JP2537860B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JP2537860B2
JP2537860B2 JP62106637A JP10663787A JP2537860B2 JP 2537860 B2 JP2537860 B2 JP 2537860B2 JP 62106637 A JP62106637 A JP 62106637A JP 10663787 A JP10663787 A JP 10663787A JP 2537860 B2 JP2537860 B2 JP 2537860B2
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治雄 末永
直芳 前原
和穂 坂本
孝 丹羽
大介 別荘
毅夫 下谷
慈 楠木
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマグネトロンに印加する高圧電源をインバー
タ回路で得るように構成した高周波加熱装置に関し、特
にこの高圧電源の電力制御方式に関するものである。
従来の技術 商用電源を整流した単方向電源をインバータ回路で高
圧電源に変換してマグネトロンに印加するように構成し
た高周波加熱装置の電力制御方式には、商用電源よりの
入力電流が所定値となるように制御する入力電流制御方
式が用いられている。
しかしマグネトロンは発振を開始するまではヒータ部
のみに電流が流れ、アノード−カソード間には電流が流
れないので、前記入力電流を定常時の値に制御すると、
アノード−カソード間に過大電圧が印加され、またヒー
タに過大電流が流れてマグネトロンの寿命を短くする。
従って、最初は前記入力電流を定常時より小さく設定
し、前記発振を開始するに十分な時間経過後に前記入力
電流を定常の値に切換える方式を採用して前記問題点を
解決している。
発明が解決しようとする問題点 しかし前記発振を開始するに必要な時間は、例えばマ
グネトロンが冷えている時には4sec、温っている時には
2secというように違いが生じるが、前記入力電流制御方
式ではこのような場合、前記入力電流を小さな値に制御
する時間を5sec程度に設定しなければならない。
従ってマグネトロンの作動する期間をデューティ制御
して、見かけ上の高周波出力を制御する高周波加熱装置
においては{前記時間差(:5−2=3sec),×′デュー
ティーサイクル数}が無駄時間となる。
また、発振を開始するまでの、入力電流変化に対する
アノード−カソード間の電圧変化、及び入力電流変化に
対するヒータ電流変化の度合いが、発振時のそれらに比
較して数倍程度大きいので、前記寿命等の観点より、前
記発振を開始するまでの入力電流設定を余り大きくでき
ない。
従ってマグネトロンの冷えている時のヒータ及びカソ
ード温度の立上り時間を短縮することは非常に困難であ
り、前記無駄時間の短縮には、自ら限界が生じる。
問題点を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明の高周波加熱装置は
単方向電源、前記単方向電源の出力を高周波に変換する
少なくとも1つのスイッチング素子とその駆動回路を有
するインバータ回路、前記単方向電源の電流を検出する
電流検出器、食品及び流体等を加熱するための高周波を
発生するマグネトロン、前記インバータ回路の出力を昇
圧し前記マグネトロンへ電力を供給するトランスを備
え、前記インバータ回路は前記電流検出器の出力が所定
値になるよう制御する入力電流制御部を有し、前記トラ
ンスは前記インバータ回路に接続される1次巻線、前記
マグネトロンへ高圧高周波電力を供給するための2次巻
線、前記マグネトロンのカソードヒータへ低圧高周波電
力を供給する3次巻線、前記駆動回路へ電圧信号を与え
る4次巻線とからなり、前記4次巻線と前記2次巻線の
結合係数K24は、前記4次巻線と前記1次巻線の結合係
数K14より大きくしたという構成を備えたものである。
作 用 本発明は上記した構成によって、マグネトロンが発振
を開始するまでの期間はインバータ回路の入力電流制御
部で入力電流を小さく制御する。この期間は前記したよ
うに小さい入力電流でも出力高電圧が所定値に達する。
そこで出力高電圧が発生する2次巻線との結合を電力供
給側の1次巻線との結合よりも高くした4次巻線には出
力高電圧に相対した電力信号が生じ、マグネトロンが発
振していない時は第2の所定値よりも大きな電圧が生じ
る。ここでマグネトロンが発振を開始すると所定の入力
電流に対して出力高圧が所定値より低くなるので4次巻
線の出力信号も第2の所定値よりも低くなる。従って4
次巻線の出力信号によってマグネトロン4の発振開始時
期が検知できるので、マグネトロンが発振開始をしたら
インバータ回路の入力電流制御部の入力電流が切換わる
ように第2の所定値を設定し、マグネトロンの発振後に
所定の入力電流に制御する。
従ってマグネトロンが冷えている、あるいは温ってい
るに関係なく、それぞれにおいて最短時間で入力電流が
所定値に達する。即ち、マグネトロンへの入力電力が定
格値になるので従来方式における無駄時間が零になる。
またその過程でのマグネトロンへの過大電圧,過大電流
の印加がないので、その寿命を短縮することもない。
実施例 第1図は本発明による高周波加熱装置の高圧電源発生
部の回路構成図である。第1図において商用電源1の電
力はダイオードブリッヂ2により整流され、単方向電源
3が形成されている。4はインダクタ、5はコンデンサ
であってインバータ回路6の高周波スイッチング動作に
対するフィルタの役割を果すものである。
インバータ回路6は共振コンデンサ7、スイッチング
用のパワートランジスタ8、ダイオード9、及び駆動回
路10により構成されている。パワートランジスタ8は駆
動回路10より供給されるベース電流によって所定の周期
とデューティー(即ち、オン・オフ時間比)でスイッチ
ング動作する。この結果生じた高周波電力がトランス11
の1次巻線12に供給され2次巻線13に高周波高電圧出力
14として表われマグネトロン15のカソード15a,アノード
15b間に供給され、トランス11の3次巻線16には低圧高
周波電力が発生し、マグネトロン15のカソード15aを熱
し、マグネトロン15を動作させる。
入力電流検出器16は商用電源1よりの入力電流Iinを
検出し、その出力を入力電流信号整流回路17で整流した
信号と電流基準信号18との差を電流誤差増幅回路19で増
幅してコンパレータ20に入力する。コンパレータ20はこ
の入力信号とのこぎり波発生回路21よりののこぎり波と
によりパワートランジスタ8のオン・オフパルス22を作
成する。この入力電流検出器16よりコンパレータ20まで
が入力電流制御部23を構成し、入力電流Iinが減少する
と電流誤差増幅回路19の出力が上昇し、オン・オフパル
ス22のオン時間が長くなり入力電流Iinを増す方向に動
作する。逆に入力電流Iinが増加すると入力電流を減ら
すように動作する。このように入力電流制御部23は入力
電流Iinが所定値になるように制御を行う。
またトランス11に設けられた4次巻線24は2次巻線と
の結合を高くしているので高圧電圧14を検出することに
なり、その出力を出力電圧信号整流回路25で整流した信
号を電圧基準信号26と比較器27で比較し、その出力論理
を電流基準信号切換回路部28に入力し、電流基準信号18
を高圧電圧14に応じて切換える。即ち、マグネトロン15
が発振開始するまでは少ない入力電流Iinで高圧電圧14
が高くなるので電流基準信号18を低くおさえ、マグネト
ロン15が発振を開始して高圧電圧14が下がった時に入力
電流Iinを増やすように電流基準信号18を切換えるべく
電圧基準信号26を設定する。これは換言すれば、マグネ
トロン15が発振を開始したことを4次巻線24の出力電圧
が低下することで検知し、入力電流Iinを定格に合わせ
ることになる。
第2図はマグネトロン15が発振している時と、してい
ない時の高圧電源14電圧波形であり、両者の違いは明ら
かである。このマイナス方向の電圧がマグネトロン15を
発振させる順方向電圧であり、それをVAKと定義して、
入力電流Iinとの関係を求めると第3図のような動作原
理図になる。
第3図において、V1はマグネトロン15の許容印加電
圧,I1はマグネトロンが発振していなくて、高圧電圧VAK
14がV1と等しくなる時の商用電源1よりの入力電流Iin
であり、V2はマグネトロン15の定格出力時の高圧電圧14
とその時の入力電流Iinである。マグネトロン15が発振
していない時の入力電流I1はI2より小さく、また発振し
ている時の出力電圧V2はV1より小さい。
従って、第1図において入力電流Iinを入力電流検出
器16が検出し、高圧電圧VAK14に相当する電圧信号を4
次巻線24が検出し得るように出力電圧信号整流回路25の
整流方向を設定、電流基準信号18を電流基準信号切換え
回路部28のトランジスタ29のオン時にはI1,オフ時にはI
2となるように設定、及び電圧基準信号26をV1とV2の間
に相当するように設定すると前述の動作原理より、マグ
ネトロン15が発振を開始するまでは入力電流は電流I1
抑えられ発振を開始するとI2に制御される。
ところで、このような制御を行うためには電圧基準信
号26をV1より小さくV2より大きくなるところで切換える
ように設定するのでV1>V2であることが必要不可欠であ
る。しかもV1/V2が大きいほど容易にマグネトロン15の
発振検知が可能である。トランス11の2次巻線13と4次
巻線24に表われる電圧信号は完全に相似ではないが、2
次巻線13と4次巻線24の結合係数K24を大きく1次巻線1
2と4次巻線24の結合係数K14を小さくすれば、V1>V2
関係を保つことができる。表1にK24とK14を変えた時の
V1/V2の値を示す。
第4図は第1図の回路が動作を開始してからのVAKとI
inとの値の変化を示す起動特性図である。
第1図に於て、入力電流の検出にトランスを用いてい
るが、抵抗を系に挿入してその電圧降下で電流を検出す
る方法等の変更が可能であり、また入力電流制御部23も
図示した回路構成に限定されるものではない。
また高圧トランス11とマグネトロン15との間に倍電圧
整流回路を設けた場合にも同様の方式で対応可能であ
る。
発明の効果 以上のように本発明の高周波加熱装置によれば次の効
果が得られる。
(1) マグネトロンが冷えているあるいは温っている
に関係なく、マグネトロンが発振を開始すると自動的に
定格出力を得るように入力電流Iinが変化するので従来
方式で問題となっている無駄時間が全く生じない。
(2) マグネトロンへの過大電圧印加、過大電流印加
が無いので、その寿命を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による高周波加熱装置の高圧電源発生部
の回路構成図、第2図は同トランスの2次巻線の波形
図、第3図は同動作原理図、第4図は同起動特性図であ
る。 3……単方向電源、6……インバータ回路、8……スイ
ッチング素子(パワートランジスタ)、10……駆動回
路、11……トランス、12……1次巻線、13……2次巻
線、15……マグネトロン、16……3次巻線、23……入力
電流制御部、24……4次巻線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 和穂 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 丹羽 孝 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 別荘 大介 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 下谷 毅夫 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 楠木 慈 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単方向電源,前記単方向電源の出力を高周
    波に変換する少なくとも1つのスイッチング素子と、そ
    の駆動回路を有するインバータ回路と前記単方向電源の
    電流を検出する電流検出器と、食品及び流体等を加熱す
    るための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバ
    ータ回路の出力を昇圧し前記マグネトロンへ電力を供給
    するトランスとを備え、前記インバータ回路は前記電流
    検出器の出力が所定値になるよう制御する入力電流制御
    部を有し、前記トランスは前記インバータ回路に接続さ
    れる1次巻線、前記マグネトロンへ高圧高周波電力を供
    給するための2次巻線、前記マグネトロンのカソードヒ
    ータへ低圧高周波電力を供給する3次巻線、前記駆動回
    路へ電圧信号を与える4次巻線とからなり、前記4次巻
    線と前記2次巻線の結合係数を、前記4次巻線と前記1
    次巻線の結合係数より大きくした高周波加熱装置。
JP62106637A 1987-04-30 1987-04-30 高周波加熱装置 Expired - Lifetime JP2537860B2 (ja)

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