JP4146809B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

この発明は、米に適量の水と熱を加えて飯にする炊飯器に関するものである。

従来の炊飯器においては、本体内に着脱自在に収容される内釜の中に、洗米した米と適量の水を入れて、電磁誘導コイルを内釜の対向面に設置し、電磁誘導コイルによる高周波電磁誘導により内釜を発熱させ、内釜内での水の対流を促進させ、炊飯する（例えば、特許文献１参照）。また、内釜内の温度は、内釜の底面に当接する温度センサーにより検知する（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−１１３２７８号公報（第３頁、図２） 特開平９−１００９８号公報（第４頁、図１）

従来の炊飯器では、内釜において、電磁誘導コイルの対向部は高温度に発熱されるが、対向部以外の部分は低温度となりやすく、内釜内の米および水に温度分布が生じてしまうとう問題点があった。この温度分布の発生は、飯の硬さ、粘り、甘さ、香りなどの飯の品質にバラツキが生じることを意味しており、この品質のバラツキを少なくする必要がある。そこで、この温度分布の発生を小さくするために、内釜の釜材を厚くして釜材内での熱移動量を増加させる方法、内釜内での対流を促進する方法、電磁誘導コイルの発熱部を移動（交替）させる方法などが立案されている。しかしながら、上記の各方法は、直接的な温度分布の解消には至っていない。
特に、炊飯における沸騰工程の温度上昇時には電磁誘導コイルによる最大量の加熱を行うため、最も温度分布が生じやすく、かつ、自由水（飯に吸収されていない水）の豊富な沸騰状態が維持される時間の長さによって飯の硬さがほぼ決まるため、沸騰工程での温度分布の発生は、そのまま飯の硬さのバラツキ発生につながってしまう。

次に、図を用いて内釜内の温度分布について説明する。
図１０は従来の炊飯器の構成図、図１１は従来の炊飯器における沸騰開始時の内釜内各部の温度分布を示す図、図１２は従来の炊飯器における炊飯全工程での内釜内の各測定点の温度変化を示す図、表１は従来の炊飯器における内釜内の各測定点での飯の硬さを示す図である。

図において、炊飯器の内釜１の底面部に温度センサ２が設けられ、温度センサ２を避けて内釜１に対向するように電磁誘導コイル３が配置され、電磁誘導コイル３は内釜１の底面部に対向した電磁誘導コイル３ａと、内釜１の下部側面に対向した電磁誘導コイル３ｂとから構成される。

図１１、図１２および表１の従来炊飯の測定結果により、電磁誘導コイル３ａ、３ｂによる発熱面上部の飯は沸騰温度で十分加熱され柔らかくなっているが、温度センサ２上部の飯は低温度であり、図中のＡ点の温度は、発熱面付近の沸騰開始より約１４分も遅れて沸騰するため、炊飯終了時でも飯の糊化が不十分であり、飯の中心部が硬い状態（芯がある飯）になってしまう。このように温度センサ２を避けて電磁誘導コイル３を配置することは、内釜内に温度分布を生じ、飯の品質を低めてしまうという問題点があった。

さらに、米自身の表面は比較的硬く、内釜１内の水中で吸水しても米と米の間の隙間が存在する。このため、予熱工程では、内釜内に温度分布が生じた場合には、米と米の間の隙間を水が動き、緩やかな対流伝熱が起こる。一方、米澱粉が糊化（α化）して飯の状態になると、飯表面は米澱粉の糊によって粘着性を帯びて柔らかくなり、飯と飯が粘着して隙間がほとんどなく、対流伝熱が妨げられる。米澱粉の糊化温度は約６０℃のため、予熱工程を終了し、沸騰工程に入った時点で飯粒と飯粒が粘着を始め、飯は内釜の中での塊状態となるため、沸騰工程での昇温時には、対流はほとんど起こらない。従って、電磁誘導コイルの位置を工夫して対流伝熱を促進する方法も、最も期待する沸騰工程では効果が小さく、内釜１の電磁誘導コイル対向部は高温度に発熱し、対向部以外の部分は低温度となりやすいという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内釜において、電磁誘導コイルを配置できない温度センサ部の対向部も加熱することができ、内釜内の米および水を均一に加熱でき、内釜内に温度分布が生じにくい炊飯器を提供することを目的とする。

この発明に係る炊飯器においては、本体に着脱自在に収容される内釜と、この内釜を発熱させる誘導加熱コイルと、内釜の温度を検知する温度センサとを備え、温度センサに発熱体を設け、内釜内の被炊飯物の沸騰時に所定時間、前記発熱体を発熱させるものである。

この発明は、温度センサに発熱体を設け、内釜内の被炊飯物の沸騰時に所定時間、前記発熱体を発熱させることにより、最も熱供給が必要な沸騰初期およびその昇温段階で発熱する機能を有するので、従来法では最も低温度となっていた温度センサ上部付近を高温化することができ、内釜内の米および水を均一に加熱でき、内釜内に温度分布が生じにくく、美味しく炊飯することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１における炊飯器の構成図、図２はこの炊飯器における温度センサ部の構成図、図３はこの炊飯器の各工程における内釜内の温度変化を示す図、図４はこの炊飯器の炊飯工程における電磁誘導コイル・温度センサ・蓋部温度センサのタイミングチャートおよび温度変化を示す図、図５はこの炊飯器の沸騰開始時の内釜内各部の温度分布を示す図、図６はこの炊飯器の炊飯全工程における内釜内の各測定点の温度変化を示す図、表２はこの炊飯器における内釜内の各測定点での飯の硬さを示す図である。

図において、炊飯器本体４は、上面開口を開閉する蓋５、本体４内に着脱自在に収容される内釜６が設けられ、内釜６の中に洗米した米７と適量の水８を入れて炊飯する。発熱機能を有する温度センサ９は、内釜６の底部に接触して温度を検知する。制御回路部１０は電磁誘導コイル１１を駆動し、発熱量を制御する。蓋部温度センサ１２は蓋５に設けられ、蓋５下面の温度を検知する。

温度センサ９は、外枠１３、外枠１３に上面で接触し、温度を検知するサーミスタ１４、外枠１３に内接する発熱体１５、サーミスタ１４と発熱体１５の共通リード線１６、サーミスタ用リード線１７、発熱体１５用リード線１８、温度センサ９と内釜６の接触を確実に得るためのコイルバネ１９を有する。

次に、動作について説明する。
まず、内釜６内に米７と水８を入れ、炊飯器本体４にセットして、操作パネルの炊飯スイッチ（図示せず）を入れる。炊飯器は、予熱工程に入り、制御回路部１０は、温度センサ９により検知される温度値が６０℃を越えない程度に電磁誘導コイル１１の通電量を調節しながら、内釜６を発熱させ、米７と水８を加熱する（図３のイ）。
この予熱工程では、共通リード線１６とサーミスタ用リード線１７間の出力を制御回路部１０に送る。さらに、電磁誘導コイル１１の電流量と通電時間および温度センサ９の出力（検知される温度値）の関係から、大まかに炊飯量を検知する。

次に、制御回路部１０は、炊飯開始からタイマー（図示せず）により約１５分経過したことを計測すると、自動的に沸騰工程に入る（図３のロ）。そこで、温度センサ９により検知される温度値を制御対象とせずに無視し、共通リード線１６と発熱体用リード線１８間に所定電圧を加え、発熱体１５を発熱させると同時に、電磁誘導コイル１１の通電量を最大とする。その後、発熱体１５の発熱および電磁誘導コイル１１の通電量最大の状態を継続し、内釜６内の温度が１００℃に達すると、水が沸騰し、発生した水蒸気によって蓋部温度センサ１２による検知温度もやや時間が遅れて１００℃となり、沸騰状態を検知する。なお、沸騰開始時の内釜内の温度分布を図５に示すが、温度センサ９上部の温度が低くなるという現象は見られない。

また、沸騰時には、飯は前述のように糊化が進み、表面は糊状物質で覆われ、内釜６内で粘着性の塊状となっている。そのため、温度差により生じる対流のような水の弱い流れは妨げられてしまうが、沸騰により発生した水蒸気のような水と密度が大きく異なる気体は、飯の塊の中でも通過することができ、蒸気の噴出口を作る。この蒸気噴出口が一般に言われるカニ穴であり、このカニ穴が多くあるほど均一加熱された良い炊飯法と言われている。これは、一旦形成したカニ穴は、沸騰蒸気が通過しやすいだけでなく、沸騰工程後期での弱火加熱でも、対流のような弱い水流も通過できるため、温度分布が小さい均一加熱炊飯の状態を作ることができる。この実施形態では、内釜６を従来加熱していなかった温度センサ９部分も含めて加熱しているため、均一加熱が可能であり、このカニ穴も均等に多数形成される。

制御回路部１０は、蓋部温度センサ１２により沸騰状態を検知すると、発熱体１５の発熱を停止し、電磁誘導コイル１１の通電量を適宜、制御する。この状態を約５分継続した後、温度センサ９により検知される温度値を制御対象とする。この約５分間で、発熱体１５の発熱量がほとんど内釜３に吸収され、温度センサ９の温度は内釜６の温度と等しくなっている。
沸騰工程に入って約１５分経過し、自由水がほとんど蒸発すると内釜６の温度が１００℃を越えるため、この１００℃超過を温度センサ９により検知し、蒸らし工程（図３のハ）に入る。

ここで、温度センサ９の発熱は約５分間の短い時間であるが、前述のように温度分布が最も大きくなる沸騰時に温度の不均一を生じさせにくくすることができる。さらに、比較的飯と飯の粘着性が低い沸騰初期段階で一旦形成したカニ穴は、温度センサ９の発熱を停止した後も維持され、温度均一効果を持続し、温度分布を解消することができる。

制御回路部１０は、蒸らし工程では、電磁誘導コイル１１の通電量をさらに小さくなるよう制御し、温度センサ９の出力により内釜内温度を約１００℃に維持する。この状態を約１５分継続した後、自動的に蒸らし工程を終了させ、同時に炊飯が終了したことを操作パネル表示および報知音（図示せず）によりユーザーに通知し、全炊飯工程が終了する。

全炊飯工程における内釜６内各部の温度変化は図６に示され、温度センサ９上部の飯も他の部分同様に加熱され、従来では沸騰開始からＡ点が沸騰するまで約１４分の遅れがあったが、７分遅れに短縮されていることがわかる。また、表２の炊飯の測定結果により、Ａ点（中中心部）の飯の硬さは他の部分とほぼ同様の硬さとなり、柔らかく炊けていることがわかる。

以上のように、この実施の形態１では、最も熱供給が必要な沸騰初期およびその昇温段階で、内釜内の低温化しやすい温度センサ部付近も含めて加熱するよう構成したので、従来のように温度センサ部付近が低温化してこの部分のみ硬い飯となるようなことがなく、内釜内を均一に加熱でき、美味しく炊飯することができる。さらに、温度センサとして必要な機能は従来通り併せ持っているので、炊飯に不可欠な温度管理を従来通り行うことができる。
なお、この実施の形態１では、炊飯量検知を室温から６０℃までの昇温段階で行う例を示したが、６０℃から１００℃に昇温する段階で行っても良い。

実施の形態２．
図７はこの発明を実施するための実施の形態２における炊飯器の温度センサ部の構成図である。
図において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付ける。温度センサ２０は、外枠１３、外枠１３に上面で接触し、温度を検知するサーミスタ１４、サーミスタ１４と管状発熱体２１（後述）の共通リード線１６、サーミスタ用リード線１７、管状発熱体２１用リード線１８、温度センサ２０と内釜６の接触を確実に得るためのコイルバネ１９を有し、温度センサ２０の外周には専用の管状発熱体２１が勘合・固定されている。この管状発熱体２１の内径は温度センサ２０の外径と等しい。
なお、炊飯器全体の構成は、温度センサ２０以外は実施の形態１と同様である。

炊飯動作において、管状発熱体２１による内釜の加熱以外の動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
温度センサ２０と管状発熱体２１ともに内釜６の底面に接触し、沸騰工程初期の約５分間に管状発熱体２１が発熱し、内釜を加熱して、沸騰時に内釜内の温度の不均一を生じさせにくくし、温度分布を解消するものである。

なお、上記構成他に、温度センサに十分な接触状態が維持できる構成であれば、管状でない場合でも良い
また、従来の温度センサに管状発熱体２１を勘合・固定させてもよい。
さらに、管状発熱体２１の上面が、内釜の底面に接触し、内釜との熱伝導を良くする構成以外に、管状発熱体２１を温度センサ２０の外周下部に設け、管状発熱体２１が内釜と接触せず、温度センサ２０のみが内釜と接触する構成でも同様の効果が得られる。

以上のように、この実施の形態２においては、温度センサの外側に管状の発熱体を勘合させ、内釜内の低温化しやすい温度センサ部付近も含めて加熱するように構成したので、簡便に温度均一炊飯を実現することができる。

実施の形態３．
図８はこの発明を実施するための実施の形態３における炊飯器の温度センサ部の構成図である。
図において、実施の形態１、２と同一または相当部分には同一符号を付ける。温度センサ２２は、外枠１３、外枠１３に上面で接触し、温度を検知するサーミスタ１４、サーミスタ１４と板状発熱体２３（後述）の共通リード線１６、サーミスタ用リード線１７、板状発熱体２３用リード線１８、温度センサ２２と内釜６の接触を確実に得るためのコイルバネ１９を有し、温度センサ２２上部には板状発熱体２３が設けられ、この板状発熱体２３は温度センサと内釜の間に配置される。また、板状発熱体２３は内釜３の底面に接触するとともに、熱伝導性のよい材質、例えば銅、銀、アルミニウム等を用いる。
なお、炊飯器全体の構成は、温度センサ２２以外は実施の形態１と同様である。

炊飯動作において、板状発熱体２３による内釜の加熱以外の動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
板状発熱体２３は内釜の底面に接触し、沸騰工程初期の約５分間に発熱し、内釜を加熱して、沸騰時に内釜内の温度の不均一を生じさせにくくし、温度分布を解消するものである。
なお、上記構成は板状発熱体２３の径と温度センサ２２上面の径とが同一のものを示したが、同一でなくてもよく、板状発熱体２３の発熱による沸騰時の内釜内での温度の不均一の発生防止、サーミスタ１４による温度が検知できるものであればよい。

以上のように、この実施形態３においては、温度センサと内釜の間に板状発熱体を配置し、内釜内の低温化しやすい温度センサ部付近も含めて加熱するように構成したので、簡便に温度均一炊飯を実現することができる。

実施の形態４．
図９はこの発明を実施するための実施の形態４における炊飯器の構成図である。
図において、実施の形態１〜３と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。蓄電池２４は温度センサ９の発熱体１５に供給する電力を蓄積する。リード線２５は制御回路部１０、温度センサ９、蓄電池２４を接続する。なお、リード線２５は実施の形態１〜３のリード線１６、１７、１８の機能を有する。

次に、動作について説明する。
内釜６内に米７と水８を入れ、炊飯器本体４に収容して、操作パネルの炊飯スイッチ（図示せず）を入れ、予熱工程に入る。予熱工程では、電磁誘導コイル５への供給電力が比較的少ないため、制御回路部１０より電力供給を受け、蓄電池２４を充電する。充電する電力量は温度センサ９の発熱量を例えば５０Ｗとすると、約５分間発熱するに要する電力、すなわち約５ＷＨｒである。この電力は必要な発熱量に応じて調整する。なお、予熱工程における他の動作は、実施の形態１と同様である。

次に、沸騰工程に入り、沸騰工程初期は炊飯の全工程の中で最も電力を必要とするため、温度センサ９の発熱体１５への電力は蓄電池２４からリード線２５を介して供給し、発熱体１５を発熱させる。
ここで、炊飯器等の家庭用電気製品には最大電力の法的規制があるため、最も発熱を必要とする沸騰工程初期に、実施の形態１〜３のように温度センサ用に電力を使用すると、電磁誘導コイル１１への電力供給量を減らす必要があるが、この蓄電機能により、温度センサ９の発熱体１５を別電源で発熱させることにより、電磁誘導コイル１１による発熱量を減らすことなく、必要量を確保することができる。
なお、沸騰工程における他の動作、および蒸らし工程における動作は実施の形態１と同様である。

本実施の形態では温度センサとして実施の形態１の温度センサ９を用いたものを説明したが、実施の形態２の温度センサ２０または実施の形態３の温度センサ２２を用いてもよいことはいうまでもなく、同じ作用効果を奏する。

以上のように、この実施の形態４においては、沸騰工程以前に温度センサ部の発熱体の電力を予め蓄電するように構成したので、最も熱供給が必要な沸騰初期およびその昇温段階において、電磁誘導コイルへの電力供給量を減らすこと無く、電磁誘導コイルによる発熱量を必要量確保することができ、かつ温度分布が小さい理想的な炊飯を実現することができる。

この発明の実施の形態１を示す炊飯器の構成図である。 この発明の実施の形態１を示す炊飯器の温度センサ部の構成図である。 この発明の実施の形態１を示す炊飯器の各工程における内釜内の温度変化を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す炊飯器の炊飯工程における各部のタイミングチャートおよび温度変化を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す炊飯器の沸騰開始時の内釜内各部の温度分布を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す炊飯器の炊飯全工程における内釜内の各測定点の温度変化を示す図である。 この発明の実施の形態２を示す炊飯器の温度センサ部の構成図である。 この発明の実施の形態３を示す炊飯器の温度センサ部の構成図である。 この発明の実施の形態４に係わる炊飯器の構成図である。 従来の炊飯器の構成図である。 従来の炊飯器における沸騰開始時の内釜内各部の温度分布を示す図である。 従来の炊飯器における炊飯全工程での内釜内の各測定点の温度変化を示す図である。

符号の説明

４ 炊飯器本体、 ６ 内釜、 ７ 米、 ８ 水、 ９ 温度センサ、 １０ 制御回路部、 １１ 電磁誘導コイル、 １５ 発熱体、 ２１ 管状発熱体、 ２３ 板状発熱体、 ２４ 蓄電池。

Claims (5)

1. 本体に着脱自在に収容される内釜と、
   この内釜を発熱させる誘導加熱コイルと、
   前記内釜の温度を検知する温度センサとを備え、
   前記温度センサに発熱体を設け、内釜内の被炊飯物の沸騰時に所定時間、前記発熱体を発熱させることを特徴とする炊飯器。
2. 前記温度センサに前記発熱体を内蔵したことを特徴とする請求項１記載の炊飯器。
3. 前記温度センサの周囲に前記発熱体を配置したことを特徴とする請求項１記載の炊飯器。
4. 前記温度センサの前記内釜対向部に前記発熱体を配置したことを特徴とする請求項１記載の炊飯器。
5. 電力を蓄積する蓄電部を備え、
   前記蓄電部から電力を供給し、前記発熱体を発熱させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の炊飯器。

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