説明

電気炊飯器

【課題】入力電源電圧に高調波が発生した時の炊飯器の適正な電力制御システムを提供する。
【解決手段】内鍋と、この内鍋を取り出し可能に収容する炊飯器本体と、該炊飯器本体の上部開口を開閉自在に覆蓋する蓋体と、上記内鍋を加熱する電磁誘導加熱式の炊飯加熱手段と、上記炊飯加熱手段に電源を供給する電源回路の入力電流を検出する入力電流検出手段と、上記電源回路の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、上記入力電流検出手段により検出される入力電流を可変することにより所定の出力が得られるように上記炊飯加熱手段に供給する電力を制御する炊飯制御手段とを備えてなる電気炊飯器において、上記入力電圧検出手段により検出された入力電圧の周波数を判定する周波数判定手段を設け、該周波数判定回路により判定された入力電源電圧の周波数が所定の基準値以上であるか否かに基いて高調波の有無を検出するようにし、それに対応して適切に電力制御を行うようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願発明は、電磁誘導加熱式の電気炊飯器の電力制御に関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近の電気炊飯器では、高出力で加熱効率が高く、出力制御の応答性も高いために、早く、かつ美味しい御飯を炊き上げることができることから、内鍋(飯器)自体を金属材料で形成するとともに、その炊飯加熱手段として、電磁誘導によって当該内鍋内に渦電流を誘起させて自己発熱させるワークコイル等の電磁誘導加熱手段を採用した電磁誘導加熱式のものが多くなっている(特許文献1を参照)。
【0003】
また、このような電磁誘導式加熱手段を採用した電気炊飯器において、ご飯の炊き上がりをより良好ならしめるために、上記従来の金属材料よりなる内鍋に替えて、さらにセラミック等の非金属材料よりなる内鍋(いわゆる土鍋)なども使用されるようになっている(特許文献2を参照)。
【0004】
後者の場合、内鍋自体が電磁誘導によっては発熱しないために、例えば内鍋の外周面に電磁誘導効率の高い金属製の誘導発熱体を配設する一方、この誘導発熱体を上記ワークコイル等の電磁誘導加熱手段によって誘導加熱することにより、内鍋を加熱する加熱構造が採用されている(特許文献3を参照)。
【0005】
【特許文献1】特開2004−201804号公報
【特許文献2】実用新案登録第3110038号公報
【特許文献3】特願2006−113285号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、これら特許文献に示される従来の電気炊飯器では、電源回路の入力電流を検出する入力電流検出手段と電源回路の入力電圧を検出する入力電圧検出手段とを備え、それら各検出手段によって検出された入力電流と入力電圧とに基いてワークコイルに供給する電力をフィードバック制御するようになっている。
【0007】
特に入力電圧検出手段は、入力電源電圧のピーク値を検出することにより、電力値を制御するようになっている。
【0008】
ところが、この入力電源電圧のピーク値Pは、周囲にある各種電気機器(エアコン、冷蔵庫、電子レンジ、IH調理器、パソコンなど)の影響で高調波による歪を生じ、例えば図4の(a)〜(c)に示すように、ピーク値が変動する(P→P′)。その結果、制御される電力値も変動し、変動値が大きい場合には適正な炊飯を行うことができない。
【0009】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、入力電圧の周波数の変化から高調波の有無を検出し、その検出結果に応じて制御の方法を変えることにより、高調波の影響を受けない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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願発明は、同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。
【0011】
(1) 請求項1の発明
この発明の電気炊飯器は、内鍋と、この内鍋を取り出し可能に収容する炊飯器本体と、該炊飯器本体の上部開口を開閉自在に覆蓋する蓋体と、上記内鍋を加熱する電磁誘導加熱式の炊飯加熱手段と、上記炊飯加熱手段に電源を供給する電源回路の入力電流を検出する入力電流検出手段と、上記電源回路の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、上記入力電流検出手段により検出される入力電流と上記入力電圧検出手段により検出される入力電圧により所定の加熱出力が得られるように上記炊飯加熱手段に供給する電力を制御する電力制御手段とを備えてなる電気炊飯器において、上記入力電圧検出手段により検出された入力電圧の周波数を判定する周波数判定手段を設け、該周波数判定手段により判定された上記入力電圧の周波数が所定の基準値以上であるか否かに基いて高調波の有無を検出し、それに対応して電力制御を行うようにしたことを特徴としている。
【0012】
このような構成によると、本来の電源周波数(50/60Hz)を基準として、検出された入力電圧の周波数が、その整数倍の周波数であれば、高調波成分が含まれていると容易に判定することができ、それに対応して誤った制御を回避する適切な電力値での制御を行うことができるようになる。
【0013】
したがって、電力歪の影響を回避して、可能な限り適切な炊飯を行うことができるようになる。
【0014】
しかも、電源の周波数の高低を判定するだけで良いから、従来一般の汎用マイコンで十分に対応することができる。
【0015】
(2) 請求項2の発明
この発明の電気炊飯器は、上記請求項1の発明において、高調波が検出された場合には、今回の入力電圧検出値に変えて前回の入力電圧検出値に基いて電力制御を行うようにしたことを特徴としている。
【0016】
このような構成によると、高調波成分の影響を受けることなく、常に安定した電力制御を行うことができるようになり、高調波が発生している時にも、可及的に適切な炊飯機能を維持することができる。
【0017】
(3) 請求項3の発明
この発明の電気炊飯器は、上記請求項1又は2の発明において、高調波が検出されなかった場合には、今回検出された入力電圧検出値に基いて電力制御を行うようにしたことを特徴としている。
【0018】
以上のような構成を採用した場合にも、もちろん高調波が発生していない時には、本来の入力電圧検出値に基いた電力制御が行われる。
【0019】
(4) 請求項4の発明
この発明の電気炊飯器は、上記請求項1,2又は3の発明において、高調波が検出された場合、その検出継続時間を判定し、同検出継続時間が所定の基準時間以上に長い場合には、電力制御を停止するようにしたことを特徴としている。
【0020】
このように、高調波入力が所定時間以上継続する電源異常の場合には、適正な炊飯が不可能であると判断して、電力制御、すなわち炊飯制御自体を停止して待機状態に復帰させる。
【0021】
それにより無駄な炊飯動作を回避する。
【発明の効果】
【0022】
以上の結果、本願発明の電気炊飯器によると、長時間高調波が入力される特別な場合以外は、略常に適切な炊飯が可能となり、炊飯器としての信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
図1〜図3は、本願発明の最良の実施の形態に係る電気炊飯器の炊飯器本体および要部の構成を示している。
【0024】
(全体の構成)
この電気炊飯器でも、前述の従来例と同様に、例えば内鍋(飯器ないし保温容器)3として非金属材料からなる鍋(例えば、セラミック製の土鍋)が一例として採用されており、その底壁部3aの底部中央面(フラット面)および該底壁部3a外周の湾曲面部(R面部)には、それぞれ内部に誘起されるうず電流によって自己発熱が可能な銀ペースト等の金属製の第1,第2の誘導発熱体G1,G2が設けられている。
【0025】
そして、この電気炊飯器は、同構成の内鍋3と、該内鍋3を任意に収納セットし得るように形成された下部側合成樹脂製の皿状の底壁部4および上部側筒状の側壁部6よりなる内ケース46と、該内ケース46を保持する外部筺体である有底筒状の外ケース1aと、該外ケース1aと上記内ケース46とを一体化して形成された炊飯器本体1の上部に開閉可能に設けられた蓋ユニット2とから構成されている。
【0026】
外ケース1aの前面部上方には、操作パネル部20が設けられている。そして、該操作パネル部20面には、例えば十分に広く大きな表示面積をもつ液晶表示部21と炊飯スイッチ、タイマー予約スイッチ、取消スイッチ、保温スイッチ、再加熱スイッチ、メニュー選択スイッチ、時スイッチ、分スイッチ等の各種入力スイッチ(タッチキースイッチ)が設けられている。
【0027】
また、該外ケース1a内の上記操作パネル部20の内側部分(裏側空間)には、略制御基板B1の上端位置から斜め前方に下降する格好で、マイコン基板B2(および音声基板19)がマイコン基板カバー18を介して傾斜設置されている。
【0028】
一方、内ケース46の底壁部4の下方側には、フェライトコア収納部を備えたコイルカバー(コイル台)40が設けられ、その下部にはフェライトコア(符号省略)を配置し、またそれらの間には、上記内鍋3の底壁部3aの中央部側フラット面と外周部側湾曲面の上記第1,第2の2組の誘導発熱体G1,G2位置に対応して各々リッツ線が同心状に巻成された第1,第2の2組のワークコイルC1,C2が設けられており、それらへの通電時には上記内鍋3の上記第1,第2の誘導発熱体G1,G2にうず電流を誘起して、上記内鍋3を加熱するようになっている。
【0029】
上記内ケース46(およびコイルカバー40)の前方部側には、上記ワークコイルC1,C2、保温ヒータH1等を駆動制御するIGBTやヒータ駆動回路、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、平滑回路などを備えた制御基板B1および制御基板カバー25が上下立設状態で設けられている。
【0030】
上記内ケース46の皿状の底壁部4は、その底面部4aの中央部にサーミスタS1を内装したセンターセンサーCSのセンサー部嵌合口4fが形成されているとともに、同センサー部嵌合口4fの外周側上面にはドーナツ状の遮熱板30が設けられている。また、外周側湾曲面部4bの上端側には、所定幅半径方向外方に張り出したフランジ状の段部4cが設けられ、この段部4c部分に上記上部側筒状の側壁部6の下端6a側が係合載置されている。
【0031】
他方、同上部側筒状の側壁部6の上端6bは、図示しない内枠部材を介して上記炊飯器本体1側外ケース1a上端の肩部材11側に連結して固定されている。
【0032】
また、上記内ケース46の上部側筒状の側壁部6の外周には、炊飯および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、炊飯時および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。
【0033】
そして、上記内ケース46の下部側底壁部4の底面部4aとコイルカバー40の底壁部40aとの間には、その前部側から後部側に到る冷却用の通風路が形成されている。
【0034】
すなわち、上記内ケース46の底壁部4の底面部4aの下面部外周には、図示はしないが、円弧状の薄肉の筒状壁(薄肉リブ)が周方向に沿って立設されており、その前部と後部には、筒壁のない切欠部が設けられているとともに、それらの間には、例えば平面三角形状の複数の台状リブが所望の間隔で所望の位置、かつ所望の方向に散在するように設けられている。
【0035】
また、これも図示はしていないが、上記コイルカバー40の底壁部40aの上面部外周には、上記内ケース46の底壁部4の底面部4aの下面側筒状壁に対応した同様の円弧状の薄肉の第1の筒状壁(薄肉リブ)が上方に向けて立設されているとともに、それらの間には、平面三角形状の複数の台状リブが上記内ケース46の底壁部4の台状のリブと対称な位置関係で散在するように設けられている。
【0036】
さらに、このコイルカバー40の場合、上記第1の筒状壁よりも所定幅半径方向外方に位置する上記底壁部40a外周縁の上記後部側切欠部に対向する半径方向位置には、当該後部側切欠部の開口部の円弧角幅よりも十分に大きな円弧角幅の薄肉の第2の筒状壁(薄肉リブ)が上方に向けて立設されている。
【0037】
これら内ケース46の底壁部4の筒状壁とコイルカバー40の底壁部40aの第1の筒状壁とは、例えば内ケース46の底壁部4に対して第1のワークコイルC1を介してコイルカバー40を下方から嵌合した時に、相互に摺接した状態で嵌合し合って、第1のワークコイルC1の周囲を囲む略円形の通風空間を形成する。
【0038】
また、この嵌合状態では、上記第1のワークコイルC1の渦巻状の各線輪が、上記上下両側に位置して相互に対向する台状のリブ間に安定した状態で挟圧支持され、当該第1のワークコイルC1の上下に有効な通風スペースa,bが形成される。
【0039】
一方、このようにして筒状壁と第1の筒状壁との間に形成された第1のワークコイルC1を囲む通風路は、上記前部側切欠部の対向部部分が冷却風の流入口部となる一方、上記後部側切欠部の対向部部分が冷却風の吹出口部分となる。
【0040】
そして、同後部側の冷却風吹出口部分に対して、上記コイルカバー40側外周縁の第2の筒状壁の内周面が同一水平面状に対応することになる。
【0041】
他方、上述の前部側切欠部により形成される冷却風の導入口部には、斜め円弧状に大きく開口された偏平な角形の冷却風分流ダクト26が左右両側の連接壁を介して連接されており、該冷却風分流ダクト26を介して上記炊飯器本体1の本体ケース1a内前方底部に設置されている電装品等冷却用のファン(短軸のプロペラファン)23からの冷却風の一部を導入して上記第1のワークコイルC1側通風路の通風空間に流すようになっている。
【0042】
この電装品等冷却用のファン23は、その羽根車23aの直径の略1/2程度を、上記冷却風分流ダクト26の下面側開口面に対応して設置されている一方、その他の1/2部分は、IGBT放熱冷却用のヒートシンク24、制御基板B1、操作パネル部20下方のマイコン基板B2等に対応して設置されている。
【0043】
なお、符号22は、上記外ケース1aの底部に嵌合一体化された底部材(底カバー)1bの前部部分に設けられた冷却ファン23の空気吸込口である。
【0044】
(蓋ユニットの構成)
さらに蓋ユニット2は、その外周面を構成するとともに中央部に調圧パイプ15を備えた合成樹脂製の外カバー12と、該外カバー12の内側に嵌合一体化して設けられた合成樹脂製の内枠13と、該内枠13の内側開口部内に嵌合された金属製の放熱板16a(蓋ヒータは図示省略)と、該放熱板16aの下方に設けられた金属製の内蓋16bとを備えて構成されている。また、放熱板16aの外周縁部下方および内蓋16bの外周縁部下方には、それぞれパッキン14a,14bが設けられており、内蓋16bは、同パッキン14bを介して内鍋3の開口縁部3cの上面部に接触させられている。また、15aは調圧パイプ15内の調圧弁、15bはその下部側キャップである。
【0045】
この蓋ユニット2は、図示しない上記外ケース1上部の後端側で肩部材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10が設けられている。
【0046】
(制御回路部分の構成)
次に、図2は、上述のように構成された炊飯器本体側の炊飯又は保温制御を行う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している。
【0047】
図2中、先ず符号31は整流回路、32はチョークコイル、33は共振コンデンサ、34は平滑コンデンサ、35はIGBT、36はIGBT駆動回路であり、これらによって周知のようなワークコイルC1,C2の駆動回路が形成されている。
【0048】
一方、符号39が炊飯又は保温制御用のマイコン制御ユニットであり、該マイコン制御ユニット39には変流器CTを介して検出された入力電流検出回路37からの電源回路の入力電流Iと入力電圧検出回路38により検出された電源回路の入力電圧Vとが入力されるようになっている。
【0049】
マイコン制御ユニット39は、周波数判定回路39a、高調波検出回路39b、電圧値メモリ39c、タイマー39dを有し、まず周波数判定回路39aによって上記入力電圧検出回路38により検出された入力電圧Vnの周波数を判定する一方、高調波検出回路39bにより、上記周波数判定回路39aにより判定された上記入力電圧Vnの周波数fnが所定の基準値以上であるか否かに基いて高調波の有無を検出し、それに対応して高調波が検出された場合には、今回の入力電圧検出値Vnに変えて電圧値メモリ39cに記憶されている前回の入力電圧検出値Vn-1に基いて電力制御を行う。
【0050】
他方、高調波が検出されなかった場合には、今回検出された入力電圧検出値Vnに基いて電力制御を行うようになっている。
【0051】
また、上述のように高調波が検出された場合には、タイマー39dを作動させて、その検出継続時間tnを判定し、同検出継続時間tnが所定の基準時間ta秒(例えばta=5秒)以上に長い場合には、電力制御を停止する。
【0052】
そして、それによって無駄な炊飯動作の継続を回避する。
【0053】
(電力制御方法)
今、そのような電力制御の具体的内容を図3のフローチャートに示す。
【0054】
すなわち、同制御では、炊飯開始後(スタートスイッチON後)、上記入力電流検出回路37により図2の電源回路への現在の入力電流値Inを検出する(ステップS1)。この入力電流値Inは、所定の電流値メモリ(RAM)中に次回の検出値が入力されるまでメモリされる。
【0055】
続いて、上記入力電圧検出回路38により図2の電源回路の現在の入力電圧Vnを検出する(ステップS2)。この検出値Vnも所定の電流値メモリ(RAM)中に次回の検出値が入力されるまでメモリされる。
【0056】
そして、さらに同検出された電圧Vn中の直流成分を除去した上で(ハード的に対応・・・フィルタ等)、同入力電圧Vnの周波数fnの判定を行う(ステップS3)。
【0057】
次に、該判定された周波数fnが、例えば基本となる標準的な電源周波数(関東地区50Hz/関西地区60Hz)と対比してn倍(nは2以上の整数)以上であるか否かによって高調波の有無を判定し(ステップS4)、n倍ではなく電源周波数に等しい高調波なしの場合(NO)には、上記検出時の電圧値メモリとは別の電力制御用の電圧値メモリ(制御設定値メモリ)39cに当該入力電圧Vnをメモリする(ステップS5)。そして、その上で上記入力電流Inとの積に基いてIGBTフィードバック制御のための目標電力値Wn(Wn=Vn・In)を決定して、上記図2のIGBT駆動回路36のフィードバック制御を行う(ステップS6)。
【0058】
他方、上記判定された入力電圧Vnの周波数fnが基準となる電源周波数の2倍以上の高調波周波数であった場合(ステップS4の判定でYESの場合)には、上記電力制御用の電圧値メモリ39cにメモリされている前回(前の制御周期)の入力電圧値Vn-1を読み出し、これを今回の入力電圧値Vnとして設定する(ステップS7)。
【0059】
そして、それに対応して上記タイマー39dを作動させて同高調波が検出される時間(継続時間)を計時する(ステップS8)。
【0060】
次に、同タイマー39dの計時時間tnが5秒以上となったか否かを判定する(ステップS9)。
【0061】
その結果がNOの5秒未満であった場合には、そのまま上述のステップS6に移って、上記前回の入力電圧値Vn-1と今回の入力電流Inとに基いて電力値を設定し、上述のIGBT制御を行なう。
【0062】
前回の入力電圧値Vn-1は、一応適正に制御が行われた適正な入力電圧値であるので適正な電力制御が行われる。
【0063】
他方、上記高調波の検出継続時間tnが5秒以上であったYESの場合には、適正な入力電圧値の設定ができず、適正な電力制御、適正な炊飯を行うことができないので、直ちに以上の電力制御を停止して、システムを待機状態に復帰させる(ステップS10)。
【0064】
以上のような構成によると、本来の電源周波数(50/60Hz)を基準として、検出された入力電圧の周波数が、その整数倍(2以上)の周波数であれば、高調波成分が含まれていると容易に判定することができ、それに対応して誤った制御を回避する適切な電力値での制御を行うことができるようになる。
【0065】
したがって、電力歪の影響を回避して、可能な限り適切な炊飯を行うことができるようになる。
【0066】
しかも、電源の周波数の高低を判定するだけで良いから、従来一般の汎用マイコンで十分に対応することができる。
【0067】
そして、同高調波が検出された場合の適正な電力の制御は、今回の入力電圧検出値に変えて前回の入力電圧検出値に基いて電力制御を行うようにしている。
【0068】
このような構成によると、高調波成分の影響を受けることなく、常に安定した電力制御を行うことができるようになり、高調波が発生している時にも、可及的に適切な炊飯機能を維持することができる。
【0069】
さらに、同高調波が検出された場合において、その検出継続時間をも判定し、同検出継続時間が所定の基準時間以上に長い場合には、電力制御を停止するようにしている。
【0070】
このように、高調波入力が所定時間以上継続する電源異常の場合には、適正な炊飯が不可能であると判断して、電力制御、すなわち炊飯制御自体を停止して待機状態に復帰させる。それにより無駄な炊飯動作を回避する。
【0071】
もちろん、以上の場合において、高調波が検出されなかった場合には、通常通り今回検出された入力電圧検出値に基いて電力制御を行う。
【0072】
これらの結果、本願発明の電気炊飯器によると、長時間高調波が入力される特別な場合以外は、略常に適切な炊飯が可能となり、炊飯器としての信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】本願発明の最良の実施の形態に係る電気炊飯器の炊飯器本体の構成を示す前後方向中央部での切断断面図である。
【図2】同電気炊飯器の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図3】同電気炊飯器における図2の回路の制御動作を示すフローチャートである。
【図4】同電気炊飯器の一般的な入力電圧波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【0074】
1,C2はワークコイル、H1は側面ヒータ、1は外ケース、2は蓋ユニット、3は内鍋、20は操作パネル、21は液晶表示部、32はマイコン制御ユニット、35はIGBT、36はIGBT駆動回路、37は入力電流検出回路、38は入力電圧検出回路、39はマイコン制御ユニットである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内鍋と、この内鍋を取り出し可能に収容する炊飯器本体と、該炊飯器本体の上部開口を開閉自在に覆蓋する蓋体と、上記内鍋を加熱する電磁誘導加熱式の炊飯加熱手段と、上記炊飯加熱手段に電源を供給する電源回路の入力電流を検出する入力電流検出手段と、上記電源回路の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、上記入力電流検出手段により検出される入力電流と上記入力電圧検出手段により検出される入力電圧により所定の加熱出力が得られるように上記炊飯加熱手段に供給する電力を制御する電力制御手段とを備えてなる電気炊飯器において、上記入力電圧検出手段により検出された入力電圧の周波数を判定する周波数判定手段を設け、該周波数判定手段により判定された上記入力電圧の周波数が所定の基準値以上であるか否かに基いて高調波の有無を検出し、それに対応して電力制御を行うようにしたことを特徴とする電気炊飯器。
【請求項2】
高調波が検出された場合には、今回の入力電圧検出値に変えて前回の入力電圧検出値に基いて電力制御を行うようにしたことを特徴とする請求項1又は2記載の電気炊飯器。
【請求項3】
高調波が検出されなかった場合には、今回検出された入力電圧検出値に基いて電力制御を行うようにしたことを特徴とする請求項1又は2記載の電気炊飯器。
【請求項4】
高調波が検出された場合、その検出継続時間を判定し、同検出継続時間が所定の基準時間以上に長い場合には、電力制御を停止するようにしたことを特徴とする請求項1,2又は3記載の電気炊飯器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−5284(P2010−5284A)
【公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−170804(P2008−170804)
【出願日】平成20年6月30日(2008.6.30)
【出願人】(000003702)タイガー魔法瓶株式会社 (509)
【Fターム(参考)】