JP3656565B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

【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１３，１４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、冷却フィン１３と冷却フィン１４間には高圧が印加される。
【０００８】
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のみでは冷却フィン１４の温度を測定することができず、トランジスタ８やダイオード１２の過温度上昇防止をすることができなかった。また、冷却フィン１３と冷却フィン１４の間に空間が存在するので、トランジスタ８とトランジスタ５のコレクタ及びエミッタに接続される電流経路から発生する輻射雑音を低減するのに限界があった。
【０００９】
本発明は、電位の異なる第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を具備する周波数変換装置を有し、冷却ファンの故障や冷却システムの異常に応じて前記スイッチング素子を応答性良く保護動作の行える安価な、また第１、第２の半導体スイッチング素子のオンオフ時に発生する電流による輻射雑音を低減できる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、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とを備え、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子のオフ時の電流波形に対応した周波数の輻射ノイズが外部に漏洩するのを抑制すべく、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するとともに、第１のスイッチング素子の主電流の流れる両端子に接続される導体箔間のスペースと、第２のスイッチング素子の主電流の流れる両端子に接続される導体箔間のスペースを前記冷却フィンで同時に覆うように構成したものである。
【００１１】
これにより、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、第１のスイッチング素子と第２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同時に検知することができる。
【００１２】
また、冷却フィンが高電位側の第１のスイッチング素子用と低電位側の第２のスイッチング素子用の２個に分割されず、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が交互にオンオフする際に前記導体箔間のスペースから発生する輻射雑音の低減できる誘導加熱調理器が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、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のオフ時の電流波形に対応した周波数の輻射ノイズが外部に漏洩するのを抑制すべく、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するとともに、第１のスイッチング素子の主電流の流れる両端子に接続される導体箔間のスペースと、第２のスイッチング素子の主電流の流れる両端子に接続される導体箔間のスペースを前記冷却フィンで同時に覆うようにした構成の誘導加熱調理器としたものであり、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、第１のスイッチング素子と第２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同時に検知することができるとともに、冷却フィンが高電位側の第１のスイッチング素子用と低電位側の第２のスイッチング素子用の２個に分割されず、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が交互にオンオフする際に前記導体箔間のスペースから発生する輻射雑音の低減できるという作用を有するものである。
【００１４】
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、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、前記絶縁型パッケージのスイッチング素子を前記非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。
【００１５】
【実施例】
（参考例１）
以下本発明の一参考例について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
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。
【００１７】
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３５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３２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。
【００１８】
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３７ａ，３８ａ，３９ａにおいてそれぞれはんだ接続される。
【００１９】
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２８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３７ｂ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。
【００２０】
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２５ａ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２８ａで入力電流を、抵抗２８ｂを介してトランジスタ２５ａ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。
【００２１】
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２５ｃ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。
【００２２】
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３７ｂ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。
【００２３】
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３１ｃ，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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
以上のように本参考例によれば、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３１ａ、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。
【００２７】
また、サーミスタ３１はエミッタ端子３７ａ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３７ｃ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。
【００２８】
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３１ａ，３１ｂをはんだ接続部３７ａおよび銅箔パターン３７ｂ，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。
【００２９】
（実施例１）
以下本発明の第１の実施例について図５により説明する。
【００３０】
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５９ａ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。
【００３１】
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５６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。
【００３２】
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。
【００３３】
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５９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６７ｂ−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。
【００３４】
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。
【００３５】
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２０倍以上の十分大きな容量としておけば、加熱コイル５７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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
この後は上記の時点ｔ１でトランジスタ５９ｂ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。
【００３９】
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５９ａ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２０Ｗ，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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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５６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。
【００４３】
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３１ａ，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。
【００４４】
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。
【００４５】
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６２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。
【００４６】
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６２ａ，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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、絶縁型のトランジスタ５６を非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５６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。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１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が交互にオン、オフするのに伴って発生する輻射雑音の少ない小型の誘導加熱調理器を提供できるいう効果が得られる。
【００５２】
また、請求項２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の参考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１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）

Claims (2)

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とを備え、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子のオフ時の電流波形に対応した周波数の輻射ノイズが外部に漏洩するのを抑制すべく、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するとともに、第１のスイッチング素子の主電流の流れる両端子に接続される導体箔間のスペースと、第２のスイッチング素子の主電流の流れる両端子に接続される導体箔間のスペースを前記冷却フィンで同時に覆うようにした誘導加熱調理器。
2. 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、前記絶縁型パッケージのスイッチング素子を前記非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１記載の誘導加熱調理器。

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