(57)【要約】【課題】マグネトロンの無負荷運転を高圧ダイオードに流れる電流で検出し、パワーダウンあるいは運転停止を行ない高圧ダイオードやマグネトロンが温度破壊を防止する。【解決手段】高圧ダイオード２０３、２０４の温度上昇度に直接関係する高圧ダイオード２０３、２０４に流れる電流を検出し出力制御をする構成にすることにより、高圧ダイオード２０３、２０４の温度上昇をより正確に検出し高圧ダイオード２０３、２０４の温度上昇による破壊をより確実に防止する装置を提供できる。【選択図】図２
2006222004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧を発生させる昇圧トランスと該昇圧トランスから発生する２次側の高電圧を整流倍電圧する高圧ダイオードおよび高圧コンデンサと前記高電圧を印加することによりマイクロ波を発生させるマグネトロンを備えたマイクロ波発生装置において、前記高圧ダイオードのカソード側とアース間に抵抗を挿入し、前記抵抗とアース間に発生する電圧を検出測定する検出制御回路を備えたマイクロ波発生装置。
【請求項２】
前記抵抗とアース間に発生する電圧によりマイクロ波発生の電力を変えられるよう制御できる構成とした請求項１記載のマイクロ波発生装置。
【請求項３】
前記抵抗とアース間に発生する電圧を検出測定する検出制御回路はこの抵抗とアース間に発生する電圧があらかじめ設定されたしきい値以上になった時マイクロ波発生の電力を減じるよう制御する構成とした請求項１または２記載のマイクロ波発生装置。
【請求項４】
前記あらかじめ設定されたしきい値は複数個設けられており  前記抵抗とアース間に発生する電圧がどのしきい値間にあるかに応じてマイクロ波発生の電力を変えられるよう制御できる構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波発生装置。
【請求項５】
前記あらかじめ設定されたしきい値は複数個設けられており  前記抵抗とアース間に発生する電圧が最大値に設定されたしきい値を超えた場合マイクロ波発生の電力を停止する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波発生装置。
【請求項６】
前記高圧ダイオードのカソード側とアース間に挿入する抵抗を複数個備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロ波発生装置。
【請求項７】
検出制御回路の電圧検出をＡ/Ｄコンバータ内臓のマイクロコンピュータで行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ波発生装置。
【請求項８】
検出制御回路において  該回路入力―アース間に前記高圧ダイオードのカソード側−アース間抵抗とは別の異なる検出側安全抵抗を１個または複数設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ波発生装置。
【請求項９】
抵抗と、検出側安全抵抗とは異なるプリント基板上に載置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクロ波発生装置。
【請求項１０】
検出制御回路からマイクロコンピュータへの出力回路とマイクロコンピューター電源間に保護ダイオードを設けることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンジなどのようにマグネトロンを用いたマイクロ波発生装置に関するもので、特にインバータに用いられている高圧ダイオードの過熱保護を行うための検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来の電子レンジのマグネトロン駆動電源の構成図である。
【０００３】
図において、商用電源１１からの交流は整流回路１３によって直流に整流され、整流回路１３の出力側のチョークコイル１４と平滑コンデンサ１５で平滑され、インバータ１６の入力側に与えられる。直流はインバータ１６の中の半導体スイッチング素子のオン・オフにより所望の高周波（２０〜４０ｋＨｚ）に変換される。インバータ１６は、直流を高速でスイッチングするＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とこのＩＧＢＴを駆動制御するインバータ制御回路１６１によって制御され、昇圧トランス１８の１次側を流れる電流が高速でオン／オフにスイッチングされる。
【０００４】
制御回路１６１の入力信号は整流回路１３の１次側電流をＣＴ１７で検出し、その検出電流はインバータ制御回路１６１に入力され、インバータ１６の制御に用いられる。また、ＩＧＢＴを冷やす放熱フィンに温度センサ（サーミスタ）９’を取り付けてこの温度センサによる検出温度情報をインバータ制御回路１６１に入力して、インバータ１６の制御に用いている。
【０００５】
昇圧トランス１８では１次巻線１８１にインバータ１６の出力である高周波電圧が加えられ、２次巻線１８２に巻線比に応じた高圧電圧が得られる。また、昇圧トランス１８の２次側に巻回数の少ない巻線１８３が設けられマグネトロン１２のフィラメント１２１の加熱用に用いられている。昇圧トランス１８の２次巻線１８２はその出力を整流する倍電圧半波整流回路１９を備えている。倍電圧半波整流回路１９は高圧コンデンサ１９１及び２個の高圧ダイオード１９２，１９３により構成される。
【０００６】
ところで、このような電子レンジは加熱物を加熱室内に入れないまたは軽負荷の状態で運転するとマイクロ波のはね返りによってマグネトロンアノード電流が増大し、マグネトロンや高圧ダイオードが通常より大きく温度上昇してしまう、よって家具の中の上下左右奥の５面にくっつけて置いたりして電子レンジの給排気口が塞がれてしまうといった非常に悪い設置条件時や、あるいは電子レンジの冷却ファンのモータコイル部が断線してしまい、冷却ファンが動作不能となるといったトラブル発生時、しばしば高圧ダイオードやマグネトロンが温度破壊してしまう事がある。
【０００７】
このような時において、これらの部品の熱破壊を防ぐ方法として、従来より、マグネトロンサーミスタや温度スイッチまたは高圧ダイオードやマグネトロンの温度上昇に相関があるＩＧＢＴの近傍に載置しＩＧＢＴの温度上昇を検知できるようにしているチップサーミスタを用いてこれら高圧ダイオードやマグネトロンの熱破壊前に停止させて温度上昇を防いでいた。
【０００８】
この場合、サーミスタ９’を取り付けて温度を検出する方法としては、
１）メガネ端子付きのサーミスタリードセンＵにてパッケージと友締めする方法があった。
【０００９】
しかし、パッケージ部への友締め方法には、人による作業でしか実現できないので工数が増え、したがってコスト高となった。
【００１０】
２）また、サーミスタを放熱フィンに別途ビス締めして放熱フィンより検出する方法もあった（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、マグネトロンにとりつけたサーミスタを用いて高圧ダイオードやマグネトロンの熱破壊前に停止させて温度上昇を防ぐ方法や、ＩＧＢＴの近傍に載置したチップサーミスタを用いてこれら高圧ダイオードやマグネトロンの熱破壊前に停止させて温度上昇を防ぐ方法もあるがこれも特に高圧ダイオードについては検出温度が直接の温度ではなくマグネトロンやＩＧＢＴの近傍の温度であるため温度検出精度および感度が共に悪いという欠点があった。
【００１２】
３）さらに、ラジアルサーミスタをプリント基板のＩＧＢＴ８の近傍に取り付ける方法等があった（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２−３１２１８２号公報
【特許文献２】特許第２８９２４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図５（ａ）は特許文献１記載の取り付け法を示す図で、サーミスタを放熱フィンにビス締めした状態を示す図である。
【００１４】
図において、６はプリント基板、７は放熱フィン、８はＩＧＢＴ、９’はサーミスタである。
【００１５】
高熱を発するＩＧＢＴ８の放熱部は放熱フィン７に固定されて、その３本の脚がプリント基板のスルーホールに挿入され反対側において半田づけされている。サーミスタ９’は同じく放熱フィン７にビス締めされて、その放熱フィンの温度情報を取り出している。
【００１６】
ところがこのような放熱フィンへのビス締め方法にも、同じく工数が増し、コスト高となり、しかも検出温度が高圧ダイオードの直接の温度ではなくＩＧＢＴを取り付けた放熱フィンの温度であるため高圧ダイオードとＩＧＢＴの温度上昇はある程度互いに相関性があるものの温度検出精度および感度が共に悪いという欠点があった。
【００１７】
図５（ｂ）は特許文献２記載の取り付け法を示す図でである。
【００１８】
図において、６はプリント基板、７は放熱フィン、８はＩＧＢＴ、９’はサーミスタである。この方法はプリント基板の近傍に後付けとなり、手で取り付けていたので工数が増し、また冷却風の影響を直に受けるのでサーミスタの熱時定数が悪くなるという欠点があった。またこれについても検出温度が高圧ダイオードの直接の温度ではなくＩＧＢＴを取り付けた放熱フィンの温度であるため高圧ダイオードとＩＧＢＴの温度上昇はある程度互いに相関性があるものの温度検出精度および感度が共に悪いという欠点があった。
【００１９】
さらに、サーミスタ９’をＩＧＢＴ８の脚部近傍Ａに取り付けることも行われていたが、これにも同じくプリント基板の近傍に後付けとなり、手で取り付けていたので工数が増し、また冷却風の影響を直に受けるのでサーミスタの熱時定数が悪くなるという欠点があった。またこれについても検出温度が高圧ダイオードの直接の温度ではなくＩＧＢＴを取り付けた放熱フィンの温度であるため高圧ダイオードとＩＧＢＴの温度上昇はある程度互いに相関性があるものの温度検出精度および感度が共に悪いという欠点があった。
【００２０】
いずれにせよ高圧ダイオードについては検出温度が直接の温度ではなくＩＧＢＴやマグネトロンの温度であるため温度検出精度および感度が共に悪いという欠点があった、
また、前述のように加熱物を加熱室内に入れないまたは軽負荷の状態で運転した時、マグネトロンや高圧ダイオードの温度上昇値が他の構成部品の温度上昇値より大きくなり温度上昇検知が部品破壊に間にあわないという欠点もあった。
【００２１】
そこで本発明は、これらの課題を解決するもので、手で取り付ける必要のない、また冷却風の影響を受け難い、高圧ダイオードの温度上昇をより正確に検出し高圧ダイオードの温度上昇による破壊をより確実に防止するマイクロ波発生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高圧ダイオードのカソード側とアース間に抵抗を挿入し、前記抵抗とアース間に発生する電圧を検出測定する検出制御回路を備えた構成にし直接高圧ダイオードに流れる電流の大きさを検出できるようにしたことを特徴とするもので、手で取り付ける必要のない、また冷却風の影響を受け難い、高圧ダイオードの温度上昇をより正確にかつ安全に検出し高圧ダイオードの温度上昇による破壊をより確実に防止するマイクロ波発生装置を提供できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高圧ダイオードの温度上昇度に直接関係する高圧ダイオードに流れる電流を検出し出力制御をする構成なので、高圧ダイオードの温度上昇をより正確に検出し高圧ダイオードの温度上昇による破壊をより確実に防止するマイクロ波発生装置を提供できる。
【００２４】
また、高圧ダイオードのカソード側とアース間に抵抗を挿入し  前記抵抗とアース間に発生する電圧を検出測定する検出制御回路を備えた構成にするが前記抵抗が故障しオープンになった時でも危険な状態を回避でき安全性が高い。また複数抵抗にてまた異なる種類の抵抗で構成するのですべての抵抗が故障オープンになること自体なくすことができこの点でも非常に安全性が高い。
【００２５】
従来のようにサーミスタを手で取り付ける必要がなく生産工場で非常につくりやすい、また冷却風の影響を受け難いＩＧＢＴの温度での間接的な検出方法を使ってないのでこの点でも高圧ダイオードの温度上昇をより正確にかつ安全に検出し高圧ダイオードの温度上昇による破壊をより確実に防止するマイクロ波発生装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１の発明は、高圧ダイオードのカソード側とアース間に抵抗を挿入し  前記抵抗とアース間に発生する電圧を検出測定する検出制御回路を備えた構成にし直接高圧ダイオードに流れる電流の大きさを検出できるようにしたことを特徴とする。
【００２７】
第２の発明は、第１の発明のマイクロ波発生装置において、前記抵抗とアース間に発生する電圧によりマイクロ波発生の電力を変えられるよう制御できる構成としたことを特徴とする。
【００２８】
第３の発明は、第１または２の発明のマイクロ波発生装置において、前記抵抗とアース間に発生する電圧によりマイクロ波発生の電力を変えられるよう制御する具体的な方法を示したことを特徴とする。
【００２９】
第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明のマイクロ波発生装置において、前記抵抗とアース間に発生する電圧によりマイクロ波発生の電力を変えられるよう制御する具体的な方法を示したことを特徴とする。
【００３０】
第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明のマイクロ波発生装置において、前記抵抗とアース間に発生する電圧によりマイクロ波発生の電力を変えられるよう制御する具体的な方法を示しているが安全のために加熱停止機能を設けたことを特徴とする。
【００３１】
第６の発明は、第１〜５のいずれか１つの発明のマイクロ波発生装置において、高圧ダイオードのカソード側とアース間に抵抗を挿入し、前記抵抗とアース間に発生する電圧を検出測定する検出制御回路を備えた構成にするが前記抵抗が故障しオープンになった時つまりアースから回路全体が高圧のまま浮いた状態になりたいへん危険な状態になってしまうので高圧ダイオードのカソード側とアース間の抵抗を複数個設けることにより前記抵抗のオープン故障に対しより安全性を高めたことを特徴とする。
【００３２】
第７の発明は、第１〜６のいずれか１つの発明のマイクロ波発生装置において、検出制御回路の電圧検出をＡ/Ｄコンバータ内臓のマイクロコンピュータで行うことを特徴とする。
【００３３】
第８の発明は、第１〜７のいずれか１つの発明のマイクロ波発生装置において、検出制御回路において該回路入力―アース間に前記高圧ダイオードのカソード側−アース間抵抗とは別の異なる検出側安全抵抗を１個または複数設けることを特徴とするもので、安全性を高める方法を用いたことを特徴とする。
【００３４】
第９の発明は、第１〜８のいずれか１つの発明のマイクロ波発生装置において、抵抗と、検出側安全抵抗とは異なるプリント基板上に載置されることを特徴とする。
【００３５】
第１０の発明は、第７のマイクロ波発生装置において、検出制御回路からマイクロコンピュータへの出力回路とマイクロコンピューター電源間に保護ダイオードを設けることを特徴とする。
【００３６】
以下、本発明の高圧ダイオードのカソード側とアース間に抵抗を挿入し  前記抵抗とアース間に発生する電圧を検出測定する検出制御回路を備えた構成にし直接高圧ダイオードに流れる電流の大きさを検出できるようにしたマイクロ波発生装置について図面を参照に詳細に説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は本発明に係るマグネトロン駆動電源の構成図である。図において、商用電源１１からの交流は整流回路１３によって直流に整流され、整流回路１３の出力側のチョークコイル１４と平滑コンデンサ１５で平滑され、インバータ１６の入力側に与えられる。直流はインバータ１６の中の半導体スイッチング素子ＩＧＢＴのオン・オフにより所望の高周波（２０〜４０ｋＨｚ）に変換される。インバータ１６は、直流を高速でスイッチングするＩＧＢＴ１６ａとこのＩＧＢＴ１６ａを制御するインバータ制御回路１６１によって駆動され、昇圧トランス１８の１次側を流れる電流が高速でオン／オフにスイッチングされる。
【００３８】
昇圧トランス１８では１次巻線１８１にインバータ１６の出力である高周波電圧が加えられ、２次巻線１８２に巻線比に応じた高圧電圧が得られる。また、昇圧トランス１８の２次側に巻回数の少ない巻線１８３が設けられマグネトロン１２のフィラメント１２１の加熱用に用いられている。昇圧トランス１８の２次巻線１８２はその出力を整流する倍電圧全波整流回路２０を備えている。倍電圧全波整流回路２０は高圧コンデンサ２０１、２０２及び２個の高圧ダイオード２０３，２０４により構成される。
【００３９】
本発明によると、高圧ダイオード２０４のカソード側とアース間に抵抗２１１を挿入し、抵抗２１１に発生する電圧をコネクタ２４を介して別のプリント基板２５上に構成される検出制御回路２６に伝えられる。
【００４０】
次に、検出制御回路２６上の各回路動作を説明する。コネクタ２４を介して伝えられた発生電圧は入力抵抗２２１を通してマイクロコンピューター２７のＡ／Ｄコンバータ機能を備えた入力に電気的に接続される、また発生電圧はコネクタ２４の出たポイントで検出回路側安全抵抗２３でアースと接続される、検出回路側安全抵抗２３は高圧ダイオード２０４側の抵抗２１１が異常な状態たとえば断線などでオープンになった場合、検出制御回路２６側に高圧が入力され故障または危険な状況になるのを防止するために設けられている。
【００４１】
また、検出回路側安全抵抗２３は安全をより確実にするため複数個（例えば３つ２３１，２３２，２３３）としている、マイクロコンピューター２７のＡ／Ｄコンバータ入力側にはノイズ誤動作およびマイクロコンピューター２７保護の目的で保護ダイオード２８をマイクロコンピューター２７の正電源側に接続する、また平滑コンデンサ２９をアースとＡ／Ｄコンバータ入力側間に接続し発生電圧を平滑化して誤検出防止や精度よい検出ができるようにする。
【００４２】
電子レンジ動作時、マグネトロン１２に高電圧が昇圧トランス１８などからなる駆動回路２０より印加されマイクロ波が出力されるこの時高圧ダイオード２０４にはアノード電流が流れている。このダイオード電流は電子レンジ高周波出力が大きいほど大きくなり、また電子レンジの加熱室内の負荷が軽ければ軽いほどマイクロ波の反射が大きくなるため電流値が大きくなることがわかっている。即ち、高圧ダイオード２０４の温度上昇は電子レンジ高周波出力が大きいほどまた電子レンジの加熱室内の負荷が軽いほど高くなることを意味する。また高圧ダイオード２０４に流れる電流値は直列接続された抵抗２１１に流れる電流値と同じ値であるので電流値が大きくなれば抵抗２１１とアース間に発生する電圧（発生電圧）も大きくなる、この発生電圧はコネクタ２４を通して別のプリント基板２５上に構成された検出制御回路２６に伝えられる、直接的には該発生電圧は入力抵抗２２１を介してマイクロコンピューター２７のＡ/Ｄコンハ゛ーター入力端子に入力される。  このＡ/Ｄコンバータ入力端子に入力される発生電圧（高圧ダイオード２０４の温度上昇と相関がある入力情報）をもとにマイクロコンピューター２７は高圧ダイオード２０４などの部品破壊を防止するための制御を行う。
【００４３】
前述したように、電子レンジは加熱物を加熱室内に入れないまたは軽負荷の状態で運転するとマイクロ波のはね返りによってマグネトロンアノード電流が増大し、マグネトロンや高圧ダイオードが通常より大きく温度上昇してしまう、さらに家具の中の上下左右奥の５面にくっつけて置いたりして電子レンジの給排気口が塞がれてしまうといった非常に悪い設置条件が重なった場合、あるいは電子レンジの冷却ファンのモータコイル部が断線してしまい、冷却ファンが動作不能となるといったトラブル発生時、しばしば高圧ダイオード２０４が温度上昇のリミットを越えてしまい部品破壊してしまう事がある。  
【００４４】
図３は検出制御回路の制御を示したシーケンス図である、電子レンジ運転すると高圧ダイオードが温度上昇しこれにしたがって発生電圧も大きくなる、発生電圧が低い間はすなわち発生電圧が第１しきい値より低い値の時は高圧ダイオードの温度上昇も低く温度破壊することはないので出力制限なくあらかじめ設定された出力の１００％でマイクロ波を出力し電子レンジ加熱を実行する。
【００４５】
前述のような軽い負荷の時やちょっと悪い設置条件の時は発生電圧も第１しきい値を超えてしまうのでその時は初めて出力制限を加えあらかじめ設定された出力の８０％でマイクロ波を出力し電子レンジ加熱を実行する。また、さらに悪い加熱条件で運転されると第２しきい値を超えてしまうことがあるその時はさらに大きい出力制限を加えあらかじめ設定された出力の５０％でマイクロ波を出力し電子レンジ加熱を実行する。また、さらに悪い加熱条件で運転すると例えば無負荷で長時間運転するとか冷却ファンモータが故障した時など異常使用時または他の部品故障時は第２しきい値を超えてさらにＭＡＸしきい値を超えてしまい、その時は加熱を停止する。
【００４６】
マイクロコンピューター２７は入力される発生電圧の情報により電圧分離かつ情報伝達するためのフォトカプラ３０を介してインバータ制御回路１６１に電子レンジの出力制御情報を伝える、インバータ制御回路１６１は出力制限指示をマイクロコンピューター２７から伝えられるとＩＧＢＴ１６へのオンオフ時間を制御することにより電子レンジの出力制御を実行する。
【００４７】
高圧ダイオード２０４は抵抗２１１や検出回路側安全抵抗２３でアースと接続されるがこれら抵抗２１１や検出回路側安全抵抗２３がすべて異常な状態たとえば断線などでオープンになった場合  検出制御回路２６側に高圧が入力され故障または危険な状況になる  、検出回路側安全抵抗２３は安全をより確実にするため複数個（例えば３つ２３１，２３２，２３３）としているし、抵抗２１１がオープンになった場合は第２図発生電圧がＭＡＸしきい値をはるかに超えた値になり前述のように電子レンジ出力を停止するので安全である。
【００４８】
一般的に納入部品やものづくり工程は同じロットで不良が集中して発生することが多いので抵抗２１１や検出回路側安全抵抗２３はすべて異なるタイプの抵抗および異なる工程たとえばアキシャル抵抗、ラジアル抵抗、表面実装タイプの抵抗、手挿入タイプの抵抗といったそれぞれ異なる工程で構成した方が全部オープンになるチャンスが低くできる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかるマイクロ波発生装置は、高圧ダイオードの温度上昇度に直接関係する高圧ダイオードに流れる電流を検出し出力制御をする構成なので、高圧ダイオードの温度上昇をより正確に検出し高圧ダイオードの温度上昇による破壊をより確実に防止することができ、電子レンジに限らず種々のマイクロ波発生装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るマイクロ波発生装置の構成図
【図２】本発明に係るマイクロ波発生装置の抵抗がオープン時の安全停止の説明図
【図３】本発明に係る検出制御回路の制御を示したシーケンス図
【図４】従来のサーミスタ付きマイクロ波発生装置の構成図
【図５】（ａ）特許文献１記載のサーミスタ付きプリント基板の正面図（ｂ）は特許文献２記載のサーミスタ付きプリント基板の斜視図
【符号の説明】
【００５１】
１２  マグネトロン
１３  整流回路
１８  昇圧トランス
２０１，２０１  高圧コンデンサ
２０３、２０４  高圧ダイオード
２１１  抵抗
２２１  入力抵抗
２３  検出回路側安全抵抗
２３１、２３２、２３３  複数個を構成する各検出回路側安全抵抗
２５  プリント基板
２６  検出制御回路
２７  マイクロコンピューター
２８  保護ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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