本发明涉及电热水器技术领域。 电磁式快速热·沸水器可连续提供开水或温热水,供人们饮洗用,适合于家庭集体单位或饮用水量集中的公共场所使用。
现有电热水器技术领域中主要有腔体式和水槽式快速热水器。其本质上是电热丝未经绝缘直接放入水中加热,因而常因水流中气穴气流造成电热丝脱水其温度骤升烧毁热水器。且由于电源直接放入水中,对地存在电势易产生漏电。当接地不良,水中杂质较高或捉电网损伤时常会造成触电事故。技术、工艺上存在的不足与缺陷严重影响了现有快速电热水器的安全使用和工作寿命。
现有沸水器技术中,主要有贮存沸水器,沸腾跳跃式自动沸水器,蒸汽冷凝式自动沸水器。由于结构设计和原理方法上的局限,现有技术存在几个问题。1、体积大,占空间位置多,给安装使用带来不便。2、采用管状加热器件,结构复杂,器件容易损坏;由于水质和温度的关系,在箱体内部及加热器件表面易结上水垢,降低了发热效率,减少了器具的使用寿命。3、沸腾水为非磁化水。4、由于原理的局限、控制方式落后,不能有效地采用国际公认的节能“电力电子技术”实施控制。5、存在沸水量过剩贮存现象,即不卫生,又浪费能源,反映出现有沸水器在实际应用中存在着缺陷。随着社会发展能源普遍紧张,因此解决上述问题有着重要价值。同时电力电子技术的飞速发展,为电磁式快速热·沸水器的开发利用提供了可能和机会。
本发明的目的是为了克服现有技术的不足与缺陷。采用现代电力电子技术驱动控制,利用电磁感应原理,在铁磁体中产生铁损发热,使流过的水被快速加热·沸腾磁化,为社会提供一种新型饮用洗用电磁式热·沸水器具。
本发明方法如下:
一种电磁式快速热·沸水器。水(H2O)经进水阀,预热管,励磁体铁磁材料中流过。采用电力电子变流技术,把220V/50Hz或110V/60Hz工频交流电变换成<500V/<40KHz的中高频电源加在励磁体中的感应线圈上。感应线圈、晶体管(可控硅)、电容、快速二极管组成LC共振回路产生振荡,在励磁体铁芯中产生强磁场和磁感应强度,根据焦耳热原理铁芯中的磁滞损失涡流损失及集肤等效应产生的热量使励磁体铁芯温度骤升,使流过励磁体铁磁材料的水快速加热沸腾磁化达到使用要求。
本发明设计方案如下:
一种电磁式快速热·沸水器。由变流电路,励磁体,感应线圈,壳体总成,进水阀构成。
变流电路中电抗滤波器(4)同步变压器(5)设地成环型,套在预热管(9)上。整流桥臂(7)和功率晶体管(或可控硅)(8)的散热器直接装在预热管(9)上,使电力电子器件散热功率被利用,以提高系统热效率并紧凑结构。盖(3)起密封防护作用,盖上有面板,上装电源开关(21)和温度选择键(20)。导线(13)连接线圈(11)与电力电子电路。
加热腔体结构设计如下:
加热腔体设计方案。
实施例一、环型导磁材料体(12)(15)和管状铁磁材料体(18)组合与一个中间有间隙的励磁体。水(1)经进水阀(2)通过预热管(9)流入管状铁磁材料体(18)中,经出水端盖(17)流出。水位传感器a、b(6)安装在预热管(9)上。隔热材料层(14)起到保温作用。温度传感器(6)安装在出水端口。
盖(3)、隔热防护套管(10)、出水端盖(17)组成壳体总成。
进水阀(2)安装在预热管(9)上端。
本发明特殊之处在于感应线圈(11)封闭在由铁磁材料(18)和导磁材料(12)(15)组成的励磁体中。通电开关采用水压电转换方式或可控硅控制方式。特殊之处在于变流电路与加热腔体可分体安装。热·沸水器出水温度35-100℃。在40℃左右时接淋浴喷头可用洗浴。
实施例二、感应线圈(11)绕在铁磁材料(12)地镙旋体的间隙中,线圈(11)被铁磁材料体(12)与导磁材料体(10)组成的平板形励磁体封闭夹持。在励磁体上有若干过水加热孔(8)防护板(13)与通水管(4)之间有隔离垫(7)。通水管(4)上部有水位传感器a、b(3)。(5)是通水管(4)与励磁体之间水的通道。防护罩(14)上装有电源开关(9)。电力电子路中整流器件(6)晶体管或可控硅(14)的散热器(2)直接装在通水管(4)外壁上。
本发明附图图面说明如下:
附图一为本发明电磁式快速热·沸水器实例一结构示意图。
附图二为本发明电磁式快速热·沸水器实例二结构示意图。
附图三为本发明电磁式快速热·沸水器电原理实施例。
附图四为发明电磁式快速热·沸水器实施例一说明书摘要附图。
现结合附图图面对本发明做进一步描述。
参见附图:
一种电磁式快速热·沸水器。
工作原量理是:当给感应线圈施加交变电流
I~=I0sin2πft
按照毕奥-沙伐定律 dB= (μ)/(4π) (IdI×r)/(r3)
B∝I~(dB)/(dt) = (dI)/(dt) =I02πfcos2πft
按照法拉第电磁感应定律,放在感应线圈一侧的铁磁体由于处处可以构成回路,且任意回路所包围面积的磁通量随电流改变而变化,因此在相应回路中激发感应电动势。
B1=-N (dΦ)/(dt) =-L (dI)/(dt)
根据麦克斯韦尔方程之一的∮Hdl=∑Ii全电流定律:在励磁体中产生磁场和磁感应强度,使励磁体铁芯产生铁损。其中磁滞损耗为Ph=δhf B2mV。涡流损耗为Pe=δef2B2mV。在它们及集肤等效应的共同作用下,励磁体铁芯快速温升至100-500℃左右。通过合理安排水的流向,利用热传导,热幅射使水快速加热沸腾磁化,达到设计目标。
参见附图一、附图三。
变流电源中整流器(7)采用KM或ZM系列。晶体管采用GTR系列或MOSEFT系列也可采用可控硅GTO系列。水位传感器用不锈钢棒或铜棒制做。驱动单可用单片微电脑CPU或集成、数字电路驱动。
进水阀(2)采用洗衣机或洗碗机用电磁进水阀或手动水阀。
预热管(9)采用铝材制做,保证有良好的导热性。铁磁体(20)采用铁磁性不锈钢或电工纯铁如DT3ADT6A等。导磁材料采用镍合金材料等。线圈(11)可采用高温漆包线或四氟高温导线。盖(3)防护套管(10),出水端盖(17)采用POM或PA工程塑料。
本发明相比现有技术如下优点:
1、热惯性小、安全卫生、操作简单、耐用可靠、效率高达90%以上。由于采用线圈单侧铁磁体方案,降低了工艺的复杂程度,提高了系统的可靠性。
2、切实根据需求加热沸腾水量,真正节约能源。适应面宽:适用于家庭淋浴洗用、妇女卫生冲洗;企事业单位、公共场所饮洗用热·沸水。在工矿企业非爆炸、易燃、无腐蚀液体的快速加热场合也能得到应用,有较高的使用价值。
3、特别适用于国外低压电源,有利于降低器件成本,增加热效率。
4、绝对安全,对地不存在电势,减少了漏电伤亡的可能性,无坏境污染,符合卫生要求。
5、沸腾水被磁化,卫生饮用对人体有益。并能有效地减少水垢的形成,延长热·沸水器的使用寿命。
6、充分利用电力电子控制技术,提高了系统的技术经济性能。