(57)【要約】      （修正有）【課題】鍋の中で水に浸された米の吸水度合を検出することができる米吸水度合検出モジュール、及び米の吸水度合を検出して炊飯を行うことができる炊飯器を提供する。【解決手段】炊飯器１の蓋３に設けられた米吸水度合検出モジュール３０は、鍋２内で浸水された米に対して白色光を照射する発光ダイオード３１と、米で反射された白色光を受光して、受光レベルに応じた電流を出力するフォトダイオード３２と、フォトダイオード３２の出力に基づいて、米の吸水度合を検出する吸水度合検出部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸水された米に対して所定の光を照射する光照射部と、
米で反射された前記光を受光して、受光レベルに応じた電気信号を出力する光電変換素子と、
前記光電変換素子から出力される前記電気信号に基づいて、米の吸水度合を検出する吸水度合検出部と
を備えたことを特徴とする米吸水度合検出モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の米吸水度合検出モジュールにおいて、
前記吸水度合検出部は、前記光照射部による光の照射を開始した後、前記光電変換素子から出力される前記電気信号の変化率が、所定の飽和判定レベル以下になったときに、吸水完了信号を出力することを特徴とする米吸水度合検出モジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の米吸水度合検出モジュールにおいて、
前記光照射部と前記光電変換素子との間に設けられて、前記光照射部から照射される光が、前記光電変換素子により直接受光されることを回避する遮光部を備えたことを特徴とする米吸水度合検出モジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の米吸水度合検出モジュールにおいて、
前記光照射部は、波長１００ｎｍ〜１μｍの帯域を含む光を照射することを特徴とする米吸水度合検出モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の米吸水度合検出モジュールにおいて、
前記光は白色光であることを特徴とする米吸水度合検出モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の米吸水度合検出モジュールを備えた炊飯器であって、
米と水を収容する鍋と、
前記鍋の蓋と、
前記鍋の温度を検出する鍋温度センサーと、
前記鍋を加熱するヒーターと、
炊飯の開始を指示する炊飯開始指示部と、
前記鍋の中で米が浸水されて前記蓋が閉じられた状態で、前記炊飯開始指示部により炊飯の開始が指示された場合に、前記鍋温度センサーの検出温度が所定の吸水設定温度となるように前記ヒーターにより前記鍋を加熱する吸水工程を実行し、前記米吸水度合検出モジュールにより、前記鍋内の米の吸水度合が所定の吸水完了レベル以上になったことが検出されたときに、前記吸水工程を終了して、前記鍋温度センサーの検出温度が前記吸水設定温度を超えるレベルまで前記ヒーターにより前記鍋を加熱する炊き上げ工程を開始する炊飯制御部と
を備えたことを特徴とする炊飯器。
【請求項７】
請求項６に記載の炊飯器において、
前記米吸水度合検出モジュールが前記鍋内に露出した吸水度合検出対応状態と、前記米吸水度合検出モジュールが前記鍋内から遮蔽された耐熱対応状態とを切替える遮蔽機構を備え、
前記炊飯制御部は、前記吸水工程においては前記遮蔽機構により前記吸水度合検出対応状態とし、前記炊き上げ工程においては前記遮蔽機構により前記耐熱対応状態とすることを特徴とする炊飯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水に浸された米の吸水度合を検出する米吸水度合検出モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、米と水を入れる鍋と鍋を加熱するヒーターと鍋底の温度を検出する鍋温度センサーとを備え、鍋温度センサーの検出温度に応じてヒーターの加熱量を調節して炊飯を行うようにした炊飯器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された炊飯器においては、炊飯スタート時に、鍋温度センサーの検出温度が所定の吸水設定温度となるようにヒーターにより鍋を加熱した状態を、一定時間維持することによって米に吸水させる吸水工程を実行し、その後にヒーターの加熱量を増大させて炊き上げ工程を実行するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−９７７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸水工程において米に十分に吸水させるために必要となる時間は、炊飯する米の量や米の乾燥度合（米の保管場所の温度や湿度によって異なる）等に応じて変化する。そのため、吸水工程の実行時間を短時間に設定すると、米の吸水が不十分になるおそれがある。
【０００６】
また、米の吸水が不十分になることを防ぐために、吸水工程の実行時間を長時間に設定すると、吸水工程が必要以上に長い時間継続されてヒーターにより無駄な電力が消費されるおそれがある。
【０００７】
そこで、このように、米の吸水が不十分になることやヒーターにより無駄な電力が消費されることを防止するためには、米の吸水度合を検出して適切な吸水工程を実行することが望ましい。
【０００８】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、鍋の中で水に浸された米の吸水度合を検出することができる米吸水度合検出モジュール、及び米の吸水度合を検出して炊飯を行うことができる炊飯器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の米吸水度合検出モジュールは、
浸水された米に対して所定の光を照射する光照射部と、
米で反射された前記光を受光して、受光レベルに応じた電気信号を出力する光電変換素子と、
前記光電変換素子から出力される前記電気信号に基づいて、米の吸水度合を検出する吸水度合検出部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、米は乾燥状態であるときは半透明であるが、浸水して吸水度合が高くなるにつれて白色に変化していき、この色の変化に応じて、米に光を当てたときの反射率が変化する。そのため、浸水された米に前記光照射部によって光を照射したときに、前記光電変換素子により受光される反射光のレベルは、米の吸水度合に応じて変化し、前記光電変換素子から出力される電気信号がこの変化に応じて変動する。そこで、前記吸水度合検出部は、前記光電変換素子から出力される電気信号に基づいて、米の吸水度合を検出することができる。
【００１１】
本発明の米吸水度合検出モジュールにおいて、
前記吸水度合検出部は、前記光照射部による光の照射を開始した後、前記光電変換素子から出力される前記電気信号の変化率が、所定の飽和判定レベル以下になったときに、吸水完了信号を出力することが好ましい（第２発明）。
【００１２】
これによれば、前記光電変換素子から出力される電気信号の変化率が前記飽和判定レベル以下になったときには、米の吸水が進んで米の吸水度合が飽和状態（吸水が進行しなくなった状態）になったと判断することができる。そこで、この場合に、前記吸水度合検出部が前記吸水完了信号を出力することによって、前記吸水完了信号を受信した炊飯器の制御部等により、米の吸水が十分になった適切なタイミングで吸水工程を終了することができる。
【００１３】
また、前記光照射部と前記光電変換素子との間に設けられて、前記光照射部から照射される光が、前記光電変換素子により直接受光されることを回避する遮光部を備えることが好ましい。
【００１４】
これによれば、前記遮光部を備えることにより、前記光照射部から照射される光の一部が前記光電変換素子により直接受光されることによって、前記吸水度合検出部による米の吸水度合の検出精度が低下することを防止することができる。
【００１５】
また、前記光照射部は、波長１００ｎｍ〜１μｍの帯域を含む光を照射することが好ましい。
【００１６】
これによれば、浸水された米に対して、水を透過するときの吸収率が低い波長１００ｎｍ〜１μｍの帯域を含む光を照射することにより、水を介した米に対する入射光と反射光の減衰を抑制して、水の吸水度合を検出することができる。
【００１７】
この場合、前記光は白色光であることが好ましい。
【００１８】
これによれば、白色ＬＥＤ等の汎用の光源を用いて、波長１００ｎｍ〜１μｍの帯域を含む光を照射可能な前記光照射部を構成することができる。
【００１９】
また、本発明の炊飯器は、本発明の米吸水度合検出モジュールを備えた炊飯器であって、
米と水を収容する鍋と、
前記鍋の蓋と、
前記鍋の温度を検出する鍋温度センサーと、
前記鍋を加熱するヒーターと、
炊飯の開始を指示する炊飯開始指示部と、
前記鍋の中で米が浸水されて前記蓋が閉じられた状態で、前記炊飯開始指示部により炊飯の開始が指示された場合に、前記鍋温度センサーの検出温度が所定の吸水設定温度となるように前記ヒーターにより前記鍋を加熱する吸水工程を実行し、前記米吸水度合検出モジュールにより、前記鍋内の米の吸水度合が所定の吸水完了レベル以上になったことが検出されたときに、前記吸水工程を終了して、前記鍋温度センサーの検出温度が前記吸水設定温度を超えるレベルまで前記ヒーターにより前記鍋を加熱する炊き上げ工程を開始する炊飯制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の炊飯器によれば、前記吸水工程において、前記米吸水度合検出モジュールにより、前記鍋内で浸水された米が十分に吸水したことを検出して、前記炊き上げ工程に移行することができる。そのため、米の吸水が不十分な状態で前記吸水工程が完了すること、及び前記吸水工程が必要以上に長い時間実行されて、前記ヒーターにより無駄な電力が消費されることを防止することができると共に、前記炊飯開始指示部による開始指示がなされてから炊飯が完了するまでの時間が長くなることを防止することができる。
【００２１】
また、本発明の炊飯器において、
前記米吸水度合検出モジュールが前記鍋内に露出した吸水度合検出対応状態と、前記米吸水度合検出モジュールが前記鍋内から遮蔽された耐熱対応状態とを切替える遮蔽機構を備え、
前記炊飯制御部は、前記吸水工程においては前記遮蔽機構により前記吸水度合検出対応状態とし、前記炊き上げ工程においては前記遮蔽機構により前記耐熱対応状態とすることが好ましい。
【００２２】
これによれば、前記鍋が高温まで加熱される前記炊き上げ工程において、前記遮蔽機構により前記耐熱対応状態とすることにより、前記米吸水度合検出モジュールが過熱状態となることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】米吸水度合検出モジュールを備えた炊飯器の一部断面図。
【図２】米吸水度合検出モジュールの外観図。
【図３】炊飯器の制御ブロック図。
【図４】米の吸水度合と吸水度合検出モジュールのフォトダイオードの出力レベルとの相関関係の説明図。
【図５】炊飯器の各工程における鍋温度センサーの検出温度の推移と、吸水工程におけるフォトダイオードの出力信号の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の米吸水度合検出モジュールを備えた炊飯器の実施形態の一例について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２５】
［炊飯器の全体構成］
図１は本実施形態の炊飯器１の一部を断面で示したものであり、炊飯器本体１０内に米と水を入れた鍋２を収容して炊飯を行う。炊飯器１は、鍋２の上部を覆って鍋２を密閉する蓋３と、鍋２を加熱するヒーター４、鍋２の底部に当接して鍋２の温度を検出する鍋温度センサー５、制御基板６、遮蔽機構７、及び炊飯の開始を指示するスイッチ（本発明の炊飯開始指示部に相当する）等が設けられた操作パネル８を備えている。
【００２６】
制御基板６には、炊飯器１の作動を制御するマイクロコンピュータ２０等が実装されている。また、蓋３には、鍋２内で水に浸されている米の吸水度合を検出する米吸水度合検出モジュール３０が設けられている。
【００２７】
米吸水度合検出モジュール３０は、鍋２に入れられた米に対して白色光（青色ＬＥＤで黄色蛍光体を励起するいわゆる擬似白色光）を照射する発光ダイオード３１（白色ＬＥＤ，本発明の光照射部に相当する）、米により反射された白色光を受光するフォトダイオード３２（本発明の光電変換素子に相当する）、及び発光ダイオード３１とフォトダイオード３２との間に設けられて、発光ダイオード３１からの照射光がフォトダイオード３２に直接受光されることを防止する遮光部３３を備えている。
【００２８】
ここで、米に対して光を照射する光源は白色ＬＥＤに限られず、水による吸収度合が小さい波長を持つ光源であればよい。望ましくは、波長１００ｎｍ〜１μｍの帯域を含む光を照射する光源を用いるとよい。
【００２９】
遮蔽機構７は、図中の矢印方向（左右方向）にスライドして、実線で示した状態と点線で示した状態とに切り替わるシャッター機構であり、遮蔽機構７のシャッター部は耐熱材により形成されている。実線で示した状態は、米吸水度合検出モジュール３０が鍋２内に露出されて、米の吸水度合の検出が可能な状態（吸水度合検出対応状態）である。また、点線で示した状態は、米吸水度合検出モジュール３０が遮蔽機構７によりカバーされて、鍋２内の熱から保護される状態（耐熱対応状態）である。
【００３０】
［米吸水度合検出モジュールの構成］
図２に示すように、米吸水度合検出モジュール３０は、モジュール基板３５に、発光ダイオード３１、フォトダイオード３２、フォトダイオード３２に直列に接続された検出用抵抗３７、及び米吸水度合検出モジュール３０の作動を制御するモジュール制御回路４０を実装して構成されている。発光ダイオード３１は鍋２の底部に向けて白色光を照射し、フォトダイオード３２は鍋２に入れられた米で反射された白色光を受光する。
【００３１】
また、遮光部３３は、フォトダイオード３２を３方向で覆うことにより、発光ダイオード３１から照射される光が、フォトダイオード３２により直接受光されることを回避し、これにより、米吸水度合の検出精度が低下することを防止している。
【００３２】
［炊飯器の制御仕様］
次に、図３を参照して、炊飯器１の制御仕様について説明する。制御基板６（図１参照）に実装されたマイクロコンピュータ２０は、メモリ（図示しない）に保持された炊飯器１の制御用プログラムを実行することによって、炊飯工程を実行する炊飯制御部２１として機能する。
【００３３】
マイクロコンピュータ２０には、鍋温度センサー５の検出温度Ｔｂを示す温度検出信号と操作パネル８の操作信号Ｓwとが入力される。また、マイクロコンピュータ２０から出力されるヒーター制御信号Ｈcにより、ヒーター４の作動（ＯＮ／ＯＦＦ，加熱量）が制御される。
【００３４】
炊飯制御部２１は、鍋温度センサー５の温度検出信号Ｔbから、鍋温度センサー５による検出温度を認識し、また、操作パネル８の操作信号Ｓwから操作パネル８の操作状況を認識する。また、炊飯制御部２１は、ヒーター制御信号Ｈcを変更して、ヒーター４の作動を制御する。
【００３５】
米吸水度合検出モジュール３０のモジュール制御回路４０には、微分回路４１と吸水度合検出部４２とが実装されている。吸水度合検出部４２は炊飯制御部２１との間で通信を行い、炊飯制御部２１から送信される検出開始信号Ｄstを受信した時に米吸水度合の検出処理を開始し、米が十分に吸水したことを検出した時に吸水完了信号Ｓendを炊飯制御部２１に送信する。
【００３６】
発光ダイオード３１は定電流回路５０と直列に接続され、定電流回路５０から直流電流（例えば、３０ｍＡ）が供給されているときに白色光を照射する。定電流回路５０は、吸水度合検出部４２から電流出力指示信号Ｉactが出力されているときに直流電流を出力し、電流出力指示信号Ｉactが出力されていないときには直流電流の出力を停止する。
【００３７】
発光ダイオード３１から発光された白色光は、鍋２（図１参照）に入れられた水６０を透過して米６１に到達し、米６１で反射された白色光がフォトダイオード３２で受光される。フォトダイオード３２は検出用抵抗３７と直列に接続されており、受光レベルに比例した大きさの電流を発生する。
【００３８】
そのため、抵抗３７では、フォトダイオード３２の受光レベルに比例した電圧Ｖsenが生じ、この電圧Ｖsenが検出用抵抗３７と並列に接続された電圧検出回路５１により、フォトダイオード３２の受光レベルに応じた電気信号（以下、フォトダイオード出力信号Ｖsenという）として微分回路４１に入力される。なお、電圧Ｖsenを増幅回路により増幅して微分回路４１に入力するようにしてもよい。
【００３９】
微分回路４１は、フォトダイオード出力信号Ｖsenの所定時間当たりの変化率を示す微分信号を生成して吸水度合検出部４２に出力する。そして、吸水度合検出部４２は、微分回路４１から入力される微分信号がゼロ付近に設定された飽和判定レベル以下になったときに、米の吸水が完了した（米の含水度合が飽和レベル（吸水完了レベル）以上になった）ことを示す吸水完了信号Ｓendを、炊飯制御部２１に出力する。
【００４０】
なお、フォトダイオード出力信号Ｖsenが飽和したことを、微分回路４１ではなく、マイクロコンピュータ等によるソフトウェア処理により判断するようにしてもよい。また、吸水度合検出部４２は、ロジック回路で構成してもよく、マイクロコンピュータ等によるソフトウェア処理により構成してもよい。
【００４１】
［フォトダイオード出力信号Ｖsenと米の吸水度合との相関関係］
ここで、図４は縦軸を浸水した米の質量（吸水度合が高くなるに従って、米の質量が増加する）と、フォトダイオード出力信号Ｖsen（図中ＰＤ出力と記載）に設定し、横軸を米が水に浸された時点からの経過時間に設定して、フォトダイオード出力信号Ｖsen（図中ａで示した実線）と米の質量（図中ｂで示した点線）の推移を示したものである。
【００４２】
図４から明らかなように、フォトダイオード出力信号Ｖsenは、米の吸水度合と高い相関性を有している。そのため、フォトダイオード出力信号Ｖsenのレベルに基づいて、米の吸水度合を精度良く検出することができる。
【００４３】
［炊飯器による炊飯処理］
次に、図５を参照して、炊飯器１における一連の炊飯処理について説明する。図５は、共通の時間軸ｔを横軸に設定して、炊飯処理における各工程（立上げ工程、吸水工程、炊き上げ工程、蒸らし工程）における鍋温度センサー５の検出温度Ｔbの推移と、吸水工程におけるフォトダイオード出力信号Ｖsen（図中ＰＤ出力と記載）の推移を示したものである。
【００４４】
炊飯処理は、炊飯制御部２１（図３参照）により実行され、炊飯制御部２１は、使用者が操作パネル８を操作して炊飯開始の指示を行った時点ｔ0で、炊飯処理を開始する。炊飯制御部２１は、立上げ工程→吸水工程→炊き上げ工程→蒸らし工程の順に各工程を実行する。
【００４５】
炊飯制御部２１は、立上げ工程において、ヒーター４を作動させて鍋２を加熱する。そして、鍋温度センサー５の検出温度Ｔbが吸水設定温度φまで上昇した時点ｔ1で吸水工程に移行し、炊飯制御部２１は、吸水度合検出部４２に対して検出開始信号Ｄstを出力する。検出開始信号Ｄstを入力した吸水度合検出部４２は、Ｉactを出力して発光ダイオード３１による白色光の照射を開始する。これにより、フォトダイオード出力信号Ｖsenが微分回路４１に入力される。
【００４６】
吸水工程において、炊飯制御部２１は、鍋温度センサー５の検出温度Ｔbが吸水設定温度φとなるようにヒーター４の加熱量を制御する。時点ｔ1からの時間の経過と共に、フォトダイオード出力信号Ｖsenが上昇し、フォトダイオード出力信号Ｖsenの変化率がほぼゼロになった（米の浸水度合が飽和した）時点ｔ2で、吸水度合検出部４２は吸水完了信号Ｓendを炊飯制御部２１に出力する。吸水完了信号Ｓendを入力した炊飯制御部２１は、吸水工程を終了して炊き上げ工程に移行する。
【００４７】
炊き上げ工程において、炊飯制御部２１は、ヒーター４による加熱量を増大させ、これにより、鍋２内の水が沸騰して鍋温度センサー５の検出温度Ｔbが１００℃まで上昇する。炊飯制御部２１は、鍋温度センサー５の検出温度Ｔbが１００℃に維持されるように、ヒーター４の加熱量を調節して所定の炊き上げ設定時間の経過を待つ。
【００４８】
炊飯制御部２１は、炊き上げ設定時間が経過した時に、ヒーター４の加熱量を増大させて、鍋温度センサー５の検出温度が１２０℃となった時点ｔ3で、炊き上げ工程を終了して蒸らし工程に移行する。
【００４９】
蒸らし工程において、炊飯制御部２１は、鍋温度センサー５の検出温度Ｔbが１００℃程度に維持されるようにヒーター４の加熱量を調節し、所定の蒸らし設定時間が経過した時点ｔ4で蒸らし工程を終了する。炊飯制御部２１は、蒸らし工程を終了した時に、操作パネル８に備えられた表示部（図示しない）に炊飯が終了したことを示す表示を行うと共に、ブザー（図示しない）による報知を行う。
【００５０】
なお、本実施形態の米吸水度合検出モジュール３０は、図２及び図３に示したように、モジュール制御回路４０（吸水度合検出部４２と微分回路４１を含む）をモジュール基板３５に実装したが、モジュール制御回路４０を制御基板６に実装するようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、光電変換素子としてフォトダイオード３２を用いたが、フォトトランジスタ等の他の種類の光電変換素子を用いてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、米吸水度合検出モジュール３０を熱気から保護するために、米吸水度合検出モジュール３０を覆う遮蔽機構７を備えたが、米吸水度合検出モジュール３０を高耐熱の透明樹脂又は透明ガラスで覆う等の構成により、高温の蒸気に対する米吸水度合検出モジュール３０の耐熱性を確保したときには、遮蔽機構７を設けなくてもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、図５に示したように、炊飯制御部２１は、フォトダイオード出力信号Ｖsenが飽和したときに吸水工程を終了したが、フォトダイオード出力信号Ｖsenが所定電圧以上となったときに吸水工程を終了するようにしてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、図１に示したように、米吸水度合検出モジュール３０が炊飯器１の鍋２の蓋３に固定して取り付けた構成例を示したが、米吸水度合検出モジュールを炊飯器の蓋に着脱自在な構成としてもよい。この場合には、米吸水度合検出モジュールを蓋に装着して吸水工程を行い、米吸水度合検出モジュールにより米が十分に吸水したことが検出された時に、米吸水度合検出モジュールを鍋から外して炊き上げ工程を行うことができるため、米吸水度合検出モジュールを熱から保護するための遮蔽機構を備える必要がない。
【００５５】
また、本実施形態では、電気ヒーターを加熱手段とする炊飯器１を示したが、ガスヒーター等の他の種類のヒーターを加熱手段とする炊飯器に対しても、本発明の適用が可能である。
【００５６】
また、本実施形態では、図１に示したように、米吸水度合検出モジュール３０が炊飯器１の鍋２の蓋３の内側に配置した構成を例示したが、鍋２内に入れられた米に対して光を照射して反射光を受光できる位置であれば、他の箇所に米吸水度合検出モジュール３０を配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…炊飯器、２…鍋、３…蓋、４…ヒーター、５…鍋温度センサー、６…制御基板、７…遮蔽機構、８…操作パネル、１０…炊飯器本体、２０…マイクロコンピュータ、２１…炊飯制御部、３０…米吸水度合検出モジュール、３１…発光ダイオード、３２…フォトダイオード、３３…遮光部、３５…モジュール基板、３７…検出用抵抗、４０…モジュール制御回路、４１…微分回路、４２…吸水度合検出部、６０…水、６１…米。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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