JP2004047202A

JP2004047202A - 電磁誘導加熱式炊飯器

Info

Publication number: JP2004047202A
Application number: JP2002200977A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Kono; 河野　一典
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】インバータ部により発生させた磁束により鍋を加熱する電磁誘導加熱式炊飯器において、スイッチング素子の過電流による破壊を防止する。
【解決手段】被加熱物を入れる鍋１をインバータ部１０により発生させた磁束により加熱し、インバータ部１０のスイッチング動作を行うスイッチング素子４の電流を検知する電流検知手段９により検知し、制御手段１１により炊飯器の動作を制御する。制御手段１１は、電流検知手段９の検知レベルが所定のレベルに達した場合、インバータ部１０の動作を停止するようにする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ部により発生させた磁束により鍋を加熱する電磁誘導加熱式炊飯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電磁誘導加熱式炊飯器は図１０に示すような構成になっている。以下、その構成について図１０を参照しながら説明する。
【０００３】
図１０に示すように、鍋１は被加熱物を入れ、この鍋１の下部にインバータ部２を設け、インバータ部２により磁束を発生させて鍋１を加熱し、制御手段３により炊飯器の動作を制御するよう構成している。インバータ部２は、インバータ部２に流れる電流を制御するスイッチング素子４、高周波電流を流すことにより磁束を発させするコイル５と、コイル５に並列に接続し共振を行うための共振用コンデンサ６とを備えている。
【０００４】
入力電流検知手段７は入力電流を検知するものであり、電圧検知手段８はスイッチング素子４の電圧を検知し、それぞれその出力を制御手段３に入力している。
【０００５】
上記構成において図１１を参照しながら動作を説明する。図１１（ａ）はスイッチング素子４の電流（実線）とコイル５の電流（点線）を示し、図１１（ｂ）はスイッチング素子４の駆動パルスを示し、駆動パルスがハイの期間Ｔ１はスイッチング素子４はオンし、駆動パルスがローの期間Ｔ２はスイッチング素子４はオフする。図１１（ｃ）はスイッチング素子４の電圧を示している。
【０００６】
スイッチング素子４がオンしている場合、コイル５に流れる電流は、図１１（ａ）に示すように、徐々に増加していく。このとき、図１１（ｂ）に示すように、スイッチング素子４がオフすると、コイル５と共振用コンデンサ６は並列共振を起こすため、コイル５には、図１１（ａ）の点線で示すように、共振電流が流れ、スイッチング素子４の電圧としては、図１１（ｃ）に示すように、共振電圧が現れる。
【０００７】
このオンオフを繰り返すことにより、インバータ部２は発振し磁束を発生させる。制御手段３は入力電流検知手段７のレベルが所定の値になるようにスイッチング素子４のオン時間を調整する。また、制御手段３は、電圧検知手段８からの検知電圧入力が所定の電圧になった場合、スイッチング素子４の動作を停止し、スイッチング素子４の電圧定格を超えることによる破壊を防止している。
【０００８】
つまり、スイッチング素子４の定格電圧が９００Ｖで、通常の動作電圧が７５０Ｖである場合、所定の電圧を８５０Ｖほどに設定することで電圧定格を超えて破壊しないように保護している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電磁誘導加熱式炊飯器では、電圧に対する保護機能はあるが、ノイズ等の影響でスイッチング素子４のオン時間が延びたとき電流定格を超え破壊するという問題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するもので、スイッチング素子の過電流による破壊を防止することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、被加熱物を入れる鍋をインバータ部により発生させた磁束により加熱し、インバータ部のスイッチング動作を行うスイッチング素子の電流を検知する電流検知手段により検知し、制御手段により炊飯器の動作を制御するよう構成し、制御手段は、電流検知手段の検知レベルが所定のレベルに達した場合、インバータ部の動作を停止するようにしたものである。
【００１２】
これにより、スイッチング素子の過電流による破壊を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、被加熱物を入れる鍋と、鍋を加熱する磁束を発生させるインバータ部と、前記インバータ部のスイッチング動作を行うスイッチング素子と、炊飯器の動作を制御する制御手段と、前記スイッチング素子の電流を検知する電流検知手段とを備え、前記制御手段は、前記電流検知手段の検知レベルが所定のレベルに達した場合、前記インバータ部の動作を停止するようにしたものであり、通常使用する状態でのスイッチング素子の電流値より大きくスイッチング素子の電流定格よりも小さい所定の電流値を設定し、スイッチング素子の電流がその所定の電流値に達したとき、インバータ部の動作を停止することにより、スイッチング素子の過電流による破壊を防止することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御手段は、電流検知手段の検知レベルが所定の値になるよう制御するようにしたものであり、入力電流検知手段に代えて、スイッチング素子の電流を検知する電流検知手段により所定の電流値になるように制御することで、所定の入力電力を得ることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、スイッチング素子の電圧を検知する電圧検知手段と、前記スイッチング素子に流れる電流の周波数を検知する周波数検知手段とを備え、前記電圧検知手段の検知レベルが所定の値になったとき、制御手段は、前記周波数検知手段の値により鍋の有無を検知し、鍋がない場合その動作を停止するようにしたものであり、スイッチング素子を流れる電流の周波数を検知し、鍋があるときと、ないときの周波数の差を識別することにより鍋の有無を検知し、鍋がないと検知したときにインバータ部の動作を停止することで、不要な電力消費を低減し、鍋がない状態での動作時に発生する不要輻射を低減することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明において、制御手段は、鍋がないことを検知し停止した場合、一定時間後にインバータ部の動作を開始し、鍋の有無を確認するようにしたものであり、鍋がないことを検知し停止した場合一定時間後にスイッチング素子の動作を開始し、鍋の有無を確認することで、短時間で鍋が戻されたとき、使用者の手を煩わすことなく動作を継続することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、上記請求項３または４に記載の発明において、炊飯器の状態を表示する表示手段を備え、制御手段は、鍋が装着されていないことを検知したとき、前記表示手段にそれを表示するようにしたものであり、鍋が装着されていないことを検知したとき、表示手段にそれを表示することで、使用者に注意を促すことができ、誤操作を速やかに停止することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、上記請求項３〜５に記載の発明において、音により外部に炊飯器の状態を報知する報知手段を備え、制御手段は、鍋が装着されていないことを検知したとき、前記報知手段によりそれを報知するようにしたものであり、鍋が装着されていないことを検知したとき、報知手段により使用者に聴覚的に報知することで、より速やかに使用者に注意を促すことができ、誤操作を速やかに停止することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、上記請求項５または６に記載の発明において、制御手段は、鍋が装着されていないことを検知し停止した後、一定時間後にインバータ部の動作を開始し鍋の有無を確認し、鍋があることを確認すると、表示手段の表示と報知手段の報知を自動的に停止するようにしたものであり、鍋がないことを検知し停止した場合、一定時間後にスイッチング素子の動作を開始し、鍋の有無を確認することで、鍋が戻されたとき、使用者の手を煩わすことなく鍋なし検知の表示あるいは報知を解除することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
（実施例１）
図１に示すように、電流検知手段９は、インバータ部１０を構成するスイッチング素子４の電流を検知するものである。制御手段１１は、炊飯器の動作を制御するとともに、電流検知手段９の検知レベルが所定のレベルに達した場合、インバータ部１０の動作を停止するよう構成している。他の構成は従来例と同じである。
【００２２】
上記構成において図２を参照しながら動作を説明する。図２（ａ）はスイッチング素子４の電流（実線）とコイル５の電流（点線）を示し、図２（ｂ）はスイッチング素子４の駆動パルスを示し、駆動パルスがハイの期間Ｔ１はスイッチング素子４はオンし、駆動パルスがローの期間Ｔ２はスイッチング素子４はオフする。
【００２３】
スイッチング素子４がオンしている場合、コイル５に流れる電流は、図２（ａ）に示すように、徐々に電流が増加していく。このとき、スイッチング素子４がオフすると、コイル５と共振用コンデンサ６は並列共振を起こすため、コイル５には、図２（ａ）の点線で示すように、共振電流が流れる。このとき、スイッチング素子４はオフしているため電流は流れない。このオンオフを繰り返すことによりインバータ部２は発振し磁束を発生させる。
【００２４】
ここで、制御手段１１は入力電流検知手段７のレベルが所定の値になるようにスイッチング素子４のオン時間を調整する。図２に示すように、スイッチング素子４にはオンしている期間電流が流れる。ここで、スイッチング素子４を流れる電流のピーク値をＩｐとする。このとき流れる電流は、設計上たとえば定格電流Ｉｒが６０Ａピークであれば、設計上Ｉｐを最大で５０Ａピーク程度に設計する。
【００２５】
しかしながら、ノイズなどの原因でオン信号が延びた場合、定格電流である６０Ａを超えることが考えられる。そこで、５５Ａ程度の設計上のピークと定格の中間レベルに閾値Ｉｓを設け、その閾値Ｉｓに達した場合、インバータ部１０の動作を停止させるように制御手段１１はスイッチング素子４を制御する。これにより、スイッチング素子４の電流定格を超えることによる破壊を防止することができる。
【００２６】
なお、ピーク電流Ｉｐが閾値Ｉｓに達したことを検知した場合、制御手段１１はスイッチング素子４のオン時間を低減するようにして、ピーク電流Ｉｐが定格を超えないようにしてもよい。
【００２７】
（実施例２）
図３に示すように、制御手段１２は、炊飯器の動作を制御するとともに、電流検知手段９の検知レベルが所定のレベルに達した場合、インバータ部１０の動作を停止するようにし、さらに、電流検知手段９の検知レベルが所定の値になるよう制御するようにしている。他の構成は上記実施例１と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
上記構成において図４を参照しながら動作を説明する。図４（ａ）はスイッチング素子４の電流（実線）とコイル５の電流（点線）を示し、図４（ｂ）はスイッチング素子４の駆動パルスを示し、駆動パルスがハイの期間Ｔ１はスイッチング素子４はオンし、駆動パルスがローの期間Ｔ２はスイッチング素子４はオフする。
【００２９】
スイッチング素子４がオンしている場合、コイル５に流れる電流は、図４（ａ）に示すように、徐々に電流が増加していく。このとき、スイッチング素子４がオフすると、コイル５と共振用コンデンサ６は並列共振を起こすため、コイル５には、図４（ａ）の点線で示すように、共振電流が流れる。このとき、スイッチング素子４はオフしているため電流は流れない。このオンオフを繰り返すことによりインバータ部１０は発振し磁束を発生させる。
【００３０】
ここで、制御手段１２はスイッチング素子４の電流を検知する電流検知手段９の検知レベルを所定の値になるようにスイッチング素子４のオン時間を設定する。例えば、所定の検知レベルＩｄが５０Ａであるときに、鍋１やコイル５の温度変動などにより電流検知手段９の検知レベルがＩｄ１（５１Ａ）に変動した場合、制御手段１２はスイッチング素子４のオン時間を短くし、Ｉｄ（５０Ａ）になるように制御する。逆に、電流検知手段９の検知レベルが低い場合は、スイッチング素子４のオン時間を長くする。これにより、上記実施例１のように、入力電流検知手段を用いることなく消費電流を一定に保つことができる。
【００３１】
（実施例３）
図５に示すように、電圧検知手段１３は、インバータ部１４を構成するスイッチング素子４を電圧を検知するもので、周波数検知手段１５は、スイッチング素子４を流れる電流の周波数を検知するもので、それぞれの出力を制御手段１６に入力している。制御手段１６は、電圧検知手段１３の検知レベルが所定の値になったとき、周波数検知手段１５の値により鍋１の有無を検知し、鍋１がない場合インバータ部１４の動作を停止するようにしている。他の構成は上記実施例１と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
上記構成において図６および図７を参照しながら動作を説明する。図６（ａ）は鍋１があるとき、図７（ａ）は鍋１がないときのスイッチング素子４の電圧を示し、図６（ｂ）は鍋１があるとき、図７（ｂ）は鍋１がないときのスイッチング素子４の電流を示し、図６（ｃ）は鍋１があるとき、図７（ｃ）は鍋１がないときのスイッチング素子４の駆動パルスを示し、駆動パルスがハイの期間Ｔ１はスイッチング素子４はオンし、駆動パルスがローの期間Ｔ２はスイッチング素子４はオフする。
【００３３】
鍋１とコイル５の距離にもよるが、鍋１があるときと、鍋１がないときのコイル５のインダクタンスを比較すると、鍋１があるときのインダクタンスは４５μＨとすると、鍋１がないときのインダクタンスは５５μＨ程度になり、２割ほど変わる。
【００３４】
そこで、図６に示す鍋１があるときの要部電圧電流波形と、図７に示す鍋１がないときの要部電圧電流波形を比較した場合、電圧検知手段１３の検知レベルＶｄを例えば８００Ｖで一定とすると、スイッチング素子４を流れる電流の周波数が、鍋１がないときは、鍋１があるときに比べて高くなる。つまり、電圧検知手段１３の検知レベルを一定の条件では、鍋１があるときの動作周波数は２５ｋＨｚ程度であるのに対し、鍋１がないときの動作周波数は４５ｋＨｚ程度となり、差が生じる。
【００３５】
そこで、周波数検知手段１５によりスイッチング素子４を流れる電流の周波数を検知することにより、制御手段１６は鍋１の有無を検知することができ、鍋１がない場合は、インバータ部１４の動作を停止することかでき、不要な電力消費を低減できて、鍋１がない状態での動作時に発生する不要輻射を低減することができる。
【００３６】
（実施例４）
図５に示す制御手段１６は、鍋１がないことを検知し停止した場合、一定時間後にインバータ部１４の動作を開始し、鍋１の有無を確認するようにしている。他の構成は上記実施例３と同じである。
【００３７】
上記構成において動作を説明する。一度鍋１がないことを検知すると、例えば１０秒後に、制御手段１６はインバータ部１４を動作させ、鍋１の有無を検知し、鍋１があることを検知すると元の状態にもどり、鍋１がないことを検知するとインバータ部１４を停止する。なお、上記の動作を複数回繰り返しても効果的である。
【００３８】
これにより、短時間で鍋１が戻されたとき、使用者の手を煩わすことなく動作を継続することができる。
【００３９】
（実施例５）
図８に示すように、表示手段１７は、炊飯器の状態を表示するもので、制御手段１８は、電圧検知手段１３の検知レベルが所定の値になったとき、周波数検知手段１５の値により鍋１の有無を検知し、鍋１がない場合インバータ部１４の動作を停止するとともに、鍋１が装着されてないことを検知したとき、表示手段１７にそれを表示するようにしている。他の構成は上記実施例３と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
上記構成において動作を説明する。制御手段１８は、周波数検知手段１５の検知レベルにより鍋１がないことを検知すると、使用者に知らせるよう表示手段１７に鍋１がないことを表示する。このとき、表示手段１７としては、発光ダイオードを点灯あるいは点滅させたり、また、液晶表示器などの表示素子を用いて鍋１がないことを視覚的に知らせるものである。
【００４１】
これにより、鍋１が装着されていないことを検知したとき、表示手段１７にそれを表示することで、使用者に注意を促すことができ、誤操作を速やかに停止することができる。
【００４２】
（実施例６）
図８に示すように、報知手段１９は、音により外部に炊飯器の状態を報知するもので、制御手段２０は、電圧検知手段１３の検知レベルが所定の値になったとき、周波数検知手段１５の値により鍋１の有無を検知し、鍋１がない場合インバータ部１４の動作を停止するとともに、鍋１が装着されてないことを検知したとき、表示手段１７にそれを表示するとともに、報知手段１９によりそれを報知するようにしている。他の構成は上記実施例５と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
上記構成において動作を説明する。制御手段２０は、周波数検知手段１５の検知レベルにより鍋１がないことを検知すると、表示手段１７に鍋１のないことを表示するとともに、報知手段１９で使用者に報知する。このとき、報知手段１９としては、ブザーを鳴動させたり、または、スピーカーにより音声報知を行う。
【００４４】
これにより、より速やかに使用者に注意を促すことができ、誤操作を速やかに停止することができる。
【００４５】
（実施例７）
図８に示す制御手段２０は、鍋１が装着されていないことを検知し停止した後、一定時間後にインバータ部１４の動作を開始して鍋１の有無を確認し、鍋１があることを確認すると、表示手段１７の表示と報知手段１９の報知を自動的に停止するようにしている。他の構成は上記実施例６と同じである。
【００４６】
上記構成において動作を説明する。鍋１がないことを検知し表示手段１７へ表示し報知手段１９により報知するのは上記実施例６と同じである。ここで、１分程度の時間が経過した後に、インバータ部１４を動作させ、周波数検知手段１５により鍋１があることを確認した場合、制御手段２０は表示手段１７の鍋なし表示と報知手段１９の鍋なし報知を自動的に停止し、インバータ部１４も停止する。
【００４７】
これにより、鍋１が戻されたとき、使用者の手を煩わすことなく、鍋１なし検知の表示あるいは報知を解除することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、被加熱物を入れる鍋と、鍋を加熱する磁束を発生させるインバータ部と、前記インバータ部のスイッチング動作を行うスイッチング素子と、炊飯器の動作を制御する制御手段と、前記スイッチング素子の電流を検知する電流検知手段とを備え、前記制御手段は、前記電流検知手段の検知レベルが所定のレベルに達した場合、前記インバータ部の動作を停止するようにしたから、スイッチング素子の過電流による破壊を防止することができる。
【００４９】
また、請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、電流検知手段の検知レベルが所定の値になるよう制御するようにしたから、入力電流検知手段に代えて、スイッチング素子の電流を検知する電流検知手段により所定の電流値になるように制御することで、所定の入力電流の設定とスイッチング素子の保護を安価に行うことができる。
【００５０】
また、請求項３に記載の発明によれば、スイッチング素子の電圧を検知する電圧検知手段と、前記スイッチング素子に流れる電流の周波数を検知する周波数検知手段とを備え、前記電圧検知手段の検知レベルが所定の値になったとき、制御手段は、前記周波数検知手段の値により鍋の有無を検知し、鍋がない場合その動作を停止するようにしたから、スイッチング素子を流れる電流の周波数を検知し、鍋があるときと、ないときの周波数の差を識別することにより鍋の有無を検知し、鍋がないと検知したときにインバータ部の動作を停止することで、不要な電力消費を低減し、鍋がない状態での動作時に発生する不要輻射を低減することができる。
【００５１】
また、請求項４に記載の発明によれば、制御手段は、鍋がないことを検知し停止した場合、一定時間後にインバータ部の動作を開始し、鍋の有無を確認するようにしたから、短時間で鍋が戻されたとき、使用者の手を煩わすことなく動作を継続することができる。
【００５２】
また、請求項５に記載の発明によれば、炊飯器の状態を表示する表示手段を備え、制御手段は、鍋が装着されていないことを検知したとき、前記表示手段にそれを表示するようにしたから、使用者に注意を促すことができ、誤操作を速やかに停止することができる。
【００５３】
また、請求項６に記載の発明によれば、音により外部に炊飯器の状態を報知する報知手段を備え、制御手段は、鍋が装着されていないことを検知したとき、前記報知手段によりそれを報知するようにしたから、より速やかに使用者に注意を促すことができ、誤操作を速やかに停止することができる。
【００５４】
また、請求項７に記載の発明によれば、制御手段は、鍋が装着されていないことを検知し停止した後、一定時間後にインバータ部の動作を開始し鍋の有無を確認し、鍋があることを確認すると、表示手段の表示と報知手段の報知を自動的に停止するようにしたから、鍋が戻されたとき、使用者の手を煩わすことなく鍋なし検知の表示あるいは報知を解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の電磁誘導加熱式炊飯器のシステム構成図
【図２】同電磁誘導加熱式炊飯器の動作波形図
【図３】本発明の第２の実施例の電磁誘導加熱式炊飯器のシステム構成図
【図４】同電磁誘導加熱式炊飯器の動作波形図
【図５】本発明の第３の実施例の電磁誘導加熱式炊飯器のシステム構成図
【図６】同電磁誘導加熱式炊飯器の鍋ありの状態の動作波形図
【図７】同電磁誘導加熱式炊飯器の鍋なしの状態の動作波形図
【図８】本発明の第５の実施例の電磁誘導加熱式炊飯器のシステム構成図
【図９】本発明の第６の実施例の電磁誘導加熱式炊飯器のシステム構成図
【図１０】従来の電磁誘導加熱式炊飯器のシステム構成図
【図１１】同電磁誘導加熱式炊飯器の動作波形図
【符号の説明】
１　鍋
４　スイッチング素子
９　電流検知手段
１０　インバータ部
１１　制御手段

Claims

被加熱物を入れる鍋と、鍋を加熱する磁束を発生させるインバータ部と、前記インバータ部のスイッチング動作を行うスイッチング素子と、炊飯器の動作を制御する制御手段と、前記スイッチング素子の電流を検知する電流検知手段とを備え、前記制御手段は、前記電流検知手段の検知レベルが所定のレベルに達した場合、前記インバータ部の動作を停止するようにした電磁誘導加熱式炊飯器。
制御手段は、電流検知手段の検知レベルが所定の値になるよう制御するようにした請求項１記載の電磁誘導加熱式炊飯器。
スイッチング素子の電圧を検知する電圧検知手段と、前記スイッチング素子に流れる電流の周波数を検知する周波数検知手段とを備え、前記電圧検知手段の検知レベルが所定の値になったとき、制御手段は、前記周波数検知手段の値により鍋の有無を検知し、鍋がない場合その動作を停止するようにした請求項１または２記載の電磁誘導加熱式炊飯器。
制御手段は、鍋がないことを検知し停止した場合、一定時間後にインバータ部の動作を開始し、鍋の有無を確認するようにした請求項３記載の電磁誘導加熱式炊飯器。
炊飯器の状態を表示する表示手段を備え、制御手段は、鍋が装着されていないことを検知したとき、前記表示手段にそれを表示するようにした請求項３または４記載の電磁誘導加熱式炊飯器。
音により外部に炊飯器の状態を報知する報知手段を備え、制御手段は、鍋が装着されていないことを検知したとき、前記報知手段によりそれを報知するようにした請求項３〜５のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱式炊飯器。
制御手段は、鍋が装着されていないことを検知し停止した後、一定時間後にインバータ部の動作を開始し鍋の有無を確認し、鍋があることを確認すると、表示手段の表示と報知手段の報知を自動的に停止するようにした請求項５または６記載の電磁誘導加熱式炊飯器。