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：
本发明涉及一种微波加热装置，该微波加热装置设置有使用作为固体元件的半导 体元件构成的微波产生部。
背景技术：
作为用微波对被加热物进行加热处理的微波加热装置的代表性的装置是微波炉。 在微波炉中，将在微波产生部中产生的微波发射到金属制的加热室内部，利用发射的微波 对加热器内部的被加热物进行加热处理。已有的微波炉中的微波产生部中，使用了磁控管。经波导管将由磁控管生成的微 波供给到加热室内部，发射到被加热物上，对被加热物进行加热处理。作为产生微波的微波产生部，近年来，用作为固体元件的半导体元件构成的微波 产生部正在引起人们的注意。作为这种微波产生部，具有半导体振荡部、将半导体振荡部的输出分配成多份的 分配部、分别对分配的输出进行放大的多个放大部、和将放大部的输出再合成的合成部，并 将相位器设置在分配部与放大部之间。在用这种微波产生部的微波加热装置中，例如，有在 日本的特开昭56-132793号专利公报中公开的微波炉。在日本特开昭56-132793号专利公报所公开的微波炉中，相位器利用二极管的接 通断开(0N/0FF)特性切换微波的传送线路的长度。在该微波炉中，作为合成器通过使用90 度和180度混合电路形成2个输出端。在该已有的微波炉中，通过控制相位器使2个输出 的电力比变化，将2个输出间的相位设定为同相或反相。在设置有这种相位器的已有的微 波炉中，通过用相位器将从合成器的2个输出端发射的微波切换为同相或反相，使来自2个 发射天线的发射电力比和相位差变化。专利文献1 日本特开昭56-132793号专利公报

发明内容
在以微波炉为代表的微波加热装置中，将形状、种类、大小、数量不同的各种各样 的被加热物收容在被供给微波的加热室内。在加热室内，对所收容的被加热物发射微波，但 是根据被加热物的形状、种类、大小、数量等产生大小不同的反射电力。当产生的反射电力 大时，表现出加热效率恶化，不能够在期望的状态下高效率地加热被加热物。因此，对收容 在被供给微波的加热室内的形状、种类、大小、数量不同的种种被加热物，在将被加热物加 热至用户所期望的状态时，使反射电力尽可能地小，以提高加热效率，这是在本领域中应该 达到的重要课题。本发明就是为了实现现有的微波加热装置的上述课题而完成的，本发明的目的是 提供一种微波加热装置，其对收容在加热室内的形状、种类、大小、数量不同的种种被加热 物，使从微波供给单元发射的微波的从加热室侧反射的反射电力小，能够对各种各样的被 加热物进行高效率加热。此外，本发明的目的是提供一种微波加热装置，其通过将多个微波供给单元最适当地配置在加热室的不同壁面上，能够使加热室内部的微波的电磁场分布均 勻，或者与被加热物相应地适当地进行加热，并且能够小型化。为了达到上述目的，本发明提供一种微波加热装置，其将第一供电部配置在构成 加热室的壁面上，并且设置有将第一供电部接收到的反射电力再次发射到加热室内的第二 供电部，由此能够使由形状、种类、大小、数量不同的各种被加热物产成的反射电力小，将被 加热物高效率地加热到所期望的状态，其中，上述第一供电部为具有发射微波功能的多个 微波供给单元。本发明的第一方面的微波加热装置，包括收容被加热物的加热室；振荡部；将上 述振荡部的输出分配成多份并加以输出的电力分配部；对上述电力分配部的输出分别进行 电力放大的多个电力放大部；将上述电力放大部的输出供给至上述加热室的多个第一供电 部；将输入到上述第一供电部的反射电力供给至上述加热室的多个第二供电部；和将来自 上述第一供电部的反射电力供向上述第二供电部的循环型的非可逆电路，上述第一供电部 和上述第二供电部构成为，向上述加热室供给的微波的激励方向不同。上述那样地构成的第一方面的微波加热装置，因为构成为由第二供电部将第一供 电部接收到的微波的反射电力再次发射到加热室内，所以能够使被加热物高效率地吸收电 力放大部输出的微波。此外，在本发明中，从不同的多个供电部进行微波发射，由此能够从 不同的方向直接将微波高效率地照射到被加热物上。本发明的第二方面的微波加热装置也可以构成为由上述第一方面中的上述振荡 部、上述电力分配部、上述电力放大部、上述第一供电部、上述第二供电部和上述非可逆电 路构成的微波产生部至少设置有2组以上。这样构成的第二方面的微波加热装置，因为能 够从不同的方向将微波发射直接照射在被加热物上，所以能够将形状、种类、大小、数量不 同的各种被加热物高效率地加热至所期望的状态。本发明的第三方面的微波加热装置也可以构成为，上述第二方面中的上述第一供 电部和上述第二供电部配置在构成上述加热室的壁面中的同一壁面上。这样构成的第三方 面的微波加热装置，通过使第一供电部和第二供电部之间的物理距离最小化，能够大幅度 地减少由两供电部之间的传输路径引起的传输损耗，将电力放大部输出的微波高效率地发 射到加热室内。本发明的第四方面的微波加热装置也可以构成为，上述第二方面中的多个上述第 一供电部配置在构成上述加热室的壁面中的同一壁面上。这样构成的第四方面的微波加热 装置，能够用物理上的最小距离构成在微波产生部中连接各构成要素之间的传输路径，能 够使由传输路径引起的传输损耗最小化，将电力放大部输出的微波高效率地发射到加热室 内。本发明的第五方面的微波加热装置也可以构成为，上述第二方面中的多个上述第 一供电部配置在构成上述加热室的壁面中的不同壁面上。这样构成的第五方面的微波加热 装置，能够从不同方向将微波直接照射在被加热物上，即便在将种种形状、种类、大小、数量 不同的被加热物载置在加热室内的情况下，也能够使被加热物高效率地吸收发射到加热室 内的微波，可以将反射电力抑制到最小，有效地加热被加热物，实现短时间的加热。本发明的第六方面的微波加热装置也可以构成为，上述第二方面中的多个上述振 荡部在同一频率进行振荡。这样构成的第六方面的微波加热装置，能够共用构成微波加热装置的各个微波产生部的振荡器，能够使微波加热装置小型化。本发明的第七方面的微波加热装置也可以构成为，上述第二方面中的多个上述振 荡部在不同频率进行振荡。这样构成的第七方面的微波加热装置，因为在各个微波产生部 中能够各自独立地选择反射电力成为最小的频率，所以即便在将种种形状、种类、大小、数 量不同的被加热物载置在加热室内的情况下也能够使被加热物高效率地吸收发射到加热 室内的微波，可以将反射电力抑制到最小，有效地加热被加热物，实现短时间的加热。本发明的第八方面的微波加热装置也可以构成为，上述第二方面中的上述微波产 生部具有与上述电力分配部的输出连接、且能够改变上述电力分配部的输出相位的相位可 变部和控制部。这样构成的第八方面的微波加热装置，能够使从第一供电部发射的微波在 放置被加热物的位置上发生干涉，能够使被加热物高效率地吸收发射到加热室内的微波， 可以将反射电力抑制到最小，有效地加热被加热物，实现短时间的加热。本发明的第九方面的微波加热装置也可以构成为，上述第八方面中的多个上述 相位可变部中的各个对独立的相位量进行可变控制。这样构成的第九方面的微波加热装 置，能够独立地控制各个微波产生部的相位量，即便在将种种形状、种类、大小、数量不同的 被加热物载置在加热室内的情况下，也能够使被加热物高效率地吸收发射到加热室内的微 波，可以将反射电力抑制到最小，有效地加热被加热物，实现短时间的加热。本发明的第十方面的微波加热装置也可以构成为，上述第一方面中的上述微波产 生部具有对从加热室内部传向上述电力放大部的反射电力进行检测的电力检测部和控制 部，控制振荡部的振荡频率，使得在为此频率时，传向上述电力放大部的反射电力为最小。 这样构成的第十方面的微波加热装置，即便在将种种形状、种类、大小、数量不同的被加热 物载置在加热室内的情况下，也能够使放大部不会由于过大的反射电力而受到致命的损 伤，能够高效率地加热被加热物。本发明的第十一方面的微波加热装置也可以构成为，当上述第十方面中的上述电 力检测部检测出的反射电力为规定值以上时，以规定的比例减少上述电力放大部所输出的 电力。这样构成的第十一方面的微波加热装置，即便在将种种形状、种类、大小、数量不同的 被加热物载置在加热室内的情况下，也能够使放大部不会由于过大的反射电力而受到致命 的损伤，能够高效率地加热被加热物，同时因为在加热中也能够总维持为规定的反射电力 以下的相位差和振荡频率，因此即便由于被加热物的温度上升使得电波的吸收和反射的状 态发生变化，也能够有效地加热被加热物。本发明的第十二方面的微波加热装置也可以构成为，在上述第十方面中的加热动 作的初始状态下，上述控制部根据与在能够使用的频带中上述电力检测部检测出的反射电 力相关的频率特性，进行搜索反射电力为最小的频率的最小反射电力探查动作。这样构成 的第十二方面的微波加热装置，即便在将种种形状、种类、大小、数量不同的被加热物载置 在加热室内的情况下，也能够将反射电力抑制到最小，有效地加热被加热物。本发明的第十三方面的微波加热装置也可以构成为，上述第十二方面中的上述控 制部在进行上述最小反射电力探查动作时，使上述电力放大部的输出降低，而在结束上述 最小反射电力探查动作并利用反射电力为最小的频率进行加热动作时，使上述电力放大部 的输出上升。这样构成的第十三方面的微波加热装置，即便在将种种形状、种类、大小、数量 不同的被加热物载置在加热室内的情况下，也能够使放大部不会由于过大的反射电力而受
6到致命的损伤，能够高效率地加热被加热物。本发明的第十四方面的微波加热装置也可以构成为，在上述第十方面中的加热动 作中，上述控制部进行极小反射电力追踪动作，选择上述电力检测部逐次检测出的反射电 力为更小值的频率，并使加热动作继续进行。这样构成的第十四方面的微波加热装置，即便 在加热动作中，也能够使反射电力最小化，有效地加热被加热物。本发明的第十五方面的微波加热装置也可以构成为，上述第十四方面中的上述控 制部在上述极小反射电力追踪动作中，当上述电力检测部检测出的反射电力值超过规定值 时，降低上述电力放大部的输出。这样构成的第十五方面的微波加热装置，在加热动作中， 能够使放大部不会由于过大的反射电力而受到致命的损伤，能够高效率地加热被加热物。本发明的第十六方面微波加热装置也可以构成为，上述第十四方面中的上述控制 部在上述极小反射电力追踪动作中，当上述电力检测部检测出的反射电力值超过规定值 时，停止加热动作，执行上述最小反射电力探查动作，搜索反射电力为最小的频率。这样构 成的第十六方面的微波加热装置成为在加热动作中，能够使放大部不会由于过大的反射电 力而受到致命的损伤，可靠性高的装置。发明的效果根据本发明，提供一种微波加热装置，其将作为具有发射微波的功能的多个微波 供给单元的供电部配置在构成加热室的壁面上，并且从第二供电部将从第一供电部发射的 微波的反射电力再次发射到加热室内，由此能够以所期望的状态高效率地加热形状、种类、 大小、数量不同的种种被加热物。


图1是表示本发明的实施方式1的微波加热装置的结构的示意图。图2是表示实施方式1的微波加热装置中的供电部的配置例的图。图3A是表示实施方式1的微波加热装置中的第一供电部的主要的(dominant)激 励方向的图。图3B是表示实施方式1的微波加热装置中的第二供电部的主要的激励方向的图。图4是表示实施方式1的微波加热装置的相位差和振荡频率的控制例的流程图。图5是表示实施方式1的微波加热装置的最小反射电力探查动作的流程图。图6是表示图5所示的最小反射电力探查动作中的频率特性的一个例子的图。图7是表示实施方式1的微波加热装置的极小反射电力追踪动作的流程图。图8A是说明图7所示的极小反射电力追踪动作的图。图8B是表示图7所示的极小反射电力追踪动作的异常时的动作的图。图9是在微波加热装置中，从上方看在基于相位差调整的加热室内部的电磁场分 布的实验中使用的加热室时的平面剖面图。图10是表示在微波加热装置中，相位差0度的加热室内部的电磁场分布的实验结 果的等温线图。图11是表示在微波加热装置中，相位差40度的加热室内部的电磁场分布的实验 结果的等温线图。图12是表示在微波加热装置中，相位差80度的加热室内部的电磁场分布的实验结果的等温线图。图13是表示在微波加热装置中，相位差120度的加热室内部的电磁场分布的实验 结果的等温线图。图14是表示在微波加热装置中，相位差160度的加热室内部的电磁场分布的实验 结果的等温线图。图15是表示在微波加热装置中，相位差200度的加热室内部的电磁场分布的实验 结果的等温线图。图16是表示在微波加热装置中，相位差240度的加热室内部的电磁场分布的实验 结果的等温线图。图17是表示在微波加热装置中，相位差280度的加热室内部的电磁场分布的实验 结果的等温线图。图18是表示在微波加热装置中，相位差320度的加热室内部的电磁场分布的实验 结果的等温线图。图19是表示本发明的实施方式2的微波加热装置中的供电部的配置例的图。图20是说明本发明的实施方式3的微波加热装置中的最小反射电力探查动作的 图。图21是说明实施方式3的微波加热装置中的最小反射电力探查动作的图。
具体实施例方式下面，参照附图，说明本发明的微波加热装置的优选实施方式。此外，在以下的实 施方式的微波加热装置中说明微波炉，但是微波炉只是1个例示，本发明的微波加热装置 不限定于微波炉，也包括利用介质加热的加热装置，生垃圾处理机或半导体制造装置等微 波加热装置。此外，本发明不限定于下列实施方式的具体结构，基于相同技术思想的结构也 包括在本发明中。(实施方式1)图1是表示本发明的实施方式1的微波加热装置的结构的示意图。特别是，在图 1中用框图表示实施方式1的微波加热装置中的微波产生单元即微波产生部的结构。在图1中，实施方式1的微波产生部包括用半导体元件构成的2个振荡部2a、2b ； 将各振荡部2a、2b的输出分配成2份的电力分配部3a、3b ；放大各个分配部3a、3b的输出 的电力放大部53、513、5(3、5(1;将由电力放大部53、513、5(3、5(1放大后的微波输出发射到加热 室10内部的第一供电部83、813、8(3、8(1;和经循环型的非可逆电路73、713、7(3、7(1将第一供电 部8a、8b、8c、8d接收到的反射电力再次发射到加热室内部的第二供电部9a、9b、9c、9d。循环型的非可逆电路7a、7b、7c、7d具有3个输入输出的端口，从第一端口输入的 微波电力被导向第二端口，但不在第三端口出现。此外，从第二端口输入的微波电力被全部 导向第三端口，不出现在第一端口，以上述方式进行动作。一般而言，将这样动作的循环型 的非可逆电路称为循环器。在下面的本说明书中，将非可逆电路7a、7b、7c、7d称为循环器 进行说明。此外，实施方式1的微波产生部具有相位可变部4a、4b、4c、4d，其插入到连接电 力分配部3a、3b和电力放大部5a、5b、5c、5d的微波传输路径中，使输向电力放大部5a、5b、5c、5d的输出中产生任意相位差；电力检测部6a、6b、6c、6d，其插入到连接电力放大部5a、 5b、5c、5d和第一供电部8a、8b、8c、8d的微波传输路径中，检测第二供电部9a、9b、9c、9d接 收到的来自加热室内部的反射电力；以及控制部12，其被输入来自电力检测部6a、6b、6c、 6d的检测信号，对振荡部2a、2b、相位可变部4a、4b、4c、4d和电力放大部5a、5b、5c、5d进行 驱动控制。插入到电力检测部6a、6b、6c、6d和第一供电部8a、8b、8c、8d之间的循环器7a、7b、 7c、7d将第一供电部8a、8b、8c、8d接收到的反射电力导入到第二供电部9a、9b、9c、9d。控制 部12根据由电力检测部6a、6b、6c、6d检测出的反射电力，控制振荡部2a、2b的振荡频率、 相位可变部4a、4b、4c、4d的相位量和电力放大部5a、5b、5c、5d的放大率。实施方式1的微波加热装置，具有收容被加热物11的由大致长方体构造构成的加 热室10，加热室10由用金属材料构成的左壁面，右壁面，底壁面，上壁面，里壁面和为了收 容被加热物11而开闭的开闭门(在图1中位于跟前侧，省略了图示)构成。上述那样构成 的加热室10构成为，在开闭门关闭的状态下，将供给到加热室内的微波封闭在内部，不泄 漏微波。此外，在加热室内设置有用于载置被加热物11的载置台13。此外，实施方式1的微波加热装置在构成加热室10的各壁面上配置有2组供电部 即第一供电部8a、8b、8c、8d和第二供电部9a、9b、9c、9d，该2组供电部传输微波产生部的输 出，将该微波发射并供给到加热室内。在实施方式1的微波加热装置中，将控制上成对的供电部配置在相对的壁面上。 即，在左壁面和右壁面的大致中央分别配置有被供给由第一电力分配部3a分配的微波的 在控制上成对的第一供电部8a、8b。此外，在左壁面和右壁面上分别配置有在控制上成对的 第二供电部9a、9b，该第二供电部9a、9b经循环器7a、7b输出在控制上成对的第一供电部 8a、8b接收到的反射电力。在实施方式1中，表示了将第一供电部8a、8b配置在左壁面和右壁面的大致中央 的例子，但是以它们的微波发射方向完全不相对的方式偏离地配置。此外，关于第二供电部 9a、9b，也表示了配置在左壁面和右壁面上的例子，但是以它们的微波发射方向完全不相对 的方式偏离地配置。各个第二供电部9a、9b配置在各第一供电部8a、8b的下侧，配置在能 够可靠地对载置台13上的被加热物11照射微波的位置。在实施方式1的微波加热装置中，表示了将在控制上成对的第一供电部8c、8d配 置在加热室10的上壁面和底壁面的大致中央，同样将第二供电部9c、9d配置在加热室10 的上壁面和底壁面上的结构。但是，本发明的微波加热装置的结构不限于实施方式1的微 波加热装置中的各供电部的配置，能够应对各种方式。例如，也可以是在一个壁面上设置多 个第一供电部，或者也可以将在控制上成对的供电部设置在不是相对面的壁面、例如右壁 面和底壁面那样的相邻的壁面上。具有半导体元件的电力放大部5a、5b、5c、5d用导电体图案构成电路，该导电体图 案形成在由低介质损耗材料形成的电介质基板的单面上，为了使作为各电力放大部5a、5b、 5c、5d的放大元件的半导体元件良好地动作，分别在各半导体元件的输入侧和输出侧配置 有匹配电路。连接各个功能块的微波传输路径，利用设置在电介质基板的单面上的导电体图案 形成特性阻抗约为50 Q的传输电路。
第一电力分配部3a和第二电力分配部3b，例如既可以是威尔金森(Wilkinson)型 分配器那样的在输出之间不产生相位差的同相分配器，也可以是分支(Branch-Line)型和 鼠圈(Rat-Race)型那样的在输出之间产生相位差的分配器。第一电力分配部3a将从第一 振荡部2a输入的微波电力的约1/2的电力分别输出到2个相位可变部4a、4b。此外，第二 电力分配部3b将从第二振荡部2b输入的微波电力的约1/2的电力分别输出到2个相位可 变部4c、4d。此外，各相位可变部4a、4b、4c、4d用电容根据所施加电压变化的电容可变元件构 成，各相位可变部4a、4b、4c、4d的相位可变范围为从0度到约180度的范围。因此，从各相 位可变部4a、4b、4c、4d输出的微波电力的相位差能够在从0度到士 180度的范围内控制。电力检测部6a、6b、6c、6d提取第二供电部9a、9b、9c、9d从加热室10侧接收到的、 经循环器7a、7b、7c、7d传输到电力放大部5a、5b、5c、5d的所谓的反射波的电力。电力检测 部6a、6b、6c、6d的电力耦合度例如约为40dB，提取反射电力的约1/10000的电力量。用检 波二极管(省略了图示)分别对由电力检测部6a、6b、6c、6d检测出的电力信号进行整流， 用电容(省略了图示)进行平滑处理，将该平滑后的信号输入到控制部12。控制部12根据用户直接输入的被加热物的加热条件或加热中从被加热物的加热 状态得到的加热信息和由电力检测部6a、6b、6c、6d检测出的电力信号即反射电力的信息 等，控制供向作为微波产生部的构成要素的第一振荡部2a、第二振荡部2b和电力放大部 5a、5b、5c、5d的各个的驱动电力，以及供向相位可变部4a、4b、4c、4d的电压，最适当地加热 收容在加热室10内的被加热物11，使得成为用户所期望的状态。此外，在微波产生部中设 置有主要用于使设置在电力放大部5a、5b、5c、5d的半导体元件的发热散热的散热部件(省 略了图示)。此外，以下述方式构成第一供电部8a、8b、8c、8d和第二供电部9a、9b、9c、9d，使得 从第一供电部8a、8b、8c、8d发射的微波的主要的激励方向与从第二供电部9a、9b、9c、9d发 射的微波的主要的激励方向不一致。在实施方式1的微波加热装置中，设置在加热室10的各壁面上的第一供电部8a、 8b、8c、8d和第二供电部9a、9b、9c、9d是开口部成为天线的开口型供电部。图2表示第一供 电部8a、8b、8c、8d和第二供电部9a、9b、9c、9d的开口部的形状的一个例子。在开口型的供 电部中，将微波发射到加热室内的天线即开口部的形状决定微波的主要的激励方向。第一供电部8a、8b、8c、8d和第二供电部9a、9b、9c、9d的结构，为了高效率地将微 波从开口部发射到加热室内，需要使开口部的阻抗与加热室内的空间的阻抗匹配。具体地 说，当设计开口部的阻抗，使得相对于加热室内的开放空间，开口部的反射在_20dB以下 时，对开口部供给的电力的99 %从开口部发射。此外，第1供电部8a、8b、8c、8d和第二供电部9a、9b、9c、9d的各开口部，因为 作为所谓的天线起作用，所以当以使得在将微波导向各供电部的波导路径内存在单一模 式的微波的方式进行设定时，阻抗的设计变得容易。作为电磁波的传输方式，有TE模式 (TransverseElectric Mode) > TM (Transverse Magnetic Mode 牛黄石兹) 和TEM模(Transverse Electromagnetic Mode 横电磁波模)这样3种方式。例如，当发射 的微波频率处于在微波炉中使用的2450MHz士50MHz的频带中，用长方形状的开口部的长 边和短边的长度比为2 1的矩形的波导管时，为了以在与短边垂直的方向上建立电场的TE1(1模传播微波，使用开口部的长边的长度为110mm、短边的长度为55mm 的所谓的WR-430 波导管(EIA标准名)。这时的管内波长Xg约为148mm，当将开口部的短边的长度设计为 约入g/4时，能够从开口部高效率地发射微波。在实施方式1的微波加热装置的结构中，发明者做了各种实验并进行了研究，结 果是，将供电部的各开口部的短边的长度设定为30mm，将长边的长度设定为80mm。该设定 的长度严格地说与管内波长的1/4不同，但是这种程度的不同不损害本发明的效果。图3A和图3B是表示从设置在加热室10的左壁面上的第一供电部8a和第二供电 部9a的各开口部发射的微波的主要的激励方向的图。图3A用箭头表示第一供电部8a的 开口部的激励方向(在图3A中为上下方向)，图3B用箭头表示第二供电部9a的开口部的 激励方向(在图3B中为左右方向)。在实施方式1的微波加热装置中，左壁面的第一供电部8a、右壁面的第一供电部 8b、底壁面的第一供电部8c和上壁面的第一供电部8d分别发射的微波的主要的激励方向 大致一致。此外，左壁面的第二供电部9a、右壁面的第二供电部％、底壁面的第二供电部9c 和上壁面的第二供电部9d发射的微波的主要的激励方向大致一致。但是，因为第一供电 部8a、8b、8c、8d和第二供电部9a、9b、9c、9d的各开口部如图2所示地配置，所以第一供电 部8a、8b、8c、8d发射的微波和第二供电部9a、9b、9c、9d发射的微波的主要的激励方向不一 致。如图2所示，在实施方式1中，说明了例如以左壁面的第一供电部8a的开口部和 第二供电部9a的开口部的各自的长度方向正交的方式进行构成的例子，但是本发明不限 定于该例子。例如，除了 90度以外，还可以将第一供电部8a的开口部的长度方向和第二供 电部9a的开口部的长度方向形成的角度设定在30度、45度等任意角度。如图3A和图3B所示的那样，从各开口部发射的微波的主要的激励方向是与开口 部的长度方向垂直的的短边方向，主要的微波沿该短边方向被激励，从开口部被发射。因 此，在开口部沿主要方向振动的微波容易通过发射该微波的开口部，与此相对，沿与该开口 部的短边方向不同的方向(例如，从短边方向旋转90度的长度方向)振动的微波就难以通 过该开口部。因此，从第一供电部8a、8b、8c、8d的各开口部发射的微波极少被直接传输到 第二供电部9a、9b、9c、9d的开口部内，大部分的微波都发射到加热室内，加热被加热物11。[加热动作]下面，说明以上述方式构成的实施方式1的微波加热装置的加热动作。图4是表示在实施方式1的微波加热装置中实施的加热动作的流程图。如图4所 示，在实施方式1的微波加热装置中，在实际上以规定的输出进行加热动作(主要加热动 作)前的加热动作初始状态中，在将被加热物11放置在加热室10内的状态下，进行最小反 射电力探查动作来探查来自被加热物11的反射电力为最小的频率(步骤1)。在该最小反 射电力探查动作中，将微波输出抑制到较低。使第一振荡部2a和第二振荡部2b以在步骤1 检测出的最小反射电力时的频率振荡，开始以实际的规定的输出进行加热的主要加热动作 (步骤2)。在该主要加热动作中，实施极小反射电力追踪动作(步骤3)。极小反射电力追 踪动作一直进行到加热动作结束为止，即满足用户设定的加热条件的时刻(例如，满足设 定时间、设定温度等的时刻)为止(步骤4)。在后面对实施方式1的微波加热装置中的最 小反射电力探查动作和极小反射电力追踪动作进行详细说明。
首先，开始时，用户将被加热物11配置在加热室内，在操作部(未图示)中输入与 该被加热物11有关的加热条件。通过用户按压加热开始键，生成加热开始信号，将该加热 开始信号输入到控制部12。被输入加热开始信号的控制部12生成控制输出信号，微波产生 部开始动作。控制部12使驱动电源(省略了图示)动作，将电力供给到第一振荡部2a和 第二振荡部2b。这时，控制部12向第一振荡部2a和第二振荡部2b供给设定为初始的振荡 频率、例如2400MHz的信号，开始使第一振荡部2a和第二振荡部2b振荡。当第一振荡部2a和第二振荡部2b开始振荡动作时，各自的输出在第一电力分配 部3a和第二电力分配部3b中分别被分(分配)为约1/2，形成4个微波电力信号。被分 配得到的微波电力信号经各相位可变部4a、4b、4c、4d分别被输入到电力放大部5a、5b、5c、 5d。控制部12通过控制驱动电源，控制各电力放大部5a、5b、5c、5d的输出。在第一电力分配部3a和第二电力分配部3b中被分配而形成的微波电力信号，经 相位可变部4a、4b、4c、4d，并列地进行动作的电力放大部5a、5b、5c、5d，和电力检测部6a、 6b、6c、6d从4个第一供电部8a、8b、8c、8d作为微波电力被输出并发射到加热室10内。在 主要加热动作前的加热动作初始状态下的最小反射电力探查动作中，各电力放大部5a、5b、 5c、5d分别输出不到100W、例如50W的低的微波电力。在最小反射电力探查动作中，以使得 由反射电力引起的各放大部5a、5b、5c、5d的发热量不超过能够散热的热量的方式，从天线 将低的微波电力发射到加热室10内。当供给到加热室10内的微波电力100%地被被加热物11吸收时，来自加热室10 的反射电力为0W。但是，收容在加热室10内的被加热物11，因为种类、形状、大小和数量每 次都不同，所以通常微波电力不能够100%地被被加热物11吸收，在加热室10中产生反射 电力。根据被加热物11的种类、形状、大小和数量，包括被加热物11的加热室10的电特性 不同。因此，产生与基于由被加热物11决定的电特性的微波产生部的输出阻抗和加热室10 的阻抗相应的反射电力。该反射电力从加热室10内部被传输到微波产生部侧。在实施方式1的微波加热装置中，循环器7a、7b、7c、7d将第一供电部8a、8b、8c、8d 接收到的从加热室10内部反射的微波电力(反射电力)导向第二供电部9a、9b、9c、9d，从 第二供电部9a、9b、9c、9d再次发射到加热室10内部。如上述那样，在实施方式1的微波加热装置中，因为以第一供电部8a、8b、8c、8d 和第二供电部9a、9b、9c、9d的微波的激励方向不同的方式构成，所以能够将从第一供电部 8a、8b、8c、8d直接传输到第二供电部9a、9b、9c、9d的微波电力的量抑制到极低。此外，根据 同样的理由，能够将从第二供电部9a、9b、9c、9d直接传输到第一供电部8a、8b、8c、8d的微 波电力的量抑制到极低。因此，电力放大部5a、5b、5c、5d各自输出的微波电力，从第一供电 部8a、8b、8c、8d和第二供电部9a、9b、9c、9d被可靠地发射到加热室10内部，能够达到减少 反射电力的目的，高效率地加热被加热物11。设置在电力放大部5a、5b、5c、5d和循环器7a、7b、7c、7d之间的电力检测部6a、6b、 6c、6d，在检测对象频带(例如，2400MHz 2500MHz)，检测从加热室10内部传输到微波产 生部侧的反射电力量，提取与该反射电力量成比例的检测信号。接收到与该反射电力量成 比例的检测信号的控制部12，在检测对象频带区域(例如，2400MHz 2500MHz)中，选择反 射电力成为最小值的振荡频率。在该振荡频率的选择动作中，控制部12利用相位可变部 4a、4b、4c、4d使在控制上成对的第一供电部8a、8b以及第一供电部8c、8d中产生的相位差为0度，在此状态下，使第一振荡部2a和第二振荡部2b的振荡频率从初始的2400MHz以例 如1MHz的间隔逐渐地变化到高频率侧，一直变化到作为频率可变范围的上限的2500MHz。 用电力检测部6a、6b、6c、6d检测这时的反射电力，将其检测信号输入到控制部12。通过控制部12这样地进行相对于振荡频率的最小反射电力探查动作，控制部12 识别反射电力相对于第一振荡部2a和第二振荡部2b的振荡频率的变动状态。在控制部12 中，控制第一振荡部2a和第二振荡部2b，使得在检测对象频带区域中输出反射电力成为最 小的振荡频率；并且对第一振荡部2a、第二振荡部2b和各电力放大部5a、5b、5c、5d进行驱 动控制，以得到与用户输入的对被加热物11的加热条件相应的加热输出。被驱动控制的各 电力放大部5a、5b、5c、5d的输出即所期望的微波电力信号经电力检测部6a、6b、6c、6d和循 环器7a、7b、7c、7d被供向第一供电部8a、8b、8c、8d。第一供电部8a、8b、8c、8d将被输入的 微波电力输出到加热室10内的被加热物11，经循环器7a、7b、7c、7d将第一供电部8a、8b、 8c、8d接收到的反射电力供给到第二供电部9a、9b、9c、9d。第二供电部9a、9b、9c、9d将反 射电力的微波电力发射到加热室10内部，加热被加热物11。[最小反射电力探查动作]下面，对在实施方式1的微波加热装置中，在实际上以规定的输出加热的主要加 热动作之前进行的最小反射电力探查动作进行详细说明。图5是表示在图4所示的微波加 热装置的加热动作中进行的最小反射电力探查动作的流程图。通过用户按压加热开始键开始最小反射电力探查动作。在步骤101中，将从在控 制上成对的供电部(例如，第一供电部8a和8b)输出的微波的相位差(①)固定在0的状 态下，并且将振荡频率(F(m))设定在检测对象频带的最低频率(Fmin，例如2400MHz)，检测 来自加热室侧的反射电力(步骤102)。接着，使振荡频率从最低频率只以变化幅度AF逐 渐地经过m(m是正整数)次上升到最高频率(Fmax，例如2500MHz)。这时，逐次检测来自加 热室侧的反射电力(步骤102)。继续该反射电力检测动作直到检测对象频带的最高频率 (步骤102 步骤104)。根据在反射电力检测动作中检测出的相对于反射电力的频率特 性，检测表示最小反射电力值的频率，将该频率作为主要加热动作时的第一振荡部2a和第 二振荡部2b的振荡频率(步骤105)。此外，在实施方式1的微波加热装置的控制部12中， 合成从各电力检测部6a、6b、6c、6d输入的与反射电力有关的频率特性信息，算出1个频率 特性曲线，检测表示最小反射电力的频率。以上是在实施方式1的微波加热装置中，在主要加热动作前实施的最小反射电力 探查动作。图6是表示在最小反射电力探查动作中，以从最低频率(2400MHz)到最高频率 (2500MHz)的频率进行扫描动作，测定反射电力变动的频率特性的一个例子的图。图6中的 反射电力曲线的最小值成为最小反射电力频率(fop)。此外，在本发明的实施方式1中，说明了最小反射电力探查动作只沿从检测对象 频带的最低频率到最高频率的单一方向进行的例子，但是也可以沿从检测对象频带的最高 频率到最低频率的单一方向进行探查动作，或者也可以在往复动作中进行探查动作。通过如上所述地进行最小反射电力探查动作，能够对种种的形状、大小、数量等不 同的被加热物11，在反射电力成为最小的条件下开始加热，能够防止在电力放大部5a、5b、 5c、5d设置的半导体元件由于反射电力而过度发热，能够避免热破坏。[极小反射电力追踪动作]
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下面，对在实施方式1的微波加热装置中，在加热动作中的主要加热动作中进行 的极小反射电力追踪动作进行说明。极小反射电力追踪动作是逐次追踪在主要加热动作中 进行的反射电力的极小值的动作。在由上述最小反射电力探查动作检测出的频率进行的主要加热动作中，以使得反 射电力成为极小值的方式进行极小反射电力追踪动作。在下面的极小反射电力追踪动作的 说明中，对加热动作中的第一振荡部2的振荡频率和来自第一振荡部2的输出被输入，在控 制上成对的相位可变部4a、4b的相位差涉及的控制进行说明。因为在另一对相位可变部 4c、4d中，也进行与相位可变部4a、4b同样的控制，所以这里作为代表，只说明一方在控制 上成对的相位可变部4a、4b的控制，而省略了相位可变部4c、4d的控制。图7是在实施方式1的微波加热装置中，在进行主要加热动作时实施的极小反射 电力追踪动作的流程图，是控制第一振荡部2的振荡频率和相位可变部4a、4b的相位差，跟 随时时刻刻变化的振荡频率附近的反射电力的极小值的图。在实施方式1的微波加热装置中，相位可变部4a、4b、4c、4d从开始加热起以规定 的变化量(△①)逐渐改变其相位。通过由相位可变部4a，4b改变相位而能够在加热室内 部改变第一供电部8a、8b发射的微波进行干涉的位置。因此，通过根据载置在加热室10内 的被加热物11的位置控制相位使干涉位置变动，能够均等或局部地加热被加热物11。在实施方式1的微波加热装置的加热动作中，以一定的时间间隔使相位可变部 4a、4b的相位差(①(n)) (n为正整数)每次按一定的变化幅度A①、例如10度进行改变 (S301)。这时，第一振荡部2a以与相位可变部4a、4b改变相位差的时间间隔相同的间隔每 次按一定的变化幅度Af、例如0. 1MHz改变振荡频率(S302)。如上述那样，在每次变更相 位可变部4a、4b的相位差和第一振荡部2a的振荡频率时，电力检测部6a、6b检测反射电力 (Pr (n)) (S303)。判断在步骤303检测出的反射电力(Pr(n))是否比预先设定的规定值X大(步骤 304)。当检测出的反射电力(Pr(n))比规定值X大时(Pr(n) > X)，判断在加热室10内的 被加热物11等处产生了与初始状态相当(大幅)不同的状态，暂且中止主要加热动作(步 骤305)，在微波加热装置中再次进行在主要加热动作前实施的最小反射电力探查动作(步 骤306)。该最小反射电力探查动作是，如上述那样地将相位差设定为0度，从检测对象频带 的最低频率(例如，2400HMZ)起每次以一定变化幅度(例如0. 1MHz)上升，在每次变化时检 测反射电力。通过实施最小反射电力探查动作，检测收容被加热物11的该加热室的与反射 电力相关的频率特性。控制部12根据检测出的频率特性检测成为最小反射电力的频率，控 制第一振荡部2a和第二振荡部2b，使其在该频率进行振荡。下面，实施图4所示的步骤2 以后的步骤。另一方面，在步骤304，当检测出的反射电力(Pr(n))比规定值X小时 (Pr (n) ( X)，行进到步骤307。控制部12比较这次检测出的反射电力(Pr (n))和上次检测 出的反射电力(Pr(n-l))，如果这次检测出的反射电力减少(Pr(n)彡Pr (n_l))，则维持现 在的振荡频率(步骤308)。而且，维持变化幅度Af的符号(+)不变(步骤309)，行进到 下一个步骤301。这时，如果满足对该被加热物11的加热条件，则结束该加热动作，同时也 结束极小反射电力追踪动作(步骤312)。另一方面，如果在步骤307，这次检测出的反射电力增大(Pr(n) >Pr(n_l))，则将现在的振荡频率变更到上次的振荡频率(步骤310)。而且，将变化幅度Af的符号变更到 相反的(_)(步骤311)，行进到下一个步骤301。这时，如果满足对该被加热物11的加热条 件，则结束该加热动作，同时也结束极小反射电力追踪动作(步骤312)。通过在主要加热动作中重复进行上述的极小反射电力追踪动作，能够一面使相位 差和振荡频率逐渐变化，一面使来自该加热室10的反射电力总朝向极小值，以这样的方式 进行控制。此外，在实施方式1的微波加热装置中，当检测出的反射电力(Pr(n))比预先设定 的规定值X大时(Pr(n) >X)，暂时中止主要加热动作，设定再次进行最小反射电力探查动 作(步骤306)。但是，因为当暂时停止主要加热动作时，存在着在烹调等中发生问题的情 形，所以也可以采用如下结构例如以规定的比例减少电力放大部5a、5b、5c、5d所输出的 电力。图8A和图8B是表示极小反射电力追踪动作的相对于反射电力的频率特性图。在 图8A中，(a)是在上述的图6所示的主要加热动作前检测出的频率特性图，(b)表示在主要 加热动作中在变化的频率特性中极小值变化了的状态图。在图8A的(b)中，虚线是主要加 热动作前的频率特性曲线，实线是主要加热动作中的频率特性曲线。通过实施方式1的微 波加热装置的加热动作中的极小反射电力追踪动作，能够追踪反射电力的极小值，能够总 进行高效率的加热。但是，如图8B所示，当加热动作中的频率特性曲线大幅变化时，即当在图7的步骤 304中反射电力值(Pr(n))变得比规定值X大时，因为用极小反射电力追踪动作不能够追随 极小值，所以暂时停止主要加热动作，进行最小反射电力探查动作。在图8B中，(a)是在上 述图6所示的主要加热动作前检测出的频率特性图，(b)表示在主要加热动作中大幅变化 的频率特性曲线。在图8(b)中，虚线是主要加热动作前的频率特性曲线，实线是主要加热 动作中发生了较大变化的频率特性曲线。如上所述，在极小反射电力追踪动作中，相位可变部4a、4b以一定的变化幅度 A O (例如，相位差10度)不断地改变相位差①。通过使由该相位可变部4a、4b产生的相 位差①变化而使得加热室10内的微波的干涉位置变化，因此能够均等地加热被加热物11。 另一方面，通过将相位差①固定为特定的值，能够使加热室10内的微波的干涉位置一定， 能够局部地加热被加热物11。在实施方式1的微波加热装置中，如上述那样地控制加热动作，在加热动作中电 力检测部6a、6b也检测来自加热室10的反射电力，因此控制部12总识别反射电力的状态， 不断地微调整振荡频率，能够将加热室内部总维持在反射电力低的状态。此外，在实施方式 1的微波加热装置中，因为是变更相位差的结构，所以通过考虑反射电力的状态，不断地微 调整相位差，能够将加热室内部总维持在反射电力低的状态。因此，在实施方式1的微波加热装置中，能够将半导体元件的发热抑制到很低，能 够维持高的加热效率，从而能够实现短时间的加热。此外，在实施方式1的微波加热装置中，也可以采用如下结构将能够容许的反射 电力值确定为规定值，在直到该能够容许的反射电力值的范围内，控制部12在时间上使相 位可变部4a、4b的相位差以及第一振荡部2a和第二振荡部2b的振荡频率变化。通过这样 使相位差和振荡频率变化，能够随时间地使加热室10内的微波传递状态变化，因此能够消
15除被加热物11的局部加热，实现加热的均勻化。此外，在上述的说明中，相对于第一电力分配部3a和第二电力分配部3b的各自的 输出，插入了 2个相位可变部4a、4b和4c、4d，对这样的例子进行了说明，但是也可以只在第 一电力分配部3a和第二电力分配部3b中的任一方的输出端插入相位可变部，调整该相位 变化幅度，使得该相位变化幅度从0度变到360度。[相位控制动作]在实施方式1的微波加热装置中具有如下结构根据来自控制部12的控制信号， 相位可变部4a、4b、4c、4d能够自如地改变从相对配置的在控制上成对的2个第一供电部8a 和8b以及2个第一供电部8c和8d中的各个发射的微波的相位差。这样，通过相位可变部 4a、4b、4c、4d调整在加热室内10中从相对的位置供给的微波的相位，能够在加热室内部形 成所期望的电磁波分布。实施方式1中的相位可变部4a、4b、4c、4d，使用静电电容根据施加 电压而变化的静电电容可变元件构成，相位可变范围为0度 180度的范围。此外，即便将 在控制上成对的第一供电部8a和8b以及第一供电部8c和8d不配置在相对的位置，而配 置在不相对的位置，例如相同壁面中的不同位置、相邻壁面中的位置的情况下，也能够通过 调整相位来变更加热室10内的电磁波分布。如上述那样，在实施方式1的微波加热装置进行加热动作时，通过由控制部12进 行相位控制，使得在成为天线的第一供电部8a、8b、8c、8d，从在控制上成对的第一供电部 8a和8b以及第一供电部8c和8d发射的微波的相位差发生变化。下面，对由控制部12进行相位控制，能够均勻或局部地加热被加热物11的理由进 行说明。首先，因为本发明者进行了实验，所以如下所述地说明在微波加热装置中，通过在 从相对地配置在构成加热室10的壁面上的供电部即天线发射的微波中使相位差发生变 化，加热室内部的电磁场分布如何变化的情况。图9是从上方看用于实验的加热室10的平面剖面图。在该实验中，如图9所示， 最初在加热室10的内部排列配置了装有规定量的水的多个杯子(在图9中表示为CU)。测 定这时的各杯子(CU)内的中央部(在图9中表示为点P)的水的温度。然后，从配置在加热室10的相对的壁面上的天线(Al，A2)发射改变了相位的微 波。之后，经过规定时间后停止微波的发射，在各杯子(CU)内的中央部分的位置(P)，测定 由微波发射引起的水的温度上升值。在从天线A1发射的微波与从天线A2发射的微波之间设定多个相位差，在每个设 定的相位差多次发射微波。此外，在本实施方式中，在0度 320度的范围内每隔40度改 变并测定了相位差。如上述那样，通过测定配置在微波加热装置的加热室内部的水平面内的水的温度 上升值，调查加热室内部的微波的电磁场分布。根据本实验，能够判定在水的温度上升值高 的区域中电磁场分布强，在水的温度上升值低的区域中电磁场分布弱。图10是利用基于水的温度上升值的等温线表示将从天线A1发射的微波和从天线 A2发射的微波的相位差设定为0度时的实验结果的图。同样，图11 图18是利用等温线 表示将从天线A1发射的微波和从天线A2发射的微波的相位差在从40度到320度的范围 内每次改变40度进行测定时的实验结果。其中，图11 图18所示的各相位差，以从天线A2发射的微波的相位为基准，表示从天线A1发射的微波的延迟相位。根据图10 图18所示的实验结果，水的温度上升值在加热室内部大幅地不均 (发生偏差)。此外，如图13和图14所示，在设定的相位差为120度和160度时，在接近加 热室10的一个侧面(左侧面)的区域(在图13和图14中表示为HR1)中温度上升值变得
非常高。此外，如图17和图18所示的那样，当设定的相位差为280度和320度时，在接近 加热室10的另一个侧面(右侧面)的区域(在图17和图18中表示为HR2)中温度上升值
变得非常高。根据以上的实验结果，本发明者着眼于加热室内的电磁场分布根据从配置在不同 的位置的2个天线A1、A2发射的微波的相位差发生变化的情况。本发明者发现，例如，通过 改变从相对的壁面等不同配置的天线Al、A2发射的微波的相位差，能够均勻地加热加热室 内部的被加热物，以及能够集中地加热被加热物的特定部分。因此，能够理解，通过改变从配置在不同位置上的天线Al、A2发射的微波的相位 差，能够使加热室内部的电磁波分布变化到所期望的状态。因此，为了消除加热的不均勻 性，不需要至今实施的使配置在加热室内部的被加热物在加热室内部移动那样的机构。进 一步，通过如上述那样改变相位差，能够改变加热室内部的电磁波分布，因此不需要至今实 施的使发射微波的天线移动那样的机构。此外，根据上述实验结果可知，因为由相对地发射的微波的碰撞引起的现象表现 为电磁场分布的变化，所以即便以使得从各个天线A1和天线A2发射的微波的发射方向交 叉的方式配置天线A1、A2也发生同样的现象。例如即便在将天线A1、A2配置在相邻的加热 室壁面上的结构中也会出现这种现象。因此，在本发明的实施方式1的微波加热装置中，为了使电磁场分布成为所要的 分布，不需要用于使被加热物或天线移动的机构，不需要确保在加热室内部具有被加热物 或天线移动用的空间。结果是，实施方式1的微波加热装置的结构能够实现低成本化和小型化。如以上所述的那样，在本发明的实施方式1的微波加热装置中，通过在构成加热 室的壁面上最适合地配置具有发射微波功能的多个微波供给单元即供电部，并且使从第一 供电部发射的微波的反射电力，从第二供电部再次发射到加热室内，能够高效率地以所希 望的状态加热形状、种类、大小、数量不同的种种被加热物。(实施方式2)图19是表示本发明的实施方式2的微波加热装置中的加热室的供电部的结构的 示意图。在实施方式2的微波加热装置中，与上述实施方式1的微波加热装置的不同之处 是配置在加热室的壁面上的天线即供电部的结构。如图19所示，在实施方式2的微波加热装置中，只在构成加热室210的底壁面上 设置着多个供电部。在实施方式2的微波加热装置中，与实施方式1的微波加热装置的结 构的不同之处是供电部的配置，因为图1所示的微波产生部的结构是相同的，所以在实施 方式2中只说明不同之处。在图19中，在加热室210的底壁面上，设置着4个第一供电部208a、208b、208c、 208d和4个第二供电部209a、209b、209c、209d。如图19所示的那样，在控制上成对的第一供电部208a和208b的各开口部，其长度方向成为左右方向，在直线上具有规定间隔地配 置。此外，第一供电部208c和208d的各开口部，其长度方向成为前后方向，在直线上具有 规定间隔地配置。4个第一供电部208a、208b、208c、208d以配置被加热物的加热区域的大 致中心轴为中心，具有90度的角度地呈放射状地配置。另一方面，在控制上成对的第二供电部209a和209b的各开口部的长度方向平行 地配置，在底壁面上与配置被加热物的加热区域的大致中心轴间隔相同距离地设置。在实 施方式2的微波加热装置中，第二供电部209a在第一供电部208a和208d之间，分别与它们 形成45度的角度。同样，第二供电部209b在第一供电部208b和208c之间，分别与它们形 成45度的角度。此外，在控制上成对的第二供电部209c和209d的各开口部的长度方向平 行地配置，在底壁面上与配置被加热物的加热区域的大致中心轴间隔相同距离地设置。在 实施方式2的微波加热装置中，第二供电部209c在第一供电部208a和208c之间，分别与 它们形成45度的角度。同样，第二供电部209d在第一供电部208b和208d之间，分别与它 们形成45度的角度。如上述那样，4个第一供电部208a、208b、208c、208d以配置被加热物的加热区域 的大致中心轴为中心呈放射状地配置，在底壁面上，4个第二供电部209a、209b、209c、209d 以与配置被加热物的加热区域的大致中心轴间隔相同的距离的方式相对地配置。在实施方 式2中，用如上述那样地配置供电部的例子进行了说明，但是在控制上成对的供电部以具 有相同激励方向的方式配置，且使得来自第一供电部的微波不被传输到第二供电部的方式 构成的方式，也包含在本发明中，起到同样的效果。如上述那样，在实施方式2的微波加热装置中，因为全部的供电部均设置在底壁 面上，所以能够将上述的图1所示的微波产生部的结构集中地配置在微波加热装置的底 部。实施方式2的微波加热装置，因为集中地配置微波产生部，所以能够缩短微波传输路 径，能够大幅度地减少微波传输路径中的损耗。作为微波传输路径，例如能够使用设置在基板上的微带线路、半硬电缆那样的同 轴线路，或波导管。关于微带线路，一般能够使用通过加工印刷电路基板形成线路而得到的 微带线路，但是在实施方式2中使用如下结构的微带线路在电介质片的一个面上设置成 为线路的导体，在另一个面上贴附成为接地的导体膜而构成的微带线路。其中，作为电介质 片，能够使用聚四氟乙烯等即便在高频、损耗也很低的材料。此外，就作为用作微波传输路 径使用同轴线路，一般使用在电介质内部埋设有成为线路的导体线，且在电缆状的电介质 的外表面设置有成为接地的外壳导体的线路。如上述那样，用作微波传输路径的微带线路 和同轴线路，因为由电介质和导体构成，所以发生电介质中的电介质损耗和导体中的欧姆 损耗。此外，一般使用的波导管是金属制的管(一般是剖面为矩形的管)，虽然损耗少 但是具有形状变大那样的缺点。例如，为了用波导管传输约2450MHz的频率，需要具有约 110mmX55mm的剖面形状的矩形波导管。因此，使用波导管使微波产生部的占有空间增大。在实施方式2的微波加热装置中，集中地配置微波产生部，使微波传输路径的长 度缩短。因此，能够大幅度地减少微波传输路径中的损耗，实现高效率的加热。(实施方式3)下面，使用附图20和21说明本发明的实施方式3的微波加热装置。在实施方式3的微波加热装置中，与上述实施方式1的微波加热装置的不同之处是微波产生部中的控制部的控制动作。因此，对实施方式3的微波加热装置与其它实施方式1、2的不同之处进行 说明，其中，符号参照在实施方式1的说明中使用的符号。图20是在加热动作的初始阶段实施的最小反射电力探查动作中，4个电力检测部 6a、6b、6c、6d检测出的反射电力的频率特性曲线的一个例子。在图20中，符号A是经循环 器6a检测第二供电部9a从加热室10侧接收到的反射电力而得到的反射电力的频率特性 曲线。符号B是经循环器6b检测第二供电部9b从加热室侧接收到的反射电力而得到的频 率特性曲线。第二供电部9a和9b与在控制上成对的第一供电部8a和8b对应。同样，符 号C是经循环器6c检测第二供电部9c从加热室10侧接收到的反射电力而得到的反射电 力的频率特性曲线。符号D是经循环器6d检测第二供电部9d从加热室侧接收到的反射电 力而得到的频率特性曲线。第二供电部9c和9d与在控制上成对的第一供电部8c和8d对 应。如图20的频率特性曲线A、B、C、D的一个例子表示的那样，各个电力检测部6a、 6b、6c、6d检测出的反射电力，不一定表示相同的特性曲线，不一定在相同的频率表示最小 值。这是由于收容在加热室内部的被加热物的形状不是对称形状等引起的，从各个供电部 看的加热室内的阻抗不同。在实施方式3的微波加热装置的控制部12(参照图1)中，对于从各电力检测部 6a、6b、6c、6d输入的与反射电力相关的频率特性，分别合成在控制上成对的频率特性A和B 以及C和D。图21是合成图20的频率特性曲线A和B、以及频率特性曲线C和D得到的频率特 性曲线。在图21中，频率特性曲线Y是合成图20的频率特性曲线A和B而形成的。此外， 频率特性曲线Z是合成图20的频率特性曲线C和D而形成的。如图21所示，在合成频率特性曲线A和B而形成的频率特性曲线Y中，在频率H 处成为最小反射电力，在合成频率特性曲线C和D而形成的频率特性曲线Z中，在频率f2 处成为最小反射电力。因此，从在控制上成对的第一供电部8a和8b输出频率fl的微波， 能够进行反射电力少的高效率的加热。同样，从在控制上成对的第一供电部8c和8d输出 频率f2的微波，能够进行反射电力少的高效率的加热。如上述那样，在实施方式3的微波加热装置中采用如下结构在控制上成对的各 个供电部中，检测反射电力少的频率，用该频率进行加热处理。因此，根据本发明的实施方 式3的微波加热装置，作为整个加热系统，能够在反射电力少的状态下进行加热，能够构筑 使用最适合的加热频率的加热系统。根据本发明的微波加热装置，在加热被加热物时，通过改变从在控制上成对的供 电部发射的微波的相位差，改变加热室内的电磁波分布，能够均勻或局部地加热配置在加 热室内的被加热物。在本发明的微波加热装置中，因为通过改变相位差能够改变加热室内的电磁波分 布，所以可以不进行使配置在加热室内的被加热物在加热室内旋转等移动动作地，进行被 加热物的均勻加热或局部加热。此外，在本发明的微波加热装置中，不需要为了进行被加热物的均勻加热，改变电 磁波分布，而移动作为发射微波的供电部的天线。因此，本发明的微波加热装置，因为不需要用于移动被加热物和天线的机构，所以不需要确保在加热室内用于移动被加热物和天线 的空间，能够实现微波加热装置的低成本化和小型化。在上述的实施方式1的微波加热装置中，控制部连续地或阶段地改变相位差，进 行这样的控制动作，在阶段地改变相位差时，例如既可以每40度地改变相位差，也可以每 45度地改变相位差。这时，每一阶段改变的相位差的值不限定于上述数值，优选尽可能地设 定为小的值。由此，能够更均勻地加热被加热物，进一步减少不均勻的加热。此外，在本发明的微波加热装置中，既可以预先固定地设定相位差的变化周期，也 可以由用户通过手动任意地设定。当固定地设定相位差的变化周期时，例如既可以以在30 秒内从0度变化到360度的方式进行设定，也可以以在10秒内从0度变化到360度的方式 进行设定。此外，相位差的变化范围不一定需要是从0度到360度的全部范围。例如，也可以 预先将多个相位差的值和与该相位差的值对应的电磁场分布的关系存储在控制部的内置 存储器中，控制部根据被加热物的加热状态有选择地设定多个相位差的值。具体地说，在加 热室内配置多个温度传感器，检测加热室的加热处理区域的温度。这时，能够在多个部位测 定被加热物的温度，能够知道被加热物的温度分布。这时，控制部根据存储在内置存储器中的相位差和电磁场分布的关系，以使得应 该被均勻加热的被加热物的低温部分的电磁场变强的方式设定相位差。通过这样调整相位 差，能够更均勻并高效率地加热被加热物。产业上的可利用性本发明的微波加热装置，因为通过切换并控制发射微波的多个供电部，改变动作 中的供电部之间的微波的相位差，从而进行更高效率的加热处理，因此能够应用于以微波 炉为代表的利用介质加热的加热装置、生垃圾处理机或作为半导体制造装置的等离子体电 源的微波电源等各种用途中。
权利要求
一种微波加热装置，其特征在于，包括收容被加热物的加热室；振荡部；将所述振荡部的输出分配成多份并加以输出的电力分配部；对所述电力分配部的输出分别进行电力放大的多个电力放大部；将所述电力放大部的输出供给至所述加热室的多个第一供电部；将输入到所述第一供电部的反射电力供给至所述加热室的多个第二供电部；和将来自所述第一供电部的反射电力供向所述第二供电部的循环型的非可逆电路，所述第一供电部和所述第二供电部构成为，向所述加热室供给的微波的激励方向不同。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于由所述振荡部、所述电力分配部、所述电力放大部、所述第一供电部、所述第二供电部 和所述非可逆电路构成的微波产生部至少设置有2组以上。
3.根据权利要求2所述的微波加热装置，其特征在于所述第一供电部和所述第二供电部配置在构成所述加热室的壁面中的同一壁面上。
4.根据权利要求2所述的微波加热装置，其特征在于多个所述第一供电部配置在构成所述加热室的壁面中的同一壁面上。
5.根据权利要求2所述的微波加热装置，其特征在于多个所述第一供电部配置在构成所述加热室的壁面中的不同壁面上。
6.根据权利要求2所述的微波加热装置，其特征在于 多个所述振荡部在同一频率进行振荡。
7.根据权利要求2所述的微波加热装置，其特征在于 多个所述振荡部在不同频率进行振荡。
8.根据权利要求2所述的微波加热装置，其特征在于 所述微波产生部具有与所述电力分配部的输出连接、且能够改变所述电力分配部的输出相位的相位可变 部；和控制部。
9.根据权利要求8所述的微波加热装置，其特征在于 多个所述相位可变部中的各个对独立的相位量进行可变控制。
10.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于 所述微波产生部具有对从加热室内部传向所述电力放大部的反射电力进行检测的电力检测部；和 控制部，控制振荡部的振荡频率，使得在为此频率时，传向所述电力放大部的反射电力 为最小。
11.根据权利要求10所述的微波加热装置，其特征在于当所述电力检测部检测出的反射电力为规定值以上时，以规定的比例减少所述电力放 大部所输出的电力。
12.根据权利要求10所述的微波加热装置，其特征在于在加热动作的初始状态下，所述控制部根据在能够使用的频带中与所述电力检测部检 测出的反射电力相关的频率特性，进行最小反射电力探查动作，搜索反射电力成为最小的频率。
13.根据权利要求12所述的微波加热装置，其特征在于所述控制部在进行所述最小反射电力探查动作时，使所述电力放大部的输出降低，而 在结束所述最小反射电力探查动作并用反射电力成为最小的频率进行加热动作时，使所述 电力放大部的输出上升。
14.根据权利要求10所述的微波加热装置，其特征在于在加热动作中，所述控制部进行极小反射电力追踪动作，选择所述电力检测部逐次检 测出的反射电力成为更小值的频率，并使加热动作继续进行。
15.根据权利要求14所述的微波加热装置，其特征在于所述控制部在所述极小反射电力追踪动作中，当所述电力检测部检测出的反射电力值 超过规定值时，降低所述电力放大部的输出。
16.根据权利要求14所述的微波加热装置，其特征在于所述控制部在所述极小反射电力追踪动作中，当所述电力检测部检测出的反射电力值 超过规定值时，停止加热动作，执行所述最小反射电力探查动作，搜索反射电力成为最小的频率。
全文摘要
本发明提供一种微波加热装置，该微波加热装置通过对于收容在加热器内的形状、种类、大小、数量不同的种种被加热物，使从微波供给单元发射的微波的反射电力小，从而能够对种种被加热物进行高效率的加热，采用如下结构微波产生部包括振荡部(2a、2b)，电力分配部(3a、3b)，电力放大部(5a～5d)，收容被加热物的加热室(10)，和配置在加热室的壁面上、将微波供给到加热室内的多个供电部(8a～8d，9a～9b)，对从在控制上成对的供电部输出的微波的相位差和振荡频率进行可变控制。
文档编号H05B6/74GK101828427SQ20088011187
公开日2010年9月8日 申请日期2008年10月16日 优先权日2007年10月18日
发明者三原诚, 信江等隆, 大森义治, 安井健治 申请人:松下电器产业株式会社