JP3084639B2 - ガス組成調整機構を具えた炊飯器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は炊飯器に関するものであ
って、特にガス組成調整機構を具え、燃料効率や保存性
の向上を図った炊飯器に係るものである。

【０００２】

【発明の背景】炊飯器には、熱源の違いによりガス炊飯
器と電気炊飯器とがあり、またいずれの炊飯器について
も保温機能を具えたものや予約タイマー機能を具えたも
のがある。そして最近ではマイコンを内臓した炊飯器も
登場し、一連の炊飯プログラムを記憶し、このプログラ
ムに従って火力調節を自動で行う炊飯器が開発されてき
ている。

【０００３】しかしこのような炊飯器の変遷は、主に消
費者の使い勝手の面に目が向けられており、燃料効率や
保存性の向上を目的とするものはほとんどなく、またこ
れらの開発は電子化によるものであり、従って炊飯器内
のガス組成を調整し、炊飯器内の雰囲気の改善を図ると
いう発想のものは、未だ存在していない。

【０００４】

【開発を試みた技術的事項】本発明はこのような背景に
鑑みなされたものであって、炊飯器内部にガス組成調整
機構を設け、これにより生じた組成ガスの供給経路を工
夫することにより、燃料効率と保存性の向上を図った新
規な炊飯器の開発を試みたものである。

【０００５】

【発明の構成】

【目的達成の手段】本出願に係る第一の発明たるガス組
成調整機構を具えた炊飯器は、コンプレッサと、このコ
ンプレッサにより圧縮されたガスを異なる組成のガスに
分離するガス分離膜モジュールと、このガス分離膜モジ
ュールにより分離されたガスを炊飯器内の所定の部位に
供給する供給管路と、同じくこのガス分離膜モジュール
により分離されたガスを炊飯器外に排気する排気管路と
を具えてなることを特徴として成るものである。

【０００６】また本出願に係る第二の発明たるガス組成
調整機構を具えた炊飯器は前記要件に加え、前記供給管
路及び排気管路の管路途中には、ガス分離膜モジュール
により分離されたガスの供給方向を適宜選択し、管路の
断続を切り替える弁機構が設けられていることを特徴と
して成るものである。

【０００７】更にまた本出願に係る第三の発明たるガス
組成調整機構を具えた炊飯器は前記要件に加え、前記炊
飯器はガス炊飯器であって供給管路の一つは炊飯器のガ
ス火口近傍に延長され、また供給管路の他の一つは釜内
に接続され、このうちガス火口近傍に延長された供給管
路には、ガス分離膜モジュールにより分離された酸素ガ
スが供給され、一方釜内に接続される供給管路にはガス
分離膜モジュールにより分離された水蒸気、炭酸ガス及
び窒素ガスが供給されることを特徴として成るものであ
る。

【０００８】更にまた本出願に係る第四の発明たるガス
組成調整機構を具えた炊飯器は前記請求項１または２記
載の要件に加え、前記炊飯器は電気炊飯器であって、供
給管路は釜内に接続され、この供給管路には、ガス分離
膜モジュールにより分離された水蒸気、炭酸ガス及び窒
素ガスが供給されることを特徴として成るものである。
そしてこれら各手段をもって前記目的を達成しようとす
るものである。

【０００９】

【発明の作用】コンプレッサにより圧縮されたガスはガ
ス分離膜モジュールに供給され、その圧力に応じた透過
ガスと非透過ガスとに分離される。そして分離されたガ
スは、制御弁によって適宜供給又は排気管路に導かれ、
供給管路先端の吹出口又は、排気管路先端の排気口に至
り、炊飯器の内部雰囲気の置換又は、不要ガスの排気を
行う。

【００１０】また供給管路を炊飯器のガス火口近傍及び
釜内に接続し、ガス火口近傍に至る供給管路には酸素ガ
スを、そして釜内に至る供給管路には水蒸気、炭酸ガス
及び窒素ガスを供給した場合には、ガス火力を増大さ
せ、また釜内に水蒸気を補給し、更には釜内雰囲気を炭
酸ガス及び窒素ガスが富化された雰囲気に置換する。

【００１１】

【実施例】以下図面に基づいて本発明のガス組成調整機
構を具えた炊飯器について具体的に説明する。尚説明に
あたっては、先ず本発明の炊飯器の構造について本発明
の特徴的構成の一つであるガス組成調整機構を中心に説
明し、次いで本発明の炊飯器による炊飯の過程を各種ガ
スの流れと共に説明する。図中符号１に示すものが本発
明のガス組成調整機構を具えた炊飯器であって、本実施
例では一例としてガス炊飯器を使用した。

【００１２】炊飯器の構造としては、図１、２に示すよ
うに略円筒形状の本体２に対し、その上方に上蓋３、そ
の下方にガス台４を設け、本体２の内部には米Ｒと水Ｗ
を入れ、本体２にセットされる脱着自在の釜５、上蓋３
には、その内側に内蓋６、そしてガス台４には、その内
部にガス火口７、その外周面には、操作スイッチ８等を
設けて成る。そして本発明の炊飯器１には、これら炊飯
器に要求される基本的構成の他、本発明の特徴的構成で
あるガス組成調整機構１０及び、このガス組成調整機構
１０により調整された組成ガスを炊飯器内部の所定箇所
に供給する供給管路２０等が設けられる。

【００１３】このうちガス組成調整機構１０は、炊飯器
１の外部から空気Ａをとり入れて、この空気Ａを圧縮し
次工程に圧送するコンプレッサ１１と、このコンプレッ
サ１１により圧送される空気Ａをとり入れて、空気Ａを
組成の異なる他のガスに調整し、分離するガス分離膜モ
ジュール１２とによって構成されている。

【００１４】ガス分離膜モジュール１２は、図４に示す
ような平膜モジュール１２ａと図５に示すようなチュー
ブ式のモジュール１２ｂとに大別される。そしてこれら
のガス分離膜モジュール１２は、図４に示すようにガス
分離膜１３、多孔質支持膜１４、膜補強不織布１５を積
層して構成されるシート素材１６を複数重ね合わせて構
成される。例えば図４に示す平膜モジュール１２ａの場
合には、シート素材１６を平面状に形成し、例えば上下
に互い違い状にシート素材１６を複数枚重ね合わせて成
っている。そしてこのように構成される平膜モジュール
１２ａにコンプレッサ１１により圧縮された空気Ａが供
給されると、図４に示すようにガス分離膜１３を透過す
る透過ガスＢと、透過しない非透過ガスＣとに上下に分
離されるのである。

【００１５】またチューブ式モジュール１２ｂの場合に
は、前記図４に示す平膜モジュール１２ａで使用した平
面状のシート素材１６をスパイラル状に巻いて、これを
チューブ内に収納したものや、図５に示すように、シー
ト素材１６を中空糸状に形成し、このものを多数本、チ
ューブ内に収納したものがある。このうちスパイラル状
に巻いたチューブ式モジュール１２ｂは、実質的には前
記図４に示す平膜モジュール１２ａとその原理を同じく
するので、詳細は省略するが、図５に示す中空糸状にシ
ート素材１６を形成して成るチューブ式モジュール１２
ｂの場合には、チューブ内にとり込まれた空気Ａは、中
空糸状のシート素材１６の側周面から侵入する透過ガス
Ｂと、透過しない非透過ガスＣとに分離されるのであ
る。尚これら平膜モジュール１２ａとチューブ式モジュ
ール１２ｂの選択にあたっては、炊飯器１の大きさ、形
状、内部スペース等を考慮するものであって、例えば図
１、２では平膜モジュール１２ａを、図３ではチューブ
式モジュール１２ｂを配した実施例を示している。

【００１６】そしてこのようなガス分離膜モジュール１
２に使用されるガス分離膜１３は、高分子の薄膜を通過
する分子の透過性の差異を利用して気体中の特定分子を
分離濃縮したり分離除去する膜であって、供給される被
処理ガスたる空気Ａの圧力の変化に応じて種々の組成ガ
スを調整するものである。具体的にはガス分離膜１３は
膜を挟んだガスに圧力差を設けることによって、ガスの
種類により膜透過速度が異なることを利用して特定ガス
の分離が可能な性質を有する膜であって、このものは一
般的には空気中の酸素分子を富化させるための酸素富化
膜として知られている。

【００１７】本実施例に使用したガス分離膜１３は透過
速度がＨ₂ Ｏ＞ＣＯ₂ ＞Ｏ₂ ＞ＣＯ≧Ｎ₂ の特性を有す
るものであり、このような性質を有するものとしては、
一例として旭硝子株式会社製造の「ハイセップ」（登録
商標）がある。因みにこのような特性を有するガス分離
膜１３は図６（ａ）に示すように、このものに比較的高
い圧力をかけた場合には空気Ａを酸素ガスと窒素ガスと
に分離することが可能である。また中程度の圧力では図
６（ｂ）に示すように空気Ａを水蒸気及び炭酸ガスと、
酸素ガス及び窒素ガスとに分離し、低圧力では図６
（ｃ）に示すように空気Ａを水蒸気と他のガス成分とに
分離できる。尚ガス分離膜１３により分離された透過ガ
スＢ及び非透過ガスＣを供給管路２０及び排気管路２１
に導くにあたって別途これら管路の取付部位に吸引また
は送り込み作用をする移送手段として例えばファン、ポ
ンプ等を設けることもできる。

【００１８】そしてこのようにして成るガス組成調整機
構１０に対しては供給管路２０及び排気管路２１が設け
られる。尚これら供給管路２０及び排気管路２１の管路
途中に弁機構３０を設けることも可能であり、このよう
な管路途中に設けられる弁機構３０としては、一例とし
て図７に示すような機構が採用できる。即ち図７に示す
弁機構３０は、制御弁３１、３２、排気弁３３、３４の
計４個の弁より成っていて、ガス分離膜モジュール１２
から延びる供給管路２０、バイパス管路２２及びこれら
の管路から分岐して設けられる排気管路２１に対して設
けられている。因みに排気管路２１は、ガス分離膜１３
により分離されたガスのうち不要のガスを排気するため
のものである。

【００１９】またバイパス管路２２はガス分離膜１３に
対するガス透過速度が遅く、ガス分離膜１３の上流側に
残ったガスを供給管路２０へ導くためのものである。そ
して供給管路２０には排気管路２１との接続部より下流
側に制御弁３１が設けられ、バイパス管路２２には排気
管路２１との接続部より下流側に制御弁３２が設けら
れ、更に排気管路２１には排気弁３３、３４が設けられ
る。

【００２０】因みに図７に示すように制御弁３１及び排
気弁３４は、ガス分離膜１３によって分離されたガスの
うちガス分離膜１３の下流側のガスを供給するときは開
弁状態となり、ガス分離膜１３の上流側のガスを供給す
るときは閉弁状態となる。また制御弁３２及び排気弁３
３は、ガス分離膜１３によって分離されたガスのうちガ
ス分離膜１３の下流側のガスを供給するときは閉弁状態
となり、ガス分離膜１３の上流側のガスを供給するとき
は開弁状態となる。

【００２１】尚、弁機構３０及び各管路の構成は、これ
に限られるものではなく、例えば図２に示すように、ガ
ス分離膜モジュール１２により分離された透過ガスＢと
非透過ガスＣの両方のガスを二系路に分岐する供給管路
２０に導くような構成とすることもできる

【００２２】そして二系路ある供給管路２０の一方の管
路は、本体２内を通って、上蓋３まで延び、一例として
上蓋３の内蓋６の上方に設けた吹出ノズル２５にまで至
っている。そして他方の管路はガス台４におけるガス火
口７の周囲に位置するリングノズル２６に接続されてい
る。尚これら管路のうち、吹出ノズル２５に至る供給管
路２０については、本体２がガス台４に対し脱着自在に
構成されている場合には、図２に示すようにコネクタ２
７を設け、途中で供給管路２０を分断し、コネクタ２７
を接続することにより、管路の連絡を図るように構成す
る。

【００２３】そしてこのようにして成る本発明のガス組
成調整機構を具えた炊飯器１を使用するにあたっては、
通常の炊飯器と同様、先ず所定の分量の米Ｒをとぎ、こ
れを釜５内に入れ、更に米Ｒの量に応じた水Ｗを釜５内
に入れて本体２内に釜５をセットする。そして上蓋３を
閉めて、ガス台４の外周面に設けられる操作スイッチ８
を入れる。

【００２４】そして操作スイッチ８が入ると、ガス火口
７にガスが供給され、図示しない着火装置が作動し点火
が行われる。またこれと同時にガス組成調整機構１０に
おけるコンプレッサ１１も作動し始め、ガス分離膜モジ
ュール１２に圧縮された空気Ａが供給される。そしてガ
ス分離膜モジュール１２に供給された空気Ａはガス分離
膜１３により透過ガスＢと非透過ガスＣとに分離され
る。例えば図６（ａ）に示すように、ガス分離膜１３に
比較的高い圧力をかけたものを採用すれば、透過ガスＢ
として分離される酸素ガスは、リングノズル２６に接続
される供給管路２０に導かれ、ガス火口７に至り、また
非透過ガスＣとして分離される窒素ガスは、吹出ノズル
２５に接続される供給管路２０に導かれ、吹出口３８か
ら本体２内に至るのである。

【００２５】また同様に本体２内に水蒸気、炭酸ガスを
供給したい場合には、図６（ｂ）に従い、本体２内に水
蒸気のみを供給したい場合には図６（ｃ）に従ってガス
分離膜１３にかける圧力調整を行う。尚この際同時に分
離される他の組成のガスが不要であれば、適宜弁機構３
０を作動させ、排気管路２１を経て排気口３９から外部
に排気すればよい。

【００２６】そして所定の炊飯プログラムが終了すると
ガス火口７から出ていた火は消され、釜５内は蒸らし状
態となる。そして炊飯器１に更に保温機能がある場合に
は、炊飯終了と同時に電子回路が作動し釜５内の炊きあ
がった飯を一定の温度でたもつのである。

【００２７】以上が本発明のガス分離膜モジュールを具
えた炊飯器１の基本的実施例であるが、更に本発明の炊
飯器１には以下のような機能を持たせることも可能であ
る。例えば前記実施例の場合には、ガス炊飯器を例に採
って説明したが、電気炊飯器の場合にも当然適用でき
る。但し電気炊飯器の場合には前記実施例のようにガス
火口７に酸素ガスを供給し、燃焼効率を向上させるとい
うことはあり得ないから、例えば酸素ガスの濃度変化を
検知できるセンサを別途設け、酸素ガスの濃度変化に応
じて、電熱板に伝わる熱量を調整するという機能を持た
せる必要がある。

【００２８】また、ガス分離膜１３により分離される組
成ガスのガス濃度を高めたい場合には、吹出ノズル２５
及びリングノズル２６より全てのガスを流出させてしま
わないで、別途設ける循環管路を利用してガス分離膜モ
ジュール１２の投入側にこの管路を接続し、流出しない
残余のガスを利用してガス濃度を高めるようにすること
もできる。また吹出ノズル２５から釜５内に流出した組
成ガスを吸引してこれをガス分離膜モジュール１２の投
入側に送り、循環濃縮するようにしてもよい。

【００２９】また弁機構３０を構成する制御弁３１、３
２と排気弁３３、３４は、ガス火口７近傍に別途設ける
温度センサや釜内の炭酸ガスは窒素ガス濃度を検知する
センサ及び釜内の湿度を検知する湿度センサを本体２内
に設けておき、これらセンサと連動して、弁の開閉を行
うようにすることもできる。

【００３０】更にガス分離膜１３にかける圧力も、炊飯
プログラムや実際の炊飯状態に応じ適宜切替え、供給管
路２０に供給するガスの種類を、例えば炊き始め、炊き
込み、炊き上がり、保温の各状態によって異ならせるよ
うにすることも可能であるし、また弁機構３０を取り除
き、コンプレッサ１１の圧力を一定にして、供給管路２
０及び排気管路２１の管経路を固定し、予め設定される
一種類のガス分離のみを行う単機能タイプの炊飯器１と
することも可能である。

【００３１】またガス組成調整機構１０におけるコンプ
レッサ１１の吸引口３６やガス分離膜モジュール１２の
供給口３７の前段等に適宜フィルタを設けこれによりガ
ス分離膜１３に至る前段において、ゴミ、チリ等の異物
の侵入を事前に防止するようにすることもできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上述べたような構成を有する
ものであって、以下のような効果を発揮する。即ち本発
明の炊飯器１においては、ガス分離膜１３を主要部材と
するガス組成調整機構１０が設けられているから、炊飯
器１の外部の空気Ａを利用して、ガス組成の異なる複数
のガスに分離でき、これにより本体２内の雰囲気を置換
でき、また不要ガスは外部に排気することで、炊飯効率
の向上に寄与でき、また炊き上がった飯の保存性及び保
存状態の向上にも寄与できる。

【００３３】またガス火口７近傍に酸素ガスを供給でき
る供給管路２０を設けた場合には、酸素ガスの供給量を
増減することで火力調整が図れ、また燃料消費量の削減
にも寄与でき、更に酸素ガスの供給を停止することで非
常時の消火にも役立つ。そして、釜５内に水蒸気及び窒
素ガス、炭酸ガスを供給できる供給管路２０を設けた場
合には、保温時のこげ、こびりを防止でき、また保存性
を向上させ、臭いの発生等も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス組成調整機構を具えた炊飯器を本
体とガス台とに分離して示す透視斜視図である。

【図２】同上側面図である。

【図３】同上チューブ式モジュールを適用したガス台部
分を示す透視斜視図である。

【図４】平膜モジュールの積層状態を示す分解斜視図で
ある。

【図５】チューブ式モジュールの構造を示す一部拡大縦
断側面図である。

【図６】ガス分離膜にかかるガス圧力の大小により分離
されるガス組成が変化することを骨格的に示す説明図で
ある。

【図７】弁機構の作動によって、分離された組成ガスの
流れが変化する状態を示す骨格的説明図である。

【符号の説明】

１ 炊飯器 ２ 本体 ３ 上蓋 ４ ガス台 ５ 釜 ６ 内蓋 ７ ガス火口 ８ 操作スイッチ １０ ガス組成調整機構 １１ コンプレッサ １２ ガス分離膜モジュール １２ａ 平膜モジュール １２ｂ チューブ式モジュール １３ ガス分離膜 １４ 多孔質支持膜 １５ 膜補強不織布 １６ シート素材 ２０ 供給管路 ２１ 排気管路 ２２ バイパス管路 ２５ 吹出ノズル ２６ リングノズル ２７ コネクタ ３０ 弁機構 ３１ 制御弁 ３２ 制御弁 ３３ 排気弁 ３４ 排気弁 ３６ 吸引口 ３７ 供給口 ３８ 吹出口 ３９ 排気口 Ａ 空気 Ｂ 透過ガス Ｃ 非透過ガス Ｒ 米 Ｗ 水

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサと、このコンプレッサによ
   り圧縮されたガスを異なる組成のガスに分離するガス分
   離膜モジュールと、このガス分離膜モジュールにより分
   離されたガスを炊飯器内の所定の部位に供給する供給管
   路と、同じくこのガス分離膜モジュールにより分離され
   たガスを炊飯器外に排気する排気管路とを具えてなるこ
   とを特徴とするガス組成調整機構を具えた炊飯器。
2. 【請求項２】 前記供給管路及び排気管路の管路途中に
   は、ガス分離膜モジュールにより分離されたガスの供給
   方向を適宜選択し、管路の断続を切り替える弁機構が設
   けられていることを特徴とする請求項１記載のガス組成
   調整機構を具えた炊飯器。
3. 【請求項３】 前記炊飯器はガス炊飯器であって、供給
   管路の一つは炊飯器のガス火口近傍に延長され、また供
   給管路の他の一つは釜内に接続され、このうちガス火口
   近傍に延長された供給管路には、ガス分離膜モジュール
   により分離された酸素ガスが供給され、一方釜内に接続
   される供給管路にはガス分離膜モジュールにより分離さ
   れた水蒸気、炭酸ガス及び窒素ガスが供給されることを
   特徴とする請求項１又は２記載のガス組成調整機構を具
   えた炊飯器。
4. 【請求項４】 前記炊飯器は電気炊飯器であって、供給
   管路は釜内に接続され、この供給管路には、ガス分離膜
   モジュールにより分離された水蒸気、炭酸ガス及び窒素
   ガスが供給されることを特徴とする請求項１又は２記載
   のガス組成調整機構を具えた炊飯器。