JP2007097935A - 炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】炊飯時の早期に炊飯異常の有無を検知し、炊飯異常の場合は、炊飯シーケンスを補正することにより、安全で便利な炊飯器を提供することを目的とする。
【解決手段】鍋１１を収納する本体１０と、本体１０の蓋２０と、鍋１１を加熱する加熱手段１３と、鍋１１の温度を検知する温度検知手段５２と、鍋１１および調理物１９の重量を検知する重量検知手段４０と、加熱手段１３による入力電力量を検知する入力電力量検知手段（マイコン）６６と、加熱手段１３を制御する加熱制御手段６４とを有し、炊飯時に、鍋温度と、入力電力量と、調理物の重量から炊飯異常の有無を検知し異常の場合は炊飯シーケンスを補正するものである。これによって、炊飯異常の場合、鍋温度と、入力電力量と、鍋内の調理物の重量から、炊飯早期において異常状態を確実に検知でき、炊飯シーケンスを補正することにより、安全、便利なものとすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、炊飯異常の有無が検知可能な炊飯器に関するものである。

従来から、鍋とその温度を検知する温度検知手段との間に米粒などの異物が入った異常状態が生じた場合、この異常状態を検知することにより、樹脂構成部品が溶けたり、鍋内のご飯が黒こげになったりすることを防止する炊飯器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、通常状態では、鍋の温度を検知する第１の温度検知手段が第１の所定温度を検知してから、蓋部の温度を検知する第２の温度検知手段が第２の所定温度を検知するまでの時間により炊飯量を判定し、炊飯量を判定した後は判定した炊飯量に応じて加熱出力が制御され、所定の炊飯シーケンスで炊飯が行われる。これに対し、炊飯量判定工程より前に第２の温度検知手段が第２の所定温度を検知したときには、炊飯異常と判断して沸騰維持工程以降へ移行するといった制御が行われるものである。
特開平７−１７７９６７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、蓋部の温度を検知する第２の温度検知手段が第２の所定温度となる時までは炊飯異常を検知できない。通常、第２の所定温度は、鍋内にある水が１００℃に達して沸騰し発生する蒸気により蓋部の温度が上昇した時に検知し得る温度となっているため、調理開始から炊飯異常を検知するまでに時間がかかってしまっていた。また、既に調理物が高温となっているため、調理を停止して異物を取り除いて再度炊飯を行い通常の食味の米飯を食することはできなかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、炊飯時の早期に炊飯異常の有無を検知し、炊飯異常の場合は、炊飯シーケンスを補正することにより、安全で便利な炊飯器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の炊飯器は、鍋を収納する本体と、本体の上面開口部を開閉自在に覆う蓋と、鍋を加熱する加熱手段と、鍋の温度を検知する温度検知手段と、鍋および鍋内の調理物の重量を検知する重量検知手段と、加熱手段による入力電力量を検知する入力電力量検知手段と、加熱手段を制御する加熱制御手段とを有し、炊飯時に、鍋温度と、入力電力量と、鍋内の調理物の重量から炊飯異常の有無を検知し異常の場合は炊飯シーケンスを補正してなるものである。

これによって、鍋とその温度を検知する温度検知手段との間に異物が入った場合、鍋温度と、入力電力量と、鍋内の調理物の重量から、炊飯早期において異常状態を確実に検知でき、炊飯シーケンスを補正することにより、安全で便利な炊飯器とすることができる。

本発明の炊飯器は、炊飯異常時の安全性と便利性を向上することができる。

第１の発明は、鍋を収納する本体と、本体の上面開口部を開閉自在に覆う蓋と、鍋を加熱する加熱手段と、鍋の温度を検知する温度検知手段と、鍋および鍋内の調理物の重量を検知する重量検知手段と、加熱手段による入力電力量を検知する入力電力量検知手段と、加熱手段を制御する加熱制御手段とを有し、炊飯時に、鍋温度と、入力電力量と、鍋内の調理物の重量から炊飯異常の有無を検知し異常の場合は炊飯シーケンスを補正してなる炊飯器とすることにより、鍋とその温度を検知する温度検知手段との間に異物が入った場合、鍋温度と、入力電力量と、鍋内の調理物の重量から、炊飯早期において異常状態を確実に検知でき、炊飯シーケンスを補正することにより、安全で便利な炊飯器とすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、炊飯異常の場合に使用者に炊飯異常を報知する異常報知手段を有することにより、炊飯の早期、鍋内の調理物の温度が高くならないうちに異常を使用者に知らせることにより、使用者が異物を取り除いた後、炊飯を再開することができ、常に良好な食味の米飯を食することができるという便利な機能を実現できる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、予約機能使用の有無により、炊飯異常を検知後の動作を変更することにより、例えば、予約機能使用時は使用者が近くにいないことを想定して炊飯シーケンスの補正を行い、炊飯異常時でも予約時間には炊飯が完了しておくことで補正された炊飯シーケンスであるが米飯を食することができ、また、予約機能不使用時は使用者が近くにいることを想定して炊飯異常を報知するようにして、使用者が補正された炊飯シーケンスによらない炊飯を早期に再開することができる。その結果、使用者が食べたいと期待した時間に、使用者にとって最良の状態で米飯を食することができるという便利な機能を実現できる。

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〜図５は、本発明の実施の形態１における炊飯器を示すものである。

図１に示すように、炊飯器の本体１０は、ステンレス、鉄などの磁性体によって形成される鍋１１を収納するとともに、本体１０の上面開口部を覆って蓋２０が開閉自在に設置されている。鍋１１は上端開口部に外側にせり出したフランジ１２を有し、このフランジ１２が本体１０の収納部３０の上端から浮き上がった状態で、収納部３０に鍋１１が着脱自在に収納される。鍋１１は収納時に、収納部３０との間の全体に隙間を有する。本体１０の収納部３０は、上方の上枠３２と下方のコイルベース３１とから構成される。コイルベース３１の鍋１１底部に対向する部分に、鍋１１を加熱し内部の調理物１９（炊飯前の米と水または炊き上がったご飯など）を加熱調理する加熱手段１３（本実施の形態では、鍋１１を誘導加熱する誘導加熱コイルを使用。以下、誘導加熱コイルとして説明する）が配設される。誘導加熱コイル１３は、コイルベース３１の底面外側に配設された外コイルと、底面内側に配設された内コイルとからなる。それぞれの誘導加熱コイル１３は、鍋１１の底部中心の略真下に中心を有する巻線である。

また、本体１０内には、マイクロコンピュータ（図示しない）が搭載されている回路基板１４を有する。回路基板１４のマイクロコンピュータはソフトウエアにより、誘導加熱コイル１３に交番磁界を発生させるための電流を制御する。また、回路基板１４には電流検知手段である電流検知回路、電圧検知手段である電圧検知回路、および計時手段が搭載されている。回路基板１４の下方には、外気により基板上の部品を冷却する冷却手段であるファンモータ１８が設置されている。

さらに、本体１０内の底部には、コイルベース３１の底部に隙間を有して固定される基台２１があり、この基台２１に、鍋１１の重量を検知する重量検知手段４０、鍋１１の有無を検知する鍋検知手段４６およびバネ５１で鍋１１側に付勢され鍋温度を検知する温度検知手段５２が設けられる。重量検知手段４０は、ロードセル４１、センサー台（絶縁部材）４２および当て筒（検知体）４３から構成される。

そして、本体１０の上部には、操作パネル９０が設けられ、回路基板１４と接続されている操作基板９１上のタクトスイッチ９２に対し、球面状のフィルムからなる操作キー９３を外部から押すことにより信号入力を行うようになっている。

次に、回路基板１４の構成について図２を用いて説明する。

図に示すように、回路基板１４は、電流を電圧に変換して出力する電流検知回路１５、電源電圧を検知する電圧検知回路１６、商用電源６０、商用電源６０を整流する単方向電源６１によって整流された電源を高周波電力に変換するインバータ回路６２、インバータ回路６２を制御する加熱制御手段６４、カレントトランス６５、電流検知回路１５と電圧検知回路１６との出力を入力し加熱制御手段６４へ出力するマイコン６６、水晶発振子からなる計時手段６９などを有している。マイコン６６は、誘導加熱コイル１３による入力電力量を検知する入力電力量検知手段を構成しているものである。

なお、電流検知回路１５のマイコン６６への出力は可変抵抗（以後、ＶＲとよぶ）６７によって調整される。また、電圧検知回路１６のマイコン６６への出力はＶＲ６８によって調整される。電流検知回路１５からのマイコン入力ポートと電圧検知回路１６からのマイコン入力ポートは１０ビットＡ／Ｄ入力ポートとする。

また、加熱制御手段６４はインバータ回路６２のスイッチング素子であるＩＧＢＴ６３を駆動し、インバータ回路６２を制御する。これにより、誘導加熱コイル１３はインバータ回路６２からの高周波電力によって鍋１１を誘導加熱する。また、計時手段６９である水晶発振子の発振をもとにマイコン６６内で計時している。

ここで、電流検知回路１５からのマイコン６６への出力（以後、ＩｉｎＡＤ値とよぶ）は、電源電流が５Ａの時、ＡＤ値が２５０、１３ＡにおいてＡＤ値が７５０となるように調整されているものとする。これによりＩｉｎＡＤ値によって、電源電流が［｛（ＩｉｎＡＤ値）−２５０｝／５００×８］＋５］Ａであることが分かる。同様に、電圧検知回路１６からのマイコン６６への出力（以後、ＶｉｎＡＤ値とよぶ）は、電源電圧が９０Ｖの時、ＡＤ値が２５０、１１０ＶにおいてＡＤ値が７５０となるように調整されているものとする。これによりＶｉｎＡＤ値によって、電源電圧が［｛（ＶｉｎＡＤ値）−２５０｝／５００×２０］＋９０］Ｖであることが分かる。この電源電流、電源電圧の積より入力電力が算出され、さらに入力電力と時間より入力電力量が算出される。

次に、重量検知手段４０部分の構成について図３を用いて説明する。

図に示すように、重量検知手段４０を構成するロードセル４１は、ロバーバル型の荷重変換器（重量検知素子）である。ロードセル４１は、一端にネジ穴４１１、他端にネジ穴４１２を有する。基台２１にはネジ穴２１２を有する薄板２１１が取り付けられている。ロードセル４１の一端は基台２１に、ネジ穴２１２およびネジ穴４１１を介してネジ止めされる。ロードセル４１の他端は、基台２１に対して隙間を有する。ロードセル４１には抵抗線ひずみゲージ４１３が取り付けられている。ロードセル４１が荷重によりたわむ時のひずみゲージ４１３の抵抗変化を、ブリッジ回路で電気信号として取り出す。

樹脂製のセンサー台４２は、その凹部４２１に、ロードセル４１が嵌め込まれる。センサー台４２はロードセル４１の一端に、ネジ穴４２２およびネジ穴４１２を介してネジ止めされる。

厚さ２ｍｍのアルミで形成される当て筒４３は、下側に対向する２つの爪部４３１を有する。当て筒４３は、爪部４３１をセンサー台４２の当て筒固定孔４２３に通し、折り曲げることによって、センサー台４２に固定される。当て筒４３は上端に内側にせり出したフランジ４３２を有する。コイルベース３１の底面外側に誘導加熱コイル１３が配設されている。当て筒４３は、コイルベース３１の底の中央部（誘導加熱コイル１３の中心部であって、ここには誘導加熱コイル１３が配設されていない）に設けられた１つの貫通孔に通される。当て筒４３の上端はコイルベース３１の内側底部より高い（図１）。重量検知手段４０は鍋１１の重量をその外側底部の略中心部でのみ支え計測する。従って、重量検知手段４０を誘導加熱コイル１３と干渉することなく取り付けることができる。底の中心部で支えられる鍋１１は安定して収納部３０に配置される故、誘導加熱コイル１３は適切に且つ安定して鍋１１を加熱できる。

温度検知手段５２は、上部に対向する２つの突出部５２１を有し、当て筒４３に下側から挿入される。突出部５２１の外径は当て筒４３の内径と略同一であり、温度検知手段５２は当て筒４３から上に抜けない。さらに、当て筒４３と温度検知手段５２との間にバネ５１が挿入される。バネ５１は、突出部５２１の下面とセンサー台４２とに当接し、温度検知手段５２が鍋１１に密接するように、温度検知手段５２を付勢する。温度検知手段５２が検出した鍋１１の温度に対応する電気信号は、リード線５３およびコネクタ５４を介して回路基板１４に入力される。リード線５３は、センサー台４２の溝４２４から引き出される。

収納部３０に鍋１１が無い時、温度検知手段５２の突出部５２１の上面は、当て筒４３のフランジ４３２の下面に当接している。温度検知手段５２の上面は、フランジ４３２の上面より高い位置にある。

収納部３０に鍋１１が収納される時、鍋１１の底部は、最初に温度検知手段５２に当接し、最後に温度検知手段５２と当て筒４３とに当接する（図１）。従って、当て筒４３が鍋１１を中心部で支持するので鍋１１が傾かない。ロードセル４１は、鍋１１、調理物１９、センサー台４２、バネ５１、温度検知手段５２および当て筒４３（センサー台４２〜当て筒４３について、以後、重量検知構成部材と呼ぶ）の総重量を検知し出力する。温度検知手段５２は、バネ５１により当て筒４３の中に沈み込み、その上面がフランジ４３２の上面と同じ高さで鍋１１の底と接する。温度検知手段５２は、過大な力がかかることなく、バネ５１により規定される適切な圧力で鍋１１の底と接する。

ここで、鍋検知手段４６は、基台２１に固定されたマイクロスイッチで構成される（図１）。鍋１１が収納部３０に収納されると、センサー台４２の底部がマイクロスイッチに当接し、鍋検知手段４６はＯＮ信号を出力する。マイクロスイッチの動作ストロークは、鍋１１を載せられたセンサー台４２の変位量より大きい。これにより、センサー台４２に鍋１１が載せられてマイクロスイッチが動作した場合にも、マイクロスイッチが支える鍋１１の重さは非常に小さく、重量検知手段４０の測定値に影響を与えない。マイクロスイッチをアクチュエータ（例えば、バネ性を有するリン青銅の板）を介して駆動することにより、マイクロスイッチが一定以上の鍋１１の重さを支えないように構成しても良い。

温度検知手段５２、鍋検知手段４６および重量検知手段４０（ロードセル４１）からの電気信号は、それぞれ回路基板１４に入力され、増幅処理などを行った信号がマイコン６６に入力される。重量検知手段４０からの入力により、マイコン６６において鍋１１と調理物１９、および重量検知構成部材の合計重量値が算出される。

次に、操作パネル９０部分の構成について図４を用いて説明する。

図に示すように、操作パネル９０部分には、炊飯開始の信号を入力する炊飯キー９４、炊飯動作、保温動作、予約などの中止の信号を入力する取消キー９５、操作パネル９０の透明部から操作基板９１上にあるＬＣＤ９８の表示を確認できる表示部９７などを有している。表示部９７では、現在時間、予約時間、現在の炊飯器の状態（予約中であるかどうかなど）などを表示するものである。

次に、上記構成の炊飯器により炊飯を行う時の動き、炊飯異常の検知の一例について図５を用いて説明する。

図は、炊飯準備〜炊飯完了における鍋内調理物（米と水、もしくは米飯）の重量と重量検知手段の出力、および温度検知手段出力を示している。ここで、重量検知構成部材の総重量は１５０ｇ、鍋１１の重量は１０００ｇとしている。

炊飯準備段階において、まず、使用者が本体１０から鍋１１を抜いている時、重量検知手段出力は、重量検知構成部材の総重量である１５０ｇとなっている（ａ）。次に、調理物１９（米と水）を入れた鍋１１を本体１０内に入れ、重量検知手段出力が２２９０ｇ（ｂ）となると、重量検知構成部材と鍋１１の合計重量である１１５０ｇとの差分から、１１４０ｇ（ｃ）が調理物１９の重量であることが把握できる。さらに、蓋２０を閉じると蓋２０下面の部材が鍋のフランジ１２に当接することにより、鍋１１に力が加わり、重量検知手段出力が２７９０ｇ（ｄ）となると、蓋２０の当接力が５００ｇ相当であることが把握できる。

通常、炊飯の場合、炊飯キー９４を押して炊飯を開始すると、マイコン６６内のプログラムに従い、誘導加熱コイル１３により鍋１１が誘導加熱され、鍋１１からの熱伝導により調理物１９の温度が上がり、米が水を吸収・膨張したり、沸騰により水が蒸発したりして、鍋１１内の過剰な水がほぼ無くなった状態となったことを温度検知手段５２により判断し、その後むらしなどを行って炊飯を終了する。

炊飯異常時、炊飯初期の動きは次のようになる。ここで、この炊飯器での前炊き（所定温度にて米に水を吸収させる工程）の温度を５５℃、鍋１１の比熱を０．１７ｃａｌ／ｇ／℃、調理物１９の比熱を１ｃａｌ／ｇ／℃、入力電力量に対する鍋１１の発熱効率を８０％とする。なお、１Ｗｈ≒８６０ｃａｌである。

炊飯開始時、鍋１１および調理物１９の温度が２５℃、調理物１９の重量が１１４０ｇであったなら、前炊き温度５５℃まで加熱を行うために、鍋１１および調理物１９を３０℃上昇させれば良い。すなわち、
｛（（鍋１１重量）×０．１７＋（調理物重量）×１）×３０｝ｃａｌ
＝｛（（１０００）×０．１７＋（１１４０）×１）×３０｝ｃａｌ
＝３９３００ｃａｌ
の熱量を鍋１１に発熱させなければならない。よってマイコン６６から、発熱効率を考慮し、入力電力量が（必要発熱量）／（発熱効率）＝３９３００ｃａｌ／０．８＝４９１２５ｃａｌ≒５７．１２Ｗｈとなるまで、誘導加熱コイル１３に通電を行い、鍋１１を誘導加熱する。加熱終了時、温度検知手段５２の検知温度が５５℃に対して低い（ｅ）ならば、鍋１１と温度検知手段５２の間に米などの異物が介在していると判断でき、その異物による温度検知誤差がＦ℃であることが分かる。

炊飯異常検知後は、温度検知手段５２の検知温度に誤差Ｆを加えて炊飯シーケンスを補正し、その後の炊飯を行う（ｇ）ことで、異物介在時であっても鍋１１および調理物１９の温度を過剰に上げること無く炊飯を行うことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、鍋１１および調理物１９の温度が低い状態で炊飯異常を検知でき、炊飯の早期より炊飯シーケンスを補正することで、異物介在時であっても鍋１１および調理物１９の温度を過剰に上げること無く炊飯を行うことができ、安全、便利である。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における炊飯器の操作部を示すものである。炊飯器の構成については実施の形態１と同じであるのでその説明を省略する。

図に示すように、操作基板９１上に設けられたブザーからなる異常報知手段９６を備えているものであり、発音の回数、長さなどで、実施の形態１で説明した炊飯異常を報知するものである。ＬＣＤ９８は、異常状態を示しており、異常報知手段の役割を担っている。

本実施の形態では、実施の形態１の炊飯器と同様の方法で炊飯異常を検知した時、誘導加熱コイル１３への通電を停止し、異常報知手段９６の異常報知音（例えば“１秒間発音、０．５秒停止”の４回繰り返しなど）を出しつつ、ＬＣＤ９８に異常報知表示（例えば“ＩＪＯＵ”など）を出す。使用者は炊飯早期の調理物１９の温度が低い状態で炊飯異常を察知することができ、鍋１１と温度検知手段５２の間の異物を取り除いた後に、再び炊飯を開始することができる。これにより補正された炊飯シーケンスに頼らない、通常の炊飯による米飯を食することができる。なお、異常報知は、ブザーのみあるいはＬＣＤ９８のみであってもよいものである。

以上のように、本実施の形態では、使用者は炊飯早期の調理物１９の温度が低い状態で炊飯異常を知ることができ、鍋１１と温度検知手段５２の間の異物を取り除いた後に、再び炊飯を開始することができ、常に通常炊飯による良好な食味の米飯を食することができるという便利な機能を実現できる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における炊飯器の操作部を示すものである。炊飯器の構成については実施の形態１と同じであるのでその説明を省略する。

図に示すように、予約キー９９を備えているものであり、予約キー９９を押した後、炊飯キー９４を押すことなどにより予約機能が利用できる。

本実施の形態では、例えば、予約機能使用時は使用者が近くにいないことを想定して炊飯シーケンスの補正を行い、炊飯異常時でも予約時間には炊飯が完了しておくことで補正された炊飯シーケンスによるものであるが米飯を食することができる。また、予約機能不使用時は使用者が近くにいることを想定して炊飯異常を報知するようにして、使用者が補正された炊飯シーケンスによらない炊飯を早期に再開することができる。その結果、使用者が食べたいと期待した時間に、使用者にとって最良の状態で米飯を食することができる。

以上のように、本実施の形態では、使用者は期待した時間に最良の状態で米飯を食することができるという便利な機能を実現できる。

以上のように、本発明にかかる炊飯器は、炊飯異常時の安全性と便利性を向上することができるので、家庭用または業務用の炊飯器として有用である。

本発明の実施の形態１における炊飯器を一部切欠断面にして示した側面図 同炊飯器の回路図 同炊飯器の重量検知手段部分の分解斜視図 同炊飯器の操作部分の平面図 同炊飯器による調理物重量、重量検知手段出力、鍋と調理物温度、および鍋との間に異物がある時の温度検知手段の検知温度を示すグラフ 本発明の実施の形態２における炊飯器の操作部部分の平面図 本発明の実施の形態３における炊飯器の操作部部分の平面図

符号の説明

１０ 本体
１１ 鍋
１３ 加熱手段（誘導加熱コイル）
１４ 回路基板
１５ 電流検知手段
１６ 電圧検知手段
１９ 調理物
２０ 蓋
４０ 重量検知手段
５２ 温度検知手段
６０ 商用電源
６２ インバータ回路
６４ 加熱制御手段
６６ 入力電力量検知手段（マイコン）
９６ 異常報知手段
９９ 予約キー

Claims (3)

1. 鍋を収納する本体と、本体の上面開口部を開閉自在に覆う蓋と、鍋を加熱する加熱手段と、鍋の温度を検知する温度検知手段と、鍋および鍋内の調理物の重量を検知する重量検知手段と、加熱手段による入力電力量を検知する入力電力量検知手段と、加熱手段を制御する加熱制御手段とを有し、炊飯時に、鍋温度と、入力電力量と、鍋内の調理物の重量から炊飯異常の有無を検知し異常の場合は炊飯シーケンスを補正してなる炊飯器。
2. 炊飯異常の場合に使用者に炊飯異常を報知する異常報知手段を有する請求項１に記載の炊飯器。
3. 予約機能使用の有無により、炊飯異常を検知後の動作を変更する請求項１または２に記載の炊飯器。