JPS635876B2 - - Google Patents

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、高周波高磁束密度の
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、半導体スイツチング素子あるいは高周波
電源用フイルタコンデンサ等の高周波回路部品に
は、急峻な立ち上がり、下ち下がりをもつ大電流
が流れている。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ヤーシ
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５で覆うというような手段がとられてき
た。しかしこのような構造では、導電性シールド
カバー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５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げた
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つてくる。またシール
ドカバー５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、かなりの空間を
必要とする等の問題点があつた。これらの問題点
は、すべて、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。またシール
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、内部シヤーシ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５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ヤーシ４が導電体である
か、外部筐体６が導電体であり、磁気シールド効
果を、もつ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り
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
ひきだすことはできなかつた。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つて外部のラジオ放送受
信にかなりの防害を及ぼす場合があつた。

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波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
はそれによつて、誘導加熱調理器の筐体の樹脂
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ツ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、その半導体スイツチング素子の導通期間を制
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、前記半導体スイツチング素子の
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り
波形等を含む高周波電流成分の形成する閉ループ
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ツ
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、ラジオ周波数帯域の防害電
磁界低減を計つている。従来の誘導加熱調理器で
は、電流容量が不足で、同一半導体スイツチング
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ツチング素子７
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イン９に接続固定し、
他の電極はそれぞれのパツ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、
リード線１２，１３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つたが、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一電
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ツ
チング素子を並列に接続して使用する場合、前述
の半導体スイツ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、半導体スイツチング素
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１５
は全波整流器１７により全波整流されてフイルタ
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−エミ
ツタ端子間に逆並列にダイオードが接続された
NPN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。また逆導通スイツチングトランジスタ２２の
ベースには制御回路ブロツク２０から駆動信号が
供給され、制御回路ブロツク２０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
ータ回路の動作を第４図により詳説する。第４図
ａは逆導通スイツチングトランジスタ２２の駆動
電流I_Bであり、時刻t₁で順方向電流I_B1が流れ始
め、第４図ｂのように逆導通スイツチングトラン
ジスタ２２にダイオード電流I_Dが流れた後に、ス
イツチングトランジスタが導通し、加熱コイル２
１と負荷鍋との合成インピーダンスで決まる傾き
でコレクタ電流I_Cが増加する。所定の時間T_ON後
（時刻t₂）に前記逆導通トランジスタ２２の駆動
電流I_B1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_f後（時刻t₃）に完全に遮断し、コ
レクタ電流I_C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I_C（T_ON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T_f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−エミツ
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のベースにドライブ電流I_B
１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
であり、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
例にとつて述べる。第５図及び第６図は本発明の
一実施例であつて、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ツ
クＡの構成図を第５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NPN
トランジスタを構成する２個の同一シリコンチツ
プ２２が一枚の金属ベース２５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つのエミツタ電極はシリコ
ンチツプ近傍で、導電体のリードで相互に接線さ
れ、エミツタ端子２７に接続され、同様に、２個
のベース電極もシリコンチツ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により一
体成型され一部品となつている。一方第５図にお
いて、第６図の構造をもつ逆導通NPNトランジ
スタが冷却フイン２４の上にビスで取りつけられ
エミツタ端子２７及び金属ベース２５（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。

以下、上記構成に於ける作用について説明す
る。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ｂ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２
３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
流変化は等価的に第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の時間間隔はスイツチン
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50A程度であり、
時刻t₂とt₃の間隔は、1μsec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500KHzから2MHzのものが
支配的である。一方、前記トランジスタ遮断時の
高周波電流成分による磁界の強さは前述の第７図
で示す遮断時の高周波電流成分の閉ループの取囲
む面積（斜線部）に比例して増減する。そこで本
実施例は、第５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
クタ及びエミツ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、そして
共振コンデンサ３２の素子と、接続端子３０，３
１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
つて取り囲み、さらに、逆導通トランジスタのエ
ミツタどうしを接続する導電金属棒１１と逆導通
トランジスタと放熱フイン２４で構成される閉ル
ープを第５図、第６図に示すように、同一金属ベ
ース上に半導体チツ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ｂ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〜2MHzに於
て約10〜15dB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、複数個のスイツチ
ング素子を有するトランジスタ周辺から、発生す
るラジオ周波数帯域の輻射雑音を遮蔽板などによ
り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イン
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、小型化に大きく寄与するも
のである。

なお複数個の半導体スイツチング素子の他の構
成例を第１０図ａ及びｂに示す。第１０図ｂ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
は同一半導体チツ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３
７を別のチツプで作り、同一金属ベース上に近接
配置したものであり、第１０図ｂは複数のスイツ
チングトランジスタ３６及び、ダイオード接合を
同一半導体チツプ３５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ツ
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
より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
スイツチング接合を有し、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ツチング素子あるいは
高周波電力変換装置全体を覆つたりすることな
く、配線を工夫することによりラジオ周波数帯域
の輻射雑音を低減できるため、次のような効果を
有する。

(1) スイツ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。

(2) 少くとも高電圧の印加するスイツチング素子
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、機器の小型化、薄
型化が計れる。

(3) 前記スイツ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
配線でスイツ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
ルドすることにより、本発明に於ける輻射雑音
低減効果はさらに高くなり、筐体が樹脂であつ
ても金属であつてもほぼ同等の雑音低減効果が
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軽量化、組立
性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５
図は同高周波電力変換装置に於ける共振コンデン
サと半導体スイツ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
置の半導体スイツチング素子の断面図、第７図は
同半導体スイツ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ｂ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ｂはそれぞれ
本発明の他の実施例における半導体スイツチング
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、２５…金属ベース、３０，３１…リード
線、３２…共振コンデンサ、３４…導電体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱コイルと、共振用コンデンサと、高周波
   電源用フイルタコンデンサとダンパーダイオード
   が逆並列に接続された半導体スイツチング素子
   と、該半導体スイツチング素子の導通時間を制御
   することにより出力電力を制御する高周波発振制
   御手段を有する高周波電力変換装置を備え、前記
   半導体スイツ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列さ
   れ、こ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、他の電極は半導体
   接合近傍で相互に接続され単一電極として他の部
   品と接続した誘導加熱調理器。 ２ ダンパーダイオードの半導体接合は金属ベー
   ス上に配列され、半導体スイツチング素子の半導
   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 半導体スイツチング素子に接続された主電流
   の流れる配電線は、撚り合わせ、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 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。