JP2011206120A - 電気炊飯器 - Google Patents

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Abstract

【課題】電気炊飯器の省エネ性能を向上させる。
【解決手段】内鍋と、内鍋を加熱する内鍋加熱手段と、マイコンによる炊飯器制御手段とを備え、炊飯器制御手段は、通常時にはAC電源、停電時にはバックアップ電源により作動して炊飯器の制御を行うようにしてなる電気炊飯器であって、待機状態ではAC電源から炊飯器制御手段への電源の供給を遮断して、バックアップ電源からの電源のみを供給するようにし、待機状態における電力消費を低減した。
【選択図】 図3

Description

本願発明は、待機時等の省エネ性能を向上させた電気炊飯器の構成に関するものである。
最近のマイコン制御式の電気炊飯器では、高い加熱出力で効率良く炊飯を行ない、炊飯が完了すると、自動的に保温工程に移行し、ユーザーにより保温取消スイッチが押されるか又は予じめ設定された保温設定時間が経過するまでの間は、ご飯の温度が予じめ設定した所望の保温温度に維持されるように、ご飯の温度を検出しながら保温ヒータ等保温加熱手段の加熱量を適切に制御するようになっている(特許文献1参照)。
特開2000−14541号公報(明細書第1−10頁、図1−11)
ところが、同従来の電気炊飯器の場合、タイマー予約中を含めて、炊飯スイッチがONになり、実際に炊飯が開始されるまでの待機時間内にも、その電源回路、制御回路のすべてにAC電源からの動作電源が供給されており、そのために相当の電力が無駄に消費されている。
また、同従来の電気炊飯器では、例えば内鍋の温度を検出する底センサ、IGBT付近の温度を検出する基板センサ、室温を検出する室温センサ、内鍋内上部の温度を検出する蓋センサ等それぞれサーミスタよりなる複数の温度検知センサが設けられており、これら複数の温度検知センサには、例えば図6の回路図に示すように、Vcc電源から電流調整抵抗R1〜R4を介して、待機状態を含めて常時動作電流が流されており、同電流により検出作動することによって、制御マイコン40の温度判定部に検出温度が入力されるようになっており、これらの電流による消費電力もむだな待機電力のひとつである。
また、本来これらの温度検知センサは、仮に炊飯又は保温状態であっても温度検知が必要な時にのみ作動させれば足りるものである。したがって、待機時以外でも消費電力が無駄になっている。
本願発明は、このような事情に基いてなされたもので、待機状態ではAC電源からの電源の供給を遮断し、バックアップ電源からの電源のみを供給するようにすることによって、また温度センサ等所定のセンサには、検出が必要な時にのみ動作電源からの電源電流が供給されるようにすることによって、それぞれ必要な時以外にはAC電源の電力を消費させないようにし、可及的に消費電力を低減できるようにした電気炊飯器を提供することを目的とするものである。
本願各発明は、上記の目的を達成するために、それぞれ次のような課題解決手段を備えて構成されている。
(1) 請求項1記載の発明
内鍋と、内鍋を加熱する内鍋加熱手段と、マイコンによる炊飯器制御手段とを備え、炊飯器制御手段は、通常時にはAC電源、停電時にはバックアップ電源により作動して炊飯器の制御を行うようにしてなる電気炊飯器であって、待機状態ではAC電源から炊飯器制御手段への電源の供給を遮断し、バックアップ電源からの電源のみを供給するようにしたことを特徴としている。
このような構成によると、上述した待機状態における無駄な消費電力を略ゼロレベルに低減することができるようになり、きわめて省エネ効果の高いものとなる。
しかも、同省エネ待機中においても、バックアップ電源により、最低減のマイコンによる制御機能は維持させることができるので、タイマー予約中の場合の省エネも可能となる。
(2) 請求項2記載の発明
この発明の電気炊飯器は、上記請求項1記載の発明の課題解決手段の構成において、バックアップ電源は、固定電池よりなる第1のバックアップ電源とAC電源からの充電が可能な第2のバックアップ電源との少なくとも2組の電源からなり、第2のバックアップ電源は、その電源電圧が所定の値以下に低下した時にAC電源から自動的に充電されるようになっていることを特徴としている。
このような構成によると、固定電池よりなる本来のバックアップ電源の長寿命化に加え、待機時および停電時におけるマイコン動作電源の確実な確保、バックアップが可能となり、マイコン制御動作の信頼性が向上する。
(3) 請求項3記載の発明
この発明の電気炊飯器は、内鍋と、内鍋を加熱する内鍋加熱手段と、所定の動作電源からの電源電流により検出作動する所定のセンサと、マイコンによる炊飯器制御手段とを備え、上記炊飯器制御手段は、上記所定のセンサの検出値に基いて炊飯器の制御を行うようにしてなる電気炊飯器であって、上記所定のセンサには、検出が必要な時にのみ上記所定の動作電源からの電源電流が供給されるようにしたことを特徴としている。
このような構成によると、例えば温度センサの温度検出値の読み込みが必要な時(または期間)にのみ必要なセンサに必要な電源電流を流して温度検出値を読み込ませれば足りるから、待機時はもちろん、炊飯又は保温中においても、不要な消費電力を低減できるようになり、省エネ効果を一層向上させることができる。
以上の結果、本願発明によると、従来に比べて、待機時並びに炊飯時の省エネ性能が高い電気炊飯器を低コストに提供することが可能となる。
本願発明の実施の形態1に係る電気炊飯器の炊飯器全体の構成を示す縦断面図である。 同電気炊飯器の制御回路部分の構成を示すブロック図である。 同電気炊飯器の待機電力低減回路の構成を示す電気回路図である。 本願発明の実施の形態2に係る電気炊飯器の温度検出回路部分の構成を示す電気回路図である。 本願発明の実施の形態3に係る電気炊飯器のLED表示部を備えた操作パネル部分の構成を示す拡大正面図である。 従来の電気炊飯器の温度検出回路部分の構成を示す電気回路図である。
<実施の形態1>
図1〜図3は、本願発明の実施の形態1に係る電気炊飯器の炊飯器本体および要部の構成を示している。
(全体の構成)
この電気炊飯器1は、例えば内鍋(飯器ないし保温容器)3として非金属材料からなる蓄熱性の良い鍋(例えば、セラミック製の土鍋)が一例として採用されており、その底壁部3aの底部中央面(フラット面部)および該底壁部3a外周の湾曲面部(R面部)には、それぞれ内部に誘起されるうず電流によって自己発熱が可能な例えば銀ペースト等の金属製の第1,第2の誘導発熱体G1,G2が設けられている。
そして、この電気炊飯器1は、同構成の内鍋3と、該内鍋3を任意に収納セットし得るように形成された下部側合成樹脂製の皿状の底壁部4aおよび上部側筒状の側壁部4bよりなる内ケース(保護枠)4と、該内ケース4を保持する外部筺体である有底筒状の外ケース5と、該外ケース5の下部に一体に嵌合された底ケース13と、上記外ケース5と上記内ケース4とを肩部10により一体化して形成された炊飯器本体の上部に開閉可能に設けられた蓋ユニット(蓋体)2とから構成されている。
外ケース5の前面部上方には、操作パネル部20が設けられている。そして、該操作パネル部20面には、例えば図1、図2、図5に示すように、大きな表示面積をもつ液晶表示部21と炊飯スイッチ22a、保温スイッチ22b、タイマー予約スイッチ22c、取消スイッチ22d、時指定スイッチ22e、分指定スイッチ22f、メニュー選択スイッチ22g等の各種入力スイッチ(タッチキースイッチ)が設けられている。
また、炊飯スイッチ22a、保温スイッチ22b、タイマー予約スイッチ22cには、それぞれ同スイッチ22a,22b,22cのON操作状態を示す表示用LED23a,23b,23cが設けられている。
また、該操作パネル部20の内側部分(裏側空間)には、内ケース4側壁部4bの前側に設けられた制御基板B1の上端位置から斜め前方に下降する格好で、マイコン基板B2がマイコン基板カバー18を介して傾斜設置されている。
このマイコン基板B2上の外気に開放された所定の位置には、室内の温度を検出する室温センサS3が設けられている。
一方、内ケース4の底壁部4aの下方側には、フェライトコア収納部を備えたコイルカバー(コイル台)6が設けられ、その下部にはフェライトコア(符号省略)を配置し、またそれらの間には、上記内鍋3の底壁部3aの中央部側フラット面部と外周部側湾曲面部の上記第1,第2の2組の誘導発熱体G1,G2位置に対応して各々リッツ線が同心状に巻成された第1,第2の2組のワークコイルC1,C2が設けられており、それらへの通電時には上記内鍋3の上記第1,第2の誘導発熱体G1,G2にうず電流を誘起して、上記内鍋3を効率良く加熱するようになっている。
上記内ケース4(側壁部4b)の前方部側には、上記のようにワークコイルC1,C2、保温ヒータH1等を駆動制御するIGBTやヒータ駆動回路、電源電圧整流用のダイオードブリッジよりなる整流回路、平滑回路などを備えた制御基板B1および制御基板カバー7が上下方向に立設する状態で設けられている。
この制御基板B1には、IGBTの側に隣接する形で、同部分の温度検出する基板センサS2が設けられている。
上記内ケース4の皿状の底壁部4aは、その底面部の中央部に内鍋3の底部3aの温度を検知するサーミスタを内装した底センサーS1のセンサー部嵌合口が形成されているとともに、同センサー部嵌合口の外周側上面にはドーナツ状の遮熱板8が設けられている。また、外周側湾曲面部の上端側には、所定幅半径方向外方に張り出したフランジ状の段部9が設けられ、この段部9部分に上記上部側筒状の側壁部4bの下端側が係合載置されている。
他方、同上部側筒状の側壁部4bの上端は、図示しない内枠部材を介して上記炊飯器本体側外ケース5上端の肩部材10側に連結して固定されている。
また、上記内ケース4の上部側筒状の側壁部4bの外周には、炊飯および保温時において加熱手段として機能する側面ヒータH1が設けられており、炊飯時および保温時において上記内鍋3の全周を有効かつ均一に加熱するようになっている。
なお、符号12,12・・・は、上記外ケース5の底部側に嵌合一体化された底ケース13の前部部分にグリル状に設けられた冷却ファン11用の空気吸込口である。
(蓋ユニットの構成)
さらに符号2は上記蓋ユニットであり、該蓋ユニット2は、その外周面を構成するとともに中央部に調圧ユニット14を備えた合成樹脂製の外カバー2aと、該外カバー2aの外周部内側に嵌合一体化して設けられた合成樹脂製の内枠2bと、該内枠2bの内側開口部内に嵌合された金属製の放熱板2cと、放熱板2cの上面に設けられた蓋ヒータH2と、上記放熱板2cの下方に設けられた金属製の内蓋2dとを備えて構成されている。また、放熱板2cの外周縁部下方および内蓋2dの外周縁部下方には、それぞれパッキン19a,19bが設けられており、内蓋2dは、同パッキン19bを介して内鍋3の開口縁部3cの上面部に接触させられている。また、14dは、上記外カバー2aの調圧口2eに嵌合された調圧パイプ14a内の調圧弁(球体)、14cはその下部側の弁口部を有する弁座プレート、14bは調圧パイプ14aの下方側に拡大された開口部に嵌合された調圧キャップである。
この蓋ユニット2は、図示しない上記外ケース5上部の後端側で肩部材10に対してヒンジ機構を介して回動自在に取付けられており、その開放端側には、該蓋ユニット2の前端側所定位置に係合して該蓋ユニット2の上下方向への開閉を行うロック機構17が設けられている。
また、符号S4は、上記内鍋3内の温度および沸騰状態を検知する蓋センサ(蒸気センサ)であり、この蓋センサS4は上記内蓋2dの開口部に蒸気通路16eを有した蒸気パイプ16cを嵌合するとともに、同蒸気パイプ16c内の蒸気通路16e内に上方側放熱板2c側に取付ホルダー16aおよび16dを介して取り付けられているサーミスタ16bの先端を挿入する形で設けられている。この場合、同サーミスタ16bは、図示のように上方から下方に向けて長く延びる軸体状のものよりなり、その先端側センサ部(温度検知部)が、上記内鍋3の開口縁部3cよりも内側に臨んで(侵入する形で)設けられている。
そして、それにより内鍋3内の上部の温度上昇を蒸気の発生前の段階から極めて精度良く検出するようになっている。
(制御回路部分の構成)
次に図2は、上述のように構成された炊飯器本体の炊飯および保温制御を行う制御回路部分の構成を示す。
この制御回路には、上述した第1,第2のワークコイルC1,C2および保温ヒータH1、蓋ヒータH2等の出力を制御する出力制御用のマイコン制御ユニット40を中心として、AC電源30側からの電源回路部に待機電力低減回路(その詳細な構成については、図3を参照)32、整流平滑回路35a,35b、第1,第2のワークコイルC1,C2、IGBT、チョークコイル、共振回路よりなるIH回路37、DC20V電源36、各種センサS1〜S4を用いた温度検出回路(その詳細な構成については、図4を参照)38、入力電圧検出回路39、マイコン電源回路41、IGBT駆動回路42、入力電流検出回路43、電源電圧のゼロクロス検出回路44、リセット回路48、保温ヒータ駆動回路33、蓋ヒータ駆動回路34、冷却ファン11のファンモータFM駆動回路26、メインクロック信号発生回路45、EEPROM46等がそれぞれ設けられており、それらが各々図示のように制御マイコン40に対して接続されている。
また、同制御マイコン40には、さらに操作基板B2側の液晶表示部21、炊飯又は保温、タイマー予約、予約時刻設定、白米又は玄米もしくは雑穀米、早炊き、おかゆ、すしめし、炊き込み等の炊き分け、通常モード又は省エネモードその他各種の炊飯又は保温機能の選択設定を行う入力スイッチ22a〜22g、炊飯、予約、保温等の表示用LED23a〜23cが、それぞれ制御マイコン40に接続されている。
(待機電力低減回路の構成)
次に図3は、上記待機電力低減回路32の詳細な構成を示している。
図中、符号40は上述の制御マイコン、符号30は上述のAC電源であり、これらの間に、図示のような電磁リレーRと、該電磁リレーRの励磁コイルRLをON,OFF駆動するスイッチングトランジスタQと、AC電源30から上述のIH回路37およびDC電源回路36への電源ライン30aの途中に介設された電磁リレーRLのリレー接点RSと、電源ライン30aからのAC電源電圧を所望の電圧(例えば20V)のDC電源電圧に変換するAC/DCコンバータ32aと、該AC/DCコンバータ32aで変換されたDC電源電圧を上記制御マイコン40に動作電源として供給する逆流防止ダイオードD1と、該逆流防止ダイオードD1と上記制御マイコン40との間のDC電源ライン30bに逆流防止ダイオードD2を介してDC電源電圧を印加する第1のバックアップ電源(リチウム固定電池)LBと、上記DC電源ライン30bにAC/DCコンバータ32aを介して供給されるDC電源電圧が印加されている時に所定の値の電流制限抵抗Rを介してバックアップ用のDC電源電圧をチャージする電気二重層コンデンサよりなる第2のバックアップ電源COとからなっており、上記電気二重層コンデンサよりなる第2のバックアップ電源COの電源電圧値(保持電圧値)Vは、上記制御マイコン40の電圧判定部に入力されて、常時その電圧値Vの値が監視されるようになっている。
一方、上記制御マイコン40は、当該電気炊飯器の炊飯又は保温状態の判定機能を有し、当該電気炊飯器が炊飯又は保温動作状態にない待機状態の場合には、上記スイッチングトランジスタQを強制的にOFF作動させて、上記電磁リレーRのリレーコイルRLを励磁せず、対応するリレー接点RSを開放状態に維持することによって、IH回路37への電源ライン30a、制御マイコン40へのDC電源ライン30bの何れへの電源もOFFし、可能な限りの待機電力の低減を図る。
そして、この待機電力低減状態では、次のようにして必要な電源電圧が維持される第2のバックアップ電源COを中心として制御マイコン40の動作電源が確保される。
すなわち、上記制御マイコン40の電圧判定部には、上記のように電気二重層コンデンサよりなる第2のバックアップ電源COの端子電圧Vが入力されるようになっており、同電圧Vの値が所定の設定電圧値よりも低下すると、制御マイコン40は、上記スイッチングトランジスタQをON作動させることにより、電磁リレーRのリレーコイルRLを励磁し、対応するリレー接点RSを閉じて、AC/DCコンバータ32a、逆流防止ダイオードD1、電流制限抵抗Rを介して同電気二重層コンデンサよりなる第2のバックアップ電源COに必要な電源電圧をチャージする。そして、同チャージによって、同電気二重層コンデンサよりなる第2のバックアップ電源COの端子電圧値が所定の設定電圧値になると、上記制御マイコン40は上記スイッチングトランジスタQをOFF作動させて電磁リレーRのリレーコイルRLの励磁を停止し、対応するリレー接点RSを開放する。この結果、AC/DCコンバータ32aを介した第2のバックアップ電源COへのチャージ作用は停止される。
そして、それ以降は、再び当該電気二重層コンデンサよりなる第2のバックアップ電源COから逆流防止ダイオードD3を介して上記DC電源ライン30bにDC電源を供給するようになり、同第2のバックアップ電源COを上記第1のバックアップ電源LBとともに有効なバックアップ電源として、制御マイコン40は制御動作することができる。
このため、同構成では、停電時であって電気二重層コンデンサよりなる第2のバックアップ電源COの端子電圧Vが固定電池よりなる第1のバックアップ電源LBの端子電圧よりも低い時以外には、同高価なリチウム電池等よりなる第1のバックアップ電源LBの電源を消費しなくても良くなり、同第1のバックアップ電源LBの寿命が大きく延長される。
また同構成では、仮に第1のバックアップ電源LBが故障したり、電源電圧が低下してしまって交換しなければならなくなったような場合にも、電気二重層コンデンサよりなる充電可能な第2のバックアップ電源COが有効なバックアップ電源として機能し、確実な制御マイコン40の動作機能が確保される。
したがって、制御機能の信頼性が大きく向上する。
<実施の形態2>
次に図4は、本願発明の実施の形態2に係る電気炊飯器の制御マイコンへの各種温度検知センサの出力取込回路部分の構成を示している。
上記実施の形態1の図1に示したように、一般に電気炊飯器では、底センサS1、基板センサS2、室温センサS3、蓋センサS4等それぞれサーミスタよりなる複数の温度検知センサが設けられており、従来は、これら複数の温度検知センサS1〜S4には例えば図6の回路に示すように、Vcc電源から電流調整抵抗R1〜R4を介して、待機状態を含めて常時電流が流されており、これらの電流による消費電力もむだな待機電力のひとつとなっていた。
もちろん、上記実施の形態1の構成のように、これら複数の温度検知センサS1〜S4への電源回路を含むメインの電源回路を遮断することにより、待機電力を低減するようにすれば、これら複数の温度検知センサS1〜S4の待機電力も低減される。
しかし、何らかの事情でメインの電源回路を遮断できない場合もあり、そのような場合には、個別に低減することも必要となる。
また、本来これらの温度検知センサS1〜S4は、仮に炊飯又は保温状態であっても温度検知が必要な時にのみ作動させれば足りるものである。
この実施の形態は、そのような観点から構成されたものであり、図6に示した従来の温度検知回路のVcc電源と各温度検知センサS1〜S4側電流調整抵抗R1〜R4との間に各々スイッチングトランジスタ(PNP型)Q1〜Q4を設け、温度検出出力を入力させるに際して各センサ毎のチャンネル選択を可能として、それぞれのチャンネルにおいて温度検出値の読み込みが必要な時(または期間)にのみ、対応する必要なセンサに必要な電源電流を流して温度検出を行わせ、その検出値を読み込むようにしたものである(AN検出)。
このような構成によると、待機時はもちろん、炊飯又は保温中においても、可能な限り不要な消費電力を低減できるようになるので、省エネ効果を一層向上させることができる。
<実施の形態3>
また前述の実施の形態1の電気炊飯器では、その外ケース5の前面部上方には、前述のように操作パネル部20が設けられている。そして、該操作パネル部20面には、例えば図5に示すように、広く大きな表示面積をもつ液晶パネル21と炊飯スイッチ22a、保温スイッチ22b、タイマー予約スイッチ22c、取消スイッチ22d、時指定スイッチ22e、分指定スイッチ22f、メニュー選択スイッチ22g等の各種入力スイッチ(タッチキースイッチ)が設けられている。
そして、それらの内の炊飯スイッチ22a、保温スイッチ22b、予約スイッチ22cには、それぞれ同スイッチ22a,22b,22cのON操作状態を示す表示用のLED23a,23b,23cが設けられている。
これら表示用LED23a,23b,23cの内、例えばタイマー予約中であることを示すLED23cは、長時間点灯状態を継続するのが一般的であり、そのため消費電力も大きい。
そこで、同LED23cについては、例えばタイマー予約後、所定時間以上何らかの操作がなされなかった場合には、その駆動電流を、例えば電流値3mA、デューティー比1/1(通常時の値)から、電流値3mA、デューティー比1/3に低減(暗く)して点灯させるようにし、消費電力を節減するようにする。
この場合、さらに高輝度のLEDを採用するようにすると、そうでない場合に比べて一層デューティー比を小さくすることが可能である。
もちろん、上記炊飯用、保温用のLED23a,23bについて、同様の構成を採用しても良い。
C1,C2はワークコイル、H1は保温ヒータ、H2は蓋ヒータ、5は外ケース、2は蓋ユニット、3は内鍋、20は操作パネル、21は液晶表示部、37はIH回路、40は制御マイコン、B1は制御基板、B2はマイコン基板、S1は底センサ、S2は室温センサ、S3は基板センサ、S4は蓋センサ、LBは第1のバックアップ電源、COは第2のバックアップ電源である。

Claims (3)

  1. 内鍋と、内鍋を加熱する内鍋加熱手段と、マイコンによる炊飯器制御手段とを備え、炊飯器制御手段は、通常時にはAC電源、停電時にはバックアップ電源により作動して炊飯器の制御を行うようにしてなる電気炊飯器であって、待機状態ではAC電源から炊飯器制御手段への電源の供給を遮断し、バックアップ電源からの電源のみを供給するようにしたことを特徴とする電気炊飯器。
  2. バックアップ電源は、固定電池よりなる第1のバックアップ電源とAC電源からの充電が可能な第2のバックアップ電源との少なくとも2組の電源からなり、第2のバックアップ電源は、その電源電圧が所定の値以下に低下した時にAC電源から自動的に充電されるようになっていることを特徴とする請求項1記載の電気炊飯器。
  3. 内鍋と、内鍋を加熱する内鍋加熱手段と、所定の動作電源からの電源電流により検出作動する所定のセンサと、マイコンによる炊飯器制御手段とを備え、上記炊飯器制御手段は、上記所定のセンサの検出値に基いて炊飯器の制御を行うようにしてなる電気炊飯器であって、上記所定のセンサには、検出が必要な時にのみ上記所定の動作電源からの電源電流が供給されるようにしたことを特徴とする電気炊飯器。
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