專利名稱:高頻電磁加熱器的制作方法
本實(shí)用新型屬于一種用于加熱水及烹調(diào)食物的電熱器具。
目前通用的電熱器具都是采用間接加熱方法。即先將工頻交流電通過(guò)電阻性發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量，然后將熱量傳遞給被加熱器皿(如電飯煲、電炒鍋等)。熱量在由發(fā)熱元件傳遞給被加熱器皿的過(guò)程中，由于熱輻射等原因，造成大量損失，熱能利用率低，從而導(dǎo)致目前的電熱器具耗電多、效率低。如電爐的效率最多只能達(dá)到40％，電飯煲、電炒鍋的效率也只能達(dá)到50％左右。同時(shí)上述加熱器在被加熱器皿離開(kāi)發(fā)熱元件時(shí)，電源不能自動(dòng)關(guān)斷，造成了電能的浪費(fèi)，特別是由于長(zhǎng)時(shí)間使用或被加熱器皿離開(kāi)發(fā)熱元件而忘記斷開(kāi)電源時(shí)，還可能因發(fā)熱元件的溫度過(guò)高而損壞加熱裝置，甚至發(fā)生火災(zāi)和其它不安全事故。除此之外，現(xiàn)在市場(chǎng)上的電飯煲、電炒鍋都只有一個(gè)加熱部位，只能使用一種形狀的鍋具，這就使得它們的烹調(diào)功能受到限制，即蒸、煑、煎、炒不能兼顧。
本實(shí)用新型的目的是提供一種既能改變被加熱器的加熱方法，提高熱效率，充分利用電能，又能自動(dòng)啟閉電源、溫度和時(shí)間自動(dòng)控制，適用于不同形狀的烹調(diào)器皿的高頻電磁加熱器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型改變?cè)瓉?lái)電流通過(guò)電阻性發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量再傳遞給被加熱器皿的傳統(tǒng)的間接加熱方法，先將220伏的工頻交流電整流，使之變成直流電，然后將直流電通過(guò)由可控硅元件為主組成的變換裝置，將其變成10～20KHZ的高頻電流，當(dāng)此電流流過(guò)加熱線圈時(shí)，由于電磁感應(yīng)使線圈周?chē)a(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，又由于有兩組變換裝置在不同時(shí)間交替工作，使高頻磁場(chǎng)在單位時(shí)間內(nèi)的變化次數(shù)高出高頻電流頻率的一倍，在用高導(dǎo)磁率材料制成的被加熱器皿放入此高頻磁場(chǎng)中時(shí)，因渦流效應(yīng)使被加熱器皿的金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，達(dá)到了加熱的目的。這樣就克服了因間接加熱造成熱量損失的弊病，提高了熱效率。
本實(shí)用新型采用三個(gè)呈等邊三角形排列的沉頭狀瓷質(zhì)桿件結(jié)構(gòu)［瓷桿上端為沉頭狀(即頭部?jī)蓚?cè)為斜面，當(dāng)加熱器皿壓上時(shí)，瓷桿頭部將下沉而與灶面處于同一平面上，見(jiàn)圖5)瓷桿下端分別接具有邏輯“與”功能的三個(gè)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)］來(lái)實(shí)現(xiàn)電源自動(dòng)啟閉和防止意外加熱；同時(shí)還采用一個(gè)上下均為平狀和另一個(gè)上凹下平的圓形扁狀線圈，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將其分別接入變換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)大小不同的平底鍋與錐底鍋都可作被加熱器皿的兩用功能；它還設(shè)有觸發(fā)裝置，溫度和時(shí)間自動(dòng)控制以及過(guò)流保護(hù)等裝置。
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型加以詳細(xì)描述圖1是本實(shí)用新型的整流和變換裝置的原理圖；圖2是本實(shí)用新型的穩(wěn)壓裝置原理圖；圖3是本實(shí)用新型的控制裝置原理圖；圖4是本實(shí)用新型的原理方框圖；圖5是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；圖6是利用本實(shí)用新型制作的高頻電磁滯水器的原理方框圖；圖7是利用本實(shí)用新型制作的高頻電磁沸水器的結(jié)構(gòu)圖。
如圖1所示，本實(shí)用新型的整流裝置由可控硅T1～4、二極管D1～6、電感L2、L3電容C6、C7等元件所組成。當(dāng)220伏的工頻交流電通過(guò)由上述元件組成的兩組同結(jié)構(gòu)的半控橋式整流裝置后輸出兩路大小由觸發(fā)信號(hào)頻率控制的直流電壓，作為變換裝置的電源。變換裝置由可控硅T5、T6、電容器C8、C9、加熱線圈L4、L5、L6、L7、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K1等元件組成。當(dāng)整流裝置輸出的直流電壓加到T5的兩端后(設(shè)定K1在L4、L5的位置)，若T5先未導(dǎo)通，C8被充電到直流電源電壓，接著觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)T5，由L4、C8組成的關(guān)閉電路產(chǎn)生諧振，在C8上產(chǎn)生一個(gè)很高的下正上負(fù)的電壓迫使T5關(guān)斷，然后電源又重新給C8充電，完成一個(gè)工作周期。當(dāng)?shù)诙€(gè)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，又重復(fù)上述過(guò)程，如此周而復(fù)始，在L4中就流過(guò)了一個(gè)頻率隨觸發(fā)信號(hào)頻率而變的交變電流，由于電磁感應(yīng)，L4的周?chē)惝a(chǎn)生一個(gè)與此交變電流同頻率的交變磁場(chǎng)。因?yàn)樵摼€圈繞成圓形空芯，所以其磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)如同螺線管磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)一樣。由于元器件本身的限制，此交變磁場(chǎng)的頻率不能作得很高，為了提高交變磁場(chǎng)的頻率，本實(shí)用新型還采用一個(gè)與上述變換裝置相同的由T6、C9、L5等所組成的變換裝置，在觸發(fā)信號(hào)的控制下，T6在T5關(guān)斷期間工作，而T5則又在T6關(guān)斷期間工作，這樣在單位時(shí)間里L(fēng)4、L5的周?chē)惝a(chǎn)生了比單個(gè)裝置磁場(chǎng)變化次數(shù)提高了一倍的交變磁場(chǎng)。設(shè)計(jì)的參數(shù)使此交變磁場(chǎng)的頻率在20～35KHz范圍內(nèi)可調(diào)。應(yīng)當(dāng)清楚，L4、L5應(yīng)繞成同芯的上下均平的圓形扁狀結(jié)構(gòu)，且二者緊密 合，互為反方向繞制，以作為平底鍋的加熱線圈；L6、L7繞成同芯的上凹下平的圓形扁狀結(jié)構(gòu)，且二者緊密耦合，互為反向繞制以作為錐底鍋的加熱線圈。K1的作用是把T5、T6分別接到平底鍋加熱線圈與錐底鍋加熱線圈上，使之一具兩用。
圖2是本實(shí)用新型的低壓穩(wěn)壓裝置的原理圖。220伏的工頻交流電先經(jīng)變壓器B1降壓后，再由二極管D7～10組成的橋式整流裝置整流，一路輸出18伏的直流電壓，另一路再經(jīng)由BG1、BG2、BG3等組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓后，輸出12伏的直流電壓，分別供給各部分控制裝置。
圖3是本實(shí)用新型的控制原理圖。
整流裝置的觸發(fā)信號(hào)是由BG8等所組成的馳張振蕩器產(chǎn)生的尖脈沖，它經(jīng)變壓器B3輸出后，去觸發(fā)T1～4四只可控硅。整個(gè)裝置的功率調(diào)節(jié)靠改變此振蕩器的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換K7可以獲得大、中、小三檔功率的調(diào)節(jié)。
交換裝置的控制信號(hào)是由BG4、BG5等構(gòu)成的自激多諧振蕩器所產(chǎn)生，它是一個(gè)頻率在10～20KHz范圍內(nèi)可調(diào)的矩形脈沖。它由BG6、BG7組成的脈沖放大器放大后，經(jīng)過(guò)B2分兩路輸出頻率相同幅度相等、相位相反的控制信號(hào)去輪流觸發(fā)T5、T6，使兩組變換裝置交替工作。
電源自動(dòng)啟閉裝置由三個(gè)呈等邊三角形排列的瓷質(zhì)桿件結(jié)構(gòu)(其下端分別與具有邏輯“與”功能的三個(gè)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)Kr1～3或KL1～3相連)所組成，如圖5中12所示。當(dāng)被加熱器皿放到加熱位置時(shí)，(圖5中11或13)，瓷桿被壓下，三個(gè)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)同時(shí)被接通，因而，由BG8組成的張馳振蕩器的電源被接通，該振蕩器從5、6與7、8端輸出脈沖信號(hào)至圖1所示的5′、6′與7′、8′各端，使該整流電源啟動(dòng)，加熱裝置因之而工作，由于鍋底與加熱線圈僅隔5mm厚的瓷板，加熱線圈(L4或L5)產(chǎn)生的磁力線將穿過(guò)瓷板而在鍋底產(chǎn)生渦流作用而發(fā)熱，當(dāng)被加熱器皿離開(kāi)加熱部位時(shí)，瓷桿下面的彈簧將三個(gè)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，觸發(fā)裝置斷電，加熱裝置因之而停止工作，達(dá)到了鍋離電斷的目的。由于上述兩組開(kāi)關(guān)分別具有“與”的邏輯功能，因此當(dāng)加熱部位出現(xiàn)刀、叉等異物或加熱器皿偏離加熱部位較大時(shí)，三個(gè)桿狀裝置不能同時(shí)被壓下，觸發(fā)裝置不能工作，因而它們就不會(huì)被加熱。
本實(shí)用新型的溫度控制裝置由BG11、BG12、Rt1等組成的溫控電路和由BG13、BG14、Rt2等組成的另一溫控電路所構(gòu)成。兩部分電路的溫度控制點(diǎn)分別設(shè)定在105℃(放置在平底鍋加熱部位)和200℃(放置在錐底鍋加熱部位)。當(dāng)被加熱器皿內(nèi)的溫度分別超過(guò)各自的設(shè)定點(diǎn)時(shí)，溫控裝置將發(fā)出過(guò)溫信號(hào)，推動(dòng)由D18、D19、D20、BG15等組成的門(mén)電路，使繼電器J1動(dòng)作，切斷觸發(fā)裝置的電源而終止加熱。
本實(shí)用新型的保護(hù)環(huán)節(jié)中過(guò)流信號(hào)取自交流220伏進(jìn)線端的電流互感器L1中，當(dāng)電流超過(guò)允許值時(shí)，由BG9、BG10等組成的過(guò)流控制裝置發(fā)出過(guò)流信號(hào)，以此推動(dòng)門(mén)電路，使繼電器J1動(dòng)作，切斷觸發(fā)電路的電源而終止加熱。
本實(shí)用新型對(duì)制作被加熱器皿的材料有一定的要求，可選用導(dǎo)磁率高的普通鐵或不銹鐵(如OCr18等)制作。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.由于采用電磁感應(yīng)和渦流發(fā)熱的原理直接加熱被加熱器皿，所以它具有無(wú)明火，無(wú)煙氣、熱效率高(可達(dá)70％以上)、速度快、節(jié)電又省時(shí)；2.本實(shí)用新型還設(shè)有電源自動(dòng)啟閉裝置、過(guò)溫、過(guò)流、定時(shí)控制裝置，這樣既減少了電能的無(wú)用消耗，又能有效地防止意外加熱、過(guò)溫、過(guò)流等事故的發(fā)生，安全性好、使用方便、可靠；3.本實(shí)用新型還設(shè)置了兩套不同形狀的加熱線圈，以適合使用大小不同的平底與錐底鍋?zhàn)骷訜崞髅螅?.本實(shí)用新型的體積小、重量輕，適合制作各類(lèi)電加熱器具。
圖5是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖，其中各部分的名稱分列如下1.加熱指示燈；2.電源指示燈；3.加熱位置選擇開(kāi)關(guān)；4.功率調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)；5.“定時(shí)”與“不定時(shí)”選擇開(kāi)關(guān)；6.定時(shí)時(shí)間預(yù)置開(kāi)關(guān)；7.啟動(dòng)按鈕；8.定時(shí)復(fù)位按鈕；9.通風(fēng)孔；10、灶面；11、錐底鍋加熱位置；12、電源自動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)；13、平底鍋加熱位置。
利用本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)，對(duì)其附屬裝置稍加改動(dòng)就可制作成高頻電磁沸水器，圖6是它的電路原理方框圖。
采用高頻電磁加熱器的主體結(jié)構(gòu)，只在圖3所示的裝置中去掉由BG13、BG14等所組成的溫控電路，并把留下的另一路溫控電路的溫控點(diǎn)設(shè)置在100℃，還去掉開(kāi)關(guān)Kr1～3、KL1～3和圖1中的L6L7，重新加入圖6中虛線框內(nèi)的元件(即水位繼電器J3，水位開(kāi)關(guān)K、保溫電熱元件R、電磁冷水閥門(mén)等)所連成的保溫裝置，就構(gòu)成了高頻電磁沸水器。
和高頻電磁烹調(diào)器具一樣，本沸水器同樣具有加熱速度快、熱效率高(比高頻烹調(diào)器具的還要高)，功率大小調(diào)節(jié)方便，溫度、時(shí)間自動(dòng)控制自動(dòng)安全保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
圖7是高頻電磁沸水器的結(jié)構(gòu)圖，其中各部分的名稱分列如下14加熱線圈；15，U形沸水；16，水位繼電器，17，保溫層；18沸水儲(chǔ)存室；19，沸水閥門(mén)；20，保溫電熱元件；21控制室(內(nèi)置各種開(kāi)關(guān)和元器件)；22，連通管；23，電磁冷水閥門(mén)；24，冷水室；25，固定螺母。
如圖7中14、15所示，冷水的加熱機(jī)構(gòu)由加熱線圈和由用高導(dǎo)磁率材料制成的U形管所組成。變換裝置中的兩個(gè)電感線圈互為反方向地同繞在U形管上，U形管的上端開(kāi)口，作為沸水的出口，U形管的右下側(cè)開(kāi)口接冷水連通管。
使用時(shí)先接通冷水，冷水經(jīng)過(guò)連通管流入U(xiǎn)形沸水腔，再接通電源使加熱器工作，U形腔內(nèi)的水煑沸后溢出U形腔進(jìn)入沸水儲(chǔ)存室。當(dāng)沸水儲(chǔ)存室中的沸水達(dá)到預(yù)定的水位時(shí)，開(kāi)關(guān)K′接通，水位繼電器動(dòng)作，JK3～2斷開(kāi)，加熱裝置斷電而停止加熱，同時(shí)JK3～1接通，保溫裝置開(kāi)始工作，也就是在水位繼電器動(dòng)作的同時(shí)JK3～2接通，電磁冷水閥門(mén)23動(dòng)作，切斷冷水的通路，又當(dāng)沸水水位下降時(shí)，水位繼電器復(fù)位電磁冷水閥打開(kāi)，供應(yīng)冷水，加熱裝置也同時(shí)工作，這樣本沸水器就能保證有源源不斷的沸水供給。
本實(shí)用新型的實(shí)施例利用表Ⅰ和表Ⅱ所列的各種數(shù)據(jù)的元器件，能順利地作成本實(shí)用新型所及的高頻電磁加熱器和高頻電磁沸水器。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)烹調(diào)食物的高頻電磁加熱裝置，它包括可控硅整流裝置、低壓穩(wěn)壓裝置、觸發(fā)裝置、電源自動(dòng)啟閉裝置；本實(shí)用新型的基本特征還包括兩組將直流電變換成高頻交流電及高頻交變磁場(chǎng)、且互相工作在對(duì)方休止期間的變接裝置。這個(gè)裝置由電容器、電感線圈、可控硅元件所組成，其中電容器與電感線圈串聯(lián)后，再將電容的另一端接可控硅元件的陽(yáng)極，電感線圈的另一端接可控硅元件的陰極；變換裝置中的兩個(gè)電感線圈繞成同芯的扁狀結(jié)構(gòu)，且二者緊密耦合，互為反向繞制；本高頻電磁加熱器的可控硅整流裝置由電源啟閉裝置控制以做為變換裝置的電源，觸發(fā)裝置的電源則由低壓穩(wěn)壓裝置供給，去分別控制變換裝置、電源自動(dòng)啟閉裝置；
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高頻電磁加熱裝置的另一主要特征是電源自動(dòng)啟閉和防止意外加熱裝置中有由三個(gè)呈等邊三角形排列的、其頭部與沉頭螺釘形狀相似的、下端分別接三個(gè)串聯(lián)在一起的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、且具有邏輯“與”功能的瓷質(zhì)桿件結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)控制電源自動(dòng)啟閉裝置的電源通斷；
3.一種用來(lái)加熱水的高頻電磁沸水器，它包括可控硅整流裝置、觸發(fā)裝置、自動(dòng)保溫裝置、溫度與時(shí)間控制裝置、過(guò)流保護(hù)裝置；本實(shí)用新型的特征還包括兩組將直流電變換成高頻交流電及高頻交變磁場(chǎng)、且互相在對(duì)方休止期間交替工作的變換裝置；此變換裝置由電容器、電感線圈和可控硅元件組成；其中的電容器與電感線圈串聯(lián)后，再將電容的另一端接可控硅的陽(yáng)極，電感線圈的另一端接可控硅的陰極；變換裝置中的兩個(gè)電感線圈同繞在一個(gè)由高導(dǎo)磁率材料制成的U形沸水腔上，且二者緊密耦合，互為反向繞制；高頻電磁沸水器中的可控硅整流裝置由觸發(fā)裝置控制而作為變換裝置的電源，觸發(fā)裝置的啟閉則又受自動(dòng)保溫、溫度與時(shí)間自動(dòng)控制等裝置的控制；
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的高頻電磁沸水器，其特征是U型沸水腔是由“OCr18”圓筒材料做成的“U”字形結(jié)構(gòu)，且其右側(cè)下端開(kāi)有一圓孔。
專利摘要
高頻電磁加熱器，涉及一種用于加熱水及烹調(diào)食物的電熱器具。它由整流裝置、變換裝置以及各種控制和保護(hù)裝置所組成。它利用電磁感應(yīng)和渦流加熱的原理直接加熱被加熱器皿。它具有無(wú)明火、加熱速度快、熱效率高(可達(dá)70％以上)，功率大小調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)；并具有溫度、時(shí)間自動(dòng)控制、安全保護(hù)、電源自動(dòng)啟閉和防止意外加熱等多種功能；適用于各種不同形狀的烹調(diào)器具。
文檔編號(hào)H05B6/02GK87204199SQ87204199
公開(kāi)日1988年10月12日 申請(qǐng)日期1987年5月8日
發(fā)明者浣喜明, 劉光生 申請(qǐng)人:浣喜明, 劉光生導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan