JPH04304168A - 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、誘電加熱を利用して食
品などの加熱調理を行う、高周波加熱装置の電源回路構
成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波加熱装置は図３示すような
回路構成のインバータ電源を用いている。同図を用いて
インバータ電源の簡単な説明を以下に述べる。

【０００３】５０ヘルツまたは６０ヘルツの商用電源２
１は整流器４で直流電源に変換される。整流器４で得ら
れた直流電源は、コンデンサ２２とインダクタ２３から
構成される並列共振回路と半導体スイッチング素子とに
加えられる。並列共振回路と半導体スイッチング素子２
で、いわゆる、一石式電圧共振型回路が構成される。コ
ンデンサ２４は、平滑用であるとともに、インダクタ２
５と共にローバスフィルタを構成する。半導体スイッチ
ング素子２はＩＧＢＴ、ＭＯＳトランジスタなどが用い
られ、２０〜４０キロヘルツ程度の高周波数でスイッチ
ングを行う。このため、並列共振回路を構成するインダ
クタ２３には高周波の交流電圧が発生する。

【０００４】また、インダクタ２３はトランスの一次巻
線を兼ねる。トランスは二次巻線２６に高電圧を発生さ
せる昇圧形のトランスである。トランスで発生された高
電圧は、コンデンサおよびダイオードで構成される倍電
圧整流回路で直流高電圧に整流される。倍電圧整流回路
で整流された直流高電圧は、マグネトロン２７のアノー
ドとカソード間に印加され、マグネトロン２７を付勢す
る。マグネトロンは、直流高電圧を印加されると発振し
マイクロ波を発生する。マイクロ波は導波管で食品など
が入れられた庫内に導かれ、食品に照射され、食品を誘
電加熱する。

【０００５】また、マグネトロン２７や半導体スイッチ
ング素子２を冷却するために商用電源２１から電力供給
を受ける交流モーター３３と、これによって駆動される
ファン３４とを備える。

【０００６】半導体スイッチング素子２は回路ブロック
２８により駆動される。回路ブロック２８は大きく２つ
の部分に分けられる。１つは半導体スイッチング素子２
の印加電圧と、マグネトロン２７のアノードに流れる電
流などを検出し、半導体スイッチング素子２を駆動する
信号のオン時間、周波数を定め、さらに異常を検出しイ
ンバータ電源の動作を停止する安全機能などを備えた制
御部２９である。もう１つは、制御部２９からの信号を
受けて半導体スイッチング素子２を直接駆動する駆動部
３０である。従来のインバータ電源は、この制御部２９
と駆動部３０からなる回路ブロックを１つの半導体集積
回路（ＩＣ）で構成している。

【０００７】電力供給手段３１は、制御部２９と駆動部
３０からなる回路ブロック２８に必要な電力を供給する
。同図では、整流器４で整流された１００ボルト程度の
直流電圧を抵抗３２を介して取り出し、ツェナーダイオ
ードなどの低電圧発生手段を用いて、１５ボルト程度の
直流低電圧にして、回路ブロック２８に供給している。 したがって、抵抗３２には、８５ボルト程度の電圧が印
可し、かつ、回路ブロックに必要な電力を与えるために
は、０．１アンペア程度の電流を流す必要があるため、
抵抗は１０ワット弱の大きな電力が消費されるので、セ
メント抵抗などの大型な抵抗器を使用していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、トランスやコンデンサなどの部品を小型化
するために、半導体スイッチング素子２の動作周波数を
高周波化した場合、半導体スイッチング素子２を駆動す
るための電力が増大し、その結果、制御部２９と駆動部
３０からなる回路ブロック２８に必要な電力を供給する
電力供給手段３１に１０ワット程度の大型の抵抗を使用
する必要があり、インバータ電源が非常に大型化すると
いう課題があった。

【０００９】半導体スイッチング素子として、例えば、
ＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴを用いた場合、半導体ス
イッチング素子のゲートとソース間（または、ＩＧＢＴ
ならゲートとエミッタ間）に電圧を印可すると、半導体
スイッチング素子がスイッチングする。等価的に前記半
導体スイッチング素子のゲートとソース間（またはエミ
ッタとゲート間）は、コンデンサとして表せられる。し
たがって、トランジスタをスイッチングさせるためには
、このコンデンサを充放電させなくてはならない。この
コンデンサの充放電回数は、半導体スイッチング素子の
動作周波数であるので、高周波化すると充放電回数が増
加し、充放電に要する電力が増大する。このため、電力
供給手段３１を構成する抵抗３２に流す電流を増加させ
なければならず、抵抗の消費電力が増大しより大型な抵
抗器を用いなくてはならない。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、制御
部と駆動部とからなる回路ブロックに必要な電力を供給
する直流電源発生器を簡単な構成で、かつ、小型なもの
にすることを目的としたものである。

【００１１】

【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、第一に、インバータ電源の半導体スイッチン
グ素子を駆動するための駆動部および、前記駆動部を制
御する制御部に必要な電力を複数の電力供給手段から供
給する構成とする。

【００１２】第二に、インバータ電源を冷却するための
ファンを駆動する直流モーターに電力を与える直流モー
ター用電力供給手段に、インバータ電源の半導体スイッ
チング素子を駆動するための駆動部および、前記駆動部
を制御する制御部に必要な電力を与える複数の電力供給
手段の内、一つを接続する構成とする。さらに、前記直
流モーター用電力供給手段は、前記インバータ電源を構
成する要素部分の一つであるトランスに巻線を設けて電
力を取り出す構成とする。

【００１３】

【作用】本発明は上記構成によって、インバータ電源の
半導体スイッチング素子を駆動する駆動部および、前記
インバータ電源を制御する制御部に必要な電力を供給を
する電力供給手段が、簡単かつ、小型で構成することが
できる。

【００１４】第一に、前記電力供給手段を複数設けるこ
とにより、一つ当りの電力供給手段の損失を低減し、部
品の小型化を図ることができる。これによりプリント基
盤に部品を実装する場合の部品配置の自由度を増し、よ
り冷却効果の得られる場所に部品を配置できる。従って
、さらに部品の小型化が可能となる。

【００１５】第二に、インバータ電源を冷却するための
ファンを駆動する直流モーターに電力を与える直流モー
ター用電力供給手段に、インバータ電源の半導体スイッ
チング素子を駆動するための駆動部および、前記駆動部
を制御する制御部に必要な電力を与える複数の電力供給
手段の内、一つを接続する構成とする。これにより、前
記直流モーター用電力供給手段に接続された、前記電力
供給手段を構成する部品の小型化が図れる。詳しくいえ
ば、直流モーターを駆動するには、直流低電圧が必要な
ので、前記直流モーター用電力供給手段はインバータ電
源を構成する要素部品の一つであるトランスに巻線を設
けて、前記トランスの一次入力を降圧し、それを整流し
て直流電圧を得ている。従って、この直流電圧の一部を
前記駆動部および、前記制御部に供給できるように前記
電力供給手段を前記直流モーター用電力供給手段に接続
する構成とすれば、前記電力供給手段をより簡素な構成
とすることができ、小型化が図れる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図に従って説明する。

【００１７】従来の例と重複する部分については詳しい
説明を省略する。また、従来例と共通する要索部品につ
いては、同じ番号を用いる。

【００１８】図１は本発明の一実施例の高周波加熱装置
内のインバータ電源の構成を示す回路図である。同図は
インバータ電源とマグネトロンの冷却ファンを駆動する
ためのモーターを小型化するため直流モーター１０を用
いた構成としている。直流モーター１０を駆動するため
商用電源２１を直流電源に変換する変換器１６を用いて
いる。変換器１６はダイオードなどの半導体スイッチン
グ素子やその半導体スイッチング素子を制御する制御回
路や、コンデンサ、抵抗などを含むいわゆるコンバータ
を用いている。

【００１９】制御部１および駆動部３は従来例と同様に
、第一の電力供給手段６から電力供給を受ける。第一の
電力供給手段６は整流器４で発生された１００ボルト程
度の直流高電圧を、抵抗５を介して取り出し、ツェナー
ダイオードとコンデンサなどを用いて１５ボルト程度に
定電圧化している。さらに制御部１および駆動部３は第
二の電力供給手段７からも電力供給を受ける。第二の電
力供給手段７はインバータ電源の構成要素の一つである
トランス８に巻線９を設け、トランス８の一次巻線電圧
を降圧し低電圧として取り出し、ダイードやコンデンサ
などからなる整流回路で直流電圧に変換し、制御部１と
駆動部３に電力供給を行っている。制御部１に第一の電
力供給手段６から電力が供給され、駆動部３に信号が送
られると、駆動部３はインバータ電源の半導体スイッチ
ング素子２を駆動する。半導体スイッチング素子２が駆
動すると、トランス８に設けた巻線９に電圧が出力する
ため、第二の電力供給手段７から、直流電圧が制御部１
と駆動部３に供給される。従って、トランス８に設けた
巻線９にある程度の電圧、すなわち、制御部１と駆動部
３に十分な電力を供給できる電圧を発生するまでの間、
制御部１と駆動部３には第一の電力供給手段６からのみ
電力供給を受ける。従来例でも述べたように、第一の電
力供給手段６を構成する抵抗器５には１０ワット弱の損
失が発生する。しかしながら、第二の電力供給手段７か
ら電力供給を受けると、第一の電力供給手段６から供給
する電力を減らすことができるので、抵抗器５を扱える
電力の小さい抵抗器とすることができる。抵抗器の大き
さとそれが扱える電力の大きさは、比例する関係にある
ので、小型の抵抗器とすることができる。

【００２０】制御部１が駆動部３に信号を与えてから、
第二の電力供給手段７が制御部１と駆動部３に十分な電
力を供給するまでは、第一の電力供給手段６のみによっ
て電力供給が行われる。制御部１が駆動部３に信号与え
てから、第二の電力供給手段７が制御部１と駆動部３に
十分な電力を供給するまでの時間はわずか数秒であるの
で、第一の電力供給手段６を構成する抵抗器５に、それ
が扱える電力の小さいもの（例えば５ワット程度の抵抗
器。大きさは、１０ワットのものの約半分になる。）を
用いても、急激な温度上昇をまねくことがなく安全であ
る。

【００２１】図２は、他の一実施例である高周波加熱装
置内のインバータ電源の構成を示す回路図である。同図
は、インバータ電源を冷却するためのファンを回転する
ために直流モーター１０を用いる。直流モーター１０を
駆動するためには２０ボルト程度の直流低電圧の電力を
必要とし、この電力を直流モーター用電力供給手段１２
から供給する構成としている。直流モーター用電力供給
手段１２はインバータ電源の構成要素の一つであるトラ
ンス２３に巻線１３を設け、トランス８の一次巻線電圧
を降圧し交流低電圧として取り出し、ダイードやコンデ
ンサなどからなる整流回路で直流電圧に変換している。 このようにトランス８に巻線１３を設けることにより、
簡単な構成で低電圧の交流出力を得ることができ、図１
に示す変換器１６のように複雑な回路構成のコンバータ
が不要となるので回路構成の簡素化が図れる。

【００２２】直流モーター１０は電力消費が数ワット程
度あり、これだけの電力を完全な直流で供給するには、
直流モーター用電力供給手段１２を構成する平滑用のコ
ンデンサ１４には大きな容量のものを用いる必要がある
が、実際には直流モーターのインダクタ成分の影響によ
り比較的容量の小さいコンデンサでよい。また、直流モ
ーター１０を駆動する直流電圧は直流モーター１０の性
能が維持できる範囲でリップルを持っている。第二の電
力供給手段７は、直流モーター用電力供給手段１２の出
力に接続されている。前述したように、トランス８に設
けられた巻線１３の出力は、直流モーター用電力供給手
段１２で直流モーター１０の性能が維持できる範囲のリ
ップル（例えば１２％のリップル）を持った直流電圧に
変換され出力される。制御部１と駆動部３に供給する電
力は非常にリップルの小さい直流電圧（例えば１％のリ
ップル）が必要である。このため、直流モーター用電力
供給手段１２の後に第二の電力供給手段７を接続すれば
、第二の電力供給手段７の平滑用コンデンサ１５を直流
モーター用電力供給手段１２の１２％のリップルを１％
のリップルに改善するだけの容量を持つコンデンサとす
ることができる。従って小さい容量でよいので小型なコ
ンデンサとすることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記構成によって、インバータ
電源の半導体スイッチング素子を駆動するための駆動部
および、前記駆動部を制御する制御部に必要な電力を供
給する電力供給手段が、簡単かつ、小型で構成すること
ができインバータ電源の小型、低コスト化が行えるとい
う効果を有する。

【００２４】詳しくいえば、第一に、前記電力供給手段
を複数設けることにより、一つ当たりの電力供給手段の
損失を低減し、部品の小形化を図る。これによりプリン
ト基板に部品を実装する場合の部品配置の自由度を増し
、より冷却効果の得られる場所に部品を配置できる。 従って、さらに部品の小型化が実現できる。

【００２５】第二に、インバータ電源を冷却するための
ファンを駆動する直流モーターに電力を与える直流モー
ター用電力供給手段に、インバータ電源の半導体スイッ
チング素子を駆動するための駆動部および、前記駆動部
を制御する制御部に必要な電力を与える複数の電力供給
手段の内、一つを接続する構成とする。これにより、前
記直流モーター用電力供給手段に接続された、前記電力
供給手段を構成する部品であるコンデンサの小容量化が
図れ、小型化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における高周波加熱装置内の
インバータ電源構成を示す回路図

【図２】本発明の他の実施例における高周波加熱装置の
インバータ電源構成を示す回路図

【図３】従来の高周波加熱装置のインバータ電源構成を
示す回路図

【符号の説明】

１　　制御部 ２　　半導体スイッチング素子 ３　　駆動部 ６　　第１の電力供給手段 ７　　第２の電力供給手段 ８　　トランス １０　　直流モーター １２　　直流モーター用電力供給手段 ２１　　商用電源 ２７　　マグネトロン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】商用電源をそれより高い周波数の電源に変
   換するインバータ電源と、前記インバータ電源で付勢さ
   れるマグネトロンと、前記インバータ電源の半導体スイ
   ッチング素子を駆動するための駆動部と、前記駆動部に
   制御信号を与える制御部とを備え、前記駆動部と前記制
   御部に必要な電力を、複数の電力供給手段により供給す
   る構成とした高周波加熱装置。
2. 【請求項２】商用電源をそれより高い周波数の電源に変
   換し、マグネトロンを付勢するインバータ電源と、前記
   インバータ電源の半導体スイッチング素子を駆動するた
   めの駆動部と、前記駆動部に制御信号を与える制御部と
   、前記駆動部と前記制御部に必要な電力を供給する複数
   の電力供給手段と、前記インバータ電源を冷却するため
   のファンを回す直流モーターと、前記直流モーターを駆
   動するため前記インバータ電源を構成する要素部品の一
   つであるトランスから電力を取り出す直流モーター用電
   力供給手段とを備え、前記駆動部と前記制御部に必要な
   電力を供給する前記複数の電力供給手段の内、一つを前
   記直流モーター用電力供給手段に接続する構成とした高
   周波加熱装置。