(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱コイル（１０）によって加熱される調理容器ベース（２４）の温度を決定するための方法であって、
−少なくとも一時的にＡＣ主電源の電圧（ＵＮ）に基づいて、中間回路電圧（ＵＺＫ）を発生させるステップと、
−前記中間回路電圧から高周波駆動電圧（ＵＡ）を発生させるステップと、
−前記誘導加熱コイルを備える共振回路（１０、１１、１２）に駆動電圧を印加するステップと、
を含む方法において、
−予め規定された期間（ＴＮ）にわたって、前記中間回路電圧を一定のレベル（ＵＫ）で発生させるステップと、
−前記共振回路がその実際の共振周波数（１／ＴＲ）で、実質的に減衰せずに振動するように、前記予め規定された期間にわたって前記駆動電圧を発生させるステップと、
−前記予め規定された期間にわたって、前記振動の少なくとも１つの振動パラメータ（ＴＲ）を測定するステップと、
−前記温度を決定するために、前記測定された少なくとも１つの振動パラメータを評価するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
−前記ＡＣ主電源の電圧のゼロ交差を決定するステップと、
−前記ゼロ交差の領域における前記期間を選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記期間が前記ゼロ交差に対してセンタリングされることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記期間が、５０μｓ〜１０００μｓ、特に、４００μｓ〜６００μｓの範囲の持続時間を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの振動パラメータが、前記実際の共振周波数（１／ＴＲ）、共振回路電圧の振幅、共振回路電流（ＩＬ）の振幅、および／または前記共振回路電圧と前記共振回路電流との間の位相シフトを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記中間回路電圧が、前記期間にわたって、１０Ｖ〜５０Ｖ、特に、１５Ｖ〜２５Ｖの範囲のレベルで発生することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記期間外の時間に、前記誘導加熱コイルによって出力されるべき加熱電力を設定するために、前記駆動電圧の周波数および／または前記駆動電圧のパルスデューティファクタが変更されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
−前記誘導加熱コイルを通る電流プロファイル（ＩＬ）、および／または前記誘導加熱コイルを横切る電圧プロファイルを測定するステップと、
−前記共振回路がその実際の共振周波数で、前記期間にわたって実質的に減衰せずに振動するように、前記測定された電流プロファイルにまたは前記測定された電圧プロファイルに同期して、前記駆動電圧を発生させるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
−制御信号（ＳＳ、ＳＳ’）によって駆動される２つのＩＧＢトランジスタ（１３、１４）を備えるハーフブリッジ回路によって、前記駆動電圧を発生させるステップと、
−出力されるべき加熱電力に基づいて、電力設定信号（ＳＬ）を発生させるステップと、
−前記測定された電流プロファイルまたは前記測定された電圧プロファイルに基づいて、非減衰信号（ＳＥ）を発生させるステップと、
−前記期間外の時間に、前記電力設定信号を前記制御信号として選択するステップと、
−前記期間内の時間に、前記非減衰信号を前記制御信号として選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電力設定信号と前記非減衰信号とを論理的に組み合わせることによって、前記制御信号が前記期間のエッジに発生することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成される誘導加熱装置であって、
−少なくとも一時的にＡＣ主電源の電圧（ＵＮ）に基づいて発生する中間回路電圧（ＵＺＫ）から、高周波駆動電圧（ＵＡ）を発生させるように構成される周波数変換器（１００）と、
−誘導加熱コイル（１０）を有する、前記駆動電圧が印加される共振回路（１０、１１、１２）と、
−前記誘導加熱コイルによって加熱される調理容器ベース（２４）の温度を決定するように構成される温度検出装置（１８、２０）と、
を備える誘導加熱装置において、
前記誘導加熱装置が、
−予め規定された期間（ＴＮ）にわたって、前記中間回路電圧を一定のレベル（ＵＫ）で発生させるように構成される補助電圧源（２３）を備え、
−前記共振回路がその実際の共振周波数で、実質的に減衰せずに振動するように、前記周波数変換器が前記期間にわたって前記駆動電圧を発生させるように構成され、
−前記温度検出装置が、前記期間にわたって前記振動の少なくとも１つの振動パラメータ（ＴＲ）を測定するように、および前記測定された少なくとも１つの振動パラメータを評価して、前記温度を決定するように構成されることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項１２】
−前記ＡＣ主電源の電圧のゼロ交差を決定するように構成されるゼロ交差検出器（２２）と、
−前記ゼロ交差の領域における前記期間を選択するように構成される制御装置（１８）と、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
前記補助電圧源が、１０Ｖ〜５０Ｖ、特に、１５Ｖ〜２５Ｖの範囲のレベルで、補助電圧を発生させるように構成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の誘導加熱装置。
【請求項１４】
前記誘導加熱装置が、
−前記誘導加熱コイルを通る電流プロファイル、および／または前記誘導加熱コイルを横切る電圧プロファイルを測定するように構成される測定手段（２０）を備え、
−前記共振回路がその実際の共振周波数で、前記期間にわたって実質的に減衰せずに振動するように、前記周波数変換器が、前記測定された電流プロファイルまたは前記測定された電圧プロファイルに同期して、前記駆動電圧を発生させるように構成されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１５】
前記誘導加熱装置が、
−制御信号（ＳＳ、ＳＳ’）によって駆動される２つのＩＧＢトランジスタ（１３、１４）を備えるハーフブリッジ回路を備え、
−前記周波数変換器が、出力されるべき加熱電力に基づいて電力設定信号（ＳＬ）を発生させ、前記測定された電流プロファイルまたは前記測定された電圧プロファイルに基づいて、非減衰信号（ＳＥ）を発生させるように構成され、
前記誘導加熱装置が、
−前記期間外の時間に、前記電力設定信号を前記制御信号として選択するように、および前記期間にわたる時間に、前記非減衰信号を前記制御信号として選択するように構成される選択手段（１７）を備えることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１６】
前記誘導加熱装置が、
−前記ＩＧＢトランジスタ用のゲート駆動回路（２６）を備え、前記補助電圧源が前記ゲート駆動回路に供給電圧を供給するように構成されることを特徴とする請求項１５に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱コイルによって加熱される調理容器ベースの温度を決定するための方法および誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱装置において、誘導加熱コイルにより交流磁界が発生し、この交流磁界が、渦電流を発生させ、加熱されるべきでありかつ強磁性材料からなるベースを有する調理容器における再磁損失をもたらし、この結果、調理容器が加熱される。
【０００３】
誘導加熱コイルは、それと１つ以上のコンデンサとを備える共振回路の構成部品である。誘導加熱コイルは、通常、関連するフェライトコアを有する螺旋状に巻回された平坦なコイルとして構成され、例えば、誘導ホブのガラスセラミックの表面の下に配置される。この場合、誘導加熱コイルは、加熱されるべき調理器具に関連して、共振回路の誘導部および抵抗部を形成する。
【０００４】
共振回路を駆動または励起するために、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの主電源の周波数を有する低周波のＡＣ主電源の電圧が最初に整流され、次に、半導体スイッチによって、高周波数を有する励起信号または駆動信号に変換される。励起信号または駆動電圧は、通常、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲の周波数を有する矩形電圧である。励起信号を発生させるための回路は（周波数）変換器とも呼ばれる。
【０００５】
誘導加熱装置の加熱電力出力を設定するための種々の方法が知られている。
【０００６】
第１の方法において、励起信号のまたは矩形電圧の周波数が、出力されるべき加熱電力にまたは所望の電力変換に基づいて変更される。加熱電力出力を設定するためのこの方法は、共振回路がその共振周波数で励起されるときに、最大の加熱電力が出力されるという事実を利用する。励起信号の周波数と共振回路の共振周波数との差が大きくなると、それだけ、出力される加熱電力が小さくなる。
【０００７】
しかし、誘導加熱装置が複数の共振回路を有する場合に、例えば、誘導加熱装置が、異なる誘導調理部を有する誘導ホブを形成し、異なる加熱電力が共振回路のために設定される場合に、干渉ノイズをもたらすことがあるビートが、励起信号の異なる周波数の重畳によって発生することがある。
【０００８】
このようなビートから生じる干渉ノイズを回避する、加熱電力を設定するための１つの方法は、励起信号のパルス幅を変化させることによって加熱電力の有効な値が設定される一定の励振器周波数において、励起信号のパルス幅を変調することである。しかし、この種類の有効な値を制御する場合に、一定の励振器周波数でパルス幅を変更することによって、高いスイッチオン電流およびスイッチオフ電流が半導体スイッチに発生し、この結果、広帯域のおよび高エネルギーの干渉スペクトルが発生する。
【０００９】
多くの場合、例えば、特定の加熱時間プロファイルを発生させることができるように、このように誘導加熱される調理容器ベースの温度を決定することが望ましい。
【００１０】
特許文献１は、調理容器ベースの温度を決定するために、調理容器ベースの強磁性特性における温度依存変化が測定されて評価される方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第１９９７／０１６９４３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、誘導加熱コイルによって加熱される調理容器ベースの温度を決定するための方法および誘導加熱装置であって、温度を確実におよび干渉なしに決定することを可能にする方法および誘導加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項１１の特徴を有する誘導加熱装置とによってこの目的を達成する。
【００１４】
本発明の方法は、誘導加熱コイルによって加熱される調理容器ベースの温度を決定するために用いられる。本発明の方法は、少なくとも一時的に、単相または多相の、特に３相のＡＣ主電源の電圧に基づいて、中間回路電圧を発生させるステップと、例えば２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲の周波数の中間回路電圧から、高周波駆動電圧（または駆動電流）を発生させるステップと、誘導加熱コイルを備える共振回路に駆動電圧を印加するステップとを含む。調理容器ベースは、従来、このように誘導加熱される。温度を測定するために、以下のステップ、すなわち、予め規定された期間にわたって、特に周期的に、中間回路電圧を定電圧レベルで発生させるステップであって、中間回路電圧が、好ましくは、ＡＣ主電源の電圧に関係なく、期間にわたって発生するステップと、共振回路がその実際の共振周波数で、実質的に減衰せずに振動するように、予め規定された期間にわたって駆動電圧を発生させるステップと、予め規定された期間にわたって振動の少なくとも１つの振動パラメータを測定するステップと、その測定された少なくとも１つの振動パラメータを評価して、温度を決定するステップとが行われる。中間回路電圧は温度測定動作中に一定に保持されるので、可変の中間回路電圧による信号の影響を省略することができ、この結果、温度を確実におよび干渉なしに決定することができる。
【００１５】
１つの発展形態では、本発明の方法は、ＡＣ主電源の電圧のゼロ交差を決定するステップと、そのゼロ交差の領域における期間を選択するステップとを含む。単相のＡＣ主電源の電圧の場合、中間回路電圧は、通常、ゼロ交差の領域で著しく低下する。定電圧レベルは、好ましくは、ゼロ交差の領域で通常設定される電圧レベルよりも高くなるように選択され、その結果、中間回路電圧がゼロ交差の領域において定電圧レベルにクランプされる。次に、確実な温度測定を可能にする定電圧状態がゼロ交差の領域に発生する。
【００１６】
１つの発展形態では、期間はゼロ交差に対してほぼセンタリングされ、すなわち、ゼロ交差の前の期間の部分的期間は、ゼロ交差の後の期間の部分的期間とほぼ同じ持続時間を有する。
【００１７】
１つの発展形態では、期間は、５０μｓ〜１０００μｓ、特に、４００μｓ〜６００μｓの範囲の持続時間を有する。
【００１８】
１つの発展形態では、少なくとも１つの振動パラメータは、実際の共振周波数、共振回路の電圧の振幅、例えば、誘導加熱コイルを横切る電圧、共振回路の電流の振幅、および／または共振回路の電圧と共振回路の電流との間の位相シフトを含む。
【００１９】
１つの発展形態では、中間回路電圧は、期間にわたって、１０Ｖ〜５０Ｖ、特に、１５Ｖ〜２５Ｖの範囲のレベルで発生する。
【００２０】
１つの発展形態では、期間外の時間に、誘導加熱コイルによって出力されるべき加熱電力を設定するために、駆動電圧の周波数および／または駆動電圧のパルスデューティファクタが変更される。
【００２１】
１つの発展形態では、本発明の方法は、以下のさらなるステップ、すなわち、誘導加熱コイルを通る電流プロファイル、および／または誘導加熱コイルを横切る電圧プロファイルを測定するステップと、共振回路がその実際の共振周波数で、期間において実質的に減衰せずに振動するように、測定された電流プロファイルにまたは測定された電圧プロファイルに同期して、駆動電圧を発生させるステップとを含む。
【００２２】
１つの発展形態では、本発明の方法は、以下のさらなるステップ、すなわち、制御信号によって駆動される２つのＩＧＢトランジスタを備えるハーフブリッジ回路によって、駆動電圧を発生させるステップと、出力されるべき加熱電力に基づいて電力設定信号を発生させるステップと、測定された電流プロファイルまたは測定される電圧プロファイルに基づいて、非減衰信号を発生させるステップと、期間外の時間に、電力設定信号を制御信号として選択するステップと、期間内の時間に、非減衰信号を制御信号として選択するステップとを含む。
【００２３】
１つの発展形態では、電力設定信号と非減衰信号とを論理的に組み合わせることによって、制御信号が期間のエッジに発生する。これにより、電力設定信号と非減衰信号とが同期され、この結果、スイッチングピークが期間のエッジに回避される。
【００２４】
本発明による誘導加熱装置は上記方法を実施するように構成される。誘導加熱装置は、少なくとも一時的にＡＣ主電源の電圧に基づいて発生する中間回路電圧から、高周波駆動電圧を発生させるように構成される周波数変換器と、誘導加熱コイルを有する、駆動電圧が印加される共振回路と、誘導加熱コイルによって加熱される調理容器ベースの温度を決定するように構成される温度検出装置とを備える。さらに補助電圧源が設けられ、この補助電圧源は、予め規定された期間にわたって、中間回路電圧を一定のレベルで発生させるように構成される。共振回路がその実際の共振周波数で、実質的に減衰せずに振動するように、周波数変換器が期間にわたって駆動電圧を発生させるように構成される。温度検出装置は、期間にわたって、振動の少なくとも１つの振動パラメータを測定するように、およびその測定された少なくとも１つの振動パラメータを評価して、温度を決定するように構成される。
【００２５】
１つの発展形態では、ＡＣ主電源の電圧のゼロ交差を決定するように構成されるゼロ交差検出器と、ゼロ交差の領域における期間を選択するように構成される制御装置とが設けられる。
【００２６】
１つの発展形態では、補助電圧源は、１０Ｖ〜５０Ｖ、特に、１５Ｖ〜２５Ｖの範囲のレベルで、補助電圧を発生させるように構成される。
【００２７】
さらに、１つの発展形態では、誘導加熱装置は、誘導加熱コイルを通る電流プロファイル、および／または誘導加熱コイルを横切る電圧プロファイルを測定するように構成される測定手段を備え、共振回路がその実際の共振周波数で、期間にわたって実質的に減衰せずに振動するように、周波数変換器が、測定された電流プロファイルまたは測定された電圧プロファイルに同期して、駆動電圧を発生させるように構成される。
【００２８】
その上、１つの発展形態では、誘導加熱装置は、制御信号によって駆動される２つのＩＧＢトランジスタを備えるハーフブリッジ回路を備え、周波数変換器は、出力されるべき加熱電力に基づいて電力設定信号を発生させ、測定された電流プロファイルまたは測定された電圧プロファイルに基づいて、非減衰信号を発生させるように構成される。誘導加熱装置または周波数変換器の選択手段は、期間外の時間に、電力設定信号を制御信号として選択するように、および期間にわたる時間に、非減衰信号を制御信号として選択するように構成される。
【００２９】
１つの発展形態では、ＩＧＢトランジスタ用のゲート駆動回路が設けられ、補助電圧源は、ゲート駆動回路に供給電圧を供給するように構成される。代わりに、ゲート駆動回路に供給電圧を供給するための専用の供給電圧装置を設けてもよく、さらに、この供給電圧装置は補助電圧源を形成する。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態を示す図面を参照して、本発明について以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による誘導加熱装置の第１の実施形態のブロック図を概略的に示している。
【図２】図１に示した誘導加熱装置の中間回路電圧の時間プロファイルを概略的に示している。
【図３】図１に示した誘導加熱装置の種々の信号のオシログラムを概略的に示している。
【図４】本発明による誘導加熱装置の別の実施形態のブロック図を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明による誘導加熱装置の第１の実施形態のブロック図を示している。
【００３３】
誘導加熱装置は、中間回路電圧ＵＺＫから高周波駆動電圧ＵＡを発生させるように構成される周波数変換器１００を備え、中間回路電圧ＵＺＫは、共振回路を駆動するために、ＡＣ主電源の電圧ＵＮに基づいて、および補助電圧源２３によって発生する補助電圧ＵＫに基づいて発生する。
【００３４】
このため、周波数変換器１００は、ＡＣ主電源の電圧ＵＮを整流するための従来のフルブリッジ整流器１５を備える。中間回路電圧ＵＺＫが印加される中間回路コンデンサ１６は、周波数変換器の電流をプレフィルタリングするために設けられる。補助電圧源２３は、分離ダイオード２１を介してフルブリッジ整流器１５の出力に接続される。
【００３５】
主電源の電圧ＵＮが低下したときに、中間回路コンデンサ１６が放電される場合、対応する電力が誘導加熱装置によって出力されるならば、主電源の電圧ＵＮが、ダイオード２１の閾値電圧を差し引いた電圧ＵＫよりも低くなるまで、主電源の電圧ＵＮに従って中間回路電圧ＵＺＫが低下する。次に、中間回路コンデンサ１６のさらなる放電が、ダイオード２１に関連する補助電圧源２３によって防止され、すなわち、中間回路電圧ＵＺＫが下端の補助電圧ＵＫにクランプされる。この関係が、図２において、時間ｔに対する中間回路電圧ＵＺＫのプロファイルの形態で示されている。補助電圧ＵＫは典型的に約２０Ｖである。
【００３６】
さらに、周波数変換器１００は、２つのＩＧＢトランジスタ１３と１４を有するハーフブリッジ回路を備え、ＩＧＢトランジスタ１３と１４は、フルブリッジ整流器１５の出力間で連続してループされ、制御信号ＳＳまたはＳＳ’によって駆動される。制御信号ＳＳとＳＳ’は相補レベルを有する。
【００３７】
ＩＧＢトランジスタ１３と１４によって発生する高周波駆動電圧ＵＡは、誘導加熱コイル１０および２つのコンデンサ１１と１２を備える共振回路を駆動するのに役立つ。コンデンサ１１と１２はフルブリッジ整流器１５の出力間で連続してループされる。コンデンサ１１と１２の接続ノードは誘導加熱コイル１０の接続部に電気的に接続される。誘導加熱コイル１０の他の接続部は２つのＩＧＢトランジスタ１３と１４の接続ノードに電気的に接続される。
【００３８】
ＩＧＢトランジスタ１３と１４のゲート駆動回路２６が選択的に補助電圧源２３によって駆動されるか、または供給電圧が上記ゲート駆動回路に供給される。ゲート駆動回路２６は、ＩＧＢトランジスタ１３と１４のゲート接続のための制御信号ＳＳとＳＳ’を適切な電圧レベルで発生させる。
【００３９】
さらに、周波数変換器は、ＡＣ主電源の電圧ＵＮのゼロ交差、大きさおよび／または位相角を決定するように構成されるゼロ交差検出器２２と、それに接続され、かつ出力されるべき加熱電力に基づいて、可変パルスデューティファクタを有する矩形電圧の形態の電力設定信号ＳＬを発生させるデジタル信号プロセッサ１８と、誘導加熱コイル１０を通る電流プロファイルを測定する電流センサ２０の形態の測定手段と、電流センサ２０に接続され、かつそれによって発生した電流信号から非減衰信号ＳＥを発生させるパルス発生器１９と、電力設定信号ＳＬから制御信号ＳＳとＳＳ’を発生させるように、および／または信号プロセッサ１８によって発生する選択信号ＳＴに基づいて非減衰信号ＳＥから制御信号ＳＳとＳＳ’を発生させるように構成される選択手段１７とを備える。制御信号ＳＳとＳＳ’が同一のレベルを有する場合、信号ＳＬとＳＥの選択による発生が終了し、さもなければ、信号ＳＳまたはＳＳ’の一方が、簡単な選択によって発生し、信号ＳＳまたはＳＳ’の他方が、選択された信号ＳＬまたはＳＥに補体を形成することによって発生する。
【００４０】
信号プロセッサ１８および電流センサ２０は、温度検出装置を形成するかまたはその部分であり、この温度検出装置は、誘導加熱コイル１０によって加熱される調理容器ベース２４の温度を決定するように構成される。
【００４１】
図３を参照して、対応する動作および評価方法について以下に詳細に説明する。図３は、図１に示した誘導加熱装置の種々の信号のオシログラムを示している。
【００４２】
図３は、一例として、複数の同一の期間による期間ＴＮに関する、中間回路電圧ＵＺＫの、共振回路の電流の、誘導加熱コイル１０を通る電流ＩＬの、および選択信号ＳＴの時間プロファイルを示している。図示したプロファイルはＡＣ主電源の電圧ＵＮによって周期的に繰り返される。
【００４３】
周波数変換器１００は、従来、加熱電力に基づいて矩形電力設定信号ＳＬを発生させ、加熱電力は、例えば、電力設定信号ＳＬの周波数および／またはパルスデューティファクタを加熱電力に基づいて変更することによって出力されるべきである。
【００４４】
選択信号ＳＴが高レベルにある場合、制御信号ＳＳが電力設定信号ＳＬと同一であり、制御信号ＳＳ’が相補的電力設定信号ＳＬと同一であるように、選択手段１７が制御信号ＳＳとＳＳ’を発生させる。
【００４５】
選択信号ＳＴが低レベルにある場合、制御信号ＳＳが非減衰信号ＳＥと同一であり、制御信号ＳＳ’が相補的非減衰信号ＳＥと同一であるように、選択手段１７が制御信号ＳＳとＳＳ’を発生させる。
【００４６】
選択信号ＳＴは、ゼロ交差検出器２２によって供給されかつ例えばＡＣ主電源の電圧ＵＮの大きさおよび／または位相角を示す信号に基づいて、信号プロセッサ１８により発生する。選択信号ＳＴは期間ＴＮに低レベルで発生し、この期間ＴＮは、ＡＣ主電源の電圧ＵＮのゼロ交差に対してセンタリングされ、約５００μｓの持続時間を有する。選択信号ＳＴは期間ＴＮ外に高レベルで発生する。
【００４７】
誘導加熱コイル１０によって加熱される調理容器ベース２４の温度は、期間ＴＮにわたって、ほぼ一定の中間回路電圧ＵＺＫで決定され、この結果、中間回路電圧の変化による測定値の改悪が回避される。
【００４８】
温度測定のために、共振回路がその実際の共振周波数１／ＴＲで、実質的に減衰せずに振動するように、駆動電圧ＵＡが期間ＴＮにわたって発生する。信号プロセッサ１８は、温度を決定するために、電流センサ２０によって供給される信号の連続パルス間の持続時間ＴＲを測定し、その測定された持続時間ＴＲを評価する。
【００４９】
測定原理は、ポットベース２４の強磁性特性が温度に依存するという事実を利用する。したがって、誘導加熱コイル１０の有効なインダクタンスも温度に依存し、すなわち、共振回路の共振周波数は、ポットベースによる電磁結合効果の故に、ポットベースの温度に基づいて変化する。実施例によれば、経験的に決定された特性曲線を信号プロセッサ１８に記憶することができ、上記特性曲線がポットベースの温度と共振周波数とを関連付け、すなわち、ポットベースの温度と測定値との数学的関係を分析して、関数式の形で信号プロセッサ１８に記憶することができる。特定の関数式は、異なるポットベース材料について記憶されることができ、例えばＲＦＩＤ技術によって自動的に行われるか、または測定工程前にユーザによって行われることができる。
【００５０】
温度を正確に決定するために、別のパラメータを考慮することできる。したがって、実施例によれば、誘導加熱コイル１３の電気特性および磁気特性自体が、一定の範囲にわたって温度に依存する。これは、例えば、誘導加熱コイルのおよびコイル線の抵抗器の下面に対する、使用されるフェライトの透磁率が、温度に依存することによるものである。したがって、ポットベース温度を正確に検出するために、調理部の温度をさらに考慮することができる。このため、追加の温度センサを誘導加熱コイル１０に設けることができる。
【００５１】
共振回路が期間ＴＮにおいて実質的に減衰せずに振動するようにするために、非減衰信号ＳＥが、測定された電流プロファイルに基づいて発生し、この結果、期間ＴＮにおいて非減衰信号ＳＥから導出される制御信号ＳＳとＳＳ’が、共振振動に対して正確な位相で発生する。したがって、共振回路がその実際の共振周波数で、実質的に減衰せずに振動するように、駆動電圧ＵＡが、測定された電流プロファイルと同期して発生する。これにより、測定精度が向上する。
【００５２】
システムが安定した状態になることを保証するために、期間ＴＮにおいて共振動作に切り替わった後に、数回、例えば１〜５回の振動を待つことが可能である。次に、振動の持続時間ＴＲのみが測定される。
【００５３】
望ましくないノイズを回避するために、外部制御される動作への切り替えも同期して、すなわち、切り替え時間に共振動作により予め規定される制御信号ＳＳとＳＳ’の同じ極性によって行われるべきである。言い換えれば、制御信号ＳＳとＳＳ’のいわゆる異常による、期間ＴＮのエッジにおける電圧の急上昇を回避するために、電力設定信号および非減衰信号を適切な方法で論理的に組み合わせることができる。
【００５４】
代わりに、図３に示したように、周波数変換器を、１〜３回の振動周期で停止させ、次に、再始動させてもよい。これにより、同期が不要になり、さらには、誘導加熱コイルにおける電流の急激な変化によって生じる望ましくないノイズが回避される。
【００５５】
要約すれば、ポットベースの温度は、ポットベース材料の温度依存の磁気特性および電気特性を評価することによって決定され、ここで、これらの特性は、誘導加熱コイル１０を備える共振回路の振動パラメータに影響を与える。
【００５６】
パラメータまたは測定値は、ＡＣ主電源の電圧のゼロ交差の近傍で得られることによって出力された低電力の時点で検出される。したがって、検出前に、規定された動作点が設定される。
【００５７】
周波数変換器の動作電圧は測定動作中に一定に保持され、周波数変換器は測定目的で実際の共振動作に切り替えられる。次に、共振動作が安定するまで待機するか、または持続時間が一定であるかどうかを測定することが可能である。
【００５８】
制御された動作から実際の共振動作への切り替えは位相同期によって行われる。実際の共振動作において、電流ＩＬが、正確な位相でフィードバックされ、それに応じて、駆動信号ＵＡが、正確な位相で発生することによって、非減衰が行われる。
【００５９】
代わりに、または持続時間ＴＲの測定に加えて、電流ＩＬの振幅、誘導加熱コイル１０を横切る電圧、上記変数の間の位相角、および／または共振回路の任意の所望の別の電流および電圧は、これらのものがポットベース２４の温度に依存する限り、測定することができる。
【００６０】
図４は、位相ＵＮ１、ＵＮ２およびＵＮ３を有する３相ＡＣ主電源システムから電力が供給される本発明による誘導加熱装置の別の実施形態のブロック図を示している。図１の参照符号と同一の参照符号は同一の要素を示している。
【００６１】
図４に示した実施形態において、整流器１５’によって発生する供給電圧は、周期的に、例えば１〜１０秒毎に、短時間で、例えば５００μｓ毎に遮断される。それに応じて、この時間中に、図１〜図３を参照して説明した測定方法を適用することができる。
【００６２】
例えば図示したように、整流器１５’と中間回路コンデンサ１６との間で、ＩＧＢＴ２５によって遮断動作を行うことができる。誘導加熱装置が電力係数補正（ＰＦＣ）ユニットを有する場合、ＰＦＣユニットのスイッチを使用して、測定目的で電圧を低減することができる。この場合、追加のスイッチは不要である。
【００６３】
図示した実施形態において、周波数変換器は、２つのＩＧＢトランジスタを有するハーフブリッジ回路を備える。４つのＩＧＢトランジスタを有するフルブリッジ回路を有する変換器の関連において、または１つのみのＩＧＢトランジスタを有する単一のトランジスタコンバータの関連において、本発明を使用することもできることは言うまでもない。
【００６４】
図示した実施形態により、回路に関する低レベルの費用の影響を受けることなく、ポットベースの温度を確実に決定することが可能になる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  誘導加熱コイル
１１  コンデンサ
１２  コンデンサ
１３  ＩＧＢトランジスタ
１４  ＩＧＢトランジスタ
１５  従来のフルブリッジ整流器
１５’  整流器
１６  中間回路コンデンサ
１７  選択手段
１８  デジタル信号プロセッサ
１９  パルス発生器
２０  電流センサ
２１  分離ダイオード
２２  ゼロ交差検出器
２３  補助電圧源
２４  調理容器ベース（ポットベース）
２５  ＩＧＢＴ
２６  ＩＧＢトランジスタ１３と１４のゲート駆動回路
１００  周波数変換器
ＩＬ  誘導加熱コイル１０を通る電流
ＳＥ  相補的非減衰信号
ＳＬ  矩形電力設定信号（相補的電力設定信号）
ＳＳ  制御信号
ＳＳ’  制御信号
ＳＴ  選択信号
ｔ  時間
ＴＮ  複数の同一の期間による期間
ＴＲ  持続時間
ＵＡ  高周波駆動電圧
ＵＫ  補助電圧
ＵＮ  ＡＣ主電源の電圧
ＵＮ１  位相
ＵＮ２  位相
ＵＮ３  位相
ＵＺＫ  中間回路電圧
【図１】
0005586433.tif 000002
【図２】
0005586433.tif 000003
【図３】
0005586433.tif 000004
【図４】
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