JP4023439B2

JP4023439B2 - 炊飯器

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Publication number: JP4023439B2
Application number: JP2003395204A
Authority: JP
Inventors: 英樹両角; 融新山; 正人渡辺; 誠一高椋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP2005152304A

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。

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）。

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）。

図９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。

図９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。

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。

ピーク電圧検知手段６１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６１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９１に入力し、制御手段９１は、入力電流検知手段１３とピーク電圧検知手段６１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。
特公昭６１−２６３０６号公報特開平５−１１４４７２号公報特開２００３−１３５２７２号公報

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。

また、ピーク電圧検知手段６１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。

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。

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、前記交流電源電圧を検知する電源電圧検知手段と、電源周波数検知手段の検知した周波数に応じて前記電源電圧検知手段の出力値を補正する検知電圧補正手段と、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、前記検知電圧補正手段の出力値に応じて、入力電流の目標値を変更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を前記電源周波数検知手段が検知した電源周波数に応じて補正する検知電流補正手段と、前記検知電流補正手段と前記入力電流設定手段の出力に応じて前記スイッチング手段のオン時間を制御するよう構成したものである。

これにより、入力電流検知手段の入出力特性が交流電源の周波数の影響を受けた分を検知電流補正手段により補正し、電源電圧検知手段の出力を検知電圧補正手段が補正することとなり、交流電源周波数の変動で入力電流が変動するのを防止するとともに、交流電源電圧を精度よく検知し、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、交流電源周波数の異なる地域間での入力電力のばらつきを抑制することができる。

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。

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、前記交流電源電圧を検知する電源電圧検知手段と、電源周波数検知手段の検知した周波数に応じて前記電源電圧検知手段の出力値を補正する検知電圧補正手段と、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、前記検知電圧補正手段の出力値に応じて、入力電流の目標値を変更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を前記電源周波数検知手段が検知した電源周波数に応じて補正する検知電流補正手段と、前記検知電流補正手段と前記入力電流設定手段の出力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たものであり、入力電流検知手段の入出力特性が交流電源の周波数の影響を受けた分を検知電流補正手段で補正し、電源電圧検知手段の入出力特性を検知電圧補正手段で補正することとなり、交流電源周波数の変動で入力電流が変動するのを防止するとともに、交流電源電圧を精度良く検知できることができ、入力電力が一定に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、交流電源周波数の異なる地域間の入力電力のばらつきを抑制することができる。

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、電源周波数検知手段が検知する周波数に応じて前記ピーク電圧検知手段の出力値を補正するピーク電圧補正手段とを備え、制御手段は、前記ピーク電圧補正手段の出力値が所定値を超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交流電源の周波数によって変化しても、ピーク電圧補正手段が交流電源周波数に応じた補正値を加えることとなり、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。これによって、交流電源の周波数が異なる地域間でスイッチング手段の上限値がばらつくのを抑えることができる。

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の炊飯器の一部ブロック化した回路図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

検知電流補正手段１８は、入力電流検知手段１３の出力値を電源周波数検知手段１０が検知した電源周波数に応じて補正するものて、マイクロコンピュータの演算器やＲＯＭ１９などで構成している。この検知電流補正手段１８は予めＲＯＭ１９に５０Ｈｚ用の補正係数α５０、６０Ｈｚ用の補正係数α６０を記憶しており、交流電源周波数に応じて、最適な補正係数を入力電流検知手段１３の出力と演算する。ここで、検知電流補正手段１８への入力電圧をＶｉ、出力電圧をＶｈとすると、交流電源５の周波数が５０Ｈｚのときの出力電圧Ｖｈは（式１）で表すことができる。

Ｖｈ＝α５０×Ｖｉ・・・・・・（１）
入力電流設定手段２０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。

制御手段２１は、検知電流補正手段１８と入力電流設定手段２０の出力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、検知電流補正手段１８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２０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２２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２１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。

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。本実施の形態では、５０Ｈｚのときの入出力特性が６０Ｈｚの時と同じになるように、補正係数α６０＝１、α５０＝１．２とする。ここに示した補正係数α５０、α６０の値は特に限定するものではなく、実際の回路構成によって最適な値を決めればよい。

図２において、Ｉｉｎｒｅｆは炊飯工程の一部で使用する入力電流の目標値である。Ｖｉｒｅｆは入力電流設定手段２０が設定する基準電圧で、入力電流の目標値Ｉｉｎｒｅｆに対応する出力電圧である。本実施の形態では、Ｖｉｎｒｅｆは交流電源５の周波数が６０Ｈｚのときに入力電流Ｉｉｎｒｅｆが流れると出力される電圧である。交流電源５の周波数が５０Ｈｚのときに、入力電流Ｉｉｎｒｅｆが流れると入力電流検知手段１３はＶｉｒｅｆ５０を出力する。ここで、補正係数α５０、α６０と入力電流検知手段１３の出力電圧Ｖｉｒｅｆ、Ｖｉｒｅｆ５０の関係は（式２）のようになっている。

α６０×Ｖｉｒｅｆ＝α５０×Ｖｉｒｅｆ５０・・・・・・（２）
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であれば検知電流補正手段１８は補正係数をα５０に設定し、入力電流検知手段１３の出力電圧Ｖｉをα５０倍して制御手段２１に出力する。入力電流設定手段２０は基準電圧Ｖｉｒｅｆの８ビット換算値を制御手段２１に出力する。制御手段２１は、検知電流補正手段１８の出力電圧が基準電圧Ｖｉｒｅｆ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。

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と検知すると、検知電流補正手段１８は６０Ｈｚ用の補正係数α６０を設定し、入力電流検知手段１３の出力電圧Ｖｉをα６０倍して制御手段２１に出力する。これ以降の動作については５０Ｈｚのときと同様なので、ここでは省略する。

以上のように、交流電源５の周波数に対応して検知電流補正手段１８が入力電流検知手段１３の出力電圧を補正するので、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。

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、検知電流補正手段１８が入力電流検知手段１３の出力値を補正することにより、交流電源５の周波数による入力電流検知手段１３の入出力特性の影響をなくし、交流電源周波数が異なる地域間での入力電流のばらつきを抑えることができる。

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。

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。

また、本実施の形態では、検知電流補正手段１８をマイクロコンピュータで構成したが、例えば、図３に示すように、別の構成にしてもよい。

すなわち、図３に示すように、抵抗３１、３２は分圧回路を構成している。抵抗３３とトランジスタ３４の直列回路はトランジスタ３４がオンオフすることで抵抗３１、３２からなる分圧回路の分圧比を変えることができる。つまり、電源周波数検知手段１０が検知した交流電源周波数に応じて、トランジスタ３４をオンオフすることで入力電流検知手段１３の出力を補正することができる。この場合、マイクロコンピュータで構成する方式より部品点数は増えるが、マイクロコンピュータの処理時間を短くすることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２の炊飯器の一部ブロック化した回路図である。

図４に示すように、電源電圧検知手段４１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。

検知電圧補正手段４２は、電源周波数検知手段１０の検知した周波数に応じて電源電圧検知手段４１の出力値を補正するもので、マイクロコンピュータ内部の演算器やＲＯＭ４３などで構成している。ＲＯＭ４３には交流電源５の周波数が５０Ｈｚのときの補正係数β５０と６０Ｈｚのときの補正係数β６０が記憶されており、この補正係数と電源電圧検知手段４１の出力の積を入力電流設定手段４５に出力する。

電源電圧設定手段４４は、マイクロコンピュータ内部のＲＯＭに予め基準値を記憶している。通常、この基準値は交流電源５の電圧が１００Ｖのときに電源電圧検知手段４１が出力する電圧である。入力電流設定手段４５は、検知電圧補正手段４２の出力値と電源電圧設定手段４４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。

図５は電源電圧検知手段４１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５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。

図５において、Ｖｉｎｒｅｆは交流電源５の基準電圧である。本実施の形態では、Ｖｉｎｒｅｆは実効電圧で１００Ｖとする。Ｖｏｕｔｒｅｆ５０は電源周波数が５０Ｈｚのとき、Ｖｉｎｒｅｆに対応する出力値である。Ｖｏｕｔｒｅｆ６０は電源周波数が６０Ｈｚのとき、交流電源５の基準電圧Ｖｉｎｒｅｆに対応する出力値である。ここで、Ｖｉｎｒｅｆに対応する基準値をＶｏｕｔｒｅｆとすると、補正係数β５０、β６０と、Ｖｏｕｔｒｅｆ、Ｖｏｕｔｒｅｆ５０、Ｖｏｕｔｒｅｆ６０の関係は（式３）のようになる。

Ｖｏｕｔｒｅｆ＝β６０×Ｖｏｕｔｒｅｆ６０
＝β５０×Ｖｏｕｔｒｅｆ５０・・・・・・（３）
本実施の形態では、β６０＝１、β５０＝１．２とする。この値は電源電圧検知手段４１を構成する部品の定数から導出することができる。

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４１の入出力特性が交流電源５の周波数により変動しても、検知電圧補正手段４２により補正し、入力電流設定手段に出力する値が同じになるようにしている。

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であれば検知電圧補正手段４２はＲＯＭ４３より補正係数β５０を選択し、電源電圧検知手段４１の出力Ｖｏｕｔとα５０の積を入力電流設定手段４５に出力する。電源電圧設定手段４４は基準値Ｖｏｕｔｒｅｆを設定し、入力電流設定手段４５に出力する。入力電流設定手段４５は初期値として基準電圧Ｖｉｒｅｆを設定する。入力電流設定手段４５は（式４）に示すようにＶｏｕｔｒｅｆと（β５０×Ｖｏｕｔ）の差を計算し、この差に基づき制御手段２１に出力する基準電圧を変更する。

Ｖｉｒｅｆ＝Ｖｉｒｅｆ＋Ａ×（Ｖｏｕｔｒｅｆ−β５０×Ｖｏｕｔ）・・・・・・（４）
ここで、Ａ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。

制御手段２１は、検知電流補正手段１８の出力電圧が基準電圧Ｖｉｒｅｆ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ことになるので、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。

交流電源５の周波数が６０Ｈｚのときには、検知電圧補正手段４２はＲＯＭ４３より補正係数β６０を選択し、電源電圧検知手段４１の出力電圧Ｖｏｕｔとβ６０の積を入力電流設定手段４５に出力する。これ以降の動作は５０Ｈｚのときと同様であるのでここでは省略する。

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４１と、交流電源５の周波数に応じて電源電圧検知手段４１の出力を補正する検知電圧補正手段４２を加え、入力電流設定手段４５が検知電圧補正手段４２の出力に応じて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や電源電圧検知手段４１の入出力特性が変化しても、交流電源５の電圧を精度よく検知することができるので、交流電源周波数の異なる地域間での入力電力のばらつきを抑制することができる。

なお、本実施の形態では、検知電圧補正手段４２をマイクロコンピュータで構成したが、別の構成にしてもよい。例えば、図３の検知電流補正手段のブロック図で示したように、抵抗分圧回路の分圧比をトランジスタのオンオフで切り換えるようにしてもよい。この場合、マイクロコンピュータで構成する方式より部品点数は増えるが、マイクロコンピュータの処理時間を短くすることができる。

（実施の形態３）
図６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。

図６に示すように、ピーク電圧検知手段６１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。

ピーク電圧補正手段６２は、電源周波数検知手段１０が検知する周波数に応じてピーク電圧検知手段６１の出力値を補正するもので、マイクロコンピュータで構成している。マイクロコンピュータ内部のＲＯＭ６３には、交流電源周波数５０Ｈｚ用の補正係数γ５０と６０Ｈｚ用の補正係数γ６０が記憶されており、電源周波数検知手段１０が検知した周波数に応じて最適な補正係数を選択する。ここで、ピーク電圧検知手段６１の出力電圧をＶｃｏ、ピーク電圧補正手段６２の出力電圧をＶｃｈとすると、交流電源５の周波数が５０Ｈｚのときの出力電圧Ｖｃｈは（式５）で表すことができる。

Ｖｃｈ＝γ５０×Ｖｃｏ・・・・・・（５）
制御手段６４は、ピーク電圧補正手段６２の出力値が上限値Ｖｃｏｒｅｆ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。

図７は、ピーク電圧検知手段６１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７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。

図７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Ｖｃｉｒｅｆ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。本実施の形態の炊飯器では、Ｖｃｉｒｅｆは８５０Ｖとする。Ｖｃｏｒｅｆ５０は電源周波数が５０Ｈｚのときに、上限値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、上限値Ｖｃｉｒｅｆの入力に対して出力される値である。

ここで、上限値Ｖｃｉｒｅｆに対応する基準値をＶｃｏｒｅｆとすると、補正係数γ５０、γ６０と、Ｖｃｏｒｅｆ、Ｖｃｏｒｅｆ５０、Ｖｃｏｒｅｆ６０の関係は（式６）のようになっている。

Ｖｃｏｒｅｆ＝γ６０×Ｖｃｏｒｅｆ６０＝γ５０×Ｖｃｏｒｅｆ５０・・・・・・（６）
本実施の形態では、γ６０＝１、γ５０＝１．２とする。この値はピーク電圧検知手段６１を構成する部品の定数から導出することができる。

以上のように、本実施の形態の炊飯器においては、ピーク電圧検知手段６１の入出力特性が交流電源５の周波数により変動しても、ピーク電圧補正手段６２がピーク電圧検知手段６１の出力値を補正し、制御手段６４に出力する値が同じになるようにしている。

図８は、制御手段６４の内部ブロック図を示している。図８に示すように、第一の演算手段８１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２０の出力値Ｖｉｒｅｆと検知電流補正手段１８の出力値Ｖｈの差ｄＶｉを計算し、その結果をオン時間変化量設定手段８３に出力する。なお、検知電流補正手段１８の出力値Ｖｈの方が大きい場合は、ｄＶｉは負の値となる。

第二の演算手段８２は、第一の演算手段８１と同様に、マイクロコンピュータで構成しており、スイッチング手段４の両端電圧の上限値Ｖｃｏｒｅｆとピーク電圧補正手段６２の出力値Ｖｃｈの差ｄＶｃｏを計算し、その結果をオン時間変化量設定手段８３に出力する。なお、スイッチング手段４の両端電圧の上限値Ｖｃｏｒｅｆの方が大きい場合は、ｄＶｃｏは負の値となる。

オン時間変化量設定手段８３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８３は第一の演算手段８１と第二の演算手段８２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している。

オン時間演算手段８４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８５に出力する。ＰＷＭ手段８５はオン時間Ｔｏｎの期間、駆動手段２２にハイパルスを出力する。

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であればピーク電圧補正手段６２はマイクロコンピュータ内部のＲＯＭ６３より補正係数γ５０を選択し、ピーク電圧検知手段６１の出力Ｖｃｏとγ５０の積Ｖｃｈを制御手段６４に出力する。

制御手段６４はピーク電圧補正手段６２の出力値Ｖｃｈと上限値Ｖｃｏｒｅｆの差ｄＶｃｏを演算するとともに、検知電流補正手段１８の出力値Ｖｈと入力電流設定手段２０の出力値Ｖｉｒｅｆの差ｄＶｉを演算する。オン時間変化量設定手段８３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８４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８５に出力し、ＰＷＭ手段８５よりＴｏｎの期間、ハイパルスを出力する。なお、図８でも説明したように、ｄＴｏｎはｄＶｉまたはｄＶｃｏが負の値のとき、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。

交流電源５の周波数が６０Ｈｚのときには、ピーク電圧補正手段６２はＲＯＭ６３より６０Ｈｚ用の補正係数γ６０を選択し、ピーク電圧検知手段６１の出力値Ｖｃｏと補正係数γ６０の積を制御手段６４に出力する。これ以降の動作は５０Ｈｚのときと同様であるのでここでは省略する。

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６１と、ピーク電圧検知手段６１の出力値を交流電源５の周波数に応じて補正するピーク電圧補正手段６２を加え、制御手段６４がピーク電圧補正手段６２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６１の入出力特性が変化しても、ピーク電圧補正手段６２により変化した特性に対応した補正値が加えられるので、入出力特性は５０Ｈｚ、６０Ｈｚで共通となり、交流電源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ことを抑えることができる。

なお、本実施の形態では、ピーク電圧補正手段６２をマイクロコンピュータで構成したが、別の構成にしてもよい。例えば、図３の検知電流補正手段のブロック図で示したように、抵抗分圧回路の分圧比をトランジスタのオンオフで切り換えるようにしてもよい。この場合、マイクロコンピュータで構成する方式より部品点数は増えるが、マイクロコンピュータの処理時間を短くすることができる。

以上のように、本発明にかかる炊飯器は、交流電源の電源周波数が異なる地域間で生じる入力電流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。

本発明の実施の形態１における炊飯器の一部ブロック化した回路図同炊飯器の入力電流検知手段の入力電流と出力電圧の関係を示す特性図同炊飯器の検知電流補正手段の他の例のブロック図本発明の実施の形態２における炊飯器の一部ブロック化した回路図同炊飯器の電源電圧検知手段の入力電圧と出力電圧の関係を示す特性図本発明の実施の形態３における炊飯器の一部ブロック化した回路図同炊飯器のピーク電圧検知手段の入力電圧と出力電圧の関係を示す特性図同炊飯器の制御手段の内部ブロック図従来の炊飯器の一部ブロック化した回路図

符号の説明

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検知電流補正手段
２０入力電流設定手段
２１制御手段

Claims

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、前記交流電源電圧を検知する電源電圧検知手段と、電源周波数検知手段の検知した周波数に応じて前記電源電圧検知手段の出力値を補正する検知電圧補正手段と、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、前記検知電圧補正手段の出力値に応じて、入力電流の目標値を変更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を前記電源周波数検知手段が検知した電源周波数に応じて補正する検知電流補正手段と、前記検知電流補正手段と前記入力電流設定手段の出力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た炊飯器。
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、電源周波数検知手段が検知する周波数に応じて前記ピーク電圧検知手段の出力値を補正するピーク電圧補正手段とを備え、制御手段は、前記ピーク電圧補正手段の出力値が所定値を超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請求項１記載の炊飯器。