CN116600688A - 用于感应加热的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于与感应加热元件(50)一起使用的装置(10)。该装置包括：铁磁底座(20)，被布置成将来自感应加热元件的磁能转换成热能；感应线圈(24)，被布置成将来自感应加热元件的磁能转换成电能；防水壳体(30)，包括导电地耦接至感应线圈的电子电路(32)；由电子电路使用电能控制的马达(34)；以及由马达驱动的搅拌器(40)。还公开了包括感应加热元件和该装置的系统，以及在感应加热元件上使用该装置来加热和搅拌抗磁容器中的食品的方法。

Description

用于感应加热的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种与感应加热元件一起使用以搅拌和加热抗磁容器中的食品的装置。

本发明还涉及包括这种装置的系统。

本发明还涉及使用这种装置的方法。

背景技术

感应加热是加热食物的常用技术。可以形成厨房用具例如感应炉架的一部分的感应加热元件通常包括金属线圈，例如铜线线圈，交流电通过该线圈，从而产生振荡磁场。为了利用感应加热来加热诸如食品的物质，该物质必须放置在例如不锈钢盘等的铁磁容器中，并且放置在感应加热元件上。振荡磁场引起容器的铁磁材料中涡流的产生，涡流加热铁磁材料，使得物质被铁磁材料和物质之间的热传递加热。

因此，感应加热的限制是必须使用铁磁容器。这可能是不方便的，例如因为食品已经容纳在诸如存储容器或其原始包装的非金属容器中，或者因为铁磁容器不容易获得，例如因为用户可用的所有铁磁容器均已在使用中或需要清洁。在这种场景下，作为备选，食品可以在微波炉中加热或再加热，但是数个用户不喜欢为此目的而使用微波炉，并且更喜欢使用他们的感应加热源。

因此，需要一种装置，该装置可以通过感应加热来加热食品而不需要使用铁磁容器，并且该装置可以在加热期间搅拌食品，使得它的用户不必为了确保食品的均匀加热而定期地搅拌食品，而例如在长时间的烹饪过程中这可能是繁琐的，因为用户可能不能提供长时间的定期搅拌。

WO 2015/106762A1公开了一种用于加热容器中的流体的感应加热装置。该感应加热装置包括第一磁场，该第一磁场被布置成邻近该容器并且被布置成以可调节的频率围绕搅拌轴旋转。第一磁场产生能够使容器中的磁搅拌设备旋转的磁转矩。该感应设备还包括用于感应加热的第二磁场，该第二磁场具有被布置成用于在该磁性搅拌设备中感应的磁感应热的频率和振幅。磁性搅拌设备被布置成转动容器中的流体。因此，由于从由第二磁场在磁性搅拌设备中感应的热到食品的热传递，磁性搅拌设备可以用于搅拌和加热非铁磁性容器中的食品。然而，这种磁搅拌设备的主要缺点是它必须与能够产生旋转磁场的感应设备结合使用，以便产生磁搅拌设备的搅拌运动，使得磁搅拌设备不能与其中不产生这种旋转磁场的通常使用的感应加热元件一起使用。

US 2018/146516A1公开了一种烹饪用具，该烹饪用具包括驱动单元，以及接收单元，接收单元被配置成以非接触方式接收能量并且向驱动单元供应能量。

EP 2907363A1公开了一种在感应加热炉灶面上操作的无线烹饪用具。

WO 2017/174634A1公开了一种感应加热的炉灶面，厨房器具在炉灶面上运行。

EP 2757660A1公开了一种非接触电力接收装置和非接触传输设备。

发明内容

本发明寻求提供一种可与任何感应加热元件一起使用以搅拌和加热抗磁容器中的食品的装置。

本发明还寻求提供一种包括这种装置的系统。

本发明还寻求提供一种使用这种装置的方法。

根据一个方面，提供了一种与感应加热元件一起使用的装置，该装置包括：被布置成用于将来自感应加热元件的磁能转换成热能的铁磁底座，被布置成用于将来自感应加热元件的磁能转换成电能的感应线圈，包括导电地耦接到感应线圈上的电子电路的防水壳体，以及由电子电路使用电能来控制的马达，和由所述马达驱动的搅拌器。

本发明的装置结合了感应线圈与铁磁加热元件，即装置的铁磁底座，该铁磁加热元件用于通过暴露于由感应加热元件产生的磁能，即振荡磁场，在铁磁底座内产生涡流来加热食品，该感应线圈用于将一部分磁能转换成电能，该电能由电子电路用来驱动马达，该马达继而驱动搅拌器，该搅拌器用于搅拌放入到该装置中的食品。因此，提供了一种装置，该装置可以用于加热和搅拌感应加热元件(例如感应炉架的加热区)上的抗磁容器中的食品，而不需要感应加热元件产生旋转磁场来启动搅拌器。因此，根据本发明实施例的装置可以与任何类型的感应加热元件一起使用。

感应线圈通过铁磁底座内的孔口暴露于所述磁能，以便提供该装置的紧凑设计，以及确保在该装置的使用期间感应线圈能够尽可能地靠近感应加热元件定位，以确保从由感应线圈收集的磁能产生足够量的电能，即确保感应线圈暴露于由感应加热元件感应的足够大的磁场强度。备选地，将感应线圈安装在铁磁基座周围，以确保感应线圈暴露于由感应加热元件引起的足够大的磁场强度。

该装置还可包括延伸跨过所述孔口的铁氧体屏蔽件，使得铁氧体屏蔽件被定位在感应线圈和防水壳体之间，以屏蔽电子电路不暴露于由感应加热元件感应的磁场，从而保护电子电路不发生故障。

在一个实施例中，该装置还包括在铁磁底座的背离防水壳体的主表面上的至少一个热绝缘间隔构件。该主表面通常被设置为铁磁底座的表面，该铁磁底座的表面面向装置要被放入的抗磁容器的底部。因此，至少一个热绝缘间隔构件用作装置与抗磁容器的一个或多个接触点，以便防止从铁磁底座到抗磁容器的过度热传递，例如防止抗磁容器过热，过热可能导致抗磁容器的不可逆的损坏，例如在抗磁容器由热塑性塑料制成的情况下。

在特定实施例中，至少一个热绝缘间隔构件包括彼此空间分离的多个离散间隔元件，例如多个热绝缘橡胶支脚。在另一特定实施例中，至少一个热绝缘间隔构件包括热绝缘膜。

搅拌器可以机械地耦接到由所述马达驱动的旋转轴，以便提供机械驱动的搅拌器。备选地，搅拌器可以磁耦合到所述电机，以便提供磁驱动电机。在一个实施例中，装置还包括安装在由马达驱动的可旋转轴上的永磁体，搅拌器包括与永磁体磁耦合的铁磁搅拌元件，使得在马达使可旋转轴旋转时，永磁体的旋转产生旋转磁场，旋转磁场使铁磁搅拌元件跟随旋转磁场的旋转。

防水壳体可以通过在防水壳体与铁磁底座之间延伸的多个臂与铁磁底座在空间上分开，其中搅拌器被定位在防水壳体与铁磁底座之间的间隙内。这样具有提供特别紧凑和用户友好的装置的优点。

在一个实施例中，铁磁底座具有至少100mm的直径，以确保从铁磁底座到食品的有效热传递，并确保通过感应加热元件来检测铁磁底座。

装置还可以包括在铁磁底座的面向防水壳体的主表面上的至少一个翅片，用于在搅拌器的操作期间稳定该装置，例如，防止该装置在食品内移动或在搅拌器的使用期间掉落。

根据另一方面，提供了一种用于加热抗磁容器中的液体的系统，该系统包括感应加热元件和本文所述的任意实施例的装置。通过提供包括本发明的感应加热元件和装置的成套部件，用户可以使用感应加热元件而不需要铁磁烹饪用具，因为抗磁容器可以与本发明的装置结合使用，假定本发明的装置的铁磁底座通过在底座暴露于由感应加热元件产生的磁场时在铁磁底座中产生的涡流来提供食品的加热。

感应加热元件可以以任何合适的形式提供。在特别有利的实施例中，感应加热元件形成感应炉架的一部分。

根据又一方面，提供了一种加热抗磁容器中的液体的方法，该方法包括将包括所述液体的抗磁容器放置在感应加热元件上，将根据本文所述的实施例中的任一实施例的装置放置在感应加热元件上方的容器内；以及接合感应加热元件以激活装置。通过这种方法，食品可以在感应加热元件上被加热，而不需要使用铁磁烹饪用具来容纳食品以确保食品的加热。

附图说明

将参照附图和通过非限制性示例来更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1示意性地描绘了根据一个实施例的装置的截面视图；

图2示意性地描绘了根据另一个实施例的装置的截面视图；

图3示意性地描绘了根据又一个实施例的装置的截面视图；

图4示意性地描绘了根据又一个实施例的装置的截面视图；

图5示意性地描绘了根据又一个实施例的装置的截面视图；

图6示意性地描绘了根据又一个实施例的装置的截面视图；

图7示意性地描绘了根据一个实施例的系统的截面视图；以及

图8是根据示例实施例的方法的流程图。

具体实施方式

应当理解，附图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。

图1示意性地示出了根据本发明实施例的装置10。装置10包括铁磁基座20，例如铁磁金属盘等，其包括用于将感应线圈24暴露于感应加热元件的磁场的孔口21，装置10在感应加热元件上可以被定位在包括食品的抗磁容器内。在一些实施例中，铁磁基座具有至少100mm的直径，以确保铁磁基座与待加热的食品之间的充分热传递，并且确保通过感应加热元件来检测装置10，装置10将在感应加热元件上定位在食品的抗磁容器内。优选地，孔口21包括感应线圈24，但是其中前述磁场穿过孔口21以到达相对于孔口21纵向移位的感应线圈24的备选布置同样是可行的。感应线圈24通常将从感应加热元件感应的振荡磁场收集的磁能转换成电能，即电流，这本身是公知的。感应线圈24可以采用任何合适的形状，例如由铜或任何其它合适的金属制成的线圈。

装置10还包括密封壳体30，即防水壳体30，其容纳电子电路32和马达34。电子电路32导电地耦合到感应线圈24，并且使用由感应线圈24产生的电能来驱动马达34。电子电路32还可以保护马达34免于暴露于由感应线圈24提供的过电压和/或过电流。马达34通过延伸穿过防水壳体30的驱动轴或轴线36机械地耦接到被定位在防水壳体30外部的搅拌器40。马达34通过驱动轴或轴线36的旋转来操作搅拌器40，从而引起搅拌器40的旋转。因此，当放置在容纳诸如液体食品的食品的容器中时，容器定位在诸如感应炉架的加热区的感应加热元件上时，感应加热元件的接合导致感应线圈24产生电能，该电能由马达34处的电子电路32转换成搅拌器40的旋转运动，导致容器内的食品的搅拌。搅拌器40可以采用任何合适的形状，例如包括从可旋转轴线36延伸的一个或多个叶片的叶片装置。

同时，由感应加热元件产生的振荡磁场在铁磁底座20内感应产生涡流，涡流加热铁磁底座20，这本身是公知的，该热量产生从铁磁底座20传递到装置10所在的容器内的食品，从而加热食品。从前述内容可以理解，容纳食品的容器可以是抗磁容器，例如塑料食品存储容器、玻璃或陶瓷碗、诸如铜盘的由抗磁金属制成的盘等，因为涡流不必在容器壁中产生，而是在装置10的铁磁底座20内产生。

为了防止装置10的铁磁底座20和容纳要被加热的食品的容器之间的直接热接触，铁磁底座20的面向容器的主表面，通常是铁磁底座20的底表面，可以承载一个或多个热绝缘间隔件，该热绝缘间隔件在铁磁底座20和食品容器之间提供热屏障，从而能够防止食品容器过热。由于多种原因，食品容器的这种过热可能是不利的；例如，过热的食品容器可能导致人的手在直接接触食品容器时被烫伤或灼伤，或者甚至可能导致食品容器的永久性损坏，例如在热塑性食品容器的情况下。在图1中，至少一个热绝缘间隔构件是由多个离散间隔元件22形成的，这些间隔元件在空间上彼此分开，例如以便在铁磁底座20与食品容器之间提供稳定的界面。离散的热绝缘间隔元件22可以采用任何合适的形式，例如橡胶支脚等。

防水壳体30可以安装在铁磁基座20上，使得容纳搅拌器40的间隙35形成在防水壳体30和铁磁基座20之间，这样产生了装置10的特别紧凑的设计。防水壳体30可以以任何合适的方式安装在铁磁基座20上，例如通过在防水壳体30和铁磁基座20之间延伸的多个臂31。如本领域技术人员容易理解的，感应线圈24和电子电路32之间的导电耦合25可以延伸穿过至少一个臂31。

在图2中示意性地示出的另一实施例中，装置10还包括铁氧体屏蔽件26，该铁氧体屏蔽件26被布置成将电子电路32与感应线圈24屏蔽开。例如，在感应线圈24安装在孔口21中的情况下，铁氧体屏蔽件26可以延伸跨过孔口21，使得铁氧体屏蔽件26被定位在感应线圈24和防水壳体30之间，由此将电子电路32与感应加热元件的振荡磁场屏蔽开，因为暴露于这样的磁场可能危及电子电路32的正确操作。

在上述实施例中，搅拌器40通过轴36机械地耦接到马达34。然而，在备选实施例中，搅拌器40可以磁性地耦接到马达34。这种磁耦合的示例性实施例在图3中被示意性地示出，其中永磁体38安装在轴36上，例如安装在防水壳体30内，而搅拌器40安装在独立地可旋转的轴41上，可旋转的轴41可以以任何合适的方式安装在例如防水壳体30上。在该实施例中，搅拌器40的一个或多个叶片由铁磁材料制成或包括铁磁材料，使得在通过由感应线圈24产生的电流驱动的马达34使永磁体38旋转时，永磁体38产生旋转磁场，导致搅拌器40的一个或多个铁磁叶片随着该磁场的旋转而感应旋转。为了避免疑问，应当注意，该旋转磁场独立于食品容器可以放置在其上的感应加热元件而产生，使得搅拌器40磁耦合到马达34的装置10的实施例仍然可以与任何类型的感应加热元件一起使用。

图4示意性地示出了装置10的又一实施例，其中，铁磁底座20的面向食品容器的主表面上的至少一个绝热构件由覆盖主表面的热绝缘膜23形成。这种热绝缘膜可以由任何合适的热绝缘材料制成。这些材料本身对于本领域技术人员来说是公知的，并且仅为了简洁起见，将不再进一步解释。

图5示意性地示出了装置10的设计的进一步改进，其中一个或多个翅片28被装配在铁磁底座20的面向防水壳体30的主表面上。一个或多个翅片28在使用期间，即当搅拌器40接合时稳定该装置10，例如以防止装置10在食品容器内移动。翅片28的尺寸优选地设置成使得每个翅片28的面积超过搅拌器40的叶片的面积，从而有效地防止由搅拌器40搅拌液体食品而引起的液体食品的涡旋引起的装置10的位移。一个或多个翅片28可以由能够承受由铁磁底座20内的涡流产生的热的任何合适的材料制成。在一个实施例中，翅片28由与铁磁底座20相同的材料制成，例如形成铁磁底座20的整体部分。

在前述实施例中，搅拌器40被定位在由在防水壳体30和铁磁底座20之间延伸的臂31限定的间隙35内。然而，也可以设想其它布置。这种备选实施例的示例性实施例在图6中被示意性地示出，其中由马达3驱动的可旋转轴36从防水壳体30的顶部延伸，使得搅拌器40安装在防水壳体30的顶部上。为了在放置装置10的食品容器内引起食品的有效搅拌，搅拌器40可以成形为使得它围绕防水壳体30并且沿着铁磁底座20的上表面延伸。搅拌器40的其它形状当然同样可行。在搅拌器40安装在防水壳体30的顶部上的情况下，可以省略防水壳体30和铁磁底座20之间的间隙35，并且防水壳体30可以直接安装到铁磁底座20上，例如安装到铁氧体屏蔽件26上。

在上述实施例中，感应线圈24通过铁磁底座20中的孔口21暴露于感应加热源的磁场。然而，应当理解，备选的布置同样是可行的。例如，孔口21可以由盲壁等密封，使得在装置10的使用期间盲壁被定位在感应线圈21和感应加热元件之间。在另一个实施例中，孔口21可以从铁磁底座20中省略，并且感应线圈24可以围绕铁磁底座20定位。如本领域技术人员容易理解的，其中铁磁底座20和感应线圈24两者都暴露于由感应加热源产生的磁场的其它布置也是可行的。

图7示意性地示出了系统60，其包括根据本发明的任何实施例的装置10和感应加热元件50，例如感应炉架的加热区。装置10可以放置在抗磁食品容器1内，例如玻璃或陶瓷碗、塑料容器等，其包括食品3，典型地为液体食品，例如汤等，使得食品3可以由装置10的铁磁底座20加热，同时当感应加热元件50接合时，装置10的搅拌器40搅拌食品。如前所述，装置10的铁磁体基座20优选地具有至少100mm的直径，以确保感应加热元件50检测到铁磁体基座20，从而当包括液体食品3的抗磁容器1和装置10被定位在感应加热元件50上时，感应加热元件50将接通。

图8是根据示例性实施例的加热抗磁容器1中的液体3的方法100的流程图。方法100开始于操作101，例如通过提供包括(液体)食品3的抗磁容器1。在本申请的上下文中，术语“抗磁”还旨在涵盖有时被称为非磁性的材料，例如玻璃和木材，因为这些材料实际上是弱抗磁的。在操作103中，抗磁容器1被放置在感应加热元件50上，并且装置10被放置在抗磁容器1内，使得在操作105中装置10被放置在感应加热元件50上。备选地，在将抗磁容器1放置到感应加热元件50上之前，将装置10放置在抗磁容器1内。在将抗磁容器1和装置10定位在感应加热元件50(例如感应炉架的加热区域)上方时，感应加热元件50接通，这导致在装置10的铁磁底座20中产生涡流，涡流加热抗磁容器1内的食品3，同时由感应线圈24产生的电能通过电子电路32和马达34转换成搅拌器40的旋转运动，从而搅拌抗磁容器1内的食品3。由装置10对抗磁容器1内的食品3的这种同时加热和搅拌持续进行，直到制备好食品为止，此后，方法100在操作109终止，例如通过关闭感应加热元件50。

应注意，上述实施例说明而非限制本发明，且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，置于括号中的任何附图标记不应解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件之前的词语“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。本发明可以通过包括几个不同元件的硬件来实现。在列举了几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个装置能够由同一项硬件来实现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (14)

1.一种用于与感应加热元件(50)一起使用的装置(10)，所述装置包括：

铁磁底座(20)，被布置成将来自所述感应加热元件的磁能转换成热能；

感应线圈(24)，被布置成将来自所述感应加热元件的磁能转换成电能；

防水壳体(30)，包括：

电子电路(32)，导电地耦接到所述感应线圈；以及

马达(34)，所述马达由所述电子电路使用所述电能控制；以及

搅拌器(40)，所述搅拌器由所述马达驱动，其中所述感应线圈(24)通过所述铁磁底座(20)内的孔口(21)或通过安装在所述铁磁底座(20)周围的所述感应线圈(24)暴露于所述磁能。

2.根据权利要求1所述的装置(10)，还包括铁氧体屏蔽件(26)，所述铁氧体屏蔽件延伸跨过所述孔口(21)，使得所述铁氧体屏蔽件被定位在所述感应线圈(24)和所述防水壳体(30)之间。

3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，还包括在所述铁磁底座(20)的背向所述防水壳体(30)的主表面上的至少一个热绝缘间隔构件(22、23)。

4.根据权利要求3所述的装置(10)，其中所述至少一个热绝缘间隔构件包括彼此空间分离的多个离散间隔元件(22)。

5.根据权利要求3或4所述的装置(10)，其中所述至少一个热绝缘间隔构件包括热绝缘膜(23)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置(10)，其中所述搅拌器(40)机械地耦接到由所述马达(34)驱动的可旋转轴(36)。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的装置(10)，其中所述搅拌器(40)磁耦合到所述马达(34)。

8.根据权利要求7所述的装置(10)，其中所述装置还包括安装在由所述马达(34)驱动的可旋转轴(36)上的永磁体(38)，并且其中所述搅拌器(40)包括磁耦合到所述永磁体的铁磁搅拌元件。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置(10)，其中所述防水壳体(30)通过在所述防水壳体和所述铁磁底座之间延伸的多个臂(31)与所述铁磁底座(20)在空间上分离，并且其中所述搅拌器(40)被定位在所述防水壳体和所述铁磁底座之间的间隙(35)内。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置(10)，其中所述铁磁底座(20)具有至少100mm的直径。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置(10)，还包括在所述铁磁底座(20)的面向所述防水壳体(30)的主表面上的至少一个翅片(28)，用于在所述搅拌器(40)的操作期间稳定所述装置。

12.一种用于加热抗磁容器(1)中的液体(3)的系统，所述系统包括感应加热元件(50)和根据权利要求1-11中任一项所述的装置(10)。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述感应加热元件(50)形成感应炉架的部分。

14.一种加热抗磁容器(1)中的液体(3)的方法(100)，所述方法包括：

将包括所述液体的所述抗磁容器放置(103)在感应加热元件(50)上；

将根据权利要求1-11中任一项所述的装置(10)放置(105)在所述感应加热元件上方的所述容器内；以及

接合(107)所述感应加热元件以激活所述装置。