CN105485893A - 智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术 - Google Patents

Abstract

一种智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术，采用高频电磁感应方式加热，比普通电热管热水器节电1/4近1/3；由于加热线圈不与水接触，更不会发生可燃气体易燃、易爆、一氧化碳中毒的可能，因而安全性很高；经数年长期实验，改变其工作频率及波形使其有效消除水垢的发生；采用PID调节、自适应技术可以使水温控制在±0.5精准温度；采用了多种智能化技术，如：WiFi、语音、蓝牙网络、无线面板等多种智能化功能；利用进水箱“水冷”散热技术，保证大功率电子器件的稳定工作；外壳采用阻燃、绝缘材料，其内部采用防辐射材料及“阻容吸收”技术，将电磁辐射值减低为“零”；本电磁能、无辐射、无水垢技术不仅适用于热水器、电磁炉、饮水机、冬季取暖....还可以应用在医院、旅游、民用和工业锅炉上，市场极大。

Description

智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术

技术领域

本发明涉及一种热水器技术，尤其是智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术

背景技术

热水器一直是家庭、单位、旅店、酒店…最普及的家用电器。中国人口众多，对热水器的需求很大。国内外热水器技术的发展和竞争从来没有停止过，随时有一些新概念、新的热水器产品推向市场。概括主要有燃气式、电热式、空气能....等几种。燃气式又分天然气、液化气几种；电热式热水器以电热管加热为主，其次，高频电磁能热水器开始崭露头角；空气能热水器采用热泵技术，其实就是空调“反用”原理的热水器。我国北方地区冬季采用集中式供暖，可以用供暖热水沐浴。由于成本等原因，现在采用锅炉专用于沐浴的大澡堂的时代已经快要绝迹；如果你家附近有天然温泉那就享福了，你一辈子用不着缴电费或天然气费，只要温泉永远不会枯竭。

上述热水器各有千秋，但燃气热水器最大的缺点是危险性最高。2014年8月17日，山西长治发生天然气爆炸，一居民楼像被一枚导弹由下而上洞穿多层楼房，造成7死4伤……。我国每年都有一些城市报道因燃气泄漏、爆炸、一氧化碳中毒人员伤亡事故，基本成为必然，除非某年某月禁止使用燃气热水器，方可彻底根除。

普通电热管加热式电热水器的优点是成本低，但它的最大缺点是电气漏电安全问题。因其内含电阻丝做成的电热管直接插入水中，无论生产商如何技术上改进，绝缘和触电问题始终难以解决，加上水垢日积月累增厚，阻断了加热管传热作用，致使加热管温度集聚上升而容易发生爆管，导致220伏交流电直接导入水中，使整个热水器带电！

电磁能热水器采用高频感应涡流加热，高频线圈与水完全隔离并保持一定空间距离，其原理可以让漏电事故得到根本性解除，而且绝不可能发生如燃气爆炸、一氧化碳中毒的可能性。该两个优势决定了电磁能热水器的安全性最高；空气能热水器的安全性跟电磁能热水器相同，安全性也很高，非常节能，但空气能热水器的加热时间过长，这不适用于家庭、酒店及旅游点人来人往、随时可以沐浴的场合。空气能热水器也在不断改进加热时间过长的缺点，但其原理注定它难以跨越这个难题。

自18世纪初，瓦特发明蒸汽动力以来，水垢就伴随着工业革命一直无法铲除的一大顽症。

水垢也是所有热水器的通病，为消除水垢无数生产企业绞尽脑汁，经一个多世纪奋斗至今仍收效甚微。典型的如“阿里斯顿”、“阿诗丹顿”、“A.O斯密斯”....每年花费巨资在央视不厌其烦地打广告的品牌厂家也没有有效解决热水器的水垢问题。

经我们长期观察、了解、比较和分析发现，燃气热水器比普通电热水器水垢少，原因是，燃气热水器采用φ12左右的纯铜管紧密贴绕在纯铜加热壁上，燃气先加热铜壁再传热到铜管使铜管内水加热升温，由于燃气热值高，加热速度快，打开热水器只要几分钟就可以沐浴，属快热式热水器。沐浴完后铜管内的水差不多已经流光，铜管内残存的水很少，而不像普通电热水器水箱内必须储存更多的水、较多的加热时间才能沐浴。沐浴完了之后即使关掉进水管，由于水箱的负压作用，水箱仍储存有相当多的水流不出来，甚至隔夜或几天以后都保存在水箱里。高温是生产水垢的主要原因，长时间的高温水附着在水箱里致使水箱内壁容易结垢。

燃气热水器加热快，水的流速快，水垢不容易附着是一个显著优点。不可思议的是，近几年电热式热水器越做越大，动辄40升、60升；空气能热水器的水箱更大。水箱存储的水越多，水垢就越多。为什么商家还要推出这么大的电热水器呢？估计跟商业利益有关。走进店商一看发现，一般20、30升的电热水器由几百元到1000-3000元，40升的立马4000-6000元，60升的更是标价高达7000元到l万元以上……，其实里面仍然是电热管加水而已，或加一根镁管。据商家宣传，镁管可以防止水垢产生，所以价格就高。但60升的热水器体积很大，升数越大，结水垢越多，所结的水垢还集中在电热管周边并紧紧包围住电热管，使其更容易造成爆管。据媒体多次报道，加有镁管的热水器一样会结水垢，甚至还把镁管烧的稀烂。如果热水器内的水一次没有用完，还会反复烧，白白浪费电能不说，水垢结的更多。此外，60升热水器的重量达60多公斤，墙壁的承重还得考虑。像云、贵、川西部这些地震多发地区，更应该以体积小为宜，说不定地震来时，可能墙壁还没有垮踏，倒是热水器掉下来，一旦扎到人体，那这位倒霉的灾民就永世不得翻身了。水不在多，够用就行，不仅节电，还可减少水垢。所以，大体积电热水器不一定就好，或许是一个误区。

经过我们多年对电磁炉的观察，发现电磁炉的水垢就明显低得多。而与电磁炉工作原理类似的的电磁能热水器的水垢应该比其它的热水器少得多，也就是说，能够具有消除水垢功能的只有电磁加热式热水器。我们根据电磁能加热原理，花了多年时间，设计、制作了几个电磁能热水器方案进行试验。由于水垢的积累需要长时间观察，也没有现成的“水垢测试仪”可测，全凭肉眼长期观察和比较(电磁炉用了l0年，电磁能热水器花了4、5年)时间，终于发现电磁能热水器和电磁炉都基本看不到明显的水垢产生。而普通的电热管炉、天然气炉....只要使用几个月水壶里就生满了水垢。

为了进一步深入地研究，我们逐步改变、提高电磁能的工作频率，发现频率越高，除垢效果越好，但不是工作频率越高越好，只能在某一频段之内才为最佳频段。科学和耐心终于让我们发现电磁能加热方式具有防水垢产生的作用，它用不着任何化学药物和人工方法，而是利用其自身机理防止水垢的产生。采用无水垢、无电磁辐射的电磁能加热技术，可以广泛应用在热水器、饮水机、锅炉、电磁炉....等凡是水加热的所有领域，在家用、工业用、旅游业、医院....等有着巨大的开发潜力。它将彻底改变传统的水加热方式，可以彻底结束瓦特蒸汽机400多年以来水垢无法根除的难题。

当然这样的结论还不完整，还需要经过更为严格的科学理论和实际验证。

由此得出消除水垢几个基本的条件是，1、水箱里的水要少，够用就行；2、沐浴完以后，尽可能不要将剩余的热水残留在水箱里；3、采用电磁能加热的热水器，电磁加热的频率越高，消除水垢的效果可能越好，究竟在哪个频段消除水垢的效果最好，还需要更多的试验。

至于消除电磁辐射问题相对容易，可以采用我们的专利ZL2014204415292及ZL2014207686133得到解决。

发明内容

一种智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术，采用高频电磁感应方式加热，比普通电热管热水器节电1/4近1/3；由于加热线圈不与水接触，更不会发生可燃气体易燃、易爆、一氧化碳中毒的可能，因而安全性很高；经数年长期实验、观察，将其工作频率调整到一定频段可以有效消除水垢的发生；采用PID调节、自适应技术可以使水温控制在±0.5度的精准温度；采用了多种智能化技术，如：WiFi、语音、蓝牙网络、无线面板等多种智能化功能；利用进水箱“水冷”散热技术，保证大功率电子器件的稳定工作；外壳采用阻燃、绝缘材料，其内部采用防辐射材料及“阻容吸收”技术，将电磁辐射值减低为“零”；本电磁能、无辐射、无水垢技术不仅适用于热水器、电磁炉、饮水机、冬季取暖....还可以应用在医院、旅游、民用和工业锅炉上，市场极大。

本发明的技术方案是：

l、选用高频电磁感应加热(Electromagneticinductionheater——缩写：IH)技术，本专利简称为“电磁能”。高频电磁感应式技术是所有电加热技术中效率最高的技术，比普通电热管加热节电25％左右；电-热转换效率达98％，电磁能热水器安全性最高，防水垢效果好。采用高频线圈感应加热和不锈钢板材作加热水箱，

2、与其它热水器不同的是增加一个进水箱，它采用了“流水冷却”原理、而且由于进水箱一直有冷水进入使储进水箱成为一个非常良好的散热器，可以省掉驱动电路板上的的散热风扇，保证大功率电子元件如IGBT、桥式整流器稳定可靠运行。

3、为了保证电气绝缘安全，进水、出水、所有连接管，包括蓬头(”花洒“)都采用绝缘、阻燃、耐温管材。外部软管及蓬头部分绝不不允许导电的镀铬工艺装饰，防止一切可能发生的带电的可能。

4、防辐射措施：热水器外壳的内面涂覆一层导电金属膜材料，用以屏蔽、吸收电磁辐射的外泄，导电金属膜外面再涂覆一层绝缘材料；导电金属膜与阻容吸收元件连接，阻容吸收元件与电源的保护接地线(E)连接。

外壳内面的“阻容吸收”防辐射技术，目的是只允许高频电磁辐射波通过，50Hz工频绝缘。因而对于用户来讲，整个热水器的外部是不导电、全塑料、“与水无缘”的电器产品，但在热水器的电源进线端必须按电气安全国家标准安装符合3C论证的漏电保护装置。

5、多种加热模式

本发明分为加热模式：(1)外加热；(2)内加热；(3)双线圈加热；(4)单管加热；(5)双管加热等5种。每一种加热模式都采用PID高精度调节、自适应技术。每一种加热模式中的加热线圈和加热水箱都安装有温度传感器。进水箱、加热水箱都安装有上、下水温传感器，以保证温度控制的精度、超温保护，以及水位的监控，防止缺水、断水，干烧的可能。

6、除垢措施

1)采用具有电磁除水垢功能的电磁能加热，水在高频电磁能工作下将“硬水”变为“软水”。

其实，在70年代末、80年代初期，一种“无水垢的不锈钢保温杯”、“磁化水”在国内兴起，它是在普通不锈钢保温杯的底部安装进一个永久磁铁，据说可以使硬水“磁化”变成软水，借而防止水垢的发生。一些企业也在锅炉的进水管外部安装一圈钕铁硼高强磁钢达到无水垢的目的，国外也有“尖刺脉冲仪”消除水垢的装置，其结果肯定毫无作用。经一定时间应用、验证以后，这几种除水垢的办法逐渐销声匿迹，倒是生产这种磁性保温杯的厂家发了大财！但人们始终认为水垢与磁铁或磁场之间一定有某种关系。

经过几次市场的“忽悠”和工厂技术工人磁铁圈消除水垢的试验失败，打击了人们的积极性，采用电或磁消除水垢的办法基本放弃，还是采用化学药剂和人工机械铲除的老办法维持至今。

我们分析了上述两种除水垢方法，在保温杯底部安装一个磁铁可以使水里面的钙、镁、钠离子产生磁性，但这种磁的极性是统一、固定，不变换的，它不可能让水中的钙、镁、钠离子相互发生机械或化学作用，也不可能使水分子变小、消化或去除，因而没有任何效果；第二种在锅炉进水管外面安装永久磁铁，即使水管的水进入管道时产生了单一方向的流动，但永久磁铁的磁性方向是固定的，它可能对水中的钙镁离子产生极性变化，但这种极性变化也是单一方向，也不能使离子相互之间产生物理或化学的作用，因而也不会消除水垢；第三，如果在进水管道外将恒定磁铁换成交变的50Hz工频电源的电磁铁，它有可能对水里的离子随50Hz电流及所产生的磁极发生一左、一右的变化，这一变化就有可能使离子在水中发生对撞、摩擦，但由于50Hz工频频率太低，离子的对撞作用所产生的动能不足以使离子发生破粹、变小，阻止水垢的形成。

第四，“操场效应”：

我们可以把水看着是操场上的学生，电磁场看着是指挥学生操练的老师，当老师发出指令“向左转”，同学们就跟着左转；老师的口令“向右转”，同学们跟着右转。如果老师的口令发的慢，同学们也跟着口令转得慢；如果老师的口令加快，同学们的左右转也更跟着加快，但次序仍然保持。若老师发出的口令越来越快，则操场上同学们的次序将被打乱，大个子的同学将和小个子同学发生碰撞，相邻的同学相互之间也会对撞；如果老师发出口令“向左跑，向右跑”，则立马会出现同学之间互相踩踏现象，操场上一定发生事故.....

如果我们不断提高电磁铁的频率，则交变的电流所产生的交变磁极转换速度将发生极大的变化。由于水中的钙、镁、钠等离子质量不同，质量大的离子惰性较大，质量小的离子惰性较小，当极性在某一时刻发生突然颠倒(转换)时，质量小的离子将会碰撞到离子大的离子，速度越高，碰撞的力度越大。当频率(速度)提高到某一频段时，对撞和摩擦可以使离子粉碎，变成更小的微米和纳米级的微粒。还有，铁或不锈钢壶的底部和内壁与水接触，水中的离子与壶底面平行地高速摩擦，如同一张金刚沙子或锉刀在壶底面相互摩擦一样，使水垢根本无法着落、沉淀到底部和内壁上，水垢就就不能堆积形成。其次，水里面含有大量的氧气，在温度升高时氧气会带着水分子、钙镁离子上、下翻腾，将使壶的四壁产生剧烈摩擦，使水垢也无法附着在壶的四周壁上。

还有，同样频率的正弦波和方波对于水垢的形成不一样，正弦波的波形容易形成水垢，而方波由于波形的突变作用，消除水垢的作用更强，两者相反。

由此所产生的剧烈变化，如同原子分裂一样。如果将50Hz频率提高几十倍、几百倍、上1000倍，将会发生巨大的变化，由量变到质变，可以轻易地消除水垢。而比较容易试验的、现成的可试验样机就是电磁炉。因此我们在研发无辐射电磁炉的同时，就特别注意电磁炉工作时不锈钢壶水垢的形成、变化。

水垢的形成不像电磁辐射那样可以用辐射仪进行测试，只有长时间目测水垢的变化，这种变化漫长，一般半年才看得到一点效果，因此除水垢的研发时间相当长。我们逐步提高电磁炉频率试验发现，不锈钢水壶的原有的水垢逐渐消失，而且用了多年的温水瓶里面的水垢也慢慢开始脱落，一直到水垢基本消失，现今还留存原水垢的痕迹。

特别令人惊奇的是，本发明人原来的牙齿缝之间和牙齿背后经常有的带黄色的牙结石基本没有了！

因此我们认为，高频电磁加热方式消除水垢有明显的作用，也就是说，电磁能可以防水垢的产生，电磁能是所有热水器中唯一具有除水垢功能的新发现、新技术。它不仅可以用于热水器、电磁炉、饮水机、冬季取暖....还可以应用在医院、旅游、民用和工业锅炉等凡是水加热的领域上，市场极大。

它标志着自瓦特发明蒸汽机以来，人类对于水垢二百多年的“战争”从此可以在中国结束。

当然，我们现在对于除水垢的研究还仅仅是“皮毛”，还有相当多的工作，尤其是消除了水垢对人体的健康是利还是弊，水垢的形成和消除机理....，需要医学、物理学、化学等多学科、多方面的研究努力。

2)选用小容量水箱和“减压放光”原则，遵循“水不在多，够用就行”——无论有多少人沐浴，只要在单位时间能够保证1个人足够沐浴的出水量来决定水箱的容量。容量越大越水垢越多，水的浪费越多。

“减压、排水、放光”是沐浴结束以后将多余的水实行排放，或将剩余的水做浴室清洁、洗内衣用。

为此，在加热水箱底部安装有水位传感器，当沐浴结束前，先关掉进水阀门，此时一般都会用蓬头清洗腿、脚部或沐浴间的清洁冲洗工作，加热水箱的水逐渐放出直到水位传感器声音提示，才能表示加热水箱的水完全放完，然后将蓬头降低到热水器的最底位置以下，让水箱内的水一滴不留地放完。也可以在加热水箱底部安装一个排水阀门，将箱内的水完全放空。整个工作可以由机内的微处理器程序设定完成。

“水之不存，垢将焉附？”——如果水箱的水都没有了，水垢又如何产生呢？这是一种与现在所有热水器完全不同的理念和思路。

3)“砂洗除垢”和“弹丸除垢”技术。

在水箱上部预留一个带螺栓的进水孔，下部预留个带螺栓的放水孔。平时用螺帽密封关闭进水孔和放水孔。

经过一段时间以后，若水箱仍有水垢时，将清洁的细砂倒进水箱上部的进水孔，蓬头出水关闭，下面的出水孔也关闭，让加热水箱进入“砂洗”模式，允许水箱的温度可以达到100度或以下，让开水或高温热水带着细砂在水箱内翻滚摩擦约几分钟强制洗除水垢。一般一年可以作一、二次即可。水垢洗除工作结束后，打开预留出水孔螺栓将水和细砂放入事先搁置在下面的洗脸盆或其它盆内，过几分钟沙子沉淀，将水倒掉作它用，留下的细沙下一次再用。由于是不锈钢做的水箱，水箱的摩擦损耗可以忽略不计。此工作应该由专业人士来做。专业人员可以携带一便携式热水器专用水箱“内窥镜”观察水箱内是否有水垢，若没有水垢就用不着清洗。

4)对于顽固的水垢采用“弹丸除垢”技术，是在加热水箱内放进一些比重适中的颗粒，它们可以随着加热水的上下翻滚、流动和跳动摩擦水箱内壁，使水垢无法停留、附着在水箱内壁表面，从而达到除垢目的。颗粒的重量不能太高，太高就沉在水箱底部不能跳跃：重量太低就悬浮在水上面。

有2种“弹丸”材料可以选用：(1)金属“铝空心球”，经表面阳极氧化处理和表面粗糙处理，其硬度将是钢的数倍，耐磨性和摩擦效果大大提高。铝比较轻，其比重在2.6-2.8之间。在铝材空心球上钻一小孔，再封闭小孔，使它的比重降低到1.5左右，这样所产生的浮力可使“空心球”半悬浮在水箱内，不同大小的“空心球”浮力不一样，正好可以让“空心球”可以在水箱各层水面上都浮有空心球在工作。热水器加热工作时“空心球”随之滚动将热水器内部的水垢摩擦消除；(2)非金属材料：采用未经加工、表面粗糙、硬度较高的石材，如花岗石、大理石、.....或耐火砖颗粒，将其牢牢地粘贴在铝空心球的表面，成本低，而且磨损完了以后还可以再粘贴，重复使用。这类石材很多，利用石材加工厂剩余边料加工，成本更低，废物利用。上述所选的“弹丸”，长期放在水箱里用几十年没有问题。若要更换也十分容易，可以打开水箱上预留的放水孔随水而出。

7、智能化

1)采用经典的PID精准温度调节，温控误差在±0.5度左右。

2)采用自适应智能控制技术，可以让热水器的的设定温度自动“寻的”，自动模拟出一条最佳温度控制曲线，人用不着操作复杂的按键，只要选好你喜欢的、习惯的温度就行了，如同“无人驾驶”一样轻松。甚至你一开机，甚么都不用管，热水器内的微处理器已经安排好了所有的一切。

3)热水器上的触摸式面板或无线遥控触摸式面板所有的温度值设定、模式设定、或其它功能均可以触摸设定；温度、工作状态、超温、水位、干烧……等显示、报警及语音提示都可以随心所欲的选择。若不满意，你只要在面板上轻轻的一“点”就可以修改。

4)与其它热水器不同的是可以事先预设洗浴时间，当洗浴时间要达到之前，热水器的语音系统即提示：“时间快到，是否继续？”，若不继续洗浴，则热水器在洗浴时间到的之前即自行停止工作状态；若要继续加热可以点击“是”或“No”......让你节约用水。

4)语音提示功能：如：当打开热水器开关以后，语音提示：“亲爱的！你辛苦了，好好洗洗澡吧！”、在沐浴过程中：“水位低了！”、“水快没有了”、“温度是？？？度”…“温度还可以吗？”。当沐浴结束时“洗好了呗！请先关水龙头！”……

语音音调的选择：世界上有三种最好听的声音：1、浑厚带“磁性”的男性声音；2、温柔、有点“嗲”的、温柔的女声；3、萌、可爱、天真的小孩的声音。可随意选择；

语音风格——中国语音丰富，如普通话、北京土话(京味儿)、东北话、湖北(南)话、广东话、闽南话、港味儿、山西、陕西话、四川话……都可以存入内存中。

内容如：诙谐型、搞笑型、小品、相声……，让你在洗澡时轻松、愉快、不寂寞。

语种：藏语“扎西德勒！”、汉语、新疆…和其它少数民族语；中文、英文、法文、日文、韩语……及世界其它国家语音；

上述的内容可以通过电脑、手机等无线发送至热水器的微处理器，或安卓系统的电脑内存中。

5)WiFi、蓝牙功能，可与浴室外通话、联系；在家的客厅、卧室安装摄像头可以在沐浴过程中观察室内家人、老人、小孩的情况，互相通话，照顾家人、防止意外。在和小孩一起洗澡时可以点预存在热水器电脑内的儿童故事等，一边洗一边娱乐。

6)收音机：收听实时新闻、股票、医疗保健、搞笑娱乐……，你喜爱的。

如果有密封完好，保证防水不漏电的平板电视机，你还可以边看电视、边沐浴。

7)音乐播放：……太多、太多，无法一一列举。

以上功能不一定全选，根据用户的选用，或分功能、档次预设。

只有你想不到的，没有我们办不到的。

本发明的有益效果是：

一、采用电磁能加热技术有如下几大技术优势：

1)高频电磁能热水器的电热转换率高达98％，比普通电热管热水器节电1/4近1/3。

电磁能加热的安全性最高，其中电磁加热线圈安装在水箱之外，与加热箱及里面的水在电气上完全隔离；而普通热水器是将电热管直接插入水箱中，无论采用甚么防漏电措施，其安全性始终不能与电磁能热水器的加热线圈与水完全脱离相比。

国家规定，天然气、液化气热水器必须采取“强排”措施防止一氧化碳中毒、燃气爆炸、燃烧事故的发生，而电磁能热水器绝无可燃气体燃烧、爆炸和一氧化碳中毒的可能，因此它的电气安全性远高于天然气、液化气及其它任何形式热水器。

仅从节电和电气安全两方面来看，以“阿里斯顿”、“阿诗丹顿”、“A.O.斯密斯”...这类普通电热管热水器基本没有任何竞争力。

从成本来看，采用“强排”措施必然增加天然气、液化气管道敷设的硬件成本及施工成本；而电磁能热水器只要插上电源就可以通电工作。

2)由于燃气热水器、电磁能热水器在安全、节电方面都不同程度的存在问题，今后国家应该逐步淘汰、甚至强制淘汰燃气热水器和电热管式热水器，让失火、爆炸、中毒、触电、伤亡.....等事件在所有城市区域、每个家庭得以杜绝和根除。从全国来看，每年节约的大量电能将不可小嘘，同时减少靠煤和燃油发电，为节能减排，环境保护，降低碳排放和减少PM2.5起到相当大的作用。因为随着城市的规模越来越大，新兴的城市越来越多，城市的耗能、用电量所占比例必然占据全国的大部分。

3)电磁能加热的热水器具有消除水垢的机理。如果选用一台电热丝炉和一台电磁炉烧水对比试验，电热丝炉烧水的开水壶，只要几个月水壶里面的水垢就布满了壶内外；而用电磁炉烧水的开水壶，经过多年以后水壶炉里面基本没有水垢。究其原理，电热管工作于50Hz工频，靠电阻丝的高温电流加热的，而电磁能热水器工作于高频，是50Hz工频几百、上千倍！如果没有水的话，高频电磁加热可以使铁、不锈钢板十几秒内温度上升到600多度。高频电磁能使水里的钙、镁离子也跟着高频磁场的剧烈变换而发生相互对撞、摩擦翻滚、跳动，使其根本无法附着在铁、不锈钢板的表面。在剧烈对撞、摩擦过程中，钙微粒子之间、镁微粒子之间，和钙微粒子与镁微粒子之间相互发生高速碰撞研磨，使它们成为更细的微粒子，如微米、纳米级微粒。而工频50Hz对同样的铁、不锈钢板无法产生感应涡流作用，温度上升几乎为零！天然气更与水中的离子毫无关系，消除水垢简直是无稽之谈。

电磁能热水器与天然气、液化气、工频电热水器及其它所有的热水器最大的区别在于：电磁能可以控制、改变水里的各种离子带上磁的极性，使带磁极性离子随着高速不断变化的电磁场不断改变它们的极性和运动方向，使它们发生相互对撞、剧烈摩擦，使它们根本无法停留、敷着在导磁水箱壳体的表(接触)面上。并且可以发现，在各离子相互对撞、剧烈摩擦的状态下起到类似“砂子抛光”作用，可以将原来已经敷着的和可能敷着在不锈钢水箱板面的水垢摩擦得干净光亮。

工频电热水器尽管也可以使水里的钙、镁离子产生极性，但由于工作频率太低，无法使离子的极性高速变化，发生相互对撞、剧烈摩擦。速度的变化将由量变到质变。

4)此外，在进水箱、加热箱安装有温度传感器、水位传感器，防止无水、缺水、干烧、超温报警，保护热水器正常稳定的工作。依靠这些传感器和微处理器可以使热水器几种加热模式的实现和转换，使热水器工作于快速、普通、节能最佳状态。而其它电热管、燃气热水器基本是机电式元件“粗旷式”的阶梯式、跳跃式控制，很难实现上述这些功能，更谈不上下面将要提到的智能化、网络化功能。

而电磁能热水器全部采用先进的电子元件、微处理芯片及先进的传感器，尤其应用现代自动控制理论和成熟的模式，可以实现多种模式加热，其控温精度可以达到±0.5℃。以上的事实说明，电磁能加热技术是今后热水器大势所趋，未来的发展方向。

5)传统的电热丝管寿命只有几年，而电磁加热采用高频感应线圈在加热箱之外与水完全脱离开来，其自身基本不发热，因而线圈使用寿命非常长。但由于铜的内阻也会产生一定的热量，必须安装散热风扇使其降温，若再加一个温度传感器对线圈工作时进行“超温保护”，正常情况下它的使用寿命可以达几十年甚至更长——电子行业通称为“半永久”器件。

二、整个电磁加热驱动电路部分的元件，发热量最高的是IGBT大功率管和大电流桥堆，也是较容易过热损坏的2个主要电子元件，而水是非常好的“散热器”，其散热效果远高于大型铝、铜散热器加风扇的组合，甚至超过电脑CPU上散热效果最好的“热管”，成本最低。本发明采用的IGBT大功率管和大电流桥堆紧贴储水箱，其间垫有绝缘片绝缘。由于储水箱一直有冷水进入，可以一直保持其处于低温状态而不发热，反而让大功率管和桥堆所发出的热量对储水箱里进的水预热，把热量回馈到水箱内，一举两得。

三、多种加热模式可使热水器升温更快而且节电，恒温，舒适。普通的电热管式热水器的温度调节采用2个开关，要么温度过高，要么温度不够，是阶梯、跳变式的，不容易满足人沐浴时合适稳定的温度要求，只有人凭手的感觉扳动或旋转蓬头前的冷、暖进水调温阀，将热水与冷水进行中和来调节，而智能化的电磁能热水器是靠触摸式数码设定、自动调节，其精度可以达到±1℃，甚至±0.5℃，用不着冷水进行中和，省去调温阀。并且还具有“记忆”功能”，即将本次调节好的温度参数保存在存储器内，当第二次沐浴时热水器就按照原温度设定值加热工作。

同样，燃气热水器的温度调节也需要调温阀将冷、热水来边洗边调节，温度调高一点水温就越来越高；调低一点就越来越低，甚至熄火，而一旦熄火就面临有毒气体泄漏，燃烧、爆炸的危险，常常让人难以操作。

多模式、智能化温度调节是现有电热管加热及燃气、液化气、空气能加热方式的热水器根本无法实现的，本智能化电磁能热水器将给人们带来从未有过的温馨、舒适的沐浴方式。

四、采取多种除垢技术

采用具有电磁除水垢功能的电磁能加热，在高频电磁能工作下将“硬水”变为“软水”；选用容积较小的加热水箱，“水不在多，够用就行”。相反，那些水箱容量越大的热水器水垢就越多。“冷水易生锈，热水易结垢”，这是水垢的“趋热性”。水温越高水垢生成速度越快。如果水还没有用完，水箱内的热水太多一般都认为放掉可惜，如果滞留在水箱里甚至隔夜，时不时电热水器还要反复通电保温，就一直不断的产生水垢。普通电热水器由于电热管温度最高，大量水垢就积累在电热管上，并牢牢包裹住电热管，使电热管热传导效率降低，不仅浪费电能，还容易爆管。现在许多家庭都有多个卫生间，采用大容量热水器集中供热，水垢问题就更加严重。除了装修之前必须打墙破洞额外付出一笔装修费用外，热水管道经过墙体内的各个环节，热量的损失至少要达到5％-15％不等；使用几年以后，水垢就布满管道发生堵塞情况，使热水流量越来越小，只有再来一次翻墙打洞返工，而除垢就难了。采用本无水垢、无辐射电磁能热水器，只要一插上电源就工作，用不着穿墙打洞，更用不着燃气热水器“强排”措施以防止一氧化碳泄漏，中毒、燃烧、爆炸事故的发生。

五、结论：中国有句古话：“流水不腐，户枢不蠹”。大容量热水器最大的问题是水流不畅，必然导致生锈，生垢，发臭！小容量的热水器沐浴结束后热水基本快流完，剩余的水很少甚至没有，人为把水放干净更好。

“排水放光”——沐浴完以后将多余的水放光，“水之不存，垢将焉附？”。

“砂洗”除垢、“弹丸”除垢是本发明除水垢的又一个有效方案。

智能热水器是今后发展趋势。上面仅仅列举几种方案，以后将可能推出更多、更实用的智能化方案和技术。

附图说明

图1是一种外加热式电磁能热水器，

图2是一种内加热式电磁能热水器，

图3-1是一种双线圈加热式电磁能热水器的正视图。

图3-2是一种双线圈加热式电磁能热水器的侧视图。

图4-1是进水箱及驱动控制电路板装配图

图4-2是进水箱与大功率器件散热安装结构图

图5-1是进水箱与单管式电磁能热水器整体结构图

图5-2是进水箱与双管式电磁能热水器整体结构图

图6是电磁能热水器整体装配图

图7-1是弹丸除垢器结构图。

图7-2是无线遥控器(WiFi)，

以上图中，01-进水管，1-进水箱，2-加热水箱，3-加热线圈，4-加热水管，5-连接管，6-出水管，7-U形连接管，8-水温传感器，9-线圈温度传感器，10-上水位传感器，11-下水位传感器，12-导磁框，13-印制电路板，14-驱动电路，15-整流桥，16-大功率驱动IC，17-绝缘垫片，18-螺栓，19-耐温绝缘软管，20-喷头，21-导电金属膜，22-阻容吸收元件，23-机上操作面板，24-外壳，25-机外遥控操作面板，26-铝空心球，27-阳极氧化层，28-小孔，29-空气，N-电源0线，E-电源保护接地线。

具体实施例

1、图1中，加热水箱(2)为方盒形，也可为圆筒形或椭圆形，连接管(5)和上水位传感器(10)安装在加热水箱(2)上端，加热线圈(3)安装在加热水箱(2)外部并与加热水箱(2)保持一定的间隔距离，水温传感器(8)紧贴在加热水箱(2)的中间部位，线圈温度传感器(9)紧贴安装在加热线圈(3)上，出水管(6)和下水位传感器(11)安装在加热水箱(2)下部。

2、图2中，加热水箱(2)为方盒形，也可为圆筒形或椭圆形，加热线圈(3)安装在加热水箱(2)内部并与加热水箱(2)保持一定的空间距离，加热水管(4)紧贴并焊接在加热水箱(2)外部，连接管(5)与加热水管(4)的进水入口相连接，上水位传感器(10)安装在连接管(5)上，水温传感器(8)紧贴安装在加热水管(4)外面，出水管(6)与加热水管(4)的出水口连接，下水位传感器(11)安装在出水管(6)上，线圈温度传感器(9)紧贴安装在加热线圈(3)上。

3、图3-1、图3-2中，加热水箱(2)为方盒形或圆盘形，2个加热线圈(3)分别安装在加热水箱(2)的两侧，并与加热水箱(2)保持一定的间隔距离，2个导磁框(12)分别安装在加热水箱(2)的两侧，上水位传感器(10)安装在加热水箱(2)的上端，下水位传感器(11)安装在加热水箱(2)的下端，2个水温传感器(8)分别紧贴在加热水箱(2)的两侧中间部位，2个线圈温度传感器(9)分别紧贴安装在2个加热线圈(3)上；连接管(5)安装在热水箱(2)上侧部，出水管(6)安装在热水箱(2)下部；

4、在图4-1和图4-2中，进水箱(1)为方盒形，进水管(01)安装在进水箱(1)上端，连接管(5)安装在进水箱(1)底侧端，印制电路板(13)用螺栓(18)固定在进水箱(1)上；整流桥(15)、大功率驱动IC(16)安装在印制电路板(13)上；整流桥(15)、大功率驱动IC(16)与印制电路板(13)之间均有一层绝缘垫片(17)，再安装在进水箱(1)的上面。

5、在图5-1中，进水箱(1)的连接管(5)与U形连接管连接(7)，U形连接管(7)与加热水管(4)连接；加热水管(4)套上加热线圈(3)，加热水管(4)与加热线圈(3)之间有间隔空间；水温传感器(8)紧贴在加热水管(4)上，线圈温度传感器(9)紧贴安装在加热线圈(3)上，出水管(6)与加热水管(4)另一端连接，下水位传感器(11)安装在出水管(6)上。

6、图5-2中，进水箱(1)的连接管(5)与U形连接管连接(7)，U形连接管(7)与第一根加热水管(4)连接；第一根加热水管(4)套上加热线圈(3)，加热水管(4)与加热线圈(3)之间有间隔空间；第一根加热水管(4)的尾端通过U形连接管连接(7)与第二根加热水管(4)连接，加热线圈(3)套进第二根加热水管(4)上，并与第二根加热水管(4)保持空间间隔；出水管(6)与第二根加热水管(4)另一端连接，下水位传感器(11)安装在出水管(6)上；2只水温传感器(8)紧贴在各自的加热水管(4)上，2只线圈温度传感器(9)分别紧贴安装在各自的加热线圈(3)上。

7、图6中，进水箱(1)安装在上部，加热水箱(2)安装在下部；进水箱(1)和加热水箱(2)通过U形连接管(7)连接；进水管(01)安装在进水箱(1)上端，通过一根耐温绝缘软管(19)引出到外壳(24)；出水管(6)安装在加热水箱(2)下端，经一根耐温绝缘软管(19)引出到外壳(24)，再与热水器的外接喷头(20)连接，外接喷头(20)必须是专用绝缘耐温材料；机上操作面板(23)安装在热水器外壳(24)上；热水器外壳(24)的内面涂覆一层导电金属膜(21)材料，用以屏蔽、吸收电磁辐射的外泄，导电金属膜(21)外面再涂覆一层绝缘材料；导电金属膜(21)与阻容吸收元件(22)连接，阻容吸收元件(22)与电源的保护接地线(E)连接，外壳(24)采用阻燃、耐温、绝缘材料。

8、图7-1中，铝空心球(26)表面采用阳极氧化处理形成阳极氧化层(27)，在铝空心球(26)上钻一小孔(28)，让空气(29)进入球内，然后将小孔(28)封闭。

9、图7-2中，机外遥控操作面板(25)采用绝缘、耐温、全封闭材料，内装配5号或7号电池，工作电压为2.4伏或3伏。5号或7号电池安全性极高，基本用不着考虑触电危险。

10、进水箱(1)、加热水箱(2)、加热水管(4)均采用不锈钢材料；为减少高频“集肤效应”影响，加热线圈(3)采用多股同芯线或直接用铜管制作而成。

Claims (4)

1.一种智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术，其特征在于，根据不同用途需求可以设计出多种结构、性能的电磁能热水器方案：

方案1是一种外加热式电磁能热水器，其加热水箱(2)为方筒形，也可为圆筒形或椭圆筒形，连接管(5)和上水位传感器(10)安装在加热水箱(2)上端，加热线圈(3)安装在加热水箱(2)外部并与加热水箱(2)保持一定的空间距离；水温传感器(8)紧贴在加热水箱(2)的中间部位，线圈温度传感器(9)紧贴安装在加热线圈(3)上，出水管(6)和下水位传感器(11)安装在加热水箱(2)下部；

方案2是一种内加热式电磁能热水器，加热水箱(2)为方筒形，也可为圆筒形或椭圆筒形，加热线圈(3)安装在加热水箱(2)内部并与加热水箱(2)保持一定的空间距离，加热水管(4)紧贴并焊接在加热水箱(2)外部，连接管(5)与加热水管(4)的进水入口相连接，上水位传感器(10)安装在连接管(5)上，水温传感器(8)紧贴安装在加热水管(4)外面，出水管(6)与加热水管(4)的出水口连接，下水位传感器(11)安装在出水管(6)上，线圈温度传感器(9)紧贴安装在加热线圈(3)上；

方案3是一种双线圈加热式电磁能热水器，其加热水箱(2)为方筒形或圆盘形，2个加热线圈(3)分别安装在加热水箱(2)的两侧，并与加热水箱(2)保持一定的间隔距离，2个导磁框(12)分别安装在加热水箱(2)的两侧，上水位传感器(10)安装在加热水箱(2)的上端，下水位传感器(11)安装在加热水箱(2)的下端，2个水温传感器(8)分别紧贴在加热水箱(2)的两侧中间部位，2个线圈温度传感器(9)分别紧贴安装在2个加热线圈(3)上；连接管(5)安装在热水箱(2)上侧部，出水管(6)安装在热水箱(2)下部；

印制电路板(13)垫高安装在进水箱(1)的上面，进水箱(1)为方盒形，进水管(01)安装在进水箱(1)上端，连接管(5)安装在进水箱(1)底侧端，印制电路板(13)用螺栓(18)固定在进水箱(1)上；整流桥(15)、大功率驱动IC(16)安装在印制电路板(13)上；整流桥(15)、大功率驱动IC(16)与进水箱(1)之间均隔有一层绝缘垫片(17)，再安装在进水箱(1)的上面；

方案4是一种单管式电磁能热水器，其进水箱(1)的连接管(5)与U形连接管连接(7)，U形连接管(7)与加热水管(4)连接；加热水管(4)套上加热线圈(3)，加热水管(4)与加热线圈(3)之间有间隔空间；水温传感器(8)紧贴在加热水管(4)上，线圈温度传感器(9)紧贴安装在加热线圈(3)上，出水管(6)与加热水管(4)另一端连接，下水位传感器(11)安装在出水管(6)上；

方案5是一种双管式电磁能热水器，其进水箱(1)的连接管(5)与U形连接管(7)连接，U形连接管(7)与第一根加热水管(4)连接；第一根加热水管(4)套上加热线圈(3)，加热线圈(3)与加热水管(4)之间有一定的空间间隔；第一根加热水管(4)的尾端通过U形连接管连接(7)与第二根加热水管(4)连接，加热线圈(3)套进第二根加热水管(4)上，并与第二根加热水管(4)保持一定的空间间隔；出水管(6)与第二根加热水管(4)另一端连接，下水位传感器(11)安装在出水管(6)上；2只水温传感器(8)分别紧贴在各自的加热水管(4)上，2只线圈温度传感器(9)分别紧贴安装在各自的加热线圈(3)上；

电磁能热水器的整体结构是，进水箱(1)安装在上部，加热水箱(2)安装在下部；进水箱(1)和加热水箱(2)通过U形连接管(7)连接；进水管(01)安装在进水箱(1)上端，通过一根耐温绝缘软管(19)引出到外壳(24)；出水管(6)安装在加热水箱(2)下端，经一根耐温绝缘软管(19)引出到外壳(24)，再与热水器的外接喷头(20)连接，外接喷头(20)必须是专用绝缘耐温材料；机上操作面板(23)安装在热水器外壳(24)上；热水器外壳(24)的内面涂覆一层导电金属膜(21)材料，用以屏蔽、吸收电磁辐射的外泄，导电金属膜(21)外面再涂覆一层绝缘材料；导电金属膜(21)与阻容吸收元件(22)连接，阻容吸收元件(22)与电源的保护接地线(E)连接；

外壳(24)采用阻燃、耐温、绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术，其特征在于，“弹丸除垢器”是一种辅助除垢零件，它采用铝空心球(26)，其表面采用阳极氧化处理形成阳极氧化层(27)，或在铝空心球(26)表面粘贴高硬度花岗石或人造金刚石沙子，在铝空心球(26)上钻一小孔(28)，让空气(29)进入球内，然后将小孔(28)封闭。

3.根据权利要求1所述的智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术，其特征在于，机外遥控操作面板(25)采用绝缘、耐温、全封闭材料，内装配5号或7号电池，工作电压为2.4伏或3伏。

4.根据权利要求1所述的智能化电磁能热水器的无水垢、无辐射技术，其特征在于，进水箱(1)、加热水箱(2)、加热水管(4)均采用不锈钢材料；加热线圈(3)采用多股同芯线或铜管制作而成。