CN2454711Y - 感应式即热电热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种日常生活用品,特别涉及一种电热水器。感应式即热电热水器是由铁心、电磁绕组、感应绕组、控制电路和壳体所组成,其特征是电热水器的感应式即热电热元件是由铁心(1);和感应绕组(3);组成。这种电热水器是用铁心(1);和感应绕组(3);感应产生的低压大电流对水加热,因此热水和市电网是完全隔离的,所以这是一种十分安全可靠的,插上电源插头就能使用的即热电热水器。图1是单相感应式即热电热水器的基本结构和工作原理图。

Description

感应式即热电热水器

本实用新型涉及一种日常生活用品，特别涉及一种电热水器。

现有技术中，即热电热水器是由220V的市电经电热元件发热，直接对水加热生产热水，因此热水就带上使人致命的220V的市电网电压。为消除此电压，常常在热水的出水端设置保护电路。在日常生活中，这种即热电热水器往往因保护电路或电热回路接触不良，使流出的热水带上220V的市电网电压，从而造成人身安全事故。显然，现有技术中的即热电热水器的最大缺点是不安全。

本发明的目的，是创造一种热水和市电网完全隔离的，由交变磁场传递能量的，十分安全可靠的感应式即热电热水器。

感应式即热电热水器是由铁心、电磁绕组、感应绕组、控制电路和壳体所组成，其特征是感应式即热电热元件是由铁心<1>和感应绕组<3>组成。

前面所述的铁心<1>，其特征是铁心涡流可围绕铁心柱和铁心轭铁的中心线流动的整体式铁心。

前面所述的铁心<1>，其特征是铁心柱和铁心轭铁内有一轴向相互贯通的水道<4>，水可以从水道<4>的一端流入，从另一端流出。

前面所述的铁心<1>，其特征是铁心中感应产生的多种不同频率的涡流使之发热成为感应式电热元件。

前面所述的感应绕组<3>，其特征是感应绕组由金属管挠制而成，水可以从金属管绕组的一端流入，从另一端流出。

前面所述的感应绕组<3>，其特征是感应绕组的首尾两端短路联接，使该感应绕组构成短路电流回路。

前面所述的感应绕组<3>，其特征是感应绕组中感应产生的多种不同频率的短路电流使之发热成为感应式电热元件。

图1是单相感应式即热电热水器的基本结构和工作原理图。

从图中可以看出，单相感应式即热电热水器的基本结构和单相降压变压器的基本结构相同，所不同的是单相感应式即热电热水器的感应绕组短路，而单相降压变压器的输出绕组开路。显而易见，三相感应式即热电热水器的基本结构和三相降压变压器的基本结构相同，所不同的是三相感应式即热电热水器的感应绕组短路，而三相降压变压器的输出绕组开路。

感应式即热电热水器的铁心结构形式，采用现有技术中变压器铁心的结构形式。感应式即热电热水器的铁心是整体式结构，所以在日常生活中，铁心<1>一般都采用浇钢、可锻铸铁、球墨铸铁等铸造而成，也可采用粉未冶金技术将铁磁粉未压铸而成，另外也可用电工钢或电工铁制造而成。

图1中的铁心<1>是心式结构，它是由结构完全一样的两个铁心部件组成。在每一铁心部件中，都有一铁心柱和一铁心轭铁组合在一起，其形状如‘L’。铁心部件中，铁心柱和铁心轭铁的截面采用园形或方形结构。铁心部件的铁心柱和铁心轭铁内铸有轴向相互贯通的水道<4>。铁心部件的铁心轭铁外侧有两个管接头的内螺纹孔与水道<4>相通，在此两孔中，一个是水压开关或排水阀的装配孔，另一个是水道<4>的进水管或出水管的装配孔。将两个结构完全一样的‘L’形铁心部件倒置装配在一起，即组成一闭合磁路的整体式铁心<1>。铁心<1>装配时，铁心柱水道<4>和铁心轭铁水道<4>的接合处，要设置密封材料以防水道<4>中的水渗漏。铁心部件的铁心轭铁的两端部都设有铁心支座，以便将电热水器的主体安装在后侧板的支架上。为防止铁心水道的铁锈污染热水，铁心水道要作镀锌等防锈处理。

感应式即热电热水器的电磁绕组<2>和变压器的输入绕组结构相同。感应式即热电热水器的电磁绕组，采用漆包线或纱包线分层挠在同心式绕组的绝缘线架上。电磁绕组必须经强化绝缘处理，以增强绕组的绝缘强度和绕组的热传导能力。

感应式即热电热水器的感应绕组<3>，是由外表面作过绝缘处理的铜、铝、不锈钢、镀锌钢管等金属管挠制而成。一般情况下，感应绕组采用单管挠制，但也可采用2根以上的金属管并挠。金属管挠制的感应绕组的首尾两端要作短路联接，使该感应绕组构成短路电流回路。感应绕组可由多匝管圈串联或并联构成一独立的短路电流回路，也可由单匝管圈构成一独立的短路电流回路。在感应式即热电热水器中，感应绕组<3>可由一独立的短路电流回路的绕组组成，也可由多个独立的短路电流回路的绕组组成。由金属管挠制的感应绕组<3>首尾两端短路联接点<5>外的金属管端部要配上管接头，使之一端和铁心水道<4>的出水口联接，而另一端和热水器的出水管联接。

感应式即热电热水器的铁心<1>、电磁绕组<2>、感应绕组<3>三者的装配方式，采用现有技术中变压器的铁心、输入绕组、输出绕组三者的装配方式。

在感应式即热电热水器中，常用的装配方式有两种。一种是电磁绕组<2>和感应绕组<3>分别装配在铁心<1>的两个铁心柱上。另一种装配方式是在同一铁心柱上装配着一个电磁绕组<2>和一个感应绕组<3>，电磁绕组<2>装配在铁心柱的外围，而感应绕组<3>套装在电磁绕组<2>的外围。这种装配方式必须强化它们三者之间的绝缘。一般情况下，采用绝缘材料填充它们之间的间隙，并将它们浇固在一起，以增强它们三者之间的绝缘强度和它们之间的热传导能力。

感应式即热电热水器的控制电路是由水压开关电路、低压电源电路、双向晶闸管开关电路或其它半导体管开关电路、手动调温电路、自动调温电路、防烫电路和过热报警电路组成。控制电路装置在一块电路板上，用绝缘材料浇固在一起，以增强晶闸管或半导体管的散热能力和电路的防潮能力。

感应式即热电水器的控制电路可以输出正弦波交变电流，也以可输出非正弦波交变电流，可以输出低频电流，也可输出高频电流。

感应式即热电热水器的壳体由后侧板和外壳组成。后侧板上有铁心支架、进出水管支架、接线端子支架、电源进线孔、外壳装配孔及热水器悬挂孔等。外壳上有电源开关按钮孔、手动调温旋钮孔、指示灯孔、进出水管孔、排水阀螺栓孔和通风孔等。

单相感应式即热电热水器的工作原理和单相变压器输出绕组短路运行的工作原理基本相同。而三相感应式即热电热水器的工作原理和三相变压器输出绕组短路运行的工作原理也基本相同。所不同的是变压器输入的是正弦波工频电流，而感应式即热电水器因受控制电路的控制，其输入的电流可能是正弦波交变电流，也可能是非正弦波交变电流，可能是工频电流，也可能是高频电流。

下面以单相感应式即热电热水器为例，介绍感应式即热电热水器的工作原理。

当感应式即热电热水器的电源插头插入电源插座时，电热水器的电源被接通，电源指示灯亮起，但此时电热水器因水不通，热水器不工作。当感应式即热电热水器的进水阀打开时，水即进入铁心<1>中的水道<4>，此时安装在水道<4>上的水压开关被具有一定压力的水接通，低压电源电路起动，控制电路即给双向晶闸管输出触发脉冲令其开始工作，此时电磁绕组获得励磁电流建立起交变磁场。在此交变磁场磁通的作用下，整体式铁心<1>中，即感应出可绕铁心柱和铁心轭铁的中心线流动的涡流，这一强大的低压涡流使铁心<1>发热，从而给流过水道<4>的水加热。在此交变磁场磁通的作用下，感应绕组<3>中即感应出强大的短路电流，这一强大的短路电流使金属管产生高热，从而使感应绕组<3>成为感应式即热电热水器中的主要感应式即热电热元件。当水从水道<4>流进感应绕组<3>的金属管中时，水即被再次加热升温，从而生产出合格的热水。

在感应式即热电热水器中，水的流程是水由进水管进入铁心<1>中的水道<4>，随后经铁心中的左右水道<4>流出，接着进入感应绕组<3>，然后经出水管流出，如图1中的箭头所示。从水的流程可以看出，水在电热水器中经过了二次加热。水的第一次加热是在感应式即热电热元件之一的铁心<1>中进行的，水的第二次加热是在感应式即热电热元件之二的感应绕组<3>中进行的。水在铁心<1>中的加热，实际上是水流经铁心水道<4>时，水将铁心<1>中因涡流损耗产生的热量带走，从而降低铁心<1>和电磁绕组<2>的工作温度。因为感应绕组<3>中的短路电流远比铁心<1>中的涡流大，显然感应绕组<3>的功率远比铁心<1>的功率大，所以水在感应绕组<3>中的加热才是真真正正的加热。感应式即热电热水器在运行时，感应绕组<3>随时跟据控制电路的指令将水加热到所需的温度。由于感应式即热电热水器的控制电路，是对电磁绕组的输入电流实施半个波形控制，而且控制电路的开关速度在百分之一秒以上，因此热水的温度是非常精确和非常稳定的。

感应式即热电热水器的电磁绕组<2>，在控制电路和双向晶闸管的作用下，输入的励磁电流往往是非正弦波电流。在此非正弦波励磁电流的作用下，铁心<1>感应出多种不同频率的涡流，多种不同频率的涡流使铁心发热成为感应式即热电热元件。在此非正弦波励磁电流的作用下，感应绕组<3>感应出多种不同频率的短路电流，多种不同频率的短路电流使感应绕组发热成为感应式即热电热元件。

从感应式即热电热水器的基本构造和工作原理可以看出，感应式即热电热元件是和市电网完全隔离的，它们之间的能量传递是由交变磁场完成的，而作为感应式即热电热元件的铁心<1>和感应绕组<3>，它们的工作电压都几呼为零。显而易见，感应式即热电热水器是十分安全可靠的电热水器。

实施例1：单相感应式即热电热水器

单相感应式即热电热水器的铁心为心式结构，心式结构的铁心由两个结构完全一样的铁心部件装配而成，图2是铁心部件结构图。感应式即热电热水器的铁心是整体式结构，因此铁心部件采用同一模具用球墨铸铁精确铸造而成。精确铸造出来的铁心部件，不须作任何加工即可达到装配的精度。铁心部件的铁心柱为园柱形结构，而铁心轭铁为方形结构。铁心轭铁的装配端的外侧设有一装配支座。装配支座和轭铁的装配端面的结构是和铁心柱装配端面相吻合的园弧形。装配支座内的纵向设有一个与铁心柱装配孔相对应的装配螺孔。装配支座的外侧和轭铁另一端的外侧各设有一铁心支座，铁心支座中设有一个与后侧板支架相对应的装配孔。铁心柱装配端的横向设有一个与铁心支座装配螺孔相对应的装配孔。这样用二组螺栓就可将二个铁心部件倒置装配在一起。铁心部件的铁心柱和铁心轭铁的内部铸造有水道，轭铁装配端的水道出口的中心线与轭铁的中心线重合，铁心柱装配端的水道出口的中心线与轭铁装配端的水道出口的中心线重合。铁心轭铁的外侧有两个与水道相通的带内螺纹的管道接头孔。加工好的铁心部件要浸涂防锈漆以防水道生锈，但铁心柱和铁心轭铁的弧形装配面上不能有漆膜。

单相感应式即热电热水器的电磁绕组，是由纱包线在园筒形绝缘线架上分层挠制而成。挠制好的电磁绕组要作浸绝缘漆处理，以加强它的绝缘强度和传热能力。

单相感应式即热水器的感应绕组，是由单根不锈钢管单层挠制而成，挠制好的感应绕组要在同一垂直线上，用锡或铜焊料将每一匝管圈焊接短路，使每一匝管圈都成为独立的短路电流回路。感应绕组短路焊接点外的首尾两端要留出一定长度的不锈钢管，这两段不锈钢管的端部要配上管接头，以便和相应的装配处联接。

当电磁绕组和感应绕组制好后，即将它们内外套装在一起，并用绝缘材料将它们浇固成一整体式的绕组部件。

单相感应式即热电热水器的控制电路，采用现有技术中的电路技术和元件制成。制好后的控制电路用绝缘材料将它们浇固在一起。以增强双向晶闸管的散热能力和电路的防潮能力。

单相感应式即热电热水器的壳体由金属薄板制成，壳体分外壳和后侧板两个部件，这两个部件上都配置有相应的支架和孔洞。

单相感应式即热电热水器在装配时，首先将绕组部件装配在铁心部件的铁心柱上。在绕组部件和铁心部件组装时，要注意两者的方向和位置要正确。绕组部件和铁心部件装配好后，可用绝缘材料将它们浇固成一大部件。然后用两组螺栓将这两大部件倒置装配在一起，即构成感应式即热电热水器的主体。在装配两大部件时，铁心柱和铁心轭铁的园弧形装配面上，要涂上一层具有一定强度的磁泥，以提高接触面的导磁能力和防止水道漏水。

感应式即热电热水器的主体装配好后，就可进行配件的安装。首先在主体上轭铁的左边的孔上装配水压开关，然后在上轭铁的右边的孔上装配三通，并将二感应绕组的首端接在此三通上，同时在二感应绕组的尾端接上另一个三通，接着在下轭铁的右边的孔上装配上排水阀。以上配件装配好后，即可用四组螺栓将主体安装在后侧板上，接着在下铁心轭铁的左边孔上装配上进水管，并将进水管的另一端和感应绕组尾端的三通装配在后侧板的相应友架上。这样就完成了感应式即热电热水器硬件的安装工作。图3是单相感应式即热电热水器的主体装配图。

感应式即热电热水器的两个电磁绕组采用串联联接，两绕组联接时其磁通方向不能相反。在电气安装中，强电在接线端子上联接，弱电采用插接联接。

说明书附图说明：

图1的说明：

1铁心    2电磁绕组    3感应绕组    4水道    5短路焊接点

图2的说明：

2铁心轭铁  4水道   5内螺纹孔   6铁心支座    8装配支座装配螺孔

图3的说明：

1铁心    3铁心支座    7铁心座装配孔

图4的说明：

2铁心轭铁    4水道    5内螺纹孔    6铁心支座   8装配支座装配螺孔

图5的说明

1铁心    2电磁绕组    3感应绕组    4水道         5短路焊接点    6水压开关

7排水阀  8进水管      9出水管      10控制电路    11绝缘线架     12绝缘材料

13后侧板

Claims (1)

1、一种感应式即热电热水器，由铁心、电磁绕组、感应绕组、控制电路和壳体所组成，其特征是：铁心<1>是整体式结构，它由两个整体铸造的铁心部件倒置装配而成，整体铸造的铁心部件中有一铁心柱和一铁心轭铁组合在一起，其形状如“L”，铁心柱和铁心轭铁的截面为园形或方形结构，铁心柱和铁心轭铁内铸造有轴向相互贯通的水道<4>，水从铁心<1>的进水端流入水道<4>，从铁心<1>的出水端流出，铁心<1>中感应产生的多种不同频率的涡流使之发热成为感应式电热元件；电磁绕组<2>是用漆包线分层挠在同心式绕组的绝缘线架上；感应绕组<3>是由一根以上的金属管挠制而成，水从感应绕组的一端流入，从另一端流出，金属管绕组的首尾两端作电气短路联接，使该绕组构成短路电流回路，感应绕组由一匝以上的管圈串联或并联构成一独立的短路电流回路，感应绕组<3>由一个以上独立的短路电流回路的绕组组成，感应绕组<3>首尾两端电气短路联接点<5>外的金属管两端的管接头，一个和铁心<1>的出水端联接，另一个和出水管<9>的进水端联接，感应绕组<3>中感应产生的多种不同频率的短路电流使之发热成为感应式电热元件；电磁绕组<2>和感应绕组<3>装配在铁心<1>的铁心柱上；水在感应式即热电热水器中的流程是：水由进水管<8>经铁心<1>的进水端流入水道<4>，经过电热元件之一的铁心<1>加热后，从铁心的出水端流出。随后进入金属管感应绕<3>的管道，经过电热元件之一的感应绕组<3>加热后，从金属管绕组的出水端流出，最后经出水管<9>流出电热水器。