CN201078724Y - 一种电磁热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电磁热水器。本电磁热水器由热水器本体(1)、绝缘隔热壳(3)、导线(2)和外壳(6)等组成。热水器本体既是贮水管又是加热管。绝缘隔热壳(3)套在热水器本体(1)上，在绝缘隔热壳(3)上缠绕着密集的导线(2)，导线通入的是高频交流电(I)，热水器本体(1)正处于高频交流电产生的磁场的中心位置，通过电磁感应加热。本电磁热水器为即热式热水器。本电磁热水器结构简单、成本低、安装维修方便。本电磁热水器是一种节能、安全、使用方便的热水器。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种热水器，具体为一种电磁热水器。
背景技术：
现在，热水器广泛用于人们的日常生活中，洗澡、洗菜、洗锅、洗脸、洗手等等，都要用热水器加热的水。
现在市场上的热水器基本上有三种，即电热水器、太阳能热水器和燃气热水器。每种热水器各有利弊。太阳能热水器为节能产品，使用最为经济。但是南方很多地区因阴雨天多不便于使用，在北方地区冬天也不好使用。燃气热水器必须在有燃气供应的地区才能使用。电热水器使用方便，不受时间、地区限制，只要有电就能使用。缺点是能耗比较高、不安全。
现在市场上的电热水器基本上都是容积式电阻加热热水器。此种热水器存在四大缺点。一是体积庞大笨重。二是能耗高，因用电阻加热管加热能耗比较高，而且每次加热好的热水不可能全部用完。浪费一部份热能。三是安全性能差，尽管厂家采取了多种措施，但是因电阻加热管就浸在水中，不安全的因素仍然是存在的。四是使用时必须提前加热，使用不太方便。
还有一种电热水器采用德国DSC单晶盾非金属电热技术，以单晶硅作为载体。这种热水器比较安全，但是结构复杂、能耗高、成本高。
实用新型内容：
为了克服现有电阻热水器的上述缺点，本实用新型提供一种节能、安全、使用方便的电磁热水器。
现将电磁热水器说明如下：
1、该电磁热水器由6部分组成，即：热水器本体、导线、绝缘隔热壳、加热翅片、端盖和外壳。请见图1、图2。如图显示，绝缘隔热壳(3)套在热水器本体(1)上，在绝缘隔热壳外缠绕上密集的导线(2)，将端盖(5)拧在热水器本体(1)上。将上述缠好导线的绝缘隔热壳、热水器本体一起装入外壳(6)。加热翅片(4)焊在热水器本体内部。
热水器本体既是贮水管又是加热管，热水器本体的横截面可以是圆形(如图2)，也可以是矩形(如图3)。为了加热更快，在热水器本体内设置了若干个加热翅片(4)。热水器本体和翅片用铁质材料制成。
热水器本体(1)也可以为折流管，请见图8。
绝缘隔热壳(3)与热水器本体(1)之间有若干毫米的距离。防止缠绕在绝缘隔热壳上的导线(2)过热。
热水器外壳(6)与导线(2)之间也留有若干毫米的距离，让导线散热。
为了调控热水温度，为了防止热水器烧干，本热水器安装了自动控制系统，请见图4。如图4所示，在热水器本体出口处安装了温度传感器(7)和水流传感器(8)，传感器7、8与微电脑连接。通过微电脑实现自动控制。
导线(2)通入的是高频交流电(I)，通过电磁感应加热。
2、电磁热水器工作原理：
(A)、电磁热水器本体(1)上缠绕着密集的导线(中间有绝缘隔热壳3)，这样实际上构成了一个螺线管(见图5)。当高频交流电通过螺线管时，在螺线管内产生了交变磁场(见图7)。图中1-螺线管，2-磁力线。热水器本体(1)和翅片(4)正位于磁场的中心位置。根据法拉第电磁感应定律，在热水器本体和翅片上产生了感应电动势：
E＝K1×dφ/dt……(1)
式中K1为常数，dφ/dt为磁通(φ)随时间(t)的变化率。
由于电动势E的作用，在热水器本体和翅片上产生了无数个环形交变感应电流：
I＝E/R……(2)
式中R为热水器本体和翅片的电阻。
热水器本体和翅片相当于由无数个电阻为R的圆形闭合线圈组成。由于R很小，因此不大的感应电动势可以在热水器本体和翅片内激起很大的电流，这种电流叫做涡电流(简称涡流)。
根据电流热效应原理，涡电流必然产生热能Q：
Q＝K2I2Rt……(3)
将式(2)代入式(3)得出：
Q＝K2×E2t/R……(4)
式中K2为常数
由式(4)中可以看出，由于热水器本体和翅片电阻R很小，不大的电动势(E)可以在短时间(t)内产生强大的热效应，使电磁热水器中的水很快被加热。
(B)、由(A)中(1)式得知，热水器本体和翅片上产生的感应电动势(E)与磁通变化率(dφ/dt)成正比。本电磁热水器通入的电流(I)为高频交流电，由于高频交流电dφ/dt更大，产生的感应电动势(E)很大。这样使本电磁热水器更节能，水热的更快。
(C)关于电磁辐射问题：
经过推导计算和测定，无限长密绕载流螺线管管内是一个匀强磁场，磁场强度B内＝μnI(n为线圈匝数，I为电流强度，μ为常数)。螺线管外磁场强度为零，即B外＝0。
本热水器导线形成的螺线管虽然不是无限长，但是磁场基本上都在管内，幅射到管外的很少(请见图6)。图中1为螺线管，螺线管下方为对应的磁场强度曲线图。由图6看出磁场强度B在管内最大，在管外很小，趋向于零。与现在市场上大量销售的电磁炉的电磁幅射相比，本热水器的电磁幅射可以忽略不计，因此本热水器是环保型产品，使用非常安全。
3、电磁热水器的优势：
本电磁热水器与现在市场上销售的电阻式热水器比较有很大优势。
(1)本电磁热水器为即热式热水器，不用预热，打开热水器数秒后，热水就不断流出，使用十分方便。
(2)本热水器为节能产品：
由前述说明中得知，本热水器通入的是高频交流电，通过电磁感应产生的涡流效应加热水，既降低能耗，加热速度又快。本热水器为即热式，不浪费热水。
(3)本热水器用电绝对安全：
由图1可知，本热水器的导线是缠绕在热水器绝缘隔热壳(3)上，热水器本体既是贮水管又是加热管，在热水器本体和导线之间有一绝缘隔热壳，热水器本体与外电源无法接通，因此是绝对安全的。
(4)本热水器结构简单、占用空间少，成本比容积式热水器低50％左右。
(5)本热水器安装维修方便：
本热水器没有庞大笨重的贮水桶，很好安装。本热水器本体可以自由取出。维修清洗时将热水器本体取出，拧开端盖进行清洗，清洗完毕再装进去即可。
(6)本热水器可以安装在不同场所，用于不同用途。本热水器安装在卫生间，可用于洗澡，安装在洗碗池和洗脸池下方水管上就构成即热式水龙头。
本热水器安装在饮水机内可以烧开水。
(7)本热水器可以大型化，供多人同时使用，也可以供暖
附图说明：
图1为电磁热水器的结构示意图。图中1为热水器本体，2为导线，3为绝缘隔热壳，4为热水器本体内的加热翅片，5为端盖，6为外壳。I为通入导线的高频交流电。A为进水口。B为热水出口。
图2是当热水器本体横截面为圆形时的图1的D-D剖面图。图中1为热水器本体，2为导线，3为绝缘隔热壳，4为加热翅片，6为外壳。
图3是当热水器本体横截面为矩形时的图1的D-D剖面图。图中1为热水器本体，2为导线，3为绝缘隔热壳，4为加热翅片，6为外壳。
图4是热水器自动控制示意图。图中1为热水器本体，2为导线，7为温度传感器，8为水流传感器。K1、K2为电源开关。A为进水口，B为热水出口。
图5为一螺线管。图中I为通入螺线管的高频交流电。
图6是螺线管内外磁场强度的示意图。图中1为螺线管，B为磁场强度。
图7是螺线管内外磁力线的分布图。图中1为螺线管，2为磁力线，B为磁场强度。
图8是热水器本体为折流管的电磁热水器的结构示意图，图中1为热水器本体，2为导线，3为绝缘隔热壳。A为进水口，B为热水出口，I为高频交流电。
具体实施方式：
现结合附图将电磁热水器的具体实施方式进一步说明如下。
按照电磁热水器的结构图(图1)，首先用不锈钢制造一热水器本体(1)，热水器本体进水端只留一进水管口，出水端敞开，管外加工成螺纹。端盖(5)里面也加工成螺纹，螺纹模数与热水器本体螺纹模数相同。将端盖(5)拧在热水器本体(1)上，旋紧。热水器本体内焊着若干加热翅片(4)。
然后，用耐热耐压塑料制造一绝缘隔热壳(3)，将漆包线(铜导线)(2)紧密地缠绕在绝缘隔热壳(3)上，漆包线要按照图4中的E、F段分别缠绕，F段也可以分若干组。每一段的漆包线的匝数根据计算和实验决定。
外壳(6)用塑料制造。
将上述热水器本体(1)装入已缠好漆包线的绝缘隔热壳(3)内，再装上外壳(6)。
绝缘隔热壳与热水器本体之间有若干毫米的距离，防止导线过热。
漆包线(2)通入高频交流电，频率为20仟赫左右。
为了防止热水器烧干，为了保持热水器水温恒定，本热水器设计了一个自动控制系统。请见图4，图中(1)为电磁热水器本体，2为导线，A为冷水进口，B为热水出口。两组线圈将热水器本体分成E段和F段，E段为正常工作段，F段为水温调节段。7为温度传感器，8为水流传感器，K1、K2为电源开关。K1、K2由微电脑控制。
当水不流过热水器时，水流传感器通知微电脑断开K1、K2开关，热水器不工作。当水流通过热水器时，水流传感器立即通知微电脑合上K1、K2开关，热水器立即开始工作，数秒钟后热水从出口B流出。
温度传感器主要作用是控制热水温度。防止温度低过高，防止温度过高烫伤人。
当热水温度超过设定温度时，温度传感器通知微电脑断开K2开关，F段停止工作，热水温度下降。当热水温度低于设定温度时，温度传感器通知微电脑合上K2开关，F段立即开始工作，热水温度上升。
热水器水温调节段可以分为若干组，根据需要设定。
Claims (6)
1.一种电磁热水器，其特征在于：所述热水器由6部分组成，即热水器本体、导线、绝缘隔热壳、加热翅片、端盖和外壳；绝缘隔热壳(3)套在热水器本体(1)上，在绝缘隔热壳(3)外缠绕着密集的导线(2)，将端盖(5)拧在热水器本体(1)上，将上述缠好导线的绝缘隔热壳、热水器本体一起装入外壳(6)，加热翅片(4)焊在热水器本体(1)内部。
2.根据权利1所述的电磁热水器，其特征在于：所述热水器的热水器本体(1)既是贮水管又是加热管，其横截面可以是圆形、矩形或其它形状；热水器本体(1)和翅片(4)用铁质材料制造。
3.根据权利1所述的电磁热水器，其特征在于：所述热水器的绝缘隔热壳(3)与热水器本体(1)之间有若干毫米的距离，热水器外壳(6)与导线(2)之间也有若干毫米的距离，防止导线过热。
4.根据权利1所述的电磁热水器，其特征在于：所述热水器的热水器本体(1)也可以为折流管。
5.根据权利1所述的电磁热水器，其特征在于：在热水器本体热水出口处安装了温度传感器(7)和水流传感器(8)，温度传感器、水流传感器与微电脑连接，用微电脑调控热水温度，同时防止热水器烧干。
6.根据权利1所述的电磁热水器，其特征在于：热水器导线(2)通入的是高频交流电(I)，热水器本体(1)正处于高频交流电产生的磁场的中心位置，通过电磁感应加垫。
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