专利名称：一种智能超变频电磁感应饮水机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能超变频电磁感应饮水机。
背景技术：
感应加热是电加热的一种最佳形式，它具有加热速度快、热效率高和无空气污染 等优点，广泛应用于金属冶炼、金属表面热处理、金属的焊接、加热水等领域。用于加热水 的主要有工频感应加热、高频感应加热和中频感应加热。众所周知，工频感应加热是将 220V (380V) 50Hz的工频电源直接输入感应线圈，对置于其中的静止水进行加热，这种方法 虽有价廉可靠的优点，但其频率低且不可调整，因而其功率因数小，无功损耗大，效率低下 而逐步被淘汰；高频感应加热是由于其高频电流的透入深度小，趋肤效应太强，而就现有 的电力电子器件而言不能做成大功率的感应加热设备，因而做不成大功率的高频加热水装 置；中频感应加热在功率因数(96% )及频率(0. 4-8KHz)的选择等方面比工频感应加热与 高频感应加热有很大的进步，也能制出大功率的感应加热设备，但其电源的输出功率受其 频率的影响，随着频率的升高，其输出功率逐渐减小，这是受作为中频电源的主控器件—— 晶闸管(SCR)在生产工艺及器件性能方面的影响，为了实现频率不变增加输出功率，设计 了各种特殊的逆变电路来满足要求，这些电路的特点是结构复杂但属于非实时性电路，既 增加了制造成本又不实用。而其工作频段在声波范围内，其工作时发出的中频啸叫声在 50dB以上，严重影响人们的休息，因此又不得不在锅炉房内设计隔音层，这样又增加了投 资。近年来，由于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等新型的全控器件的出现，以其工作频 带远宽于晶闸管(SCR)，因而可以采用简单的逆变电路实现超/变频功率变换，更由于其电 路简单，制造使用和维修都方便，因而它更具有发展前途。
发明内容本实用新型的目的是提供一种可接受宽工作频带电源且加热效率更高的超变频 电磁感应的饮水机，其可以克服现有的感应加热方面的缺点，实现较大功率的超变频电磁 感应加热。为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种智能超变频电磁感应饮水机，它包括饮水机外罩，饮水机外罩内设有保温水 箱，保温水箱与超变频电磁加热装置连接；超变频电磁加热装置通过进水管与冷水装置连 接，冷水装置通过进水管与过滤装置连接，过滤装置与进水口连接，进水口设在饮水机外罩 的一侧；保温水箱内还设有温度检测装置及液位检测装置，温度检测装置及液位检测装置 分别与控制模块连接；保温水箱上还设有热水出口。所述温度检测装置为温度传感器I，所述液位检测装置为液位传感器。所述保温水箱内还设有溢流管，溢流管与排污管相连，排污管设在保温水箱外。所述超变频电磁加热装置为超变频电磁加热水箱，超变频电磁加热水箱外缠绕感应线圈，感应线圈与超变频电源的输出端相连；超变频电磁加热水箱内还设有温度传感器 II，温度传感器II与控制模块连接。所述感应线圈为用铜或铝制作的轴向螺旋盘绕的感应线圈，其包有绝缘层，横截 面为实心多股或空心的矩形或正方形。所述冷水装置为冷水器，冷水器为内外相套的圆筒状水箱，内层水箱的两端分别 与进水管连接，外层水箱的上部与保温水箱连接，下部通过水管与凉开水电磁阀连接，凉开 水电磁阀与凉开水出口对应。所述控制模块为单片机。本发明的工作过程当进水球阀及进水电磁阀均打开时，自来水通过进水口经3 个水过滤器将水送入冷水装置的内层水箱，然后进入电磁加热装置，打开开水阀I，烧开的 水进入保温水箱，实现了加热水的过程；加热的水即可通过热开水出口供人们使用，也可通 过开水阀II流入冷水装置9的外层，最后通过凉开水出口 18流出供人们使用。工作原理本实用新型的工作原理是将超变频电流流入感应线圈，并以感应的形式将电能 传给外部缠绕着感应线圈的内装有水的超变频电磁加热水箱，属于铁磁芯变压器的一种类 型，感应线圈相当于变压器的初级绕组，而作为超变频电磁加热水箱的壁体相当于变压器 的次级绕组(即铁芯负载)，当初级绕组中通过由超变频电源逆变后的超频电流时，作为铁 芯的炉体就会在电磁场的作用和影响下，产生交变的磁力线，致使电磁加热体产生感应电 势，并在垂直于感应线圈轴线的表面内引起感应电流即涡流，变压器中涡流是有害的，但本 锅炉恰恰是利用了这点。根据变压器的互感应理论，在超变频电磁加热水箱中的感应电势 的有效值是E2 = 4·44 ·η2Φπ1(伏) (1)式(1)中=E2-超变频电磁加热水箱的感应电势的有效值(伏)；f-感应线圈交流电的频率(赫兹)；n2-超变频电磁加热水箱的壁体。这里n2 = 1，因为金属只形成一个环；Φω_交变磁通的最大值。在这个感应电势氏的作用下，在超变频电磁加热水箱所形成的闭合回路中便有涡
流通过，即^ /fc^ ⑵式O)中I2-超变频电磁加热水箱中感应得涡电流(安)；R2-超变频电磁加热水箱所形成环中的电阻(欧)；X2-超变频电磁加热水箱所形成环中漏磁所决定的电抗(欧)。由式⑵可以看出超变频电磁加热水箱内所产生的涡电流的大小，与感应电势E2 成正比例，与回超变频电磁加热水箱的阻抗成反比例。由于该超变频电磁加热水箱的设计 特点，X2可忽略不计，超变频电磁加热水箱外壁能将漏磁完全吸收，因此当超变频电磁加热 水箱确定后，其阻抗也就确定下来，则超变频电磁加热水箱的发热与感应电势成正比，由式 (1)可以推断，氏仅与f及0111这两参数有关。可当超变频电磁加热水箱功率确定后，其Φω 也就确定了下来，这样E2仅与f成正比。即欲获得所需的感应电势E2就必须增加电流的频率，来达到发热效果的目的。可为了提高超变频电磁加热水箱的发热量，如果无限制地提高 电流频率，一则受到电力电子元器件的限制更重要是趋肤效应太强，不利于热交换进行。本 实用新型恰到好处利用了这一点，使超变频电磁加热水箱产生出最大限度的热量，被经过 其内部高速流动的水带走，同时在超变频电磁加热水箱中高速流动的水分子也切割磁场， 水也就被磁化了。通过强磁场发生了磁化效应、电化学效应、表面涨力效应等，使水中的化 学成分改变了原来存在的位数、方位，水中的钙、镁等易结垢的离子产生了物理性的变化， 互相撞击，不规则运动方向的矿物体互相排斥，不能结合聚集，因而没有了结垢的机遇。根据常规计算本实用新型智能超变频电磁感应饮水机的热功率按公式计算Q = I2Rt其中Q_发热量(焦耳)；I-超变频电磁加热水箱中感应的涡电流(安)；R-超变频电磁加热水箱所形成环中的电阻(欧)；t_通电时间(S)。本实用新型的优点1、安全，采用电磁感应加热原理，真正做到了水电隔离，在水不接触电的情况下被 瞬间加热，运行安全可靠，无触电危险。2、环保，使用洁净能源电能静态不见红区感应加热，无燃烧过程，无化学生成物产 生，对环境无污染。同时由于采用了工作频率在超音频范围内的超变频电磁感应加热技术， 解决了噪声对环境的污染。3、保健，经饮水炉的水成为磁化水，具有了一定的电化学效应。磁化，超声波，加热 等措施都可以提高水的活性，尤其是磁化，不仅能使水的分子团簇变小，提高水的活性还可 以补充水的磁性，调整水分子的震动频率。经常饮用磁化水可以防止脑血管、泌尿系统方面 的疾病。因而对人体有益。会使肌肤变得润滑而富有弹性，减缓衰老，有利于人体健康。4、防干烧，采用水流量组合控制开关，热水器只有通水才能通电开机工作，停水自 动断电停机，真正防止干烧。5、节能，随时饮水随时开机，节省了预热和保温所需的电能。省水省电，热能充分 利用，避免了加热多次热水造成浪费。6、具有智能水控系统，水不开，则无水流出，避免饮用生水。7、更人性化，即可提供热开水又可提供凉开水。本实用新型智能超变频电磁感应饮水机配用超(变)频电源，可克服现有感应加 热设备的许多不足，其工作频率在超音频范围内，解决了噪声对环境的污染。因其工作频带 宽，解决了其它电源功率输出与工作频率不能同步的问题。
图1是本实用新型智能超变频电磁感应饮水机的后视图；图2是本实用新型智能超变频电磁感应饮水机的主视图；图3是本实用新型智能超变频电磁感应饮水机的左视图；其中，1、温度传感器I ；2、液位传感器；3、保温水箱；4、开水阀；5、温度传感器II ； 6、超变频电磁加热水箱；7、感应线圈；8、开水阀II ；9、冷水装置；10、溢流管；11凉开水电 磁阀；12、饮水机外罩；13、进水球阀；14、排污、溢流出口 ；15、水过滤器；16、进水电磁阀；17、热开水出口 ；18、凉开水出口 ；19、超变频电源的输出端口 ；20、电器安装区；21、超变频 电源安装区；22、手动补水按钮；23、排污按钮；24、控制模块安装区。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对实用新型做进一步说明。一种智能超变频电磁感应饮水机，它包括饮水机外罩12，饮水机外罩内设有保温 水箱3，保温水箱与超变频电磁加热水箱6连接；超变频电磁加热水箱6通过进水管与冷水 装置9连接，冷水装置9通过进水管与水过滤器15连接，水过滤器15与进水口连接，进水 口设在饮水机外罩12的一侧；保温水箱3上还设有热开水出口 17。所述保温水箱3内分别 设有温度传感器I 1，液位传感器2及溢流管10，溢流管10的一端在保温水箱3内，另一端 与保温水箱3外的排污管相连。冷水装置9为内外嵌套的圆筒状水箱，内层水箱的两端分 别与进水管连接，外层水箱的上部与保温水箱3连接，下部通过水管与凉开水电磁阀11连 接，凉开水电磁阀11与凉开水出口 18对应。为使整体结构更稳固，将总的质量合理分布，将保温水箱3处于饮水机外罩12上 方的中心位置。将超变频电磁加热水箱6与冷水装置9分布于饮水机外罩12中部的左右 两侧。饮水机外罩12前面部分的底部安装电器部分，后面部分的底部安装排污装置。如图1、2所示，本实用新型智能超变频电磁感应饮水机主体结构是由饮水机外罩 12、保温水箱3及电路部分(电路主要安装在电器安装区20)组成。参见图1所示，所述的饮水机外罩12是由非金属材料玻璃钢或不锈钢做成的，选 择玻璃钢做材料不但美观，而且避免了磁场的外漏更安全。所述的保温水箱12上通大气， 下通过一个超变频电磁加热水箱6、一个冷水装置9及3个水过滤器15再与排污、溢流出口 14及自来水进口相连。保温水箱3上通大气使饮水机在任何时间都与大气相通，避免发生 危险。下回水流经过3个水过滤器15与接受通断的排污阀控制的排污管相通，排污管可通 向排污地沟，用户可定按动排污按钮23期清理饮水机中的杂物。本实用新型保温水箱3是由可焊接的Q235 (或不锈钢)组焊成的正方形带圆角并 有一定厚度的内部中空的正方体。保温水箱3的外部有一层有一定厚度的保温绝缘材料， 用以阻止水箱内被加热水的热量损失。本实用新型智能超变频电磁感应饮水机内还配设有液位传感器2。液位传感器2 与本实用新型智能超变频电磁感应饮水机主体结构中的通大气孔构成水位检测通大气系 统，可由现有技术实现，亦可根据饮水机的特点做新型的设计，以实现水位检测及补水，此 处不详述。保温水箱3内还有一个温度检测装置即温度传感器I 1。当保温水箱3内的水由 于时间过长温度达不到时，温度传感器I 1检测到这一情况将会使保温水箱3内的水流入 超变频电磁加热水箱6再次加热。参见图1所示，超变频电磁加热水箱6内也有一个温度传感器II 5。当水烧开时， 温度传感器II 5检测到这一信号将会做出两个相应的动作，一是开水阀4打开，被烧开的水 流入保温水箱3，二是进水电磁阀16打开，凉水流入超变频电磁加热水箱6。本发明中控制 模块采用8051单片机。超变频电磁加热水箱6上缠有感应线圈7，感应线圈7可由横截面为实心多股或空心的矩形或正方形电工铜或铝沿轴向360°螺旋层层叠加绕制而成。感应线圈7要与超变 频电源的输出端口 19相连，所述的感应线圈7至少为一层，其上、下接头均与超/变频电源 的输出端口 19相连。超变频电源安装于超变频电源安装区21，控制模块安装于控制模块安装区M ；超 变频电源的选择应与智能超变频电磁感应饮水机的功率相匹配。本实用新型中所述超变 频电源是市场上出售的变频电源，但因其工作频率在超音频范围内，所以命名为超变频电 源；冷水装置9是分内外两层的结构，内层即是自来水流经的必经之路又是储存冷水 的装置。外层放置的为凉开水。当热开水流入外层时由于温差的存在要达到一个温度平衡 从而发生了热传递，于是热开水就变成了温开水，同时冷水的温度也会有所升高。通过图1、图2可知智能超变频电磁感应饮水机中水的走向是当进水球阀13及 进水电磁阀16均打开时，自来水通过进水口经3个水过滤器15将水送入冷水装置9再到 超变频电磁加热水箱6，最后流入保温水箱3，实现了加热水的过程。当饮水机中的水量不 足时，可通过手动补水按钮22进行补水。加热的水即可通过热开水出口 17供人们使用，也可通过开水阀8流入冷水装置9 的外层，最后通过凉开水出口 18流出供人们使用。
权利要求1.一种智能超变频电磁感应饮水机，其特征是，它包括饮水机外罩，饮水机外罩内设有 保温水箱，保温水箱与超变频电磁加热装置连接；超变频电磁加热装置通过进水管与冷水 装置连接，冷水装置通过进水管与过滤装置连接，过滤装置与进水口连接，进水口设在饮水 机外罩的一侧；保温水箱内还设有温度检测装置及液位检测装置，温度检测装置及液位检 测装置分别与控制模块连接的；保温水箱上还设有热水出口。
2.如权利要求1所述的一种智能超变频电磁感应饮水机，其特征是，所述温度检测装 置为温度传感器I，所述液位检测装置为液位传感器。
3.如权利要求1所述的一种智能超变频电磁感应饮水机，其特征是，所述保温水箱内 还设有溢流管，溢流管与排污管相连，排污管设在保温水箱外。
4.如权利要求1所述的一种智能超变频电磁感应饮水机，其特征是，所述超变频电磁 加热装置为超变频电磁加热水箱，超变频电磁加热水箱外缠绕感应线圈，感应线圈与超变 频电源的输出端相连；超变频电磁加热水箱内还设有温度传感器II，温度传感器II与控制 模块连接。
5.如权利要求4所述的一种智能超变频电磁感应饮水机，其特征是，所述感应线圈为 用铜或铝制作的轴向螺旋盘绕的感应线圈，其包有绝缘层，横截面为实心多股或空心的矩 形或正方形。
6.如权利要求1所述的一种智能超变频电磁感应饮水机，其特征是，所述冷水装置为 冷水器，冷水器为内外相套的圆筒状水箱，内层水箱的两端分别与进水管连接，外层水箱的 上部与保温水箱连接，下部通过水管与凉开水电磁阀连接，凉开水电磁阀与凉开水出口对应。
7.如权利要求1或4所述的一种智能超变频电磁感应饮水机，其特征是，所述控制模块 为单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种智能超变频电磁感应饮水机，它包括饮水机外罩，饮水机外罩内设有保温水箱，保温水箱与超变频电磁加热装置连接；超变频电磁加热装置通过进水管与冷水装置连接，冷水装置通过进水管与过滤装置连接，过滤装置与进水口连接，进水口设在饮水机外罩的一侧；保温水箱内还设有温度检测装置及液位检测装置，温度检测装置及液位检测装置分别与控制模块连接的；保温水箱上还设有热水出口。通过电磁感应加热电路将被加热的水变为磁化水，磁化水大大提高了水的活性，经常饮用磁化水，有利于人体健康。
文档编号A47J31/56GK201855142SQ20102050955
公开日2011年6月8日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者高宝爱 申请人:山东聊城金泰节能科技有限公司