CN105042836B - 电磁感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁感应加热装置，包括感应加热线圈和功率模块，感应加热线圈卷绕在绝缘外筒的外壁上，在绝缘外筒的内部设有一个带磁不锈钢筒，在带磁不锈钢筒和绝缘外筒的两端设有一对端盖，上下端盖相向设置，带磁不锈钢筒连接在上下端盖的内部螺纹之间，绝缘外筒设置在上下端盖的轴向环形凹槽之间，在绝缘外筒与带磁不锈钢筒之间形成夹层水流通道，在下端盖的外部螺纹连接设置导热散热器，所述功率模块通过螺钉安装固定在导热散热器的外侧壁上，由于采用水流形式对装置中的功率器件进行冷却，利用了功率器件的热损耗提高效率，提高整体可靠性，具有安全可靠、热效率高等特点，同时，对流过的水进行磁化和杀菌处理。

Description

电磁感应加热装置

技术领域

本发明涉及一种电磁感应加热装置。

背景技术

现有的水加热装置主要是燃气热水器，这种热水器一氧化碳中毒和缺氧造成人身伤害难以避免，现有的储水式电热水器加热等待时间长，结垢，水电不分离。即热式电热水器耗电量特别大，要用加粗的电源线，不是一般环境能使用，以上产品，能源利用率只有50-60%。

发明内容

本发明的目的首先是对现有电热水器的功能进行全新设计，采用电磁感应加热原理，使带磁不锈钢材料做成的带磁不锈钢筒对水加热，这种产品电路元件和水完全隔开；其次是提供一种以水为导热源的功率模块导热散热结构，以克服现有电磁感应加热装置中功率模块的散热难题。

本发明，包括感应加热线圈、功率模块、微处理器和驱动控制器，所述感应加热线圈卷绕在绝缘外筒的外壁上，在绝缘外筒的内部设有一个带磁不锈钢筒，带磁不锈钢筒与绝缘外筒同轴心设置，在带磁不锈钢筒和绝缘外筒的两端设有一对端盖，每个端盖均设有内部螺纹、外部螺纹、进出水孔、过水孔和轴向环形凹槽，上下端盖相向设置，（如果水流从下端盖流进，从上端盖流出，则下端盖的进出水孔为进水孔，上端盖的进出水孔为出水孔）带磁不锈钢筒设有与内部螺纹对应的螺纹，带磁不锈钢筒连接在上下端盖的内部螺纹之间，绝缘外筒设置在上下端盖的轴向环形凹槽之间，在绝缘外筒与带磁不锈钢筒之间形成夹层水流通道，所述过水孔为径向设置，过水孔的数量一般为2-4个，过水孔连通进出水孔和夹层水流通道，在下端盖的外部螺纹连接设置导热散热器，所述导热散热器的外形为方形的柱状结构，在长度方向上，设有轴向心孔，轴向心孔连接在下端盖的进水孔上，所述功率模块通过螺钉安装固定在导热散热器的外侧壁上，功率模块再通过导线与微处理器和驱动控制器及相关元件连接。

本发明，在所述功率模块与导热散热器之间，设有散热片，换句话说，首先，功率模块安装连接在散热片上，散热片再通过螺钉安装固定在导热散热器的外侧壁上，采用这种方法，其优点在于方便更换功率模块。

本发明，在微处理器和驱动控制器的控制输出端，分别与报警器和控制显示器电连接。

本发明，还包括循环泵，循环泵串接在加热系统的循环水通道上，循环泵的输入控制端与微处理器和驱动控制器的控制输出端连接。设置循环泵，适应于水池或水箱的水加热。

本发明，不仅适应于水的加热，也适应于其他流体物料的加热。

本发明，具有如下优点：

1、采用非直接接触的方式工作，水电彻底分离，绝无安全隐患；

2、采用电磁感应加热方式使水加热，热效率高；

3、采用水流形式对装置中的功率器件进行冷却，利用了功率器件的热损耗提高效率，提高整体可靠性；

4、采用本装置的方式工作也对流过的水进行磁化生成磁化水；

5、采用本装置的方式工作对流过的水进行杀菌处理，杀菌率可达99%。

附图说明

图1为实施例的电原理示意图；图2为加热组件及导热散热器的结构原理图；图3为导热散热器与功率模块（元件）的配合关系示意图，图4为导热散热器、散热片与功率模块（元件）的配合关系示意图。

图中，1、带磁不锈钢筒；2、绝缘外筒；3、夹层水流通道；4、导热散热器；41、轴向心孔；42、连接螺纹；5、过压保护器；6、整流器；7、滤波电容器；8、扼流圈；9、感应加热线圈；10、谐振电容；11、功率模块；12、微处理器和驱动控制器；121、控制器电源接入端；122、检测电路输入口；13、控制器电源；14、报警器；15、控制显示器；16、循环泵；17、散热片；18、螺钉；20、端盖；21、进出水孔；22、外螺纹；23、过水孔；24、螺纹；25、密封圈；26、轴向环形凹槽；A、进水口；B、出水口。

具体实施方式

参照图1，一种电磁感应加热装置，其电路结构与现有同类产品相似，主要由电路过压保护器5、整流器6、滤波电容器7、扼流圈8、感应加热线圈9、谐振电容10、功率模块11、微处理器和驱动控制器12、控制器电源13和报警器14组成，本实施例还设置控制显示器15和循环泵16，微处理器和驱动控制器12的控制输出端，分别与报警器14和控制显示器15的输入端电连接。

图1是电磁感应加热装置整机电路方框图，感应加热线圈9是产生磁场的器件，但本身并不是放热源，而是高频谐振回路中的一个电感，它是用多股漆包线紧密排绕在带磁不锈钢筒1的绝缘外筒2上，跟绝缘外筒里的带磁不锈钢材料做成的带磁不锈钢筒的距离在5-15MM之间并相对紧固，工作时交流电压经过桥式整流器整流滤波后输出直流电压送到由加热线圈9、谐振电容10和功率模块11组成的高频谐振输出回路将直流电压变成高频振动电压作用于致热器1对流经致热器的水进行加热；微电脑控制板12通过检测电路122在工作时能自动检测过压、过流、过热、出水温度、状态异常等的自动保护和调控。温度检测器（图中未画出）是装在感应加热线圈中心或者能检测到实际温度的部位，它是一个热敏电阻，微电脑根据它的阻值来感知线圈的温度完成保护和防止无水干烧，同时功率模块和散热器上面也装有温度传感器和温控器，对模块和散热器的温度进行监测以防止温度过高，当检测到温度超高时温控器会自动断开，使整机进入断电保护。控制器电源13对整机提供所需直流电源，为检测、控制和驱动电路提供电源；交流供电电路主要由输入接线柱、保险管、过压保护器5、继电器、电流检测线圈组成，对整机安全性能进行保护。

图2是由感应加热线圈9、带磁不锈钢筒1、绝缘外筒2和上下端盖20做成的加热器原理示意图，图中显示仅采用1组电磁感应加热线圈。所述感应加热线圈9卷绕在绝缘外筒2的外壁上，在绝缘外筒2的内部设有一个带磁不锈钢筒1，带磁不锈钢筒1与绝缘外筒2同轴心设置，在带磁不锈钢筒1和绝缘外筒2的两端设有一对端盖20，每个端盖20均设有内部螺纹24、外部螺纹22、进出水孔21、过水孔23和轴向环形凹槽26，上下端盖20相向设置，依照图2所示，水流从下端盖流进，从上端盖流出，则下端盖的进出水孔为进水孔，上端盖的进出水孔为出水孔，带磁不锈钢筒1设有与内部螺纹24对应的螺纹，带磁不锈钢筒1连接在上下端盖20的内部螺纹24之间，绝缘外筒2设置在上下端盖20的轴向环形凹槽26之间，在绝缘外筒2与轴向环形凹槽26之间，设有密封圈25，在绝缘外筒2与带磁不锈钢筒1之间形成夹层水流通道3，所述过水孔23为径向设置，本例的过水孔23设有4个，过水孔23连通进出水孔21和夹层水流通道3，在下端盖20的外部螺纹22连接设置导热散热器4，在导热散热器4的两端，设有连接内螺纹42，所述导热散热器4的外形为方形的柱状结构，在长度方向上，设有轴向心孔41，轴向心孔41串接在下端盖20的进水孔21和进水口A之间，所述功率模块11（即大功率三极管）通过螺钉18安装固定在导热散热器4的外侧壁上，功率模块11再通过导线与微处理器和驱动控制器12及相关元件连接，请见图3。图4所示的导热散热结构，是在所述功率模块11与导热散热器4之间，设有散热片17。换句话说，首先，功率模块11安装连接在散热片17上，散热片17再通过螺钉18安装固定在导热散热器4的外侧壁上，采用这种方法，其优点在于方便更换功率模块11。电磁感应加热装置中的功率模块安装在通过水流的导热散热器4，利用水流进行散热。

其工作原理是：启动电源工作后，控制电路工作驱动功率模块11使感应加热线圈9和谐振电容器11形成高频谐振，在感应加热线圈9中产生高频交变电流，交变电流通过感应加热线圈时产生出交变磁场，形成变化的磁力线对带磁不锈钢筒1进行磁化并感应出电磁涡流，这些涡流由于致热体本身的阻抗，将电能转换成热能，对流经带磁不锈钢筒1表面的水磁化加热，为了加大磁化热水的出水量，感应加热器可以使用2个或更多个，相关电器及电子元器件可以共用或独立使用，感应加热器必须相对固定在底板上。

如果在系统中设置循环泵16，循环泵串接在加热系统的循环水通道上，循环泵的输入控制端与微处理器和驱动控制器的控制输出端连接，以适应于水池或水箱的水加热。

Claims (4)

1.一种电磁感应加热装置，包括感应加热线圈（9）、功率模块（11）、微处理器和驱动控制器（12），其特征在于：所述感应加热线圈（9）卷绕在绝缘外筒（2）的外壁上，在绝缘外筒（2）的内部设有一个带磁不锈钢筒（1），带磁不锈钢筒（1）与绝缘外筒（2）同轴心设置，在带磁不锈钢筒（1）和绝缘外筒（2）的两端设有一对端盖（20），每个端盖（20）均设有内部螺纹（24）、外部螺纹（22）、进出水孔（21）、过水孔（23）和轴向环形凹槽（26），上下端盖（20）相向设置，带磁不锈钢筒（1）设有与内部螺纹（24）对应的螺纹，带磁不锈钢筒（1）连接在上下端盖（20）的内部螺纹（24）之间，绝缘外筒（2）设置在上下端盖（20）的轴向环形凹槽（26）之间，在绝缘外筒（2）与轴向环形凹槽（26）之间，设有密封圈（25），在绝缘外筒（2）与带磁不锈钢筒（1）之间形成夹层水流通道（3），所述过水孔（23）为径向设置，过水孔（23）连通进出水孔（21）和夹层水流通道（3），在下端盖（20）的外部螺纹（22）连接设置导热散热器（4），所述导热散热器（4）的外形为方形的柱状结构，在长度方向上，设有轴向心孔（41），轴向心孔（41）连接在下端盖（20）的进水孔（21）上，所述功率模块（11）通过螺钉（18）安装固定在导热散热器（4）的外侧壁上，功率模块（11）再通过导线与微处理器和驱动控制器（12）及相关元件连接。

2.根据权利要求1所述的电磁感应加热装置，其特征在于：在所述功率模块（11）与导热散热器（4）之间，设有散热片（17）。

3.根据权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于：在微处理器和驱动控制器（12）的控制输出端，分别与报警器（14）和控制显示器（15）电连接。

4.根据权利要求1或2所述的电磁感应加热装置，其特征在于：还包括循环泵（16），循环泵（16）串接在加热系统的循环水通道上，循环泵（16）的输入控制端与微处理器和驱动控制器（12）的控制输出端连接。