與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng),包括電磁灶機(jī)箱、設(shè)置在電磁灶機(jī)箱上的感應(yīng)加熱面和控制電磁灶工作的控制電路，還包括用于回收電磁灶機(jī)箱內(nèi)產(chǎn)熱的機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)、用于回收廚房烹飪所產(chǎn)生煙氣余熱的煙氣熱回收子系統(tǒng)和通過導(dǎo)管分別連接上述機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)和煙氣熱回收子系統(tǒng)并接收熱能的熱泵子系統(tǒng)。本系統(tǒng)既能保障商用電磁灶機(jī)芯的降溫冷卻，又能對電磁灶產(chǎn)生的熱能進(jìn)行回收利用，解決現(xiàn)有電磁加熱設(shè)備散熱效果較差，易損壞等問題，同時進(jìn)一步提高商用廚房的能源利用率。
【專利說明】與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁感應(yīng)加熱設(shè)備的冷卻領(lǐng)域，具體涉及一種電磁感應(yīng)設(shè)備的冷卻以及與熱泵相結(jié)合的余熱回收利用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]我國工業(yè)能耗約占總能耗的70%，這其中加熱能耗占比很大；在民用領(lǐng)域，加熱能耗則占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。發(fā)展高效的加熱技術(shù)對我國的節(jié)能降耗極其重要。目前以燃料和電為加熱能源是工業(yè)和民用領(lǐng)域最普遍使用的加熱形式。前者通過燃燒過程將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，由于火焰到加熱對象的熱傳輸存在傳熱熱阻，而且各類散熱損失(包括煙氣排放熱損失)不可避免，最終的熱利用率一般小于50%。后者通過對電阻絲通電發(fā)熱來加熱物體，同樣由于傳熱過程的熱阻和散熱損失，熱效率一般不會超過50%。而且，由于電阻絲的熱慣性，實(shí)時溫控難于實(shí)現(xiàn)。電磁感應(yīng)加熱的原理是:電子線路板通電產(chǎn)生交變磁場，置于線路板上的含金屬質(zhì)容器表面切割交變磁力線而在容器底部產(chǎn)生交變電流(即渦流)，渦流使金屬原子高速無規(guī)則運(yùn)動、互相碰撞、摩擦生熱。因?yàn)槭侨萜髯陨戆l(fā)熱，所以熱轉(zhuǎn)化率特別高，可達(dá)95%。相比于燃料燃燒和電加熱，電磁加熱具有明顯的優(yōu)勢:加熱對象和生熱源合二為一，省卻了中間傳熱環(huán)節(jié)，因而熱利用效率高，可達(dá)80%以上；電能-熱能直接轉(zhuǎn)化，故加熱速度極快，高頻電磁感應(yīng)加熱速度可達(dá)到每秒幾十度甚至幾百度；熱慣性小，斷電后馬上斷磁、加熱停止，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)溫控；加熱時不產(chǎn)生明火，不產(chǎn)生煙氣，可滿足特殊應(yīng)用場合、尤其是軍用設(shè)施內(nèi)的加熱要求；有可能實(shí)現(xiàn)異形面均勻加熱。
[0003]目前的電磁灶的接受度還很低，推廣應(yīng)用率還不到I%，散熱技術(shù)不過關(guān)是造成這些問題的主要原因。目前采用的強(qiáng)制空冷散熱方式，風(fēng)扇工作時，易把水蒸氣、油污、灰塵或酸霧等帶到散熱器或電子元件上，散熱效果差，導(dǎo)致工作時斷時續(xù)、加熱不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致電路擊穿、燒毀設(shè)備引起火災(zāi)等。正是這些問題的存在嚴(yán)重制約了電磁加熱設(shè)備或產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用推廣。
[0004]另一方面，由電磁灶產(chǎn)生的熱能以及機(jī)芯的熱能通常經(jīng)過冷卻裝置帶走熱量并耗散在外部空間，廚房烹飪后的煙氣余熱則直接隨著煙氣排放到空氣中，這樣使得大部分熱能得不到有效利用而白白耗散掉。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種既能保障商用電磁灶機(jī)芯冷卻，又能對電磁灶產(chǎn)生的熱能進(jìn)行回收利用的集成系統(tǒng)，解決現(xiàn)有電磁加熱設(shè)備散熱效果較差，易損壞等問題，同時進(jìn)一步提高商用廚房的能源利用率。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，包括電磁灶機(jī)箱、設(shè)置在電磁灶機(jī)箱上的感應(yīng)加熱面和控制電磁灶工作的控制電路，上述系統(tǒng)還包括用于回收電磁灶機(jī)箱內(nèi)產(chǎn)熱的機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)、用于回收廚房烹飪所產(chǎn)生煙氣余熱的煙氣熱回收子系統(tǒng)和通過導(dǎo)管分別連接上述機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)和煙氣熱回收子系統(tǒng)并接收熱能的熱栗子系統(tǒng)。
[0008]所述熱泵子系統(tǒng)包括第一膨脹閥、第二膨脹閥、第三膨脹閥、冷凝器、貯水箱、水泵和壓縮機(jī)，冷凝器包括有熱交換水箱、冷媒導(dǎo)入管和冷媒導(dǎo)出管，壓縮機(jī)出口連接冷媒導(dǎo)入管，第一膨脹閥、第二膨脹閥和第三膨脹閥各自的一個端口共同連接冷媒導(dǎo)出管，貯水箱接有熱水管和第一冷水管，第一冷水管另一端接入水泵入口，水泵出口接有第二冷水管，第二冷水管另一端接入冷凝器的熱交換水箱，熱水管接入冷凝器的熱交換水箱。
[0009]上述的第一膨脹閥、第二膨脹閥和第三膨脹閥是帶控制通斷功能的熱力膨脹閥或電子膨脹閥。所述電磁灶機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有可維持機(jī)箱內(nèi)恒溫恒濕環(huán)境的小型風(fēng)扇，所述熱泵子系統(tǒng)采用環(huán)保冷媒作為制冷劑。
[0010]所述機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)包括有設(shè)置在感應(yīng)加熱面下的感應(yīng)線圈與流體管路一體化線盤以及與其連接的線盤導(dǎo)出管和線盤導(dǎo)入管、設(shè)置在控制電路上的冷卻面板以及與其連接的面板導(dǎo)入管和面板導(dǎo)出管，線盤導(dǎo)入管另一端連接第二膨脹閥的另一端，面板導(dǎo)入管另一端連接第一膨脹閥的另一端，面板導(dǎo)出管和線盤導(dǎo)出管各自另一端均連接壓縮機(jī)的入口。由于使用主動蒸發(fā)制冷方式對電磁灶發(fā)熱部件進(jìn)行冷卻，只要壓縮機(jī)匹配合理是完全能夠保障電磁灶線圈和IGBT部件保持在合理溫度范圍內(nèi)的，而且在冷卻的同時，它們發(fā)出的熱量將通過熱泵制成熱水進(jìn)一步使用。
[0011]所述煙氣熱回收子系統(tǒng)包括有煙罩、設(shè)置于煙罩內(nèi)的抽風(fēng)機(jī)和設(shè)置于煙罩出風(fēng)口的煙氣余熱回收蒸發(fā)器，煙氣余熱回收蒸發(fā)器連接有蒸發(fā)器導(dǎo)入管和蒸發(fā)器導(dǎo)出管，蒸發(fā)器導(dǎo)入管的另一端連接第三膨脹閥，蒸發(fā)器導(dǎo)出管另一端連接壓縮機(jī)的入口。大部分的熱量，除了用于烹飪以外，最終是以通過空氣散發(fā)出去，因此在抽風(fēng)機(jī)管道后面布置一個蒸發(fā)器，可以將煙氣余熱進(jìn)行回收，還可以使廚房環(huán)境不過與悶熱。煙氣溫度比空氣高，使得熱泵子系統(tǒng)能夠在較高的蒸發(fā)溫度下運(yùn)行，提高熱泵循環(huán)系統(tǒng)的制熱效率。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]本發(fā)明的一種與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，采用機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)、煙氣熱回收子系統(tǒng)和熱泵子系統(tǒng)相結(jié)合，在電能使用上，相當(dāng)于電能被利用了兩次，先是烹飪作用，后再變成熱水加以利用，整套系統(tǒng)能源利用效率達(dá)到最大化，超過100%。熱泵的蒸發(fā)制冷作用也完全能夠保證電磁灶機(jī)芯的工作合理溫度，提高系統(tǒng)可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記說明:冷卻面板110，感應(yīng)線圈與流體管路一體化線盤120，煙氣余熱回收蒸發(fā)器130，第一膨脹閥210，第二膨脹閥220，第三膨脹閥230，水冷冷凝器3，壓縮機(jī)4，感應(yīng)加熱面5，電磁灶機(jī)箱6，控制電路7，熱水貯箱8，水泵9，煙罩10，抽風(fēng)機(jī)11。

【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。
[0018]本發(fā)明的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)的實(shí)施例，包括有電磁灶機(jī)箱、設(shè)置在電磁灶機(jī)箱上的感應(yīng)加熱面和控制電磁灶工作的控制電路，在上述現(xiàn)有裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還包括有包括用于回收電磁灶機(jī)箱內(nèi)產(chǎn)熱的機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)、用于回收廚房烹飪所產(chǎn)生煙氣余熱的煙氣熱回收子系統(tǒng)和通過導(dǎo)管分別連接上述機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)和煙氣熱回收子系統(tǒng)并接收熱能的熱泵子系統(tǒng)。
[0019]請參閱圖1，與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)包括有冷卻面板110、感應(yīng)線圈與流體管路一體化線盤120、煙氣余熱回收蒸發(fā)器130、第一膨脹閥210、第二膨脹閥220、第三膨脹閥230、冷凝器3、壓縮機(jī)4、感應(yīng)加熱面5、電磁灶機(jī)箱6、控制電路7、貯水箱8、水泵9、煙罩10和抽風(fēng)機(jī)11。本系統(tǒng)還包括上述各部件間的輸送管道。
[0020]圖1中，機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)如下所述:
[0021]電磁灶機(jī)箱6的上部具有放置感應(yīng)加熱面5的開口，感應(yīng)加熱面5為通常的炒鍋，在感應(yīng)加熱面5下布置感應(yīng)線圈與流體管路一體化線盤120 ；
[0022]感應(yīng)線圈與流體管路一體化線盤120接有線盤導(dǎo)入管122和線盤導(dǎo)出管121，線盤導(dǎo)入管122另一端接第二膨脹閥220的一端，線盤導(dǎo)出管121另一端接壓縮機(jī)4入口 ；
[0023]冷卻面板110用于冷卻控制電路7，控制電路7的主要發(fā)熱器件是大功率半導(dǎo)體發(fā)熱部件(IGBT)，因而上述冷卻面板110置于大功率半導(dǎo)體發(fā)熱部件(IGBT)的所在部位，冷卻面板110接有面板導(dǎo)入管111和面板導(dǎo)出管112，面板導(dǎo)入管111的另一端接第一膨脹閥210的一端，面板導(dǎo)出管112的另一端接壓縮機(jī)4入口 ；所述電磁灶機(jī)箱6內(nèi)設(shè)置有可維持機(jī)箱內(nèi)恒溫恒濕環(huán)境的小型風(fēng)扇。
[0024]煙氣熱回收子系統(tǒng)如下所述:
[0025]煙罩10的煙氣入口置于感應(yīng)加熱面5上方，煙罩10內(nèi)設(shè)置抽風(fēng)機(jī)11和置于抽風(fēng)機(jī)11出風(fēng)側(cè)的煙氣余熱回收蒸發(fā)器130 ；
[0026]煙氣余熱回收蒸發(fā)器130接有蒸發(fā)器導(dǎo)入管131和蒸發(fā)器導(dǎo)出管132，蒸發(fā)器導(dǎo)入管131另一端接第三膨脹閥230的一端，蒸發(fā)器導(dǎo)出管132另一端接壓縮機(jī)4入口。
[0027]熱泵子系統(tǒng)如下所述:
[0028]冷凝器3具有熱交換水箱310、冷媒導(dǎo)入管302和冷媒導(dǎo)出管301，上述第一膨脹閥210、第二膨脹閥220和第三膨脹閥230各自的另一端共線接入冷媒導(dǎo)出管301，冷凝器3的冷媒導(dǎo)入管302連接壓縮機(jī)4的出口 ；貯水箱8接有熱水管801、第一冷水管802，熱水管801另一端接冷凝器3的熱交換水箱310出水口，第一冷水管802另一端接水泵9入口，水泵9的出口接有第二冷水管803，該第二冷水管另一端接入冷凝器3的熱交換水箱310的入水口。
[0029]本系統(tǒng)的工作過程是:從第一膨脹閥210、第二膨脹閥220和第三膨脹閥230流出的低溫冷媒分別進(jìn)入冷卻面板110，感應(yīng)線圈與流體管路一體化線盤120，煙氣余熱回收蒸發(fā)器130，冷媒從中吸收熱量，相變汽化制冷。使感應(yīng)線圈與流體管路一體化線盤120，冷卻面板110，控制電路7，尤其是其中大功率半導(dǎo)體發(fā)熱部件(IGBT)能夠維持在合理溫度范圍內(nèi)。這個合理溫度是通過第一膨脹閥210、第二膨脹閥220和第三膨脹閥230通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度來實(shí)現(xiàn)的。第一膨脹閥210、第二膨脹閥220和第三膨脹閥230可以是熱力膨脹閥也可以說電子膨脹閥等帶控制通斷功能的膨脹閥。吸熱汽化后的冷媒被吸入壓縮機(jī)4吸氣口進(jìn)行蒸汽壓縮成為高溫冷媒，隨后進(jìn)入冷凝器3進(jìn)行冷凝，從而加熱貯水箱8中的水，它通過水泵9進(jìn)行循環(huán)加熱。從冷凝器3出來的冷媒進(jìn)入第一膨脹閥210、第二膨脹閥220和第三膨脹閥230膨脹，從而完成循環(huán)。感應(yīng)加熱面5在烹飪操作過程中對食物加熱的熱量最終大部分還是散發(fā)到空氣中變成溫度較高的烹飪煙氣或蒸汽，這些高溫?zé)煔饣蛘羝梢酝ㄟ^煙罩10和抽風(fēng)機(jī)11集中抽出進(jìn)入出風(fēng)口處的余熱回收蒸發(fā)器130，將煙氣熱能吸收加以利用。
[0030]即使不用電磁灶烹飪的時候，熱泵子系統(tǒng)依然可以作為一個空氣源熱泵熱水器單獨(dú)使用，制出洗澡或供暖用的熱水。在成本得到適當(dāng)控制的情況下，推薦使用C02環(huán)保冷媒的熱泵子系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠制出高溫?zé)崴偕暂o與電加熱即能夠直接生產(chǎn)可飲用的開水，使得該廚具設(shè)備多了一個開水機(jī)的功能，是很有意義的。
[0031]本發(fā)明的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)的利用經(jīng)膨脹閥膨脹后的低溫制冷劑，分別流經(jīng)電磁感應(yīng)線圈、控制電路底板和煙氣余熱回收蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸熱，吸熱汽化后的制冷劑被吸入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，變成高溫高壓流體，在通過冷凝器與水換熱制成熱水存在貯熱水箱已供洗浴、供暖需求，而冷卻后的制冷劑進(jìn)入膨脹閥，完成一個循環(huán)。膨脹閥根據(jù)線圈和控制電路，特別是大功率半導(dǎo)體部件IGBT的溫度進(jìn)行控制節(jié)流閥的開度，這樣電磁灶無論是其機(jī)芯工作過程中產(chǎn)生的廢熱，還是烹飪用熱，最終都能夠被熱泵系統(tǒng)吸收制成熱水加以利用，如用于洗浴、供暖等。將電磁灶產(chǎn)生的熱能，包括機(jī)芯的發(fā)熱，以及廚房烹飪后的煙氣余熱加以利用將使得整套系統(tǒng)的能源利用率達(dá)到最大化，更加凸顯其節(jié)能環(huán)保效益。對用戶一方來說，本來分開投資的電磁灶系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)，合成投資有利于降低成本。而且大大減少另外加熱熱水用的電費(fèi)、燃煤費(fèi)等，從電磁灶中獲得的回收熱能是最綠色的能源。由于煙氣溫度高，使得空氣源熱泵也能否在北方的冬天獲得較高的制熱效率。
[0032]上述實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實(shí)施例對本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，包括電磁灶機(jī)箱、設(shè)置在電磁灶機(jī)箱上的感應(yīng)加熱面和控制電磁灶工作的控制電路，其特征在于:包括用于回收電磁灶機(jī)箱內(nèi)產(chǎn)熱的機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)、用于回收廚房烹飪所產(chǎn)生煙氣余熱的煙氣熱回收子系統(tǒng)和通過導(dǎo)管分別連接上述機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)和煙氣熱回收子系統(tǒng)并接收熱能的熱泵子系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:熱泵子系統(tǒng)包括第一膨脹閥、第二膨脹閥、第三膨脹閥、冷凝器、貯水箱、水泵和壓縮機(jī)，冷凝器包括有熱交換水箱、冷媒導(dǎo)入管和冷媒導(dǎo)出管，壓縮機(jī)出口連接冷媒導(dǎo)入管，第一膨脹閥、第二膨脹閥和第三膨脹閥各自的一個端口共同連接冷媒導(dǎo)出管，貯水箱接有熱水管和第一冷水管，第一冷水管另一端接入水泵入口，水泵出口接有第二冷水管，第二冷水管另一端接入冷凝器的熱交換水箱，熱水管接入冷凝器的熱交換水箱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)箱熱回收子系統(tǒng)包括有設(shè)置在感應(yīng)加熱面下的感應(yīng)線圈與流體管路一體化線盤以及與其連接的線盤導(dǎo)出管和線盤導(dǎo)入管、設(shè)置在控制電路上的冷卻面板以及與其連接的面板導(dǎo)入管和面板導(dǎo)出管，線盤導(dǎo)入管另一端連接第二膨脹閥的另一端，面板導(dǎo)入管另一端連接第一膨脹閥的另一端，面板導(dǎo)出管和線盤導(dǎo)出管各自另一端均連接壓縮機(jī)的入口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述煙氣熱回收子系統(tǒng)包括有煙罩、設(shè)置于煙罩內(nèi)的抽風(fēng)機(jī)和設(shè)置于煙罩出風(fēng)口的煙氣余熱回收蒸發(fā)器，煙氣余熱回收蒸發(fā)器連接有蒸發(fā)器導(dǎo)入管和蒸發(fā)器導(dǎo)出管，蒸發(fā)器導(dǎo)入管的另一端連接第三膨脹閥，蒸發(fā)器導(dǎo)出管另一端連接壓縮機(jī)的入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述電磁灶機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有可維持機(jī)箱內(nèi)恒溫恒濕環(huán)境的小型風(fēng)扇。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:第一膨脹閥、第二膨脹閥和第三膨脹閥是帶控制通斷功能的熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的與熱泵相結(jié)合的電磁灶機(jī)芯冷卻兼余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述熱泵子系統(tǒng)采用環(huán)保冷媒作為制冷劑。
【文檔編號】F25B27/02GK104266403SQ201410458454
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】岑繼文, 蔣方明, 吳創(chuàng)之, 趙黛青 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所