JP3446554B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマグネトロンを用い
た高周波加熱装置のマグネトロンの駆動用電源、および
その制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波加熱装置を図面を用いて説
明する。

【０００３】従来の高周波加熱装置は図２０に示される
ように、高圧電源回路は一石式電圧共振型回路と呼ばれ
る回路構成を用いている。２は６０Ｈｚあるいは５０Ｈ
ｚの商用電源、５８は商用電源を全波整流する整流器で
商用電源を整流して直流電源を構成する。４はリーケー
ジ型トランス、６は半導体スイッチング素子、７は半導
体スイッチング素子６を駆動するパルス信号を出力する
駆動回路、５９はリーケージトランス４の二次側に接続
された整流回路、１１はマグネトロンである。リーケー
ジ型トランス４とコンデンサ５とが共振回路を構成し、
この作用により、半導体スイッチング素子６の電圧波形
が正弦波状になる。半導体スイッチング素子６のコレク
タ電圧と電流波形は、図２１に示されるようになる。

【０００４】この共振回路により、電圧がゼロになって
から半導体スイッチング素子６をオンすることができ、
オン時のスイッチング損失（電圧と電流とが重なり合う
部分）がほとんど発生しない。オフ時には電流は急峻に
切れるが、電圧が正弦波状に立上るので、その傾きは緩
やかになり、オフ時のスイッチング損失が低減される。
このように、共振型回路は半導体スイッチング素子のス
イッチング損失を低減する効果を有する。

【０００５】しかしながら、このような構成の高周波加
熱装置では図２１に示すように、半導体スイッチング素
子６に印加する電圧の最大値が電源電圧の４倍以上の高
電圧を発生してしまうという課題がある。

【０００６】そこで、この課題を解決するために本発明
に先だって図２２に示す高周波加熱装置の高圧電源回路
が提案されている。

【０００７】図２２において、３は直流電源、６０は第
１のコンデンサ、６１は第２のコンデンサ、６２は第１
の半導体スイッチング素子、６３は第２の半導体スイッ
チング素子、６４は駆動回路、４はリーケージ型トラン
ス、８は整流回路、１１はマグネトロンである。

【０００８】駆動回路６４は、所定の周波数とデューテ
ィーのパルス信号を第１の半導体スイッチング素子６２
に与え、第２の半導体スイッチング素子６３には、その
反転信号に遅延回路６５により遅れ時間を持たせたパル
ス信号が与えられている。

【０００９】この回路の動作について図２２および図２
３を参照して説明する。まず、第１の半導体スイッチン
グ素子６２がオンしている場合、コレクタ電流Ｉｃがリ
ーケージ型トランス４の１次側を通って流れる｛図２３
（ａ）状態（イ）｝。

【００１０】第１の半導体スイッチ６２がオフすると、
リーケージ型トランス４の１次側に流れていた電流は第
１のコンデンサ６０に向かって流れ始める。このとき、
第１の半導体スイッチング素子６２の電圧は図２３
（ｃ）のようになる。この電圧が第二のコンデンサ６１
の初期電圧に到達すると、第２の半導体スイッチング素
子６３を構成するダイオードがオンし、第２のコンデン
サ６１の充電が開始される。第２のコンデンサ６１は第
１のコンデンサ６０に比べて、その容量値を大きくして
あるので、第１の半導体スイッチング素子６２の電圧の
傾きが、急激に緩やかになり図２３（ｃ）の状態（ロ）
に移行する。この充電の時点で、第２の半導体スイッチ
ング素子６２を構成するトランジスタをオンさせておく
と、リーケージ型トランス４の一次側から第２のコンデ
ンサ６１に向かって流れていた電流の傾きが０になる
と、反対に、第２のコンデンサ６１からリーケージ型ト
ランス４の１次側に向かって流れるようになり、図２３
の状態（ニ）に移行する。任意の時間Ｔで第２の半導体
スイッチング素子６３を構成するトランジスタを遮断す
ると、第１のコンデンサ６０からリーケージ型トランス
４の１次側に向かって電流が流れ始める状態（ホ）に移
行する。この時の第１の半導体スイッチング素子６２の
電圧の傾きは急になり、第１のコンデンサ６０の持つエ
ネルギーによって零に向かって下がっていく。この電圧
が零になった時点で、第１の半導体スイッチング素子６
２を再びオンさせると、図２３の状態（イ）から同様な
動作を繰り返すことになり、スイッチング損失を低減さ
せるスイッチング動作が実現できる。このようなマグネ
トロンを付勢する高圧電源回路は、電源回路内に設けた
電子回路を用いて電力（出力）制御をするが、近年高圧
電源回路外に設けられたマイクロコンピュータ等（以後
マイクロコンピュータ等はシステム制御回路と記す）を
用い、外部からの制御する方式が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに高圧電源回路の電力制御を、その外部に設けられた
システム制御回路を用いて行うように構成した高周波加
熱装置には以下に挙げる課題がある。

【００１２】すなわち、マグネトロンは直熱型の二極真
空管に近い構造のため、カソード（ヒータを兼ねてい
る）を加熱して電子を放出可能な状態（発振可能状態）
までカソード温度を高める起動モードを必要としてい
る。したがって、この起動モードを経た後に、食品等の
被加熱物を加熱するためのマイクロ波を発生する定常モ
ードに切り替えなければならず、システム制御回路から
高圧電源回路には電力（出力）制御に必要な出力設定情
報と、上記二つの動作モードを切り替える制御信号を送
る必要がある。

【００１３】また、マグネトロンが発振可能状態に達す
るまでの所用時間は一定していないので、システム制御
回路は定常モードに切り替えるタイミングをマグネトロ
ンの状態より判断しなければならず、さらにはこの判断
は高周波出力設定値に対して最適にかつノイズ等による
誤動作を防止しなければならない。

【００１４】また、高圧電源回路に送る動作モードを切
り替える制御信号が、上記起動モードより定常モードに
切り替わったことが容易に識別できる信号形態にしなけ
ればならず、さらには定常モードの電力を高周波出力設
定値までスムーズに立ち上げなければならない。

【００１５】また、制御信号が起動モードから定常モー
ドに切り替わったことがより明確に識別できる信号形態
にしなければならない。さらには定常モードの電力を高
周波出力設定値にスムーズに移行させなければならな
い。

【００１６】このようなシステム制御回路からの外部制
御に対して、高圧電源回路は動作モード情報が動作状態
または停止状態かを確実に識別ししなければならない。

【００１７】また、動作モード情報が起動状態の時は、
マグネトロンのヒータに電力を供給して起動状態の所用
時間（起動時間）を短縮し、かつマグネトロンへの過大
電圧印加を防止しなければならない。

【００１８】また、動作モード情報が定常状態であるこ
とを確実に識別し、かつ外部からの電力制御が安定して
成される形態にしなければならない。

【００１９】さらには、システム制御回路からの信号が
異常の時は、回路保護が成されなければならない。

【００２０】また、システム制御からの外部制御信号を
すばやく識別し、かつノイズ等に影響されないように構
成しなければならない。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、システム制御回路と、高圧電源回路と、前
記高圧電源回路に接続されるマグネトロンと、前記高圧
電源回路の入力電流情報を前記システム制御回路に送る
電流情報伝達経路と、前記システム制御回路より前記高
圧電源回路に制御信号を送る制御信号伝達経路とを備
え、前記高圧電源回路は、商用電源を整流して得られる
直流電源と、前記直流電源に接続されるリーケージ型ト
ランスと、前記リーケージトランスの第１の巻線に接続
されたコンデンサとで構成される共振回路と、前記リー
ケージ型トランスの第１の巻線に接続される半導体スイ
ッチング素子と、前記半導体スイッチング素子を駆動す
るパルス信号を出力設定値より作成する駆動回路と、前
記リーケージトランスの２次側に接続される整流回路
と、前記駆動回路に送る出力設定値を前記制御信号より
作成し、前記マグネトロンの停止、起動、定常等の動作
モードを切り替える電源制御回路とで構成され、前記シ
ステム制御回路は前記入力電流情報が高周波出力設定値
に見合う値になるように制御する出力設定情報と動作モ
ード情報を多重化した前記制御信号を前記電源制御回路
に送る構成とした。

【００２２】

【発明の実施の形態】システム制御回路と、高圧電源回
路と、前記高圧電源回路に接続されるマグネトロンと、
前記高圧電源回路の入力電流情報を前記システム制御回
路に送る電流情報伝達経路と、前記システム制御回路よ
り前記高圧電源回路に制御信号を送る制御信号伝達経路
とを備え、前記高圧電源回路は、商用電源を整流して得
られる直流電源と、前記直流電源に接続されるリーケー
ジ型トランスと、前記リーケージトランスの第１の巻線
に接続されたコンデンサとで構成される共振回路と、前
記リーケージ型トランスの第１の巻線に接続される半導
体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子を
駆動するパルス信号を出力設定値より作成する駆動回路
と、前記リーケージトランスの２次側に接続される整流
回路と、前記駆動回路に送る出力設定値を前記制御信号
より作成し、前記マグネトロンの停止、起動、定常等の
動作モードを切り替える電源制御回路とで構成され、前
記システム制御回路は前記入力電流情報が高周波出力設
定値に見合う値になるように制御する出力設定情報と動
作モード情報を多重化した前記制御信号を前記電源制御
回路に送る構成により、制御信号経路を簡素化してい
る。

【００２３】また、発振状態に達するまでの所要時間が
定まらないマグネトロンに対して、システム制御回路は
前記入力電流情報と判定レベルとを比較してマグネトロ
ンが発振状態に切り替わったことを検知するように構成
しているので、起動モードと定常モードとをマグネトロ
ンの状態に追従して切り替えることができる。

【００２４】また、その判定レベルを高周波出力設定値
に応じて切り替えるように構成し、さらには、その検知
を起動状態の開始時から所定時間マスクするように構成
して、電流情報信号にノイズ等の混入しやすい高圧電源
回路の動作開始直後の誤検知を防止している。

【００２５】また、動作モード情報には、起動から定常
に切り替える時に、定常の前に定常（Ｉ）を挿入して、
その切り替わりを高圧電源回路が容易に識別できるよう
にしている。

【００２６】また、定常（Ｉ）の期間の出力設定情報を
高周波出力設定値に応じて設定しているので、マグネト
ロンに印加する電力を高周波出力設定値までスムーズに
立ち上げることができる。

【００２７】さらには、定常（Ｉ）の期間を少なくとも
定常（Ｉ−１）と定常（Ｉ−２）に分割し、前記定常Ｉ
−２は、識別レベルが前記定常Ｉ−１と異なりかつ前記
定常Ｉ−１の後ろに挿入し、起動から定常への切り替わ
りをスムーズにし、定常（Ｉ）を定常への切り替わりを
示す信号設定に特化することにより、動作モード情報の
起動から定常への切り替わりがより明確に識別できる。

【００２８】また、この定常（Ｉ−２）の期間の出力設
定情報を高周波出力設定値に応じて設定しているので、
マグネトロンに印加する電力を高周波出力設定値まで、
よりスムーズに立ち上げることができる。

【００２９】また、電源制御回路は、制御信号が第一の
レベル以上に達した時点より第一のレベルより小さい第
二のレベル以下に達するまでの期間は動作モード情報を
動作状態と識別して高圧電源回路を動作させるように構
成しているので、高圧電源回路はシステム制御回路から
送られてくる動作モード情報が動作状態または停止状態
かを確実に識別することができる。

【００３０】また、電源制御回路は、制御信号が第一の
レベル以上に達した時点より第三のレベル以上に達する
までの期間は動作モード情報を起動状態と識別して、制
御信号に起動設定値を付加した出力設定値を駆動回路に
送るように構成しているので、制御信号が第三のレベル
以下の小さい値であってもマグネトロンのヒータに印加
する電力を確保することができる。

【００３１】また、高圧電源回路は、半導体スイッチン
グ素子の電圧を制限する電圧リミッタ回路を備え、電源
制御回路は、起動状態と識別している期間は前記電圧リ
ミッタ回路を動作させて出力設定値を減衰させ、マグネ
トロンに印加する電圧を制限するように構成しているの
で、マグネトロンへの過大電圧印加を防止することがで
きる。

【００３２】また、電源制御回路は、制御信号が第一の
レベルより高い第三のレベル以上に達した時点より第二
のレベル以下に達するまでの期間は動作モード情報が定
常状態と識別するように構成しているので、起動状態か
ら定常状態に移行したことを確実に識別することができ
る。また、このときは制御信号を駆動回路に送るように
構成しているので、定常状態の出力設定情報は、第一の
レベルより低い第二のレベルから第四のレベル（後述）
までの広い範囲を使用して設定することができる、すな
わちより細分化して設定された出力設定値を駆動回路に
送ることができるので、外部からの電力制御を安定させ
ることができる。

【００３３】また、制御信号が正常な設定範囲を離脱し
た場合、すなわち第四のレベル以上に達した時、電源制
御回路は高圧電源回路の動作を停止させるように構成し
ているので、電力制御異常による回路故障を防止するこ
とができる。

【００３４】さらには、出力設定値は制御信号にフィル
タ処理して用いるように構成しているので、高圧電源回
路の電力は動作モードの切替えに伴う急激な制御信号の
変化あるいはノイズ等の影響を受けにくく、かつ制御信
号に多重化した動作モード情報は電源制御回路が識別し
て、必要な動作モードに素早く切替えることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３６】（実施例１） 図１は本発明の実施例の高周波加熱装置の回路図であ
る。

【００３７】図１において、従来例と同一符号のものは
同一の構成要素であり詳細な説明は省略する。

【００３８】高圧電源回路１は、商用電源２を整流して
得られる直流電源３と、その直流電源に接続されるリー
ケージ型トランス４と、リーケージトランスの第１の巻
線とそれに接続されたコンデンサ５とで構成される共振
回路と、第１の巻線に接続される半導体スイッチング素
子６と、その駆動回路７と、リーケージトランスの２次
側に接続される整流回路８と、半導体スイッチング素子
６の電圧を検出してその値を制限するよう動作する電圧
リミッタ回路９と、動作モードを切り替える電源制御回
路１０とで構成され、整流回路８の出力電圧はマグネト
ロン１１に印加される。

【００３９】また、電流検出部１２は高圧電源回路１に
入力される電流を検出して、その電流情報１３を電流情
報伝達経路１４を通じてシステム制御回路１５に入力す
る。

【００４０】システム制御回路１５は、その電流情報１
３が高周波出力設定値１６に一致するように、出力設定
情報１７を増減させる。また、この出力設定情報１７に
停止／起動／定常等の動作モード情報１８を多重した制
御信号１９は、制御信号伝達経路２０を通じて高圧電源
回路１に送るように構成している。この二つの信号を多
重した制御信号１９は、、図２に示されるように制御信
号１９の大／小で出力設定情報１７の大／小を表し、制
御信号１９の値で動作モード情報１８を表し、またある
モードから他のモードへの動作モードの切り替わりは、
制御信号１９が所定の値を通過することで示している。
このように制御信号伝達経路２０の信号は、二つの信号
を多重した制御信号１９に集約しているので、その経路
を簡素化することができる。

【００４１】本発明では、この二つの信号を多重した制
御信号１９は直流の電圧値で説明するが、この方法に限
定されるものではなく、周波数、あるいはＰＷＭ信号の
デューティ比等の他の方法で表現することもできる。ま
た、電流検出部１２は高圧電源回路１の入力電流を検出
するように構成しているが、マグネトロン１１に流れる
電流、あるいは整流回路８を構成する素子の電流等を検
出するように構成してもよい。またリーケージトランス
４の第１の巻線とそれに接続されたコンデンサ５とで構
成される共振回路の構成、リーケージトランス４の２次
側に接続される整流回路８の構成、あるいは半導体スイ
ッチング素子６の配置等の高圧電源回路１の電力部分の
構成は本発明に記載の構成に限定されるものではなく、
従来例に記載の方式等、数多くの構成に適応できる。

【００４２】（実施例２） 図３（ａ）は、システム制御回路１５に具備した発振検
知手段２１の構成図であり、図１と同一の構成要素には
同一の符号を付している。

【００４３】前述したようにマグネトロン１１は直熱型
の二極真空管に近い構造のため、カソード温度が電子を
放出可能な状態（発振可能状態）に高まるまで（以下こ
の状態を起動状態と記す）は、マグネトロン１１のイン
ピーダンスは非常に高く、そこにはほとんど電流が流れ
ない。発振状態に達するまでの所要時間が定まらないマ
グネトロン１１に対して、システム制御回路１５に具備
した発振検知手段２１は、この特性を用いてマグネトロ
ン１１の起動状態から発振状態への切り替わりを、電流
情報１３が発振検知レベル２２まで増加したことで判別
するように構成しているので、動作モード情報１８の起
動２８と定常２９とをマグネトロン１１の状態に追従し
て切り替えることができる。また、発振検知のための特
別の信号を必要としない。この検知は、図３（ｂ）に示
されるようにソフトウエアを用いる構成でもよい。

【００４４】（実施例３） 図４（ａ）は、マグネトロン１１の起動状態から発振状
態への切り替わりを判断する発振検知レベル２３を、高
周波出力設定値１６に応じて切り替えるように構成した
発振検知手段２４の構成図であり、図３と同一の構成要
素には同一の符号を付している。

【００４５】この構成により、高周波出力設定値１６が
高い場合は発振検知レベル２３をそれに応じて高く設定
することができ、一般に多用される高い高周波出力時の
耐ノイズ特性を向上できる。実施例２と同様にこの場合
も、ソフトウエアを用いる構成でもよい。

【００４６】（実施例４） 図５（ａ）は、マグネトロン１１の起動状態の開始時か
ら一定時間のマスク２５を設け、このマスク期間の発振
検知を禁止するように構成した発振検知手段２６の構成
図であり、図３と同一の構成要素には同一の符号を付し
ている。

【００４７】このように、マグネトロン１１の起動状態
の開始時という、比較的ノイズを発生しやすい期間をマ
スクする構成により、このノイズを誤って発振状態に切
り替わったと検知することを防止できる。この場合も、
図５（ｂ）に示されるようにソフトウエアを用いる構成
でもよい。

【００４８】（実施例５） 図６（ａ）は、停止２７、起動２８、定常２９の三つの
動作モード情報１８に対して、定常２９の最初に定常
（Ｉ）３０の動作モードを挿入している動作モード情報
作成手段３１の構成図であり、図６（ｂ）は、制御信号
１９と電流情報１３との概略のタイミングを示す図であ
り、図７はソフトウエアを用いる場合の構成図である。

【００４９】この定常（Ｉ）により、動作モードの起動
から定常への切り替わりを高圧電源回路１に対して明確
に示すことができる。

【００５０】（実施例６） 図８（ａ）は、定常（Ｉ）３２の動作モード情報１８
を、高周波出力設定値１６に応じて切り替えるように構
成した動作モード情報作成手段３３の構成図であり、図
８（ｂ）はソフトウエアを用いる場合の構成図である。

【００５１】この構成により、定常（Ｉ）３２の動作モ
ード情報１８を定常時に使用する出力設定情報１７の値
に近ずけることができるので、定常（Ｉ）３２から定常
２９へスムーズに切り替えることができる。

【００５２】（実施例７） 図９（ａ）は、定常（Ｉ）３２の動作モード情報１８を
さらに定常（Ｉ―１）３４と定常（Ｉ―２）３５に分割
して挿入する動作モード情報作成手段３６の構成図であ
り、図９（ｂ）はそのタイミングを示す図である。

【００５３】この定常（Ｉ―１）３４の後ろに定常（Ｉ
―２）３５を挿入する構成により、定常（Ｉ―１）３４
を動作モードが起動２８から定常２９に切り替わりを示
すことに特化することができるので、この切り替わりを
高圧電源回路１に対して明確に示すことができる。

【００５４】（実施例８） 図１０は、定常（Ｉ−１）３４の後ろに挿入する定常
（Ｉ―２）３７の動作モード情報１８を、高周波出力設
定値１６に応じて切り替えるように構成した動作モード
情報作成手段３８の構成図であり、図９と同一の構成要
素には同一の符号を付している。

【００５５】この構成により、定常（Ｉ―２）３７の動
作モード情報１８を定常時に使用する出力設定情報１７
の値に近ずけることができるので、起動２８から定常２
９への切り替わりを高圧電源回路１に対して明確に示す
ことができ、かつ起動２８から定常２９へスムーズに切
り替えることができる。

【００５６】（実施例９） 図１１（ａ）は、高圧電源回路１の電源制御回路１０に
具備した、制御信号１９を動作状態３９と停止状態４０
とに識別する動作／停止識別回路４１の構成図であり、
図１１（ｂ）はそのタイミングを示す。

【００５７】この動作／停止識別回路４１は、制御信号
１９が第一のレベル４２以上に達した時点より第一のレ
ベル４２より低い第一のレベル４３以下に達するまでの
期間を動作状態３９と識別するので、電源制御回路はこ
の期間は高圧電源回路を動作させ、他の期間は停止状態
４０と識別して停止させる。

【００５８】このように停止状態４０から動作状態３９
への切り替わりと、動作状態３９から停止状態４０への
切り替わりの識別レベルに差を設けているので、動作／
停止識別回路１０は確実に停止と動作を識別できる。

【００５９】（実施例１０） 図１２は、高圧電源回路１の電源制御回路１０に具備し
た、制御信号１９を起動状態４４と識別する起動識別回
路４５の構成と電源制御回路１０の動作を示す図、図１
３はその時の制御信号１９と駆動回路７に入力される出
力設定値４６のタイミングを示す図であり、図１と同一
の構成要素には同一の符号を付している。

【００６０】この起動識別回路４５は、制御信号１９が
第一のレベル４２以上に達した時点より第三のレベル４
７以上に達するまでの期間を起動状態４４と識別し、電
源制御回路１０はこの期間はシステム制御回路１５より
入力される制御信号１９に起動設定値４８を付加した出
力設定値４６を駆動回路７に送るように構成している。

【００６１】このように、起動設定値４８を付加するこ
とで半導体スイッチング素子６の駆動パルスのオン比率
を高めることができ、マグネトロン１１のヒータに十分
な電力を供給できる。

【００６２】したがって、起動２８を示すために第三の
レベル４７以下に低く押さえられた制御信号１９が入力
される起動状態４４において、マグネトロン１１の起動
時間を短縮することができる。

【００６３】（実施例１１）図１４は、制御信号１９を
起動状態４４と識別している時に、電圧リミッタ回路９
を動作させるように構成した電源制御回路１０の動作図
と電圧リミッタ回路９の構成図、図１５はその動作波形
図であり、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し
ている。

【００６４】この電圧リミッタ回路９は、半導体スイッ
チング素子６の電圧を検出し、その電圧が設定値４９を
超える時は出力設定値５０を減衰するように構成してい
るので、起動状態の半導体スイッチング素子６の電圧を
設定値４９付近に制限することができる。したがって、
起動状態４４のマグネトロン１１へ印加する電圧はほぼ
一定に制御されるので、マグネトロン１１への過大電圧
印加を防止できる。

【００６５】（実施例１２） 図１６は高圧電源回路１の電源制御回路１０に具備し
た、制御信号１９を定常状態５１と識別する定常識別回
路５２と、その時の電源制御回路１０の制御動作を示す
図であり、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し
ている。

【００６６】この定常識別回路は、制御信号１９が第三
のレベル４７以上に達した時点より第二のレベル４３以
下に達するまでの期間を定常状態５１と識別し、電源制
御回路１０はこの期間はシステム制御回路より入力され
る制御信号１９を出力設定値４６として駆動回路７に送
るように構成している。

【００６７】このように定常状態５１の開始と終了の識
別レベルに差を設けているので、定常識別回路５２は確
実に定常状態５１を識別できる。

【００６８】またシステム制御回路１５は、図１７に示
されるように第三のレベル４７に対して十分高い第四の
レベル５３（詳細は後述する）から第二のレベル４３ま
での広い範囲を用いて、定常２９の出力設定情報１７を
きめ細かく設定できるので、安定した電力制御が可能に
なる。

【００６９】（実施例１３） 図１８は高圧電源回路１の電源制御回路１０に具備し
た、制御信号１９を異常状態５４と識別する異常識別回
路５５と、その時の電源制御回路１０の動作を示す図で
あり、図１と同一の構成要素には同一の符号を付してい
る。

【００７０】この異常識別回路５５は、制御信号１９が
第三のレベル４７に対して十分高い第四のレベル５３以
上に達すると異常状態５４と識別するので、電源制御回
路１０はこれを受けて高圧電源回路１を停止するように
構成している。

【００７１】このように制御信号１９が第四のレベル５
３に達することは、本来の設定範囲を離脱しているので
正常な電力制御が成されないことを示している。

【００７２】したがって、これを検出して高圧電源回路
１を停止させるので、電力制御異常による回路故障を防
止することができる。

【００７３】（実施例１４） 図１９は、電源制御回路１０に入力される制御信号１９
に対して、駆動回路７へは制御信号１９をフィルタ回路
５６を通した出力設定値５７を入力するように構成した
高圧電源回路１を示す図であり、図１と同一の構成要素
には同一の符号を付している。

【００７４】このように構成することにより、制御信号
１９はフィルタ処理して滑らかに変化する出力設定値５
７となり、その信号が駆動回路７に入力されて半導体ス
イッチング素子６に加えるパルス信号に変換されるの
で、高圧電源回路１の電力およびマグネトロン１１の高
周波出力には、制御信号１９の動作モード情報１８の多
重による急激な変化は伝わらず、また、ノイズもこのフ
ィルタ処理で除去される。

【００７５】さらには、電源制御回路１０には制御信号
１９の急激な変化（動作モード情報１８の変化を示す）
はそのまま入力されるので、停止状態４０、起動状態４
４、定常状態５１の動作モード識別は確実に成され、か
つ高圧電源回路１の動作モードの切り替えをその変化に
素早く追従することができる。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明によればシステム制
御回路は、高圧電源回路の電流情報が高周波出力設定値
に一致するように増減する出力設定情報と、動作モード
情報を多重して、高圧電源回路に送るように構成してい
るので、この制御信号伝達経路を簡素化できる効果を有
する。

【００７７】また、システム制御回路に具備した発振検
知手段は、発振状態に達するまでの所要時間が定まらな
いマグネトロンの起動状態から発振状態への切り替わり
を、入力電流情報が第一の発振検知レベルまで増加した
ことで判別するように構成しているので、システム制御
回路は発振検知のための特別の信号を必要とせず、かつ
マグネトロンの状態に確実に追従して定常へ切り替える
ことができる効果を有する。

【００７８】また、マグネトロンが起動状態から発振状
態への切り替わりを判断する発振検知レベルを、高周波
出力設定値に応じて設定することにより、一般に多用さ
れる高い高周波出力時の耐ノイズ特性を向上できる効果
を有する。

【００７９】また、マグネトロンの起動状態の開始時か
ら一定時間のマスクを設け、このマスク期間の発振検知
を禁止することにより、マグネトロンの起動状態の開始
時という、比較的ノイズを発生しやすいこの期間に誤っ
て発振状態に切り替ることを防止できる効果を有する。

【００８０】また、定常の最初に定常（Ｉ）の動作モー
ドを挿入することにより、動作モードの起動から定常へ
の切り替わりを高圧電源回路に対して明確に示すことが
できる効果を有する。

【００８１】さらには、定常（Ｉ）の動作モード時の制
御信号を、高周波出力設定値に応じて切り替えるように
構成することにより、定常Ｉから定常へスムーズに切り
替えることができる効果を有する。

【００８２】また、定常（Ｉ）の動作モードをさらに定
常（Ｉ―１）と定常（Ｉ―２）とに分割し、前記定常Ｉ
−２は、識別レベルが前記定常Ｉ−１と異なりかつ前記
定常Ｉ−１の後ろに挿入し、起動から定常への切り替わ
りをスムーズにすることにより、この切り替わりを高圧
電源回路に対して明確に示すことができる効果を有す
る。

【００８３】さらには、定常（Ｉ―２）の動作モード時
の制御信号を、高周波出力設定値に応じて切り替えるよ
うに構成することにより、マグネトロンに印加する電力
を高周波出力設定値までよりスムーズに立ち上げること
ができる効果を有する。

【００８４】また、高圧電源回路の電源制御回路に具備
した動作／停止識別回路は、停止状態から動作状態への
切り替わりと、動作状態から停止状態への切り替わりの
識別レベルに差を設けるように構成することにより、電
源制御回路は確実に停止と起動を識別できる効果を有す
る。

【００８５】また、高圧電源回路の電源制御回路に具備
した起動識別回路は、制御信号が第一のレベル以上に達
した時点より第三のレベル以上に達するまでの期間を起
動状態と識別し、電源制御回路はこの期間はシステム制
御回路より入力される制御信号に起動設定値を付加した
出力設定値を駆動回路に送るように構成することによ
り、マグネトロンのヒータに十分な電力を供給でき、そ
の起動時間を短縮する効果を有する。

【００８６】また高圧電源回路は、半導体スイッチング
素子の電圧を制限する電圧リミッタ回路を備え、電源制
御回路は、制御信号が起動状態を示している時に前記電
圧リミッタ回路を動作させるように構成することによ
り、マグネトロンへの過大電圧印加を防止する効果を有
する。

【００８７】また、高圧電源回路の電源制御回路に具備
した、定常識別回路は制御信号の定常状態の開始を識別
する第三の識別レベルと、定常状態の終了を識別する第
二の識別レベルに差を設けているので、確実に定常状態
を識別できる効果を有する。また定常状態の出力設定情
報は、第三のレベルに対して十分高い第四のレベルから
第二のレベルまでの広い範囲で設定できるので、安定し
た電力制御が可能になる効果を有する。

【００８８】また、高圧電源回路の電源制御回路に具備
した異常識別回路は、制御信号が本来の設定範囲を離脱
して第四のレベル以上に達すると異常状態と識別して高
圧電源回路を停止させるので、電力制御異常による回路
故障を防止する効果を有する。

【００８９】また、駆動回路には制御信号をフィルタ処
理して入力すれるので、高圧電源回路の電力およびマグ
ネトロンの高周波出力には制御信号の動作モード情報の
多重による急激な変化は伝わらない問いう効果を有す
る。さらには、電源制御回路には制御信号の急激な変
化、すなわち出力設定情報動作モード情報の変化はその
まま入力されるので、動作モードの識別は確実に成さ
れ、かつ高圧電源回路の動作モードの切り替えをその変
化に素早く追従することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の高周波加熱装置の回路図

【図２】同発明の制御信号の説明図

【図３】（ａ）本発明の実施例２の発振検知手段の構成
図（ｂ）同発振検知をソフトウェアで行なう場合の流れ
図

【図４】本発明の実施例３の発振検知手段の構成図

【図５】本発明の実施例４の発振検知手段の構成図

【図６】本発明の実施例５の動作モード作成手段の構成
およびタイミング図

【図７】同動作モード作成をソフトウエアで行う場合の
構成図

【図８】同動作モード作成手段をソフトウエアで行う場
合の構成図

【図９】本発明の実施例７の動作モード作成手段の構成
およびタイミング図

【図１０】本発明の実施例７の動作モード作成手段の構
成図

【図１１】（ａ）本発明の実施例９の動作／停止識別回
路４１の構成図 （ｂ）同タイミング図

【図１２】本発明の実施例１０の起動識別回路の構成、
電源制御回路の動作、および制御信号出力設定値とのタ
イミングを示す図

【図１３】同制御信号と駆動回路の入力される出力設定
値のタイミングを示す図

【図１４】本発明の実施例１１の起動状態の電源制御回
路の動作図と電圧リミッタ回路の構成図

【図１５】同波形図

【図１６】本発明の実施例１２の定常状態の電源制御回
路の動作図と定常識別回路の構成図

【図１７】同出力設定情報の設定範囲を示す図

【図１８】本発明の実施例１３の異常状態の電源制御回
路の動作図と異常識別回路の構成図

【図１９】本発明の実施例１４の電源制御回路の構成図
および制御信号と出力設定値の動作波形図

【図２０】第一の従来例の高周波加熱装置の構成図

【図２１】同従来例の半導体スイッチング素子の波形図

【図２２】第二の従来例の高周波加熱装置の高圧電源回
路の構成図

【図２３】同従来例の各部の波形図

【符号の説明】

１ 高圧電源回路 ２ 商用電源 ３ 直流電源 ４ リーケージ型トランス ５ コンデンサ ６ 半導体スイッチング素子 ７ 駆動回路 ８ 整流回路 ９ 電圧リミッタ回路 １０ 電源制御回路 １１ マグネトロン １３ 電流情報 １４ 電流情報伝達経路 １５ システム制御回路 １６ 高周波出力設定値 １７ 出力設定情報 １８ 動作モード情報 １９ 制御信号 ２０ 制御信号伝達経路 ２１、２４、２６ 発振検知手段 ２２、２３ 発振検知レベル ２５ マスク ２７ 停止 ２８ 起動 ２９ 定常 ３０、３２ 定常（Ｉ） ３１、３３、３６、３８ 動作モード情報作成手段 ３４ 定常（Ｉ―１） ３５、３６ 定常（Ｉ―２） ３９ 動作状態 ４０ 停止状態 ４１ 動作／停止識別回路 ４２ 第一のレベル ４３ 第二のレベル ４４ 起動状態 ４５ 起動識別回路 ４６ 出力設定値 ４７ 第三のレベル ４８ 起動設定値 ４９ 設定値 ５０、５７ 出力設定値 ５１ 定常状態 ５２ 定常識別回路 ５３ 第四のレベル ５４ 異常状態 ５５ 異常識別回路 ５６ フィルタ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石尾 嘉朗 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 安井 健治 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 平７−245963（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−204518（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−8056（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−68973（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−129074（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/68

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 システム制御回路と、高圧電源回路と、
   前記高圧電源回路に接続されるマグネトロンと、前記高
   圧電源回路の入力電流情報を前記システム制御回路に送
   る電流情報伝達経路と、前記システム制御回路より前記
   高圧電源回路に制御信号を送る制御信号伝達経路とを備
   え、前記高圧電源回路は、商用電源を整流して得られる
   直流電源と、前記直流電源に接続されるリーケージ型ト
   ランスと、前記リーケージトランスの第１の巻線に接続
   されたコンデンサとで構成される共振回路と、前記リー
   ケージ型トランスの第１の巻線に接続される半導体スイ
   ッチング素子と、前記半導体スイッチング素子を駆動す
   るパルス信号を出力設定値より作成する駆動回路と、前
   記リーケージトランスの２次側に接続される整流回路
   と、前記駆動回路に送る出力設定値を前記制御信号より
   作成し、前記マグネトロンの停止、起動、定常等の動作
   モードを切り替える電源制御回路とで構成され、前記シ
   ステム制御回路は前記入力電流情報が高周波出力設定値
   に見合う値になるように制御する出力設定情報と動作モ
   ード情報を多重化した前記制御信号を前記電源制御回路
   に送る構成の高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 システム制御回路は、前記入力電流情報
   と判定レベルとを比較してマグネトロンが起動状態から
   発振状態に切り替わったことを判別する発振検知手段を
   有する請求項１記載の高周波加熱装置。
3. 【請求項３】 判定レベルを高周波出力設定値に応じて
   切り替える請求項２記載の高周波加熱装置。
4. 【請求項４】 起動状態の開始時から所定時間は発振検
   知手段をマスクするマスク手段を有する請求項２記載の
   高周波加熱装置。
5. 【請求項５】 動作モード情報は停止、起動、定常Ｉ、
   定常に切り替わり、前記定常Ｉは、識別レベルが前記定
   常と異なりかつ前記定常の最初に挿入し、起動から定常
   への切り替わりを明確にする請求項１記載の高周波加熱
   装置。
6. 【請求項６】 定常Ｉの期間の出力設定情報を高周波出
   力設定値に応じて切り替える請求項５記載の高周波加熱
   装置。
7. 【請求項７】 定常Ｉの期間を少なくとも定常Ｉ−１と
   定常Ｉ−２に分割し、前記定常Ｉ−２は、識別レベルが
   前記定常Ｉ−１と異なりかつ前記定常Ｉ−１の後ろに挿
   入し、起動から定常への切り替わりをスムーズにする請
   求項５記載の高周波加熱装置。
8. 【請求項８】 定常Ｉ−２の期間の出力設定情報を高周
   波出力設定値に応じて切り替える請求項７記載の高周波
   加熱装置。
9. 【請求項９】 電源制御回路は、制御信号が第一のレベ
   ル以上に達した時点より第一のレベルより小さい第二の
   レベル以下に達するまでの期間は、動作モード情報を動
   作状態と識別して高圧電源回路を動作させ、その他の期
   間は停止状態と識別して高圧電源回路を停止させる構成
   の請求項１記載の高周波加熱装置。
10. 【請求項１０】 電源制御回路は、制御信号が第一のレ
    ベル以上に達した時点より第三のレベル以上に達するま
    での期間は動作モード情報を起動状態と識別して、制御
    信号に起動設定値を付加した出力設定値を駆動回路に送
    る構成の請求項１記載の高周波加熱装置。
11. 【請求項１１】 高圧電源回路は、半導体スイッチング
    素子の電圧を制限する電圧リミッタ回路を備え、電源制
    御回路は、起動状態と識別している期間は前記電圧リミ
    ッタ回路を動作させ、マグネトロンに印加する電圧を制
    御する構成の請求項１記載の高周波加熱装置。
12. 【請求項１２】 電源制御回路は、制御信号が第三のレ
    ベル以上に達した時点より第二のレベル以下に達するま
    での期間は動作モード情報を定常状態と識別して、制御
    信号を出力設定値として駆動回路に送る構成の請求項１
    記載の高周波加熱装置。
13. 【請求項１３】 電源制御回路は、制御信号が第四のレ
    ベル以上に達した時は、その動作を停止させる構成の請
    求項１記載の高周波加熱装置。
14. 【請求項１４】 電源制御回路は、制御信号にフィルタ
    処理した信号を出力設定値とする構成の請求項１０また
    は１２記載の高周波加熱装置。