JPH0473885A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子レンジなどのマグネトロンに電力を供給
する装置に関する。

［従来の技術］ 電子レンジなどのマグネトロンにインバータを使用して
電力を供給する装置としては、例えば、特開昭６２−１
５２３７４号公報などに開示された装置がある。

第６図はこの従来装置の回路図である。図において、（
１）は交流電源、（２）は全波整流回路、（３）はイン
ダクタ、（４）はコンデンサ、（５）は出カドランス、
（６）はコンデンサ、（７）は回生ダイオード、（８）
はスイッチングデバイスであり、ここではトランジスタ
で構成されている。

（９）はマグネトロン、（１０）はダイオード、（１１
）はコンデンサ、（１２）は制御回路、（１３）は駆動
回路である。

第７図はこの従来の装置の動作時の各波形を示す波形図
であり、（ア）はトランジスタ（８）のコレクターエミ
ッタ間電圧Ｖｃｅの包路線、（イ）は制御回路（１２）
の出力信号波形、（つ）はトランジスタ（８）のコレク
ターエミッタ間電圧Ｖｃｅの拡大波形、（１）は同じく
、トランジスタ（８）のコレクタ電流波形をそれぞれ示
す。第７図（１）の斜線は、実際は回生ダイオード（７
）を流れる電流である。

以上のように構成された装置においては、交流電源（１
）が投入されトランジスタ（８）が制御回路（１２）の
出力信号により高周波でオン／オフし、出カドランス（
５）にマグネトロン（９）への印加電圧を発生する。こ
こで、全波整流回路（２）の出力電圧は平滑されておら
ず、リップルの大きい脈流電圧であるが、このうち瞬時
値の高い期間に対応してトランジスタ（８）のコレクタ
ーエミッタ間の耐電圧を高くしなければならない。

このためトランジスタ（８）のオン期間を、全波整流回
路（２）の出力電圧瞬時値の低い期間（第７図（ア）の
Ａ部）では長くし、逆に全波整流回路（２）の出力電圧
瞬時値の高い期間では短くする。これによりトランジス
タ（８）のコレクターエミッタ間電圧を全波整流回路（
２）の出力電圧瞬時値の高い期間においても、できるだ
け低く抑制できる。またマグネトロン（９）の出力を定
格（全出力）から低下させるように制御する場合にも、
このように、トランジスタのオン／オフ期間比率を変化
させて行っていた。しかし、このようにトランジスタの
オン／オフ期間比率を変化させても、Ａ部はインバータ
（２）への入力直流電圧が低いことから、トランジスタ
（８）の電圧は低く、出カドランス（５）の発生電圧も
低くなってしまう。そのため、マグネトロン（９）の出
力を少なくしようとしてトランジスタのオン期間を全体
に短くすると出カドランスに設けたマグネトロンのフィ
ラメント加熱巻線（５Ｆ）の出力も同時に低下してしま
うので、マグネトロンのフィラメント温度が低下してマ
グネトロン動作に支障をきたす恐れがあった。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の装置では、マグネトロンの出力を少なくしようと
すると、同時にマグネトロンのフィラメント加熱巻線（
５Ｆ）の出力も同時に低下すてしまい、マグネトロン動
作に支障をきたす恐れかあった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたも
のであり、マグネトロンの出力を少なくしながら、マグ
ネトロンのフィラメント加熱の低下を抑制できる装置を
得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明に係わる高周波加熱装置は、制御手段
の信号によりオン、オフ駆動されるスイッチングデバイ
スの動作により、出カドランスに高周波電力を発生させ
るインバータと、このインバータへの入力源として、交
流電源を全波整流した直流電源とこの直流電源のピーク
値よりも低いピーク値を有する低圧直流電源とを備え、
上記出力トラシスにはマグネトロンのフィラメント加熱
用の出力巻線とを備えたものである。

［作用］ 本発明に係わる高周波加熱装置は、マグネト０ンの出力
を定格（全出力）から低下させるように制御する場合に
は、制御手段によりスイッチングデバイスのオン期間比
率を変化させて行い、かつ、交流電源を全波整流した直
流電源の瞬時値が低い期間では、低圧直流電源からイン
バータに電力を供給するようにすることにより、マグネ
トロンのフィラメントの加熱を確保する。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により説明する。

第１図は本発明の一実施例による回路図を示し、第６図
に示す従来例と同一（相当）構成要素は同一符号を付し
た。

図において、（１）は交流電源、（２）は全波整流回路
、（３）はインダクタ、（４）はコンデンサ、（５）は
比較的大きなリーケージインダクタンスを有する出カド
ランス、（５Ｆ）はフィラメント加熱巻線、（５Ｓ）は
二次巻線であり、（６）はコンデンサ、（７）は回生ダ
イオード、（８）はスイッチングデバイスで、ここでは
トランジスタで構成されており、出カドランス（５）、
コンデンサ（６）、回生ダイオード（７）、トランジス
タ（８）によりインバータが構成されている。（９）は
マグネトロン、（１ｏ）はダイオード、（１１）はコン
デンサ、（１２）は制御回路、（１４）は低圧直流電源
、（１４ａ）は逆阻止及び電荷の放電用のダイオード、
（１４ｂ）は電源である。

第２図は動作の説明のための波形図であり、第２図（力
）はインバータの入力直流電圧波形であり、Ｂ部は低圧
直流電源（１４）の電圧を示し、破線は交流電源（１）
を全波整流した場合の電圧を示す。第２図（キ）はマグ
ネトロン（９）の出力が大きい時のマグネトロン電流の
包絡線、第２図（り）はこのときの出力トランス二次巻
線（５Ｓ）の電圧、第２図（ケ）はマグネトロン（９）
の出力が少ない時のマグネトロン電流の包絡線、第２図
（コ）はこのときの出力トランス二次巻線の電圧をそれ
ぞれ示す。

以上のように構成された装置において、制御回路（１２
）がオン／オフの信号を発生すると、第６図の装置と同
様にして、トランジスタ（８）の電圧及び電流は第７図
（つ）の如くなり、出カドランス（５）に高周波電圧を
発生する。また、マグネトロン（９）は電流が流れてい
る時、すなわち、発振して（マイクロ波を発生して）い
る時は、マグネトロン端子電圧がほぼ一定（通常的４Ｋ
Ｖ）になるという特性がある。出カドランス（５）はリ
ーケージインダクタンスが大きいので、マグネトロン（
９）に電流が流れる時、すなわち、発振している期間で
は、二次巻線電圧がほぼ一定になる。さらに、この出カ
ドランス（５）に設けたフィラメント加熱巻線（５Ｆ）
の電圧は、二次巻線電圧とほぼ相似になる。従って、ト
ランジスタ（８）のオン期間比率の大きな時は、第２（
キ）のようにマグネトロンの出力が大きい。ここで、前
述のようにフィラメント加熱巻線（５Ｆ）の電圧は、は
ぼ第２図（り）と対応し、これと相似である。次に、ト
ランジスタのオン期間比率の小さい時は、二次巻線電圧
が第２図（コ）のようになる。このときも、マグネトロ
ン（９）に電流が流れていない期間にもマグネトロン（
９）が発振しない範囲で、フィラメント加熱巻線（５Ｆ
）の電圧を高くするようにトランジスタのオン期間比率
を適切に設定すれば、フィラメント加熱巻線の電圧の低
下を抑制できる。これは、出力の大小によらず第２図（
力）に示すＢ部では、マグネトロン（９）を殆ど発振さ
せずに、この期間ではフィラメント加熱電力を得るよう
にしているためである。

従来の装置では、この期間（第７図（ア）Ａ部相当）は
インバータへの入力直流電圧自体が低いので、この期間
でのフィラメント加熱電力が全体のフィラメント加熱電
力に寄与する割合は小さく、マグネトロン（９）の動作
に支障をきたす。

第３図は制御回路（１２）の−例を示す回路図であり、
インバータの入力直流電圧に対応して反転した反転回路
（１２ｂ）の信号と、のこぎり波発生回路（１２７）の
信号電圧とを比較回路（１２８）により比較した出力信
号から、トランジスタ（８）を駆動する信号を駆動回路
（１２９）により形成する。可変抵抗（１２２）はマグ
ネトロン（９）の出力の大小を設定できる。この出力設
定方法は可変抵抗（１２２）以外にも、抵抗（１２５）
の可変あるいはその他の手段を用いてもよい。

なお、低圧直流電源（１４）からはほとんどマグネトロ
ン（９）の発振点力は供給しないので、この低圧直流電
源（１４）の容量は少なくて済む。

第４図は本発明の他の実施例を示し、図において、低圧
直流電源（１４）はダイオード（１４）、（１４２）、
（１４３）とコンデンサ（１４４）、（１４５’）によ
り構成され、交流電源（２）を全波整流した電圧の約１
／２の電圧がコンデンサ（１４４）、（１４５）に充電
され、これが第２図（力）のＢ部の期間の電圧に相当す
る。この装置においてもインバータの動作は第１図のも
のと同様であるが、ダイオード（７）を渡れる回生電流
（第７図（１）の斜線を参照）のループとして必要であ
ったコンデンサ（４）の役割をこの低圧直流電源（１４
）が負担できるので、このコンデンサの容量を減少させ
たり、あるいは除去するなどの効果がある。

逆にコンデンサ（４）が十分に大きな容量であれば、第
５図に示す様に回生電流がコンデンサ（１４４）、（１
４５）に多く流れることを防止するためのインピーダン
ス（１４６）を直列に挿入してもよい。このインピーダ
ンス（１４６）は例えばインダクタや抵抗などで構成さ
れ、この挿入により、コンデンサ（１４４）、（１４５
）に流れようとする回生電流が減少し、コンデンサ（１
４４）、（１４５）は許容リップル電流の小さなものを
使用できる。

また、インダクタ（３）は上記の回生電流が交流電源（
１）側に流れることを阻止するが、この低圧直流電源（
１４）の構成ではコンデンサ（１４４）、（１４５）に
電解コンデンサを使用したときなどでも、この低圧直流
電源（１４）の挿入による交流電源側から見た力率の低
下を少なくする効果がある。

また、交流電源側にラインフィルタ等が備えられている
場合は、このインダクタ（３）を前記インピーダンス（
１４６）の箇所に接続することも可能である。さらに、
インダクタ（３）に別の巻線を設けたり、あるいは中間
タップを設けて第２のイ、ンダクタを形成し、これをイ
ンピーダンス（１４６）相当の動作をさせる様に接続し
てもよい。

逆に、この低圧直流電源（１４）をインダクタ（３）と
全波整流回路（２）の間に接続すれば、インダクタ（３
）の存在により、低圧直流電源（１４）のコンデンサ（
１４４）、（１４５）に流れる回生電流を減少させるこ
ともでき、このとき、コンデンサ（１４４）、（１４５
）の許容電流が小さいものを使用することが可能にする
効果がある。

低圧直流電源は第４図のように３個のダイオードと２個
のコンデンサを使用したちの以外に、３個のコンデンサ
を使用して１／３の電圧で充電するなどでも良い。

また、このようにコンデンサによって、分圧することに
より、低圧直流電源を構成しなくても、交流電源電圧の
ピーク値よりも適宜低い値を有する直流電源であれば使
用できる。

インバータの構成は上記実施例に限定されず、共振用コ
ンデンサ（６）がトランジスタ（８）と直列接続でも、
並列接続でもよい。スイッチングデバイスとしてバイポ
ーラトランジスタ以外の素子の使用は可能であり、例え
ば、パワーＭＯ３ＦＥＴの場合では、回生ダイオード（
７）は素子に寄生して等価的に備えられているので、必
ずしも必要でない。要するに、スイッチングデバイスの
制御により、出カドランス（５）の出力電圧を制御しマ
グネトロン（９）の出力の大小を制御できるものであれ
ばよい。

さらに、出カドランス（５）のり−ケージインダクタン
スは、マグネトロン（９）の発振中はその二次巻線電圧
が略一定にできる程度であればよく、必要に応じて二次
巻線に直列にインピーダンスを挿入してもよい。出カド
ランス（５）の二次側のマグネトロン負荷回路の構成は
上記実施例に限定されるものではなく、適宜変形しても
よい。

［発明の効果］ 以上のように本発明の装置では、マグネトロンの出力を
少くしても、マグネトロンのフィラメント加熱の低下を
抑制できるので、マグネトロンの出力制御ができる範囲
を広げる記事ができる。

【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回路
図、第２図はこの装置の動作を説明するための波形図、
第３図は第１図の装置の制御回路の−例を示す回路図、
第４図、第５図は本発明の他の実施例を示す回路図、第
６図は従来装置の回路図、第７図は従来装置の動作説明
のための波形図である。 図おいて、（１）は交流電源、（２）は全波整流回路、
（３）はインダクタ、（５）は出カドランス、（８）は
スイッチングデバイス、（９）はマグネトロン、（１２
）は制御回路、（１４）は低圧直流電源である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当不分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源を全波整流した直流電源とこの直流電源
   のピーク値より低いピーク値を有する低圧直流電源と、
   この低圧直流電源および上記直流電源を入力源とするイ
   ンバータと、このインバータの出力をマグネトロンに供
   給するリーケージインダクタンスを有する出力トランス
   と、この出力トランスに設けられ上記マグネトロンのフ
   ィラメント加熱用出力を発生する巻線と、上記インバー
   タのスイッチングデバイスのオン期間比率を変化して上
   記マグネトロンの出力を制御し、かつ、上記マグネトロ
   ンを発振する期間以外の期間で上記低圧直流電源の入力
   に基づき上記マグネトロンのフィラメント加熱用巻線に
   出力を発生させる制御手段とを備えたことを特徴とする
   高周波加熱装置。
2. （２）低圧直流電源が交流電源を全波整流した直流出力
   電圧ピーク値の約１／２及至１／３の電圧に充電される
   複数のコンデンサを備え、かつ、このコンデンサに前記
   インバータの回生電流を流す回路を備えたことを特徴と
   する請求項（１）記載の高周波加熱装置。
3. （３）低圧直流電源が交流電源を全波整流した直流出力
   電圧ピーク値の約１／２及至１／３の電圧に充電される
   複数のコンデンサを備え、このコンデンサに流入する前
   記インバータの回生電流を抑制するためのインピーダン
   スを、前記インバータと前記コンデンサとの間に直列的
   に接続したことを特徴とする請求項（１）記載の高周波
   加熱装置。