(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記天板は、非磁性材からなるトッププレートと該トッププレートの周囲を覆うように設けられた金属材からなる枠体で構成され、前記スイッチング素子を前記枠体に熱的に結合するように取り付けたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1つに記載の加熱調理器。
前記天板は、非磁性材からなるトッププレートと、該トッププレートの周囲を覆うように設けられた金属材からなる枠体と、該枠体とは別体の金属材からなる補強板を備え、
前記スイッチング素子を前記補強板に熱的に結合するように取り付けたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1つに記載の加熱調理器。
前記本体内に、前記加熱手段や前記基板を冷却するための冷却手段を備え、前記冷却手段により発生した冷却風の一部が、前記天板の前記スイッチング素子を取り付けた位置あるいは前記スイッチング素子を取り付けた位置とその周辺に送風されるようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1つに記載の加熱調理器。
前記スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体であり、該ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドからなることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1つに記載の加熱調理器。
【発明を実施するための形態】
【0009】
実施の形態1
(構成)
図1は本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の構成を示す斜視図、
図2は本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の構成を示す天板を外した状態の斜視図、
図3は本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の正面から見た概略断面図である。
以下、
図1、
図2、
図3により本発明の実施の形態1の加熱調理器の構成を説明する。
なお、それぞれの図において、同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する場合がある。
【0010】
図1に示すように、本発明の実施の形態1の加熱調理器100は、本体1の天面に被調理物を収容した調理容器10を載置可能な非磁性体、例えば結晶化ガラスのようなガラスからなるトッププレート2と、その外周に図示しないシリコン系接着剤等で固着された金属、例えばステンレスで構成された枠体3を備えてなる天板4を備えている。それから、天板4に各種の操作入力を行う上面操作部5を備え、本体1の前面に各種の操作入力を行う前面操作部6と、加熱調理器の電源を入切する電源スイッチ7を備えている。
【0011】
8は魚等の被調理物をその内部に載置してグリル調理やオーブン調理をする調理庫で、
図3に示すように輻射式加熱手段15a、15bが内部に配設されている。
【0012】
調理庫8は前面が開口していて、前述した輻射式加熱手段15a、15bが配設された内郭部材8bと、その外側を覆うように設けられた外郭部材8aで構成されている。内郭部材8bと外郭部材8aは金属材で形成されており、被調理物を直接収容する内郭部材8bは、さびや腐食を発生し難い例えばステンレスやホーロー鋼板で、外郭部材8aは例えばメッキ鋼板のような金属材で形成される。また、内郭部材8bと外郭部材8aは所定の空間を隔てて構成されている。
【0013】
調理庫8の前面開口には、調理庫扉9が前方に引き出し自在に設けられている。調理庫扉9の引き出しに連動して、被調理物を載置する載置皿(図示せず)と焼き網(図示せず)が引き出されるようになっており、調理庫扉9を最も押し込んだ状態で調理庫8の前面開口が閉塞され調理が行える。調理の操作入力は、上面操作部5または前面操作部6から行えるようになっている。
【0014】
トッププレート2の下方には、
図2に示すように複数の加熱手段が配設されており、それぞれ誘導加熱コイルからなる誘導加熱手段で、11は左誘導加熱手段、12は右誘導加熱手段、13は中央誘導加熱手段である。
【0015】
ここで、誘導加熱手段とは、電磁誘導の原理を利用した加熱手段のことを言い、誘導加熱コイルに高周波交流電流を印加すると回転した磁力線が発生し誘導加熱コイル内部には一様な磁界が発生する。磁界が誘導加熱コイルを貫通すると誘導加熱コイル内部では磁束変化を妨げる磁界が発生し、被加熱物に渦電流が流れ高周波交流電流、例えば20〜90kHzの交流電流を印加することで流れ続ける。それで被加熱物の電気抵抗と渦電流によってジュール熱が発生することにより被加熱物が発熱する加熱方式のことである。
【0016】
なお、前述の説明では3口の誘導加熱手段を備えた例をあげたが、加熱手段を3口供えた加熱調理器では、その内の1口が誘導加熱手段ではない加熱手段、例えばラジエントヒーターのような電熱線からなる輻射式加熱手段で構成してもよく適宜選択可能である。また、加熱手段は3口に限らず2口でもよく、その場合の加熱手段の組合せも誘導加熱手段、輻射式加熱手段から適宜選択可能である。
【0017】
左誘導加熱手段11、右誘導加熱手段12、中央誘導加熱手段13の下方には調理庫8の他に、電子部品から構成される制御手段を内包した制御基板16bと、スイッチング素子17と整流回路、その他電子部品から構成されるインバーター回路を内包したインバーター基板16aが配設されている。スイッチング素子17はリード線18を介してインバーター基板16aに電気的に接続している。
【0018】
左誘導加熱手段11、右誘導加熱手段12、中央誘導加熱手段13と調理庫8及びインバーター基板16aと制御基板16bとは、
図3に示すように遮蔽板14により区分けされている。
【0019】
前述の通り、遮蔽板14の下方に調理庫8とインバーター基板16a、制御基板16bが配設されている。インバーター基板16aは調理庫8の側方の空間に配置され、インバーター基板16aにリード線18を介して電気的に接続しているスイッチング素子17は、天板4のトッププレート2の左誘導加熱手段11、右誘導加熱手段12、中央誘導加熱手段13と対向する面側に、例えば図示しない保持部品で押し付けるようにして、熱的に結合するように取り付けられている。
【0020】
ここでいう熱的に結合するとは、発熱するスイッチング素子17の面積が最大の平面部と、表面積が大きく、比較的比熱が大きいガラスからなるトッププレート2とを、直接あるいは熱伝導性のよいグリスや薄い樹脂膜等を介し、スイッチング素子17の発熱をトッププレート2へ最大限伝熱させるよう面で接触させた結合状態のことである。
【0021】
トッププレート2はガラスで比熱が大きく、さらに面積が大きく厚みがあるので容積も大きく温まり難くため温度が上昇し難い。また表面積が大きいので放熱効果もある。
【0022】
スイッチング素子17は、例えば炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドからなる半導体である。炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドからなる半導体は、珪素(Si)からなる半導体のバンドギャップ(禁制帯)が1.1eV程度であるのに比べて3〜5倍程度バンドギャップ(禁制帯)が大きいことからワイドバンドギャップ半導体と呼ばれる。
【0023】
ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子17は耐熱性に優れており、シリコン半導体よりも高温での動作が可能であるので、従来のように大型のヒートシンクのような放熱部材を使わず、放熱効果のある表面積の大きなトッププレート2に取付けることで動作させることが可能である
【0024】
また、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子17は、耐電圧性が高く許容電流密度も高いため、シリコン半導体で形成されたスイッチング素子よりも小型化が可能であり、放熱部材を使わないことと併せスイッチング素子17が接続されるインバーター基板16aのスイッチング素子17が占有する面積を小さくすることができ、基板の小型化が可能となる。
【0025】
(回路構成)
図4は、本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の一つの誘導加熱口の回路構成を示す図である。
図4により、加熱調理器の一つの誘導加熱口の回路構成を説明する。
なお、
図4おいて、
図1〜
図3と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する場合がある。
【0026】
図4に示すように商用電源34から供給される交流電圧は、整流回路(ダイオードブリッジ)35にて直流電圧に変換され、整流回路(ダイオードブリッジ)35の出力側に接続されたインバーター回路30に供給されるようになっている。
【0027】
インバーター回路30は、スイッチング素子17と、そのスイッチング素子17にそれぞれ逆並列に接続されたダイオード31とから構成される。インバーター回路30の出力側には負荷回路33が接続されている。
【0028】
負荷回路33は、例えば加熱調理器の一つの誘導加熱口である左誘導加熱手段11と共振コンデンサ32で構成される。負荷回路33はインバーター回路30で変換された高周波電流が左誘導加熱手段11に流れることにより被加熱物を誘導加熱するようになっている。
【0029】
なお、本実施の形態ではスイッチング素子を使用するインバーター回路の一例としてハーフブリッジ構成の回路で説明しているがこれに限定されるものではなく、フルブリッジ構成の回路、一石共振構成の回路でも良く、回路構成はその回路が搭載される機器に応じて適宜選択可能である。
【0030】
(動作)
前述のように構成された加熱調理器において、
図1に示す上面操作部5あるいは前面操作部6の操作入力により、図示しない制御手段によってインバーター回路30が駆動され例えば左誘導加熱手段11の加熱が開始される。
【0031】
インバーター回路30が駆動されると、スイッチング素子17も通電され、その通電により発熱する。前述のようにスイッチング素子17は、天板4のトッププレート2に熱的に結合するように取り付けられているので、スイッチング素子17の発した熱はトッププレート2へ伝達され、トッププレート2の温度を上昇させることに費やされスイッチング素子17の温度上昇が抑えられる。また、トッププレート2から放熱もされることでスイッチング素子17の温度上昇が抑えられる。
【0032】
なお、スイッチング素子17を、天板4のトッププレート2に熱的に結合するように取り付ける場合には、
図5(a)に示すように左誘導加熱手段用載置位置2aと右誘導加熱手段用載置位置2bと中央誘導加熱手段用載置位置2cの中心位置を結ぶ線で囲まれた範囲E1を除く範囲で取付けることが望ましい。
【0033】
左誘導加熱手段用載置位置2aと左誘導加熱手段11、右誘導加熱手段用載置位置2bと右誘導加熱手段12、中央誘導加熱手段用載置位置2cと中央誘導加熱手段13の中心位置はほぼ同じ位置であるので、複数の加熱手段を同時に駆動するような状況ではE1の範囲内は高温になることがあり、その高温状況下にスイッチング素子17を取付けないためである。
【0034】
さらに、
図5(b)に示すように左誘導加熱手段用載置位置2aと右誘導加熱手段用載置位置2bと中央誘導加熱手段用載置位置2cの外径を接線で結んで囲まれた範囲E2を除く範囲で取付けるようにすると、よりスイッチング素子17を高温状況下となる範囲から遠ざけるようにすることができる。
【0035】
以上のように本発明の実施の形態1の加熱調理器は、スイッチング素子を高温での動作も可能である耐熱性に優れたワイドバンドギャップ半導体によって形成したので、スイッチング素子自体の小型化が可能であり、更にインバーター基板の面積を広く占有する大型のヒートシンクのような放熱部材を使う必要がないので、インバーター基板を小型化することが可能となる。
【0036】
また、スイッチング素子を高温での動作も可能である耐熱性に優れたワイドバンドギャップ半導体によって形成し、ガラスであるトッププレートを放熱部材として使うことで、高価なスイッチング素子専用の冷却部品を使わない構成とすることができ、部品削減によるコストダウンが可能となる。
【0037】
実施の形態2
(構成)
図6は本発明の実施の形態2に係る加熱調理器の正面から見た概略断面図である。
本発明の実施の形態2に係る加熱調理器は本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の構成とスイッチング素子の取り付け箇所が異なるだけであるので、異なる部分について説明する。
【0038】
なお、本発明の実施の形態2に係る加熱調理器と本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の
図1〜
図3で説明した部分と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、同じ符号の付いたものの説明は省略する場合がある。
また、本発明の実施の形態2に係る加熱調理器の回路構成は、本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の回路構成と同一であるので回路構成に関する説明は省略する。
【0039】
図6に示すように、本発明の実施の形態2の加熱調理器200は、本体1の天面に被調理物を収容した調理容器10を載置可能な非磁性体、例えば結晶化ガラスのようなガラスからなるトッププレート2と、その外周に図示しないシリコン系接着剤等で固着された金属、例えばステンレスで構成された枠体3を備えてなる天板4を備えている。枠体3には、一部分を本体内まで延ばした枠体延長部3aが設けられている。
【0040】
枠体延長部3aには、本体内に収容された部分に例えばネジ留め等の固定手段(図示せず)により、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子17が熱的に結合するように取り付けられている。
【0041】
(動作)
前述のように構成された加熱調理器において、
図1に示す上面操作部5あるいは前面操作部6の操作入力により、図示しない制御手段によってインバーター回路30が駆動し例えば左誘導加熱手段11の加熱が開始される。
【0042】
インバーター回路30が駆動されると、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子17も通電され、その通電により発熱する。前述のようにスイッチング素子17は、枠体3の枠体延長部3aに熱的に結合するように取り付けられているので、スイッチング素子17の発した熱は枠体延長部3aから枠体3へ伝達される。枠体3は放熱効果のある表面積の大きな金属であるので、スイッチング素子17の発熱は枠体3から放熱されるようになる。枠体3は
図1、
図2に示すようにトッププレート2の外周を囲むように取付られており表面積が大きくなっている。
【0043】
以上のように本発明の実施の形態2の加熱調理器は、スイッチング素子を高温での動作も可能である耐熱性に優れたワイドバンドギャップ半導体によって形成したので、スイッチング素子自体の小型化が可能であり、更にインバーター基板の面積を広く占有する大型のヒートシンクのような放熱部材を使う必要がないので、インバーター基板を小型化することが可能となる。
【0044】
また、スイッチング素子を高温での動作も可能である耐熱性に優れたワイドバンドギャップ半導体によって形成し、金属で熱容量が大きく、また表面積が広いので放熱効果の大きい天板外周の枠体を放熱部材として使うことで、高価なスイッチング素子専用の冷却部品を使わない構成とすることができ、部品削減によるコストダウンが可能となる。
【0045】
実施の形態3
図7は本発明の実施の形態3に係る加熱調理器の天板から補強板を外した状態の斜視図、
図8は本発明の実施の形態3に係る加熱調理器の正面側から見た概略断面図である。
本発明の実施の形態3に係る加熱調理器は本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の天板の構成と一部異なるだけであるので、異なる部分について説明する。
【0046】
なお、本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の各図で説明した部分と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、同じ符号の付いたものの説明は省略する場合がある。
また、本発明の実施の形態2に係る加熱調理器の回路構成は、本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の回路構成と同一であるので回路構成に関する説明は省略する。
【0047】
(構成)
図7及び
図8に示すように、本発明の実施の形態1の加熱調理器300は、本体1の天面に被調理物を収容した調理容器10(
図1参照)を載置可能な非磁性体、例えば結晶化ガラスのようなガラスからなるトッププレート2と、その外周に図示しないシリコン系接着剤等で固着された金属、例えばステンレスで構成された枠体3と、さらにトッププレート2の下、調理容器10を載置する面の裏側に金属たとえばメッキ鋼板で構成された補強板21を備えてなる天板22を備えている。
【0048】
補強板21には、例えばネジ留め等の固定手段(図示せず)により、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子17が熱的に結合するように取り付けられている。
【0049】
(動作)
前述のように構成された加熱調理器において、
図1に示す上面操作部5あるいは前面操作部6の操作入力により、図示しない制御手段によってインバーター回路30が駆動し例えば誘導加熱手段11の加熱が開始される。
【0050】
インバーター回路30が駆動されると、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子17も通電され、その通電により発熱する。前述のようにスイッチング素子17は、天板22の補強板21に熱的に結合するように取り付けられているので、スイッチング素子17の発した熱は補強板21へ伝達され補強板21から放熱されるようになる。
【0051】
以上のように本発明の実施の形態3の加熱調理器は、スイッチング素子を高温での動作も可能である耐熱性に優れたワイドバンドギャップ半導体によって形成したので、スイッチング素子自体の小型化が可能であり、更にインバーター基板の面積を広く占有する大型のヒートシンクのような放熱部材を使う必要がないので、インバーター基板を小型化することが可能となる。
【0052】
また、スイッチング素子を高温での動作も可能である耐熱性に優れたワイドバンドギャップ半導体によって形成し、金属で熱容量が大きく、また表面積が広いので放熱効果の大きい天板裏側の補強板を放熱部材として使うことで、高価なスイッチング素子専用の冷却部品を使わない構成とすることができ、部品削減によるコストダウンが可能となる。
【0053】
実施の形態4
図9は本発明の実施の形態4に係る加熱調理器の正面から見た概略断面図、
図10は本発明の実施の形態4に係る加熱調理器内部の風路を表す右側面側から見た概略断面図である。
本発明の実施の形態4に係る加熱調理器は本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の構成と冷却手段を備える点が異なり、異なる部分について説明する。
【0054】
なお、本発明の実施の形態4に係る加熱調理器と本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の各図で説明した部分と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、同じ符号の付いたものの説明は省略する場合がある。
また、本発明の実施の形態4に係る加熱調理器の回路構成は、本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の回路構成と同一であるので回路構成に関する説明は省略する。
【0055】
図9、
図10に示すように、本発明の実施の形態4の加熱調理器400は、誘導加熱手段等を冷却するための冷却手段である冷却ファン20が冷却ファンケース19に収容されて本体1後方に配設されている。冷却ファン20は誘導加熱手段11、誘導加熱手段12、誘導加熱手段13(
図2参照)何れかの通電が開始されると図示しない制御手段によって駆動し、図示しない吸気口から外気を吸気し本体1内へ冷却風の送風を行う。
【0056】
冷却風は本体1の下部から、図示しない通風路を通り本体1の上部へ送られ誘導加熱手段11、誘導加熱手段12、誘導加熱手段13等を冷却し図示しない排気口から外へ排出されるようになっている。
【0057】
また、
図9、
図10に示すようにワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子17は、天板4のトッププレート2の左誘導加熱手段11、右誘導加熱手段12、中央誘導加熱手段13と対向する面側に、例えば図示しない保持部品で押し付けるようにして、熱的に結合するように取り付けられている。
【0058】
(動作)
前述のように構成された加熱調理器において、
図1に示す上面操作部5あるいは前面操作部6の操作入力により、図示しない制御手段によってインバーター回路30が駆動し例えば誘導加熱手段11の加熱が開始されると同時に冷却ファン20も駆動する。
【0059】
インバーター回路30が駆動されると、スイッチング素子17も通電され、その通電により発熱する。前述のようにスイッチング素子17は、天板4のトッププレート2に熱的に結合するように取り付けられているので、スイッチング素子17の発した熱はトッププレート2へ伝達され、トッププレート2の温度を上昇させることに費やされスイッチング素子17の温度上昇が抑えられる。また、トッププレート2から放熱もされることでスイッチング素子17の温度上昇が抑えられる。
【0060】
さらに、
図10に示すように冷却ファン20が発生する冷却のための風の流れAが、インバーター基板16a、に沿って通過し、図示しない風路によって風の流れBのように上方、天板4の方向へ上昇し天板4(トッププレート2)に沿って風の流れCのように送られ、風の流れDのようにスイッチング素子17が取付けられた周辺のトッププレート2及びスイッチング素子17を直接冷却できる。
【0061】
以上のように本発明の実施の形態4の加熱調理器は、スイッチング素子を高温での動作も可能である耐熱性に優れたワイドバンドギャップ半導体によって形成したので、スイッチング素子自体の小型化が可能であり、更にインバーター基板の面積を広く占有する大型のヒートシンクのような放熱部材を使う必要がないので、インバーター基板を小型化することが可能となる。
【0062】
また、スイッチング素子を高温での動作も可能である耐熱性に優れたワイドバンドギャップ半導体によって形成し、ガラスであるトッププレートを放熱部材として使うことでスイッチング素子専用の冷却部品を使わない構成とすることができ、部品削減によるコストダウンが可能となる。
【0063】
さらに、スイッチング素子とトッププレートのスイッチング素子が取付けられた面を冷却風が通過するようにしたので、冷却風によりスイッチング素子の冷却とトッププレートの放熱の効果を向上させることが可能となる。
【0064】
それから、実施の形態1から実施の形態4の全てで、発熱するスイッチング素子をインバーター基板上に直接載置していないため、インバーター基板自体の温度上昇を抑制することができ安全性、品質の向上が可能となる。