(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パン原料を加工してパンを作製する自動製パン機であって、
パン原料が投入される調理容器と、
調理容器内に回転可能に設けられた練り羽根およびミル羽根と、
練り羽根とミル羽根に回転駆動力を伝達する単一のモータと、
モータからの回転駆動力を練り羽根に伝達する練り軸と、
モータからの回転駆動力をミル羽根に伝達し、練り軸の内部に設けられたミル軸と、
モータによる回転を制御するインバータ装置と、を備え、
インバータ装置は、モータの回転駆動力をミル羽根に伝達してミル羽根の回転によりパン原料のミルを行うミル工程と、モータの回転駆動力を練り羽根に伝達して練り羽根の回転によりパン原料の練りを行う練り工程とを実施するようモータの回転を制御するとともに、練り工程とミル工程で異なる回転制御を行い、
インバータ装置は、ミル工程におけるモータの回転数を練り工程におけるモータの回転数よりも高く設定する機能を有した、自動製パン機。
【請求項２】
モータからの回転駆動力を練り軸に伝達する第１のプーリと、モータからの回転駆動力をミル軸に伝達する第２のプーリとを備え、
第１のプーリは第２のプーリに比べて大きな直径を有する、請求項１記載の自動製パン機。
【請求項３】
パン原料を加工してパンを作製する自動製パン機であって、
パン原料が投入される調理容器と、
調理容器内に回転可能に設けられた練り羽根およびミル羽根と、
練り羽根とミル羽根に回転駆動力を伝達する単一のモータと、
モータによる回転を制御するインバータ装置とを備え、
インバータ装置は、モータの回転駆動力をミル羽根に伝達してミル羽根の回転によりパン原料のミルを行うミル工程と、モータの回転駆動力を練り羽根に伝達して練り羽根の回転によりパン原料の練りを行う練り工程とを実施するようモータの回転を制御するとともに、練り工程とミル工程で異なる回転制御を行い、
インバータ装置は、モータの回転数を制御する回転数制御手段を備え、
回転数制御手段は、練り工程におけるモータの回転数を、微分制御を含んだ制御演算により演算された目標回転数となるように制御する機能を有した、自動製パン機。
【請求項４】
インバータ装置は、練り工程とミル工程においてモータの回転方向を変更する機能を有した、請求項３記載の自動製パン機。
【請求項５】
インバータ装置は、練り工程とミル工程においてモータの回転数を変更する機能を有した、請求項３又は４に記載の自動製パン機。
【請求項６】
インバータ装置は、ミル工程におけるモータの回転数を練り工程におけるモータの回転数よりも高く設定する、請求項５に記載の自動製パン機。
【請求項７】
インバータ装置は、モータに供給される電流を制御する電流制御手段を備え、
回転数制御手段は、電流制御手段により演算された目標電流値を出力することにより、練り工程におけるモータの回転数を目標回転数となるように制御する、請求項３から６のいずれか１項に記載の自動製パン機。
【請求項８】
インバータ装置は、インバータ装置内に備えられた保護抵抗の両端の電圧を用いてモータに供給される電流値を検出する電流検出手段を備え、電流検出手段により検出された電流値を電流制御手段に出力する、請求項７に記載の自動製パン機。
【請求項９】
回転数制御手段は、ミル工程におけるモータの回転数を、比例制御および積分制御を含んだ制御演算により演算された目標回転数となるように制御する機能を有した、請求項３から８のいずれか１項に記載の自動製パン機。
【請求項１０】
パン原料を加工してパンを作製する自動製パン機であって、
パン原料が投入される調理容器と、
調理容器内に回転可能に設けられた練り羽根と、
練り羽根に回転駆動力を伝達するモータと、
モータによる回転を制御するインバータ装置とを備え、
インバータ装置は、モータの回転駆動力を練り羽根に伝達して練り羽根の回転によりパン原料の練りを行う練り工程を実施するようモータの回転を制御するとともに、モータの回転数を制御する回転数制御手段を備え、
回転数制御手段は、練り工程におけるモータの回転数を、微分制御を含んだ制御演算により演算された目標回転数となるように制御する機能を有した、自動製パン機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として一般家庭で使用される自動製パン機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、米粒などの穀物粒から直接パンを製造する自動製パン機が普及してきている。この種の自動製パン機としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。  【０００３】
特許文献１の自動製パン機は、パン容器の底部に設けたブレード回転軸と、ブレード回転軸に対し回転不能に取り付けられた粉砕ブレード（ミル羽根ともいう）と、外面に混練ブレード（練り羽根ともいう）を備えたドーム状カバーとを備える。特許文献１の自動製パン機はさらに、ドーム状カバーとブレード回転軸を連結状態又は非連結状態にするクラッチを備える。【０００４】
特許文献１の自動製パン機においては、クラッチによりドーム状カバーとブレード回転軸とが非連結状態にされた状態でブレード回転軸が回転された場合、粉砕ブレードのみが回転する。粉砕ブレードの回転により、パン容器に入れられた穀物粒が粉砕される（ミル工程）。これにより、製パン原料が製造される。一方、クラッチによりドーム状カバーとブレード回転軸とが連結状態にされた状態でブレード回転軸が回転された場合、混練ブレードが回転する。混練ブレードの回転により、パン容器内の製パン原料とドライイーストなどの副材料とが混練される（練り工程）。これにより、パン生地が製造される。【０００５】
特許文献１の自動製パン機は、このように製造されたパン生地をパン容器内で焼成することにより、パンを焼き上げて製造する。【０００６】
また特許文献１の自動製パン機においては、粉砕ブレードを駆動する粉砕モータと、混練ブレードを回転駆動する混練モータとが別々に設けられている。このような構成において、ミル工程では、パン容器内に穀物粒と水が入れられた状態で、粉砕ブレードが粉砕モータにより回転駆動されることにより、粉砕された穀物粒と水の混合物（製パン原料）が生成される。その後、練り工程では、混練ブレードが混練モータにより回転駆動されることにより、その混合物が混練されてパン生地となる。混練されたパン生地に対して、その後、発酵工程、焼成工程が行われることにより、パンが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４５４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の自動製パン機においては、粉砕ブレードを回転させる粉砕モータと、混練ブレードを回転させる混連モータとが別々に設けられている。このため、装置が大きいという課題がある。【０００９】
また、練り工程とミル工程のそれぞれの工程において、パン生地の状態などに応じてより適切にモータを運転することが求められている。すなわち、パンの生成過程においてより適切なモータの運転を行うことが求められている。【００１０】
従って、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、小型化を実現するとともに、パンの生成過程においてより適切なモータの運転を行うことができる、信頼性の高い自動製パン機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【００１２】
本発明に係る自動製パン機は、パン原料を加工してパンを作製する自動製パン機であって、
パン原料が投入される調理容器と、
調理容器内に回転可能に設けられた練り羽根およびミル羽根と、
練り羽根とミル羽根に回転駆動力を伝達する単一のモータと、
モータによる回転を制御するインバータ装置とを備え、
インバータ装置は、モータの回転駆動力をミル羽根に伝達してミル羽根の回転によりパン原料のミルを行うミル工程と、モータの回転駆動力を練り羽根に伝達して練り羽根の回転によりパン原料の練りを行う練り工程とを実施するようモータの回転を制御するとともに、練り工程とミル工程で異なる回転制御を行う。【００１３】
これにより、小型化を実現するとともに、練り工程およびミル工程においてより適切なモータの運転を行うことができる、信頼性の高い自動製パン機を実現することができる。【００１４】
また、本発明に係る自動製パン機は、パン原料を加工してパンを作製する自動製パン機であって、
パン原料が投入される調理容器と、
調理容器内に回転可能に設けられた練り羽根と、
練り羽根に回転駆動力を伝達するモータと、
モータによる回転を制御するインバータ装置とを備え、
インバータ装置は、モータの回転駆動力を練り羽根に伝達して練り羽根の回転によりパン原料の練りを行う練り工程を実施するようモータの回転を制御するとともに、モータの回転数を制御する回転数制御手段を備え、
回転数制御手段は、練り工程におけるモータの回転数を、微分制御を含んだ制御演算により演算された目標回転数となるように制御する機能を有した。【００１５】
これにより、特に練り工程においてより適切なモータの運転を行うことができる、信頼性の高い自動製パン機を実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、パンの生成過程においてより適切なモータの運転を行うことができる、信頼性の高い自動製パン機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態にかかる自動製パン機の斜視図である。
【図２】図１の自動製パン機の蓋体を開けた状態を示す斜視図である。
【図３】図１の自動製パン機の断面図である。
【図４】図１の自動製パン機のインバータモータに関連する部品の構成を示す断面図である。
【図５】図１の自動製パン機が備える羽根ユニットの斜視図である。
【図６】図４のインバータモータの出力軸が正方向に回転したときに同様に正方向に回転する部品を示す断面図である。
【図７】図４のインバータモータの出力軸が逆方向に回転したときに同様に逆方向に回転する部品を示す断面図である。
【図８】図１の自動製パン機の駆動回路の概略構成を示す概略構成図である。
【図９】図１の自動製パン機の練り工程におけるインバータモータの回転数と電流の変化の一例を表す推移図である。
【図１０】図１の自動製パン機の駆動回路の微分制御を省いたＰＩ制御による練り工程でのモータの回転数と電流の変化の一例を表す推移図である。
【図１１】図１の自動製パン機のミル工程におけるインバータモータの回転数と電流の変化の一例を表す推移図である。
【図１２】図１の自動製パン機のミル工程と練り工程におけるインバータ部の出力電圧の推移の一例を表す推移図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の発明は、パン原料を加工してパンを作製する自動製パン機であって、
パン原料が投入される調理容器と、
調理容器内に回転可能に設けられた練り羽根およびミル羽根と、
練り羽根とミル羽根に回転駆動力を伝達する単一のモータと、
モータによる回転を制御するインバータ装置とを備え、
インバータ装置は、モータの回転駆動力をミル羽根に伝達してミル羽根の回転によりパン原料のミルを行うミル工程と、モータの回転駆動力を練り羽根に伝達して練り羽根の回転によりパン原料の練りを行う練り工程とを実施するようモータの回転を制御するとともに、練り工程とミル工程で異なる回転制御を行う、自動製パン機である。
【００１９】
これによって、小型化を実現するとともに、練り工程およびミル工程において異なる回転制御（回転数、回転方向、制御方法など）を行うことで、より適切なモータの運転を行うことができる、信頼性の高い自動製パン機を実現することができる。
【００２０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、インバータ装置は、練り工程とミル工程においてモータの回転方向を変更する機能を有する。
【００２１】
これによって、練り工程およびミル工程においてより適切なモータの運転を行うことができる。
【００２２】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明において、インバータ装置は、練り工程とミル工程においてモータの回転数を変更する機能を有した。
【００２３】
これによって、練り工程およびミル工程においてより適切なモータの運転を行うことができる。
【００２４】
第４の発明は、特に、第３の発明において、インバータ装置は、ミル工程におけるモータの回転数を練り工程におけるモータの回転数よりも高く設定する。
【００２５】
これによって、ミル工程におけるパン原料のミル動作をより確実に行い、信頼性を高めることができる。
【００２６】
第５の発明は、特に、第１から第４のいずれか１つの発明において、インバータ装置は、モータの回転数を制御する回転数制御手段を備え、
回転数制御手段は、練り工程におけるモータの回転数を、微分制御を含んだ制御演算により演算された目標回転数となるように制御する機能を有した。
【００２７】
このように、練り工程における回転数の変動に対して微分制御による制御を行うことにより、特に練り工程においてより適切なモータの運転を行うことができる。
【００２８】
第６の発明は、特に、第５の発明において、インバータ装置は、モータに供給される電流を制御する電流制御手段を備え、
回転数制御手段は、電流制御手段により演算された目標電流値を出力することにより、練り工程におけるモータの回転数を目標回転数となるように制御する。
【００２９】
これによって、特に練り工程においてより適切なモータの運転を行うことができる。
【００３０】
第７の発明は、特に、第６の発明において、インバータ装置は、インバータ装置内に備えられた保護抵抗の両端の電圧を用いてモータに供給される電流値を検出する電流検出手段を備え、電流検出手段により検出された電流値を電流制御手段に出力する。
【００３１】
これによって、低コストで確実にモータの電流を検出することで、より適切なモータの運転を行うことができる。
【００３２】
第８の発明は、特に、第５から第７のいずれか１つの発明において、回転数制御手段は、ミル工程におけるモータの回転数を、比例制御および積分制御を含んだ制御演算により演算された目標回転数となるように制御する機能を有する。
【００３３】
これによって、モータの回転数が安定した練り工程が実施され、信頼性を高めることができる。
【００３４】
第９の発明は、パン原料を加工してパンを作製する自動製パン機であって、
パン原料が投入される調理容器と、
調理容器内に回転可能に設けられた練り羽根と、
練り羽根に回転駆動力を伝達するモータと、
モータによる回転を制御するインバータ装置とを備え、
インバータ装置は、モータの回転駆動力を練り羽根に伝達して練り羽根の回転によりパン原料の練りを行う練り工程を実施するようモータの回転を制御するとともに、モータの回転数を制御する回転数制御手段を備え、
回転数制御手段は、練り工程におけるモータの回転数を、微分制御を含んだ制御演算により演算された目標回転数となるように制御する機能を有した、自動製パン機である。
【００３５】
これによって、特に練り工程においてより適切なモータの運転を行うことができる、信頼性の高い自動製パン機を実現することができる。
【００３６】
第１０の発明は、特に、第１から第９のいずれか１つの発明において、ミル羽根及び練り羽根へのモータの回転駆動力の伝達経路を切り換える駆動力切換部をさらに備え、
駆動力切換部は、モータの回転方向に応じて、モータの回転駆動力をミル羽根に伝達するか、練り羽根、或いは練り羽根及びミル羽根の両方に伝達するかを切り換え、
駆動力切換部は、第１及び第２のワンウェイクラッチを備え、
第１のワンウェイクラッチは、モータが逆方向に回転するとき、ミル羽根の逆方向の回転を許容する一方、モータが正方向に回転するとき、ミル羽根の正方向の回転を規制し、
第２のワンウェイクラッチは、モータが正方向に回転するとき、練り羽根を正方向に回転させる一方、モータが逆方向に回転するとき、練り羽根が逆方向に回転しないように練り羽根の回転を規制する。
【００３７】
これによって、インバータモータの回転駆動力の伝達経路の切り換えをより確実に行うことができる。
【００３８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３９】
（実施形態）
本発明の実施形態にかかる自動製パン機の全体構成について説明する。図１は本実施形態にかかる自動製パン機の斜視図であり、図２は、本実施形態にかかる自動製パン機の蓋体を開けた状態を示す斜視図である。図３は、本実施形態にかかる自動製パン機の断面図である。図４は、本実施形態にかかる自動製パン機のモータに関連する部品の構成を示す断面図である。
【００４０】
図１〜３において、本実施形態にかかる自動製パン機１は、略直方体形状の機器本体１０を備えている。機器本体１０の上面の一部には、操作部２０が設けられている。
【００４１】
操作部２０は、操作キー群と、表示部とによって構成されている。操作キー群には、例えば、スタートキー、取り消しキー、タイマーキー、予約キー、パンの調理コースなどを選択する選択キー等が含まれる。調理コースには、例えば、米粒を出発原料に用いてパンを製造するコース、米粉を出発原料に用いてパンを製造するコース、小麦粉を出発原料に用いてパンを製造するコースなどが含まれる。表示部は、例えば、液晶表示パネル等によって構成され、時間、操作キー群によって設定された内容、エラー等を表示するものである。
【００４２】
全体の主な構成要素は、パン原料が投入される調理容器４０と、調理容器４０内に回転可能に設けられた練り羽根８４およびミル羽根８２と、練り羽根８４とミル羽根８２に回転駆動力を伝達する単一のモータ７０と、製パン工程における練り工程およびミル工程においてモータ７０による回転を制御するインバータ装置２００（後述する）とで構成されている。インバータ装置２００は、練り工程とミル工程で異なる回転制御を行う。
【００４３】
機器本体１０の内部には、焼成室３０が設けられている。焼成室３０は、上面が開口した箱形状に形成されている。焼成室３０の内部には、パン生地、ケーキ、餅などの調理材料を収容する調理容器４０が着脱自在に収納される。
【００４４】
また、焼成室３０の内部には、図３に示すように、調理容器４０を加熱する加熱部の一例であるシーズヒータ３１と、焼成室３０内の温度を検知する温度検知部の一例である温度センサ３２とが設けられている。
【００４５】
シーズヒータ３１は、焼成室３０に収容された調理容器４０の下部を、隙間を空けて包囲するように配置されている。温度センサ３２は、焼成室３０内の平均的な温度を検知することができるように、シーズヒータ３１から少し離れた位置に配置されている。
【００４６】
焼成室３０の上面開口部は、機器本体１０の上部に設けられた蓋５０によって開閉される。蓋５０は、機器本体１０の上方後部（図３の右上側）に設けられたヒンジ部１０Ａに回動自在に取り付けられている。蓋５０は、蓋本体５１と、外蓋５２とを備えている。蓋本体５１には、グルテンやドライイーストなどの粉状の副材料を収容する副材料容器５３と、レーズン、ナッツなどの比較的体積の大きな副材料を収容する副材料容器５４とが取り付けられている。副材料容器５３，５４は、調理容器４０の上方に配置されている。外蓋５２は、副材料容器５３，５４の上部開口部を開閉可能に取り付けられている。
【００４７】
副材料容器５３の底壁は、開閉板５３ａで構成されている。開閉板５３ａは、副材料容器５３内の副材料を調理容器４０内に投入することができるように回動可能に構成されている。同様に、副材料容器５４の底壁は、開閉板５４ａで構成されている。開閉板５４ａは、副材料容器５４内の副材料を調理容器４０内に投入することができるように回動可能に構成されている。開閉板５３ａ，５４ａの開閉のタイミングは、後述する制御部９０により制御される。
【００４８】
また、焼成室３０の底壁３０ａの略中心部には、調理容器支持部１１が設けられている。調理容器支持部１１は、図４に示すように、略筒状に形成され、焼成室３０の底壁３０ａから下方に離れるに従って、内径が段階的に小さくなるように形成されている。調理容器支持部１１の外周面の下端部には、ベアリング１２を介して第１のプーリ６１が設けられている。
【００４９】
調理容器支持部１１の下部の中心穴には、略円筒形の第３のワンウェイクラッチ１３が設けられている。第３のワンウェイクラッチ１３の内側には、略円筒形の本体側練り軸１６Ａが垂直方向に延在するように設けられている。第３のワンウェイクラッチ１３は、本体側練り軸１６Ａの正方向（例えば、時計回り）の回転を許容する一方、本体側練り軸１６Ａの逆方向（例えば、反時計回り）の回転を規制するように構成されている。
【００５０】
本体側練り軸１６Ａの外周下部には、第２のワンウェイクラッチ１５が設けられている。第２のワンウェイクラッチ１５は、第１のプーリ６１と係合するように設けられている。第２のワンウェイクラッチ１５は、第１のプーリ６１が正方向に回転するとき、本体側練り軸１６Ａを正方向に回転させる一方、第１のプーリ６１が逆方向に回転するとき、本体側練り軸１６Ａが逆方向に回転しないように本体側練り軸１６Ａの回転を規制するように構成されている。
【００５１】
本体側練り軸１６Ａの内部には、略円柱状の本体側ミル軸１４Ａが垂直方向に延在するように設けられている。本体側ミル軸１４Ａは、本体側練り軸１６Ａに対して相対回転可能に設けられている。本体側ミル軸１４Ａの下端部には、第２のプーリ６２が固定されている。
【００５２】
また、焼成室３０の外側であって機器本体１０の内部には、モータの一例であるインバータモータ７０が設けられている。インバータモータ７０は、出力軸７１の単位時間当たりの回転数及び回転方向（正方向、逆方向）を自在に変更することができるモータである。
【００５３】
インバータモータ７０の出力軸７１の外周上部には、第３のプーリ６３が固定されている。第３のプーリ６３と第１のプーリ６１には、第１のベルト６５が架け回されている。インバータモータ７０が駆動されて出力軸７１が回転するとき、出力軸７１の回転力は、第３のプーリ６３、第１のベルト６５を介して第１のプーリ６１に伝達される。
【００５４】
また、インバータモータ７０の出力軸７１の外周下部には、ベアリング６７を介して第４のプーリ６４が設けられている。第４のプーリ６４と第２のプーリ６２には、第２のベルト６６が架け回されている。
【００５５】
また、インバータモータ７０の出力軸７１の外周面において第３のプーリ６３と第４のプーリ６４との間には、第１のワンウェイクラッチ６８が設けられている。第１のワンウェイクラッチ６８は、出力軸７１が逆方向に回転するとき、第４のプーリ６４を逆方向に回転させる一方、出力軸７１が正方向に回転するとき、第４のプーリ６４が正方向に回転しないように第４のプーリ６４の回転を規制する。
【００５６】
また、本体側ミル軸１４Ａの上端部には、本体側コネクタ１７Ａが固定されている。本体側コネクタ１７Ａは、略円柱形の容器側ミル軸１４Ｂの下端部に固定された容器側コネクタ１７Ｂと係合可能に構成されている。本体側コネクタ１７Ａと容器側コネクタ１７Ｂとが係合した状態で、本体側ミル軸１４Ａが回転したとき、容器側ミル軸１４Ｂが回転する。
【００５７】
また、本体側練り軸１６Ａの上端部には、係合片１６Ａａが設けられている。係合片１６Ａａは、略円筒形の容器側練り軸１６Ｂの下端部に固定された係合片１６Ｂａと係合可能に構成されている。本体側練り軸１６Ａが回転するとき、係合片１６Ａａが係合片１６Ｂａに係合し、容器側練り軸１６Ｂが回転する。
【００５８】
容器側ミル軸１４Ｂは、容器側練り軸１６Ｂの内側に円筒形の軸受け１８を介して設けられている。容器側ミル軸１４Ｂと容器側練り軸１６Ｂとは、調理容器４０が焼成室３０内にセットされたとき、調理容器４０の底部の中心部に設けられた貫通穴を通じて調理容器４０内に突出するように設けられている。
【００５９】
調理容器４０の底部には、図３に示すように、有底筒状の凹部４１が形成されている。また、調理容器４０の底部外面には、容器側練り軸１６Ｂを取り囲むように筒状の台座４２が設けられている。調理容器４０は、台座４２が調理容器支持部１１に載置され、本体側コネクタ１７Ａと容器側コネクタ１７Ｂとが係合されることで焼成室３０内にセットされる。一方、調理容器４０は、本体側コネクタ１７Ａと容器側コネクタ１７Ｂとの係合が外されることで、焼成室３０内から取り外すことができる。なお、台座４２は、調理容器４０とは別に形成してもよいし、調理容器４０と一体的に形成してもよい。
【００６０】
容器側ミル軸１４Ｂ及び容器側練り軸１６Ｂの調理容器４０の内部に突出する部分には、羽根ユニット８０が着脱自在に取り付けられている。
【００６１】
羽根ユニット８０は、キャップ８１と、ミル羽根８２と、ドーム状カバー８３と、練り羽根８４と、セーフティカバー８５とを備えている。ここで、以下の説明において、ミル羽根８２と、練り羽根８４とは、ブレードと称すことも有る。
【００６２】
キャップ８１は、容器側ミル軸１４Ｂの先端部に着脱自在に設けられている。ミル羽根８２は、キャップ８１の外周面から外方に突出するように設けられている。ミル羽根８２は、米粒などの穀物粒を粉砕して製パン原料を製造するための羽根である。調理容器４０が焼成室３０内にセットされるとともにキャップ８１が容器側ミル軸１４Ｂに取り付けられた状態において、ミル羽根８２は、概ね調理容器４０の凹部４１内に位置するように設けられている。
【００６３】
ドーム状カバー８３は、ミル羽根８２を上方から覆うように形成されている。図５は本発明の実施形態における自動製パン機が備える羽根ユニットの斜視図である。ドーム状カバー８３には、図５に示すように、ドーム状カバー８３の内側の空間とドーム状カバー８３の外側の空間とを連通する複数の窓部８３ａが設けられている。ミル羽根８２の回転により製造された製パン原料は、複数の窓部８３ａを通じてドーム状カバー８３の内側の空間とドーム状カバー８３の外側の空間に排出される。
【００６４】
練り羽根８４は、ドーム状カバー８３の外面に垂直方向に立設するように設けられている。練り羽根８４は、調理容器４０内の製パン原料を混練してパン生地を製造するための羽根である。
【００６５】
セーフティカバー８５は、ドーム状カバー８３の下端部に取り付けられ、ミル羽根８２を下方から覆うように形成されている。また、セーフティカバー８５は、その一部が容器側練り軸１６Ｂの内面に嵌合するように、容器側練り軸１６Ｂに取り付けられている。容器側練り軸１６Ｂが回転するとき、セーフティカバー８５、ドーム状カバー８３、及び練り羽根８４が一体的に回転する。調理容器４０が焼成室３０内にセットされるとともにセーフティカバー８５が容器側練り軸１６Ｂに取り付けられた状態において、ミル羽根８２は、概ね調理容器４０の凹部４１よりも上方に位置するように設けられている。また、セーフティカバー８５には、調理容器４０内に入れられた米粒や水などの材料をドーム状カバー８３内に取り込むための開口部（図示せず）が設けられている。
【００６６】
また、機器本体１０の操作部２０の下方には、各部の駆動を制御する制御部９０が設けられている。制御部９０には、複数の調理コースに対応する調理シーケンスが記憶されている。調理シーケンスとは、浸水、ミル、冷却、練り、発酵、焼成などの各製造工程を順に行うにあたって、各製造工程においてシーズヒータ３１の通電時間、温調温度、インバータモータ７０の回転方向、回転速度、開閉板５３ａ，５４ａの開閉のタイミングなどが予め決められている調理の手順のプログラムをいう。制御部９０は、操作部２０にて選択された特定の調理コースに対応する調理シーケンスと温度センサ３２の検知温度に基づいて、インバータモータ７０、シーズヒータ３１、開閉板５３ａ，５４ａの駆動を制御する。
【００６７】
次に、図６を用いて、インバータモータ７０の出力軸７１が正方向に回転されたときの動作について説明する。図６は、本発明の実施形態における自動製パン機の図４のモータの出力軸が正方向に回転したときに同様に正方向に回転する部品を示す断面図である。図６において、斜線部は、正方向に回転する部品を示している。
【００６８】
図６に示すように、インバータモータ７０の出力軸７１が正方向に回転されたとき、出力軸７１の回転力が、第３のプーリ６３及び第１のワンウェイクラッチ６８に伝達され、これらの部品が正方向に回転する。
【００６９】
第３のプーリ６３の回転力は、第１のベルト６５、第１のプーリ６１、第２のワンウェイクラッチ１５に伝達され、これらの部品が正方向に回転する。第２のワンウェイクラッチ１５は、第１のプーリ６１が正方向に回転するので、本体側練り軸１６Ａを正方向に回転させる。このとき、第３のワンウェイクラッチ１３は、本体側練り軸１６Ａの正方向の回転を許容する。本体側練り軸１６Ａの回転力は、容器側練り軸１６Ｂ、セーフティカバー８５、ドーム状カバー８３、及び練り羽根８４に伝達され、これらの部品が正方向に回転する。
【００７０】
一方、第１のワンウェイクラッチ６８は、出力軸７１が正方向に回転するので、第４のプーリ６４が正方向に回転しないように第４のプーリ６４の回転を規制する。
【００７１】
すなわち、インバータモータ７０の出力軸７１が正方向に回転されたときは、練り羽根８４が正方向に回転する一方で、ミル羽根８２は回転しないようになっている。
【００７２】
次に、図７を用いて、インバータモータ７０の出力軸７１が逆方向に回転されたときの動作について説明する。図７は、本発明の実施形態における自動製パン機の図４のモータの出力軸が逆方向に回転したときに同様に逆方向に回転する部品を示す断面図である。図７において、斜線部は、逆方向に回転する部品を示している。
【００７３】
図７に示すように、インバータモータ７０の出力軸７１が逆方向に回転されたとき、出力軸７１の回転力が、第３のプーリ６３及び第１のワンウェイクラッチ６８に伝達され、これらの部品が逆方向に回転する。
【００７４】
第３のプーリ６３の回転力は、第１のベルト６５、第１のプーリ６１、第２のワンウェイクラッチ１５に伝達され、これらの部品が逆方向に回転する。第２のワンウェイクラッチ１５は、第１のプーリ６１が逆方向に回転するので、本体側練り軸１６Ａが逆方向に回転しないように本体側練り軸１６Ａの回転を規制する。
【００７５】
一方、第１のワンウェイクラッチ６８は、出力軸７１が逆方向に回転するので、第４のプーリ６４を逆方向に回転させる。この第４のプーリ６４の回転力は、第２のベルト６６、第２のプーリ６２、本体側ミル軸１４Ａ、容器側ミル軸１４Ｂ、キャップ８１、ミル羽根８２に伝達され、これらの部品が逆方向に回転する。なお、このとき、第３のワンウェイクラッチ１３は、本体側ミル軸１４Ａの回転力により、本体側練り軸１６Ａが逆方向に回転（いわゆる、共回り）することを規制する。
【００７６】
すなわち、インバータモータ７０の出力軸７１が逆方向に回転されたときは、ミル羽根８２が逆方向に回転する一方で、練り羽根８４は回転しないようになっている。
【００７７】
なお、本実施形態において、第１のプーリ６１は、第２のプーリ６２〜第４のプーリ６４に比べて大きな直径を有するように構成されている。これにより、インバータモータ７０の出力軸７１の回転速度に対する練り羽根８４の回転速度を低速（例えば、２５０ｒｐｍ）にするとともに、高トルクが得られるようにしている。また、練り羽根８４の回転速度に対するミル羽根８２の回転速度を高速（例えば、４０００ｒｐｍ）にするようにしている。
【００７８】
なお、本実施形態において、「ミル軸」は、本体側コネクタ１７Ａと容器側コネクタ１７Ｂとが係合されることにより連結された本体側ミル軸１４Ａと容器側ミル軸１４Ｂとにより構成されている。また、「練り軸」は、係合片１６Ａａと係合片１６Ｂａとが係合されることにより連結された本体側練り軸１６Ａと容器側練り軸１６Ｂとにより構成されている。また、ミル羽根８２の回転中心となるミル軸の中心軸と、練り羽根８４の回転中心となる練り軸の中心軸とは、同一軸上に位置するように設けられている。
【００７９】
また、本実施形態において、「駆動力切換部」は、ベアリング１２，６７、第１〜第４のプーリ６１〜６４、第１及び第２のベルト６５，６６、第１〜第３のワンウェイクラッチ６８，１５，１３により構成されている。「駆動力切換部」は、ミル羽根及び練り羽根へのインバータモータ７０の回転駆動力の伝達経路を切り換えるものである。すなわち、インバータモータ７０（の出力軸）の回転方向に応じて、モータの回転駆動力をミル羽根に伝達するか、練り羽根、或いは練り羽根及びミル羽根の両方に伝達するかを切り換える。
【００８０】
図８は、本実施形態の自動製パン機における制御部９０内に設けられたインバータ装置２００を含む駆動回路の概略構成を示す図である。交流電源１０１より与えられる交流電力は、インバータ装置２００に備えられた整流回路１０２、平滑コンデンサ１０３により一旦、直流化される。直流化された電力はその後、還流ダイオード４１０〜４１５が並列に備えられたスイッチング素子４００―４０５により構成されるインバータ部１０４に供給される。インバータ部１０４は、上アーム側のスイッチング素子４００、４０２、４０４と下アーム側のスイッチング素子４０１、４０３、４０５による直列回路を３相分有する。これら直列回路における上アームと下アームの相互接続点が、負荷であるインバータモータ７０（図３なども合わせて参照）に接続されている。また、インバータモータ７０の負荷として、練り羽根８４およびミル羽根８２から構成される羽根ユニット８０がインバータモータ７０に連結される（図６、７なども合わせて参照）。さらに、下アーム側のスイッチング素子４０１、４０３、４０５と、直流化された電流が流れる直流部の低電位側の一端との間には、保護抵抗４１６―４１８が備えられる。保護抵抗４１６―４１８の両端の電圧を測定することにより、インバータモータ７０に流れる電流が検出される。
【００８１】
インバータ装置２００は、マイクロコンピュータおよびアナログ回路により構成される制御手段１０８を備える。制御手段１０８は、特に内部に有するタイマ機能などを用いてスイッチング素子４００―４０５のスイッチングを制御することにより、インバータ部１０４が出力する交流電力を調整し、所定のシーケンスに沿った所望の回転数にてインバータモータ７０を回転させる。スイッチングの方法としては、出力電圧をスイッチング素子の駆動パルスの時間幅により制御する一般的なパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を用いることができる。また、スイッチング素子４００―４０５としては、例えばＩＧＢＴのような高速スイッチングが可能なデバイスを用いることができる。制御手段１０８がパルス幅変調（ＰＷＭ）によるスイッチング素子４００―４０５のスイッチングパターンを出力することにより、インバータ部１０４においてインバータモータ７０に出力する交流電流が作成される。
【００８２】
上述した構成を備えるインバータ装置２００は、インバータモータ７０および羽根ユニット８０が所望の回転数にて回転するように、自動製パン機の動作を制御する。これにより、本実施形態にかかる自動製パン機によるパンの生成機能が実現される。
【００８３】
次に制御手段１０８の各構成について説明する。制御手段１０８は、電流検出手段８０１と、ドライバ８０２と、回転数制御手段８０３と、電流制御手段８０４と、電圧出力手段８０５と、回転数演算手段８０６と、製パン制御手段８０８とを備える。
【００８４】
製パン制御手段８０８は、予め決められた製パンのシーケンスに沿って、練り工程およびミル工程のそれぞれにおいて、製パン開始時刻からの時間に対応したインバータモータ７０の目標回転数ω＊を出力する。回転数演算手段８０６は、回転角センサ１０７が検出するインバータモータ７０の回転角の検出値から回転角の変化速度を演算することにより、実際のインバータモータ７０の回転数ωを求める。
【００８５】
次に、制御手段１０８における回転数制御手段８０３の動作について説明する。回転数制御手段８０３は、回転数演算手段８０６により求められた実際のインバータモータ７０の回転数ωと、外部（製パン制御手段８０８）より与えられる目標回転数ω＊との誤差に関する情報をもとに、所定の制御演算を行う。具体的には、実際のインバータモータ７０の回転数が目標回転数に一致するよう、インバータモータ７０に流すべき電流の指令値Ｉ＊を出力する制御演算を行う。その演算方法は、練り工程とミル工程時で切り替える。それぞれの工程での演算方法について説明する。
【００８６】
（ミル工程での制御演算）
ミル工程においては、以下の式１に示す、比例制御と積分制御によるＰＩ制御方式によって制御演算が実施される。
【００８７】
Ｉ＊＝Ｇｐω×（ω＊−ω）＋Ｇｉω×Σ（ω＊−ω）      ・・・（式１）
ここで、      Ｇｐω、Ｇｉω：回転数制御比例ゲイン、積分ゲイン
ω：実際の回転数、ω＊：目標回転数
Ｉ＊：電流指令値  （Σは時間積分を表す）
【００８８】
このＰＩ制御方式による制御演算により、ミル工程における目標回転数ω＊を実現するための電流指令値Ｉ＊が演算される。
【００８９】
この電流指令値Ｉ＊に従って、電流制御手段８０４は、電圧出力手段８０５に出力する出力電圧を演算する。具体的には、電流検出手段８０１が、保護抵抗４１６―４１８のそれぞれの両端の電圧の測定値から、インバータモータ７０に流れている電流値を検出する。電流検出手段８０１により検出された電流値Ｉと、回転数制御手段８０３により出力された電流指令値Ｉ＊との差の情報を用いて、電流制御手段８０４は、以下の式２により制御演算を行う。これにより、電流制御手段８０４は電圧出力手段８０５に出力すべき出力電圧値Ｖを演算する。
【００９０】
Ｖ＝ＧｐＩ×（Ｉ＊−Ｉ）＋ＧｉＩ×Σ（Ｉ＊−Ｉ）      ・・・（式２）
ここで、      Ｖ：出力電圧値
ＧｐＩ、ＧｉＩ：電流制御比例ゲイン、積分ゲイン
Ｉ：実際の電流値、Ｉ＊：電流指令値  （Σは時間積分を表す）
【００９１】
次に、電圧出力手段８０５は、電流制御手段８０４により演算された出力電圧値Ｖと、回転角センサ１０７が検出したインバータモータ７０の回転角の情報から、インバータ部１０４において出力電圧値Ｖを実現するためのパルスパターン信号をドライバ８０２に出力する。ここでの電圧出力手段８０５が出力するパルスパターン信号は、電圧の出力波形が所望の正弦波となるように出力電圧値Ｖとインバータモータ７０の回転角を用いて演算される。ドライバ８０２は、そのパルスパターン信号に従ってスイッチング素子４００―４０５を駆動する信号をインバータ部１０４に出力する。このようにインバータ部１０４を制御することにより、出力電圧値Ｖに従ってインバータモータ７０が駆動される。これにより、インバータモータ７０の実際の回転数が目標回転数ω＊にて維持される。
【００９２】
以上のような制御により、ミル工程において、インバータモータ７０およびインバータモータ７０に接続された羽根ユニット８０を、外部より与えられる目標回転数ω＊にて回転させることが可能となる。
【００９３】
なお、本実施形態でのミル工程におけるインバータモータ７０の回転数のシーケンスパターンとしては、「３０００ｒｐｍを２分と０ｒｐｍを１０秒」を１セットとして、合計３セット行うものであっても良い。
【００９４】
（練り工程での制御演算）
次に、練り工程における制御方法について説明する。練り工程において、制御手段１０８の回転数制御手段８０３は、以下の式３に示す、比例制御と積分制御に微分制御を加えたＰＩＤ制御方式により制御演算を実施する。
【００９５】
Ｉ＊＝Ｇｐω×（ω＊−ω）＋Ｇｉω×Σ（ω＊−ω）＋Ｇｄω×△（ω＊−ω）
・・・（式３）
ここで、      Ｇｐω：回転数制御比例ゲイン、Ｇｉω：積分ゲイン
Ｇｄω：回転数制御微分ゲイン
ω：実際の回転数、ω＊：目標回転数
Ｉ＊：電流指令値  （Σは時間積分、Δは時間微分を表す）
【００９６】
このＰＩＤ制御方式による制御演算により、練り工程における目標回転数ω＊を実現するための電流指令値Ｉ＊が演算される。電流指令値Ｉ＊を演算した以降の制御演算は上述したミル工程の場合と同様である。すなわち、式３で演算したＩ＊を式２に適用することで出力電圧Ｖを演算し、その後、パルスパターン信号やスイッチング素子４００―４０５の駆動する信号などを順に演算・出力してインバータ部１０４を制御する。このようにして、練り工程において、インバータモータ７０およびインバータモータ７０に接続された羽根ユニット８０を、外部より与えられる目標回転数ω＊にて回転させることが可能となる。
【００９７】
なお、本実施形態での練り工程におけるインバータモータ７０の回転数のシーケンスパターンとしては、「１００ｒｐｍを１分と２００ｒｐｍを３分と２５０ｒｐｍを５分」を１セットとして、合計２セット行うものであっても良い。
【００９８】
図９、１０は、制御手段１０８における回転数制御手段８０３の制御方法に応じた、練り工程での動作結果の一例を示す推移図である。図９、１０を用いて、練り工程におけるインバータモータ７０の回転数制御として微分制御を含んだＰＩＤ制御を行った場合（図９）と、微分制御を含まないＰＩ制御を行った場合（図１０）との比較を行う。
【００９９】
図９は、本実施形態における自動製パン機の練り工程におけるインバータモータ７０の回転数と電流の変化の推移を示す。図９は、練り工程において、回転数制御手段８０３により、式３に基づくＰＩＤ制御を実施した場合のインバータモータ７０（練り羽根８４）の実際の回転数、実際の電流値Ｉ、電流指令値Ｉ＊の推移の一例を表した推移図である。図９に示すように、ＰＩＤ制御を用いた場合には、インバータモータ７０の回転数が略一定になるように維持される。すなわち、ＰＩＤ制御によって、回転数の誤差、誤差の時間積分値および誤差の時間微分値を用いて電流指令値＊および電流が操作されることにより、インバータモータ７０の回転数が目標回転数ω＊に略一定に制御されている。
【０１００】
一方、図１０は、図８に示す自動製パン機の駆動回路において、微分制御を含まないＰＩ制御によって練り工程を制御した場合のインバータモータ７０の回転数と電流の変化の推移を示す。図１０では、練り工程において、回転数制御手段８０３により式３から微分制御を省いたＰＩ制御（式１と同様の制御）を実施した場合の、インバータモータ７０（練り羽根８４）の実際の回転数、実際の電流値Ｉ、電流指令値Ｉ＊の推移の一例を表される。図１０に示すように、ＰＩ制御を用いた場合には、インバータモータ７０の回転数が大きく変動していることが分かる。この原理は以下の通りである。すなわち、練り工程においてはパン生地が粘土状であるため、練り羽根８４がパン生地から受ける負荷（トルク）は、ミル工程においてミル羽根８２がパン生地から受ける負荷よりも時間的に大きく変動する。練り羽根８４が受ける負荷が大きく変動することにより、練り羽根８４および練り羽根８４に接続されるインバータモータ７０の回転数も大きく変動する。この場合のインバータモータ７０の回転数制御として、微分制御を含まない比例制御と積分制御によるＰＩ制御を行うと、練り動作におけるインバータモータ７０の大きな回転数変動に対応することができない。その結果として、図９に示すようなＰＩＤ制御を実施した場合よりも、インバータモータ７０の回転数の変動が大きくなってしまう。これに対して、ＰＩＤ制御によれば、微分制御を含んでいるため、練り動作におけるインバータモータ７０の大きな回転数変動に対応することができ、回転数を略一定に維持することができる。
【０１０１】
なお、インバータモータ７０の回転数の振れ幅の例としては、図９に示すように微分制御を含めたＰＩＤ制御による場合には２５０―３５０ｒｐｍ、図１０に示すように微分制御を含めないＰＩ制御による場合には１５０−４５０ｒｐｍなどである。
【０１０２】
図１１は、本実施形態の自動製パン機のミル工程における、インバータモータ７０（ミル羽根８２）の回転数と電流の変化の一例を表す推移図である。図１１では、ミル工程において、回転数制御手段８０３にて式１に基づくＰＩ制御を実施した場合のインバータモータ７０の回転数と電流の推移の一例が表される。図１１に示すように、ＰＩＤ制御ではなくＰＩ制御を用いた場合でも、ミル工程におけるインバータモータ７０の回転数は略一定に維持されている。ミル工程においてはパン生地が粘土状ではないことから、ミル羽根８２およびインバータモータ７０が受ける負荷の変動が少なく、微分制御を含まないＰＩ制御であってもインバータモータ７０の安定した回転数が実現されている。ミル工程において微分制御を導入すると逆に、インバータモータ７０の回転数の変動に対して敏感に反応し過ぎてインバータモータ７０の回転数が不安定となる傾向がある。したがって、ミル工程においては、微分制御を含まないＰＩ制御によって、インバータモータ７０の回転数の制御を実行する。
【０１０３】
図１２は、本実施形態の自動製パン機におけるミル工程と練り工程でのインバータ部１０４の出力電圧の推移の一例を表す推移図である。前述したように、インバータモータ７０の出力軸７１が正方向に回転されたときは、練り羽根８４が正方向に回転することにより、練り作業が実行される。一方で、インバータモータ７０の出力軸７１が逆方向に回転されたときは、ミル羽根８２が逆方向に回転することにより、ミル作業が実行される。このインバータモータ７０の正方向および逆方向の回転を実現するために、インバータ部１０４は図１２に示すような電圧をインバータモータ７０に出力する。
【０１０４】
すなわち、練り工程時には、インバータモータ７０の３相の巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対して、正弦波状の交流電圧をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に出力することで、インバータモータ７０を正方向に回転させる。一方、ミル工程時には、正弦波状の交流電圧をＵ相、Ｗ相、Ｖ相の順に出力することで、インバータモータ７０を逆方向に回転させる。このように、駆動回路のインバータ部１０４が練り工程およびミル工程におけるインバータモータ７０の回転方向を変えることにより、１つのインバータモータ７０による練り機能とミル機能を実現している。
【０１０５】
このように、本実施形態における自動製パン機は、パン原料が投入される調理容器４０と、調理容器４０内に回転可能に設けられた練り羽根８４およびミル羽根８２と、練り羽根８４とミル羽根８２に回転駆動力を伝達する単一のモータ７０と、モータ７０による回転を制御するインバータ装置２００とを備える。インバータ装置２００は、モータ７０の回転駆動力をミル羽根８２に伝達してミル羽根８２の回転によりパン原料のミルを行うミル工程と、モータ７０の回転駆動力を練り羽根８４に伝達して練り羽根８４の回転によりパン原料の練りを行う練り工程とを実施するようモータ７０の回転を制御する。さらに、練り工程とミル工程で異なる回転制御を行う。
【０１０６】
このように、単一のモータ７０を使用しているため、自動製パン機の小型化を実現することができる。また、練り工程とミル工程でのモータ７０の回転制御をインバータ装置２００により行っているため、モータ７０および羽根の回転数を可変に制御することができ、パンの生成過程、特に練り工程およびミル工程において、より適切なモータ７０の運転を行うことができる。また、練り工程とミル工程で異なる回転制御（回転数、回転方向、制御方法などが異なる）を行っているため、より適切なモータ７０の運転を行うことができる。このようにして信頼性の高い自動製パン機を実現することができる。
【０１０７】
また、本実施形態における自動製パン機は、パン原料が投入される調理容器４０と、調理容器４０内に回転可能に設けられた練り羽根８４と、練り羽根８４に回転駆動力を伝達するモータ７０と、モータ７０による回転を制御するインバータ装置２００とを備え、インバータ装置２００は、モータ７０の回転駆動力を練り羽根８４に伝達して練り羽根８４の回転によりパン原料の練りを行う練り工程を実施するようモータ７０の回転を制御するとともに、モータ７０の回転数を制御する回転数制御手段８０３を備える。回転数制御手段８０３は、練り工程におけるモータ７０の回転数を、微分制御を含んだ制御演算により演算された目標回転数ω＊となるように制御する機能を有する。
【０１０８】
このように、練り工程でのモータ７０の回転制御をインバータ装置２００により行うとともに、微分制御を含んだ制御演算を用いてモータ７０の回転制御を行っている。よって、モータ７０および羽根の回転数を可変に制御することができるとともに、特に練り工程において回転数の変動に対して微分制御による制御を行って、より適切なモータ７０の運転を行うことができる。このようにして信頼性の高い自動製パン機を実現することができる。
【０１０９】
本実施形態では、練り工程およびミル工程の両方を有する自動製パン機における回転数の制御の切り替えを実現したものについて説明したが、このような場合に限らない。例えば、ミル工程を有さない練り工程のみを有する自動製パン機においても、微分制御を用いた同様の方法によって練り工程を制御することにより、同様の効果を得ることができる。また、練り羽根用のモータとミル羽根用のモータを別々に設ける（例えば２つのモータを設ける）場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
また本実施形態では、目標回転数ω＊を元に電流指令値Ｉ＊を演算し、この電流指令値Ｉ＊および実際の電流値Ｉを元に出力電圧Ｖ＊を演算する場合について説明したがこのような場合に限らない。例えば、電流指令値Ｉ＊を演算せずに、目標回転数ω＊から直接的に出力電圧Ｖを演算しても良い。この場合、電流検出手段８０１および電流制御手段８０４を設けずに、回転数制御手段８０３を電圧出力手段８０５に直接接続しても良い。
【０１１１】
以上のように、本実施形態における自動製パン機は、パンの生成過程においてより適切なモータの運転を行うことができ、信頼性が高いため、特に一般家庭で使用される自動製パン機として有用である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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