專利名稱：電炊具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電炊具，如電灶或電爐。
如

圖12所示的傳統(tǒng)的高頻加熱裝置由以下電路構(gòu)成一個包括整流器2、電感器3和電容器4的整流電路，整流器2對從市電得到的電源進(jìn)行整流;一個包括電容器5、晶體管6、二極管7和升壓變壓器8的變換電路;一個包括高壓電容器9和高壓二極管10、11的高壓整流電路;一個磁控管12，它根據(jù)高壓整流電路的輸出產(chǎn)生高頻電磁波;一個控制電路13，它控制晶體管6的工作頻率;以及加熱控制部件15，它接控制繼電器14，并向控制電路13發(fā)出加熱指令。
圖13(A)、(B)和(C)分別表示作為變換電路輸入電壓的電容器4兩端的電壓Vac，晶體管6的集電極-發(fā)射極間的電壓Vce及其它絡(luò)線，以及磁控制陽極電流Ia的包絡(luò)線。實(shí)際的Ia波形具有圖示的包絡(luò)線，且具有類似于Vce的高頻紋波。如虛線所示，磁控管12僅在Ia流動和Vce超過相應(yīng)于磁控管12的閾值電壓的電壓時才振蕩。特別是，為了防止高頻加熱裝置的輸入端(例如整流器2的AC端)的輸入功率因數(shù)減小，電容器4兩端的電壓必須具有圖13(A)所示的波形。于是，磁控管12的工作過程將出現(xiàn)間斷，如圖13(C)所示。另一方面，晶體管6也在Ia不流動時工作。該期間使得磁控管12不能總是產(chǎn)生高頻振蕩。這意味著晶體管6不是工作在很經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。
一般家庭的市電插座的額定值通常為15A，而室內(nèi)電力線的額定值也通常為20A。基于這種原因，高頻加熱裝置如電灶的最大消耗電流必須設(shè)定在13～14A。這是因?yàn)楸M管室內(nèi)電力線的電流容量是20A，但與高頻加熱裝置同時使用的電飯鍋和電烤箱等設(shè)備通常也要耗電6～7A。
這樣，在傳統(tǒng)的高頻加熱裝置中，如圖13(C)所示，磁控管12的振蕩時間大約為整個工作時間的1/2，輸入電流也受到市電的限制。因此，額定電壓例如為AC100V的器具，通常輸入功率被限制在1.3～1.4KW。結(jié)果，傳統(tǒng)的加熱裝置的高頻輸出通常至多被限制在大約600W。短時間允許的最大輸出額定值為700W，并且只有具有這種電磁波的高頻加熱裝置才在實(shí)際中得到了應(yīng)用。
日本專利公報NO.56-21237公開了如圖14所示的高頻加熱裝置。在該高頻加熱裝置中，從市電1得到的AC電壓由整流器16整流，變成DC電壓，并且通過使用開關(guān)18和19，電池組17也向DC-DC升壓電路20提供電壓。于是通過一個中斷電路21向磁控管12輸送電源。該高頻加熱裝置旨在以較小的限制了的電功率向家庭提供600W的電磁波輸出(輸入為1200W)。這是以這種方式實(shí)現(xiàn)的當(dāng)不用裝置時，將電能存儲在大約100V的電池組17中，當(dāng)使用裝置時，存儲的電能釋放出來，驅(qū)動磁控管12。
雖然上述先有技術(shù)以電灶為應(yīng)用目標(biāo)，但它也能應(yīng)用于使用加熱器的炊具，如電爐。簡而言之，在先有技術(shù)中，由于從市電取得的最大消耗電流的限制，允許炊具投入應(yīng)用的100V電源的輸入功率僅為1.4KW或更小。
如上所述，先有技術(shù)僅能提供受從市電得到的輸入電流限制的電磁波輸出;這很難體現(xiàn)高頻加熱裝置的快速加熱(烹調(diào))的特點(diǎn)。此外，由于圖14所示的傳統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)中的電池必須要有存儲大能量的容量，所以裝置具有體積大、價格高的缺點(diǎn)，并且裝置還需要從高電壓大容量電池組切換輸出。還可以設(shè)想，從整流器(半波整流)16來的DC電壓和從電池組17來的輸出電壓同時供給DC-DC升壓電路20。然而，僅取兩種電壓將引起不便，包括市電1輸入功率因數(shù)相當(dāng)大的減小和由于兩種電源內(nèi)部阻抗不匹配而造成的工作不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，這在實(shí)際上是不能實(shí)現(xiàn)的。結(jié)果，圖14的電路仍受到外部電源如市電的輸入電流引起的限制，因此不能解決例如100V的AC輸入電壓限制將電磁波輸出在大約600W-700W的問題。
因此，很難提供一種如電爐那樣的高頻加熱裝置或炊具，它能實(shí)現(xiàn)快速加熱(烹調(diào))，高頻輸出很大，不受外部電源的電流容量的限制，并且結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕。為了適應(yīng)現(xiàn)代化的飲食生活，需要一種能快速烹調(diào)的炊具。
本發(fā)明旨在解決上述先有技術(shù)存在的問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種高頻加熱裝置，它易于制造，因此避免了體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費(fèi)用高等缺陷，極大地提高了性能，高頻輸出很大，不受外部電源如市電輸入電流的限制，功率因數(shù)大，安全、可靠。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種如電爐那樣的炊具，它具有與上述加熱裝置同樣的特征，并且加熱輸出很大。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，炊具包括一個單一的電源轉(zhuǎn)換部分，用于轉(zhuǎn)換從外部AC或DC電源提供的電力，一個熱能輻射部分，用于從電源轉(zhuǎn)換部分接收經(jīng)轉(zhuǎn)換的功率，并且向加熱腔輻射加熱能量，如電磁波或輻射熱，以及一個電池組，其中從外部電源得到的功率和從電池組得到的功率通過電源轉(zhuǎn)換部分相加和轉(zhuǎn)換，并被送至熱能輻射部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，熱能輻射部分由電磁波發(fā)射裝置構(gòu)成，電源轉(zhuǎn)換部分由一個具有一個或多個半導(dǎo)體器件的單一的變換電路構(gòu)成，并且從外部電源得到的功率和直接從電池組得到的功率或經(jīng)調(diào)整的電池組輸出功率也通過變換電路相加和轉(zhuǎn)換，并被送至熱能輻射部分。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，電源轉(zhuǎn)換部分由整流裝置構(gòu)成，用于將從外部AC電源得到的電源整流成單向電源，并且直接從電池組得到的功率或經(jīng)調(diào)整的電池組輸出功率送至整流裝置，以便將從外部電源得到的功率和電池組的功率相加并取出。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，升壓裝置對具有45V低電壓或更低電壓的電池組輸出升壓，從升壓裝置得到的功率和從外部電源得到的功率通過單一的電源轉(zhuǎn)換部分相加和轉(zhuǎn)換，并被送至熱能輻射裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，有一個對電池組充電的充電裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，從外部電源得到的功率和從電池組得到的功率通過獨(dú)立的電源轉(zhuǎn)換部分在一個預(yù)定的時間由短時強(qiáng)輸出控制部分控制，進(jìn)行相加和功率轉(zhuǎn)換，于是對大于連續(xù)可操作電源的穩(wěn)態(tài)最大值的電源進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，并送至熱能輻射裝置。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，單一的電源轉(zhuǎn)換部分允許炊具使用不受外部電源容量限制并大于其最大值的電源。它能實(shí)現(xiàn)非?？焖俚呐胝{(diào)，這是先有技術(shù)所不及的。特別是，單一的電源轉(zhuǎn)換部分對功率之和進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，因此不會出現(xiàn)降低外部電源的功率因數(shù)和阻抗不匹配這樣的問題。于是，由于對功率之和進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此就可以用簡單的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的加熱能量。
由于功率之和送至單獨(dú)的變換電路，并且由該變換器轉(zhuǎn)換的功率送至電磁波發(fā)射裝置，所以避免了電磁波發(fā)射裝置瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁波，同時也能根據(jù)平均大小的電磁波輸出實(shí)現(xiàn)電磁波烹調(diào)。因此，先有技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的基于強(qiáng)電磁波的快速烹調(diào)，在不降低可靠性的情況下，也能進(jìn)行了。
由于從外部AC電源得到的電源由整流裝置轉(zhuǎn)變成單向電源，所以電池組功率和外部電源功率可以容易地相加，并被送至加熱能輻射裝置。
此外，由于有了升壓裝置，可以采用在低于45V的范圍內(nèi)呈現(xiàn)出良好安全特性且價格不貴的電池組，并且當(dāng)進(jìn)行非常精細(xì)的調(diào)整時，可以很容易地對外部電源功率和電池組功率求和。
由于有了充電裝置，通過外部電源向電池組充電，所以能實(shí)現(xiàn)帶有自動充電電池組的炊具。
由于短時強(qiáng)輸出控制部分根據(jù)求和的功率只在一個預(yù)定的時間內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)輸出烹調(diào)，所以對電池組輸出的使用被限制在一個必要的范圍內(nèi)。因此，能非常有效地使用電池組的輸出。炊具的冷卻能力和抗熱性能也沒有過分提高，而是被設(shè)定在一個適當(dāng)?shù)牡燃?。結(jié)果，整個裝置緊湊、經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明的上述的和其它的目的和特征，通過以下結(jié)合附圖的描述，將會變得更清楚。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的高頻加熱裝置(炊具)的框圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的高頻加熱裝置的框圖;
圖3是波形圖，其中(A)表示圖2中全波整流裝置的輸出電壓，(B)表示圖2中升壓部分的輸出電壓;
圖4表示來自市電的輸入功率因數(shù)特性與圖2中升壓部分輸出電壓的關(guān)系;
圖5是波形圖，其中(A)表示市電電壓經(jīng)圖2中全波整流后的波形，(B)表示圖2中升壓部分提供的電壓波形，(C)表示市電和圖2中升壓部分的電壓之和，(D)表示圖2中磁控管陽極電流的包絡(luò)線;
圖6是圖2所示的高頻加熱裝置的詳細(xì)電路圖;
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的電爐(炊具)的電路圖;
圖8是波形圖，其中(A)表示圖7中二極管橋(整流裝置)的輸出功率，(B)表示圖7中回流防止裝置的輸出功率，(C)表示圖7中輸出電壓間的關(guān)系，(D)表示供給圖7中加熱器的全部功率，(E)表示僅由外部電源向圖7中的加熱器提供的功率;
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的電爐的電路圖;
圖10是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的高頻加熱裝置的電路圖;
圖11是波形圖，其中(A)表示圖10中的裝置和先有技術(shù)間的溫升特性的比較，(B)表示先有技術(shù)的高頻加熱裝置的輸出特性，(C)表示圖10中的裝置的輸出特性;
圖12是先有技術(shù)的高頻加熱裝置的電路圖;
圖13是波形圖，其中(A)表示圖12中的輸入電壓，(B)表示圖12中晶體管兩端的電壓及其包絡(luò)線，(C)表示圖12中磁控管的陽極電流的包絡(luò)線;以及圖14是另一個先有技術(shù)的高頻加熱裝置的框圖。
現(xiàn)在參照附圖，說明本發(fā)明的幾個實(shí)施例。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的高頻加熱裝置，它是炊具的一個實(shí)例。
圖1中，31表示外部電源，比如市電、發(fā)電機(jī)和作為外部電源向高頻加熱裝置32提供功率的電池組。高頻加熱裝置32包括變換供給的功率的電源轉(zhuǎn)換部分33和電磁波發(fā)射部分34，它根據(jù)由電源變換器35變換的功率產(chǎn)生高頻電磁波(例如微波)，并將它作為加熱能量送至一個加熱腔(未示出)。電源變換部分33可以由一個電源變換器35和一個變換控制單元36構(gòu)成。高頻加熱裝置32還包括一個具有45V低電壓或更低電壓的電池組37;電池組37的輸出經(jīng)升壓部分38送至電源變換部分33的電源變換器35。這里不存在如電擊或電蝕那樣的危險，因?yàn)殡姵亟M37提供一個低電壓。這樣，電池組37可置于任何位置。也就是說，它可以裝在高頻加熱裝置內(nèi)，也可以附在裝置的外部，以致能夠非常容易地用其它電池組替換。充電裝置39經(jīng)輸入部分40用外部電源提供的能量對電池組37充電，因此電池組37能使用很長一段時間而不必替換。高頻加熱裝置32還包括一個加熱控制部分41。加熱控制部分41通過控制例如變換控制單元36，來控制電源變換部分33的經(jīng)變換的功率，由此調(diào)節(jié)從電磁波發(fā)射部分34發(fā)出的輸出電磁波的強(qiáng)度。加熱控制部分41也可以控制升壓部分38，因此除了從外部電源31向電源變換部分33提供電源之外，電池組37也能向電源變換部分33供電。適合用作電池組37(它要求極大的輸出特性)的是鉛電池、Ni-Cd電池或Ni-H電池。在使用這類電池的情況下，考慮到電壓的安全性、電接觸的可靠性或制造中的生產(chǎn)率，電池電壓為12V～24V更合適?；谶@一原因，在本實(shí)施例中，具有24V輸出電壓的電池組37的輸出由升壓部分38升壓，以便將其調(diào)到所要求的低于外部電源31瞬時最大值的電壓值(如果外部電源是100V市電，則瞬時最大值為141V)。這一調(diào)整過程是根據(jù)加熱控制部分41的指令信號與對電源變換部分35的控制協(xié)調(diào)一致進(jìn)行的。特別是，為了使高頻加熱裝置32不對外電源31形成一個低的功率因數(shù)，電池組37的輸出電壓被調(diào)到所要求的低于外部電源31瞬時最大值的值。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的高頻加熱裝置，其中與圖1相同的參考數(shù)字表示相同的部件。圖2中，傳輸線43上，通過二極管橋42對從市電31得到的AC電壓進(jìn)行整流，得到的是具有全波整流波形的高的脈動單向電壓。然后，該單向電壓供給構(gòu)成電源變換器35的變換電路。電池組37的輸出電壓作為升壓部分38的輸出經(jīng)二極管44供給傳輸線43。
圖3(A)和(B)分別表示二極管橋42的輸出電壓Vac的波形和二級管44的輸出電壓Vdc的波形。如果Vdc的值變化了，AC輸入功率因數(shù)也將發(fā)生變化。圖4表示顯示這種特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖2中100V市電31的輸入電流的有效值控制為常量13.5A，如果電池組37提供的DC電壓Vdc升高了，那么電壓升高幾十伏，功率因數(shù)開始逐漸下降。當(dāng)電壓大約為100V時，功率因數(shù)約為90%。如果Vdc繼續(xù)升高，則功率因數(shù)迅速下降。這是因?yàn)榘ㄉ龎翰糠?8在內(nèi)的電池組37一側(cè)的電源阻抗必定低于市電31的阻抗。特別是，如果圖3(A)中的Vac不低于對應(yīng)圖3(B)中的Vdc的電壓(虛線所示)，那么從市電31提供電源;另一方面，如果前者低于后者，則由電池組37提供電源。因此，由電池組37向電源變換器35提供的電壓為方波，其峰值電壓Vdc如圖3(B)所示。在這種情況下，即使升壓部分38的輸出固定在Vdc，供給電源變換器35的電壓也變成如圖3(B)所示的樣子。結(jié)果，沒有必要根據(jù)市電31的瞬時值去控制輸出電壓。
圖5(A)、(B)、(C)和(D)分別表示以下波形Vac、Vdc、Vac和Vdc的電壓之和Vin(輸入給電源轉(zhuǎn)換器35的輸入電壓)以及作為電磁波發(fā)射部分34的磁控管的陽極電流Ia的包絡(luò)線。通過與圖13所示的先有技術(shù)進(jìn)行比較可以看得很清楚，對Vac，Ia的包絡(luò)線的峰值與先有技術(shù)中的相等，但平均值卻極大地提高了。雖然未在圖5中示出(由于Vin具有圖5(C)所示的波形)，但是向構(gòu)成電源變換器35的晶體管提供的電壓Vce和其它電壓，顯然具有與先有技術(shù)中的電壓相同的峰值。這樣，就無需高耐壓部件。用這樣的方法，不再需要使磁控管的陽極電流Ia和晶體管電壓Vce(以及電流)的峰值大于先有技術(shù)中的相應(yīng)值，而且外部AC電源輸入功率因數(shù)下降很小，所以在電源變換部分33以很簡單的電路結(jié)構(gòu)就能將被變換的功率升高。結(jié)果，電磁波發(fā)射部分34發(fā)出的電磁波可增加到足夠大。具體講，在圖2的電路結(jié)構(gòu)中，從市電31得到的輸入功率約1200W，電流約13.5A，并且Vdc約為105V，從電池組37提供的功率約為800W，這樣，電源變換器35能變換的功率約為2000W。結(jié)果，磁控管34發(fā)射的電磁波的功率約為1000W。這使得烹調(diào)時間與先有技術(shù)相比大大地縮短了，并且避免了如大幅度降低功率因數(shù)所帶來的不便。因此，當(dāng)輸入電流保持在所要求的13～14A或更小時，仍能產(chǎn)生上述很大的電磁波輸出。
圖6是實(shí)施圖2實(shí)施例的詳細(xì)的電路結(jié)構(gòu)。圖6中，與圖2相同的參考數(shù)字表示相同的部件。在圖6的電路中，市電31也用作外部電源。
圖6中，電源變換部分33包括一個DC電源，由二極管橋42、電感器51和電容器52構(gòu)成，提供全波整流波形;一個變換器，由諧振電容器53、升壓變壓器54、晶體管55和二極管56構(gòu)成;一個高壓整流電路，由電容器57和二極管58、59構(gòu)成;以及一個加熱器電路，由揩振電容器60和電感器61、62構(gòu)成。電磁波發(fā)射部分34包括一個磁控管63。一個變換控制電路36控制用以操作變換器的晶體管55的開關(guān)頻率，由此向磁控管63提供很高的電源功率和加熱器功率。然后，磁控管63振蕩，向加熱腔發(fā)射電磁波。變換器的基本功率轉(zhuǎn)換過程的細(xì)節(jié)這里就不再解釋了，因?yàn)樗鼈兪枪?。根?jù)包括微機(jī)64的加熱控制部分41發(fā)出的信號，變換控制電路36由于變流器65和66的信號使電磁波輸出變得平穩(wěn)，同時它也控制晶體管，以便調(diào)節(jié)電磁流的輸出強(qiáng)度。
考慮到安全性和生產(chǎn)費(fèi)用，電池組37所要求的低電壓為12V～24V。電池組37輸出的電能經(jīng)升壓電路或升壓部分38供給電源變換部分33。升壓電路38是一種“升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器”，由帶抽頭的升壓電感器67、電容器68、69、晶體管70、二極管71、44和控制電路73構(gòu)成。雖然將不對電路38的工作過程作詳細(xì)描述，但應(yīng)注意到，控制電路能控制晶體管70的開/關(guān)比，以調(diào)節(jié)電容器69兩端的電壓(例如，DC輸出電壓)。
在高頻加熱裝置加熱期間，加熱控制部分41使繼電器觸點(diǎn)74和75閉合，并向升壓電路38的變換控制電路36和控制電路73發(fā)出一個操作指令。于是，作為電源變換部分33中進(jìn)行功率變換的主要部件的變換器為其所進(jìn)行的功率變換，接收市電31的功率與已被升壓電路38升壓的電池組37的功率之和。
到這里為止，參照附圖2至5描述了能實(shí)現(xiàn)功率變換和高頻加熱的電路結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)具有升高平均值而不提高最大值的優(yōu)點(diǎn)，對半導(dǎo)體器件例如電源變換部分33中的晶體管55和該部分中的諧振電容器53來說，這更是非常有利的。這樣，這些電路結(jié)構(gòu)在使用相對低價的元件的情況下，所允許的功率變換約為先有技術(shù)的兩倍。此外，僅在市電31的瞬時電壓較低時提供Vdc能很容易地使市電31輸入功率因數(shù)保持在一個相對高的數(shù)值。并且還能將Vdc疊加在市電31的電壓Vac上。結(jié)果，在這樣高的輸出控制下，就能提供輸入功率因數(shù)高的高頻加熱裝置。
此外，如圖5(B)所示，升壓電路38的工作可與Vac的瞬時值同步地被中斷。然而，如果濾波電容器69的電容量使放電時間常數(shù)比市電的周期大許多，那么升壓電路38通過不間斷的連續(xù)工作，也能實(shí)現(xiàn)同樣的性能。特別是，Vdc可以固定在例如如前所述的105V。在這種情況下，升壓電路38僅需提供105V的平均DC輸出，而不必考慮市電的瞬時值。這樣，雖然電容器的容量必須很大，但升壓電路38僅需進(jìn)行平均工作過程(例如，在基本恒定的頻率下工作)，于是可以用相對簡單的方式控制。因此最大電流和最大電壓可以被限制在更低的值。在電池組37提供的功率很大的情況下，從費(fèi)用和轉(zhuǎn)換效率的角度來看，升壓電路38的上述結(jié)構(gòu)更具優(yōu)越性。
當(dāng)高頻加熱裝置停止工作時，加熱控制部分41使繼電器觸點(diǎn)74和75打開，而使繼電器觸點(diǎn)76閉合，讓充電電路或裝置39工作。然后，充電電路39對電池組37充電，以致于自動充電，再次達(dá)到在前一次加熱期間放掉的電能水平。充電電路39是一種電壓降落型DC-DC轉(zhuǎn)換器，它將由二極管77和電容器78得到的DC電壓，通過晶體管79、二極管80、81、電感器82、電容器83和控制電路84，轉(zhuǎn)換成適合于對電池組37充電的電壓。充電電路39可根據(jù)晶體管79的開/關(guān)比隨意調(diào)整其輸出電壓。其工作過程的細(xì)節(jié)是公知的這里將不做說明。
上述電路結(jié)構(gòu)使電源變換部分33工作時，從市電31提供給充電電路39的電流變?yōu)榱?。這樣，它能對市電31提供的最大功率進(jìn)行變換，由此得到所要求的強(qiáng)的電磁波輸出。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的電爐的電路結(jié)構(gòu)。圖7中，與圖1、圖2相同的參考數(shù)字表示相同的部件。
圖7中，根據(jù)市電31輸送的電流，由二極管橋構(gòu)成的整流裝置42將全波整流輸出送至加熱器34，向加熱腔輻射熱能。電池組37通過一個由一個二極管構(gòu)成的回流防止裝置44也向加熱器34提供功率。特別是，電源變換部分33包括二極管橋構(gòu)成的整流裝置42，它將市電(外部電源)31的電源轉(zhuǎn)換成單向電源，供給加熱器34。因此，電池組37的功率和從市電31得到的功率能很方便地相加。
圖8(A)和(B)表示分別經(jīng)整流裝置42和回流防止裝置44供給加熱器34的功率波形圖。圖8(C)表示上述全波整流輸出的電壓波形Vac和回流防止裝置44的輸出的電壓波形Vdc之間的關(guān)系。圖8(D)表示供給加熱器34的全部功率的波形圖。圖8(E)表示僅由市電31向加熱器提供的功率波形圖。
特別是，當(dāng)整流裝置42的輸出電壓不低于回流防止裝置44的輸出電壓期間，圖8(A)所示的功率，即從市電31得到的功率供給加熱器34。另一方面，當(dāng)整流裝置42的輸出電壓低于回流防止裝置44的輸出電壓期間，圖8(B)所示的功率，即從電池組37得到的功率供給加熱器34。于是，沒有增加市電31的負(fù)荷，功率比僅由市電提供時多了圖8(D)中的陰影部分。例如，假定從市電31得到的功率約1200W，回流防止裝置44的輸出電壓為105V，電池組37將提供約800W的功率。結(jié)果，加到加熱器34上的全部功率將大約為2000W。對應(yīng)于2000W的加熱輸出或能量將向加熱腔發(fā)射。附帶說明一下，回流防止裝置44的作用是不讓整流裝置42的輸出電流流入電池組37。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電爐的電路結(jié)構(gòu)。圖9中，與圖2、圖7相同的參考數(shù)字表示相同的部件。從圖7可以看出，根據(jù)市電(外部電源)31提供的電源，一個整流裝置42將全波整流輸出送至加熱器34，向加熱腔發(fā)送熱能。電池組37通過一個電池組輸出控制裝置90和一個由一個二極管構(gòu)成的回流防止裝置44也向加熱器34提供電能。電池組輸出控制裝置90包括由DC-DC轉(zhuǎn)換裝置38構(gòu)成的升壓裝置38，繼電器91，繼電器控制單元92和開關(guān)93。電池組輸出控制裝置90通過升壓裝置38，將電池組37提供的輸入電壓升壓，并經(jīng)繼電器91，將升壓后的輸出送至回流防止裝置44。當(dāng)從開關(guān)93過來的一個信號，并且在電爐開始工作后的一段預(yù)定時間例如三秒鐘，繼電器控制單元92控制繼電器91的接通/斷開，調(diào)節(jié)提供給回流防止裝置44的功率。附帶說明一下，回流防止裝置44的作用是不讓整流裝置42的輸出電流流入電池組37。對DC-DC轉(zhuǎn)換器的細(xì)節(jié)這里不再解釋，因?yàn)樗枪?。上述電路結(jié)構(gòu)能夠使電爐使用由電池組37提供的45V低壓或更低的電壓，其方式是通過升壓裝置將電壓升高，以確保安全，并從加熱器34向加熱腔輻射很強(qiáng)的熱能。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的高頻加熱裝置的電路圖。圖10中，與圖1相同的參考數(shù)字表示相同的部件。圖10中，加熱控制部分41包括一個短時強(qiáng)輸出控制單元42，它控制電源變換部分33的變換控制單元36，以便根據(jù)從一個操作單元(未示出)發(fā)出的操作指令或基于該操作指令的烹調(diào)指令，在一個連續(xù)的工作過程中的一段預(yù)定的短時間(例如，一至五秒)，使經(jīng)電源變換部分33變換的電源值大于所允許的最大值。
在這種情況下，在控制例如升壓單元38的方式下，加熱控制部分41除了向電源變換部分33提供從外部電源得到的功率，還提供從電池組37得到的功率。于是，當(dāng)外部電源31的輸入電流保持在一個預(yù)定的值(例如14A)時，就向電源變換部分33提供一個預(yù)定的高功率，因此從電磁波輻射單元34發(fā)出的電磁流就非常強(qiáng)。例如，假定外部電源是100V市電，輸入電流為12A至13A，先有技術(shù)只能向電源變換部分33提供大約1.2KW左右。另一方面，高頻加熱裝置除了能向電源變換部分33提供從外部電源31得到的功率，還能提供從電池組37得到的功率。于是，如果外部電源31和電池組37產(chǎn)生的功率分別為1.3KW和0.7KW，那么電源變換部分33轉(zhuǎn)換的功率之和為2.0KW。結(jié)果，電磁波輻射單元34能產(chǎn)生高達(dá)1000W的輸出。
這樣，圖10的電路結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)一種高頻加熱裝置，它提高了高速加熱(烹調(diào))性能，使之成為先有技術(shù)的兩倍甚至兩倍以上，而沒有增加外部電源31的輸入電流。此外，短時強(qiáng)輸出控制單元42根據(jù)加熱控制部分41發(fā)出的一個可選擇的指令，僅在一個預(yù)定的加熱時間(例如三分鐘)進(jìn)行強(qiáng)電磁波輸出控制，高頻加熱裝置32的冷卻機(jī)構(gòu)沒有必要在連續(xù)不間斷的工作過程中都保障高達(dá)例如1000W的額定輸出。這是因?yàn)殡m然由于功率損耗產(chǎn)生的熱增加了，但因?yàn)闀r間短，每個部件的溫升都不會超過在額定輸出下的溫度。結(jié)果，每個部件如高壓變壓器和功率半導(dǎo)體管都不要求有連續(xù)的高抗熱性，因此，能產(chǎn)生強(qiáng)電磁波輸出的高頻加熱裝置的制造費(fèi)用非常低。
圖11中的(A)至(C)用來說明短時強(qiáng)輸出控制方式。圖11(A)表示發(fā)熱部件的溫升△T;圖11(B)表示先有技術(shù)的高頻加熱裝置的電磁波輸出P0;圖11(C)表示本實(shí)施例的高頻加熱裝置的電磁波輸出P1。
圖11(A)中的曲線α是對應(yīng)先有技術(shù)中的額定電磁波輸出P0的溫升曲線表明，在額定輸出P0的情況下，加熱操作持續(xù)一段時間t1后溫升達(dá)到△T1。這種由電源變換部分33給出的輸出P0，在連續(xù)工作過程中是恒定的。因此在先有技術(shù)中，為了保證在連續(xù)工作過程中恒定功率下的溫升△T，高頻加熱裝置的冷卻機(jī)構(gòu)和每個發(fā)熱部件的抗熱性是已經(jīng)確定的?，F(xiàn)在如果本實(shí)施例的高頻加熱裝置采納連續(xù)操作的技術(shù)思想，那么為了實(shí)現(xiàn)適合的冷卻機(jī)構(gòu)和抗熱性能，裝置必然體積龐大、價格昂貴。然而，在實(shí)際的烹調(diào)過程中，多數(shù)只需要很短的時間。使用電磁波輸出為500W的高頻加熱裝置，多數(shù)烹調(diào)只要一至三分鐘。因此，用電磁波輸出為1000W的本實(shí)施例，只需上述時間的一半。基于這種考慮，本實(shí)施例提出了短時強(qiáng)輸出控制單元42。圖11(C)表示控制單元42的控制方式。特別是，控制單元42控制電磁波輸出P1，使其在一段可選擇的時間t3內(nèi)為1000W;如果烹調(diào)時間t2超過t3，則控制單元42控制電磁波輸出P1使其從1000W降至600W。這種電磁波控制的溫升曲線為圖11(A)中的β。本實(shí)施例的裝置無需具有持續(xù)的良好的抗熱性和冷卻機(jī)構(gòu)，它能以先有技術(shù)不可能全部采納的1000W的強(qiáng)電磁波輸出進(jìn)行大多數(shù)烹調(diào)，于是具有非常出色的高速烹調(diào)性能。附帶說一下，雖然本實(shí)施例只在裝置開始工作時的一小段時間進(jìn)行強(qiáng)輸出控制，但是本發(fā)明不限于這種方式。短時強(qiáng)輸出控制可在烹調(diào)過程中的任何時間進(jìn)行。
從迄今為止所做的說明可以看出，本發(fā)明的炊具具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)中，外部電源提供的功率和電池組提供的功率由一個單一的電源變換部分進(jìn)行相加、轉(zhuǎn)換，并且經(jīng)變換的功率供給一個熱能輻射單元。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能最大程度地利用外部電源的電能，消除了一些不利之處，例如外部電源功率因數(shù)的降低和由阻抗不匹配引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象，以很高的阻抗匹配將從外部電源得到的功率和從電池組得到的功率之和進(jìn)行變換，因此熱能輻射單元產(chǎn)生非常大的能量來加熱要加熱的食品。這使得炊具能以大能量進(jìn)行快速烹調(diào)，而不受外部電源電流容量的限制，適合于現(xiàn)代化飲食生活。
(2)在本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)中，外部電源提供的功率和電池組提供的功率之和由一個獨(dú)立的電源變換部分進(jìn)行變換，并且經(jīng)變換的功率供給一個電磁波輻射單元。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能以很高的阻抗匹配將從外部電源得到的功率和從電池組得到的功率之和進(jìn)行變換，提供先有技術(shù)所不能提供的非常強(qiáng)的電磁波輸出，因此適合于要求快速烹調(diào)的現(xiàn)代化飲食生活。
(3)在本發(fā)明的第三種結(jié)構(gòu)中，外部電源提供的電力由一個整流裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且電池組的輸出也送至整流裝置。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能很容易地提供功率之和，因此以很簡單的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了非?？焖俚呐胝{(diào)。
(4)在本發(fā)明的第四種結(jié)構(gòu)中，外部電源和電池組并聯(lián)連接，給出它們的功率之和。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具以很簡單的構(gòu)造提供高阻抗匹配的功率之和。
(5)在本發(fā)明的第五種結(jié)構(gòu)中，電池組以低于外部AC電源的瞬時最大電壓的電壓提供電能。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能以很強(qiáng)的熱能進(jìn)行烹調(diào)，而不會出現(xiàn)如降低外部電源的功率因數(shù)這樣的不利情況。
(6)在本發(fā)明的第站種結(jié)構(gòu)中，額定電壓為45V或45V以下的電池組的電壓由一個升壓裝置升壓，由此和外部電源形成功率之和。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能保證很高的安全性和可靠性，并提供很大的熱能輸出。
(7)在本發(fā)明的第七種結(jié)構(gòu)中，一種充電裝置對電池組進(jìn)行充電，并且電池組是用從外部電源得到的電能進(jìn)行充電的。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能用從外部電源得到的電能安全、可靠地進(jìn)行充電，并能以很高的阻抗匹配以及通過反復(fù)充放電在一段很長的時間內(nèi)向電源變換部分提供電池組功率和外部電源功率之和。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能在一段很長的時間內(nèi)提供先有技術(shù)所不能提供的強(qiáng)電磁波輸出，因此更適合于需要快速烹調(diào)的現(xiàn)代化飲食生活。
(8)在本發(fā)明的第八種結(jié)構(gòu)中，一種回流防止裝置防止電流從外部電源流入電池組。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能以一種穩(wěn)定的方式高阻抗匹配地提供外部電源功率和電池組功率，確保安全，并使電池組壽命延長。
(9)在本發(fā)明的第九種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換部分停止工作時，電池組用從外部電源得到的電能進(jìn)行充電。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具當(dāng)電源轉(zhuǎn)換部分工作時，總是能最大程度地將外部電源的電能提供給電源轉(zhuǎn)換部分，因此放電能力被限制在一個必不可少的程度，于是提供先有技術(shù)所不能提供的強(qiáng)的電磁波輸出。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具能在不工作或不使用的時候先對電池組充電，從而能在充滿電能的狀態(tài)下使用電池組的能量，該炊具總是顯示出極強(qiáng)的加熱能力，適合于需要快速烹調(diào)的現(xiàn)代化飲食生活。
(10)在本發(fā)明的第十種結(jié)構(gòu)中，AC電源作為外部電源，一個濾波電容器對升壓部分的輸出濾波，濾波電容器的靜電容量提供的放電時間常數(shù)比AC電源的周期長許多。具有這種結(jié)構(gòu)的炊具以這種方式輸出所要求的DC輸出電壓，即升壓部分總是進(jìn)行一般的、合理的和必不可少的升壓，并以高的阻抗匹配，提供輸出電壓和AC電源的功率之和。因此，這種結(jié)構(gòu)的炊具能通過升壓部分對額定電壓低的電池組的輸出進(jìn)行升壓，升壓部分價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于以高阻抗匹配向電源轉(zhuǎn)換部分提供升壓電壓和外部電源的功率之和。
(11)在本發(fā)明的第十一種結(jié)構(gòu)中，外部電源提供的功率和電池組提供的功率之和由電源變換部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由此得到的巨大能量向加熱一段預(yù)定時間的食品輻射，由于從具有體積相對小、重量相對輕的電池組得到的功率和外部電源得到的功率之和，炊具能提供很大的熱量輸出。因此，具有這種結(jié)構(gòu)的炊具有熱能大、體積小、重量輕和價格低的特點(diǎn)。特別是，炊具開始工作后的一段預(yù)定時間內(nèi)，都提供功率之和，所以強(qiáng)大的熱能使炊具有強(qiáng)大的熱量輸出，盡管它結(jié)構(gòu)更緊湊，重量更輕。
權(quán)利要求
1.一種電炊具，其特征在于包括一個單一的電源變換部分，用于變換從AC或DC外部電源得到的功率；一個加熱能輻射部分，用于接收經(jīng)電源變換部分轉(zhuǎn)換的功率，并將熱能，如微波，或輻射熱輻射給一個加熱腔；以及一個電池組，用于向電源變換部分提供電能；其中從外部電源和電池組得到的功率之和由電源變換部分進(jìn)行變換，并提供給熱能輻射部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電炊具，其中熱能輻射部分由電磁波輻射裝置構(gòu)成，電源變換部分由一個獨(dú)立的具有一個或多個半導(dǎo)體器件的變換電路構(gòu)成，從外部電源得到的功率和直接或經(jīng)調(diào)整后從電池組得到的功率之和也由變換電路進(jìn)行變換，并提供給所說的熱能輻射部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電炊具，其中所說的電源變換部分包括整流裝置，用于將從外部AC電源得到的電源整流成單向電源，并且將直接或經(jīng)調(diào)整后從電池組得到的電源送至整流裝置，取從外部電源和電池組得到的功率之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電炊具，其中所說的外部電源和所說的電池組連接，構(gòu)成并聯(lián)電路，并且該電路的輸出被送至所說的電源變換部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電炊具，其中當(dāng)所說的外部電源的瞬時電壓是一個小于其最大電壓的預(yù)定電壓時，從所說電池組得到的電源送至所說的變換部分，由此將從所說外部電源和所說電池組得到的功率之和進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電炊具，其中所說的電池組的輸出電壓為45V或45V以下，包括升壓裝置，用來對電池組的輸出升壓，并且其中從升壓裝置和外部電源得到的功率之和提供給電源變換部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電炊具，還包括對升壓部分的輸出進(jìn)行濾波的濾波電容器，所說的電容器的靜電容量提供的放電時間常數(shù)比所說的外部AC電源的周期長許多。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電炊具，還包括回流防止裝置，用來防止所說外部電源的電流流入所說電池組，其中直接或經(jīng)調(diào)整后從所說電池組得到的輸出通過所說回流防止裝置與所說外部電源相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電炊具，還包括使用所說外部電源的電能對電池組充電的充電裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的一種電炊具，其中所說電池組是在所說炊具不工作時，使用所說外部電源的電能來進(jìn)行充電的。
11.一種電炊具，其特征在于包括一個單一的電源變換部分，用于變換從AC或DC外部電源得到的功率;一個熱能輻射部分，用于接收經(jīng)電源變換部分變換的功率，并將熱能，如微波，或輻射熱輻射給一個加熱腔;一個電池組，用于向所說電源變換部分提供電能;一個短時強(qiáng)輸出控制部分，用于控制所說電源變換部分中的經(jīng)轉(zhuǎn)換的功率，因此，在一段預(yù)定的時間，它大于一個連續(xù)可工作的電源功率的穩(wěn)態(tài)最大值，其中從外部電源和電池組得到的功率之和送至所說的電源變換電路，因此熱能大于連續(xù)可工作能量的穩(wěn)態(tài)最大值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的一種電炊具，其中所說的短時強(qiáng)輸出控制部分控制所說電源變換部分中的經(jīng)變換的功率，因此，在炊具開始工作后一段預(yù)定的時間內(nèi)它大于一個連續(xù)可工作的電源功率的穩(wěn)態(tài)最大值，因此當(dāng)炊具開始工作時，熱能大于連續(xù)可工作能量的穩(wěn)態(tài)最大值。
全文摘要
一種電炊具，包括一個電源變換器，它將外部電源的功率和包括在其中的電池組的功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并送至一個熱能輻射部件。這種炊具產(chǎn)生很大的熱能輸出，超過了電流容量，能實(shí)現(xiàn)快速烹調(diào)。
文檔編號H02M1/42GK1065132SQ9210183
公開日1992年10月7日 申請日期1992年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月20日
發(fā)明者前原直芳, 別荘大介, 中林裕治, 谷誠, 松本孝広, 楠木慈, 切通步 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社