JPH03280388A - 高周波加熱調理装置 - 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） 本発明は商用電源を周波数変換部によって高周波電源に
変換しその高周波出力を昇圧トランスを介してマグネト
ロンに供給してこれを駆動する高周波加熱調理装置に係
わり、特に商用電源電圧が異なる場合でもマグネトロン
を正常な範囲内で駆動し得るようにした高周波加熱調理
装置に関する。

（従来の技術） 商用電源を周波数変換部によって高周波電源に変換しそ
の高周波出力を昇圧トランスを介してマグネトロンに供
給してこれを駆動することによって食品を電波により加
熱調理する高周波加熱調理装置は電子レンジとして知ら
れている。従来の電子レンジにおいて、電波出力の大き
さがマグネトロンの陽極電流の大きさによって決まると
共に、陽極電流が周波数変換部の周波数変換用のスイッ
チング素子の導通時間幅で決まることから、この導通時
間幅を一つの商用電源電圧に対応して決定しそれによっ
て所定の陽極電流を保つようにしている例が多い。そし
て加熱調理の強弱切換えは陽極電流の大きさを制御する
ことなくマグネトロンを連続駆動にしたり間欠駆動にし
たりする切換えによって行っている。

（発明が解決しようとする課題） このような手法によって電波出力および加熱調理の強さ
を決めている従来の電子レンジでは、商用電源電圧が異
なる地域で使用されると、入力電圧が低すぎてマグネト
ロンが正常に動作出来なくなったり、反対に入力電圧が
高すぎてマグネトロンに異常な過大電流が流れたりする
不具合を生ずる。この結果、消費者は転居を生じた際に
電子レンジを修理したり新たに購入することを余儀無く
されたり、或いは、１００Ｖおよび２００ｖの両方の電
源を設備している家庭では接続間違いを生じた場合に電
子レンジを焼損せしめてしまったりする不都合を生ずる
欠点があった。

本発明の目的は、周波数変換部に人力される商用電源電
圧が異なっている場合でも、マグネトロンを正常な範囲
で駆動でき、その結果、消費者が修理とか買い替えを余
儀なくされたり、接続間違いによって焼損の損害を被っ
たりすることを防止し得る高周波加調理装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明による高周波加熱調理装置は、スイッチング素子
およびこのスイッチング素子の導通時間幅を制御して商
用電源周波数を高周波に変換する制御回路からなる周波
数変換部と、この周波数変換部からの交流出力を昇圧す
る昇圧トランスと、この昇圧トランスの二次側に接続さ
れたマグネトロンと、このマグネトロンの陽極電流を検
出する陽極電流検出回路と、この陽極電流検出回路から
の検出信号を受けて前記陽極電流が一定値を保つ方向に
前記スイッチング素子の導通時間幅を制御する補正動作
を行う補正部とからなる。

この発明の第１の具体構成として、前記制御回路は周波
数変換部へ入力される商用電源電圧を検出する電圧検出
部を有しその検出信号から商用電源電圧の大きさを判定
し、それが予め定められた範囲外に属するとき前記スイ
ッチング素子の動作を停止させもって前記マグネトロン
の動作を停止させる構成にしてもよい。

第２の具体構成として、昇圧トランスはその一次側に商
用電源電圧の大きさに応じて巻数比を選択するための巻
数選択部を有する構成にしてもよい。

第３の具体構成として、陽極電流検出回路の代りに前記
周波数変換部への入力電流を検出する入力電流検出部を
設け、補正部が入力電流検出回路から検出信号を受けて
周波数変換部への入力電力を略一定値を保つ方向に前記
スイッチング素子の導通時間幅を制御する補正動作を行
う構成にしてもよい。

第４の具体構成として、前記マグネトロンと共に誘導加
熱源を設け、この誘導加熱源が周波数変換部からの高周
波電流によって励磁される構成にしてもよく、この場合
、切替スイッチ手段を設け、この切替スイッチ手段によ
って周波数変換部の出力を昇圧トランスおよび誘導加熱
源に選択的に供給する構成にしてもよい。

第５の具体構成として、補正部が商用電源電圧の大きさ
に応じて選択される第１および第２の設定値を有してな
り前記陽極電流検出回路からの検出信号を選択された一
方の前記設定値と比較することにより前記陽極電流が設
定値に対応した略−定値を保つ方向に前記スイッチング
素子の導通時間幅を制御する構成にしてもよい。

第６の具体構成として、昇圧トランスにマグネトロン冷
却用のファンモータ等付属電気機器用の電源を確保する
ための二次巻線を設ける構成にしてもよい。

（作用） 本発明によれば、補正部が陽極電流検出回路から検出信
号を受けてマグネトロンの陽極電流が略一定値を保つよ
うにスイッチング素子の導通時間幅を制御する構成であ
るから、商用電源電圧が例えば１００ｖと２００ｖとの
間で変化するようなことがあっても陽極電流の変化を比
較的小さい範囲内に抑えることができる。

この場合、商用電源電圧の変化範囲が電圧検出部からの
信号によって所定範囲外であることが検出されたときは
マグネトロンの動作が停止される。

一方、商用電源電圧の変化に応じて昇圧トランスの巻数
比が選択される構成ではその選択によってマグネトロン
の陽極電圧の変化が抑えられ、スイッチング素子のスイ
ッチング周波数をさほど上昇させる必要がなくなる。

また、誘導加熱源を並設した構成ではその高周波電力源
としてマグネトロンのための周波数変換部が共用される
。この場合、周波数変換部の高周波出力側は切替スイッ
チによって誘導加熱源および昇圧トランスに対して選択
的に接続される。

一方、補正部において商用電源電圧の大きさに応じて第
１または第２の設定値が選択されると、マグネトロンの
電波出力量は電源電圧の大きさに応じた値になる。更に
ファンモータ等の付属電気機器は昇圧トランスの二次巻
線から電源を得ているので商用電源電圧の大きさに応じ
たものと交換する必要がない。

（実施例） 以下、本発明の第一実施例について第１図〜第４図を参
照しながら説明する。

１は商用電源周波数を高周波に変換する周波数変換部で
、端子１１ｓｉ２に接続された商用電源の交流電圧を全
波整流する整流回路２と、その全波整流電圧を平滑化し
直流電圧を得るためのチョークコイル３およびコンデン
サ４により形成されたフィルタ５とを含んでなる。周波
数変換のための振動回路は昇圧トランス６の−次巻線６
ｍ、共振用コンデンサ７、スイッチング素子であるスイ
ッチングトランジスタ８およびダイオード９とからなり
、制御回路１０によってスイッチングトランジスタ８を
オンオフ制御することによって昇圧トランス６の一次巻
線６ａに高周波電流が発生する。これによってマグネト
ロン駆動部１１においては、昇圧トランス６の３個の二
次巻線６ｂ１６ｃ％　６ｄに高周波電圧が誘起され、そ
して二次巻線６ｂに誘起された高周波電圧はダイオード
１２および平滑用コンデンサ１３からなる倍電圧整流回
路１４を介してマグネトロン１５の陽極および陰極間に
印加され、また二次巻線６Ｃに誘起された電圧は陰極に
印加され、そして二次巻線６ｄに誘起された電圧は整流
回路１６に供給されるようになっている。この整流回路
１６から出力された直流電圧はマグネトロン１５を冷却
するためのファンモータ１７ａ１庫内灯１７ｂなど付属
電気機器の直流電源とされる。マグネトロン１５の陽極
側には変流器からなる陽極電流検出回路１８が設けられ
、また、抵抗１９．２０からなる分圧回路によって構成
された導通タイミング検出回路２１が昇圧トランス６、
の−次巻線６ａと並列に接続され、さらに、端子１．　
　１２間に接続された商用電源電圧の大きさを検出する
ために、抵抗２２．２３からなる分圧抵抗回路によって
構成された電圧検出部２４が整流回路２の直流出力側に
接続されている。

次に前記スイッチングトランジスタ８をオンオフ制御す
るための制御回路１０の具体的構成について第２図によ
り説明する。前記陽極電流検出回路１８からの検出電流
１ａは電流平均化回路２５によってその一周期分につい
て整流及び平滑化され、その平均陽極電流値が誤差増幅
器２６によって設定値Ｖ「と比較される。そしてその差
信号はＳｔは誤差増幅器２６とで補正部を構成する導通
タイミング決定回路２７に供給される。この導通タイミ
ング決定回路２７は前記スイッチングトランジスタ８の
導通開始時間と導通時間幅とを決定するためのもので、
前記導通タイミング検出回路２１から受けた電圧波形信
号Ｓ２に基いて所定のタイミングでベース信号Ｓ３を出
力する。このベース信号Ｓ３はアンドゲート２８を介し
て前記スイッチングトランジスタ８のベースに供給され
るようになっている。一方前記電圧検出部２４からの検
出電圧Ｖａは、電圧平均化回路２９によってその一周期
分について整流及び平滑化されることによって平均化さ
れ、その平均電圧値が電圧範囲比較器３０に与えられる
。この電圧範囲比較器３０は入力した平均電圧から、商
用電源電圧が所定範囲内に属するかどうか、この実施例
では８０Ｖ以上２６０ｖ以下の範囲に属するか否かを判
定し、その範囲外のときは禁止信号Ｓ４を出力してアン
ドゲート２８を非導通にするようになっている。

次に上記構成の作用について説明する。前記スイッチン
グトランジスタ８のオンオフ制御によって昇圧トランス
６の一次巻線６ａと共振用コンデンサ７からなる振動回
路に振動電流が流れるが、この場合に生じる一次巻線６
ａに誘起された高周波電圧Ｖｌ及び高周波電流Ｉｆの様
子を第４図に示す。このような高周波電圧■１が昇圧ト
ランス６によって更に昇圧されて前記マグネトロン１５
に供給されこれを駆動する。この周波数変換動作におい
て、前記スイッチングトランジスタ８の導通時間幅ＴＩ
は後述する商用′Ｆｔｓｉ！ｉ、電圧の大きさに応じる
ようにゲート信号Ｓｌによって強制的に制御されるが、
非導通時間幅Ｔ２は前記スイッチングトランジスタ８の
導通時間内に昇圧トランス６が持っているインダクタン
スに蓄えられたエネルギーと共振用コンデンサ７の大き
さとによって決まる。即ち前記スイッチングトランジス
タ８の非導通時間は高周波電流１１が略零になるタイミ
ングＴｏまでとし、この時点Ｔｏが次の周期の導通開始
時点でもある。導通タイミング決定回路２７は常時タイ
ミング検出回路２１から高周波電圧Ｖｌの電圧波形信号
Ｓ２を受け、この信号Ｓ２中の電圧値Ｖｏから、高周波
電流ＩＩが零になるタイミングＴｏを判定し、ゲート信
号Ｓ３を出力するタイミングを得ている。

一方、誤差増幅器２６は陽極電流検出回路１８からの検
出電流即ち電流平均化回路２５から平均陽極電流値を入
力してこれを設定値Ｖｒと比較してそれらの間の差信号
Ｓｌを出力している。この差信号Ｓｌは端子ｊｌ、ｊ２
に印加された商用電源電圧が高いほど大なる値となり、
モして導通タイミング決定回路２７では差信号Ｓ１が大
なるほどスイッチングトランジスタ８の導通時間幅が短
くなるようにベース信号Ｓ４の時間幅を制御する。

この結果、第３図に示すように商用電源電圧が高いほど
スイッチングトランジスタ８の導通時間幅が短くなるの
で、陽極電流が電圧の上昇と共に増加されることが抑え
られる。換言すれば、陽極電流は商用電源電圧の高低に
伴い逆に減少、増加するように制御される。従って転居
あるいは接続誤りによって端子１．．１２間に印加され
る商用電源電圧が例えば１００ｖと２００ｖと間で変化
したとしてもマグネトロン１５の陽極電流が略一定値に
抑えられる。勿論、二次巻線６ｄの出力電圧もさほど変
化されないから、ファンモータ１７ａおよび庫内灯１７
ｂを商用電源電圧の変化に応じるように交換する必要も
ない。またこの動作と平行して、電圧範囲比較器３０は
電圧検出部２４からの検出電圧Ｖａを電圧平均化回路２
９を介して受けており、商用電源電圧が８０Ｖ以上２６
０ｖ以下の範囲内から外れているときは禁止信号Ｓ４を
出力してアントゲ−、ト２８をしゃ断してスイッチング
トランジスタ８のオンオフ動作を停止させ、以てマグネ
トロン１５の動作を停止させる。この場合、下限値８０
Ｖはこれ以上低い電圧ではマグネトロン１５の陽極電流
が過大となり、また、上限値２６０■はマグネトロン１
５の耐電圧の上限とする趣旨から定められた。

次に、第５図を参照しながら本発明の第二実施例につい
て説明する。この図において、３１は巻数選択部として
の巻数切替スイッチで、昇圧トランス６の一次側にその
一次巻線６ａの巻数を商用電源電圧が高い場合（例えば
２００　Ｖ）には多く、低い場合（例えば１００Ｖ）に
は少なくなるように、タップ３１ａ、３１ｂを選択する
ようになっている。第一実施例では、スイッチングトラ
ンジスタ８の導通時間幅が商用電源電圧が高いほど短く
なるのでスイッチング周波数も増加しスイッチング損失
が増加し放熱フィンが大形になるが、この第二実施例に
よれば商用電源電圧が例えば２００■と高くなったとし
ても巻数切替スイッチ３１によって高いタップ３１ａが
選択され、昇圧トランス６は低巻数比となって二次出力
電圧の値を比較的低く抑える。この結果、陽極電流の制
限量が緩和されるのでスイッチングトランジスタ８のス
イッチング周波数の増加が抑制される。

第三実施例について第６図を参照しながら説明するＪこ
の第６図において、３２は誘導加熱源で、誘導コイル３
３とこの誘導コイル３３によって形成された高周波磁界
によって誘導加熱される加熱板３４とからなり、これは
高周波加熱調理室を内部に形成している外箱の上部に配
置される。これにより、加熱板３４が誘導加熱されたと
きに加熱室を形成している天井板が加熱板３４によって
加熱され、グリル用ヒータとして機能するようになって
いる。さて、周波数変換部１の出力側には切替スイッチ
３５が設けられ、この切替スイッチ３５によって前記昇
圧トランス６の一次巻線６ａおよび誘導コイル３３が周
波数変換部１の出力側に選択的に接続し得るようになっ
ている。商用電源電圧を整流するための整流回路２の入
力側には周波数変換部１への入力電流を検出するために
変流器からなる入力電流検出部３６を設けている。

次に、この第三実施例の作用について説明するに、この
装置を誘導加熱源によるグリル調理装置として使用する
場合は切替スイッチ３５を接点ａ側に切替え周波数変換
部１を前述と同様に動作さればよく、これによって誘導
コイル３３に高周波電流が供給される。この誘導加熱調
理動作中に周波数変換部１に流入する入力端子は、第２
図において入力端子検出部３６からの検出電流１ａを受
ける符号２６で示すものと同様に構成された誤差増幅器
によって常時監視されており、端子【Ｉｔ２間に接続さ
れた商用電源電圧の大きさによって入力電流が変化しな
いようにスイッチングトランジスタ８の導通時間幅が前
述と同様に制御される。これに対して、高周波加熱調理
動作を行う場合は切替スイッチ３５を接点す側に切替え
ればよい。この実施例ではスイッチングトランジスタ８
の導通時間幅を補正するための誤差増幅器を誘導加熱源
用と高周波加熱調理用とに別個に設けているがこれを１
ｆＷｉとし、代わりに設定値を切替えるようにしてもよ
く、この結果、周波数変換部１の入力側に設けられた入
力電流検出部３６からの検出信号によってスイッチング
トランジスタ８の導通時間幅を制御する動作が行なわれ
、これによってマグネトロン１５の陽極電流が略一定に
保たれる。

第７図及び第８図によって第四実施例について説明する
。この実施例では、第２図に示されたアンドゲート２８
が除去されると共に電圧範囲比較器３０に代えて別の電
圧範囲比較器３７が設けられる。この電圧範囲比較器３
７は電圧平均化回路２９から与えられた平均電圧値から
商用電源電圧が所定値例えば１５０ｖ以下か以上かを判
定して選択信号Ｓ５を出力するようになっている。一方
スイツチングトランジスタ８の導通時間幅を制御する補
正部の一部をなしている誤差増幅器３８には商用電源電
圧の異なる二つの値に対応した第１、第２の設定値Ｖｂ
、Ｖｃが与えられていると共に、電波出力量を表示する
ための二個の表示器３９．４０を有する表示回路４１を
設けている。

次にこの実施例の作用について説明する。装置に電源が
供給されると、電圧範囲比較器３７は接続されている商
用電源の電圧が１５０Ｖ以上であるかどうかを判定し選
択信号Ｓ５を出力する。第８図に示すように、判定結果
が１５０Ｖ以下であるときは選択信号Ｓ５により第１の
設定値ｖｂが選択され、誤差増幅器３８はスイッチング
トランジスタ８の導通時間幅をマグネトロン１５が低出
力例えば５００Ｗなる出力を維持するように制御し、反
対に１５０■を越えているときは第２の設定値Ｖｃが選
択されスイッチングトランジスタ８の導通時間幅を例え
ば１００ＯＷなる高出力を維持するように制御される。

これと同時に、選択信号に８５により表示器３９．４０
のうち接続された商用電源電圧の大きさに対応したもの
が選択されこれによって電波出力量の大小を表示する。

商用電源電圧が例えば１００Ｖと２００■との間でのよ
うに大きく変化したにもかかわらず電波出力が例えば１
００ＯＷの一定に保たれた場合は低電圧時に家庭用配線
の許容電流値を越えてしまうことが懸念されるが、この
実施例では斯る不都合が解決される。

なお、上記各実施例を示した図面中、互に共通する部分
には同一の符号を付している。

【発明の効果］ 本発明によれば、陽極電流検出回路から検出信号を受け
てマグネトロンの陽極電流を略一定値を保つようにスイ
ッチング素子の導通時間幅を制御する構成であるから、
商用電源電圧が例えば１００ｖと２００Ｖとの間で大き
く変化するようなことがあっても陽極電流の変化が比較
的小さい範囲内に抑えられ、マグネトロンを正常な範囲
で駆動できる。従って、転居に伴って修理したり買い替
えを余儀無くされたり、接続間違えによって焼損を被る
などの不都合を防止できる。

また本発明の主なる具体構成によれば次のような効果を
得ることができる。

即ち、商用電源電圧の変化範囲が電圧検出部からの信号
によって所定範囲外であることが検出されたときにマグ
ネトロンの動作を停止させる構成では、マグネトロンへ
の異常な過大電流の流入および過大電圧の印加が防止さ
れる。一方、商用電源電圧の変化に応じて昇圧トランス
の巻数比が選択される構成ではその選択によってマグネ
トロンの陽極電圧の変化が抑えられ、スイッチング素子
のスイッチング周波数をさほど上昇させる必要がなくな
ってスイッチング損失を軽減できる。

一方、誘導加熱源を並設した構成ではその高周波電力源
としてマグネトロンのための周波数変換部を共用でき経
済的に有利になる。

また、商用電源電圧の大きさに応じて第１または第２の
設定値を選択しマグネトロンの電波出力量を電源電圧の
大きさに応じた値にするようにした構成では低電圧時に
家庭用配線に過大電流が流れることを防止できる。さら
にファンモータ等の付属電気機器の電源を昇圧トランス
の二次巻線から得ている構成ではこれら付属電気機器を
商用電源電圧の大きさに応じたものと交換する必要がな
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例における高周波加熱調理装
置の電気的構成を示す回路図、第２図は第１図に示され
た制御回路の詳細を示すブロック図、第３図は第一実施
例における商用電源電圧とスイッチング素子の導通時間
幅との関係を示す特性図、第４図は昇圧トランスの一次
＠線における高周波電圧および高周波電流を示す図、第
５図は本発明の第二実施例を示す高周波加熱調理装置の
回路図、第６図は本発明の第三実施例を示す第１図相当
図、第７図は本発明の第四実施例を示す第２図相当図、
第８図は商用電源電圧と電波出力量との関係を示す図で
ある。 図中、１は周波数変換部、５はフィルタ、６は昇圧トラ
ンス、７は共振用コンデンサ、８はスイッチングトラン
ジスタ（スイッチング素子）、１５はマグネトロン、１
７　ａはファンモータ、１７ｂは庫内灯、１８は陽極電
流検出回路、２４は電圧検出部、２５は電流平均化回路
、２６は誤差増幅器（補正部）、２７は導通タイミング
決定回路（補正部）、２９は電圧平均化回路、３０は電
圧範囲比較器、３１は巻数切替スイッチ（巻数選択部）
、３２は誘導加熱源、３３は誘導コイル、３５は切替ス
イッチ、３７は電圧範囲比較器、３８は誤差増幅器（補
正部）、３９および４０は表示器、４１は表示回路であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スイッチング素子およびこのスイッチング素子の導
   通時間幅を制御して商用電源周波数を高周波に変換する
   制御回路からなる周波数変換部と、この周波数変換部か
   らの交流出力を昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トラ
   ンスの二次側に接続されたマグネトロンと、このマグネ
   トロンの陽極電流を検出する陽極電流検出回路と、この
   陽極電流検出回路からの検出信号を受けて前記陽極電流
   が一定値を保つ方向に前記スイッチング素子の導通時間
   幅を制御する補正動作を行う補正部とからなることを特
   徴とする高周波加熱調理装置。 ２、制御回路は周波数変換部へ入力される商用電源電圧
   を検出する電圧検出部を有しその検出信号から商用電源
   電圧の大きさを判定しそれが予め定められた範囲外に属
   するとき前記スイッチング素子の動作を停止させること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の高周波加熱
   調理装置。 ３、昇圧トランスはその一次側に商用電源電圧の大きさ
   に応じて巻数比を選択するための巻数選択部を有する事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の高周波加熱
   調理装置。 ４、スイッチング素子およびこのスイッチング素子の導
   通時間幅を制御して商用電源周波数を高周波に変換する
   制御回路からなる周波数変換部と、この周波数変換部か
   らの交流出力を昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トラ
   ンスの二次側に接続されたマグネトロンと、前記周波数
   変換部への入力電流を検出する入力電流検出部と、この
   入力電流検出部からの検出信号を受けて周波数変換部へ
   の入力電力が略一定値を保つ方向に前記スイッチング素
   子の導通時間幅を制御する補正動作を行う補正部とから
   なるこを特徴とする高周波加熱調理装置。 ５、マグネトロンと共に誘導加熱源が設けられこの誘導
   加熱源が周波数変換部からの高周波電流によって励磁さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の高
   周波加熱調理装置。 ６、切替スイッチ手段が設けられ、この切替スイッチ手
   段によって周波数変換部の出力を昇圧トランスおよび誘
   導加熱源に選択的に供給することを特徴とする特許請求
   の範囲第５項に記載の高周波加熱調理装置。 ７、スイッチング素子およびこのスイッチング素子の導
   通時間幅を制御して商用電源周波数を高周波に変換する
   制御回路からなる周波数変換部と、この周波数変換部か
   らの交流出力を昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トラ
   ンスの二次側に接続されたマグネトロンと、このマグネ
   トロンの陽極電流を検出する陽極電流検出回路と、商用
   電源電圧の大きさに応じて選択される第１および第２の
   設定値を有し前記陽極電流検出回路からの検出信号を選
   択された設定値と比較することにより前記陽極電流が設
   定値に対応した略一定値を保つ方向に前記スイッチング
   素子の導通時間幅を制御する補正動作を行う補正部とか
   らなるこを特徴とする高周波加熱調理装置。 ８、第１および第２の設定値のいずれかの選択に伴いそ
   の選択された設定値に対応する電波出力量を表示する表
   示装置が設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第８項に記載の高周波加熱調理装置。 ９、昇圧トランスにマグネトロン冷却用のファンモータ
   等付属電気機器用の電源を確保するための二次巻線が設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第８項に
   記載の高周波加熱調理装置。