微波熱水器的製作方法
2023-07-09 04:06:21
專利名稱：微波熱水器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於熱水器領域，具體涉及一種微波熱水器。
背景技術：
已有的熱水器按照其產生熱量的方式可分為三類，即燃氣熱水器、電熱水器和太陽能熱水器。它們是用燃氣、電、太陽能對水進行加熱，即是用外來熱能通過熱輻射、熱傳導和熱對流來實現加熱的。在燃氣熱水器的加熱過程中，熱量是通過裝水的容器(即內膽)傳遞至水上的，要想使水的溫度升高，就必須先加熱內膽，然後通過熱量在水中的傳遞逐步將內膽中的水加熱，不能直接將能量傳遞給所有水質，影響了燃氣熱水器的能量利用率，造成的結果就是水溫上升緩慢，能源利用率低。同時，燃氣熱水器還存在煤氣洩漏使人中毒的危險，存在進水壓力過低時難以進入工作狀態等潛在問題。在電熱水器中，雖然發熱管直接與內膽中的水接觸，但熱量也是通過發熱管(發熱管是直接通電的)向周圍水質傳遞，逐步擴展至整個內膽的，內膽中的水也不能被同時加熱，同樣影響了電熱水器的能量利用率，造成的結果仍然是水溫上升緩慢；而且在使用過程中，一旦出現發熱管破裂的情況，電流將直接接觸水質，並立即藉助水質傳給人體，使人體有遭受電擊的危險。太陽能熱水器則有兩種基本形式，其一是全玻璃真空管熱水器，它利用真空管內層外壁選擇性吸熱塗層，吸收太陽光後將光能轉化為熱能，加熱真空管內冷水，同時在真空管內外層間抽成真空，減少熱量對流損失。由於熱水密度小於冷水密度，使真空管內熱水與內膽(即水箱)內冷水形成對流，從而使內膽內的水得以加熱。其二是熱管式真空管熱水器，太陽光穿過玻璃管後投射在吸熱板上，吸熱板吸收太陽輻射能並將其轉換為熱能。此熱能通過熱管中介質的蒸發和冷凝，連續不停地傳送到熱管的冷凝端，冷凝端直接安裝在內膽中並與水接觸，從而使水不斷加熱。雖然還有其它形式的太陽能熱水器，但其加熱原理與這兩種熱水器的加熱原理是相同的。太陽能熱水器的主要問題表現在如下兩個方面①能否提供足夠溫度的熱水則依賴於季節與天氣情況，雖然大多數太陽能熱水器都帶有輔助電加熱管，能夠解決惡劣天氣與冬天提供熱水問題，但該輔助電加熱管是直接與內膽中的水相接觸的，一旦電加熱管破裂，則與電熱水器一樣，增加了使人體有遭受電擊的潛在危險；②對高層建築而言，受熱水輸送管道長度的制約(輸送管道過長則需等待長時間才能享用到熱水)，太陽能熱水器也僅適合於居住在樓頂的少數住戶。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種利用微波作為媒體、以水分子本身為直接發熱源來加熱水質，工作安全，能量利用率高、在同樣的耗能情況下水溫上升快，工作的整個過程不受進水壓力、樓層位置的影響，不受季節與天氣情況的影響，使用壽命長的微波熱水器。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是本實用新型包括加熱部分、熱水器殼體、內膽、進水口和出水口，所述的加熱部分為微波加熱器。
所述的微波加熱器包括控制電路、高壓變壓器、由高壓電容和高壓二極體組成的整流電路及微波發生器，所述的微波發生器包括帶微波天線的磁控管和波導管，磁控管與波導管安裝在熱水器殼體上，磁控管陽極接地，波導管裝於磁控管和內膽之間。所述的高壓變壓器包括變壓器初級繞組、變壓器高壓繞組、燈絲繞組。所述的內膽由陶瓷、玻璃、聚乙烯、聚丙烯或其它非金屬材料製成。
本實用新型的有益效果是1、本實用新型採用微波加熱水質，微波實際上是一種頻率非常高的電磁波，與普通電磁波一樣，微波本身不帶電，雖然微波的產生需要電，但這裡的電並不與水質發生直接聯繫，因此即使發生漏電現象，也不會通過電磁波將電引入水中而危害人體健康。
2、微波加熱時，它使熱水器內膽中的水分子激烈運動產生熱量，是一種電能—磁能—熱能的轉換過程，因此用微波加熱的水中並不存在微波，使用經微波熱水器加熱的水也不會對人體有害，水一旦離開了熱水器，就離開了微波場，且微波不會保存在水中，更不會隨水一道流出以傷害人體健康，使用從微波熱水器中流出的水是安全的。
3、微波熱水器可使內膽中水的溫度急劇上升，能起一定的殺菌消毒作用，可見使用微波熱水器加熱的水不僅不會有害，反而更安全。
4、微波熱水器是以水分子本身為直接發熱源來加熱的，微波只對內膽中的水加熱而不加熱空氣、內膽等其他部件，而且對內膽中的水幾乎是同時加熱，熱量的傳遞過程被大大縮短了，熱量的損失少，水溫上升快。
5、微波熱水器不受進水壓力、樓層位置的影響，更不受季節與天氣情況的影響，只要有電就行。
6、微波熱水器的使用壽命取決於其關鍵部件磁控管的使用壽命，磁控管的實際使用壽命在5000小時以上，以一般用戶每天正常使用1小時計算，實際可使用13.7年。
可見，本實用新型具有工作安全，在同樣的耗能情況下水溫上升快、能量利用率高，工作的整個過程不受進水壓力、樓層位置的影響，不受季節與天氣情況的影響，使用壽命長的顯著優點。
有關微波輻射，現有微波爐的微波輻射情況如下①我國微波爐現行標準(GB4706.21-88家用和類似用途電器的安全微波烹調器具的特殊要求)規定一般微波爐發出的微波洩漏的功率密度在離爐外表面5釐米或更遠的任何點上，每平方釐米不得超過5毫瓦，而我國的微波爐生產廠一般把微波洩漏功率密度定為每平方釐米1毫瓦以下，只有國家標準的五分之一，產品的實際洩漏值一般都在每平方釐米0.1毫瓦以下；②使用日久的微波爐，其微波洩漏量與新購的並無多大區別；③以世界上微波爐普及率最高的美國來說，微波爐進入家庭已20多年，70％以上的家庭都在使用微波爐，微波爐的年銷售量近1000萬臺，可沒有發現一例因微波爐引起的對人體傷害的報導。微波熱水器的工作原理與微波爐相同，微波爐需要專門的門以便於食物的放入與取出，門的密封性能對微波的洩漏是有影響的，這種情況下尚且能夠確保微波洩漏遠低於國家標準，對微波熱水器這種不需設置任何活動門的密閉結構，微波的洩漏則更加容易控制，因此，微波熱水器是安全的。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為本實用新型的電路原理圖。
圖中各標號分別表示1、控制電路，2、高壓變壓器，3、高壓電容，4、高壓二極體，5、磁控管， 6、變壓器初級繞組，7、變壓器高壓繞組，8、燈絲繞組，9、微波天線， 10、波導管， 11、內膽，12、熱水器殼體，13、進水口，14、出水口，15、水。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型包括加熱部分、熱水器殼12、內膽11、進水口13和出水口14，所述的加熱部分為微波加熱器。
作為本實用新型的進一步改進，所述的微波加熱器包括控制電路1、高壓變壓器2、由高壓電容3和高壓二極體4組成的整流電路及微波發生器，所述的微波發生器包括帶微波天線9的磁控管5和波導管10，磁控管5與波導管10安裝在熱水器殼體12上，磁控管5陽極接地，波導管10裝於磁控管5和內膽11之間。
所述的高壓變壓器2包括變壓器初級繞組6、變壓器高壓繞組7、燈絲繞組8；所述的內膽11由陶瓷、玻璃、聚乙烯、聚丙烯或其它非金屬材料製成；所述的波導管10為金屬導管；所述的熱水器殼體12用不鏽鋼、鋁合金或其它金屬材料製成。
本實用新型的工作原理及過程是磁控管5輻射出頻率為2450兆赫的微波，熱水器內形成一個微波能量場。這個微波能量場以每秒24.5億次的速度不斷地變換正負極性，使內膽中的水分子(均帶正負極性)隨著正負極性的改變而改變方向，水分子之間相互摩擦產生熱，即微波熱水器加熱原理的實質就是摩擦生熱。工作時，220伏交流電壓經控制電路1後施加在高壓變壓器2的初級繞組6上，在燈絲繞組8上產生約3～4伏的低電壓，供給磁控管5的燈絲加熱。在變壓器高壓繞組7上產生一個2千伏左右的電壓，再經高壓電容3與高壓二極體4組成的倍壓整流電路後，獲得輸出峰值為4千伏左右的高壓，該高壓直接施加在磁控管5的陰極燈絲和陽極之間，磁控管5陽極接地，於是為磁控管5的陰極提供了一個負高壓。由於磁控管5加上電壓後，通過燈絲繞組8，陰極(即燈絲)就已經得到了預熱並產生大量的電子，而磁控管5本身又通過永久磁鐵在陰極和陽極之間建立了一個磁場(簡稱外加磁場)，因此，陰極上的大量電子在陰極和陽極間高電位差所形成的電場以及外加磁場的作用下飛向陽極，陽極上有許多個小的諧振腔，當電子打到陽極之前，就在這些諧振腔內發生振蕩；這些諧振腔好象低頻發射機中電感和電容組成的諧振迴路，「吹」過諧振腔口的電子束形成所謂的電子「風」，電子「風」在金屬腔體中感應出微波，諧振腔使微波頻率不斷增高，產生出2450兆赫的連續微波，電子就這樣把能量交給了超高頻電磁場。微波從裝在磁控管5陽極諧振腔中的微波天線9發射，經磁控管5和內膽11之間的波導管10傳輸到內膽11給水15加熱。內膽11由陶瓷、玻璃、聚乙烯、聚丙烯等非金屬材料製成，微波不僅不會被內膽11吸收，而且可以穿透內膽11，內膽11不吸收微波，所以也不發熱。微波很容易被水分子吸收並轉換成熱能，從而加熱內膽11中的水15，內膽11中的熱水從出水口14流出供使用，進水口13則不斷給內膽11內補充冷水供繼續加熱使用。熱水器殼體12用不鏽鋼、鋁合金等金屬材料製成，微波不能穿透金屬物體，也不會被金屬物體吸收，而是一遇到金屬物體就反射，像鏡子反射光波那樣，故熱水器殼體12不會發熱。
本實用新型也適用於飲水機中。
權利要求1.一種微波熱水器，包括加熱部分、熱水器殼體(12)、內膽(11)、進水口(13)和出水口(14)，其特徵在於所述的加熱部分為微波加熱器。
2.根據權利要求1所述的微波熱水器，其特徵在於所述的微波加熱器包括控制電路(1)、高壓變壓器(2)、由高壓電容(3)和高壓二極體(4)組成的整流電路及微波發生器，所述的微波發生器包括帶微波天線(9)的磁控管(5)和波導管(10)，磁控管(5)與波導管(10)安裝在熱水器殼體(12)上，磁控管(5)陽極接地，波導管(10)裝於磁控管(5)和內膽(11)之間。
3.根據權利要求2所述的微波熱水器，其特徵在於所述的高壓變壓器(2)包括變壓器初級繞組(6)、變壓器高壓繞組(7)、燈絲繞組(8)。
4.根據權利要求1至3中任一權利要求所述的微波熱水器，其特徵在於所述的內膽(11)由陶瓷、玻璃、聚乙烯、聚丙烯或其它非金屬材料製成。
5.根據權利要求4所述的微波熱水器，其特徵在於所述的波導管(10)為金屬導管。
6.根據權利要求5所述的微波熱水器，其特徵在於所述的熱水器殼體(12)用不鏽鋼、鋁合金或其它金屬材料製成。
專利摘要本實用新型公開了一種微波熱水器，包括加熱部分、熱水器殼、內膽、進水口和出水口，所述的加熱部分為微波加熱器；所述的微波加熱器包括控制電路、高壓變壓器、由高壓電容和高壓二極體組成的整流電路及微波發生器，所述的微波發生器包括帶微波天線的磁控管和波導管，磁控管與波導管安裝在熱水器殼體上，磁控管陽極接地，波導管裝於磁控管和內膽之間。磁控管陽極諧振腔中的微波天線發射的微波通過波導管傳輸到內膽給水加熱。本實用新型具有工作安全、在同樣的耗能情況下水溫上升快、能量利用率高、工作的整個過程不受進水壓力或樓層位置的影響、不受季節與天氣情況的影響、使用壽命長的顯著優點。
文檔編號F24H1/18GK2535707SQ0222381
公開日2003年2月12日 申請日期2002年4月12日 優先權日2002年4月12日
發明者雷正保, 付愛軍, 黃充 申請人:雷正保