感应加热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用高频磁场产生的感应加热来进行被加热物的加热等的例如包含感应加热烹调装置等的感应加热装置。
【背景技术】
[0002]使用附图，对现有的感应加热装置进行说明。图38是示出现有的感应加热装置的电路结构的图。现有的感应加热装置由以下部分构成:作为商用电源的交流电源101 ;对商用电源进行整流的整流电路102 ;对来自整流电路102的整流后的电压进行平滑的、由扼流线圈104和平滑电容器105构成的平滑电路130 ;将平滑电容器105的输出转换成高频电力，向第I加热线圈106提供高频电力的第I逆变器114 ;将平滑电容器105的输出转换成高频电力，向第2加热线圈107提供高频电力的第2逆变器115 ;检测来自交流电源101的输入电流的输入电流检测部103 ;以及控制部113。控制部113由微型计算机等构成，控制第I逆变器114和第2逆变器115内的半导体开关的动作状态，使得输入电流检测部103的检测值成为设定值。
[0003]在如上构成的现有的感应加热装置中，在2个逆变器114、115中共用整流电路102、扼流线圈104和平滑电容器105，因而能够使电路小型化。
[0004]对如上构成的现有的感应加热装置中的动作进行说明。控制部113控制第I逆变器114和第2逆变器115内的半导体开关的导通时间，使得输入电流值成为预先设定的电流值，其中，所述输入电流值是由变流器等构成的输入电流检测部103检测来自交流电源101的输入电流而得到的。控制部113如上所述进行控制，由此，向与第I逆变器114和第2逆变器115连接的第I加热线圈106和第2加热线圈107提供所需的高频电流。
[0005]并且，利用向第I加热线圈106和第2加热线圈107提供的高频电流，由第I加热线圈106和第2加热线圈107产生高频磁场，对与加热线圈106、107磁耦合的锅等负载施加高频磁场。
[0006]如上所述，借助施加给锅等负载的高频磁场，在负载中产生涡电流，借助该涡电流和锅自身具有的表面电阻，锅自身发热。
[0007]此外，控制部113为了调整锅等负载的加热量，改变流向第I逆变器114和第2逆变器115的输入电流，由此，控制第I逆变器114和第2逆变器115的半导体开关的动作频率及导通比率，使得输入电流检测部103的检测值成为目标值(例如参照专利文献1、2)。
[0008]此外，在现有的感应加热装置中，提出了在对放置在由晶体化玻璃等构成的顶面上的锅等负载进行加热的情况下，为了高效地对各种形状的负载进行加热而使用多个加热线圈的结构。作为加热线圈的形状，提出了在同心圆上配置多个加热线圈的结构、在加热线圈的周边配置中心位置不同的多个辅助加热线圈的结构、或者将形状较小的多个加热线圈配置成矩阵状的结构等。
[0009]另一方面，在向多个加热线圈分别提供不同电力的情况下，构成为对各个加热线圈分别设置逆变器，因此，存在逆变器的安装面积变大，设备形状变大这样的问题。此外，在使用多个加热线圈的结构中，多个逆变器以不同的动作频率动作，因而将会产生动作频率差引起的干扰声。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:美国专利申请公开第2007/135037号说明书
[0013]专利文献2:日本特开平09-251888号公报
【发明内容】
[0014]发明要解决的问题
[0015]在现有的感应加热装置中，在驱动各个第I加热线圈和第2加热线圈的逆变器内需要半导体开关。因此，现有的感应加热装置各个逆变器都需要半导体开关及其驱动电路，需要与驱动电路对应的安装面积，存在难以使装置进一步小型化这样的问题。
[0016]此外，在第I加热线圈和第2加热线圈同时动作的情况下，为了抑制产生动作频率差引起的干扰声，提出了以相同的频率来驱动各个加热线圈的方法或设置可听范围以上的频率差使其进行动作的方法。但是，根据负载的种类，有时动作频率不同，从而产生干扰声。此外，上述方法存在半导体开关的控制变得复杂，电路设计变得困难等问题。
[0017]以解决这些问题为目的，提出了如下的控制方法:将日本特开平09-251888号公报所示的3个半导体开关串联连接，利用3个半导体开关以分时方式控制2个加热线圈，每隔一定时间切换各个加热线圈的加热动作。
[0018]但是，在这样的现有的感应加热装置中，在要加热的负载的材质不同的情况下，由于负载的电特性的不同，与负载耦合的加热线圈的电感、电阻值等阻抗发生变化，因此，由与加热线圈连接的谐振电容器的值决定的谐振特性发生变化。因此，在现有的感应加热装置中，存在采用根据谐振特性变更动作频率，由此调整提供给负载的电力的方法的装置。
[0019]但是，在利用这样的方法进行提供电力的调整时，在同时对不同材质的负载进行加热的情况下，在各个负载之间产生动作频率差，产生动作频率差引起的干扰声，存在动作中的噪音变大等问题。
[0020]此外，如日本特开平09-251888号公报所示，在以分时方式交替地对2个加热线圈加热一定时间的控制方法中，在每隔一定时间交替地进行切换的方法中，在切换时的中止期间存在沸腾感周期地消失，或者在加热动作期间对一个加热线圈提供较大电力，烹调物容易焦糊等问题。
[0021]此外，在将形状较小的多个加热线圈配置成矩阵状的现有的感应加热装置中，根据要加热的负载的形状驱动多个较小的加热线圈，因此，根据加热线圈的驱动数，加热线圈的阻抗大幅变化。其结果是，在相同的动作频率下调整提供给负载的电力变得非常困难。此夕卜，在利用相邻的加热线圈同时对负载进行加热的情况下，存在动作频率不同、产生动作频率差引起的干扰声、噪音变大等问题。
[0022]本发明目的在于，解决现有的各种问题，提供一种部件数量少、电路安装面积小、制造成本低的感应加热装置，即使向多个加热线圈提供高频电力也没有干扰声，具有与负载状态对应的优异的烹调性能。
[0023]用于解决问题的手段
[0024]本发明的第I方式的感应加热装置具有:
[0025]与电源连接的第I半导体开关、第2半导体开关和第3半导体开关的串联连接体；
[0026]与所述第I半导体开关并联连接且与负载磁耦合的第I加热线圈和第I谐振电容器的串联连接体；
[0027]与所述第3半导体开关并联连接且与负载磁耦合的第2加热线圈和第2谐振电容器的串联连接体；以及
[0028]控制所述第I半导体开关、所述第2半导体开关和所述第3半导体开关的控制部，
[0029]所述控制部根据负载，选择性地以如下模式进行驱动:
[0030]第I单独加热模式，使所述第I半导体开关始终导通，使所述第2半导体开关和所述第3半导体开关交替地导通，向所述第2加热线圈提供高频电力；
[0031]第2单独加热模式，使所述第3半导体开关始终导通，使所述第I半导体开关和所述第2半导体开关交替地导通，向所述第I加热线圈提供高频电力；以及
[0032]同时加热模式，使所述第2半导体开关始终导通，使所述第I半导体开关和所述第3半导体开关交替地导通，同时向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈提供高频电力。
[0033]发明效果
[0034]本发明的感应加热装置能够提供部件数量少、电路安装面积小、制造成本低的感应加热装置，即使向多个加热线圈提供高频电力也没有干扰声，具有与负载状态对应的优异的烹调性能。
【附图说明】
[0035]图1是示出本发明的实施方式I的感应加热装置的电路结构的图。
[0036]图2A是示出实施方式I的感应加热装置中的第I单独加热模式的波形图。
[0037]图2B是示出实施方式I的感应加热装置中的第2单独加热模式的波形图。
[0038]图3是示出实施方式I的感应加热装置中的同时加热模式的波形图。
[0039]图4是示出实施方式I的感应加热装置中的交替加热模式的波形图。
[0040]图5是示出实施方式I的感应加热装置的结构的图。
[0041]图6是示出实施方式I的感应加热装置的另一结构的图。
[0042]图7是示出本发明的实施方式2的感应加热装置的电路结构的图。
[0043]图8A是示出实施方式2的感应加热装置中的第I单独加热模式的波形图。
[0044]图8B是示出实施方式2的感应加热装置中的第2单独加热模式的波形图。
[0045]图9是示出实施方式2的感应加热装置中的交替加热模式的波形图。
[0046]图10是实施方式2的感应加热装置的交替加热模式中的第I单独加热模式和第2单独加热模式的切换动作时的波形图。
[0047]图1lA是对实施方式2的感应加热装置中的电力特性进行说明的图。
[0048]图1lB是对实施方式2的感应加热装置中的电力特性进行说明的图。
[0049]图12是示出实施方式2的感应加热装置中的交替加热模式的电力特性的图。
[0050]图13是示出实施方式2的感应加热装置的结构的图。
[0051]图14是示出实施方式2的感应加热装置的另一结构的图。
[0052]图15是示出本发明的实施方式3的电路结构的图。
[0053]图16是示出实施方式3的感应加热装置的结构的图。
[0054]图17是示出实施方式3的感应加热装置的另一结构的图。
[0055]图18是示出实施方式3的感应加热装置的另一结构的图。
[0056]图19是示出实施方式3的感应加热装置中的同时加热模式的波形图。
[0057]图20A是示出实施方式3的感应加热装置中的第I单独加热模式的波形图。
[0058]图20B是示出实施方式3的感应加热装置中的第2单独加热模式的波形图。
[0059]图21是示出实施方式3的感应加热装置中的交替加热模式的波形图。
[0060]图22是示出在实施方式3的感应加热装置中，负载不同的半导体开关的导通时间与在谐振电容器中产生的谐振电压之间的关系的图。
[0061]图23是示出在实施方式3的感应加热装置中，在负载不同的导通时间内产生的输入电力的变化的图。
[0062]图24是示出本发明的实施方式4的感应加热装置中的降压同时加热模式的波形图。
[0063]图25是示出本发明的实施方式5的感应加热装置的电路结构的图。
[0064]图26是示出在实施方式5的感应加热装置中，各加热模式下的输入电力相对于导通时间的特性的图。
[0065]图27是示出本发明的实施方式6的感应加热装置的电路结构的图。
[0066]图28是示出在实施方式6的感应加热装置中，将构成加热线圈组的多个加热线圈要素排列成矩阵状的结构例的俯视图。
[0067]图29是示出在实施方式6的感应加热装置中，将构成加热线圈组的多个加热线圈要素排列成矩阵状的结构例的俯视图。
[0068]图30是在实施方式6的感应加热装置中，根据负载的材质示出半导体开关的导通时间与在谐振电容器中产生的谐振电压之间的关系的图。
[0069]图31是示出实施方式6的感应加热装置中的同时加热模式的波形图，是本发明的第I实施方式的第I动作模式的动作的图。
[0070]图32A是示出实施方式6的感应加热装置中的第I单独加热模式的波形图。
[0071]图32B是示出实施方式6的感应加热装置中的第2单独加热模式的波形图。
[0072]图33是示出实施方式6的感应加热装置中的交替加热模式的波形图。
[0073]图34是示出在实施方式6的感应加热装置中，各加热模式下的输入电力相对于导通时间的特性的图。
[0074]图35是示出本发明的实施方式7的感应加热装置中的降压同时加热模式的波形图。
[0075]图36是示出在实施方式7的感应加热装置中，各加热模式下的输入电力相对于导通时间的特性的图。
[0076]图37是示出在本发明的实施方式8的感应加热装置中，将构成加热线圈组的多个加热线圈要素排列成矩阵状的结构例的俯视图。
[0077]图38是示出现有的感应加热装置的电路结构的图。
【具体实施方式】
[0078]在后述的实施方式I?8中，对本发明的感应加热装置的具体结构例进行详细说明，在本发明的感应加热装置中，为具有下述方式的结构。
[0079]本发明的第I方式的感应加热装置具有:
[0080]与电源连接的第I半导体开关、第2半导体开关和第3半导体开关的串联连接体；
[0081]与所述第I半导体开关并联连接且与负载磁耦合的第I加热线圈和第I谐振电容器的串联连接体；
[0082]与所述第3半导体开关并联连接且与负载磁耦合的第2加热线圈和第2谐振电容器的串联连接体；以及
[0083]控制所述第I半导体开关、所述第2半导体开关和所述第3半导体开关的控制部，
[0084]所述控制部根据负载，选择性地以如下模式进行驱动:
[0085]第I单独加热模式，使所述第I半导体开关始终导通，使所述第2半导体开关和所述第3半导体开关交替地导通，向所述第2加热线圈提供高频电力；
[0086]第2单独加热模式，使所述第3半导体开关始终导通，使所述第I半导体开关和所述第2半导体开关交替地导通，向所述第I加热线圈提供高频电力；以及
[0087]同时加热模式，使所述第2半导体开关始终导通，使所述第I半导体开关和所述第3半导体开关交替地导通，同时向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈提供高频电力。
[0088]如上构成的第I方式的感应加热装置能够同时向向多个加热线圈提供高频电力，即使向多个加热线圈提供高频电力也不会产生干扰声，具有优异的烹调性能，并且部件数量少，因此，能够提供电路安装面积小且廉价的感应加热装置。
[0089]在本发明的第2方式的感应加热装置中，所述第I方式中的在由所述第I加热线圈和所述第I谐振电容器构成的第I谐振电路中产生的谐振频率，与在由所述第2加热线圈和所述第2谐振电容器构成的第2谐振电路中产生的谐振频率相同。
[0090]如上构成的第2方式的感应加热装置在利用多个加热线圈对同一负载进行加热时等，能够从各加热线圈大致均匀地向负载提供高频电力。因此，在第2方式的感应加热装置中，成为能够均匀地烹制出烹调物等被加热物且使用方便性好的加热装置。
[0091 ] 本发明的第3方式的感应加热装置在所述第I方式或第2方式中，在向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈双方提供高频电力时，所述控制部以如下方式控制所述第I半导体开关、所述第2半导体开关和所述第3半导体开关:改变成为所述同时加热模式的期间与成为所述第I单独加热模式或第2单独加热模式的期间的比率，使得向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈双方提供的平均电力成为目标值。
[0092]如上构成的第3方式的感应加热装置能够向各加热线圈上的负载提供不同的高频电力，因此，能够进行精细的电力调整，能够实现使用方便性好的加热装置。
[0093]本发明的第4方式的感应加热装置在所述第I方式中，在向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈双方提供高频电力时，所述控制部进行交替加热模式，向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈双方均等地提供高频电力，其中，该交替加热模式是以I秒以内的短周期反复执行所述第I单独加热模式和所述第2单独加热模式各方。
[0094]在如上构成的第4方式的感应加热装置中，即使向多个加热线圈提供高频电力也不会产生干扰声，具有优异的烹调性能，并且部件数量少，因此，能够实现电路安装面积小且廉价的感应加热装置。
[0095]本发明的第5方式的感应加热装置在所述第4方式中，在所述第2半导体开关处于非导通状态时，进行所述交替加热模式中的所述第I单独加热模式与所述第2单独加热模式之间的状态迀移。
[0096]在如上构成的第5方式的感应加热装置中，在切换第I单独加热模式和第2单独加热模式时不需要特别设置中止期间，能够高速切换提供高频电力的加热线圈。其结果是，能够使设备使用者感到与多个负载分别连续地被加热的情况同等的烹调状况，根据本发明的感应加热装置，能够实现使用方便性好的烹调性能。
[0097]本发明的第6方式的感应加热装置在所述第4方式或第5方式中，在向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈双方提供高频电力时，所述控制部进行控制，使得所述交替加热模式中的所述第I单独加热模式的连续动作时间与所述第2单独加热模式的连续动作时间的比率相同，在所述第I单独加热模式和所述第2单独加热模式下，改变向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈提供高频电力的所述第I半导体开关、所述第2半导体开关和所述第3半导体开关中的2个半导体开关的动作频率或导通时间，来控制输入电力。
[0098]在如上构成的第6方式的感应加热装置中，能够进行非常精细的电力调整，因此，能够实现使用方便性好的感应加热装置。
[0099]本发明的第7方式的感应加热装置在所述第4方式或第5方式中，在向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈双方提供高频电力时，所述控制部在所述交替加热模式中的所述第I单独加热模式和所述第2单独加热模式下，使向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈提供高频电力的所述第I半导体开关、所述第2半导体开关和所述第3半导体开关中的2个半导体开关的动作频率或导通时间固定，改变所述第I单独加热模式的连续动作时间与所述第2单独加热模式的连续动作时间的比率，来控制输入电力。
[0100]在如上构成的第7方式的感应加热装置中，能够进行更大范围的电力调整，因此，能够实现使用方便性好的感应加热装置。
[0101]本发明的第8方式的感应加热装置在所述第I方式中，所述第I加热线圈由多个第I加热线圈要素构成，所述第I谐振电容器由多个第I谐振电容器要素构成，所述多个第I加热线圈要素分别与所述多个第I谐振电容器要素连接，构成与所述第I半导体开关并联连接的多个串联连接体，
[0102]所述第2加热线圈由多个第2加热线圈要素构成，所述第2谐振电容器由多个第2谐振电容器要素构成，所述多个第2加热线圈要素分别与所述多个第2谐振电容器要素连接，构成与所述第3半导体开关并联连接的多个串联连接体，
[0103]所述控制部控制所述第I半导体开关、所述第2半导体开关和所述第3半导体开关，使得根据负载的材质切换交替加热模式和所述同时加热模式，其中，该交替加热模式是交替地反复执行所述第I单独加热模式和所述第2单独加热模式。
[0104]如上构成的第8方式的感应加热装置在使用多个加热线圈对同一负载进行加热的情况下，在与加热线圈耦合的负载的材质的阻抗较大时，以同时加热模式使第I半导体开关?第3半导体开关动作，在与加热线圈耦合的负载的材质的阻抗较小时，以交替加热模式使第I半导体开关?第3半导体开关动作，由此，即使在材质不同的情况下，也能够使所述阻抗接近。因此，在本发明的感应加热装置中，即使负载的材质改变，也能够以固定频率向负载提供所需的输入电力，不会产生干扰声，能够实现控制性优异的感应加热装置。
[0105]本发明的第9方式的感应加热装置在所述第8方式中，所述控制部具有降压同时加热模式，该降压同时加热模式是使所述第I半导体开关和所述第3半导体开关进行相同的导通/截止动作，并且，交替地进行所述第I半导体开关和所述第3半导体开关的导通/截止动作与所述第2半导体开关的导通/截止动作，同时向所述第I加热线圈和所述第2加热线圈提供高频电力，
[0106]所述控制部根据负载的材质，选择性地切换所述同时加热模式、所述交替加热模式和所述降压同时加热模式。
[0107]如上构成的第9方式的感应加热装置在使用多个加热线圈对同一负载进行加热的情况下，在与加热线圈耦合的负载的材质的阻抗较大时，以同时加热模式使第I半导体开关?第3半导体开关动作，在与加热线圈耦合的负载的材质的阻抗较小时，以降压同时加热模式使第I半导体开关?第3半导体开关动作，由此，即使在材质不同的情况下，也能够使所述阻抗接近。因此，在本发明的感应加热装置中，即使负载的材质改变，也能够以固定频率向负载提供所需的输入电力，能够实现无干扰声且控制性优异的感应加热装置。
[0108]本发明的第10方式的感应加热装置在所述第8方式或第9方式中，所述感应加热装置还具有:负载检测部，其检测能够在所述第I加热线圈要素和所述第2加热线圈要素各自的附近被加热的负载的存在；多个第I开闭部要素，其使所述第I加热线圈要素和所述第I谐振电容器要素的各个串联连接体相对于与