JP2020205190A - 加熱調理器のアース構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アース線の設計変更を安全に行うことができ、且つ、汎用性の高いアース構造を提供する。【解決手段】複数の電力消費部分を有する家電機器であって、前記電力消費部分毎に設けられた基板側アース線と、前記家電機器の電源側の接地極に接続された電源側アース線と、前記電源側アース線および前記基板側アース線毎に締結可能な貫通孔を有する導電板と、前記導電板を載置する基台を有することを特徴とするアース構造は、基板側アース線の締結順や締結状態を変える事でノイズ対策の一手段とできる。【選択図】図２

Description

本発明は加熱調理器（家電）のアース構造に関するものである。

家庭用の家電製品は、駆動回路や制御回路といった電力消費部分を有する上に、外装や骨格は非導電性のプラスチックで形成されている場合が多い。また、意匠が商品価値を左右するために、外形の設計が優先され、電力消費部分は、余裕のない空間に配置される。

近年では、制御回路にマイコンが使用される。また、駆動回路では、インバーター方式が採用される場合が多い。このような電子回路では、高周波を扱うため、ノイズが発生する。また、家電製品内の電源回路は、駆動回路や制御回路といった電力消費部分から離れた位置に配置される場合が多く、電圧線とアース線は、家電製品内をそれぞれの電力消費部分に向かって配線されることとなる。

このような状況では、電圧線や、アース線自体もアンテナとなりえるため、家電製品の外部からの電磁波もノイズとして電力消費部分に流れる場合もある。

通常これらのノイズは、電力消費部分をシールドすることで、ノイズを低減させる。しかし、電力消費部分をシールドするだけでは、取り切れないノイズもある。このような場合は、アース線の取り回しで、ノイズを除去できる場合がある。

特許文献１では、ディジタル回路素子をプリント板に実装し、電力機器の短絡検出等により電源遮断信号（トリップ信号）を発生して機器を保護する単体保護リレーや、洗濯機などの家電製品に設けられるマイクロコンピュータ搭載の電子装置および旋盤工場などの各種機械類の単体コントローラなどのアース取り出し構造が開示されている。

ここでは、電子回路素子を実装したプリント板の収納ケースを金属製の筺体とする場合は、図６に示すように、ケースに導電性があるため、プリント板の接地用パターン部分を筺体に固定することで、筺体を通してアースを取り出す技術の開示がある。

特開２００２−０８４０７９号公報

特許文献１に開示されているように、プリント基板が搭載されている筐体が導電性の場合は、筐体自体にアースすることによって、ノイズを低減することができる。しかし、複数の電力消費部分の間でアース線を引き回すと、ノイズを拾いやすくなり、十分なノイズ対策を行えないという課題があった。

本発明は上記課題に鑑み、複数の電力消費部分を有する家電製品において、ノイズ対策を行える余地を有するアース構造に関するものである。

より具体的に本発明に係るアース構造は、
複数の電力消費部分を有する家電機器であって、
前記電力消費部分毎に設けられた基板側アース線と、
前記家電機器の電源側の接地極に接続された電源側アース線と、
前記電源側アース線および前記基板側アース線毎に締結可能な貫通孔を有する導電板と、
前記導電板を載置する基台を有することを特徴とする。

本発明によるアース構造によれば、電力消費部分から基板側アース線を、電源側アース線が接続された導電板に取り付ける際に、取り付け位置を選択でき、基板側アース線同士若しくは電源側アース線と交差させることで製品の形態が完成した後にでもノイズ対策を行うことができる。

また、本発明は上記の構造において、前記電源側アース線および前記基板側アース線と、前記貫通孔とはビスによる締結で結合されていることを特徴とする。このような構造であれば、導電板に固定した前記電源側アース線および前記基板側アース線は位置および姿勢が変わることなく固定できるため、製品の移動や、使用によって、ノイズ対策効果が低減することがない。

また、本発明は上記の構造において、前記導電板は、端縁の少なくとも１箇所に切り欠きが形成されていることを特徴とする。その結果、導電板は、取り付けられる基台に対して必ず同じ位置に固定されるため、同一物を大量に生産する際でも、製品毎のノイズ対策効果の違いを抑制することができる。

また、本発明は上記の構造において、前記導電板の前記電源側アース線および前記基板側アース線毎に締結可能な前記貫通孔には、識別記号が表示されていることを特徴とする。このような構造であれば、設計事にどのアース線をどの貫通孔に、どの順で接続すればよいかを手順書で示すことができるので、製品毎のノイズ対策効果の違いを抑制することができる。

また、本発明は上記の構造において、前記貫通孔は前記導電板に一列に配置されていることを特徴とする。このような構造であれば、導電板に設けられた前記貫通孔の孔の位置を確認しやすく、アース線の取り付け間違いが起こりにくい。したがって、製品毎のノイズ対策効果の違いを抑制することができる。

また、本発明は上記の構造において、前記導電板と、前記基台を固定するための前記貫通孔は、前記一列に配置された前記貫通孔の間に形成されていることを特徴とする。このような構造であれば、前記貫通孔の数が増えた場合であっても、前記貫通孔の位置を特定しやすく、アース線の取り付け間違いが起こりにくい。したがって、製品毎のノイズ対策効果の違いを抑制することができる。

また、本発明は上記のアース構造を有する加熱調理器である。加熱調理器は、ＩＨ用の制御回路と、加熱調理器の動作を制御する回路、そして電源回路の少なくとも３つの電力消費部分を有する。そして、これらの電力消費部分は、高周波電流が流れるため、ノイズが生じやすい。また、製品全体がプラスチックで形成される場合が多く、筐体でアースを確保できない。したがって、本発明に係るアース構造を搭載することで、製品の外形が完成してからでも、導電板に対するアース線の接続順を変更することで、ノイズ対策を行うことができる。

炊飯器の内部構造を示し、（ａ）は全体の縦断面図、（ｂ）は電源回路基板の拡大図である。 図１の電源回路基板を上下反転させて正面側から見た斜視図である。 図１の電源回路基板を上下反転させて背面側から見た斜視図である。 アース構造の導電板の斜視図である。 アース構造の基台周辺の斜視図である。 従来のアース構造を示す図である。

以下、本発明の一例である実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係るアース構造の説明には、加熱調理器（炊飯器）を用いる。ただし、本発明に係るアース構造は炊飯器に限定されるものではない。そして、炊飯器においては表示パネル側を「前」、その反対側を「後」とする。また、電力消費部分の基板について説明する場合は、基板上の電子部品が配置されている側を「正面側」、その反対側を「背面側」とする。

本発明に係るアース構造１は、家電機器に対して好適に利用できる。ここで、家電機器とは、主として家庭内で使用される機器をいう。例えば、洗濯機、冷蔵庫、エアコン、電子レンジ、炊飯器、電気ポット、ホットプレート等が例示できる。これらの中でも、各機器の動作をマイコンで制御する動作制御基板と、駆動を制御する駆動制御基板を有し、全体（筐体）がプラスチック製のものに好適に利用することができる。したがって、炊飯器、電気ポット、ホットプレート等には好適に利用できる。

ここで、筐体がプラスチック製というのは、筐体が非導電性（若しくは低導電性）であって、筐体へのアースはノイズ対策にとって意味がないものをいう。

また、家電機器には、動作制御基板や駆動制御基板と共に、電源（コンセントからの商用電力）電圧を整流若しくはコンバートして、所望の直流電流（若しくは電圧）や、所望の交流電流（若しくは交流電圧）に変換する電源回路基板を通常有する。これらの基板は「電力消費部分」とも呼ぶ。本発明においては、電力消費部分は少なくとも２つ以上有している。

また、各電力消費部分は、それぞれ毎にアース線を有する。アース線とは、各電力消費部分を構成する基板のアースをまとめた線である。各アース線は電力消費部分に対して１本である必要はなく、複数本設けておいてもよい。電力消費部分からのアース線を「基板側アース線」と呼ぶ。

なお、各電力消費部分には、別途電力線（いわゆるホットライン）が供給されている。これらの電力線は通常電源回路基板と各電力消費部分の間に配置される。本発明において基板側アース線は、電力線との間で、ツイスト線であってもよいし、同心線を構成していてもよい。

次に図面を用いてより具体的な説明を行う。図１は、誘導式過熱装置を備えた炊飯器３０の内部構造である。図１（ａ）は全体の縦断面図である。炊飯器３０は、内鍋４０が内装される。内鍋４０の底部分には加熱用コイル４２が配置されており、誘導加熱によって内鍋４０を加熱する。誘導加熱を制御するのは、駆動制御基板７０である。

炊飯器３０の前には操作パネル３８が設けられていて、炊飯器３０の動作を使用者が指示することができる。操作パネル３８からの操作や炊飯器３０全体の制御は、動作制御基板６０で行う。

炊飯器３０には、後ろ側に図示しない商用電源に接続するための電源線を有しており、その電源線からの商用電力を直流（あるいは所定の交流）にコンバートしたり、商用電源中のノイズを除去する電源回路基板５０を備える。

動作制御基板６０と、駆動制御基板７０と、電源回路基板５０は電力消費部分である。動作制御基板６０と駆動制御基板７０および電源回路基板５０との間には電力線が設けられている（図示していない。）。また、動作制御基板６０と駆動制御基板７０および電源回路基板５０は基板側アース線が少なくとも１本以上設けられる。

次に図１（ｂ）は、電源回路基板５０部分の拡大図であり、図２は電源回路基板５０の周辺構造を正面側から見た斜視図を示している。また、図３は電源回路基板５０の周辺構造を背面側から見た斜視図を示している。なお、説明の便宜のため、図２および図３では、アース構造１が上になるように、図１（ｂ）の設置状態に対して上下反転させて表している。また、電源回路基板５０及び基板カバー４は模式的に表し、電源回路基板５０上の電子部品５４、電源コネクタ３４の取り付けられる筐体の側板３２の一部を点線で表している。

電源回路基板５０は、基板カバー４によって保持されている。なお、基板カバー４はプラスチック等の非導電体であってもよい。そして、導電板２は基板カバー４の下端に設けられている。このように、導電板２が炊飯器３０の底側に配置されているので、底板４４（図１（ａ）参照）を外した状態での組み立て、又はメンテナンスを行う場合に作業が容易である。

電源コネクタ３４の接地極３４ａに接続されているアース線１００は、電源側アース線である。以後「電源側アース線１００」と呼ぶ。電源側アース線１００は、直接電源回路基板５０や、動作制御基板６０、駆動制御基板７０に接続されるのではなく、導電板２に一度接続される。

また、電源回路基板５０のアースは、アース線１０１によって導電板２に接続されている。アース線１０１は基板側アース線１０１である。また、同様に、動作制御基板６０のアースは基板側アース線１０２によって導電板２に接続され、駆動制御基板７０のアースは基板側アース線１０３によって導電板２に接続されている。

なお、電源回路基板５０は、配線１０６および配線１０７によって電源コネクタ３４の電源端子３４ｂと接続され、商用電力を引き込む。また、動作制御基板６０へは配線１０４で、駆動制御基板７０へは配線１０５で電力を送る。したがって、配線１０４〜１０７はいわゆるホットラインである。

導電板２は、電源回路基板５０を保持している基板カバー４の端縁に設けられた基台６に取り付けられている。基台６は、基板カバー４の側面に沿った平面で、基板カバー４の端縁から庇状に張り出している。基板カバー４と基台６は一体に形成されていてもよい。導電板２は、基台６に固定用ビス８で締結される。また、基台６において、貫通孔に応答する位置には、識別記号６ｉが表示されている。

識別記号６ｉは、導電板２の個々の貫通孔を識別できる記号であれば、特に限定されない。図２では「１、２、・・、５」と数字で示した。しかし、アルファベットなどの文字でもよいし、丸、三角といった図形であってもよい。

基板側アース線１０１〜１０３および電源側アース線１００は、それぞれ端部に連結用の丸コネクタを接合してあり、導電板２にビス１０で締結されている。したがって、締結状態は、炊飯器３０が動かされても移動若しくは変位することはない。

図４には導電板２の斜視図を示し、図５には基台６周辺の拡大斜視図を示す。導電板２は、厚さが一定の良導体の板材で形成されている。例えば、銅、鉄、アルミニウムといった金属が好適に利用できる。板厚は、固定用ビス８（図２参照）の軸の直径の半分を超える厚みに設定するのがよい。例えば、固定用ビス８の軸が直径５ｍｍとすれば、導電板２は２．５ｍｍ以上の厚みを有する。このように厚みを厚く設定することで、ノイズ対策には有効となる。

図４で示した導電板２の例では、一列に貫通孔が形成されている場合を示す。貫通孔を一列に配置することで、各貫通孔を間違えることが少なく好適である。しかし、貫通孔の配列は、円形状、円弧状に配置することを妨げない。

これら貫通孔のうち、一つは、導電板２自身を基台６に固定するためのビス８が通される固定用貫通孔２ａである。他の５つは、基板側アース線１０１、１０２、１０３等（図２参照）が締結される締結用ネジ孔２ｂである。固定用貫通孔２ａは締結用ネジ孔２ｂの間に形成されている。このようにすることで、締結用ネジ孔２ｂ同士をより区別しやすくなる。なお、締結用ネジ孔２ｂは内側に雌ネジが切ってある。これは基板側アース線１０１、１０２、１０３の位置を固定しながら締結しやすくするためである。しかし、雌ネジが切れていない単なる貫通孔とし、基板側アース線１０１、１０２、１０３の固定は、ネジとナットの組み合わせで締結してもよい。

また、導電板２の長手方向の一方の端縁２ｄには、角を切り落としたような切り欠き２ｃが形成されている。この切り欠き２ｃによって、アース線を締結する位置を容易に確認することができるので、誤配線を防止することができる。

図５は、基板カバー４から延設される基台６及びその周辺を示した拡大斜視図である。上述したように、基台６は、基板カバー４の端縁２ｄから庇状に広がって形成されている。載置される導電板２（図４参照）に形成された固定用貫通孔２ａに対応する位置には、固定用ネジ孔６ａが形成されている。

これに対して、導電板２の締結用ネジ孔２ｂ（図４参照）に対応する位置には、締結用貫通孔６ｂが形成されている。この締結用貫通孔６ｂは、導電板２の厚みを超える長さの締結用のビス１０を用いる場合、これらビス１０の先端が嵌入可能な大きさに形成されている。

基台６には、配置される導電板２の幅方向の縁に沿うように長手方向へ壁６ｃが形成されている。このように壁６ｃが形成されていることにより、導電板２の位置合わせが容易になる。また、上述の締結用貫通孔６ｂが形成されていない場合であっても、取り付け時に導電板２の共回りを防止することもできる。

また、本実施の形態では、この壁６ｃは切り欠き２ｃの形状に沿って形成されている。導電板２自身に切り欠き２ｃが形成されていることにより、アース線の誤配線を防止できることは上述したが、基台６側にも切り欠き２ｃに型合わせできる壁６ｃが形成されていることにより、導電板２を逆向きに配置することができない構造となっている。よって、誤配線を確実に防止できる。

以下本発明に係るアース構造１の利用方法を説明する。組み立てにおいては、導電板２の切り欠き２ｃを基台６の切り欠き２ｃに型合わせできる壁６ｃに合わせ、固定用貫通孔２ａと、固定用ネジ孔６ａを合わせてボルト等で締結固定する。

次に電源側アース線１００および基板側アース線１０１、１０２、１０３を導電板２の締結用ネジ孔２ｂに締結し、その状態で炊飯器３０のノイズ状態を調べる。ノイズ状態は、スペクトラムアナライザーを用いて好適に計測することができる。

測定の結果、ノイズレベルが高い場合は、電源側アース線１００および基板側アース線１０１、１０２、１０３の取り付け位置を変え、再度締結し、ノイズ状態を測定する。ここで、電源側アース線１００および基板側アース線１０１、１０２、１０３の取り付け位置を変えることで、ノイズの状態は変化する。特に、互いのアース線を交差させることで、ノイズの状態は変化する。そして、ノイズが低くなる好適な接続状態を決定する。

炊飯器３０のノイズは、電源回路基板５０、動作制御基板６０、駆動制御基板７０の設計および炊飯器３０内での配置状態でほぼ決定される。したがって、十分にノイズレベルを低くできるような各アース線の導電板２への結合状態が分かれば、他の炊飯器３０も同様のアース線の結合状態にすることで、ノイズの状態がどの製品も同じ程度の炊飯器３０を製造することができる。

例えば、電源側アース線１００を２番の締結用貫通孔６ｂに締結し、基板側アース線１０１、１０２、１０３をそれぞれ、１番、５番、４番の締結用貫通孔６ｂに締結することで、良好なノイズ状態を得ることができたとすると、他の同じ設計の炊飯器３０も、各アース線を同様に導電板２に締結することで、同程度のノイズ状態を再現することができる。

以下、本実施形態に変更を施した他の実施形態について説明する。各実施形態は、矛盾が生じない限り、適宜組み合わせることが可能である。なお、本発明の範囲は、各実施形態に示した内容に限定されるものではない。

（１）上記実施形態では、基板カバー４と基台６とが一体形成された構成を例としているが、基台６を別部材で基板カバー４に取り付ける構成であっても構わない。

（２）上記実施形態では、基台６が基板カバー４に設けられた構成を例として示しているが、電源回路基板５０の近傍に固定できるものであれば、基板カバー４以外の位置に設けられる構成であっても構わない。

（３）上記実施形態では、アース構造１が設置状態において炊飯器３０の底側に配置される構成を例として示したが、電源回路基板５０上のアースパターンの近くなど、電気的に安定し、ノイズの影響を受け難い位置であれば、その他の場所に配置されていても構わない。

（４）上記実施形態では、切り欠き２ｃについては、導電板２の角を面取りしたような形状の例を示したが、導電板２の配置の目印となり、且つ、基台６と係合できるような形状であれば、他の形状でも構わない。例えば、端縁から円弧状に形成された切り欠きでも良い。

（５）上記実施形態では、導電板２の面と電源回路基板５０の面とが直角の配置となるような構成を例として示した。しかし、互いに平行でも傾斜を設けた構成であっても構わない。

（６）上記実施形態では、導電板２を基台６に固定するビス８を通すための固定用貫通孔２ａと、アース線を締結する締結用ネジ孔２ｂとが一直線上に並んで形成されている構成を例として示した。しかし、一直線上に配列されていなくても構わない。また、固定用貫通孔２ａだけ外れた位置に形成されていても構わない。

（７）上記実施形態では、導電板２が１本のビス８で固定される構成を例として示した。しかし、複数本で固定する構成であっても構わない。

（８）上記実施形態では、１枚の導電板２を用いた構成を例として示した。しかし、本発明のように構成されていれば、設計変更が生じた場合など、必要に応じて複数枚を重ねて用いることも可能であり、汎用性は高い。この場合、異なる形状の導電板２を組み合わせても構わない。

（９）上記実施形態では、導電板２の長手方向に沿うように、基台６上に壁６ｃが形成されている構成を例として示した。しかし、この壁６ｃは必須の構成ではない。また、安定させる目的であれば、導電板２に対して幅方向逆側の端縁２ｄに沿って形成されていても構わない。

本発明の加熱調理器のアース構造１は、加熱調理器の他、商用電源を利用するものであって、電源ノイズの影響を受けやすい家電機器に有用である。

２ ：導電板
２ａ ：固定用貫通孔
２ｂ ：締結用ネジ孔
２ｃ ：切り欠き
２ｄ ：端縁
６ ：基台
６ａ ：固定用ネジ孔
８ ：ビス（固定用）
３０ ：炊飯器（加熱調理器）
３４ａ ：接地極
５０ ：電源回路基板
６０ ：動作制御基板
７０ ：駆動制御基板
１００ ：電源側アース線
１０１〜１０３ ：基板側アース線

Claims (7)

1. 複数の電力消費部分を有する家電機器であって、
   前記電力消費部分毎に設けられた基板側アース線と、
   前記家電機器の電源側の接地極に接続された電源側アース線と、
   前記電源側アース線および前記基板側アース線毎に締結可能な貫通孔を有する導電板と、
   前記導電板を載置する基台を有することを特徴とするアース構造。
2. 前記電源側アース線および前記基板側アース線と、前記貫通孔とはビスによる締結で結合されていることを特徴とする請求項１に記載されたアース構造。
3. 前記導電板は、端縁の少なくとも１箇所に切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載されたアース構造。
4. 前記導電板の前記電源側アース線および前記基板側アース線毎に締結可能な前記貫通孔には、識別記号が表示されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一の請求項に記載されたアース構造。
5. 前記貫通孔は前記導電板に一列に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一の請求項に記載されたアース構造。
6. 前記導電板と、前記基台を固定するための前記貫通孔は、前記一列に配置された前記貫通孔の間に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一の請求項に記載されたアース構造。
7. 前記請求項１乃至６の何れか一の請求項に記載されたアース構造を有する加熱調理器。