JPH0665149B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JPH0665149B2
JPH0665149B2 JP16805687A JP16805687A JPH0665149B2 JP H0665149 B2 JPH0665149 B2 JP H0665149B2 JP 16805687 A JP16805687 A JP 16805687A JP 16805687 A JP16805687 A JP 16805687A JP H0665149 B2 JPH0665149 B2 JP H0665149B2
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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】 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。
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
第6図に示すような構成のものが多く用いられている。
第6図に於て、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。
第7図(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。
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として定められた電波出力P0(例
えば500W)を維持するよう構成されている。
第7図(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。
第8図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6
0%、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第
7図(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。
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。
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つ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
なわち第7図(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。
したがって、定格出力500Wの場合と600W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。
発明が解決しようとする問題点 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品の仕様を定め、これを
用いて構成されていた。
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、第7図(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=t3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=t3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。
問題点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。
すなわち、外部より電力を供給される電源部と、少なく
とも1個の半導体素子を有し前記電源部よりの電力を高
周波電力に変換する電力変換器と、前記半導体素子を制
御する制御部と、前記電力変換器の出力を電磁波として
放射する電波放射部と、動作開始時に前記電磁波エネル
ギーが定常時の定格出力より大きくなるように前記制御
部を制御する起動制御部とにより構成されたものであ
る。
作用 上記構成により本発明による高周波加熱装置は以下のよ
うな作用を有する。
高周波加熱装置の動作開始時に起動制御部より制御部に
立ち上り信号が与えられるので制御部は電力変換器の半
導体素子の動作を制御してその電磁波出力を定常時より
も大きくならしめる。このため高周波加熱装置の使用開
始初期には定常時よりも大きな電波出力を得ることがで
き、加熱時間の短縮化を可能ならしめ、かつ、各構成部
品の冷却構成や耐熱仕様あるいは品質的性能を過剰なも
のとせず適正なものとすることができる。
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。
第1図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2
9、コンデンサ30、ダイオード31、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。
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、第2図に示すように制御部34内の演算増幅器3
7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は所定の定
められた値(例えば500W)に一定に制御される。
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、定常時の定格出
力(例えば500W)よりも大きい出力(例えば600
W)で動作するよう制御部34に立ち上り信号を与え
る。
第3図(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は定常時(すなわち定格)より大きい600
Wとなるよう制御される。そして、t後の時間t4
なるとその出力P0は定常時(すなわち定格)の500
Wとなるよう制御される。このような電波出力P0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、第2図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で簡単
に実現することができる。すなわち、第3図(a)の出力
0変化が生じるように入力電流の基準信号を時間t
後に変化させることにより実現することが可能である。
第3図(a)における時間t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第7図(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tとすればよい。このような考
え方からtは例えば、第4図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により温度制御
中心で決定するよう構成することができる。また、第5
図に示すように、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
を決定し、tをカウントしてt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tを決定するようにしてもよい。
また、もちろん、例えば5分程度の短時間にtを限定
して固定し、単なるタイマー装置で起動制御部41を構
成してもよい。
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、第2図に示
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。
さらにまた、第3図(b)のように、電波出力P0をt
時間の間に徐々に減じ、t時間後に定常の電波出力P
0になるように制御しても同様の効果を得ることができ
ることは明らかである。
発明の効果 以上に述べたように本発明によれば、外部より電力を供
給される電源部と、半導体素子を有する電力変換器と、
半導体素子を制御する制御部と、電波放射部と、加熱動
作開始時に電磁波出力が定常時の定格出力より大きくな
るように制御する起動制御部とを設ける構成としたの
で、高周波加熱装置の起動時は定常時よりも大きな電波
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加熱の場合には、大きな電波出力で
高周波加熱装置を使用することが可能となり、加熱時間
の短縮化を実現しより早いスピード調理を可能とするも
のである。しかも定常時には低い電波出力となるよう制
御されるので、冷却構成や各部品の耐熱仕様などを過剰
品質なものとせず小型、コンパクト、低価格なものと
し、極めて合理的でコストパフォーマンスの高い高周波
加熱装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1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2図は同回路の制御部の要部ブロック図、第3図
(a),(b)は同装置の電波出力の時間的変化を示す波形
図、第4図は同装置の起動制御部の要部回路図、第5図
は同回路の他の実施例を示すブロック図、第6図は従来
の高周波加熱装置の回路図、第7図(a),(b)は同装置の
電波出力の時間的変化および同装置内の部品等の温度上
昇を示す波形図、第8図は同装置の構成を示す断面図で
ある。 24……電源部、28……半導体素子、32……電波放
射部、33……電力変換器、34……制御部、41……
起動制御部。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 昭52−112145(JP,A) 特開 昭62−71190(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部より電力を供給される電源部と、少な
    くとも1個の半導体素子を有し前記電源部よりの電力を
    高周波電力に変換する電力変換器と、前記半導体素子を
    制御する制御部と、前記電力変換器の出力を電磁波エネ
    ルギーとして放射する電波放射部と、加熱動作開始時に
    前記電磁波エネルギーが定常時の定格出力より大きくな
    るように前記制御部を制御する起動制御部とを備えた高
    周波加熱装置。
  2. 【請求項2】電力変換器は、電源部より得られる電力を
    少なくとも可聴周波数以上の周波数の電力に変換するイ
    ンバータと、前記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受け高周波電力を発
    生するマグネトロンとより成り、前記マグネトロンのア
    ンテナから電磁波を放射する構成とした特許請求の範囲
    第1項記載の高周波加熱装置。
JP16805687A 1987-07-06 1987-07-06 高周波加熱装置 Expired - Lifetime JPH0665149B2 (ja)

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