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【発明の名称】 炊飯器
【発明者】 【氏名】佐藤 慎一
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器産業株式会社内

【要約】 【課題】インバータ回路により高周波電力に変換し、加熱コイルにより内鍋を誘導加熱する炊飯器において、電源電圧が低く、回路定数のばらつきや鍋やコイル寸法のばらつき等がある場合でも、おいしくご飯を炊ける炊飯器を得る。

【解決手段】直流電源21を高周波電力に変換するインバータ回路22のスイッチング素子に印加する駆動信号のパルス幅を駆動制御手段25により変えることにより駆動制御し、商用電源20より供給される電流を測定する電流検知手段23より得られる値を基に、電流制御手段24により所定の電流値になるように駆動制御手段25を制御し、駆動制御手段25が出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を最大値決定手段26により決定し、最大値決定手段26の保持している最大値を最大値変更手段28により変更し、最大値変更手段28にどのくらい最大値を変化させるかを入力手段27より入力する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 調理物を入れる内鍋と、前記内鍋内の調理物の温度を検知する温度検知手段と、前記内鍋を誘導加熱する加熱コイルと、商用電源を整流して得られる直流電源と、前記直流電源を高周波電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子に印加する駆動信号のパルス幅を変えることにより駆動制御する駆動制御手段と、商用電源より供給される電流を測定する電流検知手段と、前記電流検知手段より得られる値を基に電流が所定の電流値になるように前記駆動制御手段を制御する電流制御手段と、前記駆動制御手段が出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を決定する最大値決定手段と、前記最大値決定手段の保持している最大値を変更する最大値変更手段と、前記最大値変更手段にどのくらい最大値を変化させるかを入力する入力手段とを備えた炊飯器。
【請求項2】 最大値決定手段の保持しているスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を表示する表示手段を付加した請求項1記載の炊飯器。
【請求項3】 入力手段は、スイッチにより入力するようにした請求項1記載の炊飯器。
【請求項4】 電気信号が入力できるように端子接続部を設け、入力手段は端子からの電気信号を入力するようにした請求項1記載の炊飯器。
【請求項5】 無線信号受信手段を設け、入力手段は前記無線信号受信手段からの無線信号を入力するようにした請求項1記載の炊飯器。
【請求項6】 内鍋に水を入れて加熱して沸騰させる加熱テストモードを有し、商用電源電圧が下がって駆動制御手段の出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅が最大値になった場合の前記加熱テストモードにおける水の温度上昇時間より加熱の強さを判断し、その結果より最大値決定手段が保持するスイッチング素子駆動信号パルス幅を変化させる最大値補正手段を付加した請求項1記載の炊飯器。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ回路により高周波電力に変換し、加熱コイルにより内鍋を誘導加熱する炊飯器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、どのような状況下でもおいしくご飯を炊くことができる炊飯器がますます強く求められてきている。
【0003】従来、この種の炊飯器は図9に示すように構成していた。以下、図9に基づいて説明する。
【0004】図9に示すように、内鍋1は、内部に調理物を入れ、加熱コイル2により電磁誘導加熱(以下、IHとする)される。商用電源3から交流が供給され、ダイオードブリッジ4によって整流される。平滑コンデンサ5、共振コンデンサ6、スイッチング素子7、加熱コイル2よりなるインバータ回路により、IHのための高周波電力を発生させる。
【0005】電力値の制御は電源電流を制御することにより行っている。カレントトランス8は、1次側に電源電流を入力し、カレントトランス8の2次側の出力値を抵抗によって分圧し、ダイオードブリッジ9によって整流し、コンデンサ10によって平滑し、コンパレータ11のプラス入力端子に入力する。コンパレータ11はこの入力値をマイナス入力端子に入力されている所定電圧と比較し、入力値が所定電圧より小さければロー電位をマイクロコンピュータ12へ出力し、大きければハイ電位をマイクロコンピュータ12へ出力する。
【0006】マイクロコンピュータ12はコンパレータ11からの出力がローならば、電源電流を大きくし、ハイならば電源電流を小さくするように制御を行い、電源電流が一定になるようIHの制御を行う。コンパレータ13のプラス端子側には、スイッチング素子7のコレクタ−エミッタ間電圧(以下、Vceとする)の抵抗分圧された値を入力しており、コンパレータ13のマイナス端子側には整流、平滑後の電源電圧(以下、V0とする)の抵抗分圧された値を入力している。
【0007】マイクロコンピュータ12は、コンパレータ11とコンパレータ13の出力を基に動作をし、スイッチング素子駆動IC14に出力して、スイッチング素子7の制御を行っている。
【0008】上記構成において、マイクロコンピュータ12のインバータ回路制御の動作について図10を参照しながら説明する。
【0009】図10(a)はスイッチング素子7のコレクタ−エミッタ間電圧Vce、(b)はスイッチング素子7のコレクタ電流Ic、(c)はスイッチング素子7のベース電圧Vbeをそれぞれ示している。図10(c)の期間A−B間のように、ベース電圧Vbeをローにしているとスイッチング素子7はオフする。スイッチング素子7がオフしているときは、内鍋1、加熱コイル2と共振コンデンサ6の間でLC発振が行われるので、図10(a)の期間A−B間では、コレクタ−エミッタ間電圧Vceは図のような波形を示す。
【0010】コレクタ−エミッタ間電圧Vceがゼロのときにコレクタ電流Icを流すことによってスイッチング素子7の熱損失を小さくするために、コレクタ−エミッタ間電圧Vceが整流、平滑後の電源電圧V0より小さくなってからt秒後、すなわち、コレクタ−エミッタ間電圧Vceがゼロになったときにマイクロコンピュータ12はベース電圧Vbeをハイにする制御を行う。コンパレータ13はこのVceがV0よりも小さくなる点を検知し、コンデンサ15でのt秒間の遅延後にマイクロコンピュータ12に出力することによってこの動作を実現している。
【0011】図10(c)の期間B−C間のベース電圧Vbeがハイになっている間、スイッチング素子7はオンし、スイッチング素子7にIcが流れる。図10(b)の期間B−C間がそのときのIcの波形である。そして一定時間Tonが経過すると、マイクロコンピュータ12は再びベース電圧Vbeをローにする制御を行う。このような動作を繰り返し行って、誘導加熱を実現している。
【0012】そして、一定時間Tonを長くすると電源電流は大きくなり、一定時間Tonを短くすると電源電流は小さくなるといった特性をIHは示す。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成では、一定時間Tonがあまり大きくなりすぎると、電源電流が流れすぎて危険な場合も出てくるので、マイクロコンピュータ12内のメモリ16に一定時間Tonの最大値(以下、Tonmaxとする)を記憶しており、マイクロコンピュータ12は一定時間TonがTonmaxより大きくならないよう制御を行っている。
【0014】商用電源3の電源電圧が低くなってくると、それに伴って電源電流も小さくなってくるという特性をIHは示す。そのため所定の電源電流を維持するためには、ベース電圧Vbeのパルス幅Tonを大きくして電源電流をその分大きくし、電源電流を維持するといった動作をマイクロコンピュータ12は行っている。
【0015】電源電圧がかなり低くなってくると、Ton=Tonmaxとなってしまう。このような場合は、これ以上電源電圧が小さくなっても一定時間Tonは大きくならず、電源電流は小さくなってしまう。通常は問題ない場合がほとんどであるが、回路定数のばらつきや鍋やコイル寸法のばらつき等のために、市場においてまれに電源電圧が実使用上あり得る電圧でTon=Tonmaxになってしまい、電源電圧が小さい場合の火力が弱めになってしまい、調理性能が落ちるといった問題があった。
【0016】本発明は前記従来の課題を解決するもので、電源電圧が低く、かつ回路定数のばらつきや鍋やコイル寸法のばらつき等があった場合でも、おいしくご飯を炊くことができる炊飯器を得ることを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、調理物を入れる内鍋を加熱コイルにより誘導加熱するとともに、内鍋内の調理物の温度を温度検知手段により検知し、商用電源を整流して得られる直流電源をインバータ回路により高周波電力に変換し、駆動制御手段によりインバータ回路のスイッチング素子に印加する駆動信号のパルス幅を変えることにより駆動制御し、商用電源より供給される電流を測定する電流検知手段より得られる値を基に、電流制御手段により電流が所定の電流値になるように駆動制御手段を制御し、駆動制御手段が出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を最大値決定手段により決定し、最大値決定手段の保持している最大値を最大値変更手段により変更し、最大値変更手段にどのくらい最大値を変化させるかを入力手段より入力するよう構成したものである。
【0018】これにより、電源電圧が低く、かつ回路定数のばらつきや鍋やコイル寸法のばらつき等があった場合でも、おいしくご飯を炊くことができる炊飯器を得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明は、調理物を入れる内鍋と、前記内鍋内の調理物の温度を検知する温度検知手段と、前記内鍋を誘導加熱する加熱コイルと、商用電源を整流して得られる直流電源と、前記直流電源を高周波電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子に印加する駆動信号のパルス幅を変えることにより駆動制御する駆動制御手段と、商用電源より供給される電流を測定する電流検知手段と、前記電流検知手段より得られる値を基に電流が所定の電流値になるように前記駆動制御手段を制御する電流制御手段と、前記駆動制御手段が出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を決定する最大値決定手段と、前記最大値決定手段の保持している最大値を変更する最大値変更手段と、前記最大値変更手段にどのくらい最大値を変化させるかを入力する入力手段とを備えたものであり、商用電源の電源電圧をスイッチング素子のパルス幅が最大値決定手段が保持しているパルス幅最大値になるぐらいまで低くし、誘導加熱中の炊飯器に電力計をつないで電力値を確認しながら入力手段によって入力を行って最大値変更手段によりスイッチング素子パルス幅の最大値を微調整し、調理性能に充分な電力値になるようにすることにより、電源電圧が低く回路定数や内鍋や加熱コイルのばらつきが大きい場合でも、適度な火力を実現することができ、おいしくご飯を炊くことができる。
【0020】請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、最大値決定手段の保持しているスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を表示する表示手段を付加したものであり、最大値決定手段が保持しているパルス幅最大値の値を見ながら調整することができ、より容易に調整するすることができる。
【0021】請求項3に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、入力手段は、スイッチにより入力するようにしたものであり、入力手段としてキー入力により入力すると、外部からキー入力によってスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を可変することができ、容易に調整することができる。
【0022】請求項4に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、電気信号が入力できるように端子接続部を設け、入力手段は端子からの電気信号を入力するようにしたものであり、電気信号が入力できる端子接続部を設けることにより、外部から電気信号によってスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を可変することができ、容易に調整することができる。
【0023】請求項5に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、無線信号受信手段を設け、入力手段は前記無線信号受信手段からの無線信号を入力するようにしたものであり、無線信号受信手段を設けることにより、外部から無線信号によりスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を可変することができ、容易に調整することができる。
【0024】請求項6に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、内鍋に水を入れて加熱して沸騰させる加熱テストモードを有し、商用電源電圧が下がって駆動制御手段の出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅が最大値になった場合の前記加熱テストモードにおける水の温度上昇時間より加熱の強さを判断し、その結果より最大値決定手段が保持するスイッチング素子駆動信号パルス幅を変化させる最大値補正手段を付加したものであり、商用電源電圧が下がって駆動制御手段が出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅が最大値になった場合の加熱の強さを判断し、その結果より最大値補正手段が最大値決定手段が保持するスイッチング素子駆動信号パルス幅を変化させることにより、調整ばらつき等による電力値の変動を補正することができる。
【0025】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0026】(実施例1)図1に示すように、内鍋17は、調理物を入れ、加熱コイル18によって誘導加熱する。内鍋17内の調理物の温度は、温度検知手段19によって検知される。商用電源20から供給される交流電圧を整流して直流電源21を得て、インバータ回路22に直流電圧を供給し、IHのための高周波電力を発生させる。
【0027】電流検知手段23は電源電流を検知し、検知した電流値より電流制御手段24により電源電流が所定の値に一定になるように駆動制御手段25の制御を行うことによって、電力値の制御を行っている。
【0028】駆動制御手段25はインバータ回路22内の動作を見ながらインバータ回路22内のスイッチング素子に印加する駆動信号のパルス幅を変えることよって、IH動作の制御を行っている。駆動信号のパルス幅があまり大きくなりすぎると危険なため、最大値決定手段26により駆動信号のパルス幅最大値を記憶しており、スイッチング素子のパルス幅がパルス幅最大値以下になるように制御している。
【0029】商用電源20の電源電圧をスイッチング素子のパルス幅が最大値決定手段26が保持しているパルス幅最大値になる程度まで小さくし、誘導加熱中の炊飯器に電力計をつないで電力値を確認しながら入力手段27によって入力を行って、最大値変更手段28によりスイッチング素子のパルス幅の最大値を微調整して、調理性能に充分な電力値にできるようにしている。また、表示手段29に最大値決定手段26が保持しているパルス幅最大値を表示することにより、値を見ながらの調整できるので、より調整するのが容易になる。
【0030】図2は、具体回路図であり、図2において、内鍋17内に調理物を入れ、加熱コイル18により誘導加熱される。サーミスタ30は温度検知手段19を構成するもので、このサーミスタ30と抵抗の分圧をマイクロコンピュータ31のAD入力に入力することにより、内鍋17内の調理物の温度を検知する。商用電源20から交流電圧が供給され、ダイオードブリッジ32によって整流し、直流電源21を得ている。
【0031】インバータ回路22は、平滑コンデンサ33、共振コンデンサ34、スイッチング素子35、加熱コイル18で構成しており、このインバータ回路22により、IHのための高周波電力を発生させる。
【0032】カレントトランス36は、電流検知手段23を構成し、その1次側に電源電流が入力され、カレントトランス36の2次側の出力値を抵抗によって分圧し、ダイオードブリッジ37によって整流し、コンデンサ38によって平滑し、コンパレータ39のプラス入力端子に入力する。コンパレータ39はこり入力値とマイナス入力端子に入力されている電圧とを比較し、プラス入力端子側の入力値がマイナス入力端子側より小さければロー電位をマイクロコンピュータ31へ出力し、大きければハイ電位をマイクロコンピュータ31へ出力する。
【0033】マイクロコンピュータ31はコンパレータ39からの出力がローならば、電源電流を大きくし、ハイならば電源電流を小さくするように制御を行うように電源電流が一定になるようIHの制御を行う。
【0034】コンパレータ40のプラス端子側には、スイッチング素子35のコレクタ−エミッタ電圧Vceの抵抗分圧された値が入力されており、コンパレータ40のマイナス端子側には整流、平滑された電源電圧V0の抵抗分圧された値が入力されている。コンパレータ40は、スイッチング素子35のコレクタ−エミッタ電圧Vceが整流、平滑された電源電圧V0よりも低くなる点を検知し、コンデンサ41で遅延した後にマイクロコンピュータ31に出力することによって、スイッチング素子35のコレクタ−エミッタ電圧Vceがゼロのときにコレクタ電流Icを流すといった動作を実現している。
【0035】マイクロコンピュータ31は、コンパレータ39とコンパレータ40の出力を基に動作し、スイッチング素子駆動IC42に出力して、スイッチング素子35の制御を行っている。スイッチング素子35の駆動パルス幅Tonの最大値Tonmaxをマイクロコンピュータ31内のメモリ43に記憶している。マイクロコンピュータ31は、スイッチング素子35の駆動パルス幅Tonが最大値Tonmaxより大きくならないようIH制御を行っている。
【0036】メモリ43の保持するTonmaxの値は、入力手段27によって変更できるようにしている。また、メモリ43の値は、表示手段29を構成する液晶表示素子44によって表示するようにしている。
【0037】上記構成において動作を説明する。商用電源20の電源電圧が低くなると、それに伴って電源電流も小さくなるという特性をIHは示す。そのため、所定の電源電流を維持するために、スイッチング素子35の駆動パルス幅Tonを大きくして電源電流をその分大きくし、電源電流を維持するといった動作をマイクロコンピュータ31は行う。
【0038】電源電圧がかなり低くなってくると、Ton=Tonmaxとなってしまう。このときの電力値の値を見ながら、入力手段27によってメモリ43のTonmaxの値を変更することにより、設計上、意図するTonmaxに調整することができる。なお、この際、液晶表示素子44ににTonmaxが表示されることにより、値を見ながら調整することもできるようになり、より容易に調整することができる。
【0039】(実施例2)図3に示すように、スイッチ45、46は、入力手段27を構成するもので、スイッチ45、46により、メモリ43のTonmaxの値を変更できるようにしている。他の構成は上記実施例1と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【0040】上記構成において動作を説明する。スイッチ45からの入力によりマイクロコンピュータ31はメモリ43のTonmaxの値を大きくし、スイッチ46からの入力により小さくするようにして調整を行うことができる。入力手段27にスイッチ45、46を使用することにより、外部からのスイッチの入力によって容易に調整することができる。
【0041】(実施例3)図4に示すように、端子接続部47、48は、入力手段27を構成するもので、電気信号を入力するようにしている。図5に示すように、基板49上に端子接続部47を取り付け、端子接続部47の上に小さな穴があいており、その穴から針状の調整用入力端子50を入れ、端子接続部47に接触させることにより、端子接続部47に電気信号を入力できるようにしている。他の構成は上記実施例1と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【0042】上記構成において動作を説明する。端子接続部47からの入力によりマイクロコンピュータ31はメモリ43のTonmaxの値を大きくし、端子接続部48からの入力により小さくするようにして調整を行うことができる。
【0043】このように入力手段27に端子接続部47、48を使用することにより、外部からの電気信号によって、設備を使用しての調整を容易にすることができる。
【0044】(実施例4)図6に示すように、無線用アンテナ51、無線用IC52は、無線信号受信手段を構成するもので、無線信号を入力するようにしている。他の構成は上記実施例1と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【0045】上記構成において動作を説明する。アンテナ51からの信号によりマイクロコンピュータ31はメモリ43のTonmaxの値を大きくしたり、小さくしたりして調整をすることができる。入力手段27に無線を使用することにより、外部からの調整が容易にできる。
【0046】(実施例5)図7に示すように、最大値補正手段57は、Ton=Tonmaxになる電源電圧において、内鍋17内に水を入れ、加熱して沸騰させる加熱テストモードで動作させ、そのときの水の温度上昇を温度検知手段19によって測定し、その結果から最大値変更手段28を制御し、最大値決定手段26の保持するTonmaxの値を補正するようにしている。他の構成は上記実施例1と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【0047】上記構成において動作を説明する。図8は、上記動作における水の沸騰の際の温度グラフの例であり、ちょうど良い電力の場合はBのような曲線を示すが、電力が大きすぎる場合は早く沸騰するのでAのような曲線を示し、電力が小さすぎる場合は沸騰するのに時間がかかるのでCのような曲線を示す。よってAやCのような場合は、最大値補正手段53により最大値決定手段26が保持するTonmaxの値を変化させることにより、ちょうど良い電力を実現する。なお、補正幅は沸騰にかかった時間によって判断する。
【0048】なお、本実施例においては、1つの温度検知手段で行ったが、複数の温度検知手段を用いて温度上昇の時間を計ることによっても同様な効果が得られることはいうまでもない。
【0049】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項1に記載の発明によれば、調理物を入れる内鍋と、前記内鍋内の調理物の温度を検知する温度検知手段と、前記内鍋を誘導加熱する加熱コイルと、商用電源を整流して得られる直流電源と、前記直流電源を高周波電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子に印加する駆動信号のパルス幅を変えることにより駆動制御する駆動制御手段と、商用電源より供給される電流を測定する電流検知手段と、前記電流検知手段より得られる値を基に電流が所定の電流値になるように前記駆動制御手段を制御する電流制御手段と、前記駆動制御手段が出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を決定する最大値決定手段と、前記最大値決定手段の保持している最大値を変更する最大値変更手段と、前記最大値変更手段にどのくらい最大値を変化させるかを入力する入力手段とを備えたから、最大値変更手段によるスイッチング素子のパルス幅の最大値の微調整ができることにより、電源電圧が低く回路定数や内鍋や加熱コイルのばらつきが大きい場合でも適度な火力を実現でき、どのような電圧においても適度な火力でおいしくご飯を炊くことができる炊飯器を得ることができる。
【0050】また、請求項2に記載の発明によれば、最大値決定手段の保持しているスイッチング素子駆動信号パルス幅の最大値を表示する表示手段を付加したから、表示を見ながら調整することができるので、より容易に調整するすることができる。
【0051】また、請求項3に記載の発明によれば、入力手段は、スイッチにより入力するようにしたから、外部からキー入力によって最大値決定手段の保持するスイッチング素子のパルス幅の最大値を可変することができるので、容易に調整できる炊飯器が得ることができる。
【0052】また、請求項4に記載の発明によれば、電気信号が入力できるように端子接続部を設け、入力手段は端子からの電気信号を入力するようにしたから、外部から電気信号によって最大値決定手段の保持するスイッチング素子のパルス幅の最大値を可変することができるので、設備などで容易に調整できる炊飯器を得ることができる。
【0053】また、請求項5に記載の発明によれば、無線信号受信手段を設け、入力手段は前記無線信号受信手段からの無線信号を入力するようにしたから、外部から無線信号により最大値決定手段の保持するスイッチング素子のパルス幅の最大値を可変することができ、設備などで容易に調整できる炊飯器を得ることができる。
【0054】また、請求項6に記載の発明によれば、内鍋に水を入れて加熱して沸騰させる加熱テストモードを有し、商用電源電圧が下がって駆動制御手段の出力するスイッチング素子駆動信号パルス幅が最大値になった場合の前記加熱テストモードにおける水の温度上昇時間より加熱の強さを判断し、その結果より最大値決定手段が保持するスイッチング素子駆動信号パルス幅を変化させる最大値補正手段を付加したから、水の温度上昇時間より、自動的に回路定数のばらつきや電力値の調整ばらつき等による最大値決定手段の保持するスイッチング素子のパルス幅の最大値における電力値の変動を補正することができるので、製造しやすく、電源電圧が変化した場合でも安定した性能の炊飯器を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】000005821
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地
【出願日】 平成14年5月14日(2002.5.14)
【代理人】 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 (外2名)
【公開番号】 特開2003−325333(P2003−325333A)
【公開日】 平成15年11月18日(2003.11.18)
【出願番号】 特願2002−138169(P2002−138169)