省時省電的電磁灶的製作方法

2023-05-26 04:44:46

專利名稱：省時省電的電磁灶的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電炊具，尤其指一種省時省電的電磁灶。
技術背景
電磁灶是社會擁有量和銷售量都很大的一種電炊具，它熱效率高、無名火、安全可靠、可進行多種方式的烹調，最符合中國人的烹調習慣。它是利用電磁灶主機內的加熱線圈產生高強度交變磁場，交變磁場再進入電磁灶鍋底部產生渦流而產生熱量來加熱熟化食品的。為了加快食品的烹調速度，用戶往往選擇功率最大的檔級進行食品加熱。但是，對於燉、 煮等方式的烹調方式，一旦電磁灶鍋內的水沸騰後，水的溫度就達到了 100攝氏度，就應該把加熱功率降低到可維持水沸騰的加熱功率，這種情況下對食品的加熱熟化的速度與高加熱功率情況下是相同的，因為從物理學角度而言，水只要沸騰就是100攝氏度，加熱功率高也不能提高水溫和食品加熱熟化的速度。因此，電磁灶鍋內的水沸騰後再保持高加熱功率就沒有必要，這還帶來浪費電能和水、水中還會產生過多的亞硝酸鹽(亞硝酸鹽是一種致癌物質)的缺陷。而現有技術中的電磁灶沒有水沸騰後自動降低加熱功率的電路和功能，用戶不知道也不方便及時調小加熱功率。即便是炒菜等以水沸騰為加熱途徑的烹調方式，當鍋內溫度達到100攝氏度後也應該適當降低電磁灶的加熱功率(原因同上)。由於電磁灶是耗電功率很高的電炊具(最高功率一般在2000W左右)，上述缺陷帶來的電能的浪費是很高的(可達到浪費電能50%以上)，不符合當今世界節能減排的大趨勢，也增加了用戶的電費支出。如果用燉煮檔位加熱食品，功率也在900瓦左右，還有上述原因的降低加熱功率空間， 況且燉煮檔位的加熱功率僅是最大功率的一半左右，升溫速度太慢尤其是食品多時尤為突出，浪費了用戶的寶貴時間。另外，電磁灶內的散熱風扇在不同加熱功率時為轉速不變的連續運轉狀態，也多餘浪費了電能並縮短了風扇的使用壽命。專利申請號為01137360. 1、名稱為「高頻電磁爐」的中國發明專利申請，就公開了一種電磁灶，也沒有克服上述缺陷。發明內容
本發明的目的是提供一種升溫速度快、可根據電磁灶鍋內食品的溫度升高情況自動改變加熱功率的省時省電的電磁灶，並且電磁灶鍋保溫性好。
為了實現上述目的，本發明包含電磁灶主機，電磁灶主機有外殼，外殼上面是電磁灶面板(15)，電磁灶面板(15)上面放置電磁灶鍋(13)，電磁灶面板(15)下面放置溫度傳感器(X)和加熱線圈(14)，還帶有直流工作電源(11)和控制及顯示電路(12)，控制及顯示電路(12)的輸出端與主電路的信號輸入端相連，還帶有散熱風扇(F)，電磁灶主機內帶有沸騰功率抑制電路(9)，沸騰功率抑制電路(9)的常通開關1 (JKl)與主電路串聯，自動開關 (KT)與沸騰功率抑制電路(9)相連，自動開關(KT)安裝在電磁灶面板(15)的下面。
為了節電和延長散熱風扇(F)的使用壽命，散熱風扇(F)與常通開關2 (JK2)串聯。為了節電和減少熱量損失，電磁灶鍋(13)的側面帶有保溫層(16)。保溫層(16)可由兩層金屬之間抽成準真空製成，耐用、輕便且保溫效果好。沸騰功率抑制電路(9)由可調節佔空比的555多諧振蕩器和繼電器連接而成。
由於本發明在現有技術中的電磁灶主機內部增加了沸騰功率抑制電路，沸騰功率抑制電路的繼電器的常通開關1與主電路串聯，直流穩壓電源的輸出端與自動開關串聯後與沸騰功率抑制電路的電源輸入端相連，自動開關安裝在電磁灶面板的下面，當電磁灶鍋內的水沸騰後，自動開關上的溫度也隨之升高而自動接通，並導致接通沸騰功率抑制電路的電源使其開始工作，並通過繼電器的常通開關1，間歇地使主電路工作，使得電磁灶的平均加熱功率減小，減小了耗電功率，並且此時仍可維持電磁灶鍋內水的100攝氏度沸騰狀態，使得食品加熱熟化的速度或時間不變，同時也減少了因過度沸騰引起的亞硝酸鹽的產生。另外，可以預置電磁灶的起始加熱功率為最高，縮短了升溫時間，並且間歇時間可調，方便了用戶使用。散熱風扇與繼電器常通開關2串聯，使得風扇運轉與加熱有無為同步運行狀態，進一步減小了耗電，並延長了風扇的使用壽命。電磁灶鍋的側面和鍋蓋帶有的保溫層，顯著減小了熱量的散失，使得進一步減小加熱功率維持沸騰成為可能，進一步減小了耗電功率。如果已經沸騰的電磁灶鍋內中途加入涼水或生食物，自動開關又會自動斷開使得電磁灶以最高功率快速加熱，縮短了火鍋(比如涮羊肉)等待沸騰的時間並減少了亞硝酸鹽的產生。因而本發明帶來了電磁灶的省電、省時、有益人體健康且延長風扇使用壽命等優點ο


圖1是本發明實施例1的電路原理圖。
圖2是本發明實施例2的電路原理圖。
圖3是本發明實施例3的電路原理圖。
圖4是本發明電磁灶鍋的結構原理圖。
具體實施方式
在圖1中，220V交流市電通過電源插頭10、保險絲BXl、總電源開關K、電流互感器 H的原繞組、高頻隔離線圈GL送給整流橋Q，電容ClO為高頻濾波電容，與高頻隔離線圈GL 一起濾除向電網的高頻幹擾。整流橋Q的輸出端與扼流圈L、電容C6、C7、C8連接成的π 型濾波器相連，輸出300V左右的直流電壓。加熱線圈14的左端與扼流圈L的右端相連，加熱線圈14的右端與阻尼二極體D5的負極以及功率開關三極體Tl的集電極相連，逆程電容 C9與加熱線圈14並聯。功率開關三極體Tl的基極與繼電器的常通開關IJKl串聯後與控制及顯示電路12的輸出端相連。阻尼二極體D5的正極以及功率開關三極體Tl的發射極接地。控制及顯示電路12用的直流工作電源11的輸入和輸出端分別與高頻隔離線圈GL的右端和控制及顯示電路12的電源輸入端相連(不同的電磁爐可有不同的輸出直流電路數)。 電流互感器H的副繞組與控制及顯示電路12的一路信號輸入端相連。溫度傳感器X與控制及顯示電路12的另一路信號輸入端相連(實際為雙線結構輸入，此處為簡化畫法)。電流互感器H用於檢測電磁灶主機(本發明把除電磁灶鍋13之外的部分總稱為電磁灶主機)的總電流來實現自動控制。本發明把功率開關三極體Tl、阻尼二極體D5、逆程電容C9、加熱線圈14以及為其提供大功率直流工作電源的η型濾波器和整流橋Q等構成的電路稱為主電路，功率開關三極體Tl的基極為主電路的信號輸入端。控制及顯示電路12、直流工作電源11、以及主電路內部結構可採用現有技術中電磁灶的結構，各個元器件參數也相同。電磁灶主機的外殼也用現有技術中的。
變壓器BY的原繞組與手動限溫開關KS以及保險絲BX2(額定電流很小，用於保護變壓器BY以及其後的電路元器件)串聯後與高頻隔離線圈的右端GL並聯，變壓器BY的副繞組與由二極體D1、D2、D3、D4構成的橋式整流器的輸入端並聯，橋式整流器的輸出端與三端穩壓器IC1、電容C3、C4、C5構成的濾波穩壓電路相連，構成直流穩壓電源。直流穩壓電源的輸出端17與常斷式雙金屬片自動開關KT串聯後，與沸騰功率抑制電路9的電源輸入端相連。自動開關KT緊貼式安裝在電磁灶面板15的下面。
由555時基集成電路IC、電阻R1、電阻R3、電位器R4、二極體D7、D8，電容Cl和C2、 電阻R2、三極體T、繼電器包括繼電器線圈J和常通開關1 (JKl)常通開關2 (JK2)、保護二極體D6連接構成沸騰功率抑制電路9。555時基集成電路IC的1腳接地，2腳與二極體D8和電容Cl的正極以及二極體D7的負極相連，6腳與電阻R3下端和二極體D8的負極相連，7腳接電位器R4的滑動端以及二極體D7的正極，5腳接電容C2，3腳與電阻R2左端相連，4和8腳、保護二極體D6的負極、繼電器線圈J以及電阻Rl的上端相連後，構成沸騰功率抑制電路9的電源輸入端。電位器R4串聯在電阻Rl和R3的中間。電容Cl和C2的下端以及三極體T的發射極接地。三極體T的集電極接繼電器線圈J的下端和保護二極體 D6的正極。555時基集成電路IC左側的電路為佔空比調節電路電源給定時電容Cl充電路徑為Rl到R4的上半段再到D7 ；定時電容Cl放電路徑為D8到R3再到R4的下半段再到 7腳。只要調節電位器R4滑動端的位置，就可改變給定時電容Cl充電和放電的時間長短， 進而改變3腳輸出方波的佔空比。電位器R4的滑動端在中間位時充放電時間常數相等，3 腳輸出佔空比1 1，此時對應電磁灶功率降一倍；電位器R4的滑動端調到下位時，充電時間大於放電時間，佔空比變大(3腳輸出高電平維持時間長於輸出低電平時間)，此時對應的是電磁灶暫停加熱時間長於加熱時間，電磁灶功率降一倍還要多(電位器R4的滑動端越往下滑，電磁灶功率降的越多)，反之亦然。
繼電器線圈J、繼電器上的常通開關1JK1、繼電器上的常通開關2JK2用長點畫線連起來表示三者為一體結構且聯動的，只要繼電器線圈J 一達到額定電流，常通開關1JK1、 常通開關2JK2就斷開，反之則接通。如果繼電器線圈J需要的工作電流小於150毫安，也可去掉三極體T和電阻R2，直接把繼電器線圈J和保護二極體D6並聯到3腳和地之間就行。散熱風扇F與繼電器常通開關2JK2串聯後與高頻隔離線圈GL的右端並聯。
為了在很低的加熱功率下維持電磁灶鍋13內部的水的沸騰狀態，還把電磁灶鍋 13製造成帶有保溫層16的結構。
在圖2中，各部分與圖1基本相同，不同之處是把常通開關IJKl改接成與加熱線圈14串聯的形式，但這種形式要求常通開關IJKl額定電流要在8A以上。本發明把常通開關IJKl串聯在主電路輸入端以及串聯在加熱線圈14中兩種方式總稱為常通開關1 (JKl) 與主電路串聯。
在圖3中，去掉了變壓器BY以及後續的整流濾波穩壓電路，原來直流穩壓電源的輸出端17通過手動限溫開關KS與直流工作電源11的專門增加的一路直流電源(這可單獨在直流工作電源11的內的變壓器增加一個副繞組再加整流濾波穩壓獲得，也可直接取自其內某路原有的直流電源輸出來實現)相連，其餘各部分與圖1相同。
在圖4中，電磁灶鍋13製造成帶有保溫層16的結構，保溫層可以由兩層金屬之間抽去部分空氣形成。比如在電磁灶鍋13的側面再安裝一層不鏽鋼外層18，並在電磁灶鍋 13與不鏽鋼外層18之間點焊幾條防止塌陷的支撐環22。支撐環22可以是不鏽鋼片或圓形絲，支撐環22的直徑以剛好套在電磁灶鍋13的相應部位為準。然後抽去電磁灶鍋13與不鏽鋼外層18之間的部分空氣，利用其間的準真空保溫。鍋蓋19也可仿上述結構製造。鍋耳21和鍋蓋19的提手20可用電木塑料製造。由於上述保溫結構，使得電磁灶鍋13內的熱量散失量大大減低，保證了只用很低的加熱功率就可維持沸騰。
本發明的電路工作過程是這樣的(以實施例1為例)預置電磁灶主機為最高功率模式，並接通手動限溫開關KS，此時電磁灶以最高功率快速加熱。當電磁灶鍋13內的水溫達到100攝氏度時，常斷式雙金屬片自動開關KT的溫度隨之升高而自動接通，因而自動接通了沸騰功率抑制電路9的電源(顯然自動開關KT也可接在沸騰功率抑制電路9的其他位置，同樣可以起到自動停止或啟動沸騰功率抑制電路9的作用，比如自動開關KT串聯到陽5時基集成電路IC的1腳和地之間或串聯到3腳和電阻R2之間，故本發明把自動開關 KT與沸騰功率抑制電路9的各種等效連接方式總稱為自動開關KT與沸騰功率抑制電路9 相連)，沸騰功率抑制電路9有一個佔空比可調的多諧振蕩器，可自動使繼電器線圈J交替有電流和無電流，導致常通開關IJKl和常通開關2JK2就同步交替斷開和接通。當常通開關IJKl和常通開關2JK2斷開時，功率開關三極體Tl的基極開路，其集電極對地為開路狀態，導致主電路為斷路狀態而不消耗電能，同時散熱風扇F也不轉；當常通開關IJKl和常通開關2JK2接通時，功率開關三極體Tl的基極就接通了控制及顯示電路12的輸出端，以頻率20-40KHZ的頻率開關，導致加熱線圈14產生20-40KHZ的高頻交流電，並產生該頻率的強磁場，強大且交變的磁力線穿過電磁灶面板15和電磁灶鍋13的鍋底，在鍋底產生渦流而使鍋底發出高熱量。由於此時主電路和散熱風扇為同步交替斷續用電，其平均加熱或耗電功率顯著減小(實驗證明，平均功率300-400W就可維持沸騰)，節省了一倍以上的電能。電位器R4用於調節主電路和散熱風扇的通斷時間比例，從而改變平均加熱功率(電位器R4 的滑動端越往下滑加熱功率越小，反之亦然)，以適應用戶不同情況下的不同需求。為了方便用戶使用，可在電位器旋鈕安裝的面板位置製造上平均加熱功率刻度。如果已經沸騰的電磁灶鍋內中途加入涼水或生食物，自動開關又會因降溫而自動斷開使得電磁灶以最高功率快速加熱，縮短了火鍋(比如涮羊肉)等待沸騰的時間並減少了亞硝酸鹽的產生。當手動限溫開關KS斷開後，沸騰功率抑制電路9因不得電而不工作，此時為現有技術的電磁灶工作狀態。
本發明實施例的非現有技術電路部分的元件參考值電阻Rl、R3、R2分別為22、 22、3K，電位器R4為47K，二極體D7、D8都為1N4148,電容Cl、C2分別為100、0. OlPF，三極體T、保護二極體D6分別為C9013、1N4007，繼電器為12V雙觸點的，其觸點開關的額定電流 IA就足夠了，也可用兩個小的6V單觸點繼電器串聯線圈後使用。自動開關KT可用電冰箱碟形過熱保護器或電飯鍋上用的那種雙金屬片自動溫度開關的結構，不過要改成常斷的， 其自動接通溫度要根據與電磁灶面板15的熱梯度來定，以保證電磁灶鍋13內的溫度達100 攝氏度能自動接通為準。
本發明公開了一種省時省電的電磁灶設計思路和幾個具體實施例，該技術領域的技術人員可以依據該思路，進行多種變換，比如沸騰功率抑制電路9可以採取其他方式的電路，甚至可以集成到控制及顯示電路12內部去；自動開關KT可以是其他結構甚至是溫度傳感器配合電子電路代替；繼電器常通開關1和2可以用固態繼電器或可控矽代替；也可把繼電器常通開關2JK2省略去掉；電磁灶鍋13的保溫層16也可用其他材料製造等等，但這些變化並沒有偏離本發明的實質。
權利要求
1.一種省時省電的電磁灶，包含電磁灶主機，電磁灶主機有外殼，外殼上面是電磁灶面板(15)，電磁灶面板(15)上面放置電磁灶鍋(13)，電磁灶面板(15)下面放置溫度傳感器 (X)和加熱線圈(14)，還帶有直流工作電源(11)和控制及顯示電路(12)，控制及顯示電路 (12)的輸出端與主電路的信號輸入端相連，還帶有散熱風扇(F)，其特徵是電磁灶主機內帶有沸騰功率抑制電路(9)，沸騰功率抑制電路(9)的常通開關1 (JKl)與主電路串聯，自動開關(KT)與沸騰功率抑制電路(9)相連，自動開關(KT)安裝在電磁灶面板(15)的下面。
2.按權利要求1所述的省時省電的電磁灶，其特徵是散熱風扇(F)與常通開關2(JK2) 串聯。
3.按權利要求1所述的省時省電的電磁灶，其特徵是電磁灶鍋(13)的側面帶有保溫層 (16)。
4.按權利要求3所述的省時省電的電磁灶，其特徵是保溫層(16)是由兩層金屬之間抽成準真空製成的。
5.按權利要求1所述的省時省電的電磁灶，其特徵是沸騰功率抑制電路(9)由可調節佔空比的555多諧振蕩器以及繼電器連接而成。
全文摘要
本發明公開了一種省時省電的電磁灶，它在現有技術電磁灶中增加沸騰功率抑制電路，並且起始加熱可為最高功率，縮短了食品沸騰時間。沸騰功率抑制電路受控於自動開關，當鍋內的水沸騰後，自動開關接通，使沸騰功率抑制電路工作，去控制電磁灶的主電路及風扇間歇地工作，平均功率減小，再加上帶保溫層的電磁灶鍋，可使電磁灶在350W平均功率下工作維持沸騰但不降低食品熟化速度，省電一倍以上。當鍋內倒入冷食或冷水後又可自動進入最高功率加熱狀態，縮短了當火鍋使用等待沸騰的時間，並且沸騰後又自動進入低功率沸騰態，減少了致癌物質亞硝酸鹽的產生。克服了現有電磁灶加熱速度與耗電多的矛盾等缺陷。本發明用於改進現有技術的各類電磁灶。
文檔編號F24C7/08GK102538042SQ201210035860
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者趙傑 申請人:德州學院