JPH0735354Y2 - 出力制御機能を有する高周波加熱装置 - Google Patents

出力制御機能を有する高周波加熱装置

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JPH0735354Y2
JPH0735354Y2 JP1990403324U JP40332490U JPH0735354Y2 JP H0735354 Y2 JPH0735354 Y2 JP H0735354Y2 JP 1990403324 U JP1990403324 U JP 1990403324U JP 40332490 U JP40332490 U JP 40332490U JP H0735354 Y2 JPH0735354 Y2 JP H0735354Y2
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • HELECTRICITY
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    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/66Circuits
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks

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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は出力制御機能を有する高
周波の加熱装置に関し、特に高周波変化によるノイズを
防止し、かつ回路の破損を防止する高周波加熱装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、高周波加熱装置において、あらか
じめ設定した複数個の高周波の出力に対応する消耗電力
変化信号を出力する基準電圧発生回路は図1に示すよう
に各マイクロプロセッサの出力端子P1〜P3にベース
が連結されたトランジスタTR3〜TR5のコレクタ
が、並列の抵抗R17を介してアースされた負帰還する増
幅器の非反転入力端子(+)に連結される構成になった
ものである。
【0003】これらの動作を以下で説明する。まず、使
用者の選択によって出力する消耗電力変化信号は図2に
示すように8種類で設定することができるが、もし、マ
イクロプロセッサの出力端子P1〜P3からそれぞれ
“ロー”,“ハイ”および“ロー”信号が出力される場
合にはトランジスタTR3,TR5はオンされ、トラン
ジスタTR4はオフされ、これらトランジスタTR3〜
TR5の出力が負帰還増幅器の非反転入力端子(+)に
印加される。該出力する電圧V0は次の式で表すことが
できる。
【0004】 ここで R14=8KΩ,R16=2KΩ,R17=1KΩで
あるので、 そして、すべて“ハイ”信号が出力される時には、トラ
ンジスタTR3〜TR5がオフされるので、出力端子V
0には0Vが現れる。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、トラン
ジスタTR3〜TR5がオフすると,コンデンサC3に
充電された電荷が放電される時にはその電圧が自然指数
的に減少するので、出力電圧V0がゆっくり減少してい
る間に周波数変化による騒音が発生し、また、出力制御
端子数が多数個である場合には該数に対応する制御ポー
トを必要とする問題点があった。
【0006】また、本考案に関連する高周波の加熱装置
の従来技術が米国特許第4920246,4593167,4835353,4833
581,4931609,4900885号等に掲載されている。これらの
うち代表的先行技術は第4920246号である。これは設定
された高周波の加熱出力を提供するための高周波の加熱
ソースと、AC入力電源を整流する整流手段と、該整流
手段からDC電圧をスイッチングするスイッチング手段
とを含み、前記AC入力電源を入力して前記高周波加熱
ソースを駆動するための高周波駆動電力供給するインバ
ータ手段と、該インバータ手段のスイッチング素子によ
り出力電圧値を検出する電圧検出手段と、基準クロック
クを発生する発生手段と、高周波加熱出力に関連したセ
ッティング値に応じて前記発生手段から発生した基準ク
ロックをカウントするカウンタ手段と、該カウンタ手段
のカウント結果によってオンオフ周期を有するオンオフ
信号を出力するためのオンオフ信号発生手段を含み、前
記電圧検出手段から検知した出力電圧に応じて割り込み
の処理によって決定された発生タイミングをオンオフ信
号として出力するためのマイクロプロセッシング手段よ
り構成されている。これは複数個の制御信号を含んだマ
イクロプロセッシング手段を使用してオンオフタイムデ
ューティ比(On−Off Time Duty Ra
tio)として出力を制御する方式で動作し、AC入力
電源のいずれかの一つの端子に電源トランスフォーマを
設けることによって電流を検出し、これを前記マイクロ
プロセッサにフィードバックさせ、該出力量をマイクロ
プロセッサが制御し、出力端子を介して制御信号を出力
するようにしている。
【0007】しかしながら上述の従来技術は次のような
欠点を有していた。マイクロプロセッサにより直接スイ
ッチング素子を駆動する駆動用制御信号を出力するよう
にしているので、ノイズ等によるマイクロプロセッシン
グ手段自身にエラーが発生すれば出力端子を介して連続
的なスイッチング駆動用ハイ信号が出力される。このた
め、スイッチング素子に設定値以上の高電圧が印加され
ればスイッチング素子が破損するという問題があった。
本考案の目的はインバータのスイッチング素子の周波数
変化による破損および騒音を防止することができる高周
波の加熱装置を提供することにある。本考案の二番目の
目的は中・低・高消耗電力に相当する範囲の消耗電力変
化信号が離散的な出力レベルに設定してオンオフタイム
デューティ比方式で装置の出力を制御することにより正
確な出力の調節が可能な高周波の加熱装置を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本考案によれば、AC電
源をろ波するフィルタと、整流回路および平滑回路を含
み、AC電源を安定化されたDC電圧に変換する電圧供
給回路と、設定された複数個の高周波加熱信号を出力す
るマグネトロンと、共振コンデンサ,ダイオード,DC
電圧をスイッチングするスイッチング素子,高電圧トラ
ンスを含み、前記DC電圧を入力してマグネトロンに駆
動電力を供給するインバータと、該マグネトロンに出力
する高周波加熱信号に対応する消耗電力を変化させるた
めの複数個の消耗電力変化信号を含み、使用者の選択に
よって、これらのうちいずれか1つの信号を1個以上の
レベルで出力するマイクロプロセッサと、前記マイクロ
プロセッサの出力信号に対応する設定された電圧を発生
するための電圧発生回路と該電圧発生回路の出力電圧を
入力してピーク値を検出し、これを保持するピーク値の
ホルダを含み、マイクロプロセッサの消耗電力の変化信
号による設定された基準電圧を発生する基準電圧の発生
回路と、前記電圧発生回路の出力電圧が、設定された基
準電圧以下の場合、シンク動作を行って装置の全回路を
不能化させるノイズ発生防止およびスイッチング素子保
護回路と、AC入力を検出するAC入力検出回路,該A
C入力検出回路とピーク値のホルダの出力とを比較する
比較器,該比較器の出力を積分する積分回路を含み、入
力されるAC入力とピーク値ホルダの出力を同じにする
ためその差を積分して出力する制御回路と、スイッチン
グ素子の零点からトリガ信号を発生するトリガ発生器,
前記トリガ信号を鋸歯状波に変換する鋸歯状波発生器,
前記積分回路と鋸歯状波発生器との出力信号によって所
定の幅を有するパルスを発生するパルス幅の変調回路,
該パルス幅の変調回路の出力信号によって前記スイッチ
ング素子を駆動する駆動回路とを含み、前記制御回路の
出力信号によってスイッチング素子を駆動するための制
御信号を出力する制御信号発生回路とが含まれる。
【0009】
【実施例】以下、図3乃至図10を参照して本考案の一
実施例を説明する。図3は本考案の構成ブロック図を示
したものであり、AC入力電源1がノイズフィルタ2と
整流回路3と平滑回路4とを介してインバータ6のうち
の高電圧トランス20の1次コイル20aに接続され
る。該1次コイル20aはエミッタがアースされたスイ
ッチング素子27(該実施例においては絶縁のバイポー
ラトランジスタの使用)のコレクタに連結されるととも
にトリガ発生器9に連結され、スイッチング素子27は
駆動回路12を介して変調回路11に連結される。高電
圧トランス20の2次コイル20b,20cは半波倍電
圧整流回路8を介してマグネトロン7に連結され、AC
入力電源1の一方の端子に連結された電流トランスフォ
ーマ5はAC入力検出回路13を介して負帰還増幅の機
能を有する比較器14の反転入力端子(−)に連結さ
れ、比較器14の出力に入力端子が連結された積分回路
15の出力端子はダイオード29を介してパルス幅の変
調回路11に連結され、比較器14の非反転の入力端子
(+)はピーク値のホルダ16の出力端子に連結され
る。
【0010】一方、作動ユニット30はマイクロプロセ
ッサ19の入力に、マイクロプロセッサ19の出力ポー
トP1,P2は前記電圧発生回路18の入力にそれぞれ連結
され、前記電圧発生回路18の出力側は前記ピーク値の
ホルダ16とノイズ発生防止およびスイッチング素子保
護回路17の入力側に連結される。該ノイズ発生防止お
よびスイッチング素子保護回路17の出力側は前記積分
回路15の出力側と前記ピーク値のホルダ16およびパ
ルス幅の変調回路11に連結され、トリガ発生部9の出
力側は前記鋸歯状波発生回路10を介してパルス幅の変
調回路11に連結される。
【0011】図4は電圧発生回路18の一実施例を示し
た等価回路で、発光ダイオードLED1,LED2と受光トラン
ジスタTR1,TR2からなるホトカプラPC1,PC2と、DC電圧
源VCCと、前記ホトカプラPC1,PC2とDC電圧源VCCと
の間に接続される抵抗により構成されたものである。図
5は前記ピーク値のホルダ16の一実施例を示す等価回
路図で、負帰還増幅器OP1と、該負帰還増幅器OP1
の出力側に連結され、ダイオードD1とコンデンサC1
とを含む半波整流回路より構成されたものである。図6
はノイズ発生防止およびスイッチング素子保護回路17
の一実施例を示す等価回路図で、抵抗R7,R8と電圧源VC
Cより構成されたものである。
【0012】図7はパルス幅の変調回路11の一実施例
を示す等価回路図で、初期動作の時、基準電圧を発生す
る抵抗R9,R10からなる基準電圧ソースと、比較器OP3
および該比較器OP3の二個の入力端子間に接続された
ダイオードD4より構成されたものである。図8は前記
マイクロプロセッサ19に含む複数個の消耗電力の変化
信号の一実施例を示したものである。図9は図8におい
て、一部の消耗電力変化信号による電圧発生回路18の
出力電圧VAの一実施例を示したものである。
【0013】このように構成された本考案の動作を図1
0(A)乃至(H)を参照して説明する。まず、電源初
期印加の時、マイクロプロセッサ19の出力ポートP1,P
2には図8に示すように最低出力レベルとしてすべて
“ハイ”信号が出力するので、図4に示すように電圧発
生回路18のホトカプラPC1,PC2の発光ダイオードLED1,
LED2がオフし、受光トランジスタTR1,TR2がオフする。
したがって、図5および図6に示すようにピーク値ホル
ダ16とノイズ発生防止およびスイッチング素子回路1
7の負帰還増幅器OP1と比較器OP2の非反転入力端
子(+)に印加される電圧は0Vとなるため、比較器O
P2の出力端子は“ロー”状態になってVF点の電位も
“ロー”になり、VG点の電位より低くなりダイオード
D5がオンするので、図7に示すパルス幅の変調回路1
1の比較器OP3の出力端子が“ロー”状態になってス
イッチング素子27であるゲート絶縁のバイポーラトラ
ンジスタがオフし高電圧トランス20の1次コイル20
aには電流が流れない。
【0014】このような状態で使用者が動作ユニット3
0でマイクロプロセッサ19を制御して装置を最大出力
状態に設定すれば、マイクロプロセッサ19の出力ポー
トP1,P2から図8に示すようにすべて“ロー”信号が出
力するので、図4に示すような電圧発生回路の出力電圧
が設定された基準電圧以下の場合、シンク動作を行い装
置の電圧発生回路18の発光ダイオードLED1,LED2がオ
ンし、受光トランジスタTR1,TR2がオンするが、この
時、抵抗R3〜R5の値をそれぞれ5.6KΩ,3.0
KΩ,2KΩに設定すればVA点の電圧は次の式から
6.07Vになる。
【0015】同一な方法で求めた場合のVA点の電圧を
図9に示した。この場合にはVA点の電圧が図6に示す
ように設定された抵抗R7と抵抗R8によって決定され
た基準電圧より高くなるので、比較器OP2の出力は
“ハイ”状態になってダイオードD3は閉成し、パルス
幅の変調回路11の分配抵抗R9,R10による分配電圧が比
較器OP3の非反転入力端子(+)に印加されてこの電
圧が当初の作動時に使用される。このとき、図6に示す
ようにノイズ発生防止およびスイッチング素子保護回路
17はマイクロプロセッサ19の出力信号によって電圧
発生回路18の出力電圧であるVA点の電圧が抵抗R7,R
8により設定された基準電圧(この実施例においては2
Vとし、該値は反復実験で得るスイッチング素子27の
最小動作可能時間である8μsecによって設定された
ものであり、該時間は15μsecまで可能にする)よ
り小さい時には“ロー”信号を出力してダイオードD2,D
3によって電流シンキング動作を行い装置の全回路の動
作を不能とする。したがって、周波数変化によるノイズ
発生防止およびスイッチング素子27の破損を防止する
ことができる。
【0016】ここで、初期動作のためのVF点の電圧は
正常な出力制御のとき、発生する積分回路15の出力電
圧より低く設定される。なぜならば、消耗電力変化信号
が図8のレベル8の場合、図9に示すようにVA点の電
圧が3.15Vになり、このとき、AC入力検出回路1
3の出力が3.15Vになれば、比較器14の出力が発
生し積分回路15で積分された後、ダイオード29を介
して積分回路15の電圧がVF点の電圧になり、実際に
制御しようとするレベルより高い出力が発生するためで
ある。そして、VA点の電圧は図5に示すようにピーク
値のホルダ16の帰還増幅器OP1非反転入力端子
(+)に印加され、該帰還増幅器OP1の出力端子には
“ハイ”信号が出力されるが、該出力電圧は再び半波整
流回路を介して反転入力端子(−)に印加されるので、
ピーク値が検出されて該ピーク値は保持される。
【0017】ここまでの動作を再度説明すれば、図4に
示す電圧発生回路18の発光ダイオードLED1,LED2がオ
フのとき、受光トランジスタTR1,TR2もともに図10
(F)に示すようにオフするので、VA点の電圧は図1
0(G)に示すように自然指数的にそのレベルが減少し
て図5のVC点は図10(H)に示すように一定にレベ
ルを保持するが、VA点の電圧が図6に示すノイズ発生
防止およびスイッチング素子保護回路17の基準電圧で
ある2V以下になれば、図5に示すVC点とVK点が
“ロー”状態になり、VF点の電圧は“ロー”状態にな
りインバータ6のスイッチング素子27はただちにオフ
する。
【0018】言い換えれば、VA点の電圧が自然指数的
に減少してもVA点の電圧が2V以上であるときには図
5に示すVC点とVK点の電圧は一定に保持され、2V
以下である場合はただちにスイッチング素子27がオフ
されるのでオフ時、出力変化による周波数変化の発生を
防止することができる。かつ、正常動作時、前記比較器
14の負帰還増幅機能によってVA点の電位はVC点お
よびVK点の等しくなり、AC入力検出回路13の出力
レベルとも等しくなり、出力レベルに対応するマイクロ
プロセッサ19の出力ポートP1,P2の状態は図8に示す
ようになる。例えば、出力レベルが10であるとき、マ
イクロプロセッサ19の出力ポートP1,P2はすべて“ロ
ー”状態のためVA点は図9に示すようにほぼ6Vにな
り、該電圧は前記ピーク値のホルダ16を介して比較器
14の非反転入力端子(+)に入力される。
【0019】比較器14は該電圧をAC入力検出回路1
3を介して入力した前記AC入力と比較してその差を出
力し、該差の信号は積分回路15で増幅された後、ダイ
オード29を介して図7に示すようにパルス幅の変調回
路11の比較器OP3の非反転入力端子(+)に入力さ
れる。このとき、スイッチング素子27がオンする零点
で図10(A)に示すトリガ信号が鋸歯状波発生器10
で図10(B)に示すような鋸歯状波に変換された後、
前記比較器OP3の反転入力端子(−)に入力される。
比較器OP3は図10(B)に示す鋸歯状波と比較し、
VF点の電圧に応じた図10(C)から(E)のような
異なる幅のパルスを発生する。マイクロプロセッサ19
が図8に示すような信号とは異なる消耗電力変化信号を
出力しても前記のような動作が行われる。
【0020】ここで、図8において消耗電力変化信号が
レベル8以上であるときハイまたはロー状態の連続レベ
ル形態で出力されるので、スイッチング素子27をオン
オフさせず、一定の消耗電力になるように連続的に制御
が行われる。出力レベル8以下では該出力レベル8を基
準信号として設定されたスイッチング素子のオンオフタ
イムデューティ比によりスイッチング素子27をオンオ
フさせ、装置の出力を調節するので、周波数ノイズ発生
による電灯のちらつきを少なくすることができ、消耗電
力変化信号の低いレベルまで正確に装置の出力を制御す
ることができる。図10(F)は図4の受光トランジス
タTR1,TR2のベースに印加される信号によって前記受光
トランジスタTR1,TR2がオンオフされる時点を示すもの
である。
【0021】
【考案の効果】以上、説明したように本考案によれば、
図8に示すように消耗電力変化信号のレベル8〜10で
は連続的な出力を発生させるので、電灯のちらつきを最
小にすることができ、かつ、比較的低い出力レベルであ
る0〜7ではタイムデューティ比方式による装置で高周
波出力を制御するので、正確な出力調節が可能となり、
特にオフ時には一定の出力を発生しただちにオフするの
で、周波数変化による騒音およびスイッチング素子の破
損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による高周波加熱装置の基準電圧発生
回路図である。
【図2】図1におけるマイクロプロセッサの各端子を介
して出力される信号の一実施例を示す図である。
【図3】本考案による高周波加熱装置の一実施例を示す
ブロック図である。
【図4】図3の電圧発生回路の等価回路図である。
【図5】図3図のピーク値のホルダの等価回路図であ
る。
【図6】図3のノイズ発生防止およびスイッチング素子
保護回路の等価回路図である。
【図7】図3のパルス幅の変調回路の等価回路図であ
る。
【図8】図3のマイクロプロセッサにあらかじめ設定し
た複数個の消耗電力変化信号のタイミング図である。
【図9】図3のマイクロプロセッサの各ポートより出力
されるレベルに応じて発生する電圧発生回路の出力電圧
を示す図である。
【図10】図3に示す回路の動作を説明するために各回
路の動作の波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 AC電源 2 フィルタ 3 整流回路 4 平滑回路 5 電流トランスフォーマ 6 インバータ 7 マグネトロン 8 半波倍電圧整流回路 9 トリガ発生器 10 鋸歯状波発生器 11 パルス幅の変調回路 12 駆動回路 13 AC入力検出回路 14 比較器 15 積分回路 16 ピーク値のホルダ 17 ノイズ発生防止およびスイッチング素子保護回路 18 電圧発生回路 19 マイクロプロセッサ 20 高電圧トランス 21,24,25,26 コンデンサ 22,28,29 ダイオード 23 コイル 27 スイッチング素子 30 作動ユニット

Claims (7)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】AC電源のノイズをろ波するフィルタ,ろ
    波された電源を整流する整流回路,整流されたDC電源
    を平滑化させる平滑回路を含み、AC電源を安定化され
    たDC電圧に変換する電圧供給回路と、 設定された複数個の高周波加熱信号を出力するマグネト
    ロンと、 前記電圧供給回路からのDC電圧をスイッチングするス
    イッチング素子と高電圧トランスを含み、前記電源供給
    回路から出力されたDC電圧を入力してマグネトロンに
    高周波駆動電力を供給するインバータと、 マグネトロンに出力する、設定された複数個の高周波加
    熱信号に対応する消耗電力を変化させるための複数個の
    消耗電力変化信号を含み、使用者の選択によって、これ
    らのうちいずれかの一つの信号を一個以上のレベルで出
    力するマイクロプロセッサと、 前記マイクロプロセッサの出力信号に対応する設定され
    た電圧を発生するための電圧発生回路と該電圧発生回路
    の出力電圧を入力してピーク値を検出し、これを保持す
    るピーク値ホルダを含み、マイクロプロセッサの消耗電
    力の変化信号による設定された基準電圧を発生する基準
    電圧の発生回路と、 前記電圧発生回路の出力電圧が、設定された基準電圧以
    下の場合、シンク動作を行って装置の全回路を不能化さ
    せるノイズ発生防止およびスイッチング素子保護回路
    と、 AC入力するAC入力検出回路,該AC入力検出回路の
    ピーク値のホルダの出力とを比較する比較器,該比較器
    の出力を積分する積分回路を含み、入力されるAC入力
    とピーク値ホルダとの出力を同じにするためこの差を積
    分して出力する制御回路と、 前記スイッチング素子の零点からトリガ信号を発生する
    トリガ発生器と,前記トリガ信号を鋸歯状波に変換する
    鋸歯状波発生器と,前記制御回路と鋸歯状波発生器の出
    力信号によって所定の幅を有するパルスを発生するパル
    ス幅の変調回路と,該パルス幅の変調回路の出力信号に
    よって前記スイッチング素子を駆動する駆動回路を含
    み、前記制御回路の出力信号によってタイムデューティ
    比方式の素子駆動用制御信号を出力する制御信号発生回
    路を具備したことを特徴とする出力制御機能を有する高
    周波加熱装置。
  2. 【請求項2】前記マイクロプロセッサに含まれた複数個
    の消耗電力変化信号はそれぞれ2個のレベルとして出力
    し、前記複数個の消耗電力変化信号のうち高消耗の電力
    範囲に相当する変化信号は消耗される電力が一定に制御
    されるように連続するレベルで設定し、中・低消耗電力
    範囲に相当する変化信号は前記スイッチング素子をタイ
    ムデューティ比方式にてオンオフさせることによって消
    耗電力が制御されるように離散レベルで設定することを
    特徴とする請求項1記載の出力制御機能を有する高周波
    加熱装置。
  3. 【請求項3】前記中・低消耗電力範囲に相当するタイム
    デューティ比方式の変化信号のうち基準変化信号は最大
    消耗電力のほぼ50%に相当する消耗電力変化信号に設
    定したことを特徴とする請求項2記載の出力制御機能を
    有する高周波加熱装置。
  4. 【請求項4】前記ノイズ発生防止およびスイッチング素
    子保護回路は前記スイッチング素子の最少ターンオン可
    能時間に対応する設定された電圧を発生する基準電圧ソ
    ース,前記電圧発生回路の出力電圧と基準電圧ソースの
    電圧とを比較する比較器,該比較器の出力側に接続され
    た複数個のダイオードを含むことを特徴とする請求項1
    記載の出力制御機能を有する高周波加熱装置。
  5. 【請求項5】前記インバータ内のスイッチング素子の最
    小ターンオン可能時間はほぼ8μsec−15μsec
    範囲になるようにしたことを特徴とする請求項4記載の
    出力制御機能を有する高周波加熱装置。
  6. 【請求項6】前記基準電圧発生回路のピーク値のホルダ
    は電圧発生回路の出力電圧を入力する帰還増幅器と、該
    帰還増幅器の出力信号を整流する整流回路より構成した
    ことを特徴とする請求項1記載の出力制御機能を有する
    高周波加熱装置。
  7. 【請求項7】前記電圧発生回路は一定のDC電圧源,前
    記マイクロプロセッサの出力ポートに接続される複数個
    のホトカプラ,該複数個のホトカプラと一定のDC電圧
    源の間に接続される複数個のダイオードより構成したこ
    とを特徴とする請求項1記載の出力制御機能を有する高
    周波加熱装置。
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