JPH08306480A - オーブン電子レンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 線径を細くし、コアサイズを小型にしたコン
パクトで低価格なコモンモードコイルを使用し端子雑音
性能を満足するオーブン電子レンジを提供する。 【構成】 アクロス及びラインバイパスコンデンサから
なるノイズフィルター４とコモンモードコイル１３を分
離し、マグネトロン６を駆動するため電源部５にコモン
モードコイル１３を通じて電力を供給する時、少なくと
も冷却手段７によてこれらの部品が強制冷却され、ヒー
ター加熱手段８の通電時にはコモンモードコイル１３に
は電流が流れない構成とする。これによって、コモンモ
ードコイル１３通電時には常に強制冷却されるため銅損
の多い細い巻線が使用可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は食品や流体等を加熱する
ためのオーブン電子レンジに関し、さらに詳しく言え
ば、その電源装置と端子雑音を除去するノイズ除去装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は一般的なオーブン電子レンジの外
観斜視図である。１は食品の収納を自在にし電磁波を遮
蔽する扉体、２は食品を収納する加熱室、３は筺体とな
るボディーである。

【０００３】図１０はボディー３を取り外した状態での
右側方から見た機械室である。６は電磁波エネルギーを
加熱室２内に放射するマグネトロン、５はマグネトロン
６を駆動するための電源部、７は裏板に穿った孔から吸
気した外気で機械室内の電気部品を冷却する冷却手段た
る冷却ファン、８は加熱室２内に熱エネルギーを放射す
るヒーター加熱手段であるヒーター、４は機器で発生す
る端子雑音の外部への漏洩を阻止するノイズフィルター
回路である。電源ケーブル９で取り込まれた電力はフィ
ルター回路４を介して熱源たるマグネトロン６あるいは
ヒーター８に供給される。制御回路１０は電磁波リレー
１１及びヒーターリレー１２を制御して熱源への電力供
給を制御している。

【０００４】図１１は一般的なオーブン電子レンジの電
気回路図である。フィルター回路４はコモンモードノイ
ズ対策としてのコモンモードコイル１３、ラインバイパ
スコンデンサ１５a、１５ｂとノーマルモードノイズ対
策としてのアクロスコンデンサ１４の各々の部品から構
成されている。但し、ラインバイパスコンデンサ１５
ａ、１５ｂは片側が一括でフレームアースされている。
電源部５は昇圧トランス１６とダイオード１７とコンデ
ンサ１８からなり、一次巻線１９に印加された商用電源
は二次巻線２０に昇圧され、ダイオード１７及びコンデ
ンサ１８で半波倍電圧整流され約４ＫＶ程度の直流高電
圧がマグネトロン６のアノード−カソード間に印加され
る。一方ヒーター巻線２１からマグネトロン６のカソー
ドを傍熱するための電力が供給され、高温となったカソ
ードで誘起された電子がアノードに伝達されマグネトロ
ンはマイクロ波を発振する。

【０００５】ここで制御回路１０は電磁波リレー１１及
びヒーターリレー１２を制御する。まずオーブン加熱の
場合はヒーター１２に電力を供給すべくヒーターリレー
１２を閉じる。しかし、電磁波リレー１１は開いた状態
でマグネトロン６及び冷却ファン７への電力の供給され
ないため、無風の状態でヒーター加熱だけが実効され
る。従って、加熱室内には外気の進入がないため室内の
温度低下や対流熱分布の乱れがなくオーブン加熱性能上
非常に好ましい。このヒーター加熱時冷却ファンを動作
させないことは極めて一般的な構成と言える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この構成にお
いてはヒーター加熱時には冷却ファン７が回転しないた
めノイズフィルター回路４は無風で自然冷却状態であ
る。しかしノイズフィルター回路４を通じてヒーター８
に電流が流れるためコモンモードコイル１３は巻線の銅
損により発熱する。

【０００７】このため、コイルの線径は太くせざるを得
なかった。そして、このような太い線径の線で所望のイ
ンダクタンスを得るためにトロイダルコアの形状も大き
くなっていた。このような理由により、コモンモードコ
イルのコストが極めて高価にならざるを得ないという課
題があった。

【０００８】また、ヒーター加熱時はとりわけ機械室内
の温度が高くなる。しかし、ノイズフィルター回路は自
然冷却のため、温度の比較的低い場所にしか配置できな
いという設計上の制約が存在するという課題もあった。

【０００９】そこで、本発明は端子雑音性能を確保しつ
つ、小型で低コストなコモンモードコイルを使用可能と
し、かつノイズフィルター回路の温度による配置の制約
を大幅に緩和したオーブン電子レンジを提供することを
第一の目的としている。

【００１０】さらに、第一の目的を達成するための部品
の実装構造をより簡素にすることを第二の目的としてい
る。

【００１１】さらに、第二の目的を達成しつつ端子雑音
の外部漏洩を抑制する効果を向上させるとともに内部電
子回路への端子雑音による電磁妨害を阻止することを第
三の目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで第一の目的を達成
するために本発明は、食品を収納する加熱室と、加熱室
内に電磁波エネルギーを出力するマグネトロンと、マグ
ネトロンを駆動する電源部と、少なくとも１個のアクロ
スコンデンサと少なくとも２個のラインバイパスコンデ
ンサとよりなり機器に入力される電力が全てここを通過
するノイズフィルター回路と、コモンモードノイズを除
去するコモンモードコイルと、加熱室内に熱エネルギー
を出力するヒーター加熱手段と、機械室内を冷却する冷
却手段とを備え、電源部への電力はコモンモードコイル
を通じて供給され、少なくともこの電力供給時には冷却
手段によって電源部とコモンモードコイルの両方が冷却
される構成としたものである。

【００１３】また第二の目的を達成するために、商用電
源を単方向に変換する単方向電源部と、インダクタとコ
ンデンサからなるフィルター回路と、少なくとも１個の
半導体素子を有し半導体素子を高周波でＯＮ／ＯＦＦす
ることによりフィルター回路からの電力を高周波電力に
変換するインバータ部と、インバータ部の出力電圧を昇
圧する昇圧トランスと少なくとも１個以上のコンデンサ
及びダイオードからなり昇圧トランスの出力電圧を倍電
圧整流する高圧整流部と、半導体素子を制御する制御部
とよりなる電源部と、食品を収納する加熱室と、電源部
により駆動され加熱室内に電磁波エネルギーを出力する
マグネトロンと、少なくとも１個のアクロスコンデンサ
と少なくとも２個のラインバイパスコンデンサとよりな
り機器に入力される電力が全てここを通過するノイズフ
ィルター回路と、コモンモードノイズを除去するコモン
モードコイルと、加熱室内に熱エネルギーを出力するヒ
ーター加熱手段と、機械室内を冷却する冷却手段とを備
え、電源部の前段にコモンモードコイルを配しかつ同一
プリント基板上に形成し、少なくとも電源部に電力が供
給されている時には冷却手段によってこのプリント基板
が冷却される構成としたものである。

【００１４】また、第三の目的を達成するために、プリ
ント基板上においてコモンモードコイルを単方向電源部
とインバータ部との間に配する構成としたものである。

【００１５】

【作用】本発明は上記構成によって以下の作用を有する
ものである。

【００１６】本発明のオーブン電子レンジは、電源部へ
の電力はコモンモードコイルを通じて供給され、少なく
ともこの電力供給時には冷却手段によって電源部とコモ
ンモードコイルの両方が冷却される構成となっているた
め、コモンモードコイルに負荷電流が流れているときに
は必ず冷却手段によって強制冷却される構成になるた
め、コイルの巻線の線径は自然冷却の時に比べて格段に
細く設計でき、電線の所要量の削減は勿論のこと所望の
インダクタンスを得るためのトロイダルコアのサイズも
小型化できる。

【００１７】すなわち、トロイダルコアにおいて巻数を
変えずにコア断面積Ｓを小さくして所定のインダクタン
スを得るためには磁路長ｌが短くなる。そうするとコア
の所用量はＳ×ｌに比例して少なくなるためコアサイズ
は小型化できる。しかし一方では、ドーナツ形状をした
トロイダルコアの内径は小さくなって巻きスペースは減
少するのであるが、本発明によると巻線の線径が細くで
きるため問題とはならない。このようにして、電線の所
要量の削減とコアのサイズの小型化も実現できる。

【００１８】一方、フィルター回路の方は発熱が問題と
なるコモンモードコイルがなくなったため格段に温度許
容値が上がり、ヒーター加熱時の配置制約が大幅に緩和
できる。

【００１９】そして、端子雑音の外部漏洩抑制効果であ
るが、ヒーター加熱時と電磁波加熱時の端子雑音の発生
量を比較すると、断然後者の方が多いことがわかってい
る。従って本発明では、電磁波加熱時にはフィルター回
路に加えてコモンモードコイルが存在し従来と同等の漏
洩抑制効果が働き、ヒーター加熱時にもフィルター回路
による漏洩抑制効果が働くため、法規による規制値を逸
脱するというような問題は発生しない。

【００２０】本発明のオーブン電子レンジは、いわゆる
インバータを用い電力を高周波化することによって昇圧
トランスやＬＣ部品を小型化している。そのため、一枚
のプリント基板上にコモンモードコイルをも含めた全て
の部品が実装可能となり容易に単一ユニット部品化でき
る。従って冷却を考慮した部品の配置や実装については
極めて簡素な構成で実現でき、設計の簡素化、実装部品
点数の削減による組立作業の簡便化が実現できる。

【００２１】本発明のオーブン電子レンジは、雑音発生
の主原因であるインバータ部の極近傍に主たる雑音対策
部品のコモンモードコイルを配して雑音を阻止すること
によって、より有効的な端子雑音の漏洩抑制効果を発揮
させ、かつ機器内部への電磁妨害を軽減するものであ
る。

【００２２】

【実施例】以下本発明の一実施例におけるオーブン電子
レンジについて図面に基づいて説明する。なお、従来例
と同一符号の要素については同一機能であり説明を割愛
する。

【００２３】図１には本発明のオーブン電子レンジの側
面から見た機械室内である。ここで、コモンモードコイ
ル１３は絶縁台座２２に載置され、接地面の金属シャー
シと絶縁を図りつつ電源部５の前に固定配置されてい
る。こうすることによって冷却ファン７の強制冷却風が
電源部５及びマグネトロン６を冷却する際には必然的に
コモンモードコイル１３も冷却される構成になってい
る。

【００２４】また電源ケーブル９から供給される電力は
ノイズフィルター回路４を通じて、一方はヒーターリレ
ー１２を介してヒーター８に、もう一方は電磁波リレー
１１を介してコモンモードコイル１３、および電源部５
に供給される。これらのリレーの開閉を制御しているの
が制御回路１０である。

【００２５】この詳細の回路図を図２に示す。このよう
にコモンモードコイル１３はノイズフィルター回路４か
ら分離して電源部５の入力にカスケード接続されてい
る。一方ノイズフィルター回路４はアクロスコンデンサ
１４とラインバイパスコンデンサ１５a、１５bのみから
構成されることになる。

【００２６】さてここで、ヒーター加熱調理の際には電
磁波リレー１１が開成、ヒーターリレー１２が閉成し、
ヒーター８を負荷として電力が供給される。ところがヒ
ーターは抵抗負荷に近くリアクタンス成分を殆どもたな
い。従って端子雑音の発生に関しても極めて少ないこと
は自明である。また制御回路１０等の周辺の低電力の電
子回路にも電力は供給されるが、これらからの雑音レベ
ルも極めて低いことは事実である。従って、コモンモー
ドコイルがないノイズフィルター回路４であってもノイ
ズ抑制効果は充分すぎるほどある。

【００２７】一方、電磁波による加熱調理の際には電磁
波リレー１１が閉成、ヒーターリレー１２が開成し冷却
ファン７及びコモンモードコイル１３を介した電源部５
を負荷として電力が供給される。従って、図１のような
部品配置によるとコモンモードコイル１３は通電してい
る際には常に強制冷却される。

【００２８】またマグネトロン６及び電源部５からの端
子雑音発生レベルはヒーター負荷の場合と比較すると格
段に高い。一般的にオーブン電子レンジにおいて支配的
雑音源とみなされている。これに対しては入力にコモン
モードコイル１３を挿入することによりノイズフィルタ
ー回路４単独の時に比べてさらに雑音抑制効果を強化し
て対応している。

【００２９】このような構成で冷却条件がよくなったこ
とにより、コモンモードコイル１３の巻線は細くできる
ことも明らかである。従来の構成であれば、ヒーター動
作時の銅損による温度上昇の関係でφ1.5mmが必要であ
った線径が、φ1.0mmでも充分温度性能を満たすことが
わかった。コア断面積、巻数を一定とすると約５６％の
線量の削減が可能となる。

【００３０】一方、一般的にトロイダルコアのインダク
タンスは次式により概略値が計算できる。

【００３１】Ｌ＝Ｎ²（μＳ／Ｉ） （Ｈ） Ｌはインダクタンス、Ｎは巻数、μは透磁率、Ｓはコア
の断面積、ｌは磁路長（平均）である。そこで巻数Ｎ、
コアの断面積Ｓを一定とすると、一定インダクタンスＬ
を得るには磁路長ｌを小さくできる。磁路長ｌはトロイ
ダルの平均円周に比例し、これを小さくすることはとり
もなおさずコアサイズを小型化できることを意味する。
しかし、当然トロイダルの内径が小さくなれば巻幅が少
なくなるという課題も一方にはあるが、これは前述した
ように線径が細くなったことで解消できる。従って、コ
アのサイズが小さくできることと前述した線量の削減
で、コモンモードコイルの大幅なコスト低減が図れると
いう効果がある。

【００３２】次ぎに本発明の他の実施例について説明す
る。図３は本発明のオーブン電子レンジの側面から見た
機械室内である。ここで２４は電源部たるインバータ電
源であり、インバータにより商用電源周波数を２５〜５
０ＫＨＺ程度に高周波化して電力変換を行いマグネトロ
ン６を駆動する電源であり、高周波化しているためにＬ
Ｃ部品は大幅に小型化でき、一枚のプリント基板で電源
を構成することが可能である。そして、プリント基板で
構成されているがゆえに、コモンモードコイルを基板上
に実装してインバータ電源とコモンモードコイルを物理
的にも冷却性能的にも一体化することは極めて容易に実
現することができる。従って、図１で示したように各々
の部品を冷却性能、絶縁性能等を勘案しながら離散的に
最適配置するという設計上の煩わしさや、組立の複雑さ
という課題は大幅に改善できる。

【００３３】この詳細の回路図を図４に示す。２４はマ
グネトロンを駆動するインバータ電源であり、その入力
側にコモンモードコイル１３をカスケードに接続し、イ
ンバータ電源ユニット２３として同一プリント基板上に
構成しているのが特徴である。こうすることによって、
図２の構成と同様にインバータ電源２４で発生する端子
雑音の漏洩をコモンモードコイル１３によって阻止でき
る。

【００３４】以下インバータ電源ユニット２３の詳細な
働きを図５に基づいて説明する。商用電源はダイオード
ブリッジ２９及びチョークコイル３０からなる単方向電
源部２５とコンデンサ３１よりなるフィルター回路２６
とで直流電圧に変換される構成としており、さらにこの
直流電圧は共振コンデンサ３２、昇圧トランス３３、ト
ランジスタ４０、転流ダイオード４１からなるインバー
タ部２７で高周波電圧に変換される。トランジスタ４０
は、インバータ制御部３８から２５〜５０ＫＨＺのスイ
ッチング制御信号を与えられスイッチング動作すること
によってこれを実現している。従って、昇圧トランス３
３の１次巻線３４には高周波電圧が発生する。

【００３５】コンデンサ３６と、ダイオード３７から高
圧整流回路２８が構成されており、昇圧トランス３３の
二次巻線３５で発生した電圧を半波倍電圧整流した高圧
直流電圧がマグネトロン６に印加され、陰極がヒータ巻
線４２によって傍熱されエミッション可能な状態となる
と電磁波エネルギーが発生を開始する。インバータ制御
部３８にはカレントトランス３９により商用電源から供
給される入力電流に比例した信号が送られる。インバー
タ制御部３８は入力電流が定められた値になるようにト
ランジスタ４０の導通時間と非導通時間を制御する、い
わゆるパルス幅制御によってマグネトロン６の電磁波出
力を一定制御する構成となっている。

【００３６】さらに本発明の他の実施例について説明す
る。図６、図７および図８は本発明のインバータ電源ユ
ニット２３の回路図である。図６の場合コモンモードコ
イル１３を単方向電源部２５の出力直後に配している。
図７の場合コモンモードコイル１３をフィルター回路２
６内のノーマルコイル３０とコンデンサ３１の間に配し
ている。さらに図８の場合コモンモードコイル１３をフ
ィルター回路２６の出力直後に配している。

【００３７】コモンモードコイルは同一コア上に巻かれ
たインダクタンス値の等しい二つのコイルの極性がノー
マルモードで流れる電流に対しては互いに磁束を打ち消
し合う構成となているため、負荷電流が流れてもコア内
の磁束は皆無に等しい。従って、負荷電流に対しては誘
導性素子としての機能を全く果たさないためコモンモー
ドコイルを挿入することによる回路機能上の問題は一切
発生しないが、コモンモードの端子雑音に関しては有効
に誘導性素子としての機能を果たす。

【００３８】インバータ部は６０Ａ程度の電流をトラン
ジスタ４０によって２５〜５０ＫＨＺ周期で瞬時遮断す
るため端子雑音の主要な発生要因であることは自明であ
る。しかも、ノイズ種としてはコモンモードノイズが支
配的であることも様々な検証の結果明らかになってい
る。

【００３９】本発明は主たるノイズ発生源の近傍にコモ
ンモードコイルを配することによって雑音エネルギーを
インバータ電源内で自己完結的に消滅させ端子雑音性能
を向上させるもので、コモンモードコイルをフィルター
回路に実装していた従来のものに比べ、特定周波数域
（１５０〜５００ＫＨＺ）においては雑音電圧は１／２
程度に低下している部分もある。

【００４０】また、インバータ電源２４の単方向電源部
２５および、それ以前の電源側に漏洩する端子雑音が軽
減しているため、インバータ制御回路３８を含めた機器
内の電子制御回路全般に対する内部発生雑音による電磁
波妨害も軽減されることが期待できる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明のオーブン電子レン
ジによれば、以下の効果が得られる。

【００４２】（１）電源部への電力はコモンモードコイ
ルを通じて供給され、少なくともこの電力供給時には冷
却手段によって電源部とコモンモードコイルの両方が冷
却される構成となっているため、コモンモードコイルに
負荷電流が流れているときには必ず冷却手段によって強
制冷却され、コイルの巻線の線径は自然冷却の時に比べ
て格段に細く設計でき、電線の所要量の削減は勿論のこ
と所望のインダクタンスを得るためのトロイダルコアの
サイズも小型化できる。よって小型で低コストなコモン
モードコイルが使用可能となり、かつノイズフィルター
回路の温度による配置の制約を大幅に緩和したオーブン
電子レンジを提供することができる。

【００４３】（２）（１）による効果を発揮しつつ、い
わゆるインバータを用い電力を高周波化することによっ
て、昇圧トランスやＬＣ部品を小型化し一枚のプリント
基板上にコモンモードコイルをも含めた全ての部品が実
装して単一部品化することによって、冷却性能、絶縁性
能等を勘案しながら離散的にコモンモードコイルと電源
を最適配置するという設計上の煩わしさを排除し、かつ
組立の簡便性を向上させることができる。

【００４４】（３）（２）の効果を発揮しつつ、雑音発
生の主原因であるインバータ部の極近傍に主たる雑音対
策部品のコモンモードコイルを配して雑音を阻止するこ
とによってより有効的な端子雑音の漏洩抑制効果を発揮
するとともに機器内部の電子回路への電磁妨害を軽減す
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オーブン電子レンジ
の側面図

【図２】同オーブン電子レンジの回路図

【図３】本発明の他の実施例におけるオーブン電子レン
ジの側面図

【図４】同オーブン電子レンジの回路図

【図５】同オーブン電子レンジのインバータ電源ユニッ
トの回路図

【図６】本発明の他の実施例におけるオーブン電子レン
ジのインバータ電源ユニットの回路図

【図７】本発明の他の実施例におけるオーブン電子レン
ジのインバータ電源ユニットの回路図

【図８】本発明の他の実施例におけるオーブン電子レン
ジのインバータ電源ユニットの回路図

【図９】従来のオーブン電子レンジの外観斜視図

【図１０】同オーブン電子レンジの側面図

【図１１】同オーブン電子レンジの回路図

【符号の説明】

２ 加熱室 ４ ノイズフィルター回路 ５ 電源部 ６ マグネトロン ７ 冷却ファン（冷却手段） ８ ヒーター（ヒーター加熱手段） １３ コモンモードコイル １４ アクロスコンデンサ １５a、１５b ラインバイパスコンデンサ ２５ 単方向電源部 ２６ フィルター回路 ２７ インバータ部 ２８ 高圧整流回路 ３０ インダクタ ３１ コンデンサ ３３ 昇圧トランス ３６ コンデンサ ３７ ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 伸一 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】食品を収納する加熱室と、前記加熱室内に
   電磁波エネルギーを出力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、少なくとも１個のアクロ
   スコンデンサと少なくとも２個のラインバイパスコンデ
   ンサとよりなり機器に入力される電力が全てここを通過
   するノイズフィルター回路と、コモンモードノイズを除
   去するコモンモードコイルと、前記加熱室内に熱エネル
   ギーを出力するヒーター加熱手段と、機械室内を冷却す
   る冷却手段とを備え、前記電源部への電力は前記コモン
   モードコイルを通じて供給され、少なくともこの電力供
   給時には前記冷却手段によって前記電源部と前記コモン
   モードコイルの両方が冷却される構成としたオーブン電
   子レンジ。
2. 【請求項２】商用電源を単方向に変換する単方向電源部
   と、インダクタとコンデンサからなるフィルター回路
   と、少なくとも１個の半導体素子を有し前記半導体素子
   を高周波でＯＮ／ＯＦＦすることにより前記フィルター
   回路からの電力を高周波電力に変換するインバータ部
   と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トラン
   スと、少なくとも１個以上のコンデンサ及びダイオード
   からなり前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する
   高圧整流部と、前記半導体素子を制御する制御部とより
   なる電源部と、食品を収納する加熱室と、電源部により
   駆動され前記加熱室内に電磁波エネルギーを出力するマ
   グネトロンと、少なくとも１個のアクロスコンデンサと
   少なくとも２個のラインバイパスコンデンサとよりなり
   機器に入力される電力が全てここを通過するノイズフィ
   ルター回路と、コモンモードノイズを除去するコモンモ
   ードコイルと、前記加熱室内に熱エネルギーを出力する
   ヒーター加熱手段と、機械室内を冷却する冷却手段とを
   備え、前記電源部の入力側に前記コモンモードコイルを
   配しかつ同一プリント基板上に形成し、少なくとも前記
   電源部に電力が供給されている時には前記冷却手段によ
   って前記プリント基板が冷却される構成としたオーブン
   電子レンジ。
3. 【請求項３】単方向電源とインバータ部の間にコモンモ
   ードコイルを配した請求項２記載のオーブン電子レン
   ジ。