JP2006031946A - 回路基板及びこの回路基板を用いた誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路部品における冷却風路を確保して、電子部品の冷却性能の向上とともに高い組立作業性を得る。
【解決手段】 加熱コイル２０と、加熱コイル２０に高周波電流を供給する電源基板４３ｂと加熱コイル２０の消費電力を制御する制御基板４３ａから構成される回路基板４３と、被調理鍋の火力を調整する操作基板４４ａ、４４ｂと、加熱コイル２０と回路基板４３の電子部品４１、４２を冷却するファン装置５を備えた誘導加熱調理器において、ファン装置５から加熱コイル２０に流れる冷却空気の風路に配置された制御基板４３ａの一部を風路の外方に延ばし、制御基板４３ａと操作基板４４ａ、４４ｂの配線接続を行うことにより、冷却が必要な電子部品４１、４２とそれらの配線部を同一基板上に離して設け、風路の内側の電子部品４１、４２の冷却と、風路の外側の配線部の配線接続を良好に行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、誘導加熱調理器の冷却構造に関するものである。

誘導加熱は被調理鍋の下方に設けられた加熱コイルに高周波電流を供給し、加熱コイル周りに発生した磁界によって被調理鍋の表面近傍に生じる渦電流に起因して行われる。

また、誘導加熱では、被調理鍋の材質による比透磁率や抵抗率によって加熱効率が異なり、比透磁率や抵抗率が高い鉄鍋等の方が渦電流による鍋発熱が大きく熱効率も良好であるが、抵抗率が低いアルミ鍋や銅鍋では熱効率が著しく低下する。

このため、加熱コイルに供給した電力に対して被調理鍋の加熱に寄与しない熱量は抵抗率が小さい被調理鍋ほど大きくなり、加熱コイルや電子部品などの発熱を増大させる要因となっている。

誘導加熱調理器で安定した加熱調理を行うには、発熱する加熱コイルと回路基板を冷却して部品の温度上昇を抑制する必要がある。

部品の冷却には本体内部に搭載されたファン装置により吸い込んだ空気を回路基板の間隙の風路に流す構成が採られており、該風路の流れ抵抗が小さく、風路途中の空気洩れを少なくすることにより、効率のよい冷却を行うことができる。

このため、例えば特許文献１に記載されているように、余分な配線量を減少させる為に配線接続部の距離と配線長さを合わせた構成がある。

特開２００４−１０３４１４号公報

従来の誘導加熱調理器では、風路内部の回路基板と風路外部の部品に配線を通すために開口部が大きくなり、風路に隙間が生じ易く、冷却空気の洩れにより冷却効率が悪化しやすい。

また、電子部品に冷却空気を流す風路に信号配線や電源配線を行うため、流れ抵抗が大きく、電子部品の冷却に十分な空気量を流すためにファンの大型化や高速回転化しなければならず、大きなファン動力を必要する。

また、ファンの大型化や高速回転化による冷却風量の増加に伴い、ファン装置のモータ音や部品の風切り音（流体音）が増加し、騒音によりキッチン環境が悪化する。

また、風路に隙間が生じると、風路内部で流れの循環（ショートサーキット）が起こり、冷却空気温度を上昇させるため部品冷却が困難になる。

さらに、高密度に実装される回路基板では風路の空間が狭く、配線接続が困難であり、組立作業性が良好でない。

本願発明は、上記の課題のうち少なくとも１つを解決するために為されたものである。

本発明の請求項１では、被調理鍋を加熱する加熱コイルと、該加熱コイルに高周波電流を供給する回路基板と、被調理鍋の火力を調整する操作基板と、加熱コイルと回路基板を冷却するファン装置を備えた誘導加熱調理器において、前記ファン装置から回路基板を通して加熱コイルに流れる冷却空気の風路に配置された回路基板の一部を風路の外方に延ばし、回路基板と操作基板の配線接続を行うものである。

また、請求項２では、回路基板とファン装置を基板ケースに収納し、回路基板を基板ケースに貫通させ、外方に露出させて設けたものである。

また、請求項３では、回路基板と加熱コイルを基板ケースを貫通させて設けられた中継コネクタ部を介して配線接続したものである。

さらに、請求項４では、冷却空気の風路に配置された回路基板を基板ケースで仕切り、回路基板の一部を風路の外方に設け、この仕切りの外と内で信号のやり取りを行う回路基板としたものである。

本発明の請求項１によれば、冷却が必要な電子部品とそれらの配線部を同一基板上に離して設けるため、風路の内側の電子部品の冷却と、風路の外側の配線部の配線接続を良好に行うことができ、回路基板の配線を簡素化して広い冷却風路を構成できる。

また、請求項２によれば、冷却空気の風路を基板ケースから漏らすことなく発熱する電子部品に流すことができるため、少ない風量で効率よく電子部品を冷却できることができ、ファン回転数を抑えて冷却音の小さい加熱調理器を提供できる。

また、請求項３によれば、より配線が簡素化できるとともに、大電流を供給する回路基板でも冷却風路に空気漏れを生じさせることなく配線接続することができる。

さらに、請求項４によれば、強制空冷による冷却が必要な電子部品を分離して配置でき、少ない風量で回路基板を効率良く冷却することができる。

図１から図２は本発明の誘導加熱調理器の一例を示しており、トッププレート７０上に三口の鍋載置部７３ａ、７３ｂ、７３ｃを設けたビルトイン型（システムキッチン一体型）の誘導加熱調理器である。

ここで、図１は誘導加熱調理器を鍋載置部７３ａ側から見た側面断面図、図２は同斜視組立図である。

尚、本実施例は加熱コイル２０に高周波電流を供給して被調理鍋（図示せず）を誘導加熱する鍋載置部７３ａ、７３ｂを左右に、電熱ヒータ１０の輻射熱で加熱する鍋載置部７３ｃを中央奥に配置した構成であるが、少なくとも加熱コイル２０により誘導加熱する鍋載置部を一つ設けた誘導加熱調理器であればよい。

図において、誘導加熱調理器の本体７の上面にトッププレート７０が配置され、その周囲をトップフレーム７２で覆って本体７の上面に載置している。

トップフレーム７２の後部には、本体７内部の空気を出入りさせる通風口７１ａ、７１ｂが設けられ、前面には被調理鍋の火加減などを操作する操作パネル６ｂが設けられている。

また、トッププレート７０の下方には鍋載置部７３ａ、７３ｂの略下側に位置するように加熱コイル２０が設けられ、鍋載置部７３ｃの略下側位置には電熱ヒータ１０がそれぞれ設けられている。鍋載置部７３ａ、７３ｂは、誘導加熱できる金属鍋を載置し、鍋載置部７３ｃは誘導加熱できない、例えば土鍋などを載置して加熱調理ができるようになっている。

本体７の正面、すなわち前面には前面枠６８が取り付けられ、その左側には内部にヒータや焼き網（いずれも図示せず）を備えた魚などを焼くロースター８が配置され、正面右側には被調理鍋の火加減やロースター８の加熱具合を操作する操作パネル６ａを備えており、その火力調整量をトッププレート７０下方の表示パネル６５に表示する。

操作パネル６ａには、主電源６６や火力調整用のダイヤル６７が設けられており、主電源６６は本体７の後部側に設けられたコンセント１に接続されている。

また、本体７の右側で操作パネル６ａの後部側には、基板ケース４が配置され、その中に制御基板４３ａや電源基板４３ｂ、インバータ基板４３ｃから構成される回路基板４３が搭載されている。

ここで、本発明はロースター８や操作パネル６等が図示した位置関係に固定されるものでなく、例えばロースター８が本体７正面の中央または右側に設けられた構成でもよいし、正面の操作パネル６ａや上操作パネル６ｂのいずれかが配置された構成でもよい。

また、操作パネル６ａ、６ｂの内側には、操作パネル６ａのダイヤル６７や操作パネル６ｂのボタン等の操作に反応して信号を送る操作基板４４ａ、４４ｂが設けられており、該操作基板４４ａ、４４ｂと制御基板４３ａはコネクタ部４５ａを介して信号線１５ａ、１５ｂで配線接続されている。

つまり、制御基板４３ａは、基板ケース４を貫通して設けられた構成になっており、基板ケース４の内側の空気がコネクタ部４５ａを配置した外側に流れることがないようにしている。

例えば、図３に示すように、基板ケース４を上下に分割した基板ケース４ａ、４ｂで構成し、両者の間に制御基板４３ａを挟んで固定すれば、制御基板４３ａと基板ケース４を密着させ、制御基板４３ａを隙間無く貫通させて設けることができる。

図示した構造では、制御基板４３ａの一部４９のみを基板ケース４の切り欠き部４８に嵌め込む構成となっており、制御基板４３ａ上のコネクタ部４５ａのみが基板ケース４の外方に配置されている。

ここで、基板ケース４の切り欠き部４８を基板ケース４の壁面の複数箇所に設け、多くの信号線１５ｂを配線接続できれば、より基板ケース４の内部に信号線１５ｂ等が露出しにくくなり、風路となる回路基板４３間の間隙を広くできる。

また、基板ケース４ａ、４ｂで仕切られる制御基板４３ａの切り欠き部４８を、例えばシリコンゴムや接着剤などでシールすれば、その隙間を減らし空気の漏れを遮断することが容易にできる。

電源基板４３ｂは、高周波の大電流を加熱コイル２０に供給するため、外径１ｍｍから３ｍｍ程度の太いケーブル１６で両者の配線接続が行われる。

本実施例では、基板ケース４の上方に、例えば金属板で構成された中継コネクタ部４６を設け、電源基板４３ｂのコネクタ部４５ｂと中継コネクタ部４６の間をケーブル１６ｂで連結接続し、中継コネクタ部４６と加熱コイル２０の間をケーブル１６ａで連結接続した構造となっている。

前記中継コネクタ部４６は、図４に示すように、基板ケース４で挟んで固定した構成でもよいし、図５に示すように中継コネクタ部４６を覆うカバー４７で基板ケース４に固定する構成でもよい。４７ａはカバー４７固定用のネジである。

いずれの構成であっても、中継コネクタ部４６を挟んで基板ケース４の外側のケーブル１６ａと内側のケーブル１６ｂは分離された空間に配線接続されるので、基板ケース４の内部の空気が中継コネクタ部４６から外に洩れて流れることはない。

また、基板ケース４の壁面に中継コネクタ部４６を利用して信号線を配線しても同様な効果があることは言うまでもない。

回路基板４３は、電子部品４１、４２や高発熱する電子部品４１に設置されるヒートシンク４０の個数や配線数などによって容積が決められるため、電子部品４１、４２が多いほどロースター８側方の空間に、容積形状に合わせて複数枚の回路基板４３が高密度に配置される。

また、本実施例では、基板ケース４を図１に示すようにロースター８側方の空間に設けており、回路基板４３などを基板ケース４に組み込んだ後、本体７内部に収納できるので組立作業性が良好になっている。

また、図１では、回路基板４３を基板ケース４の高さ方向に三段積層した構成であるが、回路基板４３を幅方向に複数並置してもよく、いずれの場合もファン装置５から吹き出る冷却空気の流れ方向と並行に配置される。

また、制御基板４３ａ、電源基板４３ｂ、インバータ基板４３ｃの配置順も組立作業性や基板重量などを考慮して決められるものであるが、本発明の構成は回路基板４３の配置順などによらず適用できることは言うまでもない。

ファン装置５は図１に示すように、ファン５１とファンモータ（図示せず）、ケーシング５２から構成されるシロッコファンで、本体７の前面側から見て基板ケース４内の回路基板４３の後方に配置される。

ここで、ファン装置５は、シロッコファンを例に示しているが、ターボファンやプロペラ等の軸流ファンであっても差し支えない。

また、ファン装置５と回路基板４３の間には、基板ケース４の内部に設けられた仕切板５５によって吹出し部５ａを除いて両者の空間が分離され、ファン装置５の吹出し部５ａから回路基板４３側に吹き出た空気８６が逆流してファン装置５の吸気部５ｂに入らないような構成となっている。

つまり、本構成ではファン装置５によって通風口７１ａから吸い込んだ空気８１がファン装置５の吹出し部５ａから回路基板４３に向かって吹き出されるものである。

ここで、吹出し部５ａと仕切板５５の接触部は段差や凹凸を設けて隙間を小さくするか、又は耐熱性の弾性部材である、例えばシリコンゴムや樹脂を挟めば空気の漏れが少なくなり、ファン装置５による冷却効果を高めることができる。

又、回路基板４３を本体７に直接積層して配置する構成でも、ファン装置５と回路基板４３を仕切板５５で分離して設けることにより、逆流することがなくファン装置５から空気を吹き出すことができる。

ファン装置５はトップフレーム７２上の通風口７１ａから本体７の背面側の吸気ダクト６０を介して外気８１が吸い込まれ、ファン５１の側面から吸気が行われる。

ファン装置５の吹出し部５ａから吹き出た空気８６は、回路基板４３の発熱の小さい電子部品４１を直接冷却するとともに、発熱の大きな電子部品４２はこれに接触させて設けた、例えばアルミ製のヒートシンクで間接冷却する。

本実施例では、基板ケース４に配置される回路基板４３に基板ケース４の外方から配線される信号線１５ａ、１５ｂが風路となる回路基板４３の間隙を通っておらず、また、基板ケース４の内と外での信号のやりとりや給電ケーブルの配線を制御基板４３ａや中継コネクタ４６で行っているため、基板ケース４の壁面に開口などの隙間が存在しない。

このため、冷却空気８６は、回路基板４３の間隙を通る過程で基板ケース４の外部に空気が洩れることがなく、全ての風量が電子部品の冷却に寄与し、効率よく熱交換することができる。

回路基板４３を冷却した空気８６は、基板ケース４の上部、つまり加熱コイル２０の下側に設けられたダクト３に入り、表示パネル６５と左右の加熱コイル２０に向かって空気を吹き出す。

加熱コイル２０が載置されたコイルベース２１は、少なくとも３ヶ所設けられた、例えばバネなどを用いた弾力性のある支持部２７で支えられており、該支持部２７によりトッププレート７０に押しつけられてコイルベース２１のセンサ部２９に設けられた、例えば接触式温度センサであるサーミスタがトッププレート７０と良好に接触するようにしている。

基板ケース４からダクト３の下側開口３ｂを通してダクト３に入った空気は、左右の加熱コイル２０を冷却させるために分流され、一部の空気はダクト３の開口３ａから右側のコイルベース２１の下面に向かって吹き出され、それ以外の空気はダクト３を通って左側のコイルベース２１と表示パネル６５に向かってそれぞれ吹き付けられる。

また、左右の加熱コイル２０の熱を奪って温度上昇した空気はトッププレート７０下方の空間を本体７の左側面方向と背面方向に向かって流れ、トップフレーム７２上の通風口７１ｂと左側面の排気孔６３から外部に排気される。

ここで、表示パネル６５の冷却は回路基板４３を通った空気量で不充分であれば表示パネル６５の近傍に別の冷却ファンを設けてもよく、さらに冷却性能を高めるために本体７の側面又は前面から吸気した低温の空気を利用して冷却する構成にしてもよい。

また、本実施例ではファン装置５の吸気８１をトップフレーム７２上に配置された通風口７１ａを介して行う構成であるが、ファン装置５の吹き出し風量を増加させるために本体７側面に別途吸気口を設けてもよい。

また、排気８３、８４も、その他の本体７の側面に排気口を設け、本体７の外部に吹き出す空気の通風抵抗を小さくさせた構成でもよい。

以上の構成よりなる誘導加熱調理器の動作について、図１から図３を用いて被調理鍋がトッププレート７０上の右側の鍋載置部７３ａに配置された場合を例に説明する。

例えば、水等の液体の入った被調理鍋の加熱は、被調理鍋をトッププレート７０上の鍋載置部７３ａに載置した後、本体７の前方に備えた操作パネル６ａの主電源６６を入れ、例えば火力調整用のダイヤル６７を回転させることにより、トッププレート７０の前方に配置された表示パネル６５に表示される火力調整量に応じた加熱制御が行われる。

また、本実施例の誘導加熱調理器では、トップフレーム７２上に操作パネル６ｂが設けられており、操作パネル６ａと同様な操作を操作パネル６ｂで行うことができる。

操作パネル６ａ、６ｂによる信号は、操作基板４４ａ、４４ｂから信号線１５ａ、１５ｂを介して基板ケース４の外方に配置された制御基板４３ａ上のコネクタ部４５ａに入り、基板ケース４を貫通して設けられた制御基板４３ａで火力制御信号を調整する。

制御基板４３ａの情報をもとに、電源基板４３ｂから加熱コイル２０への高周波電流の供給量が決められる。

電源基板４３ｂと加熱コイル２０は、大電流に対応して太いケーブル１６で配線接続する必要がある。

本実施例では、基板ケース４の壁面に中継コネクタ部４６を設け、電源基板４３ｂのコネクタ部４５ｂと中継コネクタ部４６をケーブル１６ｂで接続し、中継コネクタ部４６と加熱コイル２０をケーブル１６ａで接続しており、制御基板４３ａの信号をもとに加熱コイル２０に高周波電流が供給される。

したがって、被調理鍋の下方に位置する加熱コイル２０には、操作パネル６ａ又は６ｂで調整された火力に応じた高周波電流の供給量が制御され、火力調整しながら被調理鍋の誘導加熱を行うことができる。

また、加熱コイル２０に電流が流れると同時に、ファン装置５が稼動してトップフレーム７２上の通風口７１ａの下方に位置する吸気ダクト６０から冷却空気８１を吸い込み、基板ケース４の内部に配置されたファン装置５の吸気部５ｂからファン５１に流入し、仕切板５５に設けられたファン装置５の吹出し部５ａから回路基板４３に向かって冷却空気８６を吹き出す。

加熱コイル２０で被調理鍋を誘導加熱する場合、加熱効率が被調理鍋の材質によって左右され、熱損失分が加熱コイル２０と回路基板４３上の電子部品４１、４２の発熱となってそれぞれの部品温度が上昇することになる。

ここで、高発熱する電子部品４１は、例えばアルミ製のヒートシンク４０により効率よく冷却される。

また、本実施例では、基板ケース４に回路基板４３が高さ方向に３段配置されており、ファン装置５から吹き出す冷却空気８６が回路基板４３のそれぞれの間隙を本体７の背面側から正面側に向かって流れる。

基板ケース４の内部は図示した信号線１５ａ、１５ｂやケーブル１６ａ、１６ｂ以外に多数の信号線やケーブル（図示せず）が配線されているが、少なくとも基板ケース４の内と外で信号のやり取りを行う信号線１５ａ、１５ｂは、直接基板ケース４を貫通しないように制御基板４３ａの一部を基板ケース４を貫通するように仕切った構成としている。

また、電源基板４３ｂから加熱コイル２０に接続されるケーブル１６ａ、１６ｂも基板ケース４の壁面に設けた中継コネクタ部４６を介して接続されており、基板ケース４に吹き出された冷却空気８６が基板ケース４の内外を結ぶ信号線１５ａ、１５ｂやケーブル１６によって基板ケース４から流れ出るのを困難にしている。

このため、基板ケース４に入った空気は、効率よく回路基板４３上の電子部品４１、４２を冷却し、基板ケース４の天井面に設けられたダクト３に流入し、左右の加熱コイル２０や表示パネル６５を冷却する。

ここで、本実施例では回路基板４３を冷却した全ての空気がダクト３を介して左右の加熱コイル２０や表示パネル６５を冷却する構成であるが、基板ケース４から別途風路を構成しても良いし、小型のファンを配置して冷却させてもよい。

加熱コイル２０や表示パネル６５を冷却した空気は、コイルベース２１の周りを流れ、一部が本体７後方の排気口６２からトップフレーム７２の通風口７１ｂを介して外部に排気され、その他の空気は本体７の左側面の排気孔６３から本体７とキッチン台９間隙を介して外部に排気される。

ここで、ファン装置５は予め操作パネル６による加熱調整量によって段階的に制御してもよいし、無段階で風量制御してもよい。

また、加熱コイル２０及び電子部品４３の温度を計測してＯＮ／ＯＦＦ制御や間欠運転による風量調整を行う構成にしてもよい。

このように、本発明の回路基板４３の構成であれば、冷却が必要な電子部品４１、４２とそれらの配線部を同一基板上に離して設け、風路の内側の電子部品４１、４２の冷却と、風路の外側の配線部の配線接続を良好に行うことができる。

また、基板ケース４の内部と外部を連絡する信号線１５ａ、１５ｂやケーブル１６を基板ケース４に空気が出入りする隙間を開けずに配線できるので、冷却空気の風路で風量の減少を抑えて効率良く電子部品４１、４２の冷却ができる。

また、誘導加熱による被調理鍋の火力を調整する回路基板４３の配線を簡素化して、基板ケース４内部に広い冷却風路を構成できるとともに、その風路の空気漏れを少なくし冷却効率を容易に高めることができるので、少ない風量でファン騒音の静かな加熱調理器を提供できる。

本発明の一実施例における誘導加熱調理器の側面断面図である。 本発明の一実施例における誘導加熱調理器の斜視分解図である。 本発明の一実施例における信号線のコネクタ部の斜視分解図である。 本発明の一実施例における中継コネクタ部の断面図である。 本発明の第一の実施例における他の中継コネクタ部の断面図である。

符号の説明

３ ダクト
４ 基板ケース
５ ファン装置
６ 操作パネル
７ 本体
８ ロースター
１５ａ 信号線
１５ｂ 信号線
２０ 加熱コイル
４３ 回路基板
４４ａ 操作基板
４４ｂ 操作基板
４５ａ コネクタ部
７０ トッププレート

Claims (4)

1. 被調理鍋を加熱する加熱コイルと、該加熱コイルに高周波電流を供給する回路基板と、被調理鍋の火力を調整する操作基板と、加熱コイルと回路基板を冷却するファン装置を備え、該ファン装置から回路基板を通して加熱コイルに流れる冷却空気の風路に配置された回路基板の一部を風路の外方に延ばし、回路基板と操作基板の配線接続を行うことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 回路基板とファン装置を基板ケースに収納し、回路基板を基板ケースに貫通させ、外方に露出させて設けたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 回路基板と加熱コイルを基板ケースを貫通させて設けられた中継コネクタ部を介して配線接続したことを特徴とする請求項１ないし２記載の誘導加熱調理器。
4. 冷却空気の風路に配置された回路基板を基板ケースで仕切り、回路基板の一部を風路の外方に設け、この仕切りの外と内で信号のやり取りを行うことを特徴とする回路基板。
   
   

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