JP2008253434A

JP2008253434A - 炊飯器

Info

Publication number: JP2008253434A
Application number: JP2007097113A
Authority: JP
Inventors: Setsuzo Konno; 説三紺ノ; Haruo Ishikawa; 春生石川; Seiichi Takakura; 誠一高椋; Akihiro Shinabe; 晃宏品部; Hideki Morozumi; 英樹両角
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: JP4985055B2

Abstract

【課題】鍋を誘導加熱により加熱する炊飯器において、底外加熱コイルと底内加熱コイルに配置したフェライト（磁性体）の曲がり角での割れをなくし、加熱分布を安定させるとともに、フェライトがぶつかり合うことによる異常音が発生するのを防止する。
【解決手段】炊飯器本体１の内部に米と水を入れる鍋２を収納し、鍋２の底外周を底外加熱コイル４により加熱するとともに鍋２の底内周を底内加熱コイル５により加熱し、底インバータ回路により底外加熱コイル４と底内加熱コイル５とに高周波電流を供給するよう構成する。底外加熱コイル４は、底内加熱コイル５より高い位置に配置し、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５とを直列または並列に接続する。底外加熱コイル４に放射状に配置した複数のフェライト６と底内加熱コイル５に放射状に配置した複数のフェライト７とをその端部が隙間１１を介して互いに対向するように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鍋を誘導加熱により加熱する炊飯器に関するものである。

従来から炊飯器は、鍋を加熱するために加熱コイルに高周波電流を流して、高周波磁界を発生させ、この高周波磁界で鍋の表面に渦電流を発生させていた。しかし、この磁界のエネルギーの一部は外部に漏れる漏洩磁界となり、この漏洩磁界が人体には好ましくない影響を与えることを懸念する報告がされており、社会的にその関心が高まっている。

この漏洩磁界を効果的に低減するものとして、鍋を収納する保護枠の外周側面から底面にかけて一体化したフェライト（磁性体）を取り付け、底外加熱コイルと底内加熱コイルに高周波電流を流したときに発生する磁力線のうち、鍋と反対側に発生する磁力線をフェライトの内部に誘導し、側面外周および底部外周への漏れを防止するとともに、鍋との誘導結合を高めるようにするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−１３４１１１号公報

しかしながら、上記従来の構成では、フェライトと底外加熱コイルおよび底内加熱コイルを一体成形したりして、フェライトに力がかかると、フェライトの曲がり角で割れが発生しやすく、底外加熱コイルおよび底内加熱コイルとの磁気的結合度合いが変化し、加熱分布が変化したり、フェライトが割れた部分で互いにぶつかり、異常音を発生させるという問題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、底外加熱コイルと底内加熱コイルに配置したフェライト（磁性体）の曲がり角での割れをなくし、加熱分布を安定させるとともに、異常音が発生するのを防止することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、炊飯器本体の内部に米と水を入れる鍋を収納し、鍋の底外周を底外加熱コイルにより加熱するとともに鍋の底内周を底内加熱コイルにより加熱し、インバータ回路により底外加熱コイルと底内加熱コイルとに高周波電流を供給するよう構成し、底外加熱コイルは、底内加熱コイルより高い位置に配置し、底外加熱コイルと底内加熱コイルとを直列または並列に接続し、底外加熱コイルに放射状に配置した複数の第一の磁性体群と底内加熱コイルに放射状に配置した複数の第二の磁性体群とをその端部が隙間を介して互いに対向するように配置したものである。

これにより、底外加熱コイルと底内加熱コイルに配置したフェライト（磁性体）の曲がり角での割れをなくすことができて、加熱分布を安定させることができるとともに、フェライトがぶつかり合うことによる異常音が発生するのを防止することができる。

本発明の炊飯器は、底外加熱コイルと底内加熱コイルに配置したフェライト（磁性体）の曲がり角での割れをなくすことができて、加熱分布を安定させるとともに、フェライトがぶつかり合うことによる異常音が発生するのを防止することができる。

第１の発明は、炊飯器本体と、前記炊飯器本体の内部に収納され米と水を入れる鍋と、前記鍋の底外周を加熱する底外加熱コイルと、前記鍋の底内周を加熱する底内加熱コイルと、前記底外加熱コイルと前記底内加熱コイルとに高周波電流を供給するインバータ回路とを備え、前記底外加熱コイルは、前記底内加熱コイルより高い位置に配置し、前記底外加熱コイルと前記底内加熱コイルとを直列または並列に接続し、前記底外加熱コイルに放射状に配置した複数の第一の磁性体群と底内加熱コイルに放射状に配置した複数の第二の磁性体群とをその端部が隙間を介して互いに対向するように配置したものであり、略直線状の第一の磁性体群と略第二の磁性体群とを組み合わせて曲がり角の部分で分割し、空間を設けることで、フェライト（磁性体）の曲がり角での割れをなくすことができて、加熱分布を安定させるとともに、フェライトがぶつかり合うことによる異常音が発生するのを防止することができる。また、第一の磁性体群の端面と第二の磁性体群の端面とを対向させることで、漏れ磁束を抑えることができて、加熱効率の低下を抑えることができる。さらに、第一の磁性体群と第二の磁性体群とを放射状に配置することで、底外加熱コイルと底内加熱コイルの磁束分布を略均一にすることができるので、漏れ磁束の分布が均一になり、局所的に漏れ磁束が増加するのを防止できる。

第２の発明は、上記第１の発明において、底外加熱コイルに流れる電流と底内加熱コイルに流れる電流の向きを同一方向としたものであり、底外加熱コイルに流れる電流と底内加熱コイルに流れる電流の向きを同一方向にすると、逆方向のときに比べ、各加熱コイルの巻数を少なくしてもインダクタンスを確保することができるので、各加熱コイルの巻数を減らすことができ、各加熱コイルの抵抗値を減らすことができることとなり、各加熱コイルの発熱を抑え、炊飯器の加熱効率を上げることができる。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、第一の磁性体群と第二の磁性体群の間の隙間を略一定としたものであり、第一の磁性体群と第二の磁性体群の間の隙間を略一定にすることで、漏れ磁束の分布を均一にすることができるので、局所的に漏れ磁束が増加するのを防止できる。

第４の発明は、上記第３の発明において、第一の磁性体群と第二の磁性体群の対向する端部の面積を略同一としたものであり、第一の磁性体群と第二の磁性体群との間の隙間からの漏れ磁束を低減することができ、底外加熱コイルと底内加熱コイル全体のインダクタンス値を大きくすることができて、鍋との磁気的な結合を上げることができるので、鍋に入力される高周波電力を増大することができ、効率の高い炊飯器を提供できる。

第５の発明は、上記第３の発明において、第一の磁性体群と第二の磁性体群の断面積を略同一としたものであり、第一の磁性体群と第二の磁性体群の損失が略同一となり、各磁性体群の発熱を均一にすることができるので、加熱分布が均等な炊飯器を提供できる。また、第一の磁性体群と第二の磁性体群を同じ金型で成形することができ、生産コストを下げることができる。

第６の発明は、上記第１〜５のいずれか１つの発明において、第一の磁性体群と第二の磁性体群の間の隙間を底外加熱コイルより底内加熱コイルに近づけたものであり、第一の磁性体群と第二の磁性体群の間の隙間から炊飯器の外周までの距離を大きくすることができるので、炊飯器の外周に漏れる漏れ磁束を抑えることができる。

第７の発明は、上記第１〜６のいずれか１つの発明において、底外加熱コイルの巻数を底内加熱コイルの巻数より少なくしたものであり、炊飯器の外周に面する加熱コイルの投影面積を小さくすることができ、炊飯器の外周に漏れる漏れ磁束を抑えることができる。

第８の発明は、上記第１〜７のいずれか１つの発明において、底外加熱コイルの低周波のインダクタンス値と底内加熱コイルの低周波のインダクタンス値を略同じとしたものであり、各加熱コイルから発生する低周波磁界が同じになるので、第一の磁性体群と第二の磁性体群に直流重畳される磁束の量がほぼ同一になり、第一の磁性体群と第二の磁性体群の磁束の変化による損失が略同じになり、同じ特性のフェライトを使うことができる。

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、本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は、本発明の一実施の形態における炊飯器の断面図を示し、図２は、同炊飯器の一部ブロック化した要部回路図を示し、図３は、同炊飯器の底加熱コイルと磁性体群の配置関係を示し、図４は、同炊飯器のフェライト（磁性体）の拡大側面図を示すものである。

図１に示すように、炊飯器本体１は、内部に米と水を入れる鍋２を着脱自在に収納可能な鍋収納部３を設け、その鍋収納部３の外側には鍋２の側面部に対向するように渦巻状に巻かれた底外加熱コイル４を配置し、鍋２の底面部に対向するように渦巻状に巻かれた底内加熱コイル５を配置しており、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５から発生する磁界により鍋２の底部分を誘導加熱するようにしている。炊飯器本体１の上部（コイルの開口部方向）から見た場合、底外加熱コイル４の巻き中心部と底内加熱コイル５の巻き中心部は略同一に配置している。

また、底外加熱コイル４を底内加熱コイル５より高い位置に配置し、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５は、図２に示すように、直列に接続している。

底外加熱コイル４の外側には第一の磁性体群を構成するフェライト６を配置し、底内加熱コイル５の外側には第二の磁性体群を構成するフェライト７を配置し、それぞれのコイルから漏れる漏れ磁界を抑えるとともに、フェライト６およびフェライト７の端部に磁束を集中させるようにしている。

図３は、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５とフェライト６、７の位置関係を炊飯器下部から示したものである。図３に示すように、フェライト６は４つを底外加熱コイル４に放射状に配置し、フェライト７は４つを底内加熱コイル５に放射状に配置し、これらフェライト６の端部とフェライト７の端部を互いに隙間１１を介して対向するように配置している。

ここで、フェライト６とフェライト７の間の隙間１１を略一定とし、この隙間１１と底外加熱コイル４との距離Ｌ１を隙間１１と底内加熱コイル５との距離Ｌ２より長くして、フェライト６とフェライト７の間の隙間１１を底外加熱コイル４より底内加熱コイル５に近づけるようにしている。

また、図４に示すように、フェライト６とフェライト７の対向する端部の面積を略同一としている。すなわち、フェライト６とフェライト７の間の角度αは、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５の間の角度に応じて設定しており、この角度αに応じてフェライト７の端面の傾斜角βが決まる。したがって、フェライト７の厚みをフェライト５の厚みより薄くすることで、フェライト６とフェライト７の対向する端部の面積を略同一としている。

炊飯器本体１の上面開口部には、鍋２を着脱可能なように開閉自在な外蓋８を備えている。炊飯器本体１の下方部には、図２に示すように、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５に高周波電流を供給する底インバータ回路（インバータ回路）２４を搭載する加熱基板９を配置している。さらに、外蓋８の内部には、底インバータ回路２４を制御する制御回路２５や炊飯器を操作する操作キーを搭載している制御基板１０を配置している。

また、図２に示すように、炊飯器本体１を商用電源２１に接続すると、加熱基板１０上に搭載した全波整流器２２とコンデンサ２３を介して底インバータ回路２４に直流電源が供給される。この底インバータ回路２４に底外加熱コイル４と底内加熱コイル５の直列回路を接続し、底インバータ回路２４は底外加熱コイル４と底内加熱コイル５に高周波電流ＩＬ１を供給する。

ここで、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５は、炊飯器本体１を上部から見たときに巻かれている方向を表示している。すなわち、底外加熱コイル４は、高周波電流ＩＬ１が右回りに流れるように巻かれている。また、底内加熱コイル５にも高周波電流ＩＬ１が右回りに流れるように巻かれている。すなわち、底外加熱コイル４に流れる電流と底内加熱コイル５に流れる電流の向きを同一方向としている。また、底外加熱コイル４の巻数は底内加熱コイル５の巻数より少なくし、底外加熱コイル４の低周波のインダクタンス値と底内加熱コイル５の低周波のインダクタンス値とを略同じとしている。

制御基板１０に搭載された制御回路２４は、加熱基板９上の底インバータ回路２４の通電状態や発振周波数を制御する。

図５は、主要部の波形を示すものであり、図５（ａ）は商用電源２１の電圧波形、図５（ｂ）は底インバータ回路２４動作時のコンデンサ２３の両端電圧の波形、図５（ｃ）は高周波電流ＩＬ１の包絡線波形である。本実施の形態では、コンデンサ２３の容量は小さく高周波成分を平滑するだけである。したがって、底インバータ回路２４に供給される電源は、商用電源２１の約２倍の周波数を有することになり、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５に流れる高周波電流ＩＬ１は、商用電源２１の約２倍の周波数成分も持つことになり、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５の商用電源２１の約２倍の周波数の磁界が発生する。この磁界は低周波のため鍋２の加熱に寄与せず、漏洩磁界となる。

図６は、鍋２を加熱コイルの上に置いたときのインダクタンス値、抵抗値の周波数特性である。曲線（ａ）はインダクタンス値を示し、曲線（ｂ）は抵抗値を示している。図６に示すように、周波数が高くなるほど、インダクタンス値は減少し、抵抗値が増加する。つまり、高周波磁界は鍋２を加熱することができるが、低周波磁界は鍋２を加熱できず、漏洩磁界となることを示している。

上記構成において動作、作用を説明する。鍋２を炊飯器本体１の所定の位置にセットして操作キーを操作すると、制御回路２５は予め設定されている炊飯シーケンスに基づいて鍋２を加熱するように底インバータ回路２４の動作を制御する。

制御回路２５は鍋２を加熱制御する際、底インバータ回路２４に駆動信号を送り、底インバータ回路２４が高周波電流ＩＬ１を底外加熱コイル４と底内加熱コイル５に供給する。これにより、外加熱コイル４と底内加熱コイル５から発生する磁界により鍋２の底部分を誘導加熱する。

このとき、底外加熱コイル４に放射状に配置したフェライト６と底内加熱コイル５に放射状に配置したフェライト７とをその端部が隙間１１を介して互いに対向するように配置することにより、底外加熱コイル４および底内加熱コイル５の磁束が漏れるのを防止することができるとともに、略直線状のフェライト６とフェライト７とを組み合わせて曲がり角の部分で分割し、空間を設けることで、フェライト６、７の曲がり角での割れをなくすことができて、加熱分布を安定させるとともに、フェライト６、７がぶつかり合って異常音が発生するのを防止することができる。また、フェライト６の端面とフェライト７の端面とを対向させることで、漏れ磁束を抑えることができて、加熱効率の低下を抑えることができる。

さらに、フェライト６とフェライト７とを放射状に配置することで、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５の磁束分布を略均一にすることができるので、漏れ磁束の分布が均一になり、局所的に漏れ磁束が増加するのを防止できる。また、フェライト６とフェライト７の間の隙間１１を略一定にすることで、漏れ磁束の分布を均一にすることができるので、局所的に漏れ磁束が増加するのを防止できる。

また、フェライト６とフェライト７の対向する端部の面積を略同一とすることで、フェライト６とフェライト７との間の隙間１１からの漏れ磁束を低減することができ、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５全体のインダクタンス値を大きくすることができて、鍋２との磁気的な結合を上げることができるので、鍋２に入力される高周波電力を増大することができ、効率を向上することができる。

また、底外加熱コイル４に流れる電流と底内加熱コイル５に流れる電流の向きを同一方向としているので、底外加熱コイルに流れる電流と底内加熱コイルに流れる電流の向きが逆方向のときに比べ、各加熱コイルの巻数を少なくしてもインダクタンスを確保することができるので、各加熱コイルの巻数を減らすことができ、各加熱コイルの抵抗値を減らすことができることとなり、各加熱コイルの発熱を抑えることができる。

また、フェライト６とフェライト７の間の隙間１１を底外加熱コイル４より底内加熱コイル５に近づけることにより、隙間１１から炊飯器本体１の外周までの距離を大きくすることができるので、炊飯器本体１の外周に漏れる漏れ磁束を抑えることができる。

また、炊飯器の側面および上面に近い底外加熱コイル４の巻数を底内加熱コイル５の巻き数よりも少なくすることで、人間が磁界の暴露を受けやすい上面側と側面側の漏洩磁界を抑えることができ、人体に安全な炊飯器を提供できる。

また、低周波、すなわち商用電源２１の２倍の周波数における底外加熱コイル４のインダクタンス値と底内加熱コイル５のインダクタンス値を略同じにすることで、図５でも説明したように、商用電源２１の２倍の周波数（日本においては１００Ｈｚ、１２０Ｈｚ）といった低周波の領域では、磁界はその殆どが鍋２の加熱に寄与せず、漏洩磁界となるので、底外加熱コイル４のインダクタンス値と底内加熱コイル５のインダクタンス値を略同じにし、直列接続で加熱コイルに流れる電流も同じにしておけば、二つの加熱コイルから発生する低周波磁界はほぼ同じになり、互いの磁界を打ち消すことになり、低周波漏洩磁界は殆どゼロになる。したがって、人体に安全な炊飯器を提供できる。

以上のように、本実施の形態においては、底外加熱コイル４に放射状に配置した複数のフェライト６と底内加熱コイル５に放射状に配置した複数のフェライト７とをその端部が隙間１１を介して互いに対向するように配置したので、フェライト６、７の曲がり角での割れをなくすことができて、加熱分布を安定させることができるとともに、フェライト同士がぶつかって異常音が発生するのを防止することができる。また、フェライト６の端面とフェライト７の端面とを対向させることで、漏れ磁束を抑えることができて、加熱効率の低下を抑えることができる。さらに、フェライト６とフェライト７とを放射状に配置することで、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５の磁束分布を略均一にすることができるので、漏れ磁束の分布が均一になり、局所的に漏れ磁束が増加するのを防止できる。

また、底外加熱コイル４に流れる電流と底内加熱コイル５に流れる電流の向きを同一方向としたので、逆方向のときに比べ、各加熱コイルの巻数を少なくしてもインダクタンスを確保することができるので、各加熱コイルの巻数を減らすことができ、各加熱コイルの発熱を抑え、加熱効率を上げることができる。

また、フェライト６とフェライト７の間の隙間１１を略一定としたので、漏れ磁束の分布を均一にすることができるので、局所的に漏れ磁束が増加するのを防止できる。

また、フェライト６とフェライト７の対向する端部の面積を略同一としたので、フェライト６とフェライト７との間の隙間１１からの漏れ磁束を低減することができ、鍋２との磁気的な結合を上げることができるので、鍋２に入力される高周波電力を増大することができ、効率を向上することができる。

また、フェライト６とフェライト７の間の隙間１１を底外加熱コイル４より底内加熱コイル５に近づけたので、隙間１１から炊飯器本体１の外周までの距離を大きくすることができるので、炊飯器本体１の外周に漏れる漏れ磁束を抑えることができる。

また、底外加熱コイル４の巻数を底内加熱コイル５の巻数より少なくしたので、炊飯器の外周に面する加熱コイルの投影面積を小さくすることができ、炊飯器の外周に漏れる漏れ磁束を抑えることができる。

また、底外加熱コイル４の低周波のインダクタンス値と底内加熱コイル５の低周波のインダクタンス値を略同じとしたので、各加熱コイルから発生する低周波磁界が同じになるので、フェライト６とフェライト７に直流重畳される磁束の量がほぼ同一になり、フェライト６とフェライト７の磁束の変化による損失が略同じになり、同じ特性のフェライトを使うことができる。

なお、本実施の形態では、底外加熱コイル４と底内加熱コイル５とを直列に接続しているが。並列に接続してもよく、同様の作用、効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、フェライト６とフェライト７の対向する端部の面積を略同一としているが、図７に示すように、フェライト６とフェライト７の厚みを略同一にしてそれぞれの断面積を略同一にしてもよく、この場合は、フェライト６とフェライト７の損失が略同一となり、フェライト６、７の発熱を均一にすることができるので、加熱分布が均等な炊飯器を提供できる。また、フェライト６とフェライト７を同じ金型で成形することができ、生産コストを下げることができる。

以上のように、本発明にかかる炊飯器は、底外加熱コイルと底内加熱コイルに配置したフェライト（磁性体）の曲がり角での割れをなくすことができて、加熱分布を安定させるとともに、フェライトがぶつかり合うことによる異常音が発生するのを防止することができるので、鍋を誘導加熱により加熱する炊飯器として有用である。

本発明の一実施の形態における炊飯器の断面図同炊飯器の一部ブロック化した要部回路図同炊飯器の底加熱コイルと磁性体群の配置関係図同炊飯器のフェライト（磁性体）の拡大側面図同炊飯器の主要部の動作波形図同炊飯器の加熱コイル上に鍋を置いたときのインダクタンス値と抵抗値の周波数特性図同炊飯器のフェライト（磁性体）の他の例の拡大側面図

符号の説明

１炊飯器本体
２鍋
４底外加熱コイル
５底内加熱コイル
６フェライト（第一の磁性体群）
７フェライト（第二の磁性体群）
１１隙間
２４底インバータ回路（インバータ回路）

Claims

炊飯器本体と、前記炊飯器本体の内部に収納され米と水を入れる鍋と、前記鍋の底外周を加熱する底外加熱コイルと、前記鍋の底内周を加熱する底内加熱コイルと、前記底外加熱コイルと前記底内加熱コイルとに高周波電流を供給するインバータ回路とを備え、前記底外加熱コイルは、前記底内加熱コイルより高い位置に配置し、前記底外加熱コイルと前記底内加熱コイルとを直列または並列に接続し、前記底外加熱コイルに放射状に配置した複数の第一の磁性体群と底内加熱コイルに放射状に配置した複数の第二の磁性体群とをその端部が隙間を介して互いに対向するように配置した炊飯器。
底外加熱コイルに流れる電流と底内加熱コイルに流れる電流の向きを同一方向とした請求項１記載の炊飯器。
第一の磁性体群と第二の磁性体群の間の隙間を略一定とした請求項１または２記載の炊飯器。
第一の磁性体群と第二の磁性体群の対向する端部の面積を略同一とした請求項３記載の炊飯器。
第一の磁性体群と第二の磁性体群の断面積を略同一とした請求項３記載の炊飯器。
第一の磁性体群と第二の磁性体群の間の隙間を底外加熱コイルより底内加熱コイルに近づけた請求項１〜５のいずれか１項に記載の炊飯器。
底外加熱コイルの巻数を底内加熱コイルの巻数より少なくした請求項１〜６のいずれか１項に記載の炊飯器。
底外加熱コイルの低周波のインダクタンス値と底内加熱コイルの低周波のインダクタンス値を略同じとした請求項１〜７のいずれかに記載の炊飯器。