JP3966363B2

JP3966363B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP3966363B2
Application number: JP2007018913A
Authority: JP
Inventors: 孝二山本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: JP2007107880A

Description

本発明は、電子レンジ等の高周波加熱装置に関し、特に高周波駆動装置の電源部であるインバーターの半導体スイッチング素子と高圧トランスの冷却に関するものである。

図４、図５に示すように従来の高周波加熱装置は、外郭１の後面には冷却ファン２が取付けられており、冷却ファン２の前方上側にマグネトロン３が取付けられている。マグネトロン３には冷却風を加熱室４に送風する送風ダクト５と、冷却ファン２の冷却風をマグネトロン３に導くエアーガイド６が取付けられている。インバーター７はマグネトロン３の下側の空間に取付けられている。インバーター７上には半導体スイッチング素子８と高圧トランス９が冷却ファン２の近傍に配置されている。インバーター７の片側（外郭側）には冷却ガイド１０が設けられている構成となっている。冷却ファン２から吹出される冷却風は、エアーガイド６によりマグネトロン３に送風され、送風ダクト５を通り加熱室４へと流れる。一方、インバーター７側に流れる冷却風は、インバーター７の半導体スイッチング素子８と高圧トランス９の取付け面、インバーター７の片側（外郭１側）に設けた冷却ガイド１０の壁、加熱室４の壁に沿って流れる冷却風となって、インバーター７上の半導体スイッチング素子８と高圧トランス９を冷却している（例えば特許文献１参照）。
特開平２−２４４５８７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、下記の課題があった。

半導体スイッチング素子８や高圧トランス９の上側が囲われていないこともあって、冷却風の流速分布はインバーター７の内側にある半導体スイッチング素子８や高圧トランス９より、外側の壁の方が速く流れる傾向にあり、しかも、冷却風は上方向に洩れるため、半導体スイッチング素子８や高圧トランス９は効率良く冷却されていないことになる。調理のスピードアップを図るため、インバーター電源を高出力化するに伴い、半導体スイッチング素子８のスイッチングロスによる熱損失が大きくなるが、その大きくなった熱損失分を充分に冷却することが出来ていないため、半導体スイッチング素子８が熱破壊を起こし易くなっていた。このため高出力を出せる時間が短くなり、調理のスピードアップができないという問題があった。あるいは半導体スイッチング素子８のスイッチングロスによる熱損失を放熱するため、半導体スイッチング素子８からの熱を放熱する放熱フィンを大きくする必要があった。また、高圧トランス９の巻線温度が高くなるため線径を太くする必要が生じ、高圧トランス９が大きくなる。これらのことによりインバーター７が大きくなり、強いては製品全体が大きるという問題があった。あるいは冷却ファン２の送風能力を上げる必要があり、風切り音が高くなるという問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に電波を照射する高周波発生装置と、前記高周波発生装置を半導体スイッチング素子と高圧トランスをもちいて駆動する電源部と、前記電源部を冷却する冷却ファンと、前記電源部を保持する通路形成体とを備え、前記通路形成体は電源部を保持する保持部と電源部の電気部品を冷却するためのエアーガイド部からなり、かつこれら保持部とエアーガイド部とで電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを覆い冷却用の隙間を形成することによって、前記電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを冷却する構成とするとともに、前記エアーガイド部の冷却ファン側に略凹状の窪みを設け、この窪みに高圧リード線を保持させたものである。

また、本発明は、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に電波を照射する高周波発生装置と、前記高周波発生装置を半導体スイッチング素子と高圧トランスをもちいて駆動する電源部と、前記電源部を冷却する冷却ファンと、前記電源部を保持する通路形成体とを備え、前記通路形成体は電源部を保持する保持部と電源部の電気部品を冷却するための断面略ヨ字状に形成されたエアーガイド部からなり、かつこれら保持部とエアーガイド部とで電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを覆い、断面略ヨ字状エアーガイド部の隔壁部を前記高圧トランスと半導体スイッチング素子との間に位置させて当該エアーガイド部と高圧トランス及び半導体スイッチング素子との間に冷却用の隙間を形成することによって、前記電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを冷却する構成としたものである。

上記構成により半導体スイッチング素子と高圧トランスに速い冷却風を充分に当てることができるため、効率良く冷却することができるようになり、半導体スイッチング素子のスイッチングロスによる熱破壊を防止できる効果を得ることがでる。また、高圧トランスの巻線温度上昇を抑えることができる。したがって、インバーター電源を大きくすることなく、高出力を出せる時間を長くし、調理のスピードアップを図ることができる。

以上のように、発明によれば、通路形成体は電源部を覆うと共に、電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを中心に集中させて冷却すること構成としたこのことにより、半導体と高圧トランスに速い冷却風を充分に当てることができため、効率良く冷却することができるようになり、半導体スイッチング素子のスイッチングロスによる熱破壊を防止できる効果を得ることがでる。また、高圧トランスの巻線温度上昇を抑えることができる。このことによりインバーター電源を大きくすることなく、高出力を出せる時間を長くすることができ、調理のスピードアップを図ることができる。また、インバーター電源とマグネトロンを電気的に接続する高圧リード線をきちんと保持できるため、インバーターの近傍にある冷却ファンに当たるのを防止できる。

請求項１に記載の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に電波を照射する高周波発生装置と、前記高周波発生装置を半導体スイッチング素子と高圧トランスをもちいて駆動する電源部と、前記電源部を冷却する冷却ファンと、前記電源部を保持する通路形成体とを備え、前記通路形成体は電源部を保持する保持部と電源部の電気部品を冷却するためのエアーガイド部からなり、かつこれら保持部とエアーガイド部とで電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを覆い冷却用の隙間を形成することによって、前記電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを冷却する構成とするとともに、前記エアーガイド部の冷却ファン側に窪みを設け、この窪みに高圧リード線を保持させたものである。

そして、上記構成によれば電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスに、速い冷却風を充分にしかも無駄なく、当てることができため、効率良く冷却することができる。また、エアーガイド部に設けた窪みによりインバーター電源とマグネトロンを電気的に接続する高圧リード線をきちんと保持できるため、インバーターの近傍にある冷却ファンに当たるのを防止できる。

請求項２に記載の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に電波を照射する高周波発生装置と、前記高周波発生装置を半導体スイッチング素子と高圧トランスをもちいて駆動する電源部と、前記電源部を冷却する冷却ファンと、前記電源部を保持する通路形成体とを備え、前記通路形成体は電源部を保持する保持部と電源部の電気部品を冷却するための断面略ヨ字状に形成されたエアーガイド部からなり、かつこれら保持部とエアーガイド部とで電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを覆い、断面略ヨ字状エアーガイド部の隔壁部を前記高圧トランスと半導体スイッチング素子との間に位置させて当該エアーガイド部と高圧トランス及び半導体スイッチング素子との間に冷却用の隙間を形成することによって、前記電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを冷却する構成としたものである。

そして、上記構成によれば電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスに形状の差異による通路抵抗差があってもこれら両者に、速い冷却風を充分にしかも無駄なく、当てることができため、効率良く冷却することができる。

請求項３記載の発明は、電源部を保持する保持部と、電源部の電気部品を冷却するエアーガイド部の両端に略凹状または略凸状の係合部を設けて、略凹状または略凸状の係合部を噛み合わせることにより、電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを覆い、一体的に固定する構成としたものである。

そして、上記構成によれば通路形成体の側面のつなぎ部に隙間ができなため、側面から洩れる冷却風を無くすることができ、冷却効果を妨げることがない。また、保持部とエアーガイド部を簡単しかも容易に一体化することができる。

以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。

図１は実施例１の高周波加熱装置の要部断面図を示す。図２は実施例１の高周波加熱装置の外装（図示せず）を取外した状態の外観斜視図である。

図１、図２において、加熱室２１の前面には開閉自在に設けたドア２２があり、その横には加熱出力、加熱時間等を設定、操作するための操作部２３があり、加熱室２１の右側面にはマグネトロン２４が結合されている。このマグネトロン２４の下部に、マグネトロン２４を駆動するための電源部であるインバーター２５が通路形成体２６に保持されて、本体外装の下部を形成する底板２７に固定されており、高圧リード線２８でマグネトロン２４へ高圧電源を供給するように接続されている。インバーター２５は低圧リード線２９によって操作部２３の制御基板（図示せず）に接続しており、操作部２３の制御のよりマグネトロン２４を駆動している。マグネトロン２４とインバーター２５の後方には冷却ファン３０とオリフィス３１を設けて、冷却ファン３０から吹出す冷却風により、マグネトロン２４、インバーター２５、電子部品（図示せず）、電気部品（図示せず）を冷却するように構成している。マグネトロン２４の前方にはエアーガイド３２があり、マグネトロン２４を冷やした風を加熱室２１に取り入れ、加熱された食品から出た蒸気を加熱室２１の外へ排出するようになっている。インバーター２５のプリントベース３３の表面の左側には、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６、その左隣りには高圧電源を発生させるための高圧トランス３７が設けられている。さらに、プリントベース３３の表面には電子部品（図示せず）や電気部品（図示せず）が設けてあり、これらの電子部品、電気部品は図１に示すように、プリントベース３３の裏面の銅箔パターンに半田３８にて電気的に接続されている。放熱フィン３６の片側にはフィン３６ａが設けられ、フィン３６ａの背面側の平面部に半導体スイッチング素子３４と整流素子３５が取付けられている。放熱フィン３６は半導体スイッチング素子３４と整流素子３５から発生した熱の放熱を良くするため、アルミを使用している。通路形成体２６はインバーターを保持するための保持部３９と、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７を冷却するためのエアーガイド部４０からなっている。保持部３９の底にはインバーター２５のプリントベース３３を受けるためのリブ４１ａ、４１ｂとボス４２ａ、４２ｂがあり、四方には立ち壁４３、４４、４５、４６を設けている。立ち壁４３の先の方には断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０がつらなるように形成されている。立ち壁４３と断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０の間には、薄肉状の溝からなる屈曲部４７を設け、前記屈曲部４７を折り曲げることにより、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７を覆い、冷却用の隙間を形成するようになっている。このとき、図１から明らかなように断面略ヨ字状のエアーガイド部４０の隔壁部４０ａが放熱フィン３６及び高圧トランス３７の間に位置している。断面が略ヨ字状のエアーガイド部４４には引掛け部４８が設けられており、保持部３９の立ち壁４５に形成された角穴４９と係合して、一体的に固定されている。保持部３９の立ち壁４３、４５には爪５０、５１が設けてある。爪５０、５１はインバーター２５のプリントベース３３の外周を押さえる形状にして、リブ４１ａ、４１ｂ及びボス４２ａ、４２ｂとの間でインバーター２５が、保持部３９に保持されるようになっている。プリントベース３３はビス５２ａ、５２ｂにより、部品が実装された方から、保持部３９のボス部４２ａ、４２ｂに締め付けて固定している。

断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０の冷却ファン３０側には、略凹状の窪み５３が形成されていて、略凹状の窪み５３によりインバーター２５とマグネトロン２３を電気的に接続している高圧リード線２９を保持して、冷却ファン３０に当たるのを防止している。

通路形成体２６は保持部３９の底の裏面に設けられた略Ｌ字状の引っ掛け部５４により、底板２７の底面に形成された角穴５５に引っ掛けて固定している。

次にインバーター２５の通路形成体２６への組立てについて説明する。

まず、インバーター２５の高圧トランス３７がある方のプリントベース３３の外周を、通路形成体２６の立ち壁４５にある爪５１の下に入れて引っ掛けた後、立ち壁４３を外側に撓ませ、プリントベース３３の外周を、立ち壁４３にある爪５０の下に入れて引っ掛ける。次に、通路形成体２６に設けた断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０を、通路形成体２６の立ち壁４３の途中に設けた薄肉状の溝からなる屈曲部４７を折り曲げて、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７を覆い、冷却用の隙間を構成する。この後、断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０に設けた引掛け部４８を立ち壁４５に形成した角穴５５に係合して、一体的に固定する。更に、プリントベース３３と通路形成体２６の位置合わせをして、プリントベース３３の部品実装面より、ビス５２ａ、５２ｂでボス４２ａ，４２ｂに締め付けてきっちりと固定する。通路形成体２６の保持部３９の底の裏面に設けた略Ｌ字状の引っ掛け部５４を、底板２７の底面に形成した角穴５４に引っ掛けて固定する。

次に動作、作用について説明する。

図１において、冷却ファン３０から吹出だされた冷却風は、通路形成体２６の断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０と半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７との間に構成された隙間を流れていくが、前記隙間が狭くなっている分と、上方向、左右方向からの冷却風の洩れが無いため、冷却風の風速はかなり速くなることになる。しかも、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７を直撃して流れていくため、半導体スイッチング素子３４及び高圧トランス３７から発生した熱を急速に奪うことができるため冷却効果を向上できる。

また、断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０に設けた引掛け部４８を、立ち壁４５に形成された角穴４９に係合して、一体的に固定しているため、通路形成体２６に設けた断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０と、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７により構成された隙間を常に安定的に確保できる。これは、断面略ヨ字状のエアーガイド部４０の隔壁部４０ａが放熱フィン３６及び高圧トランス３７の間に位置していて、冷却風を放熱フィン側と高圧トランス側とに整流することを意味する。これによって、放熱フィン３６に取り付けられた半導体スイッチング素子３４と高圧トランス３７とに形状の差異による通路抵抗差があってもこれら両者に速い冷却風を充分にしかも無駄なく、当てることができ、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３７及び高圧トランス３７からの放熱効果を安定して維持することができる。

また、立ち壁４３の先の方には断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０がつらなるように形成されている。立ち壁４３と断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０の間には、薄肉状の溝からなる屈曲部４７を設け、前記屈曲部４７を折り曲げることにより、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７の間で構成される隙間を簡単な構成で得ることができる。

図３は実施例２の高周波加熱装置の要部断面図である。なお、実施例１と同符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。

通路形成体２６の四方に立ち壁６１、６２設け、その内の立ち壁６１と６２の端に略凹状の係合部６３ａ，６３ｂを平行に形成する。一方、スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３７及び高圧トランス３７を冷却するために、断面が略ヨ字状のエアーガイド６４を設け、断面が略ヨ字状のエアーガイド６４の両端に略凸状の係合部６５ａ、６５ｂを平行に形成する。そして、立ち壁６１と６２の端に形成した平行の略凹状の係合部６３ａ、６３ｂと断面が略ヨ字状のエアーガイド６４の両端に形成した略凸状の係合部６５ａ、６５ｂをお互いに噛み合わせて、スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７を覆う構成とし、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７との間に、冷却用の隙間を設けるものである。上記構成により、通路形成体２６と断面が略ヨ字状のエアーガイド６４のつなぎ部に隙間ができないため、通路形成体２６の側面から洩れる冷却風を無くすることができ、冷却効果を妨げることがない。また、通路形成体２６と断面が略ヨ字状のエアーガイド６４を簡単にしかも容易に一体化することができる。

なお、通路形成体２６に設けた断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０の形状は、半導体スイッチング素子３４、整流素子３５が取付けられた放熱フィン３６及び高圧トランス３７との関係において、冷却風の風速を速くできる隙間が確保でき、通路形成体２６の側面より冷却風が洩れない構成であれば、図示の形状にこだわる形状ではないことは言うまでもないことである。

なお、図及び本説明では断面が略ヨ字状のエアーガイド部４０に設けた略凹状の窪みは高圧リード線２９をきちんと保持できる形状であれば、図示の形状にこだわる形状ではないことは言うまでもないことである。

なお、図及び本説明では通路形成体２６を外郭の一部を構成するソコイタ２７に取付けた構成で説明しているが、ソコイタ２７以外の別体に取付けた構成としても、同様の効果を得ることは言うまでもないことである。

なお、図及び本説明では通路形成体２６を水平置きの構成で説明しているが、垂直置きで構成しても、同様の効果を得ることは言うまでもないことである。

発明の実施例１における高周波加熱装置の要部断面図本発明の実施例１における高周波加熱装置の外装を取外した状態の外観斜示図本発明の実施例２における高周波加熱装置の要部断面図従来の高周波加熱装置の機械室側面断面図従来の高周波加熱装置の機械室上面断面図

符号の説明

２１加熱室
２４マグネトロン（高周波発生装置）
２５インバーター（電源部）
２６通路形成体
３４導体スイッチング素子
３６放熱フィン
３７高圧トランス
３９保持部
４０断面略ヨ字状のエアーガイド部

Claims

被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に電波を照射する高周波発生装置と、前記高周波発生装置を半導体スイッチング素子と高圧トランスをもちいて駆動する電源部と、前記電源部を冷却する冷却ファンと、前記電源部を保持する通路形成体とを備え、前記通路形成体は電源部を保持する保持部と電源部の電気部品を冷却するためのエアーガイド部からなり、かつこれら保持部とエアーガイド部とで電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを覆い冷却用の隙間を形成することによって、前記電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを冷却する構成とするとともに、前記エアーガイド部の冷却ファン側に窪みを設け、この窪みにより高圧リード線を保持させた高周波加熱装置。
被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に電波を照射する高周波発生装置と、前記高周波発生装置を半導体スイッチング素子と高圧トランスをもちいて駆動する電源部と、前記電源部を冷却する冷却ファンと、前記電源部を保持する通路形成体とを備え、前記通路形成体は電源部を保持する保持部と電源部の電気部品を冷却するための断面略ヨ字状に形成されたエアーガイド部からなり、かつこれら保持部とエアーガイド部とで電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを覆い、断面略ヨ字状エアーガイド部の隔壁部を前記高圧トランスと半導体スイッチング素子との間に位置させて当該エアーガイド部と高圧トランス及び半導体スイッチング素子との間に冷却用の隙間を形成することによって、前記電源部の半導体スイッチング素子と高圧トランスを冷却する構成とした高周波加熱装置。
電源部を保持する保持部と、電源部の電気部品を冷却するエアーガイド部の両壁に係合部を設けて、前記係合部どうしを噛み合わせることにより、電源部を覆う構成としたことを特徴とした請求項１記載の高周波加熱装置。