JP6578750B2

JP6578750B2 - 電気炊飯器

Info

Publication number: JP6578750B2
Application number: JP2015116353A
Authority: JP
Inventors: 佳祐冨山
Original assignee: Tiger Corp
Current assignee: Tiger Corp
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: JP2017000351A

Description

本発明は、誘導加熱型の電気炊飯器に係り、特に非金属製内容器、例えばセラミックス製の土鍋を用いる誘導加熱型の電気炊飯器に関するものである。

一般に電気炊飯器は、ワークコイル及び保温ヒーター等の複数個の加熱手段を持ち、これら加熱手段を駆使して自動的に炊飯及び保温を行い、ユーザーに最適なご飯等を提供する非常に便利な器具として広く知られている。

従来、電気炊飯器には、炊飯用の内鍋として、例えば、外壁をステンレス製、内壁をアルミ製とし、さらにアルミ製の内壁の内側にフッ素コートを施した多層構造の金属製のものを用い、炊飯時には、内鍋を誘導加熱して内鍋内の内容物を炊飯調理するものが知られている。

ところで、このような金属製の内鍋は、熱し易く冷め易いという特性があり、炊飯時にお米が急速に昇温されるため、炊き上げたときの美味しさを十分引き出しているとはいえなかった。また、炊飯後は冷め易いので、ご飯を保温するためにはそれなりのエネルギを要する。

このような金属製の内鍋の欠点を補うものとして本出願人は、陶磁器製の土鍋を用いた電気炊飯器を既に提案している。この陶磁器製のものは、熱容量が金属製のものに比べて大きいので、炊飯時の昇温速度が比較的穏やかで蓄熱性がよいためご飯を美味しく炊き上げることができ、また、土鍋に冷やご飯を入れたまま電子レンジで再加熱することが可能であるとともに、蓄熱性がよいため再加熱後も暖かい状態を長く保つことができる等の利点がある。

しかし、その反面、土鍋は、一般に熱伝導率が約１Ｗ（ワット）／ｍ（メートル）Ｋ（ケルビン）と低いため、底部発熱体で発生した熱が全体に行き届きにくく局所的に温度が上がることから、例えばおこげ炊飯の場合、おこげの色むらが発生し易くなったり、底部のセンターセンサーの検知が遅れがちになったり、更には耐衝撃性が低いため落下すると割れやすいという問題を有している。

このような問題を低減するため、本出願人は、図４に示す土鍋構造の発明を出願している。その概略は以下のとおりである。

即ち、土鍋１は、ワークコイル４に対向する発熱体３を有する水平な底壁部１ａと、円弧状でリング状の湾曲壁部１ｂと、筒状の側壁部１ｃとを有するとともに、底壁部１ａと湾曲壁部１ｂとの間に下方に垂下する高さの低い環状突起５を有する従来公知の有底容器状のものであり、底壁部１ａと湾曲壁部１ｂとの壁の厚さを側壁部１ｃのものより薄くして発熱体３で発生する熱の伝導性能を高め、更に、熱伝導性の高いアルミダイキャスト部２を底壁部１ａの外周面に設けて熱の伝導性をより高めるものである（例えば、特許文献１参照）。

ところが、上記発明の壁部の厚みを変える構造は、そのような形状の型を用いて土鍋を製造すれば済むことであり、厚みが同じものと比べ格別の手間並びにコストアップは生じないが、アルミダイキャスト部を設けることは、熱伝導率の向上には大きく寄与する反面、設ける分手間並びにコストアップを生じるという新たな問題が発生する。

特開２００９−４５１９４号公報

本発明は、従来の土鍋の主成分、例えばコーディエライト系の鉱物と熱膨張率がほぼ同じであって、且つ同土鍋に比べて熱伝導率が非常に高い炭化珪素を土鍋成分として所定量含有することにより、上記した従来のようなアルミダイキャスト部を設けることなく土鍋の熱伝導率を高めてなる電気炊飯器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願発明は以下の構成を採用する。

請求項１に係る発明では、セラミックス製の内鍋と、前記内鍋に設けられる発熱体と、前記内鍋を収納する内ケースと、前記内ケースを収納固定する外ケースと、前記内ケースと前記外ケースとの間に設けられ前記発熱体を発熱させる電磁誘導加熱手段とを備えた電気炊飯器において、前記内鍋は、炭化珪素を含有し、コーディエライト系の鉱物を主成分とするセラミックス部材であり、前記内鍋の炭化珪素の含有率は、重量比２０％以下である構成。

請求項２に係る発明では、前記内鍋の熱伝導率は、２．０Ｗ／ｍＫ以上である構成。

土鍋に、炭化珪素を所定量含有することにより、土鍋の熱伝導率を高めることができる。その結果、炊飯効率及び保温効率を高めることができるとともに、白米炊飯ではより美味しいご飯炊飯ができ、更にはおこげ炊飯ではおこげの色むらを低減することができる。なお、色むらが低減するのは、発熱体に対向する土鍋内周部の局部的な発熱が緩和され、炊きあげ温度が下がるためであると思われる。

また、底部のセンターセンサによる内鍋内の検知精度を高めることができる。その結果、より適正な炊飯及び保温を行うことができる。

また、土鍋の局部発熱を抑制することができる。その結果、土鍋内周面にコーティングしたフッ素の剥離を低減することができるとともに、土鍋の耐久性を向上することができる。

また、発熱体のない側壁部への熱伝達速度を速めることができる。その結果、保温性能を向上することができる。

また、ご飯に対する加熱ムラを低減することができる。その結果、炊きムラを低減することができる。

また、土鍋の耐衝撃性を高めることができる。その結果、土鍋の耐久性を向上させることができる。

蓋体を除いた電気炊飯器の断面図現行土鍋の時間に対する温度変化図炭化珪素含有土鍋の時間に対する温度変化図従来の電気炊飯器の断面図

図１は内ケースに土鍋をセットした状態で、且つ蓋体がない状態を示す電気炊飯器の縦断面図であり、図２は現行土鍋の時間に対する温度変化図であり、図３は炭化珪素含有土鍋の時間に対する温度変化図である。

電気炊飯器３０は、容器本体３１と、この容器本体３１の上部開口を開閉する図示しない蓋体とを有する。容器本体３１は、外壁を形成する外ケース３２、該外ケース３２内に位置し内壁を形成する内ケース３３、それら両ケース３２、３３の上端部を形成する肩部材３４、及び底部を形成する底部材３５を有する。

前記外ケース３２は、ステンレス等の金属製で、上下開口の円筒状の部材であり、電気炊飯器３０の胴部を形成する。なお、この外ケース３２は金属製ではなく、樹脂製であっても良い。

前記肩部材３４は、樹脂製、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等からなり、容器本体３１の上端部を形成し、図示しない蓋体を開閉するヒンジ機構及び取手３６を有する。

容器本体３１の内部を形成する前記内ケース３３は、樹脂製の有底皿状部材で、その上方には金属製の筒状ケース３７を有し、内ケース３３と筒状ケース３７とで後記の土鍋５０を収納する内部空間を形成する。

内ケース３３と肩部材３４とは、図示しないビスにより連結されるが、筒状ケース３７は、内ケース３３と肩部材３４とを連結する際、両部材３３、３４間に狭持される。また、筒状ケース３７の外周には、保温用コイル３８を有し、内部に収納される後記の土鍋５０を側部より保温する。

前記内ケース３３の底部の中央部には、センサー用開口３９を有し、内ケース３３の底部の上面には、センサー用開口３９を囲む形態でその中央にセンサー用開口３９と同径の孔を有するドーナツ状のセラミックプレート４５が配置される。

このセラミックプレート４５は光沢を有する断熱部材であり、土鍋５０からの熱を反射するとともに熱が下方へ伝わるの防止するとともに、土鍋５０を取り外した時の内部の見栄えをよくする。

また、内ケース３３の底部の前記セラミックプレート４５が配置される外側の内面には、３個の略方形の凹部４６が形成されるとともに、該凹部４６にはそれぞれ略方形のシリコン部材４７が圧入されており、土鍋５０が内ケース３３に収納されると、土鍋５０の底部下面に垂下する形態で形成される高さの低い環状突起５４は、該シリコン部材４７上に載り、土鍋５０のがたつき並びに回転を防止する。

そして、前記内ケース３３の底部下方及び湾曲部下方には、それぞれ電磁誘導加熱手段であり誘導加熱を行うワークコイルである底部コイル４０及び湾曲部コイル４１が設けられる。

これら底部コイル４０及び湾曲部コイル４１は、コイル台４２により固定される。底部コイル４０及び湾曲部コイル４１は、銅線を複数回同心状に巻回したものを中央部とその外周部に直列に接続配置したものである。

前記底部材３５は、肩部材３４と同様、ポリプロピレン（ＰＰ）等からなる樹脂製の有底皿状部材で、底部外殻を形成し、その底面には複数の脚部４３を有する。この底部材３５は、図示しないビスにより内ケース３３に取り付けられ、その際、外ケース３２は、肩部材３４と底部材３５との間で狭持される。

符号４４は、センターセンサーである温度センサーであり、内ケース３３のセンサー用開口３９からその先端が上方に突出する形態で取り付けられ、土鍋５０を内ケース３３内に収納すると土鍋５０によって押圧される。

なお、該温度センサー４４は、公知のもので土鍋５０のセット状態を検知するリードスイッチ及び土鍋５０の温度を検知するサーミスタからなり、安全装置の機能と温度検知の機能を有している。

内ケース３３の内部には、非金属製内容器である焼成セラミックス製（陶磁器製であってもよい）の土鍋５０が着脱自在に収納される。土鍋５０は、上部厚肉部５１、湾曲部薄肉部５２及び底部薄肉部５３を有する。

前記上部厚肉部５１は、土鍋５０の上方の側壁部を形成する筒状の部分であり、その上端には把持可能なフランジ５１ａを有する。

前記湾曲部薄肉部５２は、土鍋５０の上部厚肉部５１の下方を形成する湾曲状の部分であり、熱伝導を高めるために薄くされている。また、前記底部薄肉部５３は、土鍋５０の底壁部を形成する水平の部分であり、湾曲部薄肉部５２と同様に熱伝導を高めるために薄くされている。

前記湾曲部薄肉部５２と底部薄肉部５３との間の下面には、下方に垂下した高さの低い環状突起５４が形成されており、土鍋５０が内ケース３３に収納されると、該環状突起５４は、内ケース３３の底部に設けられる複数のシリコン部材４７上に載置する。このような載置形態により土鍋５０のがたつきが低減して安定化する。

なお、肩部材３４と筒状ケース３７との間には土鍋５０を位置決めするための弾性材からなる複数、例えば、３個の支持片４８が外周上に設けられており、土鍋５０の側面が筒状ケース３７或いは内ケース３３に直接当たるのを防止している。

土鍋５０は、その表面に多くの凹凸等を有するため、その外表面に光沢材である釉薬を塗り焼成して形成するが、焼成する前に湾曲部薄肉部５２と底部薄肉部５３との下面に図１に示すような形態で発熱体５５を設ける。

発熱体５５は、例えば数十ミクロンの銀の粒状物と樹脂との混合物からなる銀ペーストをスクリーン印刷により必要箇所に塗布し、その後焼成してなるものであり、該発熱体５５は、底部コイル４０及び湾曲部コイル４１に対向し、底部コイル４０及び湾曲部コイル４１により誘起される渦電流に起因したジュール熱により発熱し、その熱で土鍋５０を加熱する。

なお、発熱体５５は、銅箔やステンレス製の網（ラス）などのような金属製のものを予め土鍋５０の内部に一体的に埋め込むようなものでも良い。

（土鍋の成分）土鍋の成分の一例は以下の通りである。基材は、コーディエライト系のセラミックスであり、例えば、ＳｉＯ_２が４６〜５１％、Ａｌ_２Ｏ_３が３５〜４０％、ＭｇＯが９〜１４％、ＫＮａＯが０〜５％のものである。

なお、一般に、「コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）」は、熱膨張率が小さく、耐熱衝撃性に優れた結晶質のセラミックスとして知られている。

また、釉薬は、例えばリチア系のβ−スポデューメンが主成分のものであり、発熱体は、例えば銀粉末・フラックス・メジウムからなる銀ペーストが主成分のものである。

（土鍋の製法）土鍋の製法の一例は以下の通りである。まず、砂状のコーディエライト系の鉱物に微粒状の炭化珪素と水とを混ぜて粘土状とし、その粘土状のものを金型に入れて土鍋を成形する。

成形後、約１３００℃で焼成（素焼き）し、その後、釉薬を塗って約１３００℃で焼成後、加熱箇所、例えば、底部と湾曲部に銀ペーストを水転写し、空気を抜いて再度約９００℃で焼成して土鍋を完成する。

（本願発明の作用）ところで、本発明者は、土鍋に所定量、例えば重量比で２０％の炭化珪素を含有させて焼成することにより、以下の（ア）〜（エ）の作用を奏することを実験により確認した。

（ア）所定量の炭化珪素を土鍋に含有することにより熱伝導率が高い（後記するように２．５倍の熱伝導率）土鍋が作製できること。なお、その理由は、一般に土鍋は熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以下と低く、炭化珪素は熱伝導率が２７０Ｗ／ｍＫと非常に高いことに起因しているように思われる。

即ち、炭化珪素は、焼成すると二酸化珪素（熱伝導率は１．３８Ｗ／ｍＫと炭化珪素よりかなり小さい）に変化するが、酸化開始温度が７００℃と高いため、土鍋に含有して焼成した場合、酸化して二酸化珪素に変化するのは表面のみであり、酸化した表面は保護膜となって内部のそれ以上の酸化を防止するため、炭化珪素の高い熱伝導率が十分維持されるように思われる。

（イ）微粒状の炭化珪素は、土鍋の含有成分として適していること。なお、その理由は、一般に炭化珪素は、分解温度が約２５００℃と化学安定性が高く、土鍋焼成時（焼成温度約１３００℃）においても化学変化が少ないことに起因しているように思われる。

（ウ）炭化珪素を含有しても成形性が担保でき、更にその土鍋を焼成しても熱膨張率の違いによる焼成時の割れやひびが生じないこと。なお、その理由は、一般に土鍋の成分、例えば主成分であるコーディエライト系の鉱物の熱膨張率（４．５×１０^−６／℃）は、炭化珪素のものとほぼ同じであることに起因しているように思われる。

（エ）炭化珪素を含有すると従来のものに比べて硬度が高まること。なお、その理由は、一般に炭化水素の硬度は、新モース硬度で１３と地球上で３番目に高いことに起因しているように思われる。

上記のように本願発明は、従来の土鍋成分に炭化珪素を含有し得る、または炭化珪素を含有させることにより高い熱伝導率の土鍋を作製し得る、または炭化珪素を含有させても成形性が担保し得る、または炭化珪素を含有させることにより硬度を高め得る、との作用効果或いは技術的意義を有するものである。

（熱伝導率測定装置）なお、熱伝導率は、「富山県工業技術センター生活工学研究室」の開放機器である熱伝導度測定装置（京都電子工業株式会社製：ＴＰＳ２５００Ｓ）を用いて測定した。

その装置の測定方法は、「ホットディスク法」であり、センサを測定試料で挟み、更にそれを試料ホルダで挟み固定し、パソコンを操作して測定をスタートすると、数十秒後に測定が終了し、ディスプレイに結果が表示される方法である。

上記方法にて測定の結果、現行材料の土鍋は、熱伝導率が１．２Ｗ／ｍＫであったのに対し、炭化珪素含有（重量比で略２０％含有）の土鍋の熱伝導率は３．０Ｗ／ｍＫであった。即ち、熱伝導率が２．５倍になった。なお、炭化珪素含有土鍋の密度は２．１ｇ／ｃｍ^３で、現行の土鍋の１．２倍である。

（実験結果）図２は、現行土鍋の時間に対する温度変化図で、図３は、炭化珪素含有土鍋の時間に対する温度変化図であり、両図とも実線で示す図は、土鍋底壁部の外周面の時間に対する温度変化であり、破線で示す図は、土鍋底壁部の内周面の時間に対する温度変化である。

実験は、本出願人製のＪＰＸ−Ａ１００の電気炊飯器を用い、極うま白米、火加減強、仕上がり標準モードで白米１合炊飯し、内鍋の底壁部外周面と底壁部内周面の温度を測定した。

その結果を図２及び図３に示す。即ち、炊きあげ工程時では、底壁部外周面と内周面の温度差が、現行土鍋では図２に示すように約５０℃であるのに対し、炭化珪素含有土鍋では図３に示すように約２０℃と、約３０℃低くなった。即ち、炭化珪素含有土鍋の方の熱伝導性が向上している。

また、蒸らし工程時では、底壁部外周面と内周面の温度差が、現行土鍋では図２に示すように約５０℃であるのに対し、炭化珪素含有土鍋では図３に示すように約２０℃以下と、約３０℃以上低くなった。即ち、同様に炭化珪素含有土鍋の方の熱伝導性が向上している。

ところで、炭化珪素の含有量を重量比で２０％より多くすると、成形性が悪くなり、更に焼成時にクラックが入りやすくなる。そのため、重量比で零を含まない２０％以下が好ましい。

また、炭化珪素の含有量は、重量比で２０％以下であればよく、内鍋の熱伝導率は、２．０Ｗ／ｍＫ以上であればよい。

本願発明は、上記実施例の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能である。

３０電気炊飯器３１容器本体
３２外ケース３３内ケース
３４肩部材３５底部材
３６取手３７筒状ケース
３８保温用コイル３９センサー用開口
４０底部コイル４１湾曲部コイル
４２コイル台４３脚部
４４温度センサー４５セラミックプレート
４６凹部４７シリコン部材
４８支持片５０土鍋
５１上部厚肉部５１ａフランジ
５２湾曲部薄肉部５３底部薄肉部
５４環状突起５５発熱体

Claims

セラミックス製の内鍋と、前記内鍋に設けられる発熱体と、前記内鍋を収納する内ケースと、前記内ケースを収納固定する外ケースと、前記内ケースと前記外ケースとの間に設けられ前記発熱体を発熱させる電磁誘導加熱手段とを備えた電気炊飯器において、
前記内鍋は、炭化珪素を含有し、コーディエライト系の鉱物を主成分とするセラミックス部材であり、
前記内鍋の炭化珪素の含有率は、重量比２０％以下であることを特徴とする電気炊飯器。
前記内鍋の熱伝導率は、２．０Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項１に記載の電気炊飯器。