(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケースの鍋収容部に収容された鍋を加熱する電磁誘導コイルと、前記電磁誘導コイルに交播磁界を発生させるインバータ回路とを有する電磁誘導加熱式調理器において、表面に前記インバータ回路を構成する発熱素子の少なくとも１つが取り付けられたアルミニウムを基材とする蓄熱タンク中に酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムからなる蓄熱材を封入し、前記アルミニウムに表面処理としてアクリル樹脂系アニオン電着塗料を用いて電着塗装を行ったことを特徴とする電磁誘導加熱式調理器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導加熱を利用して加熱を行う調理器において、誘導コイルに交播磁界を発生させるインバータ回路の発熱素子を蓄熱材により蓄熱するようにした電磁誘導加熱式調理器であり、特に蓄熱剤が入る蓄熱タンク内に腐蝕を防止する表面処理として電着塗装を施した電磁誘導加熱式調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁誘導式加熱調理器は、例えば実開平３−５８２１９号公報に示されているような炊飯器がある。この構成は、図８（従来の炊飯器の構成図）に示されるように１は本体ケースで、２は本体ケース１にヒンジを介して開閉可能に装着された蓋である。本体ケース１の内部には鉄系材料（磁性体）からなる有底筒状の鍋３が収納されている。鍋下部には加熱手段である電磁誘導コイル６が取り付けられ、この電磁誘導コイル６に交播磁界を発生させるインバータ回路の各素子が搭載された制御基板７等が配置されている。４はこのインバータ回路内の発熱素子である半導体スイッチング素子、例えばトランジスタで、リード線により制御基板７に接続されている。８は空冷用のヒートシンクで本体ケース内の空間において上下方向に配置され、この空間内の大部分を占有している。このトランジスタ４で発生する熱は、ヒートシンク８により放熱されて冷却され、これによってトランジスタ４が使用温度限度内に保たれるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電磁誘導加熱式の炊飯器等の調理器は、インバータ回路の発熱素子であるトランジスタ等を空冷するようにしているため、放熱に必要な表面積を有するヒートシンクが必要であるという課題を有していた。そのため、調理器の小型化を阻害する要因となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、本体ケースの鍋収容部に収容された鍋を加熱する電磁誘導コイルと、前記電磁誘導コイルに交播磁界を発生させるインバータ回路とを有する電磁誘導加熱式調理器において、蓄熱材が封入され表面に前記インバータ回路を構成する発熱素子の少なくとも１つが取り付けられたアルミニウムを基材とするヒートシンク（以下蓄熱タンクと称する）中に酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムからなる蓄熱材を封入し、前記アルミニウムに表面処理としてアクリル樹脂系アニオン電着塗料を用いて電着塗装を行ったことを特徴とする電磁誘導加熱式調理器とした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、本体ケースの鍋収容部に収容された鍋を加熱する電磁誘導コイルと、前記電磁誘導コイルに交播磁界を発生させるインバータ回路とを有する電磁誘導加熱式調理器において、表面に前記インバータ回路を構成する発熱素子の少なくとも１つが取り付けられたアルミニウムを基材とする蓄熱タンク中に酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムからなる蓄熱材を封入し、前記アルミニウムに表面処理としてアクリル樹脂系アニオン電着塗料を用いて電着塗装を行ったことを特徴とする電磁誘導加熱式調理器である。
【０００６】
上記発明によれば、インバータ回路を構成する発熱素子が冷却されるように、蓄熱材が封入されたアルミニウムを基材とする蓄熱タンクの表面に置き、金属を基材とする蓄熱タンク内に表面処理としてアクリル樹脂系アニオン電着塗料を用いて電着塗装を行ったため、蓄熱タンクの蓄熱材による腐蝕を防止することができる。蓄熱タンクに電着塗装を行うと、電気的に水分の少ない一定膜厚が得られ、表面の凹凸部や鋭角部でも均一に着き付着性も良い。その結果として蓄熱タンクとして用いる金属に防蝕効果が得られ蓄熱タンク内の腐蝕を防止することができる。
【０００７】
この効果を詳細に説明する。電磁誘導加熱式調理器に用いられるインバータ回路を構成するトランジスタを一例とする素子は、その調理器の使用中に発熱する。そのため、それらの発熱素子が冷却される必要がある訳であるが、従来は大型のヒートシンクを取り付けファンで空冷しなければならなかった。そこで本発明は、発熱素子の冷却に蓄熱材を封入した蓄熱タンク用いるようにした。蓄熱タンクには、酢酸ナトリウム・３水和塩を主剤として過冷却防止の核形成剤としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を微量添加することにより、酢酸ナトリウム３水和物の融点（５８℃）における結晶融解熱を利用する潜熱型蓄熱材を内蔵したものである。本潜熱型蓄熱材は、和田氏らによって発明・考案されたものである（特出願公告：昭和６３−６７８３６号公報）。本蓄熱材は、融点５８℃において、ほぼ６０ｃａｌ／ｇの融解潜熱が得られるもので、吸放熱性能が安定しており、しかも単位重量単位当たりの蓄熱量が優れている。しかし、酢酸ナトリウム３水和物のみでは、一旦融解すると非常に過冷却状態になりやすいため、その融解液は通常−２０℃程度まで冷却しないと、過冷却状態が変化せず凝固せず、融解潜熱を放出しないので、融解潜熱を利用した蓄熱材にとっては致命的な欠点であった。この問題点を解決するために、微量のフッ化リチウム（ＬｉＦ）を添加すると、蓄熱性能には全く影響なく凝固時の核形成剤となり、本蓄熱材が過冷却を生ずることなく、吸放熱性能の安定した単位重量当たりの蓄熱量の大きい蓄熱材を提供するものである。この蓄熱材は急速に熱を吸収するため、発熱素子を急速に冷却可能である。また蓄熱された熱は調理器本体が停止中に自然に放出されるため何度でも発熱素子を冷却することができる。一方、蓄熱タンクには金属を用いるようにした。特に金属の中でもアルミニウムを用いた場合に、アルミニウムは熱伝達性の良い金属として知られておりインバータ素子を冷却する蓄熱タンクとしてそのまま利用するには最適の金属であるが、蓄熱材として用いる素材中に含まれる酢酸ナトリウムの弱アルカリ性の効果と水の存在と、また電離しやすいフッ化リチウムのフッ素イオンやリチウムイオンの効果によってアルミニウムが腐蝕され水素ガスを発生する性質がある。そのためアルミニウムが腐蝕されないように防蝕を行う必要がある。そこで本発明では、防蝕処理として電着塗装を行った。
【０００８】
その結果としてアルミニウムのような金属の腐蝕を防止することができる訳である。
【０００９】
蓄熱タンクの電着塗装としてアクリル樹脂系アニオン電着塗料を用いると、密着性に優れた耐蝕性の高い電着膜を得ることができる。その結果、蓄熱タンクとして用いる金属に防蝕効果が高まり蓄熱タンク内の腐蝕を一層防止することができる。また電着塗装としてアクリル樹脂系アニオン電着塗料を用いると、蓄熱タンクが黒色になり放熱効果が高いため冷却効果を高めることができる。
【００１０】
さらに、蓄熱タンクの金属基材にアルミニウムやアルミニウムダイキャストを用いると、発熱素子の冷却に必要不可欠である熱伝導率が高く、しかも安価で耐蝕性の高い金属である。その結果、蓄熱タンクとして用いる金属として最適であり、また発熱素子を一層速く冷却することができる。
【００１１】
また、蓄熱材に酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムで構成されると、酢酸ナトリウム３水和物の大きな潜熱が利用できるために蓄熱量が大きい。また蓄熱タンクが冷却され酢酸ナトリウム３水和物が再結晶するときの過冷却を防止するためにフッ化リチウムを適量添加している。その結果として酢酸ナトリウム３水和物の大きな融解潜熱が利用できるために発熱素子を一層速く冷却することができる。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）
図１は本発明の電磁誘導加熱式の炊飯器の一部拡大図である。図１において、１は本体ケースで、２は本体ケース１にヒンジを介して開閉可能に装着された蓋である。本体ケース１の内部には鉄系材料（磁性体）からなる有底筒状の鍋３が収納されている。鍋下部には加熱手段である電磁誘導コイル６が取り付けられ、この電磁誘導コイル６に交播磁界を発生させるインバータ回路の各素子が搭載された制御基板７等が配置されている。４はこのインバータ回路内の発熱素子である半導体スイッチング素子、すなわちトランジスタで、リード線により制御基板７に接続されている。５は蓄熱タンクで内部には酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムが入れられている。このトランジスタ４で発生する熱は蓄熱タンク５で蓄熱されて冷却され、これによってトランジスタ４が使用温度限度内に保たれるようになっている。
【００１３】
本発明の効果を判定するため、次の実験を行った。
【００１４】
金属の基材としてアルミニウムを基材とする蓄熱タンク内にアクリル樹脂系アニオン電着塗料による電着塗装を行い酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムから成る蓄熱材を封入し図１に示すように取り付け、炊飯器による炊飯を行い発熱素子であるトランジスタとダイオードブリッジについて炊飯の前後による温度上昇を測定した。この結果を（表１）に示す。
【００１５】
【表１】
0003843604.tif 000002
【００１６】
（表１）の結果から、アルミニウムを基材とする蓄熱タンク内にアクリル樹脂系アニオン電着塗料による電着塗装を行い酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムから成る蓄熱材を封入した蓄熱タンクについて、発熱素子であるトランジスタやダイオードブリッジは、炊飯の後でも規格温度値以下であり、発熱素子の冷却効果は十分にあると判断できる。さらに繰り返し炊飯を行ってもその冷却効果は劣化しない。
【００１７】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の蓄熱タンクの外観図である。図２において、１１は蓄熱タンク本体で、１２は蓄熱タンク本体１１にかぶせられた蓋でフィン状に形成されている。蓄熱タンク本体１１の内部と蓋１２には電着塗装としてアクリル樹脂系アニオン電着塗料１３が担持されており、蓄熱タンク本体１１内部には酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムより成る蓄熱材１４が入っている。
【００１８】
さらに図３は本発明の効果を確認するための実験装置である。図３において、２１は蓄熱タンクで、２２は蓄熱タンクにかぶせられ中央に穴を開けた蓋で、蓄熱タンク２１の内部と蓋２２には電着塗装としてアクリル樹脂系アニオン電着塗料２３が担持されており、タンク２１内部には酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムより成る蓄熱材２４が入っている。２５は圧力ゲージでステンレスパイプ２６で蓋２２に連結されている。２７は圧力を抜くためのバルブである。
【００１９】
次に蓄熱タンクの耐蝕性を調べるために、前記製造方法で作られたアクリル樹脂系アニオン電着塗料を用いて電着塗装を行ったアルミニウムを基材とする蓄熱タンクに図３に示すように圧力ゲージを取り付け、蓄熱タンク内に酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムから成る蓄熱材を封入した後１００℃のオイルバスに浸せきさせ、圧力上昇を３６０時間測定した。仮に蓄熱タンクに腐蝕が起これば、次の反応式に示すような反応が起こり水素ガスが発生するため圧力の上昇が起こるので、蓄熱タンクの耐蝕性が測定できる訳である。
【００２０】
Ａｌ＋３Ｈ２Ｏ  →  Ａｌ（ＯＨ）３＋３／２Ｈ２
この実験結果を図４に示す。
【００２１】
図４の結果から、アルミニウムを基材とする蓄熱タンクについて、アクリル樹脂系アニオン電着塗料を用いて電着処理を行えば、酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムで構成される蓄熱材によって腐蝕されないと判断できる。逆に何の処理も行わなければ、アルミニウムが腐蝕されることは明らかである。
【００２２】
（実施例３）
本発明の実施例３の蓄熱タンク１１は電着塗装１３の膜厚を変えたものであり、それ以外は図２と同じである。
【００２３】
蓄熱タンクは電着塗装の膜厚を変えたものでそれ以外は実施例１と同様の方法で試作した。評価方法は実施例２に示した方法と同様の方法で行い、その結果を図５に示す。
【００２４】
図５の結果から、電着塗装の膜厚を変えた蓄熱タンクについて、膜厚を１５μｍ以上にすれば、酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムで構成される蓄熱材によって腐蝕されないと判断できる。逆に膜厚が１５μｍ以下の例では腐蝕されることが分かる。
【００２５】
（実施例４）
本発明の実施例４の蓄熱タンク１１は電着塗装１３を行う前にアルミニウムにクロメート処理を行ったものであり、それ以外は図２と同じである。
【００２６】
蓄熱タンクは電着塗装の前にクロメート処理を行ったものでそれ以外は実施例１と同様の方法で試作した。評価方法は実施例２に示した方法と同様の方法で行い、その結果を図６に示す。
【００２７】
図６の結果から、電着塗装の前にクロメート処理を行った蓄熱タンクについて、酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムで構成される蓄熱材によって腐蝕されないと判断できる。逆にクロメート処理を行わなければ腐蝕されることが分かる。
【００２８】
（実施例５）
本発明の実施例５の蓄熱タンク１１は電着塗装１３の焼き付け温度を変えたものであり、それ以外は図２と同じである。
【００２９】
蓄熱タンクは電着塗装の焼き付け温度を変えたものでそれ以外は実施例１と同様の方法で試作した。評価方法は実施例２に示した方法と同様の方法で行い、その結果を図７に示す。
【００３０】
図７の結果から、電着塗装の焼き付け温度を変えた蓄熱タンクについて、焼き付け温度を１６０℃以上にすれば、酢酸ナトリウム３水和物とフッ化リチウムで構成される蓄熱材によって腐蝕されないと判断できる。逆に焼き付け温度が１６０℃以下の例では腐蝕されることが分かる。
【００３１】
（実施例６）
本発明の実施例６の蓄熱タンク１１はその基材がアルミニウムまたはアルミニウムダイキャストであり、それ以外は図２と同じである。
【００３２】
蓄熱タンクの基材として必要な物性として比熱と熱伝導率がある。比熱は蓄熱を行う上で重要な要素でその値が大きいほど蓄熱に有利である。また熱伝導率は発熱素子の冷却速度に関係する要素でその値が大きいほど発熱素子の冷却が速い。そこで、以下の金属の３００Ｋでの比熱と熱伝導率を調べた。その結果を（表２）に示す。
【００３３】
【表２】
0003843604.tif 000003
【００３４】
（表２）の結果から、比熱と熱伝導率のどちらも大きい金属は存在しないが、その中でもアルミニウムは比熱が大きく熱伝導率も大きいので蓄熱タンクとして最も適している金属と言える。またアルミニウムダイキャストはアルミニウムに比べて熱伝導率はやや小さく、発熱素子の冷却速度がやや遅くなるが、比熱が大きいため蓄熱タンクとして適している。しかし銅は熱伝導率は大きいが比熱が小さすぎるので蓄熱できないため蓄熱タンクとして適さない。さらに鉄やチタンやステンレスは比熱も小さく熱伝導率も小さいため蓄熱タンクとしては適さない。また、金や銀のような貴金属を用いると熱伝導率が大きく、またそれ自身に耐蝕性があるため防蝕処理をしなくても良いが、比熱は小さく蓄熱タンクとしては余り適していない。しかも金属のコストが高すぎて実用的ではない。
【００３５】
なお、上記各実施例においては、特に、インバータ回路に用いられる発熱素子に関するものについて説明したが、これは、インバータ回路に用いられる発熱素子が、他の回路部品に比較して特に高温となり易いことを考慮したものであり、本願発明による実用的効果を考えれば、半導体素子のジャンクション温度を考慮した冷却を要する箇所については、いずれも効果の程度差こそあれインバータ回路に限らず本願発明の効果が得られることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、密着性に優れた耐蝕性の高い電着膜が得られるようにした。その結果、蓄熱タンクとして用いる金属に防蝕効果が高まり蓄熱タンク内の腐蝕をさらに防止することができる。
【００３７】
さらに、金属基材がアルミニウムまたはアルミニウムダイキャストであるとしたことで、蓄熱タンクとして用いる上で安価でありさらに蓄熱に必要な金属の比熱も大きく、また発熱素子の冷却速度を高める熱伝導率も大きい。その結果、蓄熱タンクとして用いる金属として最適であり、また発熱素子をさらに速く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１の電磁誘導式加熱調理器の要部断面図
【図２】  同電磁誘導式加熱調理器に使用される蓄熱タンクの断面図
【図３】  本発明の実施例２の電磁誘導式加熱調理器に関する実験装置の説明図
【図４】  同電磁誘導式加熱調理器の圧力上昇の時間特性図
【図５】  本発明の実施例３の電磁誘導式加熱調理器の圧力上昇の時間特性図
【図６】  本発明の実施例４の電磁誘導式加熱調理器の圧力上昇の時間特性図
【図７】  本発明の実施例５の電磁誘導式加熱調理器の圧力上昇の時間特性図
【図８】  従来の電磁誘導式加熱調理器の要部断面図
【符号の説明】
１  本体ケース
２  蓋
３  釜
４  発熱素子
５  蓄熱タンク
６  コイル
７  制御基板
８  ヒートシンク
１１  蓄熱タンク本体
１２  蓄熱タンク蓋
１３  電着処理
１４  蓄熱材
２１  タンク本体
２２  タンク蓋
２３  電着処理
２４  蓄熱材
２５  圧力ゲージ
２６  ステンレス製管
２７  バルブ
【図１】
0003843604.tif 000004
【図２】
0003843604.tif 000005
【図３】
0003843604.tif 000006
【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】
0003843604.tif 000011