JP2638895B2

JP2638895B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2638895B2
Application number: JP63051934A
Authority: JP
Inventors: 孝広松本; 和穂坂本; 大介別荘; 直芳前原; 孝丹羽; 治雄末永
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPH01227390A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、マグネトロンを用いた高周波加熱装置に係
り、特にインバータ回路をそなえた高周波加熱装置の電
源部に関するものである。

従来の技術従来の高周波加熱装置の主回路構成を第６図に示す。
商用電源１をダイオードブリッヂ２で整流して得らてた
単方向電源３はインバータ回路４で高周波に変換され
る。５はインダクタ、６はコンデンサでインバータ回路
の高周波フィルタの役目をしている。７は共振用コンデ
ンサで高圧トランス８の１次巻線９と共振回路を構成し
ている。10はスイッチング用のパワートランジスタ、11
は転流用のダイオードで、パワートランジスタ10を共振
回路と同期させてオン，オフ制御を行いトランジスタ10
の損失を少なくしている。12はパワートランジスタの駆
動回路を含むインバータ制御回路である。インバータ回
路４で高周波となった電源はトランス８で昇圧され２次
巻線13には高圧高周波電圧が発生する。トランスの２次
電圧は高圧コンデンサ14と高圧ダイオード15により倍電
圧整流されてマグネトロン16に印加される。一方マグネ
トロンのカソード17はトランス８のヒータ巻線18により
電力が供給されて熱くなり電子を放出するようになる。
こうしてマグネトロン16は発振を行って電波を発生す
る。20は入力電流検出部でこの出力を一定に保つように
インバータ制御回路12で制御し高周波加熱装置の出力を
安定化している。

発明が解決しようとする課題第６図の高周波加熱装置では、入力電流検出部19の信
号をインバータ制御回路12が受けて入力電流I_inを所定
の値に調整している。（スイッチング素子10の導通時間
比を調整）一方、マグネトロンはそのカソード温度が所望温度に
十分上昇し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−カソード増には電流が流れないので、
前記入力電流I_inをマグネトロンの発振動作時の値に制
御すると、アノード−カソード間に過大電圧が発生する
ため耐圧不良となる。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という不都合も生じ得る。

従って、最初は前記入力電流を定常時の所定値より小
さい値に制御する構成とし、前記発振を開始するのに十
分な時間経過後に前記入力電流を定常の値に切換える時
間制御機構を制御部12に設け、前記課題を解決してい
た。

しかし前記発信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、前記時間制御機構に
よる入力電流制御方式ではこのような場合、前記入力電
流を小さな値に制限する時間を発振開始に必要な最大時
間（4sec）より長い時間、例えば5sec程度に設定しなけ
ればならない。

このように設定をするとマグネトロンが温まっている
ときであっても、必ず5sec間は入力電流を小さい値に制
御する時間が生じる。したがって、このような制御方式
を用いた従来の高周波加熱装置においては、この時間差
（５−２＝3sec）は、所定の入力電流に制御することが
できるにもかかわらず、小さい入力電流に制御する期間
となり、高速調理器としては全くの無駄時間となり、大
きな欠点となっていた。

第７図にマグネトロンの発振開始までの入力電流I_in,
マグネトロンP_Oとアノード・カソード間電圧V_AKのタイ
ミング図を示す。ａとｂの期間は入力電流I_inを小さい
値に制限しており、マグネトロンから所定の出力P_Oが発
生せず、ｃの期間でマグネトロンの出力が所定の値とな
る。マグネトロンの発振開始に必要な時間はａの期間に
もかかわらず、ｂの期間も電流を制限しており、この期
間が無駄となっている。この無駄時間を短縮するために
は、ヒータ電力を電圧トランス８とは別のヒータトラン
スで供給し、あらかじめマグネトロン７のカソードをプ
レヒートしておく方法等があるが装置が大型化しコスト
が高くなるという欠点がある。

従ってマグネトロンのカソードが冷えている時のカソ
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
るので、このような従来の構成では前記無駄時間の短縮
に自ら限界があった。

さらに前記無駄時間の期間中は、入力電流を小さく制
限しているためにマグネトロンのヒータに電力が充分に
供給されず、したがってカソード温度が所望温度よりも
低い温度になった状態でマグネトロンが発振している。
そのためカソードのエミッションが不足気味となり発振
が不安定となりやすく、いわゆるエミッションモーディ
ングが生じやすい。このためマグネトロンの寿命も短く
なる可能性が高いという重大な欠点があった。

課題を解決するための手段単方向電源と、前記単方向電源を高周波に変換するス
イッチング素子を備えたインバータ回路と、前記インバ
ータ回路の出力を高圧高周波に昇圧する高圧トランス
と、前記高圧トランスにより付勢されるマグネトロン
と、前記高圧トランスの出力電圧を検出するために検知
巻線を備え、前記検知巻線はある所定の電流を超えると
溶断する特性を持つ材料を使用した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高圧トランスの出力電
圧を検出し、その出力電圧の変化によりマグネトロンの
発振開始時を検出して、マグネトロンが発振しているに
もかかわらず出力を制限している前記無駄時間を解消す
るものである。さらに前記検出巻線はある所定の電流を
超えると溶断する特性をもつため、制御基板のはんだ付
け作業まちがい等による巻線の短絡故障の時などに発
煙，発火するなどの危険性がなく、信頼性の高い高周波
加熱装置を実現できるようになるのである。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

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20の電
力はダイオードブリッヂ21により整流され、単方向電源
22が形成されている。23はインダクタ、24はコンデンサ
であってインバータ回路25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25は共振コンデンサ26、スイッチング
用のパワートランジスタ27、ダイオード28及び駆動回路
29により構成されている。パワートランジスタ27は駆動
回路29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30の
１次巻線31に供給され２次巻線32に高周波高電圧出力と
してあらわれ倍電圧整流回路33により整流されマグネト
ロン34のカソード35、アノード36間に供給され、トラン
ス30の３次巻線37には低圧高周波電力が発生し、マグネ
トロン34のカソード35を熱し、マグネトロンを動作させ
る。

入力電流検出器36は商用電源20よりの入力電流I_inを
検出し、その出力を入力電流信号整流回路37で整流した
信号と電流基準信号38との差を電流誤差増幅回路39で増
幅してコンパレータ40に入力する。コンパレータ40はこ
の入力信号とのこぎり波発生回路41よりののこぎり波と
によりパワートランジスタ27のオン・オフパルス42を作
成する。この入力電流検出器36よりコンパレータ40まで
が入力電流制御部43を構成し、入力電流I_inが減少する
と電流誤差増幅回路39の出力が上昇し、オン・オフパル
ス42のオン時間が長くなり入力電流I_inを増す方向に動
作する。逆に入力電流I_in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43は入力
電流I_inが所定値になるように制御を行う。

またトランス30に設けられた検知巻線31は２次巻線と
の結合を高くしているので高圧電圧V_AK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44で整流した
信号を電圧基準信号45と比較器46で比較し、その出力論
理を電流基準信号切換回路部47に入力し、電流基準信号
38を高圧電圧V_AKに応じて切換える。即ち、マグネトロ
ン34が発振開始するまでは少ない入力電流I_inで高圧電
圧V_AKが高くなるので電流基準信号38を低くおさえ、マ
グネトロン34が発振を開始して高圧電圧V_AKが下がった
時に入力電流I_inを増やすように電流基準信号38をトラ
ンジスタ48で切換えるべく電圧基準信号38を設定する。
これは換言すれば、マグネトロン34が発信を開始したこ
とを検知巻線37の出力電圧が低下することで検知し、入
力電流I_inを定格に合わせることになる。

第２図はマグネトロン34が発振している時と、してい
ない時の高圧電源V_AK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34
を発振させる順方向電圧であり、それをV_AKPとして、入
力電流I_in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２図において、V₁はマグネトロン34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V
_AKPがV₁と等しくなる時の商用電源20よりの入力電流I_in
であり、V₂はマグネトロン34の定格出力時の高圧電圧V
_AKPとその時の入力電流I_inである。マグネトロン34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I_inを入力電流検出
器36が検出し、高圧電圧V_AKに相当する電圧信号を検知
巻線37が検出し得るように出力電圧信号整流回路44の整
流方向を設定、電流基準信号45を電流基準信号切換え回
路部47のトランジスタ48のオン時にはI₁,オフ時にはI₂
となるように設定、及び電圧基準信号38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34が発信を開始するまでは入力電流はI₁に抑えら
れ発振を開始するとI₂に制御される。

検知巻線37にはヒューズ49が接続されている。検知巻
線37はプリント基板上の駆動回路29に接続されているの
で、はんだの不良等でショートする可能性が他の巻線に
比べて非常に大きい。巻線がショートすると過大な電流
が流れるため線が発煙，発火して危険である。したがっ
て巻線が短絡した場合にでも安全であるようにヒューズ
49が断線するようにしてある。このような処置をするこ
とは非常に重要で信頼性を大きく向上することになる。

第４図に本発明の高周波加熱装置のトランスの一例を
示す。コア50,51はギャップスペーサ52をはさんでトラ
ンス台53に留め具54で止められている。ボビン55には各
巻線が巻きつけられている。56は１次巻で高周波大電流
を流すためにリッツワイヤがもちいられており、先端に
はハウジング57,58がつけられている。２次巻線59の高
圧側リード60は両端にハウジングのある高耐圧リードと
なっている。低圧側はトランス台53に接続されている。
３次巻線61は高耐圧被覆線をもちいて先端にハタ型の端
子62,63がつけてある。出力電圧検出用の検知巻線64は
短絡時の安全のためにヒューズ抵抗65が設けられ、検知
巻線のリードは保護チューブ66を通してトランス台53に
つめでとめてある構成をしている。保護チューブはリー
ドの断線防止となっており、検知巻線64の先端には２端
子のハウジングがつけてある。

ヒューズ抵抗65はトランスの側面から見やすい位置に
取りつけられており、製造上の取付け忘れ防止及び、ヒ
ューズが働いて焼けた場合に目視検査でわかるようにな
っている。

短絡時の発煙，発火防止には、ヒューズやヒューズ抵
抗だけでなく、検知巻線に溶断線を用いてもよいことは
いうまでもない。

第５図は第１図の回路が動作を開始してからのV_AKPと
I_inとの値の変化を示す起動特性図である。マグネトロ
ンが発信を始めるとV_AKPが低下する。そして所定の電圧
V_rより下まわるとI_inの設定値をI₁からI₂に切り換える
よう制御されている。

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）検知巻線を設けてマグネトロンの発振開始を検
出して入力電流を制御する方法なのでマグネトロンの発
振開始に要する時間が短縮でき、マグネトロンの不安定
な発振状態が短いのでマグネトロンの信頼性が向上す
る。

（２）検知巻線にヒューズを設けているため、短絡時
の発煙，発火を防止でき安全性の高い高周波加熱装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高周波加熱装置の回路図、第２図は同
装置のマグネトロンのアノード・カソード間波形図、第
３図は同装置のマグネトロンに印加されている電圧ピー
ク値と入力電流の関係図、第４図は同装置の電圧トラン
スの斜視図、第５図は同装置のマグネトロンの発振開始
時のタイミング図、第６図は従来例の高周波加熱装置の
回路図、第７図は従来例の装置のマグネトロンの発振開
始時のタイミング図である。 22……単方向電源、25……インバータ回路、27……スイ
ッチング素子、30……高圧トランス、34……マグネトロ
ン、37……検知巻線、49……ヒューズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前原直芳大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者丹羽孝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者末永治雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭57−38588（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−28997（ＪＰ，Ｕ) 実開昭50−48245（ＪＰ，Ｕ) 実開昭52−121856（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】単方向電源と、前記単方向電源を高周波に
変換するスイッチング素子を備えたインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力を高圧高周波に昇圧する高圧
トランスと、前記高圧トランスにより付勢されるマグネ
トロンと、前記高圧トランスの出力電圧を検出するため
に検知巻線を備え、前記マグネトロンの発振開始時は、
前記インバータ回路の出力を制限するように制御し、前
記検知巻線の出力が低下したら前記インバータ回路の出
力を所定値に制御し、前記検知巻線はある所定の電流を
超えると溶断する特性を持つ高周波加熱装置。
【請求項２】検知巻線にヒューズ抵抗を設けた特許請求
の範囲第１項記載の高周波加熱装置。
【請求項３】検知巻線の一部あるいは全部に電流による
自己発熱で溶断する特性を持つ導伝材料をもちいた特許
請求の範囲第１項記載の高周波加熱装置。