(57)【要約】【課題】  高圧トランス、放熱板、パワー素子及び高圧ダイオード等の部品を効果的に冷却することができるマグネトロン駆動電源装置を得る。【解決手段】  スイッチング電源プリント基板２の部品実装面側に断面コ字状のエアガイド３を取り付けて、このエアガイド３とスイッチング電源プリント基板２とで形成される空間の一方の開口面を吸気口、他方の開口面を排気口として冷却風の流れを規制するとともに、吸気口側に、高圧トランス、放熱板、ＩＧＢＴ、高圧ダイオードを実装してこれらの部品に冷却風が当たるようにし、排気口側に、電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタを実装してこれらのコネクタが冷却風を遮らないようにし、且つ、吸気口側に冷却ファンを密着して取り付けることができるようにした。【選択図】      図１
2005216602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンを駆動するマグネトロン駆動電源装置であって、
部品を実装した基板と、前記基板の部品実装面側に取り付けられ該部品実装面側を覆う形状のエアガイドとを具備し、
前記基板と前記エアガイドとにより形成される空間の一方の開口面を冷却風の吸気口側として、その吸気口側の前記基板上に高圧トランス、放熱板、パワー素子及び高圧ダイオードを含む熱を放出する部品を実装したことを特徴とするマグネトロン駆動電源装置。
【請求項２】
前記エアガイドは、断面コ字状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン駆動電源装置。
【請求項３】
前記エアガイドを熱電導性を有する材料で形成したことを特徴とする請求項２に記載のマグネトロン駆動電源装置。
【請求項４】
前記基板と前記エアガイドとにより形成される空間の他方の開口面を排気口側として、その排気口側の前記基板上に電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタを実装したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のマグネトロン駆動電源装置。
【請求項５】
前記電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタを冷却風の流れに背を向ける方向で前記基板上に実装したことを特徴とする請求項４に記載のマグネトロン駆動電源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のマグネトロン駆動電源装置を複数台具備する一方、前記マグネトロン駆動電源装置を設けた台数以下の数の冷却ファンを具備し、前記複数台のマグネトロン駆動電源装置のそれぞれの吸気口側を冷却風の流入側に向けて配置したことを特徴とするマグネトロン駆動電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンを使用する電子機器に用いて好適なマグネトロン駆動電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マグネトロン駆動電源装置では、高圧トランス、パワー素子及び高圧ダイオード等の発熱部品やパワー素子等の発熱部品を冷却するための放熱板が使用される関係上、これらの部品を冷却するための冷却手段が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７４４８号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のマグネトロン駆動電源装置においては、冷却ファンで基板に実装された発熱部品（高圧トランス、高圧ダイオード、パワー素子等の発熱部品や発熱部品を冷却するための放熱板）を冷却するようにしているが、冷却ファンの位置や羽の形状、基板の配置位置や排気口の位置等によって風の流れが変化し、一義的に風速や風量等で冷却条件が決定できないという問題がある。
また、基板及び冷却ファンともに開放された空間内に配置されるので、冷却風の略全てが基板に当たらないこともあって、基板に実装された発熱部品を効率良く冷却することが困難であるという問題がある。
【０００５】
特に後者の問題は、冷却ファンの数を多くすることで解決可能であるが、その分、装置が大型になってコストも嵩み、消費電力も大きなるという新たな問題が生じる。
【０００６】
また、基板に冷却風を当てることから、基板上に実装される電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタの内部に埃や塵が入り易く、接触不良の原因となるという問題もある。
【０００７】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、基板上に実装される高圧トランス、放熱板、パワー素子及び高圧ダイオード等の部品を、一義的冷却条件下で安定、且つ、効果的に冷却することができるとともに、基板上に実装される電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタの内部に埃や塵が入り難いマグネトロン駆動電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は下記構成により達成される。
（１）  マグネトロンを駆動するマグネトロン駆動電源装置であって、部品を実装した基板と、前記基板の部品実装面側に取り付けられ該部品実装面側を覆う形状のエアガイドとを具備し、前記基板と前記エアガイドとにより形成される空間の一方の開口面を冷却風の吸気口側として、その吸気口側の前記基板上に高圧トランス、放熱板、パワー素子及び高圧ダイオードを含む熱を放出する部品を実装したことを特徴とする。
【０００９】
（２）  上記（１）に記載のマグネトロン駆動電源装置において、前記エアガイドは、断面コ字状に形成されることを特徴とする。
【００１０】
（３）  上記（２）に記載のマグネトロン駆動電源装置において、前記エアガイドを熱電導性を有する材料で形成したことを特徴とする。
【００１１】
（４）  上記（１）から（３）のいずれかに記載のマグネトロン駆動電源装置において、前記基板と前記エアガイドとにより形成される空間の他方の開口面を排気口側として、その排気口側の前記基板上に電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタを実装したことを特徴とする。
【００１２】
（５）  上記（４）に記載のマグネトロン駆動電源装置において、前記電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタを冷却風の流れに背を向ける方向で前記基板上に実装したことを特徴とする。
【００１３】
（６）  上記（１）から（５）のいずれかに記載のマグネトロン駆動電源装置を複数台具備する一方、前記マグネトロン駆動電源装置を設けた台数以下の数の冷却ファンを具備し、前記複数台のマグネトロン駆動電源装置のそれぞれの吸気口側を冷却風の流入側に向けて配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記（１）又は（３）に記載のマグネトロン駆動電源装置では、エアガイドによって冷却ファンからの冷却風が集中的に基板に流れ、また基板とエアガイドとで形成される空間の一方の開口面を冷却風の吸気口として、その吸気口側の基板上に高圧トランス、放熱板、パワー素子及び高圧ダイオードを含む熱を放出する部品が配置されているので、高圧トランス、高圧ダイオード、パワー素子等の熱を一義的冷却条件下で安定して冷却することができる。さらにエアガイドが熱伝導性を有していれば、高圧トランス、高圧ダイオード、パワー素子等の熱を放出する部品を効率良く冷却できる。
【００１５】
上記（４）に記載のマグネトロン駆動電源装置では、基板とエアガイドとで形成される空間の他方の開口面を冷却風の排気口として、その排気口側の基板上に電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタが配置されているので、冷却ファンを冷却風の吸気口側に密着させることができ、またこれらのコネクタが高圧トランス、放熱板、パワー素子及び高圧ダイオード等の熱を放出する部品に対して冷却風を遮ることがないため、熱を放出する各部品が更に効率良く冷却される。
【００１６】
上記（５）に記載のマグネトロン駆動電源装置では、上記（４）に記載のマグネトロン駆動電源において、基板の排気口側に電源コネクタ、高圧出力コネクタ、Ｉ／Ｏコネクタを含む各種コネクタが冷却風の流れに背を向ける方向に配置されているので、冷却風によって運ばれてくる塵や埃が各コネクタ内に入り難くなり、埃や塵が原因の接触不良の発生が少なくなる。
【００１７】
上記（６）に記載のマグネトロン駆動電源システムでは、複数台のマグネトロン駆動電源装置が設けられ、これらのマグネトロン駆動電源装置が、それぞれの吸気口側を冷却風の流入側に向けて配置されるので、１つの冷却ファンでも効率良く冷却することが可能となり、電力消費が少なく安価なシステムを実現できる。また、複数台のマグネトロン駆動電源装置を並列駆動することで、２倍、３倍の高出力電源が得られ、電子レンジ用のマグネトロンから、業務用の大型の１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷのマグネトロンの駆動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係るマグネトロン駆動電源装置のスイッチング電源プリント基板と該基板に取り付けられるエアガイドとを示す斜視図、図２は図１のスイッチング電源プリント基板の平面図、図３は図１のスイッチング電源プリント基板に実装されたマグネトロン駆動電源の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、この実施の形態のマグネトロン駆動電源装置１は、スイッチング電源プリント基板２と、このスイッチング電源プリント基板２の部品実装面を覆う大きさで、且つ、断面コ字状に形成された金具（エアガイド）３とを備えて構成される。
エアガイド３は、スイッチング電源プリント基板２の全域にあたる部品実装面側を覆うように、スイッチング電源プリント基板２に取り付けられる。
スイッチング電源プリント基板２には、高圧基板１０、制御基板１１、高圧トランス１２、放熱板１３等の部品が実装されている。高圧基板１０には、図２に示すように、高圧ダイオード１３１及び１３２等の部品が実装されている。放熱板１３には、図２に示すように、全波整流ダイオード１０１と後述するＩＧＢＴ１２５等の部品が取り付けられている。
【００２０】
図３において、スイッチング電源プリント基板２に実装されているマグネトロン駆動電源は、単方向電源部１００と、インバータ部１２０と、高圧整流回路１３０と、制御部１４０とを備えて構成される。なお、制御部１４０は制御基板１１に実装されている。また、高圧整流回路１３０は高圧基板１０に実装されている。
単方向電源部１００は、商用電源２００からの交流電源を全波整流するもので、ダイオードブリッジを形成する全波整流ダイオード１０１と、チョークコイル１０２及びコンデンサ１０３よりなるローパスフィルター回路とから構成されている。
単方向電源部１００には、カレントトランス１０４が全波整流ダイオード１０１の交流入力側に介挿されており、カレントトランス１０４は入力電流の検出に用いられる。
【００２１】
インバータ部１２０は、共振コンデンサ１２１と、上述した昇圧用の高圧トランス１２と、トランジスタ１２３と、転流ダイオード１２４とから構成される。トランジスタ１２３は、制御部１４０より与えられる２０〜５０ｋＨｚのスイッチング制御信号によってスイッチング動作する。これにより、高圧トランス１２の１次巻線には高周波電圧が発生する。なお、トランジスタ１２３は、主に転流ダイオード１２４と一体に形成されてＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)と呼ばれている。このＩＧＢＴ（パワー素子）に符号１２５を付ける。
【００２２】
高圧整流回路１３０は、高圧ダイオード１３１及び１３２と、コンデンサ１３３及び１３４とから構成されており、高圧トランス１２の２次巻線で発生した電圧を半波倍電圧整流することで高圧直流電圧を発生しマグネトロン１４５に印加する。マグネトロン１４５には高圧トランス１２のヒータ巻線からヒータ用の交流電圧も印加される。マグネトロン１４５は、ヒータ用の交流電圧が印加されることで陰極が傍熱されてエミッション可能な状態となり、この状態で高圧直流電圧が印加されると電磁波エネルギーを発生する。
制御部１４０は、カレントトランス１０４にて検出される１次側電流が所望の値になるようにＩＧＢＴ１２５のトランジスタ１２３のオン／オフ制御を行う。
【００２３】
以上の構成のマグネトロン駆動電源１は、単方向電源部１００で商用電源２００を単方向電圧に変換し、それをインバータ部１２０で高周波電圧に変換して高圧トランス１２で昇圧した後、さらに高圧整流回路１３０で倍電圧整流して高圧の直流電圧に変換し、マグネトロン１４５に与える。マグネトロン１４５はこの直流高電圧で付勢されてマイクロ波を発生する。
【００２４】
ところで、マグネトロン駆動電源を動作させたときには、特に高圧トランス１２、ＩＧＢＴ１２５、高圧ダイオード１３１及び１３２等の部品が発熱し、またＩＧＢＴ１２５で発生した熱が放熱板１３に伝わり、放熱板１３が間接的に発熱する。これらの部品を効果的に冷却するために本実施の形態のマグネトロン駆動電源装置１は、スイッチング電源プリント基板２とエアガイド３とで形成される空間の一方の開口面を吸気口、他方の開口面を排気口として、これらの間を冷却風が流れるように規制し、その大部分を高圧トランス１２、放熱板１３、ＩＧＢＴ１２５、高圧ダイオード１３１及び１３２に当てるようにしている。また、エアガイド３に熱伝導性を持たせたことにより、このエアガイド３を介して熱の発散も可能としている。
【００２５】
図４は、マグネトロン駆動電源装置１をその吸気口側から見た図であり、吸気口側のスイッチング電源プリント基板２上には、高圧トランス１２、高圧ダイオード１３１及び１３２が配置されている。特に、高圧トランス１２については一番手前側に配置されている。高圧ダイオード１３１及び１３２は、高圧トランス１２の後方（即ち排気口側）に配置された高圧基板１０上に実装されている。この場合、高圧トランス１２の風下にならない位置に実装されている。放熱板１３は吸気口側から見て左端に配置されている。放熱板１３は長方形状に形成されており、スイッチング電源プリント基板２の長さ方向に沿って配置されている。
【００２６】
このように、スイッチング電源プリント基板２とエアガイド３とで冷却風の流れを規制し、さらに高圧トランス１２、放熱板１３、ＩＧＢＴ１２５、高圧ダイオード１３１及び１３２等の熱を放出する部品を吸気口側で、且つ、互いに冷却風に対する干渉を伴わない位置に配置させているので、これらの部品を効率良く冷却することができる。
【００２７】
一方、図５は、マグネトロン駆動電源装置１をその排気口側から見た図であり、この図に示すように、スイッチング電源プリント基板２の排気口側には、マグネトロン駆動電源装置１に商用電源２００からの交流電源を与えるための電源コネクタ１５０、マグネトロン駆動電源装置１で発生した直流高電圧を出力するための高圧出力コネクタ１５１、外部機器（図示略）と接続するためのＩ／Ｏコネクタ１５２を含む各種コネクタが配置されている。
【００２８】
これらのコネクタ１５０〜１５２は外部と接続する関係から吸気口側又は排気口側のいずれか、あるいは双方に分散させて配置させる必要があるが、吸気口側に配置させた場合には冷却ファンを吸気口側に密着させることができず、また高圧トランス１２、放熱板１３、ＩＧＢＴ１２５、高圧ダイオード１３１及び１３２に流れる冷却風を阻害することになるので、排気口側に配置させている。また、これらのコネクタ１５０〜１５２は冷却風の流れに背を向ける方向で配置されている。このように配置することは外部との接続の面で当然と言えば当然であるが、冷却風の流れに背を向けることで、冷却風によって運ばれてくる塵や埃をコネクタ内部に入り難くすることができ、塵や埃が原因による接触不良の発生を低く抑えることができる。
【００２９】
図６は、冷却ファン２００の取り付け状態を示す斜視図であり、この図に示すように冷却ファン２００はマグネトロン駆動電源装置１の吸気口側に取り付けられる。この冷却ファイン２００を動作させることにより発生する冷却風は、スイッチング電源プリント基板２とエアガイド３とによって形成される空間の吸気口側からその内部に入り、部品実装面を通過し、高圧トランス１２、放熱板１３、ＩＧＢＴ１２５、高圧ダイオード１３１及び１３２から生じる熱を奪って排気口側から外部へ出る。また、温まった熱が熱導電性を有するエアガイド３を通して外部へ発散される。
【００３０】
このように、本実施の形態のマグネトロン駆動電源装置１によれば、スイッチング電源プリント基板２の部品実装面側にエアガイド３を取り付けて、このエアガイド３とスイッチング電源プリント基板２とで形成される空間の一方の開口面を吸気口、他方の開口面を排気口として冷却風の流れを規制するとともに、吸気口側に、高圧トランス１２、放熱板１３、ＩＧＢＴ１２５、高圧ダイオード１３１及び１３２を実装してこれらの部品に冷却風が当たるようにし、排気口側に、電源コネクタ１５０、高圧出力コネクタ１５１、Ｉ／Ｏコネクタ１５２を含む各種コネクタを実装してこれらのコネクタが冷却風を遮らないようにすると共に、吸気口側に冷却ファン２００を密着して取り付けることができるようにしたので、高圧トランス１２、放熱板１３、ＩＧＢＴ１２５、高圧ダイオード１３１及び１３２に冷却風を効果的に当てることが可能となり、これらの部品を一義的冷却条件下で、安定し、且つ、効率良く冷却することができる。
【００３１】
また、電源コネクタ１５０、高圧出力コネクタ１５１、Ｉ／Ｏコネクタ１５２を含む各種コネクタを冷却風の流れに背を向ける方向に配置したので、冷却風によって運ばれてくる塵や埃が各コネクタ内に入ることを少なくでき、埃や塵が原因の接触不良を少なくできる。
【００３２】
図７は本発明の第２の実施の形態に係るマグネトロン駆動電源システムを示す斜視図である。
この実施の形態のマグネトロン駆動電源システム４は、上述した第１の実施の形態のマグネトロン駆動電源装置１を３台備えるとともに、図６に示す冷却ファン２００（この図では表示していない）を備えている。特に、マグネトロン駆動電源装置１は上述したように冷却効果が良好であるので、冷却ファン２００は３台のマグネトロン駆動電源装置１それぞれに対して設ける必要はなく、マグネトロン駆動電源装置１を設ける台数分以下の数で済ますことが可能である。本実施の形態では１個備えている。各マグネトロン駆動電源装置１の配置方向は、当然ながらそれぞれの吸気口側が冷却ファン２００に向けられる。  なお、この図では、各マグネトロン駆動電源装置１を立てた状態で設置している。
【００３３】
このように、本実施の形態のマグネトロン駆動電源システム４によれば、３台のマグネトロン駆動電源装置１を備え、各マグネトロン駆動電源装置１を、それぞれの吸気口側を冷却風の流入側に向けて配置するようにしたので、１つの冷却ファン２００でも効率良く冷却することが可能であり、小型で安価、更には電力消費の少ないシステムを実現できる。また、これらのマグネトロン駆動電源装置１を並列駆動することによって、２倍、３倍の高出力電源となり、電子レンジ用のマグネトロンから、大型の１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷの業務用のマグネトロンを駆動することができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態では、３台のマグネトロン駆動電源装置１を備えたが、この数に限定は無い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
電子レンジで使用されるマグネトロンから業務用の大型の１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷのマグネトロンを駆動する用途への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマグネトロン駆動電源装置のスイッチング電源プリント基板と該基板に取り付けるエアガイドとを示す分解斜視図である。
【図２】図１のスイッチング電源プリント基板の平面図である。
【図３】図１のスイッチング電源プリント基板に実装されたマグネトロン駆動電源の構成を示すブロック図である。
【図４】図１のマグネトロン駆動電源装置の吸気口側を示す図である。
【図５】図１のマグネトロン駆動電源装置の排気口側を示す図である。
【図６】図１のマグネトロン駆動電源装置への冷却ファンの取り付けを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るマグネトロン駆動電源システムの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  マグネトロン駆動電源装置
２  スイッチング電源プリント基板
３  エアガイド
４  マグネトロン駆動電源システム
１０  高圧基板
１１  制御基板
１２  高圧トランス
１３  放熱板
１０１  全波整流ダイオード
１２５  ＩＧＢＴ
１３１、１３２  高圧ダイオード
１４５  マグネトロン
１５０  電源コネクタ
１５１  高圧コネクタ
１５２  Ｉ／Ｏコネクタ
２００  冷却ファン
【図１】
2005216602.tif 000003
【図２】
2005216602.tif 000004
【図３】
2005216602.tif 000005
【図４】
2005216602.tif 000006
【図５】
2005216602.tif 000007
【図６】
2005216602.tif 000008
【図７】
2005216602.tif 000009