JP2011253805A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】
加熱コイル及び加熱コイル駆動回路の冷却を少ない冷却ファンの風量で効率的に行い、且つワイドバンドギャップ半導体を使用した信頼性の高い誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】
本体ケースに設けられた吸気口３からファン４によって流入する空気により冷却される直流電流基板５と、直流電流基板５を通過した空気により冷却される加熱コイル７と、直流電離基板５から加熱コイル７の間の空気の流路以外にワイドバンドギャップ半導体を使用したスイッチング素子を有するインバータ基板９とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、加熱コイル及び加熱コイル駆動回路の冷却を行う誘導加熱調理器に関するものである。

誘導加熱調理器は加熱コイルに可変周波数の高周波電圧を印加するために、本体ケース内部にコンバータやインバータを有する加熱コイル駆動回路を含む出力制御基板が設けられている。その出力制御基板は加熱コイルへ供給する電力を制御しており、供給電力を制限するＳｉからなるダイオードやトランジスタ等のパワー半導体部品が発熱する。加熱コイルに供給する電力は最大で３ｋＷとなるので、加熱コイル駆動回路の回路効率を９７％としても、３％の９０Ｗが回路損失としてトランジスタやダイオードの半導体が発熱する。これらのＳｉ半導体素子の耐熱は、通常１５０℃程度であるので、それ以下の温度に押さえるためにファンにて加熱コイル駆動回路を冷却する必要がある。一方、加熱コイルも同様に１００Ｗ程度の損失が発生する。加熱コイルの耐熱温度は１８０℃（例えば、Ｈ種：ＪＩＳ Ｃ ４００３）であるので、それ以下の温度に押さえるため、加熱コイルも冷却する必要がある。

そこで、本体ケース内にグリル加熱部及び加熱コイル駆動回路を有する出力制御基板とファンとを収納し、この本体ケース内に取り込んだ風で本体ケース内の直流電流回路やインバータ回路等から構成される加熱コイル駆動回路を設けた出力制御基板を冷却し、そしてこれら出力制御基盤を冷却した風で複数の加熱コイルを冷却する構成が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

また、本体ケース内に吸気された空気が、吸気口から加熱コイルにダクトを設けて吸気口から吸入された空気が直接加熱コイルへ流れる風路と、その風路とは別の風路であって吸気口からインバータ回路を有する出力制御基盤を流れる風路を設ける構成なども知られている。（例えば、特許文献２参照）

特開２００７−１４９７０４号（第３図） 特開２００９−０９３９７４号（第６図）

しかしながら、従来の誘導加熱調理器では、インバータ回路を含む加熱コイル駆動回路を冷却した空気で加熱コイルを冷却する構成、つまりインバータ回路を通過していない空気が加熱コイルに当たらない構成となっているため、空気が加熱コイルに到達する時にはインバータ回路で生じる熱によって既に温度が上昇しており、加熱コイルを効率良く冷却することができないという課題があった。

また、吸気した空気をダクトを通じて吸気口から直接加熱コイルに流す風路とその風路とは別に空気を吸気口から出力制御基板に流す風路に分ける構成では複数のファンが必要になる、あるいは本体ケース内を流れる空気の圧損が大きくなり２つの風路にそれぞれ空気を送るためにファンの回転数を増したり、ファンを大型化したりしなければならないという課題があった。

そこで本発明は、インバータのスイッチング部にワイドバンドギャップ半導体を使用し、スイッチング部を通過していない低温の空気により加熱コイルを効率よく冷却することのできる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、吸気口と排気口が設けられた本体ケースと、前記本体ケースに収納され、前記吸気口から空気を流入させるファンと、前記空気により冷却される加熱コイルと、ワイドバンドギャップ半導体を使用して前記加熱コイルを冷却した前記空気により冷却されるスイッチング部を有し、前記加熱コイルに交流電力を供給するインバータと、を備えたことを特徴とする。

また、吸気口と排気口が設けられた本体ケースと、前記本体ケースに収納され、前記吸気口から空気を流入させるファンと、外部の交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、前記空気により冷却される部品を有するコンバータと、前記コンバータが変換した前記直流電力を交流電力に変換し、前記空気により冷却されるスイッチング部を有するインバータと、前記インバータが変換した前記交流電力が供給される加熱コイルと、を備えた誘導加熱調理器において、前記コンバータの部品を冷却した前記空気は、前記コンバータの部品から前記加熱コイルに流れる第１の流路と前記コンバータの部品から前記スイッチング部を流れた後に前記加熱コイルに流れる第２の流路とを流れ、前記スイッチング部はワイドバンドギャップ半導体を使用していることを特徴とする。

また、本体ケースと、前記本体ケース内に設けられて前記本体ケースを上部収納室と下部収納室に仕切るとともに、第１及び第２の通風孔を有しこれらの通風孔を介して前記上下の収納室を連通する仕切り板と、前記下部収納室を形成する本体ケースの前記第１の通風孔側に設けられた吸気口と、前記上部収納室を形成する本体ケースの前記第２の通風孔側に設けられた排気口と、前記吸気口を介して前記本体ケース外から空気を流入させるファンと、前記下部収納室に設けられ、外部の交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記下部収納室の前記第１の通風孔よりも前記第２の通風孔に近い位置に設けられ、前記コンバータが変換した前記直流電力を交流電力に変換するワイドバンドギャップ半導体を使用したスイッチング部を有するインバータと、前記上部収納室であって、前記第２の通風孔よりも前記第１の通風孔に近い位置に設けられ、前記インバータが変換した前記交流電力が供給される加熱コイルとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、インバータのスイッチング部にワイドバンドギャップ半導体を使用し、インバータのスイッチング部を加熱コイルの風下側に配置する、あるいはコンバータから直接加熱コイルに流れる空気とコンバータからインバータのスイッチング部を介して加熱コイルに流れる空気で加熱コイルを冷却することによって信頼性の高い誘導加熱調理器とすることができる。

実施の形態１の誘導加熱調理器の側面図。 実施の形態１の誘導加熱調理器の分解斜視図。 実施の形態１の誘導加熱調理器の別の分解斜視図。 実施の形態１の誘導加熱調理器の別の側面図。 実施の形態２の誘導加熱調理器の側面図。 実施の形態２の誘導加熱調理器の分解斜視図。 実施の形態３の誘導加熱調理器の分解斜視図。 実施の形態３の誘導加熱調理器の仕切り板の上面図。 実施の形態４の誘導加熱調理器の側面図。 実施の形態５の誘導加熱調理器の回路図。 実施の形態６の誘導加熱調理器の回路図。 実施の形態７の誘導加熱調理器の回路図。 実施の形態９の誘導加熱調理器の分解斜視図。 実施の形態１０の誘導加熱調理器の回路図。 実施の形態１０の直流電流基板５のダイオードブリッジ２１の斜視図。 実施の形態１０のインバータ基板９のスイッチング素子の斜視図。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における誘導加熱調理器を側面から見た構成図であり、図１において左側が使用者の立ち位置とする誘導加熱調理器の前方、右側が後方とする。筐体１は内部に加熱コイルや基板等を収納するための上部が開口した略直方体形状の物体であり、その上には鍋等を積載するための天板２が設けられている。筐体１と天板２から誘導加熱調理器の外郭となる本体ケースが構成されている。筐体１の前面には外気を取り込むための吸気口３が設けられており、筐体１の内部であって吸気口３の近傍には外から吸入して筐体１の内部に風を送風するファン４が配置されている。筐体１の内部には外部の商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する直流電流回路（コンバータ）を実装した直流電流基板５が配置されており、直流電流基板５の上には筐体１の内部を上下に仕切る仕切り板６により上部収納室と下部収納室が形成されており、仕切り板６より上の上部収納室には加熱コイル７が設置されている。仕切り板６には下部収納室と上部収納室を連通する通風孔８が設けられており、ファン４によって吸気口３から吸い込まれた空気が仕切り板より下の下部収納室に設けられた直流電流基板５を通過した後、通風孔８を通って加熱コイル７に流れる。加熱コイル７は仕切り板６の上に設けられた支持棒またはスリットを有する支持台に支持されており、加熱コイル７と仕切り板６の間に形成される隙間をファン４が送風する風が流れる。加熱コイル７の風下には、放熱フィンとスイッチング素子、ダイオード等を有するインバータ回路を実装したインバータ基板９が仕切り板６の上に配置されており、インバータ基板９を通過した風は天板２の後方端部に設けられた排気口１０から排気される。インバータ基板９は直流電流基板５が直流に変換した電力を可変周波数の交流電力に変換して加熱コイル７に供給する。インバータ基板９には直流電流基板５に搭載されている部品より発熱量が大きく、加熱コイル７よりも耐熱温度が高いワイドバンドギャップ半導体を使用したスイッチング素子やダイオードでスイッチング部が構成されて搭載されている。ワイドバンドギャップ半導体とはシリコンよりもバンドギャップの広い窒化ガリウム、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ダイヤモンド等を使用した半導体のことであり、ワイドバンドギャップ半導体の耐熱温度は２５０℃〜４００℃であり、スイッチング損失による発熱がシリコン半導体よりも少ない。尚、本実施の形態１では吸気口３を筐体１の前面に設けているが、筐体１の底面に設けてファン４をシロッコファンとする構成としてもよい。また、インバータ基板９はインバータ回路を構成する部品の中でも発熱量の大きいスイッチング素子を少なくとも有していればよいものとする。

図１の加熱コイル７を駆動する加熱コイル駆動回路は直流電流基板５とインバータ基板９に分割され配置されている。直流電流基板５は交流電流を整流する整流ダイオードブリッジやリアクトルや平滑コンデンサやマイコンやＩＣなどの発熱の少ないが加熱コイル７やインバータのスイッチング部の耐熱温度よりも低い部品で構成されている。インバータ基板９は直流電流基板５が出力する直流電流を可変周波数の交流電流に変換する。インバータ基板９を構成するダイオードやスイッチング素子はＳｉよりもバンドギャップエネルギーの大きい窒化ガリウム、ＳｉＣ等のワイドバンドギャップ半導体で構成されている。これらのワイドバンドギャップ半導体からなるダイオードやスイッチング素子の耐熱温度や絶縁破壊強度は、従来のＳｉからなるダイオードやスイッチング素子よりも高く、２５０℃以上でも正常に作動する。

図１に図示する矢印は空気の流れを示している。ファン４により筐体１の吸気口３から冷却風が吸い込まれ、この風により、まず、耐熱温度が低い部品で構成された直流電流基板５が冷却される。この風は、仕切り板６に設けられた通風孔８を通り加熱コイル７を冷却してインバータ基板９を流れた後に排気口１０から排出される。図１では直流電流基板５は横置きで設置した状態を図示しているが、直流電流基板５は縦置きでもよく、縦置きにすると直流電流基板５から加熱コイル７への通気性をよくすることができる。尚、図示されていないが直流電流基板５、インバータ基板９、加熱コイル７はリード線等を用いてそれぞれ電気的に接続されており、リード線は通風孔８を通る構成としてもよい。

図２、図３に本実施の形態１における誘導加熱調理器の分解斜視図を示す。図２は筐体１の左側に寄せてグリル１１を設置した場合の分解斜視図であり、図３は筐体１の中央にグリル１１を設置した場合の分解斜視図である。尚、図中の矢印は空気の流れを示している。

まず、図２について説明する。筐体１内部の前方左側には断熱材で覆われたグリル１１が設置され、前面からグリル１１に収納されているプレートを引き出すことができる。筐体１内部の仕切り板６の上は３つの加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃが設けられ、前方右側に加熱コイル７ａ、後方側に加熱コイル７ｂが、前方左側に加熱コイル７ｃが配置している。グリル１１の右側には加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃをそれぞれ駆動するための直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃが筐体１の前面から背面に向けて縦置きで並べて設置されている。直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれ間隔を設けて並べられており、ファン４からの風が直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃの間を流れる。仕切り板６の上には加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃとインバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃが設置されており、通風孔８から流れてくる空気が加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃを通過した後インバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃを流れるように風路仕切り板１２ａが設けられている。風路仕切り板１２ａは加熱コイル７ｂとインバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃの間に設けられており、風路仕切り板１２ａは加熱コイル７ｂを流れた空気が加熱コイル７ｃを流れるように左側が加熱コイル７ｂから加熱コイル７ｃに向けて折れ曲がっている。仕切り板６の前面側の端部には制御基板１３が設けられており、天板２の操作部１４を使用者が操作して設定した条件に基づいて制御基板１３がインバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃからそれぞれ加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃに出力する電力を制御する。尚、天板２の前方端部に設けられた操作部１４には火力や温度等を表示する表示部も備えられている。

尚、直流電流基板５ａと加熱コイル７ａとインバータ基板９ａ、直流電流基板５ｂと加熱コイル７ｂとインバータ基板９ｂ、直流電流基板５ｃと加熱コイル７ｃとインバータ基板９ｃがそれぞれリード線等により電気的に接続されている。

本実施の形態１の図２に図示する誘導加熱調理器においては、直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃからインバータ回路を分離して構成しているので、インバータ回路のスイッチング素子を冷却するための放熱フィンを直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃに設ける必要がなく、薄型の３枚の直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃを縦置きグリル１１と筐体１の間に設置することが可能である。直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃを縦置きにすることにより直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃから通風孔８を通って加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃへの通気性を上げることができる。また、直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃが薄型であるので、グリル１１の横幅を広くすることができる。

次に図３について説明する。筐体１の前方中央にグリル１１が設置されており、グリル１１と筐体１の左右側壁の間に空間がある構成となっている。筐体１の右側側面とグリル１１の間の右側空間には直流電流基板５ａ、５ｂが配置され、左側側面とグリル１１の間の左側空間には直流電流基板５ｃが配置されている。直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれ縦置きで設置されている。尚、直流電流基板５ｂは右側空間と左側空間のどちらに設置しても良い。

筐体１の内側であって前面の左右の端部近傍にファン４が設けられており、筐体１の前面の左右にそれぞれ設けられた吸気口３から空気を筐体１の内部に吸い込む。仕切り板６の加熱コイル７ａ、７ｃの近傍に通風孔８がそれぞれ設けられており、筐体１の前面右側の吸気口３から吸い込まれた空気は直流電流基板５ａ、５ｂを通過した後、仕切り板６の右側に設けられた通風孔８を通って加熱コイル７ａを通過した後、加熱コイル７ｂを通過する。筐体１の前面左側の吸気口３から吸い込まれた空気は直流電流基板５ｃを通過した後、仕切り板６の左側に設けられた通風孔８を通って加熱コイル７ｃを通過した後、加熱コイル７ｂを通過する。加熱コイル７ａと加熱コイル７ｃを通過した空気は加熱コイル７ｂで合流した後に、インバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃを通過して排気口１０から排気される。図３では加熱コイル７ａから直接インバータ基板や排気口１０に空気が流れることを防止し、加熱コイル７ａから加熱コイル７ｂへの空気の流路を形成する風路仕切り板１２ｂが加熱コイル７ａとインバータ基板の間に設置されており、加熱コイル７ｃから加熱コイル７ｂへの空気の流路を形成する風路仕切り板１２ｃが設けられており、インバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃは風路仕切り板１２ｂの後方に配置されている。

また、図４に示すようにインバータ基板９を仕切り板６より下の下部収納室に配置する構成としてもよく、図４においては図１で図示した２つの加熱コイル７を加熱コイル７ａと加熱コイル７ｂとし、２つの通風孔８を通風孔８ａと通風孔８ｂとして本体ケース内における加熱コイル、通風孔、直流電流基板、インバータ基板等の配置や構成について説明する。
図４では左側を誘導加熱調理器の前方とし、加熱コイル７ａが前方側にあり加熱コイル７ｂが後方側にある。通風孔８ａは加熱コイル７ｂよりも加熱コイル７ａの近傍に設けられており、通風孔８ｂは加熱コイル７ａよりも加熱コイル７ｂの近傍に設けられている。吸気口３は本体ケースの左右方向から見て通風孔８ａ側に設けられており、排気口１０は通風孔８ｂ側に設けられている。つまり、吸気口３は排気口１０よりも加熱コイル７ａや通風孔８ａに近く、排気口１０は吸気口３よりも加熱コイル７ｂや通風口７ｂに近い。ここでは直線距離もしくは本体ケース内部を流れる空気の流路の距離の点で近いとする。
インバータ基板９、特にそのスイッチング部の配置場所は直流電流基板５に対して吸気口３とは反対側であって、直流電流基板５と筐体１の背面との間や図２や図３に図示するグリル１１と筐体１の背面との間に設置し、通風孔８ａよりも通風孔８ｂに近い位置、吸気口３から通風孔８ａよりも遠い位置に配置するものとする。また、直流電流基板５は通風孔８ｂ、インバータ基板９よりも通風孔８ａに近い。ファン４により吸気口３から吸気された空気は直流電流基板５を通過して直流電流基板５の上方に位置する通風孔８ａへ流れる流路を形成している。そしてインバータ基板９はその流路より後方、つまり、直流電流基板５よりも風下に配置されている。
尚、図４に図示する構成においては直流電流基板５とインバータ基板９を一枚の基板で構成する、つまり１枚の基板上にコンバータ回路とインバータ回路を実装してもよく、同一基板とする場合は、上述した直流電流基板５とインバータ基板９はコンバータを構成するリアクトルや平滑コンデンサ等の部品とインバータのスイッチング部に置き換えて考えるものとする。例えば、仕切り板６より下の下部収納室に配置された１枚の基板上であってリアクトル若しくは平滑コンデンサがスイッチング部の風上側、つまりコンバータの部品がスイッチング部より吸気口３に近い位置に設けられた構成であれば、上述した直流電流基板５とインバータ基板９と同様の構成であるとする。

図４に図示している矢印はファン４に吸気された空気の流れを図示しており、図中のＦ１は吸気口３から直流電流基板５の部品を冷却した後にインバータ基板９には流れないで加熱コイル７ａ、７ｂに流れる空気の流路を示している。また、Ｆ２は吸気口３から直流電流基板５の部品を冷却した後に直接加熱コイル７ａ、７ｂに流れずにインバータ基板９を流れた後に加熱コイル７ａ、７ｂに流れる空気の流路を示している。つまり、流路Ｆ１と流路Ｆ２の違いは、流路Ｆ１を流れる空気はインバータ基板９の発熱箇所であるスイッチング部または放熱フィンと接触せず、対して流路Ｆ２を流れる空気はインバータ基板９の発熱部と接触する点である。図４においては吸気口３から吸い込まれる空気のほとんどは流路Ｆ１もしくは流路Ｆ２を流れて排気口１０から排出されることになる。

以上のように本実施の形態１では、発熱が少ない直流電流基板５を通過し、インバータ基板９を通過していない空気が加熱コイル７に当たるので、低温の冷却風で効率よく加熱コイル７を冷却できる。また、インバータ基板９を加熱コイル７の風下に設けてもインバータ基板９の発熱が大きいダイオードやスイッチング素子は耐熱温度が高いワイドギャップ半導体で構成するため、加熱コイル冷却後の高温の冷却風でもスイッチング部の冷却が可能となり、誘導加熱調理器の信頼性を向上することができる。また、インバータを通過していない空気で耐熱性の低い部品が実装されたコンバータを効率よく冷却することができる。さらにＳｉよりもスイッチング時のエネルギーロスが少ないワイドバンドギャップ半導体を使用しているので省エネ性の高い誘導加熱調理器にすることができる。

また、直流電流基板５に設けられる発熱量の小さいコンデンサ、リアクトル等の部品とインバータ基板９に設けられる発熱量の大きいスイッチング素子を分離して異なる基板に設けているので、スイッチング素子の熱がコンデンサ等の部品に伝わることを防ぐことができる。

また、吸気口３から吸気された空気が、直流電流基板５を流れてコンバータの構成部品であるコンデンサやリアクトル等の部品を冷却した後に加熱コイル７に流れる流路Ｆ１と、この流路とは別に吸気された空気が直流電流基板５やインバータ基板９といった加熱コイル駆動回路を冷却した後に加熱コイル７に流れる風路Ｆ２を流れるので、吸気口から吸気される一部の空気がインバータ基板９の発熱箇所であるスイッチング部を通過することなく加熱コイル７に流れるので加熱コイル７を効率よく冷却することができ、さらに吸気口３から吸気された空気がまずインバータのスイッチング部や加熱コイル７よりも耐熱温度の低いコンデンサやリアクトル等の部品に当たるのでこれらの部品をよく冷却することもできる。また、吸気口から加熱コイル７へ直接空気が流れる風路を設ける必要がないので、少ない風量でも加熱コイルや直流電流基板５やインバータ基板９の冷却が可能となり、低騒音化、ファン能力低減による低コスト化、ファンの消費電力低減ができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では天板２の後方端部に吸気口３と排気口１０を設ける構成について図５、図６を用いて説明する。図中の矢印は空気の流れを示している。尚、実施の形態１と同一の構成部分には同一の符号を付しており説明は省略する。

図５は本実施の形態２における誘導加熱調理器を側面から見た構成図であり、図５において左側を誘導加熱調理器の前方、右側を後方とする。本実施の形態２では天板２の後方端部に吸気口３と排気口１０が並んで設けられている。吸気口３から筐体１の背面に沿って通風路１５が設けられており、通風路１５内には筐体１の内部であって吸気口３の下方にはファン４が設けられている。ファン４はプロペラファンでもシロッコファンでも良い。ファン４が送風する空気は仕切り板６の下の直流電流基板５を通過した後、仕切り板６に設けられた通風孔８ａ、８ｂを通って、加熱コイル７ａ、７ｂを流れる。その後、加熱コイル７の風下に設置されたインバータ基板９を通過して天板２の後方端部に設けられた排気口１０から排出される。
尚、図５にはインバータ基板９を上部収納室であって加熱コイル７よりも風下に配置した構成を図示しているが、下部収納室に配置する構成でもよい。その場合、インバータ基板９は直流電流基板５と筐体１の前面との間に配置する構成とする。実施の形態１と同様に通風孔８ａは加熱コイル７ｂよりも加熱コイル７ａの近くに設けられており、通風孔８ｂは加熱コイル７ａよりも加熱コイル７ｂの近くに設けられている構成とするが、本実施の形態２ではインバータ基板９、特にそのスイッチング部の配置場所は直流電流基板５に対して吸気口３とは反対側であって、図２や図３に図示するグリル１１と筐体１の側壁との間であって直流電流基板５と筐体１の前面の間に配置し、通風孔８ｂよりも通風孔８ａに近い位置、吸気口３から通風孔８ｂよりも遠い位置に配置するものとする。ファン４により吸気口３から吸気された空気は直流電流基板５を通過して直流電流基板５の上方に位置する通風孔８ｂへ流れる流路と直流電流基板５を通過してインバータ基板９を通過した後に加熱コイル７ａ、７ｂに流れる流路を形成している。つまり、インバータ基板９はその流路より後方、直流電流基板５よりも風下に配置されている。

図６は筐体１内部の前方左側に寄せてグリル１１を設置した場合の本実施の形態２の誘導加熱調理器の分解斜視図である。本実施の形態２では吸気口３は天板２の右後方端部に設けられている。仕切り板６において吸気口３の下方に位置する箇所は開口しており、その開口の周端から延在しての上下に壁が設けられており通風路１５を形成している。通風路１５の内部若しくはその下方にはファン４が設けられている。また、仕切り板６には加熱コイル７ａ、加熱コイル７ｃ、加熱コイル７ｂと順に空気が流れる風路を形成する風路仕切り板１６ａ、１６ｂが設けられている。風路仕切り板１６ａは加熱コイル７ａと加熱コイル７ｂの間に設けられており、風路仕切り板１６ｂは加熱コイル７ｃとインバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃの間に設けられている。ファン４により吸気口３から吸入された空気は通風路１５を通って直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃに送風される。直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃを流れた空気は通風孔８を通って加熱コイル７ａに流れ、風路仕切り板１６ａ、１６ｂが形成する風路を通って、加熱コイル７ａから順に加熱コイル７ｃ、加熱コイル７ｂへ流れる。加熱コイル７ｂを通った空気はインバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃを流れた後、天板２の左後方端部に形成された排気口１０から排出される。

尚、本実施の形態２では図６を用いてグリル１１を左側に寄せた場合の誘導加熱調理器について説明したが、実施の形態１の図３に図示するようにグリル１１を筐体１の中央に配置し、天板２の後方左右の端部に吸気口３とファン４をそれぞれ設けて天板２から吸気した空気が筐体１の側壁とグリル１１の間を通って天板２の後方端部の中央に設けられた排気口１０から排気される構成としても良い。

以上のように、加熱コイル７は発熱が少ない直流電流基板５を通過し、インバータ基板９を通過していない空気で冷却するので、低温の冷却風で加熱コイル７を冷却できる。また、インバータ基板の発熱が大きいダイオードやスイッチング素子は耐熱温度が高いワイドギャップ半導体で構成するため、加熱コイル冷却後の高温の冷却風でも十分な冷却が可能となり、信頼性の高い誘導加熱調理器とすることができる。また、少ない風量でも加熱コイルや加熱コイル駆動回路の冷却が可能となり。低騒音化、ファン能力低減による低コスト化、ファンの消費電力低減が可能となる。また、筐体１の前面に設ける場合に対して、天板２の後方端部に吸気口３を設けているので吸気口３を大きくすることができ、また使用者から遠い位置にファン４を設置しているので、使用者に聞こえるファン４の騒音を低減することができる。

実施の形態３．
本実施の形態３では加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃをそれぞれ並列に冷却する構成について図７、図８を用いて説明する。図７は本実施の形態３の誘導加熱調理器の分解斜視図であり、図８は天板２を外した状態の上面図である。図中の矢印は空気の流れを示している。尚、実施の形態１乃至３と同一の構成部分には同一の符号を付しており説明は省略し、特に筐体１の内部に設置されているグリル１１、直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃ、ファン４等は実施の形態１の図３と同一の構成である。

本実施の形態３において仕切り板６の上に設けられている風路仕切り板１７は水平断面
略Ｙ字状をしており、風路仕切り板１７と仕切り板６により、正面から見て右側、左側、後方側と３つの空間に区切られ、それぞれの空間に加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃが設置されている。
また、風路仕切り板１７は加熱コイル７ａ、７ｃを流れた風が排気口１０へ向かう通風路を仕切り板６の左右の後方端部にそれぞれ形成している。加熱コイル７ａが設置されている前方右側の空間には仕切り板６に通風孔１８ａが設けられており、加熱コイル７ｂが設置されている後方上側の空間には仕切り板６に通風孔１８ｂが設けられており、加熱コイル７ｃが設置されている前方左側の空間の仕切り板６に通風孔１８ｃがそれぞれ設けられている。尚、図７、８には通風孔１８ｂは加熱コイル７ｂの左右両側に２つ設けられた形態を図示しているが、右側の通風孔１８ｂから左側の通風孔１８ｂに渡る一つの通風孔とする形態でもよい。

仕切り板６の下側から通風孔１８ａを通って流れてくる空気は加熱コイル７ａに当たった後、風路仕切り板１７が仕切り板６の右端部と後方右側の端部に形成する通風路を通って天板２の後方端部の中央に設けられた排気口１０から排気される。また、仕切り板６の下側から通風孔１８ｃを通って流れてくる空気は加熱コイル７ｃに当たった後、風路仕切り板１７が仕切り板６の左端部と後方左側の端部に形成する通風路を通って排気口１０から排気される。また、仕切り板６の下側から通風孔１８ｂを通って流れてくる空気は加熱コイル７ｂに当たった後、排気口１０から排気される。

風路仕切り板１７が仕切り板６の右端部と後方右側の端部に形成する通風路内の加熱コイル７ａの風下にインバータ基板９ａが設置されており、風路仕切り板１７が仕切り板６の左端部と後方左側の端部に形成する通風路内の加熱コイル７ｃの風下にインバータ基板９ｃが設置されており、加熱コイル７ｂの後方にインバータ基板９ｂが設置されている。尚、インバータ基板９ａ、９ｃはインバータ基板９ｂの左右に並べて設置してもよい。

以上のように、仕切り板６の上に３つの空間に区切る風路仕切り板１７を設け、それぞれの空間に一つずつ加熱コイルを設け、空気の風路を少なくとも３つ設けることによって、加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃを効率よく冷却することができ、さらに加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃを通過した空気を利用してインバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃを冷却することができ、少ない風量でも加熱コイルや加熱コイル駆動回路の冷却が可能となり。低騒音化、ファン能力低減による低コスト化、ファンの消費電力低減が可能となる。

実施の形態４．
本実施の形態４ではインバータ基板９にヒートパイプ１９を備えた誘導加熱調理器について図９を用いて説明する。図中の矢印は空気の流れを示している。尚、実施の形態１、２と同一の構成部分には同一の符号を付しており説明は省略する。

実施の形態１、２では、加熱コイル駆動回路を発熱の少ない直流電流基板５と、ワイドバンドギャップ半導体で構成したインバータ基板９に分離して、インバータ基板９を加熱コイルの風下に設置する構成について説明した。本実施の形態４では仕切り板６の下に設置されたインバータ基板９に設けられたヒートパイプ１９を仕切り板６から突出させて加熱コイルの風下まで延長した構成について説明する。

図９は本実施の形態４おける誘導加熱調理器を側面から見た構成図であり、図９において左側を誘導加熱調理器の前方、右側を後方とする。スイッチング素子やダイオードはワイドバンドギャップ半導体から構成されたインバータ基板９は直流電流基板５と筐体１の背面の間に配置されており、インバータ基板９にはヒートパイプ１９が備え付けられている。

ヒートパイプ１９は、例えば内部に冷媒を有して内壁に毛細管構造やメッシュを有する両端が閉じ、先端近辺に複数の放熱フィンを備えた銅製の円筒などである。ヒートパイプ１９に使用する作動液の沸点は円筒に入った状態においてインバータ基板９に用いるワイドバンドギャップ半導体の耐熱温度以下であって、加熱コイルの耐熱温度以上（約１５０〜３５０℃）であることが望ましく、例えば炭素数９〜２０の炭化水素などである。また、作動液は非可燃性のものが望ましい。

ヒートパイプ１９は仕切り板６から突出して設けられており、加熱コイル７ｂを通過した空気がヒートパイプ１９に当たる。インバータ基板９が発熱するとヒートパイプ１９の冷媒が気化してインバータ基板９を冷却し、上昇した冷媒は加熱コイルを通過した空気に冷やされて液化して下降する。

以上のように、仕切り板６の下に設置されたインバータ基板９に備え付けられているヒートパイプ１９が仕切り板６から突出して加熱コイル７ｂの風下に設けられているので、加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃを通過した空気を利用してインバータ基板９を冷却することができ、少ない風量でも加熱コイルや加熱コイル駆動回路の冷却が可能となり。低騒音化、ファン能力低減による低コスト化、ファンの消費電力低減が可能となる。

実施の形態１乃至４において、直流電流基板５は加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃとそれぞれ別個に接続された３枚の直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃとする構成について説明したが、図２、図６に図示する誘導加熱調理器の構成においては直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃに使用される直流電流回路を一枚の基板にまとめる構成としてもよい。インバータ基板７ａ、７ｂ、７ｃについても同様に、インバータ基板７ａ、７ｂ、７ｃに使用されるインバータ回路を一枚の基板にまとめる構成としてもよい。また、グリル１１を中央に配置した図３、図７の構成においては直流電流基板５ａ、５ｂを一枚の基板とする構成にしてもよい。

実施の形態５．
実施の形態５における誘導加熱調理器の構成は、実施の形態１乃至４のいずれかの構成で、加熱コイル駆動回路は図１０の回路となる。図１０において、２は鍋２８を積載する天板、７は加熱コイル、２０は交流電源、２１はダイオードブリッジ、２２はリアクトル、２３は平滑コンデンサ、２４は共振コンデンサ、２５はスイッチング素子、２６はダイオード、２７はスイッチング素子を制御する制御部であり、ダイオードブリッジ２１とリアクトル２２と平滑コンデンサ２３から直流電流基板５が構成され、スイッチング素子２５とダイオード２６からインバータ基板９が構成される。

交流電源２０から供給される交流電力はダイオードブリッジ２１、リアクトル２２、平滑コンデンサ２３により直流電力に変換される。制御部２７はスイッチング素子２５をオンオフ制御する。スイッチング素子２５がオンのときは、平滑コンデンサ２３から加熱コイル７と共振コンデンサ２４で構成される回路に電流が流れエネルギーを蓄積する。スイッチング素子２５がオフすると蓄積されたエネルギーで加熱コイル７と共振コンデンサ２４が電圧共振を起こして加熱コイル７に電流が流れる。スイッチング素子２５のオンオフを繰り返すと、加熱コイル７に高周波の電流が流れ、加熱コイル７から高周波磁束が発生、この磁束が鍋２８に渦電流を発生させて鍋２８を加熱する。ここで、スイッチング素子２５とダイオード２６はワイドギャップ半導体で構成されている。

図１０の一石電圧共振回路は、加熱コイル７と共振コンデンサ２４とが電圧共振を起こした場合、非常に高い電圧がスイッチング素子２５に印加される。ワイドギャップ半導体は素子耐圧が高く、高い共振電圧がスイッチング素子２５に印加されても素子が故障することが防止できる。また、一石電圧共振は、使用部品点数が少ないので、回路を小型化できる。さらに、耐熱温度が高いワイドギャップ半導体で構成するため、加熱コイル冷却後の高温の冷却風でも十分な冷却が可能となる。

実施の形態６．
実施の形態６における誘導加熱調理器の構成は、実施の形態１乃至４のいずれかの構成で、加熱コイル駆動回路は図１１の回路となる。図１１において、２は鍋２８を積載する天板、７は加熱コイル、２０は交流電源、２１はダイオードブリッジ、２２はリアクトル、２３は平滑コンデンサ、２４は共振コンデンサ、２５ａ、２５ｂはスイッチング素子、２６ａ、２６ｂはダイオード、２７はスイッチング素子を制御する制御部であり、ダイオードブリッジ２１とリアクトル２２と平滑コンデンサ２３から直流電流基板５が構成され、スイッチング素子２５ａ、２５ｂとダイオード２６ａ、２６ｂからインバータ基板９が構成される。

交流電源２０からの交流電力はダイオードブリッジ２１、リアクトル２２、平滑コンデンサ２３により直流電力に変換される。制御部２７はスイッチング素子２５ａと２５ｂを交互にオンオフ制御する。スイッチング素子２５ａがオンの場合は、平滑コンデンサ２３から加熱コイル７へ電流が流れるとともに共振コンデンサ２４を充電する。スイッチング素子２５ｂがオンのときは、共振コンデンサ２４から加熱コイル７に電流が流れる。スイッチング素子２５ａと２５ｂを交互にオンオフすることで加熱コイル７に高周波の電流が流れ、加熱コイル７から高周波磁束が発生、この磁束が鍋２８に渦電流を発生させて鍋２８を加熱する。ここで、ダイオードブリッジ２１、スイッチング素子２５ａ、２５ｂはワイドギャップ半導体で構成されている。

図１１に示すハーフブリッジ回路は、使用部品点数が少ないので、回路を小型化できる。また、耐熱温度が高いワイドギャップ半導体で構成するため、加熱コイル冷却後の高温の冷却風でも十分な冷却が可能となる。

実施の形態７．
実施の形態７における誘導加熱調理器の構成は、実施の形態１乃至４のいずれかの構成で、加熱コイル駆動回路は図１２の回路となる。図１２において、２は鍋２８を積載する天板、７は加熱コイル、２０は交流電源、２１はダイオードブリッジ、２２はリアクトル、２３は平滑コンデンサ、２４は共振コンデンサ、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄはスイッチング素子、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄはダイオード、２７はスイッチング素子を制御する制御部であり、ダイオードブリッジ２１とリアクトル２２と平滑コンデンサ２３から直流電流基板５が構成され、スイッチング素子２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄとダイオード２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄからインバータ基板９が構成される。

交流電源２０からの交流電力はダイオードブリッジ２１、リアクトル２２、平滑コンデンサ２３により直流電力に変換される。制御部２７はスイッチング素子２５ａと２５ｄの組と２５ｃと２５ｂの組を交互にオンオフ制御し、加熱コイル７に高周波の電流を流す。これにより、加熱コイルから高周波磁束が発生、この磁束が鍋２８に渦電流を発生させて鍋２８を加熱する。ここで、ダイオードブリッジ２１、スイッチング素子２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄはワイドギャップ半導体で構成されている。

実施の形態６の図１１に示すハーフブリッジ回路は、平滑コンデンサ２３に蓄えられる電圧の半分の電圧しか加熱コイル７に印加できないのに対して、本実施の形態７の図１２に示すフルブリッジ回路は、部品点数が多くなるが、平滑コンデンサ２３と同じ電圧を加熱コイル７に印加できる。このため、同じ電力を投入する場合、加熱コイル電流がハーフブリッジに対して半分で済み、損失を減らすことができる。この回路にワイドギャップ半導体を使うことで更に損失低減が実施できる。また、ファンの風量を下げられ、低騒音化ができる。更に、耐熱温度が高いワイドギャップ半導体で構成するため、加熱コイル冷却後の高温の冷却風でも十分な冷却が可能となる。

尚、実施の形態５乃至７においてダイオードブリッジ２１もワイドバンドギャップ半導体で構成してもよく、ダイオードブリッジ２１でのエネルギーロスを低減し、発熱量を減らすことができる。

また、実施の形態５乃至７においてインバータ基板９にはスイッチング素子としてＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）若しくはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用し、ダイオードとしてＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を組み合わせたものを使用することができる。

実施の形態８．
本実施の形態８における誘導加熱調理器の構成は実施の形態１乃至４のいずれかと同じである。また、回路方式としては実施の形態６のハーフブリッジ回路または実施の形態７のフルブリッジ回路となる。ハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路では、加熱コイル７の電力を制御する場合、スイッチング素子の駆動周波数を可変にして制御する。電力を下げる場合は、駆動周波数を高く、電力を増やす場合は、駆動周波数を低くする。駆動周波数と電力との関係は、共振コンデンサ２４の容量と加熱コイル７のインダクタンス値により決定される。尚、加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃそれぞれに対して図１１または図１２に図示する加熱コイル駆動回路が設けられている。

加熱コイル７ａではスイッチング素子の駆動周波数範囲を２０〜３５ｋＨｚで所定の加熱コイル電力が得られるように共振コンデンサ２４の容量と加熱コイル７ａのインダクタンス値を設計する。加熱コイル７ｃではスイッチング素子の駆動周波数を５０〜６５ｋＨｚで所定の加熱コイル電力が得られるように共振コンデンサ２４の容量と加熱コイル７ｃのインダクタンス値を設計する。加熱コイル７ｂではスイッチング素子の駆動周波数範囲を８５〜９９ｋＨｚで所定の加熱コイル電力が得られるように共振コンデンサ２４の容量と加熱コイル７ｂのインダクタンス値を設計するとともに、少なくとも加熱コイル７ｂの駆動回路のスイッチング素子、ダイオードの一部または、全てを窒化ガリウムやＳｉＣ等のワイドバンドギャップ半導体にする。また、加熱コイルに投入できる最大電力を加熱コイル７ａは３ｋＷ、加熱コイル７ｂは３ｋＷ、加熱コイル７ｃは１．５ｋＷとする。

特に駆動周波数の最も高い加熱コイル７ｂの駆動回路にワイドバンドギャップ半導体を使用し、駆動周波数の最も小さい加熱コイル７ａの駆動回路にＳｉ半導体を使用すると、ワイドバンドギャップ半導体の使用量を減らすことができ、低コストで高効率の誘導金調理器とすることができる。尚、加熱コイル７ｃの駆動回路はワイドバンドギャップ半導体とＳｉ半導体のどちらを使用しても良い。

以上のように、各コイルの周波数差が１５ｋＨｚ以上離れているので鍋なりを防止できる。特に距離的に近く、干渉音が発生しやすい、加熱コイル７ａと７ｂ、加熱コイル７ｂと７ｃは周波数差を２０ｋＨｚ以上離すことができる。さらに周波数を高くする加熱コイル７ｂについてはワイドバンドギャップ半導体を使うのでスイッチング損失の増大を抑えることができる。また最も周波数が高く、スイッチング損失が大きくなる加熱コイル７ｂの最大電力を他のコイルに対して小さくすることで、損失の絶対値を押さえることができる。

また、本実施の形態８の発明を実施の形態１乃至４のいずれかの誘導加熱調理器に適用するとファン４が送風する空気の上流の加熱コイル７ａは損失が少なくなるようにスイッチング素子の駆動周波数範囲を２０〜３５ｋＨｚにすることで、スイッチング損失による発熱を抑制して加熱コイル７ｂ、７ｃへの冷却風の温度上昇が抑えることができる。

実施の形態９．
本実施の形態９では、加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃをそれぞれ並列に冷却する構成について図１３を用いて説明する。図１３は本実施の形態９の誘導加熱調理器の分解斜視図である。図中の矢印は空気の流れを示している。尚、実施の形態１乃至８と同一の構成部分には同一の符号を付しており説明は省略する。

本実施の形態９の誘導加熱調理器は、加熱コイル７ａと加熱コイル７ｂの間に風路仕切り板１７ａを有し、加熱コイル７ｂと加熱コイル７ｃの間に風路仕切り板１７ｂを有している。インバータ基板９ａとインバータ基板９ｂは風路仕切り板１７ａで隔てられ、インバータ基板９ｂとインバータ基板９ｃは風路仕切り板１７ｂで隔てられている。

吸気口３から吸入された空気は、仕切り板６に設けられた通風孔８を通って上部収納室へ流れる。通風孔８から上部収納室に流れた空気は、風路仕切り板１７ａと風路仕切り板１７ｂにより３つの風路に分割される。加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃ及びインバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃは、それぞれの風路に一つずつ配置されている。インバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃはそれぞれ加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃの下流側に配置されている。
通風孔８から加熱コイル７ａへ流れる空気は、加熱コイル７ａを冷却した後、インバータ基板９ａを冷却してから排気口１０から排出される。同様に、通風孔８から加熱コイル７ｂへ流れる空気は、加熱コイル７ｂを冷却した後、インバータ基板９ｂを冷却してから排気口１０から排出される。通風孔８から加熱コイル７ｃへ流れる空気は、加熱コイル７ｃを冷却した後、インバータ基板９ｃを冷却してから排気口１０から排出される。

本実施の形態９では、インバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃに設けられているスイッチング素子はＳｉＣ半導体を使用したＭＯＳＦＥＴであり、直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃに設けられている整流素子はシリコン半導体を使用したダイオードである。ＳｉＣ半導体の耐熱温度は２５０℃以上であり、シリコン半導体の耐熱温度は約１５０℃である。よって、インバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃに設けられている放熱フィンの温度が２００℃を超えるまでスイッチング素子が発熱することも有り得る。

以上のように、本実施の形態９の誘導加熱調理器では、耐熱温度が高くて２００℃以上まで発熱するワイドバンドギャップ半導体が使用されたスイッチング素子を有するインバータ基板９ａ、９ｂ、９ｃを冷却して高温になった空気が、加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃに当ることがない。それ故、高温の空気による加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃの損傷を防止することができる。また、加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃには、直流電流基板５ａ、５ｂ、５ｃを冷却しただけの温度の低い空気のみで冷却できるので、少ない風量で加熱コイル７ａ、７ｂ、７ｃを冷却することができる。

尚、上記実施の形態９では、一つの通風孔８から風路仕切り板１７によって３つの風路に分割し、各加熱コイルに分流するようにしたが、これに限らず、通風孔を各加熱コイルの近傍に設け、各加熱コイルの冷却風が混合しないように風路仕切板１７を設けても良い。これにより風路仕切板１７の構造を簡素化することができる。

実施の形態１０．
直流電流基板５、インバータ基板９に設けられた放熱フィンに当る空気の温度や、ダイオードブリッジ２１、スイッチング素子２５に印加される電圧値は運転状態によってそれぞれ異なるので、運転中に直流電流基板５、インバータ基板９にかかる熱負荷はそれぞれ異なる。そこで、本実施の形態１０では、直流電流基板５とインバータ基板９のそれぞれに温度センサを設け、その温度センサの検出値に基づいてインバータ基板９のスイッチング素子を制御する構成について説明する。

図１４に本実施の形態１０における誘導加熱調理器の回路図を示し、図１５に直流電流基板５のダイオードブリッジ２１の斜視図、図１６にインバータ基板９のスイッチング素子の斜視図を示している。尚、直流電流基板５、インバータ基板９が有しているコンデンサ等の部品については図１５、図１６では省略している。
本実施の形態１０では、直流電流基板５に設けられたダイオードブリッジ２１の温度を検出する温度センサ３２と、インバータ基板９のスイッチング素子の温度を検出する温度センサ３６が設けられている。

ダイオードブリッジ２１は、図１５に示すように、樹脂でパッケージされており、その内部に４つの整流素子（ダイオード）を有している。パッケージされたダイオードブリッジ２１は、アルミや銅製の金属製の略直方体形状の放熱基板３０に放熱面が接触するように取り付けられている。放熱基板３０のダイオードブリッジ２１が取り付けられている反対側の面には、複数枚の放熱フィン３１が設けられている。放熱基板３０と放熱フィン３１は、一体形成されている。通電時にダイオードブリッジ２１内の整流素子で生じる発熱が放熱基板３０に伝わり放熱フィン３１から放熱される。
放熱基板３０は、ダイオードブリッジ２１の温度を検出するための温度センサ３２が取り付けられている。温度センサ３２は、放熱部材３０の表面温度を検出するが、放熱部材３０の温度はダイオードブリッジ２１の温度とほぼ等しくなっているので、温度センサ３２は間接的にダイオードブリッジ２１の温度を検出することができる。或いは、温度センサ３２は、ダイオードブリッジ２１に直接取り付けられる構成としてもよい。
ダイオードブリッジ２１を構成している４つの整流素子は、それぞれシリコンからなるダイオードである。これらの整流素子の耐熱温度は、約１５０℃である。

次に、温度センサ３６とスイッチング素子の構成について説明する。本実施の形態１０では加熱コイル７に交流電流を供給するスイッチング素子はＩＰＭ３３（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）として、複数のスイッチング素子が樹脂でパッケージ化されたモジュールとして構成されている。ＩＰＭ３３内には複数のスイッチング素子とダイオードが内蔵されており、それらは例えば図１０のスイッチング素子２５とダイオード２６、図１１のスイッチング素子２５ａ、２５ｂとダイオード２６ａ、２６ｂ、図１２のスイッチング素子２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄとダイオード２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｃなどである。

ＩＰＭ３３内に設けられているスイッチング素子はすべてワイドバンドギャップ半導体を使用したＭＯＳＦＥＴであり、ＩＰＭ３３に内蔵されているダイオードとはＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードのことである。ＩＰＭ３３内のＭＯＳＦＥＴはＳｉＣを使用したものとする。

ＩＰＭ３３は、ダイオードブリッジ２１と同様に、アルミや銅製の金属製の略直方体形状の放熱基板３４に放熱面が接触するように取り付けられている。放熱基板３４のＩＰＭ３３が取り付けられている反対側の面には複数枚の放熱フィン３５が設けられている。放熱基板３４と放熱フィン３５は一体形成されている。通電時にＩＰＭ３３内のＭＯＳＦＥＴで生じる発熱が放熱基板３４に伝わり放熱フィン３５から放熱される。
放熱基板３４にはＩＰＭ３３の温度を検出するための温度センサ３６が取り付けられている。温度センサ３６は放熱部材３４の表面温度を検出するが、放熱部材３４の温度はＩＰＭ３３の温度とほぼ等しくなっているので、温度センサ３６は間接的にＩＰＭ３３の温度を検出することができる。或いは、温度センサ３６はＩＰＭ３３に取り付けられて、直接ＩＰＭ３３の温度を検出できる構成としてもよい。

制御部２７は、温度センサ３２と温度センサ３６が検出するそれぞれの検出値を所定時間毎に読み込む。
制御部２７は、温度センサ３２の検出値がシリコン半導体の耐熱温度（約１５０℃）を超えないように設定された閾値（例えば１２０℃）に到達すると、加熱コイル７に供給する電流が減るようにインバータを制御する。また、温度センサ３６の検出値がワイドバンドギャップ半導体の耐熱温度（約２５０℃）を超えないように設定された閾値（例えば２００℃）に到達すると、制御部２７は加熱コイル７に供給する電流が減るようにインバータを制御する。これらの閾値は、耐熱温度よりも約３０〜５０℃低い値に設定される。
つまり、温度センサ３２が検出した検出値が１２０℃を超えた値であった場合、その検出値が１２０℃未満になるまで、加熱コイル７に供給する電流を減らすようにインバータを制御する。同様に、温度センサ３６が検出した検出値が２００℃を超えた値であった場合、その検出値が２００℃未満になるまで、加熱コイル７に供給する電流を減らすようにインバータを制御する。
加熱コイル７に供給する電流を減らす制御とは、例えば、インバータのデューティ比を下げたり、インバータのスイッチング周波数を下げたりする制御のことである。

以上のように、本実施の形態１０では、ダイオードブリッジ２１の温度を検出する温度センサ３２とＩＰＭ３３の温度を検出する温度センサ３６をそれぞれ別に設けたので、耐熱温度の異なる各々の半導体に個別に設けられた温度センサと個別に設定された閾値により耐熱温度を超えない付近で制御するので、ファンの故障などにより冷却風量が減った場合にダイオードブリッジ２１に掛かる熱負荷とＩＰＭ３３に掛かる熱負荷が異なった場合でも、それぞれの素子の温度の状態に応じて加熱コイル７に流す電流を制御して、素子の熱による破損を防止することができる。

尚、本実施の形態１０では、複数個のスイッチング素子を内部に有するＩＰＭ３３をインバータとして使用した形態について説明したが、ＩＰＭではなくてスイッチング素子１つをモールドしてパッケージされたものを用いてもよい。その場合、複数個のモールドされたスイッチング素子をそれぞれ放熱部材３４に取り付ける構成としてもよい。

本願発明は、業務用または家庭用の誘導加熱調理器に使用することができる。

１ 筐体、
２ 天板、
３ 吸気口、
４ ファン、
５ 直流電流基板、
６ 仕切り板、
７ 加熱コイル、
８ 通風孔、
９ インバータ基板、
１０ 排気口、
１１ グリル、
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 風路仕切り板、
１３ 制御基板、
１４ 操作部、
１５ 通風路、
１６ａ、１６ｂ 風路仕切り板、
１７ 風路仕切り板、
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 通風孔、
１９ ヒートパイプ、
２０ 交流電源、
２１ ダイオードブリッジ、
２２ リアクトル、
２３ 平滑コンデンサ、
２４ 共振コンデンサ、
２５ スイッチング素子、
２６ ダイオード、
２７ 制御部、
２８ 鍋
３０、３４ 放熱部材、
３１、３５ 放熱フィン、
３２、３６ 温度センサ。

Claims (16)

1. 吸気口と排気口が設けられた本体ケースと、
   前記本体ケースに収納され、前記吸気口から空気を流入させるファンと、
   前記空気により冷却される加熱コイルと、
   ワイドバンドギャップ半導体を使用して前記加熱コイルを冷却した前記空気により冷却されるスイッチング部を有し、前記加熱コイルに交流電力を供給するインバータと、を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 吸気口と排気口が設けられた本体ケースと、
   前記本体ケースに収納され、前記吸気口から空気を流入させるファンと、
   外部の交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、前記空気により冷却される部品を有するコンバータと、
   前記コンバータが変換した前記直流電力を交流電力に変換し、前記空気により冷却されるスイッチング部を有するインバータと、
   前記インバータが変換した前記交流電力が供給される加熱コイルと、
   を備えた誘導加熱調理器において、
   前記コンバータの部品を冷却した前記空気は、前記コンバータの部品から前記加熱コイルに流れる第１の流路と前記コンバータの部品から前記スイッチング部を流れた後に前記加熱コイルに流れる第２の流路とを流れ、
   前記スイッチング部はワイドバンドギャップ半導体を使用している
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
3. 本体ケースと、
   前記本体ケース内に設けられて前記本体ケースを上部収納室と下部収納室に仕切るとともに、第１及び第２の通風孔を有しこれらの通風孔を介して前記上下の収納室を連通する仕切り板と、
   前記下部収納室を形成する本体ケースの前記第１の通風孔側に設けられた吸気口と、
   前記上部収納室を形成する本体ケースの前記第２の通風孔側に設けられた排気口と、
   前記吸気口を介して前記本体ケース外から空気を流入させるファンと、
   前記下部収納室に設けられ、外部の交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記下部収納室の前記第１の通風孔よりも前記第２の通風孔に近い位置に設けられ、前記コンバータが変換した前記直流電力を交流電力に変換するワイドバンドギャップ半導体を使用したスイッチング部を有するインバータと、
   前記上部収納室であって、前記第２の通風孔よりも前記第１の通風孔に近い位置に設けられ、前記インバータが変換した前記交流電力が供給される加熱コイルと、
   を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
4. 前記スイッチング部の発熱量は前記コンバータの部品の発熱量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
5. 前記本体ケース内に設けられて前記本体ケースを上部収納室と下部収納室に仕切るとともに、通風孔を有し前記通風孔を介して前記上下の収納室を連通する仕切り板と、
   前記仕切り板が仕切る下部収納室に設けられ、前記本体ケース前面に開閉扉が設けられたグリルと、を備え、
   前記加熱コイルは前記仕切り板が仕切る上部収納室に設けられ、
   前記コンバータが設けられた第１の基板は前記下部収納室であって前記グリルと前記本体ケースの側壁の間に縦置きで設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導加熱調理器。
6. ３つの前記加熱コイルと、それぞれの前記加熱コイルに接続された３枚の前記第１の基板と、を備えたことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱調理器。
7. 前記本体ケース内に設けられて前記本体ケースを上部収納室と下部収納室に仕切るとともに、通風孔を有し前記通風孔を介して前記上下の収納室を連通する仕切り板と、
   前記インバータが設けられた第２の基板に取り付けられたヒートパイプとを備え、
   前記第２の基板は前記仕切り板が仕切る下部収納室に設けられ、
   前記ヒートパイプは前記仕切り板から突出して前記加熱コイルを通過した風と熱交換することを特徴とする請求項２記載の誘導加熱調理器。
8. 前記ヒートパイプ内部の作動液の沸点は加熱コイルの耐熱温度以上、前記スイッチング部の耐熱温度以下であることを特徴する請求項７に記載の誘導加熱調理器。
9. 前記加熱コイルは複数設けられ、
   前記加熱コイル同士の間を仕切って前記排出口までの複数の風路を形成する風路仕切り板とを備え、
   前記風路には１つの前記加熱コイルが配置され、
   前記加熱コイルを冷却した空気は、前記風路を流れて前記スイッチング部を冷却した後、前記排気口から排出されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
10. 前記本体ケース内に設けられて前記本体ケースを上部収納室と下部収納室に仕切るとともに、前記上部収納室と前記下部収納室を連通する複数の通風孔を有する仕切り板と、
    前記下部収納室の中央に設けられ、前記本体ケース前面に開閉扉が設けられたグリルと、
    を備え、
    前記吸気口は前記開閉扉の左右両側に設けられ、前記下部収納室の前記グリルと前記本体ケースの左右の側壁の間に前記空気の流路を形成し、
    前記連通孔は前記風路仕切り板に形成された前記複数の風路に少なくとも一つ配置されていることを特徴とする請求項９に記載の誘導加熱調理器。
11. 前記コンバータの交流電流を整流するダイオードブリッジの温度を検出する第１の温度検出手段と、
    前記スイッチング素子の温度を検出する第２の温度検出手段と、
    前記スイッチング素子のオンオフを制御して前記加熱コイルに流す電流を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記第１の温度検出手段の検出値が第１所定値以上の値を検出すると前記加熱コイルに流す電流を減らし、前記第２の温度検出手段の検出値が前記第１の所定値より大きい第２の所定値以上の値を検出すると前記加熱コイルに流す電流を減らし、
    前記第１の所定値は１５０℃未満、前記第２の所定値は１５０℃以上であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
12. １５ｋＨｚ以上離れた駆動周波数の交流電流でそれぞれ駆動される複数の前記加熱コイルを備え、
    前記スイッチング部が最も高い駆動周波数の前記交流電流を供給することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
13. 駆動周波数ｆ１の第１の加熱コイルと、
    駆動周波数ｆ２の第２の加熱コイルと、
    駆動周波数ｆ３の第３の加熱コイルとを備え、
    前記駆動周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の大きさはｆ１＜ｆ２＜ｆ３であり、
    前記インバータが前記第３の加熱コイルを駆動し、Ｓｉ半導体を使用したインバータが前記第１の加熱コイルを駆動することを特徴とする請求項１１に記載の誘導加熱調理器。
14. 前記駆動周波数ｆ１の周波数範囲は２０〜３５ｋＨｚ、前記駆動周波数ｆ２の周波数範囲は５０〜６５ｋＨｚ、前記駆動周波数ｆ３の周波数範囲は８５〜９９ｋＨｚであることを特徴とする請求項１２に記載の誘導加熱調理器。
15. 前記第３の加熱コイルに投入する最大投入電力を前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルよりも小さくしたことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の誘導加熱調理器。
16. 前記ワイドバンドギャップ半導体はシリコンカーバイド、窒化ガリウム、ダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の誘導加熱調理器。

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