DE112013007531T5

DE112013007531T5 - Induktionswärmeherd

Info

Publication number: DE112013007531T5
Application number: DE112013007531.8T
Authority: DE
Inventors: Hayato Yoshino; Koshiro Takano; 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: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2016-07-21
Also published as: WO2015059802A1; CN105684550A; JP6038344B2; JPWO2015059802A1

Abstract

Es wird ein Induktionswärmeherd zur Verfügung gestellt, der in der Lage ist, eine Temperatur eines zu heizenden Objekts zu erkennen. Der Induktionswärmeherd gemäß der vorliegenden Erfindung wählt irgendeinen von einem Eingangsstrom und einem Spulenstrom abhängig von Änderungen des Eingangsstroms und dem Spulenstrom aus, und erhält einen Änderungsbetrag des ausgewählten Stroms pro vorbestimmte Zeit, um die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts basierend auf dem Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit zu erkennen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Induktionswärmeherd.
Technischer Hintergrund
Unter artverwandten Induktionswärmeherden gibt es welche, die ausgelegt sind, die Temperatur eines zu heizenden Objektes basierend auf einem Eingangsstrom oder einer überwachten Variable eines Wechselrichters zu bestimmen.
Zum Beispiel wurde ein Induktionswärmeherd vorgeschlagen, der eine Steuereinheit einschließt, die zum Steuern des Wechselrichters ausgelegt ist, so dass der Eingangsstrom des Wechselrichters konstant wird, zum Bestimmen, dass die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts groß ist, wenn sich die überwachte Variable um den vorbestimmten Betrag oder mehr in der vorbestimmten Zeitspanne ändert, und zum Steuern der Ausgabe des Wechselrichters (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Weiterhin wurde zum Beispiel ein Temperaturerkennungsgerät für einen Induktionswärmeherd vorgeschlagen, das eine Temperaturbestimmungsverarbeitungseinheit einschließt, die zum Bestimmen einer Temperatur ausgelegt ist, welche einem Änderungsbetrag im Eingangsstrom entspricht, der von einer Eingangsstromänderungsbetragserkennungseinheit erkannt wird, die zum Erkennen nur des Änderungsbetrags im Eingangsstrom ausgelegt ist (siehe zum Beispiel Patentliteratur 2).
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nr. 2008-181892 (Seite 3 bis Seite 5 und 1)
Patentliteratur 2: Ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nr. Hei 5-62773 (Seite 2 bis Seite 3 und 1)

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Induktionswärmeherd wird eine Betriebsfrequenz des Wechselrichters so gesteuert, dass eine Eingangsleistung konstant wird, und eine Temperaturänderung des zu heizenden Objekts basierend auf einer Änderung (∆f) einer davon überwachten Variablen bestimmt wird. Für einige Materialien des zu heizenden Objekts besteht jedoch ein Problem darin, dass die Änderung (∆f) einer überwachten Variablen der Betriebsfrequenz extrem klein wird, und einen Erkennungsfehler der Temperaturänderung des zu heizenden Objekts verursacht.
Das Temperaturerkennungsgerät für den Induktionswärmeherd, das in Patentliteratur 2 beschrieben ist, weist ein Problem dahingehend auf, dass wenn ein anderes Material des zu heizenden Objekts verwendet wird, ein Risiko darin besteht, dass der Eingangsstrom abhängig von einer Betriebsfrequenz des Wechselrichters erheblich größer wird und ein Temperatur des Wechselrichters hoch macht, was zu einem Bruch des Wechselrichters führt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und stellt einen Induktionswärmeherd zur Verfügung, der in der Lage ist, eine Temperatur eines zu heizenden Objekts ungeachtet eines Materials des zu heizenden Objekts zu erkennen. Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Induktionswärmeherd mit hoher Zuverlässigkeit beim Steuern einer Eingangsstromerhöhung bereit.
Lösung des Problems
Ein Induktionswärmeherd gemäß der vorliegenden Erfindung schließt eine Heizspule ein, die zum induktiven Heizen eines zu heizenden Objekts ausgelegt ist, einen Betriebsschaltkreis, der zum Versorgen der Heizspule mit Hochfrequenzleistung ausgelegt ist, eine Steuereinheit, die zum Steuern eines Betriebs des Betriebsschaltkreises ausgelegt ist, um die Hochfrequenzleistung zu steuern, die der Heizspule zugeführt wird, eine Eingangsstromerkennungseinheit, die zum Erkennen eines Eingangsstroms des Betriebsschaltkreises ausgelegt ist, und einer Spulenstromerkennungseinheit, die zum Erkennen eines Spulenstroms ausgelegt ist, der durch die Heizspule fließt. Die Steuereinheit ist ausgelegt, um jeden von den Strömen, dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, abhängig von einer Schwankung (Änderung) des Eingangsstroms und einer Schwankung (Änderung) des Spulenstroms auszuwählen, und einen Änderungsbetrag des ausgewählten Stroms pro vorbestimmte Zeit zu erhalten, um eine Temperaturänderung des zu heizenden Objekts basierend auf dem Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit zu erkennen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts ungeachtet des Materials des zu heizenden Objekts erkannt werden. Weiterhin kann die Eingangsstromerhöhung gesteuert werden und eine Zuverlässigkeit verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine explosionsperspektivische Ansicht zum Darstellen eines Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
2 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Betriebsschaltkreises des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Steuereinheit des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
4 ist ein Charakteristik-Diagramm zur Lastbestimmung für ein zu heizendes Objekt basierend auf einem Verhältnis zwischen einem Heizspulenstrom und einem Eingangsstrom des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
5 ist ein Beziehungsdiagramm eines Stroms bezüglich einer Betriebsfrequenz des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1, wenn sich eine Temperatur des zu heizenden Objekts ändert.
6 ist eine vergrößerte Ansicht zum Zeigen eines Anteils, der von der gestrichelten Linie in 5 umgeben ist.
7 sind Kurven zum Zeigen von Verhältnissen zwischen Zeit und jedem von einer Betriebsfrequenz, einer Temperatur und Strömen des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
8 sind Kurven zum Zeigen von Verhältnissen zwischen der Zeit und jedem, der Betriebsfrequenz, der Temperatur und den Strömen des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
9 sind Grafiken zum Zeigen von Verhältnissen zwischen der Zeit und jedem von der Betriebsfrequenz, der Temperatur und den Strömen des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
10 ist eine vergrößerte Ansicht zum Zeigen des Anteils, der von der gestrichelten Linie in 5 umgeben ist.
11 sind Kurven zum Zeigen von Verhältnissen zwischen der Zeit und jedem von der Betriebsfrequenz, der Temperatur und dem Strom des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
12 ist ein Diagramm zum Darstellen eines anderen Betriebsschaltkreises des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
13 sind Grafiken zum Zeigen von Verhältnissen zwischen der Zeit und jedem von einer Betriebsfrequenz, einer Temperatur und einem Strom in einem Induktionswärmeherd gemäß Ausführungsform 2.
14 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Teils eines Betriebsschaltkreises von einem Induktionswärmeherd gemäß Ausführungsform 3.
15 sind Schaubilder zum Darstellen eines Beispiels eines Betriebssignals von einem Halbbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 3.
16 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Teils eines Betriebsschaltkreises von einem Induktionswärmeherd gemäß Ausführungsform 4.
17 sind Schaubilder zum Darstellen eines Beispiels eines Betriebssignals von einem Vollbrückenschaltkreis gemäß Ausführungsform 4.
Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
(Konfiguration)
1 ist eine explosionsperspektivische Ansicht eines Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
Wie in 1 dargestellt schließt ein Induktionswärmeherd 100 an seiner Oberseite eine Kopfplatte 4 ein, auf welcher ein zu heizendes Objekt 5 wie ein Topf platziert wird. Der Induktionswärmeherd 100 schließt in der Kopfplatte 4 ein erstes Heizfeld 1, ein zweites Heizfeld 2 und ein drittes Heizfeld 3 als Heizfelder ein, die ausgelegt sind, das zu heizende Objekt 5 induktiv zu heizen, und schließt weiterhin eine erste Heizeinheit 11, eine zweite Heizeinheit 12 und eine dritte Heizeinheit 13 ein, die den entsprechenden Heizfeldern zugeordnet sind. Das zu heizende Objekt 5 kann zum induktiven Heizen auf jedem der Kochfelder platziert werden.
In Ausführungsform 1 sind die erste Heizeinheit 11 und die zweite Heizeinheit 12 so angeordnet, dass sie zu der Linken und Rechten auf einer Vorderseite eines Hauptkörpers vorgesehen sind, und die dritte Heizeinheit 13 ist im Wesentlichen in der Mitte einer Rückseite des Hauptkörpers bereitgestellt.
Die Anordnung der Heizfelder ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die drei Heizfelder Seite an Seite in einer im Wesentlichen linearen Art angeordnet sein. Darüber hinaus kann eine Anordnung vorgenommen werden, in welcher eine Mitte der ersten Heizeinheit 11 und eine Mitte der zweiten Heizeinheit 12 in einer Tiefenrichtung an verschiedenen Positionen sind.
Die Kopfplatte 4 ist vollständig aus einem Material ausgebildet, das Infrarotstrahlung durchlässt, wie ein hitzebeständiges gehärtetes Glas oder Kristallglas, und ist an einem Außenumfang einer Kopföffnung des Hauptkörpers des Induktionswärmeherds 100 über eine Gummimanschette oder ein Dichtmaterial in einem wasserdichten Zustand befestigt. Auf der Kopfplatte 4 sind kreisförmige Topfpositionsindikatoren durch Anwenden von Anstrich, Aufdruck oder eines anderen Verfahrens ausgebildet, um Heizbereichen (Heizfeldern) der ersten Heizeinheit 11, der zweiten Heizeinheit 12 und der dritten Heizeinheit 13 zu entsprechen.
An der Vorderseite der Kopfplatte 4 sind eine Bedienungseinheit 40a, eine Bedienungseinheit 40b und eine Bedienungseinheit 40c (hier nachstehend manchmal gemeinsam als "Bedienungseinheit 40" bezeichnet) als Eingabegeräte vorgesehen, die zum Einstellen von Heizleistung und Kochmenüs (Wasserheizmodus, Frittiermodus und andere Modi) zum Heizen des zu heizenden Objekts 5 durch die erste Heizeinheit 11, die zweite Heizeinheit 12 und die dritte Heizeinheit 13 ausgebildet sind. Darüber hinaus sind in der Nähe der Bedienungseinheit 40 eine Anzeigeeinheit 41a, eine Anzeigeeinheit 41b und eine Anzeigeeinheit 41c (nachstehend manchmal gemeinsam als "Anzeigeeinheit 41" bezeichnet), die zum Anzeigen eines Betriebszustands des Induktionswärmeherds 100, Eingabe- und Betriebsdetails der Bedienungseinheit 40 und anderer Information ausgebildet sind, als eine Benachrichtigungseinheit 42 vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist nicht speziell eingeschränkt auf den Fall, wo die Bedienungseinheiten 40a bis 40c und die Anzeigeeinheiten 41a bis 41c für die entsprechenden Heizfelder vorgesehen sind, oder einen Fall, wo die Bedienungseinheit 40 und die Anzeigeeinheit 41 gemeinsam für die Heizfelder vorgesehen sind.
Unterhalb der Kopfplatte 4 und innerhalb des Hauptkörpers sind die erste Heizeinheit 11, die zweite Heizeinheit 12 und die dritte Heizeinheit 13 vorgesehen, und jede der Heizeinheiten schließt eine Heizspule (nicht gezeigt) ein.
Innerhalb des Hauptkörpers des Induktionswärmeherds 100 sind ein Betriebsschaltkreis 50 vorgesehen, der zum Zuführen von Hochfrequenzleistung an die Heizspule der ersten Heizeinheit 11, der zweiten Heizeinheit 12 und der dritten Heizeinheit 13 ausgelegt sind, und eine Steuerung 45, die zum Steuern eines Betriebs des gesamten Induktionswärmeherds 100 einschließlich des Betriebsschaltkreises 50 ausgelegt ist.
Die Heizspulen weisen eine im Wesentlichen kreisförmige ebene Form auf, und sind durch Wickeln eines leitfähigen Drahts in einer Umfangsrichtung aufgebaut, welcher aus einem isolationsbeschichteten Metall (zum Beispiel Kupfer und Aluminium) hergestellt ist. Ein Induktionsheizbetrieb wird durch Versorgen jeder der Heizspulen mit der Hochfrequenzleistung des Betriebsschaltkreises 50 durchgeführt.
2 ist ein Diagramm zum Darstellen des Betriebsschaltkreises des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1. Der Betriebsschaltkreis 50 ist für jede der Heizeinheiten vorgesehen. Eine Schaltkreisauslegung kann für jede Heizeinheit die gleiche oder abgeändert sein. In 2 ist nur der Betriebsschaltkreis 50 dargestellt. Wie in 2 dargestellt ist, schließt der Betriebsschaltkreis 50 einen DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22, einen Wechselrichterschaltkreis 23 und einen Resonanzkondensator 24a ein.
Eine Eingangsstromerkennungseinheit 25a erkennt einen Strom, der von einer AC-Leistungsversorgung (herkömmliche Leistungsversorgung) 21 an dem DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22 eingespeist wird, und gibt ein Spannungssignal an die Steuereinheit 45 aus, das einem Eingangsstromwert entspricht.
Der DC-Leistungsversorgungschaltkreis 22 schließt eine Diodenbrücke 22a, eine Drosselspule (reactor) 22b und einen Glättungskondensator 22c ein, und wandelt eine AC-Spannungseingabe von der AC-Leistungsversorgung 21 in einer DC-Spannung um, um die DC-Spannung an den Wechselrichterschaltkreis 23 auszugeben.
Der Wechselrichterschaltkreis 23 ist ein Halbbrücken-typischer Wechselrichter, in welchem IGBTs 23a und 23b als Schaltelemente in Reihe mit der Ausgabe des DC-Leistungsversorgungschaltkreises 22 verbunden sind, und Dioden 23c und 23d entsprechend parallel zu den IGBTs 23a und 23b als Freilaufdioden angebunden sind. Der Wechselrichterschaltkreis 23 ist ausgelegt, um DC-Leistung, welche von dem DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22 ausgegeben wird, in Hochfrequenz-AC-Leistung von ungefähr 20 kHz bis ungefähr 50 kHz zu wandeln, und die Hochfrequenz-AC-Leistung einem Resonanzschaltkreis zuzuführen, der eine Heizspule 11a und den Resonanzkondensator 24a einschließt. Der Resonanzkondensator 24a ist in Reihe mit der Heizspule 11a verbunden, und der Resonanzschaltkreis weist eine Resonanzfrequenz entsprechend einer Induktion der Heizspule 11a, einer Kapazität des Resonanzkondensators 24a und den anderen Faktoren auf. Die Induktion der Heizspule 11a ändert sich in Übereinstimmung mit Charakteristiken des zu heizenden Objekts 5 (Metalllast), wenn die Metalllast magnetisch gekoppelt ist, und die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises ändert sich in Übereinstimmung mit der Induktionsänderung.
Mit der vorstehenden Auslegung fließt ein Hochfrequenzstrom von ungefähr mehreren 10 Ampere durch die Heizspule 11a. Mit dem hochfrequenzmagnetischen Fluss, der durch das Fließen von Hochfrequenzstrom erzeugt wird, wird das zu heizende Objekt 5, das unmittelbar über der Heizspule 11a auf der Kopfplatte 4 platziert ist, induktiv beheizt. Die IGBTs 23a und 23b, die Schaltelemente sind, sind zum Beispiel aus Silizium-basierten Halbleitern hergestellt, und können unter Verwenden von Halbleitern mit großer Bandlücke gebildet werden, die aus Siliziumkarbid, einem Galliumnitrid-basierten Material oder einem anderen Material hergestellt sind.
Die Halbleiter mit großer Bandlücke können für die Schaltelemente verwendet werden, um Einspeiseverluste in den Schaltelementen zu reduzieren. Darüber hinaus strahlt, selbst wenn eine Schaltfrequenz (Betriebsfrequenz) auf eine hohe Frequenz (hohe Geschwindigkeit) eingestellt ist, der Betriebsschaltkreis zufriedenstellend Wärme ab, mit dem Ergebnis, dass eine Kühlrippe für den Betriebsschaltkreises klein gemacht werden kann, und dass Reduktionen in Größe und Kosten des Betriebsschaltkreises realisiert werden können.
Eine Spulenstromerkennungseinheit 25b ist zwischen der Heizspule 11a und dem Resonanzkondensator 24a angebunden. Die Spulenstromerkennungseinheit 25b erkennt einen Strom, der zum Beispiel durch die Heizspule 11a hindurch fließt, und gibt ein Spannungssignal an die Steuerung 45 aus, welches einem Heizspulenstromwert entspricht.
Eine Temperaturerkennungseinheit 30 ist zum Beispiel aus einem Thermistor gebildet, und erkennt eine Temperatur basierend auf Wärme, die von dem Objekt 5 an die Kopfplatte 4 übertragen wird. Die Temperaturerkennungseinheit 30 ist nicht auf den Thermistor beschränkt, und es kann irgendein Sensor wie ein Infrarotsensor verwendet werden.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels der Steuereinheit des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1. Die Steuereinheit 45 wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Die Steuereinheit 45, welche durch einen Mikrocomputer, einen digitalen Signalprozessor (DSP) oder eine andere Komponente aufgebaut ist, ist zum Steuern des Betriebs des Induktionswärmeherds 100 ausgelegt, und schließt eine Betriebssteuereinheit 31, eine Lastbestimmungseinheit 32, eine Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33, eine Stromänderungserkennungseinheit 34, eine Stromauswahleinheit 35 und eine Eingabe/Ausgabesteuereinheit 36 und einen AD-Wandler 37 ein.
Die Betriebssteuereinheit 31 gibt Betriebssignale DS an die IGBTs 23a und 23b des Wechselrichterschaltkreises 23 aus, um die IGBTs 23a und 23b zu veranlassen, einen Schaltprozess durchzuführen, und damit den Wechselrichterschaltkreis 23 zu betreiben. Dann steuert die Betriebssteuereinheit 31 die Hochfrequenzleistung, welche der Heizspule 11a zugeführt wird, um ein Heizen des zu heizenden Objekts 5 zu steuern. Jedes der Betriebssignale DS ist zum Beispiel ein Signal mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz von ungefähr 20 kHz bis ungefähr 50 kHz mit einem vorbestimmten Ein-Schaltverhältnis (zum Beispiel 0,5).
Die Lastbestimmungseinheit 32 ist ausgelegt, um einen Lastbestimmungsprozess auf das zu heizende Objekt 5 durchzuführen, und bestimmt ein Material des zu heizenden Objekts 5 als eine Last. Die Lastbestimmungseinheit 32 bestimmt das Material des zu heizenden Objekts 5 (Topf), welches als die Last dient, durch breites Unterteilen des Materials zum Beispiel in ein magnetisches Material wie Eisen und SUS 430, ein nicht magnetisches Material mit hohem Widerstand wie SUS 304 und ein nicht magnetisches Material mit niedrigem Widerstand wie Aluminium und Kupfer.
Die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 ist ausgelegt, um eine Betriebsfrequenz f der Betriebssignals DS einzustellen, die an den Wechselrichterschaltkreis 23 ausgegeben werden, wenn der Wechselrichterschaltkreis 23 der Heizspule 11a Leistung zuführt. Insbesondere speichert die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 zum Beispiel eine Tabelle zum Bestimmen der Betriebsfrequenz f abhängig von dem Material des zu heizenden Objekts 5 und der eingestellten Heizleistung. Dann, wenn ein Ergebnis der Lastbestimmung und der eingestellten Heizleistung eingegeben werden, bezieht sich die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 auf die Tabelle, um einen Wert fd der Betriebsfrequenz f zu bestimmen. Die Betriebsfrequenzeinstelleinheitswert 33 stellt eine Frequenz ein, die höher ist als die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises, so dass der Eingangsstrom nicht zu groß wird.
Auf diese Art betreibt die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 den Wechselrichterschaltkreis 23 mit der Betriebsfrequenz f, die dem Material des zu heizenden Objekts 5 entspricht, basierend auf dem Lastbestimmungsergebnis, mit dem Ergebnis, dass ein Eingangsstromanstieg gesteuert werden kann, und somit der Temperaturanstieg des Wechselrichterschaltkreis ist 23 unterdrückt werden kann, um eine Zuverlässigkeit zu erhöhen.
Der AD-Wandler 37 wandelt einen Analogwert des Eingangsstroms, der von der Eingangsstromerkennungseinheit 25a erkannt wird, und einen Analogwert des Spulenstroms, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25b erkannt wird, in Digitalwerte um. Zum Beispiel wird mit einer 8-Bit-Auflösung ein 256-Stufen-Digitalwert (Zählerwert), der von 0 bis 255 schwankt, durch die Wandlung erhalten.
Die Stromauswahleinheit 35 wählt irgendeinen Strom von dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom abhängig von einer Schwankung des Eingangsstroms und dem Spulenstrom um. Details eines Stromauswahlvorgangs werden später beschrieben.
Die Stromänderungserkennungseinheit 34 erkennt einen Stromänderungsbetrag ∆I (temporäre Änderung) des Stroms, der von dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom von der Stromauswahleinheit 35 pro vorbestimmte Zeit ausgewählt wird, wenn der Wechselrichterschaltkreis 23 bei der Betriebsfrequenz f = fd betrieben wird, die von der Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 eingestellt wird. Die vorbestimmte Zeit kann ein voreingestellter Zeitraum sein, oder kann ein Zeitraum sein, die durch eine Nutzerbedienung an der Bedienungseinheit 40 änderbar ist.
Wenn der Änderungsbetrag ∆I, der von der Stromänderungserkennungseinheit 34 erkannt wird, gleich oder kleiner als ein Schwellwert wird, setzt die Betriebssteuereinheit 31 die Festlegung der Betriebsfrequenz f = fd zurück, und erhöht die Betriebsfrequenz f um den Erhöhungsbetrag ∆f (f = fd + ∆f), um den Wechselrichterschaltkreis 23 zu betreiben.
(Betrieb)
Als nächstes wird ein Beispiel eines Betriebs des Induktionswärmeherds 100 gemäß Ausführungsform 1 beschrieben.
Als erstes wird ein Betrieb in einem Fall beschrieben, wo das zu heizende Objekt 5, das auf dem Heizfeld der Kopfplatte 4 platziert ist, induktiv mit Heizleistung geheizt wird, die von der Bedienungseinheit 40 eingestellt ist.
Das zu heizende Objekt 5 wird von dem Nutzer auf dem Heizfeld platziert, und es wird eine Anweisung an der Bedienungseinheit 40 getätigt, um ein Heizen zu starten (Eingeben von Heizleistung). Dann führt die Steuereinheit 45 (Lastbestimmungseinheit) den Lastbestimmungsprozess aus.
4 ist ein Charakteristik-Diagramm zur Lastbestimmung für das zu heizende Objekt, basierend auf einem Verhältnis zwischen dem Heizspulenstrom und dem Eingangsstrom des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
Ein Material des zu heizenden Objekts 5 (Topf), der als einen Last dient, wird grob als ein magnetisches Material wie Eisen und SUS 430, ein nicht magnetisches Material hohen Widerstands wie SUS 304 und ein nicht magnetisches Material mit geringem Widerstand wie Aluminium und Kupfer klassifiziert.
Wie in 4 gezeigt unterscheidet sich das Verhältnis zwischen dem Spulenstrom und dem Eingangsstrom abhängig von dem Material der Topflast, die auf der Kopfplatte 4 platziert ist. Die Steuereinheit 45 steuert eine Lastbestimmungstabelle, die das Verhältnis zwischen dem Spulenstrom und dem Eingangsstrom ausdrückt, das in 4 im Vorhinein in einer Tabellenform gezeigt ist. Durch internes Speichern der Lastbestimmungstabelle kann eine Lastbestimmungseinheit in einer kostengünstigen Konfiguration ausgelegt werden.
Bei der Lastbestimmungsverarbeitung betreibt die Steuereinheit 45 den Wechselrichterschaltkreis 23 durch ein spezielles Betriebssignal zur Lastbestimmung, um den Eingangsstrom aus einer Ausgangssignalausgabe von der Eingangsstrombestimmungseinheit 25a zu erkennen. Zu der gleichen Zeit erkennt die Steuereinheit 45 auch den Spulenstrom aus einer Ausgangssignalausgabe von der Spulenstromerkennungseinheit 25b. Die Steuereinheit 45 bestimmt das Material des platzierten, zu heizenden Objekts 5 (Topf) von dem erkannten Spulenstrom und Eingangsstrom und aus der Lastbestimmungstabelle von 4 zum Anzeigen des Verhältnisses. Auf diese Art bestimmt die Steuereinheit 45 (Lastbestimmungseinheit) das Material des zu heizenden Objekts 5, welches oberhalb der Heizspule 11a platziert ist, basierend auf einem Zusammenhang zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom.
Nach der vorstehend beschriebenen Lastbestimmungsverarbeitung führt die Steuereinheit 45 einen Steuerbetrieb basierend auf einem Lastbestimmungsergebnis durch.
Wenn das Lastbestimmungsergebnis angibt, dass keine Last vorhanden ist, steuert die Steuereinheit 45 die Benachrichtigungseinheit 42 zum Mitteilen, dass ein Heizen nicht durchgeführt werden kann, wobei der Nutzer aufgefordert wird, einen Topf zu platzieren. Zu dieser Zeit wird der Heizspule 11a keine Hochfrequenzleistung von dem Betriebsschaltkreis 50 zugeführt.
Wenn das Lastbestimmungsergebnis irgendein magnetisches Material angibt, das nicht magnetische Material mit hohem Widerstand und das nicht magnetische Material mit niedrigem Widerstand, sind die Töpfe aus Materialien hergestellt, die von dem Induktionswärmeherd 100 von Ausführungsform 1 geheizt werden können. Daher bestimmt die Steuereinheit 45 die Betriebsfrequenz entsprechend dem bestimmten Material. Die Betriebsfrequenz wird auf eine Frequenz höher als die Resonanzfrequenz eingestellt, so dass der Eingangsstrom nicht übermäßig hoch wird. Die Betriebsfrequenz kann zum Beispiel durch Bezugnehmen auf eine Frequenztabelle bestimmt werden, entsprechend dem Material des zu heizenden Objekts 5, und der eingestellten Heizleistung.
Die Steuereinheit 45 betreibt den Wechselrichterschaltkreis 23 in einem Zustand, in welchem die bestimmte Betriebsfrequenz fest ist, und startet einen Induktionsheizbetrieb. In dem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz fest ist, ist auch die Einschaltung (Ein/Aus-Verhältnis) der Schaltelemente des Wechselrichterschaltkreises 23 auf einen festen Zustand eingestellt.
5 ist ein Beziehungsdiagramm des Stroms hinsichtlich der Betriebsfrequenz von dem Induktionswärmeherd gemäß Ausführungsform 1, wenn sich die Temperatur des zu heizenden Objekts ändert. In 5 stellt die dünne Linie eine Charakteristik dar, wenn eine Temperatur des zu heizenden Objekts 5 (Topf) niedrig ist, während die dicke Linie eine Charakteristik darstellt, wenn die Temperatur des zu heizenden Objekts 5 hoch ist.
Wie in 5 gezeigt liegt der Grund, warum sich die Charakteristik abhängig von der Temperatur des zu heizenden Objekts 5 ändert darin, dass sich eine magnetische Kopplung zwischen der Heizspule 11a und dem zu heizenden Objekt 5 aufgrund einer Widerstandserhöhung verändert, die durch einen Temperaturanstieg verursacht wird, und einer Reduktion einer magnetischen Permeabilität des zu heizenden Objekts 5.
Bei der Steuereinheit 45 des Induktionswärmeherds 100 gemäß Ausführungsform 1 wird eine Frequenz, die höher als eine Frequenz ist, bei welcher der in 5 gezeigte Strom (Eingangsstrom oder Spulenstrom) maximal wird, als die Betriebsfrequenz bestimmt. Bei festgelegter Betriebsfrequenz wird der Wechselrichterschaltkreis 23 gesteuert.
6 ist eine vergrößerte Ansicht zum Zeigen eines Anteils, der von der gestrichelten Linie in 5 umgeben ist.
Der Wechselrichterschaltkreis 23 wird mit der festen Betriebsfrequenz entsprechend dem Topfmaterial gesteuert, das in der vorstehend beschriebenen Lastbestimmungsverarbeitung bestimmt wird. Dann, wenn sich die Temperatur des zu heizenden Objekts sich von niedrig auf hoch ändert, ändert sich ein Stromwert (Betriebspunkt) bei der Betriebsfrequenz von dem Punkt A auf den Punkt B. Zusammen mit einem Temperaturanstieg des zu heizenden Objekts 5 nimmt der Strom allmählich ab.
In diesem Fall erhält die Steuereinheit 45 den Änderungsbetrag ∆I des Stroms (Eingangsstrom oder Spulenstrom) pro vorbestimmte Zeit in dem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist. Basierend auf dem Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit wird eine Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 erkannt.
Somit kann die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 unbeachtlich des Materials des zu heizenden Objekts 5 erkannt werden. Darüber hinaus kann die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 basierend auf der Stromänderung erkannt werden, mit dem Ergebnis, dass die Temperaturänderung mit hoher Geschwindigkeit verglichen mit einem Temperatursensor oder einem anderen Gerät erkannt wird.
Weiterhin wird das Material des zu heizenden Objekts 5 bestimmt, das oberhalb der Heizspule 11a platziert ist. Abhängig von dem Material des zu heizenden Objekts 5 wird die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 bestimmt. Der Wechselrichterschaltkreis 23 wird bei der Betriebsfrequenz betrieben. Somit kann der Wechselrichterschaltkreis 23 in dem Zustand betrieben werden, in welchem die Betriebsfrequenz entsprechend dem Material des zu heizenden Objekts 5 fest ist, wodurch eine Erhöhung des Eingangsstroms gesteuert wird. So kann eine Temperaturanstieg des Wechselrichterschaltkreises 23 gesteuert werden, wodurch eine Zuverlässigkeitsverbesserung möglich ist.
(Stromauswahlbetrieb)
Zusammen mit dem Temperaturanstieg des zu heizenden Objekts 5 nehmen beide, der Eingangsstrom, der von der Eingangsstromerkennungseinheit 25a erkannt wird, und der Spulenstrom, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25b erkannt wird, ab. Abhängig von dem Material des zu heizenden Objekts 5 sind jedoch ein Schwankungsbetrag des Spulenstroms und des Eingangsstroms unterschiedlich. Insbesondere gibt es einige Materialien, für welche der Änderungsbetrag (Abnahmebetrag) des Spulenstroms groß ist, und andere Materialien, für welche der Änderungsbetrag (Abnahmebetrag) des Eingangsstroms groß ist.
Mit Blick auf die vorstehende Tatsache wird ein Augenmerk auf den Schwankungsbetrag des Stroms gelegt. Die Steuereinheit 45 von Ausführungsform 1 wählt irgendeinen Strom von dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom abhängig von einer Schwankung des Eingangsstroms und dem Spulenstrom aus. Dann erhält die Stromänderungserkennungseinheit 34 einen Änderungsbetrag ∆I des Stroms, der von der Stromauswahleinheit 35 pro vorbestimmte Zeit ausgewählt wird.
Auf diese Art kann, durch Auswählen des Stroms mit einem großen Änderungsbetrag von dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, eine größere Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 aufgefunden werden. Als ein Ergebnis kann die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 mit hoher Genauigkeit erkannt werden. Weiterhin kann eine Erkennungsgenauigkeit eines Kochens verbessert werden. Als ein Ergebnis kann der Induktionswärmeherd erhalten werden, der leicht zu benutzen ist.
Weiterhin kann durch miteinander Vergleichen des tatsächlich gemessenen Eingangsstroms und Spulenstroms eine Zuverlässigkeit weiter erhöht werden.
(Wasserkochmodus 1)
Als nächstes wird ein Betrieb beschrieben, wenn der Wasserkochmodus zum Durchführen eines Wasserkochbetriebs für Wasser, das in das zu heizende Objekt 5 gefüllt ist, als das Kochmenü (Betriebsmodus) über die Bedienungseinheit 40 ausgewählt wird.
Die Steuereinheit 45 führt die Lastbestimmungsverarbeitung in einer Art ähnlich der vorstehend beschriebenen durch, bestimmt die Betriebsfrequenz, die dem bestimmten Topfmaterial entspricht, und betreibt den Wechselrichterschaltkreis 23 mit der bestimmten Betriebsfrequenz, die fest ist, um den Induktionsheizbetrieb zu implementieren. Dann bestimmt die Steuereinheit 45 basierend auf der temporären Stromänderung einen Kochabschluss. Hier werden die verstrichene Zeit und Charakteristik-Änderungen während des Wasserkochens unter Bezugnehmen auf 7 beschrieben.
7 sind Kurven zum Zeigen der Beziehungen zwischen der Zeit und jedem von der Betriebsfrequenz, der Temperatur und der Ströme des Induktionswärmeherds von Ausführungsform 1. In 7 sind die verstrichene Zeit und die Charakteristik-Änderungen während des Wasserkochens gezeigt, nachdem Wasser in das zu heizende Objekt 5 eingefüllt wird. 7(a) ist ein eine Kurve zum Zeigen der Betriebsfrequenz, 7(b) ist eine Kurve zum Zeigen der Temperatur (Wassertemperatur), und 7(c) ist eine Kurve zum Zeigen der Ströme (Eingangsstrom und Spulenstrom).
Wie in 7(a) gezeigt, wird der Wechselrichterschaltkreis 23 mit der festen Betriebsfrequenz gesteuert. Wie in 7(b) gezeigt, steigt die Temperatur (Wassertemperatur) des zu heizenden Objekts 5 allmählich bis zum Kochen an. Nach dem Kochen wird die Temperatur konstant.
Wie in 7(c) dargestellt, nehmen zusammen mit dem Temperaturanstieg des zu heizenden Objekts 5 der Eingangsstrom, der von der Eingangsstromerkennungseinheit 25a erkannt wird, und der Spulenstrom, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25b erkannt wird, beide ab.
Die Stromauswahleinheit 35 erhält einen Schwankungsbetrag l1 des Spulenstroms und einen Schwankungsbetrag l2 des Eingangsstroms in einer Spanne vom Start einer Leistungszufuhr an die Heizspule 11a (Start des Heizens) bis zum Ende eines ersten Heizzeitraums td1. Dann wird durch Vergleichen des Schwankungsbetrags l1 und des Schwankungsbetrags l2 miteinander der Strom mit einem größeren Schwankungsbetrag von dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom ausgewählt.
Der erste Heizzeitraum td1 kann eine voreingestellte Zeit sein, oder kann basierend auf der Heizleistung oder dem Kochmodus bestimmt werden, der über die Bedienungseinheit 40 oder einen anderen Faktor eingestellt ist.
Weiterhin nehmen, wie in 7(c) gezeigt, zusammen mit dem Temperaturanstieg des zu heizenden Objekts 5 die Ströme (Eingangsstrom und Spulenstrom) allmählich ab. Nachdem das Wasser kocht und die Temperatur konstant wird, werden auch die Ströme konstant. Insbesondere bedeuten die konstanten Ströme, dass das Wasser gekocht ist, um das Wasserkochen abzuschließen.
Aus den vorstehend beschriebenen Tatsachen wählt die Steuereinheit 45 von Ausführungsform 1 den Strom mit dem größeren Schwankungsbetrag von dem Eingangsstrom und Spulenstrom aus, erhält den Schwankungsbetrag (temporäre Änderung) des ausgewählten Stroms pro vorbestimmte Zeit, und bestimmt den Abschluss des Wasserkochens, wenn der Schwankungsbetrag für die vorbestimmte Zeit gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird.
In der Steuereinheit 45 kann im Vorhinein Information des vorbestimmten Werts eingestellt oder kann über die Bedienungseinheit 40 oder durch andere Verfahren eingegeben werden.
Dann verwendet die Steuereinheit 45 die Benachrichtigungseinheit 42, um den Abschluss des Wasserkochens mitzuteilen. Die Benachrichtigungseinheit 42 gibt den Kochabschluss an der Anzeigeeinheit 41 an, oder gibt eine Audio-Meldung unter Verwenden eines Lautsprechers (nicht gezeigt) an den Nutzer aus, und ein Verfahren dafür ist nicht speziell eingeschränkt.
Wie vorstehend beschrieben wird in dem Wasserkochmodus zum Einstellen des Wasserkochbetriebs der Schwankungsbetrag des Stroms pro vorbestimmte Zeit in dem Zustand erhalten, in welchem die Betriebsfrequenz der Wechselrichterschaltung 23 fest ist. Wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit gleich oder kleiner als der vorbestimmten Wert wird, wird der Abschluss des Wasserkochens durch die Benachrichtigungseinheit 42 mitgeteilt.
Somit kann der Abschluss des Wasserkochens schnell mitgeteilt werden, und es kann der einfach zu handhabende Induktionswärmeherd entsprechend erhalten werden.
Weiterhin kann durch Auswählen des Stroms mit dem größeren Schwankungsbetrag von dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom eine größere Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 aufgefunden werden. Als ein Ergebnis kann die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 mit hoher Genauigkeit erkannt werden. Weiterhin kann die Erkennungsgenauigkeit des Kochens verbessert werden. Als ein Ergebnis kann der einfach zu handhabende Induktionswärmeherd erhalten werden. Weiterhin kann durch Vergleichen des aktuell gemessenen Eingangsstroms und Spulenstroms miteinander die Verlässlichkeit weiter verbessert werden.
Weiterhin erhält bei der Steuereinheit 45 von Ausführungsform 1 die Stromauswahleinheit 35 den Schwankungsbetrag l1 des Spulenstroms und den Schwankungsbetrag l2 des Eingangsstroms in der Spanne von dem Start des Heizens bis zu dem Ende der ersten Heizzeitraums td1, und vergleicht den Schwankungsbetrag l1 und den Schwankungsbetrag l2, um den Strom mit dem größeren Schwankungsbetrag aus dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom auszuwählen.
Somit kann, verglichen mit einem Fall, wo zum Beispiel irgendeiner des Eingangsstroms und des Spulenstroms basierend auf einem Größenverhältnis zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom bei dem Heizstart ausgewählt wird, der Strom mit dem größeren Schwankungsbetrag ausgewählt werden, ungeachtet der Stromwerte bei dem Heizstart. Als ein Ergebnis kann die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 mit hoher Genauigkeit erkannt werden.
Zum Beispiel wird, wie in 8(c) gezeigt, ein Verhältnis von Spulenstrom > Eingangsstrom bei dem Heizstart hergestellt. Für die Schwankungsbeträge in den Strömen in der Spanne von dem Start des Heizens bis zu dem Ende der ersten Heizzeitdauer td1 wird, wenn ein Verhältnis von Schwankungsbetrag l1 des Spulenstroms < Schwankungsbetrag l2 des Eingangsstroms hergestellt ist, der Eingangsstrom mit dem größeren Stromschwankungsbetrag unbeachtlich der Stromwerte bei dem Heizstart ausgewählt. So kann der Strom mit dem größeren Stromschwankungsbetrag aus dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom ausgewählt, und eine größere Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 aufgefunden werden. Als ein Ergebnis kann die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 mit hoher Genauigkeit erkannt werden.
(Variante)
Als nächstes wird eine Variante des Stromauswahlbetriebs beschrieben.
(Auswahl basierend auf Schwankungsrate von Strömen)
Ein Analogwert des Eingangsstroms, der von der Eingangsstromerkennungseinheit 25a erkannt wird, und ein Analogwert des Spulenstroms, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25b erkannt wird, werden von dem AD-Wandler 37 in Digitalwerte gewandelt. Eine Erkennungsgenauigkeit des Stroms differiert abhängig von einem Maximalwert des Stroms, der von dem AD-Wandler 37 gewandelt werden kann, und einer Auflösung.
Zum Beispiel ist, wenn der Maximalwert des Stroms, der von dem AD-Wandler 37 in den Digitalwert gewandelt wird, 100 A mit einer 8-Bit-Auflösung (256 Stufen) ist, der Strom für einen Zählerwert ungefähr 0,3 9A. Wenn der Analogwert des Stroms in diesem Fall zum Beispiel um 3 A schwankt, schwankt der Digitalwert um 7 Zähler (≈ 3/0,39). Insbesondere wird der Stromwert von dem AD-Wandler 37 in ungefähr 2,74 A (≈ 100/256 × 7) gewandelt.
Auf der anderen Seite ist, wenn der Maximalwert des Stroms, der von dem AD-Wandler 37 in den Digitalwert gewandelt wird, 50 A mit der 8-Bit-Auflösung (256 Stufen) ist, der Strom für einen Zählerwert ungefähr 0,20 A. Wenn der Analogwert des Stroms in diesem Fall zum Beispiel um 3 A schwankt, schwankt der Digitalwert um 15 Zähler (≈ 3/0,20). Insbesondere wird der Stromwert von dem AD-Wandler 37 in ungefähr 2,93 A (≈ 50/256 × 15) gewandelt.
Wie vorstehend beschrieben differiert selbst mit dem gleichen Schwankungsbetrag des Stroms die Genauigkeit des Stromwerts, der von der Steuereinheit 45 durch den AD-Wandler 37 erhalten wird, abhängig von dem Maximalwert des Stroms, der von dem AD-Wandler 37 in den Digitalwert gewandelt werden kann, und der Abweichung.
Wegen der vorstehend erwähnten Tatsache erhält die Stromauswahleinheit 35 die Schwankungsbeträge (Zählerwerte) von Digitalwerten des Eingangsstroms und des Spulenstroms bezüglich des maximalen Stromwerts, der von dem AD-Wandler 37 in den Digitalwert gewandelt wird, in der Spanne von dem Start des Heizens bis zu dem Ende des ersten Heizzeitraums td1 als Schwankungsrate der Ströme. Dann werden die Schwankungsrate des Eingangsstroms und die Schwankungsrate des Spulenstroms verglichen, und der Strom mit einer größeren Schwankungsrate wird aus dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom ausgesucht.
Auf diese Art kann eine größere Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 aufgefunden werden. Somit kann die Temperaturänderung des zu heizenden Objekts 5 mit hoher Genauigkeit erkannt werden. Weiterhin kann die Erkennungsgenauigkeit des Kochens verbessert werden. Als ein Ergebnis kann der einfach zu handhabende Induktionswärmeherd erhalten werden.
(Einstellen der ersten Heizzeitdauer td1)
Bei der Lastbestimmungsverarbeitung in dem vorstehend beschriebenen Wasserkochmodus wird die Lastbestimmung vor der Kocherkennung nach dem Heizstart durchgeführt. Insbesondere wird gewünscht, dass das Ende der ersten Heizzeitdauer td1 vor Kochzeit liegt.
Somit stellt in dem Stromauswahlbetrieb die Stromauswahleinheit 35 den ersten Heizzeitraum td1 abhängig von dem Schwankungsbetrag l1 des Spulenstroms und dem Schwankungsbetrag l2 des Eingangsstroms in der Spanne von dem Start des Heizens bis zum Ende einer zweiten Heizzeitdauer td2 ein, die kürzer ist als die erste Heizzeitdauer td1.
9 sind Kurven zum Zeigen von Verhältnissen zwischen der Zeit und jedem von der Betriebsfrequenz, der Temperatur und den Strömen des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
In 9 sind verstrichene Zeit und Charakteristik-Änderungen gezeigt, wenn die Wassermenge in dem zu heizenden Objekt 5 verglichen mit dem vorstehend erwähnten Beispiel von 7 reduziert ist. 9(a) ist eine Kurve zum Zeigen der Betriebsfrequenz, 9(b) ist eine Kurve zum Zeigen der Temperatur (Wassertemperatur), und 9(c) ist eine Kurve zum Zeigen der Ströme (Eingangsstrom und Spulenstrom).
Wie in 9(b) gezeigt, wird wenn die Wassermenge in dem zu heizenden Objekt 5 klein ist, eine Heizzeit bis zum Kochen verkürzt. Weiterhin fallen, wie in 9(c) gezeigt ist, der Eingangsstrom und der Spulenstrom plötzlich ab.
Somit stellt, wenn der Schwankungsbetrag l2 des Stroms in der Spanne von dem Start des Heizens bis zu dem Ende der zweiten Heizzeitdauer td2 groß ist, die Stromauswahleinheit 35 den ersten Heizzeitraum td1 kurz ein.
Auf der anderen Seite wird, wenn die Schwankungsbeträge l1 und l2 der Ströme klein sind, wie in einem Fall, wo die Wassermenge in dem zu heizenden Objekt 5 groß ist, oder die Hochfrequenzleistung klein ist, der erste Heizzeitraum td1 lang eingestellt.
Ein Verhältnis zwischen den Schwankungsbeträgen l1 und l2 der Ströme und des ersten Heizzeitraums td1 wird im Vorhinein gespeichert, zum Beispiel basierend auf experimentellen Daten. Dann stellt die Stromauswahleinheit 35 den ersten Heizzeitraum td1 unter Bezugnehmen auf die vorgespeicherte Information, basierend auf den Schwankungsbeträgen l1 und l2 der Ströme, über den zweiten Heizzeitraum t2 ein.
Auf diese Art kann die Erkennungsgenauigkeit des Kochens weiter verbessert werden. Daher kann der einfach zu handhabende Induktionswärmeherd erhalten werden.
Der Einstellbetrieb der ersten Heizzeitdauer td1 kann auch für eine Vielzahl von Malen periodisch durchgeführt werden.
(Wasserkochmodus 2)
Als nächstes wird ein anderer Steuerbetrieb in einem Fall beschrieben, wo der Wasserkochmodus über die Bedienungseinheit 40 ausgewählt ist.
Die Steuereinheit 45 führt die Lastbestimmungsverarbeitung in einer Art ähnlich dem vorstehend beschriebenen Betrieb durch, bestimmt die Betriebsfrequenz entsprechend dem bestimmten Topfmaterial, und betreibt den Wechselrichterschaltkreis 23 mit der bestimmten, festen Betriebsfrequenz, um den Induktionsheizbetrieb zu implementieren. Weiterhin wird der vorstehend erwähnte Stromauswahlbetrieb durchgeführt, um einen von dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom auszuwählen. Dann bestimmt die Steuereinheit 45 den Kochabschluss, basierend auf dem Änderungsbetrag des Stroms, der aus dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom (nachfolgend einfach als "Strom" bezeichnet) pro vorherbestimmte Zeit ausgewählt wird.
Weiterhin setzt, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird, die Steuereinheit 45 die Festlegung der Betriebsfrequenz zurück, so dass die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 variabel geändert wird, wodurch die Hochfrequenzleistung, die der Heizspule 11a zugeführt wird, variabel geändert wird. Details des vorstehend beschriebenen Betriebs werden unter Bezugnehmen auf 10 und 11 beschrieben.
10 ist eine vergrößerte Ansicht zum Zeigen eines Anteils, der von der gestrichelten Linie in 5 umgeben ist.
11 sind Kurven zum Zeigen von Verhältnissen zwischen der Zeit und jedem von der Betriebsfrequenz, der Temperatur und des Stroms des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1. In 11 sind eine verstrichene Zeit und Charakteristik-Änderungen während des Wasserkochens gezeigt, nachdem Wasser in das zu heizende Objekt 5 eingefüllt ist. 11(a) ist eine Kurve zum Zeigen der Betriebsfrequenz, 11(b) ist eine Kurve zum Zeigen der Temperatur (Wassertemperatur), und 11(c) ist eine Kurve zum Zeigen des Stroms (Strom, der von der Stromauswahleinheit 35 ausgewählt ist).
Ähnlich dem vorstehend beschriebenen Betrieb in dem Wasserkochmodus 1 steigt, nachdem das Heizen mit der festen Betriebsfrequenz (11(a)) gestartet wird, die Temperatur (Wassertemperatur) des zu heizenden Objekts 5 allmählich bis zum Kochen an (11(b)). Während des Steuerns mit der festen Betriebsfrequenz ändert sich der Stromwert (Betriebspunkt) bei der Betriebsfrequenz von dem Punkt E auf den Punkt B, wie in 10 gezeigt. Zusammen mit dem Temperaturanstieg des zu heizenden Objekts 5 nimmt der Strom allmählich ab.
Nachdem das Wasser kocht und die Temperatur konstant gemacht ist, wird der Strom ebenfalls konstant (11(c)). Als ein Ergebnis bestimmt zu einer Zeit t1 die Steuereinheit 45, dass der Änderungsbetrag des Stroms pro vorbestimmte Zeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und bestimmt deshalb den Wasserkochabschluss.
Als nächstes setzt die Steuereinheit 45 die Festlegung der Betriebsfrequenz zurück, erhöht die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23, um den Strom zu verringern, und reduziert die Hochfrequenzleistung (Heizleistung), die der Heizspule 11a zugeführt wird. Zu dieser Zeit fällt, selbst wenn die Betriebsfrequenz erhöht wird, um die Heizleistung zu reduzieren, die Temperatur kaum. Daher verschiebt (ändert) sich der Betriebspunkt von dem Punkt B auf den Punkt C, wie in 10 gezeigt.
Dann legt die Steuereinheit 45 die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 wieder fest, und führt ein Heizen mit der reduzierten Heizleistung weiter.
In dem Fall von Wasserkochen (Kochen von Wasser) wird die Wassertemperatur nicht höher als 100 °C, selbst wenn die Heizleistung mehr als notwendig erhöht wird. So kann, selbst nachdem die Betriebsfrequenz erhöht wird, um die Heizleistung zu reduzieren, die Wassertemperatur gehalten werden.
Wie vorstehend beschrieben wird, wenn der Änderungsbetrag des Stroms pro vorherbestimmte Zeit gleich oder kleiner wird als der vorbestimmte Wert, das Betreiben des Wechselrichterschaltkreises 23 gesteuert, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren, die der Heizspule 11a zugeführt wird. So kann die Eingangsleistung reduziert werden, um Energie zu sparen.
Weiterhin erhöht zu der Zeit t1 die Steuereinheit 45 die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23, während der Wasserkochabschluss dem Nutzer von der Benachrichtigungseinheit 42 mitgeteilt wird. Die Meldung an den Nutzer kann gemacht werden, bevor oder nachdem die Betriebsfrequenz erhöht wird.
Der Nutzer tut manchmal Zutaten in das zu heizende Objekt 5 (Topf), weil die Meldung des Wasserkochabschlusses gemacht wurde. Hier wird beispielhaft ein Fall beschrieben, wo zu einer Zeit t2 eine Zutat in das zu heizende Objekt 5 getan wird.
Wie in 11 gezeigt, nimmt nachdem die Zutat zu der Zeit t2 in das zu heizende Objekt 5 getan wird, die Temperatur des zu heizenden Objekts 5 ab, wie in 11(b) gezeigt. Der Temperaturabfall ist beachtlicher, wenn die hinein getane Zutat eine niedrige Temperatur aufweist wie zum Beispiel in dem Fall gefrorener Nahrungsmittel. Weiterhin erhöht sich zusammen mit dem Temperaturabfall der Strom plötzlich, wie in 11(c) gezeigt.
Zu dieser Zeit verschiebt (ändert) sich der Betriebspunkt von dem Punkt C auf den Punkt D, wie in 10 gezeigt.
Wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, welcher in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, ein zweiter vorbestimmter Wert wird oder größer, bestimmt die Steuereinheit 45, dass die Temperatur aufgrund eines Kochzutateneingabevorgangs, eines Wasserhinzufügungsvorgangs oder anderer Vorgänge verringert wird (Zeit t3).
In der Steuereinheit 45 kann Information des zweiten vorbestimmten Werts voreingestellt sein, oder kann über die Bedienungseinheit 40 oder über andere Verfahren eingebbar sein.
Dann setzt zu einer Zeit t3 die Steuereinheit 45 die Festlegung der Betriebsfrequenz zurück, verringert die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23, um den Strom zu erhöhen, und erhöht die Hochfrequenzleistung (Heizleistung), die der Heizspule 11a zugeführt wird. Auf diese Art verschiebt (ändert) sich der Betriebspunkt von dem Punkt E auf den Punkt B, wie in 10 gezeigt.
Dann legt die Steuereinheit 45 die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 wieder fest, und führt ein Heizen mit der erhöhten Heizleistung weiter.
Zu der Zeit t3 wird die Betriebsfrequenz in einem Niedrigtemperaturzustand verringert, und deshalb erhöht sich der Strom weiter. Zusammen mit dem Temperaturanstieg nimmt jedoch der Strom allmählich ab (11(b) und 11(c)). Zu dieser Zeit verschiebt (ändert) sich, wie in Figur zu 14 gezeigt, der Betriebspunkt von dem Punkt E auf den Punkt B.
Auf diese Art bestimmt zu einer Zeit t4 die Steuereinheit 45, dass der Änderungsbetrag des Stroms pro vorbestimmte Zeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird, und bestimmt deshalb, dass das Wasserkochen wieder abgeschlossen ist.
Als nächstes setzt die Steuereinheit 45 die Festlegung der Betriebsfrequenz zurück, erhöht die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 wieder, um den Strom zu verringern, und reduziert die Hochfrequenzleistung (Heizleistung), die der Heizspule 11a zugeführt wird. Nachfolgend wird der vorstehend erwähnte Betrieb wiederholt, bis ein Heizstopp (Ende des Wasserkochmodus) Vorgang über die Bedienungseinheit 40 gemacht wird.
Mit dem vorstehend erwähnten Betrieb verschiebt (ändert) sich der in 10 gezeigte Betriebspunkt in der Reihenfolge des Punkts E, des Punkts B und des Punkts C.
Wie vorstehend beschrieben wird, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, welche in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, gleich oder größer als der zweite vorbestimmte Wert wird, die Festlegung der Betriebsfrequenz zurückgesetzt, und der Betrieb des Wechselrichterschaltkreises 23 wird gesteuert, um die Hochfrequenzleistung zu erhöhen, die der Heizspule 11a zugeführt wird. Auf diese Art kann der Temperaturabfall des zu heizenden Objekts 5 schnell erkannt werden, um die Heizleistung zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann ein Kurzzeitkochen realisiert werden. Weiterhin kann die Realisierung eines Kurzzeitkochens einen Bedienkomfort bereitstellen, bei dem Energie eingespart wird.
Weiterhin kann, wenn die Steuerung bei festgehaltener Betriebsfrequenz in einem Fall durchgeführt wird, wo zum Beispiel eine Zutat eingebracht oder Wasser nach dem Kochen hinzugefügt wird, eine Heizleistung, die zum Heizen der Zutat (Wasser) notwendig ist, nicht ausreichend erhalten werden. Deshalb besteht ein Problem darin, dass eine Kochzeit verlängert wird, bei dem ein Bedienkomfort reduziert und ein Gesamtelektrizitätsverbrauch erhöht wird.
Obwohl vorstehend das Steuerverfahren der Heizleistung durch Ändern der Betriebsfrequenz beschrieben wurde, kann ebenfalls ein Steuerverfahren der Heizleistung durch Ändern der Einschaltung (Ein/Aus-Verhältnis) der Schaltelemente des Wechselrichterschaltkreises 23 verwendet werden.
(Frittiermodus)
Als nächstes wird ein Frittier-Kochbetrieb zum Heizen von Öl in dem zu heizenden Objekt 5 auf eine vorbestimmte Temperatur beschrieben.
Im Unterschied zu dem Kochen von Wasser wird, in einem Fall, wo Öl aufgeheizt wird, selbst wenn die Steuerung mit der festen Betriebsfrequenz weitergeführt wird, eine Änderung in dem Strom nicht konstant und eine Temperatur des Öls steigt ständig. In dem schlimmsten Fall besteht ein Risiko darin, dass sich das Öl entzündet.
In Ausführungsform 1, dargestellt in 2, werden unter Verwenden der Temperaturerkennungseinheit 30 wie dem Thermistor und dem Infrarotsensor zum Erkennen der Temperatur des zu heizenden Objekts 5 beide, die Erkennung des Änderungsbetrags des Stroms und die Temperaturerkennung durch die Temperaturerkennungseinheit 30, durchgeführt. Auf diese Art wird der Induktionswärmeherd mit hoher Zuverlässigkeit in der Überhitzungssteuerung des Öls realisiert.
Wenn ein Frittiermodus als das Kochmenü (Betriebsmodus) über die Bedienungseinheit 40 ausgewählt ist, führt die Steuereinheit 45 die Lastbestimmungsverarbeitung wie vorstehend beschrieben durch, bestimmt eine geeignete Betriebsfrequenz für das Material des zu heizenden Objekts 5, und führt den Induktionsheizbetrieb mit der so bestimmten, festen Betriebsfrequenz durch.
Weiterhin kann durch Ausgeben eines Wertes des Stroms während eines Heizens und der Temperatur an die Steuereinheit 45, die von der Temperaturerkennungseinheit 30 erkannt wird, die Steuereinheit 45 ein Verhältnis zwischen der Temperatur und dem Strom speichern.
Wenn die Temperatur, die von der Temperaturerkennungseinheit 30 erkannt wird, eine Temperatur erreicht, die zum Frittier-Kochen (vorbestimmte Temperatur) geeignet ist, setzt die Steuereinheit 45 die Festlegung der Betriebsfrequenz zurück, und erhöht allmählich die Betriebsfrequenz, um die Heizleistung zu reduzieren, um die Temperatur zu halten. Zu dieser Zeit werden, insbesondere wenn die Betriebsfrequenz allmählich erhöht wird, der Wert des Eingangsstroms, der von der Eingangsstromerkennungseinheit 25a erkannt wird, und die Temperatur, die von der Temperaturerkennungseinheit 30 erkannt wird, genauso wie die geänderte Betriebsfrequenz in der Steuereinheit 45 gespeichert.
Die Steuereinheit 45 steuert die Meldeeinheit 42 zum Melden eines Abschlusses des Vorheizens zum Frittier-Kochen an den Nutzer, und legt die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreis 23 wieder fest, um ein Heizen mit der reduzierten Heizleistung weiterzuführen. Die Meldung an den Nutzer kann gemacht werden, bevor oder nachdem die Betriebsfrequenz erhöht wird.
Nachdem die Nahrungsmittelzutat von dem Nutzer in das zu heizende Objekt 5 nachfolgend der Meldung des Vorheizabschlusses eingebracht wird, nimmt die Temperatur des Öls ab. In einem Fall, wo die eingegebene Nahrungsmittelzutat ein gefrorenes Nahrungsmittel ist, ist die Temperaturdifferenz von dem Öl groß. Daher fällt, wenn die Menge von eingebrachter Nahrungsmittelzutat groß ist, die Öltemperatur plötzlich ab.
Wenn der Änderungsbetrag des Eingabestroms oder des Spulenstroms pro vorbestimmte Zeit, welcher in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, gleich oder größer wird als ein dritter vorbestimmter Wert, steuert die Steuereinheit 45 den Betrieb des Wechselrichterschaltkreises 23, um die Hochfrequenzleistung zu erhöhen, die der Heizspule 11a zugeführt wird.
In der Steuereinheit 45 kann im Vorhinein Information von dem dritten vorbestimmten Wert eingestellt werden, oder kann über die Bedienungseinheit 40 oder über andere Verfahren eingebbar sein.
Wie vorstehend beschrieben wird, wenn die Temperatur, die von der Temperaturerkennungseinheit 30 erkannt wird, die vorbestimmte Temperatur überschreitet, die Hochfrequenzleistung, die der Heizspule 11a zugeführt wird, reduziert. Wenn der Änderungsbetrag des Stroms pro vorbestimmte Zeit, welcher in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, gleich oder größer wird als der dritte vorbestimmte Wert, wird der Betrieb des Wechselrichterschaltkreises 23 gesteuert, um die Hochfrequenzleistung zu erhöhen, die der Heizspule 11a zugeführt wird. So wird der Temperaturabfall des Öls gesteuert, um eine geeignete Temperatur zum Halten des Frittier-Kochens zu erlauben. So kann der Induktionswärmeherd bereitgestellt werden, der bei reduzierter Frittier-Kochzeit einfach zu bedienen ist.
Wenn die Temperatur zum Beispiel nur von der Temperaturerkennungseinheit 30 wie dem Thermistor oder dem Infrarotsensor erkannt wird, besteht ein Problem des Erzeugens einer Verzögerung bei der Erkennung der Temperaturänderung des Öls, nachdem die Nahrungsmittelzutat eingegeben ist. In Ausführungsform 1 ändert sich der Strom unter der Steuerung mit der festen Betriebsfrequenz plötzlich. Daher kann durch Erkennen des Änderungsbetrags des Stroms der Temperaturabfall des Öls erkannt werden.
(Konfigurationsbeispiel von einem anderen Betriebsschaltkreis)
Nachfolgend wird ein Beispiel unter der Verwendung eines anderen Betriebsschaltkreises beschrieben.
12 ist ein Diagramm zum Darstellen des anderen Betriebsschaltkreises des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 1.
Der Betriebsschaltkreis 50, der in 12 dargestellt ist, schließt zusätzlich einen Resonanzkondensator 24b in der Konfiguration ein, die in 2 dargestellt ist. Die verbleibende Konfiguration ist die gleiche wie die von 2, und die gleichen Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Wie vorstehend beschrieben bilden die Heizspule 11a und der Resonanzkondensator den Resonanzschaltkreis. So werden die Kapazitäten des Resonanzkondensators basierend auf der maximalen Heizleistung (maximalen Eingabeleistung) bestimmt, die für den Induktionswärmeherd notwendig ist. Bei dem in 12 dargestellten Betriebsschaltkreis 50 sind die Resonanzkondensatoren 24a und 24b parallel verbunden, um zu erlauben, eine Kapazität von jedem Kondensator zu halbieren. So kann, selbst wenn zwei Resonanzkondensatoren verwendet werden, ein kostengünstiger Steuerschaltkreis erhalten werden.
Weiterhin wird durch Anordnen der Spulenstromerkennungseinheit 25b auf der Seite des Resonanzkondensators 24a der Resonanzkondensatoren, die parallel miteinander verbunden sind, der Strom, der durch die Spulenstromerkennungseinheit 25b fließt, zur Hälfte des Stroms, der durch die Heizspule 11a fließt. So kann die Spulenstromerkennungseinheit 25b mit einer geringen Größe und einer kleinen Kapazität verwendet werden, ein kleiner und kostengünstiger Steuerschaltkreis erhalten, und ein kostengünstiger Induktionswärmeherd erhalten werden.
Ausführungsform 2
13 sind Kurven zum Zeigen von Verhältnissen zwischen Zeit und jedem von einer Betriebsfrequenz, einer Temperatur und einem Strom des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 2. In 13 sind die verstrichene Zeit und die Charakteristik-Änderungen während des Wasserkochens gezeigt, nach dem Wasser in das zu heizende Objekt 5 eingebracht wird. 13(a) ist eine Kurve zum Zeigen der Betriebsfrequenz, 13(b) ist eine Kurve zu zeigen der Temperatur (Temperatur an dem Boden des zu heizenden Objekts 5), und 13(c) ist eine Kurve zum Zeigen des Stroms.
(Wasserkochmodus 3)
Es wird ein anderer Steuerbetrieb in einem Fall beschrieben, wo der Wasserkochmodus über die Bedienungseinheit 40 ausgewählt wird.
Die Steuereinheit 45 führt die Lastbestimmungsverarbeitung in einer Art ähnlich dem in Ausführungsform 1 beschriebenen Betrieb durch, bestimmt die Betriebsfrequenz entsprechend dem bestimmten Topfmaterial, und betreibt den Wechselrichterschaltkreis 23 mit der bestimmten, festen Betriebsfrequenz, um den Induktionsheizbetrieb zu implementieren. Dann bestimmt die Steuereinheit 45 den Kochabschluss abhängig von der temporären Änderung des Stroms.
Weiterhin setzt, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, die in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird, die Steuereinheit 45 die Festlegung der Betriebsfrequenz zurück, so dass die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 variabel geändert wird, wodurch die Hochfrequenzleistung, die der Heizspule 11a zugeführt wird, variabel geändert wird. Details des vorstehend beschriebenen Betriebs werden unter Bezugnehmen auf 13 beschrieben.
Ähnlich dem vorstehend erwähnten Betrieb in den Wasserkochmodi 1 und 2 steigt, nachdem das Heizen mit der festen Betriebsfrequenz gestartet wird (13(a)), die Temperatur an den Boden des zu heizenden Objekts 5 allmählich an, bis das Wasser innerhalb des zu heizenden Objekts 5 kocht (13(b)). Während der Steuerung mit der festen Betriebsfrequenz nimmt der Strom zusammen mit dem Temperaturanstieg des zu heizenden Objekts 5 allmählich ab.
Nachdem das Wasser kocht und die Temperatur konstant gemacht ist, wird auch der Strom konstant (13(c)). Als ein Ergebnis bestimmt die Steuereinheit 45 zu der Zeit t1, dass der Änderungsbetrag des Stroms pro vorbestimmte Zeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird, und bestimmt daher den Wasserkochabschluss.
Als nächstes setzt die Steuereinheit 45 die Festlegung der Betriebsfrequenz zurück, erhöht die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23, um den Strom zu verringern, und reduziert die Hochfrequenzleistung (Heizleistung), die der Heizspule 11a zugeführt wird. Zu dieser Zeit fällt, selbst wenn die Betriebsfrequenz erhöht wird, um die Heizleistung zu reduzieren, die Temperatur kaum. Dann legt die Steuereinheit 45 die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 wieder fest, und führt ein Heizen mit der reduzierten Heizleistung weiter.
In dem Fall des Wasserkochens (Kochens von Wasser) wird die Wassertemperatur nicht höher als 100 °C, selbst wenn die Heizleistung mehr als notwendig erhöht wird. So kann, selbst nachdem die Betriebsfrequenz erhöht wird, um die Heizleistung zu reduzieren, die Wassertemperatur gehalten werden.
Wie vorstehend beschrieben wird, wenn der Änderungsbetrag des Stroms pro vorbestimmte Zeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird, der Betrieb des Wechselrichterschaltkreises 23 gesteuert, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren, die der Heizspule 11a zugeführt wird. So kann die Eingangsleistung reduziert werden, um Energie zu sparen.
Weiterhin erhöht die Steuereinheit 45 zu der Zeit t1 die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23, während von der Meldeeinheit 42 der Wasserkochabschluss an den Nutzer gemeldet wird. Die Meldung an den Nutzer kann gemacht werden, bevor oder nachdem die Betriebsfrequenz erhöht wird.
Selbst nach der Meldung des Wasserkochabschlusses verlässt der Nutzer manchmal das Wasserkochen, was zu einem weitergehenden Kochen des Wassers führt. In diesem Fall wird ein Fall beschrieben, wo zu der Zeit t2 Wasser in dem zu heizenden Objekt 5 verdampft.
Wenn sich in dem zu heizenden Objekt 5 Wasser befindet, verschiebt sich die Temperatur des zu heizenden Objekts 5 (Temperatur an dem Boden des Kopfes) auf eine Temperatur, die ungefähr gleich der Wassertemperatur oder einer Temperatur leicht höher als die Wassertemperatur ist. Insbesondere ist, während das Wasser kocht, die Temperatur des zu heizenden Objekts 5 bei ungefähr 100 °C konstant.
Zu der Zeit t2, nachdem das Wasser in dem zu heizenden Objekt 5 verdampft, steigt die Temperatur des zu heizenden Objekts 5 plötzlich an. Zusammen mit dem Temperaturanstieg des zu heizenden Objekts 5 fällt der Strom wie in 13(c) gezeigt plötzlich ab.
Wenn der Änderungsbetrag (Abnahmebetrag) pro vorbestimmte Zeit, welcher in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, ein vierter vorbestimmter Wert oder größer wird (wenn der Änderungsbetrag um einen vierten vorbestimmten Wert oder größer abnimmt), bestimmt die Steuereinheit 45, dass das Wasser verdampft ist (Zeit t3).
In der Steuereinheit 45 kann Information von dem vierten vorbestimmten Wert voreingestellt sein, oder kann über die Bedienungseinheit 40 oder über andere Verfahren eingebbar sein.
Zu der Zeit t3 stoppt dann die Steuereinheit 45 die Zufuhr der Hochfrequenzleistung (Heizleistung) an die Heizspule 11a. Zu dieser Zeit steuert die Steuereinheit 45 die Meldeeinheit 42 zum Melden des Verdampfens von Wasser an den Nutzer.
Wie vorstehend beschrieben wird, wenn der Abnahmebetrag (Änderungsbetrag) pro vorbestimmte Zeit, welcher in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, gleich oder größer als der vierte vorbestimmte Wert wird (wenn der Änderungsbetrag um den vierten vorbestimmten Wert oder größer abnimmt), die Festlegung der Betriebsfrequenz zurückgesetzt, und der Betrieb des Wechselrichterschaltkreises 23 wird zum Stoppen gesteuert, um die Zufuhr der Hochfrequenzleistung an die Heizspule 11a zu stoppen. Auf diese Art kann ein plötzlicher Temperaturanstieg des zu heizenden Objekts 5 gesteuert werden. Als ein Ergebnis kann der Induktionswärmeherd mit einer hohen Sicherheitsstufe erhalten werden. Weiterhin kann durch Melden des Verdampfens von Wasser an den Nutzer die Sicherheit weiter erhöht werden. Als ein Ergebnis kann der Induktionswärmeherd erhalten werden, der einfach zu handhaben ist.
Obwohl das Verdampfen von Wasser selbst dann erkannt werden kann, wenn zum Beispiel ein Kontakt-typischer Thermistor oder ein nicht Kontakt-typischer Infrarotsensor als die Temperaturerkennungseinheit 30 genutzt wird, ist es schwierig, einen Temperatursprung des zu heizenden Objekts 5 zusammen mit der Wasserverdampfung unmittelbar zu erkennen. Deshalb besteht ein Risiko (Problem) eines plötzlichen Temperaturanstiegs des zu heizenden Objekts 5.
In der vorstehenden Beschreibung wurde das Verfahren beschrieben, bei welchem die Betriebsfrequenz geändert wird, um die Heizleistung zu steuern, doch es kann ein Verfahren verwendet werden, bei welchem die Ein-Schaltung (Ein/Aus-Verhältnis) der Schaltelemente des Wechselrichterschaltkreises 23 geändert wird, um die Heizleistung zu steuern.
Die Betriebsmodi, die vorstehend in Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 beschrieben sind, können kombiniert werden. Zum Beispiel kann ein Betriebsmodus eine Kombination aus dem Betrieb in dem Wasserkochmodus 2 oder dem Betrieb in dem Wasserkochmodus 3 sein.
Obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 der Halbbrücken-typische Wechselrichterschaltkreis 23 beschrieben wurde, kann eine Konfiguration verwendet werden, welche einen Einzelschalter-Spannungsresonanz-typischen Wechselrichter oder andere Wechselrichter nutzt.
Weiterhin kann, obwohl das Verwendungsverfahren des Verhältnisses zwischen dem Spulenstrom und dem Primärstrom bei der Lastbestimmung für das Topfmaterial beschrieben wurde, ein Verfahren zum Erkennen von Resonanzspannungen von beiden Anschlüssen des Resonanzkondensators zum Durchführen der Lastbestimmung verwendet werden, und irgendein anderes Lastbestimmungsverfahren kann genutzt werden.
Ausführungsform 3
In Ausführungsform 3 wird der Betriebsschaltkreis 50 gemäß jeder von vorstehend beschriebenen Ausführungsformen im Detail beschrieben.
14 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Teils des Betriebsschaltkreises des Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 3. 14 ist eine Darstellung nur einer Konfiguration eines Teils des Betriebsschaltkreis 50 gemäß jeder von vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2.
Wie in 14 dargestellt, schließt der Wechselrichterschaltkreis 23 einen Satz von Armen ein, die zwei Schaltelemente (IGBT 23a und 23b) einschließen, welche zwischen positiven und negativen Anschlüssen in Reihe miteinander verbunden sind, und die Dioden 23c und 23d, welche entsprechend umgekehrt parallel zu den Schaltelementen angebunden sind.
Der IGBT 23a und der IGBT 23b werden zum Ein- und Ausschalten mit Betriebssignalen betrieben, die von der Steuereinheit 45 ausgegeben werden.
Die Steuereinheit 45 gibt die Betriebssignale zum abwechselnden Ein- und Ausschalten des IGBT 23a und des IGBT 23b aus, so dass der IGBT 23b in einen Aus-Zustand versetzt wird, während der IGBT 23a ein ist, und der IGBT 23b in einen Ein-Zustand versetzt wird, während der IGBT 23a aus ist.
Auf diese Art bilden der IGBT 23a unter der IGBT 23b einen Halbbrückenwechselrichter, der zum Betreiben der Heizspule 11a ausgelegt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bilden der IGBT 23a und der IGBT 23b einen "Halbbrückenwechselrichterschaltkreis".
Die Steuereinheit 45 gibt die Betriebssignale mit der hohen Frequenz abhängig von der eingegebenen elektrischen Leistung (Heizleistung) an dem IGBT 23a und IGBT 23b ein, um eine Heizausgabe anzupassen. Die Betriebssignale, die an den IGBT 23a und den IGBT 23b ausgegeben werden, werden in einem Bereich der Betriebsfrequenz variiert, der höher ist als die Resonanzfrequenz eines Lastschaltkreises, der die Heizspule 11a und den Resonanzkondensator 24a einschließt, um einen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, in einer Nachlaufphase fließend zu steuern, verglichen mit einer Spannung, die auf den Lastschaltkreis angewendet wird.
Als nächstes wird der Steuerbetrieb der eingegebenen elektrischen Leistung (Heizleistung) mit der Betriebsfrequenz und dem Ein-Schaltverhältnis des Wechselrichterschaltkreises 23 beschrieben.
15 sind Diagramme zum Darstellen eines Beispiels des Betriebssignals eines Halbbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 3. 15(a) ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter in einem hohen Heizleistungszustand. 15(b) ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter in einem niedrigen Heizleistungszustand.
Die Steuereinheit 45 gibt die Betriebssignale mit der hohen Frequenz, die höher ist als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, an den IGBT 23a und IGBT 23b des Wechselrichterschaltkreises 23 aus.
Die Frequenz von jedem der Betriebssignale wird variiert, um die Ausgabe des Wechselrichterschaltkreises 23 zu erhöhen oder zu verringern.
Zum Beispiel nähert sich, wie in 15(a) dargestellt, wenn die Betriebsfrequenz reduziert wird, die Frequenz des Hochfrequenzstroms, welcher der Heizspule 11a zugeführt wird, der Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises an, mit dem Ergebnis, dass die in die Heizspule 11a eingespeiste elektrische Leistung erhöht wird.
Auf der anderen Seite bewegt sich, wie in 15(b) dargestellt, wenn die Betriebsfrequenz erhöht wird, die Frequenz des Hochfrequenzstroms, welcher der Heizspule 11a zugeführt wird, weg von der Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, mit dem Ergebnis, dass die in die Heizspule 11a eingespeiste elektrische Leistung reduziert wird.
Weiterhin variiert die Steuereinheit 45 die Betriebsfrequenz, um die eingegebene elektrische Leistung wie vorstehend beschrieben zu steuern, und kann auch das Ein-Schaltverhältnis des IGBT 23a und des IGBT 23b des Wechselrichterschaltkreises 23 variieren, um einen Zeitraum zu steuern, in welchem die Ausgabespannung des Wechselrichterschaltkreises 23 angewendet wird, und damit die in die Heizspule 11a eingespeiste elektrische Leistung zu steuern.
In einem Fall des Erhöhens der Heizleistung wird ein Verhältnis (Ein-Schaltverhältnis) einer Ein-Zeit des IGBT 23a (Aus-Zeit des IGBT 23b) in einer Spanne der Betriebssignale erhöht, um eine Spannungsanwendungszeitbreite in einer Spanne zu erhöhen.
Auf der anderen Seite wird in einem Fall des Reduzierens der Heizleistung das Verhältnis (Ein-Schaltverhältnis) der Ein-Zeit des IGBT 23a (Aus-Zeit des IGBT 23b) in einer Spanne der Betriebssignale reduziert, um die Spannungsanwendungszeitbreite in einer Spanne zu reduzieren.
In einem Beispiel von 15(a) ist ein Fall dargestellt, wo Verhältnisse einer Ein-Zeit T11a des IGBT 23a (Aus-Zeit des IGBT 23b) und einer Aus-Zeit T11b des IGBT 23a (Ein-Zeit des IGBT 23b) in einer Spanne T11 der Betriebssignale die gleichen sind (Ein-Schaltverhältnis von 50 %).
Auf der anderen Seite ist in einem Beispiel von 15(b) ein Fall dargestellt, wo Verhältnisse einer Ein-Zeit T12a des IGBT 23a (Aus-Zeit des IGBT 23b) und einer Aus-Zeit T12b des IGBT 23a (Ein-Zeit des IGBT 23b) in einer Spanne T12 der Betriebssignale die gleichen sind (Ein-Schaltverhältnis von 50 %).
Die Steuereinheit 45 stellt das Ein-Schaltverhältnis des IGBT 23a und des IGBT 23b des Wechselrichterschaltkreises 23 auf den festen Zustand ein, in dem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 beim Bestimmen des Änderungsbetrags des Stroms pro vorbestimmten Zeit fest ist, wie vorstehend in Ausführungsform 1 und 2 beschrieben.
Auf diese Art kann der Änderungsbetrag des Stroms pro vorbestimmte Zeit in einem Zustand bestimmt werden, in welchem die elektrische Leistung fest ist, die in die Heizspule 11a eingespeist wird.
Ausführungsform 4
In Ausführungsform 4 ist der Wechselrichterschaltkreis 23 beschrieben, der einen Vollbrückenschaltkreis verwendet.
16 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Teils von einem Betriebsschaltkreis eines Induktionswärmeherds gemäß Ausführungsform 4. In 16 sind lediglich Unterschiede von dem Betriebsschaltkreis 50 in vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 dargestellt.
In Ausführungsform 4 sind zwei Heizspulen für ein Heizfeld vorgesehen. Die zwei Heizspulen weisen zum Beispiel unterschiedliche Durchmesser auf und sind konzentrisch angeordnet. In dem Folgenden wird die Heizspule mit dem kleineren Durchmesser als eine innere Spule 11b bezeichnet, und die Heizspule mit dem größeren Durchmesser wird als die äußere Spule 11c bezeichnet.
Die Anzahl und die Anordnung der Heizspulen sind nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine Konfiguration angenommen werden, in welcher eine Vielzahl von Heizspulen um eine Heizspule herum angeordnet ist, die im Zentrum des Heizfelds angeordnet ist.
Der Wechselrichterschaltkreis 23 schließt drei Sätze von Armen ein, von denen jeder zwei Schaltelemente (IGBTs) einschließt, die zwischen positiven und negativen Bussen in Reihe miteinander verbunden sind, und Dioden, die entsprechend umgekehrt parallel zu den Schaltelementen angebunden sind. In dem Folgenden wird von den drei Sätzen ein Satz als ein gemeinsamer Arm bezeichnet, und die anderen zwei Sätze werden jeder als ein innerer Spulenarm und ein äußerer Spulenarm bezeichnet.
Der gemeinsame Arme ist ein Arm, der mit der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c verbunden ist, und schließt einen IGBT 232a, einen IGBT 232b, eine Diode 232c und eine Diode 232d ein.
Der innere Spulenarm ist ein Arm, der mit der inneren Spule 1b verbunden ist, und schließt einen IGBT 231a, einen IGBT 231b, eine Diode 231c und eine Diode 231d ein.
Der äußere Spulenarm ist ein Arm, der mit der äußeren Spule 11c verbunden ist, und schließt einen IGBT 233a, einen IGBT 233b, eine Diode 233c und eine Diode 233d ein.
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 werden zum Ein- und Ausschalten mit Betriebssignalen betrieben, die von der Steuereinheit 45 ausgegeben werden.
Die Steuereinheit 45 gibt Betriebssignale zum abwechselnden Ein- und Ausschalten des IGBT 232a und des IGBT 232b des gemeinsamen Arms aus, so dass der IGBT 232b in einen Aus-Zustand versetzt wird, während der IGBT 232a ein ist, und der IGBT 232b in einen Ein-Zustand versetzt wird, während der IGBT 232a aus ist.
In ähnlicher Weise gibt die Steuereinheit 45 Betriebssignale zum abwechselnden Ein- und Ausschalten des IGBT 231a und des IGBT 231b des inneren Spulenarms und des IGBT 233a und des IGBT 233b des äußeren Spulenarms aus.
Auf diese Art bilden der gemeinsame Arm und der innere Arm einen Vollbrückenwechselrichter, der zum Betreiben der inneren Spule 11b ausgelegt ist. Weiterhin bilden der gemeinsame Arm und der äußere Spulenarm einen Vollbrückenwechselrichter, der zum Betreiben der äußeren Spule 11a ausgelegt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bilden der gemeinsame Arm und der innere Spulenarm einen "Vollbrückenwechselrichterschaltkreis". Weiterhin bilden gemäß der vorliegenden Erfindung der gemeinsame Arm und der äußere Spulenarm einen "Vollbrückenwechselrichterschaltkreis".
Ein Lastschaltkreis, der die innere Spule 11b und einen Resonanzkondensator 24c einschließt, ist zwischen einem Ausgabepunkt (Knoten des IGBT 233a und des IGBT 232b) des gemeinsamen Arms und einem Ausgabepunkt (Knoten des IGBT 231a und des IGBT 231b) des inneren Spulenarms angebunden.
Ein Lastschaltkreis, der die äußere Spule 11c und einen Resonanzkondensator 24d einschließt, ist zwischen dem Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms und einem Ausgabepunkt (Knoten des IGBT 233a und des IGBT 233b) des äußeren Spulenarms angebunden.
Die innere Spule 11b ist einer Heizspule, die in einer im Wesentlichen kreisförmigen Form gewunden ist, und weist eine kleine äußere Form auf, und die äußere Spule 11c ist in der Umgebung der inneren Spule 11b angeordnet.
Ein Spulenstrom, der durch die innere Spule 11b fließt, wird von einer Spulenstromerkennungseinheit 25c erkannt. Die Spulenstromerkennungseinheit 25c erkennt zum Beispiel eine Spitze eines Stroms, der durch die innere Spule 11b fließt, und gibt ein Spannungssignal, das einem Spitzenwert eines Heizspulenstroms entspricht, an die Steuereinheit 45 aus.
Ein Spulenstrom, der durch die äußere Spule 11c fließt, wird von einer Spulenstromerkennungseinheit 25d erkannt. Die Spulenstromerkennungseinheit 25d erkennt zum Beispiel eine Spitze eines Stroms, der durch die äußere Spule 11c fließt, und gibt ein Spannungssignal, das einem Spitzenwert eines Heizspulenstroms entspricht, an die Steuereinheit 45 aus.
Die Steuereinheit 45 gibt die Betriebssignale mit der hohen Frequenz an den Schaltelementen (IGBTs) von jedem Arm abhängig von der eingegebenen elektrischen Leistung (Heizleistung) ein, um die Heizausgabe anzupassen.
Die Betriebssignale, die an die Schaltelemente des gemeinsamen Arms und des inneren Spulenarms ausgegeben werden, werden in einem Bereich der Betriebsfrequenz variiert, der höher ist als eine Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, der die innere Spule 11b und den Resonanzkondensator 24c einschließt, um einen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, in einer Nachlaufphase fließend zu steuern, verglichen mit einer Spannung, die auf den Lastschaltkreis angewendet wird.
In ähnlicher Weise werden die Betriebssignale, die an die Schaltelemente des gemeinsamen Arms und des äußeren Spulenarms ausgegeben werden, in einem Bereich der Betriebsfrequenz variiert, der höher ist als eine Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, der die äußere Spule 11c und den Resonanzkondensator 24d einschließt, um einen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, in einer Nachlaufphase fließend zu steuern, verglichen mit einer Spannung, die auf den Lastschaltkreis angewendet wird.
Als nächstes wird ein Steuerbetrieb der eingegebenen elektrischen Leistung (Heizleistung) mit einer Phasendifferenz zwischen den Armen des Wechselrichterschaltkreises 23 beschrieben.
17 sind Diagramme zum Darstellen eines Beispiels der Betriebssignale des Vollbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 4.
17(a) ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter und eines Versorgungs-Timings von jeder der Heizspulen in dem hohen Heizleistungszustand.
17(b) ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter und eines Versorgungs-Timings von jeder der Heizspulen in dem niedrigen Heizleistungszustand.
Die Versorgungs-Timings, die in 17(a) und 17(b) dargestellt sind, beziehen sich auf eine Potenzialdifferenz der Ausgabepunkte (Knoten von IGBT-Paaren) der entsprechenden Arme, und ein Zustand, in welchem der Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms kleiner ist als der Ausgabepunkt des inneren Spulenarms und der Ausgabepunkt des äußeren Spulenarms, ist mit "EIN" angegeben. Auf der anderen Seite sind ein Zustand, in welchem der Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms höher ist als der Ausgabepunkt des inneren Spulenarms und der Ausgabepunkt des äußeren Spulenarms, und ein Zustand des gleichen Potenzials mit "AUS" angegeben.
Wie in 17 dargestellt gibt die Steuereinheit 45 Betriebssignale mit einer hohen Frequenz, die höher ist als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, an den IGBT 232a und den IGBT 232b des gemeinsamen Arms aus.
Zusätzlich gibt die Steuereinheit 45 Betriebssignale, die in einer Phase relativ zu dem Betriebssignalen des gemeinsamen Arms fortgeschritten sind, an den IGBT 231a und den IGBT 231b des inneren Spulenarms und den IGBT 233a und den IGBT 233b des äußeren Spulenarms aus. Betriebssignalfrequenzen der entsprechenden Arme weisen die gleiche Frequenz auf, und Ein-Schaltverhältnisse davon sind auch die gleichen.
An den Ausgabepunkt (Knoten eines IGBT-Paares) von jedem Arm wird, abhängig von dem Ein/Aus-Zustand des IGBT-Paars, ein positives Buspotenzial oder ein negatives Buspotenzial ausgegeben, das eine Ausgabe des DC-Leistungsversorgungschaltkreises ist, während es bei der hohen Frequenz geschaltet wird. Auf diese Art wird die Potenzialdifferenz zwischen dem Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms und dem Ausgabepunkt des inneren Spulenarms auf die innere Spule 11b angewendet. In ähnlicher Weise wird die Potenzialdifferenz zwischen dem Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms und dem Ausgabepunkt des äußeren Spulenarms auf die äußere Spule 11c angewendet.
So kann die Phasendifferenz zwischen den Betriebssignalen des gemeinsamen Arms und den Betriebssignalen des inneren Spulenarms und des äußeren Spulenarms erhöht oder verringert werden, um Hochfrequenzspannungen anzupassen, die auf die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c angewendet werden, um Hochfrequenzausgabeströme und die Eingangsströme zu steuern, die durch die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c fließen.
In dem Fall des Erhöhens der Heizleistung wird eine Phase α zwischen den Armen erhöht, um die Spannungsanwendungszeitbreite in einer Spanne zu erhöhen. Die Phase α erreicht in einem Fall einer Umkehrphase (Phasendifferenz von 180°) eine obere Grenze, und eine Ausgabespannungswellenform zu dieser Zeit ist eine im Wesentlichen rechteckige Welle.
In dem Beispiel von 17(a) ist ein Fall dargestellt, wo die Phase α zwischen den Armen 180° beträgt. Zusätzlich ist ein Fall dargestellt, wo das Ein-Schaltverhältnis der Betriebssignale von jedem Arm 50 % ist, das heißt ein Fall, wo Verhältnisse einer Ein-Zeit T13a und einer Aus-Zeit T13b in einer Spanne T13 die gleichen sind.
In diesem Fall weisen eine Versorgungs-Ein-Zeitbereite T14a und eine Versorgung-Aus-Zeitbreite T14b der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c in einer Spanne T14 der Betriebssignale das gleiche Verhältnis auf.
In dem Fall des Reduzierens der Heizleistung wird die Phase α zwischen den Armen verglichen mit dem hohen Heizleistungszustand reduziert, um die Spannungsanwendungszeitbreite in einer Spanne zu reduzieren. Eine niedrigere Grenze der Phase α zwischen den Armen wird zum Beispiel auf eine solche Stufe eingestellt, dass ein Überstrom, der durch die Schaltelemente fließt und diese zerstört, im Verhältnis zu der Phase des Stroms vermieden wird, der beispielsweise zu der Zeit des Einschaltens durch den Lastschaltkreis fließt.
In dem Beispiel von 17(b) ist ein Fall dargestellt, wo die Phase α zwischen den Armen verglichen zu 17(a) reduziert ist. Die Frequenz und das Ein-Schaltverhältnis der Betriebssignale von jedem Arm sind die gleichen wie in 17(a).
In diesem Fall ist die Versorgungs-Ein-Zeitbreite T14a der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c in einer Spanne T14 der Betriebssignale ein Zeitraum, welcher der Phase α zwischen den Armen entspricht.
Auf diese Art kann die elektrische Leistung (Heizleistung) die in die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c eingespeist wird, mit der Phasendifferenz zwischen den Armen gesteuert werden.
In der vorstehenden Beschreibung wurde der Fall beschrieben, wo beide, die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c den Heizbetrieb durchführen, doch das Betreiben des inneren Spulenarms oder des äußeren Spulenarms kann gestoppt werden, so dass nur einer von dem inneren Spulenarm 11b und dem äußeren Spulenarm 11c den Heizbetrieb durchführt.
Die Steuereinheit 45 stellt jede Phase α zwischen den Armen und das Ein-Schaltverhältnis der Schaltelemente von jedem Arm in einen festen Zustand ein, in dem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 beim Bestimmen des Änderungsbetrags des Stroms pro vorbestimmten Zeit fest ist, wie vorstehend in Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben. Die anderen Vorgänge sind ähnlich denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 oder 2.
Auf diese Art kann der Änderungsbetrag des Stroms pro vorbestimmte Zeit in einem Zustand bestimmt werden, in welchem die elektrischen Leistungseingaben in die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c fest sind.
In Ausführungsform 4 werden der Spulenstrom, der durch die innere Spule 11b fließt, und der Spulenstrom, der durch die äußere Spule 1c fließt, von der entsprechenden Spulenstromerkennungseinheit 25c und der Spulenstromerkennungseinheit 25d erkannt.
Deshalb können in dem Fall, wo beide, die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c den Heizbetrieb durchführen, und selbst in einem Fall, wo eine von der Spulenstromerkennungseinheit 25c und der Spulenstromerkennungseinheit 25d den Spulenstrom zum Beispiel aufgrund eines Fehlers nicht erkennen können, der Änderungsbetrag in dem Spulenstrom pro vorbestimmte Zeit basierend auf einem Wert erkannt werden, der von der anderen erkannt wird.
Darüber hinaus kann die Steuereinheit 45 jeden Änderungsbetrag des Spulenstroms pro vorbestimmte Zeit bestimmen, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25c erkannt wird, und den Änderungsbetrag in dem Spulenstrom pro vorbestimmte Zeit, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25d erkannt wird, und den größeren Änderungsbetrag zum Durchführen von jedem der Bestimmungsvorgänge verwenden, die vorstehend in Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind. Darüber hinaus kann ein Mittelwert des Änderungsbetrags verwendet werden, um jeden der Bestimmungsvorgänge durchzuführen, die vorstehend in Ausführungsform 1 und 2 beschrieben ist.
Solch eine Steuerung kann durchgeführt werden, um den Änderungsbetrag in dem Spulenstrom pro vorbestimmte Zeit genauer zu bestimmen, selbst in dem Fall, wo eine von der Spulenstromerkennungseinheit 25c und der Spulenstromerkennungseinheit 25d eine niedrige Erkennungsgenauigkeit aufweist.
In Ausführungsformen 1 bis 4 ist, obwohl vorstehend ein IH (Induktionswärme) Kochheizer als ein Beispiel des Induktionswärmeherds der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf jedwelchen Induktionswärmeherd angewendet werden, der das Induktionsheizverfahren verwendet, wie einen Reiskocher zum Induktionsheizkochen.
Bezugszeichenliste

1 erstes Heizfeld 2 zweites Heizfeld 3 drittes Heizfeld 4 Kopfplatte 5 zu heizendes Objekt 11 erste Heizeinheit 11a Heizspule 12 zweite Heizeinheit 13 dritte Heizeinheit 21 AC-Leistungsversorgung 22 DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22a Diodenbrücke 22b Drosselspule 22c Glättungskondensator 23 Wechselrichterschaltkreis 23a, 23b IGBT 23c, 23d Diode 24a, 24b Resonanzkondensator 25a Eingangsstromerkennungseinheit 25b Spulenstromerkennungseinheit 30 Temperaturerkennungseinheit 31 Betriebssteuereinheit 32 Lastbestimmungseinheit 33 Betriebsfrequenzeinstelleinheit 34 Stromänderungserkennungseinheit 35 Stromauswahleinheit 36 Eingabe/Ausgabesteuereinheit 37 AD-Wandler 40a bis 40c Bedienungseinheit 41a bis 41c Anzeigeeinheit 42 Meldeeinheit 45 Steuereinheit 50 Betriebsschaltkreis 100 Induktionswärmeherd 11b innere Spule 11c äußere Spule 24c, 24d Resonanzkondensator 25c, 25d Spulenstromerkennungseinheit 231a, 231b, 232a, 232b, 233a, 233b IGBT 231c, 231d, 232c, 232d, 233c, 233d Diode

Claims

Induktionswärmeherd, umfassend: eine Heizspule, die zum induktiven Heizen eines zu heizenden Objekts ausgelegt ist; einen Betriebsschaltkreis, der zum Versorgen der Heizspule mit Hochfrequenzleistung ausgelegt ist; eine Steuereinheit, die zum Steuern eines Betriebs des Betriebsschaltkreises ausgelegt ist, um die Hochfrequenzleistung zu steuern, die der Heizspule zugeführt wird; eine Eingangsstromerkennungseinheit, die zum Erkennen eines Eingangsstroms des Betriebsschaltkreises ausgelegt ist; und eine Spulenstromerkennungseinheit, die zum Erkennen eines Spulenstroms ausgelegt ist, der durch die Heizspule fließt, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist zum Auswählen von einem Strom aus dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, abhängig von einer Änderung des Eingangsstroms und einer Änderung des Spulenstroms, und Erhalten eines Änderungsbetrags des ausgewählten Stroms pro vorbestimmte Zeit, um eine Temperaturänderung des zu heizenden Objekts basierend auf dem Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit zu erkennen.
Induktionswärmeherd nach Anspruch 1, bei welchem die Steuereinheit ausgelegt ist zum Erhalten eines Änderungsbetrags in oder einer Änderungsrate von dem Eingangsstrom und eines Änderungsbetrags in oder einer Änderungsrate von dem Spulenstrom in einer Spanne vom Start einer Leistungsversorgung der Heizspule bis zum Ende eines ersten Heizzeitraums, und Auswählen eines von dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, der einen größeren Änderungsbetrag oder eine größere Änderungsrate aufweist.
Induktionswärmeherd nach Anspruch 2, bei welchem die Steuereinheit ausgelegt ist, den ersten Heizzeitraum abhängig von dem Änderungsbetrag in oder der Änderungsrate von wenigstens einem, dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom, in einem Zeitraum des Starts der Leistungszufuhr zu der Heizspule bis zum Ende eines zweiten Heizzeitraums einzustellen, der kürzer als der erste Heizzeitraum ist.
Induktionswärmeherd nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem: die Steuereinheit einen AD-Wandler einschließt, der zum Wandeln analoger Werte, die von der Eingangsstromerkennungseinheit und der Spulenstromerkennungseinheit erkannt werden, in digitale Werte ausgelegt ist, und ausgelegt ist, Änderungsbeträge in den digitalen Werten des Eingangsstroms und des Spulenstroms hinsichtlich eines maximal Stromwerts, der von dem AD-Wandler in einen digitalen Wert gewandelt wird, als die Änderungsrate zu erkennen.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend eine Lastbestimmungseinheit, die zum Durchführen einer Lastbestimmungsverarbeitung für das zu heizende Objekt ausgelegt ist, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist zum Betreiben des Betriebsschaltkreises abhängig von einem Ergebnis einer Bestimmung durch die Lastbestimmungseinheit, Erhalten des Änderungsbetrags pro vorbestimmte Zeit in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, und Erkennen der Temperaturänderung des zu heizenden Objekts basierend auf dem Änderungsbetrag pro vorherbestimmte Zeit.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in einem Zustand erhalten wird, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, die Steuereinheit ausgelegt ist, den Betrieb des Betriebsschaltkreises zu steuern, um die Hochfrequenzleistung variabel zu ändern, die der Heizspule zugeführt wird.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in einem Zustand erhalten wird, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, die Steuereinheit ausgelegt ist, eine Festlegung der Betriebsfrequenz zu lösen, und die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises zu erhöhen, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren, die der Heizspule zugeführt wird.
Induktionswärme Herd nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in einem Zustand erhalten wird, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, sich um einen zweiten vorbestimmten Wert oder größer erhöht, die Steuereinheit ausgelegt ist, den Betrieb des Betriebsschaltkreises zu steuern, um die Hochfrequenzleistung zu erhöhen, die der Heizspule zugeführt wird.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in einem Zustand erhalten wird, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, um einen vierten vorbestimmten Wert oder größer abnimmt, die Steuereinheit ausgelegt ist, das Betreiben des Betriebsschaltkreises zu stoppen, um eine Zufuhr der Hochfrequenzleistung zu der Heizspule zu stoppen.
Induktionswärmeherd nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem die Steuereinheit ausgelegt ist, die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises oder ein Ein-Schaltverhältnis von Schaltelementen variabel zu ändern, um die Hochfrequenzleistung variabel zu ändern, die der Heizspule zugeführt wird.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die Steuereinheit ausgelegt ist zum wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in einem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, Zurücksetzen einer Festlegung einer Betriebsfrequenz, Erhöhen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren, die der Heizspule zugeführt wird, und die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises festzulegen, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, sich um einen zweiten vorbestimmten Wert oder größer erhöht, Zurücksetzen einer Festlegung der Betriebsfrequenz, Verringern der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, um die Hochfrequenzleistung zu erhöhen, die der Heizspule zugeführt wird, und Festlegen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, und wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises festgelegt ist, gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird, Zurücksetzen einer Festlegung der Betriebsfrequenz, Erhöhen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren, die der Heizspule zugeführt wird, und Festlegen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die Steuereinheit ausgelegt ist zum wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in einem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises festgelegt ist, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, Zurücksetzen einer Festlegung einer Betriebsfrequenz, Erhöhen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren, die der Heizspule zugeführt wird, und Festlegen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises festgelegt ist, sich um einen zweiten vorbestimmten Wert oder größer erhöht, Zurücksetzen einer Festlegung der Betriebsfrequenz, Verringern der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, um die Hochfrequenzleistung zu erhöhen, die der Heizspule zugeführt wird, und Festlegen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises festgelegt ist, gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird, Zurücksetzen einer Festlegung der Betriebsfrequenz, Erhöhen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren, die der Heizspule zugeführt wird, und Festlegen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, und wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises festgelegt ist, um einen vierten vorbestimmten Wert oder größer abnimmt, Stoppen des Betriebs des Betriebsschaltkreises, um eine Zufuhr der Hochfrequenzleistung zu der Heizspule zu stoppen.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin umfassend: eine Bedienungseinheit, an welcher ein Betriebsmodus ausgewählt wird; und eine Meldeeinheit, wobei, wenn ein Wasserkochmodus zum Einstellen eines Wasserkochbetriebs als der Betriebsmodus ausgewählt wird, die Steuereinheit ausgelegt ist zum Betreiben des Betriebsschaltkreises, Erhalten des Änderungsbetrag des ausgewählten Stroms pro vorbestimmte Zeit in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, und Steuern der Meldeeinheit zum Melden eines Abschlusses des Wasserkochens, wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit, der in dem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises festgelegt ist, gleich oder kleiner wird als ein vorbestimmter Wert.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin umfassend: eine Bedienungseinheit, an welcher ein Betriebsmodus ausgewählt wird; und eine Temperaturerkennungseinheit, die ausgelegt ist, eine Temperatur des zu heizenden Objekts zu erkennen, wobei, wenn ein Frittiermodus zum Heizen von Öl auf eine vorbestimmte Temperatur als der Betriebsmodus ausgewählt wird, die Steuereinheit ausgelegt ist zum Betreiben des Betriebsschaltkreises, Steuern des Betriebs des Betriebsschaltkreises, um die Hochfrequenzleistung zu reduzieren, die der Heizspule zugeführt wird, wenn die Temperatur, die von dem Temperaturerkennungseinheit erkannt wird, die vorbestimmte Temperatur überschreitet, und Festlegen einer Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises, und Steuern des Betriebs des Betriebsschaltkreises, um die Hochfrequenzleistung zu erhöhen, die der Heizspule zugeführt wird, wenn der Änderungsbetrag des ausgewählten Stroms pro vorbestimmte Zeit, der in einem Zustand erhalten wird, in welchem die Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist, sich um einen dritten vorbestimmten Wert oder größer erhöht.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 5 bis 14, bei welchem eine Lastbestimmungseinheit ausgelegt ist, eine Lastbestimmungsverarbeitung für das zu heizende Objekt durchzuführen, basierend auf einem Zusammenhang zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei welchem die Steuereinheit ausgelegt ist, ein Ein-Schaltverhältnis von Schaltelementen des Betriebsschaltkreises in einen festen Zustand einzustellen, in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises fest ist.
Induktionswärmeherd nach einem Ansprüche 1 bis 15, bei welchem: der Betriebsschaltkreis einen Vollbrückenwechselrichterschaltkreis einschließt, der wenigstens zwei Arme einschließt, von denen jeder zwei Schaltelemente einschließt, die in Reihe miteinander verbunden sind; und die Steuereinheit ausgelegt ist, eine Betriebsfrequenz der Schaltelemente des Vollbrückenwechselrichterschaltkreises, eine Betriebsphasendifferenz der Schaltelemente zwischen den wenigstens zwei Armen, und ein Ein-Schaltverhältnis der Schaltelemente festzulegen.
Induktionswärmeherd nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei welchem: der Betriebsschaltkreis einen Halbbrückenwechselrichterschaltkreis einschließt, der einen Arm einschließt, der zwei Schaltelemente einschließt, die in Reihe miteinander verbunden sind; und in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz der Schaltelemente des Halbbrückenwechselrichterschaltkreises fest ist, die Steuereinheit ausgelegt ist, ein Ein-Schaltverhältnis der Schaltelemente in einen festen Zustand einzustellen.