JPH0574564A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、マグネトロンあるいはスイッチン
グ素子が限界温度とならないように制御するようにして
マグネトロンあるいはスイッチング素子が劣化をなくす
ようにしたものである。 【構成】 制御回路１２に含まれる上昇率検出手段は温
度検出手段２２による検出温度から温度上昇率を検出
し、同じく制御回路１２に含まれる駆動停止手段はこの
上昇率が基準値より大となると、マグネトロンの駆動を
停止して運転を停止する。従って、異常高温度に至る前
に逸早く運転が停止され、マグネトロンが異常高温度を
超えて大きくオーバーシュートすることはなく、従っ
て、マグネトロンが限界温度に至ることはまったくな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温度保護対策を施し
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
波加熱装置においては、マグネトロンの温度が高くなる
と動作損失が大きくなることが知られており、このた
め、通常では冷却ファンにより、マグネトロンを冷却す
るようにしている。また、マグネトロンを駆動するため
の駆動回路である周波数変換回路にスイッチング素子を
備えたものもあり、このではこのスイッチング素子も高
温度となると動作不良等を惹起することが知られてい
る。この場合上記マグネトロンと共にこのスイッチング
素子も冷却ファンにより冷却するようにしている。

【０００３】そしてこの種高周波加熱装置では、何等か
の故障（冷却ファンの故障等）が発生するとマグネトロ
ンあるいはスイッチング素子が異常高温度状態となるこ
とがある。これを防止するためにマグネトロンあるいは
スイッチング素子の温度を検出するようにし、この検出
温度が異常高温度判定基準値を超えたときにマグネトロ
ンの駆動を停止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の場合、マグネトロンあるいはスイッチング素子が異
常高温度となるまでには、時間（３〜６分程度）がかか
ることから、マグネトロンあるいはスイッチング素子の
温度が異常高温度判定基準値に達した時点でマグネトロ
ンの駆動を停止しても、限界温度までオーバーシュート
して、マグネトロンあるいはスイッチング素子が劣化し
てしまうおそれがあった。

【０００５】この対策として異常高温度判定基準値を低
くすることが考えられるが、これでは正常動作時であっ
ても比較的高温度となったときマグネトロンが駆動停止
されてしまう不都合がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、マグネトロンあ
るいはスイッチング素子が限界温度とならないように制
御できてマグネトロンあるいはスイッチング素子が劣化
してしまうようなことをなくし得、しかも正常運転時で
の運転強制停止もなくし得る高周波加熱装置を提供する
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は次の点に着目し
てなされたものである。すなわち、マグネトロンあるい
はスイッチング素子が異常高温となるか否かは、マグネ
トロンあるいはスイッチング素子の温度上昇率から予測
することが可能である。この予測をすれば異常高温状態
となる前に逸早くマグネトロンの駆動を停止することが
可能であり、このようにすれば、その駆動停止時点で大
きくオーバーシュートしたとしても、マグネトロンある
いはスイッチング素子が劣化を来すような限界温度とな
ることはない。

【０００８】しかして、本発明は、マグネトロンと、こ
のマグネトロンを駆動するマグネトロン駆動回路と、前
記マグネトロンの温度を検出する温度検出手段と、この
温度検出手段による検出温度の上昇率を検出する上昇率
検出手段と、この上昇率が基準値よりも大であるときに
は前記マグネトロンの駆動を停止するように前記駆動回
路を制御する駆動停止手段とを有して構成される（請求
項１の発明）。

【０００９】また、本発明は、マグネトロンと、スイッ
チング素子を有してこのマグネトロンを駆動するマグネ
トロン駆動回路と、前記スイッチング素子の温度を検出
する温度検出手段と、この温度検出手段による検出温度
の上昇率を検出する上昇率検出手段と、この上昇率が基
準値よりも大であるときには前記マグネトロンの駆動を
停止するように前記駆動回路を制御する駆動停止手段と
を有して構成される（請求項２の発明）。

【００１０】

【作用】温度検出手段によりマグネトロンの温度が検出
されると、上昇率検出手段によりこの検出温度の上昇率
が検出される。駆動停止手段は、この上昇率が基準値よ
りも大であるときにはマグネトロンの駆動を停止するよ
うに駆動回路を制御する。このように検出温度の上昇率
が検出されることによってマグネトロンが温度が異常な
高温度に至るか否かを予想することが可能となり、そし
てこの上昇率を基準値と比較して該上昇率が大となれ
ば、このままマグネトロンの駆動を継続すれば、マグネ
トロンが温度が異常な高温度に至ると判定できる。そし
てこのときにはマグネトロンの駆動が停止されるから、
つまり、異常な高温度となる前に逸早くマグネトロンの
駆動が停止されることになるから、マグネトロンが劣化
してしまうような限界温度となることはない。

【００１１】この場合、スイッチング素子の温度を検出
するようにすればこのスイッチング素子が劣化してしま
うような限界温度となることはない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１乃至図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。

【００１３】また、交流入力端子１，２にはマグネトロ
ン駆動回路たる周波数変換回路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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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１９を介してマグネトロン２０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。

【００１８】上記マグネトロン２０部分には、これの温
度を検出する温度検出手段としての温度センサ２２を設
けている。

【００１９】制御回路１２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Ｖ
ref 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ようになっ
ている。

【００２０】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。

【００２１】温度上昇率検出手段としての温度上昇率検
出回路２９は、前記温度センサ２２から与えられる検出
温度を運転開始時点およびこれから所定時間ｔ経過時点
で読み込んで上昇率ΔＴを検出する。この上昇率ΔＴ
は、駆動停止手段としての比較回路３０に与えられ、こ
の比較回路３０は、上昇率ΔＴと基準値Ｔｋとを比較し
て基準値Ｔｋが上昇率ΔＴよりも大であるときには駆動
停止信号（ローレベル）を出力し、以下であるときには
出力をハイレベルとする。

【００２２】次に上記構成の作用について説明する。調
理開始直後においては、制御回路１２によるトランジス
タ１３のオン，オフ制御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
１０ａ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。

【００２３】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。

【００２４】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１
０ａ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。

【００２５】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。

【００２６】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、また、上限値１２０Ｖは、マグネトロン
２０の耐電圧から決定されている。

【００２７】さて、上述のような運転時において、比較
回路３０は運転開始初期から出力をハイレベルとしてい
る。上昇率検出回路２９は、その運転開始時点で温度セ
ンサ２２の検出温度（これをＴａとする）を読み込み、
そして時間ｔ後に再度温度センサ２２の検出温度（Ｔｂ
とする）を読み込む。各検出温度Ｔａ，Ｔｂから上昇率
ΔＴ（ΔＴ＝（Ｔｂ−Ｔａ）／ｔ）を算出して検出す
る。

【００２８】この上昇率ΔＴが比較回路３０に与えら
れ、このΔＴが基準値Ｔｋより小さいときには、出力を
ハイレベルのままとする。一方、上昇率ΔＴが基準値よ
りも大であるときには駆動停止信号（ローレベル）を出
力する。この結果、トランジスタ１３がオフされてマグ
ネトロン２０の駆動が停止される。

【００２９】今、図３にマグネトロン２０の温度変化の
一例を示しており、特性線Ａは正常動作時の温度変化を
示し、特性線Ｂは、何等かの異常例えば冷却ファンの故
障等が発生した場合における従来の温度変化を示してい
る。正常時には、特性線Ａから判るように、温度上昇率
（ΔＴ１とする）は比較的小さく、温度も異常高温度に
は至らない。異常発生時には温度上昇率（ΔＴ２とす
る）は大きくなり、温度も異常高温度に至る。そして、
この異常高温度レベルでマグネトロンの駆動を停止して
運転を停止したとしても温度はその異常高温度を超えて
大きくオーバーシュートする。

【００３０】しかるに本実施例では、温度上昇率ΔＴが
基準値Ｔｋより大となると、マグネトロン２０の駆動を
停止して運転を停止するから、つまり異常高温度に至る
前に逸早く運転を停止するから、マグネトロン２０が異
常高温度を超えて大きくオーバーシュートすることはな
く、従って、マグネトロン２０が限界温度に至ることは
まったくない。

【００３１】しかも、本実施例によれば、異常高温度判
定基準値を低くする場合と違って、正常動作時に運転が
強制停止されることもない。

【００３２】図４には本発明の第２の実施例を示してお
り、この実施例においては、マグネトロン２０の温度を
検出するのではなく、スイッチング素子であるトランジ
スタ１３の温度を温度検出手段としての温度センサ３１
により検出するようにしている。この実施例において
は、トランジスタ１３の温度を検出し、その検出温度か
ら温度上昇率ΔＴを検出し、そしてこの温度上昇率ΔＴ
が基準値Ｔｋより大となると、マグネトロン２０の駆動
を停止して運転を停止するから、つまり異常高温度に至
る前に逸早く運転を停止するから、トランジスタ１３が
異常高温度を超えて大きくオーバーシュートすることは
なく、従って、トランジスタ１３が限界温度に至ること
はまったくない。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなよう
に次の効果を奏する。

【００３４】請求項１の高周波加熱装置は、マグネトロ
ンと、このマグネトロンを駆動するマグネトロン駆動回
路と、前記マグネトロンの温度を検出する温度検出手段
と、この温度検出手段による検出温度の上昇率を検出す
る上昇率検出手段と、この上昇率が基準値よりも大であ
るときには前記マグネトロンの駆動を停止するように前
記駆動回路を制御する駆動停止手段とを有して構成され
たものであり、これにて、異常高温度に至る前に逸早く
運転を停止することができ、従って、マグネトロンが異
常高温度を超えて大きくオーバーシュートすることはな
く、従って、マグネトロンが劣化してしまうようなこと
はなく、しかも、正常動作時に運転が強制停止されるこ
ともない、という優れた効果を奏する。

【００３５】また、請求項２の高周波加熱装置は、マグ
ネトロンと、スイッチング素子を有してこのマグネトロ
ンを駆動するマグネトロン駆動回路と、前記スイッチン
グ素子の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出
手段による検出温度の上昇率を検出する上昇率検出手段
と、この上昇率が基準値よりも大であるときには前記マ
グネトロンの駆動を停止するように前記駆動回路を制御
する駆動停止手段とを有して構成されたものであり、こ
れにて、スイッチング素子が異常高温度を超えて大きく
オーバーシュートすることはなく、従って、スイッチン
グが劣化してしまうようなことはなく、しかも、正常動
作時に運転が強制停止されることもない、という優れた
効果を奏する。

【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】マグネトロンの温度変化特性を示す図

【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（マグネトロン駆動回路）、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）、２０はマグネトロン、２２は温
度センサ（温度検出手段）、２９は温度上昇率検出回路
（温度上昇率検出手段）、３０は比較回路（駆動停止手
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】 マグネトロンと、このマグネトロンを駆
   動するマグネトロン駆動回路と、前記マグネトロンの温
   度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段による
   検出温度の上昇率を検出する上昇率検出手段と、この上
   昇率が基準値よりも大であるときには前記マグネトロン
   の駆動を停止するように前記駆動回路を制御する駆動停
   止手段とを具備して成る高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 マグネトロンと、スイッチング素子を有
   してこのマグネトロンを駆動するマグネトロン駆動回路
   と、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出手
   段と、この温度検出手段による検出温度の上昇率を検出
   する上昇率検出手段と、この上昇率が基準値よりも大で
   あるときには前記マグネトロンの駆動を停止するように
   前記駆動回路を制御する駆動停止手段とを具備して成る
   高周波加熱装置。