(57)【要約】【課題】炊飯器本体を小型化するために水容器を略円筒形状とすることで、サーモスタットの感温部と水容器の当接面積が極端に小さくなるため、熱応動体が輻射および熱伝導により感温部から受け取る熱量は低下し、安定して正確にサーモスタットを動作させることが困難であった。【解決手段】水を沸騰させる着脱可能な略円筒水容器とサーモスタットを有し、前記サーモスタットは前記略円筒水容器の温度を感知する凹形状の感温部を有し、前記感温部は前記略円筒水容器と当接し、かつ前記略円筒水容器との当接部における前記感温部の曲率は前記略円筒水容器の当接部の曲率以下となるようにしたことを特徴とする炊飯器を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炊飯鍋内に供給する蒸気を発生するスチーム発生ユニットを備え、前記スチーム発生ユニットは、水を収容する着脱可能な略円筒水容器とサーモスタットとを有し、前記サーモスタットは前記水容器の温度を感知する凹形状の感温部を有し、前記感温部は前記水容器と当接し、かつ前記水容器との当接部における前記感温部の曲率は前記水容器の当接部の曲率以下となるようにしたことを特徴とする炊飯器。
【請求項２】
水容器を収納する係合部を有する水容器ケースと感温部は側面に係合部を有するツバを有し、お互いに係合されるようにした請求項１に記載の炊飯器。
【請求項３】
サーモスタットの感温部と水容器の当接部における当接圧力は１．０〜１０．０Ｐａになるようにした請求項１または２に記載の炊飯器。
【請求項４】
サーモスタットの感温部と水容器の当接部を除く前記感温部の表面を断熱材で覆うようにした請求項１から３のいずれか１項に記載の炊飯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炊飯途中に炊飯鍋内に蒸気を供給するスチーム炊飯器におけるスチーム発生ユニットの水容器の温度を検知し、異常時には水容器の加熱を停止するサーモスタットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のサーモスタットは、ＩＨ誘導加熱によって加熱される水容器の温度を、水容器に当接するサーモスタットの感温部に熱伝導により伝えられ、次いで輻射および熱伝導により熱応動体により感知して接点を開閉するように構成していた。ここで、サーモスタットの感温部は通常平面形状であり、そのため効率よく安定して水容器の温度をサーモスタットに伝達するためには水容器の当接部の形状を感温部に合致させる必要があった。
【０００３】
従来例のスチーム炊飯器では、スチーム発生ユニットの着脱可能な水容器は平面部を有する略楕円形状であり、この平面部に水容器の温度を感知する感温部を当接させる構成としている。すなわち水容器の当接部の形状を感温部に合致させるようにしたものであった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２３１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記従来の構成では上述のように、効率よく安定して水容器の温度をサーモスタットに伝達するために、水容器の形状は平面部を有する略楕円形状にする必要があり、そのことに起因してスチーム発生ユニットが大型化し炊飯器本体が大型化するという課題があった。炊飯器本体を小型化するためには、スチーム発生ユニットを小型化し、水容器は略円筒形状とする必要があったが、水容器を略円筒形状とすることでサーモスタットの感温部と水容器の当接面積が極端に小さくなるため、熱応動体が輻射および熱伝導により感温部から受け取る熱量は低下し、安定して正確にサーモスタットを動作させることが困難になるという課題が生じた。当接面積をできる限り大きく確保するためには、当接部は少なくとも線接触とする必要があり理想的には面接触とする必要があった。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、感温部の水容器との当接部における形状を水容器の形状に応じて適切に選び当接部を面接触に近づけることで、安定して正確なサーモスタットの動作を可能とする炊飯器の提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の炊飯器におけるスチーム発生ユニットは、水を沸騰させる着脱可能な略円筒水容器とサーモスタットを有し、前記サーモスタットは前記略円筒水容器の温度を感知する凹形状の感温部を有し、前記感温部は前記略円筒水容器と当接し、かつ前記略円筒水容器との当接部における前記感温部の曲率は前記略円筒水容器の当接部の曲率以下となるようにしたものである。
【０００７】
上記発明によれば、略円筒形の水容器との当接部における感温部の形状を水容器の形状に応じて凹形状にし当接部を面接触に近づけることで、安定して正確なサーモスタットの動作を可能としたサーモスタットの感温部の取り付け構造を提供できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の炊飯器は、スチーム発生ユニットにおけるサーモスタットの感温部の水容器との当接部における形状を水容器の形状に応じて適切に選び当接部を面接触に近づけることで、安定して正確なサーモスタットの動作を可能にできるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、炊飯鍋内に供給する蒸気を発生するスチーム発生ユニットを備え、前記スチーム発生ユニットは、水を収容する着脱可能な略円筒水容器とサーモスタットとを有し、前記サーモスタットは前記水容器の温度を感知する凹形状の感温部を有し、前記感温部は前記水容器と当接し、かつ前記水容器との当接部における前記感温部の曲率は前記水容器の当接部の曲率以下となるようにしたことで、感温部と略円筒水容器が面接触または感温部の当接面中心を通る線接触とすることができ、点接触時（感温部の曲率＞略円筒水容器の当接部の曲率の場合）と比較して感温部は略円筒水容器から受け取る熱量は必然的に多くなるため熱応動体が輻射および熱伝導により感温部から受け取る熱量も多くなる。また、熱応動体は機能上、感温部に対し凸形状であるため前記のように感温部の当接面中心で略円筒水容器と接触することにより、略円筒水容器と熱応動体との熱伝導距離は短くなり効率よく感温部から熱応動体に熱が伝わる。
【００１０】
よって、略円筒水容器との当接部における感温部の形状を略円筒水容器の形状に応じて凹形状にし当接部を面接触に近づけることで、安定して正確なサーモスタットの動作を可能とした炊飯器を提供できるものである。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の略円筒水容器を収納する係合部を有する水容器ケースと感温部は側面に係合部を有するツバを有し、お互いに係合されるようにすることで、感温部の任意の点における曲面の中心軸と、その点における水容器の当接部の曲面の中心軸がスチーム発生ユニットの組み立て時や略円筒水容器の着脱時にずれることを防ぐことができ、水容器と感温部とが理想的な接触状態（面接触または線接触）を保つことで安定して正確なサーモスタットの動作を可能とした炊飯器を提供できるものである。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１〜２のいずれか１つの発明の感温部と略円筒水容器の当接部における当接圧力は１．０〜１０．０Ｐａになるようにすることで、略円筒水容器の着脱の都度においても感温部と略円筒水容器の当接状態をほぼ同等（線接触〜面接触）にすることができ、安定して正確なサーモスタットの動作を可能としたサーモスタットの感温部の取り付け構造を提供できるものである。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の感温部と前記略円筒水容器の当接部を除く前記感温部の表面を断熱材で覆うようにすることで、感温部表面からの放熱および水容器ケースとの係合部における熱伝導による放熱を低減することができ、略円筒水容器から感温部への熱伝達速度を早くすることができる。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における炊飯器のスチーム発生ユニットの断面図とＡＡ断面図およびア拡大図を示したものである。図２は本発明の実施の形態１におけるｘ＝サーモスタット感温部曲率／水容器曲率と熱応答性の関係を示したグラフである。
【００１５】
図１において、１はスチーム発生ユニットの水容器ケースを示す。水容器ケース１は着脱自在の水容器２を内装する。水容器ケース１は、水容器２を誘導加熱する水容器加熱手段３（誘導加熱コイルである）、水容器２の温度を検知する水容器温度検知手段４、水容器２の温度を検知し（温度センサではない）異常時には水容器加熱手段３への通電を停止し水容器２の加熱を止めるサーモスタット５を有する。サーモスタット５は水容器２の温度を熱伝導する感温部６を有し、材質はステンレス、アルミニウム、黄銅などから成り、本実施の形態では耐腐食性および耐磨耗性に優れるステンレス製のものを用いた。本実施の形態では水容器はＲ１９ｍｍとし、感温部はＲ２０ｍｍとした。水容器温度検知手段４は図示しないバネを内装し、水容器２を水容器ケース１にセットした際に一定の力で水容器２を押すことにより、水容器２とサーモスタット５が一定の圧力で圧接される。以上のスチーム発生ユニットが炊飯器（図示しない）に内装される。
【００１６】
以上のように構成された本発明の実施の形態１におけるスチーム発生ユニットと炊飯器の動作を説明する。
【００１７】
ユーザーが、炊飯を行う米とその米量に対応する水とを入れた鍋（図示しない）および水容器２を炊飯器（図示しない）にセットし炊飯開始スイッチ（図示しない）を操作すると、炊飯工程が実施される。炊飯工程は、時間順に前炊き、炊き上げ、沸騰維持、蒸らしに大分される。前炊き工程においては、鍋の温度が米の吸水に適した温度（５０℃）になるように鍋内の米と水とを加熱する。次に、炊き上げ工程においては、鍋の温度が所定値（１００℃）になるまで所定の熱量で加熱する。この時の温度上昇速度によって、炊飯量を判定する。沸騰維持工程においては、鍋の水が無くなり、鍋の温度が１００℃を超える所定値になるまで、米と水を加熱する。
【００１８】
最後に蒸らし工程においては、一定時間の間に複数回、炊飯量に応じた加熱（追い炊き）と加熱の停止（休止）を繰り返す。蒸らし工程では、水容器加熱手段３に通電し水容器２内の水が沸騰する温度まで加熱される。その結果発生した蒸気は蒸気通路（図示しない）を通って鍋内に供給される。水蒸気は鍋内の米の隙間を通り鍋の下部まで行き渡り、米の一粒一粒を包み込む。従って、ご飯の温度が高温に保たれ糊化が進み、ご飯の甘み及び香りが増し、鍋内全体にわたってご飯の食味を向上することができる。水蒸気を供給しながら、追い炊き加熱を行うので、ご飯の乾燥と焦げを抑えることができる。
【００１９】
また、炊飯開始の段階で水容器２内に水が入っていない場合には、水容器温度検知手段４が水容器２の温度上昇速度（例えば水有りの時の温度上昇速度８℃／分を基準とし、そのばらつきの範囲上限値以上）の異常を検知し直ちに水容器加熱手段３への通電を止め、蒸らし工程における蒸気投入を行わない。万一前記異常を検知できなかった場合には、水容器温度検知手段４は水容器温度が１０５℃になったことを検知すると直ちに水容器加熱手段３への通電を停止する。
【００２０】
また、加熱途中で水容器２内の水が全て蒸発してしまった場合には、水容器温度検知手段４は水容器温度が１０５℃になったことを検知すると直ちに水容器加熱手段３への通電を停止し、その後の蒸気投入を行わない。
【００２１】
万一、水容器温度検知手段４が前記いずれの場合の異常をも検知できなかった場合には、サーモスタット５内部の熱応動体が２１０℃を感知した時点で反転し接点を開くことで通電を停止する。
【００２２】
図２はｘ＝サーモスタット感温部曲率／水容器曲率と熱応答性との関係を示したグラフである。熱応答性は略円筒水容器を連続加熱し続けた時のサーモバイメタルの温度上昇速度（℃／ｍｉｎ）のことをいい感温部曲率／水容器曲率＝１における熱応答性を１とした時の感温部曲率／水容器曲率の各値における割合を示したものである。図２に示すように、感温部曲率／水容器曲率＝１（条件（１）とする）を頂点として、感温部曲率／水容器曲率＜１（条件（２）とする）の範囲でははなだらかに低下していき、感温部曲率／水容器曲率＞１（条件（３）とする）の範囲では大きく低下する傾向がある。これは、サーモスタット感温部の受感面積および感温部とサーモバイメタル間あるいは感温部と水容器間における空気断熱層の体積によって決定されるものであり、空気断熱層を一定とした場合に受感面積が大きくなるにつれて熱応答性は良くなり、逆に受感面積が小さくなるにつれて熱応答性は悪くなる。次に受感面積を一定とした場合には、空気断熱層が大きくなるにつれて熱応答性は悪くなり、逆に空気断熱層が小さくなるにつれて熱応答性は良くなる。
【００２３】
条件（１）の場合には、サーモスタット感温部の受感面積が最も大きく、感温部と水容器間の空気断熱層の体積が最も小さいため、熱応答性が最も優れている。条件（２）の場合には、感温部とサーモバイメタル間の空気断熱層の体積が最も小さいため、条件（１）の次に熱応答性が優れている。条件（３）の場合には、受感面積が最も小さく、感温部とサーモバイメタル間あるいは感温部と水容器間における空気断熱層の体積が最も大きいため、熱応答性は最も劣る。
【００２４】
以上のことより、感温部と略円筒水容器が面接触（条件（１））または感温部の当接面中心を通る線接触（条件（２））とすることができ、点接触時（条件（３））と比較して感温部は略円筒水容器から受け取る熱量は必然的に多くなるため熱応動体が輻射および熱伝導により感温部から受け取る熱量も多くなる。また、熱応動体は機能上、感温部に対し凸形状であるため前記のように感温部の当接面中心で略円筒水容器と接触することにより、略円筒水容器と熱応動体との熱伝導距離は短くなり効率よく感温部から熱応動体に熱が伝わる。
【００２５】
本実施の形態では水容器温度検知手段４は図示しないバネを内装し、水容器２を水容器ケース１にセットした際に一定の力で水容器２を押すことにより、水容器２と感温部６が一定の圧力で圧接される（当接圧力Ｐとする）ように構成されているが、この時の当接圧力Ｐを適切に選ぶことにより熱応答性を向上させることができる。図３は当接圧力Ｐ（Ｐａ）と熱応答性および着脱力Ｆ（Ｐａ）との関係を示したグラフである。図３に示すように、当接圧力Ｐ＝０．８Ｐａのときの熱応答性を１（基準点）とすると、（当接圧力＝０．８Ｐａ、熱応答性＝１）を変曲点とする３次曲線となる。当接圧力Ｐ＝０Ｐａでは基準の６０％であり、当接圧力が大きくなるにつれて３次曲線的に増加しＰ＝１Ｐａ（変曲点）を境になだらかに増加しやがて一定値（本実施の形態の場合は熱応答性＝１．４）に漸近する。これは、当接圧力Ｐ＝１Ｐａ付近までは水容器２と感温部６の当接部が１点接触または２点接触となっていることが考えられ、Ｐ＝２Ｐａ付近で当接部がほぼ線接触状態となり、さらに当接圧力を増すと線接触から面接触へと変化し熱応答性はほぼ一定値となると考えられる。つまり、点接触状態では熱応答性は悪く、線接触から面接触状態において熱応答性が良いと言える。よってＰ＞１．０の範囲で感温部を設計することが望ましい。
【００２６】
また、図４は当接圧力Ｐに対する水容器の着脱の難易について被験者１０人について行った試験結果をグラフ化したものである。図４に示すように当接圧力は１０Ｐａより小さく設定することでユーザーは快適に水容器の着脱を行うことができる。よって、当接圧力Ｐは１０Ｐａより小さく設定する必要がある。
【００２７】
以上のことより、本実施の形態におけるスチーム発生ユニットでは当接圧力は１．０＜Ｐ＜１０．０の範囲で設定することにより、安定して正確なサーモスタットの動作を可能としたサーモスタットの感温部の取り付け構造を提供できるものである。
【００２８】
図５は、サーモスタット５の感温部６と水容器２の当接部を除く感温部６の表面を断熱材２０で覆ったものである。図６は、断熱材厚みｔ（ｍｍ）と熱応答性との関係を示したグラフである。図６に示すように、断熱材なし（ｔ＝０）の時の熱応答性を１とすると断熱材厚みが増すにつれて４次多項曲線的に増加し、ｔ≧３の範囲では熱応答性はほぼ一定の約１．１９となる。これは断熱材で覆うことにより、感温部表面からの放熱が低減され感温部と係合部における熱伝導による放熱が低減されることに起因するものである。
【００２９】
また、断熱材で覆う構成とすることにより、水容器ユニットのサイズが大きくなる恐れがあるため性能とサイズのバランスを考慮する必要がある。よって、断熱材で覆うことによる熱応答性への効果が大きくサイズアップが少ないｔ＝０．５〜１の範囲で断熱材を設計することが望ましい。
【００３０】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２におけるスチーム発生ユニットの水容器ケースにおけるサーモスタット取り付け係合部とサーモスタットの拡大断面図である。
【００３１】
図７において、４０は水容器ケースであり４１はスチーム発生ユニットの水容器ケース４０におけるサーモスタット取り付け係合部を示す。サーモスタット４２は水容器４３の温度を熱伝導する感温部４４（水容器の挿入方向を中心軸とする曲面Ｒ２０ｍｍ）を有し、感温部４４の側面にはツバ４５が設けられている。ツバ４５は２箇所の切り欠きａ、ｂを有し、この部分に係合するように係合部４１にはリブａ´、ｂ´が設けられている。係合部４１とツバ４５の形状が異なる以外は実施の形態１と同等の構成および作用とした。
【００３２】
以上の構成とすることで、スチーム発生ユニットの組み立て時や水容器４３の着脱時に感温部４４と水容器４３との当接部が回転方向にずれることを防ぐことができ、このことは感温部４４が水容器４３に対して点接触となることを防ぎ、感温部４４と水容器４３との接触部は理想的な接触状態（熱応答性が最も良い面接触または線接触）とすることができる。以上のことにより、ツバ係合部と水容器ケース係合部がお互いに係合することで位置決めされるようにすることで安定して正確なサーモスタットの動作を可能としたサーモスタットの感温部の取り付け構造を提供できるものである。
【００３３】
また、本実施の形態ではツバ４５の切り欠きａ、ｂと係合部４１のリブａ´、ｂ´にてサーモスタット４２の位置決めを行い、組み付けを行っているが、量産時の寸法ばらつきにより感温部４４が組み付け方向を中心軸として回転方向に最大２度傾いて取り付けられる恐れがある。この時、感温部４４と水容器４３が点接触状態となり、熱応答性は約５％低下する。したがって、ツバ４５の切り欠きａ、ｂと係合部４１のリブａ´、ｂ´の間に所定の間隙（回転方向に３°以下、根拠は後に記述する）が形成されるようにし、水容器４３を水容器ケース４０に装着した状態でサーモスタット４２を組み付けることで、感温部４４と水容器４３との接触部を理想的な接触状態（熱応答性が最も良い面接触または線接触）とすることができる。実用上、Ｒ＜９ｍｍの範囲で水容器を設計することはないと考えられるため、本実施の形態における水容器Ｒ１９ｍｍ±１０ｍｍの範囲で回転方向のギャップと熱応答性との関係について検討を行った。図８は、（１）感温部Ｒ１０ｍｍ（水容器Ｒ９ｍｍ）、（２）感温部Ｒ２０ｍｍ（水容器Ｒ１９ｍｍ）、（３）感温部Ｒ３０ｍｍ（水容器Ｒ２９ｍｍ）において、ツバ４５の切り欠きａ、ｂと係合部４１のリブａ´、ｂ´の間の回転方向のギャップと熱応答性との関係を示したグラフである。図８に示すように、回転方向のギャップが大きくなるに従って熱応答性は低下する傾向を示した。感温部Ｒ１０ｍｍでは、ギャップ約１°以上では熱応答性が直線的に低下する傾向を示し、ギャップ２°ではギャップ０°時の９０％となり、ギャップ３°では８０％となり、ギャップ５°では５０％まで低下した。感温部Ｒ２０ｍｍでは、ギャップが大きくなるにつれてなだらかに熱応答性が低下する傾向を示し、ギャップ３°では９５％であった。感温部Ｒ３０ｍｍでは、Ｒ２０ｍｍと比べてよりなだらかに熱応答性が低下する傾向を示し、ギャップ３°では９８％であった。以上の結果より、ギャップが大きくなるに従って熱応答性の低下が顕著な水容器Ｒ９ｍｍについて、熱応答性が８０％（ギャップ０°比）を保証できるギャップ３°を回転方向へのギャップの最大値（量産時のばらつきを考慮する）とした。
【００３４】
以上の構成とすることより、回転方向のギャップは３°より小さくなるようにすることにより、万一水容器ユニットの組み立て時や水容器の着脱時に感温部と水容器との当接部が回転方向にずれて係合された場合にも、水容器から感温部への熱応答性をほとんど低下させることなく、安定して正確なサーモスタットの動作を可能としたサーモスタットの感温部の取り付け構造を提供できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明におけるサーモスタットの感温部の取り付け構造は、炊飯器のスチーム発生ユニットにおいて、安定して正確なサーモスタットの動作を可能にでき、家庭用または業務用の炊飯器用として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における炊飯器のスチーム発生ユニットの断面図とＡＡ断面図およびア拡大図
【図２】本発明の実施の形態１におけるサーモスタット感温部曲率／水容器曲率と熱応答性の関係を示したグラフ
【図３】本発明の実施の形態１における当接圧力Ｐ（Ｐａ）と熱応答性との関係を示したグラフ
【図４】本発明の実施の形態１における当接圧力Ｐ（Ｐａ）と水容器の着脱性との関係を示したグラフ
【図５】本発明の実施の形態１における炊飯器のスチーム発生ユニットの拡大断面図
【図６】本発明の実施の形態１における断熱材厚みｔ（ｍｍ）と熱応答性との関係を示したグラフ
【図７】本発明の実施の形態２におけるスチーム発生ユニットの水容器ケースにおけるサーモスタット取り付け係合部とサーモスタットの拡大断面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるサーモスタットの回転方向へのギャップと熱応答性との関係を示したグラフ
【符号の説明】
【００３７】
１、４０  水容器ケース
２、４３  水容器
３  水容器加熱手段
４  水容器温度検知手段
５、４２  サーモスタット
６、４４  感温部
２０  断熱材
４１  係合部
４５  ツバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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