CN1542377A - 电磁热水器 - Google Patents

Abstract

本发明电磁热水器是由电磁加热转换器、多种传感器、外壳、金属水管、铁氧体磁条、水管骨架、导热介质通道、电磁线圈、线圈骨架、回流管、余热吸热器、泵体、螺旋桨、散热片、电机、大功率管IGBT、电路板、隔离板、液晶显示板、功能设置开关等组成；其优点是电磁加热转换器的科学性和高效性，余热吸热器的利用，水、电路的隔离，既保证了机内电、磁元件的最佳工作性能，又提高了热效率；解决了电磁对空间和电器的干扰；使电路智能化、自动化；应用大功率管IGBT作驱动元件，使电路的无用功耗变的很小；总之，无功耗低，解决了电磁对空间和电器的干扰，经试用，在同样频率之下电磁加热的热效率提高1倍以上。

Description

电磁热水器

技术所属领域：

本发明为家用电器，特别涉及的是利用电能转换成磁能的方式加热的电磁热水器。

背景技术：

本发明是在本人的专利《多功能热水淋浴器》发明专利号：97121006.3，和实用新型专利号：97244827.6的基础上改进研究出的第四代电磁热水器.。以上专利虽然实用性很好，也安全可靠，但存在着热效率不够高，没实现智能化和自动化，无功耗大等等缺点，并且没解决电磁对空间和电器的干扰。

发明内容：

本发明的目的是提供一种智能化和自动化程度高，无功功耗很小，解决了电磁对空间和电器的干扰，且使用方便、安全可靠的即热式电磁热水器。

本发明的目的是这样实现的，具体说明如下：

一种电磁热水器由外壳、外壳内的电磁加热转换器、电路板组成；电磁加热转换器为筒状，最外层是环绕形金属水管形成的水管层，其内芯为导热介质回流管；由外面的金属水管层往筒芯依次设绝缘隔离水管骨架层、导热介质通道层、漆包线层、电磁加热线圈骨架层、铁氧体层、管芯即导热介质回流管。

上述外壳内还设余热吸热器、泵体，余热吸热器安装在紧贴电磁加热转换器的上方；泵体设在电路板上方；与外壳连为一体的隔离板将电磁加热转换器、电路板分隔在密封不相通的两侧内腔中；其中的金属水管上端进入余热吸热器内环绕至少1圈后再引出外壳作为进水口；其余热吸热器的外壳是用绝缘材料制成的；余热吸热器依次与导热介质通道、回流管、泵体、余热吸热器相连通，在泵体的作用下形成导热介质的闭路循环。上述电磁加热转换器中绝缘隔离水管骨架与电磁加热线圈骨架之间由固定螺丝连接为一个密封架体，电磁加热线圈封在其中。

上述漆包线层是指由至少3根细漆包线合股成的粗漆包线绕制而成的漆包线层；上述铁氧体层是指，由至少3根细铁氧体条环绕分布组成。

本发明的优点很明显，电磁加热转换器的结构具有科学性和高效性，余热吸热器将整机发热元件的热量循环利用即保证了机内电、磁元件的最佳工作性能，又回收利用提高了热效率；由于采用了电磁加热转换器和电路的科学设计解决了电磁对空间和电器的干扰；电路中采用微型单片机做作主控元件，使电路智能化、自动化；电路中应用现代大功率管IGBT作驱动元件，使电路的无用功耗变的很小；总之，改进结构和电路后的本发明实现了智能化和自动化，无功耗低，并且解决了电磁对空间和电器的干扰，经样机试用，在同样的频率之下电磁加热的热效率提高1倍以上，其产品更具有大批生产的加工性。

附图说明：

图1为即热式电磁热水器主视示意图

图2为即热式电磁热水器主视剖示图

图3为即热式电磁热水器俯视剖示图

图4为即热式电磁热水器仰视剖示图

图5为即热式电磁热水器电路方框示意图

图6为即热式电磁热水器电路板主控电路部分示意图

图7为即热式电磁热水器电路板功率驱动及电源部分示意图

附图中：1.冷水进水口，2.出水口，3.固定螺丝，4.上限传感器，5信号线，6.温度传感器，7.固定螺丝，8.信号线，9.固定螺丝，10.外壳，11.介质下孔，12.金属水管，13.铁氧体磁条，14.水管骨架，15.导热介质通道，16.电磁线圈，17.线圈骨架，18.回流管，19介质上孔，20回流上孔，21.盘绕管，22.余热吸热器，23.泵出孔，24.泵体，25.螺旋桨，26.散热片，27.固定螺丝，28.电机，29.大功率管IGBT，30固定螺丝，31电路板，32.电源线，33.电源变压器，34.电源插头，35.泵回流管，36.隔离板，3.7固定螺丝，38.液晶显示板，39.功能设置开关，40.降温开关41.升温开关，42.电源开关，43.商标位置，44.品名位置，45.导线。

由图1可知，外壳(10)前板兼作控制面板，安装电源开关(42)、降温开关(40)、升温开关(41)、功能设置开关(39)、电源插头(34)、液晶显示板(38)，并留有商标位置(43)和品名位置(44)；

由图2可知，电磁加热转换器是该项专利的主件，是一个同心多层结构的圆筒形状，其最外一层是螺旋水管层，由一根至少1米长的金属水管(12)绕制成的圆筒形状层，紧贴金属水管(12)层的里面是一层接绝缘隔离的水管骨架(14)，水管骨架(14)里面为导热介质通道(15)，导热介质通道(15)里面是一层电磁加热线圈(16)，紧贴电磁加热线圈(16)里面的是一层绝缘隔离的电磁加热线圈骨架(17)，线圈骨架(17)里面是一层由至少3根铁氧体磁条(13)均匀分布在其周圈组成的铁氧体层，铁氧体层里面即为位于圆筒内芯的导热介质回流管(18)。

由图2可看出，与外壳(10)连接为一体的隔离板(36)将外壳(10)腔内的两大主件机械与电器两部分全部隔离密封，使意外事故减少发生；在外壳(10)腔内：隔离板(36)左侧设电磁加热转换器，电磁加热转换器由固定螺丝(3)固定在外壳(10)上，其上方贴设余热吸热器(22)；隔离板(36)右侧腔内设由固定螺丝(27)固定在外壳(10)上的用于控制电磁加热转换器控制和功率驱动部分的电路板(31)；电路板(31)上方设固定在外壳(10)上的泵体(24)；在电路板(31)下方，由固定螺丝(37)将电源变压器(33)固定在外壳(10)上。

还可看出金属水管(12)下端引出外壳(10)为出水口(2)，其上端在余热吸热器(22)内盘绕至少2圈称盘绕管(21)后，引出外壳(10)作为进水口(1)。

图2中，金属水管(12)外壁中部贴设热水器上限传感器(4)，在出水口(2)外贴设出水口温度传感器(6)；泵体(24)部分是由电机(28)、螺旋桨(25)、大功率管IGBT(29)、散热片(26)、泵回流管(35)、泵出孔(23)组成；大功率管IGBT(29)与散热片(26)通过固定螺丝(30)连接。

上述金属水管(12)饶制成的圆筒形状层与电磁加热线圈(16)应是安装在同一轴线上的两个不同层面的结构；电磁加热线圈(16)由至少2根细的漆包线饶成一根粗漆包线再饶制成的电磁加热线圈(16)为最好；在同一骨架上绕2组电磁加热线圈(16)即电路图中的L3、L4，为佳，两组电磁加热线圈(16)是工作在一个不同时间中，即IGBT1导通时，IGBT2断开的工作状态。。

还可看出用固定螺丝(7)将绝缘隔离水管骨架(14)与电磁加热线圈骨架(17)连接为一体后，将电磁加热线圈(16)封闭，并通过导热介质通道(15)将电磁加热线圈(16)中产生的无用热能吸收利用；

上述隔离板(36)、绝缘隔离水管骨架(14)以及电磁加热线圈骨架(17)均不设置也可以实现电磁加热水管的目的，但不安全，一旦出现意外，就会出现漏电伤人事故。

余热吸热器壳是用非导电材料制成的；在绝缘隔离水管骨架(14)层内留有至少2毫米径距的导热介质通道(15)，通道内壁是一根用数根细的漆包线饶成一根粗漆包线再饶制成的电磁加热线圈(16)，电磁加热线圈(16)内壁设绝缘材料制成的圆筒形电磁加热线圈骨架(17)，圆筒形电磁加热线圈骨架(17)内壁设1层由至少3根细铁氧体磁条(13)组成的导磁铁氧体层，其导磁铁氧体层内壁中心即是导热介质回油管(18)；要求上述金属水管(12)饶制成的圆筒形状层与电磁加热线圈(16)是安装在同一轴线上的两个层面上，而导磁铁氧体磁条(13)却是沿电磁加热线圈骨架(17)内壁沿圆周分布安装而成；绝缘隔离水管骨架(14)与线圈骨架(17)之间组成一个密封体，将电磁加热线圈(16)封闭在里面。

由图2、3、4中看出余热吸热器(22)安装在电磁加热转换器的上方，同电磁加热转换器紧密相连，金属水管(12)从余热吸热器(22)内绕几圈后引出外壳(10)为进水口(1)；余热吸热器(22)外壳是用绝缘材料制成的；余热吸热器(22)通过介质上孔(19)与导热介质通道(15)连通，导热介质通道(15)通过介质下孔(11)与回流管(18)连通，回流管(18)通过其上孔(20)与泵回流管(35)连通，泵回流管(35)与泵体(24)连通，泵体(24)与泵出孔(23)连通，泵出孔(23)即是余热吸热器(22)的进口，形成封闭循环通道，通道中的导热介质通道(15)将电磁加热线圈(16)的热能吸收带走，位于泵体(24)中的散热片(26)的热量由泵体(24)中的导热介质将吸收带走，在螺旋桨(25)的作用下导热介质在闭路中循环流动，在余热吸热器(22)中将热量传给水管(12)中的水，即降低了电磁加热线圈(16)和大功率滑IGBT等电子元件的热量，保证电器发挥最大功效，又实现了余热回收利用。

电磁加热线圈及IGBT大功率管等发热原件也可用风冷却的办法解决，但其余热不能被利用。

金属水管(12)制成的筒状结构，包括椭园筒状，多棱空芯柱等。

电路驱动选用IGBT电压驱动型大功率管做功率驱动管，如果选用其他类型的功率管也能完成功率驱动，但是都没有用IGBT的功率管的效果好。

本电路并未提供电脑应用控制程序，只提供了硬件及结构部分，如果生产制造需设计安装控制驱动程序。

由图5、6、7可知，电磁加热控制电路板(31)上是由以下部分组成

(1)PIC单片机(IC7)主控电路部分

(2)热水器水温高限及功率管温度过热检测电路

(3)热水器功能设置开关电路

(4)语音提示电路

(5)微型油泵功率驱动电路

(6)热水器出水水温检测电路

(7)同步脉冲电路

(8)IGBT功率管过压检测电路

(9)光电隔离IGBT功率驱动及过流检测电路

(10)电磁加热及IGBT功率电路

(11)脉冲直流整流滤波防干扰电路

(12)直流稳压电路

(13)点阵式液晶显示模块及显示板

上述(1)中，PIC单片机(IC7)主控电路部分，它对检测温度、电压、电流数据的信号进行数据处理后，来判断、分析、处理、控制热水器的工作状态；

上述(2)中，热水器水温高限及功率管温度过热检测电路，由RK3检测热水器的电磁加热转换器的水温高限检测信号提供给单片机IC7，如果IC7单片机测到有水温高限信号，单片机将控制大功率管IGBT1、2不工作。Rk1、RK2是IGBT功率管上安装的温度检测元件。IGBT大功管温度过高时，它将提供一个功率管过温信号给IC7第七脚，IC7单片机也将停止IGBT大功率管的工作；

上述(3)中，热水器功能设置开关电路由电阻R20、R21、R23、R24、开关K1、K2、K3、K4，IC9-B(A/D)数/模转换器组成一个热水器功率设置电路，它具有开关机，水温温度设置，功能设置等，通过Ic9-B(A/D)数模转换后提供Ic7单片机一个模拟信号来执行设置者的命令；

上述(4)中，语音提示电路，当Ic7单片机开机进入工作状态后，温度及电路等工作是否正常，它都会提供语音提示，Ic7第九脚输出一串提示信号驱动HA晶片发出提示音；

上述(5)中，微型油泵驱动电路是由R26晶体三极管Q1、二极管D5连接电机m1组成，由IC7单片机第八脚提供控制信号使电机运转；

上述(6)中，热水器出水水温检测电路是由Ic8测温模块提供一个模拟水温电压经A/D块IC9-A数/模转换后提供给Ic7单片机第一脚，单片机根据信号的变化来控制IGBT1、2功率管频率变化，是其达到水温的升降；

上述(7)中，同步脉冲电路是由IC6-D比较器电阻R2、R3、R4R5、电容C3等组成，它将IC1整流模块后的脉动直流经电阻R2、R3、R4、R5、电容C3滤波后提供给Ic6-D输入端一个脉动直流信号，经IC6-D调整后，供给Ic7单片机第十脚一串脉动直流信号，经IC7单片机变频后提供IGBT功率驱动电路IC4IC5，使大功率管IGBT与脉动直流电源工作同步；

上述(8)中，IGBT功率管过压检测电路，由电阻R6、R16、R12、R13、Ic6-B运算比较器组成对IGBT1的过压检测电路。R6电阻上出现高于工作电压时，在Ic6-B运算比较器的输入正端将会出现一个高于负输入端的电信号，Ic6-B的输出端将有一个电信号输出，使Ic6-A的输出端也有一个过压电信号提供给Ic7单片机，当单片机Ic7收到过压信号时将对IGBT功率驱动电路Ic4Ic5施行软关断；

上述(9)中，光电隔离IGBT大功率管驱动电路，它是由IC4、Ic5电容C4、C6、C5、C7，二极管D1、D2等组成；IC4是驱动大功率管IGBT1的，Ic5是驱动大功率管IGBT2的；C4、D1、C5、D3、Ic4第4、5、6脚组成，检测IGBT1大功率管的过流电路，C6、D2、C7、D4、IC5第4、5、6组成检测IGBT2的过流电路；

上述(10)中，电磁加热及IGBT功率电路电感线圈L3、IGBT1稳压管R8W1组成一组电磁加热电路，电感线圈L4、IGBT2稳压管W2电阻R9组成另一组电磁加热电路；

上述(11)中，脉动直流整流滤波防干扰电路，由电容C1电感L1压敏电阻TR1整流模块Ic1，电感线圈L2，电容C2等组成脉动直流电路和滤波防干扰电路；

上述(12)中，直流稳压电路是由电源变压器BT1，整流模块Ic2，稳压块Ic3等组成，为控制电路，驱动电路，油泵等分别提供稳压直流电源；

上述(13)中，点阵式液晶显示模块及显示板。显示模块及显示板因是采用点阵式液晶显示模块及显示板，它可显示数字、汉字、英文等不同文字。

具体实施方式：

热水器在使用时，将电源插头插入电源插座后，开通电源开关，待热水器自动检查电路中无任何电路故障后开机，它会将热水器的出水温度自动设定在35℃水温，如果你需要水温升高或降低可调节升温或降温开关，当温度设置好之后，即可打开冷水的水龙头冲洗。本热水器在设置水温温度完成后，流出热水器的水将是恒定的，如果停止使用，可按开/关机，热水器即可停止工作。

本发明同行技术人员可以实施。

Claims (10)

1、一种电磁热水器，由外壳、外壳内的电磁加热转换器、电路板组成，其特征在于：电磁加热转换器为筒状，最外层是环绕形金属水管形成的水管层，其内芯为导热介质回流管：由外面的金属水管层往筒芯依次设有绝缘隔离水管骨架层、导热介质通道层、漆包线层、电磁加热线圈骨架层、铁氧体层、管芯即导热介质回流管。

2、根据上述权利要求1所述的电磁热水器，其特征在于：外壳内还设余热吸热器、泵体；余热吸热器安装在紧贴电磁加热转换器的上方；泵体设在电路板上方；与外壳连为一体的隔离板将电磁加热转换器与电路板两部分分隔在密封不相通的两侧内腔中；其中的金属水管上端进入余热吸热器内环绕至少1圈后再引出外壳作为进水口：其余热吸热器的外壳是用绝缘材料制成的；余热吸热器依次与导热介质通道、回流管、泵体，形成导热介质的闭路循环。

3、根据上述权利要求1所述的电磁热水器，其特征在于：上述电磁加热转换器中绝缘隔离水管骨架与电磁加热线圈骨架之间由固定螺丝连接为一个密封架体，电磁加热线圈封在其中。

4、根据上述权利要求1所述的电磁热水器，其特征在于：上述漆包线层是指由至少2根细漆包线合股成的粗漆包线绕制而成的漆包线层；上述铁氧体层是指，由至少3根细铁氧体条环绕分布组成。

5、根据权利要求1所述的电磁热水器，其特征在于：金属水管(12)外壁中部贴设有上限传感器(4)；在出水口(2)处贴设有温度传感器(6)。

6、根据权利要2所述的电磁热水器，其特征在于：余热吸热器(22)通过介质上孔(19)与导热介质通道(15)连通，导热介质通道(15)通过介质下孔(11)与回油管(18)连通，回油管(18)通过其上孔(20)与泵回流管(35)连通，泵回流管(35)与泵体(24)连通，泵体(24)与泵出孔(23)连通，泵出孔(23)即是余热吸热器(22)的进口，形成封闭循环通道。

7、根据权利要求1所述的电磁热水器，其特征在于：电磁加热控制电路板(31)是由以下13部分组成：1、PIC单片机(IC7)主控电路部分；2、热水器水温高限及功率管温度过热检测电路；3、热水器功能设置开关电路；4、语音提示电路；5、微型油泵功率驱动电路；6、热水器出水水温检测电路；7、同步脉冲电路；8、IGBT功率管过压检测电路；9、光电隔离IGBT功率驱动及过流检测电路；10、电磁加热及IGBT功率电路；11、脉冲直流整流滤波防干扰电路；12、直流稳压电路；13、点陈式液晶显示模块及显示板。

8、根据权利要求7所述的电磁热水器，其特征在于：检测电路部分中(2-0)大功率管IGBT过压检测电路是由比较器Ic6-a，Ic6-b，Ic6-c电阻R6、R7、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17连接PIC单片机Ic7组成；检测部分中(2-1)热水器水温高限及大功率管IGBT温度过热检测电路是由温度传感器RK1RK2RK3，电阻R25连接PIC单片机Ic7组成。

9，根据权利要求7所述的电磁热水器，其特征在于：同步脉冲电路(3-0)是由电阻R2R3R4R5电容C3比较器Ic6-D连接PIC单片机Ic7组成。

10、根据权利要求7所述的电磁热水器，其特征在于：光电隔离大功率管IGBT驱动及过电流检测控制电路(7-0，7-1)是由集成模块Ic4、Ic5电容CA、C5、C6、C7，二极管D1、D32、D3、D4组成；大功率电路(7-0)是由IGBT1、IGBT2，电阻R8、R9，稳压二极管W1、W2连接电磁加热线圈L3、L4组成。

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