CN102474925A - 微波加热装置以及微波加热控制方法 - Google Patents

微波加热装置以及微波加热控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于，提供在加热室内设置多个供电部、并根据来自各个供电部的反射功率信息将被加热物均匀加热至期望状态的微波加热装置以及微波加热控制方法，为了实现该目的，控制部(21)进行如下控制：使微波产生部(10)以对被加热物进行加热的加热频率进行工作而将微波功率从多个供电部(20a、20b、20c、20d)供给到加热室(10)，根据功率检测部(18a、18b、18c、18d)检测到的检测信号的检测电平的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从供电部供给到加热室的微波功率和加热频率。

Description

微波加热装置以及微波加热控制方法
技术领域
本发明涉及使用具有频率可变功能的微波产生单元对被加热物进行加热处理的微波加热装置以及微波加热控制方法。
背景技术
以往的微波加热装置以微波炉为代表，一般使用被称为磁控管(magnetron)的真空管作为微波产生单元。
微波炉中使用的磁控管为如下构造：根据自身构造决定振荡频率，不能有意地对所决定的频率进行可变调整。虽然存在使磁控管附带频率可变功能的技术，但是附带了这种技术的磁控管比较昂贵，难以搭载在面向一般大众的产品上。
随着近年来半导体技术的进步，使用半导体元件作为与磁控管的性能相匹敌、或者超过磁控管的性能的微波产生单元的技术已得到实际应用。使用了半导体元件的微波产生单元具有如下功能：能够与大频带的频率相对应而容易地改变微波的频率。
在被收纳于微波加热装置的加热室内进行微波加热处理的被加热物中，其状态随着该加热处理而发生变化。因此，在供给到收纳被加热物的加热室的微波中，被加热物中的吸收程度会发生变化，呈现出从加热室返回到微波产生单元侧的微波的反射现象。该反射现象引起反射功率的产生，这将导致该反射功率在半导体元件中发生热耗、从而引起半导体元件的热损坏。因此，对于使用了半导体元件的微波产生单元而言，从防止反射功率造成半导体元件热损坏的层面看，反射功率的控制成为重要的课题。
作为检测反射功率的变化来控制微波产生单元的装置，有专利文献1所公开的微波加热装置。该专利文献1所公开的以往的微波加热装置使用了磁控管作为微波产生单元，检测被传送到将磁控管和加热室结合的波导管内的高频功率的入射方向/反射方向的成分，当随着所要检测的方向成分中的加热的进行、反射功率发生显著变化时，进行停止加热处理的控制。
此外，在使用磁控管作为微波产生单元的以往的微波加热装置中，例如在专利文献2中公开了如下结构：设置了测定供给到加热室的入射功率和反射功率的传感器、和检测加热室内的微波电平的单元。该专利文献2所公开的以往的微波加热装置根据入射功率、反射功率和加热室内的微波电平的检测信号求出被加热物的热容，并对作为磁控管的微波产生单元的产生功率进行控制。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本特开平04-245190号公报
【专利文献2】日本特开昭55-049632号公报
发明概要
发明要解决的课题
在以往的微波加热装置中，使用了磁控管作为微波产生单元，因此，为了对产生的微波的频率进行调整控制，需要设置特殊的机构，从而存在装置大型化且制造成本变高的问题。此外，在以往的微波加热装置中，构成为在加热室的一处检测反射功率，因此，无法根据检测到的反射功率得到与被加热物的加热分布相关的信息，无法作为用于对被加热物整体进行良好加热的控制而利用检测到的反射功率。
本发明的目的在于提供如下的微波加热装置以及微波加热控制方法：在加热室内设置多个供电部，根据来自各个供电部的反射功率信息，将被加热物均匀加热至期望的状态。
用于解决课题的手段
为了解决以往的微波加热装置中的问题，本发明的第1方面的微波加热装置具有：具有频率可变功能的微波产生部；收纳被加热物的加热室；多个供电部，其将所述微波产生部产生的微波供给到所述加热室；功率检测部，其检测从所述加热室经由所述供电部反射到所述微波产生部侧的微波反射量；以及控制部，其根据所述功率检测部检测到的检测信号控制所述微波产生部的动作，所述控制部进行如下控制：使所述微波产生部以对所述被加热物进行加热的加热频率进行工作，将微波功率从所述供电部供给到所述加热室，并且所述控制部构成为：根据所述功率检测部检测到的检测信号的检测电平的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从所述供电部供给到所述加热室的微波功率和加热频率。在这样构成的第1方面的微波加热装置中，能够根据来自多个供电部的反射功率信息，将被加热物均匀加热至期望状态。
本发明的第2方面的微波加热装置是在所述第1方面中，根据来自所述功率检测部的至少一个微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热分布状态，根据来自所述功率检测部的所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从所述供电部供给到所述加热室的微波功率和加热频率。这样构成的第2方面的微波加热装置在检测从与多个供电部分别对应的功率检测部得到的微波反射量的时间性增减变化的过程中，当检测到任何一个微波反射量与其他微波反射量的时间性增减变化不同时，估计出被加热物处于不均匀的加热状态，执行微波产生部的振荡频率的更新，能够促进被加热物的均匀加热。此外，第2方面的微波加热装置根据微波反射量的时间性增减变化来估计被加热物的加热状态，判断微波产生部的动作结束的时刻，并当到达该时刻时停止工作，由此，能够抑制过加热，实现良好的加热成果。
在本发明的第3方面的微波加热装置中，所述第2方面中的所述控制部可构成为进行如下控制：在对被加热物的正式加热动作开始前，使所述微波产生部在整个预定频带内进行扫描动作，由此，选择所述微波反射量的总和表现出最小值的振荡频率作为加热频率，使所述微波产生部以所述加热频率进行工作而将微波功率从所述供电部供给到所述加热室。这样构成的第3方面的微波加热装置能够提供确实降低了微波反射量的可靠性高的加热装置。
在本发明的第4方面的微波加热装置中，所述第2方面中的所述控制部可以进行如下控制：在对被加热物的正式加热动作开始前，使所述微波产生部在整个预定频带内进行扫描动作，选择所述微波反射量的总和相对于所述微波供给量的总和的反射比率表现出最小值的振荡频率作为加热频率，使所述微波产生部以所述加热频率进行工作而将微波功率从所述供电部供给到所述加热室。这样构成的第4方面的微波加热装置能够提供确实降低了微波反射量的可靠性更高的加热装置。此外，在第4方面的微波加热装置中，作为功率检测部检测微波供给量的结构，是利用了该检测到的微波供给量的结构，因此，能够对通过更新处理等改变了微波产生部产生的振荡频率时的微波供给量的变化进行校正，从而能够更可靠地估计出被加热物中的与加热相伴的状态变化。
本发明的第5方面的微波加热装置是在所述第2或第3方面中，各个所述供电部可在形成加热室的同一壁面上，以该壁面的中央为中心呈点对称地配置。这样构成的第5方面的微波加热装置是如下结构：能够利用点对称地配置的多个供电部从不同的方向对被载置在加热室内中央的被加热物放射微波，并且供电部接收来自不同方向的反射波。这样构成的第5方面的微波加热装置通过对比各供电部接收到的微波反射量，能够掌握被加热物的加热均匀性，更高精度地估计加热的均匀性程度。
本发明的第6方面的微波加热装置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可构成为：在来自所述功率检测部的多个微波反射量中的任何微波反射量超过了预先设定的规定值的情况下，再次进行加热频率的选择。这样构成的第6方面的微波加热装置能够可靠地抑制因反射到微波产生部侧的微波功率造成微波产生部的结构部件发生热损坏的状况，并且能够使供给到被加热物的微波功率量最大化，实现加热的短时间化和节电化。
本发明的第7方面的微波加热装置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可构成为：在根据来自所述功率检测部的多个微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当至少一个微波反射量的增减变化状态表现出与其他微波反射量不同的趋势时，再次进行加热频率的选择。这样构成的第7方面的微波加热装置能够可靠地估计被加热物的加热分布的均匀性。
本发明的第8方面的微波加热装置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可构成为：在根据来自所述功率检测部的所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当所有微波反射量的增减变化状态表现出相同趋势时，继续进行正式加热动作。这样构成的第8方面的微波加热装置能够确认被加热物的加热均匀性，并且可靠地估计出被加热物整体的物性发生变化的情况。
本发明的第9方面的微波加热装置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可构成为：在根据来自所述功率检测部的所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当所有微波反射量的增减变化状态表现出相同趋势、且至少一个微波反射量的增减变化状态的检测电平超过了作为判定指标的阈值时，估计出该被加热物的温度处于60℃～70℃的范围内，并计算正式加热动作的结束时间。这样构成的第9方面的微波加热装置能够掌握被加热物的加热进入最后阶段的情况。当到达开始大量产生水分蒸发的该温度带(60℃～70℃)时，微波向被加热物的浸透深度变大，在较小的被加热物中微波开始透过被加热物，在较大的被加热物中，被加热物表面上的反射减少。由于成为这样的状态，因此各供电部直接接收从其他供电部放射的微波的比例增加，被加热物的表面上的反射减少，由此各供电部接收的反射减少。因此，能够在由各功率检测部检测到的微波反射量的增减变化状态为相同趋势的情况下变得显著的时刻，明确判定为处于该温度带(60℃～70℃)的状态。
本发明的第10方面的微波加热装置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可进行如下控制：使所述微波产生部以对被加热物的正式加热动作开始前选择的加热频率进行工作，将微波功率从所述供电部供给到所述加热室，并且所述控制部构成为：在微波反射量超过了规定值的情况下，优先于被加热物的加热分布状态和加热状态的估计，而再次进行选择对被加热物进行加热的振荡频率的所述扫描动作，将所选择的振荡频率作为被加热物的加热频率进行更新而对被加热物进行加热。这样构成的第10方面的微波加热装置能够抑制因反射到微波产生部侧的微波功率造成微波产生部的结构部件发生热损坏的状况，并且通过使供给到被加热物的微波功率量最大化，能够实现加热的短时间化和节电化。
本发明的第11方面的微波加热控制方法具有以下步骤：在对收纳于加热室内的被加热物的正式加热动作开始前，在整个预定频带内进行扫描动作，由此，检测从加热室经由多个供电部反射到微波产生部侧的微波反射量；选择所检测到的微波反射量的总和的检测电平表现出最小值的振荡频率作为加热频率；以及在以所选择的加热频率将微波功率从所述供电部供给到所述加热室的状态下，根据微波反射量的检测电平的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从所述供电部供给到所述加热室的微波功率和加热频率。在这样构成的第11方面的微波加热控制方法中，能够根据来自多个供电部的反射功率信息，将被加热物均匀加热至期望的状态。
本发明的第12方面的微波加热控制方法是在所述第11方面中，可包含以下步骤：根据检测到的至少一个微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热分布状态，根据所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从所述供电部供给到所述加热室的微波功率和加热频率。这样构成的第12方面的微波加热控制方法在检测从与多个供电部分别对应的功率检测部得到的微波反射量的时间性增减变化的过程中，当检测到任何一个微波反射量与其他微波反射量的时间性增减变化不同时，估计出被加热物处于不均匀的加热状态，执行微波产生部的振荡频率的更新，能够促进被加热物的均匀加热。此外，第12方面的微波加热控制方法根据微波反射量的时间性增减变化来估计被加热物的加热状态，判断微波产生部的动作结束的时刻，并当到达该时刻时停止工作，由此，能够抑制过加热，实现良好的加热成果。
本发明的第13方面的微波加热控制方法是在所述第11方面的选择加热频率的步骤中，可以选择微波反射量的总和相对于微波供给量的总和的反射比率表现出最小值的振荡频率作为加热频率。这样构成的第12方面的微波加热控制方法能够提供确实降低了微波反射量的可靠性更高的加热装置。
本发明的第14方面的微波加热控制方法是在所述第11或12方面中，可在检测到的多个微波反射量中的任何微波反射量超过了预先设定的规定值的情况下，再次进行加热频率的选择。这样构成的第14方面的微波加热控制方法能够可靠地抑制因反射到微波产生部侧的微波功率造成微波产生部的结构部件发生热损坏的状况，并且能够使供给到被加热物的微波功率量最大化，能够实现加热的短时间化和节电化。
本发明的第15方面的微波加热控制方法是在所述第11或12方面中，可以在根据检测到的多个微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当至少一个微波反射量的增减变化状态表现出与其他微波反射量不同的趋势时，再次进行加热频率的选择。这样构成的第15方面的微波加热控制方法能够可靠地估计被加热物的加热分布的均匀性。
本发明的第16方面的微波加热控制方法是在所述第11或12方面中，可以在根据检测到的所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当所有微波反射量的增减变化状态表现出相同趋势时，继续进行正式加热动作。这样构成的第16方面的微波加热控制方法能够确认被加热物的加热均匀性，并且能够可靠地估计被加热物整体的物性发生变化的情况。
本发明的第17方面的微波加热控制方法是在所述第11或12方面中，可以是：在以对被加热物的正式加热动作开始前选择的加热频率进行工作而将微波功率从所述供电部供给到所述加热室的正式加热动作中，在微波反射量超过了规定值的情况下，优先于被加热物的加热分布状态和加热状态的估计，而再次进行选择对被加热物进行加热的振荡频率的所述扫描动作，将所选择的振荡频率作为被加热物的加热频率进行更新而对被加热物进行加热。这样构成的第17方面的微波加热控制方法能够抑制因反射到微波产生部侧的微波功率造成微波产生部的结构部件发生热损坏的状况，并且通过使供给到被加热物的微波功率量最大化，能够实现加热的短时间化和节电化。
发明效果
在本发明的微波加热装置以及微波加热控制方法中，在加热室内设置多个供电部，能够至少根据来自各个供电部的反射功率信息，将被加热物均匀加热至期望的状态。
附图说明
图1是进行局部剖切而示出本发明的实施方式1的微波加热装置中的加热室内部的图。
图2是示出本发明的实施方式1的微波加热装置的结构的框图。
图3是示出在本发明的实施方式1的微波加热装置中设置于加热室的底壁面的多个供电部的结构的图。
图4是示出实施方式1的微波加热装置中的、基于由功率检测部检测到的各检测信号的特性曲线的一例的曲线图。
图5是用于说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的控制动作的流程图。
图6是用于说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的控制动作的流程图。
图7是用于说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的控制动作的流程图。
图8是用于说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的控制动作的流程图。
图9是用于说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的控制动作的特性曲线图。
图10是用于说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的控制动作的特性曲线图。
图11是用于说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的控制动作的特性曲线图。
图12是用于说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的控制动作的特性曲线图。
图13是用于说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的控制动作的特性曲线图。
图14是用于说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的控制动作的流程图。
图15是用于说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的控制动作的流程图。
图16是用于说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的控制动作的流程图。
图17是用于说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的控制动作的其他特性曲线图。
图18是用于说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的控制动作的其他特性曲线图。
图19是用于说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的控制动作的其他特性曲线图。
具体实施方式
下面，作为本发明的微波加热装置以及微波加热控制方法的实施方式，参照附图对微波炉进行说明。另外，本发明的微波加热装置不限于以下实施方式所记载的微波炉的结构，还包含基于与以下实施方式中说明的技术思想同等的技术思想和该技术领域中的技术常识而构成的微波加热装置以及微波加热控制方法。
(实施方式1)
图1是进行局部剖切而示出了本发明的实施方式1的微波加热装置中的加热室内部的图。在图1中，省略了设置在正面侧的进行加热室的开闭的开闭门。图2是示出本发明的实施方式1的微波加热装置的结构的框图。图3是示出在本发明的实施方式1的微波加热装置中设置于加热室的底壁面的多个供电部的结构的图。
[微波加热装置的结构]
实施方式1的微波加热装置包含收纳被加热物的具有大致长方体构造的加热室100，加热室100具有由金属材料形成的左壁面101、右壁面102、底壁面103、上壁面104、内壁面105和为了收纳被加热物而进行开闭的开闭门106(参照图3)，并构成为将所供给的微波封闭在内部。并且，在构成加热室100的底壁面103上配置有四个供电部20a、20b、20c、20d，这四个供电部20a、20b、20c、20d将作为微波产生单元的微波产生部10(参照图2)中形成的微波放射供给到加热室100内。这些供电部20a、20b、20c、20d以关于底壁面103的大致中央C0呈点对称的方式(参照图3)分别配置在底壁面103上。
如图2所示，实施方式1的微波加热装置具有：被壳体覆盖的加热室100、用于向加热室内供给微波功率的微波产生部10、控制部21和供电部20a、20b、20c、20d。微波产生部10构成为具有：用半导体元件构成的振荡部11；通过两级结构将振荡部11的输出分配为4路的功率分配部12a、12b、12c；对分配的功率进行放大的放大部13a、13b、13c、13d、15a、15b、15c、15d；功率检测部18a、18b、18c、18d；以及相位可变部19a、19b。振荡部11的输出是被首级功率分配部12a分配为2路、被次级功率分配部12b、12c分配为4路的两级结构。相位可变部19a、19b分别设置在首级功率分配部12a的输出与次级功率分配部12b、12c的输入之间。
由次级功率分配部12b、12c分配为4路的输出经由微波传送路径14a、14b、14c、14d被引导至用半导体元件构成的首级放大部13a、13b、13c、13d。首级放大部13a、13b、13c、13d各自的输出在用半导体元件构成的主放大部15a、15b、15c、15d中被进一步放大。主放大部15a、15b、15c、15d的各个输出经由各个微波传送路径17a、17b、17c、17d被引导至微波产生部10的各个输出部16a、16b、16c、16d。在各个微波传送路径17a、17b、17c、17d中插入有功率检测部18a、18b、18c、18d。
另外，在实施方式1的微波加热装置中，以在微波产生部10的内部设置了功率检测部18a、18b、18c、18d的结构进行说明，但本发明不限于这种结构，也可以是这样的结构：功率检测部18a、18b、18c、18d独立于微波产生部10，而设置在微波产生部10与各供电部20a、20b、20c、20d之间。
微波产生部10形成在由低介电损耗材料构成的电介质基板上。首级放大部13a、13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d由形成在电介质基板的单面上的导电体图案的电路构成，为了使作为各放大部的放大元件的半导体元件良好地工作，在各半导体元件的输入侧和输出侧分别设置有匹配电路。
微波传送路径14a、14b、14c、14d、17a、17b、17c、17d通过设置在电介质基板的单面上的导电体图案，形成为特性阻抗为大致50Ω的传送通路。
微波产生部10的振荡部11具有产生2400MHz到2500MHz的频率的频率可变功能。
功率分配部12a、12b、12c分别为威尔金森型的2路功率分配结构。通过采用该结构，传送到首级放大部13a、13b、13c、13d的输入端的微波的相位理想地成为相同相位。
分别设置在首级功率分配部12a和次级功率分配部12b、12c之间的相位可变部19a、19b为反射型相位电路，是安装了可变电容二极管的电路结构。反射型相位电路构成为：通过改变施加给可变电容二极管的电压而产生相位延迟。在该反射型相位电路中，针对微波加热装置所使用的频带的中心频率的传送，改变施加给可变电容二极管的电压，由此，以相位延迟最大达到180°以上的方式设定可变电容二极管的选择和施加电压的可变范围。通过控制相位可变部19a、19b，能够使微波产生部10的第1输出部16a、16b以及第2输出部16c、16d之间的相位差最大变化360°。
此外，功率检测部18a、18b、18c、18d检测从微波产生部10经由供电部20a、20b、20c、20d传送到加热室100侧的微波功率(以下称为微波供给量)、以及从加热室100侧经由供电部20a、20b、20c、20d传送到微波产生部10侧的所谓的反射波的功率(以下称为微波反射量)。另外，作为本发明的微波加热装置中的功率检测部，也可以构成为至少检测微波反射量。
在功率检测部18a、18b、18c、18d中，将功率耦合度设为例如-40dB左右，提取在微波传送路径17a、17b、17c、17d中传送的微波供给量、或微波反射量的大约1/10000的功率量。功率检测部18a、18b、18c、18d中提取出的各功率信号分别由检波二极管(未图示)进行整流处理，由电容器(未图示)进行平滑处理，所处理后的信号作为检测信息23被输入到控制部21。
控制部21根据使用者直接地输入设定的与被加热物相关的加热条件信息(在图2中用箭头22表示)、来自各个功率检测部18a、18b、18c、18d的检测信息(在图2中用箭头23表示)、以及从检测加热中的被加热物的加热状态的各种传感器得到的加热状态信息(在图2中用箭头25表示)，控制作为微波产生部10的结构要素的振荡部11的振荡频率和振荡输出、以及向相位可变部19a、19b施加的施加电压。其结果，实施方式1的微波加热装置能够与使用者设定的加热条件对应地，以最佳状态对收纳在加热室100内的被加热物进行加热。
此外，在微波产生部10中，作为用于释放半导体元件发出的热量的散热单元，例如设置有冷却片等。另外，在加热室100内，配设有由低介电损耗材料构成的载置盘24，该载置盘24覆盖了设置在底壁面103上的供电部20a、20b、20c、20d，用于收纳并载置被加热物。
[微波加热装置的加热动作]
接着，对如上构成的实施方式1的微波加热装置的加热动作进行说明。
首先，将被加热物收纳到加热室100内，使用者通过设置在微波加热装置中的操作部(未图示)来输入该被加热物的加热条件信息，并按压加热开始键。通过按压加热开始键而形成加热开始信号，该加热开始信号被输入到控制部21。被输入了加热开始信号的控制部21将控制信号输出到微波产生部10，微波产生部10开始工作。控制部21使设置在微波加热装置中的驱动电源(未图示)工作，向首级放大部13a、13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d供电。之后，向振荡部11提供驱动功率和将振荡频率设定为2400MHz的信号，开始振荡部11的振荡。另外，预先规定了该阶段中向相位可变部19a、19b施加的施加电压。例如，根据各加热条件信息等将相位可变部19a、19b双方均设为无相位延迟，或者仅将一个相位可变部设定为大致180度的相位延迟。
工作后的振荡部11的输出由首级功率分配部12a按大致1/2进行分配，并由后续的次级功率分配部12b、12c进一步按大致1/2进行分配。其结果，形成了4个微波功率信号，并经过后续的首级放大部13a、13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d从各输出部16a、16b、16c、16d输出。来自各输出部16a、16b、16c、16d的输出被传送到加热室100的各个供电部20a、20b、20c、20d而放射到加热室100内。此时，在将相位可变部19a、19b双方均设为无相位延迟的情况下，从供电部20a、20b、20c、20d放射的微波信号的相位为相同相位。另外，根据施加给相位可变部19a、19b的电压，决定从第1输出部16a、16b经由供电部20a、20b放射到加热室100内的微波与从第2输出部16c、16d经由供电部20c、20d放射到加热室100内的微波之间的相位差。
实施方式1的微波加热装置构成为：在被加热物的正式加热开始的前阶段中，各放大部15a、15b、15c、15d输出相当于额定输出的1/10的微波功率、例如20W的微波功率。
当供给到加热室100内的微波功率由被加热物100％吸收时，不产生从加热室100传送到微波产生部10侧的反射功率。但是，包含被加热物的加热室100的电气特性是由被加热物的种类、形状和量额决定的，因此所供给的微波功率不会全部由被加热物吸收，会基于微波产生部10的输出阻抗和加热室100的阻抗，产生从加热室100传送到微波产生部10侧的反射功率。
功率检测部18a、18b、18c、18d与从加热室100传送到微波产生部10侧的反射功率耦合，输出与微波反射量成比例的检测信号。控制部21在被加热物的正式加热开始的前阶段中，使振荡部11在预先规定的频带(例如2400MHz到2500MHz)的整个范围内每隔预定频率步进地变化(同步扫描动作)，从各功率检测部18a、18b、18c、18d接收与每隔预定频率的微波反射量成比例的检测信号，选择在被加热物的正式加热时所使用的优选的振荡频率(频率选择动作)。此处，优选的振荡频率是指微波反射量最少时的频率。
在频率选择动作中，控制部21使振荡部11的振荡频率从初始的2400MHz起，以1MHz间距(例如每10毫秒变化1MHz的速度)向频率可变范围的上限即2500MHz进行变化。在该频率选择动作的频率改变中得到的微波反射量的位移中，存储表现出极小点的频率、以及与该频率处的微波反射量相当的检测信号。并且，在表现出微波反射量的位移极小点的频率组中，选择微波反射量最小的频率。控制部21控制为使振荡部11以所选择的频率振荡，并且将微波产生部10控制为成为与所设定的加热条件信息22对应的输出。在被这样控制的微波产生部10中，在对被加热物的正式加热动作时，例如各主放大部15a、15b、15c、15d分别输出200W左右的微波功率。各主放大部15a、15b、15c、15d的输出经由输出部16a、16b、16c、16d传送到供电部20a、20b、20c、20d，进而供给到加热室100内。
多个供电部20a、20b、20c、20d被配置成关于底壁面103的大致中央C0呈点对称。在将被加热物收纳配置到相当于大致中央C0的上方的载置盘24上的情况下，各供电部20a、20b、20c、20d接收供给到加热室100内的微波，在各功率检测部18a、18b、18c、18d中检测到的微波反射量大致相等。
另外，在正式加热开始时，在功率检测部18a、18b、18c、18d中检测到的微波反射量有较大差异的情况下，控制部21可判定为从相当于底壁面103的大致中央C0的上方的载置盘24上发生较大偏离地收纳配置了被加热物。此时，可以通知使用者重新进行收纳配置。
在实施方式1的微波加热装置中，构成为：在对被加热物进行正式加热动作的前阶段中，如上所述地进行频率选择动作，以对于该被加热物恰当的振荡频率(加热频率)对该被加热物执行正式加热动作。并且，实施方式1的微波加热装置构成为：在对被加热物的正式加热动作中，由控制部21识别表示由各个功率检测部18a、18b、18c、18d检测的微波反射量的每单位时间的增减变化(时间性增减变化)的时间性增减变化特性。控制部21根据时间性增减变化特性中的、至少一个功率检测部的微波反射量的时间性增减变化，估计被加热物的加热分布状态。此外，控制部21根据所有功率检测部18a、18b、18c、18d的微波反射量的时间性增减变化来估计被加热物的加热状态，进行微波产生部10的振荡频率(加热频率)的更新处理和加热处理(包含停止处理)。
[微波加热装置中的控制动作]
首先，参照图4对如上构成的本发明的实施方式1的微波加热装置中的频率选择动作进行说明。
图4是示出实施方式1的微波加热装置中的、基于由功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的各检测信号的特性曲线的一例的曲线图。在图4中，横轴表示振荡频率[MHz]，纵轴表示从加热室100经由各供电部20a、20b、20c、20d返回到微波产生部10侧的微波功率(微波反射量：rw)的总和(RW)相对于从微波产生部10经由各供电部20a、20b、20c、20d传送到加热室100侧的微波功率(微波供给量：sw)的总和(SW)的比率即反射比率(RW/SW)。在实施方式1的微波加热装置中，构成为由功率检测部18a、18b、18c、18d检测微波供给量和微波反射量，并在控制部21中根据各个检测信号计算反射比率(RW/SW)。
另外，在为功率检测部仅检测微波反射量的结构的情况下，可以将检测到的微波反射量相对于预先设定的从微波产生部输出的微波供给量的比率设为反射比率。
图4所示的反射比率特性曲线G110表示在实施方式1的微波加热装置的频率可变范围(2400MHz～2500MHz)中、将某被加热物收纳到加热室100内的情况下的一例。
在图4所示的反射比率特性曲线G110中，在三个振荡频率f1、f2、f3处，反射比率(RW/SW)示出了最小值。控制部21在识别到反射比率特性曲线G110所示的反射比率特性的情况下，选择反射比率最小的振荡频率(例如f1)，作为对该被加热物的正式加热动作中的加热频率。
接着，使用图5至图8的流程图和图9至图11的特性曲线的一例来具体说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的控制动作的一例。
在图5的步骤S111中，将被加热物收纳到加热室100内并载置到载置盘24上，在操作部中设定加热条件并按压了加热开始键时，产生加热开始信号。接着，在步骤S112中，被输入了加热开始信号的控制部21生成控制信号，将微波产生部10设定为第1输出功率、例如小于100W的功率，作为具体一例设定为20W，使微波产生部10开始工作。此时，控制部21将预定的驱动电压提供给首级放大部13a、13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d。并且，控制部21输出将振荡部11的初始振荡频率设定为2400MHz的控制信号，从而开始振荡部11的振荡动作。这样，微波产生部10在初始阶段，以2400MHz输出小于100W的微波功率作为第1输出功率。
接着，在步骤S113中，使振荡部11的振荡频率从初始振荡频率2400MHz起，以1MHz间距(例如每10毫秒变化1MHz的扫描速度)向高频率一方变化，一直变化到频率可变范围的上限即2500MHz(整个频带的同步扫描动作)。在作为该频率可变动作的同步扫描动作中，以每1MHz的间距分别存储从各功率检测部18a、18b、18c、18d得到的微波供给量和微波反射量，进而前进到步骤S114。
在步骤S114中，对反射比率特性曲线中示出极小值的频率组、例如图4中的振荡频率组f1、f2、f3进行提取处理，进而前进到步骤S115，其中，所述反射比率特性曲线示出了从各功率检测部18a、18b、18c、18d得到的微波反射量的总和(RW)相对于微波供给量的总和(SW)的比率即反射比率(RW/SW)。在步骤S115中，选择反射比率(RW/SW)最小的振荡频率、例如图4中的频率f1，进而前进到步骤S116。
在步骤S116中，控制部21控制振荡部11的输出，使得微波产生部10产生额定输出、或者产生按加热条件设定的输出即第2输出功率、例如200W。另外，控制部21在第2输出功率的设定时，可根据该微波加热装置的规格，控制首级放大部13a、13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d双方的驱动电压，或者仅控制主放大部15a、15b、15c、15d的驱动电压。
接着，在步骤S117中，以步骤S116中设定的第2输出功率开始正式加热动作。在正式加热动作中，前进到步骤S118(参照图6)，开始正式加热动作中的加热时间的累计，进而前进到步骤S119。在步骤S119中，控制部21取入各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的与微波供给量(sw)和微波反射量(rw)相当的检测信号，进而前进到步骤S120。
在步骤S120中，判定是否各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波反射量(rw)中的任何一个都未超过规定值。即，在步骤S120中，确认所检测到的任何微波反射量(rw)都为规定值以下的情况。此处，所谓规定值，是指与各功率检测部18a、18b、18c、18d中检测到的微波反射量(rw)相对于微波供给量(sw)的比率25％相当的值(例如50W)。
在由各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的各微波反射量(rw)为规定值以下的情况下前进到步骤S121，在超过了规定值的情况下前进到步骤S201(参照图6)。
[步骤S120中的控制内容]
接着，参照图9进一步具体说明步骤S120中的控制内容。图9是利用实施方式1的微波加热装置对作为被加热物的特定被加热物A进行了正式加热处理时的特性曲线。在图9中，横轴表示加热时间[sec]，纵轴表示各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波反射量(rw)。此外，在图9中，在各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的各个特性曲线中，分别标注了与各自对应的供电部20a、20b、20c、20d的编号。另外，在图10以后的特性曲线中，也同样在各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的各个特性曲线中，分别标注了与各自对应的供电部20a、20b、20c、20d的编号。
在图9所示的特性曲线中，供电部20d接收的微波反射量(rw)与其他供电部20a、20b、20c相比异常地增加，在加热时间为大约60秒的时刻，达到了预定的微波反射量的规定值即50瓦(与微波反射量(rw)相对于微波供给量(sw)的比率25％相当的功率)。在控制部21中，当判定为处于任意一个或多个微波反射量超过了规定值的状态时，前进到步骤S200以后的步骤(参照图8)。步骤S200以后的控制内容将在后面叙述。
在图6的步骤S120中，在微波反射量(rw)因上述控制内容而为规定值以下的情况下，前进到步骤S121。在步骤S121中，比较各个功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的各微波反射量的时间性增减变化来判定被加热物的加热进展状态。根据各个功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波反射量的每单位时间的增减量变化(时间性增减变化量)来进行步骤S121中的判定。在步骤S121中，判定4个微波反射量的每单位时间的增减量的变化状态是示出了相同趋势、还是示出了不同趋势(相反趋势)。换言之，在步骤S121中，判定4个微波反射量的时间性增减变化量是同样地增加、还是同样地减小，或者，判定是否至少任意一个与其他不同地变化，例如与其他不同地增加、或与其他不同地减小。
在步骤S121中，在各个微波反射量的时间性增减变化状态为相同趋势(不是相反趋势的状态)的情况下前进到步骤S123(参照图7)，在为不同趋势(相反趋势的状态)的情况下前进到步骤S122。
在各个微波反射量的时间性增减量变化状态中的至少任意一个为与其他不同的趋势(相反趋势的状态)的情况下，在步骤S122中，停止正式加热动作的加热时间累计，返回到步骤S112(参照图5)。此时，在步骤S112到步骤S115的一系列步骤中，进行前述的同步扫描动作，选择正式加热动作时所应使用的新的振荡频率并进行更新处理。在进行了该更新处理后，在步骤S116中设定为第2输出功率，在步骤S117中开始正式加热动作(正式加热处理)。在图6所示的步骤S118中，开始正式加热动作的加热时间累计，并前进到步骤S119。
[步骤S121中的控制内容]
接着，使用示出具体特性曲线的一例的图10和图11详细说明在步骤S121中执行的比较和判定的具体动作。
图10是利用实施方式1的微波加热装置对作为被加热物的特定被加热物B进行了正式加热处理时的微波反射量(rw)的时间变化特性曲线。在图10中，横轴表示加热时间[sec]，纵轴表示各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波反射量[W]。此外，在图10中，在各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的各个时间变化特性曲线中，分别标注了与各自对应的供电部20a、20b、20c、20d的编号。
图11与图10的时间变化特性曲线相对应，是表示微波反射量(rw)的每单位时间的增减变化状态的增减变化特性曲线。在图9中，横轴表示加热时间[sec]，纵轴表示各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波反射量[W]的每单位时间的增减。
在图10所示的时间变化特性曲线中，未产生图9所示的、在加热中途微波反射量超过了规定值的状态。此外，在图10所示的时间变化特性曲线中，几乎所有特性曲线都示出了增加趋势。在示出了与各微波反射量相关的每单位时间的增减变化状态的图11的增减变化特性曲线中，关于由与供电部20b连接的功率检测部18b检测到的检测信号(尤其是加热时间小于50秒的状态)，示出了反复地增加(正区域)和减小(负区域)的特性。在这样地短时间反复发生增减、而未示出时间上持续增加或减小的趋势的特性的情况下，控制部21不将该检测信号(20b)的特性判定为趋势不同的变化状态(相反趋势)，而假定地判定为不是相反趋势而是相同的趋势并继续加热动作。因此，控制部21在图11所示的增减变化特性的情况下，从步骤S121前进到步骤S123(参照图7)。在步骤S123中，再次判定能否可靠地判断出微波反射量的时间性增减变化状态为相同趋势。在步骤S123中判定为微波反射量的时间性增减变化状态为相同趋势的情况下，前进到步骤S124。另一方面，在步骤S123中未能可靠地判定出微波反射量的时间性增减变化状态为相同趋势的情况下，返回步骤S118(参照图6)。
因此，在图10和图11所示的特性曲线的例子中，执行步骤S118→步骤S119→步骤S 120这各个步骤来进行被加热物B的加热处理。
在图11所示的特性曲线中的加热时间为大约50秒以后的状态下，处于4个功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波反射量的时间性增减变化全部增加的趋势(正区域)。因此，在该状态下，在步骤S123中判定为微波反射量的时间性增减变化状态为相同趋势，并前进到步骤S124。在步骤S124中，判定微波反射量的每单位时间的增减变化是否发生了显著变化，例如，是否至少一个微波反射量的时间性增减变化为作为预定判定指标的阈值以上。作为此时的判定指标的阈值是±1W。在步骤S124中判定为至少一个微波反射量的时间性增减变化超过了判定指标而显著变化时，前进到步骤S125。另一方面，在步骤S124中判定为微波反射量的时间性增减变化未发生显著变化、例如小于±1W时，再次返回步骤S118(参照图6)。
在图11所示的特性曲线中的加热时间为大约55秒以后的状态下，处于4个功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波反射量的时间性增减变化全部增加的趋势(正区域)，并且至少一个微波反射量的时间性增减变化为1W以上。在这样的加热状态下，在步骤S121中判定为微波反射量的时间性增减变化状态不是相反趋势、而是相同趋势(包含短时间反复增减的状态)，前进到步骤S123(参照图6)。然后，在步骤S123中判定为所有微波反射量的时间性增减变化为相同趋势，前进到步骤S124。然后，在步骤S124中判定为至少一个微波反射量的每单位时间的增减变化量显著(例如±1W以上)，前进到步骤S125。
在步骤S125中，执行被加热物B的加热动作结束之前的各种加热条件的处理。例如，控制部21判定是否满足使用者所设定的加热处理时间等、判定被加热物B的表面温度是否达到了大约60℃～70℃等。并且，根据截止于当前时刻的加热时间的累计值、和所接入的微波功率的实质的功率累计值，计算达到被加热物B的完成温度为止的结束时间，并继续加热处理。此外，还附带了如下条件：在达到该完成温度以前的时间中功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的各个微波反射量中的任意一个超过了前述规定值(例如50W)的情况下，于此时结束加热。
执行步骤S125中的加热条件处理并前进到步骤S126，只要满足了前述的加热动作结束条件中的一个，就结束正式加热动作。
[步骤S200以后的控制内容]
接着，对在步骤S120中微波反射量(rw)超过了规定值时的步骤S200以后(参照图8)的控制内容进行说明。
在图8所示的流程图中，在步骤S200中停止正式加热动作的加热时间累计，进而前进到步骤S201。在步骤S201中，控制部21输出控制信号，该控制信号将振荡部11的振荡频率设定为初始振荡频率2400MHz、且将微波产生部10的微波功率设定为第1输出功率。接着，在步骤S202中，使振荡部11的振荡频率从初始振荡频率2400MHz起，以1MHz间距(例如每10毫秒变化1MHz的扫描速度)向高频率一方变化，一直变化到频率可变范围的上限即2500MHz(对整个频带的同步扫描动作)。在作为该频率可变动作的同步扫描动作中，按照每1MHz的间距分别存储从功率检测部18a、18b、18c、18d得到的微波供给量(sw)和微波反射量(rw)，进而前进到步骤S203。
在步骤S203中，对反射比率特性曲线中表现出最小值的频率组进行提取处理，例如在前述的图4所示特性曲线的情况下对振荡频率组f1、f2、f3进行提取处理，进而前进到步骤S204，其中，所述反射比率特性曲线示出了从各功率检测部18a、18b、18c、18d得到的微波反射量的总和(RW)相对于微波供给量的总和(SW)的比率即反射比率(RW/SW)。在步骤S204中，选择反射比率(RW/SW)最小的振荡频率、例如前述的图4所示的特性曲线中的频率f1，更新用于正式加热的加热频率，进而前进到步骤S205。
在步骤S205中，控制部21控制振荡部11的输出，使得微波产生部10产生额定输出，或者产生按加热条件设定的输出即第2输出功率、例如200W，进而前进到步骤S206。
在步骤S206中，通过步骤S204中更新后的加热频率，以第2输出功率开始正式加热动作，进而前进到步骤S207。
在步骤S207中，判定功率检测部18a、18b、18c、18d各自检测到的微波反射量(rw)是否为规定值以下。此处，所谓规定值，是指与微波反射量(rw)相对于传送到各供电部20a、20b、20c、20d的微波供给量(sw)的比率25％相应的值，例如在微波供给量为200W的情况下，规定值为50W。因此，在步骤S207中，判定微波反射量(rw)是否为50W以下。在检测到的微波反射量未超过规定值的情况下，返回步骤S118(参照图6)。另一方面，在微波反射量超过了规定值的情况下，前进到步骤S208。
在步骤S208中，进行振荡部11的输出功率的降低处理动作。在该输出功率降低处理中，例如在将第2输出功率设为100％的情况下，设相当于90％的功率为第3输出功率、相当于75％的功率为第4输出功率、且相当于50％的功率为第5输出功率，依次降低振荡部11的输出。在各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的所有微波反射量均成为预先设定的规定值(例如50W)以下之前，依次降低振荡部11的输出，在成为规定值以下的时刻，返回步骤S118。另外，当振荡部11的输出为相当于第2输出功率的50％的第5输出功率时，可以在任意一个微波反射量超过了规定值的情况下，停止加热动作而结束加热处理。
通过执行上述那样的步骤S200以后的控制处理，利用通过新的同步扫描动作进行检测而更新后的加热频率开始正式加热动作。由此，在执行了步骤S200以后的控制处理的情况下，例如如图9的特性曲线所示，成为加热时间为60秒以后那样的微波反射量的特性。即，在图9所示的特性曲线中，在更新后的加热频率下，与供电部20d对应的微波反射量(20d)大幅减少。
另外，在加热频率的更新后，有时并非所有的微波反射量的特性都表现为减少，还会出现微波反射量的特性增加的供电部。在图9所示的特性曲线的情况下，与供电部20b对应的微波反射量(20b)在更新后发生了增加。但是，由于该微波反射量(20b)为规定值(50W)以下，因此利用此时更新后的加热频率重新开始正式加热动作。
另外，控制部21在设定更新后的输出功率时，可以控制首级放大部13a、13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d双方的驱动电压，或者仅控制主放大部15a、15b、15c、15d的驱动电压来逐渐降低输出。
此外，在步骤S208(参照图8)中使输出从第2输出功率依次减少到第3输出功率以后的功率的情况下，也可以使用控制部21中的上述控制方法。即，对首级放大部13a、13b、13c、13d和/或主放大部15a、15b、15c、15d的驱动电压进行降低控制来降低微波产生部10的输出功率，并返回步骤S207，在各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的所有微波反射量均成为规定值以下之前、或者成为预先设定的最低输出功率之前，执行驱动电压的降低调整动作。并且，也可以采用这样的控制：在所有微波反射量都成为规定值以下时返回步骤S118。另外，在预先设定的最低输出功率下，也可以在所有微波反射量均未成为规定值以下的情况下，停止加热动作而结束加热处理。
(实施方式2)
以下，参照附图12至图19对本发明的实施方式2的微波加热装置进行说明。在实施方式2的微波加热装置中，替代微波反射量，而根据VSWR(电压驻波比)的值来执行前述的实施方式1中说明的图6的流程图中的步骤S121和步骤S121、以及图7的流程图中的步骤S123和步骤S124中的判定，其中，所述VSWR是根据微波供给量和微波反射量双方的值计算出的。在实施方式2的微波加热装置中，与前述实施方式1的微波加热装置的不同点是上述控制内容，而结构是相同的。因此，在实施方式2中，仅对与实施方式1不同的控制内容进行说明，关于其他动作和结构引用实施方式1中的说明，在实施方式2的说明中对具有与前述实施方式1相同的功能、结构的部分标注相同标号，其说明应用实施方式1中的说明。
以下，对实施方式2的微波加热装置中的VSWR(电压驻波比)控制动作进行说明。
在前述的实施方式1的微波加热装置中，在图6所示的流程图中的步骤S120和步骤S121、以及图7的流程图的步骤S123和步骤S124中，检测微波反射量(rw)和该微波反射量的每单位时间的增减变化状态而进行了判定处理。在实施方式2的微波加热装置中，对于上述判定处理，根据微波供给量(sw)和微波反射量(rw)双方的值来计算VSWR(电压驻波比)，并根据该VSWR的时间变化特性和每单位时间的增减变化特性，进行各个步骤S120、S121、S123、S124的判定处理。实施方式2的微波加热装置中的其他步骤与实施方式1的微波加热装置相同。
图12和图13示出了与前述图10的微波反射量的时间变化特性以及图11的微波反射量的每单位时间的增减变化特性分别对应的VSWR的时间变化特性以及VSWR的每单位时间的增减变化特性。在图12中，横轴表示加热时间[sec]，纵轴表示根据各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波供给量(sw)和微波反射量[W]计算出的VSWR(电压驻波比)。此外，在图13中，横轴表示加热时间[sec]，纵轴表示VSWR的每单位时间的增减。在图12和图13中，在VSWR的时间变化特性曲线以及增减变化特性曲线上，分别标注了与各自对应的供电部20a、20b、20c、20d的编号。
图14至图16所示的流程图示出了实施方式2的微波加热装置中的控制内容，对应于前述的实施方式1中说明的图6至图8的流程图的控制动作。在实施方式2中同样执行实施方式1中使用图5说明的控制内容。在以下的控制内容的说明中，使用图12和图13的特性曲线，并且使用图14至图16所示的流程图进行说明。
在实施方式2的微波加热装置的正式加热动作中，前进到图14所示的步骤S118，开始正式加热动作中的加热时间累计，进而前进到步骤S119。在步骤S119中，控制部21取入各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的与微波供给量(sw)和微波反射量(rw)相当的检测信号，进而前进到步骤S120A。
在步骤S120A中，根据各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波供给量(sw)和微波反射量(rw)来计算各VSWR，并判定是否计算出的VSWR中的任何一个均未超过规定值。即，在步骤S120A中，确认所检测到的任何VSWR都为规定值以下的情况。在实施方式2中，将规定值设定为3.0。
在各VSWR为规定值以下的情况下前进到步骤S121A，在超过了规定值的情况下前进到步骤S200(参照图16)。
在图12所示的VSWR的时间变化特性曲线中，未产生在加热中途微波反射量超过规定值的状态。此外，如图12所示，几乎所有的时间变化特性曲线都示出了增加趋势。在图13所示的VSWR的每单位时间的增减变化特性曲线中，关于由与供电部20b连接的功率检测部18b检测到的检测信号(尤其是加热时间小于50秒的状态)，示出了反复地增加(正区域)和减小(负区域)的特性。在这样地短时间反复发生增减、而未示出在时间上持续增加或减小的趋势的特性的情况下，控制部21在步骤S121A中，不将该检测信号(20b)的特性判定为趋势不同的变化状态(相反趋势)，而假定地判定为不是相反趋势而是相同趋势并继续加热动作。然后，从步骤S121A前进到步骤S123A(参照图15)。在步骤S123A中，再次判定能否可靠地判断出各VSWR的每单位时间的增减变化状态处于相同趋势。在步骤S123A中判定为微波反射量的时间性增减变化状态为相同趋势的情况下，前进到步骤S124A。另一方面，在步骤S123A中未能可靠地判定出各VSWR的时间性增减变化状态为相同趋势的情况下，返回步骤S118(参照图14)。
因此，在图12和图13所示的特性曲线的例子中，执行步骤S118→步骤S119→步骤S 120A这各个步骤来进行被加热物B的加热处理。
在图13所示的特性曲线中的加热时间为大约50秒以后的状态下，处于各VSWR的时间性增减变化全部增加的趋势(正区域)。因此，在该状态下，在步骤S123A中判定为微波反射量的时间性增减变化状态为相同趋势，进而前进到步骤S124A。在步骤S124A中，判定各VSWR的每单位时间的增减变化是否发生了显著变化，例如判定是否至少一个VSWR的时间性增减变化为作为预定判定指标的阈值以上。作为此时的显著判定指标的阈值(显著度)是±0.01。在步骤S124A中判定为至少一个VSWR的时间性增减变化超过了判定指标而显著变化时，前进到步骤S125。另一方面，在步骤S124A中判定为VSWR的时间性增减变化未发生显著变化、例如小于±0.01时，再次返回步骤S118(参照图14)。
在图14所示的步骤S120A中，各VSWR超过了规定值时的步骤S200以后的控制内容在图16的流程图中示出。
在图16中，步骤S200至步骤S206中的各步骤的动作与前述的实施方式1中使用图8的流程图说明的动作相同。
在步骤S206中，通过步骤S204中更新后的加热频率，以第2输出功率开始正式加热动作，进而前进到步骤S207A。
在步骤S207A中，判定计算出的各VSWR是否为规定值(3.0)以下。在计算出的各VSWR均未超过规定值的情况下，返回步骤S118(参照图14)。另一方面，在各VSWR中的至少一个超过了规定值的情况下，前进到步骤S208。
在步骤S208中，如实施方式1中说明的那样进行振荡部11的输出功率的降低处理动作。在该输出功率降低处理中，例如在将第2输出功率设为100％的情况下，设相当于90％的功率为第3输出功率、相当于75％的功率为第4输出功率、且相当于50％的功率为第5输出功率，依次降低振荡部11的输出。在各VSWR均成为规定值(3.0)以下之前，依次降低振荡部11的输出，在均成为规定值以下的时刻，返回步骤S118。另外，当振荡部11的输出为相当于第2输出功率的50％的第5输出功率时，可以在任意一个微波反射量超过了规定值的情况下，停止加热动作而结束加热处理。
如上所述，在实施方式2的微波加热装置中，包含微波反射量以及微波供给量在内，进行了控制动作，因此，能够对通过更新处理等使微波产生部产生的频率变化时的微波供给量的变化进行校正。此外，在实施方式2的微波加热装置中，能够确认与步骤S208中的输出功率降低处理对应的实际动作，因此能够更可靠地估计出被加热物的与加热相伴的状态变化。
接着，作为与前述实施方式1中使用的图10和图11的特性曲线、以及实施方式2中使用的图12和图13的特性曲线不同的其他加热例，图17至图19示出使用了被加热物C的特性曲线例。
图17是在前述实施方式1的微波加热装置对被加热物C进行了正式加热处理时的微波反射量的时间变化特性曲线的例子。在图17中，横轴是加热时间[sec]，纵轴是各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波反射量[W]。
在图17所示的特性曲线的例子中示出了以下情况：在图6的流程图的步骤S120中，各微波反射量为规定值(50W)以下，因此，通过在步骤S115(图5)中设定的加热频率(f1)继续进行正式加热动作。
图18对应于图17的特性曲线，例示了在前述实施方式2的微波加热装置对被加热物C进行正式加热处理时的VSWR的时间变化特性曲线。在图18中，横轴是加热时间[sec]，纵轴是基于各功率检测部18a、18b、18c、18d检测到的微波供给量和微波反射量的VSWR。图19是示出了基于图18的VSWR的时间变化特性的每单位时间的变化的增减变化特性曲线的例子。在图19中，横轴是加热时间[sec]，纵轴是VSWR的每单位时间的增减。
图18所示的特性曲线示出了以下情况：在图14的流程图的步骤S120A中，各VSWR为规定值(3.0)以下，因此，通过所设定的加热频率继续进行正式加热动作。
此外，图19示出了表示对被加热物C进行正式加热动作时的各VSWR的每单位时间的增减状态变化的增减变化特性曲线。根据这些VSWR的增减变化特性曲线来判定时间性增减变化的趋势。如在实施方式2中说明的那样，在图14的流程图的步骤S120A、步骤S121A以及图15的流程图的步骤S123A、步骤S124A中的判定动作中，使用了图19所示的增减变化特性。在图19所示的增减变化特性曲线中，当加热时间到达大约120秒以后时，VSWR的每单位时间的增减变化状态全部成为减小趋势(负区域)。因此，控制部21在判定为VSWR的每单位时间的增减变化状态全部处于减小趋势(负区域)(步骤S123A)时，接着在步骤S124A中判定任何VSWR的时间性增减变化是否显著(0.01以上)。如果有任何一个VSWR的时间性变化显著，则进行步骤S125的加热动作结束之前的各种加热条件处理，在步骤S126中确认被加热物C的加热状态满足结束条件，进而结束被加热物C的加热动作。
如上所述，根据本发明的微波加热装置，检测从与多个供电部分别对应的功率检测部得到的微波反射量的时间性增减变化，进行是否有任何一个微波反射量与其他微波反射量的时间性增减变化不同的判定处理，由此，能够可靠地估计被加热物的加热分布的均匀性。在本发明的微波加热装置中，在如上所述地根据微波反射量的时间性增减变化估计出被加热物的加热分布处于不均匀的加热状态的情况下，能够立即执行微波产生部的加热频率的更新，改变加热室内的微波分布来促进被加热物的均匀加热。
所谓任何一个微波反射量与其他微波反射量的时间性增减变化不同，是指作为对象的供电部所接收的微波功率比其他供电部接收的微波功率显著地增加或减小。因此，这就暗示该作为对象的供电部的周边的微波损耗降低或增大，从而判定为被加热物被局部加热、或者加热温度比其他供电部的周边部分低。
此外，在本发明的微波加热装置中，根据所有微波反射量的时间性增减变化来估计被加热物的加热状态。在本发明的微波加热装置中，在所有微波反射量的增减状态均表现出相同趋势的情况下，判定为被加热物得到均匀加热，并且在相同趋势中的增减变化显著时，判定为被加热物的物性值开始大幅变化。即，在被加热物的加热状态下，当达到开始大量产生水分蒸发的温度带时，微波向被加热物的浸透深度变大。这样，当微波向被加热物的浸透深度变大时，在较小的被加热物中微波开始透过被加热物，而在较大的被加热物中，被加热物表面上的反射减少。由于成为这样的状态，因此在加热室的各供电部中，直接接收从其他供电部放射的微波的比例增加，被加热物的表面上的反射减少，由此，各供电部接收的微波反射量减少。因此，在由各功率检测部检测到的微波反射量的增减变化状态为相同趋势的情况中的变得显著的时刻，估计为被加热物的温度已被加热到60℃～70℃的范围。一般而言，在被加热物的温度达到60℃～70℃的范围时，估计出对该被加热物的加热烹调已接近结束状态。因此，接受该估计结果，能够掌握被加热物的加热烹调已进入最后阶段的情况，并且能够判定截止于加热动作结束的时机而抑制被加热物的过加热。关于截止于加热动作结束的时机，例如有将被加热物的温度达到了75℃的时刻设为加热结束的情况、根据从加热开始起的经过时间计算持续的时间来决定结束时间的情况。并且，当经过了加热持续时间而到达结束时间时，通过停止微波产生部的工作，能够使被加热物成为所期望的良好的完成状态。此外，在本发明的微波加热装置中，能够在被加热物为恰当的温度时结束加热动作，因此能够抑制无谓的功耗。
在本发明的微波加热装置中，为如下结构：多个供电部在形成加热室的同一壁面上，以该壁面的大致中央为中心呈点对称地配置，因此，能够利用点对称地配置的多个供电部从不同的方向对载置在加热室内中央的被加热物放射微波，并且供电部接收来自不同方向的反射波。此外，在本发明的微波加热装置中，通过进行各供电部所接收到的微波反射量的对比，能够可靠地掌握被加热物的加热均匀性，并且能够高精度地估计加热的均匀性状态。
此外，本发明的微波加热装置在微波产生部产生的振荡频率的更新处理等中，能够将功率检测部检测到的微波供给量用于对改变振荡频率时的微波供给量的变化的校正，从而能够更可靠地估计出被加热物的与加热相伴的状态变化。
在本发明的微波加热装置中，在通过在正式加热动作开始前的扫描动作中选择出的振荡频率执行被加热物的加热的过程中，在微波反射量超过了规定值的情况下，优先于被加热物的加热分布状态和加热状态的估计，而执行重新选择用于对被加热物进行加热的振荡频率的扫描动作。将重新选择的振荡频率作为该被加热物的加热频率进行更新，执行被加热物的加热动作。由此，在本发明的微波加热装置中，通过恰当选择出的振荡频率来执行加热动作，因此，能够抑制因反射到微波产生部侧的微波功率造成微波产生部的结构部件发生热损坏的状况，并且，通过使供给到被加热物的微波功率量最大化，能够实现加热动作的短时间化和节电化。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的微波加热装置可提供设置多个供电部，并根据与各个供电部接收到的反射波相关的信息将被加热物均匀加热至期望状态的装置，因此，可应用于以微波炉为代表的利用了感应加热的加热装置、生垃圾处理机、半导体制造装置、干燥装置等各种用途。
标号说明
10：微波产生部
11：振荡部
12a：首级功率分配部
12b、12c：次级功率分配部
13a、13b、13c、13d：首级放大部
14a、14b、14c、14d：微波发送路径
15a、15b、15c、15d：主放大部
16a、16b、16c、16d：输出部
17a、17b、17c、17d：微波传送路径
18a、18b、18c、18d：功率检测部
20a、20b、20c、20d：供电部
21：控制部
24：载置盘
100：加热室
101：左壁面
102：右壁面
103：底壁面
104：上壁面
105：内壁面
106：开闭门

Claims (17)

1.一种微波加热装置，其具有：
具有频率可变功能的微波产生部；
收纳被加热物的加热室；
多个供电部，其将所述微波产生部产生的微波供给到所述加热室；
功率检测部，其检测从所述加热室经由所述供电部反射到所述微波产生部侧的微波反射量；以及
控制部，其根据所述功率检测部检测到的检测信号控制所述微波产生部的动作，
所述控制部进行如下控制：使所述微波产生部以对所述被加热物进行加热的加热频率进行工作，将微波功率从所述供电部供给到所述加热室，
并且所述控制部构成为：根据所述功率检测部检测到的检测信号的检测电平的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从所述供电部供给到所述加热室的微波功率和加热频率。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，
该微波加热装置构成为：根据来自所述功率检测部的至少一个微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热分布状态，根据来自所述功率检测部的所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从所述供电部供给到所述加热室的微波功率和加热频率。
3.根据权利要求2所述的微波加热装置，其中，
所述控制部构成为进行如下控制：在对被加热物的正式加热动作开始前，使所述微波产生部在整个预定频带内进行扫描动作，由此，选择所述微波反射量的总和表现出最小值的振荡频率作为加热频率，使所述微波产生部以所述加热频率进行工作而将微波功率从所述供电部供给到所述加热室。
4.根据权利要求2所述的微波加热装置，其中，
所述控制部构成为进行如下控制：在对被加热物的正式加热动作开始前，使所述微波产生部在整个预定频带内进行扫描动作，选择所述微波反射量的总和相对于所述微波供给量的总和的反射比率表现出最小值的振荡频率作为加热频率，使所述微波产生部以所述加热频率进行工作而将微波功率从所述供电部供给到所述加热室。
5.根据权利要求2或3所述的微波加热装置，其中，
各个所述供电部在形成加热室的同一壁面上，以该壁面的中央为中心呈点对称地配置。
6.根据权利要求2或3所述的微波加热装置，其中，
所述控制部构成为：在来自所述功率检测部的多个微波反射量中的任何微波反射量超过了预先设定的规定值的情况下，再次进行加热频率的选择。
7.根据权利要求2或3所述的微波加热装置，其中，
所述控制部构成为：在根据来自所述功率检测部的多个微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当至少一个微波反射量的增减变化状态表现出与其他微波反射量不同的趋势时，再次进行加热频率的选择。
8.根据权利要求2或3所述的微波加热装置，其中，
所述控制部构成为：在根据来自所述功率检测部的所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当所有微波反射量的增减变化状态表现出相同趋势时，继续进行正式加热动作。
9.根据权利要求2或3所述的微波加热装置，其中，
所述控制部构成为：在根据来自所述功率检测部的所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当所有微波反射量的增减变化状态表现出相同趋势、且至少一个微波反射量的增减变化状态的检测电平超过了作为判定指标的阈值时，估计出该被加热物的温度处于60℃～70℃的范围内，并计算正式加热动作的结束时间。
10.根据权利要求2或3所述的微波加热装置，其中，
所述控制部进行如下控制：使所述微波产生部以对被加热物的正式加热动作开始前选择的加热频率进行工作，将微波功率从所述供电部供给到所述加热室，
并且所述控制部构成为：在微波反射量超过了规定值的情况下，优先于被加热物的加热分布状态和加热状态的估计，而再次进行选择对被加热物进行加热的振荡频率的所述扫描动作，将所选择的振荡频率作为被加热物的加热频率进行更新而对被加热物进行加热。
11.一种微波加热控制方法，该微波加热控制方法具有以下步骤：
在对收纳于加热室内的被加热物的正式加热动作开始前，在整个预定频带内进行扫描动作，由此，检测从加热室经由多个供电部反射到微波产生部侧的微波反射量；
选择所检测到的微波反射量的总和的检测电平表现出最小值的振荡频率作为加热频率；以及
在以所选择的加热频率将微波功率从所述供电部供给到所述加热室的状态下，根据微波反射量的检测电平的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从所述供电部供给到所述加热室的微波功率和加热频率。
12.根据权利要求11所述的微波加热控制方法，其中，该微波加热控制方法包含以下步骤：
根据检测到的至少一个微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热分布状态，根据所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态，控制从所述供电部供给到所述加热室的微波功率和加热频率。
13.根据权利要求11所述的微波加热控制方法，其中，
在选择加热频率的步骤中，选择微波反射量的总和相对于微波供给量的总和的反射比率表现出最小值的振荡频率作为加热频率。
14.根据权利要求11或12所述的微波加热控制方法，其中，
在检测到的多个微波反射量中的任何微波反射量超过了预先设定的规定值的情况下，再次进行加热频率的选择。
15.根据权利要求11或12所述的微波加热控制方法，其中，
在根据检测到的多个微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当至少一个微波反射量的增减变化状态表现出与其他微波反射量不同的趋势时，再次进行加热频率的选择。
16.根据权利要求11或12所述的微波加热控制方法，其中，
在根据检测到的所有微波反射量的每单位时间的增减变化状态来估计被加热物的加热状态的情况下，当所有微波反射量的增减变化状态表现出相同趋势时，继续进行正式加热动作。
17.根据权利要求11或12所述的微波加热控制方法，其中，
在以对被加热物的正式加热动作开始前选择的加热频率进行工作而将微波功率从所述供电部供给到所述加热室的正式加热动作中，
在微波反射量超过了规定值的情况下，优先于被加热物的加热分布状态和加热状态的估计，而再次进行选择对被加热物进行加热的振荡频率的所述扫描动作，将所选择的振荡频率作为被加热物的加热频率进行更新而对被加热物进行加热。
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