JP2008278952A - 電磁誘導加熱式電気炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁誘導加熱方式の電気炊飯器において、透磁率の低い軽量金属で形成された内鍋を効率よく加熱することのできる電磁誘導加熱式電気炊飯器を提供すること。
【解決手段】加熱室１２を備えるとともに加熱室１２の上方に開口が形成される炊飯器本体１０と、炊飯器本体１０の開口を開閉する蓋体２０と、加熱室１２内に着脱自在に受容される内鍋３０と、内鍋３０を電磁誘導によって加熱する電磁誘導加熱装置と、を備え、内鍋３０は主に低透磁率金属材料で形成され、電磁誘導加熱装置は、低透磁率金属材料からなる内鍋の加熱に対応したものであり、さらに、内鍋３０に形成されたフランジ３２と、蓋体２０に取付けられたパッキン５０とから構成される密閉機構を備え、この密閉機構は電磁誘導加熱によって内鍋３０が浮き上がると、フランジ３２がパッキン５０に圧接されることによって内鍋３０内が密閉される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱方式として電磁誘導加熱を採用した電気炊飯器、より詳細には、低透磁率金属材料で形成された内鍋を加熱することのできる電磁誘導加熱式電気炊飯器に関する。

従来、電気炊飯器の加熱手段として電熱線を用い、電熱線に通電させることによってこれを発熱させ、発生した熱を炊飯器本体内部に着脱可能に載置された内鍋に伝えることにより炊飯を行う電気炊飯器があった。それに対し、近年では、炊飯器本体内部に設けられたコイルに通電させ、その上に着脱可能に載置された内鍋を電磁誘導加熱して炊飯を行う電気炊飯器が流通している。この電磁誘導加熱方式の電気炊飯器は、内鍋自体を発熱させることから、熱効率がよく、ご飯がふっくらと炊ける等の長所がある。

この電磁誘導加熱方式の電気炊飯器に使用される内鍋として、透磁率の高いステンレス鋼を外側に配置し、熱伝導率の良好なアルミニウムなど内側に挟むように重ね合わせて形成したクラッド材でなるものが使用される。このような内鍋を使用すると、電磁誘導加熱が容易に行うことができるとともに、熱を効率よく被炊飯物に伝えることができ、ご飯をふっくらおいしく炊くことができる。

ところで、電磁誘導加熱方式を採用した調理器具として、透磁率の良好な鍋以外の種々の金属製の鍋を加熱することのできるものが既に開発されている。例えば上記特許文献１（特開２００２−０７５６２０号公報）は、アルミ鍋や多層鍋の加熱を、鍋なり音などの生じない方法で行うことのできる誘導加熱調理器が開示されている。

この誘導加熱調理器において、制御回路によって２０〜３０ｋＨｚの周期で駆動されるスイッチング素子と並列にダイオードが接続され、電流がスイッチング素子と逆方向に流れる場合に電流を還流できるようになっている。さらに、スイッチング素子には、加熱コイルと共振コンデンサが接続され、鍋と結合した加熱コイルのインダクタンスと共振コンデンサの容量で決定される共振周波数を、スイッチング素子の動作周波数の２倍以上となるようにする。これによって、スイッチング素子が一回オンする間に２波形以上の共振電流が加熱コイルに流れることになり、スイッチング素子のスイッチング周期を増加させることなく加熱コイルにさらに高周波の電流を流すことができるようになり、アルミ鍋や多層鍋など透磁率の低い金属を効率的に加熱することが可能となる。
特開２００２−０７５６２０号公報（段落［０００３］〜［０００５］）

しかしながら、上述したステンレス鋼とアルミニウムのクラッド材からなる内鍋は、下記のような短所があった。すなわち、電磁誘導加熱を行うため採用されているステンレス鋼は比重が大きく、これによって形成された鍋は重い。また、この内鍋に使用されるクラッド材のアルミニウムは、均一な加熱を行うため、また熱伝導を良好にするため比較的厚くなされており、結果的に内鍋の重量が大きくなってしまっていた。そのため、この内鍋は空の状態でも重たく、そのうえ水や米等の被炊飯物を中に入れるとさらに重くなり、主婦や年配者には持てないほどのものとなっていた。

さらに、軽量の金属で形成された内鍋を電磁誘導加熱によって加熱した場合には、電磁誘導によって生じる磁界によって内鍋と電磁コイルとの間に反発力が生じ、これが浮力となって内鍋を上方に浮き上がらせてしまい、炊飯器本体内での内鍋の安定性や熱伝導効率が低下するなどの問題があった。

したがって、本発明の主な目的は、電磁誘導加熱方式の電気炊飯器において、透磁率の低い軽量金属で形成された内鍋を効率よく加熱することのできる電磁誘導加熱式電気炊飯器を提供することである。

さらに、軽量の内鍋を電磁誘導加熱によって加熱した場合に生じる鍋の浮き上がりの問題を解消した電磁誘導加熱式電気炊飯器を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる電磁誘導加熱式電気炊飯器の発明は、内部に加熱室を備えるとともに前記加熱室の上方に開口が形成される炊飯器本体と、前記炊飯器本体に開閉自在に接続され、前記開口を開閉する蓋体と、前記加熱室内に着脱自在に受容される内鍋と、前記加熱室内に設置され、前記内鍋を電磁誘導によって加熱する電磁誘導加熱装置と、を備え、前記内鍋は低透磁率金属材料で形成され、前記電磁誘導加熱装置は、前記低透磁率金属材料からなる内鍋の加熱に対応したものであることを特徴とする。

また、本発明の請求項２の発明は、請求項１の電磁誘導加熱式電気炊飯器にかかり、前記内鍋がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる層を含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項３の発明は、請求項２の電磁誘導加熱式電気炊飯器にかかり、前記電磁誘導加熱式電気炊飯器は、密閉機構を備え、前記密閉機構は電磁誘導加熱によって前記内鍋が浮き上がることによって動作し前記内鍋内を密閉することを特徴とする。

また、本発明の請求項４の発明は、請求項３の電磁誘導加熱式電気炊飯器にかかり、前記密閉機構は、前記内鍋に形成されたフランジと、前記蓋体に取付けられたパッキンとから構成され、電磁誘導加熱によって前記内鍋が浮き上がると、前記フランジが前記パッキンに押接されることによって前記内鍋内が密閉されることを特徴とする。

本発明は上記構成を備えることにより以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、この電気炊飯器に用いられる内鍋を低透磁率金属材料で形成するとともに効率よく加熱することができる。これによって、電磁誘導加熱式の電気炊飯器では従来透磁率の高い内鍋しか使用できなかったが、透磁率の低い金属材料で形成された内鍋を使用することが可能となり、例えば、軽量なアルミニウムや美観に優れた銅、あるいはアルミニウムと銅のクラッド材など内鍋を形成する金属材料の選択の幅を広げることが可能となる。

請求項２の発明によれば、内鍋が特にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる層を含むことにより、アルミニウムは軽量であるため、主婦や高齢者であっても容易に持ち運ぶことができるようになり、洗米作業がよりいっそう容易になる。なお、ここで述べる内鍋は、上述したとおり低透磁率金属材料からなり、アルミニウム合金からなる層からなる場合であっても、内鍋は低透磁率が維持されることは明らかである。

請求項３の発明によれば、電磁誘導加熱によって内鍋が浮き上がる現象が生じるが、この浮力を有効活用して密閉機構を動作させる。これによって内鍋内を密閉することができ、炊飯時に被炊飯物が外部に漏れたり吹きこぼれたりするのを防止することが可能となる。

請求項４の発明によれば、密閉機構を内鍋に形成されたフランジと、蓋体に取付けられたパッキンとから構成する。これによって従前の炊飯器に大幅な変更を加えることなく簡単な構成によって密閉機構を構成することができる。

以下、本発明の具体例を実施例及び添付の図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電気炊飯器を例示するものであって、本発明をこの電気炊飯器に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態の電気炊飯器にも等しく適用し得るものである。

図１は本発明の実施例にかかる電気炊飯器の断面図である。図２は内鍋が浮き上がっていないときの密閉機構の拡大断面図である。図３は内鍋が浮き上がった状態のときの密閉機構の拡大断面図である。

図１を参照すると、電気炊飯器１は、炊飯器本体１０と、蓋体２０と、炊飯器本体１０の内部に形成された加熱室１２内に着脱自在に収容される内鍋３０と、内鍋３０を電磁誘導加熱する誘導加熱コイル４１と、この誘導加熱コイル４１を制御して被炊飯物の炊飯及び保温を行う制御手段とを備える。

炊飯器本体１０は、非金属材料で形成された有底筒状の内ケース１１と、この内ケース１１を覆う外ケース１３とを有し、内ケース１１の内部には上方が開口した加熱室１２が形成され、ここに内鍋３０を着脱自在に収容する。

内ケース１１の底部付近の外周囲には、誘導加熱コイル４１が配設される。この誘導加熱コイル４１は、炊飯器本体１０の内ケース１１の底部付近の下方（裏側）に、渦巻状に配線される。そして、誘導加熱コイル４１は内鍋３０の外周面までの距離が一定になるように耐熱性樹脂材料で成形されたコイルカバー（図示せず）に支持されている。

蓋体２０は、枠体２３と、その上部に装着された表蓋２１、および枠体２３の下部に装着された内蓋２２から構成され、炊飯器本体１０の加熱室１２の上方の開口部を覆うように、ヒンジ部材（図示せず）によって開閉自在に炊飯器本体１０に取付けられている。また、枠体２３と内蓋２２の間には、蓋カバー２５に覆われた蓋ヒータ２４が配設されるとともに、蓋温度センサ（図示せず）が設けられている。さらに、内蓋２２には、炊飯器本体１０の内部の圧力を調整する圧力調整弁２６が設けられている。圧力調整弁２６は一連の炊飯工程中に図示しないソレノイドにより作動される。

内蓋２２の外周縁に沿って係止部材６０によって固定されるパッキン５０が配設されており、後述するように蓋体２０が閉じられた際に内鍋３０の内部を密閉する。

次に、内鍋３０について説明する。内鍋３０は上方に被炊飯物が投入される大きさの開口を有し、深底の筒状容器で形成されている。そして、内鍋３０は鍋底３１と開口の周囲に外側に張出すように形成されたフランジ３２を有する。内鍋３０は、熱伝導率の良好な低透磁率の金属材料、例えば、アルミニウムの単素材、又はアルミニウム合金で形成される。これは、アルミニウム、又はアルミニウム合金の平板をプレス加工することによって容易に形成することができる。また、アルミニウム系の金属は比重が軽く軽量であることから、持ち運びがし易く、主婦や高齢者であっても洗米作業や洗浄作業を容易に行うことが可能となる。

なお、内鍋３０は熱伝導率が良好な銅の単素材、又は銅合金で形成されたものであってもよい。この場合、内鍋３０の美観が保たれる。

本実施例において、内鍋３０を電磁誘導加熱するための電磁誘導加熱装置は、アルミニウムや銅等の低透磁率金属材料に対応したものである。

例えば、非磁性ステンレスを加熱して１５００Ｗ〜２０００Ｗの熱量を得るのと同じ従来の方法によってアルミニウムを加熱した場合、３００Ｗ〜４００Ｗの熱量しか得ることができず、十分な火力が得られない。

そこで、アルミニウムを非磁性ステンレス等と同等の熱量で加熱するためには、電流を従来のままとするなら、加熱周波数を３倍に、誘導加熱コイルの巻き数を１．７倍にすればよい。

上述した制御手段は上記特許文献１に開示されているようなインバータ回路を含み、誘導加熱コイル４１にはインバータ回路において発生させた約６０ｋＨｚ〜９０ｋＨｚの高周波電流を通電させるによって磁界を発生し、加熱室１２に載置された内鍋３０を誘導加熱する。

また、誘導加熱コイル４１にも大電流が流れることになるので、これに対応したコイル、例えば非常に細い素線を束ねた撚り線を使用する。

以上、上述したように、電気炊飯器１は、内鍋３０としてアルミニウムやアルミニウム合金製の低透磁率材料で形成された比較的軽量のものを使用するとともに、効率的に低透磁率材料で形成された内鍋を効果的に加熱することができるようになる。これによって、主婦や高齢者であっても容易に内鍋を持ち運ぶことができ、洗米作業等がよりいっそう容易になる。さらに、内鍋を例えば銅によって形成した場合には、内鍋の美観を保たせることができる。

内鍋３０のフランジ３２とパッキン５０は密閉機構４５を構成している。パッキン５０は弾性材料で形成されており、鉛直下方に延びた比較的肉厚な垂直部分５１と、水平方向外側に張出した比較的肉薄な水平部分５２から構成される。

図２及び図３に示すように、内鍋３０を炊飯器本体１０の加熱室１２に載置して蓋体２０を閉じると、パッキン５０が内鍋３０の開口周縁部に位置し、パッキン５０の垂直部分５１は内鍋３０のフランジ３２よりも内側の側壁部分に位置し、パッキン５０の水平部分５２は内鍋３０のフランジ３２の上方に位置する。

誘導加熱コイル４１に高周波電流を流すことによって内鍋３０の電磁誘導加熱を開始すると、内鍋３０の鍋底３１に発生する誘導電流によって内鍋３０が上方に浮上がる。このとき、パッキン５０の垂直部分５１が内鍋３０のフランジ３２の内側の側壁部分に圧接され、パッキン５０の水平部分５２が内鍋３０のフランジ３２によって上方へ押圧・変形される。これによって内鍋３０の内部は完全に密閉状態となる。

次に、上述した構成の誘導加熱式の電気炊飯器の動作について、図４及び図５を参照して詳しく説明する。なお、図４は本発明の電気炊飯器における炊飯工程の動作フローチャートである。また、図５は炊飯工程における温度−圧力の関係を示す特性図である。

炊飯の開始に際し、ユーザーにより所定量の水と米とを含む被炊飯物が投入された内鍋３０が加熱室１２内に収納され、蓋体２０が閉められて炊飯セット状態とされる（Ｓ１）。次いで、炊飯器本体１０に設けられた表示操作部のスタートキーが押圧されることにより炊飯スタート操作が行われる（Ｓ２）。

なお、必要に応じてメニューキー、予約キー等が押圧されて所定のメニュー、予約等が設定される。

上記のスタートの操作により、制御装置における炊飯器本体１０はプログラムに従って電気炊飯器１の吸水工程を開始する（Ｓ３）。炊飯器本体１０は、誘導加熱コイル４１への通電を作動させて内鍋３０を加熱し、内鍋３０内の温度を５５℃に維持するように鍋底温度センサによって管理する。

吸水工程が終了すると、次に立上り加熱工程へと移行させる（Ｓ４）。

この立上り加熱工程においては、炊飯器本体１０は圧力弁開放機構を作動させることによって圧力調整弁２６の弁孔を塞ぎ、圧力調整弁２６を閉鎖状態とさせる。次いで、炊飯器本体１０が誘導加熱コイル４１に通電を開始し、全加熱（フルパワー加熱）させて電気炊飯器１が短時間で沸騰状態になるように制御する。このとき、上述したように、内鍋３０の鍋底３１に発生する誘導電流によって内鍋３０が上方に浮上がる。そして、パッキン５０の垂直部分５１が内鍋３０のフランジ３２の内側の側壁部分に圧接され、パッキン５０の水平部分５２が内鍋３０のフランジ３２によって上方へ押圧・変形される。これによって内鍋３０の内部は完全に密閉状態となる。

この状態のとき、内鍋３０内の圧力は圧力調整弁２６が圧力弁解放機構によって開放されるまで上昇を続ける。

また、この立上り加熱工程では、蒸気温度を蒸気温度センサにより計測する。そしてこの蒸気温度が所定温度、例えば７５℃に達すると被炊飯物が沸騰現象を起こす温度になり、立上り加熱工程が終了したものとみなされる。このときの蒸気圧力は、圧力調整弁２６により制御され、大気圧以上の所定圧力、例えば約１．２気圧となる。そして、次の沸騰維持工程が開始される（Ｓ５）。

沸騰維持工程が開始されると、内鍋３０内の圧力は大気圧以上の所定圧力、例えば約１．２気圧となり、被炊飯物はこの圧力に対応する飽和温度で沸騰するようになる。

内鍋３０内が沸騰状態になると、炊飯器本体１０は、圧力弁開放機構を作動させて圧力調整弁２６のボールを移動させることにより圧力調整弁２６の強制的な開動作を行なう。また、この開動作の際には、誘導加熱コイル４１への通電による加熱を停止して、圧力調整弁２６の強制的開動作を所定時間継続する。この圧力調整弁２６の強制的開動作により、内鍋３０内の圧力が大気圧近傍まで一気に減圧する（Ｓ６）。

このように内鍋３０内の圧力を所定沸騰圧力（約１．２気圧）から一気に大気圧近傍まで低下させると、内鍋３０内は激しく沸騰して突沸状態となる。この突沸状態になると、内鍋３０内に泡が発生し、この泡によって被炊飯物が攪拌される。この結果、被炊飯物が均一に加熱され、炊き上げられることになる。

圧力調整弁２６を強制的に開放する所定時間は、圧力調整弁２６の強制的開動作により内鍋３０内の圧力が略大気圧に戻る程度の時間に定められている。圧力調整弁２６を強制的に開放する時間をこのように設定することにより、最大限の攪拌エネルギーを得ることができるようにしている。

また、圧力調整弁２６の強制的な開放を上記所定時間行った後は、圧力弁開放機構を作動させて再び圧力調整弁２６を閉状態とし、再び加熱し、内鍋３０内を昇圧する（Ｓ７）。なお、この加熱時間は、内鍋３０内の圧力が前述の所定沸騰圧力（約１．２気圧）まで回復するのに必要な時間である。

この圧力弁開放機構による圧力調整弁２６の強制的開放による減圧は複数回、例えば６回繰り返される（Ｓ８）。沸騰維持工程においては、時間の経過と共に、内鍋３０内の残水量が減少し、圧力変動幅が小さくなり、突沸現象が弱くなる。このため、圧力調整弁２６の強制的な開放は沸騰維持工程の初期段階に集中させると効果的である。

炊飯器本体１０は、減圧回数が６回になったことをカウンタによって検知すると圧力弁開放機構による圧力調整弁２６の強制的開放が停止され、圧力調整弁２６を閉状態とする。一方、炊飯器本体１０は誘導加熱コイル４１への通電による電磁誘導加熱を継続し、鍋底温度が所定温度、例えば１３０℃になると内鍋３０内の水が枯れて強制ドライアップを終了したと判断する。そこで、炊飯器本体１０は、誘導加熱コイル４１への通電による沸騰維持工程を終了させる（Ｓ９）。そして、炊飯器本体１０は電気炊飯器１を次の第１回目の蒸らし工程へと移行させる（Ｓ１０）。

炊飯器本体１０は、第１回目の蒸らし工程において、圧力弁開放機構を制御して圧力調整弁２６を閉状態にし、所定の時間だけ蒸らしを行なう。炊飯器本体１０は第１回目の蒸らし工程を終了した後は、電気炊飯器１を追炊き工程へと移行させる（Ｓ１１）。

この追炊き工程では、圧力弁開放機構により圧力調整弁２６が強制的に開放され、誘導加熱コイル４１への通電によって内鍋３０が再び加熱され、米の表面に付着した水を蒸発させる。

炊飯器本体１０は追炊き工程が終了すると電気炊飯器１を第２回目の蒸らし工程へと移行させる（Ｓ１２）。第２回目の蒸らし工程では、再び圧力弁開放機構が圧力調整弁２６を閉状態にする。

所定時間経過後には、第２回目の蒸らし工程が終了されて電気炊飯器１による炊飯が終了する。

本発明の実施例にかかる電気炊飯器の断面図である。 内鍋が浮き上がっていないときの密閉機構の拡大断面図である。 内鍋が浮き上がった状態のときの密閉機構の拡大断面図である。 本発明の電気炊飯器における炊飯工程の動作フローチャートである。 炊飯工程における温度−圧力の関係を示す特性図である。

符号の説明

１ 電気炊飯器
１０ 炊飯器本体
１１ 内ケース
１２ 加熱室
１３ 外ケース
２０ 蓋体
３０ 内鍋
３２ フランジ
４１ 誘導加熱コイル
４５ 密閉機構
５０ パッキン
５１ 垂直部分
５２ 水平部分

Claims (4)

1. 内部に加熱室を備えるとともに前記加熱室の上方に開口が形成される炊飯器本体と、前記炊飯器本体に開閉自在に接続され、前記開口を開閉する蓋体と、前記加熱室内に着脱自在に受容される内鍋と、前記加熱室内に設置され、前記内鍋を電磁誘導によって加熱する電磁誘導加熱装置と、を備え、前記内鍋は低透磁率金属材料で形成され、前記電磁誘導加熱装置は、前記低透磁率金属材料からなる内鍋の加熱に対応したものであることを特徴とする電磁誘導加熱式電気炊飯器。
2. 前記内鍋がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる層を含むことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式電気炊飯器。
3. 前記電磁誘導加熱式電気炊飯器は、密閉機構を備え、前記密閉機構は電磁誘導加熱によって前記内鍋が浮き上がることによって動作し前記内鍋内を密閉することを特徴とする請求項２に記載の電磁誘導加熱式電気炊飯器。
4. 前記密閉機構は、前記内鍋に形成されたフランジと、前記蓋体に取付けられたパッキンとから構成され、電磁誘導加熱によって前記内鍋が浮き上がると、前記フランジが前記パッキンに押接されることによって前記内鍋内が密閉されることを特徴とする請求項３に記載の電磁誘導加熱式電気炊飯器。

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