(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱コイルと、スイッチング素子およびダイオードブリッジを有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、前記スイッチング素子および前記ダイオードブリッジの少なくとも１つに装着された放熱器と、前記加熱コイルの下面に前記インバータ回路の他の部品と空間を介して対向して設けられ、前記加熱コイルと前記放熱器とを熱的に接続する高熱伝導体とを備え、前記スイッチング素子および前記ダイオードブリッジの少なくとも１つが樹脂フェライトにて熱的に前記高熱伝導体に接続された誘導加熱装置。
【請求項２】
前記加熱コイルが樹脂フェライトを介して前記高熱伝導体に接続された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記加熱コイルが樹脂フェライトを介して前記放熱器に接続された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記インバータ回路の裏面の一部あるいは全面が樹脂フェライトにて覆われた請求項１に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般家庭及びレストラン、あるいは工場などで使用される誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘導加熱装置の加熱構造を誘導加熱調理器を例に取り上げ、図７〜８を用いて説明する。図７は従来の誘導加熱調理器の断面図で、１は加熱コイル２から発生する高周波磁界によって誘導加熱される被加熱物、２は被加熱物１を誘導加熱する加熱コイル、３は加熱コイル２に高周波電流を供給するインバータ回路で図には特に記載していないが、加熱コイル２と接続されている。４は被加熱物１がその上面に載置されるプレートでその材質はセラミックである。５は筐体、６は加熱コイル２を載置するコイル台、７はコイル台６に埋設されている磁性体で、材質はフェライトである。磁性体７は加熱コイル２から発生する高周波磁界を効率よく被加熱物１に供給させる目的で用いられている。１０はインバータ回路３を構成する部品の内発熱が大きいパワー部品で具体的にはスイッチング素子であるＩＧＢＴとダイオードブリッジである。９はパワー部品１０からの発熱を放熱する放熱器である。
【０００３】
８は冷却装置で、加熱コイル２とパワー部品１０の冷却のために加熱コイル２側面からシロッコファンなどを用いて強制空冷にて冷却している。シロッコファンを用いている理由は、加熱コイル全面にわたって十分な冷却風を確保する必要があり、そのための圧損が大であるからである。
【０００４】
コイル台６を上から見た図を図８に示す。図８に示すように磁性体７は、複数の棒体からなり、コイル台６の下面に放射状に配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様な従来の誘導加熱装置では、以下に示す課題があった。すなわち、上記したように加熱コイルは裏面に磁性体の配置されたコイル台上に載置されており、冷却風が通過困難な構成でありさらにパワー部品の冷却も行う必要があるため、高価なシロッコファンを用いる必要があり、結果商品のコスト上昇をまねくという課題である。
【０００６】
こういった背景から近年加熱コイルを載置するコイル台に関して、特開昭６１−７１５８１に示すような棒状磁性体を加熱コイル中心から放射状に配置し、さらに樹脂で形成されるコイル台の内部に埋設するものが提案されている。
【０００７】
しかして、この構成においても、磁性体の厚みが大であり（棒状形態のため、その飽和磁束密度を考慮して、一般的に５ｍｍ程度）、その厚み分と樹脂厚みを足したものがコイル台の厚みとなって（一般的に１０ｍｍ弱程度）、加熱コイルの横面から冷却風を送風しても、加熱コイル下面の効率的な冷却が困難である（加熱コイル上面には被加熱物が載置されるプレートがあり、加熱コイルとプレート間は誘導加熱の原理上効率的な加熱のためには少なくとも約５ｍｍ程度は必要であり、極めて薄いため、この面においての冷却も大幅には期待できない）。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決し、簡素な構成で加熱コイル及びパワー部品の必要冷却を低減し、シロッコファンのような高価な冷却機構の不要な誘導加熱装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルから発生する熱を高熱伝導体で集熱し、さらにパワー部品の載置された放熱器と接続することによって冷却対象を１カ所に集中させるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、加熱コイルと、スイッチング素子およびダイオードブリッジを有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、前記スイッチング素子および前記ダイオードブリッジの少なくとも１つに装着された放熱器と、前記加熱コイルの下面に前記インバータ回路の他の部品と空間を介して対向して設けられ、前記加熱コイルと前記放熱器とを熱的に接続する高熱伝導体とを備えることによって冷却対象を１カ所に集中させているので、放熱器を冷却するだけで済み、結果安価な軸流ファンなどでも冷却が可能となるものである。また、前記スイッチング素子および前記ダイオードブリッジの少なくとも１つが樹脂フェライトを介して高熱伝導体に接続されているので、例えば共振キャパシタといった放熱器に載置困難な部品の冷却も効率的に行うことが可能となるものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、特に、加熱コイルと高熱伝導体との間に樹脂フェライトを介在させることによって、放熱効果を高め、さらに樹脂フェライトにて加熱コイルからの磁界が閉じこめられるため、高熱伝導体の材質及び形状が自在となり、結果安価かつ簡素な高熱伝導体とできるものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、特に、樹脂フェライトを直接放熱器と接続する構成としているので、高熱伝導体が不要となり、安価かつ簡素な構成で合理的な冷却が可能となるものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、特に、インバータ回路の裏面の一部あるいは全面が樹脂フェライトにて覆われているため、回路基板の放熱をより効率的に行うことが可能となり、結果基板サイズを小さくすることが実現できるものである。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図１〜６を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における誘導加熱装置の断面図で、３１は誘導加熱される被加熱物、３２は、高周波電流が流れることにより、高周波磁界を発生する渦巻き状に巻回された加熱コイルである。３３は加熱コイル３２へ高周波電流を供給するインバータ回路、３４はプレートで材質はセラミックである。３５は筐体、３６は加熱コイル３２が載置されるコイル台で磁性体３７を含んでおりその材質はＰＥＴである。磁性体３７の透磁率は１８００程度で、棒状フェライトを放射状に配置している。３８は冷却装置で放熱器３９を集中的に冷却するように構成されている。４０はインバータ回路の部品であり、具体的にはスイッチング素子４５とダイオードブリッジ４６である。
【００１６】
放熱器３９とインバータ回路３３を上から見た図を図２に示す。スイッチング素子４５とダイオードブリッジ４６を放熱器に装着している理由はこの２つの部品が他のインバータ回路部品に比べて極めて損失が大きいためである。具体的にはスイッチング素子４５の損失が５０Ｗ程度、ダイオードブリッジ４６の損失が２０Ｗ程度、他のインバータ回路の部品として例えば共振キャパシタの損失は２Ｗ程度チョークコイルの損失は１０Ｗ程度である。４１は高熱伝導体で本実施例の場合はヒートパイプを用いている。加熱コイル３２の直下にヒートパイプを設けた場合、誘導加熱されてしまうため、間に磁性体３７を介在させている。高熱伝導体４１は加熱コイル３２の発熱を集熱すべく、加熱コイル３２の外径から内径にわたって熱的に接続されている。さらに高熱伝導体４１は、放熱器３９と接続されている。
【００１７】
以上の構成によって加熱コイルの発熱は高熱伝導体４１によって放熱器３９へ導かれるため、冷却装置３８は放熱器３９のみを集中的に冷却すればよい。従って従来例のように加熱コイル３２の下面に冷却風を通す必要がなく、圧損が小さくてすむため、軸流ファンを用いても効率的な冷却が可能となり、結果安価な誘導加熱装置を実現できるものである。
【００１８】
（実施例２）
図３は、本発明の第２の実施例における誘導加熱装置の断面図で、コイル台は樹脂フェライト５７にて構成されている。その他の構成は第１の実施例と同様である。樹脂フェライト５７の熱伝導率は１．５Ｗ／Ｋｍであり、ＰＥＴなどの樹脂と比べて２桁以上高い。また樹脂フェライト５７の比透磁率は１０程度であるが、加熱コイル下面全域にわたって設けているため、その厚み（加熱コイル下部からの厚み）は１ｍｍ程度でよい。以上の構成により熱伝導率の高い樹脂フェライトで高熱伝導体４１に接続されているため、極めて加熱コイル３２の放熱が高くなり、より効率的な冷却が可能となるものである。また樹脂フェライト５７によって、加熱コイル３２下面全域にわたって、防磁されるため、高熱伝導体４１はヒートパイプの他例えばアルミなどの金属でも誘導加熱されることはなく、結果安価な材料あるいは構成で効率的な冷却を行うことができる。
【００１９】
（実施例３）
図４は、本発明の第３の実施例における誘導加熱装置の断面図で、コイル台は樹脂フェライト６７とし、さらに樹脂フェライト６７は放熱器３９に接続されている。その他の構成は第１の実施例と同様である。以上の構成により高熱伝導体が不要となるが、樹脂フェライト６７の熱伝導率は高熱伝導体と比べて低いので本実施例の場合、放熱器３９との接続面積を大としている。
【００２０】
（実施例４）
図５は、本発明の第４の実施例における誘導加熱装置の断面図で、インバータ回路基板７４の上面に樹脂フェライト７３が設けられ、インバータ回路の部品７１ａ及びインバータ回路の部品７１ｂが樹脂フェライト７３を介して放熱器７９と熱的に接続されている。インバータ回路その他の部品７５は樹脂フェライトと接続されていない。インバータ回路の部品７１ａは本実施例の場合チョークコイル、インバータ回路の部品７１ｂは共振コンデンサとしている。インバータ回路その他の部品７５は例えばドライブＩＣなど自己発熱がほとんどない部品である。以上の構成により放熱器７９に装着することが困難なチョークコイルやコンデンサといった部品の冷却をも樹脂フェライトを介して熱的に放熱器７９と接続できるため、より効率的な部品冷却が可能となるものである。さらに樹脂フェライト７３でインバータ基板７４を覆っているためインバータ基板７４から発生するノイズを樹脂フェライト７３で吸収することも可能となり、低ノイズの効果も得ることができる。
【００２１】
なおインバータ基板上の樹脂フェライトと第２の実施例のようなコイル台なる樹脂フェライトを一体化してもよい。またインバータ基板７４の全面を樹脂フェライト７３で覆っても良い。
【００２２】
（実施例５）
図６は、本発明の第５の実施例における誘導加熱装置の断面図で、インバータ回路基板８４の裏面にも樹脂フェライト８３を設けている。以上の構成により、インバータ回路基板８４のパターンの発熱をも放熱器７９へ導くことが可能となりより一層の冷却効率向上と、基板の小型化が可能となるものである（基板の回路パターンの絶縁距離を小とすることが可能になる）。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、加熱コイルとインバータ回路部品の冷却が簡素かつ安価に実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例における誘導加熱装置の断面図
【図２】  同、放熱器とインバータ回路の上面図
【図３】  本発明の第２の実施例における誘導加熱装置の断面図
【図４】  本発明の第３の実施例における誘導加熱装置の断面図
【図５】  本発明の第４の実施例における誘導加熱装置の断面図
【図６】  本発明の第５の実施例における誘導加熱装置の断面図
【図７】  従来の誘導加熱装置の部品構成を示す断面図
【図８】  同、加熱コイルを下から見た図
【符号の説明】
３２  加熱コイル
３３  インバータ回路
３９、７９  放熱器
４０、７１ａ、７１ｂ  インバータ回路の部品
４１  高熱伝導体
４５  スイッチング素子
４６  ダイオードブリッジ
５７、６７、７３、８３  樹脂フェライト
【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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【図８】
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