JP5217779B2 - 加熱調理器 - Google Patents

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、この種の加熱調理器は、電源投入の手段として、電気発熱体（負荷）と交流電源との接続を行う第１のリレー接点とこの第１のリレー接点と並列接続されたスイッチで構成している。そして、電源投入時は、このスイッチの操作により制御回路への給電を行うことで制御回路を動作させ、その後、動作可能となった制御回路により第１のリレー接点を閉じて、自己保持する。電源停止時は、制御回路が備えるキースイッチの操作で、第１のリレー接点の保持を解除するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−３８１６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電源投入時には、リレー接点に並列接続したスイッチで電気発熱体（負荷）および制御回路への電源接続をおこない、停止時には制御回路が備えるキースイッチで電源接続を解除するので、２つのスイッチを使い分けて電源との接続と開放を行う必要が有り、操作性が悪いという課題を有していた。

また、前記従来の構成では明示されていないが、駆動手段のリレー接点の保持は、一般的に直流電圧信号を原信号としてトランジスタ等の駆動手段を動作させて、リレーの励磁コイルに励磁電圧を印加することで実現している。

したがって、これら制御回路が印刷配線板上に実装され、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、駆動信号系（直流電圧信号を原信号としてトランジスタ等の駆動手段を動作させる信号系）の源流側付近で万一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られ、電気発熱体への電源供給が続けられてしまう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、交流電源と電気発熱体（負荷）との接続をリレー接点を用い、制御回路の制御動作によるリレー接点の開閉動作で自己保持する構成で行う際に、使用者が操作する必要のある操作スイッチを１つにして操作性を高めると共に、リレー接点の駆動を行う信号系の源流での誤動作をリレー駆動の最終段に伝達することなく、リレー接点を開状態に維持することで、使い勝手が良く、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と、前記加熱部の一端は前記制御部の一端とを共通電位として交流電源の一端に接続し、前記加熱部の他端と前記交流電源の他端とを接続端を介して接続する電源リレーと、前記制御部の他端と前記交流電源の他端とを、接続端を有する非ラッチ型のスイッチを介して接続し、前記電源リレーの前記加熱部側の電位端と前記制御部の他端を接続し、前記制御部は前記電源リレーの駆動手段と、前記スイッチの開閉状態を検知するスイッチ開閉検知手段とを備え、前記スイッチの接続端が閉じて前記交流電源との接続がなされることにより前記制御部の動作電源が生成されることで動作可能な状態になると
共に、前記電源リレーを前記駆動手段にて駆動して前記電源リレーの接続端を閉じて前記交流電源と前記加熱部との接続がなされ、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電源リレーを駆動し、前記電源リレーを駆動中に前記スイッチ開閉検知手段が前記スイッチの閉を第１の所定時間以上第２の所定時間未満検知した際には、前記電源リレーを開状態にする、または、所定の動作を完了した後に、前記電源リレーを開状態にするように構成したものである。

これによって、接点を接続端とする励磁式の電源リレーで交流電源と負荷となる加熱部と制御部を接続し、その電源リレーの励磁は非ラッチ型のスイッチにて電源リレーの接続端の両端を導通して制御部に給電し、駆動手段にて駆動して自己保持構成とすると共に、その駆動方法は、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、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、電源リレーの接続端を開として交流電源と加熱部、制御部の接続を断つことができる。

また、スイッチ開閉検知手段がスイッチの開閉状態を検知できるので、初期の制御部の給電以外に、電源リレー駆動中（運転中）のスイッチの閉を検知して、加熱部の動作停止や電源リレーを開とする制御タイミングを得ることができ、スイッチ１つで電源投入と断の両方の状態移行が可能となる。

使用者が操作する必要のある操作スイッチを１つにして操作性を高めると共に、リレー接点の駆動を行う信号系の源流での誤動作をリレー駆動の最終段に伝達せず、リレー接点を開状態に維持することで、使い勝手が良く、より安全性の高い加熱調理器を提供することができる。

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と、前記加熱部の一端は前記制御部の一端とを共通電位として交流電源の一端に接続し、前記加熱部の他端と前記交流電源の他端とを接続端を介して接続する電源リレーと、前記制御部の他端と前記交流電源の他端とを、接続端を有する非ラッチ型のスイッチを介して接続し、前記電源リレーの前記加熱部側の電位端と前記制御部の他端を接続し、前記制御部は前記電源リレーの駆動手段と、前記スイッチの開閉状態を検知するスイッチ開閉検知手段とを備え、前記スイッチの接続端が閉じて前記交流電源との接続がなされることにより前記制御部の動作電源が生成されることで動作可能な状態になると共に、前記電源リレーを前記駆動手段にて駆動して前記電源リレーの接続端を閉じて前記交流電源と前記加熱部との接続がなされ、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電源リレーを駆動し、前記電源リレーを駆動中に前記スイッチ開閉検知手段が前記スイッチの閉を第１の所定時間以上第２の所定時間未満検知した際には、前記電源リレーを開状態にする、または、所定の動作を完了した後に、前記電源リレーを開状態にするように構成したものである。

これにより、加熱部と制御部は、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加熱部を動作して被加熱物を加熱することができる。加熱部、制御部と交流電源との接続は励磁型の電源リレーの接続端を閉じることでなされるが、この
電源リレーの接続端を閉じる前は、最初に制御部と交流電源は閉状態を保持しない非ラッチ式のスイッチの接続端を閉じることで、制御部に給電を開始して、制御部が動作可能となった時点で、制御部は駆動手段にて電源リレーを駆動し、電源リレーの接続端を閉状態にする。この時点でスイッチの接続端は開にしても、電源リレーが動作しているので、制御部と交流電源の接続は維持されている。制御部は加熱部での被加熱物の調理等、所望の動作を完了した後に電源リレーの駆動を停止するので、加熱部と制御部は交流電源との接続を自動的に断つことができる。

また、電源リレーの駆動には、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、駆動最終段に設けたトランジスタ等を導通させることで、電源リレーの励磁コイルに電流を流すことにより、電源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、電源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、万一電源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、電源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、電源リレーの接続端を開状態に維持することができる。

また、スイッチ開閉検知手段を有するので、電源リレーが閉状態でも、スイッチの接続端の閉を検出電圧の変化で検知でき、第１の所定時間以上第２の所定時間未満後に電源リレーの駆動を停止するので、使用者が意図して機器への交流電源の給電を止めることができる。即ち、スイッチの操作で、電源リレーの開と閉の両方の状態を操作することができるものである。このように、使い勝手が良く、より安全性の高めることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の駆動手段は、所定の周期のパルス電圧のパルス波形を矩形にしたものである。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、充電回路は電荷の充電がおこなわれないので、電源リレーの駆動が停止して、加熱部と制御部の交流電源との接続を断つことができより安全性を高めることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の制御部は、報知手段を有し、スイッチ開閉検知手段が第２の所定間以上閉状態であることを検知した際は、前記報知手段にて報知すると共に、電源リレーを開状態にするものである。これにより、何らかの不具合でスイッチの接続端が閉状態を維持し続けることがあった場合は、報知手段で使用者に報知すると共に、交流電源から加熱部への給電を停止することができ、製造者に連絡して修理する等使用者に適切な対処を促すことができる。

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、図２は本発明の第１の実施の形態における加熱調理器のブロック図、図３は、本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の駆動手段の各部動作波形（定常時）図、図４は、本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の駆動手段の各部動作波形（動作開始時）図である。図１と図２の差異は、第２のバイパス手段７の接続方法が異なるのみで、その動作には差がない。

図１において、交流電源１の一端は、電源リレー２の接続端である接点を介して加熱部３に接続するとともに、操作されている間だけその接続端を閉じる非ラッチ型のスイッチ４の接続端である接点と、スイッチ４から制御部５の方向に電流をバイパスするダイオード等の逆阻止型の第１のバイパス手段６を介して、制御部５へも接続している。

更に、電源リレー２と加熱部３の接続部には、電源リレー２と加熱部３の接続部から第１のバイパス手段６と制御部５との接続部への方向に電流をバイパスするダイオード等の逆阻止型の第２のバイパス手段７が接続している。交流電源１の他端は、加熱部の他端と制御部の他端に接続している。

また、スイッチ４と第１のバイパス手段６との接続部には、スイッチ開閉検知手段８が接続され、スイッチ４の接続端の開閉状態を監視している。

制御部５は交流電源１の電圧を整流する整流回路９と整流回路９の出力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、電源リレー２を励磁により駆動する駆動手段１２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を導通させて電源リレー２の励磁コイル２ａに電流を流して電源リレー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、以下その動作、作用を説明する。

まず、使用者がスイッチ４を操作すると、交流電源１と制御部５が第１のバイパス手段６を介して接続され、整流回路９で整流された電圧が制御電源回路１０に印加されることで、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は動作を開始すると共に、駆動手段１２に電源リレー２を駆動すべく、図４（４ａ）に示すように、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４（４ｃ）にしめ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４（４ｄ）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に電流を流し電源リレー２の接続端である接点が閉状態になる。

また、図４の各部波形は、十分時間が経過すると図３（３ｄ）に示すようになり安定する。この時、第２のバイパス手段７を介して、制御部５は交流電源１との接続がなされ、電源リレー２、第２のバイパス手段７の経路でも交流電源１より給電される。

このため、この時点で使用者がスイッチ４の操作を止めて、スイッチ４、第１のバイパス手段６の経路の交流電源１との接続が無くなっても制御部５はその動作電源の生成を継続すると共に、その他の動作状態も維持できる。

第２のバイパス手段７は、電源リレー２が閉で、加熱部３が動作中で負荷電流が流れている状態でスイッチ４が操作されて、交流電源１、スイッチ４、加熱部３の経路で加熱部３の負荷電流が流れることを防止している。

この後、使用者が再びスイッチ４を第１の所定時間以上第２の所定時間未満操作すると、スイッチ開閉検知手段８がスイッチ４の接続端の閉を検知し、マイクロコンピュータ１１は第１の所定時間後に駆動手段１２へのパルス出力を停止することで、電源リレー２の駆動を停止し、加熱部３及び制御部５への交流電源１からの給電を停止する。

第１のバイパス手段は、電源リレー２が閉、スイッチ４が開の状態でも第１のバイパス手段６により、スイッチ開閉検知手段８への電流を遮断しているので、この状態でスイッチ４が操作されて閉となると、スイッチ４と第１のバイパス手段６の接続部に電圧変化が発生することで、スイッチ４の開閉状態を判別できるものである。

また、使用者がスイッチ４の操作をしなくとも、加熱部３での加熱動作が終了する等、所望の動作が終了した後に、自動で電源リレー２の駆動を停止し、加熱部３及び制御部５への交流電源１からの給電を停止することで、使用者の切り忘れによる待機消費電力を抑制することもできる。

スイッチ開閉検知手段８が第２の所定時間以上連続して、スイッチ４の閉を検知した際には、スイッチ４或いはスイッチ開閉検知手段８に故障が生じたとみなして、加熱部３が動作中であれば動作停止し、報知手段１６で故障である旨を使用者に報知すると共に、電源リレー２の駆動も停止し、接続端を開にして、電源リレー２を介した加熱部３及び制御部５への交流電源１の給電を停止して、製造者に連絡して修理する等使用者に適切な対処を促すことができ、機器の安全性を高めることができる。

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、電源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、電源リレー２の接続端が開に維持されるので、機器の安全性が更に高まる。

また、図２に示すように第２のバイパス手段７の接続箇所にすれば、電源リレー２が閉の場合に、整流回路９は全波整流となり、制御電源回路１０の動作効率が高まり、構成部品の電気的責務が低減されるので、構成部品の小型化が可能である。

以上のように、本実施の形態においては、接点を接続端とする励磁式の電源リレー２で交流電源１と負荷となる加熱部３と制御部５を接続し、その電源リレー２の励磁は非ラッチ型のスイッチ４にて電源リレー２の接続端の両端を導通して制御部５に給電し、駆動手段１２にて駆動して自己保持構成とすると共に、その駆動方法は、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することにより、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、電源リレー２の接続端を開として交流電源１と加熱部３、制御部５の接続を断ち、機器の安全性を高めることができる。

また、スイッチ開閉検知手段８がスイッチ４の開閉状態を検知できるので、初期の制御部５の給電以外に、電源リレー２駆動中のスイッチ４の閉を検知して、加熱部３の動作停止や電源リレー２の開の制御タイミングを得ることができ、スイッチ４ひとつで電源投入と断の両方の状態移行が可能になり、機器の使い勝手を向上することができる。

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同様の効果であるし、電源リレーの接続端の電流容量が不足する場合は、対応する加熱部にそれぞれ電源リレーを設け、制御部と接続する電源リレーをどれか１つにすることで同様の効果が得られることは言うまでもないことである。

以上のように、本発明にかかる加熱調理器は、加熱部として、電気エネルギーを使用する抵抗負荷や誘導加熱部、誘電加熱部を有し、電源投入・断を使用者が実施する形態である際に有用となるので、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有効である。

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における加熱調理器の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における加熱調理器の駆動手段の各部動作波形（動作開始時）図

符号の説明

１ 交流電源
２ 電源リレー
３ 加熱部
４ スイッチ
５ 制御部
８ スイッチ開閉検知手段
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
１６ 報知手段

Claims (3)

1. 加熱部と、前記加熱部の動作を制御する制御部と、前記加熱部の一端は前記制御部の一端とを共通電位として交流電源の一端に接続し、前記加熱部の他端と前記交流電源の他端とを接続端を介して接続する電源リレーと、前記制御部の他端と前記交流電源の他端とを、接続端を有する非ラッチ型のスイッチを介して接続し、前記電源リレーの前記加熱部側の電位端と前記制御部の他端を接続し、前記制御部は前記電源リレーの駆動手段と、前記スイッチの開閉状態を検知するスイッチ開閉検知手段とを備え、前記スイッチの接続端が閉じて前記交流電源との接続がなされることにより前記制御部の動作電源が生成されることで動作可能な状態になると共に、前記電源リレーを前記駆動手段にて駆動して前記電源リレーの接続端を閉じて前記交流電源と前記加熱部との接続がなされ、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電源リレーを駆動し、前記電源リレーを駆動中に前記スイッチ開閉検知手段が前記スイッチの閉を第１の所定時間以上第２の所定時間未満検知した際には、前記電源リレーを開状態にする、または、所定の動作を完了した後に、前記電源リレーを開状態にする加熱調理器。
2. 駆動手段は所定の周期のパルス電圧のパルス波形を矩形にした請求項１に記載の加熱調理器。
3. 制御部は報知手段を有し、スイッチ開閉検知手段が第２の所定間以上閉状態であることを検知した際は、前記報知手段にて報知すると共に、電源リレーを開状態にする請求項１または２に記載の加熱調理器。

Images