JP4042728B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭で使用する炊飯器に関するものである。

従来、炊飯器は、ご飯の食味を向上させるために、鍋の中の米及び水の量（炊飯量）を判定し、炊飯量に応じて、鍋を加熱する消費電力量を制御している。

例えば、特許文献１では、従来例の炊飯器が開示されている。この炊飯器は、炊飯開始と同時に重量検知手段によって内鍋の重量（鍋、水及び米の総重量）を検知して炊飯量を判定し、炊飯時のヒータの火力（一般的には火力に対応した消費電力量）を制御する。従って、炊飯開始とともに、炊飯量に見合った火力制御が可能となり、おいしくご飯を炊くことができる。

従来例の炊飯器は、本体、底枠及び底枠の内側に挿入される底蓋を有し、本体に内鍋を収納すると、内鍋と本体との合計重量に比例して底枠および底蓋に取り付けられた電極間の距離が変化する。この電極間の静電容量の変化を共振回路の発振周波数や、ピーク電圧、電流と電圧の位相差に変換し炊飯量を判定する。

以上のように従来の炊飯器では、内鍋と本体の合計重量を測定し、炊飯量を判定するものであった（例えば、特許文献１参照）。
特公平１−２７７２４号公報

しかしながら、特公平１−２７７２４号公報の従来例の炊飯器では、従来例の炊飯器と同様の重量検知手段を、誘導加熱コイルを有する誘導加熱炊飯器に取り付けようとする場合は、以下のような課題があった。誘導加熱炊飯器においては、炊飯時に鍋表面に渦電流を流して加熱することにより、鍋内部の水が対流し、その対流による熱伝導で米を加熱する。従って、鍋内の米と水を均一に加熱し炊きムラを生じさせないようにする為には、鍋と加熱コイルとの相対的な位置関係を最適な状態に固定し、水の対流を最適な状態に維持しなければならない。このため、加熱コイルは三次元的な形状を有することが多い。一方、加熱コイルを内装する収納部は三次元的な形状に対応できる成形性と量産性を高める為、通常は樹脂材料を用いる。樹脂の耐熱温度は高くないので、鍋と収納部が接触すると、鍋が高温になったときに収納部の形状が変形する可能性がある。このため、一般的に誘導加熱炊飯器は、収納部の上端に鍋のフランジ部をあて、鍋が水平に懸架されるようにし、鍋と収納部との間に隙間を有する。つまり、鍋と収納部との間に隙間があるので、従来の炊飯器と同様の重量検知手段を誘導加熱炊飯器に取り付けることができなかった。

この課題については、前記本体の収納部に着脱自在に収納される鍋と、前記収納部を開閉自在に覆う鍋と、前記鍋を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記収納部に直接的または間接的に取り付けられた歪みゲージを有する起歪体（重量検知素子）と、前記起歪体に直接的又は間接的に取り付けられ、前記鍋の外側底部の略中心部に当接する検知体で構成し、検知体を介して起歪体により鍋または鍋に入れられた調理物の総重量を検知するようにすれば解決できる。

しかしながら、誘導加熱コイルに高周波電流を流して鍋を加熱する誘導加熱炊飯器では、誘導加熱コイルに高周波電流が流れると高周波の交番磁界が発生し、この交番磁界により起歪体に渦電流が発生し、起歪体が発熱する。

一般的に、起歪体はその長手方向を誘導加熱コイルの電流方向に対し略平行方向に配置する。第一の理由は、実装面積を小型化でき、コンパクトな炊飯器を実現できるからである。第二の理由は、実装面積が小さいので荷重をかけても起歪体を支える部分の強度を確保しやすい構造だからである。

しかし、起歪体の長手方向を誘導加熱コイルに流れる電流方向に対し平行方向に配置すると、起歪体を鎖交する磁束が増加し、起歪体に流れる渦電流が増加し、起歪体そのものの温度が上昇し、起歪体に取り付けられた歪みゲージの抵抗値が温度変化し、検知する重量に誤差が生じる課題や、起歪体の上面と下面では鎖交する磁束数が大きく異なるために起歪体上面（誘導加熱コイルに面する側）と下面に流れる渦電流に差が生じ、上面と下面の温度差が大きくなり、この温度差で熱膨張の度合いが変わるので起歪体が歪み、検知する重量に誤差が生じるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するもので、誘導加熱コイルからの交番磁界により、起歪体が発熱し、検知する重量に誤差が生じることを防止し、計量精度を高めた炊飯器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の炊飯器は、起歪体の長手方向を誘導加熱コイルの電流方向とおおよそ直交するように配置するので、起歪体を鎖交する磁束数を減らすことができ、起歪体表面の渦電流が減少し、起歪体の発熱を抑えることができる。

本発明の炊飯器は、誘導加熱コイル駆動時に起歪体上面（誘導加熱コイルに対向する面）が発熱することを抑えるので、起歪体上面と下面の温度差が小さくなり、起歪体の歪みや歪みゲージの温度変化を小さくすることとなり、検知重量の誤差を小さくすることができる。

第１の発明の炊飯器は、上面が開口した本体と、前記本体の収納部に着脱自在に収納される鍋と、前記収納部を開閉自在に覆う蓋と、前記鍋を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記鍋と前記鍋に入れられた調理物との総重量を検知する重量検知手段と、前記重量検知手段の出力信号に応じて前記調理物の重量を算出し、前記調理物の重量に応じてインバータ回路を制御する制御手段とを有し、前記重量検知手段は、抵抗値の変化による重量値検知を行う歪みゲージを有した金属にて構成される片持ち梁状の起歪体と、前記起歪体に直接的又は間接的に取り付けられると共に前記鍋の外側底部の略中心部に当接する検知体とを備え、前記起歪体は、長手方向を前記誘導加熱コイルに流れる電流方向に対し略直交するように配置したことにより、誘導加熱コイルから発生する磁束のうち、起歪体を鎖交する磁束数が減少するので、起歪体表面の渦電流が低減し、起歪体上面の発熱を抑えることができる。起歪体上面の発熱を抑えることにより、起歪体の上面と下面の温度差による歪みや、歪みゲージの温度変化を抑え検知重量に誤差が生じることを抑えることができる。

第２の発明は、特に第１の発明に加え、起歪体の側面に貫通孔を有し、前記貫通孔の貫通方向は誘導過熱コイルに流れる電流方向と略平行方向になるように配置することにより、起歪体の側面の貫通孔を誘導加熱コイルから発生する磁束が通過することを防止することができるので、貫通孔の周囲を一周する経路で渦電流が発生するのを防止することができ、貫通孔周囲の発熱を抑えることができる。従って貫通孔近傍に配置された歪みゲージの温度変化を抑え、検知重量に誤差が生じるのを抑えることができる。

第３の発明は、特に第１の発明または第２の発明の炊飯器を構成する加熱コイルの外側に放射状に配置された複数の磁心を有し、前記磁心の間に起歪体を配置することにより、磁心から温度の影響を均等に受けることになるので、起歪体自体に温度差が生じなくなる。これにより起歪体の各部の温度差による歪みがなくなり検知重量の誤差を小さくすることができる。

第４の発明は、特に第１から第３の発明に加え、蓋開閉検知手段と、歪みゲージへの入力電圧をオンオフする電源切替手段とを有し、前記電源切替手段は、前記蓋開閉検知手段が蓋開状態を検知するときに前記入力電圧をオンし、前記蓋開閉検知手段が蓋閉状態を検知するときには前記電源をオフすることにより、前記歪みゲージの自己温度上昇を抑え、その温度上昇による検知重量の誤差を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７を用いて、本発明の実施の形態１の炊飯器を説明する。

図１は、本発明の実施の形態１の炊飯器の一部切欠した側面図である。破断部分に断面図を示す。図面を簡潔にするために、電気的接続のためのリード線等は省略してある。図１において、１０は炊飯器のボディ（本体）である。ボディ１０には、その上面を覆う蓋２０が開閉自在に設置されている。ボディ１０の収納部３０は、上方の上枠３２と下方のコイルベース３１とから構成される。１２は、ステンレス、鉄、銅などの磁性体によって形成される鍋である。鍋１２は、上端開口部に外側にせり出したフランジ１２１を有し、フランジ１２１を上枠３２の上端から浮き上がった状態で載置することにより、収納部３０に着脱自在に収納される。鍋１２は収納時に、収納部３０との間に隙間を有する。コイルベース３１の鍋１２底部に対向する部分に、鍋１２を誘導加熱する誘導加熱コイル１３が配設される。誘導加熱コイル１３は、コイルベース３１の底面外側に配設された外コイルと、底面内側に配設された内コイルとからなる。それぞれの誘導加熱コイルは、鍋１２の底部の中心の略真下に中心を有する巻線である。回路基板１４にはＩＧＢＴなどのスイッチング手段と誘導加熱コイル１３に直列または並列に接続されるコンデンサからなるインバータ回路（図示しない）や、制御手段を構成するマイクロコンピュータ（図示しない）が搭載されている。マイクロコンピュータ内部に記憶されたソフトウエアにより、前記インバータ回路を制御し、誘導加熱コイル１３に高周波電流を流す。誘導加熱コイル１３は高周波電流が流れると交番磁界を発生させ、この交番磁界により鍋１２に渦電流が流れ、鍋１２が加熱する。以上のように、実施の形態１の炊飯器は、鍋１２を誘導加熱し、鍋１２内の調理物１９を加熱調理する。調理物１９は、炊飯前の米と水又は炊き上がったご飯等である。

２１はコイルベース３１の底部に隙間を有して固定される基台である。基台２１に、鍋１２の重量を検知する重量検知手段４０、鍋１２底部の温度を検知する温度検知手段５２が設けられる。各検知手段の構成について図１及び図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１の炊飯器の要部分解斜視図である。

重量検知手段４０は、起歪体４１、センサー台（絶縁部材）４２及び当て筒（検知体）４３から構成される。

起歪体４１は、アルミなどの金属材料を用いたロバーバル型の荷重変換器で直方体の外形をしている。起歪体４１は、一端にネジ穴４１１、他端にネジ穴４１２を有する。基台２１にはネジ穴２１２を有する薄板２１１が取り付けられている。起歪体４１の一端は基台２１に、ネジ穴２１２及びネジ穴４１１を介してネジ止めされる。起歪体４１の他端は、基台２１に対して隙間を有しており片持ち梁状の構成となっている。起歪体４１の略中心部付近には貫通孔４１４があり、貫通孔４１４の上面と下面に抵抗線のブリッジ回路で構成された歪みゲージ４１３が取り付けられている。荷重により起歪体４１がたわむと、歪みゲージ４１３を構成する抵抗線の抵抗値が変化するので、この抵抗変化を電気信号として検知する。起歪体４１はその長手方向が誘導加熱コイル１３に流れる電流方向に対し、略直交するように配置されている。

４２は樹脂製のセンサー台である。センサー台４２の凹部４２１に、ロードセル４１が嵌め込まれる。センサー台４２はロードセル４１の一端に、ネジ穴４２２及びネジ穴４１２を介してネジ止めされる。

４３は厚さ２ｍｍのアルミで形成される当て筒（検知体）である。当て筒４３は、下側に対向する２つの爪部４３１を有する。当て筒４３は、爪部４３１をセンサー台４２の当て筒固定孔４２３に通し、折り曲げることによって、センサー台４２に固定される。当て筒４３は上端に内側にせり出したフランジ４３２を有する。コイルベース３１の底面外側に誘導加熱コイル１３が配設されている。当て筒４３は、コイルベース３１の底の中央部（誘導加熱コイル１３の中心部であって、ここには誘導加熱コイル１３が配設されていない）に設けられた１つの貫通孔に通される。当て筒４３の上端はコイルベース３１の内側底部より高い（図１）。重量検知手段４０は鍋１２の重量をその外側底部の略中心部でのみ支え計測する。従って、重量検知手段４０を誘導加熱コイル１３と干渉することなく取り付けることができる。底の中心部で支えられる鍋１２は安定して収納部３０に配置されるので、誘導加熱コイル１３は適切に且つ安定して鍋１２を加熱できる。

温度検知手段５２は、上部に対向する２つのつば５２１を有し、当て筒４３に下側から挿入される。つば５２１の外径は当て筒４３の内径と略同一であり、温度検知手段５２は当て筒４３から上に抜けない。更に、当て筒４３と温度検知手段５２との間にバネ５１が挿入される。バネ５１は、つば５２１の下面とセンサー台４２とに当接し、温度検知手段５２が鍋１２に密接するように、温度検知手段５２を付勢する。温度検知手段５２が検出した鍋１２の温度に対応する電気信号は、リード線５３及びコネクタ５４を介して回路基板１４に入力される。リード線５３は、センサー台４２の溝４２４から引き出される。

収納部３０に鍋１２が無い時、温度検知手段５２のつば５２１の上面は、当て筒４３のフランジ４３２の下面に当接している。温度検知手段５２の上面は、フランジ４３２の上面より高い位置にある。

収納部３０に鍋１２に収納される時、鍋１２の底部は始めに温度検知手段５２に当接し、最後に温度検知手段５２と当て筒４３とに当接する（図１）。従って、当て筒４３が鍋１２を中心部で支持するので、鍋１２が傾かない。ロードセル４１は、鍋１２、調理物１９、センサー台４２、バネ５１、温度検知手段５２及び当て筒４３の総重量を検知し出力する。温度検知手段５２は、バネ５１により当て筒４３の中に沈み込み、その上面がフランジ４３２の上面と同じ高さで鍋１２の底と接する。温度検知手段５２は、過大な力がかかることなく、バネ５１により規定される適切な圧力で鍋１２の底と接する。

温度検知手段５２、重量検知手段４０からの電気信号は、それぞれ回路基板１４に入力される。

回路基板１４に搭載されたマイクロコンピュータは、予め所定の状態（鍋１２が無い時、空の鍋１２を収納している時、最大の炊飯量の米と水を入れた鍋１２を収納している時）での重量検知手段４０の出力信号データ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を記憶している。重量検知手段４０の出力信号の大きさがＳの時、鍋１２の中の調理物１９の重量Ｗは、
Ｗ＝Ｗｍａｘ×（Ｓ−Ｓ２）／（Ｓ３−Ｓ２）
となる。ただし、Ｗｍａｘは、調理物１９の最大重量であり、既知の量（最大の炊飯量の米と水（調理物１９）を入れた鍋１２、センサー台４２、バネ５１、温度検知手段５２及び当て筒４３の総重量であって、起歪体４１の出力信号データＳ３に対応する値）である。マイクロコンピュータは、この式から、調理物１９の重量を算出し、炊飯量を推定する。

本発明の実施の形態１の炊飯器の炊飯工程における動作を、炊飯中に温度検知手段５２の温度上昇勾配によって炊飯量を判定する従来の炊飯器の動作との違いに着目して説明する。

炊飯工程は、時間順に前炊き、炊き上げ、沸騰維持、追い炊き、蒸らしに大分される。前炊き工程において、鍋１２の温度が米の吸水に適した温度（５０℃）になるように鍋内の米と水とを加熱する。次に、炊き上げ工程において、鍋１２の温度が所定値（１００℃）になるまで鍋１２を所定の熱量で加熱する。従来の炊飯器においては、この時の温度上昇速度によって、炊飯量を判定する。沸騰維持工程において、鍋１２の水が無くなり、鍋１２の温度が１００℃を超えた所定値になるまで、米と水を加熱する。最後に蒸らし工程において、一定時間の間に複数回、炊飯量に応じた加熱（追い炊き）と加熱の停止を繰り返す。

前炊き工程について説明する。図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態の炊飯器で１合炊飯する時及び５合炊飯する時の、前炊き工程での鍋底（実線）及び調理物中心部（破線）の温度を示す。図３（ｃ）及び（ｄ）は、炊き上げ工程において炊飯量を判定する従来例の炊飯器で、１合炊飯する時及び５合炊飯する時の、前炊き工程での鍋底（実線）及び調理物中心部（破線）の温度を示す。鍋底の温度は、温度検知手段５２によって検知される。

炊き上げ工程において炊飯量を判定する従来例の炊飯器は、調理物１９の多少に関わらず、温度検知手段５２が検知した温度が吸水に適した温度（５０℃）になるまで加熱を行う。その後所定時間（Ｔａ）、鍋１２の温度を５０℃に保ち、米を吸水させる。しかし、炊飯量が多い場合（図３（ｄ））、調理物１９全体の温度が５０℃になるまでに時間がかかるので、適温での吸水時間が不足する。従って、ご飯に芯が残ってしまう。

本発明の実施の形態１の炊飯器は、調理物１９の量に応じて、吸水時の温度（温度検知手段５２によって検知される温度）を変える。例えば、炊飯量が１合の時は、温度検知手段５２が検知した温度が５０℃になるまで加熱を行う。そして、所定時間（Ｔａ）、鍋１２の温度を５０℃に保ち、米を吸水させる（図３（ａ））。例えば、炊飯量が５合の時は、温度検知手段５２が検知した温度が６０℃になるまで加熱を行う。そして、所定時間（Ｔａ）、鍋１２の温度を６０℃に保ち、米を吸水させる。調理物１９の中心部の温度は、外側の温度より遅れて上昇し５０℃程度になるので、米は十分に吸水できる。

炊き上げ工程について説明する。炊き上げ工程において炊飯量を判定する従来例の炊飯器は、調理物１９の多少に関わらず、所定の火力（誘導加熱コイル１３の通電率及び／又は通電量）で鍋１２を所定温度（１００℃）まで加熱する。従って、炊飯量が少ない場合には、早く沸騰しすぎて米の表面のみが糊化し、芯が残ったご飯ができる。本発明の実施の形態の炊飯器は、炊飯量に応じて、炊き上げ工程における火力（誘導加熱コイル１３の通電率及び／又は通電量）を変える。即ち、炊飯量の多少に関わらず炊き上げ工程の所要時間が一定になるように、炊飯量が少ない時ほど火力を弱める制御を行う。

本発明の実施の形態１の炊飯器は、加熱開始前に正確に炊飯量を算出し、炊飯量に応じて誘導加熱コイルに流れる電流を制御する。従って、炊飯量によらず常においしいご飯を炊くことができる。

なお、炊飯量に応じて前炊き時の温度ではなく、前炊きの時間を変える制御方法としても良い。

誘導加熱コイル１３が起歪体４１を加熱する動作について、図４と図５と図６を用いて説明する。

図４は起歪体４１と誘導加熱コイル１３の相対的な位置関係を示す要部斜視構成図である。

起歪体４１は誘導加熱コイル１３に流れる電流方向６１に対し、長手方向が略直交するように配置されている。このとき貫通孔４１４の貫通方向は電流方向６１に対し、略平行方向になるように配置されている。

図４について動作を説明する。

炊飯を開始すると、インバータ回路が動作して誘導加熱コイル１３に高周波電流が流れる。この高周波電流により誘導加熱コイル１３が交番磁界を発生する。この交番磁界の向きを矢印６２で示す。矢印６２のうち点線で示されているものは、起歪体４１内部を通過していることを意味している。この交番磁界が起歪体４１を鎖交すると、起歪体４１はアルミなど電気を通す材料で構成されているので、起歪体４１に誘導起電力が発生し、この起電力により渦電流が発生する。この渦電流が流れた場所が発熱することとなる。しかし、本実施例の起歪体４１の材料であるアルミは電気抵抗値が小さく発熱しにくい金属である。つまり、渦電流を小さくすればするほど発熱を抑えることができる。そこで、図４のように、起歪体４１の長手方向を電流方向６１に対し直交させると、磁束が集中する個所が起歪体４１の中心部分のみとなるので、渦電流を小さくすることができ、起歪体４１上面の温度上昇を抑えることができる。起歪体４１上面の温度上昇を抑えれば、起歪体４１下面との温度差が抑えられるので、起歪体４１上面と下面の膨張度合いの差がなくなり歪みを抑えることができる。従って、この歪みを歪みゲージが検知して検知重量誤差が発生することを防止できる。

また、貫通孔４１４の貫通方向を電流方向６１と平行方向にすると交番磁界が貫通孔４１４に直交するので、貫通孔４１４の周囲を一周するループ経路で渦電流が流れることがない。つまり、貫通孔４１４周辺が発熱しにくくなり、貫通孔４１４周辺に配置された歪みゲージが加熱することを防止できる。

図５は図４に対し、起歪体４１の長手方向が誘導加熱コイル１３に流れる電流方向６１に対し平行方向になるように配置されている。貫通孔４１４の貫通方向は電流方向６１に対し直交するように配置されている。

図５に示した炊飯器の動作について説明する。

炊飯を開始すると、インバータ回路が動作して誘導加熱コイル１３に高周波電流が流れる。この高周波電流により誘導加熱コイル１３から交番磁界が発生する。この交番磁界の向きを矢印６２で示す。矢印６２のうち点線で表されているものは起歪体４１内部を通過していることを意味している。この交番磁界が起歪体４１を鎖交すると、起歪体４１はアルミなど電気を通す材料で構成されているので、起歪体４１に誘導起電力が発生し、この起電力により渦電流が発生する。この渦電流が流れた場所が発熱することとなる。ここで図５のように、起歪体４１の長手方向を電流方向６１に対し平行方向に配置すると、磁束が集中する個所に起歪体４１全体がさらされることになり、渦電流が大きくなるので、起歪体４１上面の温度が図４の構造に比べ高くなる。従って、起歪体４１の上面に配置された歪みゲージ４１３の抵抗値が温度で変動するとともに、起歪体４１の上面と下面の温度差が大きくなり、膨張度合いに差が出るので起歪体４１が歪み検知重量値が大きく変動する。また、貫通孔４１４の貫通方向を電流方向６１と直交方向にすると交番磁界が貫通孔４１４を鎖交するので、貫通孔４１４の外周を一周するループ経路で渦電流が流れることになる。つまり、貫通孔４１４周辺が渦電流により発熱し、歪みゲージ４１３が加熱されるので歪みゲージ４１３の抵抗値が温度変動し、マイクロコンピュータに出力される信号が変動するので検知重量値が変動する。

図４と図５で示したように、起歪体４１の長手方向を誘導加熱コイル１３の電流方向に対し略直交するようにすれば、起歪体４１の発熱を抑え、温度による検知重量値の変動を抑えることができる。

また、起歪体４１が有する貫通孔４１４の貫通方向を誘導加熱コイル１３の電流方向に対し略平行方向になるように配置すれば、貫通孔４１４を磁束が通過しないので、穴部４１４を一周する経路でループ電流が流れない。従って、ループ電流による発熱が発生しないので起歪体４１の発熱を抑えることができる。

図６は誘導加熱コイル１３から発生する磁束密度と、誘導加熱コイル１３の形状との関係を示したグラフである。図６に示したように、誘導加熱コイル１３の中間部分の磁束密度が最大となるので、起歪体４１の長手方向を誘導加熱コイル１３の電流方向と平行方向に配置すると渦電流が大きくなり起歪体４１の発熱が大きくなる。それに対し、起歪体４１の長手方向を誘導加熱コイル１３の電流方向と直交させるように配置すれば、磁束が集中する部分が一部になるので起歪体４１の発熱を抑えることができる。

図７は本発明の炊飯器の起歪体４１と磁心７１、７２、７３と誘導加熱コイル１３の位置関係を炊飯器の下面から示した要部構造図である。

磁心７１、７２、７３はフェライトで構成され、放射状に誘導加熱コイル１３に配置されている。特に図示していないがフェライト７１〜７３と誘導加熱コイル１３は樹脂材料でモールドされてコイルベース３１（図１）を構成している。フェライトは一般的に高周波磁界での損失が小さいという利点があり、鍋への加熱効率を高くすることができる。ただし、これは一例であり、フェライトの代わりに薄板状の珪素鋼板を積層して構成しても良い。珪素鋼板で構成した場合は、フェライトよりも割れにくいので、本実施例のように樹脂材料で誘導加熱コイル１３と磁心７１〜７３をモールドする場合には、樹脂と磁心の熱膨張率の差により磁心に荷重がかかっても割れることがなく、信頼性が高くなるという利点がある。起歪体４１は磁心７１と磁心７２のおよそ中間に配置されている。図７のように配置することにより、磁心７１と磁心７２から起歪体４１に伝搬する温度に差が生じないようにし、起歪体４１の側面の温度分布を均一にすることができる。起歪体４１の側面の温度を均一にすれば、起歪体４１全体が均一に膨張するので歪むことがなく、検知した重量値に誤差が生じにくい。

（実施の形態２）
図８を用いて、本発明の実施の形態２の炊飯器を説明する。

図８は本発明の実施の形態２の炊飯器の要部回路構成図を示している。

図８において、８１は鍋の等価回路を示している。鍋８１は図１で説明したように磁束を通す金属を複数用いた積層体で構成されている。

８２は誘導加熱コイルで鍋８１と磁気結合している。

８３は共振用コンデンサで誘導加熱コイル８２に並列接続しており、加熱コイル８２と並列共振回路を構成している。本実施例では高周波電流が流れても損失の少ないポリプロピレンコンデンサを使用している。

８４はスイッチング手段で、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体素子と、この半導体素子に逆接続した逆接続ダイオードで構成されている。ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴは耐圧が高く、高周波のスイッチングが可能で、大電流を流すことができるという利点がある。

本実施例において、インバータ回路は共振用コンデンサ８３、スイッチング手段８４で構成されている。

８５は炊飯器に電力を供給する交流電源である。交流電源８５の電源周波数は、東日本地域では５０Ｈｚ、西日本地域では６０Ｈｚとなっている。

８６は整流手段でダイオードブリッジ８７、チョークコイル８８、平滑用コンデンサ８９で構成されている。ここで、平滑用コンデンサ８９の容量は数μＦと小さく、誘導加熱コイル８２に高周波電流を流した場合、リプルが生じる。本実施例では、このリプル電圧は、交流電源８５の電圧と同じとなる。

９０は直流電源で、交流電源８５をスイッチング電源などを介して直流電源に変換したもので５Ｖの直流電圧を供給する。

９１は電源切替手段でＰＮＰトランジスタ９２とＮＰＮトランジスタ９３で構成されている。ＰＮＰトランジスタ９２がオンオフすることで重量検知素子９４と直流電源９０の接続を入り切りしている。

歪みゲージ９４は抵抗９５、９６、９７、９８のブリッジ回路で構成され、４つの接続部のうち一方を電源切替手段９１に接続し、もう一方をグランドに接続し、残りの二つの接続部を差動増幅器９９に接続している。

差動増幅器９９は複数のオペアンプで構成されており、歪みゲージ９４の二つの端子の電位差を所定の増幅率で増幅し、二重積分器１００に出力する。二重積分器１００は一般的にアナログスイッチと呼ばれる集積回路とオペアンプを使った積分回路などから構成され、電圧値を時間に変換している。一般的に二重積分という手法は直流電源９０の電圧や、積分回路の部品ばらつきに関係なくアナログ電圧値を精度よく検出する方法として知られている。重量算出手段１０１はマイクロコンピュータ１０２で構成され、前記アナログスイッチをオンオフする信号を二重積分器１００に出力し、その時、二重積分器１００から出力される信号に基づいて重量を算出している。

１０３は蓋開閉検知手段で、蓋開状態と蓋閉状態で移動する磁石（図示しない）と前記磁石の磁力の大小で開閉する磁気スイッチ１０４と抵抗１０５で構成され、磁気スイッチ１０４と抵抗１０５の接続点の電圧をマイクロコンピュータ１０２に出力している。本実施例の蓋開閉検知手段１０３においては、磁石は蓋開状態では磁気スイッチ１０４から離れるので磁気スイッチ１０４は開状態（オフ）になりロー信号をマイクロコンピュータ１０２に出力し、蓋閉状態では磁石が磁気スイッチ１０４に近づくので磁気スイッチ１０４は閉状態になりハイ信号をマイクロコンピュータ１０２に出力する。

マイクロコンピュータ１０２は、蓋開閉検知手段１０３の信号を受けて蓋２０（図１）が開状態か閉状態か判定し、開状態と判定すると電源切替手段９１にオン信号（ハイ信号）を出力する。電源切替手段９１はマイクロコンピュータ１０２からの信号を受けて直流電源９０を重力検知素子９４に供給する。その後、マイクロコンピュータ１０２は二重積分器１００のアナログスイッチをオンオフする信号を出力し、その時の二重積分器１００の出力から重量を算出する。

１０６は駆動回路で、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタからなるプッシュプル回路で構成されており、マイクロコンピュータ１０２がハイパルスを出力している時にスイッチング手段８４を構成しているＩＧＢＴにハイ電圧を出力し、ＩＧＢＴをオンする。

以上のように、本実施例によれば、図８に示すように歪みゲージは抵抗成分なので、電源を供給すると発熱する。特に歪みゲージ９４からの出力電圧を大きくする場合は、直流電源９０の電圧も大きくする必要があるので、更に発熱しやすいという特徴がある。

そこで、重量を検知するときに電源切替手段９１で直流電源９０から歪みゲージ９４への経路をオンすることで、歪みゲージ９４の発熱を抑えることができる。

また、重量検知しないときに直流電源９０から歪みゲージへの経路をオフするので、余分な電力消費がなく、消費電力量を抑えることもできる。

なお、本実施例では、蓋開閉状態で重量検知の要否を判断する構成としたが、これは一般的に蓋開状態でお米（調理物）を入れたときや、炊き上がり後ご飯をよそる時に重量検知することが多いと考えただけであって、限定するものではない。例えば、計量スイッチなどを操作部に有する炊飯器では計量スイッチを押したときに電源切替手段９１により直流電源９０を歪みゲージに供給するようにしてもよい。

本発明に係る炊飯器は、家庭用又は業務用の炊飯器として有用である。

本発明の実施の形態１の炊飯器の一部切欠した側面図 本発明の実施の形態１の炊飯器の要部分解斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１の炊飯器で１合炊飯する時の前炊き工程での鍋底（実線）及び調理物中心部（破線）の温度を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１の炊飯器で５合炊飯する時の前炊き工程での鍋底（実線）及び調理物中心部（破線）の温度を示す図（ｃ）炊き上げ工程において炊飯量を判定する従来例の炊飯器で１合炊飯する時の前炊き工程での鍋底（実線）及び調理物中心部（破線）の温度を示す図（ｄ）炊き上げ工程において炊飯量を判定する従来例の炊飯器で５合炊飯する時の前炊き工程での鍋底（実線）及び調理物中心部（破線）の温度を示す図 本発明の実施の形態１の炊飯器の要部構成図 本発明の実施の形態１の炊飯器の効果を説明する為の要部構成図 本発明の実施の形態１の炊飯器の誘導加熱コイルと磁束密度の関係グラフ 本発明の実施の形態１の炊飯器の要部構成図 本発明の実施の形態２の炊飯器の要部回路構成図

符号の説明

１０ ボディ（本体）
１２、８１ 鍋
１３、８２ 誘導加熱コイル
１４ 回路基板
１９ 調理物
２０ 蓋
２１ 基台
３０ 収納部
３１ コイルベース
３２ 上枠
４０ 重量検知手段
４１ 起歪体
４２ センサー台（絶縁部材）
４３ 当て筒（検知体）
５１ バネ
５２ 温度検知手段
５３ リード線
５４ コネクタ
５５ 当て
７１、７２、７３ 磁心
９１、４１３ 歪みゲージ
９４ 電源切替手段
１０３ 蓋開閉検知手段
１２１ フランジ
２１１ 薄板
２１２、４１１、４１２、４２２ ネジ穴
４１４ 貫通孔
４２１ 凹部
４２３ 当て筒固定孔
４２４ 溝
４３１ 爪部
５２１ つば

Claims (4)

1. 上面が開口した本体と、前記本体の収納部に着脱自在に収納される鍋と、前記収納部を開閉自在に覆う蓋と、前記鍋を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記鍋と前記鍋に入れられた調理物との総重量を検知する重量検知手段と、前記重量検知手段の出力信号に応じて前記調理物の重量を算出し、前記調理物の重量に応じてインバータ回路を制御する制御手段とを有し、前記重量検知手段は、抵抗値の変化による重量値検知を行う歪みゲージを有した金属にて構成される片持ち梁状の起歪体と、前記起歪体に直接的又は間接的に取り付けられると共に前記鍋の外側底部の略中心部に当接する検知体とを備え、前記起歪体は、長手方向を前記誘導加熱コイルに流れる電流方向に対し略直交するように配置したことを特徴とする炊飯器。
2. 起歪体は側面に貫通孔を有し、前記貫通孔の貫通方向は誘導加熱コイルに流れる電流方向と略平行方向になるように配置される請求項１に記載の炊飯器。
3. 誘導加熱コイルの外側に放射状に配置された複数の磁心を有し、起歪体は前記磁心の間に配置される請求項１または２に記載の炊飯器。
4. 蓋開閉検知手段と、歪みゲージへの入力電圧をオンオフする電源切替手段とを有し、前記電源切替手段は、前記蓋開閉検知手段が蓋開状態を検知するときに前記入力電圧をオンし、前記蓋開閉検知手段が蓋閉状態を検知するときには前記電源をオフする請求項１〜３いずれか１項に記載の炊飯器。

Images