JPH06105637B2

JPH06105637B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JPH06105637B2
Application number: JP18043087A
Authority: JP
Inventors: 直芳前原; 和穂坂本; 治雄末永; 孝丹羽; 孝広松本; 大介別荘; 浩二 ▲吉▼野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-07-20
Filing date: 1987-07-20
Publication date: 1994-12-21
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPS6424390A

Description

【発明の詳細な説明】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。

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
第８図に示すような構成のものが多く用いられている。
第８図に於て、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。

第９図（ａ）は時間ｔ＝Ｏ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。

ｔ＝Ｏ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50
0W）を維持するよう構成されている。

第９図（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。

第10図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30
0W、高圧トランス３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第９図（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＝t₃（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。

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。

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。すな
わち第９図（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。

したがって、定格出力500Wの場合と600W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。

発明が解決しようとする問題点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。

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、第９図（ｂ）において、ｔ＝t_O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＝t_O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。

問題点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。

すなわち、外部より電力を供給される電源部と、少なく
とも１個の半導体素子を有し前記電源部よりの電力を高
周波電力に変換する電力変換器と、前記半導体素子を制
御する制御部と、前記電力交換器の出力を電磁波のエネ
ルギーとして放射する被加熱物を加熱する電波放射部
と、加熱動作開始時に前記電磁波のエネルギーを連続動
作可能な最大値である定格出力より大きくなるように制
御する起動制御部と、前記エネルギーが連続動作可能な
最大値より大きいことを表示する表示部とにより構成さ
れたものである。

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。

高周波加熱装置の動作開始時に起動制御部より制御部に
立ち上り信号が与えられるので制御部は電力変換器の半
導体素子の動作を制御してその電磁波出力を連続動作可
能な最大値よりも大きくならしめる。このため高周波加
熱装置の使用開始初期には連続動作可能な最大値よりも
大きな電波出力を得ることができ、加熱時間の短縮化を
可能ならしめ、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す
ることができると共に、大出力状態で運転していること
を表示し、使用者にこれを認識せしめることができるの
で加熱時間等を誤まることなく使用でき良好な使い勝手
をも保証できる。

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。

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31、およびマグネトロン32より成る電力変換器
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2450MHz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。

トランジスタ28は、制御部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34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、第２図に
示すように制御部34内の演算増巾器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P_Oは所定の定められた値（例えば500W）に一定
に制御される。

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、すなわち連
続動作可能な最大出力動作時の出力である定格出力（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。

第３図（ａ）はこの状態を示す電波出力P_Oの時間変化図
である。ｔ＝Ｏ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P_O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P_O
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P_Oの制御は種々の方法でこれを
実現することができるが、例えば第２図に示すように、
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、第３図（ａ）の出力P_O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。

第３図（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第９図（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、第４図に示すように、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
などを検知し、基準信号発生器43の信号と比較器44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、第５図に示
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の信号で時間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。

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。

このように電波出力P_O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、第２図に示すように、
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。すなわち、使用者
は、パワーアップ表示が表示部47により表示されている
時は、加熱時間をその分だけ短かく設定すればよく、従
って加熱時間の設定を誤まることなくパワーアップ状態
での調理を行うことができる。

また、この表示部47は、第６図のようにパワーアップ状
態の表示のみでなく、定常時（すなわち連続動作可能な
最大出力である定格出力動作時）の電波出力や、それ以
下の電波出力も同時に表示する表示部として構成しても
よい。すなわち、第６図（ａ）のように定格出力時の時
発光ダイオード（LED）51を点灯させるようにし、それ
以下の出力の時は、その出力の大きさに応じて順にLED5
2,53,54,55と点火するように構成するのである。そし
て、パワーアップ状態のときは、LED56を点灯あるいは
点滅させるようにすれば、パワーアップ状態であること
を使用者は容易に認識することができる。また、第６図
（ｂ）のように、定常時以下の出力の大きさを連続的に
表示する部分57とパワーアップ状態を表示する部分56と
を連続したまたは連続とみなせ得る表示手段で構成して
もよい。

定常時の出力よりも小さい出力は、もちろんその平均的
な出力であってもよい。すなわち、第７図に示すように
電力変換器33の動作時間t_onとそのくり返し時間t_total
の比t_on／t_totalに対応して、第６図のLED51〜55、また
は表示部分57を点灯させてもよいことはもちろんであ
る。

発明の効果以上のように本発明によれば以下のような効果を得るこ
とができる。

すなわち、電源部と、電力変換器と、制御部と、電波放
射部と、連続動作可能な最大値より大きい電磁波エネル
ギーを立ち上り時に発生せしめるよう制御する起動制御
部とを備えると共に、それを表示する表示部を設けたの
で、実使用時において、過剰な品質を保証することなく
大きな電波出力を得ることができ、加熱時間の短縮化を
可能ならしめることができ、しかも、その大電波出力状
態であることを使用者が容易に知ることができ調理時間
設定の誤りなどを防止することができる高周波加熱装置
を実現することができる。したがって、実使用時のかな
りの使用モードにおいて調理加熱時間の短縮を可能と
し、しかも低価格であって、かつ、使用上の誤りを防ぐ
ことができ使い勝手の良い高周波加熱装置を簡単な構成
で実現することが可能である。

【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図は同回路の制御部のさらに詳しいブロック
図、第３図（ａ），（ｂ）は同装置の電波出力の時間的
変化を示す波形図、第４図は同装置の起動制御部のさら
に詳しい回路図、第５図は同回路の他の実施例を示すブ
ロック図、第６図（ａ），（ｂ）は同装置の表示部の一
実施例を示す正面図、第７図は同装置の電波出力を平均
的に制御する場合の動作状態図、第８図は従来の高周波
加熱装置の回路図、第９図（ａ），（ｂ）は同装置の電
波出力の時間的変化を示す波形図および同装置内の部品
等の温度上昇を示す波形図、第10図は同装置の構成を示
す断面図である。 24……電源部、28……半導体素子、32……電波放射部、
33……電力変換器、34……制御部、41……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、少な
くとも１つの半導体素子を有し前記電源部よりの電力を
高周波電力に変換する電力変換器と、前記半導体素子を
制御する制御部と、前記電力交換器の出力を電磁波のエ
ネルギーとして放射し被加熱物を加熱する電波放射部
と、加熱動作開始時に前記電磁波のエネルギーを連続動
作可能な最大値より大きくなるように制御する起動制御
部と、前記電磁波のエネルギーが連続動作可能な最大値
より大きいことを表示可能とした表示部とを備えた高周
波加熱装置。
【請求項２】表示部は、連続動作可能な最大値又はそれ
以下の電磁波のエネルギーの大きさを段階的または連続
的に表示する表示部と兼用する構成とした特許請求の範
囲第１項記載の高周波加熱装置。
【請求項３】連続動作可能な最大出力値より小さい電磁
波のエネルギーの表示は、電磁波のエネルギーの平均値
に対応する構成とした特許請求の範囲第２項記載の高周
波加熱装置。