JP2685258B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は交流電力をインバータ装置で高周波電力に変
換すると共に、この高周波電力に応じて被加熱物を加熱
する高周波加熱装置に関するものである。

（従来の技術） インバータ装置を用いて交流電力を高周波電力に変換
し、この高周波電力に応じて被加熱物を加熱するように
した高周波加熱装置としては例えば、電子レンジや電磁
調理器を提案されている。

電磁調理器は電磁誘導作用により被加熱物を加熱する
ようにしており、炎が生じないので安全性が高く被加熱
物を載置するためのトッププレートが結晶化ガラスで構
成できるので清潔であり、また熱効率が高い等の利点を
有し、種々の電磁調理器が研究開発されている。

第７図に示す従来の電磁調理器は、交流電源PWからの
交流電力がスイッチSWを介して直電源源回路101へ与え
られる。この直流電源回路101では整流回路102によって
整流された脈流が平滑用のコンデンサC1によって平滑化
され、所定の直流電力がインバータ回路103へ与えられ
る。また駆動回路115がトランジスタ113をON/OFF動作さ
せることにより、加熱コイル107と共振用のコンデンサ1
09とが直列共振状態に設定され、加熱コイル107から発
生する磁束による電磁誘導作用により図示しない鍋等の
被加熱物に渦電流を発生して加熱するようになってい
る。

また第７図に示す従来例は、交流電流PWをトランス13
3で降圧して整流回路135で整流する。この整流回路135
で整流された脈流は平滑用のコンデンサC2で平滑化され
る。ここで整流回路135によって整流された脈流のリプ
ル電圧を除去するためにコンデンサC2の容量を比較的大
きな値に設定している。このコンデンサC2によって平滑
化された直流電力は駆動回路115、発振停止回路131、リ
セット回路141及び図示しないインバータ制御回路等の
種々の回路部へ供給されている。

スイッチSWがオフ操作されると、リセット回路141は
交流電源PWが遮断されたことに伴いコンデンサC2によっ
て平滑化された直流電源の電圧低下を検出し、リセット
信号を発振停止回路131へ出力するようになっている。
この発振停止回路131はリセット回路141からリセット信
号を入力すると、駆動回路115を介してインバータ回路1
03の発振動作を停止させるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、スイッチSWがオフ操作されても、平滑用の
コンデンサC2の容量が大きいため、駆動回路115やイン
バータ制御回路等へ供給される直流電源の電源電圧が急
激には低下しない。したがってスイッチSWがオフ操作さ
れても、コンデンサC2によって平滑化された直流電圧の
値が所定の電圧以下に低下するまでの間インバータ回路
103のトランジスタ113がスイッチング動作を継続する。
このようにスイッチSWがオフ操作された後においてもコ
ンデンサC2によって平滑化された直流電源が不安定な状
態でトランジスタ113がスイッチング動作をすることに
なり、このトランジスタ113が破壊される場合が生じ
た。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、スイッ
チのオフ操作等により交流電源が遮断された場合には、
適切にインバータ回路の発振動作を停止し、スイッチン
グ手段としてのトランジスタの破壊を防止するようにし
た高周波加熱装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、交流電力を高周波
電力に変換し、この高周波電力に応じて被加熱物を加熱
する加熱手段と、前記交流電力のゼロクロスを検出する
検出手段と、加熱手段の動作時に検出手段で継続して検
出されるゼロクロスが前記交流電力の波形に応じたゼロ
クロス間隔時間を越えて検出されないときには前記加熱
手段の動作を停止させる停止手段とを有して構成した。

（作用） 本発明は加熱手段が交流電力を高周波電力に変換し、
この高周波電力に応じて被加熱物を加熱する。また交流
電力のゼロクロスを検出するための検出手段を有してお
り、加熱手段の動作時に継続して検出されるゼロクロス
が前記交流電力の波形に応じたゼロクロス間隔時間を越
えて検出されない場合には加熱手段の動作を停止させる
ようにしている。これにより交流電力が遮断された場合
には確実に加熱手段の動作を停止させることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に
説明する。

まず第１図を参照して構成を説明すると、交流電源で
ある商用電源PWがスイッチSWを介して直流電源回路１と
接続されている。直流電源回路１は例えば４つのダイオ
ードがブリッジ接続された整流回路２と、平滑用のコン
デンサC1とで構成されており、商用電源PWからの交流電
力を整流して平滑し、所定の直流電力に変換する。この
直流電源回路１はインバータ回路３と接続されており、
所定の直流電力をインバータ回路３へ供給する。

インバータ回路３は加熱コイル７と共振用のコンデン
サ９が直列に接続されると共に、共振用のコンデンサ９
にはダンパダイオード11が並列に接続されている。また
スイッチング用のトランジスタ13が共振用のコンデンサ
９と並列に接続されている。

トランジスタ13のベースは駆動回路15と接続されてお
り、駆動回路15からの信号に基いてトランジスタ13がON
/OFF動作することにより、加熱コイル７と共振用のコン
デンサ９が直列共振状態に設定され、加熱コイル７から
発生する磁束による電磁誘導作用により図示しない鍋等
の被加熱物に渦電流を発生して被加熱物を加熱するよう
になっている。

駆動回路15は図示しないインバータ制御回路と接続さ
れており、このインバータ制御回路からパルス信号を入
力すると、このパルス信号のパルス幅に相応する時間だ
けトランジスタ13をオンさせる。従ってインバータ制御
回路から出力されるパルス信号のパルス幅に応じてトラ
ンジスタ13のオン時間を変化させることにより、加熱力
すなわち、インバータ回路３による加熱出力を変化させ
るようにしている。

商用電源PWと直流電源回路１との間の電源線にはゼロ
クロス検出回路17が設けられている。このゼロクロス検
出回路17は商用電源PWの波形を監視しており、例えば商
用電源PWが50サイクルの交流電源である場合には、この
交流電源の−から＋へ変化するタイミング及び＋から−
へ変化するタイミングすなわちゼロクロスのタイミング
を検出し、ゼロクロス信号S1を出力する。従ってこのゼ
ロクロス信号S1は第３図（Ａ）に示すように50サイクル
の交流電源の半周期に相応する時間すなわち10m秒毎に
出力される。

タイマ回路21はゼロクロス検出回路17と接続されると
共に、発振停止回路31と接続されている。このタイマ回
路21はスイッチSWがオン操作されるとタイマ動作を開始
し、ゼロクロス検出回路17からのゼロクロス信号S1を入
力するとタイマ動作をリセットするようになっている。
またタイマ回路21のタイマ時間は商用電源PWの半周期に
相応する時間（ゼロクロス間隔時間）より長い時間に設
定されており、最終のゼロクロス信号S1を入力した後に
次のゼロクロス信号S1が入力されない場合には、この最
終のゼロクロス信号S1を入力してから所定のタイマ時間
が経過した時にタイムアップしてＬレベルのタイムアッ
プ信号S2を発振停止回路31へ出力する。

発振停止回路31はタイマ回路21からタイムアップ信号
S2を入力すると、Ｌレベルの発振停止信号S3を駆動回路
15へ出力する。これにより駆動回路15はインバータ回路
３の発振動作を停止させるようにしている。このタイマ
回路21と発振停止回路31とで停止手段を形成しており、
ゼロクロス検出回路17からのゼロクロス信号S1が継続し
て所定時間以上、すなわち、10m秒を越える時間の間検
出されない場合には、駆動回路15を介してインバータ回
路３の発振動作を停止させるようにしている。

次に第２図を参照してタイマ回路21の内部構成を説明
する。

トランジスタ23のベースはゼロクロス検出回路17と接
続されると共に、トランジスタ23のエミッタはアースと
接続されている。またトランジスタ23のコレクタは比較
回路28の反射入力端子と接続されている。また比較回路
28の反転入力端子は抵抗24を介して所定の直流電源と接
続されると共に、コンデンサ25を介してアースと接続さ
れている。また比較回路28の非反転入力端子は抵抗26を
介して所定の直流電源と接続されると共に、抵抗27を介
してアースと接続されている。この比較回路28の出力端
子は発振停止回路19と接続されている。

従って抵抗26と抵抗27による分圧電圧を基準電圧V1と
して比較回路28の非反転入力端子へ与えるようにしてい
る。またゼロクロス検出回路17から正のパルスで成るゼ
ロクロス信号S1を入力すると、トランジスタ23がオンし
て比較回路28の反転入力端子を０ボルトに設定する。こ
れにより比較回路28はＨレベルの信号を出力する。また
抵抗24とコンデンサ25とで所定の時定数回路を形成して
おり、この時定数の値はタイマ時間と対応する時間に設
定されており、トランジスタ23がオフすると抵抗24を介
してコンデンサ25が充填され、このコンデンサ25の充電
電圧V2はタイマ時間を経過した時に基準電圧V1を上まわ
るようになっている。従って所定のタイマ時間以上の間
継続してコンデンサ25が充電されると電圧V2が基準電圧
V1を上まわり、比較回路28からＬレベルのタイムアップ
信号S2を出力する。

次に第３図を参照して第１図に示した実施例の動作を
説明する。

スイッチSWがオン操作されて商用電源PWからの交流電
力が直流電源回路１及びゼロクロス検出回路17へ供給さ
れている状態においては、インバータ回路３が動作して
図示しない被加熱物を加熱すると共に、ゼロクロス検出
回路17は第３図（Ａ）に示す様にＨレベルのゼロクロス
信号S1を10m秒毎に出力する。タイマ回路21はゼロクロ
ス検出回路17からのＨレベルのゼロクロス信号S1を入力
する毎にタイマ動作を停止する。従ってタイマ回路21は
第３図（Ｄ）に示す様にＨレベルの信号S2を発振停止回
路31へ出力する。発振停止回路31はタイマ回路21からの
Ｈレベルの信号S2を入力すると、発振動作を許可するた
めのＨレベルの信号S3を駆動回路15へ出力する。これに
よりインバータ回路３の動作が継続して行われる。

次に電磁調理器の加熱動作を停止させるためにスイッ
チSWをオフ操作すると、交流電力の供給が遮断されるこ
とからゼロクロス検出回路17はゼロクロス信号S1の出力
を停止する。これによりタイマ回路21は最終のゼロクロ
ス信号S1を入力してから所定のタイマ時間が経過した時
にタイムアップしてＬレベルのタイムアップ信号S2を発
振停止回路31へ出力する。発振停止回路31はタイマ回路
21からＬレベルのタイムアップ信号S2を入力すると、第
３図（Ｂ）に示す様にＬレベルの停止信号S3を駆動回路
15へ出力する。これにより駆動回路15は直ちにインバー
タ回路３の発振動作を停止させる。

次に第４図を参照して本発明に係る第２の実施例を説
明する。

第４図に示す実施例はマイクロコンピュータ20を用い
てタイマ回路21と発振停止回路31との双方の動作機能を
備えるようにしたことを特徴とする。

すなわちマイクロコンピュータ20はゼロクロス検出回
路17からＨレベルのゼロクロス信号S1を監視するための
監視回路と、時間の経過を計時するための計時回路とを
備えており、最終のゼロクロス信号S1を入力してから所
定のタイマ時間を経過しても次のゼロクロス信号S1が入
力しない場合にはＬレベルの発振停止信号S3を駆動回路
15へ出力する。これにより駆動回路15はインバータ回路
３の発振動作を停止させる。

以上の如く第４図に示す実施例はスイッチSWがオフ操
作された時にインバータ回路３の発振動作を停止させる
ための停止手段としてマイクロコンピュータ20を用いて
構成したことから、消費電力を低減させることができ
る。

次に第５図を参照して本発明に係る第３の実施例を説
明する。

第５図に示す実施例は降圧用のトランス33を用いて商
用電源PWを降圧し、この降圧した交流電力を直流電源回
路で整流し、この整流された電圧に基いて商用電源PWの
ゼロクロスを検出するようにしたことを特徴とする。

具体的に説明すると、商用電源PWはスイッチSWを介し
てトランス33の一次巻線33aと接続されている。このト
ランス33の二次巻線33bは直流電源回路34と接続されて
いる。直流電源回路34は整流回路35と、ダイオード37及
び平滑用のコンデンサ39とから構成されており、整流回
路35によって整流された脈流がゼロクロス検出回路17へ
与えられるようになっている。また整流回路35で整流さ
れた脈流は平滑用のコンデンサ39で平滑化される。

定電圧回路41はトランジスタ43と、抵抗45と、所定の
ツェナー電圧を有するツェナーダイオード47及びコンデ
ンサ49とから構成されており、コンデンサ39によって平
滑化された直流電圧をツェナーダイオード47のツェナー
電圧で定まる一定の直流電圧に変換する。この定電圧回
路41によって定電圧化された直流電力は駆動回路15、ゼ
ロクロス検出回路17、タイマ回路21及び発振停止回路31
のそれぞれに供給されている。

ゼロクロス検出回路17は直流電源回路34からの脈流を
入力すると、この脈流の波形に基いて商用電源PWのゼロ
クロスのタイミングを検出するようになっている。

尚、その他の回路構成については第１図に示した実施
例と同様であり同一番号を付して詳細な説明を省略す
る。

以上の如く第５図に示した実施例は定電圧化した直流
電源を各回路部へ供給するようにしており、ゼロクロス
検出回路17、タイマ回路21及び発振停止回路31を確実に
動作させることができ、信頼性の向上を図ることができ
る。

次に第６図を参照して本発明に係る第４の実施例を説
明する。

第６図に示す実施例は電子レンジに適用したものであ
り、スイッチSWがオフ操作された場合にはマグネトロン
57の動作を適切に停止させるようにしたことを特徴とす
る。

具体的に説明すると、昇圧用のトランス51の一次巻線
51aと、コンデンサ９と、ダイオード11及びトランジス
タ13とでインバータ回路を構成しており、昇圧用のトラ
ンス51の一次巻線51aを共振用のコンデンサ９と直列に
接続してこの一次巻線50aと共振用のコンデンサ９とが
直列共振した時に生じる一次巻線51aからの高周波磁界
によって二次巻線51bへ高周波起電力を誘起させる。ま
た整流ダイオード53と、充電用のコンデンサ55とで倍電
圧整流回路を構成しており、二次巻線51bへ高周波起電
力が誘起されると、この倍電圧整流回路によってDC約40
00V程度に昇圧された後、マグネトロン57のアノードAD
へ印加される。一方、マグネトロン57のフィラメントＦ
には昇圧トランス51の巻線51cから所定の加熱電圧が供
給されており、マグネトロン57が動作してこのマグネト
ロン57から放出されるマイクロ波を被加熱物に照射させ
ることにより被加熱物を加熱するようになっている。

また操作スイッチSWがオフ操作された場合には、ゼロ
クロス検出回路17からゼロクロス信号S1が出力されない
ので、タイマ回路21がタイムアップしてタイムアップ信
号S2を出力する。これにより発振停止回路31が停止信号
S3を駆動回路15へ出力することにより、トランジスタ13
をオフしてマグネトロン57の動作を直ちに停止させる。

以上の如く第６図に示す実施例は、交流電力のON/OFF
操作用のスイッチがオフ操作されるとこれを検出してマ
グネトロンの動作を適切に停止させることができる ［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、加熱手段
の動作時に継続して検出されるゼロクロスが交流電力の
波形に応じたゼロクロス間隔時間を越えて検出されない
ときには、加熱手段の動作を停止させるようにしたこと
から、操作スイッチがオフ操作されて交流電力が遮断さ
れた場合には迅速且つ適切に加熱手段の動作を停止させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示した回路図、第２図
はタイマ回路の内部構成を示した回路図、第３図は第１
図の各部の信号波形図、第４図は本発明に係る第２の実
施例を示した回路図、第５図は本発明に係る第３の実施
例を示した回路図、第６図は本発明に係る第４の実施例
を示した回路図、第７図は従来例を示した回路図であ
る。 ３……インバータ回路、15……駆動回路 17……ゼロクロス検出回路 21……タイマ回路、31……発振停止回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−86120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−161396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−41829（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−98853（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電力を高周波電力に変換し、この高周
   波電力に応じて被加熱物を加熱する加熱手段と、 前記交流電力のゼロクロスを検出する検出手段と、 加熱手段の動作時に検出手段で継続して検出されるゼロ
   クロスが前記交流電力の波形に応じたゼロクロス間隔時
   間を越えて検出されないときには前記加熱手段の動作を
   停止させる停止手段と、 を有することを特徴とする高周波加熱装置。