CN102538042B

CN102538042B - 省时省电的电磁灶

Info

Publication number: CN102538042B
Application number: CN201210035860.XA
Authority: CN
Inventors: 赵杰
Original assignee: Dezhou University
Current assignee: ZHONGSHAN SHUANGPING ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: CN102538042A

Abstract

本发明公开了一种省时省电的电磁灶，它在现有技术电磁灶中增加沸腾功率抑制电路，并且起始加热可为最高功率，缩短了食品沸腾时间。沸腾功率抑制电路受控于自动开关，当锅内的水沸腾后，自动开关接通，使沸腾功率抑制电路工作，去控制电磁灶的主电路及风扇间歇地工作，平均功率减小，再加上带保温层的电磁灶锅，可使电磁灶在350W平均功率下工作维持沸腾但不降低食品熟化速度，省电一倍以上。当锅内倒入冷食或冷水后又可自动进入最高功率加热状态，缩短了当火锅使用等待沸腾的时间，并且沸腾后又自动进入低功率沸腾态，减少了致癌物质亚硝酸盐的产生。克服了现有电磁灶加热速度与耗电多的矛盾等缺陷。本发明用于改进现有技术的各类电磁灶。

Description

省时省电的电磁灶

技术领域

本发明涉及一种电炊具，尤其指一种省时省电的电磁灶。

背景技术

电磁灶是社会拥有量和销售量都很大的一种电炊具，它热效率高、无名火、安全可靠、可进行多种方式的烹调，最符合中国人的烹调习惯。它是利用电磁灶主机内的加热线圈产生高强度交变磁场，交变磁场再进入电磁灶锅底部产生涡流而产生热量来加热熟化食品的。为了加快食品的烹调速度，用户往往选择功率最大的档级进行食品加热。但是，对于炖、煮等方式的烹调方式，一旦电磁灶锅内的水沸腾后，水的温度就达到了100摄氏度，就应该把加热功率降低到可维持水沸腾的加热功率，这种情况下对食品的加热熟化的速度与高加热功率情况下是相同的，因为从物理学角度而言，水只要沸腾就是100摄氏度，加热功率高也不能提高水温和食品加热熟化的速度。因此，电磁灶锅内的水沸腾后再保持高加热功率就没有必要，这还带来浪费电能和水、水中还会产生过多的亚硝酸盐（亚硝酸盐是一种致癌物质）的缺陷。而现有技术中的电磁灶没有水沸腾后自动降低加热功率的电路和功能，用户不知道也不方便及时调小加热功率。即便是炒菜等以水沸腾为加热途径的烹调方式，当锅内温度达到100摄氏度后也应该适当降低电磁灶的加热功率（原因同上）。由于电磁灶是耗电功率很高的电炊具（最高功率一般在2000W左右），上述缺陷带来的电能的浪费是很高的（可达到浪费电能50%以上），不符合当今世界节能减排的大趋势，也增加了用户的电费支出。如果用炖煮档位加热食品，功率也在900瓦左右，还有上述原因的降低加热功率空间，况且炖煮档位的加热功率仅是最大功率的一半左右，升温速度太慢尤其是食品多时尤为突出，浪费了用户的宝贵时间。另外，电磁灶内的散热风扇在不同加热功率时为转速不变的连续运转状态，也多余浪费了电能并缩短了风扇的使用寿命。专利申请号为01137360.1、名称为“高频电磁炉”的中国发明专利申请，就公开了一种电磁灶，也没有克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种升温速度快、可根据电磁灶锅内食品的温度升高情况自动改变加热功率的省时省电的电磁灶，并且电磁灶锅保温性好。

为了实现上述目的，本发明包含电磁灶主机，电磁灶主机有外壳，外壳上面是电磁灶面板（15），电磁灶面板（15）上面放置电磁灶锅（13），电磁灶面板（15）下面放置温度传感器（X）和加热线圈（14）,还带有直流工作电源(11)和控制及显示电路（12），控制及显示电路（12）的输出端与主电路的信号输入端相连，还带有散热风扇（F），电磁灶主机内带有沸腾功率抑制电路（9），沸腾功率抑制电路（9）的常通开关1（JK1）与主电路串联，自动开关（KT）与沸腾功率抑制电路（9）相连，自动开关（KT）安装在电磁灶面板（15）的下面。

为了节电和延长散热风扇（F）的使用寿命，散热风扇（F）与常通开关2（JK2）串联。为了节电和减少热量损失，电磁灶锅（13）的侧面带有保温层（16）。保温层（16）可由两层金属之间抽成准真空制成，耐用、轻便且保温效果好。沸腾功率抑制电路（9）由可调节占空比的555多谐振荡器和继电器连接而成。

由于本发明在现有技术中的电磁灶主机内部增加了沸腾功率抑制电路，沸腾功率抑制电路的继电器的常通开关1与主电路串联，直流稳压电源的输出端与自动开关串联后与沸腾功率抑制电路的电源输入端相连，自动开关安装在电磁灶面板的下面，当电磁灶锅内的水沸腾后，自动开关上的温度也随之升高而自动接通，并导致接通沸腾功率抑制电路的电源使其开始工作，并通过继电器的常通开关1，间歇地使主电路工作，使得电磁灶的平均加热功率减小，减小了耗电功率，并且此时仍可维持电磁灶锅内水的100摄氏度沸腾状态，使得食品加热熟化的速度或时间不变，同时也减少了因过度沸腾引起的亚硝酸盐的产生。另外，可以预置电磁灶的起始加热功率为最高，缩短了升温时间，并且间歇时间可调，方便了用户使用。散热风扇与继电器常通开关2串联，使得风扇运转与加热有无为同步运行状态，进一步减小了耗电，并延长了风扇的使用寿命。电磁灶锅的侧面和锅盖带有的保温层，显著减小了热量的散失，使得进一步减小加热功率维持沸腾成为可能，进一步减小了耗电功率。如果已经沸腾的电磁灶锅内中途加入凉水或生食物，自动开关又会自动断开使得电磁灶以最高功率快速加热，缩短了火锅（比如涮羊肉）等待沸腾的时间并减少了亚硝酸盐的产生。因而本发明带来了电磁灶的省电、省时、有益人体健康且延长风扇使用寿命等优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的电路原理图。

图2是本发明实施例2的电路原理图。

图3是本发明实施例3的电路原理图。

图4是本发明电磁灶锅的结构原理图。

具体实施方式

在图1中，220V交流市电通过电源插头10、保险丝BX1、总电源开关K、电流互感器H的原绕组、高频隔离线圈GL送给整流桥Q，电容C10为高频滤波电容，与高频隔离线圈GL一起滤除向电网的高频干扰。整流桥Q的输出端与扼流圈L、电容C6、C7、C8连接成的π型滤波器相连，输出300V左右的直流电压。加热线圈14的左端与扼流圈L的右端相连，加热线圈14的右端与阻尼二极管D5的负极以及功率开关三极管T1的集电极相连，逆程电容C9与加热线圈14并联。功率开关三极管T1的基极与继电器的常通开关1JK1串联后与控制及显示电路12的输出端相连。阻尼二极管D5的正极以及功率开关三极管T1的发射极接地。控制及显示电路12用的直流工作电源11的输入和输出端分别与高频隔离线圈GL的右端和控制及显示电路12的电源输入端相连（不同的电磁炉可有不同的输出直流电路数）。电流互感器H的副绕组与控制及显示电路12的一路信号输入端相连。温度传感器X与控制及显示电路12的另一路信号输入端相连（实际为双线结构输入，此处为简化画法）。电流互感器H用于检测电磁灶主机（本发明把除电磁灶锅13之外的部分总称为电磁灶主机）的总电流来实现自动控制。本发明把功率开关三极管T1、阻尼二极管D5、逆程电容C9、加热线圈14以及为其提供大功率直流工作电源的π型滤波器和整流桥Q等构成的电路称为主电路，功率开关三极管T1的基极为主电路的信号输入端。控制及显示电路12、直流工作电源11、以及主电路内部结构可采用现有技术中电磁灶的结构，各个元器件参数也相同。电磁灶主机的外壳也用现有技术中的。

变压器BY的原绕组与手动限温开关KS以及保险丝BX2（额定电流很小，用于保护变压器BY以及其后的电路元器件）串联后与高频隔离线圈的右端GL并联，变压器BY的副绕组与由二极管D1、D2、D3、D4构成的桥式整流器的输入端并联，桥式整流器的输出端与三端稳压器IC1、电容C3、C4、C5构成的滤波稳压电路相连，构成直流稳压电源。直流稳压电源的输出端17与常断式双金属片自动开关KT串联后，与沸腾功率抑制电路9的电源输入端相连。自动开关KT紧贴式安装在电磁灶面板15的下面。

由555时基集成电路IC、电阻R1、电阻R3、电位器R4、二极管D7、D8，电容C1和C2、电阻R2、三极管T、继电器【包括继电器线圈J和常通开关1（JK1）常通开关2（JK2）】、保护二极管D6连接构成沸腾功率抑制电路9。555时基集成电路IC的1脚接地，2脚与二极管D8和电容C1的正极以及二极管D7的负极相连，6脚与电阻R3下端和二极管D8的负极相连，7脚接电位器R4的滑动端以及二极管D7的正极，5脚接电容C2，3脚与电阻R2左端相连，4和8脚、保护二极管D6的负极、继电器线圈J以及电阻R1的上端相连后，构成沸腾功率抑制电路9的电源输入端。电位器R4串联在电阻R1和R3的中间。电容C1和C2的下端以及三极管T的发射极接地。三极管T的集电极接继电器线圈J的下端和保护二极管D6的正极。555时基集成电路IC左侧的电路为占空比调节电路：电源给定时电容C1充电路径为R1到R4的上半段再到D7；定时电容C1放电路径为D8到R3再到R4的下半段再到7脚。只要调节电位器R4滑动端的位置，就可改变给定时电容C1充电和放电的时间长短，进而改变3脚输出方波的占空比。电位器R4的滑动端在中间位时充放电时间常数相等，3脚输出占空比1:1，此时对应电磁灶功率降一倍；电位器R4的滑动端调到下位时，充电时间大于放电时间，占空比变大（3脚输出高电平维持时间长于输出低电平时间），此时对应的是电磁灶暂停加热时间长于加热时间，电磁灶功率降一倍还要多（电位器R4的滑动端越往下滑，电磁灶功率降的越多），反之亦然。

继电器线圈J、继电器上的常通开关1JK1、继电器上的常通开关2JK2用长点画线连起来表示三者为一体结构且联动的，只要继电器线圈J一达到额定电流，常通开关1JK1、常通开关2JK2就断开，反之则接通。如果继电器线圈J需要的工作电流小于150毫安，也可去掉三极管T和电阻R2,直接把继电器线圈J和保护二极管D6并联到3脚和地之间就行。散热风扇F与继电器常通开关2JK2串联后与高频隔离线圈GL的右端并联。

为了在很低的加热功率下维持电磁灶锅13内部的水的沸腾状态，还把电磁灶锅13制造成带有保温层16的结构。

在图2中，各部分与图1基本相同，不同之处是把常通开关1JK1改接成与加热线圈14串联的形式，但这种形式要求常通开关1JK1额定电流要在8A以上。本发明把常通开关1JK1串联在主电路输入端以及串联在加热线圈14中两种方式总称为常通开关1（JK1）与主电路串联。

在图3中，去掉了变压器BY以及后续的整流滤波稳压电路，原来直流稳压电源的输出端17通过手动限温开关KS与直流工作电源11的专门增加的一路直流电源（这可单独在直流工作电源11的内的变压器增加一个副绕组再加整流滤波稳压获得，也可直接取自其内某路原有的直流电源输出来实现）相连，其余各部分与图1相同。

在图4中，电磁灶锅13制造成带有保温层16的结构，保温层可以由两层金属之间抽去部分空气形成。比如：在电磁灶锅13的侧面再安装一层不锈钢外层18，并在电磁灶锅13与不锈钢外层18之间点焊几条防止塌陷的支撑环22。支撑环22可以是不锈钢片或圆形丝，支撑环22的直径以刚好套在电磁灶锅13的相应部位为准。然后抽去电磁灶锅13与不锈钢外层18之间的部分空气，利用其间的准真空保温。锅盖19也可仿上述结构制造。锅耳21和锅盖19的提手20可用电木塑料制造。由于上述保温结构，使得电磁灶锅13内的热量散失量大大减低，保证了只用很低的加热功率就可维持沸腾。

本发明的电路工作过程是这样的（以实施例1为例）：预置电磁灶主机为最高功率模式，并接通手动限温开关KS，此时电磁灶以最高功率快速加热。当电磁灶锅13内的水温达到100摄氏度时，常断式双金属片自动开关KT的温度随之升高而自动接通，因而自动接通了沸腾功率抑制电路9的电源（显然自动开关KT也可接在沸腾功率抑制电路9的其他位置，同样可以起到自动停止或启动沸腾功率抑制电路9的作用，比如：自动开关KT串联到555时基集成电路IC 的1脚和地之间或串联到3脚和电阻R2之间，故本发明把自动开关KT与沸腾功率抑制电路9的各种等效连接方式总称为自动开关KT与沸腾功率抑制电路9相连），沸腾功率抑制电路9有一个占空比可调的多谐振荡器，可自动使继电器线圈J交替有电流和无电流，导致常通开关1JK1和常通开关2JK2就同步交替断开和接通。当常通开关1JK1和常通开关2JK2断开时，功率开关三极管T1的基极开路，其集电极对地为开路状态，导致主电路为断路状态而不消耗电能，同时散热风扇F也不转；当常通开关1JK1和常通开关2JK2接通时，功率开关三极管T1的基极就接通了控制及显示电路12的输出端，以频率20-40KHz的频率开关，导致加热线圈14产生20-40KHz的高频交流电，并产生该频率的强磁场，强大且交变的磁力线穿过电磁灶面板15和电磁灶锅13的锅底，在锅底产生涡流而使锅底发出高热量。由于此时主电路和散热风扇为同步交替断续用电，其平均加热或耗电功率显著减小（实验证明，平均功率300-400W就可维持沸腾），节省了一倍以上的电能。电位器R4用于调节主电路和散热风扇的通断时间比例,从而改变平均加热功率（电位器R4的滑动端越往下滑加热功率越小，反之亦然），以适应用户不同情况下的不同需求。为了方便用户使用，可在电位器旋钮安装的面板位置制造上平均加热功率刻度。如果已经沸腾的电磁灶锅内中途加入凉水或生食物，自动开关又会因降温而自动断开使得电磁灶以最高功率快速加热，缩短了火锅（比如涮羊肉）等待沸腾的时间并减少了亚硝酸盐的产生。当手动限温开关KS断开后，沸腾功率抑制电路9因不得电而不工作，此时为现有技术的电磁灶工作状态。

本发明实施例的非现有技术电路部分的元件参考值：电阻R1、R3、R2分别为22、22、3K，电位器R4为47K，二极管D7、D8都为1N4148,电容C1、C2分别为100、0.01μF，三极管T、保护二极管D6分别为C9013、1N4007，继电器为12V双触点的，其触点开关的额定电流1A就足够了，也可用两个小的6V单触点继电器串联线圈后使用。自动开关KT可用电冰箱碟形过热保护器或电饭锅上用的那种双金属片自动温度开关的结构，不过要改成常断的，其自动接通温度要根据与电磁灶面板15的热梯度来定，以保证电磁灶锅13内的温度达100摄氏度能自动接通为准。

本发明公开了一种省时省电的电磁灶设计思路和几个具体实施例，该技术领域的技术人员可以依据该思路，进行多种变换，比如：沸腾功率抑制电路9可以采取其他方式的电路，甚至可以集成到控制及显示电路12内部去；自动开关KT可以是其他结构甚至是温度传感器配合电子电路代替；继电器常通开关1和2可以用固态继电器或可控硅代替；也可把继电器常通开关2JK2省略去掉；电磁灶锅13的保温层16也可用其他材料制造等等，但这些变化并没有偏离本发明的实质。

Claims

1.一种省时省电的电磁灶，包含电磁灶主机，电磁灶主机有外壳，外壳上面是电磁灶面板（15），电磁灶面板（15）上面放置电磁灶锅（13），电磁灶面板（15）下面放置温度传感器（X）和加热线圈（14）,还带有直流工作电源(11)和控制及显示电路（12），控制及显示电路（12）的输出端与主电路的信号输入端相连，还带有散热风扇（F），其特征是电磁灶主机内带有沸腾功率抑制电路（9），沸腾功率抑制电路（9）的常通开关1（JK1）与主电路串联，自动开关（KT）与沸腾功率抑制电路（9）相连，自动开关（KT）安装在电磁灶面板（15）的下面，散热风扇（F）与常通开关2（JK2）串联。