JPH077709B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JPH077709B2
JPH077709B2 JP4095050A JP9505092A JPH077709B2 JP H077709 B2 JPH077709 B2 JP H077709B2 JP 4095050 A JP4095050 A JP 4095050A JP 9505092 A JP9505092 A JP 9505092A JP H077709 B2 JPH077709 B2 JP H077709B2
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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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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。
【0002】
【従来の技術】家庭用の電子レンジ等の高周波加熱装置
の電源回路には図6に示すような構成のものが多く用い
られている。図6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。
【0003】図7(a)は時間t=0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。
【0004】t=0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(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P0(例えば
500W)を維持するよう構成されている。
【0005】図7(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。
【0006】図8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300W、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
の温度は図7(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。
【0007】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。
【0008】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。すなわち図7(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。
【0009】したがって、定格出力500Wの場合と6
00W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。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】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。
【0011】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、図7(b)において、t=t0 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=t0 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。
【0012】
【課題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。
【0013】すなわち、外部より電力を供給される電源
部と、昇圧手段を含み電源部よりの電力を高圧電力に変
換する高圧電力変換部と、前記高圧電力変換部の出力を
受けて電磁波を放射する電波放射部と、前記高圧電力変
換部の動作を制御する制御部と、所定の時間の間、連続
動作可能な最大出力(以下、定常時の定格出力という)
より大きい電磁波出力となるよう前記制御部を制御する
高出力制御部とにより構成されたものである。
【0014】
【0015】さらにまた、定常時の定格出力より大きい
電磁波出力であることを表示する表示部を設ける構成と
したものである。
【0016】
【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している。
【0017】高出力制御部により制御部がその動作状態
を調節されて定常時の定格出力より大きい電磁波出力を
所定の時間出力するものであり、加熱時間の大幅な短縮
化を可能とし、かつ、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にすることができ
る。
【0018】
【0019】さらに、表示部を設けることにより、定常
時の定格出力より大出力状態であることを使用者に容易
に報知し、誤使用の防止など、使い勝手を向上させるも
のである。
【0020】
【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。
【0021】図1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3
1、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。
【0022】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、図2に示すように制御部34内の演
算増幅器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P0
は所定の定められた値(例えば500W)に一定に制御
される。
【0023】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
常時の定格出力(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。
【0024】図3(a)はこの状態を示す電波出力P0
の時間変化図である。t=0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P0 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、tS
後の時間t4 になるとその出力P0 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P0 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、図2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、図3
(a)の出力P0 変化が生じるように入力電流の基準信
号を時間tS 後に変化させることにより実現することが
可能である。
【0025】図3(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図7
(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、図4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、図5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4
6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。
【0026】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。
【0027】このように電波出力P0 を定常時より大き
くなるよう制御していることを使用者に報知するため
に、図2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。
【0028】さらにまた、図3(b)のように、電波出
力P0 をtS の時間の間に徐々に減じ、tS 時間後に定
常の電波出力P0 になるように制御しても同様の効果を
得ることができることは明らかである。
【0029】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、高
出力制御部により、所定の時間の間、定常時の定格出力
より大きい電磁波出力を出力するよう制御部を制御する
構成としたので、所定の時間の間、定常より大きい電磁
波出力を得ることができる。したがって、一般家庭で使
用される場合に使用頻度の高い短時間加熱の場合には、
大きな電磁波出力で使用することが可能となり、加熱時
間の短縮化を実現し、より早いスピード調理を可能とし
た高周波加熱装置を提供することができる。しかも、長
時間動作の場合は定常の電波出力であるので、冷却構成
や各部品の耐熱仕様などを過剰品質なものとせず小型・
コンパクトで、かつ、低価格なものとし、極めて合理的
でコストパフォーマンスの高い高周波加熱装置を実現す
ることができる。
【0030】
【0031】さらにまた、出力表示手段を設けることに
より、使用者に定常より大きい出力状態であることを容
易に報知することができ、従って、誤まった加熱操作な
どの不都合を防止し、使い勝手の優れた高周波加熱装置
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【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】同回路の制御部の要部ブロック図
【図3】同高周波加熱装置の電波出力の時間的変化を示
す波形図
【図4】同高周波加熱装置の高出力制御部の要部回路図
【図5】同回路の他の実施例を示すブロック図
【図6】従来の高周波加熱装置の回路図
【図7】(a)同高周波加熱装置の電波出力の時間的変
化を示す図 (b)同高周波加熱装置内の部品等の温度上昇を示す波
形図
【図8】高周波加熱装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
24 電源部 27 昇圧トランス 28 半導体素子 32 電波放射部 33 高圧電力変換部(電力変換器) 34 制御部 41 高出力制御部(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 (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、昇圧
    手段を含み前記電源部よりの電力を受け高圧電力に変換
    する高圧電力変換部と、前記高圧電力変換部の出力を受
    けて電磁波エネルギーを放射する電波放射部と、前記高
    圧電力変換部の動作を制御する制御部と、所定の時間の
    間、連続動作可能な最大出力より大きい電磁波出力とな
    るよう前記制御部を制御する高出力制御部とを備えた高
    周波加熱装置。
  2. 【請求項2】定常時の定格出力より大きい電磁波出力で
    あることを表示する表示部を設けた請求項1記載の高周
    波加熱装置。
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