(57)【要約】【課題】異常使用・異常設置状態・超長期間の使用によりボビンが熱疲労しクラックが発生して巻線とコア間にスパークし最終的に巻線が絶縁破壊をおこしてレア−ショート状態になり、その部分でさらに発熱を増し発煙や発火が発生するなどして、使用者に非常に不安感を与える不安全な状況となる。【解決手段】昇圧トランスのボビンの構造を、一次巻き線を有する一次巻き線側と高圧巻線を有する高圧巻線側とに分割させる構造とすることにより、コアとボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができるため、ボビンが熱疲労しクラックが発生したとしても、巻き線とコア間のスパークを確実に防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を整流するとともに、高周波化するインバータ部と、前記インバータ部により出力される高周波電力を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力を高圧直流電圧に変換する高圧ダイオードを含む高圧回路と、前記高圧直流電圧を受けてマイクロ波を放射するマグネトロンとを有し、前記昇圧トランスはアース電位に接続されたコアを有し、前記昇圧トランスのボビンを、一次巻き線を有する一次巻き線側と高圧巻線を有する高圧巻線側とに分割する構造とすることにより、前記コアと前記ボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができる構成とした高周波加熱装置。
【請求項２】
前記昇圧トランスのボビン構造は、前記コアを挿入する径が一次巻き線側より高圧巻線側を大きくする構成としたことにより、前記高圧巻線側のコアとボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができる構成とした請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記昇圧トランスのボビン構造は、前記コアを挿入する径が高圧巻線側より一次巻き線側を大きくする構成としたことにより、前記一次巻き線側のコアとボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができる構成とした請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記昇圧トランスの一次巻き線側と高圧巻線側のボビン材料は同じ材料を使用する構成とした請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ電源方式の高周波加熱装置に用いる高圧スイッチングトランスに関し、特に装置を保護し安全性を高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ方式の高周波加熱装置としては、プリント基板にトランスを実装したトランスユニットを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、上記インバータ方式の高周波加熱装置におけるトランスユニットの回路構成を示すブロック構成図である。
【０００４】
図５において、商用電源１１からの交流は整流回路１３によって直流に整流される。整流された電圧は、整流回路１３の出力側のチョークコイル１４と平滑コンデンサ１５で平滑され、インバータ回路１０２の入力側に与えられる。
【０００５】
制御回路２９により、インバータ回路１０２中の半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）１７をオン／オフするよう制御されることで、昇圧トランス１８の１次側に所望の高周波（２０〜５０ｋＨｚ）の双方向電流が流れる。
【０００６】
この昇圧トランス１８の１次側に発生する高周波電力が昇圧トランス１８で昇圧され、２次側に高圧の高周波電力が発生する。昇圧トランス１８の２次側には、高圧ダイオード１９１、１９２と高圧コンデンサ１９３、１９４とからなる倍電圧全波整流方式の高圧回路１９が接続され、マグネトロン１０のアノード、カソード間に高圧直流電圧（例えば、−４ＫＶ）が印加される。
【０００７】
また、昇圧トランス１８のもう一つの２次巻線（ヒータ巻線）５からマグネトロン１０のカソード（フィラメント）１２１に電力が供給され、加熱されたカソード１２１から電子が発生し、アノードに到達することによって、マイクロ波エネルギーが加熱室内の被加熱物に照射される（図示せず）。
【０００８】
また制御回路２９は、コネクタ２６を通して高周波加熱装置の制御部からの指令に基づきインバータ１０２を制御する。このように、制御回路２９は、ＩＧＢＴ１７のオン／オフ制御により、２次側への電力供給を制御し、マグネトロン１０からの出力マイクロ波の強度を制御する。
【０００９】
図６は、従来のトランスユニットに実装された昇圧トランスの構造を示す概略断面図である。図６に示すように、上記のトランスユニットに用いられる昇圧トランス１８は、１次巻線３、２次巻線４、及びヒータ巻線５が同心円状に巻かれたボビン２を有し、このボビン２の中心に、コア１が両側から差し込まれた構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３０４１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図５において、昇圧トランス１８は、高周波加熱時に、一次巻線３や高圧巻線４、マグ
ネトロン１０のカソード１２１を暖めるヒータ巻線５の発熱により、その温度は上昇する。
【００１２】
高周波加熱の終了後は発熱がストップするので、昇圧トランス１８の温度は下がる。この温度の上昇と下降の繰り返しにより、昇圧トランス１８を構成する材料は徐々に熱疲労で劣化する。
【００１３】
通常の使用状態では問題にならない劣化の進行ではあるが、想定できないような悪条件の下での使用時や冷却用部品の故障時などの場合に、例えば、高周波加熱装置を、上下、左右、後ろの５つの面を周囲と接触するように設置し、その給排気口を塞いでしまった場合や、冷却ファンのモータコイル部が断線し冷却ファンが動作不能となるトラブルが発生した場合に、ボビン２にクラックが発生する可能性がある。
【００１４】
図６において、高圧巻線４とアースに接続されたコア１との間には約３０００Ｖの高圧が印加されるが、その距離はさほど大きくないので、ボビン２にクラック７が生ずると高圧巻線４とコア１との間にスパークが発生することがある（図６中の拡大図参照）。
【００１５】
スパークが発生すると、図５中の高圧回路１９が電気的に大きく変動する影響でインバータ回路部分１０２も大きく変動するが、この変動を検出すると、安全のため高周波加熱を停止するように設計されている。従って、スパークの発生も停止する。
【００１６】
しかしながら、再度高周波加熱を開始するとまたスパークが発生し、再度これを検知し高周波加熱を停止するという動作を繰り返す。
【００１７】
さらに、この繰り返し動作を続けると、高圧巻線４の絶縁が発熱により破壊し、高圧巻線４がレアショート状態になり、そのレアショート部分でさらに発熱し、最悪の場合、発煙・発火に至る状況にもなりうる。
【００１８】
スパーク発生を招かない方法、すなわち、ボビン２の劣化を防ぐ方法としては、高圧巻線４とコア１の距離をもっと大きくとったり、高圧巻線４の外装の絶縁厚みを増し耐圧を高くしたりする方法もあるが、昇圧トランス１８の形状が大きくなり、コスト高にもなり、使用者の利便性に反するものとなる。
【００１９】
そこで本発明は、この課題を解決するもので、異常使用、異常設置状態、超長期間の使用によりボビンが熱疲労し、クラックが発生して巻線とコア間にスパークし、最終的に巻線が絶縁破壊をおこしてレア−ショート状態になり、その部分でさらに発熱を増し、発煙や発火が発生したりして、使用者に非常に不安感を与えたり、不安全な状況になることを防止する装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、交流電源を整流するとともに、高周波化するインバータ部と、前記インバータ部により出力される高周波電力を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力を高圧直流電圧に変換する高圧ダイオードを含む高圧回路と、前記高圧直流電圧を受けてマイクロ波を放射するマグネトロンとを有し、前記昇圧トランスはアース電位に接続されたコアを有し、前記昇圧トランスは一次巻き線を有する一次巻き線側と高圧巻線を有する高圧巻線側とに分割する構造とすることにより、前記コアと前記ボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができるため、前記ボビンが熱疲労しクラックが発生したとしても、巻き線とコア間のスパークを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、昇圧トランスのボビンの構造を、一次巻き線を有する一次巻き線側と高圧巻線を有する高圧巻線側とに分割させる構造とすることにより、コアとボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができるため、ボビンが熱疲労しクラックが発生したとしても、巻き線とコア間のスパークを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る昇圧トランスの構造を示す断面図
【図２】実施の実施１に係る昇圧トランスにおいてクラックの発生を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態２に係る昇圧トランスの構造を示す断面図
【図４】実施の実施２に係る昇圧トランスにおいてクラックの発生を示す断面図
【図５】従来の高周波加熱装置の回路構成を示すブロック構成図
【図６】従来の高周波加熱装置に実装された昇圧トランスの構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の発明は、交流電源を整流するとともに、高周波化するインバータ部と、前記インバータ部により出力される高周波電力を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力を高圧直流電圧に変換する高圧ダイオードを含む高圧回路と、前記高圧直流電圧を受けてマイクロ波を放射するマグネトロンとを有し、前記昇圧トランスはアース電位に接続されたコアを有し、前記昇圧トランスは一次巻き線を有する一次巻き線側と高圧巻線を有する高圧巻線側とに分割する構造としたものである。
【００２４】
これにより、前記コアと前記ボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができるため、前記ボビンが熱疲労しクラックが発生したとしても、巻き線とコア間のスパークを確実に防止することができる。
【００２５】
第２の発明は、特に第１の発明において、昇圧トランスのボビン構造が、前記コアを挿入する径が一次巻き線側より高圧巻線側を大きくする構成としたことにより、前記高圧巻線側のコアとボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができる構成としたものである。
【００２６】
第３の発明は、特に第１の発明において、昇圧トランスのボビン構造が、前記コアを挿入する径が高圧巻線側より一次巻き線側を大きくする構成としたことにより、前記一次巻き線側のコアとボビンの隙間に２重絶縁構造を作ることができる構成としたものである。
【００２７】
第４の発明は、特に第１から第３の発明のいずれか一つにおいて、前記昇圧トランスの一次巻き線側と高圧巻線側のボビン材料は同じ材料を使用したものである。
【００２８】
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、この実施の形態は、本発明を具現化した単なる例示に過ぎず、本発明は特許請求の範囲に記載した構成の範囲で変更を加えた種々の態様を含むものである。
【００２９】
（実施の形態１）
図１、本発明の実施の形態１における高周波加熱装置の昇圧トランス１８の構造を示すもので、図１（ａ）はボビン２が分割された状態を、図１（ｂ）はボビン２を組み合わせた状態をそれぞれ示している。図２は、特にクラック発生時の昇圧トランス１８の断面図である。
【００３０】
図１、２において、インバータ部１０２側の１次巻線３と昇圧側の高圧巻線４がコア１を中心とした同心円状にボビン２を隔てて外側に平行に所定の昇圧比（巻線比）が得られるよう約１０倍のターン数で周回され、コア１は昇圧トランス１８の動作安定化および安
全のためにアース接続されている（図２中の符号１９５）。
この昇圧トランス１８は、高周波加熱時は通電するので、一次巻線３や高圧巻線４マグネトロン１０（第２図）のカソード部（フィラメント）を暖めるヒータ巻線５は発熱するので昇圧トランス１８は温度上昇する。
【００３１】
高周波加熱終了後は発熱がストップするので、昇圧トランス１８の温度は下がっていくので、昇圧トランス１８は温度上昇と下降を繰り返す、いわゆる温度サイクルを繰り返すわけであるが、この時昇圧トランス１８を構成する材料が徐々にではあるが劣化していく。
【００３２】
通常使用状態では問題にならない劣化の進行ではあるが、高周波加熱装置の設置条件や使用条件で想定できないような悪い条件で異常使用をされた場合や冷却部品用の他部品の故障時には、たとえば家具の中の上下左右奥の５面にくっつけて置いたりして高周波加熱装置の給排気口が塞がれてしまうといった時や、あるいは高周波加熱装置の冷却ファンのモータコイル部が断線してしまい、冷却ファンが動作不能となるといったトラブル発生時、図２のようにボビン２にクラック７が発生したりする懸念が出てくる。
【００３３】
しかし、図１に示すように、ボビン２の構造を、一次巻き線３を有する一次巻き線側と高圧巻線４を有する高圧巻線側とに分割させる構造とし、さらに、一次巻き線３側のボビン２を高圧巻線４側までボビン２の樹脂を伸ばし、コア１を挿入する径が一次巻き線３側より高圧巻線４側を大きくしているため、高圧回路側のコア１とボビン２の隙間に２重絶縁構造を作ることができる。
【００３４】
この２重絶縁構造により、図２に示すように、昇圧トランス１８のボビン２部分にクラック７が生じて高圧巻線４とアースに接続されたコア１部分間に約３０００Ｖの高圧がかかっても２重構造のボビン３６、３７が存在するので、コア１と高圧巻線４間でスパークが発生しない（拡大構造部分）。
【００３５】
つまり、従来はクラック７部分を通じてスパークが何回も発生し、高圧巻線４の部分が異常発熱し絶縁破壊が生じてレア−ショート状態になり、そのレア−ショート部分でさらに発熱を増し発煙や発火が発生していたが、ボビン２のコア１と高圧巻線４間を２重構造絶縁構造としていることにより、このような状況を回避することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図３、図４は、本発明の実施の形態２における高周波加熱装置の昇圧トランス１８の構造を示し、それぞれ、通常時、クラック発生時の昇圧トランス１８の断面図である。
【００３７】
図３に示すように、ボビン２の構造は一次巻線３を有する一次巻き線側と高圧巻線４を有する高圧巻線側とに分割させる構造となっている。
【００３８】
さらに、高圧巻線４側のボビン２を一次巻き線３側までボビン２の樹脂を伸ばしており、コア１を挿入する径が高圧巻線４側より一次巻き線３側を大きくしているため、図４に示すように、一次巻き線３側のコア１とボビン２の隙間に２重絶縁構造を作ることができる構造となっている。
【００３９】
このような構造としていることにより、昇圧トランス１８のボビン２部分にクラック７が生じて一次巻線３とアースに接続されたコア１部分間に約６００Ｖの高圧がかかっても２重構造のボビン３６、３７が存在するのでスパークが発生しない（拡大構造部分）。
【００４０】
つまり、従来はクラック７部分を通じてスパークが何回も発生し高圧巻線４の部分が異常発熱し絶縁破壊が生じてレア−ショート状態になり、そのレア−ショート部分でさらに発熱を増し発煙や発火が発生していたが、ボビン２のコア１と高圧巻線４間を２重構造絶縁構造としていることにより、このような状況を回避することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、電子レンジ等のように、食品を加熱する高周波加熱装置に適用されるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１  コア
２  ボビン
３  一次巻線
４  高圧巻線
５  ヒータ巻線
７  ボビンクラック部
８  高周波加熱装置
９  インバータユニット基板
１０  マグネトロン
１１  商用電源
１３  ダイオードブリッジ
１４  チョークコイル
１５  平滑コンデンサ
１６  共振コンデンサ
１７  パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）
１８  昇圧トランス
１９  倍電圧全波整流回路
２７  コントロール基板（高周波加熱装置制御部基板）
２９  インバータ制御回路
３３  加熱室
３６、３７  ボビンの２重絶縁構造部分
１０１  整流フィルター部
１０２  インバータ部  
１２１  カソード
１９１、１９２  高圧ダイオード
１９３、１９４  高圧コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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