JPH04296487A - フリー電圧用高周波加熱装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１００Ｖと２００Ｖの常
用交流電圧の両方で使用し得るフリー電圧用高周波加熱
装置に関するもので、詳しくはインバータを用いるフリ
ー電圧用高周波加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般の鉄共振形トランスを用いた従来の
高周波加熱装置を図１及び図２に基づいて説明する。

【０００３】図１は常用交流電源１と、鉄共振形トラン
ス２と、マグネトロン３と、常用交流電源１と鉄共振形
トランス２の１次側との間に接続されたスイッチ（又は
リレー）４と、鉄共振形トランス２の２次側とマグネト
ロン３との間に接続され倍電圧コンデンサーＣ１　及び
倍電圧ダイオードＤ１　とを含む倍電圧部とから構成さ
れたものである。

【０００４】図２は図１と同一な二つの回路が常用交流
電源１の入力端子に並列接続されたものである。

【０００５】図１に示す装置の作動において、先ず使用
交流電圧（即ち交流１００Ｖ又は２００Ｖ）が入力され
ると鉄共振形トランス２の２次側ではマグネトロン３の
フィラメント電圧用として交流３．５Ｖと、マグネトロ
ン３の高周波駆動電力用として交流１９００Ｖの他の電
圧が発生する。

【０００６】この交流１９００Ｖは倍電圧部５の倍電圧
コンデンサーＣ１　と倍電圧ダイオードＤ１　により半
波倍電圧整流され交流半周期の間は直流３．７５ｋＶ、
他の半周期の間は０Ｖで出力された後マグネトロン３の
アノードＡとカソードＫとの間に印加される。この時、
マグネトロン３は発振して高周波信号を発生し高周波信
号により飲食物が加熱される。

【０００７】図２に示す装置の動作原理は図１と同一で
あるが、但し二つのマグネトロン１０，１１が発振する
ことが異なるだけである。

【０００８】しかし、上記従来の技術等は動作上には全
然問題がないが、値段が高いから商業用に適当になるよ
うに実用化させることが難しかった。つまり、図１の場
合は、鉄共振形トランス２の重さが約６〜８ｋｇであり
、大容量の倍電圧コンデンサーＣ１　、大きい電流スペ
ク（Ｓｐｅｃ）の高圧ダイオードＤ１　及び高価な商業
用マグネトロン（一般のマグネトロンの値段の５〜１０
倍）が使用される。図２の場合は、図１の装置の欠点の
ために二つの一般的なマグネトロン１０，１１を使用し
、重さがそれぞれ３．５ｋｇである一般的な二つの鉄心
トランス８，９と二つの一般的な倍電圧コンデンサーＣ
２　，Ｃ３　、一般的な高圧用ダイオードＤ２　，Ｄ３
　を使用したが、この場合もやはり実用化させるために
は値段が高いだけでなく重量が余りに重かった。

【０００９】且つ、図１及び図２の鉄共振形トランスを
有する高周波加熱装置は１００Ｖ又は２００Ｖ中一つの
常用交流電圧のみに使用可能であって、１００Ｖと２０
０Ｖの常用交流電圧の両方に自由に使用されることがで
きなかった。

【００１０】例として、地域に応じて１００Ｖと２００
Ｖの２種の常用交流電圧が使用される。だから、交流１
００Ｖ用高周波加熱装置は２００Ｖの常用交流電圧を使
用する地域では使用し得なかった。このために、別途の
スイッチング手段を備え、このスイッチング手段を切り
換えることにより、常用交流電圧が１００Ｖである地域
では交流１００Ｖで動作するようにし、２００Ｖである
地域では高周波加熱装置が交流２００Ｖで動作するよう
にした高周波加熱装置が作られたが、これもやはり使用
者の不注意により該当常用交流電圧にスイッチング手段
を切り換えなかった場合は、高周波加熱装置を破損させ
る問題があった。

【００１１】上記鉄共振形トランスを使用した高周波加
熱装置の欠点を解消するために提案されたインバータを
使用した高周波加熱装置があった。これを添付図面の図
３乃至図６に基づいて説明する。

【００１２】図３は常用交流電圧１００Ｖを用いたイン
バータ高周波加熱装置として、１００Ｖ常用交流電源１
２と、整流器１３と、１次コイルＬ１　にスイッチング
トランジスター１４、フライホイール用ダイオードＤ４
　及び共振用コンデンサーＣ４　が連結され２次側コイ
ルＬ２　に倍電圧用コンデンサーＣ５　、倍電圧用ダイ
オードＤ５　及び整流用ダイオードＤ６　が連結される
高電圧トランス１５と、該高電圧トランス１５により駆
動されるマグネトロン１６と、使用者の選択によりセッ
チングされたマグネトロン１６の高周波駆動電力に応じ
てスイッチングトランジスター１４の駆動制御信号を出
力するための制御部１７と、該制御部１７の出力信号に
応じてスイッチングトランジスター１４を駆動するため
のスイッチング素子駆動部１８とから構成されている。

【００１３】この装置の動作において、先ず１００Ｖ常
用交流電源１２より１００Ｖの常用電圧が入力されると
、この１００Ｖの交流電圧は整流器１３を通じて直流化
された後高電圧トランス１５に印加される。

【００１４】この時、高電圧トランス１５の１次コイル
Ｌ１　とスイッチングトランジスター１４を用いて直流
電圧をスイッチングさせると、図８ａに示すように、ス
イッチングトランジスター１４がオンである場合、電流
Ｉｃは指数関数的に増加し、オフである場合、共振用コ
ンデンサーＣ４　に電荷が充電されながらスイッチング
トランジスター１４の両端（コレクタ−エミッタ）の電
圧Ｖｃｅは図８ｂのように増加してから一定ピーク値に
到達した後再び減少する。

【００１５】次いで、共振用コンデンサーＣ４　の両端
に逆電圧が掛かるとフライホイール用ダイオードＤ４　
が導通されて図８ａのように逆に電流Ｉｄが流れる。こ
の時、再びスイッチングトランジスター１４をオンさせ
ると前述した動作を繰り返すことになる。だから、高電
圧トランス１５の１次コイルＬ１　の両端の電圧波形は
図８ｂのように現れる。

【００１６】２次コイルにはこの波形がそのままに現れ
、この電圧は再び倍電圧用コンデンサーＣ５　と倍電圧
用ダイオードＤ５　を通じて倍圧され整流用ダイオード
Ｄ６　を通じてマグネトロン１６の両端（アノード−カ
ソード）に印加される。

【００１７】これと同時に、高電圧トランス１５の他の
２次側に誘起された電圧はマグネトロン１６のフィラメ
ントを加熱することによりマグネトロン１６を発振させ
、この時発生された高周波加熱信号は飲食物を加熱する
。

【００１８】ところで、常用交流電圧２００Ｖを使用し
ようとする場合は、交流１００Ｖのスイッチングトラン
ジスター１４の代わりに交流２００Ｖ用スイッチング素
子を使用すべきであるが、交流２００Ｖ用スイッチング
素子は製造が難しくて（２２０Ｖ用：１５００Ｖｃ／３
０Ａ、１１０Ｖ用：９００Ｖｃ／６０Ａ）値段が高くな
るので実質的に実用化されなかった。従って、２００Ｖ
の常用交流電圧を使用するための高周波加熱装置を製造
するためには交流１００Ｖ用スイッチング素子を複数個
使用しなければならなかった。

【００１９】しかしながら、その高周波加熱装置もやは
り１００Ｖと２００Ｖの常用交流電圧に同時に安定に使
用し得るフリー電圧用のものではなかった。

【００２０】その外にも、交流１００Ｖ用スイッチング
素子を２個使用して１００Ｖと２００Ｖの常用交流電圧
に共同に使用し得るインバータを有するフリー電圧用高
周波加熱装置が、図４に示すように、提案された。

【００２１】図４は高電圧トランス２３の１次コイルを
二つのコイルＬ３　，Ｌ４　に分けこの二つのコイルＬ
３　，Ｌ４　にそれぞれの共振用コンデンサーＣ６　，
Ｃ７　を並列接続した並列共振形態に構成したものであ
る。つまり、スイッチ（又はリレー）２６，２７を用い
ることにより、１次コイルＬ３　、共振用コンデンサー
Ｃ６　、スイッチングトランジスター２１、フライホイ
ール用ダイオードＤ７　を含む回路２４と、１次コイル
Ｌ４　、共振用コンデンサーＣ７　、スイッチングトラ
ンジスター２２、フライホイール用ダイオードＤ８　を
含む回路２５が２００Ｖの常用交流電圧の入力時には図
５ａのように直列接続され、１００Ｖの常用交流電圧の
入力時には図５ｂのように並列接続されるように構成し
たものである。

【００２２】しかしながら、図４に示す構成によれば、
１次コイルＬ３　及び共振用コンデンサーＣ６　と１次
コイルＬ４　及び共振用コンデンサーＣ７　によりそれ
ぞれ異なる並列共振周波数ｆ３　とｆ４　が発生され、
消費電力は直列接続時にはＷ２２０　＝（２２０Ｖ２　
／２Ｒ）で並列接続時にはＷ１１０　＝（１１０Ｖ２　
）／（Ｒ／２）として互いに同じであった。

【００２３】且つ、インバータを有するフリー電圧用の
高周波加熱装置を図６のように構成し得た。図６は図４
の場合のように二つの交流１００Ｖ用スイッチングトラ
ンジスター４１，４２を使用し高電圧トランス４０の１
次コイルを二つのコイルＬ６　，Ｌ７　に分けてそれぞ
れの１次コイルＬ６，Ｌ７　に直列に共振コンデンサー
Ｃ９　，Ｃ１０を接続した直列共振形のものである。又
、図４の構成のように、スイッチ（又はリレー）３６〜
３９を備えた整数切換手段を用いることにより、２００
Ｖの常用交流電圧の入力時には図７ａのように高電圧ト
ランス４０の１次コイルＬ６　，Ｌ７　とスイッチング
トランジスター４１，４２が順次に直列接続され単一周
波数ｆ３　が発生されると共に耐電圧が増加されるよう
にした。

【００２４】この動作は図３の場合と同一である。つま
り、１００Ｖの常用交流電圧の入力時には、図７ｂのよ
うに、高電圧トランス４０の１次コイルＬ６、共振用コ
ンデンサーＣ９　、スイッチングトランジスター４１、
フライホイール用ダイオードＤ１１となる回路と、１次
コイルＬ７、共振コンデンサーＣ１０、スイッチングト
ランジスター４２、フライホイール用ダイオードＤ１２
となる回路が互いに並列接続された形態になるようにし
た。それぞれの回路の動作もやはり図３の場合と同一で
ある。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の技術は次のような問題点があった。

【００２６】図１及び図２の場合は値段が高く重量が重
い鉄共振形トランスを使用すべきであったので非経済的
であるだけでなく製品化しにくかった。

【００２７】図３の場合は１００Ｖの常用交流電圧のみ
に使用されるだけで、２００Ｖの常用交流電圧には使用
されることができなかった。

【００２８】図４のような１００Ｖ／２００Ｖの常用交
流電圧兼用の回路においては、交流２００Ｖが入力され
図５ａのように回路が構成される時互いに異なる共振周
波数ｆ３　，ｆ４　が発生される回路等、つまり１次コ
イルＬ３　と共振コンデンサーＣ６　、そして１次コイ
ルＬ４　と共振コンデンサーＣ７　が高電圧トランス２
３に組み込まれているため共振周波数ｆ３　，ｆ４　が
互いに干渉を起こした。

【００２９】従って、１次コイルＬ３　，Ｌ４　と２次
コイルＬ５　では、図８ｂのような理想的な波形でなく
図９ａ，９ｂのような歪んだ波形が現れた。この故に、
高電圧トランス２３のロスを起こしコイルとコアを加熱
し、コアが飽和されると過電流が流れスイッチングトラ
ンジスター２１，２２を破損させる問題点が発生した。 このような相互干渉状態は１００Ｖの常用交流電圧の入
力時に構成される図５ｂでも同じに発生した。

【００３０】図６の場合においては、常用交流電圧２０
０Ｖが入力され図７ａのように回路が構成される場合、
直列接続された１次コイルＬ６　，Ｌ７　と並列接続さ
れた共振コンデンサーＣ９　，Ｃ１０とスイッチングト
ランジスター４１，４２が直列接続され単一周波数ｆ３
　が発生されるので問題がないが、１００Ｖの常用交流
電源が入力され高電圧トランス４０の１次側が図７ｂの
ように構成される場合、互いに異なる直列共振周波数ｆ
３　，ｆ４　を有する回路、つまり１次コイルＬ６　及
び共振コンデンサーＣ９　が１次コイルＬ７　及び共振
コンデンサーＣ１０と共に高電圧トランス４０に並列に
組み込まれているので相互干渉を起こした。

【００３１】従って、１次コイルＬ６　，Ｌ７　と２次
コイルＬ８　では図８ｂのような理想的な波形でなく図
１０ａ，１０ｂのような歪んだ波形が現れた。この故に
、高電圧トランス４０のロスを起こして結局スイッチン
グトランジスター４１，４２を破損させる問題点が発生
した。

【００３２】本発明は上記従来の問題に鑑みて成された
もので、入力される２種類の常用交流電圧に応じて内部
回路で常に単一共振周波数を発生して共振周波数間の相
互干渉による内部素子の破損を防止し得るフリー電圧用
高周波加熱装置を提供することをその目的とする。

【００３３】本発明の他の目的は、設定された高周波駆
動電力と実際の高周波駆動電力を比較してその比較値に
応じて高周波駆動電力を制御することにより正確な料理
が実行されるようにしたフリー電圧用高周波加熱装置を
提供することである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、入力された１００Ｖ又は２００Ｖの常用交流
電圧はインバータ内のフィルターと整流器及び平滑器を
通じて安定な直流電圧に変換された後、高電圧トランス
の１次側に印加される。高電圧トランスはスイッチング
素子のオン，オフ動作により、印加された直流電圧を高
電圧に変換し出力し、この高電圧は倍電圧器を通じて所
定の倍数に作られた後高周波加熱手段の駆動電力に使用
される。この時、回路変換手段は入力された常用交流電
圧の種類に応じて異なるようにインバータ内の回路を構
成して常に単一共振周波数が発生されるようにする。使
用者により選択された高周波駆動電力に応じてインバー
タ内のスイッチング素子の駆動を制御する制御手段は同
時にインバータの出力電流を検出しその検出値と設定さ
れた高周波駆動電力を比較しその比較値に応じてスイッ
チング素子のオン，オフ時間を制御する。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を図１１乃至図１９に示す実施
例１乃至４に基づいて一層詳しく説明する。

【００３６】第１実施例 図１１に示す装置は交流１００Ｖ又は２００Ｖの常用交
流電源４８と、常用交流電源４８を通じて入力される交
流電圧をフィルターリングするコイルＩ１　とコンデン
サーＣ１５とを含むフィルター部４９と、該フィルター
部４９の出力信号を整流する整流部５０と、該整流部５
０の出力信号を平滑化させるコイルＩ２　とコンデンサ
ーＣ１６とを含む平滑部５１と、使用者の選択により設
定された高周波駆動電圧に相応する信号を出力するキー
部５２と、３個のスイッチ（又はリレー）５３〜５５を
含んでおり入力される常用交流電圧に応じてインバータ
内の回路を異なるように構成させる回路変換部５６と、
常用交流電圧が１００Ｖであるか又は２００Ｖであるか
に応じて回路変換部５６内のスイッチ５３〜５５をスイ
ッチングする電圧検出部４８ａと、フライホイール用ダ
イオードＤ１５，Ｄ１６と、共振用コンデンサーＣ１２
，Ｃ１３と、スイッチングトランジスター５７，５８と
、高電圧トランス５９と、該高電圧トランス５９の出力
側に接続され倍電圧用ダイオードＤ１８、コンデンサー
Ｃ１４及び整流用ダイオードＤ１７となる倍電圧部６０
と、高電圧トランス５９及び倍電圧部６０の出力側に接
続され高電圧トランス５９より印加される高周波駆動電
圧により駆動されるマグネトロン６１と、高電圧トラン
ス５９と倍電圧部６０の間に接続され電流検出器６２、
信号変換部６３、制御器６４及びスイッチング素子駆動
部６５，６６とを含みキー部５２の出力信号及び信号変
換部６３の出力信号に応じて高電圧トランス５９の出力
を可変させることができる制御部と、から構成されたも
のである。

【００３７】この装置において、インバータは、２個ず
つの１次コイルと２次コイルＬ９　，Ｌ１０，Ｌ１１，
Ｌ１１′を有する高電圧トランス５９と、２個の交流１
００Ｖ用トランジスター５７，５８と、２個のフライホ
イール用ダイオードＤ１５，Ｄ１６と、２個の共振用コ
ンデンサーＣ１２，Ｃ１３と、平滑部５１と、整流部５
０と、フィルター部４９とを総称するものとして、入力
される常用交流電圧が１００Ｖであるか又は２００Ｖで
あるかに応じて回路変換手段５６により内部回路が異な
るように構成される。ここで、スイッチングトランジス
ター５７，５８は２個を使用することにより値段が安い
交流１００Ｖ用のトランジスターを使用し得ることにな
る。

【００３８】第２実施例 図１３は図１１の構成のうち高電圧トランス５９と該高
電圧トランス５９の２次側に連結される倍電圧部６０及
びマグネトロン６１の代わりに作用コイル７８と加熱容
器７９を設置した電子調理器を示す。その外の構成要素
は図１１と同一であるので説明を省略する。

【００３９】以下、図１１の構成による動作を説明する
。

【００４０】先ず、２００Ｖの常用交流電圧が入力され
ると回路変換手段５６のスイッチ５３〜５５の連結動作
によりインバータの内部回路は図１２ａのように構成さ
れる。つまり、高電圧トランス５９の１次コイルＬ９　
、共振用コンデンサーＣ１２、コイルＬ１０及び共振用
コンデンサーＣ１３が順次に直列接続され共振用コンデ
ンサーＣ１２と共振用コンデンサーＣ１３の両端にそれ
ぞれスイッチングトランジスター５７とスイッチングト
ランジスター５８が並列接続された形態に構成される。

【００４１】従って、スイッチングトランジスター５７
，５８の導通区間では高電圧トランス５９のコイルＬ９
　とＬ１０が直列連結され電流が流れ、スイッチングト
ランジスター５７，５８が同時にオフされる時には第２
コイルＬ９　，Ｌ１０と共振用コンデンサーＣ１２，Ｃ
１３による共振電圧が共振用コンデンサーＣ１２，Ｃ１
３の両端、つまりスイッチングトランジスター５７，５
８の両端に、図１４ａに示すように、理想的な鐘形で現
れ高電圧トランス５９の２次コイルＬ１１にも、図１４
ｂに示すように、理想的な鐘形の波形が現れる。この時
の共振周波数は単一周波数（ｆ）で現れ次の式（１）で
現れる。

【００４２】 　　　　　　ｆ＝１／（２πＬ′Ｃ′）　　　　　　　
　　　　　　　………………………（１）ここで、Ｌ′
＝Ｌ９　′＋Ｌ１０′で、Ｃ′＝Ｃ１２′／／Ｃ１３′
で、Ｌ９　′はコイルＬ９　のインダクタンス値で、Ｌ
１０′はコイルＬ１０のインダクタンス値で、Ｃ１２′
はコンデンサーＣ１２のキャパシタンス値でＣ１３′は
コンデンサーＣ１３のキャパシタンス値である。

【００４３】且つ、１００Ｖの常用交流電圧の入力時に
は、回路変換手段５６のスイッチ５３〜５５の連結動作
によりインバータの内部回路は、図１２ｂに示すように
構成される。つまり、高電圧トランス５９の１次コイル
Ｌ９　とコイルＬ１０が並列接続され、スイッチングト
ランジスター５７、共振用コンデンサーＣ１２、スイッ
チングトランジスター５８及び共振用コンデンサーＣ１
３が順次に並列接続され、このように並列接続された群
が互いに直列接続された形態に構成される。

【００４４】従って、スイッチングトランジスター５７
，５８が別にオンされると電流は高電圧トランス５９の
１次コイルＬ９　，Ｌ１０を通じて流れながらスイッチ
ングトランジスター５７，５８に両分されて流れるが、
スイッチングトランジスター５７，５８が同時にオンさ
れると共振用コンデンサーＣ１２，Ｃ１３の両端と高電
圧トランス５９の１次コイルＬ９　，Ｌ１０と２次コイ
ルＬ１１には図１２ａの場合と同じに図１５ａ，ｂのよ
うな理想的な鐘形の電圧波形が現れる。この時の共振周
波数もやはり上記した図１２ａの場合のように同一な単
一周波数で現れ上記式（１）で現れる。上記式（１）で
、Ｌ＝Ｌ９　′／／Ｌ１０′で、Ｃ＝Ｃ１２′＋Ｃ１３
′で、Ｌ９　′とＬ１０′はコイルＬ９　とコイルＬ１
０のインダクタンス値で、Ｃ１２′とＣ１３′はコンデ
ンサーＣ１２とコンデンサーＣ１３のキャパシスタンス
値である。

【００４５】図１０の動作は図８の動作と同一であるか
ら省略する。

【００４６】第３実施例 図１６は常用交流電圧２００Ｖである場合だけ使用され
る高周波加熱装置として、交流２００Ｖの常用交流電源
８７と、コンデンサーＣ２１及びコイルＩ５　を含むフ
ィルター部８８と、フィルターリングされた２００Ｖ常
用交流電圧を整流する整流部８９と、コンデンサーＣ２
２及びコイルＩ６　を含み整流部８８の出力信号を平滑
化する平滑部９０、高電圧トランス９１，９２と、２個
の交流２００Ｖ用スイッチングトランジスター９３，９
４と２個のフライホイール用ダイオードＤ２１，Ｄ２２
と、２個の共振用コンデンサーＣ２３，Ｃ２４と、高電
圧トランス９１，９２の２次側に接続され２次側電圧を
入力しマグネトロン９７，９８の駆動電力である高周波
駆動電力を作り２個の倍電圧コンデンサーＣ２５，Ｃ２
６及び２個の倍電圧ダイオードＤ２３，Ｄ２４を含む２
個の倍電圧部９５，９６と、２個の高電圧トランス９１
，９２の２次コイルＬ１３′，Ｌ１５′と、倍電圧部９
５，９６の出力側に接続されフィラメント加熱電力及び
駆動電力を受ける２個のマグネトロン９７，９８と、２
個の高電圧トランス９１，９２の２次側とスイッチング
トランジスター９３，９４の間に接続され高電圧トラン
ス９１，９２の出力電流を検出する電流検出器１０５，
１０６と、検出された出力電流を入力して所定レベルの
信号に変換出力する２個の信号変換部９９，１００と、
信号変換部９９，１００の出力信号に応じてスイッチン
グトランジスター９３，９４の導通時間を制御するパル
ス信号で出力する制御部１０１と、制御部１０１の出力
信号を入力してスイッチングトランジスター９３，９４
を駆動する２個のスイッチングトランジスター駆動部１
０２，１０３とからなる。

【００４７】ここでも、図１１の場合と同じに、インバ
ータはフィルター部８８と、整流部８９と、平滑部９０
と、フライホイール用ダイオードＤ２１，Ｄ２２と、充
電用コンデンサーＣ２３，Ｃ２４と、スイッチングトラ
ンジスター９３，９４を含むものであり、これらの連結
関係はつぎのようである。

【００４８】１次コイルＬ１２とＬ１４は直列接続され
、これの終端には直列接続された２個の共振用コンデン
サーＣ２５，Ｃ２６が直列接続され、各共振用コンデン
サーＣ２５，Ｃ２６の両端には交流１００Ｖ用スイッチ
ングトランジスター９３，９４とフライホイール用ダイ
オードＤ２１，Ｄ２２が並列接続される。

【００４９】このような図１６の構成によれば、動作時
インバータの内部で単一共振周波数が発生され装置の破
損を防げる。

【００５０】第４実施例 図１７は常用交流電圧１００Ｖと２００Ｖとに兼用し得
るようにしたものとして、図１６と殆ど同一な構成であ
るが、但しインバータと平滑部１１０との間に３個のス
イッチ１１１〜１１３（又はリレー）を含んだ回路変換
部１１４を備えて入力される１００Ｖ又は２００Ｖの常
用交流電圧に応じてマグネトロン１２１，１２２を安定
に駆動させるためにインバータ内部の回路を異なるよう
に変換させるようにしたものである。符号１０７ａは入
力される常用交流電圧の種類が交流１００Ｖであるか又
は２００Ｖであるかを検出して回路変換部１１４のスイ
ッチ１１１〜１１３をスイッチングする検出部を示す。

【００５１】この装置のインバータ内の構成は、常用交
流電圧２００Ｖの常用交流電源の入力時には、図１８ａ
に示すように、回路変換手段１１４により高電圧トラン
ス１１７の１次コイルＬ１６と共振用コンデンサーＣ２
９が直列接続され高電圧トランス１１８の１次コイルＬ
１８と共振用コンデンサーＣ３０が直列接続され、且つ
各共振用コンデンサーＣ２９，Ｃ３０の両端にはそれぞ
れ並列接続された交流１００Ｖ用スイッチングトランジ
スター１１５及びフライホイール用ダイオードＤ２５と
、交流１００Ｖ用スイッチングトランジスター１１６及
びフライホイール用ダイオードＤ２６が再び並列接続さ
れる形態に構成される。しかし、１００Ｖの常用交流電
圧が入力される時には、図１８ｂに示すように、回路変
換手段１１４により並列接続された高電圧トランス１１
７，１１８の１次コイルＬ１６，Ｌ１８と、順次に並列
接続されたスイッチングトランジスター１０５、フライ
ホイール用ダイオードＤ２５、共振用コンデンサーＣ２
６、スイッチングトランジスター１１０、フライホイー
ル用ダイオードＤ２６、共振用コンデンサーＣ３０が互
いに直列接続される形態に構成される。

【００５２】以下、第３実施例及び第４実施例による動
作を説明するとつぎのようである。図１６の場合におい
て、先ず２００Ｖの常用交流電圧が入力されるとこの電
圧フィルター８８を通じてフィルターリングされ整流部
を通じて直流成分のみ整流され平滑部９０を通じて平滑
された後インバータの両端に印加される。続いて、スイ
ッチングトランジスター９３，９４が同時にオンされる
時、電流は図１９ａ，ｃのように高電圧トランス９１，
９２の１次コイルＬ１２，Ｌ１４とスイッチングトラン
ジスター９３，９４を経て平滑用コンデンサーＣ２２の
マイナス側に流れる。しかし、スイッチングトランジス
ター９３，９４が同時にオフされる時、スイッチングト
ランジスター９３，９４には流れる電流がなくて各高電
圧トランス９１，９２の１次コイルＬ１２，Ｌ１４には
電流が続いて流れようとする傾向があるので共振用コン
デンサーＣ２３，Ｃ２４を充電させることになる。

【００５３】この時、高電圧トランス９１，９２の各１
次コイルＬ１２，Ｌ１４と共振用コンデンサーＣ２３，
Ｃ２４により単一共振周波数ｆが発生され、この単一周
波数ｆは上記式（１）のように現れる。式（１）で、Ｌ
′＝Ｌ１２′＋Ｌ１４′で、Ｌ１２′とＬ１４′はコイ
ルＬ１２とＬ１４のインダクタンス値である。又、Ｃ′
＝Ｃ２３′／／Ｃ２４′で、Ｃ２３′とＣ２４′はコン
デンサーＣ２３とＣ２４のキャパシタンス値である。

【００５４】続いて、共振用コンデンサーＣ２３，Ｃ２
４が充電された一定時間（ｔ＝１／４ｆ）後には再び共
振用コンデンサーＣ２３，Ｃ２４から高電圧トランス９
１，９２の１次コイルＬ１２，Ｌ１４へ再び電流が流れ
ながら共振用コンデンサーＣ２３，Ｃ２４の電圧は図１
９ｂ，ｄのように低くなる。

【００５５】図１９ｂ，ｄのような電圧波形は高電圧ト
ランス９１，９２の１次コイルＬ１２，Ｌ１４とコイル
Ｌ１３，Ｌ１５にもそのままに現れ、倍電圧部９５，９
６で倍圧された後マグネトロン９７，９８を発振させる
ことになる。発振されたマグネトロン９７，９８はマイ
クロ波を発生させ、このマイクロ波は飲食物を加熱させ
る。

【００５６】図１７の場合において、先ず１００Ｖの常
用交流電圧が入力されると回路変換手段１１４のスイッ
チ１１１〜１１３が動作してインバータの回路構成が図
１８ｂのようになる。

【００５７】この時、１００Ｖ用スイッチングトランジ
スター１１５，１１６が同時にオンされると電流は高電
圧トランス１１７，１１８の相互並列連結された１次コ
イルＬ１６，Ｌ１８を通じてスイッチングトランジスタ
ー１１５，１１６へ図１９ａ，ｃのように両分され流れ
る。 そして、スイッチングトランジスター１１５，１１６が
同時にオフされると並列連結された共振用コンデンサー
Ｃ２９，Ｃ３０に同時に電圧が充電され、充電された後
再び放電する。共振用コンデンサーＣ２９，Ｃ３０の両
端電圧、つまりスイッチングトランジスター１１５，１
１６の両端電圧は図１９ｂ，ｄのように現れる。

【００５８】図１９ｂ，ｄのような電圧波形は高電圧ト
ランス１１７，１１８の１次コイルＬ１６，Ｌ１８にも
同時に現れ、且つ２次コイルＬ１７，Ｌ１９にもそのま
まに現れる。２次コイルＬ１７，Ｌ１９に現れた波形は
倍電圧部１１９，１２０の倍電圧コンデンサーＣ３１，
Ｃ３２と倍電圧ダイオードＤ２７，Ｄ２８によりそれぞ
れ倍圧された後マグネトロン１２１，１２２を発振させ
ることになる。

【００５９】入力される常用交流電圧が２００Ｖである
場合は、回路変換手段１１４のスイッチ１１１〜１１３
が動作しなくなり図１８ａのようにインバータの回路は
最初状態のままにある。

【００６０】この時、スイッチングトランジスター１１
５，１１６が同時にオンされると電流は高電圧トランス
１１７の１次コイルＬ１６、スイッチングトランジスタ
ー１１５、昇圧トランス１１８の１次コイルＬ１８及び
スイッチングトランジスター１１６を順次に経て図１９
ａ，ｃのように流れる。又、スイッチングトランジスタ
ー１１５，１１６が同時にオフされると共振用コンデン
サーＣ２９，Ｃ３０に電圧が充電され、この電圧波形は
図１９ｂ，ｄのように現れる。

【００６１】ここでも、入力される常用交流電圧が１０
０Ｖである場合と２００Ｖである場合の周波数はやはり
上記式（１）と同じに現れる。式（１）で、Ｌ′＝Ｌ１
６′／／Ｌ１８′で、Ｃ′＝Ｃ２９′＋Ｃ３０′で、Ｌ
１６′とＬ１８′は高電圧トランス１１７，１１８の１
次コイルＬ１６，Ｌ１８のインダクタンス値で、Ｃ２３
′とＣ２４′はコンデンサーＣ２９とＣ３０のキャパシ
タンス値である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は次のよう
な効果がある。

【００６３】（１）従来の鉄共振形トランスを使用した
高周波加熱装置より重量が軽いし、出力調節が容易であ
り、低価で製造し得る。

【００６４】（２）高価の交流２００Ｖ用スイッチング
素子を使用しなく低価の交流１００Ｖ用スイッチング素
子を使用するので最低価で設計可能である。

【００６５】（３）常用交流電源が２種である地域で（
日本１００Ｖ／２００Ｖ、米国１２０Ｖ／２２０Ｖ、韓
国１１０Ｖ／２２０Ｖ）共同使用し得るので効率的であ
る。 （４）常用交流電圧１００Ｖと２００Ｖの内いずれの電
圧が印加されても高電圧トランス１１７の１，２次コイ
ルには常に単一共振周波数と理想的な電圧波形が現れる
ので安定にマグネトロン１２１を駆動させることができ
ることは勿論インバータ内のスイッチング素子の破損を
防げる。

【００６６】（５）部品つまり昇圧トランス１１７，１
１８と共振用コンデンサーＣ２９，Ｃ３０の偏差にもか
かわらず動作に影響がなくて生産効率が高い。

【００６７】（６）従来の構成である図６の場合に比べ
てスイッチング手段のスイッチ又はリレーの数を減らす
ことができるので配線作業が容易で、配線の複雑によっ
て起こるノイズ発生及び電子妨害干渉現状を防止し得る
。

【００６８】（７）図１３に示すような作用コイルと加
熱容器を有する電子調理器としての適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の鉄共振形トランスを用いた高周波加熱装
置の構成図である。

【図２】従来の鉄共振形トランスを用いた高周波加熱装
置の構成図である。

【図３】従来のインバータを用いた高周波加熱装置の構
成図である。

【図４】従来のインバータを用いた高周波加熱装置の構
成図である。

【図５】５ａ及び５ｂは入力される常用交流電圧の種類
に対応する図４の要部構成図である。

【図６】インバータと定数切換回路を有する従来の高周
波加熱装置の構成図である。

【図７】７ａ及び７ｂは入力される常用交流電圧の種類
に対応する図６の要部構成図である。

【図８】８ａ及び８ｂは従来のインバータを用いた高周
波加熱装置の動作特性を示す波形図である。

【図９】９ａ及び９ｂは従来のインバータを用いた高周
波加熱装置の動作特性を示す波形図である。

【図１０】１０ａ及び１０ｂは従来のインバータを用い
た高周波加熱装置の動作特性を示す波形図である。

【図１１】本発明による第１実施例を示す高周波加熱装
置の構成図である。

【図１２】１２ａ及び１２ｂは入力される常用交流電圧
の種類に対応する図１１の要部構成図である。

【図１３】本発明による第２実施例を示すフリー電圧用
高周波加熱装置の構成図である。

【図１４】１４ａ及び１４ｂは図１１の構成による高周
波加熱装置の動作特性を示す波形図である。

【図１５】１５ａ及び１５ｂは図１１の構成による高周
波加熱装置の動作特性を示す波形図である。

【図１６】本発明による第３実施例を示す高周波加熱装
置の構成図である。

【図１７】本発明による第４実施例を示す高周波加熱装
置の構成図である。

【図１８】１８ａ及び１８ｂは入力される常用交流電圧
の種類に対応する図１７の要部構成図である。

【図１９】１９ａ〜１９ｄは図１７の構成による高周波
加熱装置の動作特性を示す波形図である。

【符号の説明】

４８，８７　　　　　　　　　　　　　　　　　　常用
交流電源４９，８８　　　　　　　　　　　　　　　　
　　フィルター部５０，８９　　　　　　　　　　　　
　　　　　　整流部５１，９０　　　　　　　　　　　
　　　　　　　平滑部５２　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　キー部５３，５４，５５，１１
１，１１２，１１３　　スイッチ５６，１１４　　　　
　　　　　　　　　　　　回路変換部５７，５８，９３
，９４，１１５，１１６　　スイッチングトランジスタ
ー ５９，９１，９２，１１７，１１８　　高電圧トランス
６０，９５，９６　　　　　　　　　　　　倍電圧部６
１，９７，９８，１２１，１２２　　マグネトロン６２
，１０５，１０６　　　　　　　　電流検出器６３，９
９，１００　　　　　　　　　　信号変換部６４，１０
１　　　　　　　　　　　　　　　　制御部６５，６６
　　　　　　　　　　　　　　　　　　スイッチング素
子駆動部６７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　制御部７８　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　作用コイル７９　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　加熱容器１０２，１０
３　　　　　　　　　　　　　　スイッチングトランジ
スター駆動部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（ａ）高周波駆動電力が印加されると
   高周波加熱信号を発生させるための高周波加熱部と、（
   ｂ）１００Ｖ又は２００Ｖの常用交流電圧を入力し前記
   高周波加熱部に設定された高周波駆動電力を作って供給
   し、外部変換手段により常に単一共振周波数が発生され
   るように内部回路が構成されるインバータ手段と、（ｃ
   ）前記インバータ手段が常に単一共振周波数を発生する
   ために、入力される常用交流電圧の種類が１００Ｖであ
   るか又は２００Ｖであるかに応じて前記インバータ手段
   の内部回路の構成を変化させるための回路変換手段と、
   （ｄ）既設定された高周波駆動電力に応じて前記インバ
   ータ手段を駆動すると共に前記インバータ手段の出力側
   の電流を検出し、その電流の大きさに応じて前記高周波
   加熱部に設定された高周波駆動電力が一定に供給される
   ように前記インバータ手段の駆動を制御するための制御
   手段と、から構成されることを特徴とするフリー電圧用
   高周波加熱装置。
2. 【請求項２】　　前記インバータ手段は、１００Ｖ又は
   ２００Ｖの常用交流電圧を安定な直流電圧に変換させる
   ための電圧変換手段と、それぞれ１個又は２個以上の１
   次コイルと２次コイルを有する高電圧トランスと、共振
   のための複数のコンデンサーと、複数のフライホイール
   用ダイオードと、前記電圧変換手段から高電圧トランス
   に直流電源が印加されることをスイッチングするための
   複数のスイッチング素子とから構成され、前記インバー
   タ手段は前記回路変換手段により、１００Ｖの常用交流
   電圧の入力時は並列接続された高電圧トランスの１次コ
   イルと、互いに並列接続されたスイッチング素子、共振
   用コンデンサー及びフライホイール用ダイオードとが直
   列接続される形態に構成され、２００Ｖの常用交流電圧
   の入力時は高電圧トランスの１次コイルと共振用コンデ
   ンサーが順次に直列接続され各共振用コンデンサーの両
   端には各スイッチング素子とフライホイールダイオード
   が並列接続される形態に構成されることを特徴とする請
   求項１のフリー電圧用高周波加熱装置。
3. 【請求項３】　　前記高周波加熱部は１個以上のマグネ
   トロンから構成されることを特徴とする請求項１のフリ
   ー電圧用高周波加熱装置。
4. 【請求項４】　　前記電圧変換手段は、入力される１０
   ０Ｖ又は２００Ｖの常用交流電圧をフィルターリングす
   るためのフィルターリング手段と、前記フィルターリン
   グ手段の信号を直流電源に変換させるための整流手段と
   、前記整流手段の出力手段を平滑化させるための平滑手
   段とから構成されることを特徴とする請求項２のフリー
   電圧用高周波加熱装置。
5. 【請求項５】　　前記制御手段は、前記インバータ手段
   の出力側電流信号を検出するための電流検出手段と、前
   記電流検出手段の出力信号を該信号に相応する所定レベ
   ルの信号に変換させるための信号変換手段と、使用者の
   選択により設定された高周波駆動電力に応じて前記イン
   バータ手段を駆動するための制御信号を提供し、前記信
   号変換手段の出力信号と設定された高周波駆動電力を比
   較しその比較値に応じてインバータ手段の駆動を調節す
   るための制御信号を提供する制御発生手段とから構成さ
   れることを特徴とする請求項１のフリー電圧用高周波加
   熱装置。
6. 【請求項６】　　前記回路変換手段は複数のスイッチ又
   は複数のリレーから構成されることを特徴とする請求項
   １のフリー電圧用高周波加熱装置。
7. 【請求項７】　　前記各マグネトロンと前記インバータ
   手段の出力側との間には前記インバータ手段の出力信号
   を前記マグネトロンを駆動するのに必要な高周波駆動電
   力に適するように倍圧させるための倍電圧部が提供され
   ることを特徴とする請求項３のフリー電圧用高周波加熱
   装置。
8. 【請求項８】　　複数の１次コイルと２次コイルを有す
   る前記１個の高電圧トランスを単一の１次コイルと２次
   コイルを有する複数個の高電圧トランスで代替したこと
   を特徴とする請求項２のフリー電圧用高周波加熱装置。
9. 【請求項９】　　高周波加熱源の望む駆動電力値をセッ
   チングする第１段階と、セッチングされた高周波駆動電
   力値に応じてインバータ回路を駆動する第２段階と、入
   力される常用交流電圧が１００Ｖであるか又は２００Ｖ
   であるかに応じて常に単一共振周波数が発生されるよう
   に前記インバータ回路の構成を異なるように変換する第
   ３段階と、前記インバータ回路の出力の大きさに応じて
   前記インバータ回路の駆動を制御する第４段階と、から
   構成されることを特徴とするフリー電圧用高周波加熱装
   置の制御方法。
10. 【請求項１０】　　前記インバータ回路の出力を検出す
    る第５段階と、前記インバータ回路の出力とセッチング
    された高周波駆動電力に相応する基準信号を比較し比較
    値を算出する第６段階と、前記比較値に応じてセッチン
    グされた高周波駆動電力と前記インバータの出力が一致
    するように前記インバータ回路のスイッチング素子の駆
    動を制御する第７段階と、から更に構成されることを特
    徴とする請求項９記載のフリー電圧用高周波加熱装置の
    制御方法。