JPH06101381B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JPH06101381B2
JPH06101381B2 JP9504992A JP9504992A JPH06101381B2 JP H06101381 B2 JPH06101381 B2 JP H06101381B2 JP 9504992 A JP9504992 A JP 9504992A JP 9504992 A JP9504992 A JP 9504992A JP H06101381 B2 JPH06101381 B2 JP H06101381B2
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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(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500
W)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=
3 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=
3 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、商用電源等より得られる電源部
と、昇圧手段を有し前記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、高圧電力変換部の動作を制
御する制御部と、前記高圧電力変換部出力を電磁波とし
て放射する電波放射部と、計時手段を有し、動作開始時
この計時手段により計時される時間の間、連続動作可
能な最大出力(以下定格出力という)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圧制御部とによ
り構成したものである。
【0014】また、計時手段による計時が終了後、自動
的に定格出力またはそれ以下の電磁波出力となるよう制
御する構成としたものである。
【0015】さらにまた、計時手段の計時時間を調節可
能に構成し、たものである。
【0016】
【作用】上記構成により本発明の高周波加熱装置は、以
下のような作用を有するものである。
【0017】計時手段を有する高圧制御部により制御部
を制御して、高圧電力変換部の変換電力を大きくし、定
格電力より大きい電磁波出力を所定の時間出力するとい
うものであり、各構成部品の冷却性能や耐熱仕様,品質
的性能を過剰なものにせず適正なものとしつつ、加熱時
間の大幅短縮を可能ならしめるものである。
【0018】また、計時手段による計時が終了すると自
動的に定格出力またはそれ以下の電磁波出力とし、長時
間の加熱動作が必要な場合にも自動的に対応するもので
ある。
【0019】さらにまた、計時手段を調節可能としてい
るので、定格出力より大きい電磁波出力を出力する時間
を、高周波加熱装置の状態に応じて任意に調節し、必要
な加熱時間の設定や過熱を防止するための大出力状態動
作時間の制限を行うことが可能となる。
【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
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、
続動作可能な最大出力(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定格出力(すなわち500
W)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定格出力
の500Wとなるよう制御される。このような電波出力
0 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
が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
より前述した温度検知信号に基づいた、連続動作可能な
最大出力で動作可能な時間として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46を時限要素として設ける構成とする
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を時限要
素として設け、これにより起動制御部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】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、商用電源
などより得られる電源部と、高圧電力変換部と、制御部
と、電波放射部と、計時手段を有する高圧制御部とを設
け、この計時手段により計時される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を発生するよう構成
したので、所定の時間の間連続動作可能な最大出力より
大きな電波出力を得ることができ、一般家庭で使用され
る場合に使用頻度の高い短時間の加熱調理の場合には、
大きな電波出力で加熱調理ができる高周波加熱装置を提
供することができ、スピード調理をより一層高速化する
ことができる。しかも計時手段によりこの大出力時間が
制御されるよう構成されているので長時間加熱の場合に
は確実に本来の連続動作可能な最大出力またはそれ以下
の出力に制御することができ、冷却構成や部品の耐熱性
能などを過剰品質なものとせず、小型・コンパクト・低
コストなものとし、かつ、高い信頼性を保証した高周波
加熱装置を提供することができる。
【0029】また、計時手段が調節可能であるので、使
用する前の高周波加熱装置の状態に応じて、大出力時間
を調節できるので、高い信頼性を保証しつつ、可能な限
りの大出力時間を設定して、スピード調理を可能とする
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圧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 高圧制御部(起動制御部) 46 計時手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部より電力が供給される電源部と、昇圧
    手段を有し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に付勢され電磁波を
    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、計時手段を有し、動作開始時にこの計
    時手段により計時される時間の間、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
    する高圧制御部とを備えた高周波加熱装置。
  2. 【請求項2】計時手段の計時が終了した後、電磁波出力
    連続動作可能な出力の最大値もしくはそれ以下の値と
    なるよう自動的に制御する構成とした請求項1記載の高
    周波加熱装置。
  3. 【請求項3】計時手段の計時する時間を調節可能に構成
    し、連続動作可能な出力の最大値より大きい電磁波出力
    を出力する時間を調節可能に構成した請求項1記載の高
    周波加熱装置。
JP9504992A 1992-04-15 1992-04-15 高周波加熱装置 Expired - Lifetime JPH06101381B2 (ja)

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