JP2011029047A

JP2011029047A - 加熱調理器

Info

Publication number: JP2011029047A
Application number: JP2009174938A
Authority: JP
Inventors: Yuji Fujii; 裕二藤井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-28
Also published as: JP5413022B2

Abstract

【課題】意図しない通電状態を排除し、安全性を高くすること。
【解決手段】交流電源１と抵抗負荷３ａの接続を、抵抗負荷３ａの一端に設けたリレー２を用い、抵抗負荷３ａを非通電時は交流電源１から抵抗負荷３の一端を切り離す構成とすることで、万一、駆動回路が故障してその接点が閉じ続ける状態になっても、リレーが抵抗負荷３ａと交流電源１の接続を解除して抵抗負荷３ａの意図しない連続通電を防止すると共に、マイクロコンピュータ１１を使用してリレー２を駆動して抵抗負荷３ａに通電している場合に、マイクロコンピュータ１１の暴走やラッチアップによって抵抗負荷３ａが連続通電されるような状態になっても、リレー２は確実に非導通にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は一般家庭やレストラン及びオフィスなどで使用される加熱調理器に関するものである。

従来、調理器の抵抗負荷等のヒータ制御には交流電源とこのヒータを接点を持つリレーで導通制御して加熱を行うのが一般的である。この際、リレーの接点駆動には励磁コイルに直流電流を流すことにより発生する直流磁束により磁化された鉄心等の磁力によりリレーの接点を機械的に閉じる方式を用いる場合、マイクロコンピュータの出力ポートより出力される論理値、即ち直流電圧の有無により励磁コイルに電流を流すトランジスタ（ドライブ回路）を直流駆動してリレー接点を閉じる構成が開示されている。

特開平１１−２９７４６７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、制御回路は印刷配線板上に実装されると共に、印刷配線板の配線により電気的接続がなされている場合には、万一この駆動信号系の源流側付近、マイクロコンピュータの出力ポートからドライブ回路のトランジスタまでの印刷配線経路に誤動作や故障、或いは異物の付着等不具合が生じて直流的な電圧が出力され続けるような状態になった際には、制御回路の正常な動作に関わりなくリレー接点が閉じ続けるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、交流電源と抵抗負荷の接続を、抵抗負荷の一端に設けたリレー接点を用い、抵抗負荷を非通電時は交流電源から抵抗負荷の少なくとも一端を切り離す構成とすることで、万一リレー駆動回路の一部が故障してその接点が閉じ続ける信号状態になろうとしても、リレーが抵抗負荷と交流電源の接続を解除して抵抗負荷の意図しない連続通電を防止すると共に、マイクロコンピュータを使用してリレーを駆動して抵抗負荷に通電している場合に、マイクロコンピュータの暴走やラッチアップによって抵抗負荷が連続通電されるような状態になっても、リレーは確実に非導通になることで、より安全性の高い加熱調理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、本発明の加熱調理器は、加熱部と、前記加熱部の動作を制御する制御部を備え、前記加熱部は抵抗負荷と前記抵抗負荷の一端に接続し、接点を備えたリレーとの直列体から成り、前記直列体と交流電源とは並列接続され、前記制御部は前記交流電源から動作電源を得て、前記リレーを駆動する駆動手段を有し、前記抵抗負荷に通電する際は前記リレーを導通・非導通とすることで、前記抵抗負荷の加熱出力を可変させると共に、前記駆動手段は、所定の周期及び所定の振幅のパルス電圧を印加し、抵抗と第１のコンデンサからなる微分回路を介して直流成分を除去した後、第２のコンデンサからなる充電回路にて蓄えられた電圧を基に前記リレーを駆動するように構成したものである。

これによって、交流電源と抵抗負荷の接続を、抵抗負荷の一端に設けたリレー接点を用い、抵抗負荷を非通電時は交流電源から抵抗負荷の少なくとも一端を切り離す構成とする
ことで、非使用時には抵抗負荷を交流電源から切り離せると共に、万一駆動回路が故障してその接点が閉じ続ける信号状態になっても、リレーが抵抗負荷と交流電源の接続を解除して抵抗負荷の意図しない連続通電を防止したり、マイクロコンピュータを使用しリレーを駆動して抵抗負荷に通電している場合に、マイクロコンピュータの暴走やラッチアップによって、駆動手段への入力が直流信号となるか或いは所定の周期を大きく外れたパルス信号となると、リレーは確実に非導通にすることができる。

本発明の加熱調理器は、接点を接続端とする励磁式のリレーで交流電源と抵抗負荷とを接続し、リレーの駆動方法は、矩形波等の周期パルス電圧を微分回路にて直流成分を除去した電圧を充電することで得た電圧を基に駆動するようにしているので、微分回路より前段の部分で、マイクロコンピュータを含む駆動信号系の印刷配線経路に誤動作や故障、或いは異物の付着等不具合が生じて直流的な電圧が出力され続けるような状態になった場合は、駆動手段の最終段に駆動信号が伝達されず、リレーの接続端を開として交流電源と抵抗負荷の接続を断つことができる。

本発明の実施の形態１における加熱調理器のブロック図本発明の実施の形態１における駆動手段の各部動作波形（定常時）図本発明の実施の形態１における駆動手段の各部動作波形（動作開始時）図

第１の発明は、加熱部と、前記加熱部の動作を制御する制御部を備え、前記加熱部は抵抗負荷と前記抵抗負荷の一端に接続し、接点を備えたリレーとの直列体から成り、前記直列体と交流電源とは並列接続され、前記制御部は前記交流電源から動作電源を得て、前記リレーを駆動する駆動手段を有し、前記抵抗負荷に通電する際は前記リレーを導通・非導通とすることで、前記抵抗負荷の加熱出力を可変させると共に、前記駆動手段は、所定の周期及び所定の振幅のパルス電圧を印加し、抵抗と第１のコンデンサからなる微分回路を介して直流成分を除去した後、第２のコンデンサからなる充電回路にて蓄えられた電圧を基に前記リレーを駆動するように構成したものである。これにより、制御部は、交流電源に接続されることで動作電源を得るので、制御部の駆動指令に従ってリレーを駆動して抵抗負荷を通電制御し被加熱物を加熱することができる。

また、リレーの駆動には、駆動手段にて所定の周期及び所定の振幅のパルス電圧を印加し、抵抗と第１のコンデンサからなる微分回路を介して直流成分を除去した後、第２のコンデンサからなる充電回路にて蓄えられた電圧を基に、最終段に設けたトランジスタ等を導通させることで、リレーの励磁コイルに電流を流すことにより、リレーの接続端を閉じ、所定の周期及び所定の振幅のパルス電圧の印加を停止して、充電回路に蓄えた電荷が放電し、最終段のトランジスタ等の導通を遮断し、励磁コイルの励磁を停止することで、リレーの接続端を開くことができる。

更に、制御回路が印刷配線板上に実装されると共に、印刷配線板の配線により電気的接続がなされている場合には、万一リレーの駆動信号系の微分回路より前段の印刷配線経路に誤動作や故障、或いは異物の付着等不具合が生じて直流的な電圧が出力され続けるような状態になった際には、その直流信号を微分回路にて伝達しないので、最終段のトランジスタ等の駆動は停止され、リレーの接続端を開状態に維持することができる。また、駆動回路をマイクロコンピュータ等のプログラミングにより動作させている場合には、プログラミングの不具合やマイクロコンピュータの暴走等で、駆動回路に出力されるパルスの周波数やデューティ比が規定以下に低下する状態になった場合でも、充電回路の電圧が、最終段のトランジスタの駆動電圧に達しないようにできるので、最終段のトランジスタ等の
駆動は停止され、リレーの接続端を開状態に維持することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、少なくともリレーと駆動手段を含む制御部の一部を印刷配線板に載置し、前記印刷配線板の印刷配線及び信号リード線にて構成要素の電気接続を成し、前記駆動手段の微分回路より後段よりも、パルス電圧が印加されている前記微分回路より前段の電気接続経路を長くなるように構成したものである。これにより、万一印刷配線板の印刷配線や配線板に実装されている電子部品に異物の付着等の不具合が生じる場合でも、リレーの駆動信号系の微分回路より前段の印刷配線経路を後段の印刷配線経路よりも長く、即ち、リレーの駆動に関する信号経路全体に対して、パルス電圧で伝送されている信号経路を可能な限り長く、直流電圧で伝送される信号経路を可能な限り短くすることで、異物付着によるリレーが意図しない駆動状態になるリスクを軽減し、抵抗負荷が意図しない通電状態になることを防止することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、所定の周期のパルス電圧のパルス波形が矩形であるように構成したものである。これにより、矩形波は、マイクロコンピュータ等のディジタルＩＣが内部のプログラミングで出力端子のトランジスタ等をオンオフさせることで比較的簡単に出力できる波形であるので、駆動手段の構成部品点数の増加を抑制できると共に、マイクロコンピュータの該出力端子の破壊や、プログラムの暴走等による該出力端子の出力が直流電圧出力状態に固定されるような不具合が生じても、駆動手段の微分回路がその直流電圧成分を除去して、充電回路には電荷の充電はされないので、リレーの駆動が停止して、加熱部の抵抗負荷と交流電源との接続を断つことができる。

以下本発明の加熱調理器の実施の形態を図面に基づいて説明する。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。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。また、図２は本発明の実施の形態における第１の駆動手段の定常時の各部動作波形図で、横軸は時間経過を示す、図３は本発明の実施の形態における第１の駆動手段の動作開始時の各部動作波形図で、横軸は時間経過を示すものである。

図１において、交流電源１が、第１のリレー２の接続端である接点と抵抗負荷３ａとの直列体と並列接続されている。

制御部５は交流電源１の電圧をから動作電圧を生成する制御電源回路１０と、この制御電源回路１０が生成した電源電圧で動作するマイクロコンピュータ１１を含み、リレー２を励磁により駆動する駆動手段１２とを有する。駆動手段１２はマイクロコンピュータ１１から出力される所定周期、所定振幅の矩形パルスを、第１のコンデンサ１３ａと抵抗１３ｂからなる微分回路１３により直流成分を除去した電圧に変換し、この電圧を第２のコンデンサ１４ａを含む充電回路１４にて保持し、この充電電圧により、最終段のトランジスタ１５を導通させてリレー２の励磁コイル２ａに電流を流してリレー２を駆動している。また、ＬＥＤ等の表示素子やブザー等から成る報知手段１６は、制御部５の動作状態に応じた報知や表示を行い、使用者に機器の動作状態を示している。

以上のように構成された加熱調理器について、その動作、作用を説明する。

交流電源１の電圧が制御部５に印加されることで制御電源回路１０が動作を開始し制御電源が生成される。この制御電源により、マイクロコンピュータ１１は動作を開始する。この時、抵抗負荷３ａはリレー２により交流電源１から切り離されている。

使用者がスイッチ等（図示せず）を操作することで被加熱体（図示せず）を加熱すべく、加熱部３の加熱動作を開始させると、駆動手段１２にリレー２を駆動すべく、図３（３ａ）に示すように、振幅の最小側が制御電源の０Ｖを基準とした波高値５Ｖ、周期約２ｍｓ、デューティ比約５０％の矩形波をマイクロコンピュータ１１の一端子より出力する。矩形波は、マイクロコンピュータ１１の内部のプログラミングで出力端子のトランジスタ等をオンオフさせることで比較的簡単に出力できる波形であるので、駆動手段１２の構成部品点数の増加を抑制している。この矩形波が微分回路１３に印加されると、第１のコンデンサ１３ａと抵抗１３ｂにて該矩形波の直流成分が除去された図３（３ｃ）に示すような電圧が抵抗１３ｂに生成される。この電圧をダイオードにて逆阻止された状態で接続された第２のコンデンサ１４ａに蓄えていき図３（３ｄ）に示すように増加して、本実施の形態では約２．５Ｖになるとトランジスタ１５を導通状態にして励磁コイル２ａに電流を流しリレー２の接続端である接点が閉状態になり、抵抗負荷３ａに通電される。また、図３の各部波形は、十分時間が経過すると図２に示すようになり安定する。また、前記矩形波の供給を停止すると、コンデンサ１４ａに蓄えていた電圧は放電され、約２．５Ｖ未満になると、トランジスタ１５を非導通状態にして、リレー２の接続端である接点が開状態になる。このリレー２を開閉制御することで、抵抗負荷３ａの通電量を可変して被加熱体への加熱火力を制御している。

駆動手段１２は、前述のように矩形パルスを起点として微分回路１３、充電回路１４を経由した結果得られた電圧で最終段のトランジスタ１５の導通を維持する構成にしているので、微分回路１３よりも前段での信号異常、例えばマイクロコンピュータ１１の暴走による駆動パルス出力の０Ｖを含む直流電圧状態、あるいは、制御部５が印刷配線板に配置され、その印刷配線で電気的接続を形成している場合において、リレーの駆動信号系の微分回路より前段の印刷配線経路に誤動作や故障、或いは異物の付着等不具合が生じたことによる微分回路１３への直流電圧出力状態では、最終段のトランジスタ１５は駆動されず、リレー２の接続端が開に維持されるので、意図しない抵抗負荷３ａの導通状態は回避され、機器の安全性が高まる。

また、本実施の形態では、制御回路５を印刷配線板に搭載し構成部品の電気的接続を形成しており、更にリレー２の駆動信号系の微分回路１３より前段の印刷配線経路を後段の印刷配線経路よりも長くしている（微分回路１３を含み、この後段の回路をよりリレー２の極近傍に実装することで実現している）ので、異物付着等によりリレー２の意図しない閉状態となるリスクを低減し、機器の安全性を更に高めている。

以上のように本実施の形態によれば、接点を接続端とする励磁式のリレー２で交流電源１と抵抗負荷３ａを接続し、リレー２の駆動方法は、矩形波等の周期パルス電圧を微分回路１３にて直流成分を除去した電圧を充電することで得た電圧を基に駆動するようにしているので、微分回路１３より前段の部分で、駆動信号系の印刷配線経路に誤動作や故障、或いは異物の付着等不具合が生じて直流的な電圧が出力され続けるような状態になった場合は、駆動手段１２の最終段のトランジスタ１５に駆動信号が伝達されず、リレー２の接続端を開として交流電源１と抵抗負荷３ａの接続を断ち、機器の安全性を高めることができる。

尚、本実施の形態では加熱部は１つとしているが、複数の加熱部を有する場合でも対応する加熱部にそれぞれ同構成の駆動手段とリレーを設けることで同様の効果を得られることは言うまでもないことである。

本発明の加熱調理器は、加熱部として、電気エネルギーを使用する抵抗負荷を有し、マイクロコンピュータや印刷配線板を使用して実施する形態である際に有用となるので、上
記熱源を単独に使用する電気加熱調理器の他、ロースタ用のシーズヒータや、ラジェントヒータを備えたＩＨクッキングヒータ、オーブン用のシーズヒータ等を備えたオーブン電子レンジ等の電気調理器等に適用できる。

１交流電源
２リレー
３加熱部
３ａ抵抗負荷
５制御部
１２駆動手段
１３微分回路
１３ａ第１のコンデンサ
１３ｂ抵抗
１４充電回路
１４ａ第２のコンデンサ

Claims

加熱部と、前記加熱部の動作を制御する制御部を備え、前記加熱部は抵抗負荷と前記抵抗負荷の一端に接続し、接点を備えたリレーとの直列体から成り、前記直列体と交流電源とは並列接続され、前記制御部は前記交流電源から動作電源を得て、前記リレーを駆動する駆動手段を有し、前記抵抗負荷に通電する際は前記リレーを導通・非導通とすることで、前記抵抗負荷の加熱出力を可変させると共に、前記駆動手段は、所定の周期及び所定の振幅のパルス電圧を印加し、抵抗と第１のコンデンサからなる微分回路を介して直流成分を除去した後、第２のコンデンサからなる充電回路にて蓄えられた電圧を基に前記リレーを駆動するように構成した加熱調理器。
少なくともリレーと駆動手段を含む制御部の一部を印刷配線板に載置し、前記印刷配線板の印刷配線及び信号リード線にて構成要素の電気接続を成し、前記駆動手段の微分回路より後段よりも、パルス電圧が印加されている前記微分回路より前段の電気接続経路を長くなるように構成した請求項１に記載の加熱調理器。
所定の周期のパルス電圧のパルス波形が矩形であるように構成した請求項１または２に記載の加熱調理器。