JP6180808B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、内釜の形状によって内釜内部の対流に変化を与えて炊飯する炊飯器に関するものである。

近年、炊飯器は電磁誘導加熱式が主流であり、内釜の素材として、外側に誘導加熱コイルにより誘導加熱される磁性材料を用い、内側には誘導加熱により発熱した磁性材料からの熱が内釜内部の米に均一に伝えられるように熱伝導性の良い材料を用いる。内釜底部に対向して設けた誘導加熱コイルにより、内釜自体を電磁誘導で高効率・高消費電力で加熱することにより、内釜内部に強い対流を得て炊き上げるのが一般的である。

反面、内釜内部の対流は強く加熱される内釜の外周に沿って上昇し、上部水面近傍では中央部から下方に対流するため、炊き上がり時には内釜外周のごはんが盛り上がり、炊き上がり表面の中央部は凹んだ炊き上がりになる問題があった。このため外周部に比べて中央部のごはんは粒が小さく、硬めになる問題があった。

従来のこの種の炊飯器においては、特許文献１に示すように、誘導加熱コイルに対向する電磁誘導加熱調理器用鍋（内釜）の底部の外側のステンレスに最大深さ０．４ｍｍの凸凹を設け、温度分布に変化を与えることで小さな対流を起こすものがある。

また、特許文献２に示すように鍋（内釜）外周部から上部への対流を促進するために底面からほぼ６０°の円錐状部を設け、誘導加熱コイルから遠ざかる円錐状部は熱伝導を良好にするために肉厚を他より厚くしたものがある。

特許第３４７５９５５号公報 特開平８−３３５６２号公報

上記した特許文献１では、内釜に小さな凸凹を設け、細かく複雑な対流を起こし、お米が均一に加熱されるようにしたものであり、内釜外周部から上昇して中央部から下方に向かう大きな対流に変化はなく、中央部が凹んだ炊き上がりになり、本発明の課題の解決には至らない。

また、特許文献２では、内釜外周部からの対流がより強くなるため、より外周が盛り上がって中央部が凹む炊き上がりになり、本発明の課題解決とは逆の効果を得るものである。

よって特許文献１、２では、内釜の外周に沿った対流をさせている。これは炊飯が進行して米に粘りが出ると対流しにくいため、対流の抵抗の少ない内釜側壁に沿わせた対流をさせているためである。そのため炊き上がりは内釜外周部が盛り上がり、中央部が凹む炊き上がりになるものである。外周部に比べて中央部のごはんは粒が小さく、硬めになる問題があり、炊き上がり表面が視覚的にもふっくらと見えない問題があった。

また、加熱コイルを内釜底部の中央部に寄せることで内釜中央部から上部に対流させて、中央部のごはんが凹まないようにすることも出来るが、常に中央部の加熱が強くなるため、反対に中央部が軟らかくなりすぎ、内釜外周部が硬く、粒が小さくなる問題があった。

炊飯が進行して米に粘りが出ると、中央部からの対流は水が上昇する抵抗が大きく、対流しにくいために特に中央部の底部近傍のごはんがお粥状になってしまう問題があった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、請求項１では、本体と、 該本体の内部に着脱自在に設けられる内釜と、該内釜の底面に対向する位置に設けられ、前記内釜を誘導加熱する加熱コイルと、前記本体及び前記内釜の上面開口部を塞ぐ外蓋と、を備えた炊飯器において、前記内釜は、上端に設けられたフランジ部と、該フランジ部の下方から１合の炊飯時の水位より下側に設けられた円筒状の外周側面部と、該外周側面部の下方に設けられ、上端での直径よりも下端での直径が小さい傾斜側面部と、該傾斜側面部の下方に設けられたコーナー部と、該コーナー部の内側に設けられた環状平面部と、 該環状平面部の内側に設けられた底面中央部と、を有しており、前記外周側面部と前記底面中央部の肉厚は前記環状平面部の肉厚より厚く、前記コーナー部と前記傾斜側面部の肉厚は前記環状平面部の肉厚より薄く、前記内釜は略均一な板厚のクラッド材を基材として内釜形状を構成し、前記基材の外側に鉄溶射し、該鉄溶射の厚さを変化させて、前記底面中央部、前記環状平面部、前記コーナー部、前記傾斜側面部、前記外周側面部を構成したものである。

本発明によれば、お米の硬さや粒の大きさを均一な炊き上がりを得ることが出来る。

一実施例に係る炊飯器の断面図である。 同内釜の断面図である。一部断面拡大を引き出して示している。 同内釜の断面図に沸騰初期の対流状態を示す図である。 同内釜の断面図に沸騰後期の対流状態を示す図である。

以下、本発明の一実施例について上記した図１から図４に従って説明する。

図１、図２において、１は炊飯器の本体で、炊飯器の本体１の内側には上面が開口した保護枠３が設けられ、その保護枠３内には内釜２が着脱自在に収納されている。

内釜２は、上部開口有底筒状で、底部２ａに向かって径が小さくなる。上部開口の全周にはフランジ部２ｂを備え、本体１の上枠１ａに載置して、内釜２が本体１に位置が定まり保持される。

保護枠３の外側底面部には、内釜２を誘導加熱する加熱コイル４が設けられている。加熱コイル４は拠り電線を十数回巻いたもので、例えば内径φ８０ｍｍで外径φ１６０ｍｍのようにした略平面環状で、中心部には拠り電線は無く、外形は内釜２の底部２ａに投影面内の位置内にある。

本体１には、本体１の上部を覆う外蓋５を備え、その外蓋５は、内側に取り付けられ、内釜２の上部開口を覆い、内釜２内部を略密閉状態に保つ内蓋６とを備え、外蓋５は本体１に開閉自在に設けられている。

本体１には、制御部７が設けられ、加熱コイル４に高周波電流を制御して流すことにより、電磁誘導加熱によって内釜２の加熱コイル４と略対向する部分を加熱する。

制御部７には操作部７ａ、表示部７ｂが設けられ、使用者が表示部７ｂを見ながら操作部７ａを操作することによって、炊飯などの動作を実行する。

内釜２はアルミニウム２ｃ１と鉄２c２をクラッド接合したクラッド材を基材２cとして用い、例えばアルミニウム２ｃ１を板厚１．８ｍｍ、鉄２c２を板厚０．５ｍｍで構成される。そのクラッド材である基材２cは２．３ｍｍである。内側をアルミニウム２ｃ１、外側を鉄２c２として内釜２の形状にプレス加工する。そして、その基材２ｃの外側面となる鉄２ｃ２の面に鉄溶射２ｄした形態で構成される。

内釜２は、底部２ａには円形状の中央部２ｆと、中央部２ｆの外側を囲み加熱コイル４に対向する環状平面部２ｅとを設け、環状平面部２ｅの上方外側を囲むコーナー部２ｇと、コーナー部２ｇの上方外側で円錐状に傾斜する傾斜部２ｈ（傾斜側面部とも称する）と、傾斜部２ｈの上方外側に立ち上がる外周側面部２ｒ（垂直側面部とも称する）とを備えている。なお、図から明らかなように、傾斜部２ｈは、上端での直径よりも下端での直径が小さくなっている。

外側が鉄２ｃ２で構成しているのは、鉄溶射２ｄとの密着性を向上させ、内釜２が冷熱される際の膨張収縮の差を無くして鉄２ｃ２と鉄溶射２ｄ面の密着を阻害するような応力を発生させないためである。

内釜２の外側の鉄溶射２ｄは、その部位によって溶射する鉄の厚さを変える。溶射は放電によって溶かした鉄の微粒子を、基材に高速で打込むことで、鉄微粒子の熱エネルギーと運動エネルギーで基材に接合しながら、微粒子の層を積層させていく製法であるので、打込む位置と時間を調整することで、鉄微粒子の量、すなわち厚さを内釜２の部位によって任意に可変することができる。

内釜２の厚さの変化について説明する。

部位による厚さの対比説明のために厚さの例を数値で示すが、数値はこれに限るものではなく、部位によってどちらが厚いかを示すものである。

内釜２の基材２cは前述の例から、アルミニウム２c１が１．８ｍｍと、鉄２c２が０．５ｍｍで、合わせて基材２cは２．３ｍｍを有しているものとする。

内釜２底部２ａには、加熱コイル４の対向部にリング状の環状平面部２ｅを有している。環状平面部２eは約１ｍｍ鉄溶射２ｄされ、基材２cと合わせて肉厚Ｔは約３．３ｍｍで構成されている。

底部２ａ中央部２fの鉄溶射２ｄは環状平面部２eよりも厚く約１．５ｍｍで、基材２ｃと合わせて肉厚Ｔは約３．８ｍｍで構成される。中央部２ｆから環状平面部２ｅに掛けて肉厚Ｔは段差無く滑らかに可変する。

中央部２ｆはこの肉厚Ｔの可変に合わせて内側が上方に湾曲しているので、中央部２ｆの肉厚Ｔが環状平面部２ｅより厚くても、内釜２を平面の机上に置いたときは環状平面部２ｅが机上に接触するようになっている。

コーナー部２ｇは、鉄溶射２ｄが約０．５ｍｍ溶射され、基材２ｃと合わせて肉厚Ｔは２．８ｍｍで構成される。

傾斜部２ｈは、鉄溶射２ｄが約０．５ｍｍ溶射され、基材２ｃと合わせて肉厚Ｔは２．８ｍｍで構成される。

コーナー部２ｇと傾斜部２ｈは、環状平面部２ｅの肉厚Ｔより薄い、薄肉部２ｋを構成する。環状平面部２ｅの肉厚Ｔに対してコーナー部２ｇと傾斜部２ｈで急激に肉厚が薄く変化するように構成されている。

そして、外周側面部２ｒは鉄溶射２ｄが約１．５ｍｍ溶射され、基材２ｃと合わせて肉厚Ｔは３．８ｍｍで構成されている。外周側面部２ｒは環状平面部２ｅの肉厚Ｔより厚い厚肉部２ｎを構成する。外周側面部２ｒである厚肉部２ｎは側面上方まで構成し、環状平面部２ｅよりもその範囲も約２倍で広く構成し、基材２ｃ及び鉄溶射２ｄの持つ熱容量が大きく構成されている。

外周側面部２ｒである厚肉部２ｎの範囲は、上側はフランジ部２ｂの直下まで、下側は１合のご飯を炊く時にお米と水を入れた水位より下側までの範囲とし、その下方から前述した傾斜部２ｈとつながっている。

外周側面部２ｒである厚肉部２ｎの上側はフランジ部２ｂの直下で薄くなり、フランジ部２ｂは鉄溶射２ｄが無く、基材２ｃのみで構成することでフランジ部２ｂは内釜２の取り出しの際に使用者が指を掛ける場所なので、厚肉部２ｎの熱が伝導しにくくするためである。また、下側を１合のご飯を炊く時にお米と水を入れた水位より下側としているのは、お米の量により水の対流の影響を受けやすい炊飯量に対応するためである。

よって内釜２は、中央部２ｆと外周側面部２ｒの肉厚ｔは環状平面部２ｅより厚く、コーナー部２ｇと傾斜部２ｈの肉厚ｔは環状平面部２ｅより薄く設けた。

そして、内釜２は、略均一な板厚のクラッド材を基材２ｃとして内釜形状を構成し、基材２ｃの外側に鉄溶射２ｄし、鉄溶射２ｄの厚さを変化させ肉厚Ｔを変化させて、中央部２ｆ、環状平面部２ｅ、コーナー部２ｇ、傾斜部２ｈ、外周側面部２ｒを構成したものである。

以上の構成において、次にその動作を図１から図４で説明する。

炊飯に際して、使用者は内釜２に米と適量の水を入れ、本体１内に収納して外蓋５を閉じる。内蓋６が内釜２のフランジ部２ｂと接し、内釜２内部の気密を保たれる。

次に、表示部７ｂの表示を確認し、操作部７ａを操作して炊飯を開始する。

前記の操作が制御部７に入力されると、炊飯が開始し、浸し工程に入る。加熱コイル４に間欠的に通電して、内釜２内部を５０℃程度に保ち、効率良く米に水を吸わせる。浸し工程は１５分程度の実行時間に対して加熱が少ないので、終了時は内釜２の内部も、内釜２の各所も略５０℃の状態になっている。

次に、浸し工程が終了すると、加熱工程に入る。加熱工程では５〜１０分程度で沸騰が開始するまで加熱する加熱工程前半と、沸騰後に吹き零れないように加熱量を落とし、米が水を吸って無くなるまでの５分間程度、沸騰状態を継続する加熱工程後半から成る。

加熱工程前半では加熱コイル４に通電して内釜２を高い電力で加熱する。内釜２の加熱コイル４に対向した環状平面部２ｅが電磁誘導加熱によって発熱する。

図３、図４において、加熱時の熱の伝わりについて説明する。

浸し工程終了時の内釜２温度の略５０℃の状態から、環状平面部２ｅは一気に略１００℃の状態に加熱される。この熱は基材２ｃと鉄溶射２ｄを合わせた肉厚Ｔが厚く、断面内を熱が伝わり易く中央部２ｆは全周を環状平面部２ｅに囲まれているため中央部２ｆに全周から熱が伝わる熱伝導大Ｎｄによって熱が集中する。

環状平面部２ｅの熱は中央部２ｆ方向だけでなく、外周のコーナー部２ｇにも伝わる。さらに傾斜部２ｈ、外周側面部２ｒへと内釜２断面内を伝わる。しかし、コーナー部２ｇと傾斜部２ｈは薄肉部２ｋとして構成されているため、断面内を熱が伝わりにくく、特に環状平面部２ｅからコーナー部２ｇに至る区間において急激に肉厚Ｔが薄くなるので、コーナー部２ｇ方向へ熱が伝わりにくいため、熱伝導小Ｎｓによって伝わるものである。そのため、環状平面部２ｅからはコーナー部２ｇ方向へよりも中央部２ｆ方向へより多くの熱が集中する。

また、コーナー部２ｇ、傾斜部２ｈを経て熱が厚肉部２ｎである外周側面部２ｒに伝わりにくいことに加えて、外周側面部２ｒは肉厚Ｔも厚く、範囲も広く熱容量が大きい。そのため、温まるには熱量を要し、中央部２ｆの温度上昇よりも遅くなる。このため環状平面部２ｅと中央部２ｆが１００℃を超えているとき、外周側面部２ｒは略８０℃と温度が低い状態である。

沸騰時の対流について図３、図４により説明する。

１００℃をわずかに超えた環状平面部２ｅと中央部２ｆで温められた水は、上方へと対流する。上方には米が存在するため水の対流を阻害するが、加熱工程前半には米から粘りのある澱粉溶液の溶出が少なく、水も多く存在するため、水の対流の阻害抵抗は少なく、米粒間を通って対流する。

図３に示すように、やがて環状平面部２ｅと中央部２ｆ直上の水が略１００℃になると激しく沸騰を開始し米粒を押しのけて中央部２ｆ上に湯の通り道を作りながら対流する中対流Ｔｎが起こる。このとき、厚肉部２ｎである外周側面部２ｒは熱伝導の遅さと熱容量の大きさによって、まだ１００℃を超えていないため、側面外周からの対流は起こらない（図３の状態である）。

中央部２ｆからの激しい中対流Ｔｎにより、制御部７は加熱工程後半へと切り替える。１分程度経過すると、遅れて厚肉部２ｎの温度も１００℃をわずかに超える温度に上昇してくる。すると図４に示すように、厚肉部２ｎと薄肉部２ｋが１００℃を超えると内釜２のコーナー部２ｇから傾斜部２ｈに沿った外周からの対流である外対流Ｔｓも発生する（図４の状態である）。

加熱工程後半では米から溶出した澱粉と、米自体の粘りも増し、水も米に吸われて減ってくるため、対流の阻害抵抗が大きく対流がしにくくなる。しかし、中央部２ｆは既に出来ている熱水の通り道によって抵抗少なく熱水の中対流Ｔｎが続き、外周からの対流も内釜２のコーナー部２ｇ、傾斜部２ｈに沿うため外対流Ｔｓの抵抗が少なくなっている。そのため中央部の中対流Ｔｎと外周部の外対流Ｔｓの両方が生じた状態で沸騰状態が継続する。このように対流することで図４に示すように、米面Ｋは中央部も盛り上がる。

本実施例に示すように、中対流Ｔｎ、外対流Ｔｓが無く、内釜２の外周から中央に向かっての対流だけでは外周の米が盛り上がり、中央部が凹み、温度の高い外周の米が軟らかく、粒が大きく、温度が低くなる中央部は硬く、粒が小さくなってしまう。本実施例では中央部が凹むことがなく、中央部の表面もふっくらと盛り上がり、中央と外周部の対流によって熱が均一化され硬さや粒の大きさも均一な状態で水を吸っていく。

内釜２の中に水が無くなると、制御部７は加熱工程を止め、蒸らし工程に移行する。蒸らし工程では１００℃を維持して十分に蒸らせるように加熱コイル４に間欠的に通電し、温度が低下することを防ぐ。加熱コイル４の加熱が多いと、ごはんに焦げを生じることになるが、中央部２ｆ、外周側面部２ｒは肉厚Ｔが厚く熱容量が大きいために冷めにくく、加熱コイル４での加熱を増やさなくても底部２ａと側面を高温に保つことが出来る。

蒸らし工程は約１５分で終了し、米をごはんに変えるのに必要な１００℃の状態２０分の維持を、加熱工程後半の沸騰状態と蒸らし工程の時間を合わせて満足するものである。

以上本実施例によれば、加熱コイル４によって加熱コイル４と対向する内釜２の環状平面部２ｅが電磁誘導加熱する。この熱は肉厚が厚く断面内を熱が伝わり易い中央部２ｆに熱伝導する。中央部２ｆは全周を環状平面部２ｅに囲まれているため、全周から熱が伝わり、熱が集中する。環状平面部２ｅの熱は中央部２ｆ方向だけでなく、内釜２外周側面部２ｒにも伝わるが、薄肉部２ｋがあるため断面内を熱が伝わりにくい。よって中央部２ｆにより多くの熱が集中する。薄肉部２ｋは断面内を熱が伝わりにくいが、熱を上部の厚肉部２ｎまで伝えることが出来る。外周側面部２ｒは厚肉部２ｎで断面の肉厚Ｔが大きく材料の鉄の熱容量が大きいため温度上昇に時間がかかる。

このため沸騰して対流が始まる初期には温度上昇が集中する環状平面部２ｅから中央部２ｆにかけて上昇する対流が激しく発生する。沸騰初期においてはお米の粘りは少ないため、中央部からでも水が上部に抵抗少なく対流でき中対流Ｔｎが発生する。このとき熱水の通り道の米粒が移動し、穴状の通り道が複数できる。炊き上がり時に残るとカニ穴と称されるものである。沸騰初期から１分程度経過すると、遅れて厚肉部２ｎである外周側面部２ｒの温度も上昇してくる。厚肉部２ｎである外周側面部２ｒと薄肉部２ｋの温度が上昇すると内釜２外周に沿った外対流Ｔｓも発生する。

中央部は沸騰初期に出来た熱水の通り道によって抵抗少なく熱水の中対流Ｔｎが続き、元々対流の抵抗の少ない内釜２外周に沿った熱水の外対流Ｔｓと両方が生じた状態で沸騰状態が継続する。

以上のように本実施例では内釜の各所の肉厚Ｔと熱容量を変化させることにより、沸騰初期には内釜中央部から対流する中対流Ｔｎを発生させて、沸騰後期では内釜中央の中対流Ｔｎと内釜外周の外対流Ｔｓで対流する炊飯器を実現することができ、炊き上がり表面の中央部がふっくらと膨らみ、中央部と外周部の対流によって熱が均一化され硬さや粒の大きさも均一な炊き上がりを得ることが出来、表面中央部が凹んで粒が小さく、硬くなることを解決することができる。

これにより内釜２の外周が盛り上がり中央部が凹むことがなく、中央部の表面もふっくらと盛り上がり、中央部と外周部の対流によって熱が均一化され硬さや粒の大きさも均一な炊き上がりを得ることが出来る。

１ 本体
１ａ 上枠
２ 内釜
２ａ 底部
２ｂ フランジ部
２ｃ 基材
２ｃ１ アルミニウム
２ｃ２ 鉄
２ｄ 鉄溶射
２ｅ 環状平面部
２ｆ 中心部
２ｇ コーナー部
２ｈ 傾斜部
２ｉ 薄肉部
２ｊ 厚肉部
２ｒ 外周側面部
３ 保護枠
４ 加熱コイル
５ 外蓋
６ 内蓋
７ 制御部
７ａ 操作部
７ｂ 表示部
Ｔ 肉厚

Claims (1)

1. 本体と、
   該本体の内部に着脱自在に設けられる内釜と、
   該内釜の底面に対向する位置に設けられ、前記内釜を誘導加熱する加熱コイルと、
   前記本体及び前記内釜の上面開口部を塞ぐ外蓋と、を備えた炊飯器において、
   前記内釜は、
   上端に設けられたフランジ部と、
   該フランジ部の下方から１合の炊飯時の水位より下側に設けられた円筒状の外周側面部
   と、
   該外周側面部の下方に設けられ、上端での直径よりも下端での直径が小さい傾斜側面部
   と、
   該傾斜側面部の下方に設けられたコーナー部と、
   該コーナー部の内側に設けられた環状平面部と、
   該環状平面部の内側に設けられた底面中央部と、
   を有しており、
   前記外周側面部と前記底面中央部の肉厚は前記環状平面部の肉厚より厚く、
   前記コーナー部と前記傾斜側面部の肉厚は前記環状平面部の肉厚より薄く、
   前記内釜は略均一な板厚のクラッド材を基材として内釜形状を構成し、前記基材の外側に鉄溶射し、該鉄溶射の厚さを変化させて、前記底面中央部、前記環状平面部、前記コーナー部、前記傾斜側面部、前記外周側面部を構成したことを特徴とする炊飯器。