JP2002246167A - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置Info
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- JP2002246167A JP2002246167A JP2001039814A JP2001039814A JP2002246167A JP 2002246167 A JP2002246167 A JP 2002246167A JP 2001039814 A JP2001039814 A JP 2001039814A JP 2001039814 A JP2001039814 A JP 2001039814A JP 2002246167 A JP2002246167 A JP 2002246167A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers
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- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
- Electric Ovens (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明はマイクロ波を利用して食品などの被
加熱物を加熱する高周波加熱装置において、被加熱物の
均一加熱、あるいは効率的な加熱を行うことを課題とす
るものである。 【解決手段】 マイクロ波を発生する手段に周波数が可
変できるマイクロ波発信機１と、発信機１の信号を増幅
する増幅器２と、被加熱物の加熱状態を検知する状態検
知手段５とを設け、状態検知手段５が被加熱物の加熱状
態を検知し、その情報でマイクロ波発信機１の周波数を
調整することで、収納庫４内のマイクロ波分布を変化さ
せることができるという効果がある。
加熱物を加熱する高周波加熱装置において、被加熱物の
均一加熱、あるいは効率的な加熱を行うことを課題とす
るものである。 【解決手段】 マイクロ波を発生する手段に周波数が可
変できるマイクロ波発信機１と、発信機１の信号を増幅
する増幅器２と、被加熱物の加熱状態を検知する状態検
知手段５とを設け、状態検知手段５が被加熱物の加熱状
態を検知し、その情報でマイクロ波発信機１の周波数を
調整することで、収納庫４内のマイクロ波分布を変化さ
せることができるという効果がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を利用
して食品などを加熱する高周波加熱装置で、特に家庭用
の電子レンジに関するものである。
して食品などを加熱する高周波加熱装置で、特に家庭用
の電子レンジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高周波加熱装置は図４に示すよう
にマイクロ波発生手段としてマグネトロンを用いて、こ
れをインバータで駆動するように構成されている。
にマイクロ波発生手段としてマグネトロンを用いて、こ
れをインバータで駆動するように構成されている。
【０００３】そして上記インバータは、商用電源を整流
する整流回路、ノイズを低減するフィルタ回路、約３０
kHzで動作する高周波スイッチング回路、スイッチング
デバイスのスイッチング損失を低減する作用を行い、か
つ、電圧を昇圧する共振・昇圧回路、昇圧された高圧交
流電圧を整流する整流回路から構成されている。
する整流回路、ノイズを低減するフィルタ回路、約３０
kHzで動作する高周波スイッチング回路、スイッチング
デバイスのスイッチング損失を低減する作用を行い、か
つ、電圧を昇圧する共振・昇圧回路、昇圧された高圧交
流電圧を整流する整流回路から構成されている。
【０００４】マグネトロンを動作させるためには直流の
高電圧を、マグネトロンのアノードとカソード間に印加
することが必要である。このため、インバータは直流の
約−４ｋVの電圧をマグネトロンに供給している。これ
により、マグネトロンは２．４５GHzの周波数で発振す
る。この周波数はマグネトロンの構造から決まるもの
で、単一の周波数でしか発信することができない。
高電圧を、マグネトロンのアノードとカソード間に印加
することが必要である。このため、インバータは直流の
約−４ｋVの電圧をマグネトロンに供給している。これ
により、マグネトロンは２．４５GHzの周波数で発振す
る。この周波数はマグネトロンの構造から決まるもの
で、単一の周波数でしか発信することができない。
【０００５】マグネトロンは単一の周波数でしか発振で
きないが、そのスペクトルはある程度の幅をもったもの
である。図５マグネトロンの出力のスペクトルを示した
特性図で、横軸は周波数、縦軸はスペクトルの強さを示
している。このスペクトルは２４５０MHｚを中心とし
て、約４０MHｚの幅を持っている。
きないが、そのスペクトルはある程度の幅をもったもの
である。図５マグネトロンの出力のスペクトルを示した
特性図で、横軸は周波数、縦軸はスペクトルの強さを示
している。このスペクトルは２４５０MHｚを中心とし
て、約４０MHｚの幅を持っている。
【０００６】このスペクトルは固定されたものではな
く、加熱される被加熱物とマグネトロンとの電気的な整
合によっても変化してしまう。さらに、マグネトロンに
は磁石が用いられており、これの温度特性の影響で動作
中にスペクトルが変化するようになる。
く、加熱される被加熱物とマグネトロンとの電気的な整
合によっても変化してしまう。さらに、マグネトロンに
は磁石が用いられており、これの温度特性の影響で動作
中にスペクトルが変化するようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の高周波加熱装置では、マグネトロンを用いているため
に、被加熱物との電気的な整合の状態や、温度特性のた
めに動作周波数を固定できないので、被加熱物を収納す
る収納庫内のマイクロ波分布を特定することができず、
被加熱物を均一に加熱することが十分にできないという
課題があった。
の高周波加熱装置では、マグネトロンを用いているため
に、被加熱物との電気的な整合の状態や、温度特性のた
めに動作周波数を固定できないので、被加熱物を収納す
る収納庫内のマイクロ波分布を特定することができず、
被加熱物を均一に加熱することが十分にできないという
課題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、マイクロ波発生手段と被加熱物との電気的な
整合状態、あるいは、マイクロ波発生手段の温度特性な
どで、マイクロ波の周波数が変化しない構成とし、か
つ、マイクロ波の周波数は任意に調整できる構成とした
ものである。
するため、マイクロ波発生手段と被加熱物との電気的な
整合状態、あるいは、マイクロ波発生手段の温度特性な
どで、マイクロ波の周波数が変化しない構成とし、か
つ、マイクロ波の周波数は任意に調整できる構成とした
ものである。
【０００９】上記発明によれば、周波数が任意に決定で
きるため、収納庫内のマイクロ波分布を自在に制御する
ことができるようになり、被加熱物の均一な加熱、ある
いは効率の良い加熱を実現する子ができる。
きるため、収納庫内のマイクロ波分布を自在に制御する
ことができるようになり、被加熱物の均一な加熱、ある
いは効率の良い加熱を実現する子ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる高周波
加熱装置は、マイクロ波を発生する手段に周波数が可変
できるマイクロ波発信機と、発信機の信号を増幅する増
幅器とを有する。
加熱装置は、マイクロ波を発生する手段に周波数が可変
できるマイクロ波発信機と、発信機の信号を増幅する増
幅器とを有する。
【００１１】そして、マイクロ波発信機の周波数を調整
することで、収納庫内のマイクロ波分布を自在に変化さ
せることができる。
することで、収納庫内のマイクロ波分布を自在に変化さ
せることができる。
【００１２】本発明の請求項２にかかる高周波加熱装置
は、マイクロ波を発生する手段に周波数が可変できるマ
イクロ波発信機と、発信機の信号を増幅する増幅器と、
被加熱物の加熱状態を検知する状態検知手段とを有す
る。
は、マイクロ波を発生する手段に周波数が可変できるマ
イクロ波発信機と、発信機の信号を増幅する増幅器と、
被加熱物の加熱状態を検知する状態検知手段とを有す
る。
【００１３】そして、状態検知手段が被加熱物の加熱状
態を検知し、その情報でマイクロ波発信機の周波数を調
整することで、収納庫内のマイクロ波分布を変化させる
ことができる。
態を検知し、その情報でマイクロ波発信機の周波数を調
整することで、収納庫内のマイクロ波分布を変化させる
ことができる。
【００１４】本発明の請求項３にかかる高周波加熱装置
は、被加熱物の温度を検知する状態検知手段を有する。
は、被加熱物の温度を検知する状態検知手段を有する。
【００１５】そして、温度を検知する状態検知手段の情
報で、マイクロ波発信機の周波数を設定するため、収納
庫内のマイクロ波分布を、均一加熱にあった適切な分布
にすることができる。
報で、マイクロ波発信機の周波数を設定するため、収納
庫内のマイクロ波分布を、均一加熱にあった適切な分布
にすることができる。
【００１６】本発明の請求項４にかかる高周波加熱装置
は、増幅器の温度を検知する状態検知手段を有する。
は、増幅器の温度を検知する状態検知手段を有する。
【００１７】そして、温度を検知する状態検知手段の情
報で、マイクロ波発信機の周波数を設定するため、収納
庫内のマイクロ波分布を、効率的な加熱にあった分布に
することができる。
報で、マイクロ波発信機の周波数を設定するため、収納
庫内のマイクロ波分布を、効率的な加熱にあった分布に
することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。
説明する。
【００１９】（実施例１）図１は本発明の実施例１の高
周波加熱装置のブロック図である。１は発信機、２は増
幅器、３は導波手段、４は収納庫である。発信機は電子
レンジとして、使用が許可されている周波数である2.4G
Hｚから2.5GHzの信号を発生するものである。増幅器２
は、発信機１の信号を、電源からの電力供給を受けて増
幅するもので、半導体素子を用いたA級、またはB級、ま
たはC級の増幅回路形態を用いる。加熱目的でマイクロ
波を利用するので、波形の歪は問題でないので、特に効
率の良いC級増幅を用いることが有利である。半導体素
子にはガリウムヒ素を用いたFETや、新しい半導体材料
として注目されているSiCを用いたHEMTなどが上げられ
る。このように、半導体素子を用いたマイクロ波の発生
手段を用いることにより、マグネトロンのように温度特
性で発振周波数が変化するようなことが無くなる。
周波加熱装置のブロック図である。１は発信機、２は増
幅器、３は導波手段、４は収納庫である。発信機は電子
レンジとして、使用が許可されている周波数である2.4G
Hｚから2.5GHzの信号を発生するものである。増幅器２
は、発信機１の信号を、電源からの電力供給を受けて増
幅するもので、半導体素子を用いたA級、またはB級、ま
たはC級の増幅回路形態を用いる。加熱目的でマイクロ
波を利用するので、波形の歪は問題でないので、特に効
率の良いC級増幅を用いることが有利である。半導体素
子にはガリウムヒ素を用いたFETや、新しい半導体材料
として注目されているSiCを用いたHEMTなどが上げられ
る。このように、半導体素子を用いたマイクロ波の発生
手段を用いることにより、マグネトロンのように温度特
性で発振周波数が変化するようなことが無くなる。
【００２０】増幅器２で増幅された高出力のマイクロ波
は導波手段３によって、収納庫４に導かれる。導波手段
３には導波管や同軸ケーブルを用いることができる。導
波手段３により収納庫４に導かれたマイクロ波は、収納
庫４内の被加熱物に照射される。
は導波手段３によって、収納庫４に導かれる。導波手段
３には導波管や同軸ケーブルを用いることができる。導
波手段３により収納庫４に導かれたマイクロ波は、収納
庫４内の被加熱物に照射される。
【００２１】増幅器３と被加熱物との間の電気的な整合
は、導波手段3のインピーダンス、被加熱物の誘電率
や、形状で決まるインピーダンス、収納庫４のインピー
ダンスなどの影響を受けるが、マイクロ波周波数は発信
機１で決定されるので、このような増幅器３と被加熱物
との間の整合には影響されることがなく、特定の周波数
のマイクロ波を出力することができる。
は、導波手段3のインピーダンス、被加熱物の誘電率
や、形状で決まるインピーダンス、収納庫４のインピー
ダンスなどの影響を受けるが、マイクロ波周波数は発信
機１で決定されるので、このような増幅器３と被加熱物
との間の整合には影響されることがなく、特定の周波数
のマイクロ波を出力することができる。
【００２２】収納庫４内には状態検知手段５として、赤
外線センサが取り付けられている。この赤外線センサは
複数の赤外検知素子で構成されており、収納庫４の被加
熱物の載置個所をマトリックスで温度検知することによ
り、温度分布を明らかにしている。この状態検知手段５
の情報で、発信機１の信号周波数が決定される。すなわ
ち、検知した温度分布情報から温度の高い部分にはマイ
クロ波が弱く照射され、温度が低い部分にはマイクロ波
が強く照射されるマイクロ波の分布になるように、発信
機１の周波数を調整する。
外線センサが取り付けられている。この赤外線センサは
複数の赤外検知素子で構成されており、収納庫４の被加
熱物の載置個所をマトリックスで温度検知することによ
り、温度分布を明らかにしている。この状態検知手段５
の情報で、発信機１の信号周波数が決定される。すなわ
ち、検知した温度分布情報から温度の高い部分にはマイ
クロ波が弱く照射され、温度が低い部分にはマイクロ波
が強く照射されるマイクロ波の分布になるように、発信
機１の周波数を調整する。
【００２３】図２は収納庫４内のマイクロ波の分布をシ
ミュレーションした結果を示した、マイクロ波分布図
で、等電界の点を結んだ等電界曲線で示している。同図
の（ａ）から（ｅ）はマイクロ波の周波数を変えてシミ
ュレーションした結果であり、周波数によってマイクロ
波の分布が変化していることがわかる。従って、態検知
手段５の情報で望まれるマイクロ波分布になるように、
適切に周波数を設定することによって、被加熱物の均一
な加熱を実現することができる。
ミュレーションした結果を示した、マイクロ波分布図
で、等電界の点を結んだ等電界曲線で示している。同図
の（ａ）から（ｅ）はマイクロ波の周波数を変えてシミ
ュレーションした結果であり、周波数によってマイクロ
波の分布が変化していることがわかる。従って、態検知
手段５の情報で望まれるマイクロ波分布になるように、
適切に周波数を設定することによって、被加熱物の均一
な加熱を実現することができる。
【００２４】（実施例２）図３は本発明の実施例２の高
周波加熱装置のブロック図である。
周波加熱装置のブロック図である。
【００２５】本実施例において、実施例１と異なる点
は、状態検知手段６が増幅器２を構成する半導体素子の
温度を検知する温度検知素子から構成されている点であ
る。
は、状態検知手段６が増幅器２を構成する半導体素子の
温度を検知する温度検知素子から構成されている点であ
る。
【００２６】なお、実施例１と同一符号のものは同一構
造を有し、説明は省略する。
造を有し、説明は省略する。
【００２７】次に動作、作用を説明すると、先に述べた
ように増幅器２と被加熱物との電気的な整合は、導波手
段3のインピーダンス、被加熱物の誘電率や、形状で決
まるインピーダンス、収納庫４のインピーダンスなどで
決定されるが、整合が取れていない場合、半導体素子の
損失が増大し、その温度が著しく上昇する。整合が取れ
ていない場合は、被加熱物が吸収するマイクロ波のエネ
ルギーが少なくなっているので、効率の良い加熱がなさ
れていない状態である。そこで、半導体素子の温度を検
知し、この情報で発信機１の信号周波数を変化させる。
マイクロ波の周波数が変われば、インピーダンスが変わ
るので、増幅器２と被加熱物との電気的な整合状態を変
えることができる。従って、半導体素子の温度が最小に
なるような周波数に設定することにより、最も適した増
幅器２と被加熱物との電気的な整合状態にすることがで
きる。これにより、もっとも効率的な加熱を行うことが
できるようになる。
ように増幅器２と被加熱物との電気的な整合は、導波手
段3のインピーダンス、被加熱物の誘電率や、形状で決
まるインピーダンス、収納庫４のインピーダンスなどで
決定されるが、整合が取れていない場合、半導体素子の
損失が増大し、その温度が著しく上昇する。整合が取れ
ていない場合は、被加熱物が吸収するマイクロ波のエネ
ルギーが少なくなっているので、効率の良い加熱がなさ
れていない状態である。そこで、半導体素子の温度を検
知し、この情報で発信機１の信号周波数を変化させる。
マイクロ波の周波数が変われば、インピーダンスが変わ
るので、増幅器２と被加熱物との電気的な整合状態を変
えることができる。従って、半導体素子の温度が最小に
なるような周波数に設定することにより、最も適した増
幅器２と被加熱物との電気的な整合状態にすることがで
きる。これにより、もっとも効率的な加熱を行うことが
できるようになる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の高周波加熱
装置によれば、マイクロ波を発生する手段に周波数が可
変できるマイクロ波発信機と、発信機の信号を増幅する
増幅器とを有しているので、マイクロ波発信機の周波数
を調整することで、収納庫内のマイクロ波分布を自在に
変化させることができるという効果がある。
装置によれば、マイクロ波を発生する手段に周波数が可
変できるマイクロ波発信機と、発信機の信号を増幅する
増幅器とを有しているので、マイクロ波発信機の周波数
を調整することで、収納庫内のマイクロ波分布を自在に
変化させることができるという効果がある。
【図１】本発明の実施例１における高周波加熱装置のブ
ロック図
ロック図
【図２】同高周波加熱装置の収納庫内のマイクロ波分布
図
図
【図３】本発明の実施例２における高周波加熱装置のブ
ロック図
ロック図
【図４】従来の高周波加熱装置の回路ブロック図
【図５】従来の高周波加熱装置に用いているマグネトロ
ンのスペクトルを示す特性図
ンのスペクトルを示す特性図
１ 発信機 ２ 増幅器 ３ 導波手段 ４ 収納庫 ５、６ 状態検知手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 6/64 Ｈ０５Ｂ 6/64 Ｇ 6/66 6/66 Ｃ (72)発明者 中林 裕治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 両角 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K086 AA01 AA08 BA08 BB02 BB08 CA02 CB04 CC02 CD09 DA15 3K090 AA01 AA02 AB02 BA03 BB01 EB13 EB14 3L086 CB01 CB05 CB16 CC08 DA05 DA12
Claims (4)
- 【請求項１】 発振周波数が可変可能な発信機と、前記
発信機の信号を増幅する増幅器と、前記増幅器で発生さ
れるマイクロ波で加熱される被加熱物を収納する収納庫
と、前記増幅器の出力を、被加熱物を収納した収納庫に
導く導波手段とからなる高周波加熱装置。 - 【請求項２】 被加熱物の加熱状態を検知する状態検知
手段で検知した被加熱物の状態により、発信機の周波数
を設定する構成とした請求項１記載の高周波加熱装置。 - 【請求項３】 状態検知手段は被加熱物の温度を検知す
る構成とした請求項２記載の高周波加熱装置。 - 【請求項４】 状態検知手段は増幅器の温度を検知する
構成とした請求項２記載の高周波加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001039814A JP2002246167A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001039814A JP2002246167A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 高周波加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246167A true JP2002246167A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=18902530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001039814A Pending JP2002246167A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002246167A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007096645A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Seiko Epson Corp | マイクロ波発生装置およびこれを用いた機器 |
| WO2008007777A3 (fr) * | 2006-07-14 | 2008-03-27 | Sunny Engineering Co Ltd | Dispositif de chauffage par induction à micro-ondes |
| US7554054B2 (en) | 2004-10-01 | 2009-06-30 | Seiko Epson Corporation | High-frequency heating device, semiconductor manufacturing device, and light source device |
| JP2009181728A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Panasonic Corp | マイクロ波処理装置 |
| JP2009238402A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Panasonic Corp | マイクロ波処理装置 |
| US20100243645A1 (en) * | 2008-05-13 | 2010-09-30 | Toshio Ishizaki | Spread-spectrum high-frequency heating device |
| WO2021166562A1 (ja) * | 2020-02-21 | 2021-08-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 高周波処理装置 |
-
2001
- 2001-02-16 JP JP2001039814A patent/JP2002246167A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007096645A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Seiko Epson Corp | マイクロ波発生装置およびこれを用いた機器 |
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| JP5048670B2 (ja) * | 2006-07-14 | 2012-10-17 | 克惇 田伏 | マイクロ波誘電加熱装置 |
| US8735784B2 (en) | 2006-07-14 | 2014-05-27 | Sunny Engineering Co., Ltd. | Microwave induction heating device |
| JP2009181728A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Panasonic Corp | マイクロ波処理装置 |
| JP2009238402A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Panasonic Corp | マイクロ波処理装置 |
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| US8330085B2 (en) * | 2008-05-13 | 2012-12-11 | Panasonic Corporation | Spread-spectrum high-frequency heating device |
| WO2021166562A1 (ja) * | 2020-02-21 | 2021-08-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 高周波処理装置 |
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