JP5588989B2 - マイクロ波加熱装置 - Google Patents
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Description
前記マイクロ波発振部のそれぞれの出力を増幅する複数の増幅部と、
前記増幅部からの出力が供給され、加熱室にマイクロ波を放射する複数の放射部と、
前記マイクロ波発振部を制御する制御部と、を備え、
前記放射部のそれぞれが複数のマイクロ波給電点を有し、前記増幅部からのそれぞれの出力が前記マイクロ波給電点のそれぞれに供給されるよう構成され、
前記放射部は前記加熱室の同一壁面に配設され、前記放射部および前記放射部のマイクロ波給電点は壁面の略中央を通る直線に対して線対称に配設されている。このように構成された本発明に係る第1の態様のマイクロ波加熱装置においては、各マイクロ波給電点に供給された同一周波数のマイクロ波を電力合成して加熱室内に放射させることができる。また、第1の態様のマイクロ波加熱装置は、比較的小さい電力量を発生させる増幅部を複数用いて、放射部の数を増やすことなく加熱室内に大電力を供給することができる。また、このように構成された本発明に係る第1の態様のマイクロ波加熱装置においては、放射部をひとつの壁面に集約することにより、放射部を保護するために放射部を覆う部材の配設が容易になるとともに、各放射部のマイクロ波給電点に供給するマイクロ波の信号およびその位相の制御を相互に関連づけて制御することができる。
1つの基準信号発振器に接続された複数の位相同期回路を有して構成された複数出力を持つマイクロ波発振部と、
前記マイクロ波発振部のそれぞれの出力を増幅する複数の増幅部と、
前記増幅部からの出力が供給され、加熱室にマイクロ波を放射する複数の放射部と、
前記マイクロ波発振部を制御する制御部と、を備え、
前記放射部のそれぞれが複数のマイクロ波給電点を有し、前記増幅部からのそれぞれの出力が前記マイクロ波給電点のそれぞれに供給されるよう構成され、
前記複数の放射部は前記加熱室の対向する壁面に配設され、前記放射部は前記加熱室の対向する壁面において対向して配置されるとともに、前記放射部のマイクロ波給電点は前記加熱室の対向する壁面において対向して配置されてもよい。このように構成された本発明に係る第8の態様のマイクロ波加熱装置においては、各放射部から放射されるマイクロ波を確実に空間衝突させることができ、放射部間の位相差を変化させてマイクロ波分布を確実に変化させることができる。
図1は、本発明に係る実施の形態1のマイクロ波加熱装置としての電子レンジにおける加熱室100内部を示す斜視図である。図1においては、加熱室100内部の一部を切り欠いており、加熱室100を開閉するための開閉扉は省略されている。図2は、実施の形態1のマイクロ波加熱装置の構成を示すブロック図である。図3は、実施の形態1のマイクロ波加熱装置における底壁面に配置された放射部20,21を示す平面図である。
次に、上記のように構成された実施の形態1のマイクロ波加熱装置における放射部20,21の放射形態とその動作について説明する。
図4は、実施の形態1のマイクロ波加熱装置における放射部20,21による一放射形態を説明する図であり、第1の放射形態を示している。
時間t=t0において、第1のマイクロ波給電点20a,21aに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)を90度とすると、この時の第2のマイクロ波給電点20b,21bに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)は、第1のマイクロ波給電点20a,21aの給電位相から90度遅れているため、0度である。
図5は、本発明に係る実施の形態1のマイクロ波加熱装置における放射部20,21による第2の放射形態を説明する図である。
時間t=t0において、第1の放射部20の第1のマイクロ波給電点20aに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)を90度とすると、この時の第2のマイクロ波給電点20b,21bに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)は、第1のマイクロ波給電点20aの給電位相から90度遅れているため0度であり、第2の放射部21の第1のマイクロ波給電点21aに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)は−90度(270度)である。
図6は、本発明に係る実施の形態1のマイクロ波加熱装置における放射部20,21による第3の放射形態を説明する図である。
時間t=t0において、第1のマイクロ波給電点20a,21aに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)を90度とすると、この時の第2のマイクロ波給電点20b,21bに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)は、第1のマイクロ波給電点20a,21aの給電位相から90度遅れているため0度である。
以上のように構成された実施の形態1のマイクロ波加熱装置における被加熱物に対する加熱動作について説明する。
また、実施の形態1のマイクロ波加熱装置においては2つの放射部20,21を用いた例について説明したが、マイクロ波加熱装置の仕様などに応じて2つ以上の放射部を設けた構成でも適用可能である。
次に、本発明に係る実施の形態2のマイクロ波加熱装置について添付の図7から図11を参照して説明する。実施の形態2のマイクロ波加熱装置において前述の実施の形態1のマイクロ波加熱装置と異なる点は、各放射部が3つのマイクロ波給電点を有する点であり、その他の点は実施の形態1のマイクロ波加熱装置と同じである。したがって、実施の形態2の説明において前述の実施の形態1と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1における説明を適用する。
なお、実施の形態2における位相同期回路53a〜53f、およびその周辺に係る構成および動作については、前述の実施の形態1において説明した構成および動作と同じであるため、実施の形態2においては省略する。
次に、上記のように構成された実施の形態2のマイクロ波加熱装置における放射部61,62の放射形態とその動作について説明する。なお、実施の形態2における放射部61,62の放射形態においても、前述の実施の形態1と同様の配置構成となるようにマイクロ波給電点を配置し、それらのマイクロ波給電点にマイクロ波電力を給電するよう制御すれば、円偏波放射ができる。即ち、実施の形態2における放射部61,62においては、第3のマイクロ波給電点61c,62cを対応する位相同期回路53c,53fの制御によりマイクロ波給電を遮断すれば、前述の実施の形態1と同様の配置構成となり、前述の第1の放射形態から第3の放射形態のマイクロ波放射が可能となる。
図10は、実施の形態2のマイクロ波加熱装置における放射部61,62による第4の放射形態を説明する図である。
時間t=t0において、第1のマイクロ波給電点61a,62aに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)を90度とすると、この時の第3のマイクロ波給電点61c,62cに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)は、第1のマイクロ波給電点61a,62aの給電位相から180度遅れているため、−90度(270度)である。
図11は、実施の形態2のマイクロ波加熱装置における放射部61,62による第5の放射形態を説明する図である。
時間t=t0において、第1の放射部61の第1のマイクロ波給電点61aに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)を90度とすると、第1の放射部61の第3のマイクロ波給電点61cおよび第2の放射部62の第1のマイクロ波給電点62aに給電されるマイクロ波の位相(絶対位相)は、第1のマイクロ波給電点61aの給電位相から180度遅れているため、−90度(270度)である。また、第2の放射部62のマイクロ波給電点62cの位相は90度である。
以上のように構成された実施の形態2のマイクロ波加熱装置における被加熱物に対する加熱動作について説明する。
まず、開閉扉の開閉を行って、被加熱物を加熱室100内に収納し、加熱室100を密閉状態とする、使用者は当該被加熱物の加熱条件を操作部(図示なし)により入力し、加熱開始キーを押す。加熱開始キーが押されることにより加熱開始信号が形成され、制御部63に入力される。加熱開始信号が入力された制御部63は、制御信号をマイクロ波発生部50に出力し、マイクロ波発生部50は動作を開始する。このとき、制御部63は、被加熱物の加熱条件Qなどの各種情報に基づいてマイクロ波発生部50を駆動制御する。また、制御部63は、マイクロ波加熱装置に設けられている駆動電源(図示なし)を動作させて、マイクロ波発振部50a、初段増幅部55a〜55fおよび主増幅部56a〜56fなどに電力を供給する。
次に、本発明に係る実施の形態3のマイクロ波加熱装置について添付の図12を参照して説明する。実施の形態3のマイクロ波加熱装置において前述の実施の形態1のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室内における放射部の配置位置であり、その他の点は実施の形態1のマイクロ波加熱装置と同じである。したがって、実施の形態3の説明において前述の実施の形態1と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1における説明を適用する。
次に、本発明に係る実施の形態4のマイクロ波加熱装置について添付の図13および図14を参照して説明する。実施の形態4のマイクロ波加熱装置において前述の実施の形態1のマイクロ波加熱装置と異なる点は、放射部が4つのマイクロ波給電点を有する点であり、その他の点は実施の形態1のマイクロ波加熱装置と同じである。したがって、実施の形態4の説明において前述の実施の形態1と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1における説明を適用する。
第6の放射形態における電力合成と円偏波発生のメカニズムについて、図14を用いて説明する。図14は、実施の形態4のマイクロ波加熱装置における放射部90,91による第6の放射形態を説明する図である。
時間t=t0において、マイクロ波給電点90a,90cおよび91a、91cに給電される位相(絶対位相)を90度とすると、マイクロ波給電点90b,90dおよび91b,91dに供給されるマイクロ波信号の位相(絶対位相)は、マイクロ波給電点90a,90cおよび91a,91cの給電位相から90度遅れているため、0度である。
10a マイクロ波発振部
11 基準信号発振器(水晶発振器)
12a〜12d 位相可変部
13a〜13d 位相同期回路
14a〜14d,17a〜17d マイクロ波伝送路
15a〜15d 初段増幅部
16a〜16d 主増幅部
18a〜18d 電力検出部
19a〜19d 出力部
20,21 放射部
20a,20b,21a,21b マイクロ波給電点
22 制御部
100 加熱室
101 左壁面
102 右壁面
103 底壁面
104 上壁面
105 奥壁面
Claims (10)
- 1つの基準信号発振器に接続された複数の位相同期回路を有して構成された複数出力を持つマイクロ波発振部と、
前記マイクロ波発振部のそれぞれの出力を増幅する複数の増幅部と、
前記増幅部からの出力が供給され、加熱室にマイクロ波を放射する複数の放射部と、
前記マイクロ波発振部を制御する制御部と、を備え、
前記放射部のそれぞれが複数のマイクロ波給電点を有し、前記増幅部からのそれぞれの出力が前記マイクロ波給電点のそれぞれに供給されるよう構成され、
前記放射部は前記加熱室の同一壁面に配設され、前記放射部および前記放射部のマイクロ波給電点は壁面の略中央を通る直線に対して線対称に配設されたマイクロ波加熱装置。 - 前記マイクロ波発振部は、前記基準信号発振器から出力された発振信号の位相を可変する位相可変部を備え、それぞれの放射部における複数のマイクロ波給電点に供給するマイクロ波の位相を所定の位相差に設定して供給するよう構成された請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記マイクロ波発振部は、前記基準信号発振器から出力された発振信号の位相を可変する位相可変部を備え、それぞれの放射部における少なくとも2つの放射部から放射されるマイクロ波の位相差を可変するよう構成された請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記それぞれの放射部における少なくとも2つのマイクロ波給電点は、当該放射部の中央点とそれぞれのマイクロ波給電点とを結ぶそれぞれの線の交差角度が90度となり、それぞれのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差が、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において90度となるよう構成されている請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記それぞれの放射部における少なくとも2つのマイクロ波給電点は、当該放射部の中央点とそれぞれのマイクロ波給電点とを結ぶそれぞれの線の交差角度が90度であるとともに、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において、一方のマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相を基準とした時に、他方のマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相を90度と−90度とに切り替るよう構成した請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記それぞれの放射部における少なくとも2つのマイクロ波給電点は、当該放射部におけるそれぞれのマイクロ波給電点を結ぶ直線が当該放射部の中央点を通るように配設するとともに、前記少なくとも2つのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差が、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において180度となるよう構成した請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記制御部は、前記マイクロ波発振部の出力を制御する機能を有し、前記それぞれの放射部における複数のマイクロ波給電点における少なくとも1つのマイクロ波給電点に対してマイクロ波の給電を停止する制御を行うよう構成した請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 1つの基準信号発振器に接続された複数の位相同期回路を有して構成された複数出力を持つマイクロ波発振部と、
前記マイクロ波発振部のそれぞれの出力を増幅する複数の増幅部と、
前記増幅部からの出力が供給され、加熱室にマイクロ波を放射する複数の放射部と、
前記マイクロ波発振部を制御する制御部と、を備え、
前記放射部のそれぞれが複数のマイクロ波給電点を有し、前記増幅部からのそれぞれの出力が前記マイクロ波給電点のそれぞれに供給されるよう構成され、
前記複数の放射部は前記加熱室の対向する壁面に配設され、前記放射部は前記加熱室の対向する壁面において対向して配置されるとともに、前記放射部のマイクロ波給電点は前記加熱室の対向する壁面において対向して配置されたマイクロ波加熱装置。 - 前記複数の放射部は、それぞれの放射部の励振方向が加熱室の幅方向および奥行き方向に一致するように加熱室内に配設された請求項8に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記複数の放射部は、それぞれの放射部の励振方向が加熱室の幅方向および奥行き方向に一致するように加熱室内に配設するとともに、前記それぞれの放射部における前記複数のマイクロ波給電点へのそれぞれの励振方向のマイクロ波給電レベルを前記加熱室の幅方向寸法と奥行き寸法の比率に応じて供給するよう構成された請求項8に記載のマイクロ波加熱装置。
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