JP5083364B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

この発明は、一般家庭およびレストランなどで使用される誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器においては、加熱コイルから発生する熱を高熱伝導体（熱交換器）で集熱し、インバータ回路部品に放熱器を接続することによって、加熱コイルやインバータ回路部品を冷却するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−７７６３５号公報（第２−３頁、図１）

従来の誘導加熱調理器では、加熱コイルやインバータ回路からの発熱が少なかったため容積の小さな熱交換器を用いたり、放熱器を空冷するだけで十分であったが、最近の誘導加熱調理器における誘導加熱出力の増加傾向に伴い、加熱コイルやインバータ回路部品からの発熱量が増大するため、空冷するには従来よりも容積の大きな熱交換器が必要になり、この熱交換器を配設する空間として、インバータ基板の上側に必要となるため、本体高さが高くなってしまい、薄型化が図れず、コンパクトにできないという問題点があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、誘導加熱出力が増加しても、薄型化が図れ、コンパクトな誘導加熱調理器を得るものである。

本発明に係る誘導加熱調理器は、誘導加熱コイルに高周波電流を通電するインバータ基板と、一端が前記インバータ基板の発熱部と熱的に接合されインバータ基板の実装面上方を避けた位置に熱交換部を有する高熱伝導体と、前記熱交換部および前記誘導加熱コイルへ送風する送風機と、を備え、前記熱交換部の下方に前記送風機を配置し、前記熱交換部の上方に前記誘導加熱コイルを配置し、前記送風機により生じる風の進路を避けて前記インバータ基板を前記送風機の側方に配置し、前記送風機から上方向に送風された風が前記熱交換部に吹き付けられた後、前記誘導加熱コイルに吹き付けられる。

本発明の誘導加熱調理器は、以上のように送風機により熱交換器と誘導加熱コイルへ送風し、両者を冷却することにより、インバータ基板の上側に熱交換器を配置する必要がなくなり、熱交換器とインバータ基板を並べて配置することができ、本体高さを低く抑えることができるという効果を奏する。

以下、参考例とともに、本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態について添付図面を参照して説明する。なお、出願後の補正により、下記の実施の形態１、２および５は参考例とする。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の斜視図であり、ガラストップを
除く全体の主要部品の構成を示す。図２はこの誘導加熱調理器の内部の主な冷却構造を示
す分解斜視図である。

図１、２において、１は誘導加熱調理器が挿嵌されるキッチン、２はキッチン１に挿嵌された誘導加熱調理器の本体筐体、３は本体筐体２の上面に嵌合されたフレーム枠、４は例えば鉄製の調理鍋（図示せず）を誘導加熱する誘導加熱コイル、５は誘導加熱コイル４に高周波電流を通電させるインバータ基板、６はインバータ基板５の下面に設けられ、インバータ基板５を本体筐体２から絶縁させる基板カバー、７は例えばヒートシンク等からなる高熱伝導体、８は送風機、９は高熱伝導体７のうち、送風機８近傍側の位置する熱交換部、１１は熱交換部９の上面に設けられたフィン、１０はインバータ基板５上面に実装され、誘導加熱コイル４に高周波電流を通電させるスイッチング素子であり、高周波電流を発生させることにより発熱源になるとともに、誘導加熱コイル４に流れる高周波電流に比例して損失も大きくなるため、発熱量が増大する。

次に動作について説明する。
誘導加熱コイル４に対向するガラストップ上面に例えば鉄製の調理鍋を配置し、インバータ基板５によりスイッチング素子１０をオンオフさせて高周波電流を発生させ、高周波電流を誘導加熱コイル４に通電させて、誘導加熱コイル４からの高周波磁界により調理鍋を誘導加熱させ、調理を行う。

ここで、スイッチング素子１０による高周波電流発生時には、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４が発熱するため、これらの冷却手段について説明する。
スイッチング素子１０には、高熱伝導体７が例えばシリコングリスの熱伝導グリス等を塗布した状態で着脱可能に圧接され、スイッチング素子１０から発生した熱が高熱伝導体７へ伝導する。高熱伝導体７の送風機８側には、送風機８からの風の流れと平行になるように放熱面を配置したフィン１１が取り付けられた熱交換部９を形成する。
本体筐体２の前側には吸気口（図示せず）が設けられ、送風機８の稼動により、吸気口より空気を取り入れ、その空気を送風機８の風路上に設けられた高熱伝導体７の熱交換部９に吹付ける。これにより、スイッチング素子１０からの熱伝導による加熱された熱交換部９が冷却されると共に、送風機８からの空気の一部は誘導加熱コイル４と熱交換部９の間に設けられた間隙を通過することにより、誘導加熱コイル４も冷却する。

以上のように、この実施の形態１では、誘導加熱コイル４と熱交換部９を近い位置に設けているため、各部に対してそれぞれ送風機９を設ける必要が無く、１つの送風機８で誘導加熱コイル４と熱交換部９の双方に送風することができるため、効率のよく冷却できるとともに、送風機９を設置するためのコストも削減することができる。
また、インバータ基板５において、発熱源であるスイッチング素子１０の周囲にはコンデンサや抵抗等の電気回路構成部品も数多く配置してあるため、従来、ヒートシンク等の熱交換部９を直接スイッチング素子１０の上側に配設するにはこれらの電気回路構成部品との干渉も考慮する必要があったが、高熱伝導体７を介して熱を移動させることで、熱交換部９の設置場所が制限されなくなるため、発熱量の増加に対する熱交換部９の容積の増大が生じても電気回路構成部品との干渉を考慮する必要がなくなり、熱交換部９を自由に設置することができる。
さらに、熱交換部９をインバータ基板５に対して水平に配置することが可能になったため、本体筐体２の厚みを大きくすることなく、熱交換部９を本体筐体２内部に配置することができる。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器の側面図であり、図３において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。
上記実施の形態１では誘導加熱コイル４の一部がフィン１１の上方に位置したが、この発明の実施の形態２では、誘導加熱コイル４をフィン１１の上方に配置せず、フィン１１の後方の高熱伝導体７上に配置し、送風機８の水平風路上に熱交換部９および誘導加熱コイル４を配置し、本体筐体２全体の高さを低くし、本体筐体２の薄型化を図ったものである。

次に動作について説明する。
調理鍋への誘導加熱については、上記実施の形態１と同様であるため、説明を省略し、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４の冷却手段について説明する。
誘導加熱コイル４を送風機８の風路の略延長上に設ける。
本体筐体２の前側には吸気口（図示せず）が設けられ、送風機８の稼動により、吸気口より空気を取り入れ、その空気を送風機８の風路の上流に配置された高熱伝導体７の熱交換部９に吹付ける。これにより、スイッチング素子１０からの熱伝導により加熱された熱交換部９が冷却される。さらに、熱交換部９を通過した空気が、風路の下流に配置された誘導加熱コイル４に吹付けられ、誘導加熱コイル４を冷却する。

ここで、通常、誘導加熱コイル４の素線自身の耐熱温度は１５０℃程度であり、誘導加熱動作中温度も１００℃近い値を示す。一方、スイッチング素子１０の耐熱温度は１００℃以下であり、温度勾配を考慮すれば、熱交換部９の温度は更に低くなる。よって、熱交換部９を通過した後の冷却風であっても誘導加熱コイル４の温度に対して低く、誘導加熱コイル４を冷却するのに十分な温度差を得ることができる。

以上のように、この実施の形態１では、誘導加熱コイル４をフィン１１の上方に配置せず、フィン１１の後方の高熱伝導体７上方の送風機８の風路の略延長上に配置したので、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４を冷却できるとともに、本体筐体２を薄型化できる。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器の分解斜視図、図５はこの誘導加熱調理器の側面図、図６はこの発明の実施の形態３を示す別の誘導加熱調理器の分解斜視図であり、図において、実施の形態１、２と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。

高熱伝導体７は、一端には実施の形態１、２と同様にインバータ基板５のスイッチング素子１０が熱的に接合され、他端には垂直方向に貫通した複数の風路１９を有する熱交換部９を形成する。また、熱交換部９の下側には送風機８が上向きに送風するように配置され、熱交換部９の上側には間隙を設けて誘導加熱コイル４が配置されている。

次に動作について説明する。
調理鍋への誘導加熱については、上記実施の形態１と同様であるため、説明を省略し、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４の冷却手段について説明する。
本体筐体２には吸気口（図示せず）が設けられ、送風機８の稼動により送風機８から送風された空気は熱交換部９の複数の風路１９を通過し、スイッチング素子１０からの熱伝導により加熱された熱交換部９が冷却される。さらに、複数の風路１９を通過した空気が誘導加熱コイル４の下側に吹付けられ、誘導加熱コイル４を冷却する。誘導加熱コイル４冷却後の排気は熱交換部９と誘導加熱コイル４の間隙より外側へ排出される。

以上のように、スイッチング素子１０の発熱量増大に伴い、熱交換器の容積は大きくする必要があり、十分な冷却性能を得るためには送風量も増加させる必要があり、実施の形態１，２のように送風機８による本体内部の風の流れを水平方向とした場合には、軸流送風機による送風量を増加させるためにファン直径を大きくする必要があるが、ファン直径の増大は本体筐体２の高さ方向の増加に繋がってしまい、薄型化が図れないが、実施の形態３では、送風機８の構成を半径方向を水平となるような構成することにより、本体筐体２の高さ方向の寸法を変化させずに風量を増加させることができ、本体筐体２の薄型化を図ることができる。

また、図６は実施の形態３の別の誘導加熱調理器を示し、上記のように高熱伝導体７を用いる代わりに伝熱構成部材として、スイッチング素子１０に熱的に接合された受熱部１２と熱交換器１３を設け、受熱部１２と熱交換器１３をヒートパイプ１４を用いて熱的に接合した構成とし、送風機８から送風された空気は熱交換器１３を冷却し、その後、誘導加熱コイル４を冷却するものである。
この構成では、ヒートパイプ１４は形状の自由度が高く高熱伝導体７に比べ熱交換器１３の配置及び大きさを自由に設定できる上、高熱伝導体７よりも熱輸送量が多く輸送時間も短いため、熱交換器１３をインバータ基板５の熱源から遠い場所に設けることが可能となる。
また、ヒートパイプ１４の中に封入されている冷媒は例えば水等の液体であるため、高温部（ヒートパイプ内の蒸発部）は低温部に比べ低い位置にあるほうが凝縮された冷媒が高温部に戻って来やすいために熱輸送量が増加することは周知の事実であり、そこで、図６ではヒートパイプ１４に傾斜をつけて配置し、熱交換器１３を受熱部１２よりも高い位置に配置する構成にすることにより、より熱輸送量を多くすることができる。

実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器の斜視図であり、図において、実施の形態１、２、３と同一部品には同一番号を付し、説明を省略する。
１５はポンプ、１７はポンプ１５とスイッチング素子１０に熱的に接合された受熱部１２を連通する受熱部吸引口、１８は受熱部１２と熱交換器１３を連通する受熱部吐出口、１６は熱交換器１３とポンプ１５を連通する水冷管である。水冷管１６、受熱部吸引口１７、受熱部吐出口１８には、冷却液が封入され、ポンプ１５により各部を循環させる。

次に動作について説明する。
調理鍋への誘導加熱については、上記実施の形態１と同様であるため、説明を省略し、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４の冷却手段について説明する。
ポンプ１５より吐き出された冷却液は、受熱部吸引口１７から受熱部内部に流れ込んだ後、スイッチング素子１０からの発熱を吸収し、受熱部吐出口１８より吐き出される。受熱部吐出口１８より吐き出された冷却液は、熱交換器１３内部を通過する。ここで、送風機８の稼動により送風機８から送付された空気は、熱交換器１３および誘導加熱コイル４を冷却する。これにより、熱交換器１３内の冷却液が冷却され、その後、ポンプ１５に送り戻される。
以上の冷却液の循環を繰り返し行うことにより、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４を冷却できるとともに、本体筐体２の薄型化も可能となる。

また、実施の形態３の別の実施形態では、受熱部１２が熱交換器１３よりも下側にある場合を説明したが、実施の形態４では、部品配置の制約上、受熱部１２が熱交換器１３よりも下側に配置できず、上側に配置せざると得ない場合であっても、ポンプ１５により冷却液を循環させ、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４を冷却するため、安定した冷却を行うことができる。

実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器の一部を切り欠いた斜視図であり、図において、実施の形態１、２、３、４と同一部品には同一番号を付し、説明を省略する。フィン１１と受熱部１２をヒートパイプ１４を用いて熱的に接合した構成とし、さらに、ヒートパイプ１４に傾斜部１４ａを有し、フィン１１におけるヒートパイプ１４の位置を受熱部１２におけるヒートパイプ１４の位置よりも高くなるように構成している。２０は下面より空気を吸い込み、側面より吐き出す送風機を示すブロアーファンであり、誘導加熱コイル４の側方向に配置している。２１は誘導加熱コイル取付部であり、傾斜部２１ａを有する。

次に動作について説明する。
調理鍋への誘導加熱については、上記実施の形態１と同様であるため、説明を省略し、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４の冷却手段について説明する。
スイッチング素子１０からの発熱により受熱部１２のヒートパイプ１４内の例えば水等の冷媒が蒸発し、蒸気となり、傾斜部１４ａを経由して受熱部１２よりも高い位置のフィン１１へ至る。本体筐体２には吸気口（図示せず）が設けられ、ブロアーファン２０の稼動により、吸気口より空気が吸い込まれ、空気の流れと平行になるように放熱面を配置したフィン１１が取り付けられた熱交換部９を通過することにより、フィン１１のヒートパイプ１４内の蒸気が冷却され、凝縮し、傾斜部１４ａを経由してフィン１１よりも低い位置の受熱部１２へ戻る。この蒸発−凝縮の繰り返しにより生じる凝縮潜熱によって、スイッチング素子１０が冷却される。
また、吸気口からフィン１１を通過した空気は誘導加熱コイル取付部２１の下方を通過し、ブロアーファン２０の下面より吸い込まれ、側面より誘導加熱コイル取付部２１の上方へ吹き出される。吐き出された空気は、傾斜部２１ａにより、空気風路が誘導加熱コイル４に向けられ、誘導加熱コイル４に当たり、誘導加熱コイル４が冷却される。

以上のように、この実施の形態５では、ブロアーファン２０の稼動により、スイッチング素子１０および誘導加熱コイル４を冷却できる。さらに、ブロアーファン２０を誘導加熱コイル４の側方向に配置したので、本体筐体２を薄型化できる。

この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の斜視図である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の冷却構造を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器の側面図である。 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器の分解斜視図である。 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器の側面図である。 この発明の実施の形態３を示す別の誘導加熱調理器の分解斜視図である。 この発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器の斜視図である。 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器の斜視図である。

１ キッチン、 ２ 本体筐体、 ３ フレーム枠、 ４ 誘導加熱コイル、５ インバータ基板、 ６ 基板カバー、 ７ 高熱伝導体、 ８ 送風機、 ９ 熱交換部、 １０ スイッチング素子、 １１ フィン、 １２ 受熱部、 １３ 熱交換器、 １４ ヒートパイプ、 １５ ポンプ、 １６ 水冷管、 １７ 受熱部吸引口、 １８ 受熱部吐出口、 １９ 風路、２０ ブロアーファン、２１ 誘導加熱コイル取付部

Claims (1)

1. 誘導加熱コイルに高周波電流を通電するインバータ基板と、一端が前記インバータ基板の発熱部と熱的に接合され、前記インバータ基板の実装面上方を避けた位置に熱交換部を有する高熱伝導体と、前記熱交換部および前記誘導加熱コイルへ送風する送風機と、を備え、前記熱交換部の下方に前記送風機を配置し、前記熱交換部の上方に前記誘導加熱コイルを配置し、前記送風機により生じる風の進路を避けて前記インバータ基板を前記送風機の側方に配置し、前記送風機から上方向に送風された風が前記熱交換部に吹き付けられた後、前記誘導加熱コイルに吹き付けられることを特徴とする誘導加熱調理器。

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