JP4372801B2 - 電磁誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、炊飯米を一定温度に保持する保温機能を備えた炊飯器、特に電磁誘導により内釜を加熱する電磁誘導加熱調理器に関する。

近年の電気炊飯器は、消費電力を低減するため、真空断熱材を筺体内部に配置して放熱量を低減した機種や、内釜の上部や胴周りに配置される加熱源を、ヒータ加熱方式から高効率な誘導加熱方式に変更した機種が開発され、既に多種のものが市場に出回っている。上記したようにハードウェアの改良で消費電力を低減する方式に加え、ソフトウェアのみにより消費電力が小さくなるよう通電制御する省エネ用保温モードを備えた電気炊飯器が既に提案されている（特許文献１及び２参照）。

特開２００６−２７１６６６号公報（第５−７頁、図４、図５） 特開２００６−１３６３６８号公報（第３−４頁、図２）

上記特許文献１の炊飯器においては、ソフトウェアのみの改良で一定の省エネ効果が得られるものの、一定時間経過後に保温動作が完全に停止してしまうため、使用者の利便性が低下する問題があった。
また、上記特許文献２の炊飯器においては、保温動作有り無しの選択のみを可能としているため、特許文献１と同様に一定の省エネ効果が得られるものの使用者の利便性が低下する問題があった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、電磁加熱調理器の省エネ保温モードにおいて、保温動作を継続しつつ消費電力を低減することを目的としている。

本発明に係る電磁誘導加熱調理器は、内釜収納部と、前記内釜収納部に着脱自在に収納される内釜と、前記内釜収納部の開口部を開閉自在に覆う蓋体を有する本体と、前記内釜を電磁誘導により発熱させる誘導加熱手段と、前記内釜の胴外周部に設けられ前記内釜を加熱する内釜胴加熱手段と、前記蓋体の上部に設けられ前記内釜を加熱する内釜上部加熱手段と、前記内釜の温度を検知する内釜温度検知部と、前記内釜温度検知部の検知信号に応じて各加熱手段を通電制御する制御部と、調理メニューの選択を行う操作部とを備え、炊飯終了後、前記誘導加熱手段、前記内釜胴加熱手段、及び前記内釜上部加熱手段の各加熱手段の入力を制御して前記内釜を予め設定された保温設定値で保持する保温工程を有する電磁誘導加熱調理器において、
前記制御部は、炊飯終了後から保温工程に移行する際に、前記誘導加熱手段、前記内釜胴加熱手段、及び前記内釜上部加熱手段の各加熱手段への通電量を低減して前記内釜の温度を下げると共に、
前記内釜の温度が所定温度になった後、前記内釜胴加熱手段もしくは前記内釜上部加熱手段のうち少なくとも一方の加熱手段への通電を一定期間停止することを特徴とする。

本発明によれば、保温工程において内釜胴加熱手段もしくは内釜上部加熱手段への通電を行わず、高い加熱効率を有する誘導加熱手段のみで保温制御を行う期間を設けたため、従来の保温制御と比較して消費電力を低減することが可能である。また、ハードウェアの改良が不要なうえ、コストアップ無しで実現することが可能である。

以下、本発明に係る電磁誘導加熱調理器の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電磁誘導加熱調理器の構造を示す断面図である。また、図２は電磁誘導加熱調理器の駆動回路の構成図であり、図３は電磁誘導加熱調理器の操作／表示部の詳細を示す図である。

この電磁誘導加熱調理器は、本体１と、本体１に内装固着された容器カバー２と、容器カバー２に着脱自在に収納される鍋状調理器（内釜）５とを備えている。内釜５はＳＵＳ４３０等の磁性材料で形成されている。

容器カバー２にはその外壁部に、加熱手段として、電磁誘導加熱用の加熱コイル３が設けられている。この加熱コイル３は、容器カバー２の外底部に設けられた第１加熱コイル３ａと、外底部コーナー部に設けられた第２加熱コイル３ｂとから構成されており、各々の加熱コイル３ａ、３ｂはスパイラル状に旋回され直列に接続され、高周波電流が供給されるようになっている。また、容器カバー２の底面中央部には孔が貫通して設けられ、その筒状部内には圧縮バネ４ａにより下方から支持された温度センサ４が収容され、温度センサ４の収納ケース上端面を内釜５の底面中央部に接触させて内釜５の温度を検出するようになっている。

内釜５は、フランジ部が容器カバー２の上方フランジ部に例えば３箇所凸部で形成された支持部材６で支持され、容器カバー２との間に所定の間隙を介して保持される。さらに、本体１の上方開口部を開閉するための外蓋９が本体１と図示しないヒンジによりヒンジ結合されており、外蓋９内には内釜５の上方開口部を密閉するための内蓋７が係止用突起１０で着脱自在に保持されている。そして、この内蓋７の外周縁部に設けられた環状の溝部内にシール材である蓋パッキン８が装着され、この蓋パッキン８が内釜５のフランジ部に密接することにより内釜５を内蓋７で密閉する構成となっている。

また、外蓋９および内蓋７を貫通して蒸気口部材１１が設けられている。蒸気口部材１１は内部が空洞に形成されており、内釜５内に対向する内側部分には蒸気逃がし弁１１ａが設けられ、外側部分には蒸気口１１ｂが設けられている。なお、図１において、１２は外蓋９の一部に設けられた操作／表示部であり、図３に示すようにメニューの選択ボタンや炊飯開始ボタン等からなる操作部と、時刻や調理状態を液晶パネルに表示する表示部とで構成される。

内釜５の側面外周部には内釜側面部を加熱する胴ヒータ（内釜胴加熱手段）１３が設けられている。また、内蓋７の内部に配置され、内釜上面を加熱する蓋ヒータ（内釜上部加熱手段）１４が設けられている。さらに、回路基板１５上には、図２に示すように制御部１６及び電源部１７が構成されている。電源部１７は、加熱コイル３に数十キロヘルツの高周波電流を供給するインバータ回路、及び胴ヒータ１３及び蓋ヒータ１４に商用電流を供給するリレー回路等で構成されている。制御部１６は、例えばマイコンで構成されており、内釜温度検知部である温度センサ４の検知信号に基づき、予め記憶した各メニューの温度シーケンスと一致するよう電源部１７を通電制御する。

次に、本実施の形態１による電磁誘導加熱調理器の動作について説明する。始めに所定量の米を内釜５内に入れ、米量に応じた水を入れる。その後、内釜５を容器カバー２に設置して外蓋９を閉めると、内蓋７の蓋パッキン８が内釜５のフランジ部に圧接されて密閉シールされる。図３に示す操作／表示部のメニューボタン1２ａの操作により炊飯メニュー１２ｃ及び保温メニュー１２ｄからそれぞれ一つを選択した後、炊飯ボタン１２ｂを操作すると炊飯調理が開始される。図２に示す制御部１６には、メニュー毎に調理時間とその時々の内釜温度が炊飯シーケンスとして記憶されており、この炊飯シーケンスに沿うように電源部１７と、加熱コイル３、胴ヒータ１３、及び蓋ヒータ１４への通電を制御することにより、内釜５内の米の温度を制御する。

炊飯調理開始前に、図３のメニューボタン１２ａの操作により、炊飯メニュー１２ｃ及び保温メニュー１２ｄのうちからそれぞれ一つずつ調理メニューの選択を行う。通常最も頻繁に使用する調理モードである、白米炊飯メニュー及び通常保温メニューを選択した場合について説明する。
図４は、白米炊飯−通常保温メニュー時の炊飯シーケンスである。図４のｔ０において炊飯が開始されると、制御部１６は温度センサ４を介して内釜５の温度が図４の実線で示す炊飯シーケンスに沿うように、電源部１７を通電制御する。炊飯の工程は、予熱工程、炊き上げ工程、蒸らし工程と炊飯終了後の保温工程に大別される。ｔ０からｔａの予熱工程が終了すると炊き上げ工程に移行する。炊き上げ工程では内釜５内の水分が沸騰状態となっており、蒸気が蒸気口部材１１を通して噴出する。内釜５の内部に米に吸収されていない余剰の水がある状態では、内釜５の温度は１００℃以上に上昇せずほぼ一定となっている。しかし、余剰水分が蒸発しきるとドライアップと呼ばれる状態となり、内釜５の温度が１００℃以上に上昇し始める。図４のｔｂにおいて、予め設定された白米炊飯用のドライアップ温度１２０℃に到達すると、制御部１６は内釜５内の余剰水分が蒸発したものと判定して、ｔｂからｔｃ期間の蒸らし工程へと移行する。蒸らし工程では、電源部１７の通電量を低減することで内釜５への加熱量を低減し、炊飯米の蒸らし処理を行う。蒸らし工程に移行すると、予め定められた一定時間蒸らし処理を行い、図４のｔｃに到達すると蒸らし工程が終了し保温工程へと移行する。

図５は、通常保温メニューの保温工程の内釜温度と各加熱手段の出力電力の関係を示す図である。図５のｔｃにおいて白米炊飯調理が終了すると、炊飯米を一定温度に保持する保温工程に移行する。炊飯終了直後の内釜５の温度は、図５の（ａ）に示すように９５℃程度の温度となっており、保温工程における保温設定値７２℃よりも高い状態となっている。制御部１６は温度センサ４を介して内釜５の温度を検知し、電源部１７を介して各加熱手段（加熱コイル３、胴ヒータ１３、蓋ヒータ１４）への通電を制御する。図５に示すように、各加熱手段は例えば、（ｂ）胴ヒータ１３：３０Ｗ、（ｃ）蓋ヒータ１４：３０Ｗ、（ｄ）誘導加熱コイル３：４００Ｗでオンオフ制御される。制御部１６はこれら３種類の加熱手段をそれぞれ通電制御することで、内釜５の温度を制御部１６に予め記憶された保温設定値７２℃で保持する。
図６は市販の電気炊飯器で計測した保温工程における各加熱手段の加熱効率を示す図である。（ｄ）誘導加熱コイルによる加熱効率と比較して、（ｂ）蓋ヒータ、及び（ｃ）胴ヒータの加熱効率は２０％から４０％程度低い。しかしながら、保温工程では炊飯米の焦げ付き防止や、胴・蓋部分に付着する露を蒸発させる目的から、主に胴ヒータ１３及び蓋ヒータ１４により内釜５が加熱される。また、保温工程は、使用者による操作部１２の保温停止スイッチの操作が行われるまで継続される。以上が、白米炊飯−通常保温メニュー時の動作である。

続いて、炊飯メニュー１２ｃで白米、保温メニュー１２ｄで省エネ１を選択した場合の炊飯シーケンスについて説明する。図７は、省エネ１保温メニューにおける保温工程の内釜温度と各加熱手段の出力電力の関係を示す図である。省エネ１保温メニューでは、通常保温メニューと異なり、図７の（ａ）に示す省エネ保温制御開始温度Ｔｈ１が設定されている。前記の動作と同様にｔｃにおいて保温工程に移行すると、通常保温モードと同様に図７の（ｂ）〜（ｄ）に示すように全ての加熱手段を用いた保温制御が開始される。炊飯直後の内釜５の温度は９５℃程度となっているものの、制御部１６の温度調節制御により保温設定値７２℃となるよう徐々に低下していく。内釜５の温度が保温設定値７２℃以上の場合であっても、胴ヒータ１３及び蓋ヒータ１４は露付き防止のため、断続的に通電制御されている。内釜温度が図７のｔｅにおいてＴｈ１：８０℃以下に低下したことを温度センサ４が検知すると、制御部１６は胴ヒータ１３及び蓋ヒータ１４への通電を停止し、加熱コイル３の通電のみで内釜５を加熱する省エネ保温制御へ移行する。図６に示すように、（ｄ）加熱コイル３による加熱効率は（ｂ）蓋ヒータ１３及び（ｃ）胴ヒータ１４と比較して２０％から４０％高いことから、加熱コイル３のみの加熱制御とすることで大幅に電力ロスが低減される。また、炊飯直後の内釜温度９５℃と比較して、十分に温度が低下してから省エネ保温制御に移行することにより、炊飯米から発生する蒸気量が低下していることから、内釜５の蓋部分や胴部分への露付きも抑制される。誘導加熱コイル３は制御部１６により、数秒程度の通電と数十秒程度の休止期間を繰り返して通電制御することで炊飯米の焦げ付きを防止しつつ、内釜５は保温温度設定値７２℃近傍で一定制御される。

図８は各保温メニューと省エネ保温制御に関する設定値の関係を示す図である。省エネ１保温メニューが選択された場合、前記の通りＴｈ１は８０℃に設定される。同様に、省エネ２保温メニュー、及び省エネ３保温メニューが選択された場合、Ｔｈ１はそれぞれ、８５℃、９０℃に設定され、省エネ保温制御への移行時間が早い程、省エネ量が大きくなる。

以上の構成により、保温工程で胴ヒータ及び蓋ヒータの通電をゼロにする制御期間を設けたことにより、加熱効率が向上するため消費電力を低減することができる。また、十分に温度が低下した後、省エネ保温制御へ移行するため、蓋や胴部分への露付を抑制することができる。また、複数の保温メニューを備えたことにより、使用者の好みに即した保温状態とすることができる。なお、本実施の形態では、蓋ヒータ及び胴ヒータ共に通電量をゼロとしたが、どちらか一方のみへの通電をゼロとする構成としても良い。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る誘導加熱調理器を説明する。図９は、本実施の形態２に係る内釜温度と各加熱手段の出力電力の関係を示す図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１と異なる点は、保温工程に省エネ保温制御開始時間ｔｈ２を設けた点であり、実施の形態１と同一の点については説明及び図示を省略する。

実施の形態１と同様に、白米炊飯−通常保温メニューを選択した場合は図５の実線で示す白米メニュー用の炊飯シーケンスに従い調理が行われ、炊飯終了後に図６に示す保温シーケンスにより保温制御が行われる。一方、図３に示す操作部１２で省エネ保温メニューのいずれかが選択され、白米炊飯が終了すると、実施の形態１と同様に保温工程へと移行する。

図３の炊飯メニュー１２ｃで白米、保温メニュー１２ｄで省エネ１を選択した場合の動作について説明をする。省エネ１保温メニューでは、通常保温メニューと異なり、図７の（ａ）に示す省エネ保温制御開始時間ｔｈ２が設定されている。前記の動作と同様にｔｃにおいて保温工程に移行すると、通常保温モードと同様に図７の（ｂ）〜（ｄ）に示すように全ての加熱手段を用いた保温制御が開始される。炊飯直後の内釜５の温度は９５℃程度となっているものの、制御部１６の温度調節制御により保温設定値７２℃となるよう徐々に低下していく。内釜５の温度が保温設定値７２℃以上の場合であっても、胴ヒータ１３及び蓋ヒータ１４は露付き防止のため、断続的に通電制御されている。制御部１６は、図９のｔｃで示す保温開始からｔｈ２：３時間経過すると、胴ヒータ１３及び蓋ヒータ１４への通電を停止し、加熱コイル３の通電のみで内釜５を加熱する省エネ保温制御へ移行する。図６に示すように、（ｄ）加熱コイル３による加熱効率は（ｂ）蓋ヒータ１３及び（ｃ）胴ヒータ１４と比較して２０％から４０％高いことから、加熱コイル３のみの加熱制御とすることで大幅に電力ロスが低減される。また、炊飯直後の内釜温度９５℃と比較して、十分に温度が低下してから省エネ保温制御に移行することにより、炊飯米から発生する蒸気量が低下していることから、内釜５の蓋部分や胴部分への露付きも抑制される。加熱コイル３は制御部１６により、数秒程度の通電と数十秒程度の休止期間を繰り返して通電制御することで炊飯米の焦げ付きを防止しつつ、内釜５は保温温度設定値７２℃近傍で一定制御される。

図８に示すように、省エネ１保温メニューが選択された場合、前記の通りｔｈ２は３時間に設定される。同様に、省エネ２保温メニュー、及び省エネ３保温メニューが選択された場合、ｔｈ２はそれぞれ、２時間、１時間に設定され、省エネ保温制御への移行時間が早い程、省エネ量が大きくなる。

以上の構成により、保温工程で胴ヒータ及び蓋ヒータの通電をゼロにする制御期間を設けたことにより、加熱効率が向上するため消費電力を低減することができる。また、十分に温度が低下した後、省エネ保温制御へ移行するため、蓋や胴部分への露付を抑制することができる。また、複数の保温メニューを備えたことにより、使用者の好みに即した保温状態とすることができる。なお、本実施の形態では、蓋ヒータ及び胴ヒータ共に通電量をゼロとしたが、どちらか一方のみへの通電をゼロとする構成としても良い。

実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る電磁誘導加熱調理器について説明する。実施の形態３において、実施形態１または２と異なる点は、内釜５を構成する材料であり、実施の形態１または２と同一の点については説明及び図示を省略する。

実施の形態３において、内釜５は、熱伝導が良好な炭素９５％〜１００％の焼結体を基材として構成し、内側にはフッ素コーティング等が施してある。図１０は、ＳＵＳ４３０と炭の浸透深さと周波数の関係を示す図である。一般的な誘導加熱調理器の内釜は金属製材料で構成され、例えばＳＵＳ４３０が使用される。ＳＵＳ４３０等の磁性材料と異なり、非磁性材料の炭は透磁率が１であるため、浸透深さがＳＵＳ４３０と比較して５０〜６０倍程度大きい。
図１１は、金属製内釜と炭製内釜の渦電流による発熱状況を示す図である。図１１に示すように、加熱コイルから発生する磁束は、ＳＵＳ４３０と比較して炭の方が深い部位まで浸透する。炭の周波数２０ｋＨｚにおける浸透深さは１１．３ｍｍであることから、内釜の厚みが１０ｍｍである場合、図１１（ｂ）で示すように浸透深さの方が内釜厚みよりも大きくなるため、一部の磁束は漏洩磁束として内釜の底面を通り抜けることとなる。
図１２は電磁誘導加熱調理器の炭製内釜の発熱状況を示す図である。図１２に示すように、内釜の内面に漏洩した磁束は、内釜の側面部を誘導加熱することとなる。実施の形態１及び２と同様に、保温工程において省エネ保温制御に移行し、胴ヒータ５による加熱がゼロとなった後も、漏洩磁束により内釜５の側面部を誘導加熱する。

以上の構成により、釜の主材料を非磁性の炭で構成したことにより、従来の金属を主材料とする内釜と比較して、内釜５を全面にわたり誘導加熱されるため、省エネ保温制御において胴ヒータによる加熱が無くとも、内釜５の側面部を加熱することができるため、側面部に付着する露を蒸発させることができると共に、消費電力の低減を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る電磁誘導加熱調理器の構造を示す断面図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の駆動回路の構成図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の操作／表示部の細部を示す図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の白米炊飯−通常保温メニュー時の炊飯シーケンスを示す図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の通常保温メニューにおける保温工程の内釜温度と各加熱手段の出力電力の関係を示す図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の保温工程における各加熱源の加熱効率を示す図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の省エネ１保温メニューにおける保温工程の内釜温度と各加熱手段の出力電力の関係を示す図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の各保温メニューと省エネ保温制御に関する設定値の関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る電磁誘導加熱調理器の省エネ１保温メニューにおける保温工程の内釜温度と各加熱手段の出力電力の関係を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る電磁誘導加熱調理器のＳＵＳ４３０と炭の浸透深さと周波数の関係を示す図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の金属製内釜と炭製内釜の誘導加熱による発熱状況を示す図である。 図１の電磁誘導加熱調理器の炭製内釜の誘導加熱による発熱状況を示す図である。

符号の説明

１ 本体、２ 容器カバー、３ 加熱コイル、４ 温度センサ、４ａ 圧縮ばね、５ 内釜、６ 支持部材、７ 内蓋、８ 蓋パッキン、９ 外蓋、１０ 係止材、１１ 上記口、１２ 操作／表示部、１２ａ メニューボタン、１２ｂ 炊飯ボタン、１２ｃ 炊飯メニュー、１２ｄ 保温メニュー、１３ 胴ヒータ、１４ 蓋ヒータ、１５ 回路基板、１６ 制御部、１７ 電源部。

Claims (7)

1. 内釜収納部と、前記内釜収納部に着脱自在に収納される内釜と、前記内釜収納部の開口部を開閉自在に覆う蓋体を有する本体と、前記内釜を電磁誘導により発熱させる誘導加熱手段と、前記内釜の胴外周部に設けられ前記内釜を加熱する内釜胴加熱手段と、前記蓋体の上部に設けられ前記内釜を加熱する内釜上部加熱手段と、前記内釜の温度を検知する内釜温度検知部と、前記内釜温度検知部の検知信号に応じて各加熱手段を通電制御する制御部と、調理メニューの選択を行う操作部とを備え、炊飯終了後、前記誘導加熱手段、前記内釜胴加熱手段、及び前記内釜上部加熱手段の各加熱手段の入力を制御して前記内釜を予め設定された保温設定値で保持する保温工程を有する電磁誘導加熱調理器において、
   前記制御部は、炊飯終了後から保温工程に移行する際に、前記誘導加熱手段、前記内釜胴加熱手段、及び前記内釜上部加熱手段の各加熱手段への通電量を低減して前記内釜の温度を下げると共に、
   前記内釜の温度が所定温度になった後、前記内釜胴加熱手段もしくは前記内釜上部加熱手段のうち少なくとも一方の加熱手段への通電を一定期間停止することを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
2. 前記所定温度は、８０℃以上の温度であることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱調理器。
3. 前記所定温度は、前記操作部の操作により変更可能なことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁誘導加熱調理器。
4. 内釜収納部と、前記内釜収納部に着脱自在に収納される内釜と、前記内釜収納部の開口部を開閉自在に覆う蓋体を有する本体と、前記内釜を電磁誘導により発熱させる誘導加熱手段と、前記内釜の胴外周部に設けられ前記内釜を加熱する内釜胴加熱手段と、前記蓋体の上部に設けられ前記内釜を加熱する内釜上部加熱手段と、前記内釜の温度を検知する内釜温度検知部と、前記内釜温度検知部の検知信号に応じて各加熱手段を通電制御する制御部と、調理メニューの選択を行う操作部とを備え、炊飯終了後、前記誘導加熱手段、前記内釜胴加熱手段、及び前記内釜上部加熱手段の各加熱手段の入力を制御して前記内釜を予め設定された保温設定値で保持する保温工程を有する電磁誘導加熱調理器において、
   前記制御部は、炊飯終了後から保温工程に移行する際に、前記誘導加熱手段、前記内釜胴加熱手段、及び前記内釜上部加熱手段の各加熱手段への通電量を低減して前記内釜の温度を下げると共に、
   炊飯終了後、所定時間経過した後に、前記内釜胴加熱手段もしくは前記内釜上部加熱手段のうち少なくとも一方の加熱手段への通電を一定期間停止することを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
5. 前記所定時間は、１時間以上の時間であることを特徴とする請求項４に記載の電磁誘導加熱調理器。
6. 前記所定時間は、前記操作部の操作により変更可能なことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電磁誘導加熱調理器。
7. 前記内釜は、炭素９５％〜１００％の焼結体を基材として構成したことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。

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