JP3240993B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング半導
体をオン、オフして、加熱コイルに共振により高周波電
流を供給する周波数変換装置を有する誘導加熱調理器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱コイルに高周波電流を供給す
るインバータ等の周波数変換装置のスイッチング素子の
温度を、スイッチング素子が冷却のために固定される冷
却フィンに、温度センサーを固定し、この温度センサー
の検知温度により、周波数変換装置の出力制御をおこな
う誘導加熱調理器が開発されている。

【０００３】以下に従来の誘導加熱調理器について説明
する。図８は２石式インバータを有する従来の誘導加熱
調理器のブロック回路図である。商用電源１に全波整流
器（以下整流器と呼ぶ）２が接続され、整流器２の正極
出力端にチョークコイル３が接続され、チョークコイル
３の他端と整流器２の負極出力端間に、平滑コンデンサ
４が接続される。平滑コンデンサ４の両端にはトランジ
スタ５と順方向のダイオード７とトランジスタ８の直列
回路が接続される。高電位側のトランジスタ５にはダイ
オード６が逆並列に、低電位側のトランジスタ８にはダ
イオード９が逆並列に接続されている。ダイオード７の
カソードとトランジスタ８のコレクタとの接続点と整流
器２の負極間には加熱コイル１０とコンデンサ１１の直
列回路が接続され、コンデンサ１１に並列にダイオード
１２が接続される。

【０００４】波線１３で囲まれた部品は、図９に示すア
ルミ製の冷却フィン１３に固定される部品を示す。すな
わち、トランジスタ５，ダイオード６，ダイオード７，
整流器２は、冷却フィン１４に固定され冷却ファンによ
り冷却される。波線１４で囲まれた部品は、図９に示す
冷却フィン１３に固定される部品を示す。すなわち、ト
ランジスタ８，ダイオード９，ダイオード１２は、冷却
フィン１４に固定され図９に示すように冷却ファン１９
による冷却風で冷却される。

【０００５】図８のトランジスタ８は素子パッケージの
外部金属ベースがコレクタ端子と同電位となっており、
冷却フィン１４にこの金属ベースが接するようにネジ締
め固定されている。同様に、トランジスタ５は素子パッ
ケージの外部金属ベースがコレクタ端子と同電位となっ
ており、冷却フィン１３にこの金属ベースが接するよう
にネジ締め固定されている。冷却フィン１３，１４は裏
面に銅箔で配線を印刷した印刷配線板１４に裏面側から
ネジ締め固定され、トランジスタ５，８等の冷却フィン
１３，１４に固定された半導体素子の端子は、印刷配線
板１８側に曲げられて印刷配線板１８に設けられた穴を
貫通し、裏面側で印刷配線板１８の銅箔パターンととも
に半田槽に浸すことにより半田付け接続される。

【０００６】冷却フィン１３には、サーモスタット１６
が接着剤で固定され、トランジスタ５，トランジスタ８
のオンオフを制御する制御回路１５に接続されている。
冷却フィン１４の近傍で、サーミスタ１７が印刷配線板
１８の表面側からリード線を曲げて印刷配線板の穴を貫
通して裏面側で印刷配線板１８に、上記の冷却フィン１
３，１４に固定される半導体素子と同様に接続固定され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の誘導加熱調理器
において、冷却フィン１３がトランジスタ５のコレクタ
電位と同電位であり、また、冷却フィン１４はトランジ
スタ８のコレクタ電位と同電位であり、一方サーモスタ
ット１６と、サーミスタ１７は制御回路１５に接続さ
れ、制御回路１５がコモン電位をトランジスタ８のエミ
ッタとしているので、サーモスタット１６と冷却フィン
１５間、またサーミスタ１７と冷却フィン１４には、高
圧が印加される。

【０００８】従って、上記の誘導加熱調理器の構成にお
いては、サーモスタット１６と冷却フィン１３間にはそ
の高圧に耐えうる絶縁部材を設けることが必要とされ
る。また、サーモスタット１６を冷却フィン１３に固定
するのに接着固定するか、あるいは固定金具を使用して
ビス締め固定する等の作業が必要とされる。また、サー
ミスタ１７と冷却フィン間にはその電圧に対応した絶縁
距離を設ける必要があり、サーミスタ１７は冷却フィン
１３の熱を印刷配線板１８の絶縁部材を介して前記の絶
縁距離だけ離間した位置で検知するとともに、サーミス
タ素子部とリード部が印刷配線板の上部に露出し、冷却
ファン１９の冷却風で冷却されるので、冷却フィン１３
の温度の検知感度が悪く、例えば、電源スイッチを切断
して加熱動作が停止すると同時に、冷却ファン１９が停
止したとき、冷却フィン１４や他の発熱部品の影響で、
検知温度が即座に降下せずオーバーシュートし、誤検知
する恐れがあった。

【０００９】本発明は、インバータを構成する半導体ス
イッチング素子の温度を感度良く検知し、冷却ファンの
故障や冷却システムの異常に応じて応答性良く保護動作
の行える安価な誘導加熱調理器を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、スイッチング素子の低電位側端子を共通電
位とする制御回路に信号を出力する感温素子とスイッチ
ング素子の半導体部間の熱結合が、スイッチング素子の
低電位側端子をその主熱伝導経路として行われるよう
に、感温素子を印刷配線板上に配設するとともに、感温
素子の端子部は基板を貫通することなく導体箔側から、
印刷配線板の導体箔にはんだ接続するように構成したも
のである。

【００１１】これにより、スイッチング素子の半導体部
の電力損失で発生した熱が、導電金属材料であるため熱
伝導性の良い低電位側端子を伝導するので、スイッチン
グ素子の半導体部と、スイッチング素子の低電位側端子
と印刷配線板とのはんだ接続部間の熱抵抗が小さくな
る。

【００１２】また、感温素子はスイッチング素子の低電
位側端子を共通電位とする制御部に信号を出力する構成
であり、感温素子とスイッチング素子の低電位側端子間
には、通常約４０Ｖ以下の低電圧が印加するだけであ
り、両者間の距離を小さくしても絶縁破壊を起こしたり
接続線間の浮遊容量による結合で高周波雑音が制御部に
伝達する恐れがなく、スイッチング素子の低電位側端子
と印刷配線板の導体箔との接続部と、感温素子の間の熱
抵抗を最小化できる。

【００１３】また、感温素子の端子部は印刷配線板を貫
通することなく導体箔側から、印刷配線板の導体箔には
んだ付け接続する構成なので、感温素子の端子部が最短
化され、冷却風等によるリード部での放熱が抑制され、
前記はんだ接続部と感温素子の感温部間の熱抵抗を最小
化できる。

【００１４】以上のように、スイッチング素子の半導体
部と感温素子の感温部間の熱抵抗を、その熱伝導経路に
おいて最小化し、感温素子の温度がスイッチング素子の
半導体部の温度変化に素早く追随するようにして、冷却
システムの異常や素子の異常を検知し精度良く出力制御
できる誘導加熱調理器が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、加熱コイ
ルと、絶縁部材の表面に導体箔が接着された印刷配線板
に端子が貫通されてはんだ付けされたスイッチング素子
と、前記スイッチング素子の半導体部と熱結合する感温
素子と、前記感温素子の検知結果に応じて、制御内容を
変更するとともに、前記スイッチング素子の低電位側端
子を共通電位として前記スイッチング素子のオンオフを
制御する制御部を有し、前記加熱コイルに高周波電流を
発生する周波数変換装置を備え、前記感温素子と前記ス
イッチング素子間の熱結合が、前記スイッチング素子の
主電流の流れる低電位側端子をその熱伝導経路として行
われるように、前記感温素子を前記印刷配線板上に配設
するとともに、前記感温素子の端子部は基板を貫通する
ことなく導体箔側から、印刷配線板の導体箔にはんだ付
け接続する構成の誘導加熱調理器としたものであり、ス
イッチング素子の半導体部の電力損失で発生した熱が、
導電金属材料であり熱伝導性の良い主電流の流れる低電
位側端子を伝導するので、スイッチング素子の半導体部
と、スイッチング素子の低電位側端子と印刷配線板との
はんだ接続部間の熱抵抗は小さくなる。また、感温素子
はスイッチング素子の低電位側端子を共通電位とする制
御部に信号を出力する構成であるので、感温素子とスイ
ッチング素子の低電位側端子間には、通常約４０Ｖ以下
の低電圧しか印加せず、スイッチング素子の低電位側端
子に接続された印刷配線板の導体箔と、感温素子の間の
距離を小さくすることにより、高周波ノイズで誤動作を
したり、絶縁破壊を起こす恐れがなく、スイッチング素
子の低電位側端子と感温素子間の熱抵抗を小さくでき
る。また、感温素子の端子部は印刷配線板を貫通するこ
となく導体箔側から、印刷配線板の導体箔にはんだ付け
接合する構成とするので、感温素子の端子部が最短化さ
れ、冷却風等による端子部での放熱が抑制され、前記は
んだ接続部と感温素子の感温部間の熱抵抗を小さくでき
る。以上のことからスイッチング素子の半導体部と感温
素子の感温部間の熱抵抗を、その熱伝導経路において最
小化して、スイッチング素子の急激な温度変化を感度良
く検知して、冷却システムの異常や素子の異常を精度良
く検知できるという作用を有するものである。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成とするとともに、感温素子は、スイッチング素子の低
電位側端子と導体箔のはんだ接続部から延設した導体箔
に絶縁性の接着剤を介し、対向配置した誘導加熱調理器
とすることにより、スイッチング素子の低電位側端子を
伝導する熱が前記延設された導体箔と接着剤を介して感
温素子に伝導するので、スイッチング素子の低電位側端
子と感温素子の感温部間の熱抵抗をさらに小さくするこ
とができ、感温素子によりスイッチング素子の半導体部
の急激な温度上昇をさらに応答性良く検知できるという
作用がある。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１あるいは
請求項２記載の構成とするとともに、前記感温素子を、
前記感温素子と前記スイッチング素子の半導体部間の熱
結合が、前記スイッチング素子の主電流の流れる低電位
側端子をその主熱伝導経路として行われるように配設し
たことにより、通常導電金属材料の単線で構成されるス
イッチング素子の端子部に、高周波大電流であるスイッ
チング素子の主電流が通電されることにより、端子部自
身あるいは端子部の接続された印刷配線板の導体箔が表
皮効果や大電流値であることなどにより発熱するため、
端子部に当たる冷却風や印刷配線板からの放熱により失
われる熱量を補正し感温素子に伝達する熱量を多くする
ので、スイッチング素子の半導体部の急激な温度上昇
に、感温素子が感度良く対応して、出力を抑制すること
ができるという作用を有するものである。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１、請求項
２あるいは請求項３記載の構成とすると共に、半導体部
を樹脂で成型してなるケース部が冷却フィンに固定され
るとともに印刷配線板の導体箔で形成された接続線にそ
の端子がはんだ接続される高電位側の第２のスイッチン
グ素子および低電位側の第１のスイッチング素子と、第
１のスイッチング素子の半導体部と熱結合する感温素子
と、前記感温素子の検知結果に応じて制御内容を変更す
るとともに第１のスイッチング素子の低電位側端子を共
通電位として、第１のスイッチング素子および第２のス
イッチング素子のオンオフを制御する制御部を有し、第
１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を交互
に導通して加熱コイルに高周波電流を発生する周波数変
換装置を備え、第１のスイッチング素子と第２のスイッ
チング素子を同一冷却フィンに固定して、前記冷却フィ
ンが第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子
に接続される主電流の流れる導体箔間のスペース同時に
覆うようにするとともに、前記感温素子と第１のスイッ
チング素子の半導体部間の熱結合が、第１のスイッチン
グ素子の低電位側端子をその主熱伝導経路として行われ
るように、前記感温素子を前記印刷配線板上に配設する
構成の誘導加熱調理器とすることにより、第１のスイッ
チング素子の半導体部の電力損失で発生した熱が、導電
金属材料であり熱伝導性の良く、また長さも短い端子部
を主熱伝導経路として伝達して印刷配線板の導体箔上の
はんだ接続部まで到達するので、第１のスイッチング素
子の半導体部と、前記はんだ接続部間の熱抵抗が小さく
なる。

【００１９】また、感温素子は第１のスイッチング素子
の低電位側端子を共通電位とする制御部に信号を出力す
る構成であり、感温素子と第１のスイッチング素子の低
電位側端子間には、通常約４０Ｖ以下の低電圧しか印加
せず、絶縁破壊の恐れがないので、両者間の距離を小さ
くして、第１のスイッチング素子の低電位側端子のはん
だ接続部と感温素子間の熱抵抗を小さくできる。

【００２０】また、感温素子の端子部は印刷配線板を貫
通することなく導体箔側から、印刷配線板の導体箔には
んだ付け接続する構成とするので、感温素子の端子部が
最短化され、冷却風等による端子部での放熱が抑制さ
れ、第１のスイッチング素子の低電位側端子のはんだ接
続部と感温素子の感温部間の熱抵抗を小さくできる。

【００２１】以上のことから第１のスイッチング素子の
半導体部と感温素子の感温部間の熱抵抗を、その熱伝導
経路において最小化して、第１のスイッチング素子の半
導体部の温度を追随性良く検知して、冷却システムの異
常や周波数変換装置の異常によるその急激な温度変化に
応じた精度良い出力制御が可能となる。

【００２２】さらに、第１のスイッチング素子と第２の
スイッチング素子を同一冷却フィンに固定して、第１の
スイッチング素子を第２のスイッチング素子と熱結合さ
せるので、第２のスイッチング素子の半導体部の異常発
熱も同時に検知することができる。

【００２３】さらに、冷却フィンが高電位側スイッチン
グ素子用と低電位側スイッチング素子用の２個に分割さ
れないので、第１のスイッチング素子と第２のスイッチ
ング素子に接続される主電流の流れる導体箔を隙間なく
覆い、冷却フィン間の隙間から漏洩する輻射雑音を無く
するので、第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ
時に発生する輻射雑音の低減効果を増すことができると
いう作用を有するものである。

【００２４】請求項５記載の発明は、請求項４記載の構
成とするとともに、冷却フィンに送風する冷却ファンを
備え、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素
子の損失の小なる方を、その半導体部と冷却フィンとを
電気的に絶縁する絶縁型パッケージとすると共に、損失
の大なる方をその半導体部の特定電極と冷却フィンとを
電気的に非絶縁とした非絶縁型パッケージとなし、前記
非絶縁型パッケージのスイッチング素子を前記絶縁型パ
ッケージのスイッチング素子よりも冷却ファン側に固定
する構成の誘導加熱調理器とすることにより、損失の大
なるスイッチング素子の半導体部−ケース間の熱抵抗を
小とし、冷却フィンへの放熱を大として、損失の大なる
スイッチング素子の半導体部の冷却効果を高め、かつ冷
却風の風下に配置することにより絶縁型のスイッチング
素子のケース温度への熱影響を低減できる。一方、半導
体部−冷却フィン間の熱抵抗が大となる絶縁型パッケー
ジのスイッチング素子を損失の小なる側として、その半
導体部−ケース間の温度差を低減するとともに、冷却フ
ァン側（風上）に配置して、半導体部損失が大で非絶縁
型のスイッチング素子からの冷却フィンへ伝達する熱の
影響を小として、ケース温度の上昇を抑制して、半導体
部の温度上昇を低減することにより、第１のスイッチン
グ素子と第２のスイッチング素子の各半導体部の温度上
昇をバランス良く抑制し冷却することができるという作
用を有するものである。

【００２５】

【実施例】（実施例１） 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

【００２６】図１に示すように商用電源２０に、全波整
流を行う整流器２１が接続され、チョークコイル２２が
その正極側に接続されている。平滑コンデンサ２７がチ
ョークコイル２２の負荷側端子と整流器２１の負極端子
間に接続される。平滑コンデンサ２７の両端にはトラン
ジスタ２５ａとダイオード２５ｂがワンパッケージ化さ
れた逆導通トランジスタ２５と加熱コイル２６の直列回
路が接続され、加熱コイル２６に並列に共振用のコンデ
ンサ２４が接続される。トランス２９は商用電源２０に
一次コイルが接続され、電源回路３０は、トランス２９
の二次コイルから約３０Ｖに降圧された交流電圧が供給
される。制御回路２８は電源回路３０から制御用の直流
電源を入力する。サーミスタ３１は逆導通トランジスタ
２５の温度検知素子で、制御回路２８に接続される。

【００２７】図２は、図１の逆導通トランジスタ２５
と、その冷却用フィン３２と、サーミスタ３１を印刷配
線板３３に実装した状態を示す部分斜視図である。冷却
フィン３２はネジ３４，３５，３６により印刷配線板３
５に締め付け固定される。逆導通トランジスタ２５は図
３の断面図に示すように、ネジ４０により冷却フィン３
２に締め付け固定され、冷却フィン３２との接触面は導
電金属板３８ｂが露出し、この導電金属板３８ｂは半導
体チップ２５ｃのコレクタおよびダイオード２５ｂカソ
ードに接続され、外部コレクタ端子３８と同電位になっ
ている。

【００２８】逆導通トランジスタ２５の主電流の流れる
低電位側端子であるエミッタ端子３７と、主電流の流れ
る高電位側端子であるコレクタ端子３８と、駆動信号が
印加される低電位側端子であるゲート端子３９は折り曲
げられて、印刷配線板３３に設けられた穴を貫通し、印
刷配線板３３の片面に約３５μｍの厚みの銅箔で形成さ
れたパターン３７ｂ，３８ｂ，３９ｂに、接続部３７
ａ，３８ａ，３９ａにおいてそれぞれはんだ接続され
る。

【００２９】サーミスタ３１は略直方体形状のもので、
図４の断面図に示すように、両端部にはんだ付け接続部
３１ｃ，３１ｄが設けられ、エミッタ端子３７の接続部
３７ａとゲート端子３９ａの間に載置され、制御回路２
８に接続するための銅箔パターン３１ａ，３１ｂに絶縁
皮膜４１を部分的に取り除き形成されたはんだ接続部に
おいて、はんだ３１ｅ、３１ｆを付着させて接続され
る。また、サーミスタ３１と印刷配線板３２の間に、エ
ミッタ端子３７の接続部３７ａ近傍の銅箔パターン３７
ｂから延設して設けられた銅箔パターン３７ｃが設けら
れ、電気絶縁性を有する接着剤４２が充填されて、サー
ミスタ３１と銅箔パターン３７ｃが対向するように固着
される。

【００３０】以上のように構成された加熱調理器につい
てその動作を説明する。整流器２１は商用電源２０を入
力して全波整流する。チョークコイル２２，平滑コンデ
ンサ２７，共振コンデンサ２４，加熱コイル２６，逆導
通トランジスタ２５は、周波数変換装置の一種である１
石インバータを構成し、低周波の直流を入力して加熱コ
イル２６に高周波電流を発生する。制御回路２８は共通
電位をトランジスタ（ＩＧＢＴ）２５ａのエミッタ端子
に接続し、トランジスタ２５ａのゲート端子とエミッタ
端子間に約２０Ｖのパルスを出力して、トランジスタ２
５ａをオンオフすることにより、加熱コイル２６と共振
コンデンサ２４の共振により、加熱コイル２６に高周波
電流を発生する。制御回路２８はカレントトランス２８
ａで入力電流を、抵抗２８ｂを介してトランジスタ２５
ａのコレクタ−エミッタ間の電圧を、サーミスタ３１で
逆導通トランジスタ２５の半導体部の温度を監視して、
トランジスタ２５ａのオンオフを制御して出力の制御を
行ったり、表示内容の変更、あるいは、冷却ファンの回
転数の変更等による冷却風の強さの変更などを行う。

【００３１】逆導通トランジスタ２５はピーク値で数十
アンペアの大電流を通電・遮断するとともに周波数が約
２０〜５０ｋＨｚであるのでターンオン損失、ターンオ
フ損失あるいはダイオード２５ｂの順方向電圧・電流に
よる電力損失が逆導通トランジスタ２５の半導体部２５
ｃに発生する。この損失により発した熱は、コレクタの
接続された金属ベース３８ｂを介して、冷却ファンによ
り空冷される冷却フィン３２に伝導し放熱される。

【００３２】一方半導体部２５ｃの熱は、また、ボンデ
ィングワイヤおよび樹脂を介して、エミッタ端子３７に
伝導し、印刷配線板３３に印刷された銅箔パターン３７
ｂとのはんだ接続部３７ａを経由し、舌状に延長された
銅箔パターン３７ｃ（銅箔パターン３７ｂと同電位）に
伝導する。銅箔パターン３７ｃは図４のようにサーミス
タ３１と交叉し、サーミスタ３１と対向する配置となっ
ており、また接着剤４２が、パターン３７ｃの上にコー
ティングされた絶縁皮膜４１とサーミスタ３１間に充填
されているので、これらの部材を介しても、サーミスタ
３１の感温部に前記の熱が安定して伝導する。

【００３３】また、サーミスタ３１は、共通電位を逆導
通トランジスタ２５のエミッタを共通電位（コモン電
位）としている制御回路２８に接続されるので、サーミ
スタ３１の端子部３１ｃ，３１ｄおよびそれらに接続さ
れる銅箔パターン３１ａ，３１ｂと、エミッタ端子のは
んだ接続部３７ａおよび逆導通トランジスタ２５のエミ
ッタに接続される銅箔パターン３７ｂ，３７ｃ間に印加
される電圧は通常約４０Ｖ以下とすることができ、両者
間の絶縁破壊や高周波雑音のクロストーク等の恐れが少
ないので、印刷配線板上においてそれらの間隔は最小
０．５ｍｍ前後の小さな間隔としている。これにより、
逆導通トランジスタ２５ｂ半導体部２５ｃからエミッタ
端子３７を熱伝導経路として伝わってきた熱は、エミッ
タ端子３７のはんだ接続部３７ａおよび印刷配線板３３
の樹脂材料を経由して、サーミスタ３１の端子部３１
ｃ，３１ｄに至る経路あるいは、銅箔パターン３７ｂ，
３７ｃからパターン３１ａ，３１ｂを経由してサーミス
タ３１の端子部３１ｃ，３１ｄに至る経路でサーミスタ
３１に伝導され易くなる。

【００３４】また、サーミスタ３１をエミッタ端子のは
んだ接続部３７ａとゲート端子のはんだ接続部３９ａの
間に設けているので、ゲート端子３９からも逆導通トラ
ンジスタ２５の半導体部の熱が伝達されるので、サーミ
スタ３１の受熱量を増加させることができる。

【００３５】また、トランジスタの端子は銅合金製で、
通常断面が一辺が約１ｍｍの板状になっており、トラン
ジスタ自身の組立性あるいはトランジスタをまげて印刷
配線板にはんだ付けする際の作業性を考えると、その断
面形状を大きくすることは困難である。一方、エミッタ
端子３７に高周波の大電流が流れるので、表皮効果も加
わり、端子部が発熱する。同様に、エミッタ端子３７に
接続される銅箔パターン３７ｂ，３８ｂも発熱する。こ
れらの発熱量は、逆導通トランジスタの半導体部の損失
と比例している。このように、エミッタ端子３７自身が
発熱するので、半導体部から伝導してくる熱のうち、端
子部や銅箔パターン部３７から放熱される熱量を補うの
で、結果としてサーミスタ３１が受け取る熱量が増加す
る。

【００３６】以上のように本実施例によれば、逆導通ト
ランジスタ２５の半導体部２５ｃの電力損失で発生した
熱が、銅製であり熱伝導性の良いエミッタ端子３７を伝
導するので、半導体部２５ｃと、はんだ接続部３７ａ間
の熱抵抗は小さくなる。また、サーミスタ３１はエミッ
タ端子３７を共通電位とする制御部２８に信号を出力す
る構成であるので、サーミスタ３１とエミッタ端子３７
間には、通常約４０Ｖ以下の電圧しか印加せず、はんだ
接続部３７ａあるいはエミッタ端子３７ａに接続された
印刷配線板の銅箔パターン３７ｂと、サーミスタ３１自
身あるいはサーミスタ３１に接続される銅箔パターン３
１ａ、３１ｂ間の距離を小さくしても、銅箔パターン間
の浮遊容量で結合し高周波ノイズで誤動作をしたり、絶
縁破壊を起こす恐れがなく、前記の部分の距離を小さく
することによりエミッタ端子３７とサーミスタ３１間の
熱抵抗を小さくできる。また、サーミスタ３１の端子部
３１ｃ，３１ｄは基板を貫通することなく銅箔側から、
銅箔パターン３１ａ、３１ｂにはんだ付け接続する構成
であるので、サーミスタ３１の端子部が最短化され、冷
却風等によるリード部での放熱が抑制され、はんだ接続
部３７ａとサーミスタ３１の感温部間の熱抵抗を小さく
できる。従って、半導体部２５ｃとサーミスタ３１の感
温部間の熱抵抗を、その熱伝導経路において最小化し
て、半導体部２５ｃの急激な温度上昇を感度良く検知し
て、冷却システムの異常や素子の異常を精度良く検知で
きる。

【００３７】また、サーミスタ３１はエミッタ端子３７
ａがはんだ接続された銅箔パターン３７ｂと同電位の銅
箔パターン３７ｃに絶縁皮膜と絶縁性の接着剤を介し、
対向配置され固定されたことにより、銅箔パターン３７
ｃから熱が絶縁皮膜４１と接着剤４２を介してサーミス
タ３１に安定して伝導するので、はんだ接続部３７ａと
サーミスタ３１間の熱抵抗をさらに小さくすることがで
き、サーミスタ３１は半導体部２５ｃの急激な温度上昇
をさらに応答性良く検知できる。

【００３８】また、サーミスタ３１と半導体部２５ｃ間
の熱結合が、エミッタ端子３７をその熱伝導経路として
行われるように、サーミスタ３１と銅箔パターン３１
ａ，３１ｂをはんだ接続部３７ａおよび銅箔パターン３
７ｂ，３７ｃに近接させたことにより、単線で構成され
たエミッタ端子部３７に、高周波大電流の主電流が通電
されると、端子部自身あるいは端子部に接続された印刷
配線板の導体箔が表皮効果や大電流値であることなどに
より発熱するため、これらの熱が端子部３７や印刷配線
板からの放熱を補正し、動作時のサーミスタ３７の受け
取る熱量が増加するので、冷却システムが故障した状態
で、スイッチング素子を動作させた場合などにおいて、
スイッチング素子の半導体部の急激な温度上昇に、サー
ミスタ３７が感度良く対応して、出力を抑制することが
できるものである。

【００３９】（実施例２） 以下本発明の第２の実施例について図５により説明す
る。

【００４０】図５は２石インバータを示す回路図で、商
用電源５１に、全波整流を行う整流器５２が接続され、
チョークコイル５３がその正極側に接続されている。平
滑コンデンサ５８がチョークコイル５３の負荷側端子と
整流器５２の負極端子間に接続される。平滑コンデンサ
５８の両端にはトランジスタ５９ａとダイオード５９ｂ
がワンパッケージ化された逆導通トランジスタ５９と加
熱コイル５７の直列回路が接続され、トランジスタ５９
ａに逆並列にダイオード５９ｂが接続される。加熱コイ
ル５７に並列に、コンデンサ５４と、コンデンサ５５と
トランジスタ２６の直列回路が接続され、トランジスタ
５９に逆並列にダイオード６０が接続される。

【００４１】制御回路６１は逆導通トランジスタ５９の
エミッタを共通電位とし、そのエミッタ−ゲート間にパ
ルスを出力すると共に、駆動回路６３にトランジスタ５
６の駆動パルスを出力する。駆動回路６３はフォトカプ
ラを含み、制御回路６１の駆動信号に応じて、トランジ
スタ５６のエミッタ−ゲート間にパルスを出力する。サ
ーミスタ６２は逆導通トランジスタ５９の温度検知素子
で、制御回路６３に接続される。

【００４２】図６に示すように整流器５２，トランジス
タ５６，ダイオード６０，逆導通トランジスタ５９は実
施例１と同様に冷却フィン６５にネジ締め固定し、それ
ぞれの端子を直角に折り曲げ、プリント配線板６４の穴
に挿入し、銅箔側からはんだ付け接続した場合の概略配
置を示す平面図である。冷却フィン３２は断面形状が図
７のようになっており、押し出し成型されている。図６
の上部方向に冷却ファンが配置され、上方から下方に向
かって冷却風が送風される。

【００４３】図６で一点鎖線と斜線で示す部分は印刷配
線板６４の裏面の銅箔パターンで、トランジスタ５６の
コレクタ端子とエミッタ端子と、逆導通トランジスタ５
９の各端子と、サーミスタ３１の端子がはんだ付けされ
ている箇所の周辺部分を示している。銅箔パターン６７
ｂ−銅箔パターン６６ｃ間，銅箔パターン６７ｂ−銅箔
パターン６８ｂ間，銅箔パターン７０ａ−銅箔パターン
６７ｂ間はそれぞれ１００Ｖ前後の高圧が印加されるの
で約４ｍｍの距離が設けられている。棒状のサーミスタ
６２は両端面が銅箔パターン６２ａ，６２ｂにはんだ接
続され、エミッタ端子６６のはんだ接続部６８ａの近傍
で、銅箔パターン６６ｂと約０．３ｍｍの間隔を設け
て、銅箔パターン６２ａ，６２ｂが囲むように配置され
ている。トランジスタ５９のゲートに接続される銅箔パ
ターン６８ｂも銅箔パターン６２ｂに約０．３ｍｍの間
隔で隣接する部分をサーミスタ６２ａ近傍で設けてい
る。

【００４４】以上のように構成された加熱調理器につい
てその動作を説明する。トランジスタ５９ｂの導通時
は、加熱コイル５７を介して、平滑コンデンサ５８から
一定の傾きで電流が流れ、トランジスタ５９ａがオフす
る（時点ｔ１）と加熱コイル５７に蓄積されたエネルギ
ーにより、加熱コイル５７はコンデンサ５４と共振し、
共振電圧がトランジスタ５９ｂのコレクタエミッタ間に
印加する。

【００４５】トランジスタ５９ｂのコレクタ電位が共振
により上昇しダイオード６０のカソード電位に到達する
（時点ｔ２）と、ダイオード６０に電流が流れ、コンデ
ンサ５５の容量をコンデンサ５４の容量の約１０から２
０倍以上の十分大きな容量としておけば、加熱コイル５
７に略一定の傾きで増加する電流が流れ電圧はクランプ
される。この間ダイオード６０には略一定の傾きで減少
する電流が流れる。ダイオード６０に電流が流れている
時に、トランジスタ５６を駆動して待機させてておけ
ば、ダイオード６０の電流がゼロとなってからも、略一
定の傾きで増加する電流がトランジスタ５６を介して加
熱コイル５７に流れ共振電圧のクランプ状態は継続され
る。

【００４６】その後トランジスタ５６を介して加熱コイ
ル５７に電流が流れているときに、トランジスタ５６が
オフする（時点ｔ３）と、加熱コイル５７に蓄積された
エネルギーにより加熱コイル５７とコンデンサ５４が共
振してトランジスタ５９のコレクタ電位が短時間で低下
する。

【００４７】トランジスタ５９のコレクタ電位が低下し
て、トランジスタ５９のエミッタ電位に到達する（時点
ｔ４）と、ダイオード５９ｂに電流が流れエミッタ電位
でクランプされる。この時、ダイオード５９ｂには一定
の傾きで減少する電流が流れ、ダイオード５９に電流が
流れている間にトランジスタ５９ａを駆動して待機させ
ておけばダイオード５９ｂに流れる電流がゼロとなって
以降は、トランジスタ５９ｂが導通状態となり、加熱コ
イル５７とトランジスタ５９ｂに一定の傾きで増加する
電流が流れトランジスタ５９ｂのコレクタはゼロ電圧を
維持する。

【００４８】この後は上記の時点ｔ１でトランジスタ５
９ｂがオフして上記の動作を繰り返す。この繰り返し周
期を一定にし、かつ時点ｔ１と時点ｔ３のトランジスタ
のオフタイミングを変更することにより、すなわち、制
御回路３１によるトランジスタ２９とトランジスタ５６
の駆動の繰り返し周期を一定にして、両者の駆動時間の
比率を変更することにより加熱コイル５７の電流を制御
して出力を変更することができる。

【００４９】トランジスタ５６は上記のように、加熱コ
イル５７とコンデンサ６０の共振電圧をクランプするも
ので、トランジスタ５６のオフ時の電流はトランジスタ
５９ａの値より小さくなり、同様の定格のスイッチング
素子を使用した場合には、損失も同様にトランジスタ５
９ａよりもトランジスタ５６のほうが小さくなる。本実
施例の構成の一例として、入力が２００Ｖ，２ｋＷの出
力を得る実験では、トランジスタ５６の損失は約２０
Ｗ，逆導通トランジスタ５９はトランジスタ５９ａが約
４０Ｗ，ダイオード５９ｂが約５Ｗで合計４５Ｗとなる
データが得られた。

【００５０】トランジスタ５６とダイオード６０を上記
のように電流を抑制して低損失化し、両者をそれぞれ絶
縁型パッケージとして整流器５２と冷却フィン６５の風
上側に分離固定するとともに、トランジスタ５９ａとダ
イオード５９ｂを同一パッケージ内に一体成型して小型
化し、そのパッケージを金属ベースが露出している非絶
縁型として、半導体部とケース間の熱抵抗を小さくする
ことにより、逆導通トランジスタ５９内部で増大する損
失による半導体部の温度上昇を抑制することで、インバ
ータの半導体素子を同一冷却フィン６５に載置して、バ
ランス良く冷却することができる。

【００５１】また、サーミスタ６２が、逆導通トランジ
スタ５９のエミッタ端子６６のはんだ接続部６６ａの近
傍で、銅箔側から、端部を銅箔にはんだ付けにより接続
されているので、感度良く逆導通トランジスタ５９の半
導体部の温度を検知することができると共に、トランジ
スタ５６，整流器５２，ダイオード６０が逆導通トラン
ジスタ５９と冷却フィンを介して熱結合するので、これ
らの異常発熱をサーミスタ６２により検知できる。

【００５２】また、上記のトランジスタ５６と逆導通ト
ランジスタ５９のオンオフによる電流波形の不連続の生
じる時点ｔ１，時点ｔ２，時点ｔ３，時点ｔ４におい
て、図６のＡとＢで示すギャップから、トランジスタ５
６と逆導通トランジスタ５９のオフ時の、そしてダイオ
ード６０と逆導通トランジスタ５９のダイオードの導通
時の電流波形に対応した周波数の輻射ノイズが発生する
が、一体となった冷却フィン６５がこの部分を覆ってい
るので、外部に漏洩するのを抑制することができる。

【００５３】また、サーミスタ３１をはんだ槽に浸すこ
とで、印刷配線板３３上に形成した銅箔パターン３１
ａ，３１ｂにはんだで接続・固定できるので、サーミス
タ３１の固定と配線作業が簡素化されるとともに、サー
ミスタ３１やそれに接続される接続線が、逆導通トラン
ジスタ２５やそれと同電位の冷却フィン３２あるいは、
加熱コイルなどの高電位部品、強磁界発生部品に近接し
ないように、印刷配線板３３上に固定することができ、
サーミスタ３１の検知回路を介して制御回路２８に高周
波雑音が伝達するのを抑制したり、配線作業のばらつき
で、高周波雑音の制御回路２８へ影響度が変化するのを
避けることができる。

【００５４】以上のように、逆導通トランジスタ５９の
半導体部の電力損失で発生した熱が、銅製で熱伝導性の
良く、また、長さも短いエミッタ端子６６を主熱伝導経
路として伝達されるので、逆導通トランジスタ５９の半
導体部と、はんだ接続部６６ａ間の熱抵抗が小さくな
る。

【００５５】また、サーミスタ６２は逆導通トランジス
タ５９のエミッタを共通電位とする制御回路６１に接続
される構成であり、サーミスタ６２とエミッタ端子６６
間には、通常約４０Ｖ以下の低電圧しか印加せず、絶縁
破壊の恐れがないので、エミッタ端子６６のはんだ接続
部６６ａあるいは銅箔パターン６６ｂと、サーミスタ６
２あるいは銅箔パターン６２ａ，６２ｂ間の距離を小さ
くしてはんだ端子６６ａとサーミスタ６２間の熱抵抗を
小さくできる。

【００５６】また、サーミスタ６２の端子部は印刷配線
板６４を貫通することなく銅箔側から、銅箔パターン６
２ａ，６２ｂにはんだ付け接続する構成であるので、サ
ーミスタ６２の端子部が最短化され、冷却風等による端
子部での放熱が抑制され、はんだ接続部６６ａとサーミ
スタ６２の感温部間の熱抵抗をさらに小さくできる。

【００５７】従って、逆導通トランジスタ５９の半導体
部とサーミスタ６２の感温部間の熱抵抗を、その熱伝導
経路において最小化して、逆導通トランジスタ５９の半
導体部の温度を追随性良く検知して、冷却システムの異
常や素子の異常による急激な温度変化に応じた精度良い
出力制御が可能となる。

【００５８】さらに逆導通トランジスタ５９とトランジ
スタ５６を同一冷却フィン６５に固定して、逆導通トラ
ンジスタ５９をトランジスタ５６と熱結合させるので、
トランジスタ５６の半導体部の異常発熱も同時に検知す
ることができる。

【００５９】さらに、冷却フィン６５が高電位側のトラ
ンジスタ５６用と低電位側の逆導通トランジスタ５９用
の２個に分割されないので、トランジスタ５６と第２の
スイッチング素子に接続される主電流の流れる導体箔を
隙間なく覆い、冷却フィン間の隙間から漏洩する輻射雑
音を無くするので、逆導通トランジスタ５９とトランジ
スタ５６のオンオフ時に発生する輻射雑音の低減効果を
増すことができるという作用を有するものである。

【００６０】さらに、損失の小なるトランジスタ５６
を、その半導体部と冷却フィン６５とを電気的に絶縁す
る絶縁型パッケージとすると共に、損失の大なる逆導通
トランジスタ５９を半導体部の特定電極と冷却フィンと
を電気的に非絶縁とした非絶縁型パッケージとなし、非
絶縁のトランジスタ５６を絶縁型の逆導通トランジスタ
５９よりも冷却ファン側に固定することにより、損失の
大なる逆導通トランジスタ５９の半導体部−ケース間の
熱抵抗を小とし、冷却フィン６５への放熱を大として、
その半導体部の冷却効果を高め、かつ冷却風の風下に配
置することにより絶縁型のトランジスタ６５のケース温
度への熱影響を低減できる。一方、半導体部−ケース間
の熱抵抗が大となる絶縁型のトランジスタ５６の損失を
小として、その半導体部−ケース間の温度差を低減する
とともに、冷却ファン側（風上）に配置して、冷却フィ
ンへの放熱量が大となるトランジスタの発熱からの熱影
響を小として、トランジスタ５６のケース温度の上昇を
最小限として、その半導体部の温度上昇を抑制するの
で、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子
の各半導体部の温度上昇をバランス良く抑制し冷却する
ことができるという作用を有する。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、スイッチング素子の半導体部と感温素子の感温部
間の熱抵抗を、その熱伝導経路において最小化して、ス
イッチング素子の急激な温度上昇を感度良く検知し、冷
却システムの異常や素子の異常に応じた精度の良い出力
制御の可能な、安価な誘導加熱調理器を提供できるとい
う効果が得られる。

【００６２】また、請求項２記載の発明によれば、簡単
な構成でスイッチング素子の低電位側端子と感温素子間
の熱抵抗をさらに小さくすることができ、スイッチング
素子の急激な温度上昇を応答性良く検知できる安価な誘
導加熱調理器を提供できるという効果が得られる。

【００６３】また、請求項３記載の発明によれば、スイ
ッチング素子の主電流の流れる低電位側端子部での発熱
が冷却風や印刷配線板からの放熱により失われる熱量を
補正し、感温素子に伝達する熱量を増加させるので、感
温素子がスイッチング素子の半導体部の急激な温度上昇
をさらに感度良く検知して、出力を精度良く制御可能な
誘導加熱調理器を提供できるという効果が得られる。

【００６４】また、請求項４記載の発明によれば、周波
数変換装置を構成する電位の異なる複数のスイッチング
素子の半導体部の異常発熱を単一の感温素子でかつ簡単
な構成により検知でき、信頼性の高い、また前記のスイ
ッチング素子が交互にオン、オフ時に発生する輻射雑音
の少ない誘導加熱調理器を提供できるという効果が得ら
れる。

【００６５】また、請求項５記載の発明によれば、周波
数変換装置を構成する電位の異なる複数のスイッチング
素子を単一の冷却フィンでバランス良く冷却し、安価で
小型でかつ輻射雑音の小さな誘導加熱調理器を提供でき
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の誘導加熱調理器の回路
ブロック図

【図２】同誘導加熱調理器のスイッチング素子近傍の透
視斜視図

【図３】同誘導加熱調理器のスイチング素子近傍の断面
図

【図４】同誘導加熱調理器の別のスイチング素子近傍の
断面図

【図５】本発明の第２の実施例の誘導加熱調理器の回路
ブロック図

【図６】同誘導加熱調理器のスイッチング素子近傍の平
面図

【図７】同誘導加熱調理器の冷却フィンの断面図

【図８】従来の誘導加熱調理器の回路ブロック図

【図９】従来の誘導加熱調理器のスイッチング素子近傍
の斜視図

【符号の説明】

２５ 逆導通トランジスタ（スイッチング素子） ２５ｃ 半導体部 ２６ 加熱コイル ２８ 制御回路（制御部） ３１ サーミスタ（感温素子） ３１ａ，３１ｂ 銅箔パターン（導体箔） ３１ｃ，３１ｄ サーミスタ（感温素子）の端子部 ３２ 冷却フィン ３３ 印刷配線板 ３７ エミッタ端子（主電流の流れる低電位側端子） ３７ｂ，３７ｃ 銅箔パターン（導体箔） ３９ ゲート端子（低電位側端子） ４２ 接着剤 ５６ トランジスタ（第２のスイッチング素子） ５７ 加熱コイル ５９ 逆導通トランジスタ（第１のスイッチング素子） ６１ 制御回路（制御部） ６２ サーミスタ（感温素子） ６２ａ，６２ｂ，６６ｂ，６７ｂ，６８ｂ 銅箔パター
ン（導体箔） ６４ 印刷配線板 ６５ 冷却フィン ６６ エミッタ端子（主電流の流れる低電位側端子） ６８ ゲート端子（低電位側端子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−250271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−44994（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−245181（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−326130（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−187491（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱コイルと、半導体部を樹脂で成型し
   てなるケース部が冷却フィンに固定されるとともに印刷
   配線板の導体箔で形成された接続線に端子がはんだ接続
   されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子の半
   導体部と熱結合する感温素子と、前記感温素子の検知結
   果に応じて、制御内容を変更するとともに、前記スイッ
   チング素子の低電位側端子を共通電位として前記スイッ
   チング素子のオンオフを制御する制御部を有して前記加
   熱コイルに高周波電流を発生する周波数変換装置を備
   え、前記感温素子と前記スイッチング素子の半導体部の
   熱結合が、前記スイッチング素子の低電位側端子をその
   主熱伝導経路として行われるように、前記感温素子を前
   記印刷配線板上に配設するとともに、前記感温素子の端
   子部は前記印刷配線板を貫通することなく導体箔側か
   ら、印刷配線板の導体箔にはんだ接続する構成とする誘
   導加熱調理器。
2. 【請求項２】 感温素子は、スイッチング素子の低電位
   側端子と導体箔のはんだ接続部から延設した導体箔に絶
   縁性の接着剤を介し、対向配置された請求項１記載の誘
   導加熱調理器。
3. 【請求項３】 感温素子を、感温素子とスイッチング素
   子の半導体部間の熱結合が、前記スイッチング素子の主
   電流の流れる低電位側端子をその主熱伝導経路として行
   われるように配設した請求項１または２記載の誘導加熱
   調理器。
4. 【請求項４】 半導体部を樹脂で成型してなるケース部
   が冷却フィンに固定されるとともに印刷配線板の導体箔
   で形成された接続線に端子がはんだ接続される高電位側
   の第２のスイッチング素子および低電位側の第１のスイ
   ッチング素子と、第１のスイッチング素子の半導体部と
   熱結合する感温素子と、前記感温素子の検知結果に応じ
   て制御内容を変更するとともに第１のスイッチング素子
   の低電位側端子を共通電位として、第１のスイッチング
   素子および第２のスイッチング素子のオンオフを制御す
   る制御部を有し、第１のスイッチング素子と第２のスイ
   ッチング素子を交互に導通して加熱コイルに高周波電流
   を発生する周波数変換装置を備え、第１のスイッチング
   素子と第２のスイッチング素子を同一冷却フィンに固定
   して、前記冷却フィンが第１のスイッチング素子と第２
   のスイッチング素子に接続される主電流の流れる印刷配
   線板の導体箔間のスペースを同時に覆うようにするとと
   もに、前記感温素子と第１のスイッチング素子の半導体
   部間の熱結合が、第１のスイッチング素子の低電位側端
   子をその主熱伝導経路として行われるように、前記感温
   素子を前記印刷配線板上に配設する構成の請求項１〜３
   のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
5. 【請求項５】 冷却フィンに送風する冷却ファンを備
   え、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子
   の損失の小なる方を、その半導体部と冷却フィンとを電
   気的に絶縁する絶縁型パッケージとすると共に、損失の
   大なる方をその半導体部の特定電極と冷却フィンとを電
   気的に非絶縁とした非絶縁型パッケージとなし、前記非
   絶縁型パッケージのスイッチング素子を前記絶縁型パッ
   ケージのスイッチング素子よりも冷却ファン側に固定す
   る構成とした請求項４記載の誘導加熱調理器。