JPH0528717Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、電子レンジ等のいわゆる誘電加熱
を行なうための高周波加熱装置の改良に関し、特
に、電源装置にインバータ回路を用い、このイン
バータ回路により直流電力を高周波電力に変換し
昇圧トランスにて昇圧してマグネトロンを駆動す
るように構成た高周波加熱装置の改良に関する。

［従来の技術］ 第４図は電源装置にインバータ回路を用いた従
来の高周波加熱装置の一例を示す回路図である。
図において、商用電源１の交流出力電圧は、スイ
ツチ２を介して整流平滑回路１００に与えられ、
直流電圧に整流平滑される。整流平滑回路１００
の出力はインバータ回路２００に与えられる。イ
ンバータ回路２００はパワートランジスタ等の半
導体スイツチング素子２０１のスイツチングによ
り直流電圧を所望の周波数の高周波電圧に変換
し、さらに駆動変圧器２０２でこの高周波電圧を
昇圧する。駆動変圧器２０２の２次側には、フイ
ラメント巻線２０２ｂ、高圧巻線２０２ｃおよび
補助巻線２０２ｄが設けられる。フイラメント巻
線２０２ｂの出力電圧はマグネトロン４００のカ
ソードすなわちフイラメント４０１に与えられ、
このフイラメント４０１を加熱する。また、高圧
巻線２０２ｃの出力電圧はコンデンサ３０１とダ
イオード３０２を含む半波倍電圧回路３００によ
つて昇圧された後、マグネトロン４００のフイラ
メント４０１とアノード４０２との間に印加され
る。制御回路５００は、出力設定手段３の設定出
力に応じたオン時間幅でかつインバータ回路２０
０の動作周期と同期したオン・オフパルス信号を
出力する。このオン・オフパルス信号は、駆動回
路５で増幅された後、スイツチング素子２０１に
与えられる。したがつて、制御回路５００は30〜
100kHz程度の周波数でスイツチング素子２０１
をスイツチング動作させる。なお、制御回路５０
０は、駆動変圧器２０２の補助巻線２０２ｄを介
してインバータ回路２００の動作周期を検出し、
それによつてスイツチング素子のオン・オフタイ
ミングを制御している。

上記第４図の高周波加熱装置では、スイツチン
グ素子２０１のオフ期間（フライバツク期間）に
高圧巻線２０２ｃに生じるフライバツクエネルギ
をコンデンサ３０１に蓄積し、スイツチング素子
２０１のオン期間にこのコンデンサ３０１を放電
させ、マグネトロン４００に供給して駆動するよ
うにしている。

また、第４図の高周波加熱装置では、マグネト
ロン４００の印加磁界は永久磁石により固定化さ
れており、制御回路５００によつてのみマグネト
ロン４００の出力が制御されている。すなわち、
操作つまみ４の操作量に応じたオン時間幅を出力
設定手段３が設定することにより、制御回路４０
０はスイツチング素子２０１のオン時間幅を変化
させ、それによつて出力制御を図つている。

［考案が解決しようとする問題点］ 第４図の高周波加熱装置のようにマグネトロン
４００に磁界を印加するために永久磁石を用いた
ものにあつては、永久磁石の温度特性により減磁
した場合、マグネトロン４００のアノード電圧が
減少して出力が低下し（すなわち、駆動変圧器２
０２の負荷インピーダンスが大幅に低下し）、イ
ンバータ回路２００の動作に変調を来たすことが
あつた。このような負荷変動による問題は、加熱
すべき食品の位置形状の変化よつても生じる。さ
らに、永久磁石はその占有スペースが大きいの
で、高周波加熱装置が大型化するという問題点も
あつた。

この考案は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、定常動作状態における負荷
の状態を常に安定に保ち、かつ小型化が可能な高
周波加熱装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案に係る高周波加熱装置は、直流電源
と、インバータと、マグネトロンと、制御回路と
を備えている。インバータは、その１次巻線に直
流電源の出力を受ける変圧器と、当該１次巻線と
直流電源との間に介挿されるスイツチング素子
と、当該スイツチング素子のオフ時において１次
巻線と協働して共振回路を形成し当該１次巻線の
両端に共振電圧を発生せしめる共振素子とを含
み、このスイツチング素子のスイツチング動作と
共振回路の共振作用によつて変圧器の２次側に高
周波電圧を誘起せしめる。上記マグネトロンは、
インバータにおける変圧器の２次出力によつて駆
動される。制御回路は、変圧器の２次出力に基づ
いてインバータの動作周期を検出し、それによつ
てスイツチング素子を当該動作周期と同期するよ
うにオン・オフ制御する。さらに、この考案で
は、直流電源の出力電流の変動に応じてスイツチ
ング素子のオン時間幅を増減するよう制御回路の
制御量を補正する補正手段と、マグネトロンに設
けられた磁界発生用のコイルと、変圧器の２次出
力を整流平滑して磁界発生用のコイルに与え、定
常動作状態におけるマグネトロンの負荷変動に伴
う共振回路の共振電圧の変動によつて生じる変圧
器の２次出力の変動に応じて磁界発生用のコイル
の付勢電流を増減させる回路手段とを備えてい
る。

［作用］ この考案においては、定常動作状態におけるマ
グネトロンの負荷変動を補正手段で補正するとと
もに、マグネトロンの負荷変動に伴う共振回路の
共振電圧の変動によつて生じる変圧器の２次出力
の変動に応じて磁界発生用コイルの付勢電流を増
減させることにより、さらに負荷インピーダンス
を安定化する。

［実施例］ 第１図はこの考案の一実施例の高周波加熱装置
を示す回路図である。図において、この実施例
は、第４図の従来装置と同様に、商用電源１と、
スイツチ２と、整流平滑回路１００と、インバー
タ回路２００と、半波倍電圧回路３００と、マグ
ネトロン４００と、制御回路５００と、出力設定
手段３と、操作つまみ４と、駆動回路５とを備え
ている。

整流平滑回路１００は、商用電源１からの交流
電圧を全波整流する整流ブリツジ１０１と、この
整流ブリツジ１０１の両端間に直列に接続された
チヨークコイル１０２および平滑コンデンサ１０
３を含む。インバータ回路２００は、平滑コンデ
ンサ１０３の両端に直列に接続された共振コンデ
ンサ２０３およびダイオード２０４と、ダイオー
ド２０４と並列に接続されたパワートランジスタ
等のスイツチング素子２０１と、駆動変圧器２０
２とを含む。駆動変圧器２０２は、その１次巻線
２０２ａが共振コンデンサ２０３と並列に接続さ
れる。駆動変圧器２０２の２次側には、第４図の
装置と同様、フイラメント巻線２０２ｂ、高圧巻
線２０２ｃおよび補助巻線２０２ｄが設けられ
る。フイラメント巻線２０２ｂは、その両端がマ
グネトロン４００のフイラメント４０１（カソー
ド）に接続される。したがつて、フイラメント４
０１はフイラメント巻線２０２ｂの出力によつて
加熱される。高圧巻線２０２ｃの出力電圧は、半
波倍電圧回路３００を介してマグネトロン４００
のフイラメント巻線４０１−アノード４０２間に
与えられる。この実施例では、さらに駆動変圧器
２０２の２次側に補助巻線２０２ｅが設けられ
る。この補助巻線２０２ｅの一端はダイオード６
０１のカソード、アノードを介してコイル６０２
の一端に接続される。コイル６０２の他端は、コ
ンデンサ６０３を介して接地されるとともに、マ
グネトロン４００の磁界発生用コイル６０４を介
して接地される。これらダイオード６０１、コイ
ル６０２およびコンデンサ６０３は、補助巻線２
０２ｅに誘起された交流出力を整流平滑するため
の回路を構成している。なお、マグネトロン４０
０は、磁界発生用コイル６０４とは別に、最低限
の磁界を与える永久磁石を備えている。

前記補助巻線２０２ｄの一端は制御回路５００
内部において抵抗５０１を介して接地されてい
る。また、補助巻線２０２ｄの他端はタイミング
回路５０２の入力端に接続される。このタイミン
グ回路５０２は、インバータ回路２００のオン・
オフ動作と同期したタイミング信号を出力するも
ので、その出力は三角波発生回路５０３に与えら
れる。三角波発生回路５０３は、タイミング回路
５０２の出力のうち立下がりパルスに応答して三
角波を発生するもので、その出力は比較回路５０
４の一方入力端に与えられる。比較回路５０４の
他方入力端には出力設定手段３の設定出力が与え
られる。比較回路５０４は出力設定手段３の設定
出力をしきい値として、三角波発生回路５０３の
三角波出力をレベル比較するもで、その比較結果
出力はパルス発生回路５０５に与えられる。パル
ス発生回路５０５は、比較回路５０４の出力によ
つてオン・オフ時間幅が決まるパルス信号を出力
するもので、その出力は駆動回路５を介してスイ
ツチング素子２０１にスイツチング制御電圧とし
て与えられる。また、制御回路５００では電源ト
ランス５０６および電源回路５０７を用いて商用
電源１の交流出力から直流電圧（V_D＝−12V）
を作つており、この直流電圧はタイミング回路５
０２、三角波発生回路５０３、比較回路５０４お
よびパルス発生回路５０５に駆動電圧として与え
られる。

さらに、第１図の実施例では、整流ブリツジ１
０１の出力電流の変動を検出する電流検出コイル
１０４と、この電流検出コイル１０４の出力に基
づいてマグネトロン４００の負荷インピーダンス
の変動を検出する電力検出回路５０８とが設けら
れており、この電力検出回路５０８の出力は出力
設定手段３に設定値補正のために与えられる。

第２図は第１図に示すマグネトロン４００の構
造を示す図である。図示のごとく、このマグネト
ロン４００には、磁界発生用コイル６０４が設け
られ、この磁界発生用コイルに流す付勢電流を変
化させることによつて印加磁界を調整し得る構成
となつている。

第３図は、第１図に示す高周波加熱装置の各部
の電圧波形を示す図である。以下、この第３図に
参照して上記実施例の動作を説明する。

まず、負荷変動を考えない定常状態の動作につ
いて説明する。スイツチング素子２０１は駆動回
路５を介して制御回路５００から与えられるオ
ン・オフパルス信号によつてそのオンオフが制御
されるが、このスイツチング素子２０１がオンし
ているとき、駆動変圧器２０２の１次側では整流
ブリツジ１０１の出力電流がチヨークコイル１０
２、１次巻線２０２ａ、スイツチング素子２０１
のコレクタ−エミツタを介して流れる。逆に、ス
イツチング素子２０１がオフしているとき、駆動
変圧器２０２の１次側では、１次巻線２０２ａの
逆起電圧によつて、この１次巻線２０２ａと共振
コンデンサ２０３とで並列共振閉ループが形成さ
れ、この閉ループ内を共振電流が流れる。したが
つて、１次巻線２０２ａにはスイツチング素子２
０１のオン・オフに応じて、交流電流が流れるこ
とになる。一方、駆動変圧器２０２の２次側で
は、高圧巻線２０２ｃに誘起した電圧が半波倍電
圧回路３００によつて昇圧された後、マグネトロ
ン４００のカソード４０１−アノード４０２間に
印加され、インバータ回路２００のオンモードに
おいてマグネトロン４００を駆動する。また、磁
界発生用コイル６０４について言えば、インバー
タ回路２００のオンモード時に補助巻線２０２ｅ
の一端からダイオード６０１、コイル６０２を介
して磁界発生用コイル６０４に電流が流れ込み、
この電流は接地を介して補助巻線２０２ｅの他端
へと流れる。また、このとき流れる電流によつて
コンデンサ６０３が第１図の図示の極性に充電さ
れる。逆に、インバータ回路２００のオフモード
時には、コンデンサ６０３に蓄積された充電電荷
が、コンデンサ６０３の一端（＋側に充電された
極板）から磁界発生用コイル６０４に流れ込み、
この電流は接地を介してコンデンサ６０３の他端
へと流れる。したがつて、磁界発生用コイル６０
４は、インバータ回路２００のオンモードおよび
オフモードにかかわらず、定常的に付勢されてい
る。

上記インバータ回路２００のオン・オフ制御
は、前述したごとく、出力設定手段３の設定出力
に基づいて、制御回路５００が行なう。すなわ
ち、制御回路５００のタイミング回路５０２は、
駆動変圧器２０２の補助巻線２０２ｄの電圧変化
（もしくは電流変化）に基づいて、インバータ回
路２００のオン・オフ動作に同期する立上がりお
よび立下がりパルスを第２図のごとく発生する。
三角波発生回路５０３はタイミング回路５０２か
らの立下がりパルスに同期する三角波を第２図の
ごとく発生する。また、比較回路５０４は出力設
定手段３の設定出力をしきい値として三角波発生
回路５０３の三角波出力のレベル比較を行ない、
パルス発生回路５０５で発声されるパルス信号の
オン・オフ時間幅を制御する。したがつて、この
パルス発生回路５０５からは、第２図に示すよう
なパルス信号が出力される。このパルス信号によ
つてスイツチング素子２０１すなわちインバータ
回路２００のオン・オフ動作が制御される。

次に、温度変化による永久磁石の磁気特性の変
化あるいは加熱すべき食品の位置形状の変化等に
より、マグネトロン４００のアノード電圧が変化
したとき、すなわち負荷変動が生じたときの動作
について説明する。このような負荷変動が生じる
と、整流平滑回路１００における整流ブリツジ１
０１の出力電流が変動する。この出力電流の変動
が電流検出コイル１０４で検出され、その検出結
果に基づいて負荷に変動が生じたことが電力検出
回路５０８で検出される。電力検出回路５０８
は、検出した負荷変動に応じて出力設定手段３の
設定出力を適宜補正する。したがつて、制御回路
５００はマグネトロン４００の負荷変動を抑える
ようにスイツチング素子２０１のオン時間幅を制
御する。すなわち、マグネトロン４００のアノー
ド電圧が減少して負荷インピーダンスが低下する
と、制御回路５００はスイツチング素子２０１の
オン時間幅（第２図のT′）を定常状態のオン時
間幅（第２図のＴ）よりも拡げ、マグネトロン４
００の駆動時間を長くして負荷インピーダンスの
低下を抑える。逆に、マグネトロン４００のアノ
ード電圧が上昇して負荷インピーダンスが大きく
なると、制御回路５００はスイツチング素子２０
１のオン時間幅を短くし、それによつてマグネト
ロン４００の駆動時間を短くして負荷インピーダ
ンスの上昇を抑える。

上記のごとく電力検出回路５０８を含むフイー
ドバツクループによつてマグネトロン４００の負
荷変動が抑えられるが、この実施例ではさらに磁
界発生用コイル６０４の付勢電流の増減によつて
もマグネトロン４００の負荷変動を抑えるように
している。すなわち、マグネトロン４００のアノ
ード電圧が減少して負荷インピーダンスが低下す
ると、スイツチング素子２０１のオン時間幅が拡
げられるため、インバータ回路２００のオンモー
ド時において駆動変圧器２０２の補助巻線２０２
ｅの誘起される電圧が定常状態に比べて高くな
る。そのため、磁界発生用コイル６０４に定常状
態よりも大きな電流が流れ、マグネトロン４００
に印加される磁界が強くなる。その結果、マグネ
トロン４００のアノード電圧が押し上げられ、負
荷インピーダンスが大きくなるように作用する。
逆に、マグネトロン４００のアノード電圧が上昇
して負荷インピーダンスが大きくなつた場合は、
制御回路５００によつてスイツチング素子２０１
のオン時間幅が短くされるため、インバータ回路
２００のオンモード時における補助巻線２０２ｅ
の誘起電圧が定常状態に比べて小さくなり、それ
に応じて磁界発生用コイル６０４に流れる付勢電
流も定常状態に比べて減少する。その結果、マグ
ネトロン４００のアノード電圧が低下され、負荷
インピーダンスが小さくなるように作用する。上
記のような補助巻線２０２ｅを介するフイードバ
ツク作用により、マグネトロン４００のアノード
電圧すなわち負荷インピーダンスは一定値に収束
し、インバータ回路２００の負荷インピーダンス
の変動が安定化される。したがつて、負荷インピ
ーダンスの変動に伴うインバータ回路２００の動
作変調が解消される。

［考案の効果］ 以上のように、この考案によれば、マグネトロ
ンに磁界を印加するためにコイルを用いているの
で、従来のように永久磁石を用いたものに比べて
温度変化による磁気特性の変化が少なく、マグネ
トロンの負荷状態を安定に保つことができるとと
もに、装置の小型化を図ることができる。また、
たとえマグネトロンの負荷変動が生じても、その
負荷変動を補正手段で補正するとともに磁界発生
用のコイルの付勢電流をその負荷変動に応じて増
減させるようにしているので、マグネトロンの負
荷状態をさらに安定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す回路図であ
る。第２図は第１図に示すマグネトロン４００の
構造を示す図である。第３図は第１図に示す高周
波加熱装置の各部の電圧波形を示す図である。第
４図は従来の高周波加熱装置の一例を示す回路図
である。 図において、１は商用電源、３は出力設定手
段、１００は整流平滑回路、２００はインバータ
回路、２０１はスイツチング素子、２０２は駆動
変圧器、２０３は共振コンデンサ、４００はマグ
ネトロン、５００は制御回路、６０１，６０２お
よび６０３はそれぞれ整流平滑用のダイオード、
コイルおよびコンデンサ、６０４は磁界発生用コ
イルを示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 直流電源、 その１次巻線に前記直流電源の出力を受ける変
   圧器と、当該１次巻線と前記直流電源との間に介
   挿されるスイツチング素子と、当該スイツチング
   素子のオフ時において前記１次巻線と協働して共
   振回路を形成し当該１次巻線の両端に共振電圧を
   発生せしめる共振素子とを含み、前記スイツチン
   グ素子のスイツチング動作と前記共振回路の共振
   作用によつて前記変圧器の２次側に高周波電圧を
   誘起せしめるインバータ、 前記変圧器の２次出力によつて駆動されるマグ
   ネトロン、および 前記変圧器の２次出力に基づいて前記インバー
   タの動作周期を検出し、それによつて前記スイツ
   チング素子を当該動作周期と同期するようにオ
   ン・オフを制御する制御回路を備えた高周波加熱
   装置において、 前記直流電源の出力電流の変動に応じて前記ス
   イツチング素子のオン時間幅を増減するように前
   記制御回路の制御量を補正する補正手段、 前記マグネトロンに設けられた磁界発生用のコ
   イル、および 前記変圧器の２次出力を整流平滑して前記磁界
   発生用コイルに与え、かつ定常動作状態における
   前記マグネトロンの負荷変動に伴う前記共振回路
   の共振電圧の変動によつて生じる前記変圧器の２
   次出力の変動に応じて前記磁界発生用コイルの付
   勢電流を増減させる回路手段を備えることを特徴
   とする、高周波加熱装置。