ES2353890B1

ES2353890B1 - Campo de cocción con al menos tres zonas de calentamiento.

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Publication number: ES2353890B1
Application number: ES200803708A
Authority: ES
Inventors: Sergio Llorente Gil; José Miguel Burdio Pinilla; Daniel Antón Falcón; Fernando Monterde Aznar; José Ramón García Jiménez; Diego Puyal Puente; Óscar Lucía Gil
Original assignee: BSH Electrodomesticos Espana SA
Current assignee: BSH Electrodomesticos Espana SA
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: ES2353890A1; EP2380395A1; CN102257876A; EP2380395B1; ES2798173T3; US9113502B2; KR20110099746A; KR101570896B1; WO2010069616A1; US20110240632A1; CN102257876B

Abstract

La invención parte de un campo de cocción con varios elementos de calentamiento (10) y con al menos tres zonas de calentamiento (12) accionadas por los elementos de calentamiento (10).#Para poder poner a disposición un campo de cocción económico, se propone proveer el campo de cocción de un único grupo constructivo de la electrónica de potencia (14) con un rectificador (16) para rectificar una tensión alterna suministrada por una única fase (18) de una red de corriente doméstica (34).

Description

Campo de cocción con al menos tres zonas de calentamiento.

La invención parte de un campo de cocción con varios elementos de calentamiento y con al menos tres zonas de calentamiento, que son accionables por los elementos de calentamiento.

De la EP 0 971 562 B1 es conocido un campo de cocción por inducción con elementos de calentamiento de inductor, que están conﬁgurados para accionar al menos tres o cuatro zonas de calentamiento del campo de cocción por inducción. El campo de cocción por inducción comprende dos grupos constructivos de la electrónica de potencia, que comprenden cada uno (como es habitual en el sector de los campos de cocción) un rectiﬁcador para rectiﬁcar una tensión alterna suministrada por una fase de una red de corriente doméstica. Los campos de cocción son conectados por lo general a redes de corriente giratoria con tres fases independientes, de las que en el caso de campos de cocción con tres o cuatro zonas de calentamiento son tomadas dos fases.

En especial en el ámbito de los campos de cocción por inducción, la penetración en la amplia población es frenada por los costes elevados en comparación. Un factor de costes signiﬁcativo son los grupos constructivos de la electrónica de potencia, que según el estado de la técnica están dimensionados de tal modo que cada una de las zonas de calentamiento puede ser accionada simultáneamente con la potencia de calentamiento nominal completa de la zona de calentamiento. En la práctica, se necesitan potencias de calentamiento de tal magnitud, pero muy raramente o nunca a la vez en todas las zonas de calentamiento.

Por lo tanto, la invención se basa en especial en la tarea de reducir los costes de fabricación de un campo de cocción genérico.

La invención parte de un campo de cocción con varios elementos de calentamiento y al menos tres zonas de calentamiento que sean accionables por los elementos de calentamiento.

Se propone suministrar corriente de calentamiento a las zonas de calentamiento a través de un único grupo constructivo de la electrónica de potencia con un rectiﬁcador para rectiﬁcar una tensión alterna suministrada por una única fase de una red de corriente doméstica. A través de ello, se puede ahorrar el segundo grupo constructivo de la electrónica de potencia utilizado habitualmente en grandes campos de cocción por inducción con tres o cuatro zonas de calentamiento. El prejuicio técnico de que la potencia generable a partir de una fase de una red de corriente doméstica es suﬁciente como máximo para accionar dos zonas de calentamiento apenas resiste una prueba práctica. Puesto que sólo muy raramente o nunca es solicitada toda la potencia de calentamiento de una zona de calentamiento, el consumo de potencia de una fase máximo limitado a 3.520-3.680 W, a modo de ejemplo, mediante la protección por fusible, de la red de corriente doméstica con 16 A con 220-230 V es en la mayoría predominante de los casos suﬁciente con mucho para accionar un campo de cocción con tres o cuatro zonas de calentamiento. En los casos, de todos modos, poco frecuentes, en los que todas las tres o cuatro zonas de calentamiento son utilizadas a la vez, por lo general precisamente nunca se requiere la potencia completa de manera simultánea en todas las zonas de calentamiento utilizadas. Los potenciales de ahorro de costes alcanzables mediante la renuncia a un grupo constructivo de la electrónica de potencia no son equilibrados a través de la renuncia a la posibilidad apenas relevante en la práctica de accionar todas las zonas de calentamiento con la potencia de calentamiento completa. En especial entonces si la suma de las potencias nominales de elemento de calentamiento de todos los elementos de calentamiento del campo de cocción es mayor que una potencia nominal del grupo constructivo de la electrónica de potencia, se pueden ahorrar costes en el grupo constructivo de la electrónica de potencia. A través de una gestión inteligente de la potencia, que es otro aspecto importante de la invención, se puede no obstante por lo general poner a disposición una potencia de calentamiento suﬁciente en la mayoría de los casos en cada una de las zonas de calentamiento.

En especial, la suma de las potencias nominales de elemento de calentamiento de todos los elementos de calentamiento puede ascender a más de 1’5 veces la potencia nominal del grupo constructivo de la electrónica de potencia.

Las ventajas de la invención son efectivas en especial en relación con campos de cocción por inducción, en los que, al menos parcialmente, los elementos de calentamiento estén conﬁgurados como inductores. Los grupos constructivos de la electrónica de potencia de tales campos de cocción por inducción comprenden inversores costosos, cuyo número y capacidad de rendimiento pueden ser reducidos mediante la limitación según la invención de la potencia nominal del campo de cocción por inducción. Los inversores están preferiblemente integrados en el grupo constructivo de la electrónica de potencia, o sea, montados junto con el rectiﬁcador sobre una platina común.

Una gestión de la potencia compleja puede posibilitarse mediante un dispositivo de conexión para conectar los elementos de calentamiento con uno de los inversores. El dispositivo de conexión conecta preferiblemente en diferentes posiciones de conexión al menos uno de los inductores con diferentes inversores y/o conecta al menos uno de los inductores en al menos una posición de conexión con varios inversores. De este modo, por un lado se puede reducir el número necesario de inversores mediante una aplicabilidad ﬂexible de los inversores y, por otro lado, se puede focalizar el rendimiento de dos inversores en uno de los inversores, de modo que resulten posibilidades de mando para el campo de cocción muy diversas.

En un perfeccionamiento de la invención, se propone que el dispositivo de conexión comprenda al menos un interruptor triac (“triodo para corriente alterna”) dispuesto entre un inductor y un inversor. Dos de las salidas del interruptor triac pueden estar conectadas con dos inductores y/o dos inversores. A través de ello, se puede realizar de manera sencilla y económica un dispositivo de conexión con un gran número de posibles posiciones de conexión.

En una conﬁguración especialmente ventajosa de la invención, se puede utilizar como grupo constructivo de la electrónica de potencia un grupo constructivo de la electrónica de potencia regular, conﬁgurado para la conexión con una fase de una red de corriente doméstica de corriente trifásica, con una potencia nominal de como máximo

4.600 W.

De manera especialmente ventajosa, el campo de cocción según la invención es parte de una serie con al menos dos modelos de campo de cocción diferentes que atiendan a diferentes segmentos de precios del mercado. En este caso, los dos tipos de campo de cocción se diferencian en especial a través del número de los grupos constructivos de la electrónica de potencia utilizados, y a través de la distribución de las corrientes de calentamiento generadas por los grupos constructivos de la electrónica de potencia entre los diferentes inductores. Mientras que la distribución se puede realizar mediante un software adecuado en una unidad de mando, la cual acciona la unidad de conexión, el hardware del campo de cocción más costoso se diferencia del hardware del campo de cocción según la invención por al menos otro grupo constructivo de la electrónica de potencia.

Por lo tanto, el campo de cocción según la invención con sólo un grupo constructivo de la electrónica de potencia tiene ventajosamente espacio de construcción libre para incorporar otro grupo constructivo de la electrónica de potencia, que pueda ser conectado a otra fase de la red de corriente doméstica. En el espacio de construcción libre pueden estar previstos otros medios para sujetar un grupo constructivo de la electrónica de potencia adicional, por ejemplo, agujeros roscados, pestañas, o similares.

De este modo, el campo de cocción puede ser reequipado de manera sencilla, y los diferentes tipos de campo de cocción pueden realizarse sin un cambio de una carcasa de campo de cocción o de un marco de montaje que sostenga los grupos constructivos de la electrónica de potencia.

En una conﬁguración especialmente ventajosa de la invención, el campo de cocción comprende varios módulos montados previamente con varios elementos de calentamiento cada uno. A través del modo de construcción modular se puede aumentar más la ﬂexibilidad en la conﬁguración constructiva del campo de cocción, y los diferentes módulos y grupos constructivos de la electrónica de potencia pueden ser utilizados en una gran pluralidad de tipos de campo de cocción posibles.

La invención es utilizable de manera especialmente ventajosa en campos de cocción con al menos tres o cuatro zonas de calentamiento para calentar diferentes elementos de batería de cocción. Como zona de calentamiento deben denominarse en este contexto también zonas de calentamiento deﬁnibles de manera ﬂexible en los llamados campos de cocción de matriz, en los cuales la unidad de mando reúne en zonas de calentamiento elementos de calentamiento,

o sea, inductores, diferentes de manera dependiente de una posición detectada y tamaño de un elemento de batería de cocción. Preferiblemente, el campo de cocción comprende más de tres zonas de calentamiento accionables simultáneamente y deﬁnibles de manera ﬂexible. En este caso, la unidad de mando puede estar conﬁgurada para accionar simultáneamente tres o más de tales zonas de calentamiento, y de hecho, en especial de tal forma que el usuario pueda escoger de manera independiente unas de otras las potencias de calentamiento teóricas de las diferentes zonas de calentamiento.

Para el caso improbable de que el usuario intente escoger a través de una interfaz de usuario potencias de calentamiento que superen en el total la potencia nominal del grupo constructivo de la electrónica de potencia, se pueden tomar diferentes medidas. Las potencias de calentamiento de las zonas de calentamiento individuales pueden ser reducidas en la proporción de la potencia nominal con respecto a la suma de las potencias de calentamiento teóricas escogidas por el usuario, o la potencia de calentamiento de aquella zona de calentamiento que fue activada en último lugar, o cuya potencia de calentamiento teórica, o sea, grado de potencia, fue aumentada en último lugar, es limitada a una potencia de calentamiento residual disponible. La potencia de calentamiento residual es la diferencia entre las potencias de calentamiento consumidas actualmente por las zonas de calentamiento restantes con respecto a la potencia nominal del grupo constructivo de la electrónica de potencia. Asimismo, el usuario puede ser informado de que la suma de las potencias de calentamiento teóricas requeridas supera la potencia de calentamiento disponible. Esto puede producirse, por ejemplo, a través de un elemento luminoso o a través de una indicación en un visualizador. De manera alternativa o complementaria a ello, son concebibles también señales acústicas. En especial, se propone que el campo de cocción comprenda un elemento indicador para indicar una fracción de la potencia nominal solicitada actualmente del grupo constructivo de la electrónica de potencia. Por lo tanto, el usuario puede reconocer cuándo se ha alcanzado un límite de la potencia, y evaluar si el calentamiento de otro elemento de batería de cocción, por ejemplo, de una olla o una sartén, sobrecargaría la capacidad de rendimiento del campo de cocción, o sea, conduciría a una reducción de la potencia de calentamiento de las zonas de calentamiento restantes mediante una redistribución necesaria de la potencia de calentamiento.

La fracción de la potencia nominal puede ser indicada, por ejemplo, como valor porcentual. Esto puede producirse, a modo de ejemplo, en un visualizador o a través de elementos luminosos en una escala lineal.

Otras ventajas se extraen de la siguiente descripción del dibujo. En el dibujo están representados ejemplos de realización de la invención. El dibujo, la descripción y las reivindicaciones contienen numerosas características en combinación. El experto en la materia considerará las características ventajosamente también por separado, y las reunirá en otras combinaciones razonables.

Muestran:

Fig. 1 un campo de cocción por inducción con cuatro zonas de calentamiento, un dispositivo de conexión y un grupo constructivo de la electrónica de potencia,

Fig. 2 un diagrama de bloques de un campo de cocción según la invención con cuatro zonas de calentamiento, varios inversores y un dispositivo de conexión,

Fig. 3 una representación esquemática relativa a la topología de inversores de un grupo constructivo de la electrónica de potencia según la invención,

Fig. 4 una representación esquemática relativa a una gestión de la potencia para el suministro simultáneo de dos zonas de calentamiento, donde las fases de activación de diferentes zonas de calentamiento son sincronizadas mediante puntos cero de una tensión de control,

Fig. 5 una representación esquemática relativa a la gestión de la potencia para el suministro simultáneo de dos zonas de calentamiento, donde las fases de activación de diferentes zonas de calentamiento son sincronizadas a través de la captación de una distancia entre las fases de activación,

Fig. 6 una representación esquemática de una interconexión de inductores e interruptores triac de un campo de cocción según la invención,

Fig. 7 una topología de un campo de cocción según la invención con varios módulos montados previamente, que comprenden cada uno grupos de varios inductores, y

Fig. 8 un elemento indicador para indicar una fracción disponible de una potencia nominal del grupo constructivo de la electrónica de potencia de un campo de cocción según la invención,

Fig. 9 una topología de un campo de cocción por inducción con conectares-inversores según otra conﬁguración de la invención,

Fig. 10 una topología de un campo de cocción por inducción con varios inductores, accionables en paralelo por un inversor de semipuente, según otra conﬁguración de la invención,

Fig. 11 una topología de un campo de cocción por inducción con dos pares de inductores accionables en paralelo por un inversor de semipuente, según otra conﬁguración de la invención,

Fig. 12 una topología de un campo de cocción por inducción con dos rectiﬁcadores y varios circuitos de ﬁltrado según otra conﬁguración de la invención,

Fig. 13 un elemento de conexión para la utilización en un campo de cocción según la invención,

Fig. 14 un circuito de ﬁltrado para la utilización en un campo de cocción según la invención y

Fig. 15 un diagrama de bloques de un campo de cocción según la invención con cuatro zonas de calentamiento y un único grupo constructivo de la electrónica de potencia con una representación esquemática del dispositivo de conexión.

La ﬁgura 1 muestra un campo de cocción por inducción con una matriz de elementos de calentamiento 10, que están conﬁgurados como inductores, y comprenden cada uno una bobina de inducción y un soporte de inductor de aluminio. Cada vez, cuatro de estos inductores 10 están reunidos en un módulo 26 montado previamente. El campo de cocción por inducción comprende cuatro de tales módulos 26, que son de igual construcción. En conﬁguraciones alternativas de la invención, cada uno de los módulos 26 comprende sólo un inductor.

El campo de cocción es esencialmente cuadrado con una longitud de canto de aproximadamente 60 cm., y los inductores 10 son cubiertos por una placa de cubierta cuadrada (no representada), sobre la que pueden colocarse elementos de batería de cocción 28, como por ejemplo ollas o sartenes. El campo de cocción comprende una unidad de mando 32, un único grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 con cuatro inversores 20, y un dispositivo de conexión 22, a través del cual se puede establecer o interrumpir una conexión entre los inversores 20 y los inductores

10.

A través del dispositivo de conexión 22 pueden ser conectados, de manera dependiente de la posición de conexión del dispositivo de conexión 22, cada uno de los inductores 10 con varios inversores 20 y cada uno de los inversores 20 con varios inductores 10. Asimismo, es posible conectar en paralelo varios inversores 20 y, simultáneamente, conectarlos con un único inductor 10 para aumentar así una potencia de calentamiento de este inductor. En diferentes conﬁguraciones de la invención, este dispositivo de conexión 22 conecta cada inversor 20 con cada inductor 10, o cada uno de los inversores 20 con un subconjunto de los inductores 10.

La unidad de mando 32 puede, a través de una línea de mando, tanto ajustar una frecuencia de una corriente alterna generada por los inversores 20, como variar una amplitud de esta corriente alterna. La variación de la amplitud se produce a través de un control de los inversores 20 modulado por la duración de los impulsos, o bien a través de una variación de duraciones de impulso de una señal de entrada de compuerta de MOSFETs (“transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor”) de los inversores 20 generada por la unidad de mando 32.

El dispositivo de conexión 22 comprende un sistema complejo de relés y/o interruptores triac 24 (Fig. 3), cada uno de los cuales presenta entradas para señales de mando generadas por la unidad de mando 32, en lo que la posición de conexión del dispositivo de conexión 22 puede ser modiﬁcada con ayuda de estas señales de mando.

Asimismo, el grupo constructivo de la electrónica de potencia comprende un rectiﬁcador 16, que está conectado a una fase 18 de una red de corriente doméstica 34. La red de corriente doméstica 34 suministra una corriente giratoria trifásica con una amplitud de 220-230 V, y está limitada a través de un fusible doméstico a una corriente máxima de 16 A. Por lo tanto, el grupo constructivo de la electrónica de potencia puede alcanzar como máximo una potencia de aproximadamente 3’5-37 kW. En conﬁguraciones alternativas de la invención, en las cuales la red de corriente doméstica 34 suministra como máximo 20 A, una potencia nominal del grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 asciende aproximadamente a 4.4-4’6 kW.

La ﬁgura 2 muestra un diagrama de bloques del campo de cocción según la invención según una conﬁguración alternativa de la invención, en la cual los módulos 26 tienen cada uno un inductor 10. Los cuatro módulos 26 comprenden cada uno inductores con una potencia nominal de 2 x 1’8 kW, 1’4 kW y 2’2 kW, de modo que para el campo de cocción resulta una potencia nominal total de 7’2 kW. Los inductores 10 pueden comprender soportes de inductor separados o utilizados de manera conjunta por dos inductores.

Cada uno de los módulos 26 puede accionar una zona de calentamiento 12 del campo de cocción. La unidad de mando 32, la cual detecta los elementos de batería de cocción 28 colocados sobre el campo de cocción, reúne los inductores dispuestos debajo de una base del elemento de batería de cocción 28 en una zona de calentamiento 12 deﬁnible de manera ﬂexible. Al suceder esto, las zonas de calentamiento 12 individuales pueden estar limitadas a los módulos 26, o comprender inductores 10 de diferentes módulos 26.

En el ejemplo de realización representado en la ﬁgura 2, el grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 comprende los inversores 20 y el dispositivo de conexión 22 que, por consiguiente, está integrado en el grupo constructivo de la electrónica de potencia 14. Todos los elementos del grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 están montados sobre una platina común, que comprende una conexión 36 para embornar la fase 18 de la red de corriente doméstica 34, y otra conexión (no representada) para embornar un potencial cero de la red de corriente doméstica 34.

Para evitar un zumbido de intermodulación audible y molesto a través de un funcionamiento de inductores 10 adyacentes con frecuencias similares, la unidad de mando 32 acciona los inversores 20 simultáneamente sólo con frecuencias que sean iguales o presenten una diferencia de al menos 17 kHz. Puesto que los módulos 26 diferentes del campo de cocción son en gran medida independientes mecánicamente, la unidad de mando 32 utiliza esta estrategia para la evitación del zumbido de intermodulación sólo entonces si las zonas de calentamiento 12 concernientes comprenden inductores 10 del mismo módulo 26. Si las zonas de calentamiento 12 son formadas por inductores de diferentes módulos 26, las frecuencias de la corriente de calentamiento con la cual son accionadas las zonas de calentamiento 12 pueden ser variadas independientemente unas de otras.

La ﬁgura 3 muestra otra representación esquemática de la estructura del campo de cocción según las ﬁguras 1 y 2. El dispositivo de conexión comprende dos interruptores triac 24 con conexiones 38 para líneas de mando en la unidad de mando 32. Los inductores 10, de los que por motivos de simplicidad sólo están representados dos, están conectados en paralelo, y a cada uno de los inductores 10 está asignado un condensador 40, que junto con el inductor 10 respectivo forma un circuito oscilante. Asimismo, la ﬁgura 3 muestra un inversor 20, que está estructurado en una topología de semipuente de dos MOSFETs 52. Entre el inversor 20 y la fase 18 de la red de corriente doméstica 34 están dispuestos una pluralidad de diodos de rectiﬁcador 42 del rectiﬁcador 16 y un condensador de amortiguación 44.

En los ejemplos de realización en los que un número de zonas de calentamiento 12 accionadas activamente sea mayor que un número de los inversores 20 en el grupo constructivo de la electrónica de potencia 14, o en el cual, por otros motivos (por ejemplo, debido a una conexión incompleta de los inversores 20 con los inductores 10 o el dispositivo de conexión 22), deban ser accionadas varias zonas de calentamiento 12 por el mismo inversor 20, la unidad de mando 32 utiliza un esquema representado en la ﬁgura 4 relativo a la gestión de la potencia.

Una tensión alterna de sincronización Vbus, que puede estar derivada de la tensión generada por el rectiﬁcador 16, es utilizada para la activación de un periodo de mando T. Una duración del periodo de mando T asciende a tres semioscilaciones de la tensión alterna de sincronización Vbus. La unidad de mando 32 activa los inductores de dos zonas de calentamiento 12 diferentes en diferentes fases de activación P1, P2, cuya duración ton1, ton2 y cuya distancia tD1, tD2 de pasos por cero de la tensión alterna de sincronización Vbus es determinada de manera dependiente de un grado de potencia ajustado para la zona de calentamiento 12 respectiva. Las fases de activación P1, P2 son escogidas preferiblemente sin solapar para evitar ﬂuctuación. Dentro del periodo de mando T es determinada una temporización de la primera fase de activación P1 a través de la distancia tD1 de un paso por cero de la tensión de sincronización Vbus, mientras que la temporización de la segunda fase de activación P2 es determinada a través de la distancia tD2 de un segundo paso por cero de la tensión de sincronización Vbus dentro del periodo de mando T.

La ﬁgura 5 muestra un ejemplo de realización alternativo de la invención, en el cual la temporización de la segunda fase de activación P2 es determinada a través de una distancia tD2 de un extremo de la primera fase de activación P1. A través de ello, se pueden evitar de manera más segura en comparación con el ejemplo de realización representado en la ﬁgura 4 solapamientos entre las fases de activación P1, P2 que conducirían a ﬂuctuación.

La ﬁgura 6 muestra una representación esquemática de una interconexión del campo de cocción según la invención, en la que está previsto un relé 46 en paralelo a cada uno de los interruptores triac 24 de los diferentes módulos 26 del campo de cocción, con los cuales los interruptores triac 24 pueden ser puenteados si en un modo de funcionamiento no se produce el funcionamiento alternante de los inductores 10 explicado por medio de la ﬁgura5yla ﬁgura 6, sino que los inversores 20 suministran corriente de calentamiento al inductor 10 correspondiente de manera continua. Asimismo, el dispositivo de conexión 22 comprende un relé ampliﬁcador, con el cual un inversor 20 asignado principalmente a un primer módulo puede ser conectado con otro módulo 26, de modo que los inductores 10 de los módulos 26 pueden ser alimentados simultáneamente por varios inversores 20 de diferentes módulos 26.

La ﬁgura 7 muestra una representación en bloques generalizada de un campo de cocción según la invención, en el cual k módulos 26 con cada uno m inductores 10 son alimentados por un único grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 con n inversores 20 y I elementos de conexión 50 del dispositivo de conexión 22. El dispositivo de conexión 22 está reunido con el rectiﬁcador 16 y los inversores 20 en el grupo constructivo de la electrónica de potencia 14. Los inversores 20 tienen en conjunto, o sea, en total, una potencia nominal de 4’6 kW, y la suma de las potencias nominales de los inductores 10 asciende a 7’2 kW. La potencia nominal del grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 depende de los parámetros de la red de corriente doméstica local. Con 230 V y 20 A, resultan 4’6 kW, con otros valores de corriente que, dependiendo del país, pueden ascender, por ejemplo, a 16 A, 20 A, 25 A, ó 32 A, resultan otros valores.

La ﬁgura 8 muestra esquemáticamente un elemento indicador 30 dispuesto en un área transparente de la placa de cubierta del campo de cocción, que muestra una fracción de la potencia nominal solicitada actualmente del grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 en porcentaje. El usuario puede reconocer así si aún hay disponible potencia para aumentar una potencia de calentamiento de una de las zonas de calentamiento 12 y/o si aún se puede poner a disposición más potencia de calentamiento para calentar otro elemento de batería de cocción en otra zona de calentamiento 12. Si el elemento indicador 30 muestra 100%, la potencia nominal del grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 está agotada. El elemento indicador 30 está formado mediante una serigrafía sobre el lado posterior de la placa de cubierta y un número de diodos luminosos, que son conectados o desconectados por la unidad de mando 32 de manera dependiente de la potencia consumida actualmente.

Si el usuario quiere aumentar más la potencia de calentamiento de una de las zonas de calentamiento 12 a través de una interfaz de usuario no representada aquí, es advertido ópticamente, por ejemplo, mediante un aviso en un visualizador o a través de un parpadeo del elemento indicador 30. La unidad de mando 32 distribuye entonces la potencia disponible de manera correspondiente a las proporciones de los grados de potencia ajustados para las zonas de calentamiento 12 por las diferentes zonas de calentamiento. Para ello, la unidad de mando 32 puede utilizar, por ejemplo, la gestión de la potencia descrita en relación con las ﬁguras4y5.

La ﬁgura 9 muestra esquemáticamente la estructura de un campo de cocción por inducción con varios inductores 10 conectados en paralelo, que son accionados a través de un inversor 20 compuesto por sólo un único interruptor semiconductor. Cada uno de los inductores 10 está conectado en serie con un inversor 20. En paralelo con respecto al inductor 10 está dispuesto un condensador 40, que complementa el inductor 10 en un circuito oscilante cerrado. El campo de cocción está conectado con una única fase 18 de la red de corriente doméstica, a partir de la cual es obtenida una corriente de entrada para un rectiﬁcador 16. Entre el rectiﬁcador 16 y la fase 18 está dispuesto un circuito de ﬁltrado 52. El circuito de ﬁltrado 52 elimina ruido de alta frecuencia, y es esencialmente un ﬁltro de paso bajo.

La ﬁgura 10 muestra otra conﬁguración alternativa de la invención con varios inductores 10, conectables en paralelo a través de elementos de conexión 50, que están conectados con un inversor de semipuente 20, y pueden ser accionados en un procedimiento múltiple en el tiempo. A través del inversor 20 pueden ser accionados simultáneamente varios inductores 10, en lo que la potencia máxima del inversor 20 debe ser conﬁgurada de manera correspondiente.

La ﬁgura 11 muestra otro ejemplo de realización alternativo, en el cual cada dos inductores 10 están conectados con un inversor 20. A través de un interruptor 54, los dos inversores 20 pueden ser conectados en paralelo para aumentar la potencia. Ambos inversores 20 son alimentados a través de un único rectiﬁcador 16.

La ﬁgura 12 muestra la estructura de otro campo de cocción alternativo con inductores 10, cada uno de los cuales es accionado es accionado a través de un conector-inversor 20. La corriente de una única fase 18 de la red de corriente doméstica es rectiﬁcada por dos rectiﬁcadores 16, asignado cada uno a un par de inductores 10. Un circuito de ﬁltrado 52 conectado directamente a la fase 18 de la red de corriente doméstica es complementado mediante otros circuitos de ﬁltrado 56a, 56b, cada uno de los cuales ﬁltran con paso bajo la corriente de entrada de uno de los rectiﬁcadores 16.

Los inversores 20 y los inductores 10 pueden, tal y como está representado en la ﬁgura 2, tener diferentes potencias nominales. Las potencias nominales están determinadas a través de las potencias máximas de los interruptores semiconductores de los inversores 20 y de los condensadores de atenuación. Los interruptores semiconductores están conﬁgurados preferiblemente como transistores bipolares de electrodo de puerta aislada (IGBT). Asimismo, en la conﬁguración de los inversores 20 y de los inductores en una potencia determinada, también se debe tener en cuenta el enfriamiento. Un soplador, o bien, un disipador térmico, no representados aquí deben ser dimensionados de manera correspondiente a la potencia máxima. La limitación de la potencia es vigilada mediante microprogramación apropiada en microcontroladores del campo de cocción. En la invención, se utilizan preferiblemente elementos de conexión semiconductores para conectar y desconectar los inductores 10. De este modo, se puede llevar a cabo un procedimiento múltiple en el tiempo con escalas temporales de algunos milisegundos. En comparación con la utilización de relés electromecánicos, con ello puede evitarse una potencia de calentamiento discontinua de manera apreciable, y se suprime un golpeteo al conmutar los relés.

La ﬁgura 13 muestra una conﬁguración alternativa de un elemento de conexión 50 para la utilización en un campo de cocción según la invención. Un interruptor semiconductor 58, a modo de ejemplo, en IGBT, es complementado mediante un relé 60 electromecánico dispuesto en paralelo, que puede ser cerrado si no son necesarios procesos de conmutación de alta frecuencia. De este modo, se pueden evitar pérdidas de potencia en el interruptor semiconductor 58 en estados de funcionamiento en los que el elemento de conexión 50 permanezca cerrado más tiempo.

La ﬁgura 14 muestra un circuito de ﬁltrado 52 para la utilización en un campo de cocción por inducción según la invención. El circuito de ﬁltrado 52 comprende un varistor 62, un primer condensador de atenuación 64, una bobina de ﬁltrado 66 para aplanar oscilaciones comunes de las líneas de entrada, otra disposición de condensadores 68 para atenuar oscilaciones en las líneas de entrada individuales, en lo que cada uno de los dos condensadores de la disposición de condensadores 68 está puesto a tierra, un fusible 70, otro condensador de atenuación 72 y dos bobinas de ﬁltrado 74, 76 diferenciales en las diferentes líneas. El circuito de ﬁltrado 52 es cerrado mediante otra disposición de condensadores 77 y mediante otro varistor 78.

La ﬁgura 15 muestra una representación en bloques generalizada de un campo de cocción según la invención y las ﬁguras 1 y 2, dónde los módulos de calentamiento 26, constituidos por inductores y qué por motivos de simplicidad sólo están representados cuatro, son alimentados por un único grupo constructivo de la electrónica de potencia 14 constituido por un único circuito de ﬁltrado 52 conectado a una única fase de una red de corriente doméstica 34, un único rectiﬁcador 16, un conjunto de inversores 20, qué también por motivos de simplicidad sólo están representados dos, y un dispositivo de conexión 22, qué permite tanto la interconexión de los inductores con los inversores, a través de elementos de conexión 50, como la conexión de inversores en paralelo, a través del interruptor 54, y dónde también por motivos de simplicidad sólo se han representado los elementos correspondientes a cuatro inductores y dos inversores.

Símbolos de referencia

10: Elemento de calentamiento

12: Zona de calentamiento

14: Grupo constructivo de la electrónica de potencia

16: Rectiﬁcador

18: Fase

20: Inversor

22: Dispositivo de conexión

24: Interruptor triac

26: Módulo

28: Elemento de batería de cocción

30: Elemento indicador

32: Unidad de mando

34: Red de corriente doméstica

36 Conexión 38 Conexión 40 Condensador 42 Diodo de rectiﬁcador 44 Condensador de amortiguación 46 Relé 48 Relé 50 Elemento de conexión 51 MOSFET 52 Circuito de ﬁltrado 54 Interruptor 56a Circuito de ﬁltrado 56b Circuito de ﬁltrado 58 Interruptor semiconductor 60 Relé 62 Varistor 64 Condensador de atenuación 66 Bobina de ﬁltrado 68 Disposición de condensadores 70 Fusible 72 Condensador de atenuación 74 Bobina de ﬁltrado 76 Bobina de ﬁltrado 77 Disposición de condensadores 78 Varistor T Periodo de mando P1 Fase de activación P2 Fase de activación Vbus Tensión alterna de sincronización

Claims

REIVINDICACIONES

1. Campo de cocción con varios elementos de calentamiento (10) y con al menos tres zonas de calentamiento (12), que son accionables por los elementos de calentamiento (10), caracterizado por un único grupo constructivo de la electrónica de potencia (14) con un rectiﬁcador (16) para rectiﬁcar una tensión alterna suministrada por una única fase

(18) de una red de corriente doméstica (34).
2.

Campo de cocción según la reivindicación 1, caracterizado porque la suma de potencias nominales de elemento de calentamiento de todos los elementos de calentamiento (10) es mayor que una potencia nominal (PPS) del grupo constructivo de la electrónica de potencia (14).
3.

Campo de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado porque los elementos de calentamiento (10) son inductores.
4.

Campo de cocción según la reivindicación 3, caracterizado porque el grupo constructivo de la electrónica de potencia (14) comprende un número de inversores (20) para generar una corriente de calentamiento para accionar los elementos de calentamiento (10).
5.

Campo de cocción según la reivindicación 4, caracterizado por un dispositivo de conexión (22) para conectar los elementos de calentamiento (10) con uno de los inversores (20).
6.

Campo de cocción según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de conexión (22) conecta al menos uno de los inductores (10) en diferentes posiciones de conexión con diferentes inversores (20).
7.

Campo de cocción según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el dispositivo de conexión conecta al menos uno de los inductores (10) en al menos una posición de conexión con varios inversores (20).
8. Campo de cocción según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el dispositivo de conexión

(22) comprende al menos un interruptor triac (24) dispuesto entre un inductor (10) y un inversor (20).
9.

Campo de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado porque una potencia nominal (PPS) del grupo constructivo de la electrónica de potencia (14) asciende como máximo a 5.400 W.
10.

Campo de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado por espacio de construcción para incorporar otro grupo constructivo de la electrónica de potencia para la conexión a otra fase (18) de la red de corriente doméstica (34).
11.

Campo de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado por un elemento indicador (30) para indicar una fracción de la potencia nominal (PPS) solicitada actualmente del grupo constructivo de la electrónica de potencia (14).
12.

Campo de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado por varios inversores (20) para accionar los elementos de calentamiento (10), donde es utilizado un único circuito de ﬁltrado (52) para ﬁltrar una corriente de entrada de manera conjunta para varios inversores (20).

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 200803708

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 19.12.2008

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

EP 1921897 A1 (BSH BOSCH SIEMENS HAUSGERAETE) 14.05.2008, resumen; 1-4,9-11

parágrafos [0011],[0013],[0014],[0017],[0020][0023],[0024],[0027],[0028]; figuras 1,2.

Y

EP 1921897 A1 (BSH BOSCH SIEMENS HAUSGERAETE) 14.05.2008 5-8,12

Y

US 4112287 A (OATES ROBERT M et al.) 05.09.1978, resumen; figuras 1,3,4; columna 4, 5,8

líneas 21-39.

Y

ES 2257649 T3 (ELKA et al.) 01.08.2006, resumen; figuras 1a,1b,7,8; reivindicación 1. 5,6,12

A

ES 2128958 A1 (BALAY SA) 16.05.1999, todo el documento. 1-12

A

WO 2008078869 A1 (WOONGJIN CUCHEN CO LTD et al.) 03.07.2008, todo el documento. 1-12

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 21.02.2011

Examinador M. Pérez Moreno Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200803708

CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD H05B6/04 (01.01.2006)

H05B6/12 (01.01.2006) H05B6/06 (01.01.2006) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

H05B

Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC,wpi

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200803708

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 21.02.2011

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 5,6,8,12 1-4,9-11 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-12 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200803708

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

EP 1921897 A1 (BSH BOSCH SIEMENS HAUSGERAETE) 14.05.2008

D02

US 4112287 A (OATES ROBERT M et al.) 05.09.1978

D03

ES 2257649 T3 (ELKA et al.) 01.08.2006
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

La reivindicación primera de la solicitud de patente en estudio describe un campo de cocción con varios elementos de calentamiento y con tres zonas de calentamiento que son accionables por los elementos de calentamiento caracterizado porque tiene un único grupo constructivo de la electrónica de potencia con una rectificador para rectificar una tensión alterna suministrada por una única fase de una red de corriente doméstica. De todos los documentos recuperados del estado de la técnica se considera que el documento D01 es el más cercano a la solicitud que se analiza. Este documento describe un circuito para un dispositivo de cocción por inducción con una unidad de calentamiento. Cuenta con una unidad transformadora de tensión con un conjunto de transformadores de tensión, cada uno de los cuales está agregado a una fase de la corriente de red. (parágrafo 0017) .El transformador de tensión continua está conectado a continuación de un rectificador para la rectificación de una señal de suministro de corriente de la red. Además se describe como se agrupan los módulos de calentamiento para formar grupos de calentamiento (parágrafo 0022 ). Por lo tanto, la reivindicación 1 y a la reivindicación 10 de la solicitud de patente en estudio, están totalmente anticipadas y no tienen novedad, según el artículo 6 de la ley 11/1986, de 20 de marzo, de patentes. En el parágrafo 11, del documento D01, se caracteriza a la unidad transformadora de tención, diciendo que presenta una potencia máxima menor que la potencia del conjunto de módulos de calentamiento, lo que hace que la reivindicación 2 de la solicitud en estudio no tenga actividad inventiva. Desde el inicio del documento D01, se describe la invención como un circuito de dispositivo de cocción por inducción, lo que afecta a la reivindicación 3. En el resumen del documento D02 se describe un campo de cocción con cuatro bobinas de inducción. Para alimentar dichas bobinas se utiliza un interruptor triac para cada una de las bobinas. Por otra parte, en el documento D03 se utilizan interruptores electromagnéticos para conectar las bobinas inductoras y los condensadores a una fuente rectificada, bien individualmente o en serie. Entre los documentos D01 (que también anticipa las reivindicaciones 9-12) y los documentos D02 y D03, las principales características inventivas reivindicadas por la solicitud de invención en estudio carecen de novedad y actividad inventiva. Es decir, no se cumplen las premisas de los artículos 6 y 8 de la ley 11/1986, de 20 de marzo, de patentes.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4