CN102367988A - 内置发热式电磁热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内置发热式电磁热水器，包括水箱内胆和设在该水箱内胆内的发热体，所述发热体包括筒壁具有夹层空腔的发热筒、填充在该夹层空腔内的导热绝缘体以及埋设在该导热绝缘体内的电磁发热盘，该发热筒的内筒壁围成内加热腔，该发热筒的外筒壁与所述水箱内胆的内壁之间围成外加热腔，该内加热腔和该外加热腔相连通。本发明的内置发热式电磁热水器，发热体分别对内加热腔和外加热腔内的水体进行加热充分利用热源，能提高热效率并达到速热的效果；发热筒围成内加热腔，使发热筒的筒壁的夹层空腔内埋设的电磁发热盘的损耗得到降低和有效利用，另外还消除了由高损耗带来的安全隐患，延长了由漆包线绕成的电磁线圈的使用寿命。

Description

内置发热式电磁热水器

技术领域

本发明涉及一种热水器，特别是涉及一种内置发热式电磁热水器。

背景技术

目前市场上的电磁热水器产品存在着自身损耗高、发热效率低的问题。例如申请号为200910260332.2，名称为“电解磁化饮水机和电磁热水器”，申请号为200920350570.8，名称为“一种内置式电磁感应热水器”，两者都公开了一种电磁热水器，漆包线绕在绕线支架上形成电磁线圈，电磁线圈设置在水箱内胆内，一般将漆包线和绕线支架称之为电磁发热盘。电磁线圈仅在其外表面形成热交换面，一方面造成电磁线圈的热损耗较大、热效率较低，另一方面由于电磁线圈的热扩散不够快速，在加热过程中其内部高温使电磁线圈的漆包线会慢慢发黑老化，漆包线就会脱落导电引起匝间短路或引发火灾，所以大多数电磁加热都需要加风机散热；由于这种加热方式自身存在的缺陷，还需提高电磁线圈的耐温等级，也无形增加了成本。

针对热损耗较大、热效率较低这一问题，现有的热水器厂家都是以加大功率为代价来提高热效率和达到速热的效果，并利用风机散热来保证其正常工作；由于功率越大损耗越大，自身的热损耗仍然很大，还是无法得到有效利用。如何降低自身损耗、提高热效率就成为了目前电磁加热的热水器长期以来无法克服的难题。

电磁热水器中的电磁线圈是一个发热损耗很大的器件，一般设定在150℃以下，当温度达到150℃时采用降功率或间歇加热方式进行保护。为了满足保温和能效的要求，热水器的水箱内胆都采用了保温材料包围水箱内胆的方法，这样电磁线圈在散热方面就更加困难，在工作过程中出现过热而降功率或间歇加热，在热损耗较大、热效率较低的情况下进一步拖长了加热时间，给使用者带来极大的不便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能降低损耗和提高热交换率的内置发热式电磁热水器。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种内置发热式电磁热水器，包括水箱内胆和设在该水箱内胆内的发热体，所述发热体包括筒壁具有夹层空腔的发热筒、填充在该夹层空腔内的导热绝缘体以及埋设在该导热绝缘体内的电磁发热盘，该发热筒的内筒壁围成内加热腔，该发热筒的外筒壁与所述水箱内胆的内壁之间围成外加热腔，该内加热腔和该外加热腔相连通。

所述发热筒为圆筒状，在所述导热绝缘体内环状埋设所述电磁发热盘。

所述内加热腔的轴线平行或垂直于所述水箱内胆的轴线。

所述发热筒通过法兰盖安装在所述水箱内胆上，该法兰盖具有夹层空腔，该法兰盖的该夹层空腔内填充有导热绝缘体。

所述电磁发热盘包括绕线支架和漆包线，该漆包线绕在该绕线支架上形成电磁线圈。

所述绕线支架的外壁面上依次向外设有多条轴向延伸的磁条和绝缘片。

所述磁条和所述绝缘片等分间隔设置。

所述发热筒为不锈钢或铸铁的发热筒，所述导热绝缘体为有机硅胶的导热绝缘体。

采用上述结构后，本发明的内置发热式电磁热水器具有以下有益效果：

一、发热体全部浸在水中并直接跟水接触，对水箱内胆里的水进行加热，热量没有流失和损耗；另外发热筒的筒壁的夹层空腔内填充导热绝缘体，电磁发热盘埋设在热绝缘体内，这样电磁发热盘由于损耗所产生的热量依次通过导热绝缘体和发热筒分别对内加热腔和外加热腔内的水进行加热，这种内外加热腔的双加热方式，可以充分利用热源、提高热效率，达到使水速热的效果；由于发热体的内壁形成内加热腔，使电磁发热盘的损耗得到有效降低和利用，另外还消除了由高损耗带来的安全隐患，延长了由电磁发热盘的使用寿命；

二、利用磁条可以调节磁力线强弱，9/10的磁力线对发热筒的外筒壁切割使其快速发热以加热外加热腔内的水，由于磁条的屏蔽作用使1/10的磁力线对发热筒的内筒壁切割使其均速发热以加热内加热腔内的水；由此可见，在外加热腔的基础上增加内加热腔，同时对水箱内胆内的水体进行加热，增大了加热区域，增加了水和发热体的换热面积；由于热水器里的水最高温度设定在75℃左右，所以在提高热效率的同时可有效保护发热体正常工作，更容易实现防水防电防辐射，且方便安装。

附图说明

图1为本发明内置发热式电磁热水器与水箱内胆的装配示意图；

图2为本发明中的发热体的剖视图；

图3为本发明中的发热筒内填充有导热绝缘体的示意图；

图4为本发明中的绕线支架的示意图；

图5为本发明中的电磁发热盘的示意图；

图6为本发明中的绕线支架的引线位置示意图；

图7为本发明中的发热体与立式水箱内胆的装配示意图；

图8为本发明中的发热体与横式水箱内胆的装配示意图一；

图9为本发明中的发热体与横式水箱内胆的装配示意图二。

图中：

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1至9所示，本发明的内置发热式电磁热水器，包括水箱内胆1和发热体2。

水箱内胆1为中空的箱体，较佳地采用圆体并具有一个较平的安装面，在水箱内胆1的一端设有一个具有夹层空腔的法兰盖11，该夹层空腔内填充有导热绝缘体，水箱内胆1的其他具体结构都采用现有热水器水箱内胆结构不再赘述，在水箱内胆1内设置发热体2。

发热体2包括筒壁具有夹层空腔的发热筒21、填充在该夹层空腔内的导热绝缘体22以及埋设在导热绝缘体22内的电磁发热盘23。

发热筒21通过磁感线感应发热，可采用能导磁发热的材质，例如铁、钢之类含铁分子的材质，较佳地发热筒21采用不锈钢或铸铁。导热绝缘体22采用导热绝缘胶，导热绝缘胶由液体变为固体并固定电磁发热盘23，无缝隙无气泡、导热好，较佳地采用有机硅胶。发热筒21的内筒壁围成内加热腔20a，发热筒21的上述外筒壁与水箱内胆1的内壁之间围成外加热腔20b，内加热腔20a和外加热腔20b相连通。内加热腔20a内沿轴向设有测温管27，在测温管27内设有测试水温的测温器28。

电磁发热盘23包括绕线支架24、绝缘片25a、磁条25b、漆包线26。绕线支架24呈上下贯通的筒状，可采用PBT材质或者电木材质，耐温220度左右；绕线支架24的外壁面上等分间隔设有多个沿轴向延伸的凹槽241，在各凹槽241内分别由内向外依次装有磁条25b和绝缘片25a，漆包线26绕在绕线支架24的外壁上并形成电磁线圈。电磁发热盘23装配好后放入发热筒21内，加入液体的导热绝缘胶，待导热绝缘胶变为固体后即将电磁发热盘23固定埋设在导热绝缘体22内。较佳地，漆包线26位于发热筒21的上述夹层空腔的厚度方向上的中间位置，漆包线26表面距发热筒21的上述内筒壁和上述外筒壁分别为8-16mm并不包括发热筒21的壁厚，例如8mm、9mm、10mm、15mm都可以达到良好的加热效果，发热筒21的壁厚因为要考虑到水箱内胆的水压，所以设在1.2-2mm内。

绕线支架24的两端分别设有多个支脚242，便于在发热筒21内放置绕线支架24，防止绕线支架24在安装时出现不准、晃动偏歪等情况。绕线支架24的两端分别设有出线孔243，漆包线26的两个端头分别从出线孔243中穿入绕线支架24内，在绕线支架24的内壁面上设有放置漆包线26引线端的凹槽244。

磁条25b在此的作用：1、增大电磁线圈的感量，这样可相应减少电磁线圈的长度和圈数；由于电磁线圈的长度越短其内阻越小，那么电磁线圈的自身损耗和发热量就会相应减少。2、屏蔽磁力线，阻碍磁力线穿过磁条，那就可以定义磁力线的方向，当向外发射的多时使外加热腔20b构成主加热腔；由于磁条25b和磁条25b之间是有间距的，所以还是有小部分磁力线向内发射，使内加热腔20a构成辅助加热腔。

当外加热腔20b作为主加热腔时，磁条安装在漆包线26绕制成电磁线圈的里面，那么电磁发热盘23对主加热腔即外加热腔20b进行加热，通过调整绕线支架24上的磁条25b的数量或面积来控制对内的磁力线，减少或增加内加热腔20a的发热量，从而可控辅助加热区域即内加热腔20a的发热量。

当内加热腔20a作为主加热腔时，磁条安装在漆包线26绕制成电磁线圈的外面，那么通过调整磁条25b的数量或面积来来控制对外的磁力线，减少或增加外加热腔20b的发热量，进而控制辅助加热腔即外加热腔20b的发热量；当然绕线支架24的结构需相应变化，但原理相同。

如果电磁线圈的内外两面都不放置磁条25b，在电磁线圈的长度和圈数较多的情况下，自身的损耗和发热量很大，对发热体2的发热的效率有很大定影响。

磁条25b的具体设置可按线圈支架24的直径等分布置，例如，绕线支架24的外直径约为86mm，在绕线支架24的外壁上的凹槽241内设置12条磁条25b；如果磁条25b宽一些，可以相应少设置几条。磁条25b沿轴向设置在凹槽241内，一是成型安装方便，二是磁条25b能够更好的和多股漆包线26形成接触，利用率高。

由于绕线支架24的截面是圆形的，可采用现有的截面为平的磁条拼接成截面为弧形的，为了使线圈和磁条间隙小，现采用每根磁条25b由三根5×5×60mm的长条接在一起做成一条，普通磁条的磁通量为2000高斯，可采用氮烧磁条4000高斯的如品牌TDK等。磁条25b也可以开模配合绕线支架24做成具有弧度的，这样安装在凹槽241内，保证漆包线26和磁条25b的最近距离，能够有效屏蔽磁力线和加大磁条25b的磁通量利用率。

本发明中的发热体2与水箱内胆1的装配方式具有以下几种实施例。

实施例一

如图1和7所示，水箱内胆1呈长柱体、圆柱体或长椭圆柱体，水箱内胆1呈立式储水方式放置，发热体2竖向安装在水箱内胆1内，具体而言，发热体2的轴线平行于水箱内胆1的轴线并安装在法兰盖11上，即发热筒21、线圈支架24和漆包线26绕成的电磁线圈的轴线都平行于水箱内胆1的轴线。

发热体2以其轴线竖直的方式设在水箱内胆1内，发热筒21的一端形成导通内加热腔20a和外加热腔20b中的水体的通道，发热筒21的另一端固定在位于水箱内胆1底部的法兰盖11的内壁面上，并在法兰盖11上设置进水口和出水口。这样，由水箱内胆1底部进入的冷水在内加热腔20a和外加热腔20b中加热后上升，能够形成有效的循环水流，有利于加速内加热腔20a和外加热腔20b之间的水体的热扩散，达到快速均热的效果。在法兰盖11的内壁面与发热筒21的端面之间设置一层隔热绝缘片29，以防止热损失，提高热利用率。

在立式储水水箱内胆1中竖向放置发热体2，水温均匀，冷水被加热后上升，热水和冷水呈分层形式出现，热水在上冷水在下，进水口的位置在底部，进水马上被加热，出水口在顶部，所以本实施例中，热水输出率较高、加热时间较快。

实施例二

本实施例与实施例一的主要区别在于水箱内胆1呈横式储水方式放置，发热体2可以有两种设置方式，第一种如图8所示，发热体2和水箱内胆1的轴线相互平行，加长发热体2的加热部，使加热部大约在水箱内胆1的中间位置；这种设置方式能够保证与实施例一相同的热水输出率，可提前出热水。第二种如图9所示，发热体2和水箱内胆1的轴线相互垂直，发热体2设置在水箱内胆1的底部，加热方式较第一种效果好，水温相对均匀。冷水被加热后上升，热水和冷水呈分层形式出现，热水在上冷水在下，进水口的位置在底部，进水马上被加热，出水口在顶部，所以热水输出率高。

综上所述，本发明的内置发热式电磁热水器，由于发热体2的轴线平行或垂直于水箱内胆1的轴线，当水箱内胆1竖向或横向安装时，发热体2可全部浸在水箱内胆1内的水体中充分利用热源，能提高热效率并达到速热的效果；电磁发热盘23环状埋设在导热绝缘体22内，电磁发热盘23的热源依次通过导热绝缘体22和发热筒21对内加热腔20a和外加热腔20b内的水体进行加热，进一步充分利用热源、提高热效率，并达到速热的效果。

利用磁条25可以调节磁力线强弱，9/10的磁力线对发热筒21的上述外筒壁切割使其快速发热以加热外加热腔20b内的水体，1/10的磁力线对导热体21的上述内筒壁切割使其均速发热以加热内加热腔20a内的水体；由此可见，在外加热腔20b的基础上增加内加热腔20a，同时对水箱内胆1内的水体进行加热，增大发热体2的加热腔，增加水和发热体2的换热面积；另外，由漆包线26绕成的电磁线圈的热量可以迅速传导给导热绝缘体22和发热筒21并与水进行换热，热水器里的水温最高设定在75℃，在提高热效率的同时可以有效保护发热体2正常工作，更容易实现防水防电防辐射，且方便安装。

上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种内置发热式电磁热水器，包括水箱内胆和设在该水箱内胆内的发热体，其特征在于：所述发热体包括筒壁具有夹层空腔的发热筒、填充在该夹层空腔内的导热绝缘体以及埋设在该导热绝缘体内的电磁发热盘，该发热筒的内筒壁围成内加热腔，该发热筒的外筒壁与所述水箱内胆的内壁之间围成外加热腔，该内加热腔和该外加热腔相连通。

2.如权利要求1所述的内置发热式电磁热水器，其特征在于：所述发热筒为圆筒状，在所述导热绝缘体内环状埋设所述电磁发热盘。

3.如权利要求2所述的内置发热式电磁热水器，其特征在于：所述内加热腔的轴线平行或垂直于所述水箱内胆的轴线。

4.如权利要求1或3所述的内置发热式电磁热水器，其特征在于：所述发热筒通过法兰盖安装在所述水箱内胆上，该法兰盖具有夹层空腔，该法兰盖的该夹层空腔内填充有导热绝缘体。

5.如权利要求4所述的内置发热式电磁热水器，其特征在于：所述电磁发热盘包括绕线支架和漆包线，该漆包线绕在该绕线支架上形成电磁线圈。

6.如权利要求5所述的内置发热式电磁热水器，其特征在于：所述绕线支架的外壁面上依次向外设有多条轴向延伸的磁条和绝缘片。

7.如权利要求6所述的内置发热式电磁热水器，其特征在于：所述磁条和所述绝缘片等分间隔设置。

8.如权利要求1所述的内置发热式电磁热水器，其特征在于：所述发热筒为不锈钢或铸铁的发热筒，所述导热绝缘体为有机硅胶的导热绝缘体。

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