JP3735465B2

JP3735465B2 - 電子レンジ

Info

Publication number: JP3735465B2
Application number: JP18440798A
Authority: JP
Inventors: 保武井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP2000021559A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波放射部からの電磁波エネルギーを設定出力値に制御する電子レンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子レンジは、外部から電源が供給される電源部より与えられる電力を高圧電力に変換する高圧電力変換部を設け、この高圧電力変換部の出力によって調理室に電磁波エネルギーを放射する電波放射部たるマグネトロンを設け、前記高圧電力変換部のスイッチング素子をオンオフしてマグネトロンからの電磁波エネルギーが設定出力値となるように制御するための制御装置を設けた構成とされている。
【０００３】
そして、制御装置は、具体的には、高圧電力変換部の入力電流を検出してこれを整流し平滑して電流検出値を得、これと入力電流設定値とを比較して両者が等しくなるようにＰＷＭ信号のデューティ比を変更し、そのＰＷＭ信号を整流した電圧とのこぎり波とを比較演算して前記スイッチング素子のオン時間を決定し、以て、マグネトロンからの電磁波エネルギーが設定出力値となるようにフィードバック制御するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、高圧電力変換部の入力電流の整流平滑の時定数、電流検出での精度確保のための時間（電源電圧の１周期以上）及びＰＷＭ信号整流の時定数のためにフィードバック制御に時間がかかる。この結果、図５に示すように、入力電流設定値ＩＲが高く設定されている場合（マグネトロンの電磁エネルギーの設定出力値が高く設定されている場合）には、フィードバック制御の遅れのために、加熱動作開始時に入力電流ＩＤがオーバーシュートして最大定格値ＩＭを大きく超えてしまう虞がある。これを防止するために、実際には、入力電流設定値（マグネトロンの電磁波エネルギーの設定出力値）の最大を低く抑えなければならず、加熱時間短縮の上で問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱動作開始時に入力電流のオーバーシュートを抑制して、定格出力を最大限に利用することができ、加熱時間の短縮を図ることができる電子レンジを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子レンジは、外部から電源が供給される電源部と昇圧手段とを含み、前記電源部からの電力を高圧電力に変換する高圧電力変換部を設け、この高圧電力変換部の出力によって調理室に電磁波エネルギーを放射する電波放射部を設け、この電波放射部或いは高圧電力変換部の温度を検出する温度検出手段を設け、前記高圧電力変換部を制御する制御手段を設け、
前記制御手段を、加熱動作開始時に計時手段が計時する設定時間だけ電波放射部からの電磁波エネルギーが設定出力値よりも低い初期出力値となるように前記高圧電力変換部を制御し、且つ、前記設定出力値に対して或る一定幅以上接近しないようにして前記温度検出手段の検出温度が高いほど初期出力値を大となるように可変制御する構成とするところに特徴を有する。
【０００７】
このような構成によれば、加熱動作開始時には、電波放射部からの電磁波エネルギーが設定出力値よりも低い初期出力値となるように制限されるので、高圧電力変換部の入力電流のオーバーシュートを抑制することができる。
【００１７】
又、このような構成によれば、高圧電力変換部の入力電流が電波放射部からの電磁波エネルギーが初期出力値から設定出力値に上昇する場合においてもオーバーシュートすることを防止することができ、しかも、温度検出手段の検出温度が高いほど初期出力値を大とすることにより加熱動作開始時の電磁波エネルギーが大となり、加熱時間の短縮も図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の参考例）
以下、本発明の第１の参考例につき、図１及び図２を参照して説明する。
先ず、図２には全体の電気的構成が示されている。即ち、単相の交流電源１の両端子は全波整流回路２の交流入力端子に接続されている。尚、交流電源１の両端子間にはノイズ除去用のコンデンサ３が接続されている。全波整流回路２において、正側の直流出力端子は平滑用のリアクトル４を介して母線５に接続され、負側の直流出力端子は母線６に接続され、母線５、６間には平滑用のコンデンサ７が接続されていて、以上の全波整流回路２、リアクトル４及びコンデンサ７により電源部たる直流電源回路８が構成されている。
【００２２】
昇圧手段としての高圧トランス９の一次コイル９Ｐの両端子間には共振用のコンデンサ１０が接続され、その両者の一方の共通接続点は母線５に接続され、他方の共通接続点はスイッチング素子たるＩＧＢＴ１１のコレクタ、エミッタ間を介して母線６に接続され、更に、ＩＧＢＴ１１のコレクタ、エミッタ間に帰還用のダイオード１２が接続されていて、以上によりインバータ回路１３が構成されている。
【００２３】
高圧トランス９の二次コイル９Ｓａ、９Ｓｂのうち、一方の二次コイル９Ｓａの両端子間には高圧用のコンデンサ１４及びダイオード１５の直列回路が接続され、コンデンサ１４に並列に抵抗１６が接続され、更に、ダイオード１５のカソードがアースされているとともにアノードが電波放射部たるマグネトロン１７の陰極の一方の端子に接続されており、以て、昇圧手段たる倍電圧整流回路１８が構成されている。そして、高圧トランス９の二次コイル９Ｓｂの両端子はマグネトロン１７の陰極の両端子に接続されており、そのマグネトロン１７の陽極はアースされている。
【００２４】
而して、以上の直流電源回路８、高圧トランス９、インバータ回路１３及び倍電圧整流回路１８よって、外部から供給される電力たる交流電源１からの電力を高圧の直流電力に変換してマグネトロン１７の陰極、陽極間に供給する高圧電力変換部１９が構成されるものである。そして、マグネトロン１７は、高圧の直流電圧が供給されると、図示しない調理室内に電磁波エネルギーを供給するようになっている。
【００２５】
さて、交流電源１と全波整流回路２との接続経路には電流検出手段としての変流器２０が配設されており、その二次出力端子は全波整流回路２１の交流入力端子に接続されている。そして、全波整流回路２１の直流出力端子間には抵抗２２が接続されているとともに抵抗２３とコンデンサ２４との直列回路が接続され、更に、抵抗２２とコンデンサ２４との共通接続点がアースされていて、以上により電流検出回路２５が構成されている。
【００２６】
電流検出回路２５の出力端子たる抵抗２３及びコンデンサ２４の共通接続点は制御部２６の入力端子に接続されている。制御部２６の出力端子は抵抗２７及び２８を介してアースされており、抵抗２８には並列にコンデンサ２９が接続されていて、以上の抵抗２７、２８及びコンデンサ２９により整流回路３０が構成されている。更に、整流回路３０の出力端子たる抵抗２７、２８及びコンデンサ２９の共通接続点はコンパレータ３１の非反転入力端子（＋）に接続されており、そのコンパレータ３１の反転入力端子（−）にはのこぎり波発生回路３２に接続されている。そして、コンパレータ３１の出力端子は前記インバータ回路１３におけるＩＧＢＴ１１のゲートに接続されている。
【００２７】
而して、以上の電流検出回路２５、制御部２６、整流回路３０、コンパレータ３１及びのこぎり波発生回路３２は、高圧電力変換手段１９に対する入力電流が入力電流設定値になるようにインバータ回路１３におけるＩＧＢＴ１１をオンオフさせるデューティ比のオン時間を決定する制御手段たる制御装置３３を構成するものであり、制御装置３３は、実際には、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成されるものである。尚、制御部２６は、図示はしないが、内部にＲＯＭ、ＲＡＭ及び計時手段としてのタイマを備えている。
【００２８】
更に、制御装置３３において、一つの入力端子にはマグネトロン１７の温度を検出する温度検出手段たるサーミスタ３４が接続され、他の入力端子には、例えば、種々のメニュー選択キー、出力設定器、スタートキー、取消しキー等が設けられた操作部３５が接続されている。
【００２９】
次に、本参考例の作用について、図１の入力電流特性図をも参照しながら説明する。
使用者が、操作部３５のメニュー選択キーを操作して調理メニューを選択し、必要に応じて出力設定器により出力を設定すると、制御部２６は選択された調理メニューに予め設定された出力設定値に対応する入力電流設定値若しくは必要に応じて出力設定器により設定された出力設定値に対応する入力電流設定値ＩＲをＲＡＭに記憶させるとともに、この入力電流設定値ＩＲよりも所定幅だけ低い初期電流設定値ＩＩを設定してＲＡＭに記憶させる。
【００３０】
その後、使用者が操作部３５のスタートキーを操作すると、制御部２６は、加熱動作を開始（図１時刻ｔ0 ）させるものであり、先ず、タイマに設定時間の計時動作を開始させる。この場合、サーミスタ３４はマグネトロン１７の温度を検出するようになっており、制御部２６は、その検出温度が設定温度未満（例えば７０℃未満）のときにはタイマに設定時間Ｔ1 （例えば５秒）の計時動作を開始させる。
【００３１】
制御部２６は、加熱動作開始時には高圧電力変換部１９には電流が流れていないので、出力端子から予め定められたデューティ比の小なるＰＷＭ信号を出力するようになり、このＰＷＭ信号を整流する整流回路３０の出力電圧たる比較電圧は低いレベルになる。この整流回路３０からの比較電圧はコンパレータ３１の非反転入力端子（＋）に与えられるので、コンパレータ３１は、反転入力端子（−）に与えられるのこぎり波と比較電圧とを比較し、比較電圧がのこぎり波より大なるときにオン（ハイレベル）となるのゲート信号を出力する。
【００３２】
即ち、コンパレータ３１から出力されるゲート信号は、オンオフ（ロウレベル）周期が一定でオン時間が比較電圧のレベルによって決定されるものであり、そのゲート信号はインバータ回路１３のＩＧＢＴ１１のゲートに与えられる。これにより、ＩＧＢＴ１１のオンオフに応じて一次コイル９Ｐ及びコンデンサ１０が発信動作を行なって一次コイル９Ｐに交流電流が流れ、これに基づいて二次コイル９Ｓａに高圧の交流電力が誘起され、更に、倍電圧整流回路１８により倍電圧整流されて高圧の直流電力がマグネトロン１７に供給される。従って、マグネトロン１７から調理室内に電磁波エネルギーが供給されて電子レンジ調理が開始される。
【００３３】
以上のようにして、高圧電力変換部１９に入力電流ＩＤａが流れると、これを変流器２０が検出し、その検出電流を電流検出回路２５が整流し平滑して電流検出値として制御部２６に与える。信号の処理上、入力電流ＩＤａはこれに比例した電圧の電流検出値として制御部２６に与えられるが、ここでは、説明を簡単にするために入力電流ＩＤａとして述べるものとする。
【００３４】
制御部２６は、入力電流ＩＤａと前記初期電流設定値ＩＩとを比較して両者の差がなくなるようにＰＷＭ信号のデューティ比を設定し、これに応じて、コンパレータ３１はオンオフ１周期でオン時間の大なるゲート信号を出力してＩＧＢＴ１１のゲートに与える。これにより、高圧電力変換部１９の入力電流ＩＤａは、図１に示すように、初期電流設定値ＩＩに向って上昇する。その後、入力電流ＩＤａが初期電流設定値ＩＩに近付くと、入力電流ＩＤａと初期電流設定値ＩＩとの差が小になるので、ＰＷＭ信号のデューティー比が大になり、コンパレータ３１からのゲート信号のオンオフ１周期のオン時間が小になる。従って、入力電流ＩＤａは、次第に初期電流設定値ＩＩに収束するようになり、これに応じて、マグネトロン１７からの電磁波エネルギーは初期出力値になる。
【００３５】
そして、タイマが設定時間Ｔ1 の計時動作を終了すると（図１時刻ｔ2 ）、制御部２６は、入力電流ＩＤａと比較する値を初期電流設定値ＩＩから入力電流設定値ＩＲに切換えるようになり、制御部２６からのＰＷＭ信号のデューティ比が再び小なって、コンパレータ３１からのゲート信号のオン時間が大になり、入力電流ＩＤａは、入力電流設定値ＩＲに向って上昇し、遂には、その入力電流設定値ＩＲに収束するように制御され、これに応じて、マグネトロン１７からの電磁波エネルギーは設定出力値になる。
【００３６】
尚、制御装置３３は、サーミスタ３４の検出温度が異常に高い場合にはインバータ回路１３のＩＧＢＴ１１のゲート信号をオフにしてマグネトロン１７に対する高圧直流電力の供給を停止させるようになっている。
【００３７】
一方、制御部２６は、加熱動作を開始時（図１時刻ｔ0 ）において、サーミスタ３４の検出温度が設定温度以上（例えば７０℃以上）のときにはタイマに設定時間Ｔ2 （例えば３秒）の計時動作を開始させる。その後の制御装置３３の動作は前述と同様であり、高圧電力変換部１９に入力電流ＩＤｂが流れる。この場合、マグネトロン１７の温度が高いときには、入力電流ＩＤｂの立上りが急峻になるので、入力電流ＩＤｂは入力電流ＩＤａのときよりも早く初期電流設定値ＩＩに到達して収束するようになる。そして、制御部２６は、タイマが設定時間Ｔ2 の計時動作を終了すると（図１時刻ｔ1 ）、入力電流ＩＤｂを入力電流設定値ＩＲに向って上昇させる。
【００３８】
このように、本参考例によれば、制御装置３３は、加熱動作開始時において、マグネトロン１７からの電磁波エネルギーを設定出力値よりも低い初期出力値とすべく高圧電力変換部１９の入力電流ＩＤａ、ＩＤｂが入力電流設定値ＩＲよりも低い初期電流設定値ＩＩになるようにインバータ回路１３のＩＧＢＴ１１を制御するようにしたので、電流検出回路２５における整流平滑の時定数（約０．０５秒）、制御部２６での精度確保のための時間（電源電圧の１周期以上〜電源電圧が５０Ｈｚのときには０．０２秒以上）及び整流回路３０の時定数（約０．０５秒）のためにフィードバック制御に遅れがあっても、入力電流設定値ＩＲを高く設定した場合に、入力電流ＩＤａ、ＩＤｂがオーバーシュートして最大定格値ＩＭを大きく超えてしまうのを抑制することができ、従って、マグネトロン１７の定格出力を最大限に利用することができる。
【００３９】
しかも、初期電流設定値ＩＩから入力電流設定値ＩＲに切換えるためのタイマの設定時間をＴ1 、Ｔ2 のようにマグネトロン１７の温度を検出するサーミスタ３４の検出温度が高いほど小となるように可変制御するようにしたので、状況即ちマグネトロン１７の温度状況に応じて適切に調理時間の短縮を図ることができる。
【００４０】
（一実施例）
図３は本発明の一実施例を示す入力電流特性図であり、電気的構成については、説明の簡略上、図２を参照して説明する。
この一実施例においては、制御部２６は、のタイマの設定時間をＴ1 の単一時間に設定するようになっており、代りに、サーミスタ３４の検出温度が設定温度未満（例えば７０℃未満）のときには初期電流設定値をＩＩａに設定し、検出温度が設定温度以上（例えば７０℃以上）のときには初期電流設定値をＩＩｂに設定するようになっている。この場合、入力電流設定値ＩＲが最大入力電流設定値であったとすると、例えば、初期電流設定値ＩＩａは０．６×ＩＲの値に設定され、初期電流設定値ＩＩｂは０．８×ＩＲの値に設定されている。
【００４１】
而して、制御装置３３は、加熱動作の開始時（図３時刻ｔ0 ）において、サーミスタ３４の検出温度が設定温度未満の場合には、高圧電力変換部１９の入力電流ＩＤａを初期電流設定値ＩＩａに向って上昇させて、遂には、初期電流設定値ＩＩａに収束させるようにインバータ回路１３のＩＧＢＴ１１を制御する。そして、制御装置３３は、タイマが設定時間Ｔ1 の計時動作を終了すると、入力電流ＩＤａが入力電流設定値ＩＲに向って上昇し収束するようにＩＧＢＴ１１を制御する。
【００４２】
一方、制御装置３３は、加熱動作開始時（図３時刻ｔ0 ）において、サーミスタ３４の検出温度が設定温度以上の場合には、タイマに設定時間Ｔ1 の計時動作を開始させるるとともに、高圧電力変換部１９の入力電流ＩＤｂを初期電流設定値ＩＩｂに向って上昇させて、遂には、初期電流設定値ＩＩｂに収束させるようにインバータ回路１３のＩＧＢＴ１１を制御する。そして、制御装置３３は、タイマが設定時間Ｔ1 の計時動作を終了すると、入力電流ＩＤｂが入力電流設定値ＩＲに向って上昇し収束するようにＩＧＢＴ１１を制御する。
【００４３】
このように、本実施例によれば、制御装置３３は、加熱動作の開始時においてマグネトロン１７からの電磁波エネルギーが設定出力値よりも低い初期出力値とすべく高圧電力変換部１９の入力電流ＩＤａ、ＩＤｂが入力電流設定値ＩＲよりも低い初期電流設定値ＩＩａ、ＩＩｂになるようにインバータ回路１３のＩＧＢＴ１１を制御するようにしたので、フィードバック制御に遅れがあっても、第１の参考例と同様に入力電流ＩＤａ、ＩＤｂがオーバーシュートして最大定格値ＩＭを大きく超えてしまうのを抑制することができる。
【００４４】
しかも、この実施例によれば、制御装置３３は、加熱動作の開始時において、マグネトロン１７からの電磁波エネルギーが設定出力値より或る一定幅以上接近しないようにしてマグネトロン１７の温度を検出するサーミスタ３４の検出温度が高いほど初期出力値を大とすべく初期電流設定値ＩＩａ、ＩＩｂを入力電流設定値ＩＲに対して０．６×ＩＲ，０．８×ＩＲの如く低い値に設定するようにしたので、タイマが設定時間Ｔ1 計時動作を終了して入力電流ＩＤａ、ＩＤｂが初期電流設定値ＩＩａ、ＩＩｂから入力電流設定値ＩＲに向って上昇するときにもオーバーシュートして最大定格値ＩＭを大きく超えることを抑制することができる。
【００４５】
そして、制御装置３３、はサーミスタ３４の検出温度が高くなるほど初期電流設定値をＩＩａ、ＩＩｂのように大としてマグネトロン１７の電磁波エネルギーの初期出力値が大となるように制御するので、加熱時間の短縮をも図ることができる。
【００４７】
（第２の参考例）
図４は本発明の第２の参考例を示す作用説明図であり、電気的構成については図２を参照して説明する。
制御装置３３の制御部２６は、アップダウンカウンタを備えており、このアップダウンカウンタは、マグネトロン１７の動作中はアップカウントし、マグネトロン１７の停止中はダウンカウントする。従って、ウアップダウンカウンタのカウント値は、マグネトロン１７の動作時間と停止時間との差を示すようになる。この場合、マグネトロン１７は、動作中は発熱し、停止中は放熱するので、動作時間と停止時間との差はマグネトロン１７の温度と密接な関係があり、従って、アップダウンカウンタのカウント値がマグネトロン１７の温度と相関がとれるようにアップ／ダウン幅を決めておけば、マグネトロン１７の温度を推定することができる。
【００４８】
従って、このアップダウンカウンタを第１の参考例のサーミスタ３４の代りに用いて、加熱動作開始時において、カウント値が大なるほど（マグネトロン１７の動作時間と停止時間との差が大なるほど）制御部２６のタイマの設定時間を小となるように可変制御する構成とすれば、サーミスタ３４を用いなくても第１の参考例と同様の作用効果が得られる。
【００５１】
（その他の実施例）
一実施例では、サーミスタ３４によりマグネトロン１７の温度を検出させるようにしたが、代りに、高圧電力変換部１９の温度を検出させるようにしてもよい。
その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲内で適宜変形し実施し得ることは勿論である。
【００５２】
【発明の効果】
以上の記述で明らかなように、本発明は次のような効果を奏するものである。
請求項１記載の電子レンジによれば、加熱動作開始時には、電波放射部からの電磁波エネルギーが設定出力値よりも低い初期出力値となるように制限されるので、高圧電力変換部の入力電流のオーバーシュートを抑制することができて、定格出力を最大限に利用できる。
【００５８】
又、請求項１記載の電子レンジによれば、設定出力値に対して或る一定幅以上接近しないようにして温度検出手段の検出温度が高いほど初定出力値を大となるように可変制御するようにしたので、高圧電力変換部の入力電流が電波放射部からの電磁波エネルギーが初期出力値から設定出力値に上昇する場合においてもオーバーシュートすることを防止することができ、しかも、温度検出手段の検出温度が高いほど初期出力値を大とすることにより加熱動作開始時の電磁波エネルギーが大となり、加熱時間の短縮も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例を示す入力電流特性図
【図２】電気的構成図
【図３】本発明の一実施例を示す図１相当図
【図４】本発明の第２の参考例を示す作用説明図
【図５】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
図面中、１は交流電源（外部の電源）、８は直流電源回路（電源部）、９は高圧トランス（昇圧手段）、１１はＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１３はインバータ回路、１７はマグネトロン（電波放射部）、１９は高圧電圧変換部、２０は変流器、２５は電流検出回路、２６は制御部、０は整流回路、３３は制御装置（制御手段）、３４はサーミスタ（温度検出手段）を示す。

Claims

外部から電源が供給される電源部と昇圧手段とを含み、前記電源部からの電力を高圧電力に変換する高圧電力変換部と、
この高圧電力変換部の出力によって調理室に電磁波エネルギーを放射する電波放射部と、
この電波放射部或いは高圧電力変換部の温度を検出する温度検出手段と、
前記高圧電力変換部を制御する制御手段とを具備してなり、
前記制御手段は、加熱動作開始時に計時手段が計時する設定時間だけ前記電波放射部からの電磁波エネルギーが設定出力値よりも低い初期出力値となるように前記高圧電力変換部を制御し、且つ、前記設定出力値に対して或る一定幅以上接近しないようにして前記温度検出手段の検出温度が高いほど初期出力値を大となるように可変制御することを特徴とする電子レンジ。