ES2267691T3 - Dispositivo de calentamiento por induccion de recipiente culinario. - Google Patents
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Abstract
Método de calentamiento por inducción de un recipiente de culinario, mediante un dispositivo que comprende al menos tres inductores concéntricos (1, 2, 3, 4, 5) y que comprende una etapa de calentamiento de carga, caracterizado porque, para una carga que cubra al menos tres inductores, al menos un inductor cubierto intermedio, determinado de manera que se homogeneice la aportación de calor a la carga, no es alimentado durante la etapa de calentamiento.
Description
Dispositivo de calentamiento por inducción de
recipiente culinario.
La invención se refiere al campo de los
dispositivos y métodos de calentamiento por inducción de un
recipiente culinario. Por lo general, se agrupan varios de estos
dispositivos en una placa de cocción doméstica. Cada dispositivo de
calentamiento está destinado a calentar un solo recipiente a la
vez.
Las placas de cocción más comunes comprenden
generalmente una bobina de inducción alimentada mediante un inversor
con una corriente de alta frecuencia, comprendida por ejemplo entre
20 kHz y 50 kHz. Dicha bobina de inducción está colocada debajo de
un soporte que puede ser atravesado por el campo magnético producido
por la bobina de inducción. De este modo, nacen corrientes inducidas
en todo el recipiente culinario metálico colocado sobre dicho
soporte. Las corrientes inducidas provocan el calentamiento del
recipiente culinario y únicamente de éste, lo que es una ventaja con
respecto a las placas de cocción que calientan por conducción
térmica.
Sin embargo, para conseguir una eficacia máxima,
es conveniente que el tamaño o el diámetro del recipiente culinario
sea sustancialmente igual que la superficie de cocción o
calentamiento correspondiente a la bobina de inducción, ya que, si
el tamaño del recipiente culinario es muy superior al de la
superficie de calentamiento, el calentamiento por inducción es
imperfecto ya que toda zona anular que se encuentre en el exterior
de la superficie de calentamiento se encontrará fuera del campo
magnético producido por la bobina de inducción. Cuando el recipiente
culinario tenga un tamaño muy inferior a la superficie de
calentamiento, la zona anular externa de la superficie de
calentamiento estará inútilmente alimentada con corriente eléctrica
por la bobina de inducción, ya que esta zona anular externa no
participa en la producción de la corriente inducida que provoca el
calentamiento del recipiente de cocina. También en este caso, el
calentamiento del recipiente culinario por inducción es imperfecto.
Por otro lado, en este caso, el hecho de que la zona anular externa
esté recorrida por una corriente eléctrica sin que haya ninguna
carga, es decir sin ningún recipiente culinario, colocado enfrente,
tiene el inconveniente de que dicha zona anular externa va a generar
perturbaciones radioeléctricas.
El conjunto formado por la superficie de
calentamiento, que puede estar alimentado por una bobina y por la
bobina correspondiente se llamará en adelante inductor. Un problema
que plantean los dispositivos de calentamiento por inducción es la
adaptación del tamaño del inductor alimentado al tamaño de la carga,
es decir del recipiente culinario.
Según un estado de la técnica, se conoce una
alimentación periódica en tiempo compartido de todos los inductores
cubiertos por la carga. Todos los inductores cubiertos por la carga
son alimentados sucesivamente en el transcurso de cada período
durante la etapa de calentamiento. Un inconveniente de este estado
de la técnica es el ruido que se produce al realizarse la
conmutación periódica de los interruptores que permite enviar
corriente eléctrica a uno de los inductores. Otro inconveniente de
este estado de la técnica es la falta de homogeneidad de la cocción
de la carga.
Según otro estado de la técnica, como
US-A-5 808 280, se conoce una
alimentación simultánea de todos los inductores cubiertos por la
carga. Cada inductor está alimentado por un generador diferente. Un
inconveniente de este estado de la técnica es el coste del
dispositivo de calentamiento. Otro inconveniente de este estado de
la técnica es la falta de homogeneidad de la cocción de la
carga.
Uno de los problemas del estado de la técnica es
la falta de homogeneidad de la cocción de la carga. La invención
propone un dispositivo de calentamiento por inducción cuyo
particular modo de alimentación de los inductores durante la etapa
de calentamiento permite resolver este problema en gran medida.
Otros problemas del estado de la técnica, como por ejemplo el ruido
y el coste, se resuelven mediante opciones o realizaciones
preferentes del dispositivo de calentamiento según la invención.
Según la invención, se ha previsto un método de
calentamiento por inducción de un recipiente culinario, mediante un
dispositivo que comprende al menos tres inductores concéntricos y
que comprende una etapa de calentamiento de carga, caracterizado
porque para una carga que abarca al menos tres inductores, al menos
un inductor cubierto intermedio, determinado de modo que se
homogeneice la aportación de calor a la carga, no está alimentado
durante la etapa de calentamiento. La invención se refiere también a
un dispositivo para llevar a cabo el método según la invención.
La invención se comprenderá mejor y aparecerán
otras particularidades y ventajas con ayuda de la descripción
siguiente y las figuras adjuntas, que se dan a título de ejemplo, en
los que:
- la figura 1 representa esquemáticamente un
ejemplo de modo de realización preferente de la estructura de un
dispositivo de calentamiento según la invención;
- las figuras 2, 3 y 4 representan
esquemáticamente distintos ejemplos de modos de realización
preferentes de la configuración eléctrica de los inductores de un
dispositivo de calentamiento según la invención.
La figura 1 representa esquemáticamente un modo
de realización preferente de la estructura de un dispositivo de
calentamiento según la invención. El dispositivo de calentamiento
comprende varios inductores concéntricos, al menos tres. El ejemplo
representado en la figura 1 comprende cinco inductores concéntricos,
numerados del 1 al 5, a partir del inductor central 1 yendo hacia el
inductor periférico más externo 5. Los inductores 2 a 5 son
inductores periféricos. Los dos inductores periféricos más internos
son los inductores 2 y 3. Los inductores concéntricos son
preferentemente circulares. El diámetro \Phi representado en la
figura 1 es tanto el diámetro externo del cuarto inductor
concéntrico 4 como el diámetro del quinto inductor concéntrico 5.
Los inductores concéntricos pueden ser también por ejemplo
elípticos.
El procedimiento de calentamiento de un
recipiente culinario comprende al menos una etapa de calentamiento
del recipiente de cocina. El recipiente culinario, es decir la
carga, cubre un cierto número de inductores, dependiendo del tamaño
de la carga. Con una carga relativamente grande que cubra por lo
menos tres inductores, es decir al menos el inductor central 1 y los
dos inductores periféricos más internos 2 y 3, al contrario de lo
que ocurre en el estado de la técnica, uno o varios inductores
cubiertos por la carga no están alimentados. Un inductor intermedio
es un inductor que no es ni el inductor central ni el inductor
periférico más externo, es decir que en la figura 1 los inductores
intermedios son los inductores 2, 3 y 4.
Supongamos una carga que cubra los inductores 1
a 4. El inductor cubierto central sigue siendo el inductor 1,
mientras que el inductor periférico cubierto más externo pasa a ser
el inductor 4; los inductores cubiertos intermedios son en este caso
los inductores 2 y 3.
Al menos un inductor cubierto intermedio no está
alimentado durante la etapa de calentamiento. El o los inductores
cubiertos intermedios no alimentados durante la etapa de
calentamiento se determinan de modo que se homogenice la aportación
de calor a la carga, es decir que el hecho de no alimentarlo o no
alimentarlos durante la etapa de calentamiento de la carga hará que
la aportación de calor a la carga sea más homogéneo, lo que hará más
homogénea la cocción o el calentamiento de la carga.
Preferentemente, los inductores no cubiertos por la carga no son
alimentados.
Por ejemplo, para una carga que cubra los tres
inductores 1, 2 y 3, de preferencia el inductor cubierto intermedio
2 no será alimentado durante la etapa de calentamiento.
Por ejemplo, para una carga que cubra los cuatro
inductores 1, 2, 3 y 4, de preferencia el inductor cubierto
intermedio 2 no será alimentado durante la etapa de
calentamiento.
Por ejemplo, para una carga que cubra los cinco
inductores 1, 2, 3, 4 y 5, de preferencia los inductores cubiertos
intermedios 2 y 4 no serán alimentados durante la etapa de
calentamiento.
Preferentemente, todos los inductores
concéntricos del dispositivo de calentamiento según la invención
están eléctricamente conectados a un mismo generador que no se ha
representado en la figura 1. Cada dispositivo de calentamiento según
la invención sólo necesita un generador, por lo que es menos
costoso. El generador tiene por ejemplo una potencia de unos 2.800
W.
El o los inductores cubiertos intermedios no
alimentados durante la etapa de calentamiento se determinan
ventajosamente de forma que los picos que conlleva el reparto del
campo magnético sean lo más débiles posibles con objeto de
homogenizar mejor el reparto de temperatura en el fondo del
recipiente culinario, incluso cuando la conducción térmica del
recipiente de metal no sea muy buena.
Entre los inductores cubiertos por la carga,
durante la etapa de calentamiento de una carga que cubra a la vez el
inductor central y al menos dos inductores periféricos, de
preferencia, por una parte hay más inductores alimentados que
inductores sin alimentar y, por otra parte, no hay ni tres
inductores consecutivos alimentados ni dos inductores consecutivos
sin alimentar, lo que permite una mejor atenuación de los picos de
campo magnético en la carga y una mejor homogenización de la cocción
o del calentamiento de la carga. Por ejemplo, para una carga que
cubra cuatro inductores concéntricos de 1 a 4, para conseguir a la
vez una buena homogenización de la cocción y una potencia de
calentamiento suficiente, los inductores alimentados pueden ser por
ejemplo 1, 3 y 4. Alimentar por ejemplo sólo 1 y 3 o sólo 1 y 4
daría resultados de cocción menos buenos.
En caso de carga que cubra a la vez el inductor
central y al menos dos inductores periféricos, entre los inductores
que están cubiertos por la carga y que están alimentados, se
encuentran ventajosamente al menos el inductor central 1 y el
inductor periférico más externo, lo que contribuye a homogenizar la
cocción de la carga.
En una opción de realización de la invención, se
encuentra un espacio anular sustancial situado entre al menos dos
inductores consecutivos. Por ejemplo, para un dispositivo de
calentamiento como el que se presenta en la figura 1, las coronas 1,
2, 3 y 5 son inductores mientras que la corona 4 es un espacio
anular sustancial situado entre el segundo inductor periférico 3 y
el tercer inductor periférico 5.
Los inductores pueden estar conectados
eléctricamente entre sí de distintos modos. Preferentemente, las
configuraciones eléctricas según la invención se realizan de forma
que sólo se necesiten interruptores de configuración, es decir
interruptores cuya posición no se mueva durante la etapa de
calentamiento de un recipiente culinario dado.
El inductor central está preferentemente
conectado en serie con el conjunto formado por los dos inductores
periféricos más internos, que están ventajosamente conectados de
manera que formen una T con el inductor central. Al menos un
interruptor está preferentemente colocado de forma que los dos
inductores periféricos más internos no puedan ser alimentados
simultáneamente. La figura 2 da un ejemplo de configuración
eléctrica en el caso de un dispositivo de calentamiento que
comprende sólo tres inductores. Los dos inductores periféricos 2 y 3
están conectados de manera que formen una T con el inductor central
1. Un generador 10 está conectado a un interruptor 11 que tiene dos
posiciones. En una de las posiciones del interruptor 11, el
generador 10 alimenta a los inductores 2 y 1, mientras que en la
otra posición alimenta a los inductores 3 y 1.
Cuando el dispositivo de calentamiento por
inducción según la invención comprende al menos un cuarto inductor
concéntrico, que es el tercer inductor periférico a partir del
inductor central, el cuarto inductor concéntrico, preferentemente,
está conectado en serie con el segundo inductor periférico y puede
ser cortocircuitado, generalmente mediante un conjunto de
interruptores.
Cuando el dispositivo de calentamiento por
inducción según la invención comprende al menos un quinto inductor
concéntrico, que es el cuarto inductor periférico a partir del
inductor central, el quinto inductor concéntrico, preferentemente,
está conectado en derivación con el tercer inductor periférico y
puede ser cortocircuitado, generalmente mediante un conjunto de
interruptores.
La figura 3 da un ejemplo de configuración
eléctrica en el caso de un dispositivo de calentamiento formado por
cinco inductores concéntricos. Los dos inductores periféricos 2 y 3
están conectados de manera que formen una T con el inductor central
1. Un tercer inductor periférico 4 y un cuarto inductor periférico 5
están conectados en derivación y en serie con el segundo inductor
periférico 3. Accionando los interruptores 12 y 13, se pueden
cortocircuitar los inductores periféricos 4 y/o 5. Un generador 10
está conectado a un interruptor 11. Dicho interruptor 11 permite no
alimentar simultáneamente a los inductores 2 y 3. Con el dispositivo
de calentamiento representado en la figura 3, se pueden elegir
cuatro combinaciones de inductores alimentados simultáneamente según
el tamaño de la carga; se trata de: el inductor central 1 y el
primer inductor periférico 2; el inductor central 1 y el segundo
inductor periférico 3; el inductor central 1, el segundo inductor
periférico 3 y el tercer inductor periférico 4; el inductor central
1, el segundo inductor periférico 3 y el cuarto inductor periférico
5. Una vez elegida la combinación de inductores correspondiente a
una carga dada, se conservará dicha combinación durante toda la
etapa de calentamiento de dicha carga.
La figura 4 da otro ejemplo de configuración
eléctrica en el caso de un dispositivo de calentamiento formado por
cinco inductores concéntricos. Los dos inductores periféricos 2 y 3
están conectados de manera que formen una T con el inductor central
1. Un tercer inductor periférico 4 está conectado en serie con el
primer inductor periférico 2. Un cuarto inductor periférico 5 está
conectado en serie con el segundo inductor periférico 3. Se puede
cortocircuitar a los inductores periféricos 4 y 5 respectivamente
con ayuda de los interruptores 12 y 13. Un generador 10 está
conectado a un interruptor 11. Dicho interruptor 11 permite no
alimentar simultáneamente a los inductores 2 y 3. Con el dispositivo
de calentamiento representado en la figura 3, se pueden elegir
cuatro combinaciones de inductores alimentados simultáneamente según
el tamaño de la carga; se trata de: el inductor central 1 y el
primer inductor periférico 2; el inductor central 1 y el segundo
inductor periférico 3; el inductor central 1, el primer inductor
periférico 2 y el tercer inductor periférico 4; el inductor central
1, el segundo inductor periférico 3 y el cuarto inductor periférico
5.
Además de la etapa de calentamiento de carga, el
dispositivo de calentamiento por inducción según la invención
comprende preferentemente una etapa de detección de carga. Dicha
etapa de detección de carga se realiza mediante medios de control,
los cuales efectúan también ventajosamente la etapa de calentamiento
de carga. La etapa de detección de carga consiste en determinar si
hay una carga situada enfrente de uno o de varios inductores, y
enfrente de qué inductores se encuentra dicha carga.
Preferentemente, la etapa de detección de carga
frente a los inductores comprende la alimentación sucesiva de varios
juegos de inductores, la medición de las energías correspondientes
gastadas en dicha alimentación, el cálculo de al menos una
diferencia entre las energías medidas, la determinación del número
de inductores cubiertos por la carga detectada realizada a partir de
la o las diferencias calculadas. En lugar de calcular diferencias
entre las energías medidas, se pueden comparar directamente entre sí
las energías medidas.
En el caso de un ejemplo de dispositivo de
calentamiento formado por tres inductores concéntricos 1, 2 y 3,
como el representado en la figura 2, la etapa de detección de carga
comprende ventajosamente las siguientes fases. En primer lugar, se
alimentan los inductores 1 y 2 durante un tiempo dado t, durante el
cual se mide la energía E(1+2) gastada en la alimentación.
Después, se alimentan los inductores 1 y 3 durante el mismo tiempo
dado t, durante el cual se mide la energía E(1+3) gastada en
la alimentación. A continuación, se calcula la diferencia \Delta
entre las energías medidas E(1+2) y E(1+3). Si dicha
diferencia \Delta es mayor que cero, es decir si
E(1+2)>E(1+3), los inductores 1 y 2 están
alimentados. Si la diferencia \Delta es menor que cero, es decir
si E(1+2)<E(1+3), están alimentados los inductores
1 y 3.
Una vez que se ha determinado una combinación de
inductores para alimentar, correspondiente a un tipo de carga dado,
dicha combinación se conservará ventajosamente durante toda la etapa
de calentamiento de dicha carga. De este modo, se elimina el
problema del ruido debido a la conmutación de los interruptores
durante la etapa de calentamiento.
El número de inductores concéntricos será
preferentemente impar. El número de inductores concéntricos será
ventajosamente igual a tres; generalmente, un dispositivo de
calentamiento que comprende tres inductores concéntricos se llama
"inductor de triple corona".
El dispositivo de calentamiento por inducción
según la invención permite obtener buenos resultados de cocción,
incluso con malos recipientes culinarios, es decir con recipientes
culinarios cuya menor conducción térmica no les permite repartir
rápidamente puntos calientes localizados que pueda haber.
Un reparto más homogéneo de la aportación de
calor en la carga es muy interesante cuando la carga, es decir el
recipiente culinario, es de gran tamaño. El dispositivo de
calentamiento por inducción según la invención es particularmente
interesante para calentar sartenes grandes, utilizadas por ejemplo
para freír carne o pescado. Preferentemente, el diámetro externo del
inductor periférico más externo será sustancialmente igual al de una
sartén grande para freír.
Claims (14)
1. Método de calentamiento por inducción de un
recipiente de culinario, mediante un dispositivo que comprende al
menos tres inductores concéntricos (1, 2, 3, 4, 5) y que comprende
una etapa de calentamiento de carga, caracterizado porque,
para una carga que cubra al menos tres inductores, al menos un
inductor cubierto intermedio, determinado de manera que se
homogeneice la aportación de calor a la carga, no es alimentado
durante la etapa de calentamiento.
2. Método de calentamiento según la
reivindicación precedente, caracterizado porque, en caso de
que una carga cubra a la vez el inductor central (1) y al menos dos
inductores periféricos (2, 3, 4, 5), durante la etapa de
calentamiento, hay estrictamente, entre los inductores cubiertos,
más inductores alimentados que inductores sin alimentar, y no hay ni
tres inductores consecutivos alimentados ni dos inductores
consecutivos sin alimentar.
3. Método de calentamiento según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en
caso de que una carga cubra a la vez el inductor central (1) y al
menos dos inductores periféricos (2, 3, 4, 5), entre los inductores
cubiertos por la carga y alimentados se encuentran al menos el
inductor central (1) y el inductor periférico más externo.
4. Método de calentamiento según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
comprende una etapa de detección de carga frente a los
inductores.
5. Método de calentamiento según la
reivindicación 4, caracterizado porque la etapa de detección
de carga frente a los inductores comprende la alimentación sucesiva
de varios juegos de inductores, la medición de las energías
correspondientes (E(1+2), E(1+3)) consumidas en dicha
alimentación, y el cálculo de al menos una diferencia (\Delta)
entre las energías medidas (E (1+2), E(1+3)), llevándose a
cabo la determinación del número de inductores cubiertos por la
carga detectada a partir de la o las diferencias calculadas
(\Delta).
6. Dispositivo de calentamiento por inducción de
un recipiente culinario, que comprende al menos tres inductores
concéntricos (1, 2, 3, 4, 5), estando dicho dispositivo adaptado
para aplicar el método de calentamiento según cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 5.
7. Dispositivo de calentamiento según la
reivindicación 6, caracterizado porque todos los inductores
concéntricos (1 a 5) están conectados a un mismo generador (10).
8. Dispositivo de calentamiento según cualquiera
de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque el
inductor central (1) está conectado en serie con el conjunto formado
por los dos inductores periféricos más internos (2 y 3), que están
conectados de manera que forman una T con el inductor central (1), y
porque al menos un interruptor (11, 12, 13) está colocado de manera
que los dos inductores periféricos más internos (2 y 3) no puedan
ser alimentados simultáneamente.
9. Dispositivo de calentamiento según la
reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo
comprende al menos un cuarto inductor concéntrico (4), que es el
tercer inductor periférico a partir del inductor central (1), que
está conectado en serie con el segundo inductor periférico (3), y
que puede ser cortocircuitado.
10. Dispositivo de calentamiento según la
reivindicación 9, caracterizado porque hay un espacio anular
sustancial (4) situado entre el segundo inductor periférico (3) y el
tercer inductor periférico (5).
11. Dispositivo de calentamiento según la
reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo
comprende al menos un quinto inductor concéntrico (5), que es el
cuarto inductor periférico a partir del inductor central (1), que
está conectado en paralelo con el tercer inductor periférico (4), y
que puede ser cortocircuitado.
12. Dispositivo de calentamiento según
cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado
porque el número de inductores concéntricos es impar.
13. Dispositivo de calentamiento según la
reivindicación 12, caracterizado porque el número de
inductores concéntricos es igual a tres.
14. Dispositivo de calentamiento según
cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado
porque el diámetro externo del inductor periférico más externo (3,
4, 5) es sustancialmente igual al de una sartén grande para
freír.
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