DE2659877A1

DE2659877A1 - Induktionserwaermungsgeraet

Info

Publication number: DE2659877A1
Application number: DE19762659877
Authority: DE
Inventors: Keizo Amagami; Mitsuyuki Kiuchi; Hideyuki Kominami; Takumi Mizukawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-02-12
Publication date: 1977-09-22
Also published as: GB1500635A; DE2659877C3; FR2301150A1; NL173467C; SE412154B; JPS5193450A; DE2605577A1; NL7601507A; CA1061868A; DE2605577B2; DE2659877B2; US4074101A; FR2301150B1; DE2605577C3; SE7601572L

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNhSE - GrUPE Palbiitanwätle:

Dip! .-Ing. Tedtks Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne Dipl.-Ing. Grupe

Bavarlaring 4, Postfach 20 24 03 8000 München 2

Tel.:(0 89)53 96 53-56 Telex: 5 24 845 tipat

cable. Germaniapatent München

2.Mai 1977 B 8160

case PG5O-7713

Matsushita Electric Ind. Co. Ltd.,

Osaka, Japan

Induktionserwänaungsgerät

HO/ba

709838/0584

Die Erfindung betrifft eine Induktionserwärmungsvorrichtung mit einer Hochfrequenzenergiequelle, die eine Induktionsheizspule zur induktiven übertragung der Hochfrequenzenergie auf ein magnetisches Kochgefäß aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Induktionserwärmungsvorrichtung dieser Art so auszugestalten, daß sie zugleich zur Speisung eines weiteren Geräts verwendbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer für die Zwecke der Erfindung in Frage kommenden Induktionserwärmungsvorrichtung.

Fig. 2 ist ein Schaltbild einer Ausfuhrungsform der Induktionserwärraungsvorrichtung von Fig. 1, bei der ein Paar antiparallel geschalteter Thyristoren in Parallelschaltung zu einem Resonanzkreis dargestellt sind,

Fig. 3 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform der Induktionserwärmgugsvorrichtung von Fig. 1, bei der das Thyristorpaar in Reihe zu dem Resonanzkreis geschaltet ist.

Fig. 4 ist ein Schaltbild einer in Verbindung mit den Schaltungen nach Fig. 2 und 3 verwendeten Zündschaltung.

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung einer Reihe von Kurvenformen, die in einem Nulldurchgangsdetektor nach Fig. auftreten.

709838/05SA

Flg. 6 ist ein ins einzelne gehendes Schaltbild eines Impulsverteilers nach Fig. 4.

Fig. 7 ist ein Kurvenformdlagramm zur Erläuterung der Funktion der Schaltung nach Fig. 1 bis 4.

709838/0584

ss.

i
Fig. χίο. und *2b zeigen eine e 4 Ausführungsform,

bei der die Ausgangsleistung aus dem Frequenzwandler zur Abgabe einer gspolten Hochspannung für das Betreiben eines in einem Mikrowellenherd verwendeten Magnetrons verwendet wird.

Fig. ^a und %$b sind schematische Ansichten der Anord

nung der unterschiedlichen Bauteile der Ausführungsform nach den Fig. *2a und i2b.

Fig. & ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform, bei der die Ausgangsleistung aus dem Frequenzwandler in eine gepolte Hochspannung zum Errichten eines starken elektrostatischen Felds für das Auffangen von Staub bzw. Dunst umgewandelt wird.

M
Fig. &5 ist eine Ansicht der Anordnung der verschiede-

Ab nen Komponenten der Schaltung nach Fig. Jr¹T.

e·—s -ees ee ee s- c'aese. Die Induktionserwärmungsvorrichtung nach Fig. 1 weist allgemein einen Festkörper-Frequenz- bzw. -Schwingwandler 10, der von einer Netzwechselstromleistungs- quelle 12 gespeist wird, und eine Induktionsheizspule 14 auf, die unterhalb einer nichtmetallischen Kochgeschirrauflage 16

709838/058A

angeordnet ist, auf die eine Metallkochgeschirr-ße/cs/cnu /& aufgesetzt ist. Der Frequenzwandler 10 erzeugt· ein hochfrequentes Signal im Ultraschallbereich zur Erregung der Induktionsheizspule I¹I, die elektromagnetisch mit der Kochgeschirr-Belastung 18 koppelt. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 enthält der Festkörper-Frequenzwandler 10 ein Paar torgesteuerter Halbleiter-Schaltvorrichtungen wie z.B. gesteuerte Siliciumgleichrichter bzw. Thyristoren 21 und 22, die umgekehrt bzw. gegenpolig parallel an den ersten und den zweiten Anschluß 31 bzw. 32 der Wechsel3pannungsquelle 12 angeschlossen sind, einen Resonanzkreis 23 mit der Induktionsheizspule 14 und einem Resonanzkondensator 15 in Parallelschaltung zu dem Thyristorpaar und eine Zündschaltung 20, die AufSteuerimpulse für die'Thyristoren 21 und 22 erzeugt. Zwischen den Anschluß 31 und den schwingenden Kreis mit dem Thyristorpaar und dem Resonanzkreis 23 ist eine Filterspule 25 eingefügt und über die Filterspule 25 und das Thyristorpaar 21, 22 ist ein Filterkondensator 13 geschaltet, um von dem schwingenden Kreis erzeugten hochfrequenten Erregungsstrom zu sperren, damit dieser nicht die Wechselspannungsquelle bzw. Wechselstromquelle 12 stört. Zwischen den Anschluß 32 und den Kondensator 13 ist ein Eingangsleistungsdetektor 2Ma geschaltet, der einen Stromwandler 26 enthält, welcher den Stromfluß von der als Stromversorgung dienenden Wechselspannungsquelle 12 zu dem schwingenden Kreis oder dem Ausgangsstromkreis erfaßt. Der erfaßte Strom wird mittels eines Gleichrichters 2? in eine Gleichspannung umgesetzt und in die Zündschaltung 20 eingegeben. In den schwingenden Kreis ist zum Erfassen des AusgangsStroms ein Ausgangsleistungsdetektor

709 8.3 8/0584

24b geschaltet, der den gleichen Aufbau wie der Eingangsleistungsdetektor 24a aufweist j der Ausgang des Ausgangsleistungsdetektors 24b ist an die Zündschaltung 20 angeschlossen.

Gemäß Fig. 4 enthält die Zündschaltung 20 einen ersten Vergleicher 30a und einen zweiten Vergleicher 30b. Der Ausgang des Eingangsleistungsdetektors 24a ist an den ersten Vergleicher 30a angeschlossen, um den Eingangsleistungspegel mit einem vom Benutzer eingestellten Wert zu vergleichen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der Eingangsleistungspegel niedriger als der vom Benutzer eingestellte Wert ist. Der Vergleicher 30a gibt sein Ausgangssignal an einen abstimmbaren Oszillator 33 wie beispielsweise einen ßpannungsgesteuerten Oszillator ab, um dessen Frequenz so zu steuern, daß er zur Verringerung der an eine falsche Belastung abgegebenen Leistung auf eine niedrigere Frequenz gebracht wird, wenn der Eingangsleistungspegel im Falle des Aufsetzens einer falschen Belastung auf das öerät niedriger als der voreingestellte Wert ist. Der Ausgangsleistungsdetektor 24b gibt sein Ausgangssignal an den zweiten Vergleicher 30b für den Vergleich mit einem erwünschten Leistungspegel zur Erzeugung eines Differenzsignals ab, das gleichfalls an den Oszillator 33 angelegt ist. Eine übermäßige Ausgangsleistung wird durch Betreiben des Oszillators 33 mit einer niedrigeren Frequenz ausgeglichen, während die Frequenz erhöht wird, wenn mehr Leistung erwünscht ist. Um ein einwandfreies Zünden der torgesteuerten Schaltvorrichtungen bzw. Thyristoren (SCR) 21 und 22 zum Aufrechterhalten der Schwingungen in dem Frequenzwandler 10 zu Beginn einer jeder Halbwelle der Eingangs-

709838/0584

speisespannung sicherzustellen, ist der abstimmbare Oszillator 33 an die Netz-Wechselspannungsquelle 12 so angeschlossen, daß bei einer Moraentanspeisespannung in der Nähe des Spannungsnullpegels die Oszillatorfrequenz auf ein Minimum verringert wird, damit eine ausreichende Ruhezeit zum Aufladen des Kondensators 15 während der Zeitdauer der niedrigen Eingangsspannung gewährt ist. Der Ausgang des abstimmbaren Oszillators ist an einen Impulsgenerator 34 zu dessen Versorgung mit abstimmbaren Schwingsignalen angeschlossen, wobei der Impulsgenerator 3¹· die Eingangsschwingungen in einen zum Zünden der torgesteuerten Schalter bzw. Thyristoren 21 und 22 geeigneten Impulszug,umsetzt. Eine aus.einem.Sperrschaltglied 35 und einem Nulldurchgangsdetektor 36 gebildete Zündimpuls-Sperrschaltung ist dafür vorgesehen, das Zünden der Thyristoren 21 und 22 zu.verhindern, wenn die Speisewechselspannung zwischen aufeinanderfolgenden Halbwellen der Eingangsspannungskurvenform in der Nähe des Spannungsnullpunkts ist. Das Sperrschaltglied 35 ißt an den Ausgang des Impulsgenerators 3^ angeschlossen und sperrt den Impulsdurchgang mittels des von dem Nulldurchgangsdetektor 3& zugeführten Steuerimpulses. Der Nulldurchgangsdetektor enthält zwei Pegeldetektoren ¹IO und ¹Il und ein NOR-Glied 42. Der Pegeldetektor 40 ist mit einem Eingang an die Wechselspannungsquelle 12 gekoppelt und mit seinem anderen Eingang an eine Bezugsspannung positiver Polarität (+V _f) angeschlossen, um ein Signal zu erzeugen, wenn die Eingangsspeisespannung oberhalb der Bezugsspannung liegt. Der Pegeldetektor 41 ist andererseits mit einem Eingang an die Wechselspannungsquelle 12 gekoppelt, während sein anderer Eingang mit

709838/0584

einer Bezugsspannung negativen Potentials (-V _f) so verbunden ist, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn die Eingangsspeisespannung während ihrer negativen Halbwelle größer als die negative Bezugsspannung ist. Die positive und die negative Bezugsspannung sind zu jeweiligen Pegeln geringfügig oberhalb und unterhalb des Spannungsnullpegels gewählt, um ein Sperrintervall zu schaffen, während dem kein Zünden auftritt. Die von den Pegeldetektoren 40 und 41 erzeugten Kurvenformen gemäß der Darstellung in Fig. 5 werden dem NOR-Glied 42 eingegeben, um einen Sperrimpuls an das Sperrschaltglied 35 zu erzeugen.

Der Ausgang des Impulsgenerators 34 ist mit einer Verzögerungsschaltung 3Ö und einem Eingang eines Impulsverteilers 39 verbunden. Die der Verzögerungsschaltung 3B zugeführten Impulse werden um ein Zeitintervall verzögert, das durch die Abstimmfrequenz des Resonanzkreises 23 bestimnit ist. Zum Erzeugen eines symmetrischen Rechteckimpulses (Fig. 7c) wird ein Flipflop 37 aus seinem Ruhezustand an der Vorderflanke eines Impulses aus dem NOR-Glied 42 und zurück in seinen Ruhezustand an der Vorderflanke des nächsten Impulses getriggert. Der Rechteckimpuls liegt an dem Impulsverteiler 39 zum Wechseln der Reihenfolge des Zündens der Thyristoren 21 und 22 zu Beginn einer jeden Halbwelle der Speisespannung an.

In Fig. 6 ist der Impulsverteiler 39 gezeigt, der eine Anzahl logischer Schaltglieder aufweist. Die direkt von dem Impulsgenerator 34 über das Sperrschaltglied 35 zugeführten

709838/0584

-Μ -

Impulse sind an UND-Glieder 50 und 53 geschaltet, während die Impulse von der Verzögerungsschaltung 3& an UND-Glieder 51
und 52 geschaltet sind. Der Ausgang des Flipflops 37 ist direkt mit den UND-Gliedern 50 und 52 verbunden, während dessen invertierter Ausgang mit den UND-Gliedern 51 und 53 verbunden
ist-. Die UND-Glieder 50 und 52 werden während der positiven
Halbwelle des Wechselspannungseingangs geschaltet, während
die UND-Glieder 51 und 53 während der negativen Halbwelle des Wechselspannungseingangs geschaltet werden. Während der posi tiven Halbwelle der Eingangskurvenform werden die unverzögerten Impulse von dem Sperrschaltglied 35 durch das geschaltete UND-Glied 50 über- ein ODER-Glied 54 an das Steuertor des
Thyristors 21 und die verzögerten Impulse durch das geschaltete UND-Glied 52 über ein ODER-Glied 55 an das Steuertor des Thyristors 22 durchgelassen, so daß der Thyristor 21 wiederholt durch die unverzögerten Impulse aufgesteuert wird, während der Thyri stor 22 wiederholt im gleichen Takt wie der Thyristor 21, jedoch zu späteren Zeitpunkten, mittels der verzögerten Impulse aufgesteuert wird. Die auf diese Weise in dem Frequenzwandler 10 auftretenden Schwingungen liegen geringfügig unterhalb der Abstimmfrequenz des Resonanzkreises 23.

Während der negativen Halbwelle der Eingangswechsel spannung gelangen die unverzögerten Impulse durch das geschaltete UND-Glied 53 über das ODER-Glied 55 an den Thyristor 22, während die verzögerten Impulse durch das geschaltete UND-Glied 51
über das ODER-Glied 54 zu dem Thyristor 21 durchgelassen werden, so daß der Thyristor 22 früher als der Thyristor 21 zündet.

. 709838/0584

ACl

265967 7

Wenn der Eingangsanschluß 32 bezüglich des Anschlusses Jl
positiv ist, wird daher der Thyristor 22 mittels der unverzögerten Impulse zum Auslösen hochfrequenter Schwingungen
gezündet, während der Thyristor 21 gezündet wird, damit durch ihn hindurch die nächste Halbwelle des Schwingstroms fließen
kann.

Die Arbeitsweise der Schaltungen nach den Fig. 2 und k wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert. Unter der Annahme, daß der Anschluß 31 bezüglich des Anschlusses 32 positiv ist . und der Kondensator 15 auf eine Spannung aufgeladen ist, die
zur Erzeugung eines Schwingstroms durch den Resonanzkreis ausreicht, wenn der Thyristor 21 aufgesteuert wird (Fig. 7d),
bewirkt das Einschalten des Thyristors 21, daß die in dem Kondensator 15 gespeicherte Ladung zum gegenpoligen Laden des
Kondensators 15 bei einer positiven Halbwelle der Schwingung
über den nunmehr .leitenden Thyristor¹ '21 und über den Resonanzkreis έ3 schwingt. Die gegenpolige Ladung in dem Kondensator
15 bewirkt einen Gegenstrorafluß während der negativen Halbwelle der Schwingung, wenn der Thyristor 22 durch den folgenden
Aufsteuerimpuls eingeschaltet wird, der zu dem durch die Verzögerungsschaltung 38 gegebenen verzögerten Zeitpunkt auftritt (Fig. 7e). Während de3 Gegenstromflusses wird der Thyristor 21 gegenpolig vorgespannt und ausgeschaltet gehalten. Nach Beendigung der Schwingung wird der Thyristor 22 durch die positive Speisespannung abgeschaltet, bevor der nächste Impuls dan
Thyristor 21 für nachfolgende Schwingungen auslöst". Dieser Vorgang wiederholt aich, solange die Speisespannung auf der gleichen

70 9838/0584

Spannungspolarität verbleibt.

Während der nächsten negativen Halbwelle der Speisespannung ist die Reihenfolge des Anlegens der AufSteuerimpulse umgekehrt -, so daß der Thyristor 22 früher als der Thyristor 21 gezündet wird.

Wenn bei der Parallelschaltungsanordnung nach Fig. 2, bei der der Kondensator 15 parallel mit dem Thyristorpaar 21,22 an die Wechselspannungsquelle 12 angeschlossen ist, die Ein-, gangswechselspannung am Anfang einer jeden Halbwelle steht,, entsteht eine Schwierigkeit ■■■,·■ falls ein Auf steuerimpuls angelegt wird, wenn die in dem Kondensator 15 gespeicherte Ladung nicht zum Aufrechterhalten der Schwingungen ausreicht. Unter diesen.. Umständen bleibt der geschaltete Thyristor leitend und ergibt einen Kurzschluß über den Resonanzkreis 23, so daß die in dem Kondensator 15 gespeicherte Ladung abgeleitet wird. Dieser , unwirksame Zustand hält an, bis der Spannungspolaritätswechsel auftritt", der bewirkt, daß der leitende Thyristor gegenpolig vorgespannt und dadurch abgeschaltet wird.

Aus diesem Grund verhindert das Sperrschaltglied 35 ■· das Anlegen der AufSteuerimpulse während der Zeit, während der die Speisespannung unterhalb eines vorbestimmten Pegels liegt, wobei der Kondensator 15 auf einen zum Aufrechterhalten von.yw;; Schwingungen ausreichenden Spannungspegel aufgeladen werden t-, kann. Der abstimmbare Oszillator 23 wiederum bewirkt, daß sich;, die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden frühen Aufsteuer-

709838/0584

- 4k -

Ak

2659677

impulsen in Übereinstimmung mit der Speisespannung verändern. Solange die Speisespannung niedrig ist, werden längere Intervalle geschaffen, damit dem Kondensator 15 eine ausreichende Ruhezeit zum Aufbauen der Ladung gegeben ist.

Der Resonanzkreis 23 kann in Serienschaltung zu dem Thyristorpaar 21, 22 geschaltet werden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Es sei angenommen, daß im Betriebsablauf der Anschluß 31 bezüglich des Anschlusses 32 positiv ist und der Thyristor 21 eingeschaltet wird. Durch das Einschalten des Thyristors 21 wird der Kondensator positiv auf die Speisespannung aufgeladen, so daß ein Schwingstrora über den jetzt leitenden Thyristor 21 und über den Resonanzkreis 23 fließt und seine erste Halbwelle beendet* wenn der Kondensator 15 gegenpolig geladen ist, wonach während der nächsten Halbwelle der Schwingung der Schwingstrom in Gegenrichtung fließt, wenn der Thyristor 22 mittels des verzögerten AufSteuerimpulses eingepphaltet ist. Die Schwingungsfrequenz liegt wie bei der Parallelschaltung nach FaIg. 2 geringfügig unterhalb der Abstimmfrequenz des Resonanzkreises 23.

Auf gleiche Weise tritt das vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 erörterte Problem auf, wenn das Aufsteuern der Thyristoren bei niedrigen Speisespannungen stattfindet. Unter diesen Umständen bleibt die aufgesteuerte Schaltvorrichtung leitend, bis sie durch eine Gegenspannung in der nächsten Halbwelle der Speisespannung abgeschaltet wird. Zum Vermeiden derartiger unerwünschter Auswirkungen werden gleichfalls die

7 0*9 838/0584

Sperrschaltungsanordnung und die abstimmbaren¹ Schwingungen wirkungsvoll verwendet, die vorangehend in Verbindung mit der Schaltung gemäß den Fig. 2 und ¹J beschrieben sind.

Bei dieser Serienschaltung nach Fig. 3 ist zum Bilden eines Wegs für den Schwingstrom ein Kondensator.13 zwischen den Anschluß 32 und einen Schaltpunkt zwischen der Filterspule 25 und dem Kondensator 15 geschaltet. Parallel zu dem Kondensator 15 ist eine Rücksetzspule 19 geschaltet, um die in diesem gespeicherte Ladung in die Rücksetzspule 19 abzuleiten. Der ^; Leistüngsdetektor 2Md ist mit dem Anschluß 32 und dem Thyri-

storpaar 21, 22 in Reihe geschaltet. Der Leistungsdetektor 2¹Jb gibt zum Steuern des Ausgangsleistungspegels auf den gewünsch ten Wert sein Ausgangssignal an den Vergleicher 30b der Zünd- ' schaltung 20 ab. . · "

Der Schwingstrom nimmt die in Fig. 7f gezeigte Form an. Bei der Betrachtung der Fig. 7a und 7f iet zu bemerken, daß der während der gegenpoligen Halbwelle einer jeden' Schwin gung auftretende Schwing-Speisestromfltfi eine Stromhüllkurve gemäß der Darstellung durch gestrichelte Linien entwickelt, die bezüglich der Eingangsspannungskurvenform um 180 ° phasenver schoben ist. Das bedeutet, daß die sich aus dem Produkt der relativ phasenverschobenen Spannung und dem Strom ergebende Leistung negativ ist und zu der Stromversorgung zurückgeführt ^: wird. Hinsichtlich der Leistungsersparnis stellt dies eine

vorteilhafte Wirkung des Frequenzwandlers dar.

709838/0584

^v 26S9877

Ab

isceaas l-ΰ- und—j-eder e eet.

Die hochfrequenten elektrischen Schwingungen des

ν Werden ecfinAviinQiqevneiß Leistungs-Frequenzwandlers 10) fäu~cfi~zum Erzeugen einer unipolaren bzw. gepolten Hochspannung zusätzlich zu der Erzeugung des elektromagnetischen Flusses für die Induktionserwärmung unter Verwendung eines Aufwärtswandlers verwendet werden, der weniger Windungen aufweist als bei der Erzeugung aus einer niederfrequenten Quelle wie aus dem Wechselstromnetzanschluß nötig sind.

Ein in den Fig. '12' und 13 gezeigtes 'Ausführungsbeispiel zeigt eine Kombination, bei der die vorstehend beschriebene Induktionserwärmungsvorrichtung in dem gleichen Gehäuse zusammen mit einem Mikrowellenherd herkömmlicher Art untergebracht ist. In der Fig. 12a ist ein Aufwärtstransformator 101 mit seiner Primärwicklung parallel zu den Anschlüssen des Resonanzkondensators 15 geschaltet, während seine Sekundärwicklung an eine Gleichrichterschaltung 102 mit einer Diode 103 und einem Glättungskondeneator 104 angeschlossen ist. Die Gleichrichterschaltung 102 setzt die über der Sekundärwicklung des Aufwärtswandlers bzw. Transformators 101 entwickelte hochfrequente Hochspannung in eine unipolare bzw. gepolte Hochspannung um, die der Anode und der beheizten Kathode eines Magnetrons 100 zugeführt wird. Die Kathode des Magnetrons 100 wird von einem an die Wechselspannungsquelle 12 angeschlossenen Transformator 105 mit Wechselstrom niedriger Spannung gespeist. Das Magnetron 100 erzeugt Schwingungen mit einer Frequenz in dem Mikrowellen-

709838/0584

-Vf-

bereich, die über einen Hohlleiter 106 in eine elektromagnetisch abgeschirmte Kammer 111 eines Mikrowellenherdgehäuses 110 gestrahlt werden (Fig. 13a). Die Kammer 111 ist zu Abschirmungszwecken aus Aluminium aufgebaut und elektrisch mit Erde verbunden. Eine nicht-metallische Kochgeschirr-Tragplatte 107 ist in dem unteren Teilbereich der Kammer 111 in einer von der Bodenwandung derselben abstehenden Lage angeordnet. Die Induktionsheizspule 14 ist innerhalb des Zwischenraums zwischen der Tragplatte 107 und der Bodenwandung der Kammer 111 angeordnet und an den vorstehend beschriebenen Leistungs-Frequenzwandler 10 angeschlossen. Da Aluminium ein nicht-magnetisches Material ist, werden durch das durch die Induktionsheizspule 14 errichtete hochfrequente elektromagnetische Feld in den Wandungen der Kammer 111 in der Nähe der Spule 14 keine Wirbelströme erzeugt. Die umgesetzte hohe Gleichspannung kann durch Verändern der elektromagnetischen Kopplung zwischen der primären und der sekundären Wicklung' des Aufwärtswandler£ 101 eingestellt werden,

M.

was "in der Zeichnung durch den Pfeil angedeutet ist. Die nichtmetallische Tragplatte 107 dient als gemeinsame Fläche für metallisches Kochgeschirr für die Induktionserwärmung und nicht-metallisches Kochgeschirr für die Erwärmung unter dem Einfluß der Mikrowellenstrahlungsenergie. Es ist daher wichtig, den Benutzer darauf hinzuweisen, daß beim Betreiben des Geräts in Induktionserwärmungsbetriebsart das Kochgeschirr aus metallischem eisenhaltigen Material sein muß, während bei der Mikrowellen-Betriebsart das Kochgeschirr aus nicht-metallischem Material sein muß» Da die Mikrowellenstrahlungsenergie in den Lebensmitteln Wärme mit durchgehend gleichförmiger Temperatur

709838/0584

erzeugt,· während die Induktionserwärmung Wärme in dem Kochgeschirrmaterial erzeugt, die wiederum die darin enthaltenen Lebensmittel von der Außenfläche her fortschreitend erwärmt, sind unterschiedliche Kochbedingungen zum Erzielen unterschiedlicher Ergebnisse gegeben, wobei z.B. die Induktionserwärmung einen Anbrenneffekt erzeugt, der ein geringes Verbrennen an der Oberfläche der Lebensmittel bewirkt, so daß ein von dem bei der Mikrowellenerwärmung erhaltenen Geschmack verschiedener Geschmack erzielt werden kann.

Zum wahlweisen Arbeiten entweder in der Induktionserwärmungsbetriebsart oder, in der Mikrowellenerwärmungsbetriebsart kann ein Wechselschalter 112 vorgesehen werden. Der Wechselschalter 112 kann ein in der Fig. 12b gezeigter Umschalter sein, dessen bewegbarer Kontakt zwischen den Resonanzkreis 23 und die Induktionsheizspule Ik geschaltet ist und zum Schaffen einer Verbindung zwischen dem Resonanzkreis 23 und der Primärwicklung des Aufwärtswandlers 101 geschaltet werden kann. Bei diesem Beispiel besitzt der Aufwärtswandler 101 die gleiche Induktivität wie die Induktionsheizspule 14, damit Schwingungen mit der gleichen Frequenz entstehen, wenn der Wechselschalter 112 auf eine der beiden Seiten seiner ortsfesten Kontakte ge schaltet ist. In der Fig. 13b ist die Induktionsheizspule l*t von einem Hebemechanismus 9 getragen, wie er in Verbindung mit der Fig. lic beschrieben ist. Der Hebemechanismus 9 wiederum ist an der oberen Wandung der geschirmten Kammer 111 des Mikrowellenherds angeordnet und in demselben Gehäuse 110 zusammen mit dem als Mikrowellenoezillator dienenden Magnetron 100 unter-

709838/0584

gebracht. Das Gehäuse 110 besitzt an seiner oberen Wandung eine nicht-metallische Kochgeschirr-Tragplatte 16, die mit dem anderen Teilbereich der oberen Wandung plan ist und die· oberhalb der Induktionsheizspule IM angeordnet ist. Bei dieser Anordnung werden die Lebensmittel in der Kammer Ii untergebracht, wenn mit der Mikrowellenstrahlungsenergie erwärmt wird, und auf der Tragplatte 16, wenn in der Induktionserwärmungsbetriebsart erwärmt wird. Die Höhe der Induktionsheizspule 14 wird von Hand mittels eines (nicht gezeigten) mechanischen Gestänges eingestellt, das dem Benutzer zugängig ist.

Ein weiteres Beispiel der Verwendung der ultraschallfrequenten Schwingungen des Leistungs-Prequenzwandlers 10 ist in den Fig. Ik und 15 gezeigt. In Fig. 14 ist ein Spannungsvervielfacher 200 parallel zu dem Kondensator 15 des Resonanzkreises 23 geschaltet, um so an Äüägangsanschlüssen 201 und

.h.

202 eine hohe Gleichspannung zu erzeugen, an die ein elektrostatischer Staub- bzw. Dunstfänger 203 angeschlossen ist. Der Spannungsvervielfacher 200 besitzt eine erste Gruppe in Reihe geschalteter Kondensatoren C₁ bis C,, eine zweite Gruppe in Reihe geschalteter Kondensatoren C₁, bis Cg und eine Mehrzahl · von Dioden D₁ bis D^. Jede der Dioden ist zwischen die Verbindungspunkte der ersten und der zweiten Gruppe von Kondensatoren geschaltet und abwechselnd in die entgegengesetzten Richtungen gepolt, so daß die Kondensatoren der ersten Gruppe mittels der Dioden mit den Kondensatoren der zweiten Gruppe gegeneinander versetzt bzw. im Zickzack verbunden sind. Jeder der Kondensatoren einer jeden der beiden Gruppen speichert Ladung, die

sich zu dem Ausgangsanschluß 201 hin ansteigend aufbaut. Der Dunstfänger 203 ist herkömmlich aufgebaut und besitzt eine Mehrzahl einander gegenüberstehender Elektroden, die an die von dem Spannungsvervielfacher 200 erhaltene hohe Gleichspannung angeschlossen sind, damit ein starkes elektrisches Feld zwischen jedem Paar von Elektroden errichtet wird, durch das der Dunst durchgelassen wird. Die Fig. 15 zeigt eine Anordnung des Dunstfängers 203 in der Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß der vorangehenden Beschreibung. Der Dunstfänger 203 ist innerhalb eines Gehäuses 204 mit einem nicht-metallischen Kochgesichirr-Auflagedeckel 206 und einem in der öffnung Zwischen dem Deckel 206 und einer Rückwand 208 angebrachten Lufteinlaßgitter 207 angeordnet und besitzt einen über einen Kanal 209 mit dem Lufteinlaßgitter 207 verbundenen Lufteindaß und einen Luftauslaß, der an einen Ventilator 205 angeschlossen ist, welcher in einem Kanal 210 angebracht ist, der zu einem an dem unteren Teil des Gehäuses 20¹I angebrachten Luftauslaßgitter 211 führt. Die von dem Ausgang aus dem Leistungs-Frequenzwandler 10 erregte Induktionsheizspule 11 ist unterhalb der Kochgeschirr-Auflagedecke 206 angeordnet, auf die ein Metallkochgeschirr 18 gestellt ist. Wenn der Ventilator 205 eingeschaltet wird, wird zwangsweise ein Luftstrom durch das Lufteinlaßgitter 207 zu dem Luftauslaßgitter 211 erzeugt. Von dem Kochgeschirr 18 auf der Auflagedecke 206 erzeugte unerwünschte Dünste und Gerüche werden durch das Lufteinlaßgitter 207 eingeführt und gelangen durch den Dunstfänger 203, wo sie durch das starke elektrostatische Feld zwischen den Fangelektroden geladen werden und an diese anhaften. Das ist besonders

709838/0584

vorteilhaft beim Braten von Lebensmitteln, bei dem sich eine Abgabe einer beträchtlichen Menge fettigen Materials ergibt.

■ \l ■■)

709838/0584

Claims

Patentansprüche

, 1.' Induktionserwärmungsgerät mit einer Hochfrequenzenergiequelle, die eine Induktionsheizspule zur induktiven übertragung der Hochfrequenzenergie auf ein magnetisches Kochgefäß aufweist, gekennzeichnet durch eine Umsetzvorrichtung (1o1, 1o2) zum Umsetzen des hochfrequenten Stroms der Hochfrequenzenergiequelle (1o, 12) in eine hohe Gleichspannung und durch ein von der hohen Gleichspannung gespeistes Gerät.
2. Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gerät umfaßt: ein Gehäuse CHo)" mit einer Kammer (111) welche mit einem nicht magnetischen Material abgeschirmt ist, ein Magnetron (1oo) mit einer geheizten Kathode und einer Anode, zwischen denen die hohe Gleichspannung anliegt, um hochfrequente Schwingungen im Mikrowellenbereich zu erzeugen, und eine Einrichtung (1o6) zum Ausstrahlen der hochfrequenten Schwingungen in die Kammer.
3. Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kenn zeichnet , daß die Induktionsheizspule (14) oben auf dem Gehäuse (11o) angebracht ist.
4. Induktionserwärmungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Induktionsheizspule (14) auf dem Boden der abgeschirmten Kammer (111) angebracht ist und daß über der Induktionsheizspule eine nichtmetallische Kochgefäß-Auflage (1o7) angeordnet ist.
5. Induktionserwärmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch σ eι k e η nzeichnet , daß

ORIGINAL INSPECTED¹

die Umset ζ vorrichtung einen Transformator (1o1) aufweist/ und daß die Primärwicklung de3 Transformators anstelle der Induktionsheizspule (14) an den Ausgang der Hochfrequenz-Energiequelle (1o) anschließbar ist.
6. Induktionserwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Umsetzvorrichtung einen Transformator (1o1) aufweist, und daß die Primärwicklung des Transformators parallel zu einem Resonanzkondensator (15) der Hochfrequenzenergiequelle (1o) geschaltet ist.
7. Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet , daß das Gerät ein elektrostatischer Dunstfänger (2o3) ist, der von der hohen Gleichspannung gespeist wird und daß über der Induktionsheizspule (14) eine nicht-metallische Kochgefäßauflage (2o6) für das Kochgefäß (18) angeordnet ist und über der Kochgefäßauflage ein Lufteinlaßkanal (2o9) vorgesehen ist, um Luft durch den elektrostatischen Dunstfänger zu führen.