专利名称：水的电加热装置的制作方法
水的电加热装置
絲舰
本发明属于水的电加热器具，尤其是带有可调节电极板的热水器和蒸汽发生器。 背暈技术
现有技术中有采用电流直接通入水中进行加热的热水器，这种电热水器一般都具有两个 或两组浸没在水中的电极，当两电极间加上工作电压时，电流流经水电阻使电能转变成热能。 其中有采用固定电极的，如CN2229628 (1996-06-19)、 CN2230023 (1996-06-26)、 CN2426056 (2001-04-04)等；有采用调节两(组)电极的相对位置以改变加热功率的，如CN21453 (1992-07-22)、 CN2270195 (1997-12-10)等；还有采用电子电路进行电流调节的，如 CN2426056 (2001-04-04)。由于一般场合下，被加热的水的电阻率不是一个定值，它会随水 中矿物质和电解质及各种杂质的含量以及温度而变化，对采用固定位置电极的设计来说，加 热电流显然是随水质和水温而变的，上述采用调节电极相对位置或采用电子调功的设计虽然 能够人工地进行加热电流的调节，但这些调节是一种开环的调节，在某次调节之后，随着水 质或水温的改变，加热电流仍然会再次偏离期望值，所以在使用中仍然有不足和不便之处。
现有技术中，餐厅、饭堂使用蒸汽消毒柜对餐具进行消毒，桑拿浴房使用蒸汽对人体进 行蒸汽浴。安装在蒸汽消毒柜里和桑拿浴房里的蒸汽发生器一般釆用电热棒或电热管煮水产 汽，电热棒或电热管在工作时容易受电化腐蚀损坏，维修工作量大；并且这种蒸汽发生器多 采用开关方式控制电热管的工作，蒸汽时有时无，温度波动大。
发明内容
为克服电热水器及蒸汽发生器现有的缺点，本发明提供一种水的电加热装置，作为热水
器它可使加热电流稳定或使出水温度稳定并可连续调节；作为蒸汽发生器它可使加热电流和
出汽量稳定并可连续调节。
水的电加热装置包括壳体和电极，全部电极都与壳体内的水接触；其特征在于它还包括 吸铁、吸引线圈和弹性体，全部电极中至少有一个电极是活动电极；吸铁安装在活动电极上， 吸铁随活动电极一起运动，吸引线圈安装在壳体上并靠近吸铁，弹性体的一端与活动电极连 接，另一端与壳体连接。
作为本发明构成热水器的优选实施方式，壳体有进水口和出水口；电极的数量有两个， 分别是固定电极和活动电极，固定电极和活动电极呈板状；固定电极固装在壳体内；弹性体
4是片簧，活动电极的下端通过片簧安装在壳体内壁上，活动电极的上端可在壳体内腔摆动； 吸铁固定在活动电极上部；吸引线圈绕制在铁心上，铁心固定在壳体上，铁心的磁通方向和
吸铁的运动方向大致相同。
作为本发明构成热水器的另一优选实施方式，壳体有进水口和出水口；壳体为圆筒体； 电极的数量有两个，分别是固定电极和活动电极，固定电极为圆筒形，它与壳体同轴地安装 在壳体下底面上；壳体上底面同轴地安装有导杆；活动电极为圆筒杯形，其内径大于固定电 极的外径，其杯底中心制有套筒，套筒与导杆呈滑动配合，活动电极可沿导杆轴向移动；吸 铁为圆筒形，紧固在活动电极的外面；弹性体是压簧，压簧的两端分别顶压在在壳体的内腔 上底面和活动电极的杯底上；吸引线圈绕制在圆环形的线圈框架上，线圈框架套装在壳体外 壁上。
作为本发明构成蒸汽发生器的优选实施方式，壳体有进水口、出蒸汽口和水位控制器； 电极的数量有两个，分别是固定电极和活动电极，固定电极和活动电极都具有平板状的极板， 固定电极和活动电极的极板相互交替平行放置；固定电极固定在壳体内，活动电极通过铰链 安装在壳体内；吸铁与活动电极固定连接；弹性体是拉簧，拉簧的一端与活动电极连接，另 一端与壳体连接；吸引线圈绕制在铁心上，铁心固定在壳体上，铁心的磁通方向和吸铁的运 动方向大致相同。
作为本发明构成蒸汽发生器的另一种优选实施方式，壳体有进水口、出蒸汽口和水位控 制器；电极全部都是活动电极，活动电极具有平板状的极板，活动电极安装在一转轴上并且 各个活动电极之间互相电绝缘，转轴与吸铁固接，转轴铰接在壳体内；弹性体是拉簧，拉簧 的一端挂在活动电极上，另一端挂在壳体上；吸引线圈绕制在铁心上，铁心固定在壳体上， 铁心的磁通方向和吸铁的运动方向大致相同。
本发明的工作原理是作为引入电流的电极各电极之间浸没在水中的相对面积或相对距 离是不固定的，它取决于吸引线圈对安装在活动电极上的吸铁的电磁吸力和弹性体对活动电 极的弹性力的平衡，改变平衡点即可改变工作电流。通过把吸引线圈串接入主回路即可实现 最简单可靠的电流稳定系统，我们也可以以出水温度或蒸汽加热区温度等物理量作为控制对 象建立起电磁式闭环控制系统，从而制成适应我国广大地域各种水质条件和气候条件的、高 效耐用、具有稳定工况的热水器和蒸汽发生器。
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是实施例1热水器的结构示意图；图2是实施例2热水器的结构示意图； 图3和图4是实施例3蒸汽发生器的结构示意图 图5是图3的A-A向剖视图； 图6是图7的B-B向剖视图； 图7和图8是实施例4蒸汽发生器的结构示意图。
具体实施例方式
参见图1,实施例1是一个热水器。壳体1大致呈立方体状，用塑料做成，出水口 6和 进水口5分设在其上下方，固定电极7和活动电极2用铜板冲压而成，固定电极7下端铆紧 在壳体1左壁上并与壳体1左壁外的接线片作电连接，活动电极2下端铆接一块片簧8,片 簧8是弹性磷铜片，片簧8的另一端铆接在壳体1内壁底部，活动电极2通过片簧6与壳体 l壁外的接线片作电连接，而且活动电极2受片簧8的弹力趋向靠近固定电极7，由于壳体l 左上角做有限位块9,活动电极2不会与固定电极7相碰；活动电极2上端铆装有一块吸铁3， 吸铁3是电工钢，其外包复有塑料用以防锈；在与吸铁3相向的壳体1右壁外安装有铁心10, 铁心10的中轴线与吸铁3的中心摆动的弧线轨迹大致相切，吸引线圈4绕制在铁心10的外 面。
在使用单相市电电源的情况下，实施例1有多种接线方式，其中一种优选的方法是把固 定电极7接市电相线，把活动电极2串接吸弓l线圈4后接到市电零线；这种接线方式使实施 例1构成一个负反馈电流调节系统在热水器接通市电之前，活动电极2和固定电极7靠得 最近；在热水器接通市电时，固定电极7和活动电极2之间的水中流过一个起动电流，这个 电流流经吸引线圈4，在铁心10中激起一个交变磁通，吸铁3受交变磁通吸引向右摆动使活 动电极2和固定电极7的间距增大导致水中流过的电流减小，与此同时，片簧8在活动电极 2带动下弯曲形变，片簧8力图阻止活动电极2向右摆动，当吸引线圈4对活动电极2的吸 力矩等于片簧8对活动电极2的回弹力矩时，活动电极2处于一个平衡位置，对应这个平衡 位置，热水器流过一个稳定的加热电流即热水器的工作电流，这个工作电流的大小取决于以 下多个因素活动电极2和固定电极7之间的相对面积及相对距离、片簧8的弹力、铁心IO 与吸铁3的初始距离和吸引线圈4的匝数等。实际上，电热水器制成后，设定工作电流最简 单的方法是改变吸引线圈4的匝数，即在吸引线圈4做出多个抽头，通过使电源接入不同的 抽头去调节热水器的工作电流。在热水器的使用中，水质水温的改变、市电电压的改变都会 引起工作电流的增减。比如进水温度变低使水的电阻率升高，引起加热电流下降，随之吸引 线圈4对活动电极2的吸力矩减小，活动电极2从原来位置向左摆回一些使活动电极2和固定电极7的间距减小，从而加热电流回升到近接原来的电流值。图1中固定电极7具有弹性， 其上端总是力图偏向左方，壳体1左上方有一个塑料制的调节螺钉22 ，调节螺钉22顶压在 固定电极7后面，改变调节螺钉22的旋入量可以改变固定电极7同活动电极3之间的初始距 离，由此也可以使热水器适应不同的水质。
参见图2，实施例2也是一个热水器。它与实施例1的不同点在于壳体1、固定电极7和 活动电极2都呈圆筒形并且都同轴地布置。壳体1用塑料制成，进水口 5和出水口 6分别设 置在壳体1的上部和下部；壳体1的下部制有突起的圆台15，石墨制的固定电极7就固装在 圆台15上并经过铆钉25等与壳体1下底壁外的接线片作电连接，壳体1内腔上底面同轴装 有石墨制的导杆ll，石墨制的活动电极2为杯口向下的圆筒杯形，其内径大于固定电极7的 外径，其杯底中心制有套筒12，套筒12与导杆11呈滑动配合使活动电极2可沿导杆11轴 向移动，活动电极2移动时就改变了活动电极2与固定电极7之间的相对面积；活动电极2 通过导杆ll与壳体l上底壁外的接线片作电连接，为了减小活动电极2移动时的水阻力，活 动电极2的杯底开有6个通孔13。吸铁3为圆筒形，用电工钢制成并包复有塑料薄层，它紧 固在活动电极2的外面同活动电极2同步移动；壳体1内有一个压簧14,压簧14的两端分 别顶压在在壳体1的内腔上底面和活动电极2的杯底上，使活动电极2总是力图靠近固定电 极7;吸引线圈4绕制在圆环形的线圈框架15上，线圈框架15套在壳体1的外壁上。
实施例2可以采用与实施例1相同的接线方式并且用抽头线圈方式设定热水器的工作电 流。但实施例2更为优选的设定方式是通过在壳体1的外壁与线圈框架15之间设置一套嫘纹 调节装置(图中未示)，对线圈框架15在壳体1外壁上的位置进行调节就可以改变活动电极 2在吸引线圈4所产生的磁场中的相对位置从而平滑地设定热水器的工作电流。
参见图3 图5，实施例3是一个用单相市电电源进行工作的蒸汽发生器。壳体l用塑 料制成，大致呈立方体形状，进水口5设置在壳体1下方，出蒸汽口 16设置在壳体1上方。 固定电极7是由3片平行相间的不锈钢扇形极板并列连接组成，固定电极7固装在壳体1内， 它通过导线与壳体1顶部外壁的第一接线片27作电连接；活动电极2是由4片平行相间的不 锈钢扇形极板并列连接组成，活动电极2与固定电极7的极板相互交替平行放置；用不锈钢 制成的摆杆26把活动电极2的4片极板都组合连接起来，它通过柔性导线与壳体1顶部外壁 的第二接线片28作电连接；摆杆26末端通过铰链17安装在壳体1的上底面，摆杆26末端 具有"7"字形状，在其上固装有吸铁3，吸铁3是永久磁铁。箱体内有一拉簧18，其一端钩 住摆杆26，另一端钩住壳体1使蒸汽发生器不工作时活动电极2处于与固定电极7的相对面 积最小的位置；吸引线圈4绕制在铁心10外面水位调节装置是浮球阀19,浮球阀19安装
7在进水口5旁边，它自动补充壳体l内的水量。
蒸汽发生器一般是把用汽区的温度作为控制目标，根据用汽区的温度去调节蒸汽发生器 的供汽量。据此，本实施例也有多种接线方式；其中一种优选的方法是把固定电极7接市电 相线/零线，把活动电极2接市电零线/相线；把吸引线圈4连接到一个闭环电子调节器的直 流输出端，并且吸引线圈4的绕向和永久磁铁极性的布置使得吸引线圈对永久磁铁为异极性 相吸。当用汽区的温度低于设定温度很多时，电子调节器输出一个较大的直流电流到吸引线 圈4，使吸引线圈4对永久磁铁有较大的吸引力，从而拉动摆杆26连同活动电极2向左摆动， 增大了活动电极2与固定电极7之间的相对面积进而使加热电流增大、出汽量提高，加快升 温(见图4);随着用汽区的温度逼近设定温度时，电子调节器自动降低输出到吸引线圈4的 直流电流，吸引线圈4对永久磁铁的吸引力减小，摆杆26连同活动电极2在拉簧18的拉力 作用下向右回摆，减小了活动电极2与固定电极7之间的相对面积进而使加热电流下降、出 汽量减小。本实施例的结构能使蒸汽发生器实施无级的PID调节，其性能大大优于通常的开 关式调节。
参见图6 图8，实施例4是一个用三相市电电源进行工作的蒸汽发生器。本实施例与实 施例3的主要不同之处在于所有电极都是活动电极。本实施例中，有4片互相平行的刀形的 活动电极极片30、极片31、极片32、极片33 (见图6)，它们相隔一定距离组装在用绝缘材 料做的转轴20上，极片30和极片33被连接片36短接接并通过柔性电线与壳体1外壁上的 第一连接片27作电连接，极片31和极片32分别通过柔性电线与壳体1外壁上的第二连接片 28和第三连接片29作电连接。在壳体1内壁上固定有支座35，转轴20两端的轴伸被支座 35的轴孔支持使活动电极能绕轴孔转动，从而可以改变极片30、极片31、极片32、极片33 浸入液面下的面积。转轴20固装有摆臂37，用电工钢做的吸铁3固装在摆臂37上，吸引线 圈4绕制在铁心10外面，铁心10安装在支座35旁边。水位控制装置是由干簧管水位探头 34配合电磁阀组成。本实施例把活动电极的4片活动电极以三角形连接方式连接到三相市电 电源，适用于大功率的使用场合。本实施例还可以通过增减活动电极的数量以构成满足使用 三相电源星形连接以及使用单相电源的结构。
综上所述，本发明的各种实施结构都可以配合各种电气控制方式进行工作。
众所周知，本发明中，如吸铁与吸引线圈、进水口与出水口相互位置的对换等都属于等 效变换，都落入本发明的保护范围内。
由于本发明的不同极性极板相互靠近，把交流电场约束在两极板之间，不会向外扩散， 再加上在进水/出水通道设置接地的等电位金属网，更能保证使用者的安全。
权利要求
1. 一种水的电加热装置，包括壳体(1)和电极，全部电极都与壳体(1)内的水接触；其特征在于它还包括吸铁(3)、吸引线圈(4)和弹性体，全部电极中至少有一个电极是活动电极(2)；吸铁(3)安装在活动电极(2)上，吸铁(3)随活动电极(2)一起运动，吸引线圈(4)安装在壳体(1)上并靠近吸铁(3)，弹性体的一端与活动电极(2)连接，另一端与壳体(1)连接。
2. 根据权利要求l所述的水的电加热装置，所述壳体(1)有进水口 (5)和出水口 (6);其特征在于所述电极的数量有两个，分别是固定电极(7)和活动电极(2)，固定电极(7)和活动电极(2)呈板状；固定电极(7)固装在壳体(1)内腔；所述的弹性体是片簧(8)，活动电极(2)的下端通过片簧(8)安装在壳体(1)内壁，活动电极(2)的上端可在壳体(1)内腔摆动；吸铁(3)固定在活动电极(2)上部；吸引线圈(4)绕制在铁心(10)上,铁心(10)固定在壳体(1)上，铁心(10)的磁通方向和吸铁(3)的运动方向大致相同。
3. 根据权利要求1所述的水的电加热装置，所述壳体(1)有进水口 (5)和出水口 (6);其特征在于壳体(1)为圆筒体；所述电极的数量有两个，分别是固定电极(7)和活动电极(2),固定电极(7)为圆筒形，它与壳体(1)同轴地安装在壳体(1)下底面上；活动电极(2)为圆筒杯形，其内径大于固定电极(7)的外径，其杯底中心制有套筒(12);壳体(l)上底面同轴安装有导杆(11),套筒(12)与导杆(11)呈滑动配合，活动电极(2)可沿导杆(11)轴向移动；吸铁(3)为圆筒形，紧固在活动电极(2)的外面；所述的弹性体是压簧(14)，压簧(14)的两端分别顶压在在壳体(1)的内腔上底面和活动电极(2)的杯底上；吸引线圈(4)绕制在圆环形的线圈框架(15)上，线圈框架(15)套装在壳体(1)外壁上。
4. 根据权利要求1所述的水的电加热装置，所述壳体(1)有进水口 (5)、出蒸汽口 (16)和水位调节装置；其特征在于所述电极的数量有两个，分别是固定电极(7)和活动电极(2)，固定电极(7)和活动电极(2)都具有平板状的极板，固定电极(7)和活动电极(2)的极板相互交替平行放置；固定电极(7)固定在壳体内，活动电极(2)通过铰链(17)安装在壳体(1)内；吸铁(3)与活动电极(2)固定连接；所述的弹性体是拉簧(18),拉簧(18)的一端与活动电极(2)连接，另一端与壳体(1)连接；吸引线圈(4)绕制在铁心(10)上，铁心(10)固定在壳体(1)上，铁心(10)的磁通方向和吸铁(3)的运动方向大致相同。
5. 根据权利要求1所述的水的电加热装置，所述壳体(1)有进水口 (5)、出蒸汽口 (16)和水位调节装置；其特征在于所述电极全部都是活动电极(2)，活动电极(2)具有平板状的极板，活动电极(2)安装在一转轴(20)上并且各个活动电极(2)之间互相电绝缘，转轴(20)与吸铁(3)固接，转轴(20)铰接在壳体(1)内；所述弹性体是拉簧(18)，拉簧(18)的一端挂在活动电极(2)上，另一端挂在壳体(1)上；吸引线圈(4)绕制在铁心(10)上，铁心(10)固定在壳体(1)上，铁心(10)的磁通方向和吸铁(3)的运动方向大致相同。
6. 根据权利要求2或3或4所述的水的电加热装置，其特征在于固定电极(7)和活动电极(2)两者其中之一与吸引线圈(4)串联后连接到市电电源的一极，固定电极(7)和活动电极(2)两者其中之二连接到市电电源另一极。
7. 根据权利要求2或3或4所述的水的电加热装置，其特征在于吸引线圈(4)连接到一个电子调节器的输出端；固定电极(7)和活动电极(2)连接到市电电源。
8. 根据权利要求5所述的水的电加热装置，其特征在于所述活动电极(2)有2个，活动电极(2)其中之一与吸引线圈(4)串联后连接到市电电源的一极，活动电极(2)其中之二连接到市电电源另一极。
9. 根据权利要求5所述的水的电加热装置，其特征在于所述活动电极(2)有3个，所述吸引线圈(4)有3个绕组；每个活动电极(2)与一个绕组串联后连接到三相电源的一相。
10. 根据权利要求5所述的水的电加热装置，其特征在于吸引线圏(8)连接到一个电子调节器的输出端；每个活动电极(2)各连接到三相电源的一相。
全文摘要
本发明属于水的电加热器具，包括壳体和电极，全部电极都与壳体内的水接触；其特征在于它还包括吸铁、吸引线圈和弹性体，全部电极中至少有一个电极是活动电极；吸铁安装在活动电极上，吸铁随活动电极一起运动，吸引线圈安装在壳体上并靠近吸铁，弹性体的一端与活动电极连接，另一端与壳体连接。通过把吸引线圈串接入主回路即可实现最简单可靠的电流稳定系统，也可以以出水温度或蒸汽加热区温度等物理量作为控制对象建立起电磁式闭环控制系统。根据不同的使用目的，本发明可以制成适应我国广大地域的各种水质条件和气候条件的高效耐用具有稳定工况的热水器或者蒸汽发生器。
文档编号F22B1/00GK101457923SQ200710032430
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者李振刚 申请人:李振刚