JP5359378B2

JP5359378B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP5359378B2
Application number: JP2009048782A
Authority: JP
Inventors: 一広河合; 浩二神崎; 久弘西谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: EP2378204A1; EP2378204B1; WO2010100905A1; JP2010203665A; CN102341653B; US20120043316A1; CN102341653A; EP2378204A4

Description

本発明は、高周波加熱装置の加熱室に被加熱物が存在しない無負荷状態で運転された場合に、マグネトロンの温度を迅速に検知して運転を停止する高周波加熱装置の安全性を高める構成に関するものである。

従来、温度センサをマグネトロンに複数個の冷却ファンを形成し、複数個形成された冷却フィンの外側の冷却フィンに温度センサを取付ける構成の高周波加熱装置が知られている（例えば、特開文献１参照）。

上記文献に開示された従来の高周波加熱装置の構成について図１１〜図１３を用いて説明する。高周波加熱装置１には加熱室２が設けられており、マグネトロン３から発振された電磁波は加熱室２内の受け皿４に置載された被加熱物５を加熱する。

さらに、マグネトロン３に高電圧を供給して駆動する電源部６と、マグネトロン３や電源部６を冷却する冷却ファン７と、マグネトロン３や電源部６に電気信号を伝達する制御部８と、マグネトロン３に取付け冷却ファンからの風を加熱室２に導くエアガイド９と、マグネトロン３には冷却フィン３Ｂが複数個形成される。

複数個形成された冷却フィン３Ｂのうち外側の冷却フィン３Ｃに温度センサ１０を取付け、当該温度センサ１１が検知した温度を制御部８に伝達して温度センサ１０がしきい値以上の温度を検知すると運転を停止させたりする構成としている。

この構成により、通常の使用状態は、被加熱物５を加熱室２内の受け皿４に載せ操作部８で加熱方法などを入力して加熱を開始すると、電源部６からマグネトロン３に高電圧が供給され電磁波が加熱室２に供給され、被加熱物５の加熱を開始することになる。

マグネトロン３への高電圧供給開始と同時に冷却ファン７を軸止したモーター１１が回転し、冷却ファン７から風が発生してマグネトロン３や電源部６を冷却する。この時温度センサ１０はマグネトロン３の冷却フィン３Ｂの温度を検知するが、加熱室２内に被加熱物５があることから、電磁波は被加熱物５に多く吸収されマグネトロン３の陽極３Ａに反射してくる量が少ないことから、マグネトロン３の温度は所定温度より低く加熱は継続して進行することになる。

しかし、加熱室２内に被加熱物５が無い状態で加熱を開始すると、加熱室２に達した電磁波は多くが反射して再びマグネトロン３に返ってくることになり、マグネトロン３の陽極３Ａは高温となる。

この熱が冷却フィン３Ｂ伝導して温度センサ１０の温度を上昇させ、温度センサ１０の温度があらかじめ設定した所定温度に達すると、制御部８が電源部６を切り、マグネトロン３の発振が停止し、マグネトロン３の熱暴走と至るといった異常や樹脂部品の熱変形などを防止するようにしたものである。

また、特開に開示された別の高周波加熱装置では、マグネトロン（高周波発生装置）の雰囲気温度を温度センサで検知して、検知信号を制御部に伝達する構成としている（例えば、特開文献２参照）。

上記文献に開示された従来の高周波加熱装置の構成について図１４を用いて説明する。高周波加熱装置１２には、被加熱物を収納する加熱室１３と、加熱室に電磁波を供給するマグネトロン３と、マグネトロン３を駆動する電源部１４と、前記マグネトロン３や電源部１４を冷却する冷却ファン１５と、マグネトロン３の雰囲気温度を検知する温度センサ１６と、温度センサ１６の検知信号により電気部品を制御する手段を備える構成としている。

この構成により、温度センサ１６が加熱室１３に被加熱物がない無負荷状態でのマグネトロン３の雰囲気温度を検知し、マグネトロン３の発振を停止したり、出力を低下させたりして、マグネトロン３の熱暴走して破壊したり樹脂部品が変形するなどの異常を防止するようにしている。
特開２００２−２６０８４１号公報特開２００４−２６５８１９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の高周波加熱装置１では、加熱室２内に被加熱物５が無い状態で加熱を開始すると、加熱室２に達した電磁波は多くが反射して再びマグネトロン３に返ってくることになり、マグネトロン３の陽極３Ａは高温となり、陽極３Ａの温度上昇は冷却フィン３Ｂへの伝導、陽極３Ａ表面からの輻射および陽極３Ａおよび冷却フィン３Ｂ表面からの対流よって周囲に伝わっていく。

これにより、マグネトロン３の外側の冷却フィン３Ｃに取付けている温度センサ１０は対流のみによって温度上昇していくことになる。

したがって、陽極３Ａが温度上昇する熱量のうちの（対流／対流＋伝導＋輻射）の割合で無負荷状態と例えば１枚のベーコンやポップコーンといった軽負荷時の温度上昇値を判別することになるのであるが、温度センサ１０の取付け状態や、冷却ファン３Ｂの変形冷却ファン７の回転数のばらつきといった要因により温度センサ１０の温度上昇値もまたばらつくことになる。

そのため、わずかな温度差の範囲で無負荷状態を正確に検知して制御していくことは非常に困難なものとなっていた。

マグネトロン３の温度上昇を正確に検知できない時には、マグネトロン３は熱暴走して破壊したり、エアガイド９などの樹脂部品が変形したりすることになり、破壊したマグネトロン３を交換しなければならず省資源的にも不利な高周波加熱装置となっていた。

また、温度センサ１０を冷却フィン３Ｂ外側に配置していることから冷却ファン７からの風や室温の影響を受け易く誤動作の恐れがあった。例えば室温が０℃の場合、無負荷状態でマグネトロン３の陽極３Ａが高温となっているが、外側の冷却フィン３Ｃは冷却ファン７からの０℃の風で冷やされて温度上昇が遅れ、マグネトロン３を破損させてしまう恐れがあった。

また、室温が３０℃といった高温の場合には、温度センサ１０の温度上昇は早くなり、停止信号を制御部８に送り軽負荷時にもマグネトロン３の発振を停止して調理が途中で止まってしまうといった恐れがあった。

しかしながら、上記特許文献２に開示された従来の高周波加熱装置１２では、マグネトロン３の雰囲気温度を検知する温度センサ１６と、温度センサ１６の検知信号により電気
部品を制御するようにしたものである。この場合も温度センサ１６は、マグネトロン３の陽極３Ａが温度上昇するうちの（対流／対流＋伝導＋輻射）の割合で無負荷状態と軽負荷時の温度上昇値を区別することになるのである。そのため、温度センサ１６の取付け状態や、冷却ファン１５の変形、冷却ファン１５の回転数のばらつきといった要因により温度センサ１６の温度上昇値もまたばらつくことになり、わずかな温度差の範囲で無負荷状態を正確に検知して制御していくことは非常に困難なものとなっていた。

また、比較的大きな面積を有する温度センサ１６としていたことから、マグネトロン３の陽極３Ａが温度上昇してから遅れて温度上昇していくことになり、マグネトロン３の性能のばらつきや、加熱室とマグネトロン３のマッチングによりマグネトロン３が急激に温度上昇する場合には追随性が悪く、マグネトロン３が熱暴走して破壊したり、近傍の樹脂材料が溶けたりする恐れがあった。

本発明は、従来の課題を解決するもので、加熱室内に負荷のない無負荷状態とベーコン１枚やポップコーンといった軽負荷時のマグネトロンの温度を正確に判別しマグネトロンが温度上昇によって破壊したり、樹脂部品が溶けたりする恐れを低減し軽負荷状態を無負荷状態と判断して調理動作を停止させるといった誤動作を低減させて、より安全で使い易く省資源的にも有利となる高周波加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明にかかる高周波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に電磁波を照射するマグネトロンと、前記マグネトロンを駆動する電源部と、前記マグネトロン及びマグネトロンを駆動する電源部を冷却する冷却ファンと、前記マグネトロンの温度を検知する温度センサと温度センサを保持する取付け金具と、冷却ファンからの風を案内するエアガイドと、前記電源部やマグネトロン及び冷却ファンなどを制御する制御部と、前記マグネトロンには陽極や複数個の冷却フィン及び継鉄等を備え、前記温度センサは、複数個備えた前記冷却フィンの略中央位置に配置され側面を前記冷却フィンで押圧し、前記温度センサの先端を前記冷却ファンの風下側で陽極側に向けて取付け、前記温度センサを保持する取付け金具を、前記冷却ファンから風下側に配置する前記エアガイドと前記マグネトロンの継鉄で挟持する構成としたことを特徴とする。

上記構成によれば、温度センサを複数個備えた冷却フィンの略中央位置に配置して側面を冷却フィンで押圧し、温度センサの先端を冷却ファンの風下側で陽極側に向けて取付けることから、加熱室に被加熱物ない無負荷状態の場合、マグネトロンから放射した電磁波の多くが加熱室で反射してマグネトロンに返ってきて、マグネトロン陽極の温度を上昇させることになる。

このとき、陽極の熱は放射、冷却フィンへの伝導、また周囲の空気への対流によって温度センサを温度上昇させることになり、温度センサの温度はマグネトロン陽極温度に近い温度となる。したがって温度センサ２１が設定されたしきい値の温度を検知すると、制御部２４が運転を停止させるなどの制御を行うことによりマグネトロン３が熱暴走して破壊するのを確実に防止することができる。

また、追随性がよいことから無負荷状態と軽負荷状態を確実に判別することができ、品質が安定するとともに誤動作が少なく使い易い高周波加熱装置となる。

温度センサはマグネトロンの陽極温度に近い温度を検知することから、温度センサの取付け状態や、冷却ファンの変形、冷却ファン回転数などのばらつきによって温度センサの検知が遅れ、マグネトロンが熱暴走により破壊するといった恐れや近傍のエアガイドなどの樹脂部品が溶けるといった恐れを低減することができる。

そのため、破壊したマグネトロンや溶けた樹脂部品を交換しなければならないといった恐れも低減することができることから、省資源的にも有利なものとなる。
また、取付け金具はエアガイドで覆われていることから冷却ファンからの冷却風の影響が低減できる。また、取付け金具が温度センサの温度を抑えて、温度センサの検知を遅らせてマグネトロンを破壊したり、樹脂部品が溶けたりする恐れを低減することができる。

第２の発明にかかる高周波加熱装置は、温度センサが冷却ファンからの風で冷却されないように、取付け金具で風の流れを遮蔽する構成としたことを特徴とする。

上記構成によれば、マグネトロン陽極からの熱で温度上昇した温度センサは、冷却ファンからの風によって温度上昇が抑えられ、検知が遅れることによりマグネトロンが破壊するといった恐れや樹脂部品が溶けるといった恐れを低減することができる。そのため、破壊したマグネトロンや溶けた樹脂部品を交換しなければならないといった恐れも低減することができ、省資源的にも有利なものとなる。

温度センサはマグネトロンの陽極温度に近い温度を検知することから、温度センサの取付け状態や、冷却ファンの変形、冷却ファン回転数などのばらつきによって温度センサの検知が遅れ、マグネトロンが熱暴走により破壊するといった恐れや近傍の樹脂部品が溶けるといった恐れを低減することができる。

また、破壊したマグネトロンや溶けた樹脂部品を交換しなければならないといったことも低減することができることから、省資源的にも有利なものになる。

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、従来例と同じ構成のものは、同一符号を付けてその説明を省略する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる高周波加熱装置の構成を示した斜視図である。図２及び図３は、本発明の要部構成を示した平面図及び正面図である。図４及び図５は、本発明の温度センサを示した平面図及び正面図である。図６は無負荷時の温度変化図である。図７は水１００ｃｃ負荷時の温度変化図である。図８は無負荷時と軽負荷（１００ｃｃ水負荷時）の温度差図である。

図において、高周波加熱装置１７は、被加熱物５を収納する加熱室１８と、前記加熱室１８に電磁波を照射するマグネトロン３と、前記マグネトロン３を駆動する電源部１９と、前記マグネトロン３及びマグネトロンを駆動する電源部１９を冷却する冷却ファン２０と、前記マグネトロン３の温度を検知する温度センサ２１と温度センサ２１を保持する取付け金具２２と、冷却ファン２０からの風を案内するエアガイド２３と、前記電源部１９やマグネトロン３及び冷却ファン２０などを制御する制御部２４と、前記マグネトロン３には陽極３Ａや複数個の冷却フィン３Ｂ及び継鉄３Ｄ等を備える。

温度センサ２１は、複数個備えた冷却フィン３Ｂの略中央位置に配置されて側面２１Ａを冷却フィン３Ｂで押圧し、温度センサ２１の先端２１Ｂが冷却ファン２０の風下側で陽極３Ａ側に向けて取付けられる。なおエアガイド２３は樹脂材料で形成されることが多い。

上記構成により、加熱室１８に被加熱物５ない無負荷状態の場合、マグネトロン３から放射した電磁波の多くが加熱室１８で反射してマグネトロン３に返ってきて、マグネトロン陽極３Ａの温度を上昇させることになる。

このとき、陽極３Ａの熱は放射、冷却フィン３Ｂへの伝導、また周囲の空気への対流によって温度センサ２１を温度上昇させることになり、温度センサ２１の温度はマグネトロン３の陽極３Ａ温度に近い温度となる。

したがって、温度センサ２１が設定されたしきい値の温度を検知すると、制御部２４が運転を停止させるなどの制御を行うことによりマグネトロン３が熱暴走して破壊するのを防止することができる。

例えば図６〜図８での測定結果から、本発明の高周波加熱装置１７の例では、加熱室１８に被加熱物５がない場合に運転開始から１０分で、陽極３Ａの温度は２７１℃になり温度センサ２１の温度は２４７℃となった。

また、特許文献１に開示された従来例１である外側の冷却フィン３Ｃに取付けた場合の温度は１５７℃であり、特許文献２に開示された従来例２のマグネトロン３の雰囲気温度では２１２℃であった。これからも、本発明例がマグネトロン３の陽極３Ａの温度に近く、マグネトロン３の陽極温度を確実に測定できることがわかる。

図７は軽負荷状態での温度変化を示した図であり、ここでは水１００ｃｃで１０分間の温度変化を測定している。この場合、開始から１０分後の温度は、マグネトロン３の陽極温度が１７７℃、本発明例では１６８℃、特許文献１に開示された従来例１では１２３℃であり特許文献２に開示された従来例２では１５１℃であった。

この測定結果からも、本実施の形態がマグネトロン３の陽極温度に近い温度を示していることが判る。無負荷状態と軽負荷時（水１００ｃｃ）の温度差をみると、マグネトロン３の陽極３Ａが（２７１−１７７）＝９４ｄｅｇ、本実施の形態の温度センサ２１が（２４７−１６８）＝７９ｄｅｇ、特許文献１に開示された従来例１が（１５７−１２３）＝３４ｄｅｇ、特許文献２に開示された従来例２が（２１２−１５１）＝６１ｄｅｇであった。

したがって、本実施の形態では、７９ｄｅｇの大きな温度範囲で無負荷時と軽負荷時の判別をすることが可能であるが、従来例では３４ｄｅｇや６１ｄｅｇといった狭い範囲で判別しなければならなかった。

上記のように、温度センサ３はマグネトロン３の陽極３Ａ温度に近い温度を検知することから温度センサ２１の取付け状態や、冷却ファン２０の変形、冷却ファン回転数などのばらつきによって温度センサ２１の検知が遅れ、マグネトロ３ンが熱暴走により破壊するといった恐れや近傍のエアガイド２３のような樹脂部品が溶けるといった恐れを低減することができる。

また、破壊したマグネトロン３や溶けた樹脂部品を交換しなければならないといった恐れも低減することができることから、省資源的にも有利なものとなる。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２にかかる取付け金具の効果を示した側面図である。図において、温度センサ２１が冷却ファン２０からの風で冷却されないように取付け金具２２で風の流れを遮蔽する構成としている。

上記構成により、マグネトロン３の陽極３Ａからの熱で温度上昇した温度センサ２１は、冷却ファン２０からの風は取付け金具２２の温度センサ保持部２２Ａが風２５を遮断し、温度センサ２１近傍では風２５がよどむことになり、温度センサ２１が風２６により冷却される割合を低減することができる。

上記構成によれば、マグネトロン３の陽極３Ａからの熱で温度上昇した温度センサ２１は、冷却ファン２０からの風によって温度上昇が抑えられ、検知が遅れることによりマグネトロン３が破壊するといった恐れやエアガイド２３などの樹脂部品が溶けるといった恐れを低減することができる。

また、破壊したマグネトロン３や溶けたエアガイド２３などを交換しなければならないといった恐れも低減することができ、省資源的にも有利な高周波加熱装置となる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３にかかる構成を示す側面図である。図において、温度センサ２１を保持する取付け金具２２を、冷却ファン２０から風下側に配置するエアガイド２３とマグネトロン３の継鉄３Ｄで挟持する構成としている。

上記構成により、取付け金具２２はエアガイド２３で覆われていることから冷却ファン２０からの風の影響が低減できるため、取付け金具２２が温度センサ２１の温度を抑えて、温度センサ２１の検知を遅らせてマグネトロン３を破壊したり、エアガイド２３のような樹脂部品が溶けたりする恐れを低減することができる。

また、破壊したマグネトロン３や溶けた樹脂部品であるエアガイド２３などを交換しなければならないといった恐れも低減することができ、省資源的にも有利な高周波加熱装置となる。

以上の説明の通り、本発明は電子レンジ等の高周波加熱装置に適用でき、温度センサ２１を複数個備えた冷却フィン３Ｂの略中央位置に配置して側面２１Ａを冷却フィン３Ｂで押圧し、温度センサ２１の先端２１Ｂを冷却ファン２０の風下側で陽極３Ａ側に向けて取付けるものである。

これにより、加熱室１８に被加熱物５ない無負荷状態の場合、マグネトロン３から放射した電磁波の多くが加熱室１８で反射してマグネトロン３に返ってきて、マグネトロン陽極３Ａの温度を上昇させることになる。

また、追随性がよいことから無負荷状態と軽負荷状態を確実に判別することができ、性能が安定するとともに誤動作が少なく使い易い高周波加熱装置１７となる。

本発明の実施の形態における高周波加熱装置を示した断面図本発明の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示した平面図本発明の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示した正面図本発明の実施の形態における温度センサを示した平面図本発明の実施の形態における温度センサを示した正面図本発明の実施の形態における無負荷時の温度変化図本発明の実施の形態における水１００ｃｃ負荷時の温度変化図本発明の実施の形態における無負荷時と水１００ｃｃ負荷時の温度差図本発明の実施の形態における取付け金具の効果を示した側面図本発明の実施の形態における構成を示した側面図従来の高周波加熱装置の構成を示した側面図従来の高周波加熱装置の要部を示した平面図従来の高周波加熱装置の要部を示した正面図従来の高周波加熱装置の構成を示した側面図

３マグネトロン
３Ａ陽極
３Ｂ冷却フィン
３Ｄ継鉄
１７高周波加熱装置
１９電源部
２０冷却ファン
２１温度センサ
２１Ａ側面
２１Ｂ先端
２２取付け金具
２２Ａ温度センサ保持部

Claims

被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に電磁波を照射するマグネトロンと、前記マグネトロンを駆動する電源部と、前記マグネトロン及びマグネトロンを駆動する電源部を冷却する冷却ファンと、前記マグネトロンの温度を検知する温度センサと温度センサを保持する取付け金具と、冷却ファンからの風を案内するエアガイドと、前記電源部やマグネトロン及び冷却ファンなどを制御する制御部と、前記マグネトロンには陽極や複数個の冷却フィン及び継鉄等を備え、前記温度センサは、複数個備えた前記冷却フィンの略中央位置に配置され側面を前記冷却フィンで押圧し、前記温度センサの先端を前記冷却ファンの風下側で陽極側に向けて取付け、前記温度センサを保持する取付け金具を、前記冷却ファンから風下側に配置する前記エアガイドと前記マグネトロンの継鉄で挟持する構成とした高周波加熱装置。
温度センサが冷却ファンからの風で冷却されないように、取付け金具で風の流れを遮蔽する構成とした請求項１に記載の高周波加熱装置。