ES2268778T3 - Foco de coccion con deteccion de la presencia de un recipiente. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA COCINA DE COCCION QUE COMPRENDE UN FONDO (10), UN ELEMENTO DE CALENTAMIENTO (12) DISPUESTO EN EL FONDO (10) Y AL MENOS UN DETECTOR INDUCTIVO (20) CAPAZ DE DETECTAR LA PRESENCIA DE UN RECIPIENTE CONDUCTOR ELECTRICO, TENIENDO EL DETECTOR INDUCTIVO (20) UNA BOBINA QUE COMPRENDE AL MENOS UNA ESPIRA. LA PRINCIPAL CARACTERISTICA DE LA INVENCION ES QUE LA ESPIRA TIENEN FORMA ALARGADA PRACTICAMENTE A LO LARGO DE UNA DIRECCION RADIAL DEL FOGON.

Description

Foco de cocción con detección de la presencia de un recipiente.

La presente invención se refiere a un foco de cocción, por ejemplo colocado bajo una placa aislante, para el cual se desea detectar la presencia de un recipiente conductor eléctrico, por ejemplo sobre la placa aislante. Se puede utilizar dicha detección para poner en marcha el foco únicamente cuando esté parcial o totalmente cubierto por un recipiente. Esta técnica se emplea corrientemente en los focos radiantes o halógenos.

Un foco conocido está descrito en la patente europea EP 0490289. Dicho foco comprende, en su borde aislante, una bobina inductiva de detección que rodea el foco. El foco está diseñado para ser colocado bajo una placa aislante, por ejemplo de vitrocerámica. Cuando por ejemplo se coloca un recipiente conductor eléctrico sobre la placa aislante, éste cubre la bobina, modificando el valor de su inductancia y pudiéndose detectar el recipiente. El principal inconveniente de este tipo de focos es que la bobina sólo puede detectar recipientes que tengan un diámetro al menos igual al de la bobina. Se constata que el valor de la inductancia de dicha bobina sólo evoluciona de manera sensible cuando está prácticamente cubierta por el recipiente. Es decir que un recipiente de diámetro inferior al de la bobina no puede ser detectado. Otro inconveniente de este tipo de focos es que se necesita prever un tamaño de bobina para un tamaño de foco. Por lo general, en una cocina o en una placa de cocción de uso doméstico, se encuentran focos de tamaños diferentes, lo que obliga a multiplicar los utillajes de realización de las distintas bobinas y aumenta en consecuencia el coste de realización de dichos conjuntos de varios focos. Cuando se utiliza la detección de la presencia de un recipiente para poner en marcha el foco, se comprende que el foco sólo se puede poner en marcha cuando el recipiente tiene un diámetro ligeramente superior al del foco. Para ser más precisos, se puede citar a modo de ejemplo un foco de 220 mm de diámetro que posee en su borde una bobina de detección. Se constata que la bobina no detecta la presencia de un recipiente con un diámetro igual o inferior a 180 mm.

Otro medio utilizado para detectar la presencia de un recipiente y conocer su diámetro se ha descrito en la patente US 4 319 109. El dispositivo describe una serie de sensores puntuales, por ejemplo inductivos, colocados de manera radial sobre el foco. Cada sensor reacciona cuando es cubierto por un recipiente. Cuando el o los sensores que se encuentran cerca del centro del foco están cubiertos, se detecta la presencia de un recipiente pequeño y cuando son los sensores más alejados del centro los que están cubiertos, se detecta la presencia de un recipiente más grande. Este dispositivo presenta el inconveniente de que necesita un gran número de sensores para conocer con precisión el diámetro del recipiente que cubre el foco, lo que multiplica las conexiones eléctricas de los sensores y complica el tratamiento de las informaciones procedentes de los sensores.

Sin embargo, sí es interesante conocer el diámetro del recipiente, ya que por ejemplo, en función del diámetro del recipiente, permite poner en marcha el foco a una potencia inferior a la potencia máxima del foco.

La presente invención tiene por objeto paliar los inconvenientes arriba descritos, utilizando un sensor inductivo colocado en una dirección radial del foco, siendo dicho sensor suficientemente alargado como para detectar la presencia y conocer el diámetro de un recipiente que lo cubra.

Más precisamente, el foco de cocción comprende un fondo, un elemento calefactor colocado sobre el fondo y, al menos, un sensor inductivo capaz de detectar la presencia de un recipiente conductor eléctrico, comprendiendo el sensor inductivo una bobina que comprende al menos una espira y estando caracterizado en que la espira es de forma alargada según una dirección sustancialmente radial del foco.

Se comprenderá mejor la invención y aparecerán otras características con ayuda de la descripción siguiente y de las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 representa esquemáticamente un ejemplo de conductor eléctrico que forma la bobina de detección, conductor sustancialmente enrollado en un plano;

- la figura 2 representa esquemáticamente otro ejemplo de conductor eléctrico que forma la bobina de detección, enrollado el conductor alrededor de un mandril rectangular;

- la figura 3 representa un foco de cocción en vista en planta, con un sensor inductivo;

- la figura 4 representa un foco de cocción en vista de planta, más pequeño que el foco de cocción representado en la figura 3 y con un sensor inductivo idéntico al representado en la figura 3;

- la figura 5 representa en vista en planta, un foco de cocción con dos circuitos calefactores concéntricos y separados, con un sensor inductivo;

- la figura 6 representa en vista en planta, un foco de cocción con dos circuitos calefactores separados, estando diseñado el foco para calentar recipientes de forma oblonga o redonda;

- la figura 7 representa un foco de cocción en vista en planta, con dos sensores inductivos;

- la figura 8 representa un foco de cocción en vista en planta con tres sensores inductivos.

Para mayor sencillez, se designarán en las distintas figuras los mismos elementos con las mismas referencias topológicas.

El principio de la invención se basa en la utilización de un sensor inductivo alargado. En la figura 1, se representa un ejemplo preferente de forma de bobinado del conductor eléctrico que forma una bobina utilizada para realizar el sensor. En este ejemplo, el bobinado se efectúa en un plano, el de la figura 1. A partir de un primer extremo 1, se enrolla un conductor eléctrico 2, por ejemplo alrededor de un rectángulo 3 cuyo lado mayor es netamente más grande que el lado pequeño. Esta primera vuelta forma una primera espira alargada. Se puede dar un ejemplo de rectángulo cuyo lado mayor mide unos 50 mm y el lado menor 5 mm. Después de efectuar una primera vuelta del rectángulo 3, el conductor se enrolla varias veces alrededor de sí mismo, manteniendo un aislamiento eléctrico suficiente, hasta un segundo extremo 4, formando así varias espiras alargadas, esto tantas veces como sea necesario para conseguir el valor de inductancia que se desea. A modo de ejemplo, se puede citar que una bobina que comprende 11 espiras alrededor del rectángulo 3, que tiene las dimensiones arriba indicadas, dará un valor de inductancia en vacío del orden de 10 \muH.

Se pueden estudiar varios métodos para realizar esta forma de bobina. Un primer método consiste, por ejemplo, en cortar un metal químicamente, e inmovilizarlo entre dos capas finas de aislante eléctrico, por ejemplo de mica, para formar un sensor. Se propone la mica por su buena resistencia con la temperatura, ya que un sensor tal puede estar sometido a temperaturas máximas del orden de 500ºC. Con objeto de conectar eléctricamente el sensor, se puede por ejemplo prever en cada uno de los extremos 1 y 4 un tramo de metal más ancho que el conductor eléctrico 2. Para soportar las temperaturas arriba citadas, se podrá efectuar la conexión por medio de cables eléctricos de cableado soldados eléctricamente a los tramos de metal. Por otro lado, se elige el metal que constituirá la bobina por ejemplo por sus buenas cualidades de temperatura, para que el valor de la inductancia varíe lo menos posible con la temperatura. Se pueden citar a modo de ejemplo una aleación de aluminio y cromo.

Este método presenta la ventaja de proporcionar un sensor muy poco grueso, por ejemplo del orden de unos 100 \muH, que luego se puede pegar contra la placa aislante bajo la que se encuentra por ejemplo el foco de cocción.

Un segundo método para realizar el sensor consiste en realizar, por ejemplo mediante moldeado en un soporte, una ranura que se extienda según la forma que queramos dar al conductor eléctrico 2. Después, bastará con colocar en dicha ranura un cable eléctrico desnudo. El aislamiento entre las espiras se obtendrá aquí con la distancia que separa dos ranuras. El soporte se puede realizar por ejemplo en vermiculita.

Un tercer método para realizar este sensor consiste en realizar, sobre un soporte, una serigrafía de tinta conductora. El dibujo de la serigrafía es el descrito en la figura 1. Para que se pueda efectuar la serigrafía, el material del soporte deberá ser suficientemente liso y poco poroso, como por ejemplo el cemento al manganeso.

Por supuesto, los tres métodos arriba descritos no son limitativos. La característica de este primer ejemplo de forma de bobina es realizar todas las espiras de la bobina de forma sustancialmente coplanaria.

En caso de que el foco estuviera colocado bajo una placa aislante, por ejemplo de vitrocerámica, la forma de la bobina, descrita en la figura 1 permite pegar el sensor contra la placa aislante. Esto tiene la ventaja de que el sensor está lo más cerca posible del recipiente que se debe detectar, lo que mejora su sensibilidad. Otra ventaja es que el sensor seguirá la temperatura del recipiente a través de la placa aislante. Ahora bien, se sabe que la resistencia de un conductor eléctrico varía en función de su temperatura. Se puede utilizar esta propiedad para conocer la temperatura del recipiente midiendo la resistencia del sensor. Se podrá elegir para el conductor un material cuya resistencia varíe de manera importante en función de la temperatura, como por ejemplo una aleación poco aleada de cobre. Si, por el contrario, no se desea aprovechar esta ventaja, se elegirá para el conductor un material cuya resistencia varíe poco en función de la temperatura, como por ejemplo una aleación particular de cobre y níquel, llamada constantan.

En la figura 2, se da otro ejemplo de forma de bobinado del conductor eléctrico de una bobina. En este ejemplo, más clásico de una bobina, se enrolla un conductor eléctrico aislado en una o varias capas alrededor de un mandril de sección alargada. La sección alargada puede ser por ejemplo un rectángulo de 60 mm de longitud y 15 mm de anchura. En la figura 2 se representa con trazo fuerte un conductor eléctrico 2 enrollado en el mandril arriba citado, pero no representado. Aquí, a título de ejemplo, se han representado cuatro espiras en una sola capa. El conductor eléctrico 2 se prolonga después de los extremos 1 y 4 del bobinado. Las dos prolongaciones 5, cada una después de los extremos 1 y 4 pueden servir para la conexión eléctrica del sensor.

Los aislamientos clásicos de los conductores eléctricos soportan difícilmente temperaturas del orden de los 500ºC. Para paliar este inconveniente, se puede prever una protección del bobinado con un material aislante térmico.

La figura 3 representa el montaje de un sensor en un foco radiante. Se entiende que el foco radiante se da únicamente a modo de ejemplo, pudiéndose utilizar un sensor de este tipo con cualquier foco, por ejemplo con un foco halógeno. El foco descrito en la figura 3 comprende una placa 10 en forma de disco que forma el fondo del foco. La placa 10 está realizada habitualmente de un material aislante térmico. La periferia de la placa 10 está sobreelevada con un borde 11, el cual está también realizado en un material aislante térmico. La parte superior del borde 11 define un plano que después estará preferentemente en contacto con la placa aislante que cubre el foco. En esta placa 10 se coloca una resistencia eléctrica 12 que forma el elemento calefactor del foco. La resistencia va conectada a una alimentación eléctrica por medio de dos lengüetas 13. El foco puede comprender también, como es habitual, un dispositivo 14 limitador de temperatura para evitar que la temperatura interna del foco supere un límite superior. El dispositivo limitador comprende por ejemplo una caña 15 en la que un elemento interno se dilata al aumentar la temperatura interna del foco. Cuando la dilatación del elemento interno alcanza un valor dado, ello provoca la conmutación de un interruptor bilateral que se encuentra dentro de una cubierta 16 y, después, ésta permite cortar la alimentación eléctrica de la resistencia 12. Este interruptor puede ir montado en serie entre la resistencia 12 y uno de los bornes de la alimentación eléctrica del foco.

Según la invención, el foco comprende también un saliente 17 colocado sobre la placa 10. El saliente 17 tiene una forma sustancialmente paralelepipédica, en donde uno de cuyos extremos 18 se encuentra preferentemente situado cerca del borde 11. El extremo 19, opuesto al 18, está situado sustancialmente en el centro del foco, de forma que el saliente 17 se extiende siguiendo una dirección sustancialmente radial del foco. El saliente 17 sirve de soporte a un sensor 20 en el que está colocado de manera que la dirección, en la que se alargan las espiras del sensor 20, esté sustancialmente en la misma dirección radial del foco sobre el que está colocado el saliente 17. La anchura del saliente 17, medido perpendicularmente a la placa 10, es sustancialmente igual a la del borde 11, de manera que la superficie del sensor 20 opuesta a la superficie con la que está en contacto con el saliente 17 esté sustancialmente en el mismo plano sobreelevado del borde 11, con objeto de que el sensor 20 y el borde 11 estén en contacto con la placa aislante que cubre preferentemente el foco en una cocina o en una placa de cocción. Se puede prever colocar una huella en el borde para posicionar el sensor 20. Un extremo 21 del sensor perpendicular a la dirección radial va sustancialmente colocado en el borde 11. El extremo opuesto 22 está sobre un círculo 23 concéntrico del borde 11. Para facilitar la realización del foco, el material del saliente 17 es el mismo que el del borde 11. Una función anexa del saliente 17 es la de servir de soporte a la caña 15, estando colocada dicha caña entre el saliente 17 y el borde 11, por ejemplo en otra dirección radial que en la que se extiende el saliente 17.

Cuando se coloca un recipiente conductor eléctrico, por ejemplo metálico, encima del foco y de manera concéntrica a éste, el foco puede, siguiendo su diámetro, cubrir parcial o totalmente el sensor 20. Un recipiente con un diámetro superior o igual al del foco cubrirá totalmente el sensor 20. Un recipiente con un diámetro comprendido entre el diámetro del círculo 23 y el diámetro del borde cubrirá parcialmente el sensor 20 y un recipiente con un diámetro inferior al diámetro del círculo 23 no cubrirá el sensor.

Cuando se le aplica al sensor una corriente eléctrica de una frecuencia por ejemplo de 500 kHz, será la presencia de un recipiente conductor eléctrico encima del sensor 20 lo que hará que cambie el valor de la inductancia del sensor 20. La utilización de una frecuencia tal permite obtener una reducción del valor de la inductancia del sensor 20 en recipientes magnéticos o no magnéticos. Del mismo modo, se podrá determinar la presencia de un recipiente que comprenda un material conductor eléctrico, como por ejemplo una aleación de aluminio, acero inoxidable o acero ferrítico. Un ejemplo de valor esperado en la inductancia del sensor 20 es del orden de 8 \muH cuando el sensor 20 está completamente cubierto y del orden de 10 \muH cuando no está cubierto. Un recubrimiento incluso parcial da un valor de inductancia intermedio entre los dos valores extremos arriba citados.

El conocimiento del diámetro de un recipiente que cubre el foco puede por ejemplo permitir modular la potencia eléctrica suministrada a la resistencia 12. Se puede por ejemplo reducir la potencia cuando el diámetro del recipiente sea inferior al diámetro del borde.

La figura 4 representa el montaje de un sensor en un foco radiante en el que encontramos todos los elementos del foco descrito en la figura 3. Sin embargo, el foco descrito en la figura 4 tiene un diámetro inferior al descrito en la figura 3. Se puede dar, a modo de ejemplo, un valor de 220 mm para el diámetro del foco de la figura 3 y 160 mm para el diámetro del foco de la figura 4.

Por ejemplo, se pueden utilizar en dos focos dos sensores 20 idénticos, en donde uno de cuyos extremos 21, está colocado en ambas figuras 3 y 4 en el borde 11. Por tanto, en un foco tal y como está representado en la figura 4, se detectarán recipientes más pequeños que en un foco como el representado en la figura 3. Esto es apropiado para una utilización normal de una placa de cocción que comprende varios focos de tamaños diferentes, en la que se elige el tamaño del foco en función del recipiente que se desea calentar. La utilización de un mismo sensor para focos de distintos tamaños permite estandarizar el sensor y un dispositivo electrónico de tratamiento que lleva asociado, lo que permite ahorrar en el coste de producción.

Como hemos indicado, el sensor 20 está formado por una o varias espiras alargadas, es decir con la suficiente longitud para detectar una dimensión de recipiente en un tramo compatible con las dimensiones del foco. Ventajosamente, la longitud del sensor 20 es por lo menos tres veces superior a su anchura. Por ejemplo, no es deseable que el foco representado en la figura 3, cuyo diámetro es de 220 mm, pueda calentar un recipiente cuyo diámetro sea inferior a 160 mm. Por ello, utilizando en ese foco un sensor 20 con una longitud de 50 mm, el sensor 20 detectará automáticamente cualquier recipiente metálico con un diámetro superior a 160 mm y el control de la potencia del foco se podrá realizar en función de la información que aporte el sensor.

La figura 5 representa el montaje de un sensor en un foco radiante comprendiendo dos circuitos calefactores separados. Los dos circuitos son concéntricos. Uno, 30, está en el centro, limitado en su periferia por un borde 31. El otro, 32, es concéntrico al circuito calefactor 30 y está limitado en su periferia por un borde 33. Este foco también comprende lengüetas 13 de alimentación eléctrica de los circuitos calefactores y un dispositivo 14 limitador de temperatura que comprende a su vez una caña 15 y una cubierta 16. El foco comprende además un saliente 34 que lleva un sensor 20. El saliente, al igual que en los focos representados en las figuras 3 y 4, está orientado en una dirección sustancialmente radial del foco. Uno de sus extremos 19 está también situado sustancialmente en el centro del foco. Sin embargo, el otro extremo 18, en la figura 5, está situado sustancialmente entre los bordes 31 y 33. El sensor 20 está colocado en el saliente 34 y uno de sus extremos 21 está cerca del extremo 18 del saliente 34. De este modo, el sensor 20 está sustancialmente colocado a caballo en el borde 31; permite saber si un recipiente cubre total o parcialmente los circuitos calefactores 30 y 32. Esto permite alimentar eléctricamente alguno de los circuitos calefactores 30 y 32, o bien ambos, en función de las dimensiones del recipiente que está sobre el foco.

La figura 6 representa, como en la figura 5, el montaje de un sensor en un foco radiante que comprende dos circuitos calefactores separados. Sin embargo, en la figura 6 los circuitos calefactores no son concéntricos, uno 40 es circular, limitado por un borde 41, y el otro 42 está colocado en un lado del circuito calefactor 40, de forma que la periferia de los dos circuitos 40 y 42 agrupados tiene una forma oblonga. Este tipo de foco se utiliza cuando se desea calentar en un mismo foco un recipiente circular o un recipiente alargado, como por ejemplo una cazuela para pescado. En la figura 6, al igual que en la figura 5, el sensor 20 está sustancialmente colocado a caballo sobre el borde 41 en su zona que separa los circuitos calefactores 40 y 42.

Los focos representados en las figuras 7 y 8 son parecidos al representado en la figura 3. Sin embargo, se han colocado en estos focos dos sensores 20 diametralmente opuestos en la figura 7, y 3 sensores colocados a 120° en la figura 8. Para sujetar la caña 15 del dispositivo 14 limitador de temperatura, se ha añadido un pequeño saliente 50 circular en el centro del foco. La ventaja de estas variantes es que permite medir el diámetro de un recipiente descentrado. Por supuesto, estas variantes con dos o tres sensores se pueden transponer sea cual sea el tamaño del foco y sea cual sea el número de circuitos calefactores.

Claims (13)

1. Foco de cocción que comprende un fondo (10), un elemento calefactor (12; 30, 32; 40, 42) colocado sobre el fondo (10) y al menos un sensor inductivo (20) capaz de detectar la presencia de un recipiente conductor eléctrico, comprendiendo el sensor inductivo (20) una bobina que comprende al menos una espira, y estando el foco caracterizado porque la espira tiene una forma alargada que sigue una dirección sustancialmente radial del foco.

2. Foco de cocción según la reivindicación 1, caracterizado porque la espira es suficientemente alargada como para detectar una dimensión de dicho recipiente en un tramo de dimensiones compatibles con las dimensiones del foco.

3. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la longitud del sensor inductivo (20) es como mínimo tres veces mayor que su longitud.

4. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la espira forma un plano sustancialmente paralelo con el fondo (10) del foco.

5. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque todas las espiras de la bobina son sustancialmente coplanarias.

6. Foco de cocción según la reivindicación 5, caracterizado porque está colocado bajo una placa aislante y porque el plano está pegado a la placa aislante.

7. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque comprende un borde (11; 31; 41) que rodea el foco y porque el sensor (20) está colocado sobre un saliente (17; 34) cuya altura es sustancialmente parecida a la del borde (11; 31; 41).

8. Foco de cocción según la reivindicación 7, caracterizado porque el material del saliente (17; 34) es el mismo que el del borde (11; 31; 41).

9. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un extremo del sensor (20) perpendicular a la dirección radial del foco está sustancialmente colocado en un borde (11) que rodea al foco.

10. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el foco comprende varios circuitos calefactores separados (30, 32; 40, 42) por un borde (31; 41) y porque el sensor (20) está colocado a caballo sobre el borde (31; 41).

11. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende varios sensores (20), para poder medir el diámetro de un recipiente descentrado.

12. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se determina el bobinado del sensor (20) para conseguir un valor de la inductancia en vacío del orden de 10 \muH.

13. Foco de cocción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende medios de medición de la resistencia eléctrica del sensor (20).