(57)【要約】【課題】本願発明は、加熱コイルにより銅箔電流パターンが誘導加熱されることを極力抑えることにより、信頼性が高く、加熱効率が改善された誘導加熱調理器を提供することを目的とする。【解決手段】本願発明によれば、捲回平面上に捲回された加熱コイルと、前記加熱コイル中心から半径方向に延びる、該加熱コイルの下方に配置された少なくとも１つの磁束集束体と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するための複数の駆動部品、該駆動部品を電気的に接続するための銅箔電流パターン、および該駆動部品を冷却するための放熱フィンが実装された駆動回路基板とを備え、前記駆動回路基板が前記磁束集束体の直下であって、前記捲回平面に対して垂直に配置された誘導加熱調理器を提供することができる。【選択図】図１
2011040170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
捲回平面上に捲回された加熱コイルと、
前記加熱コイル中心から半径方向に延びる、該加熱コイルの下方に配置された少なくとも１つの磁束集束体と、
前記加熱コイルに高周波電流を供給するための複数の駆動部品、該駆動部品を電気的に接続するための銅箔電流パターン、および該駆動部品を冷却するための放熱フィンが実装された駆動回路基板とを備え、
前記駆動回路基板が前記磁束集束体の直下であって、前記捲回平面に対して垂直に配置されることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
左右一対の加熱コイルと、
前記左右一対の加熱コイルのそれぞれのための左右一対の磁束集束体と、
前記左右一対の加熱コイルのそれぞれのための左右一対の駆動回路基板と、
前記左右一対の駆動回路基板の間で、前記左右一対の加熱コイルの下方に少なくとも部分的に重畳して配置された金属製のロースタ筐体とを備え、
前記左右一対の加熱コイル、前記磁束集束体、前記左右一対の駆動回路基板、前記ロースタ筐体は、金属製の本体筐体内に左右対称的に配置されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
駆動部品を冷却するための放熱フィン、または加熱コイルに供給される高周波電流を制御するための制御回路のうちの少なくとも一部が、磁束集束体の直下であって、前記捲回平面に対して垂直に配置されるように、駆動回路基板上に実装されることを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、鍋などの調理器具を誘導加熱することにより種々の調理を行うための誘導加熱部と、魚等を調理するロースタ加熱部とを有する誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱調理器は、鍋などの調理器具を載置するトッププレートの下方において配置された複数の誘導加熱部およびロースタ加熱部と、誘導加熱部の誘導加熱コイル（以下、単に「加熱コイル」という。）に高周波電流を供給するための電源回路を含む駆動回路基板とを有する。これまでの誘導加熱調理器においては、一般に、ロースタ加熱部および駆動回路基板は加熱コイルの下方に配置され、駆動回路基板は加熱コイルが捲回される所定の平面（以下、単に「捲回平面」という。）と実質的に平行な平面上に配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７７６２７号公報（図６、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、加熱コイルはトッププレートの上方に載置された金属製の調理器具内に交流磁場を形成して（調理器具自体に渦電流を形成して）調理器具を誘導加熱するものであるが、加熱コイルによる交流磁場は上方のみならず、加熱コイルより下方にも形成される。このとき駆動回路基板上において、電源回路を構成する電力用スイッチング素子（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）またはフリーホイールダイオード（ＦＷＤ）など）を電気的に接続するための導電性薄膜パターン（以下、「銅箔電流パターン」ともいう。）が配置されるので、加熱コイルより下方で形成された交流磁場が調理器具だけでなく、銅箔電流パターンを誘導加熱することがある。同様に、電力用スイッチング素子を適正に制御するための駆動回路の周囲に配設された磁場シールド板や、電力用スイッチング素子を冷却するための金属製の冷却フィンが駆動回路基板上に実装されたとき、加熱コイルより下方において形成された交流磁場がこれらを実質的に誘導加熱する場合がある。
【０００５】
銅箔電流パターン、磁場シールド板および冷却フィンが加熱コイルにより誘導加熱されると、駆動回路基板が過熱し、電力用スイッチング素子はその許容動作温度を超えて誤作動する虞があり、信頼性上好ましくない。また、銅箔電流パターン、磁場シールド板および冷却フィンを誘導加熱することに起因して、加熱コイルにより不必要な電力が消費され、誘導加熱調理器の加熱効率が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本願発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、捲回平面上に捲回された加熱コイルと、前記加熱コイル中心から半径方向に延びる、該加熱コイルの下方に配置された少なくとも１つの磁束集束体と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するための複数の駆動部品、該駆動部品を電気的に接続するための銅箔電流パターン、および該駆動部品を冷却するための放熱フィンが実装された駆動回路基板とを備え、前記駆動回路基板が前記磁束集束体の直下であって、前記捲回平面に対して垂直に配置された誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、加熱コイルにより銅箔電流パターンが誘導加熱されることを極力抑えることにより、信頼性が高く、加熱効率が改善された誘導加熱調理器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施の形態１による誘導加熱調理器の一部を破断して概略的に示す部分破断斜視図である。
【図２】図１のII−II線から見た誘導加熱調理器のＹ−Ｚ断面図である。
【図３】図１のIII−III線から見た誘導加熱調理器のＸ−Ｙ断面図である。
【図４】加熱コイルに高周波電流を供給する電源回路の回路ブロック図である。
【図５】従来技術による誘導加熱調理器の図２と同様のＹ−Ｚ断面図である。
【図６】従来技術による誘導加熱調理器の図３と同様のＸ−Ｙ断面図である。
【図７】実施の形態２による誘導加熱調理器の図３と同様のＸ−Ｙ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、および「Ｚ方向」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。また以下の添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて参照する。
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図４を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態１について以下詳細に説明する。図１は本願発明に係る誘導加熱調理器の一部を破断して概略的に示す部分破断斜視図である。図１において、誘導加熱調理器１は、概略、金属製の本体筐体２、その上側表面のほぼ全体を覆うガラスなどで形成されたトッププレート３、および左右に配置された一対の誘導加熱部４ａ，４ｂとを備える。また任意ではあるが、誘導加熱調理器１はラジエントヒータを用いたラジエント加熱部５を備えていてもよい。
【００１１】
本体筐体２は、図１に示すように、Ｘ−Ｚ平面に平行な前面１１および後面１２、Ｙ−Ｚ平面に平行な（左右に配置された）一対の側面１３，１４を有し、トッププレート３上の後面１２に隣接して設けられた排気窓１５および一対の吸気窓１６ａ，１６ｂを有する。
【００１２】
誘導加熱部４ａ，４ｂは、鍋等の調理器具Ｐに渦電流を形成することにより鍋自体を発熱させる加熱コイル２０ａ，２０ｂ（図２および図３参照）を有する。また誘導加熱調理器１は、トッププレート３上の前面１１において各加熱コイル２０ａ，２０ｂの火力を調節するための火力調節ダイヤル６ａ，６ｂと、各加熱コイル２０ａ，２０ｂの制御状態を表示するための液晶ディスプレイなどの表示装置７を備える。さらに誘導加熱調理器１は、誘導加熱部４ａ，４ｂの下方であって本体筐体２の一対の側面１３，１４の間の中央に配置された、魚等を調理するロースタ加熱部８を有する。
【００１３】
ロースタ加熱部８は、ほぼ矩形形状の金属製ロースタ筐体（破線１８で示す）と、ロースタ筐体１８を開閉して、その内部に食品を出し入れするための前面ドア１９と、ロースタ筐体１８内の食品を加熱するめための、たとえばラジエントヒータロースタ加熱手段（図示せず）とを有する。
【００１４】
図２は図１のII−II線から見た誘導加熱調理器１のＹ−Ｚ断面図であり、図３は図１のIII−III線から見た誘導加熱調理器１のＸ−Ｙ断面図であり、ともに図１の右側に示した誘導加熱部４ａのものである。誘導加熱部４ａおよび誘導加熱部４ｂは、後述するように左右対称的に配置構成されているので、誘導加熱部４ａについて、図１〜図３を参照しながら以下説明する。
【００１５】
誘導加熱部４は、トッププレート３の下方（Ｚ方向とは反対方向）において、トッププレート３に平行な所定のＸ−Ｙ平面（以下、単に「捲回平面」という。）で渦巻状に捲回された加熱コイル２０を有する。また誘導加熱部４は、加熱コイル２０の下方において、加熱コイル２０の中心から半径方向に延びる少なくとも１つ、好適には複数（図１〜図３では４本）の棒状の磁束集束体２２ａ〜２２ｄを有する。磁束集束体２２ａ〜２２ｄは、たとえばフェライトなどの強磁性材料を用いて形成されることが好ましい。このとき磁束集束体２２ａ〜２２ｄは、誘導加熱コイル２０により生じた高周波磁場（磁束）を引き付けて鍋等の調理器具Ｐを通る閉磁路Ｃを形成し、調理器具Ｐに対する加熱効率を増大させることができる。すなわち磁束集束体２２ａ〜２２ｄは、その周囲の磁束を引き付けるので、磁束集束体２２ａ〜２２ｄの下方にある金属製の部材に作用する高周波磁場をできるだけ小さくする点において有用である。
【００１６】
さらに各誘導加熱部４は、磁束集束体２２ａ〜２２ｄの下方に配置された駆動回路基板３０を有する。駆動回路基板３０上には、図４の回路ブロック図に示す電源回路４０が実装される。電源回路４０は、商用電源４２からの交流電流を整流するための整流回路４４と、駆動回路４６からの制御信号に基づいて整流電流を所望の高周波電流に変換するようにＯＮ−ＯＦＦスイッチングする絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）４８と、ＩＧＢＴ４８に逆極性方向に並列接続されたフリーホイールダイオード（ＦＷＤ）５０と、加熱コイル２０および共振コンデンサ５２からなる共振回路５４と、ユーザにより調節された火力等に基づいて駆動回路４６への制御信号のタイミング等を制御する制御回路５６とを有する。なお、駆動回路４６は、たとえばフルブリッジ型インバータを用いてもよいが、これに限定されるものではなく、当業者により容易に想到される任意の回路構成を用いて実現することができる。
【００１７】
また図２の駆動回路基板３０上には、詳細図示しないが、電源回路４０の上記構成部品（整流回路４４、駆動回路４６、ＩＧＢＴ４８、およびＦＷＤ５０等）を電気的に接続するための導電性薄膜パターン（銅箔電流パターン）５８が形成され、さらには、とりわけ大電流が流れるＩＧＢＴ４８を冷却するための放熱フィン６０が実装されている。
【００１８】
上述のように、強磁性材料からなる磁束集束体２２は、その下方に配置された駆動回路基板３０上の電源回路４０の構成部品に対する高周波磁場の影響を極力低減する上で有用である。しかしながら、磁束集束体２２の下方において、電源回路４０の構成部品に対する磁束集束体２２を通らない高周波磁場の影響を完全に排除することは困難であり、磁束集束体２２の下方において漏れ磁束が生じる。
【００１９】
上記漏れ磁束は、加熱コイル２０の中心から半径方向に延びる磁束集束体２２ａ，２２ｃの直下においては、図２および図３に示すように実質的に磁束集束体２２ａ，２２ｃに沿って（Ｙ方向とほぼ平行に）形成される。そして本願発明によれば、駆動回路基板３０は、磁束集束体２２ａ，２２ｃの直下であって、これに平行して（Ｙ方向に）配置され、駆動回路基板３０上にパターン形成された銅箔電流パターン５８はＹ−Ｚ平面に延びるように構成されているので、漏れ磁束が薄膜である銅箔電流パターン５８と鎖交することを実質的に回避することができ、漏れ磁束により誘導加熱されることを極力防止することができる。
【００２０】
換言すると、従来の誘導加熱調理器においては、図５および図６に示すように、磁束集束体２２の直下にあっても、駆動回路基板３０が漏れ磁束と直交する方向に配置されているため、特に大電流が流れる幅広の銅箔電流パターン５８が加熱コイル２０の漏れ磁束により直接的に誘導加熱される。このとき、駆動回路基板３０上に実装されたＩＧＢＴ４８が許容動作温度を超えて誤作動する虞があり、銅箔電流パターン５８を不必要に誘導加熱するため、消費電力の増大が避けられず、加熱効率が低下する。これは、ＩＧＢＴ４８を空冷するための冷却ファン７０の小型化や低出力化（低騒音化）を阻害する原因となり得る。また、誘導加熱調理器１の左右に配置された誘導加熱部４ａ，４ｂにおいて、左右の銅箔電流パターン５８等、意図せず誘導加熱される部品が非対称に配置されることに起因して、左右の誘導加熱部４ａ，４ｂの加熱コイル２０の消費電力に不均衡が生じる虞がある。あるいは鍋Ｐを左右の誘導加熱部４ａ，４ｂにおいて同等に誘導加熱するためには左右の銅箔電流パターン等の不均一な配置構成を加味して駆動条件等を調節する必要があり、従来の誘導加熱調理器の組み立て作業が極めて煩雑となる。
【００２１】
これに対し本願発明によれば、上述のように、駆動回路基板３０が磁束集束体２２の直下であって、加熱コイル２０の捲回平面（Ｘ−Ｙ平面）に対して垂直に配置されているので、漏れ磁束が銅箔電流パターン５８と鎖交する（漏れ磁束による銅箔電流パターン５８の誘導加熱される）ことを実質的に回避することができ、不必要な消費電力を抑制して加熱効率を向上させるとともに、駆動回路基板３０の過熱を防止して信頼性の高い誘導加熱調理器１を実現することができる。また銅箔電流パターン５８の誘導加熱による不要な熱の発生を未然防止できるので、冷却ファン７０の小型化や低出力化（低騒音化）を実現することができる。さらに本願発明によれば、銅箔電流パターン５８に対する漏れ磁束の影響を最小限に抑えることができるので、誘導加熱調理器１の左右に配置された誘導加熱部４ａ，４ｂにおける左右の銅箔電流パターン５８等に起因する左右の加熱コイル２０ａ，２０ｂのインピーダンスの違いを考慮して設計または調節する必要がないので、組み立ての作業性を格段に改善することができる。
【００２２】
なお、上記の実施の形態では、駆動回路基板３０が磁束集束体２２の直下であって、加熱コイル２０の捲回平面に対して垂直に配置されているものとして説明したが、追加的または択一的に、駆動回路基板３０上に実装された電源回路４０を構成する構成部品（たとえば制御回路５６）、および放熱フィン６０のうちの少なくとも一部が、磁束集束体２２の直下であって、捲回平面に対して垂直に配置されるように駆動回路基板上に実装されるようにしてもよい。とりわけ制御回路５６は、加熱コイル２０による漏れ磁束が強いときには誤作動する可能性があるので、その周囲に金属シールド板（図示せず）等を設けて、漏れ磁束からシールド（保護）するように構成される場合がある。このとき同様に、放熱フィン６０または制御回路５６の金属シールド板が漏れ磁束と鎖交することを極力回避するために、放熱フィン６０または金属シールド板の少なくとも一部が磁束集束体２２と重畳するように設計されることが好ましい。
【００２３】
なお、放熱フィン６０または金属シールド板は、駆動回路基板３０の銅箔電流パターン５８に比して実質的な厚みを有するので、捲回平面と平行な面（すなわち漏れ磁束に直交する面）の寸法が、捲回平面と直交する他の面における寸法よりも小さくなるように放熱フィン６０または金属シールド板の寸法形状を設計することが好ましい。たとえば放熱フィン６０が縦寸法、横寸法、厚み寸法を有するとき、図３に示す放熱フィン６０のＸ−Ｙ平面に示す厚み寸法が、図２のＹ−Ｚ平面に示す縦寸法および横寸法より小さくなるように放熱フィン６０を構成して、漏れ磁束が鎖交する（漏れ磁束と直交する）放熱フィン６０の面積を最小限に抑えることにより、放熱フィン６０が漏れ磁束により極力誘導加熱されないようにすることが好ましい。
【００２４】
上述のように、本願発明に係る誘導加熱調理器１は、本体筐体２の一対の側面１３，１４の間の中央にロースタ筐体１８が配置されたセンタグリル構造を有し、左右一対の加熱コイル２０ａ，２０ｂ、磁束集束体２２ａ〜２２ｄ、左右一対の駆動回路基板３０、およびロースタ筐体１８は、本体筐体２の内部において左右対称的に配置される。したがって、誘導加熱調理器１の左右に配置された放熱フィン６０の配置位置に起因する加熱コイル２０ａ，２０ｂのインピーダンスのばらつきを抑制し、組み立ての作業性を大幅に改善することができる。
【００２５】
なお、図１〜図３においては、駆動回路基板３０がＹ方向に延びる磁束集束体２２ａ，２２ｃの直下であって、加熱コイル２０の捲回平面に対して垂直に配置されているものとして説明したが、駆動回路基板３０がＸ方向に延びる磁束集束体２２ｂ，２２ｄの直下に配置しても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、図１〜図３においては、Ｘ方向およびＹ方向に延びる４つの磁束集束体２２ａ〜２２ｄが配置されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、Ｘ方向に対して所定の角度で傾斜するように複数の磁束集束体２２を設け、そのうちの少なくとも１つの磁束集束体２２の直下に駆動回路基板３０を設けた上で、加熱コイル２０の捲回平面に対して垂直に配置してもよい。同様に、磁束集束体２２の数は４つに限定されることなく、任意の数（たとえば３つまたは６つ）の磁束集束体２２を配設して、そのいずれかの直下であって、捲回平面に対して垂直に駆動回路基板３０を設けてもよい。
【００２７】
さらに、上記実施の形態では、４つの磁束集束体２２ａ〜２２ｄが同一の形状および寸法を有するものとして説明したが、Ｙ方向に延びる２つの磁束集束体２２ａ，２２ｃだけを太い棒状フェライト部材を用いて形成し（図示せず）、駆動回路基板３０のみならず放熱フィン６０または金属シールド板も（その厚み方向において）実質的に重畳するようにして、放熱フィン６０または金属シールド板に対する漏れ磁束の影響をさらに小さくするように構成してもよい。
【００２８】
実施の形態２．
図７を参照しながら、本発明に係る実施の形態２による誘導加熱調理器について以下に説明する。実施の形態２による誘導加熱装置１は、駆動回路基板３０上の放熱フィン６０がＸ方向に延びる磁束集束体２２ｂの直下に配置される点を除いて、実施の形態１の誘導加熱装置１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００２９】
上述のように、実施の形態２の誘導加熱部４において、放熱フィン６０がＸ方向と平行に延びる磁束集束体２２ｂの直下に配置されるように駆動回路基板３０上に実装されている。図３に示す放熱フィン６０の厚み寸法が実質的に大きい場合、すなわち駆動回路基板３０からＸ方向にはみ出す（突出する）放熱フィン６０の部分が大きくなると、加熱コイル２０により加熱される放熱フィン６０の面積が増大する。
【００３０】
そこで、実施の形態２によれば、放熱フィン６０を図７に示すようにＸ方向と平行に延びる磁束集束体２２ｂの直下に配置することにより、漏れ磁束が鎖交して放熱フィン６０が極力誘導加熱されないように構成することができる。換言すると、厚み寸法が実質的に大きい放熱フィン６０を駆動回路基板３０に実装する必要があるとき、放熱フィン６０がＸ方向に延びる磁束集束体２２ｂの直下に配置されるように駆動回路基板３０を回路設計することが好ましい。これにより、加熱コイル２０による放熱フィン６０の誘導加熱をさらに低減することができる。また、より厚みの大きい放熱フィン６０を駆動回路基板３０上に実装することができるので、利用可能な放熱フィン６０に対する選択肢を増やし、設計自由度を増大させることができる。言うまでもないが、制御回路５６の周囲に金属シールド板についても同様にＸ方向に延びる磁束集束体２２ｂの直下に配置されることが好ましい。
【符号の説明】
【００３１】
１：誘導加熱調理器、２：本体筐体、３：トッププレート、４：誘導加熱部、５：ラジエント加熱部、６：火力調節ダイヤル、７：表示装置、８：ロースタ加熱部、１１：本体筐体の前面、１２：本体筐体の後面、１３，１４：本体筐体の側面、１５：排気窓、１６：吸気窓、１８：ロースタ筐体、１９：前面ドア、２０：加熱コイル、２２：磁束集束体、３０：駆動回路基板、４０：電源回路、４２：商用電源、４４：整流回路、４６：駆動回路、４８：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、５０：フリーホイールダイオード（ＦＷＤ）、５２：共振コンデンサ、５４：共振回路、５６：制御回路、５８：銅箔電流パターン（導電性薄膜パターン）６０：放熱フィン、７０：冷却ファン、Ｐ：調理器具（鍋等）、Ｃ：閉磁路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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