微波加热装置的制作方法

专利名称：微波加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对加热对象进行介质加热的微波加热装置。
背景技术：
作为一般微波加热装置的微波炉可直接加热作为一般加热对象的食物。 因此，由于不需要蒸煮锅或罐的便利之处使微波炉成为生活必不可少的装 置。迄今为止， 一般较普遍的是这样的微波炉，其具有微波传播通过的加热
室的食物装载空间，该食物装载空间的宽度和深度尺寸分别为约300-400 mm、高度尺寸为约200mm。
近年来，具有这样的加热室的产品被投入实际应用，该加热室的食物装
载空间具有平的底表面，并且该加热室的横向宽度通过把宽度尺寸设置到 400mm或相对地比深度尺寸大而被加宽，以使多个食物盘能被加热以提高 其便利性。
随便提及，已知用在微波炉中的微波的波长为约120mm,在加热室中 产生强和弱的电场分布(在下面被称为"场强分布，，)，因此，这种不均匀性 的协同效应以及加热对象的形状的影响及其物理特性引起加热的不均匀性。 特别是，在以上具有较大宽度尺寸的加热室中，与现有技术不同的是，必须 要增加加热的均匀性，以便同时加热置于多个碟中的食物。
在现有技术中，在该种类型的微波加热装置中，设置有一个辐射天线， 该辐射天线在操作中被旋转和驱动，但难于局部加热加热室的中心区域。因 此，作为增强加热均匀性的措施，已经提出了装备有多个辐射天线或多个高 频搅动单元的微波加热装置(参见专利文献1)。
然而，虽然这种微波加热装置具有较宽的加热室，但该微波加热装置并 非总是加热大量食物。例如，当加热一杯牛奶时，仅对牛奶进行集中加热是 有效的，而不是均匀加热整个加热室。
而且，当多个食物同时4皮加热时，在要同时加热温度不同的食物、例如 冷冻食物和室温食物的情况下，只有低温食物需要集中加热。另外，像各种
5盒饭等，无需加热的食物(泡菜、沙拉、甜点等)也被容纳在同一个容器中。 因此，通常仅应当集中加热需要被加热的食物(米饭、配菜等)。
在此情况下，需要不均匀加热整个加热室但要集中加热局部区域的功 能。为此，已经提出了通过切换多个天线并控制停止位置来集中加热加热对 象的微波加热装置(参见专利文献2)。
专利文献l: JP-A-2004-259646 专利文献2:日本专利No.361722
发明内容
本发明要解决的问题
参照专利文献l、 2，首先，似乎如果多个辐射天线在横向宽度较宽的加 热室中设置在左右侧，则将会实现对整个加热室的均匀加热。而且，至于对 局部区域的集中加热，例如如果辐射天线停止，则热量可以在某种程度上集 中于单极天线的顶端侧。然而，问题在于热量能集中到何种程度。现实的构 造要实现根据目的进行局部集中加热、同时正常地实现整个加热室中的均匀 加热是困难的。
本发明为了解决上述问题而做出，本发明的目的是提供一种能够实现局 部集中加热、同时又能实现正常模式下整个加热室中的均匀加热的;(效波加热装置。
本发明的微波加热装置，包括微波发生单元；波导管，传送来自微波 发生单元的微波；加热室，容纳由微波加热的加热对象；旋转天线，将微波 从波导管辐射到加热室；驱动单元，旋转并驱动所述旋转天线；温度分布检 测单元，检测加热室中的温度分布；和控制单元，基于温度分布检测单元的 检测结果，通过控制所述驱动单元，来控制旋转天线的方向，其中，控制单 元将多个旋转天线的辐射指向性强的部分控制在基于温度分布检测单元的 检测结果而确定的方向上以进行集中加热，并且其中，驱动单元具有检测旋 转天线的位置的位置检测单元。
根据该构造，通过参照温度分布检测单元的检测结果的同时使旋转天线 的辐射指向性强的部分指向加热室中需要加热的区域，可以实现充分的局部 加热，并且通过使旋转天线正常旋转等也可以实现加热室中的均匀加热。而 且，旋转天线的位置可通过位置检测单元检测。
6此外，本发明的微波加热装置包括微波发生单元；波导管，传送来自 微波发生单元的微波；加热室，容纳由微波加热的加热对象；多个旋转天线， 将微波从波导管辐射到加热室；驱动单元，旋转并驱动所述旋转天线；温度 分布检测单元，检测加热室中的温度分布；和控制单元，基于温度分布检测 单元的检测结果，通过控制所述驱动单元，来控制旋转天线的方向，其中， 控制单元将所述多个旋转天线中至少之一的辐射指向性强的部分控制在基
根据该构造，通过参照温度分布检测单元的检测结果的同时使旋转天线 的辐射指向性强的部分指向加热室中需要加热的区域，可以实现充分的局部 加热，并且通过使旋转天线正常旋转等也可以实现加热室中的均匀加热。
此外，在本发明的微波加热装置中，控制单元包括天线控制部，该天线 控制部具有局部加热模式控制部和分散力。热模式控制部，所述局部加热模式 控制部将旋转天线的辐射指向性强的部分控制在基于温度分布检测单元的 检测结果而确定的方向上以进行集中加热，所述分散加热模式控制部用于均 匀i也加热加热室的内部。
根据该构造，加热室的内部不仅能被集中加热还能被均匀加热。
此外，在本发明的微波加热装置中，天线控制部在加热开始的初始阶段 通过分散加热模式控制部控制所述旋转天线，并且在初始阶段结束之后通过 局部加热模式控制部控制所述旋转天线。
才艮据该构造，可以在对加热室的内部进行均匀加热之后，对加热对象进
行集中加热。
此外，在本发明的微波加热装置中，天线控制部在加热开始的初始阶段 通过局部加热模式控制部控制所述旋转天线，并且在初始阶段结束之后通过 分散加热模式控制部控制所述旋转天线。
根据该构造，可以在对加热对象进行集中加热之后，对加热室的内部进 ;f亍均匀力口热。
此外，在本发明的微波加热装置中，控制单元包括判定装载在加热室中 的加热对象是否为食物的食物判定部，并且基于由该食物判定部确定的食物 的食物区域的温度来控制所述旋转天线。
根据该构造，当加热对象是食物时，可以基于食物区域的温度控制旋转 天线。此外，在本发明的微波加热装置中，控制单元包括天线角度存储部，当 旋转天线的辐射指向性强的部分指向加热室中的特定区域时，该天线角度存 储部存储所述旋转天线的角度，并且，控制单元使旋转天线的辐射指向性强 的部分指向由温度分布检测单元检测的检测区域的低温部。
根据该构造，通过天线角度存储部中的事先由实验收集的存储数据，能 够以良好的精度局部加热低温部。
此外，在本发明的微波加热装置中，分散加热模式控制部通过使旋转天 线的停止位置时时刻刻改变、使旋转天线连续地旋转、或者使旋转天线的停 止位置随机改变而进行分散加热。
根据该构造，通过使旋转天线的停止位置时时刻刻改变、使旋转天线连 续地旋转、或者使旋转天线的停止位置随机改变，可以执行分散加热。
此外，在本发明的微波加热装置中，局部加热模式控制部具有用于存储 往复角度的往复角度存储部，并且，局部加热模式控制部使旋转天线围绕一 基于温度分布检测单元检测到的检测结果通过参照天线角度存储部确定的 角度往复摆动一存储在往复角度存储部中的角度。
根据该构造，可以防止这样的情况因为在微波辐射期间旋转天线持续 停止，微波过度集中到旋转天线的一部分从而引起过度加热。即使当旋转天 线围绕目标角运动大约士5度，也不会影响对加热对象的局部加热效果，但能 获得足以防止天线部件过度温升的效果。
此外，在本发明的微波加热装置中，局部加热模式控制部具有停止上限 时间存储部和停止时间计时部，所述停止上限时间存储部用于存储旋转天线 停止在预定角度处的上限时间，所述停止时间计时部计算旋转天线停止的时 间，并且，当停止时间计时部计算的时间到达存储在停止上限时间存储部中 的时间时，旋转天线运动到移位了预定角度的位置。
根据该构造，可以防止这样的情况因为在微波辐射期间旋转天线持续 停止，微波过度集中到旋转天线的一部分从而引起过度加热。换句话说，加 热室中没有放置加热对象的情况是最苛刻的条件，此情况被用来通过实验确 定上限时间，这是因为，当微波在空载下局部集中30秒到1分钟时，天线 部件可能会熔化。因此，将比上述时间短的时间，例如30秒，设定为上限 时间，并且例如当加热时间超过该上限时间时，就使旋转天线旋转5度的角 度。此外，在本发明的微波加热装置中，温度分布检测单元包括多个红外检 测元件和驱动单元，该驱动单元使所述多个红外4企测元件在与所述多个红外 -险测元件对准的方向相交的方向上运动。
向相交的方向上运动。
此外，在本发明的微波加热装置中，驱动单元包括检测旋转天线的位置 的位置检测单元。
根据该构造，可以用位置检测单元检测旋转天线的位置。
此外，在本发明的微波加热装置中，位置检测单元在原点检测模式下检 测旋转天线的原点。
根据该构造，可以通过位置检测单元在原点检测模式下检测旋转天线的 原点。
此外，在本发明的微波加热装置中，在原点检测模式下，在进行加热处 理之前或者在进行加热处理之后，检查旋转天线的原点。
根据该构造，可以在进行加热处理之前或者在进行加热处理之后在原点 检测纟莫式下确定旋转天线的原点。
此外，在本发明的微波加热装置中，在原点检测模式下，在旋转天线被 驱动的同时，控制单元使磁控管的搡作停止。
根据该构造，在原点检测模式下在旋转天线被驱动的同时使磁控管的操 作停止。因此，可以防止产生非本意的加热状态。
此外，在本发明的微波加热装置中，控制单元包括指示在原点检测模式 中没有找到原点时判定错误并禁止进行加热处理的菜单、以及指示在旋转天 线停止的状态下进行加热处理的菜单。
根据该构造，根据烹饪菜单，例如，在加热室中存在温度分布偏差也没 有关系的菜单时，在旋转天线的操作停止时进行加热处理。因此，该微波加 热装置可以给用户提供最低限度的功能。
此外，在本发明的微波加热装置中，所述多个旋转天线的旋转中心布置 成距加热室的内部的中心基本相等的距离。
根据该构造，旋转天线的旋转中心分别布置在距加热室的中心基本相等 的距离处。因此，该构造能使旋转天线的辐射指向性强的部分在指向中心区 域及其附近时对加热室的中心区域及其附近进行加热，而这通常是一个天线
9的构造很难加热的。
此外，在本发明的微波加热装置中，步进电机用作驱动单元，并且，对 于每个步进电机，为向对应于每个天线的每个步进电机中输入脉沖的时机选
择(timings)设置时间差。
根据该构造，对于每个步进电机，为向对应于每个天线的每个步进电机 中输入脉冲的时机选#^殳置时间差。因此，可以不用提供能处理大电流的电 路，从而能防止电路尺寸增大。
本发明的优点
根据本发明，可以提供一种能够实现局部集中加热、同时又能实现正常 模式下整个加热室的均匀加热的微波加热装置。


图1是本发明实施例1的微波加热装置的正面截面结构图2是微波加热装置的侧面截面结构图(沿着图1的A-A'线剖开的截面
图)；
图3是^效波加热装置的平面截面结构图(沿着图1的B-B'线剖开的截面
图)；
图4是说明旋转天线在加热室中的中心区域及其附近被局部加热时的方 向的浮见图5是说明旋转天线在加热室中的左侧被局部加热时的方向的视图； 图6是说明旋转天线在加热室中的右侧被局部加热时的方向的视图； 图7是说明旋转天线在加热室中的前侧被局部加热时的方向的视图； 图8是说明旋转天线在加热室中的后侧^y^部加热时的方向的视图； 图9是说明旋转天线的原点检测机构的视图(沿着图1中的D-D'线剖开 的截面图)；
图IO是装备有三个旋转天线的微波加热装置的平面截面图ll是温度分布检测单元的示意性截面结构图12是说明沿着图1中C-C'线的截面中的红外温度检测点的视图13是控制单元411的示意性结构图14是说明加热初始阶段中的控制操作的流程图15是说明加热反馈阶段中的控制操作的流程图；图16是说明本发明实施例2的加热反馈阶段中的控制操作的流程图17是示出旋转天线的变型的视图18是示出旋转天线的另一变型的视图19是示出旋转天线的另一变型的视图。
附图标记和符号的说明
10温度传感器(温度4企测单元)
31 微波炉(微波加热装置)
32磁控管(微波发生单元)
33波导管
34 力口热室
35载置台
37 天线空间
38、 39旋转天线
40、 41电机(驱动单元)
411 控制单元
具体实施例方式
下面将参照附图详细解释根据本发明的实施例。 (实施例1)
图1到图3是作为根据本发明的典型微波加热装置的微波炉31的结构 图。图1是从正面观察时微波炉的截面图，图2是沿着图1中的A-A'线剖开 的微波炉的截面图，图3是沿着图1中的B-B'线剖开的微波炉的截面图，图 4是沿着图1中的C-C'线剖开的微波炉的截面图。
如图1所示，微波炉31装备有波导管33，用于传送由作为一般微波 发生单元的磁控管32辐射的微波；加热室34,连接到波导管"的上部，并 具有宽度方向上的尺寸(约410mm)大于深度方向上的尺寸(约315mm)的形 状；载置台35,固定在加热室34中以在其上装载作为典型加热对象的食物(未 示出)，并且由诸如陶资、玻璃等的低损失介质材料形成以使微波容易通过； 天线空间37，在加热室34中形成在载置台35的下方；两个旋转天线38、 39，在波导管33中相对于加热室34的宽度方向在对称位置安装到天线空间 37，以使微波从波导管33辐射到加热室34的内部；电机40、 41，作为典型的驱动单元，用于旋转/驱动旋转天线38、 39;控制单元411，用于通过控制 电机40、 41来控制旋转天线38、 39的方向；光电断路器36,构成原点检测 机构，用于分别检测旋转天线38、 39的原点；红外传感器IO，作为温度分 布才企测单元，用于4企测加热室34中的温度分布。
此外，如图2所示，微波炉31具有门64。而且，设定单元63设置到门 64的下部。用户通过利用设定单元63可以根据食物或烹饪过程选择各种烹 饪菜单。控制单元411基于该选择结果控制磁控管32和电机40、 41。
旋转天线38、 39分别具有辐射指向性。实施例1的微波炉31构造成使 得旋转天线38、 39中至少之一的辐射指向性强的部分被控制成处于预定的 方向，以集中加热特定的食物。将在以后解释应当如何具体地控制该微波炉 31。
此外，旋转天线38、 39具有联接部45、 46和辐射部47、 48，联接部 45、 46设置到波导管33和加热室底表面42之间的边界，辐射部47、 48通 过填塞、焊接等整体电连接到联接部45、 46的上端。if关接部45、 46由直径 约18mm的大致圆柱形的导电材料形成，以穿过直径约30mm的大致圆形的 联接孔43、 44。辐射部47、 48由大致在水平方向上比在垂直方向上宽的导 电材料形成。
而且，旋转天线38、 39安装在电机40、 41的轴49、 50上，使得联接 孔43、 44的中心与旋转/驱动操作的中心重合。辐射部47、站在旋转方向上 具有不均匀的4仑廓以分别具有它们的辐射指向性。
旋转天线38、 39的旋转中心分别布置在距加热室34的中心几乎相等的 距离处。该构造能使旋转天线38、 39的辐射指向性强的部分在指向中心区 域及其附近时加热加热室34的中心区域及其附近，而这在通常情况下用一 个天线构造很难加热。
如图3所示，波导管33 :故构造成从顶部观察时类似T形并具有两侧对 称的形状。因此，从》兹控管32到联接部45、 46的各距离是相等的，且联接 部45、 46在加热室34的宽度方向上安装在对称位置。结果，从磁控管32 辐射的微波经由波导管33和旋转天线38、39基本上均匀地分布在加热室34中。
辐射部47、 48具有相同的形状，使得辐射部上表面51、 52成形为四个 角分别被倒圆的大致四边形。朝加热室底表面42侧弯曲的辐射部弯曲部53、54分别设置到两个相对侧，以限制微波向两侧的外部辐射。 >火加热室底表面
42到辐射部上表面51、 52的相应距离被设定为约10mm,并且辐射部弯曲 部53、 54被下拉到设定为比辐射部上表面51、 52分别低约5mm的位置处。
此外，剩下的两侧在水平方向上/人联接部45、 46到它们的端部具有不 同的长度，并构成距联接部中心的长度分别为约75mm的端部55、 56以及 距联接部中心的长度分別为约55mm的端部57、 58。而且，端部在宽度方 向上的尺寸被设定为80mm或更大。根据该构造，旋转天线38、 39可以提 高从联接部45、 46到端部57、 58的方向上的辐射指向性。
在该构造中，当均匀加热普通食物时，像已知的微波炉一样，不用特别 考虑该食物的位置，而且旋转天线38、 39可以像已知技术那样均匀旋转。 相反，在集中加热的情况下，当要对加热室34中的中心区域及其附近进行 加热时，如图4所示，控制单元411控制旋转天线38、 39，使得它们的端部 57、 58指向预定的方向，该预定的方向瞄准加热室34在宽度方向上的大致 中心和深度方向上的大致中心。
当旋转天线38、 39的端部57、 58指向加热室34在宽度方向上的大致 中心和深度方向上的大致中心时，朝向端部57、 58的辐射指向性变强。因 此，微波特别是从端部57、 58的方向辐射，从而位于该方向上的食物可被 集中加热。
此外，当要加热加热室34中的左侧区域时，控制单元411控制旋转天 线38、 39，如图5所示，使得它们的端部57、 58向左指向(从门64侧观察 加热室34时的左侧)。
当旋转天线38、 39的两端部57、 58在从门64侧观察加热室34时向左 指向时，各天线朝向端部57、 58的辐射指向性变强。因此，微波特别是从 端部57、 58的方向辐射，从而位于该方向上的食物可被集中加热。
类似地，当要加热加热室34中的右侧区域时，控制单元411控制旋转 天线38、 39,如图6所示，使得它们的端部57、 58向右指向(从门64侧观 察加热室34时的右侧)。
当旋转天线38、 39的两端部57、 58在从门64侧观察加热室34时向右 指向时，各天线朝向端部57、 58的辐射指向性变强。因此，微波特别是从 端部57、 58的方向辐射，从而位于该方向上的食物可被集中加热。
此外，当要加热加热室34中的前部中心区域及其附近时，控制单元411
13控制旋转天线38、 39，如图7所示，使得它们的端部57、 58定向成以瞄准 加热室34在宽度方向上的大致中心和深度方向上的大致前部区域(加热室34 中的前部中心区域及其附近)。
如图7所示，当旋转天线38、 39的端部57、 58指向加热室34中的前 部中心区域及其附近时，各天线朝向端部57、 58的辐射指向性变强。因此， 微波特别是从端部57、 58的方向辐射，从而位于该方向上的食物可被集中 力口热。
此外，当要加热加热室34中的后部中心区域及其附近时，控制单元411 控制旋转天线38、 39，如图8所示，使得它们的端部57、 58定向成以瞄准 加热室34在宽度方向上的大致中心和深度方向上的大致后部区域(力口热室34 中的后部中心区域及其附近)。
如图8所示，当旋转天线38、 39的端部57、 58指向加热室34中的后 部中心区域及其附近时，各天线朝向端部57、 58的辐射指向性变强。因此， 微波特别是从端部57、 58的方向辐射，从而位于该方向上的食物可被集中 力口热。
如上所述，实施例1的微波炉31响应于将要被局部加热的区域来控制 旋转天线的方向。为了使旋转天线38、 39指向预定的方向，可以考虑各种 单元，例如，使用步进电机作为电机40、 41，通过斥企测参考位置控制某个电 机的供电时间等。
在实施例1的微波炉31中，步进电机被用作电机40、 41，并且用于检 测天线位置的位置检测单元分别设置于电机40、 41的轴。该天线位置检测 单元可由例如旋转编码器、电位计等构造出，检测旋转轴的旋转位置是众所 周知的。在本实施例中，天线位置检测单元由原点检测机构(以后描述)构造 出。即，如图9所示，原点检测机构由具有作为中心轴的轴的圓板36a和光 电断路器36组成。矩形的狭缝36b设置到圆板36a。
圓板36a通常安装到分别使旋转天线38、 39旋转的电机的轴49、 50。 圆板36a旋转以挡住由光发射元件和光接收元件构成的光电断路器36的光 路。
根据该构造，当狭缝36b穿过光电断路器36的光路时，光路不被挡住， 该机构可^r测到狭缝通过时的时间点。为此，当将狭缝36b的位置设定为旋 转天线38、 39的原点时，安装到各电机的光电断路器36可以检测旋转天线
14的原点。
此外，控制单元411具有天线角度存储部，该天线角度存储部基于原点
;险测机构可^r测到的原点在旋转天线38、 39的辐射指向性强的部分集中于 局部加热区域时预先存储旋转天线38、 39的角度(停止位置)。当通过控制旋 转天线38、 39的操作进行局部加热时，参照该天线角度存储部中的信息。
到目前为止解释了两个旋转天线设置在何处的情况。然而，旋转天线的 数量不限于此，可采用多于两个的多个旋转天线。例如，如图10所示，微 波加热装置可具有三个旋转天线。在图IO所示的状态中，各旋转天线的端 部指向加热室中的中心区域及其附近，从而位于中心区域周围的食物可被集 中力口热。
接下来是实施例1的微波炉31所具有的温度检测单元，参照图11。该 温度4企测单元具有在基板19上对准的多个红外检测元件13;壳体18,用 于容纳整个基板19;以及步进电机ll,用于使壳体18在与红外检测元件13 对准的方向垂直相交的方向上运动。
用于密封红外检测元件13的金属罐15以及用于处理红外检测元件的操 作的电子电路20设置到基板19。此外，透过红外线的透镜M设置到金属罐 15。而且，用于使红外线通过的红外线通过孔16和用于使导线从电子电路 20通过的孔17设置到壳体18。
根据该构造，当步进电机11旋转时，壳体18可以在与红外检测元件13 对准的方向垂直的方向上运动。
图12是解释沿着图1中C-C'线的截面中的红外温度检测点的视图。如 图12所示，当温度检测单元的步进电机1H故往复运动时，实施例1的微波 炉31可以;险测加热室34中基本上所有区域的温度分布。
具体地，例如，首先，在温度检测单元中对准的温度检测元件13(例如， 红外传感器)同时^r测图12中的点Al到A4中的温度分布。然后，当步进电 机11进一步旋转以使壳体18运动时，温度检测元件l3检测点Bl到B4中 的温度分布。然后，当步进电机11进一步旋转以使壳体18运动时，温度检 测元件13 ^r测点Cl到C4中的温度分布。类似地，；险测点Dl到D4中的温 度分布。
此外，当步进电机11在上述操作之后反向旋转时，从点Dl到D4侧按 照Cl到C4、 Bl到B4以及Al到A4的顺序依次检测温度分布。通过重复
15上述操作，温度检测单元可以检测加热室34中的整个温度分布。
接着，参照图D解释控制单元411的示意性构造。控制单元411构造 成具有天线控制部102，用于控制旋转天线38、 39的操作；食物判定部 102,用于判定装载在加热室34中的加热对象是否是食物；加热初始阶段结 束判定部103，用于判定加热处理的初始阶段的结束；以及加热结束判定部 104,用于判定整个加热处理的结束。
食物判定部102具有用于存储加热对象的初始温度分布的初始温度分布 存储部108和用于计算加热对象每单位时间的温升率的温升率计算部109。 当计算出的温升率超过预定值时，食物判定部102判定加热对象为食物。换 句话说，该食物判定部102判定被检测温度的区域对应于放置有加热对象的 载置台还是作为加热对象的食物。该食物判定部102基于温度特性的不同做 出判定，因为载置台透过微波几乎不能使其温度升高，而食物会吸收微波以 使其温度升高。
加热初始阶段结束判定部103基于例如如下标准判定加热处理的初始阶 段是否结束，即，从加热开始逝去预定时间时判定加热的初始阶段结束的标 准；加热对象的最大温度达到预定温度以上时判定加热的初始阶段结束的标 准；或者自加热开始加热对象的温度变化的最大值超过预定值时进行判定的 标准。
加热结束判定部104基于例如如下标准判定加热处理是否结束，即温 度分布中加热对象的最大温度超过事先设定的温度时判定加热处理结束的 标准；食物所在的区域处的平均温度超过设定温度时判定加热处理结束的标 准；或者预先测量到加热对象的最大温度达到预定温度所需的时间时判定加 热处理结束的标准，加热处理执行一额外加热时间，该额外加热时间构成全 部所需时间的预定比例(例如，50%),然后额外加热时间终止。
天线控制部101构造成具有分散加热模式控制部105,用于控制旋转 天线38、 39的才喿作以均匀；也加热加热室的内部；局部加热(点加热(spot heating)^莫式控制部106，用于控制旋转天线38、 39的净喿作以加热加热对象 的低温部；以及低温抽取部107，用于检测装载于加热室中的加热对象的低 温部。
分散加热模式控制部105被构造成，例如通过使可对对象进行局部加热 的旋转天线38、 39在微波振荡期间停止在预定位置而改变其停止位置、通
16过使旋转天线38、 39连续旋转、或通过随机改变旋转天线38、 39的停止位 置，来实现分散加热。
局部加热模式控制部106从低温抽取部107获得最低温度区域的信息， 并控制旋转天线38、 39的方向，使得食物被局部加热。例如，当最低温度 区域是图12中的点B2、 B3、 C2、 C3中任一个时，旋转天线38、 39被定向 成对中心区域进行加热，即，旋转天线38、 39停止在图4所示的停止位置。
此外，当最低温度区域是图12中的点B1、 Cl中任一个时，旋转天线 38、 39^皮定向成加热左侧方向，即，旋转天线38、 39停止在图5所示的停 止位置。此外，当最低温度区域是图12中的点B4、 C4中任一个时，旋转 天线38、 39^皮定向成加热右侧方向，即，旋转天线38、 39停止在图6所示 的停止位置。
此外，当最低温度区域是图12中的点A2、 A3中任一个时，旋转天线 38、 39被定向成加热前部区域，即，旋转天线38、 39停止在图7所示的停 止位置。此外，当最低温度区域是图12中的点D2、 D3中任一个时，旋转 天线38、 39被定向成加热后部区域，即，旋转天线38、 39停止在图8所示 的停止位置。
如上所述，控制单元411响应于温度检测单元检测到的最低温度区域控 制旋转天线38、 39的停止位置。在此情况下，当微波仍继续辐射到加热室 34中而旋转天线停止在预定位置时，存在旋转天线本身过度升温而被熔化的 危险。
鉴于此方面，控制单元411的局部加热^^式控制部106在上述局部加热
模式下使旋转天线围绕目标角度(停止位置)以大约一预定角度(例如，±5度) 往复摆动。结果，可以在不影响局部加热效果的条件下防止旋转天线恶化。
而且，可以防止这样的情况，因为微波辐射期间旋转天线持续停止，微波过 度集中到旋转天线的一部分，从而引起过度加热。该往复摆动可以在局部加 热开始之后立即进行，也可在逝去预定时间之后(例如，30秒到1分钟之后) 启动。
为了进行该往复摆动，控制单元411具有停止上限时间存储部，用于 事先存储允许旋转天线38、 39停止的上限时间；停止时间计时部，用于对 旋转天线停止的时间进行计时；往复角度存储部，用于存储旋转天线38、 39 往复摆动的角度。此外，在从局部加热开始过去预定时间之后(例如，30秒到1分钟之后)，
旋转天线可旋转预定角度(例如，5度)。
此外，控制单元411存储旋转天线38、 39的预定停止位置(角度)作为原 点。然后，控制单元411例如在进行加热处理之前或在进行加热处理之后， 执行检查旋转天线38、 39的原点的原点检测模式。
在原点检测模式期间，不能确定旋转天线38、 39的角度。因此，当微 波仍像原来那样振荡时，会导致非本意的加热模式，而有时该非本意的加热 ^t式会导致故障。因此，控制单元411进行控制，以使磁控管的操作在旋转 天线在原点4企测模式期间被驱动时停止。
此外，控制单元411在加热处理结束之后执行原点检测模式，并在检测 到原点的状态下在非加热模式下待机。因此，可以防止在加热处理开始之前 产生用于原点检测的待机时间。
而且，控制单元411包括指示在原点检测模式中没有找到原点时判定错 误并禁止随后的加热处理的菜单，以及指示在旋转天线38、 39停止的状态 下进行加热处理的菜单。根据该构造，例如，当选择了加热室34中温度分 布存在偏差也没有关系(只要可以执行加热处理，产生不均勾也没有关系)的 菜单时，根据烹饪菜单，在旋转天线38、 39的操作仍停止时进行加热处理， 从而能给用户提供最低限度的功能。
在此情况下，当用于驱动旋转天线38、 39的电机40、 41发生故障时， 通常不能检测到原点。因此，按照原来那样操作旋转天线38、 39是不安全 的，因此应当停止旋转天线38、 39的操作。
相反，在指示如果加热室34中的温度分布发生偏离用户就不能通过加 热处理而得到希望结果的菜单的情况下，加热处理的执行本身被禁止。
而且，控制单元411可以在加热开始的初始阶段以分散加热才莫式均匀地 加热整个加热室34，然后在加热室34中开始出现温度分布上的差异之后将 上述加热卩漠式变换为局部加热;溪式。由于在加热开始的初始阶段加热室34 中不存在温度分布上的差异，因此可以在分散加热模式下有效地增加整个加 热室34的温度。
此外，首先，控制单元411可以在加热开始的初始阶段局部加热加热室 34中的中心区域及附近。 一般地，当加热处理在加热室中的温度分布不存在 差异的条件下开始时，加热室中的中心区域及附近几乎很难升温。因此，当
18首先局部加热加热室34中的中心区域及附近、然后通过分散加热均匀地加
热整个加热室34时，可以有效地均匀加热整个加热室。
此外，用于驱动旋转天线38、 39的电机40、 41可由例如步进电机构造 而成。此时，控制单元411可以进行控制，使得对于每个步进电机，为向安 装到旋转天线38、 39的各步进电机中输入脉冲的时机选择设置时间差，以 使每个步进电机的时机选择不会彼此重叠。当同时输入脉冲时，在该时机所 需的电流增加，从而能够处理大电流的电路必须提供到微波炉31。在此情况 下，通过在输入脉沖时设置时间差，可以防止电路尺寸的增加。
接下来，解释实施例1的微波炉31的操作。首先，下面参照图14解释 加热初始阶段的控制操作。
首先，当加热操作开始时，》兹控管32产生微波，并且所述微波经由波 导管传送到加热室34(S101)。此时，温度4企测单元在加热的初始时间点;险测 加热室34中的温度分布，控制单元411存储温度分布的检测结果(S102)。
然后，控制单元411使旋转天线38、 39例如以恒定速度旋转，以实现 分散加热(S103)。经过预定时间之后，温度4全测单元再次4企测温度分布 (S104)。
然后，通过参照在步骤S102中检测到的加热初始阶段的加热室中的温 度分布以及在步骤S104中检测到的经过预定时间之后的加热室中的温度分 布，控制单元411的加热初始阶段结束判定部103判定是否满足判定加热初 始阶段结束的标准。如果不满足所述标准(S105-否)，则分散加热加热室34 的内部。在经过预定时间之后，温度检测单元再次检测加热室34中的温度 分布。
如杲满足所述标准(S105-是)，则控制单元411判定温度被温度检测单元 检测的区域是否对应于放入食物的区域(S106)。在该步骤中，例如，控制单 元411参照温度被检测的区域上每单位时间的温升率，然后当温升率超过预 定值时判定食物放在所述区域上。此外，控制单元411可参照温度被检测的 区域的初始溫度，然后当初始温度为零下(例如，假设是冷冻食物等)时判定 食物放在所述区域上。以此方式，在步骤S106中，控制单元411将加热室 34中的所有区域中放入食物的区域和没有放入食物的其它区域区分开来，并 存储结果(S106)。
当加热初始阶段结束时，微波炉31的操作随后变换为加热反馈阶段。
19然后，参照图15解释加热反馈阶段中的控制操作。在加热初始阶段结束之
后，微波炉31的温度分布检测单元检测加热室34中的整个温度分布(S107)。 温度检测单元抽取加热室34中放置有食物的区域中的最低温度点，即，抽 取食物区域的最低温度点(S108)。
温度检测单元判定最低温度点是否为点B2、B3、C2、C3中任一个(S109)。 如果最低温度点是点B2、 B3、 C2、 C3中任一个(S109-是),则控制单元411 进行操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的中心区域进行 加热，即，使旋转天线38、 39停止在图4所示的停止位置(S117)。
如果最低温度点不是点B2、 B3、 C2、 C3中任一个(S109-否)，则随后温 度检测单元判定食物区域的最低温度点是否为点B1、 Cl中任一个(SllO)。
如果最低温度点是点B1、 Cl中任一个(S110-是)，则控制单元411进行 操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的左侧方向进行加热， 即，使旋转天线38、 39停止在图5所示的停止位置(S118)。
如果最低温度点不是点B1、 Cl中任一个(SUO-否)，则随后温度检测单 元判定食物区域的最低温度点是否为点B4、 C4中任一个(Slll)。
如果最低温度点是点B4、 C4中任一个(Slll-是)，则控制单元411进行 操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的右侧方向进行加热， 即，使旋转天线38、 39停止在图6所示的停止位置(S119)。
如果最低温度点不是点B4、 C4中任一个(Slll-否)，则随后温度^^测单 元判定食物区域的最低温度点是否为点A2、 A3中任一个(SU2)。
如果最低温度点是点A2、 A3中任一个(S112-是)，则控制单元411进行 操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的前部区域进行加热， 即，使旋转天线38、 39停止在图7所示的停止位置(S120)。
如果最低温度点不是点A2、 A3中任一个(S112-否)，则随后温度检测单 元判定食物区域的最低温度点是否为点D2、 D3中任一个(S113)。
如果最低温度点是点D2、 D3中任一个(S113-是)，则控制单元411进行 操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的后部区域进行加热， 即，使旋转天线38、 39停止在图8所示的停止位置(S121)。
如果最低温度点不是点D2、D3中任一个(S113-否)，则随后控制单元411 进入分散加热模式，在该分散加热模式中，天线38、 39以恒定速度旋转以 均匀加热加热室34的内部(S114)。然后，控制单元411在进行了 S114、 S117到S121中任一个之后进行结 束判定(S115)。例如，控制单元411判定满足当食物温度分布中的最大溫度 超过事先设定的温度时判定加热处理结束的加热处理结束标准，还是满足当 被判定为食物区域的平均温度超过设定温度时判定加热处理结束的加热处 理结束标准。
如果判定满足加热处理结束标准(S115-是)，则加热处理结束(S116)。相 反，如果判定不满足加热处理结束标准(S115-否)，则程序返回到步骤S107， 并再次重复步骤Si07及以下各步骤。
如上所述，实施例1的微波炉31可以通过两个旋转天线集中加热加热 室34中的特定区域，并且可以通过冲企测作为加热对象的食物的温度分布来 局部加热食物的最低温度点。因此，实施例1的微波炉31可以在无不均匀 性的条件下进行食物的加热处理。
而且，实施例1的樣i波炉31可以响应于食物的温度分布切换局部加热 和分散加热，即，可以将微波集中到需要的区域。因此，实施例1的微波炉 31可以在较短的时间内有效地加热食物。
这里，在图15中解释的加热反馈阶段中的操作控制中，搜寻食物最低 温度点的顺序不局限于所示的示例。如果可以搜寻整个食物区域，则可采用 其它的顺序。
(实施例2)
图16是解释本发明实施例2的微波炉的加热反馈阶段中的控制操作的 流程图。在下面的解释中，与上述相同的构成元件用相同的附图标记表示， 并省略对它们的描述。
实施例2的微波炉31在加热初始阶段结束之后进入图16所示的加热反 馈阶段。图15所示的实施例1的加热反馈控制与图16所示的实施例2的加 热反馈控制之间的不同在于，实施例2的加热反馈控制将加热室34中的各 个区域(A1到A4、 Bl到B4、 Cl到C4、 Dl到D4)分成中心区域A(B2、 B3、 C2、 C3)、左侧区域B(B1、 Cl)、右侧区域C(B4、 C4)、前部区域D(A2、 A3)和后部区域E(D2、 D3)，然后基于所述分区中的食物区域的平均温度执 行力口热反馈。
下面将参照图16解释实施例2的加热反馈阶段的操作控制。在加热初 始阶段结束之后，微波炉31的温度检测单元检测整个加热室31的温度分布
21(S201)。然后，温度检测单元计算中心区域A-(B2, B3, C2， C3)、左侧区域 B二(B1，C1)、右侧区域0(B4,C4)、前部区域D^(A2，A3)和后部区域E气D2， D3)中每个区域的相应食物区域的平均温度(S202)。
而温度检测单元检测这些分区(A-F)中平均温度最低的区域，控制单元 411响应于该结果来控制旋转天线38、 39的操作。首先，温度一企测单元判定 这些分区(A-F)中的最低温度区域(平均温度最低的区域)是否为中心区域 A(S203)。如果最低温度区域是中心区域A(S203-是)，则控制单元411进行 操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的中心区域进行加热， 即，使旋转天线38、 39停止在图4所示的停止位置(S210)。
如果最低温度区域不是中心区域A(S203-否)，则随后温度冲企测单元判定 这些分区(A-F)中的最低温度区域是否为左侧区域B(S204)。然后，如果最低 温度区域是左侧区域B(S204-是)，则控制单元411进行操作控制，以使旋转 天线38、 39定向成对加热室34中的左侧进行加热，即，使旋转天线38、 39 停止在图5所示的停止位置(S211)。
如果最低温度区域不是左侧区域B(S204-否)，则随后温度^^测单元判定 这些分区(A-F)中的最低温度区域是否为右侧区域C(S205)。如果最低温度区 域是右侧区域C(S205-是)，则控制单元411进行操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的右侧进行加热，即，使旋转天线38、 39停止在图 6所示的停止位置(S212)。
如果最低温度区域不是右侧区域C(S205-否)，则随后温度检测单元判定 这些分区(A-F)中的最低温度区域是否为前部区域D(S206)。如果最低温度区 域是前部区域D(S206-是)，则控制单元411进行操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的前侧进行加热，即，使旋转天线38、 39停止在图 7所示的停止位置(S213)。
如果最低温度区域不是前部区域D(S206-否)，则随后温度检测单元判定 这些分区(A-F)中的最低温度区域是否为后部区域E(S207)。如果最低温度区 域是后部区域E(S207-是)，则控制单元411进行操作控制，以使旋转天线38、 39定向成对加热室34中的后侧进行加热，即，佳j走转天线38、 39停止在图 8所示的停止位置(S214)。
如果最低温度区域不是后部区域E(S207-否)，则随后控制单元411进入 分散加热模式，在该分散加热模式中，天线38、 39以恒定速度旋转以均匀
22地力口热力口热室34的内部(S208)。
然后，控制单元411在执行了 S208、 S210到S214中任一个之后进行结 束判定(S209)。与实施例l类似，例如，控制单元411判定满足当食物温度 分布中的最大温度超过事先设定的温度时判定加热处理结束的加热处理结
处理结束的加热处理结束标准。
如果判定满足加热处理结束标准(S209-是)，则加热处理结束(S116)。相 反，如果判定不满足加热处理结束标准(S209-否)，则程序返回到步骤S201， 并再次重复步骤S201及以下各步骤。
以此方式，实施例2的^(敫波炉31基于预定分区(A-E)的食物区域的平均 温度判定局部加热区域。因此，即使当仅在食物的一部分处温度极低时，也 可以对作为整个食物需要加热的区域进行集中加热。
(实施例3)
对于实施例3的微波炉，下面将解释旋转天线的变型。在下面的解释中， 与上述相同的构成元件用相同的附图标记表示，并省略对它们的描述。例如， 如图17所示，其中一部分设置有开口部的圓板形天线可被用作旋转天线。
具体地，在图17中，旋转天线83、 84在辐射部85、 86上具有类似圓 弧的开口部87、 88。开口部87、 88在宽度方向上的长度L设定为加热室中 辐射的微波的波长的1/4或更大。因此，旋转天线83、 84在停止时在开口部 处具有辐射指向性，并因此可以局部加热加热室34中的特定区域。
此外，作为旋转天线的另一变型，例如，如图18所示，存在矩形的旋 转天线90、 91。在旋转天线90、 91中，矩形的三个边具有朝加热室的底表 面侧弯曲的弯曲部94、 95，剩下的一个侧部92、 93不弯曲。没有弯曲的一 个侧部92、 93具有强的指向性，因此旋转天线90、 91可以局部加热加热室 34中的特定区域。
此外，作为旋转天线的又一变型，例如，如图19所示，存在矩形的旋 转天线201、 202。在旋转天线201、 202中，矩形的四个边具有朝加热室的 底表面侧弯曲的弯曲部203、 204,并且开口部208、 209设置在辐射部206、 207上。因此，旋转天线201、 202具有强的指向性，可以局部加热加热室 34中的特定区域。
此外，各旋转天线以5mm或更大的相互距离间隔开。因此，可以防止
23各旋转天线彼此干涉、从而使一部分旋转天线因过热而损坏的情况。 在此情况下，上面给出的实施例能以各种结合方式实施。 参照特定实施例详细解释了本发明。然而，对于本领域技术人员明显的
是，在不偏离本发明的精神和范围的条件下可进行各种变化和修改。
参照特定实施例详细解释了本发明。然而，对于本领域技术人员明显的
是，在不偏离本发明的精神和范围的条件下可进行各种变化和修改。
本申请基于2006年6月19日提交的日本专利申请(专利申请 No.2006-169268);其全部内容在此《1入作为参考。 工业应用性
如上所述，本发明可通过将布置在加热室中的旋转天线的辐射指向性强 的部分控制在预定方向上来集中加热特定的加热对象。因此，本发明可应用 到各种场合，例如，诸如食物等的各种电介质材料的加热、解冻、陶瓷艺术 品加热、烘干、烧结，生物化学反应等。
权利要求
1. 一种微波加热装置，包括微波发生单元；波导管，传送来自微波发生单元的微波；加热室，容纳由微波加热的加热对象；旋转天线，将微波从波导管辐射到加热室；驱动单元，旋转并驱动所述旋转天线；温度分布检测单元，检测加热室中的温度分布；和控制单元，基于温度分布检测单元的检测结果，通过控制所述驱动单元，来控制旋转天线的方向，其中，控制单元将多个旋转天线的辐射指向性强的部分控制在基于温度分布检测单元的检测结果而确定的方向上以进行集中加热，并且其中，驱动单元具有检测旋转天线的位置的位置检测单元。
2. —种微波加热装置，包括 微波发生单元；波导管，传送来自微波发生单元的微波； 加热室，容纳由微波加热的加热对象；多个旋转天线，将微波从波导管辐射到加热室； 驱动单元，旋转并驱动所迷旋转天线； 温度分布检测单元，检测加热室中的温度分布；和 控制单元，基于温度分布检测单元的检测结果，通过控制所述驱动单元， 来控制旋转天线的方向，其中，控制单元将所述多个旋转天线中至少之一的辐射指向性强的部分控制在基于温度分布检测单元的检测结果而确定的方向上以进行集中加热。
3. 如权利要求1或2的微波加热装置，其中，控制单元包括天线控制 部，该天线控制部具有局部加热模式控制部和分散加热模式控制部，所述局 部加热模式控制部将旋转天线的辐射指向性强的部分控制在基于温度分布冲企测单元的^r测结果而确定的方向上以进行集中加热，所述分散加热;漠式控 制部用于均匀i也加热加热室的内部。
4. 如权利要求3的微波加热装置，其中，天线控制部在加热开始的初始阶段通过分散加热模式控制部控制所述旋转天线，并且在初始阶段结束之后通过局部加热;f莫式控制部控制所述旋转天线。
5. 如权利要求3的微波加热装置，其中，天线控制部在加热开始的初 始阶段通过局部加热模式控制部控制所述旋转天线，并且在初始阶段结束之 后通过分散加热模式控制部控制所述旋转天线。
6. 如权利要求1或2的微波加热装置，其中，控制单元包括判定装载 在加热室中的加热对象是否为食物的食物判定部，并且基于由该食物判定部 确定的食物的食物区域的温度来控制所述旋转天线。
7. 如权利要求1或2的微波加热装置，其中，控制单元包括天线角度 存储部，当旋转天线的辐射指向性强的部分指向加热室中的特定区域时，该 天线角度存储部存储所迷旋转天线的角度，并且其中，控制单元使旋转天线的辐射指向性强的部分指向由温度分布检测 单元检测的检测区域的低温部。
8. 如权利要求3的微波加热装置，其中，分散加热模式控制部通过使 旋转天线的停止位置时时刻刻改变、使旋转天线连续地旋转、或者使旋转天 线的停止位置随机改变而进行分散加热。
9. 如权利要求3的微波加热装置，其中，局部加热模式控制部具有用于存储往复角度的往复角度存储部，并且其中，局部加热模式控制部使旋转天线围绕一基于温度分布检测单元检测到的检测结果通过参照天线角度存储部确定的角度往复摆动 一存储在往复角度存储部中的角度。
10. 如权利要求9的微波加热装置，其中，局部加热模式控制部具有停 止上限时间存储部和停止时间计时部，所述停止上限时间存储部用于存储旋 转天线停止在预定角度处的上限时间，所述停止时间计时部计算旋转天线停 止的时间，并且其中，当停止时间计时部计算的时间到达存储在停止上限时间存储部中 的时间时，旋转天线运动到移位了预定角度的位置。
11. 如权利要求1或2的微波加热装置，其中，温度分布检测单元包括 多个红外检测元件和驱动单元，该驱动单元使所述多个红外检测元件在与所 述多个红外4企测元件对准的方向相交的方向上运动。
12. 如权利要求2的微波加热装置，其中，驱动单元包括检测旋转天线的位置的位置检测单元。
13. 如权利要求1或12的微波加热装置，其中，位置检测单元在原点 检测模式下检测旋转天线的原点。
14. 如权利要求13的微波加热装置，其中，在原点检测模式下，在进 行加热处理之前或者在进行加热处理之后，检查旋转天线的原点。
15. 如权利要求13的微波加热装置，其中，在原点检测模式下，在旋 转天线被驱动的同时，控制单元使磁控管的操作停止。
16. 如权利要求13的微波加热装置，其中，控制单元包括指示在原点 检测模式中没有找到原点时判定错误并禁止进行加热处理的菜单、以及指示 在旋转天线停止的状态下进行加热处理的菜单。
17. 如权利要求2的微波加热装置，其中，所述多个旋转天线的旋转中 心布置成距加热室的内部的中心基本相等的距离。
18. 如权利要求2的微波加热装置，其中，步进电机用作所述驱动单元， 并且，对于每个步进电机，为向对应于每个天线的每个步进电机中输入脉沖 的时机选择设置时间差。
全文摘要
一种能正常地均匀加热加热室的整个内部并且按照需要实现局部集中加热的微波加热装置。该微波加热装置包括微波发生装置；波导管，传送来自微波发生装置的微波；加热室，放置着将由微波加热的物体；旋转天线，将微波从波导管辐射到加热室中；驱动单元，旋转地驱动所述旋转天线；温度分布检测装置，检测加热室中的温度分布；和控制装置，根据温度分布检测装置的检测结果，通过控制所述驱动单元，来控制旋转天线的方向。控制装置控制至少一个旋转天线，以使其具有高辐射指向性的部分定向成朝向根据温度分布检测装置的检测结果而确定的方向上以对物体进行集中加热。驱动装置包括用于检测旋转天线的位置的位置检测装置。
文档编号H05B6/72GK101473692SQ20078002307
公开日2009年7月1日 申请日期2007年6月15日 优先权日2006年6月19日
发明者上田实纪, 今井博久, 吉野浩二, 河合佑, 近藤正满 申请人:松下电器产业株式会社