(57)【要約】【課題】高電圧部分のスパークや雷サージなどの外的要因に対して、安価で極めて安全に停止しすることのできる、マグネトロン駆動電源を提供する。【解決手段】駆動回路３は、単方向電源部１により整流させた電圧の微分値を検出する電圧検出手段を有し、この電圧検出手段の出力がインバータ回路部９の制御手段の比較レベル６０１を超えたときにインバータを停止させる構成としたことにより、スイッチング素子２０２の発生電圧上昇が原因で生じる耐圧破壊を防止することができ、安全にインバータを停止させることができる。【選択図】図１
2007134313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源部の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の駆動回路とを有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへ電力を供給する昇圧トランスとを備え、前記単方向電源部により整流された電圧を検出する電圧検出手段を有し、前記電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させる構成としたマグネトロン駆動用電源。
【請求項２】
電圧検出手段は、単方向電源部により整流された電圧の微分値を検出することを特徴とする請求項１記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項３】
インバータ回路部は、少なくとも二つのスイッチング素子およびフライホイールダイオードを有する構成とした請求項１記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項４】
計時手段を設け、電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えた場合は、前記計時手段で計時した時間の経過後に再起動する構成とした請求項１〜３のいずれか１項記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項５】
再起動を計数する計数手段を設け、再起動が所定回数に達した場合は、動作を停止する構成とした請求項４記載のマグネトロン駆動用電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンジなどのマグネトロンを負荷とするマグネトロン駆動用電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマグネトロン駆動用電源について図面を用いて説明する。図７は従来のマグネトロン駆動用電源の回路図である。この図に示すマグネトロン駆動用電源は、単方向電源部１と、インバータ回路部２と、駆動回路３と、高圧整流回路４と、マグネトロン５及び制御手段６から構成されている。単方向電源部１は、商用電源１０１からの交流電源を全波整流するダイオードブリッジ１０２と、チョークコイル１０３及びコンデンサ１０４よりなるローパスフィルター回路であり、インバータ回路部２の高周波スイッチング動作に対するフィルターの役割を果たすものである。
【０００３】
インバータ回路部２は、共振コンデンサ２０１と、スイッチング素子２０２と、フライホイールダイオード２０３と、昇圧トランス２０４から構成される。スイッチング素子２０２は、駆動回路３より与えられる２０〜５０ｋＨｚのスイッチング制御信号によってスイッチング動作する。これにより、昇圧トランス２０４の一次巻線には高周波電圧が発生する。
【０００４】
高圧整流回路４は、コンデンサ４０１及び４０２とダイオード４０３及び４０４とから構成されており、昇圧トランス２０４の二次巻線で発生した電圧を半波倍電圧整流することで高圧直流電圧を発生し、マグネトロン５に印加する。マグネトロン５には、昇圧トランス２０４のヒータ巻線からヒータ用の交流電圧も印加される。マグネトロン５は、ヒータ用の交流電圧が印加されることで、陰極が熱加熱されて発振可能な状態となり、この状態で高圧電流電圧が印加されると電磁波エネルギーを発生する。
【０００５】
制御手段６は入力装置などの動作指令手段３０３からの入力に応じて、マグネトロン５の電波出力が所定値になるようにスイッチング素子２０２の導通時間を決め、スイッチング素子駆動回路３０２を用いて、スイッチング素子２０２の導通時間を制御している。また、制御手段６は、マグネトロン駆動用電源の動作状態に応じてスイッチング素子２０２の動作の開始・停止を行うインバータ動作許可手段６０３を有している。さらに、制御手段６は、電圧検出手段３０１、３０４により、スイッチング素子２０２のコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖｃｅ）、または入力電圧（Ｖｉｎ）を検出し、ＶｃｅまたはＶｉｎが所定値より大きい場合、ここでは比較レベル６０１より大きな入力があった場合に、比較手段６０２の出力に従いインバータ動作許可手段６０３により、発振手段６の出力を止めることで、安全に停止させる。ここで、Ｖｃｅが過電圧を生じる場合としては、高圧回路部のスパークなどである。また、Ｖｉｎが過電圧を生じる場合としては、雷サージなどであり、Ｖｃｅ,Ｖｉｎともに外的要因により急激に変化する場合などが考えられる。
【０００６】
さらに詳しく述べると、高圧回路部にスパークが発生する原因として、高圧回路部に食品の加熱中に生じる油、蒸気あるいは埃、外部からの装置に進入してくる虫などが考えられる。これらの原因などにより高圧回路部にスパークが発生する。このようなスパークが生じると、インピーダンス変化が起こり、Ｖｃｅの過電圧が生じる。そのため、Ｖｃｅ側からの電圧検出手段により、インバータを停止するようにしている。また、雷サージなど数ＫＶの電圧が入力側から侵入してきた場合は、Ｖｉｎ側からの電圧検出手段により、インバータを停止するようにしている。
【０００７】
図８に、高圧回路部のスパーク及び、雷サージが発生した場合における、電圧検出手段３０１、３０４の出力波形を示す。高圧回路部のスパークや雷サージが発生した場合は、同図右側に示すように急激な過電圧が生じ、電圧検出手段３０１、３０４の出力波形が、比較レベルより高くなる場合が生じる。このような外因的要因による過電圧が生じた場合、発振手段６の出力により、インバータを停止する技術が既に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０９７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の方法では、外的要因による過電圧を安全に停止するためには、要因によって高電圧がＶｃｅ或いはＶｉｎに生じるために、スイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖｃｅ）、または入力電圧（Ｖｉｎ）の二つの電圧を検出しなければ、高電圧部分のスパークや雷サージなどの外的要因に対して安全に検知することができない。どちらかの電圧検出手段がない場合は、高電圧部分のスパークや雷サージなどで発生する電圧変動により、スイッチング素子の発生電圧が上昇する場合があり、耐圧破壊を引き起こす可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなしたものであり、一つの電圧検出手段から、スパークや雷サージなどの外的要因に対して安価で安全に検知し、速やかにインバータ回路部を停止させ、スイッチング素子の耐圧破壊などを防止することのできる駆動電源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するために、本発明のマグネトロン駆動用電源は、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の駆動回路とを有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへの電力を供給する昇圧トランスとを備え、前記単方向電源部により整流された電圧の微分値を検出する電圧検出手段を設けることにより、一つの電圧検出手段で、スパークや雷サージなどの外的要因に対して安価で安全に検知し、インバータ回路部の停止を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマグネトロン駆動用電源は、整流された入力電圧の微分値を検出する電圧検出手段を設けることにより、高圧回路部のスパークや雷サージなどの外因的要因に対して、速やかにインバータ回路部を安全に停止させ、スイッチング素子の発生電圧上昇が原因で生じる耐圧破壊を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源部の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の駆動回路とを有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへ電力を供給する昇圧トランスとを備え、前記単方向電源部により整流された電圧を検出する電圧検出手段を有し、前記電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させる構成としたことにより、スパークや雷サージなどの外的要因に対して安価で安全に検知し、速やかにインバータ回路部を停止させることができる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明の電圧検出手段を、単方向電源部により整流された電圧
の微分値を検出するように構成したもので、スパークや雷サージなどの外的要因に対して安全に検知し、速やかにインバータ回路部を停止させ、スイッチング素子の発生電圧上昇が原因で生じる耐圧破壊を安全に防止することができる。
【００１４】
第３の発明は、第一の発明のインバータ回路部において、少なくとも二つのスイッチング素子およびフライホイールダイオードを有する構成としたもので、スパークや雷サージなどの外的要因によって生じる過電圧検知の精度を向上させ、誤検知の少ない安定した回路とすることができる。
【００１５】
第４の発明は、計時手段を設け、電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えた場合は、前記計時手段で計時した時間の経過後に再起動する構成としたもので、スイッチング素子の発生電圧が上昇したことによる耐圧破壊を防止することができる。
【００１６】
第５の発明は、特に第４の発明において、再起動を計数する計数手段を設け、再起動が所定回数に達した場合は、動作を停止する構成とすることにより、再起動が所定回数以下に制限されるので、マグネトロンの異常や電源電圧の異常を検出することができ、スイッチング素子の発生電圧が上昇したことによる耐圧破壊を防止することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態にかかわるマグネトロン駆動用電源の構成を示した図である。なお、図中従来例と同一部分には同一番号を付与して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。本実施の形態のマグネトロン駆動用電源は、商用電源１０１をダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２の微分値を検出する電圧検出手段３０１の出力と、比較レベル６０１である過電圧判定基準との比較を行い、電圧検出手段３０１の出力が比較レベル６０１を超えた場合に、比較手段６０２の出力に従いインバータ動作許可手段６０３により、発振手段６０４の出力を止め、安全にインバータ回路部を停止させる構成としてある。
【００１９】
すなわち、上記ダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２は、高圧回路４側でスパークが発生すると昇圧トランス２０４を介してその影響が現れる(電圧が上昇する)。その影響、すなわち電圧変動は、従来のスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅの変動よりも小さいが、これを微分して上記変動成分を強調することにより従来のＶｃｅほどではないにしてもかなり大きな値として検出することが可能となる。
【００２０】
この実施の形態ではこのようにダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２の微分値を電圧検出手段３０１から出力させることによって、入力電圧側と高圧回路側の電圧異常をひとつの比較レベル６０１で検出可能としたものである。
【００２１】
なお、この実施の形態では電圧検出手段３０１が微分回路を含んでいるが、別途微分回路を設けるなどしても良いものである。
【００２２】
図２は本実施例の電圧検出手段３０１の回路図構成を示す。電圧検出手段３０１は、抵抗３０１１、３０１２、３０１３、３０１４とコンデンサ３０１５、３０１６の部品から構成されており、バイパスフィルターの役割を果たしている。つまり、電圧Ｖｃ２の電圧値を微分してみることができる。このような回路構成にすることにより、ある一定の周波数帯のみを強調し検知することができ、電圧異常だけを容易に検出することが可能となる。図３に図２でバイパスフィルターした場合における利得特性を示す。なお、電圧検出手段は図２に示した回路構成に限定されるものではない。
【００２３】
また、図５は本実施例における過電圧検出時の動作波形を示している。電圧検出手段３０１は、単方向電源部１により整流された電圧Ｖｃ２の微分値を検出している。この電圧検出手段３０１により、例えば高圧回路部において、スパークが発生した場合または、雷サージなどが発生した場合、図４のように電圧Ｖｃ２の電圧が急激に高くなる。このことにより、電圧Ｖｃ２の急激な電圧上昇により、電圧検出手段３０１の電圧もＶｃ２の微分値を検出しているため、電圧検出手段３０１の電圧も急激に高くなり過電圧判定基準である比較レベル６０１を超える場合がある。この比較レベルを超えたとき、比較手段６０２の出力に従いインバータ動作許可手段６０３により、発振手段６０４の出力を止めることで、インバータ回路部を安全に停止させる。
【００２４】
さらにこの実施の形態において、図１に示す３０５は計時手段であり、計時手段３０５は駆動回路３が動作を開始し、正常に動作している途中にスパークや雷サージなどの外的要因が発生した場合、電圧検出手段３０１が異常を検出し、駆動回路３を一旦停止させたあと、所定の時間遅延して再起動させるように機能する。よって、外的要因が無くなった後に自動的に再起動し、停止したままとなることがないから、使い勝手が向上する。また、計数手段３０６は計時手段３０５が再起動を指令した回数をカウントし、一定回数以上再起動した場合は駆動回路３を停止させて再起動がかからないように、計数手段３０６は作用する。このため、比較レベル６０１や比較手段６０２の回路異常など、インバータ回路部そのものの故障で再起動が発生していると判断される場合に停止することで故障を報知することができる。この結果、高圧回路部のスパークや雷サージなどで発生する電圧変動により、スイッチング素子２０２の発生電圧が上昇したことによる耐圧破壊を防止することができ、インバータを安全に停止させることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図５は実施の形態２にかかわるマグネトロン駆動用電源の構成を示す。この実施の形態２は、二つのスイッチング素子を使用したいわゆる二石式のインバータ回路部２としてある。また、スイッチング素子駆動回路３０２はスイッチング素子２０２、２０５のそれぞれに対応したドライバーを備える。この構成のマグネトロン駆動電源であれば、ダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２を微分することになり、前記実施の形態１と同様の作用効果が得られる。特に上記二つのスイッチング素子２０２、２０５とフライホイールダイオード２０３、２０６と共振コンデンサ２０１とからなる回路構成は、実施の形態１よりも共振コンデンサＣ２０１を１０倍程度大きな容量に設定するため、共振電圧が抑えられる構成である。またスイッチング素子に印加されるエネルギーはフライホイールダイオードによりＶＣ2電位に還流されるので、その最大発生電圧はＶＣ2にクランプされる。
【００２６】
したがって実施の形態１に比較して、高圧回路のスパークや雷サージなどの影響は上記還流作用により電圧ＶＣ2の電圧変動として大きく現れる。よってこのような構成とすることにより比較手段６０２によって比較する比較レベル６０１を実施の形態１よりも大きくすることができ、比較レベル６０１を大きくした分比較レベル６０１が小さいことによって生じる誤検知を少なくすることができ、安定した過電圧異常検知が可能となる。従って、異常が発生した場合、スイッチング素子に過電圧が発生し耐圧破壊を引き起こす前に容易に検知し、インバータ回路部を停止させることができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図６は二つのスイッチング素子を二つ使用した二石式のマグネトロン駆動用電源の他の構成を示す。この回路構成ではスイッチング素子へのドライバーが一つで駆動することができる。このような構成においても、高圧回路部のスパークや雷サージなどで発生する電
圧変動の影響がダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２に大きく現れ、異常が発生した場合、スイッチング素子に過電圧が発生し耐圧破壊を引き起こす前に容易に検知し、インバータ回路部を停止させることができる。
【００２８】
なお、これら実施の形態２、３においても、実施の形態１と同様計時手段３０５、計数手段３０６を備え、インバータを安全に停止させる構成となっている。
【００２９】
また、実施の形態２、３においては、二つのスイッチング素子を用いるマグネトロン駆動用電源回路の構成を示したが、単方向電源、Ｖｃ２間に二つのスイッチング素子を直列接続した、いわゆるアームを１組用いて昇圧トランスを駆動するハーフブリッジ方式、あるいは２組のアームを用いて駆動するフルブリッジ方式等においても、Ｖｃ２を微分して異常発生を容易に検出することができる。
【００３０】
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかるマグネトロン駆動用電源は、整流させた入力電圧の微分値を検出することにより、高圧回路部のスパークや雷サージなどの外因的要因に対して、速やかにインバータ回路部を安全に停止させ、スイッチング素子の発生電圧上昇が原因で生じる耐圧破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマグネトロン駆動用電源の構成を示す回路図
【図２】同電圧検出手段の回路構成を示す図
【図３】同電圧検出手段の利得特性を示した図
【図４】同電圧検出手段の出力波形を示す図
【図５】本発明の実施の形態２におけるマグネトロン駆動用電源の構成を示す回路図
【図６】本発明の実施の形態３におけるマグネトロン駆動用電源の構成を示す回路図
【図７】従来のマグネトロン駆動用電源の構成を示す回路図
【図８】従来の電圧検出手段の出力波形を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１  単方向電源部
３  駆動回路
５  マグネトロン
９  インバータ回路部
２０２  スイッチング素子
２０４  昇圧トランス
３０１  電圧検出手段
３０５  計時手段
３０６  計数手段
６０１  比較レベル
【図１】
2007134313.tif 000003
【図２】
2007134313.tif 000004
【図３】
2007134313.tif 000005
【図４】
2007134313.tif 000006
【図５】
2007134313.tif 000007
【図６】
2007134313.tif 000008
【図７】
2007134313.tif 000009
【図８】
2007134313.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月23日(2007.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源部の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の駆動回路とを有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへ電力を供給する昇圧トランスと、前記単方向電源部により整流された電圧の微分値を検出する電圧検出手段とを備え、前記電圧検出手段はある一定の周波数帯のみを強調して検知する構成として、前記電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させる構成としたマグネトロン駆動用電源。
【請求項２】
電圧検出手段は、単方向電源部により整流された電圧の微分値を検出することを特徴とする請求項１記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項３】
インバータ回路部は、少なくとも二つのスイッチング素子およびフライホイールダイオードを有する構成とした請求項１記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項４】
計時手段を設け、電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えた場合は、前記計時手段で計時した時間の経過後に再起動する構成とした請求項１〜３のいずれか１項記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項５】
再起動を計数する計数手段を設け、再起動が所定回数に達した場合は、動作を停止する構成とした請求項４記載のマグネトロン駆動用電源。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンジなどのマグネトロンを負荷とするマグネトロン駆動用電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマグネトロン駆動用電源について図面を用いて説明する。図７は従来のマグネトロン駆動用電源の回路図である。この図に示すマグネトロン駆動用電源は、単方向電源部１と、インバータ回路部２と、駆動回路３と、高圧整流回路４と、マグネトロン５及び制御手段６から構成されている。単方向電源部１は、商用電源１０１からの交流電源を全波整流するダイオードブリッジ１０２と、チョークコイル１０３及びコンデンサ１０４よりなるローパスフィルター回路であり、インバータ回路部２の高周波スイッチング動作に対するフィルターの役割を果たすものである。
【０００３】
インバータ回路部２は、共振コンデンサ２０１と、スイッチング素子２０２と、フライホイールダイオード２０３と、昇圧トランス２０４から構成される。スイッチング素子２０２は、駆動回路３より与えられる２０〜５０ｋＨｚのスイッチング制御信号によってスイッチング動作する。これにより、昇圧トランス２０４の一次巻線には高周波電圧が発生する。
【０００４】
高圧整流回路４は、コンデンサ４０１及び４０２とダイオード４０３及び４０４とから構成されており、昇圧トランス２０４の二次巻線で発生した電圧を半波倍電圧整流することで高圧直流電圧を発生し、マグネトロン５に印加する。マグネトロン５には、昇圧トランス２０４のヒータ巻線からヒータ用の交流電圧も印加される。マグネトロン５は、ヒータ用の交流電圧が印加されることで、陰極が熱加熱されて発振可能な状態となり、この状態で高圧電流電圧が印加されると電磁波エネルギーを発生する。
【０００５】
制御手段６は入力装置などの動作指令手段３０３からの入力に応じて、マグネトロン５の電波出力が所定値になるようにスイッチング素子２０２の導通時間を決め、スイッチング素子駆動回路３０２を用いて、スイッチング素子２０２の導通時間を制御している。また、制御手段６は、マグネトロン駆動用電源の動作状態に応じてスイッチング素子２０２の動作の開始・停止を行うインバータ動作許可手段６０３を有している。さらに、制御手段６は、電圧検出手段３０１、３０４により、スイッチング素子２０２のコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖｃｅ）、または入力電圧（Ｖｉｎ）を検出し、ＶｃｅまたはＶｉｎが所定値より大きい場合、ここでは比較レベル６０１より大きな入力があった場合に、比較手段６０２の出力に従いインバータ動作許可手段６０３により、発振手段６の出力を止めることで、安全に停止させる。ここで、Ｖｃｅが過電圧を生じる場合としては、高圧回路部のスパークなどである。また、Ｖｉｎが過電圧を生じる場合としては、雷サージなどであり、Ｖｃｅ,Ｖｉｎともに外的要因により急激に変化する場合などが考えられる。
【０００６】
さらに詳しく述べると、高圧回路部にスパークが発生する原因として、高圧回路部に食品の加熱中に生じる油、蒸気あるいは埃、外部からの装置に進入してくる虫などが考えられる。これらの原因などにより高圧回路部にスパークが発生する。このようなスパークが生じると、インピーダンス変化が起こり、Ｖｃｅの過電圧が生じる。そのため、Ｖｃｅ側からの電圧検出手段により、インバータを停止するようにしている。また、雷サージなど数kＶの電圧が入力側から侵入してきた場合は、Ｖｉｎ側からの電圧検出手段により、インバータを停止するようにしている。
【０００７】
図８に、高圧回路部のスパーク及び、雷サージが発生した場合における、電圧検出手段３０１、３０４の出力波形を示す。高圧回路部のスパークや雷サージが発生した場合は、同図右側に示すように急激な過電圧が生じ、電圧検出手段３０１、３０４の出力波形が、比較レベルより高くなる場合が生じる。このような外因的要因による過電圧が生じた場合、発振手段６の出力により、インバータを停止する技術が既に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０９７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の方法では、外的要因による過電圧を安全に停止するためには、要因によって高電圧がＶｃｅ或いはＶｉｎに生じるために、スイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖｃｅ）、または入力電圧（Ｖｉｎ）の二つの電圧を検出しなければ、高電圧部分のスパークや雷サージなどの外的要因に対して安全に検知することができない。どちらかの電圧検出手段がない場合は、高電圧部分のスパークや雷サージなどで発生する電圧変動により、スイッチング素子の発生電圧が上昇する場合があり、耐圧破壊を引き起こす可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなしたものであり、一つの電圧検出手段から、スパークや雷サージなどの外的要因に対して安価で安全に検知し、速やかにインバータ回路部を停止させ、スイッチング素子の耐圧破壊などを防止することのできる駆動電源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するために、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源部の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の駆動回路とを有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへ電力を供給する昇圧トランスと、前記単方向電源部により整流された電圧の微分値を検出する電圧検出手段とを備え、前記電圧検出手段はある一定の周波数帯のみを強調して検知する構成として、前記電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させる構成としたことにより、一つの電圧検出手段で、スパークや雷サージなどの外的要因に対して安価で安全に検知し、インバータ回路部の停止を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマグネトロン駆動用電源は、単方向電源部により整流された電圧の微分値を検出する電圧検出手段を備え、前記電圧検出手段はある一定の周波数帯のみを強調して検知する構成とたことにより、高圧回路部のスパークや雷サージなどの外因的要因に対して、速やかにインバータ回路部を安全に停止させ、スイッチング素子の発生電圧上昇が原因で生じる耐圧破壊を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源部の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の駆動回路とを有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへ電力を供給する昇圧トランスと、前記単方向電源部により整流された電圧の微分値を検出する電圧検出手段とを備え、前記電圧検出手段はある一定の周波数帯のみを強調して検知する構成として、前記電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させる構成としたことにより、スパークや雷サージなどの外的要因に対して安価で安全に検知し、速やかにインバータ回路部を停止させることができる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明の電圧検出手段を、単方向電源部により整流された電圧の微分値を検出するように構成したもので、スパークや雷サージなどの外的要因に対して安全に検知し、速やかにインバータ回路部を停止させ、スイッチング素子の発生電圧上昇が原因で生じる耐圧破壊を安全に防止することができる。
【００１４】
第３の発明は、第一の発明のインバータ回路部において、少なくとも二つのスイッチング素子およびフライホイールダイオードを有する構成としたもので、スパークや雷サージなどの外的要因によって生じる過電圧検知の精度を向上させ、誤検知の少ない安定した回路とすることができる。
【００１５】
第４の発明は、計時手段を設け、電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えた場合は、前記計時手段で計時した時間の経過後に再起動する構成としたもので、スイッチング素子の発生電圧が上昇したことによる耐圧破壊を防止することができる。
【００１６】
第５の発明は、特に第４の発明において、再起動を計数する計数手段を設け、再起動が所定回数に達した場合は、動作を停止する構成とすることにより、再起動が所定回数以下に制限されるので、マグネトロンの異常や電源電圧の異常を検出することができ、スイッチング素子の発生電圧が上昇したことによる耐圧破壊を防止することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態にかかわるマグネトロン駆動用電源の構成を示した図である。なお、図中従来例と同一部分には同一番号を付与して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。本実施の形態のマグネトロン駆動用電源は、商用電源１０１をダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２の微分値を検出する電圧検出手段３０１の出力と、比較レベル６０１である過電圧判定基準との比較を行い、電圧検出手段３０１の出力が比較レベル６０１を超えた場合に、比較手段６０２の出力に従いインバータ動作許可手段６０３により、発振手段６０４の出力を止め、安全にインバータ回路部を停止させる構成としてある。
【００１９】
すなわち、上記ダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２は、高圧回路４側でスパークが発生すると昇圧トランス２０４を介してその影響が現れる(電圧が上昇する)。その影響、すなわち電圧変動は、従来のスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅの変動よりも小さいが、これを微分して上記変動成分を強調することにより従来のＶｃｅほどではないにしてもかなり大きな値として検出することが可能となる。
【００２０】
この実施の形態ではこのようにダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２の微分値を電圧検出手段３０１から出力させることによって、入力電圧側と高圧回路側の電圧異常をひとつの比較レベル６０１で検出可能としたものである。
【００２１】
なお、この実施の形態では電圧検出手段３０１が微分回路を含んでいるが、別途微分回路を設けるなどしても良いものである。
【００２２】
図２は本実施例の電圧検出手段３０１の回路図構成を示す。電圧検出手段３０１は、抵抗３０１１、３０１２、３０１３、３０１４とコンデンサ３０１５、３０１６の部品から構成されており、バイパスフィルターの役割を果たしている。つまり、電圧Ｖｃ２の電圧値を微分してみることができる。このような回路構成にすることにより、ある一定の周波数帯のみを強調し検知することができ、電圧異常だけを容易に検出することが可能となる。図３に図２でバイパスフィルターした場合における利得特性を示す。なお、電圧検出手段は図２に示した回路構成に限定されるものではない。
【００２３】
また、図４は本実施例における過電圧検出時の動作波形を示している。電圧検出手段３０１は、単方向電源部１により整流された電圧Ｖｃ２の微分値を検出している。この電圧検出手段３０１により、例えば高圧回路部において、スパークが発生した場合または、雷サージなどが発生した場合、図４のように電圧Ｖｃ２の電圧が急激に高くなる。このことにより、電圧Ｖｃ２の急激な電圧上昇により、電圧検出手段３０１の電圧もＶｃ２の微分値を検出しているため、電圧検出手段３０１の電圧も急激に高くなり過電圧判定基準である比較レベル６０１を超える場合がある。この比較レベルを超えたとき、比較手段６０２の出力に従いインバータ動作許可手段６０３により、発振手段６０４の出力を止めることで、インバータ回路部を安全に停止させる。
【００２４】
さらにこの実施の形態において、図１に示す３０５は計時手段であり、計時手段３０５は駆動回路３が動作を開始し、正常に動作している途中にスパークや雷サージなどの外的要因が発生した場合、電圧検出手段３０１が異常を検出し、駆動回路３を一旦停止させたあと、所定の時間遅延して再起動させるように機能する。よって、外的要因が無くなった後に自動的に再起動し、停止したままとなることがないから、使い勝手が向上する。また、計数手段３０６は計時手段３０５が再起動を指令した回数をカウントし、一定回数以上再起動した場合は駆動回路３を停止させて再起動がかからないように、計数手段３０６は作用する。このため、比較レベル６０１や比較手段６０２の回路異常など、インバータ回路部そのものの故障で再起動が発生していると判断される場合に停止することで故障を報知することができる。この結果、高圧回路部のスパークや雷サージなどで発生する電圧変動により、スイッチング素子２０２の発生電圧が上昇したことによる耐圧破壊を防止することができ、インバータを安全に停止させることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図５は実施の形態２にかかわるマグネトロン駆動用電源の構成を示す。この実施の形態２は、二つのスイッチング素子を使用したいわゆる二石式のインバータ回路部２としてある。また、スイッチング素子駆動回路３０２はスイッチング素子２０２、２０５のそれぞれに対応したドライバーを備える。この構成のマグネトロン駆動電源であれば、ダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２を微分することになり、前記実施の形態１と同様の作用効果が得られる。特に上記二つのスイッチング素子２０２、２０５とフライホイールダイオード２０３、２０６と共振コンデンサ２０１とからなる回路構成は、実施の形態１よりも共振コンデンサＣ２０１を１０倍程度大きな容量に設定するため、共振電圧が抑えられる構成である。またスイッチング素子に印加されるエネルギーはフライホイールダイオードによりＶＣ2電位に還流されるので、その最大発生電圧はＶＣ2にクランプされる。
【００２６】
したがって実施の形態１に比較して、高圧回路のスパークや雷サージなどの影響は上記還流作用により電圧ＶＣ2の電圧変動として大きく現れる。よってこのような構成とすることにより比較手段６０２によって比較する比較レベル６０１を実施の形態１よりも大きくすることができ、比較レベル６０１を大きくした分比較レベル６０１が小さいことによって生じる誤検知を少なくすることができ、安定した過電圧異常検知が可能となる。従って、異常が発生した場合、スイッチング素子に過電圧が発生し耐圧破壊を引き起こす前に容易に検知し、インバータ回路部を停止させることができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図６は二つのスイッチング素子を使用した二石式のマグネトロン駆動用電源の他の構成を示す。この回路構成ではスイッチング素子へのドライバーが一つで駆動することができる。このような構成においても、高圧回路部のスパークや雷サージなどで発生する電圧変動の影響がダイオードブリッジ１０２により単方向に変換し整流させた電圧Ｖｃ２に大きく現れ、異常が発生した場合、スイッチング素子に過電圧が発生し耐圧破壊を引き起こす前に容易に検知し、インバータ回路部を停止させることができる。
【００２８】
なお、これら実施の形態２、３においても、実施の形態１と同様計時手段３０５、計数手段３０６を備え、インバータを安全に停止させる構成となっている。
【００２９】
また、実施の形態２、３においては、二つのスイッチング素子を用いるマグネトロン駆動用電源回路の構成を示したが、単方向電源、Ｖｃ２間に二つのスイッチング素子を直列接続した、いわゆるアームを１組用いて昇圧トランスを駆動するハーフブリッジ方式、あるいは２組のアームを用いて駆動するフルブリッジ方式等においても、Ｖｃ２を微分して異常発生を容易に検出することができる。
【００３０】
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかるマグネトロン駆動用電源は、整流させた入力電圧の微分値を検出することにより、高圧回路部のスパークや雷サージなどの外因的要因に対して、速やかにインバータ回路部を安全に停止させ、スイッチング素子の発生電圧上昇が原因で生じる耐圧破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマグネトロン駆動用電源の構成を示す回路図
【図２】同電圧検出手段の回路構成を示す図
【図３】同電圧検出手段の利得特性を示した図
【図４】同電圧検出手段の出力波形を示す図
【図５】本発明の実施の形態２におけるマグネトロン駆動用電源の構成を示す回路図
【図６】本発明の実施の形態３におけるマグネトロン駆動用電源の構成を示す回路図
【図７】従来のマグネトロン駆動用電源の構成を示す回路図
【図８】従来の電圧検出手段の出力波形を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１  単方向電源部
３  駆動回路
５  マグネトロン
９  インバータ回路部
２０２  スイッチング素子
２０４  昇圧トランス
３０１  電圧検出手段
３０５  計時手段
３０６  計数手段
６０１  比較レベル