DE112013005211T5

DE112013005211T5 - Induktionsheizkochfeld

Info

Publication number: DE112013005211T5
Application number: DE112013005211.3T
Authority: DE
Inventors: Koshiro Takano; Kenichiro Nishi; Hayato Yoshino; Yuichiro Ito
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2015-08-27
Also published as: CN203748037U; CN104770060B; WO2014069011A1; CN104770060A; US20150245416A1; GB201505536D0; US9826576B2; JP6021934B2; JPWO2014069011A1; WO2014068647A1; GB2520887B; GB2520887A

Abstract

Wenn ein Wechselrichterkreis bei einer vorherbestimmten Antriebsfrequenz angetrieben wird, wird ein Betrag einer Stromänderung pro vorherbestimmter Zeitperiode eines Eingangsstroms oder eines Spulenstroms detektiert, und eine Heizdauer von einem Start der Regelung, bis der Betrag der Stromänderung ein eingestellter Betrag oder weniger wird, wird gemessen. Dann wird der Wechselrichterkreis geregelt, um den Hochfrequenz-Strom, der an die Heizspulen in Übereinstimmung mit einer Länge der gemessenen Heizdauer geliefert werden soll, zu verringern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Induktionsheizkochfeld
Stand der Technik
Verwandte Induktionsheizkochfelder enthalten solche, die die Temperatur des Heiz-Ziels auf der Grundlage eines Eingangsstroms oder einer geregelten Variable eines Wechselrichters bestimmen (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1 und 2). Das in Patentliteratur 1 beschriebene Induktionsheizkochfeld enthält das Regelungsmittel zum Regeln des Wechselrichters, so dass der Eingangsstrom des Wechselrichters konstant wird, und in einem Fall, wo sich die Regelungsvariable um den vorherbestimmten Betrag oder mehr in der vorherbestimmten Zeitperiode ändert, wird bestimmt, dass die Änderung in einer Temperatur des Heiz-Ziels groß ist, um die Ausgabe des Wechselrichters zu unterdrücken. Es ist auch offenbart, dass, in einem Fall wo die Änderung der Regelungsvariable in der vorherbestimmten Zeitperiode der vorherbestimmte Betrag oder weniger wird, bestimmt wird, dass ein Wasserkochen beendet ist, und die Antriebsfrequenz verringert wird, um die Ausgabe des Wechselrichters zu verringern.
Patentliteratur 2 schlägt ein Induktionsheizkochfeld vor, das ein Eingangsstromänderungsbetrag-Detektionsmittel enthält, zum Bestimmen des Änderungsbetrags eines Eingangsstroms, und ein Temperaturbestimmungs-Verarbeitungsmittel zum Bestimmen der Temperatur des Heiz-Ziels auf der Grundlage des Änderungsbetrags des Eingangsstroms, der durch das Eingangsstromänderungsbetrag-Detektionsmittel detektiert wird. Es wird offenbart, dass, in einem Fall wo das Temperaturbestimmungsmittel bestimmt, dass das Heiz-Ziel die Koch-Temperatur erreicht hat, das Stoppsignal ausgegeben wird, um das Heizen zu stoppen.
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2008-181892 (Paragraph 0025 und 1)
Patentliteratur 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. Hei 5-62773 (Paragraph 0017 und 1)

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In dem Fall des bloßen Stoppens jedoch, wenn die vorherbestimmte Temperatur erreicht wird, wie in den in Patentliteratur 1 und 2 beschriebenen Induktionsheizkochfeldern, hat es dort ein Problem damit gegeben, dass eine für das Heiz-Ziel geeignete Temperaturregelung nicht durchgeführt werden kann, nachdem das Heiz-Ziel geheizt wurde. Spezieller, in einem Fall wo das Heiz-Ziel bei einer vorherbestimmten Temperatur (zum Beispiel Koch-Zustand) gehalten werden soll, ist eine Quantität von zu liefernder Hitze verschieden in Abhängigkeit von der Art, dem Volumen und desgleichen des Heiz-Ziels. In einem Fall wo die Menge des Heiz-Ziels klein und eine große Quantität Hitze geliefert wird, wird elektrische Leistung verschwendet, und in einem Fall wo die Menge des Heiz-Ziels groß ist und eine Quantität von Hitze, die dafür angemessen ist, nicht geliefert wird, kann das Heiz-Ziel nicht bei der vorherbestimmten Temperatur gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme zu lösen, und hat deshalb als Ziel ein Induktionsheizkochfeld bereitzustellen, das geeignet ist, einen optimalen Betrieb effizient durchzuführen in Abhängigkeit von der Art, dem Volumen und desgleichen des Heiz-Ziels, nachdem das Heiz-Ziel geheizt wurde.
Lösung des Problems
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Induktionsheizkochfeld bereitgestellt, enthaltend: eine Heizspule, eingerichtet, um das Heiz-Ziel induktiv zu heizen; ein Wechselrichterkreis, eingerichtet, um Hochfrequenz-Strom an die Heizspule zu liefern; und ein Regler, eingerichtet, um den Antrieb des Wechselrichterkreises mit einem Antriebssignal zu regeln, wobei der Regler enthält: Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel zum Einstellen einer Antriebsfrequenz des Antriebssignals beim Heizen des Heiz-Ziels; Stromänderungsbetrag-Detektionsmittel zum Detektieren, ob oder ob nicht ein Betrag einer Stromänderung pro vorherbestimmter Zeitperiode von einem Eingangsstrom an den Wechselrichterkreis oder einem Spulenstrom, der durch die Heizspulen fließt, ein eingestellter Betrag der Stromänderung geworden ist, der im Voraus eingestellt wird, oder weniger; Periodenmessungsmittel zum Messen einer Heizdauer vom Start einer Stromversorgung an die Heizspulen bis der Betrag der Stromänderung der eingestellte Betrag der Stromänderung oder weniger wird; und Antriebsregelungsmittel zum Regeln des Wechselrichterkreises, so dass der Hochfrequenz-Strom an die Heizspule geliefert wird in Übereinstimmung mit einer Länge der Heizdauer, die durch das Periodenmessungsmittel gemessen wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wird die elektrische Leistung geregelt in Abhängigkeit von der Heizdauer von dem Start des Heizens bis zum Erreichen der eingestellten Menge der Stromänderung oder weniger, mit dem Ergebnis, dass das energiesparende und leicht benutzbare Induktionsheizkochfeld bereitgestellt werden kann, das geeignet ist, den wärme-bewahrenden Betrieb durchzuführen, während verschwenderische Energieversorgung unterdrückt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Explosionszeichnung, die Ausführungsbeispiel 1 eines Induktionsheizkochfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Antriebsschaltkreises des Induktionskochfeldes von 1 veranschaulicht.
3 ist ein Funktions-Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Reglers in dem Induktionsheizkochfeld von 1 veranschaulicht.
4 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Lastbestimmungstabelle im Lastbestimmungsmittel der 3 zeigt, die eine Beziehung eines Spulenstroms und eines Eingangsstroms speichert.
5 ist ein Graph, der zeigt, wie der Eingangsstrom in Antwort auf die Antriebsfrequenz eines Antriebsschaltkreises von 3 durch eine Änderung in der Temperatur des Heiz-Ziels geändert wird.
6 ist ein Graph, der durch Vergrößerung eines Teils, der in der gestrichelten Linie in dem Graph von 5 gezeigt wurde, erhalten wurde.
7 ist ein Graph, der eine Temperatur und einen Eingangsstrom mit einem Zeitverlauf zeigt, beim Antrieb mit einer vorherbestimmten Antriebsfrequenz von 3.
8 ist ein Graph, der eine Beziehung der Temperatur und des Eingangsstroms zeigt, wenn der Antriebsschaltkreis von 3 bei der vorherbestimmten Antriebsfrequenz und einer geänderten Antriebsfrequenz antreibt.
9 ist ein Graph, der eine Beziehung der Temperatur und des Eingangsstroms zeigt, wenn der Antriebsschaltkreis von 3 bei der vorherbestimmten Antriebsfrequenz und einer geänderten Antriebsfrequenz antreibt.
10 ist ein Graph, der durch Vergrößerung des Ausschnitts mit der gestrichelten Linie in dem Graph von 5 erhalten wurde.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Induktionsheizkochfeldes von 3 veranschaulicht.
12 ist ein Graph, der eine Beziehung der Temperatur und des Eingangsstroms zeigt, wenn der Antriebsschaltkreis von 3 in Ausführungsbeispiel 2 des Induktionsheizkochfeldes entsprechend der vorliegenden Erfindung bei der vorherbestimmten Antriebsfrequenz und der geänderten Antriebsfrequenz antreibt.
13 ist ein Graph, der eine Beziehung der Temperatur und des Eingangsstroms zeigt, wenn der Antriebsschaltkreis von 3 in Ausführungsbeispiel 2 des Induktionsheizkochfeldes entsprechend der vorliegenden Erfindung bei der vorherbestimmten Antriebsfrequenz und der geänderten Antriebsfrequenz antreibt.
14 ist ein schematisches Diagramm, das Ausführungsbeispiel 3 des Induktionsheizkochfeldes entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
15 ist ein Diagramm, das einen Teil eines Antriebsschaltkreises eines Induktionsheizkochfeldes entsprechend Ausführungsbeispiel 4 veranschaulicht.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Antriebssignalen eines Halbbrücken-Schaltkreises entsprechend Ausführungsbeispiel 4 veranschaulicht.
17 ist ein Diagramm, das einen Teil eines Antriebsschaltkreises eines Induktionsheizkochfeldes entsprechend Ausführungsbeispiel 5 veranschaulicht.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Antriebssignals eines Vollbrücken-Schaltkreises entsprechend Ausführungsbeispiel 5 veranschaulicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiel 1
(Konfiguration)
1 ist eine perspektivische Explosionszeichnung, die Ausführungsbeispiel 1 eines Induktionsheizkochfeldes entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt enthält ein Induktionskochfeld 100 an seinem oberen Ende eine Kopfplatte 4, auf der das Heiz-Ziel 5, wie zum Beispiel ein Topf, platziert wird. In der Kopfplatte 4 sind eine erste Heizöffnung 1, eine zweite Heizöffnung 2 und eine dritte Heizöffnung 3 als Heizöffnungen zum induktiven Heizen des Heiz-Ziels 5 vorhanden. Das Induktionsheizkochfeld 100 enthält auch ein erstes Heizmittel 11, ein zweites Heizmittel 12 und ein drittes Heizmittel 13, die jeweils den Heizöffnungen 1 bis 3 entsprechen, und das Heiz-Ziel 5 kann auf jeder der Heizöffnungen 1 bis 3 platziert werden, um induktiv erhitzt zu werden.
In 1 sind das erste Heizmittel 11 und das zweite Heizmittel 12 vorhanden, um auf der Rechten und Linken an einer Vorderseite eines Hauptteils angeordnet zu werden, und das dritte Heizmittel 13 ist im Wesentlichen im Zentrum auf einer Rückseite des Hauptteils vorhanden.
Zu beachten ist, dass die Anordnung der Heizöffnungen 1 bis 3 nicht darauf beschränkt ist. Die drei Heizöffnungen 1 bis 3 können zum Beispiel Seite an Seite in einer im Wesentlichen linearen Weise angeordnet werden. Außerdem kann eine Anordnung, in der eine Mitte des ersten Heizmittels 11 und eine Mitte des zweiten Heizmittels 12 in verschiedenen Positionen in einer Tiefenrichtung sind, angenommen werden.
Die Kopfplatte 4 ist vollständig aus einem Material ausgebildet, dass Infrarotstrahlung überträgt, wie zum Beispiel hitzebeständiges Hartglas oder Kristallglas, und ist an dem Hauptteil des Induktionsheizkochfeldes 100 durch Gummidichtung oder Dichtungsmaterial in einem wasserdichten Zustand an einem Umfang einer oberen Öffnung befestigt. In der Kopfplatte 4 sind kreisförmige Topfstellen-Indikatoren, die allgemeine Aufstell-Position von Töpfen anzeigen, durch Anwenden von Farben, Drucken oder desgleichen ausgebildet, um Heizbereichen (Heizöffnungen 1 bis 3) des ersten Heizmittels 11, des zweiten Heizmittels 12 und des dritten Heizmittels 13 zu entsprechen.
An einer Vorderseite der Kopfplatte 4 sind eine Betriebseinheit 40a, eine Betriebseinheit 40b und eine Betriebseinheit 40c (nachstehend manchmal kollektiv als „Betriebseinheit 40” bezeichnet) vorhanden als Eingabegeräte zum Einstellen einer Heizleistung und von Kochmenüs (Wasserkoch-Modus, Frittier-Modus und desgleichen) zum Heizen des Heiz-Ziels 5 durch das erste Heizmittel 11, das zweite Heizmittel 12 und das dritte Heizmittel 13. Außerdem sind in der Umgebung der Betriebseinheit 40 eine Anzeigeeinheit 41a, eine Anzeigeeinheit 41b und eine Anzeigeeinheit 41c zum Anzeigen eines Betriebszustandes des Induktionsheizkochfelds 100, von Eingabe- und Betriebsdetails der Betriebseinheit 40 und desgleichen als Vermeldungsmittel 41 vorhanden. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht besonders auf den Fall eingeschränkt ist, wo die Betriebseinheiten 40a bis 40c und die Anzeigeeinheiten 41a bis 41c jeweils für die Heizöffnungen 1 bis 3 bereitgestellt sind, oder einen Fall, wo die Betriebseinheit 40 und die Anzeigeeinheit 41 kollektiv für die Heizöffnungen 1 bis 3 bereitgestellt sind.
Unter der Kopfplatte 4 und innerhalb des Hauptteils sind das erste Heizmittel 11, das zweite Heizmittel 12 und das dritte Heizmittel 13 vorhanden und die Heizmittel 11 bis 13 enthalten jeweilige Heizspulen 11a bis 13a.
Innerhalb des Hauptteils der Induktionsheizkochfelds 100 sind ein Antriebsschaltkreis 50 zum Liefern von Hochfrequenz-Strom an jede der Heizspulen 11a bis 13a der Heizmittel 11 bis 13 und ein Regler 30 zum Regeln des Betriebs des gesamten den Antriebsschaltkreis 50 enthaltenden Induktionsheizkochfelds 100 vorhanden.
Jede der Heizspulen 11a bis 13a hat eine im Wesentlichen kreisförmige, ebene Form und ist eingerichtet durch Wickeln in einer Umfangsrichtung eines leitfähigen Drahtes, der aus einem beliebigen Isolator-beschichteten Metall (zum Beispiel Kupfer, Aluminium oder desgleichen) gefertigt ist. Sodann heizt jede der Heizspulen 11a bis 13a das Heiz-Ziel 5 durch einen Induktionsheiz-Betrieb, wenn sie mit der Hochfrequenz-Strom des Antriebsschaltkreises 50 versorgt wird.
2 ist ein schematisches Diagramm, dass ein Beispiel des Antriebsschaltkreises 50 des Induktionsheizkochfelds 100 in 1 veranschaulicht. 2 stellt den Antriebsschaltkreis 50 für die Heizspule 11a in einem Fall dar, wo der Antriebsschaltkreis für jedes der Heizmittel 11 bis 13 bereitgestellt wird. Die Schaltkreiskonfiguration kann für die jeweiligen Heizmittel 11 bis 13 die gleiche sein, oder kann für jedes der Heizmittel 11 bis 13 geändert werden. Der Antriebsschaltkreis 50 in 2 enthält einen Gleichstromversorgungsstromkreis 22, einen Wechselrichterkreis 23 und einen resonanten Kondensator 24a.
Der Gleichstromversorgungsstromkreis 22 ist eingerichtet, um einen Wechselstrom, der von einer Wechselstromversorgung 21 eingegeben wird, in einen Gleichstrom, der an den Wechselrichterkreis 23 ausgegeben wird, umzuwandeln, und enthält eine Gleichrichterschaltung 22a, die aus einer Diodenbrücke oder desgleichen gebildet ist, eine Drosselspule 22b und einen Glättungskondensator 22c. Man beachte, dass die Konfiguration des Gleichstromversorgungsstromkreises 22 nicht auf die oben genannten Konfigurationen beschränkt ist, und verschiedene wohlbekannte Techniken verwendet werden können.
Der Wechselrichterkreis 23 ist eingerichtet, um Gleichstrom, der von dem Gleichstromversorgungsstromkreis 22 ausgegeben wird, in Hochfrequenz-Wechselstrom umzuwandeln, und den Hochfrequenz-Wechselstrom an die Heizspulen 11a und den resonanten Kondensator 24a zu liefern. Der Wechselrichterkreis 23 ist ein Wechselrichter von einem sogenannten Halbbrücken-Typ, in dem Schaltelemente 23a und 23b in Serie geschaltet sind mit der Ausgabe des Gleichstromversorgungsstromkreises 22, und Dioden 23c und 23d als Schwungrad-Dioden parallel zu den jeweiligen Schaltelementen 23a und 23b geschaltet sind.
Die Schaltelemente 23a und 23b sind zum Beispiel aus Siliciumbasierten IGBTs (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) gebildet. Man beachte, dass die Schaltelemente 23a und 23b aus Halbleitern mit einer breiten Bandlücke gebildet werden können, gefertigt aus Siliciumcarbid, Galliumnitrid-basiertem Material oder desgleichen. Die Halbleiter mit einer breiten Bandlücke können für die Schaltelemente 23a und 23 verwendet werden, um Einspeisungsverluste in den Schaltelementen 23a und 23b zu verringern. Außerdem strahlt der Antriebsschaltkreis, selbst wenn eine Schaltfrequenz (Antriebsfrequenz) zu einer hohen Frequenz (hohen Geschwindigkeit) eingestellt wird, zufriedenstellend Hitze ab, mit dem Ergebnis, dass eine Heizrippe für den Antriebsschaltkreis klein ausgeführt werden kann, und dass Verringerungen in Größe und Kosten des Antriebsschaltkreises 50 verwirklicht werden können. Man beachte, dass der Fall, wo die Schaltelemente 23a und 23b IGBTs sind beispielhaft erläutert wird, aber die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und MOSFETs und andere solche Schaltelemente verwendet werden können.
Der Betrieb der Schaltelemente 23a und 23b wird durch den Regler 30 geregelt, und der Wechselrichterkreis 23 gibt den Hochfrequenz-Wechselstrom von ungefähr 20 kilohertz (kHz) bis 50 kilohertz (kHz) in Übereinstimmung mit der Antriebsfrequenz aus, die von dem Regler 30 an die Schaltelemente 23a und 23b geliefert wird. Dann fließt ein Hochfrequenz-Strom von ungefähr einigen Zehn Ampere (A) durch die Heizspule 11a, und die Heizspule 11a heizt induktiv das Heiz-Ziel 5, das auf der Kopfplatte 4 direkt darüber platziert ist, durch einen magnetischen Hochfrequenz-Induktionsfluss, der durch einen dadurch fließenden Hochfrequenz-Strom erzeugt wird.
Mit dem Wechselrichterkreis 23 ist ein Resonanzkreis, der eine Heizspule 11a und den resonanten Kondensator 24a enthält, verbunden. Der resonante Kondensator 24a ist in Serie mit der Heizspule 11a geschaltet, und der Resonanzkreis hat eine Resonanzfrequenz, die einer Induktivität der Heizspule 11a, einer Kapazität des resonanten Kondensators 24a und desgleichen entspricht. Man beachte, dass die Induktivität der Heizspulen 11a sich in Übereinstimmung mit Eigenschaften des Heiz-Ziels 5 (Metalllast) verändert, wenn die Metalllast magnetisch gekoppelt ist, und die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises sich in Übereinstimmung mit der Änderung in der Induktivität verändert.
Desweiteren enthält der Antriebsschaltkreis 50 ein Eingangsstrom-Detektionsmittel 25a, ein Spulenstrom-Detektionsmittel 25b und ein Temperatur-Fühlmittel 26. Das Eingangsstrom-Detektionsmittel 25a detektiert einen elektrischen Strom, der von der Wechselstromversorgung (kommerzielle Stromversorgung) 21 an den Gleichstromversorgungsstromkreis 22 eingegeben wird, und gibt ein Spannungssignal an den Regler 30 aus, das einem Eingangsstrom-Wert entspricht.
Das Spulenstrom-Detektionsmittel 25b ist zwischen die Heizspule 11a und den resonanten Kondensator 24a geschaltet. Das Spulenstrom-Detektionsmittel 25b detektiert einen elektrischen Strom, der durch die Heizspule 11a fließt, und gibt ein Spannungssignal an den Regler 30 aus, das einem Heizspulenstrom-Wert entspricht.
Das Temperatur-Fühlmittel 26 ist zum Beispiel aus einem Thermistor gebildet, und detektiert eine Temperatur auf der Grundlage von Wärme, die vom Heiz-Ziel 5 an die Kopfplatte 4 übertragen wird. Man beachte, dass das Temperatur-Fühlmittel 26 nicht auf den Thermistor beschränkt ist, und jeder Sensor, wie zum Beispiel ein Infrarotsensor, verwendet werden kann. Eine durch das Temperatur-Fühlmittel 26 gefühlte Temperatur-Information kann verwendet werden, um das Induktionsheizkochfeld 100 mit einer höher Verlässlichkeit zu erhalten.
3 ist ein Funktions-Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Reglers 30 in dem Induktionsheizkochfeld 100 von 2 veranschaulicht, und der Regler 30 wird mit Bezug zu 3 beschrieben. Der Regler 30 aus 3, der durch einen Mikrocomputer, einen digitalen Signalprozessor (DSP) oder desgleichen angelegt ist, ist eingerichtet, um den Betrieb des Induktionsheizkochfelds 100 zu regeln, und enthält ein Antriebsregelungsmittel 31, ein Lastbestimmungsmittel 32, ein Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel 33, ein Stromänderungs-Detektionsmittel 35, ein Periodenmessungsmittel 35, und Eingabe/Ausgabe-Regelungsmittel 36.
Das Antriebsregelungsmittel 31 gibt Antriebssignale DS an die Schaltelemente 23a und 23b des Wechselrichterkreises 23 aus, um die Schaltelemente 23a und 23b zu veranlassen, Schaltoperationen durchzuführen und dadurch den Wechselrichterkreis 23 anzutreiben. Dann regelt das Antriebsregelungsmittel 31 den Hochfrequenz-Strom, der an die Heizspule 11a geliefert wird, um das Heizen des Heiz-Ziels 5 zu regeln. Jedes der Antriebssignale DS ist beispielsweise ein Signal, das eine vorherbestimmte Antriebsfrequenz von ungefähr 20 bis 50 kilohertz (kHz) mit einer vorherbestimmten relativen Einschaltdauer (ein Einschaltdauer-Verhältnis, z. B. 0.5) aufweist.
Das Lastbestimmungsmittel 32 ist eingerichtet, um eine Lastbestimmungs-Verarbeitung an dem Heiz-Ziel 5 durchzuführen, und bestimmt ein Material des Heiz-Ziels 5 als eine Last. Man beachte, dass das Lastbestimmungsmittel 32 das Material des Heiz-Ziels 5 (Topf) bestimmt, das als Last dient, durch allgemeines Einteilen des Materials in beispielsweise ein magnetisches Material, wie zum Beispiel Eisen oder SUS 430, ein Hochwiderstands nicht-magnetisches Material, wie zum Beispiel SUS 304, und ein Niedrigwiderstands nicht-magnetisches Material, wie zum Beispiel Aluminium oder Kupfer.
Das Lastbestimmungsmittel 32 hat eine Funktion der Verwendung einer Beziehung eines Eingangsstroms und eines Spulenstroms, um eine Last des oben-beschriebenen Heiz-Ziels 5 zu bestimmen. 4 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Last-Unterscheidungs-Tabelle des Heiz-Ziels 5 auf der Grundlage der Beziehung des durch die Heizspule 11a fließenden Spulenstroms und des Eingangsstroms zeigt. Wie in 4 gezeigt ist die Beziehung des Spulenstroms und des Eingangsstroms für das Material (Topflast) des auf der Kopfplatte 4 platzierten Heiz-Ziels 5 verschieden.
Das Lastbestimmungsmittel 32 speichert die Lastbestimmungstabelle, die in Tabellenform eine Korrelation zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom ausdrückt, was in 4 gezeigt wird. Dann, wenn ein Antriebssignal zum Bestimmen der Last von dem Antriebsregelungsmittel 31 ausgegeben wird, um den Wechselrichterkreis 23 anzutreiben, detektiert das Lastbestimmungsmittel 32 den Eingangsstrom von einem Ausgangssignal des Eingangsstrom-Detektionsmittels 25a. Zur gleichen Zeit detektiert das Lastbestimmungsmittel 32 den Spulenstrom von einem Ausgangssignal des Spulenstrom-Detektionsmittels 25b. Das Lastbestimmungsmittel 32 bestimmt das Material des Heiz-Ziels (Topf) 5, der platziert worden ist, aus der Lastbestimmungstabelle von 4 auf der Grundlage des Spulenstroms und des Eingangsstroms, die detektiert worden sind. Auf diese Weise kann die Lastbestimmungstabelle innen gespeichert werden, um das Lastbestimmungsmittel 32 zu erstellen, das die Last automatisch mit einer preiswerten Konfiguration bestimmt.
Man beachte, dass in einem Fall, wo das Lastbestimmungsmittel 32 aus 3 bestimmt, dass das Heiz-Ziel 5 aus dem Niedrigwiderstands nicht-magnetischen Material gefertigt ist, bestimmt wird, dass das Heiz-Ziel 5 nicht durch das Induktionsheizkochfeld 100 erhitzt werden kann. Dann regelt das Eingangs/Ausgangs-Regelungsmittel 36 das Vermeldungsmittel 41, um die Nachricht auszugeben und den Nutzer aufzufordern den Topf zu ändern. Zu dieser Zeit wird die Regelung durchgeführt, um den Hochfrequenz-Strom von dem Antriebsschaltkreis 50 nicht an die Heizspule 11a zu liefern. Außerdem regelt das Eingangs/Ausgangs-Regelungsmittel 36, in einem Fall wo das Lastbestimmungsmittel 32 einen Keine-Last-Zustand bestimmt, das Vermeldungsmittel 41, so dass es vermeldet, dass das Heizen nicht durchgeführt werden kann, um dadurch den Nutzer zu veranlassen, einen Topf zu platzieren. Auch wird in diesem Fall die Regelung so durchgeführt, dass der Hochfrequenz-Strom nicht an die Heizspule 11a geliefert wird. Auf der anderen Hand wird in einem Fall, wo das Lastbestimmungsmittel 32 bestimmt, dass das Heiz-Ziel 5 aus einem magnetischem Material oder dem Hochwiderstands nicht-magnetischen Material gefertigt ist, bestimmt, dass diese Töpfe aus Materialen gefertigt sind, die durch das Induktionsheizkochfeld 100 erhitzt werden können.
Das Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel 33 ist eingerichtet, um die Antriebsfrequenz f der Antriebssignale DS einzustellen, die an den Wechselrichterkreis 23 ausgegeben werden soll, wenn von dem Wechselrichterkreis 23 an die Heizspule 11a geliefert wird. Im Besonderen hat das Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel 33 eine Funktion die Antriebsfrequenz f automatisch einzustellen in Übereinstimmung mit einem Bestimmungsergebnis des Lastbestimmungsmittels 32. Noch spezieller speichert das Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel 33 zum Beispiel eine Tabelle, um die Antriebsfrequenz f in Übereinstimmung mit dem Material des Heiz-Ziels 5 und der eingestellten Heiz-Leistung zu bestimmen. Dann, wenn mit einem Ergebnis der Lastbestimmung und der eingestellten Heiz-Leistung eingegeben, bezieht sich das Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel 33 auf die Tabelle um einen Wert fd der Antriebsfrequenz f zu bestimmen. Man beachte, dass das Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel 33 eine Frequenz einstellt, die höher ist als die Resonanzfrequenz (Antriebsfrequenz fmax in 5) des Resonanzkreises, so dass der Eingabestrom nicht zu groß wird.
Auf diese Weise treibt das Antriebsfrequenz-Bestimmungsmittel 33 den Wechselrichterkreis 23 mit einer Antriebsfrequenz f an, die dem Material des Heiz-Ziels 5 auf der Grundlage des Lastbestimmungsergebnisses entspricht, mit dem Ergebnis, dass eine Erhöhung im Eingangsstrom unterdrückt werden kann, und somit die Erhöhung in der Temperatur des Wechselrichterkreises 23 unterdrückt werden kann, um so die Verlässlichkeit zu steigern.
Das Stromänderungs-Detektionsmittel 34 ist eingerichtet, um, wenn der Wechselrichterkreis 23 mit der Antriebsfrequenz f = fd angetrieben wird, die in dem Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel eingestellt wird, einen Betrag der Stromänderung ΔI im Eingangsstrom pro vorherbestimmter Zeitperiode zu detektieren. 5 ist ein Graph, der eine Beziehung des Eingangsstroms in Bezug auf die Antriebsfrequenz f zur Zeit einer Temperaturänderung des Heiz-Ziels 5 zeigt. Man beachte, dass in 5 die dünne Linie Eigenschaften anzeigt, wenn das Heiz-Ziel 5 eine niedrige Temperatur hat, und die dicke Linie Eigenschaften anzeigt, wenn das Heiz-Ziel 5 eine hohe Temperatur hat. Wie in 5 dargestellt, ändert sich der Eingangsstrom in Abhängigkeit von der Temperatur des Heiz-Ziels 5. Die Eigenschaften ändern sich, weil das Heiz-Ziel 5, welches aus Metall ausgebildet ist, sich zusammen mit einer Temperaturänderung in elektrischem Widerstand und magnetischer Permeabilität ändert, was zu einer Änderung in der Last-Impedanz in dem Antriebsschaltkreis 50 führt. Man beachte, dass die vorherbestimmte Zeitperiode eine Periode sein kann, die im Voraus eingestellt wird, oder eine Periode sein kann, die durch einen Vorgang in der Betriebseinheit 40 geändert werden kann.
6 ist ein Graph, der durch Vergrößern eines mit gestrichelten Linien in 5 gezeigten Teils erhalten wurde. Wie oben beschrieben wird der Eingangsstrom graduell verringert zusammen mit einer Erhöhung der Temperatur des Heiz-Ziels 5, wenn der Wechselrichterkreis 23 in einem Zustand angetrieben wird, in dem die Antriebsfrequenz f wie in 6 gezeigt bei fd festgehalten wird, um die Antriebsfrequenz bei einer Frequenz, die höher als fmax ist, anzutreiben, und der Eingangsstrom (Betriebspunkt) verändert sich von Punkt A zu Punkt B, so wie sich die Temperatur des Heiz-Ziels 5 von niedrig zu hoch verändert. Man beachte, dass in dem Zustand, in dem die Antriebsfrequenz f bei fd festgehalten wird, eine relative Einschaltdauer (AN/AUS Verhältnis) der Schaltelemente des Wechselrichterkreises 23 auch bei einem festgehalten Zustand eingestellt ist.
7 ist ein Graph, der Veränderungen über die Zeit in der Temperatur des Heiz-Ziels 5 und des Eingangsstroms zeigt, wenn das Heiz-Ziel 5 Wasser als Inhalt enthält und in einem Zustand, bei dem die Antriebsfrequenz f festgehalten wird, erhitzt wird. In einem Fall, wo das Erhitzen mit der wie in Teil (a) von 7 festgehaltenen Antriebsfrequenz f durchgeführt wird, erhöht sich die Temperatur (Wassertemperatur) des Heiz-Ziels 5 graduell bis zum Kochen, wie in Teil (b) von 7 gezeigt. Außerdem verringert sich der Eingangsstrom, zusammen mit der Erhöhung der Temperatur des Heiz-Ziels 5, graduell, wie in Teil (c) von 7 gezeigt (siehe 6).
Danach wird ein Betrag der Temperaturänderung verringert, wenn das Wasser einen Siedepunkt erreicht, und der Betrag der Änderung im Eingangsstrom wird entsprechend verringert. Wenn das Wasser ein Koch-Zustand wird, werden der Betrag der Temperaturänderung und der Betrag der Stromänderung ΔI des Eingangsstroms sehr klein. Deshalb ist das Stromänderungs-Detektionsmittel 34 in 3 so eingerichtet, dass es bestimmt, wenn der Betrag der Stromänderung ΔI des Eingangsstroms ein eingestellter Betrag der Stromänderung ΔIref (zum Beispiel wenn der Betrag der Stromänderung 3 Prozent (%) des Eingangsstroms wird) wird oder weniger, dass das Heiz-Ziel 5 eine vorherbestimmte Temperatur erreicht hat und das Kochen (Wasserkochen) beendet ist.
Wie oben beschrieben bedeutet, die Menge der Stromänderung ΔI zu detektieren, die Temperatur des Heiz-Ziels 5 zu detektieren. Die Temperaturänderung des Heiz-Ziels 5 wird auf der Grundlage des Betrags der Stromänderung ΔI detektiert, mit dem Ergebnis, dass die Änderung in der Temperatur des Heiz-Ziels 5 unabhängig von dem Material des Heiz-Ziels 5 detektiert werden kann. Außerdem kann die Änderung in der Temperatur des Heiz-Ziels 5 auf der Grundlage der Änderung im Eingangsstrom detektiert werden, mit dem Ergebnis, dass die Änderung in der Temperatur des Heiz-Ziels 5 mit einer hohen Geschwindigkeit im Vergleich zu einem Temperatursensor oder desgleichen detektiert werden kann.
Das Periodenmessungsmittel 35 ist eingerichtet, um eine Heizdauer Th zu messen, vom Start der Stromversorgung der Heizspule 11a bis der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger in dem Stromänderungs-Detektionsmittel wird. Dann verringert das Antriebsregelungsmittel 31 die elektrische Leistung, die an die Heizspule 11a in Abhängigkeit von einer durch das Periodenmessungsmittel 35 gemessenen Länge der Heizdauer Th geliefert wird. Das Antriebsregelungsmittel 31 setzt die Fixierung der Antriebsfrequenz f = fd zurück, und erhöht die Antriebsfrequenz f um einen Erhöhungsbetrag Δf(f = fd + Δf), um den Wechselrichterkreis 23 anzutreiben.
Im Besonderen ist das Antriebsregelungsmittel 31 eingerichtet, um den Erhöhungsbetrag Δf in Abhängigkeit von der Länge der Heizdauer Th zu ändern, und stellt den Erhöhungsbetrag Δf kleiner ein, wenn die Heizdauer Th länger wird. Man beachte, dass das Antriebsregelungsmittel 31 eine Tabelle speichert, die eine Beziehung der Heizdauer Th und des Erhöhungsbetrags Δf im Voraus anzeigt, und das Antriebsregelungsmittel 31 bezieht sich auf die Tabelle, um den Erhöhungsbetrag Δf zu bestimmen.
8 und 9 sind Graphen, die jeder ein Beispiel von Änderungen über die Zeit in jeweiligen Eigenschaften (die Antriebsfrequenz f, die Temperatur, und der Eingangsstrom) zeigen, wenn Wasser in das Heiz-Ziel 5 gefüllt und gekocht wird. Man beachte, dass 8 und 9 die Eigenschaften zeigen, wenn Wasser in dem Heiz-Ziel 5, welches aus dem gleichen Material gefertigt ist, enthalten ist, zur Zeit eines Wasserkoch-Modus enthalten ist, und 9 zeigt die Eigenschaften in einem Fall, wo eine Menge von Wasser größer ist als in 8.
Wie in Teil (a) von 8 gezeigt erhöht sich die Temperatur (Wassertemperatur) des Heiz-Ziels 5 graduell bis zum Kochen wie in Teil (b) von 8 gezeigt, wenn das Heizen mit der bei fd festgehaltenen Antriebsfrequenz gestartet wird. Bei festgehaltener Antriebsfrequenz-Regelung werden der Eingangsstrom-Wert und somit der Eingangsstrom graduell verringert, wie in Teil (c) von 8 gezeigt, zusammen mit der Erhöhung der Temperatur des Heiz-Ziels 5. Außerdem wird wie in den Teilen (b) und (c) von 8 gezeigt der Wert der Stromänderung ΔI verringert, wenn sich die Temperatur erhöht.
Dann, in einem Fall, wo der Betrag der Stromänderung ΔI des Eingangsstroms zur Zeit t1 der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger wird, bestimmt das Stromänderungs-Detektionsmittel, dass das Wasserkochen beendet ist, und das Periodenmessungsmittel 35 misst die Heizdauer Th vom Start der Stromversorgung bis zur Zeit t1, bei der der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref wird oder weniger.
Hier ist, wie in den Teilen (a) bis (c) der 9 gezeigt, in einem Fall wo das Volumen (Wassermenge) in dem Heiz-Ziel groß ist, die Heizdauer Th bis zur Zeit t2, wenn der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger wird, länger als die Heizdauer Th (Zeit t1) in 8 (t2 > t1). Die Heizdauer Th, bis der Betrag der Stromänderung ΔI des Eingangsstroms der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger wird, ist verschieden in Abhängigkeit der Menge des Wassers in dem Heiz-Ziel 5, und wenn das Volumen (Wassermenge) in dem Heiz-Ziel größer wird, wird die Heizdauer Th länger. Man beachte, dass der Fall, wo das Wasservolumen im Wasserkoch-Modus verschieden ist, beispielhaft erläutert wurde, aber auch in einem anderen Modus als dem Wasserkoch-Modus, die Heizdauer Th für den Typ des Inhalts des Heiz-Ziels 5 verschieden ist, in dem Fall wo der Typ verschieden ist.
Hier, beim Halten der Temperatur in einem vorherbestimmten Temperatur-Zustand (Koch-Zustand) nach dem Heizen in einem Zustand, in dem die Antriebsfrequenz f bei fd festgehalten wird, gibt das Antriebsregelungsmittel 31 die Antriebssignal DS aus, die die Antriebsfrequenz f = fd + Δf aufweisen, die durch Erhöhen der Antriebsfrequenz mit dem Erhöhungsbetrag Δf erhalten wird. In anderen Worten, beim Halten der Temperatur des Heiz-Ziels 5, ist solche Heizleistung zum Erhöhen der Temperatur nicht notwendig, und somit wird ein Betrag der Wärme, die von der Heizspule 11a auf das Heiz-Ziel 5 angewandt wird, unterdrückt. Deshalb wird, in dem Fall wo die Heizdauer Th kurz ist wie in 8, die Antriebsfrequenz f um einen großen Betrag erhöht, um den Wechselrichterkreis 23 mit den Antriebssignalen DS, die die Antriebsfrequenz f = fd + Δf1 aufweisen, anzutreiben. Auf der anderen Hand wird in dem Fall, wo die Heizdauer Th lang ist wie in 9, die Antriebsfrequenz f um einen kleinen Betrag erhöht, um den Wechselrichterkreis 23 mit den Antriebssignalen DS, die die Antriebsfrequenz f = fd + Δf2 aufweisen, anzutreiben.
10 ist ein Graph, der eine Beziehung des Erhöhungsbetrags der Antriebsfrequenz f und des Eingangsstroms (Heizleistung) zeigt. Wie in 10 gezeigt ändert sich die Eingangsleistung von einem Stromwert Ia an einem Punkt A zu einem Stromwert Ib an einem Punkt B, wenn der Heizbetrieb in dem Zustand, in dem die Antriebsfrequenz f bei fd festgehalten wird, durchgeführt wird. Dann, beim Punkt B, in dem Fall wo der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger wird, bestimmt das Antriebsregelungsmittel 31 einen Erhöhungsbetrag Δf1 (sieh 8) oder einen Erhöhungsbetrag Δf2 (siehe 9) in Abhängigkeit von der Länge der Heizdauer Th.
Zu dieser Zeit werden die Erhöhungsbeträge Δf1 und Δf2 so eingestellt, dass selbst wenn die Antriebsfrequenz f erhöht wird, um die Heizleistung zu verringern, die Wassertemperatur kaum verringert wird, um eine konstante Temperatur zu halten, und der Betriebspunkt wechselt von Punkt B zu Punkt C1 (oder Punkt C2). Dann, in dem Fall wo der Wechselrichterkreis 23 mit den Antriebssignalen DS angetrieben wird, die die Antriebsfrequenz f = fd + Δf1 haben, nimmt der Eingangsstrom einen Stromwert Ic1 an. Auf der anderen Hand nimmt, in einem Fall wo der Wechselrichterkreis 23 mit den Antriebssignalen DS angetrieben wird, die die Antriebsfrequenz f = fd + Δf2 haben, der Eingangsstrom einen Stromwert Ic2 (> Ic1) an. Dann, selbst wenn die Antriebsfrequenz erhöht wird, um die Heizleistung zu verringern, wird die Wassertemperatur kaum verringert um einen wärme-bewahrenden Zustand zu halten.
Wie oben beschrieben wird, damit der Hochfrequenz-Strom (Heizleistung) bei und nach der Heizdauer Th angewandt wird, die Heizleistung relativ hoch eingestellt, in dem Fall wo die Heizdauer Th lang ist, und die Heizleistung wird relativ niedrig eingestellt, in dem Fall wo die Heizdauer kurz ist, mit dem Ergebnis, dass das energiesparende und leicht zu verwendende Induktionsheizkochfeld, welches geeignet ist den wärme-bewahrenden Betrieb beim Unterdrücken von verschwenderischer Stromversorgung durchzuführen, erhalten werden kann. Besonders in dem Fall des Wasserkoch-Modus (Kochens von Wasser), wird die Wassertemperatur nie 100°C oder mehr, selbst wenn die Heizleistung unnötig erhöht wird, und somit kann der Koch-Zustand selbst aufrecht erhalten werden, wenn die Antriebsfrequenz f erhöht wird um die Heizleistung zu verringern.
(Betriebsbeispiel)
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Induktionsheizkochfelds 100 darstellt, und das Betriebsbeispiel des Induktionskochfelds 100 wird mit Bezug zu den 1 bis 11 beschrieben. Zuerst wird das Heiz-Ziel 5 durch den Nutzer auf einer Heizöffnung der Kopfplatte 4 platziert, und die Betriebseinheit 40 wird angewiesen das Heizen zu beginnen (die Heizleistung anzuwenden). Dann wird in dem Lastbestimmungsmittel 32 die Lastbestimmungstabelle, die die Beziehung zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom anzeigt, verwendet, um das Material des platzierten Heiz-Ziels (Topf) 5 als Last zu bestimmen (Schritt ST1, siehe 4). Man beachte, dass in dem Fall wo bestimmt wird, dass das Lastbestimmungsergebnis ist, dass das Material nicht erhitzt werden kann, oder es dort keine Last gibt, die Nachricht vom Vermeldungsmittel 41 vermeldet wird, und die Regelung wird so durchgeführt, dass Hochfrequenz-Strom von dem Antriebsschaltkreis 50 zu der Heizspule 11a nicht geliefert wird.
Als nächstes wird in dem Antriebsfrequenz-Bestimmungsmittel (33) der Wert fd der Antriebsfrequenz f entsprechend dem Topfmaterial, welches auf der Grundlage des Lastbestimmungsergebnisses des Lastbestimmungsmittels 32 bestimmt wird, bestimmt (Schritt ST2). Zu diesem Zeitpunkt wird die Antriebsfrequenz f zu der Frequenz f = fd eingestellt, die höher ist als die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises, so dass der Eingangsstrom nicht zu groß wird. Danach wird der Wechselrichterkreis 23 durch das Antriebsregelungsmittel 31 mit der Antriebsfrequenz f angetrieben, die bei fd festgehalten wird, um den Induktionsheizbetrieb zu beginnen (Schritt ST3). Mit dem Start des Induktionsheizbetriebs durch den Start der Stromversorgung, wird die Messung der Heizdauer Th durch das Periodenmessungsmittel 35 gestartet.
Während der Induktionsheizbetrieb durchgeführt wird, wird der Betrag der Stromänderung ΔI bei einem vorherbestimmten Abtastintervall in dem Stromänderungs-Detektionsmittel 34 berechnet (Schritt ST4). Der Betrag der Stromänderung ΔI wird detektiert, um die Änderung in der Temperatur des Heiz-Ziels 5 zu detektieren. Dann wird bestimmt, ob oder ob nicht der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger ist (Schritt ST5). Während das Heiz-Ziel 5 von niedriger zu hoher Temperatur übergeht, wird der Betrag der Stromänderung ΔI verringert (siehe 7 bis 9). Die Änderung in der Temperatur des Heiz-Ziels 5 kann auf der Grundlage der Änderung im Eingangsstrom detektiert werden, mit dem Ergebnis, dass die Änderung in der Temperatur des Heiz-Ziels 5 mit einer hohen Geschwindigkeit detektiert werden kann im Vergleich zur Detektion durch einen Temperatursensor oder desgleichen.
Dann, wenn der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger wird, wird die Heizdauer Th in dem Periodenmessungsmittel 35 (Schritt ST6) detektiert. Danach wird der Erhöhungsbetrag Δf der Antriebsfrequenz auf der Grundlage der Heizdauer Th in dem Antriebregelungsmittel 31 bestimmt. Die Antriebsfrequenz des Wechselrichterkreises 23 wird in dem Antriebsregelungsmittel 31 von f = fd zu f = fd + Δf verändert, und verringerter Hochfrequenz-Strom wird von dem Wechselrichterkreis 23 an die Heizspule 11a geliefert (Schritt ST7, sieh 8 bis 10). Man beachte, dass, wenn der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger wird, oder wenn der Wert fd des Antriebsfrequenz um den Erhöhungsbetrag Δf erhöht wird, so dass die Antriebsfrequenz f = fd + Δf wird, der Abschluss des Wasserkochens vom Vermeldungsmittel 41 an den Nutzer unter der Kontrolle des Eingangs/Ausgangs-Regelungsmittels 36 vermeldet wird.
Wie oben beschrieben wird die Antriebsfrequenz f der Leistung, die an die Heizspule 11a geliefert werden soll, nachdem ein vordefinierter Betrag des Stromänderung ΔI erreicht wird, durch den Erhöhungsbetrag Δf1 oder Δf2 in Abhängigkeit von der Länge der Heizdauer Th verändert, mit dem Ergebnis dass das Induktionsheizkochfeld 100, welches leicht zu verwenden ist und Energieeinsparung verwirklicht, bereitgestellt werden kann. Im Besonderen in einem Fall des einfachen Erhöhens der vorherbestimmten Antriebsfrequenz f, wenn der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref wie vorher erreicht wurde, hat es dann ein Problem darin gegeben, dass ein optimaler wärmebewahrender Zustand in Abhängigkeit von der Menge oder der Art des Inhalts nicht aufrecht erhalten werden kann. In anderen Worten, in dem Fall wo die Menge des Inhalts des Heiz-Ziels 5 groß ist, reicht eine Quantität von Wärme nicht aus die Temperatur graduell zu verringern, was Wiedererhitzen notwendig macht. Auf der anderen Hand wird, in einem Fall wo die Menge des Inhalts des Heiz-Ziels 5 klein ist, übermäßig elektrische Leistung verbraucht.
Hier ist, wie in 8 und 9 gezeigt, wenn das Volumen oder desgleichen des Inhalts des Heiz-Ziels verschieden ist, die Heizdauer Th selbst mit der gleichen Antriebsfrequenz f verschieden. Unter Berücksichtigung dieses Punktes bestimmt das Antriebsregelungsmittel 31 den Erhöhungsbetrag Δf in Übereinstimmung mit der Länge der Heizdauer Th, um die Antriebsfrequenz f zum Bewahren von Wärme zu ändern. Auf diese Weise kann die elektrische Leistung, die notwendig und hinreichend ist für die Menge des Heiz-Ziels 5, an die Heizspule 11a geliefert werden, mit dem Ergebnis, dass Energie effizient gespart werden kann.
Ausführungsbeispiel 2
12 und 13 sind Graphen, die Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigen, und ein anderes Betriebsbeispiel des Antriebsregelungsmittels 31 des Induktionsheizkochfelds 100 wird mit Bezug zu den 12 und 13 beschrieben. Man beachte, dass in den 12 und 13 Teile, die die gleichen Komponenten mit den Graphen der 8 und 9 haben durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt werden, und eine Beschreibung davon wird weggelassen. Regelung durch das Antriebsregelungsmittel 31 in 12 und 13 ist verschieden von der Regelung durch das Antriebsregelungsmittel 31 in 8 und 9 in einer Zeitvorgabenänderung der Antriebsfrequenz f.
Wie in 12 und 13 gezeigt, ist das Antriebsregelungsmittel 31 eingerichtet, um den Hochfrequenz-Strom zu regeln, der zu verringern ist, nachdem eine vorherbestimmte zusätzliche Dauer Te verstrichen ist seit der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger geworden ist. Man beachte, dass die zusätzliche Dauer Te eine Periode meint von einer Zeit t1, bei der der Betrag der Stromänderung ΔI der eingestellte Betrag der Stromänderung ΔIref oder weniger geworden ist, bis zur Zeit t10 (sieh 12) oder t20 (sieh 13) wenn die Antriebsfrequenz geändert wird.
Hier kann die zusätzliche Dauer Te im Voraus in dem Antriebsregelungsmittel 31 eingestellt werden, oder kann geeignet sein, eine Eingabe aus der Betriebseinheit 40 oder desgleichen zu sein, aber das Antriebsregelungsmittel 31 hat eine Funktion des Bestimmens einer Länge der zusätzlichen Dauer Te in Übereinstimmung mit der Länge der Heizdauer Th. Im Besonderen stellt das Antriebsregelungsmittel 31 die zusätzliche Dauer Te länger ein, wenn die Heizdauer Th länger wird. Man beachte, dass das Antriebsregelungsmittel 31 die zusätzliche Dauer Te als beispielsweise die zusätzliche Dauer Te = α × die Heizdauer Th (α ist ein vorherbestimmter Koeffizient) berechnet, oder eine Tabelle speichern kann, die eine Beziehung der Heizdauer Th und der zusätzlichen Dauer Te anzeigt.
Deshalb wird, wenn der Wasserkoch-Modus eingestellt ist, die Antriebsfrequenz f zum Antreiben bei fd festgehalten, und somit ändert sich die Heizdauer Th in Abhängigkeit von der Menge von Wasser, das in das Heiz-Ziel 5 gefüllt wurde. Im Besonderen wird die Heizdauer Th kurz, in dem Fall wo die Menge von Wasser klein ist wie in 12, und die Heizdauer wird lang, in dem Fall wo die Menge von Wasser groß ist wie in 13. Zu diesem Zeitpunkt, in dem Fall wo die Heizdauer Th kurz ist, stellt das Antriebsregelungsmittel 31 die zusätzliche Dauer Te kurz ein, um den Antriebsschaltkreis 50 wie in 12 gezeigt anzutreiben, und in dem Fall wo die Heizdauer Th lang ist, stellt das Antriebsregelungsmittel 31 die zusätzliche Heizdauer Th lang ein, um den Antriebsschaltkreis 50 wie in 13 gezeigt anzutreiben.
Auf diese Weise, kann der Heizbetrieb durchgeführt werden, so dass der gesamte Inhalt in dem Heiz-Ziel 5 die vorherbestimmte Temperatur verlässlich erreicht. Besonders unmittelbar nachdem die Menge der Stromänderung ΔI die eingestellte Menge der Stromänderung ΔIref oder weniger wird, die Temperatur in dem Heiz-Ziel 5 (Topf) ungefähr 100°C erreicht hat, kann aber in das Heiz-Ziel 5 gefülltes Wasser uneinheitliche Temperatur haben, so dass das Wasser in seiner Gesamtheit in einigen Fällen nicht den Siedepunkt erreicht hat. Deshalb wird, selbst nachdem bestimmt wurde, dass die Menge der Stromänderung ΔI die eingestellte Menge der Stromänderung ΔIref oder weniger wird, und dass die vorherbestimmte Temperatur erreicht wurde, der Wechselrichterkreis 23 in dem Zustand angetrieben, in dem die Antriebsfrequenz f bei fd festgehalten wird, bis die zusätzliche Dauer Te verstrichen ist.
Außerdem wird in dem Fall wo die Menge von Wasser groß ist, die Temperaturuneinheitlichkeit im Wasser im Heiz-Ziel 5 oft groß, verglichen mit dem Fall, wo die Wassermenge klein ist, und es wird mehr Zeit benötigt um Wasser in seiner Gesamtheit verlässlich zu kochen. Deshalb wird die zusätzliche Dauer Te in Abhängigkeit von der Länge der Heizdauer Th eingestellt. Auf diese Weise kann das energiesparende und leicht zu verwendende Induktionsheizkochfeld 100 erhalten werden, das geeignet ist verschwenderische Energieversorgung zu unterdrücken, was zum Kochen und verlässlichen Kochen von Wasser in seiner Gesamtheit in einem kurzen Zeitraum nötig ist.
Ausführungsbeispiel 3
14 ist ein Diagramm, das Ausführungsbeispiel 3 des Induktionsheizkochfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und das Induktionsheizkochfeld wird mit Bezug zu 14 beschrieben. Man beachte, dass in den Antriebsschaltkreis 150 von 14 Teile die die gleichen Komponenten wie der Antriebsschaltkreis 50 aus 2 aufweisen mit den gleichen Bezugszeichen angezeigt werden, und eine Beschreibung davon wird weggelassen. Der Antriebsschaltkreis 150 von 14 ist verschieden von dem Antriebsschaltkreis 50 von 2 darin, dass der Antriebsschaltkreis 150 eine Vielzahl von Kondensatoren 24a und 24b enthält.
Im Besonderen hat der Antriebsschaltkreis 150 eine Konfiguration, in der der Antriebsschaltkreis 150 außerdem den resonanten Kondensator 24b enthält, der parallel geschaltet ist mit dem resonanten Kondensator 24a. Deshalb bilden in dem Antriebsschaltkreis 50 die Heizspule 11a und die resonanten Kondensatoren 24a und 24b einen Resonanzkreis. Hier werden Kapazitäten der resonanten Kondensatoren 24a und 24b auf der Grundlage der maximalen Heizleistung (maximale Eingangsleistung) bestimmt, die für das Induktionsheizkochfeld nötig ist. In dem Resonanzkreis kann die Vielzahl von Kondensatoren 24a und 24b verwendet werden, um die Kapazitäten der individuellen resonanten Kondensatoren 24a und 24b zu halbieren, mit dem Ergebnis, dass eine preiswerte Antriebsregelung selbst in dem Fall erhalten werden kann, wo die Vielzahl von Kondensatoren 24a und 24b verwendet werden.
Zu diesem Zeitpunkt der Vielzahl von resonanten Kondensatoren 24a und 24b, die parallel miteinander geschaltet sind, wird das Spulenstrom-Detektionsmittel 25b auf der Seite des resonanten Kondensators 24a angeordnet. Dann wird der durch das Spulenstrom-Detektionsmittel 25b fließende elektrische Strom der halbe Spulenstrom, der auf der Heizspulen-11a Seite fließt. Deshalb weist das Spulenstrom-Detektionsmittel 25 eine kleine Größe auf, und eine kleine Kapazität kann verwendet werden, ein kleiner und preiswerter Regelungsschaltkreis kann erhalten werden und ein preiswertes Induktionsheizkochfeld kann erhalten werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nicht beschränkt auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, und verschiedene Modifikationen können daran vorgenommen werden. Zum Beispiel wird in Ausführungsbeispiel 1 der Fall, wo das Stromänderungs-Detektionsmittel 34 den Betrag der Stromänderung ΔI des vom Eingangsstrom-Detektionsmittel detektierten Eingangsstroms detektiert, beispielhaft erläutert, aber statt des Eingangsstroms, kann der Betrag der Stromänderung ΔI des vom Spulenstrom-Detektionsmittel detektierten Spulenstroms detektiert werden. In diesem Fall wird anstatt der Tabellen, die die Beziehung der Antriebsfrequenz und des Eingangsstroms anzeigen, die in 5 und 6 gezeigt werden, eine Tabelle, die eine Beziehung der Antriebsfrequenz und des Spulenstroms anzeigt, gespeichert. Desweiteren können der Betrag der Stromänderung ΔI von Beiden, dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, detektiert werden.
Außerdem wurde in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Wechselrichterkreis 23 von einem Halbbrücken-Typ beschrieben, aber eine Konfiguration, die einen Wechselrichter eines Vollbrücken-Typs oder eines Einzel-Schalter-Resonanz-Typs oder desgleichen verwendet, kann angenommen werden.
Desweiteren wurde in der Lastbestimmungs-Verarbeitung in dem Lastbestimmungsmittel 32 ein Verfahren beschrieben, in dem die Beziehung von Eingangsstrom und Spulenstrom verwendet wird. Das Verfahren des Bestimmens der Last jedoch ist nicht besonders darauf beschränkt, und verschiedene Ansätze, wie zum Beispiel ein Verfahren in dem eine Resonanzspannung über beide Endstellen der resonanten Kondensatoren detektiert wird, um die Lastbestimmungs-Verarbeitung durchzuführen, können verwendet werden.
Außerdem ist in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Fall, wo Wasser als Inhalt des Heiz-Ziels verwendet wird, beispielhaft erläutert worden. Die Art des Inhalts ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann auf einen Fall angewandt werden, wo Flüssiges und ein Feststoff vermengt werden, oder auf Öl oder desgleichen.
Außerdem ist in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele das Verfahren, mit dem die Antriebsfrequenz f verändert wird, um den Hochfrequenz-Strom (Heizleistung) zu regeln, beschrieben worden, aber ein Verfahren in dem die Einschaltdauer (AN/AUS Verhältnis) der Schaltelemente 23a und 23b des Wechselrichterkreises 23 geändert wird, um die Heizleistung zu regeln, kann verwendet werden. Im Besonderen speichert zum Beispiel das Antriebsregelungsmittel 31 im Voraus eine Beziehung der Heizdauer Th und der Menge von Verschiebung von relativer Einschaltdauer (zum Beispiel 0.5) von jedem der Schaltelemente bei denen die maximale Heizleistung erhalten wird. Dann verschiebt das Antriebsregelungsmittel 31 die relative Einschaltdauer um den Betrag der Verschiebung, der der Heizdauer Th entspricht, welche durch das Periodenmessungsmittel 35 gemessen wird, um die Schaltelemente 23a und 23b anzutreiben.
Desweiteren wurde in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel 2 der Fall, wo die zusätzliche Dauer Te in Übereinstimmung mit der Länge der Heizdauer Th eingestellt wird, beispielhaft erläutert, aber eine Periode nach dem Verstreichen der Heizdauer Th, bis der Betrag der Stromänderung ΔI Null wird und somit der Eingangsstrom ungefähr konstant wird, kann als zusätzliche Dauer Te eingestellt werden. Auch in diesem Fall kann ein Zustand, in dem die Temperatur in dem Heiz-Ziel 5 nicht uneinheitlich ist, verwirklicht werden.
Desweiteren wurde in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Fall, wo das Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel 33 die Antriebsfrequenz f zu fd in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Lastunterscheidung des Materials durch das Lastbestimmungsmittel 32 einstellt, beispielhaft erläutert, aber in dem Fall, wo das Heiz-Ziel des gleichen Materials immer erhitzt wird, wie zum Beispiel in einem Reiskocher oder in anderen solchen Fällen, kann die Bestimmung durch Verwenden eines Betrags der Stromänderung ΔI durchgeführt werden, der beim Antreiben mit einer voreingestellten Antriebsfrequenz f erhalten wurde.
Ausführungsbeispiel 4
In Ausführungsbeispiel 4 wird der Antriebsschaltkreis 50 entsprechend jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele 1 bis 3 im Detail beschrieben.
15 ist ein Diagramm, das einen Teil des Antriebsschaltkreises des Induktionsheizkochfelds entsprechend Ausführungsbeispiel 3 darstellt. Man beachte, dass 15 eine Konfiguration eines Teils des Antriebsschaltkreises 50 entsprechend jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele 1 bis 3 darstellt.
Wie in 15 dargestellt enthält der Wechselrichterkreis 23 einen Satz von Armen, der zwei Schaltelemente (IGBTs 23a und 23b), die zwischen positiven und negativen Bussen in Serie miteinander geschaltet sind, und die Dioden 23c und 23d, die jeweils invers parallel mit den Schalelemente geschaltet sind, enthält.
Der IGBT 23a und der IGBT 23b werden angetrieben, um mit den Antriebssignalen, die vom Regler 45 ausgegeben werden, an- und ausgeschaltet zu werden.
Der Regler 45 gibt die Antriebssignale aus, damit der IGBT 23a und der IGBT 23b alternierend an- und ausgeschaltet werden, so dass der IGBT 23b in den AUS-Zustand versetzt wird, während der IGBT 23a AN ist, und der IGBT 23b wird in einen AN-Zustand versetzt, während der IGBT 23a AUS ist.
Auf diese Weise bilden der IGBT 23a und der IGBT 23b einen Halbbrücken-Wechselrichter zum Antreiben der Heizspule 11a.
Man beachte, dass der IGBT 23a und der IGBT 23b entsprechend der vorliegenden Erfindung einen „Halbbrücken-Wechselrichterkreis” bilden.
Der Regler 45 gibt die Antriebssignale, die die Hochfrequenz aufweisen, in den IGBT 23a und den IGBT 23b ein in Abhängigkeit von der angewandten elektrischen Leistung (Heizleistung), um die Heizleistung anzupassen. Die Antriebssignale, die an den IGBT 23a und den IGBT 23b ausgegeben werden, werden in einem Bereich der Antriebsfrequenz variiert, der höher ist als die Resonanzfrequenz eines Lastschaltkreises, der die Heizspule 11a und den resonanten Kondensator 24a enthält, um einen elektrischen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, zu regeln, um in einer verzögerten Phase verglichen mit der an den Lastschaltkreis angelegten Spannung zu fließen.
Als nächstes wird der Betrieb des Regelns der angewandten elektrischen Leistung (Heizleistung) mit der Antriebsfrequenz und der relativen Einschaltdauer des Wechselrichterkreises 23 beschrieben.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Antriebssignale eines Halbbrücken-Schaltkreises entsprechend Ausführungsbeispiel 4 veranschaulicht. Teil (a) von 16 ist ein Beispiel der Antriebssignale der jeweiligen Schalter in einem Zustand hoher Heizleistung. Teil (b) von 16 ist ein Beispiel der Antriebssignale der jeweiligen Schalter in einem Zustand niedriger Heizleistung.
Der Regler 45 gibt die Antriebssignale, die die hohe Frequenz, die höher ist als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, aufweisen, an den IGBT 23a und den IGBT 23b des Wechselrichterkreises 23 aus.
Die Frequenz jedes der Antriebssignale wird variiert, um die Ausgabe des Wechselrichterkreises 23 zu erhöhen oder zu verringern.
Wie zum Beispiel in Teil (a) von 16 dargestellt nähert sich die Frequenz des Hochfrequenz-Stromes, der an die Heizspule 11a geliefert wird, wenn die Antriebsfrequenz verringert wird, der Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, mit dem Ergebnis, dass die elektrische Leistung, die auf die Heizspule 11a angewandt wird, erhöht wird.
Auf der anderen Hand weicht wie in Teil (b) von 16 dargestellt die Frequenz des Hochfrequenz-Stromes, der an die Heizspule 11a geliefert wird, wenn die Antriebsfrequenz erhöht wird, von der Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises ab, mit dem Ergebnis, dass die elektrische Leistung, die auf die Heizspule 11a angewandt wird, verringert wird.
Ferner variiert der Regler 45 die Antriebsfrequenz, um die angewandte elektrische Leistung wie oben beschrieben zu regeln, und kann auch die relative Einschaltdauer des IGBT 23a und des IGBT 23b des Wechselrichterkreises 23 variieren, um eine Zeitperiode zu regeln, in der die Ausgangsspannung des Wechselrichterkreises 23 angewandt wird und somit die auf die Heizspule 11a angewandte Leistung regeln.
In einem Fall des Erhöhens der Heizleistung, wird ein Verhältnis einer AN-Zeit (eine relative Einschaltdauer) des IGBT 23a (AUS-Zeit des IGBT 23b) in einer Periode der Antriebssignale erhöht, um ein Spannungs-Anwendungs-Zeitbreite in einer Periode zu erhöhen.
Auf der anderen Hand wird in einem Fall des Verringerns der Heizleistung ein Verhältnis einer AN-Zeit (eine relative Einschaltdauer) des IGBT 23a (AUS-Zeit des IGBT 23b) in einer Periode der Antriebssignale verringert, um ein Spannungs-Anwendungs-Zeitbreite in einer Periode zu verringern.
In einem Beispiel von Teil (a) von 16 wird ein Fall eines Falls, wo Verhältnisse einer AN-Zeit T11a des IGBT 23a (AUS-Zeit des IGBT 23b) und einer AUS-Zeit T11b des IGBT 23a (AN-Zeit des IGBT 23b) in einer Periode T11 der Antriebssignale gleich sind (relative Einschaltdauer 50 Prozent (%)), dargestellt.
Der Regler 45 stellt die relative Einschaltdauer des IGBT 23a und des IGBT 23b des Wechselrichterkreises 23 auf den festgehaltenen Zustand ein, in einem Zustand in dem die Antriebsfrequenz des Wechselrichterkreises 23 festgehalten wird beim Bestimmen des Betrags der Stromänderung ΔI des Eingangsstroms (oder des Spulenstroms) wie oben in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 beschrieben.
Auf diese Weise kann der Betrag der Stromänderung ΔI des Eingangsstroms (oder Spulenstroms) bestimmt werden in einem Zustand, in dem die auf die Heizspule 11a angewandte elektrische Leistung festgehalten wird.
Ausführungsbeispiel 5
In Ausführungsbeispiel 5 wird der Wechselrichterkreis 23, der einen Vollbrücken-Schaltkreis verwendet, beschrieben.
17 ist ein Diagramm, das einen Teil eines Antriebsschaltkreises eines Induktionsheizkochfeldes entsprechend Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung beschreibt. Man beachte, dass in 17 nur Unterschiede von dem Antriebsschaltkreis 50 in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen 1 bis 4 dargestellt werden.
In Ausführungsbeispiel 5 sind zwei Heizspulen für eine Heizöffnung vorhanden. Die zwei Heizspulen haben jeweils unterschiedliche Durchmesser und sind zum Beispiel konzentrisch angeordnet. Nachstehend wird auf die Heizspule, die den schmaleren Durchmesser aufweist, als „Innere Spule 11b” Bezug genommen, und auf die Heizspule, die den größeren Durchmesser aufweist, wird als „Äußere Spule 11c” Bezug genommen.
Man beachte, dass die Nummer und die Anordnung der Heizspulen nicht darauf beschränkt sind. Zum Beispiel kann eine Konfiguration, in der eine Vielzahl von Heizspulen um eine im Zentrum der Heizöffnung angeordnete Heizspule angeordnet sind, angenommen werden.
Der Wechselrichterkreis 23 enthält drei Sätze von Armen, die jeder zwei Schaltelemente (IGBTs) enthalten, die zwischen positiven und negativen Bussen in Serie miteinander geschaltet sind, und Dioden, die jeweils invers parallel zu den Schaltelementen geschaltet sind. Man beachte, dass nachstehend von den drei Sätzen von Armen, ein Satz als „Gemeinsamer Arm” und die anderen zwei Sätze jeweils als „Innerer Spulenarm” und „Äußerer Spulenarm” bezeichnet werden.
Der gemeinsame Arm ist ein Arm, der mit der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c verbunden (verschaltet) ist, und ein IGBT 232a, ein IGBT 232b, eine Diode 232c und eine Diode 232d enthält.
Der innere Spulenarm ist ein Arm, der mit der inneren Spule 11b verbunden ist, und ein IGBT 231a, ein IGBT 231b, eine Diode 231c und eine Diode 231d enthält.
Der äußere Spulenarm ist ein Arm, der mit der äußeren Spule 11c verbunden ist, und ein IGBT 233a, ein IGBT 233b, eine Diode 233c und eine Diode 233d enthält.
Der IGBT 232a und der IGBT 232b des gemeinsamen Arms, der IGBT 231a und der IGBT 231b des inneren Spulenarms und der IGBT 233a und der IGBT 233b des äußeren Spulenarms werden angetrieben, um mit von dem Regler 45 ausgegebenen Antriebssignalen an- und ausgeschaltet zu werden.
Der Regler 45 gibt Antriebssignale aus, um den IGBT 232a und den IGBT 232b des gemeinsamen Arms alternierend an- und auszuschalten, so dass der IGBT 232b in einen AUS-Zustand versetzt wird, während der IGBT 232a in einem AN-Zustand ist, und der IGBT 232b wird in einen AN-Zustand versetzt, während der IGBT 232a AUS ist.
Ebenso gibt der Regler 45 Antriebssignale aus, um den IGBT 231a und den IGBT 231b des inneren Spulenarms, und den IGBT 233a und den IGBT 233b des äußeren Spulenarms alternierend an- und auszuschalten.
Auf diese Weise bilden der gemeinsame Arm und der innere Spulenarm einen Vollbrücken-Wechselrichter zum Antreiben der inneren Spule 11b. Weiter bilden der gemeinsame Arm und der äußere Spulenarm einen Vollbrücken-Wechselrichter zum Antreiben der äußeren Spule 11c.
Man beachte, dass der gemeinsame Arm und der innere Spulenarm einen „Vollbrücken-Wechselrichterkreis” entsprechend der vorliegenden Erfindung bilden. Weiter bilden der gemeinsame Arm und der äußere Spulenarm einen „Vollbrücken-Wechselrichterkreis” entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Ein Lastschaltkreis, der eine innere Spule 11b und einen resonanten Kondensator 24c enthält, wird zwischen einen Ausgabe-Punkt (Knoten des IGBT 232a und des IGBT 232b) des gemeinsamen Arms und einen Ausgabe-Punkt (Knoten des IGBT 231a und des IGBT 231b) des inneren Spulenarms geschaltet.
Ein Lastschaltkreis, der die äußere Spule 11c und einen resonanten Kondensator 24d enthält, wird zwischen einen Ausgabe-Punkt (Knoten des IGBT 232a und des IGBT 232b) des gemeinsamen Arms und einen Ausgabe-Punkt (Knoten des IGBT 233a und des IGBT 233b) des äußeren Spulenarms geschaltet.
Die innere Spule 11b ist eine Heizspule, die im Wesentlichen kreisförmig gewickelt ist und eine kleine äußere Form hat, und die äußere Spule 11c ist in dem Umfang der innere Spule 11b angeordnet.
Ein durch die innere Spule 11b fließender Strom wird durch ein Spulenstrom-Detektionsmittel 25c detektiert. Das Spulenstrom-Detektionsmittel 25c detektiert zum Beispiel einen Höchstwert eines durch die innere Spule 11b fließenden elektrischen Stroms und gibt ein Spannungssignal an den Regler aus, das einem Höchstwert eines Heizspulenstroms entspricht.
Ein durch die äußere Spule 11c fließender Spulenstrom wird durch ein Spulenstrom-Detektionsmittel 25d detektiert. Das Spulenstrom-Detektionsmittel 25d detektiert zum Beispiel einen Höchstwert eines durch die äußere Spule 11c fließenden elektrischen Stroms und gibt ein Spannungssignal an den Regler aus, das einem Höchstwert eines Heizspulenstroms entspricht.
Der Regler 45 gibt die Antriebssignale, die die hohe Frequenz aufweisen, an die Schaltelemente (IGBTs) eines jeden Arms in Abhängigkeit von der angewandten elektrischen Leistung (Heizleistung) aus, um die Heizleistung (Heiz-Ausgabe) anzupassen.
Die Antriebssignale, die an die Schaltelemente des gemeinsamen Arms und des inneren Spulenarms ausgegeben werden, werden in einem Bereich der Antriebsfrequenz variiert, der höher ist als eine Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, der die innere Spule 11b und den resonanten Kondensator 24c enthält, um einen durch den Lastschaltkreis fließenden elektrischen Strom zu regeln, um in einer verzögerten Phase zu fließen verglichen mit einer auf den Lastschaltkreis angewandten Spannung.
Ebenso werden die Antriebssignale, die an die Schaltelemente des gemeinsamen Arms und des äußeren Spulenarms ausgegeben werden, in einem Bereich der Antriebsfrequenz variiert, der höher ist als eine Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, der die äußere Spule 11c und den resonanten Kondensator 24d enthält, um einen durch den Lastschaltkreis fließenden elektrischen Strom zu regeln, um in einer verzögerten Phase zu fließen verglichen mit einer auf den Lastschaltkreis angewandten Spannung.
Als nächstes wird ein Vorgang des Regelns der angewandten elektrischen Leistung (Heizleistung) mit einer Phasendifferenz zwischen den Armen des Wechselrichterkreises 23 beschrieben.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Antriebssignale des Vollbrücken-Schaltkreises entsprechend Ausführungsbeispiel 5 darstellt.
Teil (a) von 18 ist ein Beispiel der Antriebssignale der jeweiligen Schalter und einer Einspeisungszeit von jeder der Heizspulen in einem Zustand hoher Heizleistung.
Teil (b) von 18 ist ein Beispiel der Antriebssignale der jeweiligen Schalter und einer Einspeisungszeit von jeder der Heizspulen in einem Zustand niedriger Heizleistung.
Man beachte, dass die in den Teilen (a) und (b) der 18 dargestellten Einspeisungszeiten sich auf eine Potentialdifferenz der Ausgabe-Punkte (Knoten von Paaren von IGBTs) der jeweiligen Arme beziehen und ein Zustand, in dem der Ausgabe-Punkt des gemeinsamen Arms niedriger ist als ein Ausgabe-Punkt des inneren Arms und ein Ausgabepunkt des äußeren Arms, wird durch „AN” gekennzeichnet. Auf der anderen Hand wird ein Zustand, in dem der Ausgabe-Punkt des gemeinsamen Arms höher ist als ein Ausgabe-Punkt des inneren Arms und ein Ausgabepunkt des äußeren Arms, durch „AUS” gekennzeichnet.
Wie in 18 veranschaulicht, gibt der Regler 45 Antriebssignale an den IGBT 232a und den IGBT 232b des gemeinsamen Arms aus, die eine hohe Frequenz aufweisen, höher als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreis.
Zusätzlich gibt der Regler 45 Antriebssignale aus, die phasenvorauseilend sind relativ zu den Antriebssignalen des gemeinsamen Arms an den IGBT 231a und den IGBT 231b des inneren Spulenarms und den IGBT 233a und den IGBT 233b des äußeren Spulenarms. Man beachte, dass die Frequenzen der Antriebssignale der jeweiligen Arme die gleiche Frequenz sind, und relative Einschaltdauern davon auch gleich sind.
An den Ausgabe-Punkt (Knoten eines Paars von IGBTs) von jedem Arm wird, in Abhängigkeit von dem AN/AUS-Zustand des Paars von IGBTs, ein positives Bus-Potential oder ein negatives Bus-Potential, das eine Ausgabe des Gleichstromversorgungsstromkreises ist, während des Schaltens mit hoher Frequenz ausgegeben. Auf diese Weise wird die Potentialdifferenz zwischen dem Ausgabe-Punkt des gemeinsamen Arms und dem Ausgabe-Punkt des inneren Spulenarms auf die innere Spule 11b angewandt. Ebenso wird die Potentialdifferenz zwischen dem Ausgabe-Punkt des gemeinsamen Arms und dem Ausgabe-Punkt des äußeren Spulenarms auf die äußere Spule 11c angewandt.
Deshalb kann die Phasendifferenz zwischen den Antriebssignalen des gemeinsamen Arms und den Antriebssignalen des inneren Spulenarms und des äußeren Spulenarms erhöht oder verringert werden, um die Hochfrequenz-Spannung anzupassen, die auf die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c anzuwenden ist, und Hochfrequenz-Ausgabeströme und die Eingangsströme zu regeln, die durch die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c fließen.
In einem Fall des Erhöhens der Heizleistung, wird eine Phase α zwischen den Armen erhöht, um die Spannungs-Anwendungs-Zeitbreite in einer Periode zu erhöhen. Man beachte, dass eine obere Grenze der Phase α zwischen den Armen ein Fall einer Umkehrphase (Phasendifferenz von 180 Grad) ist, und eine Ausgabespannungs-Wellenform zu diesem Zeitpunkt eine im Wesentlichen rechteckige Welle ist.
In dem Beispiel von Teil (a) der 18 wird ein Fall, wo die Phase α zwischen den Armen 180 Grad ist, dargestellt. Zusätzlich wird ein Fall, wo die relative Einschaltdauer der Antriebssignale eines jeden Arms 50 Prozent (%) ist, d. h. ein Fall wo die Verhältnisse von AN-Zeit T13a und AUS-Zeit T13b in einer Periode T13 die gleichen sind, dargestellt.
In diesem Fall haben eine Einspeisungs-AN-Zeitbreite T14a und eine Einspeisungs-AUS-Zeitbreite T14b der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c in einer Periode T14 der Antriebssignale das gleiche Verhältnis.
In dem Fall des Verringerns der Heizleistung, wird die Phase α zwischen den Armen verringert verglichen mit dem Zustand hoher Heizleistung, um die Spannungs-Anwendungs-Zeitbreite in einer Periode zu verringern. Man beachte, dass eine untere Grenze der Phase α zwischen den Armen zum Beispiel auf ein solches Niveau eingestellt wird, um einen Überstrom, der durch die Schaltelemente fließt und sie zerstört, zu verhindern, in Beziehung zur Phase des elektrischen Stroms, der durch den Lastschaltkreis zur Zeit des Einschaltens oder desgleichen fließt.
In dem Beispiel von Teil (b) der 18 wird ein Fall, wo die Phase α zwischen den Armen verglichen mit Teil (a) der 18 verringert wird, dargestellt. Man beachte, dass die Frequenz und die relative Einschaltdauer der Antriebssignale von jedem Arm die gleichen sind wie in Teil (a) der 18.
In diesem Fall ist die Einspeisungs-AN-Zeitbreite T14a der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c in einer Periode T14 der Antriebssignale eine Zeitperiode, die der Phase α zwischen den Armen entspricht.
Auf diese Weise kann die auf die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c angewandte elektrische Leistung (Heizleistung) mit der Phasendifferenz zwischen den Armen geregelt werden.
Man beachte, dass in der obigen Beschreibung der Fall, wo beide, die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c, einen Heizbetrieb durchführen, beschrieben wurde, aber das Antreiben des inneren Spulenarms oder des äußeren Spulenarms gestoppt werden kann, so dass nur die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c den Heizbetrieb durchführen können.
Der Regler 45 stellt jeden von der Phase α zwischen den Armen und der relativen Einschaltdauer der Schaltelemente von jedem Arm auf einen festgehaltenen Zustand ein, in einem Zustand in dem die Antriebsfrequenz des Wechselrichterkreises 23 beim Bestimmen des Betrags der Stromänderung ΔI des Eingangsstroms (oder des Spulenstroms) festgehalten wird, wie oben in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 beschrieben.
Auf diese Weise kann der Betrag der Stromänderung ΔI des Eingangsstroms (oder des Spulenstroms) in einem Zustand bestimmt werden, in dem die auf die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c angewandten elektrischen Leistungen festgehalten werden.
Man beachte, dass in Ausführungsbeispiel 5 der durch die innere Spule 11b fließende Spulenstrom und der durch die äußere Spule 11c fließende Spulenstrom jeweils durch das Spulenstrom-Detektionsmittel 25c und das Spulenstrom-Detektionsmittel 25d detektiert werden.
Deshalb kann in einem Fall, wo beide die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c Heizbetrieb durchführen, und selbst in einem Fall wo eines des Spulenstrom-Detektionsmittels 25c und des Spulenstrom-Detektionsmittels 25d den Spulenstrom-Wert bedingt durch einen Fehler oder desgleichen nicht detektieren kann, der Betrag der Stromänderung ΔI des Spulenstroms auf der Grundlage eines durch den jeweils anderen detektierten Wertes detektiert werden.
Außerdem kann der Regler 45 jeden von dem Betrag der Stromänderung ΔI des durch das Spulenstrom-Detektionsmittel 25c detektierten Spulenstroms und dem Betrag der Stromänderung ΔI des durch das Spulenstrom-Detektionsmittel 25d detektierten Spulenstroms bestimmen, und den Größeren der Beträge der Änderung verwenden, um jeden der oben in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 beschriebenen Bestimmungsvorgänge durchzuführen. Außerdem kann ein Durchschnittswert des Betrags der Änderung verwendet werden, um jeden der oben in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 beschriebenen Bestimmungsvorgänge durchzuführen.
Eine solche Regelung kann durchgeführt werden, um den Betrag der Stromänderung ΔI des Spulenstroms selbst in dem Fall genauer zu bestimmen, wo eines der Spulenstrom-Detektionsmittel 25c und der Spulenstrom-Detektionsmittel 25d eine niedrige Detektionsgenauigkeit hat.
Bezugszeichenliste

1 bis 3 Heizöffnung 4 Kopfplatte 5 Heiz-Ziel 11 bis 13 Heizmittel 11a bis 13a Heizspule 21 Wechselstromversorgung 22 Gleichstromversorgung 22a Gleichrichterschaltkreis 22b Drosselspule 22c Glättungskondensator 23 Wechselrichterschaltkreis 23a, 23b Schaltelement 23c, 23d Diode 24a, 24b Resonanter Kondensator 25a Eingangsstrom-Detektionsmittel 25b Spulenstrom-Detektionsmittel 30 Temperatur-Fühlmittel 31 Antriebsregelungsmittel 32 Lastbestimmungsmittel 33 Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel 34 Stromänderungs-Detektionsmittel 35 Periodenmessungsmittel 36 Eingangs/Ausgangs-Regelungsmittel 40 (40a bis 40c) Betriebseinheit 41 Vermeldungsmittel 41a bis 41c Anzeigemittel 50, 150 Antriebsschaltkreis 100 Induktionsheizkochfeld DS Antriebssignal f, fd Antriebsfrequenz Ia, Ib, Ic1, Ic2 Eingangsstrom-Werte ΔI Betrag der Stromänderung ΔIref Eingestellter Betrag der Stromänderung Th Heizdauer Te zusätzliche Dauer Δf1, Δf2 Erhöhungsbetrag der Antriebsfrequenz 11b Innere Spule 11c Äußere Spule 24c, 24d Resonanter Kondensator 25c, 25d Spulenstrom-Detektionsmittel 231a, 231b, 232a, 232b, 233a, 233b IGBT 231c, 231d 232c, 232d, 233c, 233d Diode

Claims

Induktionsheizkochfeld, umfassend: eine Heizspule, eingerichtet, um ein Heiz-Ziel induktiv zu heizen; ein Wechselrichterkreis, eingerichtet, um die Heizspule mit Hochfrequenzleistung zu versorgen; und ein Regler, eingerichtet, um ein Antreiben des Wechselrichterkreises mit einem Antriebssignal zu regeln, wobei der Regler enthält Antriebsregelungsmittel, eingerichtet, um den Wechselrichterkreis auf der Grundlage einer Länge einer Heizdauer von einem Start einer Leistungsversorgung an die Heizspule bis ein Betrag der Stromänderung von einem von einem Eingangsstrom zum Wechselrichterkreis und einem Spulenstrom, der durch die Heizspule fließt, ein eingestellter Betrag der Stromänderung, der im Voraus eingestellt wird oder weniger wird, zuregeln.
Induktionskochfeld nach Anspruch 1, außerdem umfassend: Stromänderungsbetrag-Detektionsmittel, eingerichtet, um einen Betrag einer Stromänderung pro vorherbestimmter Zeitdauer, von einem von einem Eingangsstrom zum Wechselrichterkreis und einem Spulenstrom, der durch die Heizspule fließt, zu detektieren.
Induktionskochfeld nach Anspruch 1 oder 2, außerdem umfassend: Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel, eingerichtet, um eine Antriebsfrequenz des Antriebssignals beim Heizen des Heiz-Ziels einzustellen.
Induktionsheizkochfeld nach Anspruch 3, wobei der Regler außerdem ein Lastbestimmungsmittel enthält, eingerichtet, um Lastbestimmungs-Verarbeitung an dem Heiz-Ziel durchzuführen und wobei das Antriebsfrequenz-Einstellungsmittel auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses des Lastbestimmungsmittels die Antriebsfrequenz des Wechselrichterkreises einstellt.
Induktionsheizkochfeld nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Antriebsregelungsmittel die Antriebsfrequenz auf der Grundlage der Länge der Heizdauer ändert, um die Hochfrequenz-Leistung zu reduzieren.
Induktionsheizkochfeld nach Anspruch 5, wobei das Antriebsregelungsmittel einen Zuwachsbetrag der Antriebsfrequenz reduziert, wenn die Länge der Heizdauer länger wird.
Induktionsheizkochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Antriebsregelungsmittel eine relative Einschaltdauer des Antriebssignals auf der Grundlage der Länge der Heizdauer ändert, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren.
Induktionsheizkochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Antriebsregelungsmittel eine Regelung durchführt, um den Hochfrequenz-Strom zu verringern, nachdem eine zusätzlichen Dauer, die im Voraus eingestellt wird, verstrichen ist seit der Betrag der Stromänderung der eingestellte Betrag Stromänderung oder weniger geworden ist.
Induktionsheizkochfeld nach Anspruch 6, wobei das Antriebsregelungsmittel eine Länge der vorherbestimmten zusätzlichen Dauer auf der Grundlage der Länge der Heizdauer bestimmt.
Induktionsheizkochfeld nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Lastbestimmungsmittel eine Lastbestimmungstabelle enthält, die eine Beziehung des Eingangsstroms und des Spulenstroms speichert, und eine Last des Heiz-Ziels bestimmt auf der Grundlage des Eingangsstroms und des Spulenstroms zur Zeit, wenn das Antriebssignal zum Bestimmen der Last in den Wechselrichterkreis eingegeben wird.
Induktionsheizkochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 10, außerdem umfassend ein Vermeldungsmittel, eingerichtet, um einen Zustand des Heiz-Ziels zu vermelden, wobei der Regler außerdem ein Ausgaberegelungsmittel enthält, und wobei das Ausgaberegelungsmittel eingerichtet ist, um das Vermeldungsmittel zu regeln zum Vermelden einer Tatsache, dass das Heizen des Heiz-Ziels beendet ist, wenn das Antriebsregelungsmittel den Hochfrequenz-Strom, der an die Heizspule geliefert wird, reduziert.
Induktionsheizkochfeld nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei das Antriebsregelungsmittel den Wechselrichterkreis antreibt, während die Antriebsfrequenz während der Heizdauer festgehalten wird.
Induktionsheizkochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Regler eine relative Einschaltdauer der Schaltelemente des Wechselrichterkreises zu einem festgelegten Zustand einstellt, in einem Zustand, in dem die Antriebsfrequenz des Wechselrichterkreises festgehalten wird.
Das Induktionsheizkochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Wechselrichterkreis einen Vollbrücken-Wechselrichterkreis enthält, der zumindest zwei Arme enthält, die jeder zwei in Serie miteinander geschaltete Schaltelemente enthalten, und wobei der Regler, in einem Zustand in dem die Antriebsfrequenz der Schaltelemente des Vollbrücken-Wechselrichterkreises festgehalten wird, eine Antriebs-Phasendifferenz der Schaltelemente zwischen den zumindest zwei Armen und eine relativen Einschaltdauer der Schaltelemente zu einem festgelegten Zustand einstellt.
Induktionsheizkochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Wechselrichterkreis einen Halbbrücken-Wechselrichterkreis enthält, der einen zwei in Serie miteinander geschaltete Schaltelemente enthaltenden Arm enthält, und wobei der Regler, in einem Zustand in dem die Antriebsfrequenz der Schaltelemente des Halbbrücken-Wechselrichterkreises festgehalten wird, eine relative Einschaltdauer der Schaltelemente zu einem festgelegten Zustand einstellt.