JP5444808B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は一般家庭やレストラン及びオフィスなどで使用される温度検知素子を有する誘導加熱調理器に関するものである。

近年、誘導加熱調理器は、その加熱応答性の良さを生かして、負荷となる鍋等の近傍に温度検知素子等を配置して、鍋等の温度を検知して火力の調節を行うことで、きめ細かな調理を実現すると共に、炎を用いないことから、室内の空気を汚すことも少ないため、安全かつ清潔であるとう特性が注目され、その需要が急速に伸びてきている。

従来の誘導加熱調理器について図面を基に説明する。図１１は従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図であり、図１２は同誘導加熱調理器の要部斜視図である。図１１及び図１２において、商用電源１０１と、整流回路１０２と、インバータ回路１０３にはスイッチング素子１０３ａと加熱コイル１０３ｂとを有し、インバータ回路１０３が加熱コイル１０３ｂに高周波電流を供給することにより、負荷となる鍋１０４を誘導加熱する。また、ヒートシンク１０５は、スイッチング素子１０３ａが取り付けられるアルミで形成された放熱体である。制御回路１０６は、スイッチング素子１０３ａを駆動する駆動手段１０７と、取り付け金具１０８ａ、取り付けビス１０８ｂによりヒートシンク１０５に取り付けられた温度検知素子としてのサーモスタット１０８と、サーモスタット１０８の検知する温度Ｔに応じて、インバータ回路１０３への出力を制御する入力制御手段１０９とを有する。

以上のように構成される誘導加熱調理器において、通常加熱コイル１０３ｂに高周波電流を供給して鍋１０４を加熱するとインバータ回路１０３のスイッチング素子１０３ａは、スイッチング損失により発熱するが、発熱した熱はヒートシンク１０５により放熱され、スイッチング素子１０３ａの温度上昇は抑制される。何らかの要因、例えば、鍋４の種類によっては、スイッチング素子１０３ａのスイッチング損失が増大し、スイッチング素子１０３ａやヒートシンク１０５の温度がさらに上昇し、この温度が所定の温度、例えばスイッチング素子１０３ａが熱破壊しない上限温度に達するとサーモスタット１０８が検知し、制御回路１０６の入力制御手段１０９に発信する。入力制御手段１０９はこの信号により駆動手段１０７に出力し、インバータ回路１０３への出力を停止し、スイッチング素子１０３ａの熱破壊を防止し、安全性を高める構成となっている。また、スイッチング素子１０３ａやヒートシンク１０５の温度が正常になれば、再び誘導加熱を開始し、原因が排除されなければこの動作を繰り返す。

特許第３２５７４２１号公報

前記従来の構成では、冷却効率を向上させるためスイッチング素子１０３ａ高電位側と同電位の金属部と、ヒートシンク１０５を接触させる構成であるため、ヒートシンク１０５の温度を検知するための温度検知素子として、絶縁性能の高いサーモスタット１０８を用いなければならない。さらに、サーモスタット１０８はヒートシンク１０５に取り付け金具１０８ａ、取り付けビス１０８ｂにて機械的に取り付けると共に、印刷配線板１１０に配置された制御回路１０６にサーモスタット１０８が検知した温度の信号を伝達するた
めの信号線１０８ｃやコネクタ１０８ｄを介して印刷配線板１１０に接続しなければならず、組み立て工数や部品点数、部品コストが増加するという課題を有していた。また、温度検知はサーモスタット１個につき１点のみ検知可能であるため、複数の温度点を検知する場合には、必要な温度検知点の数だけサーモスタット１０８を使用しなければならず、さらに組み立て工数や部品点数、部品コストが増加するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スイッチング素子の熱破壊を防止する装置を安価に構成す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、加熱コイルとスイッチング手段とを有し、直流を高周波交流に変換し、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記スイッチング手段が取り付けられ前記スイッチング手段の高電位側と同電位である放熱体と、前記インバータ回路及び前記制御回路の一部または全部を搭載した絶縁部材と導体箔で形成された印刷配線板とを有し、前記放熱体の一部は、前記印刷配線板と接して取り付けられ、前記印刷配線板における前記放熱体の取り付け部分の裏側に温度検知手段を配置することにより前記スイッチング手段および前記放熱体と前記温度検知手段とを前記印刷配線板の表裏に分配するとともに前記放熱体の温度を前記印刷配線板の厚み方向を介して検知可能な構成としたものである。

また、温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくとも１つに応じて、インバータ回路の入力を制限する入力制限手段を有する構成であり、通常は、制御回路によりインバータ回路のスイッチング手段を駆動して、直流を高周波交流に変換し加熱コイルに高周波電流を供給し、加熱コイルから発生する磁束により負荷である鍋を誘導加熱する。

また、インバータ回路が作動している間スイッチング手段はスイッチング損失により発熱するが、発熱した熱はスイッチング手段が取り付けられた放熱体を介して放熱し、スイッチング手段や放熱体の温度上昇を抑制している。

さらに、何らかの原因、例えばスイッチング損失が増加する種類の鍋を使用した場合、スイッチング手段のスイッチング損失が増大することにより発熱量も増大し、スイッチング手段及びスイッチング手段が取り付けられた放熱体の温度が急激に増大する。このとき、放熱板の一部が接する印刷配線板の裏側に配置された温度検知手段が、放熱体の温度または温度変化を間接的に検知する。入力制限手段は、温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくともいずれか１つに応じてインバータ回路の入力を制限し、スイッチング手段のスイッチング損失を抑制することにより、スイッチング手段の熱破壊を防止する。また、温度検知手段を直接印刷配線板に回路部品と同様に搭載するため、従来例のように取り付け金具や取り付けビス、さらに信号線やコネクタを必要としない。

以上のように本発明の誘導加熱調理器は、スイッチング素子が取り付けられた放熱体が印刷配線板と接している箇所の裏側に、温度検知手段を配置することにより、放熱体（スイッチング手段）の温度を間接的に検知することができ、スイッチング素子の熱破壊を防ぐための装置を安価に実現できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 同誘導加熱調理器の要部斜視図 同誘導加熱調理器の要部上面図 同誘導加熱調理器の検知温度Ｔに対する入力動作図 同誘導加熱調理器の検知温度Ｔに対する冷却ファン動作図 本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 同誘導加熱調理器の要部斜視図 同誘導加熱調理器の要部上面図 同誘導加熱調理器の検知温度Ｔに対する入力動作図 同誘導加熱調理器の検知温度Ｔに対する冷却ファン動作図 従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 同誘導加熱調理器の要部斜視図

第１の発明は、加熱コイルとスイッチング手段とを有し、直流を高周波交流に変換し、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記スイッチング手段が取り付けられ前記スイッチング手段の高電位側と同電位である放熱体と、前記インバータ回路及び前記制御回路の一部または全部を搭載した絶縁部材と導体箔で形成された印刷配線板とを有し、前記放熱体の一部は、印刷配線板と接して取り付けられ、前記印刷配線板における前記放熱体の取り付け部分の裏側に温度検知手段を配置することにより前記スイッチング手段および前記放熱体と前記温度検知手段とを前記印刷配線板の表裏に分配するとともに前記放熱体の温度を前記印刷配線板の厚み方向を介して検知可能な構成とすることにより、何らかの原因でスイッチング手段のスイッチング損失が増大し、スイッチング手段の温度が上昇すると、スイッチング素子が取り付けられている放熱体の温度が上昇するので、この放熱体の一部が印刷配線板に接して取り付けられて、その取り付け部分の裏側に温度検知手段が配置されているため、温度検知手段は、放熱体の温度を検知することができ、スイッチング素子の温度を間接的に検知することができる。温度検知手段を直接印刷配線板に回路部品と同様に搭載するため
、従来例のようにサーモスタットを放熱体に取り付けるための金具やビス、さらには信号線やコネクタを用いることなく、スイッチング手段の温度を放熱体を介して、間接的に検知可能であるため、スイッチング手段の熱破壊を防ぐための装置を安価に実現できる。さらに、スイッチング手段の高電位側と同電位である放熱体の温度を検知するためには、絶縁性の高いサーモスタットを使用する必要があるが、温度検知手段は印刷配線板を介して温度を検知しているため、温度検知手段として用いるサーモスタットは絶縁性の高いものではなく一般的に使用されているもので問題ない上に、必要以上の空間距離を確保する必要もないため、放熱板の温度を精度好く検知することができるため、スイッチング素子の温度を間接的にではあるが精度よく検知することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくとも１つに応じて、インバータ回路の入力を制限する入力制限手段を有する構成とすることにより、従来例のようにインバータ回路への出力を中断するのではなく、入力を制限する制御であるため、誘導加熱調理器による調理を継続することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、複数の温度検知手段を有し、前記各温度検知手段が検知した温度の差分または温度変化の差分の少なくとも１つに応じて、インバータ回路の入力を制限する入力制限手段を有する構成とすることにより、インバータ回路が複数のスイッチング素子を有し、各スイッチング素子が２つ以上の放熱体にそれぞれ取り付けられているとき、各放熱体が印刷配線板と接している部分の裏側それぞれに、温度検知手段が配置されており、各温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくとも１つに応じて入力制限手段がインバータ回路の入力を制限するだけでなく、各温度検知手段の温度差または温度変化の差の少なくとも１つに応じて入力制限手段がインバータ回路の入力を制限することにより、複数のスイッチング素子の中で、他のスイッチング素子よりも温度上昇が激しいスイッチング素子を発見しやすく、スイッチング素子の熱破壊防止をより精度良く行うことができる。

第４の発明は、特に第１〜第３のいずれか１つの発明において、入力制限手段が、インバータ回路の入力を所定回数以上制限すると、スイッチング手段の駆動を停止する駆動停止手段を有する構成とすることにより、何らかの原因でスイッチング手段のスイッチング損失が増大し、スイッチング手段の温度が上昇すると、温度検知手段が温度や温度変化を
検知し、温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくともいずれか１つに応じて入力制限手段がインバータ回路の入力を制限するが、原因が排除されない場合、この動作が繰り返し続くため、入力制限手段が所定回数以上入力制限した場合は、駆動停止手段によりスイッチング手段の駆動を停止して、スイッチング手段のスイッチング損失が増大するような使用状態が連続して継続することを防止し、スイッチング手段の熱ストレスを軽減することができる。

第５の発明は、特に第１〜第４のいずれか１つの発明において、放熱体を強制的に冷却する冷却ファンを有し、入力制限手段が、インバータ回路の入力を制限する際、前記冷却ファンの回転数を変化させるファン制御手段を有する構成とすることにより、冷却ファンの冷却風を主としてスイッチング手段が取り付けられた放熱体に当てることにより、放熱体を強制的に冷却し、スイッチング損失によるスイッチング手段の発熱を抑制することができる。さらにファン制御手段を有しているため、温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくともいずれか１つに応じて、冷却ファンの回転数を変化させ冷却ファンの風量を調節することができ、温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくともいずれか１つの値が大きい場合は、冷却ファンの風量を増加してスイッチング手段や放熱体を冷却し、スイッチング手段の発熱による温度上昇を抑制することができる。また、温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくともいずれか１つの値が小さい場合は、冷却ファンの風量を減少して、冷却ファンの消費電力や騒音を低減することができる。

第６の発明は、特に第１〜第５のいずれか１つの発明において、入力制限手段がインバータ回路の入力を所定回数制限したことを報知する報知手段を有する構成とすることにより、使用中の負荷である鍋の種類により、スイッチング手段のスイッチング損失が大きい場合、スイッチング手段の発熱が増加すると、温度検知手段が温度や温度変化を検知する。その温度または温度変化の少なくともいずれか１つに応じて入力制限手段がインバータ回路の入力を制限するが、原因が排除されない限り、この状態が継続してしまう。従って、入力制限手段が所定回数以上、入力を制限した場合には、報知手段により使用者に異常な状態が続いていることを知らせ、鍋の変更等の適切な改善を促す。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態の構成を示すブロック図、図２は同誘導加熱調理器の要部斜視図、図３は同誘導加熱調理器の要部上面図である。

図１、図２及び図３において、商用電源１、整流回路２、インバータ回路３はスイッチング手段３ａと加熱コイル３ｃとを有し、加熱コイル３ｃに高周波電流を供給することにより負荷の鍋４を誘導加熱するものであり、制御回路５は、スイッチング手段３ａを駆動する駆動手段６と、温度検知手段７と、温度検知手段７の検知する温度Ｔに応じてインバータ回路３の入力を制限する信号を駆動手段６に出力する入力制限手段８と、入力制限手段８がインバータ回路３の入力を制限した回数が所定の回数に達すると駆動手段６にスイッチング手段３ａの駆動を停止する信号を出力する駆動停止手段９と、入力制限手段８がインバータ回路３の入力を制限した回数が所定の回数に達すると使用者にこれを報知する発光素子あるいは圧電素子等で構成された報知手段１０と、温度検知手段７の検知する温度Ｔに応じて冷却ファン１１の回転数を制御するファン制御手段１２とを有する。放熱体１３にはスイッチング手段３ａが取り付けられ、冷却ファン１１は放熱体１３に冷却風を送るものである。また、印刷配線板１４は放熱体１３を含むインバータ回路３の一部または全部と、温度検知手段７を含む制御回路５の一部または全部を搭載し、印刷配線板１４の導体箔は制御回路１５及びインバータ回路３を構成する電子回路部品の必要なもの同士
を電気的に結合している。また、放熱体１３の一部が印刷配線板１４に接するように取り付けられており、放熱体１３と印刷配線板１４が接している部分の印刷配線板１４の裏側、放熱体１３が実装されていない側に温度検知手段７が配置されている。

以上の構成において動作、作用を説明する。駆動手段６がインバータ回路３のスイッチング手段３ａを駆動して、商用電源１を整流回路２で整流した直流を高周波交流に変換し、加熱コイル３ｃに高周波電流を供給し、加熱コイル３ｃから発生する磁束により負荷である鍋４を誘導加熱する。鍋４の加熱火力は、駆動手段６の出力でスイッチング手段３ａの駆動タイミングを変化させて、加熱コイル１３ｂに供給する高周波電流を変化させて制御している。

インバータ回路３が動作している間は、スイッチング手段３ａのスイッチング損失によってスイッチング手段３ａは発熱するが、スイッチング手段３ａはアルミニウム等からなる放熱体１３に取り付けられ熱接続されているので、放熱体１３を介して放熱される。さらにインバータ回路３の動作が続くとスイッチング手段３ａの発熱が継続し、放熱体１３の温度も上昇する。この状態が続きスイッチング手段３ａの温度が上昇し続け、スイッチング手段３ａの許容耐熱温度を超えるとスイッチング手段３ａは熱暴走あるいは熱破壊を生じインバータ回路３は動作不能となる。そこでインバータ回路３の動作中はスイッチング手段３ａの温度上昇を防止するために、ファン制御手段１２により駆動される冷却ファン１１により冷却風を主に放熱体１３及びスイッチング素子３ａに送り、放熱体１３及びスイッチング素子３ａの温度上昇を抑制している。

また、図２、及び図３に示すように、印刷配線板１４上の放熱体１３は印刷配線板１４と接するように取り付けられており、サーミスタからなる温度検知手段７は、印刷配線板１４と放熱体１３が接している部分の印刷配線板１４の裏側、放熱体１３が実装されていない側にハンダ付け等により他の電気部品と取り付けられているため、スイッチング手段３ａのスイッチング損失によって変化する放熱体１３の温度Ｔを放熱体１３と印刷配線板１４を介して間接的に検知する。また、温度検知手段７に従来例のようなサーモスタットを用いた場合、放熱体１３に取り付け金具や取り付けビスを用いて機械的に取り付けると共に、印刷配線板１４に配置された制御回路５にサーモスタットが温度を検知した信号を伝達する信号線やコネクタを介して印刷配線板１４に接続しなければならなかったが、本実施の形態では、温度検知手段７としてサーミスタを用いて印刷配線板１４にハンダ付け等により取り付けることで、組み立て工数や部品点数及び、部品コストを削減することができる。

一般的にはインバータ回路３の入力Ｐの増加に伴ってスイッチング手段３ａのスイッチング損失も増加して、これに伴う発熱も増加する。逆にインバータ回路３の入力Ｐが減少すれば、スイッチング手段３ａのスイッチング損失も減少して、これに伴う発熱も減少する。このことを利用して入力制限手段８は次のような動作を行う。スイッチング手段３ａのスイッチング損失が何らの原因で増大する。例えば、インバータ回路３の入力Ｐが同じでも負荷の鍋４の種類によってスイッチング手段３ａのスイッチング損失は異なるため、スイッチング損失が大きい種類の鍋で誘導加熱している場合や冷却ファン１１が故障等して冷却風が減少したり、止まった場合等、図４に示すように、スイッチング手段３ａの温度を放熱体１３及び印刷配線板１４を介して温度検知手段７が検知した温度Ｔが所定の温度Ｔ１に到達すると、入力制限手段８は駆動手段６にインバータ回路３の入力Ｐを減少する信号を出力し、これを受けた駆動手段６はスイッチング手段３ａのスイッチングタイミングを変化させてインバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ１まで減少させる。これによりスイッチング手段３ａのスイッチング損失が減少するため、スイッチング手段３ａと放熱体１３の温度上昇も緩和されるため、温度検知手段７が検知した温度Ｔの温度上昇も緩和される。しかしながら、スイッチング手段７の発熱と、冷却ファン１１による冷却のバラ
ンスが平衡していない場合には、インバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ１まで減少させても、スイッチング手段３ａの発熱が治まらない場合も発生する。すなわち、温度検知手段７が検知した温度Ｔの温度がＴ１に到達したため、インバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ１まで減少させても温度検知手段７が検知した温度Ｔの温度が上昇する場合には、温度検知手段７が検知した温度ＴがＴ１より高いＴ２（＞Ｔ１）に到達すると、インバータ回路３の入力ＰをＰ１より小さな所定入力Ｐ２（＜Ｐ１）まで減少させる。以下、スイッチング手段７の発熱と、冷却ファン１１による冷却のバランスが平衡状態になるまで、すなわち、温度検知手段７の温度Ｔの温度が減少に至るまで同様の処理を繰り返す。

逆に、スイッチング手段３ａのスイッチング損失が増大する原因が取り除かれた場合には、上記処理の逆動作を行う。温度検知手段７が検知した温度がＴ２に到達していたため、インバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ２まで減少させた状態のときに、スイッチング手段３ａのスイッチング損失が増大する原因が取り除かれた場合、スイッチング手段３ａの温度が下がるため、温度検知手段７の温度Ｔも下がる。このとき、温度検知手段７の温度ＴがＴ２を下回るとインバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ１まで上昇させる。さらに、温度検知手段７の温度Ｔが減少した場合には同様の処理を繰り返し、最終的には温度検知手段７の温度がＴ１を下回ったときに、入力制限手段８は駆動手段６にインバータ回路３の入力を減少する信号を出力することを停止し、インバータ回路の入力Ｐを元の入力Ｐ０に戻す。

スイッチング手段３ａの損失が増大した原因が改善されていれば、このまま入力Ｐ０にて誘導加熱が継続するが、改善されていない場合は、上記の動作を繰り返す。この繰り返しが所定の回数Ｍ１になると報知手段１０、本実施の形態では圧電素子であるブザーを吹鳴させて、スイッチング手段３ａの温度が高く異常状態が継続していることを使用者に報知し対策を促す。この繰り返しが所定の回数Ｍ２（＞Ｍ１）になると、駆動停止手段９が駆動手段６にスイッチング手段３ａの駆動を停止する信号を出力し、インバータ回路３の動作を停止する。

ファン制御手段１２は、図５に示すように温度検知手段７が検知した温度ＴがＴα以上及びＴαより高いＴβ（＞Ｔα）未満の場合は、冷却ファン１１の回転数ＮをＮ１で回転させている。スイッチング手段３ａの損失が増大すると、スイッチング手段３ａ及び放熱体１３の温度が上昇し、温度検知手段７の検知する温度Ｔが所定の温度Ｔβまで上昇するとファン制御手段１２は、Ｎ１より速い回転数Ｎ２にて冷却ファン１１を回転させて冷却ファン１１の風量を増加させ、スイッチング手段３ａ及び放熱体１３の温度上昇を抑制する。逆にスイッチング手段３ａの損失が増大する原因が排除され、温度検知手段７の検知する温度Ｔが所定の温度Ｔβを下回ると、ファン制御手段１２は、冷却ファン１１の回転数を元の回転数Ｎ１に戻す。また、温度検知手段７の検知する温度Ｔが所定の温度Ｔαより低くなると、ファン制御手段１２はＮ１より遅い回転数Ｎ３で冷却ファン１１を回転させ、冷却ファン１１の風量を減少させることにより、冷却ファン１１の消費電力を低減させると共に、冷却ファン１１が回転することにより生じる風きり音を低下させる。また逆に、温度検知手段７の検知する温度Ｔが所定の温度Ｔα以上になると、ファン制御手段１２は、冷却ファン１１の回転数を元の回転数Ｎ１に戻す。

以上のように本実施の形態によれば、スイッチング手段３ａの温度を温度検知手段７が、放熱体１３及び印刷配線板１４を介して検知し、インバータ回路１３の入力の制限や冷却ファン１１の回転数制御をきめ細かく行うことができ、部品点数の削減や組み立て工数の低減が可能となると共に、検知温度に適した冷却風を主に放熱体１３及びスイッチング手段３ａに与えて、効率の良い冷却ができ、さらに冷却ファン１１が回転することで生じる風きり音を低下させることができる。また、入力制限手段８は温度検知手段７が検知する温度または温度変化の少なくともいずれか１つに応じてインバータ回路３への出力を制
限する制御であり、従来例のような出力の中断がなく誘導加熱調理器による調理を続けることができる。

（実施の形態２）
以下本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。図６は本発明の実施例の構成を示すブロック図、図７は同誘導加熱調理器の要部斜視図、図８は同誘導加熱調理器の要部上面図である。

図６、図７及び図８において、商用電源１と、整流回路２と、インバータ回路３は第１のスイッチング手段３ａと第２のスイッチング手段３ｂ及び、加熱コイル３ｃとを有し、加熱コイル３ｃに高周波電流を供給することにより負荷の鍋４を誘導加熱するものであり、制御回路５は、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂを駆動する駆動手段６と、第１の温度検知手段７ａと第２の温度検知手段７ｂ、第１及び第２の温度検知手段７の検知した温度の温度差Ｔに応じてインバータ回路３の入力を制限する信号を駆動手段６に出力する入力制限手段８と、入力制限手段８がインバータ回路３の入力を制限した回数が所定の回数に達すると駆動手段６に第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの駆動を停止する信号を出力する駆動停止手段９と、入力制限手段８がインバータ回路３の入力を制限した回数が所定の回数に達すると使用者にこれを報知する発光素子あるいは圧電素子等で構成された報知手段１０と、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂの検知した温度の温度差Ｔに応じて冷却ファン１１の回転数を制御するファン制御手段１２とを有する。放熱体１３ａには第１のスイッチング手段３ａが取り付けられ、放熱体１３ｂには第２のスイッチング手段３ｂが取り付けられる構成であり、冷却ファン１１は第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂに冷却風を送るものである。また、印刷配線板１４は第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂを含むインバータ回路３の一部または全部と、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂを含む制御回路５の一部または全部を搭載し、印刷配線板１４の導体箔は制御回路１５及びインバータ回路３を構成する電子回路部品の必要なもの同士を電気的に結合している。また、第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂの一部が印刷配線板１４に接するように取り付けられており、第１の放熱体１３ａと印刷配線板１４が接している部分の印刷配線板１４の裏側に温度検知手段７ａが、第２の放熱体１３ｂと印刷配線板１４が接している部分の印刷配線板１４の裏側に温度検知素子７ｂが配置されている。

以上の構成において動作、作用を説明する。駆動手段６がインバータ回路３の第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂを駆動して、商用電源１を整流回路２で整流した直流を高周波交流に変換し、加熱コイル３ｃに高周波電流を供給し、加熱コイル３ｃから発生する磁束により負荷である鍋４を誘導加熱する。鍋４の加熱火力は、駆動手段６の出力で第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの駆動時間を変化させて、加熱コイル１３ｃに供給する高周波電流を変化させて制御している。

インバータ回路３が動作している間は、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのスイッチング損失により、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂは発熱するが、第１のスイッチング手段３ａはアルミニウム等からなる第１の放熱体１３ａに、第２のスイッチング手段３ｂも同様にアルミニウム等からなる第２の放熱体１３ｂに取り付けられ熱接続されているので、第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂを介して放熱される。さらにインバータ回路３の動作が続くと第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの発熱が継続し、第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂの温度も上昇する。この状態が続き第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの温度が上昇し続け、第１或いは第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの許容耐熱温度を超えると第１或いは第２スイッチング手段３ａ、３ｂは熱暴走あるいは熱破壊を生じインバータ回路３は動作不能となる。そこでインバータ回路３の動作中は第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの温度上昇を防止するために、ファン制御手段１２により駆動される冷却ファン１１により冷却風を主に第１及び第２の
放熱体１３ａ、１３ｂと、第１及び第２のスイッチング素子３ａ、３ｂに送り、第１及び第２の放熱体１３と、第１及び第２のスイッチング素子３ａ、３ｂの温度上昇を抑制している。

また、図７、及び図８に示すように、印刷配線板１４上の第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂの一部は印刷配線板１４と接するように取り付けられており、サーミスタからなる第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂは、印刷配線板１４と第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂが接している部分の印刷配線板１４の裏側、放熱体１３ａ、１３ｂが実装されていない側にハンダ付け等により他の電気部品と取り付けられている、すなはち、第１の放熱体１３ａが接している印刷配線板１４の裏側には第１の温度検知手段７ａが、第２の放熱体１３ｂが接している印刷配線板１４の裏側には第２の温度検知手段７ｂが取り付けられている、ため、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのスイッチング損失によって変化する第１及び第２の放熱体３ａ、３ｂの温度を第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂと印刷配線板１４を介して間接的に検知する。また、第１及び第２の温度検知手段７に従来例のようなサーモスタットを用いた場合、第１及び第２の放熱体１３に取り付け金具や取り付けビスを用いて機械的に取り付けると共に、印刷配線板１４に配置された制御回路５にサーモスタットが温度を検知した信号を伝達する信号線やコネクタを介して印刷配線板１４に接続しなければならなかったが、本実施の形態では、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂとしてサーミスタを用いて印刷配線板１４にハンダ付け等により取り付けることで、組み立て工数や部品点数及び、部品コストを削減することができる。

一般的にはインバータ回路３の入力Ｐの増加に伴って第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのスイッチング損失も増加して、これに伴う発熱も増加する。逆にインバータ回路３の入力Ｐが減少すれば、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのスイッチング損失も減少して、これに伴う発熱も減少する。このことを利用して入力制限手段８は次のような動作を行う。第１及び第２のスイッチング手段３ａのスイッチング損失が何らの原因で増大する。例えば、インバータ回路３の入力Ｐが同じでも負荷の鍋４の種類によって第１及び第２のスイッチング手段３ａのスイッチング損失は異なるため、スイッチング損失が大きい種類の鍋で誘導加熱している場合等、第１のスイッチング手段３ａ或いは、第２のスイッチング手段３ｂいずれか一方のスイッチング損失が増大する場合がある。このとき、図９に示すように、第１のスイッチング手段３ａの温度を第１の放熱体１３ａ及び印刷配線板１４を介して第１の温度検知手段７ａが検知した温度Ｔａ、第２のスイッチング手段３ｂの温度を第１の放熱体１３ｂ及び印刷配線板１４を介して第２の温度検知手段７ｂが検知した温度Ｔｂとの差｜Ｔａ−Ｔｂ｜が所定の温度Ｔ１に到達すると、入力制限手段８は駆動手段６にインバータ回路３の入力Ｐを減少する信号を出力し、これを受けた駆動手段６は第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのスイッチング時間を変化させてインバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ１まで減少させる。これにより第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのスイッチング損失が減少するため、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂと第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂの温度上昇も緩和されるため、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度上昇も緩和される。しかしながら、第１或いは第２のスイッチング手段７ａ、７ｂの発熱と、冷却ファン１１による冷却のバランスが平衡していない場合には、インバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ１まで減少させても、第１或いは第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの発熱が治まらない場合も発生する。すなわち、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜がＴ１に到達したため、インバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ１まで減少させても第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜が上昇する場合には、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜がＴ１より高いＴ２（＞Ｔ１）に到達すると、インバータ回路３の入力ＰをＰ１より小さい所定入力Ｐ２（＜Ｐ１）まで減少させる。以下、第１或いは第２のスイッチング手段７ａ、７ｂの発熱と、冷
却ファン１１による冷却のバランスが平衡状態になるまで、すなわち、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜が減少に至るまで同様の処理を繰り返す。

逆に、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのスイッチング損失が増大する原因が取り除かれた場合には、上記処理の逆動作を行う。第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜がＴ２に到達していたため、インバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ２まで減少させた状態のときに、第１或いは第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのスイッチング損失が増大する原因が取り除かれた場合、第１或いは第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの温度が下がるため、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂの検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜も下がる。このとき、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂの検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜がＴ２を下回るとインバータ回路３の入力Ｐを所定入力Ｐ１まで上昇させる。さらに、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂの検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜が減少した場合には同様の処理を繰り返し、最終的には第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂの検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜がＴ１を下回ったときに、入力制限手段８は駆動手段６にインバータ回路３の入力を減少する信号を出力することを停止し、インバータ回路の入力Ｐを元の入力Ｐ０に戻す。

第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの損失が増大した原因が改善されていれば、このまま入力Ｐ０にて誘導加熱が継続するが、改善されていない場合は、上記の動作を繰り返す。この繰り返しが所定の回数Ｍ１になると報知手段１０、本実施の形態では圧電素子であるブザーを吹鳴させて、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの温度が高く異常状態が継続していることを使用者に報知し対策を促す。この繰り返しがＭ１より多い所定の回数Ｍ２（＞Ｍ１）になると、駆動停止手段９が駆動手段６に第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの駆動を停止する信号を出力し、インバータ回路３の動作を停止する。

ファン制御手段１２は、図１０に示すように、第１及び第２の温度検知手段７が検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜がＴα以上及びＴαより高いＴβ（＞Ｔα）未満の場合は、冷却ファン１１の回転数ＮをＮ１で回転させている。第１或いは第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの損失が増大すると、第１或いは第２のスイッチング手段３ａ、３ｂ及び第１或いは第２の放熱体１３ａ、１３ｂの温度が上昇し、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂの検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜が所定の温度Ｔβまで上昇するとファン制御手段１２は、Ｎ１より速い回転数Ｎ２にて冷却ファン１１を回転させて冷却ファン１１の風量を増加させ、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂ及び第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂの温度上昇を抑制する。逆に第１或いは第２のスイッチング手段３ａの損失が増大する原因が排除され、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜が所定の温度Ｔβを下回ると、ファン制御手段１２は、冷却ファン１１の回転数を元の回転数Ｎ１に戻す。また、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜が所定の温度Ｔαより低くなると、ファン制御手段１２はＮ１より遅い回転数Ｎ３で冷却ファン１１を回転させ、冷却ファン１１の風量を減少させることにより、冷却ファン１１の消費電力を低減させると共に、冷却ファン１１が回転することにより生じる風きり音を低下させる。また逆に、第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜が所定の温度Ｔα以上になると、ファン制御手段１２は、冷却ファン１１の回転数を元の回転数Ｎ１に戻す。

以上のように本実施の形態によれば、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの温度を第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが、第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂ及
び印刷配線板１４を介して検知し、インバータ回路１３の入力の制限や冷却ファン１１の回転数制御をきめ細かく行うことができ、部品点数の削減や組み立て工数の低減が可能となると共に、検知温度に適した冷却風を主に第１及び第２の放熱体１３ａ、１３ｂ及び第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂに与えて、効率の良い冷却ができ、さらに冷却ファン１１が回転することで生じる風きり音を低下させることができる。また、入力制限手段８は第１及び第２の温度検知手段７ａ、７ｂが検知した温度Ｔａ、Ｔｂの温度差｜Ｔａ−Ｔｂ｜或いは温度変化の少なくともいずれか１つに応じてインバータ回路３への出力を制限する制御であり、第１或いは第２のスイッチング手段３ａ、３ｂのいずれか一方が、もう片方に比べて急激に損失が増大し、急激な温度変化が生じた場合などにおいて、第１及び第２のスイッチング手段３ａ、３ｂの温度上昇を抑制することができる。

本発明の誘導加熱調理器は、マイクロコンピュータ等を用いたシステムで構築され、スイッチング素子を取り付けられた放熱体が印刷配線板に取り付けられた構成を有する誘導加熱調理器に適用できる。

３ インバータ回路
３ａ スイッチング素子あるいは第１のスイッチング素子（スイッチング手段）
３ｂ 第２のスイッチング素子（スイッチング手段）
３ｃ 加熱コイル
７ 温度検知手段
７ａ 第１の温度検知手段
７ｂ 第２の温度検知手段
８ 入力制限手段
９ 駆動停止手段
１０ 報知手段
１１ 冷却ファン
１２ ファン制御手段
１３ 放熱体
１３ａ 第１の放熱体
１３ｂ 第２の放熱体
１４ 印刷配線板

Claims (6)

1. 加熱コイルとスイッチング手段とを有し、直流を高周波交流に変換し、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記スイッチング手段が取り付けられ前記スイッチング手段の高電位側と同電位である放熱体と、前記インバータ回路及び前記制御回路の一部または全部を搭載した絶縁部材と導体箔で形成された印刷配線板とを有し、前記放熱体の一部は、前記印刷配線板と接して取り付けられ、前記印刷配線板における前記放熱体の取り付け部分の裏側に温度検知手段を配置することにより前記スイッチング手段および前記放熱体と前記温度検知手段とを前記印刷配線板の表裏に分配するとともに前記放熱体の温度を前記印刷配線板の厚み方向を介して検知可能な構成とする誘導加熱調理器。
2. 前記温度検知手段が検知した温度または温度変化の少なくとも１つに応じて、前記インバータ回路の入力を制限する入力制限手段を有する構成とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 複数の前記温度検知手段を有し、前記各温度検知手段が検知した温度の差分または温度変化の差分の少なくとも１つに応じて、インバータ回路の入力を制限する入力制限手段を有する構成とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記入力制限手段が、前記インバータ回路の入力を所定回数以上制限すると、前記スイッチング手段の駆動を停止する駆動停止手段を有する構成とする請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記放熱体を強制的に冷却する冷却ファンを有し、前記入力制限手段が、前記インバータ回路の入力を制限する際、前記冷却ファンの回転数を変化させるファン制御手段を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
6. 前記入力制限手段が前記インバータ回路の入力を所定回数制限したことを報知する報知手段を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。