CN103181238A - 感应加热烹调器及其控制方法 - Google Patents

感应加热烹调器及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103181238A
CN103181238A CN201180051425XA CN201180051425A CN103181238A CN 103181238 A CN103181238 A CN 103181238A CN 201180051425X A CN201180051425X A CN 201180051425XA CN 201180051425 A CN201180051425 A CN 201180051425A CN 103181238 A CN103181238 A CN 103181238A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
heater coil
coil
induction heating
resonance frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201180051425XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103181238B (zh
Inventor
新土井贤
鹿井正博
鹫见和彦
竹下美由纪
木下广一
亀冈和裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd
Publication of CN103181238A publication Critical patent/CN103181238A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103181238B publication Critical patent/CN103181238B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/06Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H05B6/065Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12Cooking devices
    • H05B6/1209Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1245Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements
    • H05B6/1272Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements with more than one coil or coil segment per heating zone
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/03Heating plates made out of a matrix of heating elements that can define heating areas adapted to cookware randomly placed on the heating plate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/05Heating plates with pan detection means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Induction Heating Cooking Devices (AREA)

Abstract

本申请发明的控制电路部a)根据在以将具有探测频率(Fs1)的高频电流供给到各加热线圈的方式控制了各驱动电路时计算出的各加热线圈的负载电阻(Ri)以及谐振频率(Fri),判定在各加热线圈的上方是否载置有被加热体,b)决定比针对判定为载置有被加热体的各加热线圈计算出的谐振频率(Fri)中的最高的谐振频率还高出加法频率(ΔF)的驱动频率(FD),c)以对判定为载置有被加热体的各加热线圈供给具有驱动频率(FD)的高频电流的方式,控制各驱动电路。根据本申请发明,能够提供不会对驱动电路的开关元件造成恶劣影响而加热效率极其高的、将具有最佳的驱动频率的高频电流供给到各加热线圈的感应加热烹调器。

Description

感应加热烹调器及其控制方法
技术领域
本申请发明涉及使用相互邻接并合作地对单一的被加热体进行感应加热的多个加热线圈来进行加热的感应加热烹调器及其控制方法,尤其涉及瞬时地探测在各加热线圈上载置的被加热体的材质以及载置状态而供给具有最佳的驱动频率的高频电流的感应加热烹调器及其控制方法。
背景技术
此前,提出了各种各样的感应加热烹调器,例如专利文献1记载的感应加热烹调器具有格子状地配置的多个小型的加热线圈、和配置于与各加热线圈对应的位置而检测有无载置锅等被加热体的多个传感器,根据传感器的输出确定被加热体在顶板上的占有区域,对处于所确定的占有区域和其周边的区域的加热线圈选择性地进行驱动。
另外,例如专利文献2记载的感应加热烹调器具有同样地格子状地配置的多个小型的加热线圈、对各加热线圈分别独立地供给高频电流的多个半桥式驱动电路(一对开关元件)、以及控制各驱动电路的控制电路。专利文献2的控制电路通过检测在各加热线圈流过的电流并与规定的阈值进行比较,判定在各加热线圈的上方是否载置有锅,以仅对判定为载置有锅的加热线圈进行供电的方式,控制驱动电路。
专利文献1:日本特开2009-238575号公报
专利文献2:日本特开2008-293871号公报
发明内容
但是,根据专利文献1记载的感应加热烹调器,检测有无载置锅的多个传感器是例如光学式传感器,在接收到反射光时判断为载置有锅,在未接收到反射光时判断为未载置锅,只不过是探测在光学式传感器的上方是否载置有锅(有无锅)的技术。
同样地,在专利文献2中,只不过记载了如下技术:为了检测有无载置锅,检测在各加热线圈流过的电流,在电流检测值小于规定的阈值时,判断为载置有锅,在电流检测值大于规定的阈值时,判断为未载置锅,探测在各加热线圈的上方是否载置有锅(有无锅)。
即,根据这些以往技术的感应加热烹调器,即使能够例如通过光学式传感器探测是否载置有锅,也仅仅探测有无锅,而无法探测锅在顶板上被如何载置(载置面积)。
另外,专利文献1以及2记载的感应加热烹调器对判断为在上方载置有锅的加热线圈,供给规定的高频电流,所以根据锅的载置状态,在锅底的表面温度(从各加热线圈供给的每单位面积的电力)中产生偏差,而无法对锅底均匀地进行加热,有时在锅中收容的食材的一部分产生烧焦、部分性的突沸。
另外,锅是将磁性或者非磁性不锈钢(SUS:Stainless Used Steel)、铁、以及铝等各种各样的材质合成而构成的,已知最佳的驱动条件(例如对加热线圈供给的高频电流的驱动频率)根据构成锅的材质而变化,在专利文献2记载的感应加热烹调器中,虽然记载了探测流过加热线圈的电流值,但完全未记载探测在加热线圈的上方实际上载置的锅的材质。即,根据专利文献2记载的感应加热烹调器,对判断为在上方载置有锅的加热线圈供给具有固定的驱动频率的高频电流,所以由于构成锅的材质,而有时阻碍了高的加热效率的实现。
因此,本申请发明是为了解决上述问题而完成的,具备:多个(i个,i是2以上的自然数)加热线圈,相互邻接并合作地对单一的被加热体进行感应加热;多个驱动电路,对所述各加热线圈单独地供给具有规定的频率的高频电流;多个n次分量抽出单元,从在所述各加热线圈流过的驱动电流以及对该各加热线圈的两端施加的驱动电压,抽出包括具有所述规定的频率的n倍(n是自然数)的频率的n次分量的n次驱动电流以及n次驱动电压;以及控制电路部,根据由所述各n次分量抽出单元抽出的n次驱动电流以及n次驱动电压计算所述各加热线圈的负载电阻以及谐振频率。
另外,本发明的所述控制电路部的特征在于,a)根据在以将具有第1探测频率(Fs1)的高频电流供给到所述各加热线圈的方式控制了所述各驱动电路时所计算出的所述各加热线圈的负载电阻(Ri)以及谐振频率(Fri),判定在该各加热线圈的上方是否载置有被加热体,
b)决定比针对判定为载置有被加热体的所述各加热线圈所计算出的谐振频率(Fri)中的最高的谐振频率还高出加法频率(ΔF)的驱动频率(FD),
c)以对判定为载置有被加热体的所述各加热线圈供给具有驱动频率(FD)的高频电流的方式,控制所述各驱动电路。
根据本申请发明的感应加热烹调器,能够将具有比谐振频率Fr高出加法频率ΔF的驱动频率FD、即为了得到期望的加热电力而最佳的驱动频率FD的高频电流供给到各加热线圈,所以加热效率极其高、而且不会对驱动电路的开关元件造成恶劣影响、而能够安全并且高可靠性地控制驱动电路。
附图说明
图1是示出具有单一的加热线圈的感应加热烹调器的概略性的电气结构的电路框图。
图2是由驱动电压检测单元以及驱动电流检测单元检测出的驱动电压以及驱动电流的波形图。
图3是示出加热线圈上的包含各种材质的圆板的载置状态的平面图。
图4是示出将包含各种材质的圆板载置于各种各样的位置时的谐振频率与负载电阻的关系的图形。
图5是示出将包含各种材质的圆板载置于各种各样的位置时的电感与负载电阻的关系的图形。
图6是示出感应加热烹调器的择一性的电气结构的电路框图。
图7是本申请发明的实施方式1的加热线圈的平面图。
图8是示出本申请发明的实施方式1的、感应加热烹调器的概略性的电气结构的电路框图。
图9是示出实施方式1的控制方法的流程图。
图10是示意地示出实施方式1的控制方法中的负载探测期间和驱动期间的时序图。
图11是示出实施方式2的控制方法的流程图。
图12是示出实施方式2的控制方法的流程图。
图13是实施方式3的加热线圈的平面图。
图14是实施方式3的变形例的加热线圈的平面图。
图15是示出实施方式3的控制方法的流程图。
图16是示意地示出实施方式3的控制方法中的负载探测期间和驱动期间的时序图。
(符号说明)
1:感应加热烹调器;10:商用电源;12:整流电路;14:驱动电路;20:LCR感应加热部;22:加热线圈;24:谐振电容器;30:驱动电压检测单元;32:驱动电流检测单元;40:1次分量抽出单元(n次分量抽出单元);50:控制电路;P:锅。
具体实施方式
在说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式之前,详细说明以下方法的基本原理:在本申请发明的感应加热烹调器中,不仅是瞬时探测在感应加热线圈(以下简称为“加热线圈”)的上方载置的锅等被加热体的有无,而且还瞬时探测被加热体的载置状态(载置面积)、构成被加热体的材质、以及在对被加热体进行感应加热时供给的高频电流的最佳的驱动频率等的方法(以下简称为“负载探测”或者“锅探测”)的基本原理。
[负载探测的基本原理]
以下,边参照图1~图6,边详细说明本申请发明的感应加热烹调器所采用的负载探测(锅探测)
图1是示出具有单一的加热线圈的感应加热烹调器1的概略性的电气结构的电路框图。感应加热烹调器1概略上具有:整流电路12,将来自二相或者三相的商用电源10的交流电流整流为直流电流;驱动电路14,对加热线圈22供给具有规定的驱动频率的高频电流;LCR感应加热部20,具有加热线圈22以及与加热线圈22串联地连接的谐振电容器24;驱动电压检测单元30,检测对LCR感应加热部20的两端施加的驱动电压;以及驱动电流检测单元32,检测在LCR感应加热部20流过的驱动电流。
具体而言,整流电路12既可以是进行全波整流或者半波整流的结构,也可以是具有用于得到直流分量的包括电感、电容器的滤波器电路(都未图示)的结构。另外,驱动电路14是包括IGBT等开关元件(未图示)的逆变器电路,只要是能够进行逆变器驱动的电路,则可以使用任意的结构,例如能够用半桥电路或者全桥电路来构成。
LCR感应加热部20如上所述,具有加热线圈22以及与加热线圈22串联地连接的谐振电容器24,在图1中,加热线圈22被图示为电感L和负载电阻R的等效电路。在图中,在电感L的上方图示的是锅等被加热体P。如果对加热线圈22供给高频电流,则在其周围形成交流磁场(交流磁场与由导电体构成的锅P交链),在锅P中形成涡电流,对锅P自身进行加热。
一般,LCR感应加热部20的负载电阻R依赖于有无锅P或者载置面积(与锅P交链的交流磁场)而发生变动。即,负载电阻R相当于对未载置锅P时的加热线圈22自身的线电阻RC加上载置了锅P所致的锅P的表观上的负载电阻RL而得到的结果(R=RC+RL)。
另外,对于驱动电压检测单元30,只要是检测对LCR感应加热部20的两端施加的驱动电压(输出电压)V的结构,则可以是本领域技术人员容易想到的具有任意的电路结构的例子。同样地,对于驱动电流检测单元32,只要是测定在LCR感应加热部20流过的驱动电流(输出电流)I的结构,则可以具有任意的电路结构,例如可以是电流互感器。
进而,本申请发明的感应加热烹调器1具备与驱动电压检测单元30以及驱动电流检测单元32电连接的1次分量抽出单元40。
如上所述,驱动电路14是包括IGBT(绝缘栅双极晶体管)等开关元件的逆变器电路,在通过具有规定的驱动频率(例如30kHz)的控制信号(选通信号)驱动IGBT时,驱动电压检测单元30以及驱动电流检测单元32检测图2所示那样的被高频调制了的驱动电压V以及驱动电流I。
被高频调制了的驱动电压V以及驱动电流I一般被表示为包括驱动频率的自然数倍的高次频率分量的合成波形。另外,本申请发明的1次分量抽出单元40通过使用驱动频率的2倍以上整数倍的采样频率,对由驱动电压检测单元30以及驱动电流检测单元32检测出的图2所示的驱动电压V以及驱动电流I进行离散傅立叶变换,仅抽出驱动电压V以及驱动电流I的1次分量。更具体而言,1次分量抽出单元40具有A/D变换器(未图示),该A/D变换器使用将作为模拟信号被检测出的驱动电压V以及驱动电流I通过高的采样频率变换为数字信号的A/D变换来进行采样,1次分量抽出单元40在此处从采样的具有多个高次频率分量的信号抽出仅1次分量的信号。另外,作为从具有高次频率分量的信号抽出仅1次分量的信号的手法以及算法,可以使用任意的方式,能够使用一般市面销售的软件仅抽出驱动电压V以及驱动电流I的1次分量。
此时,在本申请发明的1次分量抽出单元40中,作为驱动电压V以及驱动电流I的1次分量,能够如下式那样进行复数表示。
[式1]
V1=V1Re+j×V1Im
I1=I1Re+j×I1Im
此处V1、I1表示驱动电压V以及驱动电流I的1次分量,V1Re、I1Re表示V1、I1的实部,V1Im、I1Im表示V1、I1的虚部,另外j表示虚数单位。
另外,LCR感应加热部20的阻抗Z、以及驱动电压V1以及驱动电流I1的相位(针对驱动电流I1的驱动电压V1的相位或者阻抗Z的相位)θ如下式所示。
[式2]
Z=V1/I1
θ=arctan(Im(Z)Re(Z))
此处Im(Z)以及Re(Z)分别意味着阻抗Z的虚部以及实部。另外,对于驱动电压V以及驱动电流I的相位,也可以代替arctan而使用arcsin或者arccos来计算。在相位θ是90度附近处,arctan发散,而会包含大量误差,所以有时优选使用arcsin或者arccos来计算相位θ。
进而,本申请发明的感应加热烹调器1如图1所示,具备与驱动电路14以及1次分量抽出单元40电连接的控制电路50。本申请发明的控制电路50依照[式2]根据1次分量抽出单元40抽出的复数表示的1次分量的驱动电压V1以及驱动电流I1,计算出LCR感应加热部20的阻抗Z以及驱动电压V1以及驱动电流I1的相位(偏角)θ,并据此对驱动电路14供给适合的驱动信号(选通信号)。
同样地,本申请发明的控制电路50能够计算出下式所示的LCR感应加热部20的有效电力值WE以及电流有效值IE
[式3]
WE=Re(V1×I1 *)/2
I E = I 1 × I 1 * / 2
此处I1 *表示I1的复共轭。
如以上那样,本申请发明的控制电路50能够根据驱动电压V以及驱动电流I的1次分量,计算出LCR感应加热部20的阻抗Z、驱动电压V1以及驱动电流I1的相位(针对驱动电流I1的驱动电压V1的相位或者阻抗Z的相位)θ、有效电力值WE以及电流有效值IE
另一方面,在包括LCR感应加热部20的一般的LCR电路中,负载电阻R、阻抗Z、加热线圈22的电感L以及谐振频率Fr如下式所示。
[式4]
R=WE/IE 2
Z=R+j×(ωL-1/ωC)
L=(Rtanθ+1/ωC)/ω
Fr = 1 / 2 π LC
此处,ω是1次分量的频率f(根据定义与驱动频率相同,用ω=2πf表示),C是谐振电容器24的静电电容,都是既知的。因此,本申请发明的控制电路50能够使用用[式2]计算出的θ,根据[式4]求出谐振频率Fr和负载电阻R(=RC+RL)。
同样地,谐振频率Fr能够如以下那样求出。如上述[式2]以及[式4]那样,负载电阻R、阻抗Z如下式所示。
[式5]
Z=V1/I1
Z=R+j×(ωL-1/ωC)
根据上述[式5],加热线圈22的电感L能够通过下式表示。
[式6]
R=Re(Z)
L=(Im(Z)+1/ωC)/ω
因此,能够根据依据上述[式6]得到的电感L和谐振电容器24的既知的静电电容C,求出谐振频率Fr。
[式7]
Fr = 1 / 2 π LC
本申请发明的控制电路50如以下详述,通过针对多个加热线圈的各个,从驱动电压V以及驱动电流I的1次分量检测出谐振频率Fr(或者电感L)和负载电阻R,能够探测被加热体P的载置面积(包括有无锅P)以及被加热体P的材质,根据锅P相对于多个加热线圈的负载电阻的比,控制应供给的电力量。另外,本申请发明的控制电路50能够根据在图2的被高频调制了的驱动电压以及驱动电流的单一的周期(即,在驱动频率是30kHz时,1周期是约33微秒)中探测到的信号,针对多个加热线圈的各个,以极其短的时间计算出谐振频率Fr(或者加热线圈22的电感L)和负载电阻R。
此处,以下,使用具体例子,说明计算谐振频率Fr和负载电阻R而如何决定锅P的载置状态(载置面积)。
如图3所示,准备了在平面上卷绕的加热线圈22、和多个圆板26。圆板26具有铁、磁性不锈钢、非磁性不锈钢、以及铝这4种材质。这些圆板26是虚拟的锅P。将加热线圈22以及各圆板26的直径设为约180mm以及约200mm,将各圆板26的厚度全部设为1.5mm。圆板26在图3(a)中被载置于加热线圈22上的中央(同心圆O上)(在本申请中,将该状态称为“重叠率为100%”)。另外,关于圆板26在图3(b)以及(c)中,圆板26的外缘E被配置于加热线圈22的直径的分别75%以及50%的位置(重叠率分别是75%以及50%)。即,在重叠率是50%时,圆板26的外缘E与加热线圈22的中心O重合。
对于包含铁、磁性不锈钢、非磁性不锈钢、以及铝的材质的4种圆板26的各个,在以使重叠率成为100%、75%以及50%的方式载置了之后(对应于图3(a)、(b)、(c)),如上述说明那样,从驱动电压V以及驱动电流I的1次分量,检测(计算)了谐振频率Fr和负载电阻R时,得到图4(a)那样的图形(图表)。另外,在完全未载置圆板26的情况(无负载的情况)下,得到用双重圆所示的谐振频率Fr以及负载电阻R。
根据本申请发明,对于材质不同的圆板26,也可以将图4(a)的重叠率是100%、75%以及50%的点连续地连接,如图4(b)的阴影区域所示,将重叠率小于50%的区域设定为驱动禁止区域。即,本申请发明的控制电路50在所检测出的谐振频率Fr和负载电阻R包含于小于重叠率50%的驱动禁止区域的情况下,判断为锅P未充分载置于加热线圈22的上方、或者载置有小东西,能够以不对LCR感应加热部20供给高频电流的方式,控制驱动电路14。其中,针对是否向LCR感应加热部20供电的阈值不限于50%的重叠率,而也可以设为例如40%以下或者60%以下的重叠率。
这样本申请发明的控制电路50构成为事先设定(存储)以谐振频率Fr和负载电阻R为参数的、禁止对LCR感应加热部20供给高频电流的驱动禁止区域,仅在这些检测出的值未包含于驱动禁止区域时,以对LCR感应加热部20供给高频电流的方式,控制驱动电路14。另外,也可以如图4(b)所示,以不对包含铝的锅P进行加热的方式,设定驱动禁止区域。即,驱动禁止区域能够根据产品规格自由地设定。
择一地,控制电路50也可以用谐振频率Fr以及负载电阻R的函数来表示驱动禁止区域,并事先存储其函数式。例如,也可以将表示在以具有规定的最低重叠率(例如50%)的方式载置了包含磁性不锈钢等各材质的4种圆板26时检测出的谐振频率Fr以及负载电阻R的点(Fr、R)连续地连接,将表示连接这些点而得到的直线或者曲线的一次函数或者n次函数(n是2以上的自然数)事先计算为规定驱动禁止区域的驱动禁止函数(例如R≤pi×Fr+qi pi,qi是系数,i=1,2,3,···)并存储。此时,也可以仅在所计算出的谐振频率Fr和负载电阻R包含于通过驱动禁止函数规定的驱动禁止区域的情况下,以对LCR感应加热部20供给高频电流的方式,控制驱动电路14。
另外,如图4(b)所示,如果用虚线将重叠率是100%、75%以及50%的点连续地连接,则能够根据谐振频率Fr和负载电阻R,推测包含任意的材质的圆板26的重叠率。本申请发明的控制电路50在计算了例如图4(b)的用星号标绘的点所示的谐振频率Fr和负载电阻R时,该点处于将75%的重叠率连续地连接的虚线上,所以能够推测为锅P以75%的重叠率载置于加热线圈22的上方。
另外,如上述那样,本申请发明的控制电路50能够根据在高频调制了的驱动电压以及驱动电流的单一的周期(例如约33微秒)中探测到的相位,瞬时计算出谐振频率Fr和负载电阻R,所以能够防止不应加热的小东西的加热,所以极其安全,在无负载时能够避免无用的功耗,所以能够对节能作出贡献。
换言之,根据本申请发明,通过检测谐振频率Fr和负载电阻R,能够瞬时检测锅P的材质以及载置状态(锅P在加热线圈22的上方载置为何种程度),能够以与锅P的材质以及载置状态相应的最佳的驱动条件对锅P进行感应加热。
另外,在上述具体例子中,控制电路50检测谐振频率Fr和负载电阻R,但也可以择一地检测加热线圈22的电感L和负载电阻R,同样地控制驱动电路14。图5(a)以及图5(b)是在从驱动电压V以及驱动电流I的1次分量中检测到加热线圈22的电感L和负载电阻R时得到的与图4(a)以及图4(b)同样的图表。在完全不载置圆板26的情况(即,无负载的情况)下,得到双重圆所示的电感L以及负载电阻R。此时,也可以仅在所检测到的电感L和负载电阻R不包含于驱动禁止区域(图中的阴影区域)时,以对LCR感应加热部20供给高频电流的方式控制驱动电路14,作为其阈值将重叠率设定为小于40%。同样地,还能够以不对包含铝的锅P进行加热的方式设定驱动禁止区域。
同样地,控制电路50也可以用电感L以及负载电阻R的函数来表示驱动禁止区域,并将其函数式事先存储。即,也可以将表示在以具有规定的最低重叠率(例如50%)的方式载置了包含磁性不锈钢等各材质的4种圆板26时检测出的电感L以及负载电阻R的点(L,R)连续地连接,将表示连接了这些点得到的直线或者曲线的一次函数或者n次函数(n是2以上的自然数)事先计算为规定驱动禁止区域的驱动禁止函数(例如R≤pi×L+qi pi,qi是系数,i=1,2,3,···)并存储。此时,也可以仅在所计算出的电感L以及负载电阻R包含于通过驱动禁止函数规定的驱动禁止区域的情况下,以对LCR感应加热部20供给高频电流的方式,控制驱动电路14。
另外,如果如图5(b)所示,用虚线将重叠率是100%、70%以及40%的点连续地连接,则能够根据电感L和负载电阻R,推测包含任意的材质的圆板26的重叠率。本申请发明的控制电路50在计算出了例如图5(b)的用星号标绘的点所示的电感L和负载电阻R时,该点处于将70%的重叠率连续地连接的虚线上,所以能够推测为锅P以70%的重叠率载置于加热线圈22的上方。
另外,已知能够最高效地加热的是谐振频率,但根据本申请发明,能够得到锅P的谐振频率Fr,所以作为驱动频率能够选择谐振频率Fr。另外,通常,如果以比谐振频率Fr低的驱动频率控制驱动电路14,则对IGBT等元件带来恶劣影响,所以在不知谐振频率Fr的情况下,有时将驱动频率设定为比实际的谐振频率Fr高很多。例如,铝制的锅的谐振频率Fr比磁性不锈钢制的锅实质上更高,在为了对铝制锅进行加热,通过最佳的谐振频率Fr对磁性不锈钢制锅进行加热的情况下,尽管能够流过更大容量的电流而加热,但抑制供给电力量,而有时阻碍充分发挥作为感应加热烹调器1本来具备的火力。但是,根据本申请发明的负载探测,如上所述,能够瞬时探测谐振频率Fr,所以能够设定为了得到期望的加热电力而最佳的驱动频率,能够最大限度地引导出作为感应加热烹调器1的加热能力。
另外,在上述说明中,作为驱动电流检测单元32使用了电流互感器,但也可以择一地使用检测谐振电容器24的两端的电压的电容器电压检测单元34来检测在LCR感应加热部20流过的电流。图6是示出择一性的电气结构的与图1同样的电路框图。
图6所示的感应加热烹调器1具有检测谐振电容器24的两端的电容器电压VC的电容器电压检测单元34,电容器电压检测单元34与1次分量抽出单元40电连接。电容器电压VC与驱动电压V同样地,包含驱动频率的自然数倍的高次频率分量,通过使用1次分量抽出单元40进行离散傅立叶变换,能够仅抽出电容器电压VC的1次分量VC1(具有与驱动频率相同的频率的分量),进行复数表示。另外,电容器电压VC的1次分量VC1和驱动电流I1满足如下的关系式。
[式8]
VC1=I1/jωC
I1=jωCVC1
此处,ω是1次分量的频率f(根据定义与驱动频率相同,ω=2πf),C是谐振电容器24的静电电容,都是既知的。
根据上式,很明显驱动电流I1相对电容器电压VC1其相位超前了π/2(90度)。另外,根据本申请发明,对电容器电压VC1进行复数表示,所以能够根据下式通过极其简便的计算来求出驱动电流I1
[式9]
VC1=a+j×b
I1=(-b+j×a)×ωC
根据这样求出的驱动电流I1,如在实施方式1说明的那样,检测谐振频率Fr(或者加热线圈22的电感L)和负载电阻R,从而能够瞬时探测被加热体P的载置状态(包括有无锅P)以及被加热体P的材质。
另外,根据图6所示的感应加热烹调器1,通过代替在实施方式1中使用的比较昂贵的电流互感器,而采用更廉价的驱动电流检测单元,能够削减感应加热烹调器1的制造成本。
另外,在上述说明中,1次分量抽出单元40抽出由驱动电压检测单元30以及驱动电流检测单元32检测出的驱动电压V以及驱动电流I的1次分量(具有与驱动频率相同的频率的分量),但也可以抽出驱动电压V以及驱动电流I的n次分量。
一般,为了对铝制的锅P高效地进行感应加热,需要使用具有比在对包含铁等的被加热体P进行感应加热时使用的高频电流的驱动频率高的驱动频率的高频电流。另外,这样对由具有高导电率以及低导磁率的包含铝的任意的金属材料构成的锅P进行感应加热的、所谓对应全金属的感应加热烹调器已经提出(例如日本专利第3460997号),并在市场上销售,本申请发明还能够适用于关联的对应全金属的感应加热烹调器。
通常,在以具有n倍的驱动频率的驱动电流I对铝制的锅P进行感应加热时,驱动电流的1次分量成为小的值,n次分量变大。另外,在n次分量抽出单元中,在相比于驱动电压V以及驱动电流的1次分量,n次分量(例如3次分量)变大的情况下,抽出n次分量而非1次分量,进行与上述同样的运算,从而能够瞬时地计算出谐振频率Fr以及负载电阻R。此时,通过使用n次分量进行运算,无需增大A/D变换器的分辨率,所以是优选的。
另外,虽然未详细图示,但作为表示使用n次分量计算出的谐振频率与负载电阻的关系的图形,得到与图4(a)同样的结果(其中,铝圆板的负载电阻伴随谐振频率的增大而如图4(a)那样变大)。即、控制电路部50能够根据n次驱动电压以及n次驱动电流,计算出LCR感应加热部20的电感L或者谐振频率Fr和负载电阻R。
另外,对LCR感应加热部20的两端施加的电压对图2所示的驱动电压以及驱动电流直接造成影响,所以为了实现正确的负载探测,优选为完全平坦的直流。在图1中,针对来自商用电源10的电压通过整流电路12进行整流,但为了整流为将脉动完全排除的直流,需要使用极其大容量的平滑电容器,如果使用这样的大容量的平滑电容器,则电源效率降低,所以实际上无法采用。相反,在对加热线圈20供给的电力大时,即使在通过整流电路12整流之后,对LCR感应加热部20的两端施加的电压波形仍为接近半波的波形。因此,为了有效地活用1次分量抽出单元40(A/D变换器)的检测电压的动态范围,整流后的电压波形的变动在峰值附近比较小,所以控制电路50优选以在电压波形的峰值附近实施负载探测的方式进行控制。例如,控制电路50优选以在驱动频率是25kHz时(1周期是约40μ秒)在接近整流后的半波的商用电源波形(在1周期是约16.6m秒、60Hz时)中的峰值时的驱动频率的1周期(40μ秒)的期间进行负载探测的方式进行控制。
如以上那样,通过利用本申请发明的负载探测手法,能够瞬时探测在加热线圈20的上方载置的被加热体的有无、被加热体的载置状态(载置面积)、构成被加热体的材质、以及在对被加热体进行感应加热时供给的高频电流的最佳的驱动频率等。
实施方式1.
此处,按照上述说明的负载探测手法,以下边参照图7~图10,边详细说明本申请发明的感应加热烹调器1的实施方式1。
图7是实施方式1的加热线圈22的平面图。实施方式1的加热线圈22具有如图所示在平面上卷绕导线的中央线圈22a、和在其周围同心圆状地卷绕的周边线圈22b。中央线圈22a以及周边线圈22b相互邻接并合作地对单一的锅P进行感应加热。另外,对于本申请发明的加热线圈22,只要是相互邻接并合作地对单一的锅P进行感应加热的结构,则不限于2个子线圈(中央线圈22a以及周边线圈22b),而也可以由3个以上的子线圈构成。
图8是示出具有单一的加热线圈的感应加热烹调器1的概略性的电气结构的电路框图。图8所示的感应加热烹调器1概略上具有:整流电路12a、12b,将来自二相或者三相的商用电源10的交流电流整流为直流电流;驱动电路14a、14b,对中央线圈22a以及周边线圈22b供给具有规定的驱动频率的高频电流;以及LCR感应加热部20a、20b,具有与这些线圈22a、22b串联地连接的谐振电容器24a、24b。另外,感应加热烹调器1具有:驱动电压检测单元30a、30b,检测对各LCR感应加热部20a、20b的两端施加的驱动电压;驱动电流检测单元32a、32b,检测在各LCR感应加热部20a、20b流过的驱动电流;1次分量抽出单元40a、40b,与各驱动电压检测单元30a、30b以及各驱动电流检测单元32a、32b电连接;以及控制电路50,与各驱动电路14a、14b以及各1次分量抽出单元40a、40b电连接。图8所示的各构成部件具有与参照图1上述说明的部分同样的结构以及功能,所以对于重复的点,省略说明。
接下来,边参照图9,边详细说明实施方式1的控制电路50的控制方法。图9是示出实施方式1的控制方法的流程图。
考虑用户使烹调开始开关(未图示)动作,控制电路50以对中央线圈22a以及周边线圈22b供给具有规定的驱动频率的高频电流的方式控制驱动电路14a、14b的情况。
在步骤ST11(负载探测期间)中,控制电路50针对中央线圈22a以及周边线圈22b进行负载探测。即,控制电路50首先以将具有规定的探测频率Fs1的高频电流供给到中央线圈22a以及周边线圈22b的方式,控制各驱动电路14a、14b。进而,控制电路50以使各驱动电压检测单元30a、30b以及各驱动电流检测单元32a、32b检测驱动电压V以及驱动电流I,使各1次分量抽出单元40a、40b抽出1次分量的驱动电压V以及驱动电流I的方式进行控制,而计算出中央线圈22a以及周边线圈22b的负载电阻R1、R2、和谐振频率Fr1、Fr2
此时,如上所述,如果以比锅P的谐振频率Fr低的频率控制驱动电路14a、14b,则对这些驱动电路的IGBT等元件造成恶劣影响,所以对于烹调开始当初(负载探测期间)的探测频率Fs1,优选选择为与在假想感应加热的锅P的材质中也为最高的谐振频率Fr相同或者其以上的频率。即,在烹调中使用的锅P中具有最高的谐振频率Fr的锅是铝制的锅P,所以在图4(a)的图形中,在铝制锅完全载置于加热线圈的上方(重叠率是100%)的情况下的谐振频率是30kHz的情况下,作为探测频率Fs1,优选设定例如35kHz(Fs1=35kHz)。
另外,关于负载探测期间中的探测频率Fs1,设想具有更高的谐振频率Fr的材质,优选尽可能设定得高,但谐振频率Fr越高,需要使1次分量抽出单元40a、40b中使用的A/D变换器的采样频率越高。另外,采样频率高的超高速型的A/D变换器昂贵,所以为了实现低成本化,优选将探测频率Fs1极力设定得小。
另外,关于谐振频率Fr,除了锅P的材质以外,还依赖于包括中央线圈22a以及周边线圈22b的尺寸、形状、配置位置等的设计规格、以及谐振电容器24的静电电容,而优选针对每个感应加热烹调器进行设定。
但是,在特别针对中央线圈22a以及周边线圈22b同时进行负载探测的情况下,如果对它们供给的高频电流的频率不同,则发生与差分频率相当的拍频音,特别在这些差分频率处于可听区域时,对用户造成显著的不舒适感,所以优选在负载探测中对中央线圈22a以及周边线圈22b供给的高频电流的探测频率Fs1设为相同。另外,在不同时进行负载探测的情况下,对它们供给的高频电流的频率也可以不同。
在步骤ST11中,控制电路50比较中央线圈22a的所计算出的负载电阻R1以及谐振频率Fr1、和在未图示的存储器中预先存储的图4(b)所示的图形,判定锅P是否载置于中央线圈22a的上方(是否进入驱动禁止区域)。
控制电路50在判定为锅P载置于中央线圈22a的上方的情况(“是”的情况)下,接下来在步骤ST13中,比较周边线圈22b的计算出的负载电阻R2以及谐振频率Fr2、和存储器中存储的图4(b)所示的图形,同样地判定锅P是否载置于周边线圈22b的上方。
控制电路50在判定为锅P未载置于中央线圈22a的上方的情况(“否”的情况)下,也可以设为载置了例如勺子等锅P以外的物品,以停止针对包括中央线圈22a以及周边线圈22b的所有加热线圈22的高频电流供给的方式,控制各驱动电路14。
在判定为锅P载置于中央线圈22a以及周边线圈22b的上方的情况下,在步骤ST14中,控制电路50决定对中央线圈22a的谐振频率Fr1以及周边线圈22b的谐振频率Fr2中的高的一方的谐振频率加上规定的加法频率ΔF而得到的驱动频率FD
[式10]
FD=Fr1+ΔF  Fr1>Fr2的时候
FD=Fr2+ΔF  Fr1<Fr2的时候
加法频率ΔF也可以是例如3kHz等事先设定的固定值(恒定的频率),但也可以根据通过负载探测而探测到的锅P的材质进行加权。例如,也可以在通过负载探测计算出的谐振频率Fr以及负载电阻R接近包含磁性不锈钢的锅P的谐振频率Fr以及负载电阻R的情况下,将加法频率ΔF设为2kHz,在接近铁的情况下,将加法频率ΔF设为3kHz,在接近非磁性不锈钢的情况下,将加法频率ΔF设为2.5kHz,而决定驱动频率FD。即,加法频率ΔF也可以根据构成锅P的材质进行加权。
另外,加法频率ΔF也可以根据所探测到的谐振频率的高低进行加权。例如,也可以在通过负载探测而探测到的谐振频率是23kHz以下时,将加法频率ΔF设为2kHz,在是23kHz以上时,将加法频率ΔF设为3kHz。这样,加法频率ΔF也可以根据通过负载探测而探测到的谐振频率进行加权。
然后,在步骤ST15(驱动期间)中,控制电路50以将具有所决定的驱动频率FD的高频电流供给到中央线圈22a以及周边线圈22b的方式,控制各驱动电路14a、14b。
此时,在作为从各驱动电路14a、14b供给的驱动频率FD仅能够选择离散的值的情况下(例如,将递增设为1kHz的20~35kHz期间的离散的值),控制电路50也可以将大于所决定的驱动频率FD的最接近的值选择为驱动频率FD
图10是示意地示出上述说明的控制方法中的负载探测期间和驱动期间的时序图。在图10中,1个正方形的横向的长度(τ)表示商用电源的半周期。在负载探测期间,用交叉阴影线表示供给具有探测频率Fs1的高频电流的期间,用单阴影线表示以驱动频率FD实际上为了烹调而供电的期间,将不供给高频电流的期间设为空白。
如上所述,来自商用电源10的电压一般在整流之后也不会完全平坦,而接近半波波形,所以优选在电压变动的更小的整流之后的电压波形的峰值附近进行负载探测。另外,在负载探测中,如图2所示,抽出探测频率Fs1的单一的周期(在Fs1=25kHz时,1周期是约40μ秒)中的LCR感应加热部20的驱动电压V以及驱动电流I的一次分量就足以,但在直至整流后的电压波形稳定为止需要时间的情况下,也可以如图10所示,在商用电源10的半周期(在约8.3m秒、60Hz时)中进行负载探测。
如图9的流程图以及图10(a)的时序图所示那样,对于针对中央线圈22a以及周边线圈22b的负载探测,为了排除这些线圈的互感所致的影响,优选依次进行,但在互感所致的影响小等情况下,也可以同时进行。另外,在针对多个线圈同时进行负载探测的情况下,虽然能够通过使用多个A/D变换器、或者对单一的A/D变换器进行高速切换并使用采样保持电路来实施,但招致成本高。
另外,在负载探测时,需要探测频率Fs1的至少1周期量中的驱动电压V以及驱动电流I的一次分量的波形数据,但探测频率Fs1比商用电源的频率实质上高,所以也可以每当取入驱动1周期量的波形数据时,针对多个线圈通过多路转换器切换而取入。
另外,在依次进行负载探测的情况下,如果驱动电压稳定的时间短,则也可以在1次的整流后电压的峰值附近进行切换而取入。但是,在依次进行负载探测时,直至向各线圈的切换之后的电压波形稳定为止需要相当的时间的情况下,也可以针对整流后电压的每个峰值切换驱动而取入。
另一方面,返回图9的流程图,在步骤ST13中,判定为锅P未载置于周边线圈22b的上方时,控制电路50在步骤ST16中,与上述同样地,决定对中央线圈22a的谐振频率Fr1加上规定的加法频率ΔF而得到的驱动频率FD,在作为驱动期间的步骤ST17(驱动期间)中,以将具有所决定的驱动频率FD的高频电流仅供给到中央线圈22a的方式,控制驱动电路14a。
另外,图10(b)是未将锅P载置于周边线圈22b的上方,而仅对中央线圈22a进行供电的情况的时序图。
如上述说明,根据本申请发明,能够将具有比谐振频率Fr高出加法频率ΔF的驱动频率FD、即为了得到期望的加热电力而最佳的驱动频率FD的高频电流供给到各加热线圈22,所以加热效率极其高,而且不会对驱动电路14a、14b的开关元件造成恶劣影响,能够安全并且高可靠性地控制驱动电路14a、14b。
实施方式2.
接下来,以下,边参照图11~图12,边详细说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式2。实施方式2的控制电路50将在第1次的负载探测中把具有探测频率Fs1的高频电流供给到各加热线圈22而计算出的谐振频率Fr中的最高的频率决定为第2探测频率Fs2,将具有第2探测频率Fs2的高频电流供给到各加热线圈22来进行第2次的负载探测,得到精度更高的谐振频率Fr,除了该点以外,具有与实施方式1的感应加热烹调器1同样的结构,所以对于重复的点,省略说明。
根据实施方式1,对于在负载探测中对各加热线圈22供给的高频电流的探测频率Fs1,选择为与在假想感应加热的锅P的材质中也为最高的谐振频率Fr相等或者其以上的频率,例如设定为35kHz。但是,在通过负载探测计算出的各加热线圈22的谐振频率Fr比探测频率Fs1实质上低的情况、即各加热线圈22固有的实际的谐振频率比探测频率Fs1实质上低的情况下,由1次分量抽出单元40抽出的驱动电流I相对于驱动电压V的相位为负90度附近,有时通过负载探测计算出的谐振频率Fr的运算误差变大、负载探测精度降低。
因此,实施方式2的感应加热烹调器1将在第1次的负载探测中把具有探测频率Fs1的高频电流供给到各加热线圈22而计算出的谐振频率Fr中的最高的频率作为第2次的负载探测中的第2探测频率Fs2,重新将具有第2探测频率Fs2的高频电流供给到各加热线圈22来进行负载探测,从而提高负载探测精度。
图11以及图12是示出实施方式2的控制方法的流程图。
如果用户开始烹调,则在第1次的负载探测期间(步骤ST21)中,控制电路50针对中央线圈22a以及周边线圈22b以探测频率Fs1进行负载探测。即,控制电路50将具有预先设定的探测频率Fs1(例如35kHz)的高频电流供给到中央线圈22a以及周边线圈22b,计算出中央线圈22a以及周边线圈22b的负载电阻R1、R2、和谐振频率Fr1、Fr2
在步骤ST22以及步骤ST23中,控制电路50根据所计算出的各加热线圈22的负载电阻R1、R2以及谐振频率Fr1、Fr2,参照图4(b)的图形,判定锅P是否载置于中央线圈22a以及周边线圈22b的上方。
控制电路50在判定为锅P载置于中央线圈22a以及周边线圈22b的上方的情况(都为“是”的情况)下,进入步骤ST24,在判定为锅P未载置于中央线圈22a的上方的情况下(在步骤ST22中“否”的情况)下,停止针对包括周边线圈22b的所有加热线圈22的高频电流的供给,在判定为锅P仅载置于中央线圈22a的上方的情况(在步骤ST23中“否”的情况)下,进入图12(a)的“A”。
如上所述,对于第1次的负载探测中的探测频率Fs1,选择为与在所设想的锅P的材质中也为最高的谐振频率Fr相等或者其以上的频率,所以通过实际的负载探测计算出的谐振频率Fr小于探测频率Fs1
在第2次的负载探测期间(步骤ST24)中,控制电路50将对中央线圈22a以及周边线圈22b的谐振频率Fr1、Fr2中的高的一方的谐振频率加上规定的加法频率ΔF而得到的频率决定为第2探测频率Fs2。进而,控制电路50在步骤ST24中,针对中央线圈22a以及周边线圈22b以第2探测频率Fs2进行负载探测,计算出中央线圈22a以及周边线圈22b的负载电阻R1’、R2’、和谐振频率Fr1’、Fr2’。
接下来,在步骤ST25以及步骤ST26中,控制电路50根据在步骤ST24中新计算出的各加热线圈22的负载电阻R1’、R2’以及谐振频率Fr1’、Fr2’,参照图4(b)的图形,判定锅P是否载置于中央线圈22a以及周边线圈22b的上方。
控制电路50在判定为锅P载置于中央线圈22a以及周边线圈22b的上方的情况(都为“是”的情况)下,进入步骤ST27,在判定为锅P未载置于中央线圈22a的上方的情况(在步骤ST25中“否”的情况)下,同样地,停止针对包括周边线圈22b的所有加热线圈22的供电,在判定为锅P仅载置于中央线圈22a的上方的情况(在步骤ST26中“否”的情况)下,进入图12(b)的“B”。
第2探测频率Fs2比当初设定的第1探测频率Fs1小、且更近似于中央线圈22a以及周边线圈22b的实际的谐振频率,所以能够降低通过第2次的负载探测计算的谐振频率Fr1’、Fr2’的运算误差,能够改善负载探测精度。
在步骤ST27中,控制电路50与实施方式1同样地,决定对中央线圈22a的谐振频率Fr1’以及周边线圈22b的谐振频率Fr2’中的高的一方的谐振频率加上规定的加法频率ΔF而得到的第2驱动频率FD’,在驱动期间(步骤ST28)中,以将具有第2驱动频率FD’的高频电流供给到中央线圈22a以及周边线圈22b的方式,控制驱动电路14a、14b。
另一方面,控制电路50在步骤ST23中,判定为虽然锅P载置于中央线圈22a的上方但未载置于周边线圈22b的上方时,进入图12的“A”。
然后,在第2次的负载探测期间(步骤ST31)中,控制电路50将对中央线圈22a的谐振频率Fr1加上规定的加法频率ΔF而得到的频率决定为第2探测频率Fs2。进而,控制电路50在步骤ST31中,针对中央线圈22a以第2探测频率Fs2进行负载探测,再次计算中央线圈22a的负载电阻R1’、和谐振频率Fr1’。
在步骤ST32中,控制电路50根据在步骤ST31中新计算出的中央线圈22a的负载电阻R1’以及谐振频率Fr1’,参照图4(b)的图形,判定锅P是否载置于中央线圈22a的上方。
控制电路50在判定为锅P载置于中央线圈22a的上方的情况(“是”的情况)下,进入步骤ST33,在判定为锅P未载置于中央线圈22a的上方的情况(“否”的情况)下,停止针对中央线圈22a的供电。
在步骤ST33中,控制电路50同样地,决定对中央线圈22a的谐振频率Fr1加上规定的加法频率ΔF而得到的第2驱动频率FD’,在驱动期间(步骤ST34)中,以将具有第2驱动频率FD’的高频电流仅供给到中央线圈22a的方式,控制驱动电路14a。
另外,控制电路50在步骤ST25、ST26中,判定为虽然锅P载置于中央线圈22a的上方但未载置于周边线圈22b的上方时,在图12(b)的第2次的负载探测期间(步骤ST35)中,同样地,决定对中央线圈22a的谐振频率Fr1加上规定的加法频率ΔF而得到的第2驱动频率FD’,在驱动期间(步骤ST36)中,以将具有第2驱动频率FD’的高频电流仅供给到中央线圈22a的方式,控制驱动电路14a。
这样,在第2次的负载探测中使用的第2探测频率Fs2比第1探测频率Fs1小、且更接近各加热线圈22固有的谐振频率,所以能够实质上降低通过第2次的负载探测计算出的谐振频率Fr’的运算误差,能够改善负载探测精度,以更佳的驱动频率FD对锅P进行加热。
实施方式3.
接下来,以下,边参照图13~图16,边详细说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式3。实施方式3的感应加热烹调器1除了加热线圈20由3个以上的加热子线圈构成这一点外,具有与实施方式1、2的感应加热烹调器1同样的结构,所以对于重复的点,省略说明。
实施方式3的感应加热烹调器1如图13所示,具有中央线圈22a、和在其周边1/4圆弧状(香蕉状或者黄瓜状)地卷绕的4个周边线圈22b~22e。另外,在实施方式3的感应加热烹调器1中,虽然未详细图示,但针对各加热子线圈22(中央线圈22a和4个周边线圈22b~22e)的各个,具有上述说明的驱动电路14、驱动电压检测单元30、驱动电流检测单元32、以及1次分量抽出单元40,并具有控制这些结构电路的单一的控制电路50。
另外,择一地,感应加热烹调器1也可以是如图14所示具有格子状地排列的多个圆形状的子线圈22的结构,子线圈的形状以及配置位置并非用来限定本申请发明。
图15是示出实施方式3的控制方法的流程图,图16是示意地示出负载探测期间和驱动期间的时序图。
如果用户开始烹调,则控制电路50在第1负载探测期间(步骤ST41)中,将具有初始设定的(默认的)第1探测频率Fs1的高频电流供给到各加热子线圈22而进行负载探测,计算出各加热子线圈22的负载电阻Ri以及谐振频率Fri(i=1,2,3,···)。
接下来,在步骤ST42中,控制电路50根据各加热子线圈22的负载电阻Ri以及谐振频率Fri,判定在至少1个加热子线圈22的上方是否载置了锅P,在判定为在任意一个加热子线圈22的上方都未载置锅P时(在“否”的情况下),停止供电。
控制电路50在判定为在至少1个加热子线圈22的上方载置了锅P时(在“是”的情况下),在第2负载探测期间(步骤ST43)中,将对通过第1次的负载探测计算出的谐振频率FrI中的最高的谐振频率加上规定的加法频率ΔF而得到的频率决定为第2探测频率Fs2,并且将具有第2探测频率Fs2的高频电流供给到各加热子线圈22来进行负载探测,计算出各加热子线圈22的负载电阻Ri’以及谐振频率Fri’(i=1,2,3,···)。
然后,在步骤ST45中,控制电路50与实施方式1同样地,决定对各加热子线圈22的谐振频率Fri’中的高的一方的谐振频率加上规定的加法频率ΔF而得到的第2驱动频率FD’,在驱动期间(步骤ST46)中,以将具有第2驱动频率FD’的高频电流供给到各加热子线圈22的方式,控制驱动电路14。这样,实施方式3的感应加热烹调器1能够供给具有接近实际的锅P的谐振频率的最佳的驱动频率FD’的高频电流而对锅P高效地进行加热。
例如,在锅P如图13的虚线所示载置于从中央起偏向右侧的位置时,控制电路50如图16的时序图所示,在第1次的负载探测(步骤ST41)中,判定锅P载置于中央子线圈22a以及周边子线圈22b、22c上,进行第2次的负载探测(步骤ST43),以决定最佳的驱动频率FD’而供电的方式,控制各驱动电路14。这样,实施方式3的感应加热烹调器1能够瞬时探测最佳的驱动频率FD’,以最佳的驱动频率FD’对锅P进行加热。
这样,在第2次的负载探测中使用的第2探测频率Fs2比第1探测频率Fs1小、且更接近各加热线圈22的实际的谐振频率Fr,所以能够实质上降低通过第2次的负载探测计算出的谐振频率Fr’的运算误差,能够改善负载探测精度,而以更佳的驱动频率FD对锅P进行加热。
另外,如果需要,则也可以通过再次进行第3次以上的负载探测,供给具有更接近实际的锅P的谐振频率的驱动频率FD’的高频电流,而使针对锅P的加热效率最佳化。另外,也可以设想由于用户颠锅等而各加热线圈22的最佳的驱动频率FD发生变化的情况,而每当经过规定时间时定期地进行负载探测。

Claims (10)

1.一种感应加热烹调器,其特征在于,具备:
多个(i个,i是2以上的自然数)加热线圈,相互邻接并合作地对单一的被加热体进行感应加热;
多个驱动电路,对各所述加热线圈单独地供给具有规定的频率的高频电流;
多个n次分量抽出单元,从在各所述加热线圈流过的驱动电流以及对各该加热线圈的两端施加的驱动电压,抽出包括具有所述规定的频率的n倍的频率的n次分量的n次驱动电流以及n次驱动电压,其中n是自然数;以及
控制电路部,根据由各所述n次分量抽出单元抽出的n次驱动电流以及n次驱动电压,计算出各所述加热线圈的负载电阻以及谐振频率,
在所述控制电路部中,
a)根据在以将具有第1探测频率(Fs1)的高频电流供给到各所述加热线圈的方式控制了各所述驱动电路时所计算出的各所述加热线圈的负载电阻(Ri)以及谐振频率(Fri),判定在各该加热线圈的上方是否载置有被加热体,
b)决定比针对判定为载置有被加热体的各所述加热线圈计算出的谐振频率(Fri)中的最高的谐振频率还高出加法频率(ΔF)的驱动频率(FD),
c)以对判定为载置有被加热体的各所述加热线圈供给具有驱动频率(FD)的高频电流的方式,控制各所述驱动电路。
2.一种感应加热烹调器,其特征在于,具备:
多个(i个,i是2以上的自然数)加热线圈,相互邻接并合作地对单一的被加热体进行感应加热;
多个驱动电路,对各所述加热线圈单独地供给具有规定的频率的高频电流;
多个n次分量抽出单元,从在各所述加热线圈流过的驱动电流以及对各该加热线圈的两端施加的驱动电压,抽出包括具有所述规定的频率的n倍的频率的n次分量的n次驱动电流以及n次驱动电压,其中n是自然数;以及
控制电路部,根据由各所述n次分量抽出单元抽出的n次驱动电流以及n次驱动电压,计算出各所述加热线圈的负载电阻以及谐振频率,
在所述控制电路部中
i-a)根据在以将具有第1探测频率(Fs1)的高频电流供给到各所述加热线圈的方式控制了各所述驱动电路时所计算出的各所述加热线圈的负载电阻(Ri)以及谐振频率(Fri),判定在各该加热线圈的上方是否载置有被加热体,
i-b)决定比针对在所述i-a)中判定为载置有被加热体的各所述加热线圈所计算出的谐振频率(Fri)中的最高的谐振频率还高出加法频率(ΔF)的第2探测频率(Fs2),
ii-a)根据在以将具有所述i-b)中决定的第2探测频率(Fs2)的高频电流供给到各所述加热线圈的方式控制了各所述驱动电路时所计算出的各所述加热线圈的负载电阻(Ri’)以及谐振频率(Fri’),判定在各该加热线圈的上方是否载置有被加热体,
ii-b)决定比针对在所述ii-a)中判定为载置有被加热体的各所述加热线圈所计算出的谐振频率(Fri’)中的最高的谐振频率还高出加法频率(ΔF)的驱动频率(FD’),
c)以对在所述ii-a)中判定为载置有被加热体的各所述加热线圈供给具有驱动频率(FD’)的高频电流的方式,控制各所述驱动电路。
3.根据权利要求1或者2所述的感应加热烹调器,其特征在于,
加法频率(ΔF)是恒定的频率、或者是根据所计算出的各加热线圈的谐振频率(Fri)或构成被加热体的材质而进行加权的频率。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的感应加热烹调器,其特征在于,
控制电路部同时或者依次判定在各加热线圈的上方是否载置有被加热体。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的感应加热烹调器,其特征在于,
加热线圈具有平面状地卷绕的中央线圈、和在中央线圈的周边配置的至少1个周边线圈,
控制电路部以在所述中央线圈的上方未载置有被加热体时停止针对所有所述加热线圈的高频电流的供给的方式,控制各所述驱动电路。
6.一种感应加热烹调器的控制方法,该感应加热烹调器具有多个(i个,i是2以上的自然数)加热线圈,相互邻接并合作地对单一的被加热体进行感应加热;以及多个驱动电路,对各所述加热线圈单独地供给具有规定的频率的高频电流,该感应加热烹调器的控制方法的特征在于,具有:
从在各所述加热线圈流过的驱动电流以及对各加热线圈的两端施加的驱动电压,抽出包括具有所述规定的频率的n倍的频率的n次分量的n次驱动电流以及n次驱动电压的步骤,其中,n是自然数;
根据由各所述n次分量抽出单元抽出的n次驱动电流以及n次驱动电压,计算出各所述加热线圈的负载电阻以及谐振频率的步骤;
a)根据在以将具有第1探测频率(Fs1)的高频电流供给到各所述加热线圈的方式控制了各所述驱动电路时所计算出的各所述加热线圈的负载电阻(Ri)以及谐振频率(Fri),判定在各所述加热线圈的上方是否载置有被加热体的步骤;
b)决定比针对判定为载置有被加热体的各所述加热线圈所计算出的谐振频率(Fri)中的最高的谐振频率还高出加法频率(ΔF)的第1驱动频率(FD)的步骤;以及
c)以对判定为载置有被加热体的各所述加热线圈供给具有第1驱动频率(FD)的高频电流的方式,控制各所述驱动电路的步骤。
7.一种感应加热烹调器的控制方法,该感应加热烹调器具有多个(i个,i是2以上的自然数)加热线圈,相互邻接并合作地对单一的被加热体进行感应加热;以及多个驱动电路,对各所述加热线圈单独地供给具有规定的频率的高频电流,该感应加热烹调器的控制方法的特征在于,具有:
从在各所述加热线圈流过的驱动电流以及对各该加热线圈的两端施加的驱动电压,抽出包括具有所述规定的频率的n倍的频率的n次分量的n次驱动电流以及n次驱动电压的步骤,其中,n是自然数;
根据由各所述n次分量抽出单元抽出的n次驱动电流以及n次驱动电压,计算各所述加热线圈的负载电阻以及谐振频率的步骤;
i-a)根据在以将具有第1探测频率(Fs1)的高频电流供给到各所述加热线圈的方式控制了各所述驱动电路时所计算出的各所述加热线圈的负载电阻(Ri)以及谐振频率(Fri),判定在各该加热线圈的上方是否载置有被加热体的步骤;
i-b)决定比针对在所述i-a)中判定为载置有被加热体的各所述加热线圈所计算出的谐振频率(Fri)中的最高的谐振频率还高出加法频率(ΔF)的第2探测频率(Fs2)的步骤;
ii-a)根据在以将具有所述i-b)中决定的第2探测频率(Fs2)的高频电流供给到各所述加热线圈的方式控制了各所述驱动电路时所计算出的各所述加热线圈的负载电阻(Ri’)以及谐振频率(Fri’),判定在各该加热线圈的上方是否载置有被加热体的步骤;
ii-b)决定比针对在所述ii-a)中判定为载置有被加热体的各所述加热线圈所计算出的谐振频率(Fri’)中的最高的谐振频率还高出加法频率(ΔF)的驱动频率(FD’)的步骤;以及
c)以对在所述ii-a)中判定为载置有被加热体的各所述加热线圈供给具有驱动频率(FD’)的高频电流的方式,控制各所述驱动电路的步骤。
8.根据权利要求6或者7所述的控制方法,其特征在于,
加法频率(ΔF)是恒定的频率、或者根据所计算出的各加热线圈的谐振频率(Fri)或构成被加热体的材质而进行加权的频率。
9.根据权利要求6至8中的任意一项所述的控制方法,其特征在于,
所述控制电路部同时或者依次判定在各加热线圈的上方是否载置有被加热体。
10.根据权利要求6至9中的任意一项所述的控制方法,其特征在于,
加热线圈具有平面状地卷绕的中央线圈、和在中央线圈的周边配置的至少1个周边线圈,
所述控制方法具有在所述中央线圈的上方未载置有被加热体时,停止针对所有所述加热线圈的高频电流的供给的步骤。
CN201180051425.XA 2010-11-22 2011-10-06 感应加热烹调器及其控制方法 Active CN103181238B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-259655 2010-11-22
JP2010259655 2010-11-22
PCT/JP2011/073057 WO2012070320A1 (ja) 2010-11-22 2011-10-06 誘導加熱調理器およびその制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103181238A true CN103181238A (zh) 2013-06-26
CN103181238B CN103181238B (zh) 2015-09-16

Family

ID=46145678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180051425.XA Active CN103181238B (zh) 2010-11-22 2011-10-06 感应加热烹调器及其控制方法

Country Status (5)

Country Link
EP (2) EP2645814B1 (zh)
JP (1) JP5478735B2 (zh)
CN (1) CN103181238B (zh)
ES (2) ES2688748T3 (zh)
WO (1) WO2012070320A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106153683A (zh) * 2015-04-10 2016-11-23 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 用于烹饪器具的锅具材质的检测装置、方法和烹饪器具
CN108141927A (zh) * 2015-10-16 2018-06-08 三菱电机株式会社 感应加热烹调装置、复合烹调装置及具备该感应加热烹调装置和复合烹调装置的感应加热烹调系统
CN108141923A (zh) * 2015-10-02 2018-06-08 伊莱克斯家用电器股份公司 感应加热方法和系统
CN108141922A (zh) * 2015-10-02 2018-06-08 伊莱克斯家用电器股份公司 感应加热方法和系统
CN111316757A (zh) * 2017-11-08 2020-06-19 三菱电机株式会社 感应加热烹调器
US11570855B2 (en) * 2017-01-12 2023-01-31 Lg Electronics Inc. Induction heat cooking apparatus

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102196913B1 (ko) 2011-09-06 2020-12-30 니코벤처스 트레이딩 리미티드 가열식 흡연가능 재료
JP6021516B2 (ja) * 2012-08-22 2016-11-09 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器およびその制御方法
CN104033933A (zh) * 2013-03-06 2014-09-10 美的集团股份有限公司 电磁感应加热装置及其控制方法
JP6037938B2 (ja) * 2013-05-23 2016-12-07 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器およびその制御方法
CN105698230B (zh) * 2014-11-28 2018-02-02 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电烹饪器及其控制电路
JP6173623B2 (ja) * 2015-07-31 2017-08-02 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器及びその制御方法
US20170055584A1 (en) 2015-08-31 2017-03-02 British American Tobacco (Investments) Limited Article for use with apparatus for heating smokable material
US11924930B2 (en) 2015-08-31 2024-03-05 Nicoventures Trading Limited Article for use with apparatus for heating smokable material
WO2018042821A1 (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 誘導加熱装置および誘導加熱装置における負荷検知方法
WO2018042819A1 (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 誘導加熱装置および誘導加熱装置における負荷検知方法
GB201705206D0 (en) * 2017-03-31 2017-05-17 British American Tobacco Investments Ltd Apparatus for a resonance circuit
GB201705208D0 (en) * 2017-03-31 2017-05-17 British American Tobacco Investments Ltd Temperature determination
KR102172415B1 (ko) * 2017-11-07 2020-10-30 엘지전자 주식회사 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 판별 방법
GB201814198D0 (en) * 2018-08-31 2018-10-17 Nicoventures Trading Ltd Apparatus for an aerosol generating device
DE102019105407A1 (de) * 2019-03-04 2020-09-10 Miele & Cie. Kg Verfahren zum Betrieb einer Kochstelle eines Induktionskochfelds mit einem Kochgeschirr
DE102020207103A1 (de) * 2020-06-05 2021-12-09 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zum Betreiben eines Induktionskochfelds und Induktionskochfeld
KR20220114906A (ko) * 2021-02-09 2022-08-17 엘지전자 주식회사 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006114311A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器
JP2006202705A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Mitsubishi Electric Corp 誘導加熱調理器及び誘導加熱調理方法
JP2008282609A (ja) * 2007-05-09 2008-11-20 Mitsubishi Electric Corp 誘導加熱調理器および誘導加熱調理器の制御方法
CN101390445A (zh) * 2006-02-02 2009-03-18 松下电器产业株式会社 感应加热装置
CN101438621A (zh) * 2006-05-11 2009-05-20 松下电器产业株式会社 感应加热烹调器、感应加热烹调方法、感应加热烹调程序、共振音检测装置、共振音检测方法及共振音检测程序

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0443591A (ja) * 1990-06-07 1992-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器
ES2335256B1 (es) * 2008-01-14 2011-01-17 Bsh Electrodomesticos España, S.A. Campo de cocion por induccion con una pluralidad de cuerpos de calentamiento por induccion.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006114311A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器
JP2006202705A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Mitsubishi Electric Corp 誘導加熱調理器及び誘導加熱調理方法
CN101390445A (zh) * 2006-02-02 2009-03-18 松下电器产业株式会社 感应加热装置
CN101438621A (zh) * 2006-05-11 2009-05-20 松下电器产业株式会社 感应加热烹调器、感应加热烹调方法、感应加热烹调程序、共振音检测装置、共振音检测方法及共振音检测程序
JP2008282609A (ja) * 2007-05-09 2008-11-20 Mitsubishi Electric Corp 誘導加熱調理器および誘導加熱調理器の制御方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106153683A (zh) * 2015-04-10 2016-11-23 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 用于烹饪器具的锅具材质的检测装置、方法和烹饪器具
CN108141923A (zh) * 2015-10-02 2018-06-08 伊莱克斯家用电器股份公司 感应加热方法和系统
CN108141922A (zh) * 2015-10-02 2018-06-08 伊莱克斯家用电器股份公司 感应加热方法和系统
CN108141923B (zh) * 2015-10-02 2020-11-06 伊莱克斯家用电器股份公司 感应加热方法和系统
CN108141927A (zh) * 2015-10-16 2018-06-08 三菱电机株式会社 感应加热烹调装置、复合烹调装置及具备该感应加热烹调装置和复合烹调装置的感应加热烹调系统
CN108141927B (zh) * 2015-10-16 2020-11-13 三菱电机株式会社 感应加热烹调装置、复合烹调装置及感应加热烹调系统
US11570855B2 (en) * 2017-01-12 2023-01-31 Lg Electronics Inc. Induction heat cooking apparatus
CN111316757A (zh) * 2017-11-08 2020-06-19 三菱电机株式会社 感应加热烹调器
CN111316757B (zh) * 2017-11-08 2022-02-18 三菱电机株式会社 感应加热烹调器

Also Published As

Publication number Publication date
JP5478735B2 (ja) 2014-04-23
JPWO2012070320A1 (ja) 2014-05-19
EP3200561B1 (en) 2018-08-29
EP2645814B1 (en) 2017-04-19
EP2645814A4 (en) 2016-04-27
EP3200561A1 (en) 2017-08-02
CN103181238B (zh) 2015-09-16
ES2626252T3 (es) 2017-07-24
WO2012070320A1 (ja) 2012-05-31
EP2645814A1 (en) 2013-10-02
ES2688748T3 (es) 2018-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103181238A (zh) 感应加热烹调器及其控制方法
CN103155697B (zh) 感应加热烹调器及其控制方法
CN102428750B (zh) 感应加热烹调器以及感应加热方法
CN104604328B (zh) 感应加热装置
EP3846587B1 (en) Induction heating device and control method of induction heating device
KR20120109965A (ko) 유도가열조리기의 제어방법
US20190124727A1 (en) Induction heating and wireless power transferring device having improved resonant current detection accuracy
US6936799B2 (en) Induction heating cooker and method for operating the same
KR20190040843A (ko) 유도 가열 장치
JP2014041753A (ja) 誘導加熱調理器およびその制御方法
JP2012112751A (ja) 対象物の構成金属および対象物までの距離を検知するセンサおよび方法
KR20190043984A (ko) 공진 전류 검출 정확도가 개선된 유도 가열 및 무선 전력 전송 장치
KR20180099398A (ko) 유도 가열 조리기
JP6931792B2 (ja) 誘導加熱装置およびその駆動制御方法
EP3534673B1 (en) Induction hob and method for operating an induction hob
KR102153499B1 (ko) 가열 장치 및 이의 출력 제어 방법
CN111380627A (zh) 电磁加热器具及其温度检测方法和装置
KR102175639B1 (ko) 가열 장치 및 이의 출력 제어 방법
KR102165578B1 (ko) 가열 장치 및 이의 제어 방법
JP2633546B2 (ja) 誘導加熱調理器
KR100206843B1 (ko) 유도가열 조리기의 가열 제어방법
KR20240011188A (ko) 무선 전력 전송
KR100239365B1 (ko) 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법
JPH0447318A (ja) ワイヤレス座標読取装置の座標指示器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant