JP5043179B2 - 電熱ヒータ加熱方式の電気炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、お米を炊飯するための電気式調理器具における電気炊飯器に関するものである。

従来、日本人の文化として主食されるお米は、銘柄や食感、味へのこだわりなどもあるが、同じ米においても炊飯により味が変わるとして、お米を炊飯する調理器具である電気炊飯器が注目されている。 電気炊飯器は、電気回路に商用電源を印加して適切に制御された釜の加熱により調理物の米などを炊飯や保温している。 その炊飯方式には、電熱ヒータ加熱のマイコン式、誘導加熱のＩＨ式、ＩＨ式に圧力作用を付加した圧力ＩＨ式など３種に大別され、電気炊飯器と称されている。 近年、それら電気炊飯器は、美味しいご飯を炊くためとして、コンピュータにより加熱プログラムやインバータ回路などを制御したり、釜の材質、形状などを改善するなどの様々な技術開発の工夫がなされ、高額な商品なども多く普及、流通されている。

しかしながら、このような技術開発された電気炊飯器や誘導加熱装置においても内部的に発生するノイズの影響や外部的な商用電源のノイズが起因する問題などについて、下記文献に代表されるような出願がされている。

特開２０１０−１７８９４７号広報 特開２００５−２３７７９２号公報 特開２００７−０４２４８１号広報 特願平７−２１２１６５号公報

従来、電気炊飯器は、美味しいご飯を炊くための技術開発の進歩により、炊飯加熱に圧力を付加したり、コンピュータ制御プログラムによる機能の改善や釜の材質、形状を変えたりという新しい技術を組み込んだ製品が市場に送り出されている。 これら最新の電気炊飯器においては、炊飯性能の向上のためと称して、特許文献１では、高周波誘導によるノイズに対し、温度感知回路にシールド線を用いたノイズ除去手段、特許文献２では、誘導加熱に影響する低周波漏洩磁界対策の手段が述べられている。 また、特許文献３では、誘導加熱装置におけるインバータ回路にフィルタを具備させた形態の出力検出手段について述べられ、特許文献４では、インバータ装置やスイッチング電源装置により、内部発生した伝播ノイズの制御対策部品について述べられている。 その他にも特許文献では、ノイズが起因する問題などについてフィルタを用いた例などの様々な技術開発がされている。 しかしながら、それら特許文献では、電気回路に支障をきたす内部的に発生するノイズの影響や外部的な商用電源のノイズが起因する問題などについて技術開発されたものはあるが、電力会社が商用電源を配給するために設備する変圧器の磁性体が主に珪素鋼であることで起こる商用電源の電圧に対する電流に位相の歪みが発生するという現象やノイズが、電気炊飯器の炊飯したご飯の味に影響をおよぼすということについては、全く知られていない。 本発明は、上記問題点を解決し、目的とする美味しいご飯を炊けるようにするための方法を開発し、これまでにないより美味しいご飯が炊ける電気炊飯器を提供することを課題とした。

発明が解決するための手段

上記課題を解決するために、本願発明は、電熱ヒータ加熱方式の電気炊飯器において、炊飯制御回路に通電される電流位相の歪みの改善及び電流ノイズを除去する手段としてフィルタを交流部位置に備え、フィルタの磁性体を位相特性に優れたナノ結晶軟磁性合金、アモルファス、パーマロイから選んだひとつの素子のコアに通電線を巻いて構成することを特徴とする。

本出願人は、美味しいご飯を炊くための技術的な問題点の見直しをおこない、色々と実験を繰り返した結果、市販されている大部分の電気炊飯器でも、より美味しくご飯を炊くための条件を見出すことができた。 特に、これまでに市販されている電気炊飯器による炊飯では、加圧付加や加熱プログラム、釜の材質、形状などの改善がされているものの、電気炊飯器で炊いたご飯は、ガス炊飯器などの火で炊いたご飯より味が落ちるという状況に対し疑問をもち、より炊飯性能の向上を期待するには、根本的な見直しが必要であることが分かり、出願人は、電力会社により配給される商用電源の位相の歪みやいわゆるノイズといわれるものを除去、改善することに注目した。

その開発途上では、数種類の市販の電気炊飯器で炊いたご飯を試食して、食味の確認をしたり、それらを改良した電気炊飯器で炊いたご飯の食味やみためなどを複数の人により官能比較するなどして、商用電源の改善手段を見出し、確認を重ねながら最良の改善効果を得た。

その結果は、電熱ヒータ加熱のマイコン式、誘導加熱のＩＨ式、ＩＨ式に圧力作用を付加した圧力ＩＨ式のすべての方式において、本発明のフィルタを付加した電気炊飯器（このうち、電熱ヒータ加熱のマイコン式の電気炊飯器が本発明であり、誘導加熱のＩＨ式、ＩＨ式に圧力作用を付加した圧力ＩＨ式は本発明ではない。）によるものが、美味しいご飯を炊くことができるということであった。このことは、電力会社から配給される商用電源の位相の歪みを改善、ノイズを除去することにより、美味しいご飯を炊くことができるという結論に至り、本発明がなされた。

発明の効果

本発明の電気炊飯器は、商用電源の位相の歪みを改善、ノイズを除去することにより、加熱方式を選ばずに、美味しいご飯を炊くことができる。

実施例としたフィルタを具備する第一発明の電気炊飯器の説明図 提供上望ましいフィルタを内部に具備する電気炊飯器の説明図 フィルタの回路図 トロイダルコアＢ−Ｈループ比較図 非透磁率と飽和磁束密度の関係図

本技術の開発に当たっては、より美味しいご飯を炊くための条件を見出すためにおこなった実験を下記に示す。

まず、実験をするための電気炊飯器に、市販の電気炊飯器をマイコン式１台、ＩＨ式３台、圧力ＩＨ式１台の計５台を準備して使用した。

そして、商用電源の改善効果を確認するために、従来のノイズ除去装置として知られる珪素鋼で構成された１：１アイソレーション装置（複巻）、および、磁性体をフェライト、パーマロイ、アモルファス、ナノ結晶軟磁性合金の素子としたカットコアのそれぞれに通電線を巻いて作成したフィルタ４種の計５種を試験体とした。

そして、実験のために準備した電気炊飯器では、試験体を電気炊飯器の内部に組み込む改造などをすることが困難であるため、電気炊飯器と試験体が容易に組み合わせることができるように、脱着可能なコンセント式にして、実施例に近い形態で実験をおこなった。

それら実験機を使い開発効果を確認するために、電気炊飯器に試験体を接続しない場合と電気炊飯器５台に各試験体の５種を組み合わせたものを実験機として、それぞれで炊いたご飯を複数の人により試食して得た官能評価をもとに、詳細に実験を繰り返しおこないながら、その効果を確認しつつ開発を進めた。

本発明の目的とする美味しいご飯の食味の良否を判断する方法は、食味検査の官能検査を参考に、炊飯する米を水分量などの差がないように一度に米をといで等量に分け、前記のように電気炊飯器各種と試験体を組み合わせて炊いたご飯を外観、香り、味、口当り、粘り、柔らかさなどの試食による食味を比較した。 その一例として、ＩＨ式同型２台の内の１台に試験体を接続せずに炊いたご飯と、もう１台にナノ結晶軟磁性合金の試験体を接続して同時に炊いたご飯を官能比較するなどの方法でおこないながら、それらの食味の評価により結果を導き出していった。

その験結果として、まず、準備した電気炊飯器において、試験体を接続せずに商用電源をそのまま印加して炊いたご飯では、味の良い方から順に圧力ＩＨ式、ＩＨ式、マイコン式となり、それは、電気炊飯器の販売価格と比例するものであった。 そのことを踏まえた上で、各電気炊飯器と各試験体を組み合わせた実験機により実験を繰り返しながらおこなったが、試験体のアイソレーション装置を接続して炊いたご飯と、フェライトの試験体を接続して炊いたご飯では、試験体を接続せずに同じ電気炊飯器で炊いたご飯を比べても、食味にあまり差が無いという結果になった。 そして、試験体をパーマロイ、アモルファス、ナノ結晶軟磁性合金のそれぞれを接続して、それぞれに炊いたご飯では、炊飯方式が異なるいずれの電気炊飯器においても、正に大きく食味が変わり、試験体を接続せずに同じ電気炊飯器で炊いたのものと比べても大きく食味が向上した。 それら食味が変わった試験体の種類による評価は、味の良い方から順にナノ結晶軟磁性合金、アモルファス、パーマロイという結果になり、特に、ナノ結晶軟磁性合金の試験体を接続し炊いたご飯は、炊上がり時の外観がふっくらと色や艶なども良く、香りには、臭みもなく、味においては、ご飯の芯まで火が通り、甘く、口当りにざらつき感がなく、とても美味しいという極めて高い評価になった。

そして、本発明は、炊飯加熱にノイズが影響されないとされる電熱ヒータ加熱のマイコン式であるにもかかわらず、上記で食味が変わった試験体のパーマロイ、アモルファス、ナノ結晶軟磁性合金のそれぞれを接続して炊いたご飯は、試験体を接続せずに炊いたご飯の味が最も良かった圧力ＩＨ式で炊いたご飯よりも美味しいという結果になった。

前記から、電気炊飯器による炊飯では、商用電源からの電流位相の歪みが影響し、炊いた米の食味を変化させ、前記の改善により美味しく炊飯できるという効果を得ることができた。

また、炊飯後にご飯の保温状態の変化についても検査したところ、炊飯後に１２時間程度経過したときに、試験体を接続せずに炊飯、保温したものは、いずれの電気炊飯器においても、ご飯の表面に黄ばみが生じて味が落ちた。 しかし、特に、ナノ結晶軟磁性合金を試験体とした炊飯器においては、炊飯後に２４時間経過した状態でも、若干の変化は否めないが、色の変化などは見られず美味しく食すことができた。 そして、その保温性能の違いを確認するために、試験体を接続せずに炊飯した後に、ナノ結晶軟磁性合金の試験体を接続して保温したものと、ナノ結晶軟磁性合金の試験体を接続して炊飯した後に、試験体を外して保温したものを炊飯後の２４時間程度経過した状態を比較すると、試験体を接続せずに炊飯したものに黄ばみが見られ、試験体を接続して炊飯したものには黄ばみが見られないという結果になった。 そのことから、保温においても、前記実験結果が導き出したご飯の仕上がり状態が保温にも影響してくるということが判り、従来の電気炊飯器により炊飯されたご飯は、米の中まで火が通っていない不十分な炊飯だと推察できる。

以上、実験結果は、電気炊飯器に印加される商用電源が起因する電流の位相の歪みやノイズにより、炊飯する米の味に影響があるということを確認し、実験結果は、図４の位相の改善効果を示すトロイダルコアＢ−Ｈループ比較図と一致し、図５のノイズの除去効果を示す非透磁率と飽和磁束密度の関係図とも一致することから、炊飯における商用電源は、電流の位相の歪みやノイズにより、釜を加熱する電流のピーク電流が暴れて不安定になることが原因して、炊飯時に釜の中を対流する米の動きや擦れ方などに支障をきたし、米に十分な加熱ができずご飯の味が落ちてしまうと考えられる。 そのことから、実験結果は、図４、図５の特性データを参照しつつ、位相の改善、ノイズの除去をするために適した素子のパーマロイ、アモルファス、ナノ結晶軟磁性合金のいずれかの試験体を接続することにより、商用電源の位相の歪みを改善、ノイズの除去をおこない、目的とした美味しいご飯が炊くことができるということを確認した。

本発明の実施例に基づき図面を参照しつつ以下詳細に説明する。

図１は、実施例とした第一発明の電気炊飯器の説明図である。 電気炊飯器１は、フィルタ３をケース６に収め電源コード５に組み込んだものである。 このフィルタ３は、ナノ結晶軟磁性合金、アモルファス、パーマロイからなる磁性体素子からなるそれぞれのカットコアに被覆した通電線を巻いた単相コイルである。 前記実験は、この実施例にもとづいた実験機を使用して実験をおこなった。

上記開発経過にも述べたように、本技術の美味しいご飯を炊くために開発した電気炊飯器は、電気回路に印加する商用電源において、電力会社が商用電源を配給するために設備する変圧器の磁性体が主に珪素鋼であることで起こる商用電源の電圧に対する電流の位相に歪みが発生するという現象やノイズにより、炊飯性能に影響をおよぼすため、それらを改善、除去するために、電気回路に磁性体をナノ結晶軟磁性合金、アモルファス、パーマロイから選んだひとつの素子で構成したフィルタ３を既存炊飯制御回路４の前部に具備することを特徴とした美味しいご飯が炊ける技術開発された電気炊飯器である。

図２は、本発明の開発技術電気炊飯器が提供上で望ましい形態を示す。電気炊飯器２は、実施例と同じフィルタ３が電気炊飯器２のように本体内部の既存炊飯制御回路４の前部に組み込んだものである。 改善効果を確認した実験では、実施例の図１にもとづきフィルタを外部に接続しておこなったが、図２が示すフィルタ３は、本体内部に組み込まれることでも、図１と図２の違いが炊飯性能に影響することはなく、同様の効果を得ることができるため、本発明の開発技術炊飯器は、ユーザーが使用するときのセッティングや移動などの操作性を考慮すると図２が販売提供するために望ましい形態である。

図３は、本発明の開発技術電気炊飯器の実施に係るフィルタ回路図を示す。 既存炊飯制御回路４は、市販される各メーカ電気炊飯器が構成する既存の電気回路であり、本開発技術炊飯器は、既存炊飯制御回路４を変更することなく既存炊飯制御回路４の前部にフィルタ３を具備する。 そして、図１では、フィルタ３を電源コード５に組み込み、図２では、フィルタ３が本体内部の既存炊飯制御回路４の前部に組み込まれることで、図１、図２のいずれも同等に既存炊飯制御回路４の前部で印加した商用電源の電圧に対する電流の位相の歪みをフィルタ３により改善し、既存炊飯制御回路４に通電される。

図４は、トロイダルコアＢ−Ｈループ比較図を示す。 位相の歪みに係るトロイダルコアＢ−Ｈループ比較図は、縦軸に磁束密度（Ｂ）、横軸に磁界（Ｈ）、検体として商用電源の磁性体である珪素鋼、フィルタの磁性体として選び実験した素子のフェライト、パーマロイ、アモルファス、ナノ結晶軟磁性合金の計５種をトロイダルコアにより測定したものを別々に図示する。 このとき、ナノ結晶軟磁性合金は、Ｈ値がほぼ９０度を示し、アモルファスとパーマロイについてもナノ結晶軟磁性合金に比べ位相にやや歪みがあるが、実験結果を考慮すると、ナノ結晶軟磁性合金、アモルファス、パーマロイの３種は、位相の歪みを改善するためのフィルタとして、本発明の目的とする美味しいご飯を炊くための技術を満足するフィルタの素子である。

図５は、非透磁率と飽和磁束密度の関係図を示す。 ノイズの除去に係る非透磁率と飽和磁束密度の関係図は、縦軸に比透磁率、横軸に飽和磁束密度とし、図中に従来材の特性の限界を示し、図４と同様の素子５種を図示する。 このとき、ナノ結晶軟磁性合金は、従来材の特性の限界値より高い値にあり、アモルファス、パーマロイについても従来材の特性の限界に近く、それら３種の素子は、前期同様に目的を満足する素子であり、ノイズ対策にも優れていることから、従来、問題視されている誘導加熱におけるスイッチング電源やインバータ回路のノイズの除去効果としても有効である。

１ 電気炊飯器（外部フィルタ）
２ 電気炊飯器（内部フィルタ）
３ フィルタ
４ 既存炊飯制御回路
５ 電源コード
６ ケース

Claims (1)

1. 炊飯制御回路に通電される電流位相の歪みの改善及び電流ノイズを除去する手段としてフィルタを交流部位置に備え、フィルタの磁性体を位相特性に優れたナノ結晶軟磁性合金、アモルファス、パーマロイから選んだひとつの素子のコアに通電線を巻いて構成することを特徴とする電熱ヒータ加熱方式の電気炊飯器。

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