APARATO DE CALENTAMIENTO POR INDUCCION.

Un aparato de calentamiento por inducción que comprende:

una bobina de calentamiento (14) capaz de generar flujo magnético para calentar por inducción un utensilio hecho de alguno de aluminio,

cobre, y un material de baja permeabilidad magnética que tiene una conductividad eléctrica especifica generalmente igual o superior al aluminio y el cobre; y

una placa superior (12) para colocar sobre la misma el utensilio que de ser calentado; y

un conductor eléctrico (17) dispuesto entre la bobina de calentamiento y la placa superior de una manera que está enfrentado a la bobina de calentamiento, teniendo el conductor eléctrico una abertura (18) en un área que da a una parte central de la bobina de calentamiento y ranuras (25) formadas de una manera que se abren dentro de la abertura pero aisladas de un perímetro exterior de la misma, caracterizado porque el conductor eléctrico tiene una sección en forma de peine (19) provista de púas de peine (24) alrededor de la abertura (18) de una manera que se intercalan con las ranuras (25), disminuyendo así una fuerza ascensional ejercida sobre el utensilio por un campo magnético generado por la bobina de calentamiento (14), y reduciendo el calor generado por una corriente de Foucault inducida en las inmediaciones de la abertura

Aparato de calentamiento por inducción.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato de calentamiento por inducción como un hornillo de cocina por inducción para cocinar alimentos usando una cacerola hecha de un material de alta conductividad eléctrica y baja permeabilidad magnética como aluminio y cobre como objeto que ha de ser calentado. En particular, esta invención se refiere al aparato de calentamiento por inducción que impide que la cacerola o el objeto que ha de ser calentado sea levantado por el efecto de flujo magnético de alta frecuencia.

Técnica antecedente

Entre los hornillos de cocina por inducción que producen campo magnético de alta frecuencia con una bobina de calentamiento por inducción para calentar un objeto que ha de ser calentado como una cacerola con corriente de Foucault generada por la inducción electromagnética, se han propuesto ciertos tipos que pueden calentar objetos hechos de aluminio.

La Fig. 4 es una vista de la sección transversal de un hornillo de cocina por inducción convencional. La placa superior 2 está montada en una parte superior del cuerpo principal 1 que compone un recinto del hornillo de cocina por inducción. La placa superior 2 está construida de un material aislante como cerámica y vidrio cristalizado que tiene un grosor de 4 mm, por ejemplo. El utensilio 3 que ha de ser calentado, como una cacerola, se coloca sobre la placa superior 2. La unidad de calentamiento por inducción 5 que tiene la bobina de calentamiento (denominada en lo sucesivo "bobina") 4 está provista debajo de la placa superior 2. El circuito de excitación 6 que incluye un inversor suministra una corriente de alta frecuencia a la bobina 4, que a su vez genera campo magnético de alta frecuencia para calentar el utensilio 3 por inducción magnética.

En el hornillo de cocina por inducción convencional de este tipo, una interacción entre una corriente eléctrica inducida en el fondo del utensilio 3 y el campo magnético generado por la bobina 4 produce una fuerza de repulsión sobre el fondo del utensilio 3 en una dirección de empuje del utensilio 3 lejos de la bobina 4. Esta fuerza de repulsión es comparativamente pequeña cuando el utensilio 3 está hecho de un material de alta permeabilidad magnética y resistencia especifica relativamente grande como el hierro, ya que requiere una pequeña corriente eléctrica para obtener la potencia de salida deseada de potencia de calentamiento. Además, el utensilio 3 hecho de hierro y similares no se mueve hacia arriba o lateralmente ya que recibe una fuerza de atracción magnética a medida que absorbe el flujo magnético.

Por otra parte, si el utensilio 3 que ha de ser calentado está hecho de un material de alta conductividad y baja permeabilidad magnética como aluminio y cobre, la bobina 4 requiere una gran corriente para inducir una gran corriente en el fondo del utensilio 3 para obtener la potencia de salida deseada de potencia de calentamiento. Por consiguiente, esto produce una gran fuerza de repulsión. Además, el utensilio 3 hecho de aluminio no recibe una fuerza de atracción magnética tan grande como en el caso del material de alta permeabilidad magnética como el hierro. Como resultado, una interacción entre el campo magnético de la bobina 4 y otro campo magnético generado por una corriente inducida en el utensilio 3 produce una gran fuerza en la dirección de empuje del utensilio 3 lejos de la bobina 4. Esta fuerza actúa sobre el utensilio 3 como una fuerza ascensional. Existe una posibilidad de que esta fuerza levante y mueva el utensilio 3 sobre una superficie de cocina de la placa superior 2 si el utensilio 3 no es suficientemente pesado.

Un fenómeno de esta clase tiende a producirse bastante notablemente cuando el utensilio 3 está hecho de aluminio del que un peso especifico es menor que el cobre.

La Fig. 5A es una ilustración esquemática que muestra una dirección de la corriente eléctrica 4A que circula por la bobina 4, según se observa desde el lateral del utensilio 3, y la Fig. 5B es una ilustración esquemática que muestra una dirección de la corriente de Foucault 3A inducida en el utensilio 3 por la corriente eléctrica que circula por la bobina 4, según se observa desde la misma dirección que la de la Fig. 5A. La corriente de Foucault 3A circula generalmente en el mismo patrón circular que la corriente eléctrica 4A de la bobina 4, pero en la dirección opuesta, como se muestra en la Fig. 5A y la Fig. 5B. Por lo tanto, estas dos corrientes que circulan circularmente se asemejan a un par de imanes que tienen sustancialmente la misma área de sección que el tamaño de la bobina 4, dispuestos de una manera tal que los mismos polos magnéticos están enfrentados entre si, concretamente el polo N frente al polo N, por ejemplo. Como resultado, el utensilio 3 y la bobina 4 producen una gran fuerza de repulsión entre ellos.

Este fenómeno es muy perceptible cuando el utensilio 3 está hecho de un material de alta conductividad especifica como aluminio y cobre. Por otra parte, un utensilio hecho de acero inoxidable no magnético genera una cantidad suficiente de calor aun cuando la corriente eléctrica suministrada a la bobina 4 sea pequeña, porque una conductividad especifica del acero inoxidable es inferior a la del aluminio y el cobre aunque es un material de permeabilidad magnética igualmente baja. Por esta razón, la bobina 4 genera un campo magnético débil e induce una pequeña corriente de Foucault que circula en el utensilio 3, ejerciendo asi una pequeña fuerza ascensional sobre el utensilio 3 que es calentado.

Como se describió anteriormente, existe la posibilidad de que el utensilio 3 hecho de aluminio flote en el aire y no sea calentado correctamente debido a la fuerza ascensional ejercida sobre el utensilio 3 cuando se usa para cocinar sobre el hornillo de cocina por inducción. Como mediad para resolver este fenómeno, la publicación de patente japonesa sin examinar Nº 2003-264054 desvela una estructura en la que el conductor eléctrico 7 está provisto entre la bobina 4 y la placa superior 2 de una manera que está en contacto estrecho con la placa superior 2, como se muestra en la Fig. 4. En esta estructura, el campo magnético generado por la bobina 4 cruza tanto el conductor eléctrico 7 como el utensilio 3, y produce una corriente de inducción en los dos. En este caso, una interacción entre el campo magnético generado por la corriente de inducción inducida en el conductor eléctrico 7 y el campo magnético generado por la corriente de inducción inducida en el utensilio 3 hace converger el flujo magnético de la bobina 4 en el área central, lo que incrementa una resistencia en serie equivalente de la bobina 4. Este incremento de la resistencia en serie equivalente significa un fuerte acoplamiento magnético entre el utensilio 3 y la bobina 4. Cuando el acoplamiento magnético se vuelve fuerte, la bobina 4 puede generar una cantidad equivalente de calor en el utensilio 3 con una pequeña corriente eléctrica, y disminuir la fuerza ascensional. Este efecto de disminuir la fuerza ascensional se hace más grande cuanto más se incrementa la resistencia en serie equivalente de la bobina 4 ampliando un área superficial del conductor eléctrico 7 que está enfrentado a la bobina 4. Aquí, la resistencia en serie equivalente se define como una resistencia en serie equivalente en una impedancia de entrada de la bobina 4 tal como es medida con una frecuencia que se aproxima a la frecuencia de calentamiento bajo la condición en la que el utensilio 3 y el conductor eléctrico 7 están dispuestos de la misma manera que la operación de calentamiento normal.

Como la adopción del conductor eléctrico 7 disminuye la fuerza ascensional como se describió anteriormente, ello hace prácticamente posible cocinar calentando por inducción el utensilio 3 hecho de un material que tiene una alta conductividad eléctrica y baja permeabilidad magnética como el aluminio.

Sin embargo, es necesario controlar un peso total del utensilio 3, o la cacerola, y el material del alimento de manera que sean más pesados que un peso prescrito porque el fenómeno de flotación del utensilio 3 no puede despreciarse completamente en el uso real.

Para solucionar este problema, se considera práctico reducir la fuerza ascensional ejercida sobre el utensilio 3 incrementando el área superficial del conductor eléctrico 7. En otras palabras, existe la necesidad de incrementar la resistencia en serie equivalente de la bobina 4. Para ser específicos, se considera efectivo reducir la abertura en el centro del conductor eléctrico 7 que está enfrentado a la bobina 4 hasta una dimensión...

1. Un aparato de calentamiento por inducción que comprende:

una bobina de calentamiento (14) capaz de generar flujo magnético para calentar por inducción un utensilio hecho de alguno de aluminio, cobre, y un material de baja permeabilidad magnética que tiene una conductividad eléctrica especifica generalmente igual o superior al aluminio y el cobre; y

una placa superior (12) para colocar sobre la misma el utensilio que de ser calentado; y

un conductor eléctrico (17) dispuesto entre la bobina de calentamiento y la placa superior de una manera que está enfrentado a la bobina de calentamiento, teniendo el conductor eléctrico una abertura (18) en un área que da a una parte central de la bobina de calentamiento y ranuras (25) formadas de una manera que se abren dentro de la abertura pero aisladas de un perímetro exterior de la misma, caracterizado porque el conductor eléctrico tiene una sección en forma de peine (19) provista de púas de peine (24) alrededor de la abertura (18) de una manera que se intercalan con las ranuras (25), disminuyendo así una fuerza ascensional ejercida sobre el utensilio por un campo magnético generado por la bobina de calentamiento (14), y reduciendo el calor generado por una corriente de Foucault inducida en las inmediaciones de la abertura.

2. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 1, en el que el conductor eléctrico (17) tiene al menos una rendija (22) cortada a través entre el perímetro exterior (21) y la abertura.

3. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 2, en el que una anchura de la rendija (22) es mayor que una anchura de las ranuras (25).

4. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 2, en el que la rendija es una de las rendijas, las rendijas están formadas simétricamente.

5. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 2, en el que el conductor eléctrico está formado y dispuesto en una forma anular de una manera que un centro del conductor eléctrico es coaxial al centro de la bobina de calentamiento.

6. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 5, en el que el conductor eléctrico de la forma anular tiene un diámetro exterior de al menos 160 mm pero como máximo 200 mm, y la abertura tiene un diámetro interior de tamaño al menos el 25% pero como máximo el 55% del diámetro exterior.

7. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 6, en el que un diámetro interior de la abertura es al menos el 30% pero como máximo el 45% del diámetro exterior.

8. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 5, en el que una anchura de las púas es al menos 0,5 mm pero como máximo 10 mm.

9. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 5, donde una anchura de las púas es al menos 1 mm pero como máximo 6 mm.

10. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 5, en el que una anchura de las ranuras es al menos 0,5 mm pero como máximo 3 mm.

11. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 5, en el que una anchura de las ranuras es al menos 1 mm pero como máximo 2 mm.

12. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 1, en el que las ranuras están formadas radialmente alrededor de un centro de la abertura.

13. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 1 que además comprende un aislante térmico (26) dispuesto entre el conductor eléctrico y la bobina de calentamiento.

14. El aparato de calentamiento por inducción según la reivindicación 1 que además comprende un cuerpo principal (11) que sirve como recinto, en el que la placa superior está provista sobre una parte superior del cuerpo principal y la bobina de calentamiento está dispuesta debajo de la placa superior.