CN110326974B - 一种电磁加热装置及饮水机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电磁加热装置及饮水机。该电磁加热装置，包括竖直设置的电磁发热体、设在电磁发热体一侧的IGBT功率模块和控制电路板，电磁发热体的两末端分别设有冷水进口和热水出口；与IGBT功率模块热接触相连的水冷散热器，该水冷散热器包括散热水腔、供水通道、排水通道、进水管和排水管，散热水腔上设有进水口及排水口，且排水口的位置高于进水口的位置，供水通道连通在进水管与散热水腔11的进水口之间，排水通道连通在排水管与排水口之间；排水管与冷水进口相连通，且排水口的位置高于冷水进口的位置。本发明让水冷散热器兼具散热及给电磁发热体提供恒定水位的功能，整体结构简单、实现成本低且工作稳定可靠。

Description

一种电磁加热装置及饮水机

技术领域

本发明涉及电磁加热技术领域，尤其是涉及一种电磁加热装置及具有电磁加热装置的饮水机。

背景技术

电磁加热是一种利用电磁感应原理，将电能转换为磁热能的感应加热装置。当外接交流电时，利用功率控制模块（一般是采用IGBT模块）产生交变电流给电磁线圈从而让电磁线圈产生交变的电磁场。根据电磁感应定律，当磁场内部的磁力线通过高电阻特性的金属发热部时产生无数的小涡流，使与金属发热部相接触的水或食物会被加热，从而满足人们炊洗、洗浴、烹饪等加热需要。

以饮水机为例来进一步说明。在现有的饮水机中，其内部设置储水箱和缓冲水箱两个水箱，在缓冲水箱上连接有加热管，采用沸腾出水的结构，在需要使用热水时，将加热管内加热沸腾溢出的热水供给用水者以实现即时加热供水，而缓冲水箱内设有水位控制机构并连接至储水箱内，使得缓冲水箱内的水位维持恒定，保证了对加热管供水的恒定，从而使得加热管的加热效果更好且使用寿命更长。然而，这种需要加设缓冲水箱的结构不仅增加了成本，还占用机器内部空间导致机器整体尺寸较大，且当缓冲水箱内的水位控制机构失效时会导致水从缓冲水箱内溢出或没水送入加热管从而无法正常工作，可靠性较差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种结构简单且工作稳定可靠的电磁加热装置及具有电磁加热装置的饮水机。

本发明提出一种电磁加热装置，包括竖直设置的电磁发热体、设在电磁发热体一侧的IGBT功率模块和控制电路板，电磁发热体的两末端分别设有冷水进口和热水出口；所述电磁加热装置还包括与IGBT功率模块热接触相连的水冷散热器，该水冷散热器包括散热水腔、供水通道、排水通道、进水管和排水管，散热水腔上设有进水口及排水口，且排水口的位置高于进水口的位置，供水通道连通在进水管与散热水腔11的进水口之间，排水通道连通在排水管与排水口之间；排水管与冷水进口相连通，且排水口的位置高于冷水进口的位置。

其中，所述电磁加热装置还包括与进水管相连的过滤器。

其中，排水口设在散热水腔的最高位置以让散热水腔内一直充满水。

其中，水冷散热器包括散热本体、密封圈及盖板，散热本体的表面具有一圈凸设的第一围挡，盖板通过密封圈）压置在第一围挡的端面，在第一围挡所围住的散热本体与盖板之间形成散热水腔，而IGBT功率模块与散热本体或盖板之间热接触相连。

其中，第一围挡的最低位置、最高位置分别设有进水口及排水口，第一围挡的外侧面分别设有位于进水口与进水管之间的第二围挡以及位于排水口与排水管之间的第三围挡，第一围挡与第二围挡之间构成供水通道，第一围挡与第三围挡之间构成排水通道。

其中，第一围挡对应于进水管和排水管的位置分别设有第一通孔和第二通孔，第一围挡的内侧面分别设有第二围挡和第三围挡；第二围挡自第一通孔向第一围挡的最低位置延伸设置，第二围挡与第一围挡之间构成供水通道且第二围挡与第一围挡的最低位置之间具有开口形成的进水口；第三围挡自第二通孔向第一围挡的最高位置延伸设置，第三围挡与第一围挡之间构成排水通道且第三围挡与第一围挡的最高位置之间具有开口形成的进水口。

其中，散热本体或/和盖板由食品级不锈钢或玻璃板制成。

其中，所述电磁加热装置还包括设在电磁发热体一侧的保护盒，水冷散热器、IGBT功率模块和控制电路板均设在保护盒内，且控制电路板位于IGBT功率模块的上方。

其中，电磁发热体包括金属发热棒、套设在金属发热棒外侧面且与金属发热棒之间形成加热通道的绝缘管、缠绕在绝缘管的外侧面的电磁线圈，该加热通道的下末端设有冷水进口而上末端设有热水出口，绝缘管与金属发热棒同轴设置且绝缘管的内径比金属发热棒的外径大0.2~12mm。

本发明还公开一种饮水机，包括壳体、位于壳体一侧面的出水龙头、设在壳体内如上所述电磁加热装置，其中，热水出口与出水龙头相连通。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明摒弃了现有是技术采用缓冲水箱与加热管配合使用的技术手段，通过改进水冷散热器的内部结构，在水冷散热器内部设置散热水腔以及位于散热水腔较高位置的排水口，让散热水腔通过排水口给电磁发热体提供水位恒定的供水以确保电磁发热体具有稳定的加热效率及较长使用寿命。因此，本发明省却了缓冲水箱，利用水冷散热器不仅给IGBT模块起到了稳定可靠的散热功能，还起到了现有技术中缓冲水箱同样的功能，结构简单且实现成本较低，即水冷散热器兼具散热及给电磁发热体提供恒定水位的功能。其中，设置排水口的位置高于进水口的位置，甚至将排水高设在散热水腔的最高位置，可以保证散热水腔中一直充满水，为提供稳定可靠的散热能力提供了保障，且供水通道和排水通道能够使进水管和排水管的分布位置灵活多样以方便使用。

附图说明

图1是饮水机一个实施例的结构示意图

图2是饮水机去除部分壳体后的结构示意图。

图3是保护盒的结构示意图。

图4是水冷散热器的立体结构示意图。

图5是水冷散热器的分解结构示意图。

图6是水冷散热器的散热本体的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本申请为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1和图2所示，饮水机包括壳体9及设于壳体9内的电磁加热装置。其中，壳体9的一侧面设有出水龙头8，该出水龙头8与电磁加热装置的热水出口66相连通以方便用户通过出水龙头8按需取热水。

其中，电磁加热装置包括竖直设在壳体9内的电磁发热体6、与电磁发热体6电性相连的IGBT功率模块5、用于为IGBT功率模块5提供散热的水冷散热器以及用于控制IGBT功率模块5的控制电路板4，IGBT功率模块5与水冷散热器之间热接触相连。并且，还可以在水冷散热器的外表面涂覆导热硅脂以增加对IGBT功率模块5的热传导能力。

电磁发热体6包括金属发热棒61、套设在金属发热棒61外侧面且与金属发热棒61之间形成加热通道的绝缘管62、缠绕在绝缘管62的外侧面的电磁线圈63。该加热通道的下末端设有冷水进口65，该加热通道的上末端设有热水出口66。其中，电磁线圈63与IGBT功率模块5电性相连，由IGBT功率模块5向电磁线圈63提供交变电流从而电磁线圈63产生交变磁场，金属发热棒61在交变磁场内感应发热，将流过加热通道的水加热成热水后从热水出口66经出水龙头8流出。其中，电磁发热体6的两端设有端盖67，通过端盖67固定在外壳9的背板91上，从而实现将电磁发热体6竖直固定在壳体9内。

其中，控制电路板4、IGBT功率模块5及电磁线圈63之间相互配合实现电磁感应加热，此乃现有技术（比如参加CN201010178308），已成熟使用在电磁炉灶、电磁热水器等产品之中，本申请并没有对控制电路板4、IGBT功率模块5的结构及其相互配合的工作方式等进行任何改进，特此申明。

其中，绝缘管62与金属发热棒61同轴设置且绝缘管62的内径比金属发热棒61的外径大0.2~12mm，从而加热通道的横截面的轴向厚度为0.1mm~6mm之间。优选的，绝缘管62的内径比金属发热棒61的外径大0.4~4mm，从而让加热通道在横截面的轴向厚度为0.2mm~2mm之间，确保在单位时间内仅有少量的水能流过加热通道从而为快速加热并迅速提供热水提供实现条件。

其中，金属发热棒61由铁管/柱、不锈钢管/柱、镍管/柱等高电阻特性的金属制成，而铝管/柱、陶瓷管/柱、玻璃管/柱等具有低电阻特性的材料则不适合用作金属发热棒61；绝缘管62呈圆筒状并套设在金属发热棒61外部，该绝缘管62为玻璃管、石英管或微晶管等具有较佳绝缘特性及良好导热能力的材料制成；同时，由于加热通道设在绝缘管62与金属发热棒61之间，能保证工作过程中让电磁线圈63自身产生的热量及时传导至加热通道从而防止电磁线圈63因散热不良发生干烧，也能够让加热通道吸收电磁线圈63的热量进一步提高热能转换效率。

其中，IGBT功率模块5、水冷散热器以及控制电路板4均设置在电磁发热体6的一侧。优选的，在壳体9内还设有保护盒7，该保护盒7位于电磁发热体6的一侧，且保护盒7具有固定结构73，通过固定结构73固定在壳体9的背板91上；IGBT功率模块5、水冷散热器以及控制电路板4均集成设置在保护盒7内，且控制电路板4位于IGBT功率模块5的上方。

进一步结合图3和图4所示。保护盒7的下末端外露设置第一接管71和第二接管72，第一接管71与水冷散热器的进水管14相连通，第二接管72与水冷散热器的排水管15相连。通过设置第一接管71和第二接管72以方便安装使用：按需使用管路将外部水源与第一接管71相连通，按需使用管路将第二接管72与电磁发热体6的冷水进口65相连通即可，安装操作简单快捷。

结合图4-图6所示。水冷散热器包括散热水腔11、供水通道12、排水通道13、进水管14和排水管15，散热水腔11上设有进水口111及排水口112，且排水口112的位置高于进水口111的位置，供水通道12设在进水管14与散热水腔11的进水口111之间，排水通道13设在排水管15与散热水腔11的排水口112之间。当进水管14外接供水水源时，冷水从进水管14通过供水通道12从位于散热水腔11的最低位置的进水口111进入到散热水腔11，直到冷水将散热水腔11充满后，才能从位于散热水腔11的最高位置排水口112流到排水通道13，经过排水通道13从排水管15流出。其中，进水管14与外部水源相连，而排水管15与电磁发热体6的冷水进口65相连通。

在一个实施例中，排水口112设在散热水腔11的最高位置，从而让散热水腔11内一直可以充满水以确保散热效果。其中，进水管14和排水管15均外露出散热本体1以方便使用。散热本体1上还设有固定部17以方便通过固定部17将水冷散热器竖直固定在壳体9的背板91上，确保排水口112位于散热水腔11的较高位置乃至位于散热水腔11的最高位置。并且，设置排水口112的位置高于电磁发热体6的冷水进口65的位置，以便让散热水腔11通过排水口112为电磁发热体6的加热通道提供恒定的供水水位。

水冷散热器由于将进水口111及排水口112分别设置在散热水腔11的最低位置及最高位置，这种结构的好处在于：一是，水从进水口111进入散热水腔11后，仅当水充满了散热水腔11之后才能从排水口112流出，因此能够确保散热水腔11内一直会充满冷水，这为水冷散热装置具有稳定可靠的散热能力提供了保障；二是，由于散热水腔11会一直充满水从而散热水腔11的水位维持恒定，保证了散热水腔11通过排水口112对电磁发热体6的加热通道供水的恒定，避免因给电磁发热体6的供水量时大时小出现剧烈的加热功率波动导致加热效果欠佳或是供水量太小导致电磁发热体6发生干烧损坏的缺陷，从而使得电磁发热体6的加热效果佳且使用寿命更长。

另外，供水通道12和排水通道13能够使进水管14和排水管15的分布位置灵活多样从而方便安装使用，进水管14和排水管15既可均设置在散热水腔11的上方、下方或侧方，也可以按需分开设置在散热水腔11的四周，比如，进水管14位于散热水腔11的上方而排水管15位于散热水腔11的下方，或是进水管14位于散热水腔11的左侧或右侧而排水管15位于散热水腔11的上方。

在一个实施例中，水冷散热器包括散热本体1、密封圈3及盖板2，散热本体1的表面具有一圈凸设的第一围挡113，盖板2通过密封圈3压置在第一围挡113的端面，从而在第一围挡113所围住的散热本体1与盖板2之间形成散热水腔11。其中，散热本体1上设有多个螺柱16，而盖板2上设有多个螺孔21，通过螺钉4穿过螺孔21与对应位置的螺柱16相螺合从而将盖板2与散热本体1相固定。

在一个实施例中，第一围挡113的最低位置、最高位置分别设有进水口111及排水口112，第一围挡113的外侧面分别设有位于进水口111与进水管14之间的第二围挡114以及位于排水口112与排水管15之间的第三围挡115，第一围挡113与第二围挡114之间构成供水通道12，第一围挡113与第三围挡114之间构成排水通道13。

在一个实施例中，第一围挡113对应于进水管14和排水管15的位置分别设有第一通孔和第二通孔，第一围挡113的内侧面分别设有第二围挡114和第三围挡115；第二围挡114自第一通孔沿着第一围挡113的内侧面向第一围挡113的最低位置延伸设置，且第二围挡114与第一围挡113的最低位置之间具有开口形成的进水口111，而第二围挡114与第一围挡113之间构成供水通道12；同样，第三围挡115自第二通孔沿着第一围挡113的内侧面向第一围挡113的最高位置延伸设置，第三围挡115与第一围挡113的最高位置之间具有开口形成的进水口111，且第三围挡115与第一围挡113之间构成排水通道13。

在一个实施例中，电磁加热装置还包括过滤器，该过滤器设在水冷散热器的进水管14的前端，让外部水源的水经过过滤器过滤后才能经进水管14流入散热水腔11内。过滤器既可内置在壳体9内，也可以设在壳体9的外部。本实施例增加过滤器的好处在于：一是提前对水质净化让用户最终能够得到净化后洁净的热水，二是通过对水质净化可以减少电磁发热体的加热通道内产生水垢，提高电磁加热装置的工作稳定性与可靠性。

另外，散热本体1及盖板2由热传导性能优良的材料制成为佳，比如，由食品级不锈钢或玻璃制成。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电磁加热装置，包括竖直设置的电磁发热体、设在电磁发热体一侧的IGBT功率模块和控制电路板，电磁发热体的两末端分别设有冷水进口和热水出口；

其特征在于，还包括与IGBT功率模块热接触相连的水冷散热器，该水冷散热器包括散热水腔、供水通道、排水通道、进水管和排水管，散热水腔上设有进水口及排水口，且排水口的位置高于进水口的位置，供水通道连通在进水管与散热水腔的进水口之间，排水通道连通在排水管与排水口之间；排水管与冷水进口相连通，且排水口的位置高于冷水进口的位置；

排水口设在散热水腔的最高位置以让散热水腔内一直充满水；

水冷散热器包括散热本体、密封圈及盖板，散热本体的表面具有一圈凸设的第一围挡，盖板通过密封圈压置在第一围挡的端面，在第一围挡所围住的散热本体与盖板之间形成散热水腔，而IGBT功率模块与散热本体或盖板之间热接触相连；

第一围挡的最低位置、最高位置分别设有进水口及排水口，第一围挡的外侧面分别设有位于进水口与进水管之间的第二围挡以及位于排水口与排水管之间的第三围挡，第一围挡与第二围挡之间构成供水通道，第一围挡与第三围挡之间构成排水通道。

2.根据权利要求1所述电磁加热装置，其特征在于，还包括与进水管相连的过滤器。

3.根据权利要求1所述电磁加热装置，其特征在于，第一围挡对应于进水管和排水管的位置分别设有第一通孔和第二通孔，第一围挡的内侧面分别设有第二围挡和第三围挡；第二围挡自第一通孔向第一围挡的最低位置延伸设置，第二围挡与第一围挡之间构成供水通道且第二围挡与第一围挡的最低位置之间具有开口形成的进水口；第三围挡自第二通孔向第一围挡的最高位置延伸设置，第三围挡与第一围挡之间构成排水通道且第三围挡与第一围挡的最高位置之间具有开口形成的进水口。

4.根据权利要求1所述电磁加热装置，其特征在于，散热本体或/和盖板由食品级不锈钢或玻璃板制成。

5.根据权利要求1所述电磁加热装置，其特征在于，还包括设在电磁发热体一侧的保护盒，水冷散热器、IGBT功率模块和控制电路板均设在保护盒内，且控制电路板位于IGBT功率模块的上方。

6.根据权利要求1-5任一项所述电磁加热装置，其特征在于，电磁发热体包括金属发热棒、套设在金属发热棒外侧面且与金属发热棒之间形成加热通道的绝缘管、缠绕在绝缘管的外侧面的电磁线圈，该加热通道的下末端设有冷水进口而上末端设有热水出口，绝缘管与金属发热棒同轴设置且绝缘管的内径比金属发热棒的外径大0.2~12mm。

7.一种饮水机，包括壳体和位于壳体一侧面的出水龙头，其特征，还包括设在壳体内如权利要求1-6任何一项所述电磁加热装置，其中，热水出口与出水龙头相连通。