JP4591025B2

JP4591025B2 - タッチキーを備えた加熱調理器

Info

Publication number: JP4591025B2
Application number: JP2004292232A
Authority: JP
Inventors: 大象緒方; 清義高田; 雅道駒田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-10-05
Also published as: JP2006105472A

Description

本発明は、各種の機器、特にガラスなどの非導電材によってフラットパネルを形成されたタッチキーを備えた加熱調理器に関するものである。

従来、この種の加熱調理器は、タッチキーを備えている（例えば、特許文献１参照）。

図５、６は、特許文献１に記載された従来の加熱調理器を示すものである。図５は従来のタッチキー操作部の透過斜視図で、図６は従来のタッチキー操作部を側面から見た断面図である。

図５に示すように、１は操作部、２はトッププレートで、操作部１はトッププレート２の上面に印刷された導電材によって構成されている。３は第１の電極、４は導電性弾性体で、第１の電極３はトッププレート２の下面に印刷された導電材によって構成され、導電性弾性体４に接触している。５はケーブル、６は制御回路で、ケーブル５は導電性弾性体４を経由して第１の電極３と制御回路６を電気的に接続し、制御回路６は図には特に記載していないが高周波電圧出力部７と電圧検知部８を備え、操作部１に人が触れたかどうかを検知している。

図５を用いて、タッチキーの動作原理を簡単に説明する。

制御回路６の内部にある高周波電圧出力部７は、ケーブル５と導電性弾性体４とを通じて第１の電極３に接続される。第１の電極３と操作部１はトッププレート２を挟んでコンデンサを形成している。電圧検知部８は、導電性弾性体４とケーブル５とを経由して第１の電極３の電圧を検知している。よって、人体が操作部１に触れると、操作部１と第１の電極３はコンデンサ構成により容量結合しているため、高周波電圧出力部７から出力される第１の電極３の電圧振幅が減衰し、電圧検知部８によって操作部１に人体が触れて操作されたことを検知する。

図６に示すように、操作部１、トッププレート２、第１の電極３、導電性弾性体４、ケーブル５、制御回路６、高周波電圧出力部７、電圧検知部８は図に示す位置関係に配置される。９は本体外郭で導電性の金属によって構成され、アースと接続されている。

図６を用いて、タッチキーの動作原理を更に詳しく説明する。人体が操作部１に触れると、操作部１はアースへと人体を経由して接続されるため、操作部１とコンデンサ結合している第１の電極３に供給される高周波電圧の振幅は低下する。同様に、アースと接続されている本体外郭９と第１の電極３もコンデンサを形成する構成となって容量結合しており、第１の電極３と本体外郭９との距離が離れていれば容量成分が微少であり無視できるが、第１の電極３と本体外郭９との距離が近づくにつれて容量成分が大きくなり、人体が触れた時に発生する高周波電圧の振幅が少なくなり、電圧検知部８による電圧検知が困難となり、タッチキーの感度が悪くなる。
特開２００３−１２３９５４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、一部あるいは全部を金属などの導電物によって外郭が形成される機器において、トッププレート２の裏面に配置した第１の電極３と本体外郭９の金属部との距離が組み立て作業や部材の反りによってばらつくため、本体外郭９の導電部と第１の電極３が接近した場合は感度が悪くなるし、離れると感度が良くなるといった感度のバラツキが発生するという課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するもので、本体外郭の導電物と第１の電極との距離が不安定に配置された場合でも、安定して感度が良い状態を保つタッチキーの構成を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のタッチキーを備えた加熱調理器は、一部あるいは全部を導電物によって外郭を構成する本体と、前記本体の上面に設けた電気絶縁物で構成されたトッププレートと、前記操作部に対応する位置で前記トッププレートの裏面に設けられた第１の電極と、前記操作部に人体が触れたことを検知するため前記第１の電極に高周波信号を供給する高周波電圧出力部及び前記高周波信号を検知する電圧検知部を有し前記操作部への入力命令に従い前記加熱手段を制御する制御回路と、前記制御回路と前記第１の電極を電気的に接続するための接続ケーブルとを備え、前記第１の電極の前記本体側に前記第１の電極と所定の間隔をおいて備えられ前記外郭を構成する導電物に電気的に接続された第２の電極を更に有し、前記第１の電極と前記第２の電極は絶縁物を挿むことによって前記所定の間隔が確保されていることを特徴とするものである。

本発明においては、例えば導電物で構成された本体外郭が第１の電極と接近して組み立てられた場合においても、第２の電極は本体外郭の導電物と接続され、且つ、第１の電極と本体外郭の導電物との間に所定の間隔を置いて備えられているため、第１の電極と本体外郭との距離に関係なく、第１の電極と本体外郭とは一定の静電容量を保つ事ができる。

これによって、高周波電圧出力部から第１の電極へ供給される信号が、本体外郭を構成する導電物と第１の電極との容量結合によって減衰するレベルが変化することなく安定し、人体が触れているかどうかを電圧検知部で安定した判定を行うタッチキーを実現することができる。

本発明によれば、例えばプレートの反りによって本体外郭とトッププレートとの距離が発生している場合には、操作する人が軽く触れた時と力強く押した時とで本体外郭とトッププレートとの距離が変化する。この場合においても、本体外郭を構成する導電物と第１の電極との間に、第１の電極と所定の間隔を置いて本体外郭を構成する導電物と電気的に接続された第２の電極を備えることにより、本体外郭とトッププレートの距離にかかわらず安定した感度を保つことができる。

第１の発明は、一部あるいは全部を導電物によって外郭を構成する本体と、前記本体の上面に設けた電気絶縁物で構成されたトッププレートと、前記操作部に対応する位置で前記トッププレートの裏面に設けられた第１の電極と、前記操作部に人体が触れたことを検知するため前記第１の電極に高周波信号を供給する高周波電圧出力部及び前記高周波信号を検知する電圧検知部を有し前記操作部への入力命令に従い前記加熱手段を制御する制御回路と、前記制御回路と前記第１の電極を電気的に接続するための接続ケーブルとを備え、前記第１の電極の前記本体側に前記第１の電極と所定の間隔をおいて備えられ前記外郭を構成する導電物に電気的に接続された第２の電極を更に有し、前記第１の電極と前記第２の電極は絶縁物を挿むことによって前記所定の間隔が確保されていることで、前記本体外郭の導電物と前記第１の電極との距離が不安定に配置された場合でも、高周波電圧出力部から第１の電極に供給された高周波信号は安定して電圧検知部によって検知できる構成とすることにより、トッププレートの反りや本体外郭への組み込み加減によって第１の電極と本体を構成する外郭の導電部との距離が変化した場合であっても、操作部は安定したスイッチの受付感度を保つことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明に記載の第１の絶縁物は紙フェノール又はガラスエポキシ樹脂よりも導電率を低くしたことにより、本体外郭と第１の電極との結合容量が低下するので、操作部に人体が触れたときの電圧検知部での電圧変化が顕著に発生し、感度が良い状態を安定して保持することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明に記載の第１の電極は、両面プリント基板の上面の導体によって構成され、前記第２の電極は、前記両面プリント基板の下面の導体によって構成され、前記両面プリント基板の基材の厚さによって前記間隔が確保されていることにより、部材の反りが発生した場合でも第１の電極と第２の電極の間隔が一定に保つ事が可能となり、安定した感度を保つことができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明に記載の第２の電極と本体外郭を構成する導電物とは導電性バネ材で接続され、第１の電極はトッププレートの裏面に圧接されているので、第２の電極を保持する部品を導電性バネ材で構成し、本体外郭と第２の電極とを導電性バネ材の反力による圧接に拠って電気的に結合することにより、組み立て作業を簡素化しつつ安定した感度を保つ操作部を実現することができる。

第５の発明は、特に、第２の発明または第３の発明に記載の絶縁物の温度を検知する温度検知素子を備え、トッププレートに圧接された絶縁物の温度を検知し、絶縁物の誘電率の温度変化を補正して、通常使用の状況と同じ操作部の受付感度を保つようにする構成として、使用者の誤使用による絶縁物の温度変化によって誘電率が変化しても、温度変化を補正して、通常使用の状況と同じ操作部の受付感度を保つことができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明に記載のケーブルについて、電磁界シールド材で覆う構成として、ケーブルが受感する機器内のノイズ、或いは機器外からのノイズを抑制して、安定した操作性を確保する事ができる。

第７の発明は、特に、第６に記載の電磁界シールド材について、本体外郭と電気的に接合する構成として、ケーブルの配線仕様に伴う本体外郭とケーブルとの容量結合の変化を抑えて、安定した操作性を確保することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の分解斜視図を示すものである。また、図２は同加熱調理器における操作部および検知基板と周辺構造を示す要部分解斜視図、図３はシステムキッチンに取付けた状態を示す同加熱調理器の天板と検知基板の結合部における要部断面図を示すものである。

図１において、加熱調理器の外郭を導電物である板金で全てを構成する本体外郭２１の上面は、耐熱性ガラスで形成した天板２２で覆われ、その天板２２の外周端部は上面から端面にかけて巻装された天板枠２３が接着剤などで固定され天板ユニット２４を構成している。なお、本実施の形態の天板枠２３は天板２２の一方面を覆っているが、両面を覆う構成であってもよい。この天板ユニット２４は、天板枠２３の手前側にスポット溶接あるいはねじなどで固定されるフック状の結合部材２５を備えており、天板ユニット２４の手前側は結合部材２５を介して本体外郭２１へ、また天板ユニット２４の後方側は天板枠２３を介して本体外郭２１へそれぞれ前固定ねじ２５ａ、後ろ固定ねじ２３ａなどで固定されて設置されている。なお、本実施の形態の結合部材２５は独立した別体の部品を示しているが、組立性、部品点数削減の観点からすれば、天板枠２３と一体的に形成しても良いし、天板２２に固定するその他の部品（天板２２の下面に固定する必要のある部品など）と兼ねて一体的に形成しても良い。

また、本実施の形態では誘導加熱式の調理器を一例に示し、天板２２の下面には誘導加熱を行う誘導加熱コイル２６ａ、２６ｂ、あるいは輻射、熱伝導加熱を行う電気ヒーター、ハロゲンヒーター２６ｃなどからなる加熱手段２６が配置され、天板２２の表面上には、加熱手段２６が配設されている位置に対応して加熱部２７（誘導加熱コイル２６ａ、２６ｂ、電気ヒーター、ハロゲンヒーター２６ｃの各々に対応した２７ａ、２７ｂ、および２７ｃ）が設けられている。これら加熱手段２６は制御回路２８によって駆動制御される。制御回路２８は操作部１６に人体が触れたかどうかを検知するための高周波電圧出力部２８ａと電圧検知部２８ｂを備えている。さらに、図１ないし図２に示すように、天板２２上には導電性材料で印刷された操作部３６を備え、これらの操作部３６に対応して天板２２の下面に設けた検知基板３７と、検知基板３７を保持し弾性体３８を経由して導電物である本体外郭２１へ電気的に接続して載置する検知基板保持部３９を備えている。検知基板３７の上面には操作部３６に対応する位置に第１の電極３７ａ、検知基板３７の下面には第２の電極３７ｂを備え、第１の電極３７ａは接続ケーブル３７ｃを介して制御回路２８へと電気的に接続されている。

また、これらは図３に示すように本体外郭２１と天板２２とを結合して、システムキッチンのカウンタートップ４０に設置された状態では、弾性体３８の反力により検知基板３７の上面にある第１の電極３７が天板２２の下面に圧接によって固定され、第１の電極３７ａの信号を制御回路２８へと接続するケーブル３７ｃは電磁界シールド材３７ｄで覆われており、電磁界シールド材３７ｄは第２の電極３７ｂと同様に検知基板保持部３９を経由して本体外郭２１へ電気的に接続されている。

操作部３６に人体が触れると、制御回路２８内部にある高周波電圧出力部２８ａから電圧検知部２８ｂへと入力される電圧振幅が減衰するので、制御回路２８は操作部３６への入力命令に従って調理器を制御する。

以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、操作部３６は天板２２の上面に配置され、天板２２と本体外郭２１とは結合部材２５を前固定ねじ２５ａによって結合される。よって、前固定ねじ２５ａを締める時に天板ユニット２４を上方から抑え込む力の加減で天板２２と本体外郭２１との隙間距離が変化する。さらに天板２２は反りの大きさが０．１〜２ｍｍ程度のバラツキがあり、天板２２と本体外郭２１との隙間距離の製品管理は難しい。しかしながら、本体外郭２１と同電位の第２の電極３７ｂを第１の電極３７ａとの距離を一定にして配置するため、前固定ねじ２５ａを締め付け時の力の加減や天板２２の反りにもかかわらず、第１の電極３７ａと本体外郭２１は安定した容量結合を維持することが可能となり、操作部３６は安定したスイッチの受付感度を保つことができる。

以上のように、本実施の形態においては、第１の電極３７ａと第２の電極３７ｂの距離を一定にして配置することにより、第１の電極３７ａと本体外郭２１は安定した容量結合を維持することが可能となり、操作部３６は安定したスイッチの受付感度を保つことができる。

また、検知基板３７としての板材を通常の一般のプリント配線板に使用される材質（紙フェノール、ガラスエポキシ樹脂など）よりも誘電率の低い絶縁物（セラミックなど）を選択することにより、本体外郭２１との容量結合が低下して、且つ安定した容量結合を維持できるため操作部３６の感度が良くなる。

また、第１の電極３７ａは検知基板３７の上に構成し、第２の電極３７ｂと検知基板保持部３９を導電物として一体化し、弾性体３８を経由して本体外郭２１と電気的に接続する構成も安価な構成として実現できるが、本実施例に示す様に検知基板３７は両面基板を用いて第１の電極３７ａと第２の電極３７ｂを一体構成し、弾性体３８と検知基板保持部３９を一体構成することで、検知基板３７、検知基板保持部３９に逆向きの反りが発生した場合でも、第１の電極３７ａと第２の電極３７ｂとの距離が配列に関わらず安定することができる。

また、第２の電極３７ｂと本体外郭２１、或いは電磁界シールド材３７ｄと本体外郭２１との電気的接続手段として、別途、リード線といった導電物を備えて接続しても第１の電極３７ａと本体外郭２１との容量結合バラツキを無効とすることができる構成であれば、弾性体３８と検知基板保持部３９が導電物でなくとも請求項１に記載した内容と同様の効果が得られるが、組み立て時にリード線を接続する作業が必要となる。よって本実施例に記載の様に、弾性体３８と検知基板保持部３９とを導電材で構成し、本体外郭２１と第２の電極３７ｂとを弾性体３８の反力による圧接に拠って電気的に結合することにより、組み立て作業を簡素化することができる。

また、調理器が誘導加熱式である場合には、加熱部２７から高周波磁界が放射されるため、ケーブル３７ｃに誘導ノイズが発生し、操作部３６へと感度の悪化、誤動作といった影響が及ぶ恐れがある。この影響を防止するために、ケーブル３７ｃを３７ｄに示す電磁界シールド材３７ｄ（銅編組線など）で覆う事によって安定した操作性を確保する事ができる。

しかしながら、ケーブル３７ｃと電磁界シールド材３７ｄとが容量結合して、さらに電磁界シールド材３７ｄが本体外郭２１と容量結合する構成であり、ケーブル３７ｃの引き回しによっては本体外郭２１との容量結合の程度が異なり、操作部３６の感度バラツキに影響するため、図３に示すように、電磁界シールド材３７ｄを本体外郭２１へと電気的に接続する事で、操作部３６は安定した感度を維持することができる。

なお、実施の形態１では、操作部３６は導電性材料で印刷されているが、必ずしも導電性である必要はなく、操作部３６へ人体が接触する面積にバラツキが発生しても同等の性能を保持する為に設けられたもので、天板２２に人体が接触する面積が設定値以上でのであれば、操作部３６が導電性材料でなくとも同等の効果が得られる。

また、実施の形態１では、電磁界シールド材３７ｄは導電性の検知基板保持部３９へと接続して本体外郭２１に弾性体３８を経由して電気的な接続を施してあるが、本体外郭２１へと直接接続しても同等の効果が得られることは言うまでもない。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態の加熱調理器の天板と検知基板の結合部における要部断面図を示すものである。

図４において、図３と異なる構成は、４１の誘電体（材質はシリコンなど）と４２の断熱材（材質はマイカ板やガラス編組など）を天板２２と検知基板３７の間に挟み込んた状態で弾性体３８の反力によって圧接によって固定し、４３の温度検知素子を備えている点である。誘電体４１は第１の電極３７ａが配置されている検知基板３７の上に、断熱材４２は第１の電極３７ａが配置されてない検知基板３７の上に載置され、温度検知素子４３は検知基板３７の下面、すなわち検知基板保持部３９側に配置している。

操作部３６は天面に配置されているため、図には特に記載されていないが、加熱された鍋といった高温の異物を使用者が誤って操作部３６の上に載置してしまう恐れがある。あるいは油などの高温の調理物が零れた場合なども操作部３６は高温に曝される。そういった誤使用で検知基板３７が劣化・破壊しない目的で天板２２と断熱材４２によって距離を置いて配置した場合、空気層が第１の電極３７ａの上に介在するため操作部３６との容量結合が少なくなり感度が悪くなる。断熱の目的以外でも、検知基板３７は弾性体３８によって天板２２に圧接される構成であるため、天板２２、検知基板３７、検知基板保持部３９の反りによって密着しない場合が容易に想定される。第１の電極３７ａの上の空気層を除去するために誘電体４１を載置する事で、天板２２と第１の電極３７ａが密着して安定した容量結合を維持することが可能となり、操作部３６は安定したスイッチの受付感度を保つことができる。

また、温度検知素子４３を備えることで、前記誤使用の場合などにも検知基板３７の誘電率の温度変化を補正して、通常使用の状況と同じ操作部３６の受付感度を保つことができるとともに、誤使用を使用者へ知らせる報知・表示を可能とする。

なお、実施の形態２では、誘電体４１と断熱材４２が検知基板３７の上に載置されているが、断熱材４２は載置されずに誘電体４１のみが載置されても、天板２２、第１の電極３７ａとの隙間を埋めて密着性を高める事によって操作部３６と容量結合を強化できるため同等の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる加熱調理器は、本体外郭とトッププレートの距離にかかわらず安定した感度を保つことが可能となるので、誘導加熱式の加熱部を含む加熱調理器等の用途にも適用できる。

本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の分解斜視図本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の操作部および検知基板と周辺構造を示す要部分解斜視図本発明の第１の実施の形態における加熱調理器をシステムキッチンに取付けた状態での天板と検知基板の結合部における要部断面図本発明の第２の実施の形態における加熱調理器の天板と検知基板の結合部における要部断面図従来の加熱調理器の操作部の透過斜視図従来の加熱調理器の操作部を側面から見た断面図

符号の説明

１、３６操作部
２、２２トッププレート（天板）
３、３７ａ第１の電極
４導電性弾性体
５、３７ｃケーブル
６、２８制御回路
７、２８ａ高周波電圧発生部
８、２８ｂ電圧検知部
９、２１本体外郭
２７加熱部
３７検知基板
３７ｂ第２の電極
３７ｄ電磁界シールド材
３８弾性体
４３温度検知素子

Claims

一部あるいは全部を導電物によって外郭を構成する本体と、前記本体の上面に設けた電気絶縁物で構成されたトッププレートと、前記操作部に対応する位置で前記トッププレートの裏面に設けられた第１の電極と、前記操作部に人体が触れたことを検知するため前記第１の電極に高周波信号を供給する高周波電圧出力部及び前記高周波信号を検知する電圧検知部を有し前記操作部への入力命令に従い前記加熱手段を制御する制御回路と、前記制御回路と前記第１の電極を電気的に接続するための接続ケーブルとを備え、前記第１の電極の前記本体側に前記第１の電極と所定の間隔をおいて備えられ前記外郭を構成する導電物に電気的に接続された第２の電極を更に有し、前記第１の電極と前記第２の電極は絶縁物を挿むことによって前記所定の間隔が確保されていることを特徴とするタッチキーを備えた加熱調理器。
前記絶縁物は紙フェノール又はガラスエポキシ樹脂よりも導電率を低くしたことを特徴とする請求項１に記載のタッチキーを備えた加熱調理器。
前記第１の電極は、両面プリント基板の上面の導体によって構成され、前記第２の電極は、前記両面プリント基板の下面の導体によって構成され、前記両面プリント基板の基材の厚さによって前記間隔が確保されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチキーを備えた加熱調理器。
前記第２の電極と前記外郭を構成する導電物とは導電性バネ材で接続され、前記第１の電極は前記トッププレートの裏面に圧接されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチキーを備えた加熱調理器。
前記絶縁物の温度を検知する温度検知素子を備え、前記トッププレートに圧接された絶縁物の温度を検知し、前記絶縁物の誘電率の温度変化を補正して、通常使用の状況と同じ操作部の受付感度を保つようにすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタッチキーを備えた加熱調理器。
前記第１の電極あるいは第２の電極への接続ケーブルは電磁界シールド材に覆われている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタッチキーを備えた加熱調理器。
前記電磁界シールド材は第２の電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載のタッチキーを備えた加熱調理器。