JP5025154B2 - 電気炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は土鍋によりヒータや電磁誘導などを利用した電気的な加熱源からの加熱で炊飯を行う電気炊飯器に関するものである。

電磁誘導加熱調理器用の土鍋は種々知られているし（例えば、特許文献１、２参照）、土鍋を着脱できるよう本体に収容して電気的な加熱源によって炊飯を行う炊飯器も既に知られている（例えば、特許文献３参照。）。特許文献１、２に記載の土鍋はいずれも外面と内外両面との違いはあっても底部に電磁誘導加熱のための発熱層を設けて、電磁誘導加熱により底部から加熱し調理を行うようにしている。特許文献３に記載のものは土鍋の底部外面に磁性加熱部材を設けて誘導加熱コイルからの交番磁界との磁気結合によって電磁誘導加熱し、炊飯を行うようにしている。
特開２００５−２９６１６１号公報 特開２００５−３３４３５１号公報 特開２００５−４１３号公報

ところで、炊飯は特に均一加熱がおいしいご飯を炊き上げる重要な条件である。また、炊き上げたご飯の保温時に部分的な温度差があると結露が発生しご飯をべたつかせたり白化させたりするので均一保温が重要である。

本発明者等は、このような観点を踏まえ土鍋を用いた電気炊飯器の実用に向け研究をし実験と検討を繰り返すなか、土鍋の熱伝導性がアルミニウムの１／２００と小さいことが原因して、底部からの高出力加熱を炊飯に生かしにくく、その分出力を高めると局部加熱、加熱源自体の異常昇温を招いてしまうことが判明した。また、側部からの低出力加熱による保温でも局部加熱の原因になることが判明した。

本発明者等は、このような実験結果はいずれも従来からある土鍋や特許文献１〜３に記載された土鍋のように、底部から上部にかけて同じ厚みのものを採用していることに気付き解析した、その結果、均等な厚みの土鍋で炊いたご飯のおいしさは炎が土鍋の外面を舐めるように側部にまで及ぶことによる土鍋内での水および米全域での活発な対流を伴い、均一加熱が実現できることによるものと思われるのに対し、電気炊飯での底部からの高出力加熱ではそれに及ばないこと、これを土鍋の厚みを単純に薄くして対応するのでは正立姿勢での耐落下強度が低下して実用できないこと、および側面からの低出力加熱での保温では底部側に加熱が及びにくく局部加熱、保温むらになることを知見した。このような知見のもとに本発明者等は、土鍋での電気炊飯、電気保温が好適に実現できる条件を見出し、本発明を想到するに至った。

本発明の目的は、上記のような知見に基づき耐落下強度を損なわず土鍋で好適な炊飯およびご飯の保温ができる電気炊飯器を提供することにある。

上記のような目的を達成するため、本発明の電気炊飯器は、土鍋と、この土鍋を着脱できるように収容した本体と、本体および土鍋を開閉する蓋体と、土鍋の底部外周部とこれに囲われた中央部とに設けた電磁誘導発熱部とこれらに対向して本体側に配した加熱コイルよりなる底部加熱源と、土鍋の側部から加熱する側部加熱源とを備え、炊飯時には、主に底部加熱源によって高出力で加熱し、保温時には、主に側部加熱源によって低出力で加熱する電気炊飯器において、底部の外周部と中央部との電磁誘導発熱部を設けた部分はこの電磁誘導発熱部を含んで、側部加熱源との対向部に対し厚みを、蓄熱容量低減のために、耐落下強度を損なわない程度に薄肉とし、土鍋の底部の電磁誘導発熱部を設けた外周部と中央部との間に、本体内に載置する脚部を設けたことを特徴としている。

このような構成では、土鍋を本体に着脱できるように収容して脚部で載置し、土鍋の底部の外周部および中央部に設けた電磁誘導発熱部とこれらに対向して本体側に配した加熱コイルよりなる底部加熱源、土鍋の側部から加熱する側部加熱源を備え、炊飯時には、主に底部加熱源によって高出力で加熱し、保温時には、主に側部加熱源によって低出力で加熱するのに、土鍋の底部の外周部と中央部との電磁誘導発熱部を設けた部分は、この電磁誘導発熱部を含んで、側部加熱源との対向部に対し厚みが薄肉でも、耐落下強度を損なわない程度であることにより、つまり側部の厚みが大きいこととの協働により耐落下強度を損なうことがなく、底部加熱源との対向部を薄くする分だけ蓄熱容量を下げて底部加熱源からの高出力加熱が炊飯加熱に生きやすくして、しかも厚肉の側部加熱源との対向部への熱移動をも促進するので、土鍋内の水および米全域での活発な対流を伴なう均一加熱での炊飯が可能になる。また、側部加熱源との対向部が底部加熱源との対向部よりも厚く蓄熱容量が高いことで側部加熱源からの低出力加熱がご飯に局部的に及ぶのを緩和するのに併せ、蓄熱容量の小さな底部加熱源との対向部への熱移動を促進するので、均一保温が可能となる。

本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面によって明らかになる。本発明の各特徴は可能な限りそれ単独で、あるいは種々な組合せで複合して採用することができる。

本発明の電気炊飯器によれば、土鍋にて、主として底部加熱源の高出力での加熱により電気炊飯を行い、主として側部加熱源の低出力での加熱により電気保温を行うのに、土鍋の底部の電磁誘導発熱部が設けられる外周部および中央部が、耐落下強度を損なわない程度に薄く側部加熱源との対向部が厚い関係にて実用上の耐落下強度を確保し、薄く蓄熱容量の小さい底部加熱源との対向部で底部加熱源からの高出力加熱を炊飯加熱に生かしながら厚く蓄熱容量の高い側部加熱源との対向部への熱移動を促進して均一加熱での美味しい炊飯ができる。また、側部加熱源との対向部が厚く蓄熱容量が高いことで側部加熱源からの低出力加熱がご飯に局部的に及ぶのを緩和しながら蓄熱容量の小さな底部加熱源との対向部への熱移動を促進して均一保温を可能とし温度差による結露の発生を防止できる。さらに土鍋の脚部が、土鍋の底部の電磁誘導発熱部を有し側部よりも薄肉とされる周辺部と中央部との間に、それらの薄肉であることを損なわずに得て電磁誘導発熱部を本体側から浮かせて熱的安全が図れる。

以下、本発明に係る電気炊飯器の実施の形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明し本発明の理解に供する。

本実施の形態の電気炊飯器は図１、図２に示すように、土鍋１と、この土鍋１を着脱できるように収容した本体２と、本体２および土鍋１を開閉する蓋体３と、土鍋１の底部から加熱する底部加熱源４と、土鍋１の側部から加熱する側部加熱源５とを備え、土鍋１の底部加熱源４との対向部１ａは側部加熱源５との対向部１ｂよりも薄肉としている。このように、土鍋１を本体２に着脱できるように収容して、底部加熱源４および側部加熱源５からの加熱により炊飯やご飯の保温を行うことになるが、主として底部加熱源４は炊飯用であり、側部加熱源５は保温用である。しかし、これに限られることはなく、双方を炊飯に利用したり、保温に利用したりすることもできる。

土鍋１は主として陶土を焼成したものでよいがセラミック類も含み、既に知られる種々のものを採用することができる。底部加熱源４は土鍋１の底部下の加熱コイル４ａ１、土鍋１の底部外周部、図示例では底部湾曲部ないしは底部アール形状部まわりの加熱コイル４ａ２とこれら加熱コイル４ａ１、４ａ２からの交番磁界によって渦電流を発生し発熱する導電層４ｂ１、４ｂ２とからなり、導電層４ｂ１、４ｂ２は土鍋１の外面に設けた１０〜数十μｍ程度の銀ペーストの塗布層、銀箔の貼り合わせ層、あるいは銀の蒸着層などでよい。しかし、材料や層形成の方法は自由に選択できる。側部加熱源５はヒータ５ａよりなり、土鍋１の側部に対向するアルミニウムや鋼板、ステンレスなどの放熱板５ｂの外面に押え板５ｃとの間に挟み込んで装備している。

本体２は外装ケース１１と内装ケース１２とを持った中空形態をなし、内装ケース１２は前記放熱板５ｂを樹脂製の底部保護枠１２ａと樹脂製の上部保護枠１２ｂとの間に挟み込んで形成し、底部保護枠１２ａの外まわりに加熱コイル４ａ１、４ａ２を配置し、加熱コイル４ａ１は樹脂製の中央コイル台１３ａ上に保持し、加熱コイル４ａ２は中央コイル台１３ａに支持した外周コイル台１３ｂにより保持して設けている。底部保護枠１２ａや上部保護枠１２ｂは従来ＰＥＴで形成されているが、耐熱温度が１５０℃程度と低くヒータ５ａからの熱影響が懸念されるので、耐熱温度が２５０℃程度と高いＰＰＳとしている。中央コイル台１３ａ、外周コイル台１３ｂの外まわりにはフェライト１７を放射上に配置して加熱コイル４ａ１、４ａ２が形成する交番磁界の安定を図るようにしている。底部保護枠１２ａの底部上にはセラミックなどよりなる断熱層１４を設けるとともに土鍋１の底部との間にはエアギャップ１５を形成し、本体２の底部下への熱影響を防止している。このエアギャップ１５は土鍋１の底部外周に形成した環状の脚部１ｄを、底部保護枠１２ａの底部外周部の円周上３ヵ所程度に設けた図２に示すシリコンゴムなどよりなる弾性支持台１６により支持した高さにて確保している。

外装ケース１１はＰＥＴなどの樹脂製の底部材１１ａおよび肩部材１１ｂ間に鋼板やステンレスなどの金属製の胴部１１ｃを挟み込んだ構造とし、肩部材１１ｂの内周側を上部保護枠１２ｂと接続し、内装ケース１２とで中空の本体２を形成し、内装ケース１２との間にエアギャップ１８を残して土鍋１を着脱できるように受け入れ、前記弾性支持台１６上に載置することで、土鍋１の上端のフランジ１ｃが肩部材１２ｂの上に図１に示すエアギャップ１９ができるようにしている。また、肩部材１１ｂの左右２箇所には図２に示すように土鍋１のフランジ１ｃとの間にフランジ１ｃへの手掛りを容易にするための凹部２１を形成している。胴部１１ｃの上部には肩部材１１ｂにまで達して軸受したハンドル１１８を設けてある。

中央コイル台１３ａの中央には温度センサ２２を設けてばね２３により底部保護枠１２ａおよび断熱層１４を貫通してその上に常時突出するように付勢し、弾性支持台１６上に載置される土鍋１の底部に圧接し、土鍋１の温度をモニタできるようにしている。一方、加熱コイル４ａ１、４ａ２、ヒータ５ａなどへの給電を行う電源基板２４、その通電を温度センサ２２による検知温度、本体２の前部の上部に斜めに設けた操作部２５からの操作信号などに従って電源基板２４からの給電の制御などを行う制御基板２６を設け、操作部２５の内側には操作に対応するスイッチや表示ランプ、液晶表示部などを装備した操作基板２７を設けている。電源基板２４は加熱コイル４ａ１、４ａ２を高周波駆動するＩＧＢＴなどの発熱素子を含み内装ケース１２の前部近くに縦向きに配置して、底部材１１ａのファン設置部２８の上に位置するように底部保護枠１２ａと中央コイル台１３ａとの間に挟持し、図示しないファンによって冷却するようにしている。制御基板２６は外装ケース１１の肩部材１１ｂと底部材１１ａとの間に挟持するなどして支持し、操作基板２７の内側にそれとほぼ平行に位置し、電源基板２４から大きく離した配置とし、前記ファンからの送風も受けられるようにしている。

蓋体３は本体２の後部に軸３１により開閉できるように支持して本体２をその肩部材１１ｂとの間で開閉する外蓋３３と、土鍋１を開閉する内蓋３４との二重構造としてある。内蓋３４はアルミニウムや鋼板、ステンレスなどからなるおねば受皿兼用の放熱板３４ａの外周に樹脂製の外枠３４ｂを装着し、放熱板３４ａと外枠３４ｂとの間に基部を挟み込んだくの字状のシールパッキン３４ｃが土鍋１のフランジ１ｃに上方から密接して土鍋１を閉じるようにしている。外蓋３３は樹脂製の外板３３ａと中央部に金属板３３ｂを嵌め付けた樹脂製の内板３３ｃとで中空に形成し、中央部に調圧用の逆止弁３５をもった蒸気放出室３６が設けられ、放熱板３４ａの蒸気孔を通じ蒸気放出室３６に流入する蒸気をおねばと分離しながら外部に放出しながら、分離したおねばは放熱板３４ａ上に戻し、放熱板３４ａはその上に流出し、また蒸気放出室３６から戻されたおねばを溜めながらも適度に土鍋１内に戻す。

このような蒸気処理のために、外蓋３３の自由端部である前部と本体２の肩部材１１ｂとの間に外蓋３３を閉じ状態にロックするロック機構４１を設け、ロック状態では外蓋３３の内板３３ｃと金属板３３ｂとの間に挟み込んだくの字状のシールパッキン３３ｄが内蓋３４の外周上面に圧接して相互間での蒸気漏れを防止し、同時に内蓋３４を押圧してそのシールパッキン３４ｃを土鍋１のフランジ１ｃに圧接させて相互間での蒸気漏れを防止するようにしている。ロック機構４１は外蓋３３が開き方向へ付勢するばね４２に抗して閉じられるとき、その最終段階で前部の係止部４３が肩部材１１ｂに軸４４で枢支されたロックレバー４５の係止片４５ａに係合してロックレバー４５の係止片４５ａを図１に示す軸４４まわりのロック安定位置まで押し込んで閉じ終え、ばね４２の付勢によってもロックレバー４５は軸まわりに突っ張ってロック解除側に回動させられず、閉じ状態にロックされるようにしている。このロック状態ではロックレバー４５の操作部４５ｂが図に示すように肩部材１１ｂ上に突出しており、これを前方へ押し倒すと係止片４５ａが外蓋３３の前部を伴い持ち上がり、それ以降は外蓋３３がばね４２の付勢にてロックレバー４５を回動させながら自動的に開かれるようにしている。しかし、外蓋３３および内蓋３４は一体で開閉できるようにしてもよく、その場合内蓋３４を必要に応じ外蓋３３から取り外せるようにもできる。

以上の構成によって土鍋１を利用した炊飯および炊飯後のご飯の保温が制御プログラムと使用者の選択、設定操作とによって自動的に達成される。本実施の形態では、特に、土鍋１の底部加熱源４との対向部１ａが側部加熱源５との対向部１ｂよりも薄肉としているが、側部加熱源５との対向部１ｂの厚みが大きいこととの協働により耐落下強度を損なうことがない。特に、正立姿勢での落下時の必要強度を満足する。そして、底部加熱源４との対向部１ａを薄くする分だけ蓄熱容量を下げて底部加熱源４からの高出力加熱が炊飯加熱に生きやすくするし、厚肉の側部加熱源５との対向部１ｂへの熱移動をも促進する。従って、土鍋１内の水および米全域での活発な対流を伴なう均一加熱での炊飯が実現する。また、側部加熱源５との対向部１ｂが底部加熱源４との対向部１ａよりも厚く蓄熱容量が高いことで側部加熱源５からの低出力加熱がご飯に局部的に及ぶのを緩和するのに併せ、蓄熱容量の小さな底部加熱源４との対向部１ａへの熱移動を促進する。従って、均一保温が可能となる。ここに、土鍋１の側部は、上部が厚肉で、下部が土鍋１の底部アール部を含んで薄肉であるともいえ、薄肉域を土鍋１の耐落下強度一杯になる側部域まで延長することで、土鍋１の薄肉部を利用した底部加熱源４からの高出力加熱による均一加熱での炊飯特性がさらに高まる。土鍋１の厚肉部と薄肉部との間は土鍋１の外面に丸みのある段差部Ｄをなして連続し、応力集中なく比較的急な厚みの切り換えを達成している。

ここで、１つの実施例を示せば、通常の土鍋では１０〜１５ｍｍ程度の均一厚さとするのが主流であるところを、ムライト−コージェライトを主成分とするセラミック製で、ガラス系の釉薬にて封孔処理をした土鍋１につき、底部加熱源４との対向部１ａの厚みを３〜４ｍｍ程度、側部加熱源５との対向部１ｂの厚みを７〜８ｍｍ程度として十分な耐落下強度が得られたし、均一加熱による炊飯、均一保温が実現できた。このような寸法関係から土鍋１の厚肉部と薄肉部との厚みの差はほぼ２倍程度とすることもできる。なお、ヒータ５ａの放熱板５ｂと加熱コイル４ａ２と対向する導電層４ｂ２との間Ｓは加熱源がないので土鍋１の厚みは小さい程炊飯時の均一加熱には有利であり、３ｍｍ程度とするのが好適であり、場合によっては耐落下強度を満足するのを条件に土鍋１の底部加熱源４との対向部１ａよりも薄くしてもよい。

なお、本例では図３に示すように土鍋１の開口部は、側部から例えば内側にｔだけ増厚させている。これにより、土鍋１の開口部は前記蓋閉じ構造によっても外気の影響を受けて温度低下しやすいが、開口部の側部からの増厚分ｔにより蓄熱容量が増大して炊飯時の熱を蓄熱して外気による温度低下を抑制し、特に水分の多い炊飯直後の保温開始時でも、温度差による結露が発生するのを防止することができる。このような増厚ｔはあまり大きいと昇温に時間が掛かりすぎるので６ｍｍ未満程度がよく、あまり小さいと蓄熱効果が得られないので３ｍｍ程度以上とするのが好適である。また、内蓋３４のシールパッキン３４ｃは土鍋１のフランジ１ｃの平坦な上面１ｅに圧接するような位置関係とする。また、平坦な上面１ｅはほぼ水平であるのがより好ましい。これにより、土鍋１の開口の成形誤差が半径で見て金属鍋が±０．５ｍｍであるのに対し±２〜４ｍｍと大きくなるが、そのような誤差範囲ではシールパッキン３４ｃはフランジ１ｃの上面１ｅから外れることはないし、圧接幅、シール幅の増大が図れて異物噛み込みによるシール抜け防止にもなり、シール不良の問題を回避できる。それには、土鍋１の開口部の側部からの増厚ｔを内側に向け増厚すればフランジ１ｃの上面１ｅを幅広くしやすく有利である。また、フランジ１ｃの外周部も土鍋１の側部とほぼ同厚の内周側よりもｔ１増厚させてあり、土鍋１の開口部強度を高めている。この場合の増厚は図示するように上向きとすることでフランジ１ｃの上面での外側への汁漏れを防止しやすい利点がある。さらに、土鍋１の脚部１ｄは導電層４ｂ１、４ｂ２の間に位置しており、導電層４ｂ１、４ｂ２を貼り付ける場合の位置決めとすることができる。しかし、導電層４ｂ１、４ｂ２は図１、図２に示すように土鍋１の表面に埋め込み状態に設けることもでき、そのための凹部は導電層４ｂ１、４ｂ２を設ける場合の位置決めになる上、導電層４ｂ１、４ｂ２が土鍋１の外面と面一か窪む程度に設けると土鍋１を丸洗いするような場合に導電層４ｂ１、４ｂ２の周囲が引っ掛かって剥がれるような不都合を防止しやすくなる。ヒータ５ａの外まわりには断熱壁１４５を設ければヒータ５ａの熱を外部に逃がさず保温に効率良く活かせる。

図４に示す例では、側部加熱源５を加熱コイル５ｄとこの加熱コイル５ｄからの交番磁界による渦電流にて発熱する導電層５ｅとで構成しており、導電層５ｅは土鍋１の内面に設けてある。このような導電層５ｅの発熱はご飯を直接加熱するので先の例のヒータ５ａに比しさらに低出力加熱となるように通電制御し、局部加熱の問題を回避する。もっとも、導電層５ｅは土鍋１の外面に設けることもできるし、薄くて土鍋１との熱膨張係数の違いに問題がなければ、また問題をなくせば土鍋１内に埋め込んで設けることもできる。これらのことは加熱コイル４ａ１、４ａ２の場合も同様である。加熱コイル５ｄは肩部材１１ｂを内外二重構造にして保護枠およびコイル台に共用することで設置している。なお、加熱コイル５ｄおよび導電層５ｅは土鍋１の側部の先の例より高い位置まで延長して設けてあり、炊飯時の加熱域を拡大している。

土鍋１の底部内面は図５に示すような凹凸を所定ピッチで同心配置で形成すると、土鍋１の底部内面の表面積、つまり水および米への加熱面積を外面の受熱面積に比して拡大し加熱効率が向上する上、凹部が形成する薄肉部の熱伝導が凸部が形成する厚肉部よりも高いために、早期昇温による泡の発生、早期沸騰をもたらして、炊飯全域での活発で均一な対流を発生させることができ、これによって炊飯時の均一加熱特性をさらに高められる。

図６、図７に示す例は土鍋１に設ける発熱体としての別の導電層４ｆを示し、土鍋１側への熱伝導面に矩形や丸型の凹凸を形成して土鍋１への熱伝導面を拡張し、土鍋１およびその内側への加熱効率を高めている。また、この場合導電層４ｆの凹凸によって形成される土鍋１の薄肉部でも図５の例の場合のような早期昇温による泡の発生、早期沸騰による対流効果を発揮させられる。

図８に示す例は土鍋１の外面に凹凸を形成して導電層４ｆを設けることで、導電層４ｆから土鍋１への加熱効率を高めている。この場合も、土鍋１の凹凸による薄肉部にて図５の例の場合のような早期昇温による泡の発生、早期沸騰による対流効果を発揮させられる。

さらに、図６〜図８に示す各例のように導電層４ｆの裏面に断熱層４ｇを設けておけば熱が外部に逃げるのを防止でき、これによっても加熱効率が高まる。

既述のものは平面視円形の土鍋１を用いているが、図９に示すように平面視四角形の土鍋１０１を用いると、土鍋１に外接する大きさで図９に斜線を施した分だけ横断面積が増大し、この横断面積が増大した分だけ土鍋１０１の高さＨ２を土鍋１の高さＨ１よりもΔＨ小さくして同じ容量とすることができる。従って、土鍋１、１０１は金属鍋に比べて嵩張りやすいが、四角形とすることで嵩低く設けられる。

本発明は土鍋を用いた電気炊飯にて、土鍋の落下強度を損なうことなく均一加熱の炊飯および均一保温が実現する。

本発明の実施の形態に係る電気炊飯器の１つの例を示す前後方向での断面図である。 図１の電気炊飯器の左右方向での断面図である。 図１の電気炊飯器の土鍋開口部まわりの断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気炊飯器の別の例を示す左右方向での半部の断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気炊飯器の土鍋の別の例を示す一部の断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気炊飯器の土鍋の他の例を示す一部の断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気炊飯器の土鍋の今１つの例を示す一部の断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気炊飯器の土鍋のさらに別の例を示す一部の断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気炊飯器の平面視円形の土鍋と四角形の土鍋との比較図である。

符号の説明

１ 土鍋
１ａ、１ｂ 対向部
１ｃ フランジ
２ 本体
３ 蓋体
４ 底部加熱源
４ａ１、４ａ２ 加熱コイル
４ｂ１、４ｂ２ 導電層
５ 側部加熱源
５ａ ヒータ
５ｂ 放熱板
５ｃ 押え板
５ｄ 加熱コイル
５ｅ 導電層
１１ 外装ケース
１２ 内装ケース
ｔ 増厚

Claims (1)

1. 土鍋と、この土鍋を着脱できるように収容した本体と、本体および土鍋を開閉する蓋体と、土鍋の底部外周部とこれに囲われた中央部とに設けた電磁誘導発熱部とこれらに対向して本体側に配した加熱コイルよりなる底部加熱源と、土鍋の側部から加熱する側部加熱源とを備え、炊飯時には、主に底部加熱源によって高出力で加熱し、保温時には、主に側部加熱源によって低出力で加熱する電気炊飯器において、
   底部の外周部と中央部との電磁誘導発熱部を設けた部分はこの電磁誘導発熱部を含んで、側部加熱源との対向部に対し厚みを、蓄熱容量低減のために、耐落下強度を損なわない程度に薄肉とし、土鍋の底部の電磁誘導発熱部を設けた外周部と中央部との間に、本体内に載置する脚部を設けたことを特徴とする電気炊飯器。

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