JP2000243548A

JP2000243548A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2000243548A
Application number: JP11042866A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Sano; 正和佐野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波加熱装置の力率を向上させる。【解決手段】コンデンサ７とスイッチ素子８とによ
り、交流電源１からトランス９への電力の供給を制御す
るインバータ回路が構成される。力率改善回路１７は、
交流電源１の電圧の絶対値に応じて、インバータ回路の
発振周波数を制御する。すなわち、インバータ回路の発
振周波数は、交流電源１の電圧の絶対値が所定の値より
も低くなると、当該所定の値に対応した発振周波数より
も低くなり、これに応じて、インバータ回路を流れる電
流値が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波加熱装置に
関し、特に、高周波加熱装置の力率の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】高周
波加熱装置には、一般に、高周波加熱手段に高電圧を供
給するために、トランスが備えられている。なお、高周
波加熱手段は、供給される電圧が一定の電圧値に満たな
い場合には、マイクロ波を発生させることができない。
したがって、高周波加熱装置は、交流電源から供給され
る電圧が低く、トランスを用いても上記の一定の電圧値
を高周波加熱手段に供給できないような、電源の電圧位
相では、マイクロ波を発生させることができない。

【０００３】このように、高周波加熱装置は、高周波加
熱手段に供給される電圧値によっては、電源から電力を
供給されているにも関わらず、マイクロ波を発生させる
ことができない。具体的には、従来の高周波加熱装置の
力率は、９４％となっており、エネルギの有効利用の観
点からその向上が求められていた。

【０００４】本発明は、かかる実情に鑑み考え出された
ものであり、その目的は、高周波加熱装置の力率を向上
させることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
にかかる高周波加熱装置は、マイクロ波を発生させるこ
とにより被加熱物を加熱する高周波加熱手段と、前記高
周波加熱手段に高電圧を供給するトランスとを含み、前
記高周波加熱手段は、前記トランスの二次側に接続さ
れ、所定の交流電源に接続され、前記交流電源から供給
される電流を整流しかつ平滑する整流平滑手段と、前記
整流平滑手段に一次側を接続されたトランスと、前記ト
ランスを含むインバータ回路と、前記インバータ回路を
前記交流電源から供給される電圧値に応じた周波数で駆
動するインバータ駆動手段とを含み、前記インバータ駆
動手段は、前記交流電源から供給される電圧値の絶対値
が所定の値よりも低い場合には、インバータ回路の発振
周波数を低下させることにより、前記トランスの一次側
に供給される電流値を増加させることを特徴とする。

【０００６】請求項１に記載の本発明によれば、インバ
ータ回路は、高周波加熱装置に対する出力設定値に基づ
いて交流電源から供給される電圧値に応じた周波数で駆
動されるが、交流電源の出力する電圧の絶対値が所定の
電圧値よりも低くなった場合、交流電源の出力する電圧
が所定の値より高い場合よりも、インバータ回路の発振
周波数が低下される。

【０００７】これにより、トランスの一次側に供給され
る電流値の変動が、交流電源の出力する電圧値の変動よ
りも、小さいものとすることができる。したがって、高
周波加熱装置が交流電源から電力を供給される場合、高
周波加熱手段がマイクロ波を発生できない期間を短くで
きるため、高周波加熱装置の力率が向上する。

【０００８】請求項２に記載の本発明にかかる高周波加
熱装置は、請求項１に記載の発明にかかる高周波加熱装
置の構成に加えて、前記インバータ駆動手段は、前記交
流電源から供給される電圧値の絶対値が特定の値よりも
高い場合には、前記インバータ回路の発振周波数を低下
させることにより、前記トランスの一次側に供給される
電流値を増加させることを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の本発明によれば、請求項
１に記載の発明による作用に加えて、交流電源の出力す
る電圧の絶対値が特定の値を越えた場合、インバータ駆
動手段は、インバータ回路を、特定の電圧値に対応した
周波数以下の周波数で駆動する。

【００１０】これにより、請求項１に記載の発明による
効果に加えて、交流電源の出力する電圧の絶対値が特定
の値を越えた場合、インバータ回路の周波数が低下する
よう制御されるため、これに応じて、トランスの一次側
に供給される電流値が増加する。したがって、交流電源
の出力する電圧の絶対値が特定の値を越えた場合、トラ
ンスの一次側に供給される電流値が低下しすぎて、トラ
ンスの一次側に供給される電流が歪むことを回避でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態である
電子レンジについて、図面を参照しつつ説明する。

【００１２】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態である電子レンジの電気的構成を示す図
である。図１を参照して、本実施の形態の電子レンジ
は、外部の交流電源１に接続されている。

【００１３】また、本実施の形態の電子レンジは、ドア
スイッチ２と、リレー接点３と、ダイオードブリッジ４
と、チョークコイル５と、平滑コンデンサ６と、共振コ
ンデンサ７と、スイッチング素子８と、トランス９とを
備えている。ドアスイッチ２は、電子レンジの加熱室に
設けられたドアの開閉に連動して回路を開閉する。共振
コンデンサ７は、トランス９と共振回路を構成し、ま
た、スイッチング素子８と共にインバータ回路を構成す
る。リレー接点３は、上記のインバータ回路への電力の
供給を制御する。ダイオードブリッジ４は、整流素子と
して備えられている。

【００１４】また、本実施の形態の電子レンジは、コン
デンサ１０と、ダイオード１１，１２と、マグネトロン
１３とを備えている。なお、コンデンサ１０と、ダイオ
ード１１，１２とは、半波倍電圧整流回路を構成してい
る。そして、この半波倍電圧整流回路において生じる高
電圧をマグネトロン１３に印加することにより、マグネ
トロン１３はマイクロ波を発生させる。

【００１５】また、本実施の形態の電子レンジは、電流
検出回路１４と、出力設定回路１５と、ＰＷＭ制御出力
回路１６と、力率改善回路１７とを備えている。電流検
出回路１４は、上記のインバータ回路への入力電流を検
出する。出力設定回路１５は、電子レンジの出力設定に
合わせた電圧をＰＷＭ制御出力回路１６に供給する。力
率改善回路１７の詳細については、後述する。

【００１６】図２は、本実施の形態の電子レンジについ
ての電圧波形および電流波形を示す図である。なお、図
２（ａ）は、交流電源１から入力される電圧（以下「電
源電圧」ともいう）の波形であり、（ｂ）は、上記のイ
ンバータ回路への入力電流の波形である。また、図２
（ｃ）は、参考として記載した電流波形であり、電子レ
ンジに力率改善回路１７が備えられていない場合であっ
て、図２（ａ）の電圧波形で交流電源１から電力が供給
された場合の、交流電源１，ドアスイッチ２と、リレー
接点３と、ダイオードブリッジ４を流れる電流波形であ
る。なお、図２の横軸は、時間軸である。

【００１７】まず、電子レンジに力率改善回路１７が備
えられていない場合について説明する。図２（ａ）およ
び（ｃ）を参照して、電源電圧が所定のレベル（図２
（ａ）中に破線で示す）に満たない期間は、図２（ｃ）
において、電流値が「０」となっている。これは、電源
電圧が所定のレベルに満たない場合には、トランス９の
出力電圧が低く、上記の半波倍電圧整流回路において半
波倍電圧整流した結果もマグネトロン１３にマイクロ波
を放射させることのできる電圧が印加されないためであ
る。この場合、従来技術として説明したように、電子レ
ンジの力率は、９４％程度となる。

【００１８】次に、本実施の形態の電子レンジについ
て、すなわち、力率改善回路１７が備えられた電子レン
ジについて、さらに図３を参照して、説明する。図３
は、本実施の形態の電子レンジについての電圧波形であ
る。なお、図３（ａ）は、図２（ａ）と同一の波形であ
る。すなわち、電源電圧の波形である。また、図３
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ、図１中のＡ，
Ｂ，Ｃの各点における電圧波形である。なお、図３
（ｂ），（ｃ），（ｄ）の各波形は、図３（ａ）の波形
に対応している。また、図３の横軸は、時間軸である。

【００１９】図１〜図３を参照して、本実施の形態の電
子レンジにおいて、力率改善回路１７は、抵抗１０１，
１０２，１０４，１０６，１０７，１０８，１０９，１
１０と、ダイオード１０５と、トランジスタ１０８と、
コンデンサ１１１とを含む。そして、本実施の形態の電
子レンジでは、電位Ｃ（図１のＣ点の電位：図３（ｄ）
の波形に対応）に応じてＰＷＭ制御出力回路１６の出力
する周波数が変化する。

【００２０】図１の電子レンジでは、抵抗１０１，１０
２において、ダイオードブリッジ４において整流された
電位Ａ（図１のＡ点の電位：図３（ｂ）の波形に対応）
を分圧し、抵抗１０４でバイアスされた電位Ｂ（図１の
Ｂ点の電位：図３（ｃ）の波形に対応）を発生させてい
る。そして、抵抗１０６と抵抗１０７で分圧された電位
Ｃとダイオード１０５の順方向に従った電圧降下を加え
た電位（降下考慮電位）より電位Ｂが高い位相（高い期
間：図３（ｄ）のｘで示す期間に対応）では、電位Ｃ
は、電位Ｂに応じて高くなる。なお、図３（ｄ）におけ
る破線は、図３（ｃ）の波形に対応する。

【００２１】一方、上記の降下考慮電位より電位Ｂが低
い位相（低い期間：図３（ｄ）のｘで示す期間以外の期
間に対応）では、電位Ｃは、上記の降下考慮電位でほぼ
一定となる。すなわち、本実施の形態において、電位Ｃ
は、電位Ａが所定の値よりも低くなる期間（図３（ｄ）
のｘで示す期間以外の期間に対応する期間）では、それ
以外の期間（図３（ｄ）のｘで示す期間に対応する期
間）よりも、低くなる。

【００２２】なお、電位Ｃが低くなることに応じて、ト
ランジスタ１０８、抵抗１０９，１１０によるコンデン
サ１１１への充電時間が長くなる。そして、この充電時
間が長くなることに応じて、ＰＷＭ制御出力回路１６の
出力する周波数が低くなる。これに応じて、上記のイン
バータ回路の発振周波数が低くなる。インバータ回路の
発振周波数が低くなると、インバータ回路に流れる電流
値は高くなる。このことは、図２の（ｂ）と（ｃ）の波
形を比較することにより、説明できる。

【００２３】すなわち、本実施の形態の電子レンジのイ
ンバータ回路への入力電流である図２（ｂ）の波形は、
図２（ｃ）の波形と比較して、電源電圧が破線で示す所
定のレベルに達していない場合であっても、電流がなが
れる部分を有する。このことから、本実施の形態の電子
レンジは、力率改善回路１７を備えることにより、力率
を向上できる、といえる。具体的には、インバータ回路
への入力電流が図２（ｃ）の波形を描くような、力率改
善回路１７を備えない電子レンジでは、力率は９４％程
度であるが、以上説明した本実施の形態の電子レンジに
おいては、力率を９６％にまで向上させることができ
る。

【００２４】以上説明した本実施の形態では、共振コン
デンサ７とスイッチング素子８とにより構成されるイン
バータ回路により、整流手段とトランスの一次側とに接
続され、整流手段の出力した電流のトランスの一次側へ
の供給を制御するインバータ回路が構成されている。

【００２５】そして、本実施の形態では、力率改善回路
１７により、インバータ回路を前記交流電源から供給さ
れる電圧値に応じた周波数で駆動するインバータ駆動手
段が構成されている。

【００２６】［第２の実施の形態］図４は、本発明の第
２の実施の形態である電子レンジの電気的構成を示す。
なお、本実施の形態の電子レンジは、力率改善回路１７
の構成を除いては、上述した第１の実施の形態の電子レ
ンジと同様の構成を有するため、共通する構成要素につ
いては、同一の符号を付し、説明を省略する。

【００２７】図４を参照して、本実施の形態の電子レン
ジにおいて、力率改善回路１７は、第１の実施の形態の
力率改善回路１７に加え、さらに、抵抗１０３，１１
３，１１５および電圧比較器１１４を備える。

【００２８】図５は、本実施の形態の電子レンジについ
ての電圧波形および電流波形を示す図である。なお、図
５（ａ）は、交流電源１から入力される電圧（以下「電
源電圧」ともいう）の波形であり、（ｂ）は、上記のイ
ンバータ回路への入力電流の波形である。また、図５
（ｃ）は、参考として記載した電流波形であり、図２
（ｂ）の電流波形である。

【００２９】図６は、本実施の形態の電子レンジについ
ての電圧波形である。なお、図６（ａ）は、図５（ａ）
と同一の波形である。すなわち、電源電圧の波形であ
る。また、図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ、
図４中のＡ，Ｂ，Ｃの各点における電圧波形である。ま
た、図６（ｅ）は、参考として記載した電流波形であ
り、図３（ｄ）の電圧波形である。なお、図６（ｂ）〜
（ｅ）の各波形は、図６（ａ）の波形に対応している。
また、図５および図６の横軸は、時間軸である。

【００３０】図４〜図６を参照して、本実施の形態で
は、上記の第１の実施の形態に加えて、さらに、電位Ｄ
（図４におけるＤ点の電位）と、抵抗１１２、１１３で
決められた電位Ｅを電圧比較器１１４で比較し、電位Ｄ
の方が大きくなる電源電圧が高い位相では、電位Ｃを放
電用抵抗１１５で下げている。このことは、図６（ｄ）
と図６（ｅ）の波形を比較した場合、図６（ｄ）の波形
が、図６（ｅ）における極大付近に対応する部分に「へ
こみ」を有していることに対応する。このようなへこみ
を有するように、電位Ｃを低下させると、その「へこ
み」期間でのコンデンサ１１１の充電時間は、第１の実
施の形態の対応する期間における充電時間よりも、長く
なる。したがって、本実施の形態では、当該期間におけ
るインバータ回路に入力する電流値が、第１の実施の形
態の対応する期間よりも、大きくなるといえる。本実施
の形態と第１の実施の形態における、当該期間での電流
値の差は、図５（ｂ）と図５（ｃ）に示す波形の差とな
って現れる。

【００３１】すなわち、図５（ｃ）に示す波形では、電
流値は、正の方向に、一度０から上昇し極大に達してか
ら所定時間低下し、再度、極大に達した後、再び０へと
下降している。また、電流値は、上記の正の方向に変化
する波形と、これの時間軸について対象な波形とを繰返
すように変化している。

【００３２】上記の波形において、電流値が一度極大に
達してから所定時間低下し、再度、極大に達した後、再
び０へと変化することは、インバータ回路に入力する電
流が歪んでいることを意味する。

【００３３】一方、本実施の形態の電流波形である図５
（ｂ）においては、このような歪みは見られない。すな
わち、図５（ｃ）の波形における歪みは、本実施の形態
において上記の「へこみ」期間に第１の実施の形態より
もインバータ回路に入力する電流値が高くなることによ
り、緩和されている。

【００３４】以上説明した本実施の形態の電子レンジに
おいては、力率を９８％にまで向上させることができ
る。

【００３５】電子レンジにおいて力率を向上させること
により、家庭用電源コンセントの定格である１５［Ａ］
の範囲内で、電力を有効に使用することができる。な
お、電力を有効に使用することにより、電子レンジにお
いて、加熱力を向上させることができる。電源電圧が１
００［Ｖ］である場合、電子レンジの加熱出力は、下記
の式（１）に従って、力率が９４％，９６％，９８％
で、それぞれ、１４１０Ｗ，１４４０Ｗ，１４７０Ｗと
算出することができる。

【００３６】加熱出力［Ｗ］＝１００［Ｖ］×１５［Ａ］×力率［％］ …（１）電子レンジにおける力率の向上は、電源電力の有効利
用、機器の高出力化とともに、電源電力からの入力電力
で比較すると流すべき電流値が小さくなるため、配線や
部品の温度上昇の抑制という効果を奏することができ
る。

【００３７】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である電子レンジの
電気的構成を示す図である。

【図２】図１の電子レンジについての電圧波形および電
流波形を示す図である。

【図３】図１の電子レンジについての電圧波形である。

【図４】本発明の第２の実施の形態である電子レンジの
電気的構成を示す図である。

【図５】図４の電子レンジについての電圧波形および電
流波形を示す図である。

【図６】図４の電子レンジについての電圧波形である。

【符号の説明】

４ダイオードブリッジ７共振コンデンサ８スイッチング素子９トランス１０マグネトロン１７力率改善回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波を発生させることにより被加
熱物を加熱する高周波加熱手段と、前記高周波加熱手段に高電圧を供給するトランスとを含
み、前記高周波加熱手段は、前記トランスの二次側に接続さ
れ、所定の交流電源に接続され、前記交流電源から供給され
る電流を整流しかつ平滑する整流平滑手段と、前記整流平滑手段に一次側を接続されたトランスと、前記トランスを含むインバータ回路と、前記インバータ回路を前記交流電源から供給される電圧
値に応じた周波数で駆動するインバータ駆動手段とを含
み、前記インバータ駆動手段は、前記交流電源から供給され
る電圧値の絶対値が所定の値よりも低い場合には、イン
バータ回路の発振周波数を低下させることにより、前記
トランスの一次側に供給される電流値を増加させる、高
周波加熱装置。
【請求項２】前記インバータ駆動手段は、前記交流電
源から供給される電圧値の絶対値が特定の値よりも高い
場合には、前記インバータ回路の発振周波数を低下させ
ることにより、前記トランスの一次側に供給される電流
値を増加させる、請求項１に記載の高周波加熱装置。