(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を高周波に電力変換するスイッチング素子と、一端を前記スイッチング素子に接続し他端を電界または磁界を遮蔽する遮蔽板に接続したヒートパイプと、前記遮蔽板に接続した筐体とを備え、前記スイッチング素子の発熱を前記筐体に接続した前記遮蔽板で放熱することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
商用電源を高周波に電力変換する複数のスイッチング素子と、これらのスイッチング素子を取り付けた第一の放熱フィンと、これらのスイッチング素子のそれぞれを一端に接続し他端を電界または磁界を遮蔽する遮蔽板に接続したヒートパイプと前記遮蔽板に接続した筐体とを備え、前記スイッチング素子の発熱を前記筐体に接続した前記遮蔽板で放熱することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体スイッチング素子を用いた電力変換装置の放熱機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下図１０に基づいて従来の電力変換装置について説明する。この電力変換装置１は、高周波磁界を発生して上部に載置した調理鍋２等を誘導加熱するために使用されている。高周波磁界を発生する誘導加熱コイル３は、高周波インバータ４からの高周波電流の供給を受けている。５は高周波インバータ４の一部を構成するスイッチング素子で、商用電源を高周波に電力変換している。スイッチング素子５はスイッチング動作時にスイッチング損失を発生し発熱するため、放熱フィン６によって冷却している。また７は、電力変換装置１全体を冷却するファンである。
【０００３】
以上の構成によって、スイッチング素子５が商用電源を高周波にスイッチングして、高周波インバータ４が誘導加熱コイル３に高周波電流を供給しているものである。誘導加熱コイル３から発生した高周波磁界が調理鍋２と鎖交すると、磁性材料で構成した調理鍋２は誘導加熱されて発熱する。こうして調理鍋２中の調理物は加熱され、調理が進行する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成の電力変換装置は、スイッチング素子５に対する冷却が充分ではなく、使用しているファン７が大形になるという課題を有している。
【０００５】
本発明はこのような従来の構成が有している課題を解決するもので、簡単な構成で、スイッチング素子に対する冷却が充分にできる電力変換装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の手段は、複数のスイッチング素子の発熱を、前記筐体に接続した前記遮蔽板で放熱し、筺体全体の熱容量を利用した冷却が出来、放熱フィンを設ける必要が無く、冷却構成を簡単にできる電力変換装置としている。
【０００７】
本発明の第二の手段は、第一の放熱フィンと、前記筐体に接続した前記遮蔽板で放熱し、簡単な構成で効率の高い放熱が出来る電力変換装置としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下本発明の第一の実施形態について説明する。図１は本実施形態の構成を示す電力変換装置の全体構成を示す断面図である。電力変換装置８は、高周波磁界を発生して上部に載置した調理鍋９を誘導加熱する誘導加熱コイル１０に高周波電流を供給する高周波インバータ１１を備えている。１２は商用電源を高周波に電力変換するスイッチング素子で、高周波インバータ１１の一部を構成している。スイッチング素子１２は、商用電源を高速でスイッチングしており、このスイッチングに伴う発熱が非常に大きいものである。本実施形態ではスイッチング素子１２は、図２に示しているように放熱フィン１３に取り付けて放熱している。このとき使用しているスイッチング素子１２は、放熱フィン１３とは電気的に絶縁されているものである。この放熱フィン１３は、一部が筺体１４の外部に露出しており、外気によって直接冷却されている。また１５は、高周波インバータ１１全体を冷却するファンである。
【０００９】
以下本実施形態の動作について説明する。図示していない調理スタートボタンを押すと、高周波インバータ１１は動作を開始して誘導加熱コイル１０は高周波磁界を発生する。この高周波磁界は上部に載置している調理鍋９と鎖交して、調理鍋９は誘導加熱される。従って調理鍋９中の調理物は、加熱され、調理が進行する。このとき、高周波インバータ１１の一部を構成しているスイッチング素子１２は、商用電源を高速でスイッチングして高周波に電力変換しており発熱し、高温となっている。本実施形態ではこのスイッチング素子１２は放熱フィン１３に取り付けているため、このスイッチング素子１２の発熱を効果的に抑制できるものである。つまり、放熱フィン１３の一部が筺体１４の外部に露出しているため、外気によって直接冷却されているものである。
【００１０】
従って本実施形態によれば、スイッチング素子１２を筺体外に露出して配置した放熱フィン１３に取り付けて、放熱フィン１３自身が外気によって冷却されていることを利用して、スイッチング素子１２を効果的に冷却できる電力変換装置を実現できるものである。この結果、使用している冷却ファン１５は従来より小型のもので十分となる。
【００１１】
このとき図３に示しているように、一つの放熱フィン１３に並列に接続した複数のスイッチング素子１２を取り付けるようにすると、より大電流の流れる電力変換装置であっても簡単な構成とすることが出来る。
【００１２】
またこのとき、図４に示しているように、複数のスイッチング素子１２の両面をそれぞれ放熱フィン１３ａ・１３ｂによって放熱する構成とすれば、大電流の流れる電力変換装置であってもスイッチング素子の冷却が充分に出来るものとなる。もちろんこの場合、２つの放熱フィン１３はいずれも一部が筺体１４の外部に露出されており外気によって直接冷却される構成となっているものである。
【００１３】
またこのとき、図５に示しているように放熱フィン１３を筐体１４の底部に露出させた構成とすれば、充分な冷却効果を有すると共に、高温となった放熱フィン１３に人体が触れるおそれのない電力変換装置を実現できるものである。
【００１４】
また、前記図１に示しているように、放熱フィン１３を筐体１４の側部に露出させるような構成とした場合には、放熱フィン１３の外気に対する接触が良く、冷却効果の高い電力変換装置を実現できるものである。
【００１５】
（実施形態２）
次に本発明の第二の実施形態について説明する。図６は本実施形態の全体構成を示す断面図である。１２は、商用電源を高周波に電力変換する複数のスイッチング素子で、誘導加熱コイル１０に高周波電流を供給する高周波インバータ１１の一部を構成している。本実施形態ではスイッチング素子１２は４個使用するようになっており、１個の第一の放熱フィン１６に取り付けている。また図７に示しているように、各スイッチング素子１２の上面には、ヒートパイプ１８を取り付けた冷却板１９を取り付けている。冷却板１９はアルミニウム等の熱伝導率の高い金属によって構成している。またヒートパイプ１８の端部は、筺体１４から露出するように設けている第二の放熱フィン１７に接続している。
【００１６】
以下本実施形態の動作について説明する。スイッチング素子１２はパッケージタイプのものを使用しており、第一の放熱フィン１６・冷却板１９との間は絶縁されている。本実施形態の高周波インバータ１１は、４個のスイッチング素子１２を使用しており、この４個のスイッチング素子の冷却を第一の放熱フィン１６と、第二の放熱フィン１７と、ヒートパイプ１８とによって行うようにしているものである。つまり、スイッチング素子１２の一面は第一の放熱フィン１６に接触しており、他面は熱伝導率の高いアルミニウム等の金属によって構成した冷却板１９を介してヒートパイプ１８によって第二の放熱フィン１７まで熱を移動させているものである。従って４個のスイッチング素子１２は、両面から冷却されているものであり、結果として発熱を非常に低く抑えることができるものである。
【００１７】
以上のように本実施形態によれば、複数のスイッチング素子１２の発熱を第一の放熱フィン１６とヒートパイプ１８と第二の放熱フィン１７とによって放熱する構成としているため、複数のスイッチング素子１２の発熱を低く抑えることができ、高周波インバータ１１に必要な冷却ファンを従来より小型化できる、もしくは不要とすることができるものである。
【００１８】
特に本実施形態によれば、第二の放熱フィン１７を筺体１４の外部に露出させて配置しているため、更に冷却効果を高めることが出来るものである。
【００１９】
またこのときスイッチング素子１２の冷却を、図８に示しているように構成すれば、放熱フィンを設ける必要がなく冷却構成をより簡単にした電力変換装置を実現できるものである。つまり、スイッチング素子１２にはヒートパイプ１８を取り付けた冷却板１９を取り付け、ヒートパイプ１８の他端には同様に冷却板２０を取り付けて、この冷却板２０を電界または磁界を遮蔽する遮蔽板２１に取り付けているものである。すなわち、スイッチング素子１２の発熱はヒートパイプ１８によって筺体１４に接続した遮蔽板２１に放熱する構成としているものである。すなわち、遮蔽板２１を介して熱容量の非常に大きい筺体１４を利用してスイッチング素子１２を冷却できるものである。
【００２０】
さらにこのとき、図９に示している冷却構成とすればより効果的な冷却が出来るものである。すなわち、それぞれに冷却板１９を取り付けた４個のスイッチング素子１２を放熱フィン１３に取り付け、ヒートパイプ１８の他端には図８で説明したと同様に冷却板２０を介して遮蔽板２１に取り付ける構成とするものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の第一の手段は、商用電源を高周波に電力変換するスイッチング素子と、一端を前記スイッチング素子に接続し他端を電界または磁界を遮蔽する遮蔽板に接続したヒートパイプと前記遮蔽板に接続した筐体とを備え、前記スイッチング素子の発熱を前記筐体に接続した前記遮蔽板で放熱することを特徴とすることを構成として、筺体全体の熱容量を利用した冷却が出来、放熱フィンを設ける必要が無く、冷却構成を簡単にできる電力変換装置を実現できる。
【００２２】
本発明の第二の手段は、商用電源を高周波に電力変換する複数のスイッチング素子と、これらのスイッチング素子を取り付けた第一の放熱フィンと、これらのスイッチング素子のそれぞれを一端に接続し他端を電界または磁界を遮蔽する遮蔽板に接続したヒートパイプと前記遮蔽板に接続した筐体とを備え、前記スイッチング素子の発熱を前記筐体に接続した前記遮蔽板で放熱することを構成として、簡単な構成で効率の高い放熱が出来る電力変換装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施形態である電力変換装置を示す断面図
【図２】  同、スイッチング素子の取付けた放熱フィンを示す斜視図
【図３】  同、複数のスイッチング素子を取付けた放熱フィンを示す斜視図
【図４】  同、複数のスイッチング素子の両面に取付けた放熱フィンを示す斜視図
【図５】  同、筺体底部に露出させた放熱フィンを示す電力変換装置の断面図
【図６】  本発明の第二の実施形態である電力変換装置を示す断面図
【図７】  同、第一の放熱フィン・第二の放熱フィン・ヒートパイプによる冷却を示す斜視図
【図８】  同、遮蔽板による冷却を示す斜視図
【図９】  同、放熱フィンと遮蔽板とによる冷却を示す斜視図
【図１０】  従来の電力変換装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１２  スイッチング素子
１３  放熱フィン
１３ａ  放熱フィン
１３ｂ  放熱フィン
１４  筐体
１６  第一の放熱フィン
１７  第二の放熱フィン
１８  ヒートパイプ
２１  遮蔽板
【図１】
0003777641.tif 000002
【図２】
0003777641.tif 000003
【図３】
0003777641.tif 000004
【図４】
0003777641.tif 000005
【図５】
0003777641.tif 000006
【図６】
0003777641.tif 000007
【図７】
0003777641.tif 000008
【図８】
0003777641.tif 000009
【図９】
0003777641.tif 000010
【図１０】
0003777641.tif 000011