JP2008108491A - マイクロ波処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換効率を向上させるとともに、反射電力によるマイクロ波発生装置の破損を防止できるマイクロ波処理装置およびマイクロ波処理方法を提供する。
【解決手段】マイクロコンピュータ７００は、被加熱の本加熱前に、マイクロ波発生部３００を制御することにより、マイクロ波発生部３００により発生されるマイクロ波の周波数を２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの全周波数帯域にかけて掃引するとともに、反射電力検出装置６００により検出される反射電力と周波数との関係を記憶する。そして、記憶した反射電力と周波数との関係から最小の反射電力が示されるときの周波数を本加熱周波数として抽出する。その後、マイクロコンピュータ７００は、被加熱物の本加熱時に、本加熱周波数のマイクロ波をマイクロ波発生部３００により発生させ、アンテナＡＮＴ１から筐体５０１内に放射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波により対象物を処理するマイクロ波処理装置およびマイクロ波処理方法に関する。

従来より、マイクロ波発生装置として一般的に用いられるマグネトロンに代えて、半導体素子を用いたマイクロ波発生装置が提案されてきた。半導体素子を用いたマイクロ波発生装置によれば、小型でかつ安価な構成でマイクロ波の周波数を容易に調整することができる。このように、半導体素子を用いたマイクロ波発生装置を備える高周波加熱装置があった（例えば特許文献１参照）。

前記特許文献１の高周波加熱装置においては、所定の周波数帯域でマイクロ波の周波数が掃引され、反射電力が最小値を示すときのマイクロ波の周波数が記憶される。そして、記憶された周波数のマイクロ波が加熱室内のアンテナから放射され、対象物が加熱される。これにより、電力変換効率が向上する。
特開昭５６−９６４８６号公報

半導体素子は放熱部材が接触した状態で用いられる。反射電力により半導体素子が発熱した場合、放熱部材により放熱が行われる。

しかしながら、マイクロ波の周波数が掃引される際に非常に大きい反射電力が発生すると、その反射電力により発生する熱が放熱部材の放熱能力を超える場合がある。この場合、半導体素子が破損するおそれがある。

本発明の目的は、電力変換効率を向上させるとともに、反射電力によるマイクロ波発生装置の破損を防止できるマイクロ波処理装置およびマイクロ波処理方法を提供することである。

前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波処理装置は被加熱物を加熱するための加熱室と、マイクロ波発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段によって発生されるマイクロ波を被加熱物に放射する放射部と、前記放射部からの反射電力を検出する反射電力検出手段と、前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、被加熱物を加熱する前に、前記マイクロ波発生手段によりマイクロ波の周波数を変化させつつ、前記放射部から被加熱物にマイクロ波を放射させ、前記反射電力検出手段により検出される反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱するマイクロ波の周波数を決定し、前記決定されたマイクロ波の周波数を前記マイクロ波発生手段によって発生する構成としたものである。

これにより、このマイクロ波処理装置においては、対象物の処理前に、マイクロ波発生手段によりマイクロ波の周波数が変化されつつ放射部から対象物にマイクロ波が放射される。このとき、反射電力検出手段により検出される放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて、被加熱物の加熱処理のためのマイクロ波の周波数が決定される。被加熱物の加熱時に、決定された周波数のマイクロ波がマイクロ波発生手段により発生される。

このように、放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された周波数のマイクロ波が被加熱物の加熱に用いられるので、被加熱物の加熱時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。

また、反射電力に起因してマイクロ波発生手段が発熱する場合でも、その発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生手段の破損および故障が防止される。

本発明のマイクロ波処理装置は、放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。

また、反射電力に起因してマイクロ波発生手段が発熱する場合でも、その発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生手段の破損および故障が防止される。

第１の発明は、被加熱物を加熱するための加熱室と、マイクロ波発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段によって発生されるマイクロ波を被加熱物に放射する放射部と、前記放射部からの反射電力を検出する反射電力検出手段と、前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、被加熱物を加熱する前に、前記マイクロ波発生手段によりマイクロ波の周波数を変化させつつ、前記放射部から被加熱物にマイクロ波を放射させ、前記反射電力検出手段により検出される反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱するマイクロ波の周波数を決定し、前記決定されたマイクロ波の周波数を前記マイクロ波発生手段によって発生する構成としたものであり、放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。

また、反射電力に起因してマイクロ波発生手段が発熱する場合でも、その発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生手段の破損および故障が防止することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の制御手段は反射電力検出手段により検出される反射電力が極小値から予め定めた所定の値増加する周波数を記憶し、極小値が複数検出された場合は、前記記憶した周波数と反射電力が極小値を示した周波数との差が大きい方の極小値を優先的に選択し、加熱する周波数として決定する構成としたものであり、これにより放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上できる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の制御手段は、被加熱物を加熱する前に放射部から被加熱物に放射されるマイクロ波の電力を加熱中に放射されるマイクロ波の電力よりも小さくなるように制御したものであり、これにより反射電力に起因してマイクロ波発生手段が発熱する場合でも、その発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生手段の破損および故障が防止される。ことができる。また、この場合、被加熱物の加熱前にマイクロ波の周波数を変化させつつ放射部から対象物に放射されるマイク
ロ波の電力が、被加熱物の加熱時に放射されるマイクロ波の電力よりも小さいので、被加熱物の加熱前に、被加熱物が大きな電力を有するマイクロ波により加熱されることを防止できる。それにより、加熱前の電力消費が低減されるとともに、被加熱物が不所望の条件で加熱されることが防止される。

第４の発明は、特に第３の発明の制御手段は、加熱中に反射電力検出手段によって検出される反射電力が予め定められた閾値をこえると、一旦マイクロ波発生手段が出力するマイクロ波の電力を低減し、前記マイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を掃引し、再度反射電力検出手段が検出する反射電力が最小または極小となる周波数を求め、前記最小または極小となる周波数で加熱を再開するよう構成したものであり、これにより放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。

また、反射電力に起因してマイクロ波発生手段が発熱する場合でも、その発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生手段の破損および故障が防止することができる。

第５の発明は、特に第１から第４の発明の制御手段は、加熱動作中にマイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を微少量増減させ、反射電力検出手段によって検出される反射電力が小さくなる方向に前記マイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を微減あるいは微増する構成としたものであり、これにより放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。また、加熱中に反射電力が変化した場合においても常に反射電力が最小または極小となる周波数を追尾するので常に高い電力変換効率を維持することが可能となる。

第６の発明は、特に第１から第４の発明の反射電力検出手段が検出する反射電力が、予め定めた所定の値よりも大きくなると、加熱動作前に求めた第２の極小値にマイクロ波発生手段が発生するマイクロ波の周波数を変化させる構成としたものであり、これにより放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。また、加熱中に反射電力が増加した場合も加熱周波数を変えることで反射電力が小さい周波数で動作するため高い電力変換効率を維持することが可能となる。

第７の発明は、特に第１から第６の発明のマイクロ波発生手段は、マイクロ波を放射する放射部と１対となるように構成し、各々の放射部から放射されるマイクロ波の周波数は各々の放射部からの反射電力が最小値または極小値となる周波数となるように、前記マイクロ波発生手段をそれぞれ独立に制御するようにしたものであり、これにより各々のマイクロ波発生手段は放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が被加熱物の加熱に用いられるので、各々のマイクロ波発生手段において被加熱物の加熱時に発生する反射電力が低減される。このためそれぞれのマイクロ波発生手段の電力変換効率が向上される。

第８の発明は、特に第７の発明の反射電力検出手段が検出する反射電力が予め定めた所定の値よりも大きくなった場合、マイクロ波発生手段により発生するマイクロ波の電力を低減し、反射電力が前記予め定めた所定の値よりも小さくなるように前記マイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の電力を制限する構成としたものであり、これによりこれによ
り反射電力に起因してマイクロ波発生手段が発熱する場合でも、その発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生手段の破損および故障が防止される。ことができる。

第９の発明は、被加熱物を加熱するための加熱室と、マイクロ波発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段によって発生されるマイクロ波を被加熱物に放射する放射部と、前記放射部からの反射電力と前記マイクロ波発生手段から放射部に伝送される入射電力を検出する電力検出手段と、前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、被加熱物を加熱する前に、前記マイクロ波発生手段によりマイクロ波の周波数を変化させつつ、前記放射部から被加熱物にマイクロ波を放射させ、前記電力検出手段により検出される反射電力と入射電力の比が最小または極小となる周波数に基づいて加熱するマイクロ波の周波数を決定し、前記決定されたマイクロ波の周波数を前記マイクロ波発生手段によって発生する構成としたものであり、これにより放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。

また、反射電力に起因してマイクロ波発生手段が発熱する場合でも、その発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生手段の破損および故障が防止することができる。

第１０の発明は、特に第９の発明の制御手段は、加熱動作中にマイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を微少量増減させ、電力検出手段によって検出される反射電力と入射電力の比が小さくなる方向に前記マイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を微減あるいは微増する構成としたものであり、これにより放射部からの反射電力と入射電力の比が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。

また、反射電力に起因してマイクロ波発生手段が発熱する場合でも、その発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生手段の破損および故障が防止することができる。

第１１の発明は、特に第１０の発明のマイクロ波発生手段は、マイクロ波を放射する放射部と１対となるように構成し、各々の放射部から放射されるマイクロ波の周波数は各々の放射部からの反射電力が最小値または極小値となる周波数となるように、前記マイクロ波発生手段をそれぞれ独立に制御することを特徴としたものであり、これにより各々のマイクロ波発生手段は放射部からの反射電力と入射電力の比が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が被加熱物の加熱に用いられるので、各々のマイクロ波発生手段において被加熱物の加熱時に発生する反射電力が低減される。このためそれぞれのマイクロ波発生手段の電力変換効率が向上される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、以下の説明では、マイクロ波処理装置の一例として、電子レンジを説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
（１−１）電子レンジの構成および動作の概略
図１は、第１の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態に係る電子レンジ１は、マイクロ波発生装置１００および筐体５
０１を含む。筐体５０１内には、アンテナＡ１が設けられる。

また、マイクロ波発生装置１００は、電圧供給部２００、マイクロ波発生部３００、マイクロ波増幅部４００、反射電力検出部６００およびマイクロコンピュータ７００を備える。マイクロ波発生装置１００は、電源プラグ１０を介して商用電源に接続される。

マイクロ波発生装置１００において、電圧供給部２００は、商用電源から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換し、可変電圧をマイクロ波発生部３００に与え、直流電圧をマイクロ波増幅部４００に与える。

マイクロ波発生部３００は、電圧供給部２００から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生する。マイクロ波増幅部４００は、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、マイクロ波発生部３００により発生されるマイクロ波を増幅する。電圧供給部２００は商用電源の電圧をマイクロ波発生部３００とマイクロ波増幅部４００にそれぞれ所望の電圧を供給するいわゆるスイッチング電源であり、商用電源の電位とマイクロ波発生部１００及びマイクロ波増幅部３００の電位を絶縁する役目も同時に果たしている。また、マイクロ波発生部３００およびマイクロ波増幅部４００の構成および動作の詳細は後述する。

反射電力検出部６００は、検波ダイオード、方向性結合器および終端器等を含み、マイクロ波増幅部４００により増幅されたマイクロ波を筐体５０１内に設けられたアンテナＡＮＴ１に与える。これにより、筐体５０１内でアンテナＡＮＴ１からマイクロ波が放射される。

このとき、アンテナＡ１から反射電力検出装置６００に反射電力が与えられる。反射電力検出装置６００は、与えられた反射電力の大きさに対応する反射電力検出信号をマイクロコンピュータ７００に与える。

マイクロコンピュータ７００は、電圧供給部２００およびマイクロ波発生部３００を制御する。詳細は後述する。

図２はマイクロ波発生装置１００の回路構成を模式的に示した図である。マイクロ波発生器３０３は例えばトランジスタなどの回路素子から構成されており、また、図１のマイクロコンピュータ７００に接続され、例えば、マイクロコンピュータ７００から送信される電圧信号によってその発振周波数、発振出力を制御される。このようにマイクロ波発生器３０３はマイクロコンピュータ７００によってその動作が制御される。マイクロ波増幅部４００は放熱フィン、回路基板を含んでおり、この回路基板上に図２の３個の増幅器４０１、４０２、４０３が形成されている。この増幅器４０１〜４０３はＧａＮ（窒化ガリウム）やＳｉＣ（炭化珪素）等を用いたトランジスタ等の高耐熱性かつ高耐圧の半導体素子により構成されている。増幅器４０１〜４０３にはそれぞれの増幅器の電源電圧を供給するラインＶｃｃと基準電位のラインＶｓｓおよびそれぞれの増幅器の動作／非動作を制御する制御信号線Ｖｇｓが電圧供給部２００に接続されている。制御信号線Ｖｇｓは例えば０Ｖからー１０Ｖ程度の電圧でありそれぞれの増幅器４０１〜４０３が増幅動作をする（例えばＶｇｓ＝−１Ｖ）か、停止状態（例えばＶｇｓ＝−１０Ｖ）になるかを制御している。また、増幅器４０１はマイクロ波発生器３０３のマイクロ波電力を増幅し、増幅器４０２、４０３はそれぞれ増幅器４０１、４０２の出力をさらに増幅する。増幅器４０３から出力されたマイクロ波電力は同軸ケーブルを介してアンテナＡＮＴ１に与えられる。アンテナＡＮＴ１に与えられたマイクロ波は、筐体５０１内へ放射される。筐体５０１内に放射されたマイクロ波は被加熱物５００に吸収されて被加熱物５００を昇温させる。筐体５０１内に放射されたマイクロ波の一部は筐体で反射しアンテナＡＮＴ１に戻ってくる
。反射電力検出部６００はこの筐体から反射して戻ってくる反射電力の値に応じた検出信号値をマイクロコンピュータ７００に送信する。

（１−２）マイクロコンピュータの制御方法
図１のマイクロコンピュータ７００は、使用者の操作によって被加熱物５００の加熱が指示されると以下の処理を行う。予め定められた第１の出力電力をマイクロ波発生装置１００の出力として設定する。この第１の出力電力は被加熱物を加熱する第２の電力よりも小さく設定されている。これはマイクロ波の照射によって発生する反射電力は周波数に応じて変化する。したがって、周波数を可変する際、反射電力が大きく増減する。ここで、反射電力によって図２のマイクロ波発生部３００、マイクロ波増幅部４００を構成する回路素子が発熱した場合、冷却能力に応じてその発熱は放熱されるが反射電力がその放熱能力を超過すると回路素子の発熱が高くなり、回路素子を損傷する恐れがある。そこで本実施の形態においてはそれぞれの回路素子の放熱能力を超えないように第１の出力電力を定めている。第１の出力電力の決定方法については後述する。

次にマイクロコンピュータ７００は、マイクロ波発生部３００により発生されるマイクロ波の周波数を電子レンジで用いられる２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの全周波数帯域にかけて掃引するとともに、図１の反射電力検出部６００により検出される反射電力と周波数との関係を記憶する。この周波数帯域はＩＳＭ（Industrial Scientific and Medical）バンドと呼ばれている。

なお、マイクロコンピュータ７００は、マイクロ波の周波数のスイープ時に全周波数帯域における反射電力と周波数との関係を記憶する代わりに、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみを記憶してもよい。この場合、マイクロコンピュータ７００内の記憶装置の使用領域を削減することができる。

続いて、マイクロコンピュータ７００は、ＩＳＭバンドから特定の周波数を抽出する周波数抽出処理を行う。この周波数抽出処理では、例えば、記憶した反射電力から特定の反射電力（例えば、最小値）を識別し、その反射電力が得られたときの周波数を本加熱周波数として抽出する。なお、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみをマイクロコンピュータ７００が複数組記憶する場合には、記憶された複数の周波数の中から特定の周波数が本加熱周波数として抽出される。図３はマイクロ波発生部３００の発振周波数と計測された反射電力の関係をグラフ化した図である。縦軸は反射電力を示し横軸は周波数を示している。マイクロコンピュータ７００は、周波数抽出処理により例えば反射電力が最小となるときの周波数ｆ１を本加熱周波数として抽出する。複数の周波数を抽出する場合は極小となる周波数ｆ２、およびｆ３を第２、第３の本加熱周波数として抽出する。

それにより、第２の出力電力で本加熱周波数ｆ１のマイクロ波がアンテナＡ１から筐体５０１内の対象物に放射される。その結果、反射電力を低減しつつ、対象物の加熱を行うことができる。

なお、スイープは、例えば０．１ＭＨｚ当り１ｍｓｅｃで行われる。この場合、ＩＳＭバンドの全周波数帯域に渡る上記のスイープでは１ｓｅｃの時間を要する。

次に、マイクロコンピュータ７００は、予め定められた第２の出力電力を電子レンジの出力電力として設定する。この第２の出力電力は、図１の筐体５０１内に配置された対象物を加熱するための電力であり、電子レンジの最大出力電力（定格出力電力）に相当する。例えば、電子レンジの定格出力電力が９５０Ｗである場合、第２の出力電力は９５０Ｗとして予め定められる。

そして、マイクロコンピュータ７００は、第２の出力電力で本加熱周波数のマイクロ波をアンテナＡ１から筐体５０１内に放射させる。これにより、筐体５０１内に配置された被加熱物５００が加熱される（本加熱）。

本加熱の動作中、マイクロコンピュータ７００は、反射電力検出部６００により検出される反射電力が予め定められたしきい値を超えたか否かを判別する。ここで、しきい値は、例えば周波数抽出処理時に検出された反射電力の最小値に５０Ｗを加算した値に定められる。それにより、反射電力が本加熱開始時の値から５０Ｗを超えて大きくなると、マイクロコンピュータ７００はＩＳＭバンドの全周波数帯域に亘ってマイクロ波の周波数を掃引し、周波数抽出処理を行う。

これにより、対象物の本加熱中に反射電力が著しく大きくなることが防止される。また、対象物が加熱されることにより、反射電力の周波数特性が大きく変化する場合でも、ＩＳＭバンドの全周波数帯域に亘ってマイクロ波の周波数が掃引され、周波数抽出処理が行われるので、常に反射電力を低減することが可能となる。

続いて、マイクロコンピュータ７００は、先に抽出した本加熱周波数を基準周波数として設定し、その基準周波数を含む一定範囲の周波数帯域（例えば、基準周波数から±５ＭＨｚの範囲内の周波数帯域）で、マイクロ波の周波数を部分的に掃引するとともに、反射電力検出装置６００により検出される反射電力と周波数との関係を記憶する。なお、ここでも、マイクロコンピュータ７００は、マイクロ波の周波数のスイープ時に上記の部分的な周波数帯域における反射電力と周波数との関係を記憶する代わりに、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみを記憶してもよい。この場合、マイクロコンピュータ７００内の記憶装置の使用領域を削減することができる。

次に、マイクロコンピュータ７００は、上述の掃引対象となる周波数帯域の中から特定の周波数を再度抽出する周波数再抽出処理を行う。この周波数再抽出処理は、前述のの周波数抽出処理と同様の処理である。

以上説明したように本実施例のマイクロ波処理装置においては被加熱物５００を本加熱する前に、被加熱物５００の加熱時に発生する反射電力が最小となるマイクロ波の周波数が、周波数抽出処理により抽出される。抽出された周波数が本加熱周波数として用いられることにより、電子レンジの電力変換効率が向上する。

また、周波数抽出処理には、電子レンジの出力電力が本加熱時よりも十分に小さい第１の出力電力に設定される。これにより、マイクロ波の周波数の掃引時に、反射電力によりマイクロ波発生部３００およびマイクロ波増幅部４００を構成する回路素子が発熱する場合でも、十分に放熱が行われる。その結果、回路素子の反射電力による破損が確実に防止される。

（実施の形態２）
実施の形態１において本加熱周波数の抽出は反射電力が最小値または極小値によって決定するとしているが、以下に説明する方法で本加熱周波数を抽出しても良い。図４は本実施の形態における反射電力とマイクロ波発生部３００の発振周波数の関係を示した図である。マイクロコンピュータ７００は本加熱周波数の抽出の際に反射電力が極小となる第１の周波数ｆ１とそのときの反射電力値Ｐｒ１を記憶する。さらに周波数を掃引し、反射電力がＰｒ１から所定の割合例えば１ｄＢ増加した周波数ｆ１’を記憶する。さらに周波数の掃引を継続し、反射電力が極小となる第２の周波数ｆ２とそのときの反射電力Ｐｒ２を記憶する。ここでも同じように掃引を続けＰｒ２から１ｄＢ反射電力が増加した周波数ｆ
２’を記憶する。マイクロ波発生部３００が最高周波数の２５００ＭＨｚに達すると。先に記憶した２つの周波数においてそれぞれΔｆ１＝ｆ１−ｆ１’とΔｆ２＝ｆ２−ｆ２’計算する。ここでΔｆ１とΔｆ２の大小関係を比較し、Δｆが大きい方の周波数を本加熱の周波数として決定する。

このように本加熱周波数を抽出することによって実施の形態１と同様の効果に加えてさらに、以下の効果を発揮することが可能となる。すなわち、非常に先鋭な周波数特性を示した場合、外乱ノイズによって極小値の検出を誤ったことが考えられるが、上述の周波数抽出方法を使うことによって外乱ノイズによる検出誤りを排除して正しく反射電力が極小となる周波数を抽出することができ、誤った周波数で本加熱し、回路素子の反射電力による損傷を未然に防止することができる。

また、反射電力は被加熱物５００の形状、温度によって大きく変化するものであり、加熱中もマイクロ波によって加熱されることによって被加熱物５００の水分量の変化によってその反射電力も時々刻々変化する。このため反射電力が所定の値以上になると加熱周波数を再抽出する作業を行うが、Δｆが大きい方の周波数を本加熱周波数として選択しておくことによって、最適な加熱周波数から本加熱周波数がずれても反射電力の増加が少なく、加熱周波数の再抽出を行う頻度を低減し、実質的に被加熱物を加熱する時間を短縮することが可能となる。

（実施の形態３）
図５は本発明の第３の実施の形態のマイクロ波発生装置を示したブロック図である。前述までの実施の形態と同一符号の構成要素は同一の作用をするものでありここでは詳述は割愛する。３００から３０３はそれぞれマイクロは発生部、４００から４０３はマイクロ波増幅部、６００から６０３は反射電力検出部であり、本図ではマイクロ波発生部、マイクロ波増幅部、反射電力検出部をそれぞれ４個配列した例を示しているがこの個数についてはなんら制限はない。また、それぞれのマイクロ増幅部には各々アンテナＡＮＴ１〜４が対になって接続されている。図においては電圧供給部２００とマイクロコンピュータ７００はおのおの１つずつで図示しているが、電圧供給部２００とマイクロコンピュータ７００をそれぞれのマイクロ波発振部及びマイクロ波増幅部に分散させて配置してもかまわない。

図６はそれぞれのアンテナの反射電力とマイクロ波発生部の発振周波数との関係を示した図である。この図において縦軸は反射電力、横軸は周波数で示されている。各々のアンテナの周波数特性は被加熱物５００と各々のアンテナの位置関係によって極小値を示す周波数がそれぞれ異なって現れる。マイクロコンピュータ７００は前述の実施の形態１または実施の形態２の周波数抽出方法によってそれぞれのマイクロ波発生手段に対して本加熱周波数を抽出する。図６においてはアンテナＡＮＴ１の周波数特性からマイクロ波発生手段１００の本加熱周波数をｆ１に設定し、アンテナＡＮＴ２の周波数特性からマイクロ波発生手段１０１の本加熱周波数をｆ２、同様にマイクロ波発生手段１０２の本加熱周波数はｆ３、マイクロ波発生手段１０３の本加熱周波数はｆ４と決定する。このように本加熱周波数をそれぞれのマイクロ波発生手段の特性から個別に設定することによってそれぞれのマイクロ波発生手段の反射電力を極小値に設定することができるため常に最も反射電力が小さい状態で加熱動作できるので、被加熱物５００の加熱が効率的に行え、電子レンジの電力変換効率が向上する。

（実施の形態４）
図７は本発明の第４の実施の形態のマイクロ波発生装置を示したブロック図であり、第１の実施の形態との差は反射電力を検出する反射電力検出部を電力検出部６１０に置き換え反射電力だけでなくマイクロ波増幅部４００からアンテナＡＮＴ１に向かって伝送され
る入射電力Ｐｆも検出しマイクロコンピュータ７００に送信する構成とした点である。このように構成することによって本加熱周波数をマイクロコンピュータ７００が決定する際、反射電力Ｐｒではなく反射電力Ｐｒと入射電力Ｐｆの比を用いて本加熱周波数の抽出を行う。その抽出方法は前述の実施の形態において述べた方法において反射電力によって判断する部分を反射電力と入射電力の比によって判断するように変更すればよい。このように構成することによってマイクロ波発生部３００やマイクロ波増幅部４００が周波数特性を持ち周波数によって入射電力に増減があったとしても本加熱時に反射電力が最小または極小となる周波数を誤り無く検出することができ、常に最も反射電力が小さい状態で加熱動作できるので、被加熱物５００の加熱が効率的に行え、電子レンジの電力変換効率が向上する。

（請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応）
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

第１〜第４の実施の形態においては、電子レンジおよびマイクロ波発生装置１００、１０１、１０２、１０３がマイクロ波処理装置に相当し、マイクロ波発生部３００，３１０およびマイクロ波増幅部４００，４１０がマイクロ波発生手段に相当し、アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２、ＡＮＴ３、ＡＮＴ４が放射部に相当し、反射電力検出部６００，６０１、６０２、６０３が反射電力検出手段に相当し、電力検出部６１０が電力検出手段に相当し、マイクロコンピュータ７００が制御手段に相当し、筐体５０１が加熱室に相当する。

本発明は、電子レンジ、プラズマ発生装置、乾燥装置、および酵素反応を促進する装置等、反射電力が発生する処理装置に利用できる。

第１の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図 図１のマイクロ波発生装置の回路構成を模式的に示した図 マイクロ波の周波数の掃引および周波数抽出処理の具体例を説明するための図 第２の実施の形態におけるマイクロ波の周波数の掃引および周波数抽出処理の具体例を説明するための図 第３の実施の形態のマイクロ波発生装置の構成を示すブロック図 図５のマイクロ波発生装置のアンテナの反射電力とマイクロ波発生部の発振周波数との関係を示した図 第４の実施の形態のマイクロ波発生装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１ 電子レンジ
１００ マイクロ波発生装置
３００、３０１、３０２、３０３、３１０ マイクロ波発生部
４００、４０１、４０２、４０３ マイクロ波増幅部
６００、６０１、６０２、６０３ 反射電力検出部
６１０ 電力検出部
７００ マイクロコンピュータ
ＡＮＴ１、ＡＮＴ２、ＡＮＴ３、ＡＮＴ４ アンテナ

Claims (11)

1. 被加熱物を加熱するための加熱室と、マイクロ波発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段によって発生されるマイクロ波を被加熱物に放射する放射部と、前記放射部からの反射電力を検出する反射電力検出手段と、前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、被加熱物を加熱する前に、前記マイクロ波発生手段によりマイクロ波の周波数を変化させつつ、前記放射部から被加熱物にマイクロ波を放射させ、前記反射電力検出手段により検出される反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱するマイクロ波の周波数を決定し、前記決定されたマイクロ波の周波数を前記マイクロ波発生手段によって発生する構成としたマイクロ波処理装置。
2. 制御手段は反射電力検出手段により検出される反射電力が極小値から予め定めた所定の値増加する周波数を記憶し、極小値が複数検出された場合は、前記記憶した周波数と反射電力が極小値を示した周波数との差が大きい方の極小値を優先的に選択し、加熱する周波数として決定する構成とした請求項１記載のマイクロ波処理装置。
3. 制御手段は、被加熱物を加熱する前に放射部から被加熱物に放射されるマイクロ波の電力を加熱中に放射されるマイクロ波の電力よりも小さくなるように制御した請求項１または２に記載のマイクロ波処理装置。
4. 制御手段は、加熱中に反射電力検出手段によって検出される反射電力が予め定められた閾値をこえると、一旦マイクロ波発生手段が出力するマイクロ波の電力を低減し、前記マイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を掃引し、再度反射電力検出手段が検出する反射電力が最小または極小となる周波数を求め、前記最小または極小となる周波数で加熱を再開する請求項３記載のマイクロ波処理装置。
5. 制御手段は、加熱動作中にマイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を微少量増減させ、反射電力検出手段によって検出される反射電力が小さくなる方向に前記マイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を微減あるいは微増する構成とした請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロ波処理装置。
6. 反射電力検出手段が検出する反射電力が、予め定めた所定の値よりも大きくなると、加熱動作前に求めた第２の極小値にマイクロ波発生手段が発生するマイクロ波の周波数を変化させる構成とした請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロ波処理装置。
7. マイクロ波発生手段は、マイクロ波を放射する放射部と１対となるように構成し、各々の放射部から放射されるマイクロ波の周波数は各々の放射部からの反射電力が最小値または極小値となる周波数となるように、前記マイクロ波発生手段をそれぞれ独立に制御することを特徴とした請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ波処理装置。
8. 反射電力検出手段が検出する反射電力が予め定めた所定の値よりも大きくなった場合、マイクロ波発生手段により発生するマイクロ波の電力を低減し、反射電力が前記予め定めた所定の値よりも小さくなるように前記マイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の電力を制限する構成とした請求項７に記載のマイクロ波処理装置。
9. 被加熱物を加熱するための加熱室と、マイクロ波発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段によって発生されるマイクロ波を被加熱物に放射する放射部と、前記放射部からの反射電力と前記マイクロ波発生手段から放射部に伝送される入射電力を検出する電力検出手段と、前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、被加熱物を加熱する前に、前記マイクロ波発生手段によりマイクロ波の周波数を変化
   させつつ、前記放射部から被加熱物にマイクロ波を放射させ、前記電力検出手段により検出される反射電力と入射電力の比が最小または極小となる周波数に基づいて加熱するマイクロ波の周波数を決定し、前記決定されたマイクロ波の周波数を前記マイクロ波発生手段によって発生する構成としたマイクロ波処理装置。
10. 制御手段は、加熱動作中にマイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を微少量増減させ、電力検出手段によって検出される反射電力と入射電力の比が小さくなる方向に前記マイクロ波発生手段の発生するマイクロ波の周波数を微減あるいは微増する構成とした請求項９に記載のマイクロ波処理装置。
11. マイクロ波発生手段は、マイクロ波を放射する放射部と１対となるように構成し、各々の放射部から放射されるマイクロ波の周波数は各々の放射部からの反射電力が最小値または極小値となる周波数となるように、前記マイクロ波発生手段をそれぞれ独立に制御することを特徴とした１０に記載のマイクロ波処理装置。

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