JP5359378B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

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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。
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。
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。
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。
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 (2)

  1. 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。
  2. 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。
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