JP5233443B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭で使用する誘導加熱を利用した炊飯器や調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器には、鍋を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルをオンオフするスイッチング手段と前記スイッチング手段のオンオフを制御する制御手段を備え、加熱コイルを駆動するときにはスイッチング手段のオン時間の増加時の変動幅と減少時の変動幅に差を設けることでスイッチング手段のオン時間が不規則に変動し、加熱コイルの動作周波数を変動させて、加熱コイルより発生する不要輻射雑音を低減させるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、近年、現在時刻情報を有する標準電波を受信して現在時刻の誤差を自動修正する機能を持つ電波時計が普及してきている。日本では前記標準電波の送信周波数は４０ｋＨｚの送信所（福島県）と６０ｋＨｚの送信所（福岡県と佐賀県の県境）があり、これら二つの送信所から標準電波が送信されており、この標準電波を電波時計は受信している。また、この電波時計の機能を利用した調理機器などが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
特開２００３−３６９６１号公報 特開２００３−２４２１１号公報 特開２００４−１６６７８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、鍋を誘導加熱する加熱コイルの動作周波数帯である２０ｋＨｚ以上の周波数領域と、現在時刻を有する標準電波の送信周波数である４０ｋＨｚと６０ｋＨｚが重なっており、誘導加熱装置近傍に電波時計を置いた場合、標準電波が弱い場合には、不要輻射を低減しても、不要輻射雑音が標準電波に重畳し、電波時計が標準電波から現在時刻の情報を識別しにくいという課題があった。

また、本発明は、前記従来の課題を解決するもので、炊飯中や保温中であっても、電波時計が標準電波を受信しやすい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、鍋を誘導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回路と、交流電源を整流し前記インバータ回路に電力供給する整流手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段を有し、前記制御手段は加熱コイルの両端電圧に相当する電圧が所定値を超えると、前記加熱コイルの動作周波数および第二高調波の周波数が現在時刻情報を有する標準電波の送信周波数にならないように前記インバータ回路を制御するものである。

加熱コイルの動作周波数と第二高調波の周波数が、標準電波の送信周波数にならないので、不要輻射雑音の中でも大きな雑音である基本波と第二高調波が標準電波に重畳しても、電波時計に内蔵されたフィルタ回路で、標準電波の信号を判別することが可能となり、標準電波の信号が微弱な状態でも、電波時計が標準電波を受信して現在時刻を更新することができる。

さらに、加熱コイルに流れる電流が増えたり、加熱コイルと鍋との磁気的結合が変わり、漏れ磁束が増えたりしても、加熱コイルと共振コンデンサにより発生する共振電圧が増加するので、この共振電圧に相当する値として加熱コイルの両端電圧を検知し、標準電波を打ち消さないレベルの不要輻射雑音のときの両端電圧を所定値にすれば、この所定値を越えたときに加熱コイルに流れる電流の周波数が標準電波の送信周波数に重ならないようにインバータ回路の動作周波数を制御するので、不要輻射雑音の中でも大きな雑音である基本波と第二高調波が標準電波に重畳しても、電波時計に内蔵されたフィルタ回路で送信周波数と関係ない周波数帯の信号を除去し、標準電波の信号を判別することができ、標準電波信号が微弱な場合でも、電波時計は標準電波を受信することができる。

本発明の炊飯器は、炊飯動作中や保温動作中に電波時計が標準電波を受信するのを妨害しないようにすることができる。

第１の発明は、鍋を誘導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回路と、交流電源を整流し前記インバータ回路に電力供給する整流手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段を有し、前記制御手段は前記加熱コイルの動作周波数および第二高調波の周波数が現在時刻情報を有する標準電波の送信周波数にならないように前記インバータ回路を制御することにより、加熱コイルの動作周波数と第二高調波の周波数が、標準電波の送信周波数に重ならないので、不要輻射雑音の中でも大きな雑音である基本波と第二高調波が標準電波に重畳しても、電波時計に内蔵されたフィルタ回路で、標準電波の信号を判別することが可能となり、標準電波の信号が微弱な状態でも、電波時計が標準電波を受信して現在時刻を更新することができる。

さらに、制御手段が、加熱コイルの両端電圧に相当する電圧が所定値を超えると、加熱コイルの動作周波数および第二高調波の周波数が現在時刻情報を有する標準電波の送信周波数にならないようにインバータ回路を制御することにより、加熱コイルに流れる電流が増えたり、加熱コイルと鍋との磁気的結合が変わり、漏れ磁束が増えたりしても、加熱コイルと共振コンデンサにより発生する共振電圧が増加するので、この共振電圧に相当する値として加熱コイルの両端電圧を検知し、標準電波を打ち消さないレベルの不要輻射雑音のときの両端電圧を所定値にすれば、この所定値を越えたときに加熱コイルに流れる電流の周波数が標準電波の送信周波数に重ならないようにインバータ回路の動作周波数を制御するので、不要輻射雑音の中でも大きな雑音である基本波と第二高調波が標準電波に重畳しても、電波時計に内蔵されたフィルタ回路で送信周波数と関係ない周波数帯の信号を除去し、標準電波の信号を判別することができ、標準電波信号が微弱な場合でも、電波時計は標準電波を受信することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の炊飯器のインバータ回路を、少なくとも一つのスイッチング手段と、加熱コイルに並列接続された共振コンデンサで構成することにより、回路構成を簡単にできるので、実装面積を小さくし、コンパクトな炊飯器を提供できる。

第３の発明は、特に第２の発明の炊飯器の加熱コイルの動作周波数を検知する周波数検知手段を有し、制御手段は周波数検知手段が検知した動作周波数と第二高調波の周波数が現在時刻情報を有する標準電波の送信周波数にならないようにインバータ回路を制御することにより、加熱コイルの動作周波数を確実に検知できるので、加熱コイルの動作周波数と第二高調波の周波数が標準電波の送信周波数に確実にあたらないようにすることができる。

第４の発明は、特に第１から第３の発明の炊飯器の加熱コイルの動作周波数はスイッチング手段のオン時間で制御することにより、周波数検知するための回路などを追加する必要がなくなり、回路構成を簡易にすることができる。

第５の発明は、特に第１から第４の発明の炊飯器の交流電源の電源周波数を検知する電源周波数検知手段を有し、電源周波数検知手段が検知した電源周波数に応じて、対象とする標準電波の送信周波数を切り替えることにより、交流電源の周波数地域に含まれる標準電波の送信周波数を判別し、加熱コイルの動作周波数を禁止する周波数の範囲を小さくすることができる。

第６の発明は、特に第１から第５の発明の炊飯器の制御手段が、現在時刻情報を有する標準電波を受信することで現在時刻を設定することにより、加熱コイルを駆動し、鍋を加熱しているときでも、現在時刻情報を更新でき、使用者に常に最新の現在時刻や炊飯終了時刻など時刻に関する最新情報を提供することができる。

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は、本発明の第１の実施の形態における炊飯器の主要部ブロック図である。

図１において、１は鍋で、特に図示していないが、磁性金属や非磁性金属を複数用いた積層体で構成されている。

加熱コイル２は、特に図示していないが鍋１の底面の中央部に対向した第一の加熱コイルと、鍋１の底面のコーナー部に対向した第二の加熱コイルで構成される。

この第一の加熱コイルと第二の加熱コイルは電気的に直列接続している。

特に図示しないが、第一の加熱コイルは渦巻き状の形状をしており、鍋１の底面中央部に一定の距離で配置される。第二の加熱コイルは第一の加熱コイルの同心円状の外側に配置され、鍋１の底面のコーナー部に一定の距離をおいて配置されている。

加熱コイル２は複数の銅線を束ねたリッツ線を更に２０数本で撚った線で構成されており、高周波電流が流れた時の電流分布を均一にしている。

３はインバータ回路で、共振コンデンサ４とスイッチング手段５で構成されている。

共振コンデンサ４は、図１に示すように加熱コイル２に並列接続している。本実施の形態では高周波電流が流れても損失の少ないポリプロピレンコンデンサを使用している。

スイッチング手段５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。ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴは耐圧が高く、高周波のスイッチングが可能で、ゲート端子に電圧を印加することで大電流を流すことができるので、パワートランジスタに比べ省電力で大電流を流すことができるという利点がある。なお、本実施の形態では、この半導体素子にＩＧＢＴを使用している。

一般的にこのようなインバータ回路の構成は、加熱コイル２と共振コンデンサ３で並列共振回路を構成しているため、１石電圧共振形インバータといわれている。

６は炊飯器に電力を供給する交流電源である。交流電源６の電源周波数は、東日本地域では５０Ｈｚ、西日本地域では６０Ｈｚとなっている。

７は整流手段で、ダイオードブリッジ８、チョークコイル９、コンデンサ１０で構成されている。ここで、コンデンサ１０の容量は数μＦと小さく、底加熱コイル２に電流を流すとリプルが生じる。本実施の形態では、このリプル電圧波形は交流電源６を全波整流し
た時の電圧波形と同じとなる。

１１は制御手段で、オン時間設定手段１２、パルス発生手段１３、同期信号発生手段１４、駆動回路１５により構成されている。

オン時間設定手段１２は、マイクロコンピュータ１８内部のＲＯＭなどで構成され、あらかじめ、炊飯工程、保温工程などで使用するオン時間を予め記憶しておき、底加熱コイル２を駆動するのにあわせて、パルス発生手段１３に８ｂｉｔのデジタルデータを出力する。

パルス発生手段１３は、マイクロコンピュータ１８内部のＰＷＭ出力機能を有するタイマー回路などで構成されている。パルス発生手段１３を構成するタイマー回路は同期信号発生手段１４の出力エッジによってカウントをスタートし、オン時間設定手段１２により設定されたオン時間をカウントし、そのカウントが終了するまで、駆動回路１５にオン信号としてハイ信号を出力する。

同期信号発生手段１４は、コンパレータや抵抗分圧回路などで構成され、（Ｃ２）端子を所定の比率で抵抗分圧した電圧と、（ＣＥ）端子を所定の比率で抵抗分圧した電圧をコンパレータによって比較し、（Ｃ２）端子の分圧電圧の方が高いときにハイ信号をパルス発生手段１３に出力し、（Ｃ２）端子の分圧電圧の方が低いときにロー信号をパルス発生手段１３に出力する。

駆動回路１５は、特に図示しないがＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタで構成されたプッシュプル回路で構成され、パルス発生手段１３の出力がハイの間、スイッチング手段５を構成するＩＧＢＴのゲート端子に電圧を印加し、ＩＧＢＴをオンし、パルス発生手段１３がロー出力しているときはＩＧＢＴのゲート端子の電圧を０Ｖにして、ＩＧＢＴをオフにする。なお、これは一例でプッシュプル回路を構成する部品はＭＯＳＦＥＴなどで構成しても構わない。

入力手段１６は、複数のモーメンタリスイッチで構成されている。各スイッチが使用者により押されると、マイクロコンピュータ１８はスイッチが押されたことを検知し、各スイッチに応じて、所定の動作をおこなう。

表示手段１７は、ＬＣＤや赤、緑、橙などの複数のＬＥＤで構成されている。マイクロコンピュータ１８は、炊飯中や保温中などの炊飯器の状態に応じて、ＬＣＤの表示内容や点灯するＬＥＤを設定している。

マイクロコンピュータ１８には、前にも述べたように、その機能の一部を、オン時間設定手段１２、パルス発生手段１３に利用している。マイクロコンピュータ１８は４ＭＨｚ発振子と３２．７２８ｋＨｚ発振子で動作する。ＬＣＤ表示部を制御するＬＣＤ表示手段、ＬＣＤ内部の時計表示を行う計時手段、炊飯工程を制御する炊飯工程制御手段などを構成している。

特に図示しないが、本実施の形態の炊飯器では、それ以外にも、ＬＣＤ、ＬＥＤなどの表示手段１７を制御するため機能や、ＬＣＤ内部の時計表示を行う計時機能や、炊飯シーケンスや保温シーケンスを実行するためのシーケンス制御機能を有している。

図２は本実施の形態の炊飯器の要部断面構成図である。図面を簡潔にするために、電気的接続のためのリード線や、部品を固定するためのネジは省略している。図２において、２１は炊飯器のボディ（本体）である。ボディ２１には、その上面を覆う蓋２２が開閉自
在に設置されている。ボディ２１の収納部２３は、その底部と側面部に加熱コイル２を配設し、加熱コイル２の外周側に放射状にフェライトコア２４を配設する。加熱コイル２は鍋１の底部の中心の略真下に中心を有する巻き線である。

鍋１は、ステンレス、鉄、銅などの磁性体によって形成される。鍋１は、上端開口部に外側にせり出したフランジ２５を有し、フランジ２５を収納部２３の上端から浮き上がった状態で載置することにより、収納部２３に着脱自在に収納される。従って、鍋１は収納時に、収納部２３との間に隙間を有する。

蓋２２には着脱自在な蓋加熱板２６が設定されている。蓋加熱板２６はステンレスなどの金属で形成されている。

２７は蓋加熱コイルで蓋２２に内蔵され、蓋加熱板２６を誘導加熱する。

２８は第一の回路基板でスイッチ、ＬＣＤ、マイクロコンピュータ１８などで構成されている。

２９は第二の回路基板で、特に図示しないが、スイッチング手段５を構成するＩＧＢＴ、共振コンデンサ４、整流手段７を構成するダイオードブリッジ８、チョークコイル９、コンデンサ１０などが搭載されている。

３０は巻き取り式の電源コード収納部で、第二の回路基板２９にリード線を介して電気的に接続している。電源コード収納部３０はストッパーとばねを用いて電源コードを巻き取ることを可能にしている。

３１は温度検知手段で、サーミスタで構成され、鍋１の底部の略中心に配置されている。サーミスタは温度で抵抗値が変わるので、このサーミスタと所定の抵抗値を有する抵抗で分圧回路を構成し、所定の電圧をこの分圧回路の両端に供給することで、サーミスタの抵抗値をアナログ電圧に変換できる。図１に示したマイクロコンピュータ１８は、内蔵されたＡＤ変換器を用いてこのアナログ電圧から温度を推定する。

３２は冷却手段でＤＣブラシレスモータの回転子にファンを取り付けたファンモータで構成されている。このファンモータは図１に示したマイクロコンピュータ１８でオンオフ制御される。

第一の回路基板２８と第二の回路基板２９は、特に図示しないが、リード線で電気的に接続しており、マイクロコンピュータ１８内部に構成されたオン時間設定手段１２、パルス発生手段１３により、ＩＧＢＴをオンオフ制御し、加熱コイル２に高周波電流を流す。加熱コイル２は高周波電流が流れると交番磁界を発生させ、この交番磁界により鍋１に渦電流が流れ、鍋１が発熱する。

以上のように、本実施の形態の炊飯器は、鍋１を誘導加熱し、鍋１内の調理物を加熱調理する。ここで調理物は、炊飯前の米と水又は炊き上がったご飯等である。

図３は本実施の形態の炊飯器のスイッチング手段４のオン時間と底加熱コイル２の動作周波数の基本波と第二高調波の関係を示したグラフである。このとき交流電源６の電圧は１００Ｖである。図３（ａ）は底加熱コイル２の動作周波数の基本波とスイッチング手段４のオン時間の関係を示している。図３（ｂ）は底加熱コイル２の動作周波数の第二高調波とスイッチング手段４の関係を示している。このとき、交流電源７の電源電圧はＡＣ１００Ｖ一定である。

図３に示すように、オン時間と底加熱コイル２の動作周波数の基本波と第二高調波はほぼ比例関係にある。また、底加熱コイル２の第二高調波は基本波の２倍である。つまり、オン時間を設定することにより底加熱コイル２の動作周波数の基本波と第二高調波を設定することが可能となる。

なお、図３において、オン時間がＴｏｎ１の時、底加熱コイル２の動作周波数が６０ｋＨｚになり、オン時間がＴｏｎ２の時、底加熱コイル２の動作周波数が４０ｋＨｚになり、オン時間がＴｏｎ３の時、底加熱コイル２の動作周波数の第二高調波が６０ｋＨｚになり、オン時間がＴｏｎ４の時、底加熱コイル２の動作周波数の第二高調波が４０ｋＨｚになる。

つまり、オン時間をＴｏｎ２からＴｏｎ３の間に設定すれば、底加熱コイル２の動作周波数の基本波と第二高調波が、現在時刻情報を有する標準電波の送信周波数にあたることはない。

図４は、本実施の形態の炊飯器のスイッチング手段５のオン時間と交流電源６から供給される入力電流の関係を示したグラフである。図４に示しているように、オン時間が長くなるほど入力電流が大きくなる。本実施の形態の炊飯器では、炊飯や保温状態に応じて最適な入力電流になるように所定のオン時間を設定している。

図５は本実施の形態の炊飯器の主要回路の動作波形を示している。

一般的に誘導加熱を利用した炊飯器においては、交流電源７の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に対し、スイッチング手段６のオンオフの周波数は２０ｋＨｚ以上と４００倍以上の高周波である。（ａ）はオン時間設定手段１７の８ｂｉｔ出力を示している。（ｂ）はパルス発生手段２２の出力波形を示している。（ｃ）はスイッチング手段６に流れる電流波形を示している。（ｄ）は（ＣＥ）端子の電圧波形と（Ｃ２）端子の電圧波形を示している。（ｅ）は同期信号発生手段２３の出力波形を示しており、（ＣＥ）端子の電圧が、（Ｃ２）端子の電圧より小さい時にハイを出力し、その所定時間後にパルス発生手段２２がハイ出力になる。（ｆ）は加熱コイル２に流れる電流波形を示している。

図５の動作波形について、図１を用いて説明する。

たとえば、図１の入力手段１６により、炊飯スタートのスイッチが押されると、制御手段１１が入力手段１６の信号を検知し、炊飯工程を開始する。炊飯工程が開始されると、マイクロコンピュータ１８で構成されたオン時間設定手段１２がスイッチング手段５のオン時間Ｔｏｎを設定し、同じくマイクロコンピュータ１８で構成されたパルス発生手段１３が、図４（ｂ）のように、ハイパルス幅Ｔｏｎのハイパルスを駆動手段１５に出力する。

駆動手段１５はハイ信号を受けて、スイッチング手段５を構成するＩＧＢＴのゲート端子に約２０Ｖの電圧を印加する。ＩＧＢＴはゲート端子に２０Ｖ電圧を印加されると、コレクタ−エミッタ間をオンし、加熱コイル２が通電状態となり、図４（ｆ）のように加熱コイル２に電流が流れる。加熱コイル２はインダクタンス成分を有するので、加熱コイル２に流れる電流は時間とともに右肩上がりに上昇する波形となる。

ｔ１において、設定されたオン時間Ｔｏｎが経過すると、パルス発生手段１３はロー信号を駆動手段１５に出力する。駆動手段１５は、このロー信号を受けてＩＧＢＴのゲート端子に０Ｖを印加しＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間をオープンにし、加熱コイル２の通
電経路を遮断する。しかし、加熱コイル２はインダクタンス成分を有するため、このインダクタンス分と共振コンデンサ４とで図４（ｆ）のｔ１からｔ２期間に示したような共振波形が発生する。

このとき、同期信号発生手段１４は、加熱コイル２のインダクタンス成分と共振コンデンサ４からなる共振電圧に相当する図４（ｄ）に示したスイッチング手段５のコレクタ電圧（（ＣＥ）端子の電圧）と、整流手段７の出力電圧（（Ｃ２）端子の電圧）を比較し、（ＣＥ）端子の電圧が（Ｃ２）端子の電圧より高いときはロー信号をパルス発生手段１３に出力する。

ｔ２において、共振現象により、（ＣＥ）端子電圧が（Ｃ２）端子電圧より低くなると、同期信号発生手段１４は図４（ｅ）のようにハイ信号をパルス発生手段１３に出力する。

ｔ３では、パルス信号発生手段１３は同期信号発生手段１４のローからハイへのエッジをトリガにして、再びオン時間設定手段１２が設定したオン時間Ｔｏｎでハイパルスを出力する。

以上のようにｔ０点からｔ３までの期間を一周期として加熱コイル２に高周波電流を流すことで鍋１が誘導加熱される。

図５に示すように本実施の形態の炊飯器では、オン時間設定手段１７の８ｂｉｔ出力が変化すると、パルス発生手段２２のハイパルス期間が変化する。

図５（ｆ）に示したように、加熱コイルの電流波形はおおよそ三角波の波形となっている。また、正方向と負方向の電流の面積が異なることから、２次成分の高調波を含んでいる。このため、外来への電磁波として加熱コイルの動作周波数の２倍の周波数の電磁波が漏えいすることになる。

つまり、加熱コイルの漏れ磁界により生じる電磁波の基本動作周波数と２倍周波数を、標準電波の送信周波数にならないようにすることで、標準電波の送信信号が乱れることを防止することができる。

図６は本実施の形態の炊飯器の温度検知手段のタイムチャートとスイッチング手段のオン時間のタイムチャートを示している。（ａ）は温度検知手段が検知した鍋底温度のタイムチャートを示している。（ｂ）はスイッチング手段のオン時間のタイムチャートを示している。

図６（ｂ）のスイッチング手段のオン時間のタイムチャートは、縦軸でスイッチング手段のオン時間を示し、横軸に、このオン時間でスイッチング手段をオンオフし加熱コイルに高周波電流を流す期間を示している。

図１から図６を用いて、本実施の形態の炊飯器の動作を説明する。

図６のＴ０において、図２に示した炊飯器の蓋内に配置された第一の回路基板３０に実装された複数のモーメンタリスイッチ（入力手段）のうち、炊飯スタートを意味するモーメンタリスイッチを押すと、図１に示した制御手段１１を構成するマイクロコンピュータ１８が入力手段１６の信号を検知し、炊飯シーケンスを開始する。

炊飯シーケンスは複数のサブシーケンスから構成されている。本実施の形態では、前炊
き行程、炊飯量判定行程、沸騰維持行程、追い炊き行程で構成されている。

Ｔ０からＴ２までの期間は前炊き行程に該当する。前炊き行程では、Ｔ０からＴ１の期間にお米に水が吸収されやすい温度まで、スイッチング手段５のオン時間をＴｏｎ５にして、加熱コイル１に高周波電流を供給する。加熱コイル１は図３に示したようにＴｏｎ５の場合は約３３ｋＨｚで動作する。加熱コイル１が３３ｋＨｚで動作する導通比は１０秒／１６秒である。Ｔ１で図２に示した温度検知手段４１が６０度を検知すると、マイクロコンピュータ１８は予めプログラムされた内容に従って、スイッチング手段５のオン時間はＴｏｎ５にして、加熱コイルが３３ｋＨｚで動作する導通比を可変にし、約６０度の温度を、Ｔ２までの期間、維持するように制御する。

Ｔ２からＴ３までの期間は炊飯量判定行程に該当する。炊飯量判定行程では、スイッチング手段５のオン時間をＴｏｎ６にして、加熱コイルに高周波電流を供給する。オン時間が長いので加熱コイルに供給される電流も増加し、誘導加熱量も大きくなる。つまり、鍋の温度も急激に上昇する。本実施の形態では、スイッチング手段５のオン時間をＴｏｎ６にして加熱コイル１駆動を開始してから、温度検知手段４１が１００度を検知するまでの経過時間（Ｔ２からＴ３までの時間）から、マイクロコンピュータ１８が炊飯量を判定し、その後の沸騰維持行程における加熱コイル１の導通比、追い炊き行程における加熱コイル１駆動の導通比を設定する。

Ｔ３からＴ４までの期間は沸騰維持行程に該当する。沸騰維持行程では、マイクロコンピュータ１８はスイッチング手段５のオン時間をＴｏｎ５に設定し、１０秒／１６秒の導通比で加熱コイル２を駆動する。加熱コイル２を駆動して鍋１を誘導加熱し続けると、鍋１内に残っていた水も蒸発し、鍋１の温度は１００度を超え、Ｔ４では１３０度に達する。温度検知手段４１が１３０度を検知すると、マイクロコンピュータ１８はスイッチング手段５をオフして、加熱コイル１の駆動を停止するとともに沸騰維持行程を終了し、追い炊き行程に移行する。

Ｔ４からＴ５までの期間は追い炊き行程に該当する。追い炊き行程では、マイクロコンピュータ１８はスイッチング手段５のオン時間をＴｏｎ５に設定し、２秒／１６秒の導通比で加熱コイル２を高周波スイッチングする。マイクロコンピュータ１８はＴ４からの経過時間を計時し、Ｔ５に達すると炊飯シーケンスを終了し、炊飯終了をブザー報知する。

同時にＴ５においてマイクロコンピュータ１８は保温シーケンスを開始し、スイッチング手段５のオン時間をＴｏｎ７に設定し、１秒／１６秒の導通比で加熱コイル２を高周波スイッチングして、鍋１を誘導加熱する。

以上のように、図６においては、スイッチング手段５のオン時間がＴｏｎ５、Ｔｏｎ６、Ｔｏｎ７と複数設定されている。

前にも記したように、スイッチング手段５のオン時間と加熱コイル２の動作周波数および第２高調波の周波数の関係は図３のグラフに示している。

図３のグラフにおいて、Ｔｏｎ５のオン時間で加熱コイルを高周波スイッチングした場合の動作周波数は約３３ｋＨｚで第２高調波の周波数は約６６ｋＨｚとなる。

Ｔｏｎ６のオン時間で加熱コイルを高周波スイッチングした場合の動作周波数は約２６ｋＨｚで第２高調波の周波数は約５２ｋＨｚとなる。

Ｔｏｎ７のオン時間で加熱コイルを高周波スイッチングした場合の動作周波数は約３７
ｋＨｚで第２高調波の周波数は約７４ｋＨｚとなる。

いずれのオン時間で加熱コイル２を駆動しても、加熱コイル２の動作周波数と第二高調波の周波数は、標準電波の送信周波数４０ｋＨｚと６０ｋＨｚに対し、１ｋＨｚ以上離れている。加熱コイル２の動作周波数と第二高調波の周波数を標準電波の送信周波数からどれだけ離すかについては、特に限定しないが、本実施の形態では電波時計が有するノイズフィルタの性能を考慮して１ｋＨｚ以上離すようにしている。

以上のように本実施の形態の炊飯器では、加熱コイル２の動作周波数と第２高調波の周波数は、全て標準電波の送信周波数（４０ｋＨｚと６０ｋＨｚ）を避けており、炊飯開始から保温中まで標準電波の送信周波数と加熱コイル２から発生する不要輻射ノイズの周波数が同じになることはないので、電波時計は標準電波信号を受信しやすくなる。

なお、本実施の形態では一石電圧共振型のインバータについて説明したが、インバータ回路の構成はこれに限定するものではなく、たとえば２石のハーフブリッジ型のインバータや４石のフルブリッジ型のインバータでも構わない。

また、本実施の形態は本発明の炊飯器の請求項１、２および７の一例である。

（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態における炊飯器の主要部ブロック図である。

図７において、７１は入力電流検知手段で、交流電源６から供給される入力電流を検知している。特に図示していないが、カレントトランスを用いて入力電流を所定の比率で数ｍＡの電流に変換し、カレントトランスの二次側に接続された負荷抵抗と整流ダイオードと電解コンデンサを用いて直流電圧に変換している。

７２は入力電流設定手段で、炊飯シーケンスや保温シーケンスの各工程で使用する入力電流を設定する。本実施の形態では、この入力電流の設定値をマイクロコンピュータ７３内のＲＯＭに予め記憶しておき、マイクロコンピュータ７３が所定の工程で所定の入力電流設定値をオン時間設定手段７４に出力する。

マイクロコンピュータ７３は、その機能の一部を入力電流設定手段７２とオン時間設定手段７４とパルス発生手段１３に利用している。

オン時間設定手段７４は入力電流検知手段７１の出力値と入力電流設定手段７２の入力電流設定値を比較し、入力電流検知手段７１の出力値が入力電流設定手段７２の入力電流設定値になるようにスイッチング手段５のオン時間を変更する。

７５は制御手段で、入力電流設定手段７２、オン時間設定手段７４、パルス発生手段１３を構成するマイクロコンピュータ７３と、同期信号発生手段１４、駆動回路１５より構成されている。

７６は零電圧検知手段で、特に図示していないが、交流電源６の（ｕ）極が抵抗を介してトランジスタのベース端子に接続している。このトランジスタのコレクタ端子は交流電源６からスイッチング電源を介して生成される５Ｖ電源と、抵抗を介して接続しており、（ｕ）極の電位がもう一方の極より高いときにローを、低いときにハイをマイクロコンピュータ７３に出力する。

その他の構成については、図１と同様であり、本実施の形態での説明は省略する。

図８は、本実施の形態の炊飯器におけるスイッチング手段５のオン時間の設定方法の一例を示したフローチャートである。

本実施の形態の炊飯器の動作作用について、図７、図８と図３、図４、図６を用いて説明する。

たとえば、図６のタイムチャートにおいて、炊飯シーケンスの前炊き行程が開始されると、ステップ８１で、入力電流設定手段７２は前炊き行程で使用する入力電流設定値Ｉｉｎ５を設定する。

ステップ８２では、オン時間設定手段７１がオン時間の初期値として図３、図４のグラフに示したＴｏｎ１を設定する。

ステップ８３では、入力電流検知手段７１が検知した入力電流値Ｉｉｎを、零電圧検知手段７６の出力値がハイエッジになってから所定の経過時間後に、マイクロコンピュータ７３が入力する。

ステップ８４では、入力電流値Ｉｉｎが基準値Ｉｉｎ２より小さいかを判定する。このとき、基準値Ｉｉｎ２は加熱コイル２の動作周波数を無視して調整できる入力電流の上限値である。

ステップ８４で、Ｉｉｎ＜Ｉｉｎ２であると判定されると、ステップ８５に移行し、オン時間設定手段７４がスイッチング手段５のオン時間をＴｏｎ＝Ｔｏｎ＋ΔＴｏｎに変更し、その後ステップ８３に移行する。このときΔＴｏｎはオン時間の変化量であり、マイクロコンピュータ７３内部のＲＯＭに予め記憶された値となっている。

ステップ８４で、Ｉｉｎ＜Ｉｉｎ２ではないと判定されると、ステップ８６に移行し、オン時間設定手段７４が設定しているオン時間Ｔｏｎが、ある既定のオン時間Ｔｏｎ２より大きいかどうかを判定する。このとき既定のオン時間Ｔｏｎ２は、加熱コイル２の動作周波数が標準電波の送信周波数と同じになると想定されるオン時間である。

Ｔｏｎ＜Ｔｏｎ２である場合、ステップ８７に移行し、オン時間設定手段７４がスイッチング手段５のオン時間をＴｏｎ＝Ｔｏｎ８とする。Ｔｏｎ８のオン時間で加熱コイル２を駆動した場合、加熱コイル２の動作周波数は標準電波の送信周波数より低くなる。Ｔｏｎ８をこのように既定値としてマイクロコンピュータ７３のＲＯＭに記憶しておく。

Ｔｏｎ＜Ｔｏｎ２でない場合、およびステップ８７の次は、ステップ８８に移行する。ステップ８８では、入力電流検知手段７１が検知した入力電流値Ｉｉｎを、零電圧検知手段７６の出力値がハイエッジになってから所定の経過時間後に、マイクロコンピュータ７３が入力する。

ステップ８９では、入力電流検知手段７１が検知した入力電流値Ｉｉｎと入力電流設定手段７２が設定した入力電流設定値Ｉｉｎ５を比較し、Ｉｉｎ＜Ｉｉｎ５であるかどうかを判定する。

入力電流値Ｉｉｎ＜入力電流設定値Ｉｉｎ５である場合、ステップ９０に移行し、オン時間設定手段７４がオン時間ＴｏｎをＴｏｎ＋ΔＴｏｎに更新する。その後、ステップ８８に移行する。

入力電流値Ｉｉｎ＜入力電流設定値Ｉｉｎ５ではない場合、ステップ９１に移行し、オン時間ＴｏｎをＴｏｎ−ΔＴｏｎに更新する。その後、ステップ８８に移行する。

以上のように、入力電流値Ｉｉｎが基準値Ｉｉｎ２より小さい間は、スイッチング手段５のオン時間を自由に設定し、基準値Ｉｉｎ２以上になると、オン時間の下限値としてＴｏｎ８を設定し、加熱コイル２の動作周波数が５０ｋＨｚにならないようにしている。

基準値Ｉｉｎ２は、本実施の形態では定常動作中に使用されるＩｉｎよりも小さい値にしている。つまり過渡状態で使われるため、加熱コイル２の動作周波数も標準電波の送信周波数を瞬時に通過することになり、標準電波への影響が極めて小さくなる。ただし、この設定方法は一例であり、限定するものではない。

図４に示したように、スイッチング手段５のオン時間を長くするほど、入力電流は大きくなる。スイッチング手段５のオン時間や入力電流が大きくなるということは、加熱コイル２に流れる高周波電流も大きくなることを示している。この傾向は、実験的にも確認できているし、スイッチング手段５のオン時間が増えて加熱コイル２への通電時間が長くなることからも明らかである。

加熱コイル２に流れる高周波電流が大きくなると、加熱コイル２から発生する不要輻射ノイズも大きくなる。このことは実験的に確認しているし、電流が増え電力が増えると、比率は違えどもノイズも増加する傾向があるのは一般的な傾向である。

つまり、加熱コイル２の高周波電流が小さければ加熱コイル２から発生する不要輻射も小さくなるので、加熱コイル２の高周波電流に相当するパラメータとして、交流電源６から炊飯器に供給される入力電流を検知し、所定の入力電流以上になったときに加熱コイル２の動作周波数が標準電波の送信周波数にならないようにすることで、加熱コイル２に供給する電流を初めから大きくする必要がなくなり、起動時にスイッチング手段５を構成するＩＧＢＴに過大な短絡電流を流すことがなくなり、加熱コイル２の起動時の性能を維持しながら電波時計への妨害を抑えることができる。

また、零電圧検知手段７６は交流電源６の零電圧を検知するので、零電圧検知手段７６の周期をマイクロコンピュータ７３のカウンタで計測することで交流電源６の電源周波数を検知することができる。日本の電源周波数は５０Ｈｚ地域と６０Ｈｚ地域があり、一般的に東日本地域が５０Ｈｚ地域、西日本地域が６０Ｈｚとなっている。一方、標準電波の送信周波数も福島県と、佐賀県と福岡県の県境から発信されており、福島県からは４０ｋＨｚの標準電波が発信され、佐賀県と福岡県の県境からは６０ｋＨｚの標準電波が発信されている。従って、交流電源６の電源周波数を検知することで、より受信しやすい標準電波の送信周波数を推定することができるので、受信しにくい方の標準電波の送信周波数に加熱コイル２の動作周波数または第二高調波が重なっても、電波時計は標準電波を受信することができる。

以上のように、交流電源６の電源周波数を検知することで、受信しやすい標準電波の送信周波数を判定し、この送信周波数と加熱コイル２の動作周波数または第二高調波が重ならないようにすることで、加熱コイル２の動作周波数の禁止範囲を最低限にすることができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施の形態における炊飯器の主要部ブロック図である。

図９において、１０１はコイル電流検知手段で、加熱コイル２に流れる高周波電流を検
知している。特に図示していないが、カレントトランスを用いて加熱コイル２に流れる電流を所定の比率で数ｍＡの電流に変換し、カレントトランスの二次側に接続された負荷抵抗と整流ダイオードと電解コンデンサを用いて直流電圧に変換している。

１０２はコイル電流設定手段で、炊飯シーケンスや保温シーケンスの各工程で使用する加熱コイル２の高周波電流を設定する。本実施の形態では、この加熱コイル２の高周波電流の設定値をマイクロコンピュータ１０３内のＲＯＭに予め記憶しておき、マイクロコンピュータ１０３が所定の工程で所定のコイル電流設定値をオン時間設定手段１０４に出力する。

マイクロコンピュータ１０３は、その機能の一部をコイル電流設定手段１０２とオン時間設定手段１０４とパルス発生手段１３に利用している。

オン時間設定手段１０４はコイル電流検知手段１０１の出力値とコイル電流設定手段１０２が設定したコイル電流設定値を比較し、コイル電流検知手段１０１の出力値が、コイル電流設定手段１０２が設定したコイル電流設定値になるようにスイッチング手段５のオン時間を変更する。

１０５は制御手段で、コイル電流設定手段１０２、オン時間設定手段１０４、パルス発生手段１３を構成するマイクロコンピュータ１０３と、同期信号発生手段１４、駆動回路１５より構成されている。

その他の構成については、図７と同様であり、本実施の形態での説明は省略する。

以上のように、加熱コイル２に流れる高周波電流を検知することで、所定のコイル電流以上になったときに加熱コイル２の動作周波数が標準電波の送信周波数にならないようにすることで、加熱コイル２に供給する電流を初めから大きくする必要がなくなり、起動時にスイッチング手段５を構成するＩＧＢＴに過大な短絡電流を流すことがなくなり、加熱コイル２の起動時の性能を維持しながら電波時計への妨害を抑えることができる。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の第４の実施の形態における炊飯器の主要部ブロック図である。

図１０において、１１１は両端電圧検知手段で、スイッチング手段５を構成するＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間の電圧を検知する。特に図示していないが、コレクタ−エミッタ間に複数の抵抗を直列接続して構成される抵抗分圧回路と、この抵抗分圧回路により分圧された出力電圧をピークホールドするためのトランジスタとコンデンサを用いたエミッタフォロア回路で構成されている。

なお、図１０の（ＣＥ）端子の電圧は、（Ｃ２）端子の電圧に加熱コイル２の両端電圧を足したものなので、ＩＧＢＴのコレクターエミッタ間の電圧を検知することは、加熱コイル２の両端電圧を検知することに相当するといえる。

１１２は両端電圧設定手段で、炊飯シーケンスや保温シーケンスの各工程で加熱コイル２を駆動する際に発生するスイッチング手段５の両端電圧値を設定する。本実施の形態では、このスイッチング手段５の両端電圧の設定値をマイクロコンピュータ１１３内のＲＯＭに予め記憶しておき、マイクロコンピュータ１１３が所定の工程で所定の両端電圧設定値をオン時間設定手段１１４に出力する。

マイクロコンピュータ１１３は、その機能の一部を両端電圧設定手段１１２とオン時間
設定手段１１４とパルス発生手段１３に利用している。

オン時間設定手段１１４は両端電圧検知手段１１１の出力値と両端電圧設定手段１１２が設定した両端電圧設定値を比較し、両端電圧検知手段１１１の出力値が、両端電圧設定手段１１２が設定した両端電圧設定値になるようにスイッチング手段５のオン時間を変更する。

１１５は制御手段で、両端電圧設定手段１１２、オン時間設定手段１１４、パルス発生手段１３を構成するマイクロコンピュータ１１３と、同期信号発生手段１４、駆動回路１５より構成されている。

その他の構成については、図７と同様であり、本実施の形態での説明は省略する。

図１１（ａ）は、鍋１を図２に示したように配置した時のスイッチング手段５を構成するＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間の電圧（両端電圧）と加熱コイル２に流れる高周波電流の関係を示している。図１１（ｂ）は、鍋１を図２に示したように配置した時のスイッチング手段５を構成するＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間の電圧（両端電圧）と加熱コイル２の動作周波数の関係を示している。

図１１に示すように、スイッチング手段５の両端電圧と加熱コイル２の高周波電流と動作周波数には相関関係があるので、スイッチング手段５の両端電圧を検知することで、加熱コイル２に流れる電流を推定でき、所定の両端電圧値以上になったときに加熱コイル２の動作周波数が標準電波の送信周波数にならないようにすることで、加熱コイル２に供給する電流を初めから大きくする必要がなくなり、起動時にスイッチング手段５を構成するＩＧＢＴに過大な短絡電流を流すことがなくなり、加熱コイル２の起動時の性能を維持しながら電波時計への妨害を抑えることができる。

また、図１１に示したように両端電圧検知手段１１１の検知電圧によって加熱コイル２の動作周波数を推定することができるので、両端電圧検知手段１１１を加熱コイル２の動作周波数を検知する周波数検知手段として利用してもよい。

周波数検知手段として利用することにより、標準電波の送信周波数にならないようにスイッチング手段５のオン時間を制御することできるので、確実に標準電波の送信周波数と加熱コイル２の動作周波数をずらすことができ、電波時計の受信性能を確保することができる。

なお、本実施の形態は本発明の炊飯器の請求項５と請求項６の説明に相当する。

（実施の形態５）
図１２は、本発明の第５の実施の形態における炊飯器の主要部ブロック図である。

図１２において、１２１は電波受信手段で、特に図示していないが標準電波を受信するためのアンテナと受信信号を解読するための解読用ＩＣで構成され、解読した現在時刻情報をデジタル信号にしてマイクロコンピュータ１２２に送信している。マイクロコンピュータは、この信号を受けて、表示手段１７を構成するＬＣＤの時刻表示部に現在時刻を表示する。

１２３は制御手段で、入力電流設定手段７２、オン時間設定手段７４、パルス発生手段１３を構成するマイクロコンピュータ１２２と、同期信号発生手段１４、駆動回路１５より構成されている。

その他の構成については、図７と同様であり、本実施の形態での説明は省略する。

以上のように、炊飯器に電波時計の機能を内蔵した場合においても、加熱コイル２の動作周波数と第二高調波の周波数を標準電波の送信周波数からずらすので、炊飯や保温中に電波時計の受信機能を確保することができる。

以上のように、本発明にかかる炊飯器は、加熱コイル２の動作周波数と第二高調波の周波数が標準電波の送信周波数にならないようにインバータ回路を制御するので、炊飯器が炊飯中や保温中であっても電波時計の受信機能を確保できる。従って、家庭用途のみならず業務用途の炊飯器などの用途にも応用できる。

本発明の実施の形態１における炊飯器の主要部ブロック図 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における炊飯器のスイッチング手段のオン時間と加熱コイルの動作周波数および第二高調波の周波数の関係を示すグラフ 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１における炊飯器の主要部動作波形を示す図 本発明の実施の形態１における炊飯器の主要部タイムチャート 本発明の実施の形態２における炊飯器の主要部ブロック図 本発明の実施の形態２における炊飯器のスイッチング手段のオン時間の更新方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態３における炊飯器の主要部ブロック図 本発明の実施の形態４における炊飯器の主要部ブロック図 本発明の実施の形態４における炊飯器のスイッチング手段の両端電圧と加熱コイルに流れる高周波電流および加熱コイルの動作周波数の関係を示すグラフ 本発明の実施の形態５における炊飯器の主要部ブロック図

１ 鍋
２ 加熱コイル
３ インバータ回路
４ 共振コンデンサ
５ スイッチング手段
６ 交流電源
１１ 制御手段

Claims (6)

1. 鍋を誘導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回路と、交流電源を整流し前記インバータ回路に電力供給する整流手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段を有し、前記制御手段は加熱コイルの両端電圧に相当する電圧が所定値を超えると、前記加熱コイルの動作周波数および第二高調波の周波数が現在時刻情報を有する標準電波の送信周波数にならないように前記インバータ回路を制御する炊飯器。
2. インバータ回路は、少なくとも一つのスイッチング手段と、加熱コイルに並列接続された共振コンデンサで構成される請求項１記載の炊飯器。
3. 加熱コイルの動作周波数を検知する周波数検知手段を有し、制御手段は周波数検知手段が検知した動作周波数と第二高調波の周波数が現在時刻情報を有する標準電波の送信周波数にならないようにインバータ回路を制御する請求項２記載の炊飯器。
4. 加熱コイルの動作周波数はスイッチング手段のオン時間で制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の炊飯器。
5. 交流電源の電源周波数を検知する電源周波数検知手段を有し、電源周波数検知手段が検知した電源周波数に応じて、対象とする標準電波の送信周波数を切り替える請求項１〜４のいずれか１項に記載の炊飯器。
6. 制御手段は、現在時刻情報を有する標準電波を受信することで現在時刻を設定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の炊飯器。

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