(57)【要約】【課題】炊飯釜を誘導加熱して炊飯動作を行なう炊飯器を、より低コストで且つより精密な制御が可能となるように構成する。【解決手段】インバータ回路１３によって共振回路１０の加熱コイル８に高周波電力を供給し、炊飯釜Ａを誘導加熱する場合に、インバータ回路１３をＲＩＳＣマイコン２２によって制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力段に平滑コンデンサが接続された直流電源回路と、
この直流電源回路の直流出力を高周波電力に変換するように設けられ、共振コイルと、この共振コイルと共に共振回路をなす共振コンデンサと、前記直流電源回路の出力端子間に前記共振コイルを直列に介して接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子に逆並列接続された整流素子とを備えたインバータ回路と、
前記共振コイルに流れる高周波電流が流れることで誘導加熱される炊飯釜と、
前記スイッチング素子のオンオフを制御することで前記炊飯釜による炊飯動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段をＲＩＳＣマイコン又はＤＳＰによって構成したことを特徴とする炊飯器。
【請求項２】
制御手段は、スイッチング素子のオフ期間を固定し、オン期間を可変するように制御することを特徴とする請求項１記載の炊飯器。
【請求項３】
前記スイッチング素子のオフ時に前記共振コンデンサに流れる共振電流の変化を検出する共振電流位相検出手段と、
この共振電流位相検出手段の検出出力に基づいて、前記スイッチング素子のオフ時の端子間電圧が所定値以上を示す期間にタイミング信号を出力するタイミング信号出力手段とを備え、
制御手段は、所定のオフ期間を定めると、前記タイミング信号の立下がりをトリガ信号として、前記トリガ信号が前記オフ期間内に出力されると当該オフ期間の経過後にスイッチング素子をオンに切換え、前記トリガ信号がオフ期間の経過後に出力された場合は、当該トリガ信号の出力タイミングでスイッチング素子をオンに切換えることを特徴とする請求項２記載の炊飯器。
【請求項４】
制御手段は、オフ期間よりも長く設定される許容期間内にトリガ信号が出力されない場合は、前記許容期間の経過後にスイッチング素子をオンに切換えることを特徴とする請求項３記載の炊飯器。
【請求項５】
制御手段は、
炊飯釜の誘導加熱を開始する前に加熱対象の材質判定処理を行なうと共に、
前記材質判定処理時には、タイミング信号出力手段によって出力されるトリガ信号に基づいてスイッチング素子のオフ期間を決定し、
前記材質判定処理の結果、炊飯釜の材質が適正であると判定されると、前記オフ時間に基づいて誘導加熱動作を行なうことを特徴とする請求項３又は４記載の炊飯器。
【請求項６】
制御手段は、スイッチング素子のオン期間を変化させる場合は、交流電源電圧波形のゼロクロス点付近において行うことを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の炊飯器。
【請求項７】
インバータ回路は、準Ｅ級で構成され、
制御手段は、前記インバータ回路の入力電力が所定電力以下の場合は、入力電力に応じて予め定めた時間比でインバータ回路を間欠駆動することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の炊飯器。
【請求項８】
炊飯釜の開口を蓋う蓋の温度を検出する温度センサを備え、
制御手段は、炊飯行程においては、前記温度センサによって検出される蓋の温度が予め定められた基準温度上昇度合いに応じて上昇するように制御することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の炊飯器。
【請求項９】
制御手段は、基準温度上昇度合いを数式で定められる曲線に基づいて設定することを特徴とする請求項８記載の炊飯器。
【請求項１０】
制御手段は、ユーザの入力操作に応じて、基準温度上昇度合いを変更可能であることを特徴とする請求項８または９記載の炊飯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路によって共振コイル高周波電流を流すことで炊飯釜を誘導加熱し、炊飯動作を行なう炊飯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、誘導加熱調理器において、インバータ回路を構成するスイッチング素子をオンオフすることで共振回路に流れる共振電流を検出し、その共振電流に基づいてスイッチング素子のオンタイミングを決定するインバータ装置が開示されている。そして、スイッチング素子に印加される電圧を常に最小に設定した状態でオンさせることで、スイッチング素子の過電圧破壊を防止するようにしている。
【０００３】
【特許文献】
特開平７−２７４５３４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、アナログ回路を用いてスイッチング素子のオンタイミングを決定する回路を構成しているため、回路が非常に複雑となってしまう。また、アナログ回路はノイズの影響を受けやすく、例えば、発振回路などは、ノイズの印加によって発振周波数が変化してしまう。すると、それに伴ってインバータの動作周波数も変化するようになる。
【０００５】
そして、特許文献１のインバータ装置を用いて炊飯釜を誘導加熱する炊飯器を構成する場合、インバータの動作周波数が変化する際に炊飯釜に「鳴り」が生じることが想定される。その「鳴り」の発生を回避するには、スイッチング素子のタイミング制御をより詳細に行う必要があるが、その制御回路をアナログ回路で構成しようとすると回路が更に複雑且つ大規模とならざるを得ず、コスト的にも問題となる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、炊飯釜を誘導加熱して炊飯動作を行なう炊飯器を、より低コストで且つより精密な制御が可能となるように構成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の炊飯器によれば、出力段に平滑コンデンサが接続された直流電源回路と、
この直流電源回路の直流出力を高周波電力に変換するように設けられ、共振コイルと、この共振コイルと共に共振回路をなす共振コンデンサと、前記直流電源回路の出力端子間に前記共振コイルを直列に介して接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子に逆並列接続された整流素子とを備えたインバータ回路と、
前記共振コイルに流れる高周波電流が流れることで誘導加熱される炊飯釜と、前記スイッチング素子のオンオフを制御することで前記炊飯釜による炊飯動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段をＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）マイコン又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって構成したことを特徴とする。
【０００８】
即ち、インバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御する制御手段をＲＩＳＣマイコン又はＤＳＰで構成すれば極めて高速でデジタル信号処理を行なうことができるから、そのオンオフタイミングを詳細に制御することが可能であり、炊飯釜の「鳴り」を抑制する制御を容易に行うことができる。そして、制御手段をアナログ回路で構成する場合に比較して、回路が複雑・大規模化することがなく低コストで構成できる。また、発振信号は内蔵されているカウンタを利用して生成することができるので、ノイズの影響をより低減することが可能である。
【０００９】
この場合、請求項２に記載したように、制御手段を、スイッチング素子のオフ期間を固定し、オン期間を可変する構成とするのが好ましい。
ここで、特許文献１に開示されている技術には、以下のような問題があった。即ち、特許文献１では、商用交流電源を全波整流した直流電源をインバータ回路の駆動用電源として用いているため、電源電圧の位相、即ち電圧振幅のレベル差（例えば、０Ｖ付近と１４０Ｖ付近）に応じて共振電流値も変化する。すると、オンタイミング検出手段たる位相検出回路においては、電流検出に誤差を生じるためスイッチング素子のオフタイミングに数μ秒程度のずれが発生し、共振電流の周波数が変化することがある。その場合、周波数の変化に伴って鍋などが鳴る場合があった。
それに対して、請求項２記載の発明ではオフ期間を固定して制御するので、オフ期間の長さが共振電流値の変化に依存せず、周波数変化に伴う炊飯釜の「鳴り」を抑制することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載したように、前記スイッチング素子のオフ時に前記共振コンデンサに流れる共振電流の変化を検出する共振電流位相検出手段と、
この共振電流位相検出手段の検出出力に基づいて、前記スイッチング素子のオフ時の端子間電圧が所定値以上を示す期間にタイミング信号を出力するタイミング信号出力手段とを備え、
制御手段を、所定のオフ期間を定めると、前記タイミング信号の立下がりをトリガ信号として、前記トリガ信号が前記オフ期間内に出力されると当該オフ期間の経過後にスイッチング素子をオンに切換え、前記トリガ信号がオフ期間の経過後に出力された場合は、当該トリガ信号の出力タイミングでスイッチング素子をオンに切換える構成にすると良い。
【００１１】
斯様に構成すれば、所定のオフ期間を満了するよりも早いタイミングでトリガ信号が出力される場合でもそのオフ期間は一定に維持されるので、トリガ信号の出力タイミングが多少ばらついたとしても、そのばらつきに伴う周波数変化を吸収することができる。また、炊飯行程中においては、沸騰する水の振動によって炊飯釜が僅かに浮く場合があるが、その際、共振コイルのインダクタンス値が低下して共振周波数が大きくなり、トリガ信号の出力タイミングが遅れる。従って、オフ期間の満了後にトリガ信号が出力された場合には、オフ期間が例外的に伸張されることで、炊飯釜に「浮き」が生じたことによる共振周波数のずれにも対応することができる。
【００１２】
更に、請求項４に記載したように、制御手段を、オフ期間よりも長く設定される許容期間内にトリガ信号が出力されない場合は、前記許容期間の経過後にスイッチング素子をオンに切換えるようにすると良い。即ち、商用交流電源電圧のレベルがゼロに近い期間では共振回路における共振電流は流れ難くなる傾向を示すため、タイミング信号出力手段によるトリガ信号の出力タイミングが大幅に遅れる場合が想定される。そのような場合には、許容期間の満了を限度としてスイッチング素子をオンに切換えることで、インバータ回路における発振動作を維持することができる。
【００１３】
また、請求項５に記載したように、制御手段を、炊飯釜の誘導加熱を開始する前に加熱対象の材質判定処理を行なうと共に、前記材質判定処理時には、タイミング信号出力手段によって出力されるトリガ信号に基づいてスイッチング素子のオフ期間を決定し、前記材質判定処理の結果、炊飯釜の材質が適正であると判定されると、前記オフ時間に基づいて誘導加熱動作を行なうように構成するのが好ましい。
【００１４】
即ち、誘導加熱が行われる部分に備え付けの炊飯釜以外のもの、例えば、フォーク、ナイフ、マグカップなどが投入されたり、或いは、ユーザが従来使用していたアルミ製の炊飯釜などがセットされてしまったり、炊飯釜のセットし忘れがあることも考えられる。従って、炊飯行程を開始する前に加熱対象の材質判定処理を行なうことが好ましい。
【００１５】
そして、材質判定処理を行なう場合は、適正な炊飯釜であることを前提として設定されたオフ期間でインバータ回路の発振動作を行っても、それ以外のものがセットされていればトリガ信号はオフ期間内に出力されない場合がある。従って、材質判定処理においては、実際にトリガ信号が出力されるタイミングに応じて（勿論、誘導加熱が可能な対象であることを前提として）スイッチング素子のオフ期間を定め、続く炊飯行程においては、材質判定処理に定めたオフ期間に基づいて誘導加熱を行なうことで、対象の材質に適した発振周波数で加熱を行なうことができる。
【００１６】
また、請求項６に記載したように、制御手段を、スイッチング素子のオン期間を変化させる場合は、交流電源電圧波形のゼロクロス点付近において行う構成にするのが好ましい。即ち、オン期間を変化させれば、インバータ回路の発振周波数が変化することになるので、その変化が、共振電圧レベルが高い期間に発生すると、炊飯釜の「鳴り」が生じる。従って、共振電圧レベルが低くなるゼロクロス点付近においてオン期間を変化させれば、発振周波数の変化に伴う炊飯釜の「鳴り」を極力抑制することができる。
【００１７】
また、請求項７に記載したように、インバータ回路を準Ｅ級で構成し、制御手段を、前記インバータ回路の入力電力が所定電力以下の場合は、入力電力に応じて予め定めた時間比でインバータ回路を間欠駆動するように構成すると良い。即ち、準Ｅ級のインバータ回路では、低入力電力で駆動すると共振電圧のピークが低下し、電圧波形が平均的に直流の駆動電圧レベルに近くなる。従って、端子電圧が高い期間にスイッチング素子がオンすることになり、スイッチング損失、即ちスイッチング素子の発熱量が増加する。そこで、そのような状態では予め定めた時間比でインバータ回路を間欠駆動することで、スイッチング素子の発熱が増加することを抑制できる。
【００１８】
また、請求項８に記載したように、炊飯釜の開口を蓋う蓋の温度を検出する温度センサを備え、制御手段が、炊飯行程においては、前記温度センサによって検出される蓋の温度が予め定められた基準温度上昇度合いに応じて上昇するように制御すると良い。
【００１９】
例えば、炊飯釜の温度を検出した場合、加熱を開始すると直ちに水の沸点近くの温度が検出されてしまうため、炊飯行程の制御に供するには不適切である。それに対して、炊飯釜の開口を蓋う蓋の温度は加熱された炊飯釜より立ち上る水蒸気の温度とみなすことができ、その水蒸気の温度は、炊飯釜内の水の温度を反映している。従って、蓋の温度に基づいて炊飯行程を制御すれば、制御を良好に行うことができる。
【００２０】
また、請求項９に記載したように、制御手段は、基準温度上昇度合いを数式で定められる曲線に基づいて設定するので、より多様な加熱制御を行うことが可能である。
【００２１】
加えて、請求項１０に記載したように、制御手段を、ユーザの入力操作に応じて、基準温度上昇度合いを変更可能としても良く、斯様に構成すれば、ユーザの好みに応じて炊飯の炊き上がり状態を調整することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明の第１の実施例について図１乃至図５を参照して説明する。電気的構成を示す図１において、商用交流電源１の出力端子は入力コンデンサ２の両端子間に接続されると共にダイオードをブリッジ接続してなる全波整流回路３の交流入力端子間に接続されている。全波整流回路３の正の出力端子３ａはチョークコイル４を介して直流電源ライン５ａに接続され、負の出力端子３ｂは直流電源ライン５ｂに接続されている。直流電源ライン５ａ，５ｂ間には平滑コンデンサ６が接続されている。そして、全波整流回路３，チョークコイル４及び平滑コンデンサ６により直流電源回路７が構成されている。
【００２３】
共振コイルとしての加熱コイル８は共振コンデンサ９と共に共振回路１０を構成するもので、この共振回路１０とスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ）１１及び整流素子としてのフライホイールダイオード１２とからインバータ回路１３が構成されている。
【００２４】
なお、加熱コイル８の部分には、図示しないトッププレートを介して調理用の鉄製炊飯釜Ａが載置されるようになっており、加熱コイル８に通電される高周波電流によって炊飯釜Ａに誘導電流が流れてその抵抗損によって炊飯釜Ａを加熱するようになっている。直流電源ライン５ａは加熱コイル８及びＩＧＢＴ１１を介して直流電源ライン５ｂに接続されており、共振コンデンサ９は加熱コイル８に並列に接続され、フライホイールダイオード１２はＩＧＢＴ１１に逆並列接続されている。
【００２５】
次に、制御系統の構成について述べる。入力設定部１４は、入力電流を検出する変流器１５，入力電流検出回路１６，入力設定回路１７及び入力比較回路１８とから構成されており、商用交流電源１からの入力電流を検出し、あらかじめ設定された入力電流レベルとの差を演算して出力側に入力設定信号として出力する。この場合、入力電流検出回路１６は、商用交流電源１の一方の出力ラインに設けられた変流器１５の検出信号に基づいて入力電流レベルを検出する。入力比較回路１８は、入力設定回路１７に設定された入力レベルと入力検出回路１６により検出された入力電流レベルとを比較してその差に相当するレベルの入力設定信号を出力するようになっている。
【００２６】
発振制御部１９は、共振電流位相検出手段としての変流器２０，オンタイミング設定手段としての位相検出回路２１，ＲＩＳＣマイコン２２及び駆動回路２４から構成されており、共振コンデンサ９の共振電流に基づいて後述するようにしてＩＧＢＴ１１のオンタイミング及びオン期間を設定するように構成されている。変流器２０は共振コンデンサ９の共振電流を検出するように設けられており、位相検出回路２１は変流器２０の検出信号に基づいてその負の電流のピーク値を示す位相検出信号を出力するように構成されている。
【００２７】
ＲＩＳＣマイコン２２は、内部において位相検出回路２１から出力される位相検出信号に基づいてＩＧＢＴ１１に対するオンタイミングを各周期毎に設定する鋸歯状波信号を生成出力する。そして、その鋸歯状波信号と入力比較回路１８から出力される入力設定信号と比較し、ＩＧＢＴ１１のオンタイミングとオン期間を設定するゲート信号を、駆動回路２４を介してＩＧＢＴ１１のゲートに出力するようになっている。尚、ＲＩＳＣマイコン２２は、特許文献１における発振回路２２及び出力制御回路２３に相当する機能を制御用ソフトウエアによって実現したものである。
【００２８】
また、炊飯釜Ａの蓋には、サーミスタなどで構成される温度センサ２５が配置されており、その温度センサ２５によって出力されるセンサ信号は、ＲＩＳＣマイコン２２に与えられている。ここで、ＲＩＳＣマイコン２２は、ＲＩＳＣアーキテクチャのＣＰＵコアを有するマイクロコンピュータである。ＲＩＳＣアーキテクチャのＣＰＵは以下のような特徴を備えている。
・全てのデコードがワイヤードロジックで実現され、
同一時間で実行可能である単純な命令セット
・命令実行処理のパイプライン制御
・多数の内部レジスタ
・大容量のキャッシュ
そして、上記のアーキテクチャによりプログラムを効率的に実行するため、実行形式のプログラムはコンパイラによって最適化されている。
斯様な構成のＲＩＳＣ型マイコンによれば、トータルでの処理性能がＣＩＳＣ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）  型マイコンに比較して向上する。特に、積演算等の実行速度に関しては極めて高速化されている。
【００２９】
次に本実施例の作用について図２に示す各部の電流，電圧の時間変化を示す波形図をも参照して説明する。まず、インバータ回路１３の発振動作について説明する。即ち、後述するオンタイミングＴｏｎで駆動回路２４から「Ｈ」レベルのゲートオン信号Ｖｊ（図２（ｊ）参照）が出力されると、ＩＧＢＴ１１はオン動作して加熱コイル８に直流電源回路７の出力電圧ＶＤＣが印加されるようになる。これにより、加熱コイル８には、同図（ａ）に示すように、徐々に電流値が増加するような電流Ｉａが流れるようになる。このとき、ＩＧＢＴ１１には同図（ｂ）に示す電流Ｉｂ（図１中、ＩＧＢＴ１１に流れる電流をＩｂ１とし、フライホイールダイオード１２に流れる電流をＩｂ２としている）が流れる。
【００３０】
次に、この状態で駆動回路２４から後述するオフタイミングＴｏｆｆでゲートオン信号Ｖｊの出力が「Ｌ」レベルに反転すると（同図（ｊ）参照）、ＩＧＢＴ１１はオフして加熱コイル８から流れ込む電流Ｉａを遮断するようになる。ところが、加熱コイル８においては、いま流れていた電流Ｉａが急激にゼロにならず、その電流Ｉａは共振電流Ｉｃとして共振コンデンサ９に流れ込むようになる（同図（ｃ）参照）。そして、この共振電流Ｉｃは、共振コンデンサ９の端子電圧が所定電圧に達すると、充電電荷が飽和するために逆方向に流す電流を発生する。
【００３１】
このとき、ＩＧＢＴ１１の端子電圧Ｖｄは、同図（ｄ）に示すように、加熱コイル８から共振コンデンサ９に流れ込む電流Ｉｃがゼロになる時点Ｔ１で最高になり、この後、共振コンデンサ９から加熱コイル８に向けて電流Ｉｃが流れるようになると、ＩＧＢＴ１１の端子電圧Ｖｄは低下してゆく。そして、ＩＧＢＴ１１の端子電圧Ｖｄが直流電源回路７の出力電圧ＶＤＣに等しくなる時点Ｔ２、つまり共振コンデンサ９の両端子間に印加されている電圧がゼロになる時点で、加熱コイル８に流れ込む電流Ｉｃが負のピーク値となる。
【００３２】
続いて、ＩＢＧＴ１１の端子電圧Ｖｄがゼロになる時点Ｔ３になると、共振コンデンサ９から加熱コイル８に向けてこれ以上電流Ｉｃが流れようとすると、フライホイールダイオード１２がオンするために電流Ｉｃは停止され、代わってフライホイールダイオード１２を介して平滑コンデンサ６側から加熱コイル８に回生電流Ｉｂ２が流れるようになる。
【００３３】
そして、このように回生電流Ｉｂ２が流れている期間中の後述するオンタイミングＴｏｎで、再びＩＧＢＴ１１に駆動回路２４からゲートオン信号Ｖｊが与えられるようになってＩＧＢＴ１１がオン動作され、加熱コイル８に通電するようになる。以下、上述と同じ動作が繰り返されることで加熱コイル８に高周波電流が通電されるようになり、炊飯釜Ａに誘導電流を発生させてその抵抗損失により加熱が行われる。
【００３４】
尚、図２（ａ）に示す「ＯＮできるタイミング」とは、フライホイールダイオード１２を介して回生電流Ｉｂ２が流れている期間に相当する。この期間においては、ＩＢＧＴ１１の端子電圧Ｖｄはゼロであるから、その期間内でＩＢＧＴ１１をオンすればスイッチング損失の増加を抑制することが可能となる。
【００３５】
このように、駆動回路２４によりＩＧＢＴ１１へのゲートオン信号Ｖｊが与えられるので、ＩＧＢＴ１１の端子電圧がほぼゼロのときにオン動作されるようになり、ＩＧＢＴ１１がオン動作するときに加熱コイル８側から共振コンデンサ９に流れ込む充電電流が急激にドレイン・ソース間に流れたり、或いは、共振コンデンサ９に充電された電荷が加熱コイル８側に流れるときにその充電電流が急激に流れることがなく、破壊に至ることは防止される。
【００３６】
さて、上述の高周波発振動作において、ＩＧＢＴ１１に与えるゲートオン信号Ｖｊの出力タイミングＴｏｎ，Ｔｏｆｆについて以下に詳述する。即ち、共振コンデンサ９に流れる電流Ｉｃは変流器２０により検出されており、位相検出回路２１内部の図示しない抵抗端子間において、その電流Ｉｃと同位相の検出電圧Ｖｃが得られる（図２（ｃ）参照）。この検出電圧Ｖｃは図示しない移相回路により９０°遅れるように移相され、電圧Ｖｅ（同図（ｅ）参照）のようになる。
【００３７】
つまり、共振コンデンサ９から加熱コイル８に向かって流れる電流Ｉｃが最大となる時点Ｔ２では電圧Ｖｅが正の値からゼロになり、時刻Ｔ３においては電圧Ｖｅは負のピーク値を呈する。位相検出回路２１内部の図示しない比較回路においては、電圧Ｖｅの出力が正の期間中「Ｈ」レベルの信号Ｖｆ（同図（ｆ）参照）を出力する。従って、比較回路の出力信号Ｖｆは、電圧Ｖｅがゼロになる時点Ｔ２で「Ｌ」レベルに転じるようになる。
【００３８】
次に、ＲＩＳＣマイコン２２においては、位相検出回路２１から出力される信号Ｖｆに基づいて信号Ｖｇを出力する（同図（ｇ）参照）。即ち、信号Ｖｇは、入力電力設定に応じたオン期間Ｔｏｎを確保した後に「Ｌ」レベルとなり、そのタイミングを起点として所定の設定オフ期間を開始する。設定オフ期間の長さは材質判定処理の結果に応じて定まるが、例えば、適正な材質の炊飯釜を加熱する場合は１７．５μ秒に設定される。また、オン期間Ｔｏｎは、例えば３μ〜３５μ秒の間で可変設定される。ここで、出力信号Ｖｆの立下がりタイミングを、トリガ信号とする。
【００３９】
そして、設定オフ期間の１７．５μ秒が経過するまでにトリガ信号が検出されることを条件として、ＲＩＳＣマイコン２２は、設定オフ期間の経過後に信号Ｖｇを「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化させる。また、ＲＩＳＣマイコン２２は、設定オフ期間１７．５μ秒を超える４０μ秒の期間を「許容期間」として設定している。
【００４０】
設定オフ期間内にトリガ信号が検出されなかった場合、ＲＩＳＣマイコン２２は、許容期間が経過するまでトリガ信号の検出を待ち、当該期間内にトリガ信号が検出されればその時点で信号Ｖｇを「Ｈ」レベルに変化させる（同図（ｈ）参照）。この場合、期間Ｔｏｆｆは設定オフ期間よりも伸張されることになる。更に、トリガ信号が検出されないまま許容期間が経過した場合は、その経過の時点で信号Ｖｇを「Ｈ」レベルに変化させるようになっている。
【００４１】
図３は、ＲＩＳＣマイコン２２による出力信号処理に関する制御内容を示すフローチャートである。ＲＩＳＣマイコン２２は、先ず、炊飯行程の開始に先立って加熱対象の材質判定処理を行う（ステップＳ１）。材質判定処理は、例えば上述したように、初期設定されたオフ期間に対して実際にトリガ信号が出力されるタイミングを参照し、最終的にトリガ信号の検出が安定して行なわれるように調整されたオフ期間に基づいて行う。尚、同様のプロセスは、後述する本フローチャートの（ステップＳ７，Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１３）説明中にも現れる。
【００４２】
ここで、材質判定処理を行うのは、誘導加熱が行なわれる部分に備え付けの炊飯釜Ａ以外のもの、例えば、フォーク、ナイフ、マグカップなどが投入されたり、或いは、ユーザが従来使用していたアルミ製の炊飯釜などがセットされてしまったり、炊飯釜Ａをセットし忘れることも考えられるからである。
【００４３】
そして、材質判定処理を行なう場合は、適正な炊飯釜Ａであることを前提として設定されたオフ期間でインバータ回路１３の発振動作を行っても、それ以外のものがセットされていればトリガ信号はオフ期間内に出力されない場合がある。従って、材質判定処理においては、実際にトリガ信号が出力されるタイミングに応じて（勿論、誘導加熱が可能な対象であることを前提として）ＩＧＢＴ１１のオフ期間を定め、続く炊飯行程では、材質判定処理において定めたオフ期間に基づいて誘導加熱を行なうことで、対象の材質に適した発振周波数で加熱を行なうようにする。
【００４４】
また、図３には反映させていないが、炊飯を行うのに適さないものが検出されたり、炊飯釜Ａのセットし忘れが検出された場合は、その時点でユーザにその旨を報知（例えば、ブザーを鳴動させたり、液晶やＬＥＤ７セグメントディスプレイなどにエラーコードを表示させる）するように処理を行なう。
【００４５】
ＲＩＳＣマイコン２２は、ステップＳ１における調整結果に基づいて加熱対象の材質に応じた設定オフ期間を決定すると（ステップＳ２）、ユーザにより設定される入力電力に応じてオン期間を決定する（ステップＳ３）。また、その入力電力設定が５００Ｗ以下である場合は、インバータ回路１３の駆動を間欠的に行うための間欠ＯＮ期間，間欠ＯＦＦ期間も設定する（詳細は後述）。
【００４６】
ここで、上述の入力設定部１４にて生成される入力設定信号ＶＳは、次のようにして設定される。入力電流を検出する変流器１５の出力信号は入力電流検出回路１６に入力され、商用交流電源１から直流電源回路７側に入力される電流のレベルが検出される。また、入力設定回路１７には、加熱コイル８による設定加熱量に応じたレベルの信号が、ユーザの操作入力に基づいて与えられる。
【００４７】
尚、ユーザは、炊飯量（米の合数）や炊飯コース（白米、玄米、赤飯、おかゆ、炊き込みご飯、また、炊き上がりの硬め／柔らかめの設定など）を選択入力すると、その入力結果に基づいて適宜定められた設定加熱量に対応する信号が入力設定回路１７より出力される。
【００４８】
そして、入力比較回路１８は、入力電流検出回路１６の検出信号と入力設定回路１７の設定信号とのレベルを比較してそれらの差の値に相当する入力設定信号ＶＳを出力する。これにより、入力比較回路１８からは、設定加熱量に対する実際の加熱量の偏差に相当する入力設定信号ＶＳがＲＩＳＣマイコン２２に出力される。尚、入力設定部１４の機能もＲＩＳＣマイコン２２で実現することができることは勿論である。
【００４９】
次に、ＲＩＳＣマイコン２２は、信号Ｖｇの出力ポートレベルを「Ｈ」に設定すると（ステップＳ４）、ステップＳ３で決定したオン期間が経過するまで待機し（ステップＳ５）、そのオン期間が経過すると（「ＹＥＳ」）信号Ｖｇの出力ポートレベルを「Ｌ」に設定する（ステップＳ６）。
【００５０】
続いて、ＲＩＳＣマイコン２２は、ステップＳ７において設定オフ期間が経過するまで待機するが、その待機中にトリガ信号が出力されたか否かを判断する（ステップＳ８）。そして、トリガ信号が出力された場合は（「ＹＥＳ」）、その事象を示すフラグＦＴＲを「１」にセットし（ステップＳ９）、設定オフ期間の経過を待つ。
【００５１】
ステップＳ７において設定オフ期間が経過すると（「ＹＥＳ」）、ＲＩＳＣマイコン２２は、フラグＦＴＲが「１」にセットされているか否かを判断し（ステップＳ１０）、セットされていれば（「ＹＥＳ」）フラグＦＴＲを「０」にリセットして（ステップＳ１１）ステップＳ１４へ移行する。
【００５２】
一方、設定オフ期間が経過した時点でトリガ信号が出力されておらず、ステップＳ１０にて「ＮＯ」と判断すると、ＲＩＳＣマイコン２２は、前述した許容期間の経過を待ち（ステップＳ１２）、その経過待ちの間においてもトリガ信号が出力されたか否かを判断する（ステップＳ１３）。そして、許容期間が経過する前にトリガ信号が出力されるか（ステップＳ１３，「ＹＥＳ」）、若しくは、トリガ信号が出力されないまま許容期間が経過した場合は（ステップＳ１２，「ＹＥＳ」）、何れもステップＳ１４に移行する。
【００５３】
斯様に制御することで、設定オフ期間を満了するよりも早いタイミングでトリガ信号が出力されても設定オフ期間は一定に維持されるので、トリガ信号の出力タイミングが多少ばらついたとしても、そのばらつきに伴う周波数変化は吸収される。
【００５４】
また、炊飯行程中においては、沸騰する水の振動によって炊飯釜Ａが僅かに浮く場合があるが、その際、加熱コイル８のインダクタンス値が低下して共振周波数が大きくなり、トリガ信号の出力タイミングが遅れることがある。従って、設定オフ期間の満了後から許容期間が経過する前にトリガ信号が出力された場合にはオフ期間を例外的に伸張して、炊飯釜Ａに「浮き」が生じたことによる共振周波数のずれに対応するようにしている。
【００５５】
更に、商用交流電源電圧のレベルがゼロに近い期間では共振回路１０における共振電流は流れ難くなる傾向を示すため、トリガ信号の出力タイミングが大幅に遅れる場合が想定される。そのような場合には、許容期間の満了を限度としてＩＧＢＴ１１をオンに切換えることで、インバータ回路１３における発振動作は停止することなく維持される。
【００５６】
尚、ここで、設定オフ期間が経過した時点でトリガ信号が出力されておらず、その後、許容期間の経過を待ちの間においてもトリガ信号が出力されるケースは前述したステップＳ１の材質判定処理において加熱対象が予め想定した炊飯釜Ａではない場合と同様であり、ステップＳ６から計時を開始し、ステップＳ１３において「ＹＥＳ」と判断した時点までに計時された時間を、その材質に応じた設定オフ期間とすることになる。
【００５７】
ステップＳ１４において、ＲＩＳＣマイコン２２は、間欠ＯＮ期間の設定があるか否かを判断する。ユーザによって設定された入力電力が５００Ｗを超えていれば、ステップＳ３において間欠ＯＮ／ＯＦＦ期間の設定は行われていないので（「ＮＯ」）、ステップＳ３に戻る。低入力電力設定時におけるインバータ回路１３の間欠駆動は、例えば３０秒周期内でインバータ回路１３の連続ＯＮ（スイッチング駆動）を行う期間と連続ＯＦＦ（完全停止）を行う期間とを交互に繰り返すものである。例えば、入力電力設定が４００Ｗであれば２４秒ＯＮして６秒ＯＦＦし、入力電力設定が３００Ｗであれば１８秒ＯＮして１２秒ＯＦＦする、というように各期間を定める。
【００５８】
設定された入力電力が５００Ｗ以下であれば間欠ＯＮ（及びＯＦＦ）期間が設定されているので（ステップＳ１４，「ＹＥＳ」）、ＲＩＳＣマイコン２２は、ステップＳ４からの間欠ＯＮ期間の経過を判断し（ステップＳ１５）、経過していなければ（「ＮＯ」）ステップＳ３に戻る。
【００５９】
そして、間欠ＯＮ期間が経過すると（ステップＳ１５，「ＹＥＳ」）、続いて間欠ＯＦＦ期間の経過を待ち（ステップＳ１６）、経過すれば（「ＹＥＳ」）ステップＳ３に戻る。
【００６０】
即ち、準Ｅ級のインバータ回路１３では、低入力電力で駆動すると共振電圧のピークが低下し、電圧波形が平均的に直流の駆動電圧ＶＤＣレベルに近くなる。従って、端子電圧が高い期間にＩＧＢＴ１１がオンするようになり、スイッチング損失、即ちＩＧＢＴ１１の発熱量が増加する。そこで、そのような状態では予め定めた時間比でインバータ回路１３を間欠駆動することで、ＩＧＢＴ１１の発熱が増加することを抑制する。
【００６１】
図４は、ＲＩＳＣマイコン２２による炊飯行程の制御内容を示すフローチャートである。尚、図３のフローチャートにかかる制御は、図４の炊飯行程の制御中において並行して実行されるものである。ＲＩＳＣマイコン２２は、炊飯量に応じた初期電力設定を行うと共に、炊き上がりの硬さに応じた基準温度上昇率を決定する（ステップＳ２１）。
【００６２】
そして、ＲＩＳＣマイコン２２は、所定の炊飯制御サイクル時間が経過するまで待機し（ステップＳ２２）、その制御サイクル時間の経過時点において達しているべき基準温度を算出する（ステップＳ２３）。即ち、ステップＳ２１で決定した基準温度上昇率に経過時間を乗じて算出する。
【００６３】
次に、ＲＩＳＣマイコン２２は、温度センサ２５によって炊飯釜Ａの蓋の温度を検出すると（ステップＳ２４）、その蓋の温度とステップＳ２３で算出した基準温度とを比較する（ステップＳ２５）。そして、蓋の温度が低い場合は、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御により入力電力を上昇させるように制御し（ステップＳ２６）、蓋の温度が高い場合は、ＰＩＤ制御により入力電力を下降させるように制御する（ステップＳ２７）。そして、炊飯行程が終了時点に達しなければ（ステップＳ２８，「ＮＯ」）ステップＳ２２に戻る。
【００６４】
ここで、温度センサ２５によって炊飯釜Ａの蓋の温度を検出するようにしたのは、次の理由による。例えば、炊飯釜Ａの温度を直接検出する場合、加熱を開始すると直ちに水の沸点近くの温度が検出されてしまうため、炊飯行程の制御に供するには不適切である。それに対して、蓋の温度は加熱された炊飯釜Ａより立ち上る水蒸気の温度とみなすことができ、その水蒸気の温度は、炊飯釜Ａ内の水の温度を反映している。従って、蓋の温度に基づいて炊飯行程を制御すれば、制御を良好に行うことができるからである。
【００６５】
また、温度制御にＰＩＤ制御を用いているのは、基準温度上昇率に応じて温度が上昇するように、例えば、１分当たり５度上昇するように制御を行うには、ＰＩＤ制御が適しているからである。
【００６６】
また、図５（ａ）は、従来の炊飯器における炊飯行程の加熱制御例を示す。従来の加熱制御では、理想的な炊飯行程に対応する加熱温度の上昇率が設定されている場合でも、それに対して実行される制御は炊飯される米の合数が変化した場合でも変化せず一定であった。その結果、実際の温度上昇率は理想的な温度上昇率より外れてしまう場合があった。
【００６７】
これに対して、図５（ｂ）に示すように本実施例によれば、炊飯される米の合数が変化した場合でも（例えば、１合，２合）、ＲＩＳＣマイコン２２による高速デジタル演算処理により、夫々のケースに応じて実際の温度上昇率が理想的な温度上昇率に極力近付くように制御されるので、より理想的な炊飯行程が実現でき、炊き上がりを良好にすることが可能となっている。
【００６８】
即ち、実際の炊飯行程は、「浸し」、「炊飯」、「蒸らし」の３行程からなるが、炊き上がりの状態を決定するのは専ら「炊飯」に依存しているため、その「炊飯」における加熱制御を詳細に行うことが可能であるから、炊飯コースが様々に設定される場合であっても夫々の炊き上がりを良好にすることができる。
【００６９】
以上のように本実施例によれば、インバータ回路１３によって共振回路１０の加熱コイル８に高周波電力を供給し、炊飯釜Ａを誘導加熱する場合に、インバータ回路１３をＲＩＳＣマイコン２２によって制御するようにした。従って、極めて高速でデジタル信号処理を行なうことができるから、そのオンオフタイミングを詳細に制御することが可能であり、炊飯釜Ａの「鳴り」を抑制する制御を容易に行うことができる。
【００７０】
そして、特許文献１のように制御手段をアナログ回路で構成する場合に比較して、回路が複雑・大規模化することがなく低コストで構成できる。また、発振信号は内蔵されているカウンタを利用して生成することができるので、ノイズの影響をより低減することが可能である。また、ＲＩＳＣマイコン２２は、ＩＧＢＴ１１のオフ期間を固定し、オン期間を可変する制御を行うので、オフ期間の長さが共振電流値の変化に依存せず、周波数変化に伴う炊飯釜の「鳴り」を抑制することができる。
【００７１】
また、位相検出回路２１は、電流トランス２２の検出出力に基づいて、ＩＧＢＴ１１のオフ時の端子間電圧が正極性を示す期間にタイミング信号を出力し、ＲＩＳＣマイコン２２は、前記タイミング信号の立下がりエッジであるトリガ信号が設定オフ期間内に出力されると当該設定オフ期間の経過後にＩＧＢＴ１１をオンに切換え、トリガ信号が設定オフ期間の経過後に出力された場合は、当該トリガ信号の出力タイミングでＩＧＢＴ１１をオンに切換えるようにした。従って、トリガ信号の出力タイミングが多少ばらついたとしても、そのばらつきに伴う周波数変化を吸収することができる。また、炊飯釜に「浮き」が生じたことによる共振周波数のずれにも対応することができる。
【００７２】
更に、ＲＩＳＣマイコン２２は、設定オフ期間よりも長く設定される許容期間内にトリガ信号が出力されない場合は、許容期間の経過後にＩＧＢＴ１１をオンに切換えるようにしたので、商用交流電源電圧のレベルがゼロに近い期間において共振電流が流れ難くなり、トリガ信号の出力タイミングが大幅に遅れる場合があっても、インバータ回路１３における発振動作を維持することができる。
【００７３】
また、ＲＩＳＣマイコン２２は、炊飯釜Ａの誘導加熱を開始する前に加熱対象の材質判定処理を行ない、材質判定処理時には、トリガ信号に基づいてＩＧＢＴ１１の設定オフ期間を決定し、材質判定処理の結果、炊飯釜Ａの材質が適正であると判定されると、設定オフ時間に基づいて誘導加熱動作を行なうようにした。従って、炊飯釜Ａのセットを確実に確認した上で、また、加熱対象の材質に適した発振周波数で加熱を行なうことができる。
【００７４】
また、ＲＩＳＣマイコン２２は、入力電力が所定電力以下の場合は、入力電力に応じて予め定めた時間比でインバータ回路１３を間欠駆動するようにしたので、ＩＧＢＴ１１の発熱が増加することを抑制できる。
【００７５】
また、ＲＩＳＣマイコン２２は、炊飯行程においては、温度センサ２５によって検出される炊飯釜Ａの蓋の温度が予め定められた基準温度上昇度合いに応じて上昇するように制御するので、炊飯釜Ａ内の水の温度を反映して水蒸気の温度に基づいて、炊飯制御を良好に行うことができる。
【００７６】
（第２実施例）
図６乃至図８は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図６に示すように、第２実施例では、入力設定部１４Ａに周期フラグ発生部３１が追加されている。周期フラグ発生部３１は、入力電流検出回路１６によって検知される入力電流に基づいて交流電源の半周期毎に所定の期間を示す周期フラグＦＰ（図７（ｂ）参照）を発生させるようになっている。そして、その周期フラグＦＰは、ＲＩＳＣマイコン２２Ａにより参照される。
【００７７】
次に、第２実施例の作用について図８をも参照して説明する。図８は、第１実施例における図３のフローチャートの一部に対応し、第２実施例にかかる部分のみ示すものである。ＲＩＳＣマイコン２２Ａは、ステップＳ３を実行すると、入力電力が前回の設定より変更されたか否かを判断する（ステップＳ３１）。そして、変更されていなければ（「ＮＯ」）ステップＳ４に移行し、変更されていれば（「ＹＥＳ」）ステップＳ３２に移行する。
【００７８】
ステップＳ３２において、ＲＩＳＣマイコン２２Ａは、周期フラグ発生部３１より出力される周期フラグＦＰを参照する。そして、交流電源電圧がゼロクロス点付近のレベルにあると判断するまで待機して（「ＹＥＳ」）、ステップＳ４に移行する。即ち、図７（ｂ）に示すように、周期フラグＦＰがリセットされている期間は、交流電源電圧のゼロクロス点付近に対応しているので、周期フラグＦＰがリセットされていれば、ステップＳ４に移行する。
【００７９】
即ち、入力電力設定が変更されれば、それに伴ってＩＧＢＴ１１のオン期間が変化するので、その結果、インバータ回路１３の発振周波数が変化することになる。従って、その変化が共振電圧レベルの高い期間に発生すると、炊飯釜Ａの「鳴り」が大きく生じるので、共振電圧レベルが低くなるゼロクロス点付近においてオン期間を変化させれば、発振周波数の変化に伴う炊飯釜Ａの「鳴り」は極めて小さくなる。
【００８０】
以上のように第２実施例によれば、ＲＩＳＣマイコン２２Ａは、ＩＧＢＴ１１のオン期間を変化させる場合は、交流電源電圧波形のゼロクロス点付近において行うようにしたので、発振周波数の変化に伴う炊飯釜Ａの「鳴り」を極力抑制することができる。
【００８１】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
材質判定処理は、例えば、所定の入力電力でインバータ回路１３を駆動させた場合に生じる回生電流値に基づいて判定を行うようにしても良い。
制御手段は、ＤＳＰを用いて、またＤＳＰとＣＩＳＣマイコンとの組み合わせによって構成しても良い。
第１実施例において、ＲＩＳＣマイコン２２は、基準温度上昇度合いを数式で定められる曲線に基づいて設定しても良い。即ち、理想的な温度上昇度合いは、必ずしも線形であるとは限らないので、例えば２次曲線や３次曲線などに基づいて設定を行えば、より多様で、より理想的な加熱制御を行うことも可能となる。
【００８２】
また、ＲＩＳＣマイコン２２を、ユーザの入力操作に応じて、基準温度上昇度合いを変更可能としても良く、斯様に構成すれば、ユーザの好みに応じて炊飯の炊き上がり状態を調整することが可能となる。
第２実施例のように、周期フラグ発生部３１を備えている場合、第１実施例におけるステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１３の処理に代えて、以下のように制御を行っても良い。即ち、交流電源電圧のゼロクロス付近では、前述したようにトリガ信号が検出されにくくなり、インバータ回路１３の発振周期が大きく低下するおそれがある。そこで、設定オフ期間を経過してもトリガ信号が検出されない場合は、第２実施例と同様に周期フラグＦＰを参照し、ゼロクロス付近において、予め定めたオン期間Ｔｏｎ，オフ期間Ｔｏｆｆを切換えるように制御する。斯様に制御する場合も、発振周波数の大幅な低下を抑制して、炊飯釜Ａの「鳴り」を抑えることができる。
ハーフブリッジ型のインバータ回路に適用しても良い。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の炊飯器によれば、インバータ回路によって炊飯釜を誘導加熱する制御を行う制御手段をＲＩＳＣマイコン又はＤＳＰによって構成するので、極めて高速でデジタル信号処理を行なうことができ、そのオンオフタイミングを詳細に制御することが可能であり、炊飯釜の「鳴り」を抑制する制御を容易に行うことができる。そして、制御手段をアナログ回路で構成する場合に比較して、回路が複雑・大規模化することがなく低コストで構成できる。また、発振信号は内蔵されているカウンタを利用して生成することができるので、ノイズの影響をより低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であり、電気的構成を示す図
【図２】各信号波形を示すタイミングチャート
【図３】ＲＩＳＣマイコンによる出力信号処理に関する制御内容を示すフローチャート
【図４】ＲＩＳＣマイコンによる炊飯行程の制御内容を示すフローチャート
【図５】（ａ）は、従来の炊飯器における炊飯行程の加熱制御例、（ｂ）は本実施例における炊飯器における炊飯行程の加熱制御例を示す図
【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図７】（ａ）は商用交流電源の電流波形、（ｂ）は周期フラグＦＰの出力タイミングを示す図
【図８】第１実施例における図３のフローチャートの一部に対応し、第２実施例にかかる部分のみ示す図
【符号の説明】
１は商用交流電源、６は平滑コンデンサ、７は直流電源回路、８は加熱コイル（共振コイル）、９は共振コンデンサ、１０は共振回路、１１はＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１２はフライホイールダイオード（整流素子）、１３はインバータ回路、２０は変流器（共振電流位相検出手段）、２１は位相検出回路（タイミング信号出力手段）、２２はＲＩＳＣマイコン（制御手段）、２３は出力制御回路、２４は駆動回路、２５は温度センサ、Ａは炊飯釜を示す。
【図１】
2005013578.tif 000003
【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】
2005013578.tif 000008
【図７】
2005013578.tif 000009
【図８】
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