JP2506995B2

JP2506995B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2506995B2
Application number: JP25750588A
Authority: JP
Inventors: 直芳前原; 大介別荘; 孝広松本; 慈楠木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPH02103888A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、食品又は流体等を加熱する電子レンジ等の
高周波加熱装置に関し、さらに詳しく言えば、その電源
装置の改良に関するものである。

従来の技術従来、電子レンジの電源装置は、周知のように、第７
図に示すような鉄共振型トランス２を中心に構成された
電源回路より成っている。マグネトロン５は通常３〜4k
Vの動作電圧であるので、昇圧トランス２の２次側回路
の回路電圧は非常に高く危険であった。したがって、電
子レンジの筐体６は、常に大地アース７に接地されて使
用されていた。

発明が解決しようとする課題前述したような従来の電子レンジの電源装置の構成で
は、第７図に示すように、もし高圧巻線８と１次巻線９
とが何らかの故障により混触してしまった場合（例え
ば、点Ｐと点Ｑとが接触した場合）、アース線10が設け
られていれば、筐体６はアース電位に保たれ、かつ、ヒ
ューズ11が溶断するので、これに人間が触れても危険は
生じない。ところが、このアース線10が設けられていな
い場合、もしくは、アース線の設け方が不完全であった
場合には、点P,Qの接触事故が生じると、筐体６は非常
に高い電位（例えば2kV）になり、これに人間が触れる
と感電死してしまうことになる。従って、アース線10が
必要不可欠であり、かつ、その設置工事も十分な低イン
ピーダンス接地を保証する必要があるので面倒なもので
あった。すなわち、従来の技術では、電子レンジは厳重
なアース接地が不可欠であり、このため設置工事が面倒
であること、設置後の移動も面倒であるので使い勝手が
悪いことなどの不都合があった。

課題を解決するための手段本発明は、上記不都合を解決するためになされたもの
であり、以下に述べる構成により成る。

すなわち、商用電源又はバッテリー等よりの電力を受
ける電源部と、前記電源部の電力を高周波電力に変換す
る周波数変換器と、前記周波数変換器の出力を昇圧する
昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力により付勢さ
れるマグネトロンとを備えると共に、前記昇圧トランス
の１次巻線と２次巻線との間に非磁性導電材料より成
り、かつ、１次巻線の巻き方向に対して実質的に電気的
開路を形成する網状の遮へい部材を設け、前記遮へい部
材の一部を前記昇圧トランスのコア又は筐体に接続する
構成としたものである。

作用上記構成により、昇圧トランスの１次巻線と２次巻線
との間に、実質的に筐体と同電位の遮へい部材を極めて
容易に設けることができ、昇圧トランスの２次側の高圧
回路を筐体と同電位の遮へい空間内に閉じこめることが
可能となる。しかも、周波数変換器により高周波化され
た電力を昇圧する昇圧トランスであるため、その構造が
極めてコンパクトであるので、容易に高圧回路を遮へい
空間内に閉じこめることができる。さらに、遮へい部材
は、非磁性導電材料であり、かつ、１次巻線の巻き方向
に対して実質的に電気的開路を形成する網状の遮へい部
材で構成されている。したがって、１次巻線により誘起
される高周波磁束により遮へい部材そのものに高周波電
流が誘導されて、いわゆる誘導加熱されるのを防止し、
それ自体が著しく高温化して、昇圧トランスを破損した
り、信頼性を低下させたりすることを防ぐことができ
る。そして同時に、このような誘電加熱による無駄な電
力消費が生じるのを防ぎ、高周波加熱装置の高い動作効
率を維持できる。

実施例第１図は、本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の
回路図である。

図において、商用電源１、ヒューズ11、ダイオードブ
リッジ20、インダクタ21、コンデンサ22により電源部23
が形成され、単方向電源が作られている。抵抗器24によ
り制御回路25にその電源電力が供給され、制御回路25
は、トランジスタ26を例えば20kHz〜1MHzの高周波でス
イッチング動作させる。27はダイオード、28は共振コン
デンサであって、これらは、共振型インバータ（周波数
変換器）29を構成している。従って、昇圧トランス30の
１次巻線31には、トランジスタ26のスイッチング周波数
に等しい周波数の高周波電力が供給され、コア32を介し
て磁気的に結合された２次巻線33に高圧出力を発生す
る。この出力は、コンデンサ34、ダイオード35により整
流されて、マグネトロン５に供給される。ヒータ巻線36
によりマグネトロン５のカソードが加熱されるので、マ
グネトロン５は発振し、電波出力が発生して誘電加熱が
可能となる。共振型インバータ29の詳しい動作について
は、すでに周知であるので省略するが、いわゆる１石式
の電圧共振型インバータと呼ばれるものである。

昇圧トランス30の１次巻線31と２次巻線33、ヒータ巻
線36の間には、１次巻線側に近い位置に、遮へい部材37
が設けられ、この遮へい部材37は、コア32に接続されて
おり、実質的に高周波加熱装置の筐体６に接続されてい
る。

したがって、高圧２次巻線33より出力側の高圧回路
は、遮へい部材37の存在により、実質上、筐体６と同電
位の遮へい空間内に閉じこめられた構成となる。このた
め、高圧２次巻線に何らかの故障が生じ、絶縁が破壊さ
れたとしても、１次巻線31に接触していわゆる１次２次
間の混触が生じることを防止できる。特に昇圧トランス
30は、共振型インバータ29の出力を昇圧する構成である
ので非常にコンパクトであるため、遮へい部材37の構成
も簡単で小型のもので良く、高圧回路を遮へい空間内に
閉じこめることが極めて簡単である。

第２図は、昇圧トランス30の構造を示す断面図であ
る。図において、第１図と同符号のものは相当する構成
要素であり詳しい説明を省略する。遮へい部材37は、１
次巻線31のボビン40に図のように取りつけられ、２次巻
線33のボビン41との間の空間層42を介して、２次巻線33
を遮へいしている。この遮へい部材37はコア32にその内
径部分43で接続され、リード線44により筐体６に接続さ
れている。

この構造により２次巻線33、ヒータ巻線36は１次巻線
31より遮へいされ、もし２次巻線33が何らかの原因で故
障し絶縁が破壊しても、１次巻線31と２次巻線33が混触
し筐体６の電位が異常な高電位になることが防止でき
る。したがって、筐体６をさらに大地アースにアース線
で接地する必要がなく、安全でしかも使い勝手の良い高
周波加熱装置を提供することができる。

遮へい部材37は、図のように１次巻線31と２次巻線33
の間に置くことが不可欠であるので、それらにより発生
する高周波磁束による悪影響が極めて大きくならざるを
得ない。

第３図は、この高周波磁束による悪影響を防止するた
めの遮へい部材37の構造を示す図である。遮へい部材37
は図のように網状の線材料で構成されており、スリット
１が設けられている。これについては後に説明する。線
材料は、ステンレス、シンチュウ、あるいはアルミなど
の非磁性金属材料で構成することができるが、その非加
熱性と機械的強度の面から、ステンレスが最も良い。

この線材は、第４図にその拡大図を示すような網目状
に構成されている。したがって、各線材間はわずかな点
接触のみであり、１次巻線によって生じる高周波磁束に
よる悪影響、すなわち、この遮へい部材に部分的にうず
電流が誘起されることにより生じるいわゆる誘導加熱現
象を小さく押え、この遮へい部材が異常に高温になるこ
とにより生じる不都合や、昇圧トランスのトータル損失
が増大したりすることを防止することができる。また、
そのメッシュの大きさは第５図に示すような関係を維持
することにより、１次２次巻線間の実質的遮へいを保証
することができる。すなわち、遮へい部材37の線材間隔
（メッシュの大きさ）を21₁とし、遮へい部材37と１次
巻線31との距離（この実施例の場合はボビン40のツバの
厚さ）を1₂とするとき、1₁＜1₂となるように構成するこ
とにより、網状の遮へい部材37であっても、実質上十分
な１次２次巻線間の遮へいを実現することができる。

この様の構造の網状遮へい部材37は、第３図に示した
ようにスリット１が設けられているが、この理由を以下
に説明する。第４図において説明したように、１次巻線
によって生じた磁束により、遮へい部材37の各部分部分
に誘起される電流を、網状の構造とすることで小さく押
えることができるが、もしスリット１が設けられていな
いと、第３図中に矢印で示すような集合的な電流が１次
巻線31の巻き方向に沿って流れてしまう。第２図を参照
すれば明らかなように、１次巻線31と２次巻線33の間に
遮へい部材37を設けると、１次巻線31によって誘起され
た磁束により、遮へい部材37にどうしても誘導電流が流
れてしまう。本発明の実施例のようにたとえ網状の遮へ
い部材37を構成しても、その集合的な誘導電流は、第３
図中の矢印のように流れてしまい、遮へい部材37は、誘
導加熱されてしまう。そこで、スリット１を設け、遮へ
い部材37が１次巻線の巻き方向に対して、実質的に電気
的開路となるように構成することによって、前述した集
合的な誘導電流が流れ、遮へい部材が誘導加熱されるこ
とを防止することかできる。

このスリット１の間かくは、第５図において説明した
網目の大きさ（21₁）と同様の考え方で設計することが
でき、スリット１が存在しても、実質的に１次巻線31と
２次巻線33とを遮へいすることができる。

発明者らの実験によれば、数十kHzのインバータを用
いたとき、30メッシュ程度のSUS304の網状材料を用い、
1mm程度のスリット１を設けた第３図のような遮へい部
材を用いれば、誘導加熱による遮へい部材の温度上昇は
ほとんどなくすることができた。

第６図は、本発明の他の実施例を示す遮へい部材37の
構造図である。

例えば昇圧トランスの１次巻線31の巻回数が非常に少
ない場合などは、スリット間に発生する誘起電圧が大き
くなるので、第３図におけるスリット１を十分せまいも
のにすることができない。

そこで、第６図（ａ），（ｂ）に示すような２つの遮
へい部材37aおよび37bを同時（ｃ）に示すように十分な
絶縁距離ｇをとって図のように配置することにより、十
分大きなスリット1_aおよび1_bを設けつつ、１次巻線31と
２次巻線33とを実質的に遮へいすることができる。

このように本発明は、１次巻線の巻き方向に沿って実
質的に電気的開路を形成した非磁性導電材料より成る網
状遮へい部材を設けるところに、その特徴を有するもの
であって、他に多くの実施態様を考えられるので本発明
はここに示した実施例のみに限定されるものではない。

発明の効果以上のように本発明によれば、周波数変換器の出力を
昇圧トランスで昇圧しマグネトロンに供給する構成と
し、昇圧トランスの１次巻線と２次巻線との間に非磁性
導電材料より成り、かつ、１次巻線の巻き方向に対して
実質的に電気的開路を形成する網状の遮へい部材を設
け、この遮へい部材の一部を前記昇圧トランスのコア又
は筐体に接続する構成としたので、昇圧トランス等の高
圧部品が小型であるため極めて簡単な構造で容易に１次
２次巻線間の遮へいを実現し、高圧回路を遮へい空間内
に閉じこめることができる。したがって、筐体を大地ア
ースに接地することなく、十分高い安全性を保証するこ
とができるので、アース工事が不要で持ち運びが自由で
あり、使い勝手の良い高周波加熱装置を実現することが
できる。そして特に、遮へい部材が前述のような構成で
あるので、遮へい部材が高周波磁束により誘導加熱され
て、多大の電力損失を生じたり、過熱による焼損などの
不都合を生じたりすることを完全に防止することができ
る。したがって、アース工事を不要なものとし高い使い
勝手を実現すると共に、高い安全性と高効率性を実現し
た高周波加熱装置を実現することがである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の回路
図、第２図は同装置の昇圧トランスの構造を示す断面
図、第３図は同装置の遮へい部材の構成図、第４図は同
遮へい部材の構造を示す拡大図、第５図は同遮へい部材
と昇圧トランスの１次巻線との位置関係を示す拡大断面
図、第６図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同遮へい部材の他
の実施例を示す構造図、第７図は従来の高周波加熱装置
の回路図である。５……マグネトロン、６……筐体、23……電源部、29…
…周波数変換器、30……昇圧トランス、31……１次巻
線、32……コア、33……２次巻線、37……遮へい部材。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源又は電池等よりの電力を受ける電
源部と、前記電源部の電力を高周波電力に変換する周波
数変換器と、前記周波数変換器の出力を昇圧する昇圧ト
ランスと、前記昇圧トランスの出力により付勢されるマ
グネトロンとを備えると共に、前記昇圧トランスの１次
巻線と２次巻線との間に非磁性導電材料より成り、か
つ、１次巻線の巻き方向に対して実質的に電気的開路を
形成する網状の遮へい部材を設け、前記遮へい部材の一
部を前記昇圧トランスのコア又は筐体に接続する構成と
した高周波加熱装置。