JPH0432191A - 高周波加熱調理装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、商用電源を高周波電源に変換する周波数変換
部を備えた高周波加熱調理装置に関する。

（従来の技術） この種の高周波加熱調理装置は、商用電源を周波数変換
部によって高周波電源に変換し、その高周波出力を昇圧
トランスを介してマグネトロンに供給することにより、
そのマグネトロンを発振動作させて食品を高周波加熱す
るようになっている。このものでは、周波数変換部のス
イッチング素子の導通時間幅を制御することにより、マ
グネトロンの高周波出力（火加減）を調理の内容に応じ
て調整できる利点がある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、マグネトロンの発振動作開始当初は、陽極温
度や陽極電圧が変化していて安定していないため、マグ
ネトロンの動作が不安定になり易い。この場合、マグネ
トロンの動作が不安定になると、陽極電流が流れたり流
れなくなったりする動作を繰り返して、昇圧トランスの
二次側の倍電圧整流回路に異常電圧を発生する。この現
象は、マグネトロンのフィラメントの電子を発生させる
能力が低下してきたときには恒常的に発生する。

また、倍電圧整流回路で放電現象が発生したときにも同
様な異常電圧を発生する。この様な異常電圧が発生する
と、その影響が昇圧トランスの一次側に設けられた周波
数変換部のスイッチング素子にも波及し、このスイッチ
ング素子にも異常電圧が加わるようになる。このため、
スイッチング素子は、上記異常電圧に耐え得るような許
容電圧の大きい素子を使用しなければならず、その分、
コスト高になるという欠点がある。しかも、マグネトロ
ンの動作不安定な状態を何度も繰り返すと、フィラメン
トを傷めてマグネトロンの寿命が短くなると共に、スイ
ッチング素子等の回路部品に過大なストレスを与えてし
まい、回路の寿命や信頼性を損なう結果となってしまう
。

本発明はこの様な事情を考慮してなされたもので、従っ
てその目的は、マグネトロンの動作不安定時等に発生す
る異常電圧から周波数変換部のスイッチング素子を保護
できると共に、従来より許容電圧の低いスイッチング素
子を採用できて低コスト化でき、しかもマグネトロンや
回路の寿命・信頼性を向上できる高周波加熱調理装置を
提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の高周波加熱調理装置は、スイッチング素子の導
通時間幅を制御して商用電源周波数を高周波に変換する
周波数変換部と、この周波数変換部からの交流出力を昇
圧する昇圧トランスと、この昇圧トランスの二次側に接
続されたマグネトロンとを備えたものにおいて、前記ス
イッチング素子に印加される電圧を検出する電圧検出部
を設け、この電圧検出部により検出した電圧が予め設定
された許容値を超えたときには、前記マグネトロンの動
作を停止させるように構成したものである。

この場合、マグネトロンの動作を停止させた後、一定時
間経過後にマグネトロンを再動作させるようにしても良
い。

更に、マグネトロンの動作停止回数が予め設定された回
数に達したときには、以後のマグネトロンの再動作を行
わないようにしても良い。

（作用） マグネトロンの動作中は、スイッチング素子に印加され
る電圧を電圧検出部により検出し、マグネトロンの動作
不安定等の原因で、電圧検出部の検出電圧が予め設定さ
れた許容値を超えたときには、マグネトロンの動作を停
止させる。これにより、スイッチング素子を異常電圧が
ら保護することができる共に、マグネトロンの不安定動
作状態を最小限に抑えることができて、マグネトロンや
回路を保護することができる。

この場合、マグネトロンの動作を停止させた後、一定時
間経過後にマグネトロンを再動作させるようにすれば、
万一　ノイズ等により異常電圧を誤検知したり、マグネ
トロンの動作が一時的に不安定になったとしても、その
後に自動的にマグネトロンを再動作させて、正常な状態
になれば動作を継続させることができ、誤検知や一時的
な不安定動作の影響を排除できる。

更に、マグネトロンの動作停止回数が予め設定された回
数に達したときには、以後のマグネトロンの再動作を行
わないようにすれば、異常発生時にマグネトロンが無駄
に再動作と停止を繰り返す事態を回避できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

１は商用電源周波数を高周波に変換する周波数変換部で
、端子ｉ＋、ｉ２に接続された商用電源の交流電圧を全
波整流する整流回路２と、その全波整流電圧を平滑化し
直流電圧を得るためのチョークコイル３およびコンデン
サ４により形成されたフィルタ５とから構成されている
。そして、周波数変換のための振動回路は、昇圧トラン
ス６の一次巻線６ａ、共振用コンデンサ７、スイッチン
グ素子であるスイッチングトランジスタ８およびダイオ
ード９とから構成され、制御回路１０によってスイッチ
ングトランジスタ８をオンオフ制御することによって昇
圧トランス６の一次巻線６ａに高周波電流が発生する。

これによって、マグネトロン駆動部１１においては、昇
圧トランス６の例えば２個の二次巻線６ｂ、６ｃに高周
波電圧が誘起され、そして二次巻線６ｂに誘起された高
周波電圧はダイオード１２および平滑用コンデンサ１３
から成る倍電圧整流回路１４を介してマグネトロン１５
の陽極および陰極間に印加され、また二次巻線６ｃに誘
起された電圧は陰極に印加されるようになっている。更
に、マグネトロン１５の陽極側の通電路には、変流器か
らなる陽極電流検出回路１８が設けられている。一方、
昇圧トランス６の一次巻線６ａには、抵抗１９．２０か
ら成る分圧回路によって構成された導通タイミング検出
回路２１が並列に接続され、また、端子ｔ１、ｔ２間に
接続された商用電源電圧の大きさを検出するために、抵
抗２２．２３からなる分圧抵抗回路によって構成された
電源電圧検出部２４が整流回路２の直流出力側に接続さ
れている。

次に、前記スイッチングトランジスタ８をオンオフ制御
するための制御回路１０の具体的構成について第２図を
参照して説明する。前記陽極電流検出回路１８からの検
出電流Ｉａは電流平均化回路２５によってその一周期分
について整流及び平滑化され、その平均陽極電流値Ｉ　
ａｖの信号が誤差増幅器２６によって設定値Ｖｒと比較
される。そして、その差信号Ｓ１は導通タイミング決定
回路２７に供給される。この導通タイミング決定回路２
７は、前記スイッチングトランジスタ８の導通開始時間
と導通時間幅とを決定するためのもので、前記導通タイ
ミング検出回路２１から受けた電圧波形信号Ｓ２に基い
て所定のタイミングでベース信号Ｓ３を出力する。この
ベース信号Ｓ、はアンドゲート２８を介して前記スイッ
チングトランジスタ８のベースに供給されるようになっ
ている。

一方、前記電源電圧検出部２４からの検出電圧Ｖａは、
電圧平均化回路２９によってその一周期分について整流
及び平滑化されることによって平均化され、その平均電
圧値が電圧範囲比較器３０に与えられる。この電圧範囲
比較器３０は入力した平均電圧から、商用電源電圧が使
用可能範囲（この実施例では８０Ｖ以上１２０ｖ以下の
範囲）に属するか否かを判定し、その範囲外のときはロ
ーレベルの停止信号Ｓ４をアンドゲート２８に出力して
これを非導通にするようになっている。

而して、スイッチングトランジスタ８に印加される電圧
を検出するために、′Ｍ１図に示すように共振用コンデ
ンサ７と並列に２つの抵抗３１，３２を接続して、これ
ら両抵抗３１．３２から電圧検出部３３を構成している
。この電圧検出部３３により検出される電圧ｖｂ１即ち
両抵抗３１．３２間の共通接続点から出力される検ａ電
圧ｖｂは、過電圧検知回路３４（第２図参照）において
、スイッチングトランジスタ８の許容電圧（第５図参照
）に対応する基準電圧ｖ　ｗａｘと比較され、その検出
電圧ｖｂが基準電圧Ｖ　ｌａＸを超えたときに、この過
電圧検知回路３４からローレベルの停止信号Ｓ、をアン
ドゲート２８に出力してこれを非導通にすることにより
、マグネトロン１５の動作を停止させるようになってい
る。この場合、過電圧検知回路３４は、停止信号Ｓ、を
一定時間（例えば１０秒程度）出力した後、停止信号Ｓ
、の出力を停止して、マグネトロン１５を再動作させる
ようになっている。そして、このマグネトロン１５の動
作停止の回数が予め設定された回数（例えば５回）に達
したときには、以後、過電圧検知回路３４は電源スィッ
チ（図示せず）がオフされるまで停止信号Ｓ、を出力し
続け、以後のマグネトロン１５の再動作を行わないよう
になっている。

次に、上記構成の作用について説明する。調理開始後は
、スイッチングトランジスタ８のオンオフ制御によって
昇圧トランス６の一次巻線６ａと共振用コンデンサ７か
らなる振動回路に振動電流が流れるが、この場合に生じ
る一次巻線６ａに誘起された高周波電圧Ｖ１及び高周波
電流１１の様子を第４図に示す。このような高周波電圧
ｖ１が昇圧トランス６によって更に昇圧されて前記マグ
ネトロン１５に供給されこれを駆動する。この周波数変
換動作において、前記スイッチングトランジスタ８の導
通時間幅Ｔ１は後述する商用電源電圧の大きさに応じる
ようにゲート信号ｓ１によって強制的に制御されるが、
非導通時間幅Ｔ２は前記スイッチングトランジスタ８の
導通時間内に昇圧トランス６が持っているインダクタン
スに蓄えられたエネルギーと共振用コンデンサ７の大き
さとによって決まる。即ち、前記スイッチングトランジ
スタ８の非導通時間は高周波電流１１が略零になるタイ
ミングＴｏまでとし、この時点Ｔｏが次の周期の導通開
始時点でもある。導通タイミング決定回路２７は常時タ
イミング検出回路２１から高周波電圧ｖ１の電圧波形信
号ｓ２を受け、この信号Ｓ２中の電圧値Ｖｏがら、高周
波電流工。

が零になるタイミングＴｏを判定して、ゲート信号Ｓ、
を出力するタイミングを得ている。

一方、マグネトロン１５の発振動作中は、陽極電流検出
回路１８によりマグネトロン１５の陽極電流値Ｉａを検
知して、この陽極電流値！ａを電流平均化回路２５で平
均化し、その平均陽極電流値Ｉ　ａｖを誤差増幅器２６
で設定値Ｖｒと比較してその差に応じた差信号Ｓ１を出
力する。この差信号Ｓ１は端子ｊ＋、ｔ２に印加された
商用電源電圧が高いほど大なる値となり、そして導通タ
イミング決定回路２７では、差信号Ｓ１が大きくなるほ
どスイッチングトランジスタ８の導通時間幅が短くなる
ように、ベース信号Ｓ４の時間幅を制御する（第３図参
照）。これにより、陽極電流が電圧の上昇と共に増加さ
れることが抑えられ、換言すれば、陽極電流は商用電源
電圧の高低に伴い逆に減少、増加するように制御されて
、高周波出力が一定化される。

また、この動作と並行して、電圧範囲比較器３０は電源
電圧検出部２４からの検出電圧Ｖａを電圧平均化回路２
９を介して受けており、商用電源電圧が８０Ｖ以上１２
０ｖ以下の範囲内から外れているときは停止信号Ｓ４を
出力してアンドゲート２８をしゃ断し、スイッチングト
ランジスタ８のオンオフ動作を停止させて、マグネトロ
ン１５の動作を停止させる。この場合、下限値８ｏｖは
これ以上低い電圧ではマグネトロン１５の陽極電流が過
大となり、また、上限値１２０Ｖはマグネトロン１５の
耐電圧の上限とする趣旨がら定められている。

ところで、マグネトロン１５の発振動作開始当初は、陽
極温度や陽極電圧が変化していて安定していないため、
マグネトロン１５の動作が不安定になり易い。この場合
、マグネトロン１５の動作が不安定になると、陽極電流
が流れたり流れなくなったりする動作を繰り返して、昇
圧トランス６の二次側の倍電圧整流回路１４に異常電圧
を発生する。この現象は、マグネトロン１５のフィラメ
ントの電子を発生させる能力が低下してきたときには恒
常的に発生する。また、倍電圧整流回路１４で放電現象
が発生したときにも同様な異常電圧を発生する。この様
な異常電圧が発生すると、その影響が昇圧トランス６の
一次側に設けられた周波数変換部１のスイッチングトラ
ンジスタ８にも波及し、このスイッチングトランジスタ
８にも異常電圧が加わるようになる（第５図参照）。

そこで、この実施例では、マグネトロン１５の動作中は
、スイッチングトランジスタ８に加わる電圧を電圧検出
部３３により検出し、その検出電圧ｖｂを、過電圧検知
回路３４において、スイッチングトランジスタ８の許容
電圧（第５図参照）に対応する基準電圧Ｖ■ａＸと比較
し、その検出電圧ｖｂが基準電圧ｖ　ｗａｘを超えたと
き（即ち異常電圧が発生したとき）に、この過電圧検知
回路３４からローレベルの停止信号Ｓ、をアンドゲート
２８に出力してこれを非導通にすることにより、マグネ
トロン１５の動作を停止させる。これにより、スイッチ
ングトランジスタ８を異常電圧がら保護することができ
る共に、マグネトロン１５の不安定動作状態を最小限に
抑えることができて、マグネトロン１５や回路を保護す
ることができ、これらの寿命・信頼性を向上できる。し
がも、スイツチングトランジスタ８に異常電圧がほとん
どかからなくなるため、スイッチングトランジスタ８は
、従来より許容電圧の低いものを使用できて、低コスト
化も可能である。

この場合、過電圧検知回路３４は停止信号Ｓ。

を一定時間（例えば１０秒程度）出力した後、停止信号
Ｓ、の出力を停止して、アンドゲート２８を導通状態に
し、マグネトロン１５を再動作させる。これにより、万
一　ノイズ等により異常電圧を誤検知したり、マグネト
ロン１５の動作が一時的に不安定になったとしても、そ
の後に自動的にマグネトロン１５を再動作させて、正常
な状態になれば動作を継続させることができ、誤検知や
一時的な不安定動作の影響を排除できて、動作の信頼性
を一層向上できる。

そして、このマグネトロン１５の動作停止回数が予め設
定された回数（例えば５回）に達したときには、以後、
過電圧検知回路３４は電源スィッチ（図示せず）がオフ
されるまで停止信号Ｓ、を出力し続る。これにより、ア
ンドゲート２８を非導通状態に維持して、以後のマグネ
トロン１５の再動作を行わず、完全に動作を停止させる
。このため、異常発生時にマグネトロン１５が無駄に再
動作と停止を繰り返す事態を回避できる。

尚、この実施例では、商用電源電圧の使用可能範囲を８
０Ｖ以上１２０ｖ以下に設定したが、例えば１００Ｖと
２００Ｖのいずれの商用電源にも使用できるように、８
０ｖ以上２６０Ｖ以下の範囲でマグネトロン１５を駆動
可能に構成しても良い。

その他、本発明は、異常電圧発生時のマグネトロン１５
の動作停止時間や動作停止回数を適宜変更しても良い等
、種々の変形が可能である。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らがなように、周波数変換部
のスイッチング素子に印加される電圧を検出する電圧検
出部を設け、この電圧検出部により検出した電圧が予め
設定された許容値を超えたときには、マグネトロンの動
作を停止させるように構成したので、スイッチング素子
を異常電圧から保護することができる共に、スイッチン
グ素子として従来より許容電圧の低いものを使用できて
、低コスト化でき、しかもマグネトロンの不安定動作状
態を最小限に抑えることができて、マグネトロンや回路
を保護することができ、これらの寿命・信頼性を向上で
きる。

この場合、マグネトロンの動作を停止させた後、一定時
間経過後にマグネトロンを再動作させるようにすれば、
万一　ノイズ等により異常電圧を誤検知したり、マグネ
トロンの動作が一時的に不安定になったとしても、その
後に自動的にマグネトロンを再動作させて、正常な状態
になれば動作を継続させることができ、誤検知や一時的
な不安定動作の影響を排除できて、動作の信頼性を一層
向上できる。

更に、マグネトロンの動作停止回数が予め設定された回
数に達したときには、以後のマグネトロンの再動作を行
わないようにすれば、異常発生時にマグネトロンが無駄
に再動作と停止を繰り返す事態を回避できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示したもので、第１図は高周
波加熱調理装置の電気回路図、第２図は制御回路の詳細
を示すブロック図、第３図は商用電源電圧とスイッチン
グトランジスタの導通時間幅との関係を示す特性図、第
４図は昇圧トランスの一次巻線における高周波電圧と高
周波電流との関係を示す図、第５図はスイッチングトラ
ンジスタに印加される電圧の経時的変化を示す図である
。 図面中、１は周波数変換部、６は昇圧トランス、７は共
振用コンデンサ、８はスイッチングトランジスタ（スイ
ッチング素子）、１５はマグネトロン、１８は陽極電流
検出回路、２４は電源電圧検出部、２５は電流平均化回
路、２６は誤差増幅器、２７は導通タイミング決定回路
、２９は電圧平均化回路、３０は電圧範囲比較器、３３
は電圧検出部、３４は過電圧検知回路である。 導通＠間幅（１１ｓ　） 第 図 Ｖ。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スイッチング素子の導通時間幅を制御して商用電源
   周波数を高周波に変換する周波数変換部と、この周波数
   変換部からの交流出力を昇圧する昇圧トランスと、この
   昇圧トランスの二次側に接続されたマグネトロンとを備
   えた高周波加熱調理装置において、前記スイッチング素
   子に印加される電圧を検出する電圧検出部を設け、この
   電圧検出部により検出した電圧が予め設定された許容値
   を超えたときには、前記マグネトロンの動作を停止させ
   るように構成したことを特徴とする高周波加熱調理装置
   。 ２、マグネトロンの動作を停止させた後、一定時間経過
   後にマグネトロンを再動作させるようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の高周波加熱調理装置。 ３、マグネトロンの動作停止回数が予め設定された回数
   に達したときには、以後のマグネトロンの再動作を行わ
   ないようにしたことを特徴とする請求項２記載の高周波
   加熱調理装置。