JP5945723B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭に使用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と、前記加熱コイルに高周波電流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、前記スイッチング手段の両端電圧を検知するピーク電圧検知手段と、交流電源から炊飯器に供給される入力電流を検知する入力電流検知手段とから構成され、前記ピーク電圧検知手段の出力と前記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、前記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、前記コイル電流検知手段の出力と前記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６は、特許文献１に記載された従来の炊飯器のシステム図を示すものである。図６に示すように、交流電源３５と、入力電流検知手段４３を構成するカレントトランス４４と、ＩＧＢＴなどで構成されたスイッチング手段３４と、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から構成されたピーク電圧検知手段５１と、入力電流検知手段４３とピーク電圧検知手段５１の出力値に応じてスイッチング手段３４のオン時間を制御するマイクロコンピュータなどで構成された制御手段５２から構成されている。

また、交流電源の電圧が、インバータ回路が正常に動作する値よりも大きいか小さいかを検知する過電圧検知回路を備え、電圧が高いと判断した場合、インバータの動作を停止するように制御しているものもある（例えば、特許文献４参照）。

また、商用電源の電圧を検知する電圧検知手段を備え、検知電圧が一定電圧以下のときに、インバータの動作を停止するように制御しているものもある（例えば、特許文献５参照）。

また、電源電圧を監視し、電源電圧の異常電圧を検知する電源異常検知回路を備え、電源異常を検知すると、インバータの動作を停止するように制御しているものもある（例えば、特許文献６参照）。

特公昭６１−２６３０６号公報 特開平５−１１４４７２号公報 特開２００３−１３５２７２号公報 特開平５−１１４４７３号公報 特開２００７−２８９３０４号公報 特公平４−７１３１８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、スイッチング手段のオン時間は、入力電流を一定にするようにスイッチング手段のオン時間を設定しているため、交流電源の電圧が低下すると、その電圧で入力電流を一定にするよう、交流電源電圧が定格電圧で動作している状態でのオン時間よりも長く設定される。この状態で、交流電源電圧が定格電圧に復帰した場合、復帰した瞬間は、オン時間設定手段が、交流電源電圧が低下した状態のオン時間で設定されたまま、動作することになる。

そのため、定格電圧復帰時には、入力電流検知手段の出力値と前記入力電流設定手段の出力値が同じになるまでの時間は、電流設定手段で設定する入力電流以上の電流を流し、また、スイッチング手段のオン時間が長くなっているために、スイッチング手段に印加される共振電圧が高くなることにより、スイッチング手段の定格電圧以上の電圧が印加される、もしくは、炊飯器の内部で使用している電子部品や半導体部品の定格電流値を超えることで、部品が破壊したり、劣化したり、寿命が短くなるという課題があった。

また、交流電源に異常が発生した場合を想定し、交流電源の電圧を検出するための検知回路や、交流電源電圧の異常電圧を検知する電源異常検知回路を備える必要があり、部品点数が増える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、交流電源の電圧を検出するための検知回路や、交流電源電圧の異常電圧を検知する電源異常検知回路を必要とせず、交流電源電圧の異常低下を検知し、電圧復帰時の部品保護ができる炊飯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、本発明の炊飯器は、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、前記入力電流の目標値を設定する入力電流設定手段と、前記スイッチング手段のオン時間を設定するオン時間設定手段と、一定の時間におけるオン時間の変化量の最大値を設定する最大オン時間変化量設定手段と、前記入力電流検知手段の出力値と前記入力電流設定手段の出力値に応じて前記オン時間設定手段のオン時間と前記スイッチング手段の通電動作を制御する制御手段とを備え、前
記制御手段は、前記オン時間設定手段により設定したオン時間の一定時間における変化量が前記最大オン時間変化量設定手段の設定オン時間以上の変化量になると、前記スイッチング手段の通電動作を停止するようにしたものである。

これによって、交流電源電圧が低下するとスイッチング手段のオン時間設定手段により設定したオン時間が大きくなるため、設定したオン時間の一定時間における変化量が、前記最大オン時間変化量設定手段の設定オン時間以上のオン時間になると、交流電源の電圧が瞬間に一定以下の電圧値まで低下したと制御手段は判断し、前記スイッチング手段の通電動作を停止するので、交流電源の電圧を検出するための検知回路や、交流電源電圧の異常電圧を検知する電源異常検知回路を必要とせず、交流電源電圧の瞬間的な異常低下を検知し、電圧復帰時の部品保護ができることとなる。

本発明の炊飯器は、スイッチング手段のオン時間設定手段により設定したオン時間により、交流電源の電圧が低いと判断し、スイッチング手段の通電動作を停止することで、交流電源電圧が正常に戻った場合に、炊飯器の内部で使用電子部品や半導体部品が破壊したり、劣化したり、寿命が短くなることを防止することができる。

本発明の実施の形態１における炊飯器の主要部システム構成図 本発明の実施の形態１における炊飯器の主要部の動作タイミングチャート 本発明の実施の形態１における炊飯器のスイッチング手段のオン時間と入力電流の関係を示すグラフ 本発明の実施の形態２における炊飯器の主要部システム図 本発明の実施の形態２におけるスイッチング手段のオン時間と入力電流の関係を示すグラフ 従来の炊飯器のシステム図

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、前記入力電流の目標値を設定する入力電流設定手段と、前記スイッチング手段のオン時間を設定するオン時間設定手段と、一定の時間におけるオン時間の変化量の最大値を設定する最大オン時間変化量設定手段と、前記入力電流検知手段の出力値と前記入力電流設定手段の出力値に応じて前記オン時間設定手段のオン時間と前記スイッチング手段の通電動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記オン時間設定手段により設定したオン時間の一定時間における変化量が前記最大オン時間変化量設定手段の設定オン時間以上の変化量になると、前記スイッチング手段の通電動作を停止するものである。

これによって、交流電源の電圧が低下するとスイッチング手段のオン時間設定手段により設定したオン時間が大きくなるため、設定したオン時間の一定時間における変化量が、前記最大オン時間変化量設定手段の設定オン時間以上のオン時間になると、交流電源電圧が瞬間に一定以下の電圧値まで低下したと制御手段は判断し、前記スイッチング手段の通電動作を停止するので、交流電源の電圧を検出するための検知回路や、交流電源電圧の異常電圧を検知する電源異常検知回路を必要とせず、交流電源電圧の瞬間的な異常低下を検知し、交流電源電圧が正常に戻った場合に、炊飯器の内部で使用電子部品や半導体部品が破壊したり、劣化したり、寿命が短くなることを防止できる。

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、本発明の第１の実施の形態における炊飯器の主要部システム構成図である。

図１において、鍋１は、加熱手段である加熱コイル２と磁気結合している。共振用コンデンサ３は、加熱コイル２に並列接続しており、加熱コイル２と並列共振回路を構成している。

スイッチング手段であるスイッチング素子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されている。本実施の形態において、加熱コイル２に高周波電流を供給するインバータ手段であるインバータ回路５は共振用コンデンサ３，スイッチング素子４で構成されている。

整流手段６は、整流素子であるダイオードブリッジ７とチョークコイル８と高周波平滑用コンデンサ９で構成されており、交流電源１０を整流平滑し、略直流電圧をインバータ回路５に供給する。

また、チョークコイル８は、インバータ回路５の高周波電流成分が交流電源１０側に高周波ノイズとして漏れることを防止している。

入力電流検知手段１１は、カレントトランス１２、抵抗１３、ダイオードブリッジ１４、電解コンデンサ１５で構成されており、交流電源１０と整流手段６の間に接続されたカレントトランス１２の交流出力信号をダイオードブリッジ１４，電解コンデンサ１５で構成する整流平滑回路で直流信号に変換している。

抵抗１３は、カレントトランス１２の出力電圧値を調整するためのものである。この入力電流検知手段１１により、前記交流電源１０より供給される入力電流Ｉｉｎを検出することができるのである。

駆動手段１６は、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタを使用したプッシュプル回路で構成されており、マイクロコンピュータ１７内のＰＷＭ回路１８がハイパルスを出力している時にスイッチング素子４を構成しているＩＧＢＴにハイ電圧を出力する。

このハイ電圧がスイッチング素子４に印加されている間、スイッチング素子４は導通状態となり、高周波平滑用コンデンサ９に充電されたエネルギーを加熱コイル２に高周波電流として供給する。

マイクロコンピュータ１７は、内部のＲＯＭに予め複数の入力電流Ｉｉｎ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入力電流設定手段１９と、スイッチング素子４のスイッチングオン時間を設定するオン時間設定手段２０と、入力電流検知手段１１の出力電圧をＡＤ変換器に入力し、その入力値と入力電流設定手段１９の出力値を比較してオン時間設定手段２０で設定するスイッチング手段のオン時間を制御する制御手段２１と、オン時間設定手段２０で設定したオン時間をハイパルスで出力するＰＷＭ回路１８と、スイッチング手段であるスイッチング素子４のオン時間を設定するオン時間設定手段２０の設定オン時間の最大値を記憶する最大オン時間設定手段２２を備えている。

制御手段２１は、オン時間設定手段２０で設定したオン時間が、最大オン時間設定手段
２２に設定されたオン時間以上に設定されると、ＰＷＭ回路１８がハイパルスを出力するのを禁止し、スイッチング素子４のスイッチング通電動作を停止する。

また、同期信号出力手段２３は、スイッチング手段であるスイッチング素子４のＩＧＢＴのコレクタ電圧を検知する第一の抵抗分圧回路２４と、整流手段６の出力電圧を検知する第二の抵抗分圧回路２５と、第一の抵抗分圧回路２４と第二の抵抗分圧回路２５の出力を比較する比較回路２６により構成されている。

比較回路２６はコンパレータで構成され、第一の抵抗分圧回路２４の出力が第二の抵抗分圧回路２５の出力より大の時はローを出力し、第一の抵抗分圧回路２４の出力が第二の抵抗分圧回路２５の出力より小の時にはハイを出力する。

この同期信号出力手段２３の出力は、ＰＷＭ回路１８に入力し、ＰＷＭ回路１８は、この出力信号のロー出力からハイ出力に切り替るのを検知し、ハイパルスを出力する。なお、第一の抵抗分圧回路２４の分圧比と第二の抵抗分圧回路２５の分圧比は異なっている。これは、スイッチング素子４のスイッチングタイミングを最適にするためである。

以上のように構成された炊飯器について、図２及び図３を参照しながら以下その動作、作用を説明する。

図２は、本発明の第１の実施の形態における炊飯器のスイッチング素子４及び各構成手段の動作時の電圧電流の関係を示す動作タイミングチャートである。

図２（ａ）はスイッチング手段を構成するスイッチング素子４（ＩＧＢＴ）のコレクタ電圧（Ｖｃｅ）、図２（ｂ）はスイッチング素子４（ＩＧＢＴ）の電流（Ｉｃ）、図２（ｃ）は第一の抵抗分圧回路２４の出力電圧（Ｖｃｅ２）、図２（ｄ）は第二の抵抗分圧回路２５の出力電圧（Ｖｉｎ２）、図２（ｅ）は比較回路２６の出力電圧、図２（ｆ）はＰＷＭ回路１８の出力を示している。

図２（ｆ）に示すようにＰＷＭ回路１８がハイ信号を出力すると、駆動手段１６を介してスイッチング素子４がオンし、加熱コイル２を通じて電流が流れる。この時、スイッチング素子４に流れる電流（Ｉｃ）は図２（ｂ）のように、時間とともに上昇する。スイッチング素子４に流れる電流の時間変化量ｄＩ／ｄｔは加熱コイル２に印加される電圧Ｖ_Ｌと加熱コイルのインダクタンスをＬとすると、
［数式１］ ｄＩ／ｄｔ＝Ｖ_Ｌ／Ｌ
となる。

オン時間がオン時間設定手段２０により設定されたオン時間（Ｔｏｎ）になると、ＰＷＭ回路１８はロー信号を出力し、駆動手段１６を介してスイッチング素子４がオフになる。

これにより、加熱コイル２に流れる電流が共振コンデンサ３に流れ、図２（ａ）に示すようにスイッチング素子４（ＩＧＢＴ）のコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が上昇する。

第一の抵抗分圧回路２４の出力電圧（Ｖｃｅ２）は図２（ｃ）のようにスイッチング素子４のコレクタ電圧（Ｖｃｅ）に比例した波形を示している。

スイッチング素子４のコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が高くなると、第一の抵抗分圧回路２４の出力電圧（Ｖｃｅ２）が第二の抵抗分圧回路２５の出力電圧（Ｖｉｎ２）より高くなり、図２（ｅ）に示すように比較回路２６の出力がローとなる。

その後、加熱コイル２と共振コンデンサ３の共振によりスイッチング素子４のコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が低下し、第一の抵抗分圧回路２４の出力電圧（Ｖｃｅ２）が第二の抵抗分圧回路２５の出力電圧（Ｖｉｎ２）より小さくなり、比較回路２６の出力がハイとなる。図２（ｆ）に示すようにＰＷＭ回路１８は、比較回路２６のハイ出力を受けて、再びハイ信号を出力する。

この動作を繰り返すことで、スイッチング素子４を高速でスイッチングし、加熱コイル２に高周波電力を供給することができ、スイッチング素子４のオン時間を大きくすると、スイッチング素子４の電流（Ｉｃ）と加熱コイル２に流れる電流が大きくなり、高周波電力すなわち、入力電流Ｉｉｎが大きくなる。それと同時に、スイッチング素子４のコレクタ電圧（Ｖｃｅ）も高くなる。

図３は、本発明の第１の実施の形態におけるスイッチング手段のオン時間と入力電流の関係を示すグラフであり、交流電源１０より供給される入力電流Ｉｉｎとオン時間設定手段２０により設定されたオン時間（Ｔｏｎ）の関係を示すグラフである。

交流電源１０の電源電圧Ｖｉｎが一定電圧（例えばＶｉｎ＝１００Ｖ）では、入力電流Ｉｉｎは、オン時間設定手段２０で設定されるオン時間（Ｔｏｎ）が長いほど、入力電流Ｉｉｎが大きくなることを示している。

具体的には、交流電源電圧Ｖｉｎ＝１００Ｖにおいて入力電流Ｉｉｎを１２Ａ供給するためには、オン時間はＴｏｎ１（点ａ）が必要であり、オン時間がＴｏｎ２まで伸びると、入力電流Ｉｉｎは１４Ａ（点ｂ）まで上昇する。

また、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が低いと、同じオン時間（Ｔｏｎ）では、入力電力（Ｉｉｎ）が低くなることを示している。具体的には、交流電源電圧Ｖｉｎ＝８０Ｖにおいて、交流電源電圧Ｖｉｎ＝１００Ｖで入力電流Ｉｉｎを１２Ａ供給するために必要であったオン時間Ｔｏｎ１（点ａ）では、入力電流（Ｉｉｎ）は、Ｉｉｎ＝１０Ａ（点ｃ）まで低下する。

すなわち、交流電源電圧Ｖｉｎ＝８０Ｖにおいて、入力電流（Ｉｉｎ）を１２Ａまで供給するためには、オン時間（Ｔｏｎ）をＴｏｎ２（点ｄ）まで延ばす必要がある。

ここで、交流電源１０が、電源異常により、定格電圧１００Ｖから８０Ｖまで低下し、その後、定格電圧まで復帰した場合の、オン時間（Ｔｏｎ）と入力電流（Ｉｉｎ）の関係を説明する。

交流電源電圧（Ｖｉｎ）が１００Ｖで、炊飯器が炊飯動作を開始し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａになるように、入力電流設定手段１９の目標値が設定されている場合に、オン時間設定手段２０は、オン時間（Ｔｏｎ）をＴｏｎ１（点ａ）に設定して、ＰＷＭ回路１８にオン時間を出力し、そのオン時間Ｔｏｎ１の間、駆動手段１６により、スイッチング手段であるスイッチング素子４を通電する。

この状態で、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が８０Ｖまで低下すると、低下した瞬間はオン時間Ｔｏｎ１でスイッチング素子４を通電するために、入力電流（Ｉｉｎ）は１０Ａ（点ｃ）まで低下する。

制御手段２１は、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも低下したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定
手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ２（点ｄ）まで延ばす。

その後、このオン時間Ｔｏｎ２（点ｄ）で駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電動作し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａで動作する。

この状態で、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が元の定格電圧１００Ｖに復帰すると、復帰した瞬間は、オン時間Ｔｏｎ２でスイッチング素子４を通電するために、入力電流（Ｉｉｎ）は１４Ａ（点ｂ）まで上昇する。

このとき、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４には、入力電流（Ｉｉｎ）が１４Ａになるように、電流（Ｉｃ）とコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が印加されてしまう。

制御手段２１は、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも上昇したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ１（点ａ）まで短くする。

その後、このオン時間Ｔｏｎ１（点ａ）で駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電動作し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａで動作する。

このように、交流電源１０が電源異常により、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が定格電圧１００Ｖから８０Ｖまで低下し、その後、定格電圧まで復帰した場合、入力電流Ｉｉｎは、入力電流設定手段１９により設定されている目標値１２Ａに対して、復帰時に一瞬ではあるが、１４Ａまで上昇する。

そして、この状態では、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４、整流手段６を構成するダイオードブリッジ７とチョークコイル８と高周波平滑用コンデンサ９等の部品は、許容電流（たとえばＩｃ）と耐圧（たとえばコレクタ電圧Ｖｃｅ）以内で動作する設計としている。

一方、交流電源１０が、電源異常により、定格電圧１００Ｖから７０Ｖまで低下し、その後、定格電圧まで復帰した場合の、オン時間（Ｔｏｎ）と入力電流（Ｉｉｎ）の関係を説明する。

交流電源電圧（Ｖｉｎ）が１００Ｖで、炊飯器が炊飯動作を開始し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａになるように、入力電流設定手段１９の目標値が設定されている場合に、オン時間設定手段２０は、オン時間（Ｔｏｎ）をＴｏｎ１（点ａ）に設定して、ＰＷＭ回路１８にオン時間を出力し、そのオン時間Ｔｏｎ１の間駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電する。

この状態で、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が７０Ｖまで低下すると、低下した瞬間はオン時間Ｔｏｎ１でスイッチング素子４を通電するために、入力電流（Ｉｉｎ）は９Ａ（点ｅ）まで低下する。

制御手段２１は、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも低下したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ３（点ｆ）まで延ばす。

その後、このオン時間Ｔｏｎ３（点ｆ）で駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電動作し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａで動作する。

この状態で、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が元の定格電圧１００Ｖに復帰すると、復帰した瞬間は、オン時間Ｔｏｎ３でスイッチング素子４を通電するために、入力電流（Ｉｉｎ）は１５．５Ａ（点ｇ）まで上昇する。

このとき、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４には、入力電流（Ｉｉｎ）が１５．５Ａになるように、電流（Ｉｃ）とコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が印加されてしまう。

制御手段２１は、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも上昇したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ１（点ａ）まで短くする。その後、このオン時間Ｔｏｎ１（点ａ）で駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電動作し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａで動作する。

このように、交流電源１０が電源異常により、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が定格電圧１００Ｖから７０Ｖまで低下し、その後、定格電圧まで復帰した場合、入力電流Ｉｉｎは、入力電流設定手段１９により設定されている目標値１２Ａに対して、復帰時に一瞬ではあるが、１５．５Ａまで上昇する。

そして、この状態では、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４、整流手段６を構成するダイオードブリッジ７とチョークコイル８と高周波平滑用コンデンサ９等の部品は、許容電流（たとえばＩｃ）と耐圧（たとえばコレクタ電圧Ｖｃｅ）以内で動作させる設計ができなくなる。

具体的には、スイッチング素子４のコレクタ電圧（Ｖｃｅ）耐圧保証が１０００Ｖに対して、交流電源１０の交流電源電圧（Ｖｉｎ）が定格電圧１００Ｖ時に入力電流（Ｉｉｎ）を１２Ａを流すために、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）がＴｏｎ１でスイッチング素子４をスイッチング動作するとコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が７５０Ｖ印加される場合、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）がＴｏｎ２まで伸びて入力電流（Ｉｉｎ）が１４Ａ流れたときには、コレクタ電圧（Ｖｃｅ）が９５０Ｖ印加される。

さらに、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）がＴｏｎ３まで伸びて入力電流（Ｉｉｎ）が１５．５Ａ流れたときには、コレクタ電圧（Ｖｃｅ）が１０００Ｖ印加されてしまい、コレクタ電圧（Ｖｃｅ）耐圧保証の限界動作となる。

すなわち、オン時間設定手段２０で設定されたオン時間（Ｔｏｎ）がＴｏｎ３まで長くなった場合、スイッチング素子４が破壊する可能性があることを示しているため、そのＴｏｎ時間（Ｔｏｎ３）ではスイッチング素子４をスイッチング動作しないようにする必要がある。

したがって、最大オン時間設定手段２２に設定するオン時間を、上記のオン時間Ｔｏｎ３よりも小さい値であるＴｏｎ２に設定し、制御手段２１は、オン時間設定手段２０で設定されたオン時間（Ｔｏｎ）が、最大オン時間設定手段２２に設定するオン時間Ｔｏｎ２以上に設定されると、ＰＷＭ回路１８がハイパルスを出力するのを禁止し、スイッチング素子４のスイッチング通電動作を停止する。

以上のように、本実施の形態においては、交流電源１０から入力する入力電流Ｉｉｎを、入力電流設定手段１９で設定した電流とするように、入力電流検知手段１１の出力値と入力電流設定手段１９の出力値に応じてオン時間設定手段２０のオン時間Ｔｏｎを変更し、そのＴｏｎ時間でスイッチング素子４を通電制御し、オン時間設定手段２０で設定されたオン時間（Ｔｏｎ）が、最大オン時間設定手段２２に設定された一定のオン時間に以上に設定された場合、ＰＷＭ回路１８がハイパルスを出力するのを禁止し、スイッチング素子４のスイッチング通電動作を停止することにより、交流電源１０の電圧が低下するとスイッチング素子４のオン時間設定手段２０により設定したオン時間が大きくなるため、設定したオン時間が前記最大オン時間設定手段２２の設定オン時間以上のオン時間になると、交流電源電圧が一定以下の電圧値まで低下したと制御手段は判断し、その後、交流電源電圧が元の定格電圧に復帰した場合に、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４、整流手段６を構成するダイオードブリッジ７とチョークコイル８と高周波平滑用コンデンサ９等の部品が、性能保証以上で動作しないようにスイッチング素子４の通電動作を停止するので、交流電源の電圧を検出するための検知回路や、交流電源電圧の異常電圧を検知する電源異常検知回路を必要とせず、交流電源電圧の異常低下を検知し、交流電源電圧が正常に戻った場合に、炊飯器の内部で使用電子部品や半導体部品が破壊したり、劣化したり、寿命が短くなることを防止できる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における炊飯器の主要部システム図である。

図４において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、具体的な説明は実施の形態１と同じになるため省略する。

図４において、マイクロコンピュータ１７は、内部のＲＯＭに予め複数の入力電流Ｉｉｎ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入力電流設定手段１９と、スイッチング素子４のスイッチングオン時間を設定するオン時間設定手段２０と、入力電流検知手段１１の出力電圧をＡＤ変換器に入力し、その入力値と入力電流設定手段１９の出力値を比較してオン時間設定手段２０で設定するスイッチング手段のオン時間を制御する制御手段２１と、オン時間設定手段２０で設定したオン時間をハイパルスで出力するＰＷＭ回路１８と、スイッチング素子４のオン時間を設定するオン時間設定手段２０の設定オン時間が、一定の時間において変化する量の最大値を設定する最大オン時間変化量設定手段２７を備えている。

制御手段２１は、オン時間設定手段２０で設定したオン時間の変化量が、最大オン時間変化量設定手段２７に設定されたオン時間変化量以上の変化量になると、ＰＷＭ回路１８がハイパルスを出力するのを禁止し、スイッチング素子４のスイッチング通電動作を停止する。

以上のように構成された炊飯器について、図５を参照しながら以下その動作、作用を説明する。

図５は、交流電源１０より供給される入力電流Ｉｉｎとオン時間設定手段２０により設定されたオン時間（Ｔｏｎ）の関係を示すグラフである。

交流電源１０の電源電圧Ｖｉｎが一定電圧（例えばＶｉｎ＝１００Ｖ）では、入力電流Ｉｉｎは、オン時間設定手段２０で設定されるオン時間（Ｔｏｎ）が長いほど、入力電流Ｉｉｎが大きくなることを示している。

具体的には、交流電源電圧Ｖｉｎ＝１００Ｖにおいて入力電流Ｉｉｎを１２Ａ供給するためには、オン時間はＴｏｎ１（点ａ）が必要であり、オン時間がＴｏｎ２まで伸びると、入力電流Ｉｉｎは１４Ａ（点ｂ）まで上昇する。

また、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が低いと、同じオン時間（Ｔｏｎ）では、入力電力（Ｉｉｎ）が低くなることを示している。具体的には、交流電源電圧Ｖｉｎ＝８０Ｖにおいて、交流電源電圧Ｖｉｎ＝１００Ｖで入力電流Ｉｉｎを１２Ａ供給するために必要であったオン時間Ｔｏｎ１（点ａ）では、入力電流（Ｉｉｎ）は、Ｉｉｎ＝１０Ａ（点ｃ）まで低下する。

すなわち、交流電源電圧Ｖｉｎ＝８０Ｖにおいて、入力電流（Ｉｉｎ）を１２Ａまで供給するためには、オン時間（Ｔｏｎ）をＴｏｎ２（点ｄ）まで延ばす必要がある。

ここで、交流電源１０が、電源異常により、定格電圧１００Ｖから８０Ｖまで低下し、その後、定格電圧まで復帰した場合の、オン時間（Ｔｏｎ）と入力電流（Ｉｉｎ）の関係を説明する。

交流電源電圧（Ｖｉｎ）が１００Ｖで、炊飯器が炊飯動作を開始し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａになるように、入力電流設定手段１９の目標値が設定されている場合に、オン時間設定手段２０は、オン時間（Ｔｏｎ）をＴｏｎ１（点ａ）に設定して、ＰＷＭ回路１８にオン時間を出力し、そのオン時間Ｔｏｎ１の間駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電する。

この状態で、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が８０Ｖまで低下すると、低下した瞬間はオン時間Ｔｏｎ１でスイッチング素子４を通電するために、入力電流（Ｉｉｎ）は１０Ａ（点ｃ）まで低下する。

制御手段２１は、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも低下したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ２（点ｄ）まで延ばす。その後、このオン時間Ｔｏｎ２（点ｄ）で駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電動作し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａで動作する。

この状態で、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が元の定格電圧１００Ｖに復帰すると、復帰した瞬間は、オン時間Ｔｏｎ２でスイッチング素子４を通電するために、入力電流（Ｉｉｎ）は１４Ａ（点ｂ）まで上昇する。

このとき、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４には、入力電流（Ｉｉｎ）が１４Ａになるように、電流（Ｉｃ）とコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が印加されてしまう。

制御手段２１は、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも上昇したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ１（点ａ）まで短くする。

その後、このオン時間Ｔｏｎ１（点ａ）で駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電動作し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａで動作する。

このように、交流電源１０が電源異常により、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が定格電圧１０
０Ｖから８０Ｖまで低下し、その後、定格電圧まで復帰した場合、入力電流Ｉｉｎは、入力電流設定手段１９により設定されている目標値１２Ａに対して、復帰時に一瞬ではあるが、１４Ａまで上昇する。

そして、この状態では、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４、整流手段６を構成するダイオードブリッジ７とチョークコイル８と高周波平滑用コンデンサ９等の部品は、許容電流（たとえばＩｃ）と耐圧（たとえばコレクタ電圧Ｖｃｅ）以内で動作する設計としている。

一方、交流電源１０の交流電源電圧（Ｖｉｎ）が定格電圧１００Ｖよりも高い電圧１１０Ｖで、炊飯器が炊飯動作している状態で、電源異常により、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が１１０Ｖから８０Ｖまで低下し、その後、１１０Ｖまで復帰した場合の、オン時間（Ｔｏｎ）と入力電流（Ｉｉｎ）の関係を説明する。

交流電源電圧（Ｖｉｎ）が１１０Ｖで、炊飯器が炊飯動作を開始し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａになるように、入力電流設定手段１９の目標値が設定されている場合に、オン時間設定手段２０は、オン時間（Ｔｏｎ）をＴｏｎ１１（点ｈ）に設定して、ＰＷＭ回路１８にオン時間を出力し、そのオン時間Ｔｏｎ１の間駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電する。

この状態で、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が８０Ｖまで低下すると、低下した瞬間はオン時間Ｔｏｎ１１でスイッチング素子４を通電するために、入力電流（Ｉｉｎ）は９Ａ（点ｉ）まで低下する。

制御手段２１は、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも低下したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ２（点ｄ）まで延ばす。

その後、このオン時間Ｔｏｎ２（点ｄ）で駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電動作し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａで動作する。

この状態で、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が元の電圧１１０Ｖに復帰すると、復帰した瞬間は、オン時間Ｔｏｎ２（点ｄ）でスイッチング素子４を通電するために、入力電流（Ｉｉｎ）は１５．４Ａ（点ｊ）まで上昇する。このとき、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４には、入力電流（Ｉｉｎ）が１５．４Ａになるように、電流（Ｉｃ）とコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が印加されてしまう。

制御手段２１は、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも上昇したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ１１（点ｈ）まで短くする。その後、このオン時間Ｔｏｎ１１（点ｈ）で駆動手段１６により、スイッチング素子４を通電動作し、入力電流（Ｉｉｎ）が１２Ａで動作する。

このように、交流電源１０が電源異常により、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が電圧１１０Ｖから８０Ｖまで低下し、その後、電圧１１０Ｖまで復帰した場合、入力電流Ｉｉｎは、入力電流設定手段１９により設定されている目標値１２Ａに対して、復帰時に一瞬ではあるが、１５．４Ａまで上昇する。

そして、この状態では、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチン
グ素子４、整流手段６を構成するダイオードブリッジ７とチョークコイル８と高周波平滑用コンデンサ９等の部品は、許容電流（たとえばＩｃ）と耐圧（たとえばコレクタ電圧Ｖｃｅ）以内で動作させる設計ができなくなる。

具体的には、スイッチング素子４のコレクタ電圧（Ｖｃｅ）耐圧保証が１０００Ｖに対して、交流電源１０の交流電源電圧（Ｖｉｎ）が定格電圧１００Ｖ時に入力電流（Ｉｉｎ）を１２Ａ流すために、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）がＴｏｎ１（点ａ）でスイッチング素子４をスイッチング動作するとコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が７５０Ｖ印加される場合、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）がＴｏｎ２（点ｂ）まで伸びて入力電流（Ｉｉｎ）が１４Ａ流れたときには、コレクタ電圧（Ｖｃｅ）が９５０Ｖ印加される。

一方、交流電源１０の交流電源電圧（Ｖｉｎ）が電圧１１０Ｖ時に入力電流（Ｉｉｎ）を１２Ａ流すために、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）がＴｏｎ１１（点ｈ）でスイッチング素子４をスイッチング動作するとコレクタ電圧（Ｖｃｅ）が７８０Ｖ印加される。

さらに、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）がＴｏｎ２（点ｊ）まで伸びて入力電流（Ｉｉｎ）が１５．４Ａ流れたときには、コレクタ電圧（Ｖｃｅ）が１０００Ｖ印加されてしまい、コレクタ電圧（Ｖｃｅ）耐圧保証の限界動作となる。

すなわち、オン時間設定手段２０で設定されたオン時間（Ｔｏｎ）が一定の時間内にＴｏｎ１１からＴｏｎ２まで長くなった場合、スイッチング素子４が破壊する可能性があることを示しているため、そのＴｏｎ時間の変動（Ｔｏｎ２−Ｔｏｎ１１）ではスイッチング素子４をスイッチング動作しないようにする必要がある。

したがって、最大オン時間変化量設定手段２７に設定するオン時間の変化量を、上記のＴｏｎ時間の変動（Ｔｏｎ２−Ｔｏｎ１１）よりも短い時間ＴＡ、たとえば、交流電源１０の交流電源電圧（Ｖｉｎ）が定格電圧１１０Ｖにおいて、入力電流（Ｉｉｎ）が１４Ａ流れるオン時間がＴｏｎ１２（点ｋ）であるときに、ＴＡ＝（Ｔｏｎ２−Ｔｏｎ１２）に設定し、制御手段２１は、オン時間設定手段２０で設定したオン時間の変化量が、最大オン時間変化量設定手段２７に設定されたオン時間変化量ＴＡ以上の変化量になると、ＰＷＭ回路１８がハイパルスを出力するのを禁止し、スイッチング素子４のスイッチング通電動作を停止する。

ここで、上記のオン時間変化量を観測する一定時間とは、制御手段２１が、上記のように、交流電源電圧（Ｖｉｎ）が１１０Ｖから８０Ｖまで低下し、入力電力（Ｉｉｎ）が１２Ａよりも低下したことを入力電流検知手段１１からの出力により検知し、入力電力（Ｉｉｎ）を１２Ａにするように、オン時間設定手段２０のオン時間（Ｔｏｎ）を変動させるため、オン時間をＴｏｎ２（点ｄ）まで延ばすまでの制御時間以上の時間に設定すればよい。

以上のように、本実施の形態においては、交流電源１０から入力する入力電流Ｉｉｎを、入力電流設定手段１９で設定した電流とするように、入力電流検知手段１１の出力値と入力電流設定手段１９の出力値に応じてオン時間設定手段２０のオン時間Ｔｏｎを変更し、そのＴｏｎ時間でスイッチング素子４を通電制御し、オン時間設定手段２０で設定されたオン時間（Ｔｏｎ）が、最大オン時間変化量設定手段２７に設定されたオン時間変化量ＴＡ以上の変化量になると、ＰＷＭ回路１８がハイパルスを出力するのを禁止し、スイッチング素子４のスイッチング通電動作を停止する。

これによって、交流電源１０の電圧が低下するとスイッチング素子４のオン時間設定手段２０により設定したオン時間が大きくなるため、設定したオン時間の変化量が最大オン時間変化量設定手段２７に設定されたオン時間変化量ＴＡ以上になると、交流電源電圧が一定以下の電圧値まで低下したと制御手段は判断し、その後、交流電源電圧が元の電圧に復帰した場合に、インバータ回路５を構成する共振用コンデンサ３やスイッチング素子４、整流手段６を構成するダイオードブリッジ７とチョークコイル８と高周波平滑用コンデンサ９等の部品が、性能保証以上で動作しないようにスイッチング素子４の通電動作を停止するので、交流電源の電圧を検出するための検知回路や、交流電源電圧の異常電圧を検知する電源異常検知回路を必要とせず、交流電源電圧の異常低下を検知し、交流電源電圧が正常に戻った場合に、炊飯器の内部で使用電子部品や半導体部品が破壊したり、劣化したり、寿命が短くなることを防止できる。

以上のように、本発明にかかる炊飯器は、インバータのスイッチング手段のオン時間設定手段により設定したオン時間により、交流電源の電圧が低いと判断し、スイッチング手段の通電動作を停止することで、交流電源の電圧変動により、一度電圧が低下し、その後交流電源電圧が正常に戻った場合に、炊飯器の内部で使用電子部品や半導体部品が破壊したり、劣化したり、寿命が短くなることを防止でき、信頼性を高めることが可能となるので、家庭用のみならず業務用の炊飯器、その他、インバータを使用した機器等の用途にも適用できる。

１ 鍋
２ 加熱コイル
４ スイッチング素子
５ インバータ回路
６ 整流手段
１０、３５ 交流電源
１１、４３ 入力電流検知手段
１９ 入力電流設定手段
２０ オン時間設定手段
２１、５２ 制御手段
２２ 最大オン時間設定手段

Claims (1)

1. 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、前記入力電流の目標値を設定する入力電流設定手段と、前記スイッチング手段のオン時間を設定するオン時間設定手段と、一定の時間におけるオン時間の変化量の最大値を設定する最大オン時間変化量設定手段と、前記入力電流検知手段の出力値と前記入力電流設定手段の出力値に応じて前記オン時間設定手段のオン時間と前記スイッチング手段の通電動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記オン時間設定手段により設定したオン時間の一定時間における変化量が前記最大オン時間変化量設定手段の設定オン時間以上の変化量になると、前記スイッチング手段の通電動作を停止する構成とした
   炊飯器。

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