CN105570969A - 一种电能加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电能加热装置，包括热载体加热单元和电源供给控制单元，所述电源供给控制单元与所述热载体加热单元电连接为所述热载体加热单元提供电源并对所述热载体加热单元实现控制；所述热载体加热单元包括远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元；所述电源供给控制单元包括电源控制柜、自动智能控制系统单元和PCL智能操作系统单元。本发明具有加热速度快、电能利用率高、热量损失小、启动速度快、加热均匀、运行平稳、加热管道不结垢、工作无噪音、维护方便、体积小移动方便、环保节能、无污染等优点。有效的解决了现有传统电能加热技术中存在的能耗高、效率低、技术落后、热能损耗大、智能化程度低等因素的问题。

Description

一种电能加热装置

技术领域

本发明涉及高效加热系统配套设备技术领域，尤其涉及一种绿色、环保、高效、节能的应用远红外微波和高频电磁技术的电能加热装置。

背景技术

自从人类掌握了钻木取火的技能以后，从过去的吃生食、饮冷血、冬天挨冻，住冰冷的地窖，过度到吃煮熟的食物，喝到热的饮品，冬天住进暖暖的房屋，这主要归功于有了热能才得以实现！

时至今日，科技的发展日新月异，各种提供热能的方式层出不穷，但是，由于受到不同环境、不同地域、不同条件、各种客观原因的影响、以及技术瓶颈的局限，使热能供应领域还不尽完美，目前传统的加热方式有燃煤、燃油、燃气、液化气等。这些传统的热能输出也都存在着各种不同的弊病，为了遏制雾霾的产生和减少空气的污染，提高热能利用效率，需要使用一种绿色、环保、节能、高效的加热方式来满足各种工作要求的需要。

随着时代的高速发展，电能的应用领域越来越广泛，各行各业都已经离不开电能，由它产生的动能、热能、光能等每天都在源源不断的为人类做着出色的贡献，随着各行业、各领域生产的发展和人民生活水平的不断提高，急需一种环保、节能、高效能的电能加热装置来满足日益增长的市场需求。目前市场上现有的电能加热设备都存在着能耗高、效率低、技术落后、热能损耗大、智能化程度低等问题。在需要大量热能供给的工况前提下，提高热能输出效率，则成为解决目前热能供应首要方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型超能高效电能加热装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电能加热装置，包括热载体加热单元和电源供给控制单元，所述电源供给控制单元与所述热载体加热单元电连接为所述热载体加热单元提供电源并对所述热载体加热单元实现控制；所述热载体加热单元包括远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元；所述电源供给控制单元包括电源控制柜、自动智能控制系统单元和PCL智能操作系统单元；所述电源控制柜的电源输入端与外部电源连接，所述电源控制柜的电源输出端分别与所述远红外微波加热单元、所述高频电磁加热管单元、所述自动智能控制系统单元和所述PCL智能操作系统单元连接。

优选的，还包括热载体循环泵单元，所述热载体循环泵单元包括管路和热载体循环泵，所述热载体循环泵通过所述管路与所述热载体加热单元连接；所述热载体循环泵还分别与所述电源控制柜、所述自动智能控制系统单元和所述PCL智能操作系统单元连接。

优选的，所述电源供给控制单元的电器构造具体包括：总电源系统、整流系统、滤波系统、升压系统、逆变系统、检流系统、磁控系统、打包盒系统、整定模块、限流系统、均衡系统、数据采集系统、变量模块、压滤系统、调平系统、限载系统、双芯片IGBT模块、参数设定系统、配平系统、高频振荡模块、矢量模块、负载系统和智能温控系统；

所述总电源系统的电源输入端与外部电源连接；所述整流系统用于将交流整定为直流的功能，所述滤波系统用于滤波，所述升压系统用于把低电压抬升到所述高频电磁加热管单元所需要的电压级别，所述逆变系统用于把低频率工况抬升到满足所述高频电磁加热管单元工作需要的高频率工况，所述检流系统用于把高频电磁加热管单元不需要的旁路电流检离分流，所述磁控系统用于控制所述高频电磁加热管单元的过磁量保证所述高频电磁加热管单元工作时所需要的最佳磁通量，所述打包盒系统用于收集所述磁控系统剩余的残磁并经打包压缩后再缓释补偿，所述整定系统用于整理和回收由所述打包盒系统缓释溢出的剩磁，所述限流系统用于限定去往所述均衡系统多余的脉冲电流，所述均衡系统用于将经过自身均衡整定后的脉冲电流传递给所述数据采集系统，所述数据采集系统对接收到的所述脉冲电流整理分析后获得为所述高频电磁加热管单元提供最佳的输入频率参数，所述变量模块用于控制流经到所述高频电磁加热管单元的参数值不发生跳频现象保障所述高频电磁加热管单元工作时的稳定性能，所述压滤系统用于监测输送给所述高频电磁加热管单元的工作电压是否偏压，若有偏压产生时则要修整梳滤后送至后级程序，所述调平系统用于自动调整和优化为所述远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元供应的稳定的电压、电流以及稳定的工作频率，所述限载系统用于保护所述远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元在最大峰值电压通过时加热线圈不会过载，所述双芯片IGBT模块是所述电能加热装置的核心保障所述电能加热装置工作时的稳定，所述参数设定系统用于设置所述电能加热装置的工作方式和参数，所述配平系统用于自动调整所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元的驱动电压和电流保障其运行的稳定性，所述高频振荡模块用于产生高强度的振荡频率以满足对需要快速加热的热载体的热负荷需求，所述负载系统是所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元，所述智能温控系统用于控制所述热载体的温度以保障所述电能加热装置安全稳定的工作。

优选的，所述热载体在主要由所述热载体循环泵、所述管路、所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元共同组成的全封闭的闭路循环工况下循环工作。

优选的，所述管路上还串接有散热装置。

优选的，所述电源供给控制单元内还设有一组通过交流电路独立的电感器和电容器组成的谐振电路单元模块。

优选的，所述热载体选用流体。

优选的，所述热载体选用液体或气体。

优选的，所述热载体选用水或油。

本发明的有益效果是：

本发明的电能加热装置具有加热速度快、电能利用率高、热量损失小、启动速度快、加热均匀、运行平稳、加热管道不结垢、工作无噪音、维护方便、体积小移动方便、环保节能、无污染等优点。有效的解决了现有传统电能加热技术中存在的能耗高、效率低、技术落后、热能损耗大、智能化程度低等因素的问题。

附图说明

图1是本发明的电器构造示意图；

其中：1—总电源系统；2—整流系统；3—滤波系统；4—升压系统；5—逆变系统；6—检流系统；7—磁控系统；8—打包盒系统；9—整定模块；10—限流系统；11—均衡系统；12—数据采集系统；13--变量模块；14、15—压滤系统；16--调平系统；17--限载系统；18、19—高频振荡模块；20—配平系统；21--参数设定系统；22、23—双芯片IGBT模块；24—矢量模块；25—负载系统；26—智能温控系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种电能加热装置，包括热载体加热单元和电源供给控制单元，所述电源供给控制单元与所述热载体加热单元电连接为所述热载体加热单元提供电源并对所述热载体加热单元实现控制；所述热载体加热单元包括远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元；所述电源供给控制单元包括电源控制柜、自动智能控制系统单元和PCL智能操作系统单元；所述电源控制柜的电源输入端与外部电源连接，所述电源控制柜的电源输出端分别与所述远红外微波加热单元、所述高频电磁加热管单元、所述自动智能控制系统单元和所述PCL智能操作系统单元连接。还包括热载体循环泵单元，所述热载体循环泵单元包括管路和热载体循环泵，所述热载体循环泵通过所述管路与所述热载体加热单元连接；所述热载体循环泵还分别与所述电源控制柜、所述自动智能控制系统单元和所述PCL智能操作系统单元连接。

如附图1所示，本发明中的所述电源供给控制单元的电器构造具体包括：总电源系统、整流系统、滤波系统、升压系统、逆变系统、检流系统、磁控系统、打包盒系统、整定模块、限流系统、均衡系统、数据采集系统、变量模块、压滤系统、调平系统、限载系统、双芯片IGBT模块、参数设定系统、配平系统、高频振荡模块、矢量模块、负载系统和智能温控系统；

所述总电源系统的电源输入端与外部电源连接；所述整流系统用于将交流整定为直流的功能，所述滤波系统用于滤波，所述升压系统用于把低电压抬升到所述高频电磁加热管单元所需要的电压级别，所述逆变系统用于把低频率工况抬升到满足所述高频电磁加热管单元工作需要的高频率工况，所述是检流系统用于把高频电磁加热管单元不需要的旁路电流检离分流，所述磁控系统用于控制所述高频电磁加热管单元的过磁量保证所述高频电磁加热管单元工作时所需要的最佳磁通量，所述打包盒系统用于收集所述磁控系统剩余的残磁并经打包压缩后再缓释补偿，所述整定系统用于整理和回收由所述打包盒系统缓释溢出的剩磁，所述限流系统用于限定去往所述均衡系统多余的脉冲电流，所述均衡系统用于将经过自身均衡整定后的脉冲电流传递给所述数据采集系统，所述数据采集系统对接收到的所述脉冲电流整理分析后获得为所述高频电磁加热管单元提供最佳的输入频率参数，所述变量模块用于控制流经到所述高频电磁加热管单元的参数值不发生跳频现象保障所述高频电磁加热管单元工作时的稳定性能，所述压滤系统用于监测输送给所述高频电磁加热管单元的工作电压是否偏压，若有偏压产生时则要修整梳滤后送至后级程序，所述调平系统用于自动调整和优化为所述远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元供应的稳定的电压、电流以及稳定的工作频率，所述限载系统用于保护所述远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元在最大峰值电压通过时加热线圈不会过载，所述双芯片IGBT模块(即双IGBT模块和双芯片模块)是所述电能加热装置的核心，保障所述电能加热装置工作时的稳定，所述参数设定系统用于设置所述电能加热装置的工作方式和参数，所述配平系统用于自动调整所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元的驱动电压和电流保障其运行的稳定性，所述高频振荡模块用于产生高强度的震动频率以满足对需要快速加热的热载体的热负荷需求，所述负载系统是所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元，所述智能温控系统用于控制所述热载体的温度以保障所述电能加热装置安全稳定的工作。

所述热载体在主要由所述热载体循环泵、所述管路、所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元共同组成的全封闭的闭路循环工况下循环。所述管路上还串接有散热装置。所述热载体可选用各种流体、液体、气体，如水或油等。所述电源供给控制单元内还设有一组通过交流电路独立的电感器和电容器组成的谐振电路单元模块。所述外部电源为AC220V/AC380V电源和/或其他规格的外部电源。

本发明采用高效远红外微波加热技术和高频电磁加热技术有机结合，把电能转换为磁热能，通过控制器内整流电路将交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成高频电压，高速度变化的电流通过线圈会产生高速度的磁场，当磁场内部的磁力线通过金属容器时会产生无数的小涡流，使金属容器自行高速发热，然后再将加热容器内的热载体输送到需要热量的地方，从而达到快速制热的目的。本发明把远红外微波加热方式和高频电磁加热方式有机的结合在了一起，经过WBDC技术整合后，会使被加热的热载体加热速度比传统的电磁炉加热效率更高；本发明的高频电磁加热单元中的高频电磁加热管为管状，热载体从中流过时可实现加热过程没有任何死角，使热载体在360°全方位得到迅速的加热；本发明在使用过程中，热载体在流经高频电磁加热单元和远红外微波加热单元时，不仅不会产生污垢，而且还会让热载体得到充分的磁化，使热载体的分子链获得充足的热量，可将热能得到最大化的提升；本发明中的热载体流经所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元时热载体的受热方式是从热载体的内部向外部快速传递，加热速度非常之快，热转换效率和热利用率均非常高。

本发明中当需要加热的热载体通过所述远红外微波加热单元区域和高频电磁加热管单元区域时，被加热的热载体达到其最大比热容峰值，此时的热载体已经达到热饱和状态，在所述热载体达到热饱和的状态时，此时的所述热载体的分子运动速度非常快，所述热载体的密度和黏度也随之变到最小，由于微波和高频磁场共同作用在同一密度和黏度的所述热载体上，波长和振幅受到所述热载体密度变化的影响，通过的微波当量和磁通当量也会相应的衰减，当衰减低于最小极值时，所述IGBT模块通过的电流量为负流量，即功耗也随之降低至零点，此时所述热载体的温度和黏度恰好是通过的微波当量和磁通当量的最小值，此时的能耗降至到最低，从而达到节省电能的目的。。

在交流电路中，电感和电容在一定条件下会产生谐振，从而将无功电流所形成的电磁能量场加以储存，再由电容释放出来形成新“电源”，由于此过程电流或电压比原来增大，负载做功增加，相当于对电路的无功功率进行了补偿，从而达到节能的目的。基于此原理在本发明中的电源供给控制单元中设有一组通过交流电路独立的电感器和电容器组成的谐振电路单元模块，该单元模块可将所述热载体加热单元的功耗在零点时通过的无功电流以及通过的最低微波当量和磁通当量所形成的电磁能量场加以储存，储存后的电磁能量场再经电容器释放出来后又形成了新的电源，在此过程中经过所述谐振电路单元模块的作用，电流和电压的值都比原来增大很多，因此可以大大提高针对负载的功率输出，也就相当于对所述谐振电路单元模块里的无功功率进行了补偿，因此达到了节省电能的目的。经实际验证，本发明比传统电加热产品节电，比天然气节约。

本发明中的所述电源控制柜是保障本电能加热装置安全稳定工作的核心动力源，该电源控制柜输出六路独立的单元控制模块：

第一路单元控制模块为所述远红外微波加热单元提供动力源；

第二路单元控制模块为所述高频电磁加热管单元提供动力源；

第三路单元控制模块为所述热载体循环泵单元提供动力源；

第四路单元控制模块为与本发明配套的专用辅件提供动力源；

第五路单元控制模块为所述自动智能控制系统单元提供动力源；

第六路单元控制模块为所述PCL智能操作系统单元提供动力源；

本发明在正常工作时所述电源控制柜输出的六路动力源分别到达各自的所述单元控制模块，这六路单元控制模块是联锁在一起的，既能独立工作，又能联锁工作，通过所述PCL智能操作系统单元实现本发明的全自动智能化操作控制。本发明通过所述PCL智能操作系统单元，实现本发明中的远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元的超温、超压、升温、降温、所述热载体循环泵的开和停、以及本发明的故障检测、流量的自动调平、工作状态的自动整定、远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元的智能化匹配调整、系统自动泄压、流量的在线监测、超温超压自动报警等全自动智能化控制操作的功能。

本发明实现了节电和可靠运行的双重目标大大降低了运营成本，可广泛应用于各级中小学校、医疗卫生机构、桑拿、洗浴、别墅、各大高等院校、部队、游泳馆、宾馆、酒店、私家住宅、高端商务会所、商业生活热水和采暖方面，以及工矿企业的生产加工等领域。以下以在采暖项目上应用本发明为例详细说明本发明：

本发明的电能加热装置在本实施例中，定位于解决某些不能集中供暖的地区，或者是该地区利用其它能源方采暖费用过高的问题的区域，本发明代表了一项新的供热方式，节能效果明显，比传统电加热采暖节能率高。在现如今国家节能减排、绿色环保的大的政策方针下，本发明的加热装置，能成为一项惠及民生的新型环保节能加热装置。采用本发明供暖的方式有别于传统的集中供暖，特别适合于独栋建筑的集中供暖，这种方式优点是无需长距离的铺设供热管道，也减少了热能的输送损耗，在管理和控制上更加灵活方便。可实现和满足供暖、供热的需求，通过远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元把水加热到供热、供暖场所所需要的适宜温度。

实际使用中外部电源输入总电源系统；经总电源系统后输送到所述整流系统，经过所述的整流系统后送至所述的滤波系统；经所述滤波系统滤波后再送至所述的升压系统；由所述升压系统升压后再经所述的逆变系统；经所述逆变系统后送至所述的检流系统；经所述检流系统检流后送至所述的磁控系统；经磁控系统后再送至所述的打包盒系统；经打包盒系统输出后再送至所述的整定模块；由所述整定模块整定后的信息参数再送至所述的限流系统；通过所述限流系统后再送至所述的均衡系统；再由均衡系统送至所述的数据采集系统；所述的变量模块输出后再送至负载系统；所述的压滤系统还配置有所述的调平系统和所述的限载系统；所述的高频振荡模块发出信息后送至所述的配平系统和所述的参数设定系统；所述的双芯片IGBT模块得到指令后再送经所述的矢量模块，再送至所述的负载系统做工；所述的智能温控系统可为本发明提供自动智能化工作。所述的数据采集系统，是为了给远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元提供最佳的输入频率参数，保障微波加热管和电磁加热管工作时发挥和释放出最大的热工效能。

从安全使用角度考虑，本发明还配置了全方位智能漏电保护开关和可靠接地，无漏电危险。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明的电能加热装置具有加热速度快、电能利用率高、热量损失小、启动速度快、加热均匀、运行平稳、加热管道不结垢、工作无噪音、维护方便、体积小移动方便、环保节能、无污染等优点。有效的解决了现有传统电能加热技术中存在的能耗高、效率低、技术落后、热能损耗大、智能化程度低等因素的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电能加热装置，其特征在于，包括热载体加热单元和电源供给控制单元，所述电源供给控制单元与所述热载体加热单元电连接为所述热载体加热单元提供电源并对所述热载体加热单元实现控制；所述热载体加热单元包括远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元；所述电源供给控制单元包括电源控制柜、自动智能控制系统单元和PCL智能操作系统单元；所述电源控制柜的电源输入端与外部电源连接，所述电源控制柜的电源输出端分别与所述远红外微波加热单元、所述高频电磁加热管单元、所述自动智能控制系统单元和所述PCL智能操作系统单元连接。

2.根据权利要求1所述的电能加热装置，其特征在于，还包括热载体循环泵单元，所述热载体循环泵单元包括管路和热载体循环泵，所述热载体循环泵通过所述管路与所述热载体加热单元连接；所述热载体循环泵还分别与所述电源控制柜、所述自动智能控制系统单元和所述PCL智能操作系统单元连接。

3.根据权利要求1所述的电能加热装置，其特征在于，所述电源供给控制单元的电器构造具体包括：总电源系统、整流系统、滤波系统、升压系统、逆变系统、检流系统、磁控系统、打包盒系统、整定模块、限流系统、均衡系统、数据采集系统、变量模块、压滤系统、调平系统、限载系统、双芯片IGBT模块、参数设定系统、配平系统、高频振荡模块、矢量模块、负载系统和智能温控系统；

所述总电源系统的电源输入端与外部电源连接；所述整流系统用于将交流整定为直流的功能，所述滤波系统用于滤波，所述升压系统用于把低电压抬升到所述高频电磁加热管单元所需要的电压级别，所述逆变系统用于把低频率工况抬升到满足所述高频电磁加热管单元工作需要的高频率工况，所述检流系统用于把高频电磁加热管单元不需要的旁路电流检离分流，所述磁控系统用于控制所述高频电磁加热管单元的过磁量保证所述高频电磁加热管单元工作时所需要的最佳磁通量，所述打包盒系统用于收集所述磁控系统剩余的残磁并经打包压缩后再缓释补偿，所述整定系统用于整理和回收由所述打包盒系统缓释溢出的剩磁，所述限流系统用于限定去往所述均衡系统多余的脉冲电流，所述均衡系统用于将经过自身均衡整定后的脉冲电流传递给所述数据采集系统，所述数据采集系统对接收到的所述脉冲电流整理分析后获得为所述高频电磁加热管单元提供最佳的输入频率参数，所述变量模块用于控制流经到所述高频电磁加热管单元的参数值不发生跳频现象保障所述高频电磁加热管单元工作时的稳定性能，所述压滤系统用于监测输送给所述高频电磁加热管单元的工作电压是否偏压，若有偏压产生时则要修整梳滤后送至后级程序，所述调平系统用于自动调整和优化为所述远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元供应的稳定的电压、电流以及稳定的工作频率，所述限载系统用于保护所述远红外微波加热单元和高频电磁加热管单元在最大峰值电压通过时加热线圈不会过载，所述双芯片IGBT模块是所述电能加热装置的核心保障所述电能加热装置工作时的稳定，所述参数设定系统用于设置所述电能加热装置的工作方式和参数，所述配平系统用于自动调整所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元的驱动电压和电流保障其运行的稳定性，所述高频振荡模块用于产生高强度的振荡频率以满足对需要快速加热的热载体的热负荷需求，所述负载系统是所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元，所述智能温控系统用于控制所述热载体的温度以保障所述电能加热装置安全稳定的工作。

4.根据权利要求2所述的电能加热装置，其特征在于，所述热载体在主要由所述热载体循环泵、所述管路、所述远红外微波加热单元和所述高频电磁加热单元共同组成的全封闭的闭路循环工况下循环工作。

5.根据权利要求4所述的电能加热装置，其特征在于，所述管路上还串接有散热装置。

6.根据权利要求1-5任一所述的电能加热装置，其特征在于，所述电源供给控制单元内还设有一组通过交流电路独立的电感器和电容器组成的谐振电路单元模块。

7.根据权利要求1-5任一所述的电能加热装置，其特征在于，所述热载体选用流体。

8.根据权利要求7所述的电能加热装置，其特征在于，所述热载体选用液体或气体。

9.根据权利要求8所述的电能加热装置，其特征在于，所述热载体选用水或油。