JP2010140642A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤操作による無負荷運転のような異常動作時間を短くすることで、高周波発生手段の寿命を延ばすことや、異常動作による危険状態の早期の排除を目的とすること。
【解決手段】加熱室１１と、加熱室１１に高周波を供給する高周波発生手段１２と、高周波発生手段を駆動するスイッチング電源１３と、スイッチング電源１３基板上に設けられた高周波発生手段１３に流れる二次電流を検出する二次電流検出部１４と、加熱室１１内の温度上昇をモニタする温度検出手段１５と、高周波発生手段の動作を制御する制御部１６を備え、制御部１６は、二次電流検出部１４と温度検出手段１５からの信号を比較することで制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子レンジなどの高周波加熱装置におけるお客様の誤使用（食品を入れないで加熱する無負荷運転など）の時にも安全に機器を停止させることの出来る高周波加熱装置に関するものである。

従来、この種の高周波加熱装置は、マグネトロンに流れる二次電流の急激な変化を捉えて異常使用であることを判断している（例えば、特許文献１参照）。

また、高周波発生手段であるマグネトロンの温度上昇をサーミスタなどの温度検出手段でモニタし異常使用であることを判断しているものもある（例えば、特許文献２参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の高周波加熱装置を示すものである。図４に示すように、スイッチング電源であるインバータ基板４１上に二次電流検出部であるアノード電流検出用抵抗４２と、高周波発生手段であるマグネトロン４３と、制御部であるマイクロコンピュータ４４から構成されている。

図５は、特許文献２に記載された従来の高周波加熱装置を示すものである。図５に示すように、加熱室５１と、加熱室に高周波を供給する高周波発生手段であるマグネトロン５２と、高周波発生手段を駆動するスイッチング電源５３と、マグネトロン５２の温度上昇をモニタする温度検出手段５４と、制御部５５から構成されている。
特開２００７−１７３１７１号公報 特開２００４−２６５８１９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、特許文献１に記載の二次電流検出方式、特許文献２に記載のマグネトロンの温度上昇検出方式のいずれも、マグネトロンの発熱に伴う物理現象、すなわち、２次電流方式はマグネトロンの磁石の温度特性による電流値の変化を電圧変換したものであり、温度上昇検出方式はマグネトロンそのものの温度上昇を検出しているため、異常状態の検出までに数分（２〜３分）程度かかるという検出スピードの面で課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、お客様の誤操作による無負荷運転のような異常動作時間を短くすることで、高周波発生手段の寿命を延ばすことや、異常動作による危険状態の早期の排除を目的とした高周波加熱装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置は、加熱室と、前記加熱室に高周波を供給する高周波発生手段と、前記高周波発生手段を駆動するスイッチング電源と、スイッチング電源基板上に設けられた前記高周波発生手段に流れる二次電流を検出する二次電流検出部と、前記加熱室内の温度上昇をモニタする温度検出手段と、前記高周波発生手段の動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記二次電流検出部と温度検出手段からの信号を比較することで制御することを特徴としたものである。

これによって、２つの独立した信号情報を比較することで異常状態を早期に検出することが出来る。

本発明の高周波加熱装置は、お客様の誤操作による無負荷運転のような異常動作時間を短くすることで、高周波発生手段の寿命を延ばすことや、異常動作による危険状態の早期の排除を目的とした高周波加熱装置を提供することができる。

第１の発明は、加熱室と、前記加熱室に高周波を供給する高周波発生手段と、前記高周波発生手段を駆動するスイッチング電源と、スイッチング電源基板上に設けられた前記高周波発生手段に流れる二次電流を検出する二次電流検出部と、前記加熱室内の温度上昇をモニタする温度検出手段と、前記高周波発生手段の動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記二次電流検出部と温度検出手段からの信号を比較することにより、２つの独立した信号情報を比較することで異常状態を早期に検出することが出来ることとなり、お客様の誤操作による無負荷運転のような異常動作時間を短くすることで、高周波発生手段の寿命を延ばすことや、異常動作による危険状態の早期の排除を目的とした高周波加熱装置を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、二次電流検出部をスイッチング電源基板とは別の基板上に設ける構成とすることにより、制御部に回路を集約することが出来ることとなり、基板構成の簡略化と製造原価の低減をはかることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、二次電流検出部にカレントトランスを使用した回路部を有する構成とすることにより、電力回路部と信号回路部を分離することが出来る構成となり、ノイズの低減などに効果を出すことができる。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明において、二次電流検出部に電流経路に直列に挿入されたインピーダンスを使用した回路部を有する構成とすることにより、カレントトランスで検出できない直流成分を含めた信号検出構成となり、より精度の高い信号操作を可能とすることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、温度検出手段に赤外線センサを使用した非接触型の温度検出手段とすることにより、通常の自動調理用のセンサと共用し、接触型の温度プローブなどの使用者に対する追加の作業を不要とする構成となり、簡便で製造原価の低減をはかることができる。

第６の発明は、特に、第５の発明において、温度検出手段に複数のサーモパネルを有する赤外線センサを使用した温度検出手段とすることにより、加熱室内の温度上昇をより詳細に検出することができ、より精度の高い検出を可能とすることができる。

（実施の形態）
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態にかかる高周波加熱装置の斜視図である。

図１において、加熱室１１と、加熱室１１に高周波を供給する高周波発生手段であるマグネトロン１２と、マグネトロン１２を駆動する取付け板１７上に戴置されたスイッチング電源１３と、スイッチング電源１３基板上に設けられたマグネトロン１２に流れる二次電流をカレントトランス（図示せず）を使って検出する二次電流検出部１４と、加熱室１１内の温度上昇をモニタする温度検出手段（温度検出部１５）と、マグネトロン１２の動
作を制御する制御部１６と、マグネトロン１２とスイッチング電源１３を冷却する冷却ファン１８から構成されている。

以上のように構成された高周波加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、制御部１６の入力により、スイッチング電源１３を動作させ高圧直流電源を発生させ、マグネトロン１２に印加することで、加熱室１１に２４５０ＭＨｚの高周波を発生させ、食品の加熱が可能となる。

図２は、本実施の形態において、高周波加熱時の通常食品加熱時と空焼きなどの無負荷運転等に代表される異常時のマグネトロン１２に流れる二次電流（アノード電流）と、赤外線センサなどの非接触型の温度検出手段で検出された温度変化を表したグラフである。

図２に示されたように、高周波加熱が開始されると温度検出手段からの出力は、大きな負荷ほど破線のような時間変化をし、軽負荷から無負荷に向かって実線のような方向に出力の時間変化が発生する。

これは負荷が重いほど加熱室１１内の食品の温度上昇が緩やかで、軽負荷の場合は発生した高周波を吸収するところが無いため食品の戴置台などが急激に温度上昇することによる。

一方で、スイッチング基板１３上に配設されている二次電流検出部１４からの出力は、大きな負荷ほど破線のような時間変化をし、軽負荷から無負荷に向かって実線のような方向に出力の時間変化が発生する。

ここで、負荷が重いほど加熱室１１内の食品への高周波の吸収が多くなることでマグネトロン１２へ戻る高周波量が減り、マグネトロン１２のアノード部の温度上昇が緩やかになり、磁界を発生させる磁石の温度上昇が緩やかなため結果としてマグネトロン１２の磁界の低減は僅かでアノード電流の上昇は僅かになる為である。

逆に、軽負荷や無負荷の場合は発生した高周波を吸収するところが無いため、マグネトロン１２に高周波が戻る為にアノードブロックの発熱は大きく、磁石も高温となりマグネトロン１２の磁界の低減は大きくアノード電流の上昇も大きくなる為である。

このような特性を用い、今まで二次電流だけで異常時の判断をするためには、十分な閾値を得る為に、異常検知までに図２における時間（ｔ２）を要していた。

ここに、本来は食品の自動加熱用に用いられる非接触型の温度検出部１５の信号を考慮することで短い時間（ｔ１）で異常検出の判断を可能となる。

シーケンスの一手段としては、図２に示したように二次電流検出部１４の従来の閾値Ｓ１をＳ２へ低下させ、Ｓ２に信号出力が到達したときに、温度検出部１５の閾値Ｓ３以上であれば異常と判断させることが出来る。

以上のように、本実施の形態において、制御部１６は、二次電流検出部１４と温度検出部１５からの信号を比較することで制御することにより、お客様の誤操作による無負荷運転のような異常動作時間を短くするとなり、マグネトロン１２の寿命を延ばすことや、異常動作による危険状態の早期の排除を実現することができる。

また、本実施の形態では、二次電流検出部１４のカレントトランスの代わりにアノード
電流経路に直列に挿入されたインピーダンスを使用した回路部を使用するとしたことにより、カレントトランスで検出できない直流成分を含めた信号検出構成となり、より精度の高い信号操作を可能とすることもできる。

また、別の実施の形態として、温度検出手段に複数のサーモパネルを有する赤外線センサを使用してもよい。図３は複数のサーモパネルを有する赤外線センサの動作の様子を示す斜視図（図３（ａ））と平面図（図３（ｂ））である。

図３に示すように加熱室１１内の温度上昇をより詳細に検出することができ、空焼きなどの異常時に発生するスポット的な食品戴置台の温度上昇を検出することができる為、より精度の高い異常検出を可能とすることができる。

また、本実施の形態のスイッチング回路上に配設された二次電流検出手段を制御部１６上に配設することにより、特に、制御部１６に回路を集約することが出来ることとなり、基板構成の簡略化と製造原価の低減をはかることができる。

以上のように、本発明は電子レンジ等の高周波加熱装置に適用でき、誤操作による無負荷運転のような異常動作時間を短くすることが可能となるので、高周波発生手段の寿命を延ばすことや、異常動作による危険状態の早期の排除を実現することができる。

本発明の実施の形態にかかる高周波加熱装置の斜視図 本発明の実施の形態にかかる高周波加熱装置における信号変化の説明図 （ａ）複数のサーモパネルを有する赤外線センサの動作の様子を示す斜視図（ｂ）同平面図 従来の高周波加熱装置における二次電流検出部の要部回路図 従来の高周波加熱装置の斜視図

符号の説明

１１ 加熱室
１２ 高周波発生手段（マグネトロン）
１３ スイッチング電源
１４ 二次電流検出部
１５ 温度検出部
１６ 制御部

Claims (6)

1. 加熱室と、前記加熱室に高周波を供給する高周波発生手段と、前記高周波発生手段を駆動するスイッチング電源と、スイッチング電源基板上に設けられた前記高周波発生手段に流れる二次電流を検出する二次電流検出部と、前記加熱室内の温度上昇をモニタする温度検出手段と、前記高周波発生手段の動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記二次電流検出部と温度検出手段からの信号を比較することで制御することを特徴とした高周波加熱装置。
2. 加熱室と、前記加熱室に高周波を供給する高周波発生手段と、前記高周波発生手段を駆動するスイッチング電源と、スイッチング電源基板とは別の基板上に設けられた前記高周波発生手段に流れる二次電流を検出する二次電流検出部と、前記加熱室内の温度上昇をモニタする温度検出手段と、前記高周波発生手段の動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記二次電流検出部と温度検出手段からの信号を比較することで制御することを特徴とした高周波加熱装置。
3. 二次電流検出部がカレントトランスを使用した回路部を有する請求項１または２に記載の高周波加熱装置。
4. 二次電流検出部がアノード電流経路に直列に挿入されたインピーダンスを使用した回路部を有する請求項１または２に記載の高周波加熱装置。
5. 温度検出手段は赤外線センサを使用した非接触型の温度検出手段であることを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
6. 温度検出手段が複数のサーモパネルを有することを特徴とした赤外線センサであることを特徴とした請求項５に記載の高周波加熱装置。