CN101744523A - 节能电热锅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫砂、陶瓷、矿石、玻璃等非金属内胆的节能电热锅。其主要通过在桶状、盘状的大面积加热装置的内表面和内胆的外表面分别设置了相匹配的红外红外辐射材料层和红外吸收材料层，并通过表面和覆盖层的构造设计来加大红外线的有效辐射和吸收面积，大大提高了红外辐射方式的加热作用，并还可以兼顾和发挥传导、对流方式加热的作用。从而实现了热效率大幅提高、加热速度加快、外壳温度低、节约能源以及内胆受热面积增大、受热均匀、不易爆裂、使用安全的有益效果。

Description

节能电热锅

技术领域

本发明涉及一种利用电能加热的烹调装置，尤其是一种紫砂、陶瓷、矿石、玻璃等非金属内胆的加热快速、均匀、安全以及节能的电热锅。

背景技术

由于紫砂、陶瓷等非金属内胆电热锅不会产生过多铝等金属离子及不会脱落不沾涂层而对人体健康造成危害，反而有部分材料可以溶解出多种对人体有益的微量元素，并可以让水呈更利于人体健康的弱碱性、让食物口感更好、具有回归自然风味等优点，已逐步受越来越多家庭的喜爱和使用。

但是，由于紫砂、陶瓷等非金属材料存在着导热系数低、质地硬而脆柔韧性差、膨胀系数与金属加热装置的差异大等物理特性，造成了要加热装置对内胆进行高效、安全地传递热量存在较大的困难，这是本领域技术人员所长期以来面临的挑战、一个技术瓶颈。现有的加热方式主要有加热装置与内胆直接接触的和之间留有间隙的两种。之间直接接触的包括在底部接触和在侧部包套接触，这种方式由于内胆的受热不均、内胆与加热装置的热膨胀程度不同等原因而容易爆裂，会给用户带来麻烦和存在安全隐患。之间不接触留有间隙的方式主要为空气对流传热和辐射传热，通过空气对流方式的加热装置要先加热空气后再通过热空气将热量传给内胆，这间接的传热方式速度较慢并热空气易外散而造成能源浪费；而辐射方式的由于加热装置通常使用的铝板表面红外线法向全发射率非常低，一般不超过0.3，而表面高度抛光的铝板就更低至0.03，内胆表面的红外线吸收率也低。所以，目前之间不接触留有间隙的空气对流传热和辐射传热方式，存在着热传递的效率低、单次烹饪时间较长、浪费能源的技术缺陷；并且，由于加热装置的热量难以传递出去还会造成电热锅壳体温度过高而烫手和存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于解决现有电热锅的上述技术缺陷，而提供一种紫砂、陶瓷、矿石、玻璃等非金属内胆受热均匀、不易爆裂、使用安全、加热速度快、热效率高、节约能源能应用于煮饭、煲汤、煲粥、煲中药、煮茶、烧开水、火锅、煎炒的节能电热锅。

本发明是通过以下技术方案来实现上述目的：

一种节能电热锅，它包括非金属材料或非金属掺入金属的复合材料所制造的的内胆、加热装置、壳体、电控制装置，其中，加热装置为桶状或盘状，其边缘高于内表面的底部位置1.5cm以上，其电热元件被包嵌在本体里或固定于外表面的底部或侧部，加热装置包套在内胆之外或仅位于在内胆之下，之间为完全不接触或为有部分位置相互接触，其特点是，所述加热装置的内表面覆盖有红外辐射材料层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述加热装置的外表面为红外线反射面或贴靠地设有填充式隔热层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述内胆的外表面设有红外吸收材料层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述红外辐射材料层是与所述红外吸收材料层在同一温度下具有相匹配的相对辐射能谱的红外辐射材料层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述红外辐射材料层为红外辐射涂料的涂层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述红外辐射材料层为含有红外辐射材料的陶瓷或矿石经加工而形成的覆盖层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述红外辐射材料层为加热装置的内表面经金属表面物理、化学或物理与化学结合工艺方法处理后而形成的红外辐射材料覆盖层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述红外吸收材料层为红外辐射涂料的涂层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述红外吸收材料层为将红外辐射材料混入内胆外层或本体的制造材料之中而制成的复合层。

在上述的节能电热锅中，其中，所述加热装置的内表面或所述内胆的外表面分别为螺纹面、蜂窝面、条纹面或带凸脊的面；所述红外辐射材料层为含有蜂窝状、颗粒状、螺纹状、条纹状或晶格状构造的复合结构层。

本发明节能电热锅由于采用了上述技术方案，与现有的电热锅相比，具有以下的优点和有益效果：

1.通过在加热装置的内表面覆盖有红外辐射材料层可以使之成为一个红外辐射加热器，极大增强其红外加热效果，如铝质加热装置在表面覆涂红外辐射涂料以后，一般其红外法向全发射率就马上能从0.3以下提高到0.8以上，选用更优质红外辐射涂料甚至可提高到0.9以上，为原来的三倍以上；将加热装置的外表面设为红外线反射面，更减少了热量外丢，增强了其定向辐射加热作用。

2.通过在内胆外表面设置红外吸收材料层又可以大大提高红外线吸收率，提高内胆热吸收能力。

3.由于物体对与自身辐射的波长、频率相同的电磁波具有选择性吸收的物理特性，一个好的辐射体同时也是一个好的吸收体，通过设置红外辐射材料层与红外吸收材料层的相对辐射能谱相匹配而形成共振，从而达到匹配吸收的最优效果，更大的提高节能电热锅的红外线热传递效率、减少内胆反射造成的能量损失。

4.再通过加热装置和内胆表面形状设计、红外辐射材料层和红外吸收层自身构造设计，增大红外线的有效辐射及吸收的面积，尽可能地更好提高红外辐射的热传递能力。

5.本发明技术方案为非金属内胆电热锅开拓了一条新的高效红外辐射的节能技术发展途径，大幅度提高了红外辐射方式的传热作用。并且，还能兼顾和发挥传导方式和空气对流方式相加热的作用，相互有机结合，从而在整体上实现了加热装置对内胆的热传递效率大大提高、加热速度快、外壳温度升高慢、内胆受热均匀不易爆裂、使用安全、节约能源的有益目的。

6.本发明还具有工艺简单、成本低廉、易于推广、效果明显等优点。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明第一实施例的结构示意图；

图2是本发明第二实施例的结构示意图；

图3是本发明第三实施例的结构示意图；

图4是本发明第三实施例所使用的一种红外辐射涂料的相对辐射能谱曲线示意图。

附图标记说明：

1-壳体

2-加热装置

3-内胆

4-感温探头

5-相对辐射能谱曲线

101-隔热层

201-红外辐射材料层

202-带状电热元件

203-管状电热元件

204-悬浮装置

205-红外线反射面

301-红外吸收材料层

具体实施方式

第一实施例

如图1所示，本实施例的节能电热锅，它的侧面由外到内依次包含有壳体1、桶状加热装置2、紫砂、陶瓷、矿石、玻璃等非金属材料制造的内胆3，它还含有电控制装置。其中，加热装置2包括桶状铝、铜、铁等导热体、包嵌于导热体底部的管状电热元件203、固定于导热体外侧部的带状电热元件202；加热装置2的内表面覆盖有红外辐射材料层201，并其侧部为螺纹面，底部为平滑面；加热装置2的外表面为红外线反射面205，可以通过表面保留平滑洁净、表面抛光、设置锌层、钛层等技术来实现。内胆3的外表面覆盖有红外吸收材料层301，内胆3底部设有凸脚与加热装置2接触，内胆3上部的边缘也与加热装置2或壳体1的上缘接触，内胆3的外表面与加热装置2的内表面之间形成相对封闭的高效红外辐射腔和空气对流腔。

内胆3的外表面也可设置成蜂窝、螺纹、条纹等结构面而增大红外吸收面积和空气对流受热面积；加热装置2的内表面也可设置有凸脊来减少与内胆3外表面的摩擦面积，从而避免红外辐射材料层201或红外吸收材料层301的磨损。

电控制装置可以包含有定时装置或变档装置或感温装置，可以是机械式控制也可以是微电脑式控制。

红外辐射材料层201和红外吸收材料层301的相对辐射能谱相匹配，并均可选用红外辐射涂料涂层，或选用经热渗镀、溅射镀、真空蒸发镀、热喷涂、冲击镀、电镀、阳极氧化、化学镀、化学转化、离子镀、化学气相镀、离子注入、搪瓷、瓷釉烧结等物理、化学金属表面处理工艺的一种或多种而形成的含有红外辐射材料或红外吸收材料的高红外辐射率或高红外吸收率的复合层。红外辐射材料层201也可以选用含有高红外发射率物质的紫砂、陶瓷或矿石材料制备，红外吸收材料层301也可选用将红外辐射材料混入内胆3外层或本体的制造材料之中而制成。其中，所选用的红外辐射涂料应符合国家《红外辐射涂料通用技术条件》(中国国标号：G B/T 4653-1984)等相关标准，加热装置2的表面覆盖了红外辐射材料层201而相当一个红外加热器，实施时也应符合国家《红外辐射加热器试验方法》(中国国标号：GB/T7287-2008)等标准。

为增强红外辐射材料层201或红外吸收材料层301与加热装置2或内胆3的结合强度，可以对加热装置2或内胆3表面进行清洁、毛化等前置处理。红外辐射材料层201或红外吸收材料层301的厚度可根据其实际的材料性能和使用需要进行确定。红外辐射材料层201的厚度一般为1000μm以内，可以优选在20μm～130μm范围，常用为100μm。红外辐射材料层201可以设置有蜂窝状、颗粒状、螺纹状、条纹状、晶格状构造而提高其有效辐射面积提高红外辐射传热能力。

红外辐射材料层201或红外吸收材料层301，可以含有经试验红外辐射能力相对较强的：钴、铜、钾、钙、钛、钡、锰、铁、镍、锌、锂、铍、硼、镁、铝、硅、银、锶、钨、金、镧、铈、钽、铌、钍、钇、钒、钼、铬、锗、硒、锆等单质或其化合物成分，化合物可以是氧化物、碳化物、氮化物、氟化物和硼化物，可以含有一种或多种，也可选用其它成分的红外辐射材料或红外辐射材料。

为增强审美价值，可将红外辐射材料层201或红外吸收材料层301调配成不同的颜色和设置有各种图案。

红外吸收材料层301也可根据需要，由红外吸收材料混合、调制成陶瓷釉浆后覆盖在内胆3外表面烧结而成，也可将红外吸收材料混入内胆3的造成材料之中制成。

内胆3也可以是由非金属与铁、铝、铜等金属混合的复合材料，经烧结或其它工艺制成，以改善其硬度等物理性能。

第二实施例

如图2所示，本实施例的节能电热锅，它包含有壳体1、壳体1之内的隔热层101、隔热层101之内的紫砂、陶瓷、矿石、玻璃等非金属材料制造的内胆3、位于内胆3的下部并与下部外表面相对的盘状加热装置2、电控制装置。其中，加热装置2含有被包嵌在底部本体里的管状电热元件203，并内表面覆盖有红外辐射材料层201，而外表面为红外线反射面205。内胆3外表面的与加热装置2内表面相对的底部地方覆盖有红外吸收材料层301，并与加热装置2为完全不接触。

加热装置2的外表面还可设有填充式或反射式隔热结构，加强隔热效果。

本实施例的节能电热锅的电控制装置可含有感温装置，可设置在壳体1的盖部，也可设置在内胆3的底部或侧部。

第三实施例

如图3所示，本实施例的节能电热锅，它包含有壳体1、壳体1之内的隔热层101、隔热层101之内的紫砂、陶瓷、矿石、玻璃等非金属材料制造的内胆3、包套着内胆3下部的盘状加热装置2、电控制装置、承托加热装置2的悬浮装置204。其中，加热装置2含有被包嵌在底部本体里的管状电热元件203，底部的中央位置设置有电控制装置的感温探头4。加热装置2的内表面覆盖有红外辐射材料层201，而外表面则为红外线反射面205。内胆3的下部外表面覆盖有红外吸收材料层301。加热装置2内表面的底部与内胆3的底部相接触，接触的位置可以不设红外辐射材料层201或红外吸收材料层301。

加热装置2的外表面还可设有填充式或反射式隔热结构。

如图4所示，本实施例的节能电热锅所选用的一种红外辐射涂料的相对辐射能谱曲线5，其红外辐射涂料的辐射能量主要集中在红外线0.75μm～1000.0μm全波段之内的2.5μm～25.0μm的波段，尤其是集中在波长5.0um～15.0um的范围。并经实验，2.5μm～25.0μm波段为高载能波，采用主辐射能量波段在该范围的红外辐射材料或红外吸收材料具有较好的传热应用价值。所选用的该种红外辐射涂料为低温红外辐射涂料并在工作时的法向全发射率约为0.86。

红外辐射涂料可以为有机粘结剂液体涂料、水性液体涂料、粉末涂料或其它形态的涂料。

由于同一红外辐射材料在自身温度升高后，其相对辐射能谱曲线会稍向左偏移，以及节能电热锅在加热升温阶段，其内胆3的温度一般要低于加热装置2的温度，所以加热装置2选用与内胆3红外吸收材料的相对辐射能谱曲线相对应并略向右偏移红外辐射材料，可以达到更加完美的红外辐射传热效果。

应指出的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，对本发明的技术方案的修改、等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种节能电热锅，它包括非金属材料或非金属混入金属的复合材料所制造的的内胆、加热装置、壳体、电控制装置，其中，加热装置为桶状或盘状，其边缘高于内表面的底部位置1.5cm以上，其电热元件被包嵌在本体里或固定于外表面的底部或侧部，加热装置包套在内胆之外或仅位于在内胆之下，之间为完全不接触或为有部分位置相互接触，其特征在于，所述加热装置的内表面覆盖有红外辐射材料层。

2.如权利要求1所述的节能电热锅，其特征在于，所述加热装置的外表面为红外线反射面或贴靠地设有填充式隔热层。

2.如权利要求1所述的节能电热锅，其特征在于，所述内胆的外表面设有红外吸收材料层。

4.如权利要求3所述的节能电热锅，其特征在于，所述红外辐射材料层是与所述红外吸收材料层在同一温度下具有相匹配的相对辐射能谱的红外辐射材料层。

5.如权利要求1～4所述的任一节能电热锅，其特征在于，所述红外辐射材料层为红外辐射涂料的涂层。

6.如权利要求1～4所述的任一节能电热锅，其特征在于，所述红外辐射材料层为含有红外辐射材料的陶瓷或矿石经加工而形成的覆盖层。

7.如权利要求1～4所述的任一节能电热锅，其特征在于，所述红外辐射材料层为加热装置的内表面经金属表面物理、化学或物理与化学结合工艺方法处理后而形成的红外辐射材料覆盖层。

8.如权利要求3～4所述的任一节能电热锅，其特征在于，所述红外吸收材料层为红外辐射涂料的涂层。

9.如权利要求3～4所述的任一节能电热锅，其特征在于，所述红外吸收材料层为将红外辐射材料混入内胆外层或本体的制造材料之中而制成的复合层。

10.如权利要求1～4所述的任一节能电热锅，其特征在于，所述加热装置的内表面或所述内胆的外表面分别为螺纹面、蜂窝面、条纹面或带凸脊的面；所述红外辐射材料层为含有蜂窝状、颗粒状、螺纹状、条纹状或晶格状构造的复合结构层。

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