和出水端蓋(18)擰緊成熱水器整體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水 器，其特征在于鐵管(2)兩端通過(guò)螺紋與進(jìn)水端固定圓盤(pán)(13)和出水端固定圓盤(pán)(19)擰緊壓住硅膠墊圈(20)和 (21)成為加熱芯。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水 器，其特征在于活塞座(14)上裝有彈簧(22)和活塞(16) 下端的永磁鐵(26)與干簧管(25)相應(yīng)成為水電聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水 器，其特征在于整流橋堆Z (29)和開(kāi)關(guān)管(4)通過(guò)絕緣片(32)和夾板(31)用螺釘(30)固定在活塞座(14)上， 利用進(jìn)水散熱。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水 器。其特征在于外形為圓形管或橢圓形管狀體。
全文摘要
管形高頻電磁感應(yīng)加熱式熱水器是通過(guò)高頻電磁場(chǎng)在加熱器內(nèi)的鐵芯構(gòu)成加熱腔，使進(jìn)水流過(guò)時(shí)帶走鐵芯上的渦電流熱，沒(méi)有傳熱過(guò)程，所以，水熱得快，余熱損失小，功率小，耗電少，并在熱水器內(nèi)設(shè)有流水開(kāi)關(guān)控制電源。因此，打開(kāi)水龍頭即有熱水，開(kāi)頭的冷水極少，關(guān)死水龍頭即斷開(kāi)電源。水和電沒(méi)有相聯(lián)之處，使用絕對(duì)安全，對(duì)于冷天洗手、洗臉、刷牙及平時(shí)泡茶或方便食品都很實(shí)用，體積小，重量輕，可安裝在臉盆或洗菜盆下面，離水龍頭越近，冷水浪費(fèi)越少。
文檔編號(hào)F24H1/20GK101275780SQ20071009594
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月15日
發(fā)明者智 廖 申請(qǐng)人:智 廖