JP2009238402A - マイクロ波処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の給電部を加熱室壁面に最適配置し夫々の給電部からの放射マイクロ波の周波数および位相差を最適化することで、様々な被加熱物を高効率に加熱する装置を提供する。
【解決手段】マイクロ波発生部１は発振部２ａ，２ｂ、電力分配部３ａ，３ｂ、増幅部５ａ〜５ｄ、被加熱物を収納する加熱室８、加熱室８の壁面に配置されマイクロ波発生部１の出力が伝送されそのマイクロ波を加熱室８内に放射供給する給電部７ａ〜７ｄ、マイクロ波伝送路に挿入した位相可変部４ａ〜４ｄを備え、給電部７ａ〜７ｄより出力されるマイクロ波の位相差および発振周波数の可変制御とにより、様々な被加熱物に対して反射電力を最小に抑制し高効率な加熱を実現させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を用いて構成したマイクロ波発生部を備えたマイクロ波処理装置に関するものである。

従来のこの種のマイクロ波処理装置は、半導体発振部と、発振部の出力を複数に分割する分配部と、分配された出力をそれぞれ増幅する複数の増幅部と、増幅部の出力を再合成する合成部とを有し、分配部と増幅部との間に位相器を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

そして、位相器はダイオードのオンオフ特性により、マイクロ波の通過線路長を切換える構成としている。また合成部は、９０度および１８０度ハイブリッドを用いることで、合成部の出力を２つにすることができ、位相器を制御することで２出力の電力比を変化させたり、２出力間の位相を同相あるいは逆相にしたりすることができるとしている。
特開昭５６−１３２７９３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、合成部の２つの出力から放射されるマイクロ波は、位相器によって位相を変化させることで、２つの放射アンテナからの放射電力比や位相差を瞬時に変化させることは可能だが、その放射によって、マイクロ波が供給される加熱室内に収納されたさまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物により発生する反射電力を低く抑え、増幅部を効率よく動作させることは、難しいという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、マイクロ波を放射する複数の給電部で対を構成するとともに、電力切換部によって被加熱物の加熱状況、形状によって対を切換えることで、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物によって生じる反射電力を電力増幅部へ戻すことを抑制し、被加熱物を効率よく所望の状態に加熱するマイクロ波発処理装置を提供することを目的とする。

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、被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、前記発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部の出力を切換える電力切換部と、前記電力切換部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を前記加熱室に供給する給電部と、前記発振部の発振周波数と前記電力切換部を制御する制御部とを備え、前記給電部は前記加熱室を構成する壁面に配置する構成としたものである。

これによって、制御部は電力切換部を制御することによって対となる給電部を任意に構成できるため、給電部が加熱室内に放射するマイクロ波を効率よく被加熱物に吸収させることができ、またマイクロ波放射を異なる複数の給電部から行うことで、異なる方向から被加熱物に直接的にマイクロ波を入射させることができ、電力切換部によって給電部の対を切換えることにより、被加熱物へのマイクロ波の照射状況を変化させることができるので、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱することができる。

また、本発明のマイクロ波処理装置は、被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、前記発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部の出力を切換える
電力切換部と、前記電力切換部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を前記加熱室に供給する給電部と、前記給電部から前記増幅部に反射する電力を検出する反射電力検出部と、前記反射電力検出部が検出する反射電力量によって前記発振部の発振周波数と前記電力切換部を制御する制御部とを備え、前記給電部は前記加熱室を構成する壁面に配置する構成としたものである。

これによって、制御部は反射電力検出部が検出する反射電力によって電力切換部を制御することで対となる給電部を任意に構成できるため給電部が加熱室内に放射するマイクロ波を効率よく被加熱物に吸収させることができ、またマイクロ波放射を異なる複数の給電部から行うことで異なる方向から被加熱物に直接的にマイクロ波を入射させることができ、電力切換部によって給電部の対を切換えることによって被加熱物へのマイクロ波の照射状況を変化させることができるので、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱することができる。

本発明のマイクロ波処理装置は、マイクロ波を放射する機能を有した複数の給電部を加熱室を構成する壁面に最適に配置するとともに電力切換部によって対となる給電部を任意に構成し、対となる給電部から放射されるマイクロ波の周波数、位相差、出力を制御することで、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を効率よく所望の状態に加熱するマイクロ波処理装置を提供することができる。

第１の発明は、被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、前記発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部の出力を切換える電力切換部と、前記電力切換部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を前記加熱室に供給する給電部と、前記発振部の発振周波数と前記電力切換部を制御する制御部とを備え、前記給電部は前記加熱室を構成する壁面に配置する構成とすることにより電力切換部によって対となる給電部を任意に構成し、対となる給電部から放射されるマイクロ波の周波数、位相差、出力を制御することで、放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させ、またマイクロ波放射を異なる複数の壁面から行うことで異なる方向から被加熱物に直接的にマイクロ波を入射させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

第２の発明は、特に第１の発明における電力分配部と電力切換部の間に位相可変部を設け、制御部は給電部から放射されるマイクロ波の周波数、位相差および対の構成を制御する構成とすることにより、対を構成する給電部が放射するマイクロ波の位相を制御することによって被加熱物への電波の吸収状態を可変できると同時に電力切換え部によって対の構成を切換えることができるので被加熱物の形状、重量等に応じたマイクロ波の照射ができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

第３の発明は、被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、前記発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部の出力を切換える電力切換部と、前記電力切換部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を前記加熱室に供給する給電部と、前記給電部から前記増幅部に反射する電力を検出する反射電力検出部と、前記反射電力検出部が検出する反射電力量によって前記発振部の発振周波数と前記電力切換部を制御する制御部とを備え、前記給電部は前記加熱室を構成する壁面に配置する構成とすることにより、電力切換部によって対となる給電部を任意に構成し、対となる給電部から放射されるマイクロ波の周波数、位相差、出力を制御することで、放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させ、またマイクロ波放射を異なる複数の壁面から行うことで
異なる方向から被加熱物に直接的にマイクロ波を入射させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

第４の発明は、特に第３の発明において電力分配部と電力切換部の間に位相可変部を設け、制御部は反射電力検出部が検出する反射電力量によって給電部から放射されるマイクロ波の周波数、位相差および対の構成を制御する構成とすることにより、対を構成する給電部が放射するマイクロ波の位相を制御することによって被加熱物への電波の吸収状態を可変できると同時に電力切換え部によって対の構成を切換えることができるので被加熱物の形状、重量等に応じたマイクロ波の照射ができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

第５の発明は、特に第１から第４のいずれか１項の発明において温度検出手段を設け、加熱室内に載置された被加熱物の加熱状況を検出する構成とすることにより、被加熱物の加熱状況に応じて適宜制御部は電力切換部を制御して対となる給電部を切換えることによって、被加熱物の加熱状況に応じたマイクロ波の照射ができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

第６の発明は、特に第５の発明において制御部は温度検出手段の検出する被加熱物の加熱状況によって電力切換部、発振部、位相可変部を制御することによって対の構成、マイクロ波の発振周波数、給電部から放射されるマイクロ波の位相差を制御する構成としたものであり、被加熱物の加熱状況に応じて適宜制御部は電力切換部を制御して対となる給電部を切換えたり、位相可変部を制御することで給電部から照射されるマイクロ波の位相差を可変したり、発振部の発振周波数を可変することによって、被加熱物の加熱状況に応じたマイクロ波の照射ができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

第７の発明は、特に第１から第４のいずれか１項の発明において形状検出手段を設け、加熱室内に載置された被加熱物の形状および載置位置を検出する構成としたものである。これによって、あらかじめ被加熱物の形状に応じた給電部の対の選択が可能となるので、被加熱物に応じたマイクロ波の照射ができるので、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

第８の発明は、特に第７の発明における制御部は形状検出手段の検出する被加熱物の形状および載置位置によって対の構成を切換えるよう電力切換部を制御する構成とすることにより、食品の形状に応じた給電部の対の選択が可能となるので、被加熱物に応じたマイクロ波の照射ができるので、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

第９の発明は、特に第８の発明において温度検出手段を設け、加熱室内に載置された被加熱物の加熱状況を検出し、制御部は温度検出手段が検出する被加熱物の加熱状況によって電力切換部、発振部、位相可変部を制御する構成とすることにより、被加熱物の形状および加熱状況に応じた給電部の対の選択が可能となるので、被加熱物に応じたマイクロ波の照射ができるので、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に効率よく加熱することができる。

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。なお、この実施の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）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるマイクロ波処理装置の構成図である。

図１において、マイクロ波発生部は半導体素子を用いて構成した発振部２ａ、２ｂ、発振部２ａ、２ｂの出力を２分配する電力分配部３ａおよび３ｂと、分配部３ａ、３ｂそれぞれの出力を増幅する半導体素子を用いて構成した電力増幅部５ａ〜５ｄと、電力増幅部５ａ〜５ｄによって増幅されたマイクロ波出力を加熱室１０内に放射する給電部８ａ〜８ｄと、電力分配部３ａ、３ｂと電力増幅部５ａ〜５ｄを接続するマイクロ波伝送路に挿入され入出力に任意の位相差を発生させる位相可変部４ａ〜４ｄと、位相可変部４ａ〜４ｄから出力されるマイクロ波を任意の電力増幅部５ａ〜５ｄに切換える電力切換部７と、電力増幅部５ａ〜５ｄと給電部８ａ〜８ｄを接続するマイクロ波伝送路に挿入され給電部８ａ〜８ｄから反射する電力を検出する電力検出部６ａ〜６ｄと、電力検出部６ａ〜６ｄと、電力検出部６ａ〜６ｄによって検出される反射電力に応じて発振部２ａおよび２ｂの発振周波数と位相可変部４ａ〜４ｄの位相量および電力切換部７を制御する制御部１２とで構成している。

また、本発明のマイクロ波処理装置は、被加熱物を収納する略直方体構造からなる加熱室１０を有し、加熱室１０は金属材料からなる左壁面、右壁面、底壁面、上壁面、奥壁面および被加熱物１１を収納するために開閉する開閉扉（図示していない）と、被加熱物１１を載置する載置台から構成し、供給されるマイクロ波を内部に閉じ込めるように構成している。そして、マイクロ波発生部の出力が伝送されそのマイクロ波を加熱室１０内に放射供給する給電部８ａ〜８ｄが加熱室１０を構成する壁面に配置されている。本実施の形態では制御的に対となる給電部を対向構成の左壁面と右壁面の略中央にそれぞれ給電部８ａと８ｂを配置し、加熱室１０の上壁面と底面の略中央にそれぞれ給電部８ｃと８ｄを配置した構成を示している。この給電部の配置は本実施の形態に拘束されるものではなくいずれかの壁面に複数の給電部を設けてもよいし、対向面ではない例えば右壁面と底壁面のような隣接する組合せで対となる給電部を構成してもかまわない。

電力増幅部５ａ〜５ｄは、低誘電損失材料から構成した誘電体基板の片面に形成した導電体パターンにて回路を構成し、各増幅部の増幅素子である半導体素子を良好に動作させるべく各半導体素子の入力側と出力側にそれぞれ整合回路を配している。

各々の機能ブロックを接続するマイクロ波伝送路は、誘電体基板の片面に設けた導電体パターンによって特性インピーダンスが略５０Ωの伝送回路を形成している。

電力分配部３ａおよび３ｂは、例えばウィルキンソン型分配器のような出力間に位相差を生じない同相分配器であってもよいし、ブランチライン型やラットレース型のような出力間に位相差を生じる分配器であってもかまわない。この電力分配部３ａ、３ｂによって各々の出力には発振部２ａ、２ｂから入力されたマイクロ波電力の略１／２の電力が伝送される。

また、位相可変部４ａ〜４ｄは、印加電圧に応じて容量が変化する容量可変素子を用いて構成し、各々の位相可変範囲は、０度から略１８０度の範囲としている。これによって位相可変部４ａ〜４ｄより出力されるマイクロ波電力の位相差は０度から±１８０度の範囲を制御することができる。

電力切換部７は図２に示すように位相可変部４ａ〜４ｄの出力と電力増幅部５ａ〜５ｄの接続状態を（ａ）〜（ｃ）の３つの状態のいずれかに切換えるように働く。このように動作することによって制御的に対となる給電部を任意に設定することができる。例えば図２（ａ）の状態では給電部８ａと８ｂの組合せおよび給電部８ｃと８ｄの組合せが制御的に対となるので位相可変部４ａ、４ｂを制御することで給電部８ａおよび８ｂから照射されるマイクロ波の位相差を制御することができ、位相可変部４ｃ、４ｄを制御することで
給電部８ｃおよび８ｄから照射されるマイクロ波の位相差を制御することができる。また、図２（ｂ）の状態では給電部８ａと８ｃの組合せ、給電部８ｂと８ｄの組合せが制御的な対を構成し、図２（ｃ）の状態では給電部８ａと８ｄの組合せと給電部８ｂと８ｃの組合せが制御的な対を構成する。

また、電力検知部６ａ〜６ｄは、加熱室８側から電力増幅部（５ａ〜５ｄ）側にそれぞれ伝送するいわゆる反射波の電力を抽出するものであり、電力結合度をたとえば約４０ｄＢとし、反射電力の約１／１００００の電力量を抽出する。この電力信号はそれぞれ、検波ダイオード（図示していない）で整流化しコンデンサ（図示していない）で平滑処理し、その出力信号を制御部１２に入力させている。

制御部１２は、使用者が直接入力する被加熱物の加熱条件あるいは加熱中に被加熱物の加熱状態から得られる加熱情報と電力検知部６ａ〜６ｄよりの検知情報に基づいて、マイクロ波発生部の構成要素である発振部２ａおよび２ｂと電力増幅部５ａ〜５ｄのそれぞれに供給する駆動電力の制御や位相可変部４ａ〜４ｄに供給する電圧を制御し、加熱室１０内に収納された被加熱物を最適に加熱する。

また、マイクロ波発生部には主に電力増幅部５ａ〜５ｄに備えた半導体素子の発熱を放熱させる放熱手段（図示していない）を配する。

以上のように構成されたマイクロ波処理装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず被加熱物を加熱室１０に収納し、その加熱条件を操作部（図示していない）から入力し、加熱開始キーを押す。加熱開始信号を受けた制御部１２の制御出力信号によりマイクロ波発生部が動作を開始する。制御部１２は、駆動電源（図示していない）を動作させて発振部２ａおよび２ｂに電力を供給する。この時、発振部２ａ、２ｂの初期の発振周波数は、たとえば２４００ＭＨｚに設定する電圧信号を供給し、発振が開始する。

発振部２ａ、２ｂを動作させると、その出力は電力分配部３ａ、３ｂにて各々略１／２分配され、４つのマイクロ波電力信号となる。以降、駆動電源を制御して電力増幅部５ａ〜５ｄを動作させる。

そしてそれぞれのマイクロ波電力信号は、並列動作する電力増幅部５ａ〜５ｄ、電力検知部６ａ〜６ｄを経て、第１の給電部８ａ〜８ｄにそれぞれ出力され、加熱室１０内に放射される。このときの各電力増幅部はそれぞれ１００Ｗ未満、たとえば５０Ｗのマイクロ波電力を出力する。

加熱室１０内に供給されるマイクロ波電力が被加熱物に１００％吸収されると加熱室１０からの反射電力は０Ｗになるが、被加熱物の種類・形状・量が被加熱物を含む加熱室１０の電気的特性を決定し、マイクロ波発生部の出力インピーダンスと加熱室１０のインピーダンスとに基づいて、加熱室１０側からマイクロ波発生部側に伝送する反射電力が生じる。

電力検出器６ａ〜６ｄは、マイクロ波発生部側に伝送する反射電力を検出し、その反射電力量に比例した信号を検出するものであり、その検出信号を受けた制御部１２は、反射電力が極小値となる発振周波数および位相差の選択を行う。この周波数、位相差の選択に対して、制御部１２は、位相可変部４ａ〜４ｄによって生じる位相差を０度の状態で発振部２ａおよび２ｂの発振周波数を初期の２４００ＭＨｚから例えば１ＭＨｚピッチで高い周波数側に変化させ、周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達する。この操作
を行うことで制御部１２は発振部２ａ、２ｂの発振周波数に対する反射電力の配列を得ることができる。制御部１２はこの反射電力が最も小さくなる発振部２ａ、２ｂの条件で制御するとともに発振出力を入力された加熱条件に対応した出力が得られるように制御する。これにより、各増幅部５ａ〜５ｄはそれぞれ所定のマイクロ波電力を出力する。そして、それぞれの出力は給電部８ａ〜８ｄに伝送され加熱室１０内に放射される。

位相可変部４ａ〜４ｄは加熱開始から所定の変化量で時々刻々その位相を変化させる。位相可変部４ａ〜４ｄによって位相を変化させることによって加熱室１０内で第１の給電部８ａ〜８ｄが放射するマイクロ波が干渉する位置を変化させることができるので加熱室１０内に載置された被加熱物１１の位置に応じて干渉位置を制御することで被加熱物１１を均等もしくは局部的に加熱することができる。

また、電力切換部７は電力検出部６ａ〜６ｂが検出する反射電力が大きくなってくると、制御的に対を構成する給電部を切換えるように制御部１２から信号を受けて、制御的に対となる給電部を図２（ａ）〜（ｃ）のいずれかの状態になるように切換える。このように動作することによって制御的な対を構成する給電部を切換えることができるので加熱室１０内でのマイクロ波の干渉位置を大きく変えることができるので加熱室１０内に載置された被加熱物１１の加熱状態を大きく変えることができるので、被加熱物１１の形状・量などによって加熱が不足している部位にマイクロ波を集中するように給電部の切換を行い被加熱物全体で均等な加熱を促すことができる。また、逆に被加熱物１１の一部分のみを局所的に加熱したい場合も同じように電力切換部７によって制御的な対を切換えることによってマイクロ波の干渉位置を制御することができる。

このように動作することで様々な形状・大きさ・量の異なる被加熱物に対しても反射電力が最も小さくなる条件で加熱を開始することができ、電力増幅部５ａ〜５ｄに備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することを防止でき熱的な破壊を回避することができる。

図３は加熱動作中における制御的に対となっている位相可変部４ａ、４ｂの位相差および発振部２の発振周波数の制御例を示すフローチャートである。別の対である位相可変部４ｃ、４ｄも同様の制御をするためここでは代表して一方の対である位相可変部４ａ、４ｂの制御フローについて説明する。はじめにある周波数ｆで発振部２が発振している状態でΔｆ（例えば０．１ＭＨｚ）発振周波数をずらした状態に制御（ステップ１０２）し、そのときの反射電力を計測する（ステップ１０３）。制御部１２はこの反射電力と前回（発振周波数を変化させる前に）計測した反射電力を比較し、反射電力が減少していればΔｆをそのままの値とし（ステップ１０６）、反射電力が増加していればΔｆの符号を逆にする（ステップ１０８）。この操作によって発振周波数の変化に対して反射電力が常に減少する方向で制御することができる。

また、位相可変部４ａ、４ｂは、加熱動作中に一定の変化幅ΔΦで、その位相差を時々刻々変化させていく（ステップ１０１）。この位相可変部４ａ、４ｂによって生じる位相差Φによって加熱室１０内でのマイクロ波の干渉位置が変化するため被加熱物１１を均等もしくは局部的に加熱することができる。

このように制御することで、加熱動作中においても電力検出部６ａ、６ｂは加熱室１０からの反射電力を検出できるので、制御部１２がこれを判断し、発振周波数および位相差を時々刻々微調整し常に反射電力が低い状態を維持できるのでさらに半導体素子の発熱を低く抑えることが可能となり、加熱効率を高く維持できるので短時間での加熱を図ることができる。あるいは、許容する反射電力を所定の値に定めその許容する反射電力の範囲において制御部１２は時間的に位相可変部４ａ、４ｂの位相差と発振部２の発振周波数を変
化させることもできる。このような動作をすることで加熱室１０内でのマイクロ波の伝播状態を時間的に変化させることができるので、被加熱物の局所加熱を解消し、加熱の均一化を図ることも可能である。

なお、上記の説明では、位相可変部を２つ挿入した例で説明したが、電力分配部３ａのいずれかの出力にのみ挿入し、その位相変化幅を０度から３６０度となるように構成することもできる。

（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施形態におけるマイクロ波処理装置の構成図である。

第１の実施の形態との相違点は加熱動作中に被加熱物１１の加熱状況を計測する温度検出手段１３を設けた点である。また、同一の符号を付した構成要素は第１の実施形態と同様の動作・作用をするのでここでは詳細な説明は割愛する。

温度検出手段１３は加熱動作中の被加熱物１１の温度状態を計測するものであり、例えば赤外線センサのように非接触で温度を検出する手段であってもよいし、被加熱物１１に直接温度センサを取り付けるような構成であってもよい。本実施の形態では赤外線センサのような非接触型の温度検出手段１３を配置した例で図示している。この温度検出手段１３は加熱室１０内に載置された被加熱物１１全体の温度状態を計測できるように複数の赤外線センサをアレイ状に並べ加熱室１０内全体を測定できるように構成している。

このように構成されたマイクロ波処理装置について、以下その動作・作用について説明する。

電力切換部７は電力検出部６ａ〜６ｂが検出する反射電力が大きくなってきたり、温度検出手段１３の検出する被加熱物１１の加熱状況が局所的な加熱部位が発生したりすると制御的に対を構成する給電部を切換えるように制御部１２から信号を受けて制御的に対となる給電部を図２（ａ）〜（ｃ）のいずれかの状態になるように切換える。このように動作することによって制御的な対を構成する給電部を切換えることができるので加熱室１０内でのマイクロ波の干渉位置を大きく変えることができるので加熱室１０内に載置された被加熱物１１の加熱状態を大きく変えることができるので、被加熱物１１の形状・量などによって加熱が不足している部位にマイクロ波を集中するように給電部の切換を行い被加熱物全体で均等な加熱を促すことができる。また、逆に被加熱物１１の一部分のみを局所的に加熱したい場合も同じように電力切換部７によって制御的な対を切換えることによってマイクロ波の干渉位置を制御することができるので、被加熱物１１の一部分だけを局所加熱することも可能である。

（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施形態におけるマイクロ波処理装置の構成図である。

第１および第２の実施の形態との相違点は、加熱動作中に被加熱物１１の形状を計測する形状検出手段１４を設けた点である。また、同一の符号を付した構成要素は第１の実施形態と同様の動作・作用をするので、ここでは詳細な説明は割愛する。

形状検出手段１４は加熱室１０内に載置された被加熱物１１の形状を検出するものであり、被加熱物１１が平面状のものであるか、例えばコップのような背の高い被加熱物であるかを判別する。

このように構成されたマイクロ波処理装置について、以下その動作・作用について説明
する。

形状検出手段１４が加熱室１０内の被加熱物１１の形状を計測し、例えば被加熱物１１が平面状の形状であると計測した場合は制御的に対を構成する給電部８ａと８ｂの組合せ、および、給電部８ｃと８ｄの組合せとなるように電力切換部７は切換えを行い加熱動作を開始する。また、被加熱物１１が背の高い物体であると検出された場合には、例えば８ａと８ｃの組合せと８ｂと８ｄの組合せとなるように電力切換部７は切換えを行う。また、形状検出手段１４は被加熱物１１の形状を測定できるので同時に被加熱物１１の載置位置も検出することが可能であるため、被加熱物１１の載置位置によっても電力切換部７は最適な制御的に対となる給電部を設定するように対を切換えることができる。

また、電力切換部７は電力検出部６ａ〜６ｂが検出する反射電力が大きくなってきたり、温度検出手段１３の検出する被加熱物１１の加熱状況が局所的な加熱部位が発生したりすると制御的に対を構成する給電部を切換えるように制御部１２から信号を受けて制御的に対となる給電部を図２（ａ）〜（ｃ）のいずれかの状態になるように切換える。このように動作することによって制御的な対を構成する給電部を切換えることができるので加熱室１０内でのマイクロ波の干渉位置を大きく変えることができるので加熱室１０内に載置された被加熱物１１の加熱状態を大きく変えることができるので、被加熱物１１の形状・量などによって加熱が不足している部位にマイクロ波を集中するように給電部の切換を行い被加熱物全体で均等な加熱を促すことができる。また、逆に被加熱物１１の一部分のみを局所的に加熱したい場合も同じように電力切換部７によって制御的な対を切換えることによってマイクロ波の干渉位置を制御することができるので、被加熱物１１の一部分だけを局所加熱することも可能である。

以上のように、本発明に係るマイクロ波処理装置は、複数の給電部を有しマイクロ波を放射する給電部を切換制御したり、動作中の給電部間のマイクロ波の位相差を変化させたりする装置を提供できるので、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるマイクロ波処理装置の構成図 同マイクロ波処理装置の電力切換部７の動作状態を示す図 同マイクロ波処理装置の制御例を示すフローチャート 本発明の実施の形態２におけるマイクロ波処理装置の構成図 本発明の実施の形態３におけるマイクロ波処理装置の構成図

符号の説明

２ａ、２ｂ 発振部
３ａ、３ｂ 電力分配部
４ａ〜４ｄ 位相可変部
５ａ〜５ｄ 電力増幅部
６ａ〜６ｄ 電力検出部
７ 電力切換部
８ａ〜８ｄ 第１の給電部
１０ 加熱室
１１ 被加熱物
１２ 制御部
１３ 温度検出手段
１４ 形状検出手段

Claims (9)

1. 被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、前記発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部の出力を切換える電力切換部と、前記電力切換部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を前記加熱室に供給する給電部と、前記発振部の発振周波数と前記電力切換部を制御する制御部とを備え、前記給電部は前記加熱室を構成する壁面に配置する構成としたマイクロ波処理装置。
2. 電力分配部と電力切換部の間に位相可変部を設け、制御部は給電部から放射されるマイクロ波の周波数、位相差および対の構成を制御する構成とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
3. 被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、前記発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部の出力を切換える電力切換部と、前記電力切換部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を前記加熱室に供給する給電部と、前記給電部から前記増幅部に反射する電力を検出する反射電力検出部と、前記反射電力検出部が検出する反射電力量によって前記発振部の発振周波数と前記電力切換部を制御する制御部とを備え、前記給電部は前記加熱室を構成する壁面に配置する構成としたマイクロ波処理装置。
4. 電力分配部と電力切換部の間に位相可変部を設け、制御部は反射電力検出部が検出する反射電力量によって給電部から放射されるマイクロ波の周波数、位相差および対の構成を制御する構成とした請求項３に記載のマイクロ波処理装置。
5. 温度検出手段を設け、加熱室内に載置された被加熱物の加熱状況を検出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. 制御部は温度検出手段の検出する被加熱物の加熱状況によって電力切換部、発振部、位相可変部を制御することによって対の構成、マイクロ波の発振周波数、給電部から放射されるマイクロ波の位相差を制御する構成とした請求項５に記載のマイクロ波処理装置。
7. 形状検出手段を設け、加熱室内に載置された被加熱物の形状および載置位置を検出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。
8. 制御部は形状検出手段の検出する被加熱物の形状および載置位置によって対の構成を切換えるよう電力切換部を制御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. 温度検出手段を設け、加熱室内に載置された被加熱物の加熱状況を検出し、制御部は温度検出手段が検出する被加熱物の加熱状況によって電力切換部、発振部、位相可変部を制御する構成とした請求項８に記載のマイクロ波処理装置。

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