JP4100333B2

JP4100333B2 - 炊飯器

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Publication number: JP4100333B2
Application number: JP2003395206A
Authority: JP
Inventors: 英樹両角; 伸一郎光武; 浩典浜田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP2005152306A

Description

本発明は、少なくとも２つの異なる入力電力で動作する加熱コイルを有し、鍋や蓋なとを誘導加熱する炊飯器に関するものである。

従来、この種の炊飯器は、鍋を誘導加熱する第１の加熱コイルに第１のスイッチング手段を直列接続し、鍋を覆う蓋の内面側を誘導加熱する第２の加熱コイルに第２のスイッチング手段を直列接続し、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段のオンオフを制御手段により制御手段し、炊飯工程や保温工程で第１の加熱コイルと第２の加熱コイルの両方を交互に動作させることで、蓋内面側についた水滴を蒸発させるよう構成している（例えば、特許文献１参照）。

また、スイッチング手段のターンオン電圧が所定値を超えないように、スイッチング手段のオン時間を制御する誘導加熱調理器もある（例えば、特許文献２参照）。

また、スイッチング手段のオン時間が最大値になったときに交流電源から炊飯器に供給される入力電流を検知し、所定値以下であれば、鍋がないものと判定する炊飯器もある（例えば、特許文献３参照）。

図１１は特許文献１に示した従来の炊飯器のブロック図である。図１１に示すように、鍋１０１を鍋側誘導加熱コイル１０２で誘導加熱する構成とし、鍋加熱制御手段１０３により鍋側誘導加熱コイル１０２の通電、非通電を制御する。鍋温度検知手段１０４は鍋１０１の底表面に当接され、鍋１０１の温度を検知する。

蓋１０５の内面側の金属板を蓋１０５に内蔵された蓋側誘導加熱コイル１０６で誘導加熱する構成とし、蓋加熱制御手段１０７により蓋側誘導加熱コイル１０６の通電、非通電を制御する。蓋温度検知手段１０８は蓋５の内面側に当接されており、鍋１０１内部の被調理物から発生する水蒸気などよる蓋の温度変化を検知する。調理工程記憶手段１０９は炊飯工程などの調理シーケンスの情報をマイクロコンピュータ内のＲＯＭに記憶しており、この情報を制御手段１１０に出力する。制御手段１１０は調理工程記憶手段１０９の出力を受けて、鍋側誘導加熱コイル１０２と蓋側誘導加熱コイル１０６を交互に動作させることで炊飯を行いながら蓋内面側についた水滴を蒸発させている。
特開平８−１９６４１７号公報特開平１１−１１１４４０号公報特開２０００−１６６７５７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、鍋側誘導加熱コイル１０２を駆動する際に必要な入力電力に比べ蓋側誘導加熱コイル１０６を駆動する際に必要な入力電力が小さく、鍋側誘導加熱コイル１０２を駆動するスイッチング手段の最小オン時間を、蓋側誘導加熱コイル１０６を駆動するスイッチング手段の最小オン時間にあわせる必要があった。このため、鍋側誘導加熱コイル２の起動時に、鍋側誘導加熱コイル２に接続したスイッチング手段のオン時間が短くなり、スイッチング手段のターンオン電圧が大きくなり、発熱するという問題を有していた。

また、鍋側誘導加熱コイル２を駆動する際の入力電力が目標値に達するまでの立ち上がり時間も蓋側誘導加熱コイル６を駆動する際の入力電力に左右されるという問題があった。

図１２は、図１１に示す従来の炊飯器において、鍋１０１と蓋１０５を交互に加熱したときの動作波形を示している。図１２（ａ）はオン時間Ｔｏｎの時間変化を示し、図１２（ｂ）は入力電流Ｉｉｎの時間変化を示している。図１２に示すように、最小オン時間をＴｍｉｎ２だけにすると、入力電流の目標値が大きいほど、目標値に達するまで時間がかかる傾向がある。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、少なくとも２つの異なる入力電力で動作する加熱コイルがある場合に、それぞれのスイッチング手段の最小オン時間を独立して設定できるようにし、起動時にスイッチング手段のターンオン電圧を小さくし、発熱を抑えることを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、鍋を誘導加熱する第１の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルと共振回路を構成する第１の共振コンデンサと、前記第１の加熱コイルに直列接続した第１のスイッチング手段と、前記鍋の開口部を覆う蓋と、前記蓋の内面側の金属板を誘導加熱する第２の加熱コイルと、前記第２の加熱コイルと共振回路を構成する第２の共振コンデンサと、前記第２の加熱コイルに直列接続した第２のスイッチング手段と、交流電源を整流し前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに電力供給する整流手段と、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のオン時間の最小値を設定する最小オン時間設定手段と、交流電源から供給される入力電流を検知する電流検知手段と、前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定手段と、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のいずれか一方を選択しオンオフ制御する制御手段とを備え、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルは抵抗値とインダクタンス値が異なり、前記電流設定手段は前記鍋を加熱する時に使用する第１の電流設定値と、前記蓋の金属板を加熱する時に使用する第２の電流値を有し、前記最小オン時間設定手段は、第１の最小オン時間と前記第１の最小オン時間より短い第２の最小オン時間を有し、前記第１のスイッチング手段の起動時には前記第１の最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、その後制御手段が前記第１の電流設定値になるように前記第１のスイッチング手段のオン時間を制御し、前記第２のスイッチング手段の起動時には前記第２の最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、その後前記制御手段が前記第２の電流設定値になるように第２のスイッチング手段のオン時間を制御するよう構成したものである。

これによって、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルは抵抗値とインダクタンス値が異なっていても、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段の最小オン時間を独立して設定できることとなり、起動時に第１のスイッチング手段の最小オン時間を第２のスイッチング手段の最小オン時間より長くすることが可能となり、ターンオン電圧を十分に小さくすることができ、スイッチング手段の発熱を抑えることができる。また、第１の最小オン時間を長くすることで、起動時の入力電力を大きくすることとなり、入力電力の立ち上がり時間を短くすることができる。

本発明の炊飯器は、異なる入力電力で動作する加熱コイルにそれぞれ直列接続したスイッチング手段の最小オン時間を独立して設定することで、起動時にスイッチング手段のターンオン電圧を小さくし、発熱を抑えることができる。

第１の発明は、鍋を誘導加熱する第１の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルと共振回路を構成する第１の共振コンデンサと、前記第１の加熱コイルに直列接続した第１のスイッチング手段と、前記鍋の開口部を覆う蓋と、前記蓋の内面側の金属板を誘導加熱する第２の加熱コイルと、前記第２の加熱コイルと共振回路を構成する第２の共振コンデンサと、前記第２の加熱コイルに直列接続した第２のスイッチング手段と、交流電源を整流し前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに電力供給する整流手段と、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のオン時間の最小値を設定する最小オン時間設定手段と、交流電源から供給される入力電流を検知する電流検知手段と、前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定手段と、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のいずれか一方を選択しオンオフ制御する制御手段とを備え、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルは抵抗値とインダクタンス値が異なり、前記電流設定手段は前記鍋を加熱する時に使用する第１の電流設定値と、前記蓋の金属板を加熱する時に使用する第２の電流値を有し、前記最小オン時間設定手段は、第１の最小オン時間と前記第１の最小オン時間より短い第２の最小オン時間を有し、前記第１のスイッチング手段の起動時には前記第１の最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、その後制御手段が前記第１の電流設定値になるように前記第１のスイッチング手段のオン時間を制御し、前記第２のスイッチング手段の起動時には前記第２の最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、その後前記制御手段が前記第２の電流設定値になるように第２のスイッチング手段のオン時間を制御する構成したものであり、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルは抵抗値とインダクタンス値が異なっていても、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段の最小オン時間を独立して設定できることとなり、起動時に第１のスイッチング手段の最小オン時間を第２のスイッチング手段の最小オン時間より長くすることが可能となり、ターンオン電圧を十分に小さくすることができ、スイッチング手段の発熱を抑えることができる。また、第１の最小オン時間を長くすることで、起動時の入力電力を大きくすることとなり、入力電力の立ち上がり時間を短くすることができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段のオン時間の最大値を設定する最大オン時間設定手段を備え、前記最大オン時間設定手段は、第１の最大オン時間と前記第１の最大オン時間より短い第２の最大オン時間を有し、前記第１の最大オン時間は前記第１のスイッチング手段をオンオフ制御する場合に使用し、前記第２の最大オン時間は前記第２のスイッチング手段をオンオフ制御する際に使用するようにしたものであり、蓋の内面側を加熱する第２の加熱コイルと第２のスイッチング手段に大電流が流れないように最大オン時間を設定できることとなり、第２の加熱コイルと第２のスイッチング手段が過熱状態になるのを防止することができる。

第３の発明は、上記第２の発明において、第１のスイッチング手段の両端電圧により同期信号を出力する第１の同期信号発生手段と、第２のスイッチング手段の両端電圧により同期信号を出力する第２の同期信号発生手段と、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のオフ時間の最大値を設定する最大オフ時間設定手段とを備え、前記最大オフ時間設定手段は、第１の最大オフ時間と前記第１の最大オフ時間より短い第２の最大オフ時間を有し、制御手段は、前記第１のスイッチング手段を選択しているときには前記第１の同期信号発生手段の同期信号を検知するか前記第１の最大オフ時間を検知すると前記第１のスイッチング手段をオンし、前記第２のスイッチング手段を選択しているときには前記第２の同期信号発生手段の同期信号を検知するか前記第２の最大オフ時間を検知すると前記第２のスイッチング手段をオンするようにしたものであり、第２のスイッチング手段の最大オフ時間を短くすることが可能となり、第２の同期信号出力手段からの出力信号がないときでも、オン時間に対するオフ時間の割合を所定値以内に抑えることができるので、例えば、第２の加熱コイルへの入力電力が起動時に極端に小さくなるのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の炊飯器の一部ブロック化した回路図である。

図１に示すように、鍋１は、等価回路を示しており、磁束を通す金属を複数用いた積層体で構成している。第１の加熱コイル２は鍋１と磁気結合し、鍋１を加熱するようにしている。この第１の加熱コイル２は複数の銅線を束ねたリッツ線を更に２０数本で撚った線で構成しており、高周波電流が流れたときの電流分布を均一にしている。

第１の共振コンデンサ３は第１の加熱コイル２に並列接続しており、第１の加熱コイル２と並列共振回路を構成している。本実施の形態では、高周波電流が流れても損失の少ないポリプロピレンコンデンサを使用している。第１のスイッチング手段４は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体素子と、この半導体素子に逆接続した逆接続ダイオードで構成している。ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴは耐圧が高く、高周波のスイッチングが可能で、大電流を流すことができるという利点がある。

蓋５は、図示していないが、内面側に金属板を取り付けており、本実施の形態では、さびがつかないように、ステンレス製の金属板を使用している。この金属板は炊飯後、洗い易くするために、蓋５から着脱自在にしてもよい。

第２の加熱コイル６は蓋５に内蔵し、金属板を誘導加熱する。この第２の加熱コイル６は金属板を均一に加熱するためにドーナツ状に形成している。通常、第１の加熱コイル２と第２の加熱コイル６は形状、ターン数、必要とする電力などが異なるため、インダクタンス、直流抵抗値も異なっている。

第２の共振コンデンサ７は第２の加熱コイル６に並列接続しており、第１の共振コンデンサ３と同様にポリプロピレンコンデンサで構成している。第２のスイッチング手段８は、第１のスイッチング手段４と同様の構成となっている。ただし、流れる電流値、オフ時に発生する両端電圧値が異なるので、これら電流値、両端電圧値を満たす仕様の部品で構成している。

交流電源９は炊飯器に電力を供給するもので、交流電源９の電源周波数は、東日本地域では５０Ｈｚ、西日本地域では６０Ｈｚとなっている。整流手段１０は、交流電源９を整流し、第１の加熱コイル２と第２の加熱コイル６に電力を供給するもので、ダイオードブリッジ１１、チョークコイル１２、平滑用コンデンサ１３で構成している。ここで、平滑用コンデンサ１３の容量は数μＦと小さく、第１の加熱コイル２と第２の加熱コイル６に電流を流すとリプルが生じる。本実施の形態では、このリプル電圧波形は交流電源９の電圧波形と同じとなる。

電流検知手段１４は、交流電源９から供給される入力電流を検知するもので、カレントトランスの出力をダイオードブリッジと電解コンデンサを介して直流電圧にしている。電流設定手段１５は、入力電流の目標値に対応する値を設定するもので、複数の電流設定値がマイクロコンピュータ内部のＲＯＭに記憶されている。本実施の形態では、鍋１を加熱するときに使用する第１の電流設定値Ｉｓ１と、蓋５の金属板を加熱する第２の電流設定値Ｉｓ２があり、第１の電流設定値Ｉｓ１と第２の電流設定値Ｉｓ２がマイクロコンピュータ内部のＲＯＭに８ビットのデータとして記憶されている。本実施の形態では、第１の電流設定値Ｉｓ１を入力電流１２Ａに相当する値とし、第２の電流設定値Ｉｓ２を入力電流２Ａに相当する値にしている。

最小オン時間設定手段１６は、第１のスイッチング手段４と第２のスイッチング手段８のオン時間の最小値を設定するもので、第１の最小オン時間Ｔｍｉｎ１と第２の最小オン時間Ｔｍｉｎ２がマイクロコンピュータ内部のＲＯＭに記憶されている。

制御手段１７は、第１のスイッチング手段４と第２のスイッチング手段８のいずれか一方を選択しオンオフ制御するもので、電流検知手段１４の出力電圧と入力電流の比率を切り替える入力切替器１８と、入力切替器１８より出力されるアナログ電圧を１０ｂｉｔデジタル値に変換するＡＤ変換器１９と、ＡＤ変換器１９の出力と電流設定手段１５の出力を比較してスイッチング手段のオン時間を設定するオン時間演算器２０と、オン時間演算器２０が設定したオン時間のハイパルスを出力するパルス発生器２１と、パルス発生器２１の出力を第１の駆動手段２３と第２の駆動手段２４に切り替える出力切替器２２とを備えている。

ＡＤ変換器１９、オン時間演算器２０、パルス発生器２１はマイクロコンピュータのＡＤ変換器、ＣＰＵ、ＰＷＭ発生器を利用することで実現できる。ただし、これは一例であり、例えばオン時間演算器２０、パルス発生器２１を備えた専用ＩＣを作成し、この専用ＩＣを利用するなどしてもよく、構成を限定するものではない。

図２は、図１に示す炊飯器において、第１のスイッチング手段４を第２の最小オン時間Ｔｍｉｎ２でオンしたときに、第１のスイッチング手段４に流れる電流と両端電圧の動作波形を示している。図２に示すように、ターンオン時ｔ２において、スイッチング手段４の両端電圧Ｖｏｎが発生しているので、スイッチング手段４にターンオン電流Ｉｏｎが流れている。このときのＶｏｎとＩｏｎによりスイッチング手段４が発熱する。

図３は、図１に示した炊飯器において、第１のスイッチング手段４を第１の最小オン時間Ｔｍｉｎ１でオンしたときに、第１のスイッチング手段４に流れる電流と両端電圧の動作波形を示している。図３に示すように、ターンオン時ｔ２において、スイッチング手段４の両端電圧は０Ｖとなるので、ターンオン電流は流れない。したがって、スイッチング手段４の発熱を抑えることができる。

図４は、図１に示した炊飯器において、鍋１と蓋５を交互に加熱したときの動作波形を示している。図４（ａ）はオン時間Ｔｏｎの時間変化を示している。図４（ｂ）は入力電流Ｉｉｎの時間変化を示している。

図５は、交流電源１００Ｖにおけるスイッチング手段のオン時間とターンオフ電圧、入力電流の関係を示している。図５に示すように、同じオン時間の場合、鍋１を加熱するときよりも、蓋５の金属板を加熱するときの方が入力電流が流れやすく、ターンオン電圧が発生しにくい傾向がある。この理由は、鍋１と蓋５では抵抗値やインダクタンス値など電気的な特性が異なるためである。

図６は、入力切替器１８のブロック回路図の一例である。入力切替器１８は、図６に示すように、抵抗６１と抵抗６２の接点に抵抗６３とトランジスタ６４の直列回路を接続し、マイクロコンピュータ６５の出力でトランジスタ６４をオンオフすることで、電流検知手段１４の出力電圧の分圧比を切り替える構成としている。マイクロコンピュータ６５は鍋１を加熱するときはハイを出力してトランジスタ６４をオンし、蓋５の金属板を加熱するときはローを出力してトランジスタ６５をオフする。図６に示すように、電流検知手段１４の出力電圧の分圧比を切り替えることにより、入力電流が小さいときには分圧比を高くし、入力電流が大きいときには分圧比を低くすることができるので、ＡＤ変換器１９の入力電圧範囲を広げずに、入力電流を広範囲で精度よく検知することができる。

図７は、出力切替器２２のブロック回路図の一例である。出力切替器２２は、図７に示すように、論理反転素子７１と論理積演算子７２、７３で構成され、マイクロコンピュータ６５の出力でパルス発生器２１の出力パルスを第１の駆動手段２３と第２の駆動手段２４とに切り替えている。本実施の形態では、鍋１を加熱するときは、マイクロコンピュータ６５はハイを出力し、論理積演算子７２を介してパルス発生器２１の出力を第１の駆動手段２３に出力するとともに、論理反転素子７１を介して論理積演算子７２にローを出力し、第２の駆動手段２４をローに固定する。逆に、蓋５の金属板を加熱するときは、マイクロコンピュータ６５はローを出力し、論理積演算子７２を介して第１の駆動手段２３をローに固定するとともに、論理反転素子７１を介して論理積演算子７３にハイを出力し、パルス発生器２１の出力を第２の駆動手段２４に出力する。

なお、図７に示した出力切替器２２の構成は一例であり、例えばコンパレータを複数用いて回路を構成しても構わない。この場合、論理回路よりも電源電圧や基準電圧を大きくすることが可能であり、耐ノイズ性を高くすることができる。

本実施の形態では、マイクロコンピュータ６５から入力切替器１８、出力切替器２２に出力する出力端子を一つにすることでマイクロコンピュータ６５の使用ポートを節約している。

上記構成において動作、作用を説明する。まず、第１の加熱コイル２の上に鍋１を載置し、蓋５に金属板を取り付けた状態で炊飯を開始する。炊飯のシーケンスは制御手段１７などを構成しているマイクロコンピュータのＲＯＭに記憶されたデータに基づいて動作する。本実施の形態では、炊飯シーケンスの中でも、特に鍋１と蓋５の金属板を交互に加熱する工程における動作について、図４を参照しながら説明する。

まず、図４の時間ｔ０において、鍋１を加熱するために、入力切替器１８は低い分圧比に切り替え、出力切替器２２がパルス発生器２１の出力を第１の駆動手段２３に切り替える。つぎに、電流設定手段１５が第１の電流設定値Ｉｓ１をオン時間演算器２０に設定するとともに、最小オン時間設定手段１６がオン時間Ｔｏｎの初期値として、第１の最小オン時間Ｔｍｉｎ１を設定する。オン時間演算器２０は初期値として第１の最小オン時間Ｔｍｉｎ１をパルス発生器２１に出力し、パルス発生器２１はパルス幅Ｔｍｉｎ１のハイパルスを出力切替器２２を介して第１の駆動手段２３に出力し、第１の駆動手段２３は第１のスイッチング手段４をオンするので、第１の加熱コイル２に電流が流れ、鍋１が誘導加熱される。

時間ｔ０〜ｔ１の期間では、オン時間演算器２０はＡＤ変換器１９の出力値が第１の電流設定値Ｉｓ１になるようにオン時間Ｔｏｎを増やしていく。時間ｔ１〜ｔ２の期間では、オン時間演算器２０はＡＤ変換器１９の出力値が第１の電流設定値Ｉｓ１になるようにオン時間Ｔｏｎを制御している。時間ｔ２に達すると、オン時間Ｔｏｎ＝０にして鍋１の加熱を停止し、時間ｔ３までの期間、鍋１と蓋５の金属板の加熱を停止する。

時間ｔ３から、所定の炊飯シーケンスに基づき蓋５の金属板を加熱する。このときは、まず、入力切替器１８は高い分圧比に切り替え、出力切替器２２はパルス発生器２１の出力を第２の駆動手段２４に切り替える。

つぎに、電流設定手段１５が第２の電流設定値Ｉｓ２をオン時間演算器２０に設定するとともに、最小オン時間設定手段１６がオン時間Ｔｏｎの初期値として第２の最小オン時間Ｔｍｉｎ２を設定する。オン時間演算器２０は初期値としてＴｍｉｎ２をパルス発生器２１に出力し、パルス発生器２１はパルス幅Ｔｍｉｎ２のハイパルスを、出力切替器２２を介して第２の駆動手段２４に出力し、第２の駆動手段２４は第２のスイッチング手段８をオンするので、第２の加熱コイル６に電流が流れ、蓋５の金属板が誘導加熱される。

時間ｔ３〜ｔ４の期間では、オン時間演算器２０はＡＤ変換器１９の出力値が第２の電流設定値Ｉｓ２になるようにオン時間Ｔｏｎを増やしていく。時間ｔ４〜ｔ５の期間では、オン時間演算器２０はＡＤ変換器１９の出力値がＩｓ２になるようにオン時間Ｔｏｎを制御している。時間ｔ５に達すると、オン時間Ｔｏｎ＝０にして蓋５の金属板の加熱を停止し、所定期間、鍋１と蓋５の金属板の加熱を停止する。

以上のように、本実施の形態においては、最小オン時間設定手段１６は、第１の最小オン時間Ｔｍｉｎ１と第２の最小オン時間Ｔｍｉｎ２とを有し、第１のスイッチング手段４と第２のスイッチング手段８の起動時のオン時間の初期値の設定を変更することで、第１のスイッチング手段４のターンオン電圧をなくし、第１のスイッチング手段４のターンオン損失をなくし、発熱を低減することができる。

また、第１の最小オン時間Ｔｍｉｎ１を第２の最小オン時間Ｔｍｉｎ２より大きくすることで、入力電流目標値Ｉｓ１に達する時間が短くなり、鍋１の短時間の加熱を実現することができる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２の炊飯器の一部ブロック化した回路図である。

図８に示すように、最大オン時間設定手段８１は、第１のスイッチング手段４と第２のスイッチング手段８のオン時間の最大値を設定するもので、マイクロコンピュータ内部のＲＯＭに第１の最大オン時間Ｔｍａｘ１、第２の最大オン時間Ｔｍａｘ２を記憶している。

オン時間演算器８２は、上記実施の形態１と同様に、マイクロコンピュータで構成し、ＡＤ変換器１９の出力と電流設定手段１５が設定する入力電流目標値を比較し、オン時間Ｔｏｎを設定するとともに、オン時間Ｔｏｎが最大オン時間設定手段８１が設定する最大オン時間を超える場合は、オン時間Ｔｏｎを最大オン時間に固定するよう構成している。他の構成は上記実施の形態１と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。

図９は、交流電源９が１００Ｖにおけるスイッチング手段のオン時間とターンオフ電圧、入力電流の関係を示している。図９に示すように、同じオン時間の場合、鍋１を加熱するときよりも、蓋５の金属板を加熱するときの方が、入力電流が流れやすく、ターンオン電圧が発生しにくい傾向がある。この理由は、鍋１と蓋５では抵抗値やインダクタンス値など電気的な特性が異なるためである。本実施の形態では、蓋５を加熱するときの入力電流が２Ａと少ないことと、鍋１を加熱するときと同じオン時間でも入力電流が多く流れるので、第２のスイッチング手段８の最大オン時間Ｔｍａｘ２を第１のスイッチング手段４の最小オン時間Ｔｍｉｎ１より小さい値としている。

上記構成において動作、作用を説明する。まず、第１の加熱コイル２の上に鍋１を載置し、蓋５に金属板を取り付けた状態で炊飯を開始する。炊飯のシーケンスは制御手段１７などを構成しているマイクロコンピュータのＲＯＭに記憶されたデータに基づいて動作する。

本実施の形態では、炊飯シーケンスの中でも、特に鍋１と蓋５の金属板を交互に加熱する工程における炊飯器の動作について、図４を参照しながら説明する。

まず、図４の時間ｔ０において、鍋１を加熱するために、入力切替器１８は低い分圧比に切り替え、出力切替器２２がパルス発生器２１の出力を第１の駆動手段２３に切り替える。

つぎに、電流設定手段１５が第１の電流設定値Ｉｓ１をオン時間演算器８２に出力し、最小オン時間設定手段１６がオン時間Ｔｏｎの初期値として、第１の最小オン時間Ｔｍｉｎ１をオン時間演算器８２に出力し、最大オン時間設定手段８１がオン時間の最大値として、第１の最大オン時間Ｔｍａｘ１をオン時間演算器８２に出力する。オン時間演算器８２は初期値として第１の最小オン時間Ｔｍｉｎ１をパルス発生器２１に出力し、パルス発生器２１はパルス幅Ｔｍｉｎ１のハイパルスを出力切替器２２を介して第１の駆動手段２３に出力し、第１の駆動手段２３は第１のスイッチング手段４をオンするので、第１の加熱コイル２に電流が流れ、鍋１が誘導加熱される。

時間ｔ０〜ｔ１の期間では、オン時間演算器８２はＡＤ変換器１９の出力値が第１の電流設定値Ｉｓ１になるようにオン時間Ｔｏｎを増やしていく。このとき、オン時間Ｔｏｎは、ＡＤ変換器１９の出力値をＩｉｎとすると（式１）に基づいて設定される。

Ｔｏｎ＝Ｔｏｎ＋α×（Ｉｓ１−Ｉｉｎ）・・・・・・（１）
ここで、αは係数であり、マイクロコンピュータ内部のＲＯＭに予め記憶されているものである。このαも鍋１を加熱するときと蓋５の金属板を加熱するときで値を変えてもよい。もし、仮にＴｏｎ＞Ｔｍａｘ１となった場合は、Ｔｏｎ＝Ｔｍａｘ１としてパルス発生器２１に出力する。

時間ｔ１〜ｔ２の期間では、オン時間演算器８２はＡＤ変換器１９の出力値が第１の電流設定値Ｉｓ１になるようにオン時間Ｔｏｎを制御している。このときのＴｏｎは（式１）に基づいて設定されている。時間ｔ２に達すると、オン時間Ｔｏｎ＝０にして鍋１の加熱を停止し、時間ｔ３までの期間、鍋１と蓋５の金属板の加熱を停止する。時間ｔ３から、所定の炊飯シーケンスに基づき蓋５の金属板を加熱する。このときは、まず、入力切替器１８は高い分圧比に切り替え、出力切替器２２はパルス発生器２１の出力を第２の駆動手段２４に切り替える。

つぎに、電流設定手段１５が第２の電流設定値Ｉｓ２をオン時間演算器８２に出力し、最小オン時間設定手段１６がオン時間Ｔｏｎの初期値として、第２の最小オン時間Ｔｍｉｎ２をオン時間演算器８２に出力し、最大オン時間設定手段８１がオン時間の最大値として、第２の最大オン時間Ｔｍａｘ２をオン時間演算器８２に出力する。オン時間演算器８２は初期値として第２の最小オン時間Ｔｍｉｎ２をパルス発生器２１に出力し、パルス発生器２１はパルス幅Ｔｍｉｎ２のハイパルスを、出力切替器２２を介して第２の駆動手段２４に出力し、第２の駆動手段２４は第２のスイッチング手段８をオンするので、第２の加熱コイル６に電流が流れ、蓋５の金属板が誘導加熱される。

時間ｔ０〜ｔ１の期間では、オン時間演算器８２はＡＤ変換器１９の出力値がＩｓ２になるようにオン時間Ｔｏｎを増やしていく。このとき、オン時間ＴｏｎはＡＤ変換器１９の出力値をＩｉｎとすると（式２）に基づいて設定される。

Ｔｏｎ＝Ｔｏｎ＋α×（Ｉｓ２−Ｉｉｎ）・・・・・・（２）
ここで、Ｔｏｎ＞Ｔｍａｘ２となったときは、Ｔｏｎ＝Ｔｍａｘ２としてパルス発生器２１に出力する。

時間ｔ３〜ｔ４の期間では、オン時間演算器２０はＡＤ変換器１９の出力値が第２の電流設定値Ｉｓ２になるようにオン時間Ｔｏｎを増やしていく。時間ｔ４〜ｔ５の期間では、オン時間演算器２０はＡＤ変換器１９の出力値が第２の電流設定値Ｉｓ２になるようにオン時間Ｔｏｎを制御している。時間ｔ５に達すると、オン時間Ｔｏｎ＝０にして蓋５の金属板の加熱を停止し、所定期間、鍋１と蓋５の金属板の加熱を停止する。

以上のように、本実施の形態においては、第１の最大オン時間Ｔｍａｘ１と第２の最大オン時間Ｔｍａｘ２を有し、第１のスイッチング手段４をオンするときと第２のスイッチング手段８をオンするときでオン時間の最大値を変更することで、第２のスイッチング手段８のオン時間が極端に長くなり、第２の加熱コイル６に大電流が流れるのを防止することができ、第２の加熱コイル６と第２のスイッチング手段８が過熱状態になるのを防止することができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３の炊飯器の一部ブロック化した回路図である。

図１０に示すように、第１の同期信号発生手段９１は、第１のスイッチング手段４の両端電圧により同期信号を出力するもので、第１のスイッチング手段６の両端電圧を分圧する２つ以上の抵抗からなる第１の直列回路と、平滑用コンデンサ１３の両端電圧を分圧する２つ以上の抵抗からなる第２の直列回路と、第１の直列回路の出力と第２の直列回路の出力を比較しハイまたはローを出力するコンパレータで構成している。

第２の同期信号発生手段９２は、第２のスイッチング手段８の両端電圧により同期信号を出力するもので、第２のスイッチング手段６の両端電圧を分圧する２つ以上の抵抗からなる第３の直列回路と、第２の直列回路と第３の直列回路の出力を比較しハイまたはローを出力するコンパレータで構成している。

最大オフ時間設定手段９３は、第１のスイッチング手段４と第２のスイッチング手段８のオフ時間の最大値を設定するもので、マイクロコンピュータ内部のＲＯＭに第１の最大オフ時間Ｔｏｆｆ１、第２の最大オン時間Ｔｏｆｆ２を記憶している。最大オフ時間設定手段９３は鍋１を加熱するときに第１の最大オフ時間Ｔｏｆｆ１を設定し、蓋５の金属板を加熱するときに第２の最大オフ時間Ｔｏｆｆ２を設定する。

オフ時間タイマ９４は、マイクロコンピュータ内部のタイマを用いて構成し、オフ時間Ｔｏｆｆが設定された最大オフ時間Ｔｏｆｆ１（もしくはＴｏｆｆ２）に達すると、パルス発生器９５にハイを出力する。パルス発生器９５は、第１の同期信号発生手段９１、第２の同期信号発生手段９２、オフ時間タイマ９４がハイになると、ハイパルスを出力切替器２２を介して所定の駆動手段に出力するよう構成している。他の構成は上記実施の形態１と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。

第１の同期信号発生手段９１や第２の同期信号発生手段９２のように、第１のスイッチング手段４や第２のスイッチング手段８の両端電圧を検知しその出力値によって同期信号を出力する構成は、オン時間が短い起動時などに、図２に示すように、ターンオン電圧Ｖｏｎが十分に低下せず、同期信号を出力できないことがある。

このように同期信号が出力されないときに、オフ時間タイマ９４が最大オフ時間を計時しハイを出力すると、パルス発生器９５がそれを検知し、Ｔｏｎの期間ハイパルスを出力する。特に、鍋１を加熱するときと、蓋５の金属板を加熱するときで最大オフ時間の設定を変更することにより、加熱コイルごとに最適なオフ時間を設定することが可能となる。

これにより、例えば蓋５の金属板を加熱する場合、オフ時間が長いために起動時にオン時間に対するオフ時間の割合が大きくなり、第２の加熱コイル６に供給される電力量が減り、蓋５の金属板の温度上昇が遅くなることを防止することができる。

以上のように、本実施の形態においては、第１の最大オフ時間Ｔｏｆｆ１と第２の最大オン時間Ｔｏｆｆ２を備え、第１のスイッチング手段４を駆動するときと第２のスイッチング手段８を駆動するときでオフ時間の最大値を変更することで、起動時に第２のスイッチング手段８のオフ時間が極端に長くなり、第２の加熱コイル６に供給される電力量が減り、蓋５の金属板の温度上昇が緩やかになることを防止することができる。

以上のように、本発明にかかる炊飯器は、異なる入力電力で動作する加熱コイルにそれぞれ直列接続したスイッチング手段の最小オン時間を独立して設定することで、起動時にスイッチング手段のターンオン電圧を小さくし、発熱を抑えることができるので、少なくとも２つの異なる入力電力で動作する加熱コイルを有し、鍋や蓋なとを誘導加熱する炊飯器として有用である。

本発明の実施の形態１の炊飯器の一部ブロック化した回路図同炊飯器の第１のスイッチング手段のオン時間を短くしたときの第１のスイッチング手段の電圧電流波形図同炊飯器の第１のスイッチング手段のオン時間を長くしたときの第１のスイッチング手段の電圧電流波形図同炊飯器の主要部動作波形図同炊飯器のスイッチング手段のオン時間と入力電流およびスイッチング手段のターンオン電圧の関係を示す特性図同炊飯器の制御手段を構成する入力切替器のブロック回路図同炊飯器の制御手段を構成する出力切替器のブロック回路図本発明の実施の形態２の炊飯器の一部ブロック化した回路図同炊飯器のスイッチング手段のオン時間と入力電流およびスイッチング手段のターンオン電圧の関係を示す特性図本発明の実施の形態３の炊飯器の一部ブロック化した回路図従来の炊飯器のブロック図従来の炊飯器の主要部動作波形図

符号の説明

１鍋
２第１の加熱コイル
３第１の共振コンデンサ
４第１のスイッチング手段
５蓋
６第２の加熱コイル
７第２の共振コンデンサ
８第２のスイッチング手段
９交流電源
１０整流手段
１６最小オン時間設定手段
１７制御手段

Claims

鍋を誘導加熱する第１の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルと共振回路を構成する第１の共振コンデンサと、前記第１の加熱コイルに直列接続した第１のスイッチング手段と、前記鍋の開口部を覆う蓋と、前記蓋の内面側の金属板を誘導加熱する第２の加熱コイルと、前記第２の加熱コイルと共振回路を構成する第２の共振コンデンサと、前記第２の加熱コイルに直列接続した第２のスイッチング手段と、交流電源を整流し前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに電力供給する整流手段と、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のオン時間の最小値を設定する最小オン時間設定手段と、交流電源から供給される入力電流を検知する電流検知手段と、前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定手段と、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のいずれか一方を選択しオンオフ制御する制御手段とを備え、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルは抵抗値とインダクタンス値が異なり、前記電流設定手段は前記鍋を加熱する時に使用する第１の電流設定値と、前記蓋の金属板を加熱する時に使用する第２の電流値を有し、前記最小オン時間設定手段は、第１の最小オン時間と前記第１の最小オン時間より短い第２の最小オン時間を有し、前記第１のスイッチング手段の起動時には前記第１の最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、その後制御手段が前記第１の電流設定値になるように前記第１のスイッチング手段のオン時間を制御し、前記第２のスイッチング手段の起動時には前記第２の最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、その後前記制御手段が前記第２の電流設定値になるように第２のスイッチング手段のオン時間を制御するよう構成した炊飯器。
第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段のオン時間の最大値を設定する最大オン時間設定手段を備え、前記最大オン時間設定手段は、第１の最大オン時間と前記第１の最大オン時間より短い第２の最大オン時間を有し、前記第１の最大オン時間は前記第１のスイッチング手段をオンオフ制御する場合に使用し、前記第２の最大オン時間は前記第２のスイッチング手段をオンオフ制御する際に使用するようにした請求項１記載の炊飯器。
第１のスイッチング手段の両端電圧により同期信号を出力する第１の同期信号発生手段と、第２のスイッチング手段の両端電圧により同期信号を出力する第２の同期信号発生手段と、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段のオフ時間の最大値を設定する最大オフ時間設定手段とを備え、前記最大オフ時間設定手段は、第１の最大オフ時間と前記第１の最大オフ時間より短い第２の最大オフ時間を有し、制御手段は、前記第１のスイッチング手段を選択しているときには前記第１の同期信号発生手段の同期信号を検知するか前記第１の最大オフ時間を検知すると前記第１のスイッチング手段をオンし、前記第２のスイッチング手段を選択しているときには前記第２の同期信号発生手段の同期信号を検知するか前記第２の最大オフ時間を検知すると前記第２のスイッチング手段をオンするようにした請求項２記載の炊飯器。