JPH0574563A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、サージ電圧を小さくし得てスイッ
チング素子や高圧整流回路の破損を防止し得るようにし
ている。 【構成】 マグネトロン２０の温度を温度センサ（温度
検出手段）２２により検出し、温度判定回路（保護手
段）２９は、マグネトロン２０部分の温度が基準温度以
上であるときにはトランジスタ（スイッチング素子）１
３のオン時間を所定時間以上とするための通常駆動信号
（ハイレベル）を出力し、基準温度を下回ったときには
トランジスタ１３のオン時間を短くするための駆動制限
信号（ローレベル）を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子のオ
ンオフを制御して商用電源周波数を高周波に変換する周
波数変換回路を備えた高周波加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子レンジに代表される高周
波加熱装置は、周知のように、スイッチング素子のオン
オフを制御して商用電源周波数を高周波に変換する周波
数変換回路と、この周波数変換回路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
れた高圧整流回路と、この高圧整流回路の直流出力によ
り駆動されるマグネトロンとを備えた構成である。そし
て、このものでは、通常、前記スイッチング素子のオン
時間を一定としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の高
周波加熱装置では、マグネトロンの発振動作の開始初期
にサージ電圧が発生することがある。このサージ電圧は
マグネトロン側（昇圧トランスの二次側）で発生する
が、一次側にもその電圧があらわれる。このため、高圧
整流回路や、スイッチング素子が破損するおそれがあっ
た。サージはマグネトロンの最初の発振時に発生し、特
にマグネトロンの温度が低い場合に大きなサージ電圧が
発生する。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従って、その目的は、サージ電圧を小さ
くし得てスイッチング素子や高圧整流回路の破損を防止
し得る高周波加熱装置を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波加熱装置
は、スイッチング素子のオンオフ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回路と、この周波数
変換回路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高圧整流回路と、この
高圧整流回路の直流出力により駆動されるマグネトロン
とを備えたものにおいて、前記マグネトロンの温度を検
出する温度検出手段を設け、この温度検出手段による検
出温度と基準温度とを比較し検出温度が基準温度以上で
あるときには前記スイッチング素子のオン時間を所定時
間以上とし且つ検出温度が基準温度を下回ったときには
前記スイッチング素子のオン時間を前記所定時間よりも
短くするように制御する保護手段を設けたところに特徴
を有する（請求項１の発明）。

【０００６】また、本発明の高周波加熱装置は、スイッ
チング素子のオンオフ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回路と、この周波数変換回路の
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高圧整流回路と、この高圧整流回
路の直流出力により駆動されるマグネトロンとを備えた
ものにおいて、外気温度を検出する温度検出手段を設
け、この温度検出手段による検出温度と基準温度とを比
較し検出温度が基準温度以上であるときには前記スイッ
チング素子のオン時間を所定時間以上とし且つ検出温度
が基準温度を下回ったときには前記スイッチング素子の
オン時間を前記所定時間よりも短くするように制御する
保護手段を設けたところに特徴を有する（請求項２の発
明）。

【０００７】

【作用】マグネトロンの温度あるいは外気温度が基準温
度よりも高い場合、例えば常温程度の場合にはスイッチ
ング素子は所定時間以上のオン時間にてオンされる。こ
のようにマグネトロンの温度あるいは外気温度が基準温
度よりも高い場合には高いサージ電圧が発生することは
なく、高圧整流回路やスイッチング素子が破損を来すよ
うなことはない。

【０００８】また、マグネトロンの温度あるいは外気温
度が基準温度よりも低い場合にはスイッチング素子は所
定時間よりも短い時間でオンされる。この結果、高いサ
ージ電圧が発生することが予測される温度状況では、マ
グネトロンへの供給電力を抑えることなるからサージ電
圧を小さくでき、従って、高圧整流回路やスイッチング
素子が破損を来すようなことはない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１ないし図
３を参照して説明する。電気的構成を示す図１におい
て、交流入力端子１，２には冷却ファンモータ３が接続
されており、その送風状態で後述するマグネトロン２０
およびトランジスタ１３等の部品を冷却する。

【００１０】また、交流入力端子１，２には周波数変換
回路４が接続されている。この周波数変換回路４は商用
電源周波数を高周波に変換して出力するもので、整流回
路５，平滑回路６，スイッチング回路７から構成されて
いる。

【００１１】整流回路５はブリッジ接続されたダイオー
ドから成り、交流入力端子１，２からの交流電圧を全波
整流する。平滑回路６はチョークコイル８及びコンデン
サ９から成り、整流回路５により全波整流された脈動を
含む電圧を直流電圧に変換する。

【００１２】スイッチング回路７は昇圧トランス１０の
一次巻線１０ａ，共振用コンデンサ１１，制御回路１
２，スイッチング素子たるトランジスタ１３から成り、
これは、昇圧トランス１０の一次巻線１０ａと接続され
たトランジスタ１３を制御回路１２によってオンオフす
ることにより一次巻線１０ａに高周波電流を流す。

【００１３】ここで、平滑回路６の入力側は分圧用抵抗
を有して成る電圧検出部１５を介して０Ｖラインと接続
されており、その分圧用抵抗の共通接続点は制御回路１
２と接続されている。また、平滑回路６の出力側は分圧
抵抗を有して成るタイミング検知部１６を介してトラン
ジスタ１３のコレクタと接続されており、その分圧抵抗
の共通接続点は制御回路１２と接続されている。

【００１４】昇圧トランス１０には二次巻線１０ｂ，１
０ｃが設けられており、そのうちの一方の二次巻線１０
ｂはコンデンサ１７及びダイオード１８から成る倍電圧
整流回路（高圧整流回路）１９を介してマグネトロン２
０の陽極及び陰極と接続されている。ここで、二次巻線
１０ｂと倍電圧整流回路１９との間には、例えばカレン
トトランス等により構成された陽極電流検出回路２１が
設けられており、その出力は制御回路１２に出力されて
いる。また、他方の二次巻線１０ｃはマグネトロン２０
のフィラメントと接続されている。

【００１５】制御回路１２は保護手段を含んでおり、そ
の構成を具体的に示す図２において、陽極電流平均化回
路２３は、陽極電流検出回路２１からの検出電流を平均
化する。誤差増幅回路２４は、陽極電流平均化回路２３
からの検出電流と設定値Ｖref とを比較し、その差を導
通時間決定回路２５に出力する。この導通時間決定回路
２５はトランジスタ１３の導通開始時間と導通時間幅と
を決定するもので、導通時間決定回路２５からの信号に
基づいて所定タイミングでアンド回路２６にハイレベル
信号を出力する。

【００１６】入力電圧平均化回路２７は電圧検出部１５
からの電圧信号を平均化するもので、その平均電圧値が
比較回路２８に出力される。比較回路２８は、入力した
平均電圧に基づいて商用電源電圧が使用可能範囲（例え
ば８０Ｖ以上１２０Ｖ以下）となっているか否かを判定
し、その範囲内のときはハイレベル信号をアンド回路２
６に出力する。

【００１７】保護手段としての温度判定出回路２９は、
前記温度センサ２２から与えられる検出温度が基準温度
この場合５℃以上である時には通常駆動信号（ハイレベ
ル）を出力し、以下であるときには駆動制限信号（ロー
レベル）を出力する。また、前記導通時間決定回路２５
は温度判定回路２９から通常駆動信号（ハイレベル）が
与えられると、トランジスタ１３の導通時間を誤差増幅
回路２４からの信号に基づいて決定する。この導通時間
はあらかじめ決められた基準時間Ｋ以上の時間で変化す
る。

【００１８】そして前記導通時間決定回路２５は温度判
定回路２９から駆動制限信号（ローレベル）が与えられ
ると、トランジスタ１３の導通時間を誤差増幅回路２４
からの信号に関係なく前記基準時間Ｋより短い時間に一
義的に決定する。

【００１９】次に上記構成の作用について説明する。
今、マグネトロン２０部分の温度が常温程度（５℃以
上）の場合を考える。調理運転が開始されると、温度セ
ンサ２２による検出温度が基準温度以上となるので、温
度判定回路２９は通常駆動信号（ハイレベル）を導通時
間決定回路２５に出力している。

【００２０】従って、制御回路１２によりトランジスタ
１３が基準時間Ｋを下回らない時間でオンされそしてオ
フ制御される。これによって昇圧トランス１０の一次巻
線１０ａと共振用コンデンサ１１から成る振動回路に振
動電流が流れ、それに応じて一次巻線１０ａに高周波電
圧及び高周波電流が誘起される。そして、一次巻線１０
ａに誘起された高周波電圧は昇圧トランス１０によって
昇圧されて倍電圧整流回路１９に与えられることによ
り、高圧直流電圧が倍電圧整流回路１９からマグネトロ
ン２０に出力され、それに応じてマグネトロン２０が駆
動する。

【００２１】また、周波数変換動作においては、制御回
路１２は、トランジスタ１３の導通時間を商用電源電圧
に大きさに応じて決定するようになっているが、トラン
ジスタ１３の非導通時間はトランジスタ１３の導通時間
内に昇圧トランス１０が有するインダクタンスに応じて
貯えられたエネルギーと共振用コンデンサ１１の大きさ
とによって決定される。即ち、トランジスタ１３の非導
通時間は一次巻線１０ａに流れる高周波電流が略零とな
るタイミングに設定されていると共に、その時点が次の
周期の導通開始時点に設定されている。この場合、導通
時間決定回路２５は、常にタイミング検出回路１６から
一次巻線１０ａに誘起される高周波電圧に応じた電圧信
号を入力しており、その電圧信号に基づいて高周波電流
が零となるタイミングを判定して、アンド回路２６にハ
イレベル信号を出力するタイミングを決定している。

【００２２】一方、マグネトロン２０の発振動作中にお
いては、陽極電流平均化回路２３は、陽極電流検出回路
２１からのマグネトロン２０の陽極電流値を検知して平
均化する。また、誤差増幅器２４は、陽極電流平均化回
路２３による平均電流値と設定値とを比較し、その差を
導通時間決定回路２５に出力する。この場合、平均電流
値と設定値との差は、商用電源電圧が高いほど大とな
る。そして、導通時間決定回路２５は、誤差増幅回路２
４による差が大きくなるほど、トランジスタ１３の導通
時間幅（オン時間）を制限するようになっている。この
結果、陽極電流は商用電源電圧の変動を抑制する方向に
制御されるので、マグネトロン２０による高周波出力は
一定化される。ただしトランジスタ１３のオン時間は前
記基準時間Ｋより短くなることはない。

【００２３】また、入力電圧平均化回路２７は、電圧検
出部１５からの検出電圧を平均化して出力し、比較回路
２８は、入力電圧平均化回路２７による商用電源電圧が
８０Ｖ以上１２０Ｖ以下の範囲内から外れていたとき
は、ローレベル信号をアンド回路２６に出力する。これ
により、アンド回路２６からトランジスタ１３のベース
にローレベル信号が出力されるので、トランジスタ１３
がオフしてマグネトロン２０の動作を停止する。この場
合、下限値である８０Ｖは、これ以下の電圧ではマグネ
トロン２０への陽極電流が許容値よりも過大となること
から決定され、そしてまた、上限値１２０Ｖは、マグネ
トロン２０の耐電圧から予め決定されている。

【００２４】さて、次にマグネトロン２０部分の温度が
５℃以下である場合、調理運転が開始されると、温度セ
ンサ２２による検出温度が基準温度を下回るので、温度
判定回路２９は駆動制限信号（ローレベル）を導通時間
決定回路２５に出力する。これにて、導通時間決定回路
２５はトランジスタ１３のオン時間を基準時間Ｋより短
い時間に決定して、このオン時間でトランジスタ１３を
オンしそしてオフ制御される。この結果昇圧トランス１
０の二次側に誘起される電流が小さくなく、マグネトロ
ン２０の陽極電流が小さくなる。

【００２５】これによって、マグネトロン２０の発振開
始時におけるサージ電圧が小さくなり、この結果、図３
から判るようにトランジスタ１３にかかるサージ電圧が
抑えられ、従って、トランジスタ１３や倍電圧整流回路
１９の破損を有効に防止できる。

【００２６】図４は本発明の第２の実施例を示してお
り、この実施例においては、温度検出手段である温度セ
ンサ３１は、マグネトロン２０の温度を検出するのでは
なく、外気温度を検出するようになっており、加熱調理
開始時点では外気温度もマグネトロン２０とほぼ等価で
あるから、上記第１の実施例同様の効果を得ることがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の高周波加熱装置においては、
スイッチング素子のオンオフ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回路と、この周波数変換
回路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高圧整流回路と、この高圧
整流回路の直流出力により駆動されるマグネトロンとを
備えたものにおいて、前記マグネトロンの温度を検出す
る温度検出手段を設け、この温度検出手段による検出温
度と基準温度とを比較し検出温度が基準温度以上である
ときには前記スイッチング素子のオン時間を所定時間以
上とし且つ検出温度が基準温度を下回ったときには前記
スイッチング素子のオン時間を前記所定時間よりも短く
するように制御する保護手段を設ける構成としたから、
サージ電圧を低く抑えることができ、スイッチング素子
や高圧整流回路の破損を防止し得るといった効果を奏す
る。

【００２８】請求項１の高周波加熱装置においては、請
求項１の高周波加熱装置における温度検出手段に代え
て、外気温度を検出する温度検出手段を設けた構成とし
たから、マグネトロンの温度を等価的に外気温度で検出
することができて、上述と同様の効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気回路図

【図２】制御回路のブロック図

【図３】トランジスタにかかる電圧の変化を示す図

【図４】本発明の第２の実施例を示す電気回路図

【符号の説明】

４は周波数変換回路、５は整流回路、６は平滑回路、７
はスイッチング回路、１０は昇圧トランス、１２は制御
回路、１３はトランジスタ（スイッチング素子）、１９
は倍電圧整流回路（高圧回路）、２０はマグネトロン、
２２は温度センサ（温度検出手段）、２９は温度判定回
路（保護手段）、３１は温度センサ（温度検出手段）を
示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング素子のオンオフを制御して
   商用電源周波数を高周波に変換する周波数変換回路と、
   この周波数変換回路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高圧整流回
   路と、この高圧整流回路の直流出力により駆動されるマ
   グネトロンとを備えたものにおいて、前記マグネトロン
   の温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手
   段による検出温度と基準温度とを比較し検出温度が基準
   温度以上であるときには前記スイッチング素子のオン時
   間を所定時間以上とし且つ検出温度が基準温度を下回っ
   たときには前記スイッチング素子のオン時間を前記所定
   時間よりも短くするように制御する保護手段を設けたこ
   とを特徴とする高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 スイッチング素子のオンオフを制御して
   商用電源周波数を高周波に変換する周波数変換回路と、
   この周波数変換回路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高圧整流回
   路と、この高圧整流回路の直流出力により駆動されるマ
   グネトロンとを備えたものにおいて、外気温度を検出す
   る温度検出手段を設け、この温度検出手段による検出温
   度と基準温度とを比較し検出温度が基準温度以上である
   ときには前記スイッチング素子のオン時間を所定時間以
   上とし且つ検出温度が基準温度を下回ったときには前記
   スイッチング素子のオン時間を前記所定時間よりも短く
   するように制御する保護手段を設けたことを特徴とする
   高周波加熱装置。