高頻加熱設備及其狀態檢測裝置和方法

2023-05-25 12:13:21 2

高頻加熱設備及其狀態檢測裝置和方法
【專利摘要】本申請提供了一種狀態檢測裝置，用於檢測包括用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態，包括：陽極電流輸入部分，其輸入所述磁控管的檢測的陽極電流；以及確定部分，其在預定時間周期期間多次讀取與由所述陽極電流輸入部分輸入的陽極電流對應的陽極電壓，並且基於多個所述陽極電壓確定所述高頻加熱設備的操作狀態，其中所述確定部分基於以下兩者來確定所述高頻加熱設備的操作狀態：（1）基於其中大於預定閾值的所述陽極電壓被連續讀取的次數的閾值控制；以及（2）基於由多次讀取計算的所述陽極電壓的每單位時間改變值的改變值檢測。
【專利說明】高頻加熱設備及其狀態檢測裝置和方法
[0001]本申請是以下專利申請的分案申請:
[0002]申請號:200680053430.3
[0003]申請日:2006年12月26日
[0004]發明名稱:用於檢測高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測裝置【技術領域】
[0005]本發明涉及用於在使用磁控管的設備(如微波爐)中的高頻加熱的技術，具體地，涉及用於檢測高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測裝置。
【背景技術】
[0006]圖13是顯示作為高頻加熱設備的示例的微波爐的配置的圖。在該圖中，來自商業電源11的AC電源通過整流電路13被整流為DC電流，然後由整流電路13的輸出側和扼流圈14的平滑電容器15平滑，並且被施加到逆變器16的輸入側。DC電流通過逆變器16內的半導體開關元件的開/關操作，被轉換為期望的高頻(20到40kHz)電流。逆變器16由用於驅動和控制高速切換電流的半導體開關元件的逆變器控制電路161控制，由此將流入升壓變壓器18的初級側的電流高速切換為導通/截止狀態。
[0007]通過檢測整流電路13的初級電流，由變流器17檢測到控制逆變器控制電路161的輸入電流。檢測的電流被輸入逆變器控制電路161，並且用於控制逆變器16。溫度傳感器(熱敏電阻器)9』被附接到用於冷卻半導體開關元件的散熱片。由溫度傳感器檢測到的溫度信息被輸入逆變器控制電路161，並且用於控制逆變器16。
[0008]在升壓變壓器18中，初級線圈181被施加從逆變器16輸出的高頻電壓，而根據線圈比，次級線圈182被施加高電壓。在升壓變壓器18的次級側提供具有小的匝數的線圈183，以便加熱磁控管(magnetron) 12的燈絲121。升壓變壓器18的次級線圈182被提供有用於整流次級線圈輸出的倍壓整流電路19。該倍壓整流電路19由高壓電容器191和兩個高壓二極體192、193配置。
[0009]當這樣配置的微波爐在要被加熱對象根本沒有容納在加熱腔內的狀態下或在小加熱負載的狀態下操作時，磁控管的溫度由於微波的反向福射(back bombardment)而增力口，並且因此ebm減少。結果，由於所謂的空加熱或小加熱負載，陽極電流增加從而導致過加熱狀態，因此磁控管和高壓二極體的溫度增加大大地超過正常狀態。如果這種狀態被忽略，則磁控管和高壓二極體可能被熱量損壞。
[0010]作為防止這種問題的方法，存在這樣的方法，其中用於檢測溫度的熱敏電阻器放置靠近磁控管、半導體開關元件、高壓二極體等，並且在這些部件的熱破損之前停止裝置以防止溫度的升高。
[0011]作為用於防止溫度升高的方法，例如，專利文獻I公開了一種方法，其中熱敏電阻器通過螺釘緊固到散熱片，由此從散熱片檢測溫度(見專利文獻I)。
[0012]圖14A顯示專利文獻I中描述的附接方法，並且還顯示熱敏電阻器通過螺釘緊固到散熱片的狀態。用於散熱的散熱片7附接到印刷板6上，並且熱敏電阻器9』就附接在靠近散熱片7附接的半導體開關元件8之上。
[0013]產生高熱量的半導體開關元件IGBT8的散熱部分固定到散熱片7。元件的三個腳插入印刷板6的透孔中，並且焊接在該板的相反側上。熱敏電阻器9』也通過螺釘緊固到散熱片7上，並且取出散熱片7的溫度信息。
[0014]此外，還存在靠近印刷板的半導體開關元件附接徑向熱敏電阻器的方法(見專利文獻2)。圖14B是顯示專利文獻2的附接方法的圖。
[0015]在該圖中，用於散熱的散熱片7附接到印刷板6上，並且半導體開關元件8附接靠近散熱片7。熱敏電阻器9』被附接以便與半導體開關元件8經由散熱片相對。
[0016]專利文獻I JP-A-2-312182
[0017]專利文獻2:日本專利N0.2892454

【發明內容】

[0018]根據專利文獻I的方法，存在這樣的問題:因為要求使用螺釘到散熱片的緊固過程，所以組裝過程的總數增加，因此裝置的成本增加。此外，檢測的溫度不直接表示高壓二極體的溫度，而表示半導體開關元件附接到其的散熱片的溫度。因此，儘管在高壓二極體的溫度上升和半導體開關元件的溫度上升之間存在相關性，但是缺點是溫度檢測準確性和靈敏度的都不好。
[0019]根據專利文獻2的方法，存在這樣的缺點:因為熱敏電阻器稍後附接靠近散熱片，所以組裝過程的數量增加，並且因為不直接受到冷卻風的影響，所以熱敏電阻器的熱時間常數劣化。此外，檢測的溫度直接表示高壓二極體的溫度，而表示半導體開關元件附接到其的散熱片的溫度。因此，儘管在高壓二極體的溫度上升和半導體開關元件的溫度上升之間存在相關性，但是缺點是溫度檢測準確性和靈敏度的都不好。
[0020]此外，試圖將熱敏電阻器9』附接到靠近半導體開關元件8的管腳部分的部分A。然而，在這種情況下，還存在這樣的缺點:因為熱敏電阻器稍後手動附接靠近散熱片，所以組裝過程的數量增加，並且因為直接受到冷卻風的影響，所以熱敏電阻器的熱時間常數劣化。此外，檢測的溫度不直接表示高壓二極體的溫度，而表示半導體開關元件附接到其的散熱片的溫度。因此，儘管在高壓二極體的溫度上升和半導體開關元件的溫度上升之間存在相關性，但是缺點是溫度檢測準確性和靈敏度的都不好。
[0021]儘管相關技術的前述技術沒有關注保護高壓二極體不受熱損壞的改進，但是溫度檢測準確性和靈敏度不好。此外，當微波爐在要被加熱對象根本沒有容納在加熱腔內的狀態下或在小加熱負載的狀態下操作時，磁控管和高壓二極體的溫度增加量變得大於其它組成部分的溫度上升量。因此，溫度增加不能被準確檢測，因此存在各部件被損壞的可能性，所以這些技術不能採用。
[0022]本發明提供了一種技術，其能夠準確確定和識別高頻加熱設備的操作狀態並且檢測異常操作狀態(如空加熱狀態或過加熱狀態)，由此保護各個組成部件和高頻加熱設備。
[0023]解決問題的手段
[0024]本發明提供了用於檢測具有用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測裝置。該裝置包括:陽極電流輸入部分，其輸入所述磁控管的檢測的陽極電流；以及確定部分，其在預定時間周期期間多次讀取與由所述陽極電流輸入部分輸入的陽極電流對應的陽極電壓，並且基於多個所述陽極電壓確定所述高頻加熱設備的操作狀態，其中所述確定部分基於以下兩者來確定所述高頻加熱設備的操作狀態:(I)基於其中大於預定閾值的所述陽極電壓被連續讀取的次數的閾值控制；以及(2)基於由多次讀取計算的所述陽極電壓的每單位時間改變值的改變值檢測控制。
[0025]在(I)閾值控制中當所述次數達到預定次數或更多時、或者在(2)改變值檢測控制中當超過預定閾值的改變值被計算了預定次數或更多時，確定部分確定高頻加熱設備的操作狀態不正常，從而停止高頻加熱設備的操作或減少其輸出。
[0026]此外，陽極電流輸入部分可以由A/D轉換器端配置，該A/D轉換器端使得作為對應值的陽極電壓經歷模擬到數字轉換。
[0027]確定部分通過基於(2)改變值檢測控制下的改變值的負載，確定高頻加熱設備的操作狀態為正常狀態、空加熱狀態或過加熱狀態。在該方面中，可以提供蜂鳴器，其分別通過不同的蜂鳴聲來報警空加熱狀態和過加熱狀態。
[0028]此外，當次數不超過(I)閾值控制中的預定次數時，狀態檢測裝置可以以執行(2 )改變值檢測控制的方式控制高頻加熱設備。
[0029]高頻加熱設備包括:磁控管；檢測陽極電流的陽極電流檢測部分；控制磁控管的逆變器部分；以及前述狀態檢測裝置。陽極電流檢測部分可以由放置在用於將逆變器部分接地的路徑(陽極電流路徑)中的陽極電流檢測電阻器配置。此外，當確定高頻加熱設備的操作狀態不正常時，狀態檢測裝置可以輸出命令到逆變器部分以使得陽極電流恆定。
[0030]此外，本發明提供用於檢測包括用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測方法。該方法包括:輸入磁控管的檢測的陽極電流的步驟；以及在預定時間周期期間多次讀取與這樣輸入的陽極電流對應的陽極電壓、並且基於多個所述陽極電壓確定所述高頻加熱設備的操作狀態的步驟，其中確定步驟基於以下兩者來確定所述高頻加熱設備的操作狀態:(1)基於其中大於預定閾值的所述陽極電壓被連續讀取的次數的閾值控制；以及(2)基於由多次讀取計算的所述陽極電壓的每單位時間改變值的改變值檢測控制。
[0031]此外，本發明提供用於檢測包括用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測裝置。該狀態檢測裝置包括:運動位置確定部分，其確定無線電波攪動部件的運動位置，該無線電波攪動部件周期性操作以便相對於被加熱對象相對地攪動由磁控管產生的微波；陽極電流輸入部分，其輸入磁控管的檢測的陽極電流；以及確定部分，其從由運動位置確定部分確定的運動位置的信息中確定無線電波攪動部件的周期性運動的一個周期，然後在一個周期期間多次讀取與從陽極電流輸入部分輸入的陽極電流對應的對應值，並且基於在一個周期期間的多個對應值確定高頻加熱設備的操作狀態。
[0032]根據本發明的狀態檢測裝置，在與可能影響這些值的無線電波攪動部件的操作相關地讀取磁控管的陽極電流及其對應值之後，可以確定高頻加熱設備的操作狀態。因此，變得可以考慮無線電波攪動部件的操作對陽極電流及其對應值的影響，由此變得可以防止由於饋送分配(feeding distribution)波動或噪聲導致的操作狀態的錯誤檢測。
[0033]此外，用於確定操作狀態的確定部分可以基於在一個周期期間的求和值確定高頻加熱設備的操作狀態，該求和值為在該一個周期期間多個對應的值的總和。具體地，最好用於確定操作狀態的確定部分被配置以便計算一段(section)的平均值，該平均值表示在多段的每個上的對應值的平均值，該多段通過在時間上將無線電波攪動部件的一個周期(period)相等地劃分而獲得，然後針對各段的每個將一段的平均值存儲在存儲裝置中，然後，當在一個周期期間的求和值被計算時，該求和值是在一個周期期間各段的平均值的總和，在這樣計算的構成在一個周期期間的求和值的各段的平均值當中，依次(serialIy)更新之前存儲在存儲裝置中的一段的平均值。
[0034]通過採用在一個周期期間的求和值，該求和值是在一個周期期間的總和，對應於無線電波攪動部件的饋送分配的改變，瞬時改變的影響能夠被抑制。此外，因為採用了求和值，所以用於確定操作狀態的確定部分可以使用通過放大精細IaDC值獲得的值。因此，高頻加熱設備的操作狀態能夠被確定地識別而不受噪聲影響。
[0035]用於確定操作狀態的確定部分可以基於根據次數的閾值控制確定高頻加熱設備的操作狀態，在該閾值控制中連續讀取大於預定閾值的在一個周期期間的求和值。
[0036]另一方面，用於確定操作狀態的確定部分可以被安排，以基於根據通過多次讀取計算的在一個周期期間的求和值的改變值的改變值檢測控制，確定高頻加熱設備的操作狀態。
[0037]在使用前述狀態檢測裝置的高頻加熱設備中，無線電波攪動部件由旋轉天線或自己攪動微波的無線電波擴散葉片(blade)配置。或者，無線電波攪動部件可以由轉動臺配置，該轉動臺旋轉被加熱對象由此對於被加熱對象相對地攪動由磁控管產生的微波。
[0038]此外，本發明還提供用於檢測包括用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測方法。該狀態檢測方法包括:確定無線電波攪動部件的運動位置的步驟，該無線電波攪動部件周期性操作以便相對於被加熱對象相對地攪動由磁控管產生的微波；輸入磁控管的檢測的陽極電流的步驟；從由運動位置確定部分確定的確定運動位置的信息中確定無線電波攪動部件的周期性運動的一個周期的步驟；以及在一個周期期間多次讀取對應於從陽極電流輸入部分輸入的陽極電流的對應值、並且基於在一個周期期間的多個對應值確定高頻加熱設備的操作狀態的步驟。此外，本發明還包括用於執行該方法的程序。
[0039]此外，本發明還提供一種用於檢測包括用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測裝置。該狀態檢測裝置包括:陽極電流輸入部分，其輸入磁控管的檢測的陽極電流；以及
[0040]確定部分，其讀取由陽極電流輸入部分輸入的陽極電流，並且基於該陽極電流確定高頻加熱設備的操作狀態，其中所述確定部分接收用於控制磁控管的輸出的輸出控制信號，並且根據輸出控制信號的值改變用於確定狀態的閾值。
[0041]根據本發明的狀態檢測裝置，可以根據磁控管的輸出控制，改變作為用於確定高頻加熱設備的操作狀態的確定標準的閾值。因為閾值根據輸出被適當地設置，所以可以清楚地定義異常操作和正常操作之間的分界線，該分界線依賴於高頻加熱設備所處的環境溫度和設置條件以及被加熱對象的種類等而改變，由此變得可以防止操作狀態的錯誤檢測。
[0042]所述閾值被認為是關於輸出控制信號的預定對應值自身的閾值。在這點上，確定部分被配置以當這樣輸入的輸出控制信號的對應值超過所述閾值時，確定高頻加熱設備的操作狀態不正常，從而停止高頻加熱設備的操作或減少其輸出。
[0043]另一方面，所述閾值可以是關於根據輸出控制信號的預定對應值的經過時間的改變值的改變值閾值。此外，確定部分可以提供用於確定改變值的有效的確定時間並且還改變該有效的確定時間。在這點上，確定部分被配置以當這樣輸入的輸出控制信號的改變值超過所述改變值閾值時，確定高頻加熱設備的操作狀態不正常，從而停止高頻加熱設備的操作或減少其輸出。
[0044]期望對應值是通過轉換陽極電流獲得的陽極電壓。在這種情況下，陽極電流輸入部分最好由A/D轉換器端構成，該A/D轉換器端使得陽極電壓經歷模擬到數字轉換。
[0045]當前述狀態檢測裝置併入高頻加熱設備中時，可以改進高頻加熱設備的可靠性。此外，陽極電流檢測部分可以由陽極電流檢測電阻器簡單地配置，該陽極電流檢測電阻器被放置在用於將逆變器部分接地的路徑中。
[0046]此外，本發明還提供用於檢測包括用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測方法。該狀態檢測方法包括:輸入磁控管的檢測的陽極電流的步驟；
[0047]讀取由陽極電流輸入部分輸入的陽極電流、並且基於該陽極電流確定高頻加熱設備的操作狀態的步驟；以及根據輸出控制信號的值改變用於確定狀態的閾值的步驟。本發明包括用於由計算機執行該方法的程序。
[0048]本發明的效果
[0049]根據本發明，高頻加熱設備中的磁控管的陽極電流被檢測，並且基於這樣檢測的陽極電流確定高頻加熱設備的操作狀態。此外，因為電流不僅僅是通過檢測其瞬時值而且通過是檢測多次來測量，所以能夠防止由於噪聲等引起的錯誤檢測，並且能夠準確檢測操作狀態。此外，當操作狀態不正常時，能夠檢測異常狀態，如空加熱和過加熱。
[0050]此外，在基於磁控管的陽極電流的檢測來檢測高頻加熱設備的操作狀態時，變得可以防止由於饋送分配的變化導致的瞬時陽極電流的改變引起的錯誤檢測以及由於噪聲等引起的錯誤檢測，從而可以準確檢測操作狀態。此外，因為用於各種確定的閾值變得可以對應於磁控管的輸出的改變而變化，所以還可以結合不同的設置條件、不同的輸出和不同的被加熱對象來準確檢測操作狀態。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]圖1是示出根據本發明實施例的高頻加熱設備、並且具體示出涉及高頻加熱設備的狀態檢測裝置的部分的配置的圖；
[0052]圖2是狀態檢測裝置的處理的流程圖；
[0053]圖3是示出在三種狀態中檢測的電壓值的相應曲線；
[0054]圖4是示出根據本發明實施例的高頻加熱設備、並且具體示出涉及高頻加熱設備的狀態檢測裝置的部分的配置的電路圖；
[0055]圖5是從其前面看到的、根據本發明實施例的高頻加熱設備的截面圖；
[0056]圖6是示出沿著旋轉天線的旋轉軌跡(locus)的狀態檢測部分的概念圖；
[0057]圖7是示出檢測數據由緩衝器存儲器存儲和更新的狀態的概念圖；
[0058]圖8是示出陽極電壓隨時間經過而改變的圖；
[0059]圖9是示出陽極電壓的改變值隨時間經過而改變的圖；
[0060]圖10是狀態檢測裝置的處理的流程圖；
[0061]圖11是從其前面看到的、根據本發明另一實施例的高頻加熱設備的截面圖；[0062]圖12是從其前面看到的、根據本發明再一實施例的高頻加熱設備的截面圖；
[0063]圖13是示出具有熱敏電阻器的高頻加熱設備的配置的圖；以及
[0064]圖14A和圖14B是示出熱敏電阻器附接到印刷板和散熱片的狀態的圖。
[0065]附圖標記的解釋
[0066]12磁控管
[0067]23保護元件(電阻器)
[0068]27微計算機
[0069]29電容器
[0070]40陽極電流檢測電阻器
[0071]41、42、43 電阻器
[0072]46三態輸出電路
[0073]47三態端
[0074]48蜂鳴器
[0075]49 A/D轉換器端
[0076]50接地線
[0077]63 波導
[0078]64加熱腔
[0079]65安裝臺
[0080]66被加熱對象容納空間
[0081]67天線空間
[0082]68,69旋轉天線
[0083]70、71 馬達
[0084]80旋轉位置確定部分
[0085]82操作輸入部分
[0086]100高頻加熱設備(微波爐)
【具體實施方式】
[0087]以下，將參照附圖具體說明本發明的各實施例。
[0088](第一實施例)
[0089]圖1是示出根據本發明實施例的高頻加熱設備(如微波爐)、並且具體示出涉及高頻加熱設備的操作狀態的檢測的部分的配置的圖。在圖1中，來自商業電源的AC功率由整流電路整流為DC電流，然後由整流電路的輸出側和扼流圈的平滑電容器配置的平滑電路平滑，並且被施加到逆變器的輸入側。DC電流通過逆變器的半導體開關元件的開/關操作，被轉換為期望的高頻(20到40kHz)電流。逆變器由用於控制高速切換DC電流的半導體開關元件的逆變器控制電路驅動，由此將流入升壓變壓器的初級側的電流高速切換為導通/截止狀態。在升壓變壓器中，初級線圈被提供從逆變器輸出的高頻電壓，因此在其次級線圈獲得根據變壓器的線圈比的高電壓。在升壓變壓器的次級側提供具有小的匝數的線圈，以便加熱磁控管的燈絲。升壓變壓器的輸出由耦合到次級線圈的全波倍壓整流電路整流，然後將DC高電壓施加到磁控管。該全波倍壓整流電路由兩個高壓電容器和兩個高壓二極體配置。上述逆變器的電路板上的基本配置構成根據本發明的高頻加熱設備的一部分。在附圖中省略了該基本配置，因為它與圖4中所示的整個配置相同(除了溫度傳感器9』以外)。也就是說，省略的部分至少包括磁控管和用於控制磁控管的逆變器部分(包括圖4的逆變器16、逆變器控制電路161等)。前述各部分基本被布置在包括在高頻加熱設備的殼體內的逆變器的電路板上。
[0090]此外，在逆變器的電路板上，用於檢測陽極電流的檢測電阻器40被插入在逆變器的電路板和磁控管的接地，高壓二極體的陰極側之間，該檢測電阻器40用作用於檢測磁控管的陽極電流的陽極電流檢測部分。考慮電阻器的破損等，陽極電流檢測電阻器40由並聯連接的多個電阻器元件40a、40b、40c (在本例下為3個)配置。另外的元件可以用作陽極電流檢測部分，只要該元件能夠檢測流入陽極的電流。
[0091]在操作高頻加熱設備時，當高電壓施加到磁控管時，輸出微波。在這種情況下，已知的是隨著高頻加熱設備的輸出增加，陽極電流變得更大。此外，已知的是當設備的加熱腔內的負載小或設備處於要被加熱的對象沒有包含在腔室內的空加熱狀態時，微波的反射程度變大，使得陽極電流變大。也就是說，通過檢測流入陽極電流檢測電阻器40的陽極電流，可以識別高頻加熱設備的操作狀態，具體地，如空加熱或過加熱的異常狀態。因此，通過將檢測的電流輸入稍後描述的控制面板上的微計算機27，可以控制該設備的操作狀態。
[0092]接著，將描述關於放置在控制面板電路板上的部分，該控制面板電路板與逆變器電路板一樣容納在高頻加熱設備的殼體內，並且被配置為與逆變器電路板分開提供的板。由檢測電阻器40檢測的電流從逆變器電路板傳輸到經由連接器耦合到逆變器電路板的通信線IaDC，然後由低通濾波器平滑，並輸入到微計算機27的A/D轉換器端49，該低通濾波器由輸入電阻器41和電容器29配置並用於移除高頻噪聲。
[0093]在低通濾波器的前級中，保護電阻器23耦合在來自檢測電阻器40的輸出線(通信線IaDC的一部分)和控制面板電路板的接地之間。提供保護電阻器23以便在逆變器電路板側上的部分處於異常狀態時(例如，所有的電阻器元件40a、40b和40c破損)，防止高電壓被施加到微計算機27。如同檢測電阻器40，保護電阻器23由並聯連接的多個電阻器元件23a、23b、23c、23d(並聯連接的4個)配置，以便更完全地實現安全性。替代保護電阻器23，多個IA 二極體可以串聯連接(到不影響IaDC的實際測量的程度)。
[0094]在這種情況下，不要求電路保護二極體28。
[0095]此外，用於防止錯誤操作和保護電路的保護電阻器43和二極體28被插入微計算機27的A/D轉換器端49和Vcc電源之間。微計算機27耦合到接地線50，該接地線50經由金屬固定部件50a (如控制面板電路板上的銷和螺釘)將高頻加熱設備的主體(殼體)接地。也就是說，採用了只通過接地線50實現將控制面板電路板接地的配置。根據該配置，因為作為稍後描述的檢測對象的磁控管的陽極電流的路徑變為一個，所以能夠容易地執行在接地線斷開連接的情況下的錯誤檢測。
[0096]根據本發明，在操作設備前，通過使用微計算機27中包括的三態輸出電路46檢查逆變器電路板和控制面板電路板的每個的接地浮置(floating)。三態輸出電路46通過使用在A/D轉換器端49獲得的電壓值作為由陽極電流檢測電阻器40、保護電阻器23和電阻器41、42配置的迴路的高輸出來檢查接地。當確認確保了耦合時，三態輸出電路46開路，並且與一系列電路電分離。然後，只有在正常狀態的情況下，將PWM輸出命令經由通信線(PWM)發送到逆變器電路板側上的逆變器控制電路，從而開始逆變器的操作。另一方面，當通過使用三態輸出電路的輸出的接地檢查、在至少一個板中檢測到浮置的發生時，顯示錯誤並禁止設備的操作。另一通信線OSC是用於從逆變器控制電路接收表示逆變器的操作狀態的信號的連接器。由GND表示的部分構成到控制面板電路板的接地模式的耦合線。
[0097]此外，微計算機27耦合到蜂鳴器48，該蜂鳴器48根據來自微計算機27的命令在預定時刻操作。各部分可以任意分布在逆變器電路板上和控制面板電路板上，且分布方法不限於圖中所示的示例。
[0098]圖1所示的以及前述描述中的各個部分在逆變器電路板和控制面板電路板上的分布僅僅表示一個示例，並且其分布方法不涉及本發明的實質。然而，通常來說，設備的主要驅動電路(如逆變器電路和逆變器控制電路)形成在逆變器電路板上並耦合到磁控管。控制電路(如微計算機)形成在控制面板電路板上。具體地，當設備是微波爐時，控制電路用於命令烹飪菜單。
[0099]將參照圖2所示的流程圖進行關於在檢測這樣配置的高頻加熱設備的操作狀態時(具體地，在當該設備是微波爐時在操作狀態中檢測異常時)的操作，以及在檢測異常時保護處理的操作的描述。根據本發明，如上所述，高頻加熱設備的操作狀態通過檢測磁控管的陽極電流來識別。在這種情況下，電流不是通過檢測其瞬時值一次、而是在預定時間期間檢測多次來測量。也就是說，旨在通過檢測多次來確保檢測具有更高準確度。
[0100]首先,微計算機27設置n = 0、m = O、k = O以及Z (m) = 1.2作為高頻加熱設備的初始設置(步驟S100)。各個符號的含義如下。
[0101]η:陽極電壓IaDC的值(對應陽極電流的值)變為等於或大於稍後描述的預定閾值A的次數。
[0102]m:在確定陽極電壓IaDC小於預定閾值A後讀取陽極電壓的順序。
[0103]Z(m):第m次讀取的陽極電壓。
[0104]k:在第m次讀取的陽極電壓Z(m)和在第m-Ι次讀取的陽極電壓Z(m-l)之間的差值(改變值)變為大於預定閾值C之後，該差值被讀取的次數。
[0105]儘管Z(m)表示這樣讀取的陽極電壓值自身，但是它被設置為1.2伏特作為在啟動操作時的臨時電壓值。也就是說，Z(O) =1.2。
[0106]微計算機27經由PWM通信線發送PWM命令給逆變器控制電路從而驅動磁控管，由此開始基於陽極電流和陽極電壓的檢查的操作狀態監視序列(步驟S101)。接著，由陽極電流檢測電阻器40讀取的陽極電流被輸入到構成陽極電流輸入部分的微計算機27的A/D轉換器端49，在此陽極電流經歷模擬到數字轉換，並且對應的陽極電壓IaDC被讀取(步驟S102)。根據通常方法，考慮到陽極電流檢測電阻器40的值執行該從電流到電壓的轉換。然後，微計算機27比較這樣讀取的IaDC值與閾值A (用於確定異常(如空加熱)是否出現的閾值電壓值)，從而確定該讀取值是否低於閾值A (步驟S103)。
[0107]該閾值A可以參照例如圖3中所示的陽極電壓和時間之間的特性圖來確定。當操作狀態和腔室內的加熱溫度的每個都正常時，如曲線a所示，隨著時間經過電壓以恆定速率增加。相反，當設備在要被加熱的對象根本不在腔室內的空加熱狀態操作時，如曲線c所示，磁控管的溫度從加熱開始突然上升，並且電壓在短時間內達到超過閾值A的危險區域。此外，在小加熱負載的食物或少量飲料等情況下，儘管在水的負載存在時曲線的斜率是平緩的，但是在由於過加熱水已經蒸發的現象出現後，電壓以與空加熱情況下的斜率類似的斜率突然增加。可以通過事先試驗獲得這種特性曲線來設置的閾值A的適當值。當然，閾值A不具體限定，因為其依賴於設置值、操作條件、各部分(如電阻器)的值而變化。將基於關於電壓的絕對值的預定閾值的這種控制稱為閾值控制。
[0108]返回到圖2所示的流程圖，當確定IaDC大於A時，即，作為步驟S103中的確定的結果陽極電壓IaDC大於閾值A (在步驟S103中為否)，則+1被加到分開提供的計數器的檢查次數(步驟S104)。然後，確定是否檢查次數η達到10 (步驟S105)。當確定檢查次數沒有達到10時(在步驟S105中為否)，則處理返回到步驟S102的確定處理，並且微計算機27重複步驟S102到S105的IaDC檢查循環。另一方面，當確定η達到10時(在步驟S105中為是)，微計算機27確定某種異常發生。然後，微計算機停止該設備或減少該設備的輸出，並且經由在設備的殼體上提供的液晶面板等顯示錯誤。
[0109]也就是說，根據本發明，不僅僅依賴於在某個瞬時時間點(只有一次)的陽極電壓的讀取值來停止設備或減少設備的輸出。微計算機27連續地檢測IaDC值，並且當其連續檢測到IaDC值超過閾值A總共預定次數或更多時，停止設備或減少設備的輸出。因為這種控制不依賴於只有瞬時值的檢測，所以由於噪聲等引起的錯誤檢測的概率可以降低，因此檢測操作可以更準確地執行。
[0110]前述表達「當其連續檢測到預定次數或更多時」可以由另一表達「當經過預定時間或更多時」來替換。具體地，當採樣檢測的時間周期為IOOms時，因為在本示例中η = 10，所以當IaDC的狀態>Α持續I秒鐘或更多(100msX 10)時，微計算機27停止該設備或減少該設備的輸出。
[0111]再次返回到圖2所示的流程圖，當在步驟S103中確定為180時(在步驟5103中為是)，用於閾值控制的檢測次數η被設置為O (步驟S109)，並且處理進行到用於檢測預定單位時間周期內陽極電壓的改變值的改變值檢測控制。首先，計數用於改變值檢測控制的陽極電壓的檢測次數(即，表示這是控制轉到改變值檢測控制後的第m次陽極電壓檢測的順序數m)的計數器被加I (步驟S110)。在此時讀取的IaDC值Z (m) = IaDC被寫入(步驟S111)。然後，確定值Z(m)和之前檢測的值Z(m-l)之間的差(即，改變值Z(m)-Z(m-1))是否超過改變值檢測控制中的改變值的閾值C (步驟SI 12)。
[0112]當改變值大於閾值C時(步驟S112中為否)，則表示改變值超過閾值C的次數的計數器的值k加1(步驟S107)。然後，確定該次數是否達到3 (步驟S108)。當確定該次數達到3 (步驟S108為是)時，微計算機27確定某種異常發生，因此停止該設備或減少該設備的輸出，並且還顯示錯誤(步驟S106)。
[0113] 當在步驟S112中確定改變值小於閾值C，也就是說，Z(m)-Z(m-1)≤C時(步驟S112中為是)時，計數器的值k被設置為O (步驟S113)，並且確定烹調是否完成(是否按了停止鍵)(步驟S114)。同樣，當在步驟S108中確定k沒有達到3時(步驟S108中為否)，確定烹調是否完成(步驟S114)。當確定烹調完成時(步驟S114中為是)，則烹調終止。當確定烹調沒有完成時(步驟S114中為否)，則處理返回到步驟S102，並且陽極電壓值IaDC被再次讀出。
[0114]以此方式，在用於檢測恆定時間期間的電壓改變的改變值檢測控制中，在A/D轉換器端處讀取的A/D轉換的值的每單位時間的改變值被監視。例如，在空加熱的情況下，因為陽極電流在開始後突然增加，所以改變值大，因此曲線的斜率陡。因此，通過檢測這種現象，變得可以事先執行安全性措施，如停止或輸出減少。在小加熱負載的情況下，溫度最終突然改變。然而，烹調溫度首先逐漸改變並且隨著時間經過改變，這可以與從啟動就執行空加熱的狀態區分。這從圖3中所示的圖中是清楚的。圖3所示的圖，具體地，各個曲線的斜率可以應用於改變值檢測控制。
[0115]作為用於檢測操作狀態的方法，如上所述，該實施例採用兩個控制方法，即，使用閾值A作為電壓的絕對值的閾值控制和檢測在預定時間期間的電壓的改變值的改變值檢測控制。在圖2中，在步驟S102中的IaDC讀取後，來自步驟S103的確定對應於閾值控制，而來自步驟Slll的確定對應於改變值檢測控制。這些控制方法由確定部分執行，該確定部分包括在微計算機27中並且由各種運算處理裝置構成。包括確定部分和構成陽極電流輸入部分的A/D轉換器端49的微計算機27對應根據本發明的狀態檢測裝置。當然，確定部分和陽極電流輸入部分不必要集成構成為單個晶片。
[0116]在前述實施例中，儘管一起使用了兩種方法，S卩，閾值控制和改變值檢測控制，但是這兩種方法可以獨立執行。例如，高頻加熱設備可以以這種方式只通過閾值控制來控制，該方式為在其中通過使用閾值執行檢測的從圖2的步驟S102到步驟S106的閾值控制之後，執行步驟S114的確定而不執行步驟S109到S113。替代地，高頻加熱設備可以以這種方式只通過改變值檢測控制來控制，該方式為其中通過使用改變值執行檢測的從步驟S109到SI 13的改變值檢測控制之後，執行步驟SI 14的確定而不執行步驟S102到步驟S106。
[0117]在前述實施例中，儘管採樣檢測的時間周期被設置為100ms、並且用於閾值的檢測次數η和k分別被設置為10和3，但是顯然這些值不限於特定值。
[0118]此外，當通過閾值控制和/或連續檢測控制確定操作狀態異常時，替代停止操作或減少輸出，或可以與停止操作或減少輸出一起，由圖1所示的蜂鳴器48發出警報。蜂鳴器的聲音可以在空加熱操作和小加熱負載操作之間改變。
[0119]此外，儘管依賴於操作狀態(如空加熱、小加熱負載和大的加熱負載)陽極電壓值IaDC展現不同的值，但是固定的值A、C被分別用作該實施例中的電壓的閾值和每單位時間的改變值。這些值可以根據操作狀態的不同而改變。
[0120]在減少高頻加熱設備的輸出的情況下，期望減少輸出到其最大輸出的50%或更少。只有考慮全波倍壓整流電路的高壓二極體的保護，例如當陽極電壓值IaDC再次減少到與閾值A對應的電流時，才可以將輸出恢復到正常的100 %輸出。
[0121](第二實施例)
[0122]接著，將參照附圖詳細描述根據本發明的第二實施例。
[0123]圖4是示出根據本發明該實施例的高頻加熱設備100 (如微波爐)、並且具體示出涉及高頻加熱設備的操作狀態檢測的部分的配置的圖。在圖4中，來自商業電源的AC功率由整流電路整流為DC電流，然後由整流電路的輸出側和扼流圈的平滑電容器配置的平滑電路平滑，並且被施加到逆變器的輸入側。DC電流通過逆變器的半導體開關元件的開/關操作，被轉換為期望的高頻(20到40kHz)電流。逆變器由用於控制高速切換DC電流的半導體開關元件的逆變器控制電路驅動，由此將流入升壓變壓器的初級側的電流高速切換為導通/截止狀態。在升壓變壓器中，初級線圈被提供從逆變器輸出的高頻電壓，因此在其次級線圈獲得根據變壓器的線圈比的高電壓。在升壓變壓器的次級側提供具有小的匝數的線圈，以便加熱磁控管的燈絲。升壓變壓器的輸出由耦合到次級線圈的全波倍壓整流電路整流，然後DC高電壓被施加到磁控管。該全波倍壓整流電路由兩個高壓電容器和兩個高壓二極體配置。上述逆變器的電路板上的基本配置構成根據本發明的高頻加熱設備的一部分。在附圖中省略了該基本配置，因為它與圖13中所示的整個配置相同(除了溫度傳感器9』以外)。也就是說，省略的部分至少包括用於控制磁控管的逆變器部分(包括圖13的逆變器16、逆變器控制電路161等)。前述各部分基本布置在包括在高頻加熱設備的殼體內的逆變器的電路板上。
[0124]在圖4的配置中，用於檢測陽極電流的檢測電阻器40被插入在逆變器的電路板和磁控管的接地，高壓二極體的陰極側之間，該電阻器40用作用於檢測磁控管的陽極電流的陽極電流檢測部分。另外的元件可以用作陽極電流檢測部分，只要該元件能夠檢測流入陽極的電流即可。
[0125]在操作高頻加熱設備時，當高電壓施加到磁控管時，輸出微波。在這種情況下，已知的是隨著高頻加熱設備的輸出增加，陽極電流變得更大。此外，已知的是當設備的加熱腔內的負載小或設備處於要被加熱的對象沒有被包含在腔室內的空加熱狀態時，微波的反射程度變大。也就是說，通過檢測流入陽極電流檢測電阻器40的陽極電流，可以識別高頻加熱設備的操作狀態，具體地，如空加熱或過加熱的異常操作狀態。因此，通過將電流信息輸入稍後描述的控制面板上的微計算機27，可以控制該設備的操作狀態。
[0126]接著，將描述關於放置在控制面板電路板上的部分，該控制面板電路板與逆變器電路板類似地容納在在高頻加熱設備的殼體內，並且被配置為與逆變器電路板分開提供的板。由檢測電阻器40檢測的電流信息從逆變器電路板傳輸到經由連接器耦合到逆變器電路板的通信線IaDC，然後由低通濾波器平滑，並輸入到微計算機27的A/D轉換器端49，該低通濾波器由輸入電阻器41和電容器29配置並用於移除高頻噪聲。電阻器43是過壓(surge)保護電阻器。
[0127]在低通濾波器的前級中，保護電阻器23耦合在來自檢測電阻器40的輸出線(通信線IaDC的一部分)和控制面板電路板的接地GND之間。提供保護電阻器23以便在逆變器電路板側出現異常時(在檢測電阻器40破損或沒連接到地的情況下)防止高電壓被施加到微計算機27。
[0128]此外，微計算機27耦合到接地線50，該接地線50經由金屬固定部件50a (如控制面板電路板上配置的雙孔狀(spectacle-like)電源插頭導線和螺釘)將高頻加熱設備的主體(殼體)接地。也就是說，採用了只通過接地線50實現將控制面板電路板接地的配置。根據該配置，因為作為稍後描述的檢測對象的磁控管的陽極電流的路徑變為一個，所以能夠容易地執行在接地線未耦合的情況下的錯誤檢測。
[0129]根據本發明，在操作設備前，通過使用微計算機27中包括的三態輸出電路46檢查逆變器電路板和控制面板電路板的每個的接地浮置。三態輸出電路46通過使用在A/D轉換器端49獲得的電壓值作為由陽極電流檢測電阻器40和電阻器41、42配置的迴路的高輸出來檢查接地。當確認確保了耦合時，三態輸出電路46開路，並且與一系列電路電分離。然後，只有在正常狀態的情況下，PWM輸出命令經由通信線(PWM)被發送到逆變器電路板側上的逆變器控制電路，從而開始逆變器的操作。另一方面，當通過使用三態輸出電路的輸出的接地檢查、在至少一個板中檢測到浮置的發生時，顯示錯誤並禁止設備的操作。另一通信線OSC是用於從逆變器控制電路接收表示逆變器的操作狀態的信號的連接器。由GND表示的部分構成到控制面板電路板的接地模式的耦合線。
[0130]此外，將微計算機27耦合到蜂鳴器48，該蜂鳴器48根據來自微計算機27的命令在預定時刻操作。此外，微計算機27耦合到用作定時器的旋轉位置確定部分(運動位置確定部分)80，該旋轉位置確定部分80根據時間經過，確定馬達70、71 (圖5)的旋轉位置、旋轉量和旋轉速度，也就是說，稍後描述的旋轉天線68、69 (圖5)。此外，微計算機耦合到用於接收用戶的操作輸入的操作輸入部分。各部分可以任意分布在逆變器電路板和控制面板電路上，並且分布方法不限於圖中所示的示例。
[0131]圖4所示的以及前述描述中的各個部分在逆變器電路板和控制面板電路板上的分布僅僅表示一個示例，並且其分布方法不涉及本發明的實質。然而，通常來說，設備的主要驅動電路(如逆變器電路和逆變器控制電路)形成在逆變器電路板上並耦合到磁控管。控制電路(如微計算機)形成在控制面板電路板上。具體地，當設備是微波爐時，控制電路用於命令烹飪菜單。
[0132]圖5是顯示根據本發明實施例的高頻加熱設備100的整個配置的圖，並且具體地顯示從其前面看的截面圖。高頻加熱設備100包括:磁控管12 ;波導63，用於傳輸從磁控管12發射的微波；加熱腔64，其耦合到波導63的上部；安裝臺65，其固定在加熱腔64內以便放置要被加熱的對象(如食物)，並且具有能夠容易地傳輸微波的屬性，因為該臺由低損耗的電介質材料(如陶瓷或玻璃)形成；被加熱對象容納空間66，其形成在加熱腔64內的安裝臺65之上，並且用作基本能夠容納食物在其中的空間；天線空間67，其形成在加熱腔64內的安裝臺65之下；兩個旋轉天線68、69，其相對於加熱腔64的寬度方向對稱附接；以及馬達70、71，用作能夠分別驅動和旋轉旋轉天線68、69的代表驅動源。
[0133]儘管圖4所示的控制面板電路板、逆變器電路板和這些板上的各部分未在圖5中示出，但是這些板和部分理所當然地容納在高頻加熱設備100的殼體內。
[0134]根據本發明，如上所述，可以通過檢測磁控管的陽極電流及其對應的值(如陽極電壓IaDC值並且還包括陽極電流自身)來識別高頻加熱設備的操作狀態。在這點上，電流不是通過檢測其瞬時值一次而是通過在預定時間期間檢測多次來測量。在作為用於讀取作為IaDC值的陽極電流值並確定高頻加熱設備的操作狀態的技術(I)閾值控制和(2)改變值檢測控制的形式之外，目標還有通過讀取方法來確保具有更高準確度的更穩定的檢測，其不會由於噪聲的影響或由饋送分配的改變導致的陽極電流改變而引起錯誤檢測，該讀取方法跟隨無線電波攪動部件以便得到關於IaDC值的讀取的進一步穩定性。此外，通過採用跟隨無線電波攪動部件的讀取方法，變得可以執行以下之一:(1)基於其中大於預定閾值的對應值被連續讀取的次數的閾值控制；以及(2)基於由多次讀取計算的對應值的改變值的改變值檢測控制。
[0135]根據本發明，為了進一步改進準確度，在特定時間段期間將陽極電流的對應值檢測多次，從而在該時間周期期間，基於對應值的在一段期間的總和的值來執行前述控制。
[0136]為了均勻加熱被加熱對象(如食物)，在根據本實施例的高頻加熱設備100中，從磁控管發出的微波由旋轉天線68、69攪動，並且輻射到被加熱對象上。這種操作意味著當從被輻射的微波(即，磁控管)來看時，被加熱對象的屬性(如形狀和材料)隨時間經過而改變。這種改變導致磁控管的陽極電流的不穩定性和波動。當這種波動反映到(I)閾值控制和(2)改變值檢測控制上時，高頻加熱設備的操作狀態可能被錯誤檢測。例如，當微波被攪動時，被加熱對象的輻射表面相對突然地改變，因此陽極電流可能突然增加或減少。在這種情況下，儘管操作操作狀態基本正常，但是微計算機27錯誤地確定出現了某種故障，因此可能停止高頻加熱設備的操作。
[0137]因此，根據本發明，為了抑制前述由于波動導致的影響，其中由於微波攪動的出現而導致被加熱對象的相對改變的時間段被當作單個單位時間段，從而計算這種時間段中的陽極電流的對應值的平均值。此外，通過將無線電波攪動部件的一個周期期間的平均值的總和當作單個單位，執行上述(I)閾值控制和(2)改變值檢測控制，從而本發明實現了用於儘可能抑制波動的影響的配置。
[0138]根據本發明，以檢測用作用於攪動微波的無線電波攪動部件的旋轉天線68、69的旋轉的方式獲得這種時間周期，然後以與旋轉天線的旋轉位置互鎖的方式計算各段的平均值，並且平均值在一個周期內被求和。也就是說，因為饋送分配的波動以無線電波攪動部件的單個旋轉的周期重複，所以各段的平均值被計算，並且計算一個周期的平均值的和作為單個單位。結果，根據求和值，瞬時改變可以被吸收和拉平(level),而且求和值作為絕對值為大，因此容易處理。
[0139]這種計算處理的構思的示例將在圖6和7中示出。如圖6所示，表示旋轉天線的旋轉位置的旋轉軌跡被相等地劃分為10個部分(時間上相等地劃分)，從而提供從段I到段10的10段(一段的角度為36度)。總的來說，旋轉天線被配置為在60Hz的AC電源的條件下，以600個循環(cycle)旋轉，也就是說，以600/60 = 10秒的周期執行一次旋轉。因此，一段的角度旋轉時間是I秒(60個循環)。在50Hz的AC電源的情況下，旋轉天線以12秒(=600/50)的周期執行一次旋轉，因此，一段的角度旋轉時間是1.2秒(50個循環)。
[0140]微計算機27計算在段I到段10的每個上檢測到的陽極電流的對應值，也就是說，在每一段，本實施例中的陽極電壓IaDC值的平均值(該段的平均值的計算)。然後，這樣獲得的10段的平均值被求和，並且被求和的數據被保持作為一個單位的數據。這樣保持的一個單位的數據對應在一個周期期間的求和值，該求和值是在一個周期期間的對應值的總和。構成一個周期求和值的、在一個周期之前收集的段平均值數據由在下一周期獲得的該段的段平均值數據更新，從而產生一個單位的新數據。
[0141]在啟動馬達70、71的旋轉後，用於讀取IaDC值的時刻可以在使用旋轉位置確定部分80的時間管理下執行，該旋轉位置確定部分80由用於計數經過的時間的定時器配置。在啟動馬達70、71的旋轉後，旋轉位置確定部分80可以基於在啟動旋轉後經過的時間，獲得表示在任意外圍方向上的點的旋轉位置的旋轉位置信息(運動位置信息)。當然，旋轉位置確定部分80可以以這樣的方式配置:要檢測的部件(磁體等)提供在旋轉天線的外圍邊緣部分等，從而通過固定在天線空間67的壁表面等的傳感器(磁傳感器等)來讀取旋轉方向上的位置(坐標管理)。
[0142]在圖7中，通過使用緩衝器存儲器作為存儲裝置，示出了前述數據的保持和更新的構思。這種緩衝器存儲器提供在微計算機27等內。該緩衝器存儲器包括用於保持和更新段平均值數據的緩衝器Z和用於保持和更新一個周期求和值數據的緩衝器X。
[0143]在啟動測量前，緩衝器Z的所有段的對應值數據(段平均值數據)被設置為「O」。首先，段I的段平均值數據「I」被檢測和保持。然後，段2的段平均值數據「2」被檢測和保持。類似地，段3到段10的段平均值數據「3」到「10」被檢測和保持。也就是說，由參照標號「I」到「10」表示的這些數據的每個，是與在相應一段中檢測到的所有對應值(在60Hz的情況下為60個循環的數據)的平均值對應的段平均值數據。 [0144]當段I到段10的全部的段平均值數據被保持時，這些數據被求和，從而生成第一旋轉的一個周期求和值數據「55」並保持在緩衝器X中。然後，第二和隨後旋轉的每個中的每個段的段平均值數據由緩衝器Z更新。由更新順序生成的最新的一個周期求和值數據被保持在緩衝器X中。根據該實施例，第一次保持的段I的段平均值數據由第二次旋轉中的相同段的平均值數據「11」更新，從而產生新的周期平均值數據。換句話說，當用作其一個元素的段平均值數據被依次更新時，生成該一個周期求和值數據，也就是說，基於保持在FIFO(先入先出)格式的存儲器中的段平均值數據來生成。微計算機27以「55、65、75、85……」的順序，更新以這種方式保持的一個周期求和值數據。也就是說，在啟動操作後在60Hz的情況下經過10秒或在50Hz的情況下經過12秒時，第一次計算作為用於確定操作狀態的對應值的一個周期求和值數據。此後，在60Hz的情況下以I秒的時間間隔或在50Hz的情況下以1.2秒的時間間隔依次更新該一個周期求和值數據，從而執行(I)閾值控制和(2)改變值檢測控制。圖7所示的緩衝器X的值被簡單地表示以便幫助理解，並且在實際情況下在實際饋送分配的每段的IaDC值的波動程度更小。使用一個周期求和值的技術優點是:要被處理的在電壓值上為小的IaDC值可以被表示為大的值，並且其有助於使得檢測較少受噪聲影響。
[0145]以這種方式，根據本發明，作為旋轉部件的無線電波攪動部件的一次旋轉被計算作為對應值的一個周期求和值，並且通過順序地比較這樣計算的一個周期求和值執行操作控制。因此，在具有突出值(如噪聲)的對應值被抑制的狀態下可以穩定地獲得對應值，並且由於微波和被加熱對象之間的相對關係(相對位置)而導致的影響被抑制。
[0146]在(I)閾值控制和(2)改變值檢測控制中使用通過前述方法獲得的對應值的情況下，提供了以下三種方法以便根據預測的操作環境(被加熱對象的種類和設置條件、外圍溫度)和輸出適當地確定操作狀態。
[0147](A)閾值可變控制方法，其使得依賴於用作微波的輸出命令的PWM，可以在閾值控制方法下改變閾值；
[0148](B)改變值可變控制方法，其使得依賴於用作微波的輸出命令的PWM，可以在改變值檢測控制方法下改變用於確定的改變閾值；以及
[0149](C)改變值確定有效時間可變控制方法，其設置對確定改變值有效的時間，並使得依賴於用作微波的輸出命令的PWM，可以在改變值檢測控制方法下改變時間。
[0150]以下，將依次說明這三種方法(A)到(C)。
[0151](A)閾值可變控制方法
[0152]通常，高頻加熱設備100的輸出(即，磁控管12的輸出)具有這樣的特徵:可以根據操作頻率和施加的電壓使得其可變。輸出控制以這樣的方式執行:當用戶經由操作輸入部分82輸入對應於期望的輸出的輸出控制信號時，微計算機27經由通信線(PWM，脈衝寬度調製)，發送圖4所示的PWM輸出命令到逆變器電路板側上的逆變器控制電路161，從而逆變器控制電路161控制逆變器16的輸出，因此可以使得磁控管12的輸出可變。作為示例，可以通過改變在逆變器控制電路161內提供的PWM控制電路的佔空比，使得逆變器16的輸出(即，磁控管12的輸出)可變。
[0153]例如，存在這樣的高頻加熱設備，其在要求1，OOOff輸出時要求80%的佔空比，在要求800W輸出時要求75%的佔空比，而在要求700W輸出時要求65%的佔空比。當存在這種相對關係時，通過應用計算表達式如Y = Ax+B,其中Y表示閾值,X表示PWM佔空比，以及A (特別是正值)和B表示常數，微計算機27根據輸出(S卩，PWM佔空比)設置適當的閾值。儘管計算表達式不限於前述表達式，但是通常選擇閾值I根據PWM佔空比X的增加也增加的表達式(y是X的二次式等)。
[0154]通過根據如前述表達式的對應輸出的每個來分開提供閾值作為極限值，檢測空加熱所需的時間可以變短。也就是說，如圖8所示，在低輸出的情況下，陽極電流對應值(IaDC值)的電壓不可能如直線a所示隨時間經過而增加。相反，在高輸出的情況下，IaDC值可能如直線b所示隨時間經過而增加。在這種條件下，當作為閾值的閾值電壓被設置為常數固定值Vl時，在直線b的情況下，檢測電壓在相對短的時間t2達到閾值電壓VI。然而，在其中輸出減少的直線a的情況下，檢測電壓達到閾值電壓Vl所需的時間變為長的時間tl，因此檢測需要長的時間。
[0155]因此，根據本方法，在如直線a所示的低輸出的情況下，通過使用前述計算表達式等分開計算較低的閾值V2，並且使用該閾值執行閾值控制。根據這種控制方法，在低輸出的情況下，因為檢測電壓不達到作為傳統固定值的閾值設定值VI，所以可以更確定地防止這種現象出現:檢測需要長的時間以及諸如空加熱之類的麻煩連續出現。
[0156]此外，即使在還採用(2)改變值檢測控制的情況下，因為在低輸出的情況下，如圖8直線a所示，改變值為小，所以檢測可能是困難的。因此，當本方法用在長時間以低輸出烹調的情況下，可以更確定地防止諸如空加熱之類的麻煩連續出現。
[0157]此外，當輸出可變時，必然要求固定的單個閾值電壓匹配如1，OOOff的最大輸出(圖8的VI)。然而，在如600W的低輸出的情況下，當空加熱狀態連續出現直到檢測值達到Vl時(直到時間達到tl時)，因為操作持續直到時間達到tl或烹調結束，所以這是危險的。當如本方法事先設置適於低輸出的低閾值時，可以防止在空加熱狀態下的操作持續。
[0158](B)改變值可變控制方法
[0159]在本方法中，微計算機27根據輸出(PWM佔空比)改變用於確定的改變閾值，以根據輸出設置用於確定的改變閾值的適當的改變值。作為計算表達式，採用了類似於用於閾值可變控制方法的前述表達式的表達式。
[0160]本方法還可以處理根據磁控管環境的改變的改變值的變化。例如，假設了以下兩種情形。
[0161]情形1:環境溫度是攝氏35度，加熱設備併入殼體內，水負載存在(被加熱對象是水)，並且輸出為i，ooow。
[0162]情形2:環境溫度是攝氏O度，開放空間，沒有水負載(空加熱)，並且輸出為600W。
[0163]在情形I下，發現IaDC值的改變值(斜率)變得比情形2下的改變值大。因此，當大於情形I下的改變值的值被設置為用於確定的改變閾值時，情形2下的空加熱不能被檢測到。因此，根據本方法，設置了根據輸出的用於確定的改變閾值(根據低輸出的用於低確定的改變閾值)，從而情形2下的空加熱也可以被檢測到，因此可以防止操作的持續。
[0164](C)改變值確定有效時間可變控制方法[0165]根據本方法，微計算機27根據輸出(PWM佔空比)改變用於持續改變值檢測的確定的有效確定時間。通過使用計算表達式如I = -Ax+B獲得時間,其中y表示有效確定時間，X表示PWM佔空比，以及A (特別是正值)和B表示常數。儘管計算表達式不限於前述表達式，但是通常選擇有效確定時間I根據PWM佔空比X的增加而下降的表達式(例如y與X成反比)。
[0166]也就是說，如圖9的直線a所示，發現即使存在(水)負載，當設備被驅動長時間時(具體地，在情形I下的操作時間時)，IaDC值的該改變值(斜率)也變大。因此，當事先確定用於確定的改變閾值為單個固定值Avl (從操作啟動開始IaDC值的改變值)時，即使存在負載，當時間達到tl時，微計算機27也確定改變值達到預定的用於確定的改變閾值Λ vl，從而執行在操作狀態被確認為異常時執行的如停止操作或減少輸出的處理。
[0167]因此，根據本方法，設置改變值控制方法中的用於改變值(斜率)確定的有效確定時限(上限)t2。此外，通過依賴於用作微波的輸出命令的PWM的值，事先計算在其期間改變值確定有效的有效確定時間。該改變值確定變為有效直到操作啟動後時間達到t2，但此後不執行改變值確定(即使在有效確定時間t2後改變值達到用於確定的改變閾值△ vl，當操作狀態被確定為異常時執行的處理也不執行)。也就是說，因為基於前述表達式在每個輸出有效確定時間改變，所以變得可以更快並且更確定地確定關於微波輸出和負載存在狀態或空加熱狀態的組合的各種操作狀態。具體地，隨著輸出增加確定時間變小，從而防止狀態被確定為空加熱而不管負載的存在的錯誤檢測。
[0168](第三實施例)
[0169]根據第二實施例，在作為旋轉部件的無線電波攪動部件的一個旋轉的時間段期間，檢測陽極電流的對應值。根據本實施例，不管無線電波攪動部件的一個旋轉的特定時間段，在使用(I)閾值控制或(2)改變值檢測控制的情況下，控制(I)或(2)的閾值根據高頻加熱設備的輸出(輸出控制信號) 而改變。換句話說，每個閾值可以根據任意時間和任意檢測次數改變。在這種情況下，如同前述實施例，前述三種方法(A)到(C)可以使用。
[0170]也就是說，在本實施例中，在第二個實施例中參照圖6和7說明的在每段的IaDC值的計算和旋轉天線68、69的旋轉的檢測的每個可以可選地執行。具體地，儘管微計算機27基於磁控管的陽極電流計算高頻加熱設備100的操作狀態，但是微計算機在與旋轉天線68,69的旋轉完全無關的每個時刻和時間段期間確定操作狀態。微計算機27基於以下之一將閾值改變為適當的值:(A)閾值可變控制方法；(B)改變值可變控制方法；以及(C)改變值確定有效時間可變控制方法。
[0171]將參照圖10所示的流程圖進行說明，該流程圖關於在檢測這樣配置的高頻加熱設備的操作狀態時，具體地，在當該設備是微波爐時檢測到操作狀態中的異常時的操作，以及在檢測異常時的保護處理的操作。
[0172]微計算機27設置m = O以及Z(m) = Zmin = 500作為高頻加熱設備的初始設置(步驟S201)。各個符號的含義如下。
[0173]m:計算陽極電壓IaDC值在一個周期期間的總和的順序。
[0174]Z(m):第m次計算的陽極電壓IaDC值的在一個周期期間的總和；以及
[0175]Zmin:存儲用於改變值控制的用於比較的初始值。
[0176]儘管Z(m)是從讀取的IaDC值計算的在一個周期期間的總和，但是其在操作開始時被設置為500作為初始值。也就是說，Z(O) = 500。此外，用作在測量用於改變值控制的改變值時用於比較的初始值的Zmin也被設置為500作為初始設置。
[0177]隨後，微計算機27讀取輸出控制信號(步驟S202)，該控制信號根據由用戶在高頻加熱設備的殼體上提供的操作輸入部分82設置的操作輸出(1，000W、800W、700W等)產生，而且微計算機27將該信號施加到閾值控制和改變值檢測控制中所示的關係表達式，從而計算閾值A、改變值閾值C和改變值確定有效時間T (步驟S203)。
[0178]然後，微計算機27經由PWM通信線發送PWM命令到逆變器控制電路，從而驅動磁控管並振蕩微波，從而基於陽極電流和陽極電壓的檢查，操作狀態監視序列啟動。
[0179]接著，由陽極電流檢測電阻器40讀取的陽極電流被輸入到構成陽極電流輸入部分的微計算機27的A/D轉換器端49，並且經歷模擬到數字轉換。然後，對應的陽極電壓IaDC值被讀取，然後，根據圖6和7中所示的處理來計算段平均值和一個周期期間的求和值，並且將這些值存儲在緩衝器存儲器中(步驟S205)。根據通常方法，考慮陽極電流檢測電阻器40的電阻值執行該從電流到電壓的轉換。
[0180]接著，執行用於檢測IaDC值的改變值的改變值檢測控制。首先，微計算機27獲得其中用於改變值檢測控制的陽極電壓IaDC值的在一個周期期間的求和值被檢測的次數，即，計數器的值，其中將表示陽極電壓IaDC值的在一個周期期間的總和被計算的順序的m加1(步驟S206)。然後，在該時刻計算的一個周期期間的求和值Z(m)被寫入緩衝器存儲器(步驟S207)。隨後，設置用作用於比較的初始值的Zmin。連續更新的在一個周期期間的求和值Z(m)的第m個值與其第m-1個值比較。當第m個值小於第m_l個值時,再次設置Zmin(步驟S209)。當第m個值等於或大於第m-Ι個值時，處理進行到下一步驟(在步驟S208中為否)。然後，微計算機27確定從測量啟動經過的時間是否超過在步驟S203中計算的改變值確定有效時間T。當經過的時間沒有超過有效時間T時(在步驟S210中為否)，確定改變值Z(Hi)-Zmin是否超過改變值 檢測控制中的改變值的閾值C (在步驟S203中計算)(步驟
5211)，該改變值Z(Hi)-Zmin表示值Z(m)和用於比較的初始值Zmin之間的差值。相反，當經過的時間超過改變值確定有效時間T時(在步驟S210中為是)，處理跳轉到步驟S213的處理(閾值控制)和隨後的步驟。在步驟S211中，當改變值Z(m)-Zmin大於閾值C時，SP，Z(m)-Zmin ^ C (在步驟S211中為否)，微計算機27確定出現了某種異常，然後停止設備或減少輸出，並且經由殼體的液晶顯示面板等顯示錯誤(步驟S212)。另一方面，當改變值沒有超過改變值閾值C時(在步驟S211中為是)，步驟S213的處理(閾值控制)和隨後的步驟啟動。
[0181]隨後，將此時的一個周期期間的求和值Z(m)與閾值A(在步驟S203中計算)比較，以確定是否該求和值小於閾值A (步驟S213)。作為在步驟S213中的確定的結果，當確定計算的Z(m)大於閾值A時(步驟S213中為否)，微計算機27確定出現了某種異常，然後停止設備或減少設備的輸出，並且經由在設備的殼體提供的液晶顯示面板等顯示錯誤(步驟
5212)。
[0182]作為在步驟S213中的確定的結果，當確定一個周期期間的求和值Z(m)等於或小於閾值A時(步驟S213中為是)，確定烹調是否完成(停止鍵是否按下)(步驟S214)。當確定烹調完成時(步驟S214中為是)，烹調終止。當確定烹調沒有完成時(步驟S214中為否)，處理返回到步驟S205，並且再次讀取陽極電壓值IaDC。然後，計算一個周期期間的求和值Z(m)並且執行隨後的處理。
[0183]根據本發明，不是僅僅依賴於在某個時刻的陽極電壓IaDC值的讀取值(只有一次檢查)來執行設備的停止或輸出的控制。微計算機27執行IaDC值的連續檢測處理。當連續檢測到IaDC值超過閾值A預定次數或更多時或者當IaDC值的改變值超過預定值時，微計算機停止高頻加熱設備或減少其輸出。因為前述操作不是只依賴於瞬時檢測，所以由於噪聲引起的錯誤檢測的概率可以被減少，因此可以更精確地執行檢測操作。
[0184]此外，根據本發明，在IaDC值的多次檢測外，還經過預定段計算IaDC值的平均值。此外，因為無線電波攪動部件的一個周期期間的平均值的求和值被用於確定操作狀態、以便處理饋送分配的改變，所以可以準確地進行確定而不引起錯誤檢測。
[0185]如上所述，本實施例採用兩種控制方法作為檢測操作狀態的方法，即，使用閾值A作為電壓的絕對值的閾值控制和用於檢測電壓的預定時間的改變值的改變值檢測控制。在圖10中，步驟S208的確定和隨後的步驟對應於改變值檢測控制，而步驟S213的確定和隨後的步驟對應於閾值控制。這些控制方法的每個由確定部分執行，該確定部分包括在微計算機27中並且由各種運算處理裝置構成。包括確定部分和構成陽極電流輸入部分的A/D轉換器端49的微計算機27對應於根據本發明的狀態檢測裝置。當然，確定部分和陽極電流輸入部分不必要集成地構成為單個晶片。
[0186]在前述實施例中，儘管一起使用了兩種方法，S卩，閾值控制和改變值檢測控制，但是這兩種方法可以獨立執行。例如，可以以這種方式只通過改變值檢測控制來控制高頻加熱設備，該方式為在從圖10的步驟S208到步驟S211的改變值檢測控制之後，執行步驟S214的確定而不執行步驟S213。替代地，可以通過執行步驟S213的確定而不執行步驟S208到步驟S211，只由閾值控制來控制高頻加熱設備。
[0187]此外，圖10的操作符合第二個實施例的說明。然而，在第三個實施例的情況下，不必要檢測旋轉天線68、69的一個周期或在每個周期控制閾值。因此，在第三個實施例中，不必要在步驟S205中計算一個周期期間的總和值，而僅僅需要基於在每個適當時刻的求和值來執行步驟S207中的操作和隨後的步驟。
[0188]此外，當通過閾值控制和/或連續檢測控制確定操作狀態異常時，替代於停止操作或減少輸出，可以與停止操作或減少輸出一起由圖4所示的蜂鳴器48發出警報。蜂鳴器的聲音可以在空加熱操作和小加熱負載操作之間改變。
[0189]在減少高頻加熱設備的輸出的情況下，期望減少輸出到其最大輸出的50%或更少。只有考慮全波倍壓整流電路的高壓二極體的保護，例如當陽極電壓值IaDC或在一個周期期間的計算的求和值再次減少到小於閾值A的電流時，才可以將輸出恢復到正常的100%輸出。
[0190]圖11是從其前面看的、根據本發明另一實施例的高頻加熱設備100的截面圖。在根據本實施例的高頻加熱設備100中，沒有使用如圖5所示的兩個旋轉天線68、69。根據本實施例，安裝臺65a是由馬達70a經由軸73驅動和旋轉的旋轉臺。加熱腔64被提供有開口 74，從而從磁控管12產生的微波經由波導63和開口 74傳導到被加熱對象容納空間66。放置在安裝臺(旋轉臺)65a上並由其旋轉的被加熱對象由微波加熱。根據本實施例，通過檢測馬達70a的旋轉位置、如上所述計算旋轉臺的一個周期的求和值、以及執行控制，獲得了與圖5的實施例的效果類似的效果。因此，根據本實施例，儘管不同於圖5所示的旋轉天線68、69,安裝臺自身不攪動微波,但是當從被加熱對象來看時安裝臺(旋轉臺)65a相對地攪動微波，因此也用作無線電波攪動部件。
[0191]圖12是從其前面看的、根據本發明再一實施例的高頻加熱設備100的截面圖。在根據本實施例的高頻加熱設備100中，沒有使用如圖5所示的安裝在天線空間67中的兩個旋轉天線68、69。根據本實施例，在被加熱對象容納空間66的上部提供的無線電波擴散葉片75由馬達70b經由軸76驅動和旋轉。加熱腔64被提供有開口 74，從而從磁控管12產生的微波經由波導63傳導到被旋轉的無線電波擴散葉片75，然後被擴散並經由開口 74傳導到被加熱對象容納空間66。放置在安裝臺65上的被加熱對象由微波加熱。根據本實施例，通過檢測馬達70b的旋轉位置、如上所述計算旋轉臺的一個周期的求和值、以及執行控制，獲得了與圖5的實施例的效果類似的效果。
[0192]前述各實施例示出其中無線電波攪動部件自身圍繞預定點旋轉的示例。然而，應用本發明的無線電波攪動部件不限於這種配置。本發明可以應用到具有以預定時間和空間周期移動的無線電波攪動部件的高頻加熱設備。這是因為通過將該周期與陽極電流的檢測相關，變得可以抑制用於確定的值的波動。
[0193]此外，在前述各實施例中，儘管段的平均值、和電流的對應值(如陽極電壓)的一個周期期間的求和值被用作操作狀態的識別值，但是嚴格意義上不必針對求和值使用所有這樣檢測的對應值。獲得代表在一個周期期間的多個對應值以及適於識別操作狀態的值就足夠了。
[0194]本申請基於2005年12月26日提交的日本專利申請N0.2005_372662、2006年6月19日提交的日本專利申請N0.2006-169051和2006年6月19日提交的日本專利申請N0.2006-169053，在此通過引用併入其全部內容。
[0195]儘管上面說明了本發明的各種實施例，但是本發明不限於前述實施例中所示的內容。本發明意圖在於:從本領域技術人員基於說明書的描述和已知的技術、通過改變和應用本發明獲得的技術內容都被包括作為要保護的範圍種。
[0196]產業可應用性
[0197]如上所述，根據本發明，變得可以幾乎不受噪聲影響並且高準確度地檢測陽極電流的異常，還變得可以以更高準確度控制、安全操作和保護高頻加熱設備。此外，變得還可以靈活地處理由於不同的無線電波輸出、不同的設置條件、不同的被加熱對象、不同的環境溫度等的組合導致的磁控管的陽極電流的對應值的改變，從而使得可以高準確度地檢測陽極電流的異常，還使得可以以更高準確度控制、安全操作和保護高頻加熱設備。
【權利要求】
1.一種狀態檢測裝置，用於檢測包括用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態，包括: 陽極電流輸入部分，其輸入所述磁控管的檢測的陽極電流；以及 確定部分，其在預定時間周期期間多次讀取與由所述陽極電流輸入部分輸入的陽極電流對應的陽極電壓，並且基於多個所述陽極電壓確定所述高頻加熱設備的操作狀態，其中 所述確定部分基於以下兩者來確定所述高頻加熱設備的操作狀態:(I)基於其中大於預定閾值的所述陽極電壓被連續讀取的次數的閾值控制；以及(2)基於由多次讀取計算的所述陽極電壓的每單位時間改變值的改變值檢測控制。
2.如權利要求1所述的狀態檢測裝置，其中 在(I)的閾值控制中當所述次數達到預定次數或更多時、或者在(2)的改變值檢測控制中當超過預定閾值的改變值被計算了預定次數或更多時，所述確定部分確定所述高頻加熱設備的操作狀態不正常，從而停止所述高頻加熱設備的操作或減少所述高頻加熱設備的輸出。
3.如權利要求1或2 所述的狀態檢測裝置，其中所述陽極電流輸入部分由Α/D轉換器端構成，該Α/D轉換器端使所述陽極電壓經歷模擬到數字轉換。
4.如權利要求1所述的狀態檢測裝置，其中所述確定部分通過基於(2)的改變值檢測控制下的改變值的負載，確定所述高頻加熱設備的操作狀態為正常狀態、空加熱狀態或過加熱狀態。
5.如權利要求4所述的狀態檢測裝置，還包括蜂鳴器，其分別通過不同的蜂鳴聲來報警空加熱狀態和過加熱狀態。
6.如權利要求1所述的狀態檢測裝置，其中當所述次數不超過(I)的閾值控制中的預定次數時，執行(2)的改變值檢測控制。
7.一種高頻加熱設備，包括: 磁控管； 檢測陽極電流的陽極電流檢測部分； 控制磁控管的逆變器部分； 以及，如權利要求1到6之一所述的狀態檢測裝置。
8.如權利要求7所述的高頻加熱設備，其中所述陽極電流檢測部分由布置在用於將逆變器部分接地的路徑中的陽極電流檢測電阻器配置。
9.如權利要求7或8所述的高頻加熱設備，其中當所述狀態檢測裝置確定高頻加熱設備的操作狀態不正常時，狀態檢測裝置將用於使得陽極電流恆定的命令輸出到所述逆變器部分。
10.一種狀態檢測方法，用於檢測包括用於產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作狀態，包括: 輸入磁控管的檢測的陽極電流的步驟；以及 在預定時間周期期間多次讀取與這樣輸入的陽極電流對應的陽極電壓、並且基於多個所述陽極電壓確定所述高頻加熱設備的操作狀態的步驟，其中 確定步驟基於以下兩者來確定所述高頻加熱設備的操作狀態:(I)基於其中大於預定閾值的所述陽極電壓被連續讀取的次數的閾值控制；以及(2)基於由多次讀取計算的所述陽極電壓的每單位時間改變值的改變值檢測控制 。
【文檔編號】H05B6/68GK103476163SQ201310467734
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2006年12月26日 優先權日:2005年12月26日
【發明者】守屋英明, 城川信夫, 末永治雄, 酒井伸一, 木下學 申請人:松下電器產業株式會社