高频加热设备及检测其操作状态的状态检测装置和方法

专利名称：高频加热设备及检测其操作状态的状态检测装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于在使用磁控管的设备(如微波炉)中的高频加热的技术，具体地， 涉及用于检测高频加热设备的操作状态的状态检测装置。
背景技术：
图13是显示作为高频加热设备的示例的微波炉的配置的图。在该图中，来自商业 电源11的AC电源通过整流电路13被整流为DC电流，然后由整流电路13的输出侧和扼流 圈14的平滑电容器15平滑，并且被施加到逆变器16的输入侧。DC电流通过逆变器16内 的半导体开关元件的开/关操作，被转换为期望的高频(20到40kHz)电流。逆变器16由 用于驱动和控制高速切换电流的半导体开关元件的逆变器控制电路161控制，由此将流入 升压变压器18的初级侧的电流高速切换为导通/截止状态。通过检测整流电路13的初级电流，由变流器17检测到控制逆变器控制电路161 的输入电流。检测的电流被输入逆变器控制电路161，并且用于控制逆变器16。温度传感 器(热敏电阻器)9’被附接到用于冷却半导体开关元件的散热片。由温度传感器检测到的 温度信息被输入逆变器控制电路161，并且用于控制逆变器16。在升压变压器18中，初级线圈181被施加从逆变器16输出的高频电压，而根据线 圈比，次级线圈182被施加高电压。在升压变压器18的次级侧提供具有小的匝数的线圈 183，以便加热磁控管(magnetron) 12的灯丝121。升压变压器18的次级线圈182被提供有 用于整流次级线圈输出的倍压整流电路19。该倍压整流电路19由高压电容器191和两个 高压二极管192、193配置。当这样配置的微波炉在要被加热对象根本没有容纳在加热腔内的状态下或在小 加热负载的状态下操作时，磁控管的温度由于微波的反向辐射(backbombardment)而增 加，并且因此ebm减少。结果，由于所谓的空加热或小加热负载，阳极电流增加从而导致过 加热状态，因此磁控管和高压二极管的温度增加大大地超过正常状态。如果这种状态被忽 略，则磁控管和高压二极管可能被热量损坏。作为防止这种问题的方法，存在这样的方法，其中用于检测温度的热敏电阻器放 置靠近磁控管、半导体开关元件、高压二极管等，并且在这些部件的热破损之前停止装置以 防止温度的升高。作为用于防止温度升高的方法，例如，专利文献1公开了一种方法，其中热敏电阻 器通过螺钉紧固到散热片，由此从散热片检测温度(见专利文献1)。图14A显示专利文献1中描述的附接方法，并且还显示热敏电阻器通过螺钉紧固 到散热片的状态。用于散热的散热片7附接到印刷板6上，并且热敏电阻器9’就附接在靠 近散热片7附接的半导体开关元件8之上。
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产生高热量的半导体开关元件IGBT8的散热部分固定到散热片7。元件的三个脚 插入印刷板6的透孔中，并且焊接在该板的相反侧上。热敏电阻器9’也通过螺钉紧固到散 热片7上，并且取出散热片7的温度信息。此外，还存在靠近印刷板的半导体开关元件附接径向热敏电阻器的方法(见专利 文献2)。图14B是显示专利文献2的附接方法的图。在该图中，用于散热的散热片7附接到印刷板6上，并且半导体开关元件8附接靠 近散热片7。热敏电阻器9’被附接以便与半导体开关元件8经由散热片相对。专利文献1 JP-A-2-312182专利文献2 日本专利No. 289245
发明内容
根据专利文献1的方法，存在这样的问题因为要求使用螺钉到散热片的紧固过 程，所以组装过程的总数增加，因此装置的成本增加。此外，检测的温度不直接表示高压二 极管的温度，而表示半导体开关元件附接到其的散热片的温度。因此，尽管在高压二极管的 温度上升和半导体开关元件的温度上升之间存在相关性，但是缺点是温度检测准确性和灵 敏度的都不好。根据专利文献2的方法，存在这样的缺点因为热敏电阻器稍后附接靠近散热片， 所以组装过程的数量增加，并且因为不直接受到冷却风的影响，所以热敏电阻器的热时间 常数劣化。此外，检测的温度直接表示高压二极管的温度，而表示半导体开关元件附接到其 的散热片的温度。因此，尽管在高压二极管的温度上升和半导体开关元件的温度上升之间 存在相关性，但是缺点是温度检测准确性和灵敏度的都不好。此外，试图将热敏电阻器9’附接到靠近半导体开关元件8的管脚部分的部分A。 然而，在这种情况下，还存在这样的缺点因为热敏电阻器稍后手动附接靠近散热片，所以 组装过程的数量增加，并且因为直接受到冷却风的影响，所以热敏电阻器的热时间常数劣 化。此外，检测的温度不直接表示高压二极管的温度，而表示半导体开关元件附接到其的散 热片的温度。因此，尽管在高压二极管的温度上升和半导体开关元件的温度上升之间存在 相关性，但是缺点是温度检测准确性和灵敏度的都不好。尽管相关技术的前述技术没有关注保护高压二极管不受热损坏的改进，但是温度 检测准确性和灵敏度不好。此外，当微波炉在要被加热对象根本没有容纳在加热腔内的状 态下或在小加热负载的状态下操作时，磁控管和高压二极管的温度增加量变得大于其它组 成部分的温度上升量。因此，温度增加不能被准确检测，因此存在各部件被损坏的可能性， 所以这些技术不能采用。本发明提供了一种技术，其能够准确确定和识别高频加热设备的操作状态并且检 测异常操作状态(如空加热状态或过加热状态)，由此保护各个组成部件和高频加热设备。解决问题的手段本发明提供了用于检测具有用于产生微波的磁控管的高频加热设备的操作状态 的状态检测装置。该装置包括阳极电流输入部分，其输入磁控管的检测的阳极电流；以及 确定部分，其在预定时间周期期间多次读取对应于由阳极电流输入部分输入的阳极电流的 对应值，并且基于多个对应值确定高频加热设备的操作状态，其中确定部分基于以下的至少一个来确定高频加热设备的操作状态(1)基于其中大于预定阈值的对应值被连续读取 的次数的阈值控制；以及(2)基于由多次读取计算的对应值的每单位时间改变值的改变值 检测控制。在⑴阈值控制中当所述次数达到预定次数或更多时、或者在⑵改变值检测控 制中当超过预定阈值的改变值被计算了预定次数或更多时，确定部分确定高频加热设备的 操作状态不正常，从而停止高频加热设备的操作或减少其输出。此外，阳极电流输入部分可以由A/D转换器端配置，该A/D转换器端使得作为对应 值的阳极电压经历模拟到数字转换。确定部分通过基于(2)改变值检测控制下的改变值的负载，确定高频加热设备的 操作状态为正常状态、空加热状态或过加热状态。在该方面中，可以提供蜂鸣器，其分别通 过不同的蜂鸣声来报警空加热状态和过加热状态。此外，当次数不超过(1)阈值控制中的预定次数时，状态检测装置可以以执行(2) 改变值检测控制的方式控制高频加热设备。高频加热设备包括磁控管；检测阳极电流的阳极电流检测部分；控制磁控管的 逆变器部分；以及前述状态检测装置。阳极电流检测部分可以由放置在用于将逆变器部分 接地的路径(阳极电流路径)中的阳极电流检测电阻器配置。此外，当确定高频加热设备 的操作状态不正常时，状态检测装置可以输出命令到逆变器部分以使得阳极电流恒定。此外，本发明提供用于检测包括用于产生微波的磁控管的高频加热设备的操作状 态的状态检测方法。该方法包括输入磁控管的检测的阳极电流的步骤；以及在预定时间 周期期间多次读取与这样输入的阳极电流对应的对应值、并且基于多个对应值确定高频加 热设备的操作状态的步骤，其中确定步骤基于以下的至少一个来确定高频加热设备的操作 状态(1)基于其中大于预定阈值的对应值被连续读取的次数的阈值控制；以及(2)基于由 多次读取计算的对应值的每单位时间改变值的改变值检测控制。此外，本发明提供用于检测包括用于产生微波的磁控管的高频加热设备的操作状 态的状态检测装置。该状态检测装置包括运动位置确定部分，其确定无线电波搅动部件的 运动位置，该无线电波搅动部件周期性操作以便相对于被加热对象相对地搅动由磁控管产 生的微波；阳极电流输入部分，其输入磁控管的检测的阳极电流；以及确定部分，其从由运 动位置确定部分确定的运动位置的信息中确定无线电波搅动部件的周期性运动的一个周 期，然后在一个周期期间多次读取与从阳极电流输入部分输入的阳极电流对应的对应值， 并且基于在一个周期期间的多个对应值确定高频加热设备的操作状态。根据本发明的状态检测装置，在与可能影响这些值的无线电波搅动部件的操作相 关地读取磁控管的阳极电流及其对应值之后，可以确定高频加热设备的操作状态。因此，变 得可以考虑无线电波搅动部件的操作对阳极电流及其对应值的影响，由此变得可以防止由 于馈送分配(feeding distribution)波动或噪声导致的操作状态的错误检测。此外，用于确定操作状态的确定部分可以基于在一个周期期间的求和值确定高频 加热设备的操作状态，该求和值为在该一个周期期间多个对应的值的总和。具体地，最好 用于确定操作状态的确定部分被配置以便计算一段(section)的平均值，该平均值表示在 多段的每个上的对应值的平均值，该多段通过在时间上将无线电波搅动部件的一个周期 (period)相等地划分而获得，然后针对各段的每个将一段的平均值存储在存储装置中，然后，当在一个周期期间的求和值被计算时，该求和值是在一个周期期间各段的平均值的总 和，在这样计算的构成在一个周期期间的求和值的各段的平均值当中，依次(serially)更 新之前存储在存储装置中的一段的平均值。通过采用在一个周期期间的求和值，该求和值是在一个周期期间的总和，对应于 无线电波搅动部件的馈送分配的改变，瞬时改变的影响能够被抑制。此外，因为采用了求和 值，所以用于确定操作状态的确定部分可以使用通过放大精细IaDC值获得的值。因此，高 频加热设备的操作状态能够被确定地识别而不受噪声影响。用于确定操作状态的确定部分可以基于根据次数的阈值控制确定高频加热设备 的操作状态，在该阈值控制中连续读取大于预定阈值的在一个周期期间的求和值。另一方面，用于确定操作状态的确定部分可以被安排，以基于根据通过多次读取 计算的在一个周期期间的求和值的改变值的改变值检测控制，确定高频加热设备的操作状 态。在使用前述状态检测装置的高频加热设备中，无线电波搅动部件由旋转天线或自 己搅动微波的无线电波扩散叶片(blade)配置。或者，无线电波搅动部件可以由转动台配 置，该转动台旋转被加热对象由此对于被加热对象相对地搅动由磁控管产生的微波。此外，本发明还提供用于检测包括用于产生微波的磁控管的高频加热设备的操作 状态的状态检测方法。该状态检测方法包括确定无线电波搅动部件的运动位置的步骤，该 无线电波搅动部件周期性操作以便相对于被加热对象相对地搅动由磁控管产生的微波；输 入磁控管的检测的阳极电流的步骤；从由运动位置确定部分确定的确定运动位置的信息中 确定无线电波搅动部件的周期性运动的一个周期的步骤；以及在一个周期期间多次读取对 应于从阳极电流输入部分输入的阳极电流的对应值、并且基于在一个周期期间的多个对应 值确定高频加热设备的操作状态的步骤。此外，本发明还包括用于执行该方法的程序。此外，本发明还提供一种用于检测包括用于产生微波的磁控管的高频加热设备的 操作状态的状态检测装置。该状态检测装置包括阳极电流输入部分，其输入磁控管的检测 的阳极电流；以及确定部分，其读取由阳极电流输入部分输入的阳极电流，并且基于该阳极电流确 定高频加热设备的操作状态，其中所述确定部分接收用于控制磁控管的输出的输出控制信 号，并且根据输出控制信号的值改变用于确定状态的阈值。根据本发明的状态检测装置，可以根据磁控管的输出控制，改变作为用于确定高 频加热设备的操作状态的确定标准的阈值。因为阈值根据输出被适当地设置，所以可以清 楚地定义异常操作和正常操作之间的分界线，该分界线依赖于高频加热设备所处的环境温 度和设置条件以及被加热对象的种类等而改变，由此变得可以防止操作状态的错误检测。所述阈值被认为是关于输出控制信号的预定对应值自身的阈值。在这点上，确定 部分被配置以当这样输入的输出控制信号的对应值超过所述阈值时，确定高频加热设备的 操作状态不正常，从而停止高频加热设备的操作或减少其输出。另一方面，所述阈值可以是关于根据输出控制信号的预定对应值的经过时间的改 变值的改变值阈值。此外，确定部分可以提供用于确定改变值的有效的确定时间并且还改 变该有效的确定时间。在这点上，确定部分被配置以当这样输入的输出控制信号的改变值 超过所述改变值阈值时，确定高频加热设备的操作状态不正常，从而停止高频加热设备的
7操作或减少其输出。期望对应值是通过转换阳极电流获得的阳极电压。在这种情况下，阳极电流输入 部分最好由A/D转换器端构成，该A/D转换器端使得阳极电压经历模拟到数字转换。当前述状态检测装置并入高频加热设备中时，可以改进高频加热设备的可靠性。 此外，阳极电流检测部分可以由阳极电流检测电阻器简单地配置，该阳极电流检测电阻器 被放置在用于将逆变器部分接地的路径中。此外，本发明还提供用于检测包括用于产生微波的磁控管的高频加热设备的操作 状态的状态检测方法。该状态检测方法包括输入磁控管的检测的阳极电流的步骤；读取由阳极电流输入部分输入的阳极电流、并且基于该阳极电流确定高频加热设 备的操作状态的步骤；以及根据输出控制信号的值改变用于确定状态的阈值的步骤。本发 明包括用于由计算机执行该方法的程序。本发明的效果根据本发明，高频加热设备中的磁控管的阳极电流被检测，并且基于这样检测的 阳极电流确定高频加热设备的操作状态。此外，因为电流不仅仅是通过检测其瞬时值而且 通过是检测多次来测量，所以能够防止由于噪声等引起的错误检测，并且能够准确检测操 作状态。此外，当操作状态不正常时，能够检测异常状态，如空加热和过加热。此外，在基于磁控管的阳极电流的检测来检测高频加热设备的操作状态时，变得 可以防止由于馈送分配的变化导致的瞬时阳极电流的改变引起的错误检测以及由于噪声 等引起的错误检测，从而可以准确检测操作状态。此外，因为用于各种确定的阈值变得可以 对应于磁控管的输出的改变而变化，所以还可以结合不同的设置条件、不同的输出和不同 的被加热对象来准确检测操作状态。


图1是示出根据本发明实施例的高频加热设备、并且具体示出涉及高频加热设备 的状态检测装置的部分的配置的图；图2是状态检测装置的处理的流程图；图3是示出在三种状态中检测的电压值的相应曲线；图4是示出根据本发明实施例的高频加热设备、并且具体示出涉及高频加热设备 的状态检测装置的部分的配置的电路图；图5是从其前面看到的、根据本发明实施例的高频加热设备的截面图；图6是示出沿着旋转天线的旋转轨迹(locus)的状态检测部分的概念图；图7是示出检测数据由缓冲器存储器存储和更新的状态的概念图；图8是示出阳极电压随时间经过而改变的图；图9是示出阳极电压的改变值随时间经过而改变的图；图10是状态检测装置的处理的流程图；图11是从其前面看到的、根据本发明另一实施例的高频加热设备的截面图；图12是从其前面看到的、根据本发明再一实施例的高频加热设备的截面图；图13是示出具有热敏电阻器的高频加热设备的配置的图；以及图14A和图14B是示出热敏电阻器附接到印刷板和散热片的状态的图。附图标记的解释 12磁控管
23保护元件(电阻器) 27微计算机 29电容器
40阳极电流检测电阻器 41、42、43电阻器 46三态输出电路 47三态端 48蜂鸣器 49A/D转换器端 50接地线 63波导 64加热腔 65安装台
66被加热对象容纳空间
67天线空间
68、69旋转天线
70,71马达
80旋转位置确定部分
82操作输入部分
100高频加热设备(微波炉)
具体实施例方式以下，将参照附图具体说明本发明的各实施例。(第一实施例)图1是示出根据本发明实施例的高频加热设备(如微波炉)、并且具体示出涉及高 频加热设备的操作状态的检测的部分的配置的图。在图1中，来自商业电源的AC功率由整 流电路整流为DC电流，然后由整流电路的输出侧和扼流圈的平滑电容器配置的平滑电路 平滑，并且被施加到逆变器的输入侧。DC电流通过逆变器的半导体开关元件的开/关操作， 被转换为期望的高频(20到40kHz)电流。逆变器由用于控制高速切换DC电流的半导体开 关元件的逆变器控制电路驱动，由此将流入升压变压器的初级侧的电流高速切换为导通/ 截止状态。在升压变压器中，初级线圈被提供从逆变器输出的高频电压，因此在其次级线圈 获得根据变压器的线圈比的高电压。在升压变压器的次级侧提供具有小的匝数的线圈，以 便加热磁控管的灯丝。升压变压器的输出由耦合到次级线圈的全波倍压整流电路整流，然 后将DC高电压施加到磁控管。该全波倍压整流电路由两个高压电容器和两个高压二极管 配置。上述逆变器的电路板上的基本配置构成根据本发明的高频加热设备的一部分。在附 图中省略了该基本配置，因为它与图4中所示的整个配置相同(除了温度传感器9’以外)。 也就是说，省略的部分至少包括磁控管和用于控制磁控管的逆变器部分(包括图4的逆变器16、逆变器控制电路161等)。前述各部分基本被布置在包括在高频加热设备的壳体内 的逆变器的电路板上。此外，在逆变器的电路板上，用于检测阳极电流的检测电阻器40被插入在逆变器 的电路板和磁控管的接地，高压二极管的阴极侧之间，该检测电阻器40用作用于检测磁控 管的阳极电流的阳极电流检测部分。考虑电阻器的破损等，阳极电流检测电阻器40由并联 连接的多个电阻器元件40a、40b、40c (在本例下为3个)配置。另外的元件可以用作阳极 电流检测部分，只要该元件能够检测流入阳极的电流。在操作高频加热设备时，当高电压施加到磁控管时，输出微波。在这种情况下，已 知的是随着高频加热设备的输出增加，阳极电流变得更大。此外，已知的是当设备的加热腔 内的负载小或设备处于要被加热的对象没有包含在腔室内的空加热状态时，微波的反射程 度变大，使得阳极电流变大。也就是说，通过检测流入阳极电流检测电阻器40的阳极电流， 可以识别高频加热设备的操作状态，具体地，如空加热或过加热的异常状态。因此，通过将 检测的电流输入稍后描述的控制面板上的微计算机27，可以控制该设备的操作状态。接着，将描述关于放置在控制面板电路板上的部分，该控制面板电路板与逆变器 电路板一样容纳在高频加热设备的壳体内，并且被配置为与逆变器电路板分开提供的板。 由检测电阻器40检测的电流从逆变器电路板传输到经由连接器耦合到逆变器电路板的通 信线IaDC，然后由低通滤波器平滑，并输入到微计算机27的A/D转换器端49，该低通滤波 器由输入电阻器41和电容器29配置并用于移除高频噪声。在低通滤波器的前级中，保护电阻器23耦合在来自检测电阻器40的输出线(通 信线IaDC的一部分)和控制面板电路板的接地之间。提供保护电阻器23以便在逆变器电 路板侧上的部分处于异常状态时(例如，所有的电阻器元件40a、40b和40c破损)，防止高 电压被施加到微计算机27。如同检测电阻器40，保护电阻器23由并联连接的多个电阻器 元件23a、23b、23c、23d(并联连接的4个)配置，以便更完全地实现安全性。替代保护电阻 器23，多个1A 二极管可以串联连接(到不影响IaDC的实际测量的程度)。在这种情况下，不要求电路保护二极管28。此外，用于防止错误操作和保护电路的保护电阻器43和二极管28被插入微计算 机27的A/D转换器端49和Vcc电源之间。微计算机27耦合到接地线50，该接地线50经 由金属固定部件50a(如控制面板电路板上的销和螺钉)将高频加热设备的主体(壳体)接 地。也就是说，采用了只通过接地线50实现将控制面板电路板接地的配置。根据该配置， 因为作为稍后描述的检测对象的磁控管的阳极电流的路径变为一个，所以能够容易地执行 在接地线断开连接的情况下的错误检测。根据本发明，在操作设备前，通过使用微计算机27中包括的三态输出电路46检查 逆变器电路板和控制面板电路板的每个的接地浮置(floating)。三态输出电路46通过使 用在A/D转换器端49获得的电压值作为由阳极电流检测电阻器40、保护电阻器23和电阻 器41、42配置的回路的高输出来检查接地。当确认确保了耦合时，三态输出电路46开路， 并且与一系列电路电分离。然后，只有在正常状态的情况下，将PWM输出命令经由通信线 (PWM)发送到逆变器电路板侧上的逆变器控制电路，从而开始逆变器的操作。另一方面，当 通过使用三态输出电路的输出的接地检查、在至少一个板中检测到浮置的发生时，显示错 误并禁止设备的操作。另一通信线0SC是用于从逆变器控制电路接收表示逆变器的操作状态的信号的连接器。由GND表示的部分构成到控制面板电路板的接地模式的耦合线。此外，微计算机27耦合到蜂鸣器48，该蜂鸣器48根据来自微计算机27的命令在 预定时刻操作。各部分可以任意分布在逆变器电路板上和控制面板电路板上，且分布方法 不限于图中所示的示例。图1所示的以及前述描述中的各个部分在逆变器电路板和控制面板电路板上的 分布仅仅表示一个示例，并且其分布方法不涉及本发明的实质。然而，通常来说，设备的主 要驱动电路(如逆变器电路和逆变器控制电路)形成在逆变器电路板上并耦合到磁控管。 控制电路(如微计算机)形成在控制面板电路板上。具体地，当设备是微波炉时，控制电路 用于命令烹饪菜单。将参照图2所示的流程图进行关于在检测这样配置的高频加热设备的操作状态 时(具体地，在当该设备是微波炉时在操作状态中检测异常时)的操作，以及在检测异常时 保护处理的操作的描述。根据本发明，如上所述，高频加热设备的操作状态通过检测磁控管 的阳极电流来识别。在这种情况下，电流不是通过检测其瞬时值一次、而是在预定时间期间 检测多次来测量。也就是说，旨在通过检测多次来确保检测具有更高准确度。首先，微计算机27设置n = 0、m = 0、k = 0以及z (m) = 1. 2作为高频加热设备 的初始设置(步骤S100)。各个符号的含义如下。n 阳极电压IaDC的值(对应阳极电流的值)变为等于或大于稍后描述的预定阈 值A的次数。m 在确定阳极电压IaDC小于预定阈值A后读取阳极电压的顺序。Z (m)第m次读取的阳极电压。k:在第m次读取的阳极电压Z(m)和在第m-1次读取的阳极电压Z(m-l)之间的差 值(改变值)变为大于预定阈值C之后，该差值被读取的次数。尽管Z(m)表示这样读取的阳极电压值自身，但是它被设置为1. 2伏特作为在启动 操作时的临时电压值。也就是说，z(0) =1.2。微计算机27经由PWM通信线发送PWM命令给逆变器控制电路从而驱动磁控管，由 此开始基于阳极电流和阳极电压的检查的操作状态监视序列(步骤S101)。接着，由阳极 电流检测电阻器40读取的阳极电流被输入到构成阳极电流输入部分的微计算机27的A/D 转换器端49，在此阳极电流经历模拟到数字转换，并且对应的阳极电压IaDC被读取(步骤 S102)。根据通常方法，考虑到阳极电流检测电阻器40的值执行该从电流到电压的转换。然 后，微计算机27比较这样读取的IaDC值与阈值A(用于确定异常(如空加热)是否出现的 阈值电压值)，从而确定该读取值是否低于阈值A (步骤S103)。该阈值A可以参照例如图3中所示的阳极电压和时间之间的特性图来确定。当操 作状态和腔室内的加热温度的每个都正常时，如曲线a所示，随着时间经过电压以恒定速 率增加。相反，当设备在要被加热的对象根本不在腔室内的空加热状态操作时，如曲线c所 示，磁控管的温度从加热开始突然上升，并且电压在短时间内达到超过阈值A的危险区域。 此外，在小加热负载的食物或少量饮料等情况下，尽管在水的负载存在时曲线的斜率是平 缓的，但是在由于过加热水已经蒸发的现象出现后，电压以与空加热情况下的斜率类似的 斜率突然增加。可以通过事先试验获得这种特性曲线来设置的阈值A的适当值。当然，阈 值A不具体限定，因为其依赖于设置值、操作条件、各部分(如电阻器)的值而变化。将基
11于关于电压的绝对值的预定阈值的这种控制称为阈值控制。返回到图2所示的流程图，当确定IaDC大于A时，S卩，作为步骤S103中的确定的结 果阳极电压IaDC大于阈值A (在步骤S103中为否)，则+1被加到分开提供的计数器的检查 次数(步骤S104)。然后，确定是否检查次数n达到10(步骤S105)。当确定检查次数没有 达到10时(在步骤S105中为否)，则处理返回到步骤S102的确定处理，并且微计算机27 重复步骤S102到S105的IaDC检查循环。另一方面，当确定n达到10时(在步骤S105中 为是)，微计算机27确定某种异常发生。然后，微计算机停止该设备或减少该设备的输出， 并且经由在设备的壳体上提供的液晶面板等显示错误。也就是说，根据本发明，不仅仅依赖于在某个瞬时时间点(只有一次)的阳极电压 的读取值来停止设备或减少设备的输出。微计算机27连续地检测IaDC值，并且当其连续 检测到IaDC值超过阈值A总共预定次数或更多时，停止设备或减少设备的输出。因为这种 控制不依赖于只有瞬时值的检测，所以由于噪声等引起的错误检测的概率可以降低，因此 检测操作可以更准确地执行。前述表达“当其连续检测到预定次数或更多时”可以由另一表达“当经过预定时间 或更多时”来替换。具体地，当采样检测的时间周期为100ms时，因为在本示例中n = 10， 所以当IaDC的状态> A持续1秒钟或更多(lOOmsXIO)时，微计算机27停止该设备或减 少该设备的输出。再次返回到图2所示的流程图，当在步骤S103中确定为IaDC彡A时(在步骤S103 中为是)，用于阈值控制的检测次数n被设置为0 (步骤S109)，并且处理进行到用于检测预 定单位时间周期内阳极电压的改变值的改变值检测控制。首先，计数用于改变值检测控制 的阳极电压的检测次数(即，表示这是控制转到改变值检测控制后的第m次阳极电压检测 的顺序数m)的计数器被加1(步骤SI 10)。在此时读取的IaDC值Z(m) =IaDC被写入(步 骤S111)。然后，确定值Z(m)和之前检测的值Z(m-l)之间的差(即，改变值Z(m)-Z(m-1)) 是否超过改变值检测控制中的改变值的阈值C(步骤S112)。当改变值大于阈值C时(步骤S112中为否)，则表示改变值超过阈值C的次数的 计数器的值k加1 (步骤S107)。然后，确定该次数是否达到3 (步骤S108)。当确定该次数 达到3 (步骤S108为是)时，微计算机27确定某种异常发生，因此停止该设备或减少该设 备的输出，并且还显示错误(步骤S106)。当在步骤S112中确定改变值小于阈值C，也就是说，z(m)-z(m-l)彡C时(步骤 S112中为是)时，计数器的值k被设置为0(步骤S113)，并且确定烹调是否完成(是否按了 停止键)(步骤S114)。同样，当在步骤S108中确定k没有达到3时(步骤S108中为否)， 确定烹调是否完成(步骤S114)。当确定烹调完成时(步骤S114中为是)，则烹调终止。当 确定烹调没有完成时(步骤S114中为否)，则处理返回到步骤S102，并且阳极电压值IaDC 被再次读出。以此方式，在用于检测恒定时间期间的电压改变的改变值检测控制中，在A/D转 换器端处读取的A/D转换的值的每单位时间的改变值被监视。例如，在空加热的情况下，因 为阳极电流在开始后突然增加，所以改变值大，因此曲线的斜率陡。因此，通过检测这种现 象，变得可以事先执行安全性措施，如停止或输出减少。在小加热负载的情况下，温度最终 突然改变。然而，烹调温度首先逐渐改变并且随着时间经过改变，这可以与从启动就执行空加热的状态区分。这从图3中所示的图中是清楚的。图3所示的图，具体地，各个曲线的斜 率可以应用于改变值检测控制。作为用于检测操作状态的方法，如上所述，该实施例采用两个控制方法，S卩，使用 阈值A作为电压的绝对值的阈值控制和检测在预定时间期间的电压的改变值的改变值检 测控制。在图2中，在步骤S102中的IaDC读取后，来自步骤S103的确定对应于阈值控制， 而来自步骤S111的确定对应于改变值检测控制。这些控制方法由确定部分执行，该确定部 分包括在微计算机27中并且由各种运算处理装置构成。包括确定部分和构成阳极电流输 入部分的A/D转换器端49的微计算机27对应根据本发明的状态检测装置。当然，确定部 分和阳极电流输入部分不必要集成构成为单个芯片。在前述实施例中，尽管一起使用了两种方法，S卩，阈值控制和改变值检测控制，但 是这两种方法可以独立执行。例如，高频加热设备可以以这种方式只通过阈值控制来控制， 该方式为在其中通过使用阈值执行检测的从图2的步骤S102到步骤S106的阈值控制之 后，执行步骤S114的确定而不执行步骤S109到S113。替代地，高频加热设备可以以这种 方式只通过改变值检测控制来控制，该方式为其中通过使用改变值执行检测的从步骤S109 到S113的改变值检测控制之后，执行步骤S114的确定而不执行步骤S102到步骤S106。在前述实施例中，尽管采样检测的时间周期被设置为100ms、并且用于阈值的检测 次数n和k分别被设置为10和3，但是显然这些值不限于特定值。此外，当通过阈值控制和/或连续检测控制确定操作状态异常时，替代停止操作 或减少输出，或可以与停止操作或减少输出一起，由图1所示的蜂鸣器48发出警报。蜂鸣 器的声音可以在空加热操作和小加热负载操作之间改变。此外，尽管依赖于操作状态(如空加热、小加热负载和大的加热负载)阳极电压值 IaDC展现不同的值，但是固定的值A、C被分别用作该实施例中的电压的阈值和每单位时间 的改变值。这些值可以根据操作状态的不同而改变。在减少高频加热设备的输出的情况下，期望减少输出到其最大输出的50%或更 少。只有考虑全波倍压整流电路的高压二极管的保护，例如当阳极电压值IaDC再次减少到 与阈值A对应的电流时，才可以将输出恢复到正常的100%输出。(第二实施例)接着，将参照附图详细描述根据本发明的第二实施例。图4是示出根据本发明该实施例的高频加热设备100 (如微波炉)、并且具体示出 涉及高频加热设备的操作状态检测的部分的配置的图。在图4中，来自商业电源的AC功率 由整流电路整流为DC电流，然后由整流电路的输出侧和扼流圈的平滑电容器配置的平滑 电路平滑，并且被施加到逆变器的输入侧。DC电流通过逆变器的半导体开关元件的开/关 操作，被转换为期望的高频(20到40kHz)电流。逆变器由用于控制高速切换DC电流的半 导体开关元件的逆变器控制电路驱动，由此将流入升压变压器的初级侧的电流高速切换为 导通/截止状态。在升压变压器中，初级线圈被提供从逆变器输出的高频电压，因此在其次 级线圈获得根据变压器的线圈比的高电压。在升压变压器的次级侧提供具有小的匝数的线 圈，以便加热磁控管的灯丝。升压变压器的输出由耦合到次级线圈的全波倍压整流电路整 流，然后DC高电压被施加到磁控管。该全波倍压整流电路由两个高压电容器和两个高压二 极管配置。上述逆变器的电路板上的基本配置构成根据本发明的高频加热设备的一部分。
13在附图中省略了该基本配置，因为它与图13中所示的整个配置相同(除了温度传感器9’ 以外)。也就是说，省略的部分至少包括用于控制磁控管的逆变器部分(包括图13的逆变 器16、逆变器控制电路161等)。前述各部分基本布置在包括在高频加热设备的壳体内的 逆变器的电路板上。在图4的配置中，用于检测阳极电流的检测电阻器40被插入在逆变器的电路板和 磁控管的接地，高压二极管的阴极侧之间，该电阻器40用作用于检测磁控管的阳极电流的 阳极电流检测部分。另外的元件可以用作阳极电流检测部分，只要该元件能够检测流入阳 极的电流即可。在操作高频加热设备时，当高电压施加到磁控管时，输出微波。在这种情况下，已 知的是随着高频加热设备的输出增加，阳极电流变得更大。此外，已知的是当设备的加热腔 内的负载小或设备处于要被加热的对象没有被包含在腔室内的空加热状态时，微波的反射 程度变大。也就是说，通过检测流入阳极电流检测电阻器40的阳极电流，可以识别高频加 热设备的操作状态，具体地，如空加热或过加热的异常操作状态。因此，通过将电流信息输 入稍后描述的控制面板上的微计算机27，可以控制该设备的操作状态。接着，将描述关于放置在控制面板电路板上的部分，该控制面板电路板与逆变器 电路板类似地容纳在在高频加热设备的壳体内，并且被配置为与逆变器电路板分开提供的 板。由检测电阻器40检测的电流信息从逆变器电路板传输到经由连接器耦合到逆变器电 路板的通信线IaDC，然后由低通滤波器平滑，并输入到微计算机27的A/D转换器端49，该 低通滤波器由输入电阻器41和电容器29配置并用于移除高频噪声。电阻器43是过压 (surge)保护电阻器。在低通滤波器的前级中，保护电阻器23耦合在来自检测电阻器40的输出线(通 信线IaDC的一部分)和控制面板电路板的接地GND之间。提供保护电阻器23以便在逆变 器电路板侧出现异常时(在检测电阻器40破损或没连接到地的情况下)防止高电压被施 加到微计算机27。此外，微计算机27耦合到接地线50，该接地线50经由金属固定部件50a (如控制 面板电路板上配置的双孔状(spectacle-like)电源插头导线和螺钉)将高频加热设备的 主体(壳体)接地。也就是说，采用了只通过接地线50实现将控制面板电路板接地的配 置。根据该配置，因为作为稍后描述的检测对象的磁控管的阳极电流的路径变为一个，所以 能够容易地执行在接地线未耦合的情况下的错误检测。根据本发明，在操作设备前，通过使用微计算机27中包括的三态输出电路46检查 逆变器电路板和控制面板电路板的每个的接地浮置。三态输出电路46通过使用在A/D转换 器端49获得的电压值作为由阳极电流检测电阻器40和电阻器41、42配置的回路的高输出 来检查接地。当确认确保了耦合时，三态输出电路46开路，并且与一系列电路电分离。然 后，只有在正常状态的情况下，PWM输出命令经由通信线(PWM)被发送到逆变器电路板侧上 的逆变器控制电路，从而开始逆变器的操作。另一方面，当通过使用三态输出电路的输出的 接地检查、在至少一个板中检测到浮置的发生时，显示错误并禁止设备的操作。另一通信线 0SC是用于从逆变器控制电路接收表示逆变器的操作状态的信号的连接器。由GND表示的 部分构成到控制面板电路板的接地模式的耦合线。此外，将微计算机27耦合到蜂鸣器48，该蜂鸣器48根据来自微计算机27的命令，微计算机27耦合到用作定时器的旋转位置确定部分(运动位置确 定部分)80，该旋转位置确定部分80根据时间经过，确定马达70、71(图5)的旋转位置、旋 转量和旋转速度，也就是说，稍后描述的旋转天线68、69(图5)。此外，微计算机耦合到用于 接收用户的操作输入的操作输入部分。各部分可以任意分布在逆变器电路板和控制面板电 路上，并且分布方法不限于图中所示的示例。图4所示的以及前述描述中的各个部分在逆变器电路板和控制面板电路板上的 分布仅仅表示一个示例，并且其分布方法不涉及本发明的实质。然而，通常来说，设备的主 要驱动电路(如逆变器电路和逆变器控制电路)形成在逆变器电路板上并耦合到磁控管。 控制电路(如微计算机)形成在控制面板电路板上。具体地，当设备是微波炉时，控制电路 用于命令烹饪菜单。图5是显示根据本发明实施例的高频加热设备100的整个配置的图，并且具体地 显示从其前面看的截面图。高频加热设备100包括磁控管12 ；波导63，用于传输从磁控管 12发射的微波；加热腔64，其耦合到波导63的上部；安装台65，其固定在加热腔64内以便 放置要被加热的对象(如食物)，并且具有能够容易地传输微波的属性，因为该台由低损耗 的电介质材料(如陶瓷或玻璃)形成；被加热对象容纳空间66，其形成在加热腔64内的安 装台65之上，并且用作基本能够容纳食物在其中的空间；天线空间67，其形成在加热腔64 内的安装台65之下；两个旋转天线68、69，其相对于加热腔64的宽度方向对称附接；以及 马达70、71，用作能够分别驱动和旋转旋转天线68、69的代表驱动源。尽管图4所示的控制面板电路板、逆变器电路板和这些板上的各部分未在图5中 示出，但是这些板和部分理所当然地容纳在高频加热设备100的壳体内。根据本发明，如上所述，可以通过检测磁控管的阳极电流及其对应的值(如阳极 电压IaDC值并且还包括阳极电流自身)来识别高频加热设备的操作状态。在这点上，电流 不是通过检测其瞬时值一次而是通过在预定时间期间检测多次来测量。在作为用于读取作 为IaDC值的阳极电流值并确定高频加热设备的操作状态的技术(1)阈值控制和(2)改变 值检测控制的形式之外，目标还有通过读取方法来确保具有更高准确度的更稳定的检测， 其不会由于噪声的影响或由馈送分配的改变导致的阳极电流改变而引起错误检测，该读取 方法跟随无线电波搅动部件以便得到关于IaDC值的读取的进一步稳定性。此外，通过采用 跟随无线电波搅动部件的读取方法，变得可以执行以下之一 (1)基于其中大于预定阈值 的对应值被连续读取的次数的阈值控制；以及(2)基于由多次读取计算的对应值的改变值 的改变值检测控制。根据本发明，为了进一步改进准确度，在特定时间段期间将阳极电流的对应值检 测多次，从而在该时间周期期间，基于对应值的在一段期间的总和的值来执行前述控制。为了均勻加热被加热对象(如食物)，在根据本实施例的高频加热设备100中，从 磁控管发出的微波由旋转天线68、69搅动，并且辐射到被加热对象上。这种操作意味着当 从被辐射的微波(即，磁控管)来看时，被加热对象的属性(如形状和材料)随时间经过而 改变。这种改变导致磁控管的阳极电流的不稳定性和波动。当这种波动反映到(1)阈值控 制和(2)改变值检测控制上时，高频加热设备的操作状态可能被错误检测。例如，当微波被 搅动时，被加热对象的辐射表面相对突然地改变，因此阳极电流可能突然增加或减少。在这 种情况下，尽管操作操作状态基本正常，但是微计算机27错误地确定出现了某种故障，因
15此可能停止高频加热设备的操作。因此，根据本发明，为了抑制前述由于波动导致的影响，其中由于微波搅动的出现 而导致被加热对象的相对改变的时间段被当作单个单位时间段，从而计算这种时间段中的 阳极电流的对应值的平均值。此外，通过将无线电波搅动部件的一个周期期间的平均值的 总和当作单个单位，执行上述(1)阈值控制和(2)改变值检测控制，从而本发明实现了用于 尽可能抑制波动的影响的配置。根据本发明，以检测用作用于搅动微波的无线电波搅动部件的旋转天线68、69的 旋转的方式获得这种时间周期，然后以与旋转天线的旋转位置互锁的方式计算各段的平均 值，并且平均值在一个周期内被求和。也就是说，因为馈送分配的波动以无线电波搅动部件 的单个旋转的周期重复，所以各段的平均值被计算，并且计算一个周期的平均值的和作为 单个单位。结果，根据求和值，瞬时改变可以被吸收和拉平(level)，而且求和值作为绝对值 为大，因此容易处理。这种计算处理的构思的示例将在图6和7中示出。如图6所示，表示旋转天线的 旋转位置的旋转轨迹被相等地划分为10个部分(时间上相等地划分)，从而提供从段1到 段10的10段(一段的角度为36度)。总的来说，旋转天线被配置为在60Hz的AC电源的 条件下，以600个循环(cycle)旋转，也就是说，以600/60 = 10秒的周期执行一次旋转。因 此，一段的角度旋转时间是1秒(60个循环)。在50Hz的AC电源的情况下，旋转天线以12 秒(=600/50)的周期执行一次旋转，因此，一段的角度旋转时间是1. 2秒(50个循环)。微计算机27计算在段1到段10的每个上检测到的阳极电流的对应值，也就是说， 在每一段，本实施例中的阳极电压IaDC值的平均值(该段的平均值的计算)。然后，这样 获得的10段的平均值被求和，并且被求和的数据被保持作为一个单位的数据。这样保持的 一个单位的数据对应在一个周期期间的求和值，该求和值是在一个周期期间的对应值的总 和。构成一个周期求和值的、在一个周期之前收集的段平均值数据由在下一周期获得的该 段的段平均值数据更新，从而产生一个单位的新数据。在启动马达70、71的旋转后，用于读取IaDC值的时刻可以在使用旋转位置确定部 分80的时间管理下执行，该旋转位置确定部分80由用于计数经过的时间的定时器配置。在 启动马达70、71的旋转后，旋转位置确定部分80可以基于在启动旋转后经过的时间，获得 表示在任意外围方向上的点的旋转位置的旋转位置信息(运动位置信息)。当然，旋转位置 确定部分80可以以这样的方式配置要检测的部件(磁体等)提供在旋转天线的外围边缘 部分等，从而通过固定在天线空间67的壁表面等的传感器(磁传感器等)来读取旋转方向 上的位置(坐标管理)。在图7中，通过使用缓冲器存储器作为存储装置，示出了前述数据的保持和更新 的构思。这种缓冲器存储器提供在微计算机27等内。该缓冲器存储器包括用于保持和更 新段平均值数据的缓冲器Z和用于保持和更新一个周期求和值数据的缓冲器X。在启动测量前，缓冲器Z的所有段的对应值数据(段平均值数据)被设置为“0”。 首先，段1的段平均值数据“1”被检测和保持。然后，段2的段平均值数据“2”被检测和保 持。类似地，段3到段10的段平均值数据“3”到“10”被检测和保持。也就是说，由参照标 号“1”到“10”表示的这些数据的每个，是与在相应一段中检测到的所有对应值(在60Hz 的情况下为60个循环的数据)的平均值对应的段平均值数据。
当段1到段10的全部的段平均值数据被保持时，这些数据被求和，从而生成第一 旋转的一个周期求和值数据“55”并保持在缓冲器X中。然后，第二和随后旋转的每个中 的每个段的段平均值数据由缓冲器Z更新。由更新顺序生成的最新的一个周期求和值数 据被保持在缓冲器X中。根据该实施例，第一次保持的段1的段平均值数据由第二次旋转 中的相同段的平均值数据“11”更新，从而产生新的周期平均值数据。换句话说，当用作其 一个元素的段平均值数据被依次更新时，生成该一个周期求和值数据，也就是说，基于保持 在FIFO(先入先出)格式的存储器中的段平均值数据来生成。微计算机27以“55、65、75、
85......”的顺序，更新以这种方式保持的一个周期求和值数据。也就是说，在启动操作后
在60Hz的情况下经过10秒或在50Hz的情况下经过12秒时，第一次计算作为用于确定操 作状态的对应值的一个周期求和值数据。此后，在60Hz的情况下以1秒的时间间隔或在 50Hz的情况下以1.2秒的时间间隔依次更新该一个周期求和值数据，从而执行(1)阈值控 制和(2)改变值检测控制。图7所示的缓冲器X的值被简单地表示以便帮助理解，并且在 实际情况下在实际馈送分配的每段的IaDC值的波动程度更小。使用一个周期求和值的技 术优点是要被处理的在电压值上为小的IaDC值可以被表示为大的值，并且其有助于使得 检测较少受噪声影响。以这种方式，根据本发明，作为旋转部件的无线电波搅动部件的一次旋转被计算 作为对应值的一个周期求和值，并且通过顺序地比较这样计算的一个周期求和值执行操作 控制。因此，在具有突出值(如噪声)的对应值被抑制的状态下可以稳定地获得对应值，并 且由于微波和被加热对象之间的相对关系(相对位置)而导致的影响被抑制。在(1)阈值控制和(2)改变值检测控制中使用通过前述方法获得的对应值的情况 下，提供了以下三种方法以便根据预测的操作环境(被加热对象的种类和设置条件、外围 温度)和输出适当地确定操作状态。(A)阈值可变控制方法，其使得依赖于用作微波的输出命令的PWM，可以在阈值控 制方法下改变阈值；(B)改变值可变控制方法，其使得依赖于用作微波的输出命令的PWM，可以在改变 值检测控制方法下改变用于确定的改变阈值；以及(C)改变值确定有效时间可变控制方法，其设置对确定改变值有效的时间，并使得 依赖于用作微波的输出命令的PWM，可以在改变值检测控制方法下改变时间。以下，将依次说明这三种方法(A)到(C)。(A)阈值可变控制方法通常，高频加热设备100的输出(即，磁控管12的输出)具有这样的特征可以根 据操作频率和施加的电压使得其可变。输出控制以这样的方式执行当用户经由操作输入 部分82输入对应于期望的输出的输出控制信号时，微计算机27经由通信线(PWM，脉冲宽度 调制)，发送图4所示的PWM输出命令到逆变器电路板侧上的逆变器控制电路161，从而逆 变器控制电路161控制逆变器16的输出，因此可以使得磁控管12的输出可变。作为示例， 可以通过改变在逆变器控制电路161内提供的PWM控制电路的占空比，使得逆变器16的输 出(即，磁控管12的输出)可变。例如，存在这样的高频加热设备，其在要求1，000W输出时要求80 %的占空比，在 要求800W输出时要求75 %的占空比，而在要求700W输出时要求65 %的占空比。当存在这种相对关系时，通过应用计算表达式如y = Ax+B，其中y表示阈值，X表示PWM占空比，以及 A(特别是正值)和B表示常数，微计算机27根据输出(即，PWM占空比)设置适当的阈值。 尽管计算表达式不限于前述表达式，但是通常选择阈值y根据PWM占空比x的增加也增加 的表达式(y是x的二次式等)。通过根据如前述表达式的对应输出的每个来分开提供阈值作为极限值，检测空加 热所需的时间可以变短。也就是说，如图8所示，在低输出的情况下，阳极电流对应值(IaDC 值)的电压不可能如直线a所示随时间经过而增加。相反，在高输出的情况下，IaDC值可 能如直线b所示随时间经过而增加。在这种条件下，当作为阈值的阈值电压被设置为常数 固定值VI时，在直线b的情况下，检测电压在相对短的时间t2达到阈值电压VI。然而，在 其中输出减少的直线a的情况下，检测电压达到阈值电压VI所需的时间变为长的时间tl， 因此检测需要长的时间。因此，根据本方法，在如直线a所示的低输出的情况下，通过使用前述计算表达式 等分开计算较低的阈值V2，并且使用该阈值执行阈值控制。根据这种控制方法，在低输出的 情况下，因为检测电压不达到作为传统固定值的阈值设定值VI，所以可以更确定地防止这 种现象出现检测需要长的时间以及诸如空加热之类的麻烦连续出现。此外，即使在还采用(2)改变值检测控制的情况下，因为在低输出的情况下，如图 8直线a所示，改变值为小，所以检测可能是困难的。因此，当本方法用在长时间以低输出烹 调的情况下，可以更确定地防止诸如空加热之类的麻烦连续出现。此外，当输出可变时，必然要求固定的单个阈值电压匹配如1，000W的最大输出 (图8的VI)。然而，在如600W的低输出的情况下，当空加热状态连续出现直到检测值达到 VI时(直到时间达到tl时)，因为操作持续直到时间达到tl或烹调结束，所以这是危险的。 当如本方法事先设置适于低输出的低阈值时，可以防止在空加热状态下的操作持续。(B)改变值可变控制方法在本方法中，微计算机27根据输出(PWM占空比)改变用于确定的改变阈值，以根 据输出设置用于确定的改变阈值的适当的改变值。作为计算表达式，采用了类似于用于阈 值可变控制方法的前述表达式的表达式。本方法还可以处理根据磁控管环境的改变的改变值的变化。例如，假设了以下两 种情形。情形1 环境温度是摄氏35度，加热设备并入壳体内，水负载存在(被加热对象是 水)，并且输出为1,000ffo情形2 环境温度是摄氏0度，开放空间，没有水负载(空加热)，并且输出为600W。在情形1下，发现IaDC值的改变值(斜率)变得比情形2下的改变值大。因此， 当大于情形1下的改变值的值被设置为用于确定的改变阈值时，情形2下的空加热不能被 检测到。因此，根据本方法，设置了根据输出的用于确定的改变阈值(根据低输出的用于低 确定的改变阈值)，从而情形2下的空加热也可以被检测到，因此可以防止操作的持续。(C)改变值确定有效时间可变控制方法根据本方法，微计算机27根据输出(PWM占空比)改变用于持续改变值检测的确 定的有效确定时间。通过使用计算表达式如y = -Ax+B获得时间，其中y表示有效确定时 间，x表示PWM占空比，以及A(特别是正值)和B表示常数。尽管计算表达式不限于前述表达式，但是通常选择有效确定时间y根据PWM占空比X的增加而下降的表达式(例如y与 x成反比)。也就是说，如图9的直线a所示，发现即使存在(水)负载，当设备被驱动长时间 时(具体地，在情形1下的操作时间时)，IaDC值的该改变值(斜率)也变大。因此，当事 先确定用于确定的改变阈值为单个固定值△ vl (从操作启动开始IaDC值的改变值)时，即 使存在负载，当时间达到tl时，微计算机27也确定改变值达到预定的用于确定的改变阈值 A vl，从而执行在操作状态被确认为异常时执行的如停止操作或减少输出的处理。因此，根据本方法，设置改变值控制方法中的用于改变值(斜率)确定的有效确定 时限(上限)t2。此外，通过依赖于用作微波的输出命令的PWM的值，事先计算在其期间改 变值确定有效的有效确定时间。该改变值确定变为有效直到操作启动后时间达到t2，但此 后不执行改变值确定(即使在有效确定时间t2后改变值达到用于确定的改变阈值△ vl，当 操作状态被确定为异常时执行的处理也不执行)。也就是说，因为基于前述表达式在每个输 出有效确定时间改变，所以变得可以更快并且更确定地确定关于微波输出和负载存在状态 或空加热状态的组合的各种操作状态。具体地，随着输出增加确定时间变小，从而防止状态 被确定为空加热而不管负载的存在的错误检测。(第三实施例)根据第二实施例，在作为旋转部件的无线电波搅动部件的一个旋转的时间段期 间，检测阳极电流的对应值。根据本实施例，不管无线电波搅动部件的一个旋转的特定时间 段，在使用⑴阈值控制或⑵改变值检测控制的情况下，控制⑴或⑵的阈值根据高频 加热设备的输出(输出控制信号)而改变。换句话说，每个阈值可以根据任意时间和任意 检测次数改变。在这种情况下，如同前述实施例，前述三种方法(A)到(C)可以使用。也就是说，在本实施例中，在第二个实施例中参照图6和7说明的在每段的IaDC 值的计算和旋转天线68、69的旋转的检测的每个可以可选地执行。具体地，尽管微计算机 27基于磁控管的阳极电流计算高频加热设备100的操作状态，但是微计算机在与旋转天线 68,69的旋转完全无关的每个时刻和时间段期间确定操作状态。微计算机27基于以下之一 将阈值改变为适当的值(A)阈值可变控制方法；(B)改变值可变控制方法；以及(C)改变 值确定有效时间可变控制方法。将参照图10所示的流程图进行说明，该流程图关于在检测这样配置的高频加热 设备的操作状态时，具体地，在当该设备是微波炉时检测到操作状态中的异常时的操作，以 及在检测异常时的保护处理的操作。微计算机27设置m = 0以及Z(m) = Zmin = 500作为高频加热设备的初始设置 (步骤S201)。各个符号的含义如下。m 计算阳极电压IaDC值在一个周期期间的总和的顺序。Z(m)第m次计算的阳极电压IaDC值的在一个周期期间的总和；以及Zmin 存储用于改变值控制的用于比较的初始值。尽管Z(m)是从读取的IaDC值计算的在一个周期期间的总和，但是其在操作开始 时被设置为500作为初始值。也就是说，Z(0) = 500。此外，用作在测量用于改变值控制的 改变值时用于比较的初始值的Zmin也被设置为500作为初始设置。随后，微计算机27读取输出控制信号(步骤S202)，该控制信号根据由用户在高频加热设备的壳体上提供的操作输入部分82设置的操作输出(1，000W、800W、700W等)产 生，而且微计算机27将该信号施加到阈值控制和改变值检测控制中所示的关系表达式，从 而计算阈值A、改变值阈值C和改变值确定有效时间T (步骤S203)。然后，微计算机27经由PWM通信线发送PWM命令到逆变器控制电路，从而驱动磁 控管并振荡微波，从而基于阳极电流和阳极电压的检查，操作状态监视序列启动。接着，由阳极电流检测电阻器40读取的阳极电流被输入到构成阳极电流输入部 分的微计算机27的A/D转换器端49，并且经历模拟到数字转换。然后，对应的阳极电压 IaDC值被读取，然后，根据图6和7中所示的处理来计算段平均值和一个周期期间的求和 值，并且将这些值存储在缓冲器存储器中(步骤S205)。根据通常方法，考虑阳极电流检测 电阻器40的电阻值执行该从电流到电压的转换。接着，执行用于检测IaDC值的改变值的改变值检测控制。首先，微计算机27获得 其中用于改变值检测控制的阳极电压IaDC值的在一个周期期间的求和值被检测的次数， 即，计数器的值，其中将表示阳极电压IaDC值的在一个周期期间的总和被计算的顺序的m 加1(步骤S206)。然后，在该时刻计算的一个周期期间的求和值Z(m)被写入缓冲器存储 器(步骤S207)。随后，设置用作用于比较的初始值的Zmin。连续更新的在一个周期期间 的求和值Z(m)的第m个值与其第m-1个值比较。当第m个值小于第m_l个值时，再次设 置Zmin (步骤S209)。当第m个值等于或大于第m_l个值时，处理进行到下一步骤(在步 骤S208中为否)。然后，微计算机27确定从测量启动经过的时间是否超过在步骤S203中 计算的改变值确定有效时间T。当经过的时间没有超过有效时间T时(在步骤S210中为 否)，确定改变值Z (m) -Zmin是否超过改变值检测控制中的改变值的阈值C (在步骤S203中 计算)(步骤S211)，该改变值Z(m)-Zmin表示值Z(m)和用于比较的初始值Zmin之间的差 值。相反，当经过的时间超过改变值确定有效时间T时(在步骤S210中为是)，处理跳转到 步骤S213的处理(阈值控制)和随后的步骤。在步骤S211中，当改变值Z(m)-Zmin大于 阈值C时，S卩，Z(m)-Zmin彡C(在步骤S211中为否)，微计算机27确定出现了某种异常，然 后停止设备或减少输出，并且经由壳体的液晶显示面板等显示错误(步骤S212)。另一方 面，当改变值没有超过改变值阈值C时(在步骤S211中为是)，步骤S213的处理(阈值控 制)和随后的步骤启动。随后，将此时的一个周期期间的求和值Z(m)与阈值A(在步骤S203中计算)比 较，以确定是否该求和值小于阈值A (步骤S213)。作为在步骤S213中的确定的结果，当确 定计算的Z (m)大于阈值A时(步骤S213中为否)，微计算机27确定出现了某种异常，然后 停止设备或减少设备的输出，并且经由在设备的壳体提供的液晶显示面板等显示错误(步 骤 S212)。作为在步骤S213中的确定的结果，当确定一个周期期间的求和值Z(m)等于或小 于阈值A时(步骤S213中为是)，确定烹调是否完成(停止键是否按下)(步骤S214)。当 确定烹调完成时(步骤S214中为是)，烹调终止。当确定烹调没有完成时(步骤S214中为 否)，处理返回到步骤S205，并且再次读取阳极电压值IaDC。然后，计算一个周期期间的求 和值Z(m)并且执行随后的处理。根据本发明，不是仅仅依赖于在某个时刻的阳极电压IaDC值的读取值(只有一次 检查)来执行设备的停止或输出的控制。微计算机27执行IaDC值的连续检测处理。当连续检测到IaDC值超过阈值A预定次数或更多时或者当IaDC值的改变值超过预定值时，微 计算机停止高频加热设备或减少其输出。因为前述操作不是只依赖于瞬时检测，所以由于 噪声引起的错误检测的概率可以被减少，因此可以更精确地执行检测操作。此外，根据本发明，在IaDC值的多次检测外，还经过预定段计算IaDC值的平均值。 此外，因为无线电波搅动部件的一个周期期间的平均值的求和值被用于确定操作状态、以 便处理馈送分配的改变，所以可以准确地进行确定而不引起错误检测。如上所述，本实施例采用两种控制方法作为检测操作状态的方法，S卩，使用阈值A 作为电压的绝对值的阈值控制和用于检测电压的预定时间的改变值的改变值检测控制。在 图10中，步骤S208的确定和随后的步骤对应于改变值检测控制，而步骤S213的确定和随 后的步骤对应于阈值控制。这些控制方法的每个由确定部分执行，该确定部分包括在微计 算机27中并且由各种运算处理装置构成。包括确定部分和构成阳极电流输入部分的A/D 转换器端49的微计算机27对应于根据本发明的状态检测装置。当然，确定部分和阳极电 流输入部分不必要集成地构成为单个芯片。在前述实施例中，尽管一起使用了两种方法，S卩，阈值控制和改变值检测控制，但 是这两种方法可以独立执行。例如，可以以这种方式只通过改变值检测控制来控制高频 加热设备，该方式为在从图10的步骤S208到步骤S211的改变值检测控制之后，执行步骤 S214的确定而不执行步骤S213。替代地，可以通过执行步骤S213的确定而不执行步骤S208 到步骤S211，只由阈值控制来控制高频加热设备。此外，图10的操作符合第二个实施例的说明。然而，在第三个实施例的情况下，不 必要检测旋转天线68、69的一个周期或在每个周期控制阈值。因此，在第三个实施例中，不 必要在步骤S205中计算一个周期期间的总和值，而仅仅需要基于在每个适当时刻的求和 值来执行步骤S207中的操作和随后的步骤。此外，当通过阈值控制和/或连续检测控制确定操作状态异常时，替代于停止操 作或减少输出，可以与停止操作或减少输出一起由图4所示的蜂鸣器48发出警报。蜂鸣器 的声音可以在空加热操作和小加热负载操作之间改变。在减少高频加热设备的输出的情况下，期望减少输出到其最大输出的50%或更 少。只有考虑全波倍压整流电路的高压二极管的保护，例如当阳极电压值IaDC或在一个 周期期间的计算的求和值再次减少到小于阈值A的电流时，才可以将输出恢复到正常的 100%输出。图11是从其前面看的、根据本发明另一实施例的高频加热设备100的截面图。在 根据本实施例的高频加热设备100中，没有使用如图5所示的两个旋转天线68、69。根据本 实施例，安装台65a是由马达70a经由轴73驱动和旋转的旋转台。加热腔64被提供有开 口 74，从而从磁控管12产生的微波经由波导63和开口 74传导到被加热对象容纳空间66。 放置在安装台(旋转台)65a上并由其旋转的被加热对象由微波加热。根据本实施例，通过 检测马达70a的旋转位置、如上所述计算旋转台的一个周期的求和值、以及执行控制，获得 了与图5的实施例的效果类似的效果。因此，根据本实施例，尽管不同于图5所示的旋转天 线68、69，安装台自身不搅动微波，但是当从被加热对象来看时安装台(旋转台)65a相对地 搅动微波，因此也用作无线电波搅动部件。图12是从其前面看的、根据本发明再一实施例的高频加热设备100的截面图。在
21根据本实施例的高频加热设备100中，没有使用如图5所示的安装在天线空间67中的两个 旋转天线68、69。根据本实施例，在被加热对象容纳空间66的上部提供的无线电波扩散叶 片75由马达70b经由轴76驱动和旋转。加热腔64被提供有开口 74，从而从磁控管12产 生的微波经由波导63传导到被旋转的无线电波扩散叶片75，然后被扩散并经由开口 74传 导到被加热对象容纳空间66。放置在安装台65上的被加热对象由微波加热。根据本实施 例，通过检测马达70b的旋转位置、如上所述计算旋转台的一个周期的求和值、以及执行控 制，获得了与图5的实施例的效果类似的效果。前述各实施例示出其中无线电波搅动部件自身围绕预定点旋转的示例。然而，应 用本发明的无线电波搅动部件不限于这种配置。本发明可以应用到具有以预定时间和空间 周期移动的无线电波搅动部件的高频加热设备。这是因为通过将该周期与阳极电流的检测 相关，变得可以抑制用于确定的值的波动。此外，在前述各实施例中，尽管段的平均值、和电流的对应值(如阳极电压)的一 个周期期间的求和值被用作操作状态的识别值，但是严格意义上不必针对求和值使用所有 这样检测的对应值。获得代表在一个周期期间的多个对应值以及适于识别操作状态的值就 足够了。本申请基于2005年12月26日提交的日本专利申请No. 2005_372662、2006年6 月19日提交的日本专利申请No. 2006-169051和2006年6月19日提交的日本专利申请 No. 2006-169053，在此通过引用并入其全部内容。尽管上面说明了本发明的各种实施例，但是本发明不限于前述实施例中所示的内 容。本发明意图在于从本领域技术人员基于说明书的描述和已知的技术、通过改变和应用 本发明获得的技术内容都被包括作为要保护的范围种。产业可应用性如上所述，根据本发明，变得可以几乎不受噪声影响并且高准确度地检测阳极电 流的异常，还变得可以以更高准确度控制、安全操作和保护高频加热设备。此外，变得还可 以灵活地处理由于不同的无线电波输出、不同的设置条件、不同的被加热对象、不同的环境 温度等的组合导致的磁控管的阳极电流的对应值的改变，从而使得可以高准确度地检测阳 极电流的异常，还使得可以以更高准确度控制、安全操作和保护高频加热设备。
权利要求
一种状态检测装置，用于检测包括用于产生微波的磁控管的高频加热设备的操作状态，包括运动位置确定部分，其确定无线电波搅动部件的运动位置，该无线电波搅动部件周期性操作以便相对于被加热对象相对地搅动由所述磁控管产生的微波；阳极电流输入部分，其输入所述磁控管的检测的阳极电流；以及确定部分，其从由所述运动位置确定部分确定的运动位置的信息中确定无线电波搅动部件的周期性运动的一个周期，然后在一个周期期间多次读取与从所述阳极电流输入部分输入的阳极电流对应的对应值，并且基于在一个周期期间的多个对应值确定所述高频加热设备的操作状态。
2.如权利要求1所述的状态检测装置，其中用于确定操作状态的所述确定部分基于在 一个周期期间的求和值确定所述高频加热设备的操作状态，该求和值为在该一个周期期间 多个对应值的总和。
3.如权利要求2所述的状态检测装置，其中，用于确定操作状态的确定部分计算一段 的平均值，该平均值表示在多个段中的每个段上的对应值的平均值，该多个段通过在时间 上将无线电波搅动部件的一个周期相等地划分而获得，然后所述确定部分将用于各段中的 每个段的一段的平均值存储在存储装置中，然后，当作为在一个周期期间各段的平均值的总和的在一个周期期间的求和值被计算 时，在构成这样计算的一个周期期间的求和值的各段的平均值当中，以撞球方式更新存储 在存储装置中的一段的平均值。
4.如权利要求1所述的状态检测装置，其中用于确定操作状态的所述确定部分基于根 据其中大于预定阈值的在一个周期期间的求和值被连续读取的次数的阈值控制，来所述确 定高频加热设备的操作状态。
5.如权利要求4所述的状态检测装置，其中用于确定操作状态的所述确定部分在阈值 控制中的读取次数是预定次数或更多时，确定所述高频加热设备的操作状态不正常，并且 停止所述高频加热设备的操作或减少其输出。
6.如权利要求1所述的状态检测装置，其中用于确定操作状态的所述确定部分基于根 据通过多次读取计算的在一个周期期间的求和值的改变值的改变值检测控制，来确定所述 高频加热设备的操作状态。
7.如权利要求1所述的状态检测装置，其中用于确定操作状态的确定部分在改变值检 测控制中改变值超过预定改变值预定次数时，确定所述高频加热设备的操作状态不正常， 并且停止所述高频加热设备的操作或减少其输出。
8.如权利要求1所述的状态检测装置，其中所述阳极电流输入部分由A/D转换器端构 成，该A/D转换器端使作为一个周期期间的多个对应值的阳极电压经历模拟到数字转换。
9.一种高频加热设备，包括磁控管；无线电波搅动部件；检测阳极电流的阳极电流检测部分；控制磁控管的逆变器部分；以及，如权利要求1所述的状态检测装置。
10.如权利要求9所述的高频加热设备，其中阳极电流检测部分由布置在用于将所述 逆变器部分接地的路径中的阳极电流检测电阻器配置。
11.如权利要求9所述的高频加热设备，其中由每个都搅动微波的旋转天线和无线电 波扩散叶片中的至少一个来配置所述无线电波搅动部件。
12.如权利要求9所述的高频加热设备，其中无线电波搅动部件由转动台配置，该转动 台旋转被加热对象，由此相对于被加热对象相对地搅动由所述磁控管产生的微波。
13.一种状态检测方法，用于检测包括用于产生微波的磁控管的高频加热设备的操作 状态，包括确定无线电波搅动部件的运动位置的步骤，该无线电波搅动部件周期性操作以便相对 于被加热对象相对地搅动从所述磁控管产生的微波；输入所述磁控管的检测的阳极电流的步骤；从所确定的运动位置的信息中确定无线电波搅动部件的周期性运动的一个周期的步 骤·’以及在一个周期期间多次读取与所输入的阳极电流对应的对应值、并且基于在一个周期期 间的多个对应值确定所述高频加热设备的操作状态的步骤。
14.一种程序，用于由计算机执行在权利要求13中所述的各个步骤。
全文摘要
本申请提供了高频加热设备及检测其操作状态的状态检测装置和方法。所述状态检测装置包括运动位置确定部分，其确定无线电波搅动部件的运动位置，该无线电波搅动部件周期性操作以便相对于被加热对象相对地搅动由所述磁控管产生的微波；阳极电流输入部分，其输入所述磁控管的检测的阳极电流；以及确定部分，其从由所述运动位置确定部分确定的运动位置的信息中确定无线电波搅动部件的周期性运动的一个周期，然后在一个周期期间多次读取与从所述阳极电流输入部分输入的阳极电流对应的对应值，并且基于在一个周期期间的多个对应值确定所述高频加热设备的操作状态。所述状态检测装置和方法可以精确地检测高频加热设备的异常而没有错误操作。
文档编号H05B6/68GK101854754SQ20101000007
公开日2010年10月6日 申请日期2006年12月26日 优先权日2005年12月26日
发明者城川信夫, 守屋英明, 木下学, 末永治雄, 酒井伸一 申请人:松下电器产业株式会社