CN201072226Y - 一种直热式电磁热水器 - Google Patents

Abstract

一种直热式电磁热水器，包括外壳、安装于壳体内的电磁加热装置和发热体，其特征在于：所述发热体包括不锈钢箱(3)和与不锈钢箱内底部连接的螺旋形铜发热体(4)，其中所述螺旋形铜发热体(4)为中空的铜管，两端开口分别为穿过不锈钢箱(3)外壳侧面开口的进水口(5)和不锈钢箱(3)外壳顶部开口的出水口(6)；其中所述不锈钢箱外底部与电磁加热装置的微晶陶瓷板(9)相接触，不锈钢箱(3)的顶端安装于外壳的内顶部。本实用新型的直热式电磁热水器具有体积小、重量轻、结构紧凑、使用安全可靠、发热量大、热效率高、使用寿命长等特点，是一种绿色环保产品，其使用、安装和拆卸方便。

Description

一种直热式电磁热水器

技术领域

本实用新型涉及一种热水器，特别是涉及一种直热式电磁热水器。

背景技术

热水器是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置。热水器通常可分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器三种。电热水器和燃气热水器的特点是使用方便，能持续供应热水，但存在容易漏电、漏气等安全性问题及热效率不高等缺点，而太阳能热水器虽然具有节约能源和环保等特点，但是其占用空间大，使用过程中容易受季节变化的影响。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种直热式电磁热水器，其具有体积小、重量轻、结构紧凑、使用安全可靠、发热量大、热效率高、水温升高快、使用寿命长等特点，是一种绿色环保产品，其使用、安装和拆卸方便。

为解决上述问题，本实用新型的直热式电磁热水器，包括外壳、安装于壳体内的电磁加热装置和发热体，所述发热体包括不锈钢箱3和与不锈钢箱内底部连接的螺旋形铜发热体4，其中所述螺旋形铜发热体4为中空的铜管，两端开口分别为穿过不锈钢箱3外壳侧面开口的进水口5和不锈钢箱3外壳顶部开口的出水口6；不锈钢箱外底部与电磁加热装置的微晶陶瓷板9相接触，不锈钢箱3的顶端安装于外壳的内顶部。不锈钢箱3为底部密闭和顶端密闭的两部分嵌套组成，呈圆盒状，不锈钢箱3还可以由其他常见加热材料制成。所述外壳主要由上盖1和下盖2组成，可以由塑料或其他耐热性材料制成。

本实用新型的直热式电磁热水器，将电热水器的加热结构换成电磁加热装置，该电磁加热装置与现有的电磁炉结构基本相同。电磁加热装置包括主电路板7、分别与主电路板相连接的控制电路板10、风扇11、线圈8、用于检测将线圈8与发热体隔开微晶陶瓷板9温度的传感器；微晶陶瓷板9设置在电磁加热装置的表面，能将线圈8全部覆盖，用于将线圈8与发热体隔开，具有绝缘、耐热等特点。所述主电路板7与电源连接，包括主回路、电源回路和保护电路；风扇11对主电路板元件IGBT(功率管)和DB1(桥堆)散热；控制电路板10设置有数码显示屏、单片机控制电路、加键、减键和开关键，用于控制主电路板上电流的大小，即控制螺旋形铜发热体4的发热量，从而控制螺旋形铜发热体4内部热水的温度，数码显示屏用于显示温度档次和故障代码。

本实用新型的直热式电磁热水器的基本工作原理是(图1)：接通电磁加热装置电源，电源接入主电路板7将220V交流电转换成直流电压，再通过线圈8加到IGBT上，IGBT受驱动信号的控制而导通和截止，在线圈8中有频率为20-50KHZ的电流流过，电流通过设置在主电路板上的线圈8产生磁场，当磁场内的磁力线经微晶陶瓷板9通过磁感应作用于不锈钢箱3底部，产生涡流，使不锈钢箱3本身自行高速发热，对连接于不锈钢箱底部的螺旋形铜发热体4进行加热，当水从螺旋形铜发热体4的进水口5流入时，通过热传递作用对水进行加热，经加热后的水从螺旋形铜发热体4的出水口6流出。

本实用新型的直热式电磁热水器，采用电磁加热装置代替电热水器的加热结构，具有发热量大、热效率高和水温升高快的优点；电磁加热装置与发热体之间设置有微晶陶瓷板，增加了使用安全性；整个直热式电磁热水器主要包括外壳、安装于壳体内的电磁加热装置和发热体，具有体积小、重量轻、结构紧凑等优点，使用、安装和拆卸方便。

附图说明

图1为本实用新型直热式电磁热水器原理框图。

图2为本实用新型直热式电磁热水器发热体结构图。

图3为本实用新型直热式电磁热水器电磁加热装置结构图。

图4为本实用新型直热式电磁热水器发热体结构放大图。

图5为本实用新型直热式电磁热水器微晶陶瓷板的结构图。

图6为本实用新型直热式电磁热水器另一个实施例发热体结构图。

图7为本实用新型直热式电磁热水器另一个实施例电磁加热装置结构图。

图8为本实用新型直热式电磁热水器的主电路板电路图。

图9为本实用新型直热式电磁热水器的控制电路板电路图。

图号说明：

1...上盖               2...下盖        3...不锈钢箱

4...螺旋形铜发热体     5...进水口      6...出水口

7...主电路板           8...线圈        9...微晶陶瓷板

10...控制线路板        11...风扇

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的直热式电磁热水器，见图2和图3，包括外壳、安装于壳体内的电磁加热装置和发热体，外壳主要由上盖1和下盖2两部分组成，电磁加热装置安装于外壳下盖2内，电磁加热装置包括主电路板7、与主电路板相连接的控制电路板10、风扇11、线圈8、用于检测将线圈8与发热体隔开的微晶陶瓷板9温度的传感器；微晶陶瓷板9(图5)设置在电磁加热装置的表面，微晶陶瓷板9设置有固定孔，可通过外壳下盖2上的四个立柱进行固定，还可以其他常见方式进行固定，用于将线圈8与发热体隔开。主电路板7与电源连接，包括主回路、电源回路和保护电路；控制电路板10安装在外壳上盖上，设置有数码显示屏、单片机控制电路、加键、减键和开关键，用于控制主电路板7上电流的大小，即控制螺旋形铜发热体4的发热量，从而控制螺旋形铜发热体4内部热水的温度，数码显示屏用于显示温度档次和故障代码。

发热体(图4)安装于外壳上盖1的内部，主要由不锈钢箱3和螺旋形铜发热体4组成，螺旋形铜发热体为中空的铜管，两端开口分别为进水口5和出水口6；不锈钢箱3为底部密闭和顶端密闭的两部分嵌套组成，呈圆盒状，不锈钢箱内底部与螺旋形铜发热体4连接在一起，不锈钢箱3的顶端通过螺丝方式或其他常用方式安装于外壳上盖的内顶部，并与外壳上盖1之间留有一定的空间，方便螺旋形铜发热体4的出水口管线通过；在不锈钢箱3的侧面设置1个能通过螺旋形铜发热体4进水口管线的开口，在顶部外壳上设置1个能通过螺旋形铜发热体4出水口管线的开口；不锈钢箱外底部与电磁加热装置的微晶陶瓷板9相接触。

本实用新型的直热式电磁热水器的更进一步改进，是在上述实施例的基础上，为提高加热速度，相应的增加一个或多个电磁加热装置和发热体。如图6和图7所示，电磁加热装置设置两个主电路板7，同时相应的增加一个线圈8、风扇11及微晶陶瓷板9；发热体也相应的增设一个不锈钢箱3，螺旋形铜发热体4也在相应增设的不锈钢箱3内串联增加一个螺旋形结构，在两个不锈钢箱3的侧面分别设置1个能通过螺旋形铜发热体4进水口管线的开口，在顶部外壳上分别设置1个能通过螺旋形铜发热体4出水口管线的开口，方便两个螺旋形结构的连接。由于增加了一个电磁加热装置和发热体，提高了加热速度及增加了水在螺旋形铜发热体4内加热停留时间，因此在相同的加热时间内，水的温度能够得到更快的提高。

主电路板7(图8)和控制电路板10(图9)主要是由电源回路、主回路、单片机控制电路和保护电路等单元电路组成，它的工作原理是：首先将220V交流电转换成直流电压，再通过线圈加到IGBT(功率管)上，IGBT受驱动信号的控制而导通和截止，在线圈中有频率为20-50KHZ的电流流过，线圈的周围将产生高频磁场，若此时有不锈钢或是铁和复合底铝材料置于线圈通过微晶陶瓷板表面上，则在不锈钢箱底内会有涡流产生，此涡流克服箱体内阻流动时，将电能转换成热能，作为加热于箱体内的螺旋形铜发热体的热源。以下分别进行描述：

主回路：

IGBT是受矩形脉冲驱动的，当IGBT导通时，流过线圈的电流迅速增加，当IGBT截止时，L、C回路发生谐振，(L为线圈，C为电容)IGBT集电极产生脉冲高压，当此高压降至接近0时，驱动脉冲再次加到IGBT的基极，使IGBT再次导通。驱动矩形脉冲信号的脉宽决定了直热式电磁热水器负荷电流的大小。

同步电路：

同步电路严密监视主回路工作状况，当IGBT电压下降接近0V时，输出一个触发脉冲强行使振荡电路开始下一个周期的振荡，并使IGBT导通。这样可避免线圈中的电流瞬间变化太大，保护了关键部件IGBT。

振荡电路：

振荡电路输出矩形脉冲：正常工作时，该矩形脉冲的上升沿时刻受同步电路的强行控制，以确保与主回路LC谐振电路同步，而矩形脉冲的宽度受电流负反馈电路的控制。

电流负反馈电路：

负荷电流的反馈信号和单片机输出的PWM(脉宽调制)信号相比较形成电流负反馈的输出，这样可限制负荷电流不至过高。改变PWM的占空比就可控制负荷电流的大小。

过压保护电路：

该电路严密监视市电上尖峰干扰和IGBT集电极电压，一旦电压过高即刻关断驱动脉冲。该电路是由全硬件实现的，因此保护速度极快。

电源电路：

电源电路输出二个电压值，+5V主要对单片机供电；+18V对比较器及用于驱动IGBT导通。

单片机及其周边电路：

单片机对5路输入的模拟信号进行模/数转换，根据模/数转换值，对直热式电磁热水器工况进行推理、判断，找出其中的最佳方案，对直热式电磁热水器进行控制，5路输入的模拟信号分别为市电电压信号，负荷电流信号，IGBT温度信号，不锈钢箱底温度信号，风扇运转信号。单片机有4路输出：一是PWM信号，可控制负荷电流；二是控制信号，可开通或关断驱动IGBT的矩形脉冲；三是蜂鸣器控制输出，可给用户提示；四是风扇控制信号，风扇工作可使IGBT降温。

上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种直热式电磁热水器，包括外壳、安装于壳体内的电磁加热装置和发热体，其特征在于：所述发热体包括不锈钢箱(3)和与不锈钢箱内底部连接的螺旋形铜发热体(4)，其中所述螺旋形铜发热体(4)为中空的铜管，两端开口分别为穿过不锈钢箱(3)外壳侧面开口的进水口(5)和不锈钢箱(3)外壳顶部开口的出水口(6)；其中所述不锈钢箱外底部与电磁加热装置的微晶陶瓷板(9)相接触，不锈钢箱(3)的顶端安装于外壳的内顶部。

2.根据权利要求1所述的直热式电磁热水器，其特征在于：所述外壳主要由上盖(1)和下盖(2)组成。

3.根据权利要求1或2所述的直热式电磁热水器，其特征在于：所述外壳可以由塑料或其他耐热性材料制成。

4.根据权利要求1所述的直热式电磁热水器，其特征在于：不锈钢箱(3)为底部密闭和顶端密闭的两部分嵌套组成，呈圆盒状。

5.根据权利要求1所述的直热式电磁热水器，其特征在于：所述电磁加热装置包括主电路板(7)、分别与主电路板相连接的控制电路板(10)、风扇(11)、线圈(8)、用于检测将线圈(8)与发热体隔开的微晶陶瓷板(9)温度的传感器。

6.根据权利要求5所述的直热式电磁热水器，其特征在于：所述主电路板(7)包括主回路、电源回路和保护电路。

7.根据权利要求5所述的直热式电磁热水器，其特征在于：所述控制电路板(10)设置有数码显示屏、单片机控制电路、加键、减键和开关键。

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