CN107726600B - 一种磁能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁能热水器，包括具有储水腔的金属内胆、用以给所述储水腔内的水加热的电磁加热装置以及用以控制所述磁能热水器的工作状态的控制器，所述电磁加热装置包括与所述控制器电性连接的磁能发射板，所述金属内胆的材质为碳钢，所述磁能发射板包括磁感发射线圈以及涂覆于所述磁感发射线圈外周且与碳钢频率相匹配的预设量的石墨烯；从而能够提升磁能发射板电磁加热的效率、使能量转换效率不低于90%，且可实现对所述金属内胆10~50 mm的远距离加热。
Description
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种能够增加能量转换效率且能够实现对金属内胆10~50mm远距离加热的磁能热水器。
背景技术
目前，市场上的热水器一般都是采用电加热管等电阻加热方式给金属内胆中的水加热，电加热管放置于金属内胆的水中，通电后，电加热管发热，并将热能传递给金属内胆中的水，由于电加热管与水的接触面积较小，需要通过提高电加热管的发热温度来快速对水进行加热，这会导致金属内胆中的水垢加速形成并附着于所述电加热管和内胆内壁的表面，一方面，水垢腐蚀加热管易造成电加热管损坏和漏电，在电加热管漏电后，金属内胆中的水就会带电，危及使用者的人身安全；另一方面，水垢清理比较麻烦，易影响热水器的使用寿命和用水水质。
现有的部分热水器利用电磁板代替电加热管给金属内胆中的水加热，虽然电磁板与金属内胆中的水不需要直接接触，能够降低漏电的风险，但是，电磁板加热需要限制电磁板与金属内胆之间的距离，即电磁板与金属内胆之间距离较近才能实现较好地给所述金属内胆中的水加热且能量转换率较低。同时，电磁板和电路板工作时发热严重，为保证其正常工作需要使用风机进行散热，这会使热水器在工作过程中产生噪音，使用者的使用体验不好。
有鉴于此，有必要提供一种新的磁能热水器，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够增加能量转换效率且能够实现对金属内胆10~50mm远距离加热的磁能热水器。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种磁能热水器，包括具有储水腔的金属内胆、用以给所述储水腔内的水加热的电磁加热装置以及用以控制所述磁能热水器的工作状态的控制器，所述电磁加热装置包括与所述控制器电性连接的磁能发射板，所述金属内胆的材质为碳钢，所述磁能发射板包括磁感发射线圈以及涂覆于所述磁感发射线圈外周且与碳钢频率相匹配的预设量的石墨烯。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述金属内胆的导磁性介于1~500之间时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~2%之间。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述金属内胆上与所述磁能发射板相配合的一侧为平面时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~0.5%之间；所述金属内胆上与所述磁能发射板相配合的一侧为凹凸面或者弧面时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.5%~2%之间。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述磁能发射板距所述金属内胆的距离介于0~50mm时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~2%之间。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述磁能热水器还包括位于所述金属内胆外侧的外壳、位于所述外壳与所述金属内胆之间的保温层，所述保温层包裹于所述金属内胆的外周。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述电磁加热装置还包括设于所述外壳内侧用以固定所述磁能发射板的位置处的固定架，所述固定架用以固定所述磁能发射板。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述金属内胆的内表面涂覆有搪瓷层。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述金属内胆上具有开口、所述磁能热水器还包括自所述开口处与所述储水腔相连通的进水管、自所述开口处与所述储水腔相连通的出水管以及用以将所述进水管与所述出水管安装至所述开口处的安装件。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述安装件为法兰扣。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述金属内胆包括相对设置的上端面、下端面以及连接所述上端面与所述下端面的侧壁，所述电磁加热装置位于所述下端面的下侧，所述开口设于所述上端面上；所述进水管位于所述储水腔内的一端向下延伸至靠近所述下端面的内侧，所述出水管位于所述储水腔内的一端靠近所述上端面的内侧。
本发明的有益效果是：本发明中的磁能热水器通过选取材质为碳钢的金属内胆，同时在所述磁能发射板中添加与碳钢频率相匹配的预设量的石墨烯，从而能够提升磁能发射板电磁加热的效率、使能量转换效率不低于90%，且可实现对所述金属内胆10~50 mm的远距离加热。
附图说明
图1为本发明中的磁能热水器的内部结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述，请参照图1所示，为本发明的较佳实施方式。
请参图1所示，为本发明中的磁能热水器100，所述磁能热水器100包括具有储水腔1的金属内胆2、与所述储水腔1相连通的进水管3以及出水管4、位于所述金属内胆2外侧的外壳5、位于所述外壳5与所述金属内胆2之间的保温层6、用于给所述储水腔1内的水加热的电磁加热装置7以及用以控制所述磁能热水器的工作状态的控制器8。
进一步地，所述金属内胆2的材质为碳钢，能够提高所述电磁加热装置7产生的交变磁场的磁感应强度，从而提高能量转换率。
同时，所述金属内胆2的内表面涂覆有搪瓷层21，一方面，能够有效防止材质为碳钢的金属内胆被水腐蚀；另一方面，所述搪瓷层21具有耐高温、高韧性、抗热急变性能和抗水压骤变性能，能够较好地应对所述储水腔1中水温、水压的变化带来的搪瓷层21的内部应力变化冲击。
本实施方式中，所述金属内胆2呈竖向设置，所述金属内胆2包括相对设置的上端面、下端面以及连接所述上端面与所述下端面的侧壁。所述电磁加热装置7位于所述金属内胆2的下侧，即位于所述下端面的下侧，以直接加热所述储水腔1内靠近所述金属内胆2下部的水，所述储水腔1底部的水被加热后密度变小，上浮至所述储水腔1的上部，使热传递自下向上传递，水温在不断上升的过程中，能够加快热传递，从而无需增加循环泵或其他循环装置使水循环流动。
进一步地，所述金属内胆2上具有开口，所述磁能热水器100还包括用以将所述进水管3与所述出水管4安装至所述开口处的安装件9，从而所述金属内胆2上不需要设置安装所述进水管3与所述出水管4的通孔，减少所述金属内胆2制造时的冲压孔以及焊接的工艺步骤，而且减少了所述金属内胆2上的焊接点，更好地保证了所述金属内胆2的完整性，提高了所述金属内胆2的抗腐蚀能力，增加了所述金属内胆2的使用寿命。
本实施方式中，所述开口设于所述上端面上，且所述进水管3位于所述储水腔1内的一端向下延伸至靠近所述金属内胆2的下端面的内侧，所述出水管4位于所述储水腔1内的一端靠近所述上端面的内侧；一方面，保证了所述储水腔1内的水一直处于满水的状态，即只有储水腔1内注满水时才会有热水自所述出水管4排出，且每次用户使用热水的同时就会注入冷水；另一方面，有利于直接对自进水管3进入所述储水腔1内的冷水进行快速加热，因所述储水腔1底部的水被加热后密度变小，上浮至所述储水腔1的上部，便于直接使用位于所述储水腔1顶部的热水，而且冷水是自下往上升的，能够将储水腔1内的剩余的热水顶出至所述出水管4所在的位置处，冷热水无法混合；从而既能够达到节能的效果又能够增加加热效率。
进一步地，所述磁能热水器100还包括设于所述安装件9与所述开口之间的密封垫，以增强所述金属内胆2的密封性能。
具体地，所述安装件9为法兰扣，所述法兰扣与所述金属内胆2之间采用螺栓安装固定，便于拆卸，从而便于更换进水管3与出水管4。
所述保温层6包裹在所述金属内胆2的外周，包括所述下端面、上端面以及侧壁的外周，从而减少所述金属内胆2内的热量散失，增强所述磁能热水器100的保温效果。
所述电磁加热装置7包括与所述控制器电性连接的磁能发射板71以及用以固定所述磁能发射板71的固定架72。
所述磁能发射板71包括磁感发射线圈，在所述控制器控制所述电磁加热装置7启动后，所述磁感发射线圈产生磁感线圈，所述下端面切割磁感线产生交变电流，即产生无数的小涡流，所述下端面的金属原子相互碰撞、摩擦产生热能使所述下端面发热，以加热所述储水腔内靠近所述下端面的水；一方面，所述下端面的面积较大，即热传导面积较大使得热传导率上升，从而下端面的温度远低于电阻加热式热水器，有效降低水垢产生的速率，达到阻垢的作用；另一方面，所述金属内胆2内部无任何电路连接，能够避免漏电给用户带来的伤害，使用更安全可靠。
同时，在所述电磁加热装置7的电磁加热环境下，可以改变水垢中的主要成分CaCO3的结晶状态，使其结构疏松，抗压、抗拉能力差，粘结性减弱，从而不易粘结成硬质的水垢，从根本上防止水垢的产生；且可以降低水中的生化需氧量以及化学需氧量，使细菌细胞内的酶钝化或失去活性，从而降低水中的异氧型细菌数量，对人体健康具有较大的好处。
进一步地，所述磁能发射板71还包括涂覆于所述磁感发射线圈外周且与所述碳钢频率相匹配的预设量的石墨烯，在启动所述电磁加热装置7后，所述磁能发射板71能够根据加热下端面所需要的能量进行发射，实现自动平衡地完成与所述下端面的谐振，从而减少能量在转化过程中的损失，使能量转换效率不低于90%，进而所述磁能发射板71以及控制器无明显的发热现象，少量的热量能够通过增设散热板直接传递至空气中，无需使用电风扇进行散热，降低所述磁能热水器100工作时的噪音，增强用户的满意度；同时，能够提升所述磁能发射板71电磁加热的效率以及实现对所述金属内胆10~50 mm的远距离加热。
所述磁能发射板71中添加的石墨烯的预设量与所述金属内胆2的材质、结构以及距所述磁能发射板71的距离相关。
具体地，在形成所述金属内胆2的材质的导磁性介于1~500之间时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~2%之间，即可使所述能量转换效率不低于90%，且能够实现对所述金属内胆10~50 mm的远距离加热。
在所述金属内胆2上与所述磁能发射板71相配合的一侧为平面时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~0.5%之间，即可使所述能量转换效率不低于90%，且能够实现对所述金属内胆10~50 mm的远距离加热的远距离加热。
在所述金属内胆2上与所述磁能发射板71相配合的一侧为凹凸面或者弧面时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.5%~2%之间，即可使所述能量转换效率不低于90%，且能够实现对所述金属内胆10~50 mm的远距离加热的远距离加热。
于本实施方式中，即，所述下端面为平面时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~0.5%之间；所述下端面为弧面时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.5%~2%之间。
在所述金属内胆2距所述磁能发射板71之间的距离介于0~50mm时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~2%之间，即可使所述能量转换效率不低于90%，且能够实现对所述金属内胆10~50 mm的远距离加热的远距离加热。
所述固定架72设于所述外壳5内侧与所述下端面相对应的位置处以将所述磁能发射板71固定于所述下端面的下侧，且位于所述保温层6与所述外壳5之间，从而保证所述磁能发射板71距所述下端面与所述外壳5之间的距离不变，以保证所述磁能发射板71加热的稳定性。
综上所述，本发明中的磁能热水器100通过选取材质为碳钢的金属内胆2，同时在所述磁能发射板71中添加与碳钢频率相匹配的预设量的石墨烯，从而能够提升磁能发射板71电磁加热的效率、使能量转换效率不低于90%，且可实现对所述金属内胆10~50 mm的远距离加热。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁能热水器，包括具有储水腔的金属内胆、用以给所述储水腔内的水加热的电磁加热装置以及用以控制所述磁能热水器的工作状态的控制器，所述电磁加热装置包括与所述控制器电性连接的磁能发射板，其特征在于：所述金属内胆的材质为碳钢，所述磁能发射板包括磁感发射线圈以及涂覆于所述磁感发射线圈外周且与碳钢频率相匹配的预设量的石墨烯。
2.如权利要求1所述的磁能热水器，其特征在于：所述金属内胆的导磁性介于1~500之间时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~2%之间。
3.如权利要求1所述的磁能热水器，其特征在于：所述金属内胆上与所述磁能发射板相配合的一侧为平面时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~0.5%之间；所述金属内胆上与所述磁能发射板相配合的一侧为凹凸面或者弧面时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.5%~2%之间。
4.如权利要求1所述的磁能热水器，其特征在于：所述磁能发射板距所述金属内胆的距离介于0~50mm时，所述石墨烯的预设量介于所述磁感发射线圈的质量的0.01%~2%之间。
5.如权利要求1所述的磁能热水器，其特征在于：所述磁能热水器还包括位于所述金属内胆外侧的外壳、位于所述外壳与所述金属内胆之间的保温层，所述保温层包裹于所述金属内胆的外周。
6.如权利要求5所述的磁能热水器，其特征在于：所述电磁加热装置还包括设于所述外壳内侧用以固定所述磁能发射板的位置处的固定架，所述固定架用以固定所述磁能发射板。
7.如权利要求1所述的磁能热水器，其特征在于：所述金属内胆的内表面涂覆有搪瓷层。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的磁能热水器，其特征在于：所述金属内胆上具有开口、所述磁能热水器还包括自所述开口处与所述储水腔相连通的进水管、自所述开口处与所述储水腔相连通的出水管以及用以将所述进水管与所述出水管安装至所述开口处的安装件。
9.如权利要求8所述的磁能热水器，其特征在于：所述安装件为法兰扣。
10.如权利要求8所述的磁能热水器，其特征在于：所述金属内胆包括相对设置的上端面、下端面以及连接所述上端面与所述下端面的侧壁，所述电磁加热装置位于所述下端面的下侧，所述开口设于所述上端面上；所述进水管位于所述储水腔内的一端向下延伸至靠近所述下端面的内侧，所述出水管位于所述储水腔内的一端靠近所述上端面的内侧。
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2017
- 2017-09-27 CN CN201710887866.2A patent/CN107726600B/zh active Active
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