CN204707300U - 感应加热烹调器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所涉及的感应加热烹调器具备:加热线圈(2),其对被加热物(1)进行感应加热;驱动部(3),其对加热线圈(2)供给高频电流;控制部(5),其对驱动部(3)进行控制;电源部(9),其至少对驱动部(3)以及控制部(5)供给电力;电负载(8);导电性部件(7),其配置于被加热物(1)的外周;漏磁通回收线圈(10),其配置于从侧面观察比加热线圈(2)靠上侧的位置,并与从加热线圈(2)产生的漏磁通交链;以及电力转换机构(11),其将由漏磁通回收线圈(10)生成的电力朝驱动部(3)、控制部(5)以及电负载(8)中的至少任一个供给。
Description
技术领域
本实用新型涉及感应加热烹调器。
背景技术
在现有的高频电磁烹调器中,提出有“在金属加热部件的周围附设天线线圈,经由天线线圈与整流电路来驱动DC马达”的高频电磁烹调器(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开平7-37683号公报(第3页、图1)
在现有的高频电磁烹调器中,由于仅由天线线圈构成,因此存在如下的课题:若回收马达驱动用的电力,则无法抑制来自加热线圈的漏磁通,磁通泄漏至烹调器的外周部,存在对其他的电子设备等造成不良影响的可能性。
实用新型内容
本实用新型是为了解决上述那样的课题而完成的,得到一种抑制感应加热烹调器的漏磁通,并且将抑制的漏磁通作为电力有效利用的感应加热烹调器。
本实用新型的技术方案1所涉及的感应加热烹调器具备:加热线圈,上述加热线圈对被加热物进行感应加热;驱动部,上述驱动部对上述加热线圈供给高频电流;控制部,上述控制部对上述驱动部进行控制;电源部,上述电源部至少对上述驱动部以及上述控制部供给电力;电负载;导电性部件,上述导电性部件配置于上述被加热物的外周;漏磁通回收线圈,上述漏磁通回收线圈配置于从侧面观察比上述加热线圈靠上侧的位置,并与从上述加热线圈产生的漏磁通交链;以及电力转换机构,上述电力转换机构将由上述漏磁通回收线圈生成的电力朝上述驱动部、上述控制部以及上述电负载中的至少任一个供给。
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,上述漏磁通回收线圈的一部分配置于从侧面观察与上述加热线圈的最上段部在高度方向重叠的位置。
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,上述导电性部件与上述漏磁通回收线圈在上述被加热物的外周以大致相同外径形成为环状。
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所涉及的感应加热烹调器中,上述漏磁通回收线圈配置在上述加热线圈与上述导电性部件之间。
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,在上述导电性部件的内周侧具备上述漏磁通回收线圈。
技术方6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,上述漏磁通回收线圈以下侧的外径比上侧的外径小的方式倾斜配置,其中,上述下侧是靠近上述加热线圈的一侧,上述上侧是靠近上述导电性部件的一侧。
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,上述电力转换机构与上述电源部电绝缘。
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,上述电力转换机构与上述电源部电绝缘。
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1或2所涉及的感应加热烹调器中,上述电负载包括对上述加热线圈以及上述驱动部中的至少一方进行冷却的冷却机构。
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7所涉及的感应加热烹调器中,上述电负载包括对上述加热线圈以及上述驱动部中的至少一方进行冷却的冷却机构。
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8所涉及的感应加热烹调器中,上述电负载包括对上述加热线圈以及上述 驱动部中的至少一方进行冷却的冷却机构。
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,上述被加热物为锅。
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7所涉及的感应加热烹调器中,上述被加热物为锅。
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8所涉及的感应加热烹调器中,上述被加热物为锅。
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,上述电力转换机构由倍压整流电路构成。
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7所涉及的感应加热烹调器中,上述电力转换机构由倍压整流电路构成。
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8所涉及的感应加热烹调器中,上述电力转换机构由倍压整流电路构成。
技术方案18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,上述驱动部具有使用了由宽带隙半导体构成的开关元件的逆变器,上述宽带隙半导体由碳化硅、氮化镓系材料、或者金刚石构成。
技术方案19所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案7所涉及的感应加热烹调器中,上述驱动部具有使用了由宽带隙半导体构成的开关元件的逆变器,上述宽带隙半导体由碳化硅、氮化镓系材料、或者金刚石构成。
技术方案20所涉及的感应加热烹调器的特征在于,在技术方案8所涉及的感应加热烹调器中,上述驱动部具有使用了由宽带隙半导体构成的开关元件的逆变器,上述宽带隙半导体由碳化硅、氮化镓系材料、或者金刚石构成。
本实用新型所涉及的感应加热烹调器抑制漏磁通、并且将由漏磁通 回收线圈生成的电动势作为电负载的动作用电力灵活运用,因此能够得到实现了节能化的感应加热烹调器。
附图说明
图1是本实用新型的实施方式1所涉及的感应加热烹调器的结构图。
图2是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的概要剖视图。
图3是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的单开关电压谐振型逆变器的电路结构图,是使用半波整流电路作为电力转换机构的电路结构图。
图4是示出在实施方式1所涉及的感应加热烹调器的漏磁通回收线圈产生的电压波形的例子的图。
图5是示出在图3所示的实施方式1所涉及的感应加热烹调器的加热线圈与漏磁通回收线圈流动的电流波形的例子的图。
图6是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的单开关电压谐振型逆变器的其他的电路结构图,是使用倍压整流电路作为电力转换机构的电路结构图。
图7是示出在图6所示的实施方式1所涉及的感应加热烹调器的加热线圈与漏磁通回收线圈流动的电流波形的例子的图。
图8是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的另外的电路结构图,是使用半波整流电路作为电力转换机构的电路结构图。
图9是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的变形例的概要剖视图。
具体实施方式
以下,以将本实用新型的感应加热烹调器应用于利用感应加热方式对锅进行加热的电饭煲的情况为例进行说明。此外,本实用新型并不由以下所示的附图的方式限定。
另外,在以下的说明中,为了容易理解而适当地使用表示方向的用语(例如“上”、“下”等),但这只是用于进行说明的用语,这些用语并不对本实用新型进行限定。
实施方式1.
图1是本实用新型的实施方式1所涉及的感应加热烹调器的结构图。实施方式1所涉及的感应加热烹调器100具备:被加热物亦即锅1;加热线圈2;驱动部3;显示操作部4;控制部5;防磁环7;冷却机构8;电源部9;漏磁通回收线圈10;以及电力转换机构11。
如图1所示,在锅1的底部以及底部外周配置有用于对锅1进行感应加热的加热线圈2。通过利用驱动部3对该加热线圈2供给20kHz以上的高频电力,该加热线圈2对锅1进行感应加热。显示操作部4具备:操作部,该操作部接受来自使用者的煮饭指示或煮饭条件等的设定;以及显示部,该显示部显示动作状态或针对使用者的消息等。此处对具备操作部与显示部双方的显示操作部4进行了叙述,但也可以将操作部与显示部独立设置。显示操作部4将基于来自使用者的设定的信号输出至控制部5。具备微型计算机或控制电路的控制部5基于来自显示操作部4的信号并根据规定的控制顺序对驱动部3进行驱动控制。
在锅1的外周设置有防磁环7。防磁环7是为了实现减少泄漏至感应加热烹调器100主体的外周的磁通的目的而设置的,是由铝或铜等导电性材料构成的环状的部件。
冷却机构8是输送用于对感应加热烹调器100主体内部的发热部件进行冷却的冷却风的送风装置。该冷却机构8例如是轴流式送风机,且构成为向设置于加热线圈2或驱动部3的开关元件等因感应加热动作而发热的部件输送冷却风。
电源部9从商用交流电源生成用于对驱动部3、显示操作部4、控制部5以及冷却机构8等电负载进行驱动的电力。
另外,实施方式1的感应加热烹调器100在锅1的外周部、且是在加热线圈2与防磁环7之间具备作为漏磁通回收机构的漏磁通回收线圈10。漏磁通回收线圈10通过将铜线或铝线等导线缠绕多匝而构成,且 经由电力转换机构11与电源部9连接。
图2是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的概要剖视图。在图2中,在加热线圈2的下部设置有多个铁氧体12。通过使加热线圈2中流过20kHz以上的高频电流,在锅1与铁氧体12之间形成磁路,并且利用铁氧体12减少向感应加热烹调器100的下表面泄漏的漏磁通。
另外,漏磁通回收线圈10设置于防磁环7的下部、即配置于比防磁环7靠近加热线圈2的位置(从加热线圈2观察为近前侧)。
图3是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的电路结构图。在图3中,二极管电桥21、电感器22、平滑电容器23、谐振电容器24、IGBT(开关元件;绝缘栅双极型晶体管,Insulated Gate Bipolar Transistor)25以及二极管26相当于图1所示的驱动部3,其中,二极管电桥21与交流电源(商用电源)20连接,将交流电压转换为直流,谐振电容器24与加热线圈2构成谐振电路。
驱动部3构成所谓的单开关电压谐振型逆变器。IGBT 25的栅极端子与控制部5连接,从控制部5输出IGBT 25的开闭信号。此处,虽然在上述说明中示出了使用IGBT作为开关元件的例子,但也可以使用其他的开关元件如MOSFET。此外,在使用MOSFET作为开关元件时,源极端子与漏极端子间形成有寄生二极管,因此也可以不设置二极管26。
电力转换机构11与漏磁通回收线圈10连接,具备:二极管27,该二极管27将由漏磁通回收线圈10生成的高频交流电压转换为直流电压;以及电容器28,该电容器28对转换后的直流电压进行平滑化。
另外,电源部9构成将交流电源20转换为直流电压的电力转换电路,以便对控制部5、显示操作部4以及冷却机构8进行驱动(详细情况未图示)。另外,电源部9经由二极管29与电力转换机构11连接,由此,在由漏磁通回收线圈10与电力转换机构11生成的电压低于由电源部9生成的直流电压的情况下,从电源部9经由二极管29对控制部5、显示操作部4以及冷却机构8供给电力。
以上对实施方式1所涉及的感应加热烹调器的结构进行了说明。接 下来,对实施方式1所涉及的感应加热烹调器的动作进行说明。
若使用者作出针对显示操作部4的煮饭指示等加热开始的指示,则控制部5开始驱动部3的控制。驱动部3接受来自控制部5的开闭信号,开始IGBT 25的开关。利用由二极管电桥21、电感器22、平滑电容器23构成的直流电源电路将交流电源20的交流电压暂时转换为直流,然后,使IGBT 25以高频进行开关,由此对加热线圈2供给高频电流。若在加热线圈2流动有高频电流,则从加热线圈2产生交变磁场,由此在被加热物亦即锅1的内部或者周边生成高频磁通。以抵消所生成的高频磁通的方式在锅1流动有涡电流,由于该涡电流与锅1的电阻,产生焦耳损耗(涡电流损耗),锅1本身被加热,锅1内部的米或水被加热。
若像这样对加热线圈2供给高频电流,则从加热线圈2产生磁通,通过该磁通变化,锅1被加热。但是,并非从加热线圈2产生的全部磁通都被利用于针对锅1的感应加热,未对锅1的加热做出贡献的磁通的一部分成为所谓的漏磁通,并向周围泄漏。
该漏磁通与漏磁通回收线圈10交链。换言之,漏磁通回收线圈10设置于与从加热线圈2产生的漏磁通交链的位置。若漏磁通与漏磁通回收线圈10交链,则在漏磁通回收线圈10沿抵消漏磁通的变化的方向产生电动势,在漏磁通回收线圈10流动有电流。在漏磁通回收线圈10产生的电动势由电力转换机构11转换为直流,并被作为驱动部3、显示操作部4、控制部5、以及/或者冷却机构8的驱动用的电力加以利用。
由于能够像这样利用在漏磁通回收线圈10流动的电流抵消从加热线圈2产生的漏磁通的一部分,因此感应加热烹调器100整体的漏磁通减少。因而,能够使在以往设置于漏磁通回收线圈10的上部的防磁环7产生的感应电流减少,能够抑制防磁环7的因发热而导致的温度上升。
因此能够降低防磁环7的电力损耗。另外,在漏磁通回收线圈10产生的电动势能够作为驱动部3、显示操作部4、控制部5以及冷却机构8的驱动用的电源有效利用,因此能够得到实现了节能化的感应加热烹调器100。
接下来,对在加热线圈2与防磁环7之间构成的漏磁通回收线圈10 的配置进行详细叙述。
在图1以及图2中,漏磁通回收线圈10设置于防磁环7的下部,并且漏磁通回收线圈10配置于比防磁环7靠近加热线圈2的位置。
进一步优选形成为:相对于加热线圈2的配置在最上段的导线,将漏磁通回收线圈10的配置在最下段的导线配置于下侧。即,如图2所示,配置成:在从侧面观察感应加热烹调器100的情况下,加热线圈2的最上段部与漏磁通回收线圈10的一部分在高度方向重叠。
此外,在从感应加热烹调器100的下侧起按照加热线圈2、防磁环7、漏磁通回收线圈10的顺序进行配置的情况下,即在相对于图1、图2使防磁环7与漏磁通回收线圈10的位置相反而进行配置的情况下,与漏磁通回收线圈10交链的漏磁通小,漏磁通的大部分与防磁环7交链,因此抵消漏磁通的感应电流主要仅在防磁环7流动,防磁环7的损耗变高。
另外,由于与漏磁通回收线圈10交链的漏磁通小,因此由漏磁通回收线圈10回收的电力低,存在无法得到电负载的驱动用电源的可能性。
与此相对,在本实施方式1中,从加热线圈2观察,将漏磁通回收线圈10配置于比防磁环7近的位置,由此能够抑制感应加热烹调器100整体的漏磁通,并且能够将由漏磁通回收线圈10回收的电力作为电负载的驱动用电源有效利用,因此能够得到实现了节能化的感应加热烹调器100。
进一步,以从侧面观察漏磁通回收线圈10的一部分与加热线圈2在高度方向重叠的方式进行配置,由此,与漏磁通回收线圈10交链的漏磁通增加,因此能够得到能够高效地抑制漏磁通的效果。
此处,对不使用防磁环7而仅利用漏磁通回收线圈10抑制漏磁通的情况进行说明。在不使用防磁环7、但设置有漏磁通回收线圈10的情况下,虽然能够减少漏磁通,但是为了抑制漏磁通,需要使漏磁通回收线圈10的两端部短路。
使漏磁通回收线圈10的两端部短路意味着图3所示的电力转换机构11与漏磁通回收线圈10不连接。即,在漏磁通回收线圈10流动的电流在漏磁通回收线圈10的内部被消耗,因此漏磁通回收线圈10发热,这与防磁环7发热的情况相同。
另外,若不使漏磁通回收线圈10的两端部短路而设置有电力转换机构11,则在漏磁通回收线圈10流动的电流减少,存在无法抑制漏磁通的课题。
与此相对,在本实施方式1中,通过一并使用漏磁通回收线圈10与防磁环7,能够抑制漏磁通,并且能够将回收电力作为电负载的驱动用电源加以使用,因此能够起到能够得到兼顾了漏磁通抑制与节能化的感应加热烹调器的效果。
另外,与不使用漏磁通回收线圈10的情况相比,即便减小防磁环7的尺寸也能够抑制漏磁通,能够得到实现了防磁环7的小型化/低成本化的感应加热烹调器。
接下来,对电力转换机构11的结构进行叙述。在本实施方式1中,如图3所示,驱动部3使用单开关电压谐振型逆变器,在本结构中,若IGBT 25导通,则从交流电源20对加热线圈2施加经由由二极管电桥21、电感器22、平滑电容器23构成的直流电源电路而被直流化后的电压。接下来,若IGBT 25断开,则在谐振电容器24与加热线圈2之间产生谐振现象,在加热线圈2施加有谐振电压。通过进行反复本动作,在加热线圈2施加有正负不对称的电压。因而,由漏磁通回收线圈10感应出的电动势(电压)也形成为正负不对称的波形。图4是示出当在实施方式1所涉及的电力转换机构11未连接电负载的状态下的、在漏磁通回收线圈10产生的电压波形的例子的图。如图4所示,可知:正侧的电压峰值与负侧的电压峰值不同,并且正侧、负侧的波形也不同。
在本实施方式1中,如图3所示,采用由二极管27以及电容器28构成的半波整流电路作为电力转换机构11。这是因为如上所述在漏磁通回收线圈10产生的电压正负不对称。假设在作为电力转换机构11的整流电路而采用了使用普通的二极管电桥的桥式全波整流电路的情况下,若欲对图4所示的正负不对称的电压进行整流,则在电压(绝对值)大 的负侧的电压峰值电容器被充电,因此,电压(绝对值)小的正侧低于负侧的充电电压,无法对电容器充电、即无法使电流流动。
因而,即便使用采用了二极管电桥的桥式全波整流电路,也仅在电压(绝对值)大的负侧时电流流入电容器,因此在漏磁通回收线圈10流动的电流实际上形成为与半波整流电路相同的波形。
即,由四个二极管构成的桥式全波整流电路中的两个二极管中不会流过有电流,在电气方面是不需要的,存在导致基板尺寸扩大或高成本化的问题。但是,在本实施方式1中,由于使用由具有一个二极管27的半波整流电路构成的电力转换机构11对在漏磁通回收线圈10产生的交流电压进行直流化,因此与桥式全波整流电路相比能够使电路简化,且能够实现小型化、低成本化。
图5是示出当在实施方式1所涉及的电力转换机构11连接有电负载的状态下的电流波形的图,(a)是在加热线圈2流动的加热线圈电流,(b)是在漏磁通回收线圈10流动的回收线圈电流。如图5所示,当在加热线圈2流动的电流(加热线圈电流)为负的期间中,在漏磁通回收线圈10流动有正负反转后的大致相似波形的电流。
在该期间中,按照漏磁通回收线圈10→二极管27→电容器28→漏磁通回收线圈10的路径流动有对电容器28充电的充电电流,能够利用该充电电流抵消来自加热线圈2的漏磁通。因此,与设置于漏磁通回收线圈10上方的防磁环7交链的漏磁通减少,能够抑制防磁环7的发热,能够使损耗降低。进一步,由于在漏磁通回收线圈10产生的电动势能够作为驱动部3或冷却机构8等电负载的驱动用电源有效利用,因此能够得到实现了节能化的感应加热烹调器100。
接下来,进一步对以高效地回收漏磁通的方式构成的电力转换机构11的结构例进行说明。图6是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的电路结构图的变形例。在图6所示的例子中,电力转换机构11构成所谓的倍压整流电路,由两个二极管27a、27b以及两个电容器28a、28b构成。
接下来对动作进行说明。图7是对当在图6所示的电力转换机构11 连接有显示操作部4或冷却机构8等电负载的状态下的、在加热线圈2流动的电流(加热线圈电流)与在漏磁通回收线圈10流动的电流(回收线圈电流)的波形例进行说明的图,图7(a)是加热线圈电流波形,(b)是回收线圈电流波形。
图6所示的电力转换机构11能够在漏磁通回收线圈10所产生的交流电压的正侧的期间与负侧的期间,以彼此独立的路径使电流在漏磁通回收线圈10流动。即,在图7中,在加热线圈电流为正侧时,对于在漏磁通回收线圈10流动的电流(回收线圈电流),以漏磁通回收线圈10→二极管27a→电容器28a→漏磁通回收线圈10的路径流动有对电容器28a充电的充电电流,利用该充电电流抑制加热线圈2的漏磁通。并且,在加热线圈电流为负侧时,对于回收线圈电流,以漏磁通回收线圈10→电容器28b→二极管27b→漏磁通回收线圈10的路径流动有对电容器28b充电的充电电流,抑制加热线圈的漏磁通。
结果,如图7所示,加热线圈电流波形(a)与回收线圈电流波形(b)形成为正负反转的大致相似形状的电流波形,能够在正侧/负侧这两个期间高效地回收从加热线圈2产生的漏磁通。
这样,根据图6所示的电力转换机构11的电路结构,由于能够在流过加热线圈2的电流的正侧的期间与负侧的期间这两个期间、即所有期间使抵消漏磁通的电流在漏磁通回收线圈10流动,因此,与利用半波整流电路构成电力转换机构11的情况相比,设置于漏磁通回收线圈10的上方的防磁环7的损耗降低效果增大,能够得到进一步实现了节能化的感应加热烹调器100。
此外,在上述说明中,作为驱动部3,以单开关电压谐振型逆变器为例进行了说明,但是并不限定于此,也可以利用半桥逆变器构成驱动部3。以下,对利用半桥逆变器构成驱动部3的例子进行说明。
图8是实施方式1所涉及的感应加热烹调器的电路结构图的变形例。在图8中,构成驱动部3的半桥逆变器具备:与交流电源(商用电源)20连接并将交流电压转换为直流的二极管电桥21;由电感器22、平滑电容器23构成的直流电源电路;与加热线圈2一起构成谐振电路的谐振电容器24;作为开关元件的两个IGBT 25a、25b;以及与两个 IGBT 25a、25b以并联的方式连接的二极管26a、26b。
在各个IGBT 25a、25b的栅极端子连接有控制部5,控制部5输出使IGBT 25a、25b交替开闭的控制信号。其他的结构与图3所示的单开关电压谐振型逆变器相同。此处,在上述说明中示出了使用IGBT作为开关元件的例子,但也可以使用其他的开关元件如MOSFET。此外,在使用MOSFET作为开关元件时,在源极端子与漏极端子间形成有寄生二极管,因此也可以不设置二极管26a、26b。
在图3所示的单开关电压谐振型逆变器的情况下,IGBT 25两端的电压高,因此需要选定高耐压的IGBT,但是,通过构成半桥逆变器,能够降低IGBT 25a、25b两端的电压,IGBT的选择自由度变高,具有低成本化的效果。
在半桥逆变器中,针对锅1的投入电力调整(火力调整)是通过所谓的占空比控制实现的,在占空比控制中,改变高侧(high side)的IGBT25a与低侧(low side)的IGBT 25b的导通时间的比率(占空比)。在使IGBT 25a的占空比为50%、使IGBT 25b的占空比为50%的情况下,对锅1投入最大电力(最大火力),在使IGBT 25a的占空比为40%、使IGBT 25b的占空比为60%的情况下,投入电力变小,进一步在使IGBT 25a的占空比为30%、使IGBT 25b的占空比为70%的情况下,投入电力进一步减小。这样,通过改变导通时间的比率(占空比),能够控制针对锅1的投入电力。
此处,在IGBT 25a与IGBT 25b的导通时间比率彼此相等(占空比为50%)的情况下,在加热线圈2施加有正负对称的电压,在漏磁通回收线圈10感应出正负对称的电压,但如前面所述在进行火力调整的情况下需要改变IGBT 25a与IGBT 25b的导通时间比率,因此在加热线圈2施加有正负不对称的电压。因而,在漏磁通回收线圈10感应出的电压(电动势)也形成为正负不对称的波形。
在该情况下,如前面所述,在利用桥式全波整流电路构成电力转换机构11的情况下,两个二极管始终不被使用,是不需要的。因此,在图8所示的例子中,使用由半波整流电路构成的电力转换机构11对在漏磁通回收线圈10产生的交流电压进行直流化,其中,半波整流电路 由一个二极管27与一个电容器28构成。由此,由于二极管27的个数为一个即可,因此与桥式全波整流电路相比能够使电路简化,能够得到实现了小型化/低成本化的感应加热烹调器100。
另外,与图6同样,若使用倍压整流电路作为电力转换机构11,则能够在流过加热线圈2的电流为正侧的期间与负侧的期间这两个期间使抵消漏磁通的电流在漏磁通回收线圈10流动,因此与采用半波整流电路作为电力转换机构11的情况相比,能够增大设置于漏磁通回收线圈10上方的防磁环7的损耗降低效果。
另外,在使用了半桥逆变器的驱动部3中,作为进行火力控制的其他方式,存在控制IGBT的开关频率的方式(频率控制)。该方式是如下的方式:在保持IGBT 25a与IGBT 25b的导通时间彼此相等的状态(占空比50%)不变的情况下,变更开关频率。
若将开关频率设定得低,则加热线圈2的阻抗下降,由此针对锅1的投入电力增加,另外,若将开关频率设定得高,则加热线圈2的阻抗上升,针对锅1的投入电力降低。
在该频率控制中,由于IGBT 25a与IGBT 25b的导通时间彼此相等,因此在加热线圈2施加有正负对称的电压,在漏磁通回收线圈10也感应出正负对称的电压。在该情况下,即便使用由使用了四个二极管的桥式全波整流电路构成的电力转换机构(未图示),也能够在正负两个期间使电流在漏磁通回收线圈10流动,因此,与利用半波整流电路构成的电力转换机构11相比,能够抑制来自加热线圈2的漏磁通。
并且,虽然与利用倍压整流电路构成的电力转换机构11相比所使用的二极管增加,但由于尺寸比较大的电容器能够用一个电容器构成,因此能够实现电路的小型化/低成本化。
此外,在使用了半桥逆变器的驱动部3中,当一并使用改变IGBT25a与IGBT 25b的导通时间比率的火力控制、与基于频率控制的火力控制的情况下,有时在构成漏磁通回收机构10的线圈感应出正负不对称的电压,因此优选使用半波整流电路或者倍压整流电路作为电力转换机构11。
如上,根据本实施方式,通过将漏磁通回收线圈10配置在比防磁环7靠近加热线圈2的位置,来自加热线圈2的漏磁通被抑制,因此在防磁环7产生的感应电流减少,防磁环7的温度上升被抑制,能够得到降低了电力损耗的感应加热烹调器100。另外,通过将在漏磁通回收线圈10产生的电动势朝冷却机构8以及/或者电源部9供给,能够作为电负载的驱动用电源有效利用,能够得到实现了节能化的感应加热烹调器100。
进一步,由于防磁环7等金属部件的发热被抑制,因此感应加热烹调器100内部的温度上升得以缓和,也能够抑制冷却机构8的冷却能力。因此,能够使冷却机构8低成本化、小型化、轻型化,另外,还能够降低因冷却机构8的动作而导致的噪声。
此外,虽然在本实施方式1中示出了使用IGBT作为开关元件的例子,但也可以使用其他的开关器件如功率晶体管或MOSFET。但是,由于在开关元件中流动有大电流,因此在使用采用了硅(Si)的现有的IGBT或MOSFET等作为开关元件的情况下,导通电阻大,因此元件本身的发热大。进一步,若将开关元件配置在构成逆变器的基板上的发热部件如谐振电容器24或二极管电桥21等的附近,则由于部件发热的影响而导致开关元件周围的温度变高,存在开关元件的结温上升的可能性。
因此,作为开关元件,优选使用由氮化镓系材料、碳化硅(SiC,Silicon Carbide)、金刚石等宽禁带半导体构成的开关元件。例如,作为使用了SiC的MOSFET(SiC-MOSFET)的特性,具有元件的导通电阻小、进一步即便结温上升导通电阻也几乎不上升的特长。因此,能够将SiC-MOSFET配置在发热部件附近,能够得到实现了驱动电路板的小型化/低成本化的感应加热烹调器。
此处,对漏磁通回收线圈10的其他配置例进行说明。图9是示出实施方式1所涉及的感应加热烹调器的变形例的概要剖视图,在漏磁通回收线圈10的外周侧一部分设置防磁环7。即、图9是从加热线圈2观察将漏磁通回收线圈10设置在防磁环7的内侧的图。
借助本结构,加热线圈2的漏磁通更有效地与漏磁通回收线圈10 交链,因此能够进一步抑制感应加热烹调器100整体的漏磁通。另外,能够有效地使感应电流在漏磁通回收线圈10流动,因此能够减少在防磁环7流动的感应电流,能够得到抑制了防磁环7的发热的感应加热烹调器100。
另外,在图9中,对将漏磁通回收线圈10沿纵向垂直配置的例子进行了说明,但也可以将漏磁通回收线圈10倾斜配置。例如,通过缩小漏磁通回收线圈10的下侧、即靠近加热线圈2的一侧的外径,且增大靠近防磁环7的一侧的外径,能够进一步抑制漏磁通。
此外,在本实施方式1中,对铝/铜等金属部件的防磁环7进行了说明,但并不限定于此,即便是其他金属部件,通过仿效本例而同样地构成,能够得到相同的效果。
另外,在本实施方式1中,对将由漏磁通回收线圈10生成的电动势作为驱动部3、显示操作部4、控制部5、以及/或者冷却机构8的驱动用电源使用的例子进行了叙述,但并不限定于此,也可以将漏磁通回收线圈10的电动势作为其他电负载的电源使用。
进一步,虽然以漏磁通回收线圈10经由电力转换机构11与电源部9连接,电负载一并使用来自漏磁通回收线圈10的电力与来自电源部9的电力的形式进行了叙述,但是也可以单独使用来自漏磁通回收线圈10的电力。例如,也可以将来自漏磁通回收线圈10的电力作为冷却机构8专用的单体电源使用。在该情况下,电力转换机构11无需经由二极管29与电源部9连接,电力转换机构11与电源部9也可以电绝缘。进而,虽然并未特意图示,但是也可以通过在电力转换机构11的后段附加稳压(定压)机构如齐纳二极管(zener diode)、三端子调节器、开关调节器等,另行设置将由电力转换机构11直流化后的电压保持为定压的电路。
标号说明
1:锅;2:加热线圈;3:驱动部;4:显示操作部;5:控制部;7:防磁环;8:冷却机构;9:电源部;10:漏磁通回收线圈;11:电力转换机构;12:铁氧体;20:交流电源;21:二极管电桥;22:电感器; 23:平滑电容器;24:谐振电容器;25:IGBT;26、27、29:二极管;28:电容器;100:感应加热烹调器。
Claims (20)
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,所述加热线圈对被加热物进行感应加热;
驱动部,所述驱动部对所述加热线圈供给高频电流;
控制部,所述控制部对所述驱动部进行控制;
电源部,所述电源部至少对所述驱动部以及所述控制部供给电力;
电负载;
导电性部件,所述导电性部件配置于所述被加热物的外周;
漏磁通回收线圈,所述漏磁通回收线圈配置于从侧面观察比所述加热线圈靠上侧的位置,并与从所述加热线圈产生的漏磁通交链;以及
电力转换机构,所述电力转换机构将由所述漏磁通回收线圈生成的电力朝所述驱动部、所述控制部以及所述电负载中的至少任一个供给。
2.根据权利要求1所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述漏磁通回收线圈的一部分配置于从侧面观察与所述加热线圈的最上段部在高度方向重叠的位置。
3.根据权利要求1或2所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述导电性部件与所述漏磁通回收线圈在所述被加热物的外周以大致相同外径形成为环状。
4.根据权利要求1所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述漏磁通回收线圈配置在所述加热线圈与所述导电性部件之间。
5.根据权利要求1或2所述的感应加热烹调器,其特征在于,
在所述导电性部件的内周侧具备所述漏磁通回收线圈。
6.根据权利要求5所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述漏磁通回收线圈以下侧的外径比上侧的外径小的方式倾斜配置,其中,所述下侧是靠近所述加热线圈的一侧,所述上侧是靠近所述导电性部件的一侧。
7.根据权利要求1或2所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述电力转换机构与所述电源部电绝缘。
8.根据权利要求5所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述电力转换机构与所述电源部电绝缘。
9.根据权利要求1或2所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述电负载包括对所述加热线圈以及所述驱动部中的至少一方进行冷却的冷却机构。
10.根据权利要求7所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述电负载包括对所述加热线圈以及所述驱动部中的至少一方进行冷却的冷却机构。
11.根据权利要求8所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述电负载包括对所述加热线圈以及所述驱动部中的至少一方进行冷却的冷却机构。
12.根据权利要求1或2所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述被加热物为锅。
13.根据权利要求7所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述被加热物为锅。
14.根据权利要求8所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述被加热物为锅。
15.根据权利要求1或2所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述电力转换机构由倍压整流电路构成。
16.根据权利要求7所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述电力转换机构由倍压整流电路构成。
17.根据权利要求8所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述电力转换机构由倍压整流电路构成。
18.根据权利要求1或2所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述驱动部具有使用了由宽带隙半导体构成的开关元件的逆变器,所述宽带隙半导体由碳化硅、氮化镓系材料、或者金刚石构成。
19.根据权利要求7所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述驱动部具有使用了由宽带隙半导体构成的开关元件的逆变器,所述宽带隙半导体由碳化硅、氮化镓系材料、或者金刚石构成。
20.根据权利要求8所述的感应加热烹调器,其特征在于,
所述驱动部具有使用了由宽带隙半导体构成的开关元件的逆变器,所述宽带隙半导体由碳化硅、氮化镓系材料、或者金刚石构成。
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