JPH077708B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高周波加熱装置の高周波出力可変法におい
て、高圧トランスの電源を開閉する手段に用いるパワー
リレーの位相制御に関するものである。

従来の技術 高周波加熱装置は、被調理物の種類、質、でき上り具合
に応じて、高周波出力を適度なレベルに設定することが
一般化し、調理性能の向上に役立てている。この様に高
周波出力を適度なレベルに変える手段として、高周波出
力を照射する高周波発振器に供給する高圧トランス２次
側を断続させる方式と、高圧トランスの１次側を断続さ
せる方式が開発されている。特にコスト面、絶縁性能、
構成面から、後者の１次側断続方式が主流となってい
る。以下この１次側断続方式について述べる。

第５図に従来例を示す。

５は、本体回路で、高周波出力を加熱室に照射する高周
波発振器６と、これに電源を供給する高圧トランス７の
１次側にパワーリレー８の接点を接続し、接点の開極、
投入により高周波出力を可変にしている。９は、パワー
リレー８を制御する制御回路を示している。トランス10
は、商用電源を降圧し制御回路部に電源を供給してい
る。パワーリレー電源回路11は、交流電源を半波整流
し、パワーリレー８の操作コイルへの供給電圧を作って
いる。そして、マイコン電源供給回路12はマイコン13を
動作させるに必要な電圧を作っている。このマイコン13
は、パワーリレー８の開極、投入の位相制御および予め
決められたシーケンスに基づき一連の動作を行なうもの
で、制御回路部の中枢である。電源クロック回路15は、
商用電源波形をマイコンが認識できる電圧波形に波形整
形する回路であり、パワーリレー８の開極、投入位相を
制御する基準となる。パワーリレードライブ回路16は、
高圧トランスの１次側に結線されたパワーリレー８の制
御を行なう回路である。

第６図は、従来のパワーリレーの位相制御方法を示すタ
イミングチャートである。トランスは、コアに磁性材料
を使用しているため、磁界Ｈと磁束密度Ｂにヒステリシ
ス特性を有する。また、外部磁界（高圧トランスの１次
側の電流）を遮断しても、トランスコア内部に残留磁束
±Φｒが残る特性を持っている。高圧トランスの定常時
の磁束は、励磁束の方向が反転するまでに、最大で−Φ
ｍから＋Φｍまで変化する。高圧トランスの投入時に発
生する突入電流は、この残留磁束と励磁束の総和が０に
ならない場合に発生する。この総和が０になる様に制御
している。(a)は、高圧トランスの電圧、電流特性と、
定常状態における励磁束の変化を示す。(a)の左図は、
コアの磁束密度Ｂと磁界Ｈとの関係で、磁束は高圧トラ
ンスを流れる電流に比例する。コアに交流磁界を与える
と、あるヒステリシスを持った磁束を生じる。そして
(a)の右図は、高圧トランスの電圧波形と、電流（磁
束）波形を示す。電流は電圧よりもπだけ位相が遅れる
特性を有する、点アで開極すると、コアには点ア′の残
留磁束Φｒが残る。次に高圧トランスを投入する点イあ
るいは点ウのタイミングとすると点イ′あるいは点ウ′
の励磁束が発生する。したがって発生磁束Φは、 Φ＝（−Φｒ）＋Φｒ＝０ となり突入電流を小さく抑えることができる。(b)は、
商用電源を降圧する低圧トランスの波形を示している。
(c)は、この降圧した電源波形をマイコンが認識できる
レベルに波形整形した波形である。マイコンのINT端子
に入力したこの波形の立ち上がりを基準に開極、投入位
相を決定する。(d)は、開極タイミングを示し、マイコ
ンのメモリ上にZ₁を記憶させておく。T_OFFは、パワーリ
レーの復帰時間でパワーリレーの開極タイミングは、基
準からZ₁＋T_OFF後に電源が開極される。(e)は、投入タ
イミングを示し、マイコンのメモリ上にZ₂を記憶させて
おく。T_ONはパワーリレーの動作時間を示している。パ
ワーリレーの投入タイミングは、基準からZ₂＋T_ON後に
電源が投入されることになる。この様なタイミングにパ
ワーリレーを制御することにより高圧トランスの突入電
源を小さく抑える構成としていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記構成では、下記の様な問題点がある。
第４図に、過渡状態の励磁束特性を示す。前述の通り磁
束が定常状態において、例えば、ア′のタイミングで開
極した場合、残留磁束−Φｒが残る。この残留磁束を打
ち消すタイミングイ′で投入した場合、残留磁束−Φｒ
は、 の経路を経て、Ｔ秒後に平衡状態に達する。ここで、パ
ワーリレー投入後Ｔ秒以内に開極した場合を考えると、
例えばエ′で開極した場合、残留磁束は−Φｒ′とな
り、平衡状態の残留磁束−Φｒと異ってくる。したがっ
て、次の投入位相をイ′と固定した場合、 ｜−Φｒ′｜≒｜＋Φr| となり、投入時の磁束のバランスが壊れ、突入電流が発
生することになる。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置
は、食品を加熱する加熱室と、加熱室へ高周波出力を供
給する高周波発振器と、高周波発振器へ電力を供給する
高圧トランスと、この高圧トランスを断続するパワーリ
レーと、このパワーリレーを制御する制御部を有し、制
御部は、商用電源の位相を検出する電源位相監視部と、
パワーリレーの投入から開極までの時間を検出するタイ
マー部と、このタイマー部の検出時間が所定の時間以内
の場合、次の投入を商用電源電圧の最大位相に設定する
位相設定部とを備えたものである。

作用 本発明は、上記構成により、パワーリレー投入後、次の
開極までの時間が所定時間以内の場合、すなわち、高圧
トランスの磁束が平衡状態に達していない場合、次の投
入位相を商用電源電圧の最大位相（励磁束の最小位相）
にて行う構成としている。したがって、突入電流を低く
抑えパワーリレーの接点耐久性能を向上させ、信頼性を
高めるとともに、突入電流による強磁性体で構成された
加熱等の磁気振動をも防止する効果を有する。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明す
る。

第２図は、一実施例の外観図を示す。１は、高周波加熱
装置の本体で、この本体１内には、強磁性体で構成され
た加熱室２が設けられている。加熱室２の開口部には、
加熱室２内の調理物を出し入れするために開閉自在にで
きる扇３が設けられ、本体１の前面には、調理時間、出
力等を設定する操作部４とを備えている。

第１図に本発明の一回路実施例を示す。この回路例は、
マイクロコンピューター（以後マイコンと称す）を用い
た実施例で、ディスクリート構成でもよい。５は、本体
回路で、高周波出力を加熱２に照射する高周波発振器６
と、これに電源を供給する高圧トランス７の一次側をパ
ワーリレー８の接点を接続し、接点の開極、投入により
高周波出力を可変にしている。９は、パワーリレー８を
制御する制御回路を示す。低圧トランス10は、商用電源
を降圧し30V程度にし、制御回路に電源を供給してい
る。パワーリレー電源供給回路11は、交流電源を半波整
流しパワーリレー８の操作コイル供給電圧を作ってい
る。マイコン電源供給12は、マイコン13を動作させるに
必要な電圧を作っている。このマイコン13は、内部に後
述の電源クロック回路15により商用電源の位相を検出す
る電源位相監視部14aと、パワーリレーの投入から開極
までの時間を計測するタイマー部14bと、このタイマー
部の値が所定時間以内か否かを判断し、所定時間以内の
場合、すなわち高圧トランスの励磁状態が平衡に達して
いない場合には、前記電源位相監視部14aとにより、商
用電源電圧の最大位相に設定する位相設定部14cを有し
ている。電源クロック回路15は、商用電源波形をマイコ
ン13が認識できる電圧波形に波形整形回路でパワーリレ
ーの位相制御を行なう基準となる。パワーリレードライ
ブ回路16は、高圧トランスの一次側に接続されたパワー
リレー８の制御を行なう制御回路である。

第３図は、本発明の位相制御方法を示すタイミングチャ
ートである。通電中、磁束が平衡状態に達した高圧トラ
ンスを任意のある位相で開極すると、高圧トランスのコ
ア内部には、一定の残留磁束｜Φr|が残るが、磁束が平
衡状態に達していない過渡状態においてパワーリレーを
開極すると、高圧トランスのコアには、平衡に達してい
ない様々な量の残留磁束｜Φｒ′｜が残る。この様な状
態の位相制御について説明する。

(a)において、左図は、コアの磁束密度Ｂと磁界Ｈとの
関係を示す。磁束は、高圧トランスを流れる電流に比例
し、コアに交流磁界を与えると、あるヒステリシスをも
った磁束を生じる。右図は、高圧トランスの電圧波形
と、電流（磁束）波形を示す。パワーリレーが投入され
ると、磁束は、徐々に増加し、Ｔ秒後に平衡状態に達す
る。過渡状態におけるエのポイントで開極を行なうと、
−Φｒ′の残留磁束が残ることになる。(b)は、商用電
源を降圧する低圧トランスの波形を示している。(c)
は、この降圧した電源波形をマイコンが認識できるレベ
ルに波形整形した波形である。マイコンのINT端子に入
力したこの波形の立ち上がりを基準に開極、投入位相を
決定する。(d)は、開極タイミングを示し、マイコンの
メモリ上にZ₁を記憶させておく。T_OFF、パワーリレーの
復帰時間でパワーリレーの開極タイミングは、基準から
Z₁＋T_OFF後に開極される。この開極タイミングがパワー
リレー投入後Ｔ秒以内であるか否かをタイマー部で判断
する。(e)は、投入タイミングを示し、タイマー部によ
り過渡状態と判断した場合、次の投入位相を電圧の最大
位相、すなわち磁束（電流）位相の最小位相オにて投入
する。マイコンのメモリ上にt₂を記憶させておき、パワ
ーリレーの動作時間T_ONとにより、基準からt₂＋T_ON後に
投入されることになる。

この様に本実施例によれば、磁束が過渡状態における高
圧トランスの電源オフに対し、次の電源オン時の突入電
流を小さく抑えることができ、高圧トランスの電源の開
閉を行っているパワーリレーの接点耐久性を向上させる
ことができる。

発明の効果 以上の様に本発明によれば、次の効果がある。

高圧トランスの投入後、過渡状態における開極に対し次
の投入位相を電圧位相の最大で投入することにより、高
圧トランスの突入電流を小さく抑えることができ、パワ
ーリレーの接点耐久性を著しく向上させることができ
る。また、不快感のある加熱室等の振動音をなくすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である回路図、第２図は本
発明の外観図、第３図および４図は、本発明のパワーリ
レーの開極、投入を示すタイミングチャート、第５図
は、従来例の回路図、第６図は、従来の開極、投入を示
すタイミングチャートである。 ２……加熱室、６……高周波発振器、７……高圧トラン
ス、８……パワーリレー、９……制御回路、14a……電
源位相監視部、14b……タイマー部、14c……位相設定
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−12691（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−205088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−12693（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】食品を収納する加熱室と、前記加熱室へ高
   周波出力を供給する高周波発振器と、前記高周波発振器
   へ電力を供給する高圧トランスと、前記高圧トランスの
   電源を断続するパワーリレーと、このパワーリレーを制
   御する制御回路とを有し、前記制御回路は、商用電源の
   位相を検出する電源位相監視部と、前記パワーリレーの
   投入から開極までの時間を検出するタイマー部と、前記
   タイマー部の値が所定時間以内の場合、次の投入を商用
   電源電圧の最大位相に設定する位相設定部とを備えた高
   周波加熱装置。