加热装置及系统的制作方法

本实用新型实施例涉及卫浴用品及水系统领域，具体而言，涉及一种加热装置及系统。

背景技术：

卫浴加热设备广泛应用于人们的日常生活中。目前，卫浴加热设备大多采用陶瓷管作为加热材料，发热体放在水中，通过控制可控硅的开与关从而控制加热功率和温度。

由于加热体直接放在水中，没有做到完全的水电分离，有一定的安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种加热装置及系统，以改善现有的卫浴设备在加热水的过程中存在的水中带电的安全隐患。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供的一种加热装置及系统，包括：进水组件、加热组件、出水组件、线圈、变频驱动器和主板；

所述进水组件设置于所述加热组件的一端；

所述出水组件设置于所述加热组件远离所述进水组件的一端；

所述进水组件、所述加热组件和所述出水组件的内部为空腔，所述进水组件、所述加热组件和所述出水组件互相连通；所述进水组件远离所述加热组件的一端与储水装置连通；

所述变频驱动器与所述主板电性连接，所述变频驱动器用于接收所述主板的控制信号；所述变频驱动器与所述线圈电性连接，所述变频驱动器用于根据所述控制信号驱动所述线圈产生交变磁场；所述主板与所述智能卫浴的电源系统电性连接；

所述线圈设置于所述加热组件，所述线圈用于对所述加热组件进行加热。

可选地，所述加热组件包括壳体、管体和磁芯；

所述壳体为柱状结构，所述壳体内部为空腔；

所述管体设置于所述壳体的空腔内，所述管体为中空结构，所述磁芯设置于所述中空结构，所述管体外壁与所述壳体内壁形成的空间分别与所述进水组件和所述出水组件连通。

可选地，所述进水组件包括第一本体、第一温度传感器、法兰、第一密封圈和水流量检测装置；

所述第一本体为柱状结构，所述第一本体的内部为空腔，所述法兰设置于所述第一本体的一端，所述第一密封圈设置于所述法兰远离所述第一本体的位置，所述第一密封圈和所述法兰均与所述管体的一端固定连接；所述第一本体与所述管体外壁与所述壳体内壁形成的空间连通；所述第一本体远离所述管体外壁与所述壳体内壁形成的空间的一端与所述智能卫浴的储水缸连通；

所述第一温度传感器和所述水流量检测装置设置于所述第一本体的外部；

所述第一温度传感器和所述主板电性连接；

所述水流量检测装置和所述主板电性连接。

可选地，所述出水组件包括第二本体、第二温度传感器和第二密封圈；

所述第二本体为柱状结构，所述第二本体的内部为空腔，所述第二密封圈设置于所述第二本体的一端，所述第二密封圈与所述管体外壁与所述壳体内壁形成的空间远离所述第一密封圈的一端固定连接；所述第二本体与所述管体外壁与所述壳体内壁形成的空间连通；

所述第二温度传感器设置于所述第二本体的外部；

所述第二温度传感器与所述主板电性连接。

可选地，所述变频驱动器包括第一PWM装置、第二PWM装置、驱动件Q1、驱动件Q2、电容C1、电容C2和电感L1；其中，PWM装置为脉冲宽度调制装置；

所述驱动件Q1的第一端与所述第一PWM装置电性连接，所述驱动件Q1的第二端与所述电容C1的一端电性连接，所述驱动件Q1的第三端与所述驱动件Q2的第二端电性连接；

所述驱动件Q2的第一端与所述第二PWM装置电性连接，所述驱动件Q2的第三端与所述电容C2的一端电性连接；

所述电容C1远离所述驱动件Q1的一端与所述电容C2远离所述驱动件Q2的一端电性连接；

所述电感L1的一端电连接于所述电容C1和所述电容C2之间，所述电感L1的另一端电连接于所述驱动件Q1和所述驱动件Q2之间；

所述第一PWM装置、所述第二PWM装置、所述驱动件Q1、所述驱动件Q2、所述电容C1、所述电容C2和所述电感L1形成谐振拓扑。

可选地，所述管体为不锈钢。

可选地，所述管体的厚度不超过0.5mm。

可选地，所述壳体的内壁设置有螺旋槽。

可选地，所述水流量检测装置为霍尔传感器。

本实用新型实施例还提供了一种加热系统，包括智能卫浴和上述加热装置，其中，加热装置设置于所述智能卫浴并与所述智能卫浴连通。

本实用新型提供的加热装置及系统，利用变频驱动器驱动线圈产生交变磁场并产生涡流，进而使加热组件的温度升高，使流过加热组件的水被加热，能实现完全的水电隔离，提高了安全性。

进一步地，可以通过调整交变磁场的频率进而调整水温，使温度控制更加精确。

进一步地，交变磁场会软化被加热的水流，将水里易结垢的CaCO3和MgCO3软化成溶于水的CaHCO3和MgHCO3，避免了加热导致的水垢形成。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种加热装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例所提供的一种加热组件的结构示意图。

图3为本实用新型实施例所提供的一种进水组件和出水组件的结构示意图。

图4为本实用新型实施例所提供的一种变频驱动器的电路图。

图5为本实用新型实施例所提供的一种加热系统的结构框图。

图标：100-加热装置；200-加热系统；1-进水组件；11-第一本体；12-第一温度传感器；13-法兰；14-第一密封圈；15-水流量检测装置；2-加热组件；21-壳体；22-管体；23-磁芯；3-出水组件；31-第二本体；32-第二温度传感器；33-第二密封圈；4-线圈；5-变频驱动器；51-第一PWM装置；52-第二PWM装置；6-主板；7-智能卫浴；71-储水缸；72-电源系统。

具体实施方式

卫浴加热设备广泛应用于人们的日常生活中，经调查发现，现有的智能卫浴的加热材料大多是陶瓷管，例如，发热体放在水中，通过控制可控硅的开和关，从而控制加热功率和温度，由于加热体直接放在水中，没有做到完全的水电分离，有一定的安全隐患，此加热方式是由220V直接给发热元件供电，如果陶瓷管断裂，会出现水中带电，有一定的安全隐患。

基于上述研究，本实用新型实施例提供了一种加热装置及系统，以改善现有的卫浴设备存在的水中带电的安全隐患。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种加热装置100，应用于智能卫浴，由图可见，该加热装置100包括进水组件1、加热组件2、出水组件3、线圈4、变频驱动器5和主板6。

其中，进水组件1与加热组件2的一端固定连接，加热组件2远离进水组件1的一端与出水组件3固定连接。进水组件1、加热组件2和出水组件3的内部均为空腔，进水组件1、加热组件2和出水组件3互相连通。进一步地，进水组件1远离加热组件2的一端与储水装置连通。在本实施例中，进水组件1远离加热组件2的一端可以与智能卫浴的储水缸连通，应当理解，智能卫浴可以有储水缸也可以没有储水缸，水流进入进水组件1的方式也有很多种，并不限于本实施例给出的方案。

请继续参照图1，线圈4绕设于加热组件，变频驱动器5与线圈4电性连接，主板6与变频驱动器5电性连接。主板6用于向变频驱动器5发送控制信号，变频驱动器5用于接收控制信号并根据控制信号驱动线圈产生交变磁场，使线圈发热，进而实现对加热组件的加热。

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种加热组件的结构示意图，由图可见，该加热组件2包括壳体21、管体22和磁芯23。其中，壳体21为柱状结构，壳体21内部为空腔，管体22设置于壳体21的空腔内。进一步地，管体22为中空结构，磁芯23设置于该中空结构，其中，磁芯和管体之间完全填充，没有缝隙。管体22外壁与壳体21内壁形成可供水流动的空间，该空间分别与与进水组件和出水组件连通。进一步地，线圈4绕设于壳体21外侧。

在本实施例中，管体22的制作材料选用但不限于不锈钢，管壁的厚度不超过0.5mm。可以理解，线圈4与磁芯进行电磁交互，进而实现对管体22的加热。管体22与流经管体22外壁与壳体21内壁形成的空间的水进行热交换，实现对水的加热。请结合参阅图1，水流方向为图1中的箭头方向。

在本实施例中，壳体21的内壁可以是光滑的，也可以设置螺旋槽。

图3示出了本实用新型实施例所提供的一种进水组件和出水组件的结构示意图，由图可见，进水组件1包括第一本体11、第一温度传感器12、法兰13、第一密封圈14和水流量检测装置15。第一本体11为柱状结构，第一本体11的内部为空腔，法兰13设置于第一本体11的一端，第一密封圈14设置于法兰13远离第一本体11的位置。法兰13和第一密封圈14均与管体和壳体形成的空间的一端固定连接。第一本体11与管体和壳体形成的空间连通，第一本体11远离管体和壳体形成的空间的一端与智能卫浴的储水缸连通。第一温度传感器12和水流量检测装置15设置于第一本体11的外部，第一温度传感器12和水流量检测装置15均与主板电性连接。

请继续参阅图3，出水组件3包括第二本体31、第二温度传感器32和第二密封圈33。第二本体31为柱状结构，第二本体31的内部为空腔，第二密封圈33设置于第二本体31的一端，第二密封圈33与管体和壳体形成的空间远离第一密封圈14的一端固定连接，第二本体31与管体和壳体形成的空间连通。第二温度传感器32设置于第二本体31的外部，第二温度传感器32与主板电性连接。

主板用于接收第一温度传感器12、第二温度传感器32发送的温度信号以及水流量检测装置15发送的水流量信号，并根据温度信号和水流量信号向变频驱动器输出控制信号。

在本实施例中，第一温度传感器12和第二温度传感器32可以为双金属片温控器，水流量检测装置15可以为霍尔传感器。

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种变频驱动器的电路图，由图可见，该变频驱动器包括第一PWM装置51、第二PWM装置52、驱动件Q1、驱动件Q2、电容C1、电容C2和电感L1。其中，PWM装置为脉冲宽度调制装置。

其中，驱动件Q1的第一端与第一PWM装置51电性连接，驱动件Q1的第二端与电容C1的一端电性连接，驱动件Q1的第三端与驱动件Q2的第二端电性连接。驱动件Q2的第一端与第二PWM装置52电性连接，驱动件Q2的第三端与电容C2的一端电性连接，电容C1远离驱动件Q1的一端与电容C2远离驱动件Q2的一端电性连接。电感L1的一端电连接于电容C1和电容C2之间，电感L1的另一端电连接于驱动件Q1和驱动件Q2之间。

第一PWM装置51、第二PWM装置52、驱动件Q1、驱动件Q2、电容C1、电容C2和电感L1形成谐振拓扑。

其中，电感L1与图2中的线圈4固定连接，在本实施例中，可以将图5中的电感L1和图2中的线圈4视为加热感应线圈。

在本实施例中，变频驱动器也可以采用单管并联谐振或者全桥软开关的拓扑结构。

图5示出了本实用新型实施例所提供的一种加热系统的结构框图，由图可见，该加热系统200包括智能卫浴7和上述加热装置100。其中，加热装置100设置于智能卫浴7，并与智能卫浴7连通。

请继续参阅图5，该智能卫浴7包括储水缸71和电源系统72。进水组件1远离加热组件2的一端与储水缸71连通。主板6与电源系统72电性连接。

该加热系统中的水流流向为储水缸-进水组件-加热组件-出水组件。该加热系统的加热及控制过程如下：

主板获得第一温度传感器提供的入水温度信号、水流量检测装置提供的水流量信号以及当前的AC输入电压，如果水流量低于设定的最低值，则不开启加热输出信号，如果水流量高于设定的最低值，则根据入水温度信号，水流量信号以及AC输入电压计算在当前的输入条件下，将水加热到目标温度所需的瞬时功率。

主板根据计算出的瞬时功率，向变频驱动器输出控制信号，控制变频驱动器驱动线圈，产生交变磁场，进而通过加热组件对进入加热组件的水流进行加热。

主板获得第二温度传感器提供的出水温度信号，并根据入水温度信号、水流量信号和AC输入电压采用前馈控制与反馈控制结合的控制方式调节线圈的加热功率，将输出水温恒定在设定的温度。

当主板采集到的输入的水流量低于最低水流量设定值或者出水口温度高于设定温度时，主板停止输出加热信号，其中，设定温度和最低水流量设定值可以根据实际需求进行调整。

通过上述控制过程，该加热装置及系统能实现水电隔离，安全性能有显著提高，且对水温的检测和控制相对精确。

进一步地，交变磁场会软化被加热的水流，将水里易结垢的CaCO3和MgCO3软化成溶于水的CaHCO3和MgHCO3，避免了加热导致的水垢形成。

进一步地，设定温度和最低水流量设定值的设置，为加热装置和系统提供了防烧干保护。对AC输入电压进行检测，为加热装置和系统提供了过流和过压保护。提高了加热装置和系统的使用可靠性。

进一步地，主板电路设计了AC过零信号检测，当主板电路的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)每次开启输出加热驱动信号均设定在检测到AC过零信号时刻，减小了功率器件的应力。

综上，本实用新型实施例提供的加热装置及系统，对结构进行了巧妙设计，能够做到水电分离，提高了加热过程的安全性和可靠性，对水的加热和温度控制更加精确，同时避免了水垢的形成。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。