專利名稱：電磁熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高頻電磁場(chǎng)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(chǎng)，并在水箱的加熱片上感應(yīng)出強(qiáng)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?xì)鉄崴?，另一類是電熱熱水器。燃?xì)鉄崴饔捎谑褂妹簹饣蛞夯瘹獾纫兹家妆瑲怏w，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(huì)造成人身傷亡和財(cái)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(xiǎn)因素本實(shí)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(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，整個(gè)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(hù)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(duì)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(hào)分成兩路，一路加至主加熱電路的驅(qū)動(dòng)電路，另一路加至預(yù)加熱電路的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)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(gè)開關(guān)電路按PWM脈沖的頻率和占空比進(jìn)行導(dǎo)通和截止，使得由 電壓經(jīng)過整流濾波獲得的兩個(gè)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(gè)加熱線圈中流過一個(gè)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(chǎng)，并在相應(yīng)的加熱片上感應(yīng)出很強(qiáng)的渦流電流，同時(shí)放出大量的熱能，從預(yù)加熱水箱的進(jìn)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(jìn)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(shí)用新型是通過電路系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)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(shí)用新型的原理方框圖。
圖2是本實(shí)用新型的控制電路圖。
圖3是本實(shí)用新型的主加熱電路和預(yù)加熱電路圖。
圖4是本實(shí)用新型的保護(hù)電路圖。
圖5是本實(shí)用新型的加熱水箱結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步的敘述如
圖1所示，本實(shí)用新型包括控制電路D、保護(hù)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(duì)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(hào)分成兩路，分別加至主加熱電路的驅(qū)動(dòng)電路和預(yù)加熱電路的驅(qū)動(dòng)電路，使這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)開關(guān)電路按PWM脈沖的頻率和占空比進(jìn)行導(dǎo)通和截止，由 電壓經(jīng)過濾波獲得的兩個(gè)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(gè)加熱線圈流過一個(gè)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(chǎng)，使加熱水箱內(nèi)的加熱片上感應(yīng)出很強(qiáng)的渦流電流，同時(shí)放出大量的熱能，從預(yù)加熱水箱的進(jìn)水口流入的冷水先流過加熱片的表面，被預(yù)加熱后進(jìn)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(shí)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(bào)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(bào)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(hào)經(jīng)過V31的倒相和V30的電平變換，在R19上得到一個(gè)幅度約為6VP-P的脈沖信號(hào)，然后分成兩路加至主加熱電路和預(yù)加熱電路的驅(qū)動(dòng)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(hào)，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(duì)脈沖信號(hào)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(dá)到控制熱水器的輸出功率。在L12上感應(yīng)的電壓信號(hào)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(jìn)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(dòng)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(dòng)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(hào)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(hào)變?yōu)闃O性互為相反的2路PWM脈沖信號(hào)。當(dāng)從“a”端輸入的脈沖信號(hào)為高電平時(shí)，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(gè)線性增加的大電流。當(dāng)從“a”端輸入的脈沖信號(hào)為低電平時(shí)，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(shí)V10的集電極產(chǎn)生一個(gè)反峰脈沖，這樣就在主加熱線圈L13中產(chǎn)生一個(gè)頻率和占空比與PWM脈沖信號(hào)相同的交變電流，并在其周圍產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場(chǎng)，在主加熱水箱的加熱片上感應(yīng)出渦流，同時(shí)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(shí)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(hù)電路由過壓保護(hù)電路(R79、R83、R85、RP72、VD75、VD76和N70(B))、欠壓保護(hù)電路(R80～R82、R84、VD74、VD73T N70(A))、過流保護(hù)電路(R70～R71、RP70、C70、VD70、VD71、N70(D))以及過熱保護(hù)和水壓檢測(cè)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(hù)作用。欠壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路、過熱保護(hù)及水壓檢測(cè)電路的工作原理和電路形式與過壓保護(hù)電路相同。
如圖5所示，本實(shí)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(jìn)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(qiáng)度較高，耐高溫沖擊的強(qiáng)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(chǎng)在加熱片上感應(yīng)出強(qiáng)的渦流而發(fā)熱，成為電磁熱水器的熱源，冷水從上部的進(jìn)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(jìn)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(chǎng)感應(yīng)加熱的電磁熱水器，它包括控制電路、保護(hù)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(qiáng)磁場(chǎng)，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(bào)警電路D4組成，PWM電路D1產(chǎn)生的脈沖信號(hào)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(dòng)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(dòng)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(dòng)電路，使開關(guān)電路按脈沖的頻率和占空比進(jìn)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(hù)電路由過壓保護(hù)電路、欠壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路組成，在過壓保護(hù)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(chǎng)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(hù)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(dòng)電路，使加熱線圈產(chǎn)生高頻電流，在周圍產(chǎn)生交變強(qiáng)磁場(chǎng)，并使加熱水箱的加熱片感應(yīng)出很強(qiáng)的渦流電流而發(fā)熱。將流過加熱片表面的冷水加熱。本實(shí)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(hào)F24H9/20GK2224368SQ9424426
公開日1996年4月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:賀貴騰