JP2009106701A - 炊飯器およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】鍋底温度の上昇あるいは下降時に高速で精度の高い温度検知が可能な炊飯器を提供すること。
【解決手段】加熱された鍋１から放射される赤外線を熱に変えて検知可能な第１の温度検知手段１０により検知した温度と、この鍋１から放射される赤外線の影響を受けずに周囲温度を検知する第２の温度検知手段１１により検知した温度との差分から鍋底の温度を検出するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、炊飯器本体内に着脱自在に収納される鍋の温度検知方式に関するものである。

一般家庭で使用される炊飯器において、その炊飯の流れは、本体内に着脱自在に収納される鍋に適量の米と水を入れた後、鍋内側の水温を間接的に鍋底の温度から検知しながら、例えばＩＨ加熱と称して加熱コイルに高周波電流を供給し鍋を誘導加熱するなどの加熱手段を用いて、前炊き〜ならし〜追い焚きなど一連の炊飯制御を行うが、ここで鍋の温度を検知する温度検知手段（温度センサー）は、次のような構成のものが広く知られており（例えば、特許文献１参照）、以下、その構成について説明する。

図５は、従来この種の温度検知手段のシステムブロック図であり、鍋１は、炊飯器本体２内に着脱自在に収納される。加熱手段３は、図示はしないが電熱ヒータやＩＨ加熱と称する加熱コイルに高周波電流を供給し鍋を誘導加熱するなど鍋１を加熱するものである。従来の温度検知手段４は、感熱板５、サーミスタ６、バネ７からなり、感熱板５はアルミニウムなどの金属を加工したものであってバネ７により鍋１底部に接触しているため鍋の温度上昇に伴い感熱板５自体も温度上昇する。サーミスタ６は感熱板５に内包されており感熱板５の温度を検知することによりサーミスタ６は間接的に鍋１底部の温度を検知する。なお、制御装置８は、マイコンなどからなる制御手段９などから構成し、温度検知手段４からの温度を検知しつつ、加熱手段３などを逐次制御するものである。

次に、上記構成において動作を図５を用いて説明する。

鍋１に米と水とを入れ、本体２内に収納することにより、温度検知手段４の感熱板５は鍋１底部に接触した状態となり、制御装置８が炊飯シーケンスを開始すると、制御手段９からの指令に基づき加熱手段３は鍋１を加熱する。鍋１の温度上昇に伴い、鍋１底部に接触していた感熱板５も少々遅れて温度上昇し、これに連動して感熱板５に内包されているサーミスタ６周囲も温度上昇する。制御手段９はサーミスタ６が検知した温度を常に把握している。

一方で、制御手段９がサーミスタ６の検知温度が目標とする温度（例えば４０℃）に達した場合、加熱手段３への加熱指令を一時停止し、サーミスタ６の検知温度が目標温度より２〜３℃（この例で言えば３７℃）を下回った時点で加熱手段３への加熱指令を再開することで、鍋１を一定温度（この場合だと約４０℃）に保持し続けることが可能となる。
特開平５−１１５３６３号公報

しかしながら、従来の構成では、鍋１底の温度を間接的に検知する方式なので、感熱板５の温度が鍋１底の温度と同じ温度まで追いつくのに時間がかかる、つまり、温度検知に時間がかかるという根本的な課題を有しており、特に、加熱停止後に鍋１の温度が下降する場合、感熱板５自体の放熱スピードが遅いため、感熱板５の温度が鍋１底の温度に追従するのに大きな時間を要し、希に鍋１が冷え切ってしまう場合もあった。

また、鍋１底と感熱板５との密着度合いによって、鍋１底から感熱板５への熱伝導性のばらつきも大きく、温度検知誤差が大きくなるという課題を有していた。

本発明は、従来の課題を解決するもので、鍋１底の温度を精度良く高速で検知可能な炊飯器を提供することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の炊飯器は、加熱された鍋から放射される赤外線を熱に変えて検知可能な第１の温度検知手段により検知した温度と、この鍋から放射される赤外線の影響を受けずに周囲温度を検知する第２の温度検知手段により検知した温度との差分から鍋の温度を検出するようにしたものである。

これにより、鍋の温度上昇時のみならず、加熱停止後の温度低下時においても、鍋の温度を高速で精度良く検知することが可能となる。

本発明の炊飯器は、加熱された鍋から放射される赤外線を熱に変えて検知可能な第１の温度検知手段により検知した温度と、この鍋から放射される赤外線の影響を受けずに周囲温度を検知する第２の温度検知手段により検知した温度との差分から鍋の温度を検出するようにしたものである。

これにより、鍋の温度上昇時のみならず、加熱停止後の温度低下時においても、鍋の温度を高速で精度良く検知することが可能となる。

第１の発明は、本体と、前記本体内に着脱自在に収納される鍋と、前記鍋を加熱する加熱手段と、加熱により前記鍋から放射される赤外線を熱に変えて検知する第１の温度検知手段と、前記鍋から放射される赤外線の影響を受けずに周囲温度を検知する第２の温度検知手段と、前記加熱手段などを逐次制御する制御装置を備え、制御装置は、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分から前記鍋の温度を検出するようにしたことにより、鍋１の温度上昇時のみならず、加熱停止後の温度低下時においても、鍋１の温度を高速で精度良く検知することが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明の炊飯器にて、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、鍋に対して非接触の位置に配置したことにより、従来方式に見られた鍋１と温度検出手段との間に発生する密着性や熱伝導性に起因する温度検知ばらつきを軽減することが可能となる、また、非接触ゆえに温度検知手段自身を摩耗することもない。

第３の発明は、特に、第１〜２のいずれかの発明の炊飯器にて、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、鍋から同じ距離に配置したことにより、２つの温度検知手段で検知した温度の差分を正確に算出することができ、ひいては鍋１の温度を精度良く検知することが可能となる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれかの発明の炊飯器にて、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、同じ保持具に配置したことにより、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段を本体に取り付ける作業が容易となり、また、修理などの際にも部品交換が容易となる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれかの発明の炊飯器にて、第２の温度検知手段は、鍋に向かって反対側を開放する構成としたことにより、端的に言えば、第２の温度検知手段の周囲を密閉することなく風通しを良くすることで、精度良く周囲温度（雰囲気温度）を検知することが可能となる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれかの発明の炊飯器にて、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、チップ抵抗を用いたことにより、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段の集積度を高めることにより温度検知部分の薄型化が可能となるため、ひいては、商品としての炊飯器をコンパクトにすることが可能となる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれかの発明の炊飯器にて、第２の温度検知手段は、鍋から放射される赤外線を鉄あるいはアルミニウムにより遮蔽するようにしたことにより、特殊な素材を用いることなく安価で容易に鍋からの赤外線を遮蔽することが可能である。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれかの発明の炊飯器にて、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段から制御装置へ温度情報を伝える信号線は、制御装置から加熱手段を動作させる電力線と逆の位置に配置したことにより、ＩＨ誘導加熱時に電力線から発生するノイズが、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段から制御装置へ温度情報を伝える信号線へ及ぼす影響を軽減させることが可能となる。

第９の発明は、特に、第１〜８のいずれかの発明の炊飯器にて、制御装置は、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分を平均化して鍋の温度検出するようにしたことにより、ノイズなどの影響を受けた場合にも安定して鍋の温度を検知することが可能となる。

第１０の発明は、特に、第１〜９のいずれかの発明の炊飯器にて、制御装置は、第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の個体差ばらつきに相応する第１の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにしたことにより、第１（あるいは第２）の温度検知手段の製造時に発生した個体差バラツキを、設計時の部品特性と近づけることが可能となり、ひいては、精度の高い温度検知が可能となる。

第１１の発明は、特に、第１０の発明の炊飯器にて、第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の個体差ばらつきに相応する第１の補正係数を記憶する記憶手段を備えたことにより、炊飯器の商用電源が途絶えたり内蔵する電池が切れても補正するための係数を継続して保持および呼び出すことが可能となる。

第１２の発明は、特に、第１〜１１のいずれかの発明の炊飯器にて、制御装置は、第２の温度検知手段により検知した周囲温度に応じた第２の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにしたことにより、第１（あるいは第２）の温度検知手段（温度センサー部品）が周囲温度からの影響（高温環境下や零下などの極寒環境下における温度特性影響）に対して第２の補正係数を用いて補正することにより精度の高い温度検知が可能となる。

第１３の発明は、特に、第１〜１２のいずれかの発明の炊飯器にて、第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の使用時間を計測する使用時間計測手段を備え、制御装置は、前記使用時間計測手段に応じた第３の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにしたことにより、第１（あるいは第２）の温度検知手段（温度センサー部品）の経年変化による部品劣化（特性の鈍化）に対して第３の補正係数を用いて補正することにより精度の高い温度検知が可能となる。

第１４の発明は、特に、第１〜１３の発明の炊飯器の少なくとも一つをコンピュータに実行させるためのプログラムである。この構成によれば、プログラムであるのでマイコンなどを用いて本発明の炊飯器の一部あるいは全てを容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布が容易にできる。

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（実施の形態で参照する図は特に断りがない限り、図１を参照して説明する）。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。また、背景技術と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、炊飯器のシステムブロック図である。１０は加熱により鍋１から放射される赤外線を熱に変えて検知する第１の温度検知手段、１１は第１の温度検知手段１０と同様に赤外線を熱に変えて検知する機能を有する温度検知手段ではあるが遮蔽板１２で覆われているため鍋１から放射される赤外線をの影響を受けないことから周囲温度（雰囲気温度）を検知するための温度検知手段として第２の温度検知手段とした。その他は制御装置１４、制御手段１５と表記している以外は従来の構成と同じである。

ここで、第１の温度検知手段１０が鍋１から放射される赤外線を熱に変えて検知する原理を説明する。鍋１が加熱手段３により加熱され温度が上昇すると（あるいは加熱終了後に鍋１の温度が低下すると）鍋１と第１の温度検知手段１０との間に温度差が生じて、この温度差の応じた赤外線が鍋１から第１の温度検知手段１０に向かって入射されるが、この原理は輻射熱伝導と呼ばれている。

次に、第１の温度検知手段の構造だが一般的に普及しているサーミスタ式温度計をベースにその表面を熱線吸収層と称する膜で覆っている。この熱線吸収層は第１の温度検知手段１０に入射された赤外線エネルギーを熱に変換する機能を持っており、微少ながら第１の温度検知手段１０は温度上昇を検知する。一方で、第２の温度検知手段１１は遮蔽板１２により鍋１からの赤外線を受けないものの、構成は第１の温度検知手段１０と同様のため、周囲からの赤外線エネルギーを熱線吸収層で受けて発熱するのではないかと心配になるが、実際には（第２の温度検知手段１１と雰囲気との温度差は生じないため）極めて微少な熱しか生じないため第２の温度検知手段１１が検知する温度は周囲温度（雰囲気温度）を検知していると言っても良い。

以上のように構成された炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

従来の例と同様に、鍋１に米と水とを入れ、本体２内に収納し、制御装置１４が炊飯シーケンスを開始すると、制御手段１５からの指令に基づき加熱手段３は鍋１を加熱する。第１の温度検知手段１０は（従来の例で言うと感熱板５など間に介在する部品などがなく）直接、鍋１の表面を見ているため、鍋１底の温度が上昇する、つまり、鍋１と第１の温度検知手段１０との間に温度差が生じることにより赤外線エネルギーが熱に変換され第１の温度検知手段１０は温度上昇を検知する。ただし、この第１の温度検知手段１０が検知した温度は（例えば４０℃等という具体的な）絶対温度でない。なぜならば（その時点で）基準となる温度が不定であるからだ。よって、第２の温度検知手段１１が検知する温度を検知して、制御手段１５は、第２の温度検知手段１１が検知した温度（雰囲気温度）を基準として、第１の温度検知手段１０により検知した温度との差分から鍋１の絶対温度を算出することできる。

これにより、鍋１の温度上昇時のみならず、加熱停止後の温度低下時においても、鍋１の温度を高速で精度良く検知することが可能となる。

（実施の形態２）
本実施の形態２の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、第１の温度検知手段１０および第２の温度検知手段１１は、鍋１に対して非接触の位置に配置している。

これにより、従来方式に見られた鍋１と温度検出手段との間に発生する密着性や熱伝導性に起因する温度検知ばらつきを軽減することが可能となる、また、非接触ゆえに温度検知手段自身を摩耗することもない。

（実施の形態３）
本実施の形態３の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、第１の温度検知手段１０および第２の温度検知手段１１は、鍋１から同じ距離に配置している。

これにより、２つの温度検知手段で検知した温度の差分を正確に算出することができ、ひいては鍋１の温度を精度良く検知することが可能となる。

（実施の形態４）
本実施の形態４の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、第１の温度検知手段１０、および第２の温度検知手段１１は、同じ保持具１３に配置したことにより、第１の温度検知手段１０および第２の温度検知手段１１を本体に取り付ける作業が容易となり、また、修理などの際にも部品交換が容易となる。

（実施の形態５）
本実施の形態５の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、第２の温度検知手段１１は、鍋１に向かって反対側を開放する構成としたものである。

これにより、端的に言えば、第２の温度検知手段の周囲を密閉することなく風通しを良くすることで、精度良く周囲温度（雰囲気温度）を検知することが可能となる。

（実施の形態６）
本実施の形態６の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、第１の温度検知手段１０および第２の温度検知手段１１は、チップ抵抗型のサーミスタ部品を用いたことものである。

これにより、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段の集積度を高めることにより温度検知部分の薄型化が可能となるため、ひいては、商品としての炊飯器をコンパクトにすることが可能となる。

（実施の形態７）
本実施の形態７の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、第２の温度検知手段１１は、鍋１から放射される赤外線を鉄あるいはアルミニウムにより遮蔽するようにしたものである。

これにより、特殊な素材を用いることなく安価で容易に鍋からの赤外線を遮蔽することが可能である。

（実施の形態８）
本実施の形態８の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成であるが、改めて図２として書き写した。図１と異なる点は、制御手段１５から加熱手段３へ向かう電力線の向きと、第１の温度検知手段１０および第２の温度検知手段１１からの温度情報を制御装置１４に入力する信号線の向きとの関係を強調するために楕円形の枠組み１６を負荷しただけである。図２に示したように、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段から制御装置へ温度情報を伝える信号線は、制御装置から加熱手段を動作させる電力線と逆の位置に配置したものである。

これにより、ＩＨ誘導加熱時に電力線から発生するノイズが、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段から制御装置へ温度情報を伝える信号線へ及ぼす影響を軽減させることが可能となる。

（実施の形態９）
本実施の形態９の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、制御装置は、第１の温度検知手段１０と第２の温度検知手段１１により検知した温度の差分を平均化して鍋１の温度検出するようにしたものである。

これにより、ノイズなどの影響を受けた場合にも安定して鍋の温度を検知することが可能となる。

（実施の形態１０）
本実施の形態１０の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、制御装置１４は、第１の温度検知手段１０または第２の温度検知手段１１の製造段階から背負っている個体差ばらつきに相応する第１の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにしたものである。

この第１の補正係数とは具体的には、例えば雰囲気温度２０℃の部屋で炊飯器の鍋に４０℃のお湯を入れた場合に、設計時に想定したサーミスタ抵抗値との差分をさす。つまり、設計時に想定した抵抗値との差分（補正係数）を個体差ばらつきとして後ほど演算する際に加減算させるわけである。

これにより、第１（あるいは第２）の温度検知手段の製造時に発生した個体差バラツキを、設計時の部品特性と近づけることが可能となり、ひいては、精度の高い温度検知が可能となる。

（実施の形態１１）
図３は、本実施の形態１１の炊飯器のシステムブロック図である。なお、制御装置の内部ブロック図にて、１７は第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の個体差ばらつきに相応する第１の補正係数を記憶する記憶手段である。その他は制御装置１８、制御手段１９と表記している以外は実施の形態１と同じ構成である。

第１の補正係数については、実施の形態１０にて説明したので繰り返さないが、図３に示したように、本実施の形態の特徴は、第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の個体差ばらつきに相応する第１の補正係数を記憶する記憶手段を備えたと言うことである。

これにより、炊飯器の商用電源が途絶えたり内蔵する電池が切れても補正するための係数を継続して保持および呼び出すことが可能となる。

（実施の形態１２）
本実施の形態１２の炊飯器のシステムブロック図も実施の形態１と同じ構成である。図１に示したように、制御装置１４は、第２の温度検知手段により検知した周囲温度に応じた第２の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにしたものである。

これにより、第１（あるいは第２）の温度検知手段（温度センサー部品）が周囲温度からの影響（高温環境下や零下などの極寒環境下における温度特性影響）に対して第２の補正係数を用いて補正することにより精度の高い温度検知が可能となる。

（実施の形態１３）
図４は、本実施の形態１３の炊飯器のシステムブロック図である。なお、制御装置の内部ブロック図にて、２０は第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の使用時間を計測する使用時間計測手段である。その他は制御装置２１、制御手段２２と表記している以外は実施の形態１と同じ構成である。図４に示したように、制御装置２０は、前記使用時間計測手段に応じた第３の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにしたものである。

これにより、第１（あるいは第２）の温度検知手段（温度センサー部品）の経年変化による部品劣化（特性の鈍化）に対して第３の補正係数を用いて補正することにより精度の高い温度検知が可能となる。

以上のように、本発明にかかる炊飯器は、加熱された鍋から放射される赤外線を熱に変えて検知可能な第１の温度検知手段により検知した温度と、この鍋から放射される赤外線の影響を受けずに周囲温度を検知する第２の温度検知手段により検知した温度との差分から鍋の温度を検出するようにしたものである。

これにより、鍋の温度上昇時のみならず、加熱停止後の温度低下時においても、鍋の温度を高速で精度良く検知することが可能となる。

同様にして、自動車エンジンなど高温になる温度測定対象物に対して比較的安価で高速に精度良く温度検知するなどの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１〜７、９〜１０、１２の炊飯器のシステムブロック図 本発明の実施の形態８の炊飯器のシステムブロック図 本発明の実施の形態１１の炊飯器のシステムブロック図 本発明の実施の形態１３の炊飯器のシステムブロック図 従来の炊飯器のシステムブロック図

符号の説明

１ 鍋
２ 本体
３ 加熱手段
１０ 第１の温度検知手段
１１ 第２の温度検知手段
１２ 遮蔽板
１３ 保治具
１４、１８、２１ 制御装置
１５、１９、２２ 制御手段
１７ 記憶手段
２０ 使用時間計測手段

Claims (14)

1. 本体と、前記本体内に着脱自在に収納される鍋と、前記鍋を加熱する加熱手段と、加熱により前記鍋から放射される赤外線を熱に変えて検知する第１の温度検知手段と、前記鍋から放射される赤外線の影響を受けずに周囲温度を検知する第２の温度検知手段と、前記加熱手段などを逐次制御する制御装置を備え、制御装置は、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分から前記鍋の温度を検出するようにした炊飯器。
2. 第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、鍋に対して非接触の位置に配置した請求項１記載の炊飯器。
3. 第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、鍋から同じ距離に配置した請求項１または２に記載の炊飯器。
4. 第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、同じ保持具に配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の炊飯器。
5. 第２の温度検知手段は、鍋に向かって反対側を開放する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の炊飯器。
6. 第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、チップ抵抗を用いた請求項１〜５のいずれか１項に記載の炊飯器。
7. 第２の温度検知手段は、鍋から放射される赤外線を鉄あるいはアルミニウムにより遮断するようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の炊飯器。
8. 第１の温度検知手段および第２の温度検知手段から制御装置へ温度情報を伝える信号線は、制御装置から加熱手段を動作させる電力線と逆の位置に配置した請求項１〜７のいずれか１項に記載の炊飯器。
9. 制御装置は、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分を平均化して鍋の温度検出するようにした請求項１〜８のいずれか１項に記載の炊飯器。
10. 制御装置は、第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の個体差ばらつきに相応する第１の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにした請求項１〜９のいずれか１項に記載の炊飯器。
11. 第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の個体差ばらつきに相応する第１の補正係数を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１０記載の炊飯器。
12. 制御装置は、第２の温度検知手段により検知した周囲温度に応じた第２の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにした請求項１〜１１のいずれか１項に記載の炊飯器。
13. 第１の温度検知手段または第２の温度検知手段の使用時間を計測する使用時間計測手段を備え、制御装置は、前記使用時間計測手段に応じた第３の補正係数と、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段により検知した温度の差分とから前記鍋の温度を検出するようにした請求項１〜１２のいずれか１項に記載の炊飯器。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の炊飯器にて少なくとも一つの手段をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images