JP2024005731A

JP2024005731A - High-frequency heating device

Info

Publication number: JP2024005731A
Application number: JP2022106056A
Authority: JP
Inventors: 和紗門前; Kazusa Monzen; 和利滝本; Kazutoshi Takimoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency heating device in which the pulse width of an input pulse signal for switching a switching element is controlled appropriately.

SOLUTION: A high-frequency heating device 10 comprises a magnetron 12, an inverter circuit part 20, a switching element 25, an inverter control part 30, and an output instruction part 40. The magnetron 12 generates a microwave. The inverter circuit part 20 drives the magnetron 12. The switching element 25 adjusts the output of the magnetron 12. The inverter control part 30 inputs an input pulse signal to the switching element 25. The output instruction part 40 instructs the inverter control part 30 of an output target value for the magnetron 12. The inverter control part 30 decides the pulse width of the input pulse signal on the basis of the output target value, and can set at least one of upper and lower limits for the pulse width of the input pulse signal.

SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高周波加熱装置に関する。 The present invention relates to a high frequency heating device.

特許文献１に記載された高周波加熱装置においては、マグネトロンの加熱出力を指示する加熱出力指示回路が、加熱出力に応じてデューティ（パルス信号のパルス幅）が異なるパルス信号を出力する。 In the high-frequency heating device described in Patent Document 1, a heating output instruction circuit that instructs the heating output of the magnetron outputs a pulse signal whose duty (pulse width of the pulse signal) differs depending on the heating output.

特開平０５－２８３１５７号公報Japanese Patent Application Publication No. 05-283157

特許文献１においては、マグネトロンの出力の設定値に応じて、高周波加熱装置に含まれるスイッチング素子に入力されるパルス信号のデューティ、すなわちオン時間の比率（パルス幅）が制御される。 In Patent Document 1, the duty of a pulse signal input to a switching element included in a high-frequency heating device, that is, the ratio of on-time (pulse width), is controlled according to the set value of the output of the magnetron.

しかしながら、スイッチング素子に入力されるパルス信号のパルス幅によっては、高周波加熱装置の動作が停止する場合がある。入力されるパルス信号のパルス幅に応じてスイッチング素子の温度が上昇するので、パルス信号のパルス幅が大きいと、スイッチング素子の温度が上がりすぎないように制限する温度保護回路が動作し、スイッチング素子の動作が停止される。スイッチング素子の動作が停止する（電流を通さなくなる）と、高周波加熱装置の動作が停止してしまう。またパルス信号のパルス幅が小さいと、マグネトロンの駆動用のヒーターに流れる電流が不足し、マグネトロンが安定して発振しなくなる場合もある。 However, depending on the pulse width of the pulse signal input to the switching element, the operation of the high-frequency heating device may stop. The temperature of the switching element increases according to the pulse width of the input pulse signal, so if the pulse width of the pulse signal is large, a temperature protection circuit that limits the temperature of the switching element from rising too much operates, and the temperature of the switching element increases. operation is stopped. When the switching element stops operating (current no longer passes), the high-frequency heating device stops operating. Furthermore, if the pulse width of the pulse signal is small, the current flowing through the heater for driving the magnetron may be insufficient, and the magnetron may not oscillate stably.

上記の問題点に鑑み、本発明は、スイッチング素子をスイッチングさせる入力パルス信号のパルス幅が適切に制御される高周波加熱装置を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a high-frequency heating device in which the pulse width of an input pulse signal for switching a switching element is appropriately controlled.

本発明の一局面の高周波加熱装置は、マグネトロンと、インバータ回路部と、スイッチング素子と、インバータ制御部と、出力指示部とを備える。マグネトロンは、被加熱物を加熱するためのマイクロ波を発生させる。インバータ回路部は、マグネトロンを駆動する。スイッチング素子は、インバータ回路部に接続され、マグネトロンの出力を調節する。インバータ制御部は、スイッチング素子をスイッチングさせる入力パルス信号をスイッチング素子へ入力する。出力指示部は、インバータ制御部に対して、マグネトロンの出力目標値を指示する。インバータ制御部は、出力目標値に基づいて入力パルス信号のパルス幅を決定する。インバータ制御部は、入力パルス信号のパルス幅について、上限値及び下限値の少なくとも一方を設定可能である。 A high-frequency heating device according to one aspect of the present invention includes a magnetron, an inverter circuit section, a switching element, an inverter control section, and an output instruction section. A magnetron generates microwaves to heat an object. The inverter circuit section drives the magnetron. The switching element is connected to the inverter circuit section and adjusts the output of the magnetron. The inverter control section inputs to the switching element an input pulse signal that causes the switching element to switch. The output instruction section instructs the inverter control section to specify an output target value of the magnetron. The inverter control section determines the pulse width of the input pulse signal based on the output target value. The inverter control section can set at least one of an upper limit value and a lower limit value for the pulse width of the input pulse signal.

本発明に係る高周波加熱装置によれば、スイッチング素子をスイッチングさせる入力パルス信号のパルス幅が適切に制御される。 According to the high frequency heating device according to the present invention, the pulse width of the input pulse signal that switches the switching element is appropriately controlled.

実施形態の一例に係る高周波加熱装置の構成を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a high-frequency heating device according to an example of an embodiment. インバータ通信部と出力指示部との間の通信のために設けられた配線を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing wiring provided for communication between an inverter communication section and an output instruction section. 出力指示部からインバータ制御部への通信タイミングを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing communication timing from an output instruction section to an inverter control section. インバータ制御部から出力指示部への通信タイミングを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing communication timing from an inverter control section to an output instruction section. 出力目標値とパルス信号の関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between an output target value and a pulse signal. 出力目標値とパルス信号の関係の別例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another example of the relationship between the output target value and the pulse signal. インバータ制御部が入力パルス信号のパルス幅を決定する処理の流れを示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing in which the inverter control section determines the pulse width of an input pulse signal. 入力パルス信号のパルス幅の上限値及び下限値を設定するための信号パターンの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a signal pattern for setting an upper limit value and a lower limit value of a pulse width of an input pulse signal.

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, in the drawings, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts, and the description will not be repeated.

まず、図１を参照して、実施形態の一例に係る高周波加熱装置１０の構成について説明する。図１は、実施形態の一例に係る高周波加熱装置１０の構成を模式的に示す図である。高周波加熱装置１０は、例えば、電子レンジである。図１に示されているように、高周波加熱装置１０は、マグネトロン１２と、インバータ回路部２０と、インバータ電源２１と、スイッチング素子２５と、インバータ制御部３０と、出力指示部４０とを備える。図１の高周波加熱装置１０はさらに、高圧整流器１３と、トランス１５と、ゼロクロス検出部３５を備える。 First, with reference to FIG. 1, the configuration of a high-frequency heating device 10 according to an example of an embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a high-frequency heating device 10 according to an example of an embodiment. The high frequency heating device 10 is, for example, a microwave oven. As shown in FIG. 1, the high-frequency heating device 10 includes a magnetron 12, an inverter circuit section 20, an inverter power supply 21, a switching element 25, an inverter control section 30, and an output instruction section 40. The high-frequency heating device 10 of FIG. 1 further includes a high-voltage rectifier 13, a transformer 15, and a zero-cross detection section 35.

マグネトロン１２は、高周波加熱装置１０において、被加熱物を加熱するためのマイクロ波を発生させる。図１のマグネトロン１２は、高圧整流器１３（例えばダイオードとコンデンサからなる倍電圧整流器）と、トランス１５に接続されている。またトランス１５は、１次巻線１６と、２次巻線１７と、３次巻線１８とを有する。 The magnetron 12 generates microwaves for heating an object in the high-frequency heating device 10 . The magnetron 12 in FIG. 1 is connected to a high voltage rectifier 13 (for example, a voltage doubler rectifier consisting of a diode and a capacitor) and a transformer 15. The transformer 15 also has a primary winding 16, a secondary winding 17, and a tertiary winding 18.

インバータ回路部２０は、マグネトロン１２を駆動する。図１のインバータ回路部２０は、インバータ整流器２２と、チョークコイル２３と、平滑コンデンサ２４と、共振コンデンサ２６とを含む。インバータ回路部２０は、スイッチング素子２５と、トランス１５の１次巻線１６に接続されている。またインバータ回路部２０は、入力パルス伝達ライン２７と、消費電流検出ライン２８と、電源電圧検出ライン２９を介してインバータ制御部３０に接続されている。 The inverter circuit section 20 drives the magnetron 12. Inverter circuit section 20 in FIG. 1 includes an inverter rectifier 22, a choke coil 23, a smoothing capacitor 24, and a resonance capacitor 26. Inverter circuit section 20 is connected to switching element 25 and primary winding 16 of transformer 15 . Further, the inverter circuit section 20 is connected to an inverter control section 30 via an input pulse transmission line 27, a consumption current detection line 28, and a power supply voltage detection line 29.

インバータ電源２１は、インバータ回路部２０にインバータ電源電圧を印加する。図１のインバータ電源２１は、インバータ整流器２２に接続されている。図１においてインバータ電源２１は交流の電圧源であり、例えば、商用電源である。インバータ電源２１の交流電圧はインバータ整流器２２（例えばダイオードブリッジ等）によって単方向電圧に整流される。整流された単方向電圧は、チョークコイル２３と平滑コンデンサ２４によって構成される平滑回路にて直流電圧に平滑される。平滑された直流電圧は、スイッチング素子２５を介して、共振コンデンサ２６とトランス１５の１次巻線１６による共振回路へ印加される。 Inverter power supply 21 applies inverter power supply voltage to inverter circuit section 20 . The inverter power supply 21 in FIG. 1 is connected to an inverter rectifier 22. In FIG. 1, an inverter power supply 21 is an AC voltage source, for example, a commercial power supply. The AC voltage of the inverter power supply 21 is rectified into a unidirectional voltage by an inverter rectifier 22 (eg, a diode bridge, etc.). The rectified unidirectional voltage is smoothed into a DC voltage by a smoothing circuit including a choke coil 23 and a smoothing capacitor 24. The smoothed DC voltage is applied via the switching element 25 to a resonant circuit including a resonant capacitor 26 and the primary winding 16 of the transformer 15 .

インバータ回路部２０に接続されるスイッチング素子２５は、入力パルス伝達ライン２７を介して、後述のインバータ制御部３０によってオンオフ制御される。スイッチング素子２５は、オンオフ制御されることにより、マグネトロン１２の出力を調節する。スイッチング素子２５は、例えばＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。なおスイッチング素子２５はオンオフ制御されることによってマグネトロン１２の出力を調節できるものであればよく、例えばバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、サイリスタ、真空管等でもよい。 The switching element 25 connected to the inverter circuit section 20 is controlled on and off by an inverter control section 30, which will be described later, via an input pulse transmission line 27. The switching element 25 adjusts the output of the magnetron 12 by being turned on and off. The switching element 25 is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Note that the switching element 25 may be any element as long as it can adjust the output of the magnetron 12 through on/off control, and may be, for example, a bipolar transistor, a field effect transistor, a thyristor, a vacuum tube, or the like.

スイッチング素子２５がオンオフ制御されることで、共振コンデンサ２６とトランス１５の１次巻線１６による共振回路に高周波電力が励起される。１次巻線１６を含む共振回路に高周波電力が励起されることで、トランス１５の２次巻線１７に高圧高周波電力が誘起される。 By controlling the switching element 25 to turn on and off, high-frequency power is excited in the resonance circuit formed by the resonance capacitor 26 and the primary winding 16 of the transformer 15. High-voltage high-frequency power is induced in the secondary winding 17 of the transformer 15 by exciting high-frequency power in the resonant circuit including the primary winding 16 .

２次巻線１７に誘起された高圧高周波電力は、高圧整流器１３によって整流されてマグネトロン１２に供給される。また、トランス１５の３次巻線１８はマグネトロン１２のカソードを加熱するヒーター電力を供給する。したがって、２次巻線１７に高圧高周波電力が誘起されることで、マグネトロン１２に高圧高周波電力が供給されると共に、マグネトロン１２のカソードが加熱されて、マグネトロン１２が駆動される。以上のようにして、スイッチング素子２５がオンオフ制御されることにより、マグネトロン１２に供給される高圧高周波電力が変化し、マグネトロン１２の出力が調節される。 The high voltage high frequency power induced in the secondary winding 17 is rectified by the high voltage rectifier 13 and supplied to the magnetron 12. Further, the tertiary winding 18 of the transformer 15 supplies heater power for heating the cathode of the magnetron 12. Therefore, by inducing high voltage high frequency power in the secondary winding 17, the high voltage high frequency power is supplied to the magnetron 12, the cathode of the magnetron 12 is heated, and the magnetron 12 is driven. By controlling the switching element 25 to turn on and off as described above, the high voltage, high frequency power supplied to the magnetron 12 changes, and the output of the magnetron 12 is adjusted.

インバータ制御部３０は、インバータ回路部２０に接続されたスイッチング素子２５をスイッチングさせる入力パルス信号を、スイッチング素子２５へ入力する。インバータ制御部３０は、記憶装置と、記憶装置に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ（例えばＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）を備えた装置である。記憶装置は、例えばＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）のような半導体メモリーあるいはＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）のようなストレージデバイスを含む。 The inverter control section 30 inputs to the switching element 25 an input pulse signal that causes the switching element 25 connected to the inverter circuit section 20 to switch. The inverter control unit 30 is a device that includes a storage device and a processor (for example, a CPU: Central Processing Unit) that executes a program stored in the storage device. The storage device includes, for example, a semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory) or a storage device such as SSD (Solid State Drive).

図１のインバータ制御部３０は、インバータ通信部３１と、演算部３２を有する。またインバータ制御部３０は、ゼロクロス検出部３５に接続されている。インバータ通信部３１はインバータ制御部３０の外部との通信を行うユニットであり、例えばシリアル通信が可能なユニットである。演算部３２の機能は、インバータ制御部３０の記憶装置に記憶されるプログラムがプロセッサによって実行されることで実現される。演算部３２は後述の出力指示部４０からの出力指示に応じて、スイッチング素子２５へ入力する入力パルス信号のパルス幅を決定する。インバータ制御部３０は、演算部３２が決定したパルス幅の入力パルス信号を、入力パルス伝達ライン２７を介してスイッチング素子２５へ入力することで、スイッチング素子２５をオンオフ制御する（スイッチングさせる）。 The inverter control section 30 in FIG. 1 includes an inverter communication section 31 and a calculation section 32. Further, the inverter control section 30 is connected to a zero cross detection section 35. The inverter communication section 31 is a unit that communicates with the outside of the inverter control section 30, and is, for example, a unit capable of serial communication. The functions of the calculation unit 32 are realized by a processor executing a program stored in the storage device of the inverter control unit 30. The calculation unit 32 determines the pulse width of the input pulse signal input to the switching element 25 in accordance with an output instruction from an output instruction unit 40, which will be described later. The inverter control unit 30 inputs an input pulse signal having a pulse width determined by the calculation unit 32 to the switching element 25 via the input pulse transmission line 27, thereby controlling the switching element 25 on and off (switching).

またインバータ制御部３０は、消費電流検出ライン２８と、電源電圧検出ライン２９とを介して、インバータ回路部２０の動作を監視する。なお、消費電流検出ライン２８はスイッチング素子２５を通過する電流を検出するための配線である。電源電圧検出ライン２９はインバータ整流器２２とチョークコイル２３の間の配線と基準電位との間の電位差（電圧）を検出するための配線である。 The inverter control section 30 also monitors the operation of the inverter circuit section 20 via the current consumption detection line 28 and the power supply voltage detection line 29. Note that the current consumption detection line 28 is a wiring for detecting the current passing through the switching element 25. The power supply voltage detection line 29 is a wiring for detecting the potential difference (voltage) between the wiring between the inverter rectifier 22 and the choke coil 23 and the reference potential.

ゼロクロス検出部３５は、インバータ電源２１がインバータ回路部２０に印加する交流のインバータ電源電圧の正負が切り替わる時点を検出する装置である。ゼロクロス検出部３５はフォトカプラ又はディスクリートの検知回路、あるいは検知ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等で構成される。ゼロクロス検出部３５は、インバータ電源電圧の正負の切り替わり（ゼロクロス）の発生をインバータ制御部３０及び出力指示部４０に通知する。 The zero cross detection section 35 is a device that detects the point in time when the positive/negative of the alternating current inverter power supply voltage that the inverter power supply 21 applies to the inverter circuit section 20 switches. The zero-cross detection section 35 is composed of a photocoupler, a discrete detection circuit, a detection IC (Integrated Circuit), or the like. Zero cross detection section 35 notifies inverter control section 30 and output instruction section 40 of the occurrence of positive/negative switching (zero cross) of the inverter power supply voltage.

出力指示部４０は、インバータ制御部３０に対して、マグネトロン１２の出力目標値を指示する。出力指示部４０は、インバータ制御部３０と同様に、記憶装置と、記憶装置に記憶されたプログラムを実行するプロセッサを備えた装置である。図１の出力指示部４０は、出力通信部４１を備える。 The output instruction section 40 instructs the inverter control section 30 about the output target value of the magnetron 12 . Like the inverter control unit 30, the output instruction unit 40 is a device that includes a storage device and a processor that executes a program stored in the storage device. The output instruction section 40 in FIG. 1 includes an output communication section 41.

出力通信部４１は出力指示部４０の外部との通信を行うユニットである。出力通信部４１は、マグネトロン１２が発揮すべき出力として設定された出力目標値を示す出力指示を、インバータ制御部３０へ送信する。出力指示は例えば、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御方式の信号である。ＰＷＭ信号のパターンは、出力目標値とされるマグネトロン１２の出力（５００ワット、１０００ワット等）に応じて決定される。出力通信部４１から送信されるＰＷＭ信号のパターン、例えば一周期中のオンオフ期間の割合（パルス幅、デューティ）に応じて、インバータ制御部３０の演算部３２はスイッチング素子２５への入力パルス信号のパルス幅を決定する。 The output communication section 41 is a unit that communicates with the outside of the output instruction section 40. The output communication unit 41 transmits to the inverter control unit 30 an output instruction indicating an output target value set as the output that the magnetron 12 should exhibit. The output instruction is, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) control signal. The pattern of the PWM signal is determined according to the output of the magnetron 12 (500 watts, 1000 watts, etc.), which is the output target value. The calculation unit 32 of the inverter control unit 30 controls the input pulse signal to the switching element 25 according to the pattern of the PWM signal transmitted from the output communication unit 41, for example, the ratio of on-off periods in one cycle (pulse width, duty). Determine the pulse width.

次に、図２を参照して、インバータ通信部３１と出力通信部４１との間の通信のために設けられた配線について説明する。図２は、インバータ通信部３１と出力通信部４１との間の通信のために設けられた配線を示す図である。図２に示されているように、インバータ通信部３１と出力通信部４１は、コネクタ３６、受信フォトカプラ３７、送信フォトカプラ３８を介して接続されている。 Next, with reference to FIG. 2, wiring provided for communication between the inverter communication section 31 and the output communication section 41 will be described. FIG. 2 is a diagram showing wiring provided for communication between the inverter communication section 31 and the output communication section 41. As shown in FIG. 2, the inverter communication section 31 and the output communication section 41 are connected via a connector 36, a reception photocoupler 37, and a transmission photocoupler 38.

コネクタ３６はインバータ通信部３１と出力通信部４１との間の配線を中継するための器具であり、例えばソケットとプラグによって構成される。コネクタ３６は、インバータ通信部３１と出力通信部４１との間で、受信ラインＴ₄₀と、送信ラインＴ₃₀と、基準電位ラインＶｓｓの接続を行う。受信ラインＴ₄₀はインバータ通信部３１から見て受信信号となる信号（出力通信部４１からインバータ通信部３１へ送信される信号）が伝達される信号線である。送信ラインＴ₃₀はインバータ通信部３１から見て送信信号となる信号（インバータ通信部３１から出力通信部４１へ送信される信号）が伝達される信号線である。基準電位ラインＶｓｓはインバータ通信部３１と出力通信部４１との間での基準電位となる配線である。 The connector 36 is a device for relaying wiring between the inverter communication section 31 and the output communication section 41, and is composed of, for example, a socket and a plug. The connector 36 connects the reception line T ₄₀ , the transmission line T ₃₀ , and the reference potential line Vss between the inverter communication section 31 and the output communication section 41 . The reception line T ₄₀ is a signal line through which a signal (a signal transmitted from the output communication section 41 to the inverter communication section 31) that becomes a reception signal when viewed from the inverter communication section 31 is transmitted. The transmission line T ₃₀ is a signal line through which a signal that becomes a transmission signal when viewed from the inverter communication section 31 (a signal transmitted from the inverter communication section 31 to the output communication section 41) is transmitted. The reference potential line Vss is a wiring serving as a reference potential between the inverter communication section 31 and the output communication section 41.

受信フォトカプラ３７は受信ラインＴ₄₀を伝わる信号を伝達し、送信フォトカプラ３８は送信ラインＴ₃₀を伝わる信号を伝達する。インバータ通信部３１と出力通信部４１との間は、受信フォトカプラ３７及び送信フォトカプラ３８によって電気的に絶縁されている。したがって、インバータ制御部３０と出力指示部４０との間も電気的に絶縁されている。インバータ通信部３１側の基準電位ラインＧＮＤと出力通信部４１側の基準電位ラインＶｓｓは、電気的には繋がっていない。 Receive photocoupler 37 transmits the signal traveling on receive line _T40 , and transmitting optocoupler 38 transmits the signal traveling on transmit line _T30 . The inverter communication section 31 and the output communication section 41 are electrically insulated by a reception photocoupler 37 and a transmission photocoupler 38. Therefore, the inverter control section 30 and the output instruction section 40 are also electrically insulated. The reference potential line GND on the inverter communication section 31 side and the reference potential line Vss on the output communication section 41 side are not electrically connected.

本実施形態においては、インバータ通信部３１と出力通信部４１との間の通信では、一方が他方へと一方的に信号を送信する片方向通信をそれぞれが行う。そのため、図２に示されているように、インバータ通信部３１からの送信と、出力通信部４１からの送信のそれぞれについて信号線が１本ずつで十分となり、配線コストが低減される。 In this embodiment, in the communication between the inverter communication section 31 and the output communication section 41, each performs one-way communication in which one side unilaterally transmits a signal to the other. Therefore, as shown in FIG. 2, one signal line is sufficient for each of transmission from the inverter communication section 31 and output communication section 41, and wiring costs are reduced.

次に、図１、図３を参照して、出力指示部４０からインバータ制御部３０への通信タイミングについて説明する。図３は、出力指示部４０からインバータ制御部３０への通信タイミングを示す図である。インバータ回路部２０には、図３に示されているように、交流のインバータ電源電圧がインバータ電源２１から印加されている。 Next, the timing of communication from the output instruction section 40 to the inverter control section 30 will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG. 3 is a diagram showing communication timing from the output instruction section 40 to the inverter control section 30. As shown in FIG. 3, an AC inverter power supply voltage is applied to the inverter circuit unit 20 from an inverter power supply 21. As shown in FIG.

出力指示部４０からの出力指示は、マグネトロン１２の電磁波の影響を避けるために、インバータ電源電圧のゼロクロスとタイミングを合わせて送信されることが好ましい。例えば、出力指示部４０の出力通信部４１は、ゼロクロス検出部３５からゼロクロスの発生の通知を受けた時点（特に、インバータ電源電圧が負から正に切り替わる時点）から、インバータ制御部３０のインバータ通信部３１に対する出力指示の信号の送信を開始する。出力指示の信号は、マグネトロン１２が発揮すべき出力の値を指示する出力目標値を示す信号である。なお、実際にはゼロクロスから出力指示の送信までの間に、遅れ時間が発生することもある。 In order to avoid the influence of electromagnetic waves from the magnetron 12, it is preferable that the output instruction from the output instruction section 40 is transmitted in synchronization with the zero crossing of the inverter power supply voltage. For example, the output communication section 41 of the output instruction section 40 starts the inverter communication of the inverter control section 30 from the time when it receives the notification of the occurrence of zero cross from the zero cross detection section 35 (in particular, the time when the inverter power supply voltage switches from negative to positive). The transmission of an output instruction signal to the unit 31 is started. The output instruction signal is a signal indicating an output target value that indicates the output value that the magnetron 12 should produce. Note that, in reality, a delay time may occur between the zero crossing and the transmission of the output instruction.

出力指示の信号は例えば、パルス信号のオン時間の長さによって出力目標値を示す信号であるとよい。図３には出力指示の信号の一例が示されている。図３においては、インバータ電源電圧が負から正に切り替わる時点（立ち上がり）までは、出力指示の信号はオフ状態である。インバータ電源電圧の立ち上がりの時点から出力通信部４１は出力指示の信号をオンに切り替える動作を開始するが、実際に出力指示の信号がオンになるまでは遅れ時間が生じる。インバータ電源電圧の立ち上がりの時点から遅れ時間の経過後、出力指示の信号はオン状態となる。そして出力指示の信号は出力目標値に応じた長さのオン時間の間、オン状態を継続する。その後、出力指示の信号は、次にインバータ電源電圧の立ち上がりが生じるまでオフ状態となる。インバータ電源電圧の立ち上がりのたびに出力指示の信号が送信されるため、インバータ電源電圧の一周期ごとに出力指示が行われることになる。インバータ制御部３０は、インバータ電源電圧の一周期中の、出力指示のオン期間の長さ（パルス幅）、あるいはオンオフ期間の割合（デューティ）に応じて出力目標値を設定する。出力指示のオン期間が長いほど、出力目標値は高く設定される。なお、インバータ通信部３１と出力通信部４１との間の配線の形態（フォトカプラを設けるなど）によっては、出力通信部４１が出力する信号と、インバータ通信部３１が受け取る信号とで、極性（オン／オフ）が反転することがある。上記の出力指示の信号の説明においては、インバータ通信部３１が受け取る信号の極性について説明している。出力通信部４１とインバータ通信部３１とで信号の極性が反転する場合は、出力通信部４１は上記の出力指示の信号の説明における極性とは逆の極性の信号を出力するとよい。 The output instruction signal may be, for example, a signal that indicates the output target value based on the length of the on time of the pulse signal. FIG. 3 shows an example of an output instruction signal. In FIG. 3, the output instruction signal is in an off state until the inverter power supply voltage switches from negative to positive (rise). From the time when the inverter power supply voltage rises, the output communication section 41 starts the operation of switching on the output instruction signal, but there is a delay time until the output instruction signal actually turns on. After a delay time has elapsed from the time when the inverter power supply voltage rises, the output instruction signal is turned on. The output instruction signal continues to be in the on state for an on time period corresponding to the output target value. Thereafter, the output instruction signal remains off until the next rise in the inverter power supply voltage occurs. Since an output instruction signal is transmitted every time the inverter power supply voltage rises, an output instruction is issued every cycle of the inverter power supply voltage. The inverter control unit 30 sets the output target value according to the length of the on period (pulse width) of the output instruction or the ratio of the on/off period (duty) in one cycle of the inverter power supply voltage. The longer the on period of the output instruction is, the higher the output target value is set. Note that depending on the form of wiring between the inverter communication section 31 and the output communication section 41 (such as providing a photocoupler), the polarity ( on/off) may be reversed. In the above explanation of the output instruction signal, the polarity of the signal received by the inverter communication section 31 is explained. When the polarity of the signal is reversed between the output communication section 41 and the inverter communication section 31, the output communication section 41 may output a signal with a polarity opposite to the polarity in the above description of the output instruction signal.

次に、図１、図４を参照して、インバータ制御部３０から出力指示部４０への通信タイミングについて説明する。図４は、インバータ制御部３０から出力指示部４０への通信タイミングを示す図である。 Next, the timing of communication from the inverter control section 30 to the output instruction section 40 will be explained with reference to FIGS. 1 and 4. FIG. 4 is a diagram showing the timing of communication from the inverter control section 30 to the output instruction section 40.

インバータ制御部３０から出力指示部４０への通信は、マグネトロン１２の電磁波の影響を避けるために、インバータ電源電圧のゼロクロスとタイミングを合わせて行われることが好ましい。インバータ制御部３０のインバータ通信部３１は、インバータ電源電圧の正負が切り替わる時点（ゼロクロスのタイミング）から、予め定められた規定通信時間ｔｓ（例えば２ｍｓ）の間に、出力指示部４０の出力通信部４１に対する通信を行う。なお実際にはゼロクロスから通信開始までの間に、遅れ時間が発生することもある。 It is preferable that the communication from the inverter control unit 30 to the output instruction unit 40 be performed in synchronization with the zero crossing of the inverter power supply voltage in order to avoid the influence of electromagnetic waves from the magnetron 12. The inverter communication unit 31 of the inverter control unit 30 operates the output communication unit of the output instruction unit 40 during a predetermined communication time ts (for example, 2 ms) from the time when the inverter power supply voltage switches between positive and negative (zero cross timing). 41. Note that in reality, a delay time may occur between the zero crossing and the start of communication.

具体的には、ゼロクロス検出部３５がインバータ電源電圧のゼロクロスを検出した時点から、インバータ通信部３１が出力通信部４１へのデータの送信を開始する。図４においては、ゼロクロスのタイミングのうち、インバータ電源電圧が負から正に切り替わる時点（立ち上がり）において、インバータ通信部３１から出力通信部４１へ信号の送信が開始される。つまり、インバータ電源電圧の一周期ごとに通信が行われる。なお、インバータ電源電圧が正から負に切り替わる時点（立ち下がり）にも信号の送信が開始されてもよい。つまり、インバータ電源電圧の半周期ごとに通信が行われてもよい。 Specifically, the inverter communication section 31 starts transmitting data to the output communication section 41 from the time when the zero cross detection section 35 detects the zero cross of the inverter power supply voltage. In FIG. 4, transmission of a signal from the inverter communication unit 31 to the output communication unit 41 is started at the time point (rise) when the inverter power supply voltage switches from negative to positive among the zero-cross timings. In other words, communication is performed every cycle of the inverter power supply voltage. Note that signal transmission may also be started at the time when the inverter power supply voltage switches from positive to negative (falling edge). That is, communication may be performed every half cycle of the inverter power supply voltage.

本実施形態において、インバータ制御部３０のインバータ通信部３１から出力指示部４０の出力通信部４１に対する通信は、片方向通信によって行われる。すなわち、インバータ通信部３１から出力通信部４１へと一方的に信号が送信される。具体例としては、ＵＡＲＴ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）方式によるシリアル通信が行われる。 In this embodiment, communication from the inverter communication section 31 of the inverter control section 30 to the output communication section 41 of the output instruction section 40 is performed by one-way communication. That is, a signal is unilaterally transmitted from the inverter communication section 31 to the output communication section 41. As a specific example, serial communication is performed using a UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) method.

図４においては、一例として、８バイトのデータからなるパケットが、インバータ通信部３１から出力通信部４１へ送信される場合が示されている。図４においてインバータ通信部３１は、ゼロクロスから規定通信時間ｔ_sの間に１バイト単位のデータを送信する。１バイト単位の送信が８回繰り返されることで、１つのパケットが全て出力通信部４１へ送信される。なお図３においては、１つのパケットの送信が終了した後、予め定められたパケット送信待機時間ｔ_w（例えば１００ｍｓ）が経過してから、次のパケットの送信が開始されるようになっている。 In FIG. 4, as an example, a case is shown in which a packet consisting of 8 bytes of data is transmitted from the inverter communication section 31 to the output communication section 41. In FIG. 4, the inverter communication unit 31 transmits data in 1-byte units during the specified communication time _ts from zero crossing. By repeating the transmission in 1-byte units eight times, one entire packet is transmitted to the output communication section 41. In FIG. 3, after the transmission of one packet is completed, the transmission of the next packet is started after a predetermined packet transmission waiting time t _w (for example, 100 ms) has elapsed. .

次に、図１、図５、図６を参照して、出力指示部４０の指示する出力目標値と、スイッチング素子２５へ入力される入力パルス信号のパルス幅との関係について説明する。図５は、出力目標値とパルス信号の関係の一例を示す図である。図６は、出力目標値とパルス信号の関係の別例を示す図である。 Next, the relationship between the output target value instructed by the output instruction section 40 and the pulse width of the input pulse signal input to the switching element 25 will be described with reference to FIGS. 1, 5, and 6. FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the output target value and the pulse signal. FIG. 6 is a diagram showing another example of the relationship between the output target value and the pulse signal.

図５及び図６においては、出力指示部４０の指示する出力目標値（例えばワット数）がＸ、スイッチング素子２５へ入力される入力パルス信号のパルス幅がＹとして示されている。なお、「入力パルス信号のパルス幅」とは、詳しくは入力パルス信号の一周期に対するオン時間の比率のことである。 5 and 6, the output target value (for example, wattage) instructed by the output instruction section 40 is shown as X, and the pulse width of the input pulse signal input to the switching element 25 is shown as Y. Note that the "pulse width of the input pulse signal" specifically refers to the ratio of the on time to one cycle of the input pulse signal.

インバータ制御部３０の演算部３２は、出力指示部４０の指示する出力目標値に基づいて入力パルス信号のパルス幅を決定する。具体的には演算部３２は、出力目標値と一致するマグネトロン１２の出力が得られるように、入力パルス信号のパルス幅を決定する。 The calculation unit 32 of the inverter control unit 30 determines the pulse width of the input pulse signal based on the output target value instructed by the output instruction unit 40. Specifically, the calculation unit 32 determines the pulse width of the input pulse signal so that the output of the magnetron 12 that matches the output target value is obtained.

インバータ回路部２０へ入力される電力は入力パルス信号のパルス幅と一次相関する（両者間の関係が一次関数で表される）。また、インバータ回路部２０へ入力される電力はマグネトロン１２の出力と一次相関する。すなわち、マグネトロン１２の出力は、入力パルス信号のパルス幅と一次相関する。したがって、演算部３２は、出力目標値（Ｘ）と一致するマグネトロン１２の出力が得られることになる入力パルス信号のパルス幅（Ｙ）を、一次関数Ｙ＝ａＸ＋ｂによって算出することができる。一次関数の傾きａ及び切片ｂは、高周波加熱装置１０に含まれる回路素子の特性及び環境条件（インバータ電源電圧及びインバータ回路部２０の温度等）によって決まる定数である。一次関数の傾きａ及び切片ｂは計算又は実験によって決定されるとよい。 The power input to the inverter circuit section 20 has a linear correlation with the pulse width of the input pulse signal (the relationship between the two is expressed by a linear function). Furthermore, the power input to the inverter circuit section 20 has a primary correlation with the output of the magnetron 12. That is, the output of the magnetron 12 is linearly correlated with the pulse width of the input pulse signal. Therefore, the calculation unit 32 can calculate the pulse width (Y) of the input pulse signal that will result in the output of the magnetron 12 matching the output target value (X) using the linear function Y=aX+b. The slope a and the intercept b of the linear function are constants determined by the characteristics of the circuit elements included in the high-frequency heating device 10 and the environmental conditions (inverter power supply voltage, temperature of the inverter circuit section 20, etc.). The slope a and the intercept b of the linear function may be determined by calculation or experiment.

またインバータ制御部３０は、入力パルス信号のパルス幅について、上限値及び下限値の少なくとも一方を設定可能である。上限値は例えば、スイッチング素子２５を含むインバータ回路部２０が正常な動作を行える上限の温度に対応する入力パルス信号のパルス幅である。入力パルス信号のパルス幅が大きいほど、スイッチング素子２５及びインバータ回路部２０の温度は上昇する。インバータ回路部２０が正常な動作を行える上限の温度となるときの入力パルス信号のパルス幅が、図５における上限値である。なお、インバータ回路部２０が正常な動作を行える上限の温度は例えば、スイッチング素子２５の温度が上がりすぎないように制限する温度保護回路が動作する温度よりも低い温度である。下限値は例えば、マグネトロン１２が安定して発振できる下限となる入力パルス信号のパルス幅である。上限値及び下限値はインバータ回路部２０の特性及び冷却性能に応じて設定される。上限値及び下限値は例えば、計算又は実験によって求められた値に設定されるとよい。設定された上限値及び下限値は、インバータ制御部３０の記憶装置に記憶される。 Furthermore, the inverter control unit 30 can set at least one of an upper limit value and a lower limit value for the pulse width of the input pulse signal. The upper limit value is, for example, the pulse width of the input pulse signal corresponding to the upper limit temperature at which the inverter circuit unit 20 including the switching element 25 can operate normally. The larger the pulse width of the input pulse signal, the higher the temperatures of the switching element 25 and the inverter circuit section 20. The pulse width of the input pulse signal when the temperature reaches the upper limit at which the inverter circuit section 20 can operate normally is the upper limit value in FIG. Note that the upper limit temperature at which the inverter circuit section 20 can operate normally is, for example, a temperature lower than the temperature at which a temperature protection circuit that limits the temperature of the switching element 25 from rising too much operates. The lower limit value is, for example, the pulse width of the input pulse signal that is the lower limit at which the magnetron 12 can stably oscillate. The upper limit value and the lower limit value are set according to the characteristics and cooling performance of the inverter circuit section 20. The upper limit value and lower limit value may be set to values determined by calculation or experiment, for example. The set upper limit value and lower limit value are stored in the storage device of the inverter control unit 30.

図５に示されているように、インバータ制御部３０の演算部３２は、一次関数Ｙ＝ａＸ＋ｂによって、出力目標値（Ｘ）に基づく入力パルス信号のパルス幅（Ｙ）を決定する。ただし、出力目標値に基づいて決定される入力パルス信号のパルス幅が、設定された上限値を上回る場合には、演算部３２は、入力パルス信号のパルス幅を上限値とする（Ｙ＝上限値）。また、出力目標値に基づいて決定される入力パルス信号のパルス幅が、設定された下限値を下回る場合には、演算部３２は、入力パルス信号のパルス幅を下限値とする（Ｙ＝下限値）。 As shown in FIG. 5, the calculation unit 32 of the inverter control unit 30 determines the pulse width (Y) of the input pulse signal based on the output target value (X) using a linear function Y=aX+b. However, if the pulse width of the input pulse signal determined based on the output target value exceeds the set upper limit value, the calculation unit 32 sets the pulse width of the input pulse signal as the upper limit value (Y = upper limit value). value). Further, when the pulse width of the input pulse signal determined based on the output target value is less than the set lower limit value, the calculation unit 32 sets the pulse width of the input pulse signal to the lower limit value (Y=lower limit value). value).

一次関数Ｙ＝ａＸ＋ｂにおいてＹが下限値となる出力目標値を下限目標値Ｍ、Ｙが上限値となる出力目標値を上限目標値Ｋとすると、Ｍ＝（下限値－ｂ）／ａ、Ｋ＝（上限値－ｂ）／ａである。図５においては、出力目標値（Ｘ）が０からＭ（例えば２００ワット）の間では、入力パルス信号のパルス幅（Ｙ）は下限値（例えばマグネトロン１２の出力が２００ワットとなるパルス幅）とされる。出力目標値（Ｘ）がＭからＫの間では、入力パルス信号のパルス幅（Ｙ）は一次関数Ｙ＝ａＸ＋ｂによって表される値となる。出力目標値（Ｘ）がＫ（例えば１０００ワット）を上回る区間では、入力パルス信号のパルス幅（Ｙ）は上限値（例えばマグネトロン１２の出力が１０００ワットとなるパルス幅）とされる。 In the linear function Y = a = (upper limit value - b)/a. In FIG. 5, when the output target value (X) is between 0 and M (for example, 200 watts), the pulse width (Y) of the input pulse signal is the lower limit value (for example, the pulse width at which the output of the magnetron 12 is 200 watts). It is said that When the output target value (X) is between M and K, the pulse width (Y) of the input pulse signal has a value expressed by a linear function Y=aX+b. In a section where the output target value (X) exceeds K (for example, 1000 watts), the pulse width (Y) of the input pulse signal is set to the upper limit value (for example, the pulse width at which the output of the magnetron 12 becomes 1000 watts).

また図６に示されているように、出力目標値に基づいて決定される入力パルス信号のパルス幅が、設定された下限値を下回る場合には、演算部３２は、入力パルス信号のパルス幅をゼロとしてもよい（Ｙ＝０）。図６においては、出力目標値（Ｘ）が０からＭの間では、入力パルス信号のパルス幅（Ｙ）はゼロとされる。なお、図６においても図５と同様に、出力目標値（Ｘ）がＭからＫの間では、入力パルス信号のパルス幅（Ｙ）は一次関数Ｙ＝ａＸ＋ｂによって表される値となる。また出力目標値（Ｘ）がＫ（例えば１０００ワット）を上回る区間では、入力パルス信号のパルス幅（Ｙ）は上限値とされる。 Further, as shown in FIG. 6, when the pulse width of the input pulse signal determined based on the output target value is less than the set lower limit value, the calculation unit 32 calculates the pulse width of the input pulse signal. may be set to zero (Y=0). In FIG. 6, when the output target value (X) is between 0 and M, the pulse width (Y) of the input pulse signal is zero. In addition, in FIG. 6 as well as in FIG. 5, when the output target value (X) is between M and K, the pulse width (Y) of the input pulse signal takes a value expressed by the linear function Y=aX+b. Further, in a section where the output target value (X) exceeds K (for example, 1000 watts), the pulse width (Y) of the input pulse signal is set to the upper limit value.

次に、図７を参照して、インバータ制御部３０が出力目標値に基づいて入力パルス信号のパルス幅を決定する処理の流れについて説明する。図７は、インバータ制御部３０が入力パルス信号のパルス幅を決定する処理の流れを示すフロー図である。図７では、インバータ制御部３０による処理は、ステップＳ１１からステップＳ１７を含む。 Next, with reference to FIG. 7, a process flow in which the inverter control unit 30 determines the pulse width of the input pulse signal based on the output target value will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the flow of processing in which the inverter control unit 30 determines the pulse width of the input pulse signal. In FIG. 7, the processing by the inverter control unit 30 includes steps S11 to S17.

出力指示部４０からマグネトロン１２の出力目標値を示す信号（出力指示）が送信されることで、図７に示される処理が開始される（ＳＴＡＲＴ）。ステップＳ１１において、インバータ制御部３０のインバータ通信部３１は、出力指示部４０から送信された出力目標値を受信する。インバータ通信部３１は、予め定められた通信手順にしたがって、出力指示の信号から出力目標値を算出する。例えば出力指示部４０からの出力指示がＰＷＭ信号の場合、出力目標値はＰＷＭ信号のデューティに一次相関する値である。 The process shown in FIG. 7 is started by transmitting a signal (output instruction) indicating the output target value of the magnetron 12 from the output instruction section 40 (START). In step S11, the inverter communication section 31 of the inverter control section 30 receives the output target value transmitted from the output instruction section 40. The inverter communication unit 31 calculates the output target value from the output instruction signal according to a predetermined communication procedure. For example, when the output instruction from the output instruction section 40 is a PWM signal, the output target value is a value that is linearly correlated with the duty of the PWM signal.

続いてステップＳ１２において、インバータ制御部３０の演算部３２が、出力目標値に基づいて入力信号のパルス幅を決定する。インバータ制御部３０の演算部３２は例えば、出力目標値をＸ、入力パルス信号のパルス幅をＹとして、高周波加熱装置１０に含まれる回路素子の特性及び環境条件によって定められた一次関数Ｙ＝ａＸ＋ｂに基づき、入力パルス信号のパルス幅Ｙを決定する。 Subsequently, in step S12, the calculation section 32 of the inverter control section 30 determines the pulse width of the input signal based on the output target value. For example, the calculation unit 32 of the inverter control unit 30 calculates a linear function Y=aX+b determined by the characteristics of the circuit elements included in the high-frequency heating device 10 and the environmental conditions, where Based on this, the pulse width Y of the input pulse signal is determined.

ステップＳ１３において、演算部３２は、ステップＳ１２で決定された入力パルス信号のパルス幅が、予め設定された上限値を上回るかどうかを判定する。入力パルス信号のパルス幅が上限値を上回る場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、演算部３２はステップＳ１４の処理に進む。 In step S13, the calculation unit 32 determines whether the pulse width of the input pulse signal determined in step S12 exceeds a preset upper limit value. If the pulse width of the input pulse signal exceeds the upper limit value (YES in step S13), the calculation unit 32 proceeds to the process in step S14.

ステップＳ１４において、演算部３２は、入力パルス信号のパルス幅を上限値にする。そして演算部３２はステップＳ１５の処理に進む。一方、ステップＳ１３で入力パルス信号のパルス幅が上限値を上回らなかった場合（ステップＳ１３でＮＯ）、演算部３２はステップＳ１４を行わずにステップＳ１５の処理に進む。なお、上限値が設定されていない場合は、演算部３２はステップＳ１３及びステップＳ１４を行わずにステップＳ１５の処理に進む。 In step S14, the calculation unit 32 sets the pulse width of the input pulse signal to an upper limit value. The calculation unit 32 then proceeds to the process of step S15. On the other hand, if the pulse width of the input pulse signal does not exceed the upper limit value in step S13 (NO in step S13), the calculation unit 32 advances to step S15 without performing step S14. Note that if the upper limit value has not been set, the calculation unit 32 proceeds to the process of step S15 without performing step S13 and step S14.

ステップＳ１５において、演算部３２は、ステップＳ１２で決定された入力パルス信号のパルス幅が、予め設定された下限値を下回るかどうかを判定する。入力パルス信号のパルス幅が下限値を下回る場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、演算部３２はステップＳ１６の処理に進む。 In step S15, the calculation unit 32 determines whether the pulse width of the input pulse signal determined in step S12 is less than a preset lower limit value. If the pulse width of the input pulse signal is less than the lower limit (YES in step S15), the calculation unit 32 proceeds to the process of step S16.

ステップＳ１６において、演算部３２は、入力パルス信号のパルス幅を下限値にする。そして演算部３２を含むインバータ制御部３０はステップＳ１７の処理に進む。一方、ステップＳ１５で入力パルス信号のパルス幅が下限値を下回らなかった場合（ステップＳ１５でＮＯ）、インバータ制御部３０はステップＳ１６を行わずにステップＳ１７の処理に進む。なおステップＳ１６においては、入力パルス信号のパルス幅がゼロとされてもよい。なお、下限値が設定されていない場合は、演算部３２はステップＳ１５及びステップＳ１６を行わずにステップＳ１７の処理に進む。 In step S16, the calculation unit 32 sets the pulse width of the input pulse signal to a lower limit value. The inverter control section 30 including the calculation section 32 then proceeds to the process of step S17. On the other hand, if the pulse width of the input pulse signal does not fall below the lower limit in step S15 (NO in step S15), the inverter control unit 30 proceeds to step S17 without performing step S16. Note that in step S16, the pulse width of the input pulse signal may be set to zero. Note that if the lower limit value has not been set, the calculation unit 32 proceeds to the process of step S17 without performing step S15 and step S16.

ステップＳ１７において、インバータ制御部３０は、決定されたパルス幅で入力パルス信号を発信することで、スイッチング素子２５へ入力パルス信号を入力する。以上で入力パルス信号のパルス幅が決定される処理は終了となる（ＥＮＤ）。 In step S17, the inverter control unit 30 inputs the input pulse signal to the switching element 25 by transmitting the input pulse signal with the determined pulse width. With this, the process of determining the pulse width of the input pulse signal ends (END).

出力目標値に基づいて決定される入力パルス信号のパルス幅が、設定された上限値を上回る場合に、入力パルス信号のパルス幅が上限値とされることで、入力パルス信号のパルス幅が上限値を超えないようになる。したがって、インバータ制御部３０は、どのような出力目標値が出力指示部４０から指示されても、スイッチング素子２５の温度が過剰に上昇するような、過剰に大きいパルス幅の入力パルス信号をスイッチング素子２５へ入力することがない。 When the pulse width of the input pulse signal determined based on the output target value exceeds the set upper limit value, the pulse width of the input pulse signal is set as the upper limit value. The value will not be exceeded. Therefore, no matter what output target value is instructed by the output instruction section 40, the inverter control section 30 sends an input pulse signal with an excessively large pulse width to the switching element so that the temperature of the switching element 25 rises excessively. There is no input to 25.

また、出力目標値に基づいて決定される入力パルス信号のパルス幅が、設定された下限値を下回る場合に、入力パルス信号のパルス幅が下限値とされることで、入力パルス信号のパルス幅が下限値を下回らないようになる。したがって、インバータ制御部３０は、どのような出力目標値が出力指示部４０から指示されても、マグネトロン１２のヒーター電力が不足するような、過剰に小さいパルス幅の入力パルス信号をスイッチング素子２５へ入力することがない。 In addition, when the pulse width of the input pulse signal determined based on the output target value is less than the set lower limit value, the pulse width of the input pulse signal is set as the lower limit value. will not fall below the lower limit. Therefore, no matter what output target value is instructed by the output instruction section 40, the inverter control section 30 sends an input pulse signal with an excessively small pulse width to the switching element 25 so that the heater power of the magnetron 12 is insufficient. There is nothing to type.

また、入力パルス信号のパルス幅がゼロになると、スイッチング素子２５の導通が遮断される。スイッチング素子２５の導通が遮断されると、マグネトロン１２の駆動は停止される。したがって、出力目標値に基づいて決定される入力パルス信号のパルス幅が、設定された下限値を下回る場合に、入力パルス信号のパルス幅がゼロとされる場合には、マグネトロン１２が停止されることになる。したがって、マグネトロン１２のヒーター電力が不足する（マグネトロン１２の発振が安定しなくなる）可能性のある、下限値を下回るパルス幅の入力パルス信号でマグネトロン１２が駆動されることがなくなる。すなわち、マグネトロン１２が確実に正常な動作を行える入力パルス信号のパルス幅の範囲内でのみ、マグネトロン１２が駆動される。 Further, when the pulse width of the input pulse signal becomes zero, conduction of the switching element 25 is cut off. When the conduction of the switching element 25 is cut off, the driving of the magnetron 12 is stopped. Therefore, when the pulse width of the input pulse signal determined based on the output target value is less than the set lower limit value and the pulse width of the input pulse signal is set to zero, the magnetron 12 is stopped. It turns out. Therefore, the magnetron 12 is no longer driven by an input pulse signal with a pulse width below the lower limit value, which could cause insufficient heater power for the magnetron 12 (oscillation of the magnetron 12 becomes unstable). That is, the magnetron 12 is driven only within the range of the pulse width of the input pulse signal that ensures that the magnetron 12 can operate normally.

以上のように、インバータ制御部３０は、どのような出力目標値が出力指示部４０から指示されても、高周波加熱装置１０が正常に動作するように、適切なパルス幅の入力パルス信号をスイッチング素子２５へ入力することができる。 As described above, no matter what output target value is instructed by the output instruction section 40, the inverter control section 30 switches the input pulse signal with an appropriate pulse width so that the high-frequency heating device 10 operates normally. It can be input to element 25.

また、インバータ制御部３０は、上限値及び下限値の少なくとも一方を適切に設定することで、マグネトロン１２及びインバータ回路部２０の特性及び冷却性能に応じた適切な範囲内のパルス幅で入力パルス信号をスイッチング素子２５へ入力することができる。 In addition, by appropriately setting at least one of the upper limit value and the lower limit value, the inverter control unit 30 can generate an input pulse signal with a pulse width within an appropriate range according to the characteristics and cooling performance of the magnetron 12 and the inverter circuit unit 20. can be input to the switching element 25.

マグネトロン１２及びインバータ回路部２０が様々な種類の高周波加熱装置１０に組み込まれる場合、高周波加熱装置１０の筐体の形状等によって、マグネトロン１２及びインバータ回路部２０の冷却性能が異なることがある。インバータ制御部３０は、異なる冷却性能ごとに、異なる上限値及び下限値を適切に設定することで、適切な範囲内のパルス幅で入力パルス信号をスイッチング素子２５へ入力することができる。すなわち、マグネトロン１２、インバータ回路部２０、インバータ制御部３０は、高周波加熱装置１０の種類に応じて専用に設計される必要がなく、一種類の回路構成で様々な種類の高周波加熱装置１０に適応することが可能である。 When the magnetron 12 and the inverter circuit section 20 are incorporated into various types of high-frequency heating devices 10, the cooling performance of the magnetron 12 and the inverter circuit section 20 may differ depending on the shape of the casing of the high-frequency heating device 10, etc. Inverter control section 30 can input an input pulse signal to switching element 25 with a pulse width within an appropriate range by appropriately setting different upper and lower limit values for each different cooling performance. That is, the magnetron 12, inverter circuit section 20, and inverter control section 30 do not need to be specially designed according to the type of high-frequency heating device 10, and can be adapted to various types of high-frequency heating devices 10 with one type of circuit configuration. It is possible to do so.

なおインバータ制御部３０は、設定されている上限値及び下限値の少なくとも一方を、出力指示部４０へ送信することが可能である。出力指示部４０は、設定されている上限値及び下限値を受信することで、インバータ制御部３０の性能を知ることができる。例えば高周波加熱装置１０の生産工程、サービス、修理等において、出力指示部４０に取り付けられるインバータ制御部３０（及びインバータ回路部２０、マグネトロン１２）の取り換えが行われる場合がある。出力指示部４０は、設定されている上限値及び下限値を受信することで、取り換え後の新しいインバータ制御部３０が、出力指示部４０に対応した性能のものであるかどうかを確認することができる。 Note that the inverter control section 30 can transmit at least one of the set upper limit value and lower limit value to the output instruction section 40. The output instruction section 40 can know the performance of the inverter control section 30 by receiving the set upper limit value and lower limit value. For example, in the production process, service, repair, etc. of the high-frequency heating device 10, the inverter control section 30 (and the inverter circuit section 20 and the magnetron 12) attached to the output instruction section 40 may be replaced. By receiving the set upper limit value and lower limit value, the output instruction unit 40 can confirm whether the new inverter control unit 30 after replacement has a performance corresponding to the output instruction unit 40. can.

またインバータ制御部３０によって設定された上限値及び下限値の少なくとも一方は、出力指示部４０からの指示によって変更することも可能である。例えば生産工程、サービス、修理等でインバータ制御部３０の取り換えが行われた場合に、上限値及び下限値が、出力指示部４０から指示され得る出力目標値に対応した値に変更されることが特別な設定手段が不要なためコストも安価となる為、好ましい。 Further, at least one of the upper limit value and the lower limit value set by the inverter control section 30 can be changed by an instruction from the output instruction section 40. For example, when the inverter control unit 30 is replaced during a production process, service, repair, etc., the upper limit value and lower limit value may be changed to values corresponding to the output target value that can be instructed by the output instruction unit 40. This is preferable because no special setting means is required and the cost is low.

出力指示部４０からインバータ制御部３０へ送信される出力指示の信号（出力目標値を指示する信号）がＰＷＭ信号等のパルス信号である場合には、上限値及び下限値の変更の際にも、出力指示部４０は、インバータ制御部３０へパルス信号を送信するとよい。インバータ制御部３０は、出力指示部４０から送信されたパルス信号に応じて、上限値及び下限値の少なくとも一方を設定することが可能であるとよい。 If the output instruction signal (signal instructing the output target value) transmitted from the output instruction section 40 to the inverter control section 30 is a pulse signal such as a PWM signal, the , the output instruction section 40 may transmit a pulse signal to the inverter control section 30. It is preferable that the inverter control section 30 be able to set at least one of the upper limit value and the lower limit value in accordance with the pulse signal transmitted from the output instruction section 40.

出力指示部４０からインバータ制御部３０へ送信されるパルス信号に応じて上限値及び下限値の少なくとも一方が設定されるようになっていると、出力指示の信号を伝えるための配線で上限値及び下限値の設定が可能となる。すなわち、シリアル通信ラインなどのデータ転送用の配線及びユニットが設けられなくとも、上限値及び下限値の設定が可能である。 If at least one of the upper limit value and the lower limit value is set according to the pulse signal transmitted from the output instruction section 40 to the inverter control section 30, the upper limit value and the lower limit value can be set by the wiring for transmitting the output instruction signal. It becomes possible to set the lower limit value. That is, it is possible to set the upper limit value and the lower limit value even if wiring and units for data transfer such as a serial communication line are not provided.

具体的には、インバータ制御部３０は、出力指示部４０から送信されたパルス信号が予め定められたパターンの信号である場合に、上限値及び下限値の少なくとも一方を設定することが可能であるとよい。 Specifically, the inverter control unit 30 can set at least one of the upper limit value and the lower limit value when the pulse signal transmitted from the output instruction unit 40 has a predetermined pattern. Good.

図８は、入力パルス信号のパルス幅の上限値及び下限値を設定するための信号パターンの一例を示す図である。図８においては、下限値を示すデューティ（一周期に対するオン期間の割合）のパルス信号と、上限値を示すデューティのパルス信号が交互に３回繰り返される信号パターンが示されている。例えば図８に「下限値」として示されるパルス信号のデューティの値が、新しい下限値を示す。また図８に「上限値」として示されるパルス信号のデューティの値が、新しい上限値を示す。なお、出力通信部４１とインバータ通信部３１とで信号の極性（オン／オフ）が反転する場合は、出力通信部４１は図８の信号パターンとは逆の極性の信号を出力するとよい。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a signal pattern for setting the upper and lower limits of the pulse width of the input pulse signal. FIG. 8 shows a signal pattern in which a pulse signal with a duty (ratio of on period to one cycle) indicating a lower limit value and a pulse signal with a duty indicating an upper limit value are alternately repeated three times. For example, the duty value of the pulse signal shown as "lower limit value" in FIG. 8 indicates the new lower limit value. Further, the duty value of the pulse signal shown as "upper limit value" in FIG. 8 indicates the new upper limit value. Note that when the polarity (on/off) of the signal is reversed between the output communication section 41 and the inverter communication section 31, the output communication section 41 may output a signal with a polarity opposite to that of the signal pattern shown in FIG.

出力指示の信号がパルス信号である場合、通常は、パルス信号のデューティは送信の間、出力目標値を示す一定の値となっている。一方、図８に示されるような、送信中にデューティの変化する、通常とは異なるパルス信号が送信された場合は、インバータ制御部３０は、出力目標値を示す信号ではなく、上限値及び下限値を設定するための信号が送信されたと識別することができる。 When the output instruction signal is a pulse signal, the duty of the pulse signal is usually a constant value indicating the output target value during transmission. On the other hand, when an unusual pulse signal whose duty changes during transmission as shown in FIG. It can be identified that a signal for setting a value has been sent.

上限値及び下限値を設定するための信号が送信されたと識別したインバータ制御部３０は、出力指示部４０から送信されたパルス信号の信号パターンを基に、新しい上限値及び下限値を算出する。算出された新しい上限値及び下限値は、インバータ制御部３０の記憶装置に記憶される。 Inverter control section 30, having identified that the signal for setting the upper limit value and lower limit value has been transmitted, calculates a new upper limit value and lower limit value based on the signal pattern of the pulse signal transmitted from output instruction section 40. The calculated new upper limit value and lower limit value are stored in the storage device of the inverter control unit 30.

予め定められたパターンの信号に応じて、上限値及び下限値の少なくとも一方が設定されるようになっていると、インバータ制御部３０は、出力目標値を示す信号と、上限値及び下限値を設定するための信号とを区別することができる。 If at least one of the upper limit value and the lower limit value is set in accordance with a predetermined pattern of signals, the inverter control unit 30 sets the upper limit value and the lower limit value to a signal indicating the output target value. It can be distinguished from the signal for setting.

なお、パルス信号によって上限値及び下限値の少なくとも一方を設定する方法は、図８に示されるものに限られない。例えば、上限値及び下限値の設定を開始することを示す信号と、上限値及び下限値の値を示す信号と、上限値及び下限値の設定を終了することを示す信号が連続して送信されることで設定が行われてもよい。 Note that the method of setting at least one of the upper limit value and the lower limit value using a pulse signal is not limited to the method shown in FIG. 8 . For example, a signal indicating to start setting the upper and lower limits, a signal indicating the values of the upper and lower limits, and a signal indicating to end setting the upper and lower limits are successively transmitted. The setting may be performed by

以上の実施形態においては、出力目標値に基づく入力パルス信号のパルス幅の決定は、一次関数を用いて行われたが、一次関数以外の関係式を用いて決定が行われてもよい。出力目標値と、入力パルス信号のパルス幅との関係に応じて、適切な関係式が用いられるとよい。例えば関係式として二次関数、指数関数などが用いられてもよい。 In the above embodiments, the pulse width of the input pulse signal based on the output target value is determined using a linear function, but the determination may be performed using a relational expression other than a linear function. An appropriate relational expression may be used depending on the relationship between the output target value and the pulse width of the input pulse signal. For example, a quadratic function, an exponential function, etc. may be used as the relational expression.

また出力指示部４０からインバータ制御部３０に対する通信は、ＰＷＭ信号等のパルス信号を送信する以外の方法で行われてもよい。例えば出力指示部４０からインバータ制御部３０に対してシリアル通信が行われてもよい。 Further, communication from the output instruction section 40 to the inverter control section 30 may be performed by a method other than transmitting a pulse signal such as a PWM signal. For example, serial communication may be performed from the output instruction section 40 to the inverter control section 30.

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. For ease of understanding, the drawing mainly shows each component schematically, and the thickness, length, number, spacing, etc. of each component shown in the diagram may differ from the actual one for convenience of drawing. is different. Further, the materials, shapes, dimensions, etc. of each component shown in the above embodiments are merely examples, and are not particularly limited, and various changes can be made without substantially departing from the configuration of the present invention. be.

本発明は高周波加熱装置を提供するものであり、本発明は産業上の利用可能性を有する。 The present invention provides a high frequency heating device, and has industrial applicability.

１０高周波加熱装置
１２マグネトロン
１３高圧整流器
１５トランス
１６１次巻線
１７２次巻線
１８３次巻線
２０インバータ回路部
２１インバータ電源
２２インバータ整流器
２３チョークコイル
２４平滑コンデンサ
２５スイッチング素子
２６共振コンデンサ
２７入力パルス伝達ライン
２８消費電流測定ライン
２９電源電圧測定ライン
３０インバータ制御部
３１インバータ通信部
３２演算部
３５ゼロクロス検出部
４０出力指示部
４１出力通信部 10 High frequency heating device 12 Magnetron 13 High voltage rectifier 15 Transformer 16 Primary winding 17 Secondary winding 18 Tertiary winding 20 Inverter circuit section 21 Inverter power supply 22 Inverter rectifier 23 Choke coil 24 Smoothing capacitor 25 Switching element 26 Resonant capacitor 27 Input Pulse transmission line 28 Current consumption measurement line 29 Power supply voltage measurement line 30 Inverter control section 31 Inverter communication section 32 Arithmetic section 35 Zero cross detection section 40 Output instruction section 41 Output communication section

Claims

A magnetron that generates microwaves to heat the object,
an inverter circuit unit that drives the magnetron;
a switching element connected to the inverter circuit section and adjusting the output of the magnetron;
an inverter control unit that inputs an input pulse signal to the switching element to switch the switching element;
an output instruction unit that instructs the inverter control unit to output a target value of the magnetron;
The inverter control unit determines the pulse width of the input pulse signal based on the output target value, and is capable of setting at least one of an upper limit value and a lower limit value for the pulse width of the input pulse signal. .

The inverter control section includes:
If the pulse width of the input pulse signal determined based on the output target value exceeds the upper limit value, the pulse width of the input pulse signal is set to the upper limit value,
When the pulse width of the input pulse signal determined based on the output target value is less than the lower limit value, the pulse width of the input pulse signal is set to the lower limit value or zero. High frequency heating device.

The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the inverter control section is capable of transmitting at least one of the set upper limit value and the lower limit value to the output instruction section.

The output instruction section transmits a pulse signal to the inverter control section,
The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the inverter control section is capable of setting at least one of the upper limit value and the lower limit value according to a pulse signal transmitted from the output instruction section.

The inverter control unit is capable of setting at least one of the upper limit value and the lower limit value when the pulse signal transmitted from the output instruction unit is a signal of a predetermined pattern. 4. The high frequency heating device according to 4.

The high-frequency heating device according to claim 1, wherein communication from the inverter control unit to the output instruction unit is one-way communication.