JP4503528B2 - 調理用鍋及びその鍋を備えた炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は調理用鍋及びその鍋を備えた炊飯器に係り、特にカーボンの粉粒物を凝結して成形した調理用鍋に関連する。

炊飯器は生活必需品であり、家電製品の中でも主要な製品となっている。この炊飯器は米を炊くという機能を備えているが、製品としての差別化を図るために、米をおいしく炊く技術について工夫がなされている。この炊飯器の内鍋をカーボン素材により形成すると、カーボンの性質に由来する遠赤外線放射機能などが付与されるので、米をよりおいしく炊くことができ、これによって製品の差別化を図ることができる。しかしながら、炊飯器の内鍋の構造は、上面が開口する円筒形状で、開口する端部の外周には外方向に突き出たフランジが形成されている。このフランジは、側面から突出しているため物にぶつかり易く、また、ぶつかったときにフランジに力が集中し易いため、強度が弱く割れ易い。

このため、鍋の外側面上部にフランジ状の取手部を形成し、取手部の付根部を厚肉にして、取手部の強度を高めている炊飯器があった（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２２８９１７号公報(第５頁、図２)

しかしながら、特許文献１記載の炊飯器では、フランジ状の取手部の屈曲部、すなわち胴体部から外周側に突き出た取手部に至る間に位置する曲げ部に関しては補強がなかった。この部分は構造上最も強度が弱いため、過大な力が加わったときに、その屈曲部が折れてしまうおそれがある。また、通常の電磁誘導加熱式の炊飯器の内鍋は、金属を多層構造としたクラッド材をプレスすることで製造されるため、一部分を厚肉化するのは困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、落下等により衝撃を受けた場合でもフランジが壊れにくくなるように、フランジ部の破壊強度を高めた調理用鍋を得ること、及びその調理用鍋を備えた炊飯器を提供することを目的とする。

本発明に係る調理用鍋は、カーボンの粉粒物を凝結してなる鍋胴体と鍋底とを備え、前記鍋胴体の上端部分に該鍋胴体から屈曲して外側に延在したフランジを備え、該フランジの屈曲部の厚みを、前記屈曲部の前後に位置する該フランジの先端部及び前記鍋胴体の厚みより大きくし、前記フランジの屈曲部の鍋外周側及び鍋内周側を円弧状に構成し、前記鍋外周側の円弧半径を鍋内周側の円弧半径より大きくし、前記鍋内周側の円弧半径の中心と、前記鍋外周側の円弧半径の中心とを結ぶ線上の、前記鍋内周側と鍋外周側間の厚みが、屈曲部において最も厚くなるようにし、前記屈曲部の鍋内周側の円弧半径を２ｍｍ以上とし、さらに、前記鍋底の中央部付近をその周辺部よりも肉厚にし、その肉厚部分は、炊飯器に収納されたときに、炊飯器の底部に設けられた加熱コイルの少なくとも一部を覆うように形成されているものである。
本発明に係る炊飯器は、上記調理用鍋を着脱自在に収容する炊飯器であって、収容された前記調理用鍋の外側底面に対向させて電磁誘導体を配設し、該電磁誘導体が発生する渦電流によって前記調理用鍋を加熱するようにしたものである。

本発明に係る調理用鍋は、フランジの屈曲部の厚みを、該屈曲部の前後に位置するフランジの先端部及び鍋胴体の厚みより大きくしたので、フランジの屈曲部の強度が向上し、鍋が衝撃を受けた場合でもフランジが壊れにくい。また、本発明に係る調理用鍋は、カーボンの粉粒物を凝結したものを切削加工して、あるいは射出成型を施すことにより成型できるので、クラッド材では困難であるフランジの屈曲部の厚肉化が容易であり、寸法の自由度も大きい。
本発明に係る調理用鍋を備えた炊飯器は、その鍋が衝撃を受けた場合でもフランジ部が壊れにくく、従って調理用鍋を含む炊飯器全体の美観が損なわれるのを防止できる。

実施の形態．
図１は本発明の一実施の形態に係る炊飯器の縦断面図、図２は図１の炊飯器の駆動回路を示す説明図、図３は図１の内鍋を拡大した縦断面図、図４は図３のフランジ部を拡大した断面図である。図１に示すように、炊飯器の本体１には上部が開口された容器カバー２が取り付けられており、容器カバー２の外壁部には電磁誘導加熱用の加熱コイル３が設けられている。加熱コイル３は、容器カバー２の底部に設けられた第一加熱コイル３ａと、コーナー部に設けられた第二加熱コイル３ｂからなり、各々の加熱コイル３ａ，３ｂはスパイラル状に直列接続され、これらに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の底部中央には孔２ａが形成され、この孔２ａには温度センサ４が貫通し、圧縮バネ４ａによって下方から押圧支持されている。

容器カバー２には鍋胴体５ａを有した内鍋５が着脱自在に収容されており、加熱コイル３からの誘導電流を受けて発熱するようになっている。鍋胴体５ａの上端部分には鍋胴体５ａから屈曲して外側に延在したフランジ１３を備え、フランジ１３の屈曲部１３ｃの厚みを、屈曲部１３ｃの前後に位置するフランジの先端部１３ｂ及び鍋胴体５ａの厚みより大きくしている。
容器カバー２の上部には内鍋５のフランジ１３を支持する支持部材６が設けられており、支持部材６に内鍋５のフランジ部１３が係止されるようになっている。内鍋５は開閉自在の内蓋７で覆われており、内蓋７はその周縁部に配置されたシール材である蓋パッキン８により、内鍋５のフランジ１３との密閉性を確保するようにしてある。外蓋９は内蓋７を覆っており、これらの間は係止材１０によって連結されて本体１に開閉自在に係止されている。内蓋７と外蓋９にはこれらを貫通して蒸気口１１が設けられており、蒸気口１１は内部弁１１ａと外部弁１１ｂによって構成されている。なお、外蓋９の一部には操作表示部１２が設けられている。

図２に示すように、加熱コイル３には高周波電流を供給するインバータ部２０が接続され、インバータ部２０は制御部・操作部２１によって駆動制御されるようになっている。

次に、上記内鍋５について詳述する。内鍋５はコークスの粉粒物を主体とするカーボン原料を焼結処理して凝結体としたものである。ここでは図３に示すように、内鍋５の底面を、底面中央部が周辺部より厚い凸形状に形成している。これにより、均一な加熱を行うための適正な位置に誘導加熱コイルを配設できない状況にあっても、内鍋５の中央部分の温度を外周部の温度よりも高温状態となるようにして、具材（被調理物）の対流を十分に行うことができるようにしてある。また、調理面に相当する内面にはフッ素樹脂を塗装して、接着性に優れた内部表面を形成している。

内鍋５は、それを構成している鍋胴体５ａの上端部分に、鍋胴体５ａから屈曲して外側に延在したフランジ１３を備える。炊飯器の内鍋５にフランジ１３を設けるのは、炊飯器に内鍋５を設置する際、容器カバー２の上部に位置する支持部材６に内鍋５のフランジ部１３を支持させることにより内鍋５を固定すること、および内鍋５を持ち運んだり、水捨て、清掃、炊飯器への設置などの作業を行う際に、フランジ１３を把持することによって持ち運び等の作業を行うことができるようにするためである。

フランジ１３は内鍋５の上端部に位置し、ラウンド形状をしている鍋胴体５ａに対し外周側に突出しているため、落下時や、茶碗などの落下物がある場合に衝撃を受けやすく、特にその屈曲部１３ｃは他の部分よりも強度が弱くなりがちである。そのためここでは、フランジ１３の屈曲部１３ｃの強度を向上させるべく、屈曲部１３ｃをその前後部分の肉厚より厚くしている。

すなわち、図４に示すように、フランジ１３の先端部１３ｂの厚みＡと、鍋胴体５ａの厚みＢをほぼ同じ厚みとし、これらの間に形成された屈曲部１３ｃの厚みＣを、先端部１３ｂの厚みＡや鍋胴体５ａの厚みＢよりも厚くしている。また、屈曲部１３ｃの鍋外周側１３０ａと鍋内周側１３０ｂとをそれぞれ円弧状に構成し、鍋外周側１３０ａの円弧半径を鍋内周側１３０ｂの円弧半径より大きくして、屈曲部１３ｃの中央部に向かう程、肉厚になるようにしてある。
例えば、屈曲部１３ｃにおいて、鍋外周側１３０ａの円弧半径Ｒ１が、被調理物を投入する側の角部を構成する鍋内周側１３０ｂの円弧半径Ｒ２よりも大きくなるように構成する。こうすることによって、屈曲部１３ｃにおいて、鍋内周側１３０ｂの円弧半径Ｒ２の中心Ｘと、鍋外周側１３０ａの円弧半径Ｒ１の中心Ｙとを結ぶ線上の、鍋内周側１３０ｂと鍋外周側１３０ａ間の厚みＣが、屈曲部１３ｃにおいて最も厚くなる。

屈曲部１３ｃの厚みＣに関しては、内鍋５を本体１の容器カバー２内へ設置した状態において、先端部１３ｂの設置スペースである支持部材６の寸法を大型化することなく、屈曲部１３ｃの厚みを増加させることができる点で、鍋内周側１３０ｂの円弧半径Ｒ２が小さいほど望ましい。ただし、円弧半径Ｒ２が小さすぎる場合は、使用者の指に大きな面圧がかかり持ちにくくなるので、円弧半径Ｒ２はそれも考慮して定める必要がある。

また、本体１に内鍋５を設置し、外蓋９にて閉塞する際、鍋内周側１３０ｂの円弧半径Ｒ２が小さすぎると、内鍋５の周辺を封止するパッキン８の屈曲部が摺動する際の単位面積圧力が高まるため、塗膜のはがれなどを起こしやすくなる。更に、洗米の際の水を流しにくいなどの不都合も生じる。
これを考慮すれば、屈曲部１３ｃの鍋内周側１３０ｂの円弧半径Ｒ２は、２ｍｍ以上、望ましくは５ｍｍ程度必要である。

次に、内鍋５の製造方法の一例を説明する。まず、コークスの粉粒物を主体とするカーボン原料を、例えば３００℃の溶融状態にある石油タールピッチとともに混練して、加圧しながら丸棒状態に押出し、３０００℃の無酸素状態で焼結処理して、９９．９％以上の純度で、密度が１．７ｇ／ｃｍ³ の凝結体とする。そして、このカーボン材のブロックを、旋盤を用いた切削加工によって、図４に示すように、フランジ１３の先端部１３ｂの厚みＡと、鍋胴体１３ａの厚みＢが、それぞれ５ｍｍとなる鍋状成型物に加工する。この際、フランジ１３の屈曲部１３ｃの鍋外周側１３０ａの外周半径Ｒ１は５ｍｍ、鍋内周側１３０ｂの内周半径Ｒ２は２．５ｍｍ、屈曲部１３ｃの厚みＣは８．１ｍｍとする。また、内鍋５の底面はその中央部が凸形状になるように加工する。

次に、上記鍋状成型物に液状の樹脂を含浸させ、そののち調理面に相当する内面にフッ素樹脂を塗装して、接着性に優れた内部表面を形成する。例えば、切削加工した鍋状成型物の内面に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）の水分散溶液に最表面に塗装するフッ素樹脂と同じＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）の微粉末を２０ｖｏｌ％分散させ、粘度が１５００ｃｐｓである高粘度の液状樹脂を約２０μｍの厚さ相当とするスプレーでの吹付ける。その後、１２０℃で１０分間の乾燥処理を行い、フッ素樹脂との接合に供するプライマー層を形成する。

その後、調理具材の洗浄を容易にする最表面層を形成するため、フッ素樹脂であるＰＦＡ（５）の微粉末を吹き付けによって保持し、その後、３８０℃の雰囲気中に投入して外部面より加温する。外部面からの加熱は、微粉末の溶融が基材側から徐々に行われることによって内部に気泡が残留しないようしたものであって、最表面までがほぼ均一に加温されて全体の溶融する時間が１０〜２０分間であることが好ましい。

次に、上記のように構成した炊飯器の動作を説明する。まず所定量の米を内鍋５内に入れ、そののち米量に応じた水を入れる。その後、内鍋５を容器カバー２内に収容し、外蓋９を閉めると、内蓋７の蓋パッキン８が内鍋５のフランジ１３に圧接されて密閉シールされる。ついで、操作表示部１２の炊飯工程スイッチをオンして、炊飯工程をスタートさせる。第１、第２の加熱コイル３ａ，３ｂにはインバータ部２０から高周波電流が供給され、高周波磁界が発生し、第１、第２の加熱コイル３ａ，３ｂと磁気結合した内鍋５の加熱コイル対向面が励磁され、容器底面に渦電流が誘起される。この渦電流と内鍋５の持つ抵抗によってジュール熱を生じ、内鍋５の底面が発熱して被調理物の加熱が行われる。

本発明で使用するカーボン素材は非磁性のため比透磁率が１であり、鍋への投入電力を上げるには、以下に示す（１）式により、抵抗率ρ（Ωｍ）を高くする必要がある。

Ｐ＝Ｎ２√（４π²×１０^-7）×√（ｆ×ρ×μ）×Ｉ² ・・・ （１）式

上記の（１）式において、Ｐは鍋投入電力、Ｎは加熱コイル巻き数、ρは固有抵抗、ｆは周波数、μは比透磁率、Ｉはコイル電流である。

抵抗率は、非磁性である１８−８ステンレスの抵抗率（７．２×１０^-7）以上に設定することにより、炭素でも電磁誘導加熱が可能となる。そしてこの内鍋５は、抵抗率略７．２×１０^-7以上の高抵抗を有している。
カーボンで構成された内鍋５は、一般に内鍋に用いられているクラッド材（８７Ｗ／ｍＫ）に対して約１．３倍（１１３Ｗ／ｍＫ）の高熱伝導特性を持つため、短時間に内鍋５の温度が均一に上昇し、その結果、被調理物（例えば米）に対し、均一に効率よく加熱を行うことが可能となる。

実施例．
内鍋５のフランジ１３に対する強度確認実験を行い、表１にその結果を示した。

強度確認試験として、重量２２５ｇのステンレス製の鋼球を用い、５０ｍｍごとに落下高さを上げていき、これを内鍋５のフランジ１３部分に落下させて、割れが生じる最低高さを確認することによって、相対的強度を計測した。
この強度確認実験の結果、鍋胴体５ａの厚みＢおよび先端部１３ｂの厚みＡに対し、屈曲部１３ｃの厚みＣが大きい場合には、フランジ強度が大きくなることが確認された。
例えば、先端部１３ｂの厚みＡが５ｍｍ、鍋胴体５ａの厚みＢが５ｍｍで、屈曲部１３ｃの厚みＣを５ｍｍとしたサンプル２については、落下試験の限界高さが１００ｍｍなのに対し、同じ条件で屈曲部１３ｃの厚みＣを３．６ｍｍ増加して８．６ｍｍとしたサンプル１では、落下試験の限界高さは４５０ｍｍとなった。また、屈曲部１３ｃの厚みＣを３．１ｍｍ増加して８．１ｍｍとしたサンプル６（上述した実施の形態における数値に対応）では、落下試験限界高さは３００ｍｍとなった。

なお、先端部１３ｂの厚みＡを変化させた、サンプル１（先端部１３ｂの厚み５ｍｍ）、サンプル３（先端部１３ｂの厚み５．５ｍｍ）、サンプル４（先端部１３ｂの厚み４ｍｍ）、及びサンプル５（先端部１３ｂの厚み５ｍｍ）では、大きく結果が変わらない点から、フランジ１３の先端部１３ｂの厚みが強度に及ぼす影響は軽微であると考えられる。

本実験結果から、屈曲部１３ｃの厚みＣに対する強度向上効果が高いことが理解できる。なお、本発明のように、カーボンの粉粒物を凝結して成形する方法によれば、屈曲部１３ｃのみ厚みＣを増加させることは容易に可能である。

本発明の一実施の形態に係る炊飯器を示す縦断面図である。 図１の炊飯器の駆動回路を示す説明図である。 図１の内鍋を示す縦断面図である。 図３の内鍋のフランジ部を示す断面図である。

符号の説明

３ 加熱コイル、５ 内鍋（調理用鍋）、５ａ 鍋胴体、１３ フランジ、１３ｂ フランジの先端部、１３ｃ フランジの屈曲部、２０ インバータ部、１３０ａ 屈曲部の鍋外周側、１３０ｂ 屈曲部の鍋内周側。

Claims (3)

1. カーボンの粉粒物を凝結してなる鍋胴体と鍋底とを備え、
   前記鍋胴体の上端部分に該鍋胴体から屈曲して外側に延在したフランジを備え、
   該フランジの屈曲部の厚みを、前記屈曲部の前後に位置する該フランジの先端部及び前記鍋胴体の厚みより大きくし、
   前記フランジの屈曲部の鍋外周側及び鍋内周側を円弧状に構成し、前記鍋外周側の円弧半径を鍋内周側の円弧半径より大きくし、
   前記鍋内周側の円弧半径の中心と、前記鍋外周側の円弧半径の中心とを結ぶ線上の、前記鍋内周側と鍋外周側間の厚みが、屈曲部において最も厚くなるようにし、
   前記屈曲部の鍋内周側の円弧半径を２ｍｍ以上とし、
   さらに、前記鍋底の中央部付近をその周辺部よりも肉厚にし、
   その肉厚部分は、炊飯器に収納されたときに、炊飯器の底部に設けられた加熱コイルの少なくとも一部を覆うように形成されている
   ことを特徴とする調理用鍋。
2. 前記カーボンの粒状物を凝結したものを切削加工して、または射出成型を施して成型したことを特徴とする請求項１記載の調理用鍋。
3. 請求項１または２記載の調理用鍋を着脱自在に収容する炊飯器であって、
   収容された前記調理用鍋の外側底面に対向させて電磁誘導体を配設し、該電磁誘導体が発生する渦電流によって前記調理用鍋を加熱することを特徴とする炊飯器。

Images