DE19908443A1

DE19908443A1 - Induktionsheizvorrichtung

Info

Publication number: DE19908443A1
Application number: DE19908443A
Authority: DE
Inventors: Kazufumi Ushijima; Takeshi Fujita; Toshiyuki Hirata
Original assignee: Japan Res & Dev Ass
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 1999-09-02
Also published as: KR19990072837A; CN1138456C; ITMI990362A1; CN1228670A; US6147336A; KR100597966B1; IT1309716B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Induktionsheizvorrichtung und betrifft im besonderen eine Induktionsheizvorrichtung, die für ein Kochgerät zum Erhitzen von Nahrungsmitteln oder anderem Erwärmungsgut Anwendung finden kann.

Kochgeräte mit einem Heizraum zur Aufnahme und zur Erwärmung von Nahrungsmitteln werden heute in vielfältigen Ausführungen hergestellt. So weist zum Beispiel eine Art von diesen Geräten ein Magnetron oder eine ähnliche Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen und zum Garen der Speisen durch dielektrische Heiz methoden unter Verwendung der Mikrowellen auf, und eine andere Art benutzt Heißluft zum Garen der Speisen. Bei manchen Geräten erfolgt das Garen der Speisen auch durch eine Kombination der beiden Methoden. Weiter sind Geräte bekannt geworden, bei denen Dampf in den Heizraum eingeleitet wird, während die Nahrungs mittel nach einer der oben beschriebenen Methoden erhitzt wer den. Geräte dieser Art sind z. B. in der japanischen Auslege schrift S59-22132, in der japanischen Offenlegungsschrift H8-49854 und in der japanischen Offenlegungsschrift H9-4849 offenbart.

Fig. 11 zeigt den Aufbau eines Ofens mit Dampfeinspeisung, der ein mit Heißluft arbeitendes Kochgerät herkömmlicher Art dar stellt. Der Ofen mit Dampfeinspeisung hat einen Heizraum 91, in dem sich eine Ablage 92 zum Abstellen des zu erwärmenden Gutes befindet. An der Rückwand des Heizraums 91 ist ein topfartiges Gehäuse 93 angeordnet, und hinter dem Gehäuse 93 befindet sich ein Ventilatormotor 94. Die Drehwelle 95 des Ventilator motors 94 durchdringt die Wand des Gehäuses 93, und das Ende der Drehwelle 95 ist mit einem Ventilator 96 bestückt. Ein mit einem Leistungskreis (nicht gezeigt) verbundener ummantelter Heizer 97 ist so vorgesehen, daß er den Ventilator 96 konzen trisch umgibt.

Beim Erwärmungsvorgang saugt der in Rotation versetzte Ventila tor 96 über die Mitte der Vorderseite Luft an und treibt die Luft zum Randbereich hin. Unterdessen wird der Heizer 97 mit elektrischer Energie gespeist, und bei Inkontakttreten mit dem Heizer 97 erfährt die angetriebene Luft eine Erwärmung. Die heiße Luft wird in den Heizraum 91 zurückgeschickt.

Der Heizraum 91 ist außerdem mit einem Verdampfer 98 ausgestat tet, der einen Heizer 981 und einen Behälter 982 aufweist. Wäh rend des Erwärmungsvorgangs wird auch der Heizer 981 mit elek trischer Energie gespeist, um so das Wasser in dem Behälter 982 in den dampfförmigen Zustand zu überführen. Der Dampf wird in den Heizraum 91 eingespeist, und zwar nicht nur, um ein Aus trocknen der Nahrungsmittel durch die heiße Luft zu verhindern, sondern auch, um die Wirksamkeit des Erwärmungsprozesses zu verbessern. Wenn nämlich die Erwärmung unter Einspeisung von Dampf (vorzugsweise überhitztem Dampf) durchgeführt wird, dann wird der Dampf eine beträchtliche Wärmemenge an das Nahrungs mittel abgeben, wenn er mit dem Nahrungsmittel in Berührung kommt, so daß sich die benötigte Zubereitungszeit gegenüber derjenigen, die ohne Dampfeinspeisung erforderlich ist, verkürzt.

Allerdings ist bei dem oben beschriebenen Ofen mit Dampfein speisung die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs nicht groß, weil der Heizer 97 mit einem hitzebeständigen Isoliermaterial bedeckt ist und es konstruktiv schwierig ist, die Oberfläche des Heizers 97 zu vergrößern. Wenn also dem Heizer 97 eine übermäßige Energiemenge zugeführt wird, erfährt die Temperatur im Inneren des Heizers 97 vorübergehend einen Anstieg auf abnorm hohe Werte, was vielfach zu Störungen oder anderen Schädigungen führt. Also begrenzt man die maximale Energie zufuhr zu dem Heizer 97, was das rasche Erwärmen der Nahrungs mittel verhindert.

Im Zusammenhang mit der im vorstehenden beschriebenen Problema tik hat die Anmelderin ein neuartiges Kochgerät vorgeschlagen, welches in der japanische Offenlegungsschrift H10-255963 offen bart ist. Das Gerät hat einen Heizraum zur Aufnahme des zu erwärmenden Gutes, und an der Rückwand des Heizraums ist ein zylindrisches becherförmiges Gehäuse aus einem isolierenden Material angeordnet. In dem Gehäuse befindet sich ein Ventila tor, der Luft vom Zentrum aus ansaugt und die Luft zum Rand hin treibt, und es ist ein zylindrisches Heizelement in der Weise vorgesehen, daß es den Ventilator konzentrisch umgibt. Eine gewickelte Spule ist außerhalb der zylindrischen Seitenwand des Gehäuses vorgesehen. Die Spule ist mit einer Energieversor gungseinheit verbunden, um die Spule mit hochfrequenter elek trischer Energie zu speisen, so daß das Heizelement induktiv erhitzt wird. Bei diesem Gerät wird, wenn der Spule ein hoch frequenter Strom von der Energieversorgungseinheit zugeführt wird, von der Spule ein magnetischer Fluß erzeugt. Der magneti sche Fluß tritt durch das zylindrische Heizelement, wodurch ein elektrischer Strom in der Randzone des Heizelements induziert wird. Hierbei wird das Heizelement durch die von dem induzier ten elektrischen Strom erzeugte Joulesche Wärme erhitzt. Auf diese Weise wird die in Richtung des Heizelements getriebene Luft erwärmt.

Bei diesem Kochgerät kann der Spule eine große Menge an elek trischer Energie zugeführt werden, weil die Spule selbst keine Wärme entwickelt. Ferner ist die Wirksamkeit des Erwärmungsvor gangs sehr hoch, weil Spule und Heizelement geeignet dicht bei einander angeordnet sind, mit der zylindrischen Wand des Gehäu ses dazwischen. Demnach kann durch schnelles Erhöhen der Tempe ratur der Benutzer ein Nahrungsmittel in geeignet kurzer Zeit erhitzen, ohne daß dessen Geschmack oder Aroma leidet.

Bei einem solchen Kochgerät, welches mit Induktionserwärmung arbeitet, wird es bevorzugt, die Zahl der Windungen der Spule zu erhöhen, um die Wirksamkeit des Erwärmungsvorgangs zu ver bessern. Die Zahl der Windungen der Spule kann dadurch erhöht werden, daß das zylindrische Gehäuse länger gemacht wird; dies aber macht die Induktionsheizeinheit (umfassend das Gehäuse, den Ventilator, das Heizelement und die Spule) größer. Im Zusammenhang mit dieser Problematik wird in der japanischen Patentanmeldung H9-285996 ein Kochgerät mit einer verkürzten Induktionsheizeinneit vorgeschlagen. Bei diesem Gerät ist ein Heizelement in Form eines flachen Rings so angeordnet, daß es den Ventilator konzentrisch umgibt, und hinter dem Heizelement ist eine Spiralspule in Form einer flachen Scheibe zentrisch zu der Drehwelle des Ventilators angeordnet. Eine solche Konstruk tion erlaubt es, die Zahl der Windungen der Spule zu erhöhen, ohne die Induktionheizeinheit größer (oder voluminöser) zu machen.

Bei dem oben beschriebenen Gerät ist es jedoch unmöglich, den Durchmesser des Ventilators zu vergrößern, weil um den Ventila tor herum geeignet Raum für die Unterbringung des Heizelements bleiben muß. Aus diesem Grund läßt sich eine starke Luftströ mung (oder ein großer Winddruck) nicht erzeugen, wenn der Ven tilator mit kleiner Geschwindigkeit läuft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zunächst, eine erste Induktionsheizvorrichtung vorzuschlagen, die als ein Induk tionsheizer eines Kochgeräts Anwendung finden kann, wobei die Vorrichtung es erlaubt, den Durchmesser des Ventilators zu vergrößern, ohne den Induktionsheizer voluminös oder groß zu machen.

Diese Aufgabe wird von einer ersten erfindungsgemäßen Induk tionsheizvorrichtung gelöst, welche einen im wesentlichen geschlossenen Heizraum zur Aufnahme eines zu erwärmenden Gutes aufweist und ferner umfaßt:
einen metallischen Ventilator, der an einer Innenwand des Heizraums angeordnet ist und der von seinem Zentrum aus Luft ansaugt und die Luft gegen seinen Randbereich hin treibt;
eine hinter dem Ventilator angeordnete Spule; und
eine Energieversorgungseinheit zur Speisung der Spule mit hoch frequenter elektrischer Energie, so daß der Ventilator induktiv heizbar ist.

Bei der ersten Induktionsheizvorrichtung wird, wenn der Spule hochfrequente elektrische Energie von der Energieversorgungs einheit zugeführt wird, von der Spule ein magnetischer Wechsel fluß erzeugt, der in den metallischen Ventilator eindringt. Der magnetische Fluß induziert einen Wirbelstrom in dem Ventilator, wodurch der Ventilator induktiv erwärmt wird. In dem Heizraum saugt der Ventilator vom Zentrum seiner Vorderseite aus Luft an und treibt die Luft gegen seinen Randbereich hin, wo die Luft mit dem Ventilator in Berührung tritt und als Folge eines Wär meaustauschs erhitzt wird. Somit entsteht in dem Heizraum eine zirkulierende Strömung heißer Luft, die Temperatur im Heizraum steigt, und das Garen des Gutes im Heizraum nimmt seinen Ver lauf. Die Oberfläche des Gutes erfährt durch die in dem Heizraum zirkulierende Heißluft eine Röstung, so daß sie eine braune Farbe bekommt. Daneben wird das Gut auch durch die von dem erhitzten Ventilator abgegebene Strahlungswärme erhitzt.

Bei der ersten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung ist es nicht notwendig, einen zusätzlichen Raum für die Anordnung eines Heizelements freizuhalten, weil der Ventilator als Heiz element für die Induktionserwärmung genutzt wird. Somit wird es möglich, den Durchmesser des Ventilators zu vergrößern, so daß die Wirksamkeit des Blasvorgangs verbessert wird. Weiter geht mit der Verwendung des Ventilators als Heizelement einher, daß sich die Zahl der Teile für die Induktionsheizvorrichtung ver ringert und der Aufbau der Induktionsheizvorrichtung verein facht wird, so daß die Herstellungskosten gesenkt werden.

Bei der ersten Induktionsheizvorrichtung kann die Spule bevor zugt eine Spiralspule in Form einer flachen Scheibe sein, die zentrisch zu der Drehwelle des Ventilators angeordnet ist. Durch einen solchen Aufbau ist es möglich, einen schlanken Induktionsheizer auszubilden, weil die Spule im wesentlichen parallel zu dem Ventilator liegt. Auf diese Weise Platz spa rend, kann die Größe des Außengehäuses des Kochgeräts kleiner sein, ohne die Kapazität des Heizraums zu verändern. Mit ande ren Worten, die Kapazität des Heizraums kann erhöht werden, ohne das Außengehäuse zu vergrößern.

Die erste erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung kann fer ner umfassen: eine Mikrowellenheizeinheit mit einem Magnetron zum Erhitzen des Gutes durch Mikrowellenstrahlung und eine zwi schen der Spule und dem-Ventilator angeordnete Abschirmwand, welche die von dem Magnetron erzeugten Mikrowellen abschirmt und den magnetischen Fluß von der Spule hindurchtreten läßt. Durch einen solchen Aufbau wird das Garen des Gutes innerhalb eines geeignet kurzen Zeitraums abgeschlossen, ohne daß Geschmack und Aroma des Gutes leiden, wenn das Gut - zusätzlich zu der indirekten Erwärmung mit der heißen Luft und/oder der Strahlungswärme von dem Ventilator - eine unmittelbare Erwär mung durch den Mikrowellenerwärmungsprozeß erfährt. Weil die Abschirmwand verhindert, daß die Mikrowellen die Spule errei chen, ist eine Mikrowellenleckage aus dem Heizraum über die Spule unterbunden.

Die Abschirmwand kann bevorzugt eine metallische Platte mit mehreren Löchern mit einem vorgegebenen Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche sein oder eine dünne metallische Platte ohne Löcher. Im Falle der erstgenannten Platte wird das Verhältnis der Lochfläche zur Plattenfläche so bestimmt, daß eine geeig nete Menge des magnetischen Flusses von der Spule durch die Löcher hindurchtritt, bei gleichzeitigem Erhalt eines geeigne ten Abschirmungseffekts für die Mikrowellen. Im Falle der letztgenannten Platte dagegen wird die Dicke der metallischen Platte so bestimmt, daß eine geeignete Menge des magnetischen Flusses von der Spule durch die Platte hindurchtritt und daß die Platte selbst nicht als übermäßige Last für die Induk tionserwärmung wirkt. Demnach können die Mikrowellen effektiv abgeschirmt werden, ohne die Wirksamkeit der induktiven Erhit zung des Ventilators zu verschlechtern. Anzumerken ist, daß beide Abschirmwände leicht herzustellen sind und keine wesent liche Kostensteigerung verursachen.

Die erste erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung kann fer ner einen Ventilatorschutz aufweisen, welcher umfaßt: einen zylindrischen Wandungsteil, der den Ventilator mit einem vorge gebenen Abstand vom äußersten Ende des Ventilators umgibt; und einen Plattenteil, der vor dem Ventilator liegt und eine Luft ansaugöffnung und eine Luftausblasöffnung aufweist. Ein derar tiger Aufbau verhindert, daß der Benutzer beim Öffnen des Heizraums mit dem Ventilator in Berührung kommt, weil der Ven tilator gegen das Innere des Heizraums nicht freiliegt. Die durch den Ventilator angetriebene Luftströmung wird durch die zylindrische Wandung in den Heizraum geschickt, wodurch sich eine gleichmäßige Beschickung des Heizraums mit dem Strom heißer Luft ergibt.

Bei der ersten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung kann der Ventilator bevorzugt an der oberen Wand des Heizraums, mit nach unten gerichteter Vorderseite angeordnet sein. Durch einen derartigen Aufbau kann der Durchmesser des Ventilators größer sein, als bei Anordnung des Ventilators an einer Seitenwand oder an der Rückwand, weil die obere Wand allgemein größer ist als die Seitenwand oder die Rückwand. Durch diesen Aufbau wird nicht nur die Wirksamkeit des Blasvorgangs verbessert, sondern auch die Wirksamkeit des Erwärmungsprozesses, indem die Zahl der Windungen der Spule entsprechend der Vergrößerung des Durchmessers des Ventilators erhöht wird. Hinzu kommt, daß, wenn die heiße Luft das Gut von oben berührt, die Oberfläche des Gutes eine gleichmäßige Röstung erfährt, so daß das Garen ohne Beeinträchtigung des Aussehens und des Geschmacks des Gutes vonstatten geht.

Die oben beschriebene Induktionsheizvorrichtung kann ferner eine Wasserversorgungseinheit umfassen, um Wasser auf die Rück seite des Ventilators zu bringen. Bei dieser Induktionsheizvor richtung wird, wenn Wasser auf die Rückseite des Ventilators gelangt, das Wasser in winzige Tröpfchen zerteilt, die zu Dampf vergast werden, wenn sie mit dem Ventilator oder mit der um den Ventilator vorhandenen heißen Luft in Berührung kommen. Der Dampf wird durch den Heißluftblasstrom in den Heizraum einge tragen und kommt mit dem Gut in Berührung. Dabei wird die latente Wärme des Dampfs auf die Oberfläche des Gutes übertra gen, wodurch die Wirksamkeit des Erwärmungsprozesses verbessert wird. Hinzu kommt, daß durch die Dampfeinspeisung die Oberflä che des Gutes vor dem Austrocknen geschützt wird, so daß das Garen ohne Nachteile für den Geschmack des Gutes vonstatten geht.

Das derzeit allgemein meistverwendete Kochgerät, das mit Induk tionserwärmung arbeitet, ist eine Haushalts- Induktionsheizvor richtung mit einer oberen Platte und einer unter der oberen Platte angeordneten Induktionsspule. Eine Pfanne oder ein Topf mit dem darin enthaltenen Nahrungsmittel wird auf die obere Platte gestellt und induktiv erhitzt. Eine derartige Induk tionsheizvorrichtung erfordert, daß sich die obere Platte selbst nicht als Last für die Induktionserwärmung verhält und daß die obere Platte eine geeignete Hitzebeständigkeit auf weist. Beispielsweise kommt als obere Platte eine aus einem isolierenden Material wie Keramik hergestellte Platte zur Verwendung.

Bei einer derartigen Induktionsheizvorrichtung wird der Spule ein elektrischer Strom mit einer hohen Frequenz von ca. 10 kHz bis zu einem Mehrfachen davon von einer Energieversorgungsein heit zugeführt. Hierbei sind in dem von der Energieversorgungs einheit erzeugten Strom auch harmonische Komponenten höherer Ordnung enthalten, und die Spule, die als Antenne wirkt, strahlt elektromagnetische Wellen, welche die harmonischen Komponenten höherer Ordnung enthalten, nach außen ab.

Die meisten herkömmlichen elektrischen oder elektronischen Geräte sind so gestaltet, daß sie über Abschirmmittel zur Unterdrückung der Leckage von elektromagnetischen Wellen nach außen verfügen. Bei der Induktionsheizvorrichtung gestaltet es sich jedoch schwierig, die unerwünschten elektromagnetischen Wellen wirksam abzuschirmen, weil die Quelle der abzuschirmen den elektromagnetischen Wellen der Generator des magnetischen Feldes für die Induktionserwärmung ist, der keine elektromagne tische Abschirmung erfahren darf.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere oder zweite Induktionsheizvorrichtung vorzuschlagen, bei der die Leckage von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen effektiv unterbunden wird, ohne die Wirksamkeit des Erwärmungsvorgangs zu verschlechtern.

Diese weitere Aufgabe wird von einer zweiten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung gelöst, welche umfaßt:
eine Spule;
eine Energieversorgungseinheit zur Versorgung der Spule mit hochfrequenter elektrischer Energie;
ein durch die Spule induktiv erhitzbares Heizelement; und
eine Abschirmung aus Metall zwischen dem Heizelement und der Spule, wobei die Abschirmung so ausgebildet ist, daß eine wesentliche Menge des von der Spule erzeugten magnetischen Flusses durch die Abschirmung hindurchtreten gelassen wird.

Bei der zweiten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung kann die Abschirmung beispielsweise eine dünne metallische Platte sein, die eine Dicke von ca. 0,1 mm und keine Löcher aufweist, oder eine metallische Platte mit mehreren Löchern, deren Ausbildung nach einem geeigneten Verhältnis von Loch fläche zu Plattenfläche erfolgt.

Bei der zweiten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung wird, wenn die Spule mit elektrischer Energie von der Energie versorgungseinheit gespeist wird, von der Spule ein magneti scher Wechselfluß erzeugt; dieser induziert Wirbelströme in dem Heizelement, und das Heizelement entwickelt Wärme. Bei dieser Induktionsheizvorrichtung kann z. B. ein Topf, eine Pfanne oder dergleichen zur Aufnahme des zu erhitzenden Gutes als Heizele ment verwendet werden. Dieses Verfahren ist insofern zu bevor zugen, als das Gut direkt erhitzt wird. Es ist ebenso möglich, das Gut indirekt über die Luft oder über eine Flüssigkeit (z. B. Wasser oder Öl), die zwischen dem Heizelement und dem Gut vor handen ist, zu erhitzen. Die Abschirmung ist so ausgebildet, daß elektromagnetische Wellen bei und nahe der Frequenz der der Spule zugeführten elektrischen Energie durch die Abschirmung hindurchtreten, während elektromagnetische Wellen höherer Ord nung im wesentlichen durch sie abgeschirmt werden. Durch einen solchen Aufbau wird die Leckage unerwünschter elektromagneti scher Wellen effektiv unterbunden, ohne die Wirksamkeit des Induktionserwärmungsvorgangs zu verschlechtern.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der zweiten erfindungs gemäßen Induktionsheizvorrichtung umschließt die Abschirmung die Energieversorgungseinheit und die Spule bis auf ein Strom kabel zur Zuleitung des elektrischen Stroms. Durch einen sol chen Aufbau wird die Leckage hochfrequenter elektromagnetischer Wellen wirksam verhindert, weil die elektromagnetischen Wellen durch die Abschirmung stark gedämpft werden.

Eine andere Ausführungsform der zweiten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung ist so aufgebaut, daß die Abschirmung als verschließbarer Heizraum ausgebildet ist; die Spule außer halb des Heizraums angeordnet ist; das Heizelement im Inneren des Heizraums angeordnet ist und ein Mikrowellengenerator zum Einspeisen von Mikrowellen in den Heizraum vorgesehen ist. Bei dieser Induktionsheizvorrichtung wird ein in den Heizraum ein gebrachtes Gut sowohl durch die von dem Heizelement abgegebene Strahlungswärme als auch durch die von dem Mikrowellengenerator gelieferten Mikrowellen erhitzt. Durch einen solchen Aufbau wird die Leckage von Mikrowellen aus dem Heizraum unterbunden, ohne die Wirksamkeit der Induktionserwärmung zu verschlechtern.

Eine weitere Ausführungsform der zweiten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung ist so aufgebaut, daß das Heizelement auf einem über ein Paar von Rollen laufenden Transportband angeordnet ist; mehrere Spulen unter dem Transportband hinter einander entlang dem Transportband angeordnet sind und das Transportband als Abschirmung ausgebildet ist. Ein Beispiel für das Transportband ist ein elastisches Band aus Gummi derglei chen, mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten metalli schen dünnen Schicht.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der zweiten erfindungs gemäßen Induktionsheizvorrichtung ist vorgesehen, die Spule zunächst mit einer ersten Schicht aus einem Kunstharz zu bedecken und die erste Schicht ferner mit einer dünnen metal lischen Schicht zu belegen, welche als Abschirmung ausgebildet ist. Ein solcher Aufbau ist nicht nur insofern vorteilhaft, als die Leckage von unerwünschten elektromagnetischen Wellen unter bunden wird, sondern auch insofern, als eine Flüssigkeit (z. B. Wasser oder Öl) sicher daran gehindert wird, die Spule zu erreichen, wenn die Spule in der Flüssigkeit verwendet wird, weil feinste Löcher der ersten Schicht durch die metallische Schicht versiegelt werden.

Diese und andere Ziele, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Detailbeschreibung in Verbin dung mit der beigefügten Zeichnung näher verdeutlicht. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine geschnittene Vorderansicht eines Kochgeräts mit einer Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Teile der Induktionsheizvorrichtung des Geräts von Fig. 1;

Fig. 3 einen Graphen, der die Änderung in der Wärmemenge in bezug auf das Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche und die Dicke einer Abschirmplatte zeigt;

Fig. 4 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Wirksam keit der Mikrowellenabschirmung und der Dicke der Abschirmplatte zeigt;

Fig. 5 den Aufbau eines Kochgeräts mit einer ersten Ausfüh rungsform der zweiten erfindungsgemäßen Induktions heizvorrichtung;

Fig. 6 eine Tabelle, welche die Wirksamkeit des Schirmungs effekts des Abschirmkastens des Geräts von Fig. 5 zeigt;

Fig. 7 den Aufbau eines anderen Kochgeräts mit einer zweiten Ausführungsform der zweiten erfindungsgemäßen Induk tionsheizvorrichtung;

Fig. 8 den Aufbau eines weiteren Kochgeräts mit einer dritten Ausführungsform der zweiten erfindungsgemäßen Induk tionsheizvorrichtung;

Fig. 9 den Aufbau eines anderen Kochgeräts mit einer vierten Ausführungsform der zweiten erfindungsgemäßen Induk tionsheizvorrichtung;

Fig. 10 den Aufbau eines Geräts zur Flüssigkeitserwärmung mit einer fünften Ausführungsform der zweiten erfindungs gemäßen Induktionsheizvorrichtung; und

Fig. 11 den Aufbau eines herkömmlichen Kochgeräts.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird im folgenden zunächst ein Kochgerät, welches eine Ausführungsform der ersten Induktionsheizvorrichtung umfaßt, beschrieben. Man beachte, daß Fig. 2 auf den Kopf gestellt gezeichnet ist, um ein besseres Verständnis der Induktionsheizvorrichtung des Geräts von Fig. 1 zu vermitteln.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, gemäß welcher das Koch gerät ein Gehäuse 1 mit einem darin eingebauten Heizraum 2 um faßt. Der Heizraum 2 weist eine vordere Öffnung (nicht gezeigt) und eine Tür (nicht gezeigt) zum luftdichten Schließen der vor deren Öffnung auf. An der oberen Wand des Heizraums 2 ist eine Induktionsheizvorrichtung 10 angeordnet. Ein Magnetron 4 ist über einen Wellenleiter 3 mit einer Seitenwand des Heizraums 2 verbunden. Am Boden des Heizraums 2 ist ein Drehteller 5 zum Deponieren eines zu erwärmenden Gutes, z. B. einer Speise, vor gesehen. Der Drehteller 5 wird durch einen unter dem Heizraum 2 angeordneten Motor 6 angetrieben. Eine Auslaßöffnung 7 ist im unteren Teil der Rückwand des Heizraums 2 vorgesehen, und mit der Auslaßöffnung 7 ist das untere Ende eines Auslaßkanals 8 verbunden. Das obere Ende des Auslaßkanals 8 ragt aus der oberen Wand des Gehäuses 1 heraus.

Wie oben beschrieben umfaßt das Kochgerät zwei Arten von Wärme quellen, nämlich die Induktionsheizvorrichtung 10 und das Magnetron 4, und die Erwärmung des auf dem Drehteller 5 ange ordneten Gutes erfolgt dadurch, daß die beiden Wärmequellen selektiv oder gleichzeitig aktiviert werden.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Induktionsheizvorrichtung 10 einen über dem Heizraum 2 angeordneten Ventilatormotor 11; einen auf einer Drehwelle 12 des Ventilatormotors 11 sitzenden Ventila tor 13; eine Spiralspule 14 in Gestalt einer zentrisch zu der Drehwelle 12 angeordneten flachen Scheibe; eine Trägerplatte 15 aus Keramik und eine Abschirmplatte 16, wobei beide Platten zwischen der Spule 14 und dem Ventilator 13 angeordnet sind; und einen an der oberen Wand des Heizraums 2 befestigten Venti latorschutz 17 zum Abdecken des Ventilators 13.

Gemäß Fig. 2 ist der Ventilator 13 aufgebaut aus einer Scheibe 131 und mehreren Flügeln 132, die in vorgegebenen Winkelabständen an einer Seite (in der vorliegenden Beschrei bung als "Vorderseite" bezeichnet) der Scheibe befestigt sind. Wenn sich der Ventilator 13 im richtigen Sinn dreht, saugt der Ventilator 13 vom Zentrum seiner Vorderseite aus Luft an und treibt die Luft zu seinem Randbereich hin. Unter Berücksichti gung der Tatsache, daß verdampftes Öl oder andere von dem erwärmten Gut in dem Heizraum 2 abgegebene Substanzen sich an die Oberfläche des Ventilators 13 heften, ist es zu bevorzugen, den Ventilator 13 aus einem nicht-magnetischen Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit herzustellen, beispielsweise aus Edel stahl (ISO683-13 11).

Der Ventilatorschutz 17 umfaßt einen zylindrischen Wandungs teil, der den Ventilator 13 mit einem vorgegebenen Abstand von dem äußersten Ende des Ventilators 13 konzentrisch umgibt; und einen vor dem Ventilator 13 liegenden Plattenteil. Der Platten teil hat eine oder mehrere Luftansaugöffnungen im Zentrum und Luftausblasöffnungen im Randbereich. Der Ventilatorschutz 17 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß der Ventilator 13 im Heizraum 2 freiliegt und um eine durch die Flügel 132 des Ven tilators 13 angetriebene Luftströmung zu erzeugen, so daß der Luftstrom durch die Luftausblasöffnungen gleichmäßig in den Heizraum 2 eingebracht wird.

Die Abschirmplatte 16 schirmt von dem Magnetron 4 in den Heizraum 2 eingespeiste Mikrowellen ab. Gemäß Fig. 2 ist die Abschirmplatte 16 von einer metallischen Platte gebildet, die aus Edelstahl (z. B. ISO683-13 11) oder einem ähnlichen Werk stoff hergestellt ist und mit mehreren Löchern versehen ist. Die Abschirmplatte 16 soll zwar die Mikrowellen abschirmen; gleichzeitig wird von der Abschirmplatte 16 verlangt, daß sie keine Last für die Induktionserwärmung bilde. Das heißt, die Abschirmplatte 16 muß zulassen, daß der von der Spule 14 erzeugte magnetische Fluß durch sie hindurchtreten kann. Um dem Rechnung zu tragen, werden die Dicke und das Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche der Abschirmplatte 16 geeignet bestimmt, wie noch zu beschreiben. Beispielsweise ist die Abschirm platte 16 eine metallische Platte mit Löchern mit einem Mitten abstand von 1,7 mm, wobei jedes Loch einen Durchmesser von 1,4 mm aufweist. In diesem Fall beträgt das Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche ca. 61%. Die Trägerplatte 15 ist aus einem isolierenden Material hergestellt und erlaubt den Durch tritt des von der Spule 14 erzeugten magnetischen Flusses. Der Trägerplatte 15 kommt die Funktion zu, die Abschirmplatte 16 zu halten und den oberen Teil des Heizraums 2 luftdicht abzu decken.

Oberhalb des Heizraums 2 ist ein Behälter 20 angeordnet, dessen oberer Teil aus dem oberen Teil des Gehäuses 1 herausragt. Eine Leitung 22 mit einem Magnetventil 21 erstreckt sich ausgehend von dem Behälter 20 durch die Trägerplatte 15 und die Abschirm platte 16 hindurch bis zu einer Stelle hinter dem mittleren Teil des Ventilators 13. Beim Öffnen des Magnetventils 21 wird das in dem Behälter 20 gespeicherte Wasser durch die Leitung 22 auf die Rückseite der Scheibe 131 des Ventilators 13 gebracht. Oben an dem Behälter 20 ist eine Einfüllöffnung vorhanden, durch die Wasser nachgefüllt werden kann, wenn der Behälter 20 leer ist. Weiter, wenn auch in Fig. 1 nicht gezeigt, ist eine Entleerungsöffnung zum Ablassen von durch Taubildung in dem Heizraum 2 entstandenem Wasser am Boden des Heizraums 2 vor gesehen.

Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Gerät wird, wenn der Spule 14 von einer Hochfrequenz-Energiequelle (nicht gezeigt) ein hochfrequenter Strom eingespeist wird, von der Spule 14 ein magnetischer Wechselfluß erzeugt, der in den Ventilator 13 ein dringt, und der magnetische Fluß induziert Wirbelströme in dem Ventilator 13. Hierbei wird der Ventilator 13 selbst erwärmt, weil durch den Wirbelstrom Joulesche Wärme entsteht. Die Heiz leistung wird gesteuert, indem der der Spule 14 zugeführte hochfrequente Strom verändert wird.

Wenn der Ventilator 13 durch den Ventilatormotor 11 in Drehung versetzt wird, saugt der Ventilator 13 über die Luftansaugöff nung Luft aus dem Heizraum 2 an. Die Luft wird infolge Wärme austauschs mit dem Ventilator 13 in heiße Luft übergeführt, die nach außen getrieben wird. Die heiße Luft wird aus den Luftaus blasöffnungen heraus in den Heizraum 2 getrieben, so daß eine zirkulierende Strömung von heißer Luft entsteht, wie durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet. Durch die Heißluftzirkulation steigt die Temperatur in dem Heizraum 2, wodurch ein auf dem Drehteller 5 befindliches Gut oder Nahrungsmittel (nicht gezeigt) erhitzt wird. Wenn die heiße Luft mit dem Nahrungs mittel in Berührung tritt, erfährt die Oberfläche des Nahrungs mittels eine mäßige Röstung. Daneben wird das Nahrungsmittel auch durch Strahlungswärme aufgeheizt, die der Ventilator 13 entwickelt, dessen Temperatur während des Erwärmungsvorgangs sehr hoch ansteigt.

Bei dem Erwärmungsprozeß kann Dampf in den Heizraum 2 einge führt werden, indem das Magnetventil 21 geöffnet wird, so daß Wasser die Leitung 22 mit einer gewünschten Strömungsrate durchströmt. Das Wasser fällt auf die Rückseite der Scheibe 131 des mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Ventilators 13, wo das Wasser in winzige Tröpfchen zerteilt wird. Die Wassertrop fen werden zu Dampf vergast, wenn sie mit dem Ventilator 13 oder mit um den Ventilator 13 vorhandener heißer Luft in Berüh rung treten. Der Dampf wird durch die heiße Blasluft in den Heizraum 2 eingetragen. Das Einspeisen von Dampf ist insofern zu bevorzugen, als es ein Austrocknen des Nahrungsmittels ver hindert und die Wirksamkeit des Erwärmungsvorgangs verbessert wird, weil die latente Wärme des Dampfs auf die Oberfläche des Nahrungsmittels übertragen wird.

Weiter kann das Nahrungsmittel durch Aktivieren des Magnetron 4 zur Erzeugung von Mikrowellen erhitzt werden. Nach dieser Methode geschieht das Garen des Nahrungsmittels unmittelbar durch in seinem Inneren entstehende Wärme. Wird die Mikrowel lenerwärmung zusätzlich zu dem oben beschriebenen Heißluft- Erwärmungsprozeß durchgeführt, dann wird der Garvorgang für das Nahrungsmittel innerhalb eines kürzeren Zeitraums zum Abschluß gebracht, ohne dessen Geschmack zu beeinträchtigen. Ferner erfährt die Oberfläche des Nahrungsmittels eine mäßige Röstung, um ihm ein ansprechendes Aussehen zu verleihen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Abschirmplatte 16 wird im folgenden beschrieben. Die Hauptfunktion der Abschirmplatte 16 liegt wie schon erwähnt darin, die Leckage von Mikrowellen aus dem Heizraum 2 zu verhindern. Sollte es sich nämlich ergeben, daß die Mikrowellen die Spule 14 erreichen, dann kommt eine Leckage der Mikrowellen aus dem Heizraum 2 über den Anschluß der Wicklung der Spule 14 zustande. Es ist natürlich möglich, ein Mittel zur Verhinderung der Leckage an dem Anschluß der Wicklung zu benutzen. Jedoch macht die Verwendung eines solchen Mittels allgemein das Gerät groß und kompliziert, was die Her stellungskosten erhöht. Bei dem Gerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform hingegen werden die Mikrowellen durch eine rationellere Maßnahme abgeschirmt, d. h. durch Einfügen der Abschirmplatte 16 zwischen Ventilator 13 und Spule 14. Die Abschirmplatte 16 muß jedoch so gestaltet sein, daß sie den Induktionserwärmungsprozeß des Ventilators 13 nicht behindert.

Dementsprechend wird als eine bevorzugte Ausgestaltung der Abschirmplatte 16 zur wirksamen Abschirmung von Mikrowellen unter Beibehalt einer geeignet hohen Wirksamkeit des Induk tionserwärmungsprozesses folgendes angesehen. Beispielsweise weist eine im Fenster der Tür eines herkömmlichen Mikrowellen ofens verwendete Mikrowellenabschirmplatte ein Verhältnis von Lochfläche zu Plattenfläche (bestimmt durch den Lochdurchmesser und den Lochmittenabstand) von 60 bis 65% und eine Dicke von ca. 0,4 mm auf. Unter Berücksichtigung dieser Werte wird die Abminderung der Wirksamkeit des Induktionserwärmungsprozesses errechnet, mit dem Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche und der Dicke der Abschirmplatte als Parameter. Fig. 3 ist ein Graph, der die Veränderung in der Wärmemenge bezogen auf das Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche und die Dicke der Ab schirmplatte veranschaulicht, wobei die Wärmemenge als ein Ver hältnis zu derjenigen Wärmemenge dargestellt ist, die von dem Ventilator entwickelt wird, wenn die Dicke 0 mm ist oder wenn keine Abschirmplatte vorhanden ist. Fig. 3 zeigt, daß die Wär memenge mit zunehmender Dicke der Abschirmplatte kleiner wird, während sie mit zunehmendem Verhältnis von Loch- zu Platten fläche größer wird. Beachtenswert ist hierbei, daß selbst in dem Fall, daß die Abschirmplatte keine Löcher aufweist (d. h. wenn das Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche 0% ist), bei einer Plattendicke von ca. 0,1 mm oder darunter die Wärmemenge einen Wert von 0,8 überschreitet, was für den praktischen Gebrauch ausreichend ist.

Fig. 4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Wirksam keit der Mikrowellenabschirmung und der Dicke der Abschirm platte zeigt, wobei die vertikale Achse der mittleren Stärke des elektrischen Feldes der Mikrowellen nach Passieren der Abschirmplatte entspricht und das Verhältnis der Lochfläche zur Plattenfläche zu 61% angenommen ist. Von herkömmlichen Mikro wellenöfen wird allgemein eine mittlere Stärke des elektrischen Feldes unter 1,0 mW/cm² gefordert. Fig. 4 zeigt, daß diese Anforderung erfüllt ist, wenn die Dicke der Abschirmplatte ca. 0,1 mm oder größer ist. Es wird nun erneut auf Fig. 3 Bezug genommen, gemäß welcher die Wärmemenge 0,9 beträgt, wenn die Dicke 0,1 mm ist und das Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche 50% beträgt. Dies bedeutet, daß die durch die Abschirmplatte bedingte Abminderung der Wärmemenge weniger als 10% ausmacht, wenn das Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche 61% beträgt. Somit ist bei dem Gerät-gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Abschirmplatte 16 so gestaltet, daß das Verhältnis von Loch- zu Plattenfläche 61% beträgt, wie oben erläutert. Mit einer solchen Abschirmplatte werden nicht nur die Mikrowellen wirksam abgeschirmt, sondern auch die Wirksamkeit der Induktion auf einem geeignet hohen Wert gehalten.

Anzumerken ist, daß das Gerät gemäß der oben beschriebenen Aus führungsform lediglich ein Beispiel darstellt, das vielfach abgeändert oder modifiziert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann jedes in dem Gerät verwendete Teil auch aus einem anderen Material hergestellt sein, dessen physikalische Eigenschaften denen der im vorste henden beschriebenen Materialien ähneln. Ferner wird bei dem oben beschriebenen Gerät davon ausgegangen, daß die Induktions heizvorrichtung 10 an der oberen Wand des Heizraums 2 angeord net ist. Die Heizvorrichtung 10 kann aber auch an der Seiten wand oder an der Rückwand angeordnet sein.

Im folgenden werden nun fünf Ausführungsbeispiele der zweiten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 5 ist eine geschnittene Vorderansicht eines Kochgeräts eines ersten Ausführungsbeispiels der zweiten erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung. Das Gerät gemäß Ausführungsbei spiel 1 umfaßt ein Gehäuse 36 aus einem isolierenden Material, wie Kunstharz oder dergleichen. Im oberen Teil des Gehäuses 36 ist eine obere Platte 37 aus einem wärmebeständigen Kunst stoff-, Keramik- oder anderen Material entfernbar eingesetzt. Auf der oberen Platte 37 ist - als Heizelement 33 bezeichnet - ein Topf, eine Pfanne oder dergleichen angeordnet. Die Heizvor richtung des Geräts umfaßt eine Spiralspule 31 in Form einer flachen Scheibe, eine Hochfrequenz-Energiequelle 32 zur Versor gung der Spule 31 mit elektrischer Energie und das Heizele ment 33. Ein Stromkabel 38 ist vorgesehen, um elektrische Ener gie von einer externen Energiequelle (nicht gezeigt) zu der Hochfrequenz-Energiequelle 32 zu bringen. Es ist ein Rauschfil ter 34 vorgesehen, um hochfrequente Rauschkomponenten aus der von der Energiequelle gelieferten Spannung zu beseitigen. Die Spule 31 und die Hochfrequenz-Energiequelle 32 sind in einem Abschirmkasten 35 eingehaust. Der Abschirmkasten 35 ist z. B. aus einem Metall wie Edelstahl (ISO683-13 11) hergestellt.

Bei dem oben beschriebenen Gerät wird die Hochfrequenz-Energie quelle 32 durch das Stromkabel 38 mit elektrischer Energie gespeist. Während des Erwärmungsprozesses wird ein hochfrequen ter Strom mit einer Frequenz von ungefähr einigen 10 kHz von der Hochfrequenz-Energiequelle 32 zu der Spule 31 geführt, wodurch die Spule 31 einen magnetischen Wechselfluß erzeugt. Der magnetische Fluß dringt in den Abschirmkasten 35, die obere Platte 37 und das Heizelement 33 ein, wodurch in dem Heizele ment 13 Wirbelströme induziert werden, die infolge des Wirbel stromverlusts in dem Heizelement 33 Wärme entstehen lassen. Um die Versorgung mit elektrischer Energie effizient zu gestalten, umfaßt die Hochfrequenz-Energiequelle 32 z. B. eine Inverter- Schaltungsanordnung, und die Inverter-Schaltungsanordnung erzeugt elektromagnetische Wellen, welche harmonische Komponen ten höherer Ordnung des hochfrequenten Stroms enthalten. Der größte Teil der elektromagnetischen Wellen wird von der in dem Abschirmkasten 35 eingehausten Spule 31 abgestrahlt. Somit kommt es schwerlich zu einer Leckage von elektromagnetischen Wellen aus dem Abschirmkasten 35.

Die Schirmungswirksamkeit des Abschirmkastens 35 wird nachfol gend unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Fig. 6 ist eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen der Dicke der Platte, aus der der Abschirmkasten 35 aufgebaut ist, und der Wirksam keit für die Abschirmung der hochfrequenten elektromagnetischen Wellen veranschaulicht. Fig. 6 zeigt, daß z. B. 82% der Frequenzkomponente von 25 kHz, die für die Induktionserwärmung erforderlich ist, durch die Platte hindurchtreten, wenn die Dicke der Platte 0,1 mm beträgt. Anders ausgedrückt: der Anteil der Abminderung der Stärke der obengenannten Komponente an der Platte beträgt nur 18%. Elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von 150 MHz hingegen werden fast vollständig abge schirmt. Demnach wird durch die Verwendung der im vorstehenden beschriebenen Platte, aus der der Abschirmkasten 35 aufgebaut ist, die harmonische Komponente höherer Ordnung wirksam abge schirmt, ohne die Wirksamkeit der Induktionserwärmung zu ver schlechtern.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 7 zeigt den Aufbau eines weiteren Kochgeräts eines zweiten Ausführungsbeispiels der zweiten erfindungsgemäßen Induktions heizvorrichtung. Das Gerät gemäß Ausführungsbeispiel 2 ist dafür vorgesehen, mehrere Nahrungsmittel auf einmal zu erhitzen und ist für den industriellen Einsatz geeignet.

Das Gerät gemäß Ausführungsbeispiel 2 umfaßt ein Paar parallel zueinander angeordneter Rollen 40, 41 und ein über die Rollen geführtes Endlosband 42. Auf dem oberen Trum des Bandes 42 sind mehrere Heizelemente 33 (Pfannen, Töpfe oder dergleichen) hin tereinander angeordnet, und unter dem Obertrum des Bandes 42 sind mehrere Spulen 31 vorgesehen. Jede Spule 31 wird mit hoch frequenter elektrischer Energie von einer Hochfrequenz-Energie quelle 32 versorgt.

Die Rolle 40 wird durch einen (nicht gezeigten) Motor angetrie ben, so daß sie sich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht, wodurch sich das Band 42 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt; die andere Rolle 41 folgt dieser Bewe gung. Wenn sich das Band 42 bewegt, wird das auf dem Band 42 angeordnete Heizelement 33 entlang dem Band 42 bewegt, wobei jedes Heizelement 33 induktiv erhitzt wird, wenn es die von den Spulen 31 erzeugten magnetischen Felder nacheinander durch läuft. Demnach wird das Heizelement 33 während seines Trans ports auf dem Band 42 fast ständig erhitzt.

Das Band 42 ist so gestaltet, daß es als Abschirmplatte wirkt. Beispielsweise kann ein Gummiband, welchem mit einer nach dem Vakuumbedampfungsverfahren erzeugten dünnen Metallschicht belegt ist, als das Band 42 verwendet werden. Wenn Verunreini gungen, z. B. Öl oder Teile von Speisen, von einem in dem Heiz element 33 befindlichen Gut ausgeworfen werden und an der äuße ren Oberfläche des Bandes 42 haften bleiben, werden diese Ver unreinigungen während des Laufs des Bandes 42 mittels eines Abstreifers 42 von dem Band 42 abgestreift.

Als nächstes wird nun ein weiteres Kochgerät mit einer dritten Ausführungsform der zweiten erfindungsgemäßen Induktionsheiz vorrichtung als Ausführungsbeispiel 3 beschrieben. Das Gerät gemäß Ausführungsbeispiel 3 ist so aufgebaut, daß das Gut nicht nur nach der Induktionserwärmungsmethode erhitzt werden kann, sondern auch durch die in Mikrowellenöfen verwendete Mikrowel lenerwärmungsmethode.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 8 ist eine geschnittene Seitenansicht des Kochgeräts gemäß Ausführungsbeispiel 3. Das Gerät umfaßt ein Gehäuse 51 mit einem darin eingebauten kastenartigen Heizraum 52. Der Heizraum 52 ist aus einem isolierenden Material hergestellt, z. B. aus Keramik oder einem hitzebeständigen Kunststoff. Der Heizraum 52 weist eine vordere Öffnung auf, die durch eine Tür 53 geschlossen werden kann. An der Rückwand des Heizraums 52 ist über einen Wellenleiter 54 ein Magnetron 55 angeordnet. Ein Drehteller 56 zum Deponieren eines zu erwärmen den Gutes, z. B. Nahrungsmittel, ist am Boden des Heizraums 52 vorgesehen. Der Drehteller 56 wird durch einen Motor 57 ange trieben.

Eine Spule 58 ist spiralförmig gewickelt an der äußeren Ober fläche des Heizraums 52 über die vier Wände, ausgenommen der vorderen und rückwärtigen Wand des Heizraums 52, verlegt. Die Spule 58 wird mit hochfrequenter elektrischer Energie von einer hinter dem Heizraum 52 angeordneten Hochfrequenz-Energie quelle 59 gespeist. Ein Heizelement 60 in Form eines nach vorne und hinten offenen Kastens ist in dem Heizraum 52 mit einem vorgegebenen Abstand von den Wänden des Heizraums 52 ange ordnet.

Die innere Oberfläche des Heizraums 52 und die innere Oberflä che der Tür 53 sind mit Abschirmplatten 61 belegt, mit Ausnahme des Bereichs, wo der Wellenleiter 54 befestigt ist. Die in Ver bindung mit dem Ausführungsbeispiel 1 beschriebene metallische Platte kann ebenfalls als Abschirmplatte 61 Verwendung finden. Hauptaufgabe der Abschirmplatten 61 ist es, die Leckage von von dem Magnetron 55 in den Heizraum 52 eingespeisten Mikrowellen zu verhindern und dabei zugleich den von der Spule 58 erzeugten Magnetfluß hindurchtreten zu lassen.

Bei dem oben beschriebenen Gerät wird, wenn die Spule 58 mit einem hochfrequenten Strom von der Hochfrequenz-Energie quelle 59 gespeist wird, von der Spule 58 ein magnetischer Wechselfluß erzeugt, der in die Abschirmplatte 61 und das Heiz element 60 eindringt. Also entwickelt das Heizelement 60 Wärme, und das auf dem Drehteller 56 angeordnete Gut wird durch die Strahlungswärme von dem Heizelement 60 erhitzt. Außerdem kann das Gut mit Mikrowellen erhitzt werden, indem das Magnetron 55 aktiviert wird, so daß über den Wellenleiter 54 Mikrowellen in den Heizraum 52 eingespeist werden. Die gleichzeitige Anwendung beider Erwärmungsmethoden führt dazu, daß der Prozeß des Erwär mens des Gutes in kurzer Zeit abgeschlossen ist. Die Oberfläche des Gutes erfährt durch die Wärme von dem Heizelement 60 eine mäßige Röstung.

Die obige Beschreibung geht davon aus, daß die Abschirm platte 61 eine metallische Platte ohne Löcher ist. An deren Stelle kann als Abschirmplatte 61 auch eine metallische Platte verwendet werden, in die mehrere kleine Löcher eingebracht sind. Was die Dicke der Platte anbelangt, so kann selbst eine metallische Platte mit einer etwas größeren Dicke als Abschirm platte 61 verwendet werden, wenn der Widerstand der Platte groß genug ist, weil Metalle mit großem Widerstand schwerlich zu einer Last für die Induktionserwärmung werden.

Ausführungsbeispiel 4

Fig. 9 zeigt den Aufbau eines anderen Kochgeräts eines vierten Ausführungsbeispiels der zweiten erfindungsgemäßen Induktions heizvorrichtung. Das Kochgerät gemäß Ausführungsbeispiel 4 ist zum Zubereiten von Nahrungsmitteln durch Fritieren unter Ver wendung von Speiseöl gedacht.

Das Gerät gemäß Ausführungsbeispiel 4 umfaßt einen Topf 70 zur Aufnahme von Öl, und ein Spulenhalter 73, hergestellt aus einem wärmebeständigen Kunstharz, welches zu einer Schutzschicht 72 zum Schutz und zur Stützung einer Spiralspule 71 geformt ist, ist fest an dem Topf 70 befestigt. Auf der Oberfläche der Schutzschicht 72 ist eine dünne metallische Schicht 74 mittels Nicht-Elektroplattierverfahren oder anderen Verfahren aufge bracht. Ein Heizelement 75 ist oben auf dem Spulenhalter 73 angeordnet. Das Heizelement 75 ist in die Form eines flachen Rings gebracht, so daß es eine große Oberfläche aufweist.

Bei dem oben beschriebenen Gerät wird in dem Topf 70 eine geeignete Menge an Öl gehalten, so daß das Heizelement 75 ein taucht, und die Spule 71 wird mit hochfrequenter elektrischer Energie von einer Hochfrequenz-Energiequelle (nicht gezeigt) gespeist. Die Spule 71 erzeugt einen magnetischen Wechselfluß, der in das Heizelement 75 eindringt, in dem als Folge des Wir belstromverlusts Wärme entsteht. Die Temperatur des Öls steigt infolge Wärmeaustauschs mit dem Heizelement 75. Somit geht das fritierende Garen von in das Öl eingetauchten Nahrungsmitteln vonstatten.

Bei dem Verfahren des Formens des Kunstharzes zu einer Schutz schicht besteht die Wahrscheinlichkeit, daß in der Schutz schicht nadelfeine Löcher entstehen. Die nadelfeinen Löcher werden jedoch durch die auf der Oberfläche der Schutzschicht 72 ausgebildete metallische Schicht 74 sicher versiegelt, wodurch die Spule 71 sicher gegen Öl oder andere Flüssigkeiten ge schützt ist. Somit wird das Öl daran gehindert, die Spule 71 zu erreichen und damit die Korrosion der Spule 71 wirksam unter drückt.

Ausführungsbeispiel 5

Fig. 10 zeigt den Aufbau eines Geräts zur Flüssigkeitserwärmung mit einem fünften Ausführungsbeispiel der zweiten erfindungs gemäßen Induktionsheizvorrichtung. Das Gerät weist ein Metall rohr 81 auf, das als Durchlaß für eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, verwendet wird und einen Anschlußbereich 82 aufweist, der mit dem stromaufwärts und dem stromabwärts gelegenen Teil des Metallrohrs 81 verschweißt ist. Der Anschlußbereich 82 ist ein zylindrischer Metallkörper, dessen Wandung dünner ist als die des Rohrs 81. Der Anschlußbereich 82 ist mit einer Spule 83 umwickelt, und in den Anschlußbereich 82 ist ein zylindrisches Heizelement 84 eingeführt. Bei diesem Gerät wird, wenn die Spule 83 mit hochfrequenter elektrischer Energie von einer Hochfrequenz-Energiequelle (nicht gezeigt) gespeist wird, von der Spule 83 ein magnetischer Wechselfluß erzeugt. Der magneti sche Fluß dringt in den Anschlußbereich 82 und das Heizele ment 84 ein, wodurch das Heizelement als Folge des Wirbelstrom verlusts Wärme entwickelt. Somit steigt die Temperatur der in dem Rohr 81 strömenden Flüssigkeit als Folge eines Wärmeaus tauschs mit dem Heizelement 84.

Bei herkömmlichen Geräten zur Flüssigkeitserwärmung kann der Anschlußbereich nicht durch Schweißen mit dem Metallrohr ver bunden werden, weil der Anschlußbereich von herkömmlichen Gerä ten aus einem isolierenden Material, so etwa Keramik, herge stellt ist. Demnach ist es notwendig, ein kostspieligeres Ver fahren zwecks Verbindung des Anschlußbereichs mit dem Metall rohr anzuwenden. Dagegen kann bei einem Gerät zur Flüssigkeits erwärmung, welches eine Ausführung der zweiten Induktionsheiz vorrichtung verwendet, ein metallisches zylindrisches Element als Anschlußbereich verwendet werden, so daß der Anschluß bereich durch Schweißen mit dem Metallrohr verbunden werden kann, wie in Ausführungsbeispiel 5 gezeigt. Damit wird die Her stellung des Geräts zur Flüssigkeitserwärmung erleichtert, und die Herstellungskosten werden gesenkt.

Claims

1. Induktionsheizvorrichtung mit einem im wesentlichen geschlossenen Heizraum zur Aufnahme eines zu erwärmenden Gutes, welche umfaßt:
einen metallischen Ventilator, der an einer Innenwand des Heizraums angeordnet ist und der von seinem Zentrum aus Luft ansaugt und die Luft gegen seinen Randbereich hin treibt;
eine hinter dem Ventilator angeordnete Spule; und
eine Energieversorgungseinheit zur Versorgung der Spule mit hochfrequenter elektrischer Energie, so daß der Ventilator induktiv heizbar ist.

2. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Spule eine Spiralspule in Form einer flachen Scheibe ist, die zentrisch zu einer Drehwelle des Ventilators angeordnet ist.

3. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner umfaßt:
eine Mikrowellenheizeinheit mit einem Magnetron zum Erwär men des Gutes durch Mikrowellenstrahlung; und
eine zwischen der Spule und dem Ventilator angeordnete Abschirmwand, die so gestaltet ist, daß sie die von dem Magnetron erzeugten Mikrowellen abschirmt und jedoch einen von der Spule erzeugten magnetischen Fluß passieren läßt.

4. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abschirmwand eine mit mehreren Löchern versehene metallische Platte mit einem vorgegebenen Ver hältnis von Loch- zu Plattenfläche ist.

5. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abschirmwand eine dünne metallische Platte ohne Löcher ist.

6. Induktionsheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner einen Ventilatorschutz aufweist, der umfaßt:
einen zylindrischen Wandungsteil, welcher den Ventilator mit einem vorgegebenen Abstand von einem äußersten Ende des Ventilators konzentrisch umgibt; und
einen Plattenteil, welcher vor dem Ventilator angeordnet ist und eine Luftansaugöffnung und eine Luftausblasöffnung aufweist.

7. Induktionsheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator an einer oberen Wandung des Heizraums mit seiner Vorderseite nach unten gerichtet angeordnet ist.

8. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung ferner eine Wasserversor gungseinheit umfaßt, um Wasser auf die Rückseite des Ven tilators zu bringen.

9. Induktionsheizvorrichtung zum induktiven Erwärmen eines zu erwärmenden Gutes, welche umfaßt:
eine Spule;
eine Energieversorgungseinheit zur Versorgung der Spule mit hochfrequenter elektrischer Energie;
ein durch die Spule induktiv erhitzbares Heizelement; und
eine Abschirmung aus Metall zwischen dem Heizelement und der Spule, wobei die Abschirmung so gestaltet ist, daß eine wesentliche Menge des von der Spule erzeugten magne tischen Flusses durch sie hindurchtreten gelassen wird.

10. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abschirmung die Energieversorgungsein heit und die Spule umschließt, mit Ausnahme eines Strom kabels zur Zuleitung von elektrischem Strom.

11. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß
die Abschirmung als verschließbarer Heizraum ausgebildet ist;
die Spule außerhalb des Heizraums angeordnet ist;
das Heizelement im Inneren des Heizraums angeordnet ist; und
ein Mikrowellengenerator zum Einspeisen von Mikrowellen in die Heizraum vorgesehen ist.

12. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß
das Heizelement auf einem Transportband angeordnet ist, welches über ein Paar von Rollen läuft;
mehrere Spulen unter dem Transportband hintereinander ent lang dem Transportband angeordnet sind; und
das Transportband als Abschirmung ausgebildet ist.

13. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß
die Spule zunächst mit einer ersten Schicht aus einem Kunstharz bedeckt ist; und
die erste Schicht ferner mit einer dünnen metallischen Schicht bedeckt ist, welche als Abschirmung ausgebildet ist.