JPH08250271A

JPH08250271A - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JPH08250271A
Application number: JP4842295A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Noma; 博文野間; Kenji Hattori; 憲二服部; Hiroshi Tominaga; 博富永; Akira Kataoka; 章片岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】スイッチング素子の損失およびノイズを低減
するとともに、スイッチング素子等の冷却を効率よく行
う。【構成】インバータ回路６に、第１のスイッチング素
子７と、逆電流阻止手段８と、第２のスイッチング素子
９と、第１のバイパス手段１０と、第２の共振コンデン
サ１１と、加熱コイル１２と、第２のバイパス手段１３
と、第１の共振コンデンサ１４とを備え、第１のスイッ
チング素子７と第２のスイッチング素子９を異なる冷却
フィン１８，１９に取り付け、冷却ファン１７の風向に
対して両冷却フィン１８，１９を前後に配置し、第２の
スイッチング素子９を取り付けた第１の冷却フィン１８
が第１のスイッチング素子７を取り付けた第２の冷却フ
ィン１９よりも風上側に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷却ファンと発熱する素
子を冷却する冷却フィンを有する誘導加熱調理器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘導加熱調理器は発振周波数可変
制御により出力制御を行うのが一般的であった。しかし
ながら多バーナの誘導加熱調理器で発振周波数可変制御
を行うと発振周波数の違いによって負荷の干渉音が発生
するという問題を有していた。

【０００３】そこで、この問題を解決するために発振周
波数一定で出力制御する方法を検討し、特開平１−２６
０７８５号公報に示すような構成を用いていた。以下、
その構成について図７を参照しながら説明する。

【０００４】図に示すように、直流電源２２をインバー
タ回路２３に接続し、インバータ回路２３により直流電
流を高周波電流に変換する。インバータ回路２３は、逆
導通形の第１のスイッチング素子２４，第２のスイッチ
ング素子２５，加熱コイル２６，共振コンデンサ２７等
で構成されている。制御回路２８はインバータ回路２３
を制御するもので、第１のスイッチング素子２４と第２
のスイッチング素子２５を同一周波数で駆動時間比を変
えて交互に駆動する駆動部２８ａ等で構成されている。

【０００５】上記構成において図８および図９を参照し
ながら動作を説明すると、制御回路２８内の駆動部２８
ａが一定周期Ｔ１で第１のスイッチング素子２４と第２
のスイッチング素子２５を交互に駆動し、第１のスイッ
チング素子２４の駆動時間Ｔ２と第２のスイッチング素
子２５の駆動時間Ｔ３の時間比率を変化させることで入
力Ｐｉｎを変化させていた。当然のことながらＴ１＝Ｔ
２＋Ｔ３となる。図８に第１のスイッチング素子２４お
よび第２のスイッチング素子２５の両端電圧ＶＣＥ，電
流ＩＣ波形を、図９に第１のスイッチング素子２４の駆
動時間Ｔ２と周期Ｔ１との比Ｔ２／Ｔ１（以下これを駆
動時間比という）と入力Ｐｉｎの関係を示す。図８
（ａ）は一出力における２周期（２×Ｔ１）分の動作波
形で、図８（ｂ）はＶＣＥ＞０でスイッチング素子をオ
ンさせるモード（以下このモードをターンオンモードと
いう）およびＩＣ＞０でスイッチング素子をオフさせる
モード（以下このモードをターンオフモードという）の
ときの動作の拡大波形である。

【０００６】以上のように従来のインバータ構成および
制御方式では、発振周波数一定（Ｔ１一定）のままで入
力Ｐｉｎ制御を行えるものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインバータ構成および制御方式では、図８の動作波
形からわかるようにスイッチング動作にターンオンモー
ドおよびターンオフモードが現れるため、スイッチング
素子に高速半導体を用いたとしてもターンオンモードお
よびターンオフモードのスイッチング損失（スイッチン
グ素子の両端電圧ＶＣＥ×電流ＩＣ）が大きくなって、
スイッチング素子の冷却コストが高く小型化が難しいと
いう課題を有していた。また、スイッチング素子の両端
電圧の変化（ｄＶＣＥ／ｄｔ）が非常に急峻であるため
にノイズが大きくテレビの画像等に悪影響を及ぼすとい
う課題を有していた。

【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、スイ
ッチング素子の損失およびノイズを低減するとともに、
スイッチング素子等の冷却を効率よく行うことを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、第１の課題解決手段として商用電源を直流
に整流する整流回路と、前記電流を高周波電流に変換す
るインバータ回路と、前記インバータ回路の動作を制御
する制御回路とからなり、前記インバータ回路は、前記
直流の高電位側に接続された第１のスイッチング素子
と、前記第１のスイッチング素子に直列に接続され、か
つ前記直流の低電位側に接続された第２のスイッチング
素子と、前記第１のスイッチング素子に直列に接続され
た前記第１のスイッチング素子の逆電流阻止手段と、前
記第２のスイッチング素子に流れ込もうとする逆電流を
バイパスする第１のバイパス手段と、前記第１のスイッ
チング素子あるいは前記第２のスイッチング素子のオン
オフにより共振回路ループを変えて共振する加熱コイル
と第１の共振コンデンサからなる共振回路と、前記第１
の共振コンデンサの両端電圧が所定の電圧になると前記
第１の共振コンデンサに流れ込む電流をバイパスする第
２のバイパス手段と、前記第２のスイッチング素子のオ
フ時に、前記加熱コイルと共振して前記第２のスイッチ
ング素子に共振電圧を印加する第２の共振コンデンサと
を備え、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイ
ッチング素子を異なる冷却フィンに取り付けるととも
に、冷却ファンの風向に対して前記両冷却フィンを前後
に配置し、かつ前記第２のスイッチング素子を取り付け
た第１の冷却フィンが前記第１のスイッチング素子を取
り付けた第２の冷却フィンよりも風上側に配置する構成
とするものである。

【００１０】また、第２の課題解決手段として前記イン
バータ回路の前記逆電流阻止手段と前記第１のバイパス
手段と前記第２のバイパス手段をダイオードで構成し
て、各々のダイオードのカソードを接続し、第２のスイ
ッチング素子を取り付けた第１の冷却フィンに前記第１
のバイパス手段と前記第２のバイパス手段を取り付ける
構成とするものである。

【００１１】また、第３の課題解決手段として前記冷却
ファンの風向に対し前記第１のスイッチング素子を取り
付けた第２の冷却フィンの近傍風上側で、かつ前記第２
のスイッチング素子を取り付けた第１の冷却フィンの近
傍風下側の位置に温度検知手段を配置し、前記温度検知
手段で検知した温度が所定の温度以上となった場合に加
熱を停止する構成とするものである。

【００１２】さらには、第４の課題解決手段として商用
電源を直流に整流する整流回路と、前記直流を高周波電
流に変換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からなり、冷却ファンの吸気
口に配置した清掃可能なエアーフィルタと、冷却フィン
の温度あるいは前記インバータ回路近傍の温度を検知す
る温度検知手段と、前記エアーフィルタの清掃を喚起す
る表示手段を備え、前記温度検知手段で検知した温度が
第１の温度以上となった場合に前記表示手段でエアーフ
ィルタの清掃喚起を表示し、前記第１の温度より高い第
２の温度以上となった場合に加熱を停止する構成とする
ものである。

【００１３】また、第５の課題解決手段として前記温度
検知手段で検知した温度が第１の温度以上となった場合
に前記表示手段でエアーフィルタの清掃喚起を表示する
とともに、出力を所定値以下に抑制し、前記第１の温度
より高い第２の温度以上となった場合に加熱を停止する
構成とするものである。

【００１４】

【作用】本発明は上記した構成において、直流の高電位
側の第１のスイッチング素子が導通すると第２のスイッ
チング素子はオフしているので、第１のスイッチング素
子を介して加熱コイルと第１の共振コンデンサの共振回
路に共振電流が流れる。

【００１５】次に、第１のスイッチング素子がオフする
と、加熱コイルと第２の共振コンデンサと第１の共振コ
ンデンサの共振動作となる。そして、第２のスイッチン
グ素子の両端電圧が下降していき、０Ｖ以下になろうと
したときに第１のバイパス手段に共振電流が流れ始め
る。この共振電流が第１のバイパス手段に流れている間
に、第２のスイッチング素子が前もって駆動されており
共振電流の流れる方向が変わると、第２のバイパス手段
はその電流を阻止するので、共振電流はスムーズに第２
のスイッチング素子に流れ込む。

【００１６】第２のスイッチング素子に共振電流が流れ
始めてから加熱コイルと負荷との合成インピーダンスと
第１の共振コンデンサの容量の共振周期の略４分の１で
第２のスイッチング素子に流れる電流が極大値となる。
この後、第１の共振コンデンサの接続点の両端電圧が０
Ｖ（接続方法によっては直流電圧）になると第２のバイ
パス手段に電流が流れ出し、加熱コイルに蓄積されたエ
ネルギーによって、加熱コイルと第２のスイッチング素
子と第２のバイパス手段で構成される閉回路に一定方向
の循環電流が流れる。

【００１７】したがって、第２のスイッチング素子が所
定時間後にオフすると、循環電流の流れていた動作か
ら、加熱コイルと第２の共振コンデンサと第１の共振コ
ンデンサ（接続方法によっては加熱コイルと第２の共振
コンデンサ）の共振動作となる。そして、第２のスイッ
チング素子の印加電圧が上昇して極大値となるときに第
１のスイッチング素子を駆動すれば、第１のスイッチン
グ素子のターンオン損失（第１のスイッチング素子に順
方向の電圧が印加した状態でターンオンし第２の共振コ
ンデンサを充電あるいは放電するスパイク状の電流と印
加電圧との積による損失）を小さくでき、ターンオン時
の高周波雑音の発生を抑制することができる。

【００１８】また、上記のように第２のスイッチング素
子がオフする際、この第２のスイッチング素子への印加
電圧は、共振電圧となるので電圧の上昇率ｄｖ／ｄｔは
比較的小さく、オフ時のスイッチング損失となる印加電
流と印加電圧の積を抑制することが可能で、当然のこと
ながらｄｖ／ｄｔの抑制効果による高周波雑音の低減も
可能となる。

【００１９】さらに、第１のスイッチング素子と第２の
スイッチング素子を異なる冷却フィンに取り付けること
で、第１および第２のスイッチング素子には非絶縁型の
素子を、冷却フィンにはアルミ等の低コストな導電体材
質のものを用いることができ、樹脂モールドされた絶縁
型の素子よりも素子から冷却フィンへの熱伝導が向上
し、低コストで冷却効率の向上を図ることができる。ま
た、インバータから負荷への出力値に応じて第１および
第２のスイッチング素子等の損失の絶対値および相対値
は変化し、出力値が大きいときに第２のスイッチング素
子の損失および各素子の損失合計が最大となるが、第１
のスイッチング素子の損失は第２のスイッチング素子の
損失の約半分程度となる。出力値が小さい場合には第１
のスイッチング素子に上記ターンオン損失が発生し第１
のスイッチング素子の損失が大きくなるが、第２のスイ
ッチング素子等の損失は冷却上無視できる程度に小さ
い。

【００２０】冷却ファンの風向に対して両冷却フィンを
前後に配置し、かつ第２のスイッチング素子を取り付け
た第１の冷却フィンを第１のスイッチング素子を取り付
けた第２の冷却フィンよりも風上側に配置しているの
で、冷却ファンからの冷却風がまず第２のスイッチング
素子を取り付けている第１の冷却フィンに送られ、その
後第１のスイッチング素子を取り付けた第２の冷却フィ
ンに送られる。従って、インバータから負荷への出力が
大きい場合には、冷却ファンからの温度の低い冷却風が
最も損失の大きい第２のスイッチング素子を取り付けた
第１の冷却フィンに送られるので、第２のスイッチング
素子の損失が大きいにもかかわらず安全動作温度で冷却
でき、その後第２のスイッチング素子等の損失分だけ温
度が上昇した冷却風が第１のスイッチング素子を取り付
けた第２の冷却フィンに送られるが、第１のスイッチン
グ素子の損失は第１のスイッチング素子の約半分程度な
ので冷却風の温度が高くても安全動作温度で冷却するこ
とができる。また、インバータから負荷への出力が小さ
い場合には、第１のスイッチング素子の損失が大きくな
るが、第２のスイッチング素子等の損失が非常に小さい
ので冷却風の温度が上昇せず、冷却ファンからの冷却風
とほぼ同温度の冷却風を第１のスイッチング素子を取り
付けている第２の冷却フィンに送ることができ安全動作
温度で冷却することができる。

【００２１】さらには、第１および第２のスイッチング
素子以外の整流素子等の発熱する半導体素子の損失バラ
ンスを考慮していずれかの冷却フィンに取り付ければ、
２個の同一形状の冷却フィンを用いても一方の冷却フィ
ンが冷却され過ぎるといった無駄が生じず、冷却効率の
向上と冷却フィンの共用化が図れるものである。

【００２２】また、逆電流阻止手段と第１および第２の
バイパス手段をダイオードで構成して各々のダイオード
のカソードを接続しているので、その接続点であるダイ
オードのカソードは第２のスイッチング素子のコレクタ
と同電位にでき、ダイオードには非絶縁型の素子を用い
て第２のスイッチング素子を取り付けている第１の冷却
フィンに取り付けることができ、冷却フィンにはアルミ
等の低コストな導電体材質のものを用いることができ、
樹脂モールドされた絶縁型の素子よりも素子から冷却フ
ィンへの熱伝導が向上し、低コストで冷却効率の向上を
図ることができる。

【００２３】また、冷却ファンの風向に対し第１のスイ
ッチング素子を取り付けた第２の冷却フィンの近傍風上
側で、かつ第２のスイッチング素子を取り付けた第１の
冷却フィンの近傍風下側の位置に温度検知手段を配置
し、この温度検知手段で検知した温度が所定の温度以上
となった場合に加熱を停止する構成としたことで、冷却
ファンが断線あるいはロックした場合に両冷却フィンの
温度のいずれか一方でも高くなれば温度検知手段で検知
することができ、加熱を停止することで第１および第２
のスイッチング素子等が熱破壊することを防止すること
ができる。

【００２４】さらには、冷却フィンの温度あるいはイン
バータ回路近傍の温度等を検知する温度検知手段と、エ
アーフィルタの清掃を喚起する表示手段とを有して、温
度検知手段で検知した温度が第１の温度以上となった場
合に表示手段でエアーフィルタの清掃喚起を表示し、第
１の温度より高い第２の温度以上となった場合に加熱を
停止する構成としたことで、温度検知手段で検知した温
度が第１の温度に達してから第２の温度になるまでの間
はエアーフィルタの清掃喚起を表示しつつ加熱も行える
ので、調理終了後エアーフィルタの清掃を行うことがで
き、エアーフィルタ清掃喚起表示と同時に加熱停止を行
うことによって調理ができなくなるといった不具合を解
消することができる。

【００２５】また、温度検出手段で検知した温度が第１
の温度以上となった場合に表示手段でエアーフィルタの
清掃喚起を表示するとともに、出力を所定値以下に抑制
し、第１の温度より高い第２の温度以上となった場合に
加熱を停止する構成としたことで、温度検知手段で検知
した温度が第１の温度に達してから第２の温度になるま
での間はエアーフィルタの清掃喚起を表示しつつ、第２
のスイッチング素子の損失を抑制した状態で加熱を行え
るので、第２のスイッチング素子の破壊の恐れがなく調
理でき、調理終了後エアーフィルタの清掃を行うことが
できる。

【００２６】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１および第２の課題解決
手段の実施例である第１の実施例について図１〜図３を
参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の第１から
第４の実施例の誘導加熱調理器の電気回路図である。

【００２７】図１（ａ）に示すように、商用電源１を整
流素子２，チョークコイル３，平滑コンデンサ４からな
る整流回路５で直流に整流している。インバータ回路６
は、第１のスイッチング素子７と、逆電流阻止手段８
と、第２のスイッチング素子９と、第１のバイパス手段
１０と、第２の共振コンデンサ１１と、加熱コイル１２
と、第２のバイパス手段１３と、第１の共振コンデンサ
１４とで構成している。また、第１および第２のスイッ
チング素子７，９を一定周波数で交互に駆動するととも
に、その駆動時間比を変化させることによってインバー
タ回路６から鍋等の負荷への出力を制御する制御回路１
５と、温度を検知する温度検知手段１６等とで構成して
いる。さらに、図１（ｂ）の部品配置図に示すように、
各素子を冷却するために冷却風を送る冷却ファン１７
と、第２のスイッチング素子９等が配置された第１の冷
却フィン１８と、第１のスイッチング素子７等が配置さ
れた第２の冷却フィン１９と、清掃可能なエアーフィル
タ２０と、エアーフィルタ２０の清掃を喚起する表示を
行う表示手段２１とで構成している。

【００２８】まず、図１（ａ）を中心に図２〜図３を参
照しながら回路動作について説明する。図２には出力が
大きいときの第１のスイッチング素子７と逆電流阻止手
段８との直列体および第２のスイッチング素子９と第１
のバイパス手段１０との並列体の両端電圧ＶＣＥ，電流
ＩＣ等の動作波形を、図３には出力が小さいときの同動
作波形を示す。

【００２９】図２に示す出力を大きくしたときの動作か
ら説明すると、第１のスイッチング素子７を駆動する
と、第１のスイッチング素子７および逆電流阻止手段８
を介して、第１の共振コンデンサ１４と加熱コイル１２
との共振回路に、商用電源１を整流素子２とチョークコ
イル３と平滑コンデンサ４で整流した直流の電圧Ｅが印
加され共振電流（図２のＩＣ１）が流れる。

【００３０】続いて、第１のスイッチング素子７がオフ
すると、加熱コイル１２と第１の共振コンデンサ１４と
第２の共振コンデンサ１１との共振動作となる（図２の
Ｔ４期間）。そして、第２のスイッチング素子９の両端
電圧ＶＣＥ２が下降していき、０Ｖ以下になろうとした
ときに第１のバイパス手段１０に共振電流（図２のＩＣ
２の負の電流）が流れ始める。本実施例ではこの共振電
流が第１のバイパス手段１０に流れ出すタイミングつま
り第２のスイッチング素子９の両端電圧ＶＣＥ２が０Ｖ
となるタイミングで、第２のスイッチング素子９を駆動
している。その後、共振電流の流れる方向が変わると、
第１のバイパス手段１０はその電流を阻止するので、共
振電流はスムーズに第２のスイッチング素子９に流れ込
む。すなわちＩＣ２の極性がスムーズに負から正に変わ
る。

【００３１】第２のスイッチング素子９に共振電流が流
れ始めてから加熱コイル１２と負荷との合成インピーダ
ンスと第１の共振コンデンサ１４の容量で決まる共振周
期の略４分の１で第２のスイッチング素子９に流れる電
流ＩＣ２が極大値となる。この直後、第１の共振コンデ
ンサ１４の両端電圧が０Ｖになると第２のバイパス手段
１３に電流が流れ出し、加熱コイル１２に蓄積されたエ
ネルギーによって、加熱コイル１２と第２のバイパス手
段１３と第２のスイッチング素子９とで構成される閉回
路に一定方向の循環電流が流れる。このように、第２の
スイッチング素子９には循環電流が流れるために、第１
のスイッチング素子７に流れる電流よりも多くの電流が
流れる。

【００３２】続いて、第２のスイッチング素子９が所定
時間後にオフすると、循環電流の流れていた動作から、
第２のバイパス手段１３を介して加熱コイル１２と第２
の共振コンデンサ１１との共振動作となる。そして、第
２のスイッチング素子９への印加電圧ＶＣＥ２が上昇し
（図２のＴ３期間）、直流電圧Ｅを越えるが、逆電流阻
止手段８が設けられているので、印加電圧ＶＣＥ２はそ
のまま上昇しピーク電圧に達した後、再度直流電圧Ｅに
戻る。本実施例では第２のスイッチング素子９の印加電
圧ＶＣＥ２が極大値となるタイミングで、第１のスイッ
チング素子７を駆動している。

【００３３】制御回路１５では、第１のスイッチング素
子７の駆動時間Ｔ１と、第２のスイッチング素子９の駆
動時間Ｔ２と、第１のスイッチング素子７と第２のスイ
ッチング素子９をともに駆動していない時間Ｔ３，Ｔ４
との和Ｔ０が一定値になるようにしながら、第１のスイ
ッチング素子７の駆動時間Ｔ１と第２のスイッチング素
子９の駆動時間Ｔ２を可変する。言い替えれば、一定の
繰り返し周期で駆動時間比Ｔ１／Ｔ２を可変することで
インバータから負荷への出力を連続可変制御している。
図２にはＴ１／Ｔ２を大きくして出力を大きくしたとき
の動作を示した。

【００３４】次に、Ｔ１／Ｔ２を小さくして出力を小さ
くしたときの動作を図３を用いて説明する。図２と同じ
動作の説明は省略し、異なる動作のみ説明する。

【００３５】図３に示すように、Ｔ１／Ｔ２を小さくす
ると当然ながら第１のスイッチング素子７のオンの期間
が短くなるため、平滑コンデンサ４に充電されている直
流電源から加熱コイル１２等に供給されるエネルギーは
小さくなってＶＣＥ１，ＩＣ１，ＶＣＥ２，ＩＣ２の実
効値は小さくなる。そして、第２のスイッチング素子９
がオフするときのＩＣ２も小さくなるため、ＶＣＥ２は
上昇するが直流電圧Ｅまで達することができない状態が
発生する。この状態で第１のスイッチング素子７を駆動
するために、平滑コンデンサ４と第２の共振コンデンサ
１１に電圧差があるまま短絡することになってターンオ
ン損失が発生してしまう。但し、第２のスイッチング素
子９の印加電圧ＶＣＥ２が極大値となるタイミングで、
つまり平滑コンデンサ４と第２の共振コンデンサ１１の
電圧差が最小となるタイミングで第１のスイッチング素
子７を駆動しているので、電圧差は直流電圧Ｅに比べて
小さくでき第１のスイッチング素子７のターンオン損失
を抑制することができている。このように出力が小さい
場合には第１のスイッチング素子７以外の損失は非常に
小さく冷却上無視できる程度である。

【００３６】以上のように、第２のスイッチング素子９
には出力によらずターンオン損失が発生せず、第１のス
イッチング素子７には出力が大きいときにはターンオン
損失が発生せず、出力が小さいときにはターンオン損失
が発生するが、平滑コンデンサ４と第２の共振コンデン
サ１１の短絡電圧差を直流電圧Ｅに比べて小さくでき、
第１および第２のスイッチング素子７，９のターンオン
損失とターンオン時の高周波雑音の発生を抑制すること
ができる。

【００３７】また、第１および第２のスイッチング素子
７，９がターンオフするときの素子への印加電圧は、共
振電圧となるので電圧の上昇率ｄＶＣＥ／ｄｔは比較的
小さく、ターンオフ時のスイッチング損失（以下ターン
オフ損失と呼ぶ）となる印加電流と印加電圧の積を抑制
することが可能で、当然のことながらｄＶＣＥ／ｄｔの
抑制効果による高周波雑音の低減も可能となる。

【００３８】本実施例では、商用電源電圧が２００Ｖ、
出力が３５０〜２０００Ｗでの連続出力可変の仕様でイ
ンバータ回路６の各構成要素を設計していて、各構成要
素のバラツキを考慮したときのスイッチング素子等の最
大損失は次のようになる。出力が最大のときには第１の
スイッチング素子７の損失が約３０Ｗ、第２のスイッチ
ング素子９の損失が約６０Ｗ、逆電流阻止手段８の損失
が約１５Ｗ、第１のバイパス手段１０の損失が約５Ｗ、
第２のバイパス手段１３の損失が約３０Ｗ、整流素子２
の損失が約１５Ｗとなる。出力が最小のときには第１の
スイッチング素子７の損失が約６０Ｗで、その他の素子
の損失は冷却上無視できる程度に小さい。

【００３９】次に図１（ｂ）を中心に冷却動作について
説明する。冷却ファン１７がエアーフィルタ２０を介し
てほこり等を除去した空気を吸気して、第１の冷却フィ
ン１８の方向に送風する。第１および第２の冷却フィン
１８，１９は冷却ファン１７の風向に対して前後に配置
しているので、その冷却風は第１の冷却フィン１８を冷
却した後、第２の冷却フィン１９を冷却する。従って、
第１の冷却フィン１８には冷却ファン１７からの温度の
低い冷却風が直接送られ、第２の冷却フィン１９には第
１の冷却フィン１８に取り付けてある素子の損失分、温
度の上昇した冷却風が送られる。第１の冷却フィン１８
には第２のスイッチング素子９，第１のバイパス手段１
０，第２のバイパス手段１３が、第２の冷却フィン１９
には第１のスイッチング素子７，逆電流阻止手段８，整
流素子２が取り付けてある。また、冷却フィン１８，１
９を２個にしたことで第１および第２のスイッチング素
子７，９には非絶縁型の素子を用い、冷却フィン１８，
１９にはアルミを使用している。さらに、第１および第
２のバイパス手段１０，１３のカソードと第２のスイッ
チング素子９のコレクタを接続する構成としているの
で、第１および第２のバイパス手段１０，１３にも非絶
縁型の素子を用いている。なお、一般的非絶縁型の素子
は、ダイオードではカソードが充電部に、トランジスタ
ではコレクタが充電部になっている。

【００４０】ここで、スイッチング素子やバイパス手段
に用いているトランジスタやダイオードを熱破壊させな
いための冷却について説明する。トランジスタやダイオ
ードは熱破壊する恐れのない安全動作温度以下で使用す
る必要があるため、安全動作温度をジャンクション温度
で１５０℃以下、ジャンクション−冷却フィンの熱抵抗
を非絶縁型で０．５度／Ｗ、絶縁型で１．５度／Ｗとす
ると、冷却フィンの温度を非絶縁型の素子では素子の損
失６０Ｗで１５０−６０×０．５＝１２０℃以下に、３
０Ｗで１５０−３０×０．５＝１３５℃以下に、絶縁型
の素子では同様に計算して素子の損失６０Ｗで６０℃以
下に、３０Ｗで１０５℃以下に冷却しなければならな
い。逆に言えば、損失が小さければ冷却フィンの温度が
高くても素子のジャンクション温度は安全動作温度とす
ることができ、非絶縁型の素子であれば絶縁型の素子に
比べて熱抵抗が小さく冷却フィンへの熱伝導が非常によ
いので、同一損失で考えると冷却フィンの温度が高くて
も素子のジャンクション温度は安全動作温度とすること
ができる。

【００４１】以上より、出力の大きい場合には第１の冷
却フィン１８に送られる冷却風に比べて第２の冷却フィ
ン１９に送られる冷却風の温度は高くなるが、第１のス
イッチング素子７の損失が第２のスイッチング素子９の
損失に比べて約半分であるため、第１および第２のスイ
ッチング素子７，９ともに安全動作温度で冷却すること
ができる。また、出力の小さい場合には第１のスイッチ
ング素子７の損失が大きくなるが、このとき第１のスイ
ッチング素子７以外の素子の損失は非常に小さく第１の
冷却フィン１８によって冷却風の温度は上昇せず、第２
の冷却フィン１９には冷却ファン１７からの温度の低い
冷却風とほぼ同温度の冷却風を送ることができ、第１の
スイッチング素子７を安全動作温度で冷却することがで
きる。さらに、第１および第２のバイパス手段１０，１
３に絶縁型の素子よりも低コストな非絶縁型素子を用い
ることができ、第１の冷却フィン１８の温度上限値を高
くでき第１の冷却フィン１８の小型化が図れている。ま
た、整流素子２と逆電流阻止手段８を第２の冷却フィン
１９に取り付けることで、第１および第２の冷却フィン
１８，１９の損失バランスがとれ、両冷却フィン１８，
１９を同一形状の冷却フィンで構成できている。

【００４２】このように本実施例によれば、第２のスイ
ッチング素子９と並列に第２の共振コンデンサ１１を設
けたことによって、第１および第２のスイッチング素子
７，９のターンオフ時の電圧変化（ｄＶＣＥ／ｄｔ）を
小さくでき、ターンオフ時の損失つまり電圧電流積（Ｖ
ＣＥ×ＩＣ）とノイズを大幅に低減することができる。
また、第２のバイパス手段１３を第１の共振コンデンサ
１４と並列に接続したことで循環電流を発生でき、第２
のスイッチング素子９のオフ時に電圧を印加でき、第１
のスイッチング素子７のオン時のターンオフ損失を抑制
できている。さらには、一定周期で駆動時間比を変える
ことで連続出力可変を行うことができる。また、第１の
冷却フィン１８と第２の冷却フィン１９を冷却ファン１
７の風向に対して前後に配置し、第１の冷却フィン１８
に第２のスイッチング素子９と第１および第２のバイパ
ス手段１０，１３を取り付け、第２の冷却フィン１９に
第１のスイッチング素子７と整流素子２と逆電流阻止手
段８を取り付けたことで、出力が変化しても効率のよい
冷却が行え、第１および第２の冷却フィン１８，１９の
小型化・共用化が実現できる。さらに、第１および第２
のバイパス手段１０，１３をダイオードで構成してその
カソードを第２のスイッチング素子９のコレクタに接続
したことで、第１および第２のバイパス手段１０，１３
の低コスト化と第１および第２の冷却フィン１８，１９
の小型化が実現できる。

【００４３】（実施例２）以下、本発明の第３の課題解
決手段の実施例である第２の実施例について、図１
（ｂ），図４を参照しながら説明する。図４は冷却フィ
ンの断面図を示す。

【００４４】構成要素は実施例１と同じで、実施例１で
説明した動作と同じ動作については説明を省略する。

【００４５】図１（ｂ）に示すように、冷却ファン１７
の風向に対し第１の冷却フィン１８と第２の冷却フィン
１９のほぼ中央に位置しプリント配線板上に配置した温
度検知手段１６で雰囲気温度を検知し、制御回路１５に
信号を送っている。制御回路１５では温度検知手段１６
で検知した温度が所定の温度以上になった場合に加熱を
停止している。図４に示すように、第１の冷却フィン１
８は一部を除いてプリント配線板から浮上しているの
で、冷却ファン１７からの冷却風の風量が正常な場合に
は温度検知手段１６で検知する温度は冷却ファン１７か
らの直接の冷却風の温度より若干高い程度である。とこ
ろが、冷却ファン１７の断線やロック等によって冷却風
が送られなくなった場合には第１および第２の冷却フィ
ン１８，１９からの熱を受けて、温度検知手段１６の温
度が上昇する。従って、制御回路１５では温度検知手段
１６で検知した温度が所定の温度以上になった場合に、
冷却ファン１７が断線等の異常が起きたものと判断して
加熱を停止している。上述したように、出力によって第
１の冷却フィン１８の温度が高い場合や第２の冷却フィ
ン１９の温度が高い場合があるが、両冷却フィン１８，
１９のほぼ中央に温度検知手段１６を配置しているの
で、どちらの冷却フィンの温度が高くなっても検知する
ことが可能となる。

【００４６】また、温度検知手段１６はプリント配線板
上に配置しているので、機械実装可能で低コストで実現
できる。

【００４７】以上のように本実施例によれば、第１の冷
却フィン１８と第２の冷却フィン１９のほぼ中央に位置
しプリント配線板上に配置した温度検知手段１６で雰囲
気温度を検知することで、第１あるいは第２の冷却フィ
ン１８，１９のどちらかの温度が高くなれば検知でき冷
却ファン１７の断線等の異常を検知でき、検知した温度
が所定の温度以上になった場合に、加熱を停止すること
で第１および第２のスイッチング素子７，９等の熱破壊
を防止することができる。

【００４８】（実施例３）以下、本発明の第４の課題解
決手段の実施例である第３の実施例を図１（ｂ），図５
を参照しながら説明する。図５は温度検知手段１６で検
知した温度が所定の温度以上になったときの動作を示す
フローチャートである。

【００４９】構成要素は実施例１と同じで、実施例１で
説明した動作と同じ動作については説明を省略する。

【００５０】図１（ｂ）に示すように、冷却ファン１７
の吸気口に取り外し可能なエアーフィルタ２０が取り付
けてあって、ごみやほこり等が機器内部に侵入し絶縁不
良等による機器の誤動作や破壊を防止している。エアー
フィルタ２０がほこり等によって目詰まりしたときには
冷却ファン１７の吸気風量が減少して排気風量が減少す
る。従って、第１および第２の冷却フィン１８，１９の
温度が上昇し、温度検知手段１６で検知する温度Ｔａが
上昇する。そして、図５に示すように、ステップ１で温
度検知手段１６で検知する温度Ｔａが所定の第１の温度
に達すると、制御回路１５から表示手段２１に信号を送
り、ステップ２でエアーフィルタ２０の清掃を喚起する
表示を行っている。エアーフィルタ２０の清掃を行わず
に機器を使用し続けた場合には、さらにエアーフィルタ
２０にほこり等が付着していき冷却ファン１７の排気風
量が減少して第１および第２の冷却フィン１８，１９の
温度が上昇し、温度検知手段１６の温度も上昇する。そ
して、ステップ３で検知した温度が第１の温度よりも所
定の温度分高い第２の温度以上となったときには、ステ
ップ４で加熱を停止して第１および第２のスイッチング
素子７，９等が熱破壊することを防止している。

【００５１】以上のように本実施例によれば、冷却ファ
ン１７の吸気口に清掃可能なエアーフィルタ２０を設け
たことで、機器にごみやほこりが侵入して絶縁不良等の
誤動作や破壊を防止することができる。また、第１の冷
却フィン１８と第２の冷却フィン１９のほぼ中央に位置
しプリント配線板上に配置した温度検知手段１６で雰囲
気温度を検知し、検知した温度が所定の第１の温度以上
になった場合にエアーフィルタ２０の清掃を喚起する表
示を行い、第１の温度よりも高い第２の温度以上で加熱
を停止することで、エアーフィルタ２０の清掃喚起が表
示されていても短時間の調理であれば調理可能で調理終
了後にエアーフィルタ２０の清掃を行うことができるの
で使い勝手がよく、清掃を怠った場合でも第１および第
２のスイッチング素子７，９等の熱破壊を防止すること
ができる。

【００５２】なお、本実施例では実施例１と同じ回路構
成および部品配置を用いたが、インバータ回路は本実施
例に限らずエアーフィルタが目詰まりした場合にスイッ
チング素子の破壊の恐れがあるインバータ回路であれば
同様の効果が得られる。また、温度検知手段は冷却フィ
ンに直接取り付ける等エアーフィルタの目詰まりが判別
できる手段であれば同様の効果が得られる。

【００５３】（実施例４）以下、本発明の第５の課題解
決手段の実施例である第４の実施例を図１（ｂ），図６
を参照しながら説明する。図６は温度検知手段１６で検
知した温度が所定の温度以上になったときの動作を示す
フローチャートである。

【００５４】構成要素は実施例１と同じで、実施例１で
説明した動作と同じ動作については説明を省略する。

【００５５】図１（ｂ）に示すように、冷却ファン１７
の吸気口に取り外し可能なエアーフィルタ２０が取り付
けてあって、ごみやほこり等が機器内部に侵入し絶縁不
良等による機器の誤動作や破壊を防止している。エアー
フィルタ２０がほこり等によって目詰まりしたときには
冷却ファン１７の吸気風量が減少して排気風量が減少す
る。従って、第１および第２の冷却フィン１８，１９の
温度が上昇し、温度検知手段１６で検知する温度Ｔａが
上昇する。そして、図６に示すように、ステップ５で温
度検知手段１６で検知する温度Ｔａが所定の第１の温度
に達すると、制御回路１５から表示手段２１に信号を送
り、ステップ６で表示手段２１でエアーフィルタ２０の
清掃を喚起する表示を行っている。また、ステップ７で
温度検知手段１６で検知する温度Ｔａが第１の温度以上
で第１の温度よりも所定の温度分高い第２の温度以下で
は、ステップ８で最大消費出力の２分の１以下に抑制し
ている、つまり設定出力が最大消費出力の２分の１以上
であれば出力を２分の１に抑制し、設定出力が２分の１
以下であれば設定出力で加熱を行っている。出力を抑制
することによって、第２のスイッチング素子９等の損失
を低減することができ、安全動作温度範囲を拡大するこ
とができる。つまり、第１の冷却フィン１８の温度が高
くても第２のスイッチング素子９の熱破壊の恐れがな
い。エアーフィルタ２０の清掃を行わずに機器を使用し
続けた場合には、さらにエアーフィルタ２０にほこり等
が付着していき冷却ファン１７の排気風量が減少して第
１および第２の冷却フィン１８，１９の温度が上昇し、
温度検知手段１６の温度も上昇する。そして、温度検知
手段１６で検知した温度が第１の温度よりも所定の温度
分高い第２の温度以上となったときには、ステップ９で
加熱を停止して第１および第２のスイッチング素子７，
９等が熱破壊することをを防止している。

【００５６】以上のように本実施例によれば、温度検知
手段１６で雰囲気温度を検知し、検知した温度が所定の
第１の温度以上になった場合にエアーフィルタ２０の清
掃を喚起する表示を行うとともに、出力を最大消費出力
の２分の１以下に抑制し、第１の温度より高い第２の温
度以上で加熱を停止することで、第１の温度以上で第２
のスイッチング素子９等の損失を低減でき、安全動作温
度範囲を拡大することができるとともに、エアーフィル
タ２０の清掃喚起が表示されていても調理可能で調理終
了後にエアーフィルタ２０の清掃を行うことができるの
で使い勝手がよく、清掃を怠った場合でも第１および第
２のスイッチング素子７，９等の熱破壊を防止すること
ができる。

【００５７】なお、本実施例では実施例１と同じ回路構
成および部品配置を用いたが、インバータ回路は本実施
例に限らずエアーフィルタが目詰まりした場合にスイッ
チング素子の破壊の恐れがあるインバータ回路であれば
同様の効果が得られる。また、温度検知手段は冷却フィ
ンに直接取り付ける等エアーフィルタの目詰まりが判別
できる手段であれば同様の効果が得られる。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、第２の共振コンデンサを設けたことによって、
第１および第２のスイッチング素子のターンオフ時の電
圧変化（ｄＶＣＥ／ｄｔ）を小さくでき、ターンオフ時
の損失つまり電圧電流積（ＶＣＥ×ＩＣ）とノイズを大
幅に低減することができる。また、第２のバイパス手段
を設けたことで循環電流を発生でき、第２のスイッチン
グ素子のオフ時に電圧を印加でき、第１のスイッチング
素子のオン時のターンオン損失を抑制でき、大幅な損失
低減を図ることができる。さらには、第１のスイッチン
グ素子と第２のスイッチング素子を異なる冷却フィンに
取り付けるとともに、冷却ファンの風向に対して両冷却
フィンを前後に配置しかつ第２のスイッチング素子を取
り付けた第１の冷却フィンが第１のスイッチング素子を
取り付けた第２の冷却フィンよりも風上側に配置する構
成としたことで、出力が最大，最小にかかわらず無駄な
く冷却でき、冷却効率の向上と冷却フィンの共用化が図
れるものである。

【００５９】また、逆電流阻止手段と第１および第２の
バイパス手段をダイオードで構成して各々のカソードを
接続することによって、非絶縁型の低コストパッケージ
にて第２のスイッチング素子と同じ第１の冷却フィンに
取り付けることができ、冷却効率の向上と低コスト化が
図れるものである。

【００６０】さらに、冷却ファンの風向に対し第１のス
イッチング素子を取り付けた第１の冷却フィンの近傍風
上側で、かつ第２のスイッチング素子を取り付けた第２
の冷却フィンの近傍風下側に位置し、プリント配線板に
配置した温度検知手段で検知した温度が所定の温度以上
となった場合に加熱を停止する構成としたことで、冷却
ファンの断線等を検知でき、第１および第２のスイッチ
ング素子等が熱破壊することを防止することができる。

【００６１】また、エアーフィルタを設けたことで機器
にほこり等が侵入することを防止でき、冷却フィンある
いはインバータ回路近傍の温度を検知する温度検知手段
とエアーフィルタの清掃喚起を表示する表示手段とを備
え、温度検知手段で検知した温度が所定の第１の温度以
上でエアーフィルタの清掃喚起を表示し、第１の温度よ
り高い第２の温度以上で加熱を停止する構成としたこと
で、温度検知手段で検知した温度が第１の温度以上第２
の温度以下では調理可能とすることができ、調理終了後
エアーフィルタの清掃を行うことができ、エアーフィル
タ清掃喚起表示と同時に加熱停止を行って調理ができな
くなるといった不具合を解消することができる。

【００６２】さらには、温度検知手段で検知した温度が
所定の第１の温度以上となった場合に表示手段でエアー
フィルタの清掃喚起を表示するとともに出力を所定値以
下に抑制し、第１の温度より高い第２の温度以上となっ
た場合に加熱を停止する構成としたことで、温度検知手
段で検知した温度が第１の温度以上第２の温度以下では
第２のスイッチング素子の損失を抑制した状態で加熱を
行えるので、第２のスイッチング素子の破壊の恐れがな
く調理でき、調理終了後エアーフィルタの清掃を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１から第４の実施例におけ
る誘導加熱調理器の電気回路図（ｂ）は同誘導加熱調理器の部品配置図

【図２】同誘導加熱調理器の出力が大きいときの動作波
形図

【図３】同誘導加熱調理器の出力が小さいときの動作波
形図

【図４】同誘導加熱調理器の冷却フィンの断面図

【図５】本発明の第３の実施例における誘導加熱調理器
のフローチャート

【図６】本発明の第４の実施例における誘導加熱調理器
のフローチャート

【図７】従来例の誘導加熱調理器の電気回路図

【図８】（ａ）は同誘導加熱調理器の動作波形図（ｂ）は同誘導加熱調理器の動作波形拡大図

【図９】同誘導加熱調理器の駆動時間比と入力の関係を
示す特性図

【符号の説明】

１商用電源５整流回路６インバータ回路７第１のスイッチング素子８逆電流阻止手段９第２のスイッチング素子１０第１のバイパス手段１１第２の共振コンデンサ１２加熱コイル１３第２のバイパス手段１４第１の共振コンデンサ１５制御回路１６温度検知手段１７冷却ファン１８第１の冷却フィン１９第２の冷却フィン２０エアーフィルタ２１表示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片岡章大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源を直流に整流する整流回路と、
前記直流を高周波電流に変換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からな
り、前記インバータ回路は、前記直流の高電位側に接続
された第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチ
ング素子に直列に接続され、かつ前記直流の低電位側に
接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイ
ッチング素子に直列に接続された前記第１のスイッチン
グ素子の逆電流阻止手段と、前記第２のスイッチング素
子に流れ込もうとする逆電流をバイパスする第１のバイ
パス手段と、前記第１のスイッチング素子あるいは前記
第２のスイッチング素子のオンオフにより共振回路ルー
プを変えて共振する加熱コイルと第１の共振コンデンサ
からなる共振回路と、前記第１の共振コンデンサの両端
電圧が所定の電圧になると前記第１の共振コンデンサに
流れ込む電流をバイパスする第２のバイパス手段と、前
記第２のスイッチング素子のオフ時に、前記加熱コイル
と共振して前記第２のスイッチング素子に共振電圧を印
加する第２の共振コンデンサとを備え、前記第１のスイ
ッチング素子と前記第２のスイッチング素子を異なる冷
却フィンに取り付けるとともに、冷却ファンの風向に対
して前記両冷却フィンを前後に配置し、かつ前記第２の
スイッチング素子を取り付けた第１の冷却フィンが前記
第１のスイッチング素子を取り付けた第２の冷却フィン
よりも風上側に配置した誘導加熱調理器。
【請求項２】インバータ回路の逆電流阻止手段と第１
のバイパス手段と第２のバイパス手段をダイオードで構
成して、各々のダイオードのカソードを接続し、第２の
スイッチング素子を取り付けた第１の冷却フィンに前記
第１のバイパス手段と前記第２のバイパス手段を取り付
けた請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】冷却ファンの風向に対し第１のスイッチ
ング素子を取り付けた第２の冷却フィンの近傍風上側
で、かつ第２のスイッチング素子を取り付けた第１の冷
却フィンの近傍風下側の位置に温度検知手段を配置し、
前記温度検知手段で検知した温度が所定の温度以上とな
った場合に加熱を停止するようにした請求項１記載の誘
導加熱調理器。
【請求項４】商用電源を直流に整流する整流回路と、
前記直流を高周波電流に変換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からな
り、冷却ファンの吸気口に配置した清掃可能なエアーフ
ィルタと、冷却フィンの温度あるいは前記インバータ回
路近傍の温度を検知する温度検知手段と、前記エアーフ
ィルタの清掃を喚起する表示手段を備え、前記温度検知
手段で検知した温度が第１の温度以上となった場合に前
記表示手段でエアーフィルタの清掃喚起を表示し、前記
第１の温度より高い第２の温度以上となった場合に加熱
を停止するようにした誘導加熱調理器。
【請求項５】温度検知手段で検知した温度が第１の温
度以上となった場合に表示手段でエアーフィルタの清掃
喚起を表示するとともに、出力を所定値以下に抑制し、
前記第１の温度より高い第２の温度以上となった場合に
加熱を停止するようにした請求項４記載の誘導加熱調理
器。