JP2022046883A

JP2022046883A - 加熱調理器

Info

Publication number: JP2022046883A
Application number: JP2020152503A
Authority: JP
Inventors: 悠平河野; Yuhei Kono; 英明北川; Hideaki Kitagawa; 仁大泉; Hitoshi Oizumi; 健太今井; Kenta Imai; 綾太浅永; Ryota Asanaga; 優涌井; Masaru Wakui; 雅之磯貝; Masayuki Isogai
Original assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2040-09-11
Also published as: JP7341108B2

Abstract

【課題】簡単な回路構成でヒータの動作不良を検知することができる。
【解決手段】
被加熱物を加熱する加熱手段３（ヒータ３）と、前記加熱手段３の商用電源側前段に接続されたメインリレー２と、前記加熱手段３の商用電源側後段に接続されたヒータリレー４と、前記加熱手段３と前記メインリレー２との間および前記加熱手段３と前記ヒータリレー４との間から分岐したリレー動作異常検知回路５からリレー動作異常検知信号を受け取るリレー動作異常検知信号検出手段７１と、を備えた。前記リレー動作異常検知信号検出手段７１は、前記メインリレー２と前記ヒータリレー４との動作状態に基づく前記リレー動作異常検知信号のパターンを、前記リレー駆動信号から推測される前記リレー動作異常検知信号のパターンと比較して、前記メインリレー２または前記ヒータリレー４の動作不良を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱調理器のヒータに接続したリレーの接点異常を検知する構成およびその手段に関する。

加熱調理器においては、ヒータを任意のタイミングで導通させるためリレーを使用し、リレー駆動回路によってＯＮ／ＯＦＦの制御を行うが、リレー接点は溶断や溶着することがあり、特に溶着した場合はヒータが常時導通し加熱状態となるため、火災発生の危険が生じる。

特許文献１は、ヒータに電源を供給するためのメインリレーと、ヒータをオンオフさせるヒータリレーと、調理室内の温度を検出する温度検出部を持ち、加熱の開始に際してメインリレーのみをオンした状態で所定時間経過後に調理室内の温度を検出したとき、温度が一定以上上昇していればヒータリレーの溶着と判断して異常報知する方法を開示する。、

特許文献２、ヒータの両端に接続した２つのリレーのうち、一方の端子に接点異常検出回路を有し、ヒータに流れる電流を検出する電流検出回路を有し、接点異常検出回路と電流検出回路の出力の整合性からどちらか一方、または両方のリレー異常を検出するという方法が記載されている。

特開２００９－２５８０４９特開平８－７５１７６

特許文献１記載の加熱調理器では、ヒータリレーが正常である場合、メインリレーをオンしただけではヒータは導通しないため、メインリレーをオンしてから所定時間経過までは加熱されず、調理に時間がかかる。特許文献２記載の加熱調理器では、ヒータに流れる電流を検出するための電流検出回路を有しており、検知にはコストがかかる、という課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その一様態は、被加熱物を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の商用電源側前段に接続されたメインリレーと、前記加熱手段の商用電源側後段に接続されたヒータリレーと、前記加熱手段と前記メインリレーとの間および前記加熱手段と前記ヒータリレーとの間から分岐したリレー動作異常検知回路からリレー動作異常検知信号を受け取るリレー動作異常検知信号検出手段と、前記メインリレーと前記ヒータリレーとの動作を制御するリレー駆動信号を出力するリレー駆動信号出力手段と、を備え、前記リレー動作異常検知信号検出手段は、前記メインリレーと前記ヒータリレーとの動作状態に基づく前記リレー動作異常検知信号のパターンを、前記リレー駆動信号から推測される前記リレー動作異常検知信号のパターンと比較して、前記メインリレーまたは前記ヒータリレーの動作不良を検知する、加熱調理器とした。
。

本発明によれば、リレーの異常を短時間で低コストに検知する加熱調理器を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る回路構成を示す回路図である。本発明の第１実施形態に係る電源同期信号を示す図である。本発明の第１実施形態に係るリレー動作異常検知信号を示す図である。本発明の第１実施形態に係るリレー動作異常を検知するためのフローチャートである。メインリレー・ヒータリレーをＯＦＦにした場合の正常なリレー動作異常検知信号パターンを示す図である。メインリレーが開放状態になっていない場合のリレー動作異常検知信号パターンを示す図である。メインリレーが短絡状態になっていない場合のリレー動作異常検知信号パターンを示す図である。メインリレー正常・ヒータリレー異常時のリレー動作異常検知信号パターンを示す図である。本発明の第２実施形態に係る回路構成を示す回路図である。メインリレー・ヒータリレー正常時のリレー動作異常検知信号パターンを示す図である。メインリレー正常・ヒータリレー異常時のリレー動作異常検知信号パターンを示す図である。本発明の第２実施形態に係る回路構成を示す回路図である。本発明の第２実施形態に係るリレー動作異常を検知するためのフローチャートである。

以下、図面等を用いて、本発明の実施例１について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではない。本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能であり、下記の実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

図１は、本発明を実施するための加熱調理器の形態を示している。被加熱物を加熱するためのヒータ３と、商用電源１１と前記ヒータの両端のうち、前段に直列接続されたメインリレー２とその駆動回路と、後段に直列接続されたヒータリレー４とその駆動回路と、メインリレー２とヒータ４の間およびヒータ２とヒータリレー４の間に接続されたリレー動作異常検知回路５と、商用電源１を整流する整流回路８と、整流回路８に接続された電源同期信号生成回路６と、各信号の検知と各リレーの制御を行う制御部７０と、を備えている。制御部７０は、リレー動作異常信号を検知するリレー動作異常検知信号検出手段７１と、メインリレー２およびヒータリレー４のリレー駆動信号を出力するリレー駆動信号出力手段７２と、前記電源同期信号を検知する電源同期信号検知手段７３を有している。

図２を用いて電源同期信号生成回路６から得られる電源同期信号について説明する。電源同期信号生成回路６は、商用電源１を整流した後の整流後商用電源１電圧に接続され、分圧抵抗と、ノイズ低減用のフィルタ回路と、プルアップ抵抗と、信号切替え用のトランジスタから構成される。整流回路８は、メインリレー２の前段に接続されているため、メインリレー２の動作状態により入力される電圧が変わる。

メインリレー２がオフ(開放状態)のとき、正相はメインリレー２により回路が遮断されるため、整流回路８に印加されるのは商用電源１の負相の電圧のみとなる。整流後商用電源１電圧が0Vのとき、トランジスタは動作せず、遮断されているため、電源同期信号検知手段７３にはプルアップされた信号(High)が入力される。整流後商用電源１電圧が0Vより高いとき(厳密にはダイオードの順方向電圧Vf以上のとき)、トランジスタが動作しプルアップ抵抗とGNDが接続されるため、電源同期信号検知手段７３には0V(Low)が入力される。

メインリレー２がオン(短絡状態)のとき)、正相側も導通するため、整流回路８には正相、負相両方の電圧が印加される。トランジスタの動作条件は変わらないため、整流後商用電源１電圧が0V付近(厳密にはダイオードのVf未満のとき)にHighになるような信号が電源同期信号検知手段７３に入力される。

図３は、リレー動作異常検知回路５から得られるリレー動作異常検知信号を、メインリレー２とヒータリレー４の動作状態に応じて図示したものである。リレー動作異常検知回路５は、メインリレー２とヒータ３の間と、ヒータ３とヒータリレー４の間から分岐しており、逆流防止ダイオード、分圧抵抗、ノイズ低減用のフィルタ回路、プルアップ抵抗、信号切替え用のトランジスタから構成される。

メインリレー２およびヒータリレー４がオフ(開放状態)のとき、商用電源１から遮断されるためリレー動作異常検知回路５に印加される電圧は0Vとなり、トランジスタは動作しないため、リレー動作異常検知信号検出手段７１にはプルアップされた信号(High)が入力される。

メインリレー２がオン(短絡状態)で、ヒータリレー４がオフ(開放状態)のとき、メインリレー２とヒータ４の間に接続された端子からのみ商用電源１が印加されるが、ヒータリレー４がオフ状態で遮断されているため、リレー動作異常検知回路５には商用電源１の正相のみが印加されることになる。印加された後の回路は電源同期信号回路６と同様の構成であるため、このとき得られるリレー動作異常検知信号は商用電源１電圧が正相のときはLow、負相のときはHighになる信号が得られる。

メインリレー２がオフで、ヒータリレー４がオフのときは、メインリレー２で遮断されているため、後段の回路には商用電源１が印加されず、リレー動作異常検知信号は常にプルアップ抵抗によるHigh信号が得られる。

メインリレー２およびヒータリレー４がオンのとき、メインリレー２、ヒータ３、ヒータリレー４が商用電源１と接続されるため、リレー動作異常検知回路５には正相、負相両方の電圧が印加される。この場合も電源同期信号回路と同様に、商用電源１が0V付近のときにHighとなるリレー動作異常検知信号が得られる。次に、図４、５を用いてメインリレーの異常を検知するための動作例について説明する。図４は、メインリレー２とヒータリレー４をオフにする制御信号を出力してから、メインリレー２またはヒータリレー４の動作不良を検知するまでのフローチャートである。図５(a)-(d)は、その制御信号を出力した場合に得られるリレー動作異常検知信号パターンと電源同期信号のパターンを、メインリレー２とヒータリレー４の動作状態に応じて図示したものである。

はじめに、制御部７０はリレー駆動信号出力手段７２からメインリレーとヒータリレーをオフする信号を出力する（Ｓ１０１）。その後、電源同期信号がLowからHighに立ち上がる瞬間を検知して（Ｓ１０２）、その一定時間後にリレー動作異常検知信号を取得する（Ｓ１０３）。これを複数回(実施例１では８回)繰り返し、リレー動作異常検知信号パターンとして保持する（Ｓ１０４）。保持したリレー動作異常検知信号パターンが、リレー動作異常検知信号パターン記憶手段７４で記憶しているリレー動作異常検知信号パターンのうち、メインリレーオフ、ヒータリレーオフの組み合わせでのリレー動作異常検知パターン「ＨＨＨＨＨＨＨＨ」に一致するかどうか判断する（Ｓ１０５）。メインリレーが正常であれば、図５(a)に示す通り、取得したリレー動作異常検知信号パターンも「ＨＨＨＨＨＨＨＨ」となり、記憶しているリレー動作異常検知信号パターンと一致する。メインリレーが開放状態になっていない、すなわち溶着状態で動作不良となっている場合は、取得したリレー動作異常検知信号パターンは図５(b)に示す通り、「ＨＬＨＬＨＬＨＬ」または「ＬＨＬＨＬＨＬＨ」となり、記憶しているパターンと一致しないことから溶着状態の動作不良を検知できる（Ｓ１０６）。

メインリレーの正常動作が確認できた場合、リレー駆動信号出力手段７２からメインリレーをオンする信号を出力する（Ｓ１０７）。その後、メインリレーオフでのリレー動作異常判定方法と同様に、電源同期信号がLowからHighに立ち上がる瞬間を検知して（Ｓ１０８）、その一定時間後にリレー動作異常検知信号を取得する（Ｓ１０９）。これを複数回(実施例１では８回)繰り返し、リレー動作異常検知信号パターンとして保持する（Ｓ１１０）。保持したリレー動作異常検知信号パターンが、リレー動作異常検知信号パターン記憶手段７４で記憶しているリレー動作異常検知信号パターンのうち、メインリレーオン、ヒータリレーオフの組み合わせでのリレー動作異常検知パターン「ＨＬＨＬＨＬＨＬ」または「ＬＨＬＨＬＨＬＨ」に一致するかどうか判断する（Ｓ１１１）。

メインリレーが正常であれば、取得したリレー動作異常検知信号パターンは図５(a)に示す通り、「ＨＬＨＬＨＬＨＬ」または「ＬＨＬＨＬＨＬＨ」となり、記憶しているリレー動作異常検知信号パターンと一致する。メインリレーが短絡状態になっていない、すなわち溶断状態で動作不良となっている場合は、取得したリレー動作異常検知信号パターンは図５(c)に示す通り、「ＨＨＨＨＨＨＨＨ」となり、記憶しているパターンと一致しないことからメインリレーの溶断状態の動作不良を検知できる（Ｓ１１２）。また、ヒータリレーが溶着状態で動作不良となっている場合は、取得したリレー動作異常検知信号パターンは図５(d)に示す通り、「ＬＬＬＬＬＬＬＬ」となり、記憶しているパターンと一致しないことからヒータリレーの溶着状態の動作不良を検知できる（Ｓ１１３）。

次に、図４と図６、７を用いてヒータリレー４の溶断異常を検知するための動作例について説明する。図６は、メインリレー２とヒータリレー４をともにオンにする制御信号を出力してから、ヒータリレー４の異常（溶断）を検知するまでのフローチャートを図示している。図７は、その制御信号が出力された場合に得られるリレー動作異常検知信号と電源同期信号のパターンを、メインリレー２とヒータリレー４の動作状態に合わせて図示したものである。

ここでは、メインリレーは正常に動作しているものとする。はじめに、制御部７０はリレー駆動信号出力手段７２からメインリレーとヒータリレーをオンする信号を出力する（Ｓ２０１）。その後、電源同期信号がLowからHighに立ち上がる瞬間を検知して（Ｓ２０２）、その一定時間後にリレー動作異常検知信号を取得する（Ｓ２０３）。これを複数回(実施例１では８回)繰り返し、リレー動作異常検知信号パターンとして保持する（Ｓ２０４）。保持したリレー動作異常検知信号パターンが、リレー動作異常検知信号パターン記憶手段７４で記憶しているリレー動作異常検知信号パターンのうち、メインリレーオン、ヒータリレーオンの組み合わせでのリレー動作異常検知パターン「ＬＬＬＬＬＬＬＬ」に一致するかどうか判断する（Ｓ２０５）。

ヒータリレーが正常であれば、取得したリレー動作異常検知信号パターンは図７(a)に示す通り、「ＬＬＬＬＬＬＬＬ」となり、記憶しているリレー動作異常検知信号パターンと一致する。ヒータリレーが溶断状態で動作不良となっている場合は、取得したリレー動作異常検知信号パターンは図７(d)に示す通り、「ＨＬＨＬＨＬＨＬ」または「ＬＨＬＨＬＨＬＨ」となり、記憶しているパターンと一致しないことからヒータリレーの溶断状態の動作不良を検知できる（Ｓ２０６）。

以上のようにリレーの異常判定を行うことで、短い時間でメインリレーの動作不良を検知し、かつ加熱動作を行いながらヒータリレーの動作不良を検知することができる。

図８、９を用いて本発明の実施例２について説明する。図８は、実施例１と異なり、ヒータ２とヒータリレー４を並列に接続している様態を示す。第１のヒータ３ａと第２のヒータ３ｂを、商用電源１からみてメインリレー２の前段から並列に分岐させ、そのヒータ３ａ・３ｂから、第１のヒータリレー４ａと第２のヒータリレー４ｂを各々直列に接続させた様態をとる。ヒータリレーの駆動信号を出力するリレー駆動信号出力手段を複数並列に接続し、各ヒータとそのヒータリレーの間に接続されたリレー動作異常検知回路を備えている。

図９は、図８のような回路構成をとった場合にとられるメインリレー２、ヒータリレー４の動作不良を検知するフローチャートを示している。実施例１と同様に、すべてのリレーについてオフ信号を出力した状態（Ｓ３０１）でリレー動作異常信号パターンを取得し（Ｓ３０２）、取得したパターンが「ＨＨＨＨＨＨＨＨ」以外であれば、メインリレー２の溶着状態の動作不良を検知できる（Ｓ３０４）。次に、メインリレー２のオン信号を出力し（Ｓ３０５）、リレー動作異常信号パターンを取得し（Ｓ３０６）、取得したパターンが「ＨＨＨＨＨＨＨＨ」であればメインリレーの溶断状態の動作不良（Ｓ３０９）、「ＬＬＬＬＬＬＬＬ」であれば、第１のヒータリレー４ａまたは第２のヒータリレー４ｂの溶着状態での動作不良（Ｓ３０８）を検知できる。

次に、第１のヒータリレー４ａのオン信号を出力し（Ｓ３１０）、リレー動作異常信号パターンを取得し（Ｓ３１１）、取得したパターンが「ＨＬＨＬＨＬＨＬ」または「ＬＨＬＨＬＨＬＨ」であれば第１のヒータリレー４ａの溶断状態の動作不良を検知できる（Ｓ３１３）。次に第１のヒータリレー４ａをオフする信号を出力し（Ｓ３１４）、リレー動作異常信号パターンを取得し（Ｓ３１５）、取得したパターンが「ＬＬＬＬＬＬＬＬ」であれば第１のヒータリレー４ａの溶着状態の動作不良を検知できる（Ｓ３１７）。同様の方法を用いれば、第２のヒータリレー４ｂについても溶着または溶断状態の動作不良を検知できる。

１：商用電源１
２：メインリレー
３：ヒータ
３ａ：第１のヒータ
３ｂ：第２のヒータ
４：ヒータリレー
４ａ：第１のヒータリレー
４ｂ：第２のヒータリレー
５：リレー動作異常検知回路
６：電源同期信号生成回路
８：整流回路
７０：制御部
７１：リレー動作異常検知信号検出手段
７２：リレー駆動信号出力手段７２
７３：電源同期信号検知手段

Claims

被加熱物を加熱する加熱手段と
前記加熱手段の商用電源側前段に接続されたメインリレーと、
前記加熱手段の商用電源側後段に接続されたヒータリレーと、
前記加熱手段と前記メインリレーとの間および前記加熱手段と前記ヒータリレーとの間から分岐したリレー動作異常検知回路からリレー動作異常検知信号を受け取るリレー動作異常検知信号検出手段と、
前記メインリレーと前記ヒータリレーとの動作を制御するリレー駆動信号を出力するリレー駆動信号出力手段と、を備え、
前記リレー動作異常検知信号検出手段は、前記メインリレーと前記ヒータリレーとの動作状態に基づく前記リレー動作異常検知信号のパターンを、前記リレー駆動信号から推測される前記リレー動作異常検知信号のパターンと比較して、前記メインリレーまたは前記ヒータリレーの動作不良を検知する、加熱調理器。
請求項１に記載の加熱調理器において、
前記リレー動作異常検知信号検出手段は、前記リレー駆動信号によって前記メインリレーおよび前記ヒータリレーがＯＦＦとなった場合の前記リレー動作異常検知信号のパターンが、前記メインリレーおよび前記ヒータリレーがＯＦＦの場合に推測される前記リレー動作異常検知信号のパターンと一致しない場合に、前記メインリレーの動作不良を検知する、加熱調理器。
請求項１に記載の加熱調理器において、
前記リレー動作異常検知信号検出手段は、前記リレー駆動信号によって前記メインリレーおよび前記ヒータリレーがＯＦＦとなった場合の前記リレー動作異常検知信号のパターンが、前記メインリレーおよび前記ヒータリレーがＯＦＦの場合に推測される前記リレー動作異常検知信号のパターンと一致した場合において、前記メインリレーをＯＮとした場合の前記リレー動作異常検知信号のパターンが、前記メインリレーがＯＮのときに推測される前記リレー動作異常検知信号のパターンと一致しないとき、前記ヒータリレーの動作不良を検知する、加熱調理器。