JP5816798B2 - 誘導加熱炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭、レストランなどで使用される誘導加熱炊飯器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱炊飯器は鍋を加熱する誘導磁界を発生させる加熱コイルと、加熱コイルに対し高周波電流を印加するインバータとを備え、鍋を誘導加熱する誘導加熱炊飯器が知られている。

また、加熱コイルは電流を印加すると加熱コイルの抵抗により発熱し損失となる。

そのため、冷却ファンを備え強制冷却を行う誘導加熱炊飯器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３０９０３７号公報

しかしながら、前記従来の構成の誘導加熱炊飯器では、冷却ファンの動作音が大きく、たとえば早朝や深夜等の周囲が静かなときにはファンの風切り音が聞こえ、睡眠の障害になる可能性を有することが考えられる。

また、冷却ファンを備えることで、誘導加熱炊飯器の大きさや重量が増加し、誘導加熱炊飯器の可搬性や収納性を損なう、あるいは製造コストが上昇するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷却ファンの小型化、あるいは、冷却ファンを備える必要がなく、誘導加熱炊飯器の大きさや重量、製造コストを増加させることなく加熱コイルを冷却することを可能とし、可搬性や収納性を向上させた誘導加熱炊飯器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の誘導加熱炊飯器は、本体と、前記本体内に着脱自在に収納される鍋と、前記鍋を加熱する誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記加熱コイルに対し高周波電流を印加するインバータと、前記加熱コイルに対し高周波電流を印加する前記インバータを制御する制御手段と、前記鍋の温度を検知する鍋温度検知手段と、前記加熱コイルの温度を検知する加熱コイル温度検知手段とを備え、前記鍋温度検知手段の検知温度に基づいて前記鍋が第１の所定温度になるよう前記加熱コイルに対し前記インバータを介して高周波電流を印加する第１の浸水工程と、前記第１の浸水工程の後に、前記加熱コイル温度検知手段の検知温度が第２の所定温度以下になるまで前記加熱コイルに対し前記インバータを介して印加する高周波電流を停止する第２の浸水工程と、前記第２の浸水工程の後に、前記加熱コイルに対し前記インバータを介して高周波電流を印加する炊き上げ工程と沸騰維持工程を備えて構成したものである。

これによって、浸水工程では米が糊化する温度よりも低温の水に米を浸して、予め米に吸水させることで、以降の工程において、米の中心部まで十分に糊化できるようにするために、浸水所定時間の間、米が糊化する温度よりも低温となるよう鍋を温度調節する。

第１の浸水工程において、第１の所定温度を米が糊化する温度よりも低温となる温度とすることで米に吸水させることが可能となり、また第２の浸水工程において、加熱コイルに印加する高周波電流を停止すると、鍋の熱容量により緩やかに温度が低下するが、短時間の印加停止であれば鍋を米が糊化する温度よりも低温に維持することができるため、加
熱コイルを冷却しつつ、米に吸水させることが可能となる。

そして、加熱コイルの温度は、加熱コイルへ高周波電流を印加する時間が長い炊き上げ工程または沸騰維持工程に炊飯工程中の最高温度に達するが、本発明によって、炊き上げ工程開始時の加熱コイルの温度を下げることが可能となり、炊き上げ工程または沸騰維持工程における加熱コイルの最高温度を低下させることが可能となる。

従って、誘導加熱炊飯器の大きさや重量、製造コストを増加させることなく、加熱コイルを冷却することが可能となり、誘導加熱炊飯器の可搬性、収納性を向上させることが可能となる。

本発明の誘導加熱炊飯器は、冷却ファンの小型化、あるいは、冷却ファンを備えないことが可能となり、誘導加熱炊飯器の大きさや重量、製造コストを増加させることなく、加熱コイルを冷却することが可能となり、誘導加熱炊飯器の可搬性や収納性を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱炊飯器の側断面図 本発明の実施の形態１における誘導加熱炊飯器を概略的に示す回路図 本発明の実施の形態１における誘導加熱炊飯器の炊飯工程図 本発明の実施の形態２における誘導加熱炊飯器の側断面図

第１の発明の誘導加熱炊飯器は、本体と、前記本体内に着脱自在に収納される鍋と、前記鍋を加熱する誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記加熱コイルに対し高周波電流を印加するインバータと、前記加熱コイルに対し高周波電流を印加する前記インバータを制御する制御手段と、前記鍋の温度を検知する鍋温度検知手段と、前記加熱コイルの温度を検知する加熱コイル温度検知手段とを備え、前記鍋温度検知手段の検知温度に基づいて前記鍋が第１の所定温度になるよう前記加熱コイルに対し前記インバータを介して高周波電流を印加する第１の浸水工程と、前記第１の浸水工程の後に、前記加熱コイル温度検知手段の検知温度が第２の所定温度以下になるまで前記加熱コイルに対し前記インバータを介して印加する高周波電流を停止する第２の浸水工程と、前記第２の浸水工程の後に、前記加熱コイルに対し前記インバータを介して高周波電流を印加する炊き上げ工程と沸騰維持工程を備える構成としたものである。

これによって、浸水工程では米が糊化する温度よりも低温の水に米を浸して、予め米に吸水させることで、以降の工程において、米の中心部まで十分に糊化できるようにするために、浸水所定時間の間、米が糊化する温度よりも低温となるよう鍋を温度調節する。

第１の浸水工程において、第１の所定温度を米が糊化する温度よりも低温となる温度とすることで米に吸水させることが可能となり、また第２の浸水工程において、加熱コイルに印加する高周波電流を停止すると、鍋の熱容量により緩やかに温度が低下するが、短時間の印加停止であれば鍋を米が糊化する温度よりも低温に維持することができるため、加熱コイルを冷却しつつ、米に吸水させることが可能となる。

そして、加熱コイルの温度は、加熱コイルへ高周波電流を印加する時間が長い炊き上げ工程または沸騰維持工程に炊飯工程中の最高温度に達するが、本発明によって、炊き上げ工程開始時の加熱コイルの温度を下げることが可能となり、炊き上げ工程または沸騰維持工程における加熱コイルの最高温度を低下させることが可能となる。

従って、冷却ファンの小型化、あるいは、冷却ファンを備えないことが可能となり、誘導加熱炊飯器の大きさや重量、製造コストを増加させることなく、加熱コイルを冷却することが可能となり、誘導加熱炊飯器の可搬性や収納性を向上させることが可能となる。

また、これによって、炊き上げ工程または沸騰維持工程における加熱コイルの最高温度が、加熱コイルの保存温度や各種規格の上限温度などを超えないための、炊き上げ工程開始時の加熱コイルの温度を実験やシミュレーション等で算出したデータを第２の所定温度として、予め制御手段に記憶させておく。

そして、第２の浸水工程において、加熱コイル温度検知手段の検知温度が第２の所定温度以下になるまで加熱コイルへの高周波電流の印加を停止することで、その後に移行する炊き上げ工程および沸騰維持工程において、加熱コイルの保存温度や各種規格の上限温度以下に抑えることが可能となり、誘導加熱炊飯器の安全性を向上させることが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記加熱コイルを冷却する冷却ファンを備えないよう構成したものである。

これによって、冷却ファンによる強制冷却を行わないため、誘導加熱炊飯器内の空気の流れが極めて少なく、鍋の保温性を高めることが可能となり、そのため、第２の浸水工程で鍋の加熱を一時停止すると、鍋の温度は緩やかに低下するため、短時間の加熱停止であれば炊飯性能に大きな影響を出すことなく、加熱コイルを自然冷却することが出来るので、誘導加熱炊飯器の大きさや重量、製造コストを増加させることなく、加熱コイルを冷却することが可能となり、誘導加熱炊飯器の炊飯性能を維持しつつ、静音性や可搬性、収納性を向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて一実施形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱炊飯器の側断面図を示すものである。

図１において、本体１は、上面が開口する略円筒状に形成しており、本体１の内部に鍋収納部である保護枠１０を備え、この保護枠１０内には内周面に描かれた水位線を有する鍋２を着脱自在に配置している。保護枠１０の外側には鍋２を加熱する加熱コイル５を備えている。

制御手段８はインバータ７を制御し、加熱コイル５に高周波電流を印加することで、加熱コイル５は誘導磁界を発生し鍋２を加熱する。

本体１の上部に蓋３を開閉自在に取り付けている。蓋３は、保護枠１０の後部にヒンジ３ａを介して回動自在に支持し、回動バネにより付勢されている。蓋３のもう一端には、保護枠１０の前方に回動自在に軸支されたフックボタン１ａを配設し蓋３の開放を抑止する。フックボタン１ａが蓋３へ嵌合しているときには、蓋３は開放することなくフックボタン１ａに保持され、閉塞状態となっている。

蓋３の下部に、炊飯および保温中に鍋２内に発生する蒸気を排出する蒸気口４ｂを有する内蓋４を配設し、その上部には本体外部と蒸気筒口１１ａにて連通している筒形状の蒸
気筒１１を配設している。

蒸気筒１１と内蓋４の間に蒸気口パッキン６を配設し、蒸気が蓋３の内部に流入するのを防止している。また、内蓋４の外周部に、鍋２のフランジ部（図示しない）の上面と当接する内蓋パッキン４ａを配設しており、炊飯および保温中に鍋２内に発生する蒸気が蒸気口４ｂ以外から外部に流出するのを防止している。

鍋温度検知手段９は、鍋２の底略中心部に当接して熱伝導によって鍋２の温度を検知することができる。蓋温度検知手段１２は内蓋４に当接して熱伝導によって内蓋４の温度を検知することができる。

操作表示部１３は蓋３に形成され、ユーザからの操作を受け付け、またユーザに対して炊飯器の状態などを報知する。

また、加熱コイル温度検知手段１４は加熱コイル５の温度を検知するものである。

なお、本体１と蓋３と保護枠１０と蒸気筒１１には樹脂ケースを、鍋２には鉄やＳＵＳなど金属製鍋を、内蓋３には金属製蓋を、内蓋パッキン４ａと蒸気口パッキン６にはゴム製パッキンを、加熱コイル５には銅線コイルを、インバータ７には高周波インバータを、制御手段８にはマイクロコンピュータを、鍋温度検知手段９と蓋温度検知手段１２と加熱コイル温度検知手段１４にはサーミスタを、操作表示部１３にはタッチパネルを用いることで容易に構成できる。

図２は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱炊飯器を概略的に示す回路図である。

図２において、誘導加熱炊飯器の鍋２は、加熱コイル５の近傍に配置され、加熱コイル５と鍋２が磁気結合することにより、鍋２を誘導加熱するようにしている。

交流電源２０１は誘導加熱炊飯器に電力を供給するもので、交流電源２０１が商用の電源であれば周波数は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。

インバータ７は、交流電源２０１をダイオードブリッジ２０２、チョークコイル２０３、平滑用コンデンサ２０４で整流、平滑した後、スイッチング素子２０５、共振コンデンサ２０６で高周波電流に変換し、加熱コイル５に高周波電流を供給する。

共振コンデンサ２０６は、加熱コイル５に並列接続しており、加熱コイル５と共振回路を構成している。また、スイッチング素子２０５はＩＧＢＴなどの半導体素子と、この半導体素子に並列接続した逆導通ダイオードで構成している。

電流検知手段２０７は、交流電源２０１から供給される入力電流を検知するもので、カレントトランスやシャント抵抗などを用いる。

制御手段８は、電流検知手段２０７の検知電流に基づいてスイッチング素子２０５をオンオフ制御することで高周波電流を発生させる。

本実施の形態における誘導加熱炊飯器について、加熱コイル５を強制冷却する冷却ファンを備えていない。

以上のように構成された誘導加熱炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱炊飯器の炊飯工程図である。

図３で炊飯工程は、米に水を吸水させる浸水工程と、一気に鍋内の温度を上げて沸騰させる炊き上げ工程と、沸騰を維持させて米の澱粉を糊化させてご飯にする沸騰維持工程と、炊き上がったご飯を蒸らして鍋内を均一に仕上げるむらし工程からなり、各工程における制御方法を制御手段８に記憶させている。

まず、ユーザが鍋２内に所定量の米と水を入れ、本体１にセットした後、操作表示部１３を用いて炊飯開始の操作を行い、制御手段８が受け付けると、制御手段８は浸水工程を開始する。

浸水工程は、米が糊化する温度よりも低温の水に米を浸して、予め米に吸水させることで、以降の工程において、米の中心部まで十分に糊化できるようにする工程である。また、浸水工程は、米に含まれるアミラーゼにより澱粉を分解し、グルコースを生成させ、ごはんの甘味を生み出す工程でもある。

このため、浸水工程では、浸水所定時間（例えば２０分）の間、米が糊化する温度よりも低温となるよう鍋温度検知手段９の検知温度が６０℃前後になるよう制御する。

まず、第１の浸水工程では、制御手段８は鍋２が６０℃より少し高めの温度である第１の所定温度（例えば６５℃）になるよう制御する。この第１の所定温度は、米が糊化する温度よりも低温となる温度の中での最高の温度である。制御手段８は鍋温度検知手段９による温度検知をおこない、検知温度が６５℃未満であれば加熱コイル５に高周波電流を印加し鍋２を加熱する。検知温度が６５℃以上であれば加熱コイル５へ印加する高周波電流を停止し鍋２の加熱を停止する。

第１の浸水工程開始から浸水所定時間Ａ（例えば１５分）が経過すると、第２の浸水工程に移行する。

第２の浸水工程では、制御手段８は加熱コイル温度検知手段１４により加熱コイル５の温度検知を行い、加熱コイル温度検知手段１４による検知温度が第２の所定温度以下になるまで加熱コイルへの高周波電流の印加を停止する。

加熱コイル５の温度は、加熱コイル５へ高周波電流を印加する時間が長い炊き上げ工程または沸騰維持工程に炊飯工程中の最高温度に達する。

第２の所定温度は、炊き上げ工程または沸騰維持工程における加熱コイル５の最高温度が、加熱コイル５の保存温度や各種規格の上限温度などを超えないための、炊き上げ工程開始時の加熱コイル５の温度であり、実験やシミュレーション等で算出したデータを予め制御手段８に記憶させておく。

鍋２は保護枠１０で覆われているため自然冷却され難いのに対し、加熱コイル５の下面方向は開放されているので、自然冷却しやすい構成となっている。

また、鍋２は加熱コイル５と比べ熱容量が大きいため、加熱コイル５に印加する高周波電流を停止すると、鍋２は緩やかに温度が低下する。

そのため、短時間の印加停止であれば鍋２を米が糊化する温度よりも低温となる６０℃前後に維持することができるため、加熱コイル５を自然冷却しつつ、米に吸水させること
が可能となる。

加熱コイル温度検知手段１４の検知温度が第２の所定温度以下になると炊き上げ工程に移行する。

炊き上げ工程では、鍋温度検知手段９の検知温度が水の沸点近傍（例えば１００℃）である第３の所定温度になるまで鍋２を加熱する。なお、この時、検知温度の温度勾配の違いによって被調理物の量、すなわち炊飯量を判定することができる。

炊き上げ工程では、水の沸点近傍である第３の所定温度になるまで加熱コイル５に高周波電流の印加を連続して行うため、炊き上げ工程で加熱コイル５が最高温度となる場合、炊き上げ工程終了時に加熱コイル５が最高温度となる。

鍋温度検知手段９の検知温度が第３の所定温度に達すると、沸騰維持工程に移行する。

沸騰維持工程は、米の澱粉を糊化させて、糊化度を５０％〜６０％程度まで引き上げる工程である。沸騰維持工程では、鍋２に水がある間は、鍋２内の米及び水が沸騰状態を維持するように、制御手段８はインバータ７を動作させて加熱コイル５に高周波電流を印加し鍋２を加熱する。この時、インバータ７においてＰＷＭ制御を用いて加熱の入切制御を行う。

この加熱により、鍋２内の水が吸水されたり蒸発したりして無くなると、鍋２の温度が上昇する。鍋温度検知手段９の検知温度が第４の所定温度（例えば１３０℃）に到達すると、沸騰維持工程を終了し、むらし工程に移行する。

炊き上げ工程では、水の沸点近傍になるまで加熱コイル５に高周波電流の印加をインバータ７に対してＰＷＭ制御により断続的に行うため、沸騰維持工程で加熱コイル５が最高温度となる場合、沸騰維持工程終了時に加熱コイル５が最高温度となる。

鍋温度検知手段９の検知温度に基づいて、鍋２内の水が沸騰を維持できるよう加熱コイル５に高周波電流を印加するため、炊飯量が少ないときは印加時間が短くなり、炊飯量が多いときは印加時間が長くなる。そのため、加熱コイル５は炊飯量が少ないときは炊き上げ工程で最高温度となり、炊飯量が多いときは沸騰維持工程で最高温度となる。

むらし工程は、米の澱粉を糊化させて、糊化度を１００％近くまで引き上げる工程である。むらし工程では、鍋底が焦げるのを避けつつ、ご飯の温度が低下するのを防ぎ、糊化を促進させて鍋２内のごはんを均一化するため、むらし工程中で追い炊き加熱を経過時間に応じて複数回（例えば２回）行い、鍋温度検知手段９の温度が第５の所定温度（例えば８０℃）を保つようインバータ７においてＰＷＭ制御を用いて加熱の入切を行う。そして、むらし所定時間経過の後、むらし工程を終了し、全炊飯工程を終了する。

なお、本発明の実施の形態１では加熱コイル５やスイッチング素子２０５に対して冷却ファンによる強制冷却を行わないため、誘導加熱炊飯器内の空気の流れが極めて少なく、鍋２の保温性を高めることが可能となる。

そのため、第２の浸水工程で鍋２の加熱を一時停止すると、鍋２の温度は緩やかに低下するため、短時間の加熱停止であれば炊飯性能に大きな影響を出すことなく、加熱コイル５を冷却することが出来る。

これによって、誘導加熱炊飯器の大きさや重量、製造コストを増加させることなく、加
熱コイル５を自然冷却することが可能となり、誘導加熱炊飯器の炊飯性能を維持しつつ、静音性や可搬性、収納性を向上させることが可能となる。

なお、本実施の形態によれば、第２の浸水工程において、加熱コイル５に印加する高周波電流を停止することで、加熱コイル５の冷却のみではなく、ダイオードブリッジ２０２やスイッチング素子２０５の冷却も可能となる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱炊飯器の側断面図を示すものである。

図４において、誘導加熱炊飯器は、第２の浸水工程における第１の所定時間を
計時するタイマー手段１５を備えて構成している。その他は図１と同様であり説明は省略する。

なお、タイマー手段１５にはマイクロコンピュータを用いることで容易に構成できる。

以上のように構成された誘導加熱炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

本発明の第２の実施の形態における誘導加熱炊飯器の炊飯工程図は図３と同様である。

また、第１の浸水工程、炊き上げ工程、沸騰維持工程、むらし工程は実施の形態１と同様であり説明は省略する。

第２の浸水工程に移行すると、制御手段８はインバータ７の動作を停止して、加熱コイル５への高周波電流の印加を停止すると共に、タイマー手段１５を動作させて、第２の所定時間の計時を開始する。

加熱コイル５への高周波電流の印加を停止すると自然冷却により加熱コイル５の温度は低下する。炊き上げ工程または沸騰維持工程における加熱コイル５の最高温度が、加熱コイル５の保存温度や各種規格の上限温度などを超えないための、加熱コイル５の冷却時間を実験やシミュレーション等で算出したデータを第１の所定時間として、予め制御手段８またはタイマー手段１５に記憶させておく。

そしてタイマー手段１５が第１の所定時間の計時を終了すると、第２の浸水工程から炊き上げ工程に移行する。

第２の浸水工程において、第１の所定時間の間、加熱コイル５への高周波電流の印加を停止することで、炊き上げ工程または沸騰維持工程において、加熱コイル５の保存温度や各種規格の上限温度以下に抑えることが可能となり、誘導加熱炊飯器の安全性を向上させることが可能となる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱炊飯器は、炊飯性能を維持しつつ、静音性や可搬性、収納性を向上させることができるので、一般家庭、レストランなどで使用される炊飯器に有用である。

１ 本体
２ 鍋
５ 加熱コイル
７ インバータ
８ 制御手段
９ 鍋温度検知手段
１４ 加熱コイル温度検知手段
１５ タイマー手段

Claims (2)

1. 本体と、
   前記本体内に着脱自在に収納される鍋と、
   前記鍋を加熱する誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
   前記加熱コイルに対し高周波電流を印加するインバータと、
   前記加熱コイルに対し高周波電流を印加する前記インバータを制御する制御手段と、
   前記鍋の温度を検知する鍋温度検知手段と、
   前記加熱コイルの温度を検知する加熱コイル温度検知手段とを備え、
   前記鍋温度検知手段の検知温度に基づいて前記鍋が第１の所定温度になるよう前記加熱コイルに対し前記インバータを介して高周波電流を印加する第１の浸水工程と、
   前記第１の浸水工程の後に、前記加熱コイル温度検知手段の検知温度が第２の所定温度以下になるまで前記加熱コイルに対し前記インバータを介して印加する高周波電流を停止する第２の浸水工程と、
   前記第２の浸水工程の後に、前記加熱コイルに対し前記インバータを介して高周波電流を印加する炊き上げ工程と沸騰維持工程を備える誘導加熱炊飯器。
2. 前記加熱コイルを冷却する冷却ファンを備えない請求項１に記載の誘導加熱炊飯器。