CN1054491C - 电饭煲 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电饭煲，将感应加热线圈配置在锅底面外围，所述锅由设置对应感应线圈的部分和底部外部磁性体材料的感应发热部，通过低触点合金层设置在内侧的铝合金等的良导热体材料组成的导热部构成，通过在配置感应发热体状态，对熔融的良导热体材料成型导热部形成规定的形状。仅在必需因感应加热线圈而发热的部分设置感应发热部，具有成本降低、重量轻、能均匀对锅内加热，热效率高，构造简单等效果。

Description

电饭煲

本发明涉及用感应加热线圈产生感应电流，对具有由磁性材料构成的感应发热部的锅加热烹调的电饭煲。

用于此种电饭煲的锅，例如如后述图10所示，是通过对导热特性好的铝及作为磁性金属材料的不锈钢在平板状态下辊轧而成的金属包层材料进行拉深加工，在其外侧配置不锈钢的圆筒容器状构造。据此，锅1成为外面由感应发热部2复盖，内面由导热部3复盖的状态。该技术已在日本专利特开平1-218414号公报上揭示。

而且，在锅1的底部中央及外围分别设置2个感应加热线圈4和5，通过向感应加热线圈4，5通高频电流，在使锅1的感应发热部2产生感应电流，且因电阻而发热的同时，通过导热部4，把热量传至整个锅1，对锅1内部进行加热。

因此成为用来自感应发热部2、传导至导热部3的热量对容纳于锅1的水和米的全部进行加热烹调。并且，当用未图示的传感器等测知加热烹调中的锅1内的水分蒸发时，减少感应加热线圈4、5的通电量，在不使锅1内部的饭烧焦状态下，通电使保持近100℃的高温。而且在煮饭后的保温状态下，不仅通过感应线圈45，而且还通过设在锅1的盖上的加热器及设在锅的筒体部近旁的筒体加热器(两者均未图示)进行加热。这时通电例如保持约70℃左右。

因此在如上所述的传统结构中，存在如下的缺点。即，首先由于作为感应发热部2的磁性不锈钢的导热率约为0.062(cal/cm·sec·℃)，而作为导热部3的铝的导热率约为0.53(cal/cm·sec·℃)，因此感应发热部2与导热部3相比，其导热率的比率为1/8.5左右，这几乎很难进行热的传递。而且由于磁性不锈钢的单位体积的热容量约为0.85(cal/℃·cm³)，当使其与铝的单位体积热容量约为0.59(cal/℃·cm³)相比，其热效率变差。

因此，根据此类材料的特性，磁生不锈钢制的感应发热部2部分的热损失仅相当于自身热容量部分。然而由于用金属包层材料来构成锅1，因此不得不构成将整个锅1由磁性不锈钢包裹的结构，其结果存在整体热效率降低的缺点。

另一方面，为了提高导热性，而将铝板部分的厚度增厚，且对应此增厚部分进而使热容量增加，使整体的热效率变差，同时也增加了锅1的重量，产生使用不便的缺点。

本发明正是鉴于上述传统技术中存在问题，目的在于提供能达到锅的感应电流的发热效率及整体导热效率高，因而加热烹调的热效率也高，且能达到轻量化的电饭煲。

为达到上述目的的本发明电饭煲，具备在由良导热体金属材料组成的容器状的导热部的外周面上设置有由磁性金属材料组成的感应发热部的锅，以及在与此锅的底面外围部分对应的位置上与此锅隔开规定间隙配置的感应加热线圈，上述感应发热部具有与上述感应加热线圈整体外形对应的形状，且通过对上述良导热体材料在熔融状态下成型、形成上述导热部。

此外，可以在锅的发热部和导热部之间具有低融点合金层。

进而，可在感应发热部和导热部之间具有复合金属层，通过在对上述导热部成形时，使熔融状态的良导热体流入在上述感应发热部的内侧上一体形成、作为磁性金属材料层具有微细凹凸的凹部内形成上述复合金属层。

此外，把感应发热部的磁性金属材料层通过对磁性金属材料微粒子在涂敷状态进行烧结构成金属烧结层。

此外，适于将锅的发热部配置成至少高出感应加热线圈的(侧视图上)上端部，且高出部分比其与感应加热线圈之间的间隔大。

当向给感应加热线圈供给高频电流，使据此产生的磁通经过与锅之间的间隙，通过锅的感应发热部，使由磁通变化产生的感应电流流动，因其时的电阻损失而发热。当在感应发热部产生的热传递到导热率大的导热部，使热量通过其内部而包围整个锅，能对锅内的被加热物均匀加热。

在此场合，为了在对应于感应加热线圈的部分设置为发热必须的感应发热部，由于应用对熔融的良导热体材料成形的熔融金属锻造技术等来形成设在相对感应发热部内侧的导热部，这样，例如就可在无需产生感应发热的锅的侧壁部上方部分不设置感应发热部，而且由于构成使导热部具有根据导热条件的厚度分布，使之具有良好的导热特性，因此就能象上述那样将热量均匀地传递到整个锅。

当构成在感应发热部与导热部之间夹入低融点合金层，由于例如即使在形成导热部时，因冷却时的温度差，在与感应发热部之间容易产生间隙的状态，由于通过将低融点合金层夹入在两者之间，而能很好地保持两者间的密切结合，因此能使感应发热部产生的热高效地传递到导热部。

由于设置在感应发热部与导热部之间的复合金属层是使良导热体进入在感应发热部的内侧一体形成的金属材料层的凹部内的状态下形成的，能使感应发热部和导热部之间的密切结合性提高，因此能使感应发热部产生的热高效地传递到导热部。

由于通过将磁性材料微粒子涂敷在感应发热部的内侧的状态下，对其进行烧结而形成感应发热部的金属材料层，因此能使结构简单的同时，能使感应发热部和导热部之间的密切结合性提高。

由于为了使感应加热线圈产生的磁通通过与锅之间的空隙部分扩展到锅侧，在面对面的锅的部分上设置感应发热部，形成使此磁通容易通过磁性体材料制的感应发热部。而且，在此场合，由于使感应发热部的上端部的位置比感应加热线圈的上端部的位置高，且此高出部分大于锅和感应发热部之间的间隔，因此上述磁通几乎不从导热部通过。就是说，也就是由于能防止因磁通在导热部一侧泄漏使感应加热线圈的电阻下降，从而防止感应发热部的发热效率下降，因此能使感应发热部进行有效发热。

对附图的简单说明：

图1为表示本发明第1实施例的锅及感应加热线圈部分的纵剖面图，

图2为整体结构的纵剖面图，

图3为锅部分的剖面图，

图4为电气结构概略图，

图5为对锅及感应加热线圈之间的热阻说明的图，

图6为用热阻表示的等效回路图，

图7为表示用熔融金属锻造技术制造锅的制造工艺的纵剖面图，

图8为表示本发明第2实施例的与图1相当的图，

图9为与图3相当的图，

图10为表示传统例的锅的纵剖面图。

以下参照图1-图7，对本发明的第1实施例进行说明。

在表示整体结构的图2中，在塑料制的电饭煲本体11的上部，借助铰链13，设置能在上方开闭的盖部12，在电饭煲本体11的内部形成可以容纳锅14的外槽部15，正靠这外槽部15的底面外面对应外围部，配置感应加热线圈16，在其下部配置用来形成磁性回路的纯铁体17。当锅14的上面开口部用盖部12关闭时，通过设在其内侧的内盖12a加以密闭，而且在盖部12内部，通过内盖12a，配置用来加热锅14内部的盖加热器18。

此外，在外槽部15的底面中央部配置与锅14的底面部接触的温度传感器19，以便检测锅14的温度。而且在电饭煲本体11的内底部配置用来产生高频电流的变频回路部20的同时，配置冷却风扇21。在电饭煲本体11内的前侧部配置控制回路22及操作部23。在操作部23配置操作开关和显示器，并使其显露在电饭煲本体11的前面外部。另外，在电饭煲本体11的内部，通过外槽部15的侧壁，配置用来对锅14加热保温的筒体加热器24。

其次，根据图1，对锅14及感应加热线圈16的结构进行详细说明。

锅14采用后述称为熔融金属锻造(熔锻)技术制成，由感应发热部25、低融点合金层26及导热部27组成。感应发热部25由磁性材料磁性不锈钢组成，设置在锅14的下部延伸至侧壁部的规定高度。此时，感应发热部25的高度要设定成比其对面的感应加热线圈16的上端部高出Δh。此Δh要设定成比锅14与感应加热线圈16之间的空间部G的间隙尺寸g还要大。(同时参照图5)

将锅14的感应发热部25的高度按上述那样设定是因为即使在其上部设置磁性材料也不产生感应发热，这样能削减昂贵的磁性不锈钢的使用量，同时减轻整体的重量。这种结构若用传统的包层结构是无法实现的。

此外，由良热导体材料铝合金组成的导热部27是用熔锻技术制成的。即如图7所示，预先在用如上所述方法制成的感应发热部25的表面上镀上锌和铝等低触点材料，将其放到与锅14的外形形状相适应的凹模K中。接着在凹模K内注入溶融的铝，向其内嵌入与锅14的内部形状相适应的凸模M再以高压成型。据此，在感应发热部25的导热部一侧(内侧部分)形成用铝合金层制成的导热部27，用锌和铝制成的低触点合金层26则夹在感应发热部25和导热部27之间(参照图3)。由于此低触点合金层26能使感应发热部25和导热部27之间处于完全结合的状态，因此能使两者间的热阻小，从而不会产生象简单使两者包铸时发生的异种金属间的间隙。

此外将导热部27的底面部形成厚壁部的同时，且使与感应加热线圈16对应的部分形成特厚壁部，而随着沿侧壁部向上，使壁厚渐渐变薄，进而在不与上部开口部附近的食物等接触的部分形成薄壁，从而形成后述能使对食物等加热的导热效率提高的形状。

图4表示电气结构，控制回路部22包含微型计算机等的控制回路，并预先储存用来煮饭的控制程序。控制回路部22与操作部23连接，当接受操作信号，执行控制程序时，根据来自操作部23的操作信号，向变频回路部20输出控制信号。向变频回路部20根据所给的控制信号，向感应加热线圈16供给规定频率的高频电流，使锅14发热。

温度传感器19的输出端子通过操作部23与控制回路部22连接，将锅14的温度检测信号向控制回路部22提供。此外，冷却风扇21，盖加热器18及筒体加热器24通电控制分别按照控制回路部22给予的驱动控制信号进行。

其次，参照图5和图6，对本实施例的作用进行说明。

锅14内盛放规定量的米和水，当对操作部23进行执行煮饭指令的操作时，控制回路部22就执行煮饭程序，开始煮饭动作。当控制回路部22输出控制信号时，变频回路部20就向感应加热线圈16提供规定频率的高频电流。

据此，使在感应加热线圈16周围产生的磁通φ通过与锅14之间的空隙部G、感应发热部25内部与锅14之间的空隙部G、从纯铁体17内通过。此时，由于将感应发热部25的上端部位置设定得比感应加热线圈16的上端部的位置高出Δh，因此磁通φ大部分能通过感应发热部25内部。也就是说，能防止因磁通φ从导热部27侧通过而造成感应加热线圈16电阻的下降，能使感应发热部25进行高效发热。而且，在感应发热部25的表层部，随着磁通的变化产生感应电流(图5中用×表示的部分)。成为因其电阻引起发热。由于构成感应发热部25的磁性材料导热率小，此时产生的热主要通过低融点合金层26传递到导热部27，在导热率大的此导热部27内部，将热量传递到底面部和侧壁部一侧的同时，也传递到锅14内部一侧的被加热物。

在此场合，由于将热容量大的感应发热部25主要设置在与感应加热线圈16面对面的部分上，因此使在锅14的底面外围部发热的同时，这热量通过导热良好的导热部27内部，传递到锅14的底面中央部位及侧壁上部处。因此，作为温度为最高的锅14的底面外围部，能使热量能充分地传递到与被加热物接触的锅14的底面中央部及侧壁部分。

此外，由于在锅14的感应发热部25和导热部27之间夹入低触点合金层26，因此两者之间经常保持密贴状态，能使感应发热部25产生的热能高效地传递到导热部27。

据此，如图1中，在锅14内部用实线箭头所示对作为被加热物的水和米加热，并引起从底面周围起至中央部的大的对流，就能对全部被加热物温度均匀地进行加热蒸煮和保温等，传递使米全部成α形搅拌充分均匀受热，同时在蒸煮过程中也不会产生焦糊等。

而且由于通过导热部27，能把感应发热部25产生的热良好地传递到整个锅14，因此对于相同的发热量，能使感应发热部25的发热部分处于温度低的状态，从而缩小其与外部的温差，减少流向外部的热量损失。这样就能降低设置在外槽部15和感应加热线圈16等的锅14的外部构件所必须的耐热特性，就能降低结构的耐热级别要求。

其次，参照图5和图6，对表示锅14的导热特性的各部分热阻进行说明。即，在模式化表示锅14底面周围部剖面的图5中，以锅14的感应发热部25作为热源点F(图中用叉表示的区域的中央部分)，对应于与F点紧临的外部的空隙区域G的点a、沿厚度方向上与热源点F以及导热部27内的点A₁、导热部27内的不同点A₂、A₃相互间、以及其和与这些点A₁、A₂、A₃最靠近的锅14内的水接触部分的点W₁、W₂、W₃的各点间的热阻分别作为RF_a、RFA、RAW₁、RAW₂、RAW₃、RAH₁、RAH₂且分别定义如下：

RFa：感应发热部25的热源点F与外部空隙区域的点a之间的热阻，

RFA：感应发热部25的热源点F与导热部27的点A₁之间的热阻，

RAW₁：导热部27的点A₁与锅14内部的水W₁之间的热阻，

RAW₂：导热部27的点A₂与锅14内部的水W₂之间的热阻，

RAW₃：导热部27的点A₃与锅14内部的水W₃之间的热阻，

RAH₁：导热部27的点A₁与点A₂之间的热阻，

RAH₂导热部27的点A₂与点A₃之间的热阻，

图6是用等效回路表示上述各点间和各热阻关系的图。在此把热源点F的温度作为tF，把各点a、A₁、A₂、A₃、W₁、W₃的温度分别作为ta、tA₁、tA₂、tA₃、tW₁、tW2、tW₃。但是在保温状态下，水温即是饭的温度。

其次，磁性体制成的感应发热部25由于其热阻高，因此沿平行于表面方向传递的热量很少，热量几乎向通过低融点合金层26与其接触的导热部27一侧和锅14的外部的间隙部分的点a传递。而且传递到导热部27的热，在直接向锅14内部的水(点W₁)上传递的同时，一边沿平行于导热部27的表面方向的各点(A₂、A₃)传递，一向锅14内部的水(点W₂，W₃……)传递。

由于在感应发热部25的热源点F产生的总热量W_o被分成传递到锅14的内部用于加热食品的热量W_w和传递到外部的点a处，成为浪费的热量W_a，因此作为传热特性，使传递到锅14内部的热量W_w越大，效率就越高。

在图6的等效回路中，热源点F和作为被加热物的锅14内的水W间的合成热阻RFW可作为热阻RFA、RAW₁、RAW₂、RAW₃、RAH₁、RAH₂的合成热阻来求出。而且能使锅14的平行于导热部27的表面方向上的热阻RAH因形成厚壁而充分变小，因此能使作为整体的合成热阻RFW变小。据此，使传递到锅14内部一侧的热量W_w变大，就能使热效率提高。

此外，由于能使合成热阻RFW变小、可知因感应发热部25的热源点F的温度tF下降，与外部的空隙点a的温度ta的差变小，可使热损失下降。而且由于可将导热部27的底面部形成厚壁使导热部27内部的热阻RAH₁、RAH₂等变小，使各点A₁、A₂、A₃间的温度tA₁、tA₂、tA₃的差也变小，从而锅14的各部分的温度就变得均匀。

若根据本实施例，由于锅14由在与感应加热线圈16对应部分形成的磁性不锈钢制的感应发热体25和用熔铸技术制成的铝合金等的良导热体形成的导热部27以及夹在两者之间的低融点合金层26构成，因此通过低融点合金层26能把感应发热部25产生的热高效地传递到导热部27，同时能高效地向导热部27内部传递，对整个锅14均匀地加热，且能抑制向外部损失的热量，能高效地进行烹调。

另外，根据如上所述能对锅整体均匀进行加热，在锅14的容量较小的场合，由于若在锅14的底面周围部配置感应加热线圈16，就能充分进行加热，因此不必在其它部分设置感应加热线圈，使结构简化，进而由于为均匀加热煮饭无需使用盖加热器18和筒体加热器24，因此能使加热结构从整体上简化。

而且，由于按如上所述构成锅14，仅需在必要的部分上设置感应发热部25，能减少价格贵且重量重的磁性不锈钢材的使用量，达到成本降低及重量减轻的同时，由于在不与感应加热线圈面对面的部分上不必设置感应发热部，因此就能仅因使其厚度变薄，而使导热部27的厚度增大。

而且，根据本实施例，由于在结构上把低融点合金层26设置在锅14的感应发热部25和导热部27之间，在采用熔锻等成形技术成型锅14时，感应发热部25和导热部27之间不会因冷却时的热膨胀率之差而产生空隙，能稳定保持密切接触状态，因此能使从感应发热部25向导热部27的导热效率提高。

此外，根据本实施例，由于通过使感应发热部25的上端部比感应加热线圈16的上端部位高，而高出部分大于锅和感应加热线圈的间隔G构成锅14，因此能使感应加热线圈16产生的磁通φ几乎全部通过感应发热部25内部，能消除因磁通在导热部27一侧泄漏而引起感应加热线圈16的阻抗下降，使发热效率提高。

此外，在上述场合，由于若把感应发热部25的上端部的位置设定过高，会使所述效果减少，因此以设定在能达到规定效率的程度为最好。

根据本实施例，由于将导热部27的不与锅14的被加热物接触的侧壁上部制成薄壁，因此能使锅14的重量减轻的同时，还能使对锅14加热不起作用的部分的热容量减低，从而能改善整体的热效率。

另外，在上述实施例中，由于构成因熔锻技术制作上的关系，把感应发热部25一直设置在锅14的底部为止，然而本来与感应加热线圈16不面对面的底面部与发热无关紧要，也可构成在此不设磁性不锈钢材的感应发热部。

此外，在上述实施例中，对烧煮中等容量程度的饭锅，设想将感应加热线圈集中配置在锅14的底面外周围部，但对于适用于大容量的电饭煲的场合，也可根据需要，在锅的底面部和侧壁外围部配置辅助的感应加热线圈。另外，发热部25也不限于磁生不锈钢，用钢板等的磁性材料也可以。

图8和图9表示本发明的第2实施例。以下对与第1实施例不同的部分进行说明。

即，在此第2实施例中，构成以设置锅28来取代锅14。如图8所示此锅28具有第1实施例中的锅14的感应发热部25和导热部27，在此两者之间夹入复合金属层29来取代低融点合金层26。

此外，同第1实施例一样，由良导热体材料组成导热部27，且用熔锻技术制成。在这种场合，预先在感应发热部25的内面一侧形成以下的磁性材料层30。

首先，把铁或不锈钢等磁性材料组成的金属粒子粉末溶解在粘接材料中，制成糊状物质，再把它涂布在感应发热部25的内面一侧，在使其干燥后，在真空中以高温使其烧结。由此，在金属粒子粉末之间保持接触的状态下，通过存在于金属粒子粉末周围的粘接材料的气化、脱落，形成具有空洞状态的凹凸结构的磁性材料层30。如图9中模型剖面所示，呈现与感应发热部25的内侧面成为一体的状态。

而且，当这样在感应发热部25的内侧面形成磁性材料层30的状态下进行熔融金属锻造，由于熔融的铝在高压下成型之际，此铝会流入作为磁性材料层30的凹部的金属粒子粉的空隙部分30a中，填补其间隙，因此如图9中放大的剖面图所示，形成磁性材料和铝处于混杂相互交融状态的复合金属层29。

据此在感应发热部25的内侧部分形成由铝合金层形成的导热部27，内磁性材料和铝以相互交融那样的复合状态构成的复合金属层29则夹入在感应发热部25和导热部27之间。由于能使此复合金属层29在感应发热部25和导热部27之间呈完全结合的状态，因此能缩小两者之间的热阻，使在简单使两者铸造时所发生的那种异种金属间的间隙不复存在。

因此在此第2实施例中，也能获得与第1实施例同样的作用效果。

另外，在上述第2实施例中，磁性材料层30是通过把金属粒子粉溶于粘接材料后制成的糊状物质涂布在感应发热部25的内侧面，并加以烧结而形成，然而也可代之以，例如通过喷镀使铁或不锈钢等磁性材料粘附在感应发热部25的内侧面，通过使其与感应发热部25部分地形成合金化也能形成磁性材料层30。而且在此场合，在喷镀后，通过在氢气炉或真空炉内，在还原性气氛中使其烧结，当使喷镀层活化时，就能使其与用铝制成的导热部27之间的密贴结合力更进一步加强。

如上所述，若根据本发明电饭煲能获得如下的效果。就是由于在与锅的底面外围部分对应的位置上设置感应加热线圈，将锅的感应发热部形成与感应加热线圈相对应的形状，而且通过对熔融状态的上述热良导体材料成型来形成上述导热部，因此构成能仅在感应加热线圈有效发热部分设置感应发热部，从而达到使成本降低，重量减轻的目的。而且通过仅在必要的部分对应设定导热部厚壁的厚度，能使重量减轻，同时能将感应发热部产生的热高效地传递到导热部内部，能对整个锅均匀地加热，因此能获得不必为均匀加热锅而设置数个感应加热线圈，不省去为防止加热不匀而对盖加热器，筒体加热器进行复杂的温度控制等明显效果。

由于当构成将低融点合金层夹在感应发热部和导热部之间，例如即使在形成导热部之际，因冷却时的温差，使与感应发热部之间处于容易产生间隙的状态，由于通过低融点合金层，也能使两者之间保持良好密切接触，因此能获得使感应发热部产生的热高效地传递到导热部这样的优良效果。

由于设置在感应发热部和导热部之间的复合金属层是使热良导体进入在感应发热部的内面成一体形成的磁性材料层的凹部内的状态而形成，从而能提高感应发热部和导热部之间的密切结合性，因此能获得使感应发热部产生的热高效地传递到导热部这样的出色效果。

由于通过把作为感应发热部的金属材料层的磁性材料微粒子涂布在感应发热部的内面的状态，使作为感应发热部且用烧结而形成金属烧结层，因此能获得既筒化结构，又使感应发热部和导热部之间的密切结合性提高的优良效果。

由于把感应发热部的上端部的位置设定得比感应加热线圈的上端部的位置还高，且使此高出部分大于锅和感应发热部之间的间隔，因此能使感应加热线圈产生的磁通大部分通过感应发热部，就能获得防止感应加热线圈电阻的下降，并使感应发热部的发热有效地进行等优良效果。

Claims (5)

1.一种电饭煲，具备在由良导热体金属材料组成的容器状导热部的外周面上设置有由磁性金属材料组成的感应发热部的锅，以及在与此锅的底面外周部分对应的位置上、与此锅隔开规定间隔配置的感应加热线圈，其特征在于上述感应发热部具有与上述感应加热线圈整体外形对应的形状，且通过对上述良导热体材料在熔融状态下成型、形成上述导热部。

2.根据权利要求1所述的电饭煲，其特征在于在所述锅的感应发热部和导热部之间具有低融点合金层。

3.根据权利要求1所述的电饭煲，其特征在于在所述锅的感应发热部和导热部间具有复合金属层，通过在对上述导热部成型时使熔融状态的良导热体金属流入在上述感应发热部的内侧面上一体形成、具有微细凹凸部的金属材料层的凹部内形成所述复合金属层。

4.根据权利要求3所述的电饭煲，其特征在于所述感应发热部的金属材料层是通过将金属材料的微粒在涂敷状态进行烧结而得到的金属烧结层。

5.根据权利要求1-4中的任一权利要求所述的电饭煲，其特征在于所述锅的发热部的上端部位于比感应加热线圈的上端部高的位置，且使此高出的部分比其与该感应加热线圈之间的间隔大。

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