电磁加热装置气凝胶隔热层的制作方法

本发明涉及电磁加热装置的磁感应线圈与被加热装置之间设置的气凝胶隔热层。

背景技术：

1、电磁加热装置大多由磁感应线圈和控制电路控制感应加热电源及散热装置组成，并且安装在加热装置一个箱体内。现有的各种家用和商用的电磁加热装置，如电磁灶、电磁热水器、电磁蒸汽锅炉等的电磁加热装置，都需要将工频电流转换成频率为20-40khz的高频电流，通过螺旋状的磁感应线圈，形成高频交变磁场，磁场内的磁力线穿过微晶板或陶瓷板，在金属装置内产生高频交变的涡流，加热金属装置加热水或食材，蒸煮煎炒食物。高频交变的磁感应磁场的感应间隙不能太大，否则，磁感应效率急剧下降。为保证在加热装置产生的高温热量一面经热传导在加温水或食材的同时，高温热量也通过微晶板或陶瓷板热传导到磁感应线圈和装置内，在装置内的磁感应线圈和机芯电路板上有许多电子元器件，在长时间高温炙烤下，磁感应线圈的导线绝缘层、元器件的性能都会发生改变，大大缩短使用寿命，严重时造成设备故障。因此，生产厂家都采用一系列措施对电磁加热装置的磁感应线圈和机芯电路板进行散热和热保护。例如电磁炒灶，一般温升控制在300c0。当锅体温度超过磁感应线圈耐温限制时，就会进行自我保护，关断电源。加上厨房空间较小、温度较高，湿度大，电磁灶很容易出现故障，影响厨房正常经营。由于磁感应线圈耐温受到限制，也限制锅体温度升温和贮存热量，对于需要高温爆炒的菜肴，达不到厨师炒菜厨艺要求。另外，由于长时间连续工作，限温控制还会中断炒菜，需要等待温度降低才能恢复供电炒菜。不仅影响正常工作，还造成热量无效散失，电力浪费。

技术实现思路

1、现有的各种电磁加热装置大多由磁感应线圈和控制电路控制感应加热电源及散热装置组成，并且安装在加热装置一个箱体内。电磁热水器、电磁蒸汽锅炉、电磁灶等电磁加热的装置，都需要防止热传导和热辐射的高温对磁感应线圈和线路板的炙烤。为隔断感应加热体产生高温的热传导和热辐射，采用隔热层是既简单又可靠的方法。隔热层需要解决，既要使磁感应线圈的磁力线无衰减地穿过隔热层，又要隔断金属加热体的热辐射和热传导的两个方面关键技术。本发明在电磁加热装置的磁感应线圈与感应金属加热体之间设置固定的气凝胶隔热层，磁感应线圈磁感应磁场既能无阻挡地透过气凝胶隔热层，又能封闭隔断金属加热体加热高温对磁感应线圈和线路板的热传导和热辐射。不仅可以取消热保护和散热装置，降低生产成本，提高磁感应线圈磁感应效率，使产生的热能得到充分利用，减少无效热能散失，提高热效率，减少电耗的节能效果。

2、气凝胶是一种新型技术材料，由超强的大分子网状非晶态结构组成。可以在高温、低温环境下使用，是目前隔热性能最好的固态材料。能承受1400°c的高温，它的导热系数非常低，导热系数仅为0.025 w/(m·k)，即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043w/(m·k)。特制的气凝胶材料具有较强的耐久性，长期使用不易出现变形或老化等现象。气凝胶具有较好的断裂韧性和机械强度，韧性为14.68 mj/m3，水泥气凝胶的强度为315.65 mpa。气凝胶隔热层属于无机材料，电磁感应磁场穿过气凝胶隔热层无衰减，无毒、无害、不会释放有害气体，不会对环境造成污染，使用十分安全可靠。隔音量可达30~50分贝，可以有效地减少噪声的隔声作用。本发明用具有最好隔热性能和无电磁衰减的新技术材料，解决电磁加热装置的磁感应线圈和控制电路隔热降温，消除电磁加热装置升高温度受到限制，需要复杂温度控制和散热装置的困扰。为消除对电磁炒灶温升限制、锅底辐射热量散失，并提高锅体贮存热能和长时间工作，保护磁感应线圈和机芯电路板不受高温侵害，延长磁感应线圈使用寿命，在磁感应线圈和金属锅底之间设置气凝胶隔热层。磁感应线圈形成的高频交变磁场，磁力线能够无阻挡地穿透气凝胶隔热层，使金属锅体内产生高速交变的涡流，加热金属锅体。气凝胶隔热层隔断热传导和热辐射，还具有绝缘、隔音的效果，电磁加热装置的被加热装置与电源线路互不接触并且绝缘，消除触电、短路等安全隐患，降低噪音传播。

3、本发明解决技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种在电磁加热装置的磁感应线圈与被感应金属加热体之间固定设置的气凝胶隔热层，隔断金属加热体产生加热高温对外的的热传导和封闭感应金属加热体对外的热辐射。用气凝胶隔热层包裹所有金属加热体被加热的面积，隔断金属加热体外部与对外的接触，气凝胶隔热层也就阻止被感应金属加热体对外的热量散失，几乎全部产生热量被金属加热体有效利用。气凝胶隔热层和磁感应线圈根据金属加热体外形和加热面积的大小制作成形状相似的形状，如电磁蒸汽发生器的气凝胶隔热层和磁感应线圈应做成紧贴包裹蒸汽桶体腰形圆筒，并将蒸汽输送管也进行管路包裹。电磁炉灶的气凝胶隔热层和磁感应线圈根据锅底形状做成平板或凹形球面的形状。其特征在于：在电磁加热装置的磁感应线圈与金属加热体之间固定设置气凝胶隔热层，一面紧贴金属加热体，另一面紧贴磁感应线圈，气凝胶隔热层大于金属加热体被加热的面积，隔断与周边的接触。

4、以电磁炒灶为例说明。在电磁炒灶的灶台锅口内，选用机械强度比较高的气凝胶制作隔热层，或根据实际需要，采用微晶板与气凝胶隔热层吸附固定的方式，保护气凝胶隔热层。根据电磁炒灶所需功能和锅底凹形球面，将气凝胶隔热层、磁感应线圈和磁感应线圈固定框架制作成与锅底外形同心紧贴平行的凹形球面形状，球面半径根据磁感应线圈固定框架、磁感应线圈和气凝胶隔热层厚度逐层增加。气凝胶隔热层凹形球面外圆口直径与灶台锅口内径相同，略大于灶台锅口内径的气凝胶隔热层圆边外翻，与灶台锅口固定。电磁炒灶被加热锅底球面与气凝胶隔热层凹形球面吻合，与锅底处处紧紧相贴，磁感应线圈与气凝胶隔热层球面形状吻合，处处紧紧相贴，气凝胶隔热层一面与被加热金属锅底球面紧紧相贴，与灶台锅口固定，另一面与磁感应线圈紧紧相贴固定，磁感应线圈经磁感应线圈固定框架与电磁炒灶灶面板固定。磁感应线圈固定框架是圆环内设有与磁感应线圈凹形球面吻合的放射网状框架，框架底部中心位置设有压动式安全开关，与电源连接。压动式安全开关圆柱按键弹起高度高于气凝胶隔热层，圆柱按键与锅体接触部分设有覆盖圆柱的气凝胶隔热层，防止经安全开关圆柱高温的热传导，损害安全开关。炒锅坐入电磁炒灶，压动安全开关圆柱按键，接通电源，抬起炒锅断开电源。防止电磁辐射，又可以节约电耗。在电磁炒灶灶面板设有与锅口同心的圆口，磁感应线圈固定框架安装在电磁炒灶灶面板设有的圆口中心位置。磁感应线圈固定框架圆环台和电磁炒灶灶面板圆口周边同心位置，磁感应线圈固定框架圆环台设有均布的螺孔，灶面板圆口周边设有配做的固定圆柱，螺钉经螺孔固定在固定圆柱的螺孔内。磁感应线圈固定框架将磁感应线圈同心固定在电磁炒灶灶面板锅口圆口和气凝胶隔热层凹形球面的同心位置。磁感应线圈产生的高频交变磁场穿过气凝胶隔热层，加热金属锅体。气凝胶隔热层隔断金属锅体与灶台锅口和灶面顶板的接触，阻断金属锅体产生的高温热量的传导，也阻断金属锅体对炒灶内的热辐射。

5、当气凝胶隔热层在电磁大锅灶上应用时，磁感应线圈固定框架经固定框架圆环台和电磁大锅灶灶面板圆口周边下部设有配做均布的螺孔和螺杆，磁感应线圈固定框架经螺帽固定在螺杆上，托起磁感应线圈和气凝胶隔热层，紧贴在大锅灶的外球面上。在紧贴灶面顶板也设置气凝胶隔热层，隔断大锅灶金属锅体经灶面的热传导。

6、电磁炒灶或电磁大锅灶开启工作开关，高频电流电源在锅灶磁感应线圈产生高频交变磁场，交变磁场的磁力线穿过气凝胶隔热层薄板直达金属锅底，相互之间没有缝隙，磁力线几乎无损失地穿过气凝胶隔热层薄板，在金属锅体内产生高频交变的涡流，加热金属锅体。气凝胶隔热层与电磁灶灶面锅口周边密封固定，隔断金属锅的热传导和热辐射。在紧贴灶面顶板也设置气凝胶隔热层，隔断金属锅体通过锅口灶面的热传导。消除金属锅底热辐射和热传导，使电磁灶内不会出现高温炙烤，金属锅底也不受温度升高的限制，磁感应线圈的漆包线的绝缘层和机芯电路板的元器件得到保护，也不需要对电磁灶的磁感应线圈的热保护和散热装置，降低制作成本，大大降低故障率，全面延长电磁灶使用寿命。可大大提高金属锅烹饪温度和储热量，更适合厨师高温爆炒的厨艺要求，消除电磁灶进入厨房的技术障碍。

7、本发明的有益效果是：

8、各种电磁加热装置的气凝胶隔热层，既要使磁感应线圈的磁力线无衰减地穿过气凝胶隔热层薄板，又要隔断金属加热体的热辐射和热传导的两个方面关键技术。气凝胶是一种由超强的大分子网状非晶态结构组成的新型技术材料，可以在高温、低温环境下使用，是目前隔热性能最好的固态材料，即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043w/(m·k)。气凝胶隔热层属于非金属、非铁磁类无机材料，电磁感应磁场穿过气凝胶隔热层无衰减，无毒、无害、不会释放有害气体，不会对环境造成污染，使用十分安全可靠。

9、各种电磁加热装置的气凝胶隔热层，隔断金属加热体的热辐射和热传导，使电磁加热装置内不会出现高温炙烤，不需要对电磁加热装置内的磁感应线圈和机芯电路板的元器件设置热保护装置，降低制作成本，大大降低故障率，全面延长电磁加热装置使用寿命。

10、各种电磁加热装置的气凝胶隔热层，导电线路与金属加热体不接触，成为真正安全的防电墙，既可以透过磁力线，又具有隔热、绝缘、隔音的效果，隔断金属加热体的热传导，消除金属锅底热传导和热辐射，消除热量散失，提高热能利用效率，节能降耗。

11、由于气凝胶隔热层隔断金属加热体的热辐射和热传导，各种电磁加热装置消除热保护，电磁加热装置温度控制不受限制，更加方便快捷。例如电磁炒灶金属锅底也不受温度限制，可大大提高金属锅温度和储热量，更适合厨师高温爆炒厨艺要求，消除电磁灶在厨房应用的技术障碍。

12、气凝胶隔热板非常轻薄，质量密度仅为0.015 g/cm3，属于无机材料，无毒、无害、不会释放有害气体，不会对环境造成污染，使用十分安全可靠，安装简单方便，无需维护。用气凝胶薄板做磁感应线圈隔热层具有广泛的应用空间。

13、下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

14、附图

15、图1 是本发明实施例的电磁炒灶气凝胶隔热层剖面构造示意图。

16、图2 是本发明实施例的电磁大锅灶气凝胶隔热层剖面构造示意图。

17、图3 是图1的实施例的电磁炒灶气凝胶隔热层局部放大剖面构造图。

18、图4 是图1的实施例的电磁炒灶磁感应线圈固定框架a-a视图。

19、附图中：1.电磁炒灶、2.气凝胶隔热层、3.锅体、4.磁感应线圈、5.磁感应线圈固定框架、6.锅口、7.电控模块、8.安全开关、9.线圈支架固定圆柱、10.开关圆柱、11.电磁大锅灶。

20、实施方式

21、本发明提供一种在电磁加热装置的磁感应线圈4与被感应金属加热体之间固定设置的气凝胶隔热层2，隔断金属加热体产生加热高温对外的的热传导和封闭感应金属加热体对外的热辐射。气凝胶隔热层和磁感应线圈根据金属加热体外形和加热面积的大小制作成形状相似的形状，如电磁蒸汽发生器的气凝胶隔热层和磁感应线圈应做成紧贴包裹蒸汽桶体腰形圆筒，并将蒸汽输送管也进行管路包裹。电磁炉灶的气凝胶隔热层和磁感应线圈根据锅底形状做成平板或凹形球面的形状。用气凝胶隔热层包裹金属加热体所有被加热的面积，隔断金属加热体外部与对外的接触，也就阻止被感应金属加热体对外的热量散失，几乎全部产生热量被金属加热体有效利用。其特征在于：在电磁加热装置的磁感应线圈与金属加热体之间固定设置气凝胶隔热层，一面紧贴金属加热体，另一面紧贴磁感应线圈，气凝胶隔热层大于金属加热体被加热的面积，隔断与周边的接触。

22、用电磁炉灶作进一步说明。图1 是本发明实施例的电磁炒灶1气凝胶隔热层剖面构造示意图。图2 是本发明实施例的电磁大锅灶11气凝胶隔热层剖面构造示意图。

23、以电磁炒灶为例说明。在电磁炒灶的灶台锅口6内，选用机械强度比较高的气凝胶制作隔热层，或根据实际需要，采用微晶板与气凝胶隔热层吸附固定的方式，保护气凝胶隔热层。根据电磁炒灶所需功能和锅底凹形球面，将气凝胶隔热层、磁感应线圈和磁感应线圈固定框架5制作成与锅底外形同心紧贴平行的凹形球面形状，球面半径根据磁感应线圈固定框架、磁感应线圈和气凝胶隔热层厚度逐层增加。气凝胶隔热层凹形球面外圆口直径与灶台锅口内径相同，略大于灶台锅口内径的气凝胶隔热层圆边外翻，与灶台锅口固定。电磁炒灶被加热锅底球面与气凝胶隔热层凹形球面吻合，与锅底处处紧紧相贴，磁感应线圈与气凝胶隔热层球面形状吻合，处处紧紧相贴，气凝胶隔热层一面与被加热金属锅底球面紧紧相贴，与灶台锅口固定，另一面与磁感应线圈紧紧相贴固定，磁感应线圈经磁感应线圈固定框架与电磁炒灶灶面板固定。磁感应线圈固定框架是圆环内设有与磁感应线圈凹形球面吻合的辐射网状框架，框架底部中心位置设有压动式安全开关8，与电源连接。压动式安全开关圆柱10按键弹起高度高于气凝胶隔热层，圆柱按键与锅体接触部分设有覆盖圆柱的气凝胶隔热层，防止经安全开关圆柱高温的热传导，损害安全开关。炒锅坐入电磁炒灶，压动安全开关圆柱按键，接通电源，抬起炒锅断开电源。防止电磁辐射，又可以节约电耗。在电磁炒灶灶面板设有与锅口同心的圆口，磁感应线圈固定框架安装在电磁炒灶灶面板设有的圆口中心位置。磁感应线圈固定框架圆环台和电磁炒灶灶面板圆口周边同心位置，磁感应线圈固定框架圆环台设有均布的螺孔，灶面板圆口周边设有配做的固定圆柱9，螺钉经螺孔固定在固定圆柱的螺孔内。磁感应线圈固定框架将磁感应线圈同心固定在电磁炒灶灶面板锅口圆口和气凝胶隔热层凹形球面的同心位置。磁感应线圈产生的高频交变磁场穿过气凝胶隔热层，加热金属锅体。气凝胶隔热层隔断金属锅体与灶台锅口和灶面顶板的接触，阻断金属锅体产生的高温热量的传导，也阻断金属锅体对炒灶内的热辐射。

24、当气凝胶隔热层在电磁大锅灶11上应用时，根据电磁大锅灶锅底形状将气凝胶隔热层4制作成与锅底外形相同的凹形球面的薄板，气凝胶隔热层凹形球面外圆口直径与大锅灶灶台锅口内径相同，略大于灶台锅口内径的气凝胶隔热层圆边外翻，与大锅灶灶台锅口固定。根据电磁大锅灶锅底所需加热深度制作磁感应线圈，磁感应线圈固定框架经固定框架圆环台和电磁大锅灶灶面板圆口周边下部设有配做均布的螺孔和螺杆，磁感应线圈固定框架经螺帽固定在螺杆上，托起磁感应线圈和气凝胶隔热层，紧贴在大锅灶的外球面上。在紧贴灶面顶板也设置气凝胶隔热层，隔断大锅灶金属锅体经灶面的热传导。

25、电磁炒灶开启工作开关，电源开机供电，炒锅坐入电磁炒灶，压动安全开关圆柱按键，接通磁感应线圈电源。经电控模块7内的高频电流电源变换和控制，高频电流在锅灶磁感应线圈产生高频交变磁场，交变磁场的磁力线穿过气凝胶隔热层薄板，直达金属锅底，相互之间没有缝隙，磁力线几乎无损失地穿过气凝胶隔热层薄板，在金属锅体内产生高频交变的涡流，加热金属锅体。气凝胶隔热层与电磁灶灶面锅口周边密封固定，隔断金属锅的热传导和热辐射。在紧贴灶面顶板也设置气凝胶隔热层，隔断金属锅体通过锅口灶面的热传导。消除金属锅底热辐射和热传导，使电磁灶内不会出现高温炙烤，金属锅底也不受温度升高的限制，磁感应线圈的漆包线的绝缘层和机芯电路板的元器件得到保护，也不需要对电磁灶的磁感应线圈的热保护和散热装置，降低制作成本，大大降低故障率，全面延长电磁灶使用寿命。可以大大提高金属锅烹饪温度和储热量，更适合厨师高温爆炒的厨艺要求，消除电磁灶进入厨房的技术障碍。本技术适用各种电磁加热装置。