Варочный аппарат с индукционным нагревом
Варочный аппарат с индукционным нагревом содержит верхнюю плиту, имеющую верхнюю поверхность для размещения загружаемой кастрюли и пропускающую инфракрасное излучение, нагревательную катушку для индукционного нагрева загружаемой кастрюли, инвертор для подачи тока высокой частоты на нагревательную катушку, детектор инфракрасного излучения, который определяет инфракрасное излучение, испускаемое от загружаемой кастрюли, и расположен под второй поверхностью верхней плиты, первый термодетектор, предназначенный для определения температуры загружаемой кастрюли на основании выходного сигнала детектора инфракрасного излучения, контроллер нагрева, предназначенный для управления мощностью, отводимой из инвертора, термочувствительный элемент для определения температуры верхней плиты и второй термодетектор для определения температуры загружаемой кастрюли на основании выходного сигнала первого термочувствительного элемента. Контроллер нагрева предназначен для определения, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, если удовлетворяется условие, в соответствии с которым изменение температуры, определяемое первым термодетектором, находится в пределах заданного диапазона в течение заданного периода времени. Когда температура, обнаруженная первым термодетектором, не удовлетворяет этому условию, контроллер нагрева определяет, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, на основании температуры, обнаруженной вторым термодетектором. Варочный аппарат с индукционным нагревом точно определяет изменение температуры загружаемой кастрюли путем определения инфракрасного излучения от загружаемой кастрюли и определения температуры загружаемой кастрюли за счет теплопередачи от кастрюли даже в случае, если на аппарат попадает окружающий свет. Технический результат - предотвращение продолжения непреднамеренного нагрева. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к варочному аппарату с индукционным нагревом, предназначенному для нагревания загружаемой кастрюли с управляемой мощностью, управление которой осуществляется на основании температуры загружаемой кастрюли.
Предшествующий уровень техники
В известном варочном аппарате с индукционным нагревом, описанном в выкладке японской патентной заявки №2003-317919 и предназначенном для нагрева загружаемой кастрюли, термистор, контактирующий с нижней поверхностью верхней плиты, на которой расположена загружаемая кастрюля, измеряет температуру загружаемой кастрюли.
В другом известном варочном аппарате с индукционным нагревом, описанном в выкладке японской патентной заявки №2003-317918 и предназначенном для нагревания загружаемой кастрюли, датчик инфракрасного излучения определяет инфракрасное излучение, испускаемое от загружаемой кастрюли, с помощью элемента приема инфракрасного излучения, предусмотренного в верхней плите, и измеряет температуру загружаемой кастрюли, не контактируя с ним.
Верхняя плита, используемая в варочном аппарате с индукционным нагревом, обычно изготовлена из керамики и имеет низкую удельную теплопроводность. Следовательно, в первом случае, когда термочувствительный элемент, такой, как термистор, получает тепло за счет теплопроводности, задержка теплового отклика верхней плиты обуславливает большую разность температур между температурой, определяемой термочувствительным элементом, и фактической температурой загружаемой кастрюли, препятствуя таким образом точному и быстрому обнаружению температуры загружаемой кастрюли. Датчик инфракрасного излучения быстро определяет изменения температуры загружаемой кастрюли. Однако в случае, когда верхняя плита изготовлена из светопропускающего материала, даже когда датчик инфракрасного излучения расположен непосредственно под верхней плитой и загружаемой кастрюлей, инфракрасное излучение может проникать с поверхности верхней плиты вокруг дна загружаемой кастрюли и может быть принято в качестве окружающего света датчиком инфракрасного излучения, препятствуя точному измерению изменений температуры загружаемой кастрюли.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания варочного аппарата с индукционным нагревом, который точно определяет изменение температуры загружаемой кастрюли путем определения инфракрасного излучения от загружаемой кастрюли и определяет температуру загружаемой кастрюли за счет теплопередачи от кастрюли даже в случае, если на аппарат попадает окружающий свет, что позволяет предотвратить продолжение непреднамеренного нагрева.
Варочный аппарат с индукционным нагревом содержит верхнюю плиту, имеющую верхнюю поверхность для размещения загружаемой кастрюли и обеспечивающую пропускание инфракрасного излучения, нагревательную катушку для индукционного нагрева загружаемой кастрюли, инвертор для подачи тока высокой частоты на нагревательную катушку, детектор инфракрасного излучения, который определяет инфракрасное излучение, испускаемое от загружаемой кастрюли, и расположен под второй поверхностью верхней плиты, первый термодетектор, предназначенный для определения температуры загружаемой кастрюли на основании выходного сигнала детектора инфракрасного излучения, контроллер нагрева, предназначенный для управления мощностью, поступающей от инвертора, термочувствительный элемент для приема тепла от верхней плиты, второй термодетектор для детектирования температуры загружаемой кастрюли на основании выходного сигнала первого термочувствительного элемента. Контроллер нагрева определяет, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, если удовлетворяется условие, в соответствии с которым изменение температуры, определенное первым термодетектором, находится в пределах заданного диапазона в течение заданного периода времени. Когда температура, обнаруженная первым термодетектором, не удовлетворяет этому условию, контроллер нагрева определяет, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, на основании температуры, определяемой вторым термодетектором.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает блок-схему варочного аппарата с индукционным нагревом, согласно первому варианту осуществления изобретения;
фиг.2 - схема последовательности операций при работе варочного аппарата с индукционным нагревом согласно изобретению;
фиг.3 - блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом согласно второму варианту осуществления изобретения.
фиг.4 - схема последовательности операций при работе варочного аппарата с индукционным нагревом согласно изобретению;
фиг.5 - блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом согласно третьему варианту осуществления изобретения;
фиг.6 - блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
фиг.7 - блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом согласно пятому варианту осуществления изобретения;
фиг.8 - блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом согласно шестому варианту осуществления изобретения;
фиг.9 - блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом согласно седьмому варианту осуществления изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Первый вариант осуществления
Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения варочный аппарат с индукционным нагревом содержит загрузочную кастрюлю 1 (фиг.1), содержащую воду, который расположен на верхней поверхности 2В, т.е. первой поверхности верхней плиты 2, изготовленной из керамики, которая является прозрачной и пропускает инфракрасное излучение. Нагревательная катушка 3, заключенная в корпус, расположена под нижней поверхностью 2А, т.е. под второй поверхностью верхней плиты 2, и осуществляет индукционный нагрев кастрюли 1. Нагревательная катушка 3 является одной кольцевой нагревательной катушкой, имеющей отверстие в центре. На фиг.1 нагревательная катушка 3 показана в виде двух элементов, причем поперечное сечение участка витков обмотки показано условно. Инвертор 4 подает ток высокой частоты в нагревательную катушку 3. Детектор 5 инфракрасного излучения определяет величину инфракрасного излучения, имеющего заданный диапазон частот, и формирует на выходе ток, соответствующий этой величине. Детектор 5 инфракрасного излучения расположен у центра нагревательной катушки 3 под этой нагревательной катушкой 3 и окружен отражающим цилиндром 5а, имеющим отрытый верх. Термодетектор 6 определяет изменение температуры нижней поверхности кастрюли 1 на основании изменения тока, поступающего из детектора 5 инфракрасного излучения. На основании выходного сигнала термодетектора 6 детектор 7 кипения определяет, что температура кастрюли 1 становится стабильной, то есть что вода в кастрюле 1 кипит. Термистор 9, т.е. термодатчик, контактирует с нижней поверхностью 2А верхней плиты 2, при этом получает тепло от верхней плиты 2 за счет теплопроводности и тем самым определяет температуру нижней поверхности 2А верхней плиты 2. Термодетектор 10, соединенный с термистором 9, определяет температуру нижней поверхности 2А верхней плиты 2 на основании сопротивления термистора 9. Детектор 11 кипения определяет кипение воды в кастрюле 1 на основании выходного сигнала термодетектора 10. Контроллер 8 нагрева управляет выходным сигналом нагрева из инвертора 4 на основании выходных сигналов детекторов 7 и 11 кипения.
Контроллер 8 нагрева принимает выходной сигнал операционного блока 12, содержащего выключатели 12а, 12b и 12с, приводимые в действие пользователем для ввода команд. Выключатель 12а представляет собой клавишу включения и выключения нагрева, предназначенную для запуска и останова операции нагревания. Выключатель 12b представляет собой клавишу кипячения воды, предназначенную для того, чтобы пользователь мог ввести «команду кипячения воды» и запустить автоматически последующее кипячение воды. В этой последовательности нагревание начинается выдачей заданного выходного сигнала, пользователя информируют о кипении воды в кастрюле 1 посредством индикатора (не показан) при обнаружении кипения, выходной сигнал нагрева из инвертора 4 уменьшается в течение заданного периода времени, чтобы поддержать кастрюлю 1 теплой, а после истечения этого заданного периода времени нагревание прекращается. Выключатель 12с представляет собой клавишу автоматической варки риса, предназначенную для того, чтобы пользователь мог ввести «команду варки риса» и запустить автоматически варку риса. В этой последовательности нагревание начинается выдачей заданного выходного сигнала, пользователь информируется о завершении операции варки риса в воде, когда определяется, что рис в кастрюле 1 готов, и выходной сигнал нагрева уменьшается, чтобы поддержать кастрюлю 1 теплой.
Ниже приведено описание работы варочного аппарата с индукционным нагревом согласно первому варианту осуществления. Пользователь ставит кастрюлю 1, в которую залита вода, на верхнюю поверхность 2В верхней плиты 2. После перевода выключателя (не показан) в положение «включено» на инвертор 4 и контроллер 8 нагрева подается электропитание. При введении команды кипячения воды через выключатель 12b инвертор 4 подает ток высокой частоты на нагревательную катушку 3 под управлением контроллера 8 нагрева. Ток высокой частоты, подаваемый в нагревательную катушку 3, генерирует магнитное поле высокой частоты, осуществляя индукционный нагрев дна кастрюли 1 на верхней плите 2 вихревыми токами, индуцируемыми в дне кастрюли. Тогда происходит соответственный рост температуры кастрюли 1, а вода получает тепло от кастрюли 1 и закипает.
Ниже приведено описание работы детектора 5 инфракрасного излучения. В соответствии с ростом температуры дна кастрюли 1 инфракрасное излучение, соответствующее этой температуре, испускается из дна кастрюли 1. Верхняя плита 2 изготовлена из светопропускающего керамического материала, такого, как стеклокерамика, и эффективно пропускает инфракрасное излучение, имеющее длину волны, не превышающую 2,5 мкм. Детектор 5 инфракрасного излучения выполнен в виде фотоприемника, такого, как фотодиод, с возможностью определения света, имеющего длину волны, не превышающую 2,5 мкм, тем самым обеспечивая эффективный прием инфракрасного излучения указанной длины волны через верхнюю плиту 2. Детектор 5 инфракрасного излучения окружен отражающим цилиндром 5а, имеющим внутреннюю поверхность, являющуюся высокоотражающей зеркальной поверхностью, и избирательно принимает инфракрасное излучение заданного места кастрюли 1 (например, находящегося справа над отверстием в центре нагревательной катушки 3). Отражающий цилиндр 5а препятствует прохождению магнитного поля из нагревательной катушки 3, тем самым позволяет детектору точно измерять величину инфракрасного излучения, испускаемого от дна кастрюли 1, и определять изменение измеряемого инфракрасного излучения. Это позволяет точно измерять изменение температуры нижней поверхности кастрюли 1.
Термодетектор 6 преобразует ток, формируемый фотоприемником и подаваемый в детектор 5 в соответствии с величиной инфракрасного излучения, принимаемого детектором, в напряжение и усиливает это напряжение. Термодетектор 6 затем преобразует это напряжение в данные температуры и передает их в детектор 7 кипения. При обнаружении кипения воды в кастрюле 1 на основании этих данных температуры детектор 7 кипения выдает сигнал, характеризующий кипение воды, в контроллер 8 нагрева. При получении этого сигнала контроллер 8 нагрева предписывает инвертору 4 уменьшить или прекратить нагрев кастрюли 1.
Термодетектор 6 определяет температуру (величину инфракрасного излучения), а детектор 7 кипения каждую секунду измеряет разность между температурой в заданный момент времени и температурой после истечения некоторого заданного периода времени (например, 10 секунд) после упомянутого заданного момента времени. Иными словами, детектор 7 кипения измеряет градиент роста температуры. Детектор 7 кипения определяет, что вода в кастрюле 1 кипит, когда много раз определяется, что разность температур находится в пределах заданного диапазона (например, ±1°С), то есть градиент температуры находится в пределах заданного диапазона. Градиент роста температуры можно измерять не только этим способом. Например, можно измерять время, необходимое для того, чтобы обеспечить заданный рост температуры. Как описано ниже, изменение температуры детектором 5 инфракрасного излучения обуславливает, что изменение температуры кастрюли 1 можно измерять быстро путем определения изменения инфракрасного излучения, но этим способом трудно измерить абсолютную температуру кастрюли 1.
Ниже описана работа детектора 11 кипения. В процессе работы детектор 11 кипения определяет кипение воды в кастрюле 1 на основании информации о температуре, определенной термистором 9 в результате подвода тепла. На фиг.2 представлена схема последовательности операций, осуществляемых при работе варочного аппарата с индукционным нагревом согласно первому варианту осуществления. Когда команда кипячения воды вводится пользователем посредством выключателя 12b, нагревательная катушка 3 нагревает кастрюлю 1 в течение 60 секунд за счет заданной отдаваемой мощности нагрева (этап 21). Затем детектор 11 температуры запоминает температуру Т1 нижней поверхности 2А верхней плиты 2, определенную термистором 9 и термодетектором 10 (этап 22). Нагревательная катушка 3 нагревает кастрюлю 1 в течение еще 60 секунд посредством заданной отдаваемой мощности нагрева (этап 23), то есть нагревает кастрюлю 1 в общей сложности в течение 120 секунд, поддерживая заданную отдаваемую мощность нагрева. Затем детектор 11 кипения запоминает температуру Т2 нижней поверхности 2А верхней плиты 2, определенной термодетектором 10 (этап 24). Детектор 11 кипения рассчитывает разность Т3 между температурой Т1 и температурой Т2 (этап 25). Детектор 11 кипения обеспечивает нагрев кастрюли 1 за счет заданной отдаваемой мощности нагрева в течение заданного периода времени, а затем прекращает нагрев (этапы 26-30). В частности, когда разность Т3 составляет не менее 10°С, детектор 11 кипения выдает сигнал нагревательной катушке 3 нагревать кастрюлю 1 в течение 3 минут, а затем прекращает нагрев. Когда разность Т3 составляет не менее 5 и менее 10°С, детектор 11 кипения выдает сигнал нагревательной катушке 3 нагревать кастрюлю 1 в течение 6 минут, а затем прекращает нагрев. Когда разность Т3 составляет менее 5°С, детектор 11 кипения выдает сигнал нагревательной катушке 3 нагревать кастрюлю 1 в течение 12 минут, а затем прекращает нагрев.
Термистор 9, т.е. его термочувствительный элемент может точно измерять абсолютную температуру нижней поверхности 2А верхней плиты 2, когда температура кастрюли 1 стабильна. Вместе с тем, термистор 9 имеет медленный отклик переходного процесса в ответ на изменение температуры кастрюли 1, поскольку измерение этой температуры происходит за счет теплопроводности от нижней поверхности кастрюли 1. Как описано выше, детектор 11 кипения определяет, что вода в кастрюле 1 кипит, путем оценки остающегося времени перед кипением на основании роста температуры (градиента изменений температуры), измеренного в момент, когда истек заданный период времени после начала нагрева с заданным выходным параметром (когда заданная мощность отводимой теплоты подведена к кастрюле 1). Иными словами, детектор 11 кипения оценивает количество воды в кастрюле 1, исходя из роста температуры, и тем самым оценивает остающееся время до кипения на основании отдаваемой мощности нагрева и оценки количества воды.
Контроллер 8 нагрева выдает сигнал инвертору 4 уменьшить или прекратить подачу выходного сигнала для индукционно нагреваемой кастрюли 1 с помощью нагревательной катушки 3, когда либо детектор 7 кипения, либо детектор 11 кипения определяет кипение воды в кастрюле 1. Кроме того, контроллер 8 нагрева выключает детектор кипения, который не определил кипения, чтобы не помешать другому детектору кипения, который обнаружил кипение, а значит не вызвать нестабильную работу.
Момент времени уменьшения или прекращения подвода отдаваемой мощности индукционного нагрева не обязательно должен наступать сразу же после определения кипения. Этим моментом можно управлять в соответствии с результатом определения кипения, например, путем задержки наступления этого момента на некоторое заданное время. Моментом прекращения работы детектора кипения, который не обнаружил кипения, можно управлять в соответствии с результатом, выдаваемым тем детектором, который определил кипение.
Инфракрасное излучение от солнца или от излучателя (такого, как тостер печи, включающий в себя галогеновую лампу), расположенного около верхней плиты 2, может попадать в верхнюю плиту 2 через верхнюю поверхность 2В верхней плиты 2 около дна кастрюли 1, а затем распространяться внутрь плиты и проходить через нижнюю поверхность 2А, достигая детектора 5 инфракрасного излучения как окружающий свет. В этом случае термодетектор 6 не может должным образом определить температуру. Например, условие определения кипения воды в кастрюле 1 не может быть осуществлено даже в случае, если вода кипит. Если детектор 7 кипения не может определить кипение, это делает детектор 11 кипения.
Нижняя поверхность кастрюли 1 часто является вогнутой в центре около верхней поверхности 2В верхней плиты 2, так что лишь периферийный участок поверхности кастрюли контактирует с верхней плитой 2. Детектор 5 инфракрасного излучения расположен под нагревательной катушкой 3 в ее центре. Термистор 9 находится у верхней части нагревательной катушки 3 и расположен ближе к периферии нагревательной катушки 3, чем элемент 5 детектирования инфракрасного излучения. Эта компоновка увеличивает количество тепла, получаемого термистором 9, если дно кастрюли 1 является вогнутым, то есть у верхней поверхности 2В верхней плиты 2. Хотя кастрюля расположена на верхней плите 2, центр дна кастрюли 1 отстоит от верхней поверхности 2В верхней плиты 2. Чем меньше расстояние от периферийного участка, тем ближе оказывается дно кастрюли 1 к верхней поверхности 2В верхней плиты 2. Следовательно, расстояние между термистором 9 и дном кастрюли 1 становится меньше в случае, когда термистор 9 расположен ближе к периферии нагревательной катушки 3, чем в случае, когда термистор 9 расположен у центра нагревательной катушки 3, и это облегчает передачу тепла от дна кастрюли 1 к термистору 9. Нагрев кастрюли 1 с помощью катушки 3 индукционного нагрева обеспечивает распределение температуры, при котором температура становится высокой в области, находящейся несколько снаружи от центра нагревательной катушки 3. Это показывает, что термистор 9 можно расположить ближе к периферии нагревательной катушки 3, чем детектор 5 инфракрасного излучения, чтобы получать большее количество тепла от кастрюли 1, что обеспечивает высокую чувствительность к определению температуры кастрюли 1. Детектор 5 инфракрасного излучения, который измеряет инфракрасное излучение, проходящее через верхнюю плиту 2, без контакта с верхней плитой 2, не подвергается влиянию вогнутого дна кастрюли 1, даже если детектор 5 расположен у центра нагревательной катушки 3.
Таким образом, во время обычной работы детектор 5 инфракрасного излучения точно определяет, что вода в кастрюле 1 кипит, и это способствует уменьшению испарения воды, тем самым уменьшая потребление мощности. Даже если детектор 5 инфракрасного излучения подвергается воздействию окружающего света, термистор 9 может обнаружить кипение, предотвращая необязательный, непредусмотренный нагрев кастрюли 1. Когда детектор 5 инфракрасного излучения не функционирует надлежащим образом и когда дно кастрюли 1 является вогнутым, термистор 9 может восстановить предшествующую стабильную работу детектора 5 инфракрасного излучения.
Второй вариант осуществления
На фиг.3 представлена блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом согласно второму варианту осуществления изобретения. Варочный аппарат с индукционным нагревом содержит детектор 111 кипения, который работает не так, как детектор 11 кипения. Другие элементы идентичны элементам варочного аппарата с индукционным нагревом по первому варианту осуществления.
На фиг.4 представлена схема последовательности операций во время работы варочного аппарата с индукционным нагревом. Ниже приведено описание работы детектора 111 кипения. Когда команда кипячения воды вводится пользователем посредством выключателя 12b, нагревательная катушка 3 нагревает кастрюлю 1 в течение 60 секунд за счет заданной отдаваемой мощности нагрева (этап 21). Затем детектор 111 температуры запоминает температуру Т1 нижней поверхности 2А верхней плиты 2, определенную термодетектором 10 (этап 22). Нагревательная катушка 3 нагревает кастрюлю 1 в течение еще 60 секунд посредством заданной отдаваемой мощности нагрева (этап 23), то есть нагревает кастрюлю 1 в общей сложности в течение 120 секунд. Затем детектор 111 кипения запоминает температуру Т2 нижней поверхности 2А верхней плиты 2, определенную термодетектором 10 (этап 24). Детектор 111 кипения рассчитывает разность Т3 между температурой Т1 и температурой Т2 (этап 25). Затем на основании разности Т3 детектор 111 кипения определяет целевую температуру, подлежащую определению термодетектором 10 (этапы 26-30). Когда температура, определяемая термодетектором 10, достигает заданной температуры (этап 31), детектор 111 кипения определяет, что вода в кастрюле 1 кипит, и прекращает нагрев. Если разность Т3 составляет не менее 10°С, детектор 111 кипения устанавливает заданную температуру большей, чем текущая температура Т2 нижней поверхности 2А верхней плиты 2, на 30°С и прекращает нагрев кастрюли 11, когда температура, измеренная термодетектором 10, достигает заданной температуры. Если разность Т3 составляет не менее 5 и менее 10°С, детектор 111 кипения устанавливает заданную температуру большей, чем температура Т2, на 20°С и прекращает нагрев кастрюли 1, когда температура, измеренная термодетектором 10, достигает заданной температуры. Если разность Т3 составляет менее 5°С, детектор 111 кипения устанавливает заданную температуру большей, чем температура Т2, на 10°С и прекращает нагрев кастрюли 1, когда температура, измеренная термодетектором 10, достигает заданной температуры.
Как описано выше, детектор 111 кипения устанавливает заданную температуру в соответствии с ростом температуры (градиентом изменения температуры), измеренным в момент, когда истек заданный период времени с того момента, когда нагрев начинается посредством подвода заданной отдаваемой мощности нагрева (когда заданная мощность нагрева подводится к кастрюле 1). Затем детектор 111 кипения определяет, что вода в кастрюле 1 кипит, когда температура, измеренная термодетектором 10, достигает заданной температуры. Иными словами, детектор 111 кипения оценивает количество воды в кастрюле 1, исходя из роста температуры, и оценивает заданную температуру, при которой воду можно считать кипящей, на основании отдаваемой мощности нагрева и количества воды. Таким образом, когда из-за окружающего света детектор 7 кипения не может обнаружить кипение, вместо него это делает детектор 111 кипения. Эта особенность гарантирует варочной кастрюле с индукционным нагревом согласно второму варианту осуществления возможность уменьшения объема испарения воды, для снижения потребления мощности.
Третий вариант осуществления
На фиг.5 представлена блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.
Термистор 41, содержащий термочувствительный элемент, контактирует с нижней поверхностью 2А верхней плиты 2, получая тепло от нижней поверхности 2А у верхней части нагревательной катушки 3 посредством теплопередачи. Термодетектор 42 измеряет температуру нижней поверхности 2А и преобразует эту температуру в данные температуры. Термистор 41 расположен над нагревательной катушкой 3 и ближе к периферии нагревательной катушки 3, чем термистор 9. Иными словами, термистор 41 расположен в месте, где он подвергается воздействию более сильного магнитного поля, генерируемого нагревательной катушкой 3, чем термистор 9. Детектор 43 кипения определяет кипение воды в кастрюле 1 в соответствии с последовательностью операций, показанной на фиг.2 или 4, на основании данных температуры, выдаваемых из термодетектора 42.
Когда любой из детекторов 7, 11 или 43 определяет кипение воды в кастрюле 1, контроллер 48 нагрева прекращает работу инвертора 4 или уменьшает его выходную мощность и прекращает работу других детекторов кипения.
Кастрюля 1 имеет нижнюю поверхность, которая является вогнутой в центре около верхней поверхности 2В верхней плиты 2, так что лишь периферийный участок нижней поверхности кастрюли контактирует с верхней плитой 2. Термистор 41 расположен около центра участка витков обмотки нагревательной катушки 3 или над периферийной областью нагревательной катушки 3, подвергаясь воздействию более сильного магнитного поля, генерируемого нагревательной катушкой 3, чем термистор 9. Следовательно, в случае индукционного нагрева кастрюли 1 с вогнутым дном термистор 41 расположен в том месте, где расстояние между нижней поверхностью кастрюли 1 меньше и где она нагревается сильнее, чем остальные участки дна кастрюли 1. Таким образом, термистор 41 обеспечивает чувствительное измерение температуры кастрюли 1 термодетектором 43.
Как описано выше, когда из-за окружающего света элемент 5 детектирования инфракрасного излучения не может определить кипения воды в кастрюле 1 либо когда термистор 9 из-за вогнутого дна кастрюли 1 не может обнаружить кипения, эту роль выполняет термистор 43. Эта компоновка упрощает варочный аппарат с индукционным нагревом.
Четвертый вариант осуществления
На фиг.6 представлена блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. Приведено описание только отличий от варочного аппарата с индукционным нагревом согласно первому варианту осуществления.
Блок 44 определения вогнутой формы кастрюли определяет степень вогнутости формы дна кастрюли 1 посредством совокупности уровней (например, трех уровней) классификации на основании разности температур между температурой, определенной термодетектором 10, и температурой, определенной термодетектором 42, и корректирует продолжительность нагрева кастрюли 1 под управлением детектора 11 кипения. Если разность температур велика, блок 44 определения вогнутой формы кастрюли определяет, что дно кастрюли 1 имеет очень вогнутую форму, и уменьшает продолжительность нагрева кастрюли 1 на этапах 27, 28 и 29 (фиг.2).
Такая работа гарантирует точное определение кипения воды в кастрюле 1 детектором 11 кипения независимо от вогнутой формы дна кастрюли 1.
Пятый вариант осуществления
На фиг.7 представлена блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения. Приведено описание только отличий от варочного аппарата с индукционным нагревом согласно первому варианту осуществления.
Если термодетектор 10 определяет, что температура нижней поверхности 2А верхней плиты 2 является высокой, но сравнительно низкой, т.е. не меньшей, чем первая температура (например, 80°С), и не большей, чем вторая температура (например, 100°С), и при этом термодетектор 10 определяет кипение после некоторого периода времени, в течение которого пользователь может ждать, блок 45 задержки нагрева выдает сигнал контроллеру 8 нагрева запретить осуществление ввода «команды кипячения воды» через переключатель 12b до тех пор, пока температура, определенная термодетектором 10, не упадет до заданной температуры (например, 60°С). Когда температура падает до упомянутой заданной температуры, блок 45 задержки нагрева выдает сигнал контроллеру 8 нагрева на индукционный нагрев кастрюли 1. В этом случае во время ожидания пользователь не получает информацию о начале нагрева. Таким образом, варочный аппарат с индукционным нагревом может надлежащим образом измерять изменение температуры в соответствии с мощностью нагрева, подводимой к кастрюле 1, а значит и определять кипение. Кроме того, варочный аппарат с индукционным нагревом не предоставляет пользователю информацию, которая может ввести в заблуждение, и это обеспечивает простоту эксплуатации.
Когда термодетектор 10 определяет, что температура верхней плиты 2 является очень высокой третьей температурой (например, 120°С), которая выше, чем вторая температура, можно предвидеть, что кипение не будет определено в течение длительного времени ожидания. В этом случае блок 45 задержки нагрева выдает сигнал котроллеру нагрева осуществление ввода «команды кипячения воды» через переключатель 12b, чтобы препятствовать началу индукционного нагрева кастрюли 1. Кроме того, блок 13 отображения информирует пользователя, визуально или звуком, о том, что «команда кипячения воды» не выполняется. Это может обеспечить безопасность и удобство варочного аппарата с индукционным нагревом.
Шестой вариант осуществления
На фиг.8 представлена блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом в соответствии с шестым вариантом осуществления изобретения. Приведено описание только отличий от варочного аппарата с индукционным нагревом согласно первому варианту осуществления.
Когда термодетектор 10 определяет, что температура нижней поверхности 2А верхней плиты 2 является высокой (например, составляет не менее 80°С), блок 46 задержки нагрева формирует сигнал, указывающий, что температура верхней плиты 2 является высокой. Когда блок 46 задержки нагрева формирует и передает этот сигнал, контроллер 8 нагрева приостанавливает индукционный нагрев на заданный период времени (например, 60 секунд) даже в случае, когда «команда кипячения воды» вводится через выключатель 12b, и выполняет эту «команду кипячения воды» позже. Температура, определяемая термодетекторами 6 и 10 во время приостановки, предоставляет информацию, касающуюся воды в кастрюле 1. Для определения кипения воды, последовательность определения кипения можно корректировать на основании этой информации.
Таким образом, когда верхняя плита 2 все еще не является достаточно горячей для варки, аппарат с индукционным нагревом согласно указанному варианту осуществления может определить кипение после истечения заданного периода времени, что делает аппарат более удобным.
Седьмой вариант осуществления
На фиг.9 представлена блок-схема варочного аппарата с индукционным нагревом в соответствии с седьмым вариантом осуществления изобретения. Указанный варочный аппарат с индукционным нагревом может варить рис, засыпанный в воду, находящуюся в кастрюле 1. Детектор 7 кипения и детектор 11 кипения варочного аппарата с индукционным нагревом из первого варианта заменены детектором 14 завершения варки риса и детектором 15 завершения варки риса соответственно.
Выключатель 12с представляет собой клавишу автоматической варки риса, предназначенную для ввода «команды варки риса» с целью автоматического запуска варки риса. При выполнении этой последовательности рис варится в воде в кастрюле, пользователь информируется о завершении варки риса после определения завершения, и начинается операция поддержания тепла (отдаваемая мощность уменьшается до заданного уровня).
Во время варки риса, начинающейся по команде варки риса, первая последовательность операций выполняется на основании значений, измеренных датчиком 5 инфракрасного излучения и детектором 14 завершения варки риса, а вторая последовательность выполняется на основании значений, измеренных термистором 9 и детектором 15 завершения варки риса.
В процессе обычной работы, по существу, выполняется первая последовательность. При выполнении первой последовательности термодетектор 6 определяет, что изменение температуры кастрюли 1 с момента начала операции варки риса достигает заданного значения, и измеряет температуру кастрюли 1 по истечении времени, необходимого для закипания воды, тем самым определяет, что температура достигает температуры Т4 (например, 100°С). Когда воды больше не остается и когда температура повышается до температуры Т5 (например, 130°С), детектор 15 завершения варки риса определяет, что варка риса завершена.
При выполнении второй последовательности, когда термодетектор 6 определяет, что температура кастрюли 1 превышает заданную температуру Т6 (например, 130°С), детектор 14 завершения варки риса оценивает, что вода кипит и что температура увеличивается, и определяет, что варка риса завершена. Когда кипение воды определяется при выполнении любой из этих последовательностей или когда снижение после этого уменьшается, вторая последовательность прекращается. Такая эксплуатация не позволяет первой и второй последовательностям мешать друг другу и предотвращает тяжелые условия эксплуатации варочной кастрюли с индукционным нагревом.
Таким образом, во время обычной работы детектор 5 инфракрасного излучения точно определяет, что вода кипит и испаряется во время варки риса. Это позволяет варочному аппарату с индукционным нагревом определять завершение варки риса, что гарантирует простоту эксплуатации варочного аппарата. Кроме того, даже когда из-за окружающего света датчик 5 инфракрасного излучения не может определить, стабилизируется ли температура кастрюли 1, термистор 9 может обнаружить завершение варки риса, предотвращая продолжение необязательного нагрева.
В соответствии с седьмым вариантом осуществления первая и вторая последовательности, при выполнении которых контроллер 8 нагрева управляет мощностью, отдаваемой из инвертора 4, на основании температуры, измеренной термодетектором 6, и температуры, измеренной термодетектором 10, описаны как последовательности, выполняемые детекторами 14 и 15 завершения варки риса. Однако, кроме этих операций, указанные последовательности можно применять для реализации последовательности, при выполнении которой контроллер нагрева управляет выходным сигналом инвертора на основании температуры кастрюли 1, обнаруженной детектором 5 инфракрасного излучения и термистором 9.
В соответствии с указанными вариантами осуществления условие, в соответствии с которым выполнение одной из последовательностей, т.е. первой последовательности на основании значения, измеренного детектором 5 инфракрасного излучения, или второй последовательности на основании значения, измеренного термистором 9, прекращает выполнение другой из последовательностей, не ограничивается завершением выполнения одной из последовательностей и может оказаться возможным частичное завершение одной из последовательностей, например, в случае, когда одна из последовательностей может продолжаться, даже если мешает окружающий свет, или если помеха в виде окружающего света продолжает действовать в течение заданного периода времени.
Промышленная применимость
Варочный аппарат с индукционным нагревом может точно определять изменение температуры загружаемой кастрюли посредством определения величины инфракрасного излучения из загружаемой кастрюли и может определять температуру загружаемой кастрюли за счет теплопередачи от загружаемой кастрюли, без влияния окружающего света, что позволяет предотвратить продолжение необязательного нагрева.
1. Варочный аппарат с индукционным нагревом, содержащий верхнюю плиту, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, причем первая поверхность верхней плиты предназначена для размещения загружаемой кастрюли, при этом верхняя плита выполнена с возможностью пропускания инфракрасного излучения, нагревательную катушку для индукционного нагрева загружаемой кастрюли, инвертор для подачи тока высокой частоты на нагревательную катушку, детектор инфракрасного излучения, расположенный под второй поверхностью верхней плиты, и предназначенный для определения инфракрасного излучения от загружаемой кастрюли, первый термодетектор, предназначенный для определения температуры загружаемой кастрюли на основании выходного сигнала детектора инфракрасного излучения, контроллер нагрева, предназначенный для определения того, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, если удовлетворяется условие, в соответствии с которым изменение температуры, определяемое первым термодетектором, находится в пределах заданного диапазона в течение заданного периода времени, и для управления мощностью от инвертора на основании результата определения, первый термочувствительный элемент для определения температуры верхней плиты, второй термодетектор для определения температуры загружаемой кастрюли на основании выходного сигнала первого термочувствительного элемента, при этом, когда температура, определенная первым термодетектором, не удовлетворяет упомянутому условию, контроллер нагрева определяет, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, на основании температуры, определенной вторым термодетектором.
2. Варочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что детектор инфракрасного излучения расположен около центра нагревательной катушки, при этом первый термочувствительный элемент расположен ближе к периферии нагревательной катушки, чем датчик инфракрасного излучения.
3. Варочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что контроллер нагрева предназначен для выполнения первой последовательности, при которой управляют мощностью, отводимой из инвертора, путем определения того, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, на основании температуры, определяемой первым термодетектором, и выполнения второй последовательности, при которой управляют мощностью, отводимой из инвертора, путем определения того, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, на основании температуры, определяемой вторым термодетектором, выполнения первой последовательности и второй последовательности одновременно на основании ввода команды выполнения, когда, по меньшей мере, часть первой последовательности и второй последовательности завершается, прекращения выполнения другой части из первой последовательности и второй последовательности.
4. Варочный аппарат по п.3, отличающийся тем, что дополнительно содержит первый детектор кипения, предназначенный для выполнения первой последовательности, при которой мощность, отдаваемая из инвертора, уменьшается или ее подвод прекращается, когда определено, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, второй детектор кипения, предназначенный для выполнения второй последовательности, при которой мощность, отдаваемая из инвертора, уменьшается или ее подвод прекращается, когда определено, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, при этом, когда первым детектором кипения определено, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, контроллер нагрева выдает сигнал второму детектору кипения прекратить выполнение второй последовательности.
5. Варочный аппарат по п.3, отличающийся тем, что дополнительно содержит первый детектор кипения, предназначенный для выполнения первой последовательности, при которой мощность, отдаваемая из инвертора, уменьшается или ее подвод прекращается, когда определено, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, второй детектор кипения, предназначенный для выполнения второй последовательности, при которой мощность, отдаваемая из инвертора, уменьшается или ее подвод прекращается, когда определено, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, при этом, когда вторым детектором кипения определено, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, контроллер нагрева выдает сигнал первому детектору кипения прекратить выполнение первой последовательности.
6. Варочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит первый детектор, предназначенный для выполнения, после определения того, что температура загружаемой кастрюли стабилизирована, первой последовательности, при исполнении которой мощность, отдаваемая из инвертора, уменьшается или ее подвод прекращается, когда определено, что температура загружаемой кастрюли возрастает от стабилизированной температуры на заданную величину, второй детектор, предназначенный для выполнения, после определения того, что температура загружаемой кастрюли стабилизирована, второй последовательности, при выполнении которой мощность, отдаваемая из инвертора, уменьшается или ее подвод прекращается, когда определено, что температура возрастает от стабилизированной температуры на заданную величину, при этом контроллер нагрева предназначен для того, чтобы не допустить выполнения второй последовательности вторым детектором, когда определено, что первый детектор завершил первую последовательность.
7. Варочный аппарат по п.6, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй термочувствительный элемент, расположенный ближе к периферии нагревательной катушки, чем первый термочувствительный элемент, причем второй термочувствительный элемент предназначен для измерения температуры второй поверхности верхней плиты, при этом второй детектор выполняет вторую последовательность на основании температуры, измеренной первым термочувствительным элементом, и температуры, измеренной вторым термочувствительным элементом.
8. Варочный аппарат по п.7, отличающийся тем, что второй термочувствительный элемент расположен на участке, подверженном воздействию более сильного магнитного поля, генерируемого нагревательной катушкой, чем первый термочувствительный элемент.
9. Варочный аппарат по п.6, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй термочувствительный элемент, расположенный на участке, подверженном воздействию более сильного магнитного поля, генерируемого нагревательной катушкой, чем первый термочувствительный элемент, причем второй термочувствительный элемент предназначен для измерения температуры второй поверхности верхней плиты, при этом второй детектор выполняет вторую последовательность на основании температуры, измеренной первым термочувствительным элементом, и температуры, измеренной вторым термочувствительным элементом.
10. Варочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит первый детектор, предназначенный для выполнения первой последовательности, при которой после определения того, что температура загружаемой кастрюли стабилизирована, мощность, отдаваемая из инвертора, уменьшается или ее подвод прекращается, когда определено, что температура загружаемой кастрюли увеличивается от стабилизированной температуры на заданную величину, второй детектор, предназначенный для выполнения второй последовательности, при которой после определения того, что температура загружаемой кастрюли стабилизирована, мощность, отдаваемая из инвертора, уменьшается или ее подвод прекращается, когда определено, что температура загружаемой кастрюли увеличивается от стабилизированной температуры на заданную величину, при этом контроллер нагрева предназначен для того, чтобы не допустить первому детектору выполнение второй последовательности, когда определено, что второй детектор завершил вторую последовательность.
11. Варочный аппарат по п.10, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй термочувствительный элемент, расположенный ближе к периферии нагревательной катушки, чем первый термочувствительный элемент, причем второй термочувствительный элемент предназначен для измерения температуры второй поверхности верхней плиты, при этом второй детектор выполняет вторую последовательность на основании температуры, измеренной первым термочувствительным элементом, и температуры, измеренной вторым термочувствительным элементом.
12. Варочный аппарат по п.11, отличающийся тем, что второй термочувствительный элемент расположен на участке, подверженном воздействию более сильного магнитного поля, генерируемого нагревательной катушкой, чем первый термочувствительный элемент.
13. Варочный аппарат по п.10, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй термочувствительный элемент, расположенный на участке, подверженном воздействию более сильного магнитного поля, генерируемого нагревательной катушкой, чем первый термочувствительный элемент, причем второй термочувствительный элемент предназначен для измерения температуры второй поверхности верхней плиты, при этом второй детектор выполняет вторую последовательность на основании температуры, измеренной первым термочувствительным элементом, и температуры, измеренной вторым термочувствительным элементом.
14. Варочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что после подвода заданной мощности к загружаемой кастрюле второй детектор измеряет изменение температуры второй поверхности в заданный момент времени и определяет, что температура загружаемой кастрюли становится стабильной, когда измеренное изменение температуры оказывается в пределах заданного диапазона температур в заданный период времени.
