JP2007135883A - 炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量且つ熱伝導性が高い鍋を備えた電磁誘導加熱式の炊飯器を提供する。
【解決手段】グラファイトなどの炭素材料を主成分とした材料１３を耐熱性の高い合成樹脂１２にインサートしつつ鍋９に成型することにより、良好な電磁誘導加熱性を有し、発生した熱を素早く伝導するとともに、金属を用いないために軽量で耐食性が高い鍋とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭及び業務用に使用される炊飯器に関するものである。

従来、広く世間一般に市販されている電磁誘導加熱式の炊飯器に使用される鍋は、フェライト系ステンレスや鉄を発熱部としてこれにアルミニウム、ステンレス、鉄、銅などを積層した複合材を基材として製造され、近年は、良好な調理性能を得るために、鍋は厚板化、多層化する傾向が見られる。

例としては、炊飯器の鍋の中には、外側は電磁誘導加熱を行うために磁性のある板厚０．５ｍｍのフェライト系ステンレス材で構成し、内側は良好な熱伝導を得るために板厚６．５ｍｍのアルミニウム材を組み合わせたものなどが見られるが、こうしたものは分厚く重い鍋となっている。

さらに、他の電磁誘導加熱式の炊飯器用鍋においては、フェライト系ステンレス等の磁性金属を鍋基材の外側に配し、その内側にアルミニウムを積層し、さらにその内面にステンレスを積層しているものなどがあり、厚板化、多層化の傾向が顕著である（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には従来の電磁誘導加熱鍋が示されているが、これは熱伝導率の大きい金属材と、この金属材の両面にこれよりも熱伝導率の小さい金属材を配した３層のクラッド材を用いた電磁誘導加熱鍋が開示されている。
特開平１１−４０３３６号公報

上述のように、近年は、鍋は厚板化、多層化する傾向が見られるが、鍋の基材を構成する前記材料はいずれも金属材料であるために重く、特に、調理時の熱伝導の向上を目的にステンレスや鉄、アルミニウムなどが多層に張り合わされている鍋は重量が重く、使い勝手が悪いものとなっていた。

特に、電磁誘導加熱式の炊飯器の鍋においては、磁性金属とアルミニウム等、熱良導性金属を積層するものであり、厚板化、多層化の傾向が顕著であり、重く、使い勝手の悪い鍋となることがあった。

このため、本発明においては、良好な電磁誘導加熱特性と熱伝導性を損なわずに、軽量化を実現する電磁誘導加熱式の炊飯器用鍋を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の炊飯器に備えられる鍋は、炭素材料を主成分とした材料を耐熱性の高い合成樹脂にインサート成型して作製したものである。

これによって、比重が小さく、熱伝導性に優れ、なお且つ電磁誘導加熱が可能な鍋を備えた電磁誘導加熱式の炊飯器を提供できる。

本発明の炊飯器に備えられる鍋は、電磁誘導加熱に対応しつつ、軽量で使い勝手がよく、熱伝導がよいために良好な調理結果を得ることができるものである。

第１の発明の炊飯器に用いられる鍋は、本体と、鍋と、前記本体に設けられると共に前記鍋を収容する保護枠と、前記保護枠に設けられると共に前記鍋を誘導加熱する電磁誘導加熱コイルとを備え、前記鍋は、炭素材料を主成分とする材料を前記電磁誘導加熱コイルに対向する部位に配置して合成樹脂材料にインサートしたものである。

合成樹脂材料に炭素材料を主成分とする材料をインサートする構成を有し、合成樹脂材料と炭素材料を主成分とする材料は一体となっているために、炭素材料部分が合成樹脂材料部分から脱落することがない。

さらに、インサートされる炭素材料は少なくとも誘導加熱コイルに対向する部位に配置されることを特徴としている鍋であり、これにより良好な電磁誘導加熱特性が得られるとともに、鍋の基材が炭素材料と合成樹脂材料の複合材料であることから非常に軽量である。

なおかつ、電磁誘導により炭素材料で発生した熱は炭素材料特有の高熱伝導性により素早く広範囲に広がり、調理物に均一に熱を伝えることができる。

また、本発明の鍋に使用される合成樹脂材料としては加熱調理を行う都合上、１００℃以上の耐熱性を有することが必要であり、具体的材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＰＳＦ（ポリサリホン）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、フッ素樹脂、あるいは、これらのアロイやフィラー添加材などが挙げられる。

炭素材料を主成分とする材料は炭素材料単独か、あるいは、炭素材料と合成樹脂材料から構成され、炭素材料に必要に応じて合成樹脂を添加することによって、強度や柔軟性を付与することができ、また、炭素材料を主成分とする材料と鍋基材を構成する合成樹脂材料との密着性を向上することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、炭素材料はグラファイトか、あるいは、グラファイトと炭素繊維の混合物であるものであり、炭素材料をグラファイトと炭素繊維の混合体とすることにより適度な強度を炭素材料に付与することができる。

特に、グラファイトフレークを炭素材料として用いた場合には、その異方性を利用して、面方向と厚さ方向の熱伝導率に差を付け、良好な熱拡散を実現することができる。

また、炭素繊維としては特に限定はないが、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）系の炭素繊維を用いた方がピッチ系の炭素繊維を用いた場合よりも高強度が得られる一方、ピッチ系を用いた場合には比較的高い熱伝導率が得られる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、合成樹脂材料に非粘着性の樹脂を混合したもので、合成樹脂材料にフッ素樹脂やシリコーン樹脂などの非粘着性の樹脂を配合することにより、合成樹脂の非粘着性を向上し、調理物が付着しにくく使い勝手を向上させることができる。

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）
以下、本発明の電磁誘導加熱式の炊飯器について説明する。図１は第１の実施の形態における電磁誘導加熱式の炊飯器の縦断面図を示すものである。

図１は電磁誘導加熱により鍋９を加熱し炊飯する方式の炊飯器であり、本体１と、着脱自在の鍋９を入れる保護枠１４、開閉自在の蓋２と蓋に着脱自在に設置される内蓋７の他、電磁誘導加熱コイル３、フェライト４、鍋底温度検知センサー８、加熱制御基板５、基板冷却ファン１０、操作部６、蒸気キャップ１１を主な構成部品として、鍋内に米及び水を適量加えた後、炊飯及び保温工程を実行するものであり、これらの工程はマイクロコンピュータによるプログラム制御により実行される。

鍋９の底部詳細と炊飯器本体の構成である電磁誘導加熱コイル３との位置関係を模式的に図２に示すが、射出成型により合成樹脂のナイロンを鍋形状に成型するときに、鍋底部には炭素材料を主成分とした材料１３としてグラファイト製シートをインサートしている。グラファイト製シートの厚さは本実施の形態においては２ｍｍとし、鍋底面略全体に渡りインサートされており、インサートされたグラファイト製シートは完全に合成樹脂材料のナイロン１２で覆われている。

このため、通常、単独では脆いグラファイトが脱落することがなく、発熱性と熱伝導性を長期に渡り維持可能である。

一般的な誘導加熱式の炊飯器用鍋はアルミニウムと磁性金属の合わせ材であり、一例としてアルミニウムが２．５ｍｍ厚、フェライト系ステンレスが０．５ｍｍ厚のクラッド材から成る鍋ではそれぞれの材料比重は２．７と７．７であるため、このクラッド材から作製した鍋の重量は、内側表面積１３００ｃｍ^２の場合ではおおよそ１．４ｋｇとなる。

一方、本実施の形態で用いたナイロンとグラファイトの比重はそれぞれ１．１４と１．５であり２ｍｍ厚さで直径１７ｃｍのグラファイト製シートを鍋底にインサートし、内側表面積１３００ｃｍ^２を有する総厚さ３ｍｍ厚の鍋重量はおおよそ０．５ｋｇとなり、６０％以上の軽量化を図ることができた。

また、本実施の形態の鍋はグラファイト製のシートを鍋底外面に有するので、良好な電磁誘導加熱特性を有すると共に、グラファイトは５００Ｗ／ｍ・ｋと高い熱伝導特性を示すので、電磁誘導加熱により生じた熱は素早く広がり調理物に熱を供給し、良好な調理結果を得ることが可能である。

さらに、鍋全体に金属が使用されていないため、錆びや孔食等の腐食の心配が全くなく、長期間の使用に耐え得る。

本実施の形態においては底面のみに炭素材料を主成分とした材料をインサートしたが、鍋側面部にインサートし、側面部の熱伝導性を向上することも可能である。

また、鍋底温度検知センサー８の対向部は鍋の温度検知を良好とするために炭素材料を主成分とした材料１３が部分的に外部に露出していてもよい。

（実施の形態２）
以下、本発明における第２の実施の形態として実施の形態１と同様の電磁誘導加熱式の炊飯器を例に取り、その鍋の構成を説明する。

ここで、鍋９は実施の形態１と同様、射出成型によりポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を鍋形状にし、鍋底部には炭素材料を主成分とした材料１３をインサートする構成を取っており、炭素材料を主成分とした材料は鍋表面には露出していない。

ここで用いた炭素材料を主成分とした材料は、粒子径１００〜３００μｍの天然グラファイト粉体を酸処理して加熱発泡処理を施した後、熱硬化性ポリイミド樹脂と重量比９：１の割合で混合した材料から作製される。この混合体を圧縮成型することによって、ポリイミド樹脂が半硬化状態となったシート状のグラファイト／ポリイミド混合材料ができ、さらに、このシートを積層し、３７０℃１．５ＭＰａで圧縮成型を実施し２ｍｍ厚さのシート形状とするが、ポリイミド樹脂は圧縮成型中に熱硬化が進行する。

本実施の形態においては上述のごとき炭素材料を主成分とした材料１３をＰＰＳにインサート成型して作製されたものであり、合成樹脂材料中にインサートされる炭素材料が、炭素材料と合成樹脂材料との混合体である場合、本来脆い炭素材料の強度が補強されるため、成型時の損傷を防止しやすく、また、実使用においても強度が確保され耐久性が向上する。

本実施の形態においては、ＰＰＳにインサートされる炭素材料を主成分とした材料は磁性材料ではないが、比抵抗は約６μΩｍで十分な導電性もあるために電磁誘導加熱が可能であり、高い誘導加熱が得られ良好な調理結果得ることができる。

なお、本実の形態においては、炭素材料である天然グラファイト粉体と合成樹脂材料であるポリイミドを重量比９：１の割合で混合して鍋に成型したが、炭素材料の混合比率は５０％以上とすることが望ましい。

これは、炭素材料の比率が４０％以下となると熱伝導率がステンレスＳＵＳ３０４同程度またはそれ以下となり、調理鍋として十分な性能を維持できなくなることと、比抵抗が高くなりすぎるために、十分な電流が流れずに、電磁誘導加熱性能が不十分となる可能性があるからである。

なお、本実施の形態においては、樹脂材料にポリイミドを用い、炭素材料にグラファイトを用いたが、混合する樹脂材料の種類や比率、炭素材料の種類や熱処理の方法、あるいは、成型方法等の差異により本発明の鍋の比重は幾分変動するものの、概ね、その比重は１．３〜２．２であり、ステンレスＳＵＳ４３０の７．９よりはるかに低く、アルミニウムの２．７と比べても小さな値であり、鍋は軽量化が計られる。

さらに、混合する樹脂材料の種類や比率、炭素材料の種類や熱処理の方法、あるいは、成型方法等の差異により本発明の鍋の熱伝導率は変動するが、概ね、その熱伝導率は５０Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、ステンレスＳＵＳ３０４の１６Ｗ／ｍ・ｋよりも高く、処方によっては２００Ｗ／ｍ・ｋ以上と、アルミニウム同等かそれ以上の熱伝導率を達成可能であり、良好な熱伝導が得られる。

また、炭素材料と樹脂との混合比率、炭素材料の種類、粒子径やフレーク径、あるいは、成型条件を変更することにより強度や熱伝導率を調整可能な他、炭素材料は電気伝導性を有するため、比抵抗や厚さを調整した上で、適当な周波数を選択すれば電磁誘導加熱が可能となり、電磁加熱式の炊飯器での使用が可能となる。

（実施の形態３）
以下、本発明における第３の実施の形態である電磁誘導加熱式の鍋について説明する。

第３の実施の形態における鍋は、実施の形態１と同様の構成を備えた炊飯器に着脱自在に備えられる鍋であり、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）に炭素材料を主成分とする材料がインサートざれている。

炭素材料を主成分とする材料は実施のグラファイト粉末と直系約７μｍのピッチ系炭素繊維クロスを３：７の比率で混合した材料を用いた。

この炭素材料に実施の形態２と同様にポリイミド樹脂を重量比８：２の割合で含浸し、これを圧縮成型することによってポリイミド樹脂が半硬化状態となったシート状のグラファイト／炭素繊維／ポリイミド混合材料とした。

次に、この混合材料を積層し、３７０℃１．５ＭＰａで圧縮成型を実施し鍋形状とするが、ポリイミド樹脂は圧縮成型中に熱硬化が進行する。

以上のように構成された電磁誘導加熱式の炊飯器の鍋において、その動作、作用を説明する。

本実施の形態においては、鍋に用いられる炭素材料を主成分とした材料は熱伝導性に優れたグラファイトと強度向上に効果のある炭素繊維の混合材を主材とし、これに樹脂材料を加えた複合材料であることを特徴としており、熱伝導率が高く、強度も高い鍋となっている。

この複合材料の熱伝導率は１２０Ｗ／ｍ・ｋであり、ステンレスＳＵＳ３０４の５倍近い熱伝導率が得られるため、熱周りが良く、良好な調理性能が得られるとともに、炭素繊維により炭素材料を主成分とする材料の強度が向上し、その引張り強度は１７００ＭＰａとなり、アルミニウム１２００−Ｈ１８の引張り強度１７００ＭＰａ同等の強度が得られたため、丈夫で耐久性のある鍋とすることができた。

（実施の形態４）
図３は、本発明における第４の実施の形態を示す電磁誘導加熱式の炊飯器用鍋の縦断面図である。

図３における鍋は実施の形態１で示した鍋と同様の手法で作製された鍋を構成する合成樹脂材料に非粘着性の樹脂としてフッソ樹脂であるポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）のパウダー１５を添加したことを特徴とするものである。

ＰＴＦＥの添加量については任意であるが、１％未満では非粘着性の効果が得にくく、２０％より多くなると成型性や強度などの諸特性に悪影響が出やすいので、１〜２０％の範囲で選定することが望ましい。

また、非粘着性の添加材料としてはＰＴＦＥの他、ＰＦＡやＦＥＰなどの各種フッ素樹脂材料やシリコーンなどを基材の合成樹脂材料との適合性を考慮して選定することができる。

以上のように構成された炊飯器用鍋においては、被調理物がこびり付かず、お手入れ性が良好で、使い勝手が良好な鍋となる。

本発明にかかる炊飯器は、炭素材料を主成分とした材料を合成樹脂にインサートした鍋を備えているため、良好な電磁誘導加熱性と熱伝導性を有するとともに軽量な鍋とすることができるので、他の電磁調理器用容器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における炊飯器の縦断面図 本発明の実施の形態１における鍋底部断面構成と電磁誘導加熱コイルとの位置関係を模式的に示した図 本発明の実施の形態４における炊飯器の鍋の部分断面図

符号の説明

１ 本体
３ 電磁誘導加熱コイル
９ 鍋
１２ 合成樹脂材料
１３ 炭素材料を主成分とする材料
１４ 保護枠
１５ 非粘着性の樹脂

Claims (3)

1. 本体と、鍋と、前記本体に設けられると共に前記鍋を収容する保護枠と、前記保護枠に設けられると共に前記鍋を誘導加熱する電磁誘導加熱コイルとを備え、前記鍋は、炭素材料を主成分とする材料を前記電磁誘導加熱コイルに対向する部位に配置して合成樹脂材料にインサートしたことを特徴とする炊飯器。
2. 炭素材料はグラファイトか、あるいは、グラファイトと炭素繊維の混合体であることを特徴とする請求項１記載の炊飯器。
3. 合成樹脂材料に非粘着性の樹脂を混合したことを特徴とする請求項１または２記載の炊飯器。