JP6249856B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、内釜を加熱して炊飯する炊飯器に関するものである。

従来の炊飯器は、内釜内の温度を測定するために、内釜の底部にサーミスタを押しつけて内釜の温度を検出し、そこから内釜の炊飯物の温度を推測している。この場合、サーミスタや内釜の熱抵抗の影響で温度が伝わるまでの時間差、加熱による内釜の内側と外側の温度差を考慮しなければならなかった。
そこで、サーミスタより温度検出の精度が高い炊飯器として、赤外線透過板を通して内釜から放射される赤外線を受光し、受光した赤外線から内釜の温度を検知するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２３９６３０号公報（要約、図１）

しかしながら、特許文献１に記載の炊飯器は、赤外線を透過させる赤外線透過板が必要であり、赤外線透過板に傷がついたり、赤外線透過板が汚れたりして、透過率が変化するようなことがあった場合には、正確に内釜の温度を検出できなくなる虞がある。

本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、赤外線センサーを用いなくても、内釜の温度を精度良く測定できる炊飯器を得ることを目的とする。

本発明に係る炊飯器は、上部に開口を有する本体と、本体に開口から出し入れ自在に収容される内釜と、本体に設けられ、本体内に収容された内釜を加熱する加熱手段と、内釜の底部に埋め込まれ、加熱手段により加熱される内釜の温度を検出する底部温度センサーと、内釜の胴部に埋め込まれ、胴部の深さ方向の温度分布を検出する胴部温度センサーとを備え、胴部温度センサーは、胴部の深さ方向と左右方向に複数箇所に配置されており、胴部の深さ方向において同じ深さにある胴部温度センサーは左右対称に配置されているものである。

本発明によれば、温度センサーを内釜の底部に埋め込んでいるので、内釜の外面から温度を検出する従来と比べ、内釜の温度を正確に検出することができ、このため、内釜内の炊飯物の温度を精度良く測定できる。

実施の形態１に係る炊飯器の外観を示す斜視図。 図１の炊飯器の蓋体を開いた状態を示す斜視図。 図１の内釜においてサーミスタ及び基板の配置図。 図３のサーミスタが埋め込まれた内釜の胴部の側壁を拡大して示す断面図。 図４をＡ−Ａ方向から見て示すシート状サーミスタの正面図。 図３に示す基板の拡大詳細図。 実施の形態１におけるサーミスタの電源系及び通信系のブロック図。 電源系及び通信系の各コイルの位置関係を模式的に示す図。 実施の形態２におけるパターン成形のシート状サーミスタを示す正面図。 給電を受ける受電コイルの変形例を示す斜視図。 図６の変形例を示す電源及び通信用の接続端子の配置図。 図７のブロック図の変形例を示すサーミスタの電源系及び通信系のブロック図。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る炊飯器の外観を示す斜視図、図２は図１の炊飯器の蓋体を開いた状態を示す斜視図、図３は図１の内釜においてサーミスタ及び基板の配置図である。

実施の形態１における炊飯器１００は、上部に開口を有する本体１と、本体１の上部を開閉自在に覆う蓋体２と、本体１内に開口から出し入れ自在に収容される内釜５と、本体１の前面に取り外し自在に取り付けられた蒸気回収タンク４とを備えている。本体１の内部には、内釜５の底部を加熱する加熱手段と、内釜５の胴部を加熱する側面加熱手段と、内蓋８の裏面に設置された蓋加熱手段とが設けられている。内釜５の開口の縁部に互いに対向する取っ手６、７が取り付けられている。なお、加熱手段、側面加熱手段及び蓋加熱手段により加熱手段が構成されている。

蓋体２の上面には、操作部３が配置されており、蓋体２の下面には、蓋体２に取り外し自在の内蓋８が取り付けられている。この内蓋８には、炊飯時に発生する内釜５内の蒸気が流入する蒸気導入口９が設けられている。この蒸気導入口９は、蓋体２内に設けられた蒸気導出口１０と連通している。蒸気回収タンク４の上面には、取り外し自在の上蓋４ａが取り付けられている。この上蓋４ａには、蓋体２が本体１の上部を覆ったときに、蒸気導出口１０と連結される蒸気流入口１１が設けられている。

内釜５の取っ手６には、後述するが、基板３０が設けられ、内釜５の胴部には、深さ方向に複数のサーミスタ２０、２１、２２、２３が並列に並んだ状態で埋め込まれている。内釜５の底部には、径方向に複数のサーミスタ２４が埋め込まれている。なお、複数のサーミスタ２４を内釜５の底部に、底部の軸心を中心として放射状に配置しても良い。

ここで、内釜５の胴部に埋め込まれたサーミスタの構成及び埋込深さについて、図４及び図５を用いて説明する。
図４は図３のサーミスタが埋め込まれた内釜の胴部の側壁を拡大して示す断面図、図５は図４をＡ−Ａ方向から見て示すシート状サーミスタの正面図である。

まず、内釜５の構成について説明する。内釜５は、有底筒形状に形成され（図３参照）、例えば図４に示すように、外側に誘導加熱に適した磁性材５ａが使用され、この磁性材５ａの内面に熱伝導の良いアルミニウム５ｂ（又は銅）を張り合わせて構成されている。内釜５の内面には、炊飯する米の合数に応じて必要な水量を示す水位線が記されている。磁性材５ａは、加熱手段に生じる磁束が透過する程度の薄い板厚であり、アルミニウム５ｂは、磁性材５ａよりも板厚が厚く形成されている。

前述のサーミスタ２０、２１、２２、２３は、例えば、抵抗体及びリード線である銅箔２５をポリイミドフィルムからなるフィルム２６上にパターン成形を行って、その表面を同じフィルム２６（ポリイミドフィルム）で覆って構成されるシート状サーミスタＴｈ１である。このシート状サーミスタＴｈ１は、予めアルミニウム５ｂの胴部の外周面に形成された縦方向に長い凹みの中に嵌め込まれている。シート状サーミスタＴｈ１の埋込深さは、加熱手段からの磁力線の影響を受けないように、磁力線の浸透深さよりも内側である。各サーミスタ２０、２１、２２、２３の銅箔２５は、図３に示すように、取っ手６に設けられた基板３０と接続されている。

シート状サーミスタＴｈ１は、炊飯量を検出するためと、炊飯工程、むらし工程及び保温工程の各工程における内釜５の深さ方向の温度分布を検出するために使用される。シート状サーミスタＴｈ１のうちのサーミスタ２１、２２、２３は、前述の水位線よりも僅かに低い位置に配置されている。例えば、サーミスタ２３は１合用の水位線よりも僅かに低い位置に設置され、サーミスタ２２は２合用の水位線よりも僅かに低い位置に設置され、サーミスタ２１は３合用の水位線よりも僅かに低い位置に設置されている。サーミスタ２０は、各サーミスタ２１、２２、２３との温度差を検出するための基準用としてサーミスタ２１よりも高い位置に設置されている。また、各サーミスタ２０、２１、２２、２３は、炊飯工程、炊飯工程終了後の保温工程における内釜５の深さ方向の温度分布を検出するためにも使用される。

内釜５の底部に配置された複数のサーミスタ２４は、前記と同様に、抵抗体及びリード線である銅箔２５をポリイミドフィルムからなるフィルム２６上にパターン成形を行って、その表面を同じフィルム２６で覆って構成されるシート状サーミスタＴｈ２である。このシート状サーミスタＴｈ２は、シート状サーミスタＴｈ１と同様に、内釜５の底部のアルミニウム５ｂに形成された凹みの中に嵌め込まれている。この場合、各サーミスタ２４は、加熱手段と対向する位置から外れた位置に設置されるようにする。これは、加熱手段からの磁力線によって、サーミスタ２４が自己発熱しないようにするためである。

シート状サーミスタＴｈ２の埋込深さは、前述したように、磁力線の浸透深さよりも内側である。シート状サーミスタＴｈ２の各サーミスタ２４の銅箔２５は、図３に示すように、取っ手６に設けられた基板３０と接続されている。シート状サーミスタＴｈ２は、予熱工程及び炊飯工程の各工程における内釜５の温度を検出するために設けられている。

次に、前述のシート状サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２に給電する電源系及びシート状サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２により検出された各温度を送信する通信系の構成について、図６〜図８を用いて説明する。
図６は図３に示す基板の拡大詳細図、図７は実施の形態１におけるサーミスタの電源系及び通信系のブロック図、図８は電源系及び通信系の各コイルの位置関係を模式的に示す図である。

前述の基板３０には、上面に受電コイル３１と釜側通信コイル３２とが隣接して実装され、下面に制御回路３３が実装されている。制御回路３３は、図７に示すように、受電用制御部３４、送受信部３５、制御部３６などにより構成されている。受電コイル３１は、蓋体２が閉じられたときに、蓋体２内に設置された給電コイル５３と対向するように配置され、釜側通信コイル３２は、前記と同様に蓋体２が閉じられたときに、給電コイル５３に隣接して設置された蓋側通信コイル５５と対向するように配置されている。受電コイル３１及び釜側通信コイル３２は、図８に示すように、互いの距離Ｂが給電コイル５３及び蓋側通信コイル５５とのギャップＡよりも長くとられている。これは、電磁結合による電磁誘導作用が互いに干渉しないようにするためである。

蓋体２を閉じた後に、炊飯器１００の操作部３の操作に基づく炊飯開始が行われる際、蓋体２内に設置された基板上の制御部５０（例えばマイコン）、給電用制御部５２、送受信部５４などに、動作に必要な電源５１が供給される。給電用制御部５２は、交流電圧を給電コイル５３に供給して電磁誘導により、受電コイル３１に誘導起電力（電圧）を発生させる。制御部５０は、一定時間毎に、シート状サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２により検出された温度を読み込むための読込指令信号を送受信部５４に送信する。送受信部５４は、読込指令信号が入力されたときに、蓋側通信コイル５５に交流電圧を供給して、電磁誘導により釜側通信コイル３２に誘導起電力（電圧）を発生させる。

受電用制御部３４は、受電コイル３１に発生した誘導起電力を直流に変換し、送受信部３５及び制御部３６に、動作に必要な直流電圧を供給すると共に、シート状サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２に５Ｖの直流電圧を供給する。送受信部３５は、釜側通信コイル３２に発生した誘導起電力を直流に変換し、これを読込指令信号として制御部３６に入力する。制御部３６は、読込指令信号が入力されたときに、シート状サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２により検出された各温度を、送受信部３５、釜側通信コイル３２、蓋側通信コイル５５及び送受信部５４を介して制御部５０に入力する。なお、送受信部３５、釜側通信コイル３２、蓋側通信コイル５５及び送受信部５４により通信手段が構成される。

制御部５０は、炊飯開始の際には、シート状サーミスタＴｈ１の各サーミスタ２０〜２３の検出温度を読み込んで、サーミスタ２０の検出温度を基準として、サーミスタ２３の検出温度との温度差、サーミスタ２２の検出温度との温度差、及びサーミスタ２３の検出温度との温度差をそれぞれ算出する。例えば、制御部５０は、サーミスタ２３の検出温度がサーミスタ２０の検出温度よりも低く、サーミスタ２２の検出温度がサーミスタ２０の検出温度よりも低く、さらに、サーミスタ２１の検出温度がサーミスタ２０の検出温度に近く設定温度未満のときには、炊飯する米の合数を２合と判定する。

また、制御部５０は、予熱工程が実行されているとき、予熱工程の後の炊飯工程が実行されているときには、例えば、シート状サーミスタＴｈ２の各サーミスタ２４の検出温度を読み込んで内釜５の底部の平均温度を算出する。この平均温度は、本体１内に設置された加熱手段の制御部に送られる。この制御部は、平均温度を内釜５の底部の温度として、加熱手段の通電制御を行う。

さらに、制御部５０は、炊飯工程の後のむらし工程が実行されているとき、むらし工程の後の保温工程が実行されているときには、例えば、シート状サーミスタＴｈ１の各サーミスタ２０〜２３の検出温度を読み込んで本体１内に設置された加熱手段の制御部に送る。制御部は、各サーミスタ２０〜２３の検出温度から内釜５の深さ方向の温度分布を判定し、この温度分布から温度の低い部分があるときには、その部分が加熱されるように、内釜５の底部及び胴部、内蓋８にそれぞれ設置された各加熱手段の通電制御を行う。

以上のように実施の形態１によれば、内釜５の底部に複数のサーミスタ２４を埋め込んでいるので、内釜５の底部外側から温度を検出する従来と比べ、より正確に内釜５の底部の温度を検出することができる。また、底部にサーミスタ２４を複数配置しているので、内釜５の底部の温度分布を把握することができ、このため、きめ細かい加熱制御ができ、炊き上がり状態を改善することができる。

また、内釜５の胴部の深さ方向に複数のサーミスタ２０、２１、２２、２３を配置しているので、胴部の深さ方向の温度分布を把握することができる。このため、その温度分布に応じて内釜５の底部、胴部及び内蓋８に配置された各加熱手段の制御をきめ細かく行うことができ、炊き上がり状態を改善することができる。また、複数のサーミスタ２０、２１、２２、２３のうちサーミスタ２１、２２、２３を合数に応じた水位を検出できる位置に配置している。これにより、従来、重量センサーから炊飯量を判定する必要が無く、また、予熱工程や炊飯工程において内釜５の温度変化率から炊飯量を決定することなく、容易に合数を検知することができる。

さらに、従来、保温時に内釜の胴部に温度差が生じるようなことがあった場合、温度の低い部分に結露が発生して、その結露が米飯に垂れて保温状態が良くないことがあるが、本実施の形態では、前述のように胴部の深さ方向の温度分布を把握することができるので、温度の低い部分を集中的に加熱して結露を抑えることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、複数のサーミスタ２０、２１、２２、２３が内釜５の深さ方向に並列に並んだ状態のシート状サーミスタＴｈ１を用いたことを述べたが、実施の形態２は、複数のサーミスタ２０、２１、２２、２３が左右対称に配置されたシート状サーミスタを内釜の胴部に埋め込んだものである。

図９は実施の形態２におけるパターン成形のシート状サーミスタを示す正面図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
図９に示すシート状サーミスタＴｈ３は、左右方向に長い長方形形状のフィルム２６の中に左右対称に配置されたサーミスタ２０、２１、２２、２３がパターン成形されている。サーミスタ２０、２１、２２、２３の各銅箔２５は、フィルム２６の中央上端に突出して形成された配線パターン部２６ａに集中している。このシート状サーミスタＴｈ３は、予めアルミニウム５ｂの胴部の外周面に形成された周方向に長い凹みの中に嵌め込まれている。配線パターン部２６ａは、取っ手６に設けられた基板３０と接続されている。

シート状サーミスタＴｈ３は、前述したように、炊飯量を検出するためと、予熱工程、炊飯工程、むらし工程及び保温工程の各工程における内釜５の深さ方向の温度分布を検出するために使用される。シート状サーミスタＴｈ３のうちのサーミスタ２１、２２、２３は、内釜５の内周面に記された水位線よりも僅かに低い位置に配置されている。２つのサーミスタ２３は１合用の水位線よりも僅かに低い位置に設置され、２つのサーミスタ２２は２合用の水位線よりも僅かに低い位置に設置され、２つのサーミスタ２１は３合用の水位線よりも僅かに低い位置に設置されている。２つのサーミスタ２０は、それぞれサーミスタ２１、２２、２３との温度差を検出するための基準用として、サーミスタ２１よりも高い位置に設置されている。

実施の形態２においては、実施の形態１と比べ、内釜の胴部の深さ方向の温度を細かく検出することができる。これにより、胴部の深さ方向の温度分布をより細かく把握することができ、内釜の底部、胴部及び内蓋に配置された加熱手段の制御をきめ細かく行うことができ、炊き上がり状態を改善することができる。

なお、実施の形態１、２では、受電コイル３１と釜側通信コイル３２とが実装された基板３０を取っ手６の中に設置して、蓋体２内に設置された給電コイル５３と受電コイル３１とを電磁結合させて、シート状サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３の電源を得るようにしたが、例えば図１０に示すように、加熱コイル１２から電源を得るようにしても良い。

図１０は給電を受ける受電コイルの変形例を示す斜視図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
図中に示す受電コイル３１ａは、パターン成形された渦巻形状の銅箔２５を、シート状サーミスタＴｈ１（又はＴｈ３）、Ｔｈ２と同様に、フィルム２６で覆って形成されている。この受電コイル３１ａは、取っ手６内に設置された基板３０と接続され、シート状サーミスタＴｈ１（又はＴｈ３）、Ｔｈ２の電源となる。この場合、取っ手６には、釜側通信コイル３２が実装された基板３０が設置される。

また、実施の形態１、２では、受電コイル３１と釜側通信コイル３２を用いて、電源の受電及びシート状サーミスタＴｈ１（又はＴｈ３）、Ｔｈ２の検出温度の通信を行うようにしたが、例えば図１１に示すように、接続端子を用いて電源の受電と通信を行えるようにしても良い。

図１１は図６の変形例を示す電源及び通信用の接続端子の配置図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
図中に示す基板３０ａは、取っ手６内の下側に設置され、シート状サーミスタＴｈ１（又はＴｈ３）、Ｔｈ２と接続されている。また、基板３０ａには、下方に突出する接続端子３０ｂが配置されている。この接続端子３０ｂは、本体１の上部に設置された本体側接続端子と接続される。つまり、内釜５を本体１に開口から収容したときに、接続端子３０ｂと本体側接続端子と接続される。

さらに、実施の形態１、２では、受電コイル３１と釜側通信コイル３２を用いて、電源の受電及びシート状サーミスタＴｈ１（又はＴｈ３）、Ｔｈ２の検出温度の通信を行うようにしたが、例えば図１２に示すように、受電と通信を１つのコイルで行えるようにしても良い。

図１２は図７のブロック図の変形例を示すサーミスタの電源系及び通信系のブロック図。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
受電と通信を兼ね備えた釜側コイル６５は、基板３０の上面に実装され、受電用制御部６６、送受信部６７、制御部６８などを備えた制御回路３３ａは、基板３０の上面に実装されている。釜側コイル６５は、蓋体２が閉じられたときに、蓋体２内に設置された蓋側コイル６４と対向するように配置されている。この場合、まず、一定時間、給電用制御部６２からの交流電圧により蓋側コイル６４と釜側コイル６５との電磁結合を行って制御回路３３ａに電源を供給する。一定時間経過後に、シート状サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２により検出された温度を蓋側コイル６４と釜側コイル６５との電磁結合により送受信部６３に送信して制御部６０に入力する。これを一定時間毎に繰り返し行う。なお、電源６１は、炊飯開始の際に、制御部６０，給電用制御部６２及び送受信部６３に供給する。

また、実施の形態１、２では、磁性材とアルミニウムとで構成される内釜５に適用したが、これに代えて、土鍋など、磁性材のプレートを中に入れているものは、プレート上にシート状サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２を設置して埋め込むようにしても良い。

また、実施の形態１、２では、基板３０を取っ手６に設けているが、もう一方の取っ手７に基板３０を設けても良い。さらに、取っ手６に受電コイル３１を設け、もう一方の取っ手７に蓋側通信コイル５５を設けても良い。

１ 本体、２ 蓋体、３ 操作部、４ 蒸気回収タンク、４ａ 上蓋、５ 内釜、５ａ磁性材、５ｂ アルミニウム、６、７ 取っ手、８ 内蓋、９ 蒸気導入口、１０ 蒸気導出口、１１ 蒸気流入口、１２ 加熱コイル、２０、２１、２２、２３、２４ サーミスタ、２５ 銅箔、２６ フィルム、２６ａ 配線パターン部、Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３ シート状サーミスタ、３０、３０ａ 基板、３０ｂ 接続端子、３１、３１ａ 受電コイル、３２ 釜側通信コイル、３３、３３ａ 制御回路、３４ 受電用制御部、３５ 送受信部、３６ 制御部、５０ 制御部、５１ 電源、５２ 給電用制御部、５３ 給電コイル、５４ 送受信部、５５ 蓋側通信コイル、６０ 制御部、６１ 電源、６２ 給電用制御部、６３ 送受信部、６４ 蓋側コイル、６５ 釜側コイル、６６ 受電用制御部、６７ 送受信部、６８ 制御部、１００ 炊飯器。

Claims (5)

1. 上部に開口を有する本体と、
   前記本体に前記開口から出し入れ自在に収容される内釜と、
   前記本体に設けられ、当該本体内に収容された前記内釜を加熱する加熱手段と、
   前記内釜の底部に埋め込まれ、前記加熱手段により加熱される前記内釜の温度を検出する底部温度センサーと、
   前記内釜の胴部に埋め込まれ、前記胴部の深さ方向の温度分布を検出する胴部温度センサーとを備え、
   前記胴部温度センサーは、前記胴部の深さ方向と左右方向に複数箇所に配置されており、
   前記胴部の深さ方向において同じ深さにある前記胴部温度センサーは左右対称に配置されていることを特徴とする炊飯器。
2. 前記加熱手段に加熱コイルが使用され、
   前記底部温度センサーは、前記内釜を前記本体に収容したときに、前記加熱コイルと対向する位置から外れた位置に設置されていることを特徴とする請求項１記載の炊飯器。
3. 前記内釜の前記胴部の深さ方向に炊飯量に応じて複数の水位線が設けられ、
   前記胴部温度センサーは、それぞれ前記水位線より低い位置に設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の炊飯器。
4. 前記内釜は、磁性材と、前記磁性材の内周面に張り合わせられた熱伝導性を有する熱伝導材とで構成され、
   前記底部温度センサー及び前記胴部温度センサーは、熱伝導材に埋め込まれていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の炊飯器。
5. 前記加熱手段を制御する制御手段を備え、
   前記底部温度センサー及び前記胴部温度センサーにより検出された温度は、通信手段を用いて前記制御手段に送ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の炊飯器。

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