高頻加熱設備及檢測其操作狀態的狀態檢測裝置和方法

專利名稱：高頻加熱設備及檢測其操作狀態的狀態檢測裝置和方法
技術領域：
本發明涉及用于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， 涉及用于檢測高頻加熱設備的操作狀態的狀態檢測裝置。
背景技術：
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，然后由整流電路13的輸出側和扼流 圈14的平滑電容器15平滑，并且被施加到逆變器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 用于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。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，并且用于控制逆變器16。溫度傳感 器(熱敏電阻器)9’被附接到用于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，并且用于控制逆變器16。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 用于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 高壓二極管192、193配置。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，磁控管的溫度由于微波的反向輻射(backbombardment)而增 加，并且因此ebm減少。結果，由于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管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管可能被熱量損壞。作為防止這種問題的方法，存在這樣的方法，其中用于檢測溫度的熱敏電阻器放 置靠近磁控管、半導體開關元件、高壓二極管等，并且在這些部件的熱破損之前停止裝置以 防止溫度的升高。作為用于防止溫度升高的方法，例如，專利文獻1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1)。圖14A顯示專利文獻1中描述的附接方法，并且還顯示熱敏電阻器通過螺釘緊固 到散熱片的狀態。用于散熱的散熱片7附接到印刷板6上，并且熱敏電阻器9’就附接在靠 近散熱片7附接的半導體開關元件8之上。
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，并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，并且取出散熱片7的溫度信息。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。在該圖中，用于散熱的散熱片7附接到印刷板6上，并且半導體開關元件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。專利文獻1 JP-A-2-312182專利文獻2 日本專利No. 289245
發明內容
根據專利文獻1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 極管的溫度，而表示半導體開關元件附接到其的散熱片的溫度。因此，盡管在高壓二極管的 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。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后附接靠近散熱片， 所以組裝過程的數量增加，并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管的溫度，而表示半導體開關元件附接到其 的散熱片的溫度。因此，盡管在高壓二極管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。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后手動附接靠近散熱片，所以 組裝過程的數量增加，并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管的溫度，而表示半導體開關元件附接到其的散 熱片的溫度。因此，盡管在高壓二極管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。盡管相關技術的前述技術沒有關注保護高壓二極管不受熱損壞的改進，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，磁控管和高壓二極管的溫度增加量變得大于其它組 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， 所以這些技術不能采用。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并且檢 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。解決問題的手段本發明提供了用于檢測具有用于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對應于由陽極電流輸入部分輸入的陽極電流的 對應值，并且基于多個對應值確定高頻加熱設備的操作狀態，其中確定部分基于以下的至
4少一個來確定高頻加熱設備的操作狀態(1)基于其中大于預定閾值的對應值被連續讀取 的次數的閾值控制；以及(2)基于由多次讀取計算的對應值的每單位時間改變值的改變值 檢測控制。在⑴閾值控制中當所述次數達到預定次數或更多時、或者在⑵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。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。確定部分通過基于(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。此外，當次數不超過(1)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。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于將逆變器部分 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恒定。此外，本發明提供用于檢測包括用于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對應值、并且基于多個對應值確定高頻加 熱設備的操作狀態的步驟，其中確定步驟基于以下的至少一個來確定高頻加熱設備的操作 狀態(1)基于其中大于預定閾值的對應值被連續讀取的次數的閾值控制；以及(2)基于由 多次讀取計算的對應值的每單位時間改變值的改變值檢測控制。此外，本發明提供用于檢測包括用于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于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，然后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， 并且基于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。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后，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 于饋送分配(feeding distribution)波動或噪聲導致的操作狀態的錯誤檢測。此外，用于確定操作狀態的確定部分可以基于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 用于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，然后針對各段的每個將一段的平均值存儲在存儲裝置中，然
5后，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(serially)更 新之前存儲在存儲裝置中的一段的平均值。通過采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，對應于 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，因為采用了求和 值，所以用于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。用于確定操作狀態的確定部分可以基于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于預定閾值的在一個周期期間的求和值。另一方面，用于確定操作狀態的確定部分可以被安排，以基于根據通過多次讀取 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。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于被加熱對象相對地攪動由磁控管產生的微波。此外，本發明還提供用于檢測包括用于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于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 應于從陽極電流輸入部分輸入的陽極電流的對應值、并且基于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，本發明還包括用于執行該方法的程序。此外，本發明還提供一種用于檢測包括用于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；以及確定部分，其讀取由陽極電流輸入部分輸入的陽極電流，并且基于該陽極電流確 定高頻加熱設備的操作狀態，其中所述確定部分接收用于控制磁控管的輸出的輸出控制信 號，并且根據輸出控制信號的值改變用于確定狀態的閾值。根據本發明的狀態檢測裝置，可以根據磁控管的輸出控制，改變作為用于確定高 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，該分界線依賴于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。所述閾值被認為是關于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。另一方面，所述閾值可以是關于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于確定改變值的有效的確定時間并且還改 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。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。當前述狀態檢測裝置并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 被放置在用于將逆變器部分接地的路徑中。
此外，本發明還提供用于檢測包括用于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；讀取由陽極電流輸入部分輸入的陽極電流、并且基于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于確定狀態的閾值的步驟。本發 明包括用于由計算機執行該方法的程序。本發明的效果根據本發明，高頻加熱設備中的磁控管的陽極電流被檢測，并且基于這樣檢測的 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，所以能夠防止由于噪聲等引起的錯誤檢測，并且能夠準確檢測操 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。此外，在基于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 可以防止由于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于噪聲 等引起的錯誤檢測，從而可以準確檢測操作狀態。此外，因為用于各種確定的閾值變得可以 對應于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。


圖1是示出根據本發明實施例的高頻加熱設備、并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；圖2是狀態檢測裝置的處理的流程圖；圖3是示出在三種狀態中檢測的電壓值的相應曲線；圖4是示出根據本發明實施例的高頻加熱設備、并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；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；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；圖7是示出檢測數據由緩沖器存儲器存儲和更新的狀態的概念圖；圖8是示出陽極電壓隨時間經過而改變的圖；圖9是示出陽極電壓的改變值隨時間經過而改變的圖；圖10是狀態檢測裝置的處理的流程圖；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；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；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。
附圖標記的解釋12磁控管23保護元件(電阻器)27微計算機29電容器
40陽極電流檢測電阻器41、42、43 電阻器46三態輸出電路47三態端48蜂鳴器49A/D轉換器端50接地線63 波導64加熱腔65安裝臺66被加熱對象容納空間67天線空間68、69旋轉天線70、71 馬達80旋轉位置確定部分82操作輸入部分100高頻加熱設備(微波爐)
具體實施例方式以下，將參照附圖具體說明本發明的各實施例。(第一實施例)圖1是示出根據本發明實施例的高頻加熱設備(如微波爐)、并且具體示出涉及高 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，然后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，并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。逆變器由用于控制高速切換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 后將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管 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于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。此外，在逆變器的電路板上，用于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，高壓二極管的陰極側之間，該檢測電阻器40用作用于檢測磁控 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由并聯 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。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于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 檢測的電流輸入稍后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。接著，將描述關于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，并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，然后由低通濾波器平滑，并輸入到微計算機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配置并用于移除高頻噪聲。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 路板側上的部分處于異常狀態時(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由并聯連接的多個電阻器 元件23a、23b、23c、23d(并聯連接的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 二極管可以串聯連接(到不影響IaDC的實際測量的程度)。在這種情況下，不要求電路保護二極管28。此外，用于防止錯誤操作和保護電路的保護電阻器43和二極管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，采用了只通過接地線50實現將控制面板電路板接地的配置。根據該配置， 因為作為稍后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。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配置的回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， 并且與一系列電路電分離。然后，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 誤并禁止設備的操作。另一通信線OSC是用于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。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 不限于圖中所示的示例。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，并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并耦合到磁控管。 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 用于命令烹飪菜單。將參照圖2所示的流程圖進行關于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。
首先，微計算機27設置η = 0、m = 0、k = 0以及ζ (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。η 陽極電壓IaDC的值(對應陽極電流的值)變為等于或大于稍后描述的預定閾 值A的次數。m 在確定陽極電壓IaDC小于預定閾值A后讀取陽極電壓的順序。Z (m)第m次讀取的陽極電壓。k:在第m次讀取的陽極電壓Z (m)和在第m_l次讀取的陽極電壓Z (m_l)之間的差 值(改變值)變為大于預定閾值C之后，該差值被讀取的次數。盡管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。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 此開始基于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，并且對應的陽極電壓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 后，微計算機27比較這樣讀取的IaDC值與閾值A(用于確定異常(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于閾值A (步驟S103)。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恒定速 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，并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，盡管在水的負載存在時曲線的斜率是平 緩的，但是在由于過加熱水已經蒸發的現象出現后，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，因為其依賴于設置值、操作條件、各部分(如電阻器)的值而變化。將基于關于電壓的絕對值的預定閾值的這種控制稱為閾值控制。返回到圖2所示的流程圖，當確定IaDC大于A時，S卩，作為步驟S103中的確定的結 果陽極電壓IaDC大于閾值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)。然后，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，并且微計算機27 重復步驟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。然后，微計算機停止該設備或減少該設備的輸出， 并且經由在設備的殼體上提供的液晶面板等顯示錯誤。 也就是說，根據本發明，不僅僅依賴于在某個瞬時時間點(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，并且當其連續 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 控制不依賴于只有瞬時值的檢測，所以由于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。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，當采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> A持續1秒鐘或更多(lOOmsXlO)時，微計算機27停止該設備或減 少該設備的輸出。再次返回到圖2所示的流程圖，當在步驟S103中確定為IaDCSA時(在步驟S103 中為是)，用于閾值控制的檢測次數η被設置為0 (步驟S109)，并且處理進行到用于檢測預 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，計數用于改變值檢測控制 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后的第m次陽極電壓檢測 的順序數m)的計數器被加1(步驟Sl 10)。在此時讀取的IaDC值Z (m) =IaDC被寫入(步 驟S111)。然后，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_l)) 是否超過改變值檢測控制中的改變值的閾值C(步驟S112)。當改變值大于閾值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)。然后，確定該次數是否達到3 (步驟S 108)。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，并且還顯示錯誤(步驟S106)。當在步驟S112中確定改變值小于閾值C，也就是說，z(m)-z(m-l)彡C時(步驟 S112中為是)時，計數器的值k被設置為0(步驟S113)，并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，并且陽極電壓值IaDC 被再次讀出。以此方式，在用于檢測恒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 為陽極電流在開始后突然增加，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并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 率可以應用于改變值檢測控制。作為用于檢測操作狀態的方法，如上所述，該實施例采用兩個控制方法，S卩，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讀取后，來自步驟S103的確定對應于閾值控制， 而來自步驟Slll的確定對應于改變值檢測控制。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中并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芯片。在前述實施例中，盡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 后，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Sl 13的改變值檢測控制之后，執行步驟Sl 14的確定而不執行步驟S102到步驟S106。在前述實施例中，盡管采樣檢測的時間周期被設置為100ms、并且用于閾值的檢測 次數η 和k分別被設置為10和3，但是顯然這些值不限于特定值。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。此外，盡管依賴于操作狀態(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。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管的保護，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。(第二實施例)接著，將參照附圖詳細描述根據本發明的第二實施例。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)、并且具體示出 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，然后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，并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。逆變器由用于控制高速切換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，然后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 極管配置。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于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。
在圖4的配置中，用于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，高壓二極管的陰極側之間，該電阻器40用作用于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。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于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 入稍后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。接著，將描述關于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，并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，然后由低通濾波器平滑，并輸入到微計算機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配置并用于移除高頻噪聲。電阻器43是過壓 (surge)保護電阻器。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。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，采用了只通過接地線50實現將控制面板電路板接地的配 置。根據該配置，因為作為稍后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。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配置的回路的高輸出 來檢查接地。當確認確保了耦合時，三態輸出電路46開路，并且與一系列電路電分離。然 后，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，顯示錯誤并禁止設備的操作。另一通信線 OSC是用于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。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，稍后描述的旋轉天線68、69(圖5)。此外，微計算機耦合到用于 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，并且分布方法不限于圖中所示的示例。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，并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并耦合到磁控管。 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 用于命令烹飪菜單。
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，并且具體地 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，用于傳輸從磁控管 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)，并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，并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，其相對于加熱腔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。盡管圖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。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值并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。在作為用于讀取作 為IaDC值的陽極電流值并確定高頻加熱設備的操作狀態的技術(1)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， 其不會由于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于IaDC值的讀取的進一步穩定性。此外，通過采用 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)基于其中大于預定閾值 的對應值被連續讀取的次數的閾值控制；以及(2)基于由多次讀取計算的對應值的改變值 的改變值檢測控制。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，基于對應值的在一段期間的總和的值來執行前述控制。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，并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(1)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，盡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。因此，根據本發明，為了抑制前述由于波動導致的影響，其中由于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(1)閾值控制和(2)改變值檢測控制，從而本發明實現了用于 盡可能抑制波動的影響的配置。根據本發明，以檢測用作用于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，然后以與旋轉天線的旋轉位置互鎖的方式計算各段的平均 值，并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復，所以各段的平均值被計算，并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。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1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1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)。微計算機27計算在段1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)。然后，這樣 獲得的10段的平均值被求和，并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。在啟動馬達70、71的旋轉后，用于讀取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由用于計數經過的時間的定時器配置。在 啟動馬達70、71的旋轉后，旋轉位置確定部分80可以基于在啟動旋轉后經過的時間，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)。在圖7中，通過使用緩沖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。這種緩沖器存儲器提供在微計算機27等內。該緩沖器存儲器包括用于保持和更 新段平均值數據的緩沖器Z和用于保持和更新一個周期求和值數據的緩沖器X。在啟動測量前，緩沖器Z的所有段的對應值數據(段平均值數據)被設置為“0”。 首先，段1的段平均值數據“1”被檢測和保持。然后，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“1”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。
當段1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”并保持在緩沖器X中。然后，第二和隨后旋轉的每個中 的每個段的段平均值數據由緩沖器Z更新。由更新順序生成的最新的一個周期求和值數 據被保持在緩沖器X中。根據該實施例，第一次保持的段1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，基于保持 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，在啟動操作后
在60Hz的情況下經過10秒或在50Hz的情況下經過12秒時，第一次計算作為用于確定操 作狀態的對應值的一個周期求和值數據。此后，在60Hz的情況下以1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(1)閾值控 制和(2)改變值檢測控制。圖7所示的緩沖器X的值被簡單地表示以便幫助理解，并且在 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，并且其有助于使得 檢測較少受噪聲影響。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，并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，并 且由于微波和被加熱對象之間的相對關系(相對位置)而導致的影響被抑制。在(1)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。(A)閾值可變控制方法，其使得依賴于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；(B)改變值可變控制方法，其使得依賴于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于確定的改變閾值；以及(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，并使得 依賴于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。以下，將依次說明這三種方法㈧到(C)。(A)閾值可變控制方法通常，高頻加熱設備100的輸出(即，磁控管12的輸出)具有這樣的特征可以根 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輸入對應于期望的輸出的輸出控制信號時，微計算機27經由通信線(PWM，脈沖寬度 調制)，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控制電路的占空比，使得逆變器16的輸 出(即，磁控管12的輸出)可變。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 %的占空比，在 要求800W輸出時要求75 %的占空比，而在要求700W輸出時要求65 %的占空比。當存在這種相對關系時，通過應用計算表達式如y = Ax+B，其中y表示閾值，χ表示PWM占空比，以及 A(特別是正值)和B表示常數，微計算機27根據輸出(即，PWM占空比)設置適當的閾值。 盡管計算表達式不限于前述表達式，但是通常選擇閾值y根據PWM占空比χ的增加也增加 的表達式(y是χ的二次式等)。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。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，并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。
此外，即使在還采用(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。此外，當輸出可變時，必然要求固定的單個閾值電壓匹配如1，000W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于低輸出的低閾值時，可以防止在空加熱狀態下的操作持續。(B)改變值可變控制方法在本方法中，微計算機27根據輸出(PWM占空比)改變用于確定的改變閾值，以根 據輸出設置用于確定的改變閾值的適當的改變值。作為計算表達式，采用了類似于用于閾 值可變控制方法的前述表達式的表達式。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。情形1 環境溫度是攝氏35度，加熱設備并入殼體內，水負載存在(被加熱對象是 水)，并且輸出為1, OOOff0情形2 環境溫度是攝氏0度，開放空間，沒有水負載(空加熱)，并且輸出為600W。在情形1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， 當大于情形1下的改變值的值被設置為用于確定的改變閾值時，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于確定的改變閾值(根據低輸出的用于低 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。(C)改變值確定有效時間可變控制方法根據本方法，微計算機27根據輸出(PWM占空比)改變用于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y = -Αχ+Β獲得時間，其中y表示有效確定時 間，χ表示PWM占空比，以及A(特別是正值)和B表示常數。盡管計算表達式不限于前述表達式，但是通常選擇有效確定時間1根據PWM占空比X的增加而下降的表達式(例如y與χ成反比)。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1下的操作時間時)，IaDC值的該改變值(斜率)也變大。因此，當事 先確定用于確定的改變閾值為單個固定值△ vl (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于確定的改變閾值 Δ 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。因此，根據本方法，設置改變值控制方法中的用于改變值(斜率)確定的有效確定 時限(上限)t2。此外，通過依賴于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后時間達到t2，但此 后不執行改變值確定(即使在有效確定時間t2后改變值達到用于確定的改變閾值△ 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，因為基于前述表達式在每個輸 出有效確定時間改變，所以變得可以更快并且更確定地確定關于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。(第三實施例)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⑴閾值控制或⑵改變值檢測控制的情況下，控制⑴或⑵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㈧到(C)可以使用。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，盡管微計算機 27基于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基于以下之一 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。將參照圖10所示的流程圖進行說明，該流程圖關于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。微計算機27設置m = 0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。m 計算陽極電壓IaDC值在一個周期期間的總和的順序。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Zmin 存儲用于改變值控制的用于比較的初始值。盡管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，用作在測量用于改變值控制的 改變值時用于比較的初始值的Zmin也被設置為500作為初始設置。隨后，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系表達式，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)。然后，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 控管并振蕩微波，從而基于陽極電流和陽極電壓的檢查，操作狀態監視序列啟動。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，并且經歷模擬到數字轉換。然后，對應的陽極電壓 IaDC值被讀取，然后，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，并且將這些值存儲在緩沖器存儲器中(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。接著，執行用于檢測IaDC值的改變值的改變值檢測控制。首先，微計算機27獲得 其中用于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， 艮口，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)。然后，在該時刻計算的一個周期期間的求和值Z(m)被寫入緩沖器存儲 器(步驟S207)。隨后，設置用作用于比較的初始值的Zmi n。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個值小于第m_l個值時，再次設 置Zmin (步驟S209)。當第m個值等于或大于第m_l個值時，處理進行到下一步驟(在步 驟S208中為否)。然后，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 (m) -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S211)，該改變值Z(Hi)-Zmin表示值Z(m)和用于比較的初始值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)和隨后的步驟。在步驟S211中，當改變值Z(Hi)-Zmin大于 閾值C時，S卩，Z(Hi)-Zmin彡C(在步驟S211中為否)，微計算機27確定出現了某種異常，然 后停止設備或減少輸出，并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)和隨后的步驟啟動。隨后，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于閾值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)大于閾值A時(步驟S213中為否)，微計算機27確定出現了某種異常，然后 停止設備或減少設備的輸出，并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 S212)。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)等于或小 于閾值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，并且再次讀取陽極電壓值IaDC。然后，計算一個周期期間的求 和值Z(m)并且執行隨后的處理。根據本發明，不是僅僅依賴于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于瞬時檢測，所以由于 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。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于確定操作狀態、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。 如上所述，本實施例采用兩種控制方法作為檢測操作狀態的方法，S卩，使用閾值A 作為電壓的絕對值的閾值控制和用于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的確定和隨后的步驟對應于改變值檢測控制，而步驟S213的確定和隨 后的步驟對應于閾值控制。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中并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對應于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芯片。在前述實施例中，盡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后，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。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，而僅僅需要基于在每個適當時刻的求和 值來執行步驟S207中的操作和隨后的步驟。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，替代于停止操 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。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管的保護，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于閾值A的電流時，才可以將輸出恢復到正常的 100%輸出。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上并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，盡管不同于圖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。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，然后被擴散并經由開口 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。 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于這種配置。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，變得可以抑制用于確定的值的波動。此外，在前述各實施例中，盡管段的平均值、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于識別操作狀態的值就 足夠了。本申請基于2005年12月26日提交的日本專利申請No. 2005_372662、2006年6 月19日提交的日本專利申請No. 2006-169051和2006年6月19日提交的日本專利申請 No. 2006-169053，在此通過引用并入其全部內容。盡管上面說明了本發明的各種實施例，但是本發明不限于前述實施例中所示的內 容。本發明意圖在于從本領域技術人員基于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范圍種。產業可應用性如上所述，根據本發明，變得可以幾乎不受噪聲影響并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 以靈活地處理由于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
一種狀態檢測裝置，用于檢測包括用于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，其讀取由所述陽極電流輸入部分輸入的陽極電流，并且基于所述陽極電流確定所述高頻加熱設備的操作狀態，其中所述確定部分接收用于控制所述磁控管的輸出的輸出控制信號，并且根據輸出控制信號的值改變用于確定狀態的閾值。
2.如權利要求1所述的狀態檢測裝置，其中所述閾值是關于所述輸出控制信號的預定 對應值的閾值。
3.如權利要求2所述的狀態檢測裝置，其中當這樣輸入的所述輸出控制信號的對應值超過所述閾值時，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其輸出。
4.如權利要求1所述的狀態檢測裝置，其中所述閾值是關于根據所述輸出控制信號的 預定對應值的時間經過的改變值的改變值閾值。
5.如權利要求4所述的狀態檢測裝置，其中所述確定部分提供用于確定改變值的有效 確定時間。
6.如權利要求5所述的狀態檢測裝置，其中所述確定部分還根據所述輸出控制信號改 變用于確定改變值的有效確定時間。
7.如權利要求4所述的狀態檢測裝置，其中當這樣輸入的所述輸出控制信號的改變值超過所述改變值閾值時，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其輸出。
8.如權利要求1所述的狀態檢測裝置，其中所述對應值是通過轉換陽極電流獲得的陽 極電壓，且所述陽極電流輸入部分由A/D轉換器端構成，該A/D轉換器端使所述陽極電壓經 歷模擬到數字轉換。
9.一種高頻加熱設備，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所述的狀態檢測裝置。
10.如權利要求9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于將 所述逆變器部分接地的路徑中的陽極電流檢測電阻器配置。
11.一種狀態檢測方法，用于檢測包括用于產生微波的磁控管的高頻加熱設備的操作 狀態，包括輸入所述磁控管的檢測的陽極電流的步驟；讀取由陽極電流輸入部分輸入的陽極電流、并且基于該陽極電流確定所述高頻加熱設 備的操作狀態的步驟；以及根據輸出控制信號的值改變用于確定狀態的閾值的步驟。
12.—種程序，用于由計算機執行在權利要求11中所述的各個步驟。
全文摘要
本申請提供了高頻加熱設備及檢測其操作狀態的狀態檢測裝置和方法。所述狀態檢測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，其讀取由所述陽極電流輸入部分輸入的陽極電流，并且基于所述陽極電流確定所述高頻加熱設備的操作狀態，其中所述確定部分接收用于控制所述磁控管的輸出的輸出控制信號，并且根據輸出控制信號的值改變用于確定狀態的閾值。所述狀態檢測裝置和方法可以精確地檢測高頻加熱設備的異常而沒有錯誤操作。
文檔編號H05B6/68GK101860995SQ20101000007
公開日2010年10月13日 申請日期2006年12月26日 優先權日2005年12月26日
發明者城川信夫, 守屋英明, 木下學, 末永治雄, 酒井伸一 申請人:松下電器產業株式會社