ES2832891T3 - Dispositivo de calentamiento, su uso y kit - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de calentamiento compuesto de: - un elemento de inducción (11), - un elemento inducido (13), y - un primer elemento dieléctrico (12) colocado entre el elemento de inducción (11) y el elemento inducido (13), en que el elemento dieléctrico (12) es el vacio, o gas, en particular aire, en que el elemento inducido (13) comprende una aleación metálica que contiene un primer metal o una primera mezcla de metales con un porcentaje en un rango del 90% - 99,99% en peso del peso total, y que contiene un segundo metal o una segunda mezcla de metales con un porcentaje en un rango del 0,01% - 10% en peso del peso total; caracterizado por el hecho de que el primer metal es un metal amagnético, por ejemplo, un metal diamagnético o paramagnético o antiferromagnético, o de que la primera mezcla de metales es amagnética o comprende exclusivamente metales no magnéticos, y de que el segundo metal es un metal ferromagnético o ferrimagnético, o de que la segunda mezcla de metales es magnética o comprende exclusivamente metales ferromagnéticos o ferrimagnéticos.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de calentamiento, su uso y kit
Ámbito de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de calentamiento que incluye un elemento de inducción, un elemento inducido monolítico o multicapa con estratigrafía que tiene un comportamiento metálico y/o dieléctrico y un elemento dieléctrico colocado entre ellos. Los dispositivos de calentamiento por inducción de este tipo pueden utilizarse para calentar habitaciones y/u objetos, en los que se coloca o integra el dispositivo de calentamiento, o bien para calentar y cocinar alimentos, fluidos u otros, o bien para calentar componentes o máquinas en procesos industriales.
Estado actual de la técnica
Es sabido que al someter un elemento metálico a un campo magnético variable en el espacio y/o tiempo, se inducen corrientes eléctricas en el propio elemento; estas corrientes eléctricas son corrientes parásitas definidas (o corrientes de Eddy) y, a su vez calientan el elemento metálico por el efecto Joule, que coopera con el efecto disipativo reorientando los dominios magnéticos, conocido en la literatura como bucle de histéresis, típico y característico de los materiales ferromagnéticos.
Varias aplicaciones prácticas explotan este fenómeno. Por ejemplo, el calentamiento de ollas en placas de inducción y la producción de frenos electromagnéticos en algunos tipos de vehículos pesados, son algunos de los más conocidos.
No todos los materiales con comportamiento metálico son adecuados para fabricar artículos de interés práctico aplicando este fenómeno.
Por ejemplo, para fabricar ollas para placas de inducción es necesario utilizar un metal que tenga una resistencia eléctrica suficientemente baja para conducir eficazmente las corrientes parásitas inducidas, pero más allá de un cierto límite inferior de resistencia eléctrica, no se obtiene suficiente disipación de energía para calentar la olla mediante el efecto Joule.
El mismo inconveniente se puede encontrar también en otros campos tecnológicos.
Por lo tanto, con el tiempo se han preferido algunos metales a otros, de modo que se han establecido normas de facto en los mercados de referencia.
En referencia una vez más al ejemplo de las ollas de inducción, se ha preferido el hierro fundido y algunos aceros ferríticos al aluminio, aunque este último tiene menor gravedad específica (aspecto que permitiría fabricar ollas ligeras y más baratas) y una alta conductividad térmica que lo hace más adecuado para cocinar alimentos.
También en las industrias del ferrocarril, la automoción y la automatización industrial, el hierro y algunos aceros son algunos de los metales preferidos para fabricar frenos electromagnéticos.
En otras palabras, se han preferido otros metales menos eficaces desde el punto de vista de las propiedades físico-químicas, pero que responden mejor a los campos magnéticos generados a potencias compatibles con el uso civil o industrial en el contexto del fenómeno
descrito anteriormente, a algunos metales con propiedades físico-químicas más adecuadas para un uso concreto.
En general, los metales con altos valores de conductividad térmica también tienen una alta conductividad eléctrica, pero a veces excesiva para obtener una producción efectiva de calor causada por la inducción. Por ejemplo, la plata, el oro y el aluminio se caracterizan por sus excelentes propiedades conductivas térmicas y eléctricas, pero son poco reactivos a los campos magnéticos variables con potencias y/o frecuencias civiles e industriales.
Es notorio que los metales pueden clasificarse dependiendo de la actitud para magnetizar en presencia de un campo magnético. En términos cuantitativos y prácticos, los metales se clasifican como ferromagnéticos, diamagnéticos y paramagnéticos, dependiendo del valor de la permeabilidad magnética relativa, que a su vez corresponde a la relación:
(1) pr= p/po
entre la permeabilidad magnética absoluta del metal y la permeabilidad magnética po del vacío. La permeabilidad magnética absoluta se define como la relación entre la inducción magnética B y la intensidad H del campo magnetizante, es decir:
(2) p = B/H
La permeabilidad magnética del vacio po es una de las constantes físicas fundamentales; su valor se expresa en Henry/metro en el Sistema Internacional:
(3) po = 4 n- 10-7 H/m
La permeabilidad magnética relativa es constante en los metales diamagnéticos (p < p0) y ligeramente inferior a la unidad. En los metales paramagnéticos, la permeabilidad magnética relativa es ligeramente superior a la unidad y es inversamente proporcional a la temperatura. En los metales ferromagnéticos, la permeabilidad magnética relativa es mucho mayor que la unidad (p » p0) y varía, además de la temperatura, también al variar el campo magnetizante. Hay algunos metales que presentan propiedades ferromagnéticas o ferrimagnéticas a temperatura ambiente, como por ejemplo el hierro, el cobalto y el níquel. Algunos elementos raros de la tierra son ferromagnéticos a temperaturas incluso mucho más bajas que la temperatura ambiente.
En el siguiente cuadro 1 se resume la clasificación.
Cuadro 1
La diferencia entre los valores de la permeabilidad magnética relativa de los metales paramagnéticos, con respecto a los metales diamagnéticos, es mínima y a menudo insignificante a efectos prácticos, en particular en lo que respecta al calentamiento por inducción.
Independientemente de la clasificación que acabamos de resumir, y para simplificar, en la siguiente descripción los metales paramagnéticos y los metales diamagnéticos se definirán simplemente como metales amagnéticos o no magnéticos, igual que los metales que en general no interactúan de manera apreciable con los campos magnéticos, entre los que se puede mencionar el aluminio, el cobre, el titanio y el tungsteno, por ejemplo.
Como ya se ha mencionado, algunos metales amagnéticos poseen excelentes propiedades físicas y en particular de conductividad térmica, pero no se utilizan directamente en aplicaciones que prevén el calentamiento por corrientes inducidas, precisamente porque en lugar de estos se prefieren otros metales como el hierro, el hierro fundido o algunos aceros específicos que tienen una respuesta más eficaz a los campos magnéticos. El uso de metales amagnéticos sólo es posible en combinación con metales ferromagnéticos, por ejemplo, mediante el ensamblaje de piezas de diferentes metales, como se describe anteriormente en el ejemplo de las vasijas de aluminio.
Por ejemplo, el aluminio (laminado) tiene una conductividad térmica igual a 190 kcal/m°C (es decir, al menos siete veces más alta que la de un acero inoxidable común); y el cobre (electrolítico) tiene una conductividad térmica igual a 335 kcal/m°C (es decir, al menos doce veces más alta que la del acero inoxidable). Por lo tanto, en una aplicación que prevea el calentamiento, ya sea por inducción o por cualquier otro sistema y para la cual sea importante tener la máxima conductividad térmica, el cobre será preferible al aluminio y éste al acero.
Por lo tanto, es deseable poder superar los límites descritos anteriormente, y también explotar los metales amagnéticos en todas las aplicaciones prácticas que prevean un calentamiento causado por las corrientes parasitarias inducidas por los campos magnéticos.
Además, es conveniente crear un dispositivo de calentamiento por inducción basado en el uso de esos metales amagnéticos.
Por último, es conveniente crear el dispositivo de calentamiento por inducción de manera que pueda integrarse o combinarse con diferentes elementos, por ejemplo, en muebles y/o elementos de construcción o elementos para la cocción de alimentos, a fin de ofrecer la posibilidad de disponer de un calentamiento no visible y/o no intrusivo. El documento WO 94/24837 trata de un dispositivo de calentamiento conforme al estado actual de la técnica.
Resumen de la invención
Por lo tanto, será objeto de la presente invención obtener un dispositivo de calentamiento mejorado, o un kit para fabricarlo, preferentemente capaz de resolver uno o más de los inconvenientes mencionados anteriormente. La invención se logra con un dispositivo con las características expuestas en la reivindicación 1 y con un kit que cumpla las características de la reivindicación 13 Las reivindicaciones subordinadas se refieren a las encarnaciones preferidas. Por lo tanto, la presente invención se refiere a un dispositivo de calentamiento que comprende: un elemento de inducción, un elemento inducido y un primer elemento dieléctrico situado entre el elemento de inducción y el elemento inducido, en caso de que elemento dieléctrico esté formado de vacío o gas, en concreto aire. El elemento inducido comprende, o está formado por una aleación de metales que contiene un primer metal o una primera mezcla de metales en un
porcentaje de entre el 90% y el 99,99% en peso del peso total, y que contiene un segundo metal o una segunda mezcla de metales en un porcentaje de entre el 0,01% y el 10% en peso del peso total. El primer metal es un metal amagnético, por ejemplo, un metal diamagnético o paramagnético o antiferromagnético. Del mismo modo, la primera mezcla de metales es amagnética, o comprende exclusivamente metales no magnéticos. El segundo metal es un metal ferromagnético o ferrimagnético. Del mismo modo, la segunda mezcla de metales es magnética o está constituida exclusivamente por metales ferromagnéticos o ferrimagnéticos. Como alternativa a los metales, es posible utilizar materiales con comportamiento metálico, como por ejemplo los plásticos de ingeniería conductores de la electricidad.
Las expresiones "aleación magnética" y "aleación amagnética" denotan aleaciones que tienen respectivamente, en su conjunto, un comportamiento asimilable al de los metales ferromagnéticos o ferrimagnéticos, es decir, metales magnéticos, y un comportamiento asimilable al de los metales no magnéticos, aunque las aleaciones puedan contener cantidades mínimas de metales respectivamente no magnéticos y magnéticos. Lo que importa es el comportamiento de la aleación en su conjunto. El dispositivo de calentamiento es compacto y/o también flexible, y puede integrarse ventajosamente en diferentes dispositivos o materiales, y/o puede aplicarse ventajosamente a superficies curvas, en caso de tener un radio variable.
En algunas encarnaciones, el elemento inducido tiene un espesor inferior o igual a 10 cm. Dependiendo de la encarnación, el grosor total del elemento inducido se define por una lámina compacta o una superposición de más láminas que pueden incluir al menos un elemento dieléctrico, por ejemplo, aire, pegamento u otro.
Gracias a esta característica es posible mantener compacto el grosor del dispositivo de calentamiento.
En algunas encarnaciones el elemento inducido tiene un espesor de entre 5 pm y 700 pm, y más preferentemente entre 5 pm y 200 pm.
La eficiencia media de transducción electrotérmica del elemento amagnético inducido realizada según la reivindicación 1 es superior en al menos un 10%-15% con respecto a la eficiencia media de transducción electrotérmica de un elemento inducido diferente.
En algunas encarnaciones, la aleación puede contener menos del 1% en peso de uno o más elementos de tierras raras, donde los elementos de tierras raras se identifican según la definición de la UIQPA, o un óxido de los mismos, o bien Mischmetal, a su vez compuesto por un 50% de cerio, un 25% de lantano y un pequeño porcentaje de neodimio y praseodimio; no metales, como el carbono, y/o semimetales, como el silicio. Esto permite obtener un elemento inducido con excelentes características físicas y/o químicas.
En algunas encarnaciones, el contenido en peso del primer metal o de la primera mezcla de metales, con respecto al total de la aleación, está entre el 95% y el 99,99%, y el contenido en peso del segundo metal o de la segunda mezcla de metales, con respecto al total de la aleación, está entre el 0,01% y el 5%, preferentemente entre el 0,01% y el 3%. Esto permite obtener un elemento inducido con excelentes características físicas y/o químicas y una óptima eficiencia de conversión de la energía eléctrica en energía térmica.
En algunas encarnaciones, el primer metal se selecciona entre el oro, la plata, el cobre, el aluminio, el platino, el titanio, el boro, o la primera mezcla es una mezcla de dos o más entre el oro, la plata, el titanio, el cobre, el aluminio, el platino, el boro, y el segundo metal es uno entre el níquel, el hierro, el cobalto, y la segunda mezcla está constituida por dos o más entre el
níquel, el hierro y el cobalto. Esto permite obtener un elemento inducido con excelentes características físicas y/o químicas.
En algunas encarnaciones, el contenido de titanio en la aleación, si está presente, es inferior al 0,5% en peso del peso total, preferentemente de 0,1% a 0,2%; el contenido de boro en la aleación, si está presente, es inferior al 0,5% en peso del peso total, preferentemente de 0,1% a 0,2%; el contenido de hierro en la aleación, si está presente, es inferior al 3% en peso del peso total, preferentemente de 0,01% a 3%.
Gracias a esta encarnación es posible obtener un elemento inducido con excelentes características físicas y/o químicas.
En algunas encarnaciones, el elemento de inducción comprende un primer elemento conductor del que al menos una parte tiene forma de espiral. Esto permite que el elemento de inducción sea simple y compacto.
En algunas encarnaciones, el elemento de inducción comprende un segundo elemento conductor del que al menos una parte tiene forma de espiral. Esto permite que el elemento de inducción sea simple y compacto. Además, la presencia de dos o más elementos de inducción permite una ventajosa libertad de posicionamiento de los mismos con respecto al elemento inducido.
En algunas encarnaciones, el primer elemento conductor comprende extremos, y también el segundo elemento conductor comprende extremos, y el primer y segundo extremo pueden ser conectados en el mismo lado del dispositivo. De esta forma es posible conectar fácilmente varios elementos conductores a un generador de energía.
En algunas encarnaciones, el primer elemento dieléctrico tiene un espesor de entre 1 pm y 10 cm. Gracias a esta encarnación, es posible obtener un dispositivo de calentamiento muy compacto y flexible, o bien colocar el elemento inducido y el elemento de inducción a mayor distancia, integrándolos en elementos o productos más gruesos, por ejemplo, materiales de construcción o similares, o bien en procesos industriales.
En algunas encarnaciones, el primer elemento dieléctrico se enrolla alrededor del elemento de inducción. Esto permite que el elemento de inducción y el elemento dieléctrico se implementen con un cable eléctrico que tenga una cubierta, o algo similar.
En algunas encarnaciones, el dispositivo comprende además un segundo elemento dieléctrico colocado en el elemento de inducción en el lado opuesto al primer elemento dieléctrico. De esta forma es posible aislar aún más eléctrica y/o físicamente el dispositivo del entorno circundante.
En algunas encarnaciones, el dispositivo incluye además un tercer elemento dieléctrico colocado en el elemento inducido en el lado opuesto al primer elemento dieléctrico. Esto permite aislar aún más eléctrica y/o físicamente el dispositivo del entorno circundante. En algunas encarnaciones, el primer elemento dieléctrico y/o el segundo elemento dieléctrico y/o el tercer elemento dieléctrico comprenden uno o más materiales, por ejemplo, plástico, resina, vidrio, vacío, cerámica, madera, conglomerado de óxidos en polvo, piedra. Esto permite que el dispositivo se integre en el interior de los elementos, herramientas o artículos de aseo personal o del hogar, por ejemplo, azulejos, obteniendo así un dispositivo de calentamiento de estancias que no sea visualmente invasivo. O bien es posible fabricar utensilios de cocina resistentes a los arañazos y cortes, o bien aparatos de planchado más prácticos.
En algunas encarnaciones el elemento inducido comprende un grabado en relieve. Esto permite aumentar la transferencia de energía del elemento de inducción al elemento inducido, en caso de integrar también elementos estéticos.
En algunas encarnaciones, el elemento inducido comprende una serie de láminas. Esto permite que el dispositivo sea aún más flexible, sobre todo en caso de que las láminas sean móviles entre sí, o inclusive que no estén conectadas entre sí.
En algunas encarnaciones, las láminas son paralelas y/o cruzadas, flanqueadas y/o superpuestas entre sí. Esto permite fabricar diferentes tejidos con las láminas, para adaptarse mejor al tipo de uso específico del dispositivo de calentamiento.
Además, es posible lograr los espesores para las mezclas amagnéticas, adecuados y funcionales al sistema de calentamiento descrito anteriormente. De este modo, el elemento inducido puede mostrar una sola lámina compacta o láminas superpuestas que se interponen con elementos dieléctricos, como por ejemplo el aire, o sistemas de pegado, resinas, etc.
En algunas encarnaciones, las láminas son pliegues en forma de acordeón.
Esto permite obtener una mayor generación de calor por unidad de volumen y/o una mayor resistencia estructural del elemento inducido.
En algunas encarnaciones, al menos el elemento inducido o el elemento inducido, dieléctrico y de inducción comprenden una superficie convexa o cóncava. Esto permite adaptar el dispositivo a superficies curvas o curvilíneas, en caso de tener un radio variable y/o flexible, por ejemplo, un tubo o una porción de tubo.
Una encarnación puede referirse además a la utilización de un dispositivo según cualquiera de las encarnaciones anteriores para el calentamiento de estancias, el calentamiento y la cocción de alimentos, la calefacción personal mediante dispositivos y ropa, la calefacción y la cocción en procesos industriales.
Gracias a esta encarnación, es posible calentar una estancia con un dispositivo de calentamiento especialmente compacto y fácil de integrar en los dispositivos y objetos a calentar.
En algunas encarnaciones, el elemento inducido ha sido sometido a un proceso de anodización. Esto permite fabricar un elemento inducido con excelentes cualidades químicofísicas, óptima resistencia y protección a los arañazos y a las diversas condiciones ambientales, variabilidad de los colores y estructura de la superficie del elemento inducido. Una encarnación se refiere a un kit para crear un dispositivo según cualquiera de las encarnaciones anteriores, que comprenda: un elemento de inducción, y/o un elemento inducido, y/o un primer elemento dieléctrico que se colocará entre el elemento de inducción y el elemento inducido, donde el elemento inducido puede comprender una aleación de material con comportamiento metálico que contenga un primer metal o una primera mezcla de metales en un porcentaje de entre el 90% y el 99.99% en peso del peso total, y que contenga un segundo metal o una segunda mezcla de metales en un porcentaje de entre el 0,01% y el 10% en peso del peso total; donde el primer metal puede ser un metal amagnético, por ejemplo, un metal diamagnético o paramagnético o antiferromagnético, o donde la primera mezcla de metales sea amagnética y/o pueda comprender exclusivamente metales no magnéticos, y donde el segundo metal pueda ser un metal ferromagnético o ferrimagnético, o donde la
segunda mezcla de metales pueda comprender exclusivamente metales ferromagnéticos o ferrimagnéticos. Como alternativa a los metales, es posible utilizar materiales con comportamiento metálico, como por ejemplo los plásticos de ingeniería conductores de la electricidad. Gracias a esta encarnación, es posible vender por separado el elemento inducido, el elemento de inducción y el elemento dieléctrico, para luego unirlos cuando se tenga que fabricar el dispositivo.
Las ventajas descritas anteriormente relacionadas con el dispositivo, su uso relativo y el kit, también pueden obtenerse utilizando materiales no metálicos pero que muestran un comportamiento metálico, como por ejemplo los plásticos de ingeniería conductores de la electricidad, como alternativa a los metales y a las aleaciones metálicas.
Breve listado de las figuras
Las características y ventajas adicionales de la invención serán más evidentes en vista de la especificación siguiente de una encarnación preferida, pero no exclusiva, ilustrada para fines de ilustración solamente y sin limitación, con la ayuda de los dibujos que se acompañan, en la que:
- la figura 1 muestra de forma esquemática una vista seccional de un dispositivo de calentamiento por inducción conforme con una encarnación de la presente invención;
- las figuras 2A-2G muestran de forma esquemática vistas superiores de diferentes elementos de inducción de acuerdo con las diferentes encarnaciones de la presente invención;
- la figura 3 muestra de forma esquemática una vista seccional de un dispositivo de calentamiento por inducción conforme con una encarnación de la presente invención;
- la figura 4 muestra de forma esquemática una vista seccional de un dispositivo de calentamiento por inducción conforme con una encarnación de la presente invención;
- las figuras 5A-5G muestran de forma esquemática vistas superiores de diferentes elementos inducidos de acuerdo con las diferentes encarnaciones de la presente invención;
- la figura 6 muestra de forma esquemática una vista tridimensional de un elemento inducido conforme con una encarnación de la presente invención;
- la figura 7 muestra de forma esquemática una vista tridimensional de un elemento inducido según una encarnación de la presente invención, con láminas superpuestas.
Descripción detallada de la invención
En una encarnación de la presente invención, un primer metal que tiene un comportamiento no magnético (en el que a temperatura ambiente no interactúa claramente con los campos magnéticos), y un segundo metal ferromagnético (es decir, que interactúa a temperatura ambiente con los campos magnéticos) son utilizados para crear una aleación de material con comportamiento metálico. Las proporciones de los dos metales son las descritas anteriormente y en las reivindicaciones.
La aleación puede obtenerse mediante diferentes técnicas, por ejemplo, fundiendo, sinterizando y dispersando un metal en polvo en una fase líquida.
Refiriéndose por simplicidad a la fusión, la aleación se solidifica en palanquillas que luego se utilizan, por ejemplo, en un laminador para obtener una película, o elemento inducido, que tenga el espesor deseado.
La técnica de laminación es bien conocida y no es necesario describirla en detalle. Por ejemplo, en el siguiente video disponible en YouTube se explica cómo se fabrican las películas de aluminio para alimentos en un laminador: https://www.youtube.com/watch7vHSRCuYb3-kc. La fabricación puede realizarse, por ejemplo, sólo mediante el laminado, que es la técnica preferida.
Por lo tanto, la película así fabricada puede utilizarse como elemento inducido en un dispositivo de calentamiento por inducción, como se describirá más adelante.
La aleación también puede obtenerse a partir de varios primeros metales y varios segundos metales, como se ha descrito anteriormente.
Los siguientes ejemplos describen el fenómeno.
EJEMPLOS
Ejemplo 1
Aleación compuesta de plata, cobre, níquel y elementos de la tierra en los porcentajes por peso que se muestran en la tabla siguiente.
A su vez, el siliciuro de tierras raras está compuesto de Si=40%-45%, elementos de tierras raras 8%-10% y hierro para el resto; el Mischmetal está típicamente compuesto de 50% de cerio, 25% de lantano y un pequeño porcentaje de neodimio y praseodimio.
La película se ha calentado con la placa de inducción 11 ajustada a la potencia de 1000 W y ha alcanzado una temperatura de unos 800°C (color rojo) tras poco menos de 10 segundos.
Ejemplo 2
Aleación compuesta de plata, cobre, níquel y elementos de la tierra en los porcentajes por peso que se muestran en la tabla siguiente.
A su vez, el siliciuro de tierras raras está compuesto de:
Si = 40%-45%, elementos de tierras raras 8%-10% y hierro para el resto; el MischMetal está típicamente compuesto por un 50% de cerio, un 25% de lantano y un pequeño porcentaje de neodimio y praseodimio.
La película se ha calentado con la placa de inducción 11 ajustada a la potencia de 1000 W y ha alcanzado una temperatura de unos 1100°C (color rojo brillante) en poco menos de 10 segundos.
Ejemplo 3
Aleación compuesta de aluminio y hierro en los porcentajes por peso que se muestran en la tabla siguiente.
La película se ha calentado con la placa de inducción 11 ajustada a la potencia de 250 W y ha alcanzado una temperatura de unos 350°C en poco menos de 10 segundos.
En algunas encarnaciones de la presente invención, la película arriba descrita, correspondiente al elemento inducido, está grabado en relieve para aumentar la interacción con el campo magnético generado por un elemento de inducción que se describe más adelante.
En una encarnación la presente invención, la película está fabricada con una aleación de aluminio y hierro, con aluminio en una cantidad de entre el 97% y el 99.99% por peso (%wt.) y hierro en una cantidad de entre 0.01% y 3% (%wt.), preferiblemente entre 0.01% y 1.8% (%wt.). La aleación puede contener además titanio y/o boro, cada uno en cantidades no superiores al 0,5%, preferiblemente entre el 0,1% y el 0,2%. Estos metales tienen el propósito de llevar a cabo un refinado satisfactorio de la aleación, permitiendo así la formación de gránulos más pequeños y de forma sustancialmente esférica, y mejorando sus características mecánicas generales. Además, otros elementos (metálicos y no metálicos) pueden estar presentes en trazas, generalmente con una cantidad total inferior al 0,5%.
La película tiene un espesor igual o inferior a 10 cm, donde el espesor total del elemento inducido puede estar constituido por una lámina compacta o una superposición de más láminas, que puede incluir al menos un elemento dieléctrico entre las láminas (por ejemplo, lámina 1+aire+lámina 2 o bien lámina 3+pegamento+lámina 4, etc.).
La figura 1 es una vista seccional esquemática de un dispositivo de calentamiento 10 de acuerdo con una encarnación de la presente invención.
En concreto, el dispositivo de calentamiento 10 puede ser del tipo de inducción y comprende un elemento de inducción 11, un elemento inducido 13 y un primer elemento dieléctrico 12 colocado entre el elemento de inducción 11 y el elemento inducido 13.
En algunas encarnaciones, el elemento de inducción 11 puede ser cualquier elemento capaz de generar un campo magnético variable, por ejemplo una bobina, una espiral o. más generalmente, un elemento conductor o cualquier dispositivo configurado para poder generar un campo magnético variable.
En algunas encarnaciones, el primer elemento dieléctrico 12 es cualquier elemento capaz de aislar eléctricamente al elemento de inducción 11 del elemento inducido 13, por ejemplo el espacio vacío o bien una capa de aire.
En algunas encarnaciones el elemento inducido es cualquiera de las películas anteriormente descritas. En términos más generales, el elemento inducido puede ser cualquier material mediante el cual sea posible generar calor mediante la inducción de un campo electromagnético, por ejemplo metales ferromagnéticos.
En algunas encarnaciones, el elemento inducido 13 consta de una aleación de metales que contiene un primer metal o una primera mezcla de metales en un porcentaje de entre el 90% y el 99,99% en peso del peso total, y que contiene un segundo metal o una segunda mezcla de metales en un porcentaje de entre el 0,01% y el 10% en peso del peso total. Como se ha descrito anteriormente, el primer metal es un metal amagnético, por ejemplo, metal diamagnético, paramagnético o antiferromagnético, o la primera mezcla de metales es amagnética (en su conjunto) o incluye exclusivamente metales no magnéticos. Además, tal y como se ha descrito anteriormente, el segundo metal es un metal ferromagnético o ferrimagnético, o la segunda mezcla de metales es magnética en su totalidad o incluye exclusivamente metales ferromagnéticos o ferrimagnéticos.
Esta encarnación permite crear un dispositivo de calentamiento por inducción con una forma ventajosamente compacta y con excelentes características de funcionamiento.
Por "metales" también puede entenderse cualquier material que tenga un comportamiento metálico, así como, por ejemplo, los plásticos de ingeniería conductores de electricidad. En algunas encarnaciones, el elemento inducido 13 tiene un espesor inferior o igual a 10 cm, como se ha descrito anteriormente. Alternativamente, en otras encarnaciones preferidas, el elemento inducido 13 tiene un espesor de entre 5 pm y 700 pm, y más preferentemente entre 5 pm y 200 pm. Gracias a estas encarnaciones, es posible crear un dispositivo de calentamiento por inducción 10 especialmente compacto. Como se describirá más adelante, esto permite realizar un dispositivo de calentamiento por inducción flexible 10 que puede aplicarse a superficies curvas, incluso flexibles o con curvatura variable. En otras encarnaciones, como se describirá más adelante, el grosor del elemento inducido 13 permite una fácil integración con diferentes materiales de construcción, de alimentación o de mobiliario o materiales para las personas, sin tener un impacto negativo en su grosor.
La figura 2A muestra esquemáticamente una vista superior de un dispositivo de calentamiento por inducción 10A. En concreto, en la figura se ve una encarnación específica del elemento de inducción 11. Como puede verse en la figura, el elemento de inducción 11 consta de un primer elemento conductor 14 en que al menos una parte tiene forma de espiral o equivalente. El elemento conductor 14 puede ser cualquier elemento capaz de conducir la electricidad, por ejemplo un cable eléctrico, con una sección transversal sólida o hueca, una pista eléctrica depositada de un PCB, líneas metálicas depositadas y/o impresas en el elemento dieléctrico 12, en caso de multihilo, etc. Asimismo o de forma opcional, como se describirá más adelante, el elemento conductor 14 puede estar cubierto con resina, plásticos o cualquier tipo de cubierta dieléctrica además de (o en lugar de) el elemento dieléctrico 12.
En algunas encarnaciones, el elemento conductor 14 podría constar de una variedad de elementos conductores similares o diferentes entre sí.
En la encarnación específica representada en la figura 2A, el elemento conductor 14 está enrollado en forma de espiral y tiene dos extremos 14A y 14B. La espiral no tiene una configuración geométrica específica. Se pueden implementar diferentes tipos de espirales y, en
general, el término espiral debe entenderse como una forma enrollada alrededor de un punto central determinado, que se aproxima o se aleja progresivamente, dependiendo de cómo se recorra la curva. En particular, como se describirá a continuación, también pueden aplicarse espirales de desarrollo triangular, cuadrado o, más en general, de desarrollo al menos parcialmente rectilíneo y no completamente curvilíneo.
En algunas encarnaciones concretas de la presente invención, el diámetro de la espiral o el diámetro equivalente del plato mide de 1 mm a 1 m, más preferentemente de 3 cm a 30 cm. En algunas encarnaciones concretas de la presente invención, el elemento conductor 14 consta de uno o más materiales conductores seleccionados, por ejemplo, en el grupo que incluye el cobre, el tungsteno, el latón, el aluminio, el hierro y las aleaciones que las incluyen. En la encarnación específica representada en la figura 2A, los dos extremos 14A y 14B de la espiral terminan en dos lados diferentes del elemento de calentamiento por inducción 10A. Sin embargo, la presente invención no se limita a este caso y los dos extremos 14A y 14B pueden terminar en cualquier lado del elemento de calentamiento por inducción, independientemente uno del otro. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2B, los dos extremos 14A y 14B pueden terminar en el mismo lado del elemento de calentamiento por inducción 10B, de modo que permita ventajosamente una simple conexión eléctrica de los dos extremos a un generador o más generalmente a una fuente de energía eléctrica.
En las figuras 2A y 2B, la forma en espiral del elemento conductor 14 consta de un devanado simple del elemento conductor 14. Sin embargo, la presente invención no se limita a esta encarnación específica y, como por ejemplo se representa en la figura 2C, también es posible un doble devanado del elemento conductor 14.
Las figuras 2D y 2E representan esquemáticamente dos encarnaciones en las que la espiral del elemento conductor 14 tiene un desarrollo poligonal, cuadrado en la figura 2D y triangular en la figura 2E, respectivamente. En general, es posible cualquier desarrollo curvilíneo o rectilíneo de la espiral que tenga un devanado simple o doble en el mismo lado o en los dos lados del elemento inducido, cubierto con una cubierta dieléctrica o blindado.
En la encarnación representada en la figura 2F, existen dos elementos conductores 14 y 15. El primer elemento conductor 14 comprende los extremos 14A, 14B, y el segundo elemento conductor 15 comprende los extremos 15A, 15B. Además, en las encarnaciones con más de un elemento conductor 14, 15, la posición de los extremos puede configurarse libremente. En el caso concreto de la figura, los extremos 14A. 4B y los extremos 15A, 5B pueden conectarse en el mismo lado del dispositivo, lo que simplifica ventajosamente la conexión a un generador. A pesar de que los elementos conductores 14, 15 en las dos espirales de la figura 2F están representados como enrollados en direcciones opuestas, particularmente en sentido contrario a las agujas del reloj para el elemento conductor 14, y en el sentido de las agujas del reloj para el elemento conductor 15, la presente invención no está limitada a esta configuración y los elementos conductores 14, 15 podrían tener, dado el caso, la misma dirección de enrollado en otras encarnaciones.
Además, el número de elementos conductores no se limita a uno o dos, sino que puede ser cualquier número. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2G, un dispositivo de calentamiento por inducción 10G comprende seis elementos conductores 14-19. Además, si bien el tipo de espiral de la variedad de elementos conductores 14-19 es el mismo, la presente invención no está limitada a esta encarnación, y los diferentes tipos de espirales, en caso de tener también una medida diferente, podrían ser implementados en el mismo dispositivo de calentamiento por inducción.
En algunas encarnaciones, en el caso de montajes unilaterales, es decir, con la inducción por un solo lado del elemento de inducción 11 en el elemento inducido 13, es posible prever la adición de campos magnéticos generados por imanes o pinturas magnéticas en la superficie del elemento de inducción, preferentemente por el lado del elemento de inducción 11 no orientado hacia el elemento inducido 13.
En algunas encarnaciones del invento, el elemento dieléctrico 12 tiene un espesor de 1 pm a 10 cm. En particular, en los casos en que el elemento dieléctrico 12 tiene un espesor muy fino, es posible obtener un dispositivo de calentamiento por inducción de espesor restringido que permita tener un dispositivo de calentamiento por inducción flexible y, por lo tanto, aplicable a superficies curvas, también en caso de curvatura variable. Por el contrario, cuando el grosor del elemento dieléctrico 12 es mayor, se pueden utilizar uno o más materiales como elemento dieléctrico, por ejemplo, plástico, resina, vidrio, cerámica, madera, conglomerado de óxidos en polvo, piedra. Por ello, en este caso, es posible obtener un dispositivo de calentamiento por inducción integrado con los materiales mencionados y, por lo tanto, capaz de integrarse fácilmente en el entorno sin necesidad de elementos de calentamiento adicionales, como por ejemplo, radiadores. Además, el dispositivo puede integrarse fácilmente en objetos, herramientas y dispositivos, artículos de aseo personal y doméstico, estructuras, etc.
Además, o alternativamente, en algunas encarnaciones el primer elemento dieléctrico 12 se enrolla alrededor del elemento de inducción 11. Este puede ser el caso, por ejemplo, de una funda aislante enrollada alrededor de un alambre conductor.
La figura 3 muestra de forma esquemática una vista seccional de un dispositivo de calentamiento por inducción 30 conforme con una encarnación de la presente invención. En particular, el dispositivo 30 se diferencia del dispositivo 10 por la presencia de un segundo elemento dieléctrico 31, flexible o rígido, colocado en el elemento de inducción 11 en el lado opuesto al primer elemento dieléctrico 12.
La figura 4 muestra de forma esquemática una vista seccional de un dispositivo de calentamiento por inducción 40 conforme con una encarnación de la presente invención. En particular, el dispositivo 40 se diferencia del dispositivo 10 por la presencia de un tercer elemento dieléctrico 41, flexible o rígido, colocado en el elemento inducido 13 en el lado opuesto al primer elemento dieléctrico 12. Las consideraciones expuestas anteriormente para el elemento dieléctrico 12 pueden aplicarse también a uno o más de los elementos dieléctricos flexibles o rígidos 31 y 41. Además, las encarnaciones de la Figura 3 y la Figura 4 pueden combinarse entre sí, para obtener un dispositivo de calentamiento por inducción que comprenda tanto el elemento dieléctrico 31 como el elemento dieléctrico 41.
EJEMPLOS
Ejemplo 4
Un elemento de calentamiento por inducción con tres capas, que comprende un elemento de inducción 11 que tiene un espesor de entre 3 pm y 2 cm, una capa dieléctrica que tiene un espesor de entre 1 pm a 10 cm, y un elemento inducido 13 que tiene un espesor igual o inferior a 10 cm, más preferentemente entre 10 y 700 pm.
Ejemplo 5
Un elemento de calentamiento por inducción con cinco capas, que comprende un elemento dieléctrico 31 con un espesor de 5 pm a 20 cm, preferentemente de 5 pm a 1 cm, un elemento
de inducción 11 con un espesor de 3 pm a 2 cm, una capa dieléctrica 12 con un espesor de 1 pm a 10 cm, un elemento inducido 13 con un espesor igual o inferior a 10 cm, más preferentemente entre 10 y 700 pm, y un elemento dieléctrico 41 con un espesor de 1 pm a 20 cm.
Ejemplo 6
Un elemento de calentamiento por inducción que comprende:
- una lámina de vidrio, preferiblemente de 4 mm de espesor, con dimensiones de 32x36 cm, como elemento dieléctrico 41;
- una capa de pegamento con un grosor de 10 pm;
- una lámina hecha de 97% de aluminio y 2,66% de hierro (y el restante 0,34% de metales amagnéticos en trazas), preferiblemente con un espesor de 10 pm, como elemento inducido 13; una capa de pegamento con un espesor de 10 pm;
- una lámina de vidrio, preferiblemente de 4 mm de espesor, con dimensiones de 32x36 cm, como elemento dieléctrico 12;
- una capa de resina de 20 pm de espesor; una espiral metálica de 25 cm de diámetro hecha con un alambre de cobre de 1,5 mm de diámetro, como elemento de inducción 11, recubierta con una capa dieléctrica de 200 pm de espesor; una capa de resina de 20 pm de espesor; una lámina de vidrio, preferiblemente de 4 mm de espesor, con dimensiones de 32x36 cm, como elemento dieléctrico 12;
- una capa de pegamento con un espesor de 10 pm; una lámina hecha de 97% de aluminio y 3% de hierro, preferiblemente con un espesor de 10 pm, como elemento inducido 13; una capa de pegamento con un grosor de 10 pm; una lámina de vidrio, preferiblemente con un grosor de 4 mm, con dimensiones de 32x36 cm, como elemento dieléctrico 31.
Por lo tanto, el espesor total del elemento calefactor es de unos 25 mm. La termografía detectó campos calentados hasta 126° en la superficie más exterior, en unos 25 minutos, con una eficiencia de conversión de la energía eléctrica en energía térmica superior al 92%.
Ejemplo 7
Un elemento de calentamiento por inducción que comprende:
- una lámina de vidrio, preferiblemente de 4 mm de espesor, con dimensiones de 45x27 cm, como elemento dieléctrico 41;
- una capa de pegamento con un grosor de 10 pm;
- lámina compuesta de aproximadamente 98,0% de aluminio y 1,54% de hierro, y el restante 0,56% de metales amagnéticos en trazas, preferiblemente con un grosor de 10 pm, como elemento inducido 13;
- una capa de pegamento con un grosor de 10 pm;
- una espiral metálica rectangular de dimensiones 40x20 cm hecha de multihilo de aluminio de 1,8 mm de diámetro, como elemento de inducción 11, estando cada hilo cubierto con una cubierta dieléctrica de espesor inferior a 1 pm;
Por lo tanto, el espesor total del elemento calefactor es de unos 6 mm. La termografía detecta campos calentados hasta 250°C en la superficie más exterior.
Se han cocinado 3 filetes de 2 cm de espesor y 50 cm2 de superficie con una potencia de 600 vatios durante 10 minutos (consumo total de 100 vatios^h que, con un coste medio nacional en Italia de 0,20 euros/kWh corresponden a 2 céntimos de euro) (el tiempo y el consumo se han
comparado con un sistema del mismo tamaño con una parrilla y resistencia al calor con una potencia igual a 800 vatios, que tenía consumos superiores en un 30% durante 10 minutos y una menor cocción de la carne).
Ejemplo 8
Placa rectangular con unas dimensiones de 195 mm por 105 mm. compuesta de los siguientes planos:
- elemento aislante que tiene un escudo magnético no inductivo con un espesor de 0,2 mm; - elemento de inducción compuesto por una bobina plana de 12 devanados que se inicia en el perímetro exterior mediante un elemento conductor de monofilamento esmaltado de cobre de 1 mm de sección conductora;
- elemento aislante dieléctrico fabricado con Vetronita con un espesor de 4 mm;
- lámina inductiva amagnética compuesta por dos láminas de aproximadamente 6 pm hechas de una aleación compuesta de:
Las láminas están espaciadas por una capa de carbono de 0,5 mm. Con una potencia de 1000 vatios, han alcanzado la temperatura de 150°C en menos de 12 segundos.
Ejemplo 9
Dispositivo compuesto de:
- elemento aislante que tiene un escudo magnético no inductivo con un espesor de 0,2 mm; - elemento de inducción compuesto por una bobina plana de 10 cm de diámetro compuesta de 10 devanados que parten del perímetro exterior utilizando un elemento conductor de monofilamento esmaltado de cobre de sección conductora de 1 milímetro;
- elemento aislante dieléctrico con un espesor de 4 mm;
- lámina inductiva amagnética de forma cuadrada y dimensiones de 50 mm por 50 mm, con 100 pm de grosor, compuesta por:
Con una potencia de 65 vatios, el dispositivo alcanzó una temperatura de unos 102°C en unos 65 segundos.
MÁS PRUEBAS EXPERIMENTALES
A) PRUEBAS CON ELEMENTOS INDUCIDOS SIMPLES
Se han analizado otras 50 muestras compuestas según el cuadro que figura a continuación (etiqueta: MF = mezcla ferromagnética, MA = principales mezclas amagnéticas, AA = otros metales amagnéticos; SP = espesor; rem. = resto de la composición).
Cada muestra tiene forma cuadrada con dimensiones laterales de 5 cm (superficie de 25 cm2). Cada muestra ha sido sometida a la acción de un campo electromagnético generado por una espiral circular plana de 73 mm de diámetro exterior y 6 mm de diámetro interior, mediante el uso de un alambre de cobre multiconductor de 1,5 mm sin cubierta exterior.
Cada muestra se ha colocado en paralelo al plano donde se encuentra la espiral de inducción alineando los centros respectivos, separando la espiral y la muestra con una placa de fibra de vidrio de dimensiones 100x100x2,5 mm.
El campo electromagnético se obtiene alimentando la espiral con una sinusoide generada por un oscilador ZVS de tipo Royer, que tiene una potencia modulada en PWM a 24 V y un ciclo de trabajo del 20%.
Duración de la prueba: 30 segundos por cada muestra.
RESULTADOS DE LAS PRUEBAS EXPERIMENTALES
A) PRUEBAS CON ELEMENTOS INDUCIDOS SIMPLES
B) PRUEBAS CON ELEMENTO INDUCIDO ACOPLADO
Se ha mantenido el montaje experimental de las pruebas con elementos inducidos simples y se han acoplado más elementos inducidos según la siguiente tabla
A continuación se muestran los resultados de las pruebas experimentales con el elemento inducido acoplado:
C) PRUEBAS CON ELEMENTOS INDUCIDOS GOFRADOS
Se ha mantenido el montaje experimental de las pruebas con elementos inducidos simples y se han utilizado más elementos inducidos grabados en relieve según la siguiente tabla
RESULTADOS
Además, en algunas encarnaciones, es posible colocar un elemento inducido 13 a ambos lados del elemento de inducción 11. En este caso, un segundo elemento dieléctrico 12 se colocará entre el elemento de inducción 11 y el segundo elemento inducido 13. Además, en algunas encarnaciones, será posible proporcionar una capa de material adhesivo sobre el elemento inducido 13, para facilitar la adhesión del mismo. El material adhesivo puede tener un grosor de 3 a 100 pm.
Las figuras 5A-5G representan esquemáticamente diferentes encarnaciones del elemento inducido 13-13G.
En particular, en la figura 5A, el elemento inducido 13 tiene forma de película o lámina plana, como se ha descrito anteriormente.
En la figura 5B, el elemento inducido 13B muestra un relieve 53B que aumenta la superficie de intercambio con el campo magnético generado por el elemento de inducción 11.
En las figuras 5C-5E, los elementos inducidos 13C-13E pueden estar formados por franjas flanqueadas o superpuestas o cruzadas 53C-53E de elemento inducido, que tienen la misma o diferente dimensión, el mismo o diferente espaciamiento relativo, en una sola capa o en varias capas, y una orientación vertical, horizontal y oblicua, respectivamente. Cada una de las láminas 53C-53E puede realizarse como se describió anteriormente para la lámina simple, o película, y posteriormente unirse a las otras. En algunas encarnaciones concretas, cada una de las láminas puede tener la dimensión más pequeña típicamente entre 4 pm y 3 cm.
En la figura 5F, el elemento inducido 13F se realiza cruzando y superponiendo las láminas horizontales 53D y las láminas verticales 53C.
En la figura 5G, el elemento inducido 13G se realiza compactando las láminas de pliegue en acordeón. De este modo, gracias a las encarnaciones descritas, es posible crear un dispositivo de calefacción particularmente ventajoso para la calefacción de estancias, y que puede ser fácilmente integrado en elementos de construcción, o bien para realizar un dispositivo de calentamiento o cocción de alimentos de alta eficiencia.
Asimismo, en una encarnación, el dispositivo de calentamiento por inducción puede mostrar una forma convexa. En particular, al menos el elemento inducido puede mostrar una superficie convexa, preferible y sustancialmente cerrada sobre sí misma, o en cualquier caso con un ángulo de al menos 180°. En otras palabras, el dispositivo de calentamiento por inducción no es plano, sino que muestra una forma al menos parcialmente cerrada sobre sí misma.
En algunas encarnaciones, también el elemento de inducción 11, o la superficie definida por el elemento de inducción 11, puede tener una superficie convexa, con consideraciones similares a las realizadas para el elemento inducido. Lo mismo ocurre con cualquiera de los elementos dieléctricos 12, 31 y 41.
Más concretamente, como se muestra en la figura 6, un dispositivo de calentamiento por inducción 60 puede tener una forma sustancialmente tubular que se obtiene enrollando cualquiera de los dispositivos de calentamiento descritos anteriormente, en el caso de que se encuentre por encima de un tubo de soporte 61. Las dimensiones del radio pueden ser típicamente de entre 5 mm y 1 m. La sección del tubo de soporte 61 puede ser circular, ovalada o poligonal, o más en general cualquier sección que muestre al menos una superficie convexa.
En algunas encarnaciones, como la representada, el tubo de soporte 61 puede cerrarse completamente sobre sí mismo en 360 grados en el plano XY, mientras que el dispositivo de calentamiento por inducción 10 colocado en el tubo de soporte 61 sólo puede cerrarse parcialmente sobre sí mismo en el plano XY, es decir, puede mostrar una superficie convexa que defina un ángulo inferior a 360 grados, pero preferentemente superior a 180 grados.
En otras encarnaciones, el tubo de soporte puede estar ausente y el dispositivo de calentamiento por inducción 60 puede obtenerse cerrando el dispositivo de calentamiento por inducción 10 sobre sí mismo, o cualquiera de los dispositivos de calentamiento por inducción descritos, de manera que se forme un tubo.
Gracias al dispositivo de calentamiento por inducción 60 es posible, por ejemplo, que fluyan fluidos como el aire, más generalmente gas, agua o aceite, o bien sólidos como granos o polvos dentro del dispositivo 60, calentándolos.
En el caso de que el dispositivo 60 se obtenga sin un tubo de soporte 61, los fluidos o sólidos fluyen directamente en contacto con la capa más interna del dispositivo, por ejemplo el elemento inducido 13 o el elemento dieléctrico 41.
Por el contrario, en caso de que el tubo de soporte 61 esté presente, los fluidos o sólidos podrán estar en contacto únicamente con el tubo de soporte 61, en caso de que el dispositivo calefactor 10 se coloque fuera del tubo de soporte 61 para cubrir total o parcialmente el tubo de soporte 61 como se muestra en la figura 6, o estarán, total o parcialmente, en contacto con el dispositivo de calentamiento 10 en caso de que el dispositivo 10 se coloque dentro del tubo de soporte 61, cubriéndolo así total o parcialmente. En caso de que el dispositivo de calentamiento 10 se coloque fuera del tubo de soporte 61, es ventajosamente posible hacer circular fluidos o sólidos, dentro del tubo de soporte 61, que podrían corroer o comprometer el funcionamiento del dispositivo 60.
En algunas encarnaciones, el tubo de soporte 61 puede ser, por ejemplo, un tubo de plástico, un tubo para tuberías de PVC, un tubo de agua potable o un tubo de vidrio, por ejemplo para aplicaciones de cristalería de laboratorio.
En la figura 7, el elemento inducido compuesto de láminas superpuestas 53R se representa de forma tridimensional. Entre una lámina y otra es posible prever la presencia de un elemento dieléctrico, preferiblemente aire.
EJEMPLO
Ejemplo 10
El elemento inducido 13 es cualquiera de los elementos inducidos descritos anteriormente.
El elemento inducido 13 muestra una sección circular con un diámetro de 80 mm y una longitud de 60 cm. La lámina que forma el tubo es un pliegue en forma de acordeón que permite alojar el elemento de inducción 11 formado por un alambre de cobre esmaltado de 1,2 mm de diámetro.
Se ha aplicado una potencia de 60 W, un voltaje de 30 V y una corriente de 2 amperios. La termografía detectó una temperatura de 50°C en el interior del tubo, alcanzada en menos de 10 minutos.
Una encarnación de la presente invención se refiere también a un kit para realizar un dispositivo conforme con cualquiera de las encarnaciones previas, y comprende un elemento de inducción 11, y/o un elemento inducido 13, y/o un primer elemento dieléctrico 12 para ser colocado entre el elemento de inducción 11 y el elemento inducido 13. En particular, uno o más de estos tres elementos pueden suministrarse por separado y ensamblarse sólo durante la instalación y/o el uso del dispositivo.
En las encarnaciones descritas, el dispositivo de calentamiento por inducción comprende al menos un elemento de inducción 11 y un elemento inducido 13. Sin embargo, quedará claro que, sobre todo teniendo en cuenta los espesores que pueden obtenerse con los materiales descritos anteriormente, es posible fabricar dispositivos de calentamiento por inducción en los que haya más capas de elementos de inducción 11 y/o elementos inducidos 13. Por ejemplo, un único elemento inducido 13 podría combinarse con dos elementos inducidos 11, uno por cada lado del elemento inducido 13, para duplicar la potencia disponible. De forma alternativa, por ejemplo, un único elemento de inducción 11 podría combinarse con dos elementos
inducidos 13, en el mismo lado o bien uno por cada lado del elemento de inducción 11, para calentar ambos lados del dispositivo.
A pesar de que se han descrito por separado las distintas encarnaciones, el experto en la materia sabrá cómo pueden combinarse entre sí, sin combinar necesariamente todas las características de las mismas, sino sólo las necesarias para obtener un efecto deseado.
Lista de referencias numéricas
10: dispositivo de calentamiento por inducción
11: elemento de inducción
12: elemento dieléctrico
13: elemento inducido
13B: elemento inducido
13C: elemento inducido
13D: elemento inducido
13E: elemento inducido
13F: elemento inducido
13G: elemento inducido
14: elemento conductor
14A: extremo
14B: extremo
15: elemento conductor
15A: extremo
15B: extremo
16: elemento conductor
17: elemento conductor
18: elemento conductor
19: elemento conductor
30: dispositivo de calentamiento por inducción
31: elemento dieléctrico
40: dispositivo de calentamiento por inducción
41: elemento dieléctrico
53B: grabado en relieve
53C: lámina
53D: lámina
53E: lámina
53G: lámina
53R: láminas superpuestas
60: dispositivo de calentamiento por inducción
61: tubo de soporte
Claims (14)
1. Dispositivo de calentamiento compuesto de:
- un elemento de inducción (11),
- un elemento inducido (13), y
- un primer elemento dieléctrico (12) colocado entre el elemento de inducción (11) y el elemento inducido (13),
en que el elemento dieléctrico (12) es el vacio, o gas, en particular aire, en que el elemento inducido (13) comprende una aleación metálica que contiene un primer metal o una primera mezcla de metales con un porcentaje en un rango del 90% - 99,99% en peso del peso total, y que contiene un segundo metal o una segunda mezcla de metales con un porcentaje en un rango del 0,01% - 10% en peso del peso total;
caracterizado por el hecho de que el primer metal es un metal amagnético, por ejemplo, un metal diamagnético o paramagnético o antiferromagnético, o de que la primera mezcla de metales es amagnética o comprende exclusivamente metales no magnéticos, y de que el segundo metal es un metal ferromagnético o ferrimagnético, o de que la segunda mezcla de metales es magnética o comprende exclusivamente metales ferromagnéticos o ferrimagnéticos.
2. Dispositivo conforme con la reivindicación 1, en que el elemento inducido (13) tiene un espesor de entre 5 pm y 700 pm, y preferiblemente entre 5 pm y 200 pm.
3. Dispositivo según la reivindicación 1, en que la aleación contiene menos del 1% en peso de: - uno o más elementos de tierras raras, en que los elementos de tierras raras se identifican según la definición de la UIQPA, o un óxido de los mismos, o bien Mischmetal, a su vez compuesto de cerio al 50%, lantano al 25% y un pequeño porcentaje de neodimio y praseodimio;
- no metales, como el carbono, y/o semimetales, como el silicio.
4. Dispositivo conforme con la reivindicación 1, en que:
- el primer metal es uno entre el oro, la plata, el cobre, el aluminio, el platino, el boro, o donde la primera mezcla es una mezcla de dos o más entre el oro, la plata, el cobre, el aluminio, el platino, el boro, y
- el segundo metal es uno entre el níquel, el hierro, el cobalto, y la segunda mezcla es de dos o más entre el níquel, el hierro, el cobalto.
5. Dispositivo según la reivindicación 1, en que el elemento de inducción (11) comprende un primer elemento conductor (14) del que al menos una parte tiene forma de espiral.
6. Dispositivo según la afirmación 1, en que el primer elemento dieléctrico (12) tiene un espesor de entre 1 pm y 10 cm.
7. Dispositivo según la reivindicación 1, que comprende, además: un tercer elemento dieléctrico (41) colocado sobre el elemento inducido (13) en el lado opuesto al primer elemento dieléctrico (12).
8. Dispositivo según la reivindicación 7, en que el primer elemento dieléctrico (12) y/o el segundo elemento dieléctrico (31) y/o el tercer elemento dieléctrico (41) comprenden uno o más materiales de construcción o materiales aptos para la alimentación o la ropa, o para procesos industriales, por ejemplo, material plástico, polímeros, resina, vidrio, cerámica, madera, conglomerado de óxidos en polvo, piedra.
9. Dispositivo según la reivindicación 1, en que el elemento inducido (13B) comprende un grabado en relieve.
10. Dispositivo según la afirmación 1, en el que el elemento inducido (13B) ha sido sometido previamente a un proceso de anodización.
11. Dispositivo según la reivindicación 1, en que el elemento inducido (13C, 13D, 13E, 13F, 13G) comprende una pluralidad de láminas (53C, 53D, 53E, 53G, 53R).
12. Dispositivo según la reivindicación 1, en que al menos el elemento inducido comprende una superficie convexa o cóncava.
13. Kit para fabricar un dispositivo conforme con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que comprende:
- un elemento de inducción (11),
- un elemento inducido (13), y
- un primer elemento dieléctrico (12) que se colocará entre el elemento de inducción (11) y el elemento inducido (13), donde el elemento inducido (13) comprende una aleación metálica que contiene un primer metal o una primera mezcla de metales en un porcentaje del orden del 90% - al 99% en peso del peso total, y que contiene un segundo metal o una segunda mezcla de metales en un porcentaje del orden del 1% al 10% en peso del peso total;
caracterizado por el hecho de que el primer metal es un metal amagnético, por ejemplo, un metal diamagnético o paramagnético o antiferromagnético, o de que la primera mezcla de metales es amagnética o comprende exclusivamente metales no magnéticos, y de que el segundo metal es un metal ferromagnético o ferrimagnético, o de que la segunda mezcla de metales es magnética o comprende exclusivamente metales ferromagnéticos o ferrimagnéticos.
14. Dispositivo según la reivindicación 1, en que los elementos inducidos, dieléctricos y de inducción constan de una superficie convexa o cóncava.
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Families Citing this family (3)
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Family Cites Families (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3684853A (en) * | 1971-10-18 | 1972-08-15 | Gen Electric | Induction surface heating unit system |
| US3814888A (en) * | 1971-11-19 | 1974-06-04 | Gen Electric | Solid state induction cooking appliance |
| US3781503A (en) * | 1971-11-19 | 1973-12-25 | Gen Electric | Solid state induction cooking appliances and circuits |
| US3786219A (en) * | 1971-12-27 | 1974-01-15 | Gen Electric | Solid state induction cooking systems for ranges and surface cooking units |
| US3742174A (en) * | 1971-12-29 | 1973-06-26 | Gen Electric | Induction cooking appliance including cooking vessel having means for transmission of temperature data by light pulses |
| JPS58188415A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-02 | 有限会社南田総業 | 調理容器 |
| US4544818A (en) * | 1982-07-29 | 1985-10-01 | Asahi Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Cooking utensil for induction cooking apparatus |
| JPH02504591A (ja) * | 1987-08-24 | 1990-12-27 | フィスラー ゲーエムベーハー | 調理用具 |
| US5073689A (en) * | 1988-02-06 | 1991-12-17 | Shinagawa Shirorenga Kabushiki Kaisha | Zirconia refractory heating element |
| US5378879A (en) * | 1993-04-20 | 1995-01-03 | Raychem Corporation | Induction heating of loaded materials |
| JPH0942696A (ja) * | 1995-08-03 | 1997-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 浴室用暖房装置 |
| JPH09140564A (ja) * | 1995-11-29 | 1997-06-03 | Toshiba Home Technol Corp | 炊飯器 |
| JP3225240B2 (ja) * | 2000-01-18 | 2001-11-05 | 広島アルミニウム工業株式会社 | 電磁誘導加熱を利用した加熱保温プレート及び電磁誘導加熱調理用容器 |
| JP4647176B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2011-03-09 | 三井ホーム株式会社 | シート材張着構造及びシート材張着方法 |
| KR100427602B1 (ko) * | 2002-02-26 | 2004-04-28 | 김명석 | 다중바닥을 구비한 주방용기와 그 제조방법 |
| JP2004000379A (ja) * | 2002-04-16 | 2004-01-08 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 加熱用アルミニウム容器 |
| US20040229079A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-11-18 | Groll William A. | Composite cookware having decorative outer surface and improved induction heating characteristics |
| US7034263B2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-04-25 | Itherm Technologies, Lp | Apparatus and method for inductive heating |
| WO2006050490A2 (en) * | 2004-11-03 | 2006-05-11 | Imura International U.S.A. | Induction cookware with ferromagnetic coating and coating method |
| JP2007075507A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Miyao Company Ltd | 電磁誘導加熱調理器用容器の製造方法 |
| JP5090758B2 (ja) * | 2006-03-08 | 2012-12-05 | 東洋アルミニウム株式会社 | アルミニウム箔 |
| US8796598B2 (en) * | 2007-09-07 | 2014-08-05 | Bose Corporation | Induction cookware |
| US8796600B2 (en) * | 2007-11-30 | 2014-08-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Induction warming system for fiber composite gas storage cylinders |
| US8803046B2 (en) * | 2009-08-11 | 2014-08-12 | Radyne Corporation | Inductor assembly for transverse flux electric induction heat treatment of electrically conductive thin strip material with low electrical resistivity |
| ES2653668T3 (es) * | 2009-09-04 | 2018-02-08 | Meyer Intellectual Properties Limited | Batería de cocina de cobre con revestimiento anodizado |
| JP5554049B2 (ja) * | 2009-11-18 | 2014-07-23 | 株式会社エムエーパッケージング | 電磁調理器用アルミニウム箔容器 |
| US8448379B2 (en) * | 2010-12-09 | 2013-05-28 | Larry Y Igarashi | Pure-grown totally concealed clean room vegetable factory |
| JP5637452B2 (ja) * | 2011-03-17 | 2014-12-10 | 住友電気工業株式会社 | 誘導加熱装置、及びそれを備える発電システム |
| KR20120119072A (ko) * | 2011-04-20 | 2012-10-30 | (주)피엔유에코에너지 | 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기레인지 및 그 제조방법 |
| JP5741468B2 (ja) * | 2012-02-10 | 2015-07-01 | 三菱電機株式会社 | 誘導加熱調理器 |
| PL2820917T3 (pl) * | 2012-03-01 | 2016-12-30 | Urządzenie do indukcyjnego nagrzewania kęsa | |
| JP6157471B2 (ja) * | 2012-08-08 | 2017-07-05 | 株式会社ブリヂストン | 金型誘導加熱装置 |
| WO2014035480A1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | General Electric Company | Induction furnace with uniform cooling capability |
| FR3015470B1 (fr) * | 2013-12-20 | 2018-03-16 | Eurokera S.N.C. | Plaque de cuisson par induction et procede d'obtention |
| RU2686564C2 (ru) * | 2014-04-04 | 2019-04-29 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Изолированные проводники, сформированные с использованием стадии окончательного уменьшения размера после термической обработки |
| ITUB20155076A1 (it) * | 2015-10-27 | 2017-04-27 | E Wenco S R L | Pellicola metallica e metodo per riscaldarla |
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