JPH0224991A - 複合調理器の昇圧トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は誘電加熱と誘導加熱を利用して、食品を加熱す
る、インバータ電源を持った複合調理器に関するもので
ある。

従来の技術 以下、従来の複合調理器を第３図を用いて説明する。誘
電加熱を行う場合、同図においてスインチ３０は、■側
に接続され商用電源１１はインバータ回ａ１０で周波数
が２０ｋＨｚ以上の高周波に変換され、前記インバータ
回路１０の高周波出力は、昇圧トランス６で昇圧される
。前記昇圧トランス６０２次巻線２の高圧出力は倍電圧
整流回路１２で倍電圧整流され、マグネトロン１３のア
ノード１５とカソード１４間に印加される。さらに前記
昇圧トランス６には３次巻線３を設け、低電圧出力を得
ており、前記低電圧出力はマグネトロン１３のカソード
Ｉ４に接続され電力を供給している。インバータ回路Ｉ
Ｏは、商用ｔａｌｌを全波整流し、直流を得るためのダ
イオードブリッジ１６とインダクタ１７および、コンデ
ンサ１８から構成されるフィルタと、トランジスタ１９
と前記トランジスタ１９のベース信号をつくりトランジ
スタ１９を駆動するための駆動回路２０と、コンデンサ
２１およびインダクタＩまたは３Ｉから構成される共振
回路から構成される。前記共振回路のインダクタ１は、
前記昇圧トランス６の１次巻線１または誘導加熱器の加
熱コイル３１と共用される。

前記インバータ回路ＩＯは、前記共振回路のインダクタ
１とコンデンサ２１を所望の周波数、例えば２５　ｋ）
（ｚ程度で共振するようにその値を定めており、トラン
ジスタ１９を、２５ｋＨｚ程度でスイッチングさせるこ
とにより共振回路のインダクタ１すなわち、昇圧トラン
ス６の１次巻線１に２５ｋＨｚ程度の高周波の電圧を発
生させている。

昇圧トランス６は前記インバータ回路ＩＯで発生した周
波数が２５ｋＨｚ程度の高周波電圧を昇圧し、２次巻線
２に高周波高電圧を発生し、前記高周波高電圧を倍電圧
整流回路１２によりピーク値で４ｋＶ程度の直流高電圧
に整流し、マグネトロン１３を付勢している。前記昇圧
トランス６の３次巻線３には、周波数が２５　ｋ　Ｈｚ
程度の高周波低電圧を発生させ、マグネトロン１３のカ
ソード１４に接続し、１０（Ａ）前後の電流をカソード
１４に供給している。

第４図に昇圧トランスの外観を示す。

第５図に昇圧トランス６の断面図を示す。同図において
、昇圧トランス６は、高周波による損失、たとえば、表
皮効果による損失等を、低減するために、直径がＯ，１
８ｍｍ程度の絶縁された電線を１５０本程度、より合わ
せる構成とした１次巻線ｌと、直径が０．３ｗ程度の絶
縁された１本の電線から構成される２次巻線２と、１次
巻線１を巻くための１次巻線用ボビン２３と、２次巻線
２を巻くための２次巻線用ボビン２２と、直径が０．８
＋ｎｍ程度の絶縁された１本の電線から成る３次巻線３
と、１次巻線１と２次巻線２および３次巻線３と磁気結
合を得るためのフェライトから構成されるコア２４とか
ら構成される。コア２４は、透磁率の高いフェライトで
構成し、磁気抵抗を小さくし、１次巻線１と２次巻線２
の磁気結合をトランスの結合係数で０．６以上の値にし
ている。

２次巻線用ボビン２２は、２次巻線２が２５０〜３００
回程度巻かれるため、線間の浮遊容量低減や、絶縁耐圧
を得るために、巻線を４層以上に分割して巻く構成とし
ている。

コア２４は、飽和を防ぐためギャップ２５を、１次巻線
ｌの位置にもってきている。コア２４は、昇圧トランス
６の全重量のおよそ５０％を占めており、昇圧トランス
６の軽量化と低コスト化を実現するためには、コア２４
を小型のものにする必要があった。コアを小型化するた
めには、周波数を上げ、単位時間当りにコアの断面積を
通る磁束を減らすことにより、コア断面積を小さくする
必要がある。

第６図に入力電圧がｌｋｗの高周波加熱装置に使用され
る昇圧トランス６の全重量と、共振回路の周波数との関
係を示す。昇圧トランス６の全重量は、共振回路の周波
数の平方根の逆数にほぼ比例している。このように共振
回路の周波数を上げることにより昇圧トランス６の小型
・軽量化が可能になる。

また、共振回路の周波数ｆは、共振回路のインダクタン
ス、すなわち、昇圧トランス６０１次巻線１のインダク
タンスＬ１と、コンデンサ２１の容１　ｃ　＋　と次式
の関係がある。

すなわち、共振回路の周波数ｒを高くする場合、１次巻
線１のインダクタンスし、を小さくすればよいので、１
次巻線１の巻数Ｎ１を小さくでき、１次巻線１用の電線
の量を減らすことができる。

さらに、２次巻線２に発生する電圧■、は１次巻線に印
加する電圧■、と次式の関係がある。

従って、Ｎ、を小さくすれば２次巻線２の発生電圧■２
を一定にするためにＮ２を小さ（できる。

すなわち２次巻線の巻数を減らし、２次巻線用の電線の
量を減らすことができ、昇圧トランス６をより小型・軽
量化できる。

誘導加熱を行う場合は第３図におけるスインチ３０を■
側にする。この場合、商用電源１１はインバータ回路１
０で周波数が２０ｋＨｚ以上の高周波に変換される。

インバータ回路１０の共振回路のインダクタンスは加熱
コイル３１と共有される。第７図（ａ）に加熱コイル３
１を上から見た場合の外観を示す。同図において加熱コ
イル３１は高周波による電線の表皮効果を低減するため
、複数の絶縁を線をよったより綿を平板状に構成し、こ
の加熱コイル３１の上に、磁性材料でできた負荷３３、
すなわち鉄・ホーロ・ステンレス等のなべなどを置き、
加熱コイルにインバータ回路１０でつ（り出した周波数
が２０　ｋ　Ｈｚ以上の高周波電流を流すことにより、
同図（ｂ）に示す高周波の磁束３２を発生し、負荷にう
ず電流用を発生させ発熱させることにより、なべなどの
中にある食品を加熱調理する。

発明が解決しようとする課題 ところが、前述したように誘電加熱を行う場合に共振回
路の周波数を上げることにより、次の３つの弊害が生じ
る。

周波数を上げることにより生ずる弊害の第一は、電線の
表皮効果により電線の抵抗骨が増大し、１次巻″ｋｉＡ
Ｉと２次巻線２の損失が増大する。第二は、昇圧トラン
ス６を小型化することにより昇圧トランス自体の放熱面
積が小さくなり、放熱効果が悪化する。第８図に昇圧ト
ランス６の１次巻線ｌおよび２次巻線２の巻線温度が共
振回路の周波数ｆとともに増大する特性であることを示
す。

第３の弊害は、上記理由により、巻線の温度が上昇し、
その熱がコア２４に伝導し、コア２４の温度を上げてし
まうことである。コアの透磁率は、温度上昇とともに減
少する特性を持っているので、１次巻線１と２次巻線２
および３次巻線３の磁気結合が得られなくなってしまう
という弊害があった。

従って、昇圧トランス６の冷却のためのファンをより協
力なものにするなどの対策が必要になる。

すなわち、共振回路の周波数を上げて、昇圧トランス６
のフェライトでできたコア２４を小型化する方法は、昇
圧トランス６自体の損失を増加させる結果となり実用的
でない。

前述したように、コア２４は昇圧トランス６の全重量の
約５０％を占め、かつ、昇圧トランス６の構成部品の中
でも最も高価なものである。

昇圧トランス６のコア２４は１次巻線１と２次巻線２お
よび３次巻線３との磁気結合を得るために必要であり、
従来の昇圧トランスの構成では、フェライトで構成され
たコア２４を使用しなくては、充分な磁気結合を得るこ
とができなかった。

このように従来の昇圧トランス６の構成では、コア２４
を小さくし、昇圧トランス６をより小型・軽量・低コス
トなものにすることは非常に困難であった。

また、加熱コイル３１のインダクタンスの値と、昇圧ト
ランス６０１次巻＆７１１のインダクタンスの値は同じ
値であるので加熱コイル３１と、１次巻線１を共有して
も共振条件は変わらない。しかしながら、加熱コイル３
１と昇圧トランスの１次巻線１は第７図（ａ）および第
５図に示すごとく、その構造が全く異なるので構造的に
共有することができなかった。

本発明はこのような従来の課題を解消するものであり、
昇圧トランス６の１次巻線１を加熱コイル３１と同様に
、平板状に構成することにより、加熱コイル３１と１次
巻線１を共有できる構造とし、かつ、昇圧トランス６の
２次巻線２も平板状に構成することにより、フェライト
等の高磁性体材料でできたコア等を用いずに、１次巻線
１と２次巻線２との結合を充分に得ることができる。

また、２次巻線を平板状に構成した、２個の巻線から構
成し、誘導加熱を行う場合は２個の巻線がつくる磁束が
互いに打ち消すような向きになるように２個の巻線を接
続し、２次巻線に高電圧が発生しないようにする。

課題を解決する。ための手段 本発明の昇圧トランスは、その１次巻線を平板状に構成
することにより、誘導加熱時に用いる加熱コイルと、１
次巻線を共有し、かつ昇圧トランスの２次巻線を平板状
に構成することにより、１次巻線と２次巻線との結合と
、結合係数で０．　６以上の値にし、かつ、２次巻線を
平板状の２個の巻線から構成し、誘導加熱を行う場合は
、２個の巻線がつくる磁束が互いに打ち消すような向き
になるように２個の巻線を接続する。

作用 本発明の昇圧トランスは、その１次巻線を平板状に構成
することにより、誘導加熱時に用いる加熱コイルと、１
次巻線とを共用でき、非常に有効なコスト低減と調理器
のコンパクト化ができる。

また、昇圧トランスの２次巻線を平板状に構成すること
により、１次巻線と２次巻線との結合を、フェライト等
の高磁性体材料でできた温度特性をもつ高価なコアを使
用しなくても、充分骨ることができ、コスト低減をでき
るとともに、温度特性がない信頼性の高い昇圧トランス
を実現できる。

また、昇圧トランスの２次巻線を、２個の平板状の巻線
から構成し、この２個の巻線を誘導加熱を行う場合は、
２個の巻線がつくる磁束が互いに打ち消すような向きに
なるように接続することにより、誘導加熱時に２次巻線
に高電圧が発生しないようにできるものである。

実施例 以下、本発明の昇圧トランスの一実施例を図面に基づい
て説明する。

第１図に昇圧トランスの構成を示す。

同図は、昇圧トランス６の１次巻線ｌ、２次巻線２．３
次巻線３を平板状に構成し、かつ２次巻線は２個の巻線
から構成し３つの巻線を図に示す様に並行に配置してい
る。同図に示すような構成にすることにより、１次巻線
Ｉと、２次巻線２、および３次巻線３の相対する面積が
大きくなり、１次巻線１がつくる磁束４が有効に２次巻
線２と３次巻線３に鎖交し、エネルギーを伝達できる。

１次巻線ｌは、平板状に構成することにより、誘導加熱
器の加熱コイルと共有できる。

１次巻線ｌは、高周波による表皮効果による銅線の損失
を低減するために、より線が用いられる。

２次巻線２および３次巻線３は、それぞれ単線が用いら
れる。

１次巻線１は、巻数が２０程度、２次巻線２は巻数が４
００程度、３次巻線３は巻数が５程度である。２次巻線
２にはピーク値で、最大４ｋＶ程度の高電圧が発生する
ので、１次巻線１との絶縁を充分に確保するため１次巻
線と２次巻線の距離５を設けている。このように１次巻
線ｌと２次巻線２との絶縁を確保するために、１次巻線
１と２次巻線２の距離５を設けても、前述したように巻
線を平板状に構成しているため、１次巻線ｌと２次巻線
２との結合を充分に得られ、結合係数０．６以上にして
いる。３次巻線３についても同様で、１次巻線１と３次
巻線の結合は、結合係数で０．４以上にしている。

第２図に、本発明の複合調理器の回路図を示す。

同図において、誘導加熱を行う場合は、スイッチ３４と
スイッチ３５はそれぞれ■側および■側に接続され、昇
圧トランスの２個の２次巻線２が互いに磁束を打ち消す
ような構成となる。従って、誘導加熱を行う場合に、昇
圧トランスの２次側に高電圧を発生させることが防げる
ので、昇圧トランスの１次巻線と、誘導加熱器の加熱コ
イルを共用することが可能となる。

上記した、昇圧トランス６の構成であれば、フェライト
等でできた高磁性体のコアを用いずに１次巻線ｌと２次
巻線２および３次巻線３との結合を充分に得ることがで
き、非常に有効なコストダウンができる。また、フェラ
イト等の温度特性を持つ高磁性体を使用しないので、昇
圧トランス６の温度上昇によって、１次巻線ｌや２次巻
線２や３次巻線３のインダクタンスの変化がなく、また
１次巻線１と２次巻線２および３次巻線３との結合の強
さが変わらないので非常に信頼性の高い昇圧トランス６
を構成できる。さらに、上記した昇圧トランス６の構成
にすれば、各巻線の放熱面積が大きくなり、放熱効果が
良くなり、巻線の温度を下げることができより信頼性の
高い昇圧トランス６を構成することができる。

巻線をプリント基板にパターン印刷する構成にすれば、
円形以外の形の巻線をより簡単に構成できる。また巻線
を超電導材料で構成しても、本実施例の構成の昇圧トラ
ンスにすれば、同等な特性を得られる。

発明の効果 以上のように、本発明の複合調理器の昇圧トランスはそ
の巻線を平板状に構成し、かつ２次巻線は２個の平板状
の巻線で構成し、各巻線を並行に配置したものであり、
誘導加熱を行う場合は、前記２個の２次巻線を、互いに
磁束を打ち消すように接続する構成とすることにより昇
圧トランスの１次巻線と、誘導加熱器の加熱コイルが共
用できるので、コストを低減し、かつよりコンパクトな
調理器を実現できる。また、昇圧トランスの各巻線の結
合を充分得ることができるので、フェライト等の高価な
高磁性体のコアを使用する必要がなく、従って、コスト
を低減できると共に、温度特性をもたない信鯨性の高い
、昇圧トランスを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明の一実施例における複合調理器の
昇圧トランスの平面図、側面図、第２図は複合調理器の
回路図、第３図は従来の複合調理器の回路図、第４図は
従来の昇圧トランスの外観斜視図、第５図は従来の昇圧
トランスの断面図、第６図は共振回路の周波数と従来の
昇圧トランスの重さの関係を示す特性図、第７図ａ、ｂ
は従来の誘導加熱器の加熱コイルの構成を示す平面図。 断面図、第８図は共振回路の周波数と従来の昇圧トラン
スの巻線温度の関係を示す特性図である。 １・・・・・・１次巻線、２・・・・・・２次巻線、３
・・・・・・３゛次巻線、４・・・・・・磁束、６・・
・・・・昇圧トランス、１０・・・・・・インバータ回
路、１１・・・・・・商用電源、１２・・・・・・倍電
圧整流回路、１３・・・・・・マグネトロン、１４・・
・・・・カソード、１５・・・・・・アノード、１６・
・・・・・ダイオードブリッジ、１７・・・・・・イン
ダクタ、１８・・・・・・コンデンサ、１９・・・・・
・トランジスタ、２０・・・・・・駆動回路、２１・・
・・・・共振コンデンサ、２２・・・・・・２次巻線ボ
ビン、２３・・・・・・１次巻線ボビン、２４・・・・
・・コア、２５・・・・・・ギャップ、３０，３４．３
５・・・・・・スイッチ、３１・・・・・・加熱コイル
、３３・・・・・・負荷。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名ｗ＆ｘ図 第　２　図 第 図 第 図 第 図 ３／ 、１／ 第 図 第 図 第 図 （９丁トランスのｔＬ轡Ｊと２４◇−リ箋（りλ五層ｔ
グしνに回路の尾液数ｆ（ＫＨＩ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用電源の周波数より高い周波数に商用電波周波
   数を変換するインバータ回路と、前記インバータ回路に
   より動作する誘導加熱器と加熱コイルと前記インバータ
   回路の出力を昇圧する１次巻線と２次巻線から成る昇圧
   トランスとを備え、前記昇圧トランスの前記１次巻線と
   前記２次巻線を平板状に構成し、前記誘電加熱器の前記
   加熱コイルと前記１次巻線を共用した複合調理器の昇圧
   トランス。
2. （２）昇圧トランスの２次巻線は、２個の平板状の巻線
   から成り、誘導加熱器の使用時には、前記２個の平板状
   の巻線がつくる磁束を互いに打消す方向になる特許請求
   の範囲第１項記載の複合調理器の昇圧トランス。