CN100491862C - 集肤效应电热水器 - Google Patents
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Abstract
集肤效应电热水器属于一种电磁感应电热水器，包括一个主要由初级线圈、磁芯和次级线圈所构成的变压器和至少一个作为加热负载的加热管，其特征在于所述的加热管由空心金属管和位于空心金属管内部的导电体所构成，所述的加热管有两端，至少有一端其空心金属管与导电体固定连接，所述的次级线圈绕组有两个输出端，它们分别与所述的加热管的空心金属管和导电体进行电连接。该发明装置利用交流电流的集肤效应和邻近效应的共同作用使加热管高效地加热。该发明装置具有热效率高、安全可靠、结构简单和制造成本低的特点，能高效、迅速连续地为用户提供热水。
Description
技术领域
本发明涉及一种电热水器，具体地说涉及一种电磁感应电热水器。
背景技术
在公知的技术中，传统的电热水器是将电热元件通过绝缘处理后放在水箱里进行加热。它们所采用的电热元件都是以电阻发热的方式把热量传递给处于水箱中的水。这种电热水器的不足之处是热效率低下，水箱占用空间大，加热等待时间长，水箱储水量有限，不能保证有足够的热水量。与本发明比较接近的电磁感应电热水器，包括中国专利90224501.5号公开的一种安全电热水器、中国专利98216667.2号公开的磁感式电热水器和中国专利申请00117368.5号公开的感应式即热电热水器。它们都采用了铁芯、初级线圈和含有水流管路的次级线圈的结构，实现了电热水器的电磁感应式加热，加热部分电压很低，用电安全，无需水箱，减少了体积。但这些电热水器普遍存在热效率低下、结构复杂等问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种新的电磁感应电热水器，利用交流电流的集肤效应和邻近效应使电热水器的加热装置有效工作，使电热水器具有较高的热效率，结构简单、成本较低。
本发明的目的是这样实现的，一种电磁感应电热水器，包括一个主要由初级线圈、磁芯和至少有一个次级线圈绕组的次级线圈所构成的变压器和至少一个作为加热负载的加热管，其特征在于所述的加热管由空心金属管和位于空心金属管内部的导电体所构成，所述的加热管有两端，至少有一端其空心金属管与导电体固定连接，所述的次级线圈绕组有两个输出端，它们分别与所述的加热管的空心金属管和导电体进行电连接。
所述的加热管的两端仅有一端其空心金属管与导电体固定连接，另一端它们没有固定连接，所述的次级线圈绕组的两个输出端分别与没有固定连接的空心金属管的一端和导电体的一端进行电连接。
所述的加热管的两端其空心金属管与导电体都固定连接，所述的次级线圈绕组的两个输出端分别与所述的加热管的空心金属管和导电体在整个加热管长度的一半处进行电连接。
所述的加热管有多个，所述的次级线圈绕组也有多个，其数目与加热管的数目一样多，多个加热管串接在一起，每个次级线圈绕组与对应的加热管进行电连接。
所述的加热管可以采用多种形状，例如加热管可以呈直线形，弯曲形、螺旋弯曲形等，以适应各种型号产品的需要。所述的加热管在其外表面上可设置一绝热保护层，以防止加热管产生的热量传递给周围的环境，造成热量的损失。
所述的导电体可采用空心金属管、金属棒、多股金属线等。所述的导电体在其外表面上可设置一耐热的绝缘保护层，以防止次级线圈绕组与加热管所构成的电回路中发生短路。所述的耐热的绝缘保护层，可采用具有绝缘耐高温的材料来制造，如可采用高温塑料来制造。
所述的空心金属管和导电体的材质可以采用低电阻率的材料，比如铜、铝、锌、钢、合金等材料。另外可以采用电镀等方式给空心金属管和导电体的表面进行涂层处理、比如镀锌等处理。
所述的变压器的初级线圈，可以采用具有中心插头的线圈绕组，以便调节不同的输入电压以改变电热器的功率。其初级线圈的两个连接端分别与电源的两个输入端相连接。所述的电源可以是公共的交流电源，如50Hz或60Hz的公共交流电源，所述的电源也可以是经过变换的高频电源，这里所指的高频是指频率高于60Hz的电源，如2KHz的交流电源。当采用高频电源时，有利于减少所用变压器的体积和重量。
所述的变压器的磁芯，是指具有导磁能力的材料所制成的磁体，根据所使用的电源频率的不同，可采用适合不同频率使用的磁体，如电源频率在50Hz或60Hz时，可采用硅钢片材料所制成的磁体。磁芯可以采用多种结构，例如环形、口字形、日字形等。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明的加热管利用了交流电流通过金属导体时所产生的集肤效应和交流电流通过相邻金属导体时所产生的邻近效应，当由加热管和次级线圈绕组所构成的回路中有交流电流动时，其空心金属管中的交流电流主要集中在内表面流动，并在内表面产生大量的热量，由于被加热的水与空心金属管的内表面紧密接触，使得被加热的水能高效地获得热量，同时位于空心金属管内部的导电体也处于被加热的水中，也能有效地提供热量，因此该种加热管大大提高了电热器的热效率，由于该种加热管的工作电压很低，用电很安全，几乎不必考虑使用漏电保护装置等问题，另外该种加热管简单可靠，加热迅速、均匀，因此整个电热器具有结构简单、制造成本低、热效率高的特点，能高效、迅速连续不断地为用户提供热水。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的另一个实施例的结构示意图。
图3是本发明的又一个实施例的结构示意图。
在图中：1.初级线圈、2.磁芯、3.次级线圈、4.空心金属管、5.导电体。
具体实施方式
以下结合实施例及附图加以说明：
参见图1所示的本发明装置，它包括—主要由初级线圈1、磁芯2和次级线圈3所构成的变压器和一个作为加热负载的加热管，其次级线圈3仅有一个次级线圈绕组，加热管也仅有一个。其变压器的磁芯材料采用硅钢片材料，初级线圈1的两端连接于一交流电源上。所述的加热管由空心金属管4和位于空心金属管4内部的导电体5所构成，这里的导电体5采用的是一具有耐高温材料保护层的多股电线，在加热管的出水端其空心金属管4的上端与导电体5的上端进行电相连，在加热管的进水端其空心金属管4的下端和导电体5的下端分别与次级线圈3的次级线圈绕组的两个输出端进行电相连。其空心金属管4的进水端可以作为接地点。该加热管的进水端和出水端分别与进水管和出水管进行连接，使冷水从加热管的进水端流入，并在加热管中连续流动而被加热，最后从加热管的出水端流出。当次级线圈3的次级线圈绕组的两端有交流电压输出时，其加热管中就有交流电流流动，其交流电流主要沿着空心金属管4的内表面和导电体5上流动，这是物理学上公知的集肤效应和邻近效应共同作用的结果，由于空心金属管4的内表面和导电体5上的电流密度大，产生大量的焦耳热，非常有利于把热量迅速传递给与空心金属管4内表面和导电体5紧密接触的需要加热的水，从而大大提高了热效率。
为了便于水温的调节，可在变压器的初级线圈1上设置多个中心插头，以调节变压器的输入电压来改变加热功率。如果变压器的初级线圈1连接于一个经过变换的高频电源上，可以方便地在电源变换电路中设置功率调节电路来调节水温。
图2给出了本发明的另一个实施例的结构示意图。该实施例与图1所示的实施例基本相同，该实施例的加热管的两端其空心金属管4与导电体5都固定连接，所述的次级线圈绕组的两个输出端分别与所述的加热管的空心金属管4和导电体5在整个加热管长度的一半处进行电连接。
图3是本发明的又一个实施例的结构示意图。该实施例与图2所示的实施例相似，从图中可见，该实施例的空心金属管4是一圆形空心金属管，该实施例的导电体5也是一圆形空心金属管，导电体5设置在圆形空心金属管4的正中央位置。在该实施例中，在导电体5的外表面上设置了一耐热的绝缘保护层，在加热管的外表面上设置了一绝热保护层。
按照本发明的结构组成原理和说明，本领域的技术人员可以在其范围内设计出不同的实施例。
Claims (10)
1、一种电磁感应电热水器，包括一个主要由初级线圈(1)、磁芯(2)和至少有一个次级线圈绕组的次级线圈(3)所构成的变压器和至少一个作为加热负载的加热管，其特征在于所述的加热管由空心金属管(4)和位于空心金属管内部的导电体(5)所构成，所述的加热管有两端，至少有一端其空心金属管(4)与导电体(5)固定连接，所述的次级线圈绕组有两个输出端，它们分别与所述的加热管的空心金属管(4)和导电体(5)进行电连接。
2、按权利要求1所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的加热管的两端仅有一端其空心金属管(4)与导电体(5)固定连接，另一端它们没有固定连接，所述的次级线圈绕组的两个输出端分别与没有固定连接的空心金属管(4)的一端和导电体(5)的一端进行电连接。
3、按权利要求1所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的加热管的两端其空心金属管(4)与导电体(5)都固定连接，所述的次级线圈绕组的两个输出端分别与所述的加热管的空心金属管(4)和导电体(5)在整个加热管长度的一半处进行电连接。
4、按权利要求2所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的加热管有多个，所述的次级线圈绕组也有多个，其数目与加热管的数目一样多，多个加热管串接在一起，每个次级线圈绕组与对应的加热管进行电连接。
5、按权利要求3所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的加热管有多个，所述的次级线圈绕组也有多个，其数目与加热管的数目一样多，多个加热管串接在一起，每个次级线圈绕组与对应的加热管进行电连接。
6、按权利要求1至5之一所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的导电体(5)在其外表面上设置有一耐热的绝缘保护层。
7、按权利要求1至5之一所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的加热管在其外表面上设置有一绝热保护层。
8、按权利要求1至5之一所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的导电体(5)在其外表面上设置有一耐热的绝缘保护层，所述的加热管在其外表面上设置有一绝热保护层。
9、按权利要求1至5之一所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的导电体(5)为一空心金属管。
10、按权利要求1至5之一所述的电磁感应电热水器，其特征在于，所述的导电体(5)为一空心金属管并在其外表面上设置有一耐热的绝缘保护层，所述的加热管在其外表面上设置有一绝热保护层。
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