JPH02204992A - 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】

この発明は高周波加熱装置に関し、特にマグネトロンへ
の電力の供給をインバータ回路によって行う高周波加熱
装置に関するものである。

【従来の技術】

従来、マグネトロンへの電力の供給をインバータ回路に
よって行う高周波加熱装置としては、例えば第６図に示
すような構成を有するものが知られている。 第６図において、１は商用電源、２は商用電源１の片側
に接続された電流ヒユーズ、３．４はドアの開放時にオ
フされる安全スイッチであって、電源ラインの両方にそ
れぞれ直列接続されている。 ５は安全スイフチ３．４を介して供給される商用電源出
力を整流する整流器であって、その出力側に並列接続さ
れたコンデンサ６とによって整流平滑回路７を構成して
いる。８は１次、２次、３次巻線９，１０．１１によっ
て構成される絶縁トランスであって、１次巻線９の一端
は整流平滑回路７における正極出力側に接続されている
。１２は１次巻線９の他端側と整流平滑回路７における
負橿出力側との間に直列接続された半導体スイッチ、１
３は半導体スイッチ１２のコレクタ・エミッタ間にコレ
クタ側がカソードとなるように接続された転流ダイオー
ド、１４は転流ダイオード１３に対して並列に接続され
た共振コンデンサであって、これら半導体スイッチ１２
．転流ダイオード１３および共振コンデンサ１４は、高
周波スイッチングパワー回路としてのスイッチング回路
１５を構成している。１６は絶縁トランス８の２次巻線
１０における一端に接続された高圧コンデンサ、１７は
高圧コンデンサ１６を介して、絶縁トランス８における
２次巻線１０の両端間に接続された高圧ダイオードであ
って、これらは半波倍電圧整流回路を構成し、マグネト
ロン１８における陽極と陰極間に高圧電力を供給してい
る。また、絶縁トランス８における３次巻線１１は、マ
グネトロン１８のフィラメントを加熱するヒーター電力
を供給している。 また、半導体スイッチ１２には、マグネトロン１８への
供給電力を制御する加熱出力制御回路１９が接続され、
マイクロコンピュータ２０により制御されるレンジ出力
制御指令２１に基づいて加熱出力の制御を行うように構
成されている。 このように構成された高周波加熱装置において、図示し
ない電源スィッチが投入されると、商用電源１の出力が
電流ヒユーズ２および安全スイッチ３．４を介して整流
平滑回路７に供給されることになる。整流平滑回路７に
おいては、商用電源出力を整流器５において整流した後
、コンデンサ６において平滑することにより直流電源に
変換している。そして、この整流平滑回路７から出力さ
れる直流電源は、半導体スイッチ１２によって高周波ス
イッチングされた後に絶縁トランス８における１次巻線
９に供給される。この結果、絶縁トランス８における２
次巻線１０には高周波出力が発生され、この高周波出力
は高圧コンデンサ１６と高圧ダイオード１７とによって
構成される半波倍電圧整流回路において直流高電圧に変
換された後にマグネトロン１８に高周波発振用の高圧電
源として供給される。そして、このマグネトロン１８は
、その陰極を構成するフィラメントに、絶縁トランス８
の３次巻線１１から出力されるヒーター電源が供給され
ていることから、このマグネトロン１８は高周波発振を
行って、食品等の被加熱物を加熱するためのマイクロ波
出力を加熱室に放射する。 一方、マイクロコンピュータ２０は、レンジ出力制御指
令２１を発生して加熱出力制御回路１９に供給する。加
熱出力制御回路１９は、レンジ出力制御指令２１の供給
を受けると、スイッチング回路１５を構成する半導体ス
イッチ１２を制御することにより、絶縁トランス８の一
次巻線９に供給する電力を制御することによって、マグ
ネトロン１８の発振出力を制御している。 そして、このように構成された高周波加熱装置における
マグネトロンのせん頭陽極電圧と動作時間との関係を求
めて見ると第２図（ｂ）に示すようになる。また、陽極
電流を一定としてマグネトロンの陽極電圧と高周波出力
との関係を求めて見ると第２図（Ｃ）に示すようになる
。

【発明が解決しようとする課題】

従来の高周波加熱装置は以上のように構成されているの
で、せん頭陽極電圧がマグネトロンの磁石を構成するコ
ア温度によって変化し、特にフェライトを使用している
ものではこの影響が大きくなる。従って、マグネトロン
の冷却条件によって陽極電圧も変化し、使用初期と時間
経過した後では陽極電圧が大きく変化することになる。 そして、この陽極電圧の変動は高周波出力を変動させる
ことになる。この結果、高周波加熱装置の使用初期と時
間経過後では、高周波出力に変化が生じてしまう問題点
を有することになる。 この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、使用条件および電源電圧の変動によって、
高周波出力が変動しない高周波加熱装置を得ることを目
的とする。

【課題を解決するだめの手段】

この発明に係る高周波加熱装置は、商用電源の入力値を
測定して、高周波スイッチングパワー回路としてのスイ
ッチング回路を構成する半導体スイッチのＯＮ時間を調
整することにより、使用条件。 電源電圧の変動等に無関係に高周波加熱装置の高周波出
力を定出力化するものである。

【作　用】

この発明における高周波加熱装置は、商用電源入力値を
測定し、この測定結果に応じて高周波スイッチングパワ
ー回路としてのスイッチング回路を構成する半導体スイ
ッチのＯＮ時間を調整するものであることから、高周波
加熱装置の高周波出力が一定化されることになる。この
結果、使用条件、電源電圧の変動等に関係なく、調理品
の仕上がりが常に一定となる。

【発明の実施例】

第１図は、この発明による高周波加熱装置の一実施例を
示す回路図であって、第６図と同一、又は相当部分は同
記号を用いて、その詳細説明を省略しである。同図にお
いて、２２は商用電源１と整′流平滑回路７との間に設
けられた商用電源入力検出回路であって、この商用電源
入力検出回路２２の検出出力はマイクロコンピュータ２
０　ニ供給されるようになっている。 次に、上記構成による高周波加熱装置の動作を第３図〜
第５図を参照しながら説明する。第３図はレンジ出力の
制御を説明するための各都電流・電圧波形図である。 マイクロコンピュータ２０からレンジ出力制御指令２１
が、第３図（ａ）に２３として示すように出力されると
、加熱出力制御回路１９はこの出力制御指令２１に応じ
てスイッチング回路１５を制御することにより、絶縁ト
ランス８に供給する電力の制御を行う。つまり、半導体
スイッチ１２のベース・エミッタ間に第３図（ｂ）に示
す電圧２４が順方向に印加されると、半導体スイッチ１
２は導通して絶縁トランス８の１次巻線９に第３図（Ｃ
）に示す励磁インダクタンス電流２５が流れる。この時
マグネトロン１日には第３図（ｅ）に示す陽極電圧２６
が印加される。 また、第３図（ｆ）に示すＬ０イ時間経過後、半導体ス
イッチ１２のベース・エミッタ間に第３図（５）に示す
電圧２４を逆方向に印加するようにレンジ出力制御指令
２３を出力すると、半導体スイッチ１２は遮断し、励磁
インダクタンス電流２５は共振コンデンサ１４に流れこ
み、共振コンデンサ１４の端子間電圧は第３図（ｄ）に
示すような波形２７になる。電圧２７が上昇するとダイ
オード１３が導通し、励磁インダクタンス電流２５はコ
ンデンサ１４を充電して、マグネトロン１８に供給され
るアノード電圧２６は零となる。この結果、第３回げ）
に時間Ｌ　ｏｆｆで示す期間において、マグネトロン１
８への電力供給が停止される。また、励磁インダクタン
ス電流２５が零になるとダイオード１７は遮断され、共
振コイデンサ１４に蓄積された電荷が放電することから
、励磁インダクタンス電流２５は負の向きの共振電流と
なる。共振コンデンサ１４の端子間電圧２７が零となれ
ば、転流ダイオード１３が導通し、励磁インダクタンス
電流２５のうち、マグネトロン１８側へ流れる電流以外
は電源に戻る。転流ダイオード１３を流れる電流が零と
なった時点で半導体スイッチ１２は導通し、マグネトロ
ン１８に電力が供給される。半導体スイッチ１２の導通
期間をｊｏ１１＋遮断期間をｔ。ｆｆとすると、その周
期ｔはｔ＝ｔ、、＋ｔ、ｆｆとなって、この周期を繰り
返すことにより、マグネトロン１８に一定電力が供給さ
れる。 ここで、導通期間む。、が一定であればマグネトロンの
陽極電流がほぼ一定になり、高周波加熱装置の高周波出
力は陽極電流と陽極電圧の積に比例する。ただし、マグ
ネトロンの陽極電圧は時間経過とともに第２図（ｂ）の
ごとく低下していくので同時に高周波出力も低下する。 この高周波出力の低下を押さえて高周波出力の定出力化
を行うために、第１図に示す商用電源入力検出回路２２
を設けるものである。 第２図（ａ）は高周波出力と商用電源入力の関係を示す
図であって、第２図（１））に示すごとくマグネトロン
のせん頭陽極電圧は時間経過とともに低下しする。従っ
て、第２図（Ｃ）に示すごとく高周波出力も時間経過と
ともに低下し、従って第２図（ａ）に示すごとく商用電
源入力も時間経過とともに低下する。 一方、商用電源入力検出回路２２によって検出された商
用電源入力値は、マイクロコンピュータ２０のアナログ
入力ポートに供給される。マイクロコンピュータ２０は
、商用電源入力検出回路２２から供給される商用電源入
力値に応じて高周波出力の定出力化を行うべく、導通期
間ｔ。７を調整する指令をレンジ出力制御指令２１とし
て加熱出力制御回路１９に出力する。即ち、マイクロコ
ンピュータ２０に読み込まれた商用電源入力値が、通常
より低ければ導通期間ｔ。７を長くしてマグネトロン平
均陽極電流値を高くし、商用電源入力値が通常より高け
れば、導通期間も。、を短くすることにより、マグネト
ロン平均陽極電流値を低くして高周波出力の定出力化を
行う。 第４図は定出力化を行うためのマイクロコンピュータ２
０の制御フローチャートを示すものである。同図におい
て、まずステップ２８において調理開始処理が行われる
と、ステップ２９において設定出力に必要な商用を源入
力値Ｐｉ＋ｓと、導通期間ｔｏｎをセットすることによ
り、それぞれをＰ、、、（０）。 ｔ、、（０）　とする。次に、ステップ３０においては
、１、、＝１゜。（０）となるレンジ出力制御指令を加
熱出力制御回路１９に出力する。次に、ｔｏ、（０）の
指令のままステップ３１において一秒間待機し、次にス
テップ３２において商用電源入力検出回路２２によって
得られる商用電源入力Ｐｉｎを測定し、これをＰｉ、、
（１）として保持する。次にＰｉｆｉ（１）　＜Ｐｉ、
、（０）の判定をステップ３３において行い、Ｐｉ、（
１）が設定出力ｐｉ、（０）より小さければ、Ｐｉ、。 を増やすために導通期間ｔ。７をステップ３４でプラス
１増やす処理を行う。また、Ｐ、、（１）がＰ、、、（
０）より大きければ、ステップ３５において、Ｐ＋、、
（１）＝Ｐ、、１（０）であるかを判定し、Ｐｔ、、（
１）とＰ、、（０）の出力が等しくなければ、Ｐｉｎを
減らすために導通１居間り。、をステップ３６において
マイナス１減らす処理を行う。そして、Ｐ　１，１（１
）　＝　Ｐ　１ｎ（０）となるまでこの操作を繰り返し
て行い、Ｐ、ｆｉ（１）　＝Ｐ、、（０）になるとステ
ップ３６において調理時間経過の判断を行い、ＹＥＳで
あればステップ３７で調理を終了する。またＮＯであれ
は１秒待機した後にステップ゛３１に戻り、ステ・ンフ
゛３２におけるＰｌ、。 測定から、前述した場合と同様に定出力化のための処理
を繰り返す。 第５図（ａ）は導通期間し。、とマグネトロン平均陽極
電流■、の関係を示す図であって、導通期間し。１を長
くすればマグネトロン平均陽極電流Ｉ、が増え、高周波
出力を増やすことが出来る。即ち、マグネトロン平均陽
極電流１ｂは導通期間ｔ。７の関数であり、Ｉｂ＝ｆ＋
（ｔ、。０）と設定できる。但し、（ＮＫは任意の関数
である。 第５図（ｂ）はマグネトロン陽極電圧ｅｂ＋％と導通期
！ｊｌ　Ｌ　Ｑ”との関係を示す図であって、高周波高
ノＪはｌグネトロン陽穫電圧ｅ工とマグネトロン平均隅
肉電流Ｉ、の積に比例するため、高周波出力の定出力化
を行うためには、高周波出力はマグネトロ二ノ陽極電圧
ｅ。が増えたらマグネトロン平均陽極、電流１　と減ら
す方向、即ち導通期間り。□を短くする＃　’＋１１　
（、：調整する。即ち導通期間し。７はマグネ”ＬＪ　
Ｌ”１Ｍ　’ｒ％　Ｎ圧ｅｂｅの関数であり、ｔ　ｏ、
＝＝　ｆ　ｚ（ｅ　ｂｊと設定出来る。但し、ｆ２は任
意の関数である。 第５図（Ｃ）は導通期間ｔ。、と高周波出力はマグネト
ロン陽極電圧ｅｂ、ｈによって得られる関数ｆ（ｔ、、
。 ｅｂ＋ｅ）と高周波出力Ｐとの関係を示す図であって、
高周波出力Ｐを導通期間Ｌ０７．マグネトロン陽極電圧
ｅｂｒａの関数にてＰ　＝　ｆ　（ｔ　ｏｎ・、　　ｅ
　ｂｊと設定する。高周波出力Ｐを一定にするために、
高周波出力はマグネトロン陽極電圧ｅ工が増えたらマグ
ネトロン平均陽極電流Ｉ、を減少、即ち導通期間ｔｏ、
、を短くし、高周波出力はマグネトロン陽極電圧ｅ工が
′城ったらマグネトロン平均陽極電流Ｉ。 を増大、即ち導通期間り、）７を長くすることによりＰ
を定出力化することが可能であり、ｆ（ｔ、、、。 ｅ工）＝ｃ（ｃ：定数）という関数が設定出来る。 即ち高周波出力はマグネトロン陽極電圧ｅｂｍが低下す
ると高周波出力が低下し、同じく商用電源入力が低下す
るので、マイクロコンピュータで商用電源入力の読み込
みを行い、常に商用電源入力が一定となるよう導通期間
ｔ　Ｑ、、を調整することにより、高周波出力の定出力
化を実現することが出来る。 また、商用電源の定入力化において、マグネトロンのヒ
ーター電力は、加熱条件にかかわらず常に一定であるの
で、マグネトロンのヒーター電力を商用電源の入力から
差し引くという演算をマイクロコンピュータで行わせ、
この差し引いた分の商用電源入力値によって定入力化す
ることも出来る。

【発明の効果】

以上のように、この発明によれば、商用電源入力値を測
定して、高周波スイッチングパワー回路としてのスイッ
チング回路を構成する半導体スイッチのＯＮ時間を調整
することにより、使用条件。 電源電圧の変動等に無関係に高周波加熱装置の高周波出
力を定出力化するものである。この結果、加熱時間の誤
差がなくなることから、調理品目の仕上がりが常に一定
となる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による高周波加熱装置を示
す回路図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は高周波出力と商用電
源入力１マグネトロンせん頭陽極電圧と動作時間、マグ
ネトロンせん頭陽極電圧と高周波出力の関係をそれぞれ
示す図、第３図は第１図に示す回路の動作を説明するた
めの各部動作波形図、第４図は第１図に示すマイクロコ
ンピュータの動作を説明するためのフローチャート、第
５図（ａ）〜（Ｃ）は第１図に示す高周波加熱装置の各
種特性を示すそれぞれの特性図、第６図は従来の高周波
加熱装置を示す回路図である。 １は商用電源、７は整流平滑回路、８は絶縁トランス、
１２は半導体スイッチ、■５はスイッチング回路、１日
はマグネトロン、１９は加熱出力制御回路、２０マイク
ロコンピユータ、２２は商用電源入力検出回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 商用電源に接続された整流平滑回路と、この整流平滑回
   路に接続された半導体スイッチを含むスイッチング回路
   と、このスイッチング回路に直列に接続された絶縁トラ
   ンスと、この絶縁トランスにおける二次巻線に接続され
   たマグネトロン駆動回路と、このマグネトロン駆動回路
   によって駆動されるマグネトロンと、前記商用電源の入
   力条件を検出する入力検出回路と、前記スイッチング回
   路を駆動する加熱出力制御回路とを備え、前記マグネト
   ロンの陽極電圧変動に応じて前記商用電源の入力検出回
   路から得られる信号により、前記スイッチング回路を駆
   動する加熱出力制御回路を制御することにより、前記マ
   グネトロンより得られる高周波出力を定出力化したこと
   を特徴とする高周波加熱装置。