DE112013007556B4

DE112013007556B4 - Induktionsherd

Info

Publication number: DE112013007556B4
Application number: DE112013007556.3T
Authority: DE
Inventors: Koshiro Takano; Hayato Yoshino; Masanobu Ito; Hirokazu Kinoshita
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2033-11-02
Also published as: JPWO2015063942A1; CN105684551B; CN105684551A; JP6038345B2; WO2015063942A1; DE112013007556T5

Abstract

Induktionsherd, umfassend:eine Heizspule (11a), die zum Heizen eines zu heizenden Objekts (5) mittels Induktion ausgelegt ist;einen Betriebsschaltkreis (50), der zum Versorgen der Heizspule (11a) mit Hochfrequenzleistung ausgelegt ist;eine Lastbestimmungseinheit (32), die zum Ausführen eines Lastbestimmungsprozesses zum Bestimmen einer Last des Objektes (5) ausgelegt ist;wobei der Prozess die Bestimmung des Materials des Objektes (5) als in eine Materialkategorie von zumindest zweien aus einem magnetischen Material, einem nichtmagnetischen Material hohen Widerstands und einem nichtmagnetischen Material geringen Widerstands fallend durch Hauptklassifikation beinhaltet,eine Steuerung (45), die zum Steuern eines Betriebs des Betriebsschaltkreises (50) ausgelegt ist, um die Hochfrequenzleistung zu steuern, welcher der Heizspule (11a) zugeführt wird;eine Eingangsstromerkennungseinheit (25a), die zum Erkennen eines Eingangsstroms zu dem Betriebsschaltkreis (50) ausgelegt ist; undeine Spulenstromerkennungseinheit (25b), die zum Erkennen eines Spulenstroms ausgelegt ist, der durch die Heizspule (11 a) fließt,wobei die Lastbestimmungseinheit (32) ausgelegt ist zumbasierend auf einem Stromänderungsbetrag (11) in wenigstens einem von dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom, in einer Spanne vom Start einer Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf eines ersten Heizzeitraums (t1),Bestimmen, durch eine Unterordnungsklassifikation, des Materials des Objekts (5) das durch die Hauptklassifikation als ein Material aus einer Vielzahl von Materialien bestimmt wurde, wobei die Vielzahl von Materialien in eine Kategorie fallen, die durch die Hauptklassifikation bestimmt wurde,wobei die Steuerung (45) ausgelegt ist, den Betrieb des Betriebsschaltkreises (50) in Übereinstimmung mit einem Bestimmungsergebnis durch die Lastbestimmungseinheit (32) zu steuern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Induktionsherd.
Technischer Hintergrund
Bei einigen Induktionsherden des betreffenden Standes der Technik wird ein Material eines zu heizenden Objekts basierend auf einem Ausgangsstrom bestimmt, der durch eine Heizspule fließt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Ein Induktionsherd von Patentliteratur 1 bestimmt ein Material des zu heizenden Objekts aus Aluminium, rostfreiem Stahl und Eisen, was auf dem Ausgangsstrom der Heizspule basiert.
Weiterhin wird bei Induktionsherden des betreffenden Standes der Technik eine Temperatur des zu heizenden Objekts basierend auf einem Eingangsstrom zu oder einem Steuerbetrag für einen Wechselrichter bestimmt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 2 und 3).
Ein Induktionsherd von Patentliteratur 2 schließt ein Steuermittel zum Steuern des Wechselrichters ein, so dass der Eingangsstrom zu dem Wechselrichter konstant wird. Wenn sich der Steuerbetrag um einen vorbestimmten Betrag oder mehr in einem vorbestimmten Zeitraum ändert, stellt der Induktionsherd fest, dass eine Änderung in einer Temperatur des zu heizenden Objekts groß ist und unterdrückt eine Ausgabe des Wechselrichters. Es ist auch offenbart, dass wenn die Änderung in einem Steuerbetrag gleich oder kleiner als der vorbestimmte Betrag in dem vorbestimmten Zeitraum wird, der Induktionsherd feststellt, dass ein Wasserkochen abgeschlossen ist, und eine Betriebsfrequenz reduziert, um die Ausgabe des Wechselrichters zu reduzieren.
In Patentliteratur 3 wird ein Induktionsherd vorgeschlagen, der ein Eingangsstromänderungsbetragserkennungsmittel zum Erkennen des Änderungsbetrags im Eingangsstrom und ein Temperaturbestimmungsprozessmittel zum Bestimmen einer Temperatur des zu heizenden Objekts basierend auf dem Änderungsbetrag im Eingangsstrom einschließt, welcher von der Eingangsstromänderungsbetragserkennungseinheit erkannt wird. Es ist offenbart, dass wenn von dem Temperaturbestimmungsprozessmittel festgestellt wird, dass die Temperatur des zu heizenden Objekts gleich einer Überkochtemperatur wird, ein Stoppsignal ausgegeben wird, um das Heizen zu stoppen.
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP S63 - 2284 A (Seite 2 bis Seite 4)
Patentliteratur 2: JP 2008 - 181892 A (Seite 3 bis Seite 5 und 1)
Patentliteratur 3:. JP H05 62773 A (Seite 2 bis Seite 3 und 1)

Die US 2012 / 0 061 381 A1 offenbart ein Induktionskochgerät, das in einer allgemeinen Haushaltsküche oder dergleichen verwendet wird, zur Durchführung einer Temperaturkontrolle eines Kochbehälters mittels eines Infrarotsensors.
Die JP 2013 - 54 873 A offenbart ein Induktionskochgerät, das eingerichtet ist, einen elektrischen Schaltkreis gemäß einem Steuermodus zu betreiben, der für ein Kochbehältermaterial geeignet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Induktionsherd kann das zu heizende Objekt grob klassifiziert und als irgendeines aus Aluminium, rostfreiem Stahl und Eisen bestimmt werden. Insbesondere kann eine grobe Bestimmung durchgeführt werden, ob das zu heizende Objekt aus einem magnetischen Material oder einem nicht magnetischen Material besteht, zum Beispiel basierend auf Eigenschaften des Materials. In nachteiliger Weise kann das festgestellte Material des zu heizenden Objekts jedoch nicht weiter klassifiziert werden. Zum Beispiel liegt das Problem darin, dass ein zu heizendes Objekt, das aus einem Aluminium hergestellt ist, und ein zu heizendes Objekt, das aus einem Kupfer hergestellt ist, beide nicht magnetische Materialien niedrigen Widerstands sind, und deshalb für eine detailliertere Bestimmung der Materialien nicht weiter klassifiziert werden können.
Bei dem in Patentliteratur 2 beschriebenen Induktionsherd wird eine Betriebsfrequenz des Wechselrichters so gesteuert, dass ein Eingangsstrom konstant wird, und eine Änderung in einer Temperatur des zu heizenden Objekts basierend auf einer Änderung (Δf) in einem Steuerungsbetrag davon bestimmt wird. Für einige Materialien des zu heizenden Objekts besteht jedoch ein Problem darin, dass die Änderung (Δf) im Steuerbetrag der Betriebsfrequenz so extrem klein wird, dass ein Fehler bei einer Erkennung der Temperaturänderung des zu heizenden Objekts verursacht wird.
Das Temperaturerkennungsgerät für den in Patentliteratur 3 beschriebenen Induktionsherd weist ein Problem dahingehend auf, dass wenn ein Objekt, das aus unterschiedlichem Material hergestellt ist, während eines Heizens platziert wird, ein Risiko darin besteht, dass der Eingangsstrom abhängig von einer Betriebsfrequenz des Wechselrichters übermäßig groß wird, wobei eine Temperatur des Wechselrichters erhöht wird, was zu einem Bruch des Wechselrichters führt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um wenigstens eines der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und stellt einen Induktionsherd bereit, das in der Lage ist, ein Material eines zu heizenden Objekts mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Induktionsherd zur Verfügung, das in der Lage ist, eine Temperaturänderung des zu heizenden Objekts ungeachtet des Materials des zu heizenden Objekts zu erkennen.
Problemlösung
Die Erfindung ist in dem beigefügten Anspruch 1 definiert. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Induktionsherd zur Verfügung gestellt, der insbesondere umfasst: eine Heizspule, die zum Heizen eines zu heizenden Objekts mittels Induktion ausgelegt ist; einen Betriebsschaltkreis, der zum Versorgen der Heizspule mit Hochfrequenzleistung ausgelegt ist; eine Lastbestimmungseinheit, die zum Ausführen eines Lastbestimmungsprozesses zum Bestimmen einer Last auf das Objekt ausgelegt ist; eine Steuerung, die zum Steuern eines Betriebs des Betriebsschaltkreis ausgelegt ist, um die Hochfrequenzleistung zu steuern, welcher der Heizspule zugeführt wird; eine Eingangsstromerkennungseinheit, die zum Erkennen eines Eingangsstroms an dem Betriebsschaltkreis ausgelegt ist; und eine Spulenstromerkennungseinheit, die zum Erkennen eines Spulenstroms ausgelegt ist, der durch die Heizspule fließt, wobei die Lastbestimmungseinheit ausgelegt ist zum Erhalten eines Stromänderungsbetrags von wenigstens einem, von dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom, in einer Spanne vom Start einer Leistungsversorgung der Heizspule bis zum Ablauf eines ersten Heizzeitraums, und Bestimmen eines Materials des Objekts basierend auf dem Stromänderungsbetrag, wobei die Steuerung ausgelegt ist, den Betrieb des Betriebsschaltkreises in Übereinstimmung mit einem Bestimmungsergebnis von der Lastbestimmungseinheit zu steuern.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Material des zu heizenden Objekts mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Figurenliste

[1] 1 ist eine explosionsperspektivische Ansicht zum Darstellen eines Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
[2] 2 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Betriebsschaltkreises des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
[3] 3 ist ein Funktionsblockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Steuerung des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
[4] 4 ist ein Charakteristik-Diagramm zur Lastbestimmung für ein zu heizendes Objekt basierend auf einer Beziehung zwischen einem Heizspulenstrom und einem Eingangsstrom des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
[5] 5 ist ein Beziehungsdiagramm des Eingangsstroms bezüglich einer Betriebsfrequenz des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1, wenn sich eine Temperatur des zu heizenden Objekts ändert.
[6] 6 ist eine Kurve eines Anteils in einer vergrößerten Art, der in 5 von der gestrichelten Linie umgeben ist.
[7] 7 sind Kurven zum Zeigen von Beziehungen zwischen Zeit und von jedem, einer Betriebsfrequenz, einer Temperatur und Strömen des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
[8] 8 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Beispiels eines Betriebs des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1 in einem Wasserheizmodus.
[9] 9 ist ein Charakteristik-Diagramm zur Lastbestimmung für ein zu heizendes Objekt basierend auf einer Beziehung zwischen dem Heizspulestrom und dem Eingangsstrom des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
[10] 10 sind Kurven zum Zeigen von Beziehungen zwischen der Zeit und von jedem, der Betriebsfrequenz, der Temperatur und der Ströme des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
[11] 11 sind Kurven zum Zeigen von Beziehungen zwischen der Zeit und von jedem, der Betriebsfrequenz, der Temperatur und der Ströme in des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
[12] 12 ist ein Diagramm zum Darstellen eines anderen Betriebsschaltkreises von dem Induktionsherd gemäß Ausführungsform 1.
[13] 13 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Teils eines Betriebsschaltkreises von einem Induktionsherd gemäß Ausführungsform 2.
[14] 14 sind Schaubilder zum Darstellen eines Beispiels eines Betriebssignals eines Halbbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 2.
[15] 15 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Teils eines Betriebsschaltkreises eines Induktionsherds gemäß Ausführungsform 3.
[16] 16 sind Schaubilder zum Darstellen eines Beispiels eines Betriebssignals eines Vollbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 3.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
(Konfiguration)
1 ist eine explosionsperspektivische Ansicht eines Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
Wie in 1 dargestellt schließt ein Induktionsherd 100 an seiner Oberseite eine Kopfplatte 4 ein, auf welcher ein zu heizendes Objekt 5 (das nachstehend einfach als „Objekt 5“ bezeichnet werden kann) wie ein Topf platziert wird. Der Induktionsherd 100 schließt in der Kopfplatte 4 ein erstes Heizfeld 1, ein zweites Heizfeld 2 und ein drittes Heizfeld 3 als Heizfelder ein, die ausgelegt sind, um das Objekt 5 durch Induktion zu heizen, und schließt weiterhin eine erste Heizeinheit 11, eine zweite Heizeinheit 12 und eine dritte Heizeinheit 13 ein, die den jeweiligen Heizfeldern entsprechen. Das zu heizende Objekt 5 kann auf jedes der Heizfelder platziert werden, um durch Induktion geheizt zu werden.
In Ausführungsform 1 sind die erste Heizeinheit 11 und die zweite Heizeinheit 12 so angeordnet, dass sie zu der Linken und Rechten auf einer Vorderseite eines Hauptkörpers vorgesehen sind, und die dritte Heizeinheit 13 ist im Wesentlichen in der Mitte einer Rückseite des Hauptkörpers bereitgestellt.
Die Anordnung der Heizfelder ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die drei Heizfelder Seite an Seite in einer im Wesentlichen linearen Art angeordnet sein. Darüber hinaus kann eine Anordnung vorgenommen werden, in welcher eine Mitte der ersten Heizeinheit 11 und eine Mitte der zweiten Heizeinheit 12 in einer Tiefenrichtung an verschiedenen Positionen sind.
Das Ganze der Kopfplatte 4 ist vollständig aus einem Material ausgebildet, das für Infrarotstrahlung transparent ist, wie ein hitzebeständiges gehärtetes Glas oder Kristallglas, und ist an einem Außenumfang einer Kopföffnung des Hauptkörpers des Induktionsherds 100 über eine Gummimanschette oder ein Dichtmaterial in einem wasserdichten Zustand befestigt. Auf der Kopfplatte 4 sind kreisförmige Topfpositionsindikatoren durch Anstrich, Aufdruck oder dergleichen ausgebildet, welche die allgemeinen Platzierpositionen von Töpfen angeben, die den Heizbereichen (Heizfeldern) der ersten Heizeinheit 11, der zweiten Heizeinheit 12 und der dritten Heizeinheit 13 entsprechen.
An der Vorderseite der Kopfplatte 4 sind eine Bedienungseinheit 40a, eine Bedienungseinheit 40b und eine Bedienungseinheit 40c (hier nachstehend manchmal gemeinsam als „Bedienungseinheit 40“ bezeichnet) als Eingabegeräte vorgesehen, die zum Einstellen von Heizleistung und Koch-Menüs (Wasserheizmodus, Frittiermodus und andere Modi) zum Heizen des Objekts 5 durch die erste Heizeinheit 11, die zweite Heizeinheit 12 und die dritte Heizeinheit 13 ausgebildet sind. Darüber hinaus sind in der Nähe der Bedienungseinheit 40 eine Anzeigeeinheit 41a, eine Anzeigeeinheit 41b und eine Anzeigeeinheit 41c (nachstehend manchmal gemeinsam als „Anzeigeeinheit 41“ bezeichnet), die zum Anzeigen eines Betriebszustands des Induktionsherds 100, Eingabe- und Betriebsdetails der Bedienungseinheit 40 und dergleichen ausgebildet sind, als eine Benachrichtigungseinheit 42 vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist nicht speziell eingeschränkt auf den Fall, wo die Bedienungseinheiten 40a bis 40c und die Anzeigeeinheiten 41a bis 41c für die entsprechenden Heizfelder vorgesehen sind, oder einen Fall, wo die Bedienungseinheit 40 und die Anzeigeeinheit 41 gemeinsam für die Heizfelder vorgesehen sind.
Unterhalb der Kopfplatte 4 und innerhalb des Hauptkörpers sind die erste Heizeinheit 11, die zweite Heizeinheit 12 und die dritte Heizeinheit 13 vorgesehen, und jede der Heizeinheiten schließt eine Heizspule (nicht gezeigt) ein.
Innerhalb des Hauptkörpers des Induktionsherds 100 sind ein Betriebsschaltkreis 50 vorgesehen, der zum Zuführen von Hochfrequenzleistung an die Heizspule der ersten Heizeinheit 11, der zweiten Heizeinheit 12 und der dritten Heizeinheit 13 ausgelegt sind, und eine Steuerung 45, die zum Steuern eines Betriebs des gesamten Induktionsherds 100 einschließlich des Betriebsschaltkreises 50 ausgelegt ist.
Die Heizspulen weisen eine im Wesentlichen kreisförmige ebene Form auf, und sind durch Wickeln eines leitfähigen Drahts in einer Umfangsrichtung aufgebaut, welcher aus einem isolationsbeschichteten Metall (zum Beispiel Kupfer, Aluminium oder anderen Metallen) hergestellt ist. Ein Induktionsheizbetrieb wird durch Versorgen jeder der Heizspulen mit der Hochfrequenzleistung des Betriebsschaltkreises 50 durchgeführt.
2 ist ein Diagramm zum Darstellen des Betriebsschaltkreises des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1. Der Betriebsschaltkreis 50 ist für jede der Heizeinheiten vorgesehen. Schaltkreisauslegungen der Heizeinheiten können die gleichen oder können unterschiedlich voneinander sein. In 2 ist nur der Betriebsschaltkreis 50 dargestellt. Wie in 2 dargestellt ist, schließt der Betriebsschaltkreis 50 einen DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22, einen Wechselrichterschaltkreis 23 und einen Resonanzkondensator 24a ein.
Eine Eingangsstromerkennungseinheit 25a erkennt einen Strom, der von einer AC-Leistungsversorgung (herkömmliche Leistungsversorgung) 21 an dem DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22 eingespeist wird, und gibt ein Spannungssignal an die Steuerung 45 aus, das einem Eingangsstromwert entspricht.
Der DC-Leistungsversorgungschaltkreis 22 schließt eine Diodenbrücke 22a, eine Drosselspule (reactor) 22b und einen Glättungskondensator 22c ein, und wandelt eine AC-Spannungseingabe von der AC-Leistungsversorgung 21 in einer DC-Spannung um, um die DC-Spannung an den Wechselrichterschaltkreis 23 auszugeben.
Der Wechselrichterschaltkreis 23 ist ein Wechselrichter von einem so genannten Halbbrückentyp, in welchem IGBTs 23a und 23b, die als Schaltelemente dienen, in Reihe mit der Ausgabe des DC-Leistungsversorgungschaltkreises 22 verbunden sind, und Dioden 23c und 23d entsprechend parallel zu den IGBTs 23a und 23b als Freilaufdioden angebunden sind. Der Wechselrichterschaltkreis 23 ist ausgelegt, um DC-Leistung, welche von dem DC-Leistungsversorgungsschaltkreis 22 ausgegeben wird, in Hochfrequenz-AC-Leistung von ungefähr 20 kHz bis ungefähr 50 kHz zu wandeln, und die Hochfrequenz-AC-Leistung einem Resonanzschaltkreis zuzuführen, der eine Heizspule 11a und den Resonanzkondensator 24a einschließt. Der Resonanzkondensator 24a ist in Reihe mit der Heizspule 11a verbunden, und der Resonanzschaltkreis weist eine Resonanzfrequenz entsprechend einer Induktion der Heizspule 11a, einer Kapazität des Resonanzkondensators 24a und dergleichen auf. Die Induktion der Heizspule 11a ändert sich in Übereinstimmung mit Charakteristiken des Objekts 5 (Metalllast), wenn die Metalllast magnetisch gekoppelt ist, und die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises ändert sich in Übereinstimmung mit der Induktionsänderung.
Mit der vorstehenden Auslegung fließt ein Hochfrequenzstrom von ungefähr mehreren 10 Ampere durch die Heizspule 11a. Mit dem hochfrequenzmagnetischen Fluss, der durch das Fließen von Hochfrequenzstrom erzeugt wird, wird das Objekt 5, das unmittelbar über der Heizspule 11a auf der Kopfplatte 4 platziert ist, durch Induktion beheizt. Die IGBTs 23a und 23b, die Schaltelemente sind, sind zum Beispiel aus Silizium-basierten Halbleitern hergestellt, können jedoch unter Verwenden von Halbleitern mit großer Bandlücke gebildet werden, die aus Siliziumkarbid, einem Galliumnitrid-basierten Material oder anderen Materialien mit großer Bandlücke hergestellt sind.
Die Halbleiter mit großer Bandlücke können für die Schaltelemente verwendet werden, um Einspeiseverluste in den Schaltelementen zu reduzieren. Darüber hinaus strahlt, selbst wenn eine Schaltfrequenz (Betriebsfrequenz) auf eine hohe Frequenz (hohe Geschwindigkeit) eingestellt ist, der Betriebsschaltkreis zufriedenstellend Wärme ab, mit dem Ergebnis, dass eine Kühlrippe für den Betriebsschaltkreises klein gemacht werden kann, und dass Reduktionen in Größe und Kosten des Betriebsschaltkreises realisiert werden können.
Eine Spulenstromerkennungseinheit 25b ist zwischen der Heizspule 11a und dem Resonanzkondensator 24a angebunden. Die Spulenstromerkennungseinheit 25b erkennt einen Strom, der zum Beispiel durch die Heizspule 11a hindurch fließt, und gibt ein Spannungssignal an die Steuerung 45 aus, welches einem Heizspulenstromwert entspricht.
Eine Temperaturerkennungseinheit 30 ist zum Beispiel aus einem Thermistor gebildet, und erkennt eine Temperatur basierend auf Wärme, die von dem Objekt 5 an die Kopfplatte 4 übertragen wird. Die Temperaturerkennungseinheit 30 ist nicht auf den Thermistor beschränkt, und es kann irgendein Sensor wie ein Infrarotsensor verwendet werden.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm zum Darstellen eines Beispiels der Steuerung des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1. Die Steuerung 45 wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Die Steuerung 45, welche durch einen Mikrocomputer, einen digitalen Signalprozessor (DSP) oder dergleichen aufgebaut ist, ist zum Steuern des Betriebs des Induktionsherds 100 ausgelegt, und schließt eine Betriebssteuereinheit 31, eine Lastbestimmungseinheit 32, eine Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33, eine Stromänderungserkennungseinheit 34, eine Leistungsanpassungseinheit 35 und eine Eingabe/Ausgabesteuereinheit 36 ein.
Die Betriebssteuereinheit 31 gibt Betriebssignale DS an die IGBTs 23a und 23b des Wechselrichterschaltkreises 23 aus, um die IGBTs 23a und 23b zu veranlassen, einen Schaltprozess durchzuführen, und damit den Wechselrichterschaltkreis 23 zu betreiben. Dann steuert die Betriebssteuereinheit 31 die Hochfrequenzleistung, welche der Heizspule 11a zugeführt wird, um ein Heizen des Objekts 5 zu steuern. Jedes der Betriebssignale DS ist zum Beispiel ein Signal mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz von ungefähr 20 kHz bis ungefähr 50 kHz mit einem vorbestimmten EIN-Schaltverhältnis (zum Beispiel 0,5).
Die Lastbestimmungseinheit 32 ist ausgelegt, um einen Lastbestimmungsprozesses auf das Objekt 5 durchzuführen, und ein Material des Objekts 5 als eine Last zu bestimmen. Details des Lastbestimmungsprozesses werden nachstehend beschrieben.
Die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 ist ausgelegt, um eine Betriebsfrequenz f der Betriebssignals DS einzustellen, die an den Wechselrichterschaltkreis 23 ausgegeben werden, um der Heizspule 11a Leistung von dem Wechselrichterschaltkreis 23 zuzuführen. Insbesondere hat die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 eine Funktion des automatischen Einstellens der Betriebsfrequenz f in Übereinstimmung mit einem Bestimmungsergebnis der Lastbestimmungseinheit 32. Genauer gesagt speichert die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 zum Beispiel eine Tabelle zum Bestimmen der Betriebsfrequenz f in Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 und der eingestellten Heizleistung. Wenn mit einem Ergebnis der Lastbestimmung und der eingestellten Heizleistung eingegeben, bezieht sich die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 auf die Tabelle, um einen Wert fd der Betriebsfrequenz f zu bestimmen. Die Betriebsfrequenzeinstelleinheitswert 33 stellt eine Frequenz ein, die höher ist als die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises, so dass der Eingangsstrom nicht zu groß wird.
Auf diese Art betreibt die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 den Wechselrichterschaltkreis 23 mit der Betriebsfrequenz f, die dem Material des Objekts 5 entspricht, basierend auf dem Lastbestimmungsergebnis, mit dem Ergebnis, dass ein Eingangsstromanstieg unterdrückt werden kann, und somit der Temperaturanstieg des Wechselrichterschaltkreis ist 23 unterdrückt werden kann, um eine Zuverlässigkeit zu erhöhen.
Die Stromänderungserkennungseinheit 34 erkennt einen Stromänderungsbetrag ΔI von wenigstens einem, dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom, pro vorbestimmte Zeit, wenn der Wechselrichterschaltkreis 23 bei der Betriebsfrequenz f=fd betrieben wird, die von der Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 eingestellt wird. Die vorbestimmte Zeit kann ein voreingestellter Zeitraum sein, oder kann ein Zeitraum sein, der durch eine Nutzerbedienung an der Bedienungseinheit 40 änderbar ist.
Die Leistungsanpassungseinheit 35 ist ausgelegt, um einen Anpassungsbetrag für das Betriebssignale DS einzustellen, wenn der Stromänderungsbetrag ΔI, der von der Stromänderungserkennungseinheit 34 erkannt wird, gleich oder kleiner als ein Schwellwert wird. Insbesondere bestimmt die Leistungsanpassungseinheit 35 einen voreingestellten Anstiegsbetrag Δf in einer Betriebsfrequenz als den Anpassungsbetrag. Dann löst die Betriebssteuereinheit 31 die Festlegung der Betriebsfrequenz f, und erhöht die Betriebsfrequenz f um den Anpassungsbetrag Δf (f=fd+Δf), um den Wechselrichterschaltkreis 23 zu betreiben.
Die Betriebssteuereinheit 31 reduziert die elektrische Leistung, die der Heizspule 11a in Übereinstimmung mit dem Anpassungsbetrag zugeführt wird, der von der Leistungsanpassungseinheit 35 eingestellt ist. Die Betriebssteuereinheit 31 löst die Festlegung der Betriebsfrequenz f=fd, und erhöht die Betriebsfrequenz f um den Anstiegsbetrag Δf (f=fd+Δf), um den Wechselrichterschaltkreis 23 zu betreiben.
(Betrieb)
Als nächstes wird ein Beispiel eines Betriebs des Induktionsherds 100 gemäß Ausführungsform 1 beschrieben.
Als erstes wird ein Betrieb in einem Fall beschrieben, wo das Objekt 5, das auf dem Heizfeld der Kopfplatte 4 platziert ist, durch Induktion mit Heizleistung geheizt wird, die von der Bedienungseinheit 40 eingestellt ist.
Das zu heizende Objekt 5 wird von dem Nutzer auf dem Heizfeld platziert, und es wird eine Nutzeranweisung durch Betätigen von Bedienungseinheit 40 eingegeben, um ein Heizen zu starten (Eingeben von Heizleistung). Dann führt die Lastbestimmungseinheit 32 der Steuerung 45 den Lastbestimmungsprozess aus. Der Lastbestimmungsprozess, der von der Lastbestimmungseinheit 32 ausgeführt wird, schließt einen „Lastbestimmungsprozesses bei dem Heizstart“ und einen „Lastbestimmungsprozess während eines Heizbetriebs“ ein.
(Lastbestimmungsprozess beim Heizstart)
Das Material des Objekts 5 (Topf), das als einen Last dient, wird durch eine Hauptklassifikation (durch welche das Objekt grob klassifiziert wird) als ein magnetisches Material, ein nicht magnetisches Material mit hohem Widerstand, oder ein nicht magnetisches Material mit geringem Widerstand bestimmt, basierend auf magnetischen Charakteristiken und Impedanz-Charakteristiken. Das magnetischen Material schließt zum Beispiel Eisen und Ferrit-basierten Edelstahl (zum Beispiel 18Cr: JIS SUS430) ein. Das nicht magnetischen Material mit hohem Widerstand schließt zum Beispiel austenitischen Edelstahl (zum Beispiel 18Cr-8Ni: JIS SUS304) ein. Das nicht magnetische Material mit geringem Widerstand schließt Aluminium oder Kupfer ein.
Die Lastbestimmungseinheit 32 klassifiziert und bestimmt grob das Material des Objekts 5 in irgend einer Kategorie, die dem magnetischen Material, dem nicht magnetischen Material mit hohem Widerstand und dem nicht magnetischen Material mit geringem Widerstand entspricht, basierend auf einer Beziehung zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom in dem Lastbestimmungsprozess bei dem Heizstart. Die Lastbestimmungseinheit 32 bestimmt auch, basierend auf der Beziehung zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, ob ein Keine-Last-Zustand herrscht oder nicht, einschließlich eines Zustands, in welchem das Objekt 5 nicht auf der Kopfplatte 4 platziert ist, und einem Zustand, in welchem das Objekt 5 nicht in einer ausreichenden Größe platziert ist.
4 ist ein charakteristisches Diagramm zur Lastbestimmung für das zu heizende Objekt, basierend auf einem Verhältnis zwischen dem Heizspulestrom und dem Eingangsstrom in des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
Wie in 4 gezeigt, unterscheidet sich das Verhältnis zwischen dem Spulenstrom und dem Eingangsstrom abhängig von dem Material des Objekts 5 (Topf), der auf der Kopfplatte 4 platziert ist. Die Lastbestimmungseinheit 32 speichert eine Lastbestimmungstabelle, welche das Verhältnis zwischen dem Spulenstrom und dem Eingangsstrom ausdrückt, hier im Vorhinein in Tabellenform gezeigt in 4. Durch internes Speichern der Lastbestimmungstabelle kann die Lastbestimmungseinheit 32 in einer kostengünstigen Konfiguration ausgelegt werden.
In dem Lastbestimmungsprozess beim Heizstart betreibt die Steuerung 45 den Wechselrichterschaltkreis 23 in einer voreingestellten Betriebsfrequenz zur Lastbestimmung für einen vorgegebenen Bestimmungszeitraum, um den Eingangsstrom aus einem Ausgangssignal zu erkennen, das von der Eingangsstrombestimmungseinheit 25a ausgegeben wird. Zu dieser Zeit erkennt die Steuerung 45 auch den Spulenstrom aus einem Ausgangssignal, das von der Spulenstromerkennungseinheit 25b ausgegeben wird. Die Steuerung 45 bestimmt die Kategorie des Materials von dem platzierten, zu heizenden Objekt (Topf) 5 aus dem erkannten Spulenstrom und Eingangsstrom und von der Lastbestimmungstabelle von 4, die das Verhältnis zeigt. Auf diese Art klassifiziert und bestimmt die Lastbestimmungseinheit 32 grob das Material des Objekts 5, welches oberhalb der Heizspule 11a platziert ist, basierend auf einer Beziehung zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom.
Nachdem der Lastbestimmungsprozess bei dem Heizstart durchgeführt ist, führt die Steuerung 45 einen Steuerungsbetrieb basierend auf einem Lastbestimmungsergebnis durch.
Wenn das Lastbestimmungsergebnis angibt, dass keine Last vorliegt, steuert die Steuerung 45 die Benachrichtigungseinheit 42 zum Benachrichtigen, dass ein Heizen nicht durchgeführt werden kann, wodurch der Nutzer zum Platzieren eines Topfs aufgefordert wird. Zu dieser Zeit wird der Heizspule 11a keine Hochfrequenzleistung von dem Betriebsschaltkreis 50 zugeführt.
Wenn das Lastbestimmungsergebnis irgendein magnetisches Material, das nicht magnetische Material mit hohem Widerstand, und das nicht magnetische Material mit niedrigem Widerstand angibt, sind die Töpfe aus Materialien hergestellt, die von dem Induktionsherd 100 von Ausführungsform 1 geheizt werden können. Deshalb bestimmt die Steuerung 45 die Betriebsfrequenz in Übereinstimmung mit dem bestimmten Material. Die Betriebsfrequenz wird auf eine Frequenz gesetzt, die höher als die Resonanzfrequenz ist, so dass der Eingangsstrom nicht übermäßig hoch wird. Die Betriebsfrequenz kann unter Bezugnehmen auf zum Beispiel eine Frequenztabelle in Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 und der eingestellten Heizleistung bestimmt werden.
Die Steuerung 45 betreibt den Wechselrichterschaltkreis 23 in einem Zustand, in welchem die bestimmte Betriebsfrequenz fest ist, und startet einen Induktionsheizbetrieb. In dem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz fest ist, ist auch IN-Betrieb (EIN/AUS-Verhältnis) der Schaltelemente des Wechselrichterschaltkreises 23 fest.
Auf diese Weise wird das Material des Objekts 5, das oberhalb der Heizspule 11a platziert ist, durch die Hauptklassifikation festgestellt und bestimmt, In Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 wird die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 bestimmt. Der Wechselrichterschaltkreis 23 wird bei der Betriebsfrequenz betrieben. Deshalb kann der Wechselrichterschaltkreis 23 in einer festen Art bei der Betriebsfrequenz in Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 betrieben werden, was einen Anstieg des Eingangsstroms unterdrücken kann. Daher kann ein Temperaturanstieg des Wechselrichterschaltkreises 23 unterdrückt werden, wodurch eine Zuverlässigkeitsverbesserung ermöglicht wird.
(Lastbestimmungsprozess während eines Heizbetriebs)
5 ist ein Beziehungsdiagramm des Stroms hinsichtlich der Betriebsfrequenz des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1 bei einer Temperaturänderung des zu heizenden Objekts.
In 5 stellt die dünne Linie eine Charakteristik zu einer Zeit dar, wenn eine Temperatur des Objekts 5 (Topf) klein ist, während die dicke Linie eine Charakteristik darstellt, wenn die Temperatur des Objekts 5 hoch ist.
Wie in 5 gezeigt ist der Grund, warum sich die Charakteristik abhängig von der Temperatur des Objekts 5 ändert, dass sich eine magnetische Kopplung zwischen der Heizspule 11a und dem Objekt 5 aufgrund eines Anstiegs eines elektrischen Widerstands und einer Reduktion einer magnetischen Permeabilität des Objekts 5 verändert, welche durch einen Temperaturanstieg verursacht werden.
6 ist eine Kurve eines Anteils in einer vergrößerten Art, der in 5 von der gestrichelten Linie umgeben ist.
Die Steuerung 25 führt der Heizspule 11a die elektrische Leistung mit einer festen Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 zu, wodurch das Heizen des Objekts 5 implementiert wird. In diesem Fall ändert sich, wie in 6 gezeigt, wenn die Temperatur des Objekts 5 sich von niedrig auf hoch ändert, ein Stromwert (Betriebspunkt), wenn sich die Betriebsfrequenz von einem Punkt A auf einen Punkt B ändert. Zusammen mit einem Temperaturanstieg des Objekts 5 reduziert sich allmählich der Strom.
Der vorstehend erwähnte Stromänderungsbetrag unterscheidet sich abhängig von der Materialart des zu heizenden Objekts. Einige Materialien weisen einen großen Stromänderungsbetrag auf, und die anderen Materialien weisen einen kleinen Stromänderungsbetrag auf.
Wie in 4 gezeigt haben das Objekt 5 (Topf mit einer „großen“ Stromänderung), der als ein schwarzes Rautenzeichen gezeichnet ist, und das Objekt 5 (Topf mit einer „kleinen“ Stromänderung), der als ein schwarzes Quadratzeichen gezeichnet ist, ungefähr die gleichen Werte für den Eingangsstrom und den Ausgangsstrom bei einer geringen Temperatur in einer frühen Spanne des Heizens. Bei dem vorstehend erwähnten Lastbestimmungsprozess bei dem Heizstart werden die Materialien der zu heizenden Objekte 5, die vorstehend beschrieben sind, beide als das magnetische Material festgestellt.
Wenn die Temperaturen der zu heizenden Objekte 5 aufgrund des Heizbetriebs ansteigen, nimmt ein Strom für den Topf mit einer „großen“ Stromänderung, gezeichnet als skiziertes Rautenzeichen, ab. Auf der anderen Seite ist, verglichen mit dem Topf mit einer „großen“ Stromänderung, die Strombetragsabnahme für den Topf mit einer „kleinen“ Stromänderung, gezeichnet als ein skizziertes Quadratzeichen, gering.
Basierend auf der vorstehend erwähnten Tatsache erhält in dem Lastbestimmungsprozess während des Heizbetriebs die Lastbestimmungseinheit 32 einen Stromänderungsbetrag I1 von jedem, dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, in einer Spanne von dem Start einer Leistungsversorgung der Heizspule 11a bis zum Ablauf eines ersten Heizzeitraums. Dann wird, basierend auf dem Stromänderungsbetrag I1 das Material des Objekts 5 durch eine Unterordnungsklassifikation (feiner als die Hauptklassifikation) bestimmt. Insbesondere wird das Material aus einer Materialvielzahl bestimmt, welche in die Kategorie fallen, die in dem vorstehend erwähnten Lastbestimmungsprozess bei dem Heizstart in die Hauptklassifikation fallen.
Zum Beispiel speichert die Lastbestimmungseinheit 32 im Vorhinein ein Verhältnis zwischen dem Stromänderungsbetrag 11 und der Materialart im Zusammenhang mit dem Wert des Eingangsstroms und dem Wert des Spulenstroms, basierend auf experimentellen Daten oder dergleichen.
Dann bestimmt die Lastbestimmungseinheit 32 durch die Unterordnungsklassifikation die Materialart des Objekts 5 unter Bezugnehmen auf die vorgespeicherte Information des Verhältnisses zwischen dem Stromänderungsbetrag 11 und der Materialart, basierend auf wenigstens einem, dem Eingangsstrom, der von der Eingangsstromerkennungseinheit 25a erkannt wird, oder dem Spulenstrom, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25b erkannt wird.
Auf diese Art kann das Material des Objekts 5 durch die Unterordnungsklassifikation als zum Beispiel ein Material aus Eisen, Ferrit-basiertem Edelstahl und dergleichen bestimmt werden, das in die Kategorie des magnetischen Materials fällt.
Mit dem Temperaturanstieg des Objekts 5 nehmen beide, der Eingangsstrom und der Spulenstrom ab. Deshalb kann in dem Lastbestimmungsprozesses während des Heizbetriebs das Material des Objekts 5 unter Verwenden des Stromänderungsbetrags I1 in einem, dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom bestimmt werden. Wenn der Eingangsstrom und der Spulenstrom beide verwendet werden, muss nur ein Stromänderungsbetrag I1=Wurzel{(Änderungsbetrag im Eingangsstrom)²+(Änderungsbetrag im Ausgangsstrom)²} verwendet werden. Beim Verwenden von beiden, dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom, kann eine Bestimmungsgenauigkeit des Materials des Objekts 5 weiter verbessert werden.
Der erste Heizzeitraum kann ein voreingestellter Zeitraum sein, oder kann basierend auf der Heizleistung oder dem Kochmodus bestimmt werden, der durch eine Benutzerbedienung der Bedienungseinheit 40 eingestellt ist.
Nach dem Lastbestimmungsprozess, während der Heizprozess durchgeführt wird, führt die Steuerung 45 einen Steuerbetrieb basierend auf dem Lastbestimmungsergebnis durch. Zum Beispiel kann die Betriebsfrequenz in Übereinstimmung mit der Materialart des Objekts 5 korrigiert werden, das durch die Unterordnungsklassifikation bestimmt wird. Alternativ kann zum Beispiel ein oberer Grenzwert einer Eingangsheizleistung in Übereinstimmung mit der Materialart des Objekts 5 eingestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben wird, basierend auf dem Stromänderungsbetrag in der Spanne von dem Start einer Leistungsversorgung der Heizspule 11a bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums das Material des Objekts 5 durch die Unterordnungsklassifikation als eines aus der Materialvielzahl bestimmt, welches in die Kategorie fällt, die durch das Festlegen von der Unterordnungsklassifikation bestimmt wird. Deshalb kann das Material des Objekts 5 mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
(Erkennung einer Temperaturänderung)
In einem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz fest ist, nehmen die Ströme (Eingangsstrom und Spulenstrom) in Übereinstimmung mit der Temperatur des Objekts 5 ab. Wie in 6 gezeigt, ändert sich, wenn sich die Temperatur des Objekts 5 von niedrig auf hoch ändert, bei den Betriebsfrequenzänderungen der Stromwert (Betriebspunkt) von dem Punkt A auf den Punkt B. Daher nehmen die Ströme mit dem Temperaturanstieg des Objekts 5 ab.
Wegen der vorstehend erwähnten Tatsache erhält die Steuerung 25 einen Stromänderungsbetrag (Eingangsstrom oder Spulenstrom) pro vorbestimmte Zeit (Stromänderungsbetrag ΔI) mit der festen Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23, und erkennt eine Temperaturänderung des Objekts 5 basierend auf dem Stromänderungsbetrag ΔI.
Wie vorstehend beschrieben kann die Temperaturänderung des Objekts 5 basierend auf der Stromänderung erkannt werden. Deshalb kann, verglichen mit einem Temperatursensor oder dergleichen, die Temperaturänderung des Objekts mit einer höheren Geschwindigkeit erkannt werden.
(Wasserkochmodus)
Als nächstes wird ein Betrieb beschrieben, der durchgeführt wird, wenn der Wasserkochmodus zum Durchführen eines Wasserkochbetriebs für Wasser, das in das Objekt 5 eingefüllt wurde, von der Bedienungseinheit 40 als das Koch-Menü (Betriebsmodus) ausgewählt wird.
7 sind Kurven zum Zeigen von Verhältnissen zwischen der Zeit und von jedem, der Betriebsfrequenz, der Temperatur und den Strömen des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
In 7 werden die abgelaufene Zeit und die Charakteristik-Änderungen während des Betriebs in dem Wasserkochmodus gezeigt, nachdem Wasser in das Objekt 5 eingefüllt wird. 7(a) ist eine Kurve der Betriebsfrequenz, 7(b) ist eine Kurve der Temperatur (Wassertemperatur), und 7(c) ist eine Kurve der Ströme (Eingangsstrom und Spulenstrom). Es ist zu beachten, dass Angaben wie ein schwarzes Quadratzeichen in 7(c) Zeichnungen wie dem schwarzen Quadratzeichen in 4 entsprechen.
Wie in 7(a) gezeigt, wird der Wechselrichterschaltkreis 23 mit der festen Betriebsfrequenz gesteuert. Dann steigt, wie in 7(b) gezeigt, die Temperatur (Wassertemperatur) des Objekts 5 allmählich bis zum Kochen an. Nach dem Kochen wird die Temperatur bei ungefähr 100 °C konstant. Zu dieser Zeit nehmen, wie in 7(c) gezeigt, in Übereinstimmung mit dem Temperaturanstieg des Objekts 5 die Ströme allmählich ab. Nachdem das Wasser kocht und die Temperatur konstant wird, wird auch der Eingangsstrom konstant. Insbesondere bedeutet der konstante Strom, dass das Wasser kocht, um das Wasserkochen abzuschließen.
Wie in 7(c) gezeigt nimmt ungeachtet davon, ob das Objekt 5 der Topf mit einer „großen“ Stromänderung oder der Topf mit einer „kleinen“ Stromänderung ist, der Strom allmählich ab. Nachdem das Wasser kocht und die Temperatur konstant wird, wird auch der Eingangsstrom konstant.
Aus der vorstehend erwähnten Tatsache erhält die Steuerung 25 von Ausführungsform 1 den Stromänderungsbetrag pro Zeit (Stromänderungsbetrag ΔI) bei der festen Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23. Wenn der Stromänderungsbetrag ΔI gleich oder kleiner als der Schwellwert wird, wird festgestellt, dass das Wasserkochen abgeschlossen ist.
Vorstehend beschriebene Details des Wasserkochmodus werden bezugnehmend auf 8 beschrieben.
8 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Betriebsbeispiels des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1 in dem Wasserkochmodus.
Als erstes empfängt, nachdem das Objekt 5 durch den Nutzer auf das Heizfeld der Kopfplatte 4 platziert wird, die Bedienungseinheit 40 eine Nutzerbedienung, um ein Heizen zu starten (Eingeben von Heizleistung). Dann führt die Lastbestimmungseinheit 32 den Lastbestimmungsprozess beim Heizstart durch. In dem Lastbestimmungsprozess bei dem Heizstart wird die Kategorie des Materials des zu heizenden Objekts (Topf) 5 durch die Hauptklassifikation unter Verwenden der Lastbestimmungstabelle festgestellt, die das Verhältnis zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom angibt (Schritt ST1). Wenn festgestellt wird, dass keine Last vorhanden ist, steuert die Steuerung 45 die Benachrichtigungseinheit 42, um mitzuteilen, dass keine Last vorhanden ist, wobei eine Steuerung so durchgeführt wird, dass an die Heizspule 11a keine Hochfrequenzleistung von dem Betriebsschaltkreis 50 zugeführt wird.
Als nächstes bestimmt die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 den Wert fd der Betriebsfrequenz f in Übereinstimmung mit der Kategorie des Materials, welches basierend auf dem Ergebnis des Lastbestimmungsprozesses bei dem Heizstart festgestellt wird (Schritt ST2). Zu dieser Zeit wird die Betriebsfrequenz f auf die Betriebsfrequenz f=fd gesetzt, die höher als die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises ist, so dass der Eingangsstrom nicht übermäßig groß wird.
In Schritt ST2 kann die Betriebsfrequenzeinstelleinheit 33 den Wert fd der Betriebsfrequenz f bestimmen, so dass die Hochfrequenzleistung, die der Heizspule 11a zugeführt wird, in Übereinstimmung mit der Kategorie einen Maximalwert aufweist, die von der Hauptklassifikation durch die Lastbestimmungseinheit 32 bestimmt wird. Zum Beispiel wird, wenn das Material des Objekts 5 ein magnetisches Material ist, der Wert fd der Betriebsfrequenz f so bestimmt, dass die elektrische Leistung, die der Heizspule 11a zugeführt wird, 3 kW wird. Weiterhin wird zum Beispiel, wenn das Material des Objekts 5 ein nicht magnetisches Material mit geringem Widerstand ist, der Wert fd der Betriebsfrequenz f so bestimmt, dass die elektrische Leistung, die der Heizspule 11a zugeführt wird, 1 kW wird.
Wie vorstehend beschrieben steigt durch Einstellen der Hochfrequenzleistung auf den Maximalwert, die der Heizspule 11a zugeführt wird, eine Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Objekts 5, um den Stromänderungsbetrag I1 in dem Lastbestimmungsprozess während des Heizbetriebs zu erhöhen. Deshalb kann die Bestimmungsgenauigkeit des Objekts 5 weiter verbessert werden.
Danach steuert die Betriebssteuereinheit 31 den Wechselrichterschaltkreis 23 mit der Betriebsfrequenz f, die auf fd festgelegt ist, wodurch der Induktionsheizbetrieb gestartet wird (Schritt ST3). Die Lastbestimmungseinheit 32 startet ein Messen eines ersten Heizzeitraums t1 zusammen mit dem Start des Induktionsheizbetriebs.
Nachdem das Heizen mit der festen Betriebsfrequenz gestartet ist, steigt die Temperatur (Wassertemperatur) des Objekts 5 allmählich bis zum Kochen an ( 7(b)). Während des Steuerns mit der festen Betriebsfrequenz ändert sich der Eingangsstromwert (Betriebspunkt) bei der Betriebsfrequenz von dem Punkt A auf den Punkt B, wie in 6 gezeigt. Zusammen mit dem Temperaturanstieg des Objekts 5 nimmt der Strom allmählich ab.
Während des Induktionsheizbetriebs berechnet die Stromänderungserkennungseinheit 34 den Stromänderungsbetrag ΔI in vorbestimmten Abtastintervallen (Schritt ST4).
Als nächstes bestimmt die Lastbestimmungseinheit 32, ob der erste Heizzeitraum t1 ab dem Heizstart abgelaufen ist oder nicht (Schritt ST5). Wenn der erste Heizzeitraum t1 ab dem Heizstart abgelaufen ist, kehrt der Betrieb zu Schritt ST4 zurück.
Wenn der erste Heizzeitraum t1 ab dem Heizstart abgelaufen ist, bestimmt die Lastbestimmungseinheit 32 durch die Unterordnungsklassifikation in dem vorstehend erwähnten Lastbestimmungsprozess während des Heizbetriebes das Material des Objekts 5 als ein Material aus einer Materialvielzahl, welches in die Kategorie fällt, die von der Hauptklassifikation bestimmt ist (Schritt ST6).
Wenn der erste Heizzeitraum abgelaufen ist, kann die Steuerung 45 in Schritt ST6 auch den Wechselrichterschaltkreis 23 bei der vorliegenden Betriebsfrequenz zur Lastbestimmung für den vorbestimmten Bestimmungszeitraum steuern. Insbesondere in einem Fall, wo ein Zuführen der Leistung zu der Heizspule 11a gestartet wird, und der erste Heizzeitraum t1 abgelaufen ist, kann die Steuerung 45 den Wechselrichterschaltkreis 23 bei der voreingestellten Betriebsfrequenz zur Lastbestimmung für den vorbestimmten Bestimmungszeitraum steuern. Die Lastbestimmungseinheit 32 kann das Material des Objekts 5 basierend auf dem Änderungsbetrag I1 bestimmen, der zwischen dem Strom bei dem Start einer Leistungsversorgung der Heizspule 11a und dem Strom nach Ablauf des ersten Heizzeitraums t1 erzeugt wird.
Als nächstes stellt die Steuerung 45 einen Schwellwert (Iref) des Stromänderungsbetrags ΔI in Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 ein, welches durch die Lastbestimmungseinheit 32 in Schritt ST6 (Schritte ST7) bestimmt wird. Ein Anfangswert des Schwellwerts (Iref) kann voreingestellt sein, oder kann über die Bedienungseinheit 40 oder dergleichen eingebbar sein. Alternativ kann der Anfangswert des Schwellwerts aus dem Ergebnis des Lastbestimmungsprozesses bei dem Heizstart in Schritt ST1 bestimmt werden.
Der Schwellwert (Iref) wird so eingestellt, dass je größer der Stromänderungsbetrag I1 während des ersten Heizzeitraums t1 in dem Material des Objekts 5 ist, der von der Lastbestimmungseinheit 32 bestimmt wird, desto größer wird der Schwellwert (Iref) eingestellt. Insbesondere dann, wenn das Material des Objekts 5 einen kleinen Stromänderungsbetrag I1 aufweist, wird eine Kochbestimmungsbedingung eng gesetzt (der Schwellwert wird klein eingestellt), so dass zum Beispiel der Stromänderungsbetrag ΔI pro vorbestimmte Zeit durch Rauschen verdeckt wird, das während einer Erkennung des Stroms erzeugt wird. Weiterhin wird, wenn das Material des Objekts 5 den großen Stromänderungsbetrag I1 aufweist, die Kochbestimmungsbedingung weit gesetzt (der Schwellwert wird hoch eingestellt). Auf diese Art kann das Kochen in Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 mit hoher Genauigkeit erkannt werden.
Nach Schritt ST7 bestimmt die Steuerung 45, ob oder nicht der Stromänderungsbetrag ΔI gleich oder kleiner als der Schwellwert (Iref) ist, der in Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 eingestellt wird (Schritt ST8).
Wenn sich die Temperatur des Objekts 5 von niedrig auf hoch ändert, nimmt der Stromänderungsbetrag ΔI ab (7(c)). Nachdem das Wasser kocht und die Temperatur konstant wird, wird auch der Strom konstant (7(c)). Basierend auf dem konstanten Strom bestimmt die Steuerung 45, dass der Stromänderungsbetrag ΔI des Stroms gleich oder kleiner als der Schwellwert (Iref) in dem ersten Heizzeitraum t1 geworden ist.
Wenn der Stromänderungsbetrag ΔI gleich oder kleiner als der Schwellwert wird, löst die Betriebssteuereinheit 31 der Steuerung 45 die Festlegung der Betriebsfrequenz und erhöht die Betriebsfrequenz f des Wechselrichterschaltkreises 23 um den Erhöhungsbetrag Δf (f=fd+fΔ), um die Hochfrequenzleistung (Heizleistung) zu reduzieren, die der Heizspule 11a zugeführt wird (Schritt ST9). Insbesondere während einer Wärmeaufrechterhaltung für das Objekt 5 ist die Heizleistung nicht erforderlich, die hoch genug ist, um die Temperatur zu erhöhen. Deshalb wird ein Heizbetrag von der Heizspule 11a an das Objekt 5 reduziert.
Die Steuerung 45 benutzt die Benachrichtigungseinheit 42 in zum Mitteilen des Abschlusses des Wasserkochens (Schritt ST10). Die Benachrichtigungseinheit 42 gibt den Kochabschluss an der Anzeigeeinheit 41 an, oder gibt dem Nutzer eine Audio-Mitteilung unter Verwenden eines Lautsprechers (nicht gezeigt), und deshalb ist ein Verfahren dazu nicht speziell eingeschränkt.
Wie vorstehend beschrieben wird in dem Wasserkochmodus zum Einstellen der Wasserkochbetriebs der Änderungsbetrag ΔI des Stroms pro vorbestimmter Zeit in dem Zustand erhalten, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist. Wenn der Änderungsbetrag pro vorbestimmte Zeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist, wird der Abschluss des Wasserkochens durch die Benachrichtigungseinheit 42 mitgeteilt.
Deshalb kann der Wasserkochabschluss schnell mitgeteilt werden. Dementsprechend kann der Induktionsherd erzielt werden, der einfach zu nutzen ist.
Weiterhin benötigt die Steuerung 45 keinen hochgenauen Mikrocomputer, um den Stromänderungsbetrag ΔI des Eingangsstroms zu berechnen. Deshalb kann der Induktionsherd erzielt werden, der in der Lage ist, ein Wasserkochen durch ein kostengünstiges Verfahren zu erkennen.
Weiterhin wird das Material des Objekts 5 durch die Hauptklassifikation von der Lastbestimmungseinheit 32 bestimmt, so dass der Schwellwert (Iref) in Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 eingestellt wird. Deshalb kann die Wasserkocherkennung in Übereinstimmung mit dem Material des Objekts 5 mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
(Varianten)
Als nächstes werden Varianten des Lastbestimmungsprozesses während des Heizbetriebs beschrieben.
(Bestimmung unter Berücksichtigung von Temperatur in früher Spanne des Heizens)
Der Stromänderungsbetrag I1 in der Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums t1 hängt von dem Temperaturänderungsbetrag des Objekts 5 ab, und ist deshalb von der Temperatur des Objekts 5 in der frühen Spanne des Heizens beeinflusst. Deshalb kann durch Bestimmen des Materials unter Berücksichtigung der Temperatur des Objekts 5 bei dem Heizstart das Material mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.
9 ist ein charakteristisches Diagramm für eine Lastbestimmung für das zu heizende Objekt basierend auf dem Verhältnis zwischen dem Heizspulestrom und dem Eingangsstrom des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
In 9 ist ein Fall gezeigt, wo das Objekt 5, das als ein schwarzes Rautenzeichen (Topf mit einer „großen“ Stromänderung) gezeichnet ist, und dem Objekt 5, das als ein schwarzes Quadratzeichen (Topf mit einer „kleinen“ Stromänderung) gezeichnet ist, in der frühen Spanne des Heizens eine mittlere Temperatur aufweisen.
Verglichen mit dem vorstehend erwähnten Fall, der in 4 gezeigt ist, wo die Temperatur in der frühen Spanne des Heizens niedrig ist, sind die gezeichneten Positionen unterschiedlich. Zusätzlich sind die Stromänderungsbeträge reduziert, bis die Temperatur hoch wird.
Wegen der vorstehend erwähnten Tatsache erhält die Lastbestimmungseinheit 32 die Temperatur des Objekts 5, welches von der Temperaturerkennungseinheit 30 bei dem Heizstart erkannt wird. Dann bestimmt in dem Lastbestimmungsprozess während des Heizbetriebs die Lastbestimmungseinheit 32 durch die Unterordnungsklassifikation das Material des Objekts 5 als ein Material aus der Materialvielzahl, welches in die Kategorie fällt, die von der Hauptklassifikation basierend auf der Temperatur des Objekts 5 bestimmt wird, welche von der Temperaturerkennungseinheit 30 bei dem Heizstart erkannt wird, und dem Stromänderungsbetrag I1 in der Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums t1.
Zum Beispiel wird ein Verhältnis zwischen dem Stromänderungsbetrag I1 und der Materialart, die durch experimentelle Daten oder dergleichen erhalten wird, im Vorhinein im Zusammenhang mit der Temperatur in der frühen Spanne des Heizens gespeichert. Dann bezieht sich die Lastbestimmungseinheit 32 auf die vorgespeicherte Information des Verhältnisses zwischen dem Stromänderungsbetrag I1 und der Materialart, basierend auf der Temperatur des Objekts 5 bei dem Heizstart und dem Stromänderungsbetrag I1, um die Materialart des Objekts 5 durch Unterordnungsklassifikation zu bestimmen.
Auf diese Art kann das Material des Objekts 5 mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.
(Bestimmung unter Berücksichtigung von Hochfrequenzleistung)
Die Temperaturänderungsrate des Objekts 5 hängt von der Hochfrequenzleistung (Heizleistung) ab, die der Heizspule 11a zugeführt wird, und der Stromänderungsbetrag I1 in der Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums t1 wird von der Hochfrequenzleistung beeinflusst. Deshalb kann durch Bestimmen des Materials unter Berücksichtigung der Hochfrequenzleistung (Betriebsfrequenz) in der Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums t1 das Material mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.
10 sind Kurven zum Zeigen von Verhältnissen zwischen der Zeit und von jedem, der Betriebsfrequenz, der Temperatur und der Ströme des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1.
In 10 sind die abgelaufene Zeit und die Charakteristik-Änderungen in dem Fall gezeigt, wo die Betriebsfrequenz verglichen mit dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, höher eingestellt ist (die Hochfrequenzleistung ist niedriger eingestellt). 10(a) ist eine Kurve der Betriebsfrequenz, 10(b) ist eine Kurve der Temperatur (Wassertemperatur), und 10(c) ist eine Kurve der Ströme (Eingangsstrom und Spulenstrom).
Wenn die Hochfrequenzleistung, welche in die Heizspule 11a eingespeist wird, so klein wie in 10(b) gezeigt ist, steigt die Temperatur bis zum Kochen langsam an. Weiterhin fällt, wie in 10(c) gezeigt, ungeachtet davon, ob das Objekt 5 ein Topf mit einer „großen“ Stromänderung ist, oder der Topf mit einer „kleinen“ Stromänderung, der Strom langsam ab. Im Ergebnis wird der Stromänderungsbetrag I1 in dem ersten Heizzeitraum t1 verglichen mit dem des Beispiels kleiner, das in 7 gezeigt ist.
Basierend auf der vorstehend erwähnten Tatsache bestimmt in dem Lastbestimmungsprozess während des Heizbetriebs die Lastbestimmungseinheit 32 durch die Unterordnungsklassifikation das Material des Objekts 5 als ein Material aus der Materialvielzahl, welches in die Kategorie fällt, die von der Hauptklassifikation basierend auf der Hochfrequenzleistung (Betriebsfrequenz) von dem Betriebsschaltkreis 50 und dem Stromänderungsbetrag I1 in der Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums t1 bestimmt wird.
Zum Beispiel wird ein Verhältnis zwischen dem Stromänderungsbetrag I1 und der Materialart im Vorhinein in Zusammenhang mit der Hochfrequenzleistung durch experimentelle Daten oder dergleichen gespeichert. Dann bezieht sich die Lastbestimmungseinheit 32 auf die vorgespeicherte Information des Verhältnisses zwischen dem Stromänderungsbetrag I1 und der Materialart, basierend auf der Hochfrequenzleistung und dem Stromänderungsbetrag I1 in dem ersten Heizzeitraum t1, um die Materialart des Objekts 5 durch Unterordnungsklassifikation zu bestimmen.
Auf diese Art kann das Material des Objekts 5 mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.
(Einstellen von erstem Heizzeitraum t1)
In dem vorstehend erwähnten Lastbestimmungsprozess in dem Wasserkochmodus wird die Lastbestimmung vor der Erkennung eines Kochens nach dem Heizstart durchgeführt. Insbesondere ist gewünscht, den ersten Heizzeitraum t1 vor einer Kochzeit einzustellen.
Aus dem vorstehend erwähnten Grund stellt in dem Lastbestimmungsprozess während des Heizbetriebs die Lastbestimmungseinheit 32 den ersten Heizzeitraum t1 in Übereinstimmung mit einem Stromänderungsbetrag I2 von wenigstens einem, dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom, in einer Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf einer zweiten Heizzeitdauer t2 ein, die kürzer ist als die erste Heizzeitdauer t1.
11 sind Diagramme, welche Verhältnisse zwischen der Zeit und von jedem, der Betriebsfrequenz, der Temperatur und der Ströme in dem Induktionsherd gemäß Ausführungsform 1 zeigen.
In 11 sind die abgelaufene Zeit und die Charakteristik-Änderungen gezeigt, wenn eine Wassermenge in dem Objekt 5, verglichen mit dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, kleiner ist. 11(a) ist ein Diagramm der Betriebsfrequenz, 11(b) ist ein Diagramm der Temperatur (Wassertemperatur) und 11(c) ist ein Diagramm der Ströme (Eingangsstrom und Spulenstrom).
Wie in 11(b) gezeigt, wird wenn die Wassermenge in dem zu heizenden Objekt 5 gering ist, die Heizzeit bis zum Kochen verkürzt. Weiterhin fällt, wie in 11(c) gezeigt, ungeachtet davon, ob das Objekt 5 der Topf mit einer „großen“ Stromänderung oder der Topf mit einer „kleinen“ Stromänderung ist, der Strom plötzlich ab.
Deshalb stellt, wenn der Stromänderungsbetrag I2 in der Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf des zweiten Heizzeitraums t2 ist, die Lastbestimmungseinheit 32 den ersten Heizzeitraum t1 kurz ein.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der Stromänderungsbetrag I2 wie in einem Fall klein ist, wenn die Wassermenge in dem Objekt 5 groß oder die Hochfrequenzleistung klein ist, der erste Heizzeitraum t1 lang eingestellt.
Zum Beispiel wird ein Verhältnis zwischen dem Stromänderungsbetrag I2 und dem ersten Heizzeitraum t1 durch experimentelle Daten oder dergleichen erhalten, die im Vorhinein gespeichert werden. Dann bezieht sich die Lastbestimmungseinheit 32 auf die vorgespeicherte Information, basierend auf dem Stromänderungsbetrag I2 in dem zweiten Heizzeitraum t2, um den ersten Heizzeitraum t1 einzustellen.
Auf dieser Art kann das Material des Objekts 5 mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.
Der erste Heizzeitraum t1 kann auch in Übereinstimmung mit einer Änderungsrate von wenigstens einem, dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom, in der Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf des zweiten Heizzeitraums t2 eingestellt werden. Zum Beispiel fällt, wenn die Änderungsrate groß ist, der Strom plötzlich ab. Deshalb wird der erste Heizzeitraum t1 kurz eingestellt. Wenn die Änderungsrate klein ist, ist die Stromänderung langsam. Deshalb wird der erste Heizzeitraum t1 lang eingestellt.
Der Einstellbetrieb des ersten Heizzeitraums t1 kann periodisch für eine Vielzahl von Zeiten durchgeführt werden.
(Kombination von Varianten)
Die vorstehend erwähnten Varianten des Lastbestimmungsprozesses während des Heizbetriebs können auch willkürlich kombiniert werden. Zum Beispiel kann in dem Lastbestimmungsprozesses während des Heizbetriebs die Lastbestimmungseinheit 32 durch eine Unterordnungsklassifikation das Objekt 5 als ein Material aus der Materialvielzahl bestimmen, welches in die Kategorie fällt, die durch die Hauptklassifikation bestimmt wird, basierend auf der Temperatur des Objekts 5, welche von der Temperaturerkennungseinheit 30 bei dem Heizstart erkannt wird, und der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises 50 und dem Stromänderungsbetrag I1 in der Spanne von dem Heizstart bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums t1.
Auf diese Art kann das Material des Objekts 5 mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden.
(Konfigurationsbeispiel des anderen Betriebsschaltkreises)
Nachfolgend wird ein Beispiel mit der Verwendung eines anderen Betriebsschaltkreises beschrieben.
12 ist ein Diagramm, das den anderen Betriebsschaltkreis des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
Der Betriebsschaltkreis 50, der in 12 dargestellt ist, schließt zusätzlich einen Resonanzkondensator 24b in der Konfiguration ein, die in 2 dargestellt ist. Der Rest der Konfiguration ist der gleiche wie der von 2, und die gleichen Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Wie vorstehend beschrieben bilden die Heizspule 11a und die Resonanzkondensatoren den Resonanzschaltkreis. Deshalb werden die Kapazitäten der Resonanzkondensatoren durch die maximale Heizleistung (maximale Eingangsleistung) bestimmt, die für den Induktionsherd erforderlich ist. In dem Betriebsschaltkreis 50, der in 10 dargestellt ist, sind die Resonanzkondensatoren 24a und 24b parallel verbunden, um zu erlauben, eine Kapazität von jedem Kondensator zu halbieren. Deshalb kann, selbst wenn zwei Resonanzkondensatoren verwendet werden, ein kostengünstiger Steuerschaltkreis erzielt werden.
Weiterhin wird durch Anordnen der Spulenstromerkennungseinheit 25b auf der Seite des Resonanzkondensators 24a der Resonanzkondensatoren, die parallel miteinander verbunden sind, der Strom, der durch die Spulenstromerkennungseinheit 25b fließt, zu der Hälfte des Stroms, der auf der Seite der Heizspule 11a fließt. Deshalb kann die Spulenstromerkennungseinheit 25b mit einer geringen Größe und einer geringen Kapazität verwendet werden, eine kleiner und kostengünstiger Steuerschaltkreis kann erhalten und ein kostengünstiger Induktionsherd kann erlangt werden.
Obwohl in Ausführungsform 1 der Wechselrichterschaltkreis vom Typ einer Halbbrücke 23 beschrieben wurde, kann auch eine Konfiguration verwendet werden, die einen Vollbrücken-typischen oder Einzelschalter-Spannungsresonanz-typischen Wechselrichter oder andere Wechselrichter nutzt.
Weiterhin kann auch, obwohl das Verfahren einer Verwendung des Verhältnisses zwischen dem Spulenstrom und dem Primärstrom in dem Lastbestimmungsprozess bei dem Heizstart beschrieben wurde, der von der Lastbestimmungseinheit 32 durchgeführt wird, ein Erkennungsverfahren für Resonanzspannungen über beide Busse des Resonanzkondensators zum Durchführen des Lastbestimmungsprozesses verwendet werden, und deshalb kann jegliches Lastbestimmungsverfahren genutzt werden.
In der vorstehenden Beschreibung wurde das Verfahren beschrieben, in welchem die Betriebsfrequenz geändert wird, um die Hochfrequenzleistung (Heizleistung) zu steuern, es kann jedoch auch ein Verfahren verwendet werden, bei welchem das EINSchalten (EIN/AUS-Verhältnis) der Schaltelemente des Wechselrichterschaltkreises 23 geändert wird, um die Heizleistung zu steuern.
Ausführungsform 2
In Ausführungsform 2 wird der vorstehend beschriebene Betriebsschaltkreis 50 gemäß Ausführungsform 1 im Detail beschrieben.
13 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Teils des Betriebsschaltkreises des Induktionsherds gemäß Ausführungsform 2. 13 ist eine Darstellung nur einer Konfiguration eines Teils des Betriebsschaltkreises 50 gemäß vorstehend beschriebener Ausführungsform 1.
Wie in 13 dargestellt schließt der Wechselrichterschaltkreis 23 einen Satz von Armen ein, die zwei Schaltelemente (IGBTs 23a und 23b) einschließen, welche in Reihe zwischen positiven und negativen Bussen miteinander verbunden sind, und die Dioden 23c und 23d, welche entsprechend umgekehrt parallel zu den Schaltelementen angebunden sind.
Der IGBTs 23a und der IGBT 23b werden gesteuert, um mit Betriebssignalen von der Steuerung 45 ein- und ausgeschaltet zu werden.
Die Steuerung 45 gibt die Betriebssignale zum abwechselnden Ein- und Ausschalten des IGBT 23a und des IGBT 23b aus, so dass der IGBT 23b in einen AUS-Zustand versetzt wird, während der IGBT 23a EIN ist, und der IGBT 23b in einen EIN-Zustand versetzt wird, während der IGBT 23a AUS ist.
Auf diese Art formen der IGBT 23a und der IGBT 23b einen Halbbrückenwechselrichter, der zum Betreiben der Heizspule 11a ausgelegt ist.
Der IGBT 23a und der IGBT 23b bilden gemäß der vorliegenden Erfindung einen „Halbbrückenwechselrichterschaltkreis“.
Die Steuerung 45 gibt die Betriebssignale mit der hohen Frequenz in den IGBT 23a und den IGBT 23b abhängig von der eingegebenen elektrischen Leistung (Heizleistung) ein, um eine Heizausgabe anzupassen. Die Betriebssignale, welche an den IGBT 23a und den IGBT 23b ausgegeben werden, werden in einem Bereich der Betriebsfrequenz variiert, die größer als die Resonanzfrequenz eines Lastschaltkreises ist, welcher die Heizspule 11a und den Resonanzkondensator 24a einschließt, um einen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, in einer verzögerten Phase fließend zu steuern, verglichen mit einer Spannung, die auf den Lastschaltkreis angewendet wird.
Als nächstes wird der Steuerbetrieb der eingespeisten elektrischen Leistung (Heizleistung) mit der Betriebsfrequenz und dem EIN-Schaltverhältnis des Wechselrichterschaltkreises 23 beschrieben.
14 sind Schaubilder zum Darstellen eines Beispiels der Betriebssignale eines Halbbrückenschaltkreises gemäß Ausführungsform 2. 14(a) ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter in einem hohen Heizleistungszustand. 14(b) ist ein Beispiel der Betriebssignale der entsprechenden Schalter in einem niedrigen Heizleistungszustand.
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 Wechselrichterschaltkreises 23 aus.
Die Frequenz von jedem der Betriebssignale wird variiert, um die Ausgabe des Wechselrichterschaltkreises 23 zu erhöhen oder zu verringern.
Zum Beispiel nähert sich, wie in 14(a) dargestellt, wenn die Betriebsfrequenz reduziert wird, die Frequenz des Hochfrequenzstroms, welcher der Heizspule 11a zugeführt wird, der Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises an, mit dem Ergebnis, dass die elektrische Leistung, die in die Heizspule 11a eingespeist wird, erhöht wird.
Auf der anderen Seite weicht, wie in 14(b) dargestellt, wenn die Betriebsfrequenz erhöht wird, die Frequenz des Hochfrequenzstroms, welcher der Heizspule 11a zugeführt wird, von der Resonanzfrequenz des Lastschaltkreis ab, mit dem Ergebnis, dass die elektrische Leistung, welche in die Heizspule 11a eingespeist wird, reduziert wird.
Weiterhin variiert die Steuerung 45 die Betriebsfrequenz, um die eingespeiste elektrische Leistung wie vorstehend beschrieben zu steuern, und kann auch das EIN-Schaltverhältnis des IGBT 23a und des IGBT 23b des Wechselrichterschaltkreises 23 variieren, um einen Zeitraum zu steuern, in welchem die Ausgabespannung des Wechselrichterschaltkreises 23 angewendet wird, und somit die elektrische Leistung, welche an der Heizspule 11a eingespeist wird, zu steuern.
In einem Fall des Erhöhens der Heizleistung wird ein Verhältnis (EIN-Schaltverhältnis) einer EIN-Zeit des IGBT 23a (AUS-Zeit des IGBT 22b) in einer Spanne der Betriebssignale erhöht, um eine Spannungsanwendungszeitbreite in einem Zeitraum zu erhöhen.
Auf der anderen Seite wird in einem Fall des Reduzierens der Heizleistung das Verhältnis (EIN-Schaltverhältnis) der EIN-Zeit des IGBT 23a (AUS-Zeit des IGBT 23b) in einer Spanne der Betriebssignale verringert, um die Spannungsanwendungszeitbreite in einem Zeitraum zu reduzieren.
In einem Beispiel von 14(a) ist ein Fall dargestellt, wo Verhältnisse einer EIN-Zeit T11a von dem IGBT 23a (AUS-Zeit des IGBT 23b) und einer AUS-Zeit T11b von dem IGBT 23a (EIN-Zeit von dem IGBT 23b) in einer Spanne T11 der Betriebssignale die gleichen sind (EIN-Schaltverhältnis von 50 %).
Auf der anderen Seite ist in einem Beispiel von 14(b) ein Fall eines Falles dargestellt, wo Verhältnisse einer EIN-Zeit T12a von dem IGBT 23a (AUS-Zeit von dem IGBT 23b) und eine AUS-Zeit T12b von dem IGBT 23a (EIN-Zeit von den IGBT 23b) in einer Spanne T12 der Betriebssignale die gleichen sind (EIN-Schaltverhältnis von 50 %).
Die Steuerung 45 hält das EIN-Schaltverhältnis von dem IGBT 23a und dem IGBT 23b des Wechselrichterschaltkreises 23 in dem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 fest ist, beim Bestimmen des Stromänderungsbetrags ΔI in dem Eingangsstrom (oder dem Spulenstrom) pro vorbestimmte Zeit fest, wie vorstehend in Ausführungsform 1 beschrieben.
Auf diese Art kann der Strom von Änderungsbetrag ΔI in dem Eingangsstrom (oder dem Spulenstrom) pro vorbestimmte Zeit in einem Zustand bestimmt werden, in welchem die elektrische Leistung, die in die Heizspule 11a eingespeist wird, fest ist.
Ausführungsform 3
In Ausführungsform 3 ist der Wechselrichterschaltkreis 23 beschrieben, der einen Vollbrückenschaltkreis nutzt.
15 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Teils eines Betriebsschaltkreises von einem Induktionsherd gemäß Ausführungsform 3. In 15 werden nur Unterschiede von dem vorstehend beschriebenen Betriebsschaltkreis 50 in Ausführungsform 1 dargestellt.
In Ausführungsform 3 sind zwei Heizspulen für ein Heizfeld vorgesehen. Die zwei Heizspulen weisen entsprechend unterschiedliche Durchmesser auf und sind zum Beispiel konzentrisch angeordnet. Im Folgenden 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.
Die Anzahl und die Anordnung der Heizspulen ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine Konfiguration angenommen werden, in welcher eine Vielzahl von Heizspulen um eine Heizspule angeordnet ist, die in dem Zentrum des Heizfelds liegt.
Der Wechselrichterschaltkreis 23 schließt drei Sätze von Armen ein, von denen jeder zwei Schaltelemente (IGBTs) einschließt, welche in Reihe zwischen positiven und negativen Bussen miteinander verbunden sind, und Dioden, welche entsprechend umgekehrt parallel zu den Schaltelementen angebunden sind. Im Folgenden wird von den drei Armsätzen ein Satz als „gemeinsamer Arm“ bezeichnet, und die anderen zwei Armsätze entsprechend als „innerer Spulenarm“ und „äußerer Spulenarm“.
Der gemeinsame Arm ist ein Arm, der mit der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c verbunden ist, und schließt einen IGBT 232a, einen IGBT 232b, eine Diode 232c und eine Diode 232d ein.
Der innere Spulenarm ist mit der inneren Spule 11b verbunden, und schließt einen IGBT 231a, einen IGBT 231b, eine Diode 231c und eine Diode 231d ein.
Der äußere Spulenarm ist mit der äußeren Spule 11c verbunden, und schließt einen IGBT 233a, einen IGBT 233b, eine Diode 233c und eine Diode 233d ein.
Der IGBT 232a und der IGBT 232b des gemeinsamen Arms, der IGBT 231a und der IGBT 231b des inneren Spulenarms, und der IGBT 233a und der IGBT 233b des äußeren Spulenarms werden mit den Betriebssignalen betrieben, die von der Steuerung 45 ausgegeben werden, um ein- und ausgeschaltet zu 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 AUS-Zustand versetzt wird, während der IGBT 232a EIN ist, und der IGBT 232b in einen EIN Zustand versetzt wird, während der IGBT 232a AUS ist.
In ähnlicher Weise gibt die 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, der zum Betreiben der inneren Spule 11b ausgelegt ist. Weiterhin bilden der gemeinsame Arm und der äußere Spulenarm einen Vollbrückenwechselrichter, der zum Betreiben der äußeren Spule 11c ausgelegt ist.
Der gemeinsame Arm und der innere Spulenarm bilden gemäß der vorliegenden Erfindung einen „Vollbrückenwechselrichterschaltkreis“. Weiterhin bilden der gemeinsame Arm und der äußere Spulenarm gemäß der vorliegenden Erfindung einen „Vollbrückenwechselrichterschaltkreis“.
Ein Lastschaltkreis, welcher die innere Spule 11b und einen Resonanzkondensator 24c einschließt, ist zwischen einem Ausgabepunkt (Knoten von dem IGBT 232a und dem IGBT 232b) des gemeinsamen Arms und einem Ausgabepunkt (Knoten von dem IGBT 231a und den IGBT 231b) des inneren Spulenarms angebunden.
Ein Lastschaltkreis, welcher die äußere Spule 11c und einen Resonanzkondensator 24d einschließt, ist zwischen dem Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms und einem Ausgabepunkt (Knoten von dem IGBT 233a und dem IGBT 233b) des äußeren Spulenarms angebunden.
Die innere Spule 11b ist eine Heizspule, die in einer im Wesentlichen kreisförmigen Form gewunden ist und eine kleinen Außenform aufweist, und die äußere Spule 11c ist in der Umgebung der inneren Spule 11b angeordnet.
Ein Spulenstrom, der durch die innere Spule 11b fließt, wird von einer Spulenstromerkennungseinheit 25c erkannt. Die Spulenstromerkennungseinheit 25c erkennt zum Beispiel eine Spitze eines Stroms, der durch die innere Spule 11b fließt, und gibt ein Spannungssignal an die Steuerung 45 aus, das einem Spitzenwert eines Heizspulenstroms entspricht.
Ein Spulenstrom, der durch die äußere Spule 11c fließt, wird von einer Spulenstromerkennungseinheit 25d erkannt. Die Spulenstromerkennungseinheit 25d erkennt zum Beispiel eine Spitze eines Stroms, der durch die äußere Spule 11c fließt, und gibt ein Spannungssignal an die Steuerung 45 aus, das einem Spitzenwert eines Heizspulenstroms entspricht.
Die Steuerung 45 gibt die Betriebssignale mit der hohen Frequenz an den Schaltelementen (IGBTs) von jedem Arm abhängig von der eingespeisten 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 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 eines Lastschaltkreises ist, welcher die äußere Spule 11c und den Resonanzkondensator 24d einschließt, um einen Strom, der durch den Lastschaltkreis fließt, in einer verzögerten Phase fließend zu steuern, verglichen mit einer Spannung, die auf den Lastschaltkreis angewendet wird.
Als nächstes wird ein Steuerbetrieb der eingespeisten elektrischen Leistung (Heizleistung) mit einer Phasendifferenz zwischen den Armen des Wechselrichterschaltkreises 23 beschrieben.
16 sind Schaubilder zum Darstellen eines Beispiels der Betriebssignale von dem Vollbrückenschaltkreis gemäß Ausführungsform 3.
16 (a) ist ein Beispiel von den Betriebssignalen der entsprechenden Schalter und einem Versorgungs-Timing von jeder der Heizspulen in dem hohen Heizleistungszustand.
16 (b) ist ein Beispiel von den Betriebssignalen der entsprechenden Schalter und einem Versorgungs-Timing von jeder der Heizspulen in dem niedrigen Heizleistungszustand.
Die Versorgungs-Timings, die in 16(a) und 16(b) dargestellt sind, beziehen sich auf eine Potenzialdifferenz der Ausgabepunkte (Knoten von Paaren von IGBTs) der entsprechenden Arme, und ein Zustand, in welchem der Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms kleiner ist als der Ausgabepunkt des inneren Spulenarms, und der Ausgabepunkt des äußeren Spulenarms ist mit „EIN“ angegeben. Auf der anderen Seite sind ein Zustand, in welchem der Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms höher ist als der Ausgabepunkt des inneren Spulenarms und der Ausgabepunkt des äußeren Spulenarms, und ein Zustand des gleichen Potenzials mit „AUS“ angegeben.
Wie in 16 dargestellt, gibt die Steuerung 45 Betriebssignale mit einer hohen Frequenz an den IGBT 232a und den IGBT 232b des gemeinsamen Arms aus, die höher ist als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises.
Zusätzlich gibt die Steuerung 45 Betriebssignale an den IGBT 231a und den IGBT 231b des inneren Spulenarms und den IGBT 233a und den IGBT 233b des äußeren Spulenarms aus, die in einer Phase relativ zu den Betriebssignalen des gemeinsamen Arms fortgeschritten sind. Frequenzen der Betriebssignale der entsprechenden Arme sind die gleiche Frequenz, und EIN-Schaltverhältnisse davon sind auch die gleichen.
An den Ausgabepunkt (Knoten von einem Paar von IGBTs) von jedem Arm wird, abhängig von dem EIN/AUS-Zustand von dem Paar von IGBTs, ein positives Buspotenzial oder ein negatives Buspotenzial ausgegeben, welches eine Ausgabe von dem DC-Leistungsversorgungschaltkreis ist, während es bei der hohen Frequenz geschaltet wird. Auf diese Art wird die Potenzialdifferenz zwischen dem Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms und dem Ausgabepunkt des inneren Spulenarms auf die innere Spule 11b angewendet. In ähnlicher Weise wird die Potenzialdifferenz zwischen dem Ausgabepunkt des gemeinsamen Arms und dem Ausgabepunkt des äußeren Spulenarms auf die äußere Spule 11c angewendet.
Deshalb kann die Phasendifferenz zwischen den Betriebssignalen des gemeinsamen Arms und den Betriebssignalen des inneren Spulenarms und des äußeren Spulenarms erhöht oder verringert werden, um Hochfrequenzspannungen anzupassen, die auf die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c angewendet werden, und Hochfrequenzausgabeströme und die Eingabeströme 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 Spanne zu erhöhen. Eine obere Grenze von der Phase α zwischen den Armen ist ein Fall einer umgekehrten Phase (Phasendifferenz von 180°), und eine Ausgabespannungswellenform zu dieser Zeit ist eine im Wesentlichen rechtwinklige Welle.
In dem Beispiel von 16(a) wird ein Fall dargestellt, wo die Phase α zwischen den Armen 180° ist. Zudem wird ein Fall dargestellt, wo das EIN-Schaltverhältnis der Betriebssignale von jedem Arm 50 % ist, das heißt ein Fall, wo Verhältnisse von einer EIN-Zeit T13a und einer AUS-Zeit T13b in einer Spanne T13 die gleichen sind.
In diesem Fall weisen eine Versorgung-EIN-Zeitbreite T14a und eine Versorgung-AUS-Zeitbreite T14b der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c in einer Spanne T14 der Betriebssignale das gleiche Verhältnis auf.
In dem Fall des Reduzierens der Heizleistung wird die Phase α zwischen den Armen verglichen mit dem hohen Heizleistungszustand reduziert, um die Spannungsanwendungszeitbreite in einer Spanne zu reduzieren. Eine niedrige Grenze der Phase α zwischen den Armen wird zum Beispiel auf solch eine Stufe eingestellt, dass ein Überstrom, der durch die Schaltelemente fließt und diese zerstört, im Verhältnis zu der Phase des Stroms vermieden wird, der zum Beispiel zu der Zeit des Einschaltens durch den Lastschaltkreis fließt.
In dem Beispiel von 16(b) wird ein Fall dargestellt, wo die Phase α zwischen den Armen verglichen zu 16(a) reduziert ist. Die Frequenz und das EIN-Schaltverhältnis der Betriebssignale von jedem Arm sind die gleichen wie in 16(a).
In diesem Fall ist die Versorgungs-EIN-Zeitbreite T14a der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c in einer Spanne T14 der Betriebssignale ein Zeitraum, welcher der Phase α zwischen den Armen entspricht.
Auf diese Art kann die elektrische Leistung (Heizleistung), welche in die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c eingespeist wird, mit der Phasendifferenz zwischen den Armen gesteuert werden.
In der vorstehenden Beschreibung wurde der Fall beschrieben, wo beide, die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c, den Heizbetrieb durchführen, doch das Betreiben des inneren Spulenarms oder des äußeren Spulenarms kann gestoppt werden, so dass nur eine von der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c den Heizbetrieb durchführen können.
Die Steuerung 45 versetzt jede der Phasen α zwischen den Armen und das EIN-Schaltverhältnis der Schaltelemente von jedem Arm in einen festen Zustand, in dem Zustand, in welchem die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 23 beim Bestimmen des Stromänderungsbetrags ΔI des Eingangsstroms (oder des Spulenstroms) pro vorbestimmter Zeit fest ist, wie vorstehend in Ausführungsform 1 beschrieben. Die anderen Vorgänge sind ähnlich zu vorstehend beschriebener Ausführungsform 1.
Auf diese Art kann der Stromänderungsbetrag ΔI in dem Eingangsstrom (oder dem Spulenstrom) pro vorbestimmter Zeit in einem Zustand bestimmt werden, in welchem die elektrischen Leistungseingaben an der inneren Spule 11b und der äußeren Spule 11c fest sind.
In Ausführungsform 3 werden der Spulenstrom, der durch die innere Spule 11b fließt, und der Spulenstrom, der durch die äußere Spule 11c fließt, entsprechend von der Spulenstromerkennungseinheit 25c und der Spulenstromerkennungseinheit 25d erkannt.
Deshalb kann in dem Fall, wo beide, die innere Spule 11b und die äußere Spule 11c, den Heizbetrieb durchführen, und selbst in einem Fall, wo eine, die Spulenstromerkennungseinheit 25c und die Spulenstromerkennungseinheit 25d zum Beispiel den Spulenstromwert aufgrund eines Fehlers nicht erkennen können, der Stromänderungsbetrag ΔI des Spulenstroms pro vorbestimmte Zeit basierend auf einem Wert erkannt werden, der von der anderen erkannt wird.
Darüber hinaus kann die Steuerung 45 jeden Stromänderungsbetrag ΔI des Spulenstroms pro vorbestimmter Zeit bestimmen, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25c erkannt wird, und den Stromänderungsbetrag ΔI in dem Spulenstrom pro vorbestimmter Zeit, der von der Spulenstromerkennungseinheit 25d erkannt wird, und den größeren der Stromänderungsbeträge ΔI verwenden, um jeden der Bestimmungsvorgänge durchzuführen, die vorstehend in Ausführungsform 1 beschrieben sind. Darüber hinaus kann ein Mittelwert der Stromänderungsbeträge ΔI verwendet werden, um jeden der vorstehend in Ausführungsform 1 beschriebenen Bestimmungsvorgänge durchzuführen.
Solch eine Steuerung kann durchgeführt werden, um den Stromänderungsbetrag ΔI des Spulenstroms pro vorbestimmte Zeit genauer zu bestimmen, selbst in einem Fall, wo eine von der Spulenstromerkennungseinheit 25c und der Spulenstromerkennungseinheit 25d eine geringe Erkennungsgenauigkeit aufweist.
Obwohl ein IH(Induktionswärme, Induktion Heat) Heizkocher in vorstehenden Ausführungsformen 1 bis 3 beispielhaft für den Induktionsherd der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf jeden Induktionsherd angewendet werden, welcher das Induktionsheizverfahren nutzt, wie einen Reiskocher zum Induktionsheizkochen.
Bezugszeichenliste

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

Claims

Induktionsherd, umfassend: eine Heizspule (11a), die zum Heizen eines zu heizenden Objekts (5) mittels Induktion ausgelegt ist; einen Betriebsschaltkreis (50), der zum Versorgen der Heizspule (11a) mit Hochfrequenzleistung ausgelegt ist; eine Lastbestimmungseinheit (32), die zum Ausführen eines Lastbestimmungsprozesses zum Bestimmen einer Last des Objektes (5) ausgelegt ist; wobei der Prozess die Bestimmung des Materials des Objektes (5) als in eine Materialkategorie von zumindest zweien aus einem magnetischen Material, einem nichtmagnetischen Material hohen Widerstands und einem nichtmagnetischen Material geringen Widerstands fallend durch Hauptklassifikation beinhaltet, eine Steuerung (45), die zum Steuern eines Betriebs des Betriebsschaltkreises (50) ausgelegt ist, um die Hochfrequenzleistung zu steuern, welcher der Heizspule (11a) zugeführt wird; eine Eingangsstromerkennungseinheit (25a), die zum Erkennen eines Eingangsstroms zu dem Betriebsschaltkreis (50) ausgelegt ist; und eine Spulenstromerkennungseinheit (25b), die zum Erkennen eines Spulenstroms ausgelegt ist, der durch die Heizspule (11 a) fließt, wobei die Lastbestimmungseinheit (32) ausgelegt ist zum basierend auf einem Stromänderungsbetrag (11) in wenigstens einem von dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom, in einer Spanne vom Start einer Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf eines ersten Heizzeitraums (t1), Bestimmen, durch eine Unterordnungsklassifikation, des Materials des Objekts (5) das durch die Hauptklassifikation als ein Material aus einer Vielzahl von Materialien bestimmt wurde, wobei die Vielzahl von Materialien in eine Kategorie fallen, die durch die Hauptklassifikation bestimmt wurde, wobei die Steuerung (45) ausgelegt ist, den Betrieb des Betriebsschaltkreises (50) in Übereinstimmung mit einem Bestimmungsergebnis durch die Lastbestimmungseinheit (32) zu steuern.
Induktionsherd nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung (45) ausgelegt ist, um eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises (50) während der Spanne von dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums (t1) zu steuern.
Induktionsherd nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Lastbestimmungseinheit (32) ausgelegt ist zum Bestimmen des Materials des Objekts (5) durch eine Hauptklassifikation als in eine Materialkategorie von wenigstens zwei aus einem magnetischen Material, einem nicht magnetischen Material hohen Widerstands und einem nicht magnetischen Material niedrigen Widerstands fallend, basierend auf einer Beziehung zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom.
Induktionsherd nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung (45) ausgelegt ist zum Betreiben des Betriebsschaltkreises (50), so dass die Hochfrequenzleistung, welche der Heizspule (11 a) zugeführt wird, einen Maximalwert in Übereinstimmung mit der einen Kategorie annimmt, welche durch die Hauptklassifikation von der Lastbestimmungseinheit (32) bestimmt wird; und Festlegen der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises (50) während der Spanne von dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums (t1).
Induktionsherd nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend eine Temperaturerkennungseinheit (30), die zum Erkennen einer Temperatur des Objekts (5) ausgelegt ist, wobei die Lasterkennungseinheit (32) ausgelegt ist, durch eine Unterordnungsklassifikation das Objekt (5) als ein Material aus der Materialvielzahl zu bestimmen, die in die eine Kategorie fällt, welche von der Hauptklassifikation bestimmt wird, basierend auf der Temperatur des Objekts (5), wobei die Temperatur von der Temperaturerkennungseinheit (30) bei dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) erkannt wird; und dem Stromänderungsbetrag (11) in der Spanne von dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums (t1).
Induktionsherd nach einem von Ansprüchen 1 bis 5, bei welchem die Steuerung (45) ausgelegt ist, eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises (50) während der Spanne von dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums (t1) festzulegen; und die Lastbestimmungseinheit (32) ausgelegt ist, um durch eine Unterordnungsklassifikation das Objekt (5) als ein Material aus der Materialvielzahl zu bestimmen, welches in die eine Kategorie fällt, welche durch die Hauptklassifikation bestimmt wird, basierend auf der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises (50) und des Stromänderungsbetrags (11) in der Spanne von dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums (t1).
Induktionsherd nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Temperaturbestimmungseinheit (30), die zum Erkennen einer Temperatur des Objekts (5) ausgelegt ist, wobei die Lastbestimmungseinheit (32) ausgelegt ist, durch eine Hauptklassifikation das Material des Objekts (5) als in eine Materialkategorie von wenigstens zweien aus einem magnetischen Material, einem nicht magnetischen Material hohen Widerstands und einem nicht magnetischen Material niedrigen Widerstands fallend zu bestimmen, basierend auf einer Beziehung zwischen dem Eingangsstrom und dem Spulenstrom; die Steuerung (45) ausgelegt ist, der Betriebsschaltkreis (50) in Übereinstimmung mit der einen Kategorie zu steuern, welche von der Hauptklassifikation durch die Lastbestimmungseinheit (32) bestimmt wird, um eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises (50) festzulegen; und die Lastbestimmungseinheit (32) ausgelegt ist, um durch eine Unterordnungsklassifikation das Objekt (5) als ein Material aus einer Materialvielzahl zu bestimmen, welche in die eine Kategorie fallen, die durch die Hauptklassifikation bestimmt wird, basierend auf der Temperatur des Objekts (5), der Temperatur, die von der Temperaturerkennungseinheit (30) bei dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) erkannt wird, und der Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises (50) und des Stromänderungsbetrags (11) in der Spanne von dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf des ersten Heizzeitraums (t1).
Induktionsherd nach einem von Ansprüchen 1 bis 7, bei welchem die Steuerung (45) ausgelegt ist, um den Betriebsschaltkreis (50) bei einer vorliegenden Betriebsfrequenz zur Lastbestimmung für einen Bestimmungszeitraum zu steuern, wenn die Leistungsversorgung der Heizspule (11a) zu starten ist, und nachdem der erste Heizzeitraum (t1) abläuft; und die Lastbestimmungseinheit (32) ausgelegt ist, das Material des Objektes unter Verwendung einer Differenz zwischen einem Strom bei dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) und einem Strom nach Ablauf von dem ersten Heizzeitraum (t1) als den Stromänderungsbetrag (11) zu bestimmen.
Induktionsherd nach einem von Ansprüchen 1 bis 8, bei welchem die Lastbestimmungseinheit (32) ausgelegt ist, den ersten Heizzeitraum (t1) in Übereinstimmung mit einem Änderungsbetrag oder einem Änderungsverhältnis von wenigstens einem, von dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom, in einer Spanne zwischen dem Start der Leistungsversorgung der Heizspule (11a) bis zum Ablauf eines zweiten Heizzeitraums (t1) einzustellen, die kürzer als der erste Heizzeitraum (t1) ist.
Induktionsherd nach einem von Ansprüchen 1 bis 9, bei welchem die Steuerung (45) ausgelegt ist zum wenn ein Änderungsbetrag (ΔI) pro Zeit von wenigstens einem von dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreises (50) festgelegt ist gleich oder kleiner wird als ein Schwellenwert der entsprechend dem Material des Objektes (5) gesetzt ist, Steuern des Betriebs des Betriebsschaltkreises (50) zum Variieren der Hochfrequenzleistung, welcher der Heizspule (11a) zugeführt wird.
Induktionsherd nach einem von Ansprüchen 1 bis 10, weiterhin umfassend: eine Bedienungseinheit (40), die zum Empfangen eines Betriebs des Auswählens eines Betriebsmodus ausgelegt ist; und eine Benachrichtigungseinheit (42), wobei die Steuerung (45) ausgelegt ist, wenn ein Wasserkochmodus zum Einstellen eines Wasserkochbetriebs für Wasser als der Betriebsmodus ausgewählt ist, zum Betreiben des Betriebsschaltkreises (50); und wenn ein Änderungsbetrag (ΔI) pro vorbestimmte Zeit in wenigstens einem von dem Eingangsstrom oder dem Spulenstrom in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz des Steuerschaltkreises festgelegt ist, gleich oder kleiner wird als ein Schwellenwert, der entsprechend dem Material des Objektes gesetzt ist, Steuern der Benachrichtigungseinheit (42) zum Benachrichtigen über einen Abschluss des Wasserkochens.
Induktionsherd nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem die Steuerung (45) ausgelegt ist, den Schwellenwert so einzustellen, dass sich dieser erhöht, wenn sich der Stromänderungsbetrag (11) des Materials des Objekts (5) erhöht, wobei das Material von der Lastbestimmungseinheit (32) bestimmt ist.
Induktionsherd nach einem von Ansprüchen 1 bis 12, bei welchem die Steuerung (45) ausgelegt ist, eine EIN-Relativeinschaltdauer von Schaltelementen des Betriebsschaltkreis (50) in einem Zustand festzulegen, in welchem eine Betriebsfrequenz des Betriebsschaltkreis (50) festgelegt ist.
Induktionsherd nach einem von Ansprüchen 1 bis 12, bei welchem der Betriebsschaltkreis (50) einen Vollbrückenwechselrichterschaltkreis umfasst, der wenigstens zwei Arme einschließt, von denen jeder zwei Schaltelemente einschließt, die in Reihe miteinander verbunden sind; und die Steuerung (45) ausgelegt ist, eine Betriebsfrequenz der Schaltelemente des Vollbrückenwechselrichterschaltkreises, eine Betriebsphasendifferenz der Schaltelemente zwischen den wenigstens zwei Armen, und eine EIN-Relativeinschaltdauer der Schaltelemente festzulegen.
Induktionsherd nach einem von Ansprüchen 1 bis 12, bei welchem der Betriebsschaltkreis (50) einen Halbbrückenwechselrichterschaltkreis umfasst, die einen Arm einschließt, der zwei Schaltelemente einschließt, die in Reihe miteinander verbunden sind; und die Steuerung (45) ausgelegt ist, um in einem Zustand, in welchem eine Betriebsfrequenz der Schaltelemente des Halbbrückenwechselrichterschaltkreises festgelegt ist, ein EIN-Relativeinschaltdauer der Schaltelemente festzulegen.