CN204377175U - 感应加热烹调器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种能够探测被加热物的温度变化的感应加热烹调器。本实用新型的感应加热烹调器具备:加热线圈,该加热线圈对被加热物进行感应加热;驱动电路,该驱动电路向所述加热线圈供给高频电力;负载判定单元,该负载判定单元进行所述被加热物的负载判定处理;输入电流检测单元,该输入电流检测单元检测对所述驱动电路的输入电流;线圈电流检测单元,该线圈电流检测单元检测在所述加热线圈流动的线圈电流;以及控制部,该控制部基于与所述负载判定单元的判定结果对应地选择的、所述输入电流以及所述线圈电流中的任一方的电流的变化量,探测所述被加热物的温度变化,且控制所述驱动电路的驱动,控制向所述加热线圈供给的高频电力。
Description
技术领域
本实用新型涉及感应加热烹调器。
背景技术
在现有的感应加热烹调器中,存在如下的感应加热烹调器:该感应加热烹调器根据逆变器(inverter)的输入电流或控制量来判定被加热物的温度。
例如提出有如下的感应加热烹调器:该感应加热烹调器具有控制单元,该控制单元以使得逆变器的输入电流恒定的方式对逆变器进行控制,且当在规定时间以内存在规定以上的控制量的变化的情况下,判断为被加热物的温度变化大而抑制逆变器的输出(例如参照专利文献1)。
另外,例如提出有如下的感应加热烹调器的温度检测装置:该温度检测装置具备温度判定处理单元,该温度判定处理单元判定与利用输入电流变化量检测单元检测出的输入电流的变化量对应的温度,上述输入电流变化量检测单元仅检测输入电流的变化量(例如参照专利文献2)。
专利文献1:日本特开2008-181892号公报(第3页~第5页,图1)
专利文献2:日本特开平5-62773号公报(第2页~第3页,图1)
在专利文献1所记载的感应加热烹调器中,以使得输入电力恒定的方式控制逆变器的驱动频率,并根据其控制量变化(Δf)判断被加热物的温度变化。然而,根据被加热物的材质,存在驱动频率的控制量变化(Δf)微小而无法探测被加热物的温度变化的问题。
在专利文献2所记载的感应加热烹调器的温度检测装置中,存在如下的问题:当被加热物的材质改变的情况下,根据逆变器的驱动频率,输入电流变得过大,存在逆变器变得高温而破坏的可能性。
实用新型内容
本实用新型是为了解决上述那样的课题而提出的,意图得到一种无论被加热物是什么材质都能够探测被加热物的温度变化的感应加热烹调器。另外,意图得到一种能够抑制输入电流的增加且可靠性高的感应加热烹调器。
本实用新型的技术方案1涉及一种感应加热烹调器,其特征在于,
上述感应加热烹调器具备:
加热线圈,该加热线圈对被加热物进行感应加热;
驱动电路,该驱动电路向上述加热线圈供给高频电力;
负载判定单元,该负载判定单元进行上述被加热物的负载判定处理;
控制部,该控制部控制上述驱动电路的驱动,并控制向上述加热线圈供给的高频电力;
输入电流检测单元,该输入电流检测单元检测对上述驱动电路的输入电流;以及
线圈电流检测单元,该线圈电流检测单元检测在上述加热线圈流动的线圈电流,
上述控制部构成为:基于与上述负载判定单元的判定结果对应地选择的、上述输入电流以及上述线圈电流中的任一方的电流的变化量,探测上述被加热物的温度变化。
技术方案2所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1所涉及的感应加热烹调器中,
上述负载判定单元构成为:基于上述输入电流与上述线圈电流的关系,判定对上述被加热物进行感应加热时上述输入电流的变动与上述线圈电流的变动的大小,
上述控制部构成为:选择上述输入电流以及上述线圈电流中的上述变动大的电流。
技术方案3所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:与上述负载判定单元的判定结果对应地使上述驱动电路驱动,并基于将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下的上述变化量,探测上述被加热物的温度变化。
技术方案4所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量为阈值以下的情况下,控制上述驱动电路的驱动,使向上述加热线圈供给的高频电力可变。
技术方案5所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量为阈值以下的情况下,解除上述驱动频率的固定,并提高上述驱动电路的驱动频率,使向上述加热线圈供给的高频电力降低。
技术方案6所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量增加第2阈值以上的情况下,控制上述驱动电路的驱动,使向上述加热线圈供给的高频电力增加。
技术方案7所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量降低第4阈值以上的情况下,以停止上述驱动电路的驱动的方式进行控制,停止对上述加热线圈供给高频电力。
技术方案8所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案5所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:通过使上述驱动电路的驱动频率或者开关元件的导通占空比可变,使向上述加热线圈供给的高频电力可变。
技术方案9所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案6所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:通过使上述驱动电路的驱动频率或者开关元件的导通占空比可变,使向上述加热线圈供给的高频电力可变。
技术方案10所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量为阈值以下的情况下,解除上述驱动频率的固定,使上述驱动电路的驱动频率上升,从而使向上述加热线圈供给的高频电力降低,再将上述驱动电路的驱动频率固定,之后,
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量增加第2阈值以上的情况下,解除上述驱动频率的固定,使上述驱动电路的驱动频率降低,从而使向上述加热线圈供给的高频电力增加,再将上述驱动电路的驱动频率固定,之后,
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量为上述阈值以下的情况下,解除上述驱动频率的固定,使上述驱动电路的驱动频率上升,从而使向上述加热线圈供给的高频电力降低,再将上述驱动电路的驱动频率固定。
技术方案11所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量为阈值 以下的情况下,解除上述驱动频率的固定,使上述驱动电路的驱动频率上升,从而使向上述加热线圈供给的高频电力降低,再将上述驱动电路的驱动频率固定,之后,
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量增加第2阈值以上的情况下,解除上述驱动频率的固定,使上述驱动电路的驱动频率降低,从而使向上述加热线圈供给的高频电力增加,再将上述驱动电路的驱动频率固定,之后,
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量为上述阈值以下的情况下,解除上述驱动频率的固定,使上述驱动电路的驱动频率上升,从而使向上述加热线圈供给的高频电力降低,再将上述驱动电路的驱动频率固定,之后,
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量降低第4阈值以上的情况下,以停止上述驱动电路的驱动的方式进行控制,从而停止对上述加热线圈供给高频电力。
技术方案12所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述感应加热烹调器具备:
操作部,该操作部进行动作模式的选择操作;以及
报告单元,
上述控制部在选择了设定水的煮沸动作的煮沸模式作为上述动作模式的情况下,使上述驱动电路驱动,
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量为阈值以下时,上述报告单元报告煮沸完毕这一情况。
技术方案13所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述感应加热烹调器具备:
操作部,该操作部进行动作模式的选择操作;以及
温度检测单元,该温度检测单元检测上述被加热物的温度,
上述控制部构成为:
在选择了将油加热至目标温度的油炸模式作为上述动作模式的情况下,使上述驱动电路驱动,
当上述温度检测单元的检测温度超过上述目标温度时,对上述驱动电路的驱动进行控制,从而使向上述加热线圈供给的高频电力降低,再将上述驱动电路的驱动频率固定,
当在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下上述变化量增加第3阈值以上的情况下,对上述驱动电路的驱动进行控制,从而使向上述加热线圈供给的高频电力增加。
技术方案14所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述负载判定单元构成为:基于上述输入电流与上述线圈电流的关系进行上述被加热物的负载判定处理。
技术方案15所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述控制部构成为:在将上述驱动电路的驱动频率固定的状态下,形成将上述驱动电路的开关元件的导通占空比固定的状态。
技术方案16所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述驱动电路由具有至少2个桥臂的全桥逆变器电路构成,上述桥臂通过将2个开关元件串联连接构成,
上述控制部构成为:在将上述全桥逆变器电路的上述开关元件的驱动频率固定的状态下,形成将上述2个桥臂相互之间的上述开关元件的驱动相位差与上述开关元件的导通占空比固定的状态。
技术方案17所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案1或2所涉及的感应加热烹调器中,
上述驱动电路由具有桥臂的半桥逆变器电路构成,上述桥臂通过将2个开关元件串联连接构成,
上述控制部构成为:在将上述半桥逆变器电路的上述开关元件的驱动频率固定的状态下,形成将上述开关元件的导通占空比固定的状态。
根据本实用新型,无论被加热物是什么材质都能够探测被加热物的温度变化。另外,能够抑制输入电流的增加,能够提高可靠性。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的分解立体图。
图2是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的驱动电路的图。
图3是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的控制部的一个例子的功能框图。
图4是实施方式1所涉及的感应加热烹调器中的被加热物的负载辨别特性图,是基于加热线圈电流与输入电流的关系的图。
图5是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的当被加热物的温度变化时电流相对于驱动频率的相关图。
图6是将图5的以虚线示出的部分放大后的图。
图7是对实施方式1所涉及的感应加热烹调器中的电流的选择动作进行说明的图,该电流的选择动作基于加热线圈电流与输入电流的关系进行。
图8的(a)、(b)、(c)是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的驱动频率、温度、电流与时间之间的关系的图。
图9是将图5的以虚线示出的部分放大后的图。
图10的(a)、(b)、(c)是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调 器的驱动频率、温度、电流与时间之间的关系的图。
图11是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的另一驱动电路的图。
图12的(a)、(b)、(c)是示出实施方式2所涉及的感应加热烹调器的驱动频率、温度、电流与时间之间的关系的图。
图13是示出实施方式3所涉及的感应加热烹调器的驱动电路的一部分的图。
图14的(a)、(b)是示出实施方式3所涉及的半桥电路的驱动信号的一个例子的图。
图15是示出实施方式4所涉及的感应加热烹调器的驱动电路的一部分的图。
图16的(a)、(b)是示出实施方式4所涉及的全桥电路的驱动信号的一个例子的图。
标号说明
1:第一加热口;2:第二加热口;3:第三加热口;4:顶板;5:被加热物;11:第一加热单元;11a:加热线圈;12:第二加热单元;13:第三加热单元;21:交流电源;22:直流电源电路;22a:二极管电桥;22b:电抗器;22c:平滑电容器;23:逆变器电路;23a、23b:IGBT;23c、23d:二极管;24a、24b:谐振电容器;25a:输入电流检测单元;25b:线圈电流检测单元;30:温度检测单元;31:驱动控制单元;32:负载判定单元;33:驱动频率设定单元;34:电流变化检测单元;35:电流选择单元;36:输入输出控制单元;37:AD转换器;40a~40c:操作部;41a~41c:显示部;42:报告单元;45:控制部;50:驱动电路;100:感应加热烹调器;11b:内线圈;11c:外线圈;24c、24d:谐振电容器;25c、25d:线圈电流检测单元;231a、231b、232a、232b、233a、233b:IGBT;231c、231d、232c、232d、233c、233d:二极管。
具体实施方式
实施方式1.
(结构)
图1是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的分解立体图。
如图1所示,在感应加热烹调器100的上部具有载置锅等被加热物5的顶板4。在顶板4,作为用于对被加热物5进行感应加热的加热口,具备第一加热口1、第二加热口2以及第三加热口3,与各加热口对应地具备第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13,能够针对各个加热口载置被加热物5而进行感应加热。
在本实施方式1中,第一加热单元11与第二加热单元12在主体的近前侧左右并排设置,第三加热单元13设置在主体的里侧大致中央。
此外,各加热口的配置不限于此。例如,也可以将3个加热口大致呈直线状地横向并排配置。另外,也可以按照使第一加热单元11的中心与第二加热单元12的中心在纵深方向的位置不同的方式配置。
顶板4整体由耐热强化玻璃或者结晶化玻璃等红外线能够透射的材料构成,且与感应加热烹调器100主体的上表面开口外周之间经由橡胶制衬垫或者密封件以水密状态被固定。在顶板4,与第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13的加热范围(加热口)对应地,通过涂料的涂布或印刷等形成有圆形的锅位置显示,以示出锅的大致的载置位置。
在顶板4的近前侧,作为用于设定利用第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13对被加热物5进行加热时的火力以及烹调菜单(煮沸模式、油炸模式等)的输入装置,设置有操作部40a、操作部40b以及操作部40c(以下有时统称为操作部40)。另外,在操作部40附近,作为报告单元42,设置有显示感应加热烹调器100的动作状态以及来自操作部40的输入/操作内容等的显示部41a、显示部41b以及显示部41c(以下有时统称为显示部41)。此外,可以是针对每个加热口设置操作部40a~40c和显示部41a~41c情况,也可以是针对所有 加热口汇总设置操作部40与显示部41的情况等,并无特殊限定。
在顶板4的下方、且是在主体的内部,具备第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13,各个加热单元分别由加热线圈(未图示)构成。
在感应加热烹调器100的主体的内部,设置有驱动电路50以及控制部45,驱动电路50向第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13的加热线圈供给高频电力,控制部45用于控制包括驱动电路50在内的感应加热烹调器100整体的动作。
加热线圈具有近似圆形的平面形状,通过沿圆周方向卷绕带有绝缘覆膜的由任意的金属(例如铜、铝等)形成的导电线而构成,通过利用驱动电路50向各加热线圈供给高频电力来进行感应加热动作。
图2是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的驱动电路的图。此外,驱动电路50针对每个加热单元设置,其电路结构可以相同、也可以针对每个加热单元变更。在图2中仅图示一个驱动电路50。如图2所示,驱动电路50具备直流电源电路22、逆变器电路23以及谐振电容器24a。
输入电流检测单元25a检测从交流电源(商用电源)21向直流电源电路22输入的电流,并向控制部45输出与输入电流值相当的电压信号。
直流电源电路22具备二极管电桥22a、电抗器22b以及平滑电容器22c,将从交流电源21输入的交流电压转换为直流电压,并向逆变器电路23输出。
逆变器电路23是所谓的半桥型的逆变器,在直流电源电路22的输出串联连接有作为开关元件的IGBT 23a、23b,并且分别与IGBT 23a、23b并联连接有作为续流二极管的二极管23c、23d。逆变器电路23将从直流电源电路22输出的直流电转换为20kHz~50kHz左右的高频的交流电,并向由加热线圈11a与谐振电容器24a构成的谐振电路供给。谐振电容器24a与加热线圈11a串联连接,该谐振电路的谐振频率与加热线圈11a的电感以及谐振电容器24a的电容等对应。此外,加热线圈11a的电感在被加热物5(金属负载)磁耦合后与金属负载的特性对应 地变化,谐振电路的谐振频率与该电感的变化对应地变化。
通过以这种方式构成,在加热线圈11a流动有数十安(A)左右的高频电流,借助由流动的高频电流产生的高频磁通对载置在加热线圈11a正上方的顶板4上的被加热物5进行感应加热。作为开关元件的IGBT 23a、23b例如由硅系半导体构成,但也可以使用炭化硅或氮化镓系材料等宽带隙半导体构成。
通过使用宽带隙半导体形成开关元件,能够减少开关元件的通电损失,另外,即便使开关频率(驱动频率)为高频(高速),驱动电路的散热也良好,因此能够使驱动电路的散热片小型化,能够实现驱动电路的小型化以及低成本化。
线圈电流检测单元25b连接在加热线圈11a与谐振电容器24a之间。线圈电流检测单元25b例如检测在加热线圈11a中流动的电流,并向控制部45输出与加热线圈电流值相当的电压信号。
温度检测单元30例如由热敏电阻构成,根据从被加热物5向顶板4传热的热量来检测温度。此外,并不限于热敏电阻,也可以使用红外线传感器等任意的传感器。
图3是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的控制部的一个例子的功能框图。参照图3对控制部45进行说明。
控制部45由微型计算机或DSP(数字信号处理器)等构成,并控制感应加热烹调器100的动作,具备驱动控制单元31、负载判定单元32、驱动频率设定单元33、电流变化检测单元34、电流选择单元35、输入输出控制单元36以及AD转换器37。
驱动控制单元31向逆变器电路23的IGBT 23a、23b输出驱动信号DS而使之执行开关动作,由此来驱动逆变器电路23。而且,驱动控制单元31控制向加热线圈11a供给的高频电力,由此来控制对被加热物5的加热。该驱动信号DS例如是由规定的导通占空比(例如0.5)的20~50kHz左右的规定的驱动频率构成的信号。
负载判定单元32进行被加热物5的负载判定处理,判定被加热物5 的材质来作为负载。此外,负载判定单元32例如大致按照以下类别判定作为负载的被加热物5(锅)的材质:铁、SUS 430等磁性材料;SUS304等高电阻非磁性材料;以及铝、铜等低电阻非磁性材料。
当从逆变器电路23向加热线圈11a供给电力时,驱动频率设定单元33设定向逆变器电路23输出的驱动信号DS的驱动频率f。特别是驱动频率设定单元33具有与负载判定单元32的判定结果对应地自动设定驱动频率f的功能。具体而言,在驱动频率设定单元33存储有例如用于与被加热物5的材质以及设定火力对应地决定驱动频率f的表格。而且,在向驱动频率设定单元33输入负载判定结果以及设定火力后,驱动频率设定单元33通过参照上述表格来决定驱动频率f的值fd。此外,驱动频率设定单元33设定比谐振电路的谐振频率还高的频率,以使得输入电流不会变得过大。
这样,驱动频率设定单元33基于负载判定结果并利用与被加热物5的材质对应的驱动频率f来驱动逆变器电路23,由此能够抑制输入电流的增加,因此能够抑制逆变器电路23的高温化而提高可靠性。
AD转换器37将利用输入电流检测单元25a检测出的输入电流的模拟值以及利用线圈电流检测单元25b检测出的线圈电流的模拟值转换为数字值。例如,若为8位分辨率,则转换为0~255的共计256级的数字值(计数值)。
电流选择单元35与负载判定单元32的判定结果对应地选择输入电流以及线圈电流中的任一方的电流。电流选择动作的详情情况将在后面叙述。
电流变化检测单元34检测:当以在驱动频率设定单元33中设定的驱动频率f=fd驱动逆变器电路23时,输入电流以及线圈电流中电流选择单元35所选择的电流的每规定时间的变化量ΔI(时间变化)。此外,规定时间可以是预先设定的期间,也可以是能够通过操作部40的操作变更的期间。
当利用电流变化检测单元34检测出的变化量ΔI为阈值以下的情况下,驱动控制单元31解除驱动频率f=fd的固定,使驱动频率f增加, 且增加量为Δf(f=fd+Δf),并驱动逆变器电路23。
(动作)
接下来,对实施方式1所涉及的感应加热烹调器100的动作进行说明。
首先,说明利用由操作部40设定的火力对载置于顶板4的加热口的被加热物5进行感应加热的情况下的动作。
若使用者将被加热物5载置于加热口并对操作部40作出加热开始(施加火力)的指示,则控制部45(负载判定单元)进行负载判定处理。
图4是实施方式1所涉及的感应加热烹调器中的被加热物的负载辨别特性图,是基于加热线圈电流与输入电流的关系的图。
这里,作为负载的被加热物5(锅)的材质大致分为:铁、SUS 430等磁性材料;SUS 304等高电阻非磁性材料;以及铝、铜等低电阻非磁性材料。
如图4所示,根据载置于顶板4的锅负载的材质,线圈电流与输入电流的关系不同。控制部45预先在内部存储有将图4所示的线圈电流与输入电流的关系表格化而成的负载判定表格。通过在内部存储负载判定表格,能够以廉价的结构构成负载判定单元。
在负载判定处理中,控制部45利用负载判定用的特定的驱动信号来驱动逆变器电路23,并根据输入电流检测单元25a的输出信号来检测输入电流。并且,与此同时,控制部45根据线圈电流检测单元25b的输出信号来检测线圈电流。控制部45根据表达图4的关系的负载判定表格和所检测出的线圈电流以及输入电流,判定所载置的被加热物(锅)5的材质。这样,控制部45(负载判定单元)基于输入电流与线圈电流之间的关系判定载置于加热线圈11a的上方的被加热物5的材质。
在进行以上的负载判定处理后,控制部45进行基于负载判定结果的控制动作。
在负载判定结果为无负载的情况下,控制部45使报告单元42报告 不能加热这一情况,催促使用者载置锅。此时,不从驱动电路50向加热线圈11a供给高频电力。
当负载判定结果为磁性材料、高电阻非磁性材料或者低电阻非磁性材料中的任一方的情况下,由于上述锅是能够利用本实施方式1的感应加热烹调器100进行加热的材质,因此控制部45决定与所判定出的材质对应的驱动频率。该驱动频率设定成比谐振频率还高的频率,以使得输入电流不会变得过大。该驱动频率例如能够参照与被加热物5的材质以及设定火力对应的频率的表格等决定。
控制部45在将所决定的驱动频率固定的状态下驱动逆变器电路23,开始感应加热动作。此外,在将驱动频率固定的状态下,逆变器电路23的开关元件的导通占空比(通断比)也成为固定状态。
图5是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的当被加热物的温度变化时电流相对于驱动频率的相关图。在图5中,细线是被加热物5(锅)的温度为低温时的特性,粗线是被加热物5的温度为高温时的特性。
如图5所示,根据被加热物5的温度而特性发生变化,这是因为:通过温度上升,被加热物5的电阻率上升、且透磁率降低,由此,加热线圈11a与被加热物5的磁耦合变化。
在本实施方式1所涉及的感应加热烹调器100的控制部45中,将驱动频率决定为比图5所示的电流(输入电流或者线圈电流)最大的频率还高的频率,并且将该驱动频率固定而对逆变器电路23进行控制。
图6是将图5的以虚线示出的部分放大后的图。
若将与通过上述负载判定处理判定出的锅材质对应的驱动频率固定并控制逆变器电路23,则随着被加热物5从低温变为高温,该驱动频率下的电流值(动作点)从点A向点B变动,随着被加热物5的温度上升,电流逐渐降低。
此时,控制部45在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下,求出电流(输入电流或者线圈电流)的每规定时间的变化量ΔI,并根据该每规定时间的变化量探测被加热物5的温度变化。
因此,无论被加热物5是什么材质都能够探测被加热物5的温度变化。另外,由于能够根据电流的变化探测被加热物5的温度变化,因此,与温度传感器等相比,能够高速地探测温度变化。
另外,判定载置于加热线圈11a的上方的被加热物5的材质,与被加热物5的材质对应地决定逆变器电路23的驱动频率,并利用该驱动频率来驱动逆变器电路23。因此,能够利用与被加热物5的材质对应的驱动频率固定地驱动逆变器电路23,能够抑制输入电流的增加。由此,能够抑制逆变器电路23的高温化,能够提高可靠性。
(电流的选择动作)
随着被加热物5的温度上升,利用输入电流检测单元25a检测出的输入电流、与利用线圈电流检测单元25b检测出的线圈电流均降低。但是,根据被加热物5的材质,线圈电流与输入电流的电流变动量不同。即,存在线圈电流的变化量(降低量)大的材质和输入电流的变化量(降低量)大的材质。
通过选择输入电流以及线圈电流中的电流变化量大的电流,能够更大幅度地捕捉被加热物5的温度变化,能够高精度地探测被加热物5的温度变化。
图7是对实施方式1所涉及的感应加热烹调器中的电流的选择动作进行说明的图,该电流的选择动作基于加热线圈电流与输入电流的关系进行。
如上所述,能够基于输入电流与线圈电流之间的关系来判定作为负载的被加热物5(锅)的材质的类别,但即便是相同类别的被加热物5,也存在线圈电流的变动量大的被加热物5和输入电流的变动量大的被加热物5。因此,如图7所示,负载判定单元32预先根据实验数据等而与输入电流的值以及线圈电流的值对应地存储输入电流的变动量与线圈电流的变动量之间的大小关系。然后,负载判定单元32基于利用输入电流检测单元25a检测出的输入电流以及利用线圈电流检测单元25b检测出的线圈电流,参照预先存储的对应关系的信息,判定对被加热物5进行感应加热时的输入电流的变动与线圈电流的变动之间的大小。电流 选择单元35与负载判定单元32的判定结果对应地选择输入电流以及线圈电流中的变动量大的电流。然后,电流变化检测单元34求出电流选择单元35所选择的电流的每规定时间的变化量ΔI。
(煮沸模式1)
接下来,对利用操作部40选择了煮沸模式作为烹调菜单(动作模式)的情况下的动作进行说明,在煮沸模式中,进行加入至被加热物5中的水的煮沸动作。
控制部45以与上述动作同样的方式进行负载判定处理,决定与所判定出的锅材质对应的驱动频率,将所决定出的驱动频率固定而驱动逆变器电路23,从而实施感应加热动作。然后,控制部45根据电流的时间变化来判断是否沸腾完毕。这里,利用图8的(a)、(b)、(c)对进行水的煮沸时的经过时间与各特性的变化进行说明。
图8的(a)、(b)、(c)是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的驱动频率、温度、电流与时间之间的关系的图。在图8的(a)、(b)、(c)中,示出向被加热物5内加入水并进行煮沸时的经过时间与各特性的变化,图8的(a)示出驱动频率,图8的(b)示出温度(水温),图8的(c)示出电流(输入电流以及线圈电流)。
如图8的(a)所示,将驱动频率固定而进行逆变器电路23的控制。如图8的(b)所示,被加热物5的温度(水温)逐渐上升直至沸腾,且在沸腾后温度变为恒定。如图8的(c)所示,与被加热物5的温度上升对应,电流(输入电流以及线圈电流)逐渐降低,在水沸腾而温度变为恒定后,电流也变为恒定。即,若电流变为恒定,则水沸腾而煮沸完毕。
这样,本实施方式的控制部45通过上述的电流的选择动作选择输入电流以及线圈电流中的任一方,求出所选择的电流的每规定时间的变化量(时间变化),当该每规定时间的变化量为规定值以下的情况下,判断为煮沸完毕。
此外,规定值的信息可以预先在控制部45设定,也能够从操作部40等输入。
而且,控制部45使用报告单元42报告煮沸完毕这一情况。这里,作为报告单元42,在显示部41进行沸腾完毕等的显示、或者使用扬声器(未图示)通过声音向使用者报告,其方式并无特殊限定。
如上,在设定水的煮沸动作的煮沸模式中,在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下,求出输入电流的每规定时间的变化量,当该每规定时间的变化量为规定值以下时,利用报告单元42报告煮沸完毕这一情况。
因此,能够迅速地报告水的煮沸完毕这一情况,能够得到使用便利性好的感应加热烹调器。
另外,通过选择输入电流以及线圈电流中的电流变动量大的电流,能够更大幅度地捕捉被加热物5的温度变化,能够提高沸腾探测的精度,能够得到使用便利性好的感应加热烹调器。
(煮沸模式2)
接下来,对利用操作部40选择了煮沸模式的情况下的另一控制动作进行说明。
控制部45以与上述动作同样的方式进行负载判定处理,并决定与所判定出的锅材质对应的驱动频率,将所决定出的驱动频率固定而驱动逆变器电路23,从而实施感应加热动作。另外,进行上述的电流的选择动作,选择输入电流以及线圈电流中的任一方。然后,控制部45根据输入电流或者线圈电流中的所选择出的电流(以下简称为“电流”)的每规定时间的变化量来判断是否沸腾完毕。
并且,当在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下求出的每规定时间的变化量为规定值以下的情况下,控制部45解除驱动频率的固定,使逆变器电路23的驱动频率可变,从而使向加热线圈11a供给的高频电力可变。利用图9、图10的(a)、(b)、(c)对这种动作的详细情况进行说明。
图9是将图5的以虚线示出的部分放大后的图。
图10的(a)、(b)、(c)是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调 器的驱动频率、温度、电流与时间之间的关系的图。在图10的(a)、(b)、(c)中,示出向被加热物5内加入水并进行煮沸时的经过时间与各特性的变化,图10的(a)示出驱动频率,图10的(b)示出温度(水温),图10的(c)示出电流(电流选择单元35所选择的电流)。
与上述的煮沸模式1的动作同样,若将驱动频率固定并开始加热(图10的(a)),则被加热物5的温度(水温)逐渐上升直至沸腾(图10的(b))。在该驱动频率固定的状态下的控制中,如图9所示,该驱动频率的电流值(动作点)从点E向点B变动,并且随着被加热物5的温度上升而电流逐渐降低。
若水沸腾而温度变为恒定,则电流也变为恒定(图10的(c))。由此,在时间t1,控制部45判定电流的每规定时间的变化量为规定值以下,从而判断为煮沸完毕。
接下来,控制部45解除驱动频率的固定,通过使逆变器电路23的驱动频率上升而使电流降低,使向加热线圈11a供给的高频电力(火力)降低。此时,即便提高驱动频率而使火力降低,温度也几乎不降低,因此,如图9所示,动作点从点B向点C移动(变动)。
然后,控制部45将逆变器电路23的驱动频率再次固定,并利用降低后的火力继续进行加热。
在煮沸(水沸腾)的情况下,即便超出所需地提高火力水温也不会变为100℃以上,因此即便提高驱动频率而使火力降低也能够保持水温。
这样,在电流的每规定时间的变化量为规定值以下的情况下,控制逆变器电路23的驱动,使向加热线圈11a供给的高频电力降低,因此能够抑制输入电力而实现节能化。
并且,在时间t1,控制部45提高对逆变器电路23的驱动频率,并且利用报告单元42向使用者报告煮沸完毕这一情况。此外,可以在提高驱动频率前向使用者报告,也可以在提高驱动频率后向使用者报告。
存在因报告煮沸完毕这一情况而使用者向被加热物5(锅)加入食材的情况。这里,以在时间t2向被加热物5内加入食材的情况为例进 行说明。
如图10的(c)所示,若在时间t2向被加热物5内加入食材,则如图10的(b)所示,被加热物5的温度降低。当所加入的食材例如像冷冻食品那样温度低的情况下,上述温度降低更显著。另外,随着该温度降低,如图10的(c)所示,电流急剧增加。
此时,如图9所示,动作点从点C向点D移动(变动)。
当在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下求出的每规定时间的变化量为第2规定值以上的情况下,控制部45判断为因进行食材加入动作、水的添加动作等而温度降低(时间t3)。
此外,第2规定值的信息可以预先在控制部45设定,也能够从操作部40等输入。
然后,在时间t3,控制部45解除驱动频率的固定,通过使逆变器电路23的驱动频率降低而使电流增加,使向加热线圈11a供给的高频电力(火力)增加。由此,如图9所示,动作点从点D向点E移动(变动)。
然后,控制部45将逆变器电路23的驱动频率再次固定,并利用增加后的火力继续进行加热。
在时间t3,由于在低温的状态下使驱动频率降低,因此电流进一步上升,但是随着温度的上升,电流逐渐降低(图10的(b)、图10的(c))。此时,如图9所示,动作点从点E向点B移动(变动)。
由此,在时间t4,控制部45判定为电流的每规定时间的变化量在规定值以下,再次判断为煮沸完毕。
接下来,控制部45解除驱动频率的固定,通过使逆变器电路23的驱动频率再次上升而使电流降低,使向加热线圈11a供给的高频电力(火力)降低。以后,反复进行上述动作,直至从操作部40进行加热停止(煮沸模式结束)的操作为止。
通过这样的动作,使图9的动作点按照点E→点B→点C的顺序移 动(变动)。
如上,当在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下求出的每规定时间的变化量为第2规定值以上的情况下,解除驱动频率的固定,并控制逆变器电路23的驱动,使向加热线圈11a供给的高频电力增加,由此能够迅速地探测被加热物5的温度降低而增加火力,能够实现短时间烹调。另外,通过实现短时间烹调,能够使使用便利性好,且能够实现节能化。
此外,例如,当在沸腾后加入食材时或进行水的添加时,若在将驱动频率保持固定的状态下进行控制,则存在如下问题:无法充分得到食材(水)的加热所需要的火力,烹调时间延长从而使用便利性差,且整体的用电量增加。
此外,在上述的说明中,对通过变更驱动频率来控制火力的方式进行了叙述,但也可以使用通过变更逆变器电路23的开关元件的导通占空比(通断比率)来控制火力的方式。
(油炸模式)
接下来,说明进行油炸烹调时的动作,在油炸烹调中,将被加热物5内的油加热至规定温度。
在对油进行加热的情况下,与水的沸腾不同,即便将驱动频率固定而持续进行控制,电流的变化也不恒定,油的温度持续上升,在最坏的情况下,存在油起火的可能性。
在本实施方式中,如图2所示,使用对被加热物5的温度进行检测的热敏电阻或红外线传感器等温度检测单元30,一并进行电流的变化量的探测以及利用温度检测单元30执行的温度探测,由此实现抑制油的过热的可靠性高的感应加热烹调器。
若利用操作部40选择油炸模式作为烹调菜单(动作模式),则控制部45以与前面叙述过的方式同样的方式进行负载判定处理,决定适合被加热物5的材质的驱动频率,并将所决定出的驱动频率固定,进行感应加热动作。
另外,通过向控制部45输出加热中的电流的值与利用温度检测单元30检测出的温度,控制部45能够存储温度与电流的关系。
若利用温度检测单元30检测出的温度达到适合油炸烹调的温度(规定温度),则控制部45解除驱动频率的固定,并以保持该温度的方式使驱动频率逐渐上升而使火力降低。此时、亦即使驱动频率逐渐上升时,与变化后的驱动频率同时,利用控制部45存储利用输入电流检测单元25a检测出的输入电流的值以及利用温度检测单元30检测出的温度。
控制部45利用报告单元42向使用者报告油炸烹调的预热完毕这一情况,并且将逆变器电路23的驱动频率再次固定,利用降低后的火力继续进行加热。此外,可以在提高驱动频率前向使用者报告,也可以在提高驱动频率后向使用者报告。
在报告预热完毕这一情况后,若使用者向被加热物5加入食材,则油的温度降低。当所加入的食材为冷冻食品的情况下,由于该食材与油的温度差大,因此若加入的食材的量多,则油温度急剧降低。
当在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下求出的输入电流或者线圈电流的每规定时间的变化量为第3规定值以上的情况下,控制部45控制逆变器电路23的驱动,使向加热线圈11a供给的高频电力增加。
此外,第3规定值的信息可以预先在控制部45设定,也能够从操作部40等输入。
如上,当温度检测单元30的检测温度超过规定温度时,使向加热线圈11a供给的高频电力降低,当在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下求出的电流的每规定时间的变化量为第3规定值以上的情况下,控制逆变器电路23的驱动,使向加热线圈11a供给的高频电力增加。因此,能够抑制油的温度降低,保持与油炸烹调相适的温度,能够得到油炸烹调的时间缩短的使用便利性好的感应加热烹调器。
此外,在仅利用例如热敏电阻或红外线传感器等温度检测单元30检测温度的情况下,存在加入食材时的油的温度变化的探测发生延迟的问题。在本实施方式中,由于驱动频率固定控制下的电流急剧变化,因此能够通过探测电流的变化量来探测油的温度降低。
(另一驱动电路的结构例)
接下来对使用另一驱动电路的例子进行说明。
图11是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的另一驱动电路的图。
图11所示的驱动电路50相对于图2所示的结构增加了谐振电容器24b。此外,其他的结构与图2相同,对相同部分标注相同的标号。
如上所述,利用加热线圈11a与谐振电容器构成谐振电路,因此根据感应加热烹调器所需要的最大火力(最大输入电力)来决定谐振电容器的电容。在图11所示的驱动电路50中,通过将谐振电容器24a以及24b并联连接,能够使各自的电容为一半,即便在使用2个谐振电容器的情况下,也能够得到廉价的控制电路。
另外,通过将线圈电流检测单元25b配置于并联连接的谐振电容器中的谐振电容器24a侧,在线圈电流检测单元25b流动的电流为在加热线圈11a流动的电流的一半,因此能够使用小型且小容量的线圈电流检测单元25b,能够得到小型且廉价的控制电路,能够得到廉价的感应加热烹调器。
实施方式2.
图12的(a)、(b)、(c)是示出实施方式2所涉及的感应加热烹调器的驱动频率、温度、电流与时间之间的关系的图。在图12的(a)、(b)、(c)中,示出向被加热物5内加入水并进行煮沸时的经过时间与各特性的变化,图12的(a)示出驱动频率,图12的(b)示出温度(被加热物5的底部温度),图12的(c)示出电流。
(煮沸模式3)
对利用操作部40选择了煮沸模式的情况下的另一控制动作进行说明。
控制部45以与在实施方式1中描述过的动作同样的方式进行负载判定处理,决定与所判定出的锅材质对应的驱动频率,并将所决定出的 驱动频率固定而驱动逆变器电路23,从而实施感应加热动作。而且,控制部45根据电流的时间变化判断是否沸腾完毕。
并且,当在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下求出的每规定时间的变化量为规定值以下的情况下,控制部45解除驱动频率的固定,使逆变器电路23的驱动频率可变,从而使向加热线圈11a供给的高频电力可变。利用图12的(a)、(b)、(c)对这种动作的详细情况进行说明。
与上述煮沸模式1、2的动作同样,若将驱动频率固定并开始加热(图12的(a)),则被加热物5的底部温度逐渐上升直至被加热物5内的水沸腾(图12的(b))。在该驱动频率固定的情况下的控制中,随着被加热物5的温度上升,电流逐渐降低。
若水沸腾而温度变为恒定,则电流也变为恒定(图12的(c))。由此,在时间t1,控制部45判定为电流的每规定时间的变化量为规定值以下,判断为煮沸完毕。
接下来,控制部45解除驱动频率的固定,通过使逆变器电路23的驱动频率上升而使电流降低,使向加热线圈11a供给的高频电力(火力)降低。此时,即便提高驱动频率而使火力降低,温度也几乎不降低。然后,控制部45将逆变器电路23的驱动频率再次固定,利用降低后的火力继续进行加热。
在煮沸(水沸腾)的情况下,即便超出所需地提高火力水温也不会变为100℃以上,因此即便提高驱动频率而使火力降低也能够保持水温。
这样,当电流的每规定时间的变化量为规定值以下的情况下,控制逆变器电路23的驱动,使向加热线圈11a供给的高频电力降低,因此能够抑制输入电力而实现节能化。
另外,在时间t1,控制部45提高对逆变器电路23的驱动频率,并且利用报告单元42向使用者报告煮沸完毕这一情况。此外,可以在提高驱动频率前向使用者报告,也可以在提高驱动频率后向使用者报告。
存在如下的情况:即便在报告了煮沸完毕这一情况的情况下,使用 者仍置之不理而水持续沸腾。这里,以在时间t2被加热物5内的水全部蒸发的情况为例进行说明。
当被加热物5内存在水的情况下,被加热物5的温度(锅底的温度)以与水温几乎相同或者比水温稍高的温度推移。即、在水的沸腾中,被加热物5的温度恒定为约100℃。
若在时间t2被加热物5内的水全部蒸发,则被加热物5的温度急速上升,随着被加热物5的温度的上升,如图12的(c)所示,电流急剧降低。
当在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下求出的每规定时间的变化量(降低量)为第4规定值以上的情况下(降低第4规定值以上的量的情况下),控制部45判断为水全部蒸发(时间t3)。
此外,第4规定值的信息可以预先在控制部45设定,也能够从操作部40等输入。
然后,在时间t3,控制部45停止朝加热线圈11a供给高频电力(火力)。此时,控制部45利用报告单元42向使用者报告水全部蒸发这一情况。
如上,当在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下求出的每规定时间的降低量(变化量)为第4规定值以上的情况下(降低第4规定值以上的量的情况下),解除驱动频率的固定,以停止逆变器电路23的驱动的方式进行控制,停止朝加热线圈11a供给高频电力,由此能够抑制被加热物5的温度的急速上升,能够得到安全性高的感应加热烹调器。另外,通过向使用者报告水全部蒸发这一情况,能够进一步提高安全性,能够得到使用便利性好的感应加热烹调器。
此外,例如,虽然即便在应用接触式的热敏电阻或非接触式的红外线传感器作为温度检测单元30的情况下也能够探测水全部蒸发,但是难以瞬时地探测伴随水全部蒸发的被加热物5的剧烈的温度变化,存在被加热物5的温度急速上升的危险性(问题)。
此外,在上述说明中,叙述了通过变更驱动频率来控制火力的方式, 但也可以使用通过变更逆变器电路23的开关元件的导通占空比(通断比率)来控制火力的方式。
此外,也能够对在上述实施方式1以及2中说明了的各动作模式进行组合。例如,也能够形成为组合煮沸模式2的动作与煮沸模式3的动作而成的动作模式。
此外,在上述实施方式1以及2中对半桥型的逆变器电路23进行了说明,但也可以是使用全桥型或单开关电压谐振型(Single-switch voltage resonant type inverter)的逆变器等的结构。
此外,对在锅材质的负载判定中使用线圈电流与一次电流的关系的方式进行了说明,但也可以使用通过检测谐振电容器两端的谐振电压来进行负载判定的方式,负载判定的方式并无特殊限制。
实施方式3.
在本实施方式3中,对上述实施方式1以及2中的驱动电路50的详细情况进行说明。
图13是示出实施方式3所涉及的感应加热烹调器的驱动电路的一部分的图。此外,在图13中,仅图示出上述实施方式1以及2的驱动电路50的一部分的结构。
如图13所示,逆变器电路23具备1组桥臂(arm),这1组桥臂由在正负母线间串联连接的2个开关元件(IGBT 23a、23b)以及分别与上述开关元件反并联连接的二极管23c、23d构成。
利用从控制部45输出的驱动信号来驱动IGBT 23a与IGBT 23b通断。
控制部45在使IGBT 23a导通的期间使IGBT 23b处于断开状态,在使IGBT 23a断开的期间使IGBT 23b处于导通状态,输出交替地通断的驱动信号。
由此,利用IGBT 23a与IGBT 23b构成驱动加热线圈11a的半桥逆变器。
此外,利用IGBT 23a与IGBT 23b构成本实用新型的“半桥逆变器电路”。
控制部45与施加电力(火力)对应地向IGBT 23a以及IGBT 23b输入高频的驱动信号,对加热输出进行调整。并进行控制以使得向IGBT23a以及IGBT 23b输出的驱动信号的频率在比由加热线圈11a以及谐振电容器24a构成的负载电路的谐振频率高的驱动频率的范围内可变,且在负载电路流动的电流以比施加于负载电路的电压延迟的相位流动。
接下来,对借助逆变器电路23的驱动频率与导通占空比实现的施加电力(火力)的控制动作进行说明。
图14的(a)、(b)是示出实施方式3所涉及的半桥电路的驱动信号的一个例子的图。图14的(a)是高火力状态下的各开关的驱动信号的例子。图14的(b)是低火力状态下的各开关的驱动信号的例子。
控制部45向逆变器电路23的IGBT 23a以及IGBT 23b输出频率比负载电路的谐振频率高的高频的驱动信号。
通过使该驱动信号的频率可变,逆变器电路23的输出增减。
例如,如图14的(a)所示,若使驱动频率降低,则向加热线圈11a供给的高频电流的频率接近负载电路的谐振频率,对加热线圈11a施加的电力增加。
另外,如图14的(b)所示,若使驱动频率上升,则向加热线圈11a供给的高频电流的频率从负载电路的谐振频率离开,对加热线圈11a施加的电力减少。
并且,控制部45在进行上述的借助驱动频率的可变实现的施加电力的控制的同时,使逆变器电路23的IGBT 23a以及IGBT 23b的导通占空比可变,由此来控制逆变器电路23的输出电压的施加时间,由此也能够控制对加热线圈11a施加的电力。
在要使火力增加的情况下,增大驱动信号的1个周期中的IGBT 23a的导通时间(IGBT 23b的断开时间)的比率(导通占空比),从而使1个周期中的电压施加时间宽度增加。
另外,在要使火力降低的情况下,减小驱动信号的1个周期中的IGBT 23a的导通时间(IGBT 23b的断开时间)的比率(导通占空比),从而使1个周期中的电压施加时间宽度减少。
在图14的(a)的例子中,图示出驱动信号的1个周期T11中的IGBT23a的导通时间T11a(IGBT 23b的断开时间)、与IGBT 23a的断开时间T11b(IGBT 23b的导通时间)的比率相同(导通占空比为50%)的情况。
另外,在图14的(b)的例子中,图示出驱动信号的1个周期T12中的IGBT 23a的导通时间T12a(IGBT 23b的断开时间)、与IGBT 23a的断开时间T12b(IGBT 23b的导通时间)的比率相同(导通占空比为50%)的情况。
控制部45在求出上述实施方式1以及2中说明了的电流的每规定时间的变化量时,在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下,形成将逆变器电路23的IGBT 23a以及IGBT 23b的导通占空比固定的状态。
由此,能够在对加热线圈11a施加的电力恒定的状态下,求出电流的每规定时间的变化量。
实施方式4.
在本实施方式4中,对使用了全桥电路的逆变器电路23进行说明。
图15是示出实施方式4所涉及的感应加热烹调器的驱动电路的一部分的图。此外,在图15中,仅图示出相对于上述实施方式1以及2的驱动电路50的不同点。
在本实施方式4中,针对1个加热口设置有2个加热线圈。2个加热线圈例如分别直径不同,且呈同心圆状地配置。这里,将直径小的加热线圈称为内线圈11b,将直径大的加热线圈称为外线圈11c。
此外,加热线圈的数量以及配置并不限定于此。例如,也可以是在配置于加热口的中央的加热线圈周围配置多个加热线圈的结构。
逆变器电路23具备3组桥臂,这3组桥臂由在正负母线间串联连 接的2个开关元件(IGBT)以及分别与这些开关元件反并联连接的二极管构成。此外,以后,将3组桥臂中的1组称为共用桥臂,将其他2组称为内线圈用桥臂以及外线圈用桥臂。
共用桥臂是与内线圈11b以及外线圈11c连接的桥臂,由IGBT232a、IGBT 232b、二极管232c以及二极管232d构成。
内线圈用桥臂是供内线圈11b连接的桥臂,由IGBT 231a、IGBT231b、二极管231c以及二极管231d构成。
外线圈用桥臂是供外线圈11c连接的桥臂,由IGBT 233a、IGBT233b、二极管233c以及二极管233d构成。
利用从控制部45输出的驱动信号来驱动共用桥臂的IGBT 232a与IGBT 232b、内线圈用桥臂的IGBT 231a与IGBT 231b以及外线圈用桥臂的IGBT 233a与IGBT 233b通断。
控制部45在使共用桥臂的IGBT 232a导通的期间使IGBT 232b处于断开状态,在使IGBT 232a断开的期间使IGBT 232b处于导通状态,输出交替地通断的驱动信号。
同样,控制部45输出使内线圈用桥臂的IGBT 231a与IGBT 231b以及外线圈用桥臂的IGBT 233a与IGBT 233b交替地通断的驱动信号。
由此,利用共用桥臂与内线圈用桥臂构成驱动内线圈11b的全桥逆变器。另外,利用共用桥臂与外线圈用桥臂构成驱动外线圈11c的全桥逆变器。
此外,利用共用桥臂与内线圈用桥臂构成本实用新型的“全桥逆变器电路”。另外,利用共用桥臂与外线圈用桥臂构成本实用新型的“全桥逆变器电路”。
由内线圈11b以及谐振电容器24c构成的负载电路连接在共用桥臂的输出点(IGBT 232a与IGBT 232b的连接点)与内线圈用桥臂的输出点(IGBT 231a与IGBT 231b的连接点)之间。
由外线圈11c以及谐振电容器24d构成的负载电路连接在共用桥臂 的输出点与外线圈用桥臂的输出点(IGBT 233a与IGBT 233b的连接点)之间。
内线圈11b是卷绕为近似圆形的外形小的加热线圈,外线圈11c配置在其外周。
利用线圈电流检测单元25c检测在内线圈11b流动的线圈电流。线圈电流检测单元25c例如检测在内线圈11b流动的电流的峰值,并向控制部45输出与加热线圈电流的峰值相当的电压信号。
利用线圈电流检测单元25d检测在外线圈11c流动的线圈电流。线圈电流检测单元25d例如检测在外线圈11c流动的电流的峰值,并向控制部45输出与加热线圈电流的峰值相当的电压信号。
控制部45与施加电力(火力)对应地向各桥臂的开关元件(IGBT)输入高频的驱动信号,从而对加热输出进行调整。
进行控制以使得向共用桥臂以及内线圈用桥臂的开关元件输出的驱动信号的频率在比由内线圈11b以及谐振电容器24c构成的负载电路的谐振频率高的驱动频率的范围内可变,且在负载电路流动的电流以比施加于负载电路的电压延迟的相位流动。
另外,进行控制以使得向共用桥臂以及外线圈用桥臂的开关元件输出的驱动信号的频率在比由外线圈11c以及谐振电容器24d构成的负载电路的谐振频率高的驱动频率的范围内可变,且在负载电路流动的电流以比施加于负载电路的电压延迟的相位流动。
接下来,对借助逆变器电路23的桥臂相互之间的相位差实现的施加电力(火力)的控制动作进行说明。
图16的(a)、(b)是示出实施方式4所涉及的全桥电路的驱动信号的一个例子的图。
图16的(a)是高火力状态下的各开关的驱动信号与各加热线圈的通电时刻的例子。
图16的(b)是低火力状态下的各开关的驱动信号与各加热线圈的 通电时刻的例子。
此外,图16的(a)以及图16的(b)所示的通电时刻与各桥臂的输出点(IGBT与IGBT的连接点)的电位差相关,并且用“导通”示出共用桥臂的输出点的电位比内线圈用桥臂的输出点以及外线圈用桥臂的输出点的电位低的状态。另外,用“断开”示出共用桥臂的输出点的电位比内线圈用桥臂的输出点以及外线圈用桥臂的输出点的电位高的状态以及电位相同的状态。
如图16的(a)、(b)所示,控制部45向共用桥臂的IGBT 232a以及IGBT 232b输出频率比负载电路的谐振频率高的高频的驱动信号。
另外,控制部45向内线圈用桥臂的IGBT 231a与IGBT 231b以及外线圈用桥臂的IGBT 233a与IGBT 233b输出相位比共用桥臂的驱动信号的相位提前的驱动信号。此外,各桥臂的驱动信号的频率相同,并且导通占空比也相同。
与IGBT和IGBT的通断状态对应地,在各桥臂的输出点(IGBT与IGBT的连接点)高频地切换输出直流电源电路的输出亦即正母线电位或者负母线电位。由此,向内线圈11b施加共用桥臂的输出点与内线圈用桥臂的输出点之间的电位差。另外,向外线圈11c施加共用桥臂的输出点与外线圈用桥臂的输出点之间的电位差。
因而,通过使对共用桥臂的驱动信号与对内线圈用桥臂以及外线圈用桥臂的驱动信号之间的相位差增减,能够调整施加于内线圈11b以及外线圈11c的高频电压,能够控制在内线圈11b与外线圈11c流动的高频输出电流和输入电流。
当要使火力增加的情况下,增大桥臂之间的相位差α,从而增大1个周期中的电压施加时间宽度。此外,在倒相(相位差180°)的情况下,桥臂之间的相位差α达到上限,此时的输出电压波形几乎为矩形波。
在图16的(a)的例子中,图示出桥臂之间的相位差α为180°的情况。另外,图示出各桥臂的驱动信号的导通占空比为50%的情况、即1个周期T13中的导通时间T13a与断开时间T13b的比率相同的情况。
在该情况下,驱动信号的1个周期T14中的内线圈11b、外线圈11c的通电导通时间宽度T14a与通电断开时间宽度T14b为相同比率。
当要使火力降低的情况下,与高火力状态相比,减小桥臂之间的相位差α,从而使1个周期中的电压施加时间宽度减少。此外,桥臂之间的相位差α的下限例如设定为如下级别:当接通时,不会因与在负载电路流动的电流的相位等之间的关系而导致在开关元件流过过大电流从而开关元件破坏。
在图16的(b)的例子中,图示出使桥臂之间的相位差α比图16的(a)的例子中的相位差α小的情况。此外,各桥臂的驱动信号的频率以及导通占空比与图16的(a)的例子相同。
在该情况下,驱动信号的1个周期T14中的内线圈11b、外线圈11c的通电导通时间宽度T14a成为与桥臂之间的相位差α对应的时间。
这样,能够利用桥臂相互之间的相位差控制对内线圈11b、外线圈11c的施加电力(火力)。
此外,在上述说明中,对使内线圈11b以及外线圈11c一起进行加热动作的情况进行了说明,但也可以停止内线圈用桥臂或外线圈用桥臂的驱动,仅使内线圈11b或外线圈11c中的任一方进行加热动作。
控制部45在求出上述实施方式1以及2中说明了的电流的每规定时间的变化量时,在将逆变器电路23的驱动频率固定的状态下,形成将桥臂之间的相位差α和各桥臂的开关元件的导通占空比固定的状态。此外,其他的动作与上述实施方式1以及2相同。
由此,能够在对内线圈11b、外线圈11c的施加电力恒定的状态下,求出电流的每规定时间的变化量。
此外,在本实施方式4中,利用线圈电流检测单元25c与线圈电流检测单元25d分别检测在内线圈11b流动的线圈电流和在外线圈11c流动的线圈电流。
因此,当使内线圈11b以及外线圈11c一起进行加热动作的情况下,即便当线圈电流检测单元25c或线圈电流检测单元25d中的任一方发生 故障等而无法检测线圈电流值的情况下,也能够利用另一方的检测值来检测线圈电流的每规定时间的变化量。
另外,控制部45也可以分别求出利用线圈电流检测单元25c检测出的线圈电流的每规定时间的变化量以及利用线圈电流检测单元25d检测出的线圈电流的每规定时间的变化量,并使用各个变化量中的较大的一方来进行上述实施方式1以及2中说明了的各判断动作。另外,也可以使用各个变化量的平均值来进行上述实施方式1以及2中说明了的各判断动作。
通过进行这样的控制,即便当线圈电流检测单元25c或线圈电流检测单元25d中的任一方的检测精度低的情况下,也能够更高精度地求出线圈电流的每规定时间的变化量。
此外,在上述实施方式1~4中,作为本实用新型的感应加热烹调器的一个例子,以IH烹调加热器(cooking heater)为例进行了说明,但是本实用新型并不限定于此。本实用新型能够应用于采用感应加热方式的任意的感应加热烹调器,如借助感应加热进行加热烹调的电饭煲等。
Claims (5)
1.一种感应加热烹调器,其特征在于,
所述感应加热烹调器具备:
加热线圈,该加热线圈对被加热物进行感应加热;
驱动电路,该驱动电路向所述加热线圈供给高频电力;
负载判定单元,该负载判定单元进行所述被加热物的负载判定处理;
输入电流检测单元,该输入电流检测单元检测对所述驱动电路的输入电流;
线圈电流检测单元,该线圈电流检测单元检测在所述加热线圈流动的线圈电流;以及
控制部,该控制部基于与所述负载判定单元的判定结果对应地选择的、所述输入电流以及所述线圈电流中的任一方的电流的变化量,探测所述被加热物的温度变化,且控制所述驱动电路的驱动,控制向所述加热线圈供给的高频电力。
2.根据权利要求1所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述感应加热烹调器具备:
操作部,该操作部进行动作模式的选择操作;以及
报告单元。
3.根据权利要求1所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述感应加热烹调器具备:
操作部,该操作部进行动作模式的选择操作;以及
温度检测单元,该温度检测单元检测所述被加热物的温度。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述驱动电路由具有至少2个桥臂的全桥逆变器电路构成,所述桥臂通过将2个开关元件串联连接构成。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述驱动电路由具有桥臂的半桥逆变器电路构成,所述桥臂通过将2个开关元件串联连接构成。
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