JP5558295B2 - 炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、電源基板に不具合が生じたときの被害拡大を防止する延焼防止部材を備えた炊飯器に関するものである。

従来の炊飯器には、発熱量の大きい半導体スイッチング素子やダイオードブリッジが実装された電源基板を延焼防止部材で覆い、その延焼防止部材内に冷却ファンにより冷却風を送って冷却するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５５０８９号公報（図１）

前述した従来の炊飯器では、延焼防止部材内に冷却風を送り込むようにしているので、電源基板に不具合が生じた際に、その冷却風によって被害が拡大する虞があった。

本発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、電源基板に不具合が生じたとしても被害の拡大を抑えると共に、発熱量の大きい半導体スイッチング素子やダイオードブリッジの整流回路を冷却することが可能な炊飯器を提供する。

本発明に係る炊飯器は、吸気口及び排気口を有し、調理容器が着脱自在に収容される本体と、本体内に配設され、被調理物が収納された調理容器を加熱する誘導加熱手段と、商用電源の交流電力を整流する整流回路、及び少なくとも１つの半導体スイッチング素子のオン・オフにより整流回路の出力を所定周波数の交流電力に変換し誘導加熱手段に供給するインバーター回路が実装された電源基板と、電源基板に取り付けられ、電源基板と対向する面に整流回路及びインバーター回路の半導体スイッチング素子が取り付けられた放熱部材と、一面に開口部を有する箱状に形成され、開口部が内側から放熱部材で塞がれて電源基板が収納された延焼防止部材とを備え、加熱調理中の本体内の温度と外気温との差によって吸気口と排気口の間を自然対流する冷却風により、延焼防止部材の開口部から露出する放熱部材の表面が冷却される。

本発明によれば、電源基板に実装された整流回路及び半導体スイッチング素子の放熱機能を有する延焼防止部材を備えているので、延焼防止部材内に冷却風を供給することなく整流回路や半導体スイッチング素子を冷却することができる。また、延焼防止部材に吸気口と排気口を設ける必要がないので、電源基板に不具合が生じた際の被害拡大を防止でき、安全性を高めることが可能になる。

実施の形態１における炊飯器の断面図である。 実施の形態１における炊飯器の回路構成を示すブロック図である。 図１に示す延焼防止部材を拡大して示す断面図である。 実施の形態２における炊飯器の断面図である。 実施の形態２における炊飯器の回路構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における炊飯器の断面図、図２は実施の形態１における炊飯器の回路構成を示すブロック図、図３は図１に示す延焼防止部材を拡大して示す断面図である。
実施の形態１の炊飯器は、上部開口の炊飯器本体１と、炊飯器本体１に着脱自在に収容される調理容器の内釜２と、炊飯器本体１の背面側上部に設けられたヒンジ部３に開閉自在に取り付けられた外蓋４と、外蓋４の裏面に着脱自在に装着され、内釜２の開口を密閉する内蓋５とを備えている。

炊飯器本体１は、外面に胴ヒーターが張り付けられた略円筒形状の金属製の側枠６と、側枠６の下方に設置され、下面部及びコーナー部に誘導加熱手段である加熱コイル８が設けられた略深皿状の底枠７と、底枠７のほぼ中央に設けられ、内釜２の底面に接触して内釜２の温度を検出する温度センサー９と、炊飯器本体１の底板１１に設置されたコードリール１０と、炊飯器本体１内の後部に設けられ、電源基板２１が収納された延焼防止部材２０とを備えている。

炊飯器本体１の底板１１のうち延焼防止部材２０の下部と略対向する部分に第１吸気口１３が設けられ、炊飯器本体１の前面の下部に第２吸気口１４が設けられている。また、炊飯器本体１の背面のうち延焼防止部材２０の上部より上方に位置する部分に排気口１５が設けられている。外蓋４と内蓋５には、内釜２内の調理物の加熱時に発生する蒸気を外部に排出するカートリッジ１６が着脱自在に装着されている。

例えば、外蓋４の手前側の表面には操作パネル（図示せず）が設けられ、その裏面には制御基板４０が設けられている。制御基板４０には、図２に示すように、制御部４１、操作パネルからの操作に応じて制御部４１に信号を出力する入力部４２、制御部４１からの信号に基づいて時刻や動作状態を操作パネルの液晶画面に表示する表示部４３などが実装されている。

前述した延焼防止部材２０は、例えば図３に示すように、板金によって矩形箱状に形成されている。延焼防止部材２０の加熱コイル８側の前面の略上部側及び両側面には、それぞれ長手方向に横向きに配列された凹凸２０ａが形成されている。その凹凸２０ａは、延焼防止部材２０の表面積の拡大及び強度を補強するために設けられている。また、延焼防止部材２０の前面の下部側の部分には、平らで矩形状の開口部２０ｂが設けられている。開口部２０ｂは、放熱部材３１の頂部３１ａを内側から露出させるための穴である。これによって、延焼防止部材２０は、放熱部材３１の頂部３１ａを前面の一部として構成されている。

延焼防止部材２０に収納された電源基板２１は、耐熱性を有する樹脂製の基板ホルダー３０に固定されている。電源基板２１には、ダイオードブリッジからなる整流回路２２、平滑回路を構成するチョークコイル２３及び平滑コンデンサ２４、加熱コイル８に並列に接続された共振コンデンサ２５、例えば１つのＩＧＢＴからなる半導体スイッチング素子２６ａ及び半導体スイッチング素子２６ａに逆方向に並列に接続されたダイオード２６ｂ、電源回路２７、半導体スイッチング素子２６ａをオン・オフする駆動回路２８などが実装されている（図２参照）。なお、半導体スイッチング素子２６ａには、ダイオード２６ｂを内蔵していないものとして説明をするが、半導体スイッチング素子２６ａとダイオード２６ｂとをワンパッケージにした半導体スイッチング素子を用いても良い。

前述の放熱部材３１は、延焼防止部材２０の長手方向から見て門型形状に形成され、その両側がネジ３２によって電源基板２１に固定されている。また、放熱部材３１は、頂部３１ａが延焼防止部材２０の開口部２０ｂから露出するように延焼防止部材２０の前面にネジ３４によって固定されている。つまり、開口部２０ｂは、放熱部材３１によって塞がれている。放熱部材３１の凹んだ面、即ち放熱部材３１の頂部３１ａの反対側の面には、例えば、整流回路２２が直接ネジ３３によって取り付けられ、また、半導体スイッチング素子２６ａが熱伝導性の高いシリコン製の絶縁シート３５を介してネジ３３によって取り付けられている。

その整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａは、放熱部材３１が電源基板２１に固定された後に電源基板２１に半田付けされて固定されている。これにより、整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａを固定するときや電源基板２１の取り扱い時に整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａの半田付部分にストレスがかからず、電源基板２１との接続の信頼性が向上する。

本実施の形態においては、整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａ、ダイオード２６ｂは、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドからなるワイドバンドギャップ半導体で構成されている。ワイドバンドギャップ半導体によって、発熱量が少なく、耐熱温度が高く、しかも熱による損失を従来よりも７０％低減できる整流回路２２や半導体スイッチング素子２６ａを用いることができる。

前記のように構成された炊飯器において、操作パネルにより炊飯操作を行うと、制御部４１は、その操作に応じて炊飯動作の情報を表示部４３を介して液晶画面に表示すると共に、駆動回路２８を制御し、インバーター回路２６の半導体スイッチング素子２６ａをオン・オフさせる。その半導体スイッチング素子２６ａのオン・オフにより、整流回路２２、チョークコイル２３及び平滑コンデンサ２４によって直流に変換された電力を所定周波数の交流電力に変換して加熱コイル８に供給し、内釜２を誘導加熱する。

その加熱により炊飯器本体１内の温度が高くなると、外気温との差によって炊飯器本体１内の空気は上昇し、排気口１５から外部に排出される。この時、その空気の流れによって、第１吸気口１３及び第２吸気口１４から外気が冷却風として炊飯器本体１内に誘引される。その誘引された冷却風は、図１に示す矢印のように、延焼防止部材２０の表面及び加熱コイル８を冷却しながら上昇し、排気口１５から外部に排出される。その空気（冷却風）の流れは、炊飯器本体１内の温度と外気温との差が殆ど同じになるまで継続される。

以上のように実施の形態１においては、以下に示す効果が得られている。
（１）延焼防止部材２０を矩形箱状とし、その前面の下部側に開口部２０ｂを設け、開口部２０ｂから放熱部材３１の頂部３１ａを露出させて延焼防止部材２０の前面の一部とし、さらに、放熱部材３１にはワイドバンドギャップ半導体で構成された整流回路２２と半導体スイッチング素子２６ａが取り付けられている。これにより、延焼防止部材２０内に冷却風を供給することなく整流回路２２や半導体スイッチング素子２６ａを冷却することができる。また、延焼防止部材２０に吸気口と排気口を設けていないので、電源基板２１に不具合が生じた際の被害拡大を防止でき、安全性を高めることが可能になる。
（２）前述したように、整流回路２２や半導体スイッチング素子２６ａに発熱量が少なく、耐熱温度の高いワイドバンドギャップ半導体を用いることで熱による損失を従来の７０％低減できるので、整流回路２２や半導体スイッチング素子２６ａの温度上昇を低減でき、温度限度に対しても十分にマージンを持つことが可能になる。また、その効果に伴い放熱部材３１に大きな放熱フィンを用いる必要がなくなるので、電源基板２１を薄く構成でき、延焼防止部材２０そのものを小型化できる。
（３）整流回路２２と半導体スイッチング素子２６ａを第１吸気口１３側に配置しているので、より温度の低い冷却風で放熱部材３１から放熱される熱を冷却することができる。また、その冷却風が延焼防止部材２０から放熱された熱と共に上方に流れていくため、その他の回路素子の温度上昇も低減できる。
（４）延焼防止部材２０を半導体スイッチング素子２６ａと絶縁することで、内部配線や他の活電部との間で必要な絶縁距離が小さくなり、炊飯器本体１の構成を容易にすることができる。
（５）延焼防止部材２０に取り付けられた放熱部材３１の頂部３１ａを加熱コイル８側に配置しているので、高温による流れの速い冷却風によって放熱部材３１を冷却することが可能になる。

実施の形態１では、整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａをワイドバンドギャップ半導体で構成したことを述べたが、何れか一方をワイドバンドギャップ半導体で構成しても良い。

また、放熱部材３１に絶縁シート３５を介して半導体スイッチング素子２６ａを取り付けて延焼防止部材２０と電気的に絶縁するようにしたが、整流回路２２も絶縁シートを介して放熱部材３１に取り付けるようにしても良い。これにより、内部配線や他の活電部との間で必要な絶縁距離をさらに小さくでき、炊飯器本体１の構成を容易にすることができる。

また、実施の形態１では、整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａが放熱部材３１に取り付けられていることを述べたが、これに限定されるものではない。例えば、整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａの電源基板２１と反対側の面を延焼防止部材２０の内側面に密着して取り付けるようにしても良い。その場合、延焼防止部材２０との間に絶縁シート３５を介在させて電気的に絶縁すれば、半導体スイッチング素子２６ａを絶縁シート３５よりも熱伝導性のよい液状シリコン（熱拡散コンパウンド）などを介して放熱部材３１に直接取り付けることができるので、半導体スイッチング素子２６ａの温度上昇をより効率良く抑えることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、冷却風の自然対流で延焼防止部材２０と加熱コイル８を冷却するようにしたが、実施の形態２は、冷却ファンにより延焼防止部材２０と加熱コイル８を冷却するようにしたものである。
図４は実施の形態２における炊飯器の断面図、図５は実施の形態２における炊飯器の回路構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。

実施の形態２における炊飯器は、図４に示すように、炊飯器本体１の底板１１のうち延焼防止部材２０の下部と略対向する部分に吸気口１３が設けられ、炊飯器本体１の前面の下部に排気口１５が設けられている。また、延焼防止部材２０の下部と吸気口１３の間に冷却ファン５１が設置されている。その冷却ファン５１は、図５に示すように、制御部４１によって制御される冷却ファン駆動回路５０と接続されている。

冷却ファン駆動回路５０により冷却ファン５１が駆動されると、図４に示す矢印のように、吸気口１３から外気が冷却風として流入し、延焼防止部材２０の表面を冷却しながら上方へ送り込まれ、排気口１５側に向かって流れる。また、吸気口１３から流入した冷却風は、加熱コイル８側に送り込まれて加熱コイル８やコードリール１０を冷却しながら排気口１５から排出される。

以上のように実施の形態２においては、以下に示す効果が得られている。
（１）ワイドバンドギャップ半導体で構成された整流回路２２と半導体スイッチング素子２６ａに取り付けられた放熱部材３１の頂部３１ａを矩形箱状の延焼防止部材２０の前面の一部とし、その延焼防止部材２０の表面を冷却ファン５１で冷却するようにしている。これにより、延焼防止部材２０内に冷却風を供給することなく整流回路２２や半導体スイッチング素子２６ａの温度上昇をより効率良く抑えることができる。また、延焼防止部材２０に吸気口と排気口を設けていないので、電源基板２１に不具合が生じた際の被害拡大を防止でき、安全性を高めることが可能になる。
（２）前述したように、整流回路２２や半導体スイッチング素子２６ａに発熱量が少なく、耐熱温度の高いワイドバンドギャップ半導体を用いることで熱による損失を従来の７０％低減できるので、整流回路２２や半導体スイッチング素子２６ａの温度上昇を低減でき、温度限度に対しても十分にマージンを持つことが可能になる。また、その効果に伴い放熱部材３１に大きな放熱フィンを用いる必要がなくなるので、電源基板２１を薄く構成でき、延焼防止部材２０そのものを小型化できる。
（３）整流回路２２と半導体スイッチング素子２６ａを冷却ファン５１側に配置しているので、より温度の低い冷却風で放熱部材３１から放熱される熱をより効率良く冷却することができる。
（４）延焼防止部材２０を半導体スイッチング素子２６ａと絶縁することで、内部配線や他の活電部との間で必要な絶縁距離が小さくなり、炊飯器本体１の構成を容易にすることができる。

実施の形態２では、整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａをワイドバンドギャップ半導体で構成したことを述べたが、何れか一方をワイドバンドギャップ半導体で構成しても良い。

また、放熱部材３１に絶縁シート３５を介して半導体スイッチング素子２６ａを取り付けて延焼防止部材２０と電気的に絶縁するようにしたが、整流回路２２を絶縁シートを介して放熱部材３１に取り付けるようにしても良い。これにより、内部配線や他の活電部との間で必要な絶縁距離をさらに小さくでき、炊飯器本体１の構成を容易にすることができる。

延焼防止部材２０の表面を冷却した後に、加熱コイル８やコードリール１０を冷却するようにしているので、ワイドバンドギャップ半導体で構成された整流回路２２や半導体スイッチング素子２６ａ以外の回路素子の温度上昇を低減できる。

実施の形態２では、整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａが放熱部材３１に取り付けられていることを述べたが、整流回路２２及び半導体スイッチング素子２６ａの電源基板２１と反対側の面を延焼防止部材２０の内側面に密着して取り付けるようにしても良い。その場合、延焼防止部材２０との間に絶縁シート３５を介在させて電気的に絶縁すれば、半導体スイッチング素子２６ａを絶縁シート３５よりも熱伝導性のよい液状シリコン（熱拡散コンパウンド）などを介して放熱部材３１に直接取り付けることができるので、半導体スイッチング素子２６ａの温度上昇をより効率良く抑えることができる。

１ 炊飯器本体、２ 内釜、３ ヒンジ部、４ 外蓋、５ 内蓋、６ 側枠、７ 底枠、８ 加熱コイル、９ 温度センサー、１０ コードリール、１１ 炊飯器本体の底板、１３ 第１吸気口（吸気口）、１４ 第２吸気口、１５ 排気口、１６ カートリッジ、２０ 延焼防止部材、２０ａ 凹凸、２０ｂ 開口部、２１ 電源基板、２２ 整流回路、２３ チョークコイル、２４ 平滑コンデンサ、２５ 共振コンデンサ、２６ インバーター回路、２６ａ 半導体スイッチング素子、２６ｂ ダイオード、２７ 電源回路、２８ 駆動回路、３０ 基板ホルダー、３１ 放熱部材、３１ａ 放熱部材の頂部、３２ ネジ、３３ ネジ、３４ ネジ、３５ 絶縁シート、４０ 制御基板、４１ 制御部、４２ 入力部、４３ 表示部、５０ 冷却ファン駆動回路、５１ 冷却ファン。

Claims (12)

1. 吸気口及び排気口を有し、調理容器が着脱自在に収容される本体と、
   前記本体内に配設され、被調理物が収納された調理容器を加熱する誘導加熱手段と、
   商用電源の交流電力を整流する整流回路、及び少なくとも１つの半導体スイッチング素子のオン・オフにより前記整流回路の出力を所定周波数の交流電力に変換し前記誘導加熱手段に供給するインバーター回路が実装された電源基板と、
   前記電源基板に取り付けられ、当該電源基板と対向する面に前記整流回路及び前記インバーター回路の半導体スイッチング素子が取り付けられた放熱部材と、
   一面に開口部を有する箱状に形成され、前記開口部が内側から前記放熱部材で塞がれて前記電源基板が収納された延焼防止部材とを備え、
   加熱調理中の前記本体内の温度と外気温との差によって前記吸気口と前記排気口の間を自然対流する冷却風により、前記延焼防止部材の開口部から露出する前記放熱部材の表面が冷却されることを特徴とする炊飯器。
2. 吸気口及び排気口を有し、調理容器が着脱自在に収容される本体と、
   前記本体内に配設され、被調理物が収納された調理容器を加熱する誘導加熱手段と、
   商用電源の交流電力を整流する整流回路、及び少なくとも１つの半導体スイッチング素子のオン・オフにより前記整流回路の出力を所定周波数の交流電力に変換し前記誘導加熱手段に供給するインバーター回路が実装された電源基板と、
   前記電源基板に取り付けられ、当該電源基板と対向する面に前記整流回路及び前記インバーター回路の半導体スイッチング素子が取り付けられた放熱部材と、
   一面に開口部を有する箱状に形成され、前記開口部が内側から前記放熱部材で塞がれて前記電源基板が収納された延焼防止部材と、
   前記本体内に設けられた冷却ファンとを備え、
   前記冷却ファンの駆動により前記吸気口から吸引されて前記排気口から排出される冷却風により、前記延焼防止部材の開口部から露出する前記放熱部材の表面が冷却されることを特徴とする炊飯器。
3. 前記整流回路及び前記半導体スイッチング素子は、前記電源基板の反対側の面が前記延焼防止部材の内側の面に密着して取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の炊飯器。
4. 前記整流回路及び前記半導体スイッチング素子の何れか一方あるいは両方をワイドバンドギャップ半導体で構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の炊飯器。
5. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項４記載の炊飯器。
6. 前記吸気口は、前記本体の底板のうち前記延焼防止部材の下部と略対向する部分に設けられた第１吸気口と、前記本体の前面の下部に設けられた第２吸気口とよりなり、
   前記排気口は、前記本体の背面のうち前記延焼防止部材の上部より上方に位置する部分に設けられていることを特徴とする請求項１、３〜５の何れか１項に記載の炊飯器。
7. 前記吸気口は、前記本体の底板のうち前記延焼防止部材の下部と略対向する部分に設けられ、
   前記排気口は、前記本体の前面の下部に設けられ、
   前記冷却ファンは、前記延焼防止部材の下部と前記吸気口の間に設置され、
   前記冷却ファンが駆動されたときに、外気が冷却風として前記吸気口から吸引され、前記延焼防止部材の表面を冷却した後、前記誘導加熱手段側を介して前記排気口から排出されることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の炊飯器。
8. 前記整流回路及び前記半導体スイッチング素子は、前記電源基板上において前記延焼防止部材の下部側に配置されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の炊飯器。
9. 前記整流回路及び前記半導体スイッチング素子は、前記放熱部材が前記電源基板に固定された後に該電源基板に半田付けされていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の炊飯器。
10. 前記延焼防止部材は、表面に凹凸が設けられた板金によって構成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の炊飯器。
11. 前記延焼防止部材は、前記整流回路及び前記半導体スイッチング素子の何れか一方あるいは両方と電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の炊飯器。
12. 前記整流回路及び前記半導体スイッチング素子は、前記電源基板に対して前記誘導加熱手段側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の炊飯器。

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