CN201666655U - 一种电磁储水式热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型推出了一种电磁储水式热水器，该热水器由储水桶、保温层、塑料外壳和电磁加热器等组成。电磁加热器通入的是高频交流电，通过电磁感应加热水。电磁加热器置于储水桶的外面。本电磁储水式热水器吸收了电磁热水器和储水式电热水器的优点，去掉了缺点，因此本热水器有5大优势，这些优势是：1、绝对安全，因本热水器水电彻底隔离，没有接触的机会。2、本热水器用电磁感应加热水，比储水式电热水器节能30％以上。3、本热水器结构简单，成本低，市场占有率高。4、本热水器出水量大，可以小型化。5、本热水器产生的是磁化水，不但减轻了结垢，还对人体有滋润保健功能。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种热水器，具体为一种电磁储水式热水器。
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储水式电阻加热热水器。此种热水器存在两大缺点。一是安全性能差，2005年3.15期间有一项用电环境调查显示，我国至少有70％的家庭存在用电隐患，如无接地线、线路老化等，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。因使用电热水器电死人的不幸事件时有发生。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。
还有一种即热式电阻加热热水器，此种热水器的优点是加热快，占用空间小，使用方便。缺点是功率大，一般为5～7KW，多数家庭因电源线截面积小无法使用，由本人发明的电磁热水器(专利号：2007201510346和2007201468550)，虽然在安全节能方面有很大优势，但是也存在功率大这一致命缺点。即热式热水器的另一个缺点是出水量小，洗澡时不能畅快淋漓。
实用新型内容：
1、电磁储水式热水器结构
本电磁储水式热水器由8部分组成，即储水桶(1)、保温层(2)、塑料外壳(3)、电磁加热器(4)、储水桶冷水倒U型进水管(5)、储水桶热水出水管(6)、电磁加热器进水管(7)、电磁加热器出水管(8)。
冷水从A处进入倒U型储水桶进水管(5)流到储水桶下部电磁加热器进水管(7)管口附近，从E处进入电磁加热器，经加热后热水上升，经过电磁加热器出水管(8)从F口排出，进入储水桶，形成一个水加热循环。洗澡时通过储水桶热水出水管(6)从B口放出热水。倒U型进水管使储水桶夜位高于电磁加热器，防止电磁加热器干烧，同时防止冷水直接冲入储水桶上层，避免了热水不均匀及出水温度忽冷忽热。
储水桶横截面为圆型或者椭圆形，储水桶用保温层(2)保温，储水桶和电磁加热器一起装入塑料外壳(3)内。
见图1。
电磁加热器是本专利的核心部件，电磁加热器由5部分组成，即电磁加热器本体(9)、导线(10)、绝缘套筒(11)、翅片(12)、电磁加热器网状保护套(13)。E为水进口，F为水出口。翅片(12)焊在加热器本体(9)内侧，绝缘套筒(11)的内径略大于加热器本体(9)的外径，使加热器本体能方便的放进或取出，绝缘套筒(11)的外面缠绕着导线(10)，导线内通入高频交流电(I)，通过电磁感应加热水。见图2、图3。
2、电磁加热器工作原理：
(A)、电磁加热器本体(9)上缠绕着密集的导线(中间有绝缘套筒11)，这样实际上构成了一个螺线管(见图4)。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6)。图中14-螺线管，15-磁力线。加热器本体(9)正位于磁场的中心位置。根据法拉第电磁感应定律，在加热器本体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，在加热器本体上产生了无数个环形交变感应电流：
I＝E/R……(2)
式中R为加热器本体的电阻。
加热器本体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加热器本体内激起很大的电流，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，由于加热器本体电阻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，使电磁加热器中的水很快被加热。
(B)、由(A)中(1)式得知，加热器本体上产生的感应电动势(E)与磁通变化率(dφ/dt)成正比。本电磁加热器通入的电流(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，产生的热能很大，翅片又加大了传热面积，这样使本电磁加热器水热的更快、更节能。按有关资料介绍节能30％以上。
(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。
本加热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5)。图中14为螺线管，螺线管下方为对应的磁场强度曲线图。由图5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，本加热器的电磁幅射可以忽略不计，因此本加热器是环保型产品，使用非常安全。
3、电磁储水式热水器的优势：
本电磁储水式热水器吸收了储水式热水器和即热式电磁热水器的优点，去掉了缺点，具有很大的优势，这些优势是：
1、绝对安全。安全是电热水器最重要的一个指标，本电磁储水式热水器电 磁加热器在储水桶外面，通过电磁感应加热水，水电彻底隔离，没有接触的机会，因此是绝对安全的。
2、因为本电磁储水式热水器的电磁加热器内通入的是高频交流电，故本热水器比通过电阻加热的储水式热水器节能30％以上。
3、本电磁储水式热水器结构简单、耐用、成本低，市场占有率高。本热水器的储水桶是一个空桶，里面没有因损坏需更换的部件，储水桶可以一次焊好，终身不需要维护。只需隔几年更换一个加热器本体，也很好更换，只需把旧的加热器本体取出，换上新的即可。绝缘套筒、导线等不必更换。
4、本电磁储水式热水器因用电安全，洗澡的同时可以加热，因此出热水量大，可供多人连续使用。一个容量为60升的电磁储水式热水器相当于一个100升的储水式热水器，因此本热水器可以小型化，既节省了材料，又减少了占用的空间。
5、大量研究证明磁化水可以减少水的结垢，本专利水通过电磁加热器时被磁化，电磁加热器和储水桶结垢很少。
另据研究磁化水对人体皮肤有滋润作用，早在500年前明朝大医学家李时珍就已经发现磁化水具有“去疮瘘、长肌肤”的神奇功效，因此使用本热水器洗澡还有保健功能。
附图说明：
图1为电磁储水式热水器剖面示意图，图中1为储水桶，2为保温层，3为塑料外壳，4为电磁加热器，5为倒U型储水桶冷口进水管，6为储水桶热水出水管，7为电磁加热器进水管，8为电磁加热器出水管。A为储水桶冷水进口，B为储水桶热水出口，E为电磁加热器水进口，F为电磁加热器水出口。
图2为电磁加热器剖面示意图，图中9为电磁加热器本体，10为导线，11为绝缘套筒，12为翅片，13为电磁加热器网状保护套。I为通入导线的高频交流电。E为水进口，F为水出口。
图3为图2的D-D剖面图。图中9为电磁加热器本体，10为导线，11为绝缘套筒，12为翅片，13为电磁加热器网状保护套。I为通入导线的高频交流电。
图4为一螺线管。图中I为通入螺线管的高频交流电。
图5是螺线管内外磁场强度的示意图。图中14为螺线管，B为磁场强度。
图6是螺线管内外磁力线的分布图。图中14为螺线管，15为磁力线，B为磁场强度。
具体实施方式：
按图1的结构制作一个储水桶(1)和电磁加热器(4)
储水桶尺寸为Φ340×570mm，储水量为50升。用不锈钢制造。并将储水桶和电磁加热器的进出口水管焊好。
电磁加热器加热器本体(9)用具有磁性的不锈钢制造，尺寸为Φ60×200mm，加热器本体管中焊有翅片(12)，翅片间距为25mm。
利用耐热塑料制作一绝缘套筒(11)，绝缘套筒内径比加热器本体外径大3mm左右。在绝缘套筒外面缠绕上漆包线(10)。漆包线可以一段缠绕，功率为2KW，也可以分两段缠绕，每段功率为1KW。
漆包线外套上用耐热塑料制成的网状保护套。
制作一变频器，将进电磁加热器的50赫芝的电流(I)变为20千赫，将变频器接到加热器进线上。
将加热器本体(9)装入绝缘套筒(11)内，将加热器本体两端与进出口水管(7、8)连上。
加上保温层(聚酯发泡材料)，把储水桶和电磁加热器一起装入塑料外壳(3)。在电磁加热器所在部位塑料外壳靠墙一侧上下部位各开一孔，以利导线散热。
这样，一台电磁储水式热水器就制作好了，可以放心的使用了。
Claims (2)
1.一种电磁储水式热水器，其特征在于，所述热水器由8部分组成，即储水桶(1)、保温层(2)、塑料外壳(3)、电磁加热器(4)、储水桶倒U型冷水进水管(5)、储水桶热水出水管(6)、电磁加热器进水管(7)、电磁加热器出水管(8)；电磁加热器(4)置于储水桶(1)的外面，储水桶和电磁加热器一起装入塑料外壳(3)内。
2.根据权利要求1所述的一种电磁储水式热水器，其特征在于：所述电磁加热器(4)由5部分组成，即电磁加热器本体(9)、导线(10)、绝缘套筒(11)、翅片(12)、电磁加热器网状保护套(13)；翅片(12)焊在加热器本体(9)内侧，绝缘套筒(11)的内径略大于加热器本体(9)的外径，使加热器本体能方便的放进或取出，绝缘套筒(11)的外面缠绕着导线(10)，导线内通入高频交流电(I)，通过电磁感应加热水。
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| CN104748386A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-01 | 李镇南 | 磁泵加热式水循环方法及磁泵加热装置 |
| CN109883040A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-06-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电磁加热装置及设有其的加热设备 |
| CN111385931A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 中国葛洲坝集团装备工业有限公司 | 一种基于电磁感应的熔盐加热器 |
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