JPH06105638B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JPH06105638B2
JPH06105638B2 JP62180432A JP18043287A JPH06105638B2 JP H06105638 B2 JPH06105638 B2 JP H06105638B2 JP 62180432 A JP62180432 A JP 62180432A JP 18043287 A JP18043287 A JP 18043287A JP H06105638 B2 JPH06105638 B2 JP H06105638B2
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heating device
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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
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  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

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6図に示すような構成のものが多く用いられている。
第6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7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PO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PO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
装置の定格出力すなわち連続動作可能な最大出力として
定められた電波出力PO(例えば500W)を維持するよう構
成されている。
第7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TMと高圧トランス3の周囲
の空気の温度Taは同図のように上昇していく。
第8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第7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)までは比較時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PO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7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7図(b)において、t=tO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=tO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電波放射部と、
前記電源部より供給される入力電力を実質上検知する入
力電力検知器と、前記入力電力検知器の信号で入力電力
が設定値になるよう前記半導体素子を制御する制御部
と、加熱動作開始時に前記設定値を制御して、前記出力
を連続動作可能な最大出力よりも大きくする起動制御部
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安定に入力電力が定常時(す
なわち連続動作可能な最大出力動作時)より大きくなる
よう制御し、その結果、電磁波出力を定常時よりも大き
くならしめ、かつ、定常時も入力電力が設定値となるよ
う制御してその電磁波出力を安定に維持する。このため
高周波加熱装置の使用開始初期には定常時よりも大きな
電波出力を極めて安定に得ることができ、加熱時間を確
実に短縮化を可能ならしめ、かつ、定常時は設定値を安
定に保つので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。
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には例えばカレントトランスなどで構成された入力電
流検知器36により商用電源20から供給される入力電流に
比例した信号が送られる。この入力電流検知器36は実質
的な入力電力を検知するものである。入力電流(入力電
力)検出信号は、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の導通時間と
非導通時間の比が制御され、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PO
は所定の定められた値(例えば500W)に一定に制御され
安定した値に維持される。
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、制御部34に立ち上り
信号を与え基準信号発生器38の発生信号を定常時のそれ
より大きい値に制御する。従って、入力電流は定常時よ
り大きい値に極めて安定に制御され、この結果、電波出
力は定常時の定格出力(例えば500W)よりも大きい対応
する定められた値の出力(例えば600W)に安定に維持さ
れる。
第3図(a)はこの状態を示す電波出力POおよび入力電
流Iin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POおよび入力電流Iinは定常時
(すなわち定格)より大きい600W(12A)となるよう制
御される。そして、tS後の時間t4になるとその出力PO
よびIinは定常時(すなわち定格)の500W(10A)となる
よう制御される。このような電波出力POおよび入力電流
Iinの制御は他に種々の方法でこれを実現することがで
き、例えば、tS時間の間、入力電流検知器の検出信号に
バイアス(擬似信号)を加える等の方法が考えられる。
また、第3図(a)におけるPOおよびIinのt=t4にお
ける変化は同図のようにΔt時間をかけて徐々になめら
かに行うようにした方がインバータの動作が安定であ
る。
第3図(a)における時間tS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7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tSとすればよい。このような考
え方から、tS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tSを決定
し、tSをカウントしてtS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tS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tS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。
このように入力電流Iinの設定値を制御して電波出力PO
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。
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。
すなわち本発明は、入力電力検知器の信号が設定値にな
るよう制御する構成とし、起動制御部により動作開始時
において、入力電力の設定値を定常時より大きい入力電
力となるよう制御する構成としたので、動作開始時に定
常時より大きい電磁波出力となるよう極めて安定に制御
することができる。したがって、実使用時における多く
の使用モードにおいて、加熱調理時間を確実に短縮化
し、しかも、過度に大きな出力となって装置の故障を生
じたりすることも防止できるのである。この結果、実質
上の使用時における加熱時間短縮を実現し、かつ、各々
の構成部品の冷却構成や耐熱仕様、品質性能を過剰なも
のとせず適正なものとし、低価格で高速加熱が可能な高
周波加熱装置を実現することができる。
【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および入
力電流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図は従来の高周波加熱装
置の回路図、第7図(a),(b)はそれぞれ、同装置
の電波出力の時間的変化を示す図および同装置内の部品
等の温度上昇を示す波形図、第8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 (56)参考文献 特開 昭64−686(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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電波放射部
    と、前記電源部から供給される入力電力を実質上検知す
    る入力電力検知器と、前記入力電力検知器の信号で入力
    電力が設定値になるよう前記半導体素子を制御する制御
    部と、加熱動作開始時に前記設定値を制御して、前記出
    力を連続動作可能な最大出力より大きくする起動制御部
    とからなる構成とした高周波加熱装置。
  2. 【請求項2】電力変換器をスイッチング半導体素子を備
    えたインバータで構成し、制御部により前記スイッチン
    グ半導体素子の導通時間と非導通時間の比を制御する構
    成とした特許請求の範囲第1項記載の高周波加熱装置。
JP62180432A 1987-07-20 1987-07-20 高周波加熱装置 Expired - Lifetime JPH06105638B2 (ja)

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