JPH046267B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子レンジ等の所謂誘電加熱を行う
為の高周波加熱装置の改良に関し、さらに詳しく
言えば、その電源装置にインバータを用い、イン
バータにより高周波電力を発生し、昇圧トランス
にて昇圧してマグネトロンを駆動するよう構成し
た高周波加熱装置の改良に関するものである。

従来の技術 このような方式の高周波加熱装置は、その電源
トランスの小型化、軽量化、あるいは低コスト化
の為に様々な構成のものが提案されている。

第３図は、従来の高周波加熱装置の回路図であ
る。図に於て、商用電源１の電力はダイオードブ
リツジ２により整流され、単方向電源が形成され
ている。３はインダクタ、４はコンデンサであつ
てインバータの高周波スイツチング動作に対する
フイルタの役割を果すものである。

インバータは共振コンデンサ５、昇圧トランス
６、トランジスタ７、ダイオード８、及び駆動回
路９により構成されている。トランジスタ７は駆
動回路９より供給されるベース電流によつて所定
の周期とデユーテイ（即ち、オンオフ時間比）で
スイツチング動作する。この結果、昇圧トランス
６の一次巻線１０には第４図ａのようなコレクタ
電流Icとダイオード電流Idを中心とした電流が流
れ、一次巻線１０の両端には高周波電力が発生す
る。従つて、二次巻線１１及び三次巻線１２には
各々高周波高圧電力及び高周波低圧電力が生じ
る。この高周波高圧電力はコンデンサ１３、及び
ダイオード１４により整流されマグネトロン１５
のアノードカソード間に供給され、一方、高周波
低圧電力はカソードヒータに供給される。従つて
マグネトロン１５は発振し誘電加熱が可能となる
ものである。このような構成に於て、昇圧トラン
ス６のコア断面積は一次巻線１０の両端に供給さ
れる電力の周波数が高い程小さくなるので、例え
ばインバータを20KHz−100KHz程度の周波数で
動作させると商用電源周波数のままで昇圧する場
合に比べて昇圧トランスの重量、サイズを数分の
一から十数分の一にでき、電源部の小型化、低コ
スト化が可能であるという特長を有するものであ
る。

トランジスタ７のには第４図ａのような電流が
流れ、100Vの商用電源１の場合そのピーク電流
は50〜100A程度となる。一方、トランジスタ７
に印加されるコレクタ・エミツタ電圧V_CEは第４
図ｂのような電圧となりそのピーク電圧は800V
〜1000Vになるものであつた。従つてインバータ
の各定数、即ちコンデンサ５の容量値や一次巻線
１０のインダクタンス値等はトランジスタ７の電
圧・電流定格を超えないよう所定範囲に厳く納め
られているものであつた。このような構成により
高周波加熱装置の小型化、軽量化、低コスト化が
実現されていたがそのコンパクトさのわりには商
用電源１のない所、例えば屋外や車の中などで自
由に使用することができずまた屋内であつても使
用場所が制限され、幅広い使用要求に十分応えら
れるものではなかつた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の高周波加熱装
置は次のような欠点があつた。

前述したように、従来の高周波加熱装置は昇圧
トランス６をトランジスタ７等より成るインバー
タにて付勢し、その電源装置の小型、軽量、低コ
スト化を図るものであつたがその電力供給は商用
電源に限定されており、このためそのコンパクト
さや軽さにかかわらず使用場所が限定され使い勝
手が悪いものとなつていた。即ち、家庭内であつ
ても十分な電力容量のない商用電源コンセントで
は使えない、屋外や車の車内など商用電源のない
場所では使えない、商用電源があつても停電時は
使えないという不都合があつた。

問題点を解決するための手段 本発明はこのような従来の高周波加熱装置の欠
点を解決するためになされたものであり、以下に
述べる手段により構成された高周波加熱装置であ
る。

即ち、半導体スイツチ素子と共振コンデンサを
並列接続した第１および第２の共振スイツチ回路
と、第１および第２の１次巻線を有する昇圧トラ
ンスと、商用電源に接続される商用電源端子と、
直流電源に接続される直流電源端子とを有するイ
ンバータと、このインバータにより電力を受ける
マグネトロンと、前記インバータが商用電源およ
び直流電源のいずれの電源から付勢されるかによ
つてインバータの定数を切り換える定数切換手段
とを備え、この切換手段により前記第１および第
２の共振スイツチ回路と第１および第２の１次巻
線とをそれぞれ直列または並列接続に切り換える
よう構成された高周波加熱装置である。

作 用 本発明は上記構成により以下に述べる作用を有
するものである。

即ち、本発明の高周波加熱装置は、トランジス
タ等の半導体スイツチ素子および共振コンデンサ
の並列回路より成る２個の共振スイツチ回路、２
つの１次巻線を有する昇圧トランス、商用電源端
子、および直流電源端子を有するインバータと、
マグネトロンとを備え、電源の種類に応じてイン
バータの定数を切換る定数切換手段を備え、２つ
の共振スイツチ回路と２つの１次巻線とをそれぞ
れ直列又は並列接続に切り換える構成としたの
で、インバータに電力を供給する電源の種類に応
じてインバータの定数を切換え、安定にインバー
タを動作せしめ、かつ所定の出力電力を得られる
という作用を有する。特に、共振コンデンサと半
導体スイツチ素子とを並列接続した共振スイツチ
回路を構成し、かつ、２つの１次巻線を昇圧トラ
ンスに設けて、これらを直列または並列に接続す
るよう切り換える構成により、直列接続時に半導
体スイツチに印加される電圧の分担と並列接続時
に半導体スイツチに流れる電流の分担とのバラン
スを確実に２分し、共振型インバータであるにも
かかわらず、半導体スイツチ素子に印加される電
圧と電流の最大値を均等で比較的低い値に維持す
るという特有の作用を有するものである。したが
つて、その電源部に共振型インバータを用いた高
周波加熱装置を幅広い電源の種類に適用できるも
のにするという作用を有するものである。

実施例 以下本発明の高周波加熱装置の一実施例につい
て図面とともに説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装
置のブロツク図であり、第３図と同符号のものは
相当する構成要素であり説明を省略する。第１図
に於て、商用電源１の電力は商用電源端子１６か
らインバータ１７に供給される。インバータ１７
は昇圧トランス６、半導体スイツチ７等より成
り、マグネトロン１５に高圧電力を供給するもの
である。

一方、１８は直流電源端子であり直流電源１９
より直流電源を受けインバータ１７に電力を供給
するものである。

定数切換手段２０は電源判別手段２１の信号に
よりインバータ１７の回路定数電源供給経路など
を切換えインバータ１７に供給される電源の種類
に応じ、インバータ１７の動作が安定に行われ、
所定の電力がマグネトロン１５に供給されること
を保証せしめるものである。

電源判別手段２１はなくてもよく定数切換手段
２０は手動で切換る構成であつてもよいし、直流
電源１９は高周波加熱装置の内部に設けられても
よく、このような構成により電源の種類にかかわ
らずインバータ１７の動作が安定に行われ、所定
の電波出力が得られる高周波加熱装置を実現する
ことができる。

第２図は本発明のさらに詳しい一実施例を示す
高周波加熱装置の回路図であり、第１図および第
３図と同符号のものは相当する構成要素であり説
明を省略する。

第２図に於て、電源判別手段２１と定数切換手
段２０はリレーコイル２２とそれにより切換られ
る可動片２３〜２８より構成されてる。

商用電源１が接続されているときはリレーコイ
ル２２が付勢されるので可動片は全て図示の方向
となる。したがつて、昇圧トランス６の第１及び
第２の一次巻線１０ａ，１０ｂは直列に接続され
る。また、２組のスイツチ群、すなわちトランジ
スタ７ａ、ダイオード８ａ、およびコンデンサ５
ａよりなる第一スイツチ群と、トランジスタ７
ｂ、ダイオード８ａ、およびコンデンサ５ｂより
なる第二スイツチ群とも直列に接続されている。
コンデンサ５ａおよび５ｂは、トランジスタ７
ａ，７ｂがオフの時、共振コンデンサとして作用
し、第４図ｂに示した共振型インバータ特有の高
いコレクタエミツタ間電圧V_CEを発生する。この
時、トランジスタ７ａ，７ｂに印加される電圧は
コンデンサ５ａ，５ｂの静電容量値の比によつて
決定され、同一の静電容量に選定しておけば、発
生する共振電圧V_CEの２分の１の電圧となる。こ
れは第１および第２のスイツチ群が共振コンデン
サ５ａ，５ｂと半導体スイツチ７ａ，７ｂとをそ
れぞれ並列に接続した第１および第２の共振スイ
ツチ回路を構成しているためである。インバータ
１７は第１図の従来例とほぼ同様の動作を行いマ
グネトロン１５に高圧および低圧電力を供給して
発振せしめることができる。

トランジスタ７ａ，７ｂは直列接続されている
のでその耐圧性能は従来のほぼ半分でよく、後述
するように直流電源により付勢される場合に要求
される大電流性能を実現するうえで非常に有利で
ある。

商用電源１が接続されていないとき、リレーコ
イル２２は付勢されず、可動片は全て図と反対に
接続されるので前述の２つのスイツチ群と一次巻
線１０ａ，１０ｂとは並列接続され、例えば直流
電源１９が高周波加熱装置２９内に設けられた充
電式の24Vのバツテリー電源であつてもインバー
タ１７は安定に動作し所定の電波出力を得ること
ができる。トランジスタ７ａ，７ｂは大電流性能
が必要であるが前述のように耐圧が低くてよいの
で低価格なものを使用できる。また一次巻線１０
ａ，１０ｂも並列接続となるので大電流、高周波
に適したものとすることができる。

このように一次巻線１０ａ，１０ｂおよびスイ
ツチ群を構成することによりインバータ１７の電
源が商用電源または直流電源のいかんにかかわら
ずインバータ１７の動作をきわめて安定に、しか
も所定出力を得られるように構成することができ
る。したがつて、使用場所の制限を全くうけな
い、きわめて使い勝手のよい高周波加熱装置を提
供することができる。

また、図のように充電手段３０（例えば抵抗
器）を設け、直流電源１９を充電式バツテリーと
することにより、より使い勝手のよい高周波加熱
装置を実現することができる。つまり、このよう
にすることにより商用電源１が接続されているあ
いだに充電式バツテリー１９を充電しておくこと
ができる。

なお本発明は実施例に限定されるものではな
く、例えばトランジスタ７ａ，７ｂとダイオード
８ａ，８ｂのみをスイツチ群とし、コンデンサ５
ａ，５ｂは一つで構成するなど様々の実施態様が
可能である。

発明の効果 以上に述べたように本発明によれば、以下のよ
うな効果を得ることができる。

(1) 半導体スイツチ素子と共振コンデンサの並列
回路より成る２つの共振スイツチ回路と、２つ
の１次巻線を有する昇圧トランスを含むインバ
ータに商用電源端子と直流電源端子を設け、定
数切換手段により２つの共振スイツチ回路と２
つの１次巻線とを電源の種類に応じてそれぞれ
直列または並列接続する構成としたので、各々
の半導体スイツチ素子に印加される電圧とそれ
らに流れる電流とを確実にほぼ従来の1/2に半
減し、高電圧の商用電源と比較的低電圧の直流
電圧に対して極めて低価格で低損失であり、し
たがつて高信頼性のある共振型インバータを用
いた高周波加熱装置を提供することができる。
したがつて、高周波大電力を発生するのに適し
た共振型インバータを用い、しかも電源の種類
にかかわらず高効率で安定なインバータ動作を
実現し、かつ高信頼性で低価格な高周波加熱装
置を提供することができる。

(2) また、電源の判別手段を用いることにより、
自動的に電源の種類に対応したインバータの定
数に切りかえることができ、高い安全性と信頼
性ならびに利便性を実現することができる。

(3) さらに、充電可能なバツテリーを内蔵し、充
電手段を設けることにより、非使用時に常にバ
ツテリーを充電状態にしておくことが可能とな
り、極めて使い勝手の良い高周波加熱装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装
置のブロツク図、第２図はさらに詳しい本発明の
一実施例を示す高周波加熱装置の回路図、第３図
は従来の高周波加熱装置の回路図、第４図ａ，ｂ
は同回路の動作電圧電流波形図である。 １……商用電源、６……昇圧トランス、７……
半導体スイツチ（トランジスタ）、１５……マグ
ネトロン、１６……商用電源端子、１７……イン
バータ、１８……直流電源端子、１９……直流電
源、２０……定数切換手段、２１……電源判別手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体スイツチ素子と共振コンデンサを並列
   接続した第１および第２の共振スイツチ回路と、
   第１および第２の１次巻線を有する昇圧トランス
   と、商用電源に接続される商用電源端子と、直流
   電源に接続される直流電源端子とを有するインバ
   ータと、前記インバータにより電力を受けるマグ
   ネトロンと、前記商用電源又は直流電源のいずれ
   により付勢されるかによつて前記インバータの定
   数を切り換える定数切替手段とを備え、前記定数
   切替手段により、前記第１および第２の共振スイ
   ツチ回路と前記第１および第２の１次巻線とをそ
   れぞれ直列又は並列接続に切り換える構成とした
   高周波加熱装置。