(57)【要約】【課題】簡単な回路構成でマイコンの入力ポートの保護ができ、安価で信頼性の高い炊飯器を提供する。【解決手段】炊飯物を収容する内鍋を加熱する加熱手段と、この内鍋内の温度を検知する温度検知手段２１と、この温度検知手段２１の検出温度に基づいて加熱手段を制御するマイコン２３とを備え、温度検知手段２１は、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ１、Ｒ２により電源ＶＣの電位を分圧する分圧回路２２と、この分圧回路２２で分圧された電位をマイコン２３の電源Ｖｄｄまたはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードＤ１と、このクリップダイオードＤ１でクリップされ、マイコン２３のアナログ入力ポートＰに印加される電位をシフトするダイオードＤ２とを備える。【選択図】図２
2008020350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炊飯物を収容する内鍋と、この内鍋を加熱する加熱手段と、この内鍋内の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段の検出温度に基づいて前記加熱手段を制御するマイコンと、を備え、
前記温度検知手段は、
サーミスタと抵抗により電源の電位を分圧する分圧回路と、
この分圧回路で分圧された電位を前記マイコンの電源またはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードと、
このクリップダイオードでクリップされ、前記マイコンのアナログ入力ポートに印加される電位をシフトするダイオードと、
を備えたことを特徴とする炊飯器。
【請求項２】
前記クリップダイオードをショットキーバリヤダイオードとしたことを特徴とする請求項１記載の炊飯器。
【請求項３】
前記分圧回路の電源の電位を、前記マイコンの電源またはアナログ入力基準電源の電位以上に設定することを特徴とする請求項１または２記載の炊飯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炊飯器に係り、特に、温度検知手段の改良により美味しいご飯を炊き上げることのできる炊飯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サーミスタにより温度を検知してご飯を炊き上げる炊飯器では、サーミスタを蓋部や内鍋底部に配置して温度変化を検知しているものが一般的である。蓋部に配置された場合は、内鍋内部の雰囲気の温度変化を捉え、内鍋底部に配置された場合には、バネ等の弾性体によって内鍋の底面に付勢して、内鍋内部の被加熱物の温度変化を間接的に捉えている。
また、従来の炊飯器には、サーミスタを蓋部と内鍋底部に配置し、これらのサーミスタに接続された温度検知手段で内鍋の温度変化を検知し、この温度情報により、制御手段であるマイコンは加熱制御し、調理動作を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５７５９９号公報（段落００１３〜００１８、図１）
【０００４】
図５は、従来の炊飯器における温度検知手段の回路図である。図において、温度検知手段２１は、電源ＶＣとグランド間に直列接続された抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ１と、蓋部、または、底部のサーミスタＴＨからなり、電源ＶＣの電位を分圧する分圧回路２２と、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の電位が上昇した場合に、電源Ｖ１の電位でクリップし、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の電位の上昇を抑えるクリップダイオードＤ１と、マイコン２３のアナログ入力ポートＰの流入電流を制限し、マイコン２３のアナログ入力ポートＰを過電圧等から保護する抵抗Ｒ３とを備えている。また、マイコン２３には電源Ｖｄｄが供給されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この様な構成の従来の炊飯器では、使用されるマイコン２３のアナログ入力ポートＰの一般的な規格値は−０．３Ｖ〜Ｖｄｄ＋０．３Ｖとされているものが多い。Ｖｄｄはマイコン２３の電源の電位であり、５Ｖ程度に規定されている。電源Ｖ１はマイコン２３の電源Ｖｄｄと同電位であり、前記のように、例えば、５Ｖ程度である。このとき、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の分圧電位が、電源Ｖ１（Ｖｄｄ）の電位よりクリップダイオードＤ１の順電圧分だけ高くなるとクリップダイオードＤ１は導通してクリップされる。一般的なダイオードの順電圧Ｖｆは約０．６Ｖ程度であり、従ってＶ１＋Ｖｆ（Ｄ１）＝５．６Ｖ程度の電位でクリップされることになる。
【０００６】
この場合はマイコン２３のアナログ入力ポートＰに直列に挿入された抵抗Ｒ３により入力保護を行い、アナログ入力ポートＰの耐量の実力値内に保つか、クリップダイオードＤ１をショットキーバリヤダイオードとして順電圧Ｖｆ（Ｄ１）を低く抑えて、マイコンのアナログ入力ポートＰの規格の上限であるＶｄｄ＋０．３Ｖを守ることになる。このように、従来のサーミスタ温度検知回路では、マイコン２３のアナログ入力ポートＰの耐量の実力に頼らざるを得ないことや、クリップ用のクリップダイオードＤ１をショットキーバリヤダイオードとした場合でもその素子の特性のバラツキ等で規格内に保てない場合があるという問題があった。
【０００７】
また、サーミスタＴＨは、温度の変化に対応して抵抗値が変化するものであり、一般的なサーミスタの検知温度範囲は０〜１５０℃程度の範囲である。サーミスタＴＨは高温領域になるほど温度変化に対する抵抗値の変化幅が小さくなり、マイコン２３側の検出温度の分解能（ビット数）が低下し検出温度の精度が低下するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な回路構成でマイコンの入力ポートの保護ができ、安価で信頼性の高い炊飯器を提供することができ、また、サーミスタによる温度検知の精度向上も図ることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、美味しいご飯を炊き上げることの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】
この発明に係る炊飯器は、炊飯物を収容する内鍋と、この内鍋を加熱する加熱手段と、この内鍋内の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段の検出温度に基づいて前記加熱手段を制御するマイコンと、を備え、前記温度検知手段は、サーミスタと抵抗により電源の電位を分圧する分圧回路と、この分圧回路で分圧された電位を前記マイコンの電源またはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードと、このクリップダイオードでクリップされ、前記マイコンのアナログ入力ポートに印加される電位をシフトするダイオードと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、温度検知手段は、サーミスタと抵抗により電源の電位を分圧する分圧回路と、この分圧回路で分圧された電位を前記マイコンの電源またはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードと、このクリップダイオードでクリップされ、前記マイコンのアナログ入力ポートに印加される電位をシフトするダイオードと、を備えたので、簡単な回路構成でマイコンのアナログ入力ポートＰの保護をすることができ、安価で信頼性を向上させることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、美味しいご飯を炊き上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における炊飯器の構造を示す断面図、図２は炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【００１２】
図１において、炊飯器は、炊飯器本体１内には、外面を磁性体金属で構成され、上部にフランジ部を有し、被加熱物を収容する有底筒状の内鍋２が設けられ、そのフランジ部が保護枠３の上部枠３ａに懸架支持されている。保護枠３は内鍋２を収納する開口部を構成する筒状の保護枠であり、外面に胴ヒータ４を貼付した側面放熱板５、外面に誘導コイル６を支持するコイル台７で構成され、炊飯器本体１の上部に勘合して配設されている。また、平面状の誘導コイル６は、内鍋２の底部コーナー部に対向する位置に配設された誘導コイル６ａと、コイル台７の内鍋２の底面に対向する位置に配設された誘導コイル６ｂからなる。また、コイル台７の下面に突出して配設されたフェライト台７ａ、底板８、フェライト台７ａに取り付けられ、外部への防磁を行うフェライト９が設けられている。底サーミスタ１１は、コイル台７の中央部に取り付けられ、バネ１０により内鍋２の方向に付勢され、内鍋２に接触して被加熱物の温度を間接的に検知する。
【００１３】
炊飯器本体１の上部に配設された蓋体１２は、保護枠３に一体に成形されたヒンジ部３ｂにより軸１３を介して炊飯器本体１の上部を開閉自在に支持される。蓋体１２の内面下部には蓋放熱板１４が取り付けられ、蓋放熱板１４の内面には蓋ヒータ１５が貼付されている。また、蓋体１２の内部には蓋断熱材１６が配設される。蓋体１２の下面に着脱自在に取り付けられた内蓋１７の周囲にはパッキン１８が配設され、蓋体１２を閉じたときにパッキン１８が内鍋２に接して内鍋２を閉塞する。蓋サーミスタ１９は、放熱板１４に取り付けられ、内蓋１７を貫通して内鍋２の内部温度を検知する。制御回路２０はマイコン２３を有し、底サーミスタ１１と蓋サーミスタ１９の温度情報に基づいて、誘導コイル６、胴ヒータ４及び蓋ヒータ１５等を電力制御して、炊飯、保温を行う。
【００１４】
図２において、温度検知手段２１は、電源ＶＣとグランド間に直列接続された抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ１と、サーミスタＴＨからなり、電源ＶＣの電位を分圧する分圧回路２２と、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の電位が上昇した場合に、電源Ｖ１の電位でクリップし、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の電位の上昇を抑える保護素子としてのクリップダイオードＤ１と、サーミスタTHと抵抗Ｒ２の接続点に接続されマイコン２３のアナログ入力ポートに印加する電位をシフトする保護素子としてのダイオードＤ２と、マイコン２３のアナログ入力ポートＰの流入電流を制限する抵抗Ｒ３とを備えている。また、マイコン２３には、電源Ｖｄｄが供給される。
【００１５】
また、サーミスタＴＨは蓋サーミスタ１９、または、底サーミスタ１１を示す。
【００１６】
次に、この発明の実施の形態１の動作について説明する。炊飯器における全体の動作は、まず、炊飯が開始されると、まず予熱工程が実施されて、被加熱物である米と水を約６０℃の温度で約１５分間維持して吸水を促進させる。続いて、強火工程においては誘導コイル６の電力を大として、一気に沸騰までに到達させる。沸騰の検知は、サーミスタＴＨで検知される温度情報に基づいて行われる。つまり、内鍋２内部の雰囲気が沸騰温度に達した時に沸騰したと判断して、次の弱火工程に移行させる。弱火工程では被加熱物の沸騰を維持して、内鍋２内の水分が無くなって内鍋２の底部の温度が上昇するまで加熱を継続する。弱火工程が終了すると、むらし工程に入り、約１５分間の高温維持の後に炊飯工程は完了し、保温工程に移行する。
【００１７】
次に、炊飯の制御につい説明する。サーミスタＴＨは、一般的なものであり、検知温度範囲は０〜１５０℃程度の範囲である。サーミスタＴＨの抵抗は温度変化に対応して変化し、サーミスタＴＨの抵抗値と抵抗Ｒ１及びＲ２により分圧された電位が直列に接続されたダイオードＤ２と抵抗Ｒ３を介してマイコン２３のアナログ入力ポートＰに入力され、マイコン２３は、その入力電位をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換して温度情報として、その温度情報に基づいて加熱手段である誘導コイル６の制御を行う。
【００１８】
このとき、抵抗Ｒ１はサーミスタＴＨの抵抗値が小さくなった場合に電源ＶＣから過大に流れる電流を制限し、抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ１とサーミスタＴＨと直列に接続されることにより、電源ＶＣの電位を分圧する。また、クリップダイオードＤ１はサーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の電位が上昇した場合に、電源Ｖ１の電位でクリップし、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の電位の上昇を抑える。
【００１９】
すなわち、マイコン２３の電源Ｖｄｄの電位は５Ｖ程度に規定され、電源Ｖ１はマイコンの電源Ｖｄｄと同電位の５Ｖ程度であり、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の分圧電位が、電源Ｖ１（Ｖｄｄ）の電位よりクリップダイオードＤ１の順電圧分だけ高くなるとクリップダイオードＤ１は導通してクリップされる。一般的なダイオードの順電圧Ｖｆは約０．６Ｖ程度であり、従ってＶ１＋Ｖｆ（Ｄ１）＝５．６Ｖ程度の電位でクリップされ、電位の上昇を抑える。
【００２０】
また、ダイオードＤ２は一般ダイオードであり、その順電圧Ｖｆは約０．６Ｖであり、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ２の接続点の電位Ｖｄｄ＋０．６ＶからダイオードＤ２の順電圧Ｖｆ（Ｄ２）分低下した電位がマイコンのアナログ入力ポートＰに入力される。つまり、（Ｖｄｄ＋０．６）−０．６Ｖということになり、最大でもマイコンの電源Ｖｄｄの電位以下が守られることになる。さらに、抵抗Ｒ３はマイコン２３のアナログ入力ポートＰの流入電流を制限し、マイコン２３のアナログ入力ポートＰを過電圧等から保護するので、マイコン２３のアナログ入力ポートＰの一般的な規格値である−０．３Ｖ〜Ｖｄｄ＋０．３Ｖを十分満足することができる。
【００２１】
以上のように、炊飯物を収容する内鍋２と、この内鍋２を加熱する加熱手段と、この内鍋内の温度を検知する温度検知手段２１と、この温度検知手段２１の検出温度に基づいて加熱手段を制御するマイコン２３と、を備え、温度検知手段２１は、サーミスタＴＨと抵抗Ｒ１、Ｒ２により電源ＶＣの電位を分圧する分圧回路２２と、この分圧回路２２で分圧された電位をマイコン２３の電源Ｖｄｄまたはアナログ入力基準電源の電位にクリップするクリップダイオードＤ１と、このクリップダイオードＤ１でクリップされ、マイコン２３のアナログ入力ポートＰに印加される電位をシフトするダイオードＤ２と、を備えたので、簡単な回路構成でマイコン２３のアナログ入力ポートＰの保護をすることができ、安価で信頼性を向上させることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、美味しいご飯を炊き上げることができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。本実施の形態は実施の形態１の図２におけるクリップダイオードＤ１を一般ダイオードからショットキーバリヤダイオードとしたものある。図において図２と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。ショットキーバリヤダイオードは、一般ダイオードの順電圧Ｖｆが約０．６Ｖであるのに対し、順電圧Ｖｆ約０．２Ｖ程度と小さい。従って、電源Ｖ１に対してクリップしているクリップダイオードＤ１をショットキーバリヤダイオードとすることにより、さらにマイコン２３のアナログ入力ポートＰへの入力電位を確実に規格値内に抑えることができる。
【００２３】
つまり、クリップダイオードＤ１の順電圧Ｖｆ（Ｄ１）が０．２Ｖ、ダイオードＤ２の順電圧Ｖｆ（Ｄ２）が０．６Ｖとすれば、マイコンのアナログ入力ポートＰの入力電位は（Ｖｄｄ＋０．２）−０．６Ｖ＝Ｖｄｄ−０．４Ｖとなり、マイコン２３のアナログ入力ポートＰの規格値の上限であるＶｄｄ＋０．３Ｖに対して裕度を持って確実に確保することができる。これは、実施の形態１でのクリップダイオードＤ１、Ｄ２にバラツキが生じ、クリップダイオードＤ１の順電圧Ｖｆ（Ｄ１）の方が大きくなった場合等に規格値ギリギリとなってしまうのに対して、より安全で確実なマイコン２３のアナログ入力ポートＰを保護することができる。
【００２４】
以上のように、クリップダイオードＤ１をショットキーバリヤダイオードとしたので、簡単な回路構成でマイコン２３のアナログ入力ポートＰの保護をよりよくすることができ、安価でさらに信頼性を向上させることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、より美味しいご飯を炊き上げることができる。
【００２５】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。本実施の形態は、実施の形態２の図３の分圧回路２２において、抵抗Ｒ２の位置がダイオードＤ２のアノード側からカソード側としたものである。
【００２６】
この構成において、マイコン２３のアナログ入力ポートＰへの入力電位は、電源ＶＣから抵抗Ｒ１、サーミスタＴＨ、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ２によって分圧されて入力される。マイコン２３のアナログ入力ポートＰは一般的には非常に高インピーダンスであり、抵抗Ｒ２をダイオードＤ２のカソード側に接続することによって、マイコン２３への入力部のインピーダンスを低くして入力電位をより安定化させることができる。
【００２７】
以上のように、温度検知手段２１の分圧回路２２において、抵抗Ｒ２の位置がダイオードＤ２のアノード側からカソード側としたので、マイコン２３のアナログ入力ポートＰへの入力電位をより安定化させることができ、信頼性をより向上させることができ、炊飯工程における吹きこぼれや炊き不足による生炊きの可能性等をなくし、より美味しいご飯を炊き上げることができる。
【００２８】
実施の形態４．
実施の形態１〜３で示した図２〜４では、温度検知手段２１の電源Ｖ１の電位はマイコン２３の電源Ｖｄｄの電位と同一であり、その電位は５Ｖ程度が一般的であった。また、一般的な炊飯器では直流電源を複数持たない場合が多く、分圧回路２２の電源ＶＣも電源Ｖ１と同一の電位とされている場合が多い。本実施の形態４では、実施の形態１〜３における温度検知手段２１の電源ＶＣの電位を電源Ｖ１の電位以上に設定するものである。
【００２９】
この構成において、マイコン２３のアナログ入力ポートＰに入力される温度情報はより精度の高いものとなる。例えば、図２におけるマイコンのアナログ入力ポートＰに入力される温度情報の電圧値は、
ＶＴＨ＝（ＶＣ×Ｒ２）／（Ｒ１＋ＴＨ＋Ｒ２）
であり、電源ＶＣの電位に比例するから、電源ＶＣ＝１５Ｖとした時と、電源ＶＣ＝５Ｖとした時では、電源ＶＣ＝１５Ｖの時の方が３倍の電圧値となる。マイコン２３の電源Ｖｄｄの電位は５Ｖで、マイコン２３のアナログ入力ポートＰへ入力される電位のＡ／Ｄ変換処理では、そのマイコン２３の電源Ｖｄｄの電位と同等の電位、つまり、５Ｖ程度が基準電位とされて処理されるから、サーミスタＴＨの温度変化範囲の０〜１５０℃に対する抵抗値変化を０〜５Ｖの電圧変化で判断することになる。
【００３０】
これに対して、電源ＶＣ＝１５Ｖの時には、温度変化が０〜１５０℃に対する抵抗値変化を０〜１５Ｖの電圧変化で判断することになる。マイコン２３は基準電圧を０〜５Ｖとしているから、サーミスタＴＨの抵抗値変化が温度が高くなるほど低くなる特性のものであるとすると、０〜５０℃程度までをマイコンの入力電圧０〜５Ｖの範囲で処理することになる。温度が１００℃等の場合には、その分圧電位は電源Ｖ１とクリップダイオードＤ１の順電圧Ｖｆ（Ｄ１）の和（約５．２Ｖ）を越え、その場合にはクリップダイオードＤ１が導通してクリップされる。
【００３１】
このとき、マイコン２３のＡ／Ｄ変換の分解能が１０ｂｉｔの場合、電源ＶＣ＝５Ｖでは０〜１５０℃の範囲を１０ｂｉｔ、つまり、分解精度では１０２４分解能で判断するのに対して、電源ＶＣ＝１５Ｖの時には、０〜５０℃の範囲を１０２４分解能で判断することになる。つまり、サーミスタＴＨの温度に対しての抵抗値変化が比例すると仮定すれば、温度１℃に対する分解能は３倍となり、温度検知手段２１の精度が高くなる。
【００３２】
なお、電源Ｖ１の電位はマイコン２３の電源Ｖｄｄの電位と同電位である。
【００３３】
以上のように、分圧回路２２の電源の電位を、マイコン２３の電源Ｖｄｄまたはアナログ入力基準電源の電位以上に設定するので、僅かな温度変化でもより精度良く判定できるので、温度判定の誤差やバラツキによる吹きこぼれの発生や、炊き不足による生炊きの発生等がなくなり、美味しいご飯を炊き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態１を示す炊飯器の構造を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示す炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【図５】従来の炊飯器の温度検知手段の回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  炊飯器本体、２  内鍋、６  誘導コイル、１１  底サーミスタ、１９  蓋サーミスタ、２０  制御回路、２１ 温度検知手段、２２ 分圧回路、２３  マイコン、Ｄ１  クリップダイオード、Ｄ２  ダイオード、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  抵抗、ＴＨ  サーミスタ、Ｖ１、ＶＣ 、Ｖｄｄ   電源。
【図１】
2008020350.tif 000003
【図２】
2008020350.tif 000004
【図３】
2008020350.tif 000005
【図４】
2008020350.tif 000006
【図５】
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