JPH09167680A - マイクロ波加熱の制御方法およびマイクロ波発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子レンジなどの自動調理の出来上がり状態
が均一化されるマイクロ波加熱の制御方法およびそれに
用いるマイクロ波発生回路を提供する。 【解決手段】 被加熱物にマイクロ波を一定時間印加す
ることにより被加熱物に応じた加熱をするマイクロ波加
熱の制御方法であって、マグネトロンの発振開始を検知
する発振検知器４からの情報により制御部５のタイマー
を作動させ、該タイマーにより一定時間マイクロ波を印
加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子レンジによる食
品加熱などの実質的加熱時間を一定に制御するマイクロ
波加熱の制御方法およびそれに用いるマイクロ波発生回
路に関する。さらに詳しくは、実際にマグネトロンが発
振をしてからタイマーを作動させ実質的加熱時間を一定
にするマイクロ波加熱の制御方法およびそれに用いるマ
イクロ波発生回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば電子レンジはマグネトロンから
発せられるマイクロ波の交番電磁界により誘電体内の双
極子を高周波数で反転させ、この反転による誘電体損を
利用して、電子レンジ内にセッティングされた被加熱物
を加熱するもので、電気的絶縁物を物質の内部から加熱
できるため、食品加熱に便利に利用されている。

【０００３】従来の電子レンジのマイクロ波発生回路の
一例を図３に示す。図３において、１は電源トランスで
あり、１ａは低圧部のヒータ電源トランス、１ｂは高圧
部の高圧トランスである。高圧トランス１ｂの２次側コ
イル１ｃの一端はアースに接続され、他端側は直列接続
された高圧コンデンサ３および高圧ダイオード２を介し
てアースに接続されている。この高圧コンデンサ３およ
び高圧ダイオード２の間にマグネトロン６の陰極６ａが
接続され、マグネトロン６の陽極６ｂはアースに接続さ
れている。５は電源トランス１の１次側に設けられ、ド
アスイッチやタイマースイッチなどにより電源をオンオ
フさせたり、入力電圧を変化させたりする制御部、７は
交流電源である。

【０００４】この高圧ダイオード２、高圧コンデンサ３
およびマグネトロン６の２極管作用により半波倍電圧整
流回路を構成している。すなわち、交流電源７の電流の
方向が高圧ダイオード２の順方向と同じ方向のときは高
圧ダイオード２を経由して電流が流れ、高圧コンデンサ
３に電荷がチャージされる。また、交流電源７の電流の
方向が高圧ダイオード２の順方向と逆向きの場合は、マ
グネトロン６を介して電流が流れる。この際高圧コンデ
ンサ３にチャージされた電荷も一緒に放電して流れる。
そのため、マグネトロン６に半周期ごとの半波で倍の電
圧が印加され半波倍電圧回路となる。

【０００５】この構成でマグネトロン６を発振させる
と、マグネトロン６からマイクロ波が輻射され、そのマ
イクロ波による前述の作用により食品などが効率的に加
熱される。この加熱される食品などは、その種類により
加熱のされ方が異なり、食品などの種類により時間を設
定したり、被加熱物の温度をセンサで測定しながら、所
定温度になるまでマイクロ波を印加することにより調理
される。このマイクロ波による加熱の制御は、最近では
コンピュータ制御され、電子レンジの使用者が調理モー
ド選択（出力レベル、加熱時間など）を行うことによ
り、その情報が制御部５に伝えられ、自動的に電源トラ
ンス１の１次側で交流電源７からの電力レベルが調整さ
れたり、電力の印加時間がタイマーにより制御されるこ
とにより行われている。

【０００６】従来のタイマーによる加熱時間の設定は、
制御部５による電源スイッチのオンと同時にタイマーを
作動させており、その時点から被加熱物に応じた時間が
設定されている。すなわち、ドアスイッチやタイマース
イッチなどによりマグネトロン６に電圧が印加され始め
る時点から調理時間がカウントされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源ト
ランス１は、前述のように低圧部のヒータ電源トランス
１ａと高圧部の高圧トランス１ｂとが共用されており、
最近の電子レンジでは１次側の制御部で高圧のオンオフ
も制御するデューティ制御が行われているため、マグネ
トロン６のヒータ電圧と高圧の陽極電圧とが同時に印加
される。そのため、電圧が印加されても陰極が加熱され
るまでマグネトロンの陽極電流が流れず、マグネトロン
は発振しない。すなわち、タイマーが作動してからマグ
ネトロンが正常に発振を開始するまでに２〜４秒の不安
定発振の時間が存在する。

【０００８】一方、電子レンジを長時間使用すると、マ
グネトロン内部の真空度が低下したり、ヒータの状態が
変化することがあり、前述のマグネトロンが正常に発振
を開始するまでの不安定発振の時間が変動し、さらに、
数秒〜１０秒程度のバラツキが発生する。たとえば、自
動調理の時間が３０秒のとき、発振開始時間がマグネト
ロンの初期時には４秒必要であり、長時間使用によりさ
らに５秒遅延すると、初期時の有効加熱時間は２６秒
で、５秒遅延時では有効加熱時間が２１秒となり、初期
時に対して有効加熱時間がさらに１９％低下する。ま
た、設定値に対しては初期時に１３％、長時間使用によ
り３０％それぞれ低下することになる。したがって、近
年多く市販されている、あらかじめプログラム化された
自動調理機能の付加された電子レンジで調理を行う場合
に、自動調理のプログラム通りに調理を行っても、理想
の出来上がり状態と実際の出来上がり状態とで違いが生
じる。

【０００９】本発明はこのような問題を解決し、電子レ
ンジなどのマイクロ波加熱の自動調理の出来上がり状態
が均一化され、最適な調理ができるマイクロ波加熱の制
御方法およびそれに用いるマイクロ波発生回路を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるマイクロ波
加熱の制御方法は、被加熱物にマイクロ波を一定時間印
加することにより被加熱物に応じた加熱をするマイクロ
波加熱の制御方法であって、マグネトロンの発振開始を
検知することによりタイマーを作動させ、該タイマーに
より一定時間マイクロ波を印加することを特徴とする。

【００１１】本発明のマイクロ波発生回路は、マグネト
ロンに印加する高圧を発生させ、２次側コイルの一端が
アースに接続される高圧トランスと、該高圧トランスの
１次側に設けられ、タイマーにより電源をオンオフさせ
る制御部と、前記高圧トランスの２次側コイルの他端側
とアースとの間に直列に接続される高圧コンデンサおよ
び高圧ダイオードと、該高圧コンデンサおよび高圧ダイ
オードの間に陰極が接続され、アースに陽極が接続され
るマグネトロンと、前記マグネトロンの発振開始を検知
する発振検知器とからなり、該発振検知器の信号により
前記タイマーを作動させる作動部が前記制御部内に設け
られている。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のマイクロ波加熱の制御方法およびそれに用いるマイ
クロ波発生回路について説明をする。

【００１３】図１は本発明のマイクロ波発生回路の一実
施形態の説明図、図２はその制御部の一例の等価回路図
である。図１において、図３と同じ部分には同じ符号を
付してその説明を省略する。４はマグネトロン６の発振
開始を検知する発振検知器である。マグネトロンの動作
はツェナーダイオードと同様の電圧−電流特性を示し、
一定値以上の高電圧が印加されると急激に陽極電流が流
れ、発振を開始する。この陽極電流値は高圧コンデンサ
などの容量値などによって設計時に設定される。しか
し、前述のように、陰極６ａの予熱が充分に行われてい
ないと陽極電流は流れず、発振もしない。陰極６ａが充
分に加熱された状態で急激に陽極電流が流れ発振を開始
する。そのため、一定値以上のマグネトロンの陽極電流
が流れ始めたことを検知すればマグネトロンの発振を簡
単に知ることができる。しかし、この発振検知器４は発
生したマイクロ波を直接検出するなどの他の手段でもよ
い。

【００１４】マグネトロンの動作回路は、前述のよう
に、半波倍電圧整流回路になっており、電源７の電流の
方向が高圧ダイオード２の順方向と同じ方向のときは高
圧ダイオード２を介して２次側コイル１ｃに充電電流８
が図示の方向に流れ、高圧コンデンサ３に電荷がチャー
ジされる。また、電源７の電流の向きが逆になる半周期
では電流は高圧ダイオード２の順方向と逆方向になるた
め、高圧ダイオード２側には流れないが、マグネトロン
６を介してマグネトロンの陽極電流９が２次側コイル１
ｃを介して図示の方向に流れる。この際、前述の高圧コ
ンデンサ３にチャージされた電荷も放電されマグネトロ
ンの陽極電流（放電電流）９として寄与し、倍電圧とし
て動作する。したがって、マグネトロンの発振開始を知
るための陽極電流の検知は、図１に示されるように、２
次側コイル１ｃ側の高圧ダイオード２とアースとの間に
発振検知器４を構成する小さい抵抗を介在させて充電電
流８を検知してもよいし、マグネトロンの陽極６ｂとア
ースとの間（図１のＢ参照）に低抵抗を介在させてマグ
ネトロンの陽極電流（放電電流）９を直接検知すること
もできる。

【００１５】以上のようにマグネトロンの陽極電流９ま
たは高圧コンデンサ３への充電電流８を検出することに
よりマグネトロンの発振を知ることができ、発振検知器
４により検出した情報を制御部５にフィードバックす
る。制御部５は、たとえば図２に示されるように、電源
７と高圧トランス１ｂの１次側との間に電磁開閉器１５
が接続され、電磁開閉器１５を開閉する励磁コイル１５
ａがタイマースイッチ１０、ドアスイッチ１６、調理ス
イッチ１７などを介して電源７に接続されている。

【００１６】本発明では、タイマースイッチ１０をオフ
させるタイマー１１のカウント開始を制御するタイマー
の作動部１２が設けられ、タイマーの作動部１２はマグ
ネトロンの発振開始を検出する発振検知器４からの情報
により、たとえばトリガパルスを発生させてタイマー１
１を作動させカウントを開始することに特徴がある。し
たがって、タイマー１１でカウントする時間はマグネト
ロンが発振を開始してからの時間で、マイクロ波が印加
される時間が正確に設定される。なお、図２において、
１５ｂは調理スイッチ１７が通常一時接触型スイッチで
あるため、調理スイッチ１７が離されても電磁開閉器１
５がオン状態を維持できるように励磁コイル１５ａの閉
路を形成する電磁スイッチである。また、タイマー１１
は通常周波数同期モーターや周波数パルスカウント式の
タイムカウンターなどからなり、電源７からの電圧で動
作するが、図２にはその配線が省略されている。

【００１７】タイマーの作動部１２では、発振検知器４
から送られる電圧や電流のピーク値や平均値などがあら
かじめ設定された基準レベルに達したか否かを判定し、
基準レベル以上の場合にマグネトロンが正常発振を開始
したとして調理時間のタイマー１１を作動させる。すな
わち、マグネトロンは陰極が加熱され、高圧が印加され
て一定の陽極電流が流れ始めると発振を開始するが、陽
極電流が少ないうちはたとえ陽極電圧が印加されていて
も正常な発振をしておらず正規のマイクロ波が発生して
いない。一方、正常な陽極電流が流れ始めると正常なマ
イクロ波が発生し、加熱に寄与し始める。そのため、一
定値以上の陽極電流が流れ始めたことを検知することに
より、正常なマイクロ波を発生していることを把握する
ことができる。その結果、陰極が充分に昇温していなく
ても、交流の最初の半周期は充電電流８が流れるが、陰
極が昇温するまでマグネトロンの陽極電流９は流れず、
充電電流８もその後は流れないため、平均で見ると小さ
な値となりタイマー１１を作動させるには至らない。こ
の基準レベルの設定により、マグネトロンの発振開始か
ら正確にタイマー１１を設定することができる。

【００１８】前述の例では、マグネトロンの陽極電流を
検出するため、２次コイル１ｃ側の高圧ダイオード２と
アースの間、またはマグネトロンの陽極６ｂとアースの
間に低抵抗を挿入し、その両端の電圧または分流電流に
より検知したが、アースに近いところで０.１〜１Ω程
度の低抵抗であれば、マグネトロンの陽極電流も３００
〜４００ｍＡ程度と小さく、低電圧で取り出すことがで
き、高圧側の情報を低圧としてそのまま利用することが
できる。しかし、充電電流８または陽極電流９が流れる
線の回りにフェライトクランプなどの絶縁被膜された線
を配設し、陽極電流などの磁界を検出して電圧または電
流として出力すれば、高圧側の回路を遮断することなく
簡単に低圧の信号としてマグネトロンの発振の情報を得
ることができる。この方法によれば、アース側の低電位
部でなくても高圧とは関係なく取り出すことができるた
め、たとえば図１のＡ点で示されるような高圧部にフェ
ライトクランプなどを配設しても低電圧の信号として容
易に取り出すことができる。

【００１９】また、前述の例では電子レンジの場合であ
ったが、電子レンジ以外の食品加熱や工業的加熱などで
マイクロ波を用いる加熱に対しても同様に本発明を適用
することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子レンジなどのプログラム制御による自動調理の場合で
も、実際にマグネトロンが発振を開始するのを検知して
からタイマーを作動させているため、食品などの被加熱
物に印加されるマイクロ波の量を正確に制御することが
できる。その結果、被加熱物の種類に応じて適切な調理
をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロ波発生回路を説明する図であ
る。

【図２】図１の制御部の一例を示す等価回路図である。

【図３】従来のマイクロ波発生回路を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ 電源トランス １ｂ 高圧トランス １ｃ ２次側コイル ２ 高圧ダイオード ３ 高圧コンデンサ ４ 発振検知器 ５ 制御部 ６ マグネトロン ６ａ 陰極 ６ｂ 陽極 １１ タイマー １２ タイマーの作動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物にマイクロ波を一定時間印加す
   ることにより被加熱物に応じた加熱をするマイクロ波加
   熱の制御方法であって、マグネトロンの発振開始を検知
   することによりタイマーを作動させ、該タイマーにより
   一定時間マイクロ波を印加するマイクロ波加熱の制御方
   法。
2. 【請求項２】 マグネトロンに印加する高圧を発生さ
   せ、２次側コイルの一端がアースに接続される高圧トラ
   ンスと、該高圧トランスの１次側に設けられ、タイマー
   により電源をオンオフさせる制御部と、前記高圧トラン
   スの２次側コイルの他端とアースとの間に直列に接続さ
   れる高圧コンデンサおよび高圧ダイオードと、該高圧コ
   ンデンサおよび高圧ダイオードの間に陰極が接続され、
   アースに陽極が接続されるマグネトロンと、前記マグネ
   トロンの発振開始を検知する発振検知器とからなり、該
   発振検知器の信号により前記タイマーのカウントを作動
   させる作動部が前記制御部内に設けられてなるマイクロ
   波発生回路。