JP2523768B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高周波加熱装置の安全装置の構成に関する
もので、法により設置が義務づけられている発振停止装
置の故障時の動作を安全側へ制御せんとするものであ
る。

従来の技術 一般に高周波加熱装置における発振停止装置は第７図
の示すごとき回路構成がなされている。

高周波発振装置としてのマグネトロン１の駆動にかか
る高圧トランス２の１次回路には、主たる発振停止装置
としてのラッチスイッチ３及び電磁リレー４の接点が直
列に接続されている。ラッチスイッチ３は被加熱物の加
熱室へ出入に係る扉の開閉に対応し、扉が閉じている間
のみONし、又電磁リレーはラッチスイッチ３と同様に本
体内に設けられた前記扉の開閉状態を検出するドア信号
スイッチ５の開閉と操作者が設定する加熱時間に対応
し、扉が閉状態でかつ、操作者による加熱設定時間中の
みONする様に構成されており、操作者は安全に加熱作業
を行なう事が可能である。さらに前記高圧トランス２の
１次コイルには並列に扉が開いている間のみ、接点を閉
じるショートスイッチ６が設けられており、最悪ラッチ
スイッチ及び電磁リレーの双方が接点の溶着現象を生じ
た場合に１次回路に直列に設けられたヒューズ７を電源
両端間のショートによる電流により溶断せしめ、扉開時
の高周波の本体外部への漏洩を未然に防いでいる。

発明が解決しようとする課題 ところがこの種の高周波加熱装置にあって１つの安全
上の課題が生じている。ラッチスイッチ３が正常に動作
している場合で、電磁リレー４の接点が何らかの原因に
て溶着現象を生じた場合、設定された加熱時間が経過後
も操作者に電磁リレー４の異常は報知されないまま高周
波発振は継続し、被加熱物の過加熱を生じ時として、被
加熱物の燃焼から本体の発火といった非常に危険な状態
を呈してしまう。又、この電磁リレー４の接点のみが溶
着した場合、扉を開いてもショートスイッチ６によるシ
ョート回路は形成されず、ヒューズ７を溶断する事は出
来ない。例えば操作者が、加熱途中や加熱設定時間後被
加熱物を取り出した後に扉を閉じると本体は再度高周波
の発振を開始する。被加熱物が加熱室内に設置されてい
ないため、発火現象は生じないが、発生した高周波は本
体内の加熱室や、高周波の発振給電手段そのものを加熱
し、結果本体自身の異常加熱、寿命の低下といったきわ
めて不具合な現象を生じた。

この課題の解決の方法の１例として、高周波発生用の
マグネトロン１の動作中のみ動作する冷却用のブロアー
モータ８と、マグネトロンに取付けたサーモスイッチ９
を電源回路に直列に接続し、設定された加熱時間が経過
すると、発振停止装置としての電磁リレー４に影響され
る事なくブロアーモータ８が停止し、若し、発振停止装
置としての電磁リレー４が溶着現象を生じた場合は、ブ
ロアーファン８の停止に伴なうマグネトロンの異常加熱
に伴ないマグネトロン１に取付けられたサーモスイッチ
９が動作し、高圧トランス２の１次コイル入力を切る方
法が提案されたが、ブロアーモータ８が停止後、サーモ
スイッチ９が動作する間にはかなりのタイムラグがあ
り、サーモスイッチ９が動作するまでの間、ブロアーフ
ァン８が停止しているため、マグネトロン１や本体内の
異常温度上昇が激しく、本体装置の寿命や安全性が逆に
低下してしまうといった不具合を生じている。

課題を解決するための手段 本発明は、かかる不具合を排すべくなされたもので、
発振停止装置としての第１の電磁リレーに直列で、ショ
ート回路を形成するショートスイッチより負荷側に同一
のモードにて１次電源回路を断続する第２の電磁リレー
を続け、第２の電磁リレーのON,OFFのタイミングを前記
発振停止装置としての第１の電磁リレーと周期的に異な
らせる構成としている。また１次電源回路にカレントト
ランスを配し、この出力により前記２つの電磁リレーの
異常を検出，高周波出力を制御すると共に、本体外部へ
報知する手段を設ける。

作用 発振停止装置としての電磁リレーと、同一モードにて
１次電源回路を断続する第２の電磁リレーを設けること
により、若し、発振停止装置としての第１の電磁リレー
が接点溶着を生じても、第２の電磁リレーがOFFした時
点で高周波の発生は停止、安全性を確保する。さらに、
この２つの電磁リレーのON,OFFのタイミングを、一方の
電磁リレーが他の電磁リレーに対し、先にONする場合、
逆に遅れてONする場合、又、先にOFFする場合、後でOFF
する場合等、を周期的に交互にくりかえすことにより、
双方の電磁リレーの接点のON,OFFに起因する損傷を意図
的に制御でき結果的に本体装置の安全性と寿命を長ずる
様になる。さらに１次電源回路を設けたカレントトラン
スは、２つの電磁リレーのコイルに給電される電流のそ
れぞれ１個又は双方ともがOFFしているにもかかわらず
１次回路に電流が流れていることを検出し、この事によ
り各電磁リレーの接点の溶着現象を検出し、本体外への
報知と高周波出力の制御を行う。

実施例 本発明の実施例を第１図〜第６図により説明する。尚
従来例に記す構成部材と同一構成部材には同一番号を付
す。

第１図において、高周波発振装置としてのマグネトロ
ン１を駆動する昇圧用の高圧トランス２の１次電源回路
には主たる発振停止装置として常閉接点を有する電磁リ
レー4,ラッチスイッチ３の常開接点が直列でかつそれぞ
れ異なる極側に接続されている。この２つの発振停止装
置の負荷側の接点間には、ショートスイッチ６の常閉接
点が接続されている。電磁リレー４のショートスイッチ
６の接点が接続されている側の接点と高圧トランス２の
１次コイルの一方の極の間に電磁リレー４と同一仕様で
かつ、タイミングを除けば同一のモードで動作する第２
の電磁リレー10の常開接点が直列に接続される。ラッチ
スイッチ３のショートスイッチ６の接点が接続されてい
る側の接点と高圧トランス２の１次コイルの他の一極の
間には１次電源回路に流れる電流に比例した交流電圧出
力を有するカレントトランス11が直列に接続されてい
る。

さらに、電源と電磁リレー４の接点の間には直列にサ
ーモスイッチ９及びヒューズ７が接続され電磁リレー４
及びラッチスイッチ３が共に接点溶着を生じた場合、ヒ
ューズ７が溶断し、高周波発振を停止する構成としてい
る。又、サーモスイッチ９と発振停止装置の間の他の極
間には第３の電磁リレー12の接点を直列に接続したブロ
アーモータ８が接続される。これら３つの電磁リレー
と、カレントトランス入力は第２図に示す制御装置13に
接続される。

制御装置13はこれを動作させるに必要な電力を電源よ
り得て、必要な電圧に変換，整流を行う。電源回路14
と、この電力によって動作するマイクロコンピュータ回
路15を有している。マイクロコンピュータ15は本体の動
作の指示にかかる操作キー16の動作状態を示す表示手段
17及び報知音の発生手段としてのブザー18、さらには前
述の高周波の発振停止にかかる電磁リレー４のコイルの
駆動にかかるドライバートランジスタQ₃、同一モードに
て動作するもう一つの電磁リレー10のコイルの駆動にか
かるドライバートランジスタQ₄、マグネトロン１の冷却
にかかる第３の電磁リレー12のコイルの駆動にかかるド
ライバートランジスタQ₂、および前述の１次電源回路の
電流の検出にかかるカレントトランス11の出力ｅを整
流，平滑化する。整流回路19にそれぞれ接続されてお
り、あらかじめプログラムされている手順に従って本体
の動作を制御する様にしている。さらに、電源回路14の
出力は本体扉の開閉を検出するドア信号スイッチ５の常
開接点を介し、前述の発振停止装置としての第１の電磁
リレー４第２の電磁リレー10のコイルに印加される構成
とし、マイコン回路が故障した場合も、本体の一部に設
けられた扉が開した場合は、各電磁リレーのコイルに印
加される電流を切断し、１次電流が断される様にしてい
る。

第３図は実施例の構成を示す図で、加熱室20の後方に
設けられたマグネトロン１の発生した高周波は導波管21
により加熱室20上部に導びかれ、加熱室20内に放射され
る。マグネトロン１及びその下方に設けられた高圧トラ
ンス２は後方に設けられたブロアーモータ８により高周
波発生中、常時冷却される。本体前面に設けられた扉22
には一部にラッチスイッチ3,ショートスイッチ6,ドア信
号スイッチ５の操作にかかる一端が軸支され、もう一方
の端部が前記軸支された点を中心に移動するドアキー2
3,24が設けられており、扉22が閉じた状態ではラッチス
イッチ３及びドア信号スイッチ５の常開接点は閉、ショ
ートスイッチ６の常閉接点が開となり、又、扉22が開い
た状態ではラッチスイッチ３及びドア信号スイッチ５の
常開接点は開、ショートスイッチ６の常閉接点は閉とな
る様に構成している。発振停止にかかる第１の電磁リレ
ー4,第２の電磁リレー10,カレントトランス11は本体底
部近傍に取付けられている。本体前面で扉の上部には、
本体の操作にかかるコントロールパネル25が設けられて
いる。コントロールパネル25表面には操作キー16動作状
態を示す表示手段17が取付られている。内部にはマイク
ロコンピュータ15を含む制御装置13が固定されている。
又、近傍にはマイクロコンピュータ15によって駆動され
るブザー18も設けられている。又従来例と同様マグネト
ロンの側面には異常温度上昇時に動作するサーモスイッ
チ９も設けられている。

以上の構成を基本に、第４図，第５図a,bに示すプロ
グラムの内容に基づいた動作を行う。

本体を電源に接続した時点で、電源回路14に電力が供
給され、マイクロコンピュータ15は動作状態となる。こ
のとき、ステップ101でコンピュータ内部のRAMにＮ＝１
が記憶される。操作者が操作キー16を操作し、加熱時間
と１次電源回路を連続通電するか、一定時間のうちある
時間のみ１次電源回路を通電状態とし、残りの時間は無
通電状態を保つ断続通電するかを選択し、ステップ102
で加熱スタートキーを押すと、マイクロコンピュータ回
路はまず、ステップ103でＮが偶数か否かを判断する。
最初はＮ＝１であり奇数としてステップ104でドライバ
ートランジスタQ₃がONとなる。扉22が閉じてドア信号ス
イッチ５がON状態であればQ₃の出力ｃがコイルに接続さ
れている発振停止装置としての電磁リレー４に電流が流
れその常開接点が閉成する。ステップ105で電源の周波
数で２波長分の長さの時間が継過後、ステップ106でド
ライバートランジスタQ₄がONとなり電磁リレー10の接点
が閉成され高圧トランス２に電力が供給され高周波の発
振が開始される。同時に設定された加熱時間の計数を行
うメインタイマーがステップ107でカウントダウンを開
始する。さらに設定された高周波の出力の状態が連続出
力であるか、断続出力であるかをステップ108で判断
し、若し、連続出力であればステップ109に進みメイン
タイマーの残時間が０になるまで電磁リレー4,10を閉成
し続け、ステップ107でカウントダウンを続ける。若
し、断続出力が設定されている場合はステップ110でON
時間のタイマーがカウントダウンを開始する。ステップ
111でメインタイマーが０になるか、ステップ112でON時
間のタイマーが０になると、ステップ113で第５図の異
常検出処理のルーチンへ進む。異常検出処理のルーチン
の１実施例を第５図ａに示す。まず、ONタイマーの残時
間、あるいはメインタイマーの残時間が０になった時点
で、ステップ201でRAM上のデータＮに１を加える。この
時点でＮが偶数か奇数かをステップ202で判断する。最
初のサイクルの判断はＮ＝２で偶数としてステップ203
でドライバートランジスタQ₄がOFFとなり第２の電磁リ
レー10のコイルへの給電が停止する。この時点よりカレ
ントトランス11の出力ｅの出力の有無をステップ204で
調べ、アーク等がなくなる時間にｅ出力の整流出力が無
くなれば、引きつづきステップ205でドライバートラン
ジスタQ₃をOFFとし第４図のOFFタイマーカウントダウン
のルーチンへ移行する。メインタイマーの残時間やOFF
タイマーの残時間が０になるまで第４図のステップ114
で引きつづきドライバートランジスタQ₄,Q₃ともOFFをつ
づけ、OFFタイマーの残時間が０になるとステップ115で
調理スタート直後のルーチンへ戻る。またＮが偶数か否
かを判定する。今度はＮ＝２であり、まずステップ116
でドライバートランジスタQ₄がONされ、第２の電磁リレ
ー10の接点が先に閉成する。ステップ117で２サイクル
継過後、ステップ118でドライバートランジスタQ₃がON
され電磁リレー４の接点が閉成し高度高周波の発振が始
まる。ステップ107でメインタイマーはカウントダウン
をつづけ断続出力時のONタイマーもステップ110でカウ
ントダウンを続ける。ステップ111でONタイマーの残時
間が０になると、又、第５図ａの異常検出処理ルーチン
へ進んでゆくＮ＝２がＮ＝３に変わり今度は奇数であり
ステップ206でドライバートランジスタQ₃がOFFされ電磁
リレー４の接点が開らく。高周波の発振が停止し、ステ
ップ207でOFFタイマーのカウントダウンが始まりステッ
プ208でカレントトランス11の入力も取り込まれる。前
述と同様一定時間後にステップ209でカレントトランス1
1の出力が０になっていれば、ステップ210でドライバー
トランジスタQ₄もOFFし、電磁リレー10の接点が開成さ
れ、又、第４図最初のルーチンへ戻る。以下ステップ11
9でメインタイマーが０と判断なるまでこの繰返しを行
う。この場合の各電磁リレー4,10が交互に先にON,OFFす
る動作のタイミングと、高周波出力の関係を第６図に示
す。

さて、この断続加熱が行われている途中で、例えば電
磁リレー４が溶着を生じた場合は以下のごとき動作が行
われる。Ｎが偶数の場合は、ドライバートランジスタQ₄
がOFFされ電磁リレー10の接点が開成される。高周波出
力は停止し、安全は確保されている。ただし、カレント
トランス11のｅ出力もなく、溶着を生じている電磁リレ
ー４の異常はこのサイクルでは検出されない。次の断続
の周期ではＮは奇数であり、ドライバートランジスタQ₃
がまずOFFされる。この場合コイル電流は断するが接点
は閉じたままで高周波の発振は断続される。カレントト
ランス11のｅ出力はＯとならず、この時点でドライバー
トランジスタQ₄がOFFされ電磁リレー10の接点が開成す
る。高周波の発生は停止され安全を確保すると同時に、
表示装置17には、電磁リレー４の異常を示す「F04」が
表示されると同時にブザー18により断続音を発し、操作
者に装置の異常を報知すると共に本体を電源より取りは
ずすまで操作キー16の操作にかかるマイクロコンピュー
タ15の出力をなくし、本体の操作を不能とする。同様
に、電磁リレー10が溶着現象を生じた場合、Ｎが偶数に
なった時点で、電磁リレー10の異常を検出しこれを本体
外に「F10」の表示とブザー18の断続音により報知し、
かつ、操作キーの操作にかかる出力をなくして本体の動
作を不能とする。もちろん、電磁リレー４が開状態を保
ち、扉22が閉状態でも高周波の発生を生じることはな
い。

この場合従来例と異なり、故障発生と同時に高周波の
発生を停止して安全を確保すると同時に発振停止装置と
しての電磁リレー４をラッチスイッチ３が故障するのを
待たず検出でき、きわめて装置の安全性を高める事がで
きる。

また、第２の実施例として異常検出処理ルーチンを第
５図ｂとした場合について説明する。

加熱時間の設定にかかるメインタイマーの残時間が０
となったり、断続出力のON時間を設定したONタイマーの
残時間が０となると、マイクロコンピュータ15は異常検
出処理を行う。まず、前の実施例と同様ステップ301でR
AM上のＮに１を加えステップ302でＮが偶数か奇数かを
判断する。Ｎが偶数の場合はステップ303でドライバー
トランジスタQ₄がOFFされる。ドライバートランジスタQ
₄の出力ｄにて制御される第２の電磁リレー10は開成さ
れる。その後ステップ304で電源周波数の２波長分の時
間経過後、ステップ305でドライバートランジスタQ₃がO
FFされる。ドライバートランジスタQ₃の出力ｃにて制御
される。発振停止装置としての電磁リレー４が開成され
る。この時点でマイクロコンピュータ回路はステップ30
6でカレントトランス11のｅ出力を取り込みステップ307
で出力が０か否かを判定する。出力が０であれば正常と
判定し、第４図のOFFタイマーのカウントダウンのルー
チンへ進む。メインタイマーに残時間があり、OFFタイ
マーの残時間が０となると、第１の実施例と同様第４図
の調理スタート直後のルーチンへ戻る。Ｎは偶数であり
ドライバートランジスタQ₄がONされ、第２の電磁リレー
10の接点が閉成し、２サイクル後に電磁リレー４が閉成
する。メインタイマー,ONタイマーがカウントダウン
し、ONタイマーの残時間が０になると、又、異常検出処
理ルーチンへ移行する。偶数のＮに１が加えられ奇数と
なり、今度はドライバートランジスタQ₃が先にOFFさ
れ、その出力ｃに接続された電磁リレー４の接点が開成
する。この時点で高周波の発生が停止される。２サイク
ルの後、ドライバートランジスタQ₄がOFFされ電磁リレ
ー10の接点が開成するカレントトランス11の出力ｅが取
り込まれ、値が０であれば以後メインタイマーの残時間
が０になるまでこの動作を続ける。若し、断続の途中
で、あるいは、加熱終了時にドライバートランジスタ
Q₃,Q₄が共にOFFとなった後にも、カレントトランスのｅ
出力が０にならない場合は、ブロアーモータ８の制御に
かかる第３の電磁リレー12を切る。さらにステップ308
で表示手段17は「F01」を表示するとともにブザー18が
発音し、異常を操作者に報知する。操作キー16の操作に
かかるマイクロコンピュータ15の出力をなくし本体の操
作を不能にする。この場合、高周波の発振は自動的には
停止できない。もし操作者が気がつかなければブロアー
モータ８が停止する事によるマグネトロンの温度上昇を
検出してサーモスイッチ９が動作するまでは発振をつづ
ける訳であるが、前述のごとく操作者に異常の発生を表
示及び、音により報知する事で安全性を確保する事が出
来る。

発明の効果 本発明を実施する事で以下のごとき効果を得る事が出
来た。

実施例においてはいずれの場合も、第１および第２の
電磁リレーのON,OFFのタイミングを、断続が行われるご
とに先に閉じた電磁リレーが後に開成、次のサイクルで
は逆に後で閉じて、先に切れる構成としている。電磁リ
レーの接点の損傷は電流を切る場合のアークによる接点
の温度上昇，溶融、又、電流を流し始める時点での接点
部分の機械的振動に基ずく接点圧力の変化による温度上
昇，溶融等が主とされている。本発明の場合結果的に接
点と後で閉成し、先に開成する場合この状態を生じる事
になるが、いずれの場合も交互に第１の電磁リレーと第
２の電磁リレーのON,OFFのタイミングを後，先いれ換え
る事でもし、第１および第２の電磁リレーに同一定格の
ものを使用した場合結果的にそれぞれの電磁リレーの接
点の損傷が半減され発振停止装置としての第１の電磁リ
レーの寿命を倍にする事が可能となった。又、高周波の
断続の周期が早くなると、一般に電磁リレーの接点の温
度の冷却期間が短くなり、指定関数的に寿命は短かくな
ってくるといわれているが、本発明の実施により冷却期
間が倍になりこの面でも寿命の好結果をもたらし、一例
として、１次電源回路電流が14Aの装置において１サイ
クル10（ONタイマー５秒,OFFタイマー５秒）を繰り返し
た場合従来例では13〜18万回高周波出旅の継続を行なう
と接点の溶着現象を生じたものが、本発明によれば各電
磁リレーの後で接、先に断の回数がそれぞれ25万回、つ
まり、本体の高周波出力の断続は50万回後も溶着現象を
生じなくなった。異常検出処理を第５図ｂのごとく設定
した場合の本体寿命はまさにこのごとくで、従来時とし
て必要とれた保守点検のアイクルを大幅に長く設定する
事が可能となった。

第５図ａの異常検出処理を行った場合は本体の寿命、
故障を生じるまでの使用回数は25万回以上となり、さら
にこの場合、高周波を遮断する電磁リレーのいずれか一
方が故障した時点で装置の異常が発見出来、安全性がき
わめて高くなる。同時に、この実施例によればリレー溶
着による高周波の発生現象はなくなる為、従来用いられ
たブロアーファンを制御する第３のリレーとサーモスイ
ッチも不用となり、安全性の確保と同時に製造コストも
低減できるという効果も得られた。

又、本発明における第１の電磁リレーと第２の電磁リ
レーのタイミングのずれは、電源周波数の周期の整数倍
ずれた時点でON,OFFしている。実施例においては２サイ
クルのカウントつまり、50Hzの電源では40msecのズレで
ある。この場合、１次電源の断続の位相をたとえ一方の
電磁リレーが溶着現象となった場合でも、正常な場合と
同じ位相とする事が出来る。この為、高圧トランスに印
加される１次電源回路電圧は、常に一定を保つことがで
き、あらかじめ、設定された突入電流が最少となる様な
位相を保つことができ、第５図ｂの異常検出処理ルーチ
ンを実施した場合等、突入電流によるヒューズの劣化、
またこの突入電流による各電磁リレーの接点温度の上昇
もきわめて低くおさえる事ができさらに本体寿命を長ず
る効果も得る事ができた。

なお、本実施例においては、発振停止装置としての第
１の電磁リレーと第２の電磁リレーは同一仕様のものを
用い、高圧の発振制御にかかる１次電源回路の電源の断
続を、それぞれの電磁リレーが交互に、かつ均等に負担
する構成としているが、他の実施例として異なる仕様、
定格の電磁リレーを用い、その定格に応じて負担する回
数割合を振り分ける方法をとる場合もあり得る。さら
に、断続のタイミングにおいて必らずしも、後に投入し
た電磁リレーがそのサイクルにおいて先に断となる必要
はなく、後に投入した電磁リレーがそのサイクルにおい
ては後に断し、次のサイクルにおいて先に投入し先に断
するような構成とすることも可能である。この場合、接
点の断続時の温度上昇が時間的に分散され、ピークがお
さえられ、寿命的に同等以上の効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における１次電源回路図、第
２図は同制御装置の回路図、第３図は同側方断面矢視
図、第４図，第５図a,bは制御装置の動作を示すフロー
チャート、第６図は同各電磁リレーと高周波の出力の関
係を示す波形図、第７図は従来例を示す回路図である。 ４……発振停止にかかる第１の電磁リレー、10……第２
の電磁リレー、11……カレントトランス、13……制御装
置、15……マイクロコンピュータ回路、17……表示手
段、19……ブザー。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体内に、第１の電磁リレーによる発振停
   止装置と高周波発振回路の動作に係る１次電源回路を断
   続する第２の電磁リレーとを設け、さらに前記発振停止
   装置としての前記第１の電磁リレーおよび前記第２の電
   磁リレーの接点の駆動にかかるコイル電流の断続のタイ
   ミングが、一方の電磁リレーが他方の電磁リレーに対し
   先行して閉成する状態，遅れて閉成する状態，あるいは
   先行して閉成する状態，遅れて閉成する状態の組合せの
   中で一定周期にて交互に繰返す構成を設けた事を特長と
   する高周波加熱装置。
2. 【請求項２】発振停止装置としての第１の電磁リレー
   と、第２の電磁リレーとの駆動に係るコイル電流の断続
   のタイミングのずれを電源の周期の整数倍とした事を特
   長とする請求項１記載の高周波加熱装置。
3. 【請求項３】１次電流を検出するカレントトランスを設
   け発振停止装置としての第１の電磁リレー及び第２の電
   磁リレーのコイルの駆動出力と、それぞれ単独に又は同
   時に比較し、異常検出して高周波発振を制御すると共
   に、本体外へ報知する事を特長とする請求項１または２
   記載の高周波加熱装置。