JP2011054416A - High frequency heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバータ電源方式の高周波加熱装置に用いる高圧スイッチングトランスに関し、特に装置を保護し安全性を高める技術に関する。 The present invention relates to a high-voltage switching transformer used for an inverter power supply type high-frequency heating device, and more particularly to a technique for protecting the device and improving safety.
インバータ方式の高周波加熱装置としては、プリント基板にトランスを実装したトランスユニットを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As an inverter type high frequency heating apparatus, there is one provided with a transformer unit in which a transformer is mounted on a printed circuit board (for example, see Patent Document 1).
図5は、上記インバータ方式の高周波加熱装置におけるトランスユニットの回路構成を示すブロック構成図である。 FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of a transformer unit in the inverter type high frequency heating apparatus.
図5において、商用電源11からの交流は整流回路13によって直流に整流される。整流された電圧は、整流回路13の出力側のチョークコイル14と平滑コンデンサ15で平滑され、インバータ回路102の入力側に与えられる。
In FIG. 5, the alternating current from the commercial power supply 11 is rectified to direct current by the rectifier circuit 13. The rectified voltage is smoothed by the
制御回路29により、インバータ回路102中の半導体スイッチング素子(IGBT)17をオン/オフするよう制御されることで、昇圧トランス18の1次側に所望の高周波(20〜50kHz)の双方向電流が流れる。
By controlling the semiconductor switching element (IGBT) 17 in the
この昇圧トランス18の1次側に発生する高周波電力が昇圧トランス18で昇圧され、2次側に高圧の高周波電力が発生する。昇圧トランス18の2次側には、高圧ダイオード191、192と高圧コンデンサ193、194とからなる倍電圧全波整流方式の高圧回路19が接続され、マグネトロン10のアノード、カソード間に高圧直流電圧(例えば、−4KV)が印加される。
The high-frequency power generated on the primary side of the step-
また、昇圧トランス18のもう一つの2次巻線(ヒータ巻線)5からマグネトロン10のカソード(フィラメント)121に電力が供給され、加熱されたカソード121から電子が発生し、アノードに到達することによって、マイクロ波エネルギーが加熱室内の被加熱物に照射される(図示せず)。
Further, power is supplied from the other secondary winding (heater winding) 5 of the step-up
また制御回路29は、コネクタ26を通して高周波加熱装置の制御部からの指令に基づきインバータ102を制御する。このように、制御回路29は、IGBT17のオン/オフ制御により、2次側への電力供給を制御し、マグネトロン10からの出力マイクロ波の強度を制御する。
The
図6は、従来のトランスユニットに実装された昇圧トランスの構造を示す概略断面図である。図6に示すように、上記のトランスユニットに用いられる昇圧トランス18は、1次巻線3、2次巻線4、及びヒータ巻線5が同心円状に巻かれたボビン2を有し、このボビン2の中心に、コア1が両側から差し込まれた構造となっている。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a step-up transformer mounted on a conventional transformer unit. As shown in FIG. 6, the step-
図5において、昇圧トランス18は、高周波加熱時に、一次巻線3や高圧巻線4、マグ
ネトロン10のカソード121を暖めるヒータ巻線5の発熱により、その温度は上昇する。
In FIG. 5, the temperature of the step-
高周波加熱の終了後は発熱がストップするので、昇圧トランス18の温度は下がる。この温度の上昇と下降の繰り返しにより、昇圧トランス18を構成する材料は徐々に熱疲労で劣化する。
Since the heat generation stops after the high-frequency heating is finished, the temperature of the step-
通常の使用状態では問題にならない劣化の進行ではあるが、想定できないような悪条件の下での使用時や冷却用部品の故障時などの場合に、例えば、高周波加熱装置を、上下、左右、後ろの5つの面を周囲と接触するように設置し、その給排気口を塞いでしまった場合や、冷却ファンのモータコイル部が断線し冷却ファンが動作不能となるトラブルが発生した場合に、ボビン2にクラックが発生する可能性がある。
In the case of use under bad conditions that cannot be assumed or failure of cooling parts, for example, the high-frequency heating device is installed vertically, left and right, When the rear five surfaces are placed in contact with the surroundings and the air supply / exhaust port is blocked, or when the motor fan of the cooling fan is disconnected and the cooling fan becomes inoperable, The
図6において、高圧巻線4とアースに接続されたコア1との間には約3000Vの高圧が印加されるが、その距離はさほど大きくないので、ボビン2にクラック7が生ずると高圧巻線4とコア1との間にスパークが発生することがある(図6中の拡大図参照)。
In FIG. 6, a high voltage of about 3000 V is applied between the high voltage winding 4 and the
スパークが発生すると、図5中の高圧回路19が電気的に大きく変動する影響でインバータ回路部分102も大きく変動するが、この変動を検出すると、安全のため高周波加熱を停止するように設計されている。従って、スパークの発生も停止する。
When a spark occurs, the
しかしながら、再度高周波加熱を開始するとまたスパークが発生し、再度これを検知し高周波加熱を停止するという動作を繰り返す。 However, when high-frequency heating is started again, a spark is generated again, and this is detected again and the operation of stopping high-frequency heating is repeated.
さらに、この繰り返し動作を続けると、高圧巻線4の絶縁が発熱により破壊し、高圧巻線4がレアショート状態になり、そのレアショート部分でさらに発熱し、最悪の場合、発煙・発火に至る状況にもなりうる。
Furthermore, if this repeated operation is continued, the insulation of the high-
スパーク発生を招かない方法、すなわち、ボビン2の劣化を防ぐ方法としては、高圧巻線4とコア1の距離をもっと大きくとったり、高圧巻線4の外装の絶縁厚みを増し耐圧を高くしたりする方法もあるが、昇圧トランス18の形状が大きくなり、コスト高にもなり、使用者の利便性に反するものとなる。
In order to prevent the occurrence of sparks, that is, to prevent the deterioration of the
そこで本発明は、この課題を解決するもので、異常使用、異常設置状態、超長期間の使用によりボビンが熱疲労し、クラックが発生して巻線とコア間にスパークし、最終的に巻線が絶縁破壊をおこしてレア−ショート状態になり、その部分でさらに発熱を増し、発煙や発火が発生したりして、使用者に非常に不安感を与えたり、不安全な状況になることを防止する装置を提供するものである。 In view of this, the present invention solves this problem, and the bobbin is thermally fatigued due to abnormal use, abnormal installation conditions, or use for an extremely long period of time, cracks are generated, and sparks are generated between the winding and the core. The wire will break down and become a short-circuited state, which will generate more heat and generate smoke and fire, resulting in a very uneasy or unsafe situation for the user. It is an object of the present invention to provide an apparatus for preventing the above-described problem.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、交流電源を整流するとともに、高周波化するインバータ部と、前記インバータ部により出力される高周波電力を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力を高圧直流電圧に変換する高圧ダイオードを含む高圧回路と、前記高圧直流電圧を受けてマイクロ波を放射するマグネトロンとを有し、前記昇圧トランスはアース電位に接続されたコアを有し、前記昇圧トランスは一次巻き線を有する一次巻き線側と高圧巻線を有する高圧巻線側とに分割する構造とすることにより、前記コアと前記ボビンの隙間に2重絶縁構造を作ることができるため、前記ボビンが熱疲労しクラックが発生したとしても、巻き線とコア間のスパークを確実に防止することができる。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and rectifies an AC power supply and increases the frequency of the inverter, a boosting transformer that boosts high-frequency power output by the inverter, and the boosting transformer. A high-voltage circuit including a high-voltage diode that converts an output into a high-voltage DC voltage; and a magnetron that receives the high-voltage DC voltage and emits microwaves, and the step-up transformer has a core connected to a ground potential, Since the step-up transformer is divided into a primary winding side having a primary winding and a high-voltage winding side having a high-voltage winding, a double insulation structure can be formed in the gap between the core and the bobbin. Even if the bobbin is thermally fatigued and cracks are generated, the spark between the winding and the core can be reliably prevented.
本発明によれば、昇圧トランスのボビンの構造を、一次巻き線を有する一次巻き線側と高圧巻線を有する高圧巻線側とに分割させる構造とすることにより、コアとボビンの隙間に2重絶縁構造を作ることができるため、ボビンが熱疲労しクラックが発生したとしても、巻き線とコア間のスパークを確実に防止することができる。 According to the present invention, the structure of the bobbin of the step-up transformer is divided into a primary winding side having a primary winding and a high-voltage winding side having a high-voltage winding, so that the gap between the core and the bobbin is 2 Since a heavy insulation structure can be made, even if the bobbin is thermally fatigued and cracks are generated, sparks between the winding and the core can be reliably prevented.
第1の発明は、交流電源を整流するとともに、高周波化するインバータ部と、前記インバータ部により出力される高周波電力を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力を高圧直流電圧に変換する高圧ダイオードを含む高圧回路と、前記高圧直流電圧を受けてマイクロ波を放射するマグネトロンとを有し、前記昇圧トランスはアース電位に接続されたコアを有し、前記昇圧トランスは一次巻き線を有する一次巻き線側と高圧巻線を有する高圧巻線側とに分割する構造としたものである。 A first invention rectifies an AC power supply and increases the frequency of the inverter unit, a step-up transformer that boosts high-frequency power output from the inverter unit, and a high-voltage diode that converts the output of the step-up transformer into a high-voltage DC voltage A high voltage circuit including a magnetron that receives the high voltage DC voltage and radiates microwaves, the step-up transformer has a core connected to a ground potential, and the step-up transformer has a primary winding having a primary winding. The structure is divided into a wire side and a high voltage winding side having a high voltage winding.
これにより、前記コアと前記ボビンの隙間に2重絶縁構造を作ることができるため、前記ボビンが熱疲労しクラックが発生したとしても、巻き線とコア間のスパークを確実に防止することができる。 Thereby, since a double insulation structure can be made in the gap between the core and the bobbin, even if the bobbin is thermally fatigued and cracks are generated, the spark between the winding and the core can be reliably prevented. .
第2の発明は、特に第1の発明において、昇圧トランスのボビン構造が、前記コアを挿入する径が一次巻き線側より高圧巻線側を大きくする構成としたことにより、前記高圧巻線側のコアとボビンの隙間に2重絶縁構造を作ることができる構成としたものである。 According to a second aspect of the present invention, in particular, in the first aspect, the bobbin structure of the step-up transformer is configured such that the diameter for inserting the core is larger on the high-voltage winding side than on the primary winding side. In this structure, a double insulation structure can be formed in the gap between the core and the bobbin.
第3の発明は、特に第1の発明において、昇圧トランスのボビン構造が、前記コアを挿入する径が高圧巻線側より一次巻き線側を大きくする構成としたことにより、前記一次巻き線側のコアとボビンの隙間に2重絶縁構造を作ることができる構成としたものである。 According to a third aspect of the present invention, in particular, in the first aspect, the bobbin structure of the step-up transformer is configured such that the diameter for inserting the core is larger on the primary winding side than on the high-voltage winding side. In this structure, a double insulation structure can be formed in the gap between the core and the bobbin.
第4の発明は、特に第1から第3の発明のいずれか一つにおいて、前記昇圧トランスの一次巻き線側と高圧巻線側のボビン材料は同じ材料を使用したものである。 In a fourth aspect of the present invention, in particular, in any one of the first to third aspects, the bobbin material on the primary winding side and the high voltage winding side of the step-up transformer uses the same material.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態は、本発明を具現化した単なる例示に過ぎず、本発明は特許請求の範囲に記載した構成の範囲で変更を加えた種々の態様を含むものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this embodiment is merely an exemplification that embodies the present invention, and the present invention includes various modes in which changes are made within the scope of the configurations described in the claims.
(実施の形態1)
図1、本発明の実施の形態1における高周波加熱装置の昇圧トランス18の構造を示すもので、図1(a)はボビン2が分割された状態を、図1(b)はボビン2を組み合わせた状態をそれぞれ示している。図2は、特にクラック発生時の昇圧トランス18の断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the structure of a step-
図1、2において、インバータ部102側の1次巻線3と昇圧側の高圧巻線4がコア1を中心とした同心円状にボビン2を隔てて外側に平行に所定の昇圧比(巻線比)が得られるよう約10倍のターン数で周回され、コア1は昇圧トランス18の動作安定化および安
全のためにアース接続されている(図2中の符号195)。
この昇圧トランス18は、高周波加熱時は通電するので、一次巻線3や高圧巻線4マグネトロン10(第2図)のカソード部(フィラメント)を暖めるヒータ巻線5は発熱するので昇圧トランス18は温度上昇する。
1 and 2, the
Since the step-
高周波加熱終了後は発熱がストップするので、昇圧トランス18の温度は下がっていくので、昇圧トランス18は温度上昇と下降を繰り返す、いわゆる温度サイクルを繰り返すわけであるが、この時昇圧トランス18を構成する材料が徐々にではあるが劣化していく。
Since heat generation stops after the high-frequency heating is finished, the temperature of the step-
通常使用状態では問題にならない劣化の進行ではあるが、高周波加熱装置の設置条件や使用条件で想定できないような悪い条件で異常使用をされた場合や冷却部品用の他部品の故障時には、たとえば家具の中の上下左右奥の5面にくっつけて置いたりして高周波加熱装置の給排気口が塞がれてしまうといった時や、あるいは高周波加熱装置の冷却ファンのモータコイル部が断線してしまい、冷却ファンが動作不能となるといったトラブル発生時、図2のようにボビン2にクラック7が発生したりする懸念が出てくる。
Although it is a deterioration that does not become a problem under normal use conditions, if it is used abnormally under bad conditions that cannot be assumed by the installation conditions or use conditions of the high-frequency heating device, or if other parts for cooling parts fail, for example, furniture When the air supply / exhaust port of the high-frequency heating device is blocked by being attached to the top, bottom, left, or right back of the inside, or the motor coil part of the cooling fan of the high-frequency heating device is disconnected, When a trouble occurs such that the cooling fan becomes inoperable, there is a concern that a
しかし、図1に示すように、ボビン2の構造を、一次巻き線3を有する一次巻き線側と高圧巻線4を有する高圧巻線側とに分割させる構造とし、さらに、一次巻き線3側のボビン2を高圧巻線4側までボビン2の樹脂を伸ばし、コア1を挿入する径が一次巻き線3側より高圧巻線4側を大きくしているため、高圧回路側のコア1とボビン2の隙間に2重絶縁構造を作ることができる。
However, as shown in FIG. 1, the structure of the
この2重絶縁構造により、図2に示すように、昇圧トランス18のボビン2部分にクラック7が生じて高圧巻線4とアースに接続されたコア1部分間に約3000Vの高圧がかかっても2重構造のボビン36、37が存在するので、コア1と高圧巻線4間でスパークが発生しない(拡大構造部分)。
With this double insulation structure, as shown in FIG. 2, even if a high voltage of about 3000 V is applied between the high voltage winding 4 and the
つまり、従来はクラック7部分を通じてスパークが何回も発生し、高圧巻線4の部分が異常発熱し絶縁破壊が生じてレア−ショート状態になり、そのレア−ショート部分でさらに発熱を増し発煙や発火が発生していたが、ボビン2のコア1と高圧巻線4間を2重構造絶縁構造としていることにより、このような状況を回避することができる。
In other words, conventionally, sparks are generated many times through the
(実施の形態2)
図3、図4は、本発明の実施の形態2における高周波加熱装置の昇圧トランス18の構造を示し、それぞれ、通常時、クラック発生時の昇圧トランス18の断面図である。
(Embodiment 2)
3 and 4 show the structure of the step-up
図3に示すように、ボビン2の構造は一次巻線3を有する一次巻き線側と高圧巻線4を有する高圧巻線側とに分割させる構造となっている。
As shown in FIG. 3, the structure of the
さらに、高圧巻線4側のボビン2を一次巻き線3側までボビン2の樹脂を伸ばしており、コア1を挿入する径が高圧巻線4側より一次巻き線3側を大きくしているため、図4に示すように、一次巻き線3側のコア1とボビン2の隙間に2重絶縁構造を作ることができる構造となっている。
Further, the
このような構造としていることにより、昇圧トランス18のボビン2部分にクラック7が生じて一次巻線3とアースに接続されたコア1部分間に約600Vの高圧がかかっても2重構造のボビン36、37が存在するのでスパークが発生しない(拡大構造部分)。
With such a structure, even if a
つまり、従来はクラック7部分を通じてスパークが何回も発生し高圧巻線4の部分が異常発熱し絶縁破壊が生じてレア−ショート状態になり、そのレア−ショート部分でさらに発熱を増し発煙や発火が発生していたが、ボビン2のコア1と高圧巻線4間を2重構造絶縁構造としていることにより、このような状況を回避することができる。
In other words, conventionally, sparks are generated many times through the
本発明は、電子レンジ等のように、食品を加熱する高周波加熱装置に適用されるものである。 The present invention is applied to a high-frequency heating apparatus that heats food, such as a microwave oven.
1 コア
2 ボビン
3 一次巻線
4 高圧巻線
5 ヒータ巻線
7 ボビンクラック部
8 高周波加熱装置
9 インバータユニット基板
10 マグネトロン
11 商用電源
13 ダイオードブリッジ
14 チョークコイル
15 平滑コンデンサ
16 共振コンデンサ
17 パワートランジスタ(IGBT)
18 昇圧トランス
19 倍電圧全波整流回路
27 コントロール基板(高周波加熱装置制御部基板)
29 インバータ制御回路
33 加熱室
36、37 ボビンの2重絶縁構造部分
101 整流フィルター部
102 インバータ部
121 カソード
191、192 高圧ダイオード
193、194 高圧コンデンサ
DESCRIPTION OF
18 Step-up
29 Inverter control circuit 33
121
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009202204A JP2011054416A (en) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | High frequency heating device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009202204A JP2011054416A (en) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | High frequency heating device |
Publications (1)
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Family
ID=43943205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country | Link |
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JP (1) | JP2011054416A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102682968A (en) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 广安市华蓥山领创电子有限公司 | Ultrathin high-frequency magnetic core transformer and production process thereof |
JP2017183524A (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 新電元工業株式会社 | Combination bobbin, transformer, and resonance type converter |
WO2018051390A1 (en) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | 株式会社日立製作所 | Transformer and electric power converter |
-
2009
- 2009-09-02 JP JP2009202204A patent/JP2011054416A/en active Pending
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