感应加热烹调器的制造方法_2

文档序号:8449556阅读:来源:国知局
r>[0043]开关元件23a、23b由例如以硅系来形成的IGBT构成。另外,也可以由碳化硅或者氮化镓系材料等宽能带隙半导体构成。通过在开关元件23a、23b中使用宽能带隙半导体,能够减少开关元件23a、23b的通电损失。另外,即使将开关频率(驱动频率)设为高频(高速),驱动电路的散热也良好,所以能够将驱动电路的散热片设为小型,能够实现驱动电路50的小型化以及低成本化。另外,例示了开关元件23a、23b是IGBT的情况,但不限于此,也可以是MOSFET等其他开关元件。
[0044]通过控制部30来控制该开关元件23a、23b的动作,逆变器电路23根据从控制部30向开关元件23a、23b供给的驱动频率,输出20kHz?50kHz程度的高频交流电力。于是,在加热线圈Ila中流过几十A程度的高频电流,加热线圈Ila通过由于所流过的高频电流而发生的高频磁通,对在正上方的顶板4上所载置的被加热物5进行感应加热。
[0045]对该逆变器电路23连接了由加热线圈Ila以及谐振电容器24a构成的谐振电路。谐振电容器24a与加热线圈Ila串联连接,该谐振电路成为与加热线圈Ila的电感、谐振电容器24a的电容等对应的谐振频率。另外,加热线圈Ila的电感在被加热物5 (金属负载)进行了磁耦合时根据金属负载的特性而变化,谐振电路的谐振频率根据该电感的变化而变化。
[0046]而且,驱动电路50具有输入电流检测单元25a、线圈电流检测单元25b、温度探测单元26。输入电流检测单元25a检测从交流电源(商用电源)21向直流电源电路22输入的电流,将与输入电流值相当的电压信号输出到控制部30。
[0047]线圈电流检测单元25b连接于加热线圈Ila与谐振电容器24a之间。线圈电流检测单元25b检测在加热线圈Ila中流过的电流,将与加热线圈电流值相当的电压信号输出到控制部30。
[0048]温度探测单元26由例如热敏电阻构成,通过从被加热物5向顶板4传热的热来检测温度。另外,不限于热敏电阻,也可以使用红外线传感器等任意的传感器。通过活用由温度探测单元26探测出的温度信息,能够得到可靠性更高的感应加热烹调器100。
[0049]图3是示出图2的感应加热烹调器100中的控制部30的结构的功能框图,参照图3说明控制部30。图3的控制部30是由微型计算机、DSP(数字信号处理器)等构成的用于控制感应加热烹调器100的动作的部件,具备驱动控制单元31、负载判定单元32、驱动频率设定单元33、电流变化检测单元34、期间测量单元35、输入输出控制单元36。
[0050]驱动控制单元31通过向逆变器电路23的开关元件23a、23b输出驱动信号DS而使其进行开关动作,从而驱动逆变器电路23。另外,驱动控制单元31通过控制对加热线圈Ila供给的高频电力,从而控制向被加热物5的加热。该驱动信号DS是由例如规定的导通占空比(On duty)(例如0.5)的20?50kHz程度的规定的驱动频率构成的信号。
[0051]负载判定单元32进行被加热物5的负载判定处理,作为负载判定被加热物5的材质。另外,负载判定单元32将成为负载的被加热物5(锅)的材质大致区分为例如铁或SUS430等磁性材料、SUS304等高电阻非磁性材料、铝或铜等低电阻非磁性材料来进行判定。
[0052]负载判定单元32具有使用输入电流和线圈电流的关系来判定上述被加热物5的负载的功能。图4是示出基于在加热线圈Ila中流过的线圈电流和输入电流的关系的被加热物5的负载判别表格的一个例子的图形。如图4所示,根据在顶板4上所载置的被加热物5的材质(锅负载),线圈电流和输入电流的关系不同。
[0053]在负载判定单元32中,存储了对图4所示的输入电流和线圈电流的相关关系进行了表格化的负载判定表格。另外,负载判定单元32在从驱动控制单元31输出负载判定用的驱动信号而驱动了逆变器电路23时,从输入电流检测单元25a的输出信号,检测输入电流。同时,负载判定单元32从线圈电流检测单元25b的输出信号,检测线圈电流。负载判定单元32基于检测出的线圈电流以及输入电流,根据图4的负载判定表格,判定所载置的被加热物(锅)5的材质。这样,通过在内部存储负载判定表格,能够用廉价的结构来构成自动地判定负载的负载判定单元32。
[0054]另外,在图3的负载判定单元32判定为被加热物5是低电阻非磁性材料的情况下,判断为在感应加热烹调器100中不可加热。然后,输入输出控制单元36进行控制使得向报告单元41输出这个意思,催促使用者变更锅。此时,进行控制使得从驱动电路50不向加热线圈Ila供给高频电力。另外,在负载判定单元32判定为是无负载状态的情况下,输入输出控制单元36以使从报告单元41报告不可加热的方式进行控制,催促使用者载置锅。此时也控制成不对加热线圈Ila供给高频电力。另一方面,负载判定单元32在判定为被加热物5是磁性材料或者高电阻非磁性材料的情况下,判断为这些锅是可由感应加热烹调器100加热的材质。
[0055]驱动频率设定单元33设定在从逆变器电路23向加热线圈Ila进行供给时向逆变器电路23输出的驱动信号DS的驱动频率f。特别是,驱动频率设定单元33具有根据负载判定单元32的判定结果而自动地设定驱动频率f的功能。具体而言,在驱动频率设定单元33中,存储了用于根据例如被加热物5的材质和设定火力来决定驱动频率f的表格。然后,驱动频率设定单元33在被输入了负载判定结果以及设定火力时,通过参照该表格,决定驱动频率f的值fd。另外,驱动频率设定单元33以使输入电流不会过大的方式,设定比谐振电路的谐振频率(图5中的驱动频率fmax)高的频率。
[0056]这样,驱动频率设定单元33根据负载判定结果而利用与被加热物5的材质对应的驱动频率f来驱动逆变器电路23,从而能够抑制输入电流的增加,所以能够抑制逆变器电路23的尚温化来提尚可靠性。
[0057]在以在驱动频率设定单元33中设定了的驱动频率f = fd驱动了逆变器电路23时,电流变化检测单元34检测每隔规定时间的输入电流的电流变化量△ I。图5是示出被加热物5的温度变化时的相对驱动频率f的输入电流的关系的图形。另外,在图5中,细线是被加热物5为低温时的特性,粗线是被加热物5为高温时的特性。如图5所示,输入电流根据被加热物5的温度而变化。特性变化起因于如下:由金属形成的被加热物5的电阻率、磁导率伴随温度变化而变化,驱动电路50中的负载阻抗发生变化。另外,规定时间既可以是预先设定的期间,也可以是能够通过操作部40的操作来变更的期间。
[0058]图6是将由图5的虚线所示的部分放大了的图形。如上所述,关于驱动频率,用比fmax高的频率进行驱动,所以如图6所示,在将驱动频率f固定为fd的状态下驱动了逆变器电路23的情况下,输入电流伴随被加热物5的温度上升而逐渐降低,随着被加热物5从低温成为高温,输入电流(动作点)从点A朝向点B变化。另外,在将驱动频率f固定为fd的状态下,逆变器电路23的开关元件的导通占空比(导通(ON)截止(OFF)比例)也成为固定的状态。
[0059]图7是示出在被加热物5中作为内容物收容水且驱动频率f被固定了的状态下进行了加热时的被加热物5的温度以及输入电流的时间变化的图形。在如图7 (a)那样使驱动频率f固定而进行了加热的情况下,如图7(b)所示,被加热物5的温度(水温)直至沸腾为止逐渐上升。另外,伴随被加热物5的温度上升,如图7(c)所示输入电流逐渐降低(参照图6) ο
[0060]然后,随着水达到沸点,温度变化量变小,与其相应地,输入电流的变化量也变小。在水成为沸腾状态时,温度变化量以及电流变化量△ I变得非常小。因此,图3的电流变化检测单元34在输入电流的电流变化量△ I成为设定电流变化量△ Iref (例如电流变化量为输入电流的3%)以下时,判断为被加热物5成为规定的温度而沸腾(烧水)完成。
[0061]这样,电流变化量Δ I的检测意味着检测被加热物5的温度。通过根据电流变化量Λ I来检测被加热物5的温度变化,从而能够不依赖于被加热物5的材质而检测被加热物5的温度变化。另外,能够通过输入电流的变化,检测被加热物5的温度变化,所以与温度传感器等相比,能够更高速地检测被加热物5的温度变化。
[0062]期间测量单元35测量从开始向加热线圈Ila供给电力起至在电流变化检测单元34中电流变化量△ I成为设定电流变化量△ Iref以下为止的加热期间Th。然后,驱动控制单元31根据由期间测量单元35测量的加热期间Th的长度,降低对加热线圈Ila供给的电力。驱动控制单元31解除驱动频率f = fd的固定,使驱动频率f增加增加量Λ f (f =fd+ Δ f),驱动逆变器电路23。
[0063]特别是,驱动控制单元31根据加热期间Th的长度而使增加量Λ f变化,加热期间Th越长,将增加量Af设定得越小。另外,在驱动控制单元31中,预先存储有表示加热期间Th和增加量Af的关系的表格,驱动控制单元31—边参照该表格一边决定增加量Af。
[0064]图8以及图9是示出在被加热物5内投入水并进行了烧水时的各特性(驱动频率f、温度、输入电流)的时间变化的一个例子的图形。另外,图8和图9是示出在烧水模式时在由同一材质构成的被加热物5内收容了水时的特性的图,图9是示出水的量比图8多时的各特性的图。
[0065]如图8 (a)所示,如果将驱动频率f固定为fd而开始加热,则如图8 (b)所示,被加热物5的温度(水温)直至沸腾为止逐渐上升。在驱动频率固定控制中,伴随被加热物5的温度上升,如图8(c)所示,关于输入电流值,输入电流逐渐降低。另外,如图8(b)、(C)所示,随着温度上升,电流变化量Δ I变小。
[0066]然后,在时刻tl下输入电流的电流变化量Δ I成为设定电流变化量Δ Iref以下的情况下,电流变化检测单元34判断为烧水完成,并且期间测量单元35测量从电力供给开始起至成为设定电流变化量△ Iref以下的时刻tl为止的加热期间Th。
[0067]此处,如图9(a)?(C)所示,在被加热物5的容量(水量)多的情况下,直至电流变化量△ I成为设定电流变化量△ Iref以下的时刻t2为止的加热期间Th比图8中的加热期间Th (时刻tl)更长(t2>tl)。根据被加热物5内的水量,直至输入电流的电流
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