トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験

【発明の名称】 炊飯器
【発明者】 【氏名】守岩 和秋

【氏名】藤本 渉

【要約】 【課題】簡単な回路構成でマイコンの入力ポートの保護ができ、安価で信頼性の高い炊飯器を提供する。

【構成】炊飯物を収容する内鍋を加熱する加熱手段と、この内鍋内の温度を検知する温度検知手段21と、この温度検知手段21の検出温度に基づいて加熱手段を制御するマイコン23とを備え、温度検知手段21は、サーミスタTHと抵抗R1、R2により電源VCの電位を分圧する分圧回路22と、この分圧回路22で分圧された電位をマイコン23の電源Vddまたはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードD1と、このクリップダイオードD1でクリップされ、マイコン23のアナログ入力ポートPに印加される電位をシフトするダイオードD2とを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炊飯物を収容する内鍋と、この内鍋を加熱する加熱手段と、この内鍋内の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段の検出温度に基づいて前記加熱手段を制御するマイコンと、を備え、
前記温度検知手段は、
サーミスタと抵抗により電源の電位を分圧する分圧回路と、
この分圧回路で分圧された電位を前記マイコンの電源またはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードと、
このクリップダイオードでクリップされ、前記マイコンのアナログ入力ポートに印加される電位をシフトするダイオードと、
を備えたことを特徴とする炊飯器。
【請求項2】
前記クリップダイオードをショットキーバリヤダイオードとしたことを特徴とする請求項1記載の炊飯器。
【請求項3】
前記分圧回路の電源の電位を、前記マイコンの電源またはアナログ入力基準電源の電位以上に設定することを特徴とする請求項1または2記載の炊飯器。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、炊飯器に係り、特に、温度検知手段の改良により美味しいご飯を炊き上げることのできる炊飯器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
サーミスタにより温度を検知してご飯を炊き上げる炊飯器では、サーミスタを蓋部や内鍋底部に配置して温度変化を検知しているものが一般的である。蓋部に配置された場合は、内鍋内部の雰囲気の温度変化を捉え、内鍋底部に配置された場合には、バネ等の弾性体によって内鍋の底面に付勢して、内鍋内部の被加熱物の温度変化を間接的に捉えている。
また、従来の炊飯器には、サーミスタを蓋部と内鍋底部に配置し、これらのサーミスタに接続された温度検知手段で内鍋の温度変化を検知し、この温度情報により、制御手段であるマイコンは加熱制御し、調理動作を行っている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2003−257599号公報(段落0013〜0018、図1)
【0004】
図5は、従来の炊飯器における温度検知手段の回路図である。図において、温度検知手段21は、電源VCとグランド間に直列接続された抵抗R2と、抵抗R1と、蓋部、または、底部のサーミスタTHからなり、電源VCの電位を分圧する分圧回路22と、サーミスタTHと抵抗R2の接続点の電位が上昇した場合に、電源V1の電位でクリップし、サーミスタTHと抵抗R2の接続点の電位の上昇を抑えるクリップダイオードD1と、マイコン23のアナログ入力ポートPの流入電流を制限し、マイコン23のアナログ入力ポートPを過電圧等から保護する抵抗R3とを備えている。また、マイコン23には電源Vddが供給されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この様な構成の従来の炊飯器では、使用されるマイコン23のアナログ入力ポートPの一般的な規格値は−0.3V〜Vdd+0.3Vとされているものが多い。Vddはマイコン23の電源の電位であり、5V程度に規定されている。電源V1はマイコン23の電源Vddと同電位であり、前記のように、例えば、5V程度である。このとき、サーミスタTHと抵抗R2の接続点の分圧電位が、電源V1(Vdd)の電位よりクリップダイオードD1の順電圧分だけ高くなるとクリップダイオードD1は導通してクリップされる。一般的なダイオードの順電圧Vfは約0.6V程度であり、従ってV1+Vf(D1)=5.6V程度の電位でクリップされることになる。
【0006】
この場合はマイコン23のアナログ入力ポートPに直列に挿入された抵抗R3により入力保護を行い、アナログ入力ポートPの耐量の実力値内に保つか、クリップダイオードD1をショットキーバリヤダイオードとして順電圧Vf(D1)を低く抑えて、マイコンのアナログ入力ポートPの規格の上限であるVdd+0.3Vを守ることになる。このように、従来のサーミスタ温度検知回路では、マイコン23のアナログ入力ポートPの耐量の実力に頼らざるを得ないことや、クリップ用のクリップダイオードD1をショットキーバリヤダイオードとした場合でもその素子の特性のバラツキ等で規格内に保てない場合があるという問題があった。
【0007】
また、サーミスタTHは、温度の変化に対応して抵抗値が変化するものであり、一般的なサーミスタの検知温度範囲は0〜150℃程度の範囲である。サーミスタTHは高温領域になるほど温度変化に対する抵抗値の変化幅が小さくなり、マイコン23側の検出温度の分解能(ビット数)が低下し検出温度の精度が低下するという問題があった。
【0008】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な回路構成でマイコンの入力ポートの保護ができ、安価で信頼性の高い炊飯器を提供することができ、また、サーミスタによる温度検知の精度向上も図ることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、美味しいご飯を炊き上げることのできる炊飯器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明に係る炊飯器は、炊飯物を収容する内鍋と、この内鍋を加熱する加熱手段と、この内鍋内の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段の検出温度に基づいて前記加熱手段を制御するマイコンと、を備え、前記温度検知手段は、サーミスタと抵抗により電源の電位を分圧する分圧回路と、この分圧回路で分圧された電位を前記マイコンの電源またはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードと、このクリップダイオードでクリップされ、前記マイコンのアナログ入力ポートに印加される電位をシフトするダイオードと、を備えたものである。
【発明の効果】
【0010】
この発明によれば、温度検知手段は、サーミスタと抵抗により電源の電位を分圧する分圧回路と、この分圧回路で分圧された電位を前記マイコンの電源またはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードと、このクリップダイオードでクリップされ、前記マイコンのアナログ入力ポートに印加される電位をシフトするダイオードと、を備えたので、簡単な回路構成でマイコンのアナログ入力ポートPの保護をすることができ、安価で信頼性を向上させることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、美味しいご飯を炊き上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における炊飯器の構造を示す断面図、図2は炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【0012】
図1において、炊飯器は、炊飯器本体1内には、外面を磁性体金属で構成され、上部にフランジ部を有し、被加熱物を収容する有底筒状の内鍋2が設けられ、そのフランジ部が保護枠3の上部枠3aに懸架支持されている。保護枠3は内鍋2を収納する開口部を構成する筒状の保護枠であり、外面に胴ヒータ4を貼付した側面放熱板5、外面に誘導コイル6を支持するコイル台7で構成され、炊飯器本体1の上部に勘合して配設されている。また、平面状の誘導コイル6は、内鍋2の底部コーナー部に対向する位置に配設された誘導コイル6aと、コイル台7の内鍋2の底面に対向する位置に配設された誘導コイル6bからなる。また、コイル台7の下面に突出して配設されたフェライト台7a、底板8、フェライト台7aに取り付けられ、外部への防磁を行うフェライト9が設けられている。底サーミスタ11は、コイル台7の中央部に取り付けられ、バネ10により内鍋2の方向に付勢され、内鍋2に接触して被加熱物の温度を間接的に検知する。
【0013】
炊飯器本体1の上部に配設された蓋体12は、保護枠3に一体に成形されたヒンジ部3bにより軸13を介して炊飯器本体1の上部を開閉自在に支持される。蓋体12の内面下部には蓋放熱板14が取り付けられ、蓋放熱板14の内面には蓋ヒータ15が貼付されている。また、蓋体12の内部には蓋断熱材16が配設される。蓋体12の下面に着脱自在に取り付けられた内蓋17の周囲にはパッキン18が配設され、蓋体12を閉じたときにパッキン18が内鍋2に接して内鍋2を閉塞する。蓋サーミスタ19は、放熱板14に取り付けられ、内蓋17を貫通して内鍋2の内部温度を検知する。制御回路20はマイコン23を有し、底サーミスタ11と蓋サーミスタ19の温度情報に基づいて、誘導コイル6、胴ヒータ4及び蓋ヒータ15等を電力制御して、炊飯、保温を行う。
【0014】
図2において、温度検知手段21は、電源VCとグランド間に直列接続された抵抗R2と、抵抗R1と、サーミスタTHからなり、電源VCの電位を分圧する分圧回路22と、サーミスタTHと抵抗R2の接続点の電位が上昇した場合に、電源V1の電位でクリップし、サーミスタTHと抵抗R2の接続点の電位の上昇を抑える保護素子としてのクリップダイオードD1と、サーミスタTHと抵抗R2の接続点に接続されマイコン23のアナログ入力ポートに印加する電位をシフトする保護素子としてのダイオードD2と、マイコン23のアナログ入力ポートPの流入電流を制限する抵抗R3とを備えている。また、マイコン23には、電源Vddが供給される。
【0015】
また、サーミスタTHは蓋サーミスタ19、または、底サーミスタ11を示す。
【0016】
次に、この発明の実施の形態1の動作について説明する。炊飯器における全体の動作は、まず、炊飯が開始されると、まず予熱工程が実施されて、被加熱物である米と水を約60℃の温度で約15分間維持して吸水を促進させる。続いて、強火工程においては誘導コイル6の電力を大として、一気に沸騰までに到達させる。沸騰の検知は、サーミスタTHで検知される温度情報に基づいて行われる。つまり、内鍋2内部の雰囲気が沸騰温度に達した時に沸騰したと判断して、次の弱火工程に移行させる。弱火工程では被加熱物の沸騰を維持して、内鍋2内の水分が無くなって内鍋2の底部の温度が上昇するまで加熱を継続する。弱火工程が終了すると、むらし工程に入り、約15分間の高温維持の後に炊飯工程は完了し、保温工程に移行する。
【0017】
次に、炊飯の制御につい説明する。サーミスタTHは、一般的なものであり、検知温度範囲は0〜150℃程度の範囲である。サーミスタTHの抵抗は温度変化に対応して変化し、サーミスタTHの抵抗値と抵抗R1及びR2により分圧された電位が直列に接続されたダイオードD2と抵抗R3を介してマイコン23のアナログ入力ポートPに入力され、マイコン23は、その入力電位をアナログ/デジタル(A/D)変換して温度情報として、その温度情報に基づいて加熱手段である誘導コイル6の制御を行う。
【0018】
このとき、抵抗R1はサーミスタTHの抵抗値が小さくなった場合に電源VCから過大に流れる電流を制限し、抵抗R2は、抵抗R1とサーミスタTHと直列に接続されることにより、電源VCの電位を分圧する。また、クリップダイオードD1はサーミスタTHと抵抗R2の接続点の電位が上昇した場合に、電源V1の電位でクリップし、サーミスタTHと抵抗R2の接続点の電位の上昇を抑える。
【0019】
すなわち、マイコン23の電源Vddの電位は5V程度に規定され、電源V1はマイコンの電源Vddと同電位の5V程度であり、サーミスタTHと抵抗R2の接続点の分圧電位が、電源V1(Vdd)の電位よりクリップダイオードD1の順電圧分だけ高くなるとクリップダイオードD1は導通してクリップされる。一般的なダイオードの順電圧Vfは約0.6V程度であり、従ってV1+Vf(D1)=5.6V程度の電位でクリップされ、電位の上昇を抑える。
【0020】
また、ダイオードD2は一般ダイオードであり、その順電圧Vfは約0.6Vであり、サーミスタTHと抵抗R2の接続点の電位Vdd+0.6VからダイオードD2の順電圧Vf(D2)分低下した電位がマイコンのアナログ入力ポートPに入力される。つまり、(Vdd+0.6)−0.6Vということになり、最大でもマイコンの電源Vddの電位以下が守られることになる。さらに、抵抗R3はマイコン23のアナログ入力ポートPの流入電流を制限し、マイコン23のアナログ入力ポートPを過電圧等から保護するので、マイコン23のアナログ入力ポートPの一般的な規格値である−0.3V〜Vdd+0.3Vを十分満足することができる。
【0021】
以上のように、炊飯物を収容する内鍋2と、この内鍋2を加熱する加熱手段と、この内鍋内の温度を検知する温度検知手段21と、この温度検知手段21の検出温度に基づいて加熱手段を制御するマイコン23と、を備え、温度検知手段21は、サーミスタTHと抵抗R1、R2により電源VCの電位を分圧する分圧回路22と、この分圧回路22で分圧された電位をマイコン23の電源Vddまたはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードD1と、このクリップダイオードD1でクリップされ、マイコン23のアナログ入力ポートPに印加される電位をシフトするダイオードD2と、を備えたので、簡単な回路構成でマイコン23のアナログ入力ポートPの保護をすることができ、安価で信頼性を向上させることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、美味しいご飯を炊き上げることができる。
【0022】
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。本実施の形態は実施の形態1の図2におけるクリップダイオードD1を一般ダイオードからショットキーバリヤダイオードとしたものある。図において図2と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。ショットキーバリヤダイオードは、一般ダイオードの順電圧Vfが約0.6Vであるのに対し、順電圧Vf約0.2V程度と小さい。従って、電源V1に対してクリップしているクリップダイオードD1をショットキーバリヤダイオードとすることにより、さらにマイコン23のアナログ入力ポートPへの入力電位を確実に規格値内に抑えることができる。
【0023】
つまり、クリップダイオードD1の順電圧Vf(D1)が0.2V、ダイオードD2の順電圧Vf(D2)が0.6Vとすれば、マイコンのアナログ入力ポートPの入力電位は(Vdd+0.2)−0.6V=Vdd−0.4Vとなり、マイコン23のアナログ入力ポートPの規格値の上限であるVdd+0.3Vに対して裕度を持って確実に確保することができる。これは、実施の形態1でのクリップダイオードD1、D2にバラツキが生じ、クリップダイオードD1の順電圧Vf(D1)の方が大きくなった場合等に規格値ギリギリとなってしまうのに対して、より安全で確実なマイコン23のアナログ入力ポートPを保護することができる。
【0024】
以上のように、クリップダイオードD1をショットキーバリヤダイオードとしたので、簡単な回路構成でマイコン23のアナログ入力ポートPの保護をよりよくすることができ、安価でさらに信頼性を向上させることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、より美味しいご飯を炊き上げることができる。
【0025】
実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。本実施の形態は、実施の形態2の図3の分圧回路22において、抵抗R2の位置がダイオードD2のアノード側からカソード側としたものである。
【0026】
この構成において、マイコン23のアナログ入力ポートPへの入力電位は、電源VCから抵抗R1、サーミスタTH、ダイオードD2、抵抗R2によって分圧されて入力される。マイコン23のアナログ入力ポートPは一般的には非常に高インピーダンスであり、抵抗R2をダイオードD2のカソード側に接続することによって、マイコン23への入力部のインピーダンスを低くして入力電位をより安定化させることができる。
【0027】
以上のように、温度検知手段21の分圧回路22において、抵抗R2の位置がダイオードD2のアノード側からカソード側としたので、マイコン23のアナログ入力ポートPへの入力電位をより安定化させることができ、信頼性をより向上させることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、より美味しいご飯を炊き上げることができる。
【0028】
実施の形態4.
実施の形態1〜3で示した図2〜4では、温度検知手段21の電源V1の電位はマイコン23の電源Vddの電位と同一であり、その電位は5V程度が一般的であった。また、一般的な炊飯器では直流電源を複数持たない場合が多く、分圧回路22の電源VCも電源V1と同一の電位とされている場合が多い。本実施の形態4では、実施の形態1〜3における温度検知手段21の電源VCの電位を電源V1の電位以上に設定するものである。
【0029】
この構成において、マイコン23のアナログ入力ポートPに入力される温度情報はより精度の高いものとなる。例えば、図2におけるマイコンのアナログ入力ポートPに入力される温度情報の電圧値は、
VTH=(VC×R2)/(R1+TH+R2)
であり、電源VCの電位に比例するから、電源VC=15Vとした時と、電源VC=5Vとした時では、電源VC=15Vの時の方が3倍の電圧値となる。マイコン23の電源Vddの電位は5Vで、マイコン23のアナログ入力ポートPへ入力される電位のA/D変換処理では、そのマイコン23の電源Vddの電位と同等の電位、つまり、5V程度が基準電位とされて処理されるから、サーミスタTHの温度変化範囲の0〜150℃に対する抵抗値変化を0〜5Vの電圧変化で判断することになる。
【0030】
これに対して、電源VC=15Vの時には、温度変化が0〜150℃に対する抵抗値変化を0〜15Vの電圧変化で判断することになる。マイコン23は基準電圧を0〜5Vとしているから、サーミスタTHの抵抗値変化が温度が高くなるほど低くなる特性のものであるとすると、0〜50℃程度までをマイコンの入力電圧0〜5Vの範囲で処理することになる。温度が100℃等の場合には、その分圧電位は電源V1とクリップダイオードD1の順電圧Vf(D1)の和(約5.2V)を越え、その場合にはクリップダイオードD1が導通してクリップされる。
【0031】
このとき、マイコン23のA/D変換の分解能が10bitの場合、電源VC=5Vでは0〜150℃の範囲を10bit、つまり、分解精度では1024分解能で判断するのに対して、電源VC=15Vの時には、0〜50℃の範囲を1024分解能で判断することになる。つまり、サーミスタTHの温度に対しての抵抗値変化が比例すると仮定すれば、温度1℃に対する分解能は3倍となり、温度検知手段21の精度が高くなる。
【0032】
なお、電源V1の電位はマイコン23の電源Vddの電位と同電位である。
【0033】
以上のように、分圧回路22の電源の電位を、マイコン23の電源Vddまたはアナログ入力基準電源の電位以上に設定するので、僅かな温度変化でもより精度良く判定できるので、温度判定の誤差やバラツキによる吹きこぼれの発生や、炊き不足による生炊きの発生等がなくなり、美味しいご飯を炊き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】この発明の実施の形態1を示す炊飯器の構造を示す断面図である。
【図2】この発明の実施の形態1を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【図3】この発明の実施の形態2を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【図4】この発明の実施の形態3を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【図5】従来の炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【符号の説明】
【0035】
1 炊飯器本体、2 内鍋、6 誘導コイル、11 底サーミスタ、19 蓋サーミスタ、20 制御回路、21 温度検知手段、22 分圧回路、23 マイコン、D1 クリップダイオード、D2 ダイオード、R1、R2、R3 抵抗、TH サーミスタ、V1、VC 、Vdd 電源。
【出願人】 【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【識別番号】000176866
【氏名又は名称】三菱電機ホーム機器株式会社
【出願日】 平成18年7月13日(2006.7.13)
【代理人】 【識別番号】100085198
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 久夫

【識別番号】100098604
【弁理士】
【氏名又は名称】安島 清

【識別番号】100061273
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 宗治

【識別番号】100070563
【弁理士】
【氏名又は名称】大村 昇

【識別番号】100087620
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 範夫


【公開番号】 特開2008−20350(P2008−20350A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−193004(P2006−193004)