JP3676122B2

JP3676122B2 - 高周波加熱装置

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Publication number: JP3676122B2
Application number: JP17043099A
Authority: JP
Inventors: 直也杉山; 俊郎秋山; 和裕亀岡; 広一木下
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: JP2001006871A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マグネトロンから得られるマイクロ波により加熱調理する高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、特開平４−１９９９１号公報に示された従来の高周波加熱装置の概略回路図である。図において、５１は電源への差込コンセントであり、電源ライン５２は、ヒューズ５４、サーマルプロテクタ５５を介して電源トランス５６、第１インターロックリレー５７の接点５７aに接続され、他方の電源ライン５３は電源トランス５６、及び第２インターロックスイッチ５８に接続される。そして、電源トランス５６は１次側に供給される電源電圧を降圧して２次側に接続される操作側制御部５９に供給する。また、電源トランスの２次側の一端には電源電圧検出回路６０が接続され、この電源電圧検出回路６０により検出された直流レベル信号が操作側制御部５９に供給される。この操作側制御部５９は、電源トランス５６、図示しないメインスイッチの投入により電源電圧が供給されると、ドアスイッチ６１の閉成を条件としてトランジスタＴｒ１をオンし、第１インターロックリレー５７を駆動し接点５７aを閉成する。この接点５７aの閉成により庫内ランプ６２、ターンテーブル６３、空冷用ファンモータ６４、モニタースイッチ６５、および電力側制御部６６に電源電圧を供給する。また、操作側制御部５９と電力側制御部６６とはケーブル６７により接続される。電力側制御部６６には、マグネトロン６８が接続され、マグネトロン６８は電力側制御部６６から供給される高圧電力により駆動され高周波を出力する。
【０００３】
図９は図８の操作側制御部５９、電源電圧検出回路６０、及びこれらの周辺回路を示す図である。操作側制御部５９は、定電圧検出回路６９、電源周期のタイミングパルス信号を生成するタイミング回路７０、ＣＰＵ７１、キーボード７２、表示パネル７３等からなる。定電圧回路６９は電源トランス５６の２次側に接続され、直流電圧Ｖ_CP,Ｖ_INV,Ｖ_RLYを生成して、Ｖ_CPをタイミング回路７０、ＣＰＵ７１、キーボード７２、表示パネル７３に供給し、Ｖ_RLYを第１インターロックリレー５７に供給し、さらにＶ_INVをケーブル６７を介して電力側制御部６６に供給する。電源電圧検出回路６０は電源トランス５６の２次側の電圧をダイオード６０aにより半波整流し、半波整流した直流電圧を抵抗６０ｂと６０ｃとで分圧した後、コンデンサ６０ｄで平滑してＣＰＵ７１に供給する回路である。すなわちこの回路６０により電源電圧に比例した直流レベルデータが得られる。タイミング回路７０は電源トランス５６の２次側の一端から入力される降圧された電源電圧により駆動され、低電圧回路６９から入力される直流電圧Ｖ_CPをピークとするパルス信号を生成し、ＣＰＵ７１に供給する。ＣＰＵ７１はタイミング回路７０からの電源周期の１サイクルを基準タイミングとしてキー入力、表示、第１インターロックリレー５７の駆動などを行なう。そして、調理者によりキー入力された調理条件に対応するパワーデータを電力側制御部５６に転送する。
【０００４】
また、電源電圧検出回路６０からの電源電圧に比例した直流データに基づいてマグネトロン６８の出力を一定にするための電流値を算出し、調理者により設定された電流値を補正し、この補正した電流値をケーブル６７を通して電力側制御部に転送する。なお、ケーブル６７はパワーレベルデータＰＤの他に、動作タイミングパルスＩＮＴ、データクロックパルスＤＣＫ、データ送信タイミングパルスＡＣＫを送るとともに、電力側制御部６６内の各回路を駆動するための直流電源Ｖ_INVを供給するラインである。
【０００５】
図１０は電力側制御部６６とその周辺回路図である。同図において、第１インターロックリレー５７の接点５７ａを介して供給される電源電圧はノイズフィルター７４を通してブリッジダイオード７５に与えられ、このブリッジダイオード７５により全波整流された直流電圧はリアクトル７６、コンデンサ７７により平滑化される。この平滑化された直流電圧は高圧トランス７９の１次側コイルと高周波コンデンサ７８からなる並列回路を通してパワートランジスタ８０のコレクタに供給される。パワートランジスタ８０は駆動回路８４によってオン／オフされることによって、所定周期の直流電力を交流電力に変換する。これにより高圧トランス７９の１次側には、交流電流が流れる。そして、高圧トランス７９の２次側８８に誘起される高圧の交流電流は、高圧コンデンサ８９、高圧ダイオード９０により倍電圧整流された後にマグネトロン６８に供給される。これによりマグネトロン６８は発振し、高周波電力を食品に与える。なお、９１はフィラメント用コイルである。
【０００６】
電力側制御部６６のＣＰＵ８１には、ブリッジダイオード７５により整流される直流電流値を検出する電流レベル検出回路８６、及び高圧トランス７９の電流を検知し、スイッチング状態をモニタするための検知コイル８７が接続される。電流レベル検出回路８６は、カレントトランス８６ａ，ブリッジダイオード８６ｂ、抵抗８６ｃ、コンデンサ８６ｄからなり、ブリッジダイオード７５により整流された直流電流をカレントトランス８６ａにより検出し、このカレントトランス８６ａの出力がブリッジダイオード８６ｂにより全波整流された後抵抗８６ｃとコンデンサ８６ｄにより平滑化される。これにより電源電流に比例した電流データを得ることができる。
【０００７】
そして、ＣＰＵ８１は操作側制御部５９のＣＰＵ７１からケーブル６７を介して送られてきたパワーデータに応答し、マグネトロン６８に供給される電力が一定となるように電流量を補正する。この電流量の補正はパワートランジスタ８０のオン時間の制御によって行なう。すなわち、ＣＰＵ８１はオン／オフするためのタイミング信号を生成し、このタイミング信号をトランジスタ８２のベースに与え、このトランジスタ８２のオン／オフによりドライブコイル８３を介してオン／オフ信号を駆動回路８４に与える。駆動回路８４は高圧トランス７９の３次コイル８５に誘導される交流電力を電源とし、ドライブコイル８３から入力されるオン／オフ信号に応答して、パワートランジスタ８０をオン／オフするための十分な電流をパワートランジスタ８０のベースに与える。
【０００８】
次に動作について説明する。
まず電源電圧が定格電圧の場合について説明する。調理者は、キーボード７２を操作して調理条件を入力する。ＣＰＵ７１はこの調理条件に対応するパワーデータを算出し、動作タイミングパルスＩＮＴ、パワーデータＰＤ、データクロックパルスＤＣＫ、送信タイミングパルスＡＣＫをケーブル６７を介してＣＰＵ８１に送信する。
次にドアスイッチ６１が閉成された後、トランジスタＴｒ１をオンして第１インターロックリレー５７を駆動し、接点５７ａを閉成する。これにより電源電圧が電力側制御部６６に与えられる。電力側制御部６６のＣＰＵ８１は電流レベル検出回路８６により検出される電流値をモニタし、この電流値がＣＰＵ７１からのパワーデータに対応する値となるようにパワートランジスタ８０のオン時間を制御する。すなわち、マグネトロン６８への電流量を増加させる場合には、パワートランジスタ８０のオン時間を長くすることにより、高圧コンデンサ８９に充電される電荷量を増加させ、逆にマグネトロン６８への入力電流を減少させる場合には、パワートランジスタ８０のオン時間を短くすることにより、高圧コンデンサ８９に充電される電荷量を減少させる。上記の如くパワートランジスタ８０をオン／オフするためのスイッチ信号をトランジスタ８２、ドライブトランス８３、駆動回路８４、パワートランジスタ８０のベースの順番で与える。パワートランジスタ８０はＣＰＵ８１により生成されたオン／オフ信号により制御され、高圧トランス７９の１次側に交流電力が現われる。この交流電力は高圧トランス７９により高圧にされ、高圧コンデンサ８９と高圧ダイオード９０により倍電圧整流された後マグネトロン６８に供給される。
【０００９】
電源電圧が定格の場合にはマグネトロン６８の入力電圧は一定であり、上述の如くマグネトロン６８の入力電流は一定となるように制御されているため、マグネトロン６８への入力電力は一定である。これにより定格電圧で運転されている限り調理者の望むとおりの料理に仕上がる。
次に、電源電圧が変動した場合を図１１を参照して説明する。同図は横軸を電源電圧Ｖ、縦軸を電力Ｐ（Ｗ）、電流Ｉ（Ａ）とし、マグネトロン６８への入力電力Ｐｉｎ、入力電流Ｉｉｎをプロットしたものである。
【００１０】
電源電圧Ｖが変動すると、電源電圧Ｖの変動に伴って電源電圧検出回路６０により検出される直流レベルデータが変動する。ＣＰＵ７１はこの変動する直流レベルデータに応答して定格時における入力電力Ｐｉｎと同じ出力を得るための電流値Ｉ'ｉｎを算出する。すなわちＶｉｎ×Ｉｉｎ＝Ｖ'ｉｎ×Ｉ'ｉｎとなる関係のＩ'ｉｎを算出する。ここでＶｉｎは定格時におけるマグネトロン６８への入力電圧、また、Ｖ'ｉｎは変動時におけるマグネトロン６８への入力電圧である。以上のように電流値を補正したパワーデータをＣＰＵ８１に送る。ＣＰＵ８１は補正されたパワーデータに基づいてパワートランジスタ８０のオン時間を長くしたり短くしたりする。そして、上記制御の過程において入力電流Ｉ'ｉｎが変動するのを電流レベル検出回路８６により検出される電流をモニタしてマグネトロン６８への入力電流Ｉ'ｉｎが変動しないように制御する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の高周波加熱装置では、消費電力を一定にすることにより、電源電圧が変動した時あるいは変動している時、電流は変化する。特に、電圧が低い時、例えば９０Ｖでは電流が大きくなる設定である。近年電子レンジでの高出力化に伴ない、消費電力も上昇している。このような中で、電源電圧が変動しても消費電力を一定にすることは、電源電圧が低くなった時、家庭用コンセントの定格である１５Ａを超えてしまい、ブレーカーが遮断するという問題点があった。
【００１２】
この発明は、上記の課題を解消する為になされたものであり、電源電圧が低下した時でも電流が１５Ａを超えず、ブレーカーの遮断等が生じない電子レンジを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波加熱装置においては、商用電源を全波整流した直流電圧を高周波電圧に変換し、この変換された高周波電圧を整流してマグネトロンの駆動電力とするインバータ電源を用いた高周波加熱装置において、商用電源から得られる電源電圧値を検出する入力電圧検出手段と、マグネトロンの動作中に流れる入力電流を電圧値に変換して検出する入力電流検出手段と、設定されたマグネトロンの出力に応じて所定の電圧値を出力する出力設定手段と、前記入力電圧検出手段の検出電圧値及び前記入力電流検出手段の検出電圧値を加算した加算電圧値と前記出力設定手段の出力電圧値とを比較し、この比較結果に応じた周波数により前記インバータ電源を駆動する制御回路と、を備え、前記制御装置は、所定の電源電圧範囲内では、電源電圧の変動に対し消費電力を一定に保ち、かつ所定の電源電圧範囲外では、電源電圧の変動に対し電流を一定にして消費電力を低下させる制御を行なうものであり、また、入力電圧検出手段は、２個の抵抗を直列接続し、そのうちの１個の抵抗に対しコンデンサを並列接続し、さらに２個の抵抗の接続点にダイオードを介して定電圧源を接続した構成であり、入力電圧を前記２個の抵抗で分圧するとともに、前記コンデンサで平均値化して、２個の抵抗の接続点より出力するとともに、前記接続点に前記ダイオードを介して定電圧源を供給するものである。
【００１５】
また、入力電圧検出手段は、３個の抵抗を直列接続し、そのうち後段の２個の抵抗に対しコンデンサを並列接続し、さらに前段の２個の抵抗の接続点にダイオードを介して定電圧源を接続した構成であり、入力電圧を前記３個の抵抗で分圧し、前記コンデンサで平均値化した電圧を後段の２個の抵抗で分圧して、この２個の抵抗の接続点より出力するとともに、前段の２個の抵抗の接続点に前記ダイオードを介して定電圧源を供給するものである。
【００１６】
また、後段の２個の抵抗のいずれかの抵抗値を可変としたものである。
【００１７】
また、入力電流検出手段は、入力電流を検出するカレントトランスと、このカレントトランスの２次側巻線に並列接続され、電流を電圧に変換する抵抗とを有し、変換された電圧値を出力するものである。
【００１８】
さらにまた、出力設定手段は、マグネトロンの出力を記憶したＣＰＵと、このＣＰＵに調理メニューを入力する調理メニューキーと、この調理メニューキーで選択されたマグネトロンの出力信号により制御されるスイッチと、定電圧源の電圧を分圧する複数の抵抗と、を備えたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である高周波加熱装置を示す。
図１において、１は商用電源（ここでは１００Ｖ）、２はフィルタ回路、３は整流器で、フィルタ回路２を通った商用電源１を全波整流する。４はこの全波整流された電源を平滑する平滑回路であり、チョークコイル４ａ及び平滑コンデンサ４ｂで構成している。７は昇圧トランスであり、１次巻線７ａ、２次巻線７ｂ、及び３次巻線７ｃから構成されている。５は共振回路であり、１次巻線７ａに並列に接続されたコンデンサ６と半導体スイッチング素子８で構成している。また、半導体スイッチング素子８には、並列にダイオード９を接続している。１０は半波倍電圧回路であり、前記２次巻線７ｂ、コンデンサ１０ａ、ダイオード１０ｂで構成されており、マグネトロン１３に電圧を印加する。前記３次巻線７ｃはマグネトロン１３のフィラメントに電流を供給する。１１は電流の逆流を防止する為のダイオードである。１４は商用電源１から得られる電源電圧値を検出する入力電圧検出手段であり、フィルタ回路２と整流器３の間に並列に設けられている。１５はマグネトロン１３の動作中に流れる電流を電圧に変換して検出する入力電流検出手段であり、フィルタ回路２と入力電圧検出手段１４の間に直列に設けられている。１６は半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段、１７は調理メニューに基づき、設定されたマグネトロン１３の出力を調理メニューキー（後述する）により設定する出力設定手段であり、この設定出力は制御手段１６に入力される。上記入力電圧検出手段１４及び入力電流検出手段１５の検出信号は、上記制御手段１６に入力される。
【００２０】
図２は、前記入力電圧検出手段１４、入力電流検出手段１５、制御手段１６及び出力設定手段１７の詳細回路図である。入力電圧検出手段１４において、２０及び２１はフィルタ回路２を通った商用電源１を全波整流するダイオードであり、２３及び２４は前記全波整流された電圧を分圧する２個の抵抗、２５は前記分圧された電圧を平滑する電解コンデンサである。
【００２１】
なお、２６はダイオードであり、抵抗２３，２４の分圧点と電解コンデンサ２５の一端にカソード側を接続し、アノード側にはある電圧の定電圧源４０ａ（ここでは５Ｖ）が接続されている。
入力電流検出手段１５は、１次側巻線２２ａと２次側巻線２２ｂを有するカレントトランス２２で入力電流を検出する。
２７はカレントトランス２２の２次側巻線２２ｂと並列に接続された抵抗で、前記カレントトランス２２で検出した電流を電圧に変換する。２９はその変換された電圧を全波整流する全波整流器、２８及び３０は全波整流器２９の前後に配設した主にノイズを除去する為のコンデンサである。３１及び３２は全波整流後の電圧を分圧する抵抗、３３は前記分圧された電圧を平滑する電解コンデンサである。
ここで全波整流器２９により全波整流された後の一端（Ａ点）に上述した入力電圧検出手段１４を接続することにより、入力電圧検出手段１４の検出電圧値と入力電流検出手段１５の検出電圧値を加算する。この加算された電圧値を制御手段１６にある誤差増幅器１６ａの一端Ｘに入力する。また、出力設定手段１７は、調理メニューに対応したマグネトロン１３の出力を複数記憶したＣＰＵ３４と、このＣＰＵ３４に調理メニューを入力する調理メニューキー３５と、調理メニューキー３５で選択されたマグネトロン１３の出力信号によりＯＮするスイッチ３６及び３７と、前記スイッチ３６及び３７のいずれかがＯＮされると定電圧源４０ｂ（ここでは５Ｖ）の電圧を分圧する抵抗３８及び３９と、抵抗４１とで構成されている。前記分圧された電圧値は前記制御手段１６の誤差増幅器１６ａの他端Ｙに入力される。
【００２２】
前記誤差増幅器１６ａは前記入力電圧検出手段１４と入力電流検出手段１５の加算電圧値と出力設定手段１７から出力された電圧値を比較して、共振回路５の半導体スイッチング素子８へ出力する。
【００２３】
次に動作について説明する。
商用電源１を投入するとフィルタ回路２を通してノイズを除去し、更に整流器３を介して全波整流された直流電圧はチョークコイル４ａ、平滑コンデンサ４ｂにより平滑化される。この平滑化された直流電圧を、コンデンサ６及び昇圧トランス７の１次巻線７ａのインダクタンス分からなる共振回路５を通し、半導体スイッチング素子８を制御手段１６により約２５ｋＨｚ〜３５ｋＨｚの周波数でＯＮ／ＯＦＦさせることにより昇圧トランス７の２次巻線７ｂには、約２ｋＶの昇圧された電圧が発生し、半波倍電圧回路１０のコンデンサ１０ａとダイオード１０ｂにより半波倍電圧整流して約４ｋＶの電圧をマグネトロン１３に与えている。又、３次巻線７ｃは、マグネトロン１３のフィラメント温度（カソード温度）を定格範囲内（１９５０°〜２０００°Ｋ）に保持するように設定されている。
【００２４】
インバータ電源を用いた電子レンジにおいて、高周波出力を可変することは半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦさせる周波数を変化させることで実現できる。例えば、高周波出力８００Ｗの時には約２８ｋＨｚ、５００Ｗの時には約３２ｋＨｚといったように制御している。
【００２５】
図３は図１及び図２の回路の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１において、例えばユーザーが調理メニューキー３５により高周波出力８００Ｗを選択すると、ステップＳ２でＣＰＵ３４は８００Ｗか否かを判断し、８００ＷであればステップＳ３に進み、スイッチ３６がＯＮする。スイッチ３６がＯＮすると、ステップＳ４で出力設定手段１７が抵抗３８と抵抗４１により定電圧源４０ｂ（ここでは５Ｖ）の分圧値Ｖ_S（ここでは３．２Ｖ）を出力して制御手段１６の誤差増幅器１６ａの他端Ｙに入力され、この分圧値が基準電圧Ｖ_Sとなる。次にステップＳ５では入力電圧検出手段１４のダイオード２０及び２１はフィルタ回路２を通った商用電源１を全波整流し、この全波整流された電圧を抵抗２３と抵抗２４で分圧し、この分圧電圧を電解コンデンサ２５で平滑し入力電圧の検出電圧Ｖ_Vを得る。
【００２６】
ここで、前記、検出電圧Ｖ_Vが定電圧源４０ａ（ここでは５Ｖ）よりも小さい時のみＡ点に接続されているダイオード２６がＯＮし、Ｖ_vは定電圧源４０ａの電圧値（ここでは５Ｖ）にクリップされる。例えば、入力電圧の検出電圧Ｖ_Vが４．５Ｖだった場合、ダイオード２６がＯＮし、Ｖ_Vは５Ｖになる。この時は、電流一定制御となる。また、検出電圧Ｖ_Vが５Ｖ以上の時にはダイオード２６がＯＮしない為検出した電圧値がそのままＶ_Vとなる。この時は電力一定制御となる。
【００２７】
ステップＳ６では、入力電流検出手段１５のカレントトランス２２で入力電流を検出し、このカレントトランス２２の２次側巻線２２ｂと並列に接続された抵抗２７で前記入力電流を電圧に変換する。次にその電圧を全波整流器２９により平滑し、入力電流を電圧に変換した電圧値Ｖ_Aを得る。ステップＳ７では、ステップＳ５、ステップＳ６で得た電圧値Ｖ_VとＶ_Aを加算し、加算電圧値Ｖ_V＋Ｖ_Aを得る。例えば、ステップＳ５においてＶ_V＝５Ｖを検出し、ステップＳ６においてＶ_A＝４Ｖを検出した場合、加算電圧値Ｖ_V＋Ｖ_Aは５Ｖ＋４Ｖ＝９Ｖとなる。ステップＳ８に進んで、ステップＳ７で得た加算電圧値Ｖ_V＋Ｖ_Aを抵抗３１と抵抗３２により分圧し、加算電圧Ｖ_V＋Ｖ_Aの分圧値Ｖ_Xを得る。この分圧値Ｖ_Xが制御手段１６の誤差増幅器１６ａの一端Ｘに入力される。そして、前記基準電圧Ｖ_Sとここで得た分圧値Ｖ_Xを誤差増幅器１６ａで比較しＶ_S＝Ｖ_Xであれば、ステップＳ９に進み、共振回路５の半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦさせる周波数を２８ｋＨｚに設定する。また、ステップＳ８でＶ_S＝Ｖ_XでなければステップＳ１２に進み、誤差増幅器１６ａでＶ_S＜Ｖ_Xを比較し、Ｖ_S＜Ｖ_Xであれば、ステップＳ１３に進んで周波数を例えば２８．５ｋＨｚに上げる。また、ステップＳ１２において、Ｖ_S＜Ｖ_Xでなければ、ステップＳ１４に進み、誤差増幅器１６ａでＶ_S＞Ｖ_Xを比較し、Ｖ_S＞Ｖ_Xであれば、ステップＳ１５で周波数を例えば２７．５ｋＨｚに下げる。また、ステップＳ１４においてＶ_S＞Ｖ_XでなければステップＳ８に戻る。次に、ステップＳ１０に進み、ステップＳ９、ステップＳ１３、ステップＳ１５でそれぞれ設定された周波数で共振回路５の半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦさせ、ステップ１１でマグネトロン１３に電力を供給する。そして、ステップＳ１１からは再びステップＳ５に戻り、以下同じ動作を逐次繰り返し行なうことにより、電力一定制御、並びに電流一定制御を行なう。
【００２８】
また、ステップＳ２において、高周波出力８００Ｗでないと判断されると、ステップＳ１６へと進み、高周波出力５００Ｗか否かを判断し、５００ＷであればステップＳ１７へ進み、５００ＷでなければステップＳ２へと戻る。ステップＳ１７において、スイッチ３７がＯＮすると、ステップＳ４で出力設定手段１７が抵抗３９と抵抗４１により定電圧源４０ｂ（５Ｖ）の分圧値Ｖ_S（２．５Ｖ）を出力して制御手段１６の誤差増幅器１６ａの他端Ｙに入力され、この分圧値が基準電圧Ｖ_Sとなる。
【００２９】
インバータ電源を用いた電子レンジにおいては、動作中常に流れている電流や入力されている電圧をモニターして、フィードバック制御をすることにより、電源電圧が変動しても、消費電力一定又は電流一定といった様々な制御方法を用いている。図４は、前記基準電圧Ｖ_Sと前記電圧加算値Ｖ_V＋Ｖ_Aの分圧値Ｖ_Xの関係を時間経過とともに示した図である。同図において、設定された高周波出力が８００Ｗの場合、前述したように約２８ｋＨｚの周波数で半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦ動作させる。しかし、時間経過と共にマグネトロン１３や半導体スイッチング素子８、昇圧トランス７といった各部品の温度も上昇してくる中で、約２８ｋＨｚのまま動作させ続ければ、電力又は電流は一定には保てない為、目標値と電流や電圧との差を誤差増幅器１６ａで比較し、その結果を半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦさせる周波数に反映させることで、電力又は電流を一定にしている。すなわち、出力設定手段１７により設定された基準電圧Ｖ_Sが、入力電圧検出手段１４から検出した電圧値Ｖ_Vと、入力電流検出手段１５で入力電流を電圧に変換し検出された電圧値Ｖ_Aの和の分圧値Ｖ_Xが等しい場合、すなわちＶ_S＝Ｖ_Xの時、半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦさせる周波数は２８ｋＨｚのまま制御を続ける。
【００３０】
また、前記基準電圧Ｖ_Sが、前記電圧値Ｖ_VとＶ_Aの和の分圧値Ｖ_Xより小さい場合、すなわちＶ_S＜Ｖ_Xの時は、半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦさせる周波数を例えば２８．５ｋＨｚに上げて、流れる電流を減少させ、電力が小さくなるように制御する。そして、前記基準電圧Ｖ_Sが、前記電圧値Ｖ_VとＶ_Aの和の分圧値Ｖ_Xより大きい場合、すなわち、Ｖ_S＞Ｖ_Xの時は、半導体スイッチング素子８をＯＮ／ＯＦＦさせる周波数を例えば２７．５ｋＨｚに下げて、流れる電流を増加させ、電力が大きくなるように制御している。
具体的に、図２の回路を用いて説明すると、フィルタ回路２を通った後の電源電圧を、入力電圧検出手段１４のダイオード２０及び２１により全波整流し、抵抗２３と抵抗２４により分圧して、コンデンサ２５により平滑することで入力電圧の検出電圧Ｖ_Vを得る。
又、流れている電流を入力電流検出手段１５のカレントトランス２２の２次巻線２２ｂと抵抗２７により電圧化し、それを全波整流器２９により全波整流し、抵抗３１と３２により分圧し、コンデンサ３３により平滑することで入力電流を電圧に変換した電圧値Ｖ_Aを得る。
【００３１】
そして、前記入力電圧検出電圧Ｖ_Vを、入力電流検出手段１５の全波整流後の一端（図２のＡ点）に接続することで、前記加算電圧値Ｖ_V＋Ｖ_Aを得ることができ、Ｖ_V＋Ｖ_Aの分圧値Ｖ_Xを出力設定手段１７により設定された基準電圧Ｖ_Sと同等に保つことで電力一定制御が可能となる。更に、抵抗２３と２４の分圧点に接続されているダイオード２６により図５のような電力一定制御と電流一定制御を組み合わせた制御が可能となる。図５は、電源電圧に対する入力電圧と入力電流の関係を示した図であり、図６は、ダイオード２６の作用及び効果を説明する為の図２の回路上のＡ点の電圧特性を示した図である。ダイオード２６のカソードは、抵抗２３と２４の分圧点（Ａ）に接続し、アノードにはある電圧の定電圧源４０ａ（ここでは５Ｖ）を接続する。これにより、電源電圧を抵抗２３と２４で分圧した値と定電圧源４０ａから得られたある電圧をダイオード２６で比較し、分圧された点（Ａ）の電圧が定電圧源４０ａの電圧よりも高い場合、すなわち図５、図６における９５Ｖ以上の時は、電源電圧の変動した値と電流値を加算してフィードバック制御を実施するので、電力一定制御となる。又、分圧された点Ａの電圧が定電圧源４０ａの電圧よりも低い場合は、分圧点Ａはある電圧（ここでは５Ｖ）に固定され、電流のみ一定制御となり、消費電力が低下する。
これにより、高出力化を実現する場合において、電源電圧が変動しても家庭用コンセントの定格を超えない電子レンジを実現することができる。
【００３２】
以上説明したように、簡単な回路構成で入力電圧と入力電流の検出回路を構成し、その検出回路から検出された２つの電圧値を加算し、ダイオードによる単純なクリップ回路を設けることにより、ある電圧範囲内では電圧が変動しても消費電力を一定に保つ構成としながら、またある電圧より低下した場合には、電流を一定として、家庭用コンセントの定格を超えない電子レンジが提供できる。
【００３３】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２を示す要部回路図である。
前記実施の形態１では入力電圧検出手段１４の分圧抵抗は、抵抗２３と抵抗２４の２個であったが、図７に示すように、実施の形態２では、抵抗２３と抵抗２４と抵抗４２を３個直列接続することにより入力電圧を分圧し、後段の２個の抵抗２４と抵抗４２の直列接続回路と並列に電解コンデンサ２５を接続し、平均値化した電圧を後段の２個の抵抗２４と抵抗４２により分圧して出力すると共に、前段の２個の抵抗２３と抵抗２４の接続点にダイオード２６を介して定電圧源４０ａを供給する構成としている。後段の抵抗２４と抵抗４２のいずれかの抵抗値の設定を変えることで、電力一定制御と電流一定制御の範囲を変えることができる。具体的には抵抗２４の設定値を小さくした時には、図６に点線で示したようにより低い電源電圧まで電力一定制御を行なう範囲を例えば９２Ｖ〜１１０Ｖに広げることができる。また、抵抗２４のかわりに抵抗４２の設定値を大きくしても電力一定制御を行なう範囲を例えば９２Ｖ〜１１０Ｖに広げることができる。反対に、抵抗２４の設定値を大きくした時、もしくは抵抗４２の設定値を小さくした時には、図６に一点鎖線で示したように電力一定制御を行なう範囲を例えば９８Ｖ〜１１０Ｖに狭めることができる。
この実施の形態２によれば、上記の様に抵抗値の設定変更のみで任意にその電圧範囲を設定できるという効果を奏する。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００３５】
ある電圧範囲内では、電圧が変動しても消費電力を一定に保つ構成としながら、またある電圧よりも低下した場合には電流を一定にして消費電力を低下させることにより、家庭用コンセントの定格を超えない高周波加熱装置を提供できる。
【００３６】
また、簡単な回路構成で入力電圧と入力電流の検出回路を構成でき、その検出回路から検出された２つの電圧値を加算し、ダイオードによる単純なクリップ回路を設けることで実現できるので安価なものとなる。
【００３７】
また、抵抗値の設定を可変にすることにより、電力一定制御を行える電圧範囲を広げたり、狭めたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である高周波加熱装置を示す回路図である。
【図２】図１の具体的な構成を示す詳細回路図である。
【図３】図１及び図２の動作を示すフローチャートである。
【図４】基準電圧値Ｖ_Sと加算電圧値Ｖ_V＋Ｖ_Aの関係を時間経過とともに示す特性図である。
【図５】電源電圧が変動した場合の入力電力及び入力電流の関係を示す特性図である。
【図６】図２のＡ点の電圧特性図である。
【図７】この発明の実施の形態２を示す要部回路図である。
【図８】従来の高周波加熱装置の回路図である。
【図９】図８の操作側制御部の詳細を示す回路図である。
【図１０】図８の電流側制御部の詳細を示す回路図である。
【図１１】図８の電源電圧が変動した場合における入力電力と入力電流の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１商用電源、２フィルタ回路、３整流器、４平滑回路、４ａチョークコイル、４ｂ平滑コンデンサ、５共振回路、６コンデンサ、７昇圧トランス、７ａ昇圧トランスの１次巻線、７ｂ昇圧トランスの２次巻線、７ｃ昇圧トランスの３次巻線、８半導体スイッチング素子、９ダイオード、１０半波倍電圧回路、１０ａコンデンサ、１０ｂ，１１ダイオード、１３マグネトロン、１４入力電圧検出手段、１５入力電流検出手段、１６制御手段、１６ａ誤差増幅器、１７出力設定手段、２０，２１ダイオード、２２カレントトランス、２２ａカレントトランスの１次巻線、２２ｂカレントトランスの２次巻線、２３，２４抵抗、２５電解コンデンサ、２６ダイオード、２７抵抗、２８，３０コンデンサ、２９全波整流器、３１，３２抵抗、３３電解コンデンサ、３４ＣＰＵ、３５調理メニューキー、３６，３７スイッチ、３８，３９，４１，４２抵抗、４０ａ，４０ｂある電圧の定電圧源

Claims

商用電源を全波整流した直流電圧を高周波電圧に変換し、この変換された高周波電圧を整流してマグネトロンの駆動電力とするインバータ電源を用いた高周波加熱装置において、商用電源から得られる電源電圧値を検出する入力電圧検出手段と、マグネトロンの動作中に流れる入力電流を電圧値に変換して検出する入力電流検出手段と、設定されたマグネトロンの出力に応じて所定の電圧値を出力する出力設定手段と、前記入力電圧検出手段の検出電圧値及び前記入力電流検出手段の検出電圧値を加算した加算電圧値と前記出力設定手段の出力電圧値とを比較し、この比較結果に応じた周波数により前記インバータ電源を駆動する制御回路と、を備え、前記制御装置は、所定の電源電圧範囲内では、電源電圧の変動に対し消費電力を一定に保ち、かつ所定の電源電圧範囲外では、電源電圧の変動に対し電流を一定にして消費電力を低下させる制御を行なうものであり、前記入力電圧検出手段は、２個の抵抗を直列接続し、そのうちの１個の抵抗に対しコンデンサを並列接続し、さらに２個の抵抗の接続点にダイオードを介して定電圧源を接続した構成であり、入力電圧を前記２個の抵抗で分圧し、前記コンデンサで平均値化して、２個の抵抗の接続点より出力するとともに、前記接続点に前記ダイオードを介して定電圧源を供給するものであることを特徴とする高周波加熱装置。
商用電源を全波整流した直流電圧を高周波電圧に変換し、この変換された高周波電圧を整流してマグネトロンの駆動電力とするインバータ電源を用いた高周波加熱装置において、商用電源から得られる電源電圧値を検出する入力電圧検出手段と、マグネトロンの動作中に流れる入力電流を電圧値に変換して検出する入力電流検出手段と、設定されたマグネトロンの出力に応じて所定の電圧値を出力する出力設定手段と、前記入力電圧検出手段の検出電圧値及び前記入力電流検出手段の検出電圧値を加算した加算電圧値と前記出力設定手段の出力電圧値とを比較し、この比較結果に応じた周波数により前記インバータ電源を駆動する制御回路と、を備え、前記制御装置は、所定の電源電圧範囲内では、電源電圧の変動に対し消費電力を一定に保ち、かつ所定の電源電圧範囲外では、電源電圧の変動に対し電流を一定にして消費電力を低下させる制御を行なうものであり、前記入力電圧検出手段は、３個の抵抗を直列接続し、そのうち後段の２個の抵抗に対しコンデンサを並列接続し、さらに前段の２個の抵抗の接続点にダイオードを介して定電圧源を接続した構成であり、入力電圧を前記３個の抵抗で分圧し、前記コンデンサで平均値化した電圧を後段の２個の抵抗で分圧して、この２個の抵抗の接続点より出力するとともに、前段の２個の抵抗の接続点に前記ダイオードを介して定電圧源を供給することを特徴とする高周波加熱装置。
後段の２個の抵抗のいずれかの抵抗値を可変としたことを特徴とする請求項２記載の高周波加熱装置。
入力電流検出手段は、入力電流を検出するカレントトランスと、このカレントトランスの２次側巻線に並列接続され、電流を電圧に変換する抵抗とを有し、変換された電圧値を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高周波加熱装置。
出力設定手段は、マグネトロンの出力を記憶したＣＰＵと、このＣＰＵに調理メニューを入力する調理メニューキーと、この調理メニューキーで選択されたマグネトロンの出力信号により制御されるスイッチと、定電圧源の電圧を分圧する複数の抵抗と、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高周波加熱装置。