(57)【要約】【課題】マグネトロンから出力されるマイクロ波の出力レベルを直接検出することで、その出力レベルに基づいてマグネトロンの駆動を制御する。【解決手段】マグネトロン１００が連接された導波管２９には、マイクロ波の１／４波長離れた位置に第１のプローブ２２と第２のプローブ２３とが配設される。そして、マイクロ波の出力レベルは、第１のプローブ２２と第２のプローブ２３とによって検出されて、予め設定された設定基準値と比較される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンと、前記マグネトロンから放射されたマイクロ波を加熱室に導く導波管と、前記マグネトロンを駆動する電源部とを備えた高周波加熱装置において、
前記マグネトロンが発生するマイクロ波の波長をλとしたとき前記導波管内において管軸方向にλ／４の奇数倍離して設けられた一組のマイクロ波検出手段と、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を加算する加算手段と、前記加算手段の出力と予め設定された設定基準値とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記電源部の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
前記加算手段は、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を個別に二乗して加算することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記加算手段は、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を単純加算することを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記加算手段は、さらに、加算した値の平均値を求め、前記比較手段は、前記平均値と前記設定基準値とを比較することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記比較手段の比較結果が前記設定基準値に達するまでは前記マグネトロンの出力レベルを徐々に上げるように制御し、該設定基準値を下回ったときは前記電源部の駆動を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
前記マイクロ波検出手段は、前記導波管の一壁面に設けられた開口部より管内に突出されたプローブであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
前記プローブの検出信号を検波して前記加算手段ヘ出力するマイクロ波検波回路を備えたことを特徴とする請求項６に記載の高周波加熱装置。
【請求項８】
前記マイクロ波検出手段は、前記導波管の一壁面に設けられた開口部より管内に突出された発光手段と、該発光手段の光を検出する受光手段とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の高周波加熱装置。
【請求項９】
前記高周波加熱装置の駆動方法において、
前記制御手段は、前記比較手段の比較結果が前記設定基準値に達するまでの間は前記マグネトロンの出力を徐々に上げるように制御し、前記設定基準値を下回ったときには前記電源部を駆動停止するように制御することを特徴とする高周波加熱装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネトロンで発生させたマイクロ波を利用して高周波加熱を行う高周波加熱装置及びその駆動方法に関し、より詳細には、直流高圧電源を用いてマグネトロンで発生させたマイクロ波を導波管に伝送させて高周波加熱を行う高周波加熱装置及びその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、マグネトロンは、パルス状のマイクロ波を発生させてレーダなどに利用される以外に、連続マイクロ波を発生させて電子レンジなどの高周波加熱装置として広く利用されている。
このマグネトロン１００の基本構造は、図８に示すように、略円筒状からなる陽極筒体１０１の内壁面に、偶数数のベイン１０２が中心軸を中心にして放射状に配置固着され、空洞共振器を形成している。そして、偶数枚のベイン１０２は、第１および第２の均圧リング１０３ａ，１０３ｂにより各々一つおきに接続されている。そして、その内の一枚のベイン１０２にアンテナリード１０５が接続されている。
陽極筒体１０１の両開口部には、磁極１０４ａ，１０４ｂが設けられている。アンテナリード１０５は、基端がベイン１０２に接続され、先端が磁極１０４ａに設けられた透孔１０６から磁極１０４ａおよび側管１０７を非接触に貫通して外方へ延出される。
【０００３】
以上の陽極筒体１０１、ベイン１０２、均圧リング１０３ａ，１０３ｂ、磁極１０４ａ，１０４ｂ、アンテナリード１０５等で、陽極構体１０８が構成されている。この陽極構体１０８とその中心部に配置された陰極１０９との間の空間を、作用空間１１０という。
【０００４】
陽極筒体１０１の両開口端部に設けられた磁極１０４ａ，１０４ｂの外方には磁石（図示せず）が配置され、陰極１０９と陽極構体１０８との間に直流電界（図中の矢印Ｅ）を印加すると、高電位となっている陰極１０９より発生した電子は作用空間１１０において、電界及び磁極１０４ａ，１０４ｂから与えられる直流磁界（図中の矢印Ｂ）によりサイクロイド運動する。
【０００５】
陽極構体１０８は空洞共振器であるため、固有の共振周波数を有する。各ベイン１０２は隣接する隣同士で極性が逆になっていて、電子のサイクロイド運動による電子流はやがて疎な部分と密な部分へと密度が不均一になり、各ベイン１０２の極性と同期して回転電子極を形成し、陽極構体１０８の共振器に誘導電流が流れて高周波電力が生じる。
陽極構体１０８内に発生した高周波電力は、一枚のベイン１０２に接続されているアンテナリード１０５から外部へ取り出される。
【０００６】
このようなマグネトロン１００を用いた高周波加熱装置の駆動電源としては、インバータ回路を用いて定電流制御を行ったり異常時に電流を遮断したりする電源装置が広く知られている。例えば、特開平５−１２１１６２号公報には、マグネトロンへ高圧電圧を印加する高圧回路側にカレントトランス（以下、ＣＴという）を設けてマグネトロンの陽極電流を検出し、この陽極電流に基づいてインバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ（ＰＵＬＳＥ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御したり、高圧回路側に短絡等の異常が発生したときにスイッチング素子のゲートを遮断してインバータ回路を停止させる技術が開示されている。
【０００７】
図７は、上記公報に記載のものと略同様の構成を有したもので、従来から一般に用いられている高周波加熱装置における駆動電源の回路図の一例である。
この高周波加熱装置における駆動電源は、商用電源１を整流部１６で整流して得られた直流電圧をインバータ部１７によって定電流制御した後、昇圧トランス９で昇圧し、高圧回路部３０によってマグネトロン１００のカソード−アノード間に直流高圧電圧を印加している。このとき、高圧回路部３０に電流検出抵抗１２を介挿させた陽極電流検出回路１１によりマグネトロン１００の陽極電流Ｉｂを検出し、検出された陽極電流Ｉｂを絶縁トランス１０を通して制御回路７へフィードバックして、インバータ部１７のＩＧＢＴ６をＰＷＭ制御している。
これにより、マグネトロン１００の出力レベルの制御を行っている。なお、以下の説明では、マグネトロンで発生する電磁波レベルをマグネトロンの出力レベルということにする。
【０００８】
また、高圧回路部３０に設けられた電流検出抵抗１２によって、モーディングなどの異常発振を検出し、ＩＧＢＴ６のゲートを遮断してインバータ部１７を停止させる制御も行っている。つまり、従来のモーディング検出方法は、モーディングの発生時に生じる過大な陽極電流Ｉｂを電流検出抵抗１２の両端電圧の跳ね上がりとして検出し、絶縁トランス１０を介して、制御回路７へ異常検出信号を送信してＩＧＢＴ６のゲート遮断を行っている。
なお、モーディングとは、２４５０ＭＨｚ帯以外の周波数帯域での発振で、マグネトロンの寿命が末期になると必ず発生する現象であるため、モーディングが検出された時点では、新品のマグネトロンに交換する必要が起こる。
このように、従来技術では、高圧回路部の陽極電流を検出して、マグネトロンの出力レベル制御や、異常判定検出を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マグネトロンの陽極電流を検出してモーディング発生の監視や出力レベルの制御を行うことができても、マグネトロンは負荷状態によって持性が変化し、例えば、陽極電流が一定であってもマグネトロン自体の劣化や加熱中の温度上昇に伴って電磁波出力を低下させるため、陽極電流がマイクロ波の発振状態を正確に反映してはおらず、したがって、陽極電流を検出して制御を行ったのではマグネトロンの出力レベルを高い精度で制御することができない。
【００１０】
さらに、従来の陽極電流の検出方法では、高圧回路側の陽極電流の検出基準となる電位は筐体アースが基準になっているため、筐体の絶縁構造が複雑となったり、また絶縁トランスも必要になるなどの理由から、高周波加熱装置が大型化したりコストアップの要因ともなる。また、高周波加熱装置は筐体がアース電位となっているため、回路が断線すると筐体に高圧電圧が印加される虞もあるので、これらの安全対策を施すための付加回路を必要として、さらにコストアップの要因ともなる。なお、電源効率を向上させるためには、マグネトロンのアノード−カソード間の開放電圧を低下させると効果があるが、陽極電流が低下してモーディングの検出が困難になるというトレードオフの関係があるため、結果的には、開放電圧の低下による電源効率の向上は期待できない。
【００１１】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、マグネトロンの出力レベルに基づいて常時安定した駆動制御が行えると共に、モーティングの好適な判定を行える高周波加熱装置及びその駆動方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る高周波加熱装置は、請求項１に記載したように、マグネトロンと、前記マグネトロンから放射されたマイクロ波を加熱室に導く導波管と、前記マグネトロンを駆動する電源部とを備えた高周波加熱装置において、
前記マグネトロンが発生するマイクロ波の波長をλとしたとき、前記導波管内において管軸方向にλ／４の奇数倍離して配設された一組のマイクロ波検出手段と、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を加算する加算手段と、前記加算手段の出力と予め設定された設定基準値とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記電源部の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成された高周波加熱装置においては、導波管からなるマイクロ波伝送路にマイクロ波検出手段を配設してマイクロ波の出力レベルを直接検出している。このとき、マイクロ波伝送路内においてλ／４だけ離して一組のマイクロ波検出手段を配設することによって、出力されるマイクロ波の波形のどの位置を検出しても、マイクロ波の出力レベルに比例した値を検出できる。したがって、マイクロ波の出力レベルに対応した検出値に基づいて、電源部のＰＷＭ制御やモーディング発生などにおける電源停止を正確に行うことができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の高周波加熱装置において、前記加算手段は、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を個別に二乗して加算することを特徴とする。
【００１５】
つまり、マイクロ波を正弦波としたときにλ／４だけ離れた２点を検出する場合は、マイクロ波を正弦波の電気角π／２隔てた２点で検出することになる。したがって、第１のマイクロ波検出手段がｓｉｎθの位置の値を検出したとき、第２のマイクロ波検出手段はｓｉｎ（θ＋π／２）＝　ｃｏｓ　θの位置の値を検出することになる。ここで、ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ　＝　１（一定）であるので、λ／４隔てた第１のマイクロ波検出手段が検出した出力レベルの二乗値と、第２のマイクロ波検出手段が検出した出力レベルの二乗値との加算値は常に一定値となる。よって、２つのマイクロ波検出手段により、常に、マイクロ波の出力レベルに比例した検出値を得ることができる。なお、第１のマイクロ波検出手段と第２のマイクロ波検出手段とをλ／４の奇数倍に離した位置に配設しても、上記と同様に一定の検出値が得られることは云うまでもない。
【００１６】
また、請求項３に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の高周波加熱装置において、前記加算手段は、前記マイクロ波検出手段より得られたそれぞれの信号を単純加算することを特徴とする。
【００１７】
つまり、上記のように、マイクロ波のλ／４だけ離れた２点のそれぞれの検出値の二乗値を加算した値を用いなくても、マイクロ波のλ／４だけ離れた２点の検出値を単純に加算した値を用いても、近似的にはマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出することができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項２または請求項３に記載の高周波加熱装置において、前記加算手段は、さらに、加算した値の平均値を求め、前記比較手段は、前記平均値と前記設定基準値とを比較することを特徴とする。
【００１９】
つまり、上記のようにマイクロ波のλ／４だけ離れた２点のそれぞれの検出値の二乗値を加算した値や、２点の検出値を単純に加算した値を用いなくても、２点の検出値の平均値を用いても近似的にはマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出することができる。
【００２０】
また、請求項５に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の高周波加熱装置において、前記制御手段は、前記比較手段の比較結果が前記設定基準値に達するまでは前記マグネトロンの出力レベルを徐々に上げるように制御し、該設定基準値を下回ったときは前記電源部の駆動を停止させることを特徴とする。
【００２１】
このように構成された高周波加熱装置においては、マグネトロンの出力レベルが設定基準値を下回らない範囲で低下した場合には、所定の出力レベルが得られるように電源部の直流電圧を逐次上げるようにし、設定基準値を下回った場合には、モーディングや短絡異常などの発生と見做して、駆動電源を直ちに遮断することができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の高周波加熱装置において、前記マイクロ波検出手段は、前記導波管の一壁面に設けられた開口部より管内に突出されたプローブであることを特徴とする。
【００２３】
このように構成された高周波加熱装置においては、マイクロ波検出手段となる２つのプローブを用いた比較的簡単な構造でマイクロ波の出力レベルを検出できる。そして、マイクロ波の出力レベルに対応して駆動回路のＰＷＭ制御やモーディング発生時の電源回路の遮断を行うことができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項６に記載の高周波加熱装置において、前記プローブの検出信号を検波して前記加算手段ヘ出力するマイクロ波検波回路を備えたことを特徴とする。
【００２５】
つまり、本発明の高周波加熱装置によれば、プローブの検出信号はマイクロ波検波回路によって電圧レベルに変換されてから加算手段へ入力されるので、ノイズなどを誤検出する虞がなく、マグネトロンの出力レベルを正確に検出することができる。よって、マグネトロンの出力レベルの検出精度が高い高周波加熱装置を実現することができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の高周波加熱装置は、上記目的を達成するために、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の高周波加熱装置において、前記マイクロ波検出手段は、前記導波管の一壁面に設けられた開口部より管内に突出された発光手段と、該発光手段の光を検出する受光手段とからなることを特徴とする。
【００２７】
このように構成された高周波加熱装置においては、マイクロ波伝送路内に配置した放電管などの発光素子はマイクロ波の出力レベルに応じて発光光量を変化させる。そこで、発光素子の発光光量をフォトトランジスタなどの受光素子で検出することで、マイクロ波の出力レベルを検出できる。そして、マイクロ波の出力レベルに対応して駆動回路のＰＷＭ制御やモーディング発生時の電源回路の遮断を行うことができる。
【００２８】
上記目的を達成するために、本発明に係る高周波加熱装置の駆動方法は、請求項９に記載したように、前記制御手段は、前記比較手段の比較結果が前記設定基準値に達するまでの間は前記マグネトロンの出力を徐々に上げるように制御し、前記設定基準値を下回ったときには前記電源部を駆動停止するように制御することを特徴とする。
【００２９】
このように構成された高周波加熱装置の駆動方法は、マグネトロンの出力レベルが設定基準値を下回らない範囲で低下した場合には、所定の出力レベルが得られるように電源部の直流電圧を逐次上げるように駆動制御して常時安定した加熱を行うことができ、一度、設定基準値を下回った場合には、モーディングや短絡異常などの発生と見做して、駆動電源を直ちに遮断して安全性を確保することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、従来例と同一箇所、同一部位については同一符号を用いて説明を簡略して行うものとする。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示す構成図である。
この高周波加熱装置は、後述する商用電源からマグネトロン１００の駆動電源を生成する電源部２７と、電源部２７より供給される駆動電源によってマイクロ波を発生させるマグネトロン１００と、マグネトロン１００から放射されたマイクロ波を図示せぬ加熱室に導く導波管２９とを備える。
【００３２】
導波管２９は、この導波管２９の一壁面に形成された第１の開口部２５と、第１の開口部２５と同一壁面にあって第１の開口部２５から管軸方向に導波管２９内をマイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ離して形成された第２の開口部２６と、第１の開口部２５及び第２の開口部２６よりそれぞれ管内に突出して設けられ、マグネトロン２８から放射されたマイクロ波を検出する第１のプローブ２２及び第２のプローブ２３と、第１のプローブ２２及び第２のプローブ２３を鉛設させた基板２４とを備える。
【００３３】
図２は、上記した高周波加熱装置の電源部２７を含む回路構成図である。
電源部２７は、商用電源１が整流部１６を介してインバータ部１７と接続されている。また、インバータ部１７は、昇圧トランス９を介して高圧回路部３０と接続されている。即ち、商用電源１は整流部１６の整流器２と接続され、整流器２の一方の出力端子は平滑コイル３を介して昇圧トランス９の一次側巻線に接続されている。整流器２の他方の出力端子は、インバータ部１７を形成する転流ダイオード８のアノードに接続され、転流ダイオード８のカソードは一次側巻線に接続されている。
【００３４】
また、整流部１６にあっては平滑コイル３の出力と整流器２の他方の出力端子との間に平滑コンデンサ５が接続されている。インバータ部１７では共振コンデンサ４が昇圧トランス９の一次側巻線に並列に接続されている。転流ダイオード８のアノード−カソード間には、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）６のエミッタ及びコレクタが接続されている。パワートランジスタ６のゲートは後述する制御回路７と接続されている。
昇圧トランス９の二次側巻線は高圧回路部３０を構成し、マグネトロン１００の陰極に接続される二次巻線と、一端が高圧コンデンサ１４及びフライホイルダイオード１５のアノードを介してマグネトロン１００の陰極に接続されると共に、他端がフライホイルダイオード１５のカソードを介してマグネトロン１００の陽極に接続される二次巻線とを備え、マグネトロン１００への電流供給電源を形成している。
【００３５】
また、高周波加熱装置は、図２に示すように、第１のプローブ２２が検出したマイクロ波の出力レベルを検波する第１の検波回路１８と、第２のプローブ２３が検出したマイクロ波の出力レベルを検波する第２の検波回路１９と、それぞれの検波回路１８、１９の出力信号Ｓ１、Ｓ２の二乗値を加算する加算手段２０と、加算手段２０で加算された加算出力信号Ｓｔを、予め設定した設定基準値Ｓｄと比較する比較手段２１と、比較手段２１の比較結果に基づいてインバータ部１７を駆動制御する制御回路７とを備える。
【００３６】
一対のプローブ２２，２３で検出され、且つ、加算手段２０で加算されてマイクロ波の出力レベルに応じて得られた加算出力信号Ｓｔが、比較手段２１で設定基準値Ｓｄ以下であると判定されると、比較手段２１は、例えばモーディングが発生しているとして、制御回路７に対し停止信号Ｓｓを出力する。これにより、制御回路７はＩＧＢＴ６をオフにしてマグネトロン１００への電源供給を直ちに停止する。
【００３７】
一方、加算出力信号Ｓｔが、設定基準値Ｓｄを下回らない範囲で低下していると比較手段２１で判定された場合には、制御回路７はマイクロ波の出力レベルが安定した定常状態となるように、ＩＧＢＴ６をＰＷＭ制御してインバータ部１７の出力電圧を上がるように、ＩＧＢＴ６に対してスイッチング信号を出力する。この結果、昇圧トランス９は昇圧動作して二次巻線側に高圧交流電圧を発生すると、この高圧交流電圧が高圧コンデンサ１４及びフライホイルダイオード１５で整流されてマグネトロン１００に与えられる。したがって、マグネトロン１００は、出力レベルが常時安定したマイクロ波を放射できる。なお、マグネトロンの出力レベルが定常時よりも高い場合は、制御回路７は、インバータ部１７の出力電圧を下げるように制御する。
【００３８】
図３は、上記した検波回路１８，１９の一回路例である。
第１の検波回路１８及び第２の検波回路１９は、ダイオード３１、コンデンサ３２及び、抵抗３３によって構成されている。
第１のプローブ２２及び第２のプローブ１６でそれぞれ検出された電流は、ダイオード３１を通ってコンデンサ３２に充電され、抵抗３３によって電圧に変換されて加算手段２０へ入力される。
【００３９】
次に、図１から図３を用いて本発明の高周波加熱装置の動作を説明する。
図２において、商用電源１からの交流電圧は整流部１６によって直流電圧に変換されてインバータ部１７に供給される。インバータ部１７は、制御回路７によってＩＧＢＴ６が例えば１０ｋＨｚでＰＷＭ制御されて定電流駆動する。さらに、インバータ部１７の出力電圧は昇圧トランス９で例えば４ｋＶ程度に昇圧され、既述したとおり、高圧回路部３０によりマグネトロンのアノード−カソード間に高圧交流電圧が印加される。これによって、図１に示すマグネトロン１００が、例えば２４５０ＭＨｚのマイクロ波を発生し、このマイクロ波が導波管２９より図示せぬ加熱室へ導かれて、被加熱体の加熱処理が行われる。
【００４０】
ここで、図１に示すように、導波管２９を通過するマイクロ波の出力レベルは、第１のプローブ２２と第２のプローブ２３とによって検出される。このとき、第１のプローブ２２と第２のプローブ２３とはマイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ隔てて配設されているので、導波管２９を通過するマイクロ波の出力レベルが変動しない場合は、第１のプローブ２２が検出したマイクロ波の出力レベルの二乗値と第２のプローブ２３が検出したマイクロ波の出力レベルの二乗値の加算値は常に一定値である。
【００４１】
つまり、マイクロ波を正弦波の電気角π／２隔てた２点で検出する場合、第１のプローブ２２がｓｉｎθの位置の値を検出したとき、第２のプローブ２３はｓｉｎ（θ＋π／２）＝　ｃｏｓθの位置の値を検出することになる。ここで、ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ　＝１（一定）であるから、第１のプローブ２２が検出した出力レベルの二乗値と、第２のプローブ２３が検出した出力レベルの二乗値との加算値は常に一定である。
【００４２】
例えば、第１のプローブ２２がマイクロ波のピーク値（つまりｓｉｎ９０°＝１の値）を検出すれば、第２のプローブ２３はマイクロ波のゼロ値（つまりｓｉｎ１８０°＝０の値）を検出し、両者をそれぞれ二乗した値の加算値は１２＋０２＝１であり、また、第１のプローブ２２がマイクロ波のｓｉｎ３０°＝０．５の値を検出すれば、第２のプローブ２３はマイクロ波のｓｉｎ（３０°＋９０°）＝ｃｏｓ３０°＝０．８６６の値を検出するので、両者をそれぞれ二乗した値の加算値は０．５２＋０．８６６２＝１である。したがって、第１のプローブ２２と第２のプローブ２３がそれぞれ検出した出力レベルの二乗値の加算値は常に一定値である。
【００４３】
つまり、１つのプローブで検出した場合は、マイクロ波の１点の瞬時値のみを検出するので、ピーク値を検出することもあればゼロ値を検出することもあって、出力レベルに応じた値を検出することができない。しかし、本発明のようにマイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ離れた２点で検出して、それぞれの検出値の二乗値を加算した値を用いることによって、常にマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出することができる。
【００４４】
なお、マイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ離れた２点のそれぞれの検出値の二乗値を加算した値を用いなくても、マイクロ波の１／４波長（λ／４）だけ離れた２点の検出値を単純に加算した値を用いたり、２点の検出値の平均値を用いても近似的にはマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出することができる。しかし、以下の説明では、理論的にマイクロ波の出力レベルに比例した値を検出するという観点から、２点のそれぞれの検出値の二乗値を加算した値を用いることで説明を展開する。
【００４５】
図２に戻って、第１の検波回路１８が、第１のプローブ２２で検出されたマイクロ波の出力レベルに相当する出力信号Ｓ１を加算手段２０へ入力し、第２の検波回路１９が、第２のプローブ２３で検出されたマイクロ波の出力レベルに相当する出力信号Ｓ２を加算手段２０へ入力する。加算手段２０は、第１の検波回路１８の出力信号Ｓ１の二乗値と第２の検波回路１９の出力信号Ｓ２の二乗値とを加算し、加算出力信号Ｓｔを予め設定した設定基準値Ｓｄと比較する。
【００４６】
そして、加算出力信号Ｓｔが設定基準値Ｓｄ以下である場合にはモーディングなどが発生したと判断し、比較手段２１から制御回路７に対して停止信号Ｓｓを出力する。制御回路７は、ＩＧＢＴ６をＰＷＭ制御していた制御信号を停止信号Ｓｓによって停止する。これによって、ＩＧＢＴ６は直ちにスイッチング駆動を停止するので、インバータ部１７が停止されてマグネトロンは駆動を停止する。これにより、陽極電流の変動などに依存されることなく、マイクロ波の出力レベルに対応した検出信号によってモーディングや短絡状態を検出し、マグネトロンの停止制御を行うことができる。
【００４７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、導波管からなるマイクロ波伝送路に一組のプローブを配設してマイクロ波を直接検出している。そして、出力レベルの低下を検出してモーディングなどを判定している。また、マイクロ波の出力レベルに対応した値を検出して駆動回路のＰＷＭ制御やモーディング時における電源回路の停止を行うことができるので、極めて安定性の高い高周波加熱装置を実現することができる。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示す構成図である。
なお、この実施の形態では、マグネトロンの出力レベルを検出する検出手段が相違するだけで、他の構成は先の実施の形態と同じであるので、同一箇所には同一符号を付して説明は省略する。
この実施の形態では、マグネトロンの出力レベルを検出するため、導波管２９内においてマイクロ波の１／４波長の距離に離れて配置され、マグネトロン１００から放射されたマイクロ波により発光する第１の発光素子３５及び第２の発光素子３７と、第１の発光素子３５の光を検出する第１の受光素子３６及び第２の発光素子３７の光を検出する第２の受光素子３８とを備えて、マイクロ波の検出手段が構成されている。
【００４９】
図５は、受発光部の一回路例である。
第１の発光素子３５及び第１の受光素子３６、第２の発光素子３７及び第２の受光素子３８は何れも同じフォトカプラとして構成されている。例えば、図５に示すように、発光素子３５（３７）と受光素子３６（３８）は電気的にアイソレートされており、受光素子３６（３８）は発光素子３５（３７）の発光光量に比例した電流を流す。なお、抵抗４２は、受光素子３６（３８）の電流を電圧レベルに変換して加算手段２０へ供給するための抵抗である。
【００５０】
図６は、先の図２と類似した回路構成図である。
この回路では、第１の受光素子３６の出力信号Ｓ１’の二乗値と第２の受光素子３８の出力信号Ｓ２’の二乗値とを加算する加算手段２０と、加算手段２０で加算された加算出力信号Ｓｔ’を、予め設定した設定基準値Ｓｄ’と比較して、加算出力信号Ｓｔ’が設定基準値Ｓｄ’以下である場合にはモーディングなどが発生したと判断し、制御回路７に対して停止信号Ｓｓ’を出力する比較手段２１と、ＩＧＢＴ６をＰＷＭ制御したりＩＧＢＴ６に停止信号Ｓｓ’を出力する制御回路７とによって構成されている。なお、マグネトロン１００への電流供給電源となる主回路部分は、先の実施の形態と全く同じ構成であるので、説明は省略する。
【００５１】
次に、図４から図６を用いてこの実施の形態における高周波加熱装置の動作を説明するが、第１の実施の形態と重複する説明は割愛する。
図４において、導波管２９を通過するマイクロ波の出力レベルは、第１の発光素子３５と第２の発光素子３７の発光光量に比例する。つまり、第１の発光素子３５と第２の発光素子３７は、マイクロ波の出力レベルに比例した明るさで発光する。したがって、第１の受光素子３６と第２の受光素子３８は、それぞれ対応する発光光量に比例した電流を流す。
【００５２】
したがって、第１の受光素子３６からマイクロ波の出力レベルに比例した出力信号Ｓ１’が、第２の受光素子３８からマイクロ波の出力レベルに比例した出力信号Ｓ２’が、それぞれ加算手段２０へ入力される。そして、加算手段２０は、第１の受光素子３６及び第２の受光素子３８の出力信号Ｓ１’及びＳ２’の二乗値を加算した加算出力信号Ｓｔ’を比較手段２１に出力すると、比較手段２１はこの加算出力信号Ｓｔ’と予め設定した設定基準値Ｓｄ’とを比較する。
【００５３】
比較の結果、先の実施の形態と同様、加算出力信号Ｓｔ’が設定基準値Ｓｄ’以下である場合は、制御回路７は、マグネトロン１００の駆動を直ちに停止させる。これにより、従来技術として述べたように、マグネトロンの陽極電流の変動などに依存されることなく、マイクロ波の出力レベルに比例した検出信号によってモーディングなどに起因した出力レベルの低下を検出することができるので、極めて安定性の高い高周波加熱装置を実現することができる。
【００５４】
この実施の形態のように、導波管からなるマイクロ波伝送路に発光素子や放電管などを設けて、発光素子や放電管の発光光量をフォトトランジスタなどの受光素子で検出すれば、例えば、マグネトロンの出力レベルの低下に応じて、発光素子や放電管の発光光量が低下するので、受光素子であるフォトトランジスタの出力電圧レベルを観測することによってモーディングの発生などを確実に検出することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波加熱装置によれば、マグネトロンの出力レベルを直接検出しているので、従来例のように負荷状態によって左右されず、常時、モーディングの発生や出力レベルの低下を確実に判定できる。また、検出回路の出力信号は、高圧回路とは全く独立しているので、電源装置の絶縁構造を簡素化できる。さらに、マグネトロンの出力レベルが設定基準値を下回らない範囲で低下した場合には、所定の出力レベルが得られるように電源部の直流電圧を逐次上げるように駆動制御しているので、マグネトロンの長寿命化を図れると共に、安定した加熱を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示す構成図である。
【図２】図１の高周波加熱装置の電源部を含む回路構成図である。
【図３】図１の高周波加熱装置に用いられる検波回路を例示する回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における高周波加熱装置の要部を示す構成図である。
【図５】図４の高周波加熱装置に用いられるマイクロ波検出部の回路図である。
【図６】図４の高周波加熱装置の電源部を含む回路構成図である。
【図７】従来例を示す高周波加熱装置の回路構成図である。
【図８】マグネトロンの断面図である。
【符号の説明】
７　制御回路
１６　整流部
１７　インバータ部
１８　第１の検波回路
１９　第２の検波回路
２０　加算手段
２１　比較手段
２２　第１のプローブ
２３　第２のプローブ
２４　基板
２５　第１の開口部
２６　第２の開口部
２７　電源部
２９　導波管
３０　高圧回路部
３５　第１の発光素子
３６　第１の受光素子
３７　第２の発光素子
３８　第２の受光素子
１００　マグネトロン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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