JP3087513B2

JP3087513B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP3087513B2
Application number: JP05116972A
Authority: JP
Inventors: 志郎竹下; 豊継松倉; 和穂坂本; 治雄末永; 大介別荘; 裕治中林; 誠渋谷; 嘉朗石尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH06333672A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子レンジ等のインバ
ータ応用機器に関し、マイクロ波を利用して食品や触媒
などの誘電体の加熱を行なうマグネトロンなどの冷却を
必要とする発熱体を有する高周波加熱装置の電源ブロッ
クの構成及び送風通路を含めた冷却構成、並びに電源ブ
ロックの取付構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子レンジに代表されるこの種の
高周波加熱装置の高周波エネルギー発生システムは、マ
グネトロンとこれを駆動する電源装置とにより構成され
ており、長い間、永久磁石型マグネトロンと鉄共振型電
源トランスとが実用に供されてきた。近年、半導体技術
の進歩により鉄共振型トランスに代わって、スイッチン
グ素子を使ったインバータ電源が実用化されてきてお
り、高周波加熱装置の高機能化、小型・軽量化、及び低
コスト化が進められている。すなわち、インバータ電源
を用いることによりマイクロ波出力の連続的な比例制御
が可能となり、しかも高圧トランスの小型・軽量化が実
現されるので、高周波加熱装置は高い制御性による高度
な加熱機能の実現と、コンパクト化・軽量化、および低
コスト化の実現が容易に行えるようになってきた。

【０００３】従来のこの種の高周波加熱装置は、図４に
示すように、本体１にインバータ電源２と、マグネトロ
ン３と、プロペラ型の冷却ファン４がそれぞれ単独で取
り付けられている。図５は、以上のように構成された高
周波加熱装置の回路構成である。商用電源５は整流器６
で整流され直流電圧に変換され、商用電源５から電力が
供給される。直流電圧は、フィルタ回路７を介してコン
デンサ８とインダクタ９からなる共振回路１０と、半導
体スイッチング素子１１に印加される。半導体スイッチ
ング素子１１は２０〜３０キロヘルツの周波数でスイッ
チングし、共振回路１０とともに高周波交流を作り出
す。インダクタ９は高圧トランス１２の一次巻線を兼ね
ているので、インダクタ９に発生した高周波交流は高圧
トランス１２で高電圧に昇圧される。また高圧トランス
１２で昇圧された高電圧は、高圧整流回路１３で直流高
電圧に整流される。制御回路１４は半導体スイッチング
素子１１に信号を与え、これを駆動する。これらの電気
要素部品が、インバータ電源２を構成する。高圧整流回
路１３で整流された直流高電圧はマグネトロン３のアノ
ードとカソード間に印加される。高圧トランス１２には
もう一つの巻線１５が設けられており、この巻線１５は
マグネトロン３のカソードに電力供給を行なっている。
マグネトロン３は、カソードに電力供給を受けカソード
温度が上昇し、かつアノードとカソード間に高電圧が印
加されると発振しマイクロ波を発生する。マグネトロン
３で発生されたマイクロ波は食品などの被加熱物に照射
され誘電加熱を行う。このようにプリント基板１６（図
４）上に配設されたインバータ電源２は、高出力の電力
を扱うため、インバータ電源２を構成する電気要素部品
はかなり大きな熱損失などを伴うこととなる。そのた
め、整流器６や半導体スイッチング素子１１をはじめと
するこれら電気要素部品を、安定に動作させるためには
強制的に冷却を行う必要があり、一般には低コストなプ
ロペラ型の冷却ファン４で強制冷却が行われている。そ
の際、半導体スイッチング素子１１や整流器６は、放熱
を促進させるために各々に放熱板１７、１８が取り付け
られ、冷却ファン４のオリフィス１９下流側の送風通路
２０の一部に配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、高周波加熱装置にマグネトロン３、イン
バータ電源２、冷却ファン４を配設する際、先ずマグネ
トロン３の配置が、マイクロ波をオーブン庫内に導く導
波管（図示せず）位置により決定され、次に吸気条件を
考慮してマグネトロン３に冷却用空気が流れるように冷
却ファン４の配置が決定される。最後に絶縁距離や防
滴、冷却用空気の流れ等を考えて、インバータ電源２の
電気要素部品配置が決定される。また冷却ファン４がプ
ロペラ型のため本体１の吸排気側の条件やオリフィス１
９の形状、羽根との位置関係等により風量変動や流れ方
向の変化を受けやすいため、本体１の構成が変わる度に
冷却設計をする必要を生じ、冷却設計に多くの時間を要
していた。またマグネトロン３、インバータ電源２、冷
却ファン４をそれぞれ単独で高周波加熱装置に装着する
ので、冷却通路２０が拡大し、対象とする冷却部品すべ
てに必要な風量を安定して供給するには、多くの風量が
必要となり、冷却ファン寸法、モータ能力、騒音等がそ
れに伴い大きくなるといった問題点や、それぞれをリー
ド線を用いて電力源と接続しなければならず組立工数が
多いことや組立の自動化が難しいことなど、生産性の面
での課題も多く、さらにリード線の引き回し等から不要
な電磁波が輻射され、高周波加熱装置の周辺にあるテレ
ビ受像機やラジオ受信機などの機器に悪影響を及ぼすと
いった問題点も有している。また、高圧整流回路１３
を、インバータ電源２を構成するプリント基板１６上に
設けているため、低圧側と高圧側が同一プリント基板上
に取り付けられることになり、ある環境条件では高圧側
からの放電による影響を受ける可能性があり、また絶縁
距離を大きくとる必要もあるためインバータ電源２自体
の小型化は難しく、さらに高出力化を行う際にはインバ
ータ電源２はさらに大きくなるといった問題も有してい
た。

【０００５】このように比較的スイッチング周波数が低
く、２０〜３０ｋＨｚで動作するインバータ電源２を用
いた従来の高周波加熱装置では、図４のように、マグネ
トロン３、インバータ電源２、冷却ファン４より成るマ
イクロ波発生部分は、それぞれの構成要素が別々に高周
波加熱装置の本体に取付けられており、前述した課題を
ひきおこしていた。また、従来の技術で上記課題を解決
するために、インバータ電源２のスイッチング周波数
を、さらに高周波化し、図５に示したインバータ電源２
におけるコンデンサ８や高圧トランス１２などの電気要
素部品を小型化するなどの方法は、できる可能性がある
だけであり、実際には半導体スイッチング素子１１の放
熱板１７のサイズや、コンデンサ８、高圧トランス１２
の放熱面積（即ちサイズ）が、それらを強制冷却するた
めの冷却構成の良否により大きく左右され、冷却構成に
よっては、必ずしも小型化できないものであった。さら
に冷却ファン４自体も冷却構成の良否によって、必要と
される送風量が大きく変わるため、そのサイズは冷却構
成により決定されるものである。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、マグネトロン、インバータ電源、冷却ファンをケー
ス内に収納すると共に一体化し、薄型コンパクトなボッ
クスファンを冷却ファンに用いることにより、電気要素
部品の熱的な信頼性と動作安定性を確保することを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の高周波加熱装置は、冷却ファンと、前記冷却
ファンの下流側に配されたマグネトロンと、前記マグネ
トロンに高周波電力を供給するためのインバータ電源と
を備え、前記冷却ファン、マグネトロン、インバータ電
源をケース内に収納して直線ダクト状に一体化するとと
もに、前記冷却ファンとして、軸流型の羽根の周囲にオ
リフィスを有する外枠を配したボックスファンを用いて
なるものである。

【０００８】

【作用】本発明は上記した構成により、ボックスファン
側の吸気口から吸気された冷却用空気は、送風通路であ
るケース内だけを流れ、ケース内に配置されたマグネト
ロンやインバータ電源などの発熱部を冷却しながら、吸
気口と対向する側の排気口からケース外に排出される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面にもとづ
いて説明する。

【００１０】図１、図２は、高周波加熱装置の電源ブロ
ックを示すもので、軸流型の羽根２１をモータ２２の回
転部２３に固定し、その周囲にモータ２２の固定部２４
と一体に成型されたオリフィス２５を有する外枠２６で
構成された薄型のボックスファン２７と、ボックスファ
ン２７の中心軸に対してほぼ左右に、マイクロ波を発生
させるマグネトロン２８と、半導体スイッチング素子２
９や整流ダイオード３０および高圧トランス３１などの
電気要素部品を取り付けたメインプリント基板３２を、
ケース３３で直線ダクト状に一体化し、本実施例ではメ
インプリント基板３２を保持し絶縁を兼ねた樹脂材料か
らなるプリント基板保持板３４がケース３３の一面を構
成し、吸気口３５と下流側の排気口３６以外の面はすべ
て閉じられている。また高圧トランス３１には対向し
て、かつボックスファン２７の軸方向に、高圧プリント
基板３７が配設され、高圧プリント基板３７上には絶縁
距離を保って高圧ダイオード３８や高圧コンデンサー３
９などの高圧部品が取り付けられている。またメインプ
リント基板３２には先の半導体スイッチング素子２９や
整流ダイオード３０の冷却用に放熱フィン４０が設けら
れている。

【００１１】上記構成において、ボックスファン２７が
駆動されると、吸気口３５より冷却用空気（図中実線矢
印で示す）がケース３３内へ吸い込まれ、流れの約半分
はマグネトロン２８側へ流れ、残りは放熱フィン４０、
高圧トランス３１、高圧プリント基板３７を冷却して排
気口３６よりケース３３外へ放出される。その際、ケー
ス３３によって送風通路４１が直線ダクト状に構成さ
れ、そのケース３３内にすべての部品が配設されている
ため、吸引される空気のほとんどが冷却用空気として作
用する。その結果、従来と同一出力時の比較において、
冷却用空気としての風量が大幅に低減でき、各部品をケ
ース３３内にコンパクトに収納しているにもかかわら
ず、送風通路４１が直線ダクト状であるため圧力損失は
小さく、モータ出力や騒音が低減される。また熱損失と
しては小さいが半導体としては熱的に容量が小さい高圧
ダイオード３８を取り付けた高圧プリント基板３７がメ
インプリント基板３２とは別に、高圧トランス３１に対
向してモータ２２軸方向に送風通路４１に設けられてい
るため、高圧トランス３１などの高圧部品に対して、流
れを整流しかつ導く整流ガイドの作用を有し、圧力損失
を増すことなく対象部品に冷却空気を供給でき、冷却性
能が向上すると共に安定化が図られる。さらに、オリフ
ィス２５と羽根２１の位置関係が固定されているボック
スファン２７を冷却ファンとして使用しているため、冷
却風量のバラツキが減少し、従来のプロペラ型に比べて
圧力も大きくとれるので、より冷却風量の安定性が向上
する。また、高圧プリント基板３７をメインプリント基
板３２と分離して設けてているため、低圧側と高圧側が
完全に切り離され、塩分を含んだ水分等がメインプリン
ト基板３２上に滴下しても放電等が抑制でき安全性の向
上が図られる。さらにケース３３により電源ブロック全
体が囲われているため、本体に実装した状態で使用中に
水等をこぼしても、水が直接メインプリント基板３２や
高圧プリント基板３７等にかかることが防止できる。

【００１２】また前記実施例においてケース３３の内、
マグネトロン２８を構成する継鉄側面４２Ａ、４２Ｂと
接合するケース３３を、伝熱特性のよい金属材料で構成
することにより、マグネトロン２８の放熱面積を大きく
したことと同等の効果が得られ、またボックスファン２
７より送風される冷却空気自体もケース３３周囲に主流
が沿って流れるためより冷却促進が図られる。さらに図
３は、ボックスファン２７の吸気側を吸気口３５とし、
マグネトロン２８、高圧トランス３１を並列に排気口３
６側に配して下流端として構成したものである。これら
の構成により、冷却空気は熱損失の小さい部品から順次
大きい部品へ作用し、またマグネトロン２８や高圧トラ
ンス３１の高発熱部品の冷却も並列に行われ、冷却後の
それぞれから排出される暖かい空気は他の部品へ影響を
及ぼさない。また、マグネトロン２８が結露した場合で
も結露水が高圧部品に直接滴下することもない。

【００１３】次に第２の発明の高周波加熱装置の組立方
法は、図３においてケース３３を構成する裏板４３にプ
リント基板保持板３４を取付け、次にマグネトロン２
８、電気要素部品を取り付けたメインプリント基板３
２、ボックスファン２７を、裏板４３と直角方向より挿
入し固定し、各々の配線処理を行い、最後に前板４４で
プリント基板保持板３４、マグネトロン２８、ボックス
ファン２７を挟み込み固定するものである。

【００１４】この構成により、高周波加熱装置の電源ブ
ロックが、製造行程において積み上げ方式による組立て
が可能となり、組立工数の削減並びに電源ブロックの完
全自動化が実現できる。また、サービス時の部品交換等
も前板４４を取り外すだけで簡単に出来るようになり、
サービス時間が大幅に短縮される。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明の高周波加熱装置に
よれば、次の効果が得られる。

【００１６】請求項１記載の発明によれば、電気要素部
品に対する送風通路が固定され、送風される冷却空気は
すべて電気要素部品が配置された送風通路を通ることに
なり、冷却に寄与しない空気が大幅に減少し、また直線
通路のため圧損も小さく、より少ない空気量で安定した
冷却性能が得られる。また、送風源であるファンに薄型
のボックスファンを用いたため、電源ブロックそのもの
の小型化の実現は勿論であるが、オリフィスと軸流羽根
の位置関係が固定されていることと、ファン特性として
静圧が大きくとれるため、本体に取付けたときの風量バ
ラツキの要因が減少でき、上記安定した冷却性能と併せ
て、さらに安定性が向上し電気要素部品の熱的な信頼性
と動作安定性が確保でき、機器の高品質化が得られるも
のである。また、冷却風量に余裕ができるため、従来並
の風量を出すとより高出力化が可能となり、一方、従来
並の出力では、冷却風量の減少と低通路圧損により、送
風負荷も小さくなり冷却時の運転騒音の低減も実現でき
る。

【００１７】また、請求項２記載の発明によれば、マグ
ネトロンを構成する継鉄側面と接合するケースを、伝熱
特性のよい金属材料で構成することにより、マグネトロ
ンの放熱面積を大きくしたことと同等の効果が得られマ
グネトロンに対する冷却性能が向上する。

【００１８】また、請求項３記載の発明によれば、マグ
ネトロンや高圧トランスなどの高発熱部品の冷却が並列
に行われるため、各部品に対して効果的な冷却が行われ
るとともに、冷却後のマグネトロン、高圧トランスそれ
ぞれから排出される暖められた空気による他の部品への
影響も減少する。また、マグネトロンのフィン部が結露
した場合でも結露水が直接高圧トランス等に滴下せず、
品質面での向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における高周波加熱装置電源
ブロックの正面図

【図２】同高周波加熱装置電源ブロックの平面図

【図３】同他の実施例における高周波加熱装置電源ブロ
ックの正面図

【図４】従来の高周波加熱装置のインバータ電源部の説
明図

【図５】同インバータ電源装置の回路構成を示した回路
図

【符号の説明】

２１羽根２２モータ２３回転部２４固定部２５オリフィス２６外枠２７ボックスファン２８マグネトロン２９半導体スイッチング素子３１高圧トランス３２メインプリント基板３３ケース３４プリント基板保持板３５吸気口３６排気口３７高圧プリント基板４２Ａ、４２Ｂ継鉄４３裏板４４前板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者末永治雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者別荘大介大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中林裕治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者渋谷誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者石尾嘉朗大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平５−118558（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−31372（ＪＰ，Ａ) 特開平４−309720（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−201385（ＪＰ，Ａ) 実開平４−78405（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−180489（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/64 - 6/66 F24C 7/02 541

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却ファンと、前記冷却ファンの下流側に
配されたマグネトロンと、前記マグネトロンに高周波電
力を供給するためのインバータ電源とを備え、前記冷却
ファン、マグネトロン、インバータ電源をケース内に収
納して直線ダクト状に一体化するとともに、前記冷却フ
ァンとして、軸流型の羽根の周囲にオリフィスを有する
外枠を配したボックスファンを用いてなる高周波加熱装
置。
【請求項２】マグネトロンを構成する継鉄側面と接合す
るケースの両面を、金属材料としてなる請求項１に記載
の高周波加熱装置。
【請求項３】ボックスファンを吸気口に配し上流端と
し、マグネトロン、インバータ電源に用いられる高圧ト
ランスを並列に排気口側に配し下流端としてなる請求項
１に記載の高周波加熱装置。