專利名稱：電磁熱水器的制作方法
技術(shù)所屬領(lǐng)域本發(fā)明為家用電器，特別涉及的是利用電能轉(zhuǎn)換成磁能的方式加熱的電磁熱水器。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是在本人的專利《多功能熱水淋浴器》發(fā)明專利號97121006.3，和實用新型專利號97244827.6的基礎(chǔ)上改進(jìn)研究出的第四代電磁熱水器.。以上專利雖然實用性很好，也安全可靠，但存在著熱效率不夠高，沒實現(xiàn)智能化和自動化，無功耗大等等缺點(diǎn)，并且沒解決電磁對空間和電器的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能化和自動化程度高，無功功耗很小，解決了電磁對空間和電器的干擾，且使用方便、安全可靠的即熱式電磁熱水器。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，具體說明如下一種電磁熱水器由外殼、外殼內(nèi)的電磁加熱轉(zhuǎn)換器、電路板組成；電磁加熱轉(zhuǎn)換器為筒狀，最外層是環(huán)繞形金屬水管形成的水管層，其內(nèi)芯為導(dǎo)熱介質(zhì)回流管；由外面的金屬水管層往筒芯依次設(shè)絕緣隔離水管骨架層、導(dǎo)熱介質(zhì)通道層、漆包線層、電磁加熱線圈骨架層、鐵氧體層、管芯即導(dǎo)熱介質(zhì)回流管。
上述外殼內(nèi)還設(shè)余熱吸熱器、泵體，余熱吸熱器安裝在緊貼電磁加熱轉(zhuǎn)換器的上方；泵體設(shè)在電路板上方；與外殼連為一體的隔離板將電磁加熱轉(zhuǎn)換器、電路板分隔在密封不相通的兩側(cè)內(nèi)腔中；其中的金屬水管上端進(jìn)入余熱吸熱器內(nèi)環(huán)繞至少1圈后再引出外殼作為進(jìn)水口；其余熱吸熱器的外殼是用絕緣材料制成的；余熱吸熱器依次與導(dǎo)熱介質(zhì)通道、回流管、泵體、余熱吸熱器相連通，在泵體的作用下形成導(dǎo)熱介質(zhì)的閉路循環(huán)。上述電磁加熱轉(zhuǎn)換器中絕緣隔離水管骨架與電磁加熱線圈骨架之間由固定螺絲連接為一個密封架體，電磁加熱線圈封在其中。
上述漆包線層是指由至少3根細(xì)漆包線合股成的粗漆包線繞制而成的漆包線層；上述鐵氧體層是指，由至少3根細(xì)鐵氧體條環(huán)繞分布組成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)很明顯，電磁加熱轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)具有科學(xué)性和高效性，余熱吸熱器將整機(jī)發(fā)熱元件的熱量循環(huán)利用即保證了機(jī)內(nèi)電、磁元件的最佳工作性能，又回收利用提高了熱效率；由于采用了電磁加熱轉(zhuǎn)換器和電路的科學(xué)設(shè)計解決了電磁對空間和電器的干擾；電路中采用微型單片機(jī)做作主控元件，使電路智能化、自動化；電路中應(yīng)用現(xiàn)代大功率管IGBT作驅(qū)動元件，使電路的無用功耗變的很??；總之，改進(jìn)結(jié)構(gòu)和電路后的本發(fā)明實現(xiàn)了智能化和自動化，無功耗低，并且解決了電磁對空間和電器的干擾，經(jīng)樣機(jī)試用，在同樣的頻率之下電磁加熱的熱效率提高1倍以上，其產(chǎn)品更具有大批生產(chǎn)的加工性。


圖1為即熱式電磁熱水器主視示意2為即熱式電磁熱水器主視剖示3為即熱式電磁熱水器俯視剖示4為即熱式電磁熱水器仰視剖示5為即熱式電磁熱水器電路方框示意6為即熱式電磁熱水器電路板主控電路部分示意7為即熱式電磁熱水器電路板功率驅(qū)動及電源部分示意圖附圖中1.冷水進(jìn)水口，2.出水口，3.固定螺絲，4.上限傳感器，5信號線，6.溫度傳感器，7.固定螺絲，8.信號線，9.固定螺絲，10.外殼，11.介質(zhì)下孔，12.金屬水管，13.鐵氧體磁條，14.水管骨架，15.導(dǎo)熱介質(zhì)通道，16.電磁線圈，17.線圈骨架，18.回流管，19介質(zhì)上孔，20回流上孔，21.盤繞管，22.余熱吸熱器，23.泵出孔，24.泵體，25.螺旋槳，26.散熱片，27.固定螺絲，28.電機(jī)，29.大功率管IGBT，30固定螺絲，31電路板，32.電源線，33.電源變壓器，34.電源插頭，35.泵回流管，36.隔離板，3.7固定螺絲，38.液晶顯示板，39.功能設(shè)置開關(guān)，40.降溫開關(guān)41.升溫開關(guān)，42.電源開關(guān)，43.商標(biāo)位置，44.品名位置，45.導(dǎo)線。
由圖1可知，外殼(10)前板兼作控制面板，安裝電源開關(guān)(42)、降溫開關(guān)(40)、升溫開關(guān)(41)、功能設(shè)置開關(guān)(39)、電源插頭(34)、液晶顯示板(38)，并留有商標(biāo)位置(43)和品名位置(44)；由圖2可知，電磁加熱轉(zhuǎn)換器是該項專利的主件，是一個同心多層結(jié)構(gòu)的圓筒形狀，其最外一層是螺旋水管層，由一根至少1米長的金屬水管(12)繞制成的圓筒形狀層，緊貼金屬水管(12)層的里面是一層接絕緣隔離的水管骨架(14)，水管骨架(14)里面為導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)，導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)里面是一層電磁加熱線圈(16)，緊貼電磁加熱線圈(16)里面的是一層絕緣隔離的電磁加熱線圈骨架(17)，線圈骨架(17)里面是一層由至少3根鐵氧體磁條(13)均勻分布在其周圈組成的鐵氧體層，鐵氧體層里面即為位于圓筒內(nèi)芯的導(dǎo)熱介質(zhì)回流管(18)。
由圖2可看出，與外殼(10)連接為一體的隔離板(36)將外殼(10)腔內(nèi)的兩大主件機(jī)械與電器兩部分全部隔離密封，使意外事故減少發(fā)生；在外殼(10)腔內(nèi)隔離板(36)左側(cè)設(shè)電磁加熱轉(zhuǎn)換器，電磁加熱轉(zhuǎn)換器由固定螺絲(3)固定在外殼(10)上，其上方貼設(shè)余熱吸熱器(22)；隔離板(36)右側(cè)腔內(nèi)設(shè)由固定螺絲(27)固定在外殼(10)上的用于控制電磁加熱轉(zhuǎn)換器控制和功率驅(qū)動部分的電路板(31)；電路板(31)上方設(shè)固定在外殼(10)上的泵體(24)；在電路板(31)下方，由固定螺絲(37)將電源變壓器(33)固定在外殼(10)上。
還可看出金屬水管(12)下端引出外殼(10)為出水口(2)，其上端在余熱吸熱器(22)內(nèi)盤繞至少2圈稱盤繞管(21)后，引出外殼(10)作為進(jìn)水口(1)。
圖2中，金屬水管(12)外壁中部貼設(shè)熱水器上限傳感器(4)，在出水口(2)外貼設(shè)出水口溫度傳感器(6)；泵體(24)部分是由電機(jī)(28)、螺旋槳(25)、大功率管IGBT(29)、散熱片(26)、泵回流管(35)、泵出孔(23)組成；大功率管IGBT(29)與散熱片(26)通過固定螺絲(30)連接。
上述金屬水管(12)饒制成的圓筒形狀層與電磁加熱線圈(16)應(yīng)是安裝在同一軸線上的兩個不同層面的結(jié)構(gòu)；電磁加熱線圈(16)由至少2根細(xì)的漆包線饒成一根粗漆包線再饒制成的電磁加熱線圈(16)為最好；在同一骨架上繞2組電磁加熱線圈(16)即電路圖中的L3、L4，為佳，兩組電磁加熱線圈(16)是工作在一個不同時間中，即IGBT1導(dǎo)通時，IGBT2斷開的工作狀態(tài)。。
還可看出用固定螺絲(7)將絕緣隔離水管骨架(14)與電磁加熱線圈骨架(17)連接為一體后，將電磁加熱線圈(16)封閉，并通過導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)將電磁加熱線圈(16)中產(chǎn)生的無用熱能吸收利用；上述隔離板(36)、絕緣隔離水管骨架(14)以及電磁加熱線圈骨架(17)均不設(shè)置也可以實現(xiàn)電磁加熱水管的目的，但不安全，一旦出現(xiàn)意外，就會出現(xiàn)漏電傷人事故。
余熱吸熱器殼是用非導(dǎo)電材料制成的；在絕緣隔離水管骨架(14)層內(nèi)留有至少2毫米徑距的導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)，通道內(nèi)壁是一根用數(shù)根細(xì)的漆包線饒成一根粗漆包線再饒制成的電磁加熱線圈(16)，電磁加熱線圈(16)內(nèi)壁設(shè)絕緣材料制成的圓筒形電磁加熱線圈骨架(17)，圓筒形電磁加熱線圈骨架(17)內(nèi)壁設(shè)1層由至少3根細(xì)鐵氧體磁條(13)組成的導(dǎo)磁鐵氧體層，其導(dǎo)磁鐵氧體層內(nèi)壁中心即是導(dǎo)熱介質(zhì)回油管(18)；要求上述金屬水管(12)饒制成的圓筒形狀層與電磁加熱線圈(16)是安裝在同一軸線上的兩個層面上，而導(dǎo)磁鐵氧體磁條(13)卻是沿電磁加熱線圈骨架(17)內(nèi)壁沿圓周分布安裝而成；絕緣隔離水管骨架(14)與線圈骨架(17)之間組成一個密封體，將電磁加熱線圈(16)封閉在里面。
由圖2、3、4中看出余熱吸熱器(22)安裝在電磁加熱轉(zhuǎn)換器的上方，同電磁加熱轉(zhuǎn)換器緊密相連，金屬水管(12)從余熱吸熱器(22)內(nèi)繞幾圈后引出外殼(10)為進(jìn)水口(1)；余熱吸熱器(22)外殼是用絕緣材料制成的；余熱吸熱器(22)通過介質(zhì)上孔(19)與導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)連通，導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)通過介質(zhì)下孔(11)與回流管(18)連通，回流管(18)通過其上孔(20)與泵回流管(35)連通，泵回流管(35)與泵體(24)連通，泵體(24)與泵出孔(23)連通，泵出孔(23)即是余熱吸熱器(22)的進(jìn)口，形成封閉循環(huán)通道，通道中的導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)將電磁加熱線圈(16)的熱能吸收帶走，位于泵體(24)中的散熱片(26)的熱量由泵體(24)中的導(dǎo)熱介質(zhì)將吸收帶走，在螺旋槳(25)的作用下導(dǎo)熱介質(zhì)在閉路中循環(huán)流動，在余熱吸熱器(22)中將熱量傳給水管(12)中的水，即降低了電磁加熱線圈(16)和大功率滑IGBT等電子元件的熱量，保證電器發(fā)揮最大功效，又實現(xiàn)了余熱回收利用。
電磁加熱線圈及IGBT大功率管等發(fā)熱原件也可用風(fēng)冷卻的辦法解決，但其余熱不能被利用。
金屬水管(12)制成的筒狀結(jié)構(gòu)，包括橢園筒狀，多棱空芯柱等。
電路驅(qū)動選用IGBT電壓驅(qū)動型大功率管做功率驅(qū)動管，如果選用其他類型的功率管也能完成功率驅(qū)動，但是都沒有用IGBT的功率管的效果好。
本電路并未提供電腦應(yīng)用控制程序，只提供了硬件及結(jié)構(gòu)部分，如果生產(chǎn)制造需設(shè)計安裝控制驅(qū)動程序。
由圖5、6、7可知，電磁加熱控制電路板(31)上是由以下部分組成(1)PIC單片機(jī)(IC7)主控電路部分(2)熱水器水溫高限及功率管溫度過熱檢測電路(3)熱水器功能設(shè)置開關(guān)電路(4)語音提示電路(5)微型油泵功率驅(qū)動電路(6)熱水器出水水溫檢測電路(7)同步脈沖電路(8)IGBT功率管過壓檢測電路(9)光電隔離IGBT功率驅(qū)動及過流檢測電路(10)電磁加熱及IGBT功率電路(11)脈沖直流整流濾波防干擾電路(12)直流穩(wěn)壓電路(13)點(diǎn)陣式液晶顯示模塊及顯示板上述(1)中，PIC單片機(jī)(IC7)主控電路部分，它對檢測溫度、電壓、電流數(shù)據(jù)的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，來判斷、分析、處理、控制熱水器的工作狀態(tài)；上述(2)中，熱水器水溫高限及功率管溫度過熱檢測電路，由RK3檢測熱水器的電磁加熱轉(zhuǎn)換器的水溫高限檢測信號提供給單片機(jī)IC7，如果IC7單片機(jī)測到有水溫高限信號，單片機(jī)將控制大功率管IGBT1、2不工作。Rk1、RK2是IGBT功率管上安裝的溫度檢測元件。IGBT大功管溫度過高時，它將提供一個功率管過溫信號給IC7第七腳，IC7單片機(jī)也將停止IGBT大功率管的工作；上述(3)中，熱水器功能設(shè)置開關(guān)電路由電阻R20、R21、R23、R24、開關(guān)K1、K2、K3、K4，IC9-B(A/D)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器組成一個熱水器功率設(shè)置電路，它具有開關(guān)機(jī)，水溫溫度設(shè)置，功能設(shè)置等，通過Ic9-B(A/D)數(shù)模轉(zhuǎn)換后提供Ic7單片機(jī)一個模擬信號來執(zhí)行設(shè)置者的命令；上述(4)中，語音提示電路，當(dāng)Ic7單片機(jī)開機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)后，溫度及電路等工作是否正常，它都會提供語音提示，Ic7第九腳輸出一串提示信號驅(qū)動HA晶片發(fā)出提示音；上述(5)中，微型油泵驅(qū)動電路是由R26晶體三極管Q1、二極管D5連接電機(jī)m1組成，由IC7單片機(jī)第八腳提供控制信號使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；上述(6)中，熱水器出水水溫檢測電路是由Ic8測溫模塊提供一個模擬水溫電壓經(jīng)A/D塊IC9-A數(shù)/模轉(zhuǎn)換后提供給Ic7單片機(jī)第一腳，單片機(jī)根據(jù)信號的變化來控制IGBT1、2功率管頻率變化，是其達(dá)到水溫的升降；上述(7)中，同步脈沖電路是由IC6-D比較器電阻R2、R3、R4R5、電容C3等組成，它將IC1整流模塊后的脈動直流經(jīng)電阻R2、R3、R4、R5、電容C3濾波后提供給Ic6-D輸入端一個脈動直流信號，經(jīng)IC6-D調(diào)整后，供給Ic7單片機(jī)第十腳一串脈動直流信號，經(jīng)IC7單片機(jī)變頻后提供IGBT功率驅(qū)動電路IC4IC5，使大功率管IGBT與脈動直流電源工作同步；上述(8)中，IGBT功率管過壓檢測電路，由電阻R6、R16、R12、R13、Ic6-B運(yùn)算比較器組成對IGBT1的過壓檢測電路。R6電阻上出現(xiàn)高于工作電壓時，在Ic6-B運(yùn)算比較器的輸入正端將會出現(xiàn)一個高于負(fù)輸入端的電信號，Ic6-B的輸出端將有一個電信號輸出，使Ic6-A的輸出端也有一個過壓電信號提供給Ic7單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)Ic7收到過壓信號時將對IGBT功率驅(qū)動電路Ic4Ic5施行軟關(guān)斷；上述(9)中，光電隔離IGBT大功率管驅(qū)動電路，它是由IC4、Ic5電容C4、C6、C5、C7，二極管D1、D2等組成；IC4是驅(qū)動大功率管IGBT1的，Ic5是驅(qū)動大功率管IGBT2的；C4、D1、C5、D3、Ic4第4、5、6腳組成，檢測IGBT1大功率管的過流電路，C6、D2、C7、D4、IC5第4、5、6組成檢測IGBT2的過流電路；上述(10)中，電磁加熱及IGBT功率電路電感線圈L3、IGBT1穩(wěn)壓管R8W1組成一組電磁加熱電路，電感線圈L4、IGBT2穩(wěn)壓管W2電阻R9組成另一組電磁加熱電路；上述(11)中，脈動直流整流濾波防干擾電路，由電容C1電感L1壓敏電阻TR1整流模塊Ic1，電感線圈L2，電容C2等組成脈動直流電路和濾波防干擾電路；上述(12)中，直流穩(wěn)壓電路是由電源變壓器BT1，整流模塊Ic2，穩(wěn)壓塊Ic3等組成，為控制電路，驅(qū)動電路，油泵等分別提供穩(wěn)壓直流電源；
上述(13)中，點(diǎn)陣式液晶顯示模塊及顯示板。顯示模塊及顯示板因是采用點(diǎn)陣式液晶顯示模塊及顯示板，它可顯示數(shù)字、漢字、英文等不同文字。
具體實施例方式熱水器在使用時，將電源插頭插入電源插座后，開通電源開關(guān)，待熱水器自動檢查電路中無任何電路故障后開機(jī)，它會將熱水器的出水溫度自動設(shè)定在35℃水溫，如果你需要水溫升高或降低可調(diào)節(jié)升溫或降溫開關(guān)，當(dāng)溫度設(shè)置好之后，即可打開冷水的水龍頭沖洗。本熱水器在設(shè)置水溫溫度完成后，流出熱水器的水將是恒定的，如果停止使用，可按開/關(guān)機(jī)，熱水器即可停止工作。
本發(fā)明同行技術(shù)人員可以實施。
權(quán)利要求
1.一種電磁熱水器，由外殼、外殼內(nèi)的電磁加熱轉(zhuǎn)換器、電路板組成，其特征在于電磁加熱轉(zhuǎn)換器為筒狀，最外層是環(huán)繞形金屬水管形成的水管層，其內(nèi)芯為導(dǎo)熱介質(zhì)回流管由外面的金屬水管層往筒芯依次設(shè)有絕緣隔離水管骨架層、導(dǎo)熱介質(zhì)通道層、漆包線層、電磁加熱線圈骨架層、鐵氧體層、管芯即導(dǎo)熱介質(zhì)回流管。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征在于外殼內(nèi)還設(shè)余熱吸熱器、泵體；余熱吸熱器安裝在緊貼電磁加熱轉(zhuǎn)換器的上方；泵體設(shè)在電路板上方；與外殼連為一體的隔離板將電磁加熱轉(zhuǎn)換器與電路板兩部分分隔在密封不相通的兩側(cè)內(nèi)腔中；其中的金屬水管上端進(jìn)入余熱吸熱器內(nèi)環(huán)繞至少1圈后再引出外殼作為進(jìn)水口其余熱吸熱器的外殼是用絕緣材料制成的；余熱吸熱器依次與導(dǎo)熱介質(zhì)通道、回流管、泵體，形成導(dǎo)熱介質(zhì)的閉路循環(huán)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征在于上述電磁加熱轉(zhuǎn)換器中絕緣隔離水管骨架與電磁加熱線圈骨架之間由固定螺絲連接為一個密封架體，電磁加熱線圈封在其中。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征在于上述漆包線層是指由至少2根細(xì)漆包線合股成的粗漆包線繞制而成的漆包線層；上述鐵氧體層是指，由至少3根細(xì)鐵氧體條環(huán)繞分布組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征在于金屬水管(12)外壁中部貼設(shè)有上限傳感器(4)；在出水口(2)處貼設(shè)有溫度傳感器(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要2所述的電磁熱水器，其特征在于余熱吸熱器(22)通過介質(zhì)上孔(19)與導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)連通，導(dǎo)熱介質(zhì)通道(15)通過介質(zhì)下孔(11)與回油管(18)連通，回油管(18)通過其上孔(20)與泵回流管(35)連通，泵回流管(35)與泵體(24)連通，泵體(24)與泵出孔(23)連通，泵出孔(23)即是余熱吸熱器(22)的進(jìn)口，形成封閉循環(huán)通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁熱水器，其特征在于電磁加熱控制電路板(31)是由以下13部分組成1、PIC單片機(jī)(IC7)主控電路部分；2、熱水器水溫高限及功率管溫度過熱檢測電路；3、熱水器功能設(shè)置開關(guān)電路；4、語音提示電路；5、微型油泵功率驅(qū)動電路；6、熱水器出水水溫檢測電路；7、同步脈沖電路；8、IGBT功率管過壓檢測電路；9、光電隔離IGBT功率驅(qū)動及過流檢測電路；10、電磁加熱及IGBT功率電路；11、脈沖直流整流濾波防干擾電路；12、直流穩(wěn)壓電路；13、點(diǎn)陳式液晶顯示模塊及顯示板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁熱水器，其特征在于檢測電路部分中(2-0)大功率管IGBT過壓檢測電路是由比較器Ic6-a，Ic6-b，Ic6-c電阻R6、R7、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17連接PIC單片機(jī)Ic7組成；檢測部分中(2-1)熱水器水溫高限及大功率管IGBT溫度過熱檢測電路是由溫度傳感器RK1RK2RK3，電阻R25連接PIC單片機(jī)Ic7組成。
9，根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁熱水器，其特征在于同步脈沖電路(3-0)是由電阻R2R3R4R5電容C3比較器Ic6-D連接PIC單片機(jī)Ic7組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁熱水器，其特征在于光電隔離大功率管IGBT驅(qū)動及過電流檢測控制電路(7-0，7-1)是由集成模塊Ic4、Ic5電容CA、C5、C6、C7，二極管D1、D32、D3、D4組成；大功率電路(7-0)是由IGBT1、IGBT2，電阻R8、R9，穩(wěn)壓二極管W1、W2連接電磁加熱線圈L3、L4組成。
全文摘要
本發(fā)明電磁熱水器是由電磁加熱轉(zhuǎn)換器、多種傳感器、外殼、金屬水管、鐵氧體磁條、水管骨架、導(dǎo)熱介質(zhì)通道、電磁線圈、線圈骨架、回流管、余熱吸熱器、泵體、螺旋槳、散熱片、電機(jī)、大功率管IGBT、電路板、隔離板、液晶顯示板、功能設(shè)置開關(guān)等組成；其優(yōu)點(diǎn)是電磁加熱轉(zhuǎn)換器的科學(xué)性和高效性，余熱吸熱器的利用，水、電路的隔離，既保證了機(jī)內(nèi)電、磁元件的最佳工作性能，又提高了熱效率；解決了電磁對空間和電器的干擾；使電路智能化、自動化；應(yīng)用大功率管IGBT作驅(qū)動元件，使電路的無用功耗變的很小；總之，無功耗低，解決了電磁對空間和電器的干擾，經(jīng)試用，在同樣頻率之下電磁加熱的熱效率提高1倍以上。
文檔編號F24H1/20GK1542377SQ0311218
公開日2004年11月3日 申請日期2003年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月28日
發(fā)明者張永光, 程君 申請人:張永光