JP2007325759A - 炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】炊飯器の個々の性能ばらつきを抑えることができるとともに、機器の効率をも向上させることができる炊飯器を提供することを目的としている。
【解決手段】鍋を誘導加熱するための誘導加熱コイル３５は、導体上に絶縁層を有する素線３９ａを複数撚り合わせた第１のリッツ線３９ｂと、この第１のリッツ線３９ｂを複数撚り合わせた第２のリッツ線３９により形成し、第１のリッツ線３９ｂを構成する素線数は、第２のリッツ線３９を構成する第１のリッツ線数よりも少なくしたものである。これによって、誘導加熱コイル３５における断面の単位面積当たりの隙間を減少させることができるとともに、素線３９ａ同士の接触部を増やすことができるようになり、炊飯器の個々の性能ばらつきを抑えることができるとともに、機器の効率をも向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般家庭、あるいは業務用に使用する誘導加熱方式の炊飯器に関するものである。

誘導加熱方式の炊飯器における加熱原理は、まず、加熱源となる誘導加熱コイルに高周波電力を通電し、誘導加熱コイルに高周波磁界が発生させる。その発生した高周波磁界により、誘導加熱コイル近傍に配設されている鍋内に渦電流を発生させることでジュール熱による鍋の加熱を行い、鍋内に収納されたお米などの調理物を加熱調理するものである。

この誘導加熱方式の炊飯器は、強い火力の実現、高い熱応答性（制御性）という誘導加熱方式により得られる利点を活かし、電気炊飯器の炊飯性能向上に寄与している。また、この誘導加熱方式は、鍋自体を加熱する方式であるため、極めて熱効率が高く（８０％以上）、省エネルギー効果を実現できる利点も有する。

そして、近年、誘導加熱コイルの素線の直径を０．４ｍｍ以下にした誘導加熱コイルを搭載した炊飯器が製造されている。素線の導体部分の直径を０．４ｍｍ以下にすることにより、導体部分の表面から中心までの距離が短くなる。導体に高周波電流が流れる際、導体の表面層に集中して電流が流れるという表皮効果が発生することは一般的に知られている。この表皮効果により、素線導体部分の直径を小さく且つ素線の本数を増加し所定の表面積を得ることにより、誘導加熱コイルの自己発熱を抑え且つ内鍋への加熱効率を向上させることができる。この表皮効果を利用して、炊飯器の更なる高効率化、誘導加熱コイルの自己発熱抑制することによる炊飯器のコンパクト化の実現をはかっているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

これは、誘導加熱コイルを、導体上に絶縁層をもつ素線を複数本撚り合わせて形成した第１のリッ線と、この第１のリッ線を２本以上撚って形成した第２のリッ線とにより構成しているものである。
特開平６−２６０２７０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、第２のリッ線を構成する複数本の第１のリッ線を単に撚っただけでは、第１のリッツ線同士に隙間が発生してしまい、第１のリッツ線同士の接触面積が少なくなってしまう。このことで、誘導加熱コイルを形成した際、形状の安定性が低下し、炊飯器の個々のばらつきを抑えることが困難であった。また、第１のリッツ線間の隙間が多くなるということは、第２のリッツ線として考えた場合、断面積が減少してしまうことになり、第２のリッツ線の表皮効果が低下してしまう。このことで機器の効率向上の妨げにもなってしまっていた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、炊飯器の個々の性能ばらつきを抑えることができるとともに、機器の効率をも向上させることができる炊飯器を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の炊飯器は、鍋を誘導加熱するための誘導加熱コイルは、導体上に絶縁層を有する素線を複数撚り合わせた第１のリッツ線と、この第１のリッツ線を複数撚り合わせた第２のリッツ線により形成し、第１のリッツ線を構成する素線数は、第２のリッツ線を構成する第１のリッツ線数よりも少なくしたものである。

これによって、誘導加熱コイルにおける断面の単位面積当たりの隙間を減少させることができるとともに、素線同士の接触部を増やすことができるようになり、炊飯器の個々の性能ばらつきを抑えることができるとともに、機器の効率をも向上させることができる。

本発明の炊飯器は、炊飯器の個々の性能ばらつきを抑えることができるとともに、機器の効率をも向上させることができる。

第１の発明は、炊飯器本体と、炊飯器本体に着脱自在に収納される鍋と、鍋を誘導加熱するための誘導加熱コイルとを備え、前記誘導加熱コイルは、導体上に絶縁層を有する素線を複数撚り合わせた第１のリッツ線と、この第１のリッツ線を複数撚り合わせた第２のリッツ線により形成し、第１のリッツ線を構成する素線数は、第２のリッツ線を構成する第１のリッツ線数よりも少なくした炊飯器とすることにより、誘導加熱コイルにおける断面の単位面積当たりの隙間を減少させることができるとともに、素線同士の接触部を増やすことができるようになり、炊飯器の個々の性能ばらつきを抑えることができるとともに、機器の効率をも向上させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、誘導加熱コイルは、渦巻き状に巻き、鍋の底部および鍋底部側面部に対向するように配設したことにより、調理時に調理物の対流が鍋内の全体で効率よく行うことができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、誘導加熱コイルは、鍋の底部に対向する誘導加熱コイルの巻き数よりも、鍋底部側面部に対向する誘導加熱コイルの巻き数を少なくしたことにより、鍋底面中心側の加熱を増加させることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、誘導加熱コイルは、鍋の底部に対向する誘導加熱コイルの厚さよりも、鍋底部側面部に対向する誘導加熱コイルの厚さを薄くしたことにより、誘導加熱コイルは一定の幅に対し鍋底部側面部の誘導加熱コイルよりも、鍋底部中心側の誘導加熱コイルを多く巻くことができ、鍋底面中心側の加熱を増加させることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、誘導加熱コイルは、第２のリッツ線を渦巻き状に巻くとともに、複数段重ね巻きとしたことにより、リッツ線の芯線構成を変化させることなく、誘導加熱コイルは一定の幅に自在にコイル巻数を決定することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１〜図５は、本発明の実施の形態における炊飯器を示すものである。

図１、図２において、炊飯器本体３１は上面が開口する略円筒形をしている。この炊飯器本体３１の開口部には上枠３２が嵌着している。炊飯器本体３１内部には上枠３２とコイルベース３３とで鍋３４の収納部を形成している。コイルベース３３は有底円筒状に形成され、コイルベース３３の上端部は上枠３２に固定されている。コイルベース３３には鍋３４を誘導加熱するための誘導加熱コイル３５が設置されており、鍋３４を誘導加熱している。誘導加熱コイル３５は、鍋３４底部に設置した底誘導加熱コイル３５ａと、鍋３４底部側面部に設置し鍋３４側面底部を誘導加熱する側面誘導コイル３５ｂとから構成されている。また、鍋３４底面中心には鍋３４温度を検知する底センサー３６がセンサーバネ（図示しない）により付勢されて接触しており、炊飯および保温時の鍋温度を検知し、鍋３４内の調理物が最適な温度状態になるよう、制御している。

外蓋３７は合成樹脂製であり、外蓋カバー３８に嵌着されており、この外蓋カバー３８に設置されたヒンジ軸が上枠３２の後部に一体形成されたヒンジ部材３２ａにピンを介して回動自在に支持されている。

ここで、図２に基づき、誘導加熱コイル３５についてもう少し詳しく説明する。

誘導加熱コイル３５は、導体上に絶縁層を持つ外径φ０．１ｍｍの１４本の素線３９ａをピッチ３０ｍｍで撚り合わせた第１のリッツ線３９ｂと、２７本の第１のリッツ線３９ｂをピッチ１００ｍｍで撚り合わせた第２のリッツ線３９とで形成している。そして、この第２のリッツ線３９を渦巻き状に巻いて、鍋３４の底部および鍋底部側面部に対向するように配設し、底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導コイル３とを構成している。つまり、誘導加熱コイル３５は鍋３４の形状に沿った形状をしており、底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂは鍋３４の底部および鍋底部側面部に対向している。

また、この誘導加熱コイル３５の底誘導加熱コイル３５ａは、幅３９ｍｍ、厚さ３．３ｍｍ、巻き数１７ターン、側面誘導加熱コイル３５ｂは、幅２８ｍｍ、厚さ２．４ｍｍ、巻き数１０ターンで構成されている。

注目すべき点は底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂのそれぞれの巻き数と厚さである。本実施の形態における誘導加熱コイル３５は、鍋３４の底部に対向する誘導加熱コイルの巻き数よりも、鍋底部側面部に対向する誘導加熱コイルの巻き数を少なくしている。これにより、鍋底面中心側の加熱を増加させることができるようにしている。また、図４に示すように、コイル厚さは、底誘導加熱コイル３５ａの厚さＡよりも、側面誘導加熱コイル３５ｂの厚さＢの方が薄くなっている。コイル厚が厚いということは、一定の幅で多くの巻き数が確保できると言うことである。底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂを直列でつないだ場合、鍋３４の発熱は鍋３４と誘導加熱コイル３５との距離と、誘導加熱コイル３５の巻き数に比例する。底誘導加熱コイル３５ａの厚さＡを厚くし、一定の幅に多くの巻き数を確保することで、鍋３４の底中心部分は鍋底部側面部よりも多く発熱することが可能になる。

炊飯は鍋３４内の温度を均一にすればするほど炊きむらを減少させることができ、炊飯性能が向上する。但し、鍋３４が発熱する誘導加熱でも、加熱は鍋３４面しか発熱しない。このため、鍋３４内の温度を一定に保つためには、調理物の対流を起こすことで、鍋３４内の温度を均一に保つことが炊飯の基本とされている。

ここで、鍋３４内に起きる対流を見てみると、鍋３４は誘導加熱コイル３５が設置されている部分が発熱するため、その部分で加熱された調理物の温度が上昇し、調理物は上方に上がっていき、低温の調理物が下方に下がってくるが、調理物は鍋３４の形状に沿って加熱されるため、鍋３４の側面は鍋３４の側面形状に沿って上方に移動しやすい。しかし、鍋底面中心部は鍋３４底面が略水平であるため、鍋３４底面から離れて上方に移動することが困難である。これは鍋３４の沸騰初期の泡（水蒸気）の発生の仕方を見れば明らかであり、発生する泡は鍋３４の側面側の泡は鍋３４の側面を沿って容易に上昇するが、中央部の泡は鍋３４面から離れて、上方に移動することは側面部と比較すると少量である。

このため、鍋３４底面部と側面部が同じ発熱量であった場合、鍋３４側面の対流は促進され、鍋３４中心部の対流が発生しにくいことになる。このため、鍋３４側面と鍋３４中心で調理物の温度差ができてしまい。炊きむらの原因になってしまう。このため、鍋３４底面と鍋３４側面の発熱量を変え、鍋３４底面側の発熱を増やす必要がある。

このように誘導加熱コイル３５の形状を自在に出すために、誘導加熱コイル３５の素線３９ａは伝導部の外周に絶縁層を設け、その絶縁層の外側に融着層を設けており、この素線３９ａを複数本撚ることで第１のリッツ線３９ｂを作成し、この第１のリッツ線３９ｂを更に複数本撚ることで第２のリッツ線３９を形成しているが、誘導加熱コイル３５の形状を安定させるために、融着層同士を接着させ、形状の安定化を行っている。

このため、素線３９ａ間、第１のリッツ線３９ｂ間の隙間はできる限り小さくすることで、融着層の接着部分が多くなり、形状はより安定する。また、素線３９ａ間、第１のリッツ線３９ｂ間の隙間を小さくするということは、誘導加熱コイル３５の形状を安定化させるだけでなく、第２のリッツ線３９の断面積が増えることになる。

誘導加熱コイルはコイルを構成する電線に高周波電流を流した場合、電線の表皮効果により、電線の表面に電流が流れ、実効抵抗値が増加してしまうため、誘導加熱コイルはできる限り電線を細くし、隙間を少なくすることで機器の効率を向上させている。

ここで誘導加熱コイル３５を見てみると、第１のリッツ線３９ｂは１４本の素線３９ａを撚って構成し、この第１のリッツ線３９ｂを２７本撚ることで第２のリッツ線３９を構成している。このように、第１のリッツ線３９ｂを構成する素線３９ａ数を第２のリッツ線３９ｂよりも少なくすることで、第１のリッツ線３９ａ間の隙間を減少させることができる。この構成にすることで、第２のリッツ線３９は隙間の少ない、誘導加熱コイル３５を作成することが可能になるのである。

素線３９ａの太さもできる限り細くした方が、隙間が狭くなり効率が向上するが、素線３９ａ自身の断線などを考慮に入れると、外径がφ０．１程度の素線３９ａを用いることで、効率の向上、形状の安定性、素線３９ａ自身の断線のバランスをとっているのである。

また、誘導加熱コイル３５の外側の対向部にはフェライト４０が設置されている。このフェライト４０は、図３に詳細を示しているように、誘導加熱コイル３５の中心部から放射状に設置されており、形状も鍋３４および誘導加熱コイル３５にほぼ沿った形状をしており、鍋３４と誘導加熱コイル３５との距離は若干の違いはあるものの、ほぼ一定に保つようにしている。また、図１に示すように、フェライト４０の端面は一方は底誘導加熱コイル３５ａの内径よりも内側に位置し、もう一端は側面誘導加熱コイル３５ｂの外径よりも外側の位置になるように設置されている。このフェライト４０は８本設置されており、鍋３４の加熱を均一になるように、お互いほぼ均等に、設置されている。

なお、今回の説明では第２のリッツ線３９を構成する素線３９ａの外径、芯線数および、第１のリッツ線３９ｂの数は値を限定し説明しているが、これらの数値に限定するものではなく、素線３９ａ、第１のリッツ線３９ｂの構成が請求項を満たす条件であれば、同じ効果を得ることができる。また、素線３９ａの外形もφ０．１ｍｍに限定しているが、この値に限定するものではなく、φ０．１〜０．３ｍｍの外径であれば、同じ効果を得ることができる。また、誘導加熱コイル３５の巻き線数も今回の説明に限定するものではない。

また、フェライト４０は底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂの両方を一体のフェライト４０で覆っているが、一体である必要は無く、各々の底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂを別々のフェライトで覆うことでも、一体のフェライトとほぼ同様の効果を得ることができる。また、フェライト４０の形状も誘導加熱コイル３５の形状に沿った形状に限定するものではなく、例えば直線状のフェライトを設置してもよい。

また、誘導加熱コイル３５は渦巻き状に第２のリッツ線３９を巻いているが、渦巻き状に巻く際、一層に巻くだけではなく、図５に示すように、例えば、２層に巻いて誘導加熱コイル３５を構成すれば、同一コイル幅に対して１層に巻くよりも多くの巻数を確保できる。このように、誘導加熱コイル３５の幅に限定条件がある場合、コイルを単層に巻くのではなく、多層に巻くことで、コイル幅条件のよらず、自在にコイル巻数を決定できることになる。このように誘導加熱コイル３５を多層巻きにすることで、鍋３４の発熱させたい部分の面積を自在に決定できるだけでなく、その部分の発熱量をも自在に決定することができ、炊飯性能向上が容易に実現することができる。

なお、多層に巻く際、１層目の第２のリッツ線３９線間に２層目の第２のリッツ線３９を設置した方が、１層目の第２のリッツ線３９真上に２層目の第２のリッツ線３９を設置するよりも、線間の隙間を少なくすることができることは、言うまでもない。よって多層に誘導コイル３５を巻いていく場合、一層前の第２のリッツ線３９巻に次の層のリッツ線を巻くことで、隙間を減少させることができるのである。

なお、誘導加熱コイル３５を多層に巻く場合、誘導加熱コイル３５を構成した第２のリッツ線３９の断面形状は略６角形になるようにすることで、隙間を最小限にすることができる。

なお、誘導加熱コイル３５は、底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂで構成されているが、多層に巻く場合、両方とも多層巻きにする必要は無く、どちらか一方側のみを多層に巻くことでも、同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる炊飯器は、炊飯器の個々の性能ばらつきを抑えることができるとともに、機器の効率をも向上させることができるので、一般家庭、あるいは業務用に適用できる。

本発明の実施の形態における炊飯器の断面図 同炊飯器の誘導加熱コイルを構成する第２のリッツ線の断面図 同炊飯器の要部下面図 同炊飯器の誘導加熱コイルの構成例を示す断面図 同炊飯器の誘導加熱コイルの他の構成例を示す断面図

符号の説明

３１ 炊飯器本体
３４ 鍋
３５ 誘導加熱コイル
３５ａ 底誘導加熱コイル
３５ｂ 側面誘導加熱コイル
３９ 第２のリッツ線
３９ａ 素線
３９ｂ 第１のリッツ線

Claims (5)

1. 炊飯器本体と、炊飯器本体に着脱自在に収納される鍋と、鍋を誘導加熱するための誘導加熱コイルとを備え、前記誘導加熱コイルは、導体上に絶縁層を有する素線を複数撚り合わせた第１のリッツ線と、この第１のリッツ線を複数撚り合わせた第２のリッツ線により形成し、第１のリッツ線を構成する素線数は、第２のリッツ線を構成する第１のリッツ線数よりも少なくした炊飯器。
2. 誘導加熱コイルは、渦巻き状に巻き、鍋の底部および鍋底部側面部に対向するように配設した請求項１に記載の炊飯器。
3. 誘導加熱コイルは、鍋の底部に対向する誘導加熱コイルの巻き数よりも、鍋底部側面部に対向する誘導加熱コイルの巻き数を少なくした請求項１または２に記載の炊飯器。
4. 誘導加熱コイルは、鍋の底部に対向する誘導加熱コイルの厚さよりも、鍋底部側面部に対向する誘導加熱コイルの厚さを薄くした請求項１〜３のいずれか１項に記載の炊飯器。
5. 誘導加熱コイルは、第２のリッツ線を渦巻き状に巻くとともに、複数段重ね巻きとした請求項１〜４のいずれか１項に記載の炊飯器。