CN209229998U - 采用水冷散热的磁能感应加热装置及饮水机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种采用水冷散热的磁能感应加热装置及饮水机。该磁能感应加热装置，包括磁能发热体、与磁能发热体电性相连的IGBT功率模块以及用于给IGBT功率模块提供散热的水冷散热装置，该水冷散热装置包括：具有水冷腔的散热本体，该散热本体上设有均与水冷腔相连通的进水接口及出水接口；与水冷腔热接触设置的散热板，而IGBT功率模块贴附设置在散热板的外表面。本实用新型提出的水冷散热装置整体结构简单、尺寸较小、实现成本较低且散热效果佳，同时在散热过程中水冷腔的冷水得以吸收一定的热量起到预热作用，预热后的冷水提供给磁能发热体加热，从而可以提高磁能感应加热装置的加热速度及能量转换效率。

Description

采用水冷散热的磁能感应加热装置及饮水机

技术领域

本实用新型涉及散热结构，尤其是涉及一种采用水冷散热的磁能感应加热装置及饮水机。

背景技术

电磁感应加热的原理是高频电流流过电磁线圈产生交变磁场，当用含铁质容器放置上面时，容器表面即切割交变磁力线而在容器底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使容器底部的载流子高速无规则运动，载流子与原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果，具有加热直接、热转化率高的优点。目前的电磁炉、电磁灶和电磁加热电饭锅等产品都是采用的电磁感应加热技术。

现有的电磁感应加热装置的散热结构大多采用散热片甚至外加散热风扇的方式，通过散热风扇加速散热片与周围空气对流进行风冷散热。现有散热结构虽然普遍运用但具有如下缺陷：散热风扇会增加电磁感应装置的耗电量且占用产品的内部空间从而导致产品的整体尺寸较大。

实用新型内容

本实用新型提出一种采用水冷散热的磁能感应加热装置及饮水机，采用尺寸较小的水冷散热装置进行散热，散热效果佳且无需能耗。

本实用新型公开一种磁能感应加热装置，包括磁能发热体、与磁能发热体电性相连的IGBT功率模块以及用于给IGBT功率模块提供散热的水冷散热装置，该水冷散热装置包括：具有水冷腔的散热本体，该散热本体上设有均与水冷腔相连通的进水接口及出水接口；与水冷腔热接触设置的散热板，而IGBT功率模块贴附设置在散热板的外表面。

其中，散热板由绝缘材料或金属材料制成。

其中，散热本体与散热板为一体成型结构。

其中，散热本体的上端缘设有密封槽，该密封槽内设有密封件，散热板将密封件挤压在密封槽内从而与散热板密封相连。

其中，散热本体的上端缘设有多个第一固定孔，散热板设有对应第一固定孔的第二固定孔，由固定元件分别穿过第二固定孔及第一固定孔后将散热板固定在散热本体的上端面。

其中，磁能发热体包括金属发热管、套设在金属发热管外侧面且与金属发热管之间形成加热腔的绝缘管、缠绕在绝缘管的外侧面的电磁感应线圈、与加热腔相连通的冷水进口及与金属发热管的管内空腔相连通的热水出口，且加热腔与金属发热管的管内空腔相连通，而电磁感应线圈与IGBT功率模块电性相连。

其中，进水接口与外部水源相连，出水接口与冷水进口相连通。

其中，金属发热管为钢管、不锈钢管或镍管，绝缘管则采用玻璃管、石英管或陶瓷管。

本实用新型公开一种饮水机，其具有所述磁能感应加热装置。

其中，散热本体及散热板均采用玻璃制成；或者，散热本体由食品级不锈钢制成，而散热板为玻璃板。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提出的水冷散热装置整体结构简单、尺寸较小且实现成本较低，不仅可以确保给IGBT功率模块提供可靠的散热效果，同时在散热过程中水冷腔的冷水得以吸收一定的热量起到预热作用，预热后的冷水提供给磁能发热体加热，从而磁能感应加热装置不仅加热速度快，还通过减少热量损耗来提高能量转换效率。

附图说明

图1是水冷散热装置的分解结构示意图。

图2是水冷散热装置的立体结构示意图。

图3是磁能感应加热装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本申请为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

结合图1和图2所示，水冷散热装置包括：具有水冷腔11的散热本体1，该散热本体1上设有均与水冷腔11相连通的进水接口12及出水接口13；盖合于水冷腔11上方的散热板2。其中，散热板2由导热性能优良的材料制成，比如，散热板2由绝缘材料或金属材料制成（比如，散热板2为玻璃板或不锈钢板）。另外，散热本体1与散热板2可以为一体成型结构，也可以分体成型结构。

当散热本体1与散热板2为分体成型结构时，散热板2密封固定在散热本体1上使水冷腔11成为一个除进水接口12和出水接口13能与外界相连通的密闭空间。其中，散热本体1的上端缘设有密封槽14及多个第一固定孔15，在密封槽14内设有密封件；散热板2设有对应第一固定孔15的第二固定孔21由固定元件分别穿过第二固定孔21及第一固定孔15后将散热板2固定在散热本体1的上端面，从而散热板2的内侧面与水冷腔11之间为热接触相连，且散热板2将密封件挤压在密封槽14内实现散热本体1与散热板2之间的密封相连。比如，第一固定孔15为螺孔而第二固定孔21为通孔。固定元件为螺钉，由螺钉穿过散热板2上的通孔后螺合在散热本体1上端缘的螺孔之中。

进一步结合图3所示。本实用新型公开一种磁能感应加热装置，包括磁能发热体4、与磁能发热体4电性相连的IGBT功率模块3以及给IGBT功率模块3提供散热的水冷散热装置；其中，IGBT功率模块3贴附设置在散热板2的外表面（优选的，还可以在散热板2的外表面涂覆导热硅脂以增加对IGBT功率模块3的热传导能力），进水接口12与外部水源相连，出水接口13通过水管5与磁能发热体4的冷水进口45相连通。因此，IGBT功率模块3工作过程中产生的热量传导给散热板2，而来自水源的冷水从进水接口12进入散热本体1的水冷腔11后，水冷腔11中的冷水与散热板2发生热交换从而带走散热板2的部分热量实现给IGBT功率模块3散热降温的作用，确保IGBT功率模块3能够保持稳定可靠的工作。同时，由于在散热过程中水冷腔11的冷水得以吸收一定的热量起到预热作用，预热后的冷水再从出水接口13通过水管5流至磁能发热体4的冷水进口45以提供给磁能发热体4进行加热，从而加热速度快且能量转换效率高。

申请人需要特别声明的是，IGBT功率模块3以及如果由IGBT功率模块3控制电磁感应线圈43都乃现有技术，已成熟使用在电磁炉灶、电磁热水器等产品之中，本实用新型并没有对IGBT功率模块3的结构、工作方式等进行任何改进，但鉴于IGBT功率模块3是磁能感应加热装置的发热源，而本实用新型是采用了水冷散热结构替代传统的散热片或散热片加散热风扇对IGBT功率模块3的散热方式而已。

在一个实施例中，磁能发热体4包括金属发热管41、套设在金属发热管41外侧面且与金属发热管41之间形成加热腔43的绝缘管42、缠绕在绝缘管42的外侧面的电磁感应线圈44、与加热腔43相连通的冷水进口45及与金属发热管41的管内空腔相连通的热水出口46。其中，金属发热管41上设有通水孔411以将加热腔43与金属发热管41的管内空腔相连通，而电磁感应线圈44与IGBT功率模块3电性相连。

承上，预热后的冷水再从出水接口13通过水管5流至磁能发热体4的冷水进口45后进入加热腔43，在IGBT功率模块3发控制下向电磁感应线圈43施加交电流时电磁感应线圈43会产生交变磁场，金属发热管21处于磁场内，根据电磁感应定律，金属发热管41以涡流形式产生感应电流，金属发热管41具有电阻特性在感应电流流过时会产生焦耳热，从而与金属发热管41相接触的冷水会被加热，最终热水从热水出口46流出。因此，磁能感应加热装置通过绝缘管42实现了电磁感应线圈43与加热腔23内水之间的水电分离，具有使用安全可靠的特点。

其中，金属发热管41需要使用由钢、不锈钢、镍等高电阻特性的金属制成，而铝、铜等具有低电阻特性的金属材料则不适合用作金属发热管41。而绝缘管42则采用玻璃管、石英管或陶瓷管等。

再者，上述磁能感应加热装置在实际中可表现为热水器或饮水机等产品。当磁能感应加热装置为饮水机时，由于饮水机对与水直接接触的部件材质需要符合食品相关标准，为此，水冷散热装置优选采用玻璃制成；当然，散热本体1可由食品级不锈钢制成，而散热板2为玻璃板，玻璃板不仅导热性能优良，且玻璃板的表面平整有利于与IGBT功率模块3保持较大的热接触面积以确保具有良好的散热性能。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁能感应加热装置，包括磁能发热体、与磁能发热体电性相连的IGBT功率模块以及用于给IGBT功率模块提供散热的水冷散热装置，其特征在于，该水冷散热装置包括：具有水冷腔的散热本体，该散热本体上设有均与水冷腔相连通的进水接口及出水接口；与水冷腔热接触设置的散热板，而IGBT功率模块贴附设置在散热板的外表面。

2.根据权利要求1所述磁能感应加热装置，其特征在于，散热板由绝缘材料或金属材料制成。

3.根据权利要求1所述磁能感应加热装置，其特征在于，散热本体与散热板为一体成型结构。

4.根据权利要求1所述磁能感应加热装置，其特征在于，散热本体的上端缘设有密封槽，该密封槽内设有密封件，散热板将密封件挤压在密封槽内从而与散热板密封相连。

5.根据权利要求4所述磁能感应加热装置，其特征在于，散热本体的上端缘设有多个第一固定孔，散热板设有对应第一固定孔的第二固定孔，由固定元件分别穿过第二固定孔及第一固定孔后将散热板固定在散热本体的上端面。

6.根据权利要求1所述磁能感应加热装置，其特征在于，磁能发热体包括金属发热管、套设在金属发热管外侧面且与金属发热管之间形成加热腔的绝缘管、缠绕在绝缘管的外侧面的电磁感应线圈、与加热腔相连通的冷水进口及与金属发热管的管内空腔相连通的热水出口，且加热腔与金属发热管的管内空腔相连通，而电磁感应线圈与IGBT功率模块电性相连。

7.根据权利要求6所述磁能感应加热装置，其特征在于，进水接口与外部水源相连，出水接口与冷水进口相连通。

8.根据权利要求6所述磁能感应加热装置，其特征在于，金属发热管为钢管、不锈钢管或镍管，绝缘管则采用玻璃管、石英管或陶瓷管。

9.一种饮水机，其特征在于，具有如权利要求1-8任何一项所述磁能感应加热装置。

10.根据权利要求9所述饮水机，其特征在于，散热本体及散热板均采用玻璃制成；或者，散热本体由食品级不锈钢制成，而散热板为玻璃板。