Dispositivo de calentamiento por inducción con por lo menos una bobina de inducción para el calentamiento inductivo,

particularmente para el calentamiento de un recipiente de cocción, donde la bobina de inducción es dispuesta o fijada encima de un soporte, caracterizado por el hecho de que la bobina de inducción consiste en un material conductor que presenta una parte de por lo menos 50% de nanotubos de carbono o materiales similares basados en carbono con una conductibilidad térmica más alta que la plata

Dispositivo de calentamiento por inducción y procedimiento para la fabricación de un dispositivo de calentamiento por inducción.

Campo de aplicación y Estado de la técnica

La invención se refiere a un dispositivo de calentamiento por inducción como también un procedimiento para la producción de un tal dispositivo de calentamiento por inducción.

Usualmente bobinas de inducción de dispositivos de calentamiento por inducción se producen con cobre o aluminio como material conductor. La potencia transmitida a través de la bobina de inducción, por ejemplo, en un aparato de cocción a una olla apoyada encima, depende tanto de la frecuencia como también de la corriente que pasa a través de la bobina de inducción. Cuanto mayor es la corriente, más prestación puede ser transmitida, y más rápidamente o más fuertemente se puede calentar una olla.

Una barrera del rendimiento para cobre utilizado usualmente como material conductor es de una densidad de corriente de 10⁴ A/mm², puesto que el cobre inicia entonces la fundición. En este sentido sería deseable encontrar un material que permita una densidad de corriente todavía más elevada. Además, a menudo es también un problema la conductibilidad térmica del material conductor también en el caso de cobre.

Tarea y Solución

La invención tiene la tarea de poner a disposición un material conductor para bobinas de inducción de dispositivos de calentamiento por inducción y con esto producir un dispositivo de calentamiento por inducción, con el cual se puedan evitar desventajas del estado de la técnica y en particular sean posibles densidades de corriente más altas.

Esta tarea se resuelve a través de un dispositivo de calentamiento por inducción con las características de la reivindicación 1 como también un procedimiento con las características de la reivindicación 11. Formas de realización ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones y se describen con mayor detalle a continuación. Con esto se describen algunas características de la invención, es decir sólo para el dispositivo de calentamiento por inducción o sólo para el procedimiento para su producción. Estas son válidas, sin embargo, independientemente del dispositivo de calentamiento por inducción así como también del procedimiento por su producción. Además el contenido de la solicitud de prioridad DE 102008024888.6 del 16 mayo 2008 de la misma solicitante es hecho explícito a través de la referencia expresa al contenido de la presente descripción. El contenido de las reivindicaciones hace referencia explícita al contenido de la descripción.

Es previsto que la bobina de inducción sea dispuesta o fijada encima de un soporte. Según la invención la bobina de inducción consiste en un material conductor el cual presenta una parte de por lo menos 50% de nanotubos de carbono. Esto significa por lo tanto que una parte esencial del flujo de corriente ocurre a través del nanotubo de carbono y así pueden ser aprovechadas sus propiedades muy ventajosas respecto a conductividad eléctrica, gran densidad de corriente posible y resistencia específica. Nanotubos carbónicos hacen posible en efecto una densidad de corriente hasta 10⁷ A/mm². Además nanotubos carbónicos presentan una conductibilidad térmica muy buena, a través de lo cual se pueden reducir o eliminar completamente también problemas de recalentamiento de la bobina de inducción. Ventajosamente la proporción de los nanotubos de carbono del material conductor de la bobina de inducción puede ser más elevada aún todavía en particular considerablemente más elevada. Es posible que sume hasta el 80% o aún más, posiblemente más del 90%. Por medio de esto es posible que en la bobina de inducción prevalezcan en conjunto las propiedades del nanotubo carbónico y así se pueda crear una bobina de inducción muy provechosa y potente para un dispositivo de calentamiento por inducción conforme a la invención.

El término nanotubo carbónico o de carbono debe comprender también otras soluciones o materiales sobre la base del elemento carbono. Así en el sentido de esta solicitud bajo el concepto general nanotubo carbónico deben ser entendidos en particular también, por ejemplo, diamante o fibras carbónicas o ser incluidos en la zona de protección. Igualmente se deben comprender con esto dichos nanotubos de carbono a pared individual y múltiple. La producción de diamantes sintéticos con conductibilidad térmica claramente mejor como plata como ejemplo preferido para materiales similares basados en carbono con una conductibilidad térmica mayor que la plata es conocida por el experto, por ejemplo, por DE 4038190 A1.

Para la producción de un material conductor con una proporción elevada de nanotubos carbónicos como también así como para la producción de los nanotubos carbónicos mismamente el experto puede recurrir, por ejemplo, a la descripción de G. Stelzer "Kohlenstoff-Nanorohrchen für die Leistungselektronik" en la Revista Electrónica 2004, fascículo 8, páginas 16, o a una técnica parecida para producir filamentos para lámparas según Applied Physics-Letters, Vol. 84, Nr. 24 del 14 Junio 2004. Allí se describe una aplicación para la producción de calor y sobre todo luz a través del calentamiento óhmico con los nanotubos carbónicos.

Para la producción de una bobina de inducción de este tipo hay diversas posibilidades. Una vez es posible que para la bobina de inducción se aplique sobre un soporte aislante material conductor el cual presenta mismamente los nanotubos carbónicos. Un soporte de este tipo puede consistir, por ejemplo, en un material cerámico. La aplicación del material conductor puede ocurrir, por ejemplo, en el caso de una técnica a film grueso a través de revestimiento, en particular a través de impresión como serigrafía o similar. Con tal objetivo el material conductor que contiene los nanotubos carbónicos en concentración elevada, se puede mezclar con un material de soporte de este tipo. Un material de soporte de este tipo puede ser, por ejemplo, una pasta a estrato grueso. Se hace también referencia explícita a procedimiento de aplicar estratos finos de diamantes encima de un sustrato. Tales procedimientos se basan, por ejemplo, en variantes de CVD (Chemical Vapor Deposition) (Deposición química en fase vapor).

En una construcción de la bobina de inducción conforme a la invención en técnica a film grueso es ventajosamente previsto que la anchura del material conductor y así aquella de la sección transversal del conductor de la bobina de inducción sea considerablemente mayor que el espesor o la altura. Particularmente ventajosa es la relación de por lo menos 5: 1. Así se puede crear una bobina de inducción plana la cual a causa de una relación favorable de la sección transversal conductora respecto a la superficie presente una buena irradiación de calor y así escaso peligro de recalentamiento.

Alternativamente a una impresión la bobina de inducción se puede producir de manera que sea tirada o prensada con un material conductor con la correspondiente parte de nanotubos de carbono. Con tal objetivo el material conductor puede ser nuevamente mezclado con un especie de material de soporte o material de base y esta mezcla se lleva a continuación a la forma deseada. En esta formación, como también en particular en la formación en film grueso descrita anteriormente con impresión, a través de la adición de un material de soporte o similar en muchos casos se limita el porcentaje máximo posible de nanotubos de carbono en el material conductor. Si se debe de crear una bobina de inducción por un lado mecánicamente estable y por el otro lado consistente en una grande parte en nanotubos de carbono, entonces también es posible en otra configuración de la invención rodear un núcleo, por ejemplo, un núcleo de alambre de metal con material conductor el cual contiene principalmente nanotubos de carbono. La estabilidad mecánica en este caso se alcanza con el núcleo. Por el hecho que el núcleo se rodea por el material conductor con nanotubos de carbono, la superficie para la irradiación de calor y enfriamiento es muy grande.

En el caso de una formación con técnica a film grueso como también un revestimiento de un núcleo con el material conductor un espesor del estrato puede ser relativamente bajo, en particular comprender menos de 5 mm o aún menos de 3 mm. Esto es considerado como suficiente para el logro de unas intensidades de corriente suficientemente elevadas con varios amperios, puesto que en el principio del calentamiento... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de calentamiento por inducción con por lo menos una bobina de inducción para el calentamiento inductivo, particularmente para el calentamiento de un recipiente de cocción, donde la bobina de inducción es dispuesta o fijada encima de un soporte, caracterizado por el hecho de que la bobina de inducción consiste en un material conductor que presenta una parte de por lo menos 50% de nanotubos de carbono o materiales similares basados en carbono con una conductibilidad térmica más alta que la plata.

2. Dispositivo de calefacción por inducción según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la proporción de nanotubos de carbono o materiales similares basados en carbono con una conductibilidad térmica más alta que la plata en el material conductor de la bobina de inducción es de al menos 80%, preferiblemente por lo menos 90%.

3. Dispositivo de calentamiento por inducción según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la bobina de inducción comprende un material conductor rociado o impreso sobre un soporte de diseño aislante preferiblemente impreso sobre una tecnología a film grueso en atmósfera de gas inerte, donde el soporte en particular es un material cerámico.

4. Dispositivo de calentamiento por inducción según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la bobina de inducción consiste en un material conductor separado conformado aislante sobre un soporte con un procedimiento-CVD.

5. Dispositivo de calentamiento por inducción según la reivindicación 3 o 4, caracterizado por el hecho de que la anchura del material conductor de la bobina de inducción es considerablemente mayor que el espesor para la formación de una bobina de inducción plana, preferiblemente por lo menos cinco veces mayor.

6. Dispositivo de calentamiento por inducción según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la bobina de inducción se produce con el material conductor a través de chorro o compresión con correspondientemente un material conductor adaptado para ser fundido o prensado, donde preferiblemente el material conductor es prensado o fundido en la forma de la bobina de inducción.

7. Dispositivo de calentamiento por inducción según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la bobina de inducción consiste en un material conductor de forma similar al alambre, donde preferiblemente el material conductor es plegado en la forma de la bobina de inducción.

8. Dispositivo de calentamiento por inducción según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la bobina de inducción consiste en un material conductor de nanotubos de carbono, que se conforma como revestimiento para un núcleo, en particular un núcleo de alambre de metal o que presenta un núcleo de alambre de metal, donde preferiblemente el espesor del estrato del revestimiento alrededor del núcleo de alambre de metal es sustancialmente uniforme.

9. Dispositivo de calentamiento por inducción según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el espesor del estrato es menor de 5 mm, preferiblemente menor de 3 mm.

10. Dispositivo de calentamiento por inducción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que está previsto un contacto eléctrico con la bobina de inducción o el material conductor por medio de contactos de metal, en particular contactos de cobre.

11. Procedimiento para la producción de un dispositivo de calentamiento por inducción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el material conductor es mezclado con nanotubos de carbono o materiales similares basados en carbono con una conductibilidad térmica más alta que la plata, en particular en polvo, siendo mezclado con un aglutinante para formar una pasta, siendo la pasta aplicada con la forma de la bobina de inducción sobre un soporte.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que el material conductor es mezclado con un material de soporte para formar una pasta a estrato grueso y la bobina de inducción es impresa en la forma deseada sobre el soporte, donde preferiblemente tiene lugar un proceso de combustión de introducción de la pasta a estrato grueso a temperaturas por debajo de 400ºC-600ºC y/o en atmósfera de gas inerte, preferiblemente nitrógeno.

13. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que el material conductor es mezclado con un material de soporte y la bobina de inducción es fundida o prensada en la forma deseada.

14. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que el material conductor es mezclado con un material de soporte y se aplica sobre un núcleo, preferiblemente a través del rociado, inmersión o compresión, donde preferiblemente el núcleo presenta la forma final de la bobina de inducción.