JP2013226262A - 炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】内釜の底部の平面部とコーナＲ部まで誘導加熱されて発熱するので、効率良く誘導加熱して米と水を対流させて、美味しいご飯に炊ける。
【解決手段】本体１と、本体１の内部に設け上部開口部６ｆを有した内容器と、上部開口部６ｆを介して内容器６０に着脱自在に収納されクラッド材より成形された内釜２と、内容器６０の底部に設け内釜２を加熱する環状の加熱コイル９とを備えた炊飯器において、内釜２は、コーナＲ部２ｆを含む底部２ｇとコーナＲ部２ｆに向けて傾斜する側面２ｅとを備え、内釜２の底部２ｇの大きさは、コーナＲ部２ｆの接続周囲２ｆ３までの外径と前記加熱コイルの外径と同じ大きさに設けたことを特徴とする炊飯器。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内釜を誘導加熱して省エネルギー性を向上させる炊飯器に関する。

特許文献１の電気炊飯器では、内ケースの底部に電磁誘導コイルＣを配置し、内ケースに着脱自在に収容する内鍋は、非金属材料からなり、底部には電磁誘導コイルＣにより渦電流を発生して発熱する誘導発熱体Ｇを配設し、底部から直立する筒状部とによって構成し、内鍋の内径寸法と誘導発熱体Ｇの最外径寸法Ｂをほぼ同じにすることで、誘導発熱体Ｇの発熱による熱が内鍋内の米の隅々まで行き渡ることができるようにした電気炊飯器が記載されている。

特開２００８−２５９５５６号公報

近年、ご飯を美味しく炊くために、内鍋に用いられる材料も多彩になり、特許文献１に示す電気炊飯器では、内鍋に非金属材料からなる鍋（例えば、土鍋、セラミック鍋、炭鍋等）が採用されている。

しかし、多くの内鍋は、量産時の生産性を考慮してクラッド材を深絞りして作られている。このような深絞りを行う場合、底部と筒状部とが連続するＲ部の曲率半径を小さくするとクラッド材の生地が一部だけ引き伸ばされ、Ｒ部とＲ部近傍の生地厚が薄くなったり、最悪の場合に生地が切れたりする課題がある。

また、特定の大きさの前記Ｒ部と磁性体で作られた内鍋では、発熱する領域を特定することはできない課題がある。

上記課題は、請求項１においては、本体と、該本体の内部に設け上部開口部を有した内容器と、前記上部開口部を介して前記内容器に着脱自在に収納されクラッド材より成形された内釜と、前記内容器の底部に設け前記内釜を加熱する環状の加熱コイルとを備えた炊飯器において、前記内釜は、コーナＲ部を含む底部と前記コーナＲ部に向けて傾斜する側面とを備え、前記内釜の前記底部の大きさは、前記コーナＲ部の接続周囲までの外径と前記加熱コイルの外径と同じ大きさに設けたものである。

また請求項２においては、前記コーナＲ部は、Ｒ１５mmとしたものである。

本発明によれば、内釜の底部の平面部とコーナＲ部まで誘導加熱されて発熱するので、効率良く誘導加熱して米と水を対流させて、美味しいご飯に炊ける。

一実施例の炊飯器の断面図である。 同炊飯器の外観斜視図である。 同炊飯器の内ケースの断面図である。 同炊飯器の内釜の断面図である。 同炊飯器の内釜と加熱コイルの寸法を説明する断面図である。 同炊飯器の制御系の説明ブロック図である。 同炊飯器の動作図である。

以下、本発明の一実施例について添付図面を用いて詳細に説明する。
本実施例の炊飯器を、図１の断面図を用いて説明する。
本実施例の炊飯器は、本体１の内壁を構成して上部開口部６ｆ（図３）を備える内容器６０に内釜２が上部開口部６ｆを介して着脱自在に挿入され、その内釜２が外蓋３と内蓋４からなる蓋体３Ａによって閉鎖される構造となっている。外蓋３の下面には内蓋４に対向して蓋ヒータ３０が設けられている。

外蓋３は、図２において本体１の上部に備え、外蓋３の上面には各種炊飯などの設定をする操作部３９と操作部による設定などを表示する表示部３２を備えている。

図１において、内容器６０は側面に設けた後述の真空容器６と底部の底面容器７で構成する。
底面容器７の下面に環状の加熱コイル９を設けている。加熱コイル９によって、鉄などの強磁性金属を含む磁性金属と非磁性金属のクラッド材の一体成形の内釜２が誘導加熱される。

内釜２は上面開口の全周にフランジ部２ａを備えている。このフランジ部２ａが後述する内釜載置部８ａに載置されることで、内釜２が本体１内部に保持される。このとき、内釜２と内容器６０との間には空気層１７が形成される。

外蓋３は本体１の上部に開閉自在に取り付けられた蓋であって、下面に取り付けられた内蓋４およびパッキン５によって内釜２の上面開口部を封鎖する。

底面容器７は、内釜２の誘導加熱に障害とならないように、例えば、ＰＥＴやＰＢＴ等の磁力線が透過する耐熱樹脂で形成される。また、底面容器７の中央には、内釜２の温度を検出する温度センサ１６が設けられている。温度センサ１６は、底面容器７の中央部に設けられた筒状の保持部７ｄに保持され、穴７ｃを介して内釜２に接触する。

制御手段である制御回路１４は、加熱コイル９に電力を供給するインバータ回路を備えており、温度センサ１６が検出した温度情報や制御プロセスに応じて、加熱コイル９へ供給する電力を制御する。

本体１内部には、後述の吸気口１ｂから取り込んだ外気で加熱コイル９や制御回路１４などの発熱部品を冷却する冷却手段として冷却ファン１５が設けられている。

ここで、図１に示すように、温度センサ１６は筒状の保持部７ｄで囲まれ、保持部７ｄの下部開口は保護部材１８によって塞がれている。従って、冷却ファン１５からの冷却風が温度センサ１６に直接当たることはなく、冷却風が温度センサ１６に与える影響が低減される。

保護部材１８の設置には、加熱コイル９から本体１の外殻への熱移動を抑制する目的もあり、保護部材１８を発泡樹脂、ゴム、グラスウール、スポンジの何れかで構成することでその断熱性能を高めている。なお、図示しないが、保護部材１８には、保持部７ｄに侵入した水を外部へ排出するための通路が設けられており、保護部材１８を介して排出された水は本体１の底面に設けられた開口を通して外部に排出される。

図３の断面図を用いて、本実施例の炊飯器で用いられる内容器６０の真空容器６について説明する。ここに示すように、略円筒状の真空容器６は、ともにステンレス製の内ケース６ａと外ケース６ｂの間に真空層６ｈを形成した中空構造の容器であり、上部には上部開口部６ｆと、底面６ｍにはそれより直径の小さい下部開口部６ｇを備える。上部開口部６ｆは、後述する内釜２を挿入するための開口であり、下部開口部６ｇは、後述する加熱コイル９に冷却風を供給するための開口である。

ここに示すように、内ケース６ａと外ケース６ｂの上端を接合し上端部６ｄを形成し、下端を接合し下端部６ｅを形成している。上端部６ｄは、内釜２から構造的に遠ざけるように外側に向け水平方向に設けられ、下端部６ｅは、後述する加熱コイル９の設置位置より下方で下側に向けて垂直方向に設けられる。また、真空容器６には、上端部６ｄ近傍の逃部６ｋと、下方内側の段差部６ｃの二つの段差が設けられている。なお、段差部６ｃは、図３のように、内側に突出した凸形状にして設けても良いし、真空容器６の内径を絞り細くしたものであっても良い。また、真空容器６の外側は側面６ｐを備え、側面６ｐの上部に段差６ｎが設けられる。

また、真空容器６の側面６ｐの下部には略水平面で内側に下端部６ｅに繋がり、下端部６ｅよりも径が大きく外側の底面６ｍを備える。尚真空容器６の内側で底面６ｍの内側に当たる部分で曲面の内側底面６ｒとその上部の内側面６ｓを備える。

次に、図１において、本体１に真空容器６を固定する構造を説明する。本体１の上面には、真空容器６の上端部６ｄおよび逃部６ｋを覆う枠体８が設けられている。枠体８は、凸状の内釜載置部８ａを上面の全周に設けるとともに、内釜載置部８ａの内周側を下方に伸ばした内側下垂部８ｂと、真空容器６の外周側で下垂れる外側下垂部８ｃのそれぞれを全周に設けて構成される。そして、内側下垂部８ｂと外側下垂部８ｃで上端部６ｄと逃部６ｋの内側に設けた上部加熱手段３４を挟んで真空容器６を固定する。枠体８と真空容器６の上端部６ｄの間には、全周に渡って断熱部材１１が設けられており、真空容器６から枠体８への伝熱を抑制するとともに、真空容器６と枠体８の隙間を封鎖している。

次に、図１と図５を用いて、底面容器７の下方に設けられた加熱コイル９について説明する。
加熱コイル９は、リッツ線を底面容器７の下方の中心から距離を置いて外側へ回巻して平面の環状に構成する。図５に示すように、内釜２の底面の大きさに対して、加熱コイル９の内径はＤ１、外径はＤ２である。

図１で、加熱コイル９の下方には、複数のコイル保持部１０が放射状に設けられている。各コイル保持部１０は、フェライト１０ａと、フェライト１０ａを覆うように埋設した鍔１０ｂで構成され、加熱コイル９は鍔１０ｂの上面に固定される。

また、鍔１０ｂの外周部は、真空容器６の内側底面６ｒと底面容器７のリブ７ｂで挟まれており、それらの位置関係が固定される。

そのため底面容器７の下方に配置する加熱コイル９は底面容器７との位置関係が確保されるので、内容器６０に挿入される内釜２と加熱コイル９の距離が確保されるものである。

真空容器６の下部には、加熱コイル９の磁気が本体１の下側へ漏れないようにする防磁のためのアルミ製のシールド板２１を備えている。そのシールド板２１には、本体１の後側に向く加熱コイル９の冷却風の入口２１ａと本体１の前と左右方向に向き、下端部６ｅ（図３）の内周に沿って複数設けた出口（図示なし）を備える。

なお、図１から明らかなように、冷却ファン１５からの冷却風は、本体１の底面に沿って流れた後、間隙２２からシールド板２１の入口２１ａを経て真空容器６の下部開口部６ｇ（図３）を介して加熱コイル９の近傍に供給され、冷却風はシールド板２１の出口（図示なし）から間隙２２へ排気し本体１の排気口（図示なし）へ流れる。加熱コイル９の下面は、コイル保持部１０と接触する部分以外が露出しているため、冷却ファン１５からの冷却風によって効率的に冷却されるので、加熱コイル９の過熱を防止でき、絶縁層の熱破壊を防ぐことができる。

ここでは、加熱コイル９による内釜２の誘導加熱で生じる発熱は加熱コイル９と磁性金属である内釜２の距離に大きく依存している。

内釜２の加熱効率を高めるため、内釜２と加熱コイル９を近接させることが望ましい。本実施例では、内釜２と加熱コイル９の両者を近接させて内釜２の加熱効率を確保している。

また、加熱コイル９の下側については、加熱コイル９の下側に真空容器６の下部開口部６ｇ（図３）を設け、真空容器６の下端部６ｅの内径を加熱コイル９の外径Ｄ２（図５）より大きくしている。そして、加熱コイル９から真空容器６を遠ざけて磁性体金属であるステンレス製の真空容器６が誘導加熱されるのを抑制し、結果的に加熱コイル９から内釜２への磁束が集中して内釜２の加熱を確保している。

次に、内釜２の形状について図４、図５を用いて説明する。
前記したように内釜２は、鉄などの強磁性金属を含む磁性金属と非磁性金属のクラッド材で成形され、上面開口の全周に備えたフランジ部２ａで内釜載置部８ａに載置され、内釜２の底部２ｇは、底面容器７の下に配置した加熱コイル９と略平行に配置して、本体１の前後左右によって加熱コイル９に対して傾くものではない。内釜２は底部２ｇと底部２ｇ側へ向けて傾斜する側面２ｅとを備えている。

内釜２の底部２ｇは、中央部２ｂに上方に隆起した隆起部２ｃを設けている。隆起部２ｃは中央部２ｂが最も高く円形になだらかな曲面を形成している。前記した温度センサ１６が当接するのは中央部２ｂの下面である。図５において隆起部２ｃの外径はＥ１とする。

そして、隆起部２ｃの外周には環状に設けて下端面となる平面部２ｄを形成している。平面部２ｄは、底面容器７の上方に最も近接し、結果として底面容器７の下方に備える加熱コイル９に最も近接する部分である。図５においてその平面部２ｄの外径はＥ２とする。

また、内釜２の底部２ｇは、平面部２ｄと側面２ｅとを繋ぐコーナＲ部２ｆを備える。コーナＲ部２ｆを平面部２ｄに繋がるコーナＲ部２ｆの外周半分下側となる下半分部２ｆ１と、側面２ｅに繋がるコーナＲ部２ｆの外周半分下側となる上半分部２ｆ２により構成する。図５において、前記下半分部２ｆ１の外径をＥ３とする。そして、コーナＲ部２ｆと側面２ｅが繋がるコーナＲ部２ｆの外径をＥ４とする。

次に、図５において、加熱コイル９と内釜２の位置関係について説明する。
内釜２の隆起部２ｃの外径Ｅ１は、加熱コイル９の内径Ｄ１より大きく設けた。それにより、加熱コイル９の内径Ｄ１より外側で加熱コイル９の投影上にある隆起部２ｃの外周部２ｃ１は加熱コイル９に誘導加熱され、加熱コイル９の内径Ｄ１より内側で加熱コイル９の投影上になく、隆起した中央部２ｃ２に向けては、加熱コイル９との距離が離れるので発熱が弱くなる。

次に、内釜２の隆起部２ｃの外径に設けた平面部２ｄの外径Ｅ２は、加熱コイル９の内径Ｄ１より大きく外径Ｄ２より小さく設けた。それにより、加熱コイル９の内径Ｄ１から外径Ｄ２の間では、加熱コイル９の投影上にある平面部２ｄは加熱コイル９との距離が最も近くなるので発熱が強くなる。

次に、内釜２の平面部２ｄの外径はＥ２で、加熱コイル９の外径Ｄ２より小さい。そのためコーナＲ部２ｆの下半分部２ｆ１のうちで加熱コイル９の外径Ｄ２より内側にあって加熱コイル９の投影上にある接続周囲２ｆ３は加熱コイル９に誘導加熱される。

更に、コーナＲ部２ｆの下半分部２ｆ１のうち、加熱コイル９の外径Ｄ２より大きく、加熱コイル９の投影上にない連続部２ｆ４を含む下半分部２ｆ１の外径はＥ３である。つまり、隆起部２ｃと接続周囲２ｆ３の外形と加熱コイル９の外径Ｄ２と同じ大きさとなる。そして、内釜２のコーナＲ部２ｆの上半分部２ｆ２の外径Ｅ４を加熱コイル９の外径Ｄ２より大きく設けた。コーナＲ部２ｆの上半分部２ｆ２は、加熱コイル９との距離が離れるのでほとんど発熱しない。

内釜２の誘導加熱による発熱は、内釜２の中央部２ｃ２から隆起部２ｃの外側の外周部２ｃ１に向けて序所に発熱が強くなる第１の発熱と、平面部２ｄで加熱コイル９に近接して一帯に発熱が強くなる第２の発熱、コーナＲ部２ｆの下半分部２ｆ１の接続周囲２ｆ３から接続周囲２ｆ３の外側の連続部２ｆ４に向けて序所に発熱が弱くなる第３の発熱がある。

この場合、コーナＲ部２ｆを大きくすると下半分部２ｆ１の連続部２ｆ４より外側で上半分部２ｆ２では加熱コイル９との距離が離れて発熱しなくなる。

コーナＲ部２ｆを小さくすると、これら隆起部２ｃと平面部２ｄとコーナＲ部２ｆで誘導加熱されて、隆起部２ｃでの第１の発熱と、平面部２ｄでの第２の発熱と、コーナＲ部２ｆでの第３の発熱によることで、効率良く誘導加熱して内釜２内部の水と米を加熱する。

さらに、隆起部２ｃは上面に凸状に隆起し、隆起部２ｃは加熱されない加熱コイル９の内径Ｄ１部にあるため前述した平面部２ｄからコーナＲ部２ｆにかける温度上昇より緩慢となり、内釜２内の対流は、底部２ｇから側面側に流れ、側面部では上面方向に流れ、上面部では側面側から中央側に流れ、そして中央部では上面から底部２ｇ側へと向かう対流が起きて、内釜２内で均等にご飯の温度が上昇して美味しいご飯に炊ける。

特にコーナＲ部２ｆは、前記した内釜２を前記クラッド材による絞り加工で上部開口の内径がφ１９０mmで、上部のフランジ２ａから底部２ｇまでの側面２ｅの高さ１２０mmとするとき、底部２ｇと側面２ｅが絞り加工によってもちぎれるトラブルなく、尚且つ、前記したコーナＲ部２ｆで発熱するように構成するときには、コーナＲ部はＲ１５mmが良い。

次に、図６を用いて制御系のブロック図について説明する。
制御回路１４に入力される条件は、内釜２の温度を検出して温度情報を入力する温度検出手段である温度センサ１６と、各種の設定ボタンを備えた操作部３９がある。

また、前記入力に対して制御回路１４から制御されるのは、加熱コイル９と上部加熱手段３４と蓋ヒータ３０と冷却ファン１５と、表示部３２がある。

尚、制御回路１４はマイコンを主体とした電子的な制御装置であって、ソフトウエアで各種の制御機能を実行するアプリケーションが制御回路１４に与えられている。

以上の構成において、次にその動作を説明する。
図７は、炊飯動作と保温動作を実行した場合である。
炊飯に際して、使用者は内釜２に米と適量の水を入れ、本体１内に収納して蓋体３Ａを閉じる。

次に、外蓋３上部に配置した操作部３９の「入」スイッチを操作して炊飯を開始する。

前記「入」スイッチの信号が制御回路１４に入力すると、浸し工程に入る。この浸し工程で米に水を吸わせ、加熱コイル９と上部加熱手段３４に小さい電力で通電して加熱を行い、冷却ファン１５は動作する。

通常、米はその特性から、水温６０℃以下では水に浸すことによって水分を３０％（米重量中の水分重量の比）程度まで吸うが、これ以上は長時間放置しても吸うことができない。一般に米を研いでから水に浸しておくのは、炊飯前に米に十分に３０％まで水を吸わせるためである。米は、水温が高いほうが早く水を吸う性質がある。４０℃〜６０℃程度に加熱して行う浸し工程の時間は、１５分程度である。

この浸し工程において、加熱コイル９が内釜２の底部２ｇを誘導加熱して、隆起部２ｃと平面部２ｄとコーナＲ部２ｆの下半分部２ｆ１で主に発熱して、水を対流させて、米が吸う水の温度を上昇させている。また、冷却ファン１５によって風は流れているが、内容器６０の外側に内釜２の熱が逃げずに内釜２を加熱する。

次に、浸し工程が終了すると、加熱工程に入る。この加熱工程では、加熱コイル９に通電して内釜２の底部２ｇの加熱を行い、同時に加熱コイル９を冷却するために冷却ファン１５を動作する。また、上部加熱手段３４と蓋ヒータ３０の加熱は行わない。

加熱コイル９に通電すると、高周波磁界が発生し、この磁界が内釜２を通ると、内釜２内に渦電流が発生し、内釜２が有する電気抵抗によってジュール熱に変換して発熱する。そして、この発熱によって、内釜２が１００℃に加熱され、内釜２の水が沸騰する。やがて、米が水を吸って水がなくなり、内釜２の温度が１１０℃まで急上昇すると、内釜２の底部２ｇ外側底面に当接している温度センサ１６がその温度を検出して制御回路１４に信号を送り、その結果、加熱コイル９への通電が停止し、加熱が終了する。この加熱工程は約１０分である。

この加熱工程において、加熱コイル９が内釜２の底部２ｇを誘導加熱して、隆起部２ｃと平面部２ｄとコーナＲ部２ｆの下半分部２ｆ１で主に発熱して、水と米を対流させて温度を上昇させている。また、冷却ファン１５によって風は流れているが、内容器６０の外側に内釜２の熱が逃げずに内釜２を加熱する。また、加熱された内釜２の熱が内容器６０から逃げ出ることも無く、大変効率よくご飯を炊き上げることができる。

この加熱工程が終了すると、蒸らし工程に移行する。蒸らし工程では加熱コイル９と上部加熱手段３４と蓋ヒータ３０に通電して内釜２の温度が１００℃を維持している。蒸らし中に内蓋４についた露を蓋ヒータ３０の加熱で内蓋４が加熱され、露を飛ばすことができる。

蒸らし工程の時間は２０分程度であり、上部加熱手段３４と蓋ヒータ３０は、加熱を停止している時間よりも加熱している時間を長くする。これによって、ふっくらとしたつやのある美味しいご飯を炊き上げることができる。

この蒸らし工程において、加熱コイル９が内釜２の底部２ｇを誘導加熱して、隆起部２ｃと平面部２ｄとコーナＲ部２ｆの下半分部２ｆ１で主に発熱して、内釜２を高温に保っている。また、冷却ファン１５によって風は流れているが、内容器６０の外側に内釜２の熱が逃げずに内釜２を加熱する。

保温時には、制御回路１４によって時間により保温温度を変化させ、加熱コイル９と上部加熱手段３４で加熱し、蓋ヒータ３０で内蓋４についた露を飛ばして保温する。保温時には底部加熱手段３４が小電力のため冷却が不要のため冷却ファン１５は動作しない。

この保温時において、内容器６０の外側に内釜２の熱が逃げずに内釜２を加熱する。
以上の動作によって内釜２の中の熱の放散を抑えて、美味なご飯に仕上げ、加熱によるご飯の乾燥や劣化を少なくするとともに、省エネルギー性を向上させることができる。

上記した本実施例によれば、内釜２の底部２ｇの平面部２ｄとコーナＲ部２ｆまで誘導加熱されて発熱するので、効率良く誘導加熱して米と水を対流させて、美味しいご飯に炊ける。

１ 本体
２ 内釜
２ａ フランジ部
２ｂ 中央部
２ｃ 隆起部
２ｄ 平面部
２ｆ コーナＲ部
２ｆ１ 下半分部
２ｆ３ 接続周囲
２ｇ 底部
３ 外蓋
４ 内蓋
６ 真空容器
６ｆ 上部開口部
７ 底面容器
８ 枠体
９ 加熱コイル
１４ 制御回路
１５ 冷却ファン
１６ 温度センサ
６０ 内容器
Ｄ１ 加熱コイル９の内径
Ｄ２ 加熱コイル９の外径
Ｅ１ 隆起部２ｃの外径
Ｅ３ 下半分部２ｆ１の外径

Claims (2)

1. 本体と、該本体の内部に設け上部開口部を有した内容器と、前記上部開口部を介して前記内容器に着脱自在に収納されクラッド材より成形された内釜と、前記内容器の底部に設け前記内釜を加熱する環状の加熱コイルとを備えた炊飯器において、
   前記内釜は、コーナＲ部を含む底部と前記コーナＲ部に向けて傾斜する側面とを備え、前記内釜の前記底部の大きさは、前記コーナＲ部の接続周囲までの外径と前記加熱コイルの外径と同じ大きさに設けたことを特徴とする炊飯器。
2. 前記コーナＲ部は、Ｒ１５mmとしたことを特徴とする請求項１記載の炊飯器。