【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネトロンで発生させたマイクロ波を利用して高周波加熱を行う高周波加熱装置及びその駆動方法に関し、より詳細には、直流高圧電源を用いてマグネトロンで発生させたマイクロ波を導波管に伝送させて高周波加熱を行う高周波加熱装置及びその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、マグネトロンは、パルス状のマイクロ波を発生させてレーダなどに利用される以外に、連続マイクロ波を発生させて電子レンジなどの高周波加熱装置として広く利用されている。
このマグネトロン１００の基本構造は、図８に示すように、略円筒状からなる陽極筒体１０１の内壁面に、偶数数のベイン１０２が中心軸を中心にして放射状に配置固着され、空洞共振器を形成している。そして、偶数枚のベイン１０２は、第１および第２の均圧リング１０３ａ，１０３ｂにより各々一つおきに接続されている。そして、その内の一枚のベイン１０２にアンテナリード１０５が接続されている。
陽極筒体１０１の両開口部には、磁極１０４ａ，１０４ｂが設けられている。アンテナリード１０５は、基端がベイン１０２に接続され、先端が磁極１０４ａに設けられた透孔１０６から磁極１０４ａおよび側管１０７を非接触に貫通して外方へ延出される。
【０００３】
以上の陽極筒体１０１、ベイン１０２、均圧リング１０３ａ，１０３ｂ、磁極１０４ａ，１０４ｂ、アンテナリード１０５等で、陽極構体１０８が構成されている。この陽極構体１０８とその中心部に配置された陰極１０９との間の空間を、作用空間１１０という。
【０００４】
陽極筒体１０１の両開口端部に設けられた磁極１０４ａ，１０４ｂの外方には磁石（図示せず）が配置され、陰極１０９と陽極構体１０８との間に直流電界（図中の矢印Ｅ）を印加すると、高電位となっている陰極１０９より発生した電子は作用空間１１０において、電界及び磁極１０４ａ，１０４ｂから与えられる直流磁界（図中の矢印Ｂ）によりサイクロイド運動する。
【０００５】
陽極構体１０８は空洞共振器であるため、固有の共振周波数を有する。各ベイン１０２は隣接する隣同士で極性が逆になっていて、電子のサイクロイド運動による電子流はやがて疎な部分と密な部分へと密度が不均一になり、各ベイン１０２の極性と同期して回転電子極を形成し、陽極構体１０８の共振器に誘導電流が流れて高周波電力が生じる。
陽極構体１０８内に発生した高周波電力は、一枚のベイン１０２に接続されているアンテナリード１０５から外部へ取り出される。
【０００６】
このようなマグネトロン１００を用いた高周波加熱装置の駆動電源としては、インバータ回路を用いて定電流制御を行ったり異常時に電流を遮断したりする電源装置が広く知られている。例えば、特開平５−１２１１６２号公報には、マグネトロンへ高圧電圧を印加する高圧回路側にカレントトランス（以下、ＣＴという）を設けてマグネトロンの陽極電流を検出し、この陽極電流に基づいてインバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ（ＰＵＬＳＥ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御したり、高圧回路側に短絡等の異常が発生したときにスイッチング素子のゲートを遮断してインバータ回路を停止させる技術が開示されている。
【０００７】
図７は、上記公報に記載のものと略同様の構成を有したもので、従来から一般に用いられている高周波加熱装置における駆動電源の回路図の一例である。
この高周波加熱装置における駆動電源は、商用電源１を整流部１６で整流して得られた直流電圧をインバータ部１７によって定電流制御した後、昇圧トランス９で昇圧し、高圧回路部３０によってマグネトロン１００のカソード−アノード間に直流高圧電圧を印加している。このとき、高圧回路部３０に電流検出抵抗１２を介挿させた陽極電流検出回路１１によりマグネトロン１００の陽極電流Ｉｂを検出し、検出された陽極電流Ｉｂを絶縁トランス１０を通して制御回路７へフィードバックして、インバータ部１７のＩＧＢＴ６をＰＷＭ制御している。
これにより、マグネトロン１００の出力レベルの制御を行っている。なお、以下の説明では、マグネトロンで発生する電磁波レベルをマグネトロンの出力レベルということにする。
【０００８】
また、高圧回路部３０に設けられた電流検出抵抗１２によって、モーディングなどの異常発振を検出し、ＩＧＢＴ６のゲートを遮断してインバータ部１７を停止させる制御も行っている。つまり、従来のモーディング検出方法は、モーディングの発生時に生じる過大な陽極電流Ｉｂを電流検出抵抗１２の両端電圧の跳ね上がりとして検出し、絶縁トランス１０を介して、制御回路７へ異常検出信号を送信してＩＧＢＴ６のゲート遮断を行っている。
なお、モーディングとは、２４５０ＭＨｚ帯以外の周波数帯域での発振で、マグネトロンの寿命が末期になると必ず発生する現象であるため、モーディングが検出された時点では、新品のマグネトロンに交換する必要が起こる。
このように、従来技術では、高圧回路部の陽極電流を検出して、マグネトロンの出力レベル制御や、異常判定検出を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マグネトロンの陽極電流を検出してモーディング発生の監視や出力レベルの制御を行うことができても、マグネトロンは負荷状態によって持性が変化し、例えば、陽極電流が一定であってもマグネトロン自体の劣化や加熱中の温度上昇に伴って電磁波出力を低下させるため、陽極電流がマイクロ波の発振状態を正確に反映してはおらず、したがって、陽極電流を検出して制御を行ったのではマグネトロンの出力レベルを高い精度で制御することができない。
【００１０】
さらに、従来の陽極電流の検出方法では、高圧回路側の陽極電流の検出基準となる電位は筐体アースが基準になっているため、筐体の絶縁構造が複雑となったり、また絶縁トランスも必要になるなどの理由から、高周波加熱装置が大型化したりコストアップの要因ともなる。また、高周波加熱装置は筐体がアース電位となっているため、回路が断線すると筐体に高圧電圧が印加される虞もあるので、これらの安全対策を施すための付加回路を必要として、さらにコストアップの要因ともなる。なお、電源効率を向上させるためには、マグネトロンのアノード−カソード間の開放電圧を低下させると効果があるが、陽極電流が低下してモーディングの検出が困難になるというトレードオフの関係があるため、結果的には、開放電圧の低下による電源効率の向上は期待できない。
【００１１】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、マグネトロンの出力レベルに基づいて常時安定した駆動制御が行えると共に、モーティングの好適な判定を行える高周波加熱装置及びその駆動方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る高周波加熱装置は、請求項１に記載したように、マグネトロンと、前記マグネトロンから放射されたマイクロ波を加熱室に導く導波管と、前記マグネトロンを駆動する電源部とを備えた高周波加熱装置において、
前記マグネトロンが発生するマイクロ波の波長をλとしたとき、前記導波管内において管軸方向にλ／４の奇数倍離して配設された一組のマイクロ波検出手段と、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を加算する加算手段と、前記加算手段の出力と予め設定された設定基準値とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記電源部の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成された高周波加熱装置においては、導波管からなるマイクロ波伝送路にマイクロ波検出手段を配設してマイクロ波の出力レベルを直接検出している。このとき、マイクロ波伝送路内においてλ／４だけ離して一組のマイクロ波検出手段を配設することによって、出力されるマイクロ波の波形のどの位置を検出しても、マイクロ波の出力レベルに比例した値を検出できる。したがって、マイクロ波の出力レベルに対応した検出値に基づいて、電源部のＰＷＭ制御やモーディング発生などにおける電源停止を正確に行うことができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の高周波加熱装置において、前記加算手段は、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を個別に二乗して加算することを特徴とする。
【００１５】
つまり、マイクロ波を正弦波としたときにλ／４だけ離れた２点を検出する場合は、マイクロ波を正弦波の電気角π／２隔てた２点で検出することになる。したがって、第１のマイクロ波検出手段がｓｉｎθの位置の値を検出したとき、第２のマイクロ波検出手段はｓｉｎ（θ＋π／２）＝ ｃｏｓ θの位置の値を検出することになる。ここで、ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ ＝ １（一定）であるので、λ／４隔てた第１のマイクロ波検出手段が検出した出力レベルの二乗値と、第２のマイクロ波検出手段が検出した出力レベルの二乗値との加算値は常に一定値となる。よって、２つのマイクロ波検出手段により、常に、マイクロ波の出力レベルに比例した検出値を得ることができる。なお、第１のマイクロ波検出手段と第２のマイクロ波検出手段とをλ／４の奇数倍に離した位置に配設しても、上記と同様に一定の検出値が得られることは云うまでもない。
【００１６】
また、請求項３に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の高周波加熱装置において、前記加算手段は、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を単純加算することを特徴とする。
【００１７】
つまり、上記のように、マイクロ波のλ／４だけ離れた２点のそれぞれの検出値の二乗値を加算した値を用いなくても、マイクロ波のλ／４だけ離れた２点の検出値を単純に加算した値を用いても、近似的にはマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出することができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項２または請求項３に記載の高周波加熱装置において、前記加算手段は、さらに、加算した値の平均値を求め、前記比較手段は、前記平均値と前記設定基準値とを比較することを特徴とする。
【００１９】
つまり、上記のようにマイクロ波のλ／４だけ離れた２点のそれぞれの検出値の二乗値を加算した値や、２点の検出値を単純に加算した値を用いなくても、２点の検出値の平均値を用いても近似的にはマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出することができる。
【００２０】
また、請求項５に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の高周波加熱装置において、前記制御手段は、前記比較手段の比較結果が前記設定基準値に達するまでは前記マグネトロンの出力レベルを徐々に上げるように制御し、該設定基準値を下回ったときは前記電源部の駆動を停止させることを特徴とする。
【００２１】
このように構成された高周波加熱装置においては、マグネトロンの出力レベルが設定基準値を下回らない範囲で低下した場合には、所定の出力レベルが得られるように電源部の直流電圧を逐次上げるようにし、設定基準値を下回った場合には、モーディングや短絡異常などの発生と見做して、駆動電源を直ちに遮断することができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の高周波加熱装置において、前記マイクロ波検出手段は、前記導波管の一壁面に設けられた開口部より管内に突出されたプローブであることを特徴とする。
【００２３】
このように構成された高周波加熱装置においては、マイクロ波検出手段となる２つのプローブを用いた比較的簡単な構造でマイクロ波の出力レベルを検出できる。そして、マイクロ波の出力レベルに対応して駆動回路のＰＷＭ制御やモーディング発生時の電源回路の遮断を行うことができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項６に記載の高周波加熱装置において、前記プローブの検出信号を検波して前記加算手段ヘ出力するマイクロ波検波回路を備えたことを特徴とする。
【００２５】
つまり、本発明の高周波加熱装置によれば、プローブの検出信号はマイクロ波検波回路によって電圧レベルに変換されてから加算手段へ入力されるので、ノイズなどを誤検出する虞がなく、マグネトロンの出力レベルを正確に検出することができる。よって、マグネトロンの出力レベルの検出精度が高い高周波加熱装置を実現することができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の高周波加熱装置において、前記マイクロ波検出手段は、前記導波管の一壁面に設けられた開口部より管内に突出された発光手段と、該発光手段の光を検出する受光手段とからなることを特徴とする。
【００２７】
このように構成された高周波加熱装置においては、マイクロ波伝送路内に配置した放電管などの発光素子はマイクロ波の出力レベルに応じて発光光量を変化させる。そこで、発光素子の発光光量をフォトトランジスタなどの受光素子で検出することで、マイクロ波の出力レベルを検出できる。そして、マイクロ波の出力レベルに対応して駆動回路のＰＷＭ制御やモーディング発生時の電源回路の遮断を行うことができる。
【００２８】
上記目的を達成するために、本発明に係る高周波加熱装置の駆動方法は、請求項９に記載したように、前記制御手段は、前記比較手段の比較結果が前記設定基準値に達するまでの間は前記マグネトロンの出力を徐々に上げるように制御し、前記設定基準値を下回ったときには前記電源部を駆動停止するように制御することを特徴とする。
【００２９】
このように構成された高周波加熱装置の駆動方法は、マグネトロンの出力レベルが設定基準値を下回らない範囲で低下した場合には、所定の出力レベルが得られるように電源部の直流電圧を逐次上げるように駆動制御して常時安定した加熱を行うことができ、一度、設定基準値を下回った場合には、モーディングや短絡異常などの発生と見做して、駆動電源を直ちに遮断して安全性を確保することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明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。なお、従来例と同一箇所、同一部位については同一符号を用いて説明を簡略して行うものとする。
【００３１】
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要部を示す構成図である。
この高周波加熱装置は、後述する商用電源からマグネトロン１００の駆動電源を生成する電源部２７と、電源部２７より供給される駆動電源によってマイクロ波を発生させるマグネトロン１００と、マグネトロン１００から放射されたマイクロ波を図示せぬ加熱室に導く導波管２９とを備える。
【００３２】
導波管２９は、この導波管２９の一壁面に形成された第１の開口部２５と、第１の開口部２５と同一壁面にあって第１の開口部２５から管軸方向に導波管２９内をマイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ離して形成された第２の開口部２６と、第１の開口部２５及び第２の開口部２６よりそれぞれ管内に突出して設けられ、マグネトロン２８から放射されたマイクロ波を検出する第１のプローブ２２及び第２のプローブ２３と、第１のプローブ２２及び第２のプローブ２３を鉛設させた基板２４とを備える。
【００３３】
図２は、上記した高周波加熱装置の電源部２７を含む回路構成図である。
電源部２７は、商用電源１が整流部１６を介してインバータ部１７と接続されている。また、インバータ部１７は、昇圧トランス９を介して高圧回路部３０と接続されている。即ち、商用電源１は整流部１６の整流器２と接続され、整流器２の一方の出力端子は平滑コイル３を介して昇圧トランス９の一次側巻線に接続されている。整流器２の他方の出力端子は、インバータ部１７を形成する転流ダイオード８のアノードに接続され、転流ダイオード８のカソードは一次側巻線に接続されている。
【００３４】
また、整流部１６にあっては平滑コイル３の出力と整流器２の他方の出力端子との間に平滑コンデンサ５が接続されている。インバータ部１７では共振コンデンサ４が昇圧トランス９の一次側巻線に並列に接続されている。転流ダイオード８のアノード−カソード間には、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）６のエミッタ及びコレクタが接続されている。パワートランジスタ６のゲートは後述する制御回路７と接続されている。
昇圧トランス９の二次側巻線は高圧回路部３０を構成し、マグネトロン１００の陰極に接続される二次巻線と、一端が高圧コンデンサ１４及びフライホイルダイオード１５のアノードを介してマグネトロン１００の陰極に接続されると共に、他端がフライホイルダイオード１５のカソードを介してマグネトロン１００の陽極に接続される二次巻線とを備え、マグネトロン１００への電流供給電源を形成している。
【００３５】
また、高周波加熱装置は、図２に示すように、第１のプローブ２２が検出したマイクロ波の出力レベルを検波する第１の検波回路１８と、第２のプローブ２３が検出したマイクロ波の出力レベルを検波する第２の検波回路１９と、それぞれの検波回路１８、１９の出力信号Ｓ１、Ｓ２の二乗値を加算する加算手段２０と、加算手段２０で加算された加算出力信号Ｓｔを、予め設定した設定基準値Ｓｄと比較する比較手段２１と、比較手段２１の比較結果に基づいてインバータ部１７を駆動制御する制御回路７とを備える。
【００３６】
一対のプローブ２２，２３で検出され、且つ、加算手段２０で加算されてマイクロ波の出力レベルに応じて得られた加算出力信号Ｓｔが、比較手段２１で設定基準値Ｓｄ以下であると判定されると、比較手段２１は、例えばモーディングが発生しているとして、制御回路７に対し停止信号Ｓｓを出力する。これにより、制御回路７はＩＧＢＴ６をオフにしてマグネトロン１００への電源供給を直ちに停止する。
【００３７】
一方、加算出力信号Ｓｔが、設定基準値Ｓｄを下回らない範囲で低下していると比較手段２１で判定された場合には、制御回路７はマイクロ波の出力レベルが安定した定常状態となるように、ＩＧＢＴ６をＰＷＭ制御してインバータ部１７の出力電圧を上がるように、ＩＧＢＴ６に対してスイッチング信号を出力する。この結果、昇圧トランス９は昇圧動作して二次巻線側に高圧交流電圧を発生すると、この高圧交流電圧が高圧コンデンサ１４及びフライホイルダイオード１５で整流されてマグネトロン１００に与えられる。したがって、マグネトロン１００は、出力レベルが常時安定したマイクロ波を放射できる。なお、マグネトロンの出力レベルが定常時よりも高い場合は、制御回路７は、インバータ部１７の出力電圧を下げるように制御する。
【００３８】
図３は、上記した検波回路１８，１９の一回路例である。
第１の検波回路１８及び第２の検波回路１９は、ダイオード３１、コンデンサ３２及び、抵抗３３によって構成されている。
第１のプローブ２２及び第２のプローブ１６でそれぞれ検出された電流は、ダイオード３１を通ってコンデンサ３２に充電され、抵抗３３によって電圧に変換されて加算手段２０へ入力される。
【００３９】
次に、図１から図３を用いて本発明の高周波加熱装置の動作を説明する。
図２において、商用電源１からの交流電圧は整流部１６によって直流電圧に変換されてインバータ部１７に供給される。インバータ部１７は、制御回路７によってＩＧＢＴ６が例えば１０ｋＨｚでＰＷＭ制御されて定電流駆動する。さらに、インバータ部１７の出力電圧は昇圧トランス９で例えば４ｋＶ程度に昇圧され、既述したとおり、高圧回路部３０によりマグネトロンのアノード−カソード間に高圧交流電圧が印加される。これによって、図１に示すマグネトロン１００が、例えば２４５０ＭＨｚのマイクロ波を発生し、このマイクロ波が導波管２９より図示せぬ加熱室へ導かれて、被加熱体の加熱処理が行われる。
【００４０】
ここで、図１に示すように、導波管２９を通過するマイクロ波の出力レベルは、第１のプローブ２２と第２のプローブ２３とによって検出される。このとき、第１のプローブ２２と第２のプローブ２３とはマイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ隔てて配設されているので、導波管２９を通過するマイクロ波の出力レベルが変動しない場合は、第１のプローブ２２が検出したマイクロ波の出力レベルの二乗値と第２のプローブ２３が検出したマイクロ波の出力レベルの二乗値の加算値は常に一定値である。
【００４１】
つまり、マイクロ波を正弦波の電気角π／２隔てた２点で検出する場合、第１のプローブ２２がｓｉｎθの位置の値を検出したとき、第２のプローブ２３はｓｉｎ（θ＋π／２）＝ ｃｏｓθの位置の値を検出することになる。ここで、ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ ＝１（一定）であるから、第１のプローブ２２が検出した出力レベルの二乗値と、第２のプローブ２３が検出した出力レベルの二乗値との加算値は常に一定である。
【００４２】
例えば、第１のプローブ２２がマイクロ波のピーク値（つまりｓｉｎ９０°＝１の値）を検出すれば、第２のプローブ２３はマイクロ波のゼロ値（つまりｓｉｎ１８０°＝０の値）を検出し、両者をそれぞれ二乗した値の加算値は１２＋０２＝１であり、また、第１のプローブ２２がマイクロ波のｓｉｎ３０°＝０．５の値を検出すれば、第２のプローブ２３はマイクロ波のｓｉｎ（３０°＋９０°）＝ｃｏｓ３０°＝０．８６６の値を検出するので、両者をそれぞれ二乗した値の加算値は０．５２＋０．８６６２＝１である。したがって、第１のプローブ２２と第２のプローブ２３がそれぞれ検出した出力レベルの二乗値の加算値は常に一定値である。
【００４３】
つまり、１つのプローブで検出した場合は、マイクロ波の１点の瞬時値のみを検出するので、ピーク値を検出することもあればゼロ値を検出することもあって、出力レベルに応じた値を検出することができない。しかし、本発明のようにマイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ離れた２点で検出して、それぞれの検出値の二乗値を加算した値を用いることによって、常にマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出することができる。
【００４４】
なお、マイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ離れた２点のそれぞれの検出値の二乗値を加算した値を用いなくても、マイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ離れた２点の検出値を単純に加算した値を用いたり、２点の検出値の平均値を用いても近似的にはマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出することができる。しかし、以下の説明では、理論的にマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出するという観点から、２点のそれぞれの検出値の二乗値を加算した値を用いることで説明を展開する。
【００４５】
図２に戻って、第１の検波回路１８が、第１のプローブ２２で検出されたマイクロ波の出力レベルに相当する出力信号Ｓ１を加算手段２０へ入力し、第２の検波回路１９が、第２のプローブ２３で検出されたマイクロ波の出力レベルに相当する出力信号Ｓ２を加算手段２０へ入力する。加算手段２０は、第１の検波回路１８の出力信号Ｓ１の二乗値と第２の検波回路１９の出力信号Ｓ２の二乗値とを加算し、加算出力信号Ｓｔを予め設定した設定基準値Ｓｄと比較する。
【００４６】
そして、加算出力信号Ｓｔが設定基準値Ｓｄ以下である場合にはモーディングなどが発生したと判断し、比較手段２１から制御回路７に対して停止信号Ｓｓを出力する。制御回路７は、ＩＧＢＴ６をＰＷＭ制御していた制御信号を停止信号Ｓｓによって停止する。これによって、ＩＧＢＴ６は直ちにスイッチング駆動を停止するので、インバータ部１７が停止されてマグネトロンは駆動を停止する。これにより、陽極電流の変動などに依存されることなく、マイクロ波の出力レベルに対応した検出信号によってモーディングや短絡状態を検出し、マグネトロンの停止制御を行うことができる。
【００４７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、導波管からなるマイクロ波伝送路に一組のプローブを配設してマイクロ波を直接検出している。そして、出力レベルの低下を検出してモーディングなどを判定している。また、マイクロ波の出力レベルに対応した値を検出して駆動回路のＰＷＭ制御やモーディング時における電源回路の停止を行うことができるので、極めて安定性の高い高周波加熱装置を実現することができる。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示す構成図である。
なお、この実施の形態では、マグネトロンの出力レベルを検出する検出手段が相違するだけで、他の構成は先の実施の形態と同じであるので、同一箇所には同一符号を付して説明は省略する。
この実施の形態では、マグネトロンの出力レベルを検出するため、導波管２９内においてマイクロ波の１／４波長の距離に離れて配置され、マグネトロン１００から放射されたマイクロ波により発光する第１の発光素子３５及び第２の発光素子３７と、第１の発光素子３５の光を検出する第１の受光素子３６及び第２の発光素子３７の光を検出する第２の受光素子３８とを備えて、マイクロ波の検出手段が構成されている。
【００４９】
図５は、受発光部の一回路例である。
第１の発光素子３５及び第１の受光素子３６、第２の発光素子３７及び第２の受光素子３８は何れも同じフォトカプラとして構成されている。例えば、図５に示すように、発光素子３５（３７）と受光素子３６（３８）は電気的にアイソレートされており、受光素子３６（３８）は発光素子３５（３７）の発光光量に比例した電流を流す。なお、抵抗４２は、受光素子３６（３８）の電流を電圧レベルに変換して加算手段２０へ供給するための抵抗である。
【００５０】
図６は、先の図２と類似した回路構成図である。
この回路では、第１の受光素子３６の出力信号Ｓ１’の二乗値と第２の受光素子３８の出力信号Ｓ２’の二乗値とを加算する加算手段２０と、加算手段２０で加算された加算出力信号Ｓｔ’を、予め設定した設定基準値Ｓｄ’と比較して、加算出力信号Ｓｔ’が設定基準値Ｓｄ’以下である場合にはモーディングなどが発生したと判断し、制御回路７に対して停止信号Ｓｓ’を出力する比較手段２１と、ＩＧＢＴ６をＰＷＭ制御したりＩＧＢＴ６に停止信号Ｓｓ’を出力する制御回路７とによって構成されている。なお、マグネトロン１００への電流供給電源となる主回路部分は、先の実施の形態と全く同じ構成であるので、説明は省略する。
【００５１】
次に、図４から図６を用いてこの実施の形態における高周波加熱装置の動作を説明するが、第１の実施の形態と重複する説明は割愛する。
図４において、導波管２９を通過するマイクロ波の出力レベルは、第１の発光素子３５と第２の発光素子３７の発光光量に比例する。つまり、第１の発光素子３５と第２の発光素子３７は、マイクロ波の出力レベルに比例した明るさで発光する。したがって、第１の受光素子３６と第２の受光素子３８は、それぞれ対応する発光光量に比例した電流を流す。
【００５２】
したがって、第１の受光素子３６からマイクロ波の出力レベルに比例した出力信号Ｓ１’が、第２の受光素子３８からマイクロ波の出力レベルに比例した出力信号Ｓ２’が、それぞれ加算手段２０へ入力される。そして、加算手段２０は、第１の受光素子３６及び第２の受光素子３８の出力信号Ｓ１’及びＳ２’の二乗値を加算した加算出力信号Ｓｔ’を比較手段２１に出力すると、比較手段２１はこの加算出力信号Ｓｔ’と予め設定した設定基準値Ｓｄ’とを比較する。
【００５３】
比較の結果、先の実施の形態と同様、加算出力信号Ｓｔ’が設定基準値Ｓｄ’以下である場合は、制御回路７は、マグネトロン１００の駆動を直ちに停止させる。これにより、従来技術として述べたように、マグネトロンの陽極電流の変動などに依存されることなく、マイクロ波の出力レベルに比例した検出信号によってモーディングなどに起因した出力レベルの低下を検出することができるので、極めて安定性の高い高周波加熱装置を実現することができる。
【００５４】
この実施の形態のように、導波管からなるマイクロ波伝送路に発光素子や放電管などを設けて、発光素子や放電管の発光光量をフォトトランジスタなどの受光素子で検出すれば、例えば、マグネトロンの出力レベルの低下に応じて、発光素子や放電管の発光光量が低下するので、受光素子であるフォトトランジスタの出力電圧レベルを観測することによってモーディングの発生などを確実に検出することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波加熱装置によれば、マグネトロンの出力レベルを直接検出しているので、従来例のように負荷状態によって左右されず、常時、モーディングの発生や出力レベルの低下を確実に判定できる。また、検出回路の出力信号は、高圧回路とは全く独立しているので、電源装置の絶縁構造を簡素化できる。さらに、マグネトロンの出力レベルが設定基準値を下回らない範囲で低下した場合には、所定の出力レベルが得られるように電源部の直流電圧を逐次上げるように駆動制御しているので、マグネトロンの長寿命化を図れると共に、安定した加熱を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示す構成図である。
【図２】図１の高周波加熱装置の電源部を含む回路構成図である。
【図３】図１の高周波加熱装置に用いられる検波回路を例示する回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示す構成図である。
【図５】図４の高周波加熱装置に用いられるマイクロ波検出部の回路図である。
【図６】図４の高周波加熱装置の電源部を含む回路構成図である。
【図７】従来例を示す高周波加熱装置の回路構成図である。
【図８】マグネトロンの断面図である。
【符号の説明】
７ 制御回路
１６ 整流部
１７ インバータ部
１８ 第１の検波回路
１９ 第２の検波回路
２０ 加算手段
２１ 比較手段
２２ 第１のプローブ
２３ 第２のプローブ
２４ 基板
２５ 第１の開口部
２６ 第２の開口部
２７ 電源部
２９ 導波管
３０ 高圧回路部
３５ 第１の発光素子
３６ 第１の受光素子
３７ 第２の発光素子
３８ 第２の受光素子
１００ マグネトロン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency heating apparatus for performing high-frequency heating using microwaves generated by a magnetron and a driving method thereof, and more particularly, to a waveguide for generating microwaves generated by a magnetron using a DC high-voltage power supply. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-frequency heating device that performs high-frequency heating by transmitting to a high-frequency device and a driving method thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetron has been widely used as a high-frequency heating device such as a microwave oven by generating a continuous microwave, in addition to generating a pulsed microwave for use in a radar or the like.
As shown in FIG. 8, the basic structure of this magnetron 100 is such that an even number of vanes 102 are radially arranged and fixed around the central axis on the inner wall surface of an anode cylinder 101 having a substantially cylindrical shape. Is formed. The even number of vanes 102 are connected to each other by first and second equalizing rings 103a and 103b. An antenna lead 105 is connected to one of the vanes 102.
Magnetic poles 104a and 104b are provided in both openings of the anode cylinder 101. The antenna lead 105 has a proximal end connected to the vane 102 and a distal end extending outward from a through hole 106 provided in the magnetic pole 104a through the magnetic pole 104a and the side tube 107 in a non-contact manner.
[0003]
The anode body 108 is composed of the above-described anode cylinder 101, vane 102, pressure equalizing rings 103a and 103b, magnetic poles 104a and 104b, antenna lead 105, and the like. The space between the anode structure 108 and the cathode 109 arranged at the center thereof is called a working space 110.
[0004]
Magnets (not shown) are disposed outside the magnetic poles 104a and 104b provided at both open ends of the anode cylinder 101, and a DC electric field (arrow E in the figure) is provided between the cathode 109 and the anode assembly 108. ), Electrons generated from the cathode 109 having a high potential make cycloid motion in the working space 110 due to the electric field and the DC magnetic field (arrow B in the figure) given from the magnetic poles 104a and 104b.
[0005]
Since the anode structure 108 is a cavity resonator, it has a unique resonance frequency. The polarity of each vane 102 is reversed between adjacent neighbors, and the electron flow due to cycloidal motion of electrons eventually becomes uneven in density between a sparse part and a dense part, and is synchronized with the polarity of each vane 102. Thus, a rotating electron pole is formed, and an induced current flows through the resonator of the anode structure 108 to generate high-frequency power.
The high-frequency power generated in the anode structure 108 is taken out of the antenna lead 105 connected to one vane 102 to the outside.
[0006]
As a driving power supply for a high-frequency heating device using such a magnetron 100, a power supply device that performs constant current control using an inverter circuit or cuts off current when an abnormality occurs is widely known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-121162 discloses that a current transformer (hereinafter, referred to as CT) is provided on a high voltage circuit side for applying a high voltage to a magnetron to detect an anode current of the magnetron, and an inverter circuit is provided based on the anode current. (Pulse Width Modulation) control of the switching element and a technique of shutting off the gate of the switching element to stop the inverter circuit when an abnormality such as a short circuit occurs on the high voltage circuit side.
[0007]
FIG. 7 shows an example of a circuit diagram of a driving power supply in a high frequency heating apparatus generally used conventionally, which has a configuration substantially similar to that described in the above publication.
The driving power supply in this high-frequency heating device is such that the DC voltage obtained by rectifying the commercial power supply 1 by the rectification unit 16 is subjected to constant current control by the inverter unit 17, then boosted by the step-up transformer 9, and by the high-voltage circuit unit 30. A high DC voltage is applied between the cathode and the anode. At this time, the anode current Ib of the magnetron 100 is detected by the anode current detection circuit 11 in which the current detection resistor 12 is inserted in the high voltage circuit section 30, and the detected anode current Ib is fed back to the control circuit 7 through the insulating transformer 10. Thus, the IGBT 6 of the inverter unit 17 is PWM-controlled.
Thus, the output level of the magnetron 100 is controlled. In the following description, the electromagnetic wave level generated by the magnetron will be referred to as the output level of the magnetron.
[0008]
In addition, the current detection resistor 12 provided in the high voltage circuit unit 30 detects abnormal oscillation such as moding, and controls to shut off the gate of the IGBT 6 and stop the inverter unit 17. That is, the conventional moding detection method detects an excessive anode current Ib generated at the time of occurrence of the modulating as a jump of the voltage between both ends of the current detection resistor 12, and sends an abnormality detection signal to the control circuit 7 via the insulating transformer 10. By transmitting, the gate of the IGBT 6 is shut off.
Moding is an oscillation in a frequency band other than the 2450 MHz band, and is a phenomenon that always occurs when the life of the magnetron is at the end of its life. Occur.
As described above, in the related art, the output current of the magnetron is controlled and the abnormality determination is detected by detecting the anode current of the high voltage circuit.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if it is possible to monitor the occurrence of moding and control the output level by detecting the anode current of the magnetron, the durability of the magnetron changes depending on the load condition. The anode current does not accurately reflect the microwave oscillation state because the electromagnetic wave output decreases with the deterioration of itself and the temperature rise during heating, so if the anode current was detected and controlled, The output level of the magnetron cannot be controlled with high accuracy.
[0010]
Furthermore, in the conventional anode current detection method, the potential used as the anode current detection reference on the high voltage circuit side is based on the case ground, so that the insulation structure of the case becomes complicated and the insulation transformer is also difficult. For example, it becomes necessary to increase the size of the high-frequency heating device or increase the cost. Further, since the case of the high-frequency heating device is at the ground potential, if the circuit is disconnected, a high voltage may be applied to the case. Therefore, an additional circuit for taking these safety measures is required. It also causes cost increase. In order to improve the power supply efficiency, it is effective to reduce the open-circuit voltage between the anode and the cathode of the magnetron. However, there is a trade-off relationship in that the anode current decreases and the detection of moding becomes difficult. Therefore, as a result, an improvement in power supply efficiency due to a decrease in the open circuit voltage cannot be expected.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a high-frequency heating apparatus capable of constantly performing stable drive control based on the output level of a magnetron and performing a suitable determination of moting, and a drive thereof. It is to provide a method.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a high-frequency heating device according to the present invention includes, as described in claim 1, a magnetron, a waveguide for guiding microwaves emitted from the magnetron to a heating chamber, and the magnetron. In a high-frequency heating device having a power supply unit for driving,
Assuming that the wavelength of the microwave generated by the magnetron is λ, a set of microwave detecting means arranged in the waveguide at an odd multiple of λ / 4 in the tube axis direction, and the microwave detecting means Adding means for adding each of the obtained signals, comparing means for comparing an output of the adding means with a preset reference value, and driving the power supply unit based on a comparison result of the comparing means. And control means for controlling.
[0013]
In the high-frequency heating device configured as described above, the microwave detection means is disposed in the microwave transmission line formed of the waveguide, and the microwave output level is directly detected. At this time, by disposing a set of microwave detecting means at a distance of λ / 4 in the microwave transmission line, the output level of the microwave can be detected regardless of the position of the output microwave waveform. Can be detected. Therefore, based on the detected value corresponding to the output level of the microwave, the power supply can be accurately stopped in the PWM control of the power supply unit or the occurrence of the moding.
[0014]
Further, in order to achieve the above object, the high frequency heating device according to claim 2 is the high frequency heating device according to claim 1, wherein the adding means outputs each signal obtained from the microwave detecting means. It is characterized in that it is individually squared and added.
[0015]
That is, when two points separated by λ / 4 are detected when a microwave is a sine wave, the microwave is detected at two points separated by an electrical angle of π / 2 of the sine wave. Therefore, when the first microwave detecting means detects the value of the position of sin θ, the second microwave detecting means detects the value of the position of sin (θ + π / 2) = cos θ. Where sin 2 θ + cos 2 Since θ = 1 (constant), the addition of the square value of the output level detected by the first microwave detection unit separated by λ / 4 and the square value of the output level detected by the second microwave detection unit The value is always constant. Therefore, a detection value proportional to the microwave output level can always be obtained by the two microwave detection means. Even if the first microwave detecting means and the second microwave detecting means are arranged at positions separated by an odd multiple of λ / 4, a constant detected value can be obtained in the same manner as described above. Not even.
[0016]
In order to achieve the above object, the high frequency heating device according to claim 3 is the high frequency heating device according to claim 1, wherein the adding unit outputs each signal obtained from the microwave detecting unit. It is characterized by simple addition.
[0017]
That is, as described above, the detected values of the two points separated by λ / 4 of the microwave can be used without using the value obtained by adding the square values of the detected values of the two points separated by λ / 4 of the microwave. Can be approximately detected as a value proportional to the output level of the microwave even if a value obtained by simply adding is used.
[0018]
In order to achieve the above object, the high-frequency heating device according to claim 4 is the high-frequency heating device according to claim 2 or 3, wherein the adding unit further calculates an average value of the added values. The comparing means compares the average value with the set reference value.
[0019]
That is, as described above, without using the value obtained by adding the square values of the detected values of two points separated by λ / 4 of the microwave or the value obtained by simply adding the detected values of two points, Even if the average value of the detected values is used, a value approximately proportional to the output level of the microwave can be detected.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, the high frequency heating apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the control unit is configured to determine a comparison result of the comparison unit. Is controlled so that the output level of the magnetron is gradually increased until the set reference value is reached, and the drive of the power supply unit is stopped when the output level falls below the set reference value.
[0021]
In the high-frequency heating device configured as described above, when the output level of the magnetron falls within a range that does not fall below the set reference value, the DC voltage of the power supply unit is sequentially increased so as to obtain a predetermined output level. If the value falls below the set reference value, it is considered that a moding or short-circuit abnormality has occurred, and the drive power supply can be immediately shut off.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the high-frequency heating apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the microwave detecting means includes a waveguide. The probe is characterized in that it is a probe protruding into the tube from an opening provided in one wall surface.
[0023]
In the high-frequency heating apparatus configured as described above, the output level of microwaves can be detected with a relatively simple structure using two probes serving as microwave detection means. Then, it is possible to perform PWM control of the drive circuit or cut off the power supply circuit when the occurrence of the moding occurs in accordance with the output level of the microwave.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in order to achieve the above object, the high frequency heating apparatus according to the sixth aspect is a microwave detection apparatus which detects a detection signal of the probe and outputs the signal to the addition means. A circuit is provided.
[0025]
That is, according to the high-frequency heating device of the present invention, since the detection signal of the probe is converted into a voltage level by the microwave detection circuit and then input to the addition means, there is no possibility of erroneous detection of noise and the like, and the The level can be accurately detected. Therefore, it is possible to realize a high-frequency heating device with high detection accuracy of the output level of the magnetron.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the high frequency heating apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the microwave detecting means may include the waveguide. And a light-emitting means protruding into the tube from an opening provided in one wall surface of the light-emitting device, and a light-receiving means for detecting light of the light-emitting means.
[0027]
In the high-frequency heating device configured as described above, the light emitting element such as a discharge tube arranged in the microwave transmission path changes the amount of emitted light according to the output level of the microwave. Therefore, the output level of the microwave can be detected by detecting the amount of light emitted from the light emitting element with a light receiving element such as a phototransistor. Then, it is possible to perform PWM control of the drive circuit or cut off the power supply circuit when the occurrence of the moding occurs in accordance with the output level of the microwave.
[0028]
In order to achieve the above object, in the driving method of the high-frequency heating device according to the present invention, as described in claim 9, the control unit performs the operation until the comparison result of the comparison unit reaches the set reference value. Is characterized in that the control is such that the output of the magnetron is gradually increased, and the drive of the power supply section is stopped when the output falls below the set reference value.
[0029]
In the driving method of the high-frequency heating device configured as described above, when the output level of the magnetron falls below a set reference value, the DC voltage of the power supply unit is sequentially increased so as to obtain a predetermined output level. Once the temperature falls below the set reference value, it is considered that a moding or short circuit has occurred, and the drive power supply is immediately shut off to ensure safe heating. Property can be ensured.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same parts as those in the conventional example will be described in the same manner using the same reference numerals.
[0031]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a main part of the high-frequency heating device according to the first embodiment of the present invention.
The high-frequency heating device includes a power supply unit 27 that generates a drive power supply for the magnetron 100 from a commercial power supply, which will be described later, a magnetron 100 that generates microwaves by using a drive power supply supplied from the power supply unit 27, and a microwave radiated from the magnetron 100 A waveguide 29 for guiding a wave to a heating chamber (not shown).
[0032]
The waveguide 29 has a first opening 25 formed on one wall surface of the waveguide 29, and a waveguide on the same wall surface as the first opening 25 and extending from the first opening 25 in the tube axis direction. A second opening 26 formed by separating the inside of the wave tube 29 by １ ／ wavelength (λ / 4) of the microwave, and projecting into the tube from the first opening 25 and the second opening 26, respectively. A first probe 22 and a second probe 23 for detecting microwaves radiated from the magnetron 28 are provided, and a substrate 24 on which the first probe 22 and the second probe 23 are vertically provided.
[0033]
FIG. 2 is a circuit configuration diagram including the power supply unit 27 of the high-frequency heating device described above.
In the power supply unit 27, the commercial power supply 1 is connected to the inverter unit 17 via the rectification unit 16. The inverter unit 17 is connected to the high-voltage circuit unit 30 via the step-up transformer 9. That is, the commercial power supply 1 is connected to the rectifier 2 of the rectifier 16, and one output terminal of the rectifier 2 is connected to the primary winding of the step-up transformer 9 via the smoothing coil 3. The other output terminal of the rectifier 2 is connected to the anode of the commutation diode 8 forming the inverter unit 17, and the cathode of the commutation diode 8 is connected to the primary winding.
[0034]
In the rectifier 16, the smoothing capacitor 5 is connected between the output of the smoothing coil 3 and the other output terminal of the rectifier 2. In the inverter section 17, the resonance capacitor 4 is connected in parallel to the primary winding of the step-up transformer 9. The emitter and the collector of the power transistor (IGBT) 6 are connected between the anode and the cathode of the commutation diode 8. The gate of the power transistor 6 is connected to a control circuit 7 described later.
The secondary winding of the step-up transformer 9 constitutes a high-voltage circuit unit 30. The secondary winding connected to the cathode of the magnetron 100 and one end of the magnetron 100 via the high-voltage capacitor 14 and the anode of the flywheel diode 15 are connected. A secondary winding connected to the cathode and having the other end connected to the anode of the magnetron 100 via the cathode of the flywheel diode 15, forming a current supply power supply to the magnetron 100.
[0035]
Further, as shown in FIG. 2, the high-frequency heating device includes a first detection circuit 18 for detecting an output level of the microwave detected by the first probe 22, and an output of the microwave detected by the second probe 23. A second detection circuit 19 for detecting the level, an addition means 20 for adding the square values of the output signals S1 and S2 of the respective detection circuits 18 and 19, and an addition output signal St added by the addition means 20 are used in advance. The control unit 7 includes a comparing unit 21 that compares the set reference value Sd with the set reference value Sd, and a control circuit 7 that drives and controls the inverter unit 17 based on the comparison result of the comparing unit 21.
[0036]
The added output signal St detected by the pair of probes 22 and 23 and added by the adding means 20 and obtained according to the output level of the microwave is determined by the comparing means 21 to be equal to or less than the set reference value Sd. Then, the comparing means 21 outputs a stop signal Ss to the control circuit 7 assuming that, for example, moding has occurred. As a result, the control circuit 7 turns off the IGBT 6 and immediately stops the power supply to the magnetron 100.
[0037]
On the other hand, when the comparison means 21 determines that the addition output signal St has fallen in a range not to fall below the set reference value Sd, the control circuit 7 sets the microwave output level to a steady state in which the microwave output level is stable. Then, a switching signal is output to the IGBT 6 so as to increase the output voltage of the inverter unit 17 by PWM control of the IGBT 6. As a result, when the step-up transformer 9 performs a step-up operation to generate a high-voltage AC voltage on the secondary winding side, the high-voltage AC voltage is rectified by the high-voltage capacitor 14 and the flywheel diode 15 and supplied to the magnetron 100. Therefore, the magnetron 100 can radiate a microwave whose output level is always stable. When the output level of the magnetron is higher than the steady state, the control circuit 7 controls to lower the output voltage of the inverter 17.
[0038]
FIG. 3 is a circuit example of the detection circuits 18 and 19 described above.
Each of the first detection circuit 18 and the second detection circuit 19 includes a diode 31, a capacitor 32, and a resistor 33.
The currents detected by the first probe 22 and the second probe 16 are charged in the capacitor 32 through the diode 31, converted into a voltage by the resistor 33, and input to the adding means 20.
[0039]
Next, the operation of the high-frequency heating device of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 2, an AC voltage from the commercial power supply 1 is converted into a DC voltage by a rectifier 16 and supplied to an inverter 17. The inverter unit 17 is driven at a constant current by the PWM control of the IGBT 6 at, for example, 10 kHz by the control circuit 7. Further, the output voltage of the inverter unit 17 is boosted to, for example, about 4 kV by the boosting transformer 9, and the high-voltage circuit unit 30 applies the high-voltage AC voltage between the anode and the cathode of the magnetron as described above. As a result, the magnetron 100 shown in FIG. 1 generates a microwave of, for example, 2450 MHz, and the microwave is guided from the waveguide 29 to a heating chamber (not shown) to perform a heating process on the object to be heated.
[0040]
Here, as shown in FIG. 1, the output level of the microwave passing through the waveguide 29 is detected by the first probe 22 and the second probe 23. At this time, since the first probe 22 and the second probe 23 are arranged at a distance of １ ／ wavelength (λ / 4) of the microwave, the output level of the microwave passing through the waveguide 29 is increased. Does not fluctuate, the sum of the square of the microwave output level detected by the first probe 22 and the square of the microwave output level detected by the second probe 23 is always a constant value.
[0041]
That is, in the case where the microwave is detected at two points separated by the electrical angle π / 2 of the sine wave, when the first probe 22 detects the value of the position of sin θ, the second probe 23 detects sin (θ + π / 2). = Cos θ will be detected. Where sin 2 θ + cos 2 Since θ = 1 (constant), the sum of the square of the output level detected by the first probe 22 and the square of the output level detected by the second probe 23 is always constant.
[0042]
For example, if the first probe 22 detects the peak value of the microwave (that is, the value of sin90 ° = 1), the second probe 23 detects the zero value of the microwave (that is, the value of sin180 ° = 0). , The sum of the squared values of the two is 1 2 +0 2 = 1, and if the first probe 22 detects the value of the microwave sin 30 ° = 0.5, the second probe 23 detects the microwave sin (30 ° + 90 °) = cos 30 ° = 0. .866 is detected, so that the sum of the squared values of both is 0.5 2 +0.866 2 = 1. Therefore, the sum of the square values of the output levels detected by the first probe 22 and the second probe 23 is always a constant value.
[0043]
In other words, when a single probe detects the value, only the instantaneous value of one point of the microwave is detected, so the peak value may be detected or the zero value may be detected. Cannot be detected. However, as in the present invention, detection is performed at two points separated by a quarter wavelength (λ / 4) of the microwave, and the value obtained by adding the square value of each detection value is used, so that the output of the microwave is always obtained. A value proportional to the level can be detected.
[0044]
It should be noted that only the quarter wavelength (λ / 4) of the microwave can be used without using a value obtained by adding the square values of the respective detection values at two points separated by the quarter wavelength (λ / 4) of the microwave. Even if a value obtained by simply adding the detection values of two distant points is used or an average value of the detection values of the two points is used, a value approximately proportional to the output level of the microwave can be detected. However, in the following description, from the viewpoint of theoretically detecting a value proportional to the output level of the microwave, the description is expanded by using a value obtained by adding the square value of each of the detected values at two points.
[0045]
Returning to FIG. 2, the first detection circuit 18 inputs the output signal S1 corresponding to the output level of the microwave detected by the first probe 22 to the adding means 20, and the second detection circuit 19 An output signal S2 corresponding to the output level of the microwave detected by the second probe 23 is input to the adding means 20. The addition means 20 adds the square value of the output signal S1 of the first detection circuit 18 and the square value of the output signal S2 of the second detection circuit 19, and sets the addition output signal St to a preset reference value Sd. Compare.
[0046]
When the addition output signal St is equal to or smaller than the set reference value Sd, it is determined that moding or the like has occurred, and the comparison unit 21 outputs a stop signal Ss to the control circuit 7. The control circuit 7 stops the control signal that has been performing the PWM control of the IGBT 6 by the stop signal Ss. As a result, the IGBT 6 immediately stops switching driving, so that the inverter unit 17 is stopped and the magnetron stops driving. This makes it possible to detect a moding or short-circuit state by a detection signal corresponding to the output level of the microwave without depending on the fluctuation of the anode current or the like, and to perform the stop control of the magnetron.
[0047]
As described above, according to the present embodiment, the microwave is directly detected by disposing a set of probes in the microwave transmission line composed of the waveguide. Then, a drop in the output level is detected to determine a moding or the like. In addition, since a value corresponding to the microwave output level can be detected to perform PWM control of the drive circuit and stop the power supply circuit during moding, a highly stable high-frequency heating device can be realized. .
[0048]
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a main part of a high-frequency heating device according to a second embodiment of the present invention.
Note that, in this embodiment, the only difference is the detection means for detecting the output level of the magnetron, and other configurations are the same as those of the previous embodiment. Omitted.
In this embodiment, in order to detect the output level of the magnetron, the first is arranged at a distance of １ ／ wavelength of the microwave in the waveguide 29 and emits light by the microwave radiated from the magnetron 100. A light emitting element 35 and a second light emitting element 37, and a first light receiving element 36 for detecting light of the first light emitting element 35 and a second light receiving element 38 for detecting light of the second light emitting element 37 are provided. Thus, a microwave detecting means is configured.
[0049]
FIG. 5 is a circuit example of a light emitting / receiving unit.
The first light emitting element 35 and the first light receiving element 36, and the second light emitting element 37 and the second light receiving element 38 are all configured as the same photocoupler. For example, as shown in FIG. 5, the light emitting element 35 (37) and the light receiving element 36 (38) are electrically isolated, and the light receiving element 36 (38) is proportional to the amount of light emitted from the light emitting element 35 (37). Flow the current. Note that the resistor 42 is a resistor for converting the current of the light receiving element 36 (38) to a voltage level and supplying the voltage level to the adding means 20.
[0050]
FIG. 6 is a circuit diagram similar to FIG.
In this circuit, the adding means 20 for adding the square value of the output signal S1 'of the first light receiving element 36 and the square value of the output signal S2' of the second light receiving element 38, and the addition performed by the adding means 20 The output signal St ′ is compared with a preset set reference value Sd ′, and when the addition output signal St ′ is equal to or smaller than the set reference value Sd ′, it is determined that moding or the like has occurred. On the other hand, the control circuit includes a comparison unit 21 that outputs a stop signal Ss ′ and a control circuit 7 that performs PWM control on the IGBT 6 and outputs a stop signal Ss ′ to the IGBT 6. Note that the main circuit portion serving as a current supply power supply to the magnetron 100 has exactly the same configuration as that of the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0051]
Next, the operation of the high-frequency heating device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6, but the description that overlaps with the first embodiment will be omitted.
In FIG. 4, the output level of the microwave passing through the waveguide 29 is proportional to the amount of light emitted from the first light emitting element 35 and the second light emitting element 37. That is, the first light emitting element 35 and the second light emitting element 37 emit light with brightness proportional to the output level of the microwave. Therefore, the first light receiving element 36 and the second light receiving element 38 flow currents respectively proportional to the amounts of emitted light.
[0052]
Accordingly, an output signal S1 'proportional to the output level of the microwave from the first light receiving element 36 and an output signal S2' proportional to the output level of the microwave from the second light receiving element 38 are input to the adding means 20, respectively. Is done. When the adding means 20 outputs to the comparing means 21 an added output signal St 'obtained by adding the square values of the output signals S1' and S2 'of the first light receiving element 36 and the second light receiving element 38, the comparing means 21 Compares the sum output signal St 'with a preset reference value Sd'.
[0053]
As a result of the comparison, when the addition output signal St ′ is equal to or smaller than the set reference value Sd ′, the control circuit 7 immediately stops driving the magnetron 100 as in the previous embodiment. As a result, as described in the related art, it is possible to detect a decrease in the output level due to moding or the like by using a detection signal proportional to the output level of the microwave without depending on the fluctuation of the anode current of the magnetron. Therefore, a very stable high-frequency heating device can be realized.
[0054]
As in this embodiment, if a light emitting element or a discharge tube is provided in a microwave transmission path composed of a waveguide, and the light emission amount of the light emitting element or the discharge tube is detected by a light receiving element such as a phototransistor, for example, As the output level of the magnetron decreases, the amount of light emitted from the light-emitting element or discharge tube decreases.By observing the output voltage level of the phototransistor that is the light-receiving element, it is possible to reliably detect the occurrence of moding, etc. it can.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the high-frequency heating device of the present invention, since the output level of the magnetron is directly detected, the occurrence of moding and the output level are not affected by the load condition as in the conventional example. Decrease can be reliably determined. Further, since the output signal of the detection circuit is completely independent of the high-voltage circuit, the insulation structure of the power supply device can be simplified. Further, when the output level of the magnetron falls below the set reference value, the drive control is performed so that the DC voltage of the power supply section is sequentially increased so as to obtain a predetermined output level. Life can be extended and stable heating can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a main part of a high-frequency heating device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram including a power supply unit of the high-frequency heating device of FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a detection circuit used in the high-frequency heating device of FIG. 1;
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a main part of a high-frequency heating device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a microwave detection unit used in the high-frequency heating device of FIG.
FIG. 6 is a circuit configuration diagram including a power supply unit of the high-frequency heating device of FIG. 4;
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a high-frequency heating device showing a conventional example.
FIG. 8 is a sectional view of a magnetron.
[Explanation of symbols]
7 Control circuit
16 Rectifier
17 Inverter section
18. First detection circuit
19 Second detection circuit
20 Addition means
21 Comparison means
22 First probe
23 Second probe
24 substrates
25 First opening
26 Second opening
27 Power supply section
29 Waveguide
30 High voltage circuit
35 First Light-Emitting Element
36 First light receiving element
37 Second light emitting element
38 Second light receiving element
100 magnetron
