JP5454329B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、炊飯器に関するものである。

近年の炊飯器は誘導加熱の原理を応用した誘導加熱方式の炊飯器が主流となっている。図５は従来の炊飯器のブロック図である。図５において、外コイル１と内コイル２は内鍋３を誘導加熱する。ダイオードブリッジ４は商用電源５が供給する交流が整流して、単方向電源を供給する。ダイオードブリッジ４が供給する単方向電源をもとに平滑コンデンサ６、共振コンデンサ７、スイッチング素子８よりなるインバータ回路９が外コイル１と内コイル２によって内鍋３を誘導加熱するための高周波電力を発生させる。タイマ手段１０は設定時間Ｔｏｎの幅のパルスを出力して、スイッチング素子８を設定時間Ｔｏｎの間、導通させる。図６は誘導加熱時のスイッチング素子８の各部波形を示しており、トリガ手段１１はスイッチング素子８のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（外コイル１、内コイル２の電圧）を検知し、図６のグラフに示すように、Ｖｃｅがゼロになった瞬間にスイッチング素子８をオンさせ、タイマ手段１０の設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせる。トリガ手段１１はＶｃｅがゼロになった瞬間にスイッチング素子８をオンさせることにより、スイッチング素子８のスイッチング時のロスを大きく低減させるものである。また、タイマ手段１０がスイッチング素子８をオンさせるゲート電圧のパルス幅Ｔｏｎを大きくしたり、小さくしたりすることによって電源電流を制御することができる。電流検知手段１２は電源電流を検知している。電流検知手段１２の電流値を制御することで内鍋３を加熱する電力を制御している。電流値設定手段１３が電流値の閾値Ｉｉｎ１を設定し、電流検知手段１２が検知する電源電流値が前記のＩｉｎ１を超過すると、Ｔｏｎ変動手段１４が周期的にタイマ手段１０の設定時間Ｔｏｎを増減させる。この設定時間Ｔｏｎの増減により、誘導加熱の発振周波数が固定されることを防止して、輻射雑音のスペクトルが分散して大きなピークを持つことを防ぎ、結果として輻射雑音が低減できるといった効果を持っている。

特開２００６−１３４６２８号公報

しかしながら、昨今、内鍋のみを誘導加熱するだけでなく、蓋部の加熱板や内鍋以外の容器といったような本体内の複数のものを誘導加熱するといった製品が増えてきており、このような製品においては、内鍋以外を誘導加熱する際の輻射雑音が大きい場合は、従来のような構成では対応できないといった課題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、内鍋以外を誘導加熱する際にも輻射雑音が低減できる炊飯器を得ることを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、スイッチング素子を設定時間Ｔｏｎの間導通させるタイマ手段と、コイル電圧を監視し前記設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせるトリガ手段と、電流値の閾値Ｉｉｎ１を設定する電流値設定手段と、前記電流値検出手段の検出電流値が前記電流値の閾値Ｉｉｎ１を超過している場合周期的に前記タイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するＴｏｎ変動手段と、内鍋を加熱する第一の加熱コイル以外に内鍋や蓋加
熱板や水容器などを誘導加熱する複数の加熱コイルを持つような構成において使用する加熱コイルを切り換える切換手段と、各々の加熱コイル使用時に前記Ｔｏｎ変動手段が動作するしないを設定できるＴｏｎ変動許可手段を設けることにより、第一の加熱コイルを使用するとき以外でも容易に輻射雑音が低減できるものである。

内鍋の底部以外を誘導加熱する炊飯器においても、容易に輻射雑音が低減することができるものである。

本発明の実施の形態１における炊飯器の断面図 本発明の実施の形態１における炊飯器のブロック図 本発明の実施の形態２における炊飯器のブロック図 本発明の実施の形態３における炊飯器のブロック図 従来例の炊飯器のブロック図 炊飯器における誘導加熱時のスイッチング素子の各部波形図

第１の発明は、上面が開口した本体と、本体上面を閉じる蓋部と、前記本体内に着脱自在に収納され調理物を入れて調理を行う内鍋と、前記内鍋を誘導加熱する第一の加熱コイルと、前記蓋部において前記内鍋の対面に設置される蓋加熱板と、商用電源を整流して得られる単方向電源と、スイッチング素子、共振コンデンサ、平滑回路よりなり、前記単方向電源を高周波電力に変換するインバータ回路と、商用電源より供給される電流を測定する電流検知手段と、前記スイッチング素子を設定時間Ｔｏｎの間導通させるタイマ手段と、コイル電圧を監視し前記設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせるトリガ手段と、電流値の閾値Ｉｉｎ１を設定する電流値設定手段と、前記電流値検出手段の検出電流値が前記電流値の閾値Ｉｉｎ１を超過している場合周期的に前記タイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するＴｏｎ変動手段と、前記内鍋や前記蓋加熱板や前記水容器などを誘導加熱する前記第一の加熱コイル以外の複数の加熱コイルを持つような構成において使用する加熱コイルを切り換える切換手段と、各々の加熱コイル使用時に前記Ｔｏｎ変動手段が動作するしないを設定できるＴｏｎ変動許可手段よりなるものであり、内鍋以外を誘導加熱するときにも、前記Ｔｏｎ変動手段の動作を可能にして、内鍋のみを誘導加熱するだけでなく、蓋部の加熱板や内鍋以外の容器といったような本体内の複数のものを誘導加熱する炊飯器においても、輻射雑音を低減することが可能になるものである。

第２の発明は、第１の発明に、各々の加熱コイル使用時のＴｏｎ変動許可手段の動作をするかしないかの設定を行うことができるＴｏｎ変動設定手段を付加したものであり、製品を実際に組み立てた後に、各々の加熱コイル使用時のＴｏｎ変動を行った場合、行わなかった場合のそれぞれの輻射雑音を測定して、Ｔｏｎ変動が必要か必要でないかの判断をして、Ｔｏｎ変動手段の動作を行うか、行わないかを設計に反映することが可能になるものである。

第３の発明は第１または２の発明に、表示手段と、Ｔｏｎ変動許可手段が動作をしているのか、していないのかを前記表示手段に表示させるＴｏｎ変動指示手段を付加したしたものであり、輻射雑音測定時にＴｏｎ変動手段が動作しているか、していないかが一目でわかるようになり、設計検討に非常に便利になるものである。

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の炊飯器の断面図である。図１において内鍋２２は本体４４内部に収納されている。前記内鍋１の底部に沿うような形で、保護枠４５に外コイル２０、内コイル２１が設けられている。本体４４の上部を閉じる形で蓋部４６が設けられており、蓋部４６の内鍋２２上部に対面する形で、蓋加熱板２５が設置されている。蓋加熱板２５を誘導加熱するように、蓋部４６内部に蓋コイル２３が蓋加熱板２５と対面して設置されている。内鍋２２の胴部を誘導加熱するように、保護枠４５上部に内鍋２２の胴部周囲を沿うような形で胴コイル２４が設置されている。内鍋２２の横に水容器２７が設置されており、水容器２７を誘導加熱するために、水容器２７の周囲を沿うような形で容器コイル２６が設置されている。蓋部４６の上面に基板４７が設置されており、誘導加熱の各種制御を行っている。

図２は本発明の実施の形態１の炊飯器のブロック図である。図２において、外コイル２０と内コイル２１は内鍋２２を誘導加熱する。蓋コイル２３と胴コイル２４は直列に接続されており、蓋コイル２３は蓋加熱版２５を誘導加熱し、胴コイル２４は内鍋２２の胴部分を誘導加熱する。容器コイル２６は蓋コイル２３、胴コイル２４と並列に接続されており、水容器２７を誘導加熱する。

先に、外コイル２０、内コイル２１によって内鍋２２を誘導加熱する際の説明を行う。図１の構成では、外コイル２０、内コイル２１による誘導加熱と蓋コイル２３、胴コイル２４、容器コイル２５の誘導加熱は同時に行えないので、まず、切換手段２８によって外コイル２０、内コイル２１使用側に切り換える。ダイオードブリッジ２９は商用電源３０が供給する交流を整流して、単方向電源を供給する。ダイオードブリッジ２９が供給する単方向電源をもとに平滑コンデンサ３１、共振コンデンサ３２、スイッチング素子３３よりなるインバータ回路が内鍋２２を誘導加熱する高周波電力を外コイル２０、内コイル２１に発生させるものである。第一のタイマ手段３４は設定時間Ｔｏｎの幅のパルスを出力し、スイッチング素子３３を設定時間Ｔｏｎの間、導通させる。図６は誘導加熱時のスイッチング素子３３の各部波形を示しており、第一のトリガ手段３５はスイッチング素子３３のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（外コイル１、内コイル２の電圧）を検知し、図６のグラフに示すように、Ｖｃｅがゼロになった瞬間にスイッチング素子３３をオンさせ、第一のタイマ手段３４の設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせる。第一のトリガ手段３４はＶｃｅがゼロになった瞬間にスイッチング素子３３をオンさせることにより、スイッチング素子３３のスイッチング時のロスを大きく低減させるものである。また、第一のタイマ手段３４がスイッチング素子３３をオンさせるゲート電圧のパルス幅Ｔｏｎを大きくしたり、小さくしたりすることにより電源電流を制御することができる。電流検知手段３６は電源電流を検知している。電流検知手段３６の電流値を制御することで加熱する電力を制御している。電流値設定手段３７が電流値の閾値Ｉｉｎ１を設定し、電流検知手段３６が検知する電源電流値が前記のＩｉｎ１を超過すると、Ｔｏｎ変動手段３８が周期的にタイマ手段１０の設定時間Ｔｏｎを増減させる。そして切換手段２８の動作によってＴｏｎ変動許可手段３９がＴｏｎの変動を行うか行わないかの最終判断をする。設定時間Ｔｏｎの変動を行った場合、誘導加熱の発振周波数が固定されることを防止して、輻射雑音のスペクトルが分散して大きなピークを持つことを防ぎ、結果として輻射雑音が低減することができる。

次に、蓋コイル２３、胴コイル２４、容器コイル２６によって蓋加熱板２５や、水容器２７を誘導加熱する際の説明を行う。図１の構成では、コイル２０、内コイル２１による誘導加熱と蓋コイル２３、胴コイル２４、容器コイル２５の誘導加熱は同時に行えないが、蓋コイル２３、胴コイル２４、水容器コイル２６の同時加熱、あるいは蓋コイル２３、胴コイル２４のみの加熱、水容器コイル２６のみの加熱が可能になっている。まずここでの説明は、蓋コイル２３、胴コイル２４、水容器コイル２６の同時加熱について行うが、
基本的にはどの加熱についても内容は共通である。切換手段２８によって蓋コイル２３、胴コイル２４、水容器コイル２６の同時加熱使用側に切り換える。ダイオードブリッジ２９は商用電源３０が供給する交流を整流して、単方向電源を供給する。ダイオードブリッジ２９が供給する単方向電源をもとに平滑コンデンサ３１、共振コンデンサ４０、スイッチング素子４１よりなるインバータ回路が蓋加熱板２５を誘導加熱する高周波電力を蓋コイル２３に、内鍋２２の胴部を誘導加熱する高周波電力を胴コイル２４に、水容器２７を誘導加熱する高周波電力を容器コイル２６にそれぞれ発生させるものである。第二のタイマ手段４２は設定時間Ｔｏｎの幅のパルスを出力し、スイッチング素子４１を設定時間Ｔｏｎの間、導通させる。第二のトリガ手段４３はスイッチング素子４１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅを検知し、外コイル２０、内コイル２１の時の説明と同様に、Ｖｃｅがゼロになった瞬間にスイッチング素子４１をオンさせて、第二のタイマ手段４２の設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせる。第二のタイマ手段４２がスイッチング素子４１をオンさせるゲート電圧のパルス幅Ｔｏｎを大きくしたり、小さくしたりすることにより電源電流を制御することができる。電流値設定手段３７が電流値の閾値Ｉｉｎ１を設定し、電流検知手段３６が検知する電源電流値が前記のＩｉｎ１を超過すると、Ｔｏｎ変動手段３８が周期的にタイマ手段１０の設定時間Ｔｏｎを増減させる。そして切換手段２８の動作によってＴｏｎ変動許可手段３９がＴｏｎの変動を行うか行わないかの最終判断をする。設定時間Ｔｏｎの変動を行った場合、誘導加熱の発振周波数が固定されることを防止して、輻射雑音のスペクトルが分散して大きなピークを持つことを防ぎ、蓋加熱板２５や水容器２７の誘導加熱の際にも輻射雑音が低減することが可能になるものである。

今回、電流値設定手段３７による設定値は使用するコイルにかかわらず、一定値Ｉｉｎ１にしたが、使用する各コイルによって値を変更しても、同様の効果を得ることが可能である。

なお、Ｔｏｎの変動を行うと、その影響でわずかながら電力が変動するといったデメリットもあり、輻射雑音のレベルが大きい場合はＴｏｎ変動許可手段３９によってＴｏｎの変動を行い、輻射雑音のレベルが小さい場合は前記の電力変動を避けるためにＴｏｎ変動手段３９によってＴｏｎ変動を行わないといったことが可能になる。例えば、蓋コイル２３、胴コイル２４、容器コイル２６の同時誘導加熱時には、Ｔｏｎ変動許可手段３９によってＴｏｎ変動を有効にするが、蓋コイル２３、胴コイル２４のみの誘導加熱時にはＴｏｎ変動許可手段３９によってＴｏｎ変動を行わないようにするといったように、使用する加熱形態やコイルによってＴｏｎ変動を選択することができ、輻射雑音低減と性能との兼ね合いによって最適な選択が可能になるものである。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２のブロック図である。図３においては、本発明の実施の形態１にＴｏｎ変動許可手段５０を付加したものである。製品を実際に組み立てた後に、各々の加熱コイルの誘導加熱がオンするテストモードで、Ｔｏｎ変動許可手段５０によってＴｏｎ変動を行って誘導加熱をした場合とＴｏｎ変動を行わずに誘導加熱をした場合の両方を実際に動作させて、輻射雑音を測定し、測定した輻射雑音のレベルによって、Ｔｏｎ変動が必要か必要でないかを判断して、Ｔｏｎ変動手段の動作を行うか、行わないかを設計に反映することが可能になるものである。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３のブロック図である。図４においては、本発明の実施の形態１にＴｏｎ変動指示手段６０と表示手段６１を付加したものである。Ｔｏｎ変動指示手段６０は、誘導加熱の際、Ｔｏｎ変動を動作しているか、していないかを表示手段６１に表示させる。それにより、輻射雑音測定時にＴｏｎ変動手段が動作しているか、していないかが一目でわかるようになり、設計検討に非常に便利になるものである。

本発明は、複数の誘導加熱する加熱コイルを持った輻射雑音の小さい炊飯器として有用である。

２０ 外コイル（第一の加熱コイル）
２１ 内コイル（第一の加熱コイル）
２２ 内鍋
２３ 蓋コイル（第二の加熱コイル）
２４ 胴コイル（第二の加熱コイル）
２５ 蓋加熱板
２６ 容器コイル（第二の加熱コイル）
２７ 水容器
２８ 切換手段
２９ ダイオードブリッジ（単方向電源）
３０ 商用電源
３１ 平滑コンデンサ
３２ 共振コンデンサ
３３ スイッチング素子
３４ 第一のタイマ手段
３５ 第一のトリガ手段
３６ 電流検知手段
３７ 電流値設定手段
３８ Ｔｏｎ変動手段
３９ Ｔｏｎ変動許可手段
４０ 共振コンデンサ
４１ スイッチング素子
４２ 第二のタイマ手段
４３ 第二のトリガ手段
４４ 本体
４５ 保護枠
４６ 蓋部

Claims (3)

1. 上面が開口した本体と、
   前記本体上面を閉じる蓋部と、
   前記本体内に着脱自在に収納され調理物を入れて調理を行う内鍋と、
   前記内鍋底部を誘導加熱する第一の加熱コイルと、
   前記蓋部において前記内鍋の対面に設置される蓋加熱板と、
   前記蓋加熱板を誘導加熱する蓋コイルと前記内鍋胴部を誘導加熱する胴コイルのうちの少なくとも一方である第二の加熱コイルと、
   商用電源を整流して得られる単方向電源と、
   スイッチング素子と共振コンデンサと平滑回路とを有し前記単方向電源を高周波電力に変換するインバータ回路と、
   商用電源より供給される電流を測定する電流検知手段と、
   前記スイッチング素子を設定時間Ｔｏｎの間導通させるタイマ手段と、
   コイル電圧を監視し前記設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせるトリガ手段と、
   電流値の閾値Ｉｉｎ１を設定する電流値設定手段と、
   前記電流値検出手段の検出電流値が前記電流値の閾値Ｉｉｎ１を超過している場合周期的に前記タイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するＴｏｎ変動手段と、
   前記第一のコイルと前記第二のコイルとで使用を切り換える切換手段と、
   前記第一のコイルと前記第二のコイルの各々の使用時に前記Ｔｏｎ変動手段が動作するしないを設定できるＴｏｎ変動許可手段とを備えた炊飯器。
2. 第一のコイルと第二のコイルの各々の使用時のＴｏｎ変動許可手段の動作をするかしないかの設定を行うことができるＴｏｎ変動設定手段を有した請求項１記載の炊飯器。
3. 表示手段と、Ｔｏｎ変動許可手段が動作をしているのかしていないのかを前記表示手段に表示させるＴｏｎ変動指示手段を有した請求項１または２記載の炊飯器。