JP3854752B2 - Induction heating cooker - Google Patents

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JP3854752B2
JP3854752B2 JP17239699A JP17239699A JP3854752B2 JP 3854752 B2 JP3854752 B2 JP 3854752B2 JP 17239699 A JP17239699 A JP 17239699A JP 17239699 A JP17239699 A JP 17239699A JP 3854752 B2 JP3854752 B2 JP 3854752B2
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和春 石田
雅之 磯貝
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日立ホーム・アンド・ライフ・ソリューション株式会社
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱調理器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
誘導加熱調理器は、高周波電流を流す加熱コイルに近接させた鉄やステンレス等の負荷に渦電流を発生させ、負荷自体の発熱作用によって加熱するものである。
【0003】
また、無負荷の場合やアルミや銅鍋、一部のステンレス鍋は、高周波電流の発生回路、いわゆるインバータ回路に過大な電流や高電圧を発生させることがある。あるいは、加熱しにくい場合がある。
【0004】
したがって、そのような負荷が近接されて加熱状態になった場合は速やかに検出し、加熱動作を停止させなければならない。
【0005】
従来は、通電初期の段階である低い通電率を設定し、入力電圧および入力電流から入力電力を求め、基準値以下ならば加熱負荷と判断する。
【0006】
あるいは、入力電流とコイル電流の関係から、入力電流に対してコイル電流が相対的に大きい場合を加熱に適していない負荷と判断している場合が多い。
【0007】
(例えば、特開昭64ー30190号公報及び特開平5ー129068号公報等参照)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
誘導加熱の特徴として、インバータ回路の方式に共振状態を利用しているので、負荷の材質や形状、加熱コイルからの距離によって、加熱コイル端から見た等価インピーダンス、つまり等価抵抗および等価インダクタンスが変化し、その組み合わせによっては過大なコイル電流が流れたり、その逆の現象が現われ、インバータスイッチング素子や共振コンデンサなどが過熱したり、負荷自体を加熱できない場合が発生する。
【0009】
あるいは、スプーンやナイフなどのいわゆる小物負荷ほどではないが、標準的な負荷に比べて投入電力が低くなる負荷の場合もある。
【0010】
過電流や過電圧の発生から回路素子を守るためには、負荷検出するときの通電は低電力かつ短時間で行わなければない。特に、アルミ鍋、銅鍋、一部のステンレス鍋などは、過大な電流がインバータ内部に流れることとなり、速やかに加熱動作を停止する必要がある。
【0011】
しかし、上記のように投入電力が低くなる負荷の場合、負荷検出用の電力を低く設定したときに、小物負荷と入力電流、コイル電流の差がほとんどなくなり、判別が困難になることがある。これを解決するためには、感度の高い電流検出素子が必要となり、コストアップの要因となる。
【0012】
また、使用者にとっては使えない負荷(鍋)となるため、負荷の選択範囲が狭くなってしまうという問題も発生する。
【0013】
また、鍋によっては、若干の変形で電力を制限すれば、使用できるものもある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路で変換された直流を平滑する平滑回路とこの平滑回路の出力をスイッチング素子により高周波電流に変換し、加熱コイル、共振コンデンサからなる共振回路に供給し、加熱コイル近傍に配置した負荷を加熱するインバータ回路と、このインバータ回路を制御する制御回路と、この制御回路に通電電力を設定する設定手段と、商用電源の入力電流を検出する入力電流検出回路と、商用電源の入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記加熱コイルの電流を検出する加熱コイル電流検出回路とを備えた誘導加熱調理器において、前記制御回路は、通電開始当初に低電力設定で通電し、前記入力電流検出回路の出力と前記加熱コイル電流検出回路の出力とから加熱適否を判定し、加熱に適している判定した場合は高電力設定で通電して、前記入力電流検出回路の出力と前記加熱コイル電流検出回路の出力とに基づく加熱適否の判定と、前記入力電圧検出回路の出力と前記入力電流検出回路の出力とに基づく加熱適否の判定とのいずれかで加熱不適と判定した場合は通電を停止し、それ以外の場合は通電を継続するように制御を行うものとした。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明では、交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路で変換された直流を平滑する平滑回路と、この平滑回路の出力をスイッチング素子により高周波電流に変換し、加熱コイル、共振コンデンサからなる共振回路に供給し、加熱コイル近傍に配置した負荷を加熱するインバータ回路と、このインバータ回路を制御する制御回路と、この制御回路に通電電力を設定する設定手段と、入力された交流の入力電流を検出する入力電流検出回路と、入力された交流の入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記加熱コイルの電流を検出する加熱コイル電流検出回路とを備えた誘導加熱調理器において、前記制御回路は、通電開始当初に低電力設定で通電し、前記入力電流検出回路の出力と前記加熱コイル電流検出回路の出力とから加熱適否を判定し、加熱に適している判定した場合は高電力設定で通電して、前記入力電流検出回路の出力と前記加熱コイル電流検出回路の出力とに基づく加熱適否の判定と、前記入力電圧検出回路の出力と前記入力電流検出回路の出力とに基づく加熱適否の判定とのいずれかで加熱不適と判定した場合は通電を停止し、それ以外の場合は通電を継続するように制御を行う
【0020】
【実施例】
以下、本発明を図面を用いて説明する。
【0021】
図1は本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の要部ブロック図であり、電流共振型の誘導加熱用インバータ回路例である。
【0022】
商用電源1を整流回路2で直流電源に変換し、平滑コンデンサの平滑回路3で平滑し、安定化させるものである。前記直流電源に対して、共振コンデンサの共振回路4および5を直列接続したものを接続してある。共振コンデンサの共振回路4および5の接続点と加熱コイル6の一端を接続してある。
【0023】
加熱コイル6のもう一端には、上アーム用スイッチング素子7と逆並列に接続したダンパダイオード8およびスナバ回路9を直流電源の高電圧側に接続し、下アーム用スイッチング素子10と逆並列に接続したダンパダイオード11およびスナバ回路12を直流電源の低電圧側に接続してある。
【0024】
制御回路20は使用者が操作する設定手段21により加熱動作の起動、停止、火力設定等を行い、さらに投入電力補正等の制御を行うものである。
【0025】
制御回路20が出力する火力レベル設定出力を基本パルス列に変換するパルス変換回路13の出力をパルス分割回路14が上下アームの交互駆動パルスに分割する。
【0026】
さらに、パルス分割回路14の出力信号を、ドライブ回路15およびドライブ回路16が上下アームのスイッチング素子7およびスイッチング素子10をドライブするに適した信号レベルに変換する。
【0027】
入力電流検出回路18は、商用電源1からみた電流を検出する電流検出素子17の出力レベルを制御回路20の入力レベルに適した信号に変換する。
【0028】
入力電圧検出回路19は、商用電源1の電圧を検出し、制御回路20の入力レベルに適した信号に変換する。
【0029】
加熱コイル電流検出回路23は、加熱コイル6の電流を検出する電流検出素子22の出力信号レベルを制御回路20の入力レベルに適した信号に変換する。
【0030】
24は負荷であり、前記加熱コイル6により加熱されるものである。
【0031】
図2は、インバータ回路からみた負荷24(加熱コイルおよび磁気結合している負荷)の等価インピーダンス特性例(等価インダクタンスと等価抵抗の直列回路)である。
【0032】
横軸は負荷24の等価インダクタンス、縦軸は負荷24の等価抵抗である。
【0033】
負荷24の有無、材質によって等価インダクタンス、等価抵抗の組み合わせは、図中のA・B・Cのブロックに大別することができる。
【0034】
ブロックAは、鉄、ホーロー等の磁性体負荷である。
【0035】
ブロックBは、負荷が無いか、小物負荷が置かれた場合である。
【0036】
ブロックCは、アルミニウム、銅、一部のステンレス製の負荷の場合である。
【0037】
ただし、これらは代表的な負荷24についてブロック分けしたものであり、負荷24の形状、底面の金属厚み、加熱コイル6からの距離等の違いによって変動する要因がある。
【0038】
一般的に、これらのブロックのうちブロックAのみが誘導加熱に適した負荷24とされ、加熱コイル6と負荷24までの距離(ギャップ)およびスイッチング素子7・10の駆動タイミングの基準となるものである。
【0039】
ブロックBは、等価インダクタンスが大きく、等価抵抗が小さい。
【0040】
ブロックCは、等価インダクタンスが小さく、等価抵抗も小さい。
【0041】
図3は、加熱コイル6と負荷24の間の距離を変化させた場合の等価インピーダンスの変化を表した図である。
【0042】
一般に、加熱コイル6と負荷24の等価回路は、抵抗値 およびインダクタンス の加熱コイルと、抵抗値 およびインダクタンス の負荷が、相互インダクタンスMで結合した回路を表すことができる。
【0043】
相互インダクタンスMは加熱コイル6と負荷24の距離、材質、形状などにより変化する。
【0044】
この等価回路を更に変形すると、インバータ電源の負荷としての等価インピーダンスL、Rは下記のような式で表すことができる。
【0045】
(式)
L= (ω (R ω
R= (ω (R ω
したがって、相互インダクタンスMの変化、つまり、加熱コイル6と負荷24の距離、負荷24の材質や形状によって、インバータ電源から見た等価インダクタンス、等価抵抗は大きく変化することがわかる。(結合度が低くなれば、等価インダクタンス、等価抵抗とも加熱コイル自体の値に近づく)この等価インダクタンスと等価抵抗の組み合わせが、負荷24によって異なるため、加熱できる負荷、しにくい負荷、できない負荷等に分けることができる。
【0046】
また、負荷24に流す電流によっても、等価インダクタンス、等価抵抗は変化するため、初期の負荷検知電流のみで加熱可・不可を判断すると、実際には、加熱しにくいが加熱できる負荷を加熱できない負荷と誤判定してしまうことになる。
【0047】
ある通電率でインバータ部を動作させた場合、図2におけるブロックAに属する負荷24に対し、ブロックBに属する負荷24、ブロックCに属する負荷24の入力電流、コイル電流は下記の傾向となる。
【0048】
――――――――――――――――――――――――
ブロックAに対し 入力電流 コイル電流
――――――――――――――――――――――――
ブロックBは 小さい 小さい
ブロックCは 小さい 大きい
――――――――――――――――――――――――
図4はインバータ回路が加熱できる負荷24として許容できる領域を示したものである。この図において、入力電流に対するコイル電流の許容範囲は、境界線Aの下側になる。
【0049】
制御回路20は、ある通電電力設定において、ブロックCの負荷24は境界線Aの上側に入力電流とコイル電流の分布があることになるので、加熱できない負荷24と判断すればよい。
【0050】
また、ブロックBの負荷24は図4の境界線に対して下側の入力電流とコイル電流の分布となるが、加熱する負荷24としては不適切なものである。
【0051】
これは、ブロックAの負荷24に対して、同じ通電率でインバータを動作させた場合、商用電源1から見た消費電力が低いことと等価である。
【0052】
図5は、ある通電率でインバータを動作させた場合に、電源電圧と入力電流の許容できる範囲を表したものである。同一の負荷24を加熱しようとしても、負荷24と加熱コイル6の距離が離れると結合度が下がるため、図3で示すように等価インダクタンスが大きくなり等価抵抗が小さくなる。同一の材質で作られたものであっても、形状が小さくなれば加熱コイル6と負荷24の結合度が低くなるために、等価インダクタンスが大きくなり等価抵抗が小さくなる傾向となる。
【0053】
負荷24で消費する電力(発熱)は等価抵抗によるものであるから、通電率を同じ設定にした場合は入力電圧と入力電流から求まる入力電力から、加熱の適否を判断すればよい。
【0054】
したがって、図5において境界線Bの下側に存在する負荷24は加熱に適さない負荷24と判断すればよい。
【0055】
さらに、図4、5において、斜線の部分は電流検出素子17および電流検出素子22が正常に検出できる電流値よりも低いレベルとなる部分である。この領域においては入力電流検出回路18および加熱コイル電流検出回路23に使用する非線型素子(半導体など)による不感部分や回路動作によるノイズの混入に弱い等の問題が発生する。
【0056】
よって、両方の検出出力がこの斜線部領域内にある場合は、より高い検出レベルを得ることのできる通電率を設定することによって、高感度な部品を使わずに済み、コストアップせずに済む。
【0057】
ただし、加熱に適さない負荷24を加熱しようとした場合、インバータ回路内で異常な高電流や高電圧の発生を抑えなければならない。
【0058】
よって、初期に低い通電率で負荷24の適性を検出できる設定を先に行い、その結果が不適となった場合を除いて、初期の低通電率より高い通電率で再度負荷24の適性を判断すればよい。
【0059】
一般に、ブロックBの負荷24で通電を開始するより、アルミ鍋や一部のステンレス鍋等のブロックCの負荷24を通電しようとした場合に発生する過電流の方がインバータ回路のストレスになり易いが、これらの負荷24は低通電率でも高いコイル電流を発生させるので、早い段階で判別しなければならない。
【0060】
これらの理由により、最初に低通電率でブロックCの負荷24を検出し、次により高い通電率でブロックBの負荷24を検出すればよい。
【0061】
図6は以上の点を考慮した負荷24検出の通電率設定パターンである。
【0062】
横軸は時刻、縦軸は制御回路20が設定する通電率である。
【0063】
時刻T0以前は通電していない。使用者の操作によって時刻T0より通電を開始するものとする。
【0064】
時刻T0に第一の通電率設定S1で通電を開始する。
【0065】
時刻T1で1回目の負荷判定を行う。このときの判定は図4に示す判定領域を用いる。その結果、加熱不可と判断した場合は通電動作を中止する。
【0066】
加熱可能な負荷24と判断した場合は引き続き第二の通電率設定S2で通電を開始する。ここで、通電率設定S1とS2の関係は、
S1<S2 (S1よりS2がより通電電力が大きい)
とする。
【0067】
時刻T2で2回目の負荷判定を行う。このときの判定は、図4および図5に示す判定領域両方を用いる。
【0068】
その結果、両方同時に加熱可能と判断した場合のみ引き続き通電を継続し、それ以外の場合は加熱できない負荷24として通電を中止する。
【0069】
なお、時刻T0からT1、およびT1からT2までの間隔は、電源電圧検出、入力電流検出、加熱コイル電流検出が安定して行うことができるのに十分な時間とする。(通常は1秒以内)
図7および図8、9は、ブロックA〜Cの代表的な負荷24を上述の通電パターンで負荷検知を行った場合の動作例であり、1回目の負荷判定をT1判定、2回目の負荷判定をT2判定とする。
【0070】
図7は検出波形のタイミング図、図8、9は負荷判定時の検出値と判定領域の関係を表したものであり、入力電流と加熱コイル電流の比較による判定を判定A、入力電圧と入力電力の比較による判定を判定Bとする。(ただし、入力電圧を一定とした場合)
図8、9において、A(T1)は、ブロックAの負荷24に対する時刻T1の電流ないし電流の検出結果を表す。
【0071】
ブロックA〜Cの検出結果をまとめると下記のようになる。
【0072】
―――――――――――――――――――――――――――――――
負荷\判定 T1判定 T2判定
―――――――――――――――――――――――――――――――
ブロックA OK OK
ブロックB OK 判定A・OK 判定B・NG
ブロックC 判定A・NG (未実行)
―――――――――――――――――――――――――――――――
ブロックCの負荷24は、T1判定において、図8中のB(T1)は入力電流が不安定出力部分にあるが、コイル電流は高い値を示し、正常出力範囲にあるために、不適切な負荷24と判断することができる。
【0073】
また、負荷24によっては時刻T2の判定において、判定AがNGで判定BがOKの場合もありうる。このような負荷24の場合はさらに通電率を上げるほどコイル電流が増加する傾向を表すため、インバータ回路にとって異常な電流や電圧を発生させる状態を未然に防ぐことができる。
【0074】
さらに、各ブロックの境界にあたる等価インピーダンスを有する負荷24を加熱しようとする場合でも、上記2段階2種類の判定結果から負荷24の加熱可否を適切に判定できるものである。
【0075】
本例では、入力電流と加熱コイル電流の判定は、1回目の通電と2回目の通電で同じ判定領域を用いているが、それぞれ個別の判定領域を使用してもよい。
【0076】
また、本例では電流共振型の誘導加熱調理器として説明したが、電圧共振型の回路構成においても、加熱コイル6と負荷24の等価インピーダンスは上述の関係が成り立つので適用できるものである。
【0077】
【発明の効果】
本発明によれば、負荷の材質や形状、加熱コイルからの距離の変動によるインバータ負荷としての適否を適切かつ高精度で判断することができる。
【0078】
また、誘導加熱調理器のインバータ回路に与える過電流、過電圧等のストレスを軽減することができ、使用者にとっては適切な負荷検知を行うこととなり、使い勝手が向上するものである。
【0079】
また、判定値近傍のものは、即使用不可ではなく、上限を設定して使用可能範囲を設定するので鍋の使用範囲が広がり、使い勝手が向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器のブロック図である。
【図2】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の負荷のインピーダンス特性図である。
【図3】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の等価インピーダンスの変化図である。
【図4】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の入力電流に対するコイル電流の許容領域図である。
【図5】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の入力電圧に対する入力電流の許容領域図である。
【図6】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の負荷検出通電率設定パターン図である。
【図7】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の負荷検知の動作波形図である。
【図8】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の負荷検知の判定(入力電流とコイル電流)図である。
【図9】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の負荷検知の判定(入力電圧と入力電流)図である。
【符号の説明】
1 商用電源
2 整流回路
3 平滑回路
4 共振回路
5 共振回路
6 加熱コイル
7 スイッチング素子
8 ダンパダイオード
9 スナバ回路
10 スイッチング素子
11 ダンパダイオード
12 スナバ回路
13 パルス変換回路
14 パルス分割回路
15 ドライブ回路
16 ドライブ回路
17 電流検出素子
18 入力電流検出回路
19 入力電圧検出回路
20 制御回路
22 電流検出素子
23 加熱コイル電流検出回路
24 負荷
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating cooker .
[0002]
[Prior art]
An induction heating cooker generates eddy current in a load such as iron or stainless steel close to a heating coil through which a high-frequency current flows, and heats it by the heat generating action of the load itself.
[0003]
Further, when there is no load, aluminum, copper pans, and some stainless steel pans may generate excessive current and high voltage in a high-frequency current generation circuit, so-called inverter circuit. Or it may be difficult to heat.
[0004]
Therefore, when such a load is brought close to the heating state, it must be promptly detected and the heating operation must be stopped.
[0005]
Conventionally, a low energization rate, which is an initial stage of energization, is set, input power is obtained from the input voltage and input current, and if it is equal to or less than a reference value, it is determined as a heating load.
[0006]
Alternatively, from the relationship between the input current and the coil current, a case where the coil current is relatively large with respect to the input current is often determined as a load unsuitable for heating.
[0007]
(For example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-30190 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-129068)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As a feature of induction heating, the resonance state is used in the inverter circuit system, so the equivalent impedance, that is, the equivalent resistance and equivalent inductance seen from the end of the heating coil changes depending on the material and shape of the load and the distance from the heating coil. However, depending on the combination, an excessive coil current flows or the reverse phenomenon appears, and the inverter switching element, the resonant capacitor, etc. may be overheated or the load itself cannot be heated.
[0009]
Or, although it is not as much as so-called small loads such as spoons and knives, there are cases where the input power is lower than a standard load.
[0010]
In order to protect circuit elements from the occurrence of overcurrent and overvoltage, energization when detecting a load must be performed in a short time with low power. In particular, in an aluminum pan, a copper pan, some stainless steel pans, etc., an excessive current flows inside the inverter, and it is necessary to stop the heating operation promptly.
[0011]
However, in the case of a load whose input power is low as described above, when the load detection power is set low, there is almost no difference between the small load and the input current and the coil current, which may make the determination difficult. In order to solve this, a highly sensitive current detection element is required, which causes an increase in cost.
[0012]
Moreover, since it becomes a load (pan) which cannot be used for a user, the problem that the selection range of a load becomes narrow also arises.
[0013]
Some pans can be used if the power is limited by some deformation.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is to solve the above problems, switching and rectifying circuitry to convert alternating current into direct current, before SL and smoothing circuits for smoothing the converted DC by the rectifier circuit, the output of the smoothing circuits was converted into a high-frequency current to the element, the heating coil is supplied to the resonance circuit composed of the resonance capacitor, and an inverter circuit for heating a load arranged in the vicinity of the heating coil, and a control circuit for controlling this inverter circuit, the control circuit Setting means for setting the energization power, an input current detection circuit for detecting the input current of the commercial power supply, an input voltage detection circuit for detecting the input voltage of the commercial power supply, and a heating coil current detection for detecting the current of the heating coil In the induction heating cooker provided with a circuit, the control circuit is energized at a low power setting at the beginning of energization, and the output of the input current detection circuit and the heating coil current detection circuit If the heating suitability is determined from the force, and it is determined that it is suitable for heating, energization is performed at a high power setting, and the heating suitability determination based on the output of the input current detection circuit and the output of the heating coil current detection circuit; The current supply is stopped when it is determined that the heating is unsuitable in any of the determinations of the suitability for heating based on the output of the input voltage detection circuit and the output of the input current detection circuit, and otherwise the power supply is continued. The control was performed .
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, a rectifier circuit that converts alternating current into direct current, a smoothing circuit that smoothes the direct current converted by the rectifier circuit, and an output of the smoothing circuit is converted into a high-frequency current by a switching element. An inverter circuit for heating a load arranged near the heating coil, a control circuit for controlling the inverter circuit, a setting means for setting energization power to the control circuit, and an input of the input alternating current In an induction heating cooker comprising: an input current detection circuit that detects current; an input voltage detection circuit that detects an input AC input voltage; and a heating coil current detection circuit that detects a current of the heating coil. The control circuit is energized at a low power setting at the beginning of energization, and the heating suitability is determined from the output of the input current detection circuit and the output of the heating coil current detection circuit. When it is determined that it is suitable for heating, energization is performed at a high power setting, and determination of suitability for heating based on the output of the input current detection circuit and the output of the heating coil current detection circuit, and the input voltage detection circuit If it is determined that the heating is unsuitable based on the determination of whether heating is appropriate or not based on the output of the input current detection circuit and the output of the input current detection circuit, control is performed so that the energization is stopped and otherwise the energization is continued .
[0020]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a block diagram of a main part of an induction heating cooker showing an embodiment of the present invention, which is an example of an inverter circuit for induction heating of a current resonance type.
[0022]
The commercial power source 1 is converted into a DC power source by the rectifier circuit 2, smoothed by the smoothing circuit 3 of the smoothing capacitor, and stabilized. The DC power supply is connected with a series connection of resonance circuits 4 and 5 of a resonance capacitor. A connection point between the resonance circuits 4 and 5 of the resonance capacitor and one end of the heating coil 6 are connected.
[0023]
A damper diode 8 and a snubber circuit 9 connected in reverse parallel to the upper arm switching element 7 are connected to the high voltage side of the DC power source and connected in reverse parallel to the lower arm switching element 10 at the other end of the heating coil 6. The damper diode 11 and the snubber circuit 12 are connected to the low voltage side of the DC power supply.
[0024]
The control circuit 20 performs starting, stopping, heating power setting and the like of the heating operation by setting means 21 operated by the user, and further controls input power correction and the like.
[0025]
The pulse division circuit 14 divides the output of the pulse conversion circuit 13 that converts the thermal power level setting output output by the control circuit 20 into a basic pulse train into alternating drive pulses for the upper and lower arms.
[0026]
Further, the output signal of the pulse division circuit 14 is converted to a signal level suitable for the drive circuit 15 and the drive circuit 16 to drive the switching elements 7 and 10 of the upper and lower arms.
[0027]
The input current detection circuit 18 converts the output level of the current detection element 17 that detects the current viewed from the commercial power source 1 into a signal suitable for the input level of the control circuit 20.
[0028]
The input voltage detection circuit 19 detects the voltage of the commercial power supply 1 and converts it to a signal suitable for the input level of the control circuit 20.
[0029]
The heating coil current detection circuit 23 converts the output signal level of the current detection element 22 that detects the current of the heating coil 6 into a signal suitable for the input level of the control circuit 20.
[0030]
A load 24 is heated by the heating coil 6.
[0031]
FIG. 2 is an equivalent impedance characteristic example (series circuit of equivalent inductance and equivalent resistance) of the load 24 (a heating coil and a magnetically coupled load) viewed from the inverter circuit.
[0032]
The horizontal axis represents the equivalent inductance of the load 24, and the vertical axis represents the equivalent resistance of the load 24.
[0033]
Depending on the presence or absence of the load 24 and the material, combinations of equivalent inductance and equivalent resistance can be broadly divided into blocks A, B, and C in the figure.
[0034]
Block A is a magnetic material load such as iron or enamel.
[0035]
Block B is when there is no load or an accessory load is placed.
[0036]
Block C is for a load made of aluminum, copper or some stainless steel.
[0037]
However, these are divided into blocks for typical loads 24, and there are factors that vary depending on differences in the shape of the load 24, the metal thickness of the bottom surface, the distance from the heating coil 6, and the like.
[0038]
Generally, only the block A among these blocks is a load 24 suitable for induction heating, and serves as a reference for the distance (gap) between the heating coil 6 and the load 24 and the drive timing of the switching elements 7 and 10. is there.
[0039]
Block B has a large equivalent inductance and a small equivalent resistance.
[0040]
Block C has a small equivalent inductance and a small equivalent resistance.
[0041]
FIG. 3 is a diagram showing a change in equivalent impedance when the distance between the heating coil 6 and the load 24 is changed.
[0042]
In general, the equivalent circuit of the heating coil 6 and the load 24, the heating coil of resistance R 1 and inductance L 1, the load resistance value R 2 and the inductance L 2 is, it may represent a circuit coupled with mutual inductance M .
[0043]
The mutual inductance M varies depending on the distance, material, shape, etc. between the heating coil 6 and the load 24.
[0044]
When this equivalent circuit is further modified, the equivalent impedances L and R as loads of the inverter power supply can be expressed by the following equations.
[0045]
(formula)
L = L 1 2 L 2 M 2 ) / (R 2 2 + ω 2 L 2 2 )
R = R 1 + 2 R 2 M 2 ) / (R 2 2 + ω 2 L 2 2 )
Therefore, it can be seen that the equivalent inductance and equivalent resistance as viewed from the inverter power supply vary greatly depending on the change of the mutual inductance M, that is, the distance between the heating coil 6 and the load 24 and the material and shape of the load 24. (If the degree of coupling decreases, the equivalent inductance and equivalent resistance approach the value of the heating coil itself.) Since the combination of the equivalent inductance and equivalent resistance varies depending on the load 24, the load can be heated, difficult to load, impossible to load, etc. Can be divided.
[0046]
In addition, since the equivalent inductance and equivalent resistance change depending on the current flowing through the load 24, when it is determined that heating is possible / impossible only by the initial load detection current, the load that is difficult to heat but cannot be heated is actually not heated. Will be misjudged.
[0047]
When the inverter unit is operated at a certain energization rate, the input current and coil current of the load 24 belonging to the block B and the load 24 belonging to the block C have the following tendencies with respect to the load 24 belonging to the block A in FIG.
[0048]
――――――――――――――――――――――――
Input current for block A Coil current ――――――――――――――――――――――――
Block B is small Small block C is small Large ――――――――――――――――――――――――
FIG. 4 shows an allowable region for the load 24 that can be heated by the inverter circuit. In this figure, the allowable range of the coil current with respect to the input current is below the boundary line A.
[0049]
The control circuit 20 may determine that the load 24 of the block C is a load 24 that cannot be heated because the input current and the coil current are distributed above the boundary line A in a certain energization power setting.
[0050]
Further, the load 24 of the block B has a distribution of the input current and the coil current on the lower side with respect to the boundary line of FIG. 4, but is inappropriate as the load 24 to be heated.
[0051]
This is equivalent to low power consumption as viewed from the commercial power source 1 when the inverter is operated at the same energization rate with respect to the load 24 of the block A.
[0052]
FIG. 5 shows an allowable range of the power supply voltage and the input current when the inverter is operated at a certain energization rate. Even if the same load 24 is to be heated, since the degree of coupling decreases as the distance between the load 24 and the heating coil 6 increases, the equivalent inductance increases and the equivalent resistance decreases as shown in FIG. Even if they are made of the same material, the smaller the shape, the lower the degree of coupling between the heating coil 6 and the load 24, so that the equivalent inductance tends to increase and the equivalent resistance tends to decrease.
[0053]
Since the power consumed by the load 24 (heat generation) is due to equivalent resistance, when the energization rate is set to the same value, it is only necessary to determine whether heating is appropriate or not based on the input power obtained from the input voltage and the input current.
[0054]
Therefore, the load 24 existing below the boundary line B in FIG. 5 may be determined as the load 24 not suitable for heating.
[0055]
Further, in FIGS. 4 and 5, the hatched portion is a portion that is at a level lower than the current value that can be normally detected by the current detection element 17 and the current detection element 22. In this region, problems such as insensitive parts due to non-linear elements (semiconductors and the like) used for the input current detection circuit 18 and the heating coil current detection circuit 23 and weakness to noise contamination due to circuit operation occur.
[0056]
Therefore, when both detection outputs are in the shaded area, it is possible to avoid using high-sensitivity parts and increasing the cost by setting a power supply rate that can obtain a higher detection level. .
[0057]
However, when an attempt is made to heat the load 24 that is not suitable for heating, the generation of an abnormally high current or high voltage must be suppressed in the inverter circuit.
[0058]
Therefore, the initial setting is made so that the suitability of the load 24 can be detected at a low current rate, and the suitability of the load 24 is judged again at a current rate higher than the initial low current rate, unless the result is inappropriate. do it.
[0059]
In general, rather than starting energization with the load 24 of the block B, overcurrent generated when attempting to energize the load 24 of the block C such as an aluminum pan or some stainless steel pans is more likely to cause stress on the inverter circuit. However, since these loads 24 generate a high coil current even at a low energization rate, they must be determined at an early stage.
[0060]
For these reasons, the load 24 of the block C may be detected first at a low energization rate, and then the load 24 of the block B may be detected at a higher energization rate.
[0061]
FIG. 6 shows an energization rate setting pattern for detecting the load 24 in consideration of the above points.
[0062]
The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the energization rate set by the control circuit 20.
[0063]
The current is not energized before time T0. It is assumed that energization is started from time T0 by the user's operation.
[0064]
At time T0, energization is started with the first energization rate setting S1.
[0065]
The first load determination is performed at time T1. The determination at this time uses the determination region shown in FIG. As a result, when it is determined that heating is not possible, the energization operation is stopped.
[0066]
If it is determined that the load 24 can be heated, the energization is continued with the second energization rate setting S2. Here, the relationship between the energization rate settings S1 and S2 is:
S1 <S2 (S2 has larger energization power than S1)
And
[0067]
A second load determination is performed at time T2. The determination at this time uses both determination areas shown in FIGS.
[0068]
As a result, energization is continued only when it is determined that both can be heated at the same time, and energization is stopped as a load 24 that cannot be heated otherwise.
[0069]
The intervals from time T0 to T1 and from T1 to T2 are set to a time sufficient for stable power supply voltage detection, input current detection, and heating coil current detection. (Normally within 1 second)
FIGS. 7, 8, and 9 are operation examples when load detection is performed on the representative loads 24 of the blocks A to C with the above-described energization pattern. The first load determination is T1 determination, and the second load. The determination is T2.
[0070]
FIG. 7 is a timing diagram of the detection waveform, and FIGS. 8 and 9 show the relationship between the detection value at the time of load determination and the determination region. The determination based on the comparison of power is referred to as determination B. (However, when the input voltage is constant)
8 and 9, A (T1) represents a current or a current detection result at time T1 with respect to the load 24 of the block A.
[0071]
The detection results of the blocks A to C are summarized as follows.
[0072]
―――――――――――――――――――――――――――――――
Load \ Judgment T1 Judgment T2 Judgment ――――――――――――――――――――――――――――――――
Block A OK OK
Block B OK judgment A / OK judgment B / NG
Block C Judgment A / NG (Not executed)
―――――――――――――――――――――――――――――――
In the load C of block C, in the T1 determination, B (T1) in FIG. 8 is in an unstable output portion, but the coil current shows a high value and is in a normal output range. The load 24 can be determined.
[0073]
Further, depending on the load 24, in the determination at time T2, there may be a case where determination A is NG and determination B is OK. In the case of such a load 24, the coil current tends to increase as the energization rate is further increased. Therefore, a state in which an abnormal current or voltage is generated for the inverter circuit can be prevented in advance.
[0074]
Furthermore, even when the load 24 having an equivalent impedance corresponding to the boundary of each block is to be heated, it is possible to appropriately determine whether or not the load 24 can be heated from the above two-stage two-type determination results.
[0075]
In this example, the determination of the input current and the heating coil current uses the same determination area for the first energization and the second energization, but separate determination areas may be used.
[0076]
In this example, the current resonance type induction heating cooker has been described. However, even in a voltage resonance type circuit configuration, the equivalent impedance of the heating coil 6 and the load 24 is applicable because the above relationship is established.
[0077]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to determine the load of the material or shape, the appropriateness of the inverter load due to variations in the distance from the heating coil at appropriate and accurate.
[0078]
In addition , stress such as overcurrent and overvoltage applied to the inverter circuit of the induction heating cooker can be reduced, and load detection can be performed appropriately for the user, improving usability.
[0079]
In addition, those near the judgment value are not immediately usable, but the upper limit is set and the usable range is set, so that the range of use of the pan is expanded and the usability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an induction heating cooker showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an impedance characteristic diagram of a load of an induction heating cooker showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a variation diagram of equivalent impedance of the induction cooking device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a permissible region diagram of a coil current with respect to an input current of an induction heating cooker showing an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an allowable area diagram of an input current with respect to an input voltage of an induction heating cooker showing an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a load detection energization rate setting pattern diagram of the induction heating cooker showing one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an operation waveform diagram of load detection of the induction heating cooker showing one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a determination (input current and coil current) of load detection of the induction heating cooker showing one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram (input voltage and input current) of load detection of the induction cooking device showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply 2 Rectification circuit 3 Smoothing circuit 4 Resonance circuit 5 Resonance circuit 6 Heating coil 7 Switching element 8 Damper diode 9 Snubber circuit 10 Switching element 11 Damper diode 12 Snubber circuit 13 Pulse conversion circuit 14 Pulse division circuit 15 Drive circuit 16 Drive circuit 17 current detection element 18 input current detection circuit 19 input voltage detection circuit 20 control circuit 22 current detection element 23 heating coil current detection circuit 24 load

Claims (1)

交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路で変換された直流を平滑する平滑回路とこの平滑回路の出力をスイッチング素子により高周波電流に変換し、加熱コイル、共振コンデンサからなる共振回路に供給し、加熱コイル近傍に配置した負荷を加熱するインバータ回路と、このインバータ回路を制御する制御回路と、この制御回路に通電電力を設定する設定手段と、入力された交流の入力電流を検出する入力電流検出回路と、入力された交流の入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記加熱コイルの電流を検出する加熱コイル電流検出回路とを備えた誘導加熱調理器において、前記制御回路は、通電開始当初に低電力設定で通電し、前記入力電流検出回路の出力と前記加熱コイル電流検出回路の出力とから加熱適否を判定し、加熱に適している判定した場合は高電力設定で通電して、前記入力電流検出回路の出力と前記加熱コイル電流検出回路の出力とに基づく加熱適否の判定と、前記入力電圧検出回路の出力と前記入力電流検出回路の出力とに基づく加熱適否の判定とのいずれかで加熱不適と判定した場合は通電を停止し、それ以外の場合は通電を継続するように制御を行うことを特徴とする誘導加熱調理器。 A rectifier circuitry to convert alternating current into direct current, a smoothing circuits for smoothing the direct current converted by the pre-Symbol rectifier circuit converts the output of the smoothing circuits and more high-frequency current to the switching element, the heating coil, the resonant An inverter circuit that supplies a resonance circuit composed of a capacitor and heats a load disposed in the vicinity of the heating coil, a control circuit that controls the inverter circuit, setting means that sets energization power to the control circuit, and an input AC In an induction heating cooker comprising: an input current detection circuit that detects an input current of the input current; an input voltage detection circuit that detects an input voltage of an input alternating current; and a heating coil current detection circuit that detects a current of the heating coil. The control circuit is energized at a low power setting at the beginning of energization, determines the heating suitability from the output of the input current detection circuit and the output of the heating coil current detection circuit, and adds When it is determined to be suitable for heating, energization is performed at a high power setting, determination of suitability for heating based on the output of the input current detection circuit and the output of the heating coil current detection circuit, the output of the input voltage detection circuit, and the Induction characterized by controlling to stop energization if it is determined to be unsuitable for heating based on whether the heating is appropriate or not based on the output of the input current detection circuit, and otherwise continue energization Cooking cooker.
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