(57)【要約】【課題】ゼロクロス信号のエッジタイミングを一定にして加熱手段に供給される電力が設定電力となるように制御することができる電気炊飯器を提供する。【解決手段】交流電源Ｖａｃで動作する加熱手段となるワークコイル６４と、前記ワークコイル６４の出力を制御する制御手段となるマイコン制御装置８０と、を備える炊飯器１において、前記交流電源Ｖａｃのプラス電圧からマイナス電圧及びマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点通過を検出するフォトカプラＰＣによりゼロクロス信号を作成し、エッジタイミングを一定とすると共に、当該エッジタイミングにより前記ワークコイル６４の出力を制御するものである。【選択図】図３
2012249718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給される電力により作動する加熱手段と、
前記加熱手段の作動を制御する制御手段と、
を備える電気炊飯器において、
前記交流電源のプラス電圧からマイナス電圧及びマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点通過を検出するフォトカプラによりゼロクロス信号を作成し、エッジタイミングを一定とすると共に、当該エッジタイミングにより前記加熱手段の作動を制御する、
ことを特徴とする電気炊飯器。
【請求項２】
交流電源から供給される電力により作動する加熱手段と、
前記加熱手段の作動を制御する制御手段と、
を備える電気炊飯器において、
前記交流電源のプラス電圧からマイナス電圧及びマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点通過を検出するフォトカプラによりゼロクロス信号を作成し、エッジタイミング及びエッジ方向を一定とすると共に、当該エッジタイミング及びエッジ方向により周波数判定を行わず前記加熱手段の作動を制御する、
ことを特徴とする電気炊飯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼロクロス検出回路を備える電気炊飯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、交流電源のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出回路を備える電気炊飯器は公知となっている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示す電気炊飯器によると、ゼロクロス検出回路が半波整流用ダイオード、電流制限抵抗、一つのＬＥＤを有するフォトカプラ等で構成され、交流電源のプラス側の半波整流波により矩形波状のゼロクロス信号を作成してマイコン制御ユニットに出力するように構成される。
【０００３】
また、特許文献２に示す電気炊飯器によると、ワークコイルに流れる入力電流を検出するための入力電流検出回路が設けられており、検出された入力電流はフォードバック制御されて、ワークコイルに供給される電力が設定電力となるように制御されている。入力電流は高周波電流であることから低分解能のマイコン制御ユニットで処理可能となるように、前記入力電流検出回路にピークホールド回路が設けられており、該ピークホールド回路で検出した入力電流のピーク値が所定時間保持されてマイコン制御ユニットに出力するように構成されている。
【０００４】
ところで、図１０に示すゼロクロス検出回路１７６を備える従来の電気炊飯器によると、図１１（ａ）に示す波形の交流電流が交流電源Ｖａｃから入力された場合には、ゼロクロス回路からの出力信号（出力電流）は図１１（ｂ）に示すゼロクロス信号となる。そして、このゼロクロス信号は、マイコン制御装置１８０に出力されて、該マイコン制御装置１８０は、このゼロクロス信号の交流電源Ｖａｃの電圧上昇時に検出する上方向のエッジ（ＯＮエッジ）や、電圧下降時に検出する下方向のエッジ（ＯＦＦエッジ）に基づいて、次のサイクルのマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点、及びプラス電圧からマイナス電圧へのゼロクロス点、の二つのゼロクロス点を予測して、これら予測した二つのゼロクロス点を基準として加熱手段となるワークコイルやヒータ等を制御したり、これらに流れる電流等を検出するタイミングを決定したりしている。
【０００５】
通常、ゼロクロス信号と同期してワークコイルを制御する場合には、これらに流れる高周波電流の波形形状もゼロクロス信号と同期しているため、マイコン制御装置１８０はゼロクロス信号の上方向のエッジと下方向のエッジ（又は予測したゼロクロス）を基準として電流のピーク値を検出するタイミングを決定している。しかしながら、特許文献２に示すようなピークホールド回路で保持されて電流が検出される場合では、当該ピークホールド回路からの漏れ電流により、上方向のエッジを基準とした検出値と下方向を基準とした検出値とで違いが生じる。
【０００６】
つまり、図１１（ｃ）に示すように、交流電源の半波整流波から作成されたゼロクロス信号は、上方向のエッジから下方向のエッジまでの時間Ｔ１１と、下方向のエッジから上方向のエッジまでの時間Ｔ１２と、が相違（エッジタイミングが相違）しているため、これらのエッジから検出時間Ｔｄｅｔ経過後を検出するタイミングとしている場合には、上方向のエッジを基準とした検出値がピーク値で検出可能であっても、下方向のエッジを基準とした検出値がピーク値で検出することができない。このため、加熱手段に供給される電力が変動して安定せず、設定電力となるように制御することができずに電気炊飯器の炊き上がり状態が違ってくる問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９６４９１号公報
【特許文献２】特開２００８−６６０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、ゼロクロス信号のエッジタイミングを一定にして加熱手段に供給される電力が設定電力となるように制御することができる電気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】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
請求項１においては、交流電源から供給される電力により作動する加熱手段と、前記加熱手段の作動を制御する制御手段と、を備える電気炊飯器において、前記交流電源のプラス電圧からマイナス電圧及びマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点通過を検出するフォトカプラによりゼロクロス信号を作成し、エッジタイミングを一定とすると共に、当該エッジタイミングにより前記加熱手段の作動を制御するものである。
【００１１】
請求項２においては、交流電源から供給される電力により作動する加熱手段と、前記加熱手段の出力を制御する制御手段と、を備える電気炊飯器において、前記交流電源のプラス電圧からマイナス電圧及びマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点通過を検出するフォトカプラによりゼロクロス信号を作成し、エッジタイミング及びエッジ方向を一定とすると共に、当該エッジタイミング及びエッジ方向により周波数判定を行わず、前記加熱手段の作動を制御するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、ゼロクロス信号のエッジタイミングを一定とすることで、加熱手段に供給される電力が設定電力となるように制御することができる。
【００１４】
請求項２においては、周波数変動時にも安定して加熱手段に電力を供給することができる。また、周波数判定が不要となり制御手段の処理の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る炊飯器の全体的な構成を示した側面断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る炊飯器の制御構成を示したブロック図。
【図３】本発明の一実施形態に係る炊飯器のゼロクロス検出回路の構成を示す図。
【図４】本発明の別実施形態に係る炊飯器のゼロクロス検出回路の構成を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係る炊飯器のピーク検出回路の構成を示す図。
【図６】（ａ）交流電源を示した波形。（ｂ）ゼロクロス信号を示した波形。（ｃ）入力電流を示した波形。
【図７】（ａ）ゼロクロス信号を示した波形。（ｂ）ヒータの設定を示した波形。（ｃ）ゲート信号を示した波形。
【図８】（ａ）ゼロクロス信号を示した波形。（ｂ）ゲート信号を示した波形。
【図９】（ａ）交流電源を示した波形。（ｂ）ゼロクロス信号を示した波形。（ｃ）ソレノイドの設定を示した波形。（ｄ）ゲート信号を示した波形。
【図１０】従来の炊飯器のゼロクロス検出回路の構成を示す図。
【図１１】（ａ）交流電源を示した波形。（ｂ）従来のゼロクロス信号を示した波形。（ｃ）入力電流を示した波形。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、本発明に係る電気炊飯器の一実施形態である炊飯器１の全体的な構成について説明する。
なお、以下の説明では、図１における左側を炊飯器１の前側とし、図１における右側を炊飯器１の後側として前後方向を規定する。また、図１における手前側を炊飯器１の左側とし、図１における奥側を炊飯器１の右側として左右方向を規定する。
【００１７】
炊飯器１は、電気を用いて被調理物（主にお米）を調理する調理器具である。図１に示すように、炊飯器１は、主として、内鍋１０と、炊飯器本体２０と、蓋体３０と、により構成される。
【００１８】
内鍋１０は、その内部に炊飯器１の被調理物を収容する部材である。内鍋１０は、磁性体金属又は磁性体金属を含有する金属製で、上側面が開口された有底筒状に形成される。なお、内鍋１０は、土鍋等セラミック製であってもよい。
【００１９】
炊飯器本体２０は、炊飯器１の主たる構造体を成す部材である。炊飯器本体２０は、主として、外ケース２１と、肩部材２２と、底部材２３と、内ケース２４と、により構成される。
【００２０】
炊飯器本体２０の外ケース２１は、炊飯器本体２０の外周面の外装（外壁）を成す部材である。外ケース２１は、ステンレス等の金属製で、上下側面が開口された筒状に形成される。
【００２１】
炊飯器本体２０の肩部材２２は、炊飯器本体２０の上端部（肩部）を成す部材である。肩部材２２は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂製で、上下側面が開口された概ね筒状に形成される。肩部材２２は、外ケース２１の上方に配置されて、下端部が外ケース２１の上端部に固定される。肩部材２２の後端部には、把持部５１やヒンジ部５２等が配設される。また、肩部材２２の前端部には、操作パネル部５３等が配設され、該操作パネル部５３の下方（外ケース２１の内側）には、操作基板６２が配設される。
【００２２】
炊飯器本体２０の底部材２３は、炊飯器本体２０の底部（下側面）を成す部材である。底部材２３は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂製で、板面を上下方向へ向けた概ね平板状に形成される。底部材２３は、外ケース２１の下端部に固定され、外ケース２１の下側の開口部を被覆している。
【００２３】
炊飯器本体２０の内ケース２４は、炊飯器本体２０の内周面（内壁）を成し、その内部に内鍋１０を収容する部材である。内ケース２４は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂製で、上側面が開口された有底筒状に形成される。
なお、内ケース２４と外ケース２１及び底部材２３との間、即ち炊飯器本体２０の内部には、炊飯器１を構成する各部材が配設される。例えば、炊飯器本体２０の内部には、内ケース２４の前方に制御基板６３が配設される。さらに、炊飯器本体２０の内部には、加熱手段となるワークコイル６４や、保温ヒータ６５や、センタセンサ６６等が配設される。
【００２４】
ワークコイル６４は、内ケース２４の内部に収容された内鍋１０を加熱する部材である。ワークコイル６４は、それぞれ環状に形成された底部コイル６７と、コーナーコイル６８と、により構成される。底部コイル６７は、側面視で内ケース２４の略中央の下方に配置される。コーナーコイル６８は、側面視で内ケース２４の外側端部の下方に配置される。底部コイル６７及びコーナーコイル６８は、渦電流を発生可能に構成され、内ケース２４の内部に収容された内鍋１０が、底部コイル６７及びコーナーコイル６８の渦電流と内鍋１０の電気抵抗とによって発熱（加熱）するように構成される。
【００２５】
保温ヒータ６５は、内鍋１０の内部で調理された被調理物を保温（加熱）する部材である。保温ヒータ６５は、リング状に形成され、内ケース２４の上下中途部の外方に巻装される。
【００２６】
センタセンサ６６は、内鍋１０や当該内鍋１０の内部に収容された被調理物の温度を検出する部材である。センタセンサ６６は、内ケース２４の下側面の略中央に開口された開口部５４から、上方へ向けて突出される。センタセンサ６６の上端部は、内ケース２４の内部に収容された内鍋１０の下側面に当接される。
【００２７】
蓋体３０は、炊飯器１の天部（上側面）を成す部材である。蓋体３０は、肩部材２２の上側の開口部を被覆するとともに、前記ヒンジ部５２を介して当該肩部材２２（ひいては炊飯器本体２０）に対して開閉可能に支持される。蓋体３０は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂製であり、主として、円盤状に形成されて蓋体３０の上面を成す上板３１と、環状に形成されて蓋体３０の下面を成す下板３２と、により構成される。環状に形成された下板３２の側面視で中央には、金属製の放熱板３４が配設される。放熱板３４には、蓋ヒータ３５が配設される。また、下板３２の下方には、内カバー３３が配設される。
【００２８】
蓋体３０の内カバー３３は、内鍋１０からのふきこぼれや結露等を防止する部材である。内カバー３３は、金属製で、円盤状に形成される。内カバー３３は、下板３２に着脱可能に取り付けられる。内カバー３３は、蓋体３０が炊飯器本体２０に対して閉塞した状態で、内鍋１０の上側縁部を略密閉するように構成される。
【００２９】
蓋体３０の蓋ヒータ３５は、放熱板３４を加熱して、その熱伝導によって内カバー３３を加熱する部材である。蓋ヒータ３５は、リング状に形成され、放熱板３４の上面側に載置される。
【００３０】
蓋体３０の上部には、内鍋１０内部の圧力を調整する調整部４０が設けられる。該調整部４０は、ボール弁形の圧力調整弁４１と、該圧力調整弁４１を開閉させる二つのソレノイド４２・４２（図２参照）等で構成され、これら二つのソレノイド４２・４２を駆動させて内鍋１０を加圧及び減圧可能とし、３段階の圧力に調整可能とされる。
【００３１】
次に、図２を用いて、炊飯器制御回路７０の構成について説明する。
【００３２】
炊飯器制御回路７０は、主に操作基板６２及び制御基板６３に配置された複数の部品等で構成される。炊飯器制御回路７０は、整流平滑回路７１と、ワークコイル駆動回路７２と、保温ヒータ駆動回路７３と、蓋ヒータ駆動回路７４と、ソレノイド駆動回路７５と、ゼロクロス検出回路７６と、入力電流検出回路７７と、入力電圧検出回路７８と、温度検出回路７９と、各種スイッチ６９と、液晶表示部６１と、マイコン制御装置８０と、を備える。
【００３３】
整流平滑回路７１は、交流電力（交流電源Ｖａｃ）を整流して直流電力に変換するものである。整流平滑回路７１は、ダイオードブリッジや平滑コンデンサ等で構成される。整流平滑回路７１は、ヒューズやノイズカット用コンデンサ等を介して、交流電力が供給される交流電源Ｖａｃである商用電源とプラグ８１を介して接続される。整流平滑回路７１は、ダイオードブリッジにより交流電源を全波整流した後に平滑コンデンサで平滑して直流電力を出力する。
【００３４】
ワークコイル駆動回路７２は、ワークコイル６４に電力を供給して作動させるものである。ワークコイル駆動回路７２は、整流平滑回路７１とワークコイル６４との間のＤＣラインに設けられる。ワークコイル駆動回路７２は、ＩＧＢＴと、該ＩＧＢＴと並列に接続されるフリーホイールダイオードと、前記ワークコイル６４と並列に接続される共振コンデンサ等から構成される。ワークコイル駆動回路７２は、マイコン制御装置８０と接続されて、マイコン制御装置８０から出力されるＯＮ又はＯＦＦ信号に対応する矩形波状の電圧がＩＧＢＴのゲート端子に印加されると、ＩＧＢＴがＯＮ又はＯＦＦしてワークコイル６４に電力を供給する。
【００３５】
保温ヒータ駆動回路７３は、保温ヒータ６５に電力を供給して駆動させるものである。保温ヒータ駆動回路７３は、プラグ８１と整流平滑回路７１の間のＡＣラインに設けられる。保温ヒータ駆動回路７３は、フォトトライアック等から構成される。保温ヒータ駆動回路７３は、マイコン制御装置８０と接続されて、マイコン制御装置８０から出力されるＯＮ又はＯＦＦ信号に対応する矩形波状の電圧がトライアックのゲート端子に印加されると、トライアックがＯＮ又はＯＦＦして保温ヒータ６５に電力を供給する。
【００３６】
蓋ヒータ駆動回路７４は、蓋ヒータ３５に電力を供給して駆動させるものである。蓋ヒータ駆動回路７４は、プラグ８１と整流平滑回路７１の間のＡＣラインに設けられる。蓋ヒータ駆動回路７４は、フォトトライアック等から構成される。蓋ヒータ駆動回路７４は、マイコン制御装置８０と接続されて、マイコン制御装置８０から出力されるＯＮ又はＯＦＦ信号に対応する矩形波状の電圧がトライアックのゲート端子に印加されると、トライアックがＯＮ又はＯＦＦして蓋ヒータ３５に電力を供給する。
【００３７】
ソレノイド駆動回路７５は、ソレノイド４２・４２を駆動させるものである。ソレノイド駆動回路７５は、プラグ８１と整流平滑回路７１の間のＡＣラインに設けられる。ソレノイド駆動回路７５は、フォトトライアック等から構成される。ソレノイド駆動回路７５は、マイコン制御装置８０と接続されて、マイコン制御装置８０から出力されるＯＮ又はＯＦＦ信号に対応する矩形波状の電圧がトライアックのゲート端子に印加されるとトライアックがＯＮ又はＯＦＦしてソレノイド４２・４２に電力を供給する。
【００３８】
ゼロクロス検出回路７６は、交流電源Ｖａｃのゼロクロスタイミングを検出するものである。ゼロクロス検出回路７６は、プラグ８１と整流平滑回路７１との間のＡＣラインに設けられる。ゼロクロス検出回路７６は、ＡＣ入力対応のフォトカプラＰＣで構成される（図３参照）。ゼロクロス検出回路７６は、マイコン制御装置８０と接続されて、その検出値がマイコン制御装置８０の所定の端子（入力ポート）に出力される。なお、検出されたゼロクロス信号は、ワークコイル６４に流れる電流等を検出するタイミングを決定したり、ヒータ３５・６５やソレノイド４２のトライアックのゲート信号を作成したりするために用いられる。
【００３９】
入力電流検出回路７７は、ワークコイル６４に流れる入力電流を検出するものである。入力電流検出回路７７は、プラグ８１と整流平滑回路７１とを接続する配線に流れる電流値を検出して該電流値に対応する電圧値を出力するカレントトランスと、該カレントトランスから出力される電圧値を保持するピークホールド回路７７ａ（図５参照）と、で主に構成される。入力電流検出回路７７は、マイコン制御装置８０と接続されて、その検出値がマイコン制御装置８０の所定の端子（入力ポート）に出力される。なお、検出された入力電流は、電流のピーク値（波高値）とされる。
【００４０】
入力電圧検出回路７８は、ワークコイル６４に印加される入力電圧を検出するものである。入力電圧検出回路７８は、整流平滑回路７１とワークコイル６４との間のＤＣラインに設けられる。入力電圧検出回路７８は、整流平滑回路７１とワークコイル６４を接続する配線に印加される電圧値を検出して、該電圧値を複数の抵抗等で分圧させる構成とされる。入力電圧検出回路７８は、マイコン制御装置８０と接続されて、その検出値がマイコン制御装置８０の所定の端子（入力ポート）に出力される。なお、検出された入力電圧は、電圧の平均値とされる。
【００４１】
温度検出回路７９は、センタセンサ６６の検出値から内鍋１０の温度を検出するものである。詳細には、サーミスタ等で構成されたセンタセンサ６６の抵抗値の変化に応じて、その変化に対応する電圧を検出するものである。温度検出回路７９は、マイコン制御装置８０と接続されて、その検出値がマイコン制御装置８０の所定の端子（入力ポート）に出力される。
【００４２】
各種スイッチ６９は、炊飯や、保温や、メニュー選択等の炊飯器１の機能を適宜に実行させる操作具である。各種スイッチ６９は、操作パネル部５３に配設される。各種スイッチ６９は、マイコン制御装置８０と接続されて、その操作に対応する信号がマイコン制御装置８０の所定の端子（入力ポート）に出力される。
【００４３】
液晶表示部６１は、ユーザーによって選択された炊飯器１の機能等を表示するものである。液晶表示部６１は、操作パネル部５３に配設される。液晶表示部６１は、マイコン制御装置８０と接続されて、マイコン制御装置８０から出力された信号に応じて各種スイッチ５５の操作等に対応する表示を行う。
【００４４】
マイコン制御装置８０は、炊飯、保温、メニュー選択等の炊飯器１の機能や、液晶表示部６１の表示等を制御するものである。マイコン制御装置８０は、制御マイコン（ＭＵＰ）、ＥＥＰＲＯＭ、クロック等により構成される。マイコン制御装置８０には、炊飯器１の機能を実行するための炊飯制御プログラムや時間と温度との関係マップ等が予め記憶されている。
【００４５】
マイコン制御装置８０は、各種スイッチ６９の操作に応じて、保温ヒータ駆動回路７３、蓋ヒータ駆動回路７４、ソレノイド駆動回路７５、ワークコイル駆動回路７２、を介して、保温ヒータ６５、蓋ヒータ３５、ソレノイド４２、ワークコイル６４を駆動させて、内鍋１０の加熱量や加熱時間、圧力等を調整する。この際、マイコン制御装置８０は、入力電流検出回路７７で検出した入力電流や入力電圧検出回路７８で検出した入力電圧に応じて、ワークコイル６４に供給される電力（又は電流）をフィードバック制御している。こうして、ワークコイル６４に供給される電力が設定電力となるように制御され、一定の炊飯能力を維持することができ、常に美味しいご飯を炊き上げることができる。
【００４６】
次に、図３及び図６を用いて、ゼロクロス検出回路７６の構成について詳細に説明する。
【００４７】
図３に示すように、ゼロクロス検出回路７６は、交流電源Ｖａｃのプラス電圧からマイナス電圧及びマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点通過を検出するＡＣ入力対応のフォトカプラＰＣで構成される。つまり、フォトカプラＰＣは、入力側に設けられるアノード端子とカソード端子がそれぞれ接続された二つのＬＥＤ１・ＬＥＤ２と、出力側に設けられる一つのフォトトランジスタＴｒと、で構成される。
【００４８】
具体的には、フォトカプラＰＣの入力側の一端は、電流制限抵抗Ｒ１を介して交流電源Ｖａｃの一端と接続され、該交流電源Ｖａｃの他端は、フォトカプラＰＣの入力側の他端と接続される。また、フォトカプラＰＣの出力側の一端（フォトトランジスタＴｒのコレクタ側）は、ＤＣ電源としてのＶｃｃと接続されて、他端（フォトトランジスタＴｒのエミッタ側）は、プルダウン抵抗Ｒ２を介して接地されるとともに、マイコン制御装置８０の所定の端子（入力ポート）と接続されている。
【００４９】
ゼロクロス信号は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、交流電源Ｖａｃに応じて変化する。つまり、交流電源Ｖａｃが零から徐々に上昇して、閾値Ｖ１以上となるとＬＥＤ１が点灯してフォトトランジスタＴｒにコレクタ電流が流れて、フォトトランジスタＴｒがＯＮとなり、マイコン制御装置８０の所定のポートにＨｉとなるＶｃｃが出力される。その後、交流電源Ｖａｃが上側のピーク値から下降して閾値Ｖ１以下となるとコレクタ電流が流れずにフォトトランジスタＴｒがＯＦＦとなり、マイコン制御装置８０にＬｏとなる零が出力される。
【００５０】
そして、交流電源Ｖａｃが零から徐々に下降して、閾値―Ｖ１以下となるとＬＥＤ２が点灯してフォトトランジスタＴｒにコレクタ電流が流れて、フォトトランジスタＴｒがＯＮとなり、マイコン制御装置８０にＨｉとなるＶｃｃが出力される。その後、交流電源Ｖａｃが下側のピーク値から上昇して閾値―Ｖ１以上となるとコレクタ電流が流れずにフォトトランジスタＴｒがＯＦＦとなり、マイコン制御装置８０にＬｏとなる零が出力される。このように、ゼロクロス検出回路７６は、交流電源Ｖａｃの全波整流を検出する構成とされる。
【００５１】
マイコン制御装置８０は、このゼロクロス信号の交流電源Ｖａｃの電圧上昇時に検出する上方向のエッジに基づいて、次のサイクルのマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点、及びプラス電圧からマイナス電圧へのゼロクロス点、の二つのゼロクロス点を予測して、これら予測した二つのゼロクロス点を基準としてワークコイル６４、ヒータ３５・６５、及びソレノイド４２等を制御したり、これらに電力を供給するスイッチング素子（ＩＧＢＴやトライアック）のゲート信号を作成したり、これらに流れる電流等を検出するタイミングを決定したりしている。
【００５２】
なお、該ゼロクロス信号は、図１１（ｂ）に示す従来のゼロクロス信号と比較して、次のゼロクロス点を予測するために交流電源Ｖａｃの半波整流波から作成されたゼロクロス信号を、上方向のエッジを検出した場合と下方向のエッジを検出した場合とで場合分けをして処理する必要がなく、下方向のエッジ又は上方向のエッジの何れか一つのみを検出して処理すればよいので、マイコン制御装置８０に負担をかけることもない。さらに、検出電圧がＶｃｃのみであるので、従来のゼロクロス信号のようにＶｃｃと零とを判別してこの結果に応じて別々の処理を行う必要もない。
【００５３】
なお、図３に示す本実施形態のゼロクロス検出回路７６は、図１０に示す従来のゼロクロス回路と比較してダイオードが不要となるので、部品点数を同じとしながらもゼロクロス信号を改善することができる。
【００５４】
なお、ゼロクロス検出回路７６は、本実施形態のようにＡＣ入力対応のフォトカプラ等で電気的に絶縁する構成でなく、電気的に絶縁せずに全波整流を検出するアノード端子とカソード端子がそれぞれ接続された二つのダイオードで構成することも可能である。
【００５５】
なお、図４に示すように、交流電源ＶａｃをダイオードブリッジＤＢで全波整流後に入力するようにゼロクロス検出回路７６Ａを構成することも可能である。また、ゼロクロス検出回路７６Ａの入力側に基準低電圧設定用の定電圧ダイオードＺＤ１・ＺＤ２を設けて、停電時や交流電源の電圧低下時にゼロクロス信号が出力されないように構成することも可能である。
【００５６】
次に、図５及び図６を用いて、ピークホールド回路７７ａの構成について詳細に説明する。
【００５７】
図５に示すように、入力電流検出回路７７のピークホールド回路７７ａは、ダイオードＤ１と、電流制限抵抗Ｒ３と、コンデンサＣ１と、で構成される。ダイオードＤ１のアノード端子が交流電源側と接続されて、カソード端子がコンデンサＣ１の一端と接続され、コンデンサＣ１の他端が接地される。また、コンデンサＣ１の一端が電流制限抵抗Ｒ３の一端と接続されて、該電流制限抵抗Ｒ３の他端がマイコン制御装置８０の所定の端子（入力ポート）と接続される。そして、コンデンサＣ１及び電流制限抵抗Ｒ３の定数を調整することで、コンデンサＣ１の充電時間及び放電時間が適宜調整される。
【００５８】
そして、ピークホールド回路７７ａにおいては、ワークコイル６４に流れる高周波の入力電流に対応するプラス側の電圧をダイオードＤ１で半波整流した後に、該電圧により生じる電荷をコンデンサＣ１で蓄えることで、プラス側の半波における入力電流のピーク値を検出して、この検出値をワークコイル６４に流れる入力電流のピーク値としている。
【００５９】
このようにピークホールド回路７７ａを介して検出することで、低分解能のマイコン制御装置８０であっても高周波の電流値を検出することができ、また、検出する回数を低減してマイコン制御装置８０の処理の負担を低減することができる。なお、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷は、マイコン制御装置８０の接地された端子から放電されるように構成される。
【００６０】
ただし、ダイオードＤ１にマイナス側の電圧が印加される際には、マイコン制御装置８０への漏れ電流によりコンデンサＣ１の電荷が放電されることから、ダイオードＤ１に全波波形が印加されるとコンデンサＣ１が充放電を繰り返すこととなる。つまり、図６（ｃ）に示すようにマイコン制御装置８０に出力される波形が脈動することとなり、マイコン制御装置８０の入力電流を検出するタイミングによってはピーク値を検出することができない。
【００６１】
次に、図６を用いて、マイコン制御装置８０による入力電流を検出するタイミングについて詳細に説明する。
【００６２】
マイコン制御装置８０は、ゼロクロス信号に基づいて入力電流を検出するタイミングを決定している。詳細には、ゼロクロス信号の上方向のエッジから、検出時間Ｔｄｅｔ経過後を検出するタイミングとしている。なお、ゼロクロス信号の上方向のエッジから、ゼロクロス信号の半周期＋検出時間Ｔｄｅｔ経過後を検出するタイミングとすることも可能である。ここで、検出時間Ｔｄｅｔは、試験等により導きだされる値であり、マイコン制御装置８０に予め設定される。
【００６３】
つまり、ゼロクロス信号は、プラス側の電圧に対応する矩形波と、マイナス側の電圧に対応する矩形波と、を有しており、プラス側の電圧の上昇時に生じる上方向のエッジからマイナス側の電圧の下降時に生じる上方向のエッジまでの時間Ｔ１と、プラス側の電圧の下降時に生じる下方向のエッジからマイナス側の電圧の上昇時に生じる下方向のエッジまでの時間Ｔ２と、が一致（エッジタイミングが一致）しているため、入力電流の位相に対する検出タイミングの基準値も同じとなり、エッジ方向に関係なく確実に入力電流のピーク値を検出することができる。
【００６４】
このように、ゼロクロス信号を改善して、入力電流の検出値がエッジ方向に関係なくピーク値を検出することができるので、検出した入力電流値が変動することなく、ワークコイル６４に供給される電力が設定電力となるようにフィードバック制御することができる。従って、一定の炊飯能力を維持することができ、常に美味しいご飯を炊き上げることができる。
【００６５】
なお、入力電流検出回路７７における入力電流を検出するタイミングだけでなく、入力電圧検出回路７８における入力電圧を検出するタイミングに対しても同様とすることも可能である。
【００６６】
前述のように、従来の炊飯器の電力制御は、周波数依存性を持っており、交流電源Ｖａｃの周波数により安定点が異なる。主な原因は、図１１（ｂ）に示すゼロクロス信号の時間Ｔ１１・Ｔ１２が、使用しているフォトカプラの特性によりバラツクことや、電圧や電流検出タイミングが異なり、マイコン制御装置８０の漏れ電流により検出値がバラツクことである。そこで本実施形態のように、ゼロクロス信号の処理を、全てフォトカプラＰＣの上方向のエッジで開始するような回路構成とし、検出したゼロクロス信号の周期から測定点を決めている。これにより、周波数に対する影響がなく、同一点で測定ができ、交流電源Ｖａｃの周波数に対する依存性をなくすことができるのである。
【００６７】
次に、図７を用いて、マイコン制御装置８０によるヒータ３５・６５の制御態様について説明する。
【００６８】
マイコン制御装置８０は、ゼロクロス信号からヒータ３５・６５を駆動するタイミングを決定している。つまり、交流電源Ｖａｃが零となるゼロクロス点でヒータ３５・６５を駆動させるようにして、ヒータ３５・６５に電力を供給するトライアックのＯＮ又はＯＦＦの切換時に生じる突入電流やスイッチングノイズを低減している。
【００６９】
マイコン制御装置８０は、ゼロクロス信号とヒータ３５・６５のＯＮ／ＯＦＦ設定からヒータ３５・６５のトライアックのゲート信号を作成している。ここで、ヒータ３５・６５のＯＮ／ＯＦＦ設定とは、各種スイッチ６９の操作やセンタセンサ６６の検出値からマイコン制御装置８０がヒータ３５・６５を駆動させるか否かを判断して設定される。
【００７０】
具体的には、マイコン制御装置８０は、ゼロクロス信号の下方向のエッジを検出時に、ヒータ３５・６５のＯＮ／ＯＦＦ設定を確認し、このヒータ３５・６５の設定がＯＮである場合には、トライアックのゲート信号をＯＮとして出力する。そして、ゼロクロス信号の上方向のエッジを検出時に、ヒータ３５・６５のＯＮ／ＯＦＦ設定を確認し、このヒータ３５・６５の設定がＯＦＦである場合には、トライアックのゲート信号をＯＦＦとして出力する。
【００７１】
ところが、従来のゲート信号は、マイコン制御装置８０がゼロクロス信号から交流電源Ｖａｃの周波数（５０Ｈｚか６０Ｈｚ）を判定して、上方向（又は下方向）のエッジから判定した周波数に応じた所定時間が経過すると、つまり、予測したゼロクロス点となると、トライアックのゲート信号をＯＮとしている。このように、マイコン制御装置８０は、周波数に依存するタイミング制御を行っているため、周波数を判定する必要があり、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ以外の交流電源Ｖａｃの周波数ではヒータが駆動せず炊飯器が動作しなかった。
【００７２】
本実施形態によると、マイコン制御装置８０がゼロクロス信号とヒータ３５・６５のＯＮ／ＯＦＦ設定からヒータ３５・６５のトライアックのゲート信号を直接作成して所定のポートから出力することでトライアックのＯＮ又はＯＦＦ、ひいてはヒータ３５・６５を駆動させることができるので、周波数を判定する必要がなく、また、タイミング制御が不要でプログラム処理が簡易となり、マイコン制御装置８０の処理の負担を軽減することができるのである。
【００７３】
次に、図８を用いて、マイコン制御装置８０によるワークコイル６４の制御態様について説明する。
【００７４】
マイコン制御装置８０は、ゼロクロス信号の矩形波に対して割合を指定してワークコイル６４のＩＧＢＴのゲート信号を作成し、このゲート信号によりワークコイル６４の電力を制御している。具体的には、ゼロクロス信号の検出電圧がＶｃｃとなる上方向のエッジから下方向のエッジまでの時間Ｔαをマイコン制御装置８０に備えられるタイマーによりカウントして算出し、算出された時間Ｔαに対して所定の割合Ｋ（例えば、Ｋ＝０．６）を指定して（時間Ｔαに割合Ｋを乗算して）、この値Ｔα×Ｋをゲート信号としているのである。ここで、割合Ｋは、予め任意に設定できる値である。
【００７５】
ところが、従来のゲート信号は、上方向（又は下方向）のエッジから判定した周波数に応じた所定時間が経過すると、予測したゼロクロス点からＯＮとし、このＯＮ時から設定されたｄｕｔｙ比（一周期当たりのＯＮ時間の割合）に対応する時間経過後にＩＧＢＴのゲート信号をＯＦＦとしている。このように、マイコン制御装置８０は、周波数に依存するタイミング制御を行っているため、周波数を判定する必要があり、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ以外の交流電源の周波数では炊飯器が動作せず、また、動作した場合であっても安定してワークコイル６４に電力を供給することができない。
【００７６】
本実施形態によると、マイコン制御装置８０がゼロクロス信号からワークコイル６４のＩＧＢＴのゲート信号を割合で指定して作成し、このゲート信号によりワークコイル６４の電力を制御しているので、ＩＧＢＴのＯＮ又はＯＦＦ、ひいてはワークコイル６４を駆動させることができ、周波数を判定する必要がなく、また、タイミング制御が不要でプログラム処理が簡易となり、マイコン制御装置８０の処理の負担を軽減することができるのである。さらに、周波数変動時にも安定してワークコイル６４に電力を供給することができる。つまり、周波数が変化してもＳＩＮ波に対して同じ電圧レベルで制御することができるのである。
【００７７】
このように、ゼロクロス信号は、図１１（ｂ）に示す従来のゼロクロス信号と比較して、プラス側の電圧に対応する矩形波と、マイナス側の電圧に対応する矩形波と、を有するため、マイコン制御装置８０がこれら二つの矩形波を所定の幅に変更してゲート信号を作成している。そして、ゼロクロス信号は、ゼロクロス点の基準となるエッジ方向が一定（共に上方向）であり、かつ、エッジタイミングが一定（Ｔ１＝Ｔ２）となることから、周波数に依存する制御タイミングを周波数判定により時間指定せずに割合にて指定できるのである。
【００７８】
なお、ワークコイル６４のＩＧＢＴにかえて、ヒータ３５・６５のトライアックのゲート信号を割合で指定して作成することも可能である。
【００７９】
なお、図６に示す検出時間Ｔｄｅｔもゲート信号と同様に、マイコン制御装置８０に備えられるタイマーによりゼロクロス信号がＶｃｃとなる上方向のエッジから下方向のエッジまでの時間Ｔａをカウントして算出し、算出された時間Ｔαに対する割合Ｋを指定して、この値Ｋ×Ｔαを検出時間Ｔｄｅｔとすることも可能である。これにより、周波数に依存せず、適切なタイミングで電流値を検出することができる。
【００８０】
次に、図９を用いて、マイコン制御装置８０によるソレノイド４２・４２の制御態様について説明する。
【００８１】
マイコン制御装置８０は、ゼロクロス信号からソレノイド４２・４２を駆動するタイミングを決定している。つまり、電源電圧が零となるゼロクロス点でソレノイド４２・４２を駆動させるようにして、ソレノイド４２・４２に電力を供給するトライアックのＯＮ又はＯＦＦの切換時に生じる突入電流やスイッチングノイズを低減している。
【００８２】
マイコン制御装置８０は、前記ヒータ３５・６５に電力を供給するトライアックのゲート信号を作成する場合と同様に、ゼロクロス信号とソレノイド４２・４２のＯＮ／ＯＦＦ設定からソレノイド４２・４２のトライアックのゲート信号を作成している。ここで、ソレノイド４２・４２のＯＮ／ＯＦＦ設定とは、各種スイッチ６９の操作やセンタセンサ６６及び不図示の圧力センサの検出値からマイコン制御装置８０がソレノイド４２・４２を駆動させるか否かを判断して設定される。
【００８３】
具体的には、マイコン制御装置８０は、ゼロクロス信号の下方向のエッジを検出時に、各種スイッチ６９で設定されたソレノイド４２・４２のＯＮ／ＯＦＦ設定を確認し、このソレノイド４２・４２の設定がＯＮである場合には、トライアックのゲート信号をＯＮとして出力する。そして、ゼロクロス信号の上方向のエッジを検出時に、各種スイッチ６９で設定されたソレノイド４２・４２のＯＮ／ＯＦＦ設定を確認し、このソレノイド４２・４２の設定がＯＦＦである場合には、トライアックのゲート信号をＯＦＦとして出力する。
【００８４】
このように、ヒータ３５・６５と同様に電源ソレノイド４２・４２に対してゼロクロス同期により制御することができ、周波数を判定する必要がなく、また、タイミング制御が不要でプログラム処理が簡易となり、マイコン制御装置８０の処理の負担を軽減することができる。また、ヒータ３５・６５の制御のプログラムに対して少し改良を加えるだけでよく、ソフト開発の負担を軽減することができる。
【００８５】
なお、ソレノイド４２・４２は、常時通電すると温度が上昇し続けるため、下方向のエッジを検出してゲート信号がＯＮとなると、所定時間ｔだけ通電させた後に、ｄｕｔｙ制御を行うことでソレノイド４２・４２を保持するように構成される。また、停電時には、復電処理後に上記の制御を行うように構成される。そして、ソレノイド４２・４２のＯＦＦ設定を検出すると、ｄｕｔｙ制御を停止するとともにゲート信号をＯＦＦとするのである。
【００８６】
以上のように、本発明の一実施形態に係る炊飯器１においては、交流電源Ｖａｃから供給される電力により作動する加熱手段となるワークコイル６４と、前記ワークコイル６４の出力を制御する制御手段となるマイコン制御装置８０と、を備える炊飯器１において、前記交流電源Ｖａｃのプラス電圧からマイナス電圧及びマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点通過を検出するフォトカプラＰＣによりゼロクロス信号を作成し、エッジタイミングを一定とすると共に、当該エッジタイミングにより前記ワークコイル６４の作動を制御するものである。これにより、ゼロクロス信号のエッジタイミングを一定とすることで、ワークコイル６４に供給される電力が設定電力となるように制御することができる。従って、一定の炊飯能力を維持することができ、常に美味しいご飯を炊き上げることができる。
【００８７】
また、交流電源Ｖａｃから供給される電力により作動する加熱手段となるワークコイル６４と、前記ワークコイル６４の出力を制御する制御手段となるマイコン制御装置８０と、を備える炊飯器１において、前記交流電源Ｖａｃのプラス電圧からマイナス電圧及びマイナス電圧からプラス電圧へのゼロクロス点通過を検出するフォトカプラＰＣによりゼロクロス信号を作成し、エッジタイミング及びエッジ方向を一定とすると共に、当該エッジタイミング及びエッジ方向により周波数判定を行わず前記ワークコイル６４の作動を制御するものである。これにより、周波数変動時にも安定してワークコイル６４に電力を供給することができる。従って、一定の炊飯能力を維持することができ、常に美味しいご飯を炊き上げることができる。また、周波数判定が不要となりマイコン制御装置８０の処理の負担を軽減することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１        炊飯器（電気炊飯器）
３５      蓋ヒータ
４２      ソレノイド
６４      ワークコイル（加熱手段）
６５      保温ヒータ
７６      ゼロクロス検出回路
８０      マイコン制御装置（制御手段）
Ｖａｃ    交流電源
ＰＣ      フォトカプラ
【図１】
2012249718.tif 000003
【図２】
2012249718.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012249718.tif 000006
【図５】
2012249718.tif 000007
【図６】
2012249718.tif 000008
【図７】
2012249718.tif 000009
【図８】
2012249718.tif 000010
【図９】
2012249718.tif 000011
【図１０】
2012249718.tif 000012
【図１１】
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