专利名称:高频电磁加热器的制作方法
本实用新型属于一种用于加热水及烹调食物的电热器具。
目前通用的电热器具都是采用间接加热方法。即先将工频交流电通过电阻性发热元件产生热量，然后将热量传递给被加热器皿(如电饭煲、电炒锅等)。热量在由发热元件传递给被加热器皿的过程中，由于热辐射等原因，造成大量损失，热能利用率低，从而导致目前的电热器具耗电多、效率低。如电炉的效率最多只能达到40％，电饭煲、电炒锅的效率也只能达到50％左右。同时上述加热器在被加热器皿离开发热元件时，电源不能自动关断，造成了电能的浪费，特别是由于长时间使用或被加热器皿离开发热元件而忘记断开电源时，还可能因发热元件的温度过高而损坏加热装置，甚至发生火灾和其它不安全事故。除此之外，现在市场上的电饭煲、电炒锅都只有一个加热部位，只能使用一种形状的锅具，这就使得它们的烹调功能受到限制，即蒸、煑、煎、炒不能兼顾。
本实用新型的目的是提供一种既能改变被加热器的加热方法，提高热效率，充分利用电能，又能自动启闭电源、温度和时间自动控制，适用于不同形状的烹调器皿的高频电磁加热器。
为了实现上述目的，本实用新型改变原来电流通过电阻性发热元件产生热量再传递给被加热器皿的传统的间接加热方法，先将220伏的工频交流电整流，使之变成直流电，然后将直流电通过由可控硅元件为主组成的变换装置，将其变成10～20KHZ的高频电流，当此电流流过加热线圈时，由于电磁感应使线圈周围产生高频磁场，又由于有两组变换装置在不同时间交替工作，使高频磁场在单位时间内的变化次数高出高频电流频率的一倍，在用高导磁率材料制成的被加热器皿放入此高频磁场中时，因涡流效应使被加热器皿的金属内部产生涡流而发热，达到了加热的目的。这样就克服了因间接加热造成热量损失的弊病，提高了热效率。
本实用新型采用三个呈等边三角形排列的沉头状瓷质杆件结构［瓷杆上端为沉头状(即头部两侧为斜面，当加热器皿压上时，瓷杆头部将下沉而与灶面处于同一平面上，见图5)瓷杆下端分别接具有逻辑“与”功能的三个触点开关］来实现电源自动启闭和防止意外加热；同时还采用一个上下均为平状和另一个上凹下平的圆形扁状线圈，通过转换开关将其分别接入变换装置来实现大小不同的平底锅与锥底锅都可作被加热器皿的两用功能；它还设有触发装置，温度和时间自动控制以及过流保护等装置。
下面结合附图对本实用新型加以详细描述图1是本实用新型的整流和变换装置的原理图；图2是本实用新型的稳压装置原理图；图3是本实用新型的控制装置原理图；图4是本实用新型的原理方框图；图5是本实用新型的结构图；图6是利用本实用新型制作的高频电磁滞水器的原理方框图；图7是利用本实用新型制作的高频电磁沸水器的结构图。
如图1所示，本实用新型的整流装置由可控硅T1～4、二极管D1～6、电感L2、L3电容C6、C7等元件所组成。当220伏的工频交流电通过由上述元件组成的两组同结构的半控桥式整流装置后输出两路大小由触发信号频率控制的直流电压，作为变换装置的电源。变换装置由可控硅T5、T6、电容器C8、C9、加热线圈L4、L5、L6、L7、转换开关K1等元件组成。当整流装置输出的直流电压加到T5的两端后(设定K1在L4、L5的位置)，若T5先未导通，C8被充电到直流电源电压，接着触发信号触发T5，由L4、C8组成的关闭电路产生谐振，在C8上产生一个很高的下正上负的电压迫使T5关断，然后电源又重新给C8充电，完成一个工作周期。当第二个触发脉冲到来时，又重复上述过程，如此周而复始，在L4中就流过了一个频率随触发信号频率而变的交变电流，由于电磁感应，L4的周围便产生一个与此交变电流同频率的交变磁场。因为该线圈绕成圆形空芯，所以其磁场结构如同螺线管磁场结构一样。由于元器件本身的限制，此交变磁场的频率不能作得很高，为了提高交变磁场的频率，本实用新型还采用一个与上述变换装置相同的由T6、C9、L5等所组成的变换装置，在触发信号的控制下，T6在T5关断期间工作，而T5则又在T6关断期间工作，这样在单位时间里L4、L5的周围便产生了比单个装置磁场变化次数提高了一倍的交变磁场。设计的参数使此交变磁场的频率在20～35KHz范围内可调。应当清楚，L4、L5应绕成同芯的上下均平的圆形扁状结构，且二者紧密 合，互为反方向绕制，以作为平底锅的加热线圈；L6、L7绕成同芯的上凹下平的圆形扁状结构，且二者紧密耦合，互为反向绕制以作为锥底锅的加热线圈。K1的作用是把T5、T6分别接到平底锅加热线圈与锥底锅加热线圈上，使之一具两用。
图2是本实用新型的低压稳压装置的原理图。220伏的工频交流电先经变压器B1降压后，再由二极管D7～10组成的桥式整流装置整流，一路输出18伏的直流电压，另一路再经由BG1、BG2、BG3等组成的串联型稳压后，输出12伏的直流电压，分别供给各部分控制装置。
图3是本实用新型的控制原理图。
整流装置的触发信号是由BG8等所组成的驰张振荡器产生的尖脉冲，它经变压器B3输出后，去触发T1～4四只可控硅。整个装置的功率调节靠改变此振荡器的频率来实现，转换K7可以获得大、中、小三档功率的调节。
交换装置的控制信号是由BG4、BG5等构成的自激多谐振荡器所产生，它是一个频率在10～20KHz范围内可调的矩形脉冲。它由BG6、BG7组成的脉冲放大器放大后，经过B2分两路输出频率相同幅度相等、相位相反的控制信号去轮流触发T5、T6，使两组变换装置交替工作。
电源自动启闭装置由三个呈等边三角形排列的瓷质杆件结构(其下端分别与具有逻辑“与”功能的三个触点开关Kr1～3或KL1～3相连)所组成，如图5中12所示。当被加热器皿放到加热位置时，(图5中11或13)，瓷杆被压下，三个触点开关同时被接通，因而，由BG8组成的张驰振荡器的电源被接通，该振荡器从5、6与7、8端输出脉冲信号至图1所示的5′、6′与7′、8′各端，使该整流电源启动，加热装置因之而工作，由于锅底与加热线圈仅隔5mm厚的瓷板，加热线圈(L4或L5)产生的磁力线将穿过瓷板而在锅底产生涡流作用而发热，当被加热器皿离开加热部位时，瓷杆下面的弹簧将三个触点开关断开，触发装置断电，加热装置因之而停止工作，达到了锅离电断的目的。由于上述两组开关分别具有“与”的逻辑功能，因此当加热部位出现刀、叉等异物或加热器皿偏离加热部位较大时，三个杆状装置不能同时被压下，触发装置不能工作，因而它们就不会被加热。
本实用新型的温度控制装置由BG11、BG12、Rt1等组成的温控电路和由BG13、BG14、Rt2等组成的另一温控电路所构成。两部分电路的温度控制点分别设定在105℃(放置在平底锅加热部位)和200℃(放置在锥底锅加热部位)。当被加热器皿内的温度分别超过各自的设定点时，温控装置将发出过温信号，推动由D18、D19、D20、BG15等组成的门电路，使继电器J1动作，切断触发装置的电源而终止加热。
本实用新型的保护环节中过流信号取自交流220伏进线端的电流互感器L1中，当电流超过允许值时，由BG9、BG10等组成的过流控制装置发出过流信号，以此推动门电路，使继电器J1动作，切断触发电路的电源而终止加热。
本实用新型对制作被加热器皿的材料有一定的要求，可选用导磁率高的普通铁或不锈铁(如OCr18等)制作。
本实用新型具有以下优点1.由于采用电磁感应和涡流发热的原理直接加热被加热器皿，所以它具有无明火，无烟气、热效率高(可达70％以上)、速度快、节电又省时；2.本实用新型还设有电源自动启闭装置、过温、过流、定时控制装置，这样既减少了电能的无用消耗，又能有效地防止意外加热、过温、过流等事故的发生，安全性好、使用方便、可靠；3.本实用新型还设置了两套不同形状的加热线圈，以适合使用大小不同的平底与锥底锅作加热器皿；4.本实用新型的体积小、重量轻，适合制作各类电加热器具。
图5是本实用新型的结构图，其中各部分的名称分列如下1.加热指示灯；2.电源指示灯；3.加热位置选择开关；4.功率调节开关；5.“定时”与“不定时”选择开关；6.定时时间预置开关；7.启动按钮；8.定时复位按钮；9.通风孔；10、灶面；11、锥底锅加热位置；12、电源自动启闭机构；13、平底锅加热位置。
利用本实用新型的主体结构，对其附属装置稍加改动就可制作成高频电磁沸水器，图6是它的电路原理方框图。
采用高频电磁加热器的主体结构，只在图3所示的装置中去掉由BG13、BG14等所组成的温控电路，并把留下的另一路温控电路的温控点设置在100℃，还去掉开关Kr1～3、KL1～3和图1中的L6L7，重新加入图6中虚线框内的元件(即水位继电器J3，水位开关K、保温电热元件R、电磁冷水阀门等)所连成的保温装置，就构成了高频电磁沸水器。
和高频电磁烹调器具一样，本沸水器同样具有加热速度快、热效率高(比高频烹调器具的还要高)，功率大小调节方便，温度、时间自动控制自动安全保护等优点。
图7是高频电磁沸水器的结构图，其中各部分的名称分列如下14加热线圈；15，U形沸水；16，水位继电器，17，保温层；18沸水储存室；19，沸水阀门；20，保温电热元件；21控制室(内置各种开关和元器件)；22，连通管；23，电磁冷水阀门；24，冷水室；25，固定螺母。
如图7中14、15所示，冷水的加热机构由加热线圈和由用高导磁率材料制成的U形管所组成。变换装置中的两个电感线圈互为反方向地同绕在U形管上，U形管的上端开口，作为沸水的出口，U形管的右下侧开口接冷水连通管。
使用时先接通冷水，冷水经过连通管流入U形沸水腔，再接通电源使加热器工作，U形腔内的水煑沸后溢出U形腔进入沸水储存室。当沸水储存室中的沸水达到预定的水位时，开关K′接通，水位继电器动作，JK3～2断开，加热装置断电而停止加热，同时JK3～1接通，保温装置开始工作，也就是在水位继电器动作的同时JK3～2接通，电磁冷水阀门23动作，切断冷水的通路，又当沸水水位下降时，水位继电器复位电磁冷水阀打开，供应冷水，加热装置也同时工作，这样本沸水器就能保证有源源不断的沸水供给。
本实用新型的实施例利用表Ⅰ和表Ⅱ所列的各种数据的元器件，能顺利地作成本实用新型所及的高频电磁加热器和高频电磁沸水器。
权利要求
1.一种用来烹调食物的高频电磁加热装置，它包括可控硅整流装置、低压稳压装置、触发装置、电源自动启闭装置；本实用新型的基本特征还包括两组将直流电变换成高频交流电及高频交变磁场、且互相工作在对方休止期间的变接装置。这个装置由电容器、电感线圈、可控硅元件所组成，其中电容器与电感线圈串联后，再将电容的另一端接可控硅元件的阳极，电感线圈的另一端接可控硅元件的阴极；变换装置中的两个电感线圈绕成同芯的扁状结构，且二者紧密耦合，互为反向绕制；本高频电磁加热器的可控硅整流装置由电源启闭装置控制以做为变换装置的电源，触发装置的电源则由低压稳压装置供给，去分别控制变换装置、电源自动启闭装置；
2.根据权利要求
1所述的高频电磁加热装置的另一主要特征是电源自动启闭和防止意外加热装置中有由三个呈等边三角形排列的、其头部与沉头螺钉形状相似的、下端分别接三个串联在一起的触点开关、且具有逻辑“与”功能的瓷质杆件结构。该结构控制电源自动启闭装置的电源通断；
3.一种用来加热水的高频电磁沸水器，它包括可控硅整流装置、触发装置、自动保温装置、温度与时间控制装置、过流保护装置；本实用新型的特征还包括两组将直流电变换成高频交流电及高频交变磁场、且互相在对方休止期间交替工作的变换装置；此变换装置由电容器、电感线圈和可控硅元件组成；其中的电容器与电感线圈串联后，再将电容的另一端接可控硅的阳极，电感线圈的另一端接可控硅的阴极；变换装置中的两个电感线圈同绕在一个由高导磁率材料制成的U形沸水腔上，且二者紧密耦合，互为反向绕制；高频电磁沸水器中的可控硅整流装置由触发装置控制而作为变换装置的电源，触发装置的启闭则又受自动保温、温度与时间自动控制等装置的控制；
4.根据权利要求
3所述的高频电磁沸水器，其特征是U型沸水腔是由“OCr18”圆筒材料做成的“U”字形结构，且其右侧下端开有一圆孔。
专利摘要
高频电磁加热器，涉及一种用于加热水及烹调食物的电热器具。它由整流装置、变换装置以及各种控制和保护装置所组成。它利用电磁感应和涡流加热的原理直接加热被加热器皿。它具有无明火、加热速度快、热效率高(可达70％以上)，功率大小调节方便等优点；并具有温度、时间自动控制、安全保护、电源自动启闭和防止意外加热等多种功能；适用于各种不同形状的烹调器具。
文档编号H05B6/02GK87204199SQ87204199
公开日1988年10月12日 申请日期1987年5月8日
发明者浣喜明, 刘光生 申请人:浣喜明, 刘光生导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan