(57)【要約】【課題】ファンが故障しても調理を続行させ、その後パワーをダウンさせてさらに加熱を継続させ、調理者に故障といった不安を与えない高周波誘電加熱装置を提供する。【解決手段】半導体スイッチング素子を用いたインバータ部と、ＩＧＢＴから出る熱を放熱する放熱フィンと、半導体スイッチング素子の温度を検出するサーミスタを半導体スイッチング素子の脚部近傍にプリント基板の半田面側にて半田付けして成るプリント基板と、昇圧トランスと、高圧整流部と、マグネトロンと、から成るマイクロ波出力部、およびマグネトロンから放射されるマイクロ波を供給される加熱調理室と、を備えた高周波誘電加熱装置において、サーミスタが所定抵抗値になったとき、半導体スイッチング素子に与えるパワーを大幅に下げ、その後さらに半導体スイッチング素子に与えるパワーをサーミスタの抵抗値に依存させるパワーダウン制御を行う。【選択図】  図５
2004327123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流をインバータ制御回路によって半導体スイッチング素子をスイッチング制御して所定周波数の交流に変換するインバータ部と、前記半導体スイッチング素子を取り付けて該半導体スイッチング素子から出る熱を放熱する放熱フィンと、前記半導体スイッチング素子の温度を検出するサーミスタを前記半導体スイッチング素子の脚部又は脚部近傍にプリント基板の半田面側にて半田付けして成るプリント基板と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する高圧整流部と、前記高圧整流部の出力をマイクロ波として放射するマグネトロンと、から成るマイクロ波出力部、および前記マグネトロンから放射されるマイクロ波を供給される加熱調理室と、を備えた前記被加熱物を加熱処理する高周波誘電加熱装置において、
前記インバータ部は、前記マグネトロンが起動した後、前記インバータ部の出力電力を前記サーミスタの抵抗値に依存させるパワーダウン制御機能を有することを特徴とする高周波誘電加熱装置。
【請求項２】
直流をインバータ制御回路によって半導体スイッチング素子をスイッチング制御して所定周波数の交流に変換するインバータ部と、前記半導体スイッチング素子を取り付けて該半導体スイッチング素子から出る熱を放熱する放熱フィンと、前記半導体スイッチング素子の温度を検出するサーミスタを前記半導体スイッチング素子の脚部又は脚部近傍にプリント基板の半田面側にて半田付けして成るプリント基板と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する高圧整流部と、前記高圧整流部の出力をマイクロ波として放射するマグネトロンと、から成るマイクロ波出力部、および前記マグネトロンから放射されるマイクロ波を供給される加熱調理室と、を備えた前記被加熱物を加熱処理する高周波誘電加熱装置において、
前記インバータ部は、前記サーミスタが所定抵抗値になったとき、前記インバータ部の出力電力を所定値に下げるパワーダウン制御機能を有することを特徴とする高周波誘電加熱装置。
【請求項３】
マグネトロンの起動時に前記半導体スイッチング素子のコレクタ電圧を定常時よりも低く制御する起動制御回路を前記インバータ部に備えた高周波誘電加熱装置において、前記インバータ部の出力電力を所定値に下げる場合、前記起動制御回路を利用することを特徴とする請求項２記載の高周波誘電加熱装置。
【請求項４】
直流をインバータ制御回路によって半導体スイッチング素子をスイッチング制御して所定周波数の交流に変換するインバータ部と、前記半導体スイッチング素子を取り付けて該半導体スイッチング素子から出る熱を放熱する放熱フィンと、前記半導体スイッチング素子の温度を検出するサーミスタを前記半導体スイッチング素子の脚部又は脚部近傍にプリント基板の半田面側にて半田付けして成るプリント基板と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する高圧整流部と、前記高圧整流部の出力をマイクロ波として放射するマグネトロンと、から成るマイクロ波出力部、および前記マグネトロンから放射されるマイクロ波を供給される加熱調理室と、を備えた前記被加熱物を加熱処理する高周波誘電加熱装置において、
前記インバータ部は、前記サーミスタが所定抵抗値になったとき、前記インバータ部の出力電力を所定値に下げ、その後前記インバータ部の出力電力を前記サーミスタの抵抗値に依存させるパワーダウン制御機能を有することを特徴とする高周波誘電加熱装置。
【請求項５】
前記サーミスタが所定抵抗値になった時、前記インバータ部の出力電力を所定値に下げる制御をさせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の高周波誘電加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子レンジなどのようにマグネトロンを用いた高周波誘電加熱に関するもので、特にインバータに用いられている半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の過熱保護に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の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ＩＧＢＴのオン・オフにより所望の高周波（例えば、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と、ＩＧＢＴを駆動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。
【０００３】
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、その検出信号はインバータ制御回路１６１に入力され、インバータ１６の電力制御に用いられる。また、ＩＧＢＴを冷やす冷却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。
【０００４】
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。
【０００５】
ところで、このような電子レンジを壁際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設置条件や、あるいは電子レンジの冷却ファンに箸などの異物が挟まって冷却ファンがロックされてしまうといったトラブルが発生することがある。
このような時において、インバータ電源のスイッチングを司るＩＧＢＴの熱破壊を防ぐ方法として、従来よりサーミスタを用いて半導体ＩＧＢＴの熱破壊前に停止あるいはパワーダウンを行い温度上昇を防ぐものがあった。
【０００６】
この場合、サーミスタ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にてパッケージと共締めする方法があったが、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。
（２）また、ラジアルサーミスタにてＩＧＢＴの足元に共に挿入する方法等があったが、ラジアルサーミスタ使用方法には、ＩＧＢＴの脚部に後付けとなり、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。
（３）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が、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ＩＧＢＴの直接の温度ではなく放熱フィ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。
【０００７】
そこで、本出願人は、高熱を発するＩＧＢＴの放熱部が放熱フィンに固定されており、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（裏側、すなわち半田側）において半田づけされていることに着目し、そのＩＧＢＴの半田側の脚部又は脚部近傍、それもエミッタ側の脚部又は脚部近傍にチップサーミスタを半田付けすると、サーミスタがチップ部品なので自動機で素早く実装が可能となり、また、このサーミスタはＩＧＢＴのジャンクション温度に対して熱伝導率が高くまたその時定数が短く、しかもＩＧＢＴ脚部に流れる電流を直接受けるのでＩＧＢＴのジャンクション温度に依存する温度を短い時定数で（すなわち、高い追従性で）検出できることとなり、またサーミスタが取り付けられるのは冷却フィン側ではなくプリント基板裏の半田面なので冷却風の影響をほとんど受けないので好都合であることが判明した。さらに特筆されることは、熱容量の小さなチップサーミスタを用いてしかも熱容量の小さなＩＧＢＴ脚部又は脚部近傍に取り付けているので、熱時定数が小さくなり、速度の速いパワーダウン制御が可能となることである。
【０００８】
一方、ＩＧＢＴを制御する従来の制御回路は、前記従来配置のサーミスタを用いて制御をしており、熱時定数が大きく制御に迅速性が得られなかった。しかもその制御回路自体にも、後述のようにサーミスタの温度情報をインバータ制御回路に入力せず、中央のマイコンに入力して温度制御を行っていた。
【０００９】
図１０はマグネトロンの起動制御回路を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
図１０（ａ）において、コンパレータＣＯ１の２入力端子の１方の（Ａ）端子にはＩＧＢＴのコレクタ電圧を分圧抵抗Ｒ３とＲ４で分圧した点Ｐ３の電位が入力され、他方の（Ｂ）端子には当初の起動中には切り替えスイッチＳ１がａ端子側にあって３Ｖが印加される。そしてマグネトロンが加熱して安定して定常状態になったら、切り替えスイッチＳ１がｂ端子側に切り替わってＶｃｃ電圧を分圧抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧した点Ｐｃの電位が入力される。
したがって、起動中は点Ｐ３の電位が３Ｖより小さいときはオフ、３Ｖより高くなればオンとなるオン・オフが繰り返され、この情報を基にインバータ制御回路１６１はＰ３電位が３Ｖと略一致するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦデューティを制御するので、ＩＧＢＴのコレクタ電圧は定常時よりも低くなる。
ところが定常状態になると、コンパレータＣＯ１の（Ｂ）端子は起動時の３Ｖに比べて十分高いＰｃ電位が入力されるので、インバータ制御回路１６１は前記Ｐ３電位がＰｃ電位に略一致するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦ制御のＯＮデューティーを高めるので、ＩＧＢＴのコレクタ電圧も高くなる。
ただし、図示していないがインバータ制御回路１６１に併せ持つ、他の入力信号（例えば従来例で示される入力電流情報）を基に制御する電力制御機能により前記ＯＮデューティーの上昇に制限が加わるので、図１０に示されるようにＰｃ電位が常にＰ３電位より高くなりコンパレータＣＯ１の出力は常時オン状態が維持される。
【００１０】
このように、図１０のマグネトロンの起動制御回路は、インバータ回路が動作開始した後、マグネトロンのフィラメントに加熱電流を流しつつマグネトロンが発振開始するまでの期間（すなわち、起動中）はＩＧＢＴのコレクタ電圧を所定値に制御することでマグネトロンに過大電電圧が印加されるのを防止する。
本発明のパワーダウン制御は後述するが、この図１０のマグネトロンの起動制御回路を利用することにある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、何らかの原因で異物がファンにはさまりファンが急に回らなくなったとき、従来は故障と判断して調理を中止させていたので、調理する者にとって故障といったことで心理的に大きな不安を与えることとなった。
本発明によれば、このような課題を解決するもので、何らかの原因で異物がファンにはさまりファンが急に回らなくなったときでも、ＩＧＢＴが簡単に熱破壊するものでない点に着目してそのまま調理を続行させ、ＩＧＢＴの温度が上昇してゆきＩＧＢＴの熱破壊に至る温度の前に至って始めてパワーを半分程度ダウンしてさらに加熱を継続させることで、調理者は少し温まりが遅いと感ずる程度で、故障といった不安を与えないで調理を続けさせるようにすることにある。
【００１２】
【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なされたもので、請求項１記載の高周波誘電加熱装置の発明は、直流をインバータ制御回路によって半導体スイッチング素子をスイッチング制御して所定周波数の交流に変換するインバータ部と、前記半導体スイッチング素子を取り付けて該半導体スイッチング素子から出る熱を放熱する放熱フィンと、前記半導体スイッチング素子の温度を検出するサーミスタを前記半導体スイッチング素子の脚部又は脚部近傍にプリント基板の半田面側にて半田付けして成るプリント基板と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する高圧整流部と、前記高圧整流部の出力をマイクロ波として放射するマグネトロンと、から成るマイクロ波出力部、および前記マグネトロンから放射されるマイクロ波を供給される加熱調理室と、を備えた前記被加熱物を加熱処理する高周波誘電加熱装置において、前記インバータ部は、前記マグネトロンが起動した後、前記インバータ部の出力電力を前記サーミスタの抵抗値に依存させるパワーダウン制御機能を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の高周波誘電加熱装置の発明は、直流をインバータ制御回路によって半導体スイッチング素子をスイッチング制御して所定周波数の交流に変換するインバータ部と、前記半導体スイッチング素子を取り付けて該半導体スイッチング素子から出る熱を放熱する放熱フィンと、前記半導体スイッチング素子の温度を検出するサーミスタを前記半導体スイッチング素子の脚部又は脚部近傍にプリント基板の半田面側にて半田付けして成るプリント基板と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する高圧整流部と、前記高圧整流部の出力をマイクロ波として放射するマグネトロンと、から成るマイクロ波出力部、および前記マグネトロンから放射されるマイクロ波を供給される加熱調理室と、を備えた前記被加熱物を加熱処理する高周波誘電加熱装置において、前記インバータ部は、前記サーミスタが所定抵抗値になったとき、前記インバータ部の出力電力を所定値に下げるパワーダウン制御機能を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、マグネトロンの起動時に前記半導体スイッチング素子のコレクタ電圧を定常時よりも低く制御する起動制御回路を前記インバータ部に備えた請求項２記載の高周波誘電加熱装置において、前記インバータ部の出力電力を所定値に下げる場合、前記起動制御回路を利用することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の高周波誘電加熱装置の発明は、直流をインバータ制御回路によって半導体スイッチング素子をスイッチング制御して所定周波数の交流に変換するインバータ部と、前記半導体スイッチング素子を取り付けて該半導体スイッチング素子から出る熱を放熱する放熱フィンと、前記半導体スイッチング素子の温度を検出するサーミスタを前記半導体スイッチング素子の脚部又は脚部近傍にプリント基板の半田面側にて半田付けして成るプリント基板と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する高圧整流部と、前記高圧整流部の出力をマイクロ波として放射するマグネトロンと、から成るマイクロ波出力部、および前記マグネトロンから放射されるマイクロ波を供給される加熱調理室と、を備えた前記被加熱物を加熱処理する高周波誘電加熱装置において、前記インバータ部は、前記サーミスタが所定抵抗値になったとき、前記インバータ部の出力電力を所定値に下げ、その後前記インバータ部の出力電力を前記サーミスタの抵抗値に依存させるパワーダウン制御機能を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の高周波誘電加熱装置において、前記サーミスタが所定抵抗値になった時、前記インバータ部の出力電力を所定値に下げる制御をさせることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
本発明によると、ＩＧＢＴ１６ａの温度を検出するサーミスタ９を従来の放熱フィンではなくて、直接、ＩＧＢＴ１６ａの脚部又は脚部近傍に取り付けているのが特徴で、しかも脚部でもエミッタ脚であり、放熱フィン側ではなくてプリント基板６の裏の半田面においてチップサーミスタを半田付けしているのが特徴である。
そしてこのサーミスタによる温度情報はインバータ制御回路１６１に入力され、インバータ１６の制御に用いられている。
【００２０】
図２は本発明に係るプリント基板を示している。
図において、７は放熱フィン、８はＩＧＢＴ、９はサーミスタである。
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（裏側、半田側）において半田づけされている。サーミスタ９にはチップサーミスタを使用し、これを放熱フィン側ではなくてプリント基板６の裏の半田面のＩＧＢＴ１６ａの脚に直接半田付けしているのが見られる。
【００２１】
以下、このようなサーミスタを用いた本発明の係るパワーダウン制御について説明する。
（１）    本発明で行う検出後のパワーダウン制御とは、ＩＧＢＴ温度が検知温度になるとパワーを切るのではなくてパワーをまず第１の所定値（例えば半分程度）に下げ、やがてＩＧＢＴ温度が下がって検知温度以下になると再度所定のパワーに戻し、ＩＧＢＴ温度が上昇して再び検知温度になるとまたパワーダウンを行うといった動作を繰り返して検知温度をキープする制御をいう。
（２）    マイコン側からは常に一定の制御幅信号を与えておいて、インバータ側でＩＧＢＴの温度をサーミスタが検知して検出値をインバータ制御回路に送り、ＩＧＢＴの温度を下げるようにインバータ制御が行なわれる。
（３）    抵抗分割回路の一方にサーミスタを挿入しておいて、サーミスタが過熱温度を検知したときの分圧比を基に漸減制御する。
（４）    漸減制御において、ある時点までいったら目標値を大きく下げる制御をし、これを繰り返していく制御をする。この繰り返し制御の１サイクルは短くて１〜２秒程度である。このような制御は前述のように、チップサーミスタをＩＧＢＴの端子裏側に設けたことにより、熱時定数が小さくできたから初めて可能になったことである。
【００２２】
したがって、何らかの原因で異物がファンにはさまりファンが急に回らなくなったとき、従来は故障として判断して調理を中止させいたが、本発明ではファンが故障してもＩＧＢＴは簡単に熱破壊するものでない点に着目してそのまま調理を続行させ、ＩＧＢＴの温度が上昇してゆきＩＧＢＴの熱破壊に至る温度の前に至って始めてパワーを半分程度ダウンしてさらに加熱を継続させる点が大きく異なる点である。このようにしてもＩＧＢＴが熱破壊に至らないことが確認できた。このようにすることで普通に調理をしている場合に、調理者は少し温まりが遅いと感ずる程度で、故障といった不安を与えないで調理を続けさせることができるという心理的に不安を与えない大きな効果がある。
これはファンロック時においても同じであり、電源を切断せずに、ＩＧＢＴが熱破壊しない程度の最低出力にて加熱動作を継続させるようにしている。
【００２３】
以下、本発明で行うパワーダウン制御について、図面を参照に具体的に説明する。
［第１の実施の形態］
図３は本発明に係る１番目のパワーダウン制御方式を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
図３（ａ）において、コンパレータＣＯ１の２入力端子の１方の（Ａ）端子にはＩＧＢＴのコレクタ電圧を分圧抵抗Ｒ３とＲ４で分圧した点Ｐ３の電位が入力され、他方の（Ｃ）端子には起動中には切り替えスイッチＳ１がａ端子側にあって３Ｖが印加されるが、マグネトロンが加熱して定常状態になったら、切り替えスイッチＳ１がｂ端子側に切り替わってＶｃｃ電圧を分圧抵抗Ｒ１とサーミスタＴ１で分圧したＰｃ点の電位が入力されることは先に述べた通りである。
【００２４】
図１０の起動制御回路と異なるのは、Ｖｃｃ電圧を分圧抵抗Ｒ１とサーミスタＴ１で分圧した点Ｐｃの電位が入力される（図１０は分圧抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧した値）点である。サーミスタは温度上昇と共に抵抗値が減少していく特性を有するから図３（ｂ）の（ｃ）のようにサーミスタの検出温度が所定値を検出したらその点からコレクタ電圧が漸減するようになる。起動中はコンパレータＣＯ１のＯＮ／ＯＦＦ情報を基にインバータ制御回路１６１はＰ３電位が３Ｖと略一致するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦデューティーを制御するので、ＩＧＢＴのコレクタ電圧は定常時よりも低くなり、定常状態になると、コンパレータＣＯ１の（Ｂ）端子は起動時の３Ｖに比べて十分高いＰｃ電位が入力されるので、インバータ制御回路１６１は前記Ｐ３電位（Ａ）がＰｃ電位（Ｃ）に略一致するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦ制御のＯＮデューティーを高めるので、ＩＧＢＴのコレクタ電圧も高くなる。ただし、図示していないがインバータ制御回路１６１に併せ持つ、他の入力信号（例えば従来例で示される入力電流情報）を基に制御する電力制御機能により前記ＯＮデューティーの上昇に制限が加わるので、図３に示されるようにＰｃ電位（Ｃ）が常にＰ３電位（Ａ）より高くなりコンパレータＣＯ１の出力は常時オン状態が維持される。ところがＩＧＢＴが加熱されるに伴ってサーミスタＴ１の抵抗が減っていくので、やがてＰ３電位（Ａ）と同じ電位になると、再びＯＮ／ＯＦＦを始め、インバータ制御回路１６１はＰｃ電位（Ｃ）の低下に追随してＰ３電位（Ａ）が低下するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦ制御のＯＮデューティーを下げるので、インバータの出力は減少していく
【００２５】
このように、第１の実施の形態に係るパワーダウン制御では、インバータ部は、前記マグネトロンが起動し、定常状態になった後サーミスタの抵抗値にインバータ部の出力電力を依存させるようにしているので、何らかの原因でファンが回らなくなっても従来のように電源遮断することをせずに、インバータ部を動作させ続け、ＩＧＢＴの温度が上昇するに伴ってサーミスタの抵抗値が減少し、インバータの出力が減少していくので、調理者は加熱温度が少々低いと感ずる程度で調理を続行することができる。
【００２６】
［第２の実施の形態］
図４は本発明に係る２番目のパワーダウン制御方式を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
２番目の方式は、サーミスタの検出温度が所定値以下であればコレクタ電圧を制限する回路を働かせないが、前記所定値を超えるとコレクタ電圧を制限する回路を働かせるものである。そして、コレクタ電圧を制限する回路として、前述の図１０の起動制御回路を利用する点が特徴である。
【００２７】
図４（ａ）において、コンパレータＣＯ１の２入力端子の１方の（Ａ）端子にはＩＧＢＴのコレクタ電圧を分圧抵抗Ｒ３とＲ４で分圧した点Ｐ３の電位が入力され、他方の（Ｄ）端子には当初の起動時には切り替えスイッチＳ１がａ端子側にあって３Ｖが印加されるが、マグネトロンが加熱して定常状態になったら、切り替えスイッチＳ１がｂ端子側に切り替わってＥ２（＝６Ｖ）の電圧が印加されるようになる。ところがさらに、Ｖｃｃ電圧を分圧抵抗Ｒ１とサーミスタＴ１で分圧したＰｃ点の電位がＩＧＢＴの温度上昇に伴ってサーミスタＴ１の抵抗値が減少し、その値が「３＋α」Ｖを下回ったとき、再び切り替えスイッチＳ１がａ端子側に切り替わり３Ｖが印加される。
【００２８】
起動中はコンパレータＣＯ１のＯＮ／ＯＦＦの情報を基にインバータ制御回路１６１はＰ３電位が３Ｖと略一致するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦデューティーを制御するので、ＩＧＢＴのコレクタ電圧は定常時よりも低くなり、定常状態になると、インバータ制御回路１６１は前記Ｐ３電位（Ａ）が６Ｖに略一致するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦ制御のＯＮデューティーを高めるので、ＩＧＢＴのコレクタ電圧も高くなる。ただし、図示していないがインバータ制御回路１６１に併せ持つ、他の入力信号（例えば従来例で示される入力電流情報）を基に制御する電力制御機能により前記ＯＮデューティーの上昇に制限が加わるので、図４に示されるように常にＰ３電位（Ａ）はコンパレータの一入力端子（Ｄ）の６Ｖより低くなり、コンパレータＣＯ１の出力は常時オン状態が維持される。
ところがＩＧＢＴが加熱されるに伴ってサーミスタＴ１の抵抗が減っていくので、点Ｐｃの電位Ｖｐｃが所定値（３＋α）Ｖを下回ったとき、切り替えスイッチＳ１の可動接点Ｋ１を６Ｖのｂ端子側から３Ｖのａ端子側に切り換えてコンパレータＣＯ１の＋入力端子Ｄを急激に低下させ、再びＯＮ／ＯＦＦを始め、コンパレータＣＯ１のＯＮ／ＯＦＦ情報を基にインバータ制御回路１６１はＰ３電位が３Ｖと略一致するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦデューティーを制御するので、インバータの出力は大きく減少する。
【００２９】
このように、第２の実施の形態に係るパワーダウン制御では、インバータ部は、前記サーミスタが所定抵抗値になったとき、前記インバータ部の出力電力を第１の所定値に大きく下げるようにしているので、何らかの原因でファンが回らなくなっても従来のように電源遮断することをせずに、インバータ部を動作させ続け、ＩＧＢＴの温度が上昇するに伴ってサーミスタの抵抗値が所定値まで減少したらインバータの出力が大きく下がるので、調理者は加熱温度が少々低いと感ずる程度で調理を続行することができる。
【００３０】
［第３の実施の形態］
図５は本発明に係る３番目のパワーダウン制御方式を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
３番目の方式は２番目の制御の変形例で、この２番目の方式で使っている基準信号の３Ｖをサーミスタ検出温度がさらに上がったときにはサーミスタの検出温度にしたがってさらに下げるように制御するものである。
【００３１】
図５（ａ）において、起動時は切り替えスイッチＳ１、Ｓ２の各可動接点Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ端子ａ側に接触しているので、Ｖｃｃを抵抗Ｒ５とＲ６で分圧した点Ｐ５の電位である３Ｖが比較器ＣＯ１の一方の入力端子ｂに入る。
また、比較器ＣＯ１の他の入力端子ａには、起動中はＩＧＢＴのコレクタ電圧を抵抗Ｒ３とＲ４で分圧したＰ３点の電位が入り、定常状態ではサーミスタＴ１の両端の電位がＥ３（３＋α）Ｖより高いときにはスイッチＳ１、Ｓ２の各可動接点Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ端子ｂ側に接触している。
そしてさらに、定常状態でサーミスタＴ１の両端の電位ＶｐｃがＥ３（３＋α）Ｖより低くなったときスイッチＳ１の可動接点Ｋ１は再び端子ａ側に移り（このとき、トランジスタＴｒ１はまだオフ。）、３Ｖが印加されることになり、コンパレータＣＯ１の＋入力端子Ｄを急激に低下させ、再びＯＮ／ＯＦＦを始め、コンパレータＣＯ１のＯＮ／ＯＦＦ情報を基にインバータ制御回路１６１はＰ３電位が３Ｖと略一致するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦデューティーを制御するので、インバータの出力は大きく減少する。
さらにサーミスタＴ１の抵抗が減ってトランジスタＴｒ１がオンすると、抵抗Ｒ６に並列にトランジスタＴｒ１のエミッタ・ベースを介してサーミスタＴ１の電位が加わるようになり、これ以降は、インバータ制御回路１６１はＰｃ電位（Ｃ）の低下に追随してＰ３電位（Ａ）が低下するようにＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦ制御のＯＮデューティーを下げるので、ＩＧＢＴのコレクタ電圧はさらに減少する。
【００３２】
このように、第３の実施の形態に係るパワーダウン制御では、インバータ部はサーミスタが所定抵抗値になったとき、インバータ部の出力電力を所定値に大きく下げるようにし、さらにサーミスタが別の所定抵抗値になったとき（図５（ｂ）の▲１▼）、インバータ部の出力電力をサーミスタのその抵抗値に依存させるようになり、何らかの原因でファンが回らなくなっても従来のように電源遮断することをせずに、インバータ部を動作させ続け、ＩＧＢＴの温度が上昇するに伴ってサーミスタの抵抗値が所定値まで減少したらインバータの出力が大きく下がり、さらに減少し続けるようになるので、調理者は加熱温度が少々低いと感ずる程度で調理を続行することができる。
【００３３】
従来回路であれば温度が急勾配のままであり温度が上昇しつづけ、過熱温度になったらいきなり電源遮断していたが、ここではまず一回パワーを大きく落すことによって温度・勾配を急減に緩やかにし、そのあとそれでもまだ温度が上昇しようとしたとき、また温度・勾配を緩やかにする機能を持たせている。
【００３４】
また、仮に従来回路において過熱温度になっても本発明のように電源遮断せずにパワーダウンさせようとすれば、その実現回路は中央のマイクロプロセッサで行わせることになるが、従来回路でこのような制御を中央のマイコンで制御させるには、インバータが使っている制御電位をマイコンに入れる必要がある。
ところがインバータが使っている制御電位（エミッタ電位）はアース電位（ＯＶ）ではなくて、ある電位を持っているので、この制御電圧を直接マイコンに入力することができず、フォトカプラを使用するなど何らかの介在物を使用する必要がある。
したがって仮に従来回路において本発明のようなパワーダウン制御をさせようとしても、応答速度が遅くなり、かつ正確な制御をすることができない。
【００３５】
図６および図７は本発明によるパワーダウン制御方式の実験結果である。
図６は本発明の３番目の制御方式を採用し、冷却用の吸気口を塞ぎ、最大出力連続１２０Ｖ／６０Ｈｚ、水負荷で実験した。
温度センサであるサーミスタを用いた温度検知回路は図示のようにＶｃｃ電源を抵抗（１６ｋΩ）とサーミスタ（１５０ｋΩ）の直列回路を用い、Ｖ１はこの接続点ＳＳの電位である。Ｔ１はＩＧＢＴケース温度である。
上記条件下で電子レンジを動作させたところ、Ｔ１は急激な勾配で上昇していくが、サーミスタの抵抗値が下がっていくのでＶ１が定常状態の６．４Ｖ近傍から１段目のＣ点付近で本発明により３．５Ｖ近傍になるとＩＧＢＴに与えるパワーが半分に落ち、これによってＩＧＢＴの急激な上昇勾配で上昇していた温度Ｔ１の勾配がＣ点で大きく緩やかになる。しかし緩やかな勾配になってもまだＩＧＢＴの温度は上り続けるが、２段目のＤ点で３番目の方式のサーミスタの値がコンパレータの入力となりＩＧＢＴの温度は１２０℃程度で再度緩やかになり、ＩＧＢＴの熱破壊がされずにそのまま動作を続行させることができることがわかる。
このように、電子レンジの吸気口が塞がれてしまう状態であっても、本発明ではＩＧＢＴが簡単に熱破壊するものでない点に着目ししかも本発明に係るサーミスタ検出部の熱時定数が小さいことで迅速な温度検出ができるようになったことと相まって、本発明では即時に加熱停止させることなくパワーダウン制御で運転させることにより、調理時間はかかるものの使用者に何ら心配かけずに調理を行わせることができる。
【００３６】
図７は本発明の３番目の制御方式を採用し、冷却用ファンをロックさせて、最大出力連続１２０Ｖ／６０Ｈｚ、水負荷で実験した。温度センサであるサーミスタを用いた温度検知回路は図示のようにＶｃｃ電源を抵抗（１６ｋΩ）とサーミスタ（１５０ｋΩ）の直列回路を用い、Ｖ１はこの接続点ＳＳの電位である。Ｔ１はＩＧＢＴケース温度である。Ｔ２はマグネトロンのアノード温度である。
上記条件下で電子レンジを動作させたところ、Ｔ１およびＴ２は急勾配で上昇していく（このときＩＧＢＴの電流値１６Ａ）が、サーミスタの抵抗値が下がっていくのでＶ１が定常状態の６．４Ｖ近傍から１段目のＣ点付近で本発明により３．５Ｖ近傍になるとＩＧＢＴに与えるパワーが半分に落ち（このときＩＧＢＴの電流値８．５Ａ）、これによってＩＧＢＴの急激な上昇勾配で上昇していた温度Ｔ１およびＴ２の勾配がＣ点で大きく緩やかになる。
しかしＴ１は緩やかな勾配になった状態でＩＧＢＴの温度は上り続ける。Ｖ１はしばらく（３０〜４０秒）一定となるが、サーミスタの値が下がり始め、Ｖ１も下がり、２段目のＤ点でこれがコンパレータの入力となる。したがってＴ１の勾配が緩やかになり、Ｔ２のそれまでの上昇も降下し始め、そのまま動作を続行させ（このときＩＧＢＴの電流値４Ａ）る。そしてＴ１の緩やかな勾配ながら１５０℃を超えるＥ点（加熱動作開始６分）で動作を停止させている。
このように、電子レンジのファンがロックされてしまうというアクシデントであっても、本発明ではＩＧＢＴが簡単に熱破壊するものでない点に着目ししかも本発明に係るサーミスタ検出部の熱時定数が小さいことで迅速な温度検出ができるようになったことと相まって、本発明では即時に加熱停止させることなく、パワーダウン制御で運転させるので６分もの間加熱動作をさせすことができる。６分加熱動作をさせれば、大抵の調理は出来上がるので、使用者に何ら心配かけずに調理を行わせることができる。
【００３７】
［第４の実施の形態］
図８は本発明に係る４番目のパワーダウン制御方式を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
４番目の方式は３番目の制御の変形例で、この３番目の方式において、コンパレータＣＯ１の出力端とアースの間にトランジスタＴｒ２を挿入し、それのオンオフ制御信号としてトランジスタＴｒ１の出力信号（コレクタ電流）をトランジスタＴｒ２のベースに与えるようにしているのが特徴である。そしてその他の回路は同じである。図５では、基準信号の３Ｖをサーミスタ検出温度がさらに上がったとき（図５（ｂ）の▲１▼）にはサーミスタの検出温度にしたがってさらに下げるように制御していたが、図８では、基準信号の３Ｖをサーミスタ検出温度がさらに上がったとき（図８（ｂ）の▲１▼）にはトランジスタＴｒ１によりトランジスタＴｒ２がオンとなり、強制的にコンパレータＣＯ１の出力をトランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタの導通電位にまで下げるので、さらにパワーダウン制御が行われるようになる。
このように、何らかの原因でファンが回らなくなっても従来のように電源遮断することをせずに、インバータ部を動作させ続け、ＩＧＢＴの温度が上昇するに伴ってサーミスタの抵抗値が所定値まで減少したらインバータの出力を２段で大きく下げるので、高周波誘電加熱装置のＩＧＢＴを故障させることなく、調理者は加熱温度が少々低いと感ずる程度で調理を続行することができるようになる。
【００３８】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、何らかの原因で異物がファンにはさまりファンが急に回らなくなったとき、従来は故障として判断して調理を中止させいたが、本発明ではファンが故障してもＩＧＢＴは簡単に熱破壊するものでない点に着目ししかも本発明に係るサーミスタ検出部の熱時定数が小さいことで迅速な温度検出ができるようになったことと相まって、そのまま調理を続行させても差し支えなく、ＩＧＢＴの温度が上昇してゆきＩＧＢＴの熱破壊に至る温度の前に至って始めてパワーを大きくダウンしてさらに加熱を継続させることで、調理者は少し温まりが遅いと感ずる程度で、故障といった不安を与えないで調理を続けさせることができるという心理的に不安を与えない大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるサーミスタ付きマグネトロン駆動電源の構成図である。
【図２】本発明に係るプリント基板を示している。
【図３】本発明に係る１番目のパワーダウン制御方式を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
【図４】本発明に係る２番目のパワーダウン制御方式を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
【図５】本発明に係る３番目のパワーダウン制御方式を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
【図６】電子レンジの吸気口を塞いだときの本発明の３番目の制御方式に係る装置の動作グラフである。
【図７】電子レンジのファンをロックしたときの本発明の３番目の制御方式に係る装置の動作グラフである。
【図８】本発明に係る４番目のパワーダウン制御方式を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
【図９】従来のサーミスタ付きマグネトロン駆動電源の構成図である。
【図１０】マグネトロンの起動制御回路を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）コンパレータの動作線図である。
【符号の説明】
７  放熱フィン
８  ＩＧＢＴ
９  サーミスタ
１１  商用電源
１２  マグネトロン
１３  整流回路
１４  チョークコイル
１５  平滑コンデンサ
１６  インバータ
１６１  インバータ制御回路
１８  昇圧トランス
１８１  １次巻線
１８２  ２次巻線
１８３  フィラメント加熱用巻線
１９  倍電圧半波整流回路
【図１】
2004327123.tif 000003
【図２】
2004327123.tif 000004
【図３】
2004327123.tif 000005
【図４】
2004327123.tif 000006
【図５】
2004327123.tif 000007
【図６】
2004327123.tif 000008
【図７】
2004327123.tif 000009
【図８】
2004327123.tif 000010
【図９】
2004327123.tif 000011
【図１０】
2004327123.tif 000012