JPH0127723B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロコンピユータを使用してヒー
タの電力量を制御するようにした炊飯器に関する
ものである。

この種炊飯器において、炊飯中の米飯の温度上
昇の特性は、炊飯量やヒータの電力量により異な
り、均一でなく部分的に大きな差がある。ことに
同一電力量の基でも少量炊飯と多量炊飯とでは米
飯が沸騰するまでの時間に大きな差があるため、
ご飯の炊き上がりに影響を受ける。

即ち、従来のように、炊飯量の検知を内鍋の温
度上昇速度を検知して米飯の昇温途中からヒータ
の電力量を減少制御する方法では、同一炊飯量に
おいても電圧差によるヒータの電力差、室温や水
温の高低差、温度検知のバラツキ、構造の相違に
よる伝熱量の差等の外部変動要因により電力量を
減ずる位置が大巾に移動し、炊飯時間に影響して
煮すぎたり、沸騰の維持時間が不足したりして均
一な炊き上がりが得られない。

又、上記外部変動要因のために正確に炊飯量の
判定検知が得られにくく、炊飯量が多量の時に、
中量の時の温度で検知された場合は、米飯が十分
に沸騰しないうちに中火電力に切り変わり、この
結果、米飯の温度上昇が不均一となり、炊きムラ
が生じてしまう。

逆に、炊飯量が少量の時であると、必要以上の
電力によつて沸騰することになり、煮すぎたり、
短時間で内鍋内の水が蒸発して沸騰の維持時間が
不足し、米の澱粉のα化が充分に進行しないとい
うような不具合が生じる。

更に炊飯量に応じて炊飯時間が相異するから、
使用者にとつては不便である。

そこで本発明は以上のような従来の実情に鑑
み、本体又は内鍋の重量を検知して、炊飯量を判
定し、炊飯開始とともに最適な電力を供給して火
力コントロールするとともに、外部変動要因に対
してヒータの電力量を補正してやることにより炊
飯性能の一段と向上した炊飯器を提供するもので
ある。

以下、本発明の一実施例について図に基づいて
説明する。

第１図及び第２図において、１は炊飯器本体、
２は本体１内に配設された外鍋、３は該外鍋内に
着脱自在に収納した内鍋、４は前記外鍋２の内底
部に設けたヒータ、５は前記内鍋３の上方開口部
を閉塞する内蓋５ａを備えた完成体の外蓋、６は
内鍋３の底壁に密着するよう設けた温度センサ
ー、７は本体１の下方開口部を覆うように本体１
に圧入され、上面に取付板８が取着された合成樹
脂製の底枠、９は前記底枠７の内側に挿入され、
後述するマイクロコンピユータ１８が配設された
合成樹脂製の底蓋で、前記底枠７の内側鍔部７ａ
と該底蓋９の外側鍔部９ａとの間に圧縮バネ１０
が配設されている。１１は前記底枠７と底蓋９と
を連結する調整取着螺子で、後述する一対の電極
１７′，１７″の対向間隔を調整する役目を兼ねて
いる。

１２は炊飯器本体１に取り付けられ、電源スイ
ツチ１３、炊飯スイツチ１４、２度炊き選択スイ
ツチ１５および炊飯工程を表示する表示部１６等
が各々配設された操作パネル、１７は重量センサ
ーで、底枠７と底蓋９とに取り付けられた一対の
電極板１７′，１７″と前記圧縮バネ１０とで構成
されている。

１９は底蓋９の下面開口部を閉塞する底板であ
る。

次に第３図に示す制御回路のブロツク図につい
て説明すると、２０はヒータ４、重量センサー１
７の電極１７′，１７″およびマイクロコンピユー
タ１８の駆動用電源、２１は電源２０とヒータ４
に直列接続されたトライアツクで、そのゲート端
子Ｇに信号が入力されるとオン（導通）となる一
方、信号が入力されていないとオフ（遮断）とな
つてヒータ４への通電率を制御する。

２２は温度センサー６からの信号を入力とし、
マイクロコンピユータ１８のメモリ１８ａにあら
かじめ記憶させておいた目標値と温度センサー６
の測定値との比較を行うコンパレータ、２３は発
振回路で、この発振回路を構成するコンデンサの
一部を電極静電容量に置き換えている。すなわ
ち、米と水を含む内鍋３と本体１との合計重量に
比例して一対の電極１７′，１７″間の距離が増減
変位することによつて電極静電容量が変化し、こ
の変化量を発振状態の変化として、炊飯量を検知
し、マイクロコンピユータ１８の入力回路１８ｃ
に入力信号としてインプツトするものである。な
お、１８ｂと１８ｄはマイクロコンピユータ１８
の制御回路と出力回路、２４は警告兼報知用ブザ
ーである。

以上の構成において、米と水の入つた内鍋３を
本体１内に設置すると、外蓋５、外鍋２、ヒータ
４、底枠７、取付板８、温度検知センサー６等を
含む本体１の重量W₁（以下製品重量という）と、
米と水の入つた内鍋３との総和の重量W₀が圧縮
バネ１０に加わり、圧縮バネ１０は総和の重量
W₀に比例して圧縮方向に変位する。

このとき、一対の電極板１７′，１７″のうち底
枠７に取り付けている一方の電極板１７′が圧縮
バネ１０の変位分だけ下方に移動するため、電極
板１７′，１７″のもつ静電容量Ｃはその電極間距
離に反比例して変化する。（第５図） すなわち、空気の誘電率をε、電極板面積を
Ｓ、極板間距離をｄとすれば、静電容量Ｃは次式
で表わされる。

Ｃ＝εS／ｄ …（ただし、εとＳは定数） この静電容量Ｃの変化は発振回路２３の発振周
波数ｆの変化に変換されるが、このとき発振周波
数ｆは静電容量Ｃに反比例する。（第６図） ｆ∝１／Ｃ …（ただし抵抗分Ｒは一定とする。） 従つて、、の両式より発振周波数ｆは電極
間距離ｄに比例する。（第７図） ｆ∝ｄ … 一方、圧縮バネ１０の特性から電極間距離ｄと
圧縮バネ１０に加わる重量W₀が比例することは
明らかである。（第８図） W₀∝ｄ … 、式から重量W₀と発振周波数ｆは一次線
形の関係にあることがわかる。（第９図） ｆ∝W₀ … さらに第４図に示される様に、米と水の重量
W₂と製品重量W₁の和である炊飯量判定重量W₀
と炊飯量Ｖは比例（W₀∝Ｖ）するので、結論と
して第１０図に示されるように、発振周波数ｆは
炊飯量Ｖに比例することがわかる。

ｆ∝Ｖ … 又、重量検知構造の違いにより、底枠７、圧縮
バネ１０、電極板１７′，１７″、底蓋９等から構
成される重量センサー１７が検知する重量を、米
と水の重量W₂と製品重量W₁の和（W₀）ではな
く、米と水の重量W₂に内鍋３を加えた重量、あ
るいは米と水と内鍋３の重量に外鍋２、ヒータ
４、温度センサー６等を加えた重量等のように米
と水の重量（W₂）を含めば、いずれのブロツク
の重量に置き換えても上述の式が成立すること
は言うまでもない。

一例として以下に、炊飯過程をとりあげて具体
的に説明する。

米と水の入つた内鍋３を本体１内に設置し、電
源スイツチ１３をONすると、マイクロコンピユ
ータ１８がパワーアツプされ動作し始める。

重量センサー１７の静電容量Ｃの変化が発振回
路２３を経て発振周波数ｆの変化に変換され、マ
イクロコンピユータ１８の入力回路１８ｃに入力
されると、マイクロコンピユータ１８はあらかじ
めメモリ１８ａにプログラムしてある一定時間Ｔ
の間に発振周波数ｆのパルス信号をカウントし、
あらかじめ実験により設定されたデータにより、
上述のカウント数から設置された内鍋３内の米の
量を自動的に判定する。

この様にして内鍋３が設置された状態で、ヒー
タ４を通電する前に炊飯量の判定ができる。

次に炊飯スイツチ１６を押すと、ヒータ４に通
電が開始され、内鍋３内の米と水は加熱され始め
る。ここで、第１１図により従来の温度センサー
の温度上昇勾配により炊飯量を判定する方法での
炊飯方式と本発明の炊飯方式との違いを説明す
る。

従来方法では炊飯開始後の温度上昇勾配により
炊飯量の判定を行うため、炊飯開始時は火力コン
トロールが不可能である。すなわち、第１１図に
おいて、T_Rは室温、t₆はあらかじめ設定された温
度Td〜Teに要する時間であり、従来方式ではこ
のt₆により炊飯量の判定をしている。従つて温度
センサーがTeに達して炊飯量を判定するまでは
火力コントロールできないし、又室温T_RがTdを
上まわつた場合はt₆のデータに誤差が生じ、炊飯
量の判定が不能になる欠点をもつている。

しかしながら、重量によつて炊飯量を判定する
本発明によれば、炊飯開始時の室温T_Rによらず、
又炊飯開始と同時に炊飯量の判定をして即その炊
飯量に見合つた火力コントロールが可能となるた
め、従来のように特に少量において早く沸騰しす
ぎて、吸水時間が不足したり、米飯粒の表面のみ
が糊化し、芯が残つたご飯が出来る等の不具合が
解決できる。又、従来のように電圧変動やヒータ
４のワツトのバラツキにより炊飯量の判定に誤差
が生ずることもなくなる。

以上の様に本発明によれば炊飯を開始し、この
ときの加熱電力を強火すると、第１１図に示す制
御例〔〕（５カツプ）からもわかるように、内
鍋３内の米飯が沸騰する点の温度センサー６の温
度をTaとすると、t₁を経過して温度センサー６
が温度Taに達した点から、中火に加熱を減ずる
ことができる。

内鍋３内の水がなくなると、内鍋底部の温度は
急激に上昇し、温度センサー６が温度Tbに達し
た点でヒータ４をオフし、炊飯からむらしに切り
換わる。

この温度センサー６のかわりに、重量センサー
１７の出力の変化、即ち炊飯中における内鍋３か
らの水の蒸発量の変化により、米飯の沸騰点Ta
及びドライアツプ温度点Tbを検知することが可
能であることは言うまでもない。炊飯中の蒸発量
変化により強火から中火に減ずる沸騰点及び炊飯
からむらしに切り換わるドライアツプ温度点を検
知するには種々の方法が考えられるが、第１２図
を用いて一例を示す。

内鍋３内の水の蒸発量の特性は第１２図に示す
ように、内鍋３内の米飯が沸騰するＡ点までは蒸
発量は少なく、Ａ点を過ぎるとほぼ直線的に増加
し、内鍋３内の米飯中の水がほとんどなくなるド
ライアツプ点のＢ点を過ぎると再び蒸発量が減少
する。

従つて、ある一定量（第１２図では例として10
ｇとしている）蒸発した点Ａを内鍋３内の米飯が
沸騰する点とみなし、それまでの強火から中火に
減ずる点としてマイクロコンピユータ１８で検知
できる。

又、内鍋３内の米飯に適当な含水率を持たせる
程度に水が蒸発している点を、Ａ点からある一定
量（第１２図では80ｇとしている）蒸発するＢ点
とすれば、Ａ点と同様にマイクロコンピユータ１
８はＢ点をほぼドライアツプ点とみなし、ここで
ヒータ４の通電を止め、炊飯からむらしに切り換
えることが可能となる。

ここでは、Ａ点、Ｂ点の検知にある一定量の水
の蒸発量を基準データ（ただしデータの値につい
てはそれぞれの炊飯量によつて異なるヒータのコ
ントロールにより、実験値として算出されなけれ
ばならない。）として用いたが、蒸発量の傾きの
変化（△Ｗ／△Ｔ）を使う等他の方法によつても火力 コントロールができることは言うまでもない。

以上によれば、従来の温度センサー６を不必要
とするため、火力コントロール用センサーは重量
センサー１７が１個あればよく、大変安価に実現
できる。

一方、本体１に内鍋３を設置せずに外蓋５を閉
じて、炊飯スイツチ１４が押された場合、重量セ
ンサー１７から信号が全く出力されないため、マ
イクロコンピユータ１８は即座に内鍋３が設置さ
れていないことを検知でき、内鍋３が設置されて
いないことをブザー２４で使用者に警報したり、
又炊飯を受け付けない等の安全処理ができる。

従来では、内鍋３検知用の安全スイツチを設け
る等別部品を必要としたが、本発明によれば、重
量センサー１７により内鍋３の検知をも兼ねるこ
とができ、コスト低減が可能となる。

又、本体１に内鍋３を設置して外蓋５を閉じ、
炊飯スイツチ１４が押されて炊飯は開始された
が、内鍋３内に米と水が入つてない場合、即ち空
炊きされた場合は明らかに重量センサー１７から
の信号に変化がない。

このとき、ある一定時間に内鍋３の重量変化が
ない場合は空炊きであると、あらかじめマイクロ
コンピユータ１８のメモリ１８ａにプログラムし
ておけば、比較的短い時間（例ば３分位）で空炊
きを判定し、使用者に表示したり、ヒータ４をオ
フするなどの安全処理が可能となる。

従つて、空炊き検知のために別の温度センサー
を設けなくとも、重量センサー１７で検知でき
る。

さらに第１２図において、Ａ点からＢ点まで
は、ほぼ直線的に蒸発量が変化する領域であるか
ら、この直線の傾きは室温・炊飯量・消費電力が
一定であればほぼ一定とみなせる。

従つて、重量センサー１７により炊飯量が検知
され、あらかじめマイクロコンピユータ１８のメ
モリ１８ａにメモリされたその炊飯量に応じたヒ
ータ４の火力コントロールにより炊飯が開始して
も、室温・ヒータのワツト・電圧等の外部変動要
因により本来の傾きからずれを生じることが考え
られる。

この場合でも、本体１に内鍋３を設置した時点
ですでに炊飯量は検知されているので、あらかじ
めマイクロコンピユータ１８のメモリ１８ａにプ
ログラムされている各々の炊飯量に対応したＡ点
−Ｂ点の直線の傾きデータと、実際の蒸発量の勾
配とを比較し、データに対し蒸発量の勾配が大き
いときはヒータ４の通電率を減じ、又逆に小さい
ときはヒータ４の通電率を増加することによつて
適正な炊飯曲線を得るように補正してやることが
できる。

以上のように本発明は、本体又は内鍋の重量を
検知して炊飯量を判定し、ヒータの電力量を制御
する制御回路を制御するものであるから、炊飯開
始とともにその炊飯量に見合つた火力コントロー
ルが可能となり、炊飯工程の全般にわたつて最適
な電力を供給でき、かつ外部変動要因に対する電
力量の補正もできるので、炊飯性能をより一段と
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す炊飯器の断面
図、第２図はその操作パネル部の一例の正面図、
第３図は同じく制御回路の一例を示すブロツク
図、第４図は炊飯量と重量の関係を示す説明図、
第５図〜第１０図は重量センサーの各変位定数の
特性図、第１１図は従来の炊飯器と本発明による
炊飯器で炊飯したときの例を示す炊飯制御図、第
１２図は炊飯時の水の蒸発量の特性図である。 図中、１……本体、２……外鍋、３……内鍋、
４……ヒータ、６……温度センサー、１７……重
量センサー、１７′，１７″……電極、１８……マ
イクロコンピユータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 本体又は内鍋の重量を検知する重量検知手段
   と、該重量検知手段で検知した重量に基づいて炊
   飯量を判定し、この判定した炊飯量に対応する電
   力量を供給するようにヒータへの通電を制御する
   制御手段と、炊飯開始後、前記内鍋内の水の蒸発
   量を検知し、この検知した蒸発量に基づいて室
   温、電圧、消費電力等の外部変動要因の変動を判
   定し、適正な電力量を供給するように補正する補
   正手段とを備えたことを特徴とする炊飯器。