專利名稱：快速電子熱水器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電技術中一種電熱裝置，進一步是指通過電磁場感應加熱的一種快速電子熱水器。
目前市場上有兩種不同類型的快速熱水器，一種是利用液化氣燃燒加熱內部水管提供熱水，另一種是利用電阻絲通電加熱內部水箱提供熱水，均是采用間接加熱的方式，熱效率很低，前一種熱效率最高只有60％左右，并且液化氣燃燒后的廢氣將污染環境，后一種熱效率最高只有50％左右，耗電量較大。這兩種熱水器的內部結構都比較復雜，并且安全性差，在使用中不注意就引起中毒或觸電。從中國專利公告的申請號為CN87204199U的一種《高頻電磁加熱器》中得知，這種利用高頻感應渦流加熱的電熱裝置，雖然將熱效率提高到70％左右，但仍嫌其電路結構不甚合理，以致可靠性和安全性差，并且影響熱轉換效率的進一步提高。
本實用新型的目的，是提供一種熱效率極高的快速電子熱水器，并且使得其工作可靠性和安全性提高。
這種新型電子熱水器的解決方案參見
圖1的電路原理方框圖。其電路部分由高壓整流及濾波電路(1)、高頻振蕩及感應加熱電路(2)、自動開關及定時振蕩控制電路(3)、過流保護電路(4)、過熱及過壓保護電路(5)、同步電路(6)和低壓電源(7)組成，電路(2)具有L1C5振蕩回路和作為大功率開關管的VMOS場效應管T，還具有與振蕩線圈L1相耦合的加熱線圈L2，L2為內部空心兩端開口的鐵磁材料管，電路(1)將220伏交流市電整流和濾波后供給電路(2)作工作電源，電路(2)的VMOS管T的柵極還同時接受電路(3)送來的定時的脈沖控制信號，電路(2)產生的定時的高頻振蕩信號從振蕩線圈L1耦合到加熱線圈L2，電路(4)接受電路(1)產生的過流信號，將其變成過流控制信號控制電路(3)，電路(5)接受電路(2)產生的過熱及過壓信號，將其變成過熱及過壓控制信號控制電路(3)，電路(2)經電路(6)提供一個同步控制信號給電路(3)，使電路(3)與電路(2)同步，低壓電源(7)將220伏交流市電整流和穩壓后供給電路(3)和電路(5)作工作電源。具有上述電路結構的本實用新型在工作時，電路(1)給電路(2)的VMOS管T的漏極提供的直流電壓約為300伏，電路(3)給VMOS管T的柵極提供的脈沖控制信號，推動VMOS管T，將300伏的直流電壓轉換成850伏左右的、頻率約為400KC的高頻高壓電流信號，該電流信號流過振蕩線圈L1，再耦合到加熱線圈L2，使L2感應產生強烈的渦流效應而發熱，這時只要在L2管路一端通入冷水，另一端便有加熱的水流出，可作為淋浴和生活用熱水。熱水使用時間的長短可由電路(3)預置控制。當電路(2)中流過的高頻電流超過預定值時，電路(1)將一個過流信號送給電路(4)，由電路(4)再控制電路(3)自動停止供給電路(2)的脈沖控制信號，于是電路(2)停止工作，實現過流控制。當加熱線圈L2的溫度過高和電路(2)的高頻電壓值過高時，電路(2)能分別將過熱信號和過壓信號送給電路(5)，由電路(5)再控制電路(3)自動停止供給電路(2)的脈沖控制信號，于是電路(1)停止工作，從而分別實現過熱控制和過壓控制。
本實用新型由于采用結構合理的高頻振蕩及感應加熱電路，利用高頻電磁感應產生渦流直接加熱，水從加熱線圈內部流過，克服了間接加熱造成熱量損失的弊病，所以其發熱效率大大提高，達到95％，并且加快了加熱水的速度。在電磁場作用下，水被充分均勻磁化，磁化水用于淋浴時對人體具有保健作用(可參閱《電子世界》雜志79年第3期“磁化水妙用”一文)。該裝置結構簡單，無繼電器接點，有比較完善的加熱定時控制和過流、過壓及過熱保護功能，其使用可靠性和安全性比現有熱水器提高。
以下結合附圖和實施例對本實用新型加以更詳細說明。
圖1為本實用新型電原理方框圖；圖2為本實用新型外形圖；圖3為根據圖1的本實用新型一種具體電路原理圖；圖4為圖2取掉面板后的內部結構圖；圖5為圖4的A－A剖視圖。
參見圖3，高壓整流及濾波電路(1)包括保險管BX1、電容C1、由整流二極管D1至D4組成的橋式整流電路、由電容C2至C4和鐵心濾波線圈ZL1組成的π形濾波電路以及由電阻R1與R5、穩壓管D5、電容C6組成VMOS管T的柵極電壓供給電路。高頻振蕩及感應加熱電路(2)由四只并聯的VMOS場效應管T1至T4、電阻R6至R10、阻尼二極管D7至D8、穩壓管D9、壓敏電阻TR1、振蕩線圈L1、振蕩電容C5以及加熱線圈L2組成。D9是為保護T1至T4柵極而設的，TR1的作用，是當高頻電壓瞬間超過900伏時，其阻值馬上變小，使過高的脈沖電壓不致加到T1至T4的漏極上。VMOS場效應管T的數量也可不為四只而為其它數量。自動開關及定時振蕩控制電路(3)由自動開關電路、定時電路和振蕩電路依次連接而成。自動開關電路由時基集成電路IC1、觸摸開關AN1與AN2、電阻R41、R42、R11至R13、二極管D15與D16以及發光二極管D17組成。定時電路由時基集成電路IC2、觸摸開關AN3、場效應管BG3、三極管BG4與BG5、定時調節電位器W1、電阻R14與R15、電容C12與C26以及發光二極管D18組成。振蕩電路由時基集成電路IC3、倒相放大三極管BG6、功率調節電位器W2、電阻R16至R22、電容C14至C20以及二極管D19至D21組成。在接通電源瞬間，有一個脈沖電壓加在自動開關電路中作為開機復位，使IC1輸出端為零電位，IC2和IC3均不工作，整機處于等待工作狀態。當用手觸摸AN1時，IC1輸出高電位，低壓指示發光二極管D17亮，電壓加在定時電路的IC2上，調節W1可得到幾秒至60分鐘的定時，C12是定時電容，BG4和BG5是放電管。當定時完成后，觸摸AN3使C12上電壓通過BG4和BG5放掉，定時電路重新開始記時，在預定時間內定時發光二極管D18亮，振蕩電路的IC3處于慢起動中，它將輸出一個由低到高的高頻調寬矩形脈沖加在BG6基極上，這個慢起動過程在2秒左右，調節C15的大小可改變慢起動時間，同時C15還具有慢關機作用，當IC3斷電時，由于D19的阻流作用，C15上的電壓放電作用使IC3輸出一個由高到低的脈沖電壓，這個過程在4秒左右，W2是功率調節電位器，C17是振蕩頻率電容，BG6把振蕩脈沖適量放大和倒相后，經C20送到T1至T4的柵極，推動T1至T4工作。用手觸摸AN2，自動開關電路的IC1輸出零電位，IC2和IC3停止工作。過流保護電路(4)由三極管BG1、電阻R2至R4以及隔離二極管D6組成，BG1跨接在鐵心濾波線圈ZL1兩端，當電流超過預定值時，將在ZL1兩端產生0.7伏左右的電壓，使BG1飽和導通，BG1的輸出電壓經R3與R4分壓后，得到的電壓經D6送至IC1，使電路(3)關閉而無脈沖控制信號輸給電路(2)，高頻加熱停止。過熱及過壓保護電路(5)由發光二極管推動集成電路IC4、發光二極管D25至D34、電阻R23至R40、三極管BG7至BG9、二極管D22至D24、電容C21至C25以及電位器W3組成。在開機復位狀態時，D34和D29發光二極管亮，分別指示溫度和直流高壓的起始狀態。BG9作為溫度傳感器，放置在加熱線圈L2所處的金屬盒內，調節W3可改變起始溫度指示，調整R30可改變D30至D34的溫度指示，當溫度超過預定值時D30亮，在IC4第3腳輸出一脈沖信號，經BG8放大輸出一電壓，再經隔離二極管D24送給IC1，使電路(3)關閉，高頻加熱停止。過壓保護取樣信號是通過電路(2)中的電阻R6和R7取得的，該信號經D22半波整流和經C21濾波后，得一電壓加上IC4第16腳，使D25至D29指示不同的電壓值，當超過預定高頻電壓時D25亮，在IC4第14腳輸出一脈沖信號，經BG7放大輸出一電壓，再經隔離二極管D23送給IC1，使電路(3)關閉，高頻加熱停止。同步電路(6)由三極管BG2、穩壓管D15以及電容C11組成，BG2作為同步開關，當T1至T4每個工作周期完成的瞬間，將在阻尼管D7和D8兩端產生一瞬間脈沖，經R6和R7分壓后，通過C11使BG2飽和導通，使IC3第4腳處于零電位，無矩形脈沖輸出，當振蕩回路(L1與C5)完成充放電周期后，BG2自動關閉，IC3恢復輸出信號，完成同步。低壓電源(7)包括變壓器B1、由二極管D10至D13組成的橋式整流電路、三端集成穩壓塊IC5、二極管D14以及濾波電容C7至C10，得到一個15伏的電壓從A端輸出。
圖2、圖4和圖5中的附圖標記是8，高頻電壓指示發光二極管D25至D29；9，觸摸開關AN1至AN3；10，溫度指示發光二極管D30至D34；11，功率調節電位器W2；12，定時調節電位器W1；13，定時指示發光二極管D18；14，低壓指示發光二極管D17；15，冷水輸入接頭；16，熱水輸入接頭；17，熱水量調節開關；18，熱水器外殼；19，熱水器電路板；20，變壓器B1；21，加熱線圈L2；22，保溫反射外殼；23，振蕩線圈L1；24，保溫層；25，振蕩線圈放置圓盤；26，絕緣支柱。
參見圖2及圖4，接頭(15)和(16)分別接在加熱線圈L2(21)的兩端。參見圖5，加熱線圈L2(21)采用直徑為14毫米的鋼管制成，圓盤(25)用陶瓷或膠木材料制造。調整圓盤(25)與加熱線圈L2(21)之間的間隔高度，可改變高頻電壓的大小，使加熱器處于最佳工作狀態。外殼(22)用鋁金屬材料制成，其內表面必需光亮，有利于紅外線反射，保溫層(24)采用石棉等保溫材料裹附于外殼(22)上。絕緣支住(26)用于將外殼(22)支承在外殼(18)上。
權利要求1.一種通過高頻電磁感應加熱的快速電子熱水器，其特征在于，電路部分由高壓整流及濾波電路(1)、高頻振蕩及感應加熱電路(2)、自動開關及定時振蕩控制電路(3)、過流保護電路(4)、過流及過壓保護電路(5)、同步電路(6)和低壓電源(7)組成，電路(2)具有L1C5振蕩回路和作為大功率開關管的VMOS場效應管T，還具有與振蕩線圈L1相耦合的加熱線圈L2，L2為內部空心兩端開口的鐵磁材料管，電路(1)將220伏交流市電整流和濾波后供給電路(2)作工作電源，電路(2)的VMOS管T的柵極還同時接受電路(3)送來的定時脈沖控制信號，電路(2)產生的定時的高頻振蕩信號從振蕩線圈L1耦合到加熱線圈L2，電路(4)接受電路(1)產生的過流信號，將其變成過流控制信號控制電路(3)，電路(5)接受電路(2)產生的過熱及過壓信號，將其變成過熱及過壓控制信號控制電路(3)，電路(2)經電路(6)提供一個同步控制信號給電路(3)，使電路(3)與電路(2)同步，低壓電源(7)將220伏交流市電整流和穩壓后供給電路(3)和電路(5)作工作電源。
2.如權利要求1所述的熱水器，其特征在于，高頻振蕩及感應加熱電路(2)由四只并聯的VMOS場效應管T1至T4、電阻R6至R10、阻尼二極管D7與D8、穩壓管D9、壓敏電阻TR1、振蕩線圈L1、振蕩電容C5以及加熱線圈L2組成。
3.如權利要求1所述的熱水器，其特征在于，自動開關及定時振蕩控制電路(3)由自動開關電路、定時電路和振蕩電路依次連接而成，自動開關電路由時基集成電路IC1、觸摸開關AN1與AN2、電阻R41、R42R11至R13、二極管D15與D16以及發光二極管D17組成，定時電路由時基集成電路IC2、觸摸開關AN3、場效應管BG3、三極管BG4與BG5、定時調節電位器W1、電阻R14與R15、電容C12與C26以及發光二極管D18組成，振蕩電路由時基集成電路IC3、倒相放大三極管BG6、功率調節電位器W2、電阻R16至R22、電容C14以及二極管D19至D21組成。
4.如權利要求1所述的加熱器，其特征在于，過流保護電路(4)由三極管BG1、電阻R2至R4以及隔離二極管D6組成。
5.如權利要求1所述的加熱器，其特征在于，過熱及過壓保護電路(5)由發光二極管推動集成電路IC4、發光二極管D25至D34、電阻R23至R40、三極管BG7至BG9、二極管D22至D24、電容C21至C25以及電位器W3組成。
6.如權利要求1所述的加熱器，其特征在于，同步電路(6)由三極管BG2、穩壓管D15以及電容C11組成。
專利摘要本裝置的電路部分由高壓整流及濾波電路(1)、高頻振蕩及感應加熱電路(2)、自動開關及定時振蕩控制電路(3)、過流保護電路(4)、過熱及過壓保護電路(5)、同步電路(6)及低壓電源(7)組成。電路(2)具有與振蕩線圈L
文檔編號H05B6/02GK2082058SQ9021591
公開日1991年7月31日 申請日期1990年9月27日 優先權日1990年9月27日
發明者涂為明 申請人:涂為明