JPH0195493A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はインバータ式高周波加熱装置の改良に関し、更
に詳しくは、商用電源を高周波化し昇圧トランスにて昇
圧してマグネトロ／を駆動させるように構成した高周波
加熱装置の改良に関する。

〈従来技術〉 インバータ式高周波加熱装置において、商用電源を直流
化した電源の電圧が所定値以下の場合にはインバータ回
路の動作を停止させる方式が提案されている。その方式
はマグネトロンの発振可能最低電圧（アノードしきい値
電圧）以下に昇圧トランスの出力が低下してしまうよう
な直流電源電圧の谷のタイミングでは、インバータ回路
の動作を停止させて無効電力を少なくするものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら高周波加熱出力が低出力設定で運転されて
いる場合には、マグネトロンのフィラメントに供給され
るヒータ電力もマイクロ波の反射電力も小さいので直流
電源電圧の谷の期間インバータ回路を停止してしまうと
、フィラメント温度が低下し直流電源電圧の谷が過ぎて
再スタートする時にマグネトロンが異常発振を起こし、
スイッチング素子のスイッチングミス、ノイズの発生。

マグネトロンの寿命低下、インバータ回路部品の損傷を
招いてしまう。この発明はこのような事情に鑑みてなさ
れたもので、高周波出力の設定によって直流電源の谷で
のインバータ回路の停止・継続を自動選択することによ
り、品質信頼性の高い高周波加熱装置を提供するもので
ある。

く問題点を解決するための手段〉 商用電源１′に整流・平滑して直流電源を作る整流φ平
滑回路２と、マグネ）ｏｙ駆動用昇圧トランス、コンデ
ンサ、ダイオード、スイッチング素子等にて構成された
インバータ回路３と、該インバータ回路３で作られた高
周波電源にてマグネトロン７を駆動させるマグネトロン
駆動回路６と、上記インバータ回路３のスイッチング素
子をオン・オフ制御すると共に、上記直流電源の電圧を
検知しその検知電圧が所定値以下のときであって高周波
加熱出力の設定が高出力設定の場合には上記インバータ
回路の動作を停止させ高周波出力の設定が低出力設定の
場合には上記インバータ回路の動作を継続させる制御回
路５とを具備する。

く作　用〉 制御回路５は整流回路２によシ作られる直流電源電圧及
びマグネトロン７の電流等を検知し、その結果に基いて
出力設定部８の設定出力になるようスイッチング信号を
駆動回路４に出力して、インバータ回路３を最適に制御
する。そしてインバータ回路３の昇圧トランスを通して
、高周波のヒータ電力がマグネトロ／７のフィラメント
に供給されフィラメントを予熱する。また高周波電力が
マグネトロン駆動回路６に供給されてマグネトロン７が
発振し、高周波加熱出力が得られる。整流回路２で作ら
れた直流電源の電圧の瞬時値が低下し、昇圧トランスの
出力がマグネトロ／７の発振可能最低電圧（アノードし
きい値電圧）以下になったことを制御回路５が検知（直
流電源の否検知）すると、出力設定部８の設定が高出力
設定ならば制御回路５は駆動回路４ヘオフ信号を出力し
インバータ回路３の動作を停止させる。そして直流電源
の谷が過ぎて電圧の瞬時値が上昇しアノードしきい値電
圧以上になったことを検知すると、駆動回路４へ設定出
力に応じたオン・オフ信号を出力しインバータ回路３を
再スタートさせる。一方、出力設定が低出力設定ならば
直流電源の谷を検知しても制御回路５は設定出力に応じ
たオン・オフ信号を出力し続けてインバータ回路３の動
作を継続し、マグネトロン７の発振が停止している間も
フィラメントへ高周波ヒータ電力を供給する。

こうすることによシフィラメントの温度低下を防ぎ、且
つ直流電源の谷が過ぎてマグネトロン７の発振が再スタ
ートするときのマグネトロンの異常発振、インバータ回
路のスイッチングミス、ノイズ発生、インバータ回路部
品の損傷、マグネトロンの寿命低下を防ぐことができる
。

〈実施例〉 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。尚
、これによってこの発明が限定されるものではない。

第２図は本発明の一実施例を示す電気回路図であり、商
用電源工をスイッチ９を介して整流ブリッジ１０で整流
し、チラークコイル１１．平滑コンデンサ１２で平滑し
て直流電源を形成している。

直流電源の電圧波形は平滑コンデンサ１２の容量を小さ
く抑えているため第３図に示すような脈流波形になって
いる。

この直流電源にマグネトロン駆動用昇圧トランス１３の
一次巻線１３ａを接続し、トランス１３に直列または並
列（図では並列）に共振コンデンサ１４を接続して共振
回路を形成し、この共振回路にスイッチング素子１５と
ダンパーダイオード１６を接続することによりインバー
タ回路３を構成している。そしてトランス１３の高圧２
次側巻線１３ｂにはマグネトロン７を駆動させるための
高圧ダイオード１７と高圧コンデンサ１８からなる倍電
圧整流回路が形成されている。２次側補巻線１３ｃはマ
グネトロン７のフィラメントに高周波のヒータ電力を供
給するためのものである。もう一つの２次側補巻線１３
ｄはコンデンサ２４を通じてタイミング回路２５に同期
信号を与えるためのものである。

タイミング回路２５から同期信号を受けた三角波発生回
路２６の出力はコンパレータＩＣ２１の非反転入力端子
に入力される。コンパレータＩＣ２１の反転入力端子に
は抵抗２７．２８の分圧と出力設定部８からの出力レベ
ル電圧とコンパレータＩ　Ｃ２２の出力とによって決ま
る電圧が印加される。コンパレータＩＣ２２は抵抗２９
と抵抗３０とでマグネトロン７のアノード電流を電圧に
変換して反転入力端子に入力し、抵抗３１．３２の分圧
（非反転入力電圧）と比較することにより、アノード電
流のピーク値が所定値以下になるようなブレーキ信号を
作っている。すなわち、アノード電流のピーク値が所定
値以上になるとコンパレータＩＣ２２の出力はｒＨＪか
らｒＬＪに反転し抵抗３３を通じてコンパレータエＣ′
２１の反転入力電圧を引き下げる。コンデンサ３４はこ
のブレーキ信号に時定数をもたせるものである。第４図
にタイミング回路２５．三角波発生回路２６．コンパレ
ータＩＣ２１の出力電圧波形とスイッチング素子１５の
コレクタ電圧ＶＣＥ・電流ＩＣ波形を示す。コンパレー
タＩＣ２１の出力がｒＬＪの時には、抵抗３５．４４を
通じてトランジスタ４５が導通し、駆動回路４を介して
スイッチング素子１５にオン信号を与える。コンパレー
タＩＣ２１の出力がｒＨＪの時には、トランジスタ４５
が非導通となりスイッチング素子１５にオフ信号を与え
る。

スイッチング素子１５がオン信号によシ導通ずると第４
図に示すコレクタ電流Ｉｃ　ｆ　）ランス１３に供給し
、オフ信号で非導通になると共振コンデンサ１４とトラ
ンス１３とで構成される共振回路の共振電圧がスイッチ
ング素子１５のコレクタ電圧ＶＣＨにあられれる。イン
バータ回路は２０ＫＨ２〜１００ＫＨｚ程度の周波数で
動作しており、電源周期でのスイッチング素子１５のコ
レクタ電圧波形は第５図のようになる。スイッチング素
子１５がオフの時、共振電圧によシトランス１３の高圧
２次側巻線１３ｂには高圧ダイオード１７を介して高圧
コンデンサ１８を充電する方向に電流が流れる。スイッ
チング素子１５がオンの時にはトランジスタ１３の高圧
２次側巻線１３ｂの出力電圧に高圧コンデンサ１８の両
端電圧が重畳して高電圧が発生し、マグネトロン７の発
振可能最低電圧（アノードしきい値電圧）を越えるとマ
グネトロ／７が発振し、アノード電流が流れてマイクロ
波を発生させると同時に高圧コンデンサ１８が放電する
。オフ信号時間は共振コンデンサ１４とトランス１３と
の共振周波数によシ略一定であ゛るから、オン信号時間
が長い程マグネトロン７が発振する時間が長くなシ加熱
出力が大きくなる。従って、出力設定部８による設定出
力が「高出力設定」の時にはオン信号時間が長く、「低
出力設定」の時にはオン時間が短かくなるようになって
いる。また、オン時間が長い程共振エネルギーが大きく
、オフ時のコレクタ電圧ＶＣＥが大きくなシ結果として
トランス１３０２次側に発生する電圧が大きくなる。

従って、２次側補巻線１３ｃによるマグネトロン７のフ
ィラメントへのヒータ電力はオン時間に比例し、「高出
力設定」のとき程大きい。更にはレンジ庫内でマイクロ
波が反射してマグネトロン７のフィラメントにもどる反
射電力も加熱出力に比例する。従って、「高出力設定」
のとき程フィラメントの温度が高くなる。第３図に示す
直流電源の谷の領域ではトランス１３の２次側出力電圧
が低くてマグネトロン７が発振できない。こζでマグネ
トロン７の７ノードしきい値電圧を得るための直流電源
電圧をしきい値ｖＡとする。そして第２図中のツェナー
ダイオード３７のツェナー電圧ＶＺＯとホトカプラ３８
０入力側順方向電圧降下ｖＦとの和がＶＡと等しくなる
ように１すなわち（ＶＺＤ＋ＶＦ＝ＶＡ）に設定すると
直流電源電圧がｖＡ以下でホトカプラ３８がオフになり
、抵抗４１．４６を通じてトランジスタ４２をオンにし
トランジスタ４５をカットオフするので、コンパレータ
ＩＣ２１の出力によらずインバータ回路３の動作は停止
する。そして直流電源電圧がｖＡ以上になるとホトカプ
ラ３８がオンになシトランジスタ４２をカットオフする
ので、トランジスタ４５はコンパレータＩＣ２１の出力
に従ってオン働オフし、インバータ回路３を動作させる
。さらに、出力設定部８を「低出力設定」にした時には
トランジスタ３９をオフにしてトランジスタ４２をカッ
トオフようにしているので、直流電源が谷の領域でもト
ランジスタ４５はコンパレータＩＣ２１の出力に従って
オン書オフし、インバータ回路３の動作が継続する。

逆に「高出力設定」にした時には出力設定部８がトラン
ジスタ３９にオン信号を出力するようにしているのでイ
ンバータ回路３の動作が停止するとフィラメントへのヒ
ータ電力の供給がストップしてフィラメント温度が低下
し、再スタート時（第６図のＬ２）にマグネトロン７の
安定発振開始に必要なしきい値温度θへ以下まで下がる
ことがある。

第６図の曲線■に示すように「高出力設定」の場合には
谷の領域直前（ｔｌ）のフィラメント温度θＨが十分高
いので、谷の領域でフィラメントの加熱を停止しても問
題ないが、曲線■に示すように「低出力設定」の場合に
は谷の領域でアイ２メント加熱を停止すると谷の期間中
にしきい値θＡ以下に低下してしまい、再スタート時（
ｔ２）にマグネトロン７が異常発振してスイッチング素
子１５のスイッチングミスやノイズの発生を起こし、ス
イッチング素子１５を損傷したりマグネトロン７の寿命
劣化を招くことになる。そこで「低出力設定」の場合に
は第２図中のトランジスタ３９と４２をオフし谷の期間
中もインバータ回路３の動作を継続して、第６図の破線
■に示すようにフィラメントにヒータ電力を与え続けて
フィラメント温度の低下を防ぎマグネトロン７が安定に
再発振スタートできるようにしている。

なお、第６図のフィラメント温度値θＨ２θＬやフィラ
メント加熱停止中の温度の低下の傾きは、加熱出力の設
定値や電子レンジの構造設計によシ決まるものである。

又、「高出力」と「低出力」だけでなく多段出力設定の
仕様の場合にどの出力設定から谷の期間もインバータ動
作を継続するべきかは、個々の電子レンジの設計によシ
異なるが容易に実験によシ求められる。

〈発明の効果〉 この発明によれば、出力設定に応じて直流電源の谷の期
間におけるインバータ動作の停止、継続を自動選択し安
定なマグネトロンの発振を確保することにより、マグネ
トロンの異常発振、スイッチング素子のスイッチングミ
ス、ノイズの発生を防ぎインバータ回路部品の損傷やマ
グネトロンの寿命劣化を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図は本
発明の一実施例を示す電気回路図、第３図は直流電源の
電圧波形図、第４図は回路各部の電圧・電流波形図、第
５図は電源周期のスイッチング素子のコレクタ電圧波形
図、第６図は谷期間中９フィラメントの温度変化を示す
図である。 符　号１． ２：電流−平滑回路、３：インバータ回路、５：制御回
路、　　　　６：マグネトロン駆動回路、７：マグネト
ロン、　　８：出力設定部。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）第１図 第３図 第５図 第６図 篤４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、商用電源を整流・平滑して直流電源を作る整流・平
   滑回路と、マグネトロン駆動用昇圧トランス、コンデン
   サ、ダイオード、スイッチング素子等にて構成されたイ
   ンバータ回路と、該インバータ回路で作られた高周波電
   源にてマグネトロンを駆動させるマグネトロン駆動回路
   と、上記インバータ回路のスイッチング素子をオン・オ
   フ制御すると共に、上記直流電源の電圧を検知しその検
   知電圧が所定値以下のときであって高周波加熱出力の設
   定が高出力設定の場合には上記インバータ回路の動作を
   停止させ、高周波加熱出力の設定が低出力設定の場合に
   は上記インバータ回路の動作を継続させる制御回路とを
   具備した高周波加熱装置。