JPS593038B2

JPS593038B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JPS593038B2
Application number: JP2816477A
Authority: JP
Inventors: 直芳前原; 博藤枝; 達男坂
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1984-01-21
Also published as: JPS53112537A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は周波数変換器を用いた高周波加熱装置の電源部
の改良に関するものである。

本発明の目的とするところは、周波数変換器の動作周波
数を制御することにより、マグネトロンの出力を制御し
た時、前記周波数変換器からマグ５ネトロンカソード
に供給される電力の変化を、カソード温度が一定に保た
れるように構成し、これによりマグネトロンの信頼性を
大きく高めることができる。

第１図は、従来例であり、１、１’は商用電源端１０子
、２は整流器、３はコンデンサであつて、単方向電源が
形成されている。

４はインダクタ、７は転流インダクタを兼用した昇圧ト
ランスであつて転流コンデンサ８とともに直列共振回路
を形成している。

５はサイリスタ、６はサイリスタ５に逆１５並列に接続
されたダイオードである。

制御回路１２によりサイリスタ５が点弧されると、コン
デンサ８より、昇圧トランスの１次巻線Ｗ、を通つて電
流が共振的に流れ、コンデンサ８は負極性に充電される
。次に、コンデンサ８は、前記直列共ノ０振回路のＱ
をすなわち、共振回路の蓄積し得るエネルギと損失との
比に応じ、転流エネルギとしてダイオード６を通して前
述と反対の経路を通つて放電する。前記直列共振回路の
Ｑは、この場合、実質的には昇圧トランス７の負荷であ
るマグネトニ・５ロン１１によつて決定され、サイ
リスタ５がトリガされる前にコンデンサ８に蓄積されて
いたエネルギーからマグネトロンに供給されたエネルギ
をさし引いたエネルギに相当する電流がダイオード６を
通して放電され、この結果コンデンサは正極、Ｖ性（
昇圧トランスＴＶＣ接続された端子が正）に元電されサ
イリスタ５は、ターンオフする。サイリスタ５がターン
オフしてからもコンデンサ８はインダクタ４の蓄積エネ
ルギにより光電され続け電源電圧（コンデンサ３の電圧
）よりも高く充電さ二 ’５れる。次に、サイリスタ
５が点弧されると同様の動作をくりかえす。したがつて
、昇圧トランス７の１次巻線Ｗ１には制御回路１２のト
リガ周波数に等しい高周波電流が流れる。

そして昇圧トランスの２次巻線Ｗ２には高周波電力が発
生し、ダイオード９ａ，９ｂ１コンデンサ１０ａ，１０
ｂにより整流され、マグネトロン１１には直流高圧電力
が供給される。一方第２の２次巻線Ｗ３にも、喬周波電
力が発生し、マグネトロン１１のカソードに加熱電力を
供給する。したがつて、マグネトロン１１が発振するも
のである。

このような直列インバータは、その動作周波数を変化し
て直列共振回路の共振周波数にその動作周波数を近づけ
たり低くしたりすることにより、共振回路に発生する共
振エネルギ（すなわち共振電圧や共振電流）を制御する
ことができるので、昇圧トランス７の出力電圧を変化す
ることができ、このためマグネトロンの出力を制御する
ことができるものであつたが、カソートヒータ−の電力
供給の安定化は以下に述べるように不十分であつた。マ
グネトロンは、その電圧・電流特性が非線形であつて、
ある程度以上の電圧が印加されてはじめて発振して電波
出力が得られ、一度発振開始電圧以上になると今度は少
しの電圧変化で電波出力が大きく変化するという特囲を
有している。このため、第８図に示すように、インバー
タの出力電圧を変化させて電波出力Ｐ。をＯから１００
％まで変化させても、同じインバータの出力を供給され
るヒータ電力ＰＨは、ヒータの電圧電流特性が線形であ
るため、ＰＯ．の変化程は変化せず、約６０（Ｆｌｌか
ら１００％までの変化幅であつた。しかしながら、カソ
ードの温度を一定にするためには、この程度のＰＨの変
化も好ましくなく、しか．もマグネトロン出力Ｐ。が大
きいときは、マグネトロンの損失が大きいのでカソード
の温度が上昇し、逆にＰ。が小さいときは逆の現象が生
じるから、マグネトロンカソードへの供給電力ＰＨとＰ
。．との関係は、第８図の実線Ｂのようであることが望
ましい。しかしながら、従来例の場合はＰ。

とＰＨが前述のように第８図の破線Ａのような関係にあ
るため、マグネトロンのカソード温度が、マグネトロン
出力Ｐ。ｆ）制御によつて大きく変化し、マグネトロン
の寿命を著しく短くする上に極端な場合、モーテイング
が発生したりカソードが焼損したりしてしまうことがあ
つた。さらに、このような点から昇圧トランス７の設計
が極めて面倒になり、量産性の点で問題であつた。

本発明は、このような点にかんがみてなされたものであ
つて、第２図はその１実施例である二図において、第１
図と同符号は相当物である。

ダイオード６には、直列に変流器１３が接続されており
、変流器１３の２次巻線は、マグネトロンのカソードに
接続されている。次に第６図、第７図に従つて、本発明
を説明する。

第６図はサイリスタ５およびダイオード６を流れる電流
の波形である。図においてイはインバータの負荷が大き
いときの電流波形を示し、サイリスタ電流１ｓが大きく
、ダイオート１流１。が小さいものとなる。インバータ
の動作周波数をそのままにして負荷を小さくしていくと
Ｉ。が大きくなつてＩｓの大きさに近づいていき、口の
ような波形となる。これは、共振回路のＱが高くなつた
ことを示すものである。しかしながら、第２図のように
マグネトロン１１を負荷とした場合には、インバータの
動作周波数を低くしていくと前述したように昇圧トラン
スγの出力電圧が低くなるためマグネトロン１１の非線
形な電圧電流特囲に基づき、インバータの負荷が小さく
なる。

すなわち、マグネトロンを負荷とする場合には、動作周
波数が低くなると同時に、インバータの直列共振回路の
Ｑが大きくなるのである。この結果、直列共振回路の電
流波形は、第６図ハのようになり、動作周波数が直列共
振回路の共振周波数に比べて低い方向に変化することに
より１ｓが小さくなると同時に、負荷の減小、すなわち
Ｑの増大により、ＩＯの大きさがＩｓの大きさに近くな
るのである。

この電流のうち、ダイオードに流れる電流１。（図の下
側半分）のみに着目して、マグネトロン出力Ｐ。との関
係を示したものが、第７図であつて、インバータの設計
条件によりＡ，Ｂ，Ｃ等で示すような関係を示す。例え
ば、Ｃのように設計すると、マグネトロン出力ＰＯをＯ
％から１００％まで変化した時、ダイオードに流れる電
流の実効値（ＩＤｒｍＢ）は１００％から８０％前後ま
で減少する。前記変流器１３は、このＩ。ｒｍｓ）に比
例した電力をマグネトロン１１のカソードに供給するも
のである。したがつて、カソート−の供給電力Ｐｌｌは
マグネトロン出力Ｐ。

の変化に対し第８図Ｂのようになり、カソード温度ＴＫ
は第９図のようにＰ。の変化に対しほぼ一定に保たれる
。次に第３図は、本発明の他の実施例であつて、サイリ
スタ５ａ，５ｂを使用した直列インバータに本発明を適
用したものであつて、サイリスタ５ａ，５ｂは制衝回路
１２により順次トリガされ、昇圧トランス１には高周波
電流が流れるものである。

なお１４はインダクタである。この実施例においてもダ
イオード６ａ，６ｂに流れる回生電流から変流器１３に
よりマグネトロン１１のカソードに電力を供給するもの
であつて、第２図の実施例と類似した結果を得る。

第４図はさらに他の実施例であつて、第３図の実施例と
ほぼ原理的に同じ直列インバータに本発明を適用したも
のである。

第５図は、本発明のさらに他の実施例であり、１５はダ
イオードである。

この実施例では、ダイオード６と直列に変流器１３を接
続していないからサイリスタ５への影響がなくなり、し
かもインダクタ４に蓄積されたエネルギによりコンデン
サ８に光電される電流も、変流器１３を通るので転流エ
ネルギのみでは十分カソード１力が得られないとき有利
である。また、本発明は他にも多くの実施態様をとるこ
とが可能であり、様々な構成で回生電流の１部をマグネ
トロンのカソードに供給するように構成することができ
る。以上のように、本発明によれば直列インバータの動
作周波数を制御して、マグネトロンの出力を制御しても
マグネトロンのカソード温度が自動的に＝定となるよう
な電源回路を有する高周波加熱装置を提供することがで
きる。

したがつて、マグネトロンの信頼性を著しく改善するこ
とができ、また、昇圧トランスの設計も容易になり、製
造上の効果も多大であるなどすぐれた高周波加熱装置を
提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２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３図は同他の実施
例の回路図、第４図は同さらに他の実施例を示す回路図
、第５図は同さらに他の実施例を示す回路図、第６図は
本発明の動作を説明する図で、サイリスタとダイオード
に流れる電流波形図、第７図は同ダイオード電流実効値
とマグネトロン出力の関係を示す図、第８図は−同マグ
ネトロン出力とカソード供給電力の関係を示す図、第９
図は同マグネトロン出力とカソード温度の関係を示す図
である。５・・・・・・サイリスタ、６・・・・・・ダイオード
、７′・・・・・・昇圧トランス、８・・・・・・転流
コンデンサ、１１・・・・・・マグネトロン、１２・・
・・・・制御回路、１３・・・・・・変流器。

Claims

【特許請求の範囲】１インダクタ、コンデンサよりなる直列共振回路と、
１個又はそれ以上の半導体スイッチ素子等により構成さ
れた直列インバータと、前記直列インバータの出力を昇
圧する昇圧トランスと前記昇圧トランスの出力を整流手
段を介して供給されるマグネトロン等を有するとともに
前記直列インバータの転流エネルギの一部を前記マグネ
トロンのカソードに供給するカソード加熱手段を有する
ことを特徴とする高周波加熱装置。２前記半導体スイッチ素子に逆並列にダイオードを接
続して転流エネルギにより前記ダイオードに回生電流が
流れるよう構成するとともに、前記ダイオードに直列に
変流器を接続してカソード加熱手段とすることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の高周波加熱装置。