JP7680971B2

JP7680971B2 - 加熱調理器

Info

Publication number: JP7680971B2
Application number: JP2022010404A
Authority: JP
Inventors: 和紗門前
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2025-05-21
Anticipated expiration: 2042-01-26
Also published as: TW202338264A; JP2023109037A

Description

本発明は、加熱調理器に関する。

マイクロ波加熱方式を採用した加熱調理器が知られている。特許文献１に記載された電源装置は、交流入力電圧を整流して得られた単方向電圧を半導体素子でスイッチングし、スイッチングにより得られた電流から昇圧トランスで交流高圧電圧を得たうえ、高圧整流部で生成した直流高圧電圧をマグネトロンに印加する。

特開平１１－２８１１３４号公報

特許文献１に記載された電源装置では、マグネトロンのマイクロ波出力を一定に保つため、単方向電圧と半導体素子に流れる電流とで決まる電力が一定になるように、半導体素子のスイッチングが制御される。具体的には、半導体素子に流れる電流に目標が設定され、半導体素子に流れる電流が目標から乖離した場合に元に戻るように補正する制御が実行される。ただし、過剰な補正が実行されると、電流がふらついてしまう。

本発明は、補正による電流のふらつきが抑制される加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明の加熱調理器は、マグネトロンと、整流部と、昇圧トランスと、高圧整流部と、半導体素子と、抵抗素子と、制御部とを備える。前記マグネトロンは、マイクロ波を発生する。前記整流部は、交流入力電圧を整流して第１端子と第２端子との間に単方向電圧を発生する。前記昇圧トランスは、前記第１端子に一端が接続された１次巻線と、前記マグネトロンに接続された２次巻線とを有する。前記高圧整流部は、前記２次巻線と前記マグネトロンとの間に介在する。前記半導体素子は、前記１次巻線の他端と前記第２端子との間に接続される。前記抵抗素子は、前記半導体素子に直列接続される。前記制御部は、前記単方向電圧の情報と、前記抵抗素子から得られる電流情報とに基づいて、前記半導体素子のスイッチング動作を制御する。前記制御部は、前記電流情報が示す電流値について、目標からの乖離値が所定の最小領域を示す場合、前記交流入力電圧の次の周期まで待ち、前記乖離値が前記最小領域を連続して示すときに限り、前記半導体素子のオン時間の長さを補正する。

本発明によれば、補正による電流のふらつきが抑制される加熱調理器が提供される。

実施形態に係る加熱調理器の回路図である。半導体素子に流れる電流の波形図である。交流入力電圧と半導体素子に流れる電流との波形図である。補正テーブルの一例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

まず、図１を参照して、実施形態に係る加熱調理器１００の回路について説明する。図１は、加熱調理器１００の回路図である。加熱調理器１００は、例えば、電子レンジ又はオーブンレンジである。

図１に示されるように、加熱調理器１００は、マグネトロン１０と、整流部１２と、昇圧トランス１４と、高圧整流部１６と、半導体素子１８と、抵抗素子２０と、制御部２２とを備える。

マグネトロン１０は、マイクロ波を発生するデバイスであって、アノードと、カソードと、カソードを加熱するためのヒータとを有する。

整流部１２は、交流入力電圧Ｖａｃを整流して第１端子Ｄ１と第２端子Ｄ２との間に単方向電圧Ｖ１を発生する。整流部１２は、例えば、全波整流回路を含む。

昇圧トランス１４は、１次巻線Ｗ１と、２次巻線Ｗ２と、３次巻線Ｗ３とを有する。１次巻線Ｗ１の一端は、第１端子Ｄ１に接続される。２次巻線Ｗ２は、高圧整流部１６を介して、マグネトロン１０のアノード及びカソードに接続される。３次巻線Ｗ３は、マグネトロン１０のカソード及びヒータに接続される。

高圧整流部１６は、例えば、全波倍電圧整流回路を含む。高圧整流部１６は、２次巻線Ｗ２から交流高圧電圧を受け取る。マグネトロン１０のアノードは、接地される。高圧整流部１６は、マグネトロン１０のカソードに直流高圧電圧（－ＨＶ）を供給する。

半導体素子１８は、１次巻線Ｗ１の他端と第２端子Ｄ２との間に接続される。半導体素子１８は、例えば、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。Ｎチャネル型のＩＧＢＴとして構成された半導体素子１８は、ゲートと、コレクタと、エミッタとを有する。半導体素子１８のコレクタは、１次巻線Ｗ１の他端に接続される。

抵抗素子２０は、半導体素子１８に直列接続される。具体的には、抵抗素子２０は、半導体素子１８のエミッタと、第２端子Ｄ２との間に接続される。抵抗素子２０は、半導体素子１８に流れる電流Ｉ１を示す電流情報を、電圧情報として制御部２２へ供給する。

制御部２２は、単方向電圧Ｖ１の情報と、抵抗素子２０から得られる電流情報とに基づいて半導体素子１８のスイッチング動作を制御するように、半導体素子１８のゲートに供給する電圧を制御する。

次に、図１及び図２を参照して、半導体素子１８に流れる電流Ｉ１について説明する。図２は、半導体素子１８に流れる電流Ｉ１の波形図である。

図２に示されるように、制御部２２は、単方向電圧Ｖ１の情報により約２０μｓ～５０μｓの周期で半導体素子１８に電流Ｉ１が流れるように、半導体素子１８のゲートに供給する電圧を制御する。制御部２２は、例えば、４周期に渡って電流Ｉ１のピーク値（Ｍ１～Ｍ４）を観測し、観測により得られた４個のピーク値の平均値を、電流Ｉ１の測定値として認識する。

次に、図１～図３を参照して、交流入力電圧Ｖａｃと半導体素子１８に流れる電流Ｉ１との波形について説明する。図３は、交流入力電圧Ｖａｃと電流Ｉ１との波形図である。

図３に示されるように、交流入力電圧Ｖａｃは、商用周波数の正弦波形を示す。図３には、第１矢印Ｙ１から第１１矢印Ｙ１１までの１１本の矢印が更に示されている。第１矢印Ｙ１～第１１矢印Ｙ１１の各々は、電流測定タイミングを示す。これらの電流測定タイミングの各々において、制御部２２は、図２で説明した方法で電流Ｉ１の測定値を得る。例えば、商用周波数が６０Ｈｚである場合、交流入力電圧Ｖａｃの半周期の長さは約８．３ｍｓである。隣接する２本の矢印の時間間隔は、例えば、０．５ｍｓである。

制御部２２は、マグネトロン１０のマイクロ波出力を一定に保つため、単方向電圧Ｖ１と、半導体素子１８に流れる電流Ｉ１とで決まる電力が一定になるように、半導体素子１８のスイッチングを制御する。電流Ｉ１の波形は、第１矢印Ｙ１～第１１矢印Ｙ１１の各々で示された電流測定タイミングにおける測定結果から把握される。

次に、図１～図４を参照して、半導体素子１８に流れる電流Ｉ１の目標からの乖離値Ｘと補正値との関係について説明する。図４は、補正テーブルの一例を示す図である。

制御部２２は、図４に示された補正テーブルに従って、電流Ｉ１が目標から乖離した場合に元に戻るように補正する。例えば、制御部２２は、電流Ｉ１の目標からの乖離値Ｘが＋２００以上であれば、電流Ｉ１が素早く減少するように補正値を「－７」に設定する。制御部２２は、乖離値Ｘが－１と＋１との間にあれば、電流Ｉ１の現在値が維持されるように補正値を「０」に設定する。

ここで問題になるのは、乖離値Ｘが最小領域を示す場合である。制御部２２は、乖離値Ｘが正側の最小領域「＋１≦Ｘ＜＋２」を示す場合には、補正値を「－１」に設定する。制御部２２は、乖離値Ｘが負側の最小領域「－２＜Ｘ≦－１」を示す場合には、補正値を「＋１」に設定する。

乖離値Ｘが正側又は負側の最小領域を示す場合に制御部２２が直ちに半導体素子１８のオン時間の長さを補正すると、電流Ｉ１がふらついてしまう。目標値に対して前後するようなふらつきが存在するため、最小領域では、目標値に近づいているのに補正してしまうことで逆に大きくふらついてしまうことがある。そこで、制御部２２は、乖離値Ｘが正側又は負側の最小領域を示す場合、交流入力電圧Ｖａｃの次の周期まで待っても乖離値Ｘが同じく最小領域を示すときに限って、半導体素子１８のオン時間の長さを補正する。ただし、制御部２２は、乖離値Ｘが最小領域以外の領域を示す場合には、交流入力電圧Ｖａｃの次の周期まで待たずに、半導体素子１８のオン時間の長さを補正することを決定する。最小領域以外では、次の周期まで待たずに補正しても大きくふらついてしまうことがないため、早く目標値に近づけることができる。

実施形態によれば、補正による電流Ｉ１のふらつきが抑制される加熱調理器１００が提供される。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、加熱調理器の分野に利用可能である。

１０マグネトロン
１２整流部
１４昇圧トランス
１６高圧整流部
１８半導体素子
２０抵抗素子
２２制御部
１００加熱調理器
Ｄ１第１端子
Ｄ２第２端子
Ｗ１１次巻線
Ｗ２２次巻線

Claims

マイクロ波を発生するマグネトロンと、
交流入力電圧を整流して第１端子と第２端子との間に単方向電圧を発生する整流部と、
前記第１端子に一端が接続された１次巻線と、前記マグネトロンに接続された２次巻線とを有する昇圧トランスと、
前記２次巻線と前記マグネトロンとの間に介在した高圧整流部と、
前記１次巻線の他端と前記第２端子との間に接続された半導体素子と、
前記半導体素子に直列接続された抵抗素子と、
前記単方向電圧の情報と、前記抵抗素子から得られる電流情報とに基づいて、前記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電流情報が示す電流値について、目標からの乖離値が所定の最小領域を示す場合、前記交流入力電圧の次の周期まで待ち、前記乖離値が前記最小領域を連続して示すときに限り、前記半導体素子のオン時間の長さを補正する、加熱調理器。
前記制御部は、前記乖離値が前記最小領域以外の領域を示す場合には、前記交流入力電圧の次の周期まで待たずに、前記オン時間の長さを補正することを決定する、請求項１に記載の加熱調理器。
前記整流部は、全波整流回路を含む、請求項１又は請求項２に記載の加熱調理器。
前記半導体素子は、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加熱調理器。