JP4716958B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、システムキッチン等に組み込んで使用する誘導加熱調理器に関する。

従来、この種の加熱調理器には、トッププレートと筐体により一体化された本体内に吸気専用ファンと排気専用ファンを設けて吸排気経路を強制的に形成したものがある。このような加熱調理器では、機器内部の圧力損失が大きくても、吸気口より取り入れた空気は排気口より確実に排気されるので、機器の冷却が効率よく行われる（例えば、特許文献１参照。）。

また、本体内の前部には誘導加熱手段を構成する複数（例えば、二つ）の加熱コイルが設けられ、加熱コイル後方には電気抵抗発熱式加熱手段であるラジェントヒータが設けられているものもあり、吸気専用ファンから取り入れた空気は、電子部品を備えた制御基板を冷却し、さらに加熱調理器前面に設けられた操作部あるいは加熱庫や加熱コイル等の発熱部を冷却した後、排気専用ファンにより外部に排出される（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１１−３５４２６４号公報 特開２００４−２８８６５０号公報

最近では、加熱コイル後方に設けられたラジェントヒータに代えて第３の加熱コイルを設けたものも提案されているが、ラジェントヒータは駆動するための回路構成が簡単で基板面積も小さく、冷却する必要がないのに対し、加熱コイルによる誘導加熱では回路構成が複雑で基板面積が大きくなり、スイッチング素子などのパワー部品を冷却する必要がある。特に前部の複数の加熱コイルの一方がアルミニウム系の非磁性金属を加熱可能とする場合には低透磁率、低抵抗の金属を発熱させるために、磁性金属を加熱する場合より、加熱コイルに供給する電流を高周波化あるいは大電流化する必要があり、加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路が大型で冷却が必要とされるパワー部品の部品点数も多く、加熱コイルと直列接続されたコンデンサとの共振電圧も高くなる傾向がある。この状況において、さらに第３の加熱コイルを設けた三口誘導加熱調理器にあっては、限られた基板実装スペースの範囲内で、アルミインバータの共振電圧の影響を受けないように十分距離を確保して第３の加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ基板を配置しようとすると、冷却風の主経路上に第３の加熱コイルに電流供給するインバータ基板を配置できず、インバータ回路のパワー部品への冷却風量が十分に確保できないという問題が生じる。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本体後方に加熱コイルを設けた三口誘導加熱調理器においても、３口目の加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路のパワー部品へ十分な冷却風量を確保することができる誘導加熱調理器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、本体と、該本体の上面を覆うトッププレートと、該トッププレートの下方に設けられた複数の加熱コイルと、該複数の加熱コイルの各々を載置するコイルベースと、前記本体の前面に開口部を有するロースターと、外部の空気を前記トッププレートの後方に形成された吸気口から取り入れるための吸気ファンとを備えた誘導加熱調理器であって、前記複数の加熱コイルの一つが前記本体内部の後方に配置され、その他の加熱コイルの少なくとも一つがアルミニウム系の非磁性鍋を加熱可能として、前記吸気ファンの吹出し口近傍に前記複数の加熱コイルへそれぞれ高周波電流を供給する複数のインバータ基板と、前記複数のインバータ基板を保持する複数の基板ベースを備え、前記複数の基板ベースは上下複数層で形成され、アルミニウム系の非磁性鍋を加熱する加熱コイルに電流供給するインバータ基板の一部と前記後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板を、同一層の基板ベースに前記吸気ファンからの冷却風の風下側が高くなるように段差を設けて保持したことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、後方の加熱コイルの最大出力を、その他の加熱コイルの最大出力より低くしたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、吸気ファン側にアルミニウム系非磁性鍋加熱用インバータ基板を配置したことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記アルミニウム系の非磁性鍋加熱用インバータ基板の一部に共振コンデンサを備えたことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、複数の共振コンデンサを吸気ファンからの冷却風の経路に対して略平行となるように配置したことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板に備えられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子の自己発熱を放熱するためのヒートシンクを備え、前記ヒートシンクに設けられた冷却用のフィンの高さをアルミニウム系の非磁性鍋加熱用インバータ基板に備えられた共振コンデンサより高くなるよう構成したことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、複数のアルミニウム系非磁性鍋加熱用インバータ基板の一部をそれぞれ同一層の基板ベースに保持し、前記基板ベースに前記複数のアルミニウム系非磁性鍋加熱用インバータ基板の間に絶縁用の壁を備え、吸気ファンの吹出し口から前記絶縁用の壁で形成された通風路を介して、後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板に備えられたスイッチング素子を冷却するように前記スイッチング素子を配置したことを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、アルミニウム系の非磁性鍋加熱用インバータ基板の一部と、後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板を保持する基板ベースの段差が、低位置側に配置されたプリント配線板上面より高位置側の基板ベース上面が高くなるようしたことを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板の下側の基板ベースの一部に穴を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板とアルミインバータ基板の一部を、同一基板ベース上に段差を設けて保持することで、アルミインバータ基板から後方加熱用のインバータ基板までの距離を、高さ方向で確保することができるので、互いの基板間の水平方向の距離を小さくして、後方加熱用のインバータ基板面積を拡げることができ、冷却風の主経路上に後方加熱用のインバータ基板を配置することができるとともに、吸気ファンより吐出された冷却風の一部が風上側のインバータ基板の上方を通って風下側のインバータ基板に流れるようにしたので、後方加熱用のインバータ回路のパワー部品を十分に冷却することができる。

また、実使用において使用頻度が低くなる後方の加熱コイルの最大出力をその他の加熱コイルの最大出力より低くしたので、後方加熱用のパワー部品の自己発熱を抑制でき、パワー部品の冷却の自由度を高めて、効率よく複数のインバータ回路の冷却を行うことができる。

また、吸気ファン側にアルミインバータ基板の一部を配置する構成とすることにより、大電流が流れ自己温度上昇が大きくなる基板を風上で、最大出力が小さく部品の自己温度上昇が小さい後方加熱用の基板を風下として、効率よく冷却することが可能となる。

また、後方加熱用のインバータ基板と同一基板ベース上に配置するアルミインバータ基板の一部にスイッチング素子やチョークコイルより許容温度が低い共振コンデンサを実装することで、アルミインバータ基板通過後の雰囲気温度を低くして風下側に配置された後方加熱用のインバータ基板を効率よく冷却することができるとともに、自己発熱の小さい共振コンデンサと最大出力が最も小さい後方加熱用のインバータ基板を同一層に配置することで冷却風の風量を少なめにして、風量を少なくした分だけ最大出力が大きい他のインバータのスイッチング素子が実装されている層の冷却風量を多くして、複数のインバータ回路の冷却効率を高めることが可能となる。

また、共振コンデンサを冷却風の風路に対して略平行となるように配置することで、アルミインバータ基板より風下側に配置された後方加熱用のインバータ基板へ効率よく風を送ることが可能となる。

また、後方加熱用のインバータ基板に実装されるヒートシンクの冷却フィン高さを、風上側に配置されたアルミインバータの共振コンデンサより高く設定することで、共振コンデンサ上方を通過する温度上昇の少ない冷却風を冷却フィンで捕らえることができ、後方加熱用のスイッチング素子の冷却効率を高くすることが可能となる。

また、アルミニウム系非磁性鍋を加熱可能とする加熱コイルを複数有する場合に、同一層に設けられた各々のアルミインバータ基板の間に絶縁用の壁で冷却風の通風路を形成して、当該通風路からの冷却風により後方加熱用のインバータ基板のスイッチング素子を冷却する構成とすることで、最も自己発熱の大きいスイッチング素子を効率よく冷却することが可能となる。

また、冷却風の風上側に配置されたアルミインバータ基板のプリント配線板上面より、風下側に配置された後方加熱用のインバータ基板の基板ベース上面が高くなるように段差を設けることで、風下側の後方加熱用インバータ基板のプリント配線板下面にも冷却風が通り抜けることができ、インバータ基板の大電流パターン部やはんだ接合部の冷却を効率よく行うことが可能となる。

また、後方加熱用のインバータ基板の下側の基板ベースに穴を設けることで、当該基板の下の層のインバータ基板を冷却した風を後方加熱用のインバータ基板の下面のパターン部やはんだ接合部に送ることができ、冷却風の風下で風が通りにくい基板下面部分の冷却を、より効率的に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明にかかる誘導加熱調理器を示しており、調理器本体２はキッチンのキャビネットの天面に設けた開口部に上から落とし込んで組み込まれる。本体２の上面は結晶化セラミックを素材としたトッププレート４の周囲をプレート枠６で囲んで覆われている。トッププレート４には複数（本実施の形態では三つ）の加熱部８，１０，１２が印刷により表示されている。トッププレート４の後方で本体２の後部には、外部の空気を本体２内に取り入れるための吸気口１４と、本体２内の加熱された空気を外部に排出するための排気口１６が形成されている。

加熱部８，１０，１２に対応する本体２内部には、誘導加熱手段を構成する第１及び第２の加熱コイル１８，２０が前方に配設され、これら二つの加熱コイル１８，２０の後方に第３の加熱コイル２２が配設されている。第１及び第２の加熱コイル１８，２０はアルミニウム系の非磁性材質で構成された鍋の加熱を可能としている。また、これら三つの加熱コイル１８，２０，２２はコイルベース２４，２６，２８にそれぞれ載置されている。

第１の加熱コイル（図１の左側の加熱コイル）１８の下方には、本体前面に開口部を有するロースター３０が、魚などを加熱する加熱庫として破線で示されるように形成されており、ロースター３０からの熱を遮蔽する仕切り板としてのロースターカバー３２が第１の加熱コイル１８とロースター３０との間に介装されている。また、ロースターカバー３２とロースター３０の上面には断熱のための隙間が設けられている。

ロースターカバー３２の上には、第１の加熱コイル１８が載置されたコイルベース２４を支えるための複数（例えば、三つ）の支持部材（図示せず）が一体的に形成されており、この支持部材に取り付けられたばね３３により第１の加熱コイル１８はトッププレート４の裏面（下面）に押圧されている。

また、ロースター３０の側方における本体前面には、誘導加熱調理器を使用して調理するときに操作する操作部３５が設けられている。さらに、ロースター３０の側方で第２の加熱コイル２０の下方には、第１乃至第３の加熱コイル１８，２０，２２を制御するための電子部品を備えた三つのインバータ基板３４，３６，３８ａが上下に積層された状態で配設されており、その後方には本体２外部の空気を吸い込むための複数（例えば、二つ）の遠心型吸気ファン４０，４２が上下に配置されている。

三つのインバータ基板３４，３６，３８ａは、それぞれ三つの基板ベース３７，３９，４１に保持され、吸気ファン４０，４２からの吐出空気により冷却されるが、本実施の形態では、吸気ファン４０，４２の構成上、図２の破線矢印で示されるように、上層及び下層のインバータ基板３４，３６には中間層のインバータ基板３８より多くの冷却風が供給される。また、三つの加熱コイル１８，２０，２２のうち、後方に配置された第３の加熱コイル２２の出力が最も小さいことから、第３の加熱コイル２２を制御するインバータ基板３８ａを中間層に配置している。

また、第１及び第２の加熱コイル１８，２０はアルミニウム系の非磁性鍋を加熱可能としているため、アルミ加熱時に二つの加熱コイル１８，２０にそれぞれ供給する高周波電流は、鉄などの磁性鍋を加熱するときよりも高周波・大電流化とする必要がある。そこで、これら二つの加熱コイル１８，２０をそれぞれ制御するインバータ基板３４，３６は、スイッチング素子や共振コンデンサ、あるいはチョークコイルの損失を低減するために基板面積が大型となり、これら二つのインバータ基板３４，３６を保持する基板ベース３７，３９のスペース内にすべての部品を実装できないため、第１の加熱コイル１８を制御するための共振コンデンサ４７を含む第１の共振コンデンサ基板３８ｃと、第２の加熱コイル２０を制御するための共振コンデンサ４９を含む第２の共振コンデンサ基板３８ｂを第３の加熱コイル２２を制御するインバータ基板３８ａと同じく、中間層の基板ベース４１に保持するように配置している。

しかしながら、アルミ加熱時に第１の加熱コイル１８と第１の共振コンデンサ４７の共振で発生する電圧は１０００Ｖを超えるため、他の加熱コイルを制御するための基板３８ａ，３８ｂとの距離を十分確保しないと、第１の共振コンデンサ基板３８ｃから他の基板３８ａ及び３８ｂに空中放電を起こす場合がある。これはアルミ加熱時の第２の加熱コイル２０と第２の共振コンデンサ４９の共振でも同様の現象が発生する。そこで、第１の共振コンデンサ基板３８ｃと第２の共振コンデンサ基板３８ｂの間に絶縁用の壁５１を設け、第１及び第２の共振コンデンサ基板３８ｃ，３８ｂと第３の加熱コイル２２を制御するインバータ基板３８ａとの間の基板ベース４１に段差を設けて、中間層の各々の基板３８ａ，３８ｂ，３８ｃの基板スペースを最大限に活用しても、アルミ加熱時の空中放電を抑制している。絶縁用の壁５１は基板ベース４１と一体で成型されている。

また、中間層の冷却風量は少ないことから、スイッチング素子４５やダイオードブリッジ（パワーモジュール）等を搭載した第３の加熱コイル２２を制御するインバータ基板３８ａを上段に載置するとともに、第１及び第２の共振コンデンサ基板３８ｃ，３８ｂを下段に載置して、冷却効率を向上させている。また、上段のインバータ基板３８ａには、熱伝達率を向上させるためのヒートシンク４３が放熱手段として固定されており、ヒートシンク４３には、放熱効果を高めるために上方に延びる複数の冷却フィンが形成されている。ヒートシンクの冷却フィン高さは第１および第２の共振コンデンサ４７，４９より高くなるように設定されている。

さらに、基板ベース４１の上段の高さが、第１及び第２の共振コンデンサ基板３８ｃ，３８ｂのプリント配線板よりも高くなるように高低差を設けて、上段のインバータ基板３８ａのプリント配線板裏面にも冷却風が流れる構成としている。また、第３の加熱コイル２２を制御するインバータ基板３８ａの下部の基板ベース４１の一部には通風用の穴５３が設けられている。

また、インバータ基板３４，３６，３８と吸気ファン４０，４２をカバーするために一体的に形成された基板及びファンカバー（以下、ファンカバーという）４４が、ロースターカバー３２とほぼ同じ高さで、吸気ファン４０，４２の外殻を形成する吸気ファンケース４６、ロースター３０、本体外殻の側壁部（図１では右側壁部）２ａ、及び本体外殻の前壁部２ｂで囲まれた空間の上方を仕切るように配設されている。

上記構成の誘導加熱調理器において、特に第３の加熱コイル２２を使用して調理を行う場合の空気の流れを以下説明する。

加熱部１２に鍋等の被加熱物を載置し第３の加熱コイル２２を使用して調理を行う場合、操作部３５を操作して第３の加熱コイル２２に大電流を供給すると、被加熱物の底部に渦電流が発生して被加熱物自体が発熱する。この時、吸気ファン４０，４２にも給電され、図２の破線矢印で示されるように、吸気口１４から取り入れられた空気は、吸気ファンケース４６を下降して吸気ファン４０，４２に吸入される。また、吸気ファン４０，４２より吐出された空気は、３層に積層されたインバータ基板３４，３６，３８上を通過し、一部はインバータ基板３４上方のファンカバー４４に形成された開口部を通過して第２の加熱コイル２０及び第１の加熱コイル１８を通過する一方、別の一部は操作部３５を通過し、さらにロースター３０の前方上部を通過して各部を冷却した後、排気口１６より排出される。

なお、上述したように、３層のインバータ基板３４，３６，３８のうち、中間層のインバータ基板３８は、上層あるいは下層のインバータ基板３４，３６に比べ流れる風量が少ないことから、中間層を２段構成にして冷却効率を向上させている。また、中間層の上段に第３の加熱コイル２２を制御するインバータ基板３８ａ、下段に第１及び第２の共振コンデンサ基板３８ｃ，３８ｂとして高低差を設けることで、吸気ファン４０の風下側になる上段のインバータ基板３８ａのヒートシンク４３にも吸気ファン４０から吐出された冷却風が直接当たることになる。

また、吸気ファン４０の風上側にスイッチング素子４５より耐熱温度の低い第１および第２の共振コンデンサ４７，４９を配置することで、風下側の部品冷却効率を向上させている。

また、吸気ファン４０の吐出口部分に配置されている第２の共振コンデンサ基板３８ｂに載置された複数の第２の共振コンデンサ４９（本実施例では４個）を冷却風の経路に対して平行に配置して、第２の共振コンデンサ４９それぞれの隙間から風下側に漏れる冷却風を確保している。さらに第１及び第２の共振コンデンサ基板３８ｃ，３８ｂ間に配置された絶縁用の壁５１を冷却風の経路に対して平行に配置して、上段のインバータ基板３８ａに載置されたスイッチング素子４５の中心が絶縁用の壁５１より第２の共振コンデンサ基板３８ｂ方向になるように配置することで、３層構成で最も冷却風が弱い中間層において比較的冷却風が強くなる側で吸気ファン４０からの通風路が形成され、インバータを構成する部品の中で最も損失が大きく自己発熱の大きいスイッチング素子４５の冷却能力が上がり、上段のインバータ基板３８ａの冷却効率をより向上させている。

また、基板ベース４１の上段側の高さを第１および第２の共振コンデンサ基板３８ｃ，３８ｂより高く設定しているので、吸気ファン４０から第２の共振コンデンサ４９の隙間を通過して後方へ流れる風が、上段のインバータ基板３８ａのプリント配線板裏面部分にも直接流れ込むことになる。また、基板ベース４１の一部に設けられた穴５３からも下層のインバータ基板３６を通り抜けた冷却風の一部が、基板ベース４１の穴５３を通って上段のインバータ基板の下部に流れ込むことにより、上段のインバータ基板３８ａの冷却効率をより向上させている。

上述したように、本発明にかかる加熱調理器は、前方にアルミニウム系の非磁性鍋を加熱可能とする加熱コイルを配置した場合においても、後方に配置した加熱コイルを制御するインバータ基板を高密度に実装して効率的に冷却できるので、前方に二つの加熱コイルを設け後方に一つの加熱コイルを設けた三口誘導加熱調理器として有用である。

本発明にかかる誘導加熱調理器の分解斜視図 図１の誘導加熱調理器の縦断面図 図１の誘導加熱調理器の中間層基板の平面図

符号の説明

２ 調理器本体、 ２ａ 側壁部、 ２ｂ 前壁部、 ４ トッププレート、
６ プレート枠、 ８，１０，１２ 加熱部、 １４ 吸気口、 １６ 排気口、
１８，２０，２２ 加熱コイル、 ２４，２６，２８ コイルベース、
２８ａ 延出部、 ２８ｂ 係止部、 ３０ ロースター、 ３２ ロースターカバー、
３３ ばね、 ３４，３６，３８ インバータ基板、 ３５ 操作部、
３８ａ 上段のインバータ基板、 ３８ｂ 第２の共振コンデンサ基板、
３８ｃ 第１の共振コンデンサ基板、 ３７，３９，４１ 基板ベース、
４０，４２ 吸気ファン、 ４３ ヒートシンク、 ４４ ファンカバー、
４４ａ 吸気部、 ４５ スイッチング素子、 ４６ 吸気ファンケース、
４７ 第１の共振コンデンサ、 ４９ 第２の共振コンデンサ、 ５１ 絶縁用の壁、
５３ 通風用の穴。

Claims (9)

1. 本体と、該本体の上面を覆うトッププレートと、該トッププレートの下方に設けられた複数の加熱コイルと、該複数の加熱コイルの各々を載置するコイルベースと、前記本体の前面に開口部を有するロースターと、外部の空気を前記トッププレートの後方に形成された吸気口から取り入れるための吸気ファンとを備えた誘導加熱調理器であって、前記複数の加熱コイルの一つが前記本体内部の後方に配置され、その他の加熱コイルの少なくとも一つがアルミニウム系の非磁性鍋を加熱可能として、前記吸気ファンの吹出し口近傍に前記複数の加熱コイルへそれぞれ高周波電流を供給する複数のインバータ基板と、前記複数のインバータ基板を保持する複数の基板ベースを備え、前記複数の基板ベースは上下複数層で形成され、アルミニウム系の非磁性鍋を加熱する加熱コイルに電流供給するインバータ基板の一部と前記後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板を、同一層の基板ベースに前記吸気ファンからの冷却風の風下側が高くなるように段差を設けて保持したことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 後方の加熱コイルの最大出力を、その他の加熱コイルの最大出力より低くしたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 吸気ファン側にアルミニウム系非磁性鍋加熱用インバータ基板を配置したことを特徴とする請求項２記載の誘導加熱調理器。
4. 前記アルミニウム系の非磁性鍋加熱用インバータ基板の一部に共振コンデンサを備えたことを特徴とする請求項３記載の誘導加熱調理器。
5. 複数の共振コンデンサを吸気ファンからの冷却風の経路に対して略平行となるように配置したことを特徴とする請求項４記載の誘導加熱調理器。
6. 後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板に備えられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子の自己発熱を放熱するためのヒートシンクを備え、前記ヒートシンクに設けられた冷却用のフィンの高さをアルミニウム系の非磁性鍋加熱用インバータ基板に備えられた共振コンデンサより高くなるよう構成したことを特徴とする請求項４または５記載の誘導加熱調理器。
7. 複数のアルミニウム系非磁性鍋加熱用インバータ基板の一部をそれぞれ同一層の基板ベースに保持し、前記基板ベースに前記複数のアルミニウム系非磁性鍋加熱用インバータ基板の間に絶縁用の壁を備え、吸気ファンの吹出し口から前記絶縁用の壁で形成された通風路を介して、後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板に備えられたスイッチング素子を冷却するように前記スイッチング素子を配置したことを特徴とする請求項６記載の誘導加熱調理器。
8. アルミニウム系の非磁性鍋加熱用インバータ基板の一部と、後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板を保持する基板ベースの段差が、低位置側に配置されたプリント配線板上面より高位置側の基板ベース上面が高くなるようしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
9. 後方の加熱コイルに電流供給するインバータ基板の下側の基板ベースの一部に穴を設けたことを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
   

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