JP2005304531A

JP2005304531A - 電気炊飯器

Info

Publication number: JP2005304531A
Application number: JP2004121701A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ono; 昌之小野
Original assignee: Tiger Vacuum Bottle Co Ltd
Current assignee: Tiger Vacuum Bottle Co Ltd
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-16
Also published as: JP3941793B2

Abstract

【課題】航空機電源のような電源周波数が４００Ｈｚと高い環境や、また船舶の発電機電源のように電源周波数が高くはないが安定していない環境でも、正常な炊飯機能を実現することができるようにする。
【解決手段】周波数フリー回路を設け、ヒーター又はＩＧＢＴのＯＮ，ＯＦＦタイミングを、常時電源電圧のゼロクロスタイミングに同期させるのではなく、ゼロクロスタイミング検知後所定の周波数加工処理を行ってＯＮ又はＯＦＦ制御するようにすることにより、商用電源以外の電源周波数や周波数が変動しやすい電源にも対応できるようにした。
【選択図】図２

Description

本願発明は、商用電源以外の周波数の電源にも対応できるようにした電気炊飯器に関するものである。

現在のマイコン制御手段を搭載した電気炊飯器は、５０Ｈｚか６０Ｈｚの商用周波数の電源でしか正常に動作しない。これは、ヒータやＩＧＢＴのＯＮタイミングが５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの周波数の電源電圧のゼロクロスに同期して行われているためである。

したがって、使用される電源の周波数が商用電源の周波数５０Ｈｚ／６０Ｈｚよりも高くなると、処理能力不足のため必要な処理ができなくなる（特許文献１参照）。

特開平８−１８２６１１号公報（明細書１頁−３頁、図１−３）

そのため、例えば航空機電源のような電源周波数が４００Ｈｚと高い環境、また船舶の発電機電源のように電源周波数が高くはないが安定しない環境では、何れの場合にも正常な炊飯機能を実現することができない。

本願発明は、このような事情に基いてなされたもので、周波数フリー回路を設け、ヒーター又はＩＧＢＴのＯＮタイミングを常時電源電圧のゼロクロスタイミングに同期させるのではなく、ゼロクロスタイミング検知後所定の周波数加工処理を行ってＯＮ制御することにより、商用電源以外の電源周波数の電源にも対応できるようにした電気炊飯器を提供することを目的とするものである。

本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。

（１）第１の課題解決手段
この発明の第１の課題解決手段は、所望のＡＣ電源に対して着脱可能に接続されるＡＣ電源回路と、該ＡＣ電源回路からの電源電力により作動する内鍋加熱手段と、該内鍋加熱手段のＯＮ，ＯＦＦ状態を制御するマイコン制御手段とを備えてなる電気加熱調理器において、周波数フリー回路を設け、上記内鍋加熱手段のＯＮ又はＯＦＦタイミングを常時電源電圧のゼロクロスタイミングに同期させて制御するのではなく、電源電圧のゼロクロスタイミング検知後所定の周波数加工処理を行って制御するようにしたことを特徴としている。

したがって、このような構成によれば、例えば航空機電源のような電源周波数が４００Ｈｚと高いような場合にも、同周波数を適正な周波数に加工処理して、正常な炊飯機能を実現することができる。

また船舶の発電機電源のように、電源周波数が高くはないが、安定していないような場合にも、正常な炊飯機能を実現することができる。

（２）第２の課題解決手段
この発明の第２の課題解決手段は、上記第１の課題解決手段の構成において、所定の周波数加工処理は、電源電圧のゼロクロスタイミングごとに所定の幅のクロック信号を発生させ、該クロック信号を基に実際の電源周波数を判定し、同判定された電源周波数に対応して内鍋加熱手段を制御するようになっていることを特徴としている。

このようにすると、例えば航空機の電源のように、４００Ｈｚと商用電源に比べて電源周波数が遥かに高いような場合にも、その電源周波数を正確に判定して、その電源周波数に対応した適切な加熱制御を行うことが可能となる。

（３）第３の課題解決手段
この発明の第３の課題解決手段は、上記第１又は第２の課題解決手段の構成において、所定の周波数加工処理は、電源電圧のゼロクロスタイミングごとに所定の幅のクロック信号を発生させ、該クロック信号を基に、マイコン制御手段が対応できる電源周波数に分周するようになっていることを特徴としている。

このようにすると、例えば航空機の電源のように、４００Ｈｚと商用電源に比べて電源周波数が遥かに高いような場合にも、通常の商用電源周波数に対応した処理能力のマイコン制御ユニットでも処理することができる周波数に分周して、対応することが可能となる。

（４）第４の課題解決手段
この発明の第４の課題解決手段は、上記第１の課題解決手段の構成において、マイコン制御手段は、一旦電源電圧のゼロクロスタイミングを検知した後、次のゼロクロスタイミングが検知されるまでの所定時間内に内鍋加熱手段のＯＮ，ＯＦＦ制御を行うようになっていることを特徴としている。

したがって、このような構成によれば、例えば船舶の発電機電源のように電源周波数が高くはないが安定しないような場合にも正常な炊飯機能を実現することができる。

以上の結果、本願発明の電気炊飯器によると、航空機などの電源周波数が高い場合や船舶など発電機等の周波数が不安定な場合でも使用できるようになり、製品の汎用性を向上させることができる。

図１〜図３は、本願発明の最良の実施の形態に係る電気加熱調理器としてのマイコン式電気炊飯器の炊飯器本体およびその制御回路部分の構成、並びに同電気炊飯器における炊飯・保温制御（ＩＧＢＴおよびヒータ駆動制御）の内容をそれぞれ示している。

（炊飯器本体部分の基本構成・・・図１参照）
すなわち、該電気炊飯器の炊飯器本体は、例えば図１に示すように、内部に誘起されるうず電流によって自己発熱が可能な例えばステンレス鋼板等の磁性金属板よりなる内鍋(飯器ないし保温容器)３と、該内鍋３を任意にセットし得るように形成された合成樹脂製の有底筒状の保護枠（内ケース）４と、該保護枠（内ケース）４を保持する外部筺体である有底筒状の外ケース１と、該外ケース１と上記保護枠（内ケース）４とを一体化して形成された炊飯器器体Ａの上部に開閉可能に設けられた蓋ユニット（蓋）２とから構成されている。

上記保護枠（内ケース）４の底壁部（底部）４ａの下方側にはコイル台７が設けられ、その上部には、フェライトコアを介し、上記内鍋３の底壁部（底部）３ａの中央部と側方部の各位置に対応して各々リッツ線が同心状に巻成されたワークコイルＣが、それぞれ内鍋３の底壁部３ａの中央から側部に到る略全体を包み込むように設けられており、それらにより通電時には内鍋３の略全体にうず電流を誘起して、その全体を略均一に加熱するようになっている。そして、該ワークコイルＣの一端は、後述するように整流回路および平滑回路を介したワークコイル駆動回路の電源ラインに、また他端は同回路中のＩＧＢＴ（パワートランジスタ）にそれぞれ接続されている。

また、上記側壁部３ｂの上方部には、保温時において加熱手段として機能する保温ヒータＨ₁が設けられており、保温時において上記内鍋３の全体を有効かつ均一に加熱するようになっている。また、上記肩部材１１の肩部内周側には、肩ヒータＨ₂が設けられている。

また、上記保護枠（内ケース）４およびコイル台７の前方部側には、上記ワークコイルＣ、保温ヒータＨ₁、肩ヒータＨ₂等を駆動制御するに必要な電源電圧整流用のダイオードブリッジよりなる整流回路、平滑回路、ＩＧＢＴ、ヒータ駆動回路、マイコン制御ユニットを備えた制御基板６Ａおよび制御基板収納ボックス５Ａが上下立設状態で設けられている。

また上記外ケース１は、例えば合成樹脂材で形成された上下方向に筒状のカバー部材１ａと、該カバー部材１ａの上端部に結合された合成樹脂製の肩部材１１と、上記カバー部材１ａの下端部に一体化された合成樹脂製の底部材１ｂとからなり、かつ上記保護枠（内ケース）４の底壁部４ａとの間に所定の広さの断熱および通風空間部を形成した全体として有底の筒状体に構成されている。そして、該外ケース１の前面部上方には、操作パネル部２０が設けられている。。

さらに、同操作パネル部２０の内側部分（裏側空間）には、上記制御基板６Ａの上端側位置から斜め前方に下降する格好で、例えばマイコン基板６Ｂが傾斜設置されている。

さらに、図示はしないが、上記保護枠（内ケース）４下方側のコイル台７の中央部には、上下方向に同心状に貫通したセンタセンサ収納空間部が形成されており、該センタセンサ収納空間部中に上下方向に昇降自在な状態で、かつ常時コイルスプリングにより上方に上昇付勢された状態で、例えば図２に示す内鍋温度検知センサＳおよび内鍋検知スイッチＬＳを備えたセンタセンサが設けられている。

一方、符号２は蓋ユニットであり、該蓋ユニット２は、その外周面を構成する合成樹脂製の外カバー１２と、該外カバー１２と内枠１４との間に設けられた金属製の断熱構造体１３と、該断熱構造体１３の内側にパッキン１７を介して設けられた金属製の内カバー１５と、該内カバー１５の下方に設けられた金属製の放熱板１６とによって内側が中空の断熱構造体に形成されている。また、上記断熱構造体１３は上下２枚の金属板１３ａ，１３ｂを閉断面構造に対向させて一体化することにより形成されている。

この蓋ユニット２は、上記外ケース１上部の肩部材１１に対してヒンジ機構を介して回動自在に取付けられており、その開放端側には、該蓋ユニット２の所定位置に係合して該蓋ユニット２の上下方向への開閉を行うロック機構１８が設けられている。

したがって、該構成では、先ず炊飯時には、上記内鍋３は、上記ワークコイルＣの駆動によりその底壁部３ａから側壁部３ｂにかけて略全体が均一に発熱し、例えば内鍋３内の水に浸された飯米が断熱部として作用する吸水工程などにおいても内鍋３の上部側をもムラなく加熱して略全体に均一な吸水性能を可能にするとともに、炊飯量が多い時などにも内鍋３の全体を略均一に加熱して加熱ムラなく効率良く炊き上げることができる。また、沸騰工程以降の水分がなくなった状態における内鍋３の底壁部３ａの局部的な熱の集中を防止して焦げ付きの発生を防止することができる。

次に、保温時には、上記内鍋３の側壁部３ｂに対応して設けられた上記保温ヒータＨ₁および蓋ユニット２の内カバー１５に当接するように設けられた肩ヒータＨ₂の駆動により、内鍋３の底壁部３ａから側壁部３ｂおよび上方側開口部の全体が適切な加熱量で略均一に加熱されて加熱ムラのない保温が実現される。

（炊飯器本体側制御回路部分の構成・・・図２参照）
次に、図２は上述のように構成された炊飯器本体側のマイコン制御ユニットを中心とする制御回路部分の構成を示す。

図中、符号３２がマイコン制御ユニット（ＣＰＵ）であり、該マイコン制御ユニット３２はマイクロコンピュータを中心として構成され、例えば内鍋３の温度検知回路部、ワークコイル駆動制御回路部、電源周波数加工処理回路部（その構成および動作は後述・・・図３参照）、内鍋３の検知回路部、発振回路部、リセット回路部、保温ヒータおよび肩ヒータ等駆動制御回路部、残時間設定表示制御回路部、ブザー報知部、電源回路部、バックアップ電源回路部、システム・時計等用サブクロック発生回路部等を各々有して構成されている。

そして、上記内鍋３の底壁部３ａ側センタセンサ部の内鍋温度検知センサＳ、内鍋検知スイッチＬＳに対応して設けられた温度検知回路４３および鍋検知回路４４には、例えば上記内鍋温度検知センサＳによる内鍋３の底壁部３ａの温度検知信号、内鍋検知スイッチＬＳによる鍋検知信号がそれぞれ入力されるようになっている。

また、上記ワークコイル駆動制御回路部は、例えばパルス幅変調回路４１、同期トリガー回路４０、ＩＧＢＴ駆動回路４２、ＩＧＢＴ３７、共振コンデンサ３８、整流回路３５、平滑コンデンサ３６等によって形成されている。そして、上記マイコン制御ユニット３２のワークコイル駆動制御回路部により、上記パルス幅変調回路４１を制御することにより、例えば炊飯工程に応じて上記ワークコイルＣの出力値および同出力値でのＯＮデューティー比（例えばｎ秒／１６秒）をそれぞれ適切に変えることによって、炊飯又は蒸し加熱工程の各工程における内鍋３の加熱温度と加熱パターンを炊飯量を考慮して適切に可変コントロールし、均一な吸水作用と加熱ムラのない御飯の炊き上げ又は蒸し加熱調理を実現するための適切な出力制御が行われるようになっている。

整流回路３５は、充電部品であるノイズカット用コンデンサ２４、電源ヒューズＦを介して電源プラグ３０ｂ．３０ｂ部分に接続されている。該電源プラグ３０ｂ．３０ｂ部分には、図示しない差し込みプラグを介して一端側がＡＣ電源（ＡＣ電源コンセント）３０に接続された電源コードの他端側挿入プラグ３０ａ．３０ａが着脱可能に接続され、ＡＣ１００（Ｖ）の電源電圧が印加されるようになっている。

そして、この印加電源電圧は、同電源プラグ３０ｂ．３０ｂから電源ヒューズＦ、ノイズカット用コンデンサ２４を経て上記整流回路３５に供給されて整流されるが、その電源ライン途中には、例えば電流検知手段２９Ａ、フォトカプラおよびスイッチングトランジスタよりなるゼロクロス検知回路２９ｃ等が設けられており、ＡＣ電源電圧Ｖａｃのゼロクロスタイミング（図３の（ａ）参照）を検出して、同ゼロクロスタイミングに対応したゼロクロス検知信号Ｚｃ（図３の（ｂ）参照）をマイコン制御ユニット３２側の分周回路２９Ｄおよび周波数検出回路２９Ｅに入力するようになっている。

分周回路２９Ｄは、例えば１／８の分周比ｋを有して構成されており、上記ゼロクロス検知回路２９ｃで検知されたＡＣ電源３０の電源電圧Ｖａｃのゼロクロスタイミング検知信号Ｚｃをクロック信号として、同ゼロクロス検知信号Ｚｃが８個入力されると、１個の新たなゼロクロス検知信号を出力して、マイコン制御ユニット３２に入力するようになっている。そして、マイコン制御ユニット３２は、この新たなゼロクロス検知信号を基にＩＧＢＴ３７のＯＮ制御を行う。そして、元のゼロクロス検知信号Ｚｃは使用しない。この分周回路２９Ｄの分周比ｋは、例えば上記ゼロクロス検知回路２９ｃからの上記ゼロクロス検知信号Ｚｃを基に当該ＡＣ電源３０の電源周波数ｆを検出する周波数検出回路２９Ｅの当該周波数検出データを基にして、上記マイコン制御ユニット３２が自動的に決定する。

したがって、今例えば上記周波数検出回路２９Ｅで検出された電源電圧Ｖａｃの周波数ｆが、例えば航空機の４００Ｈｚであったとすると、上述のように分周比ｋ＝１／８に設定して上記分周回路２９Ｄの分周動作を行わせる。一方、ＡＣ電源３０の電源周波数ｆが５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの場合には分周比ｋ＝１として、そのままゼロクロス検知回路２９ｃで検知されたゼロクロス検知信号Ｚｃをマイコン制御ユニット３２のクロック回路部に入力する。

この結果、ＡＣ電源３０の電源周波数ｆが通常の商用電源の電源周波数５０／６０Ｈｚよりも高くても、それらを適切に分周して同様の周波数周期（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）に合わせることができ、商用周波数に対応したマイコン処理能力で制御処理させることが可能となる。

なお、上述の整流回路３５には、また整流後の電圧レベルを検知する電圧検知回路２９Ｂが設けられている。

一方、上記ＡＣ電源ライン間には、第１のフォトトライアックＰＴ₁を介して保温ヒータＨ₁が、また第２のフォトトライアックＰＴ₂を介して肩ヒータＨ₂が接続されている。

また上記マイコン制御ユニット３２の保温ヒータ駆動制御回路部および肩ヒータ駆動制御回路部により、それぞれ保温ヒータ駆動回路３３および肩ヒータ駆動回路３４を作動させて、上記第１，第２のフォトトライアックＰＴ₁，ＰＴ₂をＯＮ，ＯＦＦ制御（トリガー）することにより、例えば保温又は炊飯、蒸し加熱工程に応じて上記保温ヒータＨ₁、肩ヒータＨ₂の出力値、および同出力値でのＯＮデューティー比（例えばｎ秒／１６秒）をそれぞれ適切に変えることによって、保温又は炊飯、蒸し加熱工程の各工程における内鍋３の加熱温度と加熱パターンとを実際の炊飯量を考慮して適切に可変コントロールするための適切な出力制御が行われるようになっている。

また、符号２２ａ〜２２ｈは上述した操作パネル部２０の各種入力スイッチであり、同スイッチの必要なものが適切に操作されると、上記マイコン制御ユニット３２側の認識手段によってユーザーの指示内容が認識され、その認識内容に応じて所望の炊飯又は保温加熱パターンを設定して上記炊飯加熱制御手段又は蒸し保温加熱制御手段を適切に作動させて所望の炊飯又は保温を行うようになっている。

したがって、ユーザーは、同入力スイッチ２２ａ〜２２ｈを使用して炊飯又は保温、タイマー予約、予約時刻設定、白米又は玄米、早炊、おかゆ、かため又はやわらかめ、すしめし、炊き込み等の炊き分け、蒸し、通常保温又は低温保温等の各種の炊飯又は蒸し、保温機能の選択設定内容を入力すれば、それに対応した機能内容が当該マイコン制御ユニット３２の上述した認識手段を介して炊飯又は蒸し、保温加熱パターン設定部に自動的に設定入力され、対応する炊飯又は蒸し、保温加熱制御が適切になされる。

さらに、符号２５ａは各種入力スイッチ２２ａ〜２２ｈ操作時の操作音、炊飯完了を知らせるブザー報知音、何らかの異常を知らせる異常報知音等等を発する圧電ブザー、２５は同圧電ブザー２５ａを駆動するブザー駆動回路、２８は停電時のマイコン制御ユニット３２等バックアップ用の電源電池を備えたバックアップ電源回路、２１は液晶表示部である。

なお、以上のように構成する場合、時計用のカウントには、上記別途設けたサブクロック回路のサブクロック信号を使用する。

（電源電圧周波数の変動に対応した制御）
一方、本実施の形態では、例えば当該ＡＣ電源３０の電源周波数自体は、５０Ｈｚ／６０Ｈｚであるが、周波数ｆ自体が変動しやすい、例えば船舶の発電機電源などにも適用できるように、次のような構成が採用されている。

すなわち、従来（これまでの一般の製品）は、例えば図４に示すように、タイマーを使用し、先ず上記ゼロクロス検知回路２９ｃで検知された電源電圧ＶａｃのゼロクロスタイミングでＩＧＢＴ３７（およびタイマー）をＯＮにし、タイマーの動作によって次のゼロクロスタイミングの到来を予測し、その直前で同ＩＧＢＴ３７をＯＦＦさせるようにしていた。

そのため、電源周波数ｆが変動すると、ＯＦＦ時点が狂ってしまう。その結果、次のゼロクロスでのＯＮもできなくなる。

そこで、本実施の形態では、例えば図３の（ｃ）に示すように、ＩＧＢＴ３７のゲート信号として予じめ決定された所定幅（１ｍｓ程度）のトリガー信号（方形波）を電源電圧Ｖａｃのゼロクロスタイミング毎に加え、それをゲート信号として、図３の（ｄ）のように、本来のＩＧＢＴ３７のＯＮ，ＯＦＦ制御を行うようにする。

このようにすると、船舶のような電源周波数が安定しない場合にも、適切な炊飯機能を実現することができる。

なお、この場合にも、時計用のカウントには、やはり別途設けたサブクロック信号を使用する。

（その他の形態）
以上の実施の形態では、一例として内鍋３の加熱手段が電磁誘導加熱手段（ワークコイル）の場合で説明したが、それはヒータ加熱方式の場合であっても全く同様であり、同様の構成が採用される。この場合、図３の（ａ）のゲート電圧Ｖｇが、ヒータ電圧Ｖｈとなる。

本願発明の最良の実施の形態に係る電気炊飯器本体の全体的な構成を示す一部切欠側面図である。同電気炊飯器本体内の要部である電源回路およびマイコン制御ユニットを中心とする制御回路部分のブロック図である。同電気炊飯器の電源周波数に対応した制御内容（ＩＧＢＴのＯＮ，ＯＦＦ制御）を示すタイムチャートである。従来の電気炊飯器の制御内容（ＩＧＢＴのＯＮ，ＯＦＦ制御）を示すタイムチャートである。

符号の説明

１は外ケース、２は蓋ユニット、３は内鍋、４は内ケース、６Ａは制御基板、６Ｂはマイコン基板、２４はノイズカット用コンデンサ、２９Ｂは電圧検知回路、２９ｃはゼロクロス検知回路、２９Ｄは分周回路、２９Ｅは周波数検出回路、３０はＡＣ電源、３２はマイコン制御ユニット、３５は整流回路、Ｈ₁は保温ヒータ、Ｈ₂は肩ヒータ、Ｃはワークコイルである。

Claims

所望のＡＣ電源に対して着脱可能に接続されるＡＣ電源回路と、該ＡＣ電源回路からの電源電力により作動する内鍋加熱手段と、該内鍋加熱手段のＯＮ，ＯＦＦ状態を制御するマイコン制御手段とを備えてなる電気加熱調理器において、周波数フリー回路を設け、上記内鍋加熱手段のＯＮ又はＯＦＦタイミングを常時電源電圧のゼロクロスタイミングに同期させて制御するのではなく、電源電圧のゼロクロスタイミング検知後所定の周波数加工処理を行って制御するようにしたことを特徴とする電気炊飯器。
所定の周波数加工処理は、電源電圧のゼロクロスタイミングごとに所定の幅のクロック信号を発生させ、該クロック信号を基に実際の電源周波数を判定し、同判定された電源周波数に対応して内鍋加熱手段を制御するようになっていることを特徴とする請求項１記載の電気炊飯器。
所定の周波数加工処理は、電源電圧のゼロクロスタイミングごとに所定の幅のクロック信号を発生させ、該クロック信号を基に、マイコン制御手段が対応できる電源周波数に分周するようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気炊飯器。
マイコン制御手段は、一旦電源電圧のゼロクロスタイミングを検知した後、次のゼロクロスタイミングが検知されるまでの所定時間内に内鍋加熱手段のＯＮ，ＯＦＦ制御を行うようになっていることを特徴する請求項１記載の電気炊飯器。