JPS645434B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ユーザーがプログラム可能なストア
ド・プログラム方式等のコントローラを備えた加
熱装置の加熱開始時及び加熱中の制御回路及び制
御方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来のストアド・プログラム方式のコントロー
ラ、例えばマイクロコンピユータ（以下「マイコ
ン」と略す）などを用いた加熱装置にあつては、
ノイズによる制御回路の誤動作やマイコン内のプ
ログラム・カウンタのエラーや機能喪失に起因す
る「暴走」によつて、加熱手段への給電が誤つて
開始される事故が懸念されてきた。

以下、図面を参照しながら、上述したような従
来の加熱装置について説明を行なう。

第１図は従来の加熱装置の制御回路図を示すも
のである。

第１図において、１は加熱を制御するマイコ
ン、２，３は電源回路部のスイツチング手段、３
−Ａはスイツチング手段によつて開閉する接点、
４は調理時間や調理内容を表示する表示管、５は
マグネトロン、６はトランス、７は電源、８はラ
ツチスイツチ、９はスタートスイツチであり、ラ
ツチスイツチ８はスタートスイツチ９が押された
ら同時に入る。

以上のように構成された制御回路について、以
下その動作について説明する。

まず、スタートスイツチ９を押すことによつて
加熱開始のコマンドがマイコン１に入力される。
マイコン１は、スイツチング手段２の制御信号Ｒ
１をHighにして、その後、スイツチング手段３
の制御信号Ｒ２をHighにする。スイツチング手
段３の接点３−Ａが閉じることにより、トランス
６の一次側に電圧が印加され、マグネトロン５へ
の給電を開始する。出力は、第２図に示すよう
に、スイツチング手段３のON時間、すなわちデ
ユテイを切換えることにより実施している。トラ
ンス６の一次側に電圧が印加された時、トランス
６の一次側への流れ込み電流（以下「突入電流」
と略す。）が流れ、磁気振動音を発生する。

ここで、第３図〜第５図を用いて、突入電流に
ついて説明する。

第３図は、トランス６が励磁されている時のト
ランス６の一次電圧V₁と、トランス６の鉄心コ
ア（図示せず）の磁束Φ₁の関係を示したもので
ある。これにより、スイツチング手段３のオン位
相と磁束Φ₁との関係がわかる。

第４図はトランス６が飽和しているときの一次
電圧V₂と磁束量Φ₂の関係を示したものである。
これにより、スイツチング手段３のオフ位相と磁
束Φ₂の関係がわかる。

第５図は、このトランス６のＢ−Ｈ曲線とスイ
ツチング手段３のオン位相に対する突入電流の大
きさを示したものである。いま、第３図、第４図
に示すように、スイツチング手段３のオン点をａ
点（すなわちオン位相が０の点）とし、オフ点を
ｂ点（すなわちオフ位相が1/4πの点）とする。
突入電流の大きさは、オン点であるａ点から、電
圧V₁の方向が反転する点apまでの磁束の変化量
ΔΦ₁とオフ点であるｂ点における磁束Φ₂との和
すなわち（ΔΦ₁＋Φ₂）の磁束に比例したものと
なる。いま、ΔΦ₁＝2Φm、Φ₂＝０、またΦm＝
Ｋ・Bm（ここでBmは磁束密度、Ｋは定数であ
る。）より、＋2Bmの磁束密度に比例した突入電
流が流れる。この大きさは、第５図に示すよう
に、Ｂ−Ｈ曲線上にプロツトしたａ点から磁界の
強さH₁と突入電流I₁が得られる。

この値は、通常電流I_nの数十倍にもなる。スイ
ツチ手段３のオン位相と突入電流の関係は、い
ま、Φ₂＝０と考えると、第５図の下方に示した
ようになる。従つて、この突入電流を小さく抑え
るためには、スイツチング手段３のオン位相やオ
フ位相の制御が必要である。従来から、スイツチ
ング手段３の制御は、第１図に示したように、マ
イコン１で行なつていた。第６図は、そのタイミ
ングチヤートを示している。第６図において、Ｖ
は電源、INT（CLK）は時計、タイマーに使用し
ているクロツク信号である。スイツチング手段３
をたとえばリレーとした場合、マイコンはINT
信号の立ち上がり点、すなわちＡ点を基準として
時間T₀後にリレー制御信号R₂を出し、接点３−
Ａを閉じさせる。そして、実際に接点３−Ａが閉
じるのは、さらにリレーの動作時間T₁を経過し
た後である。尚、時間T₀はマイコン１のプログ
ラムで決定されるもので常に一定となる。

ここで問題となるのは、リレーの動作時間T₁
のバラツキであり、第７図に示すように、リレー
コイル駆動電圧や周囲温度さらに、ロツト間のバ
ラツキにより、この動作時間T₁が大きく変動す
る。ここで第６図に示すように、標準動作時間
T₁に対して、突入電流がI_nと極めて小さくなる
ように、時間T₀をマイコン１のプログラムで決
定する。

しかし、上述したように動作時間T₁が変動す
るため、接点３−Ａのオン位相がοからπまで変
動して、突入電流もI₁から−I₁まで変動してしま
うのである。従つて、従来例のような構成では以
下に示す欠点を有していた。

(1) 電源ラインに大きなノイズが発生すると、マ
イコンが誤動作する。

(2) トランスへの突入電流による磁気振動音が大
きい。

(3) スイツチング手段の接点定格や容量等大きい
ものが必要であり、動作時間等のバラツキを小
さくする必要がある。

(4) スイツチング手段に、たとえばリレーを使用
した場合において接点溶着が発生する。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、スイツチング手段３
の位相制御を効率的に行ない、突入電流の大きさ
を小さくすることのできる加熱装置を提供するも
のである。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明の加熱装置
は、従来までのある基準点から一定時間後にスイ
ツチング手段制御用信号を出すのに対して、スイ
ツチング手段の動作時間（さらに復帰時間）をあ
らかじめ検知し、ある基準点から一定時間後にス
イツチング手段の接点が閉じるように、スイツチ
ング手段制御用信号を出す構成となつている。

この構成によつて、常にスイツチング手段の接
点の開閉時を一定にでき、突入電流を小さくする
ことができる。

実施例の説明 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。第８図は本発明の一実施例にお
ける加熱装置の制御回路図を示すものである。

第１図で示した従来例の制御回路と比較して、
第８図の制御回路はスイツチング手段３にもう一
つの接点３−Ｂを接続したものである。このスイ
ツチング手段（以後リレーと称する）３の接点３
−Ａ及び３−Ｂは、駆動コイルを共用し、また接
点材料および接点間距離を等しくすることによ
り、動作時間および復帰時間を等しくすることが
できる。接点３−Ｂは、マイコン１がスイツチン
グ手段３の動作時間、復帰時間を検知するための
ものである。接点３−Ｂの一端は、定電圧電源た
とえば＋9Vに接続され、もう一端はマイコン１
の入力端子I₁に接続されている。

以上のように構成された加熱装置の制御回路に
ついて、以下その動作について説明する。まず、
現在の電源事情、温度、スイツチング手段３にお
いて、スイツチングの動作時間及び復帰時間を検
知しなければならない。

そこで、マイコン１に電源が入力されたら、す
ぐにスイツチング手段制御信号R₂をHighにして、
接点３−Ａがいつ閉じるかを接点３−Ｂで検知す
る。すなわち、第９図ａに示すようにマイコン１
の入力信号I₁を注目して、入力信号I₁がHighにな
るまでの時間（動作時間T₁）を検知する。この
時、スイツチング手段２、ラツチスイツチ８はオ
フしているので、トランス６の一次側には電圧が
印加されず、マグネトロン５は発振していない。
また、スイツチング手段制御信号R₂をlowにし
て、入力信号I₂がlowになるまでの時間（動作時
間T₂）を検知する。そして、これら動作時間T₁，
T₂を検知した後に初めて加熱装置が加熱開始状
態にうつるのである。第９図ｂは、プラグイン直
後及び実負荷時（すなわち電子レンジ動作中）に
おけるリレー３へのコイル印加電圧を示したもの
である。プラグイン直後は、リレー３のコイル印
加電圧V_aに対して、実負荷時はリレー２がオン
していることにより、コイル印加電圧がV_bとな
る。したがつて第９図ｃのように、プラグイン時
のリレー２の動作時間T₁は、実負荷時のリレー
動作時間T₁′と長くなる。Δt＝T₁−T₁′だけ動作
時間が長くなるが、このΔtは、リレー２のコイ
ル消費電力が一定であるため、コイル印加電圧
ΔV＝V_a−V_bが一定となるため、ほぼ一定とな
る。

いま、スイツチング手段３の動作時間がT_1a，
T_1b，T_1cとそれぞれバラツイた場合を考える。
したがつて実負荷時のリレー動作時間は、プラグ
イン時の動作時間よりΔtだけ長くなるためT_1a′
＝T_1a＋Δt、T_1b′＝T_1b＋Δt、T_1c′＝T_1c＋Δtと
なる。第１０図に示すように、マイコン１は突入
電流を小さくするために、ある基準点（すなわち
INT信号の立ち上がり点）から、スイツチング
手段３の接点３−Ａが閉じるまでの時間T_Mを自
覚しておき、時間T_Mからスイツチング手段３の
動作時間T_1a′、T_1b′、T_1c′を差し引いた時間
（T₀′＝T_M−T₁′）後にスイツチング手段制御信号
R₂を出力する。

つまり、接点３−Ａを常に電源７と同一位相で
オンさせて、突入電流を小さくするのである。ま
た、電源７のオフ位相についても同様に考えるこ
とができる。

このように本実施例によれば、電源７の入力時
において、スイツチング手段３の動作時間、復帰
時間をあらかじめ検知しておき、ある基準点から
接点３−Ａが閉じるまでの時間T_Mを一定にする
ことができる。従つて、スイツチング手段３のバ
ラツキや電源電圧のバラツキ等が吸収でき、突入
電流を小さくすることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、スイツチング手段の動
作時間及び復帰時間をあらかじめ検出し、それぞ
れ動作時間及び復帰時間を基準点とし、ある所定
のタイミングでスイツチング動作を行なわせるこ
とができ、以下の各項目 (1) トランスへの突入電流が常に小さくなり磁気
振動音も小さくできる。

(2) スイツチング手段も接点定格、定格容量の小
さいもので良好となり、コストダウンと小型化
が可能となる。

(3) スイツチング手段が、たとえばリレー等の場
合の接点溶着という重欠点の問題を完全になく
すことができ、さらに、耐久回数も飛躍的に向
上できる。

の実現が可能であり、その効果は大なるものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の加熱装置の制御回路図、第２図
は電子レンジ等の加熱装置のメニユーと出力の関
係図、第３図、第４図は電圧Ｖと磁束Φの関係
図、第５図はトランスのＢ−Ｈ線と突入電流の関
係図、第６図は従来のリレーの位相制御とタイミ
ングに関する図、第７図はリレーの駆動電圧と動
作時間の関係図、第８図は本発明の一実施例にお
ける加熱装置の制御回路図、第９図ａ〜ｃは本発
明の一実施例における加熱装置の制御方法を表わ
した図、第１０図は本発明の一実施例におけるス
イツチング手段の位相制御とタイミングに関する
図である。 １……マイクロコンピユータ（コントローラ）、
３……スイツチング手段、５……マグネトロン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加熱物を収容する加熱室と、前記加熱室に
   設けられた加熱手段と、前記加熱手段への給電を
   行う高圧トランスと、前記高圧トランスを制御す
   るスイツチング手段と、前記スイツチング手段の
   動作を制御するコントローラとを備え、前記コン
   トローラは、前記スイツチング手段の動作時間及
   び復帰時間を検出し、それぞれ前記動作時間及び
   前記復帰時間を基礎とし、ある所定のタイミング
   でスイツチング動作を行ない、前記高圧トランス
   へ流れる突入電流が最小となるような構成とした
   加熱装置。