JP5338130B2 - 電気炊飯器 - Google Patents

Description

本願発明は、電磁誘導加熱式の電気炊飯器の電力制御に関するものである。

最近の電気炊飯器では、高出力で加熱効率が高く、出力制御の応答性も高いために、早く、かつ美味しい御飯を炊き上げることができるメリットがあることから、内鍋（飯器）自体を金属材料で形成するとともに、その炊飯加熱手段として、電磁誘導によって当該内鍋内に渦電流を誘起させて自己発熱させる電磁誘導加熱手段を採用した電磁誘導加熱式のものが多くなっている。

このような電気炊飯器の場合、上記電磁誘導加熱手段として、所謂ワークコイルを採用し、内鍋を収納する有底筒状の内ケース（保護枠）の底壁面に対し、巻き幅の広い１組のワークコイルを沿わせて設置するか、または同底壁面の中央部側に位置して巻かれた第１のワークコイルと同底壁面の外周部側（湾曲面）に第１のワークコイルと所定の間隔を置いて巻かれた第２のワークコイルとの内外２組のワークコイルを内鍋の底面形状に沿わせて曲面型に設置した誘導加熱構造が採用されている（特許文献１参照）。もちろん、さらに必要に応じて内ケースの側面側にもワークコイルを設けたものもある。

また、このような電磁誘導式加熱手段を採用した電気炊飯器において、ご飯の炊き上がりをより良好ならしめるために、上記従来の金属材料よりなる内鍋に替えて、さらにセラミック等の非金属材料よりなる内鍋（いわゆる土鍋）の採用も開始されている（例えば特許文献２を参照）。

後者の場合、当然ながら内鍋自体が電磁誘導によっては発熱しないために、例えば内鍋の外周面に電磁誘導効率の高い金属製の誘導発熱体を配設し、この誘導発熱体を上記ワークコイル等の対応する電磁誘導加熱手段によって誘導発熱させることにより、内鍋を加熱する加熱構造が採用されている（例えば特許文献３参照）。

ところで、これら電磁誘導加熱手段を用いた各種電気炊飯器に関し、内鍋を誘導加熱するワークコイルと、このワークコイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、このインバータ回路の発振周波数を可変するインバータ制御回路と、上記内鍋または内鍋近傍の温度を検知する内鍋温度検知センサーと、この内鍋温度検知センサーで検知した温度により炊飯量を判定する炊飯量判定手段とを備え、電力量の加減制御時、上記インバータ制御回路は上記炊飯量判定手段で検出した炊飯量に応じて一定の電力が得られるように各炊飯工程における上記インバータ回路の発振周波数を可変することによって入力電力量を調整するようにしたものがある。

このような入力電力量の調整によって電力量を加減制御する方法によると、次のような作用を得ることができる。

（１） 炊飯量に応じてインバータ回路の発振周波数を可変してワークコイルによる誘導加熱量を可変するので、微妙な加熱量を制御することができ、炊飯量に応じたきめ細かな加熱により理想炊飯曲線に近い加熱制御を可能とし、おいしいご飯を炊き上げることができる。

（２） 炊飯量に応じてインバータ回路の発振周波数を可変してワークコイルによる誘導加熱量を可変するので、内鍋の温度上昇カーブが滑らかになり、内鍋温度検知センサーの温度検知精度を高めることができ、内鍋温度検知センサーの検知温度により炊飯量を判定する場合、その炊飯量の判定精度も高まり、正確な炊飯量による適切な加熱量でご飯を炊き上げることができる。

特開２００４−２０１８０４号公報（明細書１−１２頁、図１−７）。

実用新案登録第３１１００３８号公報（明細書１−３頁、図１）。

特願２００６−１１３２８５号（明細書１−１０頁、図１−図４）。

特公平７−３６７９９号公報（明細書１頁−第３頁、第１図−第２図）。

ところで、上記特許文献４に示されるような入力電力量調整方式による電力量制御方法では、各炊飯工程において炊飯量に応じて設定された目標電力値に対して入力電圧検出手段および入力電流検出手段によって検出された入力電圧および入力電流の積Ｖ・Ｉ＝Ｗ（電力値）が大きいか、小さいかを比較し、その偏差値に応じて入力電力量を増減制御（フィードバック制御）することになる。

しかし、そのような構成の場合、例えば、電源インピーダンスの変動による入力電圧の変動、外部配電系統からの電源電圧変動やワークコイル自らのＯＮ，ＯＦＦ動作（負荷動作）による入力電圧の変動等の影響により電流波形が歪み、目標電力値通りの一定の安定した電力制御を行えない問題がある。

すなちわ、上記電気炊飯器の電源回路に印加される交流電源入力の電圧波形が、例えば図７のＶａｃのように理想的な正弦波の場合には、力率がほぼ１であるため、その入力電流の波形も図７のＩａｃのようにほぼ正弦波形となる。

ところが多くの場合、外部ＡＣ電源の電圧の低下や家庭内の同じ電源ラインに接続されているエアコンや冷蔵庫等各種電気機器の影響やラインインピーダンスの影響で、実際には図８のＶａｃのように波形が歪む。そのため、例えば図８のＩａｃのように、当然その入力電流波形も歪むことになる。

一般に電気炊飯器の電力制御では、電圧は実効値（平均値）を使用しているが、電流はピーク値を検出しているため、図８のＶａｃように電源波形が歪んだ場合には、検出した電圧のピーク値ＶｐがＶｐ′のように低くなり、実際よりも電圧を低く検出してしまうことになる。また、電流値Ｉａｃのピーク値ＩｐもＩｐ′のように低くなる。そして、それによってフィードバック制御される出力電力は上昇する。その結果、当該電源環境により炊飯器の炊き上がり状態が違ってくる問題が生じる。

特に土鍋等非金属製の内鍋（焼き物）を採用した場合、上記のような原因による電源電圧の変動のほか、内鍋自体に製品毎の寸法上のバラツキがあり、誘導発熱体との関係で誘導回路のインダクタンスに差が生じ、これによっても電源インピーダンスが変動する。したがって、より制御される電力値が不安定になりやすい。その結果、お焦げコントロールの精度に影響が出ることも懸念される。

本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、通常の金属製の内鍋の場合はもちろん、土鍋等の非金属製の内鍋を採用した場合にも、従来のような入力電圧の歪に影響されることなく、常に安定した一定の電力制御、一定の炊飯性能を実現することができる信頼性の高い電気炊飯器を提供することを目的とするものである。

本願発明は、同目的を達成するために、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の発明
この発明の電気炊飯器は、水および米を収容する内鍋と、この内鍋を取り出し可能に収容する炊飯器本体と、該炊飯器本体の上部開口を開閉自在に覆蓋する蓋体と、上記内鍋を加熱する電磁誘導加熱式の炊飯加熱手段と、上記炊飯加熱手段に電源を供給する電源回路の入力電流を検出する入力電流検出手段と、上記電源回路の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、上記入力電流検出手段により検出される入力電流を可変することにより所定の出力が得られるように上記炊飯加熱手段に供給する電力を制御する炊飯制御手段と、上記入力電圧検出手段により検出された入力電圧の歪の割合を演算する歪割合演算手段と、該歪割合演算手段で演算された歪の割合に応じて上記入力電流検出手段で検出された入力電流の値を補正する入力電流補正手段とを設け、上記炊飯制御手段は、該入力電流補正手段によって補正された入力電流の値に基いて上記加熱手段に供給する電力を制御するようにしてなる電気炊飯器であって、上記歪割合演算手段における入力電圧の歪の割合は、ピーク値検出手段で実際の入力電圧のピーク値を検出する一方、平均値演算手段で入力電圧の平均値を演算し、かつ同平均値演算手段で演算された入力電圧の平均値に対して、入力電圧が正弦波であるときの入力電圧のピーク値と入力電圧の平均値との関係により決まる所定の係数を乗じることによって理想的な入力電圧のピーク値を算出し、該理想的な入力電圧のピーク値と上記実際の入力電圧のピーク値とを比較し、それらの比を取ることによって演算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れば、入力電圧の歪量に対応して、電磁誘導加熱式の炊飯加熱手段の駆動回路に供給する制御出力形成のための入力電流値自体が適正に補正されるようになるので、入力電圧の波形に歪があっても制御出力形成のための電流値が不必要に増大制御されるようなことはなく、常時一定の出力が確保されるようになる。しかも、電流で制御するため、電源インピーダンス変動の影響を受けない。

特に、この発明では、その場合において、上記のように、歪割合演算手段における入力電圧の歪の割合は、ピーク値検出手段で入力電圧のピーク値を検出する一方、平均値演算手段で入力電圧の平均値を演算し、かつ同平均値演算手段で演算された入力電圧の平均値に対して、入力電圧が正弦波であるときの入力電圧のピーク値と入力電圧の平均値との関係により決まる所定の係数を乗じることによって理想的な入力電圧のピーク値を算出し、該算出された理想的な入力電圧のピーク値と上記ピーク値検出手段で検出された実際の入力電圧のピーク値とを比較し、それらの比を取ることによって演算されるようになっている。

このように、歪割合演算手段において演算される入力電圧の歪の割合を、ピーク値検出手段で実際の入力電圧のピーク値を検出する一方、平均値演算手段で同入力電圧の平均値を演算し、該平均値演算手段で演算された実際の入力電圧の平均値に対して、入力電圧が正弦波であるときの入力電圧のピーク値と入力電圧の平均値との関係により決まる所定の係数を乗じることによって本来の理想的な入力電圧のピーク値を算出し、該算出された理想的な入力電圧のピーク値と実際の入力電圧のピーク値とを比較し、それらの比を取ることによって演算するようにすると、ほぼ正確に入力電圧波形の歪み量を特定することができるようになり、同歪量を相殺して容易かつ低コストに安定した電力制御を実現することができるようになる。

したがって、入力電源電圧の波形が理想的な正弦波形であることを前提とし、検出された入力電圧の平均値のみを見てピーク電流を補正する従来の電力制御方法の場合のような入力電源電圧の歪みの影響を受けることなく、常に一定の安定した電力制御を行うことができるようになる。

その結果、常に安定した一定の炊飯性能を維持することができ、常に美味しいご飯を炊き上げることができるようになる。また、土鍋等のお焦げコントロールの精度も有効に確保される。

以上の結果、本願発明によると、従来のように外部ＡＣ電源電圧の変動や家庭内電源環境の悪さによる入力電源電圧の歪みに影響されることなく、常に一定の安定した電力制御、加熱出力制御を行うことができるようになり、信頼性の高い高品質の電気炊飯器を提供することができるようになる。

図１〜図５は、すでに述べた外部電源電圧の変動や家庭内電源環境による入力電源電圧の歪みに影響されることなく、常に一定の安定した電力制御を行うことができるようにした本願発明の最良の実施の形態に係る電気炊飯器の構成を示している。

（炊飯器本体の構成）
先ず本願発明の最良の実施の形態における電気炊飯器では、図１に示すように、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鍋（例えば、セラミック製の土鍋）が採用されており、その底壁部３ａの外周面および該底壁部３ａから側壁部３ｂ面に至る間の湾曲面には、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が個別に貼設されている。

すなわち、該電気炊飯器は、同構成の内鍋３と、該内鍋３を任意に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４および上部側筒状の側壁部６よりなる内ケース（保護枠）４６と、該内ケース４６を保持する外部筺体である有底筒状の外ケース１と、該外ケース１と上記内ケース４６とを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。

上記内ケース４の底壁部（底部）４ａの下方側にはコイルカバー９３が設けられ、その下部にはフェライトコア７を配置し、またその上部には、上記内鍋３の底壁部３ａの下面側と側部湾曲面側の各誘導発熱体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、それにより通電時には内鍋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、内鍋３を間接的に加熱するようになっている。該第１，第２のワークコイルＣ１，Ｃ２は、例えば相互に直列に接続されている（したがって、以下の動作説明および図３、図４の制御回路図では単にワークコイルＣとして示す）。

内ケース４６の皿状の底壁部４は、底面部４ａの中央部にセンターセンサＣＳ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ドーナツ状の遮熱板５０が設けられている。また、外周側側面部４ｂ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４ｃが設けられ、この段部４ｃ部分に上部側筒状の側壁部６の下端６ｂ側が係合載置されている。

他方、上部側筒状の側壁部６の上端６ａは、内枠部材９を介して炊飯器本体側上端の肩部材１１に連結して固定されている。

そして、上記第１，第２のワークコイルＣ１，Ｃ２の一端は、例えば図３、図４の制御回路図に示すように整流回路３５および平滑回路３６を介した電源ラインに、また他端はＩＧＢＴ（パワートランジスタ）３７のコレクタにそれぞれ接続されている。

また、上記内ケース４６の上部側筒状の側壁部６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（保温ヒータ）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の全体を有効かつ均一に加熱するようになっている。この側面ヒータＨ１部分には、同部分の温度を検出する側部温度センサＳ３が設けられている。

そして、それら２種の加熱手段Ｃ１，Ｃ２、Ｈ１と後述する蓋ユニット２側の蓋ヒータＨ２を例えば図３の制御回路図に示すようにマイコン制御ユニットによって適切に駆動制御することによって適切な炊飯機能と保温機能とを実現できるようになっている。

ところで、本実施の形態の場合、例えば図１に詳細に示されるように、上記皿状の下部側底壁部４および筒状の上部側側壁部６からなる内ケース４６の内周面と内鍋３の外周面との間には、その底部側から側部上方に到る送風通路を形成する隙間５ａ〜５ｇが設けられている。

この隙間５ａ〜５ｇは、上記ドーナツ板状の遮熱板５０の内側センターセンサＣＳの外周部５ａ部分では広く、遮熱板５０と内鍋３の底壁部３ａとの間５ｂ部分では狭く、内鍋３の底壁部３ａ外周の設置用凸部３１，３１，３１部分５ｃでは平面リング状の凹溝部に形成され、さらに内鍋３の底壁部３ａから側壁部３ｂに到る湾曲部５ｄ部分では狭い状態から徐々に広くなって上下方向にストレートな側壁部３ｂの下部に達した部分５ｅでは最も広くなって断面積の大きな熱風留り空間を形成している。

そして、同内鍋３の側壁部３ｂの下部部分から肩部開口縁部３ｃに到るまでの上下方向にストレートな部分５ｆでは、上記内ケース４６の上部側側壁部６と内鍋３の側壁部３ｂとが近接する位の狭い隙間に形成され、やがて外ケース１側の肩部材１１と内鍋３の開口縁部３ｃとの間の広い隙間５ｇを介して炊飯器本体と蓋ユニット２との間の隙間から外部に開放されている。

一方、本実施の形態では、図示はしなかったが、上下方向に対向する電磁誘導加熱手段としての第１のワークコイルＣ１と外ケース１の底部材１ｂとの間に位置してファン（図３の１６，１７を参照）を設けるとともに、上記内ケース４６の下部側皿状の底壁部４部分に同ファンからの風を上記内ケース４６と内鍋３との間の送風通路に導入する第１，第２の風導入口を設け、この第１，第２の風導入口を介して上記ファンからの風を、上記第１のワークコイルＣ１を冷却した後に上記内ケース４６と内鍋３との間に導入し、その底部側から側部外周側全体に上昇させて行くようにしている。

この場合、上記第１，第２の風導入口は、例えば上記第１のワークコイルＣ１の内周側と外周側に位置して設けられており、内周側に位置する第１の風導入口から導入された風は、上記内ケース４６の底壁部４中央のセンターセンサＣＳの外周部５ａ部分から半径方向外周に放射状に広がって流れて行き、炊飯時における内鍋３の底壁部３ａの第１の誘導発熱体Ｇ１から上記内ケース４６の底壁部４側への輻射熱を可及的に吸収冷却する。

そして、半径方向外周側では、上記第２の風導入口から導入された風と合流し、同第２の風導入口から導入された風と共に湾曲部５ｄから側壁部５ｅ側の熱風留り空間方向に流れて行くが、この場合、第２の風導入口から導入された温度の低い風が内ケース４６側（外側）に位置する２層状態となり、内ケース４６側を効果的に冷却する。

このような構成によると、上記ファンからの風が、発熱部材である第１のワークコイルＣ１を冷却した後に内ケース４６の底壁部４の第１，第２の風導入口を介して内ケース４６と内鍋３との間に導入されることから、電気的に発熱して温度が上昇する第１のワークコイルＣ１が効果的に冷却され、温度の上昇が抑制されるとともに、同第１のワークコイルＣ１の熱によって加熱（熱交換）され、温度が上昇した温風が、先ず内ケース４６底部の第１，第２の風導入口を介して内ケース４６の底壁部４と内鍋３の底壁部３ａとの間に導入され、内鍋３の底壁部３ａの誘導発熱体Ｇ１，Ｇ２で加熱されることにより、さらに温度を上昇させた熱風状態で、上記内鍋３の側壁部３ｂの全周を加熱しながら上端部側まで上昇する。

その結果、ワークコイルＣ１，Ｃ２、保温ヒータＨ１の出力を増大させることなく内鍋３の側壁部３ｂ部分の加熱効率を向上させることができ、上述のように伝熱性の悪い内鍋３全体の加熱性能を可及的に均一に向上させることができ、その分ご飯の加熱ムラがなくなる。

しかも、その場合において、上記送風通路を形成している内鍋３と内ケース４６との間の隙間５ｅは、特に内鍋３の底壁部３ａの外周部分から上下方向にストレートな側壁部３ｂの下部に到る湾曲面に対応する５ｄ〜５ｅ部分では、内鍋３の厚さを側壁部３ｂ部分よりも薄くして壁部外周面に段差を形成することにより特に断面積を広くして、熱風留り空間を形成するようにしており、同空間内に熱風を滞留させ、内鍋３の底壁部３ａから側壁部３ｂに亘る部分を熱風で効率良く包んで補助加熱し、例えば吸水工程からむらし工程までの各炊飯工程において、有効なかまど加熱状態を実現するようになっている。

したがって、上記内鍋３の加熱効率改善効果（伝熱性向上、加熱量の均一分布性）が、より向上する。

また、逆に内鍋３の上下方向にストレートな側壁部３ｂ部分の厚さは、上記湾曲部および底壁部３ａ側よりも厚くなっていて保熱性（蓄熱性）が高くなっているとともに、上記内ケース４６の上部側筒状の側壁部６との間の隙間５ｆが小さく、近接状態で送風通路を形成するようにしている。

したがって、同構成では、上記内ケース４６の上部側筒状の側壁部６の外周に設けられた側面ヒータＨ１からの熱が同内鍋３の側壁部３ｂに対して可及的有効に作用して、内鍋３側の側壁部３ｂ部分の加熱効率が、さらに有効に向上する。

また、以上の構成における上記送風通路を形成している隙間５ａ〜５ｆは断熱保温空間としても機能するとともに、特に誘導発熱体Ｇ１，Ｇ２に対応する隙間５ｂ，５ｄ部分では内ケース４６の耐熱性合成樹脂よりなる下部側皿状の底壁部４の耐熱限界を一層高くする輻射熱遮断空間としての作用も有している。

さらに、この実施の形態の場合、上記ファンは、ご飯の炊き上げが完了した後（むらし工程が終了して、上記第１，第２のワークコイルＣ１，Ｃ２の電源がＯＦＦされた後）のご飯の冷却作用も有しており、目標保温温度に速やかに移行させることができる。

一方、上述の炊飯、保温機能に対するタイマー予約や炊飯および保温メニューの選択、それら各メニューに対応した各工程における加熱出力、加熱時間、保温温度、保温時間などの操作設定は、当該電気炊飯器本体の前面部に設けられた、図２のような操作パネル２０の各種入力スイッチ群２２ａ〜２２ｉを介してユーザーにより行われ、その設定内容に応じて最終的に上記第１，第２のワークコイルＣ１，Ｃ２および側面ヒータＨ１、蓋ヒータＨ２が適切に制御されるようになっている。

上記操作パネル２０面のスイッチ２２ａ〜２２ｉは、例えば炊飯スイッチ２２ａ（ＯＮ表示部２３ａ）、タイマー予約スイッチ２２ｂ（ＯＮ表示部２３ｃ）、取消スイッチ２２ｃ、保温スイッチ２２ｄ（ＯＮ表示部２３ｂ）、再加熱スイッチ２２ｅ、メニュー選択スイッチ２２ｆ、時・設定スイッチ２２ｇ、分・設定スイッチ２２ｈ、保温ＯＦＦ制御モード選択スイッチ２２ｉ（ＯＮ表示部２３ｄ）、火かげんスイッチ２２ｊよりなっている。

また、上記操作パネル２０の中央部には、炊飯、保温の各メニュー、設定された保温温度、設定保温時間並びに現在時刻および炊飯完了までの残時間、空炊き報知、その他の各種必要事項を表示する液晶表示部２１が設けられている。

そして、上記外ケース１内の上記操作パネル２０の裏側空間には、図示しない操作基板Ｐ１、マイコン基板Ｐ２がそれぞれ傾斜状態で設置されている。

また、上記内ケース４の前面部側（図１参照）には、例えば図３、図４に示されるような、第１，第２のワークコイルＣ１，Ｃ２、側面ヒータＨ１、蓋ヒータＨ２等を駆動制御する、上記ＩＧＢＴ３７や側面ヒータ駆動回路３３、蓋ヒータ駆動回路４５、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３５、平滑回路（平滑コンデンサ）３６、チョークコイル３９、マイコン制御ユニット３２、その他の制御部品を備えた図示しない制御基板Ｐ３が上下方向に立設して設けられている。

また上記外ケース１は、例えば金属部材で形成された上下方向に筒状のカバー部材１ａと、該カバー部材１ａの上端部に結合された合成樹脂製の肩部材１１と、上記カバー部材１ａの下端部に一体化された合成樹脂製の底部材１ｂとからなり、かつ上記内ケース４６の底壁部４との間に所定の広さの断熱および通風空間部を形成した全体として有底の筒状体に構成されている。

さらに、上記内ケース４６の下部側皿状の底壁部４の中央部には、上述の如く上下方向に同心状に貫通したセンターセンサ嵌合口（センターセンサ収納空間部）が形成されており、該センターセンサ収納空間部中に上下方向に昇降自在な状態で、かつ常時コイルスプリングにより上方に上昇付勢された状態で内鍋底部の温度を検知する内鍋温度センサＳ１および内鍋の有無を検知する内鍋検出スイッチＳ２を備えたセンターセンサＣＳが設けられている。

一方、符号２は蓋ユニットであり、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パイプ１５を備えた合成樹脂製の外カバー１２と、該外カバー１２の内側に嵌合一体化して設けられた合成樹脂製の内枠１３と、該内枠１３の内側開口部内にパッキン１４ａおよび金属製の放熱板１６ａと、該放熱板１６ａの上面に設けられた蓋ヒータＨ２と、上記放熱板１６の温度を検知する蓋温度センサＳ４と、上記放熱板１６ａの下方に設けられた金属製の内蓋１６ｂとを備えて構成されている。また、放熱板１６ａの外周縁部下方および内蓋１６ｂの外周縁部下方には、それぞれパッキン１４ａ，１４ｂが設けられており、内蓋１６ｂは、同パッキン１４ｂ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、符号１５ａは調圧パイプ１５内の調圧弁、さらに符号１５ｂはその下部側キャップである。

この蓋ユニット２は、上記外ケース１上部の後端側で肩部材１１に対してヒンジ機構８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１０が設けられている。

したがって、該構成では、先ず炊飯時には、上記内鍋３は、上記第１，第２の２組のワークコイルＣ１，Ｃ２の駆動により生じる渦電流によって、その底壁部３ａから側壁部３ｂ側にかけて設けられている第１，第２の誘導発熱体Ｇ１，Ｇ２が発熱して内鍋３の底壁部３ａから側壁部３ｂに亘る部分が加熱されるとともに、側面ヒータＨ１によって内鍋３の側壁部３ｂが加熱され、さらに蓋ヒータＨ２によって内鍋３の上部が加熱される。

しかも、同状態において、上述のようにファン１７による熱風が供給されて内鍋３の底部から側部全体を包み込む。その結果、例えば炊飯量が多い時などにも内鍋３の全体を略均一に加熱して加熱ムラなく効率良く炊き上げることができる。また、沸騰工程以降の水分がなくなった状態における内鍋３の底壁部３ａの局部的な熱の集中を防止して、焦げ付きの発生をも防止することができる。

次に、炊飯が完了した保温時には、上記第１，第２のワークコイルＣ１，Ｃ２がＯＦＦにされる一方、内鍋３の側壁部３ｂに対応して設けられた上記側面ヒータＨ１および放熱板１６ａに設けられた蓋ヒータＨ２の駆動により、内鍋３の底壁部３ａから側壁部３ｂおよび上方部の全体が適切な加熱量で均一に保温加熱されて、結露の生じない土鍋特有の熱保持力（蓄熱力）を利用した余熱の活用による効率的な（省エネ性能の高い）保温性能が実現される。

一方、上記マイコン基板Ｐ２のマイコン制御ユニット３２には、上記各入力スイッチ２２ａ〜２２ｊを介して入力されたユーザーの指示内容を判断する所望の認識手段が設けられており、該認識手段で認識されたユーザーの指示内容に応じて所望の炊飯又は保温機能、保温ＯＦＦ機能、所望の炊飯（又は保温）メニュー、それら炊飯又は保温メニューに対応した所定の加熱パターン（加熱出力、加熱時間）、火かげんレベルを設定して、その炊飯加熱制御手段又は保温加熱制御手段、保温ＯＦＦ制御手段を適切に作動させて所望の炊飯又は保温制御、保温ＯＦＦ制御を行うようになっている。

したがって、ユーザーは、上記各入力スイッチ２２ａ〜２２ｊを使って炊飯又は保温、タイマー予約、予約時刻設定、白米又は玄米、早炊、おかゆ、すしめし、炊き込み等の炊き分け、通常保温モード又は省エネ保温モード、保温ＯＦＦモード、火かげん調節モードその他の各種機能の選択設定内容を入力すれば、それに対応した機能内容が当該マイコン制御ユニット３２内の認識手段を介して炊飯および保温加熱パターン等設定部に自動的に設定入力され、対応する炊飯又は保温加熱制御、保温ＯＦＦ制御、火かげん制御が適切になされるようになる。

なお、以上の内鍋３の構成では、誘導発熱体Ｇ１，Ｇ２を内鍋３の外周面側に設けるようにしたが、これは例えば内鍋３の内周面側あるいは外周面側と内周面側の両面に設けるようにしてもよい。内周面側に誘導発熱体があると、水および飯米への熱伝達効率が高くなるとともに内鍋３内の対流が生じやすくなり、内鍋３内全体の均一な加熱が可能となる。

さらに、内鍋３の外周面と内周面の両方に誘導発熱体があると、内鍋３自体の加熱効率が一層向上するとともに全体の加熱性能が均一になり、加熱ムラが解消される。この場合、例えば内周面側の誘導発熱体を誘導性はないが熱伝導率の高い金属体に変更することができる。そのようにした場合、外周面側の誘導発熱体に対応する部分の熱を内鍋３の内周面全体に応答性良く伝達することができるようになるので、外周面だけの誘導発熱体の場合にも確実に従来のような局部的な加熱ムラを解消することができるとともに、さらに内鍋３内に対流を効率良く生じさせることができる。

さらに、また上記誘導発熱体は、例えば内鍋３の底壁部又は側壁部内に埋設することもできる。

そして、これら各誘導発熱体の形成は、ペースト状のものの場合のほか、例えば金属溶射により発熱層を形成するなど各種の方法の採用が可能である。

（炊飯器本体側制御回路部分の構成）
次に、図３および図４は、上述のように構成された炊飯器本体側の炊飯又は保温制御を行うマイコン制御ユニット３２を中心とする制御回路部分の構成を示している。

図３中において、符号３２が上述のような炊飯加熱制御手段および保温加熱制御手段、内鍋温度検知手段、内鍋有無検知手段、空炊き検知（判定）手段、液晶表示制御手段、ブザー報知手段、火かげん制御手段、入力電源電圧の歪みに対応した出力補正制御手段等を備えた炊飯・保温等各種制御用のマイコン制御ユニット（ＣＰＵ）である。

該マイコン制御ユニット３２はマイクロコンピュータを中心として構成されており、例えば内鍋３の底部の温度を検知する内鍋温度検知回路４３、ワークコイルＣ（ワークコイル回路）を駆動するＩＧＢＴ３７の駆動回路４２、内鍋３のセット状態を検知する内鍋検知回路４４、メインクロック信号発振回路５９、リセット回路５４、側面ヒータＨ１を駆動する側面ヒータ駆動回路３３、蓋ヒータＨ２を駆動する蓋ヒータ駆動回路２４、ブザー駆動回路６０、ワークコイル用整流平滑回路３５，３５、ＤＣ電源用整流平滑回路（整流器４９、平滑コンデンサＣ１・・・図５参照）４９、入力電圧検出回路５２、ファンモータ駆動回路１６、省エネ回路５７、ＥＥＰＲＯＭ５８、入力電流検出回路４７、ゼロクロス信号検出回路４８、同期トリガー回路４０、ＤＣ電源回路５１、マイコン電源回路５３、液晶表示部２１、動作表示用ＬＥＤ２３ａ〜２３ｄ、各種操作スイッチ２２ａ〜２２ｊ、ノイズフィルタ回路７０等がそれぞれ入出力可能に接続されている。

そして、先ず上記内鍋３の底部３ａ側センターセンサＣＳ部の内鍋温度検知センサＳ１に対応して設けられた内鍋温度検知回路４３および内鍋検知スイッチＳ２に対応して設けられた内鍋検知回路４４には、内鍋温度検知センサーＳ１による内鍋３の底部３ａの温度検知信号、内鍋検知スイッチＳ２による内鍋検知信号がそれぞれ入力されるようになっている。

また、上記ワークコイル回路Ｃ（３７・３８）に対応したＩＧＢＴ駆動回路４２は、上記マイコン制御ユニット３２により、例えば炊飯工程の各工程に応じて上記ワークコイルＣ（Ｃ１，Ｃ２）の出力値（ワット数）および同出力値での通電率（例えばｎ秒／１６秒）をそれぞれ適切に変えることによって、同炊飯工程の各工程における上記土鍋等非金属製の内鍋３の加熱温度と加熱パターンを炊飯量を考慮して適切に可変コントロールし、均一な吸水作用と加熱ムラのないご飯の炊き上げを実現するフィードバック制御を行うようになっている。

このマイコン制御ユニット３２によるフィードバック制御は、ワークコイル回路Ｃ（３７・３８）の出力状態に対応したフィードバック値調整回路およびフィードバック制御回路の制御信号に基いてなされる（詳細は後述）。

また同マイコン制御ユニット３２により、それぞれ上記側面ヒータ駆動回路３３および蓋ヒータ駆動回路２４を制御することにより、例えば炊飯又は保温の各工程に応じて上記側面ヒータＨ１、蓋ヒータＨ２の所定の出力値での通電率（例えばｎ秒／１６秒）をそれぞれ適切に変えることによって、炊飯又は保温の各工程における内鍋３の加熱温度と加熱パターンとを実際の炊飯量を考慮して適切に可変コントロールするようになっている。

一方、上記入力電流検出回路４７は、例えば図４の電気回路図に示すように、カレントトランスＣＴをＡＣ電源３０と整流回路３５との間の電源ライン（入力ライン）中に設け、同カレントトランスＣＴを入力電流検出手段として整流回路３５およびワークコイル回路Ｃ（３７，３８）への入力電流Ｉａｃ（図７、図８参照）を検出するようになっている。

そして、同カレントトランスＣＴを介して検出されたＡＣ電源３０から整流回路３５およびワークコイル回路Ｃ（３７，３８）への入力電流Ｉａｃは、マイコン制御ユニット３２に入力され、上記ワークコイルＣに供給する高周波電流をインバータ制御するＩＧＢＴ駆動回路４２のパルス幅コントロール（電力制御）に使用される。

また、入力電圧検出回路５２は上記電源回路の入力電圧Ｖａｃ（図７、図８参照）を検出してマイコン制御ユニット３２内の入力電流補正回路部に入力し、同入力電流補正回路部により、入力電圧Ｖａｃの歪割合に応じた入力電流の補正値ｉαを演算する。そして、この入力電流の補正値ｉαにより、ＩＧＢＴフィードバック制御回路の制御電流値が電源電圧Ｖａｃの歪に影響されない適正な値に補正される。

すなわち、本実施の形態の場合、上記ＩＧＢＴ駆動回路４２をフィードバック制御するマイコン制御ユニット３２内のフィードバック制御回路（機能ブロック回路）は、例えば図４のように構成されており、ＩＧＢＴ駆動回路４２を制御対象、電流−パルス幅変換回路（ＰＷＭ回路）５９を制御手段、電流値設定手段５０を目標値設定手段、カレントトランスＣＴ・入力電流検出回路４７〜電流−パルス幅変換回路５９をフィードバックライン、入力電圧検出回路５２・入力電流補正値演算部５３〜５７を入力電流値補正ライン、入力電流Ｉａｃをワークコイル出力（ＩＧＢＴ出力）をフィードバック制御するためのフィードバック値とし、上記フィードバックライン上にフィードバック制御のための電流偏差演算用の比較器（減算器）Ａ、パルス幅に変換する最終電流値Ｉｗ演算用の加算器Ｂ等を備えてワークコイル出力の制御系が構成されている。

そして、同制御回路では、その時の炊飯メニュー、炊飯量、炊飯工程に応じて上述した図３の回路のＥＥＰＲＯＭ５８中の炊飯プログラムにより設定された上記電流値設定手段５０からの電流値Ｉrefを制御目標値（基準値）としてパルス幅信号Ｐｗに変換する最終的な入力電流値Ｉｗの制御を行なうようになっているが、本実施の形態の場合、上記入力電流検出回路４７で検出された入力電流Ｉａｃは、入力電流補正回路５８部分で上記入力電圧検出回路５２によって検出された入力電圧Ｖａｃを基に、その平均値Ｖａ（図６参照）を演算し、同演算値Ｖａに対して後述する所定の係数１．５７を掛けることによって上記検出された実際の入力電圧Ｖａｃの理想的なピーク値（歪がない場合の本来のピーク値）Ｖｐ（図６参照）を予測し、これを上記実際に検出した入力電圧Ｖａｃのピーク値（図８のＶｐ′）と比較し、その差が所定の許容値を超えている時には、その時の歪の割合に応じて歪がないレベルに補正された後に比較器Ａ、加算器Ｂに供給されるようになっている。

そのために、同制御回路の上記入力電流補正回路部は、入力電圧検出回路５２で検出された入力電圧Ｖａｃの平均値Ｖａを演算する平均値演算回路５４、同平均値演算回路５４で演算された入力電圧Ｖａｃの平均値Ｖａに所定の係数１．５７を掛けて入力電圧Ｖａｃの理想的な（歪のない本来の）ピーク値Ｖｐｅを演算するピーク値演算回路５５、入力電圧検出回路５２で検出された入力電圧Ｖａｃの実際のピーク値Ｖｐ（Ｖｐ′）を検出するピークホールド回路５３、上記ピーク値演算回路５５で演算された入力電圧Ｖａｃの理想的なピーク値Ｖｐｅと上記ピークホールド回路５３で検出された入力電圧Ｖａｃの実際のピーク値Ｖｐ（Ｖｐ′）との比Ｖｐｅ／Ｖｐ（Ｖｐ′）から入力電圧Ｖａｃのピーク値の歪割合（歪度合＝ＶＰ／Ｖｐ′）を演算する歪割合演算回路５６、同歪割合演算回路５６で演算された入力電圧Ｖａｃの歪割合に応じて入力電流Ｉａｃの補正値ｉαを演算する電流補正値演算回路５７、同電流補正値演算回路５７で演算された電流補正値ｉαにより入力電流Ｉａｃの値を歪のないレベルに補正する入力電流補正回路５８を備えている。

すなわち、上記電気炊飯器の電源回路に印加される交流電源入力の電圧波形が、例えば図７のＶａｃに示すように歪のない理想的な正弦波の場合には、力率がほぼ１であるため、その入力電流の波形も図７のＩａｃのようにほぼ正弦波形となる。

ところが多くの場合、外部ＡＣ電源の電圧の低下や家庭内の同じ電源ラインに接続されているエアコンや冷蔵庫等各種電気機器の影響やラインインピーダンスの影響で、実際には図８のＶａｃのように波形が歪む。そのため、例えば図８のＩａｃのように、当然その入力電流波形も歪むことになる。

一般に電気炊飯器の電力制御では、電圧は実効値（又は平均値）を使用しているが、電流はピーク値Ｉｐを検出しているため、図８のように電源波形が歪んだ場合には、検出した入力電圧Ｖａｃのピーク値ＶｐがＶｐ′のように低くなり、実際よりも電圧を低く検出してしまうことになる。そして、それによってフィードバック制御されるＩＧＢＴの出力電力は上昇する。その結果、電源環境により電気炊飯器の炊き上がり状態が違ってくる問題が生じる。

一方、上記ＡＣ電源が適正な正弦波の時の入力電圧Ｖａｃのピーク値Ｖｐと平均値Ｖａとの間には、周知のように次の関係がある。

Ｖｐ＝１．５７×Ｖａ
そこで、本実施の形態では、この関係を使用し、上記検出された実際の電源電圧Ｖａｃの平均値Ｖａとピーク値Ｖｐ′を同時に検出し、上記の関係（Ｖｐ＝１．５７×Ｖａ）を演算すると、本来の歪のない理想的なピーク値Ｖｐを得ることができ、このＶｐと実際のピーク値Ｖｐ′との比Ｖｐ／Ｖｐ′から、上記電源電圧波形の歪みの割合を演算することができる。そして、同演算により求めた歪みの割合を上記入力電流検出回路４７で検出した電流値Ｉａｃの補正値ｉαとして掛けることによって、実際の電流値Ｉａｃを入力電圧Ｖａｃの歪み割合に応じて適切に補正し、ワークコイルＣ１，Ｃ２の出力電力をより安定に制御するようにしている。

（電源電圧の歪の割合に対応した出力補正制御）
今図５のフローチャートは、そのような観点から構成されたワークコイル出力補正制御の内容を示している。

この制御は、図３、図４のＡＣ電源プラグ３０がＡＣ電源に接続され、かつ炊飯スイッチ２２ａ（又は保温スイッチ２２ｄ）がＯＮ操作されることによって開始される。

そして、先ずステップＳ１で、上記入力電圧検出回路５２を介して検出される実際の入力電圧のピーク値Ｖｐ（図６参照）を検出し、デジタルデータに変換した上でピーク値メモリに記憶する。次にステップＳ２で、上記平均値演算回路５４により上記入力電圧検出回路５２、ピークホールド回路５３で検出された入力電圧Ｖａｃの平均値Ｖａ（図６参照）を演算し、デジタルデータに変換した上で平均値メモリに記憶する。

次にステップＳ３で、上記ピーク値メモリに記憶されている実際の入力電圧Ｖａｃのピーク値Ｖｐと上記平均値メモリに記憶されている実際の入力電圧Ｖａｃの平均値Ｖａとから入力電圧Ｖａｃの歪の割合（歪み度合い）を演算する。

すなわち、この入力電圧Ｖａｃの歪の割合の演算は、上記ステップＳ２で演算した入力電圧Ｖａｃの平均値Ｖａに対して、上述の係数１．５７を掛けることによって理想的なピーク値Ｖｐｅを算出（Ｖｐｅ＝Ｖａ×１．５７）し、同入力電圧Ｖａｃの理想的なピーク値Ｖｐｅと上記実際の入力電圧のピーク値Ｖｐ（Ｖｐ′）とを比較し、それらの比Ｖｐｅ／Ｖｐ（Ｖｐ′）を取ることにより行う。

そして、さらにステップＳ４に進み、同演算された歪みの割合が、所定レベル以下の許容値の範囲内にあるか否かを判定する。その結果、同演算された歪みの度合が小さく入力電流Ｉａｃの補正が必要でない許容値内のＹＥＳの場合は、入力電流Ｉａｃに対する補正値ｉαを演算することなくステップＳ５に進み、その時の入力電流Ｉａｃを上述した入力電流検出回路４７を介して検出し、続くステップＳ６で同検出された入力電流Ｉａｃを制御電流Ｉａｃとして確定し、デジタルデータに変換した上で電流値メモリに記憶する。

そして、続くステップＳ７で、同最終的に確定された入力電流Ｉａｃの値に基いて上述したＩＧＢＴ制御のためのフィードバック値（Ｆ／Ｂ値）を決定して出力制御を行う。

他方、上記ステップＳ４での判定結果がＮＯの、入力電圧Ｖａｃの歪み度合が所定値以上に大きく、入力電流Ｉａｃの補正が必要な場合（許容値を超えている場合）には、先ずステップＳ８に移って入力電流Ｉａｃに対する補正値Ｉαを演算する。次に、その上でステップＳ９に進み、その時の入力電流Ｉａｃを上述した入力電流検出回路４７を介して検出した後、続くステップＳ１０で同検出値Ｉａｃに補正値ｉαを掛けて補正し、該補正された電流値Ｉａｃ・ｉαを制御電流値として確定し、デジタルデータに変換した上で電流値メモリに記憶する。

なお、上記ステップＳ４における入力電圧Ｖａｃの歪の割合が許容値内にあるか否かの判定は、上記ステップＳ２で演算した入力電圧Ｖａｃの理想的なピーク値Ｖｐｅと上記実際のピーク値Ｖｐ（Ｖｐ′）とを比較し、それらの差が所定の基準差内にあるか否かで行う。

また、上記実際の入力電流Ｉａｃに対する補正値Ｉαは、それら入力電圧Ｖａｃの理想的なピーク値Ｖｐｅと実際に検出されたピーク値Ｖｐ′との比（Ｖｐ／Ｖｐ′）を対応する電流値の比に換算して形成する。

次に、以上のようにしてステップＳ１０での電流値Ｉａｃの補正が完了すると、さらにステップＳ７に進み、同最終的に確定された入力電流Ｉａｃ・ｉαの値に基いて上述したＩＧＢＴ制御のためのフィードバック値（Ｆ／Ｂ値）を決定して出力制御を行う。

この結果、同制御によれば、諸般の事情により各家庭の電源電圧波形が歪んでいても、当該歪割合に応じて本来の歪のない理想的な入力電圧Ｖａｃのピーク値Ｖｐを予測し、同ピーク値に合わせて、その時の入力電流Ｉａｃのピーク値Ｉｐをも理想的なピーク値Ｉｐに補正した出力制御が可能となり、常にワークコイルＣ１，Ｃ２に対して安定した出力電力を供給することができるようになる。その結果、常に安定した炊飯性能が実現される。

しかも、同構成では、単に入力電圧Ｖａｃの平均値Ｖａを演算し、該平均値Ｖａに対して１．５７を掛けることによって本来の理想的なピーク値Ｖｐｅを予測するだけで電流値Ｉａｃの補正ができることから、従来同様の８ｂｉｔ程度の汎用的なマイコンで十分に対応することが可能であり、特別な高機能マイコンや入力電圧および入力電流の高速サンプリングを必要としない。

本願発明の最良の実施の形態に係る電気炊飯器の炊飯器本体全体の構成を示す縦断面図である。 同電気炊飯器の液晶表示部を中心とする操作パネル部分の拡大正面図である。 同電気炊飯器の全体的な制御回路構成を示すブロック図である。 同電気炊飯器の図３の制御回路の要部の構成を示す回路図である。 同電気炊飯器における図４の回路の制御動作を示すフローチャートである。 同電気炊飯器の入力電圧波形を示す波形図である。 一般的なＡＣ電源の正常時の入力電圧波形Ｖａｃと入力電流波形Ｉａｃを示す図である。 一般的なＡＣ電源の歪発生時の入力電圧波形Ｖａｃと入力電流波形Ｉａｃを示す図である。

Ｃ１，Ｃ２，Ｃはワークコイル、Ｈ１は側面ヒータ、Ｈ２は肩ヒータ、１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、３２はマイコン制御ユニット、４７は入力電流検出回路、５２は入力電圧検出回路である。

Claims (1)

1. 水および米を収容する内鍋と、この内鍋を取り出し可能に収容する炊飯器本体と、該炊飯器本体の上部開口を開閉自在に覆蓋する蓋体と、上記内鍋を加熱する電磁誘導加熱式の炊飯加熱手段と、上記炊飯加熱手段に電源を供給する電源回路の入力電流を検出する入力電流検出手段と、上記電源回路の入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、上記入力電流検出手段により検出される入力電流を可変することにより所定の出力が得られるように上記炊飯加熱手段に供給する電力を制御する炊飯制御手段と、上記入力電圧検出手段により検出された入力電圧の歪の割合を演算する歪割合演算手段と、該歪割合演算手段で演算された歪の割合に応じて上記入力電流検出手段で検出された入力電流の値を補正する入力電流補正手段とを設け、上記炊飯制御手段は、該入力電流補正手段によって補正された入力電流の値に基いて上記加熱手段に供給する電力を制御するようにしてなる電気炊飯器であって、上記歪割合演算手段における入力電圧の歪の割合は、ピーク値検出手段で実際の入力電圧のピーク値を検出する一方、平均値演算手段で入力電圧の平均値を演算し、かつ同平均値演算手段で演算された入力電圧の平均値に対して、入力電圧が正弦波であるときの入力電圧のピーク値と入力電圧の平均値との関係により決まる所定の係数を乗じることによって理想的な入力電圧のピーク値を算出し、該理想的な入力電圧のピーク値と上記実際の入力電圧のピーク値とを比較し、それらの比を取ることによって演算されるようになっていることを特徴とする電気炊飯器。

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