JP2011113898A

JP2011113898A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2011113898A
Application number: JP2009270975A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Tachikawa; 晃之立川
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】二次側の分割した二次コイル巻回部に二次コイルを巻回した時、巻回時の巻きムラや二次コイルの緩みを発生しない昇圧トランスを備えた加熱調理器を提供する。
【解決手段】マグネトロン３１に電源を供給するインバータ電源３０の昇圧トランス３２は、二次側コイル３５を巻回する二次側コイル巻回部４４を分割し、分割した二次側コイル巻回部４４の間に中間巻回部５１と、中間巻回部５１と二次側コイル巻回部４４との間に位置する鍔４５を備え、二次側コイル３５の巻き始め側の鍔４５ａには、二次側コイル巻回部４４ａに巻回した二次側コイル３５ｂの高さより低い位置まで切り欠いた切り欠き部４６を設け、巻き終り側の鍔４５ｂには、ボビン巻回面３３ｂに達する切り欠き部４７を設け、中間巻回部５１のボビン巻回面３３ａは、切り欠き部４６と切り欠き部４７とを緩やかな円弧状の勾配で結んだ。
【選択図】図７

Description

本発明は、マグネトロンに高周波出力を発生させるための電源を供給するインバータ電源において、該インバータ電源に用いる昇圧トランスの二次側コイルの信頼性を向上させた高周波加熱装置に関するものである。

従来、この種の高周波加熱装置において、高周波を発生するマグネトロンへの電源の供給方法はインバータ電源に置き換わり、インバータ電源を搭載した高周波加熱装置の台数も多くなってきた。

インバータ電源に使用される昇圧トランスは、二次側に１０００Ｖｒｍｓ以上の電圧を２０ＫＨｚ〜４０ＫＨｚの高周波で発生させる必要がある。

そこで、昇圧トランスの構造は、一次側コイルに線径の細い銅線にワニスで絶縁した素線を複数本撚った太い撚り線を巻回し、二次側コイルには、線径の細い銅線にワニスにて絶縁した素線を数本撚った撚り線を巻回している。

また、二次側コイルは発生電圧が高いので、コイル巻回部に鍔を設けて巻回する二次側コイルを複数に分割し、ひとつのコイルで発生する電圧を低く抑えるようにしている。

特許文献１に示すものは、図８及び図９に示すように、分割周溝１４２ａと分割周溝１４２ｂとの間に中間週溝１４４を設け、鍔片１４１ｂには浅い溝１５３を形成し、鍔片１４１ｃには分割周溝１４２ａと１４２ｂの溝面にまで至る深さのスリット１５４を同じ位置の角度に形成している。

そして、二次コイル１４９は、巻き始めを分割周溝１４２ａに巻き付け、巻き終り側を浅い溝１５３を介して跨いで中間周溝１４４に巻き込み、さらに、鍔片１４１ｃのスリット１５４に差し渡して分割周溝１４２ｂに、その溝面から再び巻き始めることで均一な巻回を可能としている。

特開平１０−２０８５０４号公報

特許文献１に記載されたものは、二次コイル１４９の巻き始めを分割周溝１４２ａに巻き付け、巻き終り側を鍔片１４１ｂに設けた浅い溝１５３を跨いで中間周溝１４４に巻き込み、さらに鍔片１４１ｃのスリット１５４に差し渡して分割周溝１４２ｂにその溝面から再び巻き始めるもので、巻き始めの分割周溝１４２ａに巻き終わった位置から鍔片１４１ｂに設けた浅い溝１５３を介して中間周溝１４４に巻き込むようにしている。

コイルボビン１４０に二次コイル１４９を巻回する時は、該二次コイル１４９に一定の張りを持たせて巻回し、巻回したコイルに緩みが生じないようにするものであるが、二次コイル１４９の巻き始めを分割周溝１４２ａに巻き付け、巻き終り側を鍔片１４１ｂに設けた浅い溝１５３部から中間周溝１４４にて巻き込み、溝面まで急激に巻回する径が細くなるので、巻きムラが発生し易く、浅い溝５３部の角での断線や二次コイルに緩みが発生し易くなる問題がある。

また、浅い溝１５３と、スリット１５４の位置が同一角度にあるため、差し渡しの線が緩むことで差し渡しの線と二次コイル１４９との間で接触し、部分加熱による断線が発生する問題がある。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、請求項１では、高周波出力を発生するマグネトロンと、該マグネトロンで発生する高周波出力を設定する入力手段と、該入力手段にて設定された高周波出力を前記マグネトロンに発生させるための電源を供給するインバータ電源を備え、
該インバータ電源は、前記マグネトロンに供給する高周波出力の電源を生成するために電圧を昇圧する昇圧トランスと、該昇圧トランスへの通電をＯＮ−ＯＦＦし前記昇圧トランスの一次側コイルに電圧を印加するスイッチング素子を備え、
前記昇圧トランスは、ボビンの二次側コイルを巻回する二次側コイル巻回部を分割し、該分割した二次側コイル巻回部の間に中間巻回部と、該中間巻回部と前記分割した二次側コイル巻回部との間に位置する鍔を備え、
前記二次側コイルの巻き始め側にある前記鍔には、前記二次側コイル巻回部に巻回した前記二次側コイルの高さより低い位置まで切り欠いた切り欠き部を設け、
前記二次側コイルの巻き終り側にある前記鍔には、前記二次側コイル巻回部のボビン巻回面まで切り欠いた切り欠き部を設け、前記中間巻回部のボビン巻回面は前記各々の鍔に設けた切り欠き部と緩やかな円弧状の勾配で結んだものである。

請求項２では、前記二次側コイルの巻き始め側にある前記鍔に設けた前記切り欠き部と、前記二次側コイルの巻き終り側にある前記鍔に設けた切り欠き部の位置は角度をずらして設けるものである。

本発明によれば、ボビンの分割した二次側コイル巻回部に二次コイルを巻回した時に、二次コイルの整列巻きが可能で、巻回時の巻きムラが発生しなくなり、断線や二次側コイルの緩みも発生することはない。

本発明の高周波加熱装置を前面側から見た斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。同高周波加熱装置のインバータ電源の説明図である。同高周波加熱装置のインバータ電源の概略斜視図である。同高周波加熱装置のインバータ電源に使用する昇圧トランスのボビン図である。同高周波加熱装置のインバータ電源に使用する昇圧トランスの正面図である。（ａ）（ｂ）は、図６のＢ−Ｂ，Ｃ−Ｃ断面図である。背景技術のコイルボビンの底面図である。同二次コイルの巻回過程を示すコイルボビンの一部縦断側面図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

図１から図２において、高周波加熱装置の本体について説明する。

高周波加熱装置の本体１は、加熱室１７に加熱調理する食品を入れ、マイクロ波やヒータの熱，飽和水蒸気，過熱水蒸気を使用して食品を加熱調理する。

ドア２は、加熱室１７の開口部を開閉し、食品を出し入れできるようにするもので、ドア２を閉めることで加熱室１７を密閉状態にし、食品を加熱調理する時に使用するマイクロ波の漏洩を防止し、ヒータの熱や過熱水蒸気を封じ込め、効率良く加熱調理することを可能にする。

取っ手７は、ドア２に取り付けられ、ドア２の開閉を容易にするもので、手で握りやすい形状になっている。

操作パネル３は、加熱調理時の熱の影響を受け難いようにドア２の下部に設けられ、そこに入力手段５が設けられている。

入力手段５には、マイクロ波加熱やヒータ加熱等の加熱手段や加熱する時間などを入力する操作部５ｂと入力された内容や加熱の進行状態を表示する表示部５ａが設けられている。

さらに、操作部５ｂからの入力を表示部５ａに表示し、入力された情報を加熱調理の制御を司る制御部４が設けられている。

機械室１８は、加熱室底面１７ａと本体１の底板２４との間の空間部に設けられ、底板２４上には食品を加熱するためのマグネトロン３１，マグネトロン３１に接続された導波管２１，制御部４，インバータ電源３０、その他後述する各種部品等が取り付けられている。

被加熱物を加熱するためのマイクロ波エネルギーは、マグネトロン３１に接続されたインバータ電源３０から電源が供給されることでマグネトロン３１より放射する。

該放射したマイクロ波エネルギーは、導波管２１，回転アンテナ駆動手段２３の出力軸２３ａが貫通する開孔部２２を通し、加熱室底面１７ａの略中央部に設置した回転アンテナ１９の下面に流入し、該回転アンテナ１９で拡散されて加熱室１７に放射される。

回転アンテナ１９は、回転アンテナ駆動手段２３の出力軸２３ａに連結されている。

加熱室１７の後部には、熱風ユニット１１が取り付けられ、該熱風ユニット１１内には加熱室１７の空気を効率良く循環させる熱風ファン１５が取り付けられ、加熱室奥壁面１７ｂには空気の通り道となる熱風吸気孔と熱風吹出し孔が設けられている。

熱風ファン１５は、熱風ユニット１１の外側に取り付けられた熱風モータ１３の駆動により回転し、熱風ヒータ１４で循環する空気を加熱する。

加熱室１７の天面の裏側には、ヒータよりなるグリル加熱手段１２が取り付けられている。グリル加熱手段１２は、マイカ板にヒータ線を巻き付けて平面状に形成し、加熱室１７の天面裏側に押し付けて固定し、加熱室１７の天面を加熱して加熱室１７内の食品を輻射熱によって焼くものである。

また、加熱室１７の後部上方には、加熱室１７の温度を検出する温度検出手段１６が設けられている。該温度検出手段１６は、グリル加熱手段１２及び熱風ユニット１１のからの熱の影響を直接受けない位置に設けられている。

一方、加熱室底面１７ａには、食品を載置するためのテーブルプレート２０が載置されている。

テーブルプレート２０は、食品を載置するためのもので、ヒータ加熱とマイクロ波加熱の両方に使用できるように耐熱性を有し、かつ、マイクロ波の透過性が良く、衛生面でも問題がない磁器等の材料で成形されている。

次に、図３〜図７のインバータ電源に関して詳細な構造を説明する。

図３はインバータ電源の説明用に簡易的な回路図を示したものである。

４０は商用電源を表し、４９は商用電源４０を供給するために接続する端子である。商用電源４０は、一般家庭では１００Ｖ（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の電源である。

インバータ電源３０では、商用電源４０を整流し、平滑した後にスイッチング素子３７を使用して昇圧トランス３２の一次側コイル３４に高周波の電源を供給し、ＯＮ−ＯＦＦ制御する。そして、共振コンデンサと昇圧トランス３２の一次側コイル３４のインダクタンスによってスイッチング素子３７がＯＮからＯＦＦした後も、昇圧トランス３２の一次側コイル３４に電流を交流的に流し、昇圧トランス３２の二次側コイル３５に電圧を誘起する。

昇圧トランス３２の二次側コイル３５には、高電圧（１０００Ｖｒｍｓ以上）・高周波（２０ＫＨｚ〜４０ＫＨｚ）の電圧が誘起される。

そして、昇圧トランス３２の二次側コイル３５に発生した電圧を倍電圧回路５０で倍電圧整流した後マグネトロン３１に供給される。

マグネトロン３１は、電気的構成としては、カソード（ヒータと兼用）とアノードからなり、ヒータに電流を流して該ヒータを発熱させ、ヒータが温まると、カソードとアノード間に陽極電流が流れ、マグネトロン３１は発振を開始して高周波エネルギーを放射して食品を加熱するものである。

そして、マグネトロン３１の高周波出力の調整は、スイッチング素子３７のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率を変更することで行われ、制御部４は、操作部５ｂより入力された高周波出力の情報をインバータ電源３０の制御手段３８に伝達し、制御手段３８は、設定された高周波出力となるようにスイッチング素子３７のＯＮ−ＯＦＦの時間を決定し、駆動回路３９を介してスイッチング素子３７を駆動する。

この時の駆動周波数は、２０ＫＨｚ〜４０ＫＨｚの高周波で駆動される。

高周波加熱装置で必要とされる高周波出力は概ね５００Ｗ〜１０００Ｗで、昇圧トランス３２の一次側コイル３４に流れる電流は、全体の効率を約５５〜７０％とした場合に約１０〜１４Ａ前後流れることになる。

以上のことから、昇圧トランス３２の一次側コイル３４に使用される線材３４ａは、銅線に絶縁用のワニスを施した線径が０.１８mmの素線を使用し、この素線を１５本の束ねて撚った一次撚り線をさらに７本束ねて撚ったものを使用し、一次側巻回部４３（図４）に１８回巻いている。

また、二次側コイル３５に使用される線材３５ａは、銅線に絶縁用のワニスを施した線径が０.１８mmの素線を使用し、この素線を３本束ねて撚ったものを二次側コイル巻回部４４（図４）に２８５回巻いている。

次に、図４に示すインバータ電源の概略斜視図と、図５に示すインバータ電源に使用する昇圧トランスのボビン図と、図６に示すインバータ電源に使用する昇圧トランスの正面図と、図７に示すインバータ電源に使用する昇圧トランスの各断面図を用いて説明する。

４１は放熱フィンで、スイッチング素子３７などの発熱する部品の放熱面積を大きくして、該部品の温度上昇率を低減するものであり、該部品の近傍に位置するように基板４２上に取り付けられている。

基板４２は、表面に張られた銅箔によって部品と部品とを電気的に接続するものである。

昇圧トランス３２のボビン３３には、一次側コイル３４の線材３４ａを巻回するための一次側コイル巻回部４３と二次側コイルの線材３５ａを巻回するための二次側コイル巻回部４４を設けている。

そして、二次側コイル巻回部４４は、二次側コイル巻回部４４ａと二次側コイル巻回部４４ｂとに分割され、その間に中間巻回部５１を設け、二次側コイル巻回部４４ａと中間巻回部５１の間と、中間巻回部５１と二次側コイル巻回部４４ｂの間に鍔４５（４５ａ，４５ｂ）が設けられている。

二次側コイル巻回部４４ａと中間巻回部５１との間に設けられた鍔４５ａには、二次側コイル巻回部４４ａに巻回した二次側コイル３５ｂの線材３５ａを中間巻回部５１に渡すための切り欠き部４６が設けられ、中間巻回部５１と二次側コイル巻回部４４ｂとの間に設けられた鍔４５ｂには、中間巻回部５１から二次側コイル巻回部４４ｂに二次側コイル３５の線材３５ａを渡すための切り欠き部４７が設けられている。

切り欠き部４６は、二次側コイル３５ｂの巻回を完了した高さより低い位置まで切り欠き、切り欠き部４７は二次側コイル巻回部４４ｂのボビン巻回面３３ｂまで切り欠いている。

そして、切り欠き部４６から切り欠き部４７までのボビン巻回面３３ａは、緩やかな円弧状の勾配で結んだ形状となっている。

また、切り欠き部４６と切り欠き部４７の位置は角度をずらして設けている。

一次側コイル巻回部４３に巻回する一次側コイルの線材３４ａは、銅線に絶縁用のワニスを施した線径が０.１８mmの素線を用い、この素線を１５本の束ねて撚った一次撚り線ｃをさらに７本束ねて撚ったもので、その仕上り外径は約２.８５mmと太いものである。

そのため、昇圧トランス３２と基板４２の銅箔との接続は、一次側コイル３４の巻き始めと巻き終わりの引出し線３４ｂの先端部３４ｃを基板４２に設けた穴（図示せず）に挿入し接続している。

二次側コイル３５は、ボビン３３に立てたピン４８に二次側コイル３５に線材３５ａを絡げて半田付けし、ピン４８を基板４２に設けた穴（図し無し）に挿入して接続している。

本実施例は、以上の構成からなり、次にボビン３３に二次側コイル３５の線材３５ａを巻回する作業について図５，図６，図７を用いて詳細に説明する。

二次コイル３５は、始めに、ピン４８ａに二次コイルの線材３５ａを絡げ、二次コイル巻回部４４ａのボビン巻回面３３ｂから巻き始め、総巻回数の半分の１４２回巻いた後、鍔４５ａに設けた切り欠き部４６を乗り越え、中間巻回部５１のボビン巻回面３３ａに沿って巻きながら巻回半径を小さくして鍔４５ｂに設けられた切り欠き部４７を通り二次コイル巻回部４４ｂへと進み、二次コイル巻回部４４ｂのボビン巻回面３３ｂから線材３５ａを残りの回数巻回した後、ピン４８ｂに絡げて巻回を終了する。

中間巻回部５１では、ボビン巻回面３３ａに沿って巻きながら巻回半径を小さくするので、巻回時に急激な変移点が無くなるので巻回時の巻きムラの発生が無くなり、結果、二次側コイル３５の緩みの発生も無くなる。

また、切り欠き部４６と切り欠き部４７の位置は角度をずらして設けているので、二次側コイル３５に緩みが生じても差し渡しの線と巻回した二次側コイルとの接触を防止できる。

その後、ピン４８に絡げた線材３５ａが解けないように半田付け処理を行う。

一次側コイル３４は、ボビン３３の一次側コイル巻回部４３に１８回巻回して巻き作業を終了し、引出し線３４ｃの切断する個所を切断後に撚り線が解けないように半田処理して切断する。

その後、フェライトコア３６などを取り付けて昇圧トランス３２は完成する。

以上説明したように、本発明によれば、ボビンの分割した二次側コイル巻回部に二次コイルを巻回した時に、二次コイルの整列巻きが可能で、巻回時の巻きムラも発生しなくなり、断線や二次側コイルの緩みも発生することはない。

３０インバータ電源
３１マグネトロン
３２昇圧トランス
３３ａボビン巻回面
３４一次側コイル
３５二次側コイル
４４二次側コイル巻回部
４５鍔
４６，４７切り欠き部
５１中間巻回部

Claims

高周波出力を発生するマグネトロンと、
該マグネトロンで発生する高周波出力を設定する入力手段と、
該入力手段にて設定された高周波出力を前記マグネトロンに発生させるための電源を供給するインバータ電源を備え、
該インバータ電源は、前記マグネトロンに供給する高周波出力の電源を生成するために電圧を昇圧する昇圧トランスと、
該昇圧トランスへの通電をＯＮ−ＯＦＦし前記昇圧トランスの一次側コイルに電圧を印加するスイッチング素子を備え、
前記昇圧トランスは、ボビンの二次側コイルを巻回する二次側コイル巻回部を分割し、該分割した二次側コイル巻回部の間に中間巻回部と、該中間巻回部と前記分割した二次側コイル巻回部との間に位置する鍔を備え、
前記二次側コイルの巻き始め側にある前記鍔には、前記二次側コイル巻回部に巻回した前記二次側コイルの高さより低い位置まで切り欠いた切り欠き部を設け、
前記二次側コイルの巻き終り側にある前記鍔には、前記二次側コイル巻回部のボビン巻回面まで切り欠いた切り欠き部を設け、
前記中間巻回部のボビン巻回面は前記各々の鍔に設けた切り欠き部と緩やかな円弧状の勾配で結んだことを特徴とする高周波加熱装置。
前記二次側コイルの巻き始め側にある前記鍔に設けた前記切り欠き部と、前記二次側コイルの巻き終り側にある前記鍔に設けた切り欠き部の位置は角度をずらして設けることを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置。