JPH07161464A - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JPH07161464A
JPH07161464A JP30910493A JP30910493A JPH07161464A JP H07161464 A JPH07161464 A JP H07161464A JP 30910493 A JP30910493 A JP 30910493A JP 30910493 A JP30910493 A JP 30910493A JP H07161464 A JPH07161464 A JP H07161464A
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JP
Japan
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magnetron
frequency heating
signal
output
circuit
Prior art date
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Application number
JP30910493A
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English (en)
Inventor
Kenji Yasui
健治 安井
Naoyoshi Maehara
直芳 前原
Makoto Mihara
誠 三原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は高周波加熱装置に関するもので、起
動時にマグネトロンの両端に設計上問題となるような高
電圧を発生することなく高速に起動できる高周波加熱装
置を提供することを目的としている。 【構成】 インバータ回路21を共振コンデンサ4ない
し6と昇圧トランス12からなる共振回路と第1および
第2の半導体スイッチ素子10、11により構成し、昇
圧トランス12の出力を高圧回路13を介してマグネト
ロン14に供給する構成とするとともに、第1および第
2の半導体スイッチ素子10、11を交互に導通させる
制御部15を設けるとともに、起動制御部20を設け起
動時に一方の半導体スイッチ素子に与えられる導通信号
の幅を減少させ、他方に与えられる導通信号幅を増加さ
せるように制御部15に変調信号を与える構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は食品などを高周波加熱す
る電子レンジ等の高周波加熱装置に関し、特にその高周
波電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下、従来の高周波加熱装置について図
面を用いて説明する。
【0003】電子レンジは食品などをマイクロ波によっ
て高周波加熱するため、そのマイクロ波発生源としてマ
グネトロンを用いている。このマグネトロンはカソード
が十分に加熱されているときのアノードカソード間電圧
とアノード電流との関係は図4のように折れ線状の特性
を示す。マグネトロンはアノードカソード間電圧が−4
kVに達すると、発振を開始してマグネトロンのインピ
ーダンスは非常に小さくなる。また、反対に初期起動時
などのようにカソードが加熱されていない状態では、マ
グネトロンは発振をせず非常に大きなインピーダンスを
示す。このようなマグネトロンを駆動する電子レンジの
回路は図5のように構成される。
【0004】図5において1は直流単方向電源でありイ
ンバータ回路21に電力を供給する。インバータ回路2
1は共振コンデンサ4ないし6と、半導体スイッチ素子
10、11と、これに逆並列に接続されたダイオード
8、9と、昇圧トランス12によって構成され、半導体
スイッチ素子10、11を交互にオン/オフすることに
よりインバータ回路21は高圧回路13を介してマグネ
トロン14にヒータ電力と直流高電圧を供給する構成と
なっている。また、制御部15は発振器19と、基準信
号発生器18と、比較器17と、半導体スイッチ素子を
駆動する駆動回路16によって構成され、発振器19の
出力信号と基準電圧発生器18の出力信号を比較器17
によって比較し、この比較器17の出力信号に基づいて
駆動回路16は半導体スイッチ素子10、11に導通信
号を与える。
【0005】インバータ起動時すなわちカソードが十分
に加熱されておらずマグネトロンが非発振状態の時のイ
ンバータ動作周波数foとマグネトロンのアノードカソ
ード間電圧Vakの関係を示すと図6のようになる。イ
ンバータ起動時に定格出力を発生しているときと同じ動
作周波数fo1で起動すると、−20kVを越えるよう
な高電圧を発生してしまう。このような高電圧を発生す
ることは、耐圧設計や家電製品としての電子レンジの生
産性を考えると非常に不都合である。このため、起動時
は起動制御部20によって発振器19の発振周波数を高
くし、インバータ回路21の動作周波数foを高く設定
し半導体スイッチ素子10、11に与える導通信号を短
くしてマグネトロンのアノードカソード間に発生する電
圧が−7kV程度になる動作周波数fo2で起動するこ
とが必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の制御方法では以下にあげるような課題があった。
【0007】マグネトロン14のカソードを加熱する電
源は図5の回路図に示すように、昇圧トランス12を3
巻線構造とすることによってマグネトロン14のアノー
ドカソード間に高電圧を供給するインバータ回路21か
ら同時に供給するようになっている。このため、インバ
ータ回路21の動作周波数を変化させると3次巻線22
に発生する電圧も変化しマグネトロン14のカソードを
加熱するためのヒータ電力Phも図6のように変化す
る。したがって、インバータ回路21の動作周波数をf
o2で起動すると、マグネトロン14のカソードを加熱
するためのヒータ電力Phが小さくなってしまい、カソ
ードが十分に加熱されるまでに長時間を要し、瞬時加熱
を特長とする電子レンジの特長を著しく損なうという課
題があった。
【0008】そこで、本発明はこのような課題を回避す
るもので、ヒータに供給される電力を安定化し、短時間
に発振可能な状態にすることができる高周波加熱装置を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の高周波加熱装置を下記の構成とした。
【0010】マイクロ波を放射するマグネトロンに高圧
回路を介して高電圧を出力する昇圧トランスと昇圧トラ
ンスの一次巻線および共振コンデンサからなる共振回路
と、第1および第2の半導体スイッチ素子ならびにダイ
オードからなるインバータ回路と、前記第1及び第2の
半導体スイッチ素子に交互に導通信号を与えることによ
り前記共振回路を励振して、前記マグネトロンを駆動す
る制御部と、前記制御部に起動指令を与える起動制御部
とを備え、起動時に前記第1または第2の半導体スイッ
チ素子に与える導通信号の幅に対する、他方の半導体ス
イッチ素子に与える導通信号幅の比を減少させることに
より、前記昇圧トランスの高圧出力を減少させる構成と
した。
【0011】また、時限回路を設け、高周波加熱装置を
起動してから一定時間後に前記時限回路により起動制御
部に解除信号を与える構成とした。
【0012】そして、また、マグネトロンの出力を検出
する出力検知手段を設け、前記出力検知手段の出力信号
により、起動制御部に解除信号を与える構成とした。
【0013】さらに、また、入力電流を検出する入力検
知手段を設け、前記入力検知手段の出力信号により、起
動制御部に解除信号を与える構成とした。
【0014】
【作用】本発明は上記の構成によって、以下の作用を果
たすものである。
【0015】起動時に、一方の半導体スイッチ素子に与
える導通信号を減少させ、他方の半導体スイッチ素子に
与える導通信号の幅を大きくすることによって、マグネ
トロンに印加される電圧を−7kV程度に抑えかつ、カ
ソードに供給されるヒータ電力は適正値に保つことがで
きるために、マグネトロンを短時間の間に発振可能な状
態にすることができ、高周波加熱装置を短時間の間に立
ちあげることができる。
【0016】また、時限回路を設けることにより、一定
時間後に起動制御回路の動作を解除するため、高周波加
熱装置を短時間にかつ安定に立ちあげることができる。
【0017】また、出力検知手段を設けることにより、
マグネトロンが発振を開始することによって起動制御が
解除されるため、高周波加熱装置を短時間にかつ安定に
立ちあげることができる。
【0018】さらに、入力検知手段を設けることによ
り、マグネトロンが発振を開始し、入力電流が発生する
ことによって起動制御が解除されるため、高周波加熱装
置を短時間にかつ安定に立ちあげることができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を用い
た。
【0020】図1は本発明の高周波加熱装置の一実施例
を示す回路図である。図1において1は直流単方向電源
でありインバータ回路21に電力を供給する。この直流
電源は、蓄電池を用いてもよいし、商用電源などの交流
をダイオードブリッジと平滑コンデンサによって脈動し
た単方向電圧源として構成してもよい。インバータ回路
21は共振コンデンサ4ないし6と、半導体スイッチ素
子10、11と、これに逆並列に接続されたダイオード
8、9と、昇圧トランス12によって構成され、半導体
スイッチ素子10、11を交互にオン/オフすることに
よりインバータ回路21は高圧回路13を介してマグネ
トロン14にヒータ電力と直流高電圧を供給する構成と
なっている。
【0021】また、制御部15は発振器19と、基準信
号発生器18と、比較器17と、半導体スイッチ素子を
駆動する駆動回路16によって構成され、発振器19の
出力信号と基準電圧発生器18の出力信号を比較器17
によって比較し、この比較器17の出力信号に基づいて
駆動回路16は半導体スイッチ素子10、11に導通信
号を与える。
【0022】また、起動制御部20は基準信号発生器1
8に変調信号を与え基準電圧発生器18の出力信号を変
調する。この動作を図2を用いて説明する。図2(A)
は起動制御部20が基準電圧発生器18に変調信号を与
えていないときの制御部15内の信号の関係を示し、図
2(B)は変調信号を与えているときの制御部15内の
信号の関係を示している。発振器19は三角波を発生
し、この三角波と基準電圧発生器17が出力する2つの
基準電圧を比較器17によって比較し、第1の基準電圧
より発振器19の出力信号が大きいときに第1の出力信
号を駆動回路17に与え、また、第2の基準電圧よりも
発振器19の出力信号が小さいときに第2の出力信号を
駆動回路17に与えるようになっている。
【0023】図3に起動時に基準電圧発生器18に変調
信号を与えて第1の半導体スイッチ素子10と第2の半
導体スイッチ素子11に与える導通信号の幅の比を変化
させたときのマグネトロンの両端に発生する電圧Vak
とデューティー比Dの関係及びヒータに供給される電力
Phとの関係を示す。ここで、デューティー比とは第1
及び第2の半導体スイッチ素子に与えられる導通信号の
導通時間とインバータ動作周期の比を示し、次式で規定
する。
【0024】D=Ton1/ToまたはTon2/To 式中において、Ton1とは第1の半導体スイッチ素子
10に与えられる導通信号の時間幅であり、Ton2と
は第2の半導体スイッチ素子11に与えられる導通信号
の時間幅であり、Toとはインバータ21の動作周期で
ある。図3よりわかるように、デューティーDを小さく
すると、マグネトロンの両端に発生する電圧を減少する
ことができる。また、ヒータ電力Phに注目すると、デ
ューティーDによる影響はあまり受けずにマグネトロン
のカソードを加熱するために適切な値に保つことができ
る。これはマグネトロンの両端にかかる電圧Vakをデ
ューティー比Dによって減少させたため、インバータ回
路21の動作周波数が略一定に保たれ、ヒータ回路に供
給される電力がマグネトロン14のチョークボックス内
のインダクタによる影響を受けなくなるためである。
【0025】また、起動制御部に起動制御を解除する信
号を与える起動制御解除部により、マグネトロンが発振
可能な状態になると起動制御が解除され定常状態へと移
行する。この起動制御部は時限回路により電源投入から
一定時間後に解除信号を発生するよう構成してもよい
し、マグネトロンの出力を検知する出力検知手段によっ
て、マグネトロンが発振開始したことを検知しこの検知
信号に基づいて解除信号を起動制御部に与える構成とし
てもよいし、入力電流を検知する手段を設けることによ
ってマグネトロンが発振を開始したことを検知し、この
検知信号に基づいて解除信号を起動制御部に与える構成
としてもよい。
【0026】このように、本発明の高周波加熱装置によ
ればマグネトロンのカソードを加熱するヒータ電力の減
少を招くことなく、起動時にマグネトロンのアノード−
カソード間に発生する電圧Vakを減少させることがで
きるため、高周波加熱装置を安全に発振可能状態に立ち
あげることができるという効果を有する。
【0027】
【発明の効果】高電圧を出力する昇圧トランスと昇圧ト
ランスの一次巻線および共振コンデンサからなる共振回
路と、昇圧トランスからの高圧出力及びヒータ電力をう
けマイクロ波を放射するマグネトロンと、第1及び第2
の半導体スイッチ素子と、前記第1及び第2の半導体ス
イッチ素子に導通信号を与える制御部を備え、制御部に
より第1及び第2の半導体スイッチ素子を交互に導通さ
せることにより共振回路を励起して、マグネトロンを駆
動するとともに、前記制御部に起動指令を与える起動制
御部を設け、起動時に第1または第2の半導体スイッチ
素子に与える導通信号の幅を減少させ、他方の半導体ス
イッチ素子に与える導通信号幅を増加させることによ
り、昇圧トランスの高圧出力を減少させる構成とするこ
とにより、マグネトロンのヒータに供給される電力を安
定化することができるため高周波加熱装置を短時間に発
振可能状態に立ちあげることができるという効果を有す
る。
【0028】また、時限回路を設け、高周波加熱装置を
起動してから一定時間後に前記時限回路により起動制御
部に解除信号を与える構成とすることにより、マグネト
ロンのヒータに供給される電力を安定化することができ
るため高周波加熱装置を短時間に、かつ安定に発振可能
状態に立ちあげることができるため、瞬時加熱という特
徴を損なわない高周波加熱装置を提供できるという効果
を有する。
【0029】そして、また、マグネトロンの出力を検出
する出力検知手段を設け、前記出力検知手段の出力信号
により、起動制御部に解除信号を与える構成とすること
により、マグネトロンのヒータに供給される電力を安定
化することができるため高周波加熱装置を短時間に、か
つ安定に発振可能状態に立ちあげることができるという
効果を有する。
【0030】さらに、また、入力電流を検出する入力検
知手段を設け、前記入力検知手段の出力信号により、起
動制御部に解除信号を与える構成とすることにより、マ
グネトロンのヒータに供給される電力を安定化すること
ができるため高周波加熱装置を短時間に、かつ安定に発
振可能状態に立ちあげることができるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の回路
【図2】同高周波加熱装置の制御部内の信号の関係を示
す図
【図3】同高周波加熱装置においてデューティーDとマ
グネトロンの両端にかかる電圧Vakおよびマグネトロ
ンのヒータに供給される電力Phとの関係を示す図
【図4】マグネトロンの電圧−電流特性を示す図
【図5】従来の高周波加熱装置の回路図
【図6】同高周波加熱装置の動作周波数foとVakお
よびPhとの関係を示す図
【符号の説明】
1 直流単方向電源 4、5、6、7 共振コンデンサ 8、9 ダイオード 10 第1の半導体スイッチ素子 11 第2の半導体スイッチ素子 12 昇圧トランス 14 マグネトロン 15 制御部 20 起動制御部 21 インバータ回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロ波を放射するマグネトロンに高圧
    回路を介して高電圧を出力する昇圧トランスと、昇圧ト
    ランスの一次巻線および共振コンデンサからなる共振回
    路と第1および第2の半導体スイッチ素子ならびにダイ
    オードからなるインバータ回路と、前記第1及び第2の
    半導体スイッチ素子に交互に導通信号を与えることによ
    り前記共振回路を励振して前記マグネトロンを駆動する
    制御部と、前記制御部に起動指令を与える起動制御部と
    を備え、起動時に前記第1または第2の半導体スイッチ
    素子に与える導通信号の幅に対する、他方の半導体スイ
    ッチ素子に与える導通信号幅の比を減少させることによ
    り、前記昇圧トランスの高圧出力を減少させる構成とし
    た高周波加熱装置。
  2. 【請求項2】時限回路を設け、高周波加熱装置を起動し
    てから一定時間後に前記時限回路により起動制御部に解
    除信号を与える構成とした請求項1記載の高周波加熱装
    置。
  3. 【請求項3】マグネトロンの出力を検出する出力検知手
    段を設け、前記出力検知手段の出力信号により、起動制
    御部に解除信号を与える構成とした請求項1記載の高周
    波加熱装置。
  4. 【請求項4】入力電流を検出する入力検知手段を設け、
    前記入力検知手段の出力信号により、起動制御部に解除
    信号を与える構成とした請求項1記載の高周波加熱装
    置。
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