JP5908373B2 - 電気機器 - Google Patents

Description

この発明は、電気機器に関し、より特定的には、交流電源から供給される交流電力を整流して負荷に供給するように構成された電気機器に関する。

商用電源などの交流電源を整流して得られた直流電力を負荷に供給する電気機器においては、整流前の交流入力側にカレントトランスなどの電流検出部を設けて入力電流を検出するものが提案されている。

このような電気機器として、たとえば特開２００７−４２３５１号公報（特許文献１）には、交流電源を整流して得られた単方向電源をスイッチングして高周波電力に変換するスイッチング素子と、当該スイッチング素子のオンオフ動作を制御するコントロール部とを備えた構成を開示する。この特許文献１において、コントロール部は、整流前の交流入力側に設けられたカレントトランスで検出した電流と単方向電源から入力される電圧とを演算して得られる電力が一定となるようにスイッチング素子のオンオフ動作を制御する。

特開２００７−４２３５１号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、カレントトランスは、交流電源から出力される電流を一括して検出するように構成されるため、交流電源を整流して得られた直流電力を受けて駆動する負荷を複数個備えた電気機器においては、複数の負荷のうちのある１個の負荷に供給される電流のみを選択的に検出することができない。その結果、カレントトランスによる検出値に基づいて、複数の負荷の各々に対して上記のようなスイッチング素子のオンオフ制御を正確に行なうことが困難となっていた。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、交流電源を整流して得られた直流電力を受けて駆動する負荷を複数備えた電気機器において、各負荷の制御を正確に行なうことである。

この発明のある局面では、電気機器は、交流電源から供給される交流電力を整流して直流電力に変換するダイオードブリッジと、ダイオードブリッジからの直流電力を受けて駆動する第１の負荷と、交流電源に対してダイオードブリッジと並列に接続され、交流電源から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する整流器と、整流器からの直流電力を受けて駆動する第２の負荷とを備える。第１の負荷および第２の負荷は、接地線が共通に接続される。電気機器は、交流電源からの交流電力を伝達するための電力線上であって、ダイオードブリッジの入力側の接続ノードの一方と整流器の接続ノードとの間に設けられ、電力線に流れる電流を検出するための電流検出部と、電流検出部からの電流検出値に基づいて第１および第２の負荷の通電制御を行なう制御回路とをさらに備える。

好ましくは、電流検出部は、交流電源から供給される交流電力の第１の半周期において第１の負荷に流れる電流を検出し、交流電力の第１の半周期と逆位相の第２の半周期において第１および第２の負荷に流れる電流の合計値を検出する。

好ましくは、電気機器は、交流電源から供給される交流電力から同期信号を抽出するための同期検出部をさらに備える。制御回路は、同期検出部からの同期信号に基づいて、第１の半周期において第１の負荷の通電制御を行なうとともに、第２の半周期において第２の負荷の通電制御を行なう。

好ましくは、制御回路は、第２の半周期における電流検出値が所定の判定値に達した場合には、第１の負荷の通電制御を行なう一方で、第２の負荷の通電を停止する。

この発明によれば、交流電源を整流して得られた直流電力を受けて駆動する負荷を複数備えた電気機器において、各負荷の制御を正確に行なうことができる。

実施の形態に係る炊飯器の蓋体閉鎖時の概略斜視図である。 炊飯器の蓋体開放時の概略斜視図である。 炊飯器の回転体の概略下面図である。 第１，第２撹拌体の撹拌状態を説明するための概略斜視図である。 炊飯器の概略断面図である。 炊飯器の制御系の構成の概要を表わしたブロック図である。 図６の制御系構成のうちのメイン制御系の詳細を表わしたブロック図である。 図６の制御系構成のうちのサブ制御系の詳細を表わしたブロック図である。 商用電源の正の半周期において誘導コイルおよび蓋ヒータに供給される電流の流れを模式的に表わした図である。 商用電源の負の半周期において誘導コイルおよび蓋ヒータに供給される電流の流れを模式的に表わした図である。 カレントトランスによる電流検出値に応じた加熱制御を説明するための動作波形図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

以下の例においては、本発明にかかる電気機器の具体例として加熱調理機器である炊飯器を挙げて説明する。もちろん、電気機器は炊飯器に限定されず、オーブンや電子レンジ等の他の加熱調理機器であってもよいし、加熱調理機器に限定されず、洗濯機や掃除機などの他の家電機器であってもよいし、家電機器に限定されずＣＤプレーヤや携帯電話機等の一般的な電気機器であってもよい。本発明に係る電気機器は、交流電源からの交流電力を整流し、その整流した直流電力により負荷を駆動する電気機器であれば、どのようなものであってもよい。

＜装置構成＞
図１は、本発明の実施の形態による炊飯器１００を斜め上方から見た概略斜視図である。

図１を参照して、炊飯器１００は、炊飯器本体１と、炊飯器本体１に開閉可能に取り付けられた蓋体２とを含む。炊飯器本体１は蓋体２に対して下部に位置する。

炊飯器本体１の前面には、蓋体２を開けるための開ボタン３が配される。炊飯器本体１の後面には電源コード４７が配される。この電源コード４７の大部分は、炊飯器本体１内のコードリール(図示せず)に引き出し可能に巻き付けられていている。

蓋体２の上面の前部には、炊き方や調理名などを表示する液晶表示部５と、複数の操作スイッチ６とが配され、さらに、操作スイッチ６には動作状態を表わすためのＬＥＤ（Light Emitting Diode）インジケータ６１が設けられている。操作スイッチ６は物理的な押下を受け付けるスイッチであってもよいし、静電容量式タッチキーであってもよい。操作スイッチ６が静電容量式タッチキーである場合には、インジケータ６１に替えてタッチキーのバックライトが用いられてもよい。なお、液晶表示部５は表示部の一例である。

蓋体２の上面の後部には、内鍋７（図２）内の蒸気を排出するための蒸気排出口２ａが設けられる。

図２は、蓋体２を開いた状態の炊飯器１００の概略斜視図である。
図２を参照して、炊飯器本体１には、被加熱物の一例としての米や水などを収容するための内鍋７が収納されている。

炊飯器本体１の上面の前部には被係止部８が設けられており、蓋体２の下面の前部には係止部２３が設けられている。被係止部８には係止部２３が解除可能に係止する。

炊飯器本体１内には、蓋体２をロックするための蓋ロック部９が設けられている。蓋ロック部９が蓋体２をロックしていないときには、開ボタン３を押すと被係止部８が後方に移動するため、被係止部８に対する係止部２３の係止は解除される。蓋ロック部９が蓋体２をロックしているときは、開ボタン３を押しても被係止部８が後方に移動しないため、被係止部８に対する係止部２３の係止は解除されない。

蓋体２は、蓋体２を閉じたときに内鍋７側とは反対側に位置する外蓋２１と、蓋体２を閉じたときに内鍋７側に位置する内蓋２２とを含む。

外蓋２１内には撹拌モータ２４が設置されている。外蓋２１の中央部内には回転可能に連結軸（図示せず）が設置され、撹拌モータ２４が発生した回転駆動力を、プーリ（図示せず）やベルト（図示せず）を介して受けて回転する。

炊飯器本体１と蓋体２との間には回転体２５が回転可能に配置されて、蓋体２に着脱可能に取り付けられている。より詳しくは、回転体２５の蓋体２側の部分からは回転軸２９の一方の端部が突出している（図４参照）。回転軸２９は、一方の端部が外蓋２１の上記連結軸に着脱可能に連結されて、上記連結軸と一体に回転する。また、回転軸２９は回転体２５に対して回転可能となっている。

回転体２５には第１，第２撹拌体２６Ａ，２６Ｂ（これらを代表させて撹拌体２６とも称する）が取り付けられている。第１，第２撹拌体２６Ａ，２６Ｂは、それぞれ、径方向において回転体２５と隣り合って、内鍋７内の米などに接触した撹拌状態と、内鍋７内の米などから乖離した非撹拌状態とを切替可能になっている。すなわち、第１，第２撹拌体２６Ａ，２６Ｂのそれぞれは、一方の端部が回転体２５に回動可能に取り付けられて、他方の端部が、回転体２５から離れたり、回転体２５に近づいたりすることが可能になっている。なお、第１，第２撹拌体２６Ａ，２６Ｂは撹拌体の一例である。

図３は、回転体２５を内鍋７側から見た概略図である。
図３を参照して、回転体２５は、蓋体側部材２７と、この蓋体側部材２７の内鍋７側の表面に着脱可能に取り付けられた内鍋側部材２８とを有している。蓋体側部材２７と内鍋側部材２８との間には、第１，第２撹拌体兼用傘ギア３０と、第１撹拌体用ギア３１Ａ，３２Ａ，３３Ａと、第２撹拌体用ギア３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂとが配置されている。回転軸２９の回転駆動は、第１，第２撹拌体兼用傘ギア３０および第１撹拌体用ギア３１Ａ，３２Ａ，３３Ａを介して第１撹拌体用回動軸３４Ａに伝わると共に、第１，第２撹拌体兼用傘ギア３０および第２撹拌体用ギア３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂを介して第２撹拌体用回動軸３４Ｂに伝わる。これにより、回転軸２９が回転すれば、第１，第２撹拌体２６Ａ，２６Ｂを第１，第２撹拌体用回動軸３４Ａ，３４Ｂを中心に回動させて、図２，図３に示す非撹拌状態から図４に示す撹拌状態に切り替えたり、上記撹拌状態から上記非撹拌状態に切り替えたりすることが可能になっている。

なお、図４では、第１，第２撹拌体２６Ａ，２６Ｂを視認できるように、炊飯器本体１および蓋体２の図示を省略している。

図５は、炊飯器１００を鉛直面で切った断面の概略図である。
図５を参照して、炊飯器１００は、上記炊飯器本体１と、炊飯器本体１内に収納される内鍋７と、炊飯器本体１の上部に開閉可能に取り付けられ、内鍋７を覆うように閉じることが可能な蓋体２と、蓋体２を閉じたときに内鍋７側とは反対側に位置する外蓋２１と、蓋体２を閉じたときに内鍋７側に位置する内蓋２２と、内蓋２２を加熱するための蓋ヒータ４ａと、内鍋７の側面を加熱することで内鍋７内の被加熱物を保温するための保温ヒータ４ｂと、炊飯器本体１内の下側に配置され、内鍋７を誘導加熱するための誘導コイル４ｃと、内鍋７の温度を検知するための温度センサ１５ａと、内鍋７に収容された被加熱物の重量を検知するための重量センサ１５ｂと、蓋体２に着脱可能に取り付けられた回転体２５とを含む。なお、誘導コイル４ｃは加熱部の一例である。

外蓋２１内には撹拌モータ２４が設置されている。回転体２５の回転軸２９は内蓋２２を貫通し、その一方の端部が図示しないプーリやベルトを介して撹拌モータ２４に接続されている。

外蓋２１の表面には液晶表示部５および操作スイッチ６が設けられ、外蓋２１内には、液晶表示部５および操作スイッチ６と接続され、その操作に従って炊飯器１００全体を制御するためのメイン制御部が含まれる。メイン制御部には、メインＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａと、メインＲＯＭ（Read Only Memory）１１ａおよびメインＲＡＭ（Random Access Memory）１２ａなどである記憶部とが含まれる。

炊飯器本体１と内鍋７との間の空間には、メインＣＰＵ１０ａからの制御信号を受けて、誘導コイル４ｃによる誘導加熱など、炊飯器本体１に含まれる各部を制御するためのサブ制御部が含まれる。サブ制御部には、サブＣＰＵ１０ｂと、サブＲＯＭ１１ｂおよびサブＲＡＭ１２ｂなどである記憶部とが含まれる。

サブ制御部および誘導コイル４ｃ近傍には、これらの発熱を冷却するための冷却ファン１３が配置される。

＜制御系構成＞
図６は、炊飯器１００の制御系の構成の概要を表わしたブロック図である。

図６を参照して、炊飯器１００の制御系は、大きくは、蓋体２側のメイン制御系と炊飯器本体１側のサブ制御系とに分かれる。蓋体２側のメイン制御系はメインＣＰＵ１０ａを含み、炊飯器本体１側のサブ制御系はサブＣＰＵ１０ｂを含む。

メインＣＰＵ１０ａはメイン制御系に含まれる各機能を制御する他、サブＣＰＵ１０ｂに対して制御信号を出力して、サブＣＰＵ１０ｂにサブ制御系に含まれる各機能の制御を実行させる。また、サブＣＰＵ１０ｂは各種信号をメインＣＰＵ１０ａに対して出力する。

メインＣＰＵ１０ａとサブＣＰＵ１０ｂとは電気的に分離（絶縁）されている。そのため、メインＣＰＵ１０ａとサブＣＰＵ１０ｂとの間の上記信号のやり取りは、好ましくは無線通信が利用される。一例として、フォトカプラが用いられてもよい。すなわち、メイン制御系およびサブ制御系は、それぞれ、通信部５４ａ，５４ｂを含み、上記信号をやり取りする。通信部５４ａ，５４ｂは好ましくは無線通信を行ない、一例として、フォトカプラが挙げられる。

メイン制御系には電源回路５０ａ、サブ制御系には電源回路５０ｂ，５０ｃが含まれる。炊飯器本体１に含まれる電源コード４７（図示せず）を介して商用電源４７０から供給された交流電力は、サブ制御系の電源回路５０ｂ，５０ｃにもたらされる。

サブ制御系の電源回路５０ｃは供給された交流電力を直流電力に変換してサブＣＰＵ１０ｂに供給する。サブ制御系の電源回路５０ｂはメイン制御系への電源供給用の電源回路であって、供給された交流電力を直流電力に変換した後に、メイン制御系に供給するための交流電力に変換して絶縁トランス４０に渡す。交流電力は絶縁トランス４０において変圧された後にメイン制御系の電源回路５０ａに入力される。メイン制御系の電源回路５０ａは、入力された交流電力を直流電力に変換してメインＣＰＵ１０ａに供給する。すなわち、電源回路５０ａおよび電源回路５０ｂは、絶縁トランス４０によって電気的に絶縁されており、電磁誘導によって電源回路５０ａから電源回路５０ｂへ電気エネルギーを伝達する。

図７は、図６の制御系構成の内のメイン制御系の詳細を表わしたブロック図である。一部、説明のためにサブ制御系の構成も図示されている。

図７を参照して、メイン制御系にはメインＣＰＵ１０ａが含まれる。メインＣＰＵ１０ａは電源回路５０ａから電力供給を受けて動作する。

メインＣＰＵ１０ａには、メインＣＰＵ１０ａで実行されるプログラムを記憶するためのＲＯＭ１１ａと、プログラム実行の際の作業領域となるＲＡＭ１２ａとが電気的に接続される。

メインＣＰＵ１０ａには、さらに、通信部５４ａ、液晶表示部５、操作スイッチ６、ＬＥＤインジケータ６１、ブザー１４、タイマー１６、着脱検知部５５、モータ駆動回路５７、および蓋開閉検知部５６が電気的に接続されている。

メインＣＰＵ１０ａは操作スイッチ６からの操作信号の入力を受け付けることで対応するプログラムを選択し、実行する。メインＣＰＵ１０ａは、プログラムを実行することで液晶表示部５での表示、ＬＥＤインジケータ６１の点灯／消灯、ブザー１４の鳴動を制御する。また、サブ制御系に含まれる各部のうち上記プログラムの実行に基づいて制御対象となる構成を制御するための制御信号を通信部５４ａに渡すことで、サブＣＰＵ１０ｂに対して出力する。

モータ駆動回路５７は撹拌モータ２４を駆動させるための機構であり、メインＣＰＵ１０ａは上記プログラムの実行に従って、必要なタイミングで必要な駆動量で撹拌モータ２４を駆動させるよう、モータ駆動回路５７を制御する。なお、モータ駆動回路５７には、後述する蓋開閉検知部５６からの検知信号も入力され、その検知に応じて撹拌モータ２４を駆動／非駆動するようにしてもよい。

着脱検知部５５は、蓋体２に着脱可能に構成されている回転体２５の着脱を検知するための機構である。具体的な構成は特定の構成に限定されるものではないが、一例として、回転体２５の回転軸２９に動力を伝える撹拌モータ２４のパルス信号に基づいてその回転量を判断し、回転体２５の着脱を検知する構成が挙げられる。他の構成として、たとえば着脱を検知するためのセンサを用いてもよい。

蓋開閉検知部５６は蓋体２の炊飯器本体１に対する開閉状態を検知するための機構である。具体的な構成は特定の構成に限定されるものではないが、一例として、被係止部８に対する係止部２３の係止を検知するためのセンサを用いてもよい。

また、図７の構成の他、回転体２５に対する撹拌体２６の状態（撹拌状態、非撹拌状態）を検知するための機構が含まれてもよい。この機構の構成もまた特定の構成に限定されるものではないが、たとえば、センサを用いてもよいし、撹拌モータ２４のパルス信号に基づいてその回転量を判断することで撹拌体２６の状態を検知してもよい。

これらの検知信号はメインＣＰＵ１０ａに入力され、必要に応じて制御に用いられる。
図８は、図６の制御構成の内のサブ制御系の詳細を表わしたブロック図である。一部、説明のためにメイン制御系の構成も図示されている。

図８を参照して、サブ制御系にはサブＣＰＵ１０ｂが含まれる。サブＣＰＵ１０ｂは電源回路５０ｃから電力供給を受けて動作する。

サブＣＰＵ１０ｂには、同期検出部４３、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）４５、カレントトランス５９、リレー５１ａ，５１ｂ、パルス信号を発生させるための発振回路５２、蓋ロック駆動部４４、ファン駆動回路５８、温度検知回路４１、およびリセット制御を行なうためのリセット回路５３が電気的に接続されている。

商用電源４７０からの電力線は、リレー５１ｃを経て整流回路４８に接続されている。商用電源４７０および整流回路４８を結ぶ電力線には、カレントトランス５９が介挿接続される。詳細には、カレントトランス５９は、電力線およびダイオードＤ１，Ｄ２の接続ノードと、電力線および整流回路４８の接続ノードとの間に配され、電力線に流れる電流を検出する。すなわち、カレントトランス５９は「電流検出部」に対応する。なお、任意の形式の電流検出部を、カレントトランス５９に代えて適用することができる。カレントトランス５９による電流検出値はサブＣＰＵ１０ｂに入力される。

整流回路４８は、ブリッジ接続された４つのダイオードを含み（図９参照）、商用電源４７０からの交流電圧を全波整流する。整流回路４８は、整流した直流電力をチョークコイル４２およびコンデンサ４９からなる平滑回路へ出力する。平滑回路は、整流された直流電力を平滑化して誘導コイル４ｃおよび共振コンデンサ４６の並列回路に供給する。

ＩＧＢＴ４５は、誘導コイル４ｃに供給する電力を制御するための「電力制御素子」を構成する。ＩＧＢＴ４５にはダイオードＤ７が逆並列に接続される。電力制御素子としては、ＩＧＢＴを例示するが、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いてもよい。

ＩＧＢＴ４５は、サブＣＰＵ１０ｂからの制御信号に応答してオン／オフすることにより、誘導コイル４ｃへの電力の供給と遮断とを切替える。具体的には、ＩＧＢＴ４５をオンすると、整流回路４８から誘導コイル４ｃに電力が供給される。そして、ＩＧＢＴ４５をオフすると、誘導コイル４ｃおよび共振コンデンサ４６からなる共振回路の内部に電流が流れる。共振回路に共振が発生した状態で内鍋７が誘導加熱される。

さらに、商用電源４７０からの電力線は、ダイオードＤ１，Ｄ２を経て蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂの一方端子に接続される。蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂの他方端子は、ダイオードブリッジからなる整流回路４８の直流出力側の接地線に接続される。すなわち、誘導コイル４ｃと蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂとは接地線が共通に接続されている。

ダイオードＤ１，Ｄ２は、商用電源４７０からの交流電力を整流し、その整流した直流電力を蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂに供給する。蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂへの給電経路には、リレー５１ａ，５１ｂが接続される。リレー５１ａ，５１ｂはサブＣＰＵ１０ｂからの制御信号に応答してオン／オフされる。リレー５１ａ，５１ｂは、蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂへの給電経路を遮断可能な「開閉装置」を構成する。

サブＣＰＵ１０ｂにはさらに通信部５４ｂが電気的に接続され、メインＣＰＵ１０ａからの制御信号を通信部５４ｂで受信してその制御信号に従って各部を制御する。このとき、サブＣＰＵ１０ｂは、ＲＯＭ１１ｂに記憶されているプログラムを読み出してＲＡＭ１２ｂに展開しつつ実行するようにしてもよい。

すなわち、サブＣＰＵ１０ｂは、メインＣＰＵ１０ａからの制御信号に従ってＩＧＢＴ４５のオン／オフを制御することで、誘導コイル４ｃでの誘導加熱を制御する。このとき、同期検出部４３が商用電源４７０から供給される交流電力から同期信号を抽出し、サブＣＰＵ１０ｂに入力する。サブＣＰＵ１０ｂは、同期信号に基づくタイミングでＩＧＢＴ４５のオン／オフを制御する。

また、サブＣＰＵ１０ｂは、メインＣＰＵ１０ａからの制御信号に従ってリレー５１ａ，５１ｂのオン／オフを制御することで、蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂでの加熱および保温を制御する。

蓋ロック駆動部４４は蓋ロック部９を駆動させるための機構であり、サブＣＰＵ１０ｂはメインＣＰＵ１０ａからの制御信号に従って蓋ロック部９に施錠／解錠させるよう蓋ロック駆動部４４を制御する。

ファン駆動回路５８は冷却ファン１３を駆動させるための機構であり、サブＣＰＵ１０ｂはメインＣＰＵ１０ａからの制御信号に従って冷却ファン１３を駆動させるよう、ファン駆動回路５８を制御する。

温度検知回路４１は内鍋７内の温度を検知するための機構であり、温度センサ１５ａからのセンサ信号に基づいて温度を検知して、検知信号をサブＣＰＵ１０ｂに入力する。

リレー５１ｃは、商用電源４７０から供給された電力の、蓋ヒータ４ａ、保温ヒータ４ｂ、および誘導コイル４ｃへの供給を遮断する。リレー５１ｃの励磁コイルは、メイン制御系のメインＣＰＵ１０ａに接続される。メインＣＰＵ１０ａから励磁コイルに電力が供給されると、リレー５１ｃの接点が閉成（オフ）される。励磁コイルの非通電時には、リレー５１ｃに接点が開放（オン）される。すなわち、メイン制御系のメインＣＰＵ１０ａは、実行するプログラムに従って蓋ヒータ４ａ、保温ヒータ４ｂ、および誘導コイル４ｃへ電力の供給を直接遮断するための制御が可能となる。

＜加熱制御＞
上述したように、サブ制御系において、商用電源４７０からの交流電力は、整流回路４８により整流され、チョークコイル４２およびコンデンサ４９からなる平滑回路により平滑化されて誘導コイル４ｃおよび共振コンデンサ４６の並列回路に供給される。

また、商用電源４７０からの交流電力は、ダイオードＤ１，Ｄ２により整流され、その整流された直流電力が蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂに供給される。

サブＣＰＵ１０ｂは、メインＣＰＵ１０ａから入力される制御信号と、カレントトランス５９から入力される電流検出値と、同期検出部４３から入力される同期信号とに基づいて、これらの負荷に供給する電力を制御する。これにより、炊飯および保温の各工程において適切な加熱制御が行なわれる。

図９および図１０には、加熱制御の実行中における商用電源４７０から誘導コイル４ｃおよび蓋ヒータ４ａに供給される電流の流れが模式的に示される。図９および図１０において、ＩＧＢＴ４５およびリレー５１ａはいずれもオンされているものとする。なお、図示は省略するが、リレー５１ｂもオンすることにより、ダイオードＤ１，Ｄ２に対して蓋ヒータ４ａと並列に接続される保温ヒータ４ｂ（図８）に対しても電流が供給される。

図９を参照して、商用電源４７０から供給される交流電力の正の半周期では、正電力線ＡＣＬｐ、整流回路４８のダイオードＤ３、およびチョークコイル４２を通って誘導コイル４ｃに電流が供給される。この電流はＩＧＢＴ４５を流れると、整流回路４８のダイオードＤ６を通って負電力線ＡＣＬｎに還流される。以下では、誘導コイル４ｃに供給される電流を「Ｉｃｏｉｌ」とも表記する。

また、交流電力の正の半周期では、正電力線ＡＣＬｐ、ダイオードＤ２を通って蓋ヒータ４ａに電流が供給される。この電流は蓋ヒータ４ａを流れると、整流回路４８のダイオードＤ６を通って負電力線ＡＣＬｎに還流される。以下では、蓋ヒータ４ａに供給される電流を「Ｉｈｅａｔ」とも表記する。

負電力線ＡＣＬｎには、カレントトランス５９が介挿接続されている。カレントトランス５９は、負電力線ＡＣＬｎに流れる電流を検出する。図９に示すように、交流電力の正の半周期では、誘導コイル４ｃに流れる電流Ｉｃｏｉｌおよび蓋ヒータ４ａに流れる電流Ｉｈｅａｔの合計が負電力線ＡＣＬｎに流れる電流となる。すなわち、サブＣＰＵ１０ｂに入力されるカレントトランス５９の電流検出値Ｉは、電流Ｉｃｏｉｌおよび電流Ｉｈｅａｔの合計値となる（Ｉ＝Ｉｃｏｌｉ＋Ｉｈｅａｔ）。

正電力線ＡＣＬｐには同期検出部４３が接続されている。同期検出部４３は、商用電源４７０から供給される交流電力から同期信号を抽出してサブＣＰＵ１０ｂに出力する。具体的には、同期検出部４３は、正電力線ＡＣＬｐおよび接地ノードとの間に直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２と、トランジスタ４３０と、抵抗Ｒ３とを含む。トランジスタ４３０は、コレクタが抵抗Ｒ３を介して電源回路５０ｃ（図８）から電源電圧を受ける電源ノードに接続され、エミッタが接地ノードに接続され、かつ、ベースが抵抗Ｒ１およびＲ２の接続ノードに接続される。正電力線ＡＣＬｐの電圧は抵抗Ｒ１およびＲ２の直列回路によって分圧され、その分圧電圧がトランジスタ４３０のベースに入力される。

交流電力の正の半周期において、抵抗Ｒ１およびＲ２による分圧電圧がトランジスタ４３０がオンするときのベース−エミッタ間電圧より高くなると、トランジスタ４３０がオンされる。トランジスタ４３０がオンされることにより、同期検出部４３からはＬ（論理ロー）レベル（接地電圧レベルに相当）の同期信号が出力される。

これに対して、図１０を参照して、商用電源４７０から供給される交流電力の負の半周期では、負電力線ＡＣＬｎ、整流回路４８のダイオードＤ５、およびチョークコイル４２を通って誘導コイル４ｃに電流が供給される。この電流はＩＧＢＴ４５を流れると、整流回路４８のダイオードＤ４を通って正電力線ＡＣＬｐに還流される。

また、負電力線ＡＣＬｎ、ダイオードＤ１を通って蓋ヒータ４ａに電流が供給される。この電流は蓋ヒータ４ａを流れると、整流回路４８のダイオードＤ４を通って正電力線ＡＣＬｐに還流される。

ここで、図１０に示すように、交流電力の負の半周期では、誘導コイル４ｃに流れる電流Ｉｃｏｉｌが負電力線ＡＣＬｎに流れる電流となる。すなわち、サブＣＰＵ１０ｂに入力されるカレントトランス５９の電流検出値Ｉは、電流Ｉｃｏｉｌとなる（Ｉ＝Ｉｃｏｉｌ）。

同期検出部４３では、抵抗Ｒ２およびＲ３による分圧電圧が負の電圧となるため、トランジスタ４３０はオンされない。トランジスタ４３０がオフ状態に維持されることにより、同期検出部４３からはＨ（論理ハイ）レベル（電源電圧レベルに相当）の同期信号が出力される。

本実施の形態では、カレントトランス５９は、負電力線ＡＣＬｎ上であって、負電力線ＡＣＬｎおよびダイオードＤ１の接続ノードと、負電力線ＡＣＬｎおよび整流回路４８の接続ノードとの間に配される。これにより、カレントトランス５９は、上述したように、交流電力の正の半周期では誘導コイル４ｃに流れる電流Ｉｃｏｉｌおよび蓋ヒータ４ａに流れる電流Ｉｈｅａｔの合計値を検出する一方で、交流電力の負の半周期では誘導コイル４ｃに流れる電流Ｉｃｏｉｌのみを検出することができる。

なお、図示は省略するが、カレントトランス５９を、正電力線ＡＣＬｐ上であって、正電力線ＡＣＬｐおよびダイオードＤ２の接続ノードと、正電力線ＡＣＬｐおよび整流回路４８の接続ノードとの間に配するように構成してもよい。この場合、カレントトランス５９は、交流電力の正の半周期において誘導コイル４ｃに流れる電流Ｉｃｏｉｌを検出し、交流電力の負の半周期において誘導コイル４ｃに流れる電流Ｉｃｏｉｌおよび蓋ヒータ４ａに流れる電流Ｉｈｅａｔの合計値を検出することとなる。

サブＣＰＵ１０ｂは、カレントトランス５９による電流検出値および同期検出部４３からの同期信号を受けると、同期信号がＬレベルのときの電流検出値を電流Ｉｃｏｉｌおよび電流Ｉｈｅａｔの合計値として取得する。また、同期信号がＨレベルのときの電流検出値を電流Ｉｃｏｉｌとして取得する。さらに、サブＣＰＵ１０ｂは、上記の合計値から電流Ｉｃｏｉｌを差し引くことで蓋ヒータ４ａに流れる電流Ｉｈｅａｔを取得できる。すなわち、単一のカレントトランス５９の電流検出値に基づいて、電流Ｉｃｏｉｌおよび電流Ｉｈｅａｔの各々を取得することができる。

サブＣＰＵ１０ｂは、電流Ｉｃｏｉｌおよび電流Ｉｈｅａｔを取得すると、同期信号に基づくタイミングでＩＧＢＴ４５のオン／オフを制御するとともに、リレー５１ａ，５１ｂのオン／オフを制御する。以下、上述のカレントトランス５９による電流検出値に応じたサブＣＰＵ１０ｂにおける加熱制御について説明する。

図１１は、整流回路４８の出力電圧、カレントトランス５９の電流検出値、および同期信号の時間的な変化を示す図である。

上述したように、整流回路４８では、交流電力の正の半周期にダイオードＤ３，Ｄ６が導通し、負の半周期にダイオードＤ４，Ｄ５が導通することによって、出力電圧が図１１に示すような波形となる。また、同期検出部４３から出力される同期信号は、交流電力の正の半周期ではＬレベルを示す一方で、負の半周期ではＨレベルを示す。

さらに、カレントトランス５９による電流検出値は、交流電力の正の半周期では電流Ｉｃｏｉｌおよび電流Ｉｈｅａｔの合計値を示し、負の半周期では電流Ｉｃｏｉｌを示す。

サブＣＰＵ１０ｂは、カレントトランス５９による電流検出値から電流Ｉｃｏｉｌを取得すると、その取得した電流Ｉｃｏｉｌに基づいてＩＧＢＴ４５のオンデューティ比を設定する。ＩＧＢＴ４５のオンデューティ比とは、ＩＧＢＴ４５のオン時間とオフ時間との合計時間に対するオン時間の割合を示す。サブＣＰＵ１０ｂは、同期信号に基づき交流電力の半周期ごとにＩＧＢＴ４５のオンデューティー比を設定する。

具体的には、サブＣＰＵ１０ｂは、炊飯および保温の各工程において、メインＣＰＵ１０ａから誘導コイル４ｃに供給される電力を指示する制御信号を受ける。そして、サブＣＰＵ１０ｂは、制御信号により指示される電力が誘導コイル４ｃに供給されるように、電流Ｉｃｏｉｌに応じてＩＧＢＴ４５のオンデューティー比を設定する。サブＣＰＵ１０ｂは、設定されたオンデューティー比に従って交流電力の半周期ごとにＩＧＢＴ４５のオン／オフを制御する。

ＩＧＢＴ４５がオンされて誘導コイル４ｃが通電されると、誘導コイル４および共振コンデンサ４６の並列回路に共振が生じる。これにより、ＩＧＢＴ４５のコレクタ−エミッタ間に印加される電圧が変化するため、ＩＧＢＴ４５のコレクタ電圧は、図１１に示すような動作波形を示す。ＩＧＢＴ４５のコレクタ電圧は、ＩＧＢＴ４５のオンデューティー比を大きくするに従って増大する。また、ＩＧＢＴ４５のオンデューティー比を大きくするに従ってＩＧＢＴ４５に供給される電流が増大する。

サブＣＰＵ１０ｂは、上述したＩＧＢＴ４５のオンオフ制御の実行中において、カレントトランス５９の電流検出値と予め設定された判定値Ｉｔｈとを比較する。この判定値Ｉｔｈは、たとえば、電源コード４７の定格電流に基づいて設定される。そして、サブＣＰＵ１０ｂは、その比較結果に応じてリレー５１ａ，５１ｂのオン／オフを制御する。

具体的には、サブＣＰＵ１０ｂは、電流Ｉｃｏｉｌおよび電流Ｉｈｅａｔの合計値が判定値Ｉｔｈに達したと判定されると（図１１の時刻ｔ５）、リレー５１ａ，５１ｂをオフする（時刻ｔ６）。これにより、蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂへの給電経路を遮断する。蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂの通電を停止したことによって電流Ｉｈｅａｔが零となるため、カレントトランス５９の電流検出値は判定値Ｉｔｈよりも小さい値に低下する。なお、リレー５１ａ，５１ｂのいずれか一方をオフすることにより、蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂの一方への給電経路を遮断するように構成してもよい。

このように、電流Ｉｃｏｉｌおよび電流Ｉｈｅａｔの合計値と判定値Ｉｔｈとの比較結果に応じて蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂの通電制御を行なうことにより、各工程に適した誘導コイル４ｃによる誘導加熱を実行しつつ、電源コード４７に過電流が流れるのを回避できる。

以上説明したように、この発明の実施の形態による電気機器によれば、商用電源４７０に対して並列に接続された整流回路４８（ダイオードブリッジ）およびダイオードＤ１，Ｄ２のそれぞれから整流された直流電力を受ける誘導コイル４ｃと蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂとの接地線を共通に接続し、かつ、交流電力を伝達するための電力線および整流回路４８の接続ノードと、電力線およびダイオードＤ１，Ｄ２の接続ノードとの間に電流検出部（カレントトランス５９）を設けることにより、誘導コイル４ｃに流れる電流と、誘導コイル４ｃ、蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂに流れる電流の合計値とを交流電力の半周期ごとに交互に検出することができる。これにより、単一の電流検出部による電流検出値に基づいて、誘導コイル４ｃの通電制御と蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂの通電制御とが実行可能となる。

なお、上記の実施の形態において、整流回路４８はこの発明における「ダイオードブリッジ」に対応し、誘導コイル４ｃはこの発明における「第１の負荷」の一実施例に対応する。また、ダイオードＤ１，Ｄ２はこの発明における「整流器」の一実施例に対応し、蓋ヒータ４ａおよび保温ヒータ４ｂはこの発明における「第２の負荷」の一実施例に対応し、カレントトランス５９はこの発明における「電流検出部」の一実施例に対応する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 炊飯器本体、２ 蓋体、２ａ 蒸気排出口、３ 開ボタン、４ａ 蓋ヒータ、４ｂ 保温ヒータ、４ｃ 誘導コイル、５ 液晶表示部、６ 操作スイッチ、７ 内鍋、８ 被係止部、９ 蓋ロック部、１０ａ メインＣＰＵ、１０ｂ サブＣＰＵ、１１ａ，１１ｂ ＲＯＭ、１２ａ，１２ｂ ＲＡＭ、１３ 冷却ファン、１４ ブザー、１５ａ 温度センサ、１５ｂ 重量センサ、１６ タイマー、２１ 外蓋、２２ 内蓋、２３ 係止部、２４ 撹拌モータ、２５ 回転体、２７ 蓋体側部材、２８ 内鍋側部材、２９ 回転軸、３０ 撹拌体兼用傘ギア、３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ 第１撹拌体用ギア、３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ 第２撹拌体用ギア、３４Ａ 第１撹拌体用回転軸、３４Ｂ 第２撹拌体用回転軸、４０ 絶縁トランス、４１ 温度検知回路、４２ チョークコイル、４３ 同期検出部、４４ 蓋ロック駆動部、４５ ＩＧＢＴ、４６ コンデンサ、４７ 電源コード、４８ 整流回路、４９ 共振コンデンサ、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ 電源回路、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ リレー、５２ 発振回路、５３ リセット回路、５４ａ，５４ｂ 通信部、５５ 着脱検知部、５６ 蓋開閉検知部、５７ モータ駆動回路、５８ ファン駆動回路、５９ カレントトランス、６１ インジケータ、１００ 炊飯器、４７０ 商用電源。

Claims (4)

1. 交流電源から供給される交流電力を整流して直流電力に変換するダイオードブリッジと、
   前記ダイオードブリッジからの直流電力を受けて駆動する第１の負荷と、
   前記交流電源に対して前記ダイオードブリッジと並列に接続され、前記交流電源から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する整流器と、
   前記整流器からの直流電力を受けて駆動する第２の負荷とを備え、
   前記第１の負荷および前記第２の負荷は、接地線が共通に接続され、
   前記交流電源からの交流電力を伝達するための電力線上であって、前記ダイオードブリッジの入力側の接続ノードの一方と前記整流器の接続ノードとの間に設けられ、前記電力線に流れる電流を検出するための電流検出部と、
   前記電流検出部からの電流検出値に基づいて前記第１および第２の負荷の通電制御を行なう制御回路とをさらに備える、電気機器。
2. 前記電流検出部は、前記交流電源から供給される交流電力の第１の半周期において前記第１の負荷に流れる電流を検出し、前記交流電力の前記第１の半周期と逆位相の第２の半周期において前記第１および第２の負荷に流れる電流の合計値を検出する、請求項１に記載の電気機器。
3. 前記交流電源から供給される交流電力から同期信号を抽出するための同期検出部をさらに備え、
   前記制御回路は、前記同期検出部からの前記同期信号に基づいて、前記第１の半周期において前記第１の負荷の通電制御を行なうとともに、前記第２の半周期において前記第２の負荷の通電制御を行なう、請求項２に記載の電気機器。
4. 前記制御回路は、前記第２の半周期における電流検出値が所定の判定値に達した場合には、前記第１の負荷の通電制御を行なう一方で、前記第２の負荷の通電を停止する、請求項３に記載の電気機器。

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