电磁能热水器的制作方法

本发明涉及加热设备领域，尤其涉及热水器。

背景技术：

热水器作为能够便捷提供热水的设备，已经成为家庭生活中必备物品，常见的热水器加热方式为：燃气加热、太阳能加热以及电热棒加热。然而，燃气加热的方式在使用时会产生有毒气体需要另外设置排气通道，安装麻烦并且安全系数较低；太阳能加热的方式受天气的影响较大并且需要较长的加热时间，使用麻烦；电热棒加热的方式，虽然安装简单以及使用便捷，但是带电的加热棒与水直接接触，存在漏电风险。

对此，市面上出现了使用电磁感应进行加热的电磁能热水器，加热效率高，能够快速对水进行加热，安装简单、使用便捷并且不存在漏电风险。然而，在长期使用后，水管中容易积攒有水垢，影响加热效率、出水质量以及使用寿命。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供电磁能热水器，其能够防止水垢积攒。

本发明解决其技术问题提供的技术方案是：

电磁能热水器，包括：水管；金属发热件，设置在所述水管内；励磁线圈，绕制在所述水管的外表面上；交流信号产生单元，与所述励磁线圈电性连接；超声波换能器，设置在所述水管上，所述交流信号产生单元与所述超声波换能器电性连接。

优选地，所述交流信号产生单元包括微处理器、变频器以及功率放大模块，所述变频器的输入端能够与外部交流电源电性连接，所述微处理器与所述变频器的控制端电性连接，所述变频器的第一输出端与所述功率放大模块的输入端电性连接，所述变频器的第二输出端与所述超声波换能器电性连接，所述功率放大模块的输出端与所述励磁线圈连接。

优选地，还包括控制面板，所述控制面板与所述微处理器电性连接。

优选地，还包括出水温度传感器，所述微处理器与所述出水温度传感器电性连接，所述出水温度传感器位于所述水管的出水口处。

优选地，还包括进水温度传感器以及工作温度传感器，所述微处理器分别与所述进水温度传感器以及所述工作温度传感器电性连接，所述进水温度传感器位于所述水管的进水口处，所述工作温度传感器位于所述励磁线圈或所述金属发热件上。

优选地，所述水管上设置有隔热层，所述励磁线圈绕制在所述隔热层外。

优选地，所述隔热层包括玻璃管以及设置在所述玻璃管外的玻璃纤维层。

优选地，所述金属发热件表面设置有负离子温感涂料层。

优选地，所述励磁线圈包括第一线圈与第二线圈，所述第一线圈与第二线圈交错绕制在所述水管上，并且所述第一线圈的绕向与所述第二线圈的绕向相同，所述第一线圈的一端与第二线圈的一端连接形成公共端，所述第一线圈的另一端、所述第二线圈的另一端以及所述公共端与所述交流信号产生单元电性连接。

优选地，所述交流信号产生单元产生的信号频率范围为140khz至1.5mhz。

本发明的有益效果是：交流信号产生单元产生交流信号传输至励磁线圈，在交流信号的作用下，励磁线圈产生变化的磁场，金属发热件在变化的磁场中由于电磁感应产生涡电流，进而金属发热件产生热量，对水管内的水流进行加热。另外，交流信号产生单元亦能够传输交流信号至超声波换能器，超声波换能器在交流信号的驱动下产生超声波在水管上传导，能够去除水管上的水垢，以此防止水垢的积攒。通过上述方式，能够对水管的水流快速加热并且避免漏电风险，同时能够防止水管中水垢积攒，提高出水质量，延长使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明其中一种实施方式的示意图；

图2是本发明水管其中一种实施方式的剖解示意图；

图3是本发明其中一种实施方式的电路示意图；

图4是本发明其中一种实施方式的结构框图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明的较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4，本发明提供的电磁能热水器，包括：水管100；金属发热件110，设置在水管100内；励磁线圈200，绕制在水管100的外表面上；交流信号产生单元300，与励磁线圈200电性连接；超声波换能器400，设置在水管100上，交流信号产生单元300与超声波换能器400电性连接。

交流信号产生单元300产生交流信号传输至励磁线圈200，在交流信号的作用下，励磁线圈200产生变化的磁场，金属发热件110在变化的磁场中由于电磁感应产生涡电流，进而金属发热件110产生热量，对水管100内的水流进行加热。另外，交流信号产生单元300亦能够传输交流信号至超声波换能器400，超声波换能器400在交流信号的驱动下产生超声波在水管100上传导，能够去除水管100上的水垢，以此防止水垢的积攒。通过上述方式，能够对水管100的水流快速加热并且避免漏电风险，同时能够防止水管100中水垢积攒，提高出水质量，延长使用寿命。

金属发热件110可以是通过塑料固定件111固定在水管100内。超声波换能器400无需一直长时间工作，可以在启动时运行一段时间以节约电能并实现去除水垢的效果。

参考图4，作为优选的实施方式，交流信号产生单元300包括微处理器310、变频器320以及功率放大模块330，变频器320的输入端能够与外部交流电源电性连接，微处理器310与变频器320的控制端电性连接，变频器320的第一输出端与功率放大模块330的输入端电性连接，变频器320的第二输出端与超声波换能器400电性连接，功率放大模块330的输出端与励磁线圈200连接。

在微处理器310的控制下，变频器320将市电转换成频率更高的交流信号，由于励磁线圈200通过电磁感应令金属发热件110加热水流所需的功率较大，因此为了令励磁线圈200能够具有足够的功率令金属发热件110快速加热水流，变频器320将交流信号输出至功率放大模块330，在提高交流信号的功率后传输至励磁线圈200。另外，变频器320输出交流信号至超声波换能器400，超声波换能器400将交流信号转换成超声波振动，进而引起水管100振动达到去除水垢的效果。

根据电磁感应原理，励磁线圈200产生的磁场的变化率越大，金属发热件110产生的涡电流越大，进而令金属发热件110的发热量越大，因此微控制器能够通过控制变频器320输出交流信号的频率，来达到控制出水温度的效果。微处理器310可以是单片机或嵌入式芯片等能够接收、处理、输出信号的器件。功率放大模块330可以是常见的主要由igbt构成的功率放大电路，亦可以是主要由三极管构成的功率放大电路。

参考图1和图4，作为优选的实施方式，还包括控制面板500，控制面板500与微处理器310电性连接。使用者能够通过控制面板500设置出水温度等参数，微处理器310根据设定的出水温度值控制变频器320输出合适频率的交流信号，进而使出水温度符合设定值，以此方式让使用更加方便。控制面板500板优选设置有操控件510以及显示屏520，操控件510以及显示屏520与微处理器310电性连接。操控件510可以是旋钮或按钮等能够根据操控动作产生电性号的器件。

参考图3和图4，为了使水管100出水的温度稳定，作为优选的实施方式，还包括出水温度传感器610，微处理器310与出水温度传感器610电性连接，出水温度传感器610位于水管100的出水口101处。

出水温度传感器610检测水管100的出水口101处水流的温度，并将检测到的出水温度值信号传输至微处理器310，微处理器310根据温度值信号调节变频器320输出的交流信号频率，进而维持出水温度的稳定，以此能够防止出水的温度过高或过低，避免使用麻烦，提高使用体验。在某些实施方式中，微处理器310能够通过显示屏510显示出水的温度值。

参考图3和图4，作为优选的实施方式，还包括进水温度传感器620以及工作温度传感器630，微处理器310分别与进水温度传感器620以及工作温度传感器630电性连接，进水温度传感器620位于水管100的进水口102处，工作温度传感器630位于励磁线圈200或金属发热件110上。

通过进水温度传感器620检测水管100的进水口102处的进水温度值，能够更加全面地获知水管100内水流的温度信息，并且能够使微处理器310根据设定的出水温度值结合进水温度值控制变频器320输出合适频率的交流信号，令出水温度接近设定的出水温度。

通过工作温度传感器630获知励磁线圈200或金属发热件110在工作时的温度值并传输至微处理器310，在励磁线圈200或金属发热件110温度过高，即发生故障时，微处理器310能够及时控制变频器320停止工作，以防止意外发生，提高安全性和可靠性。优选工作温度传感器630有两个，两个工作温度传感器630分别检测励磁线圈200与金属发热件110的温度。

参考图2，为了提高加热效率，作为优选的实施方式，水管100上设置有隔热层120，励磁线圈200绕制在隔热层120外。

由于金属发热件110位于隔热层120内，能够防止金属发热件110在电磁感应作用下产生的热量散发，有利于令金属发热件110产生的热量更多地传导至水流中，提高能量的利用率。隔热层120可以是由聚氨酯发泡材料或石棉等材料形成。

参考图1和图2，作为隔热层120的优选实施方式，隔热层120包括玻璃管121以及设置在玻璃管121外的玻璃纤维层122。

玻璃管121具有良好的耐热性，适宜配合金属发热件110工作，并且玻璃管121具有优良的抗腐蚀性，不会对水质产生影响，使用寿命长，同时玻璃管121的强度高，能够应对来自内外的压力，提高结构的稳定性。另外在玻璃管121外设置有玻璃纤维层122，能够进一步提高隔热性能，有利于进一步提高加热效率。

在某些实施例中，水管100可以由玻璃材料制成，此时隔热层120可以仅包括玻璃纤维层122。

作为优选的实施方式，金属发热件110表面设置有负离子温感涂料层。负离子温感涂料层在受到金属加热件110加热时，能够产生负离子散发至水流中，使水流带有负离子，有利于对水流进行杀菌。负离子温感涂料层可以是由钛、钆粉末形成的涂料制成。

在某些实施例中，金属发热件110可以表面设置有绝缘层，绝缘层外再设置有负离子温感涂料层，虽然金属发热件110在电磁感应作用下产生涡电流的电压不会很高，不会对使用者产生危险，但是通过绝缘层将金属发热件110与水流隔离，避免金属发热件110与水流接触，能够进一步提高安全性。绝缘层可以是聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜具有良好的耐热性能以及导热性能。

参考图1至图3，作为优选的实施方式，励磁线圈200包括第一线圈210与第二线圈220，第一线圈210与第二线圈220交错绕制在水管100上，并且第一线圈210的绕向与第二线圈220的绕向相同，第一线圈210的一端与第二线圈220的一端连接形成公共端，第一线圈210的另一端、第二线圈220的另一端以及公共端与交流信号产生单元300电性连接。

通过第一线圈210与第二线圈220交错绕制，即采用双线绕制的方式，在绕制同样的匝数情况下，双线绕制的总匝数是只使用一根导线进行绕制的总匝数的两倍，由于励磁线圈200产生的磁场强度与总匝数相关，因此双线绕制的方式有利于增强磁场强度，并且绕制方便。

作为优选的实施方式，交流信号产生单元300产生的信号频率范围为140khz至1.5mhz，有利于让金属发热件110产生合适的发热量，并且有利于激发负离子温感涂层。

上述实施例只是本发明的优选方案，本发明还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。