CN209915724U - 一种安全可靠的电磁感应加热饮水机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种安全可靠的电磁感应加热饮水机，包括：壳体，该壳体具有外露设置的出水龙头；设置在壳体内的储水箱和磁能发热体，该磁能发热体包括发热棒、与发热棒同轴设置且内径比发热棒的外径大0.2~20mm的绝缘管、缠绕在绝缘管外表面的电磁线圈以及在绝缘管的内壁与发热棒的外壁之间形成加热通道，该加热通道的第一端设有冷水进口，该冷水进口通过供水管与水箱的出水口相连通，该加热通道的第二端与出水龙头相连通。本实用新型结构简单、加热快且使用安全可靠。

Description

一种安全可靠的电磁感应加热饮水机

技术领域

本实用新型涉及饮水机，尤其是涉及一种安全可靠的电磁感应加热饮水机。

背景技术

电磁感应加热是一种利用电磁感应原理，将电能转换为磁热能的感应加热装置。当外接交流电时，利用功率控制模块（一般是采用IGBT模块）产生交变电流给感应线圈从而让感应线圈产生交变的电磁场，根据电磁感应定律，当磁场内部的磁力线通过高电阻特性的金属发热部时产生无数的小涡流，使与金属发热部相接触的水或食物会被加热，从而满足人们炊洗、洗浴、烹饪等加热需要。

非储水式的饮水机需要具有快速产生热水能力，当用户打开出水按钮时随即就能流出所需热水。现有采用电热管、电热膜或电热丝加热的饮水机中，通过调节输出功率就可以实现快速加热从而快速输出热水。但是，由于使用过程中水与电热管、电热膜或电热丝直接接触从而存在漏电时会产生触电可能的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提出一种安全可靠的电磁感应加热饮水机，通过磁能发热体实现水电分离从而使用安全并能够快速出水以满足用户的使用需要。

本实用新型采用如下技术方案实现：一种安全可靠的电磁感应加热饮水机，包括：壳体，该壳体具有外露设置的出水龙头；设置在壳体内的储水箱和磁能发热体，该磁能发热体包括发热棒、与发热棒同轴设置且内径比发热棒的外径大0.2~20mm的绝缘管、缠绕在绝缘管外表面的电磁线圈以及在绝缘管的内壁与发热棒的外壁之间形成加热通道，该加热通道的第一端设有冷水进口，该冷水进口通过供水管与水箱的出水口相连通，该加热通道的第二端与出水龙头相连通。

其中，在加热通道的第二端设有水汽分离盒，在水汽分离盒上设有与加热通道的第二端相连通的热水进口、与出水龙头相连通的热水出口以及位置较热水出口高的排气口。

其中，绝缘管的内径比发热棒的外径大0.4~3mm使加热通道在横截面的轴向厚度为0.2mm~1.5mm之间。

其中，壳体包括金属外壳和位于金属外壳外侧面的绝缘面板，出水龙头外露出绝缘面板设置。

其中，壳体内还设有与电磁线圈电性相连的IGBT模块和用于输出控制信号使IGBT模块输出对应驱动频率的控制电路板。

其中，壳体内还设有缺水检测元件，控制电路板上设有用于根据缺水检测元件的检测结果在判断发生缺水时通过IGBT模块使磁能发热体停止发热的控制器。

其中，缺水检测元件包括设置在储水箱内用于检测储水箱内水位高度的水位传感器，该水位传感器的输出端与控制器的第一数据端口电性相连。

其中，缺水检测元件包括设置在储水箱的出水口、供水管或磁能发热体的冷水进口上的流量传感器，该流量传感器的第二数据端口电性相连。

其中，缺水检测元件包括设置在加热通道的第二端与出水龙头之间的温度传感器，该温度传感器的输出端与控制器的第三数据端口电性相连。

其中，在水箱下方设有控制盒，该控制盒内设有与IGBT模块接触设置的散热器，而供水管延伸至散热器并与散热器接触设置，控制电路板和IGBT模块均设置在控制盒内且控制电路板位于IGBT模块的上方。

与现有技术相比，本实用新型结构简单、加热快且使用安全可靠，具体表现在如下几方面：

1. 本实用新型通过绝缘管将电磁线圈上的电与电磁线圈内的水隔离实现水电分离，从而降低漏电风险提高使用安全性，且通过设置加热通道的空间较小从而使单位时间内仅有少量的水能流过加热通道让冷水能够被迅速加热从而实现快速出水的目的。

2. 本实用新型通过在磁能发热体的出水端设置水汽分离盒，水汽在水汽分离盒上方从排气口排走，从而水汽就不会夹杂在热水中从热水出口经出水龙头一起排出，避免了出水过程中热水或开水产生飞溅烫伤用户，提高了使用安全性。

3. 本实用新型由控制电路板通过水位传感器、流量传感器或/和温度传感器来辅助判断是否缺水，以在饮水机发生缺水时第一时间让停止磁能发热体停止继续加热以避免干烧损坏，为提高饮水机的可靠性及使用寿命提供了条件。

4. 本实用新型通过在金属外壳的外侧面设置绝缘面板，即使电磁感应发热体在使用过程中万一产生漏电时，由于用户在操作使用饮水机过程中是与绝缘面板接触从而可以在一定程度上降低触电风险，有利于提高使用安全性能。另外，采用玻璃板的绝缘面板由于表面光滑，从而整体美观且便于清洁。

5. 本实用新型利用水箱的冷水由供水管给散热器散热，提高了IGBT模块的可靠性，且将IGBT模块和控制电路板设置在控制盒内避免漏水被损坏，从进一步提高饮水机的安全性和可靠性。

附图说明

图1是饮水机的立体结构示意图。

图2是饮水机去掉外壳后的内部部分结构示意图。

图3是水箱与磁能发热体之间的水路连接关系示意图。

图4是磁能发热体的内部结构示意图。

图5是磁能发热体的分解结构示意图。

图6是控制盒的结构示意图。

图7是散热器、IGBT模块及供水管的连接关系示意图。

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。

如图1、图2和图3所示，本实用新型公开一种电磁感应加热饮水机（又简称“饮水机”），包括：壳体1，外露出壳体1设置的操作面板14和出水龙头15；设置在壳体1内的通过进水管61与外部水源相连通的储水箱2、通过供水管62与储水箱2相连的磁能发热体4、与磁能发热体4电性相连的IGBT模块52以及与IGBT模块52电性相连的控制电路板51。

储水箱2具有通过进水管61与外部水源相连通进水口21和通过供水管62与磁能发热体4相连通的出水口22，且储水箱2内设有自动进水的浮球机构。比如，浮球机构包括一根中部固定在储水箱2内的杠杆、分别设置在杠杆两端的浮力部和位于进水口21上方的封水部，因此，当储水箱2内水位下降时，浮力部跟随水面下降导致封水部在杠杆作用下上翘从而封水部离开进水口21，外部水源的水通过进水管61自动给储水箱2补水；当补水过程中浮力部上升后使封水部在杠杆作用下往下运动再次将进水口21堵住以停止进水。如此周而复始让储水箱2实现由外部水源自动供水。

其中，在供水管62还设有水泵63，该水泵63通过可控开关（比如可控开关是继电器）与电源相连，该可控开关的控制端与控制电路板51的其中一个控制端口电性相连以通过控制电路板51可控开关的通断来控制水泵63的开启或停止工作。甚至，控制器还可以通过在单位时间内控制水泵63的通断时间来调节水泵63的出水流量，通过调节水泵63的出水流量让进入磁能发热体4与加热功率相匹配。通过水泵将储水箱2送至磁能发热体4，确保冷水能顺利进入磁能发热体4而不至于磁能发热体4在加热过程中发生缺水出现干烧现象。

进一步结合图4和图5所示。磁能发热体4具体包括：用于在高频电磁场内感应发热的发热棒40，套设在发热棒40外侧面的绝缘管41，用于在提供高频交流电流时产生高频电磁场的电磁线圈42，该电磁线圈42缠绕在绝缘管41外表面；其中，该绝缘管41与发热棒40同轴设置且绝缘管41的内径比发热棒40的外径大0.2~20mm，从而在绝缘管41的内壁与发热棒40的外壁之间形成加热通道43，该加热通道43的第一端设有冷水进口48，该冷水进口48通过供水管62与水箱2的出水口22相连通，该加热通道43的第二端与出水龙头15相连通；该加热通道43环绕在发热棒40的外壁，该加热通道43在横截面的轴向厚度为0.1mm~10mm之间。因此，通过绝缘管41将电磁线圈42上的电与电磁线圈42内的水隔离实现水电分离，从而降低漏电风险提高使用安全性，且通过设置加热通道43的空间较小从而使单位时间内仅有少量的水能流过加热通道43让冷水能够被迅速加热从而实现快速出水的目的。

在一个实施例中，在加热通道43的第二端设有水汽分离盒44，在水汽分离盒44上设有与加热通道43的第二端相连通的热水进口441、与出水龙头15相连通的热水出口443以及位置较热水出口443高的排气口442。因此，热水或开水从加热通道43的出水端经过热水进口441进入水汽分离盒44内，水汽在水汽分离盒44上方从排气口442排走，从而水汽就不会夹杂在热水中从热水出口443经出水龙头15一起排出，避免了出水过程中热水或开水产生飞溅烫伤用户。

在一个实施例中，绝缘管41的内径比发热棒40的外径大0.4~3mm，从而让加热通道43在横截面的轴向厚度为0.2mm~1.5mm之间，确保在单位时间内仅有少量的水能流过加热通道43从而为迅速出水提供实现条件。其中，发热棒40由铁管/柱、不锈钢管/柱、镍管/柱等高电阻特性的金属制成，而铝管/柱、 陶瓷管/柱、玻璃管/柱等具有低电阻特性的材料则不适合用作发热棒40；绝缘管41呈圆筒状并套设在发热棒40外部，该绝缘管41为玻璃管、石英管或微晶管等具有较佳绝缘特性及良好导热能力的材料制成，良好的导热能力能保证工作过程中让电磁线圈42自身产生的热量及时传导防止电磁线圈42因散热不良发生干烧。

在一个实施例中，磁能发热体4还包括分别设置在加热通道43的两末端用于将发热棒40与绝缘管41的两末端分别进行固定的第一端盖部和第二端盖部。第一端盖部和第二端盖部具有相同结构，均包括通过密封圈46与绝缘管41的末端密封相连的盖体45和设置在盖体45上的接头47，该接头47的两末端分别设置为第一连接接口471以及第二连接接口472，第一连接接口471外露设置而第二连接接口472位于绝缘管41内并与发热棒40固定相连，且第二连接接口472的末端设有限位孔4721，发热棒40的末端设置在限位孔4721之中。而冷水进口48设置在第一端盖部的接头47上，且冷水进口48与第一端盖部的接头47的第一连接接口471相连通。其中，盖体45与接头47可以设置成一体成型结构。图5所示实施例中盖体45与接头47为分体相连结构，其中，盖体45的中部设有通孔451，接头47的中部密封设置在该通孔451内。另外，在盖体45上设有固定座452，通过该固定座452方便将快速出水装置在实施过程中进行固定。另外，第一端盖部的接头47的第一连接接口471外露设置成的排污口。在正常使用状态下，使用胶盖堵住排污口使水无法从排污口流出；当需要对磁能发热体4进行冲洗时，打开排污口的胶盖，从而加热通道43内的水带着杂质从排污口排出。

在一个实施例中，为了进一步提高饮水机的可靠性，饮水机的壳体1内还设有缺水检测元件，控制电路板51上设有用于根据缺水检测元件的检测结果在判断发生缺水时通过IGBT模块52使磁能发热体4停止发热的控制器，比如控制器使用型号AT89C51单片机。该单片机的其中一个控制端口（比如单片机的P0.1引脚）与IGBT模块52电性相连以输出控制信号使IGBT模块52输出对应的驱动频率给磁能发热体4，从而磁能发热体4在驱动频率下产生磁场感应发热。其中，有关控制电路板51如何控制IGBT模块52产生驱动频率来调节或改变磁能发热体4的加热功率以实现磁能感应加热，乃本领域技术人员的公知常识，可参考现有技术比如中国专利申请CN2010101783087。

在一个实施例中，缺水检测元件包括设置在储水箱2内用于检测储水箱2内水位高度的水位传感器7，该水位传感器7的输出端与控制器的第一数据端口（比如单片机的P3.1引脚）电性相连，由水位传感器7将储水箱2内水位高度信息发送给控制器，由控制器在储水箱2内的水位高度低于预设水位阈值时使IGBT模块52停止工作以使磁能发热体4不继续发热，避免磁能发热体4在缺水状态下发生干烧被损坏。

在一个实施例中，缺水检测元件包括设置在储水箱2的出水口22、供水管62或磁能发热体4的冷水进口48上的流量传感器8，从而储水箱2内的水通过流量传感器8后从冷水进口48进入磁能发热体4内，由流量传感器8对从储水箱2进入磁能发热体4的水进行计量，该流量传感器8的第二数据端口（比如单片机的P3.2引脚）电性相连。因此，当饮水机在工作过程中，若储水箱2出现缺水时，此时流量传感器8输出给单片机的P3.2引脚的流量数据为明显异常（比如流量数据明显偏离正常范围甚至流量数据为0），故控制器在流量传感器8输出的流量数据明显异常时使IGBT模块52停止工作以使磁能发热体4不继续发热，避免磁能发热体4在缺水状态下发生干烧被损坏。

在一个实施例中，缺水检测元件包括设置在加热通道43的第二端与出水龙头15之间的温度传感器9，该温度传感器9用于检测从出水龙头15流出热水的温度。优选的，温度传感器9固定设置在水汽分离盒44内以避免触碰损坏温度传感器9。该温度传感器9的输出端与控制器的第三数据端口（比如单片机的P3.3引脚）电性相连，由温度传感器9将加热通道43的第二端的出水温度信息发送给控制器。比如，设定出水温度为80℃，当饮水机在工作过程中出现缺水时，根据温度传感器9设置在距离加热通道43的第二端的远近，温度传感器9可能明显低于为80℃（比如突然跳变为65℃）或明显高于80℃（比如因为温度传感器9靠近磁能发热体4，因为发热管40感应发热量较大从而温度较高，导致温度传感器9的检测温度为105℃），因此，控制器根据温度传感器9的检测出水温度明显偏离设定出水温度时判断储水箱2缺水，此时控制器使IGBT模块52停止工作以使磁能发热体4不继续发热，避免磁能发热体4在缺水状态下发生干烧被损坏。

因此，本实用新型的饮水机由控制电路板51通过水位传感器7、流量传感器8或/和温度传感器8来辅助判断水箱2内是否缺水，以在饮水机发生缺水时第一时间让停止磁能发热体4停止继续加热以避免干烧损坏，为提高饮水机的可靠性及使用寿命提供了实现条件。

在一个实施例中，壳体1包括金属外壳11和位于金属外壳11外侧面的绝缘面板12、外露出绝缘面板12的操作面板14和出水龙头15，该出水龙头15与磁能发热体4相连通。由于将金属外壳11外侧面设置绝缘面板12，用户在通过操作面板14操作使用饮水机过程中，用户的身体直接与绝缘面板12相接触，即使电磁感应发热体发生漏电传导至金属外壳11，使用饮水机过程中用户的身体直接与绝缘面板12相接触而不会与金属外壳11相接触从而可以降低触电风险，有利于提高饮水机的安全性能。其中，在出水龙头15的下方还设有外露出绝缘面板12的接水盘16，用户直接将水杯放置在接水盘16上让热水从出水龙头15流到水杯内。在绝缘面板12上还内凹设有位于出水龙头15与接水盘16之间的接水槽13，通过设置内凹的接水槽13以便较大杯口尺寸的水杯也能与饮水机搭配使用。

结合图6和图7所示，在一个实施例中，在壳体1内设有控制盒3，控制电路板51和IGBT模块52均设置在控制盒3内，且控制电路板51位于IGBT模块52的上方。控制盒3的底部设有固定部31，通过固定部31固定在壳体1内。且IGBT模块52与固定在控制盒3内的散热器54接触相连，而供水管62延伸至散热器54并与散热器54接触设置，从而供水管62内的冷水给散热器54散热以提高散热性能并让IGBT模块52散热的热量给供水管62内的冷水进行预热。其中，供水管62优选使用热传导性能佳的材料制成，比如铝管或铜管。并且，控制盒3设置在水箱2的下方，确保水箱2内的冷水通过供水管62能够散热器54散热。设置控制盒3的好处在于，避免水箱2漏水导致控制电路板51或IGBT模块52被损坏，进一步提高饮水机的安全性，确保水箱2内的冷水通过供水管62能够散热器54散热以提高饮水机的工作可靠性。

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)

1.一种安全可靠的电磁感应加热饮水机，包括：壳体（1），该壳体（1）具有外露设置的出水龙头（15）；设置在壳体（1）内的储水箱（2）和磁能发热体（4）；其特征在于，该磁能发热体（4）包括发热棒（40）、与发热棒（40）同轴设置且内径比发热棒（40）的外径大0.2~20mm的绝缘管（41）、缠绕在绝缘管（41）外表面的电磁线圈（42）以及在绝缘管（41）的内壁与发热棒（40）的外壁之间形成加热通道（43），该加热通道（43）的第一端设有冷水进口（48），该冷水进口（48）通过供水管（62）与水箱（2）的出水口（22）相连通，该加热通道（43）的第二端与出水龙头（15）相连通。

2.根据权利要求1所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，在加热通道（43）的第二端设有水汽分离盒（44），在水汽分离盒（44）上设有与加热通道（43）的第二端相连通的热水进口（441）、与出水龙头（15）相连通的热水出口（443）以及位置较热水出口（443）高的排气口（442）。

3.根据权利要求1所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，绝缘管（41）的内径比发热棒（40）的外径大0.4~3mm使加热通道（43）在横截面的轴向厚度为0.2mm~1.5mm之间。

4.根据权利要求1所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，壳体（1）包括金属外壳（11）和位于金属外壳（11）外侧面的绝缘面板（12），出水龙头（15）外露出绝缘面板（12）设置。

5.根据权利要求1-4任何一项所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，壳体（1）内还设有与电磁线圈（42）电性相连的IGBT模块（52）和用于输出控制信号使IGBT模块（52）输出对应驱动频率的控制电路板（51）。

6.根据权利要求5所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，壳体（1）内还设有缺水检测元件，控制电路板（51）上设有用于根据缺水检测元件的检测结果在判断发生缺水时通过IGBT模块（52）使磁能发热体（4）停止发热的控制器。

7.根据权利要求6所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，缺水检测元件包括设置在储水箱（2）内用于检测储水箱（2）内水位高度的水位传感器（7），该水位传感器（7）的输出端与控制器的第一数据端口电性相连。

8.根据权利要求6所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，缺水检测元件包括设置在储水箱（2）的出水口（22）、供水管（62）或磁能发热体（4）的冷水进口（48）上的流量传感器（8），该流量传感器（8）的第二数据端口电性相连。

9.根据权利要求6所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，缺水检测元件包括设置在加热通道（43）的第二端与出水龙头（15）之间的温度传感器（9），该温度传感器（9）的输出端与控制器的第三数据端口电性相连。

10.根据权利要求5所述电磁感应加热饮水机，其特征在于，在水箱（2）下方设有控制盒（3），该控制盒（3）内设有与IGBT模块（52）接触设置的散热器（54），而供水管（62）延伸至散热器（54）并与散热器（54）接触设置，控制电路板（51）和IGBT模块（52）均设置在控制盒（3）内且控制电路板（51）位于IGBT模块（52）的上方。

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