JP3168838B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JP3168838B2 JP20672094A JP20672094A JP3168838B2 JP 3168838 B2 JP3168838 B2 JP 3168838B2 JP 20672094 A JP20672094 A JP 20672094A JP 20672094 A JP20672094 A JP 20672094A JP 3168838 B2 JP3168838 B2 JP 3168838B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波により食品を
加熱する高周波加熱装置に関し、特にその電源部の一次
巻線の構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の高周波加熱装置について図3を用
いて回路動作を説明する。商用電源1はダイオードブリ
ッジ2により全波整流され、制御回路3によって駆動さ
れる半導体スイッチング素子4にり数十キロHzの高周
波電圧に変換される。昇圧トランス5の一次巻線6は、
600v程度の電圧がかかるスイッチング素子4のコレ
クタ端子と巻き終わり端子7b、商用電源電圧と同程度
の140vの電圧がかかるダイオードブリッジ2の出力
端子と巻き始め端子7aとが接続される。この一次巻線
6に高周波電圧が印加される結果、昇圧トランス5の二
次巻線8に数千キロボルトの高周波の高電圧が発生す
る。この高周波の高電圧をコンデンサー9a、9bやダ
イオード10a、10b等よりなる倍電圧整流回路によ
って整流し、マイクロ波発生器11の陽極陰極間に高電
圧を印加する。また、昇圧トランス5のヒーター巻線1
2はマイクロ波発生器11のフィラメント13に接続さ
れフィラメント13を加熱する。マイクロ波発生器11
は、フィラメント13の加熱と陽極陰極間への高電圧の
印加によりマイクロ波を発振する。
【0003】また、昇圧トランス5、半導体スイッチン
グ素子4およびマグネトロン11を冷却するためにファ
ンを取り付けたACモーター14を用いている。ACモ
ーター14はダイオードブリッジ2に入力される前の商
用電源1から電力を得、その動作非動作は半導体スイッ
チング素子4の動作非動作の制御に同期して動作するよ
うに制御される。
【0004】この構成における従来の昇圧トランスは図
4に示すように、一次巻線6、二次巻線8、ヒーター巻
線12、それらを巻装するボビン15、および一次巻線
6部分にエアギャップ17をもつ2分割されたフェライ
ト性コア16からなっている。一次巻線6はボビン15
の二つのフランジ18a、18bに挟まれた単一の溝に
巻装される。
【0005】このような構成において、一次巻線6の隣
接する巻線間19a、19bの電位差は、巻数をn、2
つのフランジ18a、18bの間に一次巻線6を重ねず
に巻く事ができる巻数をk、一次巻線端子間のピーク電
圧をVpとした時、今ここでは、Vp=600V、n=
12、k=6とすると600V程度の電圧が一次巻線6
の隣接する巻線間19a、19bにかかっていることに
なる。しかし、高圧部での放電等の異常時においてVp
が1000V程度にまで上昇すると巻線間19a、19
bにかかる電圧は1000Vとなる。昇圧トランス5の
信頼性を確保するためには、この電位差が一次巻線6に
使用している電線のコロナ放電開始電圧より十分低い事
が必要になるが、この場合、一次巻線6に使用するエナ
メル線のコロナ放電開始電圧はピーク値で700V程度
なので上記異常状態が多発すると一次巻線6の被膜が劣
化し絶縁破壊にいたる。
【0006】隣接する巻線間の電位差を小さくする手段
として2つのフランジ18a、18bの間隔を狭くしk
を小さくする方法があるが、巻線の重なりが多くなり巻
線自身の冷却効果の低下を招くという課題があった。
【0007】また、一次巻線6は2分されたコア1
エアギャップ1からもれる磁束により加熱されるとい
う課題があった。
【0008】
【0009】従来の昇圧トランス5等の冷却にはACモ
ーター14を商用電源1で駆動させていたので高周波出
力によらず一定の冷却となる。そのため損失の大きい高
出力時で冷却の設計をしており低出力時は必要以上の冷
却をしている事になる。それを対する手法として昇圧ト
ランス5から冷却用ACモーター14を駆動させる電源
を得るため昇圧トランス5に第四の巻線20を設けるこ
とが考えられるがその場合は高周波出力に従って冷却用
のACモーター14の出力も変わるが図5に示すように
昇圧トランス5のボビン15に他巻線との電気的絶縁の
ため新たにフランジ21を設ける必要があり昇圧トラン
ス5の軸方向の大型化を余儀なくされていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、上述のように昇圧トランスの一次巻線の隣接
する線間にかかる電位差によって劣化する。
【0011】一次巻線は2分されたコアのエアギャップ
からもれる磁束により加熱される。一次巻線にかけられ
る高周波電圧により輻射ノイズが発生すると言う課題が
あった。
【0012】また、冷却にはACモーターを商用電源で
駆動させているため、損失の大きい高出力時で冷却の設
計をしており低出力時は必要以上の冷却をしていること
となり効率の低下を招いており、昇圧トランスから冷却
用のACモーターを駆動させる電源を得る場合において
も昇圧トランスに第四の巻線を設けるため、ボビンに新
たに巻線を他巻線と電気的に隔てるためのフランジを設
ける必要がありトランスの軸方向の大型化を余儀なくさ
れた。
【0013】本発明は、かゝる従来の課題を解消するも
ので、簡単な構成で一次巻線の劣化と温度上昇を抑え
らに効率の良い冷却をするコンパクトな構成の昇圧ト
ランスを有した高周波加熱装置を提供することを目的と
する。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の高周波加熱装置の昇圧トランスは、複数の
巻線と、前記巻線を巻装する樹脂製のボビンと高透磁率
材料からなる、エアギャップを持つ二分割されたコアを
有し、一次巻線を前記ボビンフランジにより複数に分割
して巻き、前記コアのエアギャップが前記一次巻線を複
数に分割したフランジの一つの近傍に配され、前記一次
巻線の巻き始め端子と巻き終わり端子は一次巻線の巻き
始め側にあり、前記フランジに支持され別の層の一次巻
線と接触しないように巻き終わり端子を引き出すよう構
成したものである また一次巻線の高電位側端子から巻始める構成としたの
もである。
【0015】また一次巻線の低電位側端子から巻始め、
冷却用モーター電源として用いる3層の絶縁被膜を持つ
第四の巻線を一次巻線の内側に巻装する構成としたもの
である。
【0016】
【作用】本発明は、一次巻線を分割して巻く構成となっ
ているので、隣接する一次巻線間の電位差を抑えること
ができ、一次巻線の巻き始め端子と巻き終わり端子は一
次巻線の巻き始め側にあり、巻き終わり端子は一次巻線
を分割するフランジに支持され引き出す構成となってい
るので巻き終わり端子と別の層の一次巻線とは接触しな
い。
【0017】2分割されたコアのエアギャップを一次巻
線を分割したフランジの一つの近傍に配することによ
り、2分されたコアのエアギャップからもれる磁束から
一次巻線を遠ざけることができる。
【0018】また、ボビンの一部に溝を設け、その溝に
3層の絶縁被膜を持つ四次巻線を巻装し、さらに、一次
巻線の低電位側端子から巻始めた一次巻線の内側へ巻き
冷却用のモーターを駆動させる構成であるので一次巻線
と四次巻線をボビンフランジで隔てる必要がなくなる。
【0019】
【実施例】以下本発明の実施例を図1を参照して説明す
る。
【0020】なお従来例に示したものと同一機能を有す
る部品には同じ符号を付し説明を省略する。
【0021】図1において28は四次巻線、24は冷却
用のDCモーターである。四次巻線28から得られる電
圧は平滑整流され冷却ファンの付いたDCモーター24
を駆動させ昇圧トランス5、半導体スイッチング素子4
およびマグネトロン10等を冷却する。またこのDCモ
ーター24から動作非動作を示す信号を制御回路3に出
力し、その信号をもとに半導体スイッチング素子4の動
作非動作を制御するよう構成する。
【0022】図2に示される昇圧トランス5において一
次巻線6が巻装されるボビン25のフランジ18a、1
8bの間はほぼ中央でフランジ18cにより二分されて
おり、一次巻線6はそれらのフランジ18a、18b、
18cに挟まれた部分に高電位側端子7bから順に巻装
される。今、従来例と同一仕様として一次巻線6の巻き
数は12なのでフランジ18a、18cの間に6回巻い
た後、フランジ18b、18cの間に6回巻装する。一
次巻線6の巻き始め端子7bと巻き終わり端子7aはフ
ランジ18aに固定され、そのため巻き終わり端子7a
は、フランジ18a、18cの間に巻かれた一次巻線6
と接触しないようにフランジ18cに支持されフランジ
18aまで引き出され固定される。フランジ18aは3
つのフランジ18a、18b、18cのうち2次巻線8
から最も離れた位置にある。
【0023】このように一次巻線6を巻装した結果隣接
する巻線間29a、29bの電位差は約270Vとな
る。また高圧部での放電等の異常時においてVpが10
00V程度にまで上昇しても巻線間29a、29bにか
かる電圧は460V程度となり一次巻線6のコロナ放電
開始電圧に対して充分小さい値となる。またこのとき巻
き終わり端子7aと、フランジ18a、18cの間に巻
かれた一次巻線6との間の電位差は730V程度になる
がフランジ18cにより支持されており電線同士が接触
しないのでコロナ放電による一次巻線6被覆の劣化は極
めて起きにくい。
【0024】また、一次巻線6の端子間電圧が大きくな
った場合や一次巻線6の巻き数が増加した場合は一次巻
線6を更に三分割四分割する事によって対応できる。
【0025】ボビンの35一次巻線6を巻装するフラン
ジ18a、18cの間の一部には溝21を設けられ四次
巻線28が巻装される。四次巻線28を巻装する溝21
の深さは四次巻線28の直径とほぼ同じとし、また幅は
四次巻線28の直径に巻数を乗じたものとする、もし2
巻なら直径の二倍とする。それにより一次巻線6を四次
巻線28に重ねて巻装したときに一次巻線6のじゃまに
なることがないので一次巻線6の巻乱れ等が発生しな
い。またこの四次巻線28には3層の絶縁層を持つ電線
を用いる事により一次巻線6、四次巻線28間は十分な
絶縁性能を得る事ができ電線間のバリアテープも必要な
い。この四次巻線28の耐熱種はE種であるが、負荷で
あるモーター24は消費電力が比較的小さいので四次巻
線28に流れる電流値は小さくせいぜい数百mAで四次
巻線28に直接冷却風を当てる必要がなく、一次巻線6
と同一のE種の耐熱種で構成が可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明の高周波加熱
装置によれば次のような効果が得られる。
【0027】一次巻線を分割して巻く構成となっている
ので、隣接する一次巻線間の電位差を抑えることがで
き、コロナ劣化等の一次巻線の劣化を防ぐ高周波加熱装
置を提供する事ができる。
【0028】また冷却モーターの電力をトランスから得
るので高周波出力と冷却用のモーター出力が連動し、さ
らにボビンの一部に溝を設け、その溝に3層の絶縁被膜
を持つ四次巻線を巻装し、さらに、一次巻線の低電位側
端子から巻始めた一次巻線の内側へ巻き冷却用のモータ
ーを駆動させる構成であるので一次巻線と四次巻線をボ
ビンフランジで隔てる必要がなくなることから、より効
率の良くコンパクトな高周波加熱装置とすることができ
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の回
路図
【図2】同高周波加熱装置の高トランスの側面要部断面
【図3】従来の高周波加熱装置の回路図
【図4】同高周波加熱装置の昇圧トランスの側面断面図
【図5】従来の他の高周波加熱装置の昇圧トランスの側
面断面図
【符号の説明】
5 昇圧トランス 6 一次巻線 7a 巻き終り端子 7b 巻き初め端子 15 ボビン 16 コア 17 エアギャップ 21 溝 25 ボビン 28 四次巻線
───────────────────────────────────────────────────── 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 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 (72)発明者 竹下 志郎 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 (56)参考文献 特開 平3−149806(JP,A) 特開 平1−252176(JP,A) 特開 平4−10382(JP,A) 特開 平6−223634(JP,A) 実開 昭64−296(JP,U) 実開 平4−117420(JP,U) 実開 平1−112025(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 6/66 - 6/68

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 巻線を巻装する樹脂製のボビンと、高透
    磁率材料からなりエアギャップを有して配される2分割
    されたコアと、前記ボビンを複数に分割するフランジ
    と、フランジとフランジの間に巻つける一次巻線と、冷
    却用のモーターの電源として3層の絶縁層を持つ四次巻
    線において、前記一次巻線を低電位側端子から巻装する
    前記ボビンの一部分に溝を有し、前記溝に四次巻線を巻
    装する構成とする昇圧トランスを有する高周波加熱装
    置。
  2. 【請求項2】 前記一次巻線の巻き始め端子と巻き終わ
    り端子は前記一次巻線の巻き始め側に配され、かつ、前
    記一次巻線と接触しないようにフランジに支持されてい
    巻き終わり端子を有する構成とした請求項1記載の高
    周波加熱装置。
  3. 【請求項3】 前記コアのエアギャップに、複数に分割
    したフランジの一つを近傍に配した請求項1または2記
    載の高周波加熱装置。
  4. 【請求項4】 一次巻線をボピンフランジにより2分割
    して巻くよう構成した請求項1乃至3記載の高周波加熱
    装置。
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