一种既能使用太阳能又能使用电能的电磁炉的制作方法与工艺

一种既能使用太阳能又能使用电能的电磁炉本发明涉及太阳能灶具领域，是综合利用太阳能与电能并自动智能转换工作方式，采用太阳能热传递面板盘和电磁加热线圈盘的交变磁场对锅具进行加热，能实现在室内炒菜，煮饭等项作业的炊事设备。目前公知的电磁炉虽然具有效率高、火力大等特点，但都是依靠电能加热食物，不利于降低能源消耗和节约成本；而目前公知的太阳灶，虽然可以利用太阳能煮饭，无需消耗非再生能燃，但都需要用户在室外太阳光照射下作业，特别是对于象炒菜这样有时需要小火，有时又需要大火的炊事作业，太阳能无法在短时间内调节“火力”的大小。当遇到阴天、时阴时晴等不良天气时还很可能会将饭煮成夹生饭。本发明是要克服现有公知电磁炉和太阳能灶具的上述不足，提供一种既能用太阳能进行加热，又能在无太阳光照射或光线不强时启动电磁加热线圈盘在锅具底部产生交变磁场加热，使象炒菜这样的炊事作业能随时通过启动电磁加热线圈盘工作来调整火力的大小。用户还可在室内操作使用，并能兼作太阳能热水器的多功能电磁炉。本发明一种能混合使用太阳能与电能的电磁炉，包括：底座外壳、电源控制电路板、电磁加热线圈盘、操作显示面板、锅具、热敏电阻组件、风扇、电源插座、底座脚；其特征在于还包括：一太阳能热传递面板盘，它为一个厚度约1厘米左右的薄盘式箱体，在它的内腔里储存和循环流过高温液体，它位于所述电磁炉的最上层位置，其上表面为电磁炉的面板，此面板中心部位，即与锅具底面相接触的区域为该热传递面板盘的散热区，锅具放置在此面板盘的散热区之上，电磁炉的电磁加热线圈盘安装在太阳能热传递面板盘散热区的正下方，靠近或紧贴着该热传递面板盘的底部；以及一高温液体储能箱，它置于所述电磁炉的周围，它的内腔与太阳能热传递面板盘的内腔相通，二者连接为一体；一储能箱太阳能接口，它一端固定于高温液体储能箱的箱壁上且连通高温液体储能箱的内腔；一太阳能受热金属管，它的开口端插座口插入储能箱太阳能接口内，经由储能箱太阳能接口，太阳能受热金属管的内腔与高温液体储能箱内腔连接为一体，高温液体可以在它们的腔内循环流动；一太阳能集热器的集热管，太阳能受热金属管插入此太阳能集热器的集热管内组成一个太阳能组合受热体，所述受热金属管和所述集热管开口端之间的缝隙通过高压耐温环密封，此组合受热体固定安装在一个长型体太阳光抛物面的聚焦线处并一同置于室外太阳光照射之下，该组合受热体以太阳能受热金属管的插座口为该组合受热体的唯一插座口；一太阳能集热器的集热管，太阳能受热金属管插入此太阳能集热器的集热管内组成一个太阳能组合受热体，所述受热金属管和所述集热管开口端之间的缝隙通过高压耐温环密封，此组合受热体固定安装在一个长型体太阳光抛物面的聚焦线处并一同置于室外太阳光照射之下，该组合受热体以太阳能受热金属管的插座口为该组合受热体的唯一插座口；一储能箱阀门，它固定安装在高温液体储能箱箱壁接口处，由它开启和关闭高温液体储能箱内腔与太阳能组合受热体内腔液体流通通道；一可弯曲保温延伸管，它仅作为备用件，可以设置在太阳能组合受热体与储能箱太阳能接口之间，其一端可以插进太阳能组合受热体的插座口，另一端可以插入储能箱太阳能接口内；一工作方式转换控制电路板，它安装在底座外壳内壁上，与该控制电路板电气连通上的一个重要元件液体温度检测传感器安装在高温液体储能箱内壁上或其它能检测到液体温度的地方；一个水箱散热器，其内腔经液体外循环管以及储能箱太阳能接口连通至太阳能组合受热体，构成外部水箱集热器高温液体流通通道。受所述工作方式转换控制电路板的控制，在煮饭等炊事作业时间此高温液体流通通道关闭，但非煮饭等炊事作业时间此高温液体流通通道开启，完成水箱集热器加温热水的功能。本发明的有益效果是:为千家万户提供了一种能在室内使用、方便适用、低成本、高可靠性、能混合使用太阳能与电能的电磁炉。可以为国家及消费者节约大量的非再生能燃和降低空气污染，从而能使广大消费者的煮饭、炒菜、烧水等炊事作业的能源成本大大降低。图1一种能混合使用太阳能与电能的电磁炉主体结构示意图图2外部水箱集热器示意图图3长型体太阳光抛物面及其组合体结构示意图图4太阳能集热器的集热管结构示意图图4太阳能集热器的集热管结构示意图图5太阳能受热金属管结构示意图图6可弯曲保温延伸管结构示意图具体实施方式:本发明一种能混合使用太阳能与电能的电磁炉是在现有公知的电磁炉用电磁加热线圈盘在锅具底部产生交变磁场加热的结构上，增加了太阳能热传递面板盘，特别是用此太阳能热传递面板盘替代了公知电磁炉的面板，使放置在此热传递面板盘正顶面散热区域上的锅具能受热。即只要此太阳能热传递面板盘内腔里有高温液体流过或储存，就能对放置在其上的锅具加热；另一方面，在电磁炉的电源控制电路板的控制下产生20-40KHz的高频电压，电磁加热线圈盘就会产生交变磁场在锅具底部反复切割变化，使锅具底部产生环状电流(涡流)，并利用小电阻大电流的短路热效应产生热量直接使锅底迅速发热。由于公知的电磁炉的面板是用来放置锅具的非金属面板，它离电磁炉的电磁加热线圈盘一般有1厘米左右的距离，利用这一距离空间制作一个能流过或储存高温液体的非金属和非导磁材料制作的热传递面板盘，用此热传递面板盘替代原来的电磁炉的面板，不仅同样能放置锅具，而且能将导热盘内流过或储存的高温液体所随带的太阳能热量传递给放置在其上的锅具，并且此热传递面板盘还不影响电磁加热线圈盘所产生的交变磁场原有的特性。从而实现所述电磁炉既能用电能加热煮熟食物，又能用太阳能加热煮熟食物的目的。所述太阳能热传递面板盘所传递的热能来自于放置在室外的太阳能组合受热体被强光照射后所接受到的太阳能。因为放置在室外的太阳能组合受热体腔内装有导热液体(如导热油或水等)，这些液体的温度因受光照而升温(导热油温度可达200℃以上)，将这些高温液体输送到高温液体储能箱并通过太阳能热传递面板盘对放置在其上的锅具加热。用工作方式转换控制电路板来选择控制使用太阳能或使用电能：当太阳光较强时使用太阳能加热煮熟食物；当天阴，无太阳光或需要“大火力”时使用电能加热煮熟食物；当出现太阳光时强时弱，或太阳光时有时无时则交替或同时使用太阳能和电能。工作方式转换控制电路板具有智能控制的功能，其核心元件包括液体温度检测传感器、单片机等智能分析与控制的部件。为了使太阳能组合受热体与高温液体储能箱及其太阳能热传递面板盘连接为一体，且使高温液体能在它们之间的内腔里循环流动，还设置了储能箱太阳能接口，它能使太阳能组合受热体与高温液体储能箱紧密地结合成为内腔相通的一个整体。为了使太阳能组合受热体与高温液体储能箱及其太阳能热传递面板盘连接为一体，且使高温液体能在它们之间的内腔里循环流动，还设置了储能箱太阳能接口，它能使太阳能组合受热体与高温液体储能箱紧密地结合成为内腔相通的一个整体。还设置了液体外循环管、水箱高温油泵、水箱散热器、外部水箱等部件，由这些部件组成外部水箱集热器。太阳能组合受热体腔内的高温液体依靠水箱高温油泵将高温液体送入水箱散热器内流通循环。在工作方式转换控制电路板的控制下，在平时大部分时间(即非煮饭等炊事作业时间段)，高温液体通过流经水箱散热器对外部水箱内储存的水加热，完成热水器集热的功能。为了便于对说明书的理解，下面首先针对附图1、图2、图3、图4、图5、和图6的具体结构作进一步的说明和描述。1、结构图组成和说明：图1中包括：底座外壳1、电源控制电路板2、电磁加热线圈盘3、操作显示面板4、锅具5、热敏电阻组件6、风扇7、电源插座8、底座脚9，这些部件再加上电磁炉面板(图1中未画出)是公知电磁炉所具备的基本部件。本发明的特征是在上述公知电磁炉的基本构成的基础上增设了：太阳能热传递面板盘10、高温液体储能箱11、储能箱太阳能接口12、储能箱阀门13、工作方式转换控制电路板14、液体外循环管15、液体温度检测传感器16。其最主要特征是用太阳能热传递面板盘替代了公知的电磁炉非金属面板。而该热传递面板盘不仅同样能放置锅具，而且能将热传递面板盘内腔中循环流过或储存的高温液体所随带的太阳能热量传递给放置在其上的锅具。由于该面板盘也是由非金属和非导磁材料制作的厚度仅1厘米左右的导热盘(如瓷导热盘)，因此不会对电磁炉的电磁加热线圈盘所产生的交变磁场产生任何影响。而由此交变磁场在锅具底部反复切割变化，使锅具底部产生环状电流(涡流)而迅速发热，这些热量都被锅里的食物所吸收，也不会反过来传递给太阳能热传递面板盘内腔中的液体。故太阳能热传递面板盘的作用是单向的，即可以对放置在其上的锅具加热而不会改变电磁炉本身的特性和性能。太阳能热传递面板盘内部结构可以根据所述电磁炉的总体结构作各种改变，如将非金属材料制成小圆管并盘成圆盘(象蚊香盘一般)或方形盘，让高温液体从中流过，此时可采用耐高温微型油泵使高温液体在盘内循环流动；也可以只制成一个薄盘，内部仅一个空腔，高温液体既可以在里面循环流动，也可以储存。但无论太阳能热传递面板盘内部结构如何变化，其特征是依靠高温液体在其内循环流动和储存达到既能对放置在其上的锅具加热，又不影响电磁加热线圈盘对锅具加热的目的。其它部件的作用分别是：工作方式转换控制电路板，其作用是：根据有无太阳光照射和太阳光照射的强弱以及炊事操作的需要选择单独使用太阳能、单独使用电能、太阳能与电能交替使用、太阳能与电能同时使用(一般在短时间内加强火力时使用)等几种工作方式。该工作方式的转换和控制则是由安装在底座外壳内壁上的工作方式转换控制电路板来实现的。液体温度检测传感器是该工作方式转换控制电路板电气连接上的一个用来检测液体温度的传感器，它安装在太阳能热传递面板盘内壁或其它能检测到液体温度的位置，通过该传感器，工作方式转换控制电路板上的单片机能够检测到所述储能箱内液体的温度，由此能间接判断室外太阳光光线的强弱，并对所述饭煲的各种工作状态进行控制。高温液体储能箱的作用是将与其连通的太阳能组合受热体腔内的高温液体暂时储存在箱内或流过，它与太阳能热传递面板盘内腔相通，当高温液体储能箱内有高温液体储存或流过时，就可通过太阳能热传递面板盘散热，即太阳能热传递面板盘对放置其上的锅具加热。高温液体储能箱的另一个作用是通过储存高温液体，可以减少太阳光照射不稳定的影响，如太阳光时有时无时高温液体储能箱里的高温液体的稳定不会立即发生变化。但高温液体储能箱不是非要不可、不可缺少的部件，如果直接将太阳能组合受热体内的高温液体输送到太阳能热传递面板盘同样可以达到给锅具加热的目的。同理，高温液体储能箱安装的位置更是可以根据需要作多种变化。本实施例图1中所设计的位置仅为一种比较合理的位置而已。储能箱太阳能接口是上述高温液体储能箱与太阳能组合受热体相连接的接口，它的作用是保证将太阳能组合受热体与高温液体储能箱能紧密结合在一起，同时又方便二者之间的安装和拆卸。本实施例中采用了活络接头接口，该活络接头接口的构成包括滑圈、小圆球、内密封圈、弹簧、钢丝圈等组成，因此也要求太阳能组合受热体开口端设计成与该活络接头接口相配套的插座口，该插座口插入活络接头接口不仅能保证被活络接头接口锁住，并有密封功能，保证高温液体不会流出烫伤使用者，而且易拔易插。储能箱太阳能接口是上述高温液体储能箱与太阳能组合受热体相连接的接口，它的作用是保证将太阳能组合受热体与高温液体储能箱能紧密结合在一起，同时又方便二者之间的安装和拆卸。本实施例中采用了活络接头接口，该活络接头接口的构成包括滑圈、小圆球、内密封圈、弹簧、钢丝圈等组成，因此也要求太阳能组合受热体开口端设计成与该活络接头接口相配套的插座口，该插座口插入活络接头接口不仅能保证被活络接头接口锁住，并有密封功能，保证高温液体不会流出烫伤使用者，而且易拔易插。储能箱阀门的作用是当需要煮饭等项炊事操作时，开启高温液体储能箱高温液体进入口，使储能箱与太阳能组合受热体间的液体流通通道打开。当需要用外部水箱集热器加温热水时则关闭此储能箱阀门。另外，当将太阳能组合受热体从储能箱太阳能接口拔出时，为保证安全和防止液体外流，该储能箱阀门也需要处于关闭状态。图2是外部水箱集热器，它包括液体外循环管15，它一端与储能箱太阳能接口12相连通(如图1所示)，另一端连通水箱散热器21，其间设置有水箱高温油泵22，该水箱高温油泵开启时高温液体可以进入水箱散热器内。水箱散热器则置于外部水箱23之中，水箱散热器的内腔与外部水箱互不相通。水箱高温油泵在工作方式转换控制电路板的控制下工作，假设在非煮饭等炊事作业期间外部水箱集热器正处于热水器集热状态，其工作过程如下：工作方式转换控制电路板先控制水箱高温油泵抽出高温液体储能箱内所储存的液体，再关闭储能箱阀门，然后由水箱高温油泵经液体外循环管将高温液体送入水箱散热器内，液体温度经流过此散热器的内腔通道对外部水箱中的水散热，水的温度升高，而高温液体的温度降低。然后降温后的液体经液体外循环管被送回至太阳能组合受热体内继续接受太阳光照射，以此循环往复。为了节约成本，可以依靠不同温度的液体其浮力不同所产生的动力，使高温液体在外部水箱集热器内实现自然循环，则可以省去水箱高温油泵，但此时必须保证外部水箱的安装位置高于太阳能组合受热体的安装位置。图3是长型体太阳光抛物面30与太阳能组合受热体(包括太阳能集热器的集热管40和太阳能受热金属管50)及其受热体支架31、抛物面支架32等构成的一种太阳能组合受热体基本装置。其中太阳能组合受热体是放在室外接收强光照射的受热体，这种太阳能组合受热体可以是太阳能集热器的集热管40与太阳能受热金属管50的组合体，即将太阳能受热金属管插入进太阳能集热器的集热管内腔之中的组合；也可以单独使用太阳能集热器的集热管或单独使用太阳能受热金属管。如果只使用太阳能集热器的集热管，则只适合在管内液体(如导热油)温度不太高或气压(液体为水时)不高的情况下使用，这样可以省去了太阳能受热金属管的成本，且热效率较高，但安全性要差些；如果只单独使用太阳能受热金属管也能接收强光照射而受热，这样能省去太阳能集热器的集热管的成本，且能承受高温和较高气压的冲击，但其保温效果较差；只有将太阳能受热金属管插入太阳能集热器的集热管内组合使用，虽然成本相对升高，但安全性较好，保温性也较好，弥补了单独使用集热管或受热金属管的不足。长型体太阳光抛物面的作用是用来加强光照强度，聚集太阳光。它与一般抛物面的不同之处是它能将太阳光线聚集成一条线，而不是聚集成一个点。可以完成对整个太阳能组合受热体的强光照射聚热而不必严格跟踪太阳的位置。图4为一个太阳能集热器的集热管40和高压耐温环41，集热管它能在太阳光照射下吸收太阳能，且保温效果较好。它可以采用目前普遍使用的太阳能集热器的集热管，也可以特制，其开口处可以特制为能插入活络接头接口形状的插座口，当与太阳能受热金属管组合(即将太阳能受热金属管插入太阳能集热器的集热管内腔之中)使用时，它还可特制为完全透明管，而使太阳能受热金属管为黑色吸热体。高压耐温环是用来密封太阳能受热金属管与太阳能集热器的集热管开口端二者之间的缝隙的。图5为太阳能受热金属管50，其腔内装有导热液体，能在太阳光照射下吸收太阳能。其开口处设计为与活络接头接口相配套的插座口，外体为黑色易于吸收太阳光能量。图6为可弯曲保温延伸管60，仅在需要时用于延伸太阳能组合受热体与所述电磁炉主体部分(置于室内)之间的距离，使太阳能组合受热体能置于太阳光照射之下。它的一端具有活络接头接口，另一端则具有与活络接头接口相配套的插座口。该延伸管具有保温功能和弯曲功能。上述图4和图5中的太阳能组合受热体均采用了管状长型体(长度约1米至2米)，可以让其穿过厨房墙壁置于太阳光照射之下，而将所述电磁炉主体置于室内(厨房内)，仅在太阳光不能很好地照射到太阳能组合受热体时使用可弯曲保温延伸管将太阳能组合受热体放置到太阳光照射之处，这是本发明的特征之一。上述图4和图5中的太阳能组合受热体均采用了管状长型体(长度约1米至2米)，可以让其穿过厨房墙壁置于太阳光照射之下，而将所述电磁炉主体置于室内(厨房内)，仅在太阳光不能很好地照射到太阳能组合受热体时使用可弯曲保温延伸管将太阳能组合受热体放置到太阳光照射之处，这是本发明的特征之一。2、总体工作原理：以下结合附图1、图2、图3来描述一种能混合使用太阳能与电能的电磁炉工作原理：将所述电磁炉的主体部分置于室内，而将太阳能组合受热体穿过厨房墙壁而置于太阳光照射之下，并将太阳能组合受热体安装在长型体太阳光抛物面的聚焦线处，用长型体太阳光抛物面来加强光照强度，辅助聚集太阳光。由于受到强光照射，使注入在太阳能受热金属管腔内的液体迅速升温至高温状态(一般水温可超过80℃，油温可超过200℃)。由于受液体自身浮力的推动，温度较高的液体浮于最上层，当太阳能组合受热体的位置相对低于高温液体储能箱的位置时，温度较高的液体靠浮力的作用就能进入高温液体储能箱内(也可以通过微型高温油泵或水泵将高温液体送入储能箱，限于篇幅在此不作描述)。如前所述，在结构上太阳能热传递面板盘内腔与高温液体储能箱内腔连为一体，太阳能热传递面板盘内有高温液体(如高温导热油)储存或流过，可以释放腔内高温液体所随带的热能。因此，煮饭时，置于此太阳能热传递面板盘之上的锅具被加热，其中的食物被煮熟。为了保证热能仅从太阳能热传递面板盘中心区域，即仅从与锅具底接触面周围区域内释放(此区域定义为太阳能热传递面板盘的散热区)，则太阳能热传递面板盘其它区域必须采用非金属耐高温保温材料制成。本发明的一个主要特征是用太阳能热传递面板盘替代了公知的电磁炉非金属面板。而该热传递面板盘不仅同样能放置锅具，而且能将热传递面板盘内腔中循环流过或储存的高温液体所随带的太阳能热量传递给放置在其上的锅具，达到用太阳能煮饭、炒菜的目的。另一方面，由于太阳能热传递面板盘是由非金属和非导磁但高导热材料制作的，且其厚度仅1厘米左右，因而不会对电磁炉的电磁加热线圈盘所产生的交变磁场产生任何影响。此交变磁场在锅具底部反复切割变化，使锅具底部产生涡流而迅速发热，因此所述电磁炉仍然能象公知的普通电磁炉一样用电能煮饭、炒菜。因此，所述电磁炉既能用太阳能加热煮熟食物，又能用电能加热煮熟食物。二者之间互不影响但又能互相补充。根据不同的天气状况，设置了工作方式转换控制电路板，它的主要作用是用来控制所述电磁炉是采用太阳能煮饭还是采用电能煮饭：当太阳光线较强且稳定时，太阳能组合受热体内以及高温液体储能箱内液体的温度较高，如果其液体为导热油，在一定时间的光照后导热油温度可超过200℃，此时可以仅用太阳能来完成煮饭等炊事作业；但当出现阴天无太阳光照射的情况下，在炊事作业时，工作方式转换控制电路板控制水箱高温油泵抽出高温液体储能箱内的液体，关闭储能箱阀门，启动电磁加热线圈盘工作；在太阳光时有时无时或油温时高时低时，工作方式转换控制电路板还可以根据需要间隙启动电磁加热线圈盘工作；当遇到太阳光线不强，储能箱内的液体温度偏低，或者炒菜需要短时间“爆炒”时，工作方式转换控制电路板可以控制电磁加热线圈盘与太阳能同时工作，此时电能起到加强火力的作用；当在非炊事作业时间段内,工作方式转换控制电路板则启动外部水箱集热器进入烧水集热状态。当在用太阳能煮饭状态，如果过程中工作方式转换控制电路板上的单片机通过液体温度检测传感器检测到液体温度超过安全设定值时，工作方式转换控制电路板将控制启动外部水箱集热器工作，使高温液体临时进入水箱散热器快速散热，以降低高温液体温度回到正常值，确保电磁炉的安全使用。