JP2006114371A - Induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用される誘導加熱調理器に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker used in general homes, offices, restaurants and the like.
従来、鍋などの被加熱物を加熱する誘導加熱調理器において、被加熱物の温度を検出する方式としては、複数の方式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。すなわち、被加熱物を載置する天板を介してサーミスタで温度を検出する方式、被加熱物の側面から放射された赤外線を天板上面後方の赤外線センサで検出し温度を検出する方式、あるいは天板下面に赤外線センサを配置し、被加熱物からの赤外線を天板越しに検知する方式である。
しかしながら、前記従来の構成では、いずれの方式においても安定した温度検知および制御において課題があった。すなわち、天板を介して被加熱物の温度をサーミスタで検出方式では、天板は低い熱伝達率であるセラミックからなるため、この天板の熱応答の遅れにより、実際の被加熱物の温度と誤差が発生し、被加熱物の温度が精度良く検出できないものである。また、被加熱物の側面から放射された赤外線を天板上面後方の赤外線センサで検出し温度を検出する方式では、天板上面後方の赤外線センサは、太陽光や照明などの外乱光の影響を受け、正確な温度検知ができない。さらに、天板下面に赤外線センサを配置し、被加熱物からの赤外線を天板越しに検知する方式では、特に、空焚きの場合には誘導加熱される部分と被加熱物中央部分の温度差が大きく、加熱部分の温度が先に上昇するため、高温になっても制御できない場合や、温度ムラが大きくなるものであった。 However, the conventional configuration has a problem in stable temperature detection and control in any method. That is, in the method of detecting the temperature of the object to be heated with the thermistor through the top plate, the top plate is made of ceramic having a low heat transfer coefficient. Error occurs, and the temperature of the object to be heated cannot be accurately detected. Also, in the method of detecting the temperature by detecting the infrared radiation radiated from the side of the object to be heated by the infrared sensor behind the top surface of the top plate, the infrared sensor behind the top surface of the top plate is affected by disturbance light such as sunlight and lighting. However, accurate temperature detection is not possible. In addition, an infrared sensor is placed on the bottom of the top panel to detect infrared rays from the object to be heated through the top panel, especially in the case of airing, the temperature difference between the part that is heated by induction and the center part of the object to be heated Since the temperature of the heated portion first increases, the temperature cannot be controlled even when the temperature becomes high, or the temperature unevenness increases.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御のできる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can detect a temperature change of an object to be heated at high speed without using a new temperature detecting means such as an infrared sensor, and can be used for temperature control more suitable for cooking. An object of the present invention is to provide an induction heating cooker that can be used.
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、制御手段による制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定しこの所定値以上の変化があった場合には被加熱物の温度変化が大と判断して、インバータの出力を抑制または停止するようにしたものである。 In order to solve the conventional problem, the induction heating cooker according to the present invention sets a predetermined value of the control change amount by the control means so as to increase as time goes on, and there is a change greater than the predetermined value. In this case, it is determined that the temperature change of the object to be heated is large, and the output of the inverter is suppressed or stopped.
これにより、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。 Thereby, it is possible to detect the temperature change of the object to be heated at high speed without using a new temperature detecting means such as an infrared sensor, and temperature control more suitable for cooking can be performed.
本発明の誘導加熱調理器は、新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。 The induction cooking device of the present invention can detect a temperature change of an object to be heated at high speed without using a new temperature detecting means, and can perform temperature control more suitable for cooking.
第1の発明は、高周波磁界を発生し、被加熱物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、前記インバータの入力電流が一定となるよう前記インバータを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、その制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定しこの所定値以上の変化があった場合には前記被加熱物の温度変化が大と判断して、インバータの出力を抑制または停止するようにした誘導加熱調理器とすることにより、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。 A first invention is a heating coil that generates a high-frequency magnetic field and heats an object to be heated, an inverter that supplies a high-frequency current to the heating coil, and a control that controls the inverter so that an input current of the inverter is constant The control means sets a predetermined value of the amount of change in the control so as to increase as time goes on, and when there is a change over the predetermined value, the temperature change of the object to be heated Detects the temperature change of the object to be heated at high speed without using a new temperature detecting means such as an infrared sensor by using an induction heating cooker that suppresses or stops the output of the inverter. Temperature control more suitable for cooking.
第2の発明は、特に、第1の発明において、被加熱物の材質を判別する材質判別手段を有し、被加熱物の材質に合わせて所定値を設定したことにより、被加熱物の種類に合わせた安定した温度制御ができる。 In particular, according to the second invention, in the first invention, there is provided a material discriminating means for discriminating the material of the object to be heated, and the predetermined value is set in accordance with the material of the object to be heated. Stable temperature control according to
第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、制御手段は、制御量の時間変化が所定値以上低下した場合には被加熱物に負荷が投入されたと判定して、インバータの出力を上昇または維持させるようにしたことにより、負荷の投入でも温度低下を素早く検知して火力を調整することで、被加熱物の温度を一定に保つことができるものである。 According to a third aspect of the invention, in particular, in the first or second aspect of the invention, the control means determines that a load has been applied to the object to be heated when the change in the amount of control over time has decreased by a predetermined value or more. By increasing or maintaining the output, the temperature of the object to be heated can be kept constant by quickly detecting a temperature drop and adjusting the heating power even when a load is applied.
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、加熱コイルの温度を検知する温度検出手段を有し、制御手段の制御量が加熱コイルの温度による変化分を補正するようにしたことにより、より精度良く温度検知および温度調整ができるものである。 The fourth invention has temperature detection means for detecting the temperature of the heating coil, particularly in any one of the first to third inventions, and the control amount of the control means corrects the change due to the temperature of the heating coil. By doing so, temperature detection and temperature adjustment can be performed with higher accuracy.
第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、自動調理モードを有し、自動調理モードに合わせて予め設定された情報に基づいてインバータの出力を抑制または停止するようにしたことにより、インバータの制御量の変化で沸騰による安定を検知することができ、より使い勝手が良くなるものである。 In particular, according to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the fifth invention has an automatic cooking mode, and suppresses or stops the output of the inverter based on information preset in accordance with the automatic cooking mode. By doing so, stability due to boiling can be detected by a change in the control amount of the inverter, and usability is improved.
第6の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明において、電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には制御量の時間変化による制御を行わないようにしたことにより、不安定な電源変動の際には停止させたりすることなく、使用感を損なわない誘導加熱調理器とすることができるものである。 In particular, the sixth invention has a voltage detection means for detecting the power supply voltage in any one of the first to fifth inventions, and when the power supply voltage fluctuates or is instantaneously stopped, it depends on a change in the control amount over time. Since the control is not performed, the induction heating cooker that does not impair the feeling of use can be obtained without stopping when the power supply is unstable.
第7の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明において、電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合にはその間のみ制御量の時間変化を無視し復帰後は直前の変化分とを含めて判定するようにしたことにより、電源電圧の変動時にも温度安定性を保てるようにしたものである。 In particular, the seventh invention has a voltage detection means for detecting the power supply voltage in any one of the first to fifth inventions, and when the power supply voltage fluctuates or stops instantaneously, the control amount time only during that time. By ignoring the change and making a determination including the previous change after return, temperature stability can be maintained even when the power supply voltage fluctuates.
第8の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明において、電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には制御量の時間変化をリセットして復帰後に計測し直すようにしたことにより、使用感を損なわず温度安定性を保てるようにしたものである。 In an eighth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fifth aspects of the invention, there is provided voltage detecting means for detecting the power supply voltage, and when the power supply voltage fluctuates or stops instantaneously, the time variation of the control amount is changed. By resetting and re-measurement after return, temperature stability can be maintained without impairing the feeling of use.
第9の発明は、特に、第1〜第8のいずれか1つの発明において、タイマー設定手段を備え、タイマー動作中の制御量の時間変化が所定値以上となるとインバータの出力を抑制または停止するようにしたことにより、タイマー動作中の特に煮込みものなどの場合に、水分が蒸発して急な温度上昇が生じた場合にもすぐに対応できるものである。 In particular, the ninth invention includes any one of the first to eighth inventions, comprising timer setting means, and suppresses or stops the output of the inverter when the time change of the control amount during the timer operation becomes a predetermined value or more. By doing so, particularly in the case of a stewed product during the timer operation, it is possible to immediately cope with a case where a sudden temperature rise occurs due to evaporation of moisture.
第10の発明は、特に、第1〜第9のいずれか1つの発明において、火力調整操作手段を備え、使用者が設定値を変更した場合には制御量の変化分をリセットして計測し直すようにしたことにより、火力調整時にも対応でき、被加熱物の種類に合わせた安定した温度を実現できるものである。 In a tenth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to ninth aspects of the invention, the thermal power adjustment operation means is provided, and when the user changes the set value, the change amount of the control amount is reset and measured. By correcting it, it is possible to cope with the adjustment of the thermal power and realize a stable temperature according to the type of the object to be heated.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1〜図4は、本発明の実施の形態1における誘導加熱調理器を示すものである。
(Embodiment 1)
1 to 4 show an induction heating cooker according to
図1に示すように、本実施の形態の誘導加熱調理器は、高周波磁界を発生し、天板2上の鍋などの被加熱物1を加熱する加熱コイル3と、前記加熱コイル3に高周波電流を供給するインバータ5と、商用電源6が入力される整流平滑部7と、前記インバータ5の入力電流が一定となるよう前記インバータ5を制御する制御手段10と、インバータ5への商用電源6からの電源電流を検知するカレントトランス14と、カレントトランス14の検知信号を入力し、電源電流の大きさに比例した検知信号を制御手段10に出力する電源電流検知回路15とを有する。
As shown in FIG. 1, the induction heating cooker of the present embodiment generates a high-frequency magnetic field and heats a
前記インバータ5と加熱コイル3は高周波インバータを構成する。インバータ5には、第1のスイッチング素子5cと第2のスイッチング素子5d(本実施の形態ではいずれもIGBT)の直列接続体が設けられる。第1のダイオード5eが第1のスイッチング素子5cに、第2のダイオード5fが第2のスイッチング素子5dにそれぞれ逆並列に接続されている。前記直列接続体の両スイッチング素子5c、5dの接続点と整流平滑部7の負極端子間には加熱コイル3と共振コンデンサ5gの直列接続体が接続される。
The
また、整流平滑部7には、ブリッジダイオードで構成される全波整流器と、その直流出力端間にチョークコイルと平滑コンデンサで構成されるローパスフィルタが接続される。整流平滑部7の出力にはインバータ5が接続されている。
The rectifying /
そして、前記制御手段10は、その制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定しこの所定値以上の変化があった場合には前記被加熱物1の温度変化が大と判断して、インバータ5の出力を抑制または停止するように制御するものである。
Then, the control means 10 sets a predetermined value of the change amount of the control so as to increase as the time increases, and when the change exceeds the predetermined value, the temperature change of the object to be heated 1 is large. Therefore, control is performed so as to suppress or stop the output of the
以上のように構成された誘導加熱調理器の動作を説明する。商用電源6は整流平滑部7により整流され、インバータ5と加熱コイル3を有する高周波インバータに電源を供給する。
The operation of the induction cooking device configured as described above will be described. The
図2は本実施の形態における各部波形を示す。波形(ア)は第2のスイッチング素子5dのドライブ信号を示し、HIGH状態でオン、LOW状態でオフとなる。波形(イ−1)は第1のスイッチング素子5cおよびダイオード5eに流れる電流波形を示す。波形(イ−2)は第2のスイッチング素子5dおよびダイオード5fに流れる電流波形を示す。波形(ウ)は第2のスイッチング素子5dのコレクタ−エミッタ間に生じる電圧を示す。
FIG. 2 shows the waveform of each part in the present embodiment. Waveform (a) shows the drive signal of the
第1のスイッチング素子5cがオンしている場合には、第1のスイッチング素子5c(若しくは第2のダイオード5f)と加熱コイル3と共振コンデンサ5gの閉回路に共振電流が発生する。第1のスイッチング素子5cがオフすると、第2のダイオード5fを介して電流が流れる。第1のスイッチング素子5cがオフして以降は、第2のスイッチング素子5dがオンするので、第2のダイオード5fに電流が流れた後、第2のスイッチング素子5d(若しくは第1のダイオード5e)と、加熱コイル3と、共振コンデンサ5gを含む閉回路に共振電流が流れる。第1のスイッチング素子5cと第2のスイッチング素子5dの駆動周波数は約20kHz近傍で可変され、駆動時間比率は図2に示すように約1/2近傍で可変される。
When the
制御手段10は電源電流検知回路15から電源電流の大きさに比例した出力信号を入力されるので、第1のスイッチング素子5cと第2のスイッチング素子5dを入力電力(高周波インバータの出力値)を一定(所定の値)となるように、駆動周波数を可変して制御する。
Since the control means 10 receives an output signal proportional to the magnitude of the power supply current from the power supply
図3は、駆動周波数と入力電力の相関を示し、実線は被加熱物1の温度が低い時、破線は被加熱物1の温度が高い時を示す。被加熱物1の温度によって相関が変化するのは、温度上昇に伴って被加熱物1の抵抗率が変化し(一般的に温度上昇に伴い抵抗率は上昇する)、その結果、加熱コイル3と被加熱物1の磁気結合が変化するためである。さらに詳しくは、等価直列抵抗が上昇し、かつ等価インダクタンスも上昇するので、共振周波数は下がりかつQも低下する。図に示すように、例えば2000Wの電力を安定して供給しようとした場合、被加熱物1の温度上昇に連れて駆動周波数は徐々に低下していく(図中A点からB点)。従って、一定電力を供給した場合の駆動周波数は、図4に示す様な形となる。
FIG. 3 shows the correlation between the drive frequency and the input power, and the solid line indicates when the temperature of the object to be heated 1 is low, and the broken line indicates when the temperature of the object to be heated 1 is high. The correlation changes depending on the temperature of the
図4(a)は被加熱物1の温度、(b)は駆動周波数、(c)は入力電力である。被加熱物1の温度上昇に伴い駆動周波数は低下し、被加熱物1の温度が一定になれば駆動周波数も一定となる。以上の関係から、駆動周波数の時間変化で被加熱物1の温度変化がわかるものである。この構成により、制御手段10の制御量が所定時間以内に所定値以下の変化量の場合には、インバータ5によって温度が安定していることがわかる。この変化は、例えば、被加熱物1に食材が入っている場合と、空焚きの場合では熱容量の違いにより、制御量の変化にかかる時間が異なる。そこで、制御量の時間変化が所定値以上低下した場合には被加熱物1に負荷(食材)が投入されたと判定して、インバータ5の出力を上昇または維持させることにより、負荷の投入でも温度低下を素早く検知して火力を調整することで、被加熱物1の温度を一定に保つことができるものである。また、空焚きの場合には、一部が集中して熱くなるため、全体的に温度が上がるような熱容量の大きいものに比べ、最高温度が所定の温度になる時点での制御の変化量は少なくなる。このことから、時間が長い場合には、変化量の所定値を大きくする。この設定により、熱容量に関係なく、一定の温度制御ができるものである。
4A shows the temperature of the
つまり、制御手段10は、制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定してあり、この所定値以上の変化があった場合には前記被加熱物1の温度変化が大と判断して、インバータ5の出力を抑制または停止するように制御するものである。
That is, the control means 10 is set so that the predetermined value of the control change amount increases as the time increases, and when the change exceeds the predetermined value, the temperature change of the object to be heated 1 changes. It is judged that the output is large, and the output of the
これにより、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物1の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。
Thereby, the temperature change of the to-
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2における誘導加熱調理器を示すものである。実施の形態1と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows an induction heating cooker according to
図に示すように、本実施の形態の誘導加熱調理器は、被加熱物1の材質を判別する材質判別手段16を有し、被加熱物1の材質に合わせて所定値を設定したことにより、被加熱物1の種類に合わせた安定した温度制御ができるものである。
As shown in the figure, the induction heating cooker according to the present embodiment has a material discriminating means 16 for discriminating the material of the object to be heated 1, and by setting a predetermined value according to the material of the object to be heated 1. The temperature can be controlled stably according to the type of the
前記材質判別手段16は、例えば、共振コンデンサ5gの両端電圧値などを測定して被加熱物1の種類を判定するもので、制御量の変化量の所定値を被加熱物1の種類に合わせた値にすることで、温度に対する特性変化の少ないもの、例えば、非磁性のSUSは鉄被加熱物に対して変化が少ないものであり、その特性に合わせてより安定した温度制御ができるものとなる。
The material discriminating means 16 measures, for example, the voltage value at both ends of the
なお、実施の形態1、2において、加熱コイル3の温度を検知する温度検出手段を備え、この温度検出手段の検知温度により、制御手段10の制御量が加熱コイル3の温度による変化分を補正するようにすることにより、より精度良く温度検知および温度調整ができるものである。また、自動調理モードを有し、自動調理モードに合わせて予め設定された情報に基づいてインバータ5の出力を抑制または停止するようにすることにより、インバータ5の制御量の変化で沸騰による安定を検知することができ、より使い勝手が良くなるものである。
In the first and second embodiments, the temperature detecting means for detecting the temperature of the
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3における誘導加熱調理器を示すものである。実施の形態1と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows an induction heating cooker according to
図に示すように、本実施の形態の誘導加熱調理器は、商用電源6の電源電圧を検知する電圧検知手段17を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には制御量の時間変化による制御を行わないようにしたものである。これにより、不安定な電源変動の際には停止させたりすることなく、使用感を損なわないようにしているものである。
As shown in the figure, the induction heating cooker of the present embodiment has voltage detection means 17 for detecting the power supply voltage of the
なお、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には、その間のみ制御量の時間変化を無視し復帰後は直前の変化分とを含めて判定するようにすることにより、電源電圧の変動時にも温度安定性を保てるものである。また、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には、制御量の時間変化をリセットして復帰後に計測し直すようにすることにより、使用感を損なわず温度安定性を保てるものである。 Note that if the power supply voltage fluctuates or stops instantaneously, the time variation of the control amount is ignored only during that time, and after the return, the determination including the previous change is made, so that the temperature can be changed even when the power supply voltage fluctuates. It can maintain stability. In addition, when the power supply voltage fluctuates or stops instantaneously, temperature stability can be maintained without impairing the feeling of use by resetting the time change of the control amount and measuring again after the return.
さらに、タイマー設定手段を備え、設定された長時間の煮物などの場合にタイマー動作中の制御量の時間変化が所定値以上となるとインバータ5の出力を抑制あるいは停止することで、タイマー動作中の特に煮込みものなどの場合に、水分が蒸発して急な温度上昇が生じた場合にもすぐに対応できる。また、火力調整操作手段を備え、使用者が設定値を変更した場合には制御量の変化分をリセットして計測し直すようにすることにより、火力調整時にも対応でき、被加熱物の種類に合わせた安定した温度を実現できるものである。
Furthermore, a timer setting means is provided, and in the case of a set long-time simmered food or the like, when the time change of the control amount during the timer operation becomes a predetermined value or more, the output of the
上記した各実施の形態1〜3では、2石式のSEPPインバータ構成としたが、例えば1石式の電圧共振形インバータなど負荷(被加熱物)との磁気結合変化により入力電流が変化するものであればいかなる構成あるいは制御方式のインバータでもよい。さらに、周波数を用いて電力可変を行うものとしたが、これも制限されるものでなく、例えば、周波数一定で2石のスイッチング素子の導通比率を変化させるなどの方式でもよいことは言うまでもない。そして、各実施の形態1〜3で示した各構成は、必要に応じて適宜組み合わせることが可能であり、実施の形態そのものに限られるものではない。 In each of the first to third embodiments described above, a two-stone SEPP inverter configuration is used. However, for example, a one-stone voltage resonance inverter such as a one-stone voltage resonance type inverter whose input current changes due to a change in magnetic coupling with a load (object to be heated). Any configuration or control type inverter may be used. Furthermore, although the power is varied using the frequency, this is not limited, and it goes without saying that, for example, a method of changing the conduction ratio of the two stone switching elements at a constant frequency may be used. And each structure shown by each Embodiment 1-3 can be combined suitably as needed, and is not restricted to embodiment itself.
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができるので、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用される調理器に適用できる。 As described above, the induction heating cooker according to the present invention can detect a temperature change of an object to be heated at high speed without using a new temperature detection means, and can perform temperature control more suitable for cooking. It can be applied to cookers used in general homes, offices, restaurants, etc.
1 被加熱物
2 天板
3 加熱コイル
5 インバータ
6 商用電源
7 整流平滑部
10 制御手段
16 材質判別手段
17 電源電圧検知手段
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