JP5058226B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

この発明は、加熱中に鍋から発生する蒸気の圧力を利用する手段を備えた炊飯器に関する。

従来の炊飯器として、「蓋体の外部と連通する吸入口および排出口を有する排出管と、一端の連通口が容器の内側と連通し、他端の噴出口が排出管の内側と連通する連通管とを設け、連通管の噴出口を排出管の排出口に向け」、「排出管８の吸入口８ａにその形状に一致するファン１１を設け、外部の気体を排出管８内部に強制的に導入」するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、外気と連通した送風装置を備え、「蒸気経路の蒸気経路出口を送風経路の経路壁に開口させるとともに、この蒸気経路出口と鍋内と連通する蒸気経路入口とを水平方向に位置をずらせて配置した」ものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許３６８２２５２号公報（第３頁、図１） 特開２００９−２８５１３号公報（第３頁、図１）

上記特許文献１、２に記載の技術によれば、加熱により発生した蒸気の温度を低下させて、その蒸気を外部へ排出する。しかしながら、蒸気は外部に排出されるのみで、蒸気が持つ圧力エネルギーは有効に利用されていなかった。
また、炊飯等の加熱に消費する電力に加えて、送風装置が消費する電力が増加し、省エネルギーに反していた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、外部へ排出される蒸気の温度を低下させるとともに、炊飯器が消費する電力を増加させることなく、蒸気の持つ圧力エネルギーを有効に活用することのできる炊飯器を得るものである。

この発明に係る炊飯器は、上面が開口した本体と、被加熱物が投入されて前記本体内に収容される容器と、前記容器を加熱する加熱手段と、前記容器の上部開口を閉塞可能な内蓋を有し、前記本体の上面開口部を開閉する蓋本体と、前記内蓋に接続されて前記蓋本体内において略水平に延びる流路を有し、前記容器内で発生する蒸気を通過させる蒸気導管と、前記容器内で発生する蒸気により発電する発電機構と、前記発電機構により発電された電力を電気負荷に供給させる電源制御手段とを備え、前記発電機構は、前記蒸気導管内に配置され蒸気を受けて回転する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転を伝達する回転伝達機構と、前記回転伝達機構に接続されて前記蒸気タービンの回転力を用いて発電する発電機素子と、を有し、前記蒸気タービンの回転軸は、前記蒸気導管の前記略水平に延びる流路と略平行に設けられており、前記蒸気タービンの翼は、前記蒸気導管を流れる蒸気と対面するように設けられているものである。

この発明に係る炊飯器によれば、加熱により発生する蒸気を用いて発電し、発電した電力を電気負荷に供給することができる。このため、従来は排出されるのみであった蒸気のエネルギーを回収し、有効に活用することができる。

実施の形態１に係る炊飯器の斜視図である。 実施の形態１に係る炊飯器の断面図である。 実施の形態１に係る炊飯器の蒸気経路を中心とした部分断面図である。 実施の形態１に係るタービンの要部拡大斜視図である。 実施の形態１に係る主要構成要素のシステムブロック図である。 実施の形態１に係る炊飯工程と生成電力の利用例を説明する図である。 実施の形態１に係る炊飯工程と生成電力の他の利用例を説明する図である。 実施の形態２に係る主要構成要素のシステムブロック図である。 実施の形態２に係る大容量蓄電装置の設置例を説明する図である。 実施の形態２に係る炊飯工程と生成電力の利用例を説明する図である。 実施の形態３に係る主要構成要素のシステムブロック図である。 実施の形態４に係る炊飯器の断面図である。 実施の形態４に係る炊飯器の蒸気経路を中心とした部分断面図である。 実施の形態５に係る炊飯器の蒸気経路を中心とした部分断面図である。 実施の形態５に係る炊飯器の蒸気経路を中心とした部分断面図である。 実施の形態５に係るタービンの要部拡大斜視図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る炊飯器１の斜視図であり、図１（ａ）は蓋体を閉めた状態、図１（ｂ）は蓋体を開けた状態を示している。図２は、実施の形態１に係る炊飯器１の断面図、図３は、図２のうち蒸気経路を中心として示す部分断面図であり、蒸気を模式的に矢印で表している。なお、各図において同じ構成要素には同じ符号を付している。

（炊飯器の全体構成）
炊飯器１は、米や水などの被加熱物を収容する内釜２と、上部が開口しその内部に内釜２を収納する本体４と、本体４の背面側縁部にヒンジ機構７により支持されて内釜２の上部開口を開閉自在に閉塞する蓋体８とを備え、本体４を４点で支持する脚部１０を備える。また、内釜２内の被加熱物から発生する蒸気を導く蒸気導管９と、本体４の前面側に設けられて蒸気を復水して回収・貯留するタンク６を備える。
なお、本実施の形態１において、内釜２は本発明の容器に、蓋体８は本発明の蓋本体にそれぞれ相当する。

表示器７７は、加熱状態などの炊飯器１の状態を表示するものであり、蓋体８の表面に設けられている。表示器７７は、液晶画面やＬＥＤなどで構成される。表示器７７は、沸騰中の状態を表示する沸騰表示部７７ａを備える。沸騰表示部７７ａはＬＥＤランプで構成され、本発明の表示装置に相当する。

炊飯器１は、加熱手段として、内釜２を底部から加熱する誘導加熱コイル等の加熱手段３と、内釜２を側面から加熱する電気ヒータなどの補助加熱手段９０とを備える。加熱手段３は、本体４の内側の底部であって、内釜２を本体４に収納したときに内釜２の底部と近接する位置に設けられている。補助加熱手段９０は、本体４の内側の側面に設けられている。

蓋体８は、外蓋８ａと内蓋８ｂとを有する。このうち内蓋８ｂには、加熱中に発生する蒸気を内釜２の外部へ排出するための小穴８ｃが形成されている。
また、図１（ｂ）に示すように、内蓋８ｂには、被加熱物の初期水温や沸騰を検知する蓋センサ２２が設けられている。

制御ケース１１は、その内部に制御装置１０１と電源回路１０２（図２には図示せず、図５参照）などを収容するケースであり、本体４の背面側の側部に固定されている。また、制御ケース１１内には後述する蓄電装置７６が収容されている。
制御装置１０１は、予め記憶された動作プログラムや蓋センサ２２の検知情報などに基づいて、加熱手段３や補助加熱手段９０を駆動制御する。
なお、本実施の形態１において、制御装置１０１は本発明の加熱制御手段に相当する。また、制御装置１０１と電源回路１０２が、本発明の電源制御手段に相当する。

送風ファン８０は、制御ケース１１の内部及び加熱手段３へ送風するものであり、本発明の送風手段に相当する。送風ファン８０が送風を行うことにより、駆動により高温化する制御装置１０１、電源回路１０２、及び加熱手段３を冷却し、これらが過度に高温化するのを抑制する。

タンク６は、米や水などの被加熱物を入れた内釜２を加熱手段３で加熱して被加熱物を炊きあげるときに発生する蒸気を、内部に溜めた冷却水で冷却して復水・貯留する容器である。
タンク６は、タンク本体６ａと、これを囲繞するタンク本体カバー６ｂと、蒸気導管９とタンク本体６ａを接続する接続孔６ｃと、接続孔６ｃから下方に垂下する蒸気案内筒６ｄを有する。タンク本体６ａの上部開口は、タンク蓋６ｅにより開閉可能に閉塞されている。蒸気案内筒６ｄの下端には、下方に向かうに従って径が拡大する逆漏斗状の吐出圧緩和部材６ｆが設けられている。

蒸気導管９は、加熱中に内釜２内の被加熱物から発生する蒸気を導く通路である。本実施の形態１では、蒸気導管９は、内釜２とタンク６との間に介在して、加熱中に内釜２内の被加熱物から発生する蒸気をタンク６に導く。蒸気導管９は、外蓋８ａと内蓋８ｂの間に狭持されるようになっている。
蒸気導管９の蒸気通路９ｃの底面には、傾斜面９ａと傾斜面９ｂが形成されており、図２に示すように、通路中間部が高く、両端（つまり内釜２側の端部とタンク６側の端部）にかけて下方に傾斜している。このように通路中間部が高くなるよう形成されているので、通路中間部は炊飯中に発生するおねばに対する堰として機能する。

蒸気導管９の蒸気通路９ｃに蒸気を導入させる唯一の口が、噴出口６４である。噴出口６４は、複数の小穴８ｃの総面積と同等の口径（流路断面積）を有している。
蒸気導管９のタンク６側の端部には、パッキン２３が取り付けられている。パッキン２３は、蓋体８を閉じた際に、タンク蓋６ｅの接続孔６ｃの縁部に当接してこの接続部をシールする。蓋体８とタンク本体６ａは、パッキン２３を介してタンク蓋６ｅを挟持しているため、蓋体８を開放しない限りは、タンク６が本体４から外れないようになっている。

タービン７０は、蒸気導管９の蒸気通路９ｃ上に設置されている。タービン７０は、蒸気導管９を通過する蒸気の流れに向き合う方向で設置され、回転軸７１と接続されている。回転軸７１は、蒸気導管９に設けられた孔９ｄから蒸気導管９の外側に出て、発電機素子７４と着脱可能に連結されており、本発明の回転伝達機構に相当する。蒸気導管９内には、回転軸７１を回転自在に支持する支持板７２が設けられている。また、蒸気導管９の孔９ｄには、回転軸７１を回転自在に支持するとともに、蒸気シール性を有する軸受け７３が設けられている。

発電機素子７４は、回転で発生する力により発電する装置である。発電機素子７４は、回転軸７１と接続されたローターに設けられた磁石（図示せず）と、ステータに設けられた発電用コイル（図示せず）とを有する。回転軸７１が回転することによりローターに設けられた磁石が回転すると、発電用コイルが発電を行うものである。
なお、本実施の形態１においては、タービン７０、回転軸７１、発電機素子７４が本発明の発電機構に相当する。

次に、発電機構の動作を説明する。
図３に示すように、加熱によって内釜２の内部から発生した蒸気は、小穴８ｃ、噴出口６４を経由して蒸気導管９の蒸気通路９ｃへと進む。そして、傾斜面９ａ、傾斜面９ｂを通過してタービン７０に衝突する。

図４は、タービン７０及びその周辺部材を示す要部拡大模式図である。
タービン７０の翼７０ａに蒸気が衝突すると、衝突の圧力によりタービン７０が回転する。これに伴い、タービン７０に接続された回転軸７１も回転し、この回転の力が回転軸７１に接続された発電機素子７４に伝わる。発電機素子７４は、回転により生じる力を電力に変換し、発電する。

図５は、実施の形態１に係る炊飯器１の主要構成要素のシステムブロック図である。
図５に示すように、タービン７０、回転軸７１、発電機素子７４、充電整流回路７５、蓄電装置７６が順に接続されている。

蓄電装置７６は、ニッケル水素充電池、リチウムイオン充電池、ニッカド充電池、電気二重層コンデンサ、電界コンデンサなどの蓄電可能な装置である。
蓄電装置７６としては上記のものあるいはこれ以外のものを用いてもよいが、電気二重層コンデンサを用いた場合、その急速充電特性により、発電機素子７４が生成する電力を余すことなく効率よく充電することができる。また、蓄電装置７６として小型の電気二重層コンデンサを用いた場合は、制御装置１０１を構成する制御基板に搭載することもできる。

充電整流回路７５は、生成した電力を、蓄電に適した電圧・電流に整流する回路である。発電機素子７４は、内釜２内で被加熱物が発生させる蒸気により発電を行うわけだが、被加熱物である米や水の量によって発生する蒸気の量が異なるために発電機素子７４が発生させる電力の電圧にもバラツキが生じうる。充電整流回路７５により整流することで、蓄電装置７６に安定して充電させることができる。

沸騰表示部７７ａは、発電機素子７４の下流側に接続され、発電機素子７４から電源の供給を受けて発光する。

また、商用電源から電源の供給を受ける電源１００を有し、蓄電装置７６と電源１００から加熱手段３、補助加熱手段９０への電源供給を制御する電源回路１０２を有する。
電源回路１０２は、電源１００または蓄電装置７６から、加熱手段３と補助加熱手段９０へ電源を供給するための回路であり、回路の接続状態は制御装置１０１により制御される。加熱手段３は、電源１００により電源供給を受けることができ、電源回路１０２における電源１００との接続は制御装置１０１により制御される。補助加熱手段９０は、電源１００もしくは蓄電装置７６から電源供給を受けることができ、いずれと接続されるかは制御装置１０１により制御される。

また、図５において、加熱手段３、補助加熱手段９０と内釜２とを結ぶ破線は、加熱手段３、補助加熱手段９０により内釜２が加熱されることを示している。また、加熱されることにより内釜２内から発生する蒸気とタービンとを結ぶ破線は、蒸気がタービンに衝突して圧力エネルギーを伝えることを示している。

（炊飯器の動作）
次に、本実施の形態１に係る炊飯器１の動作を説明する。
本実施の形態１に係る炊飯器１は、被加熱物（米や水等）を収容した内釜２を、加熱手段３で加熱することで被加熱物を炊きあげ、このとき発生する蒸気を冷却水を貯留したタンク６で冷却して復水・回収するものである。
具体的には、ユーザが内釜２内に米及び水を入れて本体４内に収容し、蓋体８を閉め、図示しない操作スイッチ等の操作手段を操作して炊飯開始を指示すると、炊飯動作を開始する。炊飯動作においては、制御装置１０１によって制御された加熱手段３が、内釜２を介して米や水を加熱する。炊飯時には、内釜２の上部開口は内蓋８ｂにより閉塞されている。

加熱によって内釜２の内部から発生した蒸気は、小穴８ｃ、噴出口６４を経由して蒸気導管９の蒸気通路９ｃへと進み、タービン７０に衝突してタービン７０を回転させる。そして、タービン７０の回転により発電機素子７４が発電を行う。すなわち、蒸気の持つ圧力エネルギーの一部が、電力に変換されることとなる。

ここで、タービン７０に衝突した蒸気は、タービン７０に圧力を伝えた直後に膨張し、温度が下がり、凝結して水滴となる。この水滴は、蒸気導管９の傾斜面９ｂに沿ってタンク６の中に移動し、貯留される。このように、タービン７０に衝突した蒸気は、水冷しなくとも凝結させることができる。

また、蒸気導管９に導かれた蒸気の一部は、接続孔６ｃ、蒸気案内筒６ｄを経由して、タンク本体６ａに流入する。タンク本体６ａ内には、予め一定の水位以上の冷却水が溜められており、蒸気案内筒６ｄはこの冷却水の中に一端を没している。蒸気導管９を通ってタンク６に導かれた蒸気は、タンク６内の冷却水に接触して温度が下がり、結露して、蒸気から水となる。水となった蒸気は、回収水としてタンク６内に貯留される。

（生成された電力の利用形態）
次に、蒸気の持つ圧力エネルギーによって発電機素子７４により生成された電力（以下、生成電力という）の利用形態を説明する。

まず、図５に示すように発電機素子７４に接続された沸騰表示部７７ａは、生成電力の一部の供給を受けて発光する。このように沸騰表示部７７ａを発光させることで、加熱中（炊飯中）であることをユーザに報知することができる。

また、発電機素子７４により生成された他の電力は、充電整流回路７５により蓄電に適した電流と電圧に変換された後、蓄電装置７６に電力として蓄えられる。そして、蓄電装置７６に蓄えられた電力を、炊飯時の内釜２の加熱に利用する。
ここで一般に、炊飯工程は、予熱工程、沸騰工程、蒸らし工程の３つの工程により構成され、その後、必要に応じて保温工程が設けられる。なお、いわゆる「お急ぎ炊飯」などのモードで運転する場合は、予熱工程が無い場合もある。

図６は、炊飯工程・保温工程における生成電力の利用形態の例を説明する図である。ここで、内釜２からの蒸気は、主に沸騰工程中において発生するため、図６では沸騰工程中に発生した蒸気により生成した電力を、炊飯の各工程で利用する例を示している。

（１）沸騰工程、蒸らし工程、保温工程で生成電力を利用
図６（ａ）は、沸騰工程、蒸らし工程、保温工程で生成電力を利用する例を示している。
（Ｓ１０１）
沸騰工程において発生した蒸気により電力を生成し、この生成電力を補助加熱手段９０に供給する。そして、補助加熱手段９０は供給された電力により内釜２の加熱を行う。
（Ｓ１０２）
また、生成電力を蓄電装置７６に蓄電させ、蓄電した電力を後の工程で利用可能とする。
このような生成電力の加熱への利用と（ステップＳ１０１）、蓄電（ステップＳ１０２）とを交互に行う。
（Ｓ１０３）
蒸らし工程や保温工程においては、ステップＳ１０２で蓄電した電力を補助加熱手段９０に供給して、蒸らしや保温のための加熱に生成電力を利用する。

（２）蒸らし工程で生成電力を利用
図６（ｂ）は、蒸らし工程で生成電力を利用する例を示している。
（Ｓ１１１）
沸騰工程において発生した蒸気により電力を生成し、この生成電力を蓄電装置７６に蓄電させる。
（Ｓ１１２）
蒸らし工程では、蓄電装置７６に蓄電された電力を補助加熱手段９０に供給し、補助加熱手段９０が蒸らし加熱を行う。

（３）保温工程で生成電力を利用
図６（ｃ）は、保温工程で生成電力を利用する例を示している。
（Ｓ１２１）
沸騰工程において発生した蒸気により電力を生成し、この生成電力を蓄電装置７６に蓄電させる。
（Ｓ１２２）
保温工程では、蓄電装置７６に蓄電された電力を補助加熱手段９０に供給し、補助加熱手段９０が保温加熱を行う。保温工程が長時間化して蓄電装置７６に蓄電された電力を消費した場合には、電源１００からの電源供給に切り替えることもできる。

以上、図６で説明したように、蒸気の持つ圧力エネルギーにより生成された電力を、炊飯の各工程での加熱に利用することができる。

沸騰工程において生成電力を補助加熱手段９０に供給することで、電源１００からの電源供給を受けることなく、補助加熱手段９０による加熱を行うことが可能となる。ここで、炊飯においては、強火で加熱するほど蒸気気泡の発生量が増えてごはん粒の合間に蒸気気泡が通り、ごはん粒同士の距離が保たれ、ふっくらとしたごはんを炊くことができる。したがって、加熱手段３に加え、生成電力の供給を受ける補助加熱手段９０での加熱を行うことで、商用電源の消費電力を増加させることなく、沸騰時の加熱を強くすることができる。このため、さらに食感の良いふっくらしたおいしいごはんを炊くことができる。あるいは、沸騰工程において必要な加熱量の一部を、生成電力の供給を受ける補助加熱手段９０による加熱でまかなうようにしてもよい。このようにすることで、従来通りの加熱量を得つつ、商用電源の消費電力を減少させることができ、省エネに資する。

また、蒸らし工程において、蓄電装置７６に蓄電された生成電力を補助加熱手段９０に供給することで、電源１００からの電源供給を受けることなく、補助加熱手段９０による加熱を行うことができる。したがって、蒸らし工程において、商用電源の消費電力を減少させることができ、省エネに資する。

また、保温工程において、蓄電装置７６に蓄電された生成電力を補助加熱手段９０に供給することで、電源１００からの電源供給を受けることなく、補助加熱手段９０による加熱を行うことができる。したがって、保温工程において、商用電源の消費電力を減少させることができ、省エネに資する。さらに、蓄電装置７６から供給される生成電力により保温加熱ができるので、商用電源との接続を解除した状態（すなわち、炊飯器の図示しない電源コンセントを抜いた状態）でも、保温加熱を一定時間継続することができる。このようにすることで、炊飯が終わった後、使用者が炊飯器１を商用電源の無い場所などへ移動させた場合でもいわゆる「コードレス保温」が可能となり、使い勝手を大幅に向上させることができる。

以上のように、本実施の形態１に係る炊飯器１によれば、加熱により発生する蒸気により発電を行い、炊飯時の沸騰工程、蒸らし工程、保温工程に利用するようにした。このため、これらの工程における電源１００からの電源供給を低減させることができ、省エネに資する。また、蓄電装置７６に蓄電された電力を補助加熱手段９０に供給可能としたので、上述のように「コードレス保温」が可能となり、使い勝手を大幅に向上させることができる。

また、生成電力の一部は、表示器７７の沸騰表示部７７ａに供給し、沸騰表示部７７ａを発光させるようにした。このため、沸騰表示部７７ａの発光により炊飯（沸騰）中であることを使用者に報知することができる。したがって、使用者は、順調に炊飯が進行していることなどを確認できて安心感を得るなど、使い勝手を向上させることができる。

また、内釜２内で発生した蒸気を、タービン７０に衝突させるようにした。このため、蒸気の持つ圧力エネルギーの一部を電力に変換することができる。さらに、タービン７０に衝突した蒸気はタービン７０に衝突した直後に膨張し温度が下がり、凝結して水滴となる。このため、例えば従来技術のように送風機を用いるなどして電気エネルギーを消費することなく、炊飯器１の外部へ排出される高温蒸気の量を減らすことができ、生活環境の湿度改善に資する。

なお、本実施の形態１の図５においては、沸騰表示部７７ａを発電機素子７４の下流に接続することとしたが、充電整流回路７５の下流に接続してもよい。このようにすることで、充電整流回路７５により整流された電力を沸騰表示部７７ａに供給することができる。あるいは、蓄電装置７６の下流に沸騰表示部７７ａを接続し、蓄電装置７６から沸騰表示部７７ａに電源供給するようにしてもよい。この場合は、制御装置１０１により、沸騰表示部７７ａの発光を制御することもできる。さらに、沸騰表示部７７ａのみならず、表示器７７の液晶画面やＬＥＤなどに、生成電力を供給するようにしてもよい。

また、上記説明では、蓄電装置７６を設けて生成電力を蓄電し、蒸らし工程や保温工程で生成電力を利用したが、図７に示すように、発電機素子７４が生成する電力をその都度、補助加熱手段９０に供給して加熱に利用することもできる。この場合は、蓄電装置７６を設けない構成とすることができる。

実施の形態２．
（炊飯器の構成）
図８は、実施の形態２に係る炊飯器１Ａの主要構成要素のシステムブロック図である。本実施の形態２では、前述の実施の形態１との相違点を中心に説明し、前述の実施の形態１と同様又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
図８に示すように、炊飯器１Ａは、タービン７０、回転軸７１、発電機素子７４、充電整流回路７５が順に接続され、さらに、大容量蓄電装置７６ａが接続されている。沸騰表示部７７ａは、発電機素子７４の下流側に接続され、発電機素子７４から電源の供給を受けて発光する。

大容量蓄電装置７６ａとしては、ニッケル水素充電池、リチウムイオン充電池、ニッカド充電池、電気二重層コンデンサ、電界コンデンサなどを用いることができる。大容量蓄電装置７６ａは、複数回の炊飯（沸騰）により生成した電力を、累積して蓄電可能なものである。

図９は、大容量蓄電装置７６ａの設置例を説明する図であり、図９（ａ）は一部透視した平面図を、図９（ｂ）は一部透視した断面図を示している。図９では、大容量蓄電装置７６ａとして、リチウムイオン充電池などの電池として独立したものを用いた場合の例である。図９に示すように、平面四角型の本体４の四隅（四角型の本体４と円型の内釜２との隙間）に、大容量蓄電装置７６ａを設置することができる。このようにすることで、本体４の四隅というデッドスペースを有効に活用できるので、大容量蓄電装置７６ａにより炊飯器１のサイズが大型化することもない。

加熱手段３は、電源１００もしくは大容量蓄電装置７６ａから電源供給を受けることができる。補助加熱手段９０も同様に、電源１００もしくは大容量蓄電装置７６ａから電源供給を受けることができる。制御装置１０１は、電源回路１０２Ａの接続状態を切り替えることにより、加熱手段３、補助加熱手段９０への電源供給を制御する。

その他の構成については前述の実施の形態１と同様であって、加熱によって内釜２内から発生した蒸気の持つ圧力エネルギーにより、発電機素子７４が電力を生成するものである。

（生成された電力の利用形態）
次に、本実施の形態２に係る生成電力の利用形態を説明する。本実施の形態２では、炊飯（沸騰工程）で発電した電力を、大容量蓄電装置７６ａに累積的に蓄電し、この蓄電された電力を炊飯工程や保温工程での加熱に利用する。

図１０は、本実施の形態２に係る炊飯器１Ａの動作を説明する図であり、炊飯器１Ａが何度か繰り返して炊飯を行う例を示している。
図１０（ａ）に示すように、１回目の炊飯においては、沸騰工程において生成した電力の一部を、大容量蓄電装置７６ａに蓄電する。このとき、加熱手段３及び補助加熱手段９０には、電源１００から電源を供給する。
同様にして、次に炊飯を行ったときにも生成電力を大容量蓄電装置７６ａに蓄電する。すなわち、大容量蓄電装置７６ａには、複数回にわたる炊飯において生成された電力が累積的に蓄積される。

そして、ｎ回目の炊飯において、大容量蓄電装置７６ａに所定電力が蓄積されたとする（図１０（ｂ））。
そうすると、図１０（ｃ）に示すように、ｎ＋１回目の炊飯において、大容量蓄電装置７６ａに蓄電された電力を炊飯工程、蒸らし工程、保温工程に利用する。大容量蓄電装置７６ａに蓄電された電力は、前述の実施の形態１と同様にして、炊飯工程、蒸らし工程、保温工程に用いることもできるが、本実施の形態２では大電力が蓄電されているので以下のように用いることもできる。

（１）沸騰工程で生成電力を利用
大容量蓄電装置７６ａに蓄えられた電力を、沸騰工程での加熱に利用することができる。
例えば、加熱手段３と補助加熱手段９０のいずれかに電源１００を、他方に大容量蓄電装置７６ａを接続し、加熱手段３と補助加熱手段９０により加熱を行う。このようにすることで、かまどやガス加熱に迫る強い加熱力を得ることができ、より一層ふっくらした食感の良いごはんを炊くことができる。
また、例えば、沸騰工程での加熱に必要な電力を、大容量蓄電装置７６ａに蓄電した電力でまかなうこともできる。このようにすることで、商用電源から電源供給を受けることなく炊飯でき、より大きな省エネ効果を得ることができる。また、コードレスでの炊飯も可能となり、炊飯器の設置位置の自由度が高まって使い勝手を向上させることができる。

（２）保温工程で生成電力を利用
大容量蓄電装置７６ａに蓄えられた電力を、保温工程での加熱に利用することができる。
例えば、保温工程での加熱に必要な電力を、大容量蓄電装置７６ａに蓄電した電力でまかなう。大容量蓄電装置７６ａには大電力が蓄電されているので、長時間のコードレス保温が可能となる。

なお、本実施の形態２の大容量蓄電装置７６ａとしては、上述したようなものあるいはこれ以外のものを用いることができるが、リチウムイオン充電池を用いた場合は、長時間にわたる複数回の炊飯による充電において自然放電などの損失が少ない。このため、大電力を安定的に蓄電することができる。

実施の形態３．
（炊飯器の構成）
図１１は、実施の形態３に係る炊飯器１Ｂの主要構成要素のシステムブロック図である。本実施の形態３では、前述の実施の形態１との相違点を中心に説明し、前述の実施の形態１と同様又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
図１１に示すように、炊飯器１Ｂは、タービン７０、回転軸７１、発電機素子７４、充電整流回路７５、蓄電装置７６が順に接続されている。また、沸騰表示部７７ａは、発電機素子７４の下流側に接続され、発電機素子７４から電源の供給を受けて発光する。

加熱手段３は、電源１００から電源供給を受けることができ、電源回路１０２Ｂにおける電源１００との接続は制御装置１０１により制御される。なお、本実施の形態３では、補助加熱手段を図示していない。

送風ファン８０は、電源１００もしくは蓄電装置７６から電源供給を受けることができ、いずれと接続されるかは制御装置１０１により制御される。

その他の構成については前述の実施の形態１と同様であって、加熱によって内釜２内から発生した蒸気の持つ圧力エネルギーにより、発電機素子７４が電力を生成するものである。

（生成された電力の利用形態）
次に、本実施の形態３に係る生成電力の利用形態を説明する。
ここで、炊飯工程中は、制御装置１０１や電源回路１０２などを収容している制御ケース１１の内部や加熱手段３の誘導加熱コイルの表面などが発熱し、高温となる。沸騰中は加熱量が大きくなるために発熱も特に大きくなる。このため、送風ファン８０で制御ケース１１内部や加熱手段３に外気を供給して、制御ケース１１や加熱手段３を冷却する必要がある。

この送風ファン８０に供給する電力として、蓄電装置７６に蓄電された電力を用いる。このようにすることで、送風ファン８０を駆動するために商用電源から得る電力を削減することができ、省エネに資する。

なお、炊飯（沸騰）中に発電機素子７４が生成した電力をその都度、送風ファン８０に供給することもできる。この場合は、蓄電を待たずして送風ファン８０を駆動させることができ、また、蓄電装置７６を設けない構成とすることもできる。

実施の形態４．
前述の実施の形態１〜３では、蒸気を復水してタンクで回収する構成の炊飯器を例に説明したが、本実施の形態４では、蒸気をタンクで回収せず外気に開放する構成の炊飯器を例に説明する。
図１２は、本実施の形態４に係る炊飯器１Ｃの断面図、図１３は、図１２のうち蒸気経路を中心として示す部分断面図であり、蒸気を模式的に矢印で表している。

（炊飯器の構成）
図１２に示すように、炊飯器１Ｃは前述の実施の形態１のようなタンク６を備えておらず、蒸気導管９８の出口側は蓋体８に設けられた蒸気排気口９９に接続されている。すなわち、加熱中に内釜２内で発生した蒸気は、内蓋８ｂに設けられた小穴８ｃと噴出口６４を経由して蒸気導管９８に流入し、蒸気導管９８に導かれて蒸気排気口９９から炊飯器１Ｂの外部へと排出される。

蒸気導管９８の蒸気通路９８ｃの底面には、傾斜面９８ａが形成されており、図１２に示すように、噴出口６４から蒸気排気口９９に向かって徐々に高くなっている。

タービン７０は、蒸気導管９８の内部であって、噴出口６４から蒸気排気口９９へ至る蒸気の通路上に設置されている。タービン７０は、蒸気導管９８を通過する蒸気の流れに向き合う方向で設置され、回転軸７１と接続されている。回転軸７１は、蒸気導管９８に設けられた孔９８ｄから蒸気導管９８の外側に出て、発電機素子７４と着脱自在に連結されている。蒸気導管９８内には、回転軸７１を回転自在に指示する支持板７２が設けられている。また、蒸気導管９８の孔９ｄには、回転軸７１を回転自在に支持するとともに、蒸気シール性を有する軸受け７３が設けられている。
その他の構成要素については、前述の実施の形態１と同様である。

（炊飯器の動作）
次に、本実施の形態４に係る炊飯器１Ｃの動作を説明する。
本実施の形態４に係る炊飯器１Ｃは、被加熱物（米や水等）を収容した内釜２を、加熱手段３で加熱することで被加熱物を炊きあげ、このとき発生する蒸気を蒸気排気口９９から排出するものである。
具体的には、ユーザが内釜２内に米及び水を入れて本体４内に収容し、蓋体８を閉め、図示しない操作スイッチ等の操作手段を操作して炊飯開始を支持すると、炊飯動作を開始する。炊飯動作においては、制御装置１０１によって制御された加熱手段３が、内釜２を介して米や水を加熱する。炊飯時には、内釜２の上部開口は内蓋８ｂにより閉塞されている。

図１３に示すように、加熱によって内釜２の内部から発生した蒸気は、小穴８ｃ、噴出口６４を経由して蒸気導管９８の蒸気通路９８ｃへと進み、タービン７０に衝突する。
タービン７０に衝突した蒸気は、蒸気排気口９９から炊飯器１Ｃの外部へ排出される。

タービン７０の翼７０ａ（図１３には図示せず、図４参照。）に蒸気が衝突すると、衝突の圧力によりタービン７０が回転する。これに伴い、タービン７０に接続された回転軸７１も回転し、この回転の力が回転軸７１に接続された発電機素子７４に伝わる。発電機素子７４は、回転により生じる力を電力に変換し、発電する。すなわち、蒸気の持つ圧力エネルギーの一部が、電力に変換されることとなる。生成電力は、前述の実施の形態１と同様にして、表示器７７の沸騰表示部７７ａの発光や、炊飯時の加熱に利用する。

ここで、タービン７０に衝突した蒸気の一部は、タービン７０に圧力を伝えた直後に膨張し、温度が下がり、凝結して水滴となる。この水滴は、蒸気導管９８の傾斜面９８ａに沿って蒸気導管９８内に溜まる。このように、タービン７０に衝突した蒸気の一部は、水冷しなくとも凝結させることができる。

以上のように本実施の形態４に係る炊飯器１Ｃによれば、加熱により発生する蒸気により発電を行い、表示器７７の沸騰表示部７７ａの発光や、炊飯時の加熱に利用するようにしたので、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、加熱により発生した蒸気の一部を凝結できるので、外部への蒸気排出の少ない炊飯器を得ることができ、生活環境の湿度改善に資する。また、例えば水冷用のタンクなどの蒸気を凝結させるための部材を設ける必要がないので、炊飯器の本体の大型化を抑制できる。

実施の形態５．
（炊飯器の構成）
図１４、図１５は、本実施の形態５に係る炊飯器の蒸気経路を中心として示す部分断面図であり、蒸気を模式的に矢印で表している。図１４は、前述の実施の形態１と同様に蒸気を復水して回収・貯留するタンク６を備えた構成であり、図１５は、前述の実施の形態４と同様にタンク６を備えない構成である。
本実施の形態５では、前述の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

図１４、図１５において、蒸気導管９の内部であって、噴出口６４からタービン７０に至る経路上に、絞り流路２００が設けられている。絞り流路２００は、噴出口６４側の入口側からタービン７０の出口側に向かって、内径が小さくなるように構成されている。
他の構成要素については、図１４については前述の実施の形態１と、図１５については前述の実施の形態２と、それぞれ同様の構成である。

（蒸気の動き及びタービンの動作）
図１６は、タービン７０及びその周辺部材を示す要部拡大模式図である。図１４〜図１６を参照して、本実施の形態５に係る炊飯器の内釜２の内部から発生した蒸気の動き及びタービン７０の動作を説明する。
図１４、図１５に示すように、加熱によって内釜２の内部から発生した蒸気は、小穴８ｃ、噴出口６４を経由して蒸気導管９（９８）の蒸気通路９ｃ（９８ｃ）へと進み、絞り流路２００に進入する。絞り流路２００を通過する過程において、散開していた蒸気の流れが絞られ、集中した噴流となった蒸気がタービン７０の翼７０ａに衝突する。

タービン７０の翼７０ａに蒸気が衝突すると、衝突の圧力によりタービン７０が回転する。これに伴い、タービン７０に接続された回転軸７１も回転し、この回転の力が回転軸７１に接続された発電機素子７４に伝わる。発電機素子７４は、回転により生じる力を電力に変換し、発電する。すなわち、蒸気の持つ圧力エネルギーの一部が、電力に変換されることとなる。翼７０ａに衝突する蒸気の流れは、絞り流路２００により絞られて集中しているため、翼７０ａに衝突する蒸気が増加し（損失が減少し）、蒸気の持つエネルギーを効率よく翼７０ａに与えることができる。このため、発電機素子７４による発電量も増加し、発電効率を向上させることができる。
生成電力は、前述の実施の形態１と同様にして、表示器７７の沸騰表示部７７ａの発光や、炊飯時の加熱に利用する。

ここで、タービン７０に衝突した蒸気の一部は、以下のようになる。
図１４のようにタンク６を備えた構成の場合は、タービン７０に衝突した蒸気は、タービン７０に圧力を伝えた直後に膨張し、温度が下がり、凝結して水滴となる。この水滴は、蒸気導管９の傾斜面９ｂに沿ってタンク６の中に移動し、貯留される。このように、タービン７０に衝突した蒸気は、水冷しなくとも凝結される。
図１５のようにタンク６を備えない構成の場合、タービン７０に衝突した蒸気は、タービン７０に圧力を伝えた直後に膨張し、温度が下がり、凝結して水滴となる。この水滴は、蒸気導管９８の傾斜面９８ａに沿って蒸気導管９８内に溜まる。このように、タービン７０に衝突した蒸気の一部は、水冷しなくとも凝結される。

以上のように本実施の形態５に係る炊飯器によれば、タービン７０の上流側に、蒸気の流れを絞る絞り流路を設けた。このため、加熱により内釜２内に発生した蒸気を集中させてタービン７０に衝突させることができる。したがって、蒸気の持つエネルギーを効率よくタービン７０に与えることができ、発電機素子７４による発電量を増加させ、発電効率を向上させることができる。

実施の形態６．
前述の実施の形態１〜実施の形態５では、炊飯器について説明したが、炊飯器のほかに、例えば湯沸かしポットなどに本発明の発電機構と電源制御手段を適用することもできる。発生する蒸気が通過する経路上に前述の実施の形態１〜実施の形態５で説明した発電機構を設ければ、同様の効果を得ることができる。

１ 炊飯器、１Ａ 炊飯器、１Ｂ 炊飯器、１Ｃ 炊飯器、２ 内釜、３ 加熱手段、４ 本体、６ タンク、６ａ タンク本体、６ｂ タンク本体カバー、６ｃ 接続孔、６ｄ 蒸気案内筒、６ｅ タンク蓋、６ｆ 吐出圧緩和部材、７ ヒンジ機構、８ 蓋体、８ａ 外蓋、８ｂ 内蓋、８ｃ 小穴、９ 蒸気導管、９ａ 傾斜面、９ｂ 傾斜面、９ｃ 蒸気通路、９ｄ 孔、１０ 脚部、１１ 制御ケース、２２ 蓋センサ、２３ パッキン、６４ 噴出口、７０ タービン、７０ａ 翼、７１ 回転軸、７２ 支持板、７３ 軸受け、７４ 発電機素子、７５ 充電整流回路、７６ 蓄電装置、７６ａ 大容量蓄電装置、７７ 表示器、７７ａ 沸騰表示部、８０ 送風ファン、９０ 補助加熱手段、９８ 蒸気導管、９８ａ 傾斜面、９８ｃ 蒸気通路、９８ｄ 孔、９９ 蒸気排気口、１００ 電源、１０１ 制御装置、１０２ 電源回路、１０２Ａ 電源回路、１０２Ｂ 電源回路、２００ 絞り流路。

Claims (18)

1. 上面が開口した本体と、
   被加熱物が投入されて前記本体内に収容される容器と、
   前記容器を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段を駆動制御する加熱制御手段と、
   前記容器の上部開口を閉塞可能な内蓋を有し、前記本体の上面開口部を開閉する蓋本体と、
   前記内蓋に接続されて前記蓋本体内において略水平に延びる流路を有し、前記容器内で発生する蒸気を通過させる蒸気導管と、
   前記容器内で発生する蒸気により発電する発電機構と、
   前記発電機構により発電された電力を電気負荷に供給させる電源制御手段とを備え、
   前記発電機構は、
   前記蒸気導管内に配置され蒸気を受けて回転する蒸気タービンと、
   前記蒸気タービンの回転を伝達する回転伝達機構と、
   前記回転伝達機構に接続されて前記蒸気タービンの回転力を用いて発電する発電機素子と、を有し、
   前記蒸気タービンの回転軸は、前記蒸気導管の前記略水平に延びる流路と略平行に設けられており、前記蒸気タービンの翼は、前記蒸気導管を流れる蒸気と対面するように設けられている
   ことを特徴とする炊飯器。
2. 前記電気負荷として、前記炊飯器の運転状態を示す表示装置を備え、
   前記電源制御手段は、前記発電機構により発電された電力を前記表示装置に供給させる
   ことを特徴とする請求項１記載の炊飯器。
3. 前記電気負荷は、前記加熱手段であり、
   前記電源制御手段は、前記発電機構により発電された電力を前記加熱手段に供給させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の炊飯器。
4. 前記電気負荷として、前記容器を側方から加熱する補助加熱手段を備え、
   前記電源制御手段は、前記発電機構により発電された電力を前記補助加熱手段に供給させる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか記載の炊飯器。
5. 前記電気負荷として、冷却風を吹き出す送風手段を備え、
   前記電源制御手段は、前記発電機構により発電された電力を前記送風手段に供給させる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか記載の炊飯器。
6. 前記発電機構により発電された電力を蓄える蓄電装置を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか記載の炊飯器。
7. 前記発電機構により発電された電力を累積的に蓄える蓄電装置を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか記載の炊飯器。
8. 前記電源制御手段は、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力を、前記電気負荷に供給させる
   ことを特徴とする請求項６または請求項７記載の炊飯器。
9. 前記加熱制御手段は、前記容器内の被加熱物を沸騰させる沸騰工程により前記加熱手段を駆動制御可能であり、
   前記沸騰工程中において、
   前記発電機構により発電された電力を蓄電装置に蓄えさせる蓄電工程と、前記電源制御手段が前記発電機構により発電された電力を前記電気負荷に供給させる電源供給工程とを交互に行う
   ことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか記載の炊飯器。
10. 前記加熱制御手段は、前記容器内の被加熱物を沸騰させる沸騰工程により前記加熱手段を駆動制御可能であり、
    前記沸騰工程中において、
    前記電源制御手段は、前記蓄電装置に蓄えられた電力を、前記電気負荷に供給させる
    ことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか記載の炊飯器。
11. 前記加熱制御手段は、前記容器内の被加熱物を沸騰させる沸騰工程により前記加熱手段を駆動制御可能であり、
    前記沸騰工程が終了した後に、
    前記電源制御手段は、前記蓄電装置に蓄えられた電力を、前記電気負荷に供給させる
    ことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか記載の炊飯器。
12. 前記加熱制御手段は、前記容器内の被加熱物を保温する保温工程により前記加熱手段を駆動制御可能であり、
    前記保温工程中において、
    前記電源制御手段は、前記蓄電装置に蓄えられた電力を、前記電気負荷に供給させる
    ことを特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれか記載の炊飯器。
13. 商用外部電源との接続が切断された後に、
    前記電源制御手段は、前記蓄電装置に蓄えられた電力を、前記電気負荷に供給させる
    ことを特徴とする請求項６〜請求項１２のいずれか記載の炊飯器。
14. 前記蓄電装置として、電気二重層コンデンサを用いた
    ことを特徴とする請求項６〜請求項１３のいずれか記載の炊飯器。
15. 前記蓄電装置として、リチウムイオン充電池を用いた
    ことを特徴とする請求項６〜請求項１３のいずれか記載の炊飯器。
16. 前記蒸気タービンに衝突した水蒸気が凝縮された水を回収する蒸気回収手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか記載の炊飯器。
17. 前記蒸気回収手段は、
    前記蒸気導管に連結されて、内部に溜めた水により水蒸気を復水して回収するタンクを備えた
    ことを特徴とする請求項１６記載の炊飯器。
18. 前記蒸気タービンの上流側に設けられ、前記水蒸気の流れ方向に向かって径方向の断面積が次第に絞られた絞り流路を備えた
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか記載の炊飯器。

Images