JP2009289521A

JP2009289521A - リレー制御装置および調理機器

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Publication number: JP2009289521A
Application number: JP2008139194A
Authority: JP
Inventors: Hideki Morozumi; 英樹両角; Harutoshi Nakasaki; 晴俊中▲崎▼; Hiroshi Fukuda; 浩史福田; Seiichi Takakura; 誠一高椋; Mitsuru Takechi; 充武智
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-10
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Abstract

【課題】ヒータなどの負荷を制御するリレー制御装置において、感動電圧以上の電圧から保持電圧以上の電圧に出力電圧を切り替えるタイミングをコンデンサの容量やリレーのコイルの抵抗値などの影響に関係なく設定できるようにし、長期保証ができるようにする。
【解決手段】交流電源１を第一の直流電源回路４により直流電源に変換し、第二の直流電源回路１４により第一の直流電源４の出力電圧より低い電圧に変換し、制御手段１５によりリレーの導通、遮断を制御する。第一の直流電源回路４は複数の出力電圧を有し、リレーの駆動電力は制御手段１５の制御信号に応じて第一の直流電源回路４より供給し、制御手段１５はリレーを導通するとき、第一の直流電源回路４の出力電圧をリレーの感動電流を供給できる感動電圧以上に設定し、リレーの導通開始から所定時間経過後に第一の直流電源回路４の出力電圧をリレーの保持電流を供給できる保持電圧以上に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータなどの負荷をリレーで制御するリレー制御装置およびそのリレー制御装置を備えた調理機器に関するものである。

従来、ヒータなどの負荷をリレーで制御するときのリレー駆動のための電源回路としては、リレーのコイルに電流が流れないときはリレーの感動電圧より高い電圧を出力し、リレーのコイルに電流が流れるときはリレー感動電圧以下でリレーの開放電圧（保持電圧）以上になるように構成する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、リレー駆動のための電源回路を整流ダイオードと抵抗とツェナーダイオードと平滑用コンデンサからなる定電圧回路で構成し、この電源回路の出力電圧を検知して、所定の出力電圧以上のときにリレーのオンを開始することによって、交流電源の接続からリレー駆動までの時間を短縮するとともに、リレーコイルに電流が流れるときは電源回路の出力電圧を下げてリレーコイルに流れる電流を小さくし、リレーコイルの発熱を抑えている。
特開平８−２６６８００号公報

しかしながら、このような従来の構成では、リレーのコイルに電流が流れているときと流れていないときで電源回路の出力電圧が変わるようにするために、電源回路の出力に接続している平滑用コンデンサの容量、もしくはリレーのコイルの両端に並列接続するコンデンサの容量を最適値に設計する必要があった。しかし、コンデンサの経年劣化により、コンデンサとコイルの時定数が小さくなり、リレーの感動電流が流れる時間（もしくはリレーのコイルに感動電圧が印加される時間）が短くなるという問題があった。

また、コンデンサの経年劣化を考慮して数年以上リレーの感動電流の流れる時間を確保しようとすると、コンデンサの容量を大きくする必要が生じ、コンデンサの大型化になり装置の大型化になるという問題があった。

また、リレーのコイルに電流が流れないときは、リレーを駆動するための電源電圧が高くなり、リレーを除く回路部品への印加電圧が高くなり、印加電圧が高くなった分、リレーを除く回路部品に流れる電流が増え、リレーのコイルに電流が流れないとき、すなわち、装置を使わない待機時の電力が大きくなるという問題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、感動電流を供給できる感動電圧以上の電圧から保持電流を供給できる保持電圧以上の電圧に出力電圧を切り替えるタイミングをコンデンサの容量やリレーのコイルの抵抗値などの影響に関係なく設定できるようにし、長期保証ができるようにすることを第１の目的としている。

また、リレーを長期にわたって使用できるようにし、製品寿命の長い調理機器を提供することを第２の目的としている。

本発明のリレー制御装置は、上記第１の目的を達成するために、負荷と交流電源の電流経路をリレーにより導通または遮断し、交流電源を第一の直流電源回路により直流電源に
変換し、第一の直流電源回路の出力電圧を第二の直流電源回路により第一の直流電源の出力電圧より低い電圧に変換し、第二の直流電源回路より電力供給を受ける制御手段によりリレーの導通、遮断を制御するよう構成し、第一の直流電源回路は複数の出力電圧を有し、リレーの駆動電力は制御手段の制御信号に応じて第一の直流電源回路より供給され、制御手段はリレーを導通するときは、第一の直流電源回路の出力電圧をリレーの感動電流を供給できる感動電圧以上に設定し、リレーの導通開始から所定時間経過後に第一の直流電源回路の出力電圧をリレーの保持電流を供給できる保持電圧以上に設定するよう構成したものである。

これにより、制御手段がリレーの導通時間に応じて、リレーのコイルに電流を供給する第一の直流電源回路の出力電圧を切り替えることができるので、感動電流を供給できる感動電圧以上の電圧から保持電流を供給できる保持電圧以上の電圧に出力電圧を切り替えるタイミングを、第一の直流電源回路を構成するコンデンサの容量やリレーのコイルの抵抗値などの影響に関係なく設定でき、第一の直流電源回路の構成部品であるコンデンサの経年劣化の影響を受けなくなり、リレー制御装置の長期保証ができる。

また、本発明の調理機器は、上記第２の目的を達成するために、上述のリレー制御装置を備えたものである。

これにより、リレーを長期にわたって使用できるので、製品寿命の長い調理機器を提供することができる。

本発明のリレー制御装置は、リレーのコイルに電流を供給する電源回路（第一の直流電源回路）の出力電圧を制御手段により設定できるので、制御手段がリレーの導通時間に応じてリレーのコイルに電流供給する第一の直流電源回路の出力電圧を、感動電流を供給できる感動電圧以上の電圧から保持電流を供給できる保持電圧以上の電圧に切り替えることができ、第一の直流電源回路の構成部品の経年劣化の影響を受けなくなり、部品の小型化や、リレー制御装置の長期保証ができる。

また、本発明の調理機器は、リレーを長期にわたって使用できるので、製品寿命の長い調理機器を提供することができる。

第１の発明のリレー制御装置は、交流電源と、負荷と、前記負荷と前記交流電源の電流経路を導通または遮断するリレーと、前記交流電源を直流電源に変換する第一の直流電源回路と、前記第一の直流電源回路の出力電圧を前記第一の直流電源回路の出力電圧より低い電圧に変換する第二の直流電源回路と、前記第二の直流電源回路より電力供給を受けて前記リレーの導通、遮断を制御する制御手段とを備え、前記第一の直流電源回路は複数の出力電圧を有し、前記リレーの駆動電力は前記制御手段の制御信号に応じて前記第一の直流電源回路より供給され、前記制御手段は前記リレーを導通するときは、前記第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの感動電流を供給できる感動電圧以上に設定し、前記リレーの導通開始から所定時間経過後に前記第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの保持電流を供給できる保持電圧以上に設定するよう構成したものであり、制御手段がリレーの導通時間に応じて、リレーのコイルに電流を供給する第一の直流電源回路の出力電圧を切り替えることができるので、感動電流を供給できる感動電圧以上の電圧から保持電流を供給できる保持電圧以上の電圧に出力電圧を切り替えるタイミングを、第一の直流電源回路を構成するコンデンサの容量やリレーのコイルの抵抗値などの影響に関係なく設定でき、第一の直流電源回路の構成部品であるコンデンサの経年劣化の影響を受けなくなり、リレー制御装置の長期保証ができる。また、リレーの導通時間が長い場合は、第一の直流
電源回路の出力電圧をリレーの感動電圧より小さくし、保持電圧より大きくすることができるので、第二の直流電源回路への出力電圧も低下し、リレー制御装置の消費電力を小さくすることができる。

第２の発明のリレー制御装置は、上記第１の発明において、制御手段は、リレーが遮断しているとき、第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの感動電流を供給できる感動電圧より低い値に設定し、リレーを導通する前に前記第一の直流電源回路の出力電圧を感動電圧以上に設定するようにしたものであり、第二の直流電源回路に出力する出力電圧が低くなるので、第二の直流電源回路の消費電力が低下し、リレー制御装置を動かしていないときの電力、すなわち待機電力を低減することができる。

第３の発明のリレー制御装置は、上記第２の発明において、制御手段は、リレーを遮断しているとき、第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの保持電流を供給できる保持電圧より低い値に設定するようにしたものであり、リレーを遮断しているとき、外来ノイズなどの影響で制御手段がリレーを導通する制御信号を出力しても、リレーのコイルに電流が供給されずリレーの接点が接続することがないので、リレー制御装置を動かしていないときに間違ってリレーの接点が接続し負荷が導通することがない安全なリレー制御装置を提供できる。また、第二の直流電源回路に出力する電圧が低くなるので、第二の直流電源回路の消費電力が低下し、リレー制御装置の待機電力を低減することができる。

第４の発明のリレー制御装置は、上記第１の発明において、第一の直流電源回路の出力電圧を検知する電圧検知手段を備え、制御手段は、リレーを導通するとき、前記電圧検知手段により検知した電圧が前記リレーの感動電圧以下の場合は、リレーの導通を開始しないよう制御するようにしたものであり、リレーを導通する際に感動電流が供給できない状態になるのを防止でき、感動電流より小さい電流でリレーを導通したことによりリレーの接点に不良が発生することを防止することができる。

第５の発明のリレー制御装置は、上記第１の発明において、交流電源の零電圧に同期した信号を発生する零電圧同期信号発生手段と、前記零電圧同期信号発生手段の出力からの時間を測定するタイマー手段と、前記零電圧同期信号発生手段の出力信号からリレーを導通または遮断するまでのタイミング時間を設定するタイミング設定手段とを備え、制御手段は、前記タイミング設定手段が設定したタイミング時間と前記タイマー手段の出力からリレーを導通または遮断し、前記タイミング設定手段は前記タイミング時間を交流電源の位相の正負が交互になるよう変更するようにしたものであり、リレーの接点に流れる電流の平均値をほぼ零にすることになり、リレー接点の金属の転移を抑え、リレー接点の耐久性を向上することができる。

第６の発明のリレー制御装置は、上記第１の発明において、複数の負荷と、前記複数の負荷と交流電源のそれぞれの電流経路を導通または遮断するための複数のリレーとを備え、制御手段は、前記複数のリレーのいずれか一つを導通するとき、その他のリレーが導通状態であるか遮断状態であるかにかかわらず、第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの感動電流を供給できる感動電圧以上に設定し、その後、所定時間経過後に第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの保持電流を供給できる保持電圧以上の設定するようにしたものであり、リレーごとにリレーのコイルに供給する電流を最適にするための回路を追加する必要がなく、回路構成部品を少なくすることができる。また、リレーを導通するときは、まず、第一の直流電源回路の出力電圧をリレーの感動電流を供給できる感動電圧以上に切り替え、リレーを導通してから所定時間経過後に、第一の直流電源回路の出力電圧をリレーの保持電流を供給できる保持電圧以上に切り替えるので、リレーの数に関係なく確実にリレーの動作保証範囲でリレーを動作させることができ、リレー制御装置の信頼性を向上することができる。

第７の発明のリレー制御装置は、上記第６の発明において、感動電流が異なる二つ以上のリレーを備え、制御手段は、リレーを導通するとき、前記異なる感動電流のうち、最も大きな感動電流を供給できる感動電圧になるように第一の直流電源回路の出力電圧を設定するようにしたものであり、第一の直流電源回路の出力電圧の設定値を少なくすることができ、リレー制御装置の構成部品を少なくすることができ、リレー制御を簡単にすることができる。また、複数のリレーの感動電流のうち最も大きな感動電流以上を流すことができるようにするので、同時に感動電流が異なるリレーを導通してもリレーの感動電流が足りず、リレーの接点が不安定な状態で接続することがなくなり、リレーの接点の溶着などのリレーの不良を抑えることができる。

第８の発明のリレー制御装置は、上記第７の発明において、保持電流が異なる二つ以上のリレーを備え、制御手段はもリレーを導通するとき、前記異なる感動電流のうち、最も大きい感動電流を供給できる感動電圧になるように第一の直流電源回路の出力電圧を設定し、リレーを導通してから所定時間経過後に、前記異なる保持電流のうち、最も大きい保持電流を供給できる保持電圧になるように第一の直流電源回路の出力電圧を設定するようにしたものであり、第一の直流電源回路の出力電圧の設定値を少なくすることができ、リレー制御装置の構成部品を少なくすることができ、リレー制御を簡単にすることができる。また、複数のリレーの保持電流のうち最も大きな保持電流以上を流すことができるようにするので、同時に保持電流が異なるリレーを導通してもリレーの保持電流が足りず、リレーの接点の接続を保持できず負荷の導通をできなくなるのを防止できる。また、リレーの保持電流が足りずに、リレーの接点の接続を保持できなくなり、その結果、リレーの接点が離れ、リレーの接点間でアークが発生し、このアークによりリレーの接点が溶着するのを抑えることができる。

第９の発明のリレー制御装置は、上記第１の発明において、リレー近傍の温度を検知する温度検知手段を備え、制御手段は、前記温度検知手段の出力に応じて第一の直流電源回路の出力電圧を変更するようにしたものであり、リレーのコイルの抵抗値が周囲温度により変化しても、この周囲温度の変化を検知して第一の直流電源回路の出力電圧を変更するので、リレーの感動電流や保持電流を確実に供給することができ、リレーの接点を接続できなくなるのを防止することができ、リレーの接点の接続を保持できずに接点が離れ負荷が導通しなくなるのを防止することができる。

第１０の発明の調理機器は、上記第１〜９のいずれか１つの発明に記載のリレー制御装置を備えたものであり、リレーを長期にわたって使用できるので、製品寿命の長い調理機器を提供できる。また、調理機器などは加熱するので、通常使用でもリレー制御装置の周囲温度が高くなるので、電解コンデンサの経年変化がＡＶ機器などにくらべ早いことが想定できるが、第一の直流電源回路の出力電圧を制御手段によって設定することにより、この出力電圧の切り替えができるので、リレーの感動電流が流れる期間と装置の消費電力を考慮しながら電解コンデンサの容量を設定する必要がなくなり、電解コンデンサの経年劣化のみを考慮して設定することができる。

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におけるリレー制御装置の一部ブロック化した回路図を示し、図２は、本実施の形態のリレー制御装置を搭載した調理機器の断面図を示すものである。なお、図２では電気的な接続状態は省略している。

図１に示すように、交流電源１は、日本各地で一般的に使用されている６０Ｈｚ１００Ｖまたは５０Ｈｚ１００Ｖの商用電源である。ヒータ２は負荷を構成するもので、ニクロム線を用いた管状のミラクロンヒータで構成し、近赤外線を発生させる。このヒータは１００Ｖ印加時、約４００Ｗになる。なお、本実施の形態では、ニクロム線を用いたヒータを使用しているが、ハロゲンヒータを用いても構わないし、アルゴンヒータを用いても構わない。リレー接点（リレー）３は、ヒータ２と直列接続し、このリレー接点３をオンオフすることで、ヒータ２と交流電源１の電流経路を導通、遮断する。

第一の直流電源回路４は、交流電源１を直流電源に変換するもので、ダイオード５とコンデンサ６からなる半波整流平滑回路７と、半波整流平滑回路７から電力供給を受けて約１２Ｖの直流電圧を出力するスイッチング電源８とで構成している。半波整流平滑回路７はダイオード５とコンデンサ６を用いて交流電源１を半波整流平滑し、約１４１Ｖの直流電圧に変換している。ただし、これは一例で、ダイオードブリッジを用いて交流電源１を全波整流平滑してもかまわない。

スイッチング電源８は、図示していないが、ＭＯＳＦＥＴなどのパワー半導体素子とこのパワー半導体を所定の電流値の範囲内でオンオフ制御する制御回路で構成されたパワー半導体内蔵制御回路９とコイル１０と平滑用のコンデンサ１１とコンデンサ１１の電圧が所定の設定値になるようにパワー半導体内蔵制御回路９をフィードバック制御するため出力電圧検知回路１２で構成している。

パワー半導体内蔵回路９は内蔵されたＭＯＳＦＥＴを所定の電流値の範囲内でオンオフ制御することにより、コイル１１を介してコンデンサ１２を充電している。

出力電圧検知回路１２は、図示していないが、フォトカプラと約１２Ｖのツェナーダイオードと約７Ｖのツェナーダイオードで構成し、この２つのツェナーダイオードを切り替えることでフィードバック制御する出力電圧を切り替えている。

たとえば、約１２Ｖの出力電圧を設定するときは、フォトカプラとツェナーダイオードを直列接続する。コンデンサ１１の電圧が１２Ｖを超えてくると、１２Ｖ用のツェナーダイオードが通電しフォトカプラがオンしてパワー半導体内蔵制御回路９に出力電圧が１２Ｖを超えたことを送信する。パワー半導体内蔵制御回路９はこの信号を受けると、内蔵されたＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作をオフする。コンデンサ１１の電力供給が停止し、電圧が降下し、１２Ｖより低くなると１２Ｖ用のツェナーダイオードは通電しなくなり、フォトカプラがオフしてパワー半導体内蔵制御回路９に出力電圧が１２Ｖより低くなったこと送信する。パワー半導体内蔵制御回路９はこの信号を受けると、内蔵されたＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を開始し、コイル１０を介してコンデンサ１１を充電する。

７Ｖの出力電圧に設定する場合は、フォトカプラと７Ｖ用のツェナーダイオードを直列接続することで、同様の動作をすることができる。なお、本実施の形態の出力電圧検知回路１２は、請求項４に示している電圧検知手段とは異なるものである。この電圧検知手段については、後で説明する。

つまり、本実施の形態では、半波整流平滑回路７の出力電圧約１４１Ｖをスイッチング電源８が約１２Ｖの直流電圧に降圧している。

リレーコイル（リレー）１３は、一方の端子に第一の直流電源回路４の出力端子を接続している。本実施の形態では、リレーコイル１３の電圧定格は直流電圧１２Ｖである。また、感動電流を流すことができる直流電圧（感動電圧）は１０Ｖであり、保持電流を流すことができる直流電圧（保持電圧）は５Ｖである。

第二の直流電源回路１４は、図示していないが、ＮＰＮトランジスタとツェナーダイオードを用いたエミッタフォロア回路で構成し、スイッチング電源８の出力電圧、すなわち第一の直流電源回路４の出力電圧約１２Ｖを第一の直流電源回路４の出力電圧より低い電圧約５Ｖに変換するようにしている。

制御手段１５は、マイクロコンピュータ１６、リレーコイル１３を通電する駆動回路１７、第一の直流電源回路４の出力電圧を設定する出力電圧設定手段１８などで構成している。この制御手段１５は第二の直流電源回路１４から約５Ｖの直流電圧を供給されることで動作する。マイクロコンピュータ１６は、リレーコイル１３を通電または遮断するハイまたはロー信号を駆動回路１７に出力する。

本実施の形態のリレー制御装置のマイクロコンピュータ１６は、出力電圧設定手段１８にハイまたはローを出力して、第一の直流電源回路４を構成する出力電圧検知回路１２の検知電圧の設定値を切り替える。本実施の形態では、マイクロコンピュータ１３は第一の直流電源回路４の出力電圧を約１２Ｖに設定するときには出力電圧設定手段１８にロー信号を出力し、第一の直流電源回路４の出力電圧を約７Ｖに設定するときには出力電圧設定手段１８にハイ信号を出力する。

本実施の形態のリレー制御装置では、マイクロコンピュータ１６に内蔵されたタイマーを用いて、リレーコイル１３の通電開始からの時間を計測し、所定時間経過後に出力電圧設定手段１８への出力信号を切り替えている。

駆動回路１７は、トランジスタなどで構成し、トランジスタをオンし、スイッチング電源８の出力電圧１２Ｖをリレーコイル１３に供給することにより、リレーコイル１３に電流を流し、このコイルに発生する電磁力でリレー接点３を駆動する。

一般的に、リレーはリレーコイル１３に定格電圧を印加すると感動電流以上の電流を流すことができるので、リレーコイルの定格電圧が１２Ｖであるリレーを用いれば、確実にリレー接点３を接続できる。

なお、感動電流というのは、リレー接点３を動かして確実に接続できるリレーコイル１３の電流値を示すもので、リレーの仕様を示すものであり、一般的に使用される用語である。

出力電圧設定手段１８は、トランジスタなどで構成し、トランジスタをオンオフすることで出力電圧検知回路１２の検知電圧の設定値を切り替える。本実施の形態のリレー制御装置では、出力電圧設定手段１８を構成するトランジスタがオンしたときは、出力電圧検知回路１２の検知電圧は７Ｖとなり、トランジスタがオフしたときは、出力電圧検知回路１２の検知電圧は１２Ｖとなる。

つぎに、図２に示すように、調理機器本体２１は、表面をメッキ処理された金属板を箱状に形成することで構成している。加熱室２２は、アルミ板で一方向のみを開放した箱状に形成することで構成し、加熱室２２の内部にヒータ（ミラクロンヒータ）２を天面側と底面側に配置し、この２つのヒータは電気的に直列接続している。

扉２３はガラスと金属板で構成し、加熱室２２内部の調理物の状態を目視できるようにしている。取手２４は樹脂で形成し、ヒータ２が加熱することで扉２３の温度が上昇しても使用者がつかんで扉２３を開閉できるようにしている。

制御基板２５は、図１に示したリレー制御装置を実装したもので、図１に示したリレー制御装置の要部回路構成のうち、ヒータ２を除く部分の回路を搭載し、ヒータ２を制御している他、加熱室２２内部の温度を検知するサーミスタや、タクトスイッチなどのスイッチや、ＬＥＤなどを搭載し、使用者が押すことで調理機器としての所定のシーケンスを動作させている。

操作パネル２６は、制御基板２５上に配置したスイッチの意味を表示し、使用者が所望のメニューや時間をスイッチで設定できるようにしている。また、制御基板２５上に配置したＬＥＤの意味を表示し、使用者が残り時間や現在の状態を認識できるようにしている。

焼き網２７は、金属で形成し、図示していないが、焼き網２７の四隅にあたるところに引っ掛けを設けており、その引っ掛けに焼き網２７を引っ掛けることで所定の位置に配置できるようになっている。脚２８は樹脂で形成し、調理機器本体２１の四隅に配置している。

上記構成において、本実施の形態のリレー制御装置を搭載した調理機器について、図３を参照しながら動作、作用を説明する。図３は、図１に示したリレー制御装置の各部の動作波形を示すタイムグチャートを示している。（ａ）は駆動回路１６のオンオフ状態を示し、（ｂ）はヒータ２およびリレー接点３の電流波形を示し、（ｃ）は第一の直流電源回路４の出力電圧波形を示し、（ｄ）は出力電圧設定手段１７のオンオフ状態を示し、（ｅ）は交流電源１の電圧波形を示している。

まず、使用者が、図２の加熱室２２内の焼き網２７の上にパン、お餅などの調理物を置く。このとき、図１のリレー制御装置は、すでに交流電源１に接続している。制御手段１５を構成するマイクロコンピュータ１６は、出力電圧設定手段１８にハイ信号を出力している。出力電圧設定手段１８を構成するトランジスタは、このハイ信号を受けてオン状態となっている。このトランジスタがオン状態のときは、出力電圧検知回路１２の検知電圧の設定値が７Ｖとなり、第一の直流電源回路４の出力電圧は７Ｖになるように制御されている。

上記の状態のときに、操作パネル２６の表示に従って、所望のスイッチを押すと、操作パネル２６を介して制御基板２５上のスイッチが押され、そのスイッチに対応した加熱を開始する。

例えば、操作パネル２６のスイッチが押されると、図３の時刻ｔ０で、制御手段１５を構成するマイクロコンピュータ１６が出力電圧設定手段１８にロー信号を出力する。出力電圧設定手段１８を構成するトランジスタは、このロー信号をうけてオフすると、第一の直流電源回路４を構成する出力電圧検知回路１２の検知電圧の設定値が１２Ｖとなり、出力電圧が１２Ｖになるように第一の直流電源回路４が制御される。

７Ｖの出力電圧から１２Ｖの出力電圧になるまでの時間は第一の直流電源回路４の出力電流の供給能力で決まる。本実施の形態では、出力電圧が７Ｖから１２Ｖになるまでの時間がおよそ３０ｍｓかかるものとしている。

時刻ｔ１は出力電圧設定手段１８のトランジスタがオフしてから４０ｍｓ経過している。時刻ｔ１では制御手段１５を構成するマイクロコンピュータ１６が駆動回路１７にハイ信号を出力する。同時にマイクロコンピュータ１６は内蔵されたタイマーを用いて、時間測定を開始する。

駆動回路１７を構成するトランジスタがオンすると、リレーコイル１３が通電される。このとき、リレーコイル１３の電流供給は第一の直流電源回路４から供給される。第一の直流電源回路４は出力電圧が１２Ｖになるように制御しているので、リレーコイル１３に電流が流れても電圧降下することがない。

リレーコイル１３が通電すると、コイルの電磁力によりリレー接点３が駆動する。なお、リレー接点３は動くことで、接点を接続、開放をするものなので、リレー接点３が接続し、ヒータ２が導通状態になるまで時間がかかる。本実施の形態では、約７ｍｓ後の時刻ｔ２で、各リレーの接点が接続し、ヒータ２の電流経路が導通状態になる。

時刻ｔ３では、時刻ｔ１から１７０ｍｓ経過している。マイクロコンピュータ１６はこの経過時間を内蔵されたタイマーで計測しており、１７０ｍｓ経過したことを計測すると、出力電圧設定手段１８にハイ信号を出力する。

出力電圧設定手段１８を構成するトランジスタは、このハイ信号をうけてオンすると、第一の直流電源回路４を構成する出力電圧検知回路１２の検知電圧の設定値が７Ｖとなり、出力電圧が７Ｖになるように第一の直流電源回路４が制御される。

第一の直流電源回路４の出力電圧が１２Ｖから７Ｖに低下するまでの間、パワー半導体内蔵制御回路９はスイッチング動作を行わない。つまり、１２Ｖの出力電圧から７Ｖの出力電圧になるまでの時間は第一の直流電源回路４を構成するコンデンサ１１の容量とリレーコイル１３の抵抗値で決まる。本実施の形態では、出力電圧が１２Ｖから７Ｖになるまでの時間がおよそ２５ｍｓかかるものとしている。本実施の形態では、リレーコイル１３の保持電流を流すことができる直流電圧は５Ｖなので、第一の直流電源回路４の出力電圧を７Ｖにすれば、保持電流以上の電流を供給することができる。同時に、第二の直流電源回路１４への出力電圧が７Ｖとなるので、第二の直流電源回路１４の損失を抑えることができ、負荷（ヒータ２）の電力を除いたリレー制御装置の消費電力を低減することができる。

以上のように、本実施の形態のリレー制御装置においては、制御手段１５は、リレーを導通するときは、第一の直流電源回路４の出力電圧をリレーの感動電流を供給できる感動電圧以上に設定し、リレーの導通開始から所定時間経過後に第一の直流電源回路４の出力電圧をリレーの保持電流を供給できる保持電圧以上に設定するよう構成したので、制御手段４がリレーの導通時間に応じて、リレーコイル１３に電流を供給する第一の直流電源回路４の出力電圧を切り替えることができるので、第一の直流電源回路４を構成するコンデンサ１１の容量を大きくしても、確実に所定のタイミングで電源電圧を切り替えることができ、リレーコイル１３の消費電流と制御手段１５に電力供給する第二の直流電源回路１４の損失を抑えることができる。また、リレーコイル１３の消費電流を減らすためにリレーコイル１３に電流制限抵抗を直列接続することがあるが、その必要もなくなる。さらに、この電流制限抵抗を直列接続した場合、リレーコイル起動時の電流を確保するためにコンデンサをリレーコイルに並列接続することがあるが、このコンデンサも必要なくなる。

また、本実施の形態のリレー制御装置では、図３に示したように、リレーを動作させる前の状態においては、第一の直流電源回路４の出力電圧を感動電圧より低く、保持電圧より高い７Ｖにしている。７Ｖにすることにより、１２Ｖのときよりも第二の直流電源回路１４の損失が減り、消費電力が低減できる。いわゆる待機電力を低減することができる。

また、本実施の形態の調理機器においては、上述のリレー制御装置を備えたので、リレーを長期にわたって使用できるため、製品寿命の長い調理機器を提供できる。また、調理機器などは加熱するので、通常使用でもリレー制御装置の周囲温度が高くなるので、電解
コンデンサの経年変化がＡＶ機器などにくらべ早いことが想定できるが、第一の直流電源回路４の出力電圧を制御手段１５によって設定することにより、この出力電圧の切り替えができるので、リレーの感動電流が流れる期間と装置の消費電力を考慮しながら電解コンデンサの容量を設定する必要がなくなり、電解コンデンサの経年劣化のみを考慮して設定することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるリレー制御装置の一部ブロック化した回路図を示し、図５は、本実施の形態のリレー制御装置を搭載した調理機器としての炊飯器の断面図を示すものである。なお、図５では図面を簡潔にするために、電気的接続のためのリード線や、部品を固定するためのネジは省略している。

図４に示すように、第一のヒータ４１は負荷を構成するもので、シーズヒータで構成している。一般的に、シーズヒータは、ニクロム線などの発熱体を金属パイプの中に電気絶縁体を充填しながら封入した構成となっている。本実施の形態では、このシーズヒータをアルミで鋳込んだ一般的に鋳込みヒータといわれるヒータになっている。この鋳込みヒータは１００Ｖ印加時、約４００Ｗになる。第二のヒータ４２は、負荷を構成するもので、シーズヒータで構成している。このシーズヒータは１００Ｖ印加時、約７０Ｗになる。

第一のリレー接点４３は、第一のヒータ４１と直列接続し、第一のリレー接点４３をオンオフすることで、第一のヒータ４１と交流電源１の電流経路を導通、遮断する。第二のリレー接点４４は、第二のヒータ４２と直列接続し、第二のリレー接点４４をオンオフすることで、第二のヒータ４２と交流電源１の電流経路を導通、遮断する。

第一の直流電源回路４５は、ダイオード５とコンデンサ６からなる半波整流平滑回路７と、半波整流平滑回路７から電力供給を受けて約１２Ｖの直流電圧を出力するスイッチング電源４６とで構成している。

スイッチング電源４６は、図示していないが、ＭＯＳＦＥＴなどのパワー半導体素子とこのパワー半導体を所定の電流値の範囲内でオンオフ制御する制御回路で構成されたパワー半導体内蔵制御回路９とコイル１０と平滑用のコンデンサ１１とコンデンサ１１の電圧が所定の設定値になるようにパワー半導体内蔵制御回路９をフィードバック制御するため出力電圧検知回路４７で構成している。

パワー半導体内蔵回路９は内蔵されたＭＯＳＦＥＴを所定の電流値の範囲内でオンオフ制御することにより、コイル１１を介してコンデンサ１２を充電している。出力電圧検知回路４７は、図示していないが、フォトカプラと約１２Ｖのツェナーダイオードと約７Ｖのツェナーダイオードと約４Ｖのツェナーダイオードで構成し、この３つのツェナーダイオードを切り替えることで、フィードバック制御する出力電圧を切り替えている。

たとえば、約１２Ｖの出力電圧を設定するときはフォトカプラとツェナーダイオードを直列接続する。コンデンサ１１の電圧が１２Ｖを超えてくると１２Ｖ用のツェナーダイオードが通電し、フォトカプラがオンしてパワー半導体内蔵制御回路９に出力電圧が１２Ｖを超えたことを送信する。パワー半導体内蔵制御回路９はこの信号を受けると、内蔵されたＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作をオフする。コンデンサ１１の電力供給が停止し、電圧が降下し、１２Ｖより低くなると１２Ｖ用のツェナーダイオードは通電しなくなり、フォトカプラがオフしてパワー半導体内蔵制御回路９に出力電圧が１２Ｖより低くなったこと送信する。パワー半導体内蔵制御回路９はこの信号を受けると、内蔵されたＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を開始しコイル１０を介してコンデンサ１１を充電する。

７Ｖの出力電圧に設定する場合は、フォトカプラと７Ｖ用のツェナーダイオードを直列接続することで同様の動作をすることができる。４Ｖの出力電圧を設定する場合は、フォトカプラと４Ｖ用のツェナーダイオードを直列接続することで同様の動作をすることができる。なお、本実施の形態の出力電圧検知回路４７は、請求項４に示している電圧検知手段とは異なるものである。この電圧検知手段については、後で説明する。

つまり、本実施の形態では、半波整流平滑回路７の出力電圧約１４１Ｖをスイッチング電源４６が約１２Ｖの直流電圧に降圧している。

第一のリレーコイル４８は、一方の端子には第一の直流電源回路４５の出力端子を接続している。本実施の形態では、第一のリレーコイル４８の電圧定格は直流電圧１２Ｖである。また、感動電流を流すことのできる直流電圧（感動電圧）は１０Ｖである。また、保持電流を流すことのできる直流電圧（保持電圧）は５Ｖである。

第二のリレーコイル４９は、一方の端子に第一の直流電源回路４５の出力端子を接続している。本実施の形態では、第二のリレーコイル４９の電圧定格は直流電圧１２Ｖである。また、感動電流を流すことのできる直流電圧（感動電圧）は１１Ｖである。また、保持電流を流すことのできる直流電圧（保持電圧）は６Ｖである。

制御手段５０は、マイクロコンピュータ５１、第一のリレーコイル４８を通電する第一の駆動回路５２、第二のリレーコイル４９を通電する第二の駆動回路５３、第一の直流電源回路４５の出力電圧を設定する出力電圧設定手段５４などで構成している。制御手段５０は第二の直流電源回路１４から約５Ｖの直流電圧を供給されることで動作する。

マイクロコンピュータ５１は、第一のリレーコイル４８と第二のリレーコイル４９を通電または遮断するハイまたはロー信号を第一の駆動回路５２と第二の駆動回路５３に出力する。また、マイクロコンピュータ５１は、出力電圧設定手段５４に信号を出力して、第一の直流電源回路４５を構成する出力電圧検知回路４７の検知電圧の設定値を切り替える。

第一の駆動回路５２と第二の駆動回路５３は、トランジスタなどで構成され、トランジスタをオンし、スイッチング電源４６の出力電圧１２Ｖを第一のリレーコイル４８または第二のリレーコイル４９に供給することにより、第一のリレーコイル４８または第二のリレーコイル４９に電流を流し、このコイルに発生する電磁力で第一のリレー接点４３または第二のリレー接点４４を駆動する。

出力電圧設定手段５４は、２つのトランジスタ５５、５６などで構成している。この２つのトランジスタ５５、５６のオンオフの組み合わせによって、出力電圧検知回路４７の検知電圧の設定値が切り替えられる。本実施の形態のリレー制御装置では、トランジスタ５５、５６ともにオフの状態のときには、出力電圧検知回路４７の検知電圧の設定値は１２Ｖとなる。トランジスタ５５のみがオン状態のときには、出力電圧検知回路４７の検知電圧の設定値は７Ｖとなる。トランジスタ５６のみがオン状態のときには、出力電圧検知回路４７の検知電圧の設定値は４Ｖとなる。

零電圧同期信号発生手段５７は、交流電源１の零電圧に同期した信号を発生させるもので、２つの抵抗を直列接続して構成した抵抗分圧回路５８と、抵抗分圧回路５８により分圧された電圧をベース端子に入力しオンオフするトランジスタ５９と、トランジスタ５９のコレクタ端子に一方の端子を接続し、他方の端子を第二の直流電源回路１４の出力端子に接続した抵抗６０で構成している。以上の構成にすることにより、零電圧同期信号発生手段５７は交流電源１の電圧が零電圧近傍になると、ハイ信号からロー信号に切り替わる
か、ロー信号からハイ信号に切り替わる。本実施の形態のリレー制御装置においては、マイクロコンピュータ５１が零電圧同期信号発生手段５７のロー信号からハイ信号の切り替わりを検知し、マイクロコンピュータ５７のタイマーにより構成したタイマー手段６１により、時間を測定し始める。

タイミング設定手段６２は、零電圧同期信号発生手段５７の出力信号からリレーを導通または遮断するまでのタイミング時間を設定するもので、マイクロコンピュータ５１のＲＯＭに予め記憶されている複数のタイミング時間を順番に切り替えていくものである。本実施の形態のリレー制御装置では、このタイミング時間をＴｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓ３、Ｔｓ４としている。本実施の形態では、交流電源１の電源周波数ごとにＴｓ１とＴｓ２とＴｓ３とＴｓ４は９０度ずつ位相がずれた時間が設定されている。つまり、交流電源１の電源周波数が５０Ｈｚの場合は、Ｔｓ１＝０ｍｓ、Ｔｓ２＝５ｍｓ、Ｔｓ３＝１０ｍｓ、Ｔｓ４＝１５ｍｓとなっている。タイミング設定手段６２は、交流電源１の電圧位相が交互に切り替わるように、Ｔｓ１からＴｓ４のタイミング時間を変更していく。

本実施の形態のリレー制御装置では、タイマー手段６１とは別に設けられたマイクロコンピュータ５１に内蔵されたタイマーを用いて、第一のリレーコイル４８または第二のリレーコイル４９の通電開始からの時間を計測し、所定時間経過後に出力電圧設定手段１８への出力信号を切り替えている。

つぎに、図５に示すように、炊飯器本体７１は、その上面を覆うように蓋７２を開閉自在に設置している。炊飯器本体７１と蓋７２はステンレス製のヒンジ軸７３で機械的に接続し、ヒンジ軸７３を回転軸として蓋７２は開閉される。炊飯器本体７１の収納部７４は、その底部に第一のヒータ４１を配設する。第一のヒータ４１は、図４で説明したように、アルミ鋳込みヒータである。

鍋７５は、アルミニウムなどの金属によって形成している。鍋７５には、その表面にフッ素コートがされている。鍋７５は上端開口部に外側にせり出したフランジを有する。鍋７５は第一のヒータ４１の上面に接触した状態で載置されることにより、収納部７４に着脱自在に収納される。使用者は鍋７５に米や水などの被加熱物を入れて調理を行う。

蓋加熱板７６はステンレスなどの金属で形成し、ゴム製のパッキン７７を介して蓋７２に着脱自在に設置している。蓋加熱板７６の略中央部に蒸気を外部に逃がすための穴を設けている。蓋７２の蓋加熱板７６と対抗する面にアルミニウム製の放熱板７８を組み込み、放熱板７８に第二のヒータ４２を図示していないがアルミテープによって接触した状態で取り付けている。蓋７２の略中央部に蒸気口７９を着脱可能な状態で取り付けており、蓋加熱板７６の穴と蒸気口７９を介して、鍋７５内で発生した蒸気を外部に排出するようにしている。

第一の回路基板８０は、スイッチ、ＬＣＤ、マイクロコンピュータ５１などで構成している。操作パネル８１は炊飯器本体７１にはめ込まれており、各スイッチの意味をしるした文字が印刷されている。使用者がその部分を押すことで第一の回路基板８０に搭載されたスイッチが押される構成となっている。

第二の回路基板８２は、第一のリレー４３の他に、図示しないが、第二のリレー４４や第一の直流電源回路４５や第二の直流電源回路１４などを搭載している。

巻き取り式の電源コード収納部８３は、第二の回路基板８２にリード線を介して電気的に接続している。電源コード収納部８３はストッパーとばねを用いて電源コードを巻き取ることを可能にしている。

温度検知手段８４は、サーミスタで構成し、鍋７５の底部の略中心に配置している。サーミスタは温度で抵抗値が変わるので、このサーミスタと所定の抵抗値を有する抵抗で分圧回路を構成し、所定の電圧をこの分圧回路の両端に供給することで、サーミスタの抵抗値をアナログ電圧に変換できる。図４に示したマイクロコンピュータ５１は、内蔵されたＡＤ変換器を用いてこのアナログ電圧から温度を推定する。

第一の回路基板８０と第二の回路基板８２は、図示しないが、リード線で電気的に接続しており、マイクロコンピュータ５１と第一の駆動回路５２、第二の駆動回路５３により、第一のリレーコイル４８、第二のリレーコイル４９を通電制御し、第一のリレー接点４３、第二のリレー接点４４を接続し第一のヒータ４１、第二のヒータ４２を導通して第一のヒータ４１、第二のヒータ４２を発熱させ、この発熱により鍋７５と蓋加熱板７６を加熱するようにしている。

このように、本実施の形態の炊飯器は、第一のヒータ４１の発熱により鍋７５を加熱し、鍋７５内の調理物を加熱調理する。ここで、調理物は、炊飯前の米と水又は炊き上がったご飯等である。

上記構成において、本実施の形態のリレー制御装置を搭載した炊飯器について、図６および図７を参照しながら動作、作用を説明する。図６は、図４に示したリレー制御装置の各部の動作波形を示すタイムチャートの一部（前半）を示している。（ａ）は第一の駆動回路４８のオンオフ状態を示し、（ｂ）は第一のヒータ４１および第一のリレー接点４３の電流波形を示し、（ｃ）は第二の駆動回路４９のオンオフ状態を示し、（ｄ）は第二のヒータ４２および第二のリレー接点４４の電流波形を示し、（ｅ）は第一の直流電源回路４５の出力電圧波形を示し、（ｆ）は出力電圧設定手段５４を構成するトランジスタ５５のオンオフ状態を示し、（ｇ）は出力設定手段５４を構成するトランジスタ５６のオンオフ状態を示し、（ｈ）は交流電源１の電圧波形を示し、（ｉ）は零電圧同期信号発生手段５７の出力信号を示している。図７は、図６のタイムチャートの続き（後半）を示すものであり、（ａ）〜（ｉ）は図６と同じである。

まず、使用者が図５の鍋７５にお米と水を入れる。このとき、図４のリレー制御装置は、すでに交流電源１に接続している。制御手段５０を構成するマイクロコンピュータ５１は出力電圧設定手段５４を構成するトランジスタ５５にハイ信号を出力し、トランジスタ５６にロー信号を出力している。トランジスタ５５は、このハイ信号を受けてオン状態となり、出力電圧検知回路４７を構成する４Ｖのツェナーダイオードが接続され、検知電圧の設定値が４Ｖとなり、第一の直流電源回路４５の出力電圧は４Ｖになるように制御されている。

第一の直流電源回路４５の出力電圧が４Ｖのとき、第二の直流電源回路１４の出力電圧は約３．３Ｖとなっている。これは第二の直流電源回路１４の回路構成がエミッタフォロア回路のため、エミッタフォロア回路を構成するトランジスタのベース−エミッタ間の電圧降下が０．７Ｖほど発生するためである。本実施の形態のマイクロコンピュータ５１の動作保証範囲は２．３Ｖから５．５Ｖなので、第二の直流電源回路１４の出力電圧が約３．３Ｖでも、マイクロコンピュータ５１は正常に動作することができる。

第一の直流電源回路４５の出力電圧が４Ｖのときは、出力電圧が７Ｖのときと１２Ｖのときに比べ、制御手段５０に印加される電圧が低いので、消費電流が同じであっても、制御手段５０の消費電力を低減することができる。さらに、第一の直流電源回路４５がスイッチング電源４６で構成されているので、約１４１Ｖの直流電圧から約４Ｖの直流電圧への変換効率が電源トランスに比べ高くなり、リレー制御装置の消費電力を低減することが
できる。

上記の状態のときに、図５の操作パネル８１の表示に従って、所望のスイッチを押すと、操作パネル８１を介して第一の回路基板８０上のスイッチが押され、そのスイッチに対応した炊飯シーケンスを開始する。

例えば、操作パネル８１のスイッチが押されると、図６の時刻ｔ０で、制御手段５０を構成するマイクロコンピュータ５１が出力電圧設定手段５４を構成するトランジスタ５５にロー信号を出力する。

トランジスタ５５は、このロー信号を受けてオフすると、出力電圧検知回路４７を構成する１２Ｖのツェナーダイオードが接続され、検知電圧の設定値が１２Ｖとなり、出力電圧が１２Ｖになるように第一の直流電源回路４５が制御される。

４Ｖの出力電圧から１２Ｖの出力電圧になるまでの時間は第一の直流電源回路４５の出力電流の供給能力で決まる。本実施の形態では、出力電圧が４Ｖから１２Ｖになるまでの時間がおよそ２５ｍｓかかるものとしている。

時刻ｔ１はトランジスタ５５がオフしてから４０ｍｓ経過している。時刻ｔ１で零電圧同期信号発生手段５７からマイクロコンピュータ５１にハイ信号を出力する。マイクロコンピュータ５１内部のタイマー手段６１はこのハイ信号のエッジをトリガにして、タイミング設定手段６２が設定した設定時間になるまで時間を計測する。タイミング設定手段６２は、図４で説明したように、マイクロコンピュータ５１に内蔵されたＲＯＭ内に予め記憶された４つの設定時間Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓ３、Ｔｓ４から任意の設定時間を設定できる。本実施の形態では、第一のリレーと第二のリレーが存在するが、タイミング設定手段６２はリレーごとに設定時間を設定でき、炊飯シーケンス開始時にタイミング設定手段６２は２つのリレーともにＴｓ１（０ｍｓ）を設定している。

時刻ｔ１ではタイミング設定手段６２が設定した設定時間Ｔｓ１が０ｍｓのため、零電圧同期信号発生手段５７のハイ信号が出力されると、すぐに制御手段５０を構成するマイクロコンピュータ５１が第一の駆動回路５２にハイ信号を出力する。第一の駆動回路５２にハイ信号を出力すると、タイミング設定手段６２は第一の駆動回路５２にハイ信号を送る設定時間をＴｓ３（１０ｍｓ）に変更する。同時にマイクロコンピュータ５１は内蔵されたタイマーを用いて、時間測定を開始する。

第一の駆動回路５２を構成するトランジスタがオンすると、第一のリレーコイル４８が通電される。このとき、第一のリレーコイル４８の電流供給は第一の直流電源回路４５から供給される。第一の直流電源回路４５は出力電圧が１２Ｖになるように制御しているので、第一のリレーコイル４８に電流が流れても電圧降下することが殆どない。

第一のリレーコイル４８が通電するとコイルの電磁力により第一のリレー接点４３が駆動する。なお、第一のリレー接点４３は動くことで、接点を接続、開放をするものなので、第一のリレー接点４３が接続し、第一のヒータ４１が導通状態になるまで時間がかかる。本実施の形態では、約７ｍｓ後の時刻ｔ２で、第一のリレー接点４３が接続し、第一のヒータ４１の電流経路が導通状態になり、第一のヒータ４１が発熱し、図５の鍋７５の底面を加熱する。

時刻ｔ３では、時刻ｔ１から９０ｍｓ経過している。マイクロコンピュータ５１はこの経過時間を内蔵されたタイマーで計測しており、９０ｍｓ経過したことを計測すると、出力電圧設定手段５４を構成するトランジスタ５６にハイ信号を出力する。

トランジスタ５６は、このハイ信号を受けてオンすると、出力電圧検知回路４７を構成する７Ｖのツェナーダイオードが接続されて検知電圧の設定値が７Ｖとなり、出力電圧が７Ｖになるように第一の直流電源回路４５が制御される。

第一の直流電源回路４５の出力電圧が１２Ｖから７Ｖに低下するまでの間、パワー半導体内蔵制御回路９はスイッチング動作を行わない。つまり、１２Ｖの出力電圧から７Ｖの出力電圧になるまでの時間は第一の直流電源回路４５を構成するコンデンサ１１の容量と第一のリレーコイル４８の抵抗値で決まる。本実施の形態では、出力電圧が１２Ｖから７Ｖになるまでの時間がおよそ１５ｍｓかかるものとしている。本実施の形態では、第一のリレーコイル４８の保持電流を流すことができる直流電圧は５Ｖなので、第一の直流電源回路４５の出力電圧を７Ｖにすれば、保持電流以上の電流を供給することができる。同時に、第二の直流電源回路１４への出力電圧が７Ｖとなるので、第二の直流電源回路１４の損失を抑えることができ、負荷（第一のヒータ４１）の電力を除いたリレー制御装置の消費電力を低減することができる。

時刻ｔ４では、たとえば、図５の鍋７５内部の被調理物の水分が蒸発し始め、蓋加熱板７６に蒸気がつき一部が結露しはじめている。そこで、蓋加熱板７６を加熱する第二のヒータ４２を導通するために、マイクロコンピュータ５１は出力電圧設定手段５４を構成するトランジスタ５６にロー信号を出力する。トランジスタ５６がロー信号を受けてオフすると、出力電圧検知回路４７を構成する１２Ｖのツェナーダイオードが接続され、検知電圧の設定値が１２Ｖとなり、出力電圧が１２Ｖになるように第一の直流電源回路４５が制御される。

７Ｖの出力電圧から１２Ｖの出力電圧になるまでの時間は第一の直流電源回路４５の出力電流の供給能力と第一のリレーコイル４８の抵抗値と第一の直流電源回路４５を構成するコンデンサ１１で決まる。本実施の形態では、出力電圧が７Ｖから１２Ｖになるまでの時間がおよそ１５ｍｓかかるものとしている。

時刻ｔ５ではトランジスタ５６がオフしてから４０ｍｓ経過している。時刻ｔ５で零電圧同期信号発生手段５７からマイクロコンピュータ５１にハイ信号を出力する。マイクロコンピュータ５１内部のタイマー手段６１はこのハイ信号のエッジをトリガにして、タイミング設定手段６２が設定した設定時間になるまで時間を計測する。タイミング設定手段６２は、図４で説明したように、マイクロコンピュータ５１に内蔵されたＲＯＭ内に予め記憶された４つの設定時間Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓ３、Ｔｓ４から任意の設定時間を設定できる。本実施の形態では、第一のリレーと第二のリレーが存在するが、タイミング設定手段６２はリレーごとに設定時間を設定でき、炊飯シーケンス開始時にタイミング設定手段６２は２つのリレーともにＴｓ１（０ｍｓ）を設定している。第二のリレーをオンするのは、時刻ｔ５のタイミングでははじめてなので、設定時間はＴｓ１（０ｍｓ）が設定されている。

時刻ｔ５ではタイミング設定手段６２が設定した設定時間Ｔｓ１が０ｍｓのため、零電圧同期信号発生手段５７のハイ信号が出力されると、すぐにマイクロコンピュータ５１が第二の駆動回路５３にハイ信号を出力する。第二の駆動回路５３にハイ信号を出力すると、タイミング設定手段６２は第二の駆動回路５３にハイ信号を送る設定時間をＴｓ３（１０ｍｓ）に変更する。同時にマイクロコンピュータ５１は内蔵されたタイマーを用いて、時間測定を開始する。

第二の駆動回路５３を構成するトランジスタがオンすると、第二のリレーコイル４９が通電される。このとき、第二のリレーコイル４９の電流供給は第一の直流電源回路４５か
ら供給される。第一の直流電源回路４５は出力電圧が１２Ｖになるように制御しているので、第二のリレーコイル４９と第一のリレーコイル４８に電流が流れても電圧降下はほとんどしない。

第二のリレーコイル４９が通電するとコイルの電磁力により第二のリレー接点４４が駆動する。なお、第二のリレー接点４４は動くことで、接点を接続、開放をするものなので、第二のリレー接点４４が接続し、第一のヒータ４２が導通状態になるまで時間がかかる。本実施の形態では、約５〜６ｍｓ後の時刻ｔ６で、第二のリレー接点４４が接続し、第二のヒータ４２の電流経路が導通状態になり、第二のヒータ４２が発熱し、図５の蓋放熱板７８を介して蓋加熱板７６を加熱する。

時刻ｔ７では、時刻ｔ５から１１０ｍｓ経過している。マイクロコンピュータ５１はこの経過時間を内蔵されたタイマーで計測しており、９０ｍｓ経過したことを計測すると、出力電圧設定手段５４を構成するトランジスタ５６にハイ信号を出力する。

第一の直流電源回路４５の出力電圧が１２Ｖから７Ｖに低下するまでの間、パワー半導体内蔵制御回路９はスイッチング動作を行わない。つまり、１２Ｖの出力電圧から７Ｖの出力電圧になるまでの時間は第一の直流電源回路４５を構成するコンデンサ１１の容量と第一のリレーコイル４８と第二のリレーコイル４９の合成抵抗値で決まる。本実施の形態では、出力電圧が１２Ｖから７Ｖになるまでの時間がおよそ１５ｍｓかかるものとしている。

本実施の形態では、第一のリレーコイル４８および第二のリレーコイル４９の保持電流を流すことができる直流電圧は５Ｖなので、第一の直流電源回路４５の出力電圧を７Ｖにすれば、保持電流以上の電流を供給することができる。同時に、第二の直流電源回路１４への出力電圧が７Ｖとなるので、第二の直流電源回路１４の損失を抑えることができ、負荷（第一のヒータ４１、第二のヒータ４２）の電力を除いたリレー制御装置の消費電力を低減することができる。

しばらく、第一のヒータ４１が発熱すると鍋７５の底面が加熱され、底面の温度が上昇する。図５の温度検知手段８４が鍋７５の底面温度が高くなったことを検知すると、マイクロコンピュータ５１は第一のヒータ４１を停止する動作をする。

つぎに、図７の時刻ｔ８で零電圧同期信号発生手段５７がハイ信号を出力すると、マイクロコンピュータ５１に内蔵されたタイマー手段６１が時間の計測を開始する。

時刻ｔ９で、タイマー手段６１の計測時間が設定時間Ｔｓ３（１０ｍｓ）に達すると、マイクロコンピュータ５１は第一の駆動回路５２にロー信号を出力する。第一の駆動回路５２を構成するトランジスタはロー信号を受けるとオフ状態になり、第一のリレーコイル４８の通電を停止する。第一のリレーコイル４８に電流が流れなくなるので、コイルの電磁力がなくなり、第一のリレー接点４３を駆動する力がなくなり、第一のリレー接点４３は開放状態となる。第一のリレー接点４３が開放状態となると、第一のヒータ４１の電流経路が遮断され、第一のヒータ４１に電流が流れなくなり、第一のヒータ４１は発熱を停止する。

鍋７５の底面温度が低下し、温度検知手段８４がそれを検知すると、再び第一のヒータ
４１を発熱し鍋７５を加熱する必要がある。

時刻ｔ１０では、第一のリレーコイル４８に感動電流以上の電流を流すために、第一の直流電源回路４５の出力電圧を１２Ｖにする制御をする。マイクロコンピュータ５１は出力電圧設定手段５４を構成するトランジスタ５６にロー信号を出力する。トランジスタ５６がロー信号を受けてオフすると、出力電圧検知回路４７を構成する１２Ｖのツェナーダイオードが接続され、検知電圧の設定値が１２Ｖとなり、出力電圧が１２Ｖになるように第一の直流電源回路４５が制御される。

７Ｖの出力電圧から１２Ｖの出力電圧になるまでの時間は第一の直流電源回路４５の出力電流の供給能力と第二のリレーコイル４９の抵抗値と第一の直流電源回路４５を構成するコンデンサ１１で決まる。本実施の形態では、出力電圧が７Ｖから１２Ｖになるまでの時間がおよそ１５ｍｓかかるものとしている。

時刻ｔ１１ではトランジスタ５６がオフしてから４０ｍｓ経過している。時刻ｔ１１で零電圧同期信号発生手段５７からマイクロコンピュータ５１にハイ信号を出力する。マイクロコンピュータ５１内部のタイマー手段６１はこのハイ信号のエッジをトリガにして、時間の計測を開始する。

時刻ｔ１２で、タイマー手段６１の計測時間がタイミング設定手段６２が設定した設定時間Ｔｓ３（１０ｍｓ）に達すると、マイクロコンピュータ５１は第一の駆動回路５２にハイ信号を出力する。第一の駆動回路５２にハイ信号を出力すると、タイミング設定手段６２は第一の駆動回路５２にハイ信号を送る設定時間をＴｓ２（５ｍｓ）に変更する。同時に、マイクロコンピュータ５１は内蔵されたタイマーを用いて、時間測定を開始する。

第一の駆動回路５２を構成するトランジスタがオンすると、第一のリレーコイル４８が通電される。このとき、第一のリレーコイル４８の電流供給は第一の直流電源回路４５から供給される。第一の直流電源回路４５は出力電圧が１２Ｖになるように制御しているので、第一のリレーコイル４８と第二のリレーコイル４９に電流が流れても電圧降下はほとんどしない。

第一のリレーコイル４８が通電するとコイルの電磁力により第一のリレー接点４３が接続し、第一のヒータ４１が導通状態になる。本実施の形態では、約７ｍｓ後の時刻ｔ１３で、第一のリレー接点４３が接続し、第一のヒータ４１の電流経路が導通状態になり、第一のヒータ４１が発熱し、鍋７５を加熱する。

時刻ｔ１４では、時刻ｔ１２から９０ｍｓ経過している。マイクロコンピュータ５１はこの経過時間を内蔵されたタイマーで計測しており、９０ｍｓ経過したことを計測すると、出力電圧設定手段５４を構成するトランジスタ５６にハイ信号を出力する。

第一の直流電源回路４５の出力電圧が１２Ｖから７Ｖに低下するまでの間、パワー半導体内蔵制御回路９はスイッチング動作を行わない。つまり、１２Ｖの出力電圧から７Ｖの出力電圧になるまでの時間は第一の直流電源回路４５を構成するコンデンサ１１の容量と第一のリレーコイル４８と第二のリレーコイル４９の抵抗値で決まる。本実施の形態では、出力電圧が１２Ｖから７Ｖになるまでの時間がおよそ１５ｍｓかかるものとしている。本実施の形態では、第一のリレーコイル４８および第二のリレーコイル４９の保持電流を
流すことができる直流電圧は５Ｖなので、第一の直流電源回路４５の出力電圧を７Ｖにすれば、保持電流以上の電流を供給することができる。同時に、第二の直流電源回路１４への出力電圧が７Ｖとなるので、第二の直流電源回路１４の損失を抑えることができ、負荷（第一のヒータ４１）の電力を除いたリレー制御装置の消費電力を低減することができる。

その後、蓋加熱板７６の温度が高くなると、マイクロコンピュータ５１は第二のヒータ７６を停止する動作をおこなう。

時刻ｔ１５では、時刻ｔ８で零電圧同期信号発生手段５７がハイ信号を出力すると、マイクロコンピュータ５１に内蔵されたタイマー手段６１が時間の計測を開始する。

時刻ｔ１６で、タイマー手段６１の計測時間が設定時間Ｔｓ３（１０ｍｓ）に達すると、マイクロコンピュータ５１は第二の駆動回路５３にロー信号を出力する。第二の駆動回路５３を構成するトランジスタはロー信号を受けるとオフ状態になり、第二のリレーコイル４９の通電を停止する。第二のリレーコイル４９に電流が流れなくなるので、コイルの電磁力がなくなり、第二のリレー接点４４を駆動する力がなくなり、第二のリレー接点４４は開放状態となる。第二のリレー接点４４が開放状態となると、第二のヒータ４２の電流経路が遮断され、第二のヒータ４２に電流が流れなくなり、第二のヒータ４２は発熱を停止する。

以上のように、本実施の形態のリレー制御装置においては、リレーが複数になっても、第一のリレーコイル４８と第二のリレーコイル４９に電流供給する第一の直流電源回路４５の出力電圧を制御手段５０により制御することにより、各リレーコイルに感動電流を供給できる感動電圧と、リレーコイルに保持電流を供給できる保持電圧を、所望のタイミングで切り替えることができるので、リレーコイルの消費電流と制御手段５０に電力供給する第二の直流電源回路１４の損失を抑えることができる。また、リレーコイルの消費電流を減らすためにリレーコイルに電流制限抵抗を直列接続することがあるが、その必要もなくなる。さらに、この電流制限抵抗を直列接続した場合、リレーコイル起動時の電流を確保するためにコンデンサをリレーコイルに並列接続することがあるが、このコンデンサも必要なくなる。

また、制御手段５０は、タイミング設定手段６２が設定したタイミング時間とタイマー手段６１の出力からリレーを導通または遮断し、タイミング設定手段６２はタイミング時間を交流電源１の位相の正負が交互になるよう変更するようにしたので、リレーの接点に流れる電流の平均値をほぼ零にすることになり、リレー接点の金属の転移を抑え、リレー接点の耐久性を長くすることができる。

また、すべてのリレーをオフしているときは、リレーに電流供給する第一の直流電源回路の出力電圧を保持電圧より小さくすることで、外来ノイズなどの影響でリレーにオン信号が出力されても、リレーコイルに十分な電磁力が発生せず、リレー接点が接続しないようにすることができる。

また、本実施の形態のリレー制御装置では、第一のリレーコイル４８と第二のリレーコイル４９の感動電流と保持電圧を同じにしたが、感動電流と保持電流が異なるリレーを用いてもかまわない。この場合は、感動電流が必要な時は感動電流が大きい方のリレーにあわせて出力電圧を設定すればよいし、保持電流が必要な時は保持電流が大きい方のリレーにあわせて出力電圧を設定すればよい。このようにすることで、リレーを駆動するときの第一の直流電源回路４５の出力電圧の設定値を二つにすることができるので、リレーと感動電流または保持電流の組み合わせを間違えることがなく駆動することができる。

また、本実施の形態のリレー制御装置では、図示しなかったが、第一の直流電源回路４５の出力電圧を検知する電圧検知手段を出力電圧検知回路４７とは別に設け、この電圧検知手段の検知電圧によってリレーのオンを禁止したり、解除したりしてもかまわない。電圧検知手段で第一の直流電源回路４５の出力電圧を検知すれば、図３、図６、図７に示したような第一の直流電源回路４５の出力電圧の立ち上がり時において、第一の直流電源回路４５の出力電圧がリレーコイルの感動電流以上を流すことができる電圧かどうかを判定し、最短でリレーを駆動することができる。電圧検知手段を抵抗分圧回路で構成し、マイクロコンピュータに内蔵されたＡＤ変換器で入力するようにすれば、マイクロコンピュータが第一の直流電源回路４５が設定した電圧を出力しているかどうか判定でき、第一の直流電源回路４５の故障も早期に発見することができるようになる。

また、図５の温度検知手段８４を利用して、リレーが実装された第二の回路基板８２の温度を推定し、リレーコイルの抵抗値を推定することで、制御手段５０により第一の直流電源回路４５の出力電圧を調整するようにしてもよい。温度によってリレーコイルの抵抗値が変化するのでリレーコイルに供給する電流を一定にしようとすると、第一の直流電源回路４５の出力電圧を調整する必要があるが、温度検知手段を利用することで必要最小限の電流を供給することができ、リレーコイル通電時の消費電力を最小限にすることができる。

また、本実施の形態の調理機器としての炊飯器においては、上述のリレー制御装置を備えたので、リレーを長期にわたって使用できるため、製品寿命の長い調理機器を提供できる。

なお、本実施の形態では、負荷をヒータにして説明したが、たとえばパンを製造するホームベーカリなどにおいて生地を攪拌するためのモータを負荷にして、このモータをリレーでオンオフしても構わない。

以上のように、本発明にかかるリレー制御装置は、リレーのコイルに電流を供給する電源回路（第一の直流電源回路）の出力電圧を制御手段により設定できるので、制御手段がリレーの導通時間に応じてリレーのコイルに電流供給する第一の直流電源回路の出力電圧を、感動電流を供給できる感動電圧以上の電圧から保持電流を供給できる保持電圧以上の電圧に切り替えることができ、第一の直流電源回路の構成部品の経年劣化の影響を受けなくなり、部品の小型化や、リレー制御装置の長期保証ができ、また、本発明にかかる調理機器は、リレーを長期にわたって使用できるため、製品寿命の長い調理機器を提供することができるので、ヒータなどの負荷をリレーで制御するリレー制御装置およびそのリレー制御装置を備えた調理機器として有用である。

本発明の実施の形態１におけるリレー制御装置の一部ブロック化した回路図同リレー制御装置を搭載した調理機器の断面図同リレー制御装置の動作タイムチャート本発明の実施の形態２におけるリレー制御装置の一部ブロック化した回路図同リレー制御装置を搭載した調理機器としての炊飯器の断面図同リレー制御装置の動作タイムチャートの一部（前半）を示す図同リレー制御装置の動作タイムチャートの続き（後半）を示す図

符号の説明

１交流電源
２ヒータ（負荷）
３リレー接点（リレー）
４第一の直流電源回路
１３リレーコイル（リレー）
１４第二の直流電源回路
１５制御手段

Claims

交流電源と、負荷と、前記負荷と前記交流電源の電流経路を導通または遮断するリレーと、前記交流電源を直流電源に変換する第一の直流電源回路と、前記第一の直流電源回路の出力電圧を前記第一の直流電源回路の出力電圧より低い電圧に変換する第二の直流電源回路と、前記第二の直流電源回路より電力供給を受けて前記リレーの導通、遮断を制御する制御手段とを備え、前記第一の直流電源回路は複数の出力電圧を有し、前記リレーの駆動電力は前記制御手段の制御信号に応じて前記第一の直流電源回路より供給され、前記制御手段は前記リレーを導通するときは、前記第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの感動電流を供給できる感動電圧以上に設定し、前記リレーの導通開始から所定時間経過後に前記第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの保持電流を供給できる保持電圧以上に設定するよう構成したリレー制御装置。
制御手段は、リレーが遮断しているとき、第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの感動電流を供給できる感動電圧より低い値に設定し、リレーを導通する前に前記第一の直流電源回路の出力電圧を感動電圧以上に設定するようにした請求項１記載のリレー制御装置。
制御手段は、リレーを遮断しているとき、第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの保持電流を供給できる保持電圧より低い値に設定するようにした請求項２記載のリレー制御装置。
第一の直流電源回路の出力電圧を検知する電圧検知手段を備え、制御手段は、リレーを導通するとき、前記電圧検知手段により検知した電圧が前記リレーの感動電圧以下の場合は、リレーの導通を開始しないよう制御するようにした請求項１記載のリレー制御装置。
交流電源の零電圧に同期した信号を発生する零電圧同期信号発生手段と、前記零電圧同期信号発生手段の出力からの時間を測定するタイマー手段と、前記零電圧同期信号発生手段の出力信号からリレーを導通または遮断するまでのタイミング時間を設定するタイミング設定手段とを備え、制御手段は、前記タイミング設定手段が設定したタイミング時間と前記タイマー手段の出力からリレーを導通または遮断し、前記タイミング設定手段は前記タイミング時間を交流電源の位相の正負が交互になるよう変更するようにした請求項１記載のリレー制御装置。
複数の負荷と、前記複数の負荷と交流電源のそれぞれの電流経路を導通または遮断するための複数のリレーとを備え、制御手段は、前記複数のリレーのいずれか一つを導通するとき、その他のリレーが導通状態であるか遮断状態であるかにかかわらず、第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの感動電流を供給できる感動電圧以上に設定し、その後、所定時間経過後に第一の直流電源回路の出力電圧を前記リレーの保持電流を供給できる保持電圧以上の設定するようにした請求項１記載のリレー制御装置。
感動電流が異なる二つ以上のリレーを備え、制御手段は、リレーを導通するとき、前記異なる感動電流のうち、最も大きな感動電流を供給できる感動電圧になるように第一の直流電源回路の出力電圧を設定するようにした請求項６記載のリレー制御装置。
保持電流が異なる二つ以上のリレーを備え、制御手段はもリレーを導通するとき、前記異なる感動電流のうち、最も大きい感動電流を供給できる感動電圧になるように第一の直流電源回路の出力電圧を設定し、リレーを導通してから所定時間経過後に、前記異なる保持電流のうち、最も大きい保持電流を供給できる保持電圧になるように第一の直流電源回路の出力電圧を設定するようにした請求項７記載のリレー制御装置。
リレー近傍の温度を検知する温度検知手段を備え、制御手段は、前記温度検知手段の出力に応じて第一の直流電源回路の出力電圧を変更するようにした請求項１記載のリレー制御装置。
請求項１〜９のいずれか１項に記載のリレー制御装置を備えた調理機器。