DE112013005200T5

DE112013005200T5 - Induktionsheizkocher

Info

Publication number: DE112013005200T5
Application number: DE112013005200.8T
Authority: DE
Inventors: Koshiro Takano; Hayato Yoshino; Yuichiro Ito; Kenichiro Nishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2015-08-27
Also published as: CN104770061A; WO2014069010A1; JP6021933B2; CN203722851U; JPWO2014069010A1; GB2526400B; WO2014068648A1; GB201503734D0; US20150250027A1; GB2526400A; CN104770061B; US10455646B2

Abstract

Wenn ein Wechselrichterkreis mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz betrieben wird, wird ein Stromänderungsumfang eines Eingangsstroms oder eines Spulenstroms in einer eingestellten Periode erkannt, und Hochfrequenzleistung, die von dem Wechselrichterkreis an eine Heizspule geliefert wird, in Übereinstimmung mit dem Stromänderungsumfang angepasst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Induktionsheizkocher.
Technischer Hintergrund
Verwandte Induktionsheizkocher schließen solche ein, welche die Temperatur des Heizziels basierend auf einem Eingangsstrom oder einer kontrollierten Variablen eines Wechselrichters bestimmen (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1 und 2). Der Induktionsheizkocher, der in Patentliteratur 1 beschrieben ist, schließt die Steuerungsmittel zum Steuern des Wechselrichters ein, so dass der Eingangsstrom des Wechselrichters konstant wird, und in einem Fall, wo sich die kontrollierte Variable in dem vorbestimmten Umfang oder mehr in der vorbestimmten Zeitspanne ändert, wird entschieden, dass die Temperaturänderung des Heizziels groß ist, um die Ausgabe des Wechselrichters zu unterdrücken. Es ist auch offenbart, dass in einem Fall, wenn die Änderung einer kontrollierten Variable in der vorbestimmten Zeitspanne der vorbestimmte Umfang oder weniger wird, entschieden wird, dass ein Wasserkochen beendet ist, und die Betriebsfrequenz wird reduziert, um die Ausgabe des Wechselrichters zu reduzieren.
Patentliteratur 2 schlägt den Induktionsheizkocher einschließlich Eingangsstromänderungserkennungsmitteln zum Erkennen des Änderungsumfangs im Eingangsstrom vor, und Temperaturbestimmungsverarbeitungsmittel zum Bestimmen der Temperatur des Heizziels basierend auf dem Änderungsumfang im Eingangsstrom, welcher von dem Eingangsstromänderungserkennungsmittel erkannt wird. Es ist auch offenbart, dass in einem Fall, wo das Temperaturbestimmungsmittel bestimmt, dass das Heizziel die Siedetemperatur erreicht hat, das Stopp-Signal ausgegeben wird, um ein Heizen zu stoppen.
Weiterhin wurde bei einem Induktionsheizkocher vorgeschlagen, um ein Heizen eines leeren Heizziels zu vermeiden, einen Eingangsstrom an einen Wechselrichterkreis zu erkennen, und eine Ausgabe des Wechselrichterkreises zu stoppen oder zu reduzieren, wenn eine Änderung des erkannten Eingangsstroms mit der Zeit einen voreingestellten Wert überschreitet (siehe zum Beispiel Patentliteratur 3).
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-181892 (Absatz 0025 und 1)
Patentliteratur 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. Hei 5-62773 (Absatz 0017 und 1)
Patentliteratur 3: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2006-40833

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wie in den Patentliteraturen 1 und 2 gezeigt, wurde der Eingangsstrom benutzt, um die Temperatur des Heizziels zu erkennen, und weiter in Patentliteratur 3, wie in dem Induktionsheizkocher von Patentliteratur 3, wurde ein Bestimmen ausgeübt, ob er sich in einem Zustand eines Heizens des leeren Heizziels befindet oder nicht. Es wurde jedoch nicht nur gewünscht zu unterscheiden, ob er sich in einem Zustand eines Heizens des leeren Heizziels befindet oder nicht, sondern automatisch auch einen Typ, eine Menge und dergleichen eines Inhalts des Heizziels und eine Heizleistung anzupassen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehend genannte Problem zu lösen und hat demzufolge zur Aufgabe, einen Induktionsheizkocher bereitzustellen, welcher zum Unterscheiden eines Typs, eines Volumens und dergleichen des Heizziels und zum automatischen Schalten einer Heizleistung konfiguriert ist.
Lösung des Problems
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Induktionsheizkocher bereitgestellt, umfassend: eine Heizspule, die zum induktiven Heizen eines Heizziels konfiguriert ist; einen Wechselrichterkreis, der zum Versorgen der Heizspule mit Hochfrequenzleistung konfiguriert ist; und eine Steuerung, die zum Steuern eines Betriebs des Wechselrichterkreises mit einem Betriebssignal konfiguriert ist, wobei die Steuerung einschließt: Betriebsfrequenzeinstellmittel zum Einstellen einer Betriebsfrequenz des Betriebssignals zum Heizen des Heizziels; Stromänderungserkennungsmittel zum Erkennen, wenn der Wechselrichterkreis mit der Betriebsfrequenz betrieben wird, die in dem Betriebsfrequenzeinstellmittel eingestellt ist, einen Stromänderungsumfang eines Eingangsstroms an den Wechselrichterkreis oder einen Spulenstrom, der durch die Heizspule in einer Messperiode fließt, welche im Vorhinein eingestellt wird; Leistungsanpassungsmittel zum Bestimmen eines Anpassungsumfangs des Betriebssignals in Übereinstimmung mit einer Höhe des Stromänderungsumfangs in der Messperiode, welche von dem Stromänderungserkennungsmittel erkannt wird; und Betriebssteuerungsmittel zum Steuern des Wechselrichterkreises mit dem Betriebssignal, welches um den Anpassungsumfang angepasst wurde, der in dem Leistungsanpassungsmittel bestimmt wurde.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Anpassungsumfang des Betriebssignals abhängig von dem Stromänderungsumfang in der Messperiode bestimmt, und der Wechselrichterkreis wird mit dem angepassten Betriebssignal betrieben, mit dem Ergebnis, dass die Art und die Menge des Inhalts des Heizziels erfasst werden kann, basierend auf dem Stromänderungsumfang, um eine Heizleistungssteuerung in Übereinstimmung mit dem Inhalt durchzuführen, ein Überhitzen des Heizziels zu vermeiden und einen Energiesparbetrieb zu realisieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die Ausführungsform 1 eines Induktionsheizkochers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Betriebsschaltkreises des Induktionsheizkochers von 1 darstellt.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuerung in dem Induktionsheizkocher von 1 darstellt.
4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Lastbestimmungstabelle zeigt, die ein Verhältnis eines Spulenstroms und eines Eingangsstroms im Lastbestimmungsmittel von 3 speichert.
5 ist ein Schaubild, das zeigt, wie sich der Eingangsstrom als Antwort auf eine Betriebsfrequenz eines Betriebsschaltkreises von 3 durch eine Temperaturänderung des Heizziels ändert.
6 ist ein Schaubild, das durch Vergrößern eines Teils erhalten wird, der mit der unterbrochenen Linie in der Kurve von 5 gezeigt ist.
7 ist ein Schaubild, das eine Temperatur und den Eingangsstrom mit einem Verstreichen von Zeit beim Betreiben mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz in dem Induktionsheizkocher von 3 zeigt.
8 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis der Betriebsfrequenz, der Temperatur und des Eingangsstroms in einem Fall zeigt, wo ein Inhalt des Heizziels in dem Induktionsheizkocher von 3 Wasser ist.
9 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis der Betriebsfrequenz, der Temperatur und des Eingangsstroms in einem Fall zeigt, wo der Inhalt des Heizziels in dem Induktionsheizkocher von 3 ein Öl oder dergleichen ist.
10 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis der Betriebsfrequenz, der Temperatur und des Eingangsstroms in einem Fall zeigt, in dem ein Zustand vorliegt, bei dem ein leeres Heizziels in dem Induktionsheizkocher von 3 geheizt wird.
11 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis der Betriebsfrequenzen zeigt, die in 8 bis 14 eingestellt sind, und der angepassten Betriebsfrequenz, und des Eingangsstroms.
12 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis der Betriebsfrequenz, der Temperatur und des Eingangsstroms in einem Fall zeigt, wo eine Menge des Inhalts in dem Heizziel bei dem Induktionsheizkocher von 3 unterschiedlich ist.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Induktionsheizkochers von 3 darstellt.
14 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform 2 eines Induktionsheizkochers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
15 ist ein Diagramm, das einen Teil eines Betriebsschaltkreises eines Induktionsheizkochers gemäß Ausführungsform 3 darstellt.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Betriebssignalen eines Halbbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 3 darstellt.
17 ist ein Diagramm, das einen Teil eines Betriebsschaltkreises eines Induktionsheizkochers gemäß Ausführungsform 4 darstellt.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Betriebssignalen eines Vollbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 4 darstellt.
Beschreibende Ausführungsformen
Ausführungsform 1
(Konfiguration)
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die Ausführungsform 1 eines Induktionsheizkochers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt schließt ein Induktionsheizkocher 100 an seinem oberen Ende eine Kopfplatte 4 ein, auf welcher das Heizziel 5 wie ein Topf platziert wird. In der Kopfplatte 4 ist ein erstes Heizfeld 1, ein zweites Heizfeld 2 und ein drittes Heizfeld 3 als Heizfelder zum induktiven Heizen des Heizziels 5 vorgesehen. Der Induktionsheizkocher 100 schließt auch entsprechende erste Heizmittel 11, zweite Heizmittel 12 und dritte Heizmittel 13 entsprechend den Heizfeldern 1 bis 3 ein, und das Heizziel 5 kann auf jedem der Heizfelder 1 bis 3 platziert werden, um induktiv geheizt zu werden.
In 1 sind das erste Heizmittel 11 uns das zweite Heizmittel 12 vorgesehen, um rechts und links an einer Vorderseite eines Hauptkörpers angeordnet zu sein, und das dritte Heizmittel 13 ist im Wesentlichen in der Mitte einer Rückseite des Hauptkörpers vorgesehen.
Man beachte, dass die Anordnung der Heizfelder 1 bis 3 nicht darauf beschränkt ist. Zum Beispiel können die drei Heizfelder 1 bis 3 Seite an Seite in einer im Wesentlichen linearen Art angeordnet sein. Darüber hinaus kann eine Anordnung verwendet werden, bei welcher eine Mitte des ersten Heizmittels 11 und eine Mitte des zweiten Heizmittels 12 an unterschiedlichen Positionen in einer Tiefenrichtung liegen.
Die Kopfplatte 4 ist vollständig aus einem Material gebildet, das Infrarotstrahlen überträgt, wie hitzebeständiges gehärtetes Glas oder Kristallglas, und ist an dem Hauptkörper des Induktionsheizkochers 100 über eine Gummidichtung oder ein Dichtmaterial in einem wasserdichten Zustand an einem Umfang einer Kopföffnung befestigt. In der Kopfplatte 4 sind kreisförmige Topfpositionsindikatoren, die übliche Platzierungspositionen von Töpfen angeben, durch Anbringen von Lackierungen, Bedruckungen oder dergleichen ausgebildet, um Heizbereichen (Heizfeldern 1–3) des ersten Heizmittels 11, des zweiten Heizmittels 12 und des dritten Heizmittels 13 zu entsprechen.
Auf einer Frontseite der Kopfplatte 4 sind eine Bedieneinheit 40a, eine Bedieneinheit 40b und eine Bedieneinheit 40c (nachstehend manchmal gemeinsam als ”Bedieneinheit 40” bezeichnet) als Eingabegeräte zum Einstellen von Heizleistung und Kochmenüs (Wasserkochmodus, Bratmodus und dergleichen) zum Heizen des Heizziels 5 durch das erste Heizmittel 11, das zweite Heizmittel 12 und das dritte Heizmittel 13 vorgesehen. Zudem sind in der Nähe der Bedieneinheit 40 eine Anzeigeeinheit 41a, eine Anzeigeeinheit 41b und eine Anzeigeeinheit 41c zum Anzeigen eines Betriebszustands des Induktionsheizkochers 100, Eingabe- und Betriebsdetails der Bedieneinheit 40 und dergleichen als Bekanntmachungsmittel 41 vorgesehen. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht speziell auf den Fall beschränkt ist, wo die Bedieneinheiten 40a bis 40c und die Anzeigeeinheiten 41a bis 41c entsprechend für die Heizfelder 1 bis 3 bereitgestellt sind, oder einen Fall, wo die Bedieneinheit 40 und die Anzeigeeinheit 41 gemeinsam für die Heizfelder 1 bis 3 bereitgestellt sind.
Unterhalb der Kopfplatte 4 und innerhalb des Hauptkörpers sind das erste Heizmittel 11, das zweite Heizmittel 12 und das dritte Heizmittel 13 vorgesehen, und die Heizmittel 11 bis 13 schließen entsprechende Heizspulen 11a bis 13a ein.
Innerhalb des Hauptkörpers des Induktionsheizkochers 100 ist ein Betriebsschaltkreis 50 zum Versorgen jeder der Heizspulen 11a bis 13a der Heizmittel 11 bis 13, und eine Steuerung 30 zum Steuern eines Betriebs des gesamten Induktionsheizkochers 100 einschließlich des Betriebsschaltkreises 50 vorgesehen.
Jede der Heizspule 11a bis 13a weist eine im Wesentlichen kreisrunde ebene Form auf, und ist durch Wickeln eines leitenden Drahts konfiguriert, welcher aus einem beliebig isolationsüberzogenen Metall (zum Beispiel Kupfer, Aluminium oder dergleichen) in einer umlaufenden Richtung hergestellt ist. Dann, wenn mit der Hochfrequenzleistung von dem Betriebsschaltkreises 50 versorgt, heizt jede der Heizspulen 11a bis 13a das Heizziel 5 durch einen Induktionsheizbetrieb.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel des Betriebsschaltkreises 50 des Induktionsheizkochers 100 in 1 darstellt. 2 stellt den Betriebsschaltkreis 50 für die Heizspule 11a in einem Fall dar, wo der Betriebsschaltkreis 50 für jedes der Heizmittel 11 bis 13 vorgesehen ist. Die Schaltkreiskonfiguration kann die gleiche für die entsprechenden Heizmittel 11 bis 13 sein, oder kann für jedes der Heizmittel 11 bis 13 geändert werden. Der Betriebsschaltkreis 50 in 2 schließt einen DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22, einen Wechselrichterkreis 23 und einen Resonanzkondensator 24a ein.
Der DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22 ist zum Wandeln einer AC-Spannung konfiguriert, welche von einer AC-Leistungsversorgung 21 eingegeben wird, in eine DC-Spannung, die an den Wechselrichterkreis 23 ausgegeben wird, und schließt eine Gleichrichterschaltung 22a ein, welche aus einer Diodenbrücke oder dergleichen gebildet ist, eine Drossel (Drosselspule) 22b und einen Glättungskondensator 22c. Man beachte, dass die Konfiguration des DC-Leistungsversorgungsschaltkreises 22 nicht auf die vorstehend erläuterte Konfiguration beschränkt ist, und verschiedene wohlbekannte Techniken verwendet werden können.
Der Wechselrichterkreis 23 ist zum Wandeln von DC-Leistung konfiguriert, welche von dem DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22 ausgegeben wird, in hochfrequente AC-Leistung, und zum Liefern der hochfrequenten AC-Leistung an die Heizspule 11a und den Resonanzkondensator 24a. Der Wechselrichterkreis 23 ist ein Umrichter (Inverter) eines so genannten Halbbrückentyps, bei welchem Schaltelemente 23a und 23b in Reihe mit der Ausgabe des DC-Leistungsversorgungsschaltkreises 22 verbunden sind, und Dioden 23c und 23d als Schwungrad (flywheel) Dioden entsprechend parallel mit den Schaltelementen 23a und 23b verbunden sind.
Die Schaltelemente 23a und 23b sind zum Beispiel aus siliziumbasierten IGBTs gebildet. Man beachte, dass die Schaltelemente 23a und 23b aus Breitbandlückenhalbleitern (wide bandgap semiconductors) gebildet sein können, hergestellt aus Siliziumkarbid, Galliumnitrid basiertem Material oder dergleichen. Die Breitbandlückenhalbleiter können für die Schaltelemente verwendet werden, um Beschickungsverluste (feed losses) in den Schaltelementen 23a und 23b zu reduzieren. Zudem strahlt, selbst wenn eine Schaltfrequenz (Betriebsfrequenz) auf eine hohe Frequenz (hohe Geschwindigkeit) eingestellt ist, der Betriebsschaltkreises 50 Wärme zufriedenstellend ab, mit dem Ergebnis, dass eine Heizrippe für den Betriebsschaltkreis 50 klein gemacht werden kann, und dass Reduktionen in Größe und Kosten des Betriebsschaltkreises 50 realisiert werden können. Man beachte, dass der Fall, wo die Schaltelemente 23a und 23b IGBTs sind beispielhaft ist, die vorliegende Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist, und MOSFETs und andere solche Schaltelemente verwendet werden können.
Ein Betrieb der Schaltelemente 23a und 23b wird durch die Steuerung 30 gesteuert, und der Wechselrichterkreis 23 gibt die hochfrequente AC-Leistung von ungefähr 20 Kilohertz (kHz) bis 50 Kilohertz (kHz) in Übereinstimmung mit der Betriebsfrequenz aus, welche den Schaltelementen von der Steuerung 30 geliefert wird. Dann fließt ein hochfrequenter Strom von ungefähr mehreren 10 Ampere (A) durch die Heizspule 11a, und die Heizspule 11a heizt das Heizziel 5, welches auf der Kopfplatte 4 unmittelbar darüber platziert ist, induktiv durch einen hochfrequenten magnetischen Fluss, der von dem hochfrequenten Strom erzeugt wird, der dadurch fließt.
Mit dem Wechselrichterkreis 23 ist ein Resonanzschaltkreis einschließend die Heizspule 11a und den Resonanzkondensator 24a verbunden. Der Resonanzkondensator 24a ist in Serie mit der Heizspule 11k verbunden, und der Resonanzschaltkreis weist eine Resonanzfrequenz entsprechend einer Induktivität der Heizspule 11a auf, einer Kapazität des Resonanzkondensator 24a und dergleichen. Man beachte, dass sich die Induktivität der Heizspule 11a in Übereinstimmung mit Charakteristiken des Heizziels 5 (Metalllast) ändert, wenn die Metalllast magnetisch gekoppelt ist, und sich die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises in Übereinstimmung mit der Induktionsänderung ändert.
Weiterhin schließt der Betriebsschaltkreis 50 Eingangsstromerkennungsmittel 25a, Spulenstromerkennungsmittel 25b und Temperaturabtastmittel 26 ein. Das Eingangsstromerkennungsmittel 25a erkennt einen elektrischen Strom, welcher von der AC-Leistungsversorgung (kommerzielle Leistungsversorgung) 21 an den DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22 eingegeben wird, und gibt ein Spannungssignal an die Steuerung 30 aus, welches einem Eingangsstromwert entspricht.
Das Spulenstromerkennungsmittel 25b ist zwischen die Heizspule 11a und den Resonanzkondensator 24a verbunden. Das Spulenstromerkennungsmittel 25b erkennt einen elektrischen Strom, der durch die Heizspule 11a fließt, und gibt ein Spannungssignal an die Steuerung 30 aus, welches einem Heizspulenstromwert entspricht.
Das Temperaturtastmittel 26 ist zum Beispiel aus einem Thermistor gebildet und erkennt eine Temperatur basierend auf Wärme, die von dem Heizziel 5 an die Kopfplatte 4 übertragen wird. Man beachte, dass das Temperaturtastmittel 26 nicht auf den Thermistor beschränkt ist, und jeder Sensor wie ein Infrarotsensor verwendet werden kann. Temperaturinformation, die von dem Temperaturabtastmittel 26 abgetastet wird, kann genutzt werden, um den Induktionsheizkocher 100 mit höherer Zuverlässigkeit zu erhalten.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm, dass eine Konfiguration der Steuerung 30 in dem Induktionsheizkocher 100 von 2 darstellt, und die Steuerung 30 ist unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Steuerung 30 von 3, welche aus einen Mikrocomputer aufgebaut ist, einen Digitalsignalprozessor (DSB) oder dergleichen, ist zum Steuern des Betriebs des Induktionsheizkochers 100 konfiguriert, und schließt Betriebssteuerungsmittel 31, Lastbestimmungsmittel 32, Betriebsfrequenzeinstellmittel 33, Stromänderungserkennungsmittel 34, Leistungsanpassungsmittel 35 und Eingabe/Ausgabesteuerungsmittel 36 ein.
Das Betriebssteuerungsmittel 31 gibt Betriebssignale DS an die Schaltelemente 23a und 23b des Wechselrichterkreises 23 aus, um die Schaltelemente 23a und 23b zu veranlassen, einen Schaltbetrieb durchzuführen, und dabei den Wechselrichterkreis 23 zu betreiben. Dann steuert das Betriebssteuerungsmittel 31 die Hochfrequenzleistung, welche der Heizspule 11a zugeführt wird, um ein Heizen des Heizziels 5 zu steuern. Jedes der Betriebssignale DS ist zum Beispiel ein Signal mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz von ungefähr 20–50 Kilohertz (kHz) mit einer vorbestimmten relativen ON-Einschaltdauer (zum Beispiel 0,5).
Das Lastbestimmungsmittel 32 ist konfiguriert, um eine Lastbestimmungsverarbeitung auf das Heizziel 5 durchzuführen, und bestimmt ein Material des Heizziels 5 als eine Last. Man beachte, dass das Lastbestimmungsmittel 32 das Material des Heizziels 5 (Topf) bestimmt, welches als die Last dient, durch allgemeines Einteilen des Materials in zum Beispiel ein magnetisches Material wie Eisen oder SUS 430, ein Hochwiderstand nicht-magnetisches Material wie SUS 304 und ein Niedrigwiderstand nicht-magnetisches Material wie Aluminium oder Kupfer.
Das Lastbestimmungsmittel 32 weist eine Funktion des Verwendens eines Verhältnisses von Eingangsstrom und Spulenstrom auf, um eine Last auf das Heizziel 5 wie vorstehend beschrieben zu bestimmen. 4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Lastunterscheidungstabelle des Heizziels 5 zeigt, basierend auf dem Verhältnis von Spulenstrom, der durch die Heizspule 11a fließt, und dem Eingangsstrom. Wie in 4 gezeigt ist das Verhältnis des Spulenstroms und des Eingangsstroms für das Material (Topflast) des Heizziels 5 unterschiedlich, das auf der Kopfplatte 4 platziert ist.
Das Lastbestimmungsmittel 32 speichert die Lastbestimmungstabelle, welche in einer Tabellenform einen Zusammenhang zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom ausdrückt, was in 4 gezeigt ist. Dann, wenn ein Betriebssignal zum Bestimmen der Last von dem Betriebssteuerungsmittel 31 ausgegeben wird, um den Wechselrichterkreis 23 zu betreiben, erkennt das Lastbestimmungsmittel 32 den Eingangsstrom von einem Ausgabesignal des Eingangsstromerkennungsmittels 25a. Zur gleichen Zeit erkennt das Lastbestimmungsmittel 32 den Spulenstrom von einem Ausgabesignal des Spulenstromerkennungsmittels 25b. Das Lastbestimmungsmittel 32 bestimmt das Material des Heizziels (Topfs) 5, welcher platziert wurde, aus der Lastbestimmungstabelle von 4, basierend auf dem Spulenstrom und dem Eingangsstrom, welche erkannt wurden. Auf diese Weise kann die Lastbestimmungstabelle innerhalb gespeichert werden, um das Lastbestimmungsmittel 32 aufzubauen, welches die Last automatisch mit einer kostengünstigen Konfiguration bestimmt.
Man beachte, dass in einem Fall, wo das Lastbestimmungsmittel 32 von 3 feststellt, dass das Heizziel 5 aus dem Niedrigwiderstand nicht-magnetischem Material hergestellt ist, bestimmt wird, dass das Heizziel 5 nicht durch den Induktionsheizkocher 100 geheizt werden kann. Dann steuert das Eingabe/Ausgabesteuerungsmittel 36 das Ankündigungsmittel 41, um die Mitteilung auszugeben und einen Nutzer aufzufordern, den Topf zu wechseln. Zu dieser Zeit wird die Steuerung so durchgeführt, dass die Hochfrequenzleistung von dem Betriebsschaltkreis 50 nicht an die Heizspule 11a geliefert wird. Darüber hinaus steuert, in einem Fall, wo das Lastbestimmungsmittel 32 einen Nicht-Ladezustand feststellt, das Eingabe/Ausgabesteuerungsmittel 36 das Ankündigungsmittel 41 zum Ankündigen, dass das Heizen nicht durchgeführt werden kann, um dadurch den Nutzer aufzufordern, einen Topf zu platzieren. In diesem Fall wird die Steuerung auch so durchgeführt, dass die Hochfrequenzleistung nicht an die Heizspule 11a geliefert wird. Auf der anderen Seite wird in einem Fall bestimmt, wo das Lastbestimmungsmittel 32 feststellt, dass das Heizziel 5 aus dem magnetischen Material oder dem Hochwiderstand nicht-magnetischen Material hergestellt ist, dass diese Töpfe aus Materialien hergestellt sind, die von dem Induktionsheizkocher 100 geheizt werden können.
Das Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 ist konfiguriert, eine Betriebsfrequenz des Betriebssignals DS einzustellen, das an den Wechselrichterkreis 23, beim Zuliefern von dem Wechselrichterkreis 23 an die Heizspule 11a auszugeben ist. Insbesondere weist das Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 eine Funktion des automatischen Einstellens der Betriebsfrequenz f in Übereinstimmung mit einem Bestimmungsergebnis des Lastbestimmungsmittels 32 auf. Genauer gesagt speichert das Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 zum Beispiel eine Tabelle zum Bestimmen der Betriebsfrequenz in Übereinstimmung mit dem Material des Heizziels 5 und der eingestellten Heizleistung. Dann, wenn eingegeben mit einem Ergebnis der Lastbestimmung und der eingestellten Heizleistung, bezieht sich das Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 auf die Tabelle, um einen Wert fd der Betriebsfrequenz f zu ermitteln. Man beachte, dass das Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 eine Frequenz einstellt, die höher ist als die Resonanzfrequenz (Betriebsfrequenz fmax in 5) des Resonanzschaltkreises, so dass der Eingangsstrom nicht zu groß wird.
Auf diese Art betreibt das Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 den Wechselrichterkreis 23 mit der Betriebsfrequenz, die dem Material des Heizziels 5 basierend auf dem Lastbestimmungsergebnis entspricht, mit dem Ergebnis, dass ein Anstieg im Eingangsstrom unterdrückt werden kann, und daher der Temperaturanstieg des Wechselrichterkreises 23 unterdrückt werden kann, um eine Zuverlässigkeit zu verbessern.
Das Stromänderungserkennungsmittel 34 ist konfiguriert, einen Stromänderungsumfang ΔI im Eingangsstrom in einer Messperiode t1 zu erkennen, die im Vorhinein eingestellt wird, wenn der Wechselrichterkreis 23 mit der Betriebsfrequenz f = fd betrieben wird, die in dem Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 eingestellt ist. Als die Messperiode t1 kann eine vorbestimmte Periode von dem Start der Leistungsversorgung (Heizstart) eingestellt werden, oder die Messperiode t1 kann nach einem vorbestimmten Zeitintervall von dem Start der Leistungsversorgung gestartet werden.
5 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis des Eingangsstroms bezüglich der Betriebsfrequenz f zu einer Zeit einer Temperaturänderung des Heizziels 5 zeigt. Man beachte, dass in 5 die dünne Linie Charakteristiken angibt, wenn das Heizziel 5 eine niedrige Temperatur aufweist, und die dicke Linie Charakteristiken angibt, wenn das Heizziel 5 eine hohe Temperatur aufweist. Wie in 5 gezeigt ändert sich der Eingangsstrom abhängig von der Temperatur des Heizziels 5. Die Charakteristiken ändern sich, weil sich das Heizziel 5, welches aus einem Metall gebildet ist, in elektrischem Widerstand und magnetischer Permeabilität zusammen mit der Temperaturänderung ändert, was zu einer Lastimpedanzänderung in dem Betriebsschaltkreis 50 führt.
6 ist ein Schaubild, das durch Vergrößern eines Teils erhalten wird, der mit der unterbrochenen Linie in 5 gezeigt ist. Wie vorstehend beschrieben, wird, wenn der Wechselrichterkreis 23 in einem Zustand betrieben wird, in welchem die Betriebsfrequenz f auf fd wie in 6 festgelegt ist, um die Betriebsfrequenz bei einer Frequenz zu betreiben, die höher ist als fmax, der Eingangsstrom schrittweise mit einer Temperaturerhöhung des Heizziels 5 reduziert, und der Eingangsstrom (Betriebspunkt) ändert sich von Punkt A zu Punkt B, wenn sich die Temperatur des Heizziels 5 von niedrig auf hoch ändert. Man beachte, dass in dem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz f auf fd festgelegt ist, eine ON-Einschaltdauer (ON/OFF-Verhältnis) der Schaltelemente des Wechselrichterkreises 23 auch auf einen festen Zustand eingestellt sind.
7 ist ein Schaubild, das Temperaturänderungen des Heizziels 5 und des Eingangsstroms über der Zeit zeigen, wenn das Heizziel 5 Wasser als Inhalt enthält, und in dem Zustand aufgeheizt wird, in welchem die Betriebsfrequenz f fest ist. In einem Fall, wo das Heizen mit der Betriebsfrequenz f durchgeführt wird, die wie in Teil (a) von 7 fest ist, erhöht sich die Temperatur (Wassertemperatur) des Heizziels 5 schrittweise bis zum Sieden, wie in Teil (b) von 7 gezeigt. Bei fester Betriebsfrequenzsteuerung wird zusammen mit dem Temperaturanstieg des Heizziels 5 der Eingangsstrom schrittweise reduziert, wie in Teil (c) von 7 (siehe 6) gezeigt.
Dann wird ein Temperaturänderungsumfang reduziert, wenn das Wasser einen Siedepunkt erreicht, und die Umfangsänderung ΔI im Eingangsstrom wird entsprechend reduziert. Wenn das Wasser einen Siedezustand erreicht, werden der Temperaturänderungsumfang und der Stromänderungsumfang ΔI sehr klein. Deshalb ist das Stromänderungserkennungsmittel 34 in 3 konfiguriert zu bestimmen, dass das Heizziel 5 eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat und dass Sieden (Wasserkochen) beendet ist, wenn der Stromänderungsumfang ΔI des Eingangsstroms ein eingestellter Stromumfangsänderung ΔIref (zum Beispiel wird das Verhältnis des Stromänderungsumfangs 3 Prozent (%)) oder weniger wird.
Wie vorstehend beschrieben bedeutet die Stromumfangsänderung ΔI zu erkennen, die Temperatur des Heizziels 5 zu erkennen. Die Temperaturänderung des Heizziels 5 wird basierend auf dem Stromänderungsumfang ΔI erkannt, mit dem Ergebnis, dass die Temperaturänderung des Heizziels 5 ungeachtet des Materials des Heizziels 5 erkannt wird. Darüber hinaus kann die Temperaturänderung des Heizziels 5 basierend auf der Eingangsstromänderung erkannt werden, mit dem Ergebnis, dass die Temperaturänderung des Heizziels 5 mit hoher Geschwindigkeit verglichen mit einem Temperatursensor oder dergleichen erkannt werden kann.
Das Leistungsanpassungsmittel 35 in 3 ist konfiguriert, um einen Anpassungsumfang des Betriebssignals DS zu bestimmen, abhängig von einer Höhe des Stromänderungsumfangs ΔI in der Messperiode t1, welcher von dem Stromänderungserkennungsmittel 34 erkannt wird. Genauer gesagt weist das Leistungsanpassungsmittel 35 eine Tabelle auf, in welcher der Anpassungsumfang für jeden Stromänderungsumfang ΔI im Vorhinein eingestellt ist, und bestimmt abhängig von der Höhe des Stromänderungsumfangs ΔI einen inkrementellen Umfang Δf der Betriebsfrequenz als den Anpassungsumfang. Dann setzt das Betriebssteuerungsmittel 31 die Festlegung der Betriebsfrequenz f zurück, und erhöht die Betriebsfrequenz f um den Anpassungsumfang Δf (f = fd ± Δf), um den Wechselrichterkreis 23 zu betreiben.
Hier ist der Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1 für die Art des Inhalts des Heizziels 5 unterschiedlich, und ist auch unterschiedlich für die Menge des Inhalts. Mit anderen Worten, wenn die Art und die Menge des Inhalts des Heizziels 5 unterschiedlich sind, ist der Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1 unterschiedlich, und daher kann der Stromänderungsumfang ΔI verwendet werden, um den Inhalt zu erkennen. Deshalb weist das Leistungsanpassungsmittel 35 eine Tabelle auf, die den Anpassungsumfang Δf für jeden Stromänderungsumfang ΔI in Verknüpfung miteinander im Vorhinein speichert, und ist konfiguriert, um den Anpassungsumfang Δf unter Bezugnahme auf die Tabelle zu bestimmen. Genauer gesagt speichert das Leistungsanpassungsmittel 35 im Vorhinein einen ersten Schwellwert α und einen zweiten Schwellenwert β (< α), und die Schwellenwerte α und β teilen Stromänderungsumfänge ΔI in drei Bereiche: ΔI ≥ α, β < ΔI < α, and ΔI ≤ β. Dann werden Anpassungsumfänge Δf1, Δf2, und 0 entsprechend mit den vorstehend genannten Bereichen verknüpft, und das Leistungsanpassungsmittel 35 bestimmt, zu welchem Bereich ein Stromänderungsumfang ΔI gehört, um den Anpassungsumfang Δf festzustellen.
8 bis 10 sind Schaubilder, die Charakteristiken abhängig von der Art des Inhalts des Heizziels 5 zeigen, welches aus dem gleichen Material gemacht ist, und Teile (a), (b) und (c) von 8 bis 10 zeigen die Betriebsfrequenz, die Temperatur und den Eingangsstrom entsprechend mit der verstrichenen Zeit. Man beachte, dass 8 einen Fall zeigt, wo der Inhalt Wasser ist, 9 zeigt einen Fall, wo der Inhalt eine Mischung aus Öl oder Feuchtigkeit und einem Festkörper (Curry, Eintopf oder dergleichen) ist, und 10 zeigt einen Fall, wo das Wassersieden in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem das Heizziel 5 nichts enthält (Heizstatus eines leeren Heizziels). Darüber hinaus ist die Betriebsfrequenz f in der Messperiode t1 für die Zeit des Wasserkochmodus eingestellt, in welchem der Inhalt Wasser ist.
Als erstes wird die Betriebsfrequenz f entsprechend dem Wasserkochmodus in einem Zustand eingestellt, in welchem der Inhalt in das Heizziel 5 eingebracht wird, um das Heizen wie in Teilen (a) von 8 bis 10 zu beginnen. Dann erhöht sich die Temperatur (Wassertemperatur) des Heizziels 5 schrittweise bis zum Sieden wie in Teilen (b) von 8 bis 10. Wie in Teilen (c) von 8 bis 10 gezeigt ist, wird der Eingangsstrom zusammen mit der Temperaturerhöhung schrittweise reduziert (siehe 6).
In dem Fall, wo Wasser in das Heizziel 5 wie in 8 eingebracht ist, wird der Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1 der zweite Schwellenwert β oder weniger (ΔI ≤ β) wie in Teil (b) von 8 gezeigt. Dann bestimmt das Leistungsanpassungsmittel 35, dass der Inhalt des Heizziels 5 Wasser ist, und weil der Induktionsheizkocher bereits in dem Wasserkochmodus arbeitet, bewertet es, dass keine Notwendigkeit für eine Anpassung vorliegt. Deshalb wird der Anpassungsumfang Δf in dem Leistungsanpassungsmittel 35 der Anpassungsumfang Δf = 0, und das Betriebssteuerungsmittel 31 betreibt den Wechselrichterkreis 23 kontinuierlich mit der eingestellten Betriebsfrequenz f.
In dem Fall, wo ein zähflüssiger Inhalt wie Öl oder Curry wie in 9 in das Heizziel 5 eingebracht ist, wenn das Heizen mit der Betriebsfrequenz f gestartet wird, die auf fd festgelegt ist, ändert sich die Temperatur leicht, weil eine elektrische Wärmecharakteristik von dem Heizziel 5 auf den Inhalt schlecht ist, und die Temperatur schwieriger zu ändern ist als in dem Zustand des Heizens des leeren Heizziels. Dementsprechend wird der Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1 groß, um kleiner als der erste Schwellenwert α zu werden und größer als der zweite Schwellenwert β (β < ΔI < α). Das Leistungsanpassungsmittel 35 bestimmt den Anpassungsumfang Δf als den Anpassungsumfang = Δf2, welcher mit dem Bereich: β < ΔI < α verknüpft ist, und gibt den Anpassungsumfang Δf2 an das Betriebssteuerungsmittel 31 aus. Dann erhöht das Betriebssteuerungsmittel 31 die Betriebsfrequenz f um den Anpassungsumfang Δf2 (< Δf1) wie in Teil (a) von 9 gezeigt, um so zu arbeiten, dass die Heizleistung reduziert wird. Zu dieser Zeit kann das Eingabe/Ausgabesteuerungsmittel 36 die Bekanntmachungsmittel 41 verwenden, um Informationen über den Inhalt bekanntzugeben.
In dem Fall eines Zustands, in welchem das Heizziel 5 wie in 10 nichts enthält, ist, da das Heizziel 5 eine schlechte Wärmestrahlungscharakteristik aufweist, die Temperatur leicht zu ändern und erhöht sich schnell wie in Teil (b) von 10 gezeigt. Dementsprechend wird der Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1, um zum ersten Schwellenwert α oder größer zu werden (ΔI ≥ α). Das Leistungsanpassungsmittel 35 bestimmt den Anpassungsumfang Δt als den Anpassungsurntang = Δf1, welcher mit dem Bereich: ΔI ≥ α verknüpft ist, und gibt den Anpassungsumfang Δf1 an das Betriebssteuerungsmittel 31 aus. Dann gibt das Betriebssteuerungsmittel 31 das Betriebssignal DS, welches durch Erhöhen der Betriebsfrequenz f um den Anpassungsumfang Δf2 (> Δf1) wie in Teil (a) von 10 gezeigt erhalten wird, an den Wechselrichterkreis 23 aus, um den Wechselrichterkreis 23 so zu betreiben, dass die Heizleistung um einen großen Umfang reduziert wird. Man beachte, dass in dem Fall des Bestimmens des Heizzustands des leeren Heizziels das Eingabe/Ausgabesteuerungsmittel 36 das Bekanntmachungsmittel 41 verwenden kann, um den Brandstatus des leeren Heizziels bekannt zu machen.
11 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis der Umfangszuwächse Δf1 und Δf2 der Betriebsfrequenz f und des Eingangsstroms (Heizleistung) zeigt. Wie in 11 gezeigt, wird, wenn der Heizbetrieb in dem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Betriebsfrequenz f auf fd festgelegt ist, der Eingangsstrom schrittweise von einem Stromwert Ia am Punkt A bis auf einen Stromwert Ib am Punkt B reduziert. Hier ist die Betriebsfrequenz f auf fd festgelegt, und daher der Stromänderungsumfang ΔI des Eingangsstroms unterschiedlich, abhängig davon, ob der Inhalt, der in das Heizziel 5 eingebracht ist, Wasser oder Öl, Curry oder dergleichen ist, oder das Heizziel 5 in einem Zustand ist, in dem es nichts enthält (siehe 8 bis 10). Insbesondere ist, in dem Fall, wo Wasser geheizt wird, der Stromänderungsumfang ΔI in einer Periode von dem Start des Heizens bis t1 gering (siehe Teil (c) von 8), in dem Fall von Öl oder Curry wird der Stromänderungsumfang ΔI größer als in dem Fall von Wasser (siehe Teil (c) von 9), und in dem Fall des Heizens des leeren Heizziels wird der Stromänderungsumfang ΔI noch größer (siehe Teil (c) von 10).
Dann, in dem Fall, wo der Stromänderungsumfang ΔI des Eingangsstroms kleiner als der vorherbestimmte Wert α und größer als der vorherbestimmte Wert β (β < ΔI < α) ist, wird festgestellt, dass der Inhalt Öl oder Curry ist, und die Betriebsfrequenz f wird um den Anpassungsumfang Δf2 erhöht (Betriebspunkt: Punkt E → Punkt F), um so zu arbeiten, dass die Heizleistung reduziert wird. Auf der anderen Seite wird in dem Fall, wo der Stromänderungsumfang ΔI der erste Schwellenwert α oder mehr ist (ΔI ≥ α), der Brandstatus des leeren Heizziels bestimmt, und die Betriebsfrequenz wird um Δf2 erhöht (Betriebspunkt: Punkt C → Punkt D), um so zu arbeiten, dass die Heizleistung reduziert wird.
Man beachte in 8 bis 11, dass der Fall, wo das Leistungsanpassungsmittel 35 die Stromänderungsumfänge ΔI in die drei Bereiche unterteilt, um den Anpassungsumfang Δf zu bestimmen, beispielhaft ist, die Stromänderungsumfänge Δf jedoch in drei oder mehr Bereiche unterteilt werden können, und eine Tabelle, in welcher der Anpassungsumfang Δf der Frequenz mit jedem Bereich verknüpft ist, kann im Vorhinein gespeichert sein, um den Anpassungsumfang Δf unter Bezugnahme auf die Tabelle festzustellen. Darüber hinaus kann, in dem Fall, wo das Leistungsanpassungsmittel 35 die Betriebsfrequenz f als den Anpassungsumfang beispielhaft anpasst, jedoch eine Betriebsoperation geschaltet werden. Genauer gesagt kann das Leistungsanpassungsmittel 35 eine ON/OFF-Periode für die Ausgabe des Betriebssignals DS einstellen, um auf Intervalloperation zu schalten. Weiterhin kann, in dem Fall, wo der Stromänderungsumfang ΔI des Eingangsstroms der erste Schwellenwert α oder größer ist (Heizzustand des leeren Heizziels), ein Betrieb durchgeführt werden, der das Heizen stoppt.
Darüber hinaus kann wie vorstehend beschrieben das Leistungsanpassungsmittel 35 nicht nur den Anpassungsumfang Δf speichern, sondern auch Artinformation über den Inhalt in Verknüpfung mit jedem Bereich. Dann kann das Leistungsanpassungsmittel 35 die Art des Inhalts basierend auf dem Stromänderungsumfang ΔI unterscheiden, und die Art des Inhalts kann von dem Eingabe/Ausgabesteuerungsmittel 36 über das Bekanntmachungsmittel 41 ausgegeben werden.
Weiterhin zeigen 8 bis 11 beispielhaft die Arten des Inhalts in dem Heizziel 5, doch nicht nur die Art, sondern auch die Menge des Inhalts kann unter der Nutzung des Stromänderungsumfangs ΔI unterschieden werden, um den Anpassungsumfang Δf zu bestimmen. Genauer gesagt ist 12 eine Kurve, die Charakteristiken in einem Fall zeigt, wo der Inhalt in dem gleichen Heizziel 5 von der gleichen Art (Wasser) ist und unterschiedlich in einer Menge ist. Man beachte in Teilen (a) bis (c) von 12, dass in einem Fall, wo die Menge groß ist, dies durch die durchgezogene Linie angegeben ist, und in einen Fall, wo die Menge klein ist, dies durch die unterbrochene Linie angegeben ist.
Wie in Teil (b) von 12 ist die Temperaturänderung in der Messperiode t1 größer in dem Fall, wo eine Lastmenge klein ist verglichen mit dem Fall ist, wo die Lastmenge groß ist. Dementsprechend wird ein Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1 auch größer in dem Fall, wo die Lastmenge klein ist verglichen mit dem Fall, wo die Lastmenge groß ist. Auf diese Art ist der Stromänderungsumfang ΔI des Eingangsstroms unterschiedlich, abhängig von dem Volumen (Wassermenge) in dem Heizziel 5, und der Stromänderungsumfang ΔI wird kleiner, wenn das Volumen (Wassermenge) in dem Heizziel 5 größer wird. Man beachte den Fall, wo das Wasservolumen in dem Wasserkochmodus beispielhaft unterschiedlich ist, doch selbst wenn der Inhalt von einer anderen Art ist, wird der Stromänderungsumfang ΔI kleiner, wenn das Volumen (Wassermenge) größer wird.
Deshalb weist das Leistungsanpassungsmittel 35 eine Funktion des Beurteilens der Menge des Inhalts in dem Heizziel 5 basierend auf dem Stromänderungsumfang ΔI auf, und des Bestimmens des Anpassungsumfangs Δf. Man beachte, dass die Einstellung des Anpassungsumfangs Δf abhängig von der Menge des Inhalts ähnlich der Beurteilung der Art des Inhalts ist, welche vorstehend beschrieben wurde. Zum Beispiel werden in 12 in dem Fall, wo die Menge klein ist (α < ΔI < β), der Anpassungsumfang Δf entsprechend darauf eingestellt. Weiterhin werden in 8 bis 12 die Art und die Menge des Inhalts getrennt beschrieben, doch der Anpassungsumfang Δf entsprechend zu beiden, der Art und der Menge des Inhalts in dem Heizziel 5, wird basierend auf dem Stromänderungsumfang ΔI eingestellt. Zu dieser Zeit werden zum Beispiel Stromänderungsmengen ΔI in einer Vielzahl von unterschiedlichen Messperioden gemessen, und eine aus der Art resultierende Stromänderung (Temperaturänderung) und eine aus der Menge resultierende Stromänderung (Temperaturänderung) können mit der Vielzahl von Stromänderungsumfängen ΔI kombiniert werden, um jede Art und Menge des Inhalts zu unterscheiden.
Auf diese Art wird der Anpassungsumfang Δf des Betriebssignals DS basierend auf dem Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1 zum Steuern der Heizleistung der Heizspule 11a bestimmt, mit dem Ergebnis, dass das Heizen mit optimaler Heizleistung abhängig von dem Inhalt in dem Heizziel 5 durchgeführt werden kann. Zum Beispiel kann, selbst wenn das Wasserkochen aus Versehen von dem Brandstatus des leeren Heizziels aus gestartet wird, eine Deformation des Topfes oder ein abnormer Temperaturanstieg der Komponenten aufgrund von Überhitzung unterdrückt werden. Darüber hinaus wird die Tatsache, dass die zähflüssigen Inhalte wie Öl oder Curry in das Heizziel 5 eingebracht wurden erkannt, um die Bekanntmachung und die Heizsteuerung durchzuführen, mit dem Ergebnis, dass der Induktionsheizkocher 100, welcher ein Feuer Fangen unterdrückt, das ein abnormales Heizen von Öl begleitet, oder ein Brennen und Einbrennen von Curry oder dergleichen unterdrückt, zur Verfügung gestellt werden kann.
(Betriebsbeispiel)
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Induktionsheizkochers 100 darstellt, und das Betriebsbeispiel des Induktionsheizkochers 100 ist unter Bezugnahme auf 1 bis 13 beschrieben. Als erstes wird das Heizziel 5 durch den Nutzer auf einem Heizfeld der Kopfplatte 4 platziert, und die Bedieneinheit 40 wird angewiesen, ein Heizen zu beginnen (die Heizleistung anzuwenden). Dann wird in dem Lastbestimmungsmittel 32 die Lastbestimmungstabelle, welche das Verhältnis des Eingangsstroms und des Spulenstroms angibt, verwendet, um das Material des platzierten Heizziels (Topflast) 5 als einer Last zu bestimmen (Schritt ST1, siehe 4). Man beachte, dass in dem Fall, wo erkannt wird, dass das Lastbestimmungsergebnis das ist, dass das Material nicht geheizt werden kann oder keine Last vorliegt, von dem Bekanntmachungsmittel 41 die Mitteilung bekannt gemacht wird, und die Steuerung so durchgeführt wird, dass von dem Betriebsschaltkreis 50 keine Hochfrequenzleistung an die Heizspule 11a geliefert wird.
Als nächstes wird in dem Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 der Wert fd der Betriebsfrequenz f entsprechend zu dem Topfmaterial, welches basierend auf dem Lastbestimmungsergebnis des Lastbestimmungsmittels 32 festgestellt wird, bestimmt (Schritt ST2). Zu dieser Zeit wird die Betriebsfrequenz f auf die Frequenz eingestellt, die höher als die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises ist, so dass der Eingangsstrom nicht zu groß wird. Danach wird der Wechselrichterkreis 23 durch die Betriebssteuerungsmittel 31 mit der Betriebsfrequenz f betrieben, die auf fd festgelegt ist, um die Induktionsheizoperation zu beginnen (Schritt ST3).
Dann wird, nach dem Verstreichen der Messperiode t1 der Stromänderungsumfang ΔI von dem Stromänderungserkennungsmittel 34 berechnet (Schritt ST4). Basierend auf dem Stromänderungsumfang ΔI wird die Temperaturänderung des Heizziels 5 erkannt. In dem Leistungsanpassungsmittel 35 wird der Stromänderungsumfang ΔI mit den Schwellenwerten α und β verglichen, um die Art und die Menge des Inhalts zu unterscheiden und den Anpassungsumfang Δf entsprechend dem Stromänderungsumfang ΔI zu bestimmen. Dann wird das Betriebssignal DS, welches durch den Anpassungsumfang Δf angepasst wurde, der in dem Betriebssteuerungsmittel 31 bestimmt wird, an den Wechselrichterkreis 23 ausgegeben (Schritt ST5).
Wie vorstehend beschrieben kann der Inhalt des Heizziels 5 basierend auf dem Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1 erfasst werden, mit dem Ergebnis, dass die Art und die Menge des Inhalts des Heizziels 5 erfasst werden kann, um ein Überhitzen des Heizziels 5 zu verhindern und eine Energiesparoperation zu realisieren. Genauer gesagt wird nicht nur die Ausgabe des Wechselrichterkreises gestoppt oder reduziert, um ein Heizen des leeren Heizziels zu verhindern, wenn eine Änderung des erkannten Eingangsstroms mit der Zeit einen vorbestimmten Wert überschreitet wie in der verwandten Technik, sondern auch eine Heizleistungssteuerung (Schalten von Operationsmodi) kann automatisch abhängig von dem Inhalt durchgeführt werden, mit dem Ergebnis, dass der leicht zu benutzende Induktionsheizkocher 100 bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus kann die Heizleistungssteuerung in Übereinstimmung mit der Art und der Menge des Inhalts durchgeführt werden, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, eine unnötige Zunahme der Heizleistung und verschwenderischen Leistungsverbrauch zu vermeiden.
Ausführungsform 2
14 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform 2 des Induktionsheizkochers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und ein Induktionsheizkocher 200 ist unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. Man beachte, dass in einem Betriebsschaltkreis 150 des Induktionsheizkochers von 14 Teile mit den gleichen Komponenten wie bei dem Betriebsschaltkreis 50 von 2 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, und eine Beschreibung davon weggelassen ist. Der Betriebsschaltkreis 150 von 14 unterscheidet sich von dem Betriebsschaltkreis 50 von 2 dadurch, dass der Betriebsschaltkreis 150 eine Vielzahl von Resonanzkondensatoren 24a und 24b einschließt.
Genauer gesagt weist der Betriebsschaltkreis 150 eine Konfiguration auf, in welcher der Betriebsschaltkreis 150 weiterhin den Resonanzkondensator 24b einschließt, der parallel zu dem Resonanzkondensator 24a verbunden ist. Deshalb bilden in dem Betriebsschaltkreis 50 die Heizspule 11a und die Resonanzkondensatoren 24a und 24b einen Resonanzschaltkreis. Hier werden Kapazitäten der Resonanzkondensatoren 24a und 24b basierend auf maximaler Heizleistung bestimmt (maximaler Eingangsleistung), die für den Induktionsheizkocher 200 erforderlich ist. In dem Resonanzschaltkreis können die Vielzahl von Resonanzkondensatoren 24a und 24b verwendet werden, die Kapazitäten der individuellen Resonanzkondensatoren 24a und 24b zu halbieren, mit dem Ergebnis, dass ein kostengünstiger Steuerungsschaltkreis erhalten werden kann, selbst in dem Fall, wo die Vielzahl von Resonanzkondensatoren 24a und 24b verwendet werden.
Zu dieser Zeit ist bei der Vielzahl von Resonanzkondensatoren 24a und 24b, welche parallel miteinander verbunden sind, das Spulenstromerkennungsmittel 25b auf der Seite des Resonanzkondensators 24a angeordnet. Dann wird der elektrische Strom, der durch das Spulenstromerkennungsmittel 25b fließt, halb dem Spulenstrom, der auf der Seite der Heizspule 11a fließt. Deshalb kann das Spulenstromerkennungsmittel 25b mit einer kleinen Größe und einer kleinen Kapazität genutzt werden, ein kleiner und kostengünstiger Steuerungsschaltkreis kann erhalten werden und ein kostengünstiger Induktionsheizkocher kann erhalten werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die entsprechenden Ausführungsformen beschränkt, die vorstehend beschrieben wurden, und verschiedene Modifikationen können daran durchgeführt werden. Zum Beispiel ist in 3 der Fall, wo das Stromänderungserkennungsmittel 34 den Stromänderungsumfang ΔI des Eingangsstroms erkennt, der von dem Eingangsstromerkennungsmittel 25a erkannt wird, beispielhaft genannt, doch kann statt dem Eingangsstrom der Stromänderungsumfang ΔI des Spulenstroms erkannt werden, der von dem Spulenstromerkennungsmittel 25b erkannt wird. In diesem Fall wird anstelle der Tabellen, die das Verhältnis der Betriebsfrequenz f und des Eingangsstroms angeben, welche in 5 und 6 gezeigt sind, eine Tabelle gespeichert, welche ein Verhältnis der Betriebsfrequenz f und des Spulenstroms angibt. Weiterhin können die Stromänderungsumfänge ΔI von beiden, dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, erkannt werden.
Darüber hinaus wurde in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Wechselrichterkreis 23 eines Halbbrückentyps beschrieben, doch kann eine Konfiguration unter Verwenden eines Wechselrichters eines Vollbrückentyps oder eines Einzelschalterresonanztyps oder dergleichen verwendet werden.
Weiterhin wurde in der Lastbestimmungsverarbeitung in dem Lastbestimmungsmittel 32 das Verfahren beschrieben, bei welchem das Verhältnis des Eingangsstroms und des Spulenstroms verwendet wird. Das Bestimmungsverfahren der Last ist jedoch nicht speziell beschränkt, und verschiedene Ansätze wie ein Verfahren, bei welchem eine Resonanzspannung über beide Klemmen des Resonanzkondensators erkannt wird, um die Lastbestimmungsverarbeitung durchzuführen, kann verwendet werden.
Darüber hinaus wurde in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das Verfahren beschrieben, bei welchem die Betriebsfrequenz f geändert wird, um die Hochfrequenzleistung (Heizleistung) zu steuern, es kann jedoch ein Verfahren verwendet werden, bei welchem die ON-Einschaltdauer (ON/OFF-Verhältnis) der Schaltelemente des Wechselrichterkreises 23 geändert wird, um die Heizleistung zu steuern. In diesem Fall speichert das Leistungsanpassungsmittel 35 im Vorhinein zum Beispiel ein Verhältnis des Stromänderungsumfangs ΔI und eines Umschaltumfangs von einer relativen ON-Einschaltdauer (zum Beispiel 0,5), bei welcher die maximale Heizleistung erhalten wird.
Weiterhin ist in den vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Fall beispielhaft genannt, wo die Betriebsfrequenz f von fd um den Anpassungsumfang Δf erhöht wird, doch die Anpassung kann gemacht werden, um die Betriebsfrequenz f zu reduzieren (Erhöhen der Heizleistung). Zum Beispiel kann, wenn das Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 die Betriebsfrequenz f einstellt, statt dem Wasserkochmodus (bei welchem der Inhalt Wasser ist) die Betriebsfrequenz f auf eine Betriebsfrequenz eingestellt werden, die höher als in dem Wasserkochmodus ist, und in dem Fall, wo beurteilt wird, dass der Inhalt des Heizziels 5 Wasser ist, basierend auf dem Stromänderungsumfang ΔI in der Messperiode t1, kann die Betriebsfrequenz f auf die Frequenz in dem Wasserkochmodus reduziert werden.
Weiterhin ist in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fall beispielhaft genannt, wo das Betriebsfrequenzeinstellmittel 33 die Betriebsfrequenz f abhängig von dem Ergebnis der Lastunterscheidung des Materials durch das Lastbestimmungsmittel 32 auf fd einstellt, doch in einem Fall, wo das Heizziel des immer gleichen Materials geheizt wird, wie zum Beispiel in einem Reiskocher oder in anderen solchen Fällen, kann der Anpassungsumfang Δf von einem Stromänderungsumfang ΔI bestimmt werden, der erhalten wird, wenn mit einer vorgegebenen Betriebsfrequenz f gearbeitet wird.
Ausführungsform 3
In Ausführungsform 3 wird der Betriebsschaltkreis 50 entsprechend jeder von vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 im Detail beschrieben.
15 ist ein Diagramm, das einen Teil des Betriebsschaltkreises des Induktionsheizkochers gemäß Ausführungsform 3 darstellt. Man beachte, dass 15 eine Konfiguration eines Teils des Betriebsschaltkreises 50 gemäß jeder von vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 darstellt.
Wie in 15 dargestellt, schließt der Wechselrichterkreis 23 einen Satz von Armen ein, die zwei Schaltelemente (IGBT 23a und 23b) enthalten, welche in Reihe miteinander zwischen positiven und negativen Bussen verbunden sind, und die Dioden 23c und 23d, welche entsprechend umgekehrt parallel mit den Schaltelementen verbunden sind.
Der IGBT 23a und der IGBT 23b werden betrieben, um mit den Betriebssignalen ein- und ausgeschaltet zu werden, die von einer Steuerung 45 ausgegeben werden.
Die Steuerung 45 gibt die Betriebssignale zum abwechselnden Ein- und Ausschalten des IGBT 23a und des IGBT 23b so aus, dass der IGBT 23b in einen OFF-Zustand eingestellt wird, während der IGBT 23a ON ist, und der IGBT 23b in einen ON-Zustand eingestellt ist, während der IGBT 23a OFF ist.
Auf diese Art bilden der IGBT 23a und der IGBT 23b einen Halbbrückenwechselrichter zum Betreiben der Heizspule 11a.
Man beachte, dass der IGBT 23a und der IGBT 23b einen ”Halbbrückenwechselrichterkreis” gemäß der vorliegenden Erfindung bilden.
Die Steuerung 45 gibt die Betriebssignale mit der hohen Frequenz an den IGBT 23a und den IGBT 23b abhängig von der angewendeten elektrischen Leistung (Heizleistung) aus, um eine Heizausgabe anzupassen. Die Betriebssignale, welche an den IGBT 23a und den IGBT 23b ausgegeben werden, werden in einem Bereich der Betriebsfrequenz variiert, der höher ist als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, welcher die Heizspule 11a und den Resonanzkondensator 24a einschließt, um einen elektrischen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, in einer verzögerte Phase fließend zu steuern, verglichen mit einer Spannung, die auf den Lastschaltkreis angewendet wird.
Als nächstes wird der Steuerungsbetrieb der angewendeten elektrischen Leistung (Heizleistung) mit der Betriebsfrequenz und der relativen ON-Einschaltdauer des Wechselrichterkreises 23 beschrieben.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betriebssignale eines Halbbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 3 darstellt. Teil (a) von 16 ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter in einem Hochheizleistungszustand.
Die Steuerung 45 gibt die Betriebssignale mit der hohen Frequenz, welche höher ist als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, an den IGBT 23a und den IGBT 23b des Wechselrichterkreises 23 aus.
Die Frequenz von jedem der Betriebssignale wird variiert, um die Ausgabe an den Wechselrichterkreis 23 zu erhöhen oder zu verringern.
Zum Beispiel erreicht, wie in Teil (a) von 16 dargestellt ist, wenn die Betriebsfrequenz reduziert wird, die Frequenz des Hochfrequenzstroms, der an die Heizspule 11a geliefert wird, die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, mit dem Ergebnis, dass die elektrische Leistung, die auf die Heizspule 11a angewendet wird, erhöht wird.
Auf der anderen Seite weicht, wie in Teil (b) von 16 dargestellt ist, wenn die Betriebsfrequenz erhöht wird, die Frequenz des Hochfrequenzstroms, der an die Heizspule 11a geliefert wird, von der Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises ab, mit dem Ergebnis, dass die elektrische Leistung, die auf die Heizspule 11a angewendet wird, reduziert wird.
Weiterhin variiert die Steuerung 45 die Betriebsfrequenz, um die angewendete elektrische Energie wie vorstehend beschrieben zu steuern, und kann auch die relative ON-Einschaltdauer des IGBT 23a und des IGBT 23b des Wechselrichterkreises 23 variieren, um eine Zeitperiode zu steuern, in welcher die Ausgangsspannung des Wechselrichterkreises 23 angewendet wird, und somit die elektrische Leistung steuern, die auf die Heizspule 11a angewendet wird.
In einem Fall des Erhöhens der Heizleistung wird ein Verhältnis (relative ON-Einschaltdauer) einer ON-Zeit des IGBT 23a (OFF-Zeit des IGBT 23b) in einer Periode der Betriebssignale erhöht, um eine Spannungsanwendungszeitbreite in einer Periode zu erhöhen.
Auf der anderen Seite wird in einem Fall des Reduzierens der Heizleistung das Verhältnis (relative ON-Einschaltdauer) der ON-Zeit des IGBT 23a (OFF-Zeit des IGBT 23b) in einer Periode der Betriebssignale reduziert, um die Spannungsanwendungszeitbreite in einer Periode zu reduzieren.
In einem Beispiel von Teil (a) von 16 ist ein Fall eines Falles dargestellt, wo Verhältnisse von einer ON-Zeit T11a des IGBT 23a (OFF-Zeit des IGBT 23b) und einer OFF-Zeit T11b des IGBT 23a (ON-Zeit des IGBT 23b) in einer Periode T11 der Betriebssignale die gleichen sind (relative ON-Einschaltdauer von 50 Prozent (%)).
Auf der anderen Seite ist in einem Beispiel von Teil (b) von 16 ein Fall eines Falles dargestellt, wo Verhältnisse einer ON-Zeit T12a des IGBT 23a (OFF-Zeit des IGBT 23b) und eine OFF-Zeit T12b des IGBT 23a (ON-Zeit des IGBT 23b) in einer Periode T12 der Betriebssignale die gleichen sind (relative ON-Einschaltdauer von zu 50 Prozent (%)).
Die Steuerung 45 stellt die relative ON-Einschaltdauer des IGBT 23a und des IGBT 23b des Wechselrichterkreises 23 beim Bestimmen des Stromänderungsumfangs ΔI des Eingangsstroms (oder des Spulenstroms) auf den festen Zustand in der Lage ein, in welcher die Betriebsfrequenz des Wechselrichterkreises 23 fest ist, wie in vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben.
Auf diese Art können der Stromänderungsumfang ΔI des Eingangsstroms (oder des Spulenstroms) in einem Zustand bestimmte werden, in welchem die elektrische Energie fest ist, die auf die Heizspule 11a angewendet wird.
Ausführungsform 4
In Ausführungsform 4 wird der Wechselrichterkreis 23 beschrieben, der einen Vollbrückenschaltkreis verwendet.
17 ist ein Diagramm, das einen Teil eines Betriebsschaltkreises eines Induktionsheizkochers gemäß Ausführungsform 4 darstellt. Man beachte, dass in 17 nur Unterschiede von dem Betriebsschaltkreis 50 in vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 dargestellt sind.
In Ausführungsform 4 sind zwei Heizspulen für ein Heizfeld vorgesehen. Die zwei Heizspulen weisen entsprechend unterschiedliche Durchmesser auf und sind zum Beispiel kreisförmig angeordnet. Nachstehend wird die Heizspule mit dem kleineren Durchmesser als ”innere Spule 11b” bezeichnet, und die Heizspule mit dem größeren Durchmesser wird als ”äußere Spule 11c” bezeichnet.
Man beachte, dass die Anzahl und die Anordnung der Heizspulen nicht darauf beschränkt sind. Zum Beispiel kann eine Konfiguration verwendet werden, in welcher eine Vielzahl von Heizspulen um eine Heizspule angeordnet ist, die in der Mitte des Heizfelds angeordnet ist.
Der Wechselrichterkreis 23 schließt drei Sätze von Armen ein, von denen jeder zwei Schaltelemente (IGBTs) enthält, welche zwischen positiven und negativen Bussen in Reihe miteinander verbunden sind, und Dioden, welche entsprechend umgekehrt parallel zu den Schaltelementen verbunden sind. Man beachte, dass nachstehend von den drei Sätzen von Armen ein Satz als ”gemeinsamer Arm” bezeichnet ist, und die anderen zwei Sätze entsprechend als ”innerer Spulenarm” und ”äußerer Spulenarm” bezeichnet sind.
Der gemeinsame Arm ist ein Arm, der mit der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c verbunden ist, und einen IGBT 232a, einen IGBT 232b, eine Diode 232c und eine Diode 232d einschließt.
Der innere Spulenarm ist ein Arm, der mit der inneren Spule 11b 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 die 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 des äußeren Spulenarms werden betrieben, um mit Betriebssignalen ein- und ausgeschaltet zu werden, die von der Steuerung 45 ausgegeben werden.
Die Steuerung 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 OFF-Zustand eingestellt wird, während der IGBT 232a ON ist, und der IGBT 232b in einen ON-Zustand eingestellt ist, während der IGBT 232a OFF ist.
In ähnlicher Weise gibt die Steuerung 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 Spulenarm einen Vollbrückenwechselrichter zum Betreiben der inneren Spule 11b. Weiterhin bilden der gemeinsame Arm und der äußere Spulenarm einen Vollbrückenwechselrichter zum Betreiben der äußeren Spule 11c.
Man beachte, dass der gemeinsame Arm und der innere Spulenarm einen ”Vollbrückenwechselrichterkreis” gemäß der vorliegenden Erfindung bilden. Weiterhin bilden der gemeinsame Arm und der äußere Spulenarm einen ”Vollbrückenwechselrichterkreis” gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Lastschaltkreis, welcher die innere Spule 11b und einen Resonanzkondensator 24c einschließt, ist zwischen einem Ausgangspunkt (Knoten des IGBT 232a und des IGBT 232b) des gemeinsamen Arms und einem Ausgangspunkt (Knoten des IGBT 231a und des IGBT 231b) des inneren Spulenarms verbunden.
Ein Lastschaltkreis, welcher die äußere Spule 11c und den Resonanzkondensator 24d einschließt, ist zwischen dem Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms und einem Ausgabepunkt (Knoten des IGBT 233a und des IGBT 233b) des äußeren Spulenarms verbunden.
Die innere Spule 11b ist eine Heizspule, die in einer im Wesentlichen kreisförmigen Form gewickelt ist und eine kleine äußere Form aufweist, und die äußere Spule 11c ist in der Nähe der inneren Spule 11b angeordnet.
Ein Spulenstrom, der durch die innere Spule 11b fließt, wird von Spulenstromerkennungsmitteln 25c erkannt. Das Spulenstromerkennungsmittel 25c erkennt zum Beispiel eine Spitze eines elektrischen Stroms, der durch die innere Spule 11b fließt, und gibt ein Spannungssignal, das einem Spitzenwert eines Heizspulenstroms entspricht, an die Steuerung 45 aus.
Ein Spulenstrom, der durch die äußere Spule 11c fließt, wird von Spulenstromerkennungsmitteln 25d erkannt. Das Spulenstromerkennungsmittel 25d erkennt zum Beispiel eine Spitze eines elektrischen Stroms, der durch die äußere Spule 11c fließt, und gibt ein Spannungssignal, das einem Spitzenwert eines Heizspulenstroms entspricht, an die Steuerung 45 aus.
Die Steuerung 45 gibt die Betriebssignale mit der hohen Frequenz an die Schaltelemente (IGBTs) von jedem Arm abhängig von der angewendeten elektrischen Leistung (Heizleistung) ein, um die Heizausgabe anzupassen.
Die Betriebssignale, welche 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, welcher die innere Spule 11b und den Resonanzkondensator 24c einschließt, um einen elektrischen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, in einer verzögerten Phase fließend zu steuern, verglichen mit einer Spannung, die auf den Lastschaltkreis angewendet wird.
In ähnlicher Weise werden die Betriebssignale, welche an die Schaltelemente des gemeinsamen Arms und des äußeren Spulenarms ausgegeben werden, in einem Bereich der Betriebsfrequenz variiert, der höher als eine Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises ist, welcher die äußere Spule 11c und den Resonanzkondensator 24b einschließt, um einen elektrischen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, in einer verzögerte Phase fließend zu steuern, verglichen mit einer Spannung, die auf den Lastschaltkreis angewendet wird.
Als nächstes wird ein Steuerungsbetrieb der angewendeten elektrischen Leistung (Heizleistung) mit einer Phasendifferenz zwischen den Armen des Wechselrichterkreises 23 beschrieben.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betriebssignale des Vollbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 4 darstellt.

Teil (a) von 18 ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter und eines Zuführungs-Timings (feed timing) von jeder der Heizspulen in dem Hochheizleistungszustand.
Teil (b) von 18 ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter und eines Zuführungs-Timings von jeder der Heizspulen in dem Niedrigheizleistungszustand.

Man beachte, dass die Zuführungs-Timings, die in Teilen (a) und (b) von 18 dargestellt sind, sich auf eine Potentialdifferenzen der Ausgabepunkte (Punkte von Paaren von IGBT) der entsprechenden Arme beziehen, 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 durch ”ON” bezeichnet. Auf der anderen Seite ist ein Zustand, in welchem der Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms größer ist als der Ausgabepunkt des inneren Spulenarms und des Ausgabepunkt des äußeren Spulenarms und ein Zustand des gleichen Potenzials mit ”OFF” bezeichnet.
Wie in 18 dargestellt gibt die Steuerung 25 Betriebssignale mit einer hohen Frequenz, die größer ist als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, an den IGBT 232a und den IGBT 232b des gemeinsamen Arms aus.
Zusätzlich gibt die Steuerung 45 Betriebssignale, die in Phase relativ zu den 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. Man beachte, dass Frequenzen der Betriebssignale der entsprechenden Arme die gleiche Frequenz aufweisen, und relative ON-Einschaltdauern davon auch die gleichen sind.
An den Ausgabepunkt (Knoten eines Paares von IGBTs) von jedem Arm wird, abhängig von dem ON/OFF-Zustand des Paars von IGBT, ein positives Buspotenzial oder ein negatives Buspotenzial ausgegeben, welches eine Ausgabe des DC-Leistungsversorgungsschaltkreises ist, während es auf die hohe Frequenz geschaltet ist. 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.
Deshalb kann die Phasendifferenz zwischen den Betriebssignalen auf den gemeinsamen Arm und den Betriebssignalen auf den inneren Spulenarm und den äußeren Spulenarm erhöht oder verringert werden, um Hochfrequenzspannungen anzupassen, die auf die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c angewendet werden, und Hochfrequenzausgangsströme und die Eingangsströme zu steuern, welche 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 Periode zu erhöhen. Man beachte, dass eine obere Grenze der Phase α zwischen den Armen einen Fall einer umgekehrten Phase darstellt (Phasendifferenz von 180 Grad), und eine Ausgangsspannungswellenform zu dieser Zeit eine im Wesentlichen rechteckige Welle ist.
In dem Beispiel von Teil (a) von 18 ist ein Fall dargestellt, wo die Phase α zwischen den Armen 180° beträgt. Zusätzlich ist ein Fall dargestellt, wo die relative ON-Einschaltdauer der Betriebssignale jedes Arms 50 Prozent (%) beträgt, das heißt ein Fall, wo Verhältnisse einer ON-Zeit T13a und einer OFF-Zeit T13b in einer Periode T13 die gleichen sind.
In diesem Fall weisen einer Zuführungs-ON-Zeitungbreite T14a und eine Zuführungs-OFF-Zeitbreite T14b der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c in einer Periode T14 der Betriebssignale das gleiche Verhältnis auf.
In dem Fall des Reduzierens der Heizleistung wird die Phase α zwischen den Armen verglichen zu dem Hochheizleistungszustand reduziert, um die Spannungsanwendungszeitbreite in einer Periode zu reduzieren. Man beachte, dass eine niedrige Grenze der Phase α zwischen den Armen eingestellt ist, zum Beispiel auf solch eine Stufe, um ein Durchfließen eines Überstroms und ein Zerstören der Schaltelemente in Bezug auf die Phase des elektrischen Stroms zu vermeiden, der zu der Zeit des Einschaltens oder dergleichen durch den Lastschaltkreis fließt.
In dem Beispiel von Teil (b) von 18 ist ein Fall dargestellt, wo die Phase α zwischen den Armen verglichen zu Teil (a) von 18 reduziert ist. Man beachte, dass die Frequenz und die relative ON-Einschaltdauer der Betriebssignale jedes Arms die gleichen sind wie in Teil (a) von 18.
In diesem Fall ist die Zuführungs-ON-Zeitbreite T14a der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c in einer Periode T14 der Betriebssignale eine Zeitperiode, die der Phase a zwischen den Armen entspricht.
Auf diese Art kann die elektrische Leistung (Heizleistung), die auf die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c angewendet wird, mit der Phasendifferenz zwischen den Armen gesteuert werden.
Man beachte, dass in der vorstehenden Beschreibung der Fall, wo beide, die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c, den Heizbetrieb wie beschrieben durchführen, der Betrieb des inneren Spulenarms oder des äußeren Spulenarms doch gestoppt werden kann, so dass nur eine, die innere Spule 11b oder die äußere Spule 11c die Heizoperation durchführen.
Die Steuerung 45 stellt jede der Phasen α zwischen den Armen und der relativen ON-Einschaltdauer der Schaltelemente von jedem Arm auf einen festen Zustand in der Lage ein, in welcher die Betriebsfrequenz des Wechselrichterkreises 23 zum Bestimmen des Stromänderungsumfangs ΔI des Eingangsstroms (oder des Spulenstroms) wie vorstehend in Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben fest ist. Man beachte, dass die anderen Operationen ähnlich denen von vorstehend beschriebener Ausführungsform 1 oder 2 sind.
Auf diese Art kann der Stromänderungsumfang ΔI des Eingangsstroms (oder des Spulenstroms) in einem Zustand bestimmt werden, in welchem die elektrischen Leistungen, die auf die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c angewendet werden, fest sind.
Man beachte, dass in Ausführungsform 4 der Spulenstrom, der durch die innere Spule 11b fließt, und der Spulenstrom, der durch die äußere Spule 11c fließt, von dem Spulenstromerkennungsmittel 25c und dem Spulenstromerkennungsmittel 25b entsprechend erkannt werden.
Deshalb kann in dem Fall, wo beide, die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c, die Heizoperation durchführen, und selbst in einem Fall, wo eines, das Spulenstromerkennungsmittel 25c und das Spulenstromerkennungsmittel 25b, den Spulenstrom aufgrund eines Fehlers oder dergleichen nicht erkennen können, der Stromänderungsumfang ΔI des Spulenstroms basierend auf einem Wert erkannt werden, der von dem anderen erkannt wird.
Darüber hinaus kann die Steuerung 45 jeden der Stromänderungsumfänge ΔI des Spulenstroms feststellen, der von dem Spulenstromerkennungsmittel 25c erkannt wird, und den Stromänderungsumfang ΔI des Spulenstroms, der von dem Spulenstromerkennungsmittel 25b erkannt wird, und den größeren der Änderungsumfänge verwenden, um jede der Bestimmungsoperationen durchzuführen, die vorstehend in Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind. Darüber hinaus kann ein Mittelwert der Änderungsumfänge verwendet werden, um jede der Bestimmungsoperationen durchzuführen, die vorstehend in Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind.
Eine solche Steuerung kann durchgeführt werden, um den Stromänderungsumfang ΔI des Spulenstroms genauer festzustellen, selbst in einem Fall, wo eines der Spulenstromerkennungsmittel 25c und des Spulenstromerkennungsmittels 25b eine geringe Erkennungsgenauigkeit aufweist.
Bezugszeichenliste

1 bis 3 Heizfeld 4 Kopfplatte 5 Heizziel 11 bis 13 Heizmittel 11a bis 13a Heizspule 21 AC-Leistungsversorgung 22 DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22a Diodenbrücke 22b Reaktor 22c Glättungskondensator 23 Wechselrichterkreis 23c, 23d Diode 24a Resonanzkondensator 24b Resonanzkondensator 25a Eingangsstromerkennungsmittel 25b Spulenstromerkennungsmittel 26 Temperaturerkennungsmittel 30 Steuerung 31 Betriebssteuerungsmittel 32 Lastbestimmungsmittel 33 Betriebsfrequenzeinstellmittel 34 Stromänderungserkennungsmittel 35 Leistungsanpassungsmittel 36 Eingabe/Ausgabesteuerungsmittel 40 (40a bis 40c) Bedieneinheit 41 Bekanntmachungsmittel 41a bis 41c Anzeigeeinheit 50, 150 Betriebsschaltkreis 100, 200 Induktionsheizkocher f, fd Betriebsfrequenz ΔIref eingestellter Stromänderungsumfang t1 Messperiode Te zusätzliche Periode Δf1, Δf2 Erhöhungsumfang von Betriebsfrequenz ΔI Stromänderungsumfang 11b innere Spule 11c äußere Spule 24c, 24d Resonanzkondensator 25c, 25d Spulenstromerkennungsmittel 231a, 231b, 232a, 232b, 233a, 233b IGBT 231c, 231d, 232c, 232d, 233c, 233d Diode

Claims

Induktionsheizkocher, umfassend: eine Heizspule, die zum induktiven Heizen eines Heizziels konfiguriert ist; einen Wechselrichterkreis, der zum Versorgen der Heizspule mit Hochfrequenzleistung konfiguriert ist; und eine Steuerung, die zum Steuern eines Betriebs des Wechselrichterkreises mit einem Betriebssignal konfiguriert ist, wobei die Steuerung umfasst Betriebsfrequenzeinstellmittel, die zum Einstellen einer Betriebsfrequenz des Betriebssignals beim Heizen des Heizziels konfiguriert sind, Stromänderungserkennungsmittel, die, wenn der Wechselrichterkreis mit der Betriebsfrequenz betrieben wird, die in dem Betriebsfrequenzeinstellmittel eingestellt ist, zum Erkennen eines Stromänderungsumfangs von einem eines Eingangsstroms an den Wechselrichterkreis und eines Spulenstroms konfiguriert sind, der durch die Heizspule in einer Messperiode fließt, welche im Vorhinein eingestellt wird, Leistungsanpassungsmittel, die zum Bestimmen eines Anpassungsumfangs des Betriebssignals in Übereinstimmung mit einer Höhe des Stromänderungsumfangs in der Messperiode konfiguriert sind, welche von dem Stromänderungserkennungsmittel erkannt wird, und Betriebssteuerungsmittel, die zum Steuern des Wechselrichterkreises mit dem Betriebssignal konfiguriert sind, welches durch den Anpassungsumfang angepasst wurde, der in dem Leistungsanpassungsmittel ermittelt wurde.
Induktionsheizkocher nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung weiterhin Lastbestimmungsmittel einschließt, die zum Ausführen einer Lastbestimmungsverarbeitung auf das Heizziel konfiguriert sind, und bei welchem das Betriebsfrequenzeinstellmittel ein Bestimmungsergebnis des Lastbestimmungsmittels verwendet, um die Betriebsfrequenz des Wechselrichterkreises einzustellen.
Induktionsheizkocher nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Leistungsanpassungsmittel eine Tabelle einschließt, in welcher der Anpassungsumfang für jeden Stromänderungsumfang im Vorhinein eingestellt ist, und den Anpassungsumfang basierend auf dem Stromänderungsumfang unter Bezugnahme auf die Tabelle bestimmt.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das Leistungsanpassungsmittel eine Tabelle einschließt, in welcher Information über einen Inhalt des Heizziels für jeden Stromänderungsumfang im Vorhinein eingestellt ist, und den Inhalt basierend auf dem Stromänderungsumfang unter Bezugnahme auf die Tabelle unterscheidet und den Anpassungsumfang entsprechend dem Inhalt bestimmt.
Induktionsheizkocher nach Anspruch 4, bei welchem die Information über den Inhalt eine Art und/oder eine Menge des Inhalts einschließt.
Induktionsheizkocher nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem das Betriebsfrequenzeinstellmittel die Betriebsfrequenz einstellt, annehmend dass der Inhalt des Heizziels Wasser ist, bis die Messperiode abgeschlossen ist, und bei welchem das Leistungsanpassungsmittel den Anpassungsumfang in Übereinstimmung mit dem unterschiedenen Inhalt basierend auf dem Stromänderungsumfang bestimmt.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 4 bis 6, weiterhin umfassend Bekanntmachungsmittel, die zum Bekanntgeben der Information über das Heizziel konfiguriert sind, wobei die Steuerung weiterhin Ausgabesteuerungsmittel einschließt, die zum Steuern des Bekanntmachungsmittels konfiguriert sind, um die Information über den in dem Leistungsanpassungsmittel unterschiedenen Inhalt auszugeben.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem das Leistungsanpassungsmittel die Betriebsfrequenz in Übereinstimmung mit der Höhe des Stromänderungsumfangs anpasst.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem das Betriebssteuerungsmittel den Wechselrichterkreis bei Festlegung der Betriebsfrequenz während der Messperiode betreibt.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem das Leistungsanpassungsmittel eine relative ON-Einschaltdauer des Betriebssignals in Übereinstimmung mit einer Länge einer Heizperiode angepasst.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei welchem das Lastbestimmungsmittel eine Lastbestimmungstabelle einschließt, die ein Verhältnis des Eingangsstroms und des Spulenstroms speichert, und eine Last auf das Heizziel basierend auf dem Spulenstrom zu einer Zeit bestimmt, wenn ein Betriebssignal zum Bestimmen der Last an den Wechselrichterkreis eingegeben wird.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem die Steuerung eine relative ON-Einschaltdauer von Schaltelementen des Wechselrichterkreises auf einen festen Zustand in einem Zustand einstellt, bei welchem eine Betriebsfrequenz des Wechselrichterkreises ist.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem der Wechselrichterkreis einen Vollbrückenwechselrichterkreis einschließlich wenigstens zweier Arme einschließt, von denen jeder zwei Schaltelemente enthält, die in Reihe miteinander verbunden sind, und bei welchem die Steuerung in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz der Schaltelemente des Vollbrückenwechselrichterkreises fest ist, eine Betriebsphasendifferenz der Schaltelemente zwischen den wenigstens zwei Armen und einer relativen ON-Einschaltdauer der Schaltelemente auf einen festen Zustand einstellt.
Induktionsheizkocher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem der Wechselrichterkreis einen Halbbrückenwechselrichterkreis einschließt, der einen Arm einschließt, der zwei Schaltelemente enthält, die in Reihe miteinander verbunden sind, und bei welchem die Steuerung in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz der Schaltelemente des Halbbrückenwechselrichterkreises fest ist, eine relative ON-Einschaltdauer der Schaltelemente auf einen festen Zustand einstellt.