JP2018126356A - 炊飯用容器 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱中の炊飯用容器内に微細な沸騰気泡を発生させ、米や水への熱伝達効率を向上させつつ、炊飯物のこびりつきにくさを向上させた炊飯用容器を得る。
【解決手段】底部及び底部に連なる周壁を有する容器本体と、容器本体の内面のうち少なくとも底部の内面に設けられたコーティング層と、を備え、コーティング層は、親水性材料を含む親水部と撥水性材料を含む撥水部とが混合されて形成されており、コーティング層の表面には、親水部と撥水部の両方が露出しており、コーティング層を構成する材料全体に対する、親水性材料の混合比は、２０ｗｔ％よりも小さい。
【選択図】図４

Description

本発明は、炊飯用容器に関する。

従来、ＰＦＡあるいはＰＴＦＥであるフッ素樹脂と、該フッ素樹脂よりも親水性の充填剤とを配合して親水化した塗膜層を設け、この充填剤の配合率を２０質量％〜８０質量％とした調理用加熱容器が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００９−３４３７８号公報（請求項１）

炊飯用容器には、米又はおねば等の炊飯物の容器の表面へのこびりつきにくさが求められるとともに、米をむらなく炊き上げることも求められる。ここで、炊飯用容器の内面のコーティング層に設けられた撥水性のフッ素樹脂は、炊飯物のこびりつきにくさの向上に寄与する。また、炊飯用容器の内面のコーティング層に設けられた親水性の充填剤は、炊飯用容器が加熱されたときに微細な沸騰気泡を発生させることに寄与する。微細な沸騰気泡は、炊飯用容器内の米及び水の対流を促進し、米及び水への熱伝達効率を向上させるため、微細な沸騰気泡を発生させることで米の炊きむらを軽減できる。

特許文献１の記載によれば、親水性の充填剤を２０質量％〜８０質量％とした調理用加熱容器は、こびりつき防止機能を備えたとされている。しかし、炊飯用容器の表面へのこびりつきにくさについては、さらなる向上が求められている。たとえば昨今、米の柔らかさや粘りの程度などを炊き分ける機能を備えた炊飯器があり、炊きあがった炊飯物の状態によってこびりつきの程度も異なるため、広範にわたる状態の炊飯物がこびりつきにくい炊飯用容器が求められている。

本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、加熱中の炊飯用容器内に微細な沸騰気泡を発生させ、米や水への熱伝達効率を向上させつつ、炊飯物のこびりつきにくさを向上させた炊飯用容器を提供するものである。

本発明に係る炊飯用容器は、底部及び前記底部に連なる周壁を有する容器本体と、前記容器本体の内面のうち少なくとも前記底部の内面に設けられたコーティング層と、を備え、前記コーティング層は、親水性材料を含む親水部と撥水性材料を含む撥水部とが混合されて形成されており、前記コーティング層の表面には、前記親水部と前記撥水部の両方が露出しており、前記コーティング層を構成する材料全体に対する、前記親水性材料の混合比は、２０ｗｔ％よりも小さいものである。

本発明によれば、炊飯用容器のコーティング層の表面には、親水部と撥水部の両方が露出している。このため、親水部において沸騰気泡を微細化することができ、炊飯用容器内の米及び水への熱伝達効率を向上させることができる。また、コーティング層を構成する材料全体に対する親水性材料の混合比は２０ｗｔ％よりも小さく、撥水部の混合比が相対的に高いことによりコーティング層の表面に露出する撥水部の割合も大きいため、炊飯用容器への炊飯物のこびりつきにくさを向上させることができる。

実施の形態１に係る炊飯器の構成の一例を概略的に示す断面模式図である。 実施の形態１に係る炊飯器の炊飯工程と、被加熱物温度及び炊飯用容器温度との関係を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る炊飯用容器の断面模式図である。 図３のＡ部分を拡大した模式図である。 実施の形態１に係る加熱中の炊飯用容器の断面模式図である。 図５のＢ部分を拡大した模式図である。 実施の形態２に係る親水部の断面模式図である。 図７のＣ部分を拡大した模式図である。

以下、本発明に係る炊飯用容器を、家庭用ＩＨ（induction heating）式炊飯器に適用した場合の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す炊飯器は、炊飯用容器が用いられる機器の一例を示すものであり、図面に示された炊飯器によって本発明の適用機器が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る炊飯器１００の構成の一例を概略的に示す断面模式図である。以下、図１に基づいて、炊飯器１００について説明する。炊飯器１００は、被加熱物（本実施の形態では米２００及び水２０１）を入れた鍋状の炊飯用容器５を加熱コイル３で加熱することで被加熱物を炊き上げるものである。図１に示すように、炊飯器１００は、例えば外観が有底筒状の本体１と、本体１に取り付けられ、本体１の上部開口部を開閉する蓋体１０とを備えている。

本体１は、容器カバー２と、加熱コイル３と、鍋底温度センサー４と、蓋体１０を開閉自在に支持するヒンジ部６と、時間計測手段７と、各部及び各装置を駆動制御して炊飯工程を実行する制御手段８とを備えている。

容器カバー２は、有底筒状に形成され、その内部に炊飯用容器５が着脱自在に収容される。容器カバー２の底部中央には、鍋底温度センサー４が挿入される孔部２ａが設けられている。

加熱コイル３は、制御手段８により通電制御され、炊飯用容器５を誘導加熱する加熱部である。なお、加熱部として、加熱コイル３に代えてシーズヒーター等の電気ヒーターを設けてもよい。加熱コイル３の配置は図示のものに限定されず、例えば炊飯用容器５の底面近傍に加えて炊飯用容器５の側面に沿って加熱コイル３を設けてもよい。

鍋底温度センサー４は、例えばサーミスタで構成され、炊飯用容器５の温度を検知する。本実施の形態の鍋底温度センサー４は、バネ等の弾性手段によって上方に付勢されており、容器カバー２に収容された炊飯用容器５の底面に接する。鍋底温度センサー４が検知した炊飯用容器５の温度に関する情報は、制御手段８に出力される。なお、鍋底温度センサー４の具体的構成はサーミスタに限定されず、炊飯用容器５に接触して温度を検知する接触式温度センサーのほか、例えば赤外線センサー等の炊飯用容器５の温度を非接触で検知する非接触式温度センサーを採用してもよい。

炊飯用容器５は、誘導加熱により発熱する磁性体を含む材料により構成され、上側が開口した有底円筒形状を有している。ヒンジ部６は、本体１の上部の一端側（図１の紙面左側）に設けられ、蓋体１０を開閉自在に支持する。

時間計測手段７は、制御手段８からの指示信号に基づいて経過時間をカウントする。時間計測手段７がカウントした経過時間は、制御手段８に出力される。制御手段８は、時間計測手段７、鍋底温度センサー４、並びに蓋体１０に設けられた操作表示部１５及び内部温度センサー１６からの出力に基づいて、加熱コイル３に通電する高周波電流を制御する。そのほか、制御手段８は、炊飯器１００の動作全般を制御する。制御手段８は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェア、又はマイコン又はＣＰＵ（中央処理装置）のような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成される。

蓋体１０は、外蓋１１と、内蓋１２とを有している。外蓋１１は、蓋体１０の上部及び側部を構成し、外蓋１１の下面、すなわち炊飯用容器５に対向する面には、内蓋１２が着脱自在に取り付けられている。内蓋１２は、外蓋１１の本体１側の面に係止材１３を介して取り付けられている。内蓋１２の周縁部には、炊飯用容器５との密閉性を確保する環状の蓋パッキン９が取り付けられている。また、内蓋１２には、内部温度センサー１６が挿入される第１孔部１２ａが設けられ、外蓋１１には、内蓋１２の第１孔部１２ａに挿入された内部温度センサー１６の外周の隙間を塞ぐパッキン１２ｂが取り付けられている。

外蓋１１には、炊飯用容器５内にて生じた蒸気を本体１の外へ排出するカートリッジ１４が着脱自在に設けられている。カートリッジ１４には、蒸気流入口１４ａと、蒸気流出口１４ｂとが形成され、カートリッジ１４の内部には蒸気が通過する流路が形成されている。内蓋１２には、カートリッジ１４の蒸気流入口１４ａと連通する第２孔部１２ｃが形成されている。カートリッジ１４が外蓋１１に取り付けられた状態において、炊飯用容器５内の蒸気は、第２孔部１２ｃ及び蒸気流入口１４ａを介してカートリッジ１４内に流入し、蒸気流出口１４ｂから外部へ流出する。

操作表示部１５は、外蓋１１の上面に設けられている。操作表示部１５は、使用者からの操作入力を受け付けるとともに、操作入力に関する情報及び炊飯器１００の動作状態を表示する。操作表示部１５に対して設定可能な項目としては、例えば、炊飯の開始、取り消し、炊飯予約、炊飯メニューがある。操作表示部１５が表示する項目としては、例えば、炊飯中又は予約待機中等の炊飯器１００の状態、設定されている炊飯メニューの内容、炊き上がりの予定時刻、現在時刻、炊飯する米の量等が挙げられる。

内部温度センサー１６は、炊飯用容器５内の温度を検知する温度検知手段であり、外蓋１１に取り付けられている。内部温度センサー１６の先端は内蓋１２の第１孔部１２ａに挿入されており、炊飯用容器５内の空間温度を検知する。内部温度センサー１６は、例えばサーミスタで構成することができる。内部温度センサー１６が検知した炊飯用容器５内の温度に関する情報は、制御手段８に出力される。

次に、本実施の形態における炊飯器１００の炊飯工程について図２を参照して説明する。図２は、実施の形態１に係る炊飯器の炊飯工程と、被加熱物温度及び炊飯用容器温度との関係を概略的に示す図である。本実施の形態では、被加熱物温度、すなわち炊飯用容器５の内部温度を内部温度センサー１６の検出値に基づいて検出する。また、炊飯用容器温度、すなわち炊飯用容器５の温度を、鍋底温度センサー４の検出値に基づいて検出する。

図２に示すように、炊飯工程は、吸水工程、昇温工程、沸騰維持工程及び蒸らし工程を含む。吸水工程は、炊飯用容器５内の米２００の内部にまで吸水を促す工程である。次の昇温工程は、吸水工程終了後から炊飯用容器５内の水２０１が沸騰するまでの工程である。炊飯用容器５内の水２０１が沸騰すると、制御手段８は、次の沸騰維持工程に移行する。この沸騰維持工程では、炊飯用容器５内の温度が沸騰温度を保持するように加熱し、米２００のデンプンの糊化を促進する。最後の蒸らし工程は、炊飯用容器５内の米２００を蒸らすことにより米粒中心部まで糊化を進行させ、且つ、米粒内の水分の分布を均一にする工程である。炊飯工程が終了すると、炊飯用容器５内を予め定められた温度に保持する保温工程に移行する。

次に、本実施の形態の炊飯用容器５について図３及び図４を参照して説明する。図３は、実施の形態１に係る炊飯用容器５の断面模式図である。図３に示すように炊飯用容器５は、容器本体２０の内面の少なくとも一部にコーティング層３０が設けられて構成されている。容器本体２０は、容器本体２０の底を構成する底部２１を有し、この底部２１の内面にコーティング層３０が設けられている。底部２１には、内面及び外面が湾曲した湾曲部２２と、湾曲部２２に連なる側部２３とを有する周壁が連なっている。側部２３の上端部には、径方向外側に向かって延びるフランジ部２４が設けられている。容器本体２０の基材は、加熱源である加熱コイル３による誘導加熱によって発熱する材料、例えば、磁性材である炭素材料又は磁性金属を用いることもできるし、アルミニウム、アルミニウム合金、非磁性ステンレス等の非磁性材料の外面に磁性材料を組み合わせて用いることもできる。

図４は、図３のＡ部分を拡大した模式図である。容器本体２０の底部２１の内面に設けられたコーティング層３０は、撥水部３１と、親水部３２とを有する。撥水部３１は、水との接触角が９０°よりも大きい撥水性を有し、親水部３２は、水との接触角が９０°よりも小さい親水性を有する。ここで、接触角とは、固体、液体及び気体の３層が接触する境界線において、液体と気体との界面が固体面に対して成す角度をいう。本実施の形態で接触角というときには、特に断らない限り、固体であるコーティング層３０の水に対する接触角をいうものとする。コーティング層３０の表面、すなわち被加熱物と接する側の面においては、撥水部３１と親水部３２の両方が露出している。

コーティング層３０の撥水部３１を構成する撥水性材料の例として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）などのフッ素樹脂が挙げられる。

コーティング層３０の親水部３２を構成する親水性材料は、シリカ等の親水性を有する物質を含む。親水性を有する物質とは、該物質の表面に親水性官能基、すなわちアミノ基（−ＮＨ_２）やヒドロキシ基（−ＯＨ）等が結合しているものである。上述のように、一般的に水との接触角が９０°より小さい性質を親水性といい、本実施の形態においても親水部３２の水との接触角は９０°より小さいが、親水部３２の水との接触角は４０°以下であることがより好ましい。また、親水部３２の最大径Ｌ１は、１０ｍｍ以下とすることが好ましい。

このコーティング層３０は、撥水性材料を含む撥水性の塗料と親水性材料を含む親水性の塗料とが混合された混合塗料が、容器本体２０の内面に塗布されて、形成される。混合塗料が塗布された容器本体２０を焼成して、混合塗料を容器本体２０に固着させてもよい。より詳しくは、たとえば、親水性材料で構成された基材及びバインダーを含むコロイド状の親水性塗料と撥水性塗料とを混合して、この混合塗料を容器本体２０の底部２１の内面に塗布し、混合塗料が塗布された容器本体２０を焼結する。このようにすると、撥水性塗料が焼成されて撥水部３１が形成され、親水性塗料が焼成されて親水部３２が形成される。本実施の形態では、コーティング層３０の容器本体２０への密着性を向上させるため、容器本体２０とコーティング層３０との間にプライマー層４０が設けられている。

コーティング層３０を構成する材料全体に対する親水部３２の混合比は、２０ｗｔ％よりも小さい。たとえば上述の方法でコーティング層３０を形成する場合、親水性の塗料を２０ｗｔ％よりも小さい割合で混合した混合塗料を用いて、コーティング層３０を形成することができる。

次に、本実施の形態の炊飯用容器５が炊飯用容器５内の気泡に与える作用を、図５及び図６を参照して説明する。図５は、実施の形態１に係る加熱中の炊飯用容器５の断面模式図である。図５では、説明のため、炊飯用容器５内に生じる気泡を符号２０２で概念的に示し、米２００の図示を省略している。

炊飯用容器５内に被加熱物が入れられた状態で加熱されると、図５に示すように、底部２１で気泡の発生が始まる。ここで、底部２１の内面には、コーティング層３０が形成されている。コーティング層３０の表面には、親水部３２が露出している。この親水部３２が表面に設けられていることにより、水２０１の沸騰時に生じる気泡が微細化する。

図６を参照してより詳しく説明する。図６は、図５のＢ部分を拡大した模式図である。親水部３２における水２０１との接触角θは、９０°よりも小さい。言い替えると、親水部３２における気泡２０２との接触角（１８０°−θ）は９０°よりも大きい。このため、気泡２０２の親水部３２への接触面積が小さくなり、気泡は小さな浮力で親水部３２から離脱できる。したがって、親水部３２に発生した気泡２０２は、発生した場所から離脱してそのまま上昇する。このような作用により、微細な気泡２０２が、被加熱物中を通過することになる。本実施の形態では容器本体２０の底部２１に、親水部３２が露出したコーティング層３０が設けられているため、炊飯用容器５の底全体から均一に微細気泡が離脱して被加熱物中を通過し、被加熱物である米２００及び水２０１へ効率良く熱を伝達することができる。

なお、コーティング層３０の撥水部３１は水に対する接触角が大きいため、撥水部３１への気泡の接触面積が大きくなる。したがって、気泡が撥水部３１から離脱するためには相対的に大きな浮力が必要となる。ここで、仮に、コーティング層３０全体が撥水性であると、発生した気泡はコーティング層３０の表面で移動と合体を繰り返しながら巨大化し、巨大化した気泡は炊飯用容器５の側面に沿って上昇していくという現象が生じやすい。この場合、被加熱物中を通過する気泡の数が相対的に減るので、被加熱物への熱の伝達効率が低下してしまう。しかし本実施の形態では、コーティング層３０の表面に撥水部３１と親水部３２の両方が露出しているため、撥水部３１に発生した気泡は、成長の過程において親水部３２に接触している水２０１に押しのけられるような形で離脱することができる。

また、親水部３２は、上述のように水２０１の沸騰の際の気泡を微細化し、被加熱物への熱伝達効率の向上に寄与するが、仮にコーティング層３０全体が親水性であると、炊飯用容器５への飯及びおねばのこびり付きが問題となる。しかし本実施の形態では、コーティング層３０の表面には親水部３２に加えて撥水部３１が露出しているため、飯及びおねばのこびりつきを抑制することができる。これにより、炊飯用容器５から飯を取り出しやすくすることができ、また炊飯用容器５の清掃性を向上させることができる。また、コーティング層３０の材料全体に対する親水部３２の混合比が２０ｗｔ％よりも小さく、撥水部３１の混合比は相対的に大きいため、こびり付きやすい米粒及びおねばのこびり付きを抑制することができる。

また、親水部３２の最大径Ｌ１を１０ｍｍ以下とすることで、炊き上がり後に長径１０ｍｍ程度となる米粒が複数で塊となって親水部３２に付着するのを抑制することができる。例えば親水部３２の最大径Ｌ１が１０ｍｍを超えていると、複数の米粒が塊となって親水部３２に付着し、飯が取り出しにくくなるとともに飯がこびり付きやすくなるが、親水部３２の最大径Ｌ１が１０ｍｍ以下であれば、米粒が塊で親水部３２に付着しにくい。

実施の形態２．
本実施の形態２は、親水部３２Ａの構造に特徴を有し、その他の構成は実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図７は、実施の形態２に係る親水部３２Ａの断面模式図である。図８は、図７のＣ部分を拡大した模式図である。本実施の形態の親水部３２Ａは、その表面に、複数の凹部３３を有する。図８では、断面形状が略Ｖ字状の凹部３３を一例として図示しているが、凹部３３の断面形状はＵ字状、矩形、あるいは角丸矩形であってもよく、形状は限定されない。

凹部３３の最大径Ｌ２は、好ましくは、１μｍ〜２０μｍである。また、このような凹部３３が複数形成された親水部３２Ａの最大径Ｌ１は、好ましくは、２０μｍ〜１０ｍｍである。

次に、本実施の形態の親水部３２Ａの作用を説明する。炊飯用容器５内に被加熱物が入れられた状態で加熱されると、親水部３２Ａに形成された複数の凹部３３内には、被加熱物が沸騰する際に微細気泡が発生する沸騰核が生成される。

ここで、沸騰核の生成について説明する。炊飯用容器５に液体が入れられた状態において、凹部３３の中に気体が残存していると、凹部３３内の気体は、加熱されることにより沸騰核となる。他方、凹部３３が大きすぎる場合は、炊飯用容器５に液体が入れられたときに凹部３３内が液体で満たされて気体が残存せず、凹部３３は沸騰核の生成に寄与しない。このように、沸騰核を生成するためには、炊飯用容器５に液体が入れられた際に凹部３３内に気体を残存させる必要があり、そのためには凹部３３の最大径が２０μｍ以下であることが好ましい。

また、凹部３３の中に気体が残存している場合、凹部３３の径が大きい程、低い温度で凹部３３内の気体が沸騰核としてアクティブになる。逆にいうと、凹部３３の径が小さい場合には、大きい場合よりも高温で凹部３３内の気体が沸騰核としてアクティブになる。炊飯用容器５を用いた炊飯の際の沸騰工程では、炊飯用容器５の底面温度は１００℃よりも数℃高い状態に保持される。この温度域で凹部３３内の気泡が沸騰核としてアクティブになるためには、凹部３３の最大径Ｌ２は、１μｍ以上であることが好ましい。

凹部３３に沸騰核が生成されると、この沸騰核が成長して気泡２０２（図５、図６参照）となる。すなわち、沸騰時の気泡は、主に凹部３３から発生する。このため、凹部３３の数が多い程、多数の気泡を発生させることができる。本実施の形態では、親水部３２Ａに複数の凹部３３を設けたことで、凹部３３を設けない場合よりも多くの微細気泡を発生させることができる。多くの微細気泡を発生させることで、被加熱物の対流が促進され、被加熱物への熱伝達率を向上させることができる。

なお、実施の形態１及び２では、炊飯専用の加熱調理器である炊飯器１００に炊飯用容器５を適用した例を示したが、炊飯専用のものに限らず炊飯が可能で炊飯用容器５を加熱することのできる加熱調理器に対し、本実施の形態の炊飯用容器５を適用することができる。また、実施の形態１及び２では、容器本体２０の底部２１にコーティング層３０を設けた例を示したが、底部２１に連なる湾曲部２２の一部又は全部に、同様のコーティング層３０を設けてもよい。このようにすることで、湾曲部２２からの微細な沸騰核の生成を促進することができる。また、側部２３の一部又は全部に、同様のコーティング層３０を設けることもできる。

１ 本体、２ 容器カバー、２ａ 孔部、３ 加熱コイル、４ 鍋底温度センサー、５ 炊飯用容器、６ ヒンジ部、７ 時間計測手段、８ 制御手段、９ 蓋パッキン、１０ 蓋体、１１ 外蓋、１２ 内蓋、１２ａ 第１孔部、１２ｂ パッキン、１２ｃ 第２孔部、１３ 係止材、１４ カートリッジ、１４ａ 蒸気流入口、１４ｂ 蒸気流出口、１５ 操作表示部、１６ 内部温度センサー、２０ 容器本体、２１ 底部、２２ 湾曲部、２３ 側部、２４ フランジ部、３０ コーティング層、３１ 撥水部、３２ 親水部、３２Ａ 親水部、３３ 凹部、４０ プライマー層、１００ 炊飯器、２００ 米、２０１ 水、２０２ 気泡。

Claims (4)

1. 底部及び前記底部に連なる周壁を有する容器本体と、
   前記容器本体の内面のうち少なくとも前記底部の内面に設けられたコーティング層と、を備え、
   前記コーティング層は、親水性材料を含む親水部と撥水性材料を含む撥水部とが混合されて形成されており、
   前記コーティング層の表面には、前記親水部と前記撥水部の両方が露出しており、
   前記コーティング層を構成する材料全体に対する、前記親水性材料の混合比は、２０ｗｔ％よりも小さい
   ことを特徴とする炊飯用容器。
2. 前記親水部の水に対する接触角は、４０°以下であることを特徴とする請求項１記載の炊飯用容器。
3. 前記親水部は、最大径が１μｍ〜２０μｍである凹部を複数備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の炊飯用容器。
4. 前記親水部の最大径は、２０μｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の炊飯用容器。

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