JP6141214B2

JP6141214B2 - 炊飯器

Info

Publication number: JP6141214B2
Application number: JP2014013795A
Authority: JP
Inventors: 浩志郎 ▲高▼野; 吉野　勇人; 勇人吉野; 永田　滋之; 滋之永田; ちひろ河東; 藤原　奨; 奨藤原; 久保田　哲正; 哲正久保田; 利弘齋藤; 直也坂田
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: JP2015139544A

Description

本発明は、超音波発生手段を備えた炊飯器に関するものである。

従来の炊飯器には、調理物が収容された内釜の底部及び側部に加熱コイルを配設し、かつ内釜の側部に超音波振動子を設け、それらの構成部品にインバータ回路から高周波電流を流すように構成しているものがあった。

そのようなものとして、「炊飯鍋と、炊飯鍋の加熱手段と、米の含水時に超音波を炊飯鍋内に発生させる超音波発生手段とを備えた」炊飯器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の炊飯器は、炊飯器本体の電源スイッチがオンされた場合、超音波振動子が動作することで米の含水率が上昇し、炊飯性能を向上するようにしている。

また、「炊飯器本体内に調理物を収納する内鍋を着脱自在に収納した炊飯器において、該内鍋に収納された調理物に振動を与える振動発生装置を設けた」炊飯器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の炊飯器は、外釜の底部や側部に振動発生装置を設け、加熱中に内鍋内の調理物に超音波振動を与えることにより、加熱による自然熱対流と振動による調理物の攪拌との相乗効果によって加熱の均一化を図るようにしている。

特許第２８７４５０６号公報（例えば、図１、図２等）実開平５−８０４１４号公報（例えば、図１、図３等）

特許文献１に記載の炊飯器は、内釜の側部に超音波振動子が設けられているため、曲面形状の内釜側部に対して平面形状の超音波振動子を設けても、超音波振動を効率的に釜内へ伝播させることができないという問題点があった。また、超音波振動子は内釜の外側面に接着されているため、例えば炊飯器本体から内釜を取り出して洗浄したり、内釜内で洗米したりする際に超音波振動子に水がかかってしまい、超音波振動子が腐食するという懸念があった。

特許文献２に記載の炊飯器は、外釜の底部や側部に振動発生装置が設けられているため、略直方体の炊飯器本体においては振動発生装置の未装時と比較して高さや幅、奥行き寸法の増加が必要という問題点があった。また、底部中央部に振動発生装置が設けられているため、誘導加熱コイルの中央部に振動発生装置用の空間を設ける必要があり、炊飯時に中央部での加熱ができないという問題点もあった。

本発明は、上記のような課題を背景になされたものであり、本体サイズを大型化することなく構成するとともに、内釜を洗浄したり、内釜内で洗米したりする作業を容易にして美味しいご飯を炊飯できる炊飯器を提供することを目的とする。

本発明に係る炊飯器は、調理物が入れられる内釜と、前記内釜を振動させる振動発生手段と、を有し、前記振動発生手段は、前記内釜の底部と側部とを繋ぐ部分に接触する位置に配置されており、前記内釜との接触面が前記内釜の形状に合わせた曲面形状に構成されているものである。

本発明の炊飯器によれば、本体サイズを大型化することなく、内釜を振動させることができ、内釜の着脱が簡単で洗浄や内釜の洗米が容易であるとともに、振動により吸水性の優れた美味しいご飯を炊飯することができる。

本発明の実施の形態に係る炊飯器の外観の一例を概略的に示す外観斜視図である。本発明の実施の形態に係る炊飯器の構成を概略的に示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る炊飯器の振動発生手段と内釜との接触方法を説明する要部断面図である。本発明の実施の形態に係る炊飯器に搭載される振動発生手段の構成例を概略的に示す概略図である。本発明の実施の形態に係る炊飯器の炊飯動作のタイミングを示すタイミングチャートである。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る炊飯器１００の外観の一例を概略的に示す外観斜視図である。図２は、炊飯器１００の構成を概略的に示す概略断面図である。図３は、炊飯器１００の振動発生手段５０と内釜３との接触方法を説明する要部断面図である。図１〜図３に基づいて、炊飯器１００の構成について説明する。なお、図２及び図３では、調理物３０である米及び水が、炊飯器１００の内釜３に収容されている状態を例に示している。

この炊飯器１００は、調理物（例えば、米や水等の食品）３０が入れられた内釜３を加熱手段（例えば、加熱コイル６）で加熱することで調理物を炊き上げるものである。図１に示すように、炊飯器１００は、本体１と、外蓋２１と、で外観が構成されている。図２に示すように、本体１の上部には、上面が開放している容器状の外釜２が設置される。この外釜２の内部には、調理物３０を収納する内釜３が着脱自在に収納される。外蓋２１は、外釜２の開口を開閉するように回転自在に設けられている。また、外蓋２１には、外釜２が外蓋２１で閉められた状態にあるときに内釜３の開口を塞ぐように内蓋２２が設けられている。

内蓋２２には、内釜３に当接して内釜３の内部の温度を検出する蓋用温度センサ２３が設けられている。また、外釜２の底部の中央部には、温度センサ用開口部４が形成されている。そして、温度センサ用開口部４には、内釜３に当接して調理物３０の温度を検出する内釜用温度センサ５が設けられている。さらに、外釜２の底部の外側には、内釜３を誘導加熱して炊飯を行う加熱コイル６が設けられている。なお、内釜用温度センサ５及び蓋用温度センサ２３は、例えばサーミスタで構成するとよい。

本体１の内部には、内釜用温度センサ５と蓋用温度センサ２３とからの検出温度に基づいて炊飯状態を認識し、これに基づいて加熱コイル６に高周波電流を供給する第一インバータ７を制御する制御部８が設けられている。第一インバータ７の詳細な回路構成を特に図示しないが、第一インバータ７には、一般的に、例えばパワースイッチング素子、共振コンデンサ等で構成される一石電圧共振インバータや、ハーフブリッジインバータ等が用いられている。

図３に示すように、内釜３の底部と側部とを繋ぐ部分３Ａに対応する位置の外釜２には、振動伝播用開口部９が形成されている。この繋ぐ部分３Ａとは、例えば、内釜３の底部と側部が直角に交わる箇所の頂点部であり、また、内釜３の底部と側部が曲面部を介して交わる場合には、その曲面部のことである。そして、振動伝播用開口部９には、内釜３に当接するように振動発生装置である振動発生手段５０が設けられている。振動発生手段５０と内釜３との接触部分には、振動伝播部材５４が配置されている。なお、振動発生手段５０の具体的な構成については後段の図４で説明する。

振動発生手段５０は、調理物３０に振動を与えるものである。振動発生手段５０は、外釜２に内釜３を収納し、外蓋２１が閉められた場合に、その表面（先端部表面５０Ａ）が内釜３へ押し当てられて接触した状態となる。一方、振動発生手段５０は、内釜３が外釜２から外された場合には、内釜３から離れて外釜２側へ残るようになっている。また、本体１の内部には、振動発生手段５０へ高周波電流を供給する第二インバータ１１が設けられている、制御部８により制御されるようになっている。

制御部８は、マイクロコンピュータ（マイコン）や制御回路を備えており、操作部１５からの信号、及び、内釜用温度センサ５及び蓋用温度センサ２３からの検出温度に基づいて所定の制御シーケンスに従って第一インバータ７、第二インバータ１１を駆動制御する。なお、制御部８には、一般的に、時間を計測するタイマー／カウンター機能と、アナログ電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、が搭載されている。

外蓋２１には、操作部１５が設けられている。操作部１５は、使用者からの炊飯指示や炊飯条件の設定を受け付けるものである。また、操作部１５は、動作状態や使用者に対するメッセージ等を表示する表示部としての機能も有している。つまり、操作部１５は、使用者からの設定に基づく信号を制御部８に出力するものであり、制御部８からの出力に基づいてメッセージ等を表示するものである。なお、ここでは、表示部と操作部とをまとめて操作部１５としている場合を例に示しているが、表示部と操作部とが別々に設けられていてもよい。

また、外蓋２１には蒸気カートリッジ３１が設けられている。蒸気カートリッジ３１は、内蓋２２に形成されている穴（蒸気口）を介して流入してきたおねば成分を含む蒸気を、おねば成分と蒸気に分離し、分離した蒸気を外部に導くものである。また、蒸気カートリッジ３１が外蓋２１に装着された状態において、内蓋２２と蒸気カートリッジ３１とは図示省略のパッキンで密閉にシールされるようになっている。また、蒸気カートリッジ３１の蒸気導入口には、開閉弁３２が設けられている。開閉弁３２は、内釜３内の蒸気の圧力によって上下するものである。

図４は、炊飯器１００に搭載される振動発生手段５０の構成例を概略的に示す概略図である。図４に基づいて、振動発生手段５０の具体的な構成例について説明する。振動発生手段５０は、内釜３の底部と側部とを繋ぐ部分３Ａの形状に合うように、内釜３との接触面（先端部表面５０Ａ）を平面状ではなく、曲面形状に構成されている。具体的には、先端部表面５０Ａは、凹となる曲面状に構成されている。なお、先端部表面５０Ａの曲率を特に限定するものではなく、内釜３の底部と側部とを繋ぐ部分３Ａの曲率に応じて決定すればよい。

振動発生手段５０の構成例としては、一般的に知られた圧電素子５１を２つの金属ブロック（内釜側金属ブロック５２、外釜側金属ブロック５３）で挟んだサンドイッチ構造のボルト締めランジュバン型振動子が挙げられる。圧電素子５１は、第一圧電素子５１ａと第二圧電素子５１ｂとが貼り合わされて構成されている。第一圧電素子５１ａが内釜側金属ブロック５２側に、第二圧電素子５１ｂが外釜側金属ブロック５３側に、それぞれ位置するように設けられている。

内釜側金属ブロック５２が内釜３側に接触する振動発生手段５０の先端側に、外釜側金属ブロック５３が内釜３から遠い方である振動発生手段５０の基端側に、それぞれ位置するように設けられている。その中でも、内釜側金属ブロック５２の先端部表面５０Ａを、内釜３の接触部分の形状に合わせた曲面形状が形成されたものなどがある。なお、外釜側金属ブロック５３の第二圧電素子５１ｂとは反対側には、ボルト５５が取り付けられている。

また、振動発生手段５０と内釜３とは、密度と音速との積から表される音響インピーダンスを近づけた材質で構成されており、振動発生手段５０にボルト締めランジュバン型振動子を用いた場合には、内釜側金属ブロック５２を音響インピーダンスが近い材質で構成する。例えば、内釜３が鉄の場合の音響インピーダンスは密度７．８６×１０３［ｋｇ／ｍ^３］×音速５９５０［ｍ／ｓ］＝４６．４×１０６［ｋｇ／ｍ^２ｓ］であるため、内釜側金属ブロック５２の材質も鉄とすれば同一音響インピーダンスであるが、内釜側金属ブロック５２の材質を銅としても密度８．９６×１０３［ｋｇ／ｍ^３］×音速５０１０［ｍ／ｓ］＝４４．６×１０６［ｋｇ／ｍ^２ｓ］であるため比較的近い音響インピーダンス構成とすることができる。

なお、振動発生手段５０にボルト締めランジュバン型振動子を用いた場合には、ボルト締めランジュバン型振動子を構成する圧電素子５１と内釜側金属ブロック５２、外釜側金属ブロック５３の各材質についても、それぞれが音響インピーダンスの近い材質で構成されている。

また、上述したように、振動発生手段５０と内釜３との接触部分には、振動伝播部材５４が配置されている。振動伝播部材５４は、振動発生手段５０側、つまり先端部表面５０Ａに固定されている。そのため、振動伝播部材５４は、内釜３が外釜２から取り外される際には内釜３との接触も外れて振動発生手段５０側に残ったままとなる。振動伝播部材５４は、内釜３に接触するため、ある程度弾性を持った材質で構成する。

なお、振動発生手段５０を駆動する駆動機構（例えば、ソレノイド、空気圧（または油圧）シリンダや電動シリンダ、スクリュー、カムあるいはラック／ピニオン機構など）を用いて、内釜３の着脱、外蓋２１の開閉などに連動させて、振動発生手段５０を駆動させるようにしてもよい。このようにすれば、振動伝播部材５４の内釜３との接触をより確実なものにでき、内釜３の着脱をより簡単に実行することができる。

次に、炊飯器１００の動作について説明する。
図５は、炊飯器１００の炊飯動作のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、炊飯器１００の炊飯動作を、図５を参照して説明する。図５に示すように、炊飯器１００の炊飯工程は、予熱工程、昇温工程、沸騰工程、及び蒸らし工程により構成される。

炊飯器１００を動作させる前に、使用者は、まず調理物３０である洗米した米と適量の水を入れた内釜３を炊飯器１００の本体１にセットする。そして、使用者は、外蓋２１を閉じ、電源を入れ、操作部１５で炊飯メニューを選択し、炊飯スイッチ（図示せず）を押下して、炊飯器１００に動作指示を与える。炊飯器１００は、炊飯スイッチが使用者によって押下され、動作指示が与えられることで、炊飯を開始する。制御部８に搭載されるマイコン等には複数種類の炊飯モードが記憶され、制御部８は、指定されたモードにて電力や温度等が異なる調理を実行する。

制御部８は、炊飯を開始すると、第一インバータ７を制御して加熱コイル６へ高周波電流を供給し、予熱工程に入る。予熱工程とは、内釜３内の水が沸騰する前の段階で、内釜３を所定温度で所定時間加熱し、これによって米の吸水を促進し、甘味成分である糖や旨味成分であるアミノ酸などの呈味成分を生成する工程である。この予熱工程では、制御部８は、内釜３の温度が約６０℃程度になるように、内釜用温度センサ５及び蓋用温度センサ２３からの検出温度に基づいて、加熱コイル６に高周波電流を供給する第一インバータ７を制御する。

そして、所定の予熱時間に達すると、制御部８は、次の昇温工程に移行する。昇温工程とは、予熱工程終了後から内釜３内の水が沸騰するまでの工程である。昇温工程では米の吸水が急速に進み、米の糊化が始まる。昇温工程においては、制御部８は、内釜３の温度を１００℃に達するように加熱コイル６への通電を制御する。このとき、制御部８は、内釜用温度センサ５及び蓋用温度センサ２３の検出温度を通じて内釜３の温度を監視し、その温度が１００℃に達したときは、沸騰工程に移行する。

沸騰工程においては、制御部８は、第一インバータ７を制御して、その内釜３の温度を１００℃に保持する。沸騰工程とは、沸騰を維持し、内釜３内部の米に吸水されずに残っている水（残存水）を内釜３内に均一に行きわたるようにする工程である。そして、制御部８は、内釜３内の水がなくなったことを、内釜用温度センサ５を通して検知すると、第一インバータ７の制御を停止して蒸らし工程に移行する。

蒸らし工程においては、制御部８は、内釜３の温度を高温に保持するために断続的に加熱コイル６に通電する。蒸らし工程とは、沸騰工程の最終段階であるドライアップ工程（余剰な水分を飛ばすための工程）において内釜３の内部がドライアップ状態となった後に、実行される工程であり、米の糊化を進めて米の芯残りを減少させる工程である。制御部８は、蒸らし工程において所定時間が経過すると炊飯を終了する。

一方、制御部８は、炊飯工程中に第二インバータ１１への通電も制御している。炊飯中、内釜３に接触している振動発生手段５０は、第二インバータ１１によって高周波電流が供給され、第一インバータ７による内釜３の加熱とは独立して振動を内釜３に発生させる。制御部８は、主に炊飯初期の米の吸水が行われている予熱工程中に、振動発生手段５０により内釜３に振動を発生させるようにしている。

予熱工程中に、米と水に振動を伝播させることにより、米表面が超音波振動により剥がされる効果が得られ、剥がれた部分からの吸水を促進することができる。また、超音波振動により米表面が剥がされることで、米の約７０％を構成する成分であるデンプンが水へ溶出し、その後の炊飯工程において米表面へデンプンが再付着することにより、超音波振動を伝播しない場合と比べて炊飯後に食べた際に甘みとして感じ易くなるという効果も得られる。

以上のように、炊飯器１００は、炊飯初期に内釜３に振動を直接作用するように伝播させるようにしている。こうすることによって、内釜３へ伝わる振動を大きくでき、米の吸水性能を上昇することができ、そのため甘み成分を感じ易い飯を作ることができる。また、炊飯器１００は、振動発生手段５０を内釜３へ固定させずに、内釜３を外釜２から取り外した際に外釜２へ残るようにしたことにより、内釜３の着脱が簡単で、内釜３の洗浄や内釜３での洗米を容易にすることができる。

また、炊飯器１００によれば、振動発生手段５０を内釜３の底部と側部とを繋ぐ部分３Ａに対応する外釜２側に設けたことにより、特に略直方体の本体１においては、側部や底部に設けた際の本体１の幅や高さと比較して、小型化することができる。さらに、炊飯器１００によれば、外釜２の底部については内釜用温度センサ５のみの開口空間を設けるだけでよいため、加熱コイル６の中央部も小径から円形状に巻くことができ、加熱コイル６の設置偏りがなくなり、加熱ムラを抑制することができる。

また、炊飯器１００によれば、振動発生手段５０を加熱コイル６よりも外側へ配置しているので、加熱コイル６の中央部から振動発生手段５０を臨ませる場合と比較して、特に高周波で振動発生手段５０を駆動させる場合には、加熱コイル６から発生する磁界の影響を受けずに振動発生手段５０を駆動させることができる。そのため、炊飯器１００によれば、加熱コイル６及び振動発生手段５０の両者を高周波で動かした際に発生する可能性のある、周波数差が人間の可聴域に入ることで耳障りとなる干渉音を抑制することができる。

また、炊飯器１００によれば、先端部表面５０Ａを平面状ではなく、内釜３の底部と側部とを繋ぐ部分３Ａに合うよう曲面形状で構成しているため、内釜３との接触部分の隙間発生を抑制して、接触面積を増やすことができ、振動発生手段５０により発生させた振動を内釜３へ効率よく伝播させることができる。

また、炊飯器１００によれば、振動発生手段５０としてボルト締めランジュバン型振動子を用いた際には、超音波振動子などと比較して高音圧を発生させることができるだけでなく、内釜３と接触するのが金属であることから形状を自由に構成することができ、先端部表面５０Ａの曲面形状を容易に形成することができる。さらに、炊飯器１００によれば、振動発生手段５０としてボルト締めランジュバン型振動子を用いた際には、先端部表面５０Ａを小型化することができるため、外釜２に設ける振動伝播用開口部９のサイズも小型でき、内釜３を取り外す際や外釜２を清掃する際に振動発生手段５０が邪魔になるのを抑制することができる。

また、炊飯器１００によれば、振動発生手段５０としてボルト締めランジュバン型振動子を用いた際には、内釜３と接触する側の内釜側金属ブロック５２を音響インピーダンスが近い材質で構成しているため、振動発生手段５０により発生した超音波が、内釜３との接触面で反射するのを抑制し、効率的に内釜３へ伝播させることができる。

また、炊飯器１００によれば、振動発生手段５０と内釜３との接触部分に振動伝播部材５４を配置したことにより、接触面へ空気層が入ることを抑制して振動伝播をより効率よくすることができる。また、炊飯器１００によれば、振動伝播部材５４を弾性体で構成することにより、振動発生時の内釜３と振動伝播部材５４との追従性がよくなり、加振中に内釜３と振動伝播部材５４との間に少しでも空気層が入ることを抑制することができる。

なお、本実施の形態では、振動発生手段５０としてボルト締めランジュバン型を用いた構成を例として説明したが、振動発生手段５０として超音波振動子などを用いた構成でもよい。また、本実施の形態では、内釜３の加熱方法として加熱コイル６を用いた誘導加熱方式として説明したが、ヒータ（例えば、電熱線、シーズヒーター等）などの加熱手段を用いた加熱方式でもよい。

１本体、２外釜、３内釜、３Ａ内釜の底部と側部とを繋ぐ部分、４温度センサ用開口部、５内釜用温度センサ、６加熱コイル、７第一インバータ、８制御部、９振動伝播用開口部、１１第二インバータ、１５操作部、２１外蓋、２２内蓋、２３蓋用温度センサ、３０調理物、３１蒸気カートリッジ、３２開閉弁、５０振動発生手段、５０Ａ先端部表面、５１圧電素子、５１ａ第一圧電素子、５１ｂ第二圧電素子、５２内釜側金属ブロック、５３外釜側金属ブロック、５４振動伝播部材、５５ボルト、１００炊飯器。

Claims

調理物が入れられる内釜と、
前記内釜を振動させる振動発生手段と、を有し、
前記振動発生手段は、
前記内釜の底部と側部とを繋ぐ部分に接触する位置に配置されており、前記内釜との接触面が前記内釜の形状に合わせた曲面形状に構成されている
ことを特徴とした炊飯器。
前記内釜を誘導加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電流を供給する第一インバータと、
前記振動発生手段に高周波電流を供給する第二インバータと、を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の炊飯器。
前記加熱コイルを前記内釜の底部側に設け、
前記振動発生手段は、
前記加熱コイルよりも外側へ設置されている
ことを特徴とした請求項２に記載の炊飯器。
前記振動発生手段は、
圧電素子と、
前記圧電素子を挟む金属ブロックと、で構成されている
ことを特徴とした請求項２又は３に記載の炊飯器。
前記振動発生手段は、
前記内釜と接触する先端部表面に弾性の振動伝播部材が設置されている
ことを特徴とした請求項１〜４のいずれか一項に記載の炊飯器。
前記振動発生手段、前記内釜は、
全ての材質または接触する部品の材質が、音速と密度との積から表される音響インピーダンスが近い材質で構成されている
ことを特徴とした請求項５に記載の炊飯器。