一种基于SiC和微波技术的热水器装置的制作方法

本实用新型涉及涉及家用电器领域，特别是涉及一种微波热水器。

背景技术：

目前我们生活中常用的热水方式有煤气加热、电加热、太阳能加热、燃气加热。其中煤气加热水存在煤气泄漏隐患、热转换效率低的问题；电热水器存在漏电隐患，造成伤亡事故层出不穷；太阳能热水器存在效率低下以及易受天气气候的影响，以及目前大多数的加热方式都会形成水垢，阻碍水加热过程中的热传导问题，而利用微波加热产生热水可以避免这个现象。现有的微波热热水器并不鲜见，如中国专利申请公开的一种“一种微波热水器”(cn107062592a)，就包括内胆和微波加热系统。但总的来说，现有的微波热水器的微波加热的效率有待进一步提高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于sic和微波技术的热水器装置，其使用碳化硅(sic)充当中间介质，利用碳化硅具有高介电常数，能高效吸收微波，高热传导率来提高微波加热的效率。同时采用高效的驱动电源来驱动磁控管工作，进一步提高效率，充分利用电能。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种基于sic和微波技术的热水器装置，包括驱动电路、磁控管和微波加热腔体，其特征在于，所述微波加热腔体上下两面为法兰口形状，上下两面分别设置出水口和进水口，一侧面设置缺口，用四氟乙烯块贴紧缺口内壁，磁控管的波导管伸入四氟乙烯块外部，微波加热腔体安装驱动电路、测温仪和磁控管，微波加热腔体内充满碳化硅。

作为优化，所述微波加热腔体为不锈钢腔体。

所述优化，在出水口和进水口分别安置抑制器，以防止微波的泄漏。

作为优化，所述驱动电路以半桥llc谐振为主电路拓扑结构，选择stc15w408as单片机为控制核心。

作为优化，所述测温仪采用基于pt100的温度传感器。

本实用新型采用微波技术对水进行加热，利用水是双极性分子的特点，能快速产生热水，避免了燃气热水器启动时浪费水以及电热水器保温浪费电的现象；同时为了进一步高效节能，使用碳化硅(sic)充当中间介质，利用碳化硅具有高介电常数，能高效吸收微波，高热传导率来提高微波加热的效率，在相同电源功率供给的条件下，加入碳化硅的装置加热效率能比微波直接加热水高出大约10％；同时采用高效的驱动电源来驱动磁控管工作，取代传统的工频升压变压器，进一步提高效率，充分利用电能。采用四氟乙烯墙体紧贴内部来连接磁控管与腔体，其耐高温、不吸收微波但能很好地传导微波，防止了水的泄漏。采用全密封不锈钢腔体以及法兰口的结构很好地防止了水或者微波的泄漏。

附图说明

图1为本实用新型系统原理图；

图2为本实用新型微波加热腔体结构图；

图3为本实用新型驱动电路原理图；

图4为本实用新型主电路原理图；

图5为本实用新型控制板电路图；

图6为本实用新型调节板电路图。

图中，1-驱动电路(驱动电源)，2-磁控管，3-微波加热腔体，4-测温仪，5-法兰口，6-四氟乙烯块，7-波导管，8-出水口，9-进水口。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本实用新型。

如图1、图2所示，基于sic和微波技术的热水器装置，具有驱动电路1、磁控管2、微波加热腔体3和测温仪4，微波加热腔体3用不锈钢做成，腔体呈长方体，上下两面用法兰口5形状；上面设置一个出水口8，下面开一个进水口9，正面中间开一个正方形缺口，用四氟乙烯块6贴紧缺口内壁，磁控管2的波导管7伸入四氟乙烯块6外部。微波加热腔体外安装驱动电路1、测温仪4以及磁控管3的外部。测微仪4采用pt100温度传感器。

在微波加热腔体1内部充满碳化硅。当微波加热时，碳化硅充分吸收微波能量，温度迅速上升，与水充分接触，高效地传导热能。

在防止微波以及水的泄漏方面，在进水口9和出水口8分别安置抑制器，防止微波的泄漏。全密封不锈钢腔体以及法兰口的结构很好地防止了水或者微波的泄漏。因四氟乙烯具有耐高温、不吸收微波但能传导微波的特点，因此用其来连接磁控管与微波加热腔体。四氟乙烯用结构胶紧贴内部很好地传导微波，防止了水的泄漏。

如图3、图4所示，磁控管的驱动电源以半桥llc谐振为主电路拓扑结构，选择stc15w408as单片机为控制核心，对输入电压和输出电流进行采样，结合模糊控制算法，实现对谐振开关管工作频率的实时调节，来控制电源的输出功率。系统实现了开关管zvs切换，减小了开关损耗，提高了整机效率。

磁控管的驱动电源采用了高效开关电源来代替变压器驱动，高效开关电源效率能高达97％，比工频变压器驱动高出5％。220v市电经过整流滤波和pfc变成直流电，再通过llc半桥谐振，经过高频升压和倍压整流产生驱动磁控管阳极高压，灯丝则采用中心抽头式全波整流来供电。通过单片机控制开关频率来调节输出功率，采集电路的电压、电流和温度检测信号反馈给单片机，经过单片机的处理来控制整个电源系统。电源系统的最大功率为1500w，阴极的额定电压为4200v。阳极高压采用半桥llc谐振结构，实现了软开关技术，减小了开关过程中的损耗，提高了整机效率。采用集成式变压器，并将其用于llc谐振变换器，也就是用磁芯的励磁电感和漏感来替换谐振网络的两个磁性元件。

测温仪采用基于pt100的温度传感器，测温仪电路利用铂电阻在高温下其物理、化学性质都非常稳定，具有精度高、稳定性好、性能可靠的特点，作为检测水蒸气温度的温度传感器。控制电路用测温仪连接继电器来进行电路的通断，使水温持续达到一个基本稳定的水平，从而减少了能量的损失和浪费。

技术特征：

1.一种基于sic和微波技术的热水器装置，包括驱动电路(1)、磁控管(2)、微波加热腔体(3)和测温仪(4)，其特征在于，所述微波加热腔体(3)上下两面为法兰口(5)形状，上下两面分别设置出水口(8)和进水口(9)，一侧面设置缺口，用四氟乙烯块(6)贴紧缺口内壁，磁控管(2)的波导管(7)伸入四氟乙烯块(6)外部，微波加热腔体(3)外安装驱动电路(1)、测温仪(4)和磁控管(2)，微波加热腔体(3)内充满碳化硅。

2.根据权利要求1所述的基于sic和微波技术的热水器装置，其特征在于，所述微波加热腔体(3)为不锈钢腔体。

3.根据权利要求1所述的基于sic和微波技术的热水器装置，其特征在于，在出水口(8)和进水口(9)分别安置抑制器。

4.根据权利要求1所述的基于sic和微波技术的热水器装置，其特征在于，所述驱动电路(1)以半桥llc谐振为主电路拓扑结构，选择stc15w408as单片机为控制核心。

5.根据权利要求1所述的基于sic和微波技术的热水器装置，其特征在于，所述测温仪(4)采用基于pt100的温度传感器。

技术总结
本实用新型提供一种基于SiC和微波技术的热水器装置，包括驱动电路（1）、磁控管（2）、微波加热腔体（3）和测温仪（4），其特征在于，所述微波加热腔体（1）上下两面为法兰口（5）形状，上下两面分别设置进水口（8）和出水口（9），一侧面设置缺口，用四氟乙烯块（6）贴紧缺口内壁，磁控管（3）的波导管（7）伸入四氟乙烯块（6）外部，微波加热腔体（3）外安装驱动电路（1）、测温仪（4）和磁控管（3），微波加热腔体（3）内充满碳化硅。本实用新型能高效吸收微波，提高微波加热的效率，同时采用磁控管驱动高效的电源，进一步提高效率，充分利用电能。

技术研发人员：李兴;陈文光;龙杨帆;饶益花;李炎龙
受保护的技术使用者：南华大学
技术研发日：2019.09.05
技术公布日：2020.04.28