CN108618589B - 一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜，包括上段的蒸箱和设置在下段热源箱内部的加热单元和控制系统；所述的蒸箱包括蒸箱外壳和不少于两只且并排设置在蒸箱外壳内的蒸箱内腔，蒸箱内腔的底部设置有若干只蒸汽孔；所述的加热单元包括与蒸箱内腔上下位置一一对应的水箱；控制系统包括处理器和与处理器联接的信号采样单元和信号输出单元，所述的信号采样单元与水温传感器、气压传感器、温度传感器电联接。本发明采用了智能控制技术，实现功率的调节和关闭，达到节能省电的目的，并确保了使用安全可靠。

Description

一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜

技术领域

本发明涉及厨房设备领域，涉及一种蒸饭柜，特别是一种用于食堂、餐厅等大规模的电磁蒸饭柜。

背景技术

蒸饭柜一般供餐饮企业蒸制米饭使用。现有技术中，一般采用大型燃气蒸饭车，采用天然气加热食物，其缺点是能耗高，能源浪费严重，存在安全隐患，厨师的工作环境温度高，容易汗流浃背，带来食品卫生方面的问题。传统的蒸饭柜采用电热丝加热的，由于电蒸饭柜功率大，但电热丝发热面积有限，导致餐饮企业要经常更换电热丝，并且电热丝和水直接接触，存在安全隐患，市场需要即安全又节能的、可靠的蒸饭设备。特别是对于食堂、大型餐厅等需要在集中时间段大量供餐的场所，特别需要一种节能、高效、容量大的蒸箱，满足其特殊需求。

中国专利一种“电磁炉蒸柜(申请号：201310568298.1)”公开了一种电磁炉蒸柜，包括柜体、设置在柜体内部的蒸室、设置在柜体底部的蒸汽发生装置和压力平衡水箱，通过对蒸汽进行合理的利用，对蒸汽凝结水合理回收、对柜内蒸汽压力和温度进行实时的自动调节，从而大大提高电磁炉蒸柜的加热效率，有效地利用了蒸汽热能，节能环保。其存在的问题需要在普通的电磁蒸炉上增加蒸汽发生装置和压力平衡水箱，应用中存在结构复杂、成本高、不便于大规模集成等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种多模块组合集成式电磁蒸饭柜，采用多模块组合集成式电磁蒸箱结构，并具有智能化系统,比传统蒸柜具有使用安全、环保卫生、省时节能、容量大等特点。

本发明的技术方案如下：

一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜，包括上段的蒸箱和设置在下段热源箱内部的加热单元和控制系统；

所述的蒸箱包括蒸箱外壳和不少于两只且并排设置在蒸箱外壳内的蒸箱内腔，蒸箱内腔的底部设置有若干只蒸汽孔；所述的加热单元包括与蒸箱内腔上下位置一一对应的水箱，所述的水箱的下部安装有电磁加热线圈盘；

控制系统包括处理器和与处理器联接的信号采样单元和信号输出单元，所述的信号采样单元与水温传感器、气压传感器、温度传感器电联接，所述的信号输出单元与风扇继电器和电磁加热电路模块电联接，处理器控制信号采样单元获取传感器的模拟信号后，与设定的阈值进行比较，并根据比较结果控制信号输出单元输出驱动信号至风扇继电器和电磁加热电路模块；

所述的水温传感器设置在蒸饭柜的水箱内，气压传感器设置在蒸饭柜的蒸箱内部，温度传感器设置在蒸饭柜的电磁机芯内。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，所述蒸箱内腔的底部为向下收口的结构，侧壁和水平底面之间以过渡斜面联接，水平底面的上部设置有蒸箱底板，蒸箱底板上均匀设置有若干只蒸汽孔，水平底面的下部联接在水箱的外沿上，蒸箱底板和过渡斜面之间留有凹槽。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，所述的蒸箱底板活动搭接在水平底面的上部。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，蒸箱外壳上设置有微压排汽阀。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，所述的水箱内设置有测温块，所述测温块的底面紧贴水箱的底板，测温块内部设置有水温传感器。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，所述的水箱内部设置有自动补水浮球阀和水位浮球开关，实现水箱内的自动补水及液位控制。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，所述的水箱内垂直设置有冷热水分离板，冷热水分离板的下方开口，将水箱分为底部互联的冷水区和热水区。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，处理器内部设置有分时驱动模块，分时给出各个电磁加热电路模块的启动信号。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，所述的电磁加热电路模块包括整流电路、桥式功率输出电路和PWM输出电路，桥式功率输出电路包括4只呈桥式联接的功率开关器件IGBT，桥式电路的桥结点处联接有电磁加热线圈盘。

上述多模块组合式智能电磁蒸饭柜中，PWM输出电路包括PWM产生单元和两只驱动单元，驱动单元采用两块IR2110集成驱动电路模块，PWM产生单元的控制端与信号输出单元电联接。

本发明的有益效果是：

1)本发明的电磁蒸饭柜采用电磁加热，无明火，无废气排放，无污染噪音，无废热排放，使厨房工作环境大为改善，同时电磁蒸饭柜采用电磁加热比传统的燃气加热热效率提高45％以上，比电热丝式的加热效率提高30％以上，节能效果明显，此外加热速度快，蒸饭温度压力等参数控制准确，效率比传统的设备提高30％左右。

2)本发明的电磁蒸饭柜采用蒸箱和加热水箱分体式结构，并将电磁加热机芯安装在水箱底板的下方，与被加热的水箱底板完全隔离，不接触、不漏电、使用安全不老化，同时可拆卸结构也确保了维护的便利性。

3)本发明基于多模块组合集成式结构，在同一套电磁蒸饭柜中集成了多只蒸箱，每只蒸箱对应独立的电磁加热模块，并具有数量可扩展性，适应了食堂、餐厅等大型餐饮场所的集中供餐要求。

4)本发明在水箱中增加了防烧干部件，通过紧贴水箱底板的测温块以及测温块上设置的水温传感器，在自动补水不及时，水位下降至测温块27上表面露出水面时，水温传感器发出补水报警信号或切断电源，对水箱起到保护作用。

5)本发明蒸箱内腔设置了合理尺度的蒸汽孔，且蒸箱的底板上设置有容纳残留米粒、菜渣的凹槽，确保了残渣不会将蒸汽孔堵塞，同时蒸箱底板采用活动方式固定，便于对残渣和水垢进行清洗，更符合卫生条件。

6)本发明采用了智能控制技术，通过实时测量水箱内的水温传感器和蒸箱内的气压传感器，并与控制系统内部设定的阈值相比较，通过控制PWM(脉冲宽度调制)输出电路的脉冲宽度信号，改变加载在电磁加热线圈上的平均电流值,实现功率的调节和关闭，达到节能省电的目的，并确保了使用安全可靠。同时通过检测电磁机芯内的温度传感器参数，驱动散热风扇进行散热，防止电磁加热单元过热。此外加热单元采用了多个供电模块分时控制的方法，降低了涌浪电流对设备和电网的冲击，减小了使用故障率。

7)本发明的电磁加热电路模块采用桥式功率输出电路，采用四个IGBT功率元件组成的桥式逆变电路,与传统的单管功率电路相比,功率元件所承受的最高电压即为整流直流电压，电路更加稳定可靠。

附图说明

图1为本发明电磁蒸饭柜组成结构示意图；

图2为本发明电磁蒸饭柜内部结构示意图；

图3为本发明电磁蒸饭柜后部结构示意图；

图4为本发明电磁蒸饭柜的加热单元组成结构示意图；

图5为本发明实施例中蒸箱内腔结构及加热单元组成示意图；

图6为本发明实施例中电磁蒸饭柜智能控制原理示意图；

图7为本发明实施例中电磁加热电路原理图。

附图标记如下：

1—蒸箱，2—加热单元，3—蒸箱外壳，4—微压排汽阀，5—蒸箱内腔板，6—蒸箱门，7—蒸箱门锁，8—水箱，9—自动补水浮球阀，10—水位浮球开关，11—冷热水分离板，12—丝杆，13—电磁加热线圈盘，14—热源箱，15—热源箱底板，16—电磁机芯，17—散热风扇，18—排水阀，19—蒸箱内腔，20—导轨，21—密封垫片，22—水温传感器，23—气压传感器，24—凹槽，25—蒸箱底板，26—蒸汽孔，27—测温块，28—温度传感器；30—控制系统，31—控制系统，32—电磁加热电路模块，33—风扇继电器，34—侧壁，35—过渡斜面，36—水平底面，38—显示模块，40—处理器，41—信号采样单元41，42—信号输出单元。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

电磁加热是利用电磁感应原理将电脑转换为热能，控制电路将50/60Hz的交流电压转换成频率20-40kHz的高频电压，高速变化的电流流过电磁线圈后产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿底部，金属会因涡流效应高速发热，从而加热金属器皿的水或食物。

实施例一:

如图1至图4所示，本发明的多模块组合集成式电磁蒸饭柜包括上段的蒸箱1和设置在下段热源箱14内部的加热单元2，所述的蒸箱1包括蒸箱外壳3和不少于两只且并排设置在蒸箱外壳3内的蒸箱内腔19，蒸箱内腔19的底部设置有若干只蒸汽孔，图中仅以2只蒸箱内腔为例。所述的蒸箱外壳3安装有密封的蒸箱门6，蒸箱外壳3上设置有微压排汽阀4。蒸箱门6通过铰链与蒸箱外壳3固联，门体内设置有隔热板，门体外安装有锁扣把手。

制作中将左右蒸箱内腔板5拼焊成一个整体，组成左右两个内腔，蒸箱外壳3由SUS304不锈钢材料整体折弯成形和拼焊而成，将蒸箱外壳3拼焊在蒸箱内腔19的外面。蒸箱内腔由左右侧板、后墙板、顶板通过拼焊而成，左右侧板采用SUS304厚度1.5mm的不锈钢板模压成形。两只蒸箱之间的空隙用发泡剂填充。将蒸箱门6采用整体发泡工艺制作好后通过铰链固定在外壳上，将蒸箱门锁7安装在蒸箱门6上，整个蒸箱1内部呈密封结构，微压排气阀4可使蒸箱内保持一定微小压力，一旦蒸箱1内部压力超过阈值，微压排气阀4进行排气减压。蒸箱内腔19的左右侧板上设置有若干只导轨20，用于支撑和移动饭盘。图中的蒸饭柜分左右两个蒸箱，可独立控制，把浸泡好的米用标准一份盘装好，顺着导轨20推入蒸箱内，一次可蒸制数十盘米饭。

加热单元2包括与蒸箱内腔19上下位置一一对应的水箱8，水箱8的底板安装有电磁加热线圈盘13，并与热源箱14底部设置的电磁机芯16电联接；电磁机芯16驱动电磁加热线圈盘13发出电磁波，加热水箱内部的水，水蒸汽通过蒸汽孔26对蒸箱内腔19内部的食物进行加热。

加热单元2设置在热源箱14的内部，包括水箱8、电磁加热线圈盘13和电磁机芯16。水箱8内安装有自动补水浮球阀9、水位浮球开关10和分离板11，水箱内的自动补水浮球阀9和水位浮球开关10可以精确的控制水箱内的水位保证蒸汽的均匀足量输出，分离板11垂直于水箱设置，使得水箱内补给的冷水和热水进行分开，冷热水分离板11的下方开口，其目的在于使得冷水只能通过分离板11下方的开口从水箱的底部进入热水区域，避免水箱沸腾时进行补水造成的声响和其他异常现象。

水箱8的底板焊有四根丝杆12，丝杆12吊装电磁加热线圈盘13，热源箱底板15上安装电磁机芯16和散热风扇17，电磁机芯16内部的线路板将50/60Hz交流电整流为直流电，然后再直流电压转换成电磁感应所需要的20-40kHz的高频电压，然后提供给电磁加热线圈盘13，给上部的水箱8提供加热能量，通过调节电磁机芯16的电压幅值和工作频率，还可以调节电磁加热线圈盘13的输出功率，通过热源箱14前面板上设置的功率调节按钮就可以实现输出功率调节。

电磁机芯16的电路板上集成了温度传感器28，一旦加热单元2的温度过高，则启动散热风扇17对加热单元2进行散热，确保加热单元的电路和器件工作在合适温度内。在水箱底板下装有排水阀门18，加热完毕后排出废水。

制作中将拼焊好的水箱8通过上口与下段外壳14焊接起来，在水箱内安装自动补水浮球阀9、水位浮球开关10和水箱内冷热水分离板11，在水箱底板的外部焊接4根丝杆12，将电磁加热线圈盘13通过丝杆12吊装在水箱底板上，电磁加热线圈盘13和底板间用保温材料隔离处理。在下段外壳14的热源箱底板15上安装电磁加热机芯16，机芯旁安装散热风扇17。

使用中先关上柜门，设定好加热时间，水箱距离加热线圈盘有保温材料隔离，电磁加热机芯向电磁加热线圈提供相应的电能，电磁加热线圈通过电磁感应的原理向水箱底板提供高频磁场，磁力线穿过水箱底板，使水箱内部产生涡流发热。由于水箱垫板是SUS430材质，在高频磁场的作用下，感应出很强的感应涡流，从而产生大量的热实现对水箱里面水的进行加热，产出蒸汽，蒸汽通过蒸箱底板的蒸汽孔输入到蒸箱内使蒸箱内温度和压力增加；当达到设计的微压时，蒸箱顶部的微压排汽阀门4自动打开，释放多余的蒸汽。每餐结束后清洗时，打开排水阀18，排掉污水即可。

实施例二:

在实施例一的基础上对蒸箱1的底部结构做了优化改进，同时在水箱中增加防烧干报警传感器。

如图5所示，本实施例中蒸箱内腔19的底部为向下收口的结构，包括侧壁34、水平底面36和过渡斜面35，其中侧壁34和水平底面36之间以过渡斜面35联接，蒸箱底板25活动安装在底面36的上边，蒸箱底板25上均匀设置有若干只直径为2-5mm的蒸汽孔26，该孔径尺度的蒸汽孔26在保证蒸汽均匀进入蒸箱的同时，可防止米粒、菜渣等直接掉落至水箱8而污染水源。蒸箱底板25活动搭接在水平底面36的上部，蒸箱底板25和过渡斜面35之间留有凹槽24，设置凹槽24的目的加热蒸汽碰到蒸箱内腔19的内壁后，顺着内壁回流至水箱，顺便将蒸箱内腔19掉落残留的米粒、菜渣等带走，存积在凹槽处，由于蒸箱底板25高于凹槽，则不会因此而将蒸汽孔26堵塞，影响蒸饭效果，同时蒸箱底板25采用活动方式固定，便于对遗留的残渣及长期结成的水垢进行清洗，更符合卫生条件。

底面36的下边搭接在水箱8的外沿上，水箱8外沿上部的一周安装有密封垫片21，并通过不锈钢螺栓固定在底面36，密封垫片21采用硅胶垫片。蒸箱内腔板5上设置有若干只导轨20，用于支撑和移动饭盘。

图5中的水箱8内设置有测温块27，测温块内部设置有水温传感器22，其目的在于防止水烧干对水箱的破坏,尽管本发明在水箱内设置了自动补水浮球阀9、水位浮球开关10，可以根据水箱8内水位的变化进行自动补水，但是考虑到上述设备容易出故障或者在停水的情况下失效，为防止水箱烧干，本发明增加了防烧干部件。

工作原理是，在水箱内放置金属的测温块27，测温块27的底面紧贴水箱8的底板利于将电磁热传导至测温块27上。测温块内部设置有水温传感器22，测温块27的上表面设置在正常工作时的水中间位置，平时工作时，在沸腾的情况下，水温传感器22工作在100℃，一旦补给不及时，水位下降至测温块27上表面露出水面，虽然短时间内还不会烧坏水箱，但是此时水温传感器22温度值会大于100℃，蒸箱会发出报警提醒工作人员补水或切断工作电源，防止干烧。测温块27选用导热性好，而且不影响电磁感应特性的材料，比如铜、铝等，只要热源能很快由水箱底部传导至水温传感器22就行。

实施例三：

如图6所示，本发明在实施例一和实施例二的基础上，增加了智能控制功能。具体原理是：以单片机为核心的控制系统31通过采集传感器数据并对加热单元和风扇进行控制。

控制系统31包括处理器40、信号采样单元41和信号输出单元42，信号采样单元即为AD模数转换模块，将模拟信号实时采样并转换为数字信号，获得水温传感器22、气压传感器23、温度传感器28的信号值，并与处理器40内设定的阈值进行比较，并根据比较结果控制信号输出单元42，信号数字单元42即为数模转换模块，将数字信号转换为模拟电压信号后，输出至风扇继电器33和若干只电磁加热电路模块32，风扇继电器33驱动散热风扇17工作，对电磁机芯16进行散热；电磁加热电路模块32则根据信号输出单元42的输出模拟信号进行加热功率控制。其中水温传感器设置在蒸饭柜的水箱8内，气压传感器23设置在蒸饭柜的蒸箱1内部，温度传感器设置在蒸饭柜的电磁机芯16内。

如图7所示，电磁加热电路模块32设置在电磁机芯16内部，包括右边的整流电路、中间的桥式功率输出电路和左边的PWM输出电路；其中桥式功率输出电路包括4只呈桥式联接的功率开关器件IGBT，分别是VT1、VT2、VT3、VT4，每只IGBT反相并联有对应的二极管D1、D2、D3、D4，桥式电路的桥结点处联接有电磁加热线圈L；桥式功率输出电路采用四个IGBT功率元件组成的桥式逆变电路,与传统的单管功率电路相比,虽然电路元件和功率增多,形式变得复杂,但是功率元件所承受的最高电压即为整流直流电压,即使电磁线圈L上的电流改变也而不影响元件承受的最高电压，因此这种电路更加稳定可靠。

整流电路的输出端通过限流电阻R后加载在桥式功率输出电路的输入端和输出端，PWM输出电路包括PWM产生单元和驱动单元。驱动单元采用两块IR2110集成驱动电路模块,它适合驱动各种功率的MOSFEI、IGBT等功率元件。其电路芯片体积小,集成度高，可以驱动同一桥臂的两路，响应快、浮置电压高、驱动能力强、内设欠压封锁,并设有外部保护封锁端口,高频信号送入驱动器,驱动器输出两路有足够死区时间的驱动信号到IGBT控制端,控制VT1、VT3或VT2、VT4导通关断,保证功率电路切换,从而在电感L上形成交变电流，其中电感L即为前文中的电磁加热线圈盘13。

PWM产生单元采用SG3524集成器件或其他器件，其具有完整的PWM信号产生及功率控制功能,工作频率可以大于1OOKHz,它提供一正一负的两路方波振荡信号送至驱动电路，且可根据控制端的信号方便地实现脉冲宽度调节，改变加载在线圈电感L上的平均电流值,实现功率的调节。图6和图7中PWM产生单元的控制端联接至信号输出单元42，处理器40通过改变信号输出单元42的输出模拟信号，从而调节PWM产生单元的输出脉冲宽度，进而实现电磁加热功率的调节。

本发明电磁整柜智能控制的原理如下：

正常工作时，控制系统31采集电磁机芯16内的温度传感器28，一旦超过60℃时，则信号输出单元42的输出控制信号至风扇继电器33，驱动散热风扇17进行散热，防止电磁加热单元过热损坏。

控制系统31采集水温传感器22，一旦达到110℃，蒸箱通过显示模块38进行水箱补水提醒，如果数分钟内仍保持高温，则切掉信号输出单元42输出信号,进而停止对电磁加热线圈的供电，以防止水箱烧坏。同时控制系统31采集蒸箱内的气压传感器23的参数，一旦气压超过设定的压力值时，则调节信号输出单元42的输出信号，减小电磁加热电路模块32加载在电磁线圈上的平均电流值，进而减小电磁线圈的加热功率，并根据不同食物的种类保持设定的高压蒸饭时长后，自动关机。此外为了安全起见，防止智能控制失效或故障，还在蒸箱顶部设置了微压排汽阀门4，在蒸箱压力超过阈值时自动打开，释放多余的蒸汽，保证蒸箱的安全。

在开机启动时，为防止多个电磁加热电路模块32同时高功率工作，降低涌浪电流对设备和电网的冲击，控制系统31的处理器40内部设置有分时驱动模块，分时给出各个电磁加热电路模块32的启动信号，在第一模块工作平稳后迟滞一定时间再接通第二模块启动信号，依次类推，降低大功率设备工作对电网的冲击。

以上公开仅为本发明的具体实施例，并不构成对本发明保护范围的限制，对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的整体构思前提下，依据本发明技术方案所作的无需经过创造性劳动的变化和替换，都应落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜，其特征在于：包括上段的蒸箱（1）和设置在下段热源箱（14）内部的加热单元（2）和控制系统；

所述的蒸箱（1）包括蒸箱外壳（3）和不少于两只且并排设置在蒸箱外壳（3）内的蒸箱内腔（19），蒸箱内腔（19）的底部设置有若干只蒸汽孔（26）；所述的加热单元（2）包括与蒸箱内腔（19）上下位置一一对应的水箱（8），所述的水箱（8）的下部安装有电磁加热线圈盘（13）；

控制系统包括处理器（40）和与处理器（40）联接的信号采样单元（41）和信号输出单元（42），所述的信号采样单元（41）与水温传感器（22）、气压传感器（23）、温度传感器（28）电联接，所述的信号输出单元（42）与风扇继电器（33）和若干电磁加热电路模块（32）电联接，处理器（40）控制信号采样单元（41）获取传感器的模拟信号后，与设定的阈值进行比较，并根据比较结果控制信号输出单元（42）输出驱动信号至风扇继电器（33）和电磁加热电路模块（32）；

所述的水温传感器设置在蒸饭柜的水箱（8）内，气压传感器（23）设置在蒸饭柜的蒸箱（1）内部，温度传感器设置在蒸饭柜的电磁机芯（16）内；

所述蒸箱内腔（19）的底部为向下收口的结构，侧壁（34）和水平底面（36）之间以过渡斜面（35）联接，水平底面（36）的上部设置有蒸箱底板（25），蒸箱底板（25）上均匀设置有若干只直径为2-5mm的蒸汽孔（26），水平底面（36）的下部联接在水箱（8）的外沿上，蒸箱底板（25）和过渡斜面（35）之间留有凹槽（24）；

所述的蒸箱底板（25）活动搭接在水平底面（36）的上部；

处理器（40）内部设置有分时驱动模块，分时给出各个电磁加热电路模块（32）的启动信号；

所述的电磁加热电路模块（32）包括整流电路、桥式功率输出电路和PWM输出电路，桥式功率输出电路包括4只呈桥式联接的功率开关器件IGBT，桥式电路的桥结点处联接有电磁加热线圈盘（13）；

PWM输出电路包括PWM产生单元和两只驱动单元，驱动单元采用两块IR2110集成驱动电路模块，PWM产生单元的控制端与信号输出单元（42）电联接。

2.根据权利要求1所述的一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜，其特征在于：蒸箱外壳（3）上设置有微压排汽阀（4）。

3.根据权利要求1所述的一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜，其特征在于：所述的水箱（8）内设置有测温块（27），所述测温块（27）的底面紧贴水箱（8）的底板，测温块（27）内部设置有水温传感器（22）。

4.根据权利要求1所述的一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜，其特征在于：所述的水箱（8）内部设置有自动补水浮球阀（9）和水位浮球开关（10），实现水箱（8）内的自动补水及液位控制。

5.根据权利要求1所述的一种多模块组合式智能电磁蒸饭柜，其特征在于：所述的水箱（8）内垂直设置有冷热水分离板（11），冷热水分离板（11）的下方开口，将水箱（8）分为底部互联的冷水区和热水区。