JP2019041839A - 炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】沸騰前の対流発生の促進と、沸騰後の沸騰泡の発生の促進を両立させ、釜底の温度差を減らしながら、内釜内部の発熱効率を向上する炊飯器を提供すること。【解決手段】炊飯器１００は、非磁性体基材の外面を磁性層で覆った内釜１と、内釜１を誘導加熱する加熱コイル２と、を備えた炊飯器１００であって、内釜１の非磁性体基材は、加熱コイル２に対向する部位を薄肉部とし、加熱コイル２に対向しない部位を厚肉部とすることで、内釜１の内面に加熱コイル２と略同形状の凹部を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導加熱式の炊飯器に関するものである。

近年の炊飯器は、電磁誘導加熱式が主流となっている。電磁誘導加熱に対応した内釜は、熱伝導性の良いアルミ等の非磁性体基材の外面を、誘導加熱可能な磁性材料で覆ったものが多い。そして、内釜底部に対向して設けた誘導加熱コイルにより、内釜外面の磁性材料を誘導加熱し、磁性材料の発熱をアルミ等の基材に伝えることで、内釜内部に強い対流を得て炊飯するのが一般的である。このように、磁性材料と非磁性材料を張り合わせた構造の内釜として、特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。

特許文献１では、同文献の図１〜図７等に示す様に、内釜の内側底部に中心軸を中心として多数の小凹部が配列され、この小凹部領域の大きさを内側底部及び湾曲部の合計領域の約２割程度としている。

また、特許文献２では、同文献の図３〜図７等に示す様に、鍋の内側底部に、米の粒径よりも小さい幅または直径を有する複数の凹部を形成している。

特開２００６−７５２６０号公報 特開２００７−２８２８６９号公報

特許文献１や特許文献２の内釜では、凹部は底面の中心から内釜底面の外周部まで一様に配置されている。すなわち、凹部は加熱コイルの対向部にも、対向部以外にも一様に配置されている。

ここで、電磁誘導加熱を用いて内釜を加熱する場合、誘導磁界は加熱コイルの対向部近傍に集中することから、特許文献１や特許文献２の構成では、内釜の中心部分や内釜端部等の加熱コイル対向部以外の部分に形成された凹部は沸騰泡を発生させる効果が小さい。

また、特許文献１や特許文献２の構成では、内釜底面の全体に凹部を設けているため、内釜底面の全体に亘り熱容量が小さくなっており、炊飯を開始してから沸騰が始まる迄の約１０〜１５分の間は、内釜底面の全体が一様に温度上昇し、内釜底面の温度分布に差があると促進される対流の発生はあまり期待できない。

上記目的を達成するために本発明の炊飯器は、非磁性体基材の外面を磁性層で覆った内釜と、該内釜を誘導加熱する加熱コイルと、を備えた炊飯器であって、前記内釜の非磁性体基材は、前記加熱コイルに対向する部位を薄肉部とし、前記加熱コイルに対向しない部位を厚肉部とすることで、前記内釜の内面に前記加熱コイルと略同形状の凹部を設けた。

本発明によれば、沸騰前の対流発生の促進と、沸騰後の沸騰泡の発生の促進を両立させることができる炊飯器を提供することが可能となる。

実施例１の炊飯器の基本構成を示す断面図である。 実施例１の内釜の内面形状を示す鳥瞰断面図である。 実施例１における内釜と加熱コイルの関係の模式図である。 実施例２における内釜と加熱コイルの関係の模式図である。 実施例３における内釜と加熱コイルの関係の模式図である。 実施例４の内釜の内面形状を示す鳥瞰断面図である。 実施例４における内釜と加熱コイルの関係の模式図である。 実施例４における内釜と加熱コイルの関係の模式図である。 実施例４における内釜と加熱コイルの関係の模式図である。 実施例５の内釜の内面形状を示す鳥瞰断面図である。 実施例５における内釜と加熱コイルの関係の模式図である。 実施例５における内釜と加熱コイルの関係の模式図である。 実施例５の内釜の内面形状を示す鳥瞰断面図である。 実施例６の内釜の内面形状を示す鳥瞰断面図である。 実施例７の内釜の内面形状を示す鳥瞰断面図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１における炊飯器１００の基本構成を示す断面図である。この炊飯器１００は、内釜１と、内釜１を誘導加熱する加熱コイル２と、商用の交流電源６から入力された電力を加熱コイル２に供給するインバータ５と、加熱コイル２から生じた磁束を内釜１に導く棒状フェライト等の磁性体３と、磁束を遮るアルミ等のシールド板４を備える。これらのうち、内釜１は、熱伝導性の良いアルミ等の非磁性体基材の外面を、誘導加熱可能な磁性材料の薄層で覆ったものであり、加熱コイル２から発生した交流磁束が印加されることで渦電流が発生し、自身の電気抵抗により発熱するものである。なお、基材の外面に形成される磁性層は、基材に鉄等の磁性材料を溶射またはコールドスプレーすることにより形成しても良いし、磁性材料の薄板を張り付けて形成しても良い。

図２は、主に内釜１の内面形状を示す鳥瞰断面図であり、内釜１、加熱コイル２、磁性体３、シールド板４の構造を示したものである。内釜１の基材となる非磁性体１１は、加熱コイル２に対向する直上部に環状の薄肉部１１ａを設け、その他の部分を厚肉部１１ｂとした。なお、図２に示すように、複数の磁性体３は、加熱コイル２の中央部から放射状に配置される。

図３は、図２に図示したＡ−Ｂ間断面における内釜１、加熱コイル２の関係を模式的に示したものである。ここに示すように、内釜１は、基材である非磁性体１１と、その外面を覆う磁性層１２で構成され、非磁性体１１は、薄肉部１１ａと厚肉部１１ｂとで構成される。加熱コイル２に図示した方向に電流が流れた場合、加熱コイル２から反時計回りの主磁束φが生じ、磁性層１２に鎖交する。その結果、磁性層１２内には図示した方向に誘導電流が流れ磁性層１２が発熱する。この時、磁性層１２内部の加熱コイル中心部近傍は、加熱コイル直上の端部より多くの磁束が鎖交するため、より多くの誘導電流が流れる。その結果、加熱コイル中心部の方が加熱コイル端部より多く発熱する。磁性層１２で生じた熱は非磁性体１１を伝達した後被加熱物に伝達される。ここで、磁性層１２で生じた熱が被加熱物に伝達する経路の熱抵抗θは、伝達経路の距離Ｌ、伝達経路の断面積Ａ、熱伝導率λを用いて次の式１で表される。

θ＝Ｌ/Ａλ・・・（式１）
ここで、熱伝導率λは材料固有の値であることから、熱抵抗θは距離Ｌ、断面積Ａに依存していることが分かる。即ち、熱抵抗を低減させるためには、距離Ｌを短くするか断面積Ａを大きな値とすることが有効である。図３に示した様に、加熱コイル直上の被加熱物に熱が伝達する経路ｔｈの熱抵抗を低減させるためには、非磁性体１１の厚さｔ_ａを薄くし、Ｌを短くすることが有効である。

本実施例では、被加熱物に熱が伝達する経路ｔｈ上の熱抵抗を低減させるために、加熱コイル直上の非磁性体１１の厚さｔ_ａを他の部分より薄くし（薄肉部１１ａ）、内釜１自体の強度を一定値以上確保する程度に非磁性体１１の厚さｔ_ｂをｔ_ａより厚くした（厚肉部１１ｂ）。なお、薄肉部の厚さｔ_ａと厚肉部の厚さｔ_ｂは非磁性体１１の材料に応じて設定すればよいが、例えば、薄肉部の厚さｔ_ａを１ｍｍとし、厚肉部の厚さｔ_ｂを５ｍｍとしても良いし、薄肉部の厚さｔ_ａを厚肉部の厚さｔ_ｂの半分以下としても良い。

これにより、従来内釜中心近傍に薄肉部を配置した構成に比べ、加熱コイル２の対向部のみ熱容量を小さくすることができ、炊飯開始から沸騰が始まるまでの約１０分から１５分の間は、加熱コイル２の対向部と他の部分との温度差を大きくすることができ、対流を大きくすることができる。また、沸騰が始まった後は、薄肉部１１ａにて、従来よりも強力な沸騰泡を生じさせることが可能となる。これらの結果、本実施例の炊飯器を用いることで、従来よりも炊飯時間の短縮化や消費電力の抑制を達成することができる。

次に、図４を用いて実施例２の内釜１を説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。実施例１では、加熱コイル直上部の薄肉部１１ａの厚さを一定としたが、本実施例では、薄肉部１１ａの厚さを場所によって変えている。

図４に、本実施例における内釜１の断面図を示す。尚、図４中の記号Ａ、Ｂはそれぞれ図２に示すＡ、Ｂに対応している。実施例２の内釜１では、加熱コイル中心部の非磁性体１１の厚さｔ_ａ２が、加熱コイル端部の非磁性体１１の厚さｔ_ａ１よりも厚いことを特徴としている。先に述べた通り、磁性金属内部の内、加熱コイル中心部の方が加熱コイル端部より多く発熱する。そこで、ｔ_ａ２をｔ_ａ１よりも厚くすることで加熱コイル中心部の熱抵抗が、加熱コイル端部の熱抵抗よりも高くなり、加熱コイル直上部の温度差を低減することが可能となるため、実施例１の構成で得られる効果に加え、沸騰後の加熱ムラが低減するという効果も得ることができる。

次に、図５を用いて実施例３の内釜１を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。実施例１、２では、薄肉部１１ａの幅を加熱コイル２の幅と等しくしたが、実施例３では、薄肉部１１ａの幅を加熱コイル２の幅よりも狭めている。

図５に、本実施例における内釜１の断面図を示す。尚、図５中の記号Ａ、Ｂはそれぞれ図２に示すＡ、Ｂに対応している。実施例３の内釜１では、加熱コイル端部と薄肉部１１ａとの間に、幅Ｗ厚さｔ_ａ２の立ち上がり部を設ける。沸騰泡が生じやすい加熱コイル中心部のみを薄くすることで、強力な沸騰泡を得つつ内釜１の強度を向上させることが可能となる。尚、ｔ_ａ２はｔ_ａ１〜ｔ_ｂの間の範囲であれば任意の値で良く、一定値に限定されるものではない。

次に、図６〜図９を用いて実施例４の内釜１を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。上述の実施例では、加熱コイル直上部に、薄肉部１１ａのみを設ける構成としたが、実施例４では、加熱コイル直上部に、薄肉部１１ａと厚肉部１１ｂの双方を設ける構成としている。

図６は、本実施例における、内釜１、加熱コイル２、磁性体３、シールド板４の構造を示した鳥瞰図である。本実施例において内釜１は、加熱コイル上に、薄肉部１１ａと厚肉部１１ｂを設け、各々を同心円状に配置されたものである。尚、ここでは、厳密に同心円でなくとも、幾重にも同じ中心が囲まれている物を同心円と呼ぶ。

図７に本実施例における内釜１の断面図を示す。尚、図７中の記号Ａ、Ｂはそれぞれ図６に示すＡ、Ｂに対応している。図７に示す様に、薄肉部１１ａと厚肉部１１ｂが、内釜中心より交互に配置されている。尚、この時、加熱コイル中心近傍の薄肉部の厚さｔ_ａ２と、加熱コイル端部近傍の薄肉部の厚さｔ_ａ１とを変えることで、実施例２で説明した原理により加熱コイル直上部の加熱ムラが低減する。

図８に、本実施例における変形例１を示す。図７では、薄肉部１１ａの凸部の厚さを、厚肉部１１ｂの厚さｔ_ｂと等しくしているが、図８では、薄肉部１１ａの凸部の厚さｔ_ａ３を厚肉部１１ｂの厚さｔ_ｂとより小さくした。これにより、内釜１の強度と発熱効率を自在に調整することができる。
図９に、本実施例における変形例２を示す。図７では、薄肉部１１ａの凸部と凹部の密度を均一にしたが、図９では密度を加熱コイル中心部と加熱コイル端部とで変える構成とした。これにより、実効的な非磁性体１１の厚さを変えるのと等価な効果を得ることができるため、変形例１と同様の効果を得る。

次に、図１０、図１１を用いて実施例５の内釜１を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。実施例１等では加熱コイル２の対向部に薄肉部１１ａを設ける構成を示したが、実施例５では、磁性体３の直上部のみに薄肉部１１ａを設ける構成とした。

図１０は、本実施例における、内釜１、加熱コイル２、磁性体３、シールド板４の構成を示した鳥瞰図である。本実施例において内釜１は、磁性体３の直上部に薄肉部１１ａを、その他の部分に厚肉部１１ｂを設けた。なお、図１０に示すＡ−Ｂ間断面は、図３〜図５、図７〜図９に示す何れの形状でも良い。

図１１に、本実施例における内釜１のＣ−Ｄ間断面図を示す。尚、図１１中の記号Ｃ、Ｄはそれぞれ図１０に示すＣ、Ｄに対応している。上述したように、磁性体３は、加熱コイル２から生じた磁束を内釜１に導くために設けたものであるため、加熱コイル直上の内、磁性体３の直上は特に加熱コイル２から生じた磁束が集中する。従って、磁性体３直上部の部位は、磁性体３直上部以外の部位より多く発熱するため、磁性体３上のみ薄肉部１１ａを形成し、磁性体３直上部以外の部分を厚肉部１１ｂとすることで、実施例１に示した原理により強力な沸騰泡を生じさせることができる。

図１２に、本実施例における内釜１の変形例を示す。図１２に示す様に、磁性体中心部の厚さｔ_a２を磁性体端部の厚さｔ_ａ１よりも厚くすることで磁性体中心部の熱抵抗が、磁性体端部の熱抵抗よりも高くなり、磁性体直上部の温度差を低減することが可能となり、加熱ムラが低減する。

以上述べた様に、本実施例では磁性体３の直上部に薄肉部を設ける。尚、図１３に示す様に、実施例１〜４と実施例５を組み合わせ、加熱コイル直上部と磁性体直上部の双方に薄肉部１１ａを設けた構成としても良い。

次に、図１４を用いて実施例６の内釜１を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。実施例５では、磁性体３直上部の部位にのみ薄肉部１１ａを設けたが、実施例６では、磁性体３直上部の薄肉部１１ａを内釜中央まで延長させている。

図１４には、本実施例における、内釜１、加熱コイル２、磁性体３、シールド板４の構成を示した鳥瞰図である。本実施例では、加熱コイル２の直上に形成された薄肉部１１ａを、内釜中心部まで延長させた構成である。内釜中心部は、加熱コイル２の直上の磁性層１２内部で生じた熱が、非磁性体１１に伝達することで加熱される。そのため、図１４に示す様に、加熱コイル２の直上から内釜中心への熱伝達経路を確保することで、実施例１〜５に記した構成に比べて内釜内面中心の温度が上昇し、内釜内面の加熱ムラが低減する。尚、図１４に示す様に、内釜中心への熱伝達経路を、実施例５に示した磁性体３の直上に形成することで、内釜中心の発熱がより促進されるが、必ずしも磁性体３の直上に設ける必要は無い。

次に、図１５を用いて実施例７の内釜１を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。上述の実施例では、内釜底部にのみ加熱コイル２を設ける構成であったが、実施例７では、内釜底部の他に、内釜側面にも加熱コイル２を配置している。

図１５は、本実施例における、内釜１、加熱コイル２、磁性体３、シールド板４の構成を示した鳥瞰図である。本実施例では、内釜側面にも加熱コイル２を配置した点が実施例１〜５と異なる。側面に加熱コイルを配置した場合、水面付近を加熱できることから釜内部全体を加熱でき炊きムラをより抑制することができる。本実施例では、該側面に配置した加熱コイル２と対向する部分にも、非磁性体１１の厚さを対向しない部分に比べて薄い薄肉部１１ａを設けることで水面近傍の加熱にも有効である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１００ 炊飯器、
１ 内釜、
１１ 非磁性体、
１１ａ 薄肉部、
ｔ_ａ、ｔ_ａ１、ｔ_ａ２、ｔ_ａ３ 薄肉部の厚さ、
１１ｂ 厚肉部、
ｔ_ｂ 厚肉部の厚さ、
１２ 磁性層、
２ 加熱コイル、
３ 磁性体、
４ シールド板、
５ インバータ、
６ 交流電源、
φ 磁束、
ｔｈ 熱が伝達する経路

Claims (12)

1. 非磁性体基材の外面を磁性層で覆った内釜と、
   該内釜を誘導加熱する加熱コイルと、
   を備えた炊飯器であって、
   前記内釜の非磁性体基材は、前記加熱コイルに対向する部位を薄肉部とし、前記加熱コイルに対向しない部位を厚肉部とすることで、前記内釜の内面に前記加熱コイルと略同形状の凹部を設けたことを特徴とする炊飯器。
2. 請求項１に記載の炊飯器において、
   前記非磁性体基材の前記加熱コイルと対向する部位の平均厚さが、
   前記非磁性体基材の前記加熱コイルと対向しない部位の平均厚さよりも薄い
   ことを特徴とする炊飯器。
3. 請求項１または２に記載の炊飯器において、
   前記非磁性体基材の前記加熱コイルと対向する部位は、加熱コイルの中心部に対向する部位と、加熱コイルの端部に対向する部位とで厚さが異なることを特徴とする炊飯器。
4. 請求項１または２に記載の炊飯器において、
   前記非磁性体基材の前記加熱コイルと対向する部位に、複数の薄肉部を設けることを特徴とする炊飯器。
5. 請求項４に記載の炊飯器において、
   前記複数の薄肉部は、同心円状に配置されることを特徴とする炊飯器。
6. 請求項５に記載の炊飯器において、
   前記複数の薄肉部の何れかひとつは、他の薄肉部と厚さが異なることを特徴とする炊飯器。
7. 非磁性体基材の外面を磁性層で覆った内釜と、
   該内釜を誘導加熱する加熱コイルと、
   該加熱コイルの下方に設けられ、前記磁性層に磁束を誘導する磁性体と、
   を備えた炊飯器であって、
   前記内釜の非磁性体基材は、前記磁性体に対向する部位を薄肉部とし、前記磁性体と対向しない部位を厚肉部とすることで、前記内釜の内面に前記磁性体と略同形状の凹部を設けたことを特徴とする炊飯器。
8. 請求項７に記載の炊飯器において、
   前記非磁性体基材の前記磁性体と対向する部位の平均厚さが、
   前記非磁性体基材の前記磁性体と対向しない部位の平均厚さよりも薄いことを特徴とする炊飯器。
9. 請求項７または８に記載の炊飯器において、
   前記非磁性体基材の前記磁性体と対向する部位は、該磁性体の中心部に対向する部位と、該磁性体の端部に対向する部位とで厚さが異なることを特徴とする炊飯器。
10. 非磁性体基材の外面を磁性層で覆った内釜と、
    該内釜を誘導加熱する加熱コイルと、
    該加熱コイルの下方に設けられ、前記磁性層に磁束を誘導する磁性体と、
    を備えた炊飯器であって、
    前記内釜の非磁性体基材は、前記加熱コイルに対向する部位と前記磁性体に対向する部位を薄肉部とし、前記加熱コイルと前記磁性体に対向しない部位を厚肉部とすることで、前記内釜の内面に前記加熱コイルおよび前記磁性体と略同形状の凹部を設けたことを特徴とする炊飯器。
11. 請求項１０に記載の炊飯器において、
    前記磁性体は、前記加熱コイルの中央部から放射状に設けられており、
    前記磁性体に対向する部位に設けられた薄肉部は、前記加熱コイルの中央部を挟んだ位置にある薄肉部と接続されていることを特徴とする炊飯器。
12. 非磁性体基材の外面を磁性層で覆った内釜と、
    該内釜の側面を誘導加熱する加熱コイルと、
    を備えた炊飯器であって、
    前記内釜の非磁性体基材は、前記加熱コイルに対向する部位を薄肉部とし、前記加熱コイルに対向しない部位を厚肉部とすることで、前記内釜の内面に前記加熱コイルと略同形状の凹部を設けたことを特徴とする炊飯器。

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