CN111052862B - 微波加热装置 - Google Patents

Abstract

本公开的微波加热装置具有收纳被加热物的加热室、产生微波的微波产生部、波导管、驻波稳定部以及反射波检测部。波导管将由微波产生部产生的微波传输到加热室。驻波稳定部使在波导管的内部产生的管内驻波的位置稳定。反射波检测部配置为比驻波稳定部接近加热室，检测反射波的一部分，所述反射波是从加热室返回微波产生部的微波。

Description

微波加热装置

技术领域

本公开涉及微波炉等微波加热装置。

背景技术

以往，作为这种微波加热装置，例如已知有专利文献1所公开的装置。以往的微波加热装置具有收纳被加热物的加热室、产生微波的微波产生部以及使微波向加热室传播的波导管。在波导管上设置有驻波稳定部，该驻波稳定部用于使在波导管内产生的管内驻波的位置稳定。根据以往的微波加热装置，通过利用驻波稳定部抑制管内驻波的位置错乱，能够向加热室内持续放射期望相位的微波。其结果是，能够均匀地对加热室内的被加热物进行加热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5816820号公报

发明内容

但是，在以往的微波加热装置中，从更准确地检测随着加热的进行而变化的被加热物的状态的观点出发，仍有改善的余地。本公开的目的在于提供能够更准确地检测被加热物的状态的微波加热装置。

本公开的一个方式的微波加热装置具有收纳被加热物的加热室、产生微波的微波产生部、波导管、驻波稳定部以及反射波检测部。波导管将由微波产生部产生的微波传输到加热室。驻波稳定部使在波导管的内部产生的管内驻波的位置稳定。反射波检测部配置为比驻波稳定部接近加热室，检测反射波的一部分，所述反射波是从加热室返回微波产生部的微波。

根据本方式的微波加热装置，能够更准确地检测被加热物的状态。

附图说明

图1是本公开实施方式的微波加热装置的概略图。

图2是示出实施方式的微波加热装置的第1变形例的概略图。

图3是示出实施方式的微波加热装置的第2变形例的概略图。

图4是示出实施方式的微波加热装置的第3变形例的概略图。

图5是实施方式的定向耦合器的立体图。

图6是实施方式的定向耦合器的、卸下了印刷基板的状态的立体图。

图7是实施方式的波导管的俯视图。

图8是设置在实施方式的定向耦合器上的印刷基板的电路结构图。

图9是用于说明从交叉开口放射圆偏振的微波的原理的图。

图10是用于说明在微带线中传播并随时间经过而变化的微波的方向和量的图。

图11是用于说明在微带线中传播并随时间经过而变化的微波的方向和量的图。

图12A是示出微带线的第1变形例的俯视图。

图12B是示出微带线的第2变形例的俯视图。

图12C是示出微带线的第3变形例的俯视图。

图12D是示出微带线的第4变形例的俯视图。

图12E是示出微带线的第5变形例的俯视图。

图12F是示出微带线的第6变形例的俯视图。

图13是示出随着被加热物的温度上升而变化的入射波、反射波以及被加热物的微波的吸收量之间的关系的曲线图。

具体实施方式

本发明人为了更准确地检测被加热物的状态而进行了深入研究，结果得到以下见解。

由微波产生部产生的微波作为入射波通过波导管传播到加热室。传播到加热室内的微波的一部分由被加热物吸收，另一方面，其他部分作为反射波通过波导管从加热室返回到微波产生部。

微波难以被冰吸收，另一方面，容易被水吸收。具体而言，水比冰多吸收约8000倍(基于介电损耗系数)的微波。随着水的温度上升，微波变得难以被水吸收。因此，例如在被加热物为冷冻食品的情况下，反射波与被加热物对微波的吸收量存在图13所示的关系。

图13是示出随着被加热物的温度上升而变化的入射波、反射波以及被加热物的微波的吸收量之间的关系的曲线图。在图13中，横轴表示被加热物的温度，纵轴表示入射波、反射波的信号强度。由虚线、实线、点划线表示的曲线图分别表示入射波、反射波、被加热物对微波的吸收量。被加热物对微波的吸收量是指入射波与反射波之差。

如图13所示，在加热的初始阶段，被加热物对微波的吸收量小，反射波多。随着加热的进行，冰融化，被加热物对微波的吸收量急剧增加，反射波急剧减少。在冰完全融化的时刻，被加热物对微波的吸收量最大，反射波最小。

此后，随着水的温度升高，被加热物对微波的吸收量逐渐减少，反射波逐渐增加。因此，例如，通过检测反射波成为最小的状态，能够检测冷冻食品的解冻结束。

本发明人发现，无论被加热物的重量、形状等如何，上述关系都成立，并且发现，根据加热时的反射波的量的变化，能够更准确地检测被加热物的状态。

本发明人发现，驻波稳定部对反射波的量影响较大，当在比驻波稳定部靠近微波产生部的位置检测到反射波的情况下，受到驻波稳定部的影响，上述关系变得不成立。

本发明人根据这些新的见解，创造了以下的发明。

本公开第1方式的微波加热装置具有收纳被加热物的加热室、产生微波的微波产生部、波导管、驻波稳定部以及反射波检测部。波导管将由微波产生部产生的微波传输到加热室。驻波稳定部使在波导管的内部产生的管内驻波的位置稳定。反射波检测部配置为比驻波稳定部接近加热室，检测反射波的一部分，所述反射波是从加热室返回微波产生部的微波。

在本公开第2方式的微波加热装置中，在第1方式的基础上，驻波稳定部包含向波导管内突出的突起部。

在本公开第3方式的微波加热装置中，在第1方式的基础上，波导管具有弯折部，驻波稳定部由弯折部构成。

在本公开第4方式的微波加热装置中，在第1方式的基础上，反射波检测部与驻波稳定部配置为在微波的传输方向上隔开管内驻波的管内波长的1/4的奇数倍的距离。

在本公开第5方式的微波加热装置中，在第1方式的基础上，还具有入射波检测部，该入射波检测部检测入射波的一部分，所述入射波是从微波产生部传播到加热室的微波。

在本公开第6方式的微波加热装置中，在第5方式的基础上，入射波检测部和反射波检测部共用与设置在波导管的壁面上的开口部对置的耦合线路。入射波检测部从耦合线路的一端取出入射波。反射波检测部从耦合线路的另一端取出反射波。

在本公开第7方式的微波加热装置中，在第6方式的基础上，开口部包含相互交叉的第1长孔和第2长孔，开口部设置于俯视观察时不与波导管的管轴交叉的位置处。

耦合线路具备具有第1交叉线部的第1传输线路、和具有第2交叉线部的第2传输线路。

第1交叉线部以随着接近垂线而远离管轴的方式延伸，该垂线通过第1长孔与第2长孔交叉的开口交叉部并与管轴垂直，第1交叉线部在比开口交叉部远离管轴的位置处与第1长孔交叉，在俯视观察时，第1交叉线部在与开口部外切的矩形区域外与第2交叉线部的一端连接。

第2交叉线部以随着接近上述垂线而远离管轴的方式延伸，在比开口交叉部远离管轴的位置处与第2长孔交叉，在俯视观察时，第2交叉线部在上述矩形区域外与第1交叉线部的一端连接。

在本公开第8方式的微波加热装置中，在第1方式的基础上，还具有第2反射波检测部，该第2反射波检测部配置为比驻波稳定部接近微波产生部，检测反射波的一部分。

以下，参照附图对本公开实施方式的微波加热装置进行说明。

图1是本公开实施方式的微波加热装置50的概略图。如图1所示，微波加热装置50具有收纳被加热物1的加热室2、磁控管3以及波导管10。磁控管3是产生微波的微波产生部的一例。波导管10使由磁控管3产生的微波向加热室2传播。

被加热物1例如是冷冻食品。加热室2例如由长方体的壳体构成。在加热室2中设置有载置被加热物1的载置台2a。载置台2a由玻璃、陶瓷等容易透过微波的材料构成。

波导管10是具有形成为长方形的截面的方形波导管。微波放射部4配置在载置台2a的下方。在波导管10中传播的微波通过微波放射部4放射到加热室2内。

通过该微波，在波导管10内产生管内驻波。图1示意性地图示了在波导管10的内部产生的管内驻波。波导管10的管内波长λg由磁控管3的振荡频率和波导管10的形状决定。

管内驻波具有在波导管10的长度方向上每隔管内波长λg的1/2的长度而反复的波腹和波节。在微波的传输方向上的波导管10的末端必定产生波节。在磁控管3放射微波的部分必定产生波腹。

在波导管10上设置有驻波稳定部5，该驻波稳定部5用于使在波导管10内产生的管内驻波的位置稳定。在本实施方式中，驻波稳定部5是构成为通过向波导管10内突出而使波导管10局部变窄的突起部。

驻波稳定部5使波导管10内的磁控管3附近的阻抗与加热室2附近的阻抗匹配。驻波稳定部5配置为与微波的传输方向上的波导管10的末端隔开管内波长λg的1/2的整数倍的距离。由此，驻波稳定部5将管内驻波的波节固定在驻波稳定部5的附近。

在波导管10的壁面(宽幅面(Wide Plane))上设置有具有入射波检测部和反射波检测部这双方的功能的定向耦合器6。入射波检测部检测从磁控管3向加热室2传播的微波、即入射波的一部分。反射波检测部检测从加热室2返回磁控管3的微波、即反射波的一部分。

定向耦合器6配置成比驻波稳定部5接近加热室2。具体而言，定向耦合器6和驻波稳定部5配置为在微波的传输方向(图1中的左右方向)上隔开管内驻波的管内波长λg的1/4的奇数倍(在本实施方式中为1倍)的距离。定向耦合器6配置在驻波稳定部5与微波放射部4之间。

定向耦合器6根据入射波、反射波分别对检测信号6a、检测信号6b进行检测，并将检测信号6a、检测信号6b发送到控制部7。关于定向耦合器6的具体结构，将在后面详细说明。

控制部7除了接收检测信号6a、6b之外还接收信号7a。信号7a包含由微波加热装置50的输入部(未图示)设定的加热条件和由传感器(未图示)检测出的被加热物的重量、蒸汽的量。

控制部7根据检测信号6a、6b和信号7a控制驱动电源8和电机9。驱动电源8向磁控管3供给用于产生微波的电力。电机9使微波放射部4旋转。这样，微波加热装置50利用供给到加热室2的微波，对收纳在加热室2中的被加热物进行加热。

在本实施方式中，定向耦合器6配置成比驻波稳定部5接近加热室2。根据该结构，能够降低定向耦合器6从驻波稳定部5受到的影响。由此，能够更准确地检测被加热物1的状态。其结果，例如，能够准确地掌握冷冻食品的解冻状况。通过相应地控制加热量，也可以缩短解冻时间。

在本实施方式中，定向耦合器6和驻波稳定部5配置为在微波的传输方向上隔开管内波长λg的1/4的奇数倍的距离。根据该结构，能够将定向耦合器6配置在管内驻波的波腹的附近。因此，能够使定向耦合器6接受的反射波的量更多，提高反射波的检测精度。其结果是，能够更准确地检测被加热物1的状态。

波导管10的宽度方向(图1中的进深方向)上的定向耦合器6和驻波稳定部5的位置没有特别限定。定向耦合器6和驻波稳定部5只要配置为大致隔开管内波长λg的1/4的奇数倍的距离即可。

当在加热开始时被加热物1的温度较高的情况下，或者被加热物1的重量较重的情况下，反射波的量变化不大。因此，有时难以判别反射波成为最小的状态。

在本实施方式中，定向耦合器6具有入射波检测部和反射波检测部这双方的功能。根据该结构，根据由定向耦合器6检测出的入射波和反射波，能够更准确地估计被加热物1所吸收的微波的量。例如，通过检测反射波的量除以入射波的量而得的反射率的变化，容易判别反射波成为最小的状态。其结果是，能够更准确地检测被加热物1的状态。

在本实施方式中，定向耦合器6具有入射波检测部和反射波检测部这双方的功能。然而，本公开不限于此。也可以分别设置入射波检测部和反射波检测部。入射波检测部也可以配置为比驻波稳定部5接近磁控管3。

在本实施方式中，一个定向耦合器6设置为比驻波稳定部5接近加热室2。然而，本公开不限于此。图2是示出微波加热装置50的第1变形例的概略图。图2也与图1同样，示意性地图示了在波导管10的内部产生的管内驻波。

如图2所示，第1变形例的微波加热装置50除了具有定向耦合器6以外，还包含具有与定向耦合器6相同结构的定向耦合器60。即，定向耦合器60具有第2反射波检测部，该第2反射波检测部具有与设置在定向耦合器6上的反射波检测部相同的结构。定向耦合器60配置为比驻波稳定部5接近磁控管3。

在该结构中，第2反射波检测部也能够检测穿过驻波稳定部5返回磁控管3的反射波的一部分。由此，例如在反射波的量非常多的情况下，使磁控管3停止，能够防止磁控管3的故障。

在本实施方式中，驻波稳定部5由向波导管10内突出的突起部构成。但是，驻波稳定部5只要通过使波导管10局部变窄而扰乱微波的传播，从而使管内驻波的位置稳定，就不限于本实施方式。

图3是示出微波加热装置50的第2变形例的概略图。图3也与图1、图2同样，示意性地图示了在波导管10的内部产生的管内驻波。如图3所示，波导管10具有弯折成L字状的弯折部10b。

在该情况下，图3的虚线所示的弯折部10b的截面积比波导管10的其他部分的截面积大。因此，管内驻波的波节容易固定在弯折部10b的中心(图3的虚线的中心)。在第2变形例中，弯折部10b构成驻波稳定部5。

图1所示的波导管10是除了配置有驻波稳定部5的部分以外，其截面积均匀的方形波导管。然而，本公开不限于此。图4是示出微波加热装置50的第3变形例的概略图。图4也与图1～图3同样，示意性地图示了在波导管10的内部产生的管内驻波。

如图4所示，在第3变形例中，波导管10是其截面积从磁控管3朝向加热室2逐渐变小的方形波导管。第3变形例的波导管10除了驻波稳定部5以外，不具有局部变窄的部分。因此，第3变形例的波导管10能够得到与图1所示的波导管10同样的效果。

图1所示的驻波稳定部5由一个要素构成。但是，驻波稳定部5也可以由多个要素构成。在这种情况下，定向耦合器6只要配置为比最接近加热室2而配置的驻波稳定部5的结构要素接近加热室2即可。

在本实施方式中，电机9使微波放射部4旋转。然而，本公开不限于此。例如，微波放射部4也可以是以将在波导管10中传播的微波作为圆偏振的微波向加热室2内放射的方式形成的开口部。

接着，对定向耦合器6的结构进行说明。图5是定向耦合器6的立体图。图6是定向耦合器6的、卸下了印刷基板12的状态的立体图。图7是波导管10的俯视图。图8是设置在定向耦合器6上的印刷基板12的电路结构图。

图1～图4图示了定向耦合器6设置在波导管10的底壁上的情况。但是，在图5、图6中，为了便于理解，图示了定向耦合器6设置在波导管10的上壁的情况。在本实施方式中，波导管10的与管轴L1垂直的截面具有长方形形状。管轴L1是波导管10的宽度方向的中心轴。

定向耦合器6具有交叉开口11、印刷基板12和支承部14。交叉开口11是配置在波导管10的宽幅面10a上的X形状的开口部。印刷基板12以与交叉开口11对置的方式配置在波导管10的外侧。支承部14在波导管10的外表面上支承印刷基板12。

如图7所示，交叉开口11配置于在俯视观察时不与波导管10的管轴L1交叉的位置处。交叉开口11的开口中央部11c配置成在俯视观察时从波导管10的管轴L1离开尺寸D1。尺寸D1例如是波导管10的宽度的1/4。交叉开口11将在波导管10中传播的微波作为圆偏振的微波而向印刷基板12放射。

交叉开口11的开口形状根据波导管10的宽度和高度、在波导管10中传播的微波的功率电平和频带、从交叉开口11放射的圆偏振的微波的功率电平等条件来决定。

例如，当波导管10的宽度为100mm、高度为30mm、波导管10的壁面的厚度为0.6mm、在波导管10中传播的微波的最大功率电平为1000W、频带为2450MHz、从交叉开口11放射的圆偏振的微波的最大功率电平约为10mW的情况下，交叉开口11的长度11w和宽度11d分别被设定为20mm、2mm。

如图8所示，交叉开口11包含相互交叉的第1长孔11e和第2长孔11f。交叉开口11的开口中央部11c与第1长孔11e和第2长孔11f交叉的开口交叉部一致。交叉开口11形成为相对于垂线L2线对称。垂线L2与管轴L1垂直，通过开口中央部11c。

在本实施方式中，第1长孔11e和第2长孔11f以90度的角度交叉。然而，本公开不限于此。第1长孔11e和第2长孔11f也可以以60度或120度的角度交叉。

在将交叉开口11的开口中央部11c配置于在俯视观察时与管轴L1重叠的位置的情况下，电场不旋转而沿着微波的传输方向往复。在该情况下，交叉开口11放射线偏振的微波。

只要开口中央部11c稍微偏离管轴L1，电场就会旋转。但是，若开口中央部11c接近管轴L1(尺寸D1越接近0mm)，则产生不规则的旋转的电场。在这种情况下，交叉开口11放射椭圆偏振的微波。

在本实施方式中，尺寸D1被设定为波导管10的宽度的大约1/4。在该情况下，产生大致标准圆状的旋转的电场。交叉开口11放射大致标准圆状的圆偏振的微波。因此，圆偏振的微波的旋转方向变得更明确。其结果，能够高精度地分离并检测入射波和反射波。

印刷基板12具有与交叉开口11对置的基板反面12b和与基板反面12b处于相反侧的基板正面12a。基板正面12a具有以覆盖基板正面12a整体的方式形成的铜箔(未图示)作为微波反射部件的一例。该铜箔防止从交叉开口11放射的圆偏振的微波透过印刷基板12。

如图8所示，在基板反面12b上配置有作为耦合线路的一例的微带线13。微带线13例如由具有约50Ω的特性阻抗的传输线路构成。微带线13被配置成包围交叉开口11的开口中央部11c。

以下，对微带线13的有效长度λ_re进行说明。若设微带线13的宽度为w、印刷基板12的厚度为h、光的速度为c、电磁波的频率为f、印刷基板的相对介电常数为ε_r，则微带线13的有效长度λ_re由下式表示。有效长度λ_re是指在微带线13中传播的电磁波的波长。

[式1]

具体而言，微带线13具有第1传输线路13a和第2传输线路13b。第1传输线路13a具有作为第1交叉线部的一例的第1直线部13aa。第1直线部13aa在俯视观察时比开口中央部11c远离管轴L1的位置处与第1长孔11e交叉。第1直线部13aa以随着接近垂线L2而远离管轴L1的方式延伸。

第2传输线路13b具有作为第2交叉线部的一例的第2直线部13ba。第2直线部13ba在俯视观察时比开口中央部11c远离管轴L1的位置处与第2长孔11f交叉。第2直线部13ba以随着接近垂线L2而远离管轴L1的方式延伸。第1直线部13aa和第2直线部13ba相对于垂线L2线对称地配置。

第1传输线路13a和第2传输线路13b在如下位置处相互连接：该位置在俯视观察时处于矩形区域E1之外且比矩形区域E1远离管轴L1。第1直线部13aa在俯视观察时，在相比于开口中央部11c更接近开口末端部11ea的位置处与第1长孔11e交叉。

第1直线部13aa在俯视观察时与第1长孔11e垂直。第2直线部13ba在俯视观察时，在相比于开口中央部11c更接近开口末端部11fa的位置处与第2长孔11f交叉。第2直线部13ba在俯视观察时与第2长孔11f垂直。

第1传输线路13a的一端和第2传输线路13b的一端在俯视观察时与交叉开口11重叠的区域之外相互连接。第1直线部13aa的一端在与交叉开口11外切的矩形区域E1之外与第2直线部13ba的一端连接。

第1耦合点P1是俯视观察时第1直线部13aa与第1长孔11e相互交叉的点。第2耦合点P2是俯视观察时第2直线部13ba与第2长孔11f相互交叉的点。将连结第1耦合点P1和第2耦合点P2的直线设为假想直线L3。在本实施方式中，将比假想直线L3远离管轴L1的第1传输线路13a和第2传输线路13b的合计距离设定为有效长度λ_re的1/4。

将俯视观察时通过开口中央部11c且与管轴L1平行的线设为平行线L4。在本实施方式中，将比平行线L4远离管轴L1的第1传输线路13a和第2传输线路13b的合计距离设定为有效长度λ_re的1/2。

第1传输线路13a具有连接第1直线部13aa的另一端和第1输出部131的第3直线部13ab。第1直线部13aa和第3直线部13ab以形成钝角(例如135度)的方式连接。

第2传输线路13b具有连接第2直线部13ba的另一端与第2输出部132的第4直线部13bb。第2直线部13ba和第4直线部13bb以形成钝角(例如135度)的方式连接。第3直线部13ab和第4直线部13bb与垂线L2平行地配置。

第1输出部131和第2输出部132在俯视观察时配置在支承部14(参照图5、图6)之外。第1检波电路15连接于第1输出部131。第1检波电路15检测微波信号的电平，并将检测出的微波信号的电平作为控制信号输出。第2检波电路16连接于第2输出部132。第2检波电路16检测微波信号的电平，并将检测出的微波信号的电平作为控制信号输出。

在本实施方式中，第1检波电路15和第2检波电路16均具有由芯片电阻和肖特基二极管构成的平滑电路(未图示)。第1检波电路15对来自第1输出部131的微波信号进行整流，并将整流后的微波信号转换为直流电压。转换后的直流电压被输出到第1检波输出部18。第1检波输出部18将与入射波对应的检测信号6a发送到控制部7(参照图1)。

同样地，第2检波电路16对来自第2输出部132的微波信号进行整流，并将整流后的微波信号转换为直流电压。转换后的直流电压被输出到第2检波输出部19。第2检波输出部19将与反射波对应的检测信号6b发送到控制部7(参照图1)。

印刷基板12具有用于供印刷基板12安装在波导管10上的四个孔(孔20a、20b、20c、20d)。在基板反面12b中的孔20a、20b、20c、20d的周边形成有成为地的铜箔。形成有该铜箔的部分具有与基板正面12a相同的电位。

印刷基板12通过孔20a、20b、20c、20d并借助螺钉201a、201b、201c、201d(参照图5)而螺纹紧固在支承部14上，从而固定在波导管10上。

如图6所示，支承部14具有用于分别对螺钉201a、201b、201c、201d进行螺纹紧固的螺纹部202a、202b、202c、202d。螺纹部202a、202b、202c、202d形成在设置于支承部14的凸缘部上。

支承部14具有导电性，以在俯视观察时包围交叉开口11的方式配置。支承部14作为防止从交叉开口11放射的圆偏振的微波泄漏到支承部14外的屏蔽件而发挥功能。

支承部14具有供微带线13的第3直线部13ab以及第4直线部13bb通过的槽141、槽142。根据该结构，能够将微带线13的第1输出部131以及第2输出部132配置在支承部14之外。槽141、142作为用于将在微带线13中传播的微波信号取出到支承部14外的取出部而发挥功能。槽141、142能够通过使支承部14的凸缘部以从印刷基板12离开的方式凹陷而形成。

图5、图6示出了分别与图8所示的第1检波输出部18、第2检波输出部19连接的连接器18a、连接器19a。

在本实施方式中，定向耦合器6具有入射波检测部和反射波检测部这双方的功能。然而，本公开不限于此。定向耦合器6也可以构成为仅具有入射波检测部和反射波检测部中的任意一方的功能。在该情况下，定向耦合器6通过将图8所示的第1检波电路15、第2检波电路16中的一方置换为终端电路(例如50Ω的芯片电阻)而构成。

接着，对定向耦合器6的动作以及作用进行说明。

首先，参照图9，对从交叉开口11放射圆偏振的微波的原理进行说明。在图9中，用虚线的同心椭圆表示在波导管10内产生的磁场分布10d。磁场分布10d的磁场的方向用箭头表示。磁场分布10d在波导管10内随着时间的经过而沿微波的传输方向A1移动。

在图9的(a)所示的时刻t＝t0，形成磁场分布10d。此时，虚线箭头B1所示的磁场激励交叉开口11的第1长孔11e。在图9的(b)所示的时刻t＝t0+t1，虚线箭头B2所示的磁场激励交叉开口11的第2长孔11f。

在图9的(c)所示的时刻t＝t0+T/2(T是微波的管内波长λg的周期)，虚线箭头B3所示的磁场激励交叉开口11的第1长孔11e。在图9的(d)所示的时刻t＝t0+T/2+t1，虚线箭头B4所示的磁场激励交叉开口11的第2长孔11f。在时刻t＝t0+T，与时刻t＝t0同样地，虚线箭头B1所示的磁场激励交叉开口11的第1长孔11e。

通过依次反复这些状态，沿逆时针(微波的旋转方向32)旋转的圆偏振的微波从交叉开口11放射到波导管10外。

在此，当将沿着图7所示的箭头30传播的微波设为入射波、将沿着箭头31传播的微波设为反射波时，入射波向与图9所示的传输方向A1相同的方向传播。因此，如上所述，沿逆时针旋转的圆偏振的微波从交叉开口11放射到波导管10外。

另一方面，反射波向与图9所示的传输方向A1相反的方向传播。因此，沿顺时针旋转的圆偏振的微波从交叉开口11放射到波导管10外。

放射到波导管10外的圆偏振的微波耦合到与交叉开口11对置的微带线13。微带线13将通过沿箭头30传播的入射波而从交叉开口11放射的微波的大部分输出到第1输出部131。

另一方面，微带线13将通过沿箭头31传播的反射波而从交叉开口11放射的微波的大部分输出到第2输出部132。由此，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。关于这一点，参照图10更详细地进行说明。

图10是用于说明在微带线13中传播并随着时间经过而变化的微波的方向以及量的图。在微带线13与交叉开口11之间存在间隙。本来微波到达微带线13所需的时间会延迟微波在该间隙中传播的时间。但是，为了方便，在此设为没有该时间延迟。

在此，将俯视观察时交叉开口11与微带线13交叉的区域称为耦合区域。第1耦合点P1是第1长孔11e与微带线13交叉的耦合区域的大致中心。第2耦合点P2是第2长孔11f与微带线13交叉的耦合区域的大致中心。

在图10中，在微带线13中传播的微波的量(因磁场的交链而流动的电流)用实线箭头的线的粗细来表现。即，在微带线13中传播的微波的量较多的情况下，线较粗，在微带线13中传播的微波的量较少的情况下，线较细。

在图10的(a)所示的时刻t＝t0，虚线箭头B1所示的磁场激励交叉开口11的第1长孔11e，在第1耦合点P1产生由粗实线箭头M1表示的微波。该微波朝向第2耦合点P2在微带线13中传播。

在图10的(b)所示的时刻t＝t0+t1，虚线箭头B2所示的磁场激励交叉开口11的第2长孔11f，在第2耦合点P2产生由粗实线箭头M2表示的微波。

若将基于第1耦合点P1与第2耦合点P2之间的微带线13的微波的有效传播时间设定为时间t1，则在图10的(a)所示的时刻，在第1耦合点P1产生的微波在图10的(b)所示的时刻传播到第2耦合点P2。即，在图10的(b)所示的时刻，在第2耦合点P2产生由实线箭头M1表示的微波和由实线箭头M2表示的微波。

因此，两个微波相加后在微带线13中向第2输出部132传播，经过规定时间后，输出到第2输出部132。在本实施方式中，为了将上述有效传播时间设定为时间t1，比假想直线L3远离管轴L1的第1传输线路13a与第2传输线路13b的合计距离被设定为有效长度λ_re的1/4。通过该结构，能够容易地进行微带线13的设计。

在图10的(c)所示的时刻t＝t0+T/2，虚线箭头B3所示的磁场激励交叉开口11的第1长孔11e，在第1耦合点P1产生细实线箭头M3所示的微波。该微波在微带线13中向第1输出部131传播，经过规定时间后，输出到第1输出部131。

实线箭头M3的粗细比实线箭头M1的粗细小的理由如下。从交叉开口11放射上述那样沿逆时针(微波的旋转方向32)旋转的圆偏振的微波。

在图10的(a)所示的时刻，在第1耦合点P1产生的实线箭头M1所示的微波向与从交叉开口11放射的微波的旋转方向大致相同的方向传播。因此，实线箭头M1所示的微波的能量不会缩减。

另一方面，在图10的(c)所示的时刻，在第1耦合点P1产生的实线箭头M3所示的微波向与从交叉开口11放射的微波的旋转方向大致相反的方向传播。因此，耦合的微波的能量缩减。因此，实线箭头M3所示的微波的量比实线箭头M1所示的微波的量少。

在图10的(d)所示的时刻t＝t0+T/2+t1，虚线箭头B4所示的磁场激励交叉开口11的第2长孔11f，在第2耦合点P2产生细实线箭头M4所示的微波。该微波向第1耦合点P1传播。实线箭头M4的粗细变细的理由与上述实线箭头M3的粗细变细的理由相同。

在时刻t＝t0+T，与图10的(a)所示的时刻t＝t0同样，虚线箭头B1所示的磁场激励交叉开口11的第1长孔11e。在该情况下，在微带线13上存在图10的(a)所示的时刻的情况下未说明的细实线箭头M4所示的微波。

细实线箭头M4所示的微波在时刻t＝t0+T(即t＝t0)传播到第1耦合点P1。细实线箭头M4所示的微波向与粗实线箭头M1所示的微波相反的方向传播。因此，实线箭头M4所示的微波被抵消而消失，不输出到第1输出部131。

严格地说，在时刻t＝t0从第1耦合点P1传播的微波的量成为从粗实线箭头M1所示的微波的量减去细实线箭头M4所示的微波的量而得到的量(M1-M4)。因此，输出到第2输出部132的微波的量成为从第2耦合点P2传播的微波的量加上粗实线箭头M2所示的微波的量而得的量(M1+M2-M4)。

即使考虑到这一点，输出到第2输出部132的微波的量(M1+M2-M4)也远远多于输出到第1输出部131的微波的量(M3)。因此，微带线13将通过沿着箭头31传播的反射波而从交叉开口11沿逆时针放射的微波的大部分输出到第2输出部132。另一方面，微带线13将通过沿箭头30传播的入射波而从交叉开口11沿顺时针放射的微波的大部分输出到第1输出部131。

从交叉开口11放射的微波的量相对于在波导管10中传播的微波的量由波导管10和交叉开口11的形状和尺寸决定。例如，在设定为上述形状以及尺寸的情况下，从交叉开口11放射的微波的量相对于在波导管10中传播的微波的量大约为1/100000(大约-50dB)。

接着，在本实施方式中，对将比平行线L4远离管轴L1的第1传输线路13a与第2传输线路13b的合计距离设定为有效长度λ_re的1/2的理由进行说明。

图11是用于说明在微带线13中传播并随时间经过而变化的微波的方向和量的图。图11的(a)～(d)是示出从图10的(a)～(d)起分别经过了t1/2的时间的状态的图。

虽然在上述内容中省略了说明，但磁场分布10d随着时间经过而在波导管10内向微波的传输方向A1移动。因此，如图11的(a)～(d)所示，虚线箭头B12、B23、B34、B41所示的磁场激励第1长孔11e以及第2长孔11f。由此，放射到波导管10外的圆偏振的微波耦合到微带线13。

在此，将俯视观察时垂线L2以及平行线L4与微带线13交叉的区域称为耦合区域。第3耦合点P3是垂线L2与微带线13交叉的耦合区域的大致中心。第4耦合点P4是平行线L4与第1传输线路13a交叉的耦合区域的大致中心。第5耦合点P5是平行线L4与第2传输线路13b交叉的耦合区域的大致中心。

在图11的(a)所示的时刻t＝t0+t1/2，虚线箭头B12所示的磁场激励交叉开口11，在第3耦合点P3产生粗实线箭头M11所示的微波。该微波朝向第5耦合点P5在微带线13中传播。

在图11的(b)所示的时刻t＝t0+t1+t1/2，虚线箭头B23所示的磁场激励交叉开口11。在第5耦合点P5产生粗实线箭头M12a所示的微波，在第4耦合点P4产生细实线箭头M12b所示的微波。实线箭头M12b的粗细变细的理由与上述实线箭头M3的粗细变细的理由相同。

若将基于第3耦合点P3与第5耦合点P5之间的微带线13的微波的有效传播时间设计为时间t1，则在图11的(a)所示的时刻在第3耦合点P3产生的微波在图11的(b)所示的时刻传播到第5耦合点P5。即，在图11的(b)所示的时刻，在第5耦合点P5产生由粗实线箭头M11表示的微波和由粗实线箭头M12a表示的微波。

因此，两个微波相加后在微带线13中向第2输出部132传播，经过规定时间后，输出到第2输出部132。为了将上述有效传播时间设定为时间t1，在本实施方式中，将比平行线L4远离管轴L1的第1传输线路13a的距离设定为有效长度λ_re的1/4。在第4耦合点P4产生的细实线箭头M12b所示的微波在微带线13中向第1输出部131传播，经过规定时间后，输出到第1输出部131。

在图11的(c)所示的时刻t＝t0+T/2+t1/2，虚线箭头B34所示的磁场激励交叉开口11，在第3耦合点P3产生细实线箭头M13b所示的微波。该微波在微带线13中向第1输出部131传播。实线箭头M13b的粗细变细的理由与上述实线箭头M3的粗细变细的理由相同。

在图11的(d)所示的时刻t＝t0+T/2+t1+t1/2，虚线箭头B41所示的磁场激励交叉开口11。在第5耦合点P5产生细实线箭头M14b所示的微波，在第4耦合点P4产生粗实线箭头M14a所示的微波。细实线箭头M14b所示的微波朝向第3耦合点P3在微带线13中传播。实线箭头M14b的粗细变细的理由与上述实线箭头M3的粗细变细的理由相同。

粗实线箭头M14a所示的微波朝向第3耦合点P3在微带线13中传播。若将基于第3耦合点P3与第4耦合点P4之间的微带线13的微波的有效传播时间设定为时间t1，则在图11的(c)所示的时刻在第3耦合点P3产生的微波在图11的(d)所示的时刻传播到第4耦合点P4。

即，在图11的(d)所示的时刻，在第4耦合点P4产生细实线箭头M13b所示的微波和粗实线箭头M14a所示的微波。为了将上述有效传播时间设定为时间t1，在本实施方式中，将比平行线L4远离管轴L1的第2传输线路13b的距离设定为有效长度λ_re的1/4。

即，将比平行线L4远离管轴L1的第1传输线路13a和第2传输线路13b的合计距离设定为有效长度λ_re的1/2。细实线箭头M13b所示的微波向与粗实线箭头M14a所示的微波相反的方向传播。因此，细实线箭头M13b所示的微波被抵消而消失，不输出到第1输出部131。

在时刻t＝t0+T+t1/2，与图11的(a)所示的时刻t＝t0+t1/2同样，虚线箭头B12所示的磁场激励交叉开口11。在该情况下，在微带线13上存在图11的(a)所示的时刻的情况下未说明的细实线箭头M14b所示的微波。

细实线箭头M14b所示的微波在时刻t＝t0+T+t1/2传播到第3耦合点P3。细实线箭头M14b所示的微波向与粗实线箭头M11以及粗实线箭头M14a所示的微波相反的方向传播。因此，细实线箭头M14b所示的微波被抵消而消失，不输出到第1输出部131。

严格地说，在时刻t＝t0+t1/2从第3耦合点P3传播的微波的量成为从粗实线箭头M11、M14a所示的微波的量减去细实线箭头M14b所示的微波的量而得的量(M11+M14a-M14b)。因此，输出到第2输出部132的微波的量成为将从第3耦合点P3传播的微波的量加上粗实线箭头M12a所示的微波的量而得的量(M11+M12a+M14a-M14b)。

即使考虑到这一点，输出到第2输出部132的微波的量(M11+M12a+M14a-M14b)也远远多于输出到第1输出部131的微波的量(M12b)。因此，微带线13将通过沿箭头31的方向传播的反射波而从交叉开口11沿逆时针放射的微波的大部分输出到第2输出部132。另一方面，微带线13将通过沿箭头30的方向传播的入射波而从交叉开口11沿顺时针放射的微波的大部分输出到第1输出部131。

在本实施方式中，入射波检测部和反射波检测部共有与配置在波导管10的壁面上的交叉开口11对置的微带线13。入射波检测部从微带线13的一端取出入射波。反射波检测部从微带线13的另一端取出反射波。通过该结构，能够使入射波检测部和反射波检测部小型化。

在本实施方式中，定向耦合器6具有配置于在俯视观察时不与波导管10的管轴L1交叉的位置的、放射圆偏振的微波的交叉开口11。根据该结构，从交叉开口11放射的圆偏振的微波的旋转方向在入射波和反射波中彼此相反。利用该圆偏振的微波的旋转方向的不同，可以分离并检测入射波和反射波。

在本实施方式的定向耦合器6中，第1传输线路13a具有第1直线部13aa，并且第2传输线路13b具有第2直线部13ba。通过该结构，与以往相比，能够减少微带线13弯折的部位。能够消除使微带线13弯折成直角的必要性。能够使微带线13弯折的部位远离交叉开口11的铅直方向的区域。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。

在本实施方式的定向耦合器6中，第1传输线路13a和第2传输线路13b在如下位置处相互连接，该位置在俯视观察时处于矩形区域E1之外并且远离管轴L1。根据该结构，能够使微带线13弯折的部位更远离交叉开口11的铅直方向的区域。能够使第1直线部13aa以及第2直线部13ba更长，能够抑制微带线13内的电流的流动受到阻碍。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。

在本实施方式的定向耦合器6中，第1直线部13aa在俯视观察时，在相比于开口中央部11c更接近开口末端部11ea的位置处与第1长孔11e交叉。第2直线部13ba在俯视观察时，在相比于开口中央部11c更接近开口末端部11fa的位置处与第2长孔11f交叉。通常，与开口中央部11c的周边相比，在开口末端部11ea、11fa的周边产生更强的磁场。通过上述结构，更强的磁场耦合到微带线13。因此，在微带线13中流动的电流变得更多。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。

在本实施方式的定向耦合器6中，第1直线部13aa在俯视观察时与第1长孔11e垂直。根据该结构，使得在第1耦合点P1产生的实线箭头M1所示的微波的传输方向与从交叉开口11放射的微波的旋转方向32相同。由此，能够进一步增大实线箭头M1所示的微波的量。

使在第1耦合点P1产生的实线箭头M3所示的微波的传输方向与从交叉开口11放射的微波的旋转方向32相反。由此，能够进一步减小实线箭头M3所示的微波的量。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。

在本实施方式的定向耦合器6中，第2直线部13ba在俯视观察时与第2长孔11f垂直。通过该结构，使得在第2耦合点P2产生的实线箭头M2所示的微波的传输方向与从交叉开口11放射的微波的旋转方向32相同。由此，能够进一步增大实线箭头M2所示的微波的量。

使在第2耦合点P2产生的实线箭头M4所示的微波的传输方向与从交叉开口11放射的微波的旋转方向32相反。由此，能够进一步减小实线箭头M4所示的微波的量。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。

在本实施方式的定向耦合器6中，微带线13具有第1直线部13aa、第2直线部13ba、第3直线部13ab和第4直线部13bb。彼此相邻的第1直线部13aa和第3直线部13ab以形成钝角的方式连接。彼此相邻的第2直线部13ba和第4直线部13bb以形成钝角的方式连接。

根据该结构，能够减少微带线13中弯折成直角的部位。由此，能够抑制耦合线路内的电流的流动受到阻碍。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。

在本实施方式的定向耦合器6中，将比假想直线L3远离管轴L1的第1传输线路13a和第2传输线路13b的合计距离设定为有效长度λ_re的1/4。根据该结构，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。上述合计距离只要设定为有效长度λ_re的大致1/4即可，不一定必须设定为有效长度λ_re的1/4。

在本实施方式的定向耦合器6中，将比平行线L4远离管轴L1的第1传输线路13a和第2传输线路13b的合计距离设定为有效长度λ_re的1/2。根据该结构，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。上述合计距离只要设定为有效长度λ_re的大致1/2即可，不一定必须设定为有效长度λ_re的1/2。

如图8所示，在本实施方式中，第1传输线路13a的一端和第2传输线路13b的一端以形成直角的方式连接。然而，本公开不限于此。第1传输线路13a的一端只要在俯视观察时从交叉开口11的区域偏离的位置处与第2传输线路13b的一端连接即可。在该区域中，由磁场导致的影响较大。

图12A～图12F分别是示出微带线13的第1变形例～第6变形例的俯视图。如图12A所示，也可以是，以第1传输线路13a的一端与第2传输线路13b的一端的连接点远离开口中央部11c的方式，使第1传输线路13a和第2传输线路13b弯折。

如图12B所示，也可以是，以第1传输线路13a的一端与第2传输线路13b的一端的连接点接近开口中央部11c的方式，使第1传输线路13a和第2传输线路13b弯折。如图12C所示，也可以是，以第1传输线路13a的一端与第2传输线路13b的一端的连接点接近开口中央部11c的方式，使第1传输线路13a和第2传输线路13b弯曲。

在本实施方式中，第1直线部13aa、第2直线部13ba分别与第1交叉线部、第2交叉线部对应。然而，本公开不限于此。如图12D所示，也可以是，第1交叉线部、第2交叉线部分别是圆弧状部13ac、圆弧状部13bc。

在本实施方式中，第3直线部13ab以及第4直线部13bb与垂线L2平行。然而，本公开不限于此。如图12E所示，也可以是，第3直线部13ab以及第4直线部13bb与平行线L4平行。

在本实施方式中，第1传输线路13a以及第2传输线路13b具有多个直线部。然而，本公开不限于此。如图12F所示，也可以是，第1传输线路13a和第2传输线路13b分别由一个直线部构成。

在本实施方式中，交叉开口11形成为相对于垂线L2线对称。垂线L2与管轴L1垂直，并且通过开口中央部11c。然而，本公开不限于此。也可以是，交叉开口11不形成为相对于垂线L2线对称。例如，也可以是，第1长孔11e和第2长孔11f在从各自的长度方向的中央部偏离的位置处交叉。第1长孔11e的长度和第2长孔11f的长度也可以相互不同。

在这些情况下，第1长孔11e与第2长孔11f交叉的开口交叉部从开口中央部11c偏离。也可以是，交叉开口11形成为相对于在俯视观察时相对于垂线L2稍微倾斜的直线线对称。

产业上的可利用性

本公开可用于民用或商用的微波加热装置。

标号说明

1：被加热物；2：加热室；2a：载置台；3：磁控管；4：微波放射部；5：驻波稳定部；6、60：定向耦合器；6a、6b：检测信号；7：控制部；7a：信号；8：驱动电源；9：电机；10：波导管；10a：宽幅面；10b：弯折部；10d：磁场分布；11：交叉开口；11c：开口中央部；11d：宽度；11e：第1长孔；11ea、11fa：开口末端部；11f：第2长孔；11w：长度；12：印刷基板；12a：基板正面；12b：基板反面；13：微带线；13a：第1传输线路；13aa：第1直线部；13ab：第3直线部；13ac、13bc：圆弧状部；13b：第2传输线路；13ba：第2直线部；13bb：第4直线部；14：支承部；15：第1检波电路；16：第2检波电路；18：第1检波输出部；18a、19a：连接器；19：第2检波输出部；50：微波加热装置；131：第1输出部；132：第2输出部；141、142：槽；E1：矩形区域；L1：管轴；L2：垂线；L3：假想直线；L4：平行线；P1：第1耦合点；P2：第2耦合点；P3：第3耦合点；P4：第4耦合点；P5：第5耦合点。

Claims (8)

1.一种微波加热装置，其具有：

加热室，其构成为收纳被加热物；

微波产生部，其构成为产生微波；

波导管，其构成为将由所述微波产生部产生的所述微波传输到所述加热室；

驻波稳定部，其构成为使在所述波导管的内部产生的管内驻波的位置稳定；以及

反射波检测部，其构成为检测反射波的一部分，所述反射波是从所述加热室返回所述微波产生部的所述微波，所述反射波检测部配置为比所述驻波稳定部接近所述加热室，以降低所述驻波稳定部对所述反射波的检测的影响。

2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，

所述驻波稳定部包含向所述波导管的内部突出的突起部。

3.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，

所述波导管具有弯折部，所述驻波稳定部由所述弯折部构成。

4.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，

所述反射波检测部与所述驻波稳定部配置为在所述微波的传输方向上隔开所述管内驻波的管内波长的1/4的奇数倍的距离。

5.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，

该微波加热装置还具有入射波检测部，该入射波检测部检测入射波的一部分，所述入射波是从所述微波产生部传播到所述加热室的微波。

6.根据权利要求5所述的微波加热装置，其中，

所述入射波检测部和所述反射波检测部共用与设置在所述波导管的壁面上的开口部对置的耦合线路，所述入射波检测部构成为从所述耦合线路的一端取出入射波，所述反射波检测部构成为从所述耦合线路的另一端取出反射波。

7.根据权利要求6所述的微波加热装置，其中，

所述开口部包含相互交叉的第1长孔和第2长孔，所述开口部设置于俯视观察时不与所述波导管的管轴交叉的位置处，

所述耦合线路具备具有第1交叉线部的第1传输线路、和具有第2交叉线部的第2传输线路，

所述第1交叉线部以随着接近垂线而远离所述管轴的方式延伸，该垂线通过所述第1长孔与所述第2长孔交叉的开口交叉部并与所述管轴垂直，所述第1交叉线部在比所述开口交叉部远离所述管轴的位置处与所述第1长孔交叉，在俯视观察时，所述第1交叉线部在与所述开口部外切的矩形区域外与所述第2交叉线部的一端连接，

所述第2交叉线部以随着接近所述垂线而远离所述管轴的方式延伸，在比所述开口交叉部远离所述管轴的位置处与所述第2长孔交叉，在俯视观察时，所述第2交叉线部在与所述开口部外切的矩形区域外与所述第1交叉线部的一端连接，

所述第1传输线路的一端与所述第2传输线路的一端在从所述开口部的铅直方向的区域偏离的位置处相互连接。

8.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，

该微波加热装置还具有第2反射波检测部，该第2反射波检测部配置为比所述驻波稳定部接近所述微波产生部，检测所述反射波的一部分。

Images