JP2006196343A - Heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加熱物の温度を適切に抑制しながら加熱調理する誘導加熱調理器などの加熱機器に関するものである。 The present invention relates to a heating apparatus such as an induction heating cooker that performs cooking while appropriately suppressing the temperature of an object to be heated.
従来、この種の加熱調理器はインバータの出力に応じた制御温度を記憶回路に記憶し、サーミスタの温度が設定出力に応じた制御温度に到達するごとに設定出力を増減するとともに、増減された出力に応じて制御温度も変更していた(例えば、特許文献1参照)。また、この種の加熱調理器の制御手段は、被加熱物と誘導加熱コイルとの磁気結合の時間変化を検知することにより被加熱物の温度変化を得て、適切な制御を行うものもある(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, this type of cooking device stores the control temperature according to the output of the inverter in the memory circuit, and increases and decreases the set output every time the temperature of the thermistor reaches the control temperature according to the set output. Control temperature was also changed according to the output (for example, refer to patent documents 1). In addition, there is a control means for this type of heating cooker that obtains a temperature change of the object to be heated by detecting a time change of the magnetic coupling between the object to be heated and the induction heating coil, and performs an appropriate control. (For example, refer to Patent Document 2).
図5は、特許文献1に記載の加熱調理器を示している。図に示すように、商用電源を高周波電流に変換するインバータ18と、インバータ18の出力を制御する制御回路19と、被加熱物となるフライパン20の温度を検知する温度検知手段21と、インバータ18の出力を設定する操作部22と、操作部22で設定した出力に応じた制御温度を記憶している記憶回路23と、インバータ18の出力を制御する温度制御手段24とを備え、温度制御手段24は温度検知手段21で検知した温度が記憶回路23で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ18の出力を停止あるいは小さくし、温度検知手段21で検知した温度が記憶回路23で記憶している制御温度以下となった場合にインバータ18の出力を大きくするように制御してフライパン20の温度が異常な高温になるのを防止している。
FIG. 5 shows a heating cooker described in
特許文献2の誘導加熱調理器は、インバータの入力電流が一定となるよう制御する制御手段の制御量の時間変化に応じてインバータの出力を抑制あるいは停止するものである。制御量の時間変化は被加熱物の温度変化と相関があり、かつ応答性が高いため、被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能となるというものである。また、温度検知手段の温度変化の検出結果も加味して被加熱物である鍋底が加熱中に変形しても適切に制御が可能となるようにしている。
しかしながら、前記特許文献1に記載された従来の構成では、温度検知手段21は被加熱物載置台25を介してフライパン20の温度を検出しているため、熱応答が遅く適切な制御が困難であった。図6はフライパン20を用いて炒め物調理をしたときのフライパン20の温度と温度検知手段21の出力を示したもので、実線がフライパン20の温度、破線が温度検知手段21の温度である。予熱時間ty後に食材を投入することによりフライパン20の温度は急激に低下しているのに対し、温度検知手段21の出力は時間的な遅れが生じており、まだ上昇の途中にある。このため、フライパン20の温度が食材の投入により低下しており、フライパン20の温度が異常な高温に加熱される恐れがないにもかかわらず、温度検知手段21の出力が時間的遅れのために記憶回路23に記憶していた制御温度に到達してしまいインバータ18の出力を停止あるいは小さくしてしまう。これにより、フライパン20の温度はねらいの温度より大幅に低下してしまい、食材を加熱するのに十分な火力が得られないという課題を有していた。
However, in the conventional configuration described in
また、特許文献2に記載された従来の構成では、インバータの入力電流が一定となるよう制御する制御手段の制御量の時間変化が所定量以上で、しかも温度検知手段の温度変化量も所定量以上の時に、インバータの出力を抑制あるいは停止するものである。このため、被加熱物の加熱を開始し高温になった後に一旦停止し、再度加熱する際には、被加熱物が既に高温になっているので、制御量の時間変化および温度検知手段の温度変化量が所定量以上の変化が得られない間に被加熱物が異常な高温に加熱されてしまうという課題を有していた。
Further, in the conventional configuration described in
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、設定出力のいかんに拘わらず被加熱物の最高温度を適切に抑制しながら十分な火力が得られる加熱機器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a heating apparatus that can obtain a sufficient heating power while appropriately suppressing the maximum temperature of an object to be heated regardless of the set output.
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱機器は、商用電源を高周波電流に変換するインバータと、被加熱物の温度を検知する温度検知手段と、前記インバータの出力を設定する操作部と、前記インバータの入力電流が設定された出力ごとに一定となるようインバータを制御する入力制御手段と、前記操作部で設定した出力に応じた制御温度を記憶している記憶回路と、前記温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合にインバータの出力を停止あるいは小さくし温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合にインバータの出力を大きくするように制御する温度制御手段とを備え、前記温度制御手段は、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値に応じて動作を変更する構成としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a heating apparatus according to the present invention includes an inverter that converts a commercial power source into a high-frequency current, temperature detection means that detects the temperature of an object to be heated, and an operation unit that sets the output of the inverter. Input control means for controlling the inverter so that the input current of the inverter becomes constant for each set output, a storage circuit that stores a control temperature corresponding to the output set by the operation unit, and the temperature When the temperature detected by the detection means exceeds the control temperature stored in the storage circuit, the output of the inverter is stopped or reduced, and the temperature detected by the temperature detection means is less than or equal to the control temperature stored in the storage circuit. And a temperature control means for controlling the output of the inverter to be increased in response to the differential value of the time variation of the control amount in the input control means. It is obtained by a configuration to change the behavior.
これにより、入力制御手段の制御量の時間変化は被加熱物の温度変化と相関があり、かつ応答性が高いため、被加熱物の温度が上昇傾向にあるのか下降傾向にあるのかを把握することができ、温度検知手段の応答の遅れがあっても、被加熱物の温度を適切に制御することができる。 As a result, the time change of the control amount of the input control means correlates with the temperature change of the object to be heated, and the response is high, so that it is grasped whether the temperature of the object to be heated is increasing or decreasing. Even if there is a delay in the response of the temperature detecting means, the temperature of the object to be heated can be appropriately controlled.
本発明の加熱機器は、設定出力のいかんに拘わらず被加熱物の最高温度を適切に抑制しながら十分な火力が得られ、調理性能が良いものである。 The heating device of the present invention has a sufficient cooking power and a good cooking performance while appropriately suppressing the maximum temperature of the object to be heated regardless of the set output.
第1の発明は、商用電源を高周波電流に変換するインバータと、被加熱物の温度を検知する温度検知手段と、前記インバータの出力を設定する操作部と、前記インバータの入力電流が設定された出力ごとに一定となるようインバータを制御する入力制御手段と、前記操作部で設定した出力に応じた制御温度を記憶している記憶回路と、前記温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合にインバータの出力を停止あるいは小さくし温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合にインバータの出力を大きくするように制御する温度制御手段とを備え、前記温度制御手段は、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値に応じて動作を変更する構成とした加熱機器とすることにより、入力制御手段の制御量の時間変化は被加熱物の温度変化と相関があり、かつ応答性が高いため、被加熱物の温度が上昇傾向にあるのか下降傾向にあるのかを把握することができ、温度検知手段の応答の遅れがあっても、被加熱物の温度を適切に制御することができる。 In the first invention, an inverter for converting a commercial power source into a high-frequency current, temperature detecting means for detecting the temperature of an object to be heated, an operation unit for setting the output of the inverter, and an input current for the inverter are set. Input control means for controlling the inverter to be constant for each output, a storage circuit for storing a control temperature corresponding to the output set by the operation unit, and a temperature detected by the temperature detection means in the storage circuit Stop or decrease the inverter output when the stored control temperature is exceeded, and increase the inverter output when the temperature detected by the temperature detection means falls below the control temperature stored in the memory circuit A temperature control means for controlling, and the temperature control means is a heating device configured to change the operation in accordance with a differential value of the time variation of the control amount in the input control means. As a result, the time change of the control amount of the input control means is correlated with the temperature change of the object to be heated and has high responsiveness, so that it is grasped whether the temperature of the object to be heated is increasing or decreasing. Even if there is a delay in the response of the temperature detecting means, the temperature of the object to be heated can be appropriately controlled.
第2の発明は、特に、第1の発明において、入力制御手段は、所定の周期でインバータのスイッチング素子を駆動し、所定周期内でスイッチング素子のオン時間を変えることにより入力電流を制御する構成としたことにより、オン時間による入力制御はデジタル化がしやすく、オン時間の時間変化の微分値算出が容易となり、マイクロコンピューターを用いて温度検知手段からの情報と組み合わせた制御が簡単な回路構成で可能になる。 According to a second invention, in particular, in the first invention, the input control means controls the input current by driving the switching element of the inverter in a predetermined cycle and changing the on-time of the switching element within the predetermined cycle. As a result, the on-time input control is easy to digitize, it is easy to calculate the differential value of the time change of the on-time, and the circuit configuration that is easy to control combined with information from the temperature detection means using a microcomputer It becomes possible.
第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を超えてもインバータの出力を停止あるいは小さくしないように温度制御手段の動作を変更する構成としたことにより、食材の投入などで被加熱物の温度が低下傾向にあるにもかかわらず、温度検知手段の応答遅れにより記憶している制御温度を超えた場合にも出力を低下あるいは停止しない。このため被加熱物の温度の低下を少なくすることができ、この間に温度検知手段が被加熱物の温度に追随して、適切な制御が可能になる。 In the third invention, in particular, in the first or second invention, when the differential value of the time variation of the control amount in the input control means is zero or negative, the temperature detected by the temperature detection means is stored in the memory circuit. Although the operation of the temperature control means is changed so as not to stop or reduce the output of the inverter even if the temperature exceeds the control temperature, the temperature of the object to be heated tends to decrease due to the introduction of foodstuffs. The output is not reduced or stopped even when the stored control temperature is exceeded due to the response delay of the temperature detecting means. For this reason, a decrease in the temperature of the object to be heated can be reduced, and during this time, the temperature detection means follows the temperature of the object to be heated, and appropriate control becomes possible.
第4の発明は、特に、第1または第2の発明において、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を超えても所定の時間だけインバータの出力を停止あるいは小さくしないように温度制御手段の動作を変更する構成としたことにより、食材の投入などで被加熱物の温度が低下傾向にあるにもかかわらず、温度検知手段の応答遅れにより記憶している制御温度を超えた場合にも所定の時間は出力を低下あるいは停止しない。このため被加熱物の温度の低下を少なくすることができ、所定の時間内に温度検知手段が被加熱物の温度に追随して、適切な制御が可能になる。 In the fourth invention, in particular, in the first or second invention, when the differential value of the time variation of the control amount in the input control means is zero or negative, the temperature detected by the temperature detection means is stored in the memory circuit. By changing the operation of the temperature control means so that the output of the inverter is not stopped or reduced for a predetermined time even if the control temperature exceeds the control temperature, the temperature of the object to be heated tends to decrease due to the addition of ingredients, etc. Nevertheless, even if the stored control temperature is exceeded due to a response delay of the temperature detecting means, the output is not reduced or stopped for a predetermined time. For this reason, a decrease in the temperature of the object to be heated can be reduced, and the temperature detection means follows the temperature of the object to be heated within a predetermined time, and appropriate control becomes possible.
第5の発明は、特に、第1または第2の発明において、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を所定の値だけ高めに変更する構成としたことにより、食材の投入などで被加熱物の温度が低下傾向にあるにもかかわらず、温度検知手段の応答遅れにより記憶している制御温度を超えた場合にも、制御温度を所定の値だけ高めに変更し出力を低下あるいは停止しない。このため被加熱物の温度の低下を少なくすることができ、この間に温度検知手段が被加熱物の温度に追随して、適切な制御が可能となる。 In the fifth invention, in particular, in the first or second invention, when the differential value of the time variation of the control amount in the input control means is zero or negative, the temperature detected by the temperature detection means is stored in the memory circuit. The control temperature is changed to a predetermined value higher so that the temperature of the object to be heated tends to decrease due to the input of food, etc. Even when the control temperature is exceeded, the control temperature is changed to a predetermined value higher and the output is not lowered or stopped. For this reason, a decrease in the temperature of the object to be heated can be reduced, and during this time, the temperature detection means follows the temperature of the object to be heated, and appropriate control is possible.
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3は、本発明の実施の形態1における加熱機器として誘導加熱調理器を示している。
(Embodiment 1)
FIGS. 1-3 has shown the induction heating cooking appliance as a heating apparatus in
図1に示すように、商用電源1は整流平滑部2に入力され、整流平滑部2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子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ている。
As shown in FIG. 1, a
整流平滑部2の出力には、商用電源1を高周波電流に変換するインバータ3が接続され、このインバータ3には誘導加熱コイル4が接続されている。インバータ3と誘導加熱コイル4は高周波インバータを構成する。インバータ3は、スイッチング素子5(本実施の形態ではIGBT)と、これに逆並列に接続されているダイオード6と、誘導加熱コイル4に並列に接続した共振コンデンサ7を設けている。
An inverter 3 that converts the
カレントトランス8は、インバータ3の商用電源1から入力する入力電流を検知し、制御手段9に入力される。制御手段9は、インバータ3の入力電流が設定された出力ごとに一定となるようスイッチング素子5のオンオフによりインバータ3を制御する入力制御手段10が設けられている。また、制御手段9には、操作部(後記)で設定した出力に応じた制御温度tcを記憶した記憶回路14と、入力制御手段10が出力する制御量の時間変化と、プレート11を介して被加熱物12の温度を検出する温度検知手段13の検知温度と、記憶回路14の制御温度tcを比較した結果に基いて出力の増減、停止を制御する温度制御手段15とが設けられている。この温度制御手段15は、温度検知手段13で検知した温度が記憶回路14で記憶している制御温度tcを超えた場合にインバータ3の出力を停止あるいは小さくし温度検知手段13で検知した温度が記憶回路14で記憶している制御温度tc以下となった場合にインバータ3の出力を大きくするように制御するものであって、入力制御手段10における制御量の時間変化の微分値に応じて動作を変更する構成としている。
The current transformer 8 detects an input current input from the
また、制御手段9にはインバータ3の出力を設定する操作部16が接続され、操作部16には少なくとも出力切換スイッチ17と、加熱の開始、停止を支持する入/切スイッチ18が設けられている。
The control means 9 is connected to an
以上のように構成された加熱機器の動作を説明する。 The operation of the heating device configured as described above will be described.
商用電源1は整流平滑部2により整流され、インバータ3と誘導加熱コイル4を有する高周波インバータに電源を供給する。インバータ3は整流された電源をスイッチング素子5により20kHz近傍の高周波電源に変換し誘導加熱コイル4を駆動し、被加熱物12を加熱する。
The
ここで、図2に制御手段9からスイッチング素子5に出力される駆動信号の波形を示す。駆動周波数は20kHz近傍で周期Tcは50μsecである。入力電流は制御手段9からH信号が出力されスイッチング素子5が導通する時間Tonを制御量としこの長さを変えることで制御される。入力電流を増加させるときは制御量Tonを長くし、入力電流を減少させるときは制御量Tonを短くする。操作部16の出力切換スイッチ17で設定された出力に応じて入力電流が決定され、その電流が保持されるように制御量Tonが制御される。温度制御手段15は制御量Tonの時間変化の微分値がプラスにあるときには温度検知手段13が検知した温度が記憶回路14で記憶している制御温度tcを超えた場合にインバータ3の出力を停止あるいは小さくし、温度検知手段13で検知した温度が記憶回路14で記憶している制御温度tc以下となった場合にインバータ3の出力を大きくするように動作する。しかし、制御量Tonの時間変化の微分値がゼロまたはマイナスのときは、温度検知手段13の検知した温度が記憶回路14で記憶している制御温度tcを超えた場合であってもインバータ3の出力を停止あるいは小さくしない構成としている。
Here, FIG. 2 shows the waveform of the drive signal output from the control means 9 to the
実際の使用状態に基づいて説明すると、図3は被加熱物12を用いて炒め物調理をしたときの、被加熱物12の温度と、温度検知手段13の出力と、制御量Ton時間と、制御量Ton時間の微分値△Tonと、入力電流との関係を表したものである。実線が被加熱物12の温度、破線が温度検知手段13の温度である。被加熱物12の温度の上昇に伴って被加熱物12の抵抗率が変化(一般的には温度上昇に伴い抵抗率は上昇する)する。その結果、誘導加熱コイル4と被加熱物12の磁気結合が変化し、入力電流が減少する方向になるが、入力制御手段10が動作し制御量Tonを増加方向に制御するため、入力電流が一定に保持される。また、食材投入により被加熱物12の温度が低下すると、入力電流が増加する方向になり、入力制御手段10は制御量Tonを減少させ入力電流が一定に保持される。結果的に制御量Tonの変化は、時間的な遅れがなく被加熱物12の温度の変化を表していることになる。図3において予熱時間ty後に食材を投入することにより、被加熱物12の温度は急激に低下しているのに対し、温度検知手段13の出力は時間的な遅れが生じており、まだ上昇の途中にありt1時間経過時に制御温度に到達している。このとき、被加熱物12の温度が低下傾向にあり、入力制御手段10の制御量Tonの微分値△Tonは負であるため、温度制御手段15はインバータ3の出力を低下あるいは停止しないようにしている。本実施の形態では所定の時間tmの間だけインバータ3の出力を低下あるいは停止しない。これにより、不要な出力の低下あるいは停止をしないため、被加熱物12の温度の低下を少なくすることができ十分な火力が得られるとともに、本実施の形態では所定の時間tm内に温度検知手段13が被加熱物12の温度に追随して、適切な制御が可能になる。
If it demonstrates based on an actual use condition, FIG. 3 will show the temperature of the to-
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2における加熱機器を示したものである。加熱機器の基本構成は実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a heating device according to
図は、実施の形態1における図3と対応するものであり、被加熱物12を用いて炒め物調理をしたときの、被加熱物12の温度と、温度検知手段13の出力と、制御量Ton時間と、制御量Ton時間の微分値△Tonと、入力電流との関係を表している。すなわち、本実施の形態においては、入力制御手段10における制御量の時間変化の微分値△Tonがゼロまたはマイナスの場合(tyからt2の間)は、温度検知手段13で検知した温度が記憶回路14で記憶している制御温度Tcを所定の値αだけ高め(Tc+α)に変更する構成としたものである。 The figure corresponds to FIG. 3 in the first embodiment, and the temperature of the object to be heated 12, the output of the temperature detection means 13, and the control amount when cooking the fried food using the object to be heated 12. The relationship between the Ton time, the differential value ΔTon of the control amount Ton time, and the input current is shown. That is, in the present embodiment, when the differential value ΔTon of the control variable with time in the input control means 10 is zero or negative (between ty and t2), the temperature detected by the temperature detection means 13 is the memory circuit. The control temperature Tc stored in 14 is increased to a predetermined value α and changed to (Tc + α).
これにより、不要な出力の低下あるいは停止をしないため、被加熱物12の温度の低下を少なくすることができるとともに急激な温度上昇があった場合にも温度検知手段13がTc+α温度に到達すれば出力を減少あるいは停止する。このため被加熱物12が異常な高温になるのを防止することができる。
As a result, the output is not reduced or stopped unnecessarily, so that the temperature drop of the article to be heated 12 can be reduced, and the temperature detecting means 13 can reach the Tc + α temperature even when there is a sudden temperature rise. Decrease or stop output. For this reason, it can prevent that the to-
なお、実施の形態1、2では、制御量Ton時間の微分値△Tonがゼロまたはマイナスの場合について説明しているが、微分値△Tonがプラスであっても被加熱物12の温度上昇スピードが遅く微分値△Tonがゼロ近傍の場合は、実施の形態1、2と同様の制御を行ってもよい。 In the first and second embodiments, the case where the differential value ΔTon of the control amount Ton time is zero or negative has been described, but the temperature rise speed of the object to be heated 12 even if the differential value ΔTon is positive. When the differential value ΔTon is near zero, the same control as in the first and second embodiments may be performed.
以上のように、本発明にかかる加熱機器は、被加熱物の最高温度を適切に抑制しながら十分な火力が得られるので、家庭用の加熱調理器ばかりでなくレストランの厨房などで使用される業務用の加熱調理器など、あるいは誘導加熱を応用した調理用以外の加熱器などの用途にも適用できる。 As described above, the heating device according to the present invention can be used in not only a domestic cooking device but also a restaurant kitchen because a sufficient heating power can be obtained while appropriately suppressing the maximum temperature of the object to be heated. It can also be applied to uses such as a commercial cooking device or a heating device other than cooking using induction heating.
1 商用電源
3 インバータ
9 制御手段
10 入力制御手段
12 被加熱物
13 温度検知手段
14 記憶回路
15 温度制御手段
16 操作部
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