JPH03201388A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、マグネトロンを作動し、該マグネトロンから
発生するマイクロ波の高周波エネルギによって被加熱物
を加熱する高周波加熱装置に関する。

（従来の技術） 高周波加熱装置は、マグネトロンから発生するマイクロ
波を導波管を介して被加熱物を収容した加熱室に導き、
これにより被加熱物をマイクロ波によって高周波加熱す
るが、この場合、導波管から加熱室を見たインピーダン
スは被加熱物のマイクロ波の吸収状態によって変化する
。理想的な負荷でインピーダンス整合が取られている場
合、マグネトロンから出力されるマイクロ波は被加熱物
にほとんど吸収されるが、被加熱物の大きさや種類によ
ってインピーダンス整合が取られていない場合、マイク
ロ波が反射され、導波管からマグネトロンの方に戻って
くる場合が多い。

（発明が解決しようとする課題） 従来の高周波加熱装置は、上述したような反射波に対す
る対策を特に行わず、インピーダンス不整合状態にも関
わらず、装置の最大出力で動作させて加熱動作を行って
いるため、マグネトロンの発振が不安定になったり、異
常な温度上昇や電界集中を起こし、マグネトロンが破壊
する危険性がある。また、破壊に至らないまでもこの反
射波のエネルギは被加熱物の加熱に寄与しない損失工ネ
ルギであり、被加熱物によってインピーダンス整合が取
られていない時の加熱効率は悪いものであり、無駄なエ
ネルギを浪費し、ひいては異常な温度上昇によりマグネ
トロンの寿命を低下させる等の問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、そのｌ」的と
するところは、負荷に応じてマグネトロンの出力を制御
することにより、異常な温度上昇、エネルギ浪費、寿命
の低下を防止し、効率的かつ適確に動作する高周波加熱
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） 上記目的を達成するため、本発明の高周波加熱装置は、
マグネトロンを作動し、該マグネトロンから発生するマ
イクロ波の高周波エネルギによって被加熱物を加熱する
高周波加熱装置であって、前記被加熱物の重量を検出す
る検出手段と、該検出手段で検出した被加熱物の重量に
応じて前記マグネトロンから発生するマイクロ波出力を
制御する制御手段とを有することを要旨とする。

（作用） 本発明の高周波加熱装置では、被加熱物の重量を検出し
、該重量に応じてマグネトロンから発生するマイクロ波
出力を制御している。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第（図は本発明の一実施例に係わる高周波加熱装置の構
成を示すブロック図である。同図に示す高周波加熱装置
は、商用電源１から交流電圧を供給され、該商用電源１
からの交流電圧を整流回路２１で直流電圧に整流してい
る。この整流回路２１からの直流電圧はインバータ電源
部２３に供給され、該インバータ電源部２３によって高
周波電流に変換される。この高周波電流は昇圧トランス
５５の一次巻線に供給され、該昇圧トランス５５の二次
巻線から昇圧された高周波電圧が発生する。

この高周波電圧は倍電圧整流回路１１．　Ａで倍電圧整
流され、例えば４０００Ｖ程度の直流電圧に変換され、
マグネトロン１２を駆動し、これによりマグネトロン１
２から被加熱物を加熱するマイクロ波が出力されるよう
になっている。

また、前記インバータ電源部２３には電力制御回路９を
介して重量検知装置１３が接続されている。該重量検知
装置１３は、本高周波加熱装置で加熱されるべく加熱室
に入れられる被加熱物の重量を検知し、この検知した重
量に関連する信号を電力制御回路９に供給する。電力制
御回路９は、重量検知装置１３から供給される被加熱物
の重量に応じてインバータ電源部２３を制御し、これに
より最終的にマグネトロン１２からの出力を制御してい
る。具体的には、インバータ電源部２３は、例えばＰＷ
Ｍ制御しており、電力制御回路９を介して供給される被
加熱物の重量に応じて昇圧トランス５５に供給するパル
ス幅を制御し、これにより昇圧トランス５５の二次側に
誘起される高周波電圧のレベルを制御し、これによりマ
グネトロン１２から出力されるマイクロ波の高周波エネ
ルギの最大出力を被加熱物の重量が小さい時に小さく、
重量が大きい時には大きくなるように制御している。

第２図は第１図の高周波加熱装置の詳細な回路図である
。同図に示すように、前記整流回路２１はダイオードブ
リッジ等からなる整流スタック２と、チョークコイル３
および平滑コンデンサ４からなる平滑回路４Ａとから構
成され、該平滑回路４Ａの出力端であるチョークコイル
３と平滑コンデンサ４との接続点が前記昇圧トランス５
５の一次巻線５５ａの一端に接続されている。

また、前記インバータ電源部２３は前記電力制御回路９
でスイッチング制御、すなわちＰＷＭ制御されるトラン
ジスタ８と、該トランジスタ８に並列に接続されたフリ
ーホイリングダイオード７と、共振コンデンサ６とから
構成され、前記整流回路２１の出力には昇圧トランス５
５の一次巻線５５ａと、トランジスタ８、フリーホイリ
ングダイオード７および共振コンデンサ６の並列接続回
路からなるインバータ電源部２３とが直列接続され、こ
れによりトランジスタ８が電力制御回路９によってオン
−オフ・スイッチされると、整流回路２１の直流出力電
圧は該トランジスタ８のオンオフによって断続して昇圧
トランス５５の一次巻線５５ａに供給され、−次巻線５
５ａにトランジスタ８のオン−オフに応した高周波電流
が流れ、高周波磁界が一次巻線５５ａに発生する。この
結果、該高周波磁界によって昇圧トランス５５の二次巻
線５５ｂには高周波起電圧が誘起され、この高周波電圧
は倍電圧整流回路１１Ａで倍電圧整流される。倍電圧整
流回路１１Ａは二次巻線５５ｂの両端に直列接続された
充放電制御用ダイオード１０とコンデンサ１１とから構
成されている。そして、該充放電制御用ダイ″オード１
ｏに並列にマグネトロン１２が接続されている。マグネ
トロン１２のアノードＡＤは充放電制御用ダイオード１
０のアノードに接続され、フィラメントＦが充放電制御
用ダイオード１ｏのカソードに接続されている。また、
マグネトロン１２のフィラメントＦには昇圧トランス５
５のヒータ巻線５５ｃから例えば４Ｖのフィラメント加
熱電圧が供給されている。

第３図は第１図に示す高周波加熱装置の断面構成を示し
ているが、同図に示すように、本高周波加熱装置の中央
には加熱室５ｏが設けられ、この加熱室５０の下方に被
加熱物受皿５３が設けられ、この被加熱物受皿５３の上
に点線で示すように被加熱物５１が載せられるようにな
っている。そして、この被加熱物受皿５３の下側は支柱
等を介して前記重量検知装置１３を構成する歪センサ１
４に連結され、これにより被加熱物受皿５３の上に被加
熱物５１が載せられた場合、該被加熱物５１の重量を該
歪センサ１４を介して重量検知装置１３で検知し得るよ
うになっている。なお、第３図において、加熱室５０の
上部に隣接してマグネトロン１２が設けられている。

第４図は前記重量検知装置１３の回路構成を示している
が、同図に示す重量検知装置１３はインバータ６１．６
３．６５を複数の抵抗を介してループ状に接続して、発
振回路を構成するとともに、インバータ６５に抵抗を介
して並列に歪センサ１４を接続し、これにより被加熱物
の重量に応じて変化する歪センサ１４の静電容量によっ
て本重量検知装置１３の発振周波数を変化させている。

そして、この周波数の変化する信号を前記電力制御回路
９に供給し、これにより電力制御回路９を介してインバ
ータ電源部２３を制御し、マグネトロン１２から出力さ
れる高周波エネルギの最大出力を被加熱物の重量が小さ
い場合には小さく、重量が大きい場合には大きいように
被加熱物の重量に応じて制御している。

次に、以上のように構成される高周波加熱装置の作用を
説明する。

まず、商用電源１から交流電圧が供給されると、該交流
電圧は整流回路２１の整流スタック２によって全波整流
され、更に平滑回路４Ａによって平滑化され、所定の直
流電圧に変換されて昇圧トランス５５の一次巻線５５ａ
に供給される。

一方、高周波加熱装置の加熱室５０には被加熱物５１が
入れられ、被加熱物受皿５３の上に載せられると、該被
加熱物５１の重量が歪センサ１４を介して重量検知装置
１３で検知され、被加熱物５１の重量に応した周波数の
信号が重量検知装置１３から電力制御回路９に供給され
、該電力制御回路９を介してインバータ電源部２３のト
ランジスタ８がスイッチング制御される。該トランジス
タ８がオン−オフ・スイッチングすると、これにより昇
圧トランス５５の一次巻線５５ａに高周波電流が流れ、
−次巻線５５ａに高周波磁界が発生する。そして、この
高周波磁界によって二次巻線５５ｂに高周波起電力が誘
起され、これは倍電圧整流回路１１．　Ａによって例え
ば４０００Ｖの直流電圧に昇圧される。この昇圧された
直流電圧はマグネトロン１２のアノードＡＤに印加され
、マグネトロン１２からマイクロ波が出力される。この
ようにマグネトロン１２から出力されるマイクロ波を被
加熱物５１に照射することにより被加熱物５１は加熱さ
れる。

マグネトロン１２から出力されるマイクロ波の高周波出
力エネルギは電力制御回路９内のＰＷＭ制御回路によっ
てトランジスタ８のベースに供給される出力パルスのオ
ン時間を調整することにより行われるが、このオン時間
は電力制御回路９に供給される電力制御回路９からの出
力信号によって制御され、更に具体的には、被加熱物の
重量が小さい場合には、トランジスタ８に供給される出
力パルスのオン時間は短く、重量が大きい場合には、オ
ン時間が長くなるように制御される。

この結果、マグネトロン１２からのマイクロ波の高周波
出力エネルギは、第５図に示すように、マイクロ波出力
が被加熱物の重量が小さい時には小さく、重量が大きい
時には大きくなるように重量に比例して発生する。従っ
て、重量が小さく、マイクロ波エネルギの吸収が悪い被
加熱物を加熱する時には、必要以上のエネルギがマグネ
トロン１２から出力されないので、エネルギの浪費が妨
げられる上、安定なマグネトロンの発振を持続させるこ
とが可能となる。また、マグネトロンの温度上昇による
破壊も回避することができるとともに、ファンの冷却能
力も従来必要なものよりも低いもので足りるようになる
。

上記実施例では、第５図に示すように、被加熱物の重量
に比例して連続的にマイクロ波の出力エネルギを調整し
ているが、このような連続的な制御に限るものでなく、
例えば第６図に示すように、被加熱物の重量に対してマ
イクロ波の出力エネルギを階段状に制御してもよいこと
は勿論である。

また、重量検知装置１３からの検知手段を電力制御回路
内に含まれる図示しないマイクロコンピュータ等を用い
て制御してもよい。

また、上記実施例では、マグネトロン１２からのマイク
ロ波の出力エネルギを被加熱物の重量に基づいて制御し
ているが、これに限定されるものでなく、例えば被加熱
物の大きさ、材質、形状等によって制御することも可能
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、被加熱物の重量
を検出し、該重量に応じてマグネトロンから発生する高
周波エネルギの最大出力を制御しているので、被加熱物
に応じて最適な加熱を行い、マグネトロンを安定に動作
させることができるため、エネルギの浪費、マグネトロ
ンの異常な温度上昇、マグネトロンの破壊や寿命の低下
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる高周波加熱装置の構
成を示すブロック図、第２図は第１図の高周波加熱装置
の詳細な回路図、第３図は第１図の高周波加熱装置の構
造を示す断面図、第４図は第１図の高周波加熱装置に使
用される重量検知装置の回路図、第５図は第１図の高周
波加熱装置の特性を示すグラフ、第６図は高周波加熱装
置の他の特性を示すグラフである。 ９・　・電力制御回路、 １１Ａ・　・倍電圧整流回路、 １２・　　・マグネトロン、 １３・　・重量検知装置、 ２１・　・整流回路、 ２３・　・インバータ電源部、 ５５・　・昇圧トランス。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マグネトロンを作動し、該マグネトロンから発生するマ
   イクロ波の高周波エネルギによって被加熱物を加熱する
   高周波加熱装置であって、前記被加熱物の重量を検出す
   る検出手段と、該検出手段で検出した被加熱物の重量に
   応じて前記マグネトロンから発生するマイクロ波出力を
   制御する制御手段とを有することを特徴とする高周波加
   熱装置。