CN113474942A - 微波加热装置 - Google Patents

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CN113474942A CN202080015546.8A CN202080015546A CN113474942A CN 113474942 A CN113474942 A CN 113474942A CN 202080015546 A CN202080015546 A CN 202080015546A CN 113474942 A CN113474942 A CN 113474942A
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Abstract

本发明的微波加热装置具备容纳被加热物的加热室、微波产生部、波导管、开口部以及反射波检测部。微波产生部产生微波。波导管将由微波产生部产生的微波向加热室传输。开口部设置于波导管的壁面，从波导管取出微波的一部分。反射波检测部检测作为从开口部取出并从加热室朝向微波产生部传递的微波的反射波的一部分。反射波检测部配置在从开口部起的开口部的最大开口长度的1/2的距离内。

Description

微波加热装置
技术领域
本公开涉及检测在波导管中传递的微波的电力电平的微波加热装置。
背景技术
作为检测在波导管中传递的微波的电力电平的装置，已知有定向耦合器。定向耦合器将在波导管中传递的入射波和反射波分离而分别检测出。
以往，例如已知有专利文献1所记载的定向耦合器。专利文献1的定向耦合器具备配置于波导管的壁面的开口部和配置于波导管的外侧的耦合线路。开口部在俯视时配置在不与波导管的管轴交叉的位置，以辐射圆偏振波的微波的方式形成。耦合线路具备在俯视时横穿开口部的第一传输线路以及第二传输线路。第一传输线路和第二传输线路以隔着开口部的中央部相对的方式配置，在与开口部的铅垂上方的区域偏离的位置处彼此连接。
根据专利文献1的定向耦合器，从开口部辐射的圆偏振波的微波的旋转方向在入射波和反射波中彼此相反。利用这样的圆偏振波的微波的旋转方向的不同，能够分离并检测入射波和反射波。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6176540号公报
发明内容
然而，在上述现有的微波检测部中，从更高精度地分离并检测入射波和反射波的观点来看，还有改善的余地。
因此，本公开的目的在于提供一种能够更高精度地分离并检测在波导管中传递的入射波和反射波的微波加热装置。
本公开的一个方式的微波加热装置具备：加热室，其收纳被加热物；微波产生部；波导管；开口部；以及反射波检测部。微波产生部产生微波。波导管将由微波产生部产生的微波向加热室传输。开口部设置于波导管的壁面，从波导管取出微波的一部分。反射波检测部检测作为从开口部取出并从加热室向微波产生部传递的微波的反射波的一部分。反射波检测部配置于从开口部起的开口部的最大开口长度的1/2的距离内。
根据本方式，能够更高精度地分离并检测在波导管中传递的入射波和反射波。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式的微波加热装置的结构的概略图。
图2是实施方式的微波检测部的立体图。
图3是实施方式的微波检测部的卸下印刷基板的状态的立体图。
图4是实施方式的波导管的俯视图。
图5是设置于实施方式的微波检测部的印刷基板的电路结构图。
图6是用于说明从交叉开口辐射圆偏振波的微波的原理的图。
图7是用于说明在微带线路中传递并随着时间经过而变化的微波的方向及量的图。
图8是用于说明在微带线路中传递并随着时间经过而变化的微波的方向及量的图。
图9A是示出耦合线路的第一变形例的俯视图。
图9B是示出耦合线路的第二变形例的俯视图。
图9C是示出耦合线路的第三变形例的俯视图。
图9D是示出耦合线路的第四变形例的俯视图。
图9E是示出耦合线路的第五变形例的俯视图。
图9F是示出耦合线路的第六变形例的俯视图。
图10是示意性地表示微波检测部与开口部的位置关系的图。
图11是表示微波检测部与开口部的距离和检测精度之间的关系的曲线图。
具体实施方式
为了更高精度地分离并检测在波导管中传递的入射波和反射波，本公开人进行了深入研究，结果得到了以下见解。
由微波产生部产生的微波作为入射波，经由波导管传输到加热室。传输到加热室的微波的一部分被被加热物吸收，剩余部分作为反射波经由波导管从加热室返回。
为了取出在波导管中传递的反射波，在波导管的壁面设置开口部。反射波检测部检测从开口部取出的反射波。
本发明人发现：此时，开口部和与开口部相对的反射波检测部之间的距离，对反射波的检测精度影响很大。本发明人还发现，能够准确检测的开口部与反射波检测部之间的距离与开口部的最大开口长度存在关联性。
基于这些新的见解，本公开人发现了以下的发明。
本公开的第一方式的微波加热装置具备：加热室，其收纳被加热物；微波产生部；波导管；开口部；以及反射波检测部。
微波产生部产生微波。波导管将由微波产生部产生的微波向加热室传输。开口部设置于波导管的壁面，从波导管取出微波的一部分。反射波检测部检测作为从开口部取出并从加热室向微波产生部传递的微波的反射波的一部分。反射波检测部配置于从开口部起的开口部的最大开口长度的1/2的距离内。
在本公开的第二方式的微波加热装置中，基于第一方式，反射波检测部以不与开口部接触的方式配置。
本公开的第三方式的微波加热装置基于第一方式，还具备入射波检测部，该入射波检测部检测作为从微波产生部向加热室传递的微波的入射波的一部分。
在本公开的第四方式的微波加热装置中，基于第一方式，入射波检测部和反射波检测部共享与开口部相对的耦合线路。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。
在本公开的第五方式的微波加热装置中，基于第一方式，开口部具有彼此交叉的第一长孔和第二长孔，第一长孔和第二长孔在俯视时配置于与波导管的管轴不交叉的位置。耦合线路具备第一传输线路和第二传输线路。
第一传输线路具有第一交叉线部。第一交叉线部在俯视时以随着从管轴的一端接近通过第一长孔与第二长孔交叉的开口交叉部且与管轴正交的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一长孔交叉。
第二传输线路具有第二交叉线部。第二交叉线部在俯视时以随着从管轴的另一端接近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二长孔交叉。
第一传输线路的一端在俯视时在从开口部的区域偏离的位置处与第二传输线路的一端连接。
以下，参照附图，对本公开的实施方式的微波加热装置进行说明。
图1是表示本公开的实施方式的微波加热装置10的结构的概略图。图2是本实施方式的微波检测部5的立体图。图3是微波检测部5的卸下了印刷基板12的状态的立体图。图4是波导管3的俯视图。图5是设置于图1的微波检测部5的印刷基板12的电路结构图。
如图1所示，微波加热装置10具备加热室1、微波产生部2、波导管3、微波辐射部4、微波检测部5、控制部6、驱动电源7以及马达9。
加热室1收纳被加热物。微波产生部2产生微波。波导管3传递微波产生部2产生的微波。微波辐射部4配置于加热室1的底面1a的下方，向加热室1辐射在波导管3内传递的微波。
微波检测部5是以将设置于波导管3的交叉开口11覆盖的方式配置的定向耦合器。从交叉开口11取出在波导管3内传递的微波的一部分。
微波检测部5根据从微波产生部2起在波导管3内朝向微波辐射部4传递并从交叉开口11取出的入射波，来检测检测信号5a。微波检测部5根据从微波辐射部4起在波导管3内朝向微波产生部2传递并从交叉开口11取出的反射波，来检测检测信号5b。关于波导管3、微波检测部5、交叉开口11的详细情况在后面叙述。
控制部6除了接收检测信号5a、5b之外还接收信号8。信号8包含由微波加热装置10的输入部(未图示)设定的加热条件、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6基于检测信号5a、5b和信号8来控制驱动电源7和马达9。驱动电源7将用于产生微波的电力供给至微波产生部2。马达9使微波辐射部4旋转。这样，微波加热装置10利用供给到加热室1的微波，对收纳于加热室1的被加热物进行加热。
如图2、图3所示，微波检测部5配置于传输微波的波导管3的壁面。波导管3为方形波导管。波导管3的与管轴L1正交的截面具有长方形形状。管轴L1是宽度方向的波导管3的中心轴。
微波检测部5具备交叉开口11、印刷基板12以及支承部14。交叉开口11是配置于波导管3的宽幅面(Wide Plane)3a的X形状的开口部。印刷基板12以与交叉开口11相对的方式配置于波导管3的外侧。支承部14在波导管3的外表面上支承印刷基板12。
如图4所示，交叉开口11在俯视时配置于不与波导管3的管轴L1交叉的位置。交叉开口11的开口中央部11c在俯视时配置成从波导管3的管轴L1离开尺寸D1。尺寸D1例如是波导管3的宽度的1/4。交叉开口11将在波导管3内传递的微波作为圆偏振波的微波向印刷基板12辐射。
交叉开口11的开口形状根据波导管3的宽度及高度、在波导管3中传递的微波的电力电平及频带、从交叉开口11辐射的圆偏振波的微波的电力电平等来决定。
例如，在波导管3的宽度为100mm、高度为30mm、波导管3的壁面的厚度为0.6mm、在波导管3中传递的微波的最大电力电平为1000W、频带为2450MHz、从交叉开口11辐射的圆偏振波的微波的最大电力电平为约10mW的情况下，交叉开口11的长度11w及宽度11d分别设定为20mm、2mm。
如图5所示，交叉开口11包含彼此交叉的第一长孔11e和第二长孔11f。交叉开口11的开口中央部11c与第一长孔11e和第二长孔11f交叉的开口交叉部一致。交叉开口11相对于垂线L2线对称地形成。垂线L2与管轴L1正交，穿过开口中央部11c。
在本实施方式中，第一长孔11e与第二长孔11f以90度的角度交叉。但是，本公开并不限定于此。第一长孔11e与第二长孔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辐射直线偏振波的微波。
如果开口中央部11c稍微偏离管轴L1，则电场旋转。但是，若开口中央部11c接近管轴L1(尺寸D1越接近0mm)，则产生扭曲旋转的电场。在该情况下，交叉开口11辐射椭圆偏振波的微波。
在本实施方式中，尺寸D1设定为波导管3的宽度的约1/4。在该情况下，产生大致正圆状的旋转的电场。交叉开口11辐射大致正圆状的圆偏振波的微波。因此，圆偏振波的微波的旋转方向更加明确。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相对的基板背面12b和与基板背面12b相反一侧的基板正面12a。基板正面12a作为微波反射部件的一例而具有以覆盖基板正面12a整体的方式形成的铜箔(未图示)。该铜箔防止从交叉开口11辐射的圆偏振波的微波透过印刷基板12。
如图5所示，在基板背面12b配置有作为耦合线路的一例的微带线路13。微带线路13例如由具有大致50Ω的特性阻抗的传输线路构成。微带线路13以包围交叉开口11的开口中央部11c的方式配置。
以下，对微带线路13的有效长度λre进行说明。当设微带线路13的宽度为w、印5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εr时，微带线路13的有效长度λre由下式表示。有效长度λre是在微带线路13中传递的电磁波的波长。
[数学式1]
Figure BDA0003219894740000061
Figure BDA0003219894740000062
具体而言，微带线路13具备第一传输线路13a和第二传输线路13b。第一传输线路13a具有作为第一交叉线部的一例的第一直线部13aa。第一直线部13aa在俯视时在比开口中央部11c更远离管轴L1的位置处与第一长孔11e交叉。第一直线部13aa以随着接近垂线L2而远离管轴L1的方式延伸。
第二传输线路13b具有作为第二交叉线部的一例的第二直线部13ba。第二直线部13ba在俯视时在比开口中央部11c更远离管轴L1的位置处与第二长孔11f交叉。第二直线部13ba以随着接近垂线L2而远离管轴L1的方式延伸。第一直线部13aa和第二直线部13ba相对于垂线L2线对称地配置。
第一传输线路13a和第二传输线路13b在俯视时在矩形区域E1之外且比矩形区域E1远离管轴L1的位置彼此连接。第一直线部13aa在俯视时在比开口中央部11c靠近开口末端部11ea的位置处与第一长孔11e交叉。
第一直线部13aa在俯视时与第一长孔11e正交。第二直线部13ba在俯视时在比开口中央部11c靠近开口末端部11fa的位置处与第二长孔11f交叉。第二直线部13ba在俯视时与第二长孔11f正交。
第一传输线路13a的一端和第二传输线路13b的一端在俯视时在与交叉开口11重叠的区域之外彼此连接。第一直线部13aa的一端在与交叉开口11外接的矩形区域E1之外与第二直线部13ba的一端连接。
第一耦合点P1是在俯视时第一直线部13aa与第一长孔11e彼此交叉的点。第二耦合点P2是在俯视时第二直线部13ba与第二长孔11f彼此交叉的点。将连结第一耦合点P1与第二耦合点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更远离管轴L1的第一传输线路13a与第二传输线路13b的合计距离设定为有效长度λre的1/4。
在俯视时，将穿过开口中央部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更远离管轴L1的第一传输线路13a与第二传输线路13b的合计距离设定为有效长度λre的1/2。
第一传输线路13a具备将第一直线部13aa的另一端与第一输出部131连接的第三直线部13ab。第一直线部13aa与第三直线部13ab以呈钝角(例如135度)的方式连接。
第二传输线路13b具备将第二直线部13ba的另一端与第二输出部132连接的第四直线部13bb。第二直线部13ba与第四直线部13bb以呈钝角(例如135度)的方式连接。第三直线部13ab和第四直线部13bb与垂线L2平行地配置。
第一输出部131以及第二输出部132在俯视时配置于支承部14(参照图2、图3)之外。第一输出部131与第一检波电路15连接。第一检波电路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。第二输出部132与第二检波电路16连接。第二检波电路16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，第一检波电路15以及第二检波电路16均具备由芯片电阻以及肖特基二极管构成的平滑电路(未图示)。第一检波电路15对来自第一输出部131的微波信号进行整流，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至第一检波输出部18。
同样地，第二检波电路16对来自第二输出部132的微波信号进行整流，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二检波输出部19。
印刷基板12具有用于将印刷基板12安装于波导管3的四个孔(孔20a、20b、20c、20d)。在基板背面12b的孔20a、20b、20c、20d的周边形成有成为接地的铜箔。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借助孔20a、20b、20c、20d利用螺钉201a、201b、201c、201d(参照图2)螺纹固定于支承部14，由此固定于波导管3。
如图3所示，支承部14具有用于分别螺纹固定螺钉201a、201b、201c、201d的螺纹部202a、202b、202c、202d。螺纹部202a、202b、202c、202d形成于设置于支承部14的凸缘部。
支承部14具有导电性，以在俯视时包围交叉开口11的方式配置。支承部14作为防止从交叉开口11辐射的圆偏振波的微波向支承部14外泄漏的屏蔽件发挥功能。
支承部14具有供微带线路13的第三直线部13ab以及第四直线部13bb通过的槽141、槽142。根据该结构，能够将微带线路13的第一输出部131以及第二输出部132配置于支承部14之外。槽141、142作为用于将在微带线路13中传递的微波信号取出到支承部14之外的取出部发挥功能。槽141、142能够通过以远离印刷基板12的方式使支承部14的凸缘部凹陷而形成。
图2、图3图示出分别与图5所示的第一检波输出部18、第二检波输出部19连接的连接器18a、连接器19a。
接着，对微波检测部5的动作及作用进行说明。
首先，参照图6，对从交叉开口11辐射圆偏振波的微波的原理进行说明。在图6中，用虚线的同心椭圆表示在波导管3内产生的磁场分布3d。用箭头表示磁场分布3d的磁场的方向。磁场分布3d在波导管3内随着时间的经过而向微波的传输方向A1移动。
在图6的(a)所示的时刻t＝t0，形成磁场分布3d。此时，虚线箭头B1所示的磁场激励交叉开口11的第一长孔11e。在图6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的第二长孔11f。
在图6的(a)所示的时刻t＝t0+T/2(T是微波的管内波长的周期)，虚线箭头B3所示的磁场激励交叉开口11的第一长孔11e。在图6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的第二长孔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的第一长孔11e。
通过依次重复这些状态，向逆时针方向(微波的旋转方向32)旋转的圆偏振波的微波从交叉开口11向波导管3外辐射。
在此，若将沿着图4所示的箭头30传递的微波作为入射波，将沿着箭头31传递的微波作为反射波，则入射波向与图6所示的传输方向A1相同的方向传递。因此，如上所述，逆时针旋转的圆偏振波的微波从交叉开口11向波导管3外辐射。
另一方面，反射波向与图6所示的传输方向A1相反的方向传递。因此，顺时针旋转的圆偏振波的微波从交叉开口11向波导管3外辐射。
辐射到波导管3外的圆偏振波的微波在与交叉开口11相对的微带线路13耦合。微带线路13将通过沿着箭头30传递的入射波而从交叉开口11辐射的微波的大部分输出到第一输出部131。
另一方面，微带线路13将通过沿着箭头31传递的反射波而从交叉开口11辐射的微波的大部分输出到第二输出部132。
即，微波检测部5共用作为与交叉开口11相对的耦合线路的微带线路13，作为检测入射波的入射波检测部和检测反射波的反射波检测部发挥功能。
通过该结构，微波检测部5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7进行详细说明。
图7是用于说明在微带线路13中传递并随着时间经过而变化的微波的方向和量的图。微带线路13与交叉开口11之间存在间隙。实际上，微波到达微带线路13所需要的时间将延迟微波在该间隙中传递的时间。但是，为了方便说明，在此无视该时间延迟。
在此，将俯视时交叉开口11与微带线路13交叉的区域称为耦合区域。第一耦合点P1是第一长孔11e与微带线路13交叉的耦合区域的大致中心。第二耦合点P2是第二长孔11f与微带线路13交叉的耦合区域的大致中心。
在图7中，用实线箭头的线的粗细来表现在微带线路13中传递的微波的量(通过磁场的交链而流动的电流)。即，在微带线路13中传递的微波的量较多的情况下线较粗，在微带线路13中传递的微波的量较少的情况下线较细。
在图7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的第一长孔11e，在第一耦合点P1产生粗实线箭头M1所示的微波。该微波在微带线路13中朝向第二耦合点P2传递。
在图7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的第二长孔11f，在第二耦合点P2产生粗实线箭头M2所示的微波。
若将第一耦合点P1与第二耦合点P2之间的微带线路13的微波的有效传递时间设定为时间t1，则在图7的(a)所示的时刻在第一耦合点P1产生的微波，在图7的(b)所示的时刻传递至第二耦合点P2。即，在图7的(b)所示的时刻，在第二耦合点P2产生实线箭头M1所示的微波和实线箭头M2所示的微波。
因此，两个微波被相加而在微带线路13中朝向第二输出部132传递，经过规定时间后，输出到第二输出部132。在本实施方式中，为了将上述有效传递时间设定为时间t1，将比假想直线L3更远离管轴L1的第一传输线路13a与第二传输线路13b的合计距离设定为有效长度λre的1/4。通过该结构，能够容易地进行微带线路13的设计。
在图7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的第一长孔11e，在第一耦合点P1产生细实线箭头M3所示的微波。该微波在微带线路13中朝向第一输出部131传递，经过规定时间后，输出到第一输出部131。
实线箭头M3的粗细与实线箭头M1的粗细相比变细的理由如下所述。如上所述，从交叉开口11辐射沿逆时针方向(微波的旋转方向32)旋转的圆偏振波的微波。
在图7的(a)所示的时刻，在第一耦合点P1产生的实线箭头M1所示的微波向与从交叉开口11辐射的微波的旋转方向大致相同的方向传递。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7的(c)所示的时刻，在第一耦合点P1产生的实线箭头M3所示的微波向与从交叉开口11辐射的微波的旋转方向大致相反的方向传递。因此，耦合的微波的能量被缩减。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7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的第二长孔11f，在第二耦合点P2产生细实线箭头M4所示的微波。该微波朝向第一耦合点P1传递。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7的(a)所示的时刻t＝t0同样地，虚线箭头B1所示的磁场激励交叉开口11的第一长孔11e。在该情况下，在图7的(a)所示的时刻的情况下未说明的细实线箭头M4所示的微波存在于微带线路13上。
细实线箭头M4所示的微波在时刻t＝t0+T(即t＝t0)传递到第一耦合点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递。因此，实线箭头M4所示的微波被抵消而消失，不向第一输出部131输出。
严格地说，在时刻t＝t0从第一耦合点P1传递的微波的量为从粗实线箭头M1所示的微波的量中减去细实线箭头M4所示的微波的量而得到的量(M1-M4)。因此，输出到第二输出部132的微波的量成为对从第二耦合点P2传递的微波的量加上粗实线箭头M2所示的微波的量而得到的量(M1+M2-M4)。
考虑到这种情况，输出到第二输出部132的微波的量(M1+M2-M4)远大于输出到第一输出部131的微波的量(M3)。因此，微带线路13将通过沿着箭头31传递的反射波而从交叉开口11逆时针辐射的微波的大部分输出到第二输出部132。另一方面，微带线路13将通过沿着箭头30传递的入射波而从交叉开口11顺时针辐射的微波的大部分输出到第一输出部131。
与在波导管3中传递的微波的量相对的从交叉开口11辐射的微波的量由波导管3以及交叉开口11的形状以及尺寸决定。例如，在设定为上述的形状及尺寸的情况下，与在波导管3中传递的微波的量相对的从交叉开口11辐射的微波的量约为1/100000(约-50dB)。
接着，在本实施方式中，对于将比平行线L4更远离管轴L1的第一传输线路13a与第二传输线路13b的合计距离设定为有效长度λre的1/2的理由进行说明。
图8是用于说明在微带线路13中传递并随着时间经过而变化的微波的方向和量的图。图8的(a)～(d)是表示从图7的(a)～(d)分别经过t1/2的时间的状态的图。
虽然在上述中省略了说明，但磁场分布3d随着时间经过而在波导管3内向微波的传输方向A1移动。因此，如图8的(a)～(d)所示，虚线箭头B12、B23、B34、B41所示的磁场激励第一长孔11e以及第二长孔11f。由此，辐射到波导管3外的圆偏振波的微波与微带线路13耦合。
在此，将俯视时垂线L2及平行线L4与微带线路13交叉的区域称为耦合区域。第三耦合点P3是垂线L2与微带线路13交叉的耦合区域的大致中心。第四耦合点P4是平行线L4与第一传输线路13a交叉的耦合区域的大致中心。第五耦合点P5是平行线L4与第二传输线路13b交叉的耦合区域的大致中心。
在图8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，在第三耦合点P3产生粗实线箭头M11所示的微波。该微波在微带线路13中朝向第五耦合点P5传递。
在图8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。在第五耦合点P5产生由粗实线箭头M12a表示的微波，在第四耦合点P4产生由细实线箭头M12b表示的微波。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。
若将第三耦合点P3与第五耦合点P5之间的微带线路13的微波的有效传递时间设定为时间t1，则在图8的(a)所示的时刻在第三耦合点P3产生的微波，在图8的(b)所示的时刻向第五耦合点P5传递。即，在图8的(b)所示的时刻，在第五耦合点P5产生粗实线箭头M11所示的微波和粗实线箭头M12a所示的微波。
因此，两个微波被相加而在微带线路13中向第二输出部132传递，经过规定时间后，输出到第二输出部132。为了将上述有效传递时间设定为时间t1，在本实施方式中，将比平行线L4更远离管轴L1的第一传输线路13a的距离设定为有效长度λre的1/4。在第四耦合点P4产生的细实线箭头M12b所示的微波在微带线路13中朝向第一输出部131传递，经过规定时间后，输出到第一输出部131。
在图8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，在第三耦合点P3产生细实线箭头M13b所示的微波。该微波在微带线路13中朝向第一输出部131传递。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8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。在第五耦合点P5产生细实线箭头M14b所示的微波，在第四耦合点P4产生粗实线箭头M14a所示的微波。细实线箭头M14b所示的微波在微带线路13中朝向第三耦合点P3传递。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所示的微波在微带线路13中朝向第三耦合点P3传递。当将第三耦合点P3与第四耦合点P4之间的微带线路13的微波的有效传递时间设定为时间t1时，在图8的(c)所示的时刻在第三耦合点P3产生的微波，在图8的(d)所示的时刻传递到第四耦合点P4。
即，在图8的(d)所示的时刻，在第四耦合点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。为了将上述有效传递时间设定为时间t1，在本实施方式中，将比平行线L4更远离管轴L1的第二传输线路13b的距离设定为有效长度λre的1/4。
即，将比平行线L4更远离管轴L1的第一传输线路13a与第二传输线路13b的合计距离设定为有效长度λre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递。因此，细实线箭头M13b所示的微波被抵消而消失，不输出到第一输出部131。
在时刻t＝t0+T+t1/2，与图8的(a)所示的时刻t＝t0+t1/2同样地，虚线箭头B12所示的磁场激励交叉开口11。在该情况下，在图8的(a)所示的时刻的情况下没有说明的细实线箭头M14b所示的微波存在于微带线路13上。
细实线箭头M14b所示的微波在时刻t＝t0+T+t1/2传递到第三耦合点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递。因此，细实线箭头M14b所示的微波被抵消而消失，不输出到第一输出部131。
严格地说，在时刻t＝t0+t1/2从第三耦合点P3传递的微波的量成为从粗实线箭头M11、M14a所示的微波的量中减去细实线箭头M14b所示的微波的量而得到的量(M11+M14a-M14b)。因此，输出到第二输出部132的微波的量成为对从第三耦合点P3传递的微波的量加上粗实线箭头M12a所示的微波的量而得到的量(M11+M12a+M14a-M14b)。
考虑到这种情况，输出到第二输出部132的微波的量(M11+M12a+M14a-M14b)远大于输出到第一输出部131的微波的量(M12b)。因此，微带线路13将通过沿箭头31的方向传递的反射波而从交叉开口11逆时针辐射的微波的大部分输出到第二输出部132。另一方面，微带线路13将通过沿箭头30的方向传递的入射波而从交叉开口11顺时针辐射的微波的大部分输出到第一输出部131。
微波检测部5具有交叉开口11，该交叉开口11在俯视时配置于与波导管3的管轴L1不交叉的位置，辐射圆偏振波的微波。根据该结构，从交叉开口11辐射的圆偏振波的微波的旋转方向在入射波和反射波中彼此相反。利用该圆偏振波的微波的旋转方向的不同，能够分离并检测入射波和反射波。
在微波检测部5中，第一传输线路13a具备第一直线部13aa，并且第二传输线路13b具备第二直线部13ba。根据该结构，与以往相比，能够减少微带线路13弯曲的部位。能够消除使微带线路13弯曲成直角的必要性。微带线路13弯曲的部位能够远离交叉开口11的铅垂方向的区域。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。
在微波检测部5中，第一传输线路13a和第二传输线路13b在俯视时在矩形区域E1之外且离开管轴L1的位置处彼此连接。通过该结构，能够使微带线路13弯曲的部位更加远离交叉开口11的铅垂方向的区域。能够使第一直线部13aa以及第二直线部13ba的长度更长，能够抑制微带线路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。
在微波检测部5中，第一直线部13aa在俯视时在比开口中央部11c靠近开口末端部11ea的位置处与第一长孔11e交叉。第二直线部13ba在俯视时在比开口中央部11c靠近开口末端部11fa的位置处与第二长孔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。根据上述结构，更强的磁场在微带线路13耦合。因此，流过微带线路13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。
在微波检测部5中，第一直线部13aa在俯视时与第一长孔11e正交。根据该结构，使在第一耦合点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辐射的微波的旋转方向32相同。由此，能够使实线箭头M1所示的微波的量更大。
使在第一耦合点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辐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。
在微波检测部5中，第二直线部13ba在俯视时与第二长孔11f正交。根据该结构，使在第二耦合点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辐射的微波的旋转方向32相同。由此，能够使实线箭头M2所示的微波的量更大。
使在第二耦合点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辐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。
在微波检测部5中，微带线路13具有第一直线部13aa、第二直线部13ba、第三直线部13ab和第四直线部13bb。彼此相邻的第一直线部13aa与第三直线部13ab以呈钝角的方式连接。彼此相邻的第二直线部13ba和第四直线部13bb以呈钝角的方式连接。
根据该结构，能够减少微带线路13中弯曲成直角的部位。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。
在微波检测部5中，比假想直线L3更远离管轴L1的第一传输线路13a与第二传输线路13b的合计距离被设定为有效长度λre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λre的大致1/4即可，不一定需要设定为有效长度λre的1/4。
在微波检测部5中，比平行线L4更远离管轴L1的第一传输线路13a与第二传输线路13b的合计距离被设定为有效长度λre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λre的大致1/2即可，不一定必须设定为有效长度λre的1/2。
如图5所示，在本实施方式中，第一传输线路13a的一端与第二传输线路13b的一端以呈直角的方式连接。不过，本发明并不限于此。在俯视时第一传输线路13a的一端在从交叉开口11的区域偏离的位置处与第二传输线路13b的一端连接即可。在该区域中，磁场的影响大。
图9A～图9D分别是表示微带线路13的第一变形例～第六变形例的俯视图。如图9A所示，第一传输线路13a和第二传输线路13b可以以使第一传输线路13a的一端与第二传输线路13b的一端的连接点远离开口中央部11c的方式弯曲。
如图9B所示，第一传输线路13a和第二传输线路13b可以以使第一传输线路13a的一端与第二传输线路13b的一端的连接点接近开口中央部11c的方式弯曲。如图9C所示，第一传输线路13a和第二传输线路13b可以以使第一传输线路13a的一端与第二传输线路13b的一端的连接点接近开口中央部11c的方式弯曲。
在本实施方式中，第一直线部13aa、第二直线部13ba分别对应于第一交叉线部、第二交叉线部。但是，本发明并不限于此。如图9D所示，第一交叉线部、第二交叉线部可以分别为圆弧状部13ac、圆弧状部13bc。
在本实施方式中，第三直线部13ab以及第四直线部13bb与垂线L2平行。但是，本发明并不限于此。如图9E所示，第三直线部13ab以及第四直线部13bb可以与平行线L4平行。
在本实施方式中，第一传输线路13a以及第二传输线路13b具有多个直线部。但是，本发明并不限于此。如图9F所示，第一传输线路13a以及第二传输线路13b均可以由一条直线部构成。
在本实施方式中，交叉开口11相对于垂线L2线对称地形成。垂线L2与管轴L1正交且通过开口中央部11c。但是，本发明并不限于此。交叉开口11也可以不相对于垂线L2线对称地形成。例如，第一长孔11e和第二长孔11f可以在从各自的长度方向的中央部偏离的位置处交叉。第一长孔11e的长度与第二长孔11f的长度也可以互不相同。
在这些情况下，第一长孔11e与第二长孔11f交叉的开口交叉部从开口中央部11c偏离。交叉开口11也可以相对于在俯视时相对于垂线L2稍微倾斜的直线线对称地形成。
图10是示意性地表示本实施方式中的微波检测部5与开口部33的位置关系的图。在图10中，开口部33相当于图4所示的交叉开口11。开口部33的最大开口长度D2相当于图4所示的交叉开口11的长度11w。
如图10所示，从开口部33取出的微波从开口部33大致球状地辐射。在从开口部33的中心到最大开口长度D2的一半的距离的范围HR中，从开口部33辐射的微波的强度较高。
因此，微波检测部5以使微波检测部5与开口部33的距离D3成为最大开口长度D2的1/2以下的方式配置。通过该结构，微波检测部5能够高效地检测微波。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。
在本实施方式中，以距离D3大于0即不使微波检测部5与波导管3接触的方式配置微波检测部5。由此，不引起由电场集中引起的火花，微波检测部5能够稳定地检测微波。其结果，能够更高精度地分离并检测入射波和反射波。
在本实施方式中，用于微波检测部5的检波电路等的电子部件、连接器18a、19a(参照图2、图3)配置于与开口部33相对的面。在该情况下，若距离D3较短，则波导管3的壁面与检波电路的电子部件或连接器接触，难以配置微波检测部5。因此，距离D3优选为1mm以上。
图11表示使用电磁场模拟器得到的最大开口长度D2为24mm的情况下的距离D3与检测精度的关系。
检测精度是指在作为一般的微波检测部的定向耦合器中，表示入射波与反射波的信号的分离度的方向性。检测精度表示在检测信号中包含方向性的值的误差成分的情况。因此，检测精度的值越小则误差成分越小，意味着定向耦合器性能更高。
如图11所示，在距离D3为大约6mm即最大开口长度D2的1/4的情况下，检测精度最高。为了高精度地分离入射波和反射波，在检测信号变为最小时，误差成分只要是比检测信号小的值即可。
检测信号取最小值是指反射变得最小时的反射波。在一般的微波加热装置中，反射波的最小值为-13dB(输入值的5％)左右。因此，考虑安全率，作为检测精度，只要误差成分不超过-13dB的1/2即-16dB(输入值的2.5％)，就能够进行检测而没有问题。
因此，期望检测精度为-16dB以下。如图11所示，距离D3为大约3mm～12mm的范围即最大开口长度D2的1/8～1/2的范围即可。这样，能够高精度地分离并检测入射波和反射波。
产业上的利用可能性
本公开所涉及的微波检测部能够应用于民用以及工业用的微波加热装置(例如微波炉)。
标号说明
1：加热室；1a：底面；2：微波产生部；3：波导管；3a：宽幅面；3d：磁场分布；4：微波辐射部；5：微波检测部；5a、5b：检测信号；6：控制部；7：驱动电源；8：信号；9：马达；10：微波加热装置；11：交叉开口；11c：开口中央部；11d：宽度；11e：第一长孔；11ea、11fa：开口末端部；11f：第二长孔；11w：长度；12：印刷基板；12a：基板正面；12b：基板背面；13：微带线路；13a：第一传输线路；13aa：第一直线部；13ab：第三直线部；13ac：圆弧状部；13b：第二传输线路；13ba：第二直线部；13bb：第四直线部；13bc：圆弧状部；14：支承部；15：第一检波电路；16：第二检波电路；18：第一检波输出部；18a19a：连接器；19：第二检波输出部；20a：孔；30、31：箭头；32：旋转方向；33：开口部；131：第一输出部；132：第二输出部；141、142：槽。

Claims (5)

1.一种微波加热装置，其中，所述微波加热装置具备：
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，其将由所述微波产生部产生的微波传输至所述加热室；
开口部，其设置于所述波导管的壁面，构成为从所述波导管取出微波的一部分；以及
反射波检测部，其构成为检测作为从所述开口部取出并从所述加热室朝向所述微波产生部传递的微波的反射波的一部分，
所述反射波检测部配置在从所述开口部起的所述开口部的最大开口长度的1/2的距离内。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，
所述反射波检测部以不与所述开口部接触的方式配置。
3.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，
所述微波加热装置还具备入射波检测部，其检测作为从所述微波产生部向所述加热室传递的微波的入射波的一部分。
4.根据权利要求3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享与所述开口部相对的耦合线路，
所述入射波检测部构成为从所述耦合线路的一端取出所述入射波，
所述反射波检测部构成为从所述耦合线路的另一端取出所述反射波。
5.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，
所述开口部具有彼此交叉的第一长孔和第二长孔，所述第一长孔和所述第二长孔在俯视时配置于不与所述波导管的管轴交叉的位置，
所述耦合线路具备第一传输线路和第二传输线路，
所述第一传输线路具有第一交叉线部，所述第一交叉线部在俯视时以随着从所述管轴的一端接近通过所述第一长孔与所述第二长孔交叉的开口交叉部且与所述管轴正交的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一长孔交叉，
所述第二传输线路具有第二交叉线部，所述第二交叉线部在俯视时以随着从所述管轴的另一端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二长孔交叉，
所述第一传输线路的一端在俯视时在从所述开口部的区域偏离的位置处与所述第二传输线路的一端连接。
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