JP7464831B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱コイルと回路基板とを備えている炊飯器に関する。

炊飯器には、加熱手段として誘導加熱コイルを用いる電磁誘導加熱式のものがある。この電磁誘導加熱式の炊飯器において、誘導加熱コイルで発生される磁界は、発熱体のみに作用して渦電流を流すのではなく、他の電子部品にも作用して渦電流を流す可能性がある。例えば、種々の電子部品が搭載されている回路基板は、誘導加熱コイルによって発生する磁界の影響下に置かれると、放射ノイズを発生する可能性がある。

そこで、誘導加熱コイルと回路基板との間に、ノイズの発生を抑えるための金属板などの遮蔽部材を配置することが提案されている。特許文献１に開示されている炊飯器では、ＩＨコイルの接続端子が配置されている位置７１と、背面突出部２６内部に配置された、雑音コンデンサ７２や、電源端子が配置されたフィルター基板４１との間に、アルミ板７６などの金属板からなる遮蔽部材を配置している。これにより、外部へのノイズの漏洩を低減することができる。

特開２０１４－２００５１６号公報

上記のように、誘導加熱コイルと回路基板との間で発生するノイズを抑制するためには、金属板などの遮蔽部材を別部材として設けるのが一般的である。

本発明では、誘導加熱コイルと回路基板との間で発生するノイズを抑制するための部材を別途設けることなく、ノイズを低減させることのできる炊飯器を提供することを目的とする。

本発明の一局面にかかる炊飯器は、筐体と、前記筐体の内部に配置されている内鍋と、前記内鍋の外面に配置されている誘導加熱コイルと、前記筐体内の前記内鍋の外側に配置され、前記誘導加熱コイルに面する側に回路パターンを有している回路基板とを備えている。この炊飯器において、前記回路基板における前記回路パターンが設けられている面上には、前記回路パターンにおけるノイズ発生部を少なくとも部分的に覆う導電パターンが設けられている。また、この炊飯器において、前記導電パターンは、前記誘導加熱コイルおよび前記ノイズ発生部の間に位置する部分に形成されている。

上記の本発明の一局面にかかる炊飯器において、前記ノイズ発生部の少なくとも一つは、ＡＣ回路であってもよい。

上記の本発明の一局面にかかる炊飯器において、前記ノイズ発生部の少なくとも一つは、インバータ回路であってもよい。

上記の本発明の一局面にかかる炊飯器において、前記ノイズ発生部の少なくとも一つは、スイッチング電源回路であってもよい。

本発明の一局面にかかる炊飯器は、筐体と、前記筐体の内部に配置されている内鍋と、前記内鍋の外面に配置されている誘導加熱コイルと、前記筐体内の前記内鍋の外側に配置され、前記誘導加熱コイルに面する側に回路パターンを有している回路基板とを備えている。この炊飯器において、前記回路基板における前記回路パターンが設けられている面上には、前記回路パターンにおけるノイズ発生部の少なくとも一部を覆う導電パターンが設けられ、前記導電パターンは、前記ノイズ発生部の少なくとも一部と重なっている。

以上のように、本発明の一局面にかかる炊飯器によれば、誘導加熱コイルと回路基板との間で発生するノイズを抑制するための部材を別途設けることなく、ノイズを低減させることができる。

本発明の一実施形態にかかる炊飯器の外観構成を示す斜視図である。 図１に示す炊飯器の内部構成を示す断面図である。 図１に示す炊飯器に備えられている回路基板上に形成されている各種回路の構成を示す回路図である。 図１に示す炊飯器に備えられている回路基板の表面に形成されている回路パターンを示す模式図である。 図４に示す回路パターンにおいてＡＣ回路のパターンを色分けして示す模式図である。 図４に示す回路パターンにおいてインバータ回路のパターンを色分けして示す模式図である。 図４に示す回路パターンにおいてスイッチング電源回路のパターンを色分けして示す模式図である。 図４に示す回路パターンにおいて第１シールドパターンおよび第２シールドパターンを色分けして示す模式図である。 図４に示す回路パターンにおいてシールドパターンによって覆われている回路パターンを色分けして示す模式図である。 実施例においてノイズ測定試験を行った結果を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

本実施形態では、本発明の炊飯器の一例である誘導加熱式の炊飯器１（以下、炊飯器１と称する）を例に挙げて説明する。

（炊飯器の全体構成）
まず、本実施の形態にかかる炊飯器１の全体構成について説明する。図１には、炊飯器１の外観を示す。図２には、炊飯器１の内部構成を示す。炊飯器１は、主として、本体１０と、蓋体５０とで構成されている。蓋体５０は、本体１０の上方の開口部を開閉可能な状態で覆っている。

本体１０は、主として、筐体１１、内鍋１２、開閉レバー５１、ヒンジ部５２、誘導加熱コイル１３、回路基板２１、ヒートシンク２２、電源プラグ４１、およびコードリール４２などを備えている。以下では、炊飯器１において、開閉レバー５１が設けられている側を炊飯器１の前方側とし、ヒンジ部５２が設けられている側を炊飯器１の後方側とする。

筐体１１は、本体１０の外形を主に構成している。筐体１１の内部には、内鍋１２、誘導加熱コイル１３、回路基板２１、ヒートシンク２２、およびコードリール４２などが収容されている。

内鍋１２は、上方に開口する椀状の鍋である。内鍋１２は、種々のアルミニウム合金およびステンレス合金の多層体（クラッド材）で形成される。内鍋１２は、誘導加熱コイル１３によって誘導加熱され得る。

開閉レバー５１は、炊飯器１の前方側に配置されている。開閉レバー５１は、上下に揺動可能な構成となっている。使用者が、開閉レバー５１を下方へ搖動させると、蓋体５０と本体１０との係止が解除され、蓋体５０が開く。

ヒンジ部５２は、開閉レバー５１の反対側（すなわち、炊飯器１の後方側）に配置されている。ヒンジ部５２は、蓋体５０が本体１０に対して回動自在となるように蓋体５０を本体１０に取り付けている。このヒンジ部５２は、蓋体５０を開方向に向かって付勢している。ヒンジ機構１５０は、本体１０の後方側の上方に配置されている。

誘導加熱コイル１３は、内鍋１２を誘導加熱する誘導加熱源であって、内鍋１２の外面の底壁部および側壁下端部に配設されている。

回路基板２１は、筐体１１内の後方側の下方に配置されている。回路基板２１は、プリント配線基板などで形成される。すなわち、回路基板２１は、絶縁性基板の表面および裏面の少なくとも何れかに、導電性材料で形成された回路パターンを有している。後述するように、回路基板２１には、ＡＣ電源、インバータ、スイッチング電源などの種々の機能を有する回路パターンが形成されている。

図２に示すように、回路基板２１は、基板面が略鉛直方向に沿うように配置されている。すなわち、回路基板２１は、縦置きされている。具体的には、回路基板２１は、内鍋１２の後方側の外周面（背面）に対向するように配置されている。なお、内鍋１２の側壁下端部の外面には、誘導加熱コイル１３が取り付けられているため、回路基板２１は、誘導加熱コイル１３とも対向するように配置されている。

そして、回路基板２１は、誘導加熱コイル１３に面する側の面に回路パターンを有している。なお、回路基板２１において、誘導加熱コイル１３に面する側と反対側の面にも回路パターンが形成されていてもよい。以下では、便宜上、回路基板２１における誘導加熱コイル１３に面する側の面を表面２１Ａとし、誘導加熱コイル１３に面する側と反対側の面を裏面とする。

ヒートシンク２２は、外部の空気と効率よく熱交換を行わせる部品である。ヒートシンク２２は、回路基板２１の表面２１Ａ上に搭載されている。なお、回路基板２１の表面２１Ａには、ヒートシンク２２以外の種々の電子部品が搭載されている。

電源プラグ４１は、電源コードの先端に設けられている。電源コードがコードリール４２内に収容された状態で、電源プラグ４１は、本体１０の後方側の下端部に位置している（図１参照）。

コードリール４２は、電源コードおよび自動巻取機構などを有している。コードリール４２は、筐体１１内の最も後方側に配置されている。図２に示すように、コードリール４２は、回路基板２１の裏面と対向するように配置されている。

蓋体５０は、ヒンジ部５２を介して本体１０に回動自在に取り付けられている。

（回路基板の構成について）
続いて、回路基板２１の詳細な構成について説明する。図３には、回路基板２１に形成されている各種回路の一例を示す。

図３に示すように、回路基板２１には、主として、ＡＣ電源３１、ＡＣ回路３２（ノイズ発生部）、フィルタ回路３３、インバータ回路３４（ノイズ発生部）、スイッチング電源回路３５（ノイズ発生部）、およびダイオードブリッジ３６などが設けられている。

これらの回路要素において、ＡＣ回路３２、インバータ回路３４、および、スイッチング電源回路３５は、ノイズの発生源となり得る。これらのノイズの発生源は、誘導加熱コイルによって発生する磁界の影響をより強く受けたときに、ノイズの発生がより顕著となる。

そこで、回路基板２１には、種々の回路パターンが設けられている表面２１Ａ上に、回路パターンにおけるノイズ発生部を少なくとも部分的に覆うシールドパターン（導電パターン）が設けられている。シールドパターンは、導電性を有する材料（導体）で形成されている。本実施形態では、シールドパターンは、回路基板２１上で種々の回路パターンを構成する金属薄膜（例えば、銅箔など）で形成されている。

図４には、回路基板２１の表面２１Ａ（誘導加熱コイル１３に面する側の面）に形成されている回路パターンの一例を示す。本実施形態では、回路基板２１の表面２１Ａ上の回路パターンは、主として、第１導体層７１、および第２導体層７２で形成されている。第２導体層７２は、第１導体層７１の上層に形成されている。第１導体層７１と第２導体層７２とは、部分的に重なるように形成されている。第１導体層７１と第２導体層７２とが重なっている箇所を、重複部７３とする。第１導体層７１と第２導体層７２との間には、図示しない絶縁層が設けられている。そして、第１導体層７１と第２導体層７２とは、重複部７３に設けられている導体ビアなどを介して部分的に導通している。

図４に示す回路パターンには、ＡＣ電源３１、ＡＣ回路３２、フィルタ回路３３、インバータ回路３４、スイッチング電源回路３５、およびダイオードブリッジ３６などの回路要素が含まれている。

図５では、回路基板２１上の回路パターンのうちのＡＣ回路３２のパターンを色分けして示す。図５に示す例では、ＡＣ回路３２は、回路基板２１の表面２１Ａ上の左側に設けられている。図４および図５を参照すると、ＡＣ回路３２は、主として、第１導体層７１と第２導体層７２とで形成されていることが確認できる。

図６では、回路基板２１上の回路パターンのうちのインバータ回路３４のパターンを色分けして示す。図６に示す例では、インバータ回路３４は、回路基板２１の表面２１Ａ上の中央から右側にわたって設けられている。図４および図６を参照すると、インバータ回路３４は、主として、第１導体層７１と第２導体層７２と重複部７３とで形成されていることが確認できる。なお、図３に示すように、インバータ回路３４は、誘導加熱コイル１３と接続されている。

図７では、回路基板２１上の回路パターンのうちのスイッチング電源回路３５のパターンを色分けして示す。図７に示す例では、スイッチング電源回路３５は、回路基板２１の表面２１Ａ上の中央から左側の主に下方に設けられている。図４および図７を参照すると、スイッチング電源回路３５は、主として、第１導体層７１で形成されていることが確認できる。

図８では、回路基板２１上の回路パターンのうちのシールドパターンを色分けして示す。図８に示す例では、シールドパターンは、第１シールドパターン６１と、第２シールドパターン６２とで構成されている。第１シールドパターン６１は、回路基板２１内の基準電位（ＧＮＤ）と接続されている。一方、第２シールドパターン６２は、回路基板２１内の基準電位（ＧＮＤ）とは接続されていない。図４および図８を参照すると、第１シールドパターン６１および第２シールドパターン６２は、第２導体層７２で形成されていることが確認できる。

第１シールドパターン６１および第２シールドパターン６２が形成されている領域における重複部７３に相当する箇所には、ノイズの発生源となり得るＡＣ回路３２の一部、インバータ回路３４の一部、およびスイッチング電源回路３５の一部が形成されている。これらは、第１導体層７１で形成されている。

図９には、第１シールドパターン６１または第２シールドパターン６２による回路パターンの遮蔽箇所を色分けして示す。図９に示す例では、ＡＣ回路３２の一部を覆う第１シールドパターン６１を６１ａで示す。また、図９に示す例では、スイッチング電源回路３５の一部を覆う第１シールドパターン６１を６１ｂで示す。また、図９に示す例では、インバータ回路３４の一部を覆う第２シールドパターン６２を６２ａで示す。

本実施形態では、ノイズ発生源となり得る回路パターンのうちＡＣ回路３２およびスイッチング電源回路３５の少なくとも一部を、基準電位に接続された第１シールドパターン６１で覆っている。これにより、ＡＣ回路３２およびスイッチング電源回路３５の放射ノイズと、誘導加熱コイル１３の放射ノイズとが、相互干渉することを抑制し、外部に漏洩するノイズのレベルを低減させることができる。なお、第１シールドパターン６１が回路基板２１の基準電位（ＧＮＤ）となっていることで、シールドパターンが誘導加熱コイル１３からの放射ノイズを吸収もしくは反射することができる。これにより、筐体１１の外部への放射ノイズの漏れの抑制効果がより向上する。

また、本実施形態では、ノイズ発生源となり得る回路パターンのうちインバータ回路３４の少なくとも一部を、基準電位に接続されていない第２シールドパターン６２で覆っている。これにより、インバータ回路３４の放射ノイズと、誘導加熱コイル１３の放射ノイズとが、相互干渉することを抑制し、外部に漏洩するノイズのレベルを低減させることができる。

（実施例）
本実施形態にかかる炊飯器１において、外部に漏洩するノイズを測定する試験を行った。ノイズ測定試験の条件は以下の通りである。

（試験条件）
ノイズ測定試験は、電気用品安全法第２章及び電波法による測定方法に準じて行った。また、ノイズの測定に用いた機器などは、以下の通りである。
電波暗室、電界強度計、プリアンプ、ログペリオディックアンテナ、バイコニカルアンテナ

比較例として、シールドパターンが設けられていないこと以外は炊飯器１と同様の構成を有する炊飯器Ｂを用いて、同様のノイズ測定試験を行った。

図１０には、その結果を示す。図１０では、シールドパターンが設けられている炊飯器１の結果をＡで示し、シールドパターンが設けられていない炊飯器Ｂの結果をＢで示す。

図１０に示すように、周波数１００ＭＨｚ帯において、シールドパターンが設けられている炊飯器のノイズレベル（Ａ）は、シールドパターンが設けられていない炊飯器のノイズレベル（Ｂ）と比較して、約１０ｄＢ低いことが確認された。

以上より、回路基板２１上のノイズの発生源となり得る回路パターンの少なくとも一部を覆うように、導電性のシールドパターンを設けることで、外部に漏れ出すノイズレベルを低減させることができることが確認できた。

（まとめ）
以上のように、本実施形態にかかる炊飯器１は、本体１０と、蓋体５０とを備えている。本体１０は、筐体１１と、筐体１１の内部に配置されている内鍋１２とを備えている。内鍋１２の外面には、誘導加熱コイル１３が設けられている。また、筐体１１内において、内鍋１２の外側には、回路基板２１が設けられている。回路基板２１は、少なくとも誘導加熱コイル１３に面する側に回路パターンを有している。

回路基板２１における回路パターンが設けられている表面２１Ａ上には、回路パターンにおけるノイズ発生源となり得る箇所（例えば、ＡＣ回路３２、インバータ回路３４、およびスイッチング電源回路３５）を少なくとも部分的に覆う第１シールドパターン６１または第２シールドパターン６２が設けられている。

上記の構成によれば、放射ノイズを遮蔽するためのシールド部材を別途設けることなく、回路基板に形成される導電性材料のパターン（導電パターン）を利用して、放射ノイズの影響を抑えることができる。これにより、筐体１１内の空間を有効活用することができる。また、ノイズ対策のために、筐体内の所定位置にシールド部材を含む各部品を一旦設置した後、ノイズ試験の結果を見て筐体内の構造を設計変更する必要をなくすことができる。

なお、本実施形態では、回路基板２１上のノイズ発生源となり得る回路要素の例として、ＡＣ回路３２、インバータ回路３４、およびスイッチング電源回路３５を挙げているが、ノイズ発生源となり得る回路要素はこれに限定されない。本発明の別の実施態様では、回路基板上に設けられたノイズ発生源となり得る回路要素を少なくとも部分的に覆うように導電パターンを形成することができる。

また、本実施形態では、ＡＣ回路３２の一部、インバータ回路３４の一部、およびスイッチング電源回路３５の一部を覆うように第１シールドパターン６１または第２シールドパターン６２を形成している（図９参照）。これらのシールドパターンの形成範囲は、他の回路要素のパターンの形成を妨げない範囲で、できるだけ大きくすることが好ましい。これにより、外部に漏洩するノイズのレベルをより低減させることができる。

また、本実施形態では、ＡＣ回路３２、インバータ回路３４、およびスイッチング電源回路３５をそれぞれ覆うようにシールドパターンを形成しているが、別の実施態様では、ＡＣ回路３２、インバータ回路３４、およびスイッチング電源回路３５の少なくとも一つを覆うようにシールドパターンを形成してもよい。各回路要素のうちＡＣ回路３２がよりノイズの発生源なりやすいため、ＡＣ回路３２の一部を覆うシールドパターンのみを有する回路基板２１としてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、本明細書で説明した実施形態の構成を互いに組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。

１ ：圧力式炊飯器（炊飯器）
１０ ：本体
１１ ：筐体
１２ ：内鍋
１３ ：誘導加熱コイル
２１ ：回路基板
３２ ：ＡＣ回路（ノイズ発生部）
３４ ：インバータ回路（ノイズ発生部）
３５ ：スイッチング電源回路（ノイズ発生部）
６１ ：第１シールドパターン（導体パターン）
６１ａ：ＡＣ回路用シールドパターン（導体パターン）
６１ｂ：スイッチング電源回路用シールドパターン（導体パターン）
６２ ：第２シールドパターン（導体パターン）
６２ａ：インバータ回路用シールドパターン（導体パターン）

Claims (5)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に配置されている内鍋と、
   前記内鍋の外面に配置されている誘導加熱コイルと、
   前記筐体内の前記内鍋の外側に配置され、前記誘導加熱コイルに面する側に回路パターンを有している回路基板と
   を備え、
   前記回路基板における前記回路パターンが設けられている面上には、前記回路パターンにおけるノイズ発生部を少なくとも部分的に覆う導電パターンが設けられ、
   前記導電パターンは、前記誘導加熱コイルおよび前記ノイズ発生部の間に位置する部分に形成されている、炊飯器。
2. 前記ノイズ発生部の少なくとも一つは、ＡＣ回路である、
   請求項１に記載の炊飯器。
3. 前記ノイズ発生部の少なくとも一つは、インバータ回路である、
   請求項１または２に記載の炊飯器。
4. 前記ノイズ発生部の少なくとも一つは、スイッチング電源回路である、
   請求項１から３の何れか１項に記載の炊飯器。
5. 筐体と、
   前記筐体の内部に配置されている内鍋と、
   前記内鍋の外面に配置されている誘導加熱コイルと、
   前記筐体内の前記内鍋の外側に配置され、前記誘導加熱コイルに面する側に回路パターンを有している回路基板と
   を備え、
   前記回路基板における前記回路パターンが設けられている面上には、前記回路パターンにおけるノイズ発生部の少なくとも一部を覆う導電パターンが設けられ、
   前記導電パターンは、前記ノイズ発生部の少なくとも一部と重なっている、炊飯器。

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