JPS5999693A

JPS5999693A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JPS5999693A
Application number: JP20963182A
Authority: JP
Inventors: 成田　隆保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1984-06-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は高周波発生装置として固体発振回路を用いに
高周波加熱装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、高周波加熱装置は、高周波発生装置としてマグネ
トロンを用いているが、このマグネトロンを動作させる
ためには数千（Ｖ）の高電圧が必要であり、感電の危険
性が非常に高いという欠点があった。また、゛高圧トラ
ンスを用いるため、重量が非常に大きいという欠点があ
った。

そこで、近時、上記のような欠点を解消するため、マグ
ネトロンの代わりに数十（ト）の低電圧で動作する固体
発振素子を用いるものが開発され、実用化されつつある
。しかして、このような高周波加熱装置においては、固
体発振回路（固体発振素子を内蔵している）から発せら
れる高周波の電力が小さいため、それを増幅回路で増幅
する構成をとっている。ところで、この増幅回路のトラ
ンジスタは、加熱室からの反射高周波（反射電磁波）に
対して、耐力がない。

特に、調理用の高周波加熱装置に於ては、被加熱食品の
糧類、量が不確実であるため、負荷との整合状慢が大き
く変化し、反射高周波が、かなり多くなることは、さけ
がたく、上記トランジスタを破壊から保護することが必
要である。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、感電の危険性を極力回避する
ことができ、しかも重量を大幅に削減することができ、
さらには高周波番こよる素子の破壊などを未然に防止し
得るすぐれた高周波加熱装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、固体発振回路から発せられて入力側分配器
で分配される電力を増幅する複数個の増幅モジュールに
対し、その各出力段にせ−キュレータおよび終端抵抗を
設け、反射されて逆方向から入ってくる高周波を熱とし
て除去するものである二〔発明の実施例〕以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図および第２図において、１は本体で。

この本体１の前面には操作パネル２が設けられるととも
に、ドア３が開閉自在に枢支される。

操作パネル２には調理を開始するためのスタートスイッ
チ４が設けられる。一方、ドア３に対応する本体１内に
は加熱室５が配設される。カロ熱室５の天板には高周波
導入口５３カ５形成さ札この高周波導入口６ａには加熱
室５の天板裏側において導波管５の一端が連通される。

導波管６の他端は本体１の背面側に延設さオ］７る。し
力）して、加熱室５の背板と本体１の背板との間には固
体発振回路７．増幅回路であるところの前段増幅モジュ
ール８、増幅回路であるところの増幅モジュール１０．
　、１０．　、１０ａ、　１０．　。

１０　＠　＊　１　’　６　＋　１０　？　１１０　ｓ
　を出力側結合器１１が配設される。この結合器１ノの
出力端は上記導波管６の他端に導入される。この場合、
油膜増幅モジュール８および増幅モジュール１０．。

１０２．・・・１０．は、垂直状態で、かつ等間隔で順
次配設されるとともに、同一の放熱部材たとえば放熱板
１２に固定される。この放熱板１．？＋こは出力側結合
器１１も固定される。また、加熱室５の底板と本体１の
底板との間には入力側分配器９が配設される。

なお、本体１の背板側下方部には冷却ファン１３が配設
される。この冷却ファン１３は１本体１の背板に形成さ
れた吸気口１ａから外部空気を吸込み、それを冷却風と
して上記冷却板１２へ供給するものである。冷却板１２
を経た冷却風は、加熱室５の背板に形成された空気導入
口５ｂを通して加熱室６内に導入される。

第３図は上記固体発振回路７、前段増幅モジュール８、
入力側分配器９、増幅モジュール７０、　Ｉ　”鵞−・
・・１０６．および出力側結合器Ｉノの相互関係を具体
的に示したものである。

まず、固体発振回路７は、固体発振素子（図示しない）
を内蔵し、たとえば２４５０ＭＨｚの高周波を発するも
のである。前段増幅モジュール８は、固体発振回路７か
ら発せられる高周波の電力を増幅するものである。入力
側分配器９は、前段増幅モジュール８で電力増幅された
高周波を増幅モジュール１０Ｂ　　、　１０１ｅ’　、
、、１　ｇ、へ分配するものである。すなわち、入力端
分配器９は、入力される高周波を３　ｄＢづつに分配す
る初段分配器、この分配された高周波をさらに３ｄＢづ
つに分配する２つの中段分配器、この分配された高周波
をさらに３　ｄＢづつに分配する４つの終段分配器から
成り、入力される高周波を穐の電力づつ増幅モジュール
１０．＋１０．＊・・・１０、へ分配するものである。

増幅モジュール１０、．１０．、・・・１０８は、供給
される高周波の電力を増幅するものである。すなわち、
固体発振回路７における単一のトランジスタで数百ワッ
トの高周波出力を得るのは現時点では不可能であり、こ
れに対処して多段増幅を採用している。出力側結合器１
１は一１増幅モジュール１　（）　（ｅ　１　’　＠　
　＊・・・１０８で電力増幅された高周波を結合するも
のである。すなわち、出力側結合器１１は、入力される
高周波を順次結合していく初段結合器、中段結合器、終
段結合器、から成り、入力側分配器９とは入出力の関係
が逆なことを除けば同一の構成となっている。

第４図は前段増幅モジュール８、第５図は増幅モジュー
ル１０．．１０．・・・１０１１の具体例であり、増幅
モジュール１０．．１０．・・・１０゜がサーキュレー
タ２０及び終端抵抗２１を出力段に配置していることを
のぞけば、前段増幅モジュール８と同一構成である。す
なわち、各増幅モジュールは、それぞれ初段増幅回路３
１および後段増幅回路３２，３３，３４．３４を主体と
して構成されている。人力°端ＩＮに供給される高周波
の電力は初段増幅回路３ノで増幅された後、初段分配器
（図示しない）で３　ｄＢづつに分配され、さらに段設
分配器（図示しない）で３　ｄＢづつに分配され（１１
４の電力となる）、後段増幅回路３２，３３，３４．３
５へ供給される。後段増幅回路３２，３３，３４．３５
で電力増幅された高周波は初段結合Ｉｓ（図示しない）
で結合され、さらに後段結合器（図示しない）で結合さ
れ、出力端ＯＵＴから出力される。ただし、増幅モジュ
ール１０．．１０．・・・１０８では、サーキュレータ
２０は、後段結合器から出力端ＯＵＴへは高周波を通す
が、もし、出力端ＯＵＴから反射高周波が入ってきた時
には、これを終端抵抗２１へと導びき、熱として消費さ
せ、各増幅回路３２　、３３　、　、’？　４．３５の
トランジスタの破壊を防止するものである０第６図は電
源制御回路である。４１はスイッチ回路で、前記スター
トスイッチ４がオンされると１１１＠ｌ　１１個号を出
力するものである。しかして、スイッチ回路４１の出力
は遅延回路４２を介してアンド回路４３の一方の入力端
へ供給される。遅延回路４２は、人力信号を一定時間遅
延して出力するものである。さらに、スイッチ回路４１
の出力は上記アンド回路４３の他方の入力端に供給さね
、るとともに、増幅回路用電源４４へ供給される。また
、アンド回路４３の出力は固体発振回路用電源４５へ供
給される。ここで、増幅回路用電源４４は、論理°１１
信号が供給されると動作し、前段増幅モジュール８およ
び増幅モジュール１０．．１０゜・・・１０．へ動作電
圧を供給するものである。固体発振回路用電源４５は、
論理“ＩＩ倍信号供給されると動作し、固体発振回路７
へ動作電圧を供給するものである。

次に、上記のような構成において動作を説明する。

いま、ドア３を開放して加熱室５内に被調理食品を載置
し、ドア３を閉成する。そして、操作パネル２で調理時
間などを設定し、スタートスイッチ４をオンする。する
と、スイッチ回路４ノから論理１１１信号が出力され、
増幅回路用電源４４が動作する。こうして、先ず前段増
幅モジュール８および増幅モジュールｉｏ、。

１０７．・・・１０８が動作する。一方、スタートスイ
ッチ４のオンから一定時間後、遅延回路４２から論理１
１１信号が出力され、さらに８個の増幅モジュール”　
Ｉ　ｅ　１０　ｔ、・・・１０．ｉｃよって加熱に十分
なパワーまで増幅され、導波管６を通して加熱室５へ供
給される。つまり、調理が実施される。そして、予め設
定した調理時間が経過すると、スイッチ回路４１の出力
が論理１０１となり、電源４４．４５の動作は同時に停
止する。つまり、調理の終了となる。

このように、マグネトロンを用いず、トランジスタによ
る発振並びに増幅によって高周波を得るようにしたので
、数十（ト）の電圧を用いるだけでよく、よって感電の
危険性を極力回避することができ、しかも高圧トランス
を用いないので重量の削減が計れる。

また、固体発振回路７から高周波が発せられる時点では
すでに電源電圧の立上がりが完了して増幅モジュール８
および前段増幅モジュール１０、．１０．、・・・１０
ｓが正常に動作しており、よって整合状態が確保され、
高周波による固体発振素子の破壊あるいは前段増幅モジ
ュール８におけるトランジスタの破壊などを未然に防止
することができる。特に、負荷であるところの被調理食
品は一定ではなく、整合状態は調理ごとに大きく変わる
ものであり、よって上記の処置を楕すことは極めて重要
である。

ところで、増幅モジュール”　Ｓ　　＠　１０　！　　
。

・・・１０．の出力は出力側結合器１１で結合されてか
ら導波管６へ供給されるようになっているが、この高周
波電力の結合（合成）を達成するためには各電力の位相
を同じにすることが重要である。しかるに、この発明で
は、増幅モジュール１０．．１０．、・・・１０８を同
一の構成として各増幅モジュールの入出力間の位相差を
同じにし、各電力の位相が同じとなるようにしている。

また、入力側分配器９と出力側結合器１１の構成を同一
としたことにより、固体発振回路７から発せられる高周
波を見かけ主電力増幅のみの処理で加熱室５内へ供給す
ることができる。

また、調理時、前段増幅モジュール８および増幅モジュ
ール１０．．１０．　　。、・・１０．におけるトラン
ジスタの発熱および終端抵抗２１に生じる熱、さらに出
力側結合器１１における結合段の結合ロスによって生じ
る熱は放熱板１２て放熱され、これにより効率の良い動
作が可能となる。特に、トランジスタはマグネトロンは
ど高温に耐え得ないため、放熱処置がすぐれていること
は極めて重要なことである。しかも、放熱板１２は、冷
却だけでなく曲設増幅モジュール８、増幅モジュールＩ
０１＊１０１＋・・・１０６、および出力側結合器１１
などを固定する作用も有しており、これにより各段間接
続部の長さを同一にできることが保障されており。

位相差による結合ロスの問題を極力抑えることができる
。さらに、冷却板１２を経た冷却風つまり温風を加熱室
５内へ導入するようにしているので、その温風が被調理
食品に対する加熱の助力となり、しかも加熱によって生
じる蒸気などを排出する働きをするので、非常に便利で
ある。また、固体発振回路７は、縦方向にはある程度の
長さを必要とするが、平面回路で構成できるよめ、つま
り薄形にすることができ、よって感電の危険性を極力回
避できる点および重量を削減できる点の他に本体１内の
スペースを有効に活用できる点でも従来のマグネトロン
を用いるものに比べてすぐれている。さらに、発熱の比
較的少ない入力側分配器９を加熱室５の底板と本体１の
底板との間に配設し、且つ発熱の多い増幅モジュールお
よび出力側結合器１１を加熱室５の背板と本体１の背板
との間に垂直状態で配設し、つまり冷却風の自然対流お
よびスペースの有効活用を考慮した構成としたので、冷
却効率の向上並びに本体１の小形化が可能である。

一方、このような調理器に於ては、被加熱物が一蝋形状
、一定材料ではなく、種々変化し、才だ、通常ターンテ
ーブル上で回転するため、高周波出力端から、導波管６
を通じて、加熱室５内をみたインピーダンスは種々変化
し、したがってこの不整合状態によって生ずる反射高周
波は高周波回路にもどってくる。この反射高周波が各増
幅回路３２，３３，３４．３５に入ると、これを構成し
ているトランジスタを破壊する事になるので、これを防
止する必要がある。

これに対処し、出力側結合器１１の出カ段ヘサーキュレ
ータおよび終端抵抗を設けることが考えられるが、加熱
室５内からの反射高周波は、上述したように極めて大き
なパワーとなる可能性があることから、この大パワーに
耐えるだけのサーキュレータおよび終端抵抗が必要とな
る〇しかしながら、マイクロ波帯のパワー素子は、コス
トが極端に高くなること、また放熱に関しても１ケ所か
ら大パワーを放熱するため、放熱構造が複雑、高価とな
る問題がある。しかるに。

本発明では、この大パワーが出方側結合器の出力端に入
ると、入力側分配器の機能の説明の項と同様の作用をし
、増幅モジュール１ｏ、。

１０、　　１ｏ、の出力段へは、入力パワーのμづつの
パワーとなって伝送される。したがって、増幅モジュー
ル１０．．１０．　　・・１ｏ８の出方段にそれぞれ設
けたサーキュレータ２ｏおよび終端抵抗２ノは入力パワ
ーの稀に耐えられるだけの容量のものセよく、また発熱
要素となる終端抵抗２ノは８ケ所に分布していることに
より放熱構造の簡略化並びにそれに伴なうコスト低減が
可能となっている。

なお、上記実施例では、スタｌ）スイッチ４をオフした
とき、電源４４’　、　４５の動作を同時に停止するよ
うにしたが、固体発振回路用電源４５の動作を先に停止
し、その後で増幅回路用電源４４の動作を停止するよう
にしてもよい。

その他、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く要旨を変えない範囲で個々変形実施可能なことは勿論
である。

〔発明の効果〕

以上述べたよう１ここの発明によれｒ−１、感電の危険
性を極力回避することができ、しかも重量を大幅に削減
することができ、さらには高周波による素子の破壊など
を未然に防上し得るすぐれた高周波加熱装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は全体
的な構成図、第２図は第１図の要部を示す斜視構成図、
第３図は第２図における各部の相互関係を具体的に示す
図、第４図は前段増幅モジュールの具体例を示す構成図
、第５図は増幅モジュールの具体例を示す構成図、第６
図は電源制御回路の構成図。１・・・本体、４・・・スタートスイッチ、５・・・加
熱室、７・・ｔｔＵ体発振回路、８・・・前段増幅モジ
ュール（増幅回路）％　９・・・入力側分配器、１０１
　。１０！　、・・・１０−・・・増幅モジュール（増幅回
路Ｘ１）・・・出力側結合器、１２・・・放熱板（放熱
部材）、２０・・・サーキュレータ、２１・・・終端抵
抗、４２・・・遅延回路、４４・・・増幅回路用電源、
４５１．・固体発振回路用電源。

Claims

【特許請求の範囲】固体発振回路と、この固体発振回路から発せられる高周
波の電力を分配する入力側分配器と。この入力側分配器で分配された電力をそれぞれ増幅する
複数個の増幅モジュールと、これら増幅モジュールの出
力を結合する出力側結合器とを具備し、前記各増幅モジ
ュールの出力段にサーキュレータおよび終端抵抗を設け
たことを特徴とする高周波加熱装置。