專利名稱：電磁熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高頻電磁場感應(yīng)加熱的電磁熱水器，具體地說就是通過電路系統(tǒng)中的加熱線圈產(chǎn)生高頻磁場，并在水箱的加熱片上感應(yīng)出強的渦流而發(fā)熱，將流過其表面的水加熱的一種電磁熱水器。
目前的熱水器有二大類，一類是燃氣熱水器，另一類是電熱熱水器。燃氣熱水器由于使用煤氣或液化氣等易燃易爆氣體，所以使用環(huán)境和條件要求苛刻，熱水器質(zhì)量要求高，如果使用不當(dāng)或熱水器質(zhì)量有問題，會造成人身傷亡和財產(chǎn)損失。而電熱熱水器由于是采用電熱絲制作成的電熱管作為發(fā)熱元件，熱效率低，壽命短，而且電熱管長期與水接觸，易產(chǎn)生水垢，并導(dǎo)致漏電等危險因素本實用新型的目的在于提供一種安全、可靠、成本低、體積小，適合于家庭等應(yīng)用的電磁熱水器。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的，整個電磁熱水器是由控制電路、主加熱電路、主加熱水箱、預(yù)加熱電路、預(yù)加熱水箱、低壓電源、保護電路所組成，控制電路與主加熱電路和預(yù)加熱電路相聯(lián)，主加熱電路和預(yù)加熱電路的加熱線圈固定在相對應(yīng)的加熱水箱表面的鋼化玻璃中央，并與加熱水箱中的加熱片平行。由控制電路中的PWM電路產(chǎn)生的PWM脈沖信號分成兩路，一路加至主加熱電路的驅(qū)動電路，另一路加至預(yù)加熱電路的驅(qū)動電路，經(jīng)過這兩個驅(qū)動電路后的PWM脈沖分別使主加熱電路和預(yù)加熱電路的兩個開關(guān)電路按PWM脈沖的頻率和占空比進行導(dǎo)通和截止，使得由 電壓經(jīng)過整流濾波獲得的兩個約300V直流電壓按開關(guān)電路的導(dǎo)通規(guī)律分別作用于主加熱線圈和預(yù)加熱線圈上，在兩個加熱線圈中流過一個頻率和占空比與PWM脈沖完全相同的高頻電流，在它們的周圍產(chǎn)生高頻磁場，并在相應(yīng)的加熱片上感應(yīng)出很強的渦流電流，同時放出大量的熱能，從預(yù)加熱水箱的進水口流入的冷水先流過預(yù)加熱片的表面，被預(yù)加熱，然后再進入主加熱水箱，加至所需要的溫度后，再流出，這樣就完成了電磁熱水器加熱水的全過程。
本實用新型是通過電路系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻磁場感應(yīng)，使加熱片上產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，所以電路系統(tǒng)與發(fā)熱元件隔離，發(fā)熱元件不帶電，安全性能好，并且發(fā)熱元件完全浸在水中，熱轉(zhuǎn)換效率高，省電，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。


圖1是本實用新型的原理方框圖。
圖2是本實用新型的控制電路圖。
圖3是本實用新型的主加熱電路和預(yù)加熱電路圖。
圖4是本實用新型的保護電路圖。
圖5是本實用新型的加熱水箱結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖作進一步的敘述如
圖1所示，本實用新型包括控制電路D、保護電路E、低壓電源C、主加熱電路A、預(yù)加熱電路B、主加熱水箱H、預(yù)加熱水箱F，控制電路分別與主加熱電路和預(yù)加熱電路聯(lián)接，主加熱電路和預(yù)加熱電路分別作用于相對應(yīng)的主加熱水箱和預(yù)加熱水箱。由控制電路中的PWM電路D1產(chǎn)生的脈沖信號分成兩路，分別加至主加熱電路的驅(qū)動電路和預(yù)加熱電路的驅(qū)動電路，使這兩個驅(qū)動電路的兩個開關(guān)電路按PWM脈沖的頻率和占空比進行導(dǎo)通和截止，由 電壓經(jīng)過濾波獲得的兩個約300V直流電壓按開關(guān)電路的導(dǎo)通規(guī)律分別作用于主加熱線圈L13和預(yù)加熱線圈L22，在這兩個加熱線圈流過一個頻率和占空比與PWM脈沖完全相同的高頻電流，在它們周圍產(chǎn)生高頻磁場，使加熱水箱內(nèi)的加熱片上感應(yīng)出很強的渦流電流，同時放出大量的熱能，從預(yù)加熱水箱的進水口流入的冷水先流過加熱片的表面，被預(yù)加熱后進入主加熱水箱，加至所需的溫度后再流出，這樣就完成了電磁熱水器加熱水的過程。
如圖2所示，本實用新型的控制電路包括PWM電路D1、同步電路D2功率控制及指示電路D3和報警電路D4。PWM電路D1由R30～R38、C30、C31、VD30、VD31、V30、V31、N30(A)、N30(B)組成；同步電路D2由R40～R54、C40～C43、VD40～VD43、V40～V43和N30(C)組成；功率控制及指示電路D3是由R60～R69、RP60、C60～C63、VD60～VD64、V60和N60組成；報警電路D4是由R55～R59、C51、N30(D)和B50組成。由PWM電路D1產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過V31的倒相和V30的電平變換，在R19上得到一個幅度約為6VP-P的脈沖信號，然后分成兩路加至主加熱電路和預(yù)加熱電路的驅(qū)動電路。為了確保PWM電路D1產(chǎn)生與加熱電路V10集電極反峰脈沖同步的PWM脈沖信號，在比較器N30(C)的輸入端分別輸入主加熱線圈L13兩端的電壓參量，L13的“C”端為 電壓經(jīng)整流濾波得到的約300V直流電壓，L13的“b”端為V10的集電極電壓，完成對脈沖信號的同步跟蹤。功率控制是通過調(diào)節(jié)電位器RP60，使V60的基極和發(fā)射極的電壓相應(yīng)變化，從而改變N30(B)輸出的PWM脈沖的占空比，達到控制熱水器的輸出功率。在L12上感應(yīng)的電壓信號與主加熱線圈的輸出功率成正比例，經(jīng)過整流濾波變成直流電壓后，從“f”端輸入，經(jīng)過R64和R65分壓后，加至N60的輸入端，進行功率指示。
如圖3所示，主加熱電路和預(yù)加熱電路均由驅(qū)動電路、開關(guān)電路、加熱線圈，整流濾波電路組成。由R10～R19、C14、V11～V14和VD15組成主加熱電路的驅(qū)動電路；由C12、C13和V10組成主加熱電路的開關(guān)電路；L13為主加熱線圈；由L11、C11和VD10～VD13組成主加熱電路的300V直流電源的整流濾波電路；L12為電流互感線圈。PWM脈沖信號從“a”端輸入，經(jīng)限流電阻R12加至V13的基極，V13將輸入的PWM脈沖信號變?yōu)闃O性互為相反的2路PWM脈沖信號。當(dāng)從“a”端輸入的脈沖信號為高電平時，V13集電極的反相輸出為低電平，使V11飽和導(dǎo)通；V13發(fā)射極的同相輸出使V14飽和導(dǎo)通，V12截止，+8V電源通過R10向V10基極注入導(dǎo)通電流，使V12飽和導(dǎo)通，由220V電壓通過整流濾波得到的300V直流電壓直接加至主加熱線圈L13上，在L13中形成一個線性增加的大電流。當(dāng)從“a”端輸入的脈沖信號為低電平時，V13集電極的反相輸出為高電平，使V11截止；V13發(fā)射極的同相輸出使V14截止，+8V電源通過R15和R18向V12的基極注入導(dǎo)通電流，使V12飽和導(dǎo)通，V10的基極被迅速箝位在-6V而截止，在主加熱線圈L13中的電流通路被切斷，同時V10的集電極產(chǎn)生一個反峰脈沖，這樣就在主加熱線圈L13中產(chǎn)生一個頻率和占空比與PWM脈沖信號相同的交變電流，并在其周圍產(chǎn)生一個交變的磁場，在主加熱水箱的加熱片上感應(yīng)出渦流，同時發(fā)熱。主加熱電路輸出功率的大小是由開關(guān)管V10的飽和導(dǎo)通時間，也即PWM脈沖的占空比，及主加熱線的電感量和結(jié)構(gòu)所決定。預(yù)加熱電路的電路形式和工作原理與主加熱電路完全一樣。
如同4所示，電磁熱水器的保護電路由過壓保護電路(R79、R83、R85、RP72、VD75、VD76和N70(B))、欠壓保護電路(R80～R82、R84、VD74、VD73T N70(A))、過流保護電路(R70～R71、RP70、C70、VD70、VD71、N70(D))以及過熱保護和水壓檢測電路(R75、R77、R78、R85、VD72、N70(E)和S70)組成。過壓電路的作用是防止由于電網(wǎng)電壓過高或其他原因，引起開關(guān)管集電極反峰壓過高，而造成開關(guān)管的損壞。比較器N70(B)的反相端通過R85和R83分壓電阻接至V10的集電極用于監(jiān)視反峰脈沖的幅度。當(dāng)電網(wǎng)電壓變化，導(dǎo)致反峰電壓升高，在N70(B)同相端設(shè)置的電平調(diào)節(jié)電位器RP72，使N70(B)輸出低電平，通過VD75使功率控制電平箝位于低電平，PWM電路不工作，加熱電路也不工作，起到過壓保護作用。欠壓保護電路、過流保護電路、過熱保護及水壓檢測電路的工作原理和電路形式與過壓保護電路相同。
如圖5所示，本實用新型的主加熱水箱和預(yù)加熱水箱的結(jié)構(gòu)一樣，在圖5中，1為進水口；2為出水口；3為加熱片；4鋼化玻璃；5為水箱殼體；6為加熱線圈；7為高頻扁磁條；8為加熱線圈與電路相聯(lián)的插頭。在水箱的中間嵌有一塊加熱片，加熱片將水箱分成兩部分，加熱片采用厚度0.8MM的鋼板，在其下部開有一排小孔，將加熱水箱的兩部分連通，加熱水箱的一面采用絕緣強度較高，耐高溫沖擊的強化鋼化玻璃材料，加熱線圈固定在鋼化玻璃的正中央，加熱線圈產(chǎn)生的高頻磁場在加熱片上感應(yīng)出強的渦流而發(fā)熱，成為電磁熱水器的熱源，冷水從上部的進水口流入，流過加熱片的表面至下部，然后從加熱片下部的小孔進入水箱的另一部分，又從加熱片的另一面流過，最后被加熱的水從出水口流出。
權(quán)利要求1.一種高頻電磁場感應(yīng)加熱的電磁熱水器，它包括控制電路、保護電路、低壓電源、主加熱電路、預(yù)加熱電路、主加熱水箱、預(yù)加熱水箱，其特征是控制電路直接聯(lián)接主加熱電路和預(yù)加熱電路，主加熱電路和預(yù)加熱電路的加熱線圈固定在加熱水箱的表面鋼化玻璃中央，并與加熱水箱中的加熱片平行，通過加熱線圈周圍產(chǎn)生的交變強磁場，使加熱水箱中間的加熱片感應(yīng)出渦流電流，放出熱能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征是控制電路由PWM電路D1、同步電路D2、功率控制電路D3和報警電路D4組成，PWM電路D1產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過V31的倒相和V30的電平交換，分兩路加至主加熱電路和預(yù)加熱電路的驅(qū)動電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征是主加熱電路和預(yù)加熱電路均由驅(qū)動電路、開關(guān)電路、加熱線圈、整流濾波電路組成，由“a”端輸入的PWM脈沖經(jīng)過驅(qū)動電路，使開關(guān)電路按脈沖的頻率和占空比進行導(dǎo)通和截止，經(jīng)過整流濾波電路得到的直流電壓按開關(guān)電路的導(dǎo)通和截止規(guī)律作用于加熱線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征是保護電路由過壓保護電路、欠壓保護電路、過流保護電路、過熱保護電路組成，在過壓保護電路中，比較器N70(B)的反相端通過R85和R83分壓電阻接至V10的集電極，在N70(IB)同相端設(shè)置電平調(diào)節(jié)電位器RP72。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征是主加熱水箱和預(yù)加熱水箱均由加熱片、鋼化玻璃、水箱殼體加熱線圈組成，在水箱的一側(cè)面為鋼化玻璃，加熱線圈固定在鋼化玻璃的正中央，在水箱的中間嵌有一塊加熱片，加熱片的下邊開有一排小孔。
專利摘要一種高頻電磁場感應(yīng)加熱的電磁熱水器，它由控制電路、主加熱電路、主加熱水箱、預(yù)加熱電路、預(yù)加熱水箱、保護電路、低壓電源組成。由控制電路產(chǎn)生的PWM脈沖分別作用于主、預(yù)加熱電路的驅(qū)動電路，使加熱線圈產(chǎn)生高頻電流，在周圍產(chǎn)生交變強磁場，并使加熱水箱的加熱片感應(yīng)出很強的渦流電流而發(fā)熱。將流過加熱片表面的冷水加熱。本實用新型由于電路系統(tǒng)與發(fā)熱元件隔離，發(fā)熱元件不帶電，安全性能好，熱功率高，省電、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
文檔編號F24H9/20GK2224368SQ9424426
公開日1996年4月10日 申請日期1994年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月4日
發(fā)明者賀貴騰 申請人:賀貴騰