JPH0432187A - 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
ネトロンに供給することにより、そのマグネトロンを発
振動作させる高周波加熱調理装置に関する。

（従来の技術） この種の高周波加熱調理装置においては、調理の内容に
応じて火加減を調節するために、周波数変換部のスイッ
チング素子の導通時間幅を制御することにより、マグネ
トロンの高周波出力を調理の途中で自動的に切り替える
ようにしたものがある。この場合、調理の前半を強出力
（例えば７００Ｗ）で加熱し、その後、弱出力（例えば
２００Ｗ）に切り替えてマグネトロンを動作させるよう
な場合には、第７図に示すように、７００Ｗから２００
Ｗに切り替えた直後に、マグネトロンの陽極のフィラメ
ント電圧が、マグネトロンの動作可能下限電圧Ｖ　ｆ’
ｓｉｎよりも低下してしまい、マグネトロンの動作が一
時的に不安定になってしまうことがある。この原因は、
第８図に示すように、陽極温度が高いとフィラメント電
圧が低下する特性があり、７００Ｗから２００Ｗに切り
替えた直後は、余熱により未だ陽極温度が高いので、そ
の陽極温度が放熱によりある程度低下するまでの間、第
８図に点線で示すようにフィラメント電圧が動作可能下
限電圧Ｖ　ｒａｉｎ以下の動作不安定領域に突々繰り返
すと、フィラメントを傷めてマグネトロンの寿命が短く
なるばかりでなく、スイッチング素子等の回路部品に過
大なストレスを与えてしまい、回路の寿命や信頼性を損
なう結果となってしまう。

本発明はこの様な事情を考慮してなされたもので、従っ
てその目的は、マグネトロンの高周波出力を切り替える
ときでも、マグネトロンの動作が不安定になることを防
止できて、マグネトロンや他の回路部品の寿命や信頼性
を向上できる高周波加熱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） 本発明の高周波加熱調理装置は、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
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高周波出
力を切り替える出力切替部とを備えたものにおいて、前
記出力切替部は、前記マグネトロンの高周波出力を切り
替える場合に、所定の切替期間を設けて、その切替期間
内に高周波出力を順次目的の出力に近付けるように徐々
に若しくは段階的に切り替えるものである。

（作用） マグネトロンの高周波出力を切り替える場合には、従来
のように目的の出力に一気に切り替えるのではなく、所
定の切替期間を設けて、その切替期間内に高周波出力を
順次目的の出力に近付けるように徐々に若しくは段階的
に切り替える。これにより、マグネトロンのフィラメン
ト電圧が徐々に低下すると共に、それに追従して陽極温
度も徐々に低下して、フィラメント電圧の低下幅を縮小
し、それによってフィラメント電圧が動作可能下限電圧
Ｖ　ｆｆ１ｎ以下の動作不安定領域に入り込まないよう
にする。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図乃至第６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１．　　１２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とから構成されてい
る。そして、周波数変換のための振動回路は、昇圧トラ
ンス６の一次巻線６　ａ　ｓ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とから構成され、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の例えば２個の二次巻線６ｂ、６ｃ
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から成る倍電圧整流回路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６
ｃに誘起された電圧は陰極に印加されるようになってい
る。更に、マグネトロン１５の陽極側の通電路には、変
流器からなる陽極電流検出回路１８が設けられている。

一方、昇圧トランス６の一次巻線６ａには、抵抗１９．
２０から成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が並列に接続され、また、端子ｔ１ｔ２
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図を
参照して説明する。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１　
ａｖの信号が誤差増幅器２６によって設定値Ｖｒと比較
される。そして、その差信号Ｓ１は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２
７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Ｓ、を出力する。この
ベース信号Ｓ、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、商用電源電圧が使用可
能範囲（この実施例では８０ｖ以上１２０ｖ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ローレ
ベルの停止信号Ｓ４をアンドゲート２８に出力してこれ
を非導通にするようになっている。

而して、マグネトロン１５の高周波出力を切り替えるた
めに、制御回路１０は出力切替部３１を備えている。こ
の出力切替部３１は、所定の切替期間（例えば３０秒程
度）を設けて、その切替期間内に高周波出力を順次目的
の出力に近付けるように徐々に切り替えるために、誤差
増幅器２６の設定値Ｖｒ　　（電圧）を所定の切替期間
をもって徐々に変化させるように構成されている。この
場合、高周波出力が例えば７００Ｗのときには、設定値
Ｖｒが３．５ｖに切り替えられ、２００Ｗのときには、
設定値Ｖｒが１ｖに切り替えられる。

更に、スイッチングトランジスタ８を過電圧から保護す
るため、制御回路１０は過電圧検知回路３２を備えてい
る。この過電圧検知回路３２は、第１図に示すように電
圧検出部３５を共振用コンデンサ７と並列に設けられた
２つの抵抗３３，３４から構成し、この電圧検出部３５
から出力される検出電圧ｖｂを、スイッチングトランジ
スタ８の許容電圧に対応する基準電圧ｖ　ｗａｘと比較
し、その検出電圧ｖｂが基準電圧Ｖ　ｗａｘを超えたと
きに、ローレベルの停止信号Ｓ、をアンドゲート２８に
出力してこれ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。調理開始後は
、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６ａに誘起された高周波電圧Ｖ１及び高周波
電流■１の様子を第６図に示す。このような高周波電圧
ｖ１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Ｔ１は後述する商用電源電圧の大きさに応じる
ようにゲート信号Ｓ！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ｖ１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１１が零になるタイミングＴＯを判定して、ゲー
ト信号Ｓ３を出力するタイミングを得ている。

一方、マグネトロン１５の発振動作中は、陽極電流検出
回路１８によりマグネトロン１５の陽極電流値１ａを検
知して、この陽極電流値１ａを電流平均化回路２５で平
均化し、その平均陽極電流値Ｉ　ａｖを誤差増幅器２６
で設定値Ｖｒと比較してその差に応じた差信号Ｓ１を出
力する。この差信号Ｓ１は端子ｔ１、ｔ２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Ｓ、が大きくなるほ
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（第５図参
照）。これにより、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、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て
、高周波出力が一定化される。

また、この動作と並行して、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２９を
介して受けており、商用電源電圧が８０ｖ以上１２０ｖ
以下の範囲内から外れているときは停止信号Ｓ４を出力
してアンドゲート２８をしゃ断し、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て、マグネトロン１
５の動作を停止させる。この場合、下限値８０Ｖ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１２０ｖはマグネトロン１５の耐電
圧の上限とする趣旨から定められている。

而して、第３図に示すように、調理の前半を例えば７０
０Ｗで高周波加熱し、その後、２００Ｗに切り替えて追
い加熱する場合、７００Ｗ出力時には、出力切替部３１
が誤差増幅器２６の設定値Ｖｒを３．５Ｖに設定して、
マグネトロン１５を動作させる。その後、高周波出力を
７００Ｗから２００Ｗに切り替える時期に至ると、従来
のように目的の出力に一気に切り替えるのではなく、第
３図に示すように所定の切替期間（例えば３０秒程度）
を設けて、その切替期間内に高周波出力を順次目的の出
力（２００Ｗ）に近付けるように徐々に切り替える。こ
の切替動作は、出力切替部３１が誤差増幅器２６の設定
値Ｖｒを上記切替期間内に３．５Ｖから１ｖへ徐々に低
下させることによって行われる。これにより、第４図に
示すように上記切替期間内にマグネトロン１５のフィラ
メント電圧が徐々に緩やかに低下すると共に、それに追
従して陽極温度も徐々に低下して、フィラメント電圧の
低下幅を縮小し、それによってフィラメント電圧が動作
可能下限電圧Ｖ　ｆ’ｇａ１ｎ以下の動作不安定領域に
入り込まないようにする。このため、高周波出力の切替
時でも、マグネトロン１５の動作が不安定にならず、マ
グネトロン１５の寿命を長くできると共に、スイッチン
グトランジスタ８等の回路部品に過大なストレスを与え
ずに済み、回路の寿命や信頼性も向上できる。

また、万一、回路に異常電圧が発生した場合には、次の
ようにしてマグネトロン１５の動作を停止する。即ち、
スイッチングトランジスタ８のコレクタ争エミッタ間に
加わる電圧を、常時電圧検出部３５により検出し、その
検出電圧ｖｂを、過電圧検知回路３２において基準電圧
Ｖ■ａＸ　　（許容電圧）と比較して、その検出電圧ｖ
ｂが基準電圧Ｖ■ａＸを超えたときに、過電圧検知回路
３２からローレベルの停止信号Ｓ５を出力してアンドゲ
ート２８を非導通にすることにより、マグネトロン１５
の動作を停止する。これにより、スイッチングトランジ
スタ８が過電圧から一層確実に保護される。

尚、この実施例では、高周波出力の切替時に高周波出力
を切替期間内において徐々に（直線的に）変化させるよ
うにしたが、段階的に変化させるようにしても良く、ま
た、その切替範囲も７００Ｗから２００Ｗに限られるも
のではなく、更には、切替期間も３０秒に限られるもの
ではなく、例えば２０秒或は４０秒であっても良い。

また、この実施例では、商用電源電圧の使用可能範囲を
８０Ｖ以上１２０Ｖ以下に設定したが、例えば１００Ｖ
と２００Ｖのいずれの商用電源にも使用できるように、
８０Ｖ以上２６０Ｖ以下の範囲でマグネトロン１５を駆
動可能に構成しても良い等、種々の変形が可能である。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、マグネトロン
の高周波出力を切り替える場合に、所定の切替期間を設
けて、その切替期間内に高周波出力を順次目的の出力に
近付けるように徐々に若しくは段階的に切り替えるよう
にしたので、その切替期間内にマグネトロンのフィラメ
ント電圧を陽極温度と共に徐々に緩やかに低下させるこ
とができて、フィラメント電圧が動作可能下限電圧以下
の動作不安定領域に入り込むことを防止でき、それによ
って、高周波出力の切替時でもマグネトロンの動作が不
安定にならず、マグネトロンの寿命を長くできると共に
、スイッチング素子等の回路部品に過大なストレスを与
えずに済み、回路の寿命や信頼性も向上できる。

【図面の簡単な説明】 第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示したもので、
第１図は高周波加熱調理装置の電気回路図、第２図は制
御回路の詳細を示すブロック図、第３図は高周波出力を
７００Ｗから２００Ｗへ切り替えるときの高周波出力と
設定値Ｖｒの経時的変化を示す図、第４図はフィラメン
ト電圧と陽極温度の経時的変化を示す図、第５図は商用
電源電圧とスイッチングトランジスタの導通時間幅との
関係を示す特性図、第６図は昇圧トランスの一次巻線に
おける高周波電圧と高周波電流との関係を示す図である
。そして、第７図及び第８図は従来例を示したもので、
第７図は第４図相当図、第８図は高周波出力とフィラメ
ント電圧及び陽極温度との関係を示す特性図である。 図面中、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、
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、２７は導通タイミン
グ決定回路、２９は電圧平均化回路、３０は電圧範囲比
較器、３１は出力切替部、３２は過電圧検知回路、３５
は電圧検出部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、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
   のマグネトロンの高周波出力を切り替える出力切替部と
   を備えた高周波加熱調理装置において、前記出力切替部
   は、前記マグネトロンの高周波出力を切り替える場合に
   、所定の切替期間を設けて、その切替期間内に高周波出
   力を順次目的の出力に近付けるように徐々に若しくは段
   階的に切り替えることを特徴とする高周波加熱調理装置
   。