JP2011060566A

JP2011060566A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2011060566A
Application number: JP2009208898A
Authority: JP
Inventors: Hirochika Aoki; 泰親青木; Yuji Washimi; 裕司鷲見
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24
Also published as: CN102474923A; EP2477454A4; EP2477454A1; US9974121B2; EP2477454B1; WO2011030524A1; CN102474923B; US20120125917A1

Abstract

【課題】特に、日常使用され、待機時の消費電力が無視できなく、電源同期信号が必要な高周波加熱装置を提供する。
【解決手段】被調理物を収納する加熱室と、前記加熱室へ高周波を発生する高周波発生装置と、前記高周波発生装置が発生する電源ノイズを減少させる電源ノイズフィルター回路と、電源の両端に接続され電源周波数の情報を検出する電源同期検出回路と、電気部品を保持し電気的接続をするプリント基板１を備え、同一プリント基板１上に電源ノイズフィルター回路部品と電源同期検出回路とを取り付け、前記ノイズフィルター回路を構成するコンデンサの両端に蓄えられる電荷の放電経路として、前記電源同期検出回路を用いた構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は高周波加熱装置に関し、特に待機時の消費電力を少なくすると共に、サービス時の安全性を向上する構成に関するものである。

図４は、従来の高周波加熱装置全体の回路図を示す。従来この種の高周波加熱装置は、商用電源より、電力制御を行う高圧電源１０１を介し、食品を加熱するマグネトロン１０２が接続されている。また、過電流時に電流を遮断する電流ヒューズ１０３が取り付けられている。

また同様に、高周波加熱装置を制御する制御回路１０４に、商用電源より所定電圧を供給する、低圧トランス１０５が接続されている。低圧トランス１０５には、低圧トランス１０５の二次側出力のショート故障などによる異常発熱により起こるレアショート防止のため、温度ヒューズ１０６が挿入されている。

この低圧トランス１０５の二次側出力の一方には、電源同期検出回路１０７が設けてあり、商用電源の電源周波数を低圧トランス１０５の巻き線を介して検出することで、電源位相や商用周波数の高周波加熱装置の制御に必要な情報を得ている。この情報は、制御回路１０４を構成するマイクロコンピューターで、時間計測や、リレー等の投入位相の制御に利用している。リレーの投入位相の制御することにより、リレー接点の消耗を極力抑えることができる。

また、低圧トランス１０５への電源の供給ラインの一方に、温度スイッチ１０８が取り付けてある。この温度スイッチ１０８は、高周波加熱装置の電気部品の異常発熱を検出して動作を停止させるために、取り付けられている。図４の場合は、温度スイッチ１０８が動作すると、低圧トランス１０５への電源の供給が遮断され、制御回路１０４の動作停止により機器の動作を停止する構成にしている。

一方、高周波発生装置は、高周波を発生する時に高圧電源１０１やマグネトロン１０２から雑音を発生し、内部配線を通じて電源プラグへ雑音を伝える。その結果、同じコンセントに接続した他の電気機器に、その電源プラグを介して雑音を伝え、他の電気機器がマイクロコンピューターを搭載している場合、高周波加熱装置の雑音により誤動作を起こし、電気機器をリセットして通電停止させたり、最悪の場合はマイクロコンピューターのプログラムの暴走により、電源が切れなかったりする不安全動作を起こすなど、昨今の社会問題にまで発展している。

そこで、高周波加熱装置が高周波を発生する時に、高圧電源１０１やマグネトロン１０２から発生する雑音を低減させる、電源ノイズフィルター回路１０９を取り付ける必要が出てきた。高周波加熱装置が発生する雑音には、ライン間を伝搬するノーマルモードと、両ラインとグランド間を伝搬するコモンモードがある。それらを低減する電源ノイズフィルター回路の回路図の一例を、図５に示す。低域のコモンノイズを低減するためのコモンモードチョークコイル１２０、低域のノーマルモードノイズを低減するためのライン間コンデンサ１２１、高域のコモンとノーマル両モードのノイズを低減するためのライン・アース間コンデンサ１２２の３種類の電気部品で構成される（例えば、特許文献１参照）。

図４の高周波加熱装置の場合、ライン間１２１コンデンサの両端で蓄えられる電荷は、低圧トランス１０５の一次側の巻き線を介して放電されるため、使用者が電源プラグを抜
いた時でも直ちに電源プラグ端子間の電圧が低下し、感電を防止している。しかしながら、高周波加熱装置が何らかの原因による故障時に、低圧トランス１０５に内蔵されている温度ヒューズ１０６が動作した場合、ライン間コンデンサ１２１の放電経路が絶たれるため、電源プラグの両端に電圧が残り、感電の危険性が残る。

また、温度スイッチ１０８が動作した場合も同様である。また、電源ノイズフィルター回路と温度スイッチ１０８や、低圧トランス１０５とを結ぶ配線が、何らかの原因で外れた場合も同様の危険性が残る。このような危険性を低減するため、図６のように改善された電源ノイズフィルター回路１２３には、放電用の抵抗１２４が挿入されるのが一般的となっている。

更に、最近、地球環境にやさしい機器の開発が望まれており、特に日常的に使用される家電製品については、消費電力に関する法制化も推進されている。その中で、非動作時である待機時の電力は、全消費電力の１割から２割とも言われており、特に注目されている。高周波加熱装置に関しても実際の使用実態を考えると、高周波加熱、ヒーター等使用した実調理時間よりも非動作時間すなわち待機時間の電力消費を極力少なくするため、制御回路の電源の方式も低圧トランスからスイッチング電源に替わりつつある。

更に、不要な時は制御回路の負荷を極力減らし電力消費を更に減らした高周波加熱装置が開発されてきている（例えば、特許文献２参照）。スイッチング電源１２５の場合、商用電源を一旦ダイオードとコンデンサで平滑化した電源を、スイッチング素子とトランスにて電力を変換するため、低圧トランスのようにトランスの二次側で商用周波数の情報を検出することができないので、電源位相や商用周波数の高周波加熱装置の制御に必要な情報を図７に示すような、ホトカプラを用いた方式の電源同期検出回路１２６が一般的である。

特許第２８６４８７９号公報特許第３３９７１９７号公報

しかしながら、制御回路の電源である低圧トランス又はスイッチング電源や、電源同期検出回路で消費する電力以外に、安全装置として取り付けてある温度スイッチや、低圧トランスに内蔵された温度ヒューズが動作した場合においても、電源プラグの端子に残る電圧を抑制するために、通常使用時には放電回路としての機能を兼ね備えている低圧トランス以外に放電抵抗が必要なため、更に余分な消費電力が現存する構成となっていた。

本発明は、通常使用や、想定した故障状態においても修理サービス時でも安全で且つ、不要な機器の電力消費を少なくするとともに、不要なコストをかけることのなく高周波加熱装置を提供するものである。

本発明は、被調理物を収納する加熱室と、前記加熱室へ高周波を発生する高周波発生装置と、前記高周波発生装置が発生する電源ノイズを減少させる電源ノイズフィルター回路と、電源の両端に接続され電源周波数の情報を検出する電源同期検出回路と、電気部品を保持し電気的接続をするプリント基板を備え、同一プリント基板上に電源ノイズフィルター回路部品と電源同期検出回路とを取り付け、前記ノイズフィルター回路を構成するコンデンサの両端に蓄えられる電荷の放電経路として、前記電源同期回路を用いた構成とした
。

本発明の高周波加熱装置によれば、電源同期回路の電力消費を使いコンデンサの電荷の放電を行うため、専用に設けた放電抵抗が不要となる。また、電源ノイズフィルター回路と電源同期回路を同一基板に構成することで、内部配線の抜けや断線、温度ヒューズや、温度スイッチの動作した場合にも関係なくコンデンサの放電経路が確保されるため安全性も両立する。

本発明によれば、サービス時の安全性も考慮しながら雑音抑制のために設けられたライン間に配置されたコンデンサの放電用の抵抗が削減することができ、且つ消費電力の抑制を行うことができる。

本発明の実施例における高周波加熱装置のプリント基板の斜視図本発明のプリント基板の回路図本発明の高周波加熱装置全体の回路図従来の高周波加熱装置全体の回路図従来の電源ノイズフィルター回路の回路図従来の改善された電源ノイズフィルター回路の回路図従来のホトカプラを用いた方式の電源同期検出回路の回路図

第１の発明は、被調理物を収納する加熱室と、前記加熱室へ高周波を発生する高周波発生装置と、前記高周波発生装置が発生する電源ノイズを減少させる電源ノイズフィルター回路と、電源の両端に接続され電源周波数の情報を検出する電源同期検出回路と、電気部品を保持し電気的接続をするプリント基板を備え、同一プリント基板上に電源ノイズフィルター回路部品と電源同期検出回路とを取り付け、前記ノイズフィルター回路を構成するコンデンサの両端に蓄えられる電荷の放電経路として、前記電源同期回路を用いた構成としている。

これにより、電源同期回路の電力消費を使いコンデンサの電荷の放電を行うため、専用に設けた放電抵抗が不要となる。また、電源ノイズフィルター回路と電源同期回路を同一基板に構成することで、内部配線の抜けや断線、温度ヒューズや、温度スイッチの動作した場合にも関係なくコンデンサの放電経路が確保されるため安全性も両立する。

第２の発明は、第１の発明において、電源同期回路は、抵抗とホトカプラとホトカプラ保護用のダイオードとで構成するようにした。

本発明の電源同期回路によれば、ダイオードとホトカプラと信号線の接続部の追加だけの省スペースで構成することができるため、従来の電源ノイズフィルター回路の実装されるプリント基板のサイズをそれほど大きくせずに済むため、プリント基板の本体への取り付け構造の共用化の可能性が高まり、設計の標準化が図れる。また、従来ある放電抵抗と直列にホトカプラの発光素子と発光素子と逆向きにダイオードを並列に挿入するため、放電回路の一次回路の作用としては従来と同じとなるため、従来の電源ノイズフィルター性能に対して殆ど影響しない。また、制御回路との電気的な結合は、ホトカプラにより絶縁されているため、制御回路側からのノイズの影響は殆どなく構成できる。

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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における高周波加熱装置のプリント基板の斜視図である。図２は、本発明のプリント基板の回路図である。

プリント基板１には、図２で示すように電源ノイズフィルター回路を構成する低域のコモンノイズを低減するためのコモンモードチョークコイル２、低域のノーマルモードノイズを低減するためのライン間コンデンサ３、高域のコモンとノーマル両モードのノイズを低減するためのライン・アース間コンデンサ４の３種類の電気部品と、電流ヒューズ５を装着したプリント基板実装クリップ型ヒューズホルダー６と、商用電源から電源を供給する電源線とプリント基板１の印刷配線の入力側とを接続するタブ端子７と、プリント基板１の印刷回路の出力側と高周波加熱装置の制御回路および高周波発生装置とを接続するタブ端子８と、図２に示すように電源同期検出回路を構成する抵抗９と、ホトカプラ１０と、ホトカプラ１０の発光側の端子を保護するためのダイオード１１と、電源同期検出回路の出力信号と制御回路とを接続するタブ端子１２をプリント基板１の裏面の印刷配線に半田付けし電気的接続した構成になっている。

以上のように構成された高周波加熱装置について、図３に示す本発明の高周波加熱装置全体の回路図を用いてその動作を説明する。

図３において、商用電源より、電源ノイズフィルター回路と電源同期検出回路を同一基板上に配したプリント基板１を介し、電力制御を行うリレー１３と高圧トランス１４を介し、食品を加熱するマグネトロン１５が接続されている。また同様に、プリント基板１の出力側に、温度スイッチ１６を通して電源供給される制御基板１７と、制御基板１７の電源回路１８が接続されている。また、プリント基板１から電源同期検出回路の出力信号がリード線等を用い制御基板１７と接続している。制御基板１７を構成するマイクロコンピューターは、電源同期検出回路から得た電源位相や商用周波数の情報をもとに、高周波加熱装装置の時間計測やリレー等の投入位相の制御に、この情報を利用している。

温度スイッチ１６は、高周波加熱装置の電気部品の異常発熱を検出して、動作を停止させるために取り付けられている。例えば、高圧トランス１４に取り付け、高圧トランス１４のレアショートの発生を事前に検知することも出来る。本発明の回路構成の場合、この温度スイッチ１６が動作しても、ライン間コンデンサ３の放電経路は、温度スイッチ１６の動作とは関係なく確保されているため、電源プラグを抜かれても直ちに放電されるため、サービス時に、プリント基板１に触れる機会があっても感電の危険性が軽減される。

以上のように、電源同期回路の電力消費を使いコンデンサの電荷の放電を行うため、専用に設けた放電抵抗が不要となる。また、電源ノイズフィルター回路と電源同期回路を同一基板に構成することで、内部配線の抜けや断線、温度ヒューズや、温度スイッチの動作した場合にも関係なくコンデンサ３の放電経路が確保されるため安全性も両立する。

ダイオード１１とホトカプラ１０と信号線の接続部の追加だけの省スペースで構成することができるため、従来の電源ノイズフィルター回路の実装されるプリント基板のサイズをそれほど大きくせずに済むため、プリント基板の本体への取り付け構造の共用化の可能性が高まり、設計の標準化が図れる。また、従来ある放電抵抗と直列にホトカプラの発光素子と発光素子と逆向きにダイオードを並列に挿入するため、放電回路の一次回路の作用としては従来と同じとなるため、従来の電源ノイズフィルター性能に対して殆ど影響しない。また、制御回路との電気的な結合は、ホトカプラにより絶縁されているため、制御回路側からのノイズの影響は殆どなく構成できる。

以上のように、本発明によれば、特に、日常使用され、待機時の消費電力が無視できなく、電源同期信号が必要な家電製品等に利用することができる。

１プリント基板
２コモンモードチョークコイル
３ライン間コンデンサ
４ライン・アース間コンデンサ
５電流ヒューズ
６クリップ型ヒューズホルダー
７，８，１２タブ端子
９抵抗
１０ホトカプラ
１１ダイオード

Claims

被調理物を収納する加熱室と、前記加熱室へ高周波を発生する高周波発生装置と、前記高周波発生装置が発生する電源ノイズを減少させる電源ノイズフィルター回路と、電源の両端に接続され電源周波数の情報を検出する電源同期検出回路と、電気部品を保持し電気的接続をするプリント基板を備え、
同一プリント基板上に前記電源ノイズフィルター回路部品と前記電源同期検出回路とを取り付け、前記電源ノイズフィルター回路を構成するコンデンサの両端に蓄えられる電荷の放電経路として、前記電源同期検出回路を用いた高周波加熱装置。
電源同期検出回路は、抵抗とホトカプラとホトカプラ保護用のダイオードとを有する請求項１に記載の高周波加熱装置。