JPH0432190A - 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】 ［発明の目的コ （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
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、例えば昇圧ト
ランス、この昇圧トランスの二次側に設けられた倍電圧
整流回路、この倍電圧整流回路により駆動されるマグネ
トロン等の部品のいずれかが動作不良になると、回路に
大電流が流れたり、反対に電流が異常に低下して、正常
な高周波加熱を行い得ない。この様な状態で運転を続け
ると、調理の出来が悪くなることは勿論のこと、他の正
常な回路部品までも大電流によるジュール熱で破壊され
てしまう等の不具合を生じる。

これに対処するために、特開平１−２９８６７７号公報
に示すように、昇圧トランスの二次側に異常電圧検知巻
線を設け、この異常電圧検知巻線により検知した電圧が
許容範囲から外れたときに、マグネトロンの動作を停止
させるようにしたものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記公報記載のものでは、昇圧トランス
の二次側に異常電圧検知巻線を設けるので、昇圧トラン
スが大形化してコスト高になる欠点がある。しかも、異
常電圧検知巻線に生じる誘導電圧により、昇圧トランス
の二次側コイルからマグネトロンに至る回路の動作状態
の異常・正常を間接的に判断することになるため、異常
検知の確実性に欠けるおそれがある。

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、昇圧トランスの大形化を回避しつつコス
ト安になし得ると共に、異常検知の信頼性を高めること
ができる高周波加熱調理装置を提供することにある。

［発明の構成コ （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を備えたものにおいて、前記マ
グネトロンの陽極電流を検出する陽極電流検出回路を設
け、この陽極電流検出回路により検出した電流値が予め
設定された許容範囲から外れたときには、前記マグネト
ロンの動作を停止させるように構成したものである。

この場合、陽極電流検出回路からの検出信号を受けて陽
極電流が一定値を保つ方向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と共に、その導通時間幅
の上限値と下限値とを設ける構成としても良い。

（作用） 陽極電流検出回路によりマグネトロンの陽極電流を検出
し、その検出電流値が許容範囲内にあれば、回路が正常
に動作しているので、マグネトロンの動作を続行する。

そして、陽極電流検出回路の検出電流値が許容範囲を外
れれば、回路部品のいずれかが動作不良になっているの
で、その検出時点でマグネトロンの動作を停止する。こ
の場合、異常検知の対象となる回路の電流を陽極電流検
出回路により直接検出するので、異常検知の信頼性が高
い。しかも、昇圧トランスの二次側に従来のような異常
電圧検知巻線を設ける必要がないので、昇圧トランスが
大形化しない。

また、マグネトロンの高周波出力の大きさは陽極電流の
大きさによって決まり、この陽極電流の大きさはスイッ
チング素子の導通時間幅の大きさによって決まるので、
陽極電流検出回路からの検出信号を受けて陽極電流が一
定値を保つ方向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ように構成すれば、商用電源電圧の
変動に伴う高周波出力の変動が防止されて、安定した高
周波加熱が可能となる。しかも、陽極電流検出回路を異
常検知用と通常制御用とに兼用できて、この面からもコ
スト安になし得る。

この場合、陽極電流値の変動に応じてスイッチング素子
の導通時間幅が無制限に調整されるものとすれば、異常
発生時でも陽極電流を・一定値に保とうとしてスイッチ
ング素子の導通時間幅が適正範囲を超えて調整されてし
まい、回路の異常検知が遅れるおそれがある。

それ故、スイッチング素子の導通時間幅に上限値と下限
値を設け、異常発生時に導通時間幅が適正範囲を超えて
調整されることを防止して、回路の異常検知を確実なら
しめるものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
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ｔ１、ｔ２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６ａ、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１１６ｂ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１
３から成る倍電圧整流回路１４を介してマグネトロン１
５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ｔ１、ｔ２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Ｉａ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Ｉ　
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Ｓｓ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。

この場合、スイッチングトランジスタ８の導通時間幅が
適正範囲を超えて調整されてしまうことを防止するため
、第３図に示すように、商用電源電圧の使用可能範囲（
この実施例では８０Ｖ以上１２０Ｖ以下の範囲）に対応
して、スイッチングトランジスタ８の導通時間幅に上限
値Ｔ　ｗａｘと下限値Ｔｗｉｎが設けられている。

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。

而して、電流平均化回路２５の出力信号（陽極電流検出
回路１８により検出した陽極電流値１ａを平均化した平
均陽極電流値Ｉ　Ｂｖ）の信号は、前記誤差増幅器２６
の他に、Ａ／Ｄ変換回路３１にも入力され、ここでディ
ジタル信号に変換されて、マイクロコンピュータ３２に
入力される。このマイクロコンピュータ３２は、後述す
る制御プログラム（第４図参照）に従って平均陽極電流
値１　ａｖの信号を読み込んで、その平均陽極電流値Ｉ
　ａｖが予め設定された上限値１＋５ａｘ（第５図参照
）と下限値１　ｗｉｎとの範囲（許容範囲）内に入って
いるかが判断され、その許容範囲を外れたときには、回
路部品のいずれかが動作不良になっているので、その検
出時点で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１１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Ｔ！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Ｓ１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■□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Ｖ、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
電流工、が零になるタイミングＴｏを判定して、ゲート
信号Ｓｌ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Ｖ「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１．　　１２に印加され
た商用電源電圧が高いほど大なる値となり、そして導通
タイミング決定回路２７では、差信号Ｓ１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３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５図は調理開始後のマグネトロン１５の陽極
電流の経時的変化を示したものであるが、マグネトロン
１５の動作不安定時や昇圧トランス６の二次巻線６ｂ、
６ｃが短絡したときには、マグネトロン１５のフィラメ
ントウオームアツプ時間経過後も、陽極電流はあまり上
昇しない。また、例えばマグネトロン１５の陽極・陰極
間が短絡したときには、陽極電流が極めて大きくなる。

この様に、回路に異常が発生したときには陽極電流が極
端に増加したり減少したりする点に着目して、この実施
例では、正常時の陽極電流の許容範囲として、上限値■
■ａｘと下限値Ｉ■１ｎを設定し、この範囲内に陽極電
流が属するか否かによって、上述した異常を検知するよ
うにしている。この異常検知は、マイクロコンピュータ
３２が第４図の制御プログラムに従って行う。即ち、周
波数変換部１を起動して（ステップＰ１）、調理を開始
すると、その調理開始から陽極電流が安定するまでの一
定時間（例えば５秒）経過後に、陽極電流検出回路１８
により陽極電流を検知する（ステップＰ２、Ｐ３）。こ
のとき、陽極電流検出回路１８により検出した陽極電流
値Ｉａを、電流平均化回路２５により平均化し、その平
均陽極電流値１　ａｖをＡ／Ｄ変換回路３１を介してマ
イクロコンピュータ３２に読み込む。そして、読み込ん
だ平均陽極電流値Ｉ　ａｖが上限値Ｉ　ｗａｘより大き
いかが判断され（ステップＰ４）、上限値Ｉ■ａＸより
大きければ、マグネトロン１５の陽極・陰極間が短絡し
ている等の異常が発生しているので、それを検知した時
点で、マイクロコンピュータ３２からローレベルの停止
信号Ｓ５をアンドゲート２８に出力してこれを非導通に
することにより、マグネトロン１５の動作を停止する（
ステップＰ５）。一方、平均陽極電流値１ａｖが上限値
Ｉ　ｗａｘ以下であれば、ステップＰ６に移行して、一
定時間（例えば２秒）後に再び平均陽極電流値１　ａｖ
を検知しくステップＰ７）、その平均陽極電流値１　ａ
Ｖが下限値１　ｗｉｎより小さいかが判断される（ステ
ップＰ８）。ここで、平均陽極電流値１　ａｖが下限値
Ｉ　ｓｉｎより小さいと判断されれば、それによってマ
グネトロン１５の動作不安定状態や昇圧トランス６の二
次巻線６ｂ、６ｃの短絡等の異常が検知され、その時点
で、マイクロコンピュータ３２からローレベルの停止信
号Ｓ、を出力して、マグネトロン１５の動作を停止する
（ステップＰ９）。一方、ステップＰ８において、平均
陽極電流値Ｉ　ａＶが下限値Ｉ■ｉｎ以上であると判断
されれば、ステップＰ２に戻り、上述した動作を繰り返
す。これにより、調理中は、周期的に平均陽極電流値Ｉ
　ａｖがチエツクされ、その平均陽極電流値Ｉ　ａＶが
適正範囲（Ｉ　ｗｉｎ　＝　Ｉ■ａＸ　）から外れた時
点、即ち異常が発生した時点で、マグネトロン１５の動
作が停止される。

この場合、異常検知の対象となる回路の電流を陽極電流
検出回路１８により直接検出するので、前述した従来構
成のものに比して、異常検知の信頼性を高めることがで
きる。しかも、昇圧トランス６の二次側に従来のような
異常電圧検知巻線を設ける必要がないので、昇圧トラン
ス６が大形化せず、コスト安になし得る。

また、マグネトロン１５の高周波出力の大きさは陽極電
流の大きさによって決まり、この陽極電流の大きさはス
イッチングトランジスタ８の導通時間幅の大きさによっ
て決まるという事情に着目して、陽極電流検出回路１８
からの検出信号を受けて陽極電流が一定値を保つ方向に
スイッチングトランジスタ８の導通時間幅を制御するよ
うに構成しているので、商用電源電圧の変動に伴う高周
波出力の変動を防止できて、安定した高周波加熱が可能
となる。しかも、陽極電流検出回路１８を異常検知用と
通常制御用とに兼用できて、この面からもコスト安にな
し得る。

ところで、陽極電流値の変動に応じてスイッチングトラ
ンジスタ８の導通時間幅が無制限に調整されるものとす
れば、異常発生時でも陽極電流を一定値に保とうとして
スイッチングトランジスタ８の導通時間幅が適正範囲を
超えて調整されてしまい、回路の異常検知が遅れるおそ
れがある。

その点、この実施例では、第３図に示すように商用電源
電圧の使用可能範囲（この実施例では８０Ｖ以上１２０
ｖ以下の範囲）に対応して、スイッチングトランジスタ
８の導通時間幅に上限値ＴｌａＸと下限値Ｔｗｉｎを設
けているので、異常発生時に導通時間幅が適正範囲を超
えて調整されることを防止できて、異常検知の確実性を
一層高めることができる。

尚、この実施例では、商用電源電圧の使用可能範囲を８
０Ｖ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、８
０ｖ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。

［発明の効果コ 本発明は以上の説明から明らかなように、マグネトロン
の陽極電流を検出する陽極電流検出回路を設け、この陽
極電流検出回路により検出した電流値が予め設定された
許容範囲内にあるか否かで異常を検知するようにしたの
で、誘導電圧により異常を検知していた従来に比して、
異常検知の信頼性を高めることができる。しかも、昇圧
トランスの二次側に従来のような異常電圧検知巻線を設
ける必要がないので、昇圧トランスが大形化せず、コス
ト安になし得る。

この場合、陽極電流検出回路からの検出信号を受けて陽
極電流が一定値を保つ方向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構成としたので、商用電
源電圧の変動に伴う高周波出力の変動を防止できて、安
定した高周波加熱が可能となる。しかも、陽極電流検出
回路を異常検知用と通常制御用とに兼用できて、この面
からもコスト安になし得る。

更に、スイッチング素子の導通時間幅に上限値と下限値
を設けているので、異常発生時にスイッチング素子の導
通時間幅が適正範囲を超えて調整されることを防止でき
て、異常検知の確実性を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

図面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
４図は異常検知方式を示すフローチャート、第５図は陽
極電流の経時的変化を示す図、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。 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、３２はマイクロコンピュータである。 出願人　　株式会社　　東　　芝 代理人　　弁理士　佐　藤　　強 第２　図 スイッチングトフンゾスタ噂迩時間＋ｍｓ）！１１！！
３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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を備
   えた高周波加熱調理装置において、前記マグネトロンの
   陽極電流を検出する陽極電流検出回路を設け、この陽極
   電流検出回路により検出した電流値が予め設定された許
   容範囲から外れたときには、前記マグネトロンの動作を
   停止させるように構成したことを特徴とする高周波加熱
   調理装置。 ２、陽極電流検出回路からの検出信号を受けて陽極電流
   が一定値を保つ方向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と共に、その導通時間幅の上限
   値と下限値とを設けたことを特徴とする請求項１記載の
   高周波加熱調理装置。