JP4023438B2 - rice cooker - Google Patents
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Description
本発明は、交流電源を整流して電力を供給するインバータ手段により加熱コイルに高周波電力を供給し鍋を加熱する炊飯器に関するものである。 The present invention relates to a rice cooker that heats a pan by supplying high-frequency power to a heating coil by inverter means that rectifies an AC power supply and supplies power.
従来、この種の炊飯器は、鍋を加熱する加熱コイルにスイッチング素子により構成するインバータ手段より高周波電流を供給し、スイッチング手段の両端電圧をピーク電圧検知手段により検知し、交流電源から炊飯器に供給される入力電流を入力電流検知手段で検知し、電圧検知手段の出力と入力電流検知手段の出力のうちいずれか高い方の出力に応じて、スイッチング手段のオン時間を短くし、入力電流を制御している(例えば、特許文献1、2参照)。 Conventionally, this type of rice cooker supplies high-frequency current to the heating coil that heats the pan from the inverter means constituted by the switching element, detects the voltage at both ends of the switching means by the peak voltage detection means, and from the AC power source to the rice cooker The supplied input current is detected by the input current detection means, and the ON time of the switching means is shortened according to the higher output of the output of the voltage detection means and the output of the input current detection means, and the input current is reduced. (See, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、加熱コイルに流れる電流を検知するコイル電流検知手段を設け、コイル電流検知手段の出力と入力電流検知手段の出力に応じて、交流電源から供給される入力電流を制御しているものもある(例えば、特許文献3参照)。 In addition, there is a coil current detection unit that detects a current flowing in the heating coil, and controls an input current supplied from an AC power source according to the output of the coil current detection unit and the output of the input current detection unit. (For example, refer to Patent Document 3).
図8は、特許文献1に記載された従来の炊飯器を示すものである。 FIG. 8 shows a conventional rice cooker described in Patent Document 1. As shown in FIG.
図8に示すように、鍋1は、等価回路を示しており、磁束を通す金属を複数用いた積層体で構成し、加熱コイル2を磁気結合している。共振用コンデンサ3は加熱コイル2に並列接続し、加熱コイル2と並列共振回路を構成している。スイッチング手段4は、MOSFETやIGBTなどの半導体素子と、この半導体素子に逆接続した逆接続ダイオードで構成している。これら加熱コイル2、共振用コンデンサ3、スイッチング手段4でインバータ手段を構成している。
As shown in FIG. 8, the pan 1 shows an equivalent circuit, which is composed of a laminated body using a plurality of metals through which magnetic flux passes, and the heating coil 2 is magnetically coupled. The
交流電源5は、ダイオードブリッジ7、チョークコイル8、平滑用コンデンサ9で構成した整流手段6で整流し、インバータ手段に電力を供給している。入力電流検知手段13は、カレントトランス14、抵抗15、ダイオードブリッジ16、電解コンデンサ17で構成し、カレントトランス14の交流信号をダイオードブリッジ16、電解コンデンサ17からなる整流平滑回路で直流信号に変換して交流電源5より供給される入力電流を検知している。
The
ピーク電圧検知手段51は、IGBTのコレクタ電圧のピーク値を検知するエミッタフォロア回路などで構成し、このピーク電圧検知手段51の出力と入力電流検知手段13の出力とをマイクロコンピュータなどで構成した制御手段81に入力し、制御手段71は、入力電流検知手段13とピーク電圧検知手段51の出力値に応じて、スイッチング手段4のオン時間を制御するよう構成している。
しかしながら、このような従来の構成では、入力電流を設定する基準電圧が一定にもかかわらず、入力電流検知手段13を構成するカレントトランス14の入力電流−出力電圧特性(以下、入出力特性という)が交流電源の周波数によって変動するので、交流電源周波数50Hzの地域と60Hzの地域で入力電流がばらつくという問題を有していた。
However, in such a conventional configuration, the input current-output voltage characteristics (hereinafter referred to as input / output characteristics) of the
また、ピーク電圧検知手段51を構成するエミッタフォロア回路についても、充放電回路の時定数が固定されているので、交流電源周波数50Hzの地域と60Hzの地域で検知するピーク電圧値がばらつくという問題を有していた。 Also, the emitter follower circuit constituting the peak voltage detection means 51 has a fixed time constant of the charge / discharge circuit, so that there is a problem that the peak voltage value to be detected varies in the region where the AC power supply frequency is 50 Hz and 60 Hz. Had.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、交流電源の周波数が異なる地域間において、入力電流やピーク電圧のばらつきを抑制することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to suppress variations in input current and peak voltage between regions having different frequencies of an AC power supply.
本発明は上記目的を達成するために、鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給するインバータ手段と、前記インバータ手段を構成するスイッチング手段と、交流電源を整流し前記インバータ手段に電力供給する整流手段と、前記交流電源の周波数を検知する電源周波数検知手段と、前記交流電源の電源電圧を検知する電源電圧検知手段と、前記電源電圧検知手段の出力の基準値を設定する電源電圧設定手段と、前記交流電源より供給される入力電流を検知する入力電流検知手段と、前記入力電流の目標値に対応する基準電圧値を設定する入力電流設定手段と、前記入力電流検知手段の出力値と前記入力電流設定手段の基準電圧値に応じて前記スイッチング手段のオン時間を制御する制御手段とを備え、前記電源電圧検知手段は、前記電源周波数検知手段の出力に応じて前記基準値を変更し、前記入力電流設定手段は、前記電源周波数検知手段が検知した周波数に応じて、前記基準電圧値を変更するとともに、前記電源電圧検知手段の出力と前記基準値の差に応じて前記基準電圧値を変更するようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a heating coil for heating a pan, inverter means for supplying high-frequency power to the heating coil, switching means constituting the inverter means, rectifying an AC power source and the inverter means Rectifying means for supplying power to the power supply, power supply frequency detecting means for detecting the frequency of the AC power supply, power supply voltage detecting means for detecting the power supply voltage of the AC power supply, and setting a reference value for the output of the power supply voltage detecting means Power supply voltage setting means, input current detection means for detecting an input current supplied from the AC power supply, input current setting means for setting a reference voltage value corresponding to a target value of the input current, and the input current detection means an output value of the control means for controlling the on-time of said switching means in response to a reference voltage value of the input current setting unit, the power supply voltage detection Means to change the reference value depending on the output of the power supply frequency detecting means, the input current setting means, according to the frequency of the power supply frequency detecting unit detects, with changing the reference voltage value, wherein The reference voltage value is changed according to the difference between the output of the power supply voltage detection means and the reference value .
これにより、交流電源の周波数が変化して入力電流検知手段と電源電圧検知手段の入出力特性が変動しても予め電源周波数に応じて、入力電流の目標値に対応する基準電圧値と電源電圧設定手段が設定する基準値を変更しているので、実際の入力電流と基準値は変動しないこととなり、交流電源の周波数が異なる地域間において、入力電力が一定となるように入力電流の目標値を変えることができることとなり、交流電源の周波数が異なる地域間での入力電力のばらつきを抑えることができる。 As a result, even if the input / output characteristics of the input current detection means and the power supply voltage detection means change due to a change in the frequency of the AC power supply, the reference voltage value and the power supply voltage corresponding to the target value of the input current are previously determined according to the power supply frequency. Since the reference value set by the setting means has been changed, the actual input current and the reference value will not fluctuate, and the target value of the input current will be constant so that the input power is constant between regions where the frequency of the AC power supply is different. Therefore, it is possible to suppress variations in input power between regions having different frequencies of the AC power supply.
本発明の炊飯器は、交流電源の電源周波数が異なる地域間で生じる入力電力のばらつきを抑制することができる。 The rice cooker of this invention can suppress the dispersion | variation in the input electric power which arises between the areas where the power supply frequency of AC power supply differs.
第1の発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給するインバータ手段と、前記インバータ手段を構成するスイッチング手段と、交流電源を整流し前記インバータ手段に電力供給する整流手段と、前記交流電源の周波数を検知する電源周波数検知手段と、前記交流電源の電源電圧を検知する電源電圧検知手段と、前記電源電圧検知手段の出力の基準値を設定する電源電圧設定手段と、前記交流電源より供給される入力電流を検知する入力電流検知手段と、前記入力電流の目標値に対応する基準電圧値を設定する入力電流設定手段と、前記入力電流検知手段の出力値と前記入力電流設定手段の基準電圧値に応じて前記スイッチング手段のオン時間を制御する制御手段とを備え、前記電源電圧検知手段は、前記電源周波数検知手段の出力に応じて前記基準値を変更し、前記入力電流設定手段は、前記電源周波数検知手段が検知した周波数に応じて、前記基準電圧値を変更するとともに、前記電源電圧検知手段の出力と前記基準値の差に応じて前記基準電圧値を変更するようにしたものであり、交流電源の周波数が変わって入力電流検知手段と電源電圧検知手段の入出力特性が変動しても予め電源周波数に応じて、入力電流の目標値に対応する基準電圧値と電源電圧設定手段が設定する基準値を変更しているので、実際の入力電流と基準値は変動しないこととなり、交流電源の周波数が異なる地域間において、入力電力が一定となるように入力電流の目標値を変えることができることとなり、交流電源の周波数が異なる地域間での入力電力のばらつきを抑えることができる。また、スイッチング手段の両端電圧のピーク値を検知するピーク電圧検知手段と、前記ピーク電圧検知手段の出力の上限値を設定する上限値設定手段とを備え、前記上限値設定手段は、電源周波数検知手段の出力に応じて前記上限値を変更し、制御手段は前記ピーク電圧検知手段の出力値が前記上限値を越えるとスイッチング手段のオン時間を短くするようにしたものであり、ピーク電圧検知手段の入出力特性が電源周波数によって変化しても、電源周波数に対応して上限値も変更することとなり、スイッチング手段のピーク電圧の上限値が電源周波数により変動するのを抑えることができる。 The first invention is a heating coil for heating a pan, inverter means for supplying high-frequency power to the heating coil, switching means for constituting the inverter means, rectification for rectifying an AC power source and supplying power to the inverter means Means, power frequency detection means for detecting the frequency of the AC power supply, power supply voltage detection means for detecting the power supply voltage of the AC power supply, and power supply voltage setting means for setting a reference value of the output of the power supply voltage detection means , Input current detection means for detecting an input current supplied from the AC power supply, input current setting means for setting a reference voltage value corresponding to a target value of the input current, an output value of the input current detection means , and the according to the reference voltage value of the input current setting means and control means for controlling the on-time of said switching means, said power supply voltage detecting means, said power supply peripheral Change the reference value depending on the power of several detection means, the input current setting means, according to the frequency of the power supply frequency detecting unit detects, with changing the reference voltage value, the power supply voltage detection means The reference voltage value is changed in accordance with the difference between the output and the reference value. Even if the input / output characteristics of the input current detection means and the power supply voltage detection means change due to a change in the frequency of the AC power supply, Since the reference voltage value corresponding to the target value of the input current and the reference value set by the power supply voltage setting means are changed according to the power supply frequency, the actual input current and the reference value will not fluctuate. between frequencies different regions, the input power will be able to change the target value of the input current to be constant, suppress variations in the input power of the frequency of the AC power source between different regions Door can be. A peak voltage detecting means for detecting a peak value of the voltage across the switching means; and an upper limit setting means for setting an upper limit value of the output of the peak voltage detecting means. The upper limit value is changed in accordance with the output of the means, and the control means shortens the ON time of the switching means when the output value of the peak voltage detection means exceeds the upper limit value. The peak voltage detection means Even if the input / output characteristics of the switching circuit change depending on the power supply frequency, the upper limit value is also changed corresponding to the power supply frequency, and the upper limit value of the peak voltage of the switching means can be suppressed from fluctuating depending on the power supply frequency.
第2の発明は、上記第1の発明において、スイッチング手段の両端電圧のピーク値を検知するピーク電圧検知手段と、前記ピーク電圧検知手段の出力の上限値を設定する上限値設定手段とを備え、前記上限値設定手段は、電源周波数検知手段の出力に応じて前記上限値を変更し、制御手段は前記ピーク電圧検知手段の出力値が前記上限値を越えるとスイッチング手段のオン時間を短くするようにしたものであり、ピーク電圧検知手段の入出力特性が電源周波数によって変化しても、電源周波数に対応して上限値も変更することとなり、スイッチング手段のピーク電圧の上限値が電源周波数により変動するのを抑えることができる。 According to a second invention, in the first invention, a peak voltage detection means for detecting a peak value of the voltage across the switching means, and an upper limit value setting means for setting an upper limit value of the output of the peak voltage detection means. The upper limit value setting means changes the upper limit value according to the output of the power supply frequency detection means, and the control means shortens the ON time of the switching means when the output value of the peak voltage detection means exceeds the upper limit value. Even if the input / output characteristics of the peak voltage detection means change depending on the power supply frequency, the upper limit value also changes according to the power supply frequency, and the upper limit value of the peak voltage of the switching means depends on the power supply frequency. Fluctuation can be suppressed.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の炊飯器の一部ブロック化した回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a partially block circuit diagram of the rice cooker according to Embodiment 1 of the present invention.
図1に示すように、鍋1は、等価回路を示しており、磁束を通す金属を複数用いた積層体で構成している。加熱コイル2は鍋1と磁気結合し、鍋1を加熱するようにしている。この加熱コイル2は複数の銅線を束ねたリッツ線を更に20数本で撚った線で構成しており、高周波電流が流れたときの電流分布を均一にしている。 As shown in FIG. 1, the pan 1 shows an equivalent circuit, and is composed of a laminated body using a plurality of metals through which magnetic flux passes. The heating coil 2 is magnetically coupled to the pan 1 so as to heat the pan 1. The heating coil 2 is composed of a wire obtained by twisting more than 20 litz wires in which a plurality of copper wires are bundled, and makes the current distribution uniform when a high-frequency current flows.
共振用コンデンサ3は加熱コイル2に並列接続しており、加熱コイル2と並列共振回路を構成している。本実施の形態では、高周波電流が流れても損失の少ないポリプロピレンコンデンサを使用している。スイッチング手段4は、MOSFETやIGBTなどの半導体素子と、この半導体素子に逆接続した逆接続ダイオードで構成している。MOSFETやIGBTは耐圧が高く、高周波のスイッチングが可能で、大電流を流すことができるという利点がある。
The
本実施の形態において、インバータ手段は加熱コイル2、共振用コンデンサ3、スイッチング手段4で構成し、加熱コイル2に高周波電力を供給している。
In the present embodiment, the inverter means is constituted by the heating coil 2, the
交流電源5は炊飯器に電力を供給するもので、交流電源5の電源周波数は、東日本地域では50Hz、西日本地域では60Hzとなっている。整流手段6は、ダイオードブリッジ7、チョークコイル8、平滑用コンデンサ9で構成し、交流電源5を整流してインバータ手段に電力を供給している。ここで、平滑用コンデンサ9の容量は数μFと小さく、加熱コイル2に高周波電流を流した場合、リプルが生じる。本実施の形態では、このリプル電圧は、交流電源5の電圧と同じとなる。
The AC power supply 5 supplies power to the rice cooker. The power supply frequency of the
電源周波数検知手段10は、交流電源5の周波数を検知するもので、同期パルス発生手段11とパルスカウンタ12で構成している。同期パルス発生手段11は交流電源電圧を分圧する分圧抵抗とこの分圧抵抗の出力に応じてオンオフするトランジスタとで構成し、電源電圧波形に同期してハイまたはロー信号を出力する。パルスカウンタ12は同期パルス発生手段11の所定時間当りのパルス数をカウントし、所定パルス数を超えると60Hz、所定パルス以下なら50Hzと判定する。
The power supply frequency detection means 10 detects the frequency of the
入力電流検知手段13は、交流電源5より供給される入力電流を検知するもので、カレントトランス14、抵抗15、ダイオードブリッジ16、電解コンデンサ17で構成しており、カレントトランス14の交流信号をダイオードブリッジ16、電解コンデンサ17からなる整流平滑回路で直流信号に変換している。抵抗15はカレントトランス14の出力電圧値を調整するものである。
The input current detecting means 13 detects an input current supplied from the
入力電流設定手段18は、入力電流の目標値に対応する値を設定するもので、マイクロコンピュータ内部のROMに予め複数の入力電流の目標値に対応する8ビットの設定値を記憶しておき、炊飯工程、鍋の大きさなどの条件ごとに所定の目標値に対応した8ビットの設定値を出力する。 The input current setting means 18 sets a value corresponding to the target value of the input current, and stores an 8-bit set value corresponding to a plurality of target values of the input current in advance in a ROM inside the microcomputer. An 8-bit set value corresponding to a predetermined target value is output for each condition such as the rice cooking process and the pan size.
ここで、入力電流設定手段18は、電源周波数検知手段10が検知した周波数に応じて、入力電流の目標値に対応する値を変更するようにしている。 Here, the input current setting means 18 changes the value corresponding to the target value of the input current according to the frequency detected by the power supply frequency detection means 10.
制御手段19は、入力電流検知手段13と入力電流設定手段18の出力値に応じてスイッチング手段4のオン時間を制御するもので、マイクロコンピュータ内部のAD変換器やPWM発生器などで構成し、入力電流検知手段13の出力電圧をAD変換器で受け、このAD変換器の出力値と入力電流設定手段18の設定値が同じになるように、PWM発生器のハイパルス幅を制御する。駆動手段20は、NPNトランジスタとPNPトランジスタからなるプッシュプル回路で構成しており、制御手段19がハイパルスを出力しているときにスイッチング手段4を構成しているIGBTにハイ電圧を出力する。 The control means 19 controls the on-time of the switching means 4 according to the output values of the input current detection means 13 and the input current setting means 18, and is constituted by an AD converter or a PWM generator inside the microcomputer. The output voltage of the input current detecting means 13 is received by an AD converter, and the high pulse width of the PWM generator is controlled so that the output value of the AD converter and the set value of the input current setting means 18 are the same. The driving means 20 is composed of a push-pull circuit composed of an NPN transistor and a PNP transistor, and outputs a high voltage to the IGBT constituting the switching means 4 when the control means 19 outputs a high pulse.
図2は、入力電流検知手段13の入力電流Iinと出力電圧Viの関係を示す特性図である。図2に示すように、同じ入力電流でも50Hzの方が出力電圧が低くなる傾向がある。これはカレントトランス14の入出力特性と電解コンデンサ17の充放電特性が大きな要因である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the input current Iin of the input current detection means 13 and the output voltage Vi. As shown in FIG. 2, the output voltage tends to be lower at 50 Hz even with the same input current. This is largely due to the input / output characteristics of the
図2において、Iref1は炊飯工程の一部で使用する入力電流の目標値である。Viref150は交流電源5の周波数が50Hzのときに入力電流設定手段18が設定するIref1に対応した基準電圧であり、Viref160は交流電源5の周波数が60HzのときにIref1に対応する基準電圧である。Iref2とViref250、Viref260およびIref3とViref350、Viref360も同様の関係である。なお、Iref2は炊飯工程の一部で使用する入力電流の目標値である。Iref3は炊飯工程の一部と保温工程で使用する入力電流の目標値である。
In FIG. 2, Iref1 is the target value of the input current used in part of the rice cooking process. Viref 150 is a reference voltage corresponding to Iref1 set by the input current setting means 18 when the frequency of the
本実施の形態において、入力電流設定手段18が設定するViref150〜Viref360は8ビットに換算された値Viref150(8bit)〜Viref360(8bit)となって制御手段19に出力される。 In the present embodiment, Viref 150 to Viref 360 set by the input current setting means 18 are output to the control means 19 as values Viref 150 (8 bits) to Viref 360 (8 bits) converted to 8 bits.
以上のように、本実施の形態の炊飯器においては、入力電流検知手段10の入出力特性にあわせて、交流電源5の周波数50Hz時と60Hz時それぞれで入力電流Iref1〜Iref3に対応した基準電圧Viref150〜Viref360を設定できるようにしている。
As described above, in the rice cooker of the present embodiment, the reference voltage corresponding to the input currents Iref1 to Iref3 at the frequency of 50 Hz and 60 Hz of the
上記構成において動作、作用を説明する。まず、炊飯工程もしくは保温工程を開始する前に、電源周波数検知手段10が交流電源5の周波数を検知する。このとき、周波数が50Hzであれば入力電流設定手段18は50Hz用の基準電圧Viref150、Viref250、Viref350の8ビット換算値を制御手段19に出力する。制御手段19は、入力電流検知手段13の出力電圧がこれらの基準電圧になるようにスイッチング手段4のオン時間を制御する。
The operation and action of the above configuration will be described. First, before starting a rice cooking process or a heat retention process, the power frequency detection means 10 detects the frequency of the
交流電源5の周波数が60Hzのときも同様に、電源周波数検知手段10が交流流電源5の周波数を60Hzと検知し、入力電流設定手段18は60Hz用の基準電圧Viref160、Viref260、Viref360の8ビット換算値を制御手段19に出力する。制御手段19は入力電流検知手段13の出力電圧がこれらの基準電圧になるようにスイッチング手段4のオン時間を制御する。
Similarly, when the frequency of the
以上のように、交流電源5の周波数に対応して入力電流設定手段18が基準電圧を変更するので、入力電流検知手段13の入出力特性が交流電源周波数の影響で変化しても、入力電流の変動を抑えることができる。
As described above, since the input current setting means 18 changes the reference voltage in accordance with the frequency of the
以上のように、本実施の形態においては、電源周波数検知手段10が交流電源5の周波数を検知し、この検知した周波数に対応して、入力電流設定手段18が入力電流の目標値に対応した基準電圧を変更することにより、交流電源5の周波数が異なる地域で入力電流検知手段13の入出力特性が変化しても、入力電流設定手段18の基準電圧も交流電源5の周波数に対応して変更することになり、交流電源5の周波数が異なる地域間で炊飯器の入力電流がばらつくのを抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the power supply frequency detection means 10 detects the frequency of the
なお、本実施の形態では、電源周波数検知手段10を電源波形に同期してハイまたはローを出力する同期パルス発生手段11と、同期パルス発生手段11の所定時間あたりのパルス数をカウントするパルスカウンタ12とで構成したが、同期パルス発生手段11のパルス幅を検知し、その長さで50Hzか60Hzを判定してもよい。この場合はパルス数をカウントする方法よりも短時間で50Hzか60Hzを判定することができるが、外部ノイズにより誤判定する確率が上昇する。いずれにしても電源周波数検知手段10は交流電源5の周波数が50Hzであるか60Hzであるかを判定できる構成であれば、特に上記の構成に限定するものではない。
In this embodiment, the power supply frequency detection means 10 outputs a high or low signal in synchronization with the power supply waveform, and the pulse counter counts the number of pulses per predetermined time of the synchronization pulse generation means 11. However, the pulse width of the synchronization pulse generating means 11 may be detected and 50 Hz or 60 Hz may be determined based on the length. In this case, 50 Hz or 60 Hz can be determined in a shorter time than the method of counting the number of pulses, but the probability of erroneous determination due to external noise increases. In any case, the power source frequency detection means 10 is not particularly limited to the above configuration as long as it can determine whether the frequency of the
また、本実施の形態では、入力電流検知手段13をカレントトランス14の出力を整流し直流電圧として出力する構成としているが、カレントトランス14の代わりに抵抗を用いてもよい。抵抗を用いる場合は、カレントトランス14を用いる方法に比べるとばらつき公差の種類が豊富で、ばらつきの小さい抵抗を使用しやすくなるが、大電流が流れるので抵抗の発熱などに注意する必要がある。
Further, in the present embodiment, the input current detection means 13 is configured to rectify the output of the
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2の炊飯器の一部ブロック化した回路図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a partially block circuit diagram of the rice cooker according to the second embodiment of the present invention.
図3に示すように、電源電圧検知手段31は、交流電源5の電圧を検知するもので、複数の抵抗からなる分圧回路とこの分圧回路の出力をピークホールドするピークホールド回路で構成している。なお、ピークホールド回路はトランジスタを用いたエミッタフォロア回路と電解コンデンサ、電解コンデンサを放電する放電抵抗で構成している。
As shown in FIG. 3, the power supply voltage detection means 31 detects the voltage of the
電源電圧設定手段32は、電源電圧検知手段31の出力の基準値を設定するもので、マイクロコンピュータ内部のROMに予め電源周波数50Hz用の基準値と60Hz用の基準値を記憶しており、電源周波数検知手段10の出力に応じて基準値を変更するよう構成している。入力電流設定手段33は、電源電圧検知手段31の出力値と電源電圧設定手段32の基準値の差に基づいて入力電流の目標値を変更するよう構成している。他の構成は上記実施の形態1と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。 The power supply voltage setting means 32 sets the reference value of the output of the power supply voltage detection means 31, and stores the reference value for the power supply frequency 50Hz and the reference value for 60Hz in advance in the ROM inside the microcomputer. The reference value is changed according to the output of the frequency detection means 10. The input current setting means 33 is configured to change the target value of the input current based on the difference between the output value of the power supply voltage detection means 31 and the reference value of the power supply voltage setting means 32. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
図4は、電源電圧検知手段31の入力電圧Vinと出力電圧Voutの関係を示す特性図である。なお、入力電圧Vinは交流電源5の実効電圧である。図4に示すように、電源電圧が同じでも50Hzの出力電圧の方が低くなる傾向がある。この理由は、50Hzの方が電解コンデンサの放電時間が長いためである。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout of the power supply voltage detection means 31. The input voltage Vin is an effective voltage of the
図4において、Vinrefは交流電源5の基準である。本実施の形態の炊飯器では、Vinrefは実効電圧で100Vとする。Voutref50は電源周波数が50Hzのとき、Vinrefに対応する基準値である。Voutref60は電源周波数が60Hzのとき、Vinrefに対応する基準値である。
In FIG. 4, Vinref is a reference for the
本実施の形態において、電源電圧設定手段32が設定するVoutref50、Voutref60は8ビットに換算された値Voutref50(8bit)、Voutref60(8bit)となって入力電流設定手段33に出力される。 In this embodiment, Voutref50 and Voutref60 set by the power supply voltage setting means 32 are output to the input current setting means 33 as values Voutref50 (8 bits) and Voutref60 (8 bits) converted into 8 bits.
以上のように、本実施の形態の炊飯器においては、電源電圧検知手段31の入出力特性にあわせて、交流電源5の周波数50Hz時と60Hz時それぞれで電源電圧の基準Vinrefに対応した基準値Voutref50、Voutref60を設定できるようにしている。
As described above, in the rice cooker of the present embodiment, the reference value corresponding to the reference Vinref of the power supply voltage at the frequency of 50 Hz and 60 Hz of the
上記構成において動作、作用を説明する。まず、炊飯工程もしくは保温工程を開始する前に、電源周波数検知手段10が交流電源5の周波数を検知する。このとき、周波数が50Hzであれば入力電流設定手段33は初期値として50Hz用の基準電圧Viref150、Viref250、Viref350の8ビット換算値を設定する。電源電圧設定手段32は基準値Voutref50を設定し、この8ビット換算値を入力電流設定手段33に出力する。電源電圧検知手段31は交流電源電圧に相当する電圧値Voutをマイクロコンピュータ内のAD変換器を介して8ビット換算し、入力電流設定手段33に出力している。入力電流設定手段33は、次式に示すようにVoutref50とVoutの差を計算し、この差に基づき制御手段19に出力する基準電圧を変更する。
The operation and action of the above configuration will be described. First, before starting a rice cooking process or a heat retention process, the power frequency detection means 10 detects the frequency of the
Viref150=Viref150+α×(Voutref50−Vout)
ここで、αは係数であり、鍋1、加熱コイル2、共振用コンデンサ3や制御手段19などを構成するマイクロコンピュータの特性により定められるものである。
Viref150 = Viref150 + α × (Voutref50−Vout)
Here, α is a coefficient, which is determined by the characteristics of the microcomputer constituting the pan 1, the heating coil 2, the
制御手段19は、入力電流検知手段13の出力電圧がこれらの基準電圧になるようにスイッチング手段4のオン時間を制御する。これにより、交流電源5の電圧が100Vより高いときには入力電流の目標値を下げ、逆に100Vより低いときには入力電流の目標値を上げるので、交流電源5の電源電圧変動に対し、一定の入力電力で動作することができる。
The control means 19 controls the ON time of the switching means 4 so that the output voltage of the input current detection means 13 becomes these reference voltages. As a result, when the voltage of the
なお、ここでは一例として、入力電流設定手段33が設定する基準電圧としてViref150を用いて説明したが、Viref250、Viref350も同様に変更される。 Here, as an example, Viref 150 is used as the reference voltage set by input current setting means 33, but Viref 250 and Viref 350 are similarly changed.
交流電源5の周波数が60Hzのときには、入力電流設定手段33は初期値として60Hz用の基準電圧Viref160、Viref260、Viref360の8ビット換算値を設定する。電源電圧設定手段32は基準値Voutref60を設定し、この8ビット換算値を入力電流設定手段33に出力する。これ以降の動作は50Hzの時と同様であるのでここでは省略する。
When the frequency of the
以上のように、本実施の形態においては、交流電源5の電圧を検知する電源電圧検知手段31と、交流電源5の周波数に応じて基準値を変更する電源電圧設定手段32を加え、入力電流設定手段33が電源電圧検知手段31の出力と基準値の差分に応じて入力電流の目標値を変更することにより、交流電源5の周波数が異なる地域で入力電流検知手段13や電源電圧検知手段31の入出力特性が変化しても、電源電圧設定手段32と入力電流設定手段33がその特性に対応した基準値を設定するので、交流電源5の周波数が異なる地域間での入力電力のばらつきを小さくすることができる。
As described above, in the present embodiment, the power supply voltage detection means 31 that detects the voltage of the
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3の炊飯器の一部ブロック化した回路図である。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a partial block diagram of the rice cooker according to
図5に示すように、ピーク電圧検知手段51は、スイッチング手段4の両端電圧のピーク値を検知するもので、複数の抵抗からなる分圧回路とこの分圧回路の出力をピークホールドするピークホールド回路とで構成している。なお、ピークホールド回路はトランジスタを用いたエミッタフォロア回路と電解コンデンサ、電解コンデンサを放電する放電抵抗で構成している。
As shown in FIG. 5, the peak
上限値設定手段52は、ピーク電圧検知手段51の出力の上限値を設定するもので、マイクロコンピュータ内部のROMに予め電源周波数50Hz用の基準値と60Hz用の上限値を記憶しており、電源周波数検知手段10の出力に応じて上限値を変更するようにしている。制御手段53は、ピーク電圧検知手段51の出力値が上限値設定手段52の上限値より大きい場合に、スイッチング手段4のオン時間を短くするよう構成している。他の構成は上記実施の形態1と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。 The upper limit value setting means 52 sets the upper limit value of the output of the peak voltage detection means 51. The reference value for the power frequency 50 Hz and the upper limit value for 60 Hz are stored in advance in the ROM inside the microcomputer. The upper limit value is changed according to the output of the frequency detection means 10. The control means 53 is configured to shorten the ON time of the switching means 4 when the output value of the peak voltage detection means 51 is larger than the upper limit value of the upper limit value setting means 52. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
図6はピーク電圧検知手段51の入力電圧Vciと出力電圧Vcoの関係を示す特性図である。ここで、入力電圧Vciはスイッチング手段4の両端電圧のピーク値を示している。なお、ピーク値とは交流電源5の一周期中のピーク値を示している。図6に示すように、電源電圧が同じでも50Hzの出力電圧の方が低くなる傾向がある。この理由は、50Hzの方が電解コンデンサの放電時間が長いためである。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the input voltage Vci and the output voltage Vco of the peak
図6において、Vcirefはスイッチング手段4の両端電圧の上限値を示している。この上限値は、炊飯器の炊飯工程での両端電圧ピーク値とスイッチング手段4を構成するIGBTの絶対最大定格の中心値あたりにすると、回路部品がばらついても誤動作することがなくなる。本実施の形態では、Vcirefは850Vとする。Vcoref50は電源周波数が50Hzのときに、Vcirefの入力に対して出力される値である。Vcoref60は電源周波数が60Hzのときに、Vcirefの入力に対して出力される値である。Vcirefをスイッチング手段4の両端電圧の上限値とする場合、Vcoref50とVcoref60は、上限値設定手段52が設定する上限値になる。 In FIG. 6, Vciref indicates the upper limit value of the voltage across the switching means 4. If this upper limit is around the peak value of the voltage at both ends in the rice cooking process of the rice cooker and the center value of the absolute maximum rating of the IGBT constituting the switching means 4, malfunction does not occur even if circuit parts vary. In this embodiment, Vciref is 850V. Vcoref50 is a value output with respect to the input of Vciref when the power supply frequency is 50 Hz. Vcoref60 is a value output to the input of Vciref when the power supply frequency is 60 Hz. When Vciref is set as the upper limit value of the voltage across the switching means 4, Vcoref 50 and Vcoref 60 are the upper limit values set by the upper limit value setting means 52.
本実施の形態において、上限値設定手段52が設定するVcoref50、Vcoref60は8ビットに換算された値Vcoref50(8bit)、Vcoref60(8bit)となって制御手段53に出力される。
In the present embodiment, Vcoref50 and Vcoref60 set by the upper limit
以上のように、本実施の形態の炊飯器においては、交流電源5の周波数50Hz時と60Hz時それぞれでVcirefに対応した値Vcoref50、Vcoref60を上限値として設定できるようにしている。
As described above, in the rice cooker according to the present embodiment, the values Vcoref50 and Vcoref60 corresponding to Vciref can be set as the upper limit values at the frequency 50 Hz and 60 Hz of the
図7は、制御手段53の内部ブロック図を示している。図7に示すように、第一の演算手段71は、マイクロコンピュータで構成しており、入力電流設定手段18の出力値Viref150〜Viref360のいずれか1つと入力電流検知手段13の出力値Viの差dViを計算し、その結果をオン時間変化量設定手段73に出力する。なお、Viの方が大きい場合は、dViは負の値となる。 FIG. 7 shows an internal block diagram of the control means 53. As shown in FIG. 7, the first calculation means 71 is constituted by a microcomputer, and the difference between any one of the output values Viref 150 to Viref 360 of the input current setting means 18 and the output value Vi of the input current detection means 13. dVi is calculated and the result is output to the on-time change amount setting means 73. Note that when Vi is larger, dVi takes a negative value.
第二の演算手段72は、第一の演算手段71と同様に、マイクロコンピュータで構成しており、上限値設定手段52の出力値Vcoref50、Vcoref60のいずれか1つとピーク電圧検知手段51の出力値Vcoの差dVcoを計算し、その結果をオン時間変化量設定手段73に出力する。なお、Vcoの方が大きい場合は、dVcoは負の値となる。 Similarly to the first calculation means 71, the second calculation means 72 is constituted by a microcomputer, and one of the output values Vcoref 50 and Vcoref 60 of the upper limit value setting means 52 and the output value of the peak voltage detection means 51. A difference dVco of Vco is calculated, and the result is output to the on-time change amount setting means 73. If Vco is larger, dVco has a negative value.
オン時間変化量設定手段73は、マイクロコンピュータ内部にROMに記憶されたデータテーブルで構成している。オン時間変化量設定手段73は第一の演算手段71と第二の演算手段72より計算結果が入力されると、データテーブルの中から、計算結果の条件に対応したオン時間の変化量dTonを設定する。なお、本実施の形態のデータテーブルは、dVi、dVcoいずれか一方が負の値の場合、dTonは負の値を示すように構成されている。 The on-time change amount setting means 73 is constituted by a data table stored in a ROM inside the microcomputer. When the calculation results are input from the first calculation means 71 and the second calculation means 72, the on-time change amount setting means 73 sets an on-time change amount dTon corresponding to the calculation result condition from the data table. Set. Note that the data table of the present embodiment is configured such that dTon indicates a negative value when either dVi or dVco is a negative value.
オン時間演算手段74は、それまでのオン時間Tonに変化量dTonを加えて、新しいオン時間TonとしてPWM手段75に出力する。PWM手段75はオン時間Tonの期間、駆動手段20にハイパルスを出力する。 The on-time calculating means 74 adds the change amount dTon to the previous on-time Ton and outputs the new on-time Ton to the PWM means 75. The PWM means 75 outputs a high pulse to the driving means 20 during the ON time Ton.
上記構成において動作、作用を説明する。まず、炊飯工程もしくは保温工程を開始する前に、電源周波数検知手段10が交流電源5の周波数を検知する。このとき、周波数が50Hzであれば入力電流設定手段18は初期値として50Hz用の基準電圧Viref150、Viref250、Viref350の8ビット換算値を設定する。上限値設定手段52は基準値Vcoref50を設定し、この8ビット換算値を制御手段53に出力する。ピーク電圧検知手段51はVcoをマイクロコンピュータ内のAD変換器を介して8ビット換算し、制御手段53に出力する。
The operation and action of the above configuration will be described. First, before starting a rice cooking process or a heat retention process, the power frequency detection means 10 detects the frequency of the
制御手段53はピーク電圧検知手段51の出力値Vcoと上限値Vcoref50の差dVcoを演算するとともに、入力電流検知手段13の出力値Viと入力電流設定手段18の出力値Viref150の差dViを演算する。オン時間変化量設定手段73は、このdVco、dViの条件にあったオン時間変化量dTonをデータテーブルより呼び出す。オン時間演算手段74はdTonを今までのオン時間Tonに加え、新しいオン時間TonとしてPWM手段75に出力し、PWM手段75よりTonの期間、ハイパルスを出力する。
The
なお、図7でも説明したように、dTonはdViまたはdVcoが負の値の時、負の値となるようにしている。つまり、入力電流またはピーク電圧のどちらか一方が基準値を超えた場合はオン時間を短くすることとなる。 As described with reference to FIG. 7, dTon is set to a negative value when dVi or dVco is a negative value. That is, when either the input current or the peak voltage exceeds the reference value, the on-time is shortened.
交流電源5の周波数が60Hzのときには、入力電流設定手段18は初期値として60Hz用の基準電圧Viref160、Viref260、Viref360の8ビット換算値を設定する。上限値設定手段52は基準値Vcoref60を設定し、この8ビット換算値を制御手段53に出力する。これ以降の動作は50Hzの時と同様であるのでここでは省略する。
When the frequency of the
以上のように、本実施の形態においては、スイッチング手段4の両端電圧のピーク値を検知するピーク電圧検知手段51と、交流電源5の周波数に応じて上限値を変更する上限値設定手段52を加え、制御手段53によりピーク電圧検知手段51の出力値が上限値を超えたときにオン時間を短くすることにより、交流電源5の周波数が異なる地域でピーク電圧検知手段51の入出力特性が変化しても、上限値設定手段52により変化した特性に対応した上限値が設定されているので、交流電源5の周波数が異なる地域間でスイッチング手段4の両端電圧の上限値がばらつくのを抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the peak voltage detecting means 51 for detecting the peak value of the voltage across the switching means 4 and the upper limit setting means 52 for changing the upper limit value according to the frequency of the
以上のように、本発明にかかる炊飯器は、交流電源の周波数が異なる地域間において、入力電力のばらつきを抑制することができるので、交流電源を整流して電力を供給するインバータ手段により加熱コイルに高周波電力を供給し鍋を加熱する炊飯器として有用である。 As described above, the rice cooker according to the present invention can suppress variations in input power between regions where the frequency of the AC power supply is different, so that the heating coil by the inverter means that rectifies the AC power supply and supplies the power. It is useful as a rice cooker that supplies high frequency power to the pot and heats the pan.
1 鍋
2 加熱コイル(インバータ手段)
3 共振用コンデンサ(インバータ手段)
4 スイッチング手段(インバータ手段)
5 交流電源
6 整流手段
10 電源周波数検知手段
13 入力電流検知手段
18 入力電流設定手段
19 制御手段
1 pan 2 heating coil (inverter means)
3 Resonance capacitor (inverter means)
4 Switching means (inverter means)
5
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-
2003
- 2003-11-26 JP JP2003395203A patent/JP4023438B2/en not_active Expired - Lifetime
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