TW201422061A - 感應加熱調理器 - Google Patents

Abstract

本發明所欲解決的課題是在於提供一種在搭載烤箱的調理器中不使烤箱內變窄且不影響性能，提高脫臭機能之感應加熱調理器。並且，提供一種即使不搭載烤箱也可清靜廚房內的空氣之感應加熱調理器。其解決手段為一種具備：直流電源、及將來自該直流電源的直流電壓變換成交流電壓的反相器之感應加熱調理器，其特徵為：前述反相器係具備：將被加熱物感應加熱的加熱線圈；及生成電漿的電漿生成部。

Description

感應加熱調理器

本發明是有關反相器(inverter)方式的感應加熱調理器。

感應加熱調理器是從反相器對加熱線圈流動高頻電流，使渦電流產生於接近線圈配置的金屬製的被加熱物，藉由被加熱物本身的電阻來使發熱。因為不使用火，所以安全性高，且因為被加熱物的溫度控制容易，所以方便使用。又，由於不會加熱廚房內的空氣，因此被認定為適於高氣密住宅的調理器。

一般感應加熱調理器是搭載烤魚或比薩等的烤箱。烤箱是在進行調理時會產生臭氣或油煙的問題，像揭示於專利文獻1那樣，在調理器內設置除臭或油煙的觸媒，設置用以將通過觸媒的油煙強制性地排出至本體外的吸引扇。

廚房是湊齊了細菌或霉等的微生物發生之營養、水分、溫度等3個條件，所以在烤箱調理以外也有可能空氣被污染。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-203203號公報

在揭示於專利文獻1的以往技術中，為了提高脫臭機能，必須增加觸媒的量。並且，為了提高觸媒的活性化，必須利用加熱器來加熱使形成高溫狀態，因此當觸媒增加時，加熱器的熱量也需要增加。該等原因，會有烤箱內的空間變窄的問題。

本發明是在於提供一種不使烤箱內變窄且不影響性能，提高脫臭機能之感應加熱調理器。並且，提供一種即使不搭載烤箱也可清靜廚房內的空氣之感應加熱調理器。

前述的課題是可藉由下述的感應加熱調理器來解決。

該電磁感應加熱裝置係具備：直流電源、及將來自該直流電源的直流電壓變換成交流電壓的反相器，其特徵為：前述反相器係具備： 將被加熱物感應加熱的加熱線圈；及生成電漿的電漿生成部。

若根據本發明，則可提供一種兼用感應加熱用反相器的一部分，附加電漿生成機能之感應加熱調理器。

1‧‧‧直流電源

3、4‧‧‧上下臂

5a~5d‧‧‧開關元件

6a~6d‧‧‧二極體

7a~7d‧‧‧電容器

12~14‧‧‧共振電容器

11‧‧‧加熱線圈

22‧‧‧電感器

50、51、60‧‧‧共振負荷電路

18~20‧‧‧繼電器

70‧‧‧電漿生成部

71、73‧‧‧電極

72‧‧‧介電質

80‧‧‧頂板

81‧‧‧左鍋置部

82‧‧‧右鍋置部

83‧‧‧中央鍋置部

84‧‧‧上面顯示部

85‧‧‧上面操作部

86‧‧‧烤箱

87‧‧‧烤箱操作部

88‧‧‧排氣口

89‧‧‧門

90‧‧‧烤箱內

91‧‧‧上加熱器

92‧‧‧下加熱器

93‧‧‧托盤

94‧‧‧烤網

95‧‧‧空氣淨化用觸媒

96‧‧‧觸媒加熱器

97‧‧‧空氣流路

100~103‧‧‧吸氣口

150‧‧‧馬達

151‧‧‧排氣扇

152‧‧‧自冷扇

160‧‧‧基板

161‧‧‧半導體零件

162‧‧‧散熱片

163‧‧‧電子零件

164‧‧‧冷卻扇

170‧‧‧框體內

200‧‧‧調理物

300‧‧‧系統廚房

圖1是實施例1的感應加熱調理器的電路構成圖。

圖2是將實施例1的感應加熱調理器收納於系統廚房之一形態的立體圖。

圖3是實施例1的感應加熱調理器的烤箱部的剖面圖。

圖4是將實施例1的感應加熱調理器收納於系統廚房之一形態的立體圖。

圖5是實施例1的感應加熱調理器的基板搭載部的剖面圖。

圖6是實施例2的感應加熱調理器的動作說明圖。

圖7是實施例2的感應加熱調理器的動作說明圖。

圖8是實施例2的感應加熱調理器的動作說明圖。

圖9是實施例3的感應加熱調理器的電路構成圖。

圖10是實施例3的感應加熱調理器的動作說明圖。

圖11是實施例3的感應加熱調理器的動作說明圖。

圖12是實施例3的感應加熱調理器的動作說明圖。

圖13是實施例4的感應加熱調理器的電路構成圖。

圖14是實施例5的感應加熱調理器的電路構成圖。

以下，參照圖面來說明本發明的理想實施例。

[實施例1]

圖2是表示本實施例的感應加熱調理器之一例。圖2所示的調理器是在頂板80上具備左鍋置部81、右鍋置部82、中央鍋置部83，為可設置在系統廚房300之內裝型的感應加熱調理器。

在頂板80是配置有上面顯示部84、上面操作部85，上面操作部85是形成只要以手指碰觸便可操作玻璃製的頂板80。因此，在頂板80是無凹凸可容易清掃保持清潔。在此所示的調理器是搭載烤魚或比薩的烤箱86，在烤箱86的旁邊是具備袋鼠袋式的烤箱操作部87。驅動加熱線圈11或烤箱86等的電路是在烤箱操作部87的後方內藏於右鍋置部82的下方，冷卻電路的空氣是從位於頂板80後方的排氣口88排出至本體外。並且，在烤箱內90產生的臭味或油煙也是在通過後述的觸媒之後，從排氣口88排出至本體外。

圖3是表示圖2的感應加熱調理器的烤箱86的剖面圖。在烤箱內90是具備上加熱器91及下加熱器92，在托盤93上放置烤網94來烤調理物200。在烤箱86是設有淨化燒烤調理物200時產生的臭味或煙之空氣淨化用觸媒95。如前述般，觸媒是藉由形成高溫狀態來提高其性能，因此在烤箱內90配置有觸媒加熱器96。一旦驅動馬達150使排氣扇151轉動，則空氣會從設於門89下的吸氣口100經由托盤93下來流入，自調理物200產生的臭味或煙是在通過空氣淨化用觸媒95之後，經由空氣流路97來從排氣口88排出至外部。另外，馬達150是藉由設在排氣扇151的相反側的自冷扇152來從吸氣口101吸入空氣冷卻。在此，於空氣流路97配置有後述的電漿生成部70，除去只靠空氣淨化用觸媒95無法完全除去的有害成分，強制性地從排氣口88排氣。

圖4是表示本實施例的感應加熱調理器的其他例。與圖2相異的點是未搭載烤箱86的點。並且，在頂板80的後方具備取入廚房內的空氣之吸氣口102的點。

圖5是表示圖4的感應加熱調理器的基板搭載部的剖面圖。在框體內170是配置有搭載半導體零件161或電子零件163的基板160，在半導體零件161是安裝有散熱片162。冷卻扇164是從吸氣口103取入空氣，冷卻散熱片162、電子零件163之後，通過空氣流路97來從排氣口88排至本體外。另外，藉由轉動冷卻扇 164，亦從圖4的吸氣口102取入空氣。在此，於空氣流路97配置有電漿生成部70，被取入至框體內170的空氣是被除去有害成分之後，強制性地從排氣口88排出至本體外。藉此，廚房內的空氣可經由電漿生成部70來循環，可清靜廚房內的空氣。

圖1是在圖2或圖4所說明的實施例1的感應加熱調理器的電路構成圖，被載置於鍋載置部81~83的被加熱物(例如調理鍋)會與加熱線圈11磁氣結合，對被加熱物(調理鍋)供給電力，藉此被加熱物(調理鍋)會被感應加熱。圖1中，在直流電源1的正電極與負電極間是連接有第一上下臂3，該第一上下臂3是串聯有以功率半導體所構成的開關元件5a及5b。在開關元件5a、5b是分別並聯有二極體6a、6b於逆方向。並且，在開關元件5a、5b是分別並聯有緩衝電容器7a、7b。在第一上下臂3的輸出端子是連接有加熱線圈11的一端，在加熱線圈11的另一端與直流電源1的負電極間是經由繼電器18來連接第一共振電容器12，構成第一共振負荷電路50。另外，將加熱線圈11及第一共振電容器12的串聯電路設在第一上下臂3的輸出端子與直流電源1的負電極之間，但亦可設在第一上下臂3的輸出端子與直流電源1的正電極之間。此構成是成為電流共振型的變形半橋接方式反相器。

在第一上下臂3的輸出端子是連接有電感器(inductor)22的一端，在電感器22的另一端與直流電源1 的負電極間是經由繼電器19來連接電漿生成部70。在本實施例中，電漿生成部70是使用以電極71及73來夾入介電質72的介電質放電(dielectric barrier discharge)型，含介電質72的電極71、73為了使當作電容器，在施加交流電壓下維持絕緣破壞所造成的放電，可將電極間的廣範圍電離。電感器22與電漿生成部70的電容器成分是構成串聯共振電路，因此與前述同樣成為電流共振型的半橋接方式反相器，使繼電器19形成開啟狀態，互補地開啟關閉第一上下臂3的開關元件5a、5b，藉此可容易施加高頻的高電壓至電漿生成部70。

本實施例是在由第一上下臂3及第一共振負荷電路50所構成的感應加熱用反相器連接電漿生成部70的構成，可藉由兼用第一上下臂3來以最小限度的追加零件附加電漿生成機能。

並且，藉由將電漿生成部70設在排氣口88的附近，可將清淨的空氣排至廚房。

[實施例2]

圖6是實施例2的感應加熱調理器的電路構成圖。有關與實施例1的圖1相同的部分是附上同樣的符號，省略說明。

在圖6中，與圖1相異的點是在直流電源1的正電極與負電極間連接有第二上下臂4，該第二上下臂4是串聯有功率半導體開關元件5c及5d，在第一上下臂 3與第二上下臂4的輸出端子間連接有第二共振負荷電路60之點，該第二共振負荷電路60是由被串聯的加熱線圈11及第二共振電容器13所構成。在開關元件5c、5d是各並聯有二極體6c、6d於逆方向。並且，在開關元件5c、5d是各並聯有緩衝電容器7c、7d。

在此，加熱線圈11與被加熱物(未圖示)是磁氣性地結合，因此一旦將被加熱物變換成由加熱線圈11側來看的等效電路，則會形成被加熱物的等效電阻及等效電感被串聯的構成。等效電阻及等效電感是依被加熱物的材質而異，非磁性體且低電阻的銅或鋁時是等效電阻及等效電感的哪邊皆變小，磁性體且高電阻的鐵時是哪邊皆變大。由於被加熱物的加熱電力是與表皮電阻及起磁力成比例，因此為了加熱非磁性體，必須提高頻率，增大起磁力。增大起磁力的方法是有增加電流的方法及增加加熱線圈11的卷數的方法，但由於電路的損失是與電流的2乘方成比例增加，因此增加電流不是上策。於是，取增加加熱線圈11的卷數的方法。然而，就磁性體的被加熱物而言，因為原本電阻大，所以配合非磁性體的被加熱物來增加卷數時，等效電阻會變大，電流難以在共振負荷電路流動。本實施例是成為全橋接方式的反相器構成，可提高輸出電壓，因此即使在磁性體的被加熱物也可供給所望的電力。

其次，利用圖7、圖8來說明動作。圖7、圖8是表示本實施例的各元件的開啟關閉狀態。在圖7中， 重複第一上下臂3的開關元件5a與第二上下臂4的開關元件5d同時成為開啟狀態的期間、及第一上下臂3的開關元件5b與第二上下臂4的開關元件5c同時成為開啟狀態的期間，藉此在共振負荷電路60施加開關頻率的交流電壓，在加熱線圈11流動高頻電流，進行感應加熱。亦即，藉由全橋接動作來進行感應加熱。並且，繼電器19為開啟狀態，藉由第一上下臂3的開關元件5a、5b的互補驅動來對電漿生成部70施加高頻電壓，因此產生電漿。亦即，藉由半橋接式動作來進行電漿生成。在此，作為控制感應加熱電力的方法，一般是可使反相器容易軟體開關動作的脈衝頻率控制(PFM)，但在本實施例中，為了同時進行電漿的生成，最好是在第一上下臂3與第二上下臂4設置相位差來驅動的相位移動控制。亦即，第一上下臂3的開關元件5a及5b是設置空載時間來以大致50%的開啟時間Duty驅動，藉此被施加於電漿生成部70的電壓是無關感應加熱電力，可形成一定。

其次，說明有關圖8。在圖8中，第二上下臂4的開關元件5c、5d皆是關閉狀態，在共振負荷電路60未被施加交流電壓。因此，在加熱線圈11是不流動高頻電流，感應加熱未被進行。另一方面，若繼電器19為開啟狀態，則藉由第一上下臂3的開關元件5a、5b的互補驅動來對電漿生成部70施加高頻電壓，因此產生電漿。另外，電漿的產生量是可藉由第一上下臂3的脈衝頻率控制或脈衝幅控制來容易控制。

如此一來，本實施例是即使在考慮非磁性體的被加熱物來增加加熱線圈11的卷數之條件中也可藉由使反相器形成全橋接構成來對磁性體的被加熱物供給所望的電力。並且，只要使第二上下臂4形成關閉狀態，便可停止感應加熱動作，可只驅動第一上下臂3來僅進行電漿生成。

[實施例3]

圖9是實施例3的感應加熱調理器的電路構成圖。有關與前述實施例相同的部分是附上同樣的符號，省略說明。

在圖9中，在直流電源1的正電極與負電極間連接有：串聯有功率半導體開關元件5a及5b的第一上下臂3、及串聯有功率半導體開關元件5c及5d的第二上下臂4。在開關元件5a~5d是各並聯有二極體6a~6d於逆方向。在開關元件5a~5d是各並聯有緩衝電容器7a~7d。構成在第一上下臂3的輸出端子是連接有加熱線圈11的一端，在加熱線圈11的另一端與直流電源1的負電極間是連接有第一共振電容器12而構成第一共振負荷電路50。並且，在加熱線圈11的另一端與第二上下臂的輸出端子間是連接有第二共振電容器13及繼電器20的串聯電路。藉由加熱線圈11和第一共振電容器12及第二共振電容器13來構成第二共振負荷電路60，按照被加熱物的材質或設定火力來切換繼電器20，藉此可切換第一共振 負荷電路50及第二共振負荷電路60。另外，圖9是將加熱線圈11及第一共振電容器12的串聯電路設在第一上下臂3的輸出端子與直流電源1的負電極之間，但亦可設在第一上下臂3的輸出端子與直流電源1的正電極之間。在第二上下臂4的輸出端子是連接有電感器22的一端，在電感器22的另一端與直流電源1的負電極間是經由繼電器19來連接電漿生成部70。

其次利用圖10~圖12來說明動作。圖10~圖12是表示本實施例的各元件的開啟關閉狀態。被加熱物為鐵時，如圖10所示般，開啟繼電器20，以由第一及第二上下臂和加熱線圈11及第一、第二共振電容器12、13所構成的全橋接方式的反相器來進行加熱。如前述般，磁性體且高電阻的被加熱物因為等效電阻大，所以在共振負荷電路是電流難流動。因此，藉由切換成全橋接方式，比半橋接方式還提高2倍反相器的輸出電壓，取得所望的輸出。

鐵的情況，因為原本電阻大，所以以約20kHz的頻率來驅動第一、第二上下臂。若繼電器19為開啟狀態，則藉由第二上下臂4的開關元件5c、5d的互補驅動來對電漿生成部70施加高頻電壓，因此產生電漿。亦即，藉由第二上下臂4的半橋接式動作來進行電漿生成。另外，作為控制感應加熱電力的方法，最好是與前述同樣在第一上下臂3與第二上下臂4設置相位差來驅動的相位移動控制。在此，第二上下臂4的開關元件5c及5d是設置空載 時間來以大致50%的開啟時間Duty驅動，藉此被施加於電漿生成部70的電壓是無關於感應加熱電力，可形成一定。

被加熱物為銅或鋁時，如圖11所示般，關閉繼電器20，以由第一上下臂3和加熱線圈11及第一共振電容器12所構成的半橋接方式的反相器來進行加熱。被加熱物的表皮電阻是具有與頻率的平方根成比例的特徵，在加熱銅或鋁等的低電阻的被加熱物時是提高頻率為有效。因此，設定第一共振電容器12的電容，使第一上下臂3能以例如約90kHz的頻率來驅動。如此，第一共振電容器12的電容是配合約90kHz的驅動頻率來設定，但第二共振電容器13的電容是配合約20kHz的驅動頻率來設定。由於驅動頻率大不同，因此第二共振電容器13的電容是形成比第一共振電容器12還要充分大的值。所以，全橋接方式的反相器的共振頻率，主要是藉由第二共振電容器13來設定。

在實施例2中，共振電容器是被固定，有驅動頻率的設定範圍受限的課題，但在本實施例是藉由繼電器20的切換，共振電容器的電容也可切換。如此，可擴大反相器的驅動頻率的設定範圍，可配合被加熱物的材質來以最適的頻率進行加熱。若繼電器19為開啟狀態，則會藉由第二上下臂4的開關元件5c、5d的互補驅動來對電漿生成部70施加高頻電壓，因此產生電漿。亦即，當被加熱物為銅或鋁時，是藉由第二上下臂4的半橋接式動 作來進行電漿生成。為此，可以和感應加熱動作獨立的頻率來驅動，因此可以適於電漿生成的頻率來驅動。本實施例是以高於感應加熱時的頻率之頻率來驅動第二上下臂4。另外，電漿的產生量是可藉由第二上下臂4的脈衝頻率控制或脈衝幅控制來容易地控制。

在本實施例中，停止感應加熱動作，只進行電漿生成時，如圖12所示般，只要將上下臂3設為關閉狀態，將繼電器19設為開啟狀態，僅使第二上下臂4進行半橋接式動作即可。另外，最好繼電器20是形成關閉狀態，但即使是開啟狀態，只要共振電容器12、13的串聯電容僅被並聯於緩衝電容器7d，串聯電容充分地小於緩衝電容器7d，便不成問題。

[實施例4]

圖13是實施例4的感應加熱調理器的電路構成圖。有關與實施例1的圖1相同的部分是附上同樣的符號，省略說明。

在圖13中，與圖1相異的點是以由並聯共振負荷電路51(由加熱線圈11及共振電容器14所形成)及開關元件5b所構成的電壓共振型的反相器作為基本構成，在加熱線圈11設置二次卷線21，經由繼電器19來將電感器22及電漿生成部70連接至二次卷線21的點。由於本實施例是可有效利用藉由反相器動作而產生於二次卷線21的高電壓來生成電漿，因此追加零件少。

[實施例5]

圖14是實施例5的感應加熱調理器的電路構成圖。有關與實施例4的圖13相同的部分是附上同樣的符號，省略說明。

在圖14中，與圖13相異的點是在共振電容器14的兩端經由繼電器19來連接電感器22及電漿生成部70的點。由於本實施例是可有效利用藉由反相器動作而產生於共振電容器14的高電壓來生成電漿，因此追加零件少。

1‧‧‧直流電源

3‧‧‧上下臂

5a、5b‧‧‧開關元件

6a、6b‧‧‧二極體

7a、7b‧‧‧電容器

11‧‧‧加熱線圈

12‧‧‧共振電容器

22‧‧‧電感器

18、19‧‧‧繼電器

50‧‧‧共振負荷電路

70‧‧‧電漿生成部

71、73‧‧‧電極

72‧‧‧介電質

Claims (7)

1. 一種感應加熱調理器，係具備：直流電源、及將來自該直流電源的直流電壓變換成交流電壓的反相器，其特徵為：前述反相器係具備：將被加熱物感應加熱的加熱線圈；及生成電漿的電漿生成部。
2. 如申請專利範圍第1項之感應加熱調理器，其中，前述反相器係具備：串聯2個開關元件的第一上下臂；被連接於該第一上下臂的輸出端子與前述直流電源的電極之間的前述加熱線圈、第一共振電容器及第一開關手段的串聯電路；及被連接於前述第一上下臂的輸出端子與前述直流電源的電極之間的前述電漿生成部、電感器及第二開關手段的串聯電路。
3. 如申請專利範圍第1項之感應加熱調理器，其中，前述反相器係具備：串聯2個開關元件的第一上下臂；串聯2個開關元件的第二上下臂；被連接於該第一上下臂與第二上下臂的輸出端子間的前述加熱線圈及第二共振電容器的串聯電路；及被連接於前述第一上下臂的輸出端子與前述直流電源的電極之間的前述電漿生成部、電感器及開關手段的串聯 電路。
4. 如申請專利範圍第1項之感應加熱調理器，其中，前述反相器係具備：串聯2個開關元件的第一上下臂；串聯2個開關元件的第二上下臂；被連接於該第一上下臂的輸出端子與前述直流電源的電極之間將被加熱物感應加熱的加熱線圈及第一共振電容器的串聯電路；被連接於前述第一上下臂與第二上下臂的輸出端子間的前述加熱線圈、第二共振電容器及第一開關手段的串聯電路；及被連接於前述第二上下臂的輸出端子與前述直流電源的電極之間的前述電漿生成部、電感器及第二開關手段的串聯電路。
5. 如申請專利範圍第1項之感應加熱調理器，其中，前述反相器係具備：前述加熱線圈及共振電容器的並聯電路；與該並聯電路串聯的開關元件；磁氣結合於前述加熱線圈的二次卷線；及被連接於該二次卷線間的前述電漿生成部、電感器及開關手段的串聯電路。
6. 如申請專利範圍第1項之感應加熱調理器，其中，前述反相器係具備：前述加熱線圈及共振電容器的並聯電路； 與該並聯電路串聯的開關元件；及被連接於前述共振電容器間的前述電漿生成部、電感器及開關手段的串聯電路。
7. 如申請專利範圍第1~6項中任一項所記載之感應加熱調理器，其中，將前述電漿生成部配置於接近調理器內的排氣口的空氣流路。