CN2082058U - 快速电子热水器 - Google Patents

Abstract

本装置的电路部分由高压整流及滤波电路(1)、 高频振荡及感应加热电路(2)、自动开关及定时振荡 控制电路(3)、过流保护电路(4)、过热及过压保护电 路(5)、同步电路(6)及低压电源(7)组成。电路(2)具 有与振荡线圈L₁相耦合的加热线圈L₂。它利用高 频电磁感应涡流加热的原理，让水直接流过加热线圈 L₂，产生热水供作淋浴和生活用水，这种磁化水对人 体具有保健作用。该装置热转换效率高达95％，并 具有完善的加热定时控制和过流、过压及过热保护功 能。

Description

本实用新型涉及电技术中一种电热装置，进一步是指通过电磁场感应加热的一种快速电子热水器。

目前市场上有两种不同类型的快速热水器，一种是利用液化气燃烧加热内部水管提供热水，另一种是利用电阻丝通电加热内部水箱提供热水，均是采用间接加热的方式，热效率很低，前一种热效率最高只有60％左右，并且液化气燃烧后的废气将污染环境，后一种热效率最高只有50％左右，耗电量较大。这两种热水器的内部结构都比较复杂，并且安全性差，在使用中不注意就引起中毒或触电。从中国专利公告的申请号为CN87204199U的一种《高频电磁加热器》中得知，这种利用高频感应涡流加热的电热装置，虽然将热效率提高到70％左右，但仍嫌其电路结构不甚合理，以致可靠性和安全性差，并且影响热转换效率的进一步提高。

本实用新型的目的，是提供一种热效率极高的快速电子热水器，并且使得其工作可靠性和安全性提高。

这种新型电子热水器的解决方案参见图1的电路原理方框图。其电路部分由高压整流及滤波电路（1）、高频振荡及感应加热电路（2）、自动开关及定时振荡控制电路（3）、过流保护电路（4）、过热及过压保护电路（5）、同步电路（6）和低压电源（7）组成，电路（2）具有L₁C₅振荡回路和作为大功率开关管的VMOS场效应管T，还具有与振荡线圈L₁相耦合的加热线圈L₂，L₂为内部空心两端开口的铁磁材料管，电路（1）将220伏交流市电整流和滤波后供给电路（2）作工作电源，电路（2）的VMOS管T的栅极还同时接受电路（3）送来的定时的脉冲控制信号，电路（2）产生的定时的高频振荡信号从振荡线圈L1耦合到加热线圈L₂，电路（4）接受电路（1）产生的过流信号，将其变成过流控制信号控制电路（3），电路（5）接受电路（2）产生的过热及过压信号，将其变成过热及过压控制信号控制电路（3），电路（2）经电路（6）提供一个同步控制信号给电路（3），使电路（3）与电路（2）同步，低压电源（7）将220伏交流市电整流和稳压后供给电路（3）和电路（5）作工作电源。具有上述电路结构的本实用新型在工作时，电路（1）给电路（2）的VMOS管T的漏极提供的直流电压约为300伏，电路（3）给VMOS管T的栅极提供的脉冲控制信号，推动VMOS管T，将300伏的直流电压转换成850伏左右的、频率约为400KC的高频高压电流信号，该电流信号流过振荡线圈L1，再耦合到加热线圈L₂，使L₂感应产生强烈的涡流效应而发热，这时只要在L₂管路一端通入冷水，另一端便有加热的水流出，可作为淋浴和生活用热水。热水使用时间的长短可由电路（3）预置控制。当电路（2）中流过的高频电流超过预定值时，电路（1）将一个过流信号送给电路（4），由电路（4）再控制电路（3）自动停止供给电路（2）的脉冲控制信号，于是电路（2）停止工作，实现过流控制。当加热线圈L₂的温度过高和电路（2）的高频电压值过高时，电路（2）能分别将过热信号和过压信号送给电路（5），由电路（5）再控制电路（3）自动停止供给电路（2）的脉冲控制信号，于是电路（1）停止工作，从而分别实现过热控制和过压控制。

本实用新型由于采用结构合理的高频振荡及感应加热电路，利用高频电磁感应产生涡流直接加热，水从加热线圈内部流过，克服了间接加热造成热量损失的弊病，所以其发热效率大大提高，达到95％，并且加快了加热水的速度。在电磁场作用下，水被充分均匀磁化，磁化水用于淋浴时对人体具有保健作用（可参阅《电子世界》杂志79年第3期“磁化水妙用”一文）。该装置结构简单，无继电器接点，有比较完善的加热定时控制和过流、过压及过热保护功能，其使用可靠性和安全性比现有热水器提高。

下面结合附图和实施例对本实用新型加以更详细说明。

图1为本实用新型电原理方框图；

图2为本实用新型外形图；

图3为根据图1的本实用新型一种具体电路原理图；

图4为图2取掉面板后的内部结构图；

图5为图4的A－A剖视图。

参见图3，高压整流及滤波电路（1）包括保险管BX₁、电容C₁、由整流二极管D₁至D₄组成的桥式整流电路、由电容C₂至C₄和铁心滤波线圈ZL₁组成的π形滤波电路以及由电阻R₁与R₅、稳压管D₅、电容C₆组成VMOS管T的栅极电压供给电路。高频振荡及感应加热电路（2）由四只并联的VMOS场效应管T₁至T₄、电阻R₆至R₁₀、阻尼二极管D₇至D₈、稳压管D₉、压敏电阻TR₁、振荡线圈L₁、振荡电容C₅以及加热线圈L₂组成。D₉是为保护T₁至T₄栅极而设的，TR₁的作用，是当高频电压瞬间超过900伏时，其阻值马上变小，使过高的脉冲电压不致加到T₁至T₄的漏极上。VMOS场效应管T的数量也可不为四只而为其它数量。自动开关及定时振荡控制电路（3）由自动开关电路、定时电路和振荡电路依次连接而成。自动开关电路由时基集成电路IC₁、触摸开关AN₁与AN₂、电阻R₄₁、R₄₂、R₁₁至R₁₃、二极管D₁₅与D₁₆以及发光二极管D₁₇组成。定时电路由时基集成电路IC₂、触摸开关AN₃、场效应管BG₃、三极管BG₄与BG₅、定时调节电位器W₁、电阻R₁₄与R₁₅、电容C₁₂与C₂₆以及发光二极管D₁₈组成。振荡电路由时基集成电路IC₃、倒相放大三极管BG₆、功率调节电位器W₂、电阻R₁₆至R₂₂、电容C₁₄至C₂₀以及二极管D₁₉至D₂₁组成。在接通电源瞬间，有一个脉冲电压加在自动开关电路中作为开机复位，使IC₁输出端为零电位，IC₂和IC₃均不工作，整机处于等待工作状态。当用手触摸AN₁时，IC₁输出高电位，低压指示发光二极管D₁₇亮，电压加在定时电路的IC₂上，调节W₁可得到几秒至60分钟的定时，C₁₂是定时电容，BG₄和BG₅是放电管。当定时完成后，触摸AN₃使C₁₂上电压通过BG₄和BG₅放掉，定时电路重新开始记时，在预定时间内定时发光二极管D₁₈亮，振荡电路的IC₃处于慢起动中，它将输出一个由低到高的高频调宽矩形脉冲加在BG₆基极上，这个慢起动过程在2秒左右，调节C₁₅的大小可改变慢起动时间，同时C₁₅还具有慢关机作用，当IC₃断电时，由于D₁₉的阻流作用，C₁₅上的电压放电作用使IC₃输出一个由高到低的脉冲电压，这个过程在4秒左右，W₂是功率调节电位器，C₁₇是振荡频率电容，BG₆把振荡脉冲适量放大和倒相后，经C₂₀送到T₁至T₄的栅极，推动T₁至T₄工作。用手触摸AN₂，自动开关电路的IC₁输出零电位，IC₂和IC₃停止工作。过流保护电路（4）由三极管BG₁、电阻R₂至R₄以及隔离二极管D₆组成，BG₁跨接在铁心滤波线圈ZL₁两端，当电流超过预定值时，将在ZL₁两端产生0.7伏左右的电压，使BG₁饱和导通，BG₁的输出电压经R₃与R₄分压后，得到的电压经D₆送至IC₁，使电路（3）关闭而无脉冲控制信号输给电路（2），高频加热停止。过热及过压保护电路（5）由发光二极管推动集成电路IC₄、发光二极管D₂₅至D₃₄、电阻R₂₃至R₄₀、三极管BG₇至BG₉、二极管D₂₂至D₂₄、电容C₂₁至C₂₅以及电位器W₃组成。在开机复位状态时，D34和D₂₉发光二极管亮，分别指示温度和直流高压的起始状态。BG₉作为温度传感器，放置在加热线圈L₂所处的金属盒内，调节W₃可改变起始温度指示，调整R₃₀可改变D₃₀至D₃₄的温度指示，当温度超过预定值时D₃₀亮，在IC₄第3脚输出一脉冲信号，经BG₈放大输出一电压，再经隔离二极管D₂₄送给IC₁，使电路（3）关闭，高频加热停止。过压保护取样信号是通过电路（2）中的电阻R₆和R₇取得的，该信号经D₂₂半波整流和经C₂₁滤波后，得一电压加上IC₄第16脚，使D₂₅至D₂₉指示不同的电压值，当超过预定高频电压时D₂₅亮，在IC₄第14脚输出一脉冲信号，经BG₇放大输出一电压，再经隔离二极管D₂₃送给IC₁，使电路（3）关闭，高频加热停止。同步电路（6）由三极管BG₂、稳压管D₁₅以及电容C₁₁组成，BG₂作为同步开关，当T₁至T₄每个工作周期完成的瞬间，将在阻尼管D₇和D₈两端产生一瞬间脉冲，经R₆和R₇分压后，通过C₁₁使BG₂饱和导通，使IC₃第4脚处于零电位，无矩形脉冲输出，当振荡回路（L₁与C₅）完成充放电周期后，BG₂自动关闭，IC₃恢复输出信号，完成同步。低压电源（7）包括变压器B₁、由二极管D₁₀至D₁₃组成的桥式整流电路、三端集成稳压块IC₅、二极管D₁₄以及滤波电容C₇至C₁₀，得到一个15伏的电压从A端输出。

图2、图4和图5中的附图标记是：8，高频电压指示发光二极管D₂₅至D₂₉；9，触摸开关AN₁至AN₃；10，温度指示发光二极管D₃₀至D₃₄；11，功率调节电位器W₂；12，定时调节电位器W₁；13，定时指示发光二极管D₁₈；14，低压指示发光二极管D₁₇；15，冷水输入接头；16，热水输入接头；17，热水量调节开关；18，热水器外壳；19，热水器电路板；20，变压器B₁；21，加热线圈L₂；22，保温反射外壳；23，振荡线圈L₁；24，保温层；25，振荡线圈放置圆盘；26，绝缘支柱。

参见图2及图4，接头（15）和（16）分别接在加热线圈L₂（21）的两端。参见图5，加热线圈L₂（21）采用直径为14毫米的钢管制成，圆盘（25）用陶瓷或胶木材料制造。调整圆盘（25）与加热线圈L₂（21）之间的间隔高度，可改变高频电压的大小，使加热器处于最佳工作状态。外壳（22）用铝金属材料制成，其内表面必需光亮，有利于红外线反射，保温层（24）采用石棉等保温材料裹附于外壳（22）上。绝缘支住（26）用于将外壳（22）支承在外壳（18）上。

Claims (6)

1、一种通过高频电磁感应加热的快速电子热水器，其特征在于，电路部分由高压整流及滤波电路(1)、高频振荡及感应加热电路(2)、自动开关及定时振荡控制电路(3)、过流保护电路(4)、过流及过压保护电路(5)、同步电路(6)和低压电源(7)组成，电路(2)具有L₁C₅振荡回路和作为大功率开关管的VMOS场效应管T，还具有与振荡线圈L₁相耦合的加热线圈L₂，L₂为内部空心两端开口的铁磁材料管，电路(1)将220伏交流市电整流和滤波后供给电路(2)作工作电源，电路(2)的VMOS管T的栅极还同时接受电路(3)送来的定时脉冲控制信号，电路(2)产生的定时的高频振荡信号从振荡线圈L₁耦合到加热线圈L₂，电路(4)接受电路(1)产生的过流信号，将其变成过流控制信号控制电路(3)，电路(5)接受电路(2)产生的过热及过压信号，将其变成过热及过压控制信号控制电路(3)，电路(2)经电路(6)提供一个同步控制信号给电路(3)，使电路(3)与电路(2)同步，低压电源(7)将220伏交流市电整流和稳压后供给电路(3)和电路(5)作工作电源。

2、如权利要求1所述的热水器，其特征在于，高频振荡及感应加热电路（2）由四只并联的VMOS场效应管T₁至T₄、电阻R₆至R₁₀、阻尼二极管D₇与D₈、稳压管D₉、压敏电阻TR₁、振荡线圈L₁、振荡电容C₅以及加热线圈L₂组成。

3、如权利要求1所述的热水器，其特征在于，自动开关及定时振荡控制电路（3）由自动开关电路、定时电路和振荡电路依次连接而成，自动开关电路由时基集成电路IC₁、触摸开关AN₁与AN₂、电阻R₄₁、R₄₂R₁₁至R₁₃、二极管D₁₅与D₁₆以及发光二极管D₁₇组成，定时电路由时基集成电路IC₂、触摸开关AN₃、场效应管BG₃、三极管BG₄与BG₅、定时调节电位器W₁、电阻R₁₄与R₁₅、电容C₁₂与C₂₆以及发光二极管D₁₈组成，振荡电路由时基集成电路IC₃、倒相放大三极管BG₆、功率调节电位器W₂、电阻R₁₆至R₂₂、电容C₁₄以及二极管D₁₉至D₂₁组成。

4、如权利要求1所述的加热器，其特征在于，过流保护电路（4）由三极管BG₁、电阻R₂至R₄以及隔离二极管D₆组成。

5、如权利要求1所述的加热器，其特征在于，过热及过压保护电路（5）由发光二极管推动集成电路IC₄、发光二极管D₂₅至D₃₄、电阻R₂₃至R₄₀、三极管BG₇至BG₉、二极管D₂₂至D₂₄、电容C₂₁至C₂₅以及电位器W₃组成。

6、如权利要求1所述的加热器，其特征在于，同步电路（6）由三极管BG₂、稳压管D₁₅以及电容C₁₁组成。

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