JP3864570B2

JP3864570B2 - High frequency heating device

Info

Publication number: JP3864570B2
Application number: JP19253598A
Authority: JP
Inventors: 等隆信江; 明美福本; 明阿波根
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2018-07-08
Also published as: JP2000030855A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波エネルギを用いて被加熱物を誘電加熱する高周波加熱装置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のマイクロ波空間は、マイクロ波空間内に収納された被加熱物の
加熱の均一化を図る手段として、電波攪拌方式、被加熱物回転方式、複数給電方式あるいはマイクロ波空間壁面の凹凸形状などが実用化されている。
【０００３】
電波攪拌方式は、マイクロ波空間内に設けた金属性の板状羽根を回転駆動させる構成からなる。この方式は、マイクロ波空間を形成する金属境界面や被加熱物の表面で反射を繰り返しながら伝搬しているマイクロ波が金属性の板状羽根によっても反射する。この金属性の板状羽根からのマイクロ波の反射は、板状羽根が無い場合と比べて、マイクロ波空間内でのマイクロ波の伝搬経路を増加させるものであり、被加熱物全体にマイクロ波を乱反射させて被加熱物の加熱の均一化を促進させるものである。
【０００４】
被加熱物回転方式は、被加熱物を載置する載置皿を回転駆動させる構成からなる。この方式では、マイクロ波空間構造とその内部に収納した被加熱物の種類や形状等により決定されたマイクロ波空間内に生じるマイクロ波の伝搬分布に対して、被加熱物の方を移動させ被加熱物全体にマイクロ波を伝搬させ被加熱物の加熱の均一化を促進させるものである。
【０００５】
複数給電方式は、マイクロ波空間を形成する金属境界面の複数の個所からマイクロ波空間内にマイクロ波を給電する構成からなる。この方式は、単一の給電と比べて最も大きな特徴は、位相の異なった複数のマイクロ波がマイクロ波空間内に給電されることである。マイクロ波空間内に位相の異なるマイクロ波を伝搬させることにより、上記電波攪拌方式と同様にマイクロ波空間内にマイクロ波の乱反射状態を生じさせるものである。
【０００６】
マイクロ波空間壁面の凹凸形状方式は、マイクロ波空間を形成する金属境界面に凹凸を設けた構成からなる。この方式は、凹凸を有する金属境界面によってマイクロ波を乱反射させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電波攪拌方式のマイクロ波空間は、金属性板状羽根によって反射されるマイクロ波をマイクロ波空間内に均一に乱反射させることに物理的限界がある。これは、マイクロ波の伝搬速度に対して、金属性板状羽根の回転速度があまりに遅いことによるものであり、金属性板状羽根の回転速度を制御したとしても被加熱物全体に均一にマイクロ波を伝搬させることは非常に難しい。従って、被加熱物の種類や量によっては、不測の不均一な加熱分布が生じることを抑制することが難しいという問題を有していた。
【０００８】
また、被加熱物回転方式は、被加熱物の種類や量によってマイクロ波空間内に生じるマイクロ波分布は自ずと決まってしまうため、一つの被加熱物に対応して生じたマイクロ波分布がその被加熱物を均一に加熱することに対して不適であってもその電磁波分布を変更することができないという問題を有していた。
【０００９】
複数給電方式は、理想的な挙動としては前述したとおりであるが、一つの給電部から放射されるマイクロ波の挙動が他の給電部から放射されたマイクロ波からの影響を受ける。このため、給電部が複数個あっても、その複数の給電構成によって決定される特定のマイクロ波伝搬がマイクロ波空間内に生じるので、被加熱物の種類や量によっては、不測の不均一な加熱分布が生じることを抑制することが難しいという問題を有していた。
【００１０】
さらに、マイクロ波空間壁面の凹凸形状構造は被加熱物の加熱の均一化を促進できうる乱反射をマイクロ波空間内に生じさせるには、壁面全体にいわゆるゴルフボールのディンプルのような凹凸を配するとともにそのディンプルの深さ寸法あるいは突出寸法を使用するマイクロ波の波長に対して無視できない寸法、例えば１／１０波長寸法以上、にすることが必要である。この結果、マイクロ波空間の構成が複雑となり実用性に難しい構成を強
いられるという問題を有していた。
【００１１】
本発明は、マイクロ波空間に生じる電磁波分布を故意に可変制御し、被加熱物の加熱の均一化を促進する高周波加熱装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波加熱装置は上記課題を解決するために、被加熱物を収納するとともに給電されたマイクロ波を実質的に閉じ込めるマイクロ波空間と、前記マイクロ波空間を形成する金属壁面に生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部と、前記開孔部に接続され終端が閉じられた溝部と、前記溝部内に設け前記開孔部におけるインピーダンスを変えるインピーダンス可変手段と、前記溝部内のマイクロ波強度を検出するマイクロ波検出手段とを備え、前記インピーダンス可変手段を低誘電損失材料からなる板状構造としその板の幅広面が溝部の深さ方向に対して垂直に設けた時に開孔部に生じるインピーダンスを極めて小さい値とし、幅広面を溝部の深さ方向に対して平行に設けた時に開孔部に生じるインピーダンスを極めて大きな値とするように作用させ、前記マイクロ波検出手段の検出信号に基づいて前記インピーダンス可変手段の板の幅広面が溝部の深さ方向に対して少なくとも平行または垂直になるように回転制御する制御部とを備えている。
【００１３】
上記発明によれば、マイクロ波空間に給電されたマイクロ波によりマイクロ波空間を形成する壁面に生じる高周波電流の流れは開孔部によって流れが分断されるので、マイクロ波は開孔部に接続した溝部内へ伝搬する。溝部を伝搬するマイクロ波は溝部の終端まで伝搬し、この終端で反射して再び開孔部を経てマイクロ波空間内を伝搬する。溝部内のマイクロ波伝搬経路の途中に設けたインピーダンス可変手段は、溝部内のマイクロ波伝搬条件を変化させる。このマイクロ波伝搬条件を変化させることで開孔部に生じるインピーダンス値を零から理想的には無限大まで変えることができる。この開孔部は高周波電流の流れを分断するように設けられており、開孔部のインピーダンスを零にすると、高周波電流の流れは分断されない。一方、開孔部のインピーダンスを無限大にすると高周波電流は全く流れなくなる。開孔部のインピーダンスの変化は、マイクロ波空間に生じうるマイクロ波分布を変化させる。また、開孔部に入射するマイクロ波の入射波と反射波との位相差は、開孔部のインピーダンスが零の場合１８０度であり、開孔部のインピーダンスが無限大の場合０度となる。従って開孔部のインピーダンスを変えることでマイクロ波空間内にマイクロ波を多重伝搬させ、さまざまなマイクロ波分布を形成させることができ、被加熱物全体の加熱の均一化を促進させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１の高周波加熱装置は、被加熱物を収納するとともに給電されたマイクロ波を実質的に閉じ込めるマイクロ波空間と、前記マイクロ波空間を形成する金属壁面に生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部と、前記開孔部に接続され終端が閉じられた溝部と、前記溝部内に設け前記開孔部におけるインピーダンスを変えるインピーダンス可変手段と、前記溝部内のマイクロ波強度を検出するマイクロ波検出手段とを備え、前記インピーダンス可変手段を低誘電損失材料からなる板状構造としその板の幅広面が溝部の深さ方向に対して垂直に設けた時に開孔部に生じるインピーダンスを極めて小さい値とし、幅広面を溝部の深さ方向に対して平行に設けた時に開孔部に生じるインピーダンスを極めて大きな値とするように作用させ、前記マイクロ波検出手段の検出信号に基づいて前記インピーダンス可変手段の板の幅広面が溝部の深さ方向に対して少なくとも平行または垂直になるように回転制御部とを備えている。
【００１５】
そして、マイクロ波空間に給電されたマイクロ波によりマイクロ波空間を形成する壁面に生じる高周波電流の流れは開孔部によって流れが分断されるので、マイクロ波は開孔部に接続した溝部内へ伝搬する。溝部を伝搬するマイクロ波は溝部の終端まで伝搬し、この
終端で反射して再び開孔部を経てマイクロ波空間内を伝搬する。溝部内のマイクロ波伝搬経路の途中に設けたインピーダンス可変手段は、溝部内のマイクロ波伝搬条件を変化させる。このマイクロ波伝搬条件を変化させることで開孔部に生じるインピーダンス値を零から理想的には無限大まで変えることができる。この開孔部は高周波電流の流れを分断するように設けられており、開孔部のインピーダンスを零にすると、高周波電流の流れは分断されない。
【００１６】
一方、開孔部のインピーダンスを無限大にすると高周波電流は全く流れなくなる。開孔部のインピーダンスの変化は、マイクロ波空間に生じうるマイクロ波分布を変化させる。また、開孔部に入射するマイクロ波の入射波と反射波との位相差は、開孔部のインピーダンスが零の場合１８０度であり、開孔部のインピーダンスが無限大の場合０度となる。従って開孔部のインピーダンスを変えることでマイクロ波空間内にマイクロ波を多重伝搬させ、さまざまなマイクロ波分布を形成させることができ、被加熱物全体の加熱の均一化を促進させることができる。
【００１７】
また、制御部により、インピーダンス可変手段を回転制御させている。これにより、開孔部のインピーダンスの可変値を特定化させたり周期的に変化させたりして制御性を高めることができ、被加熱物の加熱の促進を図ることができる。また、制御部は、本装置使用者からの手動制御信号入力に基づいてインピーダンス可変手段を所定の角度に支持させるように制御する。加熱進行に伴って溝部内に配設したマイクロ波検出手段の検出信号に基づいてインピーダンス可変手段の回転角度を制御し被加熱物の種類、量、形状に対して最適な状態のマイクロ波伝搬をマイクロ波空間内に形成して被加熱物を均一に加熱させることができる。
【００１８】
また請求項２の高周波加熱装置は、マイクロ波検出手段は開孔部とインピーダンス可変手段との間に配設している。そして、マイクロ波検出手段は、開孔部から溝部内に伝搬するマイクロ波のエネルギを検出する。これにより、インピーダンス可変手段の回転状態を判別できるとともにマイクロ波空間へのマイクロ波エネルギの供給量の状態を検出でき、この検出信号に基づいてインピーダンス可変手段を制御して被加熱物を最適なマイクロ波分布にて均一に誘電加熱させることができる。
【００１９】
また、請求項３の高周波加熱装置では、マイクロ波検出手段はインピーダンス可変手段を挟んで両側に配設している。これにより、インピーダンス可変手段の両側のマイクロ波エネルギを検出して開孔部のインピーダンス値を判定できる。
【００２０】
また開孔部のインピーダンス値を可変させてマイクロ波空間へのマイクロ波エネルギ量を増加させるようにインピーダンス可変手段を制御でき、被加熱物を均一でかつ高速に誘電加熱させることができる。
【００２１】
また、請求項４の高周波加熱装置では、インピーダンス可変手段は、溝部内にて回転可能に支持した板状構成とし、板面の支持角度を判定する支持角度判定手段を備えている。これにより、板状構成のインピーダンス可変手段を回転駆動させることで開孔部のインピーダンス可変を容易に制御できるとともに、支持角度判定手段により回転角度を規定させることができるので開孔部のインピーダンス値を特定化させてマイクロ波空間内のマイクロ波伝搬を特定化させ、被加熱物の種類、量あるいは形状に対応させて最適な加熱の均一化を実現させることができる。
【００２２】
また、請求項５の高周波加熱装置では、支持角度判定手段は、インピーダンス可変手段を構成する板の幅広面が溝部の深さ方向に対して少なくとも平行または垂直になる状態を検出判定する機能を有している。そして、開孔部のインピーダンス値を極めて小さい値（
理想的には零）にするインピーダンス可変手段の支持角度を板の幅広面が開孔部に対して平行または垂直の時に生じさせるように規定させている。これにより、開孔部のインピーダンス値のリセット状態を規定し、再現性の良い装置を提供できる。また、幅広面を平行または垂直に変えることで開孔部のインピーダンス値を極めて小さい値と極めて大きな値（理想的には無限大）に可変できる。この操作によりマイクロ波空間のインピーダンスが変化するのでマイクロ波空間へのマイクロ波エネルギの供給量を可変させることができる。このマイクロ波エネルギ可変は通常供給量が多くなるように制御することで被加熱物を高速加熱させることができる。
【００２３】
【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。
【００２４】
図１は本発明の実施例１を示す高周波加熱装置の構成図、図２は図１の要部断面構成図である。
【００２５】
図１および図２において、マイクロ波空間１０は金属材料から構成された金属境界部である右側壁面１１、左側壁面１２、奥壁面１３、上部壁面１４、底部壁面１５及び被加熱物をマイクロ波空間１０内に出し入れする開閉壁面である前面開閉壁面（図示していない）とにより略直方体形状に構成され、給電されたマイクロ波をその内部に実質的に閉じ込めるように形成している。１６は左側壁面１２に形成した開孔部であり、左側壁面１２の上下方向の略中央部に配設し略矩形の孔形状としている。１７は溝部であり、開孔部１６と空間的に連続して形成している。溝部１７は、マイクロ波空間１０の外側に設けられ、開孔部１６を覆う金属材料からなる溝板１８で構成されている。この溝板１８により、所定の溝深さ寸法Ｌ１とともに開孔部１６の開孔寸法Ｌ２とほぼ同等の間隙寸法Ｌ３を有する溝部１７が形成されている。開孔部１６は溝部１７の一端に配置され、溝部の終端は溝板１９により閉じられている。
【００２６】
また、溝部１７内にはインピーダンス可変手段２０が設けられている。このインピーダンス可変手段２０は低誘電損失材料からなる板状構造からなり、その両端に溝板１８の壁面に設けた孔を貫通させる支持部２１、２２を設けている。支持部２１、２２により、インピーダンス可変手段２０は溝板１８の壁面にて支持されている。２３はインピーダンス可変手段２０を回転駆動するモータであり、その出力軸２４はインピーダンス可変手段２０の支持部２２と連結構成させている。支持部２２の先端部にはＤカット２２ａを設けている。
【００２７】
２５は、モータ２３の出力軸２４と一体的に構成した支持角度判定手段である。支持角度判定手段２５は、インピーダンス可変手段の幅広面２０ａと幅狭面２０ｂとに対応する位置に突起部２５ａ、２５ｂ（図においては２箇所に配設）をそれぞれ配した円盤状構成からなる。２６はリレースイッチであり、支持角度判定手段２５の回転動作に伴って突起部２５ａ、２５ｂによりリレースイッチ２６のリレー接点が閉じられるように実装されている。
【００２８】
２７、２８は溝部１７内に存在するマイクロ波と結合してそのマイクロ波強度を検出するマイクロ波検出手段である。マイクロ波検出手段２７は、溝部１７において開孔部１６とインピーダンス変換手段２０との間に配設し、もう一方のマイクロ波検出手段２８はインピーダンス可変手段２０と溝部１７の終端である溝板１９との間に配設している。マイクロ波検出手段２７、２８は同様の構成からなる。その詳細はマイクロ波検出手段２７を代表として説明する。マイクロ波検出手段２７は、同軸ケーブルから構成しその中心導体２７ａは溝板１８を貫通させて溝部１７内に略２mmから５mm突出させた構成している。マイクロ波検出手段の検出信号は検波、平滑して直流電圧の信号に変換する。
【００２９】
２９はマイクロ波空間１０内に給電するマイクロ波を発生させるマグネトロン、３０はマグネトロン２９を一端側に装着し、マグネトロンが発生するマイクロ波を伝送する導波管、３１は導波管３０を伝送したマイクロ波をマイクロ波空間１０内に放射する給電部であり、マイクロ波空間１０の右側壁面１１に配設している。３２はマグネトロン２９を駆動させるマグネトロン駆動電源部である。
【００３０】
またマイクロ波空間１０内には被加熱物が載置される載置皿３３が設けられ、この載置皿３３を回転駆動する載置皿駆動モータ３４が設けられている。
【００３１】
３５は制御部であり、マイクロ波検出手段２７、２８が検出した信号および支持角度判定手段２５の回転に伴って生じるリレースイッチ２６のスイッチ部開閉状態がそれぞれ入力され、この入力信号に基づいて後述の制御信号を出力する。また制御部３５はマグネトロン駆動電源部３２、載置皿駆動モータ３４およびインピーダンス可変手段の可変駆動モータ２３の動作を制御する信号を出力する。
【００３２】
なお、制御部３５は、装置本体に設けられた操作パネル（図示していない）上に配されたキーを押すことにより使用者が入力した情報に基づいて上述の各制御信号を出力させることもできる。
【００３３】
次に以上の構成からなる本発明の高周波加熱装置の動作と作用について説明する。まずマイクロ波空間１０内に生じさせるマイクロ波分布について説明する。マイクロ波空間１０には載置皿３３の略中央部の高周波電界が強くなるようなマイクロ波分布、例えばＴＥ５３０とかＴＥ４３０を発生させるように構成している。ここでＴＥは高周波電界がマイクロ波の伝搬方向に対して垂直方向に生じるマイクロ波分布のモードを示し、添え字の数値はそれぞれマイクロ波の伝搬方向である図１においては右側壁面１１と左側壁面１２との間に生じる定在波の山の数、マイクロ波の伝搬方向に垂直でかつ図１において奥壁面１３と前面開閉壁面との間に生じる定在波の山の数および底壁面１５と上部壁面１４との間に生じる定在波の山の数（上記添え字の場合、零であるから高周波電界は一様）を示す。
【００３４】
次に開孔部１６について説明する。開孔部１６はマイクロ波空間１０内に生じさせたマイクロ波分布によって生じる金属境界部である各金属壁面を流れる高周波電流の流れを分断する方向に長大な略矩形形状にて構成している。図１の場合、給電部３１に対向する左側壁面１２に配設している。開孔部１６のインピーダンスを零にすると高周波電流の流れは分断されないのでマイクロ波空間１０内に生じさせたマイクロ波分布は何ら変化しない。一方、開孔部１６のインピーダンスを無限大にすることで高周波電流が流れなくなるのでマイクロ波空間１０内に生じさせたマイクロ波分布は初期の分布から変化する。また、開孔部１６におけるマイクロ波の入射波と反射波との位相差は、開孔部のインピーダンスが零の場合１８０度であり、開孔部のインピーダンスが無限大の場合０度となる。従って開孔部のインピーダンスを変えることでマイクロ波空間内に生じるマイクロ波は多重伝搬し、さまざまなマイクロ波分布を形成させることができ、マイクロ波空間１０内に載置された被加熱物の加熱分布を変化させて被加熱物をより均一に加熱させることができる。
【００３５】
次にインピーダンス可変手段２０を含む溝部１７について説明する。この溝部１７の実施例の形状としては、Ｌ１が４０mm、Ｌ３が１５mm、Ｌ４が８０mmであり開孔部１６側の溝板１８は略４５度のテーパ形状としている。また、インピーダンス可変手段２０は、比誘電率が１２．３、板厚さが６．２mmであり、溝部１７の略中央に配設している。
【００３６】
このような構成からなるインピーダンス可変手段２０を含む溝部１７内に生じるマイクロ波分布を図３に示す。図３において、実線３６はインピーダンス可変手段の幅広面２０
ａを溝部１７の深さ方向に対して垂直に設けた時のマイクロ波分布を示し、開孔部１６に生じさせるインピーダンスを極めて小さい値（理想的には零）としている。また、インピーダンス可変手段の幅広面２０ａを溝部１７の深さ方向に対して平行に設けた場合のマイクロ波分布を破線３７にて示す。この場合、開孔部１６に生じるインピーダンスは極めて大きな値（理想的には無限大）としている。
【００３７】
次にマイクロ波検出手段２７、２８について説明する。マイクロ波検出手段２７、２８は、図３に示すようにインピーダンス可変手段２０を挟んで等距離（例えば１０mm）に配設している。この配設構成による検出信号の特性を溝部１７内に生じるマイクロ波分布３６、３７に対応させて説明する。マイクロ波分布３６に対しては、２つのマイクロ波検出手段が検出する検出信号は等しくなる。一方、マイクロ波分布３７に対しては、インピーダンス可変手段２０と溝部１７の終端である薄板１９との間に設けたマイクロ波検出手段２８の方がもう一方のマイクロ波検出手段２７に比べて検出信号が小さくなる。さらには、マイクロ波分布３７に対応するマイクロ波検出手段２８の検出信号がマイクロ波分布３６に対応するマイクロ波検出手段２８の検出信号より大きい場合、溝部１７内に存在するマイクロ波のエネルギ量が多いと判断できる。このような各マイクロ波検出手段の検出信号に基づいて後述のインピーダンス可変手段２０を回転駆動させる制御が実行される。
【００３８】
次に本装置の使用時の動作について説明する。載置皿３３の上に被加熱物を置きマイクロ波空間１０を閉じた後、その被加熱物に対応する加熱条件を操作パネルから入力し加熱開始キーが押されると本装置が動作を開始する。
【００３９】
制御部３５の主要な制御内容を、加熱開始時、加熱期間中に区分して説明する。まず加熱開始時における制御部３５の制御内容を説明する。制御部３５は操作パネルより入力された加熱条件に基づいて、マグネトロン駆動電源部３２およびインピーダンス可変手段２０を回転駆動するモータ２３を動作させる信号を出力する。
【００４０】
加熱開始時においてインピーダンス可変手段の幅広面２０ａは溝部１７の深さ方向に対して垂直方向（図２に示した状態）になった状態を初期状態と規定している。この規定に対して、インピーダンス可変手段２０の状態検出は二通りの手法にて実行される。１つは、前回の加熱の終了時における制御であり、支持角度判定手段２５に設けた突起部２５ｂによってリレースイッチ２６の接点が閉じられたことを判定してモータ２３の駆動電力の供給を停止させる方法である。この方法においては、インピーダンス可変手段２０を回転駆動するモータ２３は連続的に一方向に回転させ突起部２５ａ、２５ｂの配設構成に伴うリレースイッチ２６の開閉状態信号に基づいてインピーダンス可変手段２０の幅広面２０ａが上述のとおりの垂直方向になった時点でモータ２３の動作を停止させる。二つ目の手法は、加熱開始後のマイクロ波検出手段２７、２８の検出信号に基づく制御である。この方法においては、モータ２３を連続駆動させ、マイクロ波検出手段２７、２８の検出信号が等しい状態をもって規定する。
【００４１】
次に加熱期間中の制御部３５の制御内容について説明する。マグネトロン２９および載置皿駆動モータ３４の駆動制御は入力された制御条件に基づいて実行される。インピーダンス可変手段２０は、入力された制御条件あるいはマイクロ波検出手段２７、２８の検出信号に基づいて以下のように制御する。なお、制御部３５にはマイクロ波検出手段の検出信号と比較するために予め規定した信号値を記憶させている。
【００４２】
（制御実施例１）
マイクロ波検出手段の検出信号が予め規定した信号レベルよりも大きい場合は、開孔部１６が金属壁面に生じた高周波電流を少なからず分断している、すなわちマイクロ波空間１０内に所期のマイクロ波分布が生じていないと判断しマイクロ波空間内に載置された被
加熱物の負荷量が多いと判定する。この判定に基づいて、制御部はインピーダンス可変手段２０を回転駆動するモータ２３を連続的に動作させる。
【００４３】
モータ２３の動作により、開孔部１６のインピーダンスを周期的に無限大にする。これにより、開孔部１６を介してマイクロ波空間１０の左側金属壁面１２を流れる高周波電流はその流れが周期的に分断される。この高周波電流の分布はマイクロ波空間１０内に生じるマイクロ波分布に対応しているので、高周波電流の流れを分断することでマイクロ波空間１０内に生じるマイクロ波分布を周期的に可変させることができる。このマイクロ波分布の可変により、被加熱物の加熱を均一化させることができる。
【００４４】
（制御実施例２）
マイクロ波検出信号の検出信号が予め規定した信号レベル以下の場合は、マイクロ波空間１０内に生じているマイクロ波分布が所期のマイクロ波分布であると判定する。この場合、加熱開始時はインピーダンス可変手段２０を回転駆動せず使用者から入力された加熱条件に基づいて加熱を進行させる。この加熱期間において、制御部３５は所定時間周期（例えば１秒周期）にてマイクロ波検出手段２７、２８の検出信号を予め規定した信号レベルと比較する。この比較において、検出信号が予め規定した信号レベルより大きくなると、マイクロ波空間１０内に生じているマイクロ波分布が変化したと判定してインピーダンス可変手段２０の回転駆動モータ２３を動作させ開孔部１６のインピーダンスを可変しマイクロ波空間１０内のマイクロ波分布を周期的に可変し被加熱物の加熱の均一化を促進させる。なお、時間経過に伴って溝部１７内のマイクロ波強度が変化するのは被加熱物が誘電加熱されることで温度上昇し被加熱物の比誘電率が変化するためである。
【００４５】
（制御実施例３）
マイクロ波検出手段の検出信号が予め規定した信号レベル以下の場合において、インピーダンス可変手段の幅広面２０ａを溝部１７の深さ方向に平行になる状態にインピーダンス可変手段２０を回転させる。そして、この状態においてマイクロ波検出手段２７、２８から検出した検出信号をインピーダンス可変手段の幅広面２０ａが溝部１７の深さ方向に垂直な状態において検出された信号と比較する。インピーダンス可変手段２０と溝部１７の終端の溝板１９との間に設けたマイクロ波検出手段２８によって検出された信号において、インピーダンス可変手段の幅広面２０ａが水平時の得られた検出信号が垂直時に得られた検出信号よりも大きい場合、マイクロ波空間１０内に供給されるマイクロ波エネルギが多くなったと判断してインピーダンス可変手段の幅広面２０ａを水平状態にして加熱を進行させる。
【００４６】
これにより、被加熱物の加熱を均一化させるとともに高速誘電加熱を促進させることができる。
【００４７】
次に、インピーダンス可変手段２０の回転駆動用のモータ２３をステッピングモータ構成とした場合について説明する。この場合、支持角度判定手段２５は不用とできる。また、インピーダンス可変手段の幅広面２０ａを溝部１７の深さ方向に対して規定できる角度の自由度が増すため、開孔部１６のインピーダンスをきめ細やかに設定することができる。これにより、マイクロ波空間１０内に生じさせるマイクロ波分布をよりきめ細やかに変化させることができ、被加熱物の加熱の均一化をさらに促進させることができる。
【００４８】
なお、ステッピングモータを使用した場合の本装置の動作制御内容は、前述した制御内容に準じて実行させる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば以下の効果を有する。
【００５０】
（１）請求項１の高周波加熱装置によれば、インピーダンス可変手段を可変制御することで開孔部に生じる高周波電流の流れを変えてマイクロ波空間内にマイクロ波を多重伝搬させ、さまざまなマイクロ波分布を形成させることができ、被加熱物全体の加熱の均一化を促進させることができる。
【００５１】
また、インピーダンス可変手段を回転制御させることで開孔部のインピーダンス値を特定化させたり周期的に変化させたりして制御性を高めることができ、被加熱物の加熱の促進を図ることができる。また、マイクロ波検出手段の検出信号に基づいてインピーダンス可変手段の回転角度を制御し被加熱物の種類、量、形状に対して最適な状態のマイクロ波伝搬をマイクロ波空間内に形成して被加熱物を均一に加熱させることができる。
【００５２】
（２）請求項２の高周波加熱装置によれば、開孔部とインピーダンス可変手段との間に配設したマイクロ波検出手段の検出信号により、インピーダンス可変手段の回転状態を判別できるとともにマイクロ波空間へのマイクロ波エネルギの供給量の状態を検出でき、この検出信号に基づいて被加熱物を最適なマイクロ波分布にて誘電加熱させることができる。
【００５３】
（３）請求項３の高周波加熱装置によれば、マイクロ波検出手段をインピーダンス可変手段を挟んで両側に配設したことにより、インピーダンス可変手段の両側のマイクロ波エネルギを検出して開孔部のインピーダンス値を判定できる。また、マイクロ波空間へのマイクロ波エネルギ量を増加させるようにインピーダンス可変手段を制御でき、被加熱物を均一でかつ高速に誘電加熱させることができる。
【００５４】
（４）請求項４の高周波加熱装置によれば、インピーダンス可変手段は溝部内にて回転可能に支持した板状構成とし、板面の支持角度を判定する支持角度判定手段を備えたことにより、板状構成のインピーダンス可変手段を回転駆動させることで開孔部のインピーダンス可変を容易に制御できるとともに、支持角度判定手段により回転角度を規定させることができるので開孔部のインピーダンス値を特定化させてマイクロ波空間内のマイクロ波伝搬を特定化させ、被加熱物の種類、量あるいは形状に対応させて最適な加熱の均一化を実現させることができる。
【００５５】
（５）請求項５の高周波加熱装置によれば、支持角度判定手段がインピーダンス可変手段を構成する板の幅広面が溝部の深さ方向に対して平行または垂直になる状態を検出判定する機能を有したことにより、開孔部のインピーダンス値を極めて小さい値（理想的には零）にするインピーダンス可変手段の支持角度を板の幅広面が開孔部に対して平行または垂直の時に生じさせるように規定させることができる。これにより、開孔部のインピーダンス値のリセット状態を規定し、再現性の良い装置を提供できる。また、幅広面を平行または垂直に変えることで開孔部のインピーダンス値を極めて小さい値と極めて大きな値（理想的には無限大）に可変できる。この操作によりマイクロ波空間のインピーダンスが変化するのでマイクロ波空間へのマイクロ波エネルギの供給量を可変させることができる。このマイクロ波エネルギ可変は通常供給量が多くなるように制御することで被加熱物を高速加熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の構成図
【図２】同高周波加熱装置の要部構成図
【図３】本発明の実施例１のインピーダンス可変手段を含む溝部におけるマイクロ波分布特性図
【符号の説明】
１０マイクロ波空間
１６開孔部
１７溝部
１９溝部の終端の溝板
２０インピーダンス可変手段
２０ａインピーダンス可変手段の幅広面
２３モータ（ステッピングモータ）
２５支持角度判定手段
２７、２８マイクロ波検出手段
３５制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency heating apparatus that dielectrically heats an object to be heated using microwave energy.
[0002]
[Prior art]
The microwave space of the conventional high-frequency heating device is the object to be heated contained in the microwave space.
As means for achieving uniform heating, a radio wave agitation method, a heated object rotation method, a multiple power supply method, or a concave-convex shape of a microwave space wall surface has been put into practical use.
[0003]
The radio wave agitation method has a configuration in which a metallic plate-shaped blade provided in a microwave space is rotationally driven. In this method, microwaves propagating while being repeatedly reflected on the metal boundary surface forming the microwave space or the surface of the object to be heated are also reflected by the metallic plate-like blades. The reflection of the microwave from the metallic plate-like blade increases the propagation path of the microwave in the microwave space as compared with the case where there is no plate-like blade, and the microwave is applied to the entire object to be heated. Is diffused to promote uniform heating of the object to be heated.
[0004]
The heated object rotation method is configured to rotationally drive a placing plate on which the heated object is placed. In this method, the object to be heated is moved and moved with respect to the microwave propagation distribution generated in the microwave space determined by the microwave space structure and the type and shape of the object to be heated contained therein. The microwave is propagated throughout the heated object to promote uniform heating of the object to be heated.
[0005]
The multiple power feeding method is configured to feed microwaves into the microwave space from a plurality of locations on the metal boundary surface forming the microwave space. In this system, the greatest feature compared to a single power supply is that a plurality of microwaves having different phases are supplied into the microwave space. By propagating microwaves having different phases in the microwave space, a state of irregular reflection of the microwaves is generated in the microwave space in the same manner as the radio wave stirring method.
[0006]
The concave / convex shape method of the wall surface of the microwave space has a configuration in which the metal boundary surface forming the microwave space is provided with unevenness. In this system, microwaves are diffusely reflected by a metal interface having irregularities.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional microwave stirring type microwave space has a physical limit to uniformly diffusely reflect the microwave reflected by the metal plate blades into the microwave space. This is because the rotational speed of the metal plate blades is too slow relative to the propagation speed of the microwave, and even if the rotation speed of the metal plate blades is controlled, the entire object to be heated is uniformly microscopic. It is very difficult to propagate waves. Therefore, depending on the type and amount of the object to be heated, there is a problem that it is difficult to suppress the occurrence of unexpected and uneven heating distribution.
[0008]
In the heated object rotation method, the microwave distribution generated in the microwave space is naturally determined by the type and amount of the heated object. Even if it is unsuitable for heating a heated object uniformly, the electromagnetic wave distribution cannot be changed.
[0009]
In the multiple power feeding method, the ideal behavior is as described above, but the behavior of the microwaves radiated from one power feeding unit is affected by the microwaves radiated from the other power feeding units. For this reason, even if there are a plurality of power feeding units, specific microwave propagation determined by the plurality of power feeding configurations occurs in the microwave space. Therefore, depending on the type and amount of the object to be heated, unexpected and uneven There was a problem that it was difficult to suppress the occurrence of heating distribution.
[0010]
Furthermore, the concave and convex shape structure of the wall surface of the microwave space is provided with irregularities such as a so-called golf ball dimple on the entire wall surface in order to cause irregular reflection in the microwave space that can promote uniform heating of the object to be heated. At the same time, it is necessary to make the depth or protrusion of the dimple non-negligible for the microwave wavelength to be used, for example, 1/10 wavelength or more. As a result, the structure of the microwave space is complicated, making it difficult to use practically.
Had the problem of being able to enter.
[0011]
The present invention provides a high-frequency heating apparatus that intentionally variably controls electromagnetic wave distribution generated in a microwave space and promotes uniform heating of an object to be heated.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the high-frequency heating device of the present invention accommodates an object to be heated and substantially confines the supplied microwave, and a high-frequency current generated in a metal wall that forms the microwave space. An opening provided to divide the flow of the gas, a groove connected to the opening and closed at the end, an impedance variable means provided in the groove for changing impedance in the opening, and the groove Microwave detection means for detecting the microwave intensity of The impedance varying means is a plate-like structure made of a low dielectric loss material, and when the wide surface of the plate is provided perpendicular to the depth direction of the groove, the impedance generated in the aperture is extremely small, and the wide When the surface is provided in parallel to the depth direction of the groove, the impedance generated in the opening is made to have a very large value, The impedance variable means based on the detection signal of the microwave detection means Rotate so that the wide surface of the plate is at least parallel or perpendicular to the depth direction of the groove And a control unit for controlling.
[0013]
According to the above invention, since the flow of the high-frequency current generated on the wall surface forming the microwave space by the microwave fed to the microwave space is divided by the opening, the microwave is connected to the opening. Propagates into the groove. The microwave propagating in the groove portion propagates to the end of the groove portion, is reflected at this end portion, and propagates again in the microwave space through the opening portion. The impedance variable means provided in the middle of the microwave propagation path in the groove changes the microwave propagation condition in the groove. By changing the microwave propagation condition, the impedance value generated in the aperture can be changed from zero to ideally infinite. The opening is provided so as to divide the flow of the high-frequency current. When the impedance of the opening is made zero, the flow of the high-frequency current is not divided. On the other hand, if the impedance of the aperture is infinite, no high frequency current flows. The change in impedance of the aperture changes the microwave distribution that can occur in the microwave space. In addition, the phase difference between the incident wave and the reflected wave of the microwave incident on the aperture is 180 degrees when the impedance of the aperture is zero, and is 0 degrees when the impedance of the aperture is infinite. . Therefore, by changing the impedance of the opening portion, it is possible to propagate the microwaves in the microwave space and form various microwave distributions, and to promote uniform heating of the entire object to be heated.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to a first aspect of the present invention, there is provided a high frequency heating apparatus comprising: a microwave space for containing an object to be heated and substantially confining a supplied microwave; and a flow of a high frequency current generated in a metal wall surface forming the microwave space. An opening provided to divide, a groove connected to the opening and closed at its end, an impedance varying means provided in the groove for changing impedance in the opening, and a microwave in the groove Microwave detecting means for detecting intensity; The impedance varying means is a plate-like structure made of a low dielectric loss material, and when the wide surface of the plate is provided perpendicular to the depth direction of the groove, the impedance generated in the aperture is extremely small, and the wide When the surface is provided in parallel to the depth direction of the groove, the impedance generated in the opening is made to have a very large value, The impedance variable means based on the detection signal of the microwave detection means Rotate so that the wide surface of the plate is at least parallel or perpendicular to the depth direction of the groove And a control unit.
[0015]
The flow of high-frequency current generated on the wall surface forming the microwave space by the microwaves fed to the microwave space is interrupted by the opening, so that the microwave propagates into the groove connected to the opening. To do. The microwave propagating in the groove propagates to the end of the groove, and this
It is reflected at the terminal and propagates through the microwave space again through the aperture. The impedance variable means provided in the middle of the microwave propagation path in the groove changes the microwave propagation condition in the groove. By changing the microwave propagation condition, the impedance value generated in the aperture can be changed from zero to ideally infinite. The opening is provided so as to divide the flow of the high-frequency current. When the impedance of the opening is made zero, the flow of the high-frequency current is not divided.
[0016]
On the other hand, if the impedance of the aperture is infinite, no high frequency current flows. The change in impedance of the aperture changes the microwave distribution that can occur in the microwave space. In addition, the phase difference between the incident wave and the reflected wave of the microwave incident on the aperture is 180 degrees when the impedance of the aperture is zero, and is 0 degrees when the impedance of the aperture is infinite. . Therefore, by changing the impedance of the opening portion, it is possible to propagate the microwaves in the microwave space and form various microwave distributions, and to promote uniform heating of the entire object to be heated.
[0017]
Control unit Thus, the rotation of the impedance variable means is controlled. Thereby, the controllability can be enhanced by specifying or periodically changing the variable value of the impedance of the aperture, and the heating of the object to be heated can be promoted. The control unit controls the impedance variable means to be supported at a predetermined angle based on a manual control signal input from the user of the apparatus. As the heating progresses, the rotation angle of the impedance variable means is controlled based on the detection signal of the microwave detecting means arranged in the groove, so that the microwave propagation in the optimum state for the type, amount, and shape of the object to be heated is achieved. The object to be heated can be uniformly heated by being formed in the microwave space.
[0018]
Also Claim 2 In the high-frequency heating apparatus, the microwave detection means is disposed between the opening portion and the impedance variable means. The microwave detecting means detects the energy of the microwave propagating from the opening portion into the groove portion. As a result, the rotation state of the impedance variable means can be discriminated and the state of the supply amount of microwave energy to the microwave space can be detected. Based on this detection signal, the impedance variable means is controlled so that the object to be heated can be Uniform dielectric heating can be achieved with the wave distribution.
[0019]
Also, Claim 3 In the high frequency heating apparatus, the microwave detection means is disposed on both sides of the impedance variable means. Thereby, the microwave energy on both sides of the impedance variable means can be detected to determine the impedance value of the aperture.
[0020]
Further, the impedance variable means can be controlled so as to increase the amount of microwave energy to the microwave space by varying the impedance value of the aperture, and the object to be heated can be uniformly and rapidly heated.
[0021]
Also, Claim 4 In this high-frequency heating apparatus, the impedance varying means has a plate-like structure that is rotatably supported in the groove portion, and includes a support angle determining means that determines the support angle of the plate surface. This makes it possible to easily control the variable impedance of the aperture by rotating the impedance variable means having a plate-like configuration, and to define the rotation angle by the support angle determining means, so that the impedance value of the aperture can be set. It is possible to specify the microwave propagation in the microwave space, and to realize optimum heating uniformity corresponding to the type, amount or shape of the object to be heated.
[0022]
Also, Claim 5 In this high-frequency heating apparatus, the support angle determining means has a function of detecting and determining a state in which the wide surface of the plate constituting the impedance varying means is at least parallel or perpendicular to the depth direction of the groove. And the impedance value of the aperture is extremely small (
The support angle of the impedance variable means that is ideally zero) is defined so as to be generated when the wide surface of the plate is parallel or perpendicular to the aperture. Thereby, the reset state of the impedance value of the aperture can be defined, and a device with good reproducibility can be provided. Further, by changing the wide surface to parallel or vertical, the impedance value of the aperture can be varied between an extremely small value and an extremely large value (ideally infinite). This operation changes the impedance of the microwave space, so that the amount of microwave energy supplied to the microwave space can be varied. This microwave energy variable can be heated at high speed by controlling the normal supply amount to be increased.
[0023]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a configuration diagram of a high-frequency heating device showing Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of a main part of FIG.
[0025]
In FIG. 1 and FIG. 2, a microwave space 10 is a microwave boundary in which a right wall 11, a left wall 12, a back wall 13, an upper wall 14, a bottom wall 15, and an object to be heated are metal boundaries. A front opening / closing wall surface (not shown) which is an opening / closing wall surface to be taken in and out of the antenna 10 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape so as to substantially confine the fed microwave. Reference numeral 16 denotes an opening formed in the left wall 12, which is disposed at a substantially central portion in the vertical direction of the left wall 12 and has a substantially rectangular hole shape. Reference numeral 17 denotes a groove portion that is spatially continuous with the opening portion 16. The groove portion 17 is provided on the outside of the microwave space 10 and is configured by a groove plate 18 made of a metal material that covers the opening portion 16. The groove plate 18 forms a groove portion 17 having a predetermined groove depth size L1 and a gap size L3 substantially equal to the opening size L2 of the opening portion 16. The opening 16 is disposed at one end of the groove 17, and the end of the groove is closed by a groove plate 19.
[0026]
An impedance variable means 20 is provided in the groove portion 17. The impedance varying means 20 has a plate-like structure made of a low dielectric loss material, and is provided with support portions 21 and 22 through which holes provided in the wall surface of the groove plate 18 pass. The impedance variable means 20 is supported on the wall surface of the groove plate 18 by the support portions 21 and 22. Reference numeral 23 denotes a motor that rotationally drives the impedance variable means 20, and its output shaft 24 is connected to the support portion 22 of the impedance variable means 20. A D-cut 22 a is provided at the tip of the support portion 22.
[0027]
Reference numeral 25 denotes support angle determination means that is configured integrally with the output shaft 24 of the motor 23. The support angle determination means 25 has a disk-like configuration in which protrusions 25a and 25b (arranged in two places in the figure) are arranged at positions corresponding to the wide surface 20a and the narrow surface 20b of the impedance varying means. A relay switch 26 is mounted so that the relay contact of the relay switch 26 is closed by the protrusions 25 a and 25 b as the support angle determination means 25 rotates.
[0028]
Reference numerals 27 and 28 denote microwave detection means for detecting the intensity of the microwave coupled to the microwave existing in the groove portion 17. The microwave detection means 27 is disposed in the groove portion 17 between the opening portion 16 and the impedance conversion means 20, and the other microwave detection means 28 is the impedance variable means 20 and the groove plate 19 which is the end of the groove portion 17. Between them. The microwave detection means 27 and 28 have the same configuration. The details will be described with the microwave detection means 27 as a representative. The microwave detecting means 27 is constituted by a coaxial cable, and a central conductor 27a is formed so as to penetrate the groove plate 18 and protrude into the groove portion 17 by approximately 2 mm to 5 mm. The detection signal of the microwave detection means is detected and smoothed and converted to a DC voltage signal.
[0029]
Reference numeral 29 denotes a magnetron that generates a microwave to be fed into the microwave space 10. Reference numeral 30 denotes a magnetron 29 that is attached to one end, a waveguide that transmits the microwave generated by the magnetron, and 31 that transmits the waveguide 30. A power feeding unit that radiates microwaves into the microwave space 10, and is disposed on the right wall surface 11 of the microwave space 10. Reference numeral 32 denotes a magnetron driving power source for driving the magnetron 29.
[0030]
In the microwave space 10, a mounting tray 33 on which an object to be heated is mounted is provided, and a mounting tray drive motor 34 that rotationally drives the mounting tray 33 is provided.
[0031]
Reference numeral 35 denotes a control unit, which receives a signal detected by the microwave detection means 27 and 28 and a switch part opening / closing state of the relay switch 26 caused by the rotation of the support angle determination means 25, and will be described later based on this input signal. The control signal is output. Further, the control unit 35 outputs a signal for controlling the operations of the magnetron drive power supply unit 32, the mounting plate drive motor 34, and the variable drive motor 23 of the impedance variable means.
[0032]
Note that the control unit 35 may cause each of the control signals described above to be output based on information input by the user by pressing a key disposed on an operation panel (not shown) provided in the apparatus main body. it can.
[0033]
Next, the operation and action of the high-frequency heating device of the present invention having the above configuration will be described. First, the microwave distribution generated in the microwave space 10 will be described. The microwave space 10 is configured to generate a microwave distribution, for example, TE530 or TE430, in which a high-frequency electric field at a substantially central portion of the mounting tray 33 is strengthened. Here, TE indicates a mode of microwave distribution in which a high-frequency electric field is generated in a direction perpendicular to the propagation direction of the microwave, and the numerical values of the subscripts are the propagation directions of the microwaves in FIG. 12, the number of standing wave peaks generated between the rear wall surface 13 and the front open / close wall surface in FIG. 1 and the bottom wall surface 15. This indicates the number of standing wave peaks generated between the upper wall surface 14 (in the case of the subscripts, the high-frequency electric field is uniform because it is zero).
[0034]
Next, the opening 16 will be described. The opening 16 is formed in a substantially rectangular shape that is long in the direction of dividing the flow of the high-frequency current flowing through each metal wall surface that is a metal boundary generated by the microwave distribution generated in the microwave space 10. In the case of FIG. 1, it is arranged on the left wall surface 12 facing the power feeding portion 31. When the impedance of the opening 16 is made zero, the flow of the high frequency current is not divided, so that the microwave distribution generated in the microwave space 10 does not change at all. On the other hand, since the high-frequency current does not flow by making the impedance of the opening 16 infinite, the microwave distribution generated in the microwave space 10 changes from the initial distribution. In addition, the phase difference between the incident wave and the reflected wave of the microwave in the opening 16 is 180 degrees when the impedance of the opening is zero, and is 0 degrees when the impedance of the opening is infinite. Therefore, by changing the impedance of the aperture, the microwaves generated in the microwave space can be propagated in multiple ways to form various microwave distributions, and heating the object to be heated placed in the microwave space 10 The object to be heated can be heated more uniformly by changing the distribution.
[0035]
Next, the groove part 17 including the impedance varying means 20 will be described. As the shape of the embodiment of the groove portion 17, L1 is 40 mm, L3 is 15 mm, L4 is 80 mm, and the groove plate 18 on the opening portion 16 side has a tapered shape of about 45 degrees. The impedance varying means 20 has a relative dielectric constant of 12.3 and a plate thickness of 6.2 mm, and is disposed at the approximate center of the groove portion 17.
[0036]
FIG. 3 shows a microwave distribution generated in the groove portion 17 including the impedance varying means 20 having such a configuration. In FIG. 3, a solid line 36 indicates the wide surface 20 of the impedance variable means.
The microwave distribution when a is provided perpendicular to the depth direction of the groove portion 17 is shown, and the impedance generated in the aperture portion 16 is set to a very small value (ideally zero). A broken line 37 indicates the microwave distribution when the wide surface 20 a of the impedance varying means is provided in parallel to the depth direction of the groove portion 17. In this case, the impedance generated in the opening 16 is a very large value (ideally infinite).
[0037]
Next, the microwave detection means 27 and 28 will be described. As shown in FIG. 3, the microwave detection means 27 and 28 are arranged at equal distances (for example, 10 mm) with the impedance variable means 20 interposed therebetween. The characteristics of the detection signal by this arrangement configuration will be described in correspondence with the microwave distributions 36 and 37 generated in the groove portion 17. For the microwave distribution 36, the detection signals detected by the two microwave detection means are equal. On the other hand, with respect to the microwave distribution 37, the microwave detection means 28 provided between the impedance varying means 20 and the thin plate 19 that is the terminal end of the groove portion 17 is detected as compared with the other microwave detection means 27. The signal is small. Furthermore, when the detection signal of the microwave detection means 28 corresponding to the microwave distribution 37 is larger than the detection signal of the microwave detection means 28 corresponding to the microwave distribution 36, the energy amount of the microwave existing in the groove portion 17 is large. It can be judged that there are many. Based on the detection signal of each of the microwave detection means, control for rotating and driving an impedance variable means 20 described later is executed.
[0038]
Next, the operation when using this apparatus will be described. After placing the object to be heated on the mounting tray 33 and closing the microwave space 10, when the heating condition corresponding to the object to be heated is input from the operation panel and the heating start key is pressed, the apparatus starts operation. .
[0039]
The main control contents of the control unit 35 will be described by dividing into heating periods at the start of heating. First, the control content of the control unit 35 at the start of heating will be described. The control unit 35 outputs a signal for operating the motor 23 that rotationally drives the magnetron drive power supply unit 32 and the impedance variable means 20 based on the heating condition input from the operation panel.
[0040]
The state in which the wide surface 20a of the impedance varying means is perpendicular to the depth direction of the groove 17 (the state shown in FIG. 2) at the start of heating is defined as the initial state. In response to this rule, the state detection of the impedance variable means 20 is executed by two methods. One is control at the end of the previous heating, and it is determined that the contact of the relay switch 26 is closed by the protrusion 25b provided in the support angle determination means 25, and the supply of the driving power of the motor 23 is stopped. It is a method to make it. In this method, the motor 23 for rotationally driving the impedance varying means 20 is continuously rotated in one direction, and the impedance varying means 20 is controlled based on the open / closed state signal of the relay switch 26 according to the arrangement of the protrusions 25a and 25b. When the wide surface 20a is in the vertical direction as described above, the operation of the motor 23 is stopped. The second method is control based on detection signals of the microwave detection means 27 and 28 after the start of heating. In this method, the motor 23 is continuously driven, and the detection signals of the microwave detection means 27 and 28 are defined in an equal state.
[0041]
Next, the control content of the control part 35 during a heating period is demonstrated. Drive control of the magnetron 29 and the mounting tray drive motor 34 is executed based on the input control conditions. The impedance variable means 20 controls as follows based on the input control conditions or the detection signals of the microwave detection means 27 and 28. The control unit 35 stores a predetermined signal value for comparison with the detection signal of the microwave detection means.
[0042]
(Control Example 1)
When the detection signal of the microwave detection means is larger than a predetermined signal level, the aperture 16 divides the high-frequency current generated on the metal wall surface to a certain extent, that is, the desired micro wave in the microwave space 10. It is determined that no wave distribution has occurred and the object placed in the microwave space is
It is determined that the load of the heated object is large. Based on this determination, the control unit continuously operates the motor 23 that rotationally drives the impedance variable means 20.
[0043]
By the operation of the motor 23, the impedance of the opening 16 is periodically made infinite. Thereby, the flow of the high-frequency current flowing through the left metal wall surface 12 of the microwave space 10 via the opening 16 is periodically divided. Since the distribution of the high-frequency current corresponds to the microwave distribution generated in the microwave space 10, the microwave distribution generated in the microwave space 10 can be periodically varied by dividing the flow of the high-frequency current. it can. By changing the microwave distribution, the heating of the object to be heated can be made uniform.
[0044]
(Control Example 2)
When the detection signal of the microwave detection signal is equal to or lower than a predetermined signal level, it is determined that the microwave distribution generated in the microwave space 10 is the intended microwave distribution. In this case, at the start of heating, the impedance variable means 20 is not driven to rotate, but the heating is advanced based on the heating conditions input by the user. During this heating period, the control unit 35 compares the detection signals of the microwave detection means 27 and 28 with a predetermined signal level at a predetermined time period (for example, 1 second period). In this comparison, when the detection signal becomes larger than a predetermined signal level, it is determined that the microwave distribution generated in the microwave space 10 has changed, and the rotation drive motor 23 of the impedance varying means 20 is operated to open the opening portion. The impedance of 16 is varied, and the microwave distribution in the microwave space 10 is periodically varied to promote uniform heating of the object to be heated. Note that the microwave intensity in the groove portion 17 changes with time because the temperature of the object to be heated rises due to dielectric heating, and the relative permittivity of the object to be heated changes.
[0045]
(Control Example 3)
When the detection signal of the microwave detection means is equal to or lower than a predetermined signal level, the impedance variable means 20 is rotated so that the wide surface 20 a of the impedance variable means is parallel to the depth direction of the groove portion 17. In this state, the detection signals detected from the microwave detection means 27 and 28 are compared with signals detected when the wide surface 20 a of the impedance variable means is perpendicular to the depth direction of the groove portion 17. Among the signals detected by the microwave detection means 28 provided between the impedance variable means 20 and the groove plate 19 at the end of the groove portion 17, the detection signal obtained when the wide surface 20a of the impedance variable means is horizontal is vertical. When the detected signal is larger than the obtained detection signal, it is determined that the microwave energy supplied into the microwave space 10 has increased, and the wide surface 20a of the impedance variable means is placed in a horizontal state to allow heating to proceed.
[0046]
Thereby, the heating of the object to be heated can be made uniform and high-speed dielectric heating can be promoted.
[0047]
Next, the case where the rotation driving motor 23 of the impedance varying means 20 has a stepping motor configuration will be described. In this case, the support angle determination means 25 can be unnecessary. Further, since the degree of freedom of the angle at which the wide surface 20a of the impedance varying means can be defined with respect to the depth direction of the groove portion 17 is increased, the impedance of the opening portion 16 can be set finely. Thereby, the microwave distribution generated in the microwave space 10 can be changed more finely, and the uniformization of the heating of the object to be heated can be further promoted.
[0048]
Note that the operation control content of the apparatus when the stepping motor is used is executed according to the control content described above.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
[0050]
(1) According to the high frequency heating device of the first aspect, by varying the impedance variable means, the flow of the high frequency current generated in the opening is changed, and the microwaves are multiplex-propagated in the microwave space. Wave distribution can be formed, and uniform heating of the entire object to be heated can be promoted.
[0051]
Impi By controlling rotation of the dance variable means, the impedance value of the opening can be specified or periodically changed to improve controllability, and the heating of the object to be heated can be promoted. Further, the rotation angle of the impedance varying means is controlled based on the detection signal of the microwave detecting means, and the microwave propagation in the optimum state is formed in the microwave space with respect to the type, amount and shape of the object to be heated. The heated product can be heated uniformly.
[0052]
(2) Claim 2 According to this high frequency heating apparatus, the rotation state of the impedance varying means can be determined by the detection signal of the microwave detecting means disposed between the opening and the impedance varying means, and the microwave energy to the microwave space can be determined. The state of the supply amount can be detected, and the object to be heated can be dielectrically heated with an optimum microwave distribution based on the detection signal.
[0053]
(3) Claim 3 According to this high frequency heating apparatus, the microwave detection means is disposed on both sides of the impedance variable means, so that the microwave energy on both sides of the impedance variable means can be detected to determine the impedance value of the opening. Further, the impedance variable means can be controlled so as to increase the amount of microwave energy to the microwave space, and the object to be heated can be heated uniformly and at high speed.
[0054]
(4) Claim 4 According to the high-frequency heating apparatus, the impedance variable means has a plate-like structure that is rotatably supported in the groove portion, and has a support-angle determining means that determines the support angle of the plate surface, thereby varying the impedance of the plate-like structure By rotating the means, it is possible to easily control the variable impedance of the aperture, and the rotation angle can be defined by the support angle determination means, so that the impedance value of the aperture can be specified and The microwave propagation can be specified, and optimum heating uniformity can be realized according to the type, amount or shape of the object to be heated.
[0055]
(5) Claim 5 According to this high-frequency heating apparatus, the support angle determining means has a function of detecting and determining a state in which the wide surface of the plate constituting the impedance varying means is parallel or perpendicular to the depth direction of the groove. The supporting angle of the impedance variable means for making the impedance value of the hole portion extremely small (ideally zero) can be defined so as to be generated when the wide surface of the plate is parallel or perpendicular to the opening portion. . Thereby, the reset state of the impedance value of the aperture can be defined, and a device with good reproducibility can be provided. Further, by changing the wide surface to parallel or vertical, the impedance value of the aperture can be varied between an extremely small value and an extremely large value (ideally infinite). This operation changes the impedance of the microwave space, so that the amount of microwave energy supplied to the microwave space can be varied. This microwave energy variable can be heated at high speed by controlling the normal supply amount to be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a high-frequency heating device showing an embodiment of the present invention.
[Fig. 2] Configuration of the main part of the high-frequency heating device
FIG. 3 is a characteristic diagram of microwave distribution in the groove portion including the impedance varying means according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Microwave space
16 Opening part
17 Groove
19 Groove plate at the end of the groove
20 Impedance variable means
20a Wide surface of variable impedance means
23 Motor (Stepping motor)
25 Support angle determination means
27, 28 Microwave detection means
35 Control unit

Claims

被加熱物を収納するとともに給電されたマイクロ波を実質的に閉じ込めるマイクロ波空間と、前記マイクロ波空間を形成する金属壁面に生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部と、前記開孔部に接続され終端が閉じられた溝部と、前記溝部内に設け前記開孔部におけるインピーダンスを変えるインピーダンス可変手段と、前記溝部内のマイクロ波強度を検出するマイクロ波検出手段とを備え、前記インピーダンス可変手段を低誘電損失材料からなる板状構造としその板の幅広面が溝部の深さ方向に対して垂直に設けた時に開孔部に生じるインピーダンスを極めて小さい値とし、幅広面を溝部の深さ方向に対して平行に設けた時に開孔部に生じるインピーダンスを極めて大きな値とするように作用させ、前記マイクロ波検出手段の検出信号に基づいて前記インピーダンス可変手段の板の幅広面が溝部の深さ方向に対して少なくとも平行または垂直になるように回転制御する制御部とを備えた高周波加熱装置。A microwave space for containing the object to be heated and substantially confining the supplied microwave; an opening provided to divide a flow of a high-frequency current generated in a metal wall surface forming the microwave space; A groove portion connected to the opening portion and closed at the end, impedance variable means provided in the groove portion for changing impedance in the opening portion, and microwave detection means for detecting the microwave intensity in the groove portion , When the impedance variable means is a plate-like structure made of a low dielectric loss material, and the wide surface of the plate is provided perpendicular to the depth direction of the groove, the impedance generated in the opening is extremely small, and the wide surface is the groove. to act as a very large value impedance which occurs openings when provided parallel to the depth direction of the microwave detecting means High-frequency heating device and a controller wide surface of the plate of the variable impedance unit based on the detection signal to the rotation control to be at least parallel or perpendicular to the depth direction of the groove.

マイクロ波検出手段は、開孔部とインピーダンス可変手段との間に配設した請求項１記載の高周波加熱装置。The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the microwave detection means is disposed between the opening and the impedance variable means.

マイクロ波検出手段は、インピーダンス可変手段を挟んで両側に配設した請求項１記載の高周波加熱装置。The high frequency heating apparatus according to claim 1, wherein the microwave detection means is disposed on both sides of the impedance variable means.

インピーダンス可変手段は、溝部内にて回転可能に支持した板状構成とし、板面の支持角度を判定する支持角度判定手段を備えた請求項１記載の高周波加熱装置。The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the impedance varying means has a plate-like structure that is rotatably supported in the groove portion, and includes a support angle determination means that determines a support angle of the plate surface.

支持角度判定手段は、インピーダンス可変手段を構成する板の幅広面が溝部の深さ方向に対して少なくとも平行または垂直になる状態を検出判定する機能を有する請求項４記載の高周波加熱装置。5. The high frequency heating apparatus according to claim 4 , wherein the support angle determining means has a function of detecting and determining a state in which the wide surface of the plate constituting the impedance varying means is at least parallel or perpendicular to the depth direction of the groove.