JP2004200119A

JP2004200119A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2004200119A
Application number: JP2002370341A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Terasaki; 寛寺崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】高周波加熱装置において、三相電源を入力電源とした場合に、電源の相間に流れる不平衡電流を無くす為にはマグネトロンの数は３の正数倍でなければならず、仕上がりが不充分な場合がある。
【解決手段】三相ブリッジ整流装置９の出力電力で複数個のインバータ回路１１ａ、ｂを駆動し、インバータ回路１１ａ、ｂの高周波高電圧にてマグネトロン６ａ、ｂを駆動、電波の発振制御行う事により、如何なる発振制御状態でも三相電源の相間の不平衡電流の発生を防止する回路とする事により、マグネトロン６ａ、ｂの配置や数を被加熱物２０に応じ適宜設定出来るようになるので、被加熱物の加熱ムラを抑えた良好な仕上がり品質を得る事が出来るようになる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネトロンの駆動に係る電源装置を制御しながら、発生する高周波加熱エネルギーによって食品を加熱する高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品等を電波で加熱する高周波加熱装置において、大量の食材を短時間に加熱する方法として、複数の電波の発生手段を用い、大電力の電波を発生させ用に供する方法があり、この場合の電源としては三相交流電源が用いられている。
【０００３】
従来の三相交流を電源とするこの種の高出力の高周波加熱装置は、不平衡電流の発生を防止する為に、加熱室に電波を照射する手段を３の正数倍にして電源の各相に均等に電流が流れる構成を取っている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図１０はこの従来例を示すもので、図において１の漏電ブレーカーはその入力側を三相交流電源に接続され、出力側は主電磁接触器２の接点３及びキャビティー電磁接触器４を介し、四角の破線で囲まれたＡ、Ｂ、Ｃ三つのマグネトロンセットを互いに異なる二線間に接続してなるキャビティー用電波ユニット５に接続している。
【０００５】
キャビティー用電波ユニット５内のマグネトロンセットＡ、Ｂ、Ｃは夫々、電波を発生するマグネトロン６ａ、６ｂとこれを駆動するための高電圧を供給する高圧トランス７ａ、７ｂ等で構成され、操作者が、装置の電波出力の設定を行い、主電磁接触器２及び、キャビティー電磁接触器４をＯＮさせると、Ａ、Ｂ、Ｃ三つのマグネトロンセットの夫々に電圧が印加され、高圧トランス７ａ、７ｂにより昇圧され、整流された電圧がマグネトロン６ａ、６ｂに印加され、被加熱物を加熱する電波が発生する。そして、この実施例に示されているように、マグネトロンセットＡ、Ｂ、Ｃには合計6個のマグネトロンを使用し、使用する部品を夫々、同一仕様の物とする事で、各マグネトロンセットの夫々の入力電流をほぼ同一とし、三相の電源には不平衡電流が流れることの無い様な構成にしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３４５６８４号公報（第４−５頁、第３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、電波を発生するマグネトロンセットＡ、Ｂ、Ｃは、三相の電源に対し、不平衡電流を生じないようにするため、常に、３の正数倍の数とし、各線間に均等に配置する必要があった。このことは、電波ユニット５内の加熱出力や均一加熱性能の確保に対し少なからず影響を与えた。必要とされる電波の出力に対し、マグネトロンの数が制限されると、定格に対し、ギリギリの設定で、信頼性を低下させたり、逆に余裕を取らざるを得なくなり、不経済的となる。被加熱物を均一に加熱するためには、特許文献１に記載のキャビティーすなわち加熱室に対し、マグネトロンユニットＡ、Ｂ、Ｃの配置を配慮する事が有効な手段となるが、マグネトロンユニットＡ、Ｂ、Ｃを例えば加熱室対し上下に各２個合計、４個を配列する事は出来ない。被加熱物に対し、上下から均等に電波を照射し、加熱するには上３個、下３個とするしかなかった。そして、この場合は、加熱室の周囲に配する２個のマグネトロンから照射される電波と、中心のマグネトロンから照射される電波のバランスが問題となり、結果的に、均一加熱性能が不充分な状態を生じることがあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するもので、電波を発生するマグネトロンの駆動を、交流電源から得た電力を一旦整流し、商用電源周波数と異なる周波数で断続して得られる高周波電力を生成するいわゆるインバータ電源で行うようにした物である。三相電源を一旦、三相整流回路を設け、その出力に必要な数のマグネトロンとインバータ電源を設けるようにすることで、整流出力に接続している為、インバータ電源がどのよう変化しても、三相電源側の各相間に流れる電流は常に等しく、不平衡電流は発生しない。このことで三相交流電源を使用した高周波加熱装置を実現出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、加熱室と、三相交流を受電し整流する三相整流装置と前記三相整流装置の出力電力を高周波に変換する複数個のインバータ回路と、前記夫々のインバータ回路出力により駆動され、前記加熱室に対し電波を照射する複数個のマグネトロン及び、前記夫々のインバータ回路に備えられた半導体スイッチング素子を制御する制御手段とを設け、操作者が制御手段を通し、複数のマグネトロンの発振する電波の加熱室へ照射を任意に制御する構成としたものである。
【００１０】
そして複数のインバータ回路は全て整流出力に接続している為、マグネトロン、インバータ電源が何個であっても、又、操作者がどの様に制御を行っても、三相電源側の各相間に流れる電流は常に等しく、不平衡電流の発生を無くす事が出来る。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項２に記載の制御手段が、夫々のインバータ回路ごとに設けられた半導体スイッチング素子の断続を、個々に単独で制御する構成としたものである。
【００１２】
そして、三相電源側の各相間に流れる電流は常に等しく、不平衡電流の発生を無くす事が出来ると同時に、操作者は各々のマグネトロンに対し、個別に任意の加熱制御を行うことで均一加熱を行う事が出来る。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１に記載の制御手段が、隣接したマグネトロンに接続するインバータ回路に設けられた半導体スイッチング素子に対し、逆位相で断続制御する構成としたものである。
【００１４】
そして、操作者が各々のマグネトロンに対し、何時どの様に制御を行っても、三相電源側の各相間に流れる電流は常に等しく、不平衡電流の発生を無くす事が出来ると同時に、隣接したマグネトロンが相互に、一方が発振している場合に他方が発振を停止する構成となり、発振中のマグネトロンへの隣接したマグネトロンからの干渉による影響を無くす事が出来る。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、加熱室と、三相交流を受電し整流する三相整流装置と前記三相整流装置の出力電力を高周波に変換する複数個のインバータ回路と、前記夫々のインバータ回路出力により駆動され、前記加熱室に対し電波を発振する複数個のマグネトロン及び、前記夫々のインバータ回路に備えられた半導体スイッチング素子に対し電源電圧の変化の周期に同期を取りながら制御する構成を設けたものである。
【００１６】
そして、インバータ回路は整流出力に接続している為、マグネトロン、インバータ電源が何個であっても、又、操作者が各々のマグネトロンに対し、何時どの様に制御を行っても、三相電源側の各相間に流れる電流は常に等しく、不平衡電流の発生を無くす事が出来ると同時に、不要な輻射ノイズを押さえ、電波の発振効率を高め、装置使用時の経済効果を得ることが出来る。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項４に記載の同期制御回路は、夫々のインバータ回路ごとに設けられた半導体スイッチング素子の断続のＯＮ、ＯＦＦの期間を変化させる構成としたものである。
【００１８】
そして半導体スイッチング素子の断続の停止期間を、加熱動作開始直後より徐々に長くして行く事でマグネトロンの安定発振を図ることが出来る。
【００１９】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。尚、従来例と同一符号のものは同一構造を有し、説明を省略する。
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における高周波加熱装置の回路を示す図、図２は、本発明の実施例１における装置本体の側方断面を示す図、図３は、本発明の実施例１における三相ブリッジ整流回路出力電圧を示す図である。図１において三相交流電源への接続端子８は主電磁接触器２を介し、三相ブリッジ整流回路９に接続させる。三相ブリッジ整流回路９の整流出力は、チョークコイルや平滑コンデンサよりなる平滑回路１０を通し、必要に応じ、キャビティー電磁接触器４を介し、四角の１点鎖線で囲まれたインバータ回路１１ａ、ｂに接続される。インバータ回路１１ａ、ｂは夫々、同一仕様の半導体スイッチング素子１２ａ、ｂ、第１の共振コンデンサ１３ａ、ｂ、昇圧トランス１４ａ、ｂ、高圧整流回路１５ａ、ｂを基本に構成されており、電波を発生するマグネトロン６ａ、ｂに高周波高電圧を印加、駆動する。又、インバータ回路１１ａ、ｂ内の半導体スイッチング素子１２ａ、ｂ、の入力端は、マイクロコンピュータ１６により発振出力が制御されるスイッチング素子制御回路１７に接続される。スイッチング素子制御回路１７には、２０ｋＨｚ以上の高周波の発振回路１８の出力が接続される構成を設けている。マイクロコンピュータ１６は、スイッチング素子制御回路１７を介し、あらかじめ記憶装置に保存されたプログラムデータに従い、それぞれの条件に応じ半導体スイッチング素子１２ａ、ｂやキャビティー電磁接触器４の駆動や制御を行う構成をなす。
【００２１】
更に、本実施例においては、図２に示すごとく、加熱室１９の内部に載置された被加熱物２０に対し、マグネトロン６ａは、導波管２１ａを介し、アンテナ２２ａにて加熱室１９の上方より電波を照射する様にしている。又、マグネトロン６ｂは、導波管２１ｂを介し、アンテナ２２ｂにて加熱室１９の下方より電波を照射する様にする様に配置し、被加熱物１９に対し電波を両面から照射する事で被加熱物２０の表面と裏面の間の加熱ムラを少なくするようにしている。そのほか、加熱室１９前面には被加熱物２０の出入に掛かる扉２３や操作に掛かる主電磁接触器２の操作を行う電源スイッチ２４を配した操作パネル２５が設けられており、操作者が装置の運転制御を操作パネル２５面より行えるように構成している。
【００２２】
上記の構成で、次のような動作が行われるようにしている。本体の動作にかかる電源スイッチ２５をＯＮすると主電磁接触器２の接点が閉じ、装置各部に通電され、マイクロコンピュータ１６にも電力が供給され、マイクロコンピュータ１６が動作を開始する。
【００２３】
主電磁接触器２の出力側に接続された三相ブリッジ整流回路９の各線間に電圧が印加され、三相ブリッジ整流回路９の出力側には、図３に示すような脈流電圧が発生する。電圧の変化の周期は、各相間に印加される電圧周期の１／６倍の周期となっている。そして、単相の両波整流回路と異なり、出力電圧が０になることはない。
【００２４】
この脈流電圧は平滑回路１０にて平滑され、より直流に近い波形となる。この電圧がインバータ回路１１ａ、ｂの昇圧トランス１４ａ、ｂと半導体スイッチング素子１２ａ、ｂ直列に接続されている回路の両端に印加される。半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの入力部には発振回路１８で発振した周波数２０ｋＨｚ以上の高周波を波形成形した出力が、スイッチング素子制御回路１７でマイクロコンピュータ１６の出力による制御を受けながら印加される。半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの入力部にマイクロコンピュータが発振器の高周波出力を許容している間、半導体スイッチング素子１２ａ、ｂはＯＮ、ＯＦＦを繰り返し、昇圧トランス１４ａ、ｂに流れる電流を断続する。この断続により、昇圧トランス１４ａ、ｂの２次側には高周波高電圧が発生し、高圧整流回路１５ａ、ｂで再度整流してマグネトロン６ａ、ｂに印加される。結果マグネトロン６ａ、ｂには、マイクロコンピュータ１６が発振を許容している間、２０ｋＨｚ以上の高周波高電圧の脈流が印加され、電圧が印加されている間、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電波を発振する。
【００２５】
そして、本体が動作中、三相交流電源の各線間に流れる電流は主電磁接触器１やマイクロコンピュータ１６を含む制御手段に供給される極わずかな電流のズレはあるにしても、ほぼ同一電流が流れ、相間に実用上問題となる不平衡電流を生じることは無い。勿論、マイクロコンピュータ１６等の制御手段や主電磁接触器１に流れる電流によって生じる不平衡電流が課題となるような場合は、単相用の主電磁接触器を３台設け各相間に接続し、又、制御手段に対する電源回路用に単相用の電源トランスを３台設け、整流出力を合成する事でこれらの回路に流れる電流も含め、全てにおいて相間に流れる電流を同一にして不平衡電流を完全に０にする事も出来る。
【００２６】
マイクロコンピュータ１６がスイッチング素子制御回路１７を介し、２０ｋＨｚ以上の高周波信号を半導体スイッチング素子１２ａ、ｂに入力しない様にした場合は、マイクロコンピュータ１６等の制御手段や主電磁接触器１に流れる電流を除き０で不平衡電流はこの場合も、ほぼ０となる。
【００２７】
以上の構成と動作によれば、マイクロコンピュータ１６がスイッチング素子制御回路１７を介し、２０ｋＨｚ以上の高周波信号を半導体スイッチング素子１２ａ、ｂにどのような状態に制御しようとも、三相電源の各相間に流れる電流は常に等しく、結果、いかなる場合も不平衡電流の発生はない。そしてさらに、従来のマグネトロンを駆動する電源は３の正数倍でなければ無し得なかった不平衡電流０を１台も含め、いかなる数に設定しても達成できる。このことで、マグネトロン６ａ、ｂの数を加熱室１９の形状、被加熱物２０の状態に合わせ、最適な数と配置に設計する事が出来る。本実施例においては、マグネトロン６ａ、ｂを駆動するインバータ回路１１ａ、ｂを２つに設定し、被加熱物２０の上下両面から電波を照射する事で、良好な加熱の仕上がり状態を得る事が出来る。
【００２８】
更に、本発明を実施する事で、従来の単相交流を電源とした高周波加熱装置に比較し、発振効率を大幅に向上できる。即ち、一般的にマグネトロン６ａ、ｂに印加する電圧は、高いほうが発振効率が良いことが知られている。印加電圧が低くアノードに流れる電流が定格値に比較し少ない状態では、発振周波数が共振周波数からズレを生じ、効率を低下させる。この為、アノード電流の瞬時値は変動が少ないほど一定の共振周波数で発振出来、効率が高く出来る。従来の単相電源を使用した装置にあってはブリッジ整流を行っても、必ず、整流出力電圧が０になる時間が発生し、その都度発振効率が低下し、更に、不要な輻射波を生じていたが、本発明に因れば、三相ブリッジ整流回路９の出力電圧の瞬時値が動作中０になる事が無い為、その分、発振効率は向上し、尚且つ、不要な周波数での輻射も低減し、高効率、高品質の装置とする事が出来る。
【００２９】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２における高周波加熱装置の回路構成の要部を示す図、図５は、本発明の実施例２における高周波加熱装置の回路に生じる電流、電圧を示す図である。なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００３０】
実施例１の構成と異なるところは、スイッチング素子制御回路１７が、夫々のインバータ回路１１ａ、ｂごとに設けられた半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの断続を、個々に単独の制御を行う構成を有する点である。即ち、スイッチング素子制御回路１７の内部に夫々の半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの入力に繋がるダイオード２６ａ、ｂ、２７ａ、ｂによるＡＮＤゲート回路が構成されている。マイクロコンピュータ１６の内部には操作者の意図に応じ、夫々の半導体スイッチング素子１２ａ、ｂが繰り返し断続する２つの繰り返しタイマー２８ａ、ｂの機能が設けられている。実施例においては、繰り返しタイマー２８ａ、ｂの繰り返し周期は夫々１０秒で、繰り返しタイマー２８ａはそのうち６秒ＯＮ、４秒ＯＦＦを出力する。繰り返しタイマー２８ｂはそのうち３秒ＯＮ、７秒ＯＦＦを出力する。尚、本実施例においては上記繰り返し周期、及びＯＮ、ＯＦＦの出力信号を出力するようにしているが、他の実施例では、断続の周期や、ＯＮ、ＯＦＦの出力信号を任意の時間に設定したり、スイッチング素子１２ａと１２ｂが全く個別に設定する事もあり得る。
【００３１】
この繰り返しタイマー２８ａ、ｂの出力は、２８ａがダイオード２６ａの入力に、２８ｂがダイオード２６ｂの入力に接続される。一方、ダイオード２７ａ、ｂの入力は共に高周波の発振器１８の出力に接続される。そしてダイオード２６ａと２７ａの出力は、共に半導体スイッチング素子１２ａの入力に接続され、ダイオード２６ｂと２７ｂの出力は、共に半導体スイッチング素子１２ｂの入力に接続される。半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの入力には抵抗２９ａ、ｂを通し各スイッチング素子をＯＮ出来る電流が流せる直流電源に接続されている。
【００３２】
以上の構成で次の動作が行われる。スイッチング素子１２ａの入力には抵抗２９ａを通し直流電圧と、発振回路１８から２０ｋＨｚ以上の高周波断続信号と、マイクロコンピュータ１６内の繰り返しタイマー２８ａよりの繰り返し断続信号の３つの電圧が印加されるが、発振回路１８から２０ｋＨｚ以上の高周波断続信号及び、マイクロコンピュータ１６内の繰り返しタイマー２８ａよりの繰り返し断続信号のいずれかの信号がＯＦＦの間は、ダイオード２６ａ又はダイオード２７ａがスイッチング素子１２ａの入力をショートし、スイッチング素子１２ａをＯＦＦ状態にする。発振回路１８から２０ｋＨｚ以上の高周波断続信号及び、マイクロコンピュータ１６内の繰り返しタイマー２８ａよりの繰り返し断続信号のいずれもの信号がＯＮの間は、ダイオード２６ａ、ダイオード２７ａともスイッチング素子１２ａの入力をショートする事が無い為、抵抗２９ａを通し、スイッチング素子１２ａに直流電流が入力され、ＯＮ状態となる。即ち、上記動作により、半導体スイッチング素子１２ａはマイクロコンピュータ１６内の繰り返し断続タイマー２８ａがＯＮ状態にある間、２０ｋＨｚ以上の高周波で断続し、ＯＦＦの状態では、全く断続しない。これにより、マグネトロン６ａには断続タイマー２８ａの断続周期で発振回路１８の周波数の高周波高電圧が印加され、その間加熱室１９内の被加熱物２０に対し、上方より電波を照射する。即ち、本実施例においては、１０秒の繰り返しで、そのうち６秒間、高周波がアンテナ２２ａを通し、加熱室上部から電波が加熱室内に照射される。
【００３３】
同様、スイッチング素子１２ｂの入力には抵抗２９ｂを通し直流電圧と、発振回路１８から２０ｋＨｚ以上の高周波断続信号と、マイクロコンピュータ１６内の繰り返しタイマー２８ｂよりの繰り返し断続信号の３つの電圧が印加される。発振回路１８から２０ｋＨｚ以上の高周波断続信号及び、マイクロコンピュータ１６内の繰り返しタイマー２８ｂよりの繰り返し断続信号のいずれかの信号がＯＦＦの間は、ダイオード２６ｂ又はダイオード２７ｂがスイッチング素子１２ｂの入力をショートし、スイッチング素子１２ａをＯＦＦ状態にする。発振回路１８から２０ｋＨｚ以上の高周波断続信号及び、マイクロコンピュータ１６内の繰り返しタイマー２８ｂよりの繰り返し断続信号のいずれもの信号がＯＮの間は、ダイオード２６ｂ、ダイオード２７ｂともスイッチング素子１２ｂの入力をショートする事が無い為、抵抗２９ｂを通し、スイッチング素子１２ｂに直流電流が入力され、ＯＮ状態となる。即ち、上記動作により、半導体スイッチング素子１２ｂはマイクロコンピュータ１６内の繰り返し断続タイマー２８ｂがＯＮ状態にある間、２０ｋＨｚ以上の高周波で断続し、ＯＦＦの状態では、全く断続しない。これにより、マグネトロン６ｂには断続タイマー２８ｂの断続周期で発振回路１８の周波数の高周波高電圧が印加され、その間加熱室１９内の被加熱物２０に対し、下方より電波を照射する。即ち、本実施例においては、１０秒の繰り返しで、そのうち３秒間、高周波がアンテナ２２ｂを通し、加熱室１９下部から電波が加熱室１９内に照射される。
【００３４】
以上の構成と動作により三相交流電源における入力電流間の不平衡電流の発生を無くす事が出来る。図５は、繰り返し断続タイマー２８ａ、ｂが断続した場合の半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの断続の状態と、その時に生じる三相電源の各線間に流れる電流の状態を模式的に示す物で、いかなる場合も線間電流は等しく、不平衡電流は発生しない。そして従来では不可能であった、即ち従来装置であれば、３の正数倍の数のマグネトロンを全て同時にＯＮ、ＯＦＦ制御する事しか出来なかった制御を、繰り返し断続タイマーを夫々単独に、且つ、自由に設定しても不平衡電流を発生する事が無くなり、このことで、被加熱物２０に対し電波の照射の度合いを適宜加熱に最適な条件に設定する事が出来るようになり、より最適の仕上がり状態を得ることが出来るようになる。
【００３５】
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３における高周波加熱装置の回路構成を示す図である。実施例１、２の構成と異なるところは、マグネトロン６ａ、ｂに高周波高電圧を印加する半導体スイッチング素子１２ａと１２ｂに対し、高周波断続信号を逆位相で印加制御する構成としたことである。具体的にはスイッチング素子１２ａ、ｂの入力に接続されるダイオード２７ｂに直列に極性反転回路３０が接続される。極性反転回路３０は、単純には逆相増幅器即ち、原理的にはトランジスタ増幅器の内、エミッタ接地型の増幅器のごとき物であればよい。
【００３６】
この極性反転回路３０を接続する事で、半導体スイッチング素子１２ａと１２ｂは２０ｋＨｚ以上の高周波度断続信号が逆位相で印加されることになる。この為、夫々の半導体スイッチング素子１２ａ、ｂは逆位相で断続、即ち２０ｋＨｚの断続の１サイクル毎に、半導体スイッチング素子１２ａがＯＮの間は１２ｂはＯＦＦ、半導体スイッチング素子１２ａがＯＦＦの間は１２ｂはＯＮとなる。この結果、昇圧トランス１４ａ、ｂにて昇圧され、半波倍電圧整流型の高圧整流回路１５ａ、ｂを通して整流される高周波高電圧の位相は、互いに逆位相となり、マグネトロン６ａ、ｂは高周波の断続を半サイクルずれて発振する事になる。即ち、マグネトロン６ａが発振している半サイクルの間はマグネトロン６ｂは発振停止、逆にマグネトロン６ａが発振停止している半サイクルの間はマグネトロン６ｂが発振する。
【００３７】
上記構成によれば、前述の実施例１、２同様、いかなる動作状態であっても三相交流電源の各線間には不平衡電流が生じることは無く、更に、逆位相で発振するマグネトロン６ａと６ｂは、互いの発振を行っている作用空間に対する影響が無い為、電波発振効率の低下や、発振周波数の変動、不用輻射の増大といった障害を未然に防ぐことが出来る。
【００３８】
尚、動作させるマグネトロンセットが本実施例のごとく２台の場合は、互いに逆位相で発振させる構成とする。動作させるマグネトロンセットが更に多い場合、隣接したマグネトロンを互いに逆位相で発振するように配置する。このように、電波の電界の影響が大きい、最も近いマグネトロンを互いに逆位相で発しさせることで、複数のマグネトロンを動作させる高周波加熱装置の電波発振効率の低下や、発振周波数の変動、不用輻射の増大といった障害を大幅に低減させることが出来る。
【００３９】
（実施例４）
図７は、本発明の実施例４における高周波加熱装置の回路構成を示す図、図８は本発明の実施例４における高周波加熱装置の回路に生じる電流、電圧を示す図である。なお、実施例１、２、３と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４０】
本実施例は実施例２を基本にしたもので、実施例２の構成と異なるところは、前記夫々の半導体スイッチング素子１２ａ、ｂに対し、電源電圧の変化の周期に同期を取りながら制御する同期制御回路３１を附加したことである。
【００４１】
図７において同期制御回路３１は、一方の入力が抵抗３２を介して三相ブリッジ整流出力に、又、一方はツェナーダイオード３３で作られる直流電圧端に接続してなる比較器３４を中心に回路が構成されている。比較器３４の出力は同時にダイオード３５ａ、ｂを介し、夫々半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの入力部に接続している。更に本実施例においては、平滑回路１０のコンデンサ容量は、回路に生ずる瞬間的なサージノイズを抑える程度の少容量の物とし、ブリッジ整流出力を平滑できるような大きな容量とはしていない。
【００４２】
上記構成により次ぎのような動作を行う。実施例２同様、マイクロコンピュータ１６の出す繰り返し断続の制御信号に応じ、半導体スイッチング素子１２ａ、ｂは２０ｋＨｚ以上の高周波で断続している。図８は本実施例に於ける比較器各部の電圧波形を示す物で、比較器３４には抵抗３２を通し、図８の（ａ）に示すごとき三相交流を三相ブリッジ整流回路９で整流した出力を分圧した電圧が印加される。比較器３４のもう一方の入力にはツェナーダイオード３３の電圧が印加されており、比較器３４の出力には図８の（ｂ）に示すように抵抗３２が接続される側の電圧がツェナーダイオード３３側よりも高い間電圧が発生し、抵抗３２が接続される側の電圧がツェナーダイオード３３側よりも低い間は電圧が０となる。この為、半導体スイッチング素子１２ａ、ｂは図８の（ｃ）に示すように抵抗３２が接続される側の電圧がツェナーダイオード３３側よりも低い間はいかなる状態でもＯＦＦとなり、断続動作をしない。即ち、三相ブリッジ整流出力電圧が低くなった時点で比較器３４の出力に応じ、高周波断続を停止し、逆に設定より高くなった時点で断続を再開する。即ち、三相電源の電源電圧の変化に同期しながら、発振、非発振の動作を繰り返す事になる。
【００４３】
以上の構成と動作により、半導体スイッチング素子１２ａ、ｂが如何なる断続状態であっても三相電源に不平衡電流を生じないだけでなく、装置全体の発振効率を高くし、不要な周波数の電波の輻射を無くす事が出来る。即ち、マグネトロン６ａ、ｂに印加される電圧が次ぎに入力される相による電流との継ぐ目で電圧が低下する位相においては、半導体スイッチング素子１２ａ、ｂをＯＦＦ状態にして発振させず、発振効率の高い十分な電圧が印加されている時間のみ発振を行うことでマグネトロンに入力される平均電流に対する電波出力の比を高くする事が出来る。同時に、共振周波数を外れた周波数での動作が無くなり、占有周波数帯域幅が狭い高品位の電波にて加熱する事が出来る。特に本発明の実施例３と合わせて実施する事で更に顕著なものにする事が出来る。
【００４４】
（実施例５）
図９は、本発明の第５の実施例の高周波加熱装置の回路構成を示す図である。なお、実施例１、２、３、４と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４５】
本実施例は実施例４を基本にしたもので、実施例４の構成と異なるところは、実施例４における抵抗３２を抵抗値が変化する可変抵抗手段としたものである。実施例においては、操作パネル２５上に可変抵抗器３６を設け、抵抗３２の変わりに接続している。そして本体が動作中に操作者がこの可変抵抗器３６の抵抗値を自由に操作できるようにしている。
【００４６】
上記構成で抵抗値を大きくすると、比較器３４の入力電圧が低くなり、ツェナーダイオード３３側の電圧を超える時間が少なくなり、結果的に半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの断続を行う時間が少なくなる。逆に抵抗値を小さくすると、比較器３４の入力電圧が高くなり、ツェナーダイオード３３側の電圧を超える時間が多くなり、結果的に半導体スイッチング素子１２ａ、ｂの断続を行う時間が長くなる。
【００４７】
以上の構成と動作により、本実施例では三相交流電源に不平衡電流を生じる事なく、マグネトロン６ａ、ｂの電波発振時間を発振効率の良い部分で発振させたり、徐々に変化させることで、発振の安定化を図ったりする事が出来る。特に、本実施例において装置の動作を開始した直後、マグネトロン６ａ、ｂの発振動作に掛かるフィラメントの温度が低く発振に必要な熱電子の放出が不充分な状態では、可変抵抗器３６の抵抗値を上昇させ、マグネトロン６ａ、ｂの断続発振時間の割合を少なくし、フィラメントが充分に加熱された後に、可変抵抗器３６の抵抗値を低下させ、発振時間の割合を増やし、マグネトロン６ａ、ｂの電波の安定発振を図ることが出来る。
【００４８】
尚、本実施例においては比較器３４の比較出力を可変する手段として、可変抵抗器３６を用いているが、他の実施例として、例えばツェナーダイオード３３の変わりにマイクロコンピュータ１６より比較する電圧を入力し電圧の比較を行い、又、マイクロコンピュータ１６より入力する電圧を変化させ、比較出力のＯＮ、ＯＦＦの比率をかえることもありうる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜５記載の発明によれば、３の正数倍であれ、３の正数倍以外であれ、複数のマグネトロンを設けた加熱装置にあって、如何なる状態でも、三相電源の各相間に流れる電流を等しくし、不平衡電流の発生を無くした上で、短時間に被加熱物に最適の電波加熱を行い、高品位の仕上がりを得る事が出来る。又、マグネトロンの発振効率が向上し、使用時のランニングコストも低減でき、更に装置からの不要輻射の低減や、安定発振による長寿命化や信頼性の向上も図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における高周波加熱装置の回路を示す図
【図２】本発明の実施例１における高周波加熱装置本体の側方断面図
【図３】本発明の実施例１における高周波加熱装置の三相ブリッジ整流回路出力電圧を示す図
【図４】本発明の実施例２における高周波加熱装置の回路構成の要部を示す図
【図５】本発明の実施例２における高周波加熱装置の回路に生じる電流、電圧を示す図
【図６】本発明の実施例３における高周波加熱装置の回路構成の要部を示す図
【図７】本発明の実施例４における高周波加熱装置の回路構成の要部を示す図
【図８】本発明の実施例４における高周波加熱装置の回路に生じる電流、電圧を示す図
【図９】本発明の実施例５における高周波加熱装置の回路構成の要部を示す図
【図１０】従来の高周波加熱装置の回路構成を示す図
【符号の説明】
６ａ、６ｂマグネトロン
１１ａ、１１ｂインバータ回路
１２ａ、１２ｂ半導体スイッチング素子
１６マイクロコンピュータ
１７スイッチング素子制御回路
１９加熱室
２０被加熱物
２８ａ、２８ｂ繰り返しタイマー
３０極性反転回路
３１同期制御回路
３６可変抵抗器

Claims

加熱室と、三相交流を受電し整流する三相整流装置と、前記三相整流装置の出力電力を高周波に変換する複数個のインバータ回路と、前記夫々のインバータ回路出力により駆動され、前記加熱室に対し電波を照射する複数個のマグネトロン及び、前記夫々のインバータ回路に備えられた半導体スイッチング素子を制御する手段とを有してなる高周波加熱装置。
スイッチング素子を制御する手段は、夫々のインバータ回路ごとに設けられた半導体スイッチング素子の断続を、個々に単独の制御を行う構成を有してなる請求項１記載の高周波加熱装置。
スイッチング素子を制御する手段は、隣接したマグネトロンに接続するインバータ回路に設けられた半導体スイッチング素子に対し、逆位相で断続制御する構成を有してなる請求項１又は２記載の高周波加熱装置。
加熱室と、三相交流を受電し整流する三相整流装置と前記三相整流装置の出力電力を高周波に変換する複数個のインバータ回路と、前記夫々のインバータ回路出力により駆動され、前記加熱室に対し電波を発振する複数個のマグネトロン及び、前記夫々のインバータ回路に備えられた半導体スイッチング素子に対し電源電圧の変化の周期に同期を取りながら制御する構成を有してなる高周波加熱装置。
同期を取りながら制御する構成は、夫々のインバータ回路ごとに設けられた半導体スイッチング素子の断続のＯＮ、ＯＦＦの期間を変化させる構成を有してなる請求項４記載の高周波加熱装置。