CN108006722B - 一种具有新型散热装置的商用电磁炉 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种商用电磁炉，其散热装置利用半导体制冷元件对电磁炉内部的线圈和其他发热器件进行直接冷却，并降低整个电磁炉内部空腔的温度，利于其他电路元件的散热，没有产生噪声。另外，半导体热端产生的热量直接传递给了导热面板，使得导热面板的温度升高，间接对锅具进行加热，充分利用了发热端产生的热量，同时绝热层将导热面板与电磁炉内部空腔的热隔离防止导热面板以及半导体制冷元件热端散发的热量返回电磁炉内部。

Description

一种具有新型散热装置的商用电磁炉

技术领域

本发明属于电磁炉技术领域，尤其涉及一种具有新型散热装置的商用电磁炉。

背景技术

电磁炉是一种依靠线圈产生的电涡流磁场对锅具进行加热的新型灶具。在电磁炉工作的过程中，线圈会产生大量的热量，因此需要及时地将热量从电磁炉内部散发出去。现有的电磁炉大多采用风扇散热的方式，这种散热方式不仅散热效果慢，而且具有较大的噪声。制冷半导体元件是一种高效的散热器件，其安装和使用都很方便，部分电磁炉也采用制冷半导体进行散热。如中国专利CN102809179 A公开了一种新型散热结构的电磁炉，其电磁炉侧部具有散热口，散热口装有散热片，半导体制冷元件的冷端贴在发热元件上，热端贴在散热片上。中国实用新型专利CN201724275U公开了一种全封闭电磁炉，半导体制冷元件设置在电磁炉内部，风扇将制冷后的空气吹向发热元件，同时半导体制冷元件的热端贴合散热器5。中国实用新型专利CN204141642U公开了一种电磁炉的散热组件，散热组件包括半导体制冷元件20，其冷端贴合导热壳体10，发热元件40设置在导热壳体的另一表面上。

然而，这些现有技术都存在问题。中国专利CN102809179 A的散热板1的内表面直接接触电磁炉内部的空气，当半导体热端开始发热时，其热量不可避免地会传递到电磁炉内部，同时，由于其设置侧面开口的散热口，其仅仅只能对电路发热元件(其说明书中指出为IGBT、整流桥)进行冷却，无法对设置在面板下部的线圈进行直接冷却。中国实用新型专利CN201724275U公开的电磁炉的散热器5就设置在电磁炉底部，当半导体热端开始发热时，其热量会加快传递到电磁炉内部(热空气会上升)，并且也无法对线圈进行冷却。中国实用新型专利CN204141642U公开的电磁炉散热组件也存在上述相同的问题，并且也无法对线圈进行冷却。

半导体制冷元件包括冷端和热端，在冷端吸收热量的同时，热端会放出相同单位的热量，再加上半导体制冷电路本身的发热，因此整个半导体制冷元件的总体发热量是超过制冷量的。现有采用半导体制冷元件进行制冷的电磁炉都无法对线圈进行直接冷却，因为线圈都设置在电磁炉面板正下方，制冷半导体正面是冷端，背面就是热端，如果将半导体的冷端贴在线圈上对线圈进行散热，半导体热端也必然在电磁炉面板的正下方，即处于电磁炉垂直中轴线上，那么半导体热端所散发的热量若不及时散走，其势必难以起到对电磁炉内部空间进行散热的作用，而如果采用风扇进行强制散热，电磁炉的厚度将达不到实用的要求。而如果利用散热片对制冷半导体的热端进行散热，其散热片的一部分必然直接面对电磁炉内部空间，这显然会对电磁炉内部线圈的散热造成不利影响。同时，半导体制冷元件热端产生的大量热量白白损失掉，也是对电能的极大浪费。

发明内容

本发明提出一种商用电磁炉，其包括导热面板、绝热层，所述导热面板的上表面用于放置锅具，所述绝热层设置在导热面板与电磁炉内部空腔之间，使得导热面板与电磁炉内部空腔之间实现热隔离。所述导热面板优选为黑晶面板，或其他耐高温的透明玻璃，或耐热陶瓷板。绝热层材料优选为绝热泡沫材料。

所述电磁炉内部空腔内设置有线圈，所述线圈设置在所述绝热层之下，一般所述线圈设置在内部空腔的正中位置并靠近所述导热面板。

所述绝热层上设置有通孔，半导体制冷元件穿过所述通孔，其冷端伸出所述绝热层的下表面进入所述电磁炉内部空间，其热端伸出所述绝热层的上表面而紧贴导热面板的下表面。所述半导体制冷元件与通孔之间的间隙用绝热材料填充，优选为气凝胶。

所述电磁炉内部空腔内水平设置有导热片，所述导热片的一端贴合所述半导体制冷元件的冷端，另一端贴合所述线圈。

进一步地，所述电磁炉内部空腔内还具有线圈供电单元，具体地，所述发热元件包括IGBT、整流桥等，所述发热元件贴近所述导热片。所述导热片优选为导热陶瓷。

进一步地，所述导热片上具有翅片。

进一步地，电路板上设置有温度传感器和控制单元，所述温度传感器用于检测电磁炉内部空间的温度，并产生相应的温度信号发送给控制单元。所述控制单元用于接收温敏元件发送的温度信号，以及控制线圈供电单元以及半导体制冷单元的电力。更具体地，所述控制单元可以控制线圈供电单元以及半导体制冷单元的电力的通断以及功率。

本发明提出一种商用电磁炉控制方法，其基于上述的电磁炉，并包括以下步骤：

步骤1、控制单元获取线圈供电单元的开关状态。

步骤2、当线圈供电单元开始供电时，即相当于线圈开始通电，控制单元控制半导体制冷单元开始制冷。

步骤3、获取温度传感器发送的温度信号，将该温度信号值与第一温度阈值比较，当所述温度信号值大于所述第一温度阈值时，增加所述半导体制冷单元的制冷功率，当所述温度信号值小于所述第一温度阈值时，降低所述半导体制冷单元的制冷功率。

步骤4、当线圈供电单元的加热功率增加时，所述控制单元相应增加所述半导体制冷单元的制冷功率，当线圈供电单元的加热功率降低时，所述控制单元相应降低所述半导体制冷单元的制冷功率。

步骤5、当线圈供电单元停止供电时，即相当于线圈断电，获取温度传感器发送的温度信号，将该温度信号值与第二温度阈值比较，当所述温度信号值大于所述第二温度阈值时，维持所述半导体制冷单元的制冷功率，当所述温度信号值小于所述第二温度阈值时，关闭所述半导体制冷单元。第二温度阈值高于第一温度阈值。

本发明电磁炉的散热装置利用半导体制冷元件对电磁炉内部的线圈和其他发热器件进行直接冷却，并降低整个电磁炉内部空腔的温度，利于其他电路元件的散热，没有产生噪声。另外，半导体热端产生的热量直接传递给了导热面板，使得导热面板的温度升高，间接对锅具进行加热，充分利用了发热端产生的热量，同时绝热层将导热面板与电磁炉内部空腔的热隔离防止导热面板以及半导体制冷元件热端散发的热量返回电磁炉内部。

附图说明

图1为本发明的电磁炉的侧视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明进行进一步解释。

在一个实施例中，本发明提出的电磁炉包括导热面板2、绝热层3，所述导热面板2的上表面用于放置锅具，所述绝热层3设置在导热面板2与电磁炉内部空腔5之间，使得导热面板2与电磁炉内部空腔5之间实现热隔离。所述导热面板2优选为黑晶面板，或其他耐高温的透明玻璃，或耐热陶瓷板。

具体地，所述绝热层3的材料不能影响线圈对放置在导热面板上的锅具的加热，优选为绝热泡沫材料，也可以为石棉材料层。

所述电磁炉内部空腔5内设置有线圈6，所述线圈6设置在所述绝热层3之下，一般所述线圈6设置在内部空腔5的正中位置并靠近所述导热面板2。电磁炉的线圈以及相关控制电路属于本领域成熟技术，在此不再赘述。

所述绝热层3上设置有通孔，半导体制冷元件1穿过所述通孔，其冷端伸出所述绝热层的下表面进入所述电磁炉内部空腔5，其热端紧贴导热面板2的下表面。所述半导体制冷元件1与通孔之间的间隙用绝热材料填充，优选为气凝胶，进一步实现导热面板与电磁炉内部空腔之间的热隔离。

所述电磁炉内部空腔5内水平设置有导热片4，所述导热片4的一端贴合所述半导体制冷元件1的冷端，另一端贴合所述线圈6。所述贴合可以为直接贴合，也可以由其他导热元件实现的间接贴合，以实现线圈产生的热量能够通过所述导热片传递到所述半导体制冷元件的冷端。所述半导体制冷元件1的垂直轴线与所述电磁炉的垂直中轴线不重合。

进一步地，所述电磁炉内部空腔5内还具有线圈供电单元7，具体地，所述线圈供电单元7包括IGBT、整流桥等线圈供电器件，所述线圈供电单元7安装的电路板9上，用于向线圈6提供工作电流，其具体实现方式为现有技术。所述线圈供电单元7贴近所述导热片。所述导热片优选为导热陶瓷。所述贴近可以是贴合，也可以是靠近。

进一步地，所述导热片上具有翅片8，所述翅片8与导热片本体之间可以采用导热胶粘接的方式，可以进一步提高整个电磁炉内部空腔的制冷效果。

在其他实施例中，所述电磁炉可以安装多个半导体制冷元件，所述绝热层上开设同样数量的通孔，其设置方式与上述实施方式相同。

本发明的半导体制冷元件开始工作时，其冷端吸收大量的热量，使得导热片的温度降低，从而对电磁炉的内部的线圈和其他发热器件进行直接冷却，并降低整个电磁炉内部空腔的温度，利于其他电路元件(例如控制电路和显示电路)的散热，不具有风扇，因此也没有产生噪声，并且由于半导体制冷元件的垂直中轴线与电磁炉以及线圈的垂直中轴线不重合，因此降低了电磁炉整体的厚度。另外，半导体热端产生的热量直接传递给了导热面板，使得导热面板的温度升高，间接对锅具进行加热，充分利用了发热端产生的热量，一举两得，同时绝热层将导热面板与电磁炉内部空腔的热隔离防止导热面板以及半导体制冷元件热端散发的热量返回电磁炉内部空腔，有良好的使用效果。导热片采用导热陶瓷，不仅可以实现半导体制冷元件和线圈之间的热传递，还实现两者之间的电绝缘，并且在一定程度上也减少了线圈对电路板上的其他电路元件的电磁干扰。

在另一个实施例中，所述电路板9上设置有温度传感器和控制单元，所述温度传感器包括温敏元件，所述温敏元件用于检测电磁炉内部空间的温度，并产生相应的温度信号发送给控制单元。所述控制单元可以为单片机电路，也可以为MCU控制电路，用于接收温敏元件发送的温度信号，以及控制线圈供电单元7以及半导体制冷单元1的电力。更具体地，所述控制单元可以控制线圈供电单元7以及半导体制冷单元1的电力的通断以及功率。

所述电磁炉的面板上具有操作模块，所述操作模块包括开关按键和功率调整按键，所述操作模块感应用户的按压操作，并生成所述操作信号发送给控制单元，所述控制单元根据所述操作信号控制所述线圈供电单元7的通断以及功率调节。例如，面板上具有开关键和功率调节键，用户按下所述开关键和功率调节键后，所述控制单元通过控制所述线圈供电单元7的通断以及增加或降低提供给线圈的电流大小，以实现电磁炉的开关以及增加或降低电磁炉的加热功率，具体实施方式可参见现有技术。

在本发明中，当电磁炉线圈开始工作时，线圈开始通过电流，此时电磁炉内部的温度还没有上升，但是线圈已经开始发热，此时半导体制冷元件需要同步开始制冷以防止电磁炉内部温度过高；而当线圈供电中断时或加热功率下降时，所述电磁炉内部的温度有可能还处于比较高的水平，因此半导体制冷元件也需要进一步降低线圈的温度。因此，在本发明半导体制冷元件的控制中，需要同时考虑线圈加热功率和电磁炉内部的温度。

在一个实施例中，本发明提出一种电磁炉控制方法，其基于上述实施例的电磁炉，并包括以下步骤：

步骤1、控制单元获取线圈供电单元的开关状态；由于控制单元本身就控制线圈供电单元电力的通断，因此当用户通过操作模块发出电磁炉开始加热的操作信号时，控制单元即得到线圈供电单元的开关状态，并根据所述操作信号控制线圈供电单元电力的接通。

步骤2、当线圈供电单元开始供电时，即相当于线圈开始通电，控制单元控制半导体制冷单元开始制冷。更具体地，所述控制单元还根据所述操作模块发送的操作信号，即根据线圈供电单元的加热功率设置半导体制冷单元的初始制冷功率。例如，所述电磁炉的加热档位为10档，所述控制单元也可以根据所述半导体制冷单元的最大制冷功率设置相应的档位，也就是对应10个制冷档。当用户选择并按下面板上的操作按钮时，例如用户选择了加热5档，操作模块将相应的操作信号发送给控制单元，所述控制单元根据所述操作信号调整线圈供电单元的加热功率时，也将半导体制冷单元的制冷功率设置为第5档。

步骤3、获取温度传感器发送的温度信号，将该温度信号值与第一温度阈值比较，当所述温度信号值大于所述第一温度阈值时，增加所述半导体制冷单元的制冷功率，当所述温度信号值小于所述第一温度阈值时，降低所述半导体制冷单元的制冷功率。所述第一温度阈值为线圈开始供电时，而所述半导体制冷单元不工作时，预定安全时间内(例如1分钟内)所述电磁炉内部安全温度阈值，在实际操作中，可以设置为25℃-30℃之间。由于室温的影响，电磁炉还没有开启其内部温度就超过了25℃-30℃的范围，因此第一温度阈值的设置可以修正室温的影响，并对线圈加热后的温度进行预判，消除控制的滞后性，并在室温较低的时候降低制冷功率，以节约能源。在具体的制冷功率的调整中，所述半导体制冷单元设置与加热功率相应的多个档位，当需要增加所述半导体制冷单元的制冷功率时，当前制冷功率已经处于最大档位，或者当需要降低所述半导体制冷单元的制冷功率时，当前制冷功率已经处于最小档位，均维持当前制冷功率。

步骤4、当线圈供电单元的加热功率增加时，所述控制单元相应增加所述半导体制冷单元的制冷功率，当线圈供电单元的加热功率降低时，所述控制单元相应降低所述半导体制冷单元的制冷功率。用户在使用的过程中可能随时调整电磁炉加热功率，当用户选择并按下面板上的操作按钮增加或降低电磁炉功率时，操作模块将相应的操作信号发送给控制单元，所述控制单元根据所述操作信号调整线圈供电单元的加热功率时，也相应地调整半导体制冷单元的制冷功率。同样地，所述半导体制冷单元设置与加热功率相应的多个档位，当需要增加所述半导体制冷单元的制冷功率时，当前制冷功率已经处于最大档位，或者当需要降低所述半导体制冷单元的制冷功率时，当前制冷功率已经处于最小档位，均维持当前制冷功率。

步骤5、当线圈供电单元停止供电时，即相当于线圈断电，获取温度传感器发送的温度信号，将该温度信号值与第二温度阈值比较，当所述温度信号值大于所述第二温度阈值时，维持所述半导体制冷单元的制冷功率，当所述温度信号值小于所述第二温度阈值时，关闭所述半导体制冷单元。所述第二温度阈值是当电磁炉断电后自然降温一设定时间(例如1分钟)，电磁炉内部的安全温度。如果电磁炉线圈供电已经停止，电磁炉内部的温度还一直处于比较高的水平，可能电磁炉的线圈还处于发热状态，对内部线路造成不良影响，也影响其使用寿命，因此需要对电磁炉停止加热后的内部温度进行控制。第二温度阈值高于第一温度阈值，因为经过一段时间的加热，电磁炉内部的温度一般都处于比初始温度高的情况，并且线圈供电单元的供电已经中断，电磁炉可以通过自然对流进行散热，因此设置一个较高的温度阈值以节约电能，同时也防止半导体热端过度产热。在实际操作中，所述第二温度阈值可以设置在30℃-35℃。

以上仅为本发明优选的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可想到变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种商用电磁炉，所述电磁炉具有内部空腔，所述内部空腔内具有线圈，其特征在于，所述电磁炉包括导热面板、绝热层，所述导热面板的上表面用于放置锅具，所述绝热层设置在导热面板与电磁炉内部空腔之间，使得导热面板与电磁炉内部空腔之间实现热隔离；所述电磁炉还包括半导体制冷单元，所述半导体制冷单元的冷端通过一水平放置的导热片对线圈进行冷却；所述电磁炉内部空腔内还具有电路板，电路板上设置有温度传感器和控制单元，所述温度传感器用于检测电磁炉内部空间的温度，所述温度传感器包括温敏元件，并产生相应的温度信号发送给控制单元；所述控制单元用于接收温敏元件发送的温度信号，以及控制线圈供电单元以及半导体制冷单元的电力；

所述导热片的一端贴合所述半导体制冷单元的冷端，另一端贴合所述线圈，以实现线圈产生的热量能够通过所述导热片传递到所述半导体制冷单元的冷端，所述半导体制冷单元的垂直轴线与所述电磁炉的垂直中轴线不重合，所述绝热层上设置有通孔，半导体制冷单元穿过所述通孔，其冷端伸出所述绝热层的下表面进入所述电磁炉内部空腔，其热端紧贴导热面板的下表面。

2.如权利要求1所述的商用电磁炉，其特征在于，所述导热片为导热陶瓷。

3.如权利要求1所述的商用电磁炉，其特征在于，所述导热片还具有翅片。

4.一种商用电磁炉控制方法，其基于上述权利要求1的电磁炉，并包括以下步骤：

步骤1、控制单元获取线圈供电单元的开关状态；

步骤2、当线圈供电单元开始供电时，即相当于线圈开始通电，控制单元控制半导体制冷单元开始制冷；

步骤3、获取温度传感器发送的温度信号，将该温度信号值与第一温度阈值比较，当所述温度信号值大于所述第一温度阈值时，增加所述半导体制冷单元的制冷功率，当所述温度信号值小于所述第一温度阈值时，降低所述半导体制冷单元的制冷功率；

步骤4、当线圈供电单元的加热功率增加时，所述控制单元相应增加所述半导体制冷单元的制冷功率，当线圈供电单元的加热功率降低时，所述控制单元相应降低所述半导体制冷单元的制冷功率；

步骤5、当线圈供电单元停止供电时，即相当于线圈断电，获取温度传感器发送的温度信号，将该温度信号值与第二温度阈值比较，当所述温度信号值大于所述第二温度阈值时，维持所述半导体制冷单元的制冷功率，当所述温度信号值小于所述第二温度阈值时，关闭所述半导体制冷单元；第二温度阈值高于第一温度阈值。