JP2839646B2 - 高周波加熱調理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、商用電源を周波数変換部によって高周波電
源に変換しその高周波出力を昇圧トランスを介してマグ
ネトロンに供給してこれを駆動する高周波加熱調理装置
に関する。

（従来の技術） 従来の高周波加熱調理装置は、入力電圧（商用電源電
圧）が変動すると、マグネトロンの高周波出力が変動し
て、調理の出来が悪くなってしまう。

そこで、この様な欠点を解消するため、本発明者は、
マグネトロンの陽極電流を検出して、その陽極電流が一
定値を保つ方向に周波数変換部のスイッチング素子の導
通時間幅を制御し、それによってマグネトロンの高周波
出力を一定に保つことを考えている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、マグネトロンの動作時間の経過に伴って、
陽極温度が例えば第４図に示すように上昇する。この陽
極温度の上昇により、マグネトロンの磁石（一般にはフ
ェライト磁石）が減磁して、陽極・陰極間の磁界が弱く
なり、陽極電圧が低下する。このため、前述したように
常に陽極電流を一定に保つように制御したのでは、陽極
温度の上昇（陽極電圧の低下）に伴って、第５図に点線
で示すように入力電力の低下ひいては高周波出力の低下
を招き、火力が変動してしまう。このため、同じ調理時
間でもマグネトロンが冷えているときと高温になってい
るときでは、食品に対する総加熱量が異なってきてしま
い、調理の仕上がり具合にばらつきを生じてしまう欠点
があった。

本発明はこの様な事情を考慮してなされたもので、従
ってその目的は、マグネトロンの動作時間の経過に伴う
温度変動に拘らず、常に高周波出力を一定にできて、調
理の仕上がり具合を均一化できる高周波加熱調理装置を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の高周波加熱調理装置は、スイッチング素子の
導通時間幅を制御して商用電源周波数を高周波に変換す
る周波数変換部と、この周波数変換部からの交流出力を
昇圧する昇圧トランクと、この昇圧トランスの二次側に
接続されたマグネトロンとを備えたものにおいて、前記
マグネトロンの温度を検出するマグネトロン温度検出部
を設け、このマグネトロン温度検出部により検出した温
度に応じて前記スイッチング素子の導通時間幅を入力電
力が一定値を保つ方向に補正するようにしたものであ
る。

この場合、マグネトロン温度検出部により検出した温
度が予め設定された上限値を超えたときには、マグネト
ロンの動作を停止させ若しくは高周波出力を低下させる
ようにしても良い。

また、マグネトロン温度検出部に代えて、スイッチン
グ素子の温度を検出する素子温度検出部を設け、この素
子温度検出部により検出した温度に応じて前記スイッチ
ング素子の導通時間幅を入力電力が一定値を保つ方向に
補正するようにしても良い。

この場合も、素子温度検出部により検出した温度が予
め設定された上限値を超えたときには、マグネトロンの
動作を停止させ若しくは高周波出力を低下させるように
しても良い。

（作用） マグネトロンの動作中は、マグネトロンの温度をマグ
ネトロン温度検出部により検出し、その検出温度が上昇
すれば、その温度上昇に伴う陽極電圧の低下分を補うた
めに、陽極電流を増大させるようにスイッチング素子の
導通時間幅を長くして、入力電力ひいては高周波出力を
一定値に保つ方向に制御する。これにより、マグネトロ
ンの動作時間の経過に伴う温度変動に拘らず、常に高周
波出力が一定に保たれる。

この場合、マグネトロン温度検出部の検出温度が予め
設定された上限値を超えたときには、マグネトロンの動
作を停止させ若しくは高周波出力を低下させるように構
成すれば、マグネトロンが過熱状態になることを未然に
防止できる。

また、第４図に示すように、マグネトロンの陽極温度
の変化とスイッチング素子の温度の変化とは互いに相関
関係があるので、スイッチング素子の温度を素子温度検
出部により検出して、その検出温度に応じて前記スイッ
チング素子の導通時間幅を補正しても、高周波出力を一
定化できる。

この場合も、素子温度検出部の検出温度が予め設定さ
れた上限値を超えたときには、マグネトロンの動作を停
止させ若しくは高周波出力を低下させるように構成すれ
ば、スイッチング素子やその他の回路素子に過大な熱的
ストレスが加わることを未然に防止できる。

（実施例） 以下、本発明の第１実施例について第１図乃至第５図
を参照しながら説明する。

１は商用電源周波数を高周波に変換する周波数変換部
で、端子t₁、t₂に接続された商用電源の交流電圧を全波
整流する整流回路２と、その全波整流電圧を平滑化し直
流電圧を得るためのチョークコイル３およびコンデンサ
４により形成されたフイルタ５とから構成されている。
そして、周波数変換のための振動回路は、昇圧トランス
６の一次巻線6a、共振用コンデンサ７、スイッチング素
子であるスイッチングトランジスタ８およびダイオード
９とから構成され、制御回路10によってスイッチングト
ランジスタ８をオンオフ制御することによって昇圧トラ
ンス６の一次巻線6aに高周波電流が発生する。これによ
って、マグネトロン駆動部11においは、昇圧トランス６
の例えば２個の二次巻線6b,6cに高周波電圧が誘起さ
れ、そして二次巻線6bに誘起された高周波電圧はダイオ
ード12および平滑用コンデンサ13から成る倍電圧整流回
路14を介してマグネトロン15の陽極および陰極間に印加
され、また二次巻線6cに誘起された電圧は陰極に印加さ
れるようになっている。更に、マグネトロン15の陽極側
の通電路には、変流器からなる陽極電流検出回路18が設
けられている。一方、昇圧トランス６の一次巻線6aに
は、抵抗19,20から成る分圧回路によって構成された導
通タイミング検出回路21が並列に接続され、また、端子
t₁、t₂間に接続された商用電源電圧の大きさを検出する
ために、抵抗22、23からなる分圧抵抗回路によって構成
された電源電圧検出部24が整流回路２の直流出力側に接
続されている。

次に、前記スイッチングトランジスタ８をオンオフ制
御するための制御回路10の具体的構成について第２図を
参照して説明する。前記陽極電流検出回路18からの検出
電流Iaは電流平均化回路25によってその一周期分につい
て整流及び平滑化され、その平均陽極電流値I avの信号
が誤差増幅器26によって設定値Vrと比較される。そし
て、その差信号S₁は導通タイミング決定回路27に供給さ
れる。この導通タイミング決定回路27は、前記スイッチ
ングトランジスタ８の導通開始時間と導通時間幅とを決
定するためのもので、前記導通タイミング検出回路21か
ら受けた電圧波形信号S₂に基いて所定のタイミングでベ
ース信号S₃を出力する。このベース信号S₃はアンドゲー
ト28を介して前記スイッチングトランジスタ８のベース
に供給されるようになっている。

一方、前記電源電圧検出部24からの検出電圧Vaは、電
圧平均化回路29によってその一周期分について整流及び
平滑化されることによって平均され、その平均電圧値が
電圧範囲比較器30に与えられる。この電圧範囲比較30は
入力した平均電圧から、商用電源電圧が使用可能範囲
（この実施例では80v以上120V以下の範囲）に属するか
否かを判定し、その範囲外のときはローレベルの停止信
号S₄をアンドゲート28に出力してこれを非導通にするよ
うになっている。

而して、第１図に示すように、マグネトロン15の近傍
には、その陽極温度を検出するように例えばサーミスタ
から成るマグネトロン温度検出部31が設けられ、このマ
グネトロン温度検出部31から出力される温度信号T_sに基
づいて、制御回路10の温度補正回路32（第２図参照）が
誤差増幅器26の設定値Vrを後述するように補正する。こ
の場合、設定値Vrを大きくすれば、マグネトロン15の陽
極電流が大きくなる。更に、この実施例では、マグネト
ロン温度検出部31により検出した温度が予め設定された
上限値を超えたときには、温度補正回路32が誤差増幅器
26の設定値Vrを下限値まで小さくして高周波出力を下限
値まで低下させる。

次に、上記構成の作用について説明する。調理開始後
は、スイッチングトランジスタ８のオンオフ制御によっ
て昇圧トランス６の一次巻線6aと共振用コンデンサ７か
らなる振動回路に振動電流が流れるが、この場合に生じ
る一次巻線6aに誘起された高周波電圧V₁及び高周波電流
I₁の様子を第３図に示す。このような高周波電圧V₁が昇
圧トランス６によって更に昇圧されて前記マグネトロン
15に供給されこれを駆動する。この周波数変換動作にお
いて、前記スイッチングトランジスタ８の導通時間幅T₁
は後述する商用電源電圧の大きさに応じるようにゲート
信号S₁によって強制的に制御されるが、非導通時間幅T₂
は前記スイッチングトランジスタ８の導通時間内に昇圧
トランス６が持っているインダクタンスに蓄えられたエ
ネルギーと共振用コンデンサ７の大きさとによって決ま
る。即ち、前記スイッチングトランジスタ８の非導通時
間は高周波電流I₁が略零になるタイミングToまでとし、
この時点Toが次の周期の導通開始時点でもある。導通タ
イミング決定回路27は常時タイミング検出回路21から高
周波電圧V₁の電圧波形信号S₂を受け、この信号S₂中の電
圧値Voから、高周波電流I₁が零になるタイミングToを判
定して、ゲート信号S₃を出力するタイミングを得てい
る。

一方、マグネトロン15の発信動作中は、陽極電流検出
回路18によりマグネトロン15の陽極電流値Iaを検知し
て、この陽極電流値Iaを電流平均化回路25で平均化し、
その平均陽極電流値I avを誤差増幅器26で設定値Vrと比
例してその差に応じた差信号S₁を出力する。この差信号
S₁は端子t₁、t₂に印加された商用電源電圧が高いほど大
なる値となり、そして導通タイミング決定回路27では、
差信号S₁が大きくなるほどスイッチングトランジスタ８
の導通時間幅が短くなるように、ベース信号S₄の時間幅
を制御する。これにより、陽極電流が電圧の上昇と共に
増加されることが抑えられ、換言すれば、陽極電流は商
用電源電圧の高低に伴い逆に減少、増加するように制御
されて、商用電源電圧の変動に対して高周波出力が一定
化される。

また、この動作と並行して、電圧範囲比較器30は電源
電圧検出部24からの検出電圧Vaを電圧平均化回路29を介
して受けており、商用電源電圧が80V以上120V以下の範
囲内から外れているときは停止信号S₄出力してアンドゲ
ート28をしゃ断し、スイッチングトランジスタ８のオン
オフ動作を停止させて、マグネトロン15の動作を停止さ
せる。この場合、下限値80Vはこれ以上低い電圧ではマ
グネトロン15の陽極電流が過大となる、また、上限値12
0Vはマグネトロン15の耐電圧の上限とする趣旨から定め
られている。

ところで、マグネトロン15の動作時間の経過に伴っ
て、陽極温度が例えば第４図に示すように上昇する。こ
の陽極温度の上昇により、マグネトロン15の磁石（一般
にはフェライト磁石）が減磁して、陽極・陰極間の磁界
が弱くなり、陽極電圧が低下する。このため、陽極温度
の変動に拘らず、常に陽極電流を一定に保つように制御
したのでは、陽極温度の上昇（陽極電圧の低下）に伴っ
て、第５図に点線で示すように、入力電力の低下ひいて
は高周波出力の低下を招き、火力が変動してしまう。こ
のため、同じ調理時間でもマグネトロン15が冷えている
ときと高温になっているときでは、食品に対する総加熱
量が異なってきてしまい、調理の仕上がり具合にばらつ
きを生じてしまう。

そこで、この実施例では、マグネトロン15の動作開始
と共に、マグネトロン温度検出部31により陽極温度を検
出し、その検出温度が上昇すれば、その温度上昇に伴う
陽極電圧の低下分を補うように陽極電流を増大されるた
めに、温度補正回路32が誤差増幅器26の設定値Vrを大き
くして、スイッチングトランジスタ８の導通時間幅を長
くし、それによって第５図に実践で示すように入力電力
ひいては高周波出力を一定値に保つ方向に制御する。こ
のため、マグネトロン15の動作時間の経過に伴う温度変
動に拘らず、常に高周波出力（火力）が一定に保たれ
て、調理の仕上がり具合が均一化される。

一方、マグネトロン温度検出部31により検出した温度
が予め設定された上限値を超えたときには、温度補正回
路32が誤差増幅器26の設定値Vrを下限値まで小さくして
高周波出力を下限値まで低下させる。これにより、マグ
ネトロン15が過熱状態になることが未然に防止されて、
マグネトロン15が異常過熱から保護される。

尚、この実施例では、検知温度が上限値を超えたとき
に高周波出力を低下させるようにしたが、マグネトロン
15の動作を停止させるようにしても良いことは勿論であ
る。

ところで、第４図に示すように、マグネトロン15の陽
極温度の変化とスイッチングトランジスタ８の温度の変
化とは互いに相関関係があるので、スイッチングトラン
ジスタ８の温度を検出して、その検出温度に応じてスイ
ッチングトランジスタ８の導通時間幅を補正しても、高
周波出力を一定化できる。具体的には、第６図に示す本
発明の第２実施例のように、スイッチングトランジスタ
８の近傍にサーミスタ等の素子温度検出部33を設け、こ
の素子温度検出部33により検出した温度に基づいて、第
１実施例と同様に、誤差増幅器26の設定値Vrを補正し
て、スイッチングトランジスタ８の導通時間幅を制御
し、入力電力を一定値に保つものである。

この第２実施例においても、素子温度検出部33により
検出した温度が予め設定された上限値を超えたときに
は、マグネトロン15の動作を停止させ若しくは高周波出
力を低下させるよう構成すれば、スイッチングトランジ
スタ８やその他の回路素子に過大な熱的ストレスが加わ
ることを未然に防止できて、これら回路素子を保護でき
る。

尚、上記各実施例では、商用電源電圧の使用可能範囲
を80V以上120V以下に設定したが、例えば100Vと200Vの
いずれの商用電源にも使用できるように、80V以上260V
以下の範囲でマグネトロン15を駆動可能に構成しても良
い。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、マグネトロ
ンの温度を検出するマグネトロン温度検出部を設け、こ
のマグネトロン温度検出部により検出した温度に応じて
スイッチング素子の導通時間幅を入力電力が一定値を保
つ方向に補正するように構成したので、マグネトロンの
動作時間の経過に伴う温度変動に拘らず、常に高周波出
力を一定に保つことができて、調理の仕上がり具合を均
一化できる。

この場合、マグネトロン温度検出部の検出温度が予め
設定された上限値を超えたときには、マグネトロンの動
作を停止させ若しくは高周波出力を低下させるように構
成すれば、マグネトロンが過熱状態になることを未然に
防止できて、マグネトロンを異常過熱から保護できる。

また、マグネトロンの陽極温度の変化とスイッチング
素子の温度の変化とは互いに相関関係があるので、スイ
ッチング素子の温度を素子温度検出部により検出して、
その検出温度に応じて前記スイッチング素子の導通時間
幅を補正しても、高周波出力を一定化できる。

この場合も、素子温度検出部の検出温度が予め設定さ
れた上限値を超えたときには、マグネトロンの動作を停
止させ若しくは高周波出力を低下させるように構成すれ
ば、スイッチング素子やその他の回路素子に過大な熱的
ストレスが加わることを未然に防止できて、これらの回
路素子を保護できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の第１実施例を示したもの
で、第１図は高周波加熱調理装置の電気回路図、第２図
は制御回路の詳細を示すブロック図、第３図は昇圧トラ
ンスの一次巻線における高周波電圧と高周波電流との関
係を示す図、第４図は陽極温度、スイッチングトランジ
スタの温度及び陽極電圧の経時的変化を示す図、第５図
は入力電力の経時的変化を示す図である。そして、第６
図は本発明の第２実施例を示す第１図相当図である。 図面中、１は周波数変換部、６は昇圧トランス、７は共
振用コンデンサ、８はスイッチングトランジスタ（スイ
ッチング素子）、15はマグネトロン、18は陽極電流検出
回路、24は電源電圧検出部、25は電流平均化回路、26は
誤差増幅器、27は導通タイミング決定回路、29は電圧平
均化回路、30は電圧範囲比較器、31はマグネトロン温度
検出部、32は温度補正回路、33は素子温度検出部であ
る。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチング素子の導通時間幅を制御して
   商用電源周波数を高周波に変換する周波数変換部と、こ
   の周波数変換部からの交流出力を昇圧する昇圧トランス
   と、この昇圧トランスの二次側に接続されたマグネトロ
   ンとを備えた高周波加熱調理装置において、前記マグネ
   トロンの温度を検出するマグネトロン温度検出部を設
   け、このマグネトロン温度検出部により検出した温度に
   応じて前記スイッチング素子の導通時間幅を入力電力が
   一定値を保つ方向に補正するようにしたことを特徴とす
   る高周波加熱調理装置。
2. 【請求項２】マグネトロン温度検出部により検出した温
   度が予め設定された上限値を超えたときには、マグネト
   ロンの動作を停止させ若しくは高周波出力を低下させる
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載の高周波加熱
   調理装置。
3. 【請求項３】スイッチング素子の導通時間幅を制御して
   商用電源周波数を高周波に変換する周波数変換部と、こ
   の周波数変換部からの交流出力を昇圧する昇圧トランス
   と、この昇圧トランスの二次側に接続されたマグネトロ
   ンとを備えた高周波加熱調理装置において、前記スイッ
   チング素子の温度を検出する素子温度検出部を設け、こ
   の素子温度検出部により検出した温度に応じて前記スイ
   ッチング素子の導通時間幅を入力電力が一定値を保つ方
   向に補正するようにしたことを特徴とする高周波加熱調
   理装置。
4. 【請求項４】素子温度検出部により検出した温度が予め
   設定された上限値を超えたときには、マグネトロンの動
   作を停止させ若しくは高周波出力を低下させるようにし
   たことを特徴とする請求項３記載の高周波加熱調理装
   置。