專利名稱：一種家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的技術(shù)領(lǐng)域有感應(yīng)加熱以及并聯(lián)諧振電路，特別是涉及一種家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有市場上普遍銷售的家用電熱水器中，采用的是電阻式電熱管構(gòu)成的加熱器。例如海爾牌電熱水器。由于電阻式電熱器在加熱過程中，從電網(wǎng)吸收100％的能量后轉(zhuǎn)換成熱量，對水進(jìn)行加熱。所以，該電熱水器在用電的功率與熱量的轉(zhuǎn)換上是無法節(jié)能的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種從電網(wǎng)中吸收的能量小，在加熱中釋放能量大的節(jié)能型家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，它包括外殼體、電氣控制裝置、以及至少有一個豎直安置的感應(yīng)加熱管和電容器，它還包括由感應(yīng)加熱管與電容器以及工頻交流電源并聯(lián)后構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路，所述并聯(lián)諧振電路是一個或多個獨立的并聯(lián)諧振電路；所述感應(yīng)加熱管包括，在一個電磁感應(yīng)線圈的里面，有一個由非導(dǎo)磁金屬材料制成的通水管道，在所述通水管道的里面，有一根或多根相互獨立且平行的用導(dǎo)磁材料制成的發(fā)熱鋼管，所述通水管道的內(nèi)徑與所述發(fā)熱鋼管的外徑之間留有間隙，所述多根發(fā)熱鋼管的外徑之間也留有間隙；其特征在于在所述感應(yīng)加熱管上方的熱水出口處焊接或螺接有一個儲水筒，在所述感應(yīng)加熱管下方的冷水進(jìn)口處焊接或螺接有一個集水器，在所述儲水筒與集水器之間有一個連通的下降管和循環(huán)水泵。
所述感應(yīng)加熱管中的通水管道是用無磁不銹鋼制成。
所述感應(yīng)加熱管中的發(fā)熱鋼管是用低碳鋼管或硅鋼管制成。
所述感應(yīng)加熱管中通水管道的兩個端部各有一個帶有法蘭的多孔封板。
所述感應(yīng)加熱管中通水管道的下端部有一個變徑大小頭。
安置在所述感應(yīng)加熱管中通水管道里面的所述發(fā)熱鋼管在其中部焊接有一個多孔固定板。
所述在循環(huán)水泵與集水器之間還可以有一個止回閥。
所述多個感應(yīng)加熱管之間有磁屏蔽罩。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器與現(xiàn)有的家用電熱水器相比后有如下積極效果感應(yīng)加熱管與電容器并聯(lián)后在工頻電壓下能夠產(chǎn)生并聯(lián)諧振。且能達(dá)到最佳諧振狀態(tài)。在最佳諧振狀態(tài)下運行的感應(yīng)加熱管釋放的功率大于從電網(wǎng)吸收的功率，從而節(jié)省了約50％的電力能源。
所述感應(yīng)加熱管與電容器在工頻電壓下發(fā)生并聯(lián)諧振的實驗結(jié)果如下感應(yīng)加熱管參數(shù)(1)電磁感應(yīng)線圈內(nèi)徑/外徑＝95/115mm，高度＝500mm，漆包圓銅線直徑＝2.44mm，圈數(shù)＝350匝。
(2)無磁不銹鋼通水管道內(nèi)徑/外徑＝85/89mm。
(3)發(fā)熱鋼管碳素鋼管四根，內(nèi)徑/外徑＝26/32mm，長度500mm。
電容器參數(shù)電容值＝276μf。
無水狀態(tài)下通電時間2分鐘。室溫22℃。
按上述參數(shù)配置的感應(yīng)加熱管與電容器在電氣上連接成并聯(lián)電路后，在該電路的并聯(lián)接點上施加一個頻率為50Hz、單相、90伏的交流電壓。此時，該并聯(lián)交流電路發(fā)生并聯(lián)諧振。用安培表和伏特表分別測量得到的數(shù)據(jù)如下電源輸入端電流是5安培、電壓是90伏，感應(yīng)加熱管的電磁感應(yīng)線圈及電容器上的電流是9.8安培、電壓是90伏。由此可見，感應(yīng)加熱管釋放的功率大于從電源吸收的功率，節(jié)約電能48.98％。


圖1是本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器中感應(yīng)加熱管第一實施方式的主視圖；圖2是圖1所示家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器中的感應(yīng)加熱管沿B-B線的放大剖視圖；圖3是本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器中感應(yīng)加熱管另一實施方式的主視圖；圖4是圖3所示家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器中的感應(yīng)加熱管沿B-B線的放大剖視圖；圖5是本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器一種實施方式的主視圖；圖6是本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器中所述獨立的并聯(lián)諧振電路第一實施方式的電氣原理圖；圖7是本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器中所述獨立的并聯(lián)諧振電路第二實施方式的電氣原理圖；圖8是本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器中所述并聯(lián)諧振電路是多個獨立的并聯(lián)諧振電路的一種實施方式的電氣原理圖。
圖中1、多孔固定板 27、安全閥2、變徑大小頭 28、熱水出口3、連接螺栓 29、儲水筒6、帶有法蘭的多孔封板 30、30a、感應(yīng)加熱管7、通水管道 33、磁屏蔽罩8、發(fā)熱鋼管 35、冷水進(jìn)口9、保溫層 36、集水器支架10、電磁感應(yīng)線圈39、集水器11、線圈出線端子40、40a、電容器12、絕緣壓件41、接線電纜13、壓釘42、交流電源輸出端子排14、支板43、43a、止回閥15、安裝板 48、溫度傳感器21、電氣控制裝置50、循環(huán)水泵22、交流電源輸入端子排 56、配水管道23、外殼體 58、保溫隔熱層24、管接頭 59、掛件25、熱水管 60、下降管具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1和圖2所示由一根發(fā)熱鋼管8構(gòu)成的感應(yīng)加熱管30。所述發(fā)熱鋼管8平行放置在通水管道7的里面。發(fā)熱鋼管8的外徑與通水管道7的內(nèi)徑之間有用于流通水的間隙。所述帶有法蘭的多孔封板6上，在發(fā)熱鋼管8與通水管道7之間的通水間隙處有多個通水孔。多孔固定板1先焊接在發(fā)熱鋼管8的中部，再焊接在通水管道7的中部上。所述發(fā)熱鋼管8與帶有法蘭的多孔封板6上的孔對應(yīng)貫通后焊成一體，再與通水管道7在其端部焊接成一體。變徑大小頭2直徑大的一端焊接在帶有法蘭的多孔封板6上。在通水管道7的外表面，覆蓋有保溫層9。電磁感應(yīng)線圈10套裝在保溫層9的外面，用絕緣壓件12、支板14、壓釘13固定。安裝板15螺接在連接螺栓3上。帶有法蘭的多孔封板6上的法蘭孔也可兼作安裝孔用。線圈出線端子11用于與外部電路的連接。
圖3和圖4所示由四根發(fā)熱鋼管8構(gòu)成的所述感應(yīng)加熱管30。四根發(fā)熱鋼管8相互獨立且平行的置于通水管道7的里面。四根發(fā)熱鋼管8之間留有間隙。發(fā)熱鋼管8的外徑與通水管道7的內(nèi)徑之間也有用于流通水的間隙。所述帶有法蘭的多孔封板6上，在發(fā)熱鋼管8與通水管道7之間的通水間隙處有多個通水孔。多孔固定板1先焊接在發(fā)熱鋼管8的中部，再焊接在通水管道7的中部上。所述發(fā)熱鋼管8與帶有法蘭的多孔封板6上的孔對應(yīng)貫通后焊接在一起，再與通水管道7在其端部焊接成一體。變徑大小頭2直徑大的一端焊接在帶有法蘭的多孔封板6上。在通水管道7的外表面，覆蓋有保溫層9。電磁感應(yīng)線圈10套裝在保溫層9的外面，用絕緣壓件12、支板14、壓釘13固定。安裝板15螺接在連接螺栓3上。帶有法蘭的多孔封板6上的法蘭孔也可兼作安裝孔用。線圈出線端子11用于與外部電路的連接。
感應(yīng)加熱管30中的電磁感應(yīng)線圈10與發(fā)熱鋼管8的電磁參數(shù)按悉知的感應(yīng)加熱原理設(shè)計確定。電磁感應(yīng)線圈10的結(jié)構(gòu)型式參照干式電力變壓器的線圈結(jié)構(gòu)確定。電磁感應(yīng)線圈10是有兩個出線端的單相單繞組線圈，它可以由幾段繞組串聯(lián)或并聯(lián)而成，還可以在繞組的中間留有抽頭以調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱管30的電感或電壓。保溫層9的厚度是根據(jù)所述通水管道內(nèi)的水溫和電磁感應(yīng)線圈30本身溫升的要求來確定。
圖5中所示的電容器40、40a安裝在電氣控制裝置的下面。冷水進(jìn)口35將外部自來水管路中的水通過安全閥27、止回閥43a輸入到集水器39中，經(jīng)過感應(yīng)加熱管30、30a流入儲水筒29內(nèi)。當(dāng)儲水筒29內(nèi)的水需要加熱的時候，通過下降管60、循環(huán)水泵50以及止回閥43將儲水筒29內(nèi)的水強制循環(huán)至集水器39內(nèi)，構(gòu)成了一個閉路水循環(huán)系統(tǒng)。儲水筒內(nèi)的熱水是通過熱水管25及熱水出口28在自來水的壓力下傳輸?shù)酵獠抗┧苈废到y(tǒng)中。感應(yīng)加熱管30、30a的上端與儲水筒29焊接在一起，其下端用管接頭24與焊接在集水器上的配水管道56連接在一起。感應(yīng)加熱管30、30a的線圈出線端子11與電容器40-40a分別并聯(lián)連接后，由連接電纜41與電氣控制裝置21中交流電源輸出端子排42的接點并聯(lián)連接成2個獨立的并聯(lián)諧振電路。交流電源輸入端子排22將外部電源引入到電氣控制裝置21中。在感應(yīng)加熱管30、30a中的水處在循環(huán)的狀態(tài)下由電氣控制裝置21通電加熱。當(dāng)儲水筒內(nèi)的水溫達(dá)到要求后不再需要繼續(xù)加熱時，應(yīng)先切斷感應(yīng)加熱管的電源再停止水的循環(huán)。在感應(yīng)加熱管的上部有溫度傳感器48。感應(yīng)加熱管30、30a之間的磁屏蔽罩33將減小感應(yīng)加熱管相互間的漏磁影響。感應(yīng)加熱管30、30a及集水器39均是通過集水器支架36固定在外殼體23的底座上。保溫隔熱層58覆蓋在儲水筒29、集水器39及熱水管25、下降管60的外表面。掛件59將所述家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器整體懸掛在墻壁上。
圖6所示的是由一個感應(yīng)加熱管30中接線端子30-1、30-2與電容器40中的接線端子40-1、40-2分別并聯(lián)后再與電氣控制裝置21中交流電源輸出端子排42的接點21A11、21N11并聯(lián)連接。通過上述的連接，構(gòu)成了所述獨立的并聯(lián)諧振電路第一實施方式。21A、21N是電氣控制裝置21交流電源輸入端子排的兩個接點。圖6所示電氣原理圖是構(gòu)成本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器最基本的主電路圖；該電路中交流電源～的頻率是工頻，即50赫芝或60赫芝，交流輸入的電壓為220伏或240伏。該電路的工作原理是，感應(yīng)加熱管30中的電感參數(shù)是預(yù)先設(shè)計確定的，電容器40的參數(shù)是按所述電感參數(shù)匹配的。電感與電容的匹配必須滿足并聯(lián)交流電路的諧振條件，即感應(yīng)加熱管中的感抗與電容器中的容抗在頻率為工頻時相等。當(dāng)一個工頻電壓施加給所述獨立的并聯(lián)諧振電路后，該電路發(fā)生并聯(lián)諧振，此時電路中電磁感應(yīng)線圈10中流過的電流大于交流電源供給的電流。在這種諧振狀態(tài)下運行的感應(yīng)加熱管30發(fā)出的功率大于從電網(wǎng)吸收的功率，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。
圖7所示的是感應(yīng)加熱管30中的接線端子30-2與感應(yīng)加熱管30a中的接線端子30a-1串聯(lián)后，再由感應(yīng)加熱管30、30a中的接線端子30-1、30a-2分別與電容器40a中的接線端子40a-1、40-a2并聯(lián)連接，然后再與電氣控制裝置21中的交流電源輸出端子排42的接點21A12、21N12并聯(lián)連接。通過上述的連接，構(gòu)成了所述獨立的并聯(lián)諧振電路的第二實施方式。21A、21N是電氣控制裝置21中交流電源輸入端子排22的兩個接點。
圖8所示的是感應(yīng)加熱管30中的接線端子30-1、30-2與電容器40中的接線端子40-1、40-2分別并聯(lián)連接后再與電氣控制裝置21中交流電源輸出端子排42的接點21A1、21N1并聯(lián)連接；感應(yīng)加熱管30a中的接線端子30a-1、30a-2與電容器40a中的接線端子40a-1、40a-2分別并聯(lián)連接后再與電氣控制裝置21中交流電源輸出端子排42的接點21A1、21N1并聯(lián)連接；通過上述的連接，構(gòu)成了所述并聯(lián)諧振電路是多個獨立的并聯(lián)諧振電路的一種實施方式。圖8中21A、21N是電氣控制裝置21中交流電源輸入端子排22的兩個接點。在電氣控制裝置21中交流電源輸出端子排42的接點21A1、21N1上可以并聯(lián)多個由感應(yīng)加熱管30與電容器40并聯(lián)的所述獨立的并聯(lián)諧振電路。電氣控制裝置21的電路結(jié)構(gòu)和元件構(gòu)成按悉知的電熱水器電控系統(tǒng)技術(shù)原理制作。本發(fā)明家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器的額定容量一般不超過2千瓦。
權(quán)利要求
1.一種家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，它包括外殼體、電氣控制裝置、以及至少有一個豎直安置的感應(yīng)加熱管和電容器，它還包括由感應(yīng)加熱管與電容器以及工頻交流電源并聯(lián)后構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路，所述并聯(lián)諧振電路是一個或多個獨立的并聯(lián)諧振電路；所述感應(yīng)加熱管包括，在一個電磁感應(yīng)線圈的里面，有一個由非導(dǎo)磁金屬材料制成的通水管道，在所述通水管道的里面，有一根或多根相互獨立且平行的用導(dǎo)磁材料制成的發(fā)熱鋼管，所述通水管道的內(nèi)徑與所述發(fā)熱鋼管的外徑之間留有間隙，所述多根發(fā)熱鋼管的外徑之間也留有間隙；其特征在于在所述感應(yīng)加熱管上方的熱水出口處焊接或螺接有一個儲水筒，在所述感應(yīng)加熱管下方的冷水進(jìn)口處焊接或螺接有一個集水器，在所述儲水筒與集水器之間有一個連通的下降管和循環(huán)水泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，其特征在于所述感應(yīng)加熱管中的通水管道是用無磁不銹鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，其特征在于所述感應(yīng)加熱管中的發(fā)熱鋼管是用低碳鋼管或硅鋼管制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，其特征在于所述感應(yīng)加熱管中通水管道的兩個端部各有一個帶有法蘭的多孔封板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，其特征在于所述感應(yīng)加熱管中通水管道的下端部有一個變徑大小頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，其特征在于安置在所述感應(yīng)加熱管中通水管道里面的所述發(fā)熱鋼管在其中部焊接有一個多孔固定板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，其特征在于所述在循環(huán)水泵與集水器之間還可以有一個止回閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，其特征在于所述多個感應(yīng)加熱管之間有磁屏蔽罩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，它包括由至少有一個豎直安裝的感應(yīng)加熱管以及電容器。所述感應(yīng)加熱管的構(gòu)成是在一段由非導(dǎo)磁金屬材料制成的通水管道里面，有用導(dǎo)磁材料制成的發(fā)熱鋼管，在所述通水管道的外面，套有一個電磁感應(yīng)線圈。在感應(yīng)加熱管上方的熱水出口處焊接有一個儲水筒，在感應(yīng)加熱管下方的冷水進(jìn)口處連接有一個集水器。在所述儲水筒中部與集水器之間有一個下降管和循環(huán)水泵以及止回閥。由所述感應(yīng)加熱管和電容器以及工頻電源并聯(lián)后，能夠發(fā)生并聯(lián)諧振。在并聯(lián)諧振狀態(tài)下運行的感應(yīng)加熱管，所釋放的能量要大于其從電網(wǎng)吸收的能量。從而節(jié)省了約50％的電力能源。本發(fā)明的家用工頻諧振式感應(yīng)電熱水器，主要是為家庭提供生活和洗澡熱水之用。
文檔編號F24H9/18GK1773187SQ20041004403
公開日2006年5月17日 申請日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者郝明君 申請人:郝明君