| 【発明の名称】 |
炊飯器 |
| 【発明者】 |
【氏名】杉原 通正
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【氏名】新山 融
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【氏名】紺ノ 説三
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
【氏名】高椋 誠一
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】調理物を入れる鍋を誘導加熱する炊飯器において、軽量で安価な加熱コイルを実現し、結果、炊飯器の軽量化、低価格化を図る。
【解決手段】加熱コイル４、５へインバータ回路８により高周波電力を供給して調理物を入れる鍋３を誘導加熱し、インバータ回路８の動作を制御部１３により制御する。加熱コイル４、５は、絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせて巻回し構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 調理物を入れる鍋と、この鍋を誘導加熱する少なくとも１つの加熱コイルと、この加熱コイルへ高周波電力を供給するインバータ回路と、このインバータ回路の動作を制御する制御部とを備え、前記加熱コイルは、絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせて巻回し構成した炊飯器。
【請求項２】 複数の加熱コイルの内、一部の加熱コイルのみ絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせて巻回し構成した請求項１記載の炊飯器。
【請求項３】 複数の加熱コイルの内、少なくとも１つを、絶縁被覆を有するアルミニウム線と銅線を混成し撚り合わせて巻回し構成した請求項１記載の炊飯器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、調理物を入れる鍋を誘導加熱する炊飯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の炊飯器は図２に示すように構成していた。以下、その構成について説明する。
【０００３】図２に示すように、炊飯器本体２１は、内部に調理物を入れる鍋２３を収納する収納部２２を設け、炊飯器本体２１の上部は蓋２４で開閉自在に覆うよう構成し、鍋２３は蓋２４を開閉することにより取り出しできるようにしている。加熱コイル２５は鍋２３の底面中心部と対向する位置に配置し、鍋２３の底面中心部を誘導加熱する。加熱コイル２６は鍋２３の底面外周部および側面下方部と対向する位置に配置し、鍋２３の底面外周部および側面下方部を誘導加熱する。
【０００４】インバータ回路２８は、マイクロコンピュータなどで構成した制御部２７により動作を制御され、加熱コイル２５、２６に高周波電流を供給する。冷却用ファン２９はインバータ回路２８の部品等を冷却するものである。
【０００５】加熱コイル２５、２６のコイル線は、直径０．３ｍｍ程度の素線を３０本程度撚り合わせたもので構成（リッツワイヤ構成）されている。この撚りピッチは数ｃｍ程度で、それぞれの素線は１ターン中に数回鍋２３の下面に対して上下の位置関係を繰り返す構成となっている。素線の材質は銅で、その表面はポリエステル等によって絶縁被覆されており、それぞれの素線が電気的に接続されないようになっている。
【０００６】加熱コイル２５、２６のコイル線をこのような素線を撚り合わせた構成としている理由は、加熱コイル２５、２６に流れる周波数２０〜３０ｋＨｚ程度の高周波電流が、表皮効果によりコイル線表面に電流が集中するため、コイル線の径を流れる高周波電流の表皮深さに対して充分小とする必要があること、さらに加熱コイル２５、２６と鍋２３に働く近接効果により、特定の素線に電流が集中するのを防ぐためである。
【０００７】絶縁被覆を構成する絶縁物の耐熱温度は一般的に１５０℃〜１８０℃程度であり、コイル線の温度がこの耐熱温度を越えると、上記素線間およびコイル線間の絶縁が困難となり、この場合、コイルとしての機能を果たすことができなくなる。
【０００８】したがって、コイル線の温度上昇を抑えるため、消費電力が１２００Ｗ程度で加熱する炊飯器の加熱コイル２５、２６は、通常直径０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のポリエステル被覆銅線を３０本程度撚り合わせて構成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の炊飯器では、上記したような複数の絶縁被覆を有する銅線を撚りあわせて巻回する構成の加熱コイル２５、２６は、温度上昇を抑えるために３０本程度で構成するため、加熱コイル２５、２６自身の重量が重くなるという問題を有し、そのために加熱コイル２５、２６を保護枠（図示せず）などの固定部材に固定する接着材、あるいは保護枠の強度を保持するために多くの難燃耐熱の樹脂量が必要となり、結果として炊飯器の製品重量が重くなり、材料費が高くなるという問題を有していた。
【００１０】また、冷却ファン２９の性能を向上してコイル線をよりよく冷やすような構成にし、コイル素線数を少なくし軽くすることもできるが、冷却ファン２９等の部品のコストアップとなり、商品性を低減するという問題を有していた。
【００１１】本発明は上記従来の課題を解決するもので、軽量で安価な加熱コイルを実現し、結果、炊飯器の軽量化、低価格化を図ることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、加熱コイルへインバータ回路により高周波電力を供給して調理物を入れる鍋を誘導加熱し、インバータ回路の動作を制御部により制御するよう構成し、加熱コイルは、絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせて巻回し構成したものである。
【００１３】これにより、軽量で安価な加熱コイルを実現でき、結果、炊飯器の軽量化、低価格化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、調理物を入れる鍋と、この鍋を誘導加熱する少なくとも１つの加熱コイルと、この加熱コイルへ高周波電力を供給するインバータ回路と、このインバータ回路の動作を制御する制御部とを備え、前記加熱コイルは、絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせて巻回し構成したものであり、アルミニウムの２０ｋＨｚでの表皮抵抗は０．４５（１０−４Ω）で、銅の０．３６（１０−４Ω）より大きいが、撚り合わせる素線（絶縁被覆を有するアルミニウム線）の数を多くすることにより、各層間に流れる電流は鍋側に偏ることがなく、銅と同等レベルの損失の加熱コイルを実現することができ、さらに、素線を撚り合わせたコイル線をアルミニウムで構成としているため、撚り合わせた素線数を多くしても、銅線を撚り合わせた従来の加熱コイルと比べてコイル重量を軽くでき、加熱効率がよく、軽くて優れた炊飯器を提供することができる。
【００１５】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、複数の加熱コイルの内、一部の加熱コイルのみ絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせて巻回し構成したものであり、コストアップを抑えかつ軽量化をできる優れた炊飯器を提供することができる。
【００１６】請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、複数の加熱コイルの内、少なくとも１つを、絶縁被覆を有するアルミニウム線と銅線を混成し撚り合わせて巻回し構成したものであり、コストアップを抑えかつ軽量化をできる優れた炊飯器を提供することができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】（実施例１）図１に示すように、炊飯器本体１は、内部に調理物を入れる鍋３を収納する収納部２を設け、炊飯器本体１の上部は蓋９で開閉自在に覆うよう構成し、鍋３は蓋９を開閉することにより取り出しできるようにしている。加熱コイル４は鍋３の底面中心部と対向する位置に配置し、鍋３の底面中心部を誘導加熱する。加熱コイル５は鍋３の底面外周部および側面下方部と対向する位置に配置し、鍋３の底面外周部および側面下方部を誘導加熱する。
【００１９】加熱コイル４、５は、鍋３の外周部に沿って設けるとともに、加熱コイル４、５は間隙を介して高耐熱樹脂で構成する保護枠６に接着材あるいは一体成形にて固定し、この保護枠６の下側には漏れ磁束を吸収するフェライトコア７を放射状に複数個設けている。
【００２０】温度検知装置１０は鍋３の温度を検知するもので、鍋３の底面中心部に接触するように設けている。この温度検知装置１０の信号は制御部１３に入力される。制御部１３は、加熱コイル４、５に各々独立して高周波電力を供給する炊飯器本体１の底部に設けたインバータ回路８の発振を制御するとともに、炊飯器本体１の上部に設けた操作表示部１１を制御するよう構成している。
【００２１】冷却用ファン１２はインバータ回路８の部品等を冷却するものであり、ヒータ１４、１５は、それぞれ鍋３を側面および上面から加熱するもので、このヒータ１４、１５は誘導加熱を行う加熱コイルであってもよい。
【００２２】上記構成において動作を説明する。鍋３を収納部２に収納すると収納部２の底中心部に設けた鍋３の温度検知装置１０の検知温度に対応して、制御部１３はインバータ回路８に加熱開始信号を送り、炊飯開始状態となる。そして、操作表示部１１の炊飯キーで炊飯モードが選択されると、制御部１３はインバータ回路８により加熱コイル４、５に高周波電流を供給する。これにより、加熱コイル４、５は鍋３を誘導加熱して炊飯が開始される。
【００２３】ここで、加熱コイル４、５はポリエステル等の絶縁被覆を有する直径０．３ｍｍ程度のアルミニウム線を４０本程度撚り合わせたもので構成（リッツワイヤ構成）している。４０本程度撚り合わせた理由として、２０ｋＨｚでの表皮抵抗を銅とアルミニウムで比較すると、銅は０．３６（１０−４Ω）、アルミニウムは０．４５（１０−４Ω）で、アルミニウムが銅の約１．３倍である。そこで撚り本数を銅線の３０本に対し、アルミニウム線を約１．３倍の４０本で構成すれば、３０本の銅での撚線と４０本のアルミニウム撚線とはほぼ同等の抵抗とすることができる。
【００２４】このとき、線材の重量を比較すると、密度で見れば銅の８．９（１０−３ｋｇ／ｍ３）に対し、アルミニウムは２．７（１０−３ｋｇ／ｍ３）で銅の約１/３である。結果として、素線の本数は約１．３倍になるが、総重量は、アルミニウム線は約６０％軽くできる。
【００２５】加熱コイル４、５は、撚線の撚りピッチを数ｃｍ程度とし、それぞれの素線は１ターン中に数回鍋３の下面に対して上下の位置関係を繰り返す構成とし、さらに、鍋３の底面を誘導加熱する加熱コイル４と、鍋３の側面下方および底面外周を誘導加熱する加熱コイル５とで構成し、加熱コイル４、５は鍋３の外周部に沿って高耐熱樹脂で構成する保護枠６に接着剤あるいは一体成形にて固定されている。
【００２６】インバータ回路８は、加熱コイル４、５への高周波電力の供給量を個別に独立して制御する。すなわち、加熱コイル４、５の仕様に応じて、加熱コイル４、５への高周波電力の供給量を調整するのである。例えば、加熱コイル４、５のターン数、加熱面積、外径寸法あるいは加熱コイル４、５と鍋３との結合状態などに応じて、鍋３の各部分での電力密度分布が均一になるように、インバータ回路８の加熱コイル４、５への高周波電力の供給量あるいは通電時間等を、制御部１３により制御する。
【００２７】加熱コイル４、５に２０ｋＨｚ以上の高周波電流が流れると、まず表皮効果により、各線の表面部分に電流が集中して流れるが、本実施例の場合、各線の径は表皮深さに対して充分薄いため（例えば２０ｋＨｚでは０．３ｍｍ程度）表皮効果による電流分布の不均一は発生しない。
【００２８】このように本実施例においては、加熱コイル４、５をポリエステル等の絶縁被覆を有する直径０．３ｍｍ程度のアルミニウム素線を４０本程度撚り合わせたもので構成することにより、従来の銅での撚線とほぼ同等の抵抗とすることができ、かつコイル線の重量が銅に比較して約６０％軽くすることができるので、加熱コイル４、５を固定する接着剤の量を少なくできる、あるいは、保護枠６の樹脂材料の使用量を低減できる等により安価で軽量な炊飯器を実現することができる。
【００２９】なお、本実施例では、アルミニウム線の直径を０．３ｍｍ程度で４０本撚り合わせる構成としたが、これに限定されるものではなく、アルミニウム線の直径が０．１ｍｍから０．５ｍｍの間であっても、従来の銅線で構成した撚線の断面積の約１．３倍を有するような本数で構成することにより、加熱コイルの重量を軽減することができる。
【００３０】（実施例２）図１に示す加熱コイル４、５は、これらの内のいずれか一方、例えば加熱コイル５を絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせたコイル線を巻回して構成し、もう一方の加熱コイル４は絶縁被覆を有する銅線を撚り合わせたコイル線を巻回して構成している。他の構成は上記実施例１と同じである。また、上記構成における動作は上記実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００３１】アルミニウム線は、銅線に比較して単価が高く、単に銅線をアルミニウム線に置き換えただけでは、加熱コイル４、５の重量は軽減できるが、材料費がアップし、また本数も増加するのでさらにコストアップになる。
【００３２】加熱コイル４、５の内のいずれか一方を絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせたコイル線を巻回して構成することで、コストアップを抑えて炊飯器の重量を軽くすることができる。
【００３３】（実施例３）図１に示す加熱コイル４、５は、これらの内のいずれか一方または両方を、例えば、絶縁被覆を有するアルミニウム線２０本と銅線１５本を混成し撚り合わせたコイル線を巻回し構成している。他の構成は上記実施例１と同じである。また、上記構成における動作は上記実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００３４】ここで、混成させるアルミニウム線と銅線の本数は、従来の銅線３０本と同等の断面積を有するように構成すれば、これに限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、調理物を入れる鍋と、この鍋を誘導加熱する少なくとも１つの加熱コイルと、この加熱コイルへ高周波電力を供給するインバータ回路と、このインバータ回路の動作を制御する制御部とを備え、前記加熱コイルは、絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせて巻回し構成したから、撚り合わせる素線（絶縁被覆を有するアルミニウム線）の数を多くすることにより、各層間に流れる電流は鍋側に偏ることがなく、銅と同等レベルの損失の加熱コイルを実現することができ、さらに、素線を撚り合わせたコイル線をアルミニウムで構成としているため、撚り合わせた素線数を多くしても、銅線を撚り合わせた従来の加熱コイルと比べてコイル重量を軽くでき、加熱効率がよく、また、コイル重量が軽くなるため、加熱コイルを固定する接着剤あるいは保持する樹脂材の使用量を少なくでき、軽くて安価な炊飯器を提供することができる。
【００３６】また、請求項２に記載の発明によれば、複数の加熱コイルの内、一部の加熱コイルのみ絶縁被覆を有するアルミニウム線を撚り合わせて巻回し構成したから、コストアップを抑えかつ軽量化をできる優れた炊飯器を提供することができる。
【００３７】また、請求項３に記載の発明によれば、複数の加熱コイルの内、少なくとも１つを、絶縁被覆を有するアルミニウム線と銅線を混成し撚り合わせて巻回し構成したから、コストアップを抑えかつ軽量化をできる優れた炊飯器を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
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| 【出願日】 |
平成１４年４月２３日（２００２．４．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−３１０４２９（Ｐ２００３−３１０４２９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１１月５日（２００３．１１．５） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−１２０４４２（Ｐ２００２−１２０４４２） |
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