CN100375864C - 电气灶具 - Google Patents

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CN100375864C CNB988020173A CN98802017A CN100375864C CN 100375864 C CN100375864 C CN 100375864C CN B988020173 A CNB988020173 A CN B988020173A CN 98802017 A CN98802017 A CN 98802017A CN 100375864 C CN100375864 C CN 100375864C
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Abstract

目的在于提供一种通过使触点耐久性也明显提高的控制手段，可实现细致控制并且可期待免维护的电气灶具，以解决现有课题中例如因所利用的触点用到双金属而无法进行细致控制的问题，双金属在随机误差和触点耐久性方面的问题，尤其在维护方面存在的深刻问题。通过使继电器的触点动作在市电的零电位点开闭触点的控制手段，即便触点万一熔接继电器也可由本身的动作使熔接解除的窄脉冲信号切换手段，并由多个加热器使这些功能适用控制来实现。

Description

电气灶具
技术领域
本发明涉及用多个加热器并能够进行火力调节的电气灶具。
背景技术
通常，这种用多个加热器的电气灶具，其火力调节构成已知的有图9所示构成。
图中，31、38为加热器，32、39是利用双金属调节加热器火力的火力调节器。33是市电，34是指示加热器通电状态的警示灯，35、40是火力调节器的内置开关，36、41是控制端的双金属开关。37、42是用于加热双金属的辅助加热器，与加热器31、38串联连接，与控制端开关36、41成为一体。
该电气灶具的温度调节是用这种辅助加热器37、42加热双金属开关36、41，使之与开关35、40联动开闭的。
但现有的利用双金属的构成，每一成品双金属的性能随机误差大，而且与加热器的匹配不同的话，火力设定值便产生明显的差异，因此需要使各个加热器瓦数所对应的量一致，需要更为细致的控制。而且存在控制中工作循环时间长，因而无用的热扩散多，调理食品的热效率差等问题。此外，从电气灶具的成品寿命来看，在触点耐久性方面存在问题，对于需要定期调换且调理用加热器个数较多的厨房系统等所用的大型器具，由于调换相当麻烦，因而在维护方面具有尤其深刻的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述现有问题，其第一目的在于，提供一种每一成品性能稳定，而且不需要与加热器匹配，触点耐久性优异，调换方便，甚至可期待免维护的电气灶具。
第二目的在于，提供一种所具有的控制能够缓和加热器控制时继电器其触点金属转移的电气灶具。
第三目的在于，提供一种能够对所调理食品进行有效加热和细致加热控制的电气灶具。
第四目的在于，提供一种用于确保器具安全，可进行触点维护警示，或触点寿命结束时强制停止的电气灶具。
此外，第五目的在于，提供一种所具有的低成本存储功能可确保安全功能处于停电前状态的电气灶具。
本发明的电气灶具，其特征在于，包括多个加热部，利用其触点控制所述多个加热部的继电器，检测所述继电器各个触点熔接的熔接检测部，根据所述检测部输出的信号、当触点熔接时将用于控制所述继电器的信号切换为窄脉冲信号的控制部，以及调节所述各个加热部火力并将其信号输入所述控制部的火力调节部，所述控制部根据在电源零电位附近开闭触点用的零点检测部的信号，控制所述多个继电器，并对所述各个加热部进行火力控制。因而，根据零点检测部的信号对多个加热部中的继电器进行触点开闭控制和火力调节控制，所以，具有在长时间范围内实现稳定、高可靠性控制这种作用。
而且，本发明的电气灶具，其特征在于，包括一极性切换部，根据熔接检测部由触点两端检测触点熔接的检测信号，在市电正负变化点交替地对触点开闭动作进行控制，因而可以交流电位正负交替地进行触点开闭，所以具有可抑制触点动作当中弧光放电造成的金属转移现象，可大幅延长触点寿命这种作用。
而且，本发明的电气灶具，其特征在于，包括在火力调节部调节过程中切换多种控制时间间隙的时间间隙自动切换部，以及包含仅在火力调节部特定区间内有效的手动微火选择开关、但当微火控制切换部使火力调节部处于特定区间以外时便自动解除的自动解除部，因而将火力调节的时间间隙自动切换为与火力相对应的散热损耗少的时间间隙，所以，具有可防止所浪费的散热损耗，并且在火力调节部强档(HMD)至弱档(LOW)附近使用时，可通过由微火选择开关进一步缩短火力控制时间间隙，进行细致的调理加热这种作用。
而且，本发明的电气灶具，其特征在于，包括根据计数部对控制部输出的窄脉冲信号所发生个数进行计数的计数数据和熔接检测部输出的触点开闭数据进行处理的运算处理部，以及根据运算处理部的运算结果执行警示或强制停止的判断控制部，因而所具有的判断控制部可根据控制部发生的窄脉冲信号和熔接检测信号数据通过运算处理掌握触点失效的状况，按照运算处理部的运算结果进行警示或强制停机，具有可进行维护预警，并且继续下去时可在触点锁定或触点熔接发生之前使之强制停止于安全侧这种作用。
而且，本发明的电气灶具，其特征在于，包括利用判断控制部发生的强制停止信号和警示信号其对电容器的充电电荷的存储部，因而具有这样的作用，即便是确保安全用的强制停止信号其瞬时电压下降、停电或是误切断电源时，也能存储强制停止信号的发生状况，以确保安全。
附图说明
图1是本发明一实施例电气灶具的电路图，图2是该实施例继电器触点熔接解除动作的时序图，图3是该实施例继电器触点动作的时序图，图4(a)是该实施例电气灶具的火力调节部旋钮的构成图，图4(b)是其工作特性图，图5是该实施例火力调节部和微火模式的流程图，图6是该实施例火力调节部的框图，图7是该实施例熔接检测和判断处理部的框图，图8是该实施例存储部的框图，图9是现有电气灶具的电路图。
具体实施方式
以下用附图说明本发明一实施例。图1示出本发明一实施例双灶电气灶具的构成。
图1中，1是第一加热器，2是第一继电器，3是其触点。4是驱动第一继电器2的电阻内置式晶体管，包含内置基极电阻4a和内置基极一发射极之间电阻4b。5是触点3熔接时检测用的第一熔接检测部，7是其输出上拉电阻。第一熔接检测部5由晶体管5a、基极限流电阻5b和基极一发射极反向电压保护二极管5c构成。8作为控制部，在本实施例中用的是微型计算机。9是市电零点检测部，构成为经电阻10和11分压得到的信号由晶体管9a进行零点检测。二极管9b则用于晶体管反向耐压保护，12是市电零点检测部9的输出上拉电阻。
接下来，13是第二加热器，14是第二继电器，15是第二继电器触点。16是驱动第二继电器14的电阻内置式晶体管，包含内置基极电阻16a和内置基极一发射极之间电阻16b。17是第二继电器触点15熔接时检测用的第二熔接检测部，18是其输出上拉电阻。第二熔接检测部17由晶体管17a、基极限流电阻17b和基极—发射极反向电压保护二极管17c构成。19、20是由可变电阻器组成、分别对第一、第二加热器进行火力调节用的第一和第二火力调节部，21是市电。
另外，尽管未图示，第一和第二继电器2、14可集中调换地嵌埋于电气灶具主体操作面，可一并或者单个调换，而且调换作业不必移动电气灶具主体便能非常简便地进行。
此外，不限于操作面，继电器也可以可集中调换地嵌埋于电气灶具主体的侧面部位、顶面部位，也可以可集中调换地嵌埋于电气灶具主体周围面附近，均可获得相同效果。
这时，可构成为孩子和无处理经验的人员无法简单地开闭或分解，仅仅服务员等特定人员采用锁定机构或专门工具才能够调换。
以下用图1说明本实施例动作。
微型计算机8的继电器驱动输出8a一旦有第一继电器驱动信号输出，电阻内置式晶体管4便导通，驱动第一继电器2，触点3闭合，第一加热器1便通电。而第一火力调节部19可变电阻器的旋转角度(分压电压)所确定的电压电平输入至微型计算机8的AD变换输入部8c，由微型计算机8的继电器驱动输出8a输出经工作因数控制的继电器控制信号。这种经工作因数控制的信号，进一步根据零点检测部9的输入8g和第一熔接检测部5(兼用作触点开闭检测)的输入8b，控制使得触点动作能够在零电位附近开闭。另外，零点的检测可从市电21经电阻10和11得出的分压得到，而对第二加热器13的控制，虽然同样根据微型计算机8的输入输出8d、8e、8f动作，但第二加热器13的火力是由第二火力调节部20来确定第二继电器14触点工作因数的。
接下来说明第一熔接检测部5的动作。
现在即便微型计算机8的继电器驱动输出8a截止，第一继电器2的触点3仍然未断开的时候，熔接检测部5的晶体管5a其基极一发射极间触点短路，因而晶体管5a处于截止状态，微型计算机8的输入8b因上拉电阻7而输入高电平的熔接检出信号，微型计算机8便判断为熔接。另外，第二继电器14的触点熔接也是进行相同的动作，故省略其说明。
以下用图2的时序图说明触点熔接时的动作。
图2中模式1表示继电器正常动作。具体来说，微型计算机8的继电器驱动输出8a是由继电器驱动用电阻内置式晶体管4驱动第一继电器2的，因而，忽略第一继电器2动作延迟时间便可给出第一加热器1动作也相同的信号波形。所以，微型计算机8的继电器驱动输出8a仍然可视为第一加热器1的工作时间。
以下用图2说明触点熔接状态的模式2。现令在A点微型计算机8的继电器驱动输出8a从导通切换为截止，同时第一继电器2的线圈电压也处于断开状态，但第一加热器1却未断开，微型计算机8的输入8b一旦收到熔接检出信号，微型计算机8的继电器驱动输出8a便切换为窄脉冲信号(B点)，将它加到第一继电器2的线圈上便有冲击加在触点3上，通过这种熔接解除动作在C点消除熔接。熔接一旦消除，此后便过渡为正常动作，渐渐熔接的情形便很少出现。
接下来就模式3说明切换为这种窄脉冲信号、尽管加过一次冲击但仍未消除时的情形。
模式3在用一次冲击脉冲未能解除触点熔接时，在A1点检出熔接，在B1点由微型计算机8的继电器驱动输出8a提供第一次冲击脉冲。第一次未解除熔接时，在B2点提供第二次冲击脉冲。第二次仍然未解除时，再在B3点提供，接下去仍未解除时，便继续提供直到BN点为止。
象这样，微型计算机8反复向触点熔接部提供冲击脉冲直到熔接消除为止，因此在CN点熔接消除便返回原先的程序。
由于具有这样一种功能，即便万一因触点金属转移现象等产生锁定时，也能通过将继电器的控制信号切换为窄脉冲信号，对触点熔接部位造成冲击，靠继电器本身的作用消除触点熔接，因而可大幅延长控制加热器的触点寿命，大大地减少基于电气灶具触点熔接的维护。
此外，若加过规定次数的冲击脉冲仍不能消除时，还可以发出警示信号，通过与切断总电源的控制器的联动或者以警示声通知附近人员，因而可提供安全性高的电气灶具。
以下用图3时序图说明依次分时控制2个继电器的动作和与此同时在市电零电位点正负交替控制触点开闭的动作。
图3的上段是对市电21进行波形整形的零点检测部9的输出波形。零电位点相当于零点检出信号变化的边缘部位，以下进行的说明当中以该边缘部位为准。
①示出第一继电器2触点在市电21正向一侧进行导通动作的点。同样，在第二继电器1 4触点进行导通动作时，触点在零点检出信号3个循环之后的②位置也在市电21正向一侧动作。而第二继电器14触点进行断开动作时，也同样如③位置在正向一侧进行断开动作。同样，第一继电器2的触点断开动作时，也如④位置所示在正向一侧3个循环之后进行断开动作。
但接下来的继电器动作与前文所述不同，第二继电器14触点导通时如图中⑤位置所示在市电21负向一侧，同样第一继电器2触点导通也如⑥位置所示在市电21负向一侧在3个循环之后进行。⑦位置示出第一继电器2的截止动作，⑧位置示出第二继电器14的截止动作点，都是在负向一侧，使第二继电器14的截止动作在3个循环之后进行。
此外，为了将这种对第一、第二加热器1、13的控制做成为高精度的触点零电位点控制，可对微型计算机8编程，在时间上错开2个继电器2和14的触点开闭控制，以避免相互的噪声障碍和干扰等。
这里，还有因触点动作中弧光放电(电压尽管低但所发生的电流大)等而受到热影响，造成其中之一触点金属有一部分金属转移至另一触点部位这种转移现象，触点间形成凹凸，使得接触状况变差，而且断开力弱的触点还存在因这种凹凸部位互相咬合而不能断开(以下称为锁定)的情况。所以，这种触点金属转移成为继电器触点耐久力的障碍，所以防止转移现象关系到继电器触点耐久力的延续。因此，本实施例中，不仅对触点进行零电位点控制，而且考虑零点误差造成的偏移，进一步通过控制成触点动作一旦在正向一侧进行导通/截止动作，下一动作必定在负向一侧进行导通/截止，从而将这种转移现象抑制在最小限度。
象这样，通过分时进行各个继电器的动作，即在时间上错开继电器触点的开闭控制，可正确执行各个触点的零点开闭动作，即，可由微型计算机确实管理一个一个继电器，因而能够分别进行高精度的触点零电位点控制，可不受相互间的噪声妨碍或干扰等，稳定地进行触点的开闭控制。
另外，本实施例给出的是双灶的电气灶具的例子，但不限于此，不用说，当然也可应用于具有这以上灶数的电气灶具。
接下来用图4说明火力调节部调节过程中切换多种控制时间间隙的时间间隙自动切换部的动作。
图4示出双灶电气灶具火力调节部的火力调节旋钮的形态，以及与其旋转位置相对应的开闭时间间隙和经工作因数控制的电功率比的特性图。
图4(a)是火力调节旋钮例。图中的状态是OFF状态，按顺时针方向旋转便变化为HI(连续通电的最大火力状态)，HMD(高工作因数的高火力状态)，MED(中工作因数的中火力状态)，LMD(低工作因数的低火力状态)，LOW(微工作因数的微弱火力状态)。当然，该旋钮也可以按逆时针方向旋转。图4(b)示出与火力调节旋钮位置相对应的开闭时间间隙(左刻度)和电功率比(右刻度)的特性图。开闭时间间隙的读数由LOW至MED为10s时间间隙，从MED至HI之前为20s时间间隙，HI为连续通电。
而右刻度示出的是与旋钮位置相对应的电功率比。它显示了电功率比如图中虚线所示从LOW至HI随各旋钮位置相当的工作因数比值线性变化的特性。
接下来用图5说明仅在火力调节部特定区间才有效的手动微火控制切换部的动作。
图5是流程图，S表示火力调节部的旋转位置来说明其工作流程。首先S＝OFF为肯定(YES)时，在OFF循环中停止。而S＝HI或S>HI时，则处理所存储的复位，成为连续通电状态。而S<HI或S>MED时则处理所存储的复位，按20s时间间隙执行火力的工作因数。这种20s中10s导通，电功率比便为50％。
而微火SW＝ON为否定(NO)时，则处理所存储的复位，按10s时间间隙执行火力的工作因数。而S＝ON为肯定时，则设定微火SW选择存储，按2s时间间隙执行细致的控制。在此状态，即便误将电源切断，或是停电，该存储仍然可以保存，以继续执行。这里，将火力调节部的旋转位置变更为微火SW＝ON以外位置的话，便执行其他循环所存储的复位，取消微火SW的选择存储。
图6示出构成这种功能的框图。
51表示第一加热器，52表示控制该加热器的第一继电器，53表示其触点。54是检测其触点状况的第一熔接检测部，55是调节加热器电力的第一火力调节部，同样，56是第二加热器，57是第二继电器，58是其触点，59是检测其触点状况的第二熔接检测部，60是第二火力调节部。61是仅在第一火力调节部特定区间才具有有效作用的第一微火选择开关，62是显示已经选定这一情况的第一微火LED，63是仅在第二火力调节部特定区间才具有有效作用的第二微火选择开关，64是显示已经选定这一情况的第二微火LED。65是作为控制部的微型计算机，66是用于对继电器的触点进行零点控制的零点检测部，67是系统框，68、69是直流电源VDD、VSS，70是市电。
利用这种构成，可以提供一种可克服用较弱火力调理时由于导通时间短造成用于所调理食品的热扩散大但能量利用率却极差这种缺点的电气灶具。
接下来，用图7框图说明触点熔接时的运算处理部和使之强制停止的判断控制部的动作。
对于71是市电，并连接有加热器72和触点73的闭合电路，以下说明其触点两端设有熔接检测部74的电气灶具在触点异常时的处理动作。
一旦发生触点熔接、①点有触点熔接信号来时，便由继电器线圈驱动信号切换电路76将正常时动作的继电器时间间隙·工作因数发生部75切换为冲击脉冲发生部77，经控制禁止逻辑78由继电器驱动电路79切换为窄脉冲信号，对继电器80进行触点熔接的自行消除。这时，冲击脉冲计数器81构成为，冲击脉冲计数器由前述冲击脉冲发生时刻起的②信号开始计数，在①触点熔接信号消除时停止计数。该计数数据③代入运算处理部82的运算式。熔接消除后，熔接检测部74的动作将其作用改变为对触点开闭数据的检测，触点动作相对于继电器驱动导通/截止信号延迟的时间数据由触点开闭数据83调换为数据码，由运算处理部82对冲击脉冲计数器的输出③和前述触点开闭数据④执行下式所示的运算，将该运算结果⑤与判断控制部84的预定值X(XA，XB)比较，输出2种结果⑥和⑦。
运算式：
Figure C9880201700091
XA：结果⑥的判定基准
XB：结果⑦的判定基准
T：时间常数
输出⑥驱动要求维护的警示输出85，⑦是结果进一步变差的场合，触点临近寿命末期时，便向控制禁止逻辑78提供一终止信号，将继电器80强制停止。虚线框86表示作为一实施例控制部的微型计算机。
因而，所提供的电气灶具，在触点临近寿命末期时，可按上述运算式对自行消除触点熔接所需的窄脉冲数和触点开闭数据进行运算处理，来预测触点寿命的末期，给出维护时间周期的警示，或在安全端强制停止等，显著地提高设备的安全性。
接下来，用图8框图说明在维护警示或强制停止状态下即便切断电源，在电源恢复通电时可保持该状态的存储动作。
除了重复前文说明以外，现以判断控制部84所发生的强制停止信号和警示信号其存储动作为中心进行说明。
现假定判断控制部84有维护警示输出⑥发生的话，第一存储设定部88便向电容器等构成的第一充电存储部89提供充电信号⑧。在此状态下，便可通过电容器的充电存储设定维护警示信息。这里构成为，即便切断电源，只要第一存储检出90由输入阻抗高的比较器等构成，其状态便可长时间存储于电容器，电源恢复时，只要第一充电存储部89留有充电电荷，第一存储检出90便输出信号⑨，提供维护警示输出96。同样，假定有强制停止信号⑦发生的话，可通过第二存储设定部91向第二充电存储部92提供充电信号(10)，实现只要电源恢复、第二充电存储部92留有充电电荷，第二存储检出93便输出信号(11)，启动强制禁止逻辑以执行设备的强制停止动作等功能。
第一二极管94和第二二极管95还起到了利用第一存储设定部88和第二存储设定部91避免电容器电荷放电这种放电防止作用。
工业实用性
由以上说明可知，本发明的电气灶具可以成为一种具有使多个加热器在电源零电位附近开闭触点，并检测万一发生的触点熔接这一功能和自行消除触点熔接这一功能的安全性高的电气灶具。
而且，触点开闭构成为在零电位附近正负交替地进行触点开闭，因而具有可以减少触点间金属转移的效果，可明显延长继电器触点的开闭寿命，可以实现一种多个加热器其触点开闭控制和火力调节控制确实而且长时间稳定的可靠性高的免维护电气灶具。
而且，通过在火力调节部特定区间(尤其是火力弱的区域)将控制时间间隙细分，选择“微火”模式，可以以热损失少的火力控制进行炖、焖、煲、煨等。而且，无论将火力调节部变为其不需要的区域，还是调理结束处于断开状态便自动复位微火模式，在使用随意性方面效果显著。
而且，还具有这样的效果，可通过熔接检出时窄脉冲信号和触点开闭数据的运算结果区分触点维护时间周期、触点寿命处于末期状态，通过警示或强制停止来防患于未然。
此外，还具有低成本、简单构成的存储功能来避免上述判断信息因停电、电源断开等而丢失，因而有所得到的电气灶具可简便地确保安全这种效果。

Claims (5)

1.一种电气灶具，其特征在于，包括多个加热部，利用其触点控制所述多个加热部的继电器，检测所述继电器各个触点熔接的熔接检测部，根据所述检测部输出的信号、当触点熔接时将用于控制所述继电器的信号切换为窄脉冲信号的控制部，调节所述各个加热部火力并将其信号输入所述控制部的火力调节部，以及极性切换部，所述控制部根据零点检测部的信号控制所述多个继电器，使得在电源零电位附近正负极性交替地进行触点开闭，并对所述各个加热部进行火力控制，所述控制部包括极性切换部，所述极性切换部根据熔接检测部由触点两端检测触点熔接的检测信号，在市电正负变化点交替地对触点开闭动作进行控制。
2.如权利要求1所述的电气灶具，其特征在于，所述控制部包括在火力调节部调节过程中切换多种控制时间间隙的时间间隙自动切换部，以及可使仅在火力调节部的特定区间内有效的手动微火选择开关导通工作的微火控制切换部，所述微火控制切换部具有当火力调节部处于特定区间以外时便自动解除微火控制的自动解除部。
3.如权利要求1所述的电气灶具，其特征在于，包括根据计数部对控制部输出的窄脉冲信号所发生个数进行计数的计数数据和熔接检测部输出的触点开闭数据进行处理的运算处理部，以及根据运算处理部的运算结果进行判断以便给出表示触点熔接的警示或强制停止继电器的判断控制部。
4.如权利要求3所述的电气灶具，其特征在于，包括一设有多个电容器、用以利用对所述电容器的充电电荷存储当所述继电器触点熔接时判断控制部所发生的强制停止信号和警示信号的存储部。
5.如权利要求1所述的电气灶具，其特征在于，集中配置多个继电器，并嵌埋为可调换的形式。
CNB988020173A 1997-11-25 1998-11-18 电气灶具 Expired - Fee Related CN100375864C (zh)

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