JPS603889A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘導加熱調理器に係り、特に内部の高周波電
力変換装置から外部に漏洩する電磁界、特に、ＡＭラジ
オ周波数帯域に於ける漏洩電磁界を低減する構造に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 従来、誘導加熱調理器は、高周波高磁束・ｍ度の磁界を
発生する加熱コイルと、その加熱コイルに高周波大電流
を供給する高周波電力変換装置を具備しており、特に高
周波電力変換装置の共振コンデンサ、半導体スイッチン
グ素子あるいは高周波電源用フィルタコンデンサ等の高
周波回路部品には、急峻な立ち土かり、立ち下がりをも
つ犬亀流がθＩＬれている。そのため高周波電力変換装
置から発生する漏洩磁界は、特にＡＭラジオの受信に防
害を与える。この漏洩磁界を低減するために、従来、第
１図に示すように、鍋載置板１の下に位置する加熱コイ
ル２を除いた高周波電力変換装置３が配設されている導
電材料でできた内部シャーシ４の上部全体をアルミ等の
導電材料製のシールドカバー６で遣うというような手段
がとられてきた０しかしこのような構造では、導電性シ
ールドカッく−５に加熱コイル２の高密度高周波の磁界
が鎖交し、シールドカバー６に誘導電流が流れ、そこで
熱損失が生じ、調理器の加熱効率を下けたり、前記誘導
電流が発する反磁界が加熱コイルの等価インダクタンス
を減じるため、加熱コイル巻数をその分増やして補償す
ることが、高周波電力変換装置の設計上必要となってく
る。またシールドカノく−６は導電体であるので、他の
電気部品との電気絶縁を、確保するために、かなシの空
間を必要とする等の問題点があった。これらの問題点は
、ずべて、調理器の高さを低くする（薄型化をはかる）
際の深刻な制限項目となる。丑だシールドカバー５のよ
うに高周波電力変換装置全体を覆う導電板を調理器内部
に設けると、導電板が、加熱コイル２や、負荷鍋底から
受ける輻射熱により、高温となり、機器内部の温度を上
げてしまい、半導体部品や、その他の電気部品の冷却に
悪影響を与えることとなり、それらの信頼性を損う恐れ
がある。

さらに、第１図に於て、内部シャーシ４や、外部筐体６
を樹脂化した場合には、高周波電力変換装置３から発生
する磁界を、その上面を覆うシールド板６だけでは十分
な低減ができない。

即ち、樹脂部分から磁界が外部に漏洩してしまうため少
くとも内部シャーシ４が導電体であるか、外部筺体６が
導電体であり、磁気シールド効果をもっていなくてはな
らないということである゛。筐体の樹脂化は、機器の軽
量化あるいは、製品価格　１の低減のために非常に有利
であるが、従来例のように高周波電力変換装置全体を導
電体で取Ｉ）囲むという従来の電磁遮蔽構造では、徹底
的な筐体の樹脂化は難しく、筐体の樹脂化の長所を十分
ひきだすこ七はできなかった。そのため、最近では、高
周波電力変換装置から出す輻射雑音に対する低減対策を
せずに樹脂化するため、ラジオ周波数帯域での輻射雑音
によって外部のラジオ放送受信にかなりの防害を及はす
場合があった。

発明の目的 本発明の目的は、上記従来の欠点を解消するもので、誘
導加熱調理器の高周波電力変換装置から外部に漏洩する
ラジオ周Ｖ数帯域に於ける電磁界を、簡単な構成で低減
するところにあり、さらにはそれによって、誘導加熱調
理器の筐体の叫脂化。

薄型化、小型化を促進することにある。

発明の構成 上記目的を達するため、本発明の誘導加熱調理器は、複
数個の半導体スイッチング素子とそれに逆並列に接続さ
れたダンパーダイオードを具備し、その半導体スイッチ
ング素子の導通＃ｖＪ間を制御することにより出力電力
を制御する高周波電力変換装置に於て、前記半導体スイ
ッチング素子の遮断時に生起する急峻な立下がり波形及
びそれに伴う共振コンデンサの充電電流の急激な立上が
９波形等を含む高周波電流成分の形成する閉ル−プの開
口部を選択的に最少にするように構成したものであり、
特に本発明に於ては、前記高周波電流成分の閉ループを
構成する複数個の半導体スイッチング素子及びそれに接
続される配電線の構成を規定することにより、ラジオ放
送波帯域の防害電磁界低減を計っている。従来の誘導加
熱調理器では、電流容量が不足で、同一半導体スイッチ
ング素子を並列にして使用する必要のある場合、第２図
のようにそれぞれの半導体スイッチング素子了を別々の
金属ベース８上に配し金属ベースを一方の電極としてそ
れを冷却フィン９に接続固定し、他の電極はそれぞれの
パッケージングから出された端子１０を導電金属棒１１
等で相互に接続し、リードｉ１２．１３で共振コンデン
サ１４等の部品に接続されているのが通常であったが、
本発明は、複数組の同一半導体接合を同一金属ベース上
に配列し、その半導体接合の主電流の流れる一方の電極
は、前記金属ベースに接続され、他の電極は、その半導
体接続近傍で相互に接続され単−電極として、他の部品
と接続される構成であり、このようにすることにより、
複数個の半導体スイッチング素子を並列に接続して使用
する場合、前述の半導体スイッチング素子の遮断時の高
周波電流閉ループの開口面積を極めて小さくすることが
でき、そこから発生する磁界を低減できるという効果を
有する。この効果は、半導体スイッチング素子に接続さ
れるリード線を撚り合わせたり、束ねたりすることによ
りさらに大きくなる。

実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。

第３図は誘導加熱調理器の高周波電力変換装置の一例で
、トランジスタインバータの基本回路図である。この第
３図に於て、商用低周波電源１６は全波整流器１７によ
勺全波整流されてフィルタコイル１８を介して、高周波
電源コンデンサ１９に接続されている。高周波電源コン
デンサ１９の正極端子には、加熱コイル２１が接続され
、加熱コイル２１のもう一方の端子と高周波電源コンデ
ンサ１９の負極側端子の間には、コレクターエミッタ端
子間に逆並列にダイオードが接続されたｒＪ　Ｐ　Ｎ逆
導通トランジスタ２２の２コ並列回路と、共振コンデン
サ２３の並列回路が接続されている。

また逆導通スイッチングトランジスタ２２のベースには
制御回路ブロック２０から駆動信号が供給され、制御回
路ブロック２ｏは電源トランス１６から制御電源を供給
されている。このインバ〜り回路の動作を第４図により
詳説する。第４図ｄは逆導通スイッチングトランジスタ
２２の駆動電流よりであり、時刻ｔ１　で順方向電流よ
り、が流れ始め、第４図すのように逆導通スイッチング
トランジスタ２２にダイオード電流ＩＤが流れた後に、
スイッチングトランジスタが導通し、加熱コイル　が２
１と負荷鍋との合成インピーダンスで決まる傾きてコレ
クタ電流ＩＣが増加する。所定の時間ＴＯＮ後（時刻ｔ
２）に前記逆導通トンンジスタ２２の駆動電流より１の
供給が停止され、逆導通トランジスタ２２は遮断し始め
、コレクタ電流が急激に減少し、下降時間Ｔ（後（時刻
ｔ３）に完全に遮断し、コレクタ電流ＩＣは零になる。

一方逆導通トランジスタ２２が遮断し始め、コレクタ電
流ＩＣ（ＴｏＮ期間中は加熱コイル２１に略等しい電流
が流れる）が減少し始めると同時に加熱コイル２１に逆
起電力が発生し、共振コンデンサ２３に充電電流を流す
。その立ち上がり時間は、逆導通トランジスタ２２の下
降時間Ｔｆと対応し、非常に急峻であり、その後加熱コ
イル２１と共振コンデンサ２３の共振電流が共振コンデ
ンサ２３に第４図ｄの如く流れる。逆導通トランジスタ
２２のコレクターエミッタ間には、第４図Ｃに示すよう
に、コレクタ電流が減少し始めると同時に、加熱コイル
２１と共振コンデンサ２３の共振電圧が印加する。コレ
クタ電圧の後縁が零点を切る点（時刻ｔ４）にて再び逆
導通トランジスタ２２のペースにドライブ電流”Ｂ１を
印加する。この後は、以上述べた動作が繰り返される。

なお、逆導通トランジスタ２２のダイオードは、ダンパ
ーダイオードである。また加熱コイル２１に流れる電流
は、第４図ｅに示す如く、逆導通トランジスタ２２に流
れる電流（同図ｂ）と共振コンデンサ２３の電流（同図
ｄ）の和であシ、急峻な立上がり、立下がり波形はない
。

本発明の実施例を以上述べたインバータ回路を例にとっ
て述べる。第６図及び第６図は本発明の一実施例であっ
て、第３図のインバータ回路図に於て、逆導通トランジ
スタ２２と共振コンデンサ２３とその配線からなる一点
鎖線で囲んだブロックＡの構成図を第６図に示し、並列
に接続された２個の逆導通トランジスタ２２の断面構成
図を第６図に示している。第６図に於て、逆導通ｉ（Ｐ
　Ｎトランジスタを構成する２個の同一シリコンチップ
２２が一枚の金属ベース２６の上に配列され、金属ベー
ス２５がコレクタと同電位になるよう接続されている。

一方２つのエミッタ電極はシリコンチップ近傍で、導電
体のリードで相互に接線され、エミッタ端子２７に接続
され、同僚に、？個のベース電極もシリコンチップ近傍
で相互に接続されベース端子２８に接続されており、こ
れらは樹脂ケース２６と、注入された樹脂２９によシ一
体成型され一部品となっている。一方第６図において、
第６図の構造をもつ逆導通１１　Ｐ　Ｎ　）ランジスタ
が冷却フィン２４の上にビスで取りつけられエミッタ端
子２７及び金属ベース２６（コレクタ端子）に接続され
たリード線３１．３０は、撚り合わされ、他の端子は共
振コンデンサ３２の接続端子３３に接続されている。そ
して、共振コンデンサ３２及びその接続端子３３付近の
リード線は、アルミ板等の導電体３４で周囲を取り囲ま
れている０ 以下、上記構成に於ける作用について説明するＱ上記イ
ンバータに於て、前′述のように加熱コイル２１には第
４図ｅに示す略連続な電流が流れ急激な電流変化はない
。一方、逆導通トランジスタ２２には第４図すに示す電
流が流れ、そして共振コンデンサ２３には第４図ｄに示
す電流が流れ、これらの波形には特に時刻ｔ２からｔ３
にかけて急激な電流変化が生起する。この波形を分析す
るため逆導通トランジスタ２２と共振コンデンサ２３か
らなる閉回路をとりだし、第７図に示す。

そして第８図には各素子を流れる電流波形を示す。

電流の向きは第７図に矢印で示す方向を正としている。

前述した時刻ｔ２からｔ３にかけての急峻な電流変化は
等動的に第８図Ｃに示す高周波パルス電流が、第７図の
閉回路を矢印で示す向きに流れるとみてよい。時刻ｔ２
とｔ３の時間＋ｉＪＪ隔はスイッチングトランジスタの
コレクタ電流の下降時間に対応し、インバータの出力電
力が約１．２ＫＷの場合、コレクタ電流のピーク電流は
約６〇八程度であり、時刻ｔ２とｔ３の間隔は、１μ渡
前後である。そのため、このトランジスタ遮断時の高周
波電流成分の周波数スペクトルは６００　ＫＨｚｉ）ｈ
ら２ＭＨｚのものが支配的である。一方、前記トラ：ｙ
）ｘｉ遮″Ｒ（ＩＪ）　、％　８　＃電湧１成７１１６
“８２０６　鬼さは前述の第７図で示す遮断時の高周波
電流成分の閉ルーズの取囲む面積（斜線部）に比例して
増減する。そこで本実施例は、第６図に示すように前記
トランジスタ遮断時の高周波電流成分の流れる閉回路の
作る面積を最小にすべく逆導通トランジスタ２２のコレ
クタ及びエミッタから共振コンデンサ３２の端子３３を
結ぶ配線３０及び３１を撚り合せ、そ１７て共振コンデ
ンサ３２の素子と、接続端子３０．３１付近の配線で生
じる前記高周波電流閉ループの開口部を導電性材料でで
きたシールド板３４によって取り囲み、さらに、逆導通
トランジスタのエミッタどうしを接続する導電金属棒１
１と逆導通トランジスタと放熱フィン２４で構成される
閉ループを第６図、第６図に示すように、同一金属ベー
ス上に半導体チップを並べることにより極めて小さくす
るものであり、第９図に従来例と本実施例に於ける前記
トランジスタ遮断時の高周波電流成分の形成する閉回路
の開口面積の差を示している。第９図ａは従来例、同図
すは本実施例の構成例である。本実施例による高周波低
減効果は、例えば誘導加熱調理器から約３ｍ離れた場所
に於て、測定した場合、周波数５００ＫＨｚ　〜２ＭＨ
ｚ　に於て約１０〜１６ｄＢ輻射雑音を低減できる。

このように本実施例によれば、誘導加熱調理器から発生
するラジオ周波数帯域の輻射雑音を簡単な構成で、他の
部品配置や、冷却構成にほとんど影響を与えることなく
低減できるという効果を有する。すなわち、本実施例は
、複数個のスイッチフグ素子を有するトランジスタ周辺
から、発生す７／ るラジオ周波′数帯域の輻射雑音を遮蔽板などによシス
イツチング素子の周囲を取囲んで遮蔽する手段をとるこ
となく低減でき、大電流が流れ高電圧が印加し、高損失
の発生するトランジスタの冷却に悪影響を与えず、高電
圧の印加する放熱フィンと遮蔽板との電気絶縁、遮蔽板
と他の高圧充電部間との電気絶縁を考慮するという必要
もなく誘導加熱調理器の薄型化、小型化に大きく薔与す
るものである。

なお複数個の半導体スイッチング素子の他の構成例を第
１０図ａ及びｂに示す。第１ｏ図すは同一接合を有する
半導体接合を二個近接して同一金属ベース上に配列した
ものであるが、第１０図ａは同一半導体チップに複数の
同一接合を有するトランジスタ接合を構成し、ダンパー
ダイオード３７を別のチップで作り、同一金属ベース上
に近接配置したものであり、第１０図すは複数のスイッ
チングトランジスタ３６及び、ダイオード接合を同一半
導体チップ３６に構成した例である。なお以上の実施例
に於てダンパーダイオードをスイッチングダイオード接
合の近傍に配置しているのは、ダンパーダイオードにも
第８図の時刻ｔ１に於て、大きな急峻な電流変化が生ず
る場合が負荷によシ出てくるからである。これは、特に
無負荷に近い場合ダイオード電流が増大するためである
。

発明の効果 以上のように本発明によれば、複数個の半導体スイッチ
ング接合を有し、急峻な遮断電流波形を有する高周波電
力変換装置に於て、導電材料でできた遮蔽板等で半導体
スイッチング素子あるいは高周波電力変換装置全体を覆
ったりすることなく、配線を工夫することによりラジオ
周波数帯域の輻−対雑音を低減できるため、次のような
効果を有する。

１　スイッチング素子の冷却条件を含め誘導加熱調理器
内部の冷却条件をほとんど悪化させない０ ２　少くとも高電圧の印加するスイッチング素子あるい
はダンパーダイオードの周囲に導電体の遮蔽板が不必要
なため、遮蔽板と部品との絶縁距離を考慮する必要がな
く、他の部品配置がやりやすくなり、誘導加熱調理器全
体の部品配置が極めてコンパクトにでき、機器の小型イ
ビ。

薄型化が計れる。

３　前記スイッチングトランジスタ遮断時の高周波電流
成分の流れる閉回路を構成する部品及び配線でスイッチ
ングトランジスタ以外の共振コンデンサ等の部品及び配
線を選択的に電磁シールドすることによシ、本発明に於
ける輻射雑音低減効果はさらに高くなり、筐体が樹脂で
あっても金属であってもほぼ同等の雑音低減効果　１が
得られる。そのため、筐体の樹脂化が行いやすく、この
ことは誘導加熱調理器の幹量化、Ｉ＃ｉ立件の改善を促
進する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁誘導加熱調理器の断面図、第２図は
従来の高周波電力変換装置に於ける共振コンデンサと逆
導通トランジスタとその配電線の関係を示す要部斜視図
、第３図は本発明の一実施例を示す電磁誘導加熱調理器
の高周波電力変換装置の回路図、第４図は同要部の信号
波形図、第６図は同高周波電力変換装置に於ける共振コ
ンデンサと半導体スイッチング素子とその配電線の関係
を示す要部斜視図、第６図は同高周波電力変換装置の半
導体スイッチング素子のみ正面図、第７図は同半導体ス
イッチング素子と共振コンデンサとその配電線からなる
閉ループの電気回路図、第８図は同電気回路における要
部の信号波形図、第９図ａは従来例における閉ループを
示す要部正面図、第９図すは本実施例に於ける閉ループ
を示す要部正面図、第１０図ａおよび第１０図すはそれ
ぞれ本発明の他の実施例における半導体スイッチング素
子の断面図である。 １９・・・・・・高周波電源コンデンサ、２１・・・・
・・加熱コイル、２２・・・・・・逆導通トランジスタ
、２３・・・・・・共振コンデンサ、２６・・・・・・
金属ベース、３０．３１・・・・・・リード線、３２・
・・・・・共振コンデンサ、３４・・・・・・導電体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第５
図 り刃 ダパ一〜″ 第６図 第　７　図 り２ 第８図 ”＃、ｔ’、“１．ｔ　’ｔ４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱コイルと、共振用コンデンサと、高周波電源
   用フィルタコンデンサとダンノく一タ゛イオードが逆並
   列に接続された半導体スイッチング素子と、該半導体ス
   イッチング素子の導通時間をｔｉ制御することにより出
   力電力を制御する高周波発振市制御手段を有する高周波
   電力変換装置を備え、前記半導体スイッチング素子は複
   数組の同一半導体接合を有し、それらは同一金属ベース
   上に配夕１１され、この半導体接合の主電流の流れる一
   方の電極はＭｆＪδ己金属ベースに接続され、他の電極
   は半導体接合近傍で相互に接続され単一電極としてイ也
   の昔ＩＳ品と接続した誘導加熱調理器。
2. （２）ダンパーダイオードの半導体接・訃は金属ベース
   上に配列され、半導体スイッチング素子の半導体接合に
   その近傍で接続した特許請求の範囲第１項記載の誘導加
   熱調理器。
3. （３）半導体スイッチング素子に接続された主電流の流
   れる配電線は、燃シ合わせ、または、束ねられ相互に近
   接されてなる特許請求の範囲第１項記載の誘導加熱調理
   器。
4. （４）共振用コンデンサあるいは電源コンデンサは接続
   される配電線の一部とともに周囲を導電金属板にて遮蔽
   されてなる特許請求の範囲第１項記載の誘導加熱調理器
   。