CN205002404U - 一种基于谐振、互频、磁阻技术的开环控制热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于能量无线传输领域，特别涉及一种基于谐振、互频、磁阻技术的开环控制热水器，其特征在于：包括电能无线发射装置与磁阻、谐振接收装置两部分。所述的电能无线发射装置包括热水器壳体、电磁谐振发射模块、磁性电感组、电源接口。所述的磁阻、谐振接收装置是由金属材料和磁性材料组合而成的贮水箱壳体。本实用新型不受环境、温度等条件的限制，无需漏电保护装置，无需传感器，电路简单。使用起来方便、安全、节能，完全做到零排放，是真正的环保热水器。
Description
技术领域
本发明属于能量无线传输领域，特别涉及一种基于谐振、互频、磁阻技术的开环控制热水器，采用电磁谐振、“互频”理论、磁阻加热技术将电能转化为热能对热水器进行360度加热，加热速度快、效率高。
背景技术
如今热水器已成为人们生活中的必备品，随着生活水平的提高，对热水器安全可靠性、节能环保性、效率等要求也随之提高。常用的传统热水器包括电热水器、热泵热水器以及太阳能热水器等，近年来热水器市场逐渐扩大，关于热水器的安全隐患也随之增加。传统电热水器要求的视在功率较大，且能量转化效率低，有安全隐患；太阳能热水器和热泵热水器一次性投资成本较高，对于普通老百姓来说难以接受，且受外界环境、温度影响较大，使用条件受到极大限制。
所以，本领域亟需一种新的技术方案来改变这样的现状。
发明内容
在电磁感应、谐振理论的基础上，经过三年的科学实验研究，发现了“互频”现象，归纳概括了电能转移非辐射原理，建立了数学模型，初步奠定了“互频”理论基础，与电磁感应、电磁谐振均不同，接收端与发射端为内动力闭环系统，通过固有频率相互影响，使二者达到谐振状态。当无负载时，发射端静态功耗几乎为零，随着接收端负载增多，发射端功耗增大，发射端根据接收负载的变化自动响应，属于非辐射。
本发明所要解决的技术问题：针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种电源与贮水箱完全隔离设计，采用电磁谐振、互频理论、磁阻加热技术将电能转化为热能的开环控制热水器，使操作更加方便、快捷、安全，并提高能量转换效率，降低能耗。
本发明是这样设计的：一种基于谐振、互频、磁阻技术的开环控制热水器，其特征在于：包括电能无线发射装置(15)与磁阻、谐振接收装置(16)两部分。
所述的电能无线发射装置包括热水器壳体、磁性材料、磁性电感组、走线槽、电磁谐振发射模块、电源接口；所述的磁性电感组、电磁谐振发射模块、电源接口通过走线槽依次连接；所述的电源接口连接热水器壳体引入市电。所述的磁性电感组由磁性材料与发射电感组(多个小驱动线圈串联构成)组成，发射电感组紧贴于磁性材料上。
所述的磁阻、谐振接收装置是由金属材料和磁性材料组合而成的贮水箱壳体，壳体向外共有两层，里层为金属材料，外层为磁性材料。
所述的电磁谐振发射模块包括输入单元、开关电源、高频驱动电路、功率放大器、谐振电路、谐振电感组以及控制电路。所述的控制电路包括数据显示、自动上水、输入信号、温度控制、高温保护、过载保护。所述的磁阻、谐振接收模块包括磁阻加热装置和贮水箱内部水。
所述的一种基于谐振、互频、磁阻技术的开环控制热水器，其结构特征在于：包括热水器壳体、贮水箱壳体、磁性材料、磁性电感组、走线槽、电磁谐振发射模块、电源接口、显示器、贮水箱、功能控制按钮、热水出水管、喷头、阀门、冷水进水管。所述的热水器壳体位于最外层，磁性电感组等间距的串联排列在热水器壳体内壁四周并紧贴于热水器壳体内壁，磁性电感组的两端连接电磁谐振发射模块，从电源接口引进市电接到电磁谐振发射模块输入端，功能控制按钮与显示器经走线槽与电磁谐振发射模块连接；贮水箱与电能无线发射装置无任何电路连接，间距3cm-5cm。贮水箱壳体由磁阻材料组成，分为上下两部分，中间连通，冷水从冷水进水管注入到贮水箱下部分，热水从贮水箱上部分经热水出水管流出，转动阀门可调节喷头出水水温。
通过上述设计方案，本发明技术与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本发明采用电磁谐振、互频理论、磁阻加热技术，无需对电热元件加热，加热装置与供电装置完全隔离，避免了漏电安全问题；
2、本发明整个热水器电能无线发射系统由发射模块和磁性电感组组成，最高能量转换效率为90％以上；接收装置由特殊磁性材料喷刷于金属表面制成，可进行360度全方位无死角快速加热，加热速度快、效率高；
3、本发明不受环境、温度等条件的限制；
4、本发明无需漏电保护装置，无需传感器，电路简单。使用起来方便、安全、节能；
5、本发明完全做到零排放，对环境几乎不产生影响，是真正的环保热水器。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明开环控制热水器结构示意图；
图2为本发明控制电路模块框图；
图3为本发明电磁谐振发射模块原理框图；
图4为本发明磁阻、谐振接收模块原理框图；
图5为本发明热水器整体工作模块框图；
图中1-热水器壳体、2-贮水箱壳体、3-磁性材料、4-磁性电感组、5-走线槽、6-电磁谐振发射模块、7-电源接口、8-显示器、9-贮水箱、10-功能控制按钮、11-热水出水管、12-喷头、13-阀门、14-冷水进水管、15-电磁谐振发射模块、16-磁阻、谐振接收模块。
具体实施方式
结合附图，对本发明方法做进一步详细说明。
如图1所示，为开环控制热水器结构框图。
所述的电磁谐振发射模块包括两部分：驱动电路和控制电路。发射端采用电磁谐振技术，发射驱动线圈是由多个小线圈串联组成的电感组，使驱动线圈具有最高效率的能量传输能力；磁阻、谐振接收装置包括磁阻加热板(2)(贮水箱壳体)，贮水箱(9)分为上下两部分，冷水经冷水进水管(14)流入贮水箱(9)下部分，热水经热水出水管(11)从贮水箱(9)上部分流出，通过阀门(13)调节喷头(12)出水温度，贮水箱(9)内水位通过电磁谐振发射模块(6)的控制电路时刻保持恒定。接收端采用电磁谐振、互频理论以及磁阻加热技术，贮水箱壳体(2)由特殊的磁性材料加金属材料制成，发射端电能转化为接收端热能对贮水箱壳体(2)进行360度全方位快速加热，贮水箱(9)内部无任何电路连接，发射与接收完全隔离，安全可靠。
热水器壳体(1)外部安装功能控制按钮(10)与显示器(8)，通电后显示器(8)显示水箱内实时温度与加热时间，按下相应功能控制按钮(10)设定所需温度，通过电磁谐振发射模块(6)的控制电路控制贮水箱(9)内水的实时温度，初始通电后，水温达到设定温度后自动断电。通过控制程序，根据出水量以及出水温度自动加热，使贮水箱(9)内水温达到初始设定温度后自动停止加热。
本发明实现对贮水箱壳体(2)360度全方位快速加热，经过大量实验总结，能量转换效率较传统热水器提高2倍，即相当于加热同样多的热水，使用开环控制热水器，电费只需传统热水器的二分之一(本发明容量100L，视在功率1500W)。以一个4口之家来计算，正常热水使用量在200L/天左右，用电热水器加热，电费大约需要4元/天，而开环控制无线加热热水器则只需要约2元/天，一年可以节约700元左右的电费。
如图2所示，本发明热水器控制电路主要起到输入信号、温度控制、自动上水、高温保护、过载保护以及数据显示的作用。控制电路对功率放大器放大的功率以及驱动线圈的温度进行检测，起到过载保护和高温保护的作用。如果经放大器放大的功率过大，或者驱动线圈温度过高则控制电路将反馈到输入端停止输入，自动断开。同时控制电路会自动检测输入信号，起到数据显示、水温控制、自动上水的作用。经实验测试总结归纳出控制算法，编写控制程序，根据出水量以及实时水温，自动控制水温，使水温达到初始设定的温度后停止加热。
如图3电磁谐振发射模块原理框图所示，驱动电路由输入单元、开关电源、高频驱动电路、功率放大器、谐振电路、谐振电感组构成。由电源接口引进市电，进入输入单元，经开关电源后得到直流电，作为高频驱动电路工作电压，经功率放大器进行放大之后进入谐振电路，驱动磁性电感组工作。
如图4磁阻、谐振接收模块原理框图所示，接收端磁阻加热装置通过电磁谐振、“互频”理论以及磁阻加热技术360度全方位接收到发射端电能转化的热能，使贮水箱(9)内水温迅速达到设定温度。
如图5所示，本发明采用电磁谐振、互频理论、磁阻加热技术，交流市电(AC)进入开关电源，得到的直流电进入高频驱动电路，使驱动电路以工作频率F进行工作，经功率放大器输出大功率交流电(AC)，驱动磁性电感组工作，发射装置与接收装置相距3cm-5cm，接收端采用的特殊磁阻材料对发射电感组固有频率Y1产生影响，使驱动线圈固有频率变为F1，达到工作频率F带宽范围内，磁性电感组与驱动电路达到谐振状态，磁性电感组发射频率为F1电磁波(AC)，此时发射模块具有最大传输能量的能力；同时，接收端磁组材料受磁性电感组影响，固有频率由Y2变为F2，接收与发射产生谐振，同时采用磁阻加热技术，利用磁阻产热，将磁能直接转化为热能(AC)，给贮水箱内水供热，缩减了能量转化过程，减少了能量在相互转化过程中的损失，使能量转换效率最高达90％以上。
本发明中的工作频率F、发射端固有频率Y1、接收端固有频率Y2是经过理论推理与多次试验，最终验证出的最佳谐振频率点。本发明发射端采用独特的电磁谐振体装置，接收端采用谐振、“互频”、磁阻技术，实现了热水器360度全方位快速加热功能，由于它不是采用电热元件直接加热，故相对电热水器而言，杜绝了漏电的安全隐患；相对燃气热水器来讲，没有燃气泄露，或一氧化碳中毒之类的安全隐患，因而具有更卓越的安全性能。
接收端与发射端无任何电路连接，属于绝对隔离状态，并通过其传输过程中的低损耗特性，极大的提高了能量转换效率。控制电路与驱动电路与热水器壳体内壁相连接，与贮水箱属于完全隔离状态。通过无电路连接方式即可对水温、水位等进行控制，属于开环控制。
本发明完全做到零排放，对环境几乎不产生影响，无污染、低功耗、可靠性高，是真正的环保热水器。
Claims (3)
1.一种基于谐振、互频、磁阻技术的开环控制热水器，其特征在于：包括电能无线发射装置与磁阻、谐振接收装置两部分；所述的电能无线发射装置包括热水器壳体(1)、磁性材料(3)、磁性电感组(4)、走线槽(5)、电磁谐振发射模块(6)、电源接口(7)；所述的磁性电感组(4)、电磁谐振发射模块(6)、电源接口(7)通过走线槽(5)依次连接；所述的电源接口(7)连接热水器壳体(1)引入市电；所述的磁性电感组(4)由磁性材料与发射电感组组成，发射电感组紧贴于磁性材料上；所述的磁阻、谐振接收装置是由金属材料和磁性材料组合而成的贮水箱壳体(2)，壳体向外共有两层，里层为金属材料，外层为磁性材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于谐振、互频、磁阻技术的开环控制热水器，其特征在于：所述的电磁谐振发射模块包括输入单元、开关电源、高频驱动电路、功率放大器、谐振电路、谐振电感组以及控制电路；所述的控制电路包括数据显示、自动上水、输入信号、温度控制、高温保护、过载保护；所述的磁阻、谐振接收模块包括磁阻加热装置和贮水箱内部水。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于谐振、互频、磁阻技术的开环控制热水器，其结构特征在于：包括热水器壳体(1)、贮水箱壳体(2)、磁性材料(3)、磁性电感组(4)、走线槽(5)、电磁谐振发射模块(6)、电源接口(7)、显示器(8)、贮水箱(9)、功能控制按钮(10)、热水出水管(11)、喷头(12)、阀门(13)、冷水进水管(14)；所述的热水器壳体(1)位于最外层，磁性电感组(4)等间距的串联排列在热水器壳体(1)内壁四周并紧贴于热水器壳体(1)内壁，磁性电感组(4)的两端连接电磁谐振发射模块(6)，从电源接口(7)引进市电接到电磁谐振发射模块(6)输入端，功能控制按钮(10)与显示器(8)经走线槽(5)与电磁谐振发射模块(6)连接；贮水箱(9)与电能无线发射装置无任何电路连接，间距3cm-5cm；贮水箱壳体(2)由磁阻材料组成，分为上下两部分，中间连通，冷水从冷水进水管(14)注入到贮水箱(9)下部分，热水从贮水箱(9)上部分经热水出水管(11)流出，转动阀门(13)可调节喷头(12)出水水温。
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Legal Events
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