JPH05129075A

JPH05129075A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JPH05129075A
Application number: JP9504792A
Authority: JP
Inventors: Naoyoshi Maehara; 直芳前原; Kazuho Sakamoto; 和穂坂本; Haruo Suenaga; 治雄末永; Takashi Niwa; 孝丹羽; Takahiro Matsumoto; 孝広松本; Daisuke Betsusou; 大介別荘; Koji Yoshino; 浩二吉野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1993-05-25
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPH0713914B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は高周波加熱装置に関するもので、所
定の時間の間、本装置の定格出力より大きな出力を出力
し加熱時間を短縮することを目的とする。【構成】マグネトロン３２と、このマグネトロン３２
の動作を調節する動作条件調節部３４とこの動作条件調
節部３４を制御する温度判別制御部４１とからなり、こ
の温度判別制御部４１が発熱部分の温度が所定以下と判
断した時は、前記動作条件調節部３４を制御してマグネ
トロン３２の出力を定格以上の出力とする構成とした。
この構成により、出力増加に伴なう冷却構造の大形化を
防ぎ、かつ、調理時間を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は食品や流体等を加熱する
ための高周波加熱装置に関し、さらに詳しく言えばその
電源装置に高周波電力を発生する半導体電力変換器を用
いた高周波加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】家庭用の電子レンジ等の高周波加熱装置
の電源回路には図６に示すような構成のものが多く用い
られている。図６に於て、運転スイッチ１が投入される
と商用電源２が高圧トランス３に接続される。高圧トラ
ンス３の２次巻線４の出力は、コンデンサ５、ダイオー
ド６により整流されてマグネトロン７に供給される。高
圧トランス３のヒータ巻線８はマグネトロン７のカソー
ドに接続されカソードを加熱する。したがって、マグネ
トロン７は発振し、高周波電磁波（電波）を出力して、
誘電加熱が可能となる。

【０００３】図７（ａ）は時間ｔ＝０においてスイッチ
１を投入後のマグネトロン７の電波出力Ｐ₀の時間経過
を示す図である。

【０００４】ｔ＝０でスイッチ１が投入されるとマグネ
トロン７にはカソードヒータ電力と高圧電力とが同時に
印加される。そして約１〜２秒後のｔ＝ｔ₁においてカ
ソードの温度が十分上昇し電波出力Ｐ₀が立ち上りその
後は図のようにほぼ一定に保たれる。もちろんマグネト
ロン７や高圧トランス３の温度特性などにより時間の経
過と共に多少の電波出力の低下は生じる場合があるが、
基本的には、その装置の定格出力として定められた電波
出力Ｐ₀（例えば５００Ｗ）を維持するよう構成されて
いる。

【０００５】図７（ｂ）は、上記のように高周波加熱装
置を動作させた時の装置内部の部品等の温度上昇を示す
図である。例えばマグネトロン７の温度Ｔ_Mと高圧トラ
ンス３の周囲の空気の温度Ｔ_aは同図のように上昇して
いく。

【０００６】図８は高周波加熱装置の断面図である。筐
体９の内部にはオーブン１０、マグネトロン７、高圧ト
ランス３などが図のように配置され、冷却ファン１１に
て強制冷却される構成となっている。マグネトロン７の
効率は約６０％、高圧トランス３の効率は約９０％程度
であるので、実際の電波出力定格５００Ｗの装置の場
合、マグネトロン７は約３００Ｗ、高圧トランス７は、
約１００Ｗ程度の損失が生じる。このため、これらの部
品の温度は図７（ｂ）のように運転中徐々に上昇し、各
部品の熱時定数で決まる時間ｔ＝ｔ₂（例えば１５分）
までは比較的早い上昇速度で上昇し、その後ｔ＝ｔ
₃（例えば６０〜１２０分）で、装置全体の温度が最高
温度に達して飽和する。

【０００７】このように高周波加熱装置はマグネトロン
７や高圧トランス３などの比較的変換効率の低い部品が
多く、従って熱損失が大きいので運転時の温度上昇が比
較的大きく、かつ、長時間かかって安定温度に達するも
のである。

【０００８】装置の定格出力Ｐ₀の保証は、このような
熱損失が生じても十分安全性を保ち得る絶縁材料や構成
材料でなければならないので、その冷却条件の構成や各
部品の仕様はこのような保証条件を満たすように設計さ
れている。

【０００９】すなわち図７（ｂ）におけるｔ＝ｔ₃にお
いて、生じた温度上昇を十分考慮して、構成材料や部品
仕様、そして冷却構成が決定されているのである。

【００１０】したがって、定格出力５００Ｗの場合と６
００Ｗの場合とでは、冷却条件や部品仕様が大きくちが
うものとなっている。例えばマグネトロン７では発生損
失が違うため、その冷却構造が大きくなって大型化、高
価格化し、また、高圧トランス３も大型化、高価格化せ
ざるを得ないのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の高周
波加熱装置は装置の熱損失による温度上昇が安定した時
の温度条件下で装置の安全性、信頼性を保証し得るよう
な各構成部品の仕様を定め、これを用いて構成されてい
た。

【００１２】しかしながら、高周波加熱装置は、誘電加
熱という独特の加熱方法であるが故に加熱時間は比較的
短く、通常一般家庭で多く使用される再加熱などでは５
分間程度以下の加熱時間で使用することが極めて多いの
である。すなわち、図７（ｂ）において、ｔ＝ｔ₀程度
の時間で使用を終えるといった使い方が非常に多く、ｔ
＝ｔ₃にまで達するような調理はまれにしか行われない
のが普通である。したがって、多くの使用条件下では全
く保証する必要のないｔ＝ｔ₃における温度上昇を保証
した高周波加熱装置を、ほとんどの場合、ｔ＝ｔ₀の使
用時間で使用しているということになり、この点で過度
な品質になっているのである。しかしながら、まれに
は、ｔ＝ｔ₃にまで達する使用条件もあり得るのでこの
ような実質的な過剰品質なものとならざるを得なかっ
た。

【００１３】

【課題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問題点を解決するためになされたも
ので以下に述べる構成より成るものである。

【００１４】すなわち、商用電源等より得られる電源部
と、昇圧手段を含み前記電源部よりの電力を高圧電力に
変換する電力変換部と、前記高圧電力変換部の動作条件
を調節する動作条件調節部と、前記高圧電力変換部の出
力を電磁波エネルギーとして放射する電波放射部と、前
記電波放射部、前記高圧電力変換部、もしくはそれらの
雰囲気のうち少なくとも１つの温度を判別し、前記温度
が所定値以下のとき、定常時の定格出力より大きい電磁
波エネルギーとなるよう前記動作条件調節部を制御する
温度判別制御部とにより構成したものである。

【００１５】また、温度判別制御部に温度検知手段を設
け、この検出信号で温度判別するよう構成したものであ
る。

【００１６】さらにまた、温度判別制御部に高圧電力変
換部の動作停止時間を計時する停止時間計時手段を設
け、この停止時間計時手段の信号で温度判別するよう構
成したものである。

【００１７】そして、温度判別制御部により所定温度以
上になったことを判別されたとき、定格出力より大きい
電磁波エネルギーから定格出力もしくはそれ以下の電磁
波エネルギーに自動的に切りかわるよう動作条件調節部
を構成したものである。

【００１８】そしてまた、表示手段を設け、定格出力よ
り大きい電磁波エネルギーのとき、これを表示する構成
としたものである。

【００１９】そしてさらにまた、高圧電力変換部を、１
つまたはそれ以上の半導体素子を有するインバータを含
んで構成し、かつ、電磁波放射手段をマグネトロンで構
成したものである。

【００２０】

【作用】上記構成により本発明による高周波加熱装置は
以下のような作用を有する。

【００２１】温度判別制御部により発熱部分の温度が所
定値以下のとき、定常時の定格出力より大きい電磁波エ
ネルギーを放射する構成であるので、所定の温度以下の
ときは定格出力よりも大きな電波出力を得ることがで
き、加熱時間の大幅な短縮を可能とし、かつ、各構成部
品の冷却構成や耐熱仕様あるいは品質的性能を過剰なも
のとせず適正なものとし、しかも十分な安全性、信頼性
を保証することを可能にするものである。

【００２２】また、発熱部の温度を温度検知手段で検知
し、確実にかつ容易に温度判別制御部が所定温度以下で
あることを判別し、動作条件調節部を制御するものであ
る。

【００２３】さらにまた、高圧電力変換部の動作停止時
間を停止時間計時手段により計時し、この停止時間計時
手段の信号に基づいて、動作中の発熱部の温度を温度判
別制御部が判別し、動作条件調節部を制御するものであ
る。

【００２４】そして、温度判別制御部により、動作条件
調節部が制御され、所定温度以上になったとき、定格出
力以上の電波出力から定格出力もしくはそれ以下の電波
出力に自動的に切りかわって動作するものである。

【００２５】そしてまた、表示手段により、定常より大
きな出力状態であることを表示し、使用者にこれを報知
するものである。

【００２６】そしてさらにまた、高圧電力変換部をイン
バータで構成し、インバータの動作を動作条件調節部に
より調節してマグネトロンへの供給電力を調節し、発熱
部分の温度が所定温度以下のとき、定格出力より大きい
電波出力をマグネトロンより出力するものである。

【００２７】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面と共に説
明する。

【００２８】図１は本発明の一実施例を示す高周波加熱
装置の回路図である。図において、商用電源２０、ダイ
オードブリッジ２１およびインダクタ２２とコンデンサ
２３より成るフィルタ回路は、電源部２４を構成してお
り、コンデンサ２６、昇圧トランス２７、トランジスタ
２８、ダイオード２９、コンデンサ３０、ダイオード３
１、およびマグネトロン３２より成る電力変換器（高圧
電力変換部）３３に電力を供給する。電力変換器３３
は、コンデンサ２６、昇圧トランス（昇圧手段）２７、
トランジスタ２８、ダイオード２９より成るインバータ
と、昇圧トランス２７の出力を整流するコンデンサ３０
とダイオード３１より成る高圧整流回路と、高周波電力
を発生するマグネトロン３２とで構成され、このマグネ
トロン３２は、この高周波電力を電磁波エネルギーとし
て放射する電波放射部としての作用を兼ねている。もち
ろん、電力変換器３３を９００ＭHzあるいは２４５０Ｍ
Hzで発振する半導体発振器で構成し、電波放射部として
アンテナなどを設けてもよい。

【００２９】トランジスタ２８は、制御部（動作条件調
節部）３４より例えば２０ＫHz〜２００ＫHzのスイッチ
ング制御信号を与えられスイッチング動作する。従って
昇圧トランス２７の１次巻線３５には高周波電圧が発生
し、この高周波電圧が昇圧され整流されてマグネトロン
３２に供給されマグネトロン３２が発振する。制御部３
４には入力電流検知器３６より入力電流に比例した信号
が送られる。この入力電流検知信号は、図２に示すよう
に制御部３４内の演算増幅器３７に送られ、基準信号発
生器３８の信号と比較されてその誤差信号がパルス幅制
御回路３９に送られるよう構成されている。したがって
トランジスタ２８の導通時間が制御され、いわゆるパル
ス幅制御によって入力電流が定められた値になるよう制
御されるのである。この結果マグネトロン３２の電磁波
（電波）出力Ｐ₀は所定の定められた値（例えば５００
Ｗ）に一定に制御される。

【００３０】このような構成において、高周波加熱装置
を動作させる場合、加熱開始指令が加熱開始回路４０か
ら温度判別制御部起動制御部４１に送られる。起動制御
部４１は加熱開始指令を受けとると、動作開始時の所定
の時間の間、定常時の定格出力（例えば５００Ｗ）より
も大きい出力（例えば６００Ｗ）で動作するよう制御部
３４に立ち上り信号を与える。

【００３１】図３（ａ）はこの状態を示す電波出力Ｐ₀
の時間変化図である。ｔ＝０でトランジスタ２８が動作
開始すると１〜２秒後のｔ＝ｔ₁でマグネトロン３２が
発振開始し、電波出力Ｐ₀は定常時（すなわち定格）よ
り大きい６００Ｗとなるよう制御される。そして、ｔ_S
後の時間ｔ₄になるとその出力Ｐ₀は定常時（すなわち
定格）の５００Ｗとなるよう制御される。このような電
波出力Ｐ₀の制御は種々の方法でこれを実現することが
できるが、例えば図２に示すように、起動制御部４１に
より入力電流の基準信号発生器３８の発生信号を制御す
ることで簡単に実現することができる。すなわち、図３
（ａ）の出力Ｐ₀の変化が生じるように入力電流の基準
信号を時間ｔ_S後に変化させることにより実現すること
が可能である。

【００３２】図３（ａ）における時間ｔ_Sは、装置や各
部品の温度が十分低い間は、定常時より高出力を発生さ
せる時間である。したがって、従来技術の説明図の図７
（ｂ）より明らかなように、装置の内部温度や各構成部
品の温度が所定の温度より低い間をｔ_Sとすればよい。
このような考え方から、ｔ_Sは、例えば、図４に示すよ
うに、サーミスタ４２により例えばマグネトロン７のア
ノード温度やその周囲温度あるいはトランジスタ２８の
放熱フィンの温度などを装置の起動前の状態を表わす信
号として検知し、基準信号発生器４３の信号と比較器４
４で比較するよう構成した起動制御部４１により温度制
御中心で決定するよう構成することができる。また、図
５に示すように機器の動作停止時間（すなわち、装置や
部品が冷却される時間）をカウントする停止時間カウン
タ４５を設け、この停止時間カウンタ４５のカウントし
た時間を装置の起動前の状態を表わす信号として検知
し、この信号により時間ｔ_Sを決定し、ｔ_Sをカウント
してｔ_S後に入力電流の基準信号３８を変化させる起動
変調カウンター４６を設ける構成とすることにより、装
置の運転状態を検知して、このｔ_Sを決定するようにし
てもよい。

【００３３】また、もちろん、例えば５分程度の短時間
にｔ_Sを限定して固定し、単なるタイマー装置で起動制
御部４１を構成してもよい。

【００３４】このように電波出力Ｐ₀を定常時より大き
く制御していることを使用者に報知するために、図２に
示すように、表示部４７を設け、これを起動制御部４１
の信号で作動せしめるようにすることにより、使用者は
パワーアップ状態（すなわち６００Ｗ）であるか定常状
態（５００Ｗ）であるかを認識して調理を行うことがで
きるので極めて使い勝手が良く、高速調理を行うことが
できる。

【００３５】また図３（ｂ）のように、電波出力Ｐ₀を
ｔ_S時間の間に徐々に低下させ、ｔ _S時間後に定常の出
力（５００Ｗ）に低下するように構成しても同様の効果
が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、温度判別
制御部に上り動作条件調節部を制御して、発熱部分の温
度が所定値以下のとき、定常時の定格出力より大きい電
磁波エネルギーとなるよう構成したので、一般家庭で使
用される場合に使用頻度の高い短時間加熱調理の場合に
は、発熱部品の温度が低い間に定格より大きな電波出力
が加熱動作を行うことができる高周波加熱装置を実現す
ることができ、加熱時間短縮によるスピード調理を可能
とすることができる。しかも、温度判別制御部により、
常に安全性や信頼性、および品質性能を保証できる最長
の時間以内で定常より大きい電波出力を出力することが
できるので、高品質、高信頼性、高安全性を維持し、か
つ、低価格で大きな電波出力を得られスピード調理が可
能な高周波加熱装置を提供することができる。

【００３７】また、温度検知手段を設けて温度判別する
構成により、最も熱的に弱い発熱部分の温度を確実に判
別しつつ定格より大きい電波出力を得ることができ、確
実な安全性、信頼性、高品質性を保ちつつ大電波出力に
よるスピード加熱を実現できる。

【００３８】さらにまた、動作停止状態を停止時間計時
手段で計時することにより、動作中の発熱部分の温度を
推定判別することができ、特別な温度判別のための検知
手段を用いないで発熱部分の温度を判別することが可能
である。したがって、高品質性能、高安全信頼性を維持
した大電波出力によるスピード加熱を極めて低価格で実
現できる高周波加熱装置を提供することができる。

【００３９】そして、発熱部分の温度が所定値以上にな
ったときは定格出力より大きい電波出力から定格出力も
しくはそれ以下の電波出力にその出力を自動的に低下さ
せる構成であるので、長時間加熱が必要な大量の被加熱
物の加熱調理であっても、加熱中に発熱部の温度が所定
値に達してしまって一度加熱動作が停止して再起動操作
が必要になってしまうなどという不都合を生じることな
く、自動的に加熱動作を継続することができる。従っ
て、様々な量の被加熱物に対しても、発熱部分の温度の
いかんにかかわらず１回の加熱開始操作で加熱動作を行
うことができ、使い勝手のすぐれた高周波加熱装置を提
供することができる。

【００４０】そしてまた、定常時の定格出力より大きい
電波出力であることを表示手段により表示することによ
り、使用者はその加熱出力状態を認識しながら加熱操作
を行うことができるので、加熱時間調整などの点で使い
勝手が非常に良く、安心感を与えることができる高周波
加熱装置を提供することができる。

【００４１】そしてさらにまた、高圧電力変換部をイン
バータで構成することにより、半導体素子の動作条件を
動作条件調節部によって調節するだけでマグネトロンへ
の供給電力の大きさを容易に調節することができ、定格
出力より大きい電波出力を出力し、これを温度判別制御
手段によって制御することが極めて簡単で、かつ、特別
な電波出力調節用の部品を必要としないので安価に実現
することが可能である高周波加熱装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の回路
図

【図２】同回路の動作条件調節部の要部ブロック図

【図３】同高周波加熱装置の電波出力の時間的変化を示
す波形図

【図４】同高周波加熱装置の温度判別制御部の要部回路
図

【図５】同回路の他の実施例を示すブロック図

【図６】従来の高周波加熱装置の回路図

【図７】（ａ）同高周波加熱装置の電波出力の時間的変
化を示す図（ｂ）同高周波加熱装置内の部品等の温度上昇を示す波
形図

【図８】高周波加熱装置の構成を示す断面図

【符号の説明】

２４電源部２７昇圧手段（昇圧トランス）２８半導体素子３２電波放射部３３高圧電力変換部（電力変換器）３４動作条件調節部（制御部）４１温度判別制御部（起動制御部）４７表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹羽孝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者松本孝広大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者別荘大介大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者吉野浩二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部より電力を供給される電源部と、昇圧
手段を含み前記電源部からの電力を高圧電力に変換する
高圧電力変換部と、前記高圧電力変換手段の動作条件を
調節する動作条件調節部と、前記高圧電力変換部の出力
を受けて電磁波エネルギーを放射する電波放射部と、前
記電波放射部、前記高圧電力変換部、もしくはそれらの
雰囲気のうちの少なくとも１つの温度を判別し、前記温
度が所定値以下のとき、定常時の定格出力より大きい電
磁波エネルギーとなるよう前記動作条件調節部を制御す
る温度判別制御部とより成る高周波加熱装置。
【請求項２】温度判別制御部に温度検知手段を設け、こ
の温度検知手段の信号により温度判別する構成とした請
求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項３】温度判別制御部に高圧電力変換部の動作が
実質上停止している時間を計時する停止時間計時手段を
設け、この停止時間計時手段の信号により温度判別する
構成とした請求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項４】温度判別制御部により所定の温度以上にな
ったことが判別されたとき、定常時の定格出力より大き
い電磁波エネルギーから定格出力もしくはそれ以下の電
磁波エネルギーに自動的に切り換わるよう制御部を構成
した請求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項５】温度判別制御部により動作条件調節部が制
御され、連続動作可能な定常最大値より大きい電磁波エ
ネルギーであることを表示する表示部を設けた請求項１
記載の高周波加熱装置。
【請求項６】高圧電力変換部を１つ又はそれ以上の半導
体素子を有するインバータを含んで構成し、かつ、電磁
波放射手段をマグネトロンで構成した請求項１記載の高
周波加熱装置。