CN101957013B - 超音频电磁感应加热取暖设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超音频电磁感应加热取暖设备，设备包括超音频电源控制系统、超音频电磁感应加热装置、第一循环泵、储热装置、第二循环泵及散热片，其中储热装置内设置有第一温度传感器，第一温度传感器电连接有第一温控仪，第一温控仪分别与超音频电源控制系统、超音频电磁感应加热装置、第一循环泵相连接。本发明超音频电磁感应加热取暖设备，采用超音频电磁感应加热方式，电热转换效率高，运行成本低，达到了国家节能减排的要求，解决了污染环境的问题，成为当前最新式、最理想的加热取暖设备，具有广阔的应用前景。

Description

超音频电磁感应加热取暖设备

技术领域

本发明涉及一种取暖设备，尤其是涉及一种超音频电磁感应加热取暖设备。

背景技术

目前，中国北方地区主要的采暖方式以燃煤、天然气、电热油、电阻丝、电热管、电热棒等取暖方式为主。但电热油、电阻丝、电热管、电热棒等直热式电取暖效率较低，成本费用高，不宜大力推广，而以燃煤为主的取暖方式存在能耗大，能源利用率低，二氧化碳排放量大，严重污染环境等问题。近些年来，虽然部分改为清洁能源取暖，如天然气、红外线等，因存在能源利用不合理，浪费大，运行费用高等问题，难以大面积的推广。

随着超音频电磁感应加热技术的发展，超音频电磁感应加热设备在金属冶炼及热处理领域得到了广泛的应用，利用其电磁振荡产生集肤效应即热能表面化成功解决了机床导轨淬火和齿轮表面淬火等问题，同时，因其高效的电热转换方式，愈来愈多地应用在取暖领域。

如申请号为CN200810242130.0的发明专利申请就公开了一种超音频采暖系统，包括中央蓄热水装置、太阳能集热器、太阳能侧循环水管、用户热水管道、冷水进水管道、电磁超音频加热装置、电磁加热侧循环水管，太阳能集热器与中央蓄热水装置通过太阳能侧循环水管相连通，电磁加热侧循环水管与太阳能侧循环水管相并联与中央蓄热水装置相连通，电磁超音频加热装置包括电磁感应线圈、用于将低频交流电转换成高频交流电的电源控制器，电磁感应线圈缠绕于电磁加热侧循环水管的外壁上，电磁感应线圈与电源控制器相电连接。具备上述结构的超音频采暖系统，结构复杂，电磁加热存在不能智能控制的缺陷。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、成本低、升温快、节约能源、可智能控制运行的超音频电磁感应加热取暖设备。

为解决现有技术中的问题，本发明采用了如下的技术方案：设备包括超音频电源控制系统、超音频电磁感应加热装置、第一循环泵、储热装置、第二循环泵及散热片，所述超音频电磁感应加热装置、所述第一循环泵、所述储热装置通过管道依次连接形成储热循环系统，所述储热装置、所述第二循环泵及所述散热片通过管道依次连接形成取暖循环系统，其中，所述储热装置内设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器电连接有第一温控仪，所述第一温控仪分别与所述超音频电源控制系统、所述超音频电磁感应加热装置、所述第一循环泵相连接。

进一步，所述超音频电磁感应加热装置包括内部灌有待加热液体的加热腔和绕在所述加热腔外部的电磁感应线圈。

进一步，所述超音频电源控制系统包括电源、将交流电转换成直流电的A/D交直流转换器、将所述A/D交直流转换器输出的直流电流转变成超音频交流电流的IGBT（绝缘栅极型功率管）逆变电路，还包括与所述IGBT逆变电路分别连接的电源控制器和谐振电容，所述谐振电容与所述电磁感应线圈相连接。

进一步，所述加热腔为导磁不锈钢金属容器，所述电磁感应线圈为铜带。

进一步，所述储热装置内设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器电连接有第二温控仪，所述第二温控仪通过变频调速驱动器与所述第二循环泵相连接。

进一步，所述第二循环泵为可进行多频段调速或无极变频调速的循环泵。

进一步，所述电源控制器内设置有吸收窜入交流电网的超音频电磁干扰信号的吸收电路。

进一步，所述A/D交直流转换器为将380V、50Hz的交流电转换成直流电输出的三相A/D交直流转换器。

进一步，所述A/D交直流转换器为将220V、50Hz的交流电转换成直流电输出的单相A/D交直流转换器。

进一步，所述超音频的频段为：20kHz～30kHz。

本发明超音频电磁感应加热取暖设备的优点是：

1）节约能源：通过超音频电磁感应产生的集肤效应加热加热腔内的液体，其内的循环流动液体，产生高效率的热交换，取代直接加热取暖方式，也可以取代其他费用较高的取暖方式，节约能源； 

2）升温快、污染小：在循环泵的作用下，循环液体经过加热腔内部时吸附了大量的热量，使系统迅速升温；使用20kHz-30kHz的超音频段，电磁干扰小；

3）智能控制：设置第一温度传感器和第一温控仪可对加热腔的加热和第一循环泵的运转采用自动通断控制，第一温控仪与电源控制器相连接，出现故障可及时切断电源，从而对加热腔进行过热保护；第二温度传感器和第二温控仪及变频调速驱动器的设置，只要设定温度控制参数即可控制第二循环泵的运行速度来调节采暖液体的流量大小；

4）运行费用低：采用超音频电磁感应加热，即用超声波的频率对取暖用水加热，其电磁波作用可以不断溶解加热取暖时产生的水垢，因此日常维修费用低，并且设备管路紧凑，热损失小，大大降低了成本，用户取暖时采用变频调速驱动器控制第二循环泵的运行，将进一步节省用电费用。

综上所述，本发明超音频电磁感应加热取暖设备，代替了传统的烧煤取暖和直热式电取暖，采用超音频电磁感应加热方式彻底改变了在用电加热取暖水时使用电阻丝、电热管的落后的加热方式，不但电热转换效率高，而且水在快速加热过程中，在超音频磁场的条件下，可以在水质较差的情况下不产生水垢，减少了软化水的工序和除水垢的过程，大大减少了运行成本，达到了国家节能减排的要求，解决了污染环境的问题，成为当前最新式、最理想的加热取暖设备，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1 为本发明超音频电磁感应加热取暖设备的结构示意框图。

图2 为图1中超音频电源控制系统的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明超音频电磁感应加热取暖设备，工作频段为：20kHz～30kHz的超音频段。

如图1所示，本发明超音频电磁感应加热取暖设备，包括超音频电源控制系统1、超音频电磁感应加热装置2、第一循环泵3、储热装置4、第二循环泵5和散热片6，其中超音频电磁感应加热装置2、第一循环泵3和储热装置4通过管道依次连接形成储热循环系统，其中储热装置4、第二循环泵5和散热片6通过管道依次连接形成取暖循环系统，在储热装置4内设置有第一温度传感器7和第二温度传感器9，第一温度传感器7与位于储热循环系统一侧的第一温控仪8电连接，第二温度传感器9与位于取暖循环系统一侧的第二温控仪10电连接，第一温控仪8还分别与超音频电源控制系统1、超音频电磁感应加热装置2、第一循环泵3相连接，第二温控仪10通过变频调速驱动器11与第二循环泵5相连接；其中，超音频电磁感应加热装置2包括加热腔201和绕在加热腔201外部的电磁感应线圈202。

如图2所示，超音频电源控制系统1，包括电源101、A/D交直流转换器102、IGBT逆变电路103、电源控制器104和谐振电容105，其中，电源101、A/D交直流转换器102、IGBT逆变电路103和谐振电容105依次连接，IGBT逆变电路103还与电源控制器104相连接，电源控制器104外连第一温控仪8，谐振电容105外连电磁感应线圈202。

所述A/D交直流转换器102可以为将380V、50Hz的交流电转换成直流电输出的三相A/D交直流转换器，也可以为将220V、50Hz的交流电转换成直流电输出的单相A/D交直流转换器，在本实施例中，所述A/D交直流转换器102为第一种三相A/D交直流转换器。

在本实施例中，所述IGBT逆变电路103在电源控制器104的控制下，将A/D交直流转换器102输出的直流电流转变成超音频交流电流输出到谐振电容105。

在本实施例中，所述谐振电容105将IGBT逆变电路103输出的超音频交流电流连接到超音频电磁感应加热装置2的电磁感应线圈202上，和电磁感应线圈202形成超音频的谐振回路，通过电磁感应线圈202的电磁感应作用将流经加热腔201中的取暖液体加热。

在本实施例中，所述电源控制器104采用单片机及信号脉冲集成电路、驱动电路、保护电路等高科技数字电路做成的多块电路板，对IGBT逆变电路103进行触发及保护报警等多种控制，从而完成整个工作过程。电源控制器104内设置有吸收电路1041，用来吸收窜入交流电网超音频回路中的谐振电压及谐振电流的超音频电磁干扰信号。

在本实施例中，所述加热腔201为导磁不锈钢金属容器，其内部灌有待加热的循环水，其外部绕有电磁感应线圈202，所述电磁感应线圈202为铜带。

在本实施例中，所述储热装置4为保温水箱，用来储存超音频电磁感应加热装置2的加热循环热水，并为取暖循环系统提供取暖热水。

在本实施例中，所述第一温控仪8采用自动温控仪，对加热腔201的加热和第一循环泵3的运转采用自动通断控制，第一温控仪8与电源控制器104相连接，出现故障可及时切断电源，从而对加热腔201进行过热保护。

在本实施例中，所述第二温控仪10采用自动温控仪，根据用户需要控制变频调速驱动器11来驱动第二循环泵5进行多频段调速或无极变频调速，从而控制取暖热水流量大小以合理利用能源和节省第二循环泵5的用电量。

本发明超音频电磁感应加热取暖设备的工作过程如下：

电源101提供380V、50Hz三相交流电，A/D交直流转换器102将380V、50Hz的交流电转换成直流电输出到IGBT逆变电路103，IGBT逆变电路103在电源控制器104的触发控制下，将A/D交直流转换器102输出的直流电流转变成超音频的谐振交流电流，超音频的谐振电流通过谐振电容105流过加热腔201外绕的电磁感应线圈202产生交变磁场，使加热腔201产生集肤效应，从而产生1000摄氏度左右的高温，利用第一循环泵3，使加热腔201中的水流急速加热，高速传导，使储热装置4内的水得到连续循环加热，并保持水温，达到长期使用热水和储存热能的作用，第一温控仪8设定不同程序对加热腔201的加热和第一循环泵3的运转采用自动通断控制，第一温控仪8与电源控制器104相连接，出现故障可及时切断电源并声光报警，从而对加热腔201进行过热保护，一旦故障消除设备能自动重新启动平稳运行；当用户需要取暖时，根据需要利用第二温控仪10控制变频调速驱动器11来驱动第二循环泵5进行多频段调速或无极变频调速，从而控制取暖热水流量大小，散热片6散热后，通过管道将循环水流回储热装置4，从而完成室内取暖。

总之，本发明的实施例公布的是其较佳的实施方式，但并不限于此。本领域的普通技术人员极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超音频电磁感应加热取暖设备，包括超音频电源控制系统、超音频电磁感应加热装置、第一循环泵、储热装置、第二循环泵及散热片，所述超音频电磁感应加热装置、所述第一循环泵、所述储热装置通过管道依次连接形成储热循环系统，所述储热装置、所述第二循环泵及所述散热片通过管道依次连接形成取暖循环系统，其特征在于，所述储热装置内设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器电连接有第一温控仪，所述第一温控仪分别与所述超音频电源控制系统、所述超音频电磁感应加热装置、所述第一循环泵相连接；

所述超音频电磁感应加热装置包括内部灌有待加热液体的加热腔和绕在所述加热腔外部的电磁感应线圈；

所述超音频电源控制系统包括电源、将交流电转换成直流电的A/D交直流转换器、将所述A/D交直流转换器输出的直流电流转变成超音频交流电流的IGBT逆变电路，还包括与所述IGBT逆变电路分别连接的电源控制器和谐振电容，所述谐振电容与所述电磁感应线圈相连接；

所述储热装置内设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器电连接有第二温控仪，所述第二温控仪通过变频调速驱动器与所述第二循环泵相连接；所述第二循环泵为进行多频段调速或无极变频调速的循环泵；所述电源控制器内设置有吸收窜入交流电网的超音频电磁干扰信号的吸收电路。

2.根据权利要求1所述的超音频电磁感应加热取暖设备，其特征在于，所述加热腔为导磁不锈钢金属容器，所述电磁感应线圈为铜带。

3.根据权利要求1所述的超音频电磁感应加热取暖设备，其特征在于，所述A/D交直流转换器为将380V、50Hz的交流电转换成直流电输出的三相A/D交直流转换器。

4.根据权利要求1所述的超音频电磁感应加热取暖设备，其特征在于，所述A/D交直流转换器为将220V、50Hz的交流电转换成直流电输出的单相A/D交直流转换器。

5.根据权利要求1所述的超音频电磁感应加热取暖设备，其特征在于，所述超音频的频段为：20kHz～30kHz。

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