JPS641917B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体高周波発生器を備えた高周波加
熱装置に関するものであり、その目的とするとこ
ろは、前記固体高周波発生器に用いられる固体素
子の発熱を、ヒートパイプを用いることによる小
形で自由度の大きな放熱系の構成により効率よく
放熱させ得るとともに、固体素子の破壊を未然に
防止する手段を与える良好な高周波加熱を行ない
得ることにある。

従来の高周波加熱装置においては、その高周波
発生器として、そのほとんどが、マグネトロンな
どからなる電子管高周波発振器を使用しており、
このマグネトロン発振管は通常数千ボルトの高電
圧が必要となり、電源部に大形で重量のある変圧
器等が必要となり、装置の小形化、軽量化、経済
性などをはかることに於いて困難をともなつてい
た。

このような点に鑑み低電圧で動作する固体素子
を用いて高周波発生器を構成することが考えられ
ている。この固体高周波発生器は前記電子管高周
波発振器と比べて、高周波電力発生効率を高める
ことができ、高周波発生装置の小形、軽量化、経
済性等をはかることが可能になつた。

しかしながら、マグネトロン発振器などと比べ
て比較的取扱いうる電力量が小さい固体素子を用
いて大出力の高周波発生器を構成するためには、
個々の固体素子に電力を分担させるような回路構
成すなわち並列回路構成を行なう必要があり、固
体素子は、高周波発生回路板上に散在することに
なる。また固体素子は大出力動作状態では相当量
の熱を発生することから、何らかの放熱手段をと
る必要があるが、上記のように固体素子が基板上
に散在しているため、放熱手段如何によつては、
放熱系そのものが大形になり、高周波加熱装置自
体の小形、軽量化が阻まれることになる。

一方、加熱室内への高周波入射波は被加熱物に
吸収されることなく、固体高周波発生器へ高周波
加熱を行なう加熱室内の被加熱物の種類、量、大
きさなどに応じた反射波となつて戻つてくる。こ
れは、固体高周波発生器の出力端に、たとえばサ
ーキユレータを装荷した場合には、反射波による
影響はほとんど受けないが、その反面サーキユレ
ータを使用することにより、反射波吸収抵抗など
が必要となりまたこの反射波吸収抵抗も相当量の
発熱を生じることより何らかの放熱手段が必要で
あるため、高周波発生装置の小形軽量化にそぐわ
ない。

そこでサーキユレータを装荷しない場合を考え
ると、固体高周波発生器の最終段高周波増幅器に
直接反射波が戻つてくることになり、この最終段
高周波増幅器の駆動供給電流は、反射波の影響を
受けて増加するため、この高周波増幅器に用いら
れる固体素子の損失が増大し、発熱量が増大する
ことになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
のであり、放熱系に放熱効率が高くかつ構成上の
自由度が大きく、小形化のはかれるヒートパイプ
を導入し、かつヒートパイプの外管温度を検出す
ることにより、固体素子の異常発熱を検知して、
高周波出力を制御するものである。

以下、本発明の詳細を図を参照しながら説明す
る。第１図は、本発明一実施例を示す高周波加熱
装置の一部切欠構成図である。

固体高周波発生回路（図に示されていない）は
フローグラス銅箔積層基板の片面にストリツプラ
インにより構成されたものであり、この積層基板
の他面は接地板１と密着状態で取付けられてい
る。この固体高周波発生回路の出力端は、導波管
２の下壁面に穿合して設けられたアンテナ（図に
示されていない）に接続されており、このアンテ
ナにより導波管内に高周波が励振放射され、高周
波は導波管内を伝播して加熱室３内におかれてい
る被加熱物に注がれる。一方固体高周波発生回路
の構成に用いられる固体素子の発生する熱は熱伝
導性良好な接地板１、ヒートパイプ４を介して放
熱フイン５で放熱される。またヒートパイプ４の
一端には温度感知器６が連結されており、この温
度感知器によつてヒートパイプ管壁温度が検知さ
れ、この検知信号に基いて高周波出力が制御され
るものである。また固体高周波発生回路からの導
体損失などによる電波漏洩を遮蔽するために電波
遮蔽箱７が取付けられている。

第２図は、本発明一実施例を示す固体高周波発
生器の放熱系と温度感知器との断面矢視図であ
る。ヒートパイプ４は第１図の説明文中に述べて
いるようにその一端が接地板１に予じめ設けたは
めあい穴を介して熱伝導性良好な状態で密着穿合
されている。接地板１は熱伝導性の良好な部材で
構成されている。そしてこの接地板１には固体高
周波平面回路基板１４が密着配設されており、接
地板１はこの平面回路の接地電極として作用す
る。また固体高周波発生器に用いられる固体素子
１５は、接地板１に直接取付けられている。以上
の構成により固体素子１５が発生する熱は、接地
板１、ヒートパイプ４を介してヒートパイプの中
間に配された放熱フイン５で放熱される。

一方、ヒートパイプ４の他端には温度感知器６
がヒートパイプ４とアダプタ８を介して取付けら
れている。この温度感知器６はヒートパイプ４の
外管温度を感知するものである。

また固体高周波平面回路全体を覆う電波遮蔽箱
７と接地板１とで固体高周波発生器の電磁波シー
ルド空間を形成している。

第３図は、第２図の点線で囲まれた部分の一部
断面拡大図である。温度感知器６がヒートパイプ
４の外管温度を適格に感知できるように、アダプ
タ８とヒートパイプ４は、熱伝導を妨げないたと
えばシリコングリスなどの物質９を介して密着状
態ではめこまれており、一方温度感知器６はアダ
プタ８に設けられた穿孔内にパテ１０などで外気
と遮断された状態で取付けられている。

第４図は、本発明一実施例を示す制御回路の構
成図である。温度感知器６により得られた検知信
号V₁は、制御回路１１において、良好な加熱状
態のもとで予じめ測定したヒートパイプの外管温
度にもとづく基準信号V_R（≒（R₂R₃）Vcc／R₁＋（R₂
R₃））と 比較され、V_R≧V₁になれば、制御信号V_Cにより
リレR_yが動作して、固体高周波発生器１２の駆
動電源回路１３の主スイツチSWを開き、高周波
出力発生を停止させるものである。高周波出力発
生が停止すれば、ヒートパイプ４の外管温度が下
がつてきてV_R′（＝R₂Vcc／R₁＋R₂）≦V₁になれば、再
び リレR_yが動作して、主スイツチSWを閉じるた
め、固体高周波発生器が動作する。その結果、再
びV_R≧V₁になれば、リレR_yが動作して主スイツ
チSWを開くという一連の動作を行ない、固体素
子の異常発熱を敏感に検出して、固体素子の破壊
を防止するとともに、有効な高周波加熱をなしう
るものである。

第５図は、本発明の他の実施例を示す固体高周
波発生器の放熱系の構成図である。各ヒートパイ
プ４は、固体高周波発生器において並列動作を行
なう各固体素子の真下を通るように配置されてい
る。また接地板１も各固体素子の発生する熱を各
固体素子の直下に配されたヒートパイプに効率よ
く伝導できる形状で構成されている。なお固体高
周波平面回路基板（図示していない）は、接地板
１のＰ面で示される平面に密着して取付けられ
る。また第５図においては、温度感知器は図示さ
れていないが、この温度感知器を夫々のヒートパ
イプに取付けても構わない。この構成によれば、
並列動作を行なう固体素子の動作バランスを検出
することができる。従つてヒートパイプが１本の
場合には、固体高周波発生器のトータル発熱量に
基づいた制御であつたが、個々の固体素子に対応
してヒートパイプを配設した場合には、個々の固
体素子の動作状態が把握でき信頼性の高い制御が
行なえる。

なお、接地板の形状は本発明実施例に限つたも
のではない。

また本発明実施例においては、自然空冷を示し
ているが、強制空冷方式をとり入れて放熱フイン
の放熱面積を少なくしてもよい。また、ヒートパ
イプの外管壁温度を検知する手段は、本発明実施
例に限るものではなく、しかも、ヒートパイプの
絶対温度検出方式に限らず、相対温度検出方式で
もよい。要は、固体素子の異常発熱を検知するた
めに、固体素子自体の温度を間接的に検出する手
段としてヒートパイプを用いたものであればよ
い。

以上のように本発明は、固体高周波発生器を用
いた高周波加熱装置において、固体高周波発生器
を構成する分散配置された各固体素子の発生する
熱をヒートパイプを介して放熱させるとともに、
各固体素子のいずれかの異常発熱をヒートパイプ
の管壁温度を検知することにより間接的に検知
し、この検知信号に基づいて高周波出力の制御を
行なう手段を提供するものであり、ヒートパイプ
を使用することにより、平面的に分散配置された
各固体素子の発熱を集熱させて放熱フイン側へ伝
熱させることができ、各固体素子のいずれかの異
常発熱をヒートパイプの管壁温度を検知すること
のみで判別できる。また放熱フインの取付け場所
の自由度が増し、加熱室と本体との間の空〓部が
有効に利用できるのみならず、放熱系の軽量、小
形化が図れる。また接地板にヒートパイプを挿入
穿合する手段は組立が容易である。しかも、温度
検知信号によつて駆動電源回路を制御することに
より、固体素子の大出力動作時における熱暴走を
防止でき、素子破壊を未然に防ぎ得るとともに、
被加熱物がない場合の空加熱による固体素子の劣
下を防ぎ得るし、被加熱物の大きさに応じた高周
波加熱を行ない得るなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例を示す高周波加熱装置
の一部切欠構成図、第２図は第１図に示す固体高
周波発生器の放熱系と温度感知器との断面矢視
図、第３図は第２図の点線で囲まれた部分の一部
断面拡大図、第４図は本発明一実施例を示す制御
回路の構成図、第５図は本発明の他の実施例を示
す固体高周波発生器の放熱系の構成図である。 １……接地板、４……ヒートパイプ、５……放
熱フイン、６……温度感知器、７……電波遮蔽
箱、１１……制御回路、１２……固体高周波発生
器、１３……駆動電源回路、１５……固体素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体高周波発生器１２と、 前記固体高周波発生器１２に用いられる固体素
   子１５が取付けられた熱伝導性のよい所定形状の
   接地板１と、 前記接地板１とともに電磁波シールド空間を形
   成し、前記固体高周波発生器１２を電磁気シール
   ドする電波遮蔽箱７と、 一端が前記接地板１と連結され他端にはこの端
   部の温度を感知する温度感知器６が配され中間に
   放熱フイン５が配されたヒートパイプ４と、 前記温度感知器６の感知信号により前記固体高
   周波発生器１２の起動電源回路１３を制御する制
   御回路１１と を備えた高周波加熱装置。