JP2011129341A - Microwave processing device source - Google Patents

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Tomotaka Nobue
等隆 信江
Yoshiharu Omori
義治 大森
Kenji Yasui
健治 安井
Makoto Mihara
誠 三原
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  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave processing device source in which a plurality of power feed parts are installed, and based at least on reflected power information from each of the power feed parts, the operating frequency for supplying the generated power of a microwave generation means to a heating chamber at a high efficiency is selected. <P>SOLUTION: The microwave treatment device source is provided with a microwave generation means 10 structured by using a semiconductor element; a plurality of power feeding parts 20a-20d for supplying microwaves inside a heating chamber 100 housing a heating object; power detecting parts 18a-18d, arranged between the microwave generation means and the power feed parts, and a control means 21 for controlling the microwave generation means, based on a signal from the power detecting parts. The control means makes the microwave generation means operate over a specified frequency band and allocates the average value of a supply amount and a reflected amount, at three continuous frequencies including the object frequency, based on the supply amount and the reflected amount with respect to each of the frequencies detected by the power detecting parts; and thereby, a frequency showing a minimum value can be extracted at a high precision, as well, as stably and a high-efficient operation is realized. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、周波数可変機能を有するマイクロ波発生手段を用いて被加熱物を加熱処理するマイクロ波処理装置に関するものである。   The present invention relates to a microwave processing apparatus that heats an object to be heated using a microwave generating means having a frequency variable function.

従来のマイクロ波処理装置は、一般には電子レンジに代表されるようにマイクロ波発生手段にマグネトロンと称される真空管を用いている。   Conventional microwave processing apparatuses generally use a vacuum tube called a magnetron as microwave generation means, as represented by a microwave oven.

電子レンジに用いられているマグネトロンは、自身の構造によって発振周波数が決定され、その決定された周波数を故意に可変することはできない。マグネトロンに周波数可変機能を付帯させる技術は存在するが、高価であり、一般大衆向けの製品に搭載することは難しい。   The magnetron used in a microwave oven has an oscillation frequency determined by its structure, and the determined frequency cannot be varied intentionally. Although there is a technology for attaching a frequency variable function to a magnetron, it is expensive and difficult to install in a product for the general public.

近年の半導体技術の進歩により、マグネトロンの性能に匹敵あるいはその性能を凌駕するマイクロ波発生手段の実用化が可能になってきた。そして半導体素子を用いたマイクロ波発生手段は、広帯域の周波数に対応したマイクロ波を容易に出力させることができる。   Recent advances in semiconductor technology have made it possible to put microwave generation means that are comparable to or surpassing the performance of magnetrons. The microwave generating means using a semiconductor element can easily output a microwave corresponding to a broadband frequency.

また、被加熱物はマイクロ波処理に伴ってその性状が変化するため、被加熱物を収納する加熱室に供給したマイクロ波は、被加熱物への吸収度合が変化して加熱室からマイクロ波発生手段側にマイクロ波が反射する現象を呈する。この反射電力は半導体素子内で熱消費することから半導体素子の熱破壊を抑制する意味で、反射電力の制御は重要な課題である。   In addition, since the properties of the object to be heated change with the microwave treatment, the microwave supplied to the heating chamber in which the object to be heated is stored changes in the degree of absorption into the object to be heated, and the microwave from the heating chamber changes. The phenomenon that the microwave is reflected on the generation means side is exhibited. Since this reflected power is consumed in the semiconductor element, control of the reflected power is an important issue in the sense of suppressing thermal destruction of the semiconductor element.

この反射電力を利用してマイクロ波発生手段を制御するものとしては、マグネトロンと加熱室とを結合する導波管に入反射方向成分を検出する手段を設け、検出信号が所定の変化を受けてマグネトロンの駆動を制御するものがある(例えば、特許文献1)。   As a means for controlling the microwave generation means using this reflected power, a means for detecting the incident / reflection direction component is provided in the waveguide connecting the magnetron and the heating chamber, and the detection signal is subjected to a predetermined change. Some control the drive of a magnetron (for example, Patent Document 1).

また加熱室に供給する入射電力と反射電力を測定するセンサーと加熱室内のマイクロ波レベルを検出する手段を設け、これらの検出信号に基づいて被加熱物の熱容量を求めてマイクロ波発生手段の発生電力を制御するものがある(例えば、特許文献2)。   Also, a sensor for measuring the incident power and reflected power supplied to the heating chamber and a means for detecting the microwave level in the heating chamber are provided, and the heat generation capacity of the object to be heated is determined based on these detection signals, and the microwave generating means is generated. There exists what controls electric power (for example, patent documents 2).

特開平04−245190号公報JP 04-245190 A 特開昭55−049632号公報Japanese Patent Laid-Open No. 55-039632

しかしながら、半導体素子を用いるマイクロ波発生手段は、マグネトロンのような大電力を供給するには複数の半導体素子を並列動作させる必要がある。そして並列動作による出力を効率よく被加熱物に供給するには、被加熱物を収納する加熱室内空間で並列動作の電力を空間合成させる方法が損失を最も低減できる方法である。   However, the microwave generating means using semiconductor elements needs to operate a plurality of semiconductor elements in parallel in order to supply a large power such as a magnetron. In order to efficiently supply the output by the parallel operation to the object to be heated, the method of spatially synthesizing the electric power of the parallel operation in the heating room space that stores the object to be heated is the method that can reduce the loss most.

この方法によれば、複数のアンテナを付設し、各アンテナからマイクロ波を加熱室に供給させる構成を採り、各アンテナを介して加熱室内で消費されないマイクロ波がマイクロ波発生手段側に反射する。この反射する電力を最も低減させるには、マイクロ波発生手段の動作周波数を精度よく選択する必要がある。従来の技術は、この点に関して具体的な開
示がされていない。
According to this method, a plurality of antennas are attached, and a microwave is supplied from each antenna to the heating chamber, and the microwaves that are not consumed in the heating chamber are reflected to the microwave generating means via each antenna. In order to reduce the reflected power most, it is necessary to select the operating frequency of the microwave generating means with high accuracy. The prior art has not been specifically disclosed in this regard.

本発明は、複数の給電部を設け、それぞれの給電部からの少なくとも反射電力情報に基づいて、マイクロ波発生手段の発生電力を高効率に加熱室に供給できるマイクロ波発生手段の動作周波数を選択するマイクロ波処理装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a plurality of power supply units, and selects an operating frequency of the microwave generation unit that can supply the generated power of the microwave generation unit to the heating chamber with high efficiency based on at least the reflected power information from each of the power supply units. An object of the present invention is to provide a microwave processing apparatus.

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、周波数可変機能を有するマイクロ波発生手段と、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波発生手段が発生したマイクロ波を加熱室に供給する複数の給電部と、給電部とマイクロ波発生手段との間にそれぞれ配備し加熱室に供給するマイクロ波供給量と加熱室から前記マイクロ波発生手段側に反射するマイクロ波反射量との少なくともマイクロ波反射量を検出する電力検出部と、それぞれの電力検出部が検出した信号に基づいてマイクロ波発生手段の動作を制御する制御手段とを備え、制御手段は、マイクロ波発生手段の動作周波数を決定するにあたって、規定の周波数帯域に亘ってマイクロ波発生手段を動作させて、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量を検出し、個々の周波数に対するマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の値として、その周波数を含む連続した少なくとも3個の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の平均値を割り当てるものである。   In order to solve the above-described conventional problems, a microwave processing apparatus according to the present invention includes a microwave generating unit having a frequency variable function, a heating chamber for storing an object to be heated, and a microwave generated by the microwave generating unit. A plurality of power supply units that supply the heating chamber, a microwave supply amount that is provided between the power supply unit and the microwave generation unit, and is supplied to the heating chamber, and a microwave reflection that is reflected from the heating chamber to the microwave generation unit side A power detection unit that detects at least a microwave reflection amount of the signal and a control unit that controls the operation of the microwave generation unit based on a signal detected by each of the power detection units. In determining the operating frequency of the means, each power detection unit obtained for each frequency by operating the microwave generating means over a specified frequency band The microwave supply amount and the microwave reflection amount are detected, and the microwave supply amount and the microwave reflection at at least three consecutive frequencies including the frequency are detected as values of the microwave supply amount and the microwave reflection amount for each frequency. Assign an average amount.

本発明によれば、個々の周波数におけるマイクロ波供給量とマイクロ波反射量の値を隣接する周波数との間で安定な値として取り込むことができる。そして、個々の周波数の平均値の特性に基づいて、極小値や最小値を呈する周波数の選択演算を安定かつ高精度に行うことができる。   According to the present invention, the value of the microwave supply amount and the microwave reflection amount at each frequency can be captured as a stable value between adjacent frequencies. And based on the characteristic of the average value of each frequency, the selection calculation of the frequency which exhibits the minimum value or the minimum value can be performed stably and with high accuracy.

本発明のマイクロ波処理装置によれば、複数の給電部を設け、それぞれの給電部からの少なくとも反射電力情報に基づいて、マイクロ波発生手段の発生電力を高効率に加熱室に供給できるマイクロ波発生手段の動作周波数を選択できる。   According to the microwave processing apparatus of the present invention, a plurality of power supply units are provided, and a microwave that can supply the generated power of the microwave generating means to the heating chamber with high efficiency based on at least the reflected power information from each power supply unit. The operating frequency of the generating means can be selected.

本発明の実施の形態1におけるマイクロ波処理装置の一部切欠き実態構成図FIG. 2 is a partially cutaway actual configuration diagram of the microwave processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図1のマイクロ波処理装置のブロック構成図Block diagram of the microwave processing apparatus of FIG. 図1のマイクロ波処理装置の給電部の配置構成図Arrangement configuration diagram of the power feeding section of the microwave processing apparatus of FIG. 図1のマイクロ波処理装置の無負荷時のマイクロ波供給量に対するマイクロ波反射量の比率の周波数特性例を示す図The figure which shows the frequency characteristic example of the ratio of the amount of microwave reflections with respect to the amount of microwave supply at the time of no load of the microwave processing apparatus of FIG. 図1のマイクロ波処理装置の無負荷時のマイクロ波反射量の周波数特性例を示す図The figure which shows the frequency characteristic example of the amount of microwave reflections at the time of no load of the microwave processing apparatus of FIG. 図1のマイクロ波処理装置の初期設定に係わる制御フローチャートFIG. 1 is a control flowchart relating to the initial setting of the microwave processing apparatus of FIG. 図1のマイクロ波処理装置の負荷時のマイクロ波供給量に対するマイクロ波反射量の比率の周波数特性例を示す図The figure which shows the frequency characteristic example of the ratio of the amount of microwave reflections with respect to the amount of microwave supply at the time of the load of the microwave processing apparatus of FIG. 図1のマイクロ波処理装置の負荷時のマイクロ波反射量の周波数特性例を示す図The figure which shows the frequency characteristic example of the amount of microwave reflections at the time of the load of the microwave processing apparatus of FIG. 図1のマイクロ波処理装置の制御フローチャートControl flow chart of microwave processing apparatus of FIG. 図1のマイクロ波処理装置の制御フローチャートControl flow chart of microwave processing apparatus of FIG.

第1の発明は、周波数可変機能を有するマイクロ波発生手段と、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波発生手段が発生したマイクロ波を加熱室に供給する複数の給電部と、給電部とマイクロ波発生手段との間にそれぞれ配備し加熱室に供給するマイクロ波供給量
と加熱室から前記マイクロ波発生手段側に反射するマイクロ波反射量との少なくともマイクロ波反射量を検出する電力検出部と、それぞれの電力検出部が検出した信号に基づいてマイクロ波発生手段の動作を制御する制御手段とを備え、制御手段は、マイクロ波発生手段の動作周波数を決定するにあたって、規定の周波数帯域に亘ってマイクロ波発生手段を動作させて、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量を検出し、個々の周波数に対するマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の値として、その周波数を含む連続した少なくとも3個の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の平均値を割り当てるものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a microwave generation means having a frequency variable function, a heating chamber for storing an object to be heated, a plurality of power supply sections for supplying the microwave generated by the microwave generation means to the heating chamber, and a power supply section Detection that detects at least the microwave reflection amount between the microwave supply amount that is provided between each of the two and the microwave generation means and is supplied to the heating chamber and the microwave reflection amount that is reflected from the heating chamber to the microwave generation means side And a control means for controlling the operation of the microwave generation means based on the signals detected by the respective power detection parts, and the control means has a prescribed frequency band for determining the operating frequency of the microwave generation means. The microwave generation means is operated over a period of time to detect the microwave supply amount and the microwave reflection amount of each power detection unit obtained for each frequency. As the value of the microwave feed rate and the microwave reflection amount for each frequency, in which assigning the average value of the microwave feed rate and the microwave reflection amount in at least three frequency continuous including this frequency.

これにより、個々の周波数におけるマイクロ波供給量とマイクロ波反射量の値を隣接する周波数との間で安定な値として取り込むことができる。そして、個々の周波数の平均値の特性に基づいて、極小値や最小値を呈する周波数の選択演算を安定かつ高精度に行うことができる。   Thereby, the value of the microwave supply amount and the microwave reflection amount at each frequency can be captured as a stable value between adjacent frequencies. And based on the characteristic of the average value of each frequency, the selection calculation of the frequency which exhibits the minimum value or the minimum value can be performed stably and with high accuracy.

第2の発明は、特に第1の発明において、制御手段が、周波数可変開始の周波数および次の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量は、検出した値を用いるものである。   In the second invention, particularly in the first invention, the control means uses the detected values for the microwave supply amount and the microwave reflection amount at the frequency variable start frequency and the next frequency.

これにより、平均値処理が困難な可変開始周波数および次の周波数の処理を明確に規定したことで個々の周波数の平均値の特性に基づく演算処理結果の不適さ、例えば、可変開始周波数および次の周波数が、マイクロ波反射量が最小値となった場合、最小値の周波数としてこれらの周波数を選択してもなんらの問題は生じないという処理ができる。   As a result, the variable starting frequency and the processing of the next frequency, which are difficult to process the average value, are clearly defined, so that the calculation processing result based on the characteristics of the average value of the individual frequencies is not suitable, for example, the variable starting frequency and the next When the frequency of the microwave reflection amount becomes the minimum value, it can be processed that no problem occurs even if these frequencies are selected as the minimum frequency.

第3の発明は、特に第1の発明において、制御手段が、規定の周波数帯域に亘って変化させる周波数値および周波数増分値を整数値としたものである。これにより、可変周波数の総数を少なくし検出処理時間を短くできる。そのため、動作周波数を決定する工程を加熱動作期間内のどのタイミングでも自由に付与させることができる。   In a third aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the control means changes the frequency value and the frequency increment value changed over a specified frequency band to integer values. Thereby, the total number of variable frequencies can be reduced and the detection processing time can be shortened. Therefore, the process of determining the operating frequency can be freely given at any timing within the heating operation period.

第4の発明は、特に第1の発明において、制御手段が、前記加熱室に被加熱物を収納しない状態において規定の周波数帯域に亘ってマイクロ波発生手段を動作し、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波反射量の総和、または個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量の総和に対するマイクロ波反射量の総和の比率が周波数変化に対して極小値を呈する周波数の値を基準周波数の群として記憶するものである。これにより、加熱室内の被加熱物の存在有無判定の精度を高めることができる。   According to a fourth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the control means operates the microwave generation means over a specified frequency band in a state where the object to be heated is not accommodated in the heating chamber, and for each frequency. The ratio of the sum of the microwave reflection amounts of the respective power detection units obtained or the ratio of the sum of the microwave reflection amounts to the sum of the microwave supply amounts of the respective power detection units obtained with respect to individual frequencies corresponds to the frequency change. Thus, the frequency value exhibiting the minimum value is stored as a group of reference frequencies. Thereby, the accuracy of the presence / absence determination of the object to be heated in the heating chamber can be increased.

第5の発明は、特に第1の発明において、制御手段が、前記マイクロ波発生手段の動作を開始させる指令を受けると、前記被加熱物の有り無しに係わらず前記マイクロ波発生手段の動作周波数を選択するために、規定の周波数帯域に亘って前記マイクロ波発生手段を動作させて前記加熱室にマイクロ波を供給し、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波反射量の総和、または個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量の総和に対するマイクロ波反射量信号の総和の比率が極小を呈する周波数を抽出し、その抽出した周波数を記憶した基準周波数の群と照合し、基準周波数の群とは異なる周波数が存在し、かつ反射量総和または比率が最小値を呈する周波数を前記マイクロ波発生手段の動作周波数に決定し動作を開始させるものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in particular, in the first aspect, when the control means receives a command to start the operation of the microwave generation means, the operating frequency of the microwave generation means regardless of the presence or absence of the object to be heated. In order to select, the microwave generation means is operated over a specified frequency band to supply microwaves to the heating chamber, and the microwave reflection amount of each power detection unit obtained for each frequency The frequency at which the ratio of the sum of the microwave reflection amount signals to the sum of the microwave supply amounts of the respective power detection units obtained for each frequency is minimal is extracted, and the extracted frequency is stored. Compared with the group of reference frequencies, a frequency that is different from the group of reference frequencies and has a minimum reflection amount sum or ratio is a frequency of the microwave generating means. It is intended to initiate a decision to operate to create frequency.

これにより、加熱室内への被加熱物の収納を確実に確認し、高効率な周波数で動作させることで、電力浪費を解消する装置を提供できる。   Accordingly, it is possible to provide an apparatus that eliminates power waste by reliably confirming the storage of the object to be heated in the heating chamber and operating at a highly efficient frequency.

第6の発明は、特に第4または5の発明において、制御手段が、基準周波数の群として
、規定の周波数帯域に亘って変化させる周波数増分値を前記基準周波数のそれぞれにプラスマイナスした周波数を含めるものである。これにより、加熱室内の状態の経年変化、例えば加熱室壁面への食品カスの付着に伴って被加熱物がない状態でもマイクロ波供給量やマイクロ波反射量が変化するが、これらの状態変化分を考慮して被加熱物の有無判定を高精度に実行させることができる。
In a sixth aspect of the invention, particularly in the fourth or fifth aspect of the invention, the control means includes, as a group of reference frequencies, a frequency increment value that changes over a specified frequency band plus or minus each of the reference frequencies. Is. As a result, the microwave supply amount and the microwave reflection amount change even when there is no object to be heated in accordance with the secular change of the state in the heating chamber, for example, the food residue attached to the wall surface of the heating chamber. The presence / absence determination of the object to be heated can be executed with high accuracy in consideration of the above.

第7の発明は、特に第5の発明において、制御手段が、最小値を呈する比率の周波数が複数存在する場合、周波数の値が低い方の周波数を動作周波数に決定するものである。これにより、比較処理を簡便にし、周波数決定処理全体を高速化できる。   In the seventh invention, particularly in the fifth invention, when there are a plurality of frequencies having a minimum value, the control means determines the frequency having the lower frequency value as the operating frequency. Thereby, the comparison process can be simplified and the entire frequency determination process can be speeded up.

第8の発明は、特に第5の発明において、制御手段が、抽出した周波数のすべてが記憶した基準周波数の群と合致した場合、マイクロ波発生手段の動作開始を中止するものである。これにより、反射するマイクロ波電力によってマイクロ波発生手段の構成部品が熱破壊することを抑制できる。   In the eighth invention, particularly in the fifth invention, the control means stops the operation start of the microwave generating means when all of the extracted frequencies coincide with the stored reference frequency group. Thereby, it can suppress that the component of a microwave generation means is thermally destroyed by the reflected microwave electric power.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるマイクロ波処理装置の一部切欠きを有する実態構成図、図2は、本発明の第1の実施の形態におけるマイクロ波処理装置のブロック構成図、図3は本発明の第1の実施の形態におけるマイクロ波処理装置の給電部の構成を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an actual configuration diagram showing a part of the microwave processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block configuration of the microwave processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the power feeding unit of the microwave processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図1〜図3において、マイクロ波発生手段10は半導体素子を用いて構成した発振部11、発振部11の出力を4分配する2段構成からなる3つの電力分配部12a、12b、12c、そして電力分配部12b、12cのそれぞれの出力を後段の半導体素子を用いて構成した初段増幅部13a〜13dに導くマイクロ波伝送路14a〜14d、初段増幅部13a〜13dのそれぞれの出力をさらに増幅する半導体素子を用いて構成した主増幅部15a〜15d、主増幅部15a〜15dの出力をマイクロ波発生手段10の出力部16a〜16dに導くマイクロ波伝送路17a〜17d、マイクロ波伝送路17a〜17dに挿入した電力検出部18a〜18d、電力分配部12aの出力と電力分配部12b、12cの入力との間に挿入した位相可変部19a、19bとで構成している。   1 to 3, the microwave generation means 10 includes an oscillation unit 11 configured using a semiconductor element, three power distribution units 12a, 12b, 12c having a two-stage configuration that distributes the output of the oscillation unit 11 into four stages, and The outputs of the microwave transmission paths 14a to 14d and the first stage amplifying units 13a to 13d that guide the outputs of the power distribution units 12b and 12c to the first stage amplifying units 13a to 13d configured by using the semiconductor elements in the subsequent stage are further amplified. Microwave transmission paths 17a to 17d and microwave transmission paths 17a to 17d that lead the outputs of the main amplification sections 15a to 15d and the main amplification sections 15a to 15d configured using semiconductor elements to the output sections 16a to 16d of the microwave generation means 10, respectively. Phase inserted between the power detectors 18a to 18d and the output of the power distributor 12a and the inputs of the power distributors 12b and 12c Changing portions 19a, it is composed of a 19b.

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100を有し、加熱室100は金属材料からなる左壁面101、右壁面102、底壁面103、上壁面104、奥壁面105および被加熱物を収納するために開閉する開閉扉106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。   In addition, the microwave processing apparatus of the present invention includes a heating chamber 100 having a substantially rectangular parallelepiped structure that accommodates an object to be heated. The heating chamber 100 includes a left wall surface 101, a right wall surface 102, a bottom wall surface 103, and an upper surface made of a metal material. A wall surface 104, a back wall surface 105, and an opening / closing door 106 that opens and closes in order to store an object to be heated, are configured to confine the supplied microwave.

そして、マイクロ波発生手段10の4つの出力が伝送されそのマイクロ波を加熱室100内に放射供給する複数の給電部20a〜20dが加熱室100を構成する底壁面103に配置されている。この複数の給電部20a〜20dは底壁面103の略中央C0を点対称として底壁面103にそれぞれ配置している。   A plurality of power feeding units 20 a to 20 d that transmit the four outputs of the microwave generation means 10 and radiate the microwaves into the heating chamber 100 are arranged on the bottom wall surface 103 constituting the heating chamber 100. The plurality of power feeding units 20a to 20d are arranged on the bottom wall surface 103 so that the substantially center C0 of the bottom wall surface 103 is point-symmetric.

初段増幅部13a〜13dおよび主増幅部15a〜15d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。   The first stage amplifying units 13a to 13d and the main amplifying units 15a to 15d constitute a circuit with a conductor pattern formed on one surface of a dielectric substrate made of a low dielectric loss material, and are semiconductor elements that are amplifying elements of the amplifying units. Matching circuits are arranged on the input side and the output side of each semiconductor element in order to operate the semiconductor device satisfactorily.

マイクロ波伝送路14a〜14d、17a〜17d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12a、12b、12cは、ウイルキンソン型の電力2分配構成としている。この構成を採ることで、初段増幅部13a〜13dの入力端に伝送するマイクロ波の位相は理想的には同位相としている。
The microwave transmission paths 14a to 14d and 17a to 17d form a transmission circuit having a characteristic impedance of about 50Ω by a conductor pattern provided on one surface of a dielectric substrate. The power distribution units 12a, 12b, and 12c have a Wilkinson power 2 distribution configuration. By adopting this configuration, the phases of the microwaves transmitted to the input ends of the first stage amplification units 13a to 13d are ideally the same phase.

そして、電力分配部12aと電力分配部12b、12cとの間にそれぞれ設けた位相可変部19a、19bは、反射型位相回路とし可変容量ダイオードを組み込んだ回路構成としている。   The phase variable units 19a and 19b provided between the power distribution unit 12a and the power distribution units 12b and 12c have a circuit configuration in which a variable capacitance diode is incorporated as a reflection type phase circuit.

この反射型位相回路の特性は、マイクロ波処理装置に利用する周波数帯域の中心周波数の伝送に対して、可変容量ダイオードに印加する電圧を変えることで位相遅れを最大で180°以上になるように可変容量ダイオード選定および印加電圧可変範囲を設定している。   The characteristic of this reflection type phase circuit is that the phase lag becomes 180 ° or more at maximum by changing the voltage applied to the variable capacitance diode for transmission at the center frequency of the frequency band used for the microwave processing device. Variable diode selection and applied voltage variable range are set.

この位相可変部19a、19bを動作制御することで、マイクロ波発生手段10の出力部16a、16bと出力部16c、16dとの間の位相差は、最大で360°変化させることができる。   By controlling the operation of the phase variable sections 19a and 19b, the phase difference between the output sections 16a and 16b and the output sections 16c and 16d of the microwave generating means 10 can be changed by 360 ° at the maximum.

また、電力検出部18a〜18dは、マイクロ波発生手段10から加熱室100側に伝送するマイクロ波電力(以下、マイクロ波供給量)および加熱室100側からマイクロ波発生手段10側に伝送するいわゆる反射波の電力(以下、マイクロ波反射量)のうち少なくともマイクロ波反射量を検出するものであり、電力結合度を例えば約40dBとし、マイクロ波伝送路17a〜17dを伝送するマイクロ波供給量あるいはマイクロ波反射量の約1/10000の電力量を抽出する。   The power detection units 18a to 18d are so-called microwave power (hereinafter referred to as a microwave supply amount) transmitted from the microwave generation means 10 to the heating chamber 100 and so-called transmission from the heating chamber 100 to the microwave generation means 10 side. The amount of reflected microwaves (hereinafter referred to as the amount of reflected microwaves) detects at least the amount of reflected microwaves, and the power coupling degree is, for example, about 40 dB, and the amount of microwaves supplied through the microwave transmission paths 17a to 17d or An electric energy of about 1/10000 of the microwave reflection amount is extracted.

この電力信号はそれぞれ、検波ダイオード(不図示)で整流化しコンデンサ(不図示)で平滑処理し、その出力信号を制御手段21に入力させている。また制御手段21の初期設定動作を実行した時に得られる基準周波数の群の値は、記憶部21aに記憶させる。   Each power signal is rectified by a detection diode (not shown), smoothed by a capacitor (not shown), and the output signal is input to the control means 21. Further, the reference frequency group values obtained when the initial setting operation of the control means 21 is executed are stored in the storage unit 21a.

制御手段21は、使用者が直接入力する被加熱物の加熱条件(矢印22)とそれぞれの電力検出部18a〜18dからの検出情報(矢印23)、さらには加熱中に被加熱物の加熱状態を検知する各種センサーから得られる加熱情報に基づいて、マイクロ波発生手段10の構成要素である発振部11の発振周波数および発振出力の制御、位相可変部19a、19bへの印加電圧の制御を行い、加熱室100内に収納された被加熱物を最適に加熱する。   The control means 21 controls the heating condition (arrow 22) of the object to be heated directly input by the user, the detection information (arrow 23) from each of the power detection units 18a to 18d, and the heating state of the object to be heated during heating. Based on the heating information obtained from various sensors for detecting the oscillation, the oscillation frequency and oscillation output of the oscillation unit 11 which is a component of the microwave generation means 10 are controlled, and the voltage applied to the phase variable units 19a and 19b is controlled. The object to be heated housed in the heating chamber 100 is optimally heated.

また、マイクロ波発生手段10には半導体素子の発熱を放熱させる放熱手段(不図示)を配する。なお、加熱室100内には、底壁面103に設けた給電部20a〜20dを覆うとともに被加熱物を収納載置する低誘電損失材料からなる載置皿24を配する。   The microwave generating means 10 is provided with heat radiating means (not shown) for radiating heat generated by the semiconductor element. In addition, in the heating chamber 100, a placing plate 24 made of a low dielectric loss material that covers and feeds the object to be heated and covers the power feeding units 20a to 20d provided on the bottom wall surface 103 is disposed.

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。本装置の使用に先立って、加熱室に負荷を収納しない状態にて初期設定を実行する。   About the microwave processing apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. Prior to the use of this apparatus, initial setting is performed in a state where no load is stored in the heating chamber.

この実行にあたり、加熱室100内に被加熱物が収納されていないことを確認し、操作部(不図示)から初期設定実行キーを押す。この信号を受けた制御手段21の制御出力信号によりマイクロ波発生手段10が動作を開始する。制御手段21は、駆動電源(不図示)を動作させて初段増幅部13a〜13dおよび主増幅部15a〜15dに電力を供給する。その後、発振部11に駆動電力と発振周波数が2400MHzに設定する信号を供給し、発振が開始する。   In this execution, it is confirmed that an object to be heated is not stored in the heating chamber 100, and an initial setting execution key is pressed from an operation unit (not shown). In response to the control output signal of the control means 21 that receives this signal, the microwave generation means 10 starts operating. The control means 21 operates a drive power supply (not shown) to supply power to the first stage amplifiers 13a to 13d and the main amplifiers 15a to 15d. Thereafter, a signal for setting the driving power and the oscillation frequency to 2400 MHz is supplied to the oscillating unit 11, and oscillation starts.

なお、この段階での位相可変部19a、19bへの印加電圧は予め規定している。例えば位相可変部19a、19bの両方ともに位相遅延無しとするか、一方の位相可変部のみを略180度の位相遅延に設定する。   Note that the voltages applied to the phase variable sections 19a and 19b at this stage are defined in advance. For example, both the phase variable units 19a and 19b have no phase delay, or only one of the phase variable units is set to a phase delay of about 180 degrees.

発振部11を動作させると、その出力は電力分配部12aにて略1/2分配され、後続の電力分配器12b、12cにてさらに略1/2分配され、4つのマイクロ波電力信号となり、後続の初段増幅部13a〜13d、主増幅部15a〜15dを経て出力部16a〜16dにそれぞれ出力される。   When the oscillating unit 11 is operated, its output is distributed approximately ½ by the power distribution unit 12a, further approximately ½ distributed by the subsequent power distributors 12b and 12c, and becomes four microwave power signals. The signals are output to the output units 16a to 16d via the subsequent first stage amplification units 13a to 13d and the main amplification units 15a to 15d, respectively.

そして、それぞれの出力は給電部20a〜20dに伝送され加熱室100内に放射される。このとき、位相可変部19a、19bの両方ともに位相遅延無しとした場合は、給電部20a〜20dから放射されるマイクロ波信号の位相は、同位相である。なお、位相可変部19a、19bに印加する電圧に応じて、給電部20a、20bと給電部20c、20dとの間の位相差が決定される。   Each output is transmitted to the power feeding units 20 a to 20 d and radiated into the heating chamber 100. At this time, when both of the phase variable units 19a and 19b have no phase delay, the phases of the microwave signals radiated from the power feeding units 20a to 20d are the same phase. Note that the phase difference between the power supply units 20a and 20b and the power supply units 20c and 20d is determined according to the voltage applied to the phase variable units 19a and 19b.

この初期設定において、各主増幅部15a〜15dはそれぞれ定格出力の1/10相当のマイクロ波電力、例えば20W、のマイクロ波電力を出力する。   In this initial setting, each of the main amplification units 15a to 15d outputs microwave power corresponding to 1/10 of the rated output, for example, microwave power of 20W.

加熱室100内に供給されるマイクロ波電力は、加熱室壁面や加熱室内に実装されている誘電部材に一部が吸収され、また加熱室の共振状態に応じて加熱室100の電気的特性が決定されるので、マイクロ波発生手段10の出力インピーダンスと加熱室100のインピーダンスとに基づいて、加熱室100側からマイクロ波発生手段10側に伝送する反射電力が生じる。   Part of the microwave power supplied into the heating chamber 100 is absorbed by the heating chamber wall surface and a dielectric member mounted in the heating chamber, and the electrical characteristics of the heating chamber 100 vary depending on the resonance state of the heating chamber. Therefore, the reflected power transmitted from the heating chamber 100 side to the microwave generating means 10 side is generated based on the output impedance of the microwave generating means 10 and the impedance of the heating chamber 100.

電力検出部18a〜18dは、少なくともマイクロ波発生手段10側に伝送する反射電力と結合し、そのマイクロ波反射量に比例した信号を検出するものである。制御手段21は、初期設定において発振部11に対して予め規定した周波数帯域の全域に亘って周波数を、整数値を採る増分周波数値にてステップ可変させて加熱室の初期特性に対応する基準周波数を抽出する。   The power detection units 18a to 18d are combined with at least the reflected power transmitted to the microwave generation means 10 and detect signals proportional to the amount of reflected microwaves. The control means 21 changes the frequency over the entire frequency band defined in advance with respect to the oscillating unit 11 in the initial setting step by step with an incremental frequency value that takes an integer value, and thus a reference frequency corresponding to the initial characteristics of the heating chamber. To extract.

図4は本発明のマイクロ波処理装置の無負荷時のマイクロ波供給量に対するマイクロ波反射量の比率の周波数特性例、図5は同じく無負荷時のマイクロ波反射量の周波数特性例を示す。それぞれの図において、白抜きの特性が個々の周波数において直接的に得られたマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の値に基づく特性を示し、黒塗りの特性が平均化処理を実行した特性を示す。   FIG. 4 shows a frequency characteristic example of the ratio of the microwave reflection amount to the microwave supply amount when there is no load in the microwave processing apparatus of the present invention, and FIG. 5 shows a frequency characteristic example of the microwave reflection amount when there is no load. In each figure, the white characteristics indicate the characteristics based on the microwave supply and microwave reflection values obtained directly at the individual frequencies, and the black characteristics indicate the characteristics after averaging processing. Show.

この平均化処理は、個々の周波数に対するマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の値として、その周波数を含む連続した3個の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の平均値を対象の周波数の値として割り当てる。   In this averaging process, as the values of the microwave supply amount and the microwave reflection amount for each frequency, the average value of the microwave supply amount and the microwave reflection amount at three consecutive frequencies including the frequency is used as the target frequency. Assign as the value of.

具体的には、周波数可変開始の周波数である2400MHzおよび次の周波数である2401MHzにおけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量は、検出した値を用い、2402MHz以降2500MHzに至る各周波数においては、対象周波数とその一つ前および二つ前の周波数において検出されたマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の平均値処理をした値を対象周波数の値とする。   Specifically, the microwave supply amount and microwave reflection amount at 2400 MHz which is the frequency variable start frequency and 2401 MHz which is the next frequency use the detected values, and at each frequency from 2402 MHz to 2500 MHz, the target frequency A value obtained by performing an average processing of the microwave supply amount and the microwave reflection amount detected at the previous and two previous frequencies is set as the value of the target frequency.

例えば、2402MHzの値は、2400MHz、2401MHzおよび2402MHzのそれぞれの周波数において検出した3つの値の平均値とする。   For example, a value of 2402 MHz is an average value of three values detected at respective frequencies of 2400 MHz, 2401 MHz, and 2402 MHz.

初期設定の制御フローチャートを図6に示す。加熱室100内に被加熱物の収納がなく
操作部(図示省略)から初期設定開始キーが押圧されて加熱開始信号が発生する(図5のステップS101)。加熱開始信号が入力された制御手段21においては、制御出力信号を生成して、マイクロ波発生手段10の総合出力を第1の出力電力、例えば100W未満の電力、に設定して動作を開始させる(ステップS102)。このとき制御手段21は、所定の駆動電源電圧を初段増幅部13a〜13dおよび主増幅部15a〜15dに供給する。
FIG. 6 shows an initial control flowchart. There is no storage of the object to be heated in the heating chamber 100, and an initial setting start key is pressed from the operation unit (not shown) to generate a heating start signal (step S101 in FIG. 5). In the control means 21 to which the heating start signal is input, a control output signal is generated, and the operation is started by setting the total output of the microwave generation means 10 to the first output power, for example, less than 100 W. (Step S102). At this time, the control means 21 supplies a predetermined drive power supply voltage to the first stage amplifiers 13a to 13d and the main amplifiers 15a to 15d.

また、制御手段21は、発振部11の初期の発振周波数を、2400MHzに設定する制御信号を出力し、発振部11の発振動作を開始させる。このように、マイクロ波発生手段10は、初期段階において、2400MHzで100W未満のマイクロ波電力を第1の出力電力として出力する。   Further, the control means 21 outputs a control signal for setting the initial oscillation frequency of the oscillation unit 11 to 2400 MHz, and starts the oscillation operation of the oscillation unit 11. Thus, the microwave generation means 10 outputs the microwave power of less than 100 W at 2400 MHz as the first output power in the initial stage.

次に、ステップS103では、発振部11の発振周波数を初期の2400MHzから1MHzピッチ(例えば、10ミリ秒で1MHz)で高い周波数の方へ変化させ、周波数可変範囲の上限である2500MHzまで変化させる。この周波数可変動作において、電力検出部18a〜18dから得られるマイクロ波伝送量Pfとマイクロ波反射量Prとの値をそれぞれ記憶する。   Next, in step S103, the oscillation frequency of the oscillation unit 11 is changed from the initial 2400 MHz to a higher frequency at a 1 MHz pitch (for example, 1 MHz in 10 milliseconds), and is changed to 2500 MHz which is the upper limit of the frequency variable range. In this frequency variable operation, the values of the microwave transmission amount Pf and the microwave reflection amount Pr obtained from the power detection units 18a to 18d are stored.

そして、個々の周波数に対するマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の値として、前述した平均化処理を実行しステップS104に進む。   Then, the averaging process described above is executed as the values of the microwave supply amount and the microwave reflection amount for each frequency, and the process proceeds to step S104.

ステップS104では、平均化処理をした個々の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量に基づいてマイクロ波反射量の比率あるいはマイクロ波反射量のみの周波数変化特性において極小値を示す周波数(例えば、図4における周波数fA1、fA2、fA3、fA4あるいは図5における周波数fB1、fB2、fB3、fB4)を抽出処理し、ステップS105に進む。   In step S104, a frequency that exhibits a minimum value in the ratio of the microwave reflection amount or the frequency change characteristic of only the microwave reflection amount based on the microwave supply amount and the microwave reflection amount at the individual frequencies subjected to the averaging process (for example, The frequencies fA1, fA2, fA3, fA4 in FIG. 4 or the frequencies fB1, fB2, fB3, fB4) in FIG. 5 are extracted and the process proceeds to step S105.

ステップS105では、ステップ104で抽出した各周波数にプラス1MHzした周波数とマイナス1MHzした周波数を含め、基準周波数の群として記憶部21aに記憶させて、初期設定フローを終了する。   In step S105, each frequency extracted in step 104, including the frequency plus 1 MHz and the frequency minus -1 MHz, is stored in the storage unit 21a as a group of reference frequencies, and the initial setting flow ends.

つぎに加熱室に収納した被加熱物の加熱実行における動作について説明する。被加熱物を加熱室100に収納し、その加熱条件を操作部(不図示)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手段21の制御出力信号によりマイクロ波発生手段10が動作を開始する。制御手段21は、駆動電源(不図示)を動作させて初段増幅部13a〜13dおよび主増幅部15a〜15dに電力を供給する。   Next, an operation in performing heating of the object to be heated housed in the heating chamber will be described. The object to be heated is stored in the heating chamber 100, the heating condition is input from the operation unit (not shown), and the heating start key is pressed. In response to the control output signal of the control means 21 that has received the heating start signal, the microwave generation means 10 starts its operation. The control means 21 operates a drive power supply (not shown) to supply power to the first stage amplifiers 13a to 13d and the main amplifiers 15a to 15d.

その後、発振部11に駆動電力と発振周波数が2400MHzに設定する信号を供給し、発振が開始する。なお、この段階での位相可変部19a、19bへの印加電圧は予め規定している。例えば位相可変部19a、19bの両方ともに位相遅延無しとするか、一方の位相可変部のみを略180度の位相遅延に設定する。   Thereafter, a signal for setting the driving power and the oscillation frequency to 2400 MHz is supplied to the oscillating unit 11, and oscillation starts. Note that the voltages applied to the phase variable sections 19a and 19b at this stage are defined in advance. For example, both the phase variable units 19a and 19b have no phase delay, or only one of the phase variable units is set to a phase delay of about 180 degrees.

発振部11を動作させると、その出力は電力分配部12aにて略1/2分配され、後続の電力分配器12b、12cにてさらに略1/2分配され、4つのマイクロ波電力信号となり、後続の初段増幅部13a〜13d、主増幅部15a〜15dを経て出力部16a〜16dにそれぞれ出力される。   When the oscillating unit 11 is operated, its output is distributed approximately ½ by the power distribution unit 12a, further approximately ½ distributed by the subsequent power distributors 12b and 12c, and becomes four microwave power signals. The signals are output to the output units 16a to 16d via the subsequent first stage amplification units 13a to 13d and the main amplification units 15a to 15d, respectively.

そして、それぞれの出力は給電部20a〜20dに伝送され加熱室100内に放射される。このとき、位相可変部19a、19bの両方ともに位相遅延無しとした場合は、給電部20a〜20dから放射されるマイクロ波信号の位相は、同位相である。   Each output is transmitted to the power feeding units 20 a to 20 d and radiated into the heating chamber 100. At this time, when both of the phase variable units 19a and 19b have no phase delay, the phases of the microwave signals radiated from the power feeding units 20a to 20d are the same phase.

なお、位相可変部19a、19bに印加する電圧に応じて、給電部20a、20bと給電部20c、20dとの間の位相差が決定される。   Note that the phase difference between the power supply units 20a and 20b and the power supply units 20c and 20d is determined according to the voltage applied to the phase variable units 19a and 19b.

被加熱物の加熱開始前段階において、各主増幅部15a〜15dはそれぞれ定格出力の1/10相当のマイクロ波電力、例えば20W、のマイクロ波電力を出力する。   In the stage before starting the heating of the object to be heated, each of the main amplifying units 15a to 15d outputs microwave power corresponding to 1/10 of the rated output, for example, microwave power of 20W.

加熱室100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100からの反射電力は無しになるが、被加熱物の種類・形状・量が被加熱物を含む加熱室100の電気的特性を決定し、マイクロ波発生手段10の出力インピーダンスと加熱室100のインピーダンスとに基づいて、加熱室100側からマイクロ波発生手段10側に伝送する反射電力が生じる。   When 100% of the microwave power supplied into the heating chamber 100 is absorbed by the object to be heated, there is no reflected power from the heating chamber 100, but the type / shape / quantity of the object to be heated includes the object to be heated. Based on the output impedance of the microwave generation means 10 and the impedance of the heating chamber 100, the reflected power transmitted from the heating chamber 100 side to the microwave generation means 10 side is generated.

電力検出部18a〜18dは、少なくともマイクロ波発生手段10側に伝送する反射電力と結合し、そのマイクロ波反射量に比例した信号を検出するものである。制御手段21は、被加熱物の加熱開始前に発振部11に対して予め規定した周波数帯域の全域に亘って周波数をステップ可変させて被加熱物の本加熱時に使用する周波数を選択する。   The power detection units 18a to 18d are combined with at least the reflected power transmitted to the microwave generation means 10 and detect signals proportional to the amount of reflected microwaves. The control means 21 selects a frequency to be used during the main heating of the object to be heated by stepping the frequency over the entire frequency band defined in advance with respect to the oscillation unit 11 before starting the heating of the object to be heated.

この周波数選択に対して、制御手段21は、発振部の発振周波数を初期の2400MHzから1MHzピッチ(例えば、10ミリ秒で1MHz)で周波数可変範囲の上限である2500MHzまで変化させる。この周波数可変の中で得られたマイクロ波供給量とマイクロ波反射量の平均化処理を実行後の個々の周波数におけるマイクロ波供給量値とマイクロ波反射量値に基づき、マイクロ波供給量値に対するマイクロ波反射量値の比率が極小となる周波数を抽出する。   In response to this frequency selection, the control means 21 changes the oscillation frequency of the oscillating unit from the initial 2400 MHz to 2500 MHz which is the upper limit of the frequency variable range at a 1 MHz pitch (for example, 1 MHz in 10 milliseconds). Based on the microwave supply value and the microwave reflection value at each frequency after performing the averaging process of the microwave supply amount and the microwave reflection amount obtained in this frequency variable, A frequency at which the ratio of the microwave reflection amount value is minimized is extracted.

そして抽出した周波数群を予め記憶させた基準周波数群と照合し、一致しない周波数が存在する場合、被加熱物が収納されていると判定し、抽出した周波数の中で比率が最小となる周波数をマイクロ波発生手段の動作周波数として決定する。   Then, the extracted frequency group is collated with a reference frequency group stored in advance, and when there is a frequency that does not match, it is determined that the object to be heated is stored, and the frequency having the smallest ratio among the extracted frequencies is determined. It is determined as the operating frequency of the microwave generating means.

そして、発振部11の周波数をその決定した周波数に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。この出力を受けて被加熱物の本加熱時には、各主増幅部15a〜15dはそれぞれ200W前後のマイクロ波電力を出力する。それぞれの出力は給電部20a〜20dに伝送され加熱室100内に放射される。   Then, the frequency of the oscillating unit 11 is controlled to the determined frequency, and the oscillation output is controlled so as to obtain an output corresponding to the input heating condition. In response to this output, during main heating of the object to be heated, each of the main amplifying units 15a to 15d outputs microwave power of around 200W. Each output is transmitted to the power feeding units 20 a to 20 d and radiated into the heating chamber 100.

複数の給電部20a〜20dは、底壁面103の略中央C0を点対称として配置している。被加熱物が略中央C0の上方に相当する載置皿24上に収納配置される場合、加熱室100内に供給されたマイクロ波に対して給電部20a〜20dが受け取り電力検出部18a〜18dで検出されるマイクロ波反射量はほぼ等量である。   The plurality of power feeding units 20a to 20d are arranged so that the substantially center C0 of the bottom wall surface 103 is point-symmetric. When the object to be heated is accommodated and placed on the mounting plate 24 substantially above the center C0, the power feeding units 20a to 20d receive the microwaves supplied into the heating chamber 100, and the power detection units 18a to 18d. The amount of reflected microwaves detected by is substantially equal.

なお、本加熱開始時に電力検出部18a〜18dで検出されるマイクロ波反射量が大きく異なっている場合、制御手段21は被加熱物が底壁面103の略中央C0の上方に相当する載置皿24上からかなり外れて収納配置されていると判定することができ、収納配置をやり直すように使用者に報知させてもよい。   When the microwave reflection amounts detected by the power detection units 18a to 18d at the start of the main heating are greatly different, the control means 21 is configured to place the object to be heated on the upper side of the bottom wall surface 103 substantially at the center C0. 24, it can be determined that the storage arrangement is considerably deviated from above, and the user may be informed to redo the storage arrangement.

そして、被加熱物を本加熱中にそれぞれの電力検出部18a〜18dが検出するマイクロ波反射量の時間的増減変化特性において、少なくとも一つの電力検出部のマイクロ波反射量の時間的増減変化に基づいて被加熱物の加熱分布状態を推定し、すべての電力検出部のマイクロ波反射量の時間的増減変化に基づいて被加熱物の昇温状態を推定してマイクロ波発生手段の発振周波数の更新と動作停止の制御を行うものである。   Then, in the time variation change characteristic of the microwave reflection amount detected by each of the power detection units 18a to 18d during the main heating of the object to be heated, the time variation change of the microwave reflection amount of at least one power detection unit is changed. The heating distribution state of the object to be heated is estimated based on the above, and the temperature rise state of the object to be heated is estimated based on the temporal change in the amount of microwave reflection of all the power detection units, and the oscillation frequency of the microwave generating means Update and stop operation are controlled.

次に、以上のように構成された本発明に係る実施の形態1のマイクロ波処理装置の動作について図7および図8を参照して説明する。   Next, the operation of the microwave processing apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS.

図7は、実施の形態1のマイクロ波処理装置における電力検出部18a〜18dの検出信号に基づいて演算した個々の周波数におけるマイクロ波供給量の総和に対するマイクロ波反射量の総和の比率の一例を示す特性図であり、図8は、同じ装置においてマイクロ波反射量の総和の一例を示す特性図である。   FIG. 7 shows an example of the ratio of the sum of the microwave reflection amounts to the sum of the microwave supply amounts at the individual frequencies calculated based on the detection signals of the power detection units 18a to 18d in the microwave processing apparatus of the first embodiment. FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of the total sum of microwave reflection amounts in the same apparatus.

それぞれの図において、白抜きの特性が個々の周波数において直接的に得られたマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の値に基づく特性を示し、黒塗りの特性が平均化処理を実行した特性を示す。   In each figure, the white characteristics indicate the characteristics based on the microwave supply and microwave reflection values obtained directly at the individual frequencies, and the black characteristics indicate the characteristics after averaging processing. Show.

極小を呈する周波数として抽出される周波数は、図7においては、f11、f12、f13およびf14、図8においてはf21、f22、f23およびf24である。   The frequencies extracted as frequencies exhibiting the minimum are f11, f12, f13, and f14 in FIG. 7, and f21, f22, f23, and f24 in FIG.

またそれぞれの図中に基準周波数fA1、fA2、fA3およびfA4、またfB1、fB2、fB3およびfB4(なお、それぞれ基準周波数に対しプラスマイナス1MHzの周波数は省略)を付記した。   In each figure, reference frequencies fA1, fA2, fA3 and fA4, and fB1, fB2, fB3 and fB4 (note that the frequency of plus or minus 1 MHz with respect to the reference frequency is omitted) are added.

図7と図8との抽出された周波数を基準周波数と比較し、抽出した周波数群の中に基準周波数とは異なる周波数が存在することから、被加熱物が存在すると判定する。   The extracted frequency in FIGS. 7 and 8 is compared with the reference frequency, and since there is a frequency different from the reference frequency in the extracted frequency group, it is determined that there is an object to be heated.

また、図7において比率が最小値をとる周波数はf14、図8において反射量が最小値をとる周波数はf24である。そして制御手段21は、マイクロ波供給量の総和に対するマイクロ波反射量の総和の比率を用いた制御処理を用いる場合には周波数f14を、またマイクロ波反射量の総和を用いる制御処理を用いる場合には周波数f24を被加熱物の本加熱動作における周波数に選定する。   Further, the frequency at which the ratio takes the minimum value in FIG. 7 is f14, and the frequency at which the reflection amount takes the minimum value in FIG. 8 is f24. The control means 21 uses the frequency f14 when using the control process using the ratio of the sum of the microwave reflection amounts to the sum of the microwave supply amounts, and the control means 21 uses the control process using the sum of the microwave reflection amounts. Selects the frequency f24 as the frequency in the main heating operation of the object to be heated.

なお、抽出された周波数の群をそれぞれ比較すると、f13に対応するf23は周波数の値が6MHzずれた結果となっている。検知信号のパラメータの選択としては、簡易構成がマイクロ波反射量に基づくもの、高精度な構成が比率に基づくものと位置づけされる。   When the extracted frequency groups are compared with each other, f23 corresponding to f13 results in a frequency shift of 6 MHz. As the selection of the parameters of the detection signal, the simple configuration is positioned based on the microwave reflection amount, and the high-accuracy configuration is positioned based on the ratio.

以下に、本発明に係る実施の形態1のマイクロ波処理装置の詳細な制御例について図9および図10のフローチャートを用いて説明する。   Below, the detailed control example of the microwave processing apparatus of Embodiment 1 which concerns on this invention is demonstrated using the flowchart of FIG. 9 and FIG.

被加熱物が加熱室100内に収納されて載置皿24上に載置され、(被加熱物が収納されていなくても)加熱条件が操作部(図示省略)において設定され、加熱開始キーが押圧されて加熱開始信号が発生する(図9のステップS111)。加熱開始信号が入力された制御手段21においては、制御出力信号を生成して、マイクロ波発生手段10を第1の出力電力、例えば100W未満の電力、に設定して動作を開始させる(ステップS112)。   The object to be heated is accommodated in the heating chamber 100 and placed on the mounting tray 24, and the heating condition is set in the operation unit (not shown) (even if the object to be heated is not accommodated), and the heating start key Is pressed to generate a heating start signal (step S111 in FIG. 9). In the control means 21 to which the heating start signal is input, a control output signal is generated, and the operation is started by setting the microwave generation means 10 to the first output power, for example, a power of less than 100 W (step S112). ).

このとき制御手段21は、所定の駆動電源電圧を初段増幅部13a〜13dおよび主増幅部15a〜15dに供給する。また、制御手段21は、発振部11の初期の発振周波数を、2400MHzに設定する制御信号を出力し、発振部11の発振動作を開始させる。このように、マイクロ波発生手段10は、初期段階において、2400MHzで100W未満のマイクロ波電力を第1の出力電力として出力する。   At this time, the control means 21 supplies a predetermined drive power supply voltage to the first stage amplifiers 13a to 13d and the main amplifiers 15a to 15d. Further, the control means 21 outputs a control signal for setting the initial oscillation frequency of the oscillation unit 11 to 2400 MHz, and starts the oscillation operation of the oscillation unit 11. Thus, the microwave generation means 10 outputs the microwave power of less than 100 W at 2400 MHz as the first output power in the initial stage.

次に、ステップS113では、発振部11の発振周波数を初期の2400MHzから1MHzピッチ(例えば、10ミリ秒で1MHz)で高い周波数の方へ変化させ、周波数可変範囲の上限である2500MHzまで変化させる。この周波数可変動作において、電力検出部18a〜18dから得られるマイクロ波伝送量とマイクロ波反射量を取り込み前述した平均化処理をして、ステップS114に進む。   Next, in step S113, the oscillation frequency of the oscillating unit 11 is changed from the initial 2400 MHz to a higher frequency at a 1 MHz pitch (for example, 1 MHz in 10 milliseconds), and is changed to 2500 MHz which is the upper limit of the frequency variable range. In this frequency variable operation, the microwave transmission amount and the microwave reflection amount obtained from the power detection units 18a to 18d are taken in and the above-described averaging process is performed, and the process proceeds to step S114.

ステップS114では、平均化処理をした各周波数のマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量に基づき、マイクロ波供給量に対するマイクロ波反射量の比率の周波数特性において極小値を示す周波数(例えば、図7における周波数f11、f12、f13およびf14)を抽出処理し、ステップS115に進む。   In step S114, based on the microwave supply amount and the microwave reflection amount of each frequency subjected to the averaging process, a frequency (for example, in FIG. 7) showing a minimum value in the frequency characteristic of the ratio of the microwave reflection amount to the microwave supply amount. The frequencies f11, f12, f13, and f14) are extracted and the process proceeds to step S115.

ステップS115では、ステップS114で抽出した周波数の群を予め記憶させた基準周波数の群と照合し、ステップS116に進む。   In step S115, the group of frequencies extracted in step S114 is collated with a group of reference frequencies stored in advance, and the process proceeds to step S116.

ステップS116では、抽出した周波数群が基準周波数の群に対して一致しない周波数があるかどうかを判定し、一致しない抽出周波数が存在する場合は、ステップS117に進む。一致しない抽出周波数が存在しない場合、ステップS118に進み、被加熱物がなしと判定してマイクロ波発生手段の動作を停止し加熱動作を中止する。   In step S116, it is determined whether there is a frequency that does not match the extracted frequency group with respect to the reference frequency group. If there is an extracted frequency that does not match, the process proceeds to step S117. When there is no extraction frequency that does not match, the process proceeds to step S118, where it is determined that there is no object to be heated, and the operation of the microwave generation unit is stopped and the heating operation is stopped.

ステップS117では、抽出した周波数の群の中で比率が最小となる周波数、図7中のf14を選択し、ステップS119に進む。   In step S117, the frequency having the smallest ratio in the extracted frequency group, f14 in FIG. 7, is selected, and the process proceeds to step S119.

ステップS119では、マイクロ波発生手段10が定格出力である第2の出力電力を発生するように、発振部11の出力電力が制御される。なお、制御手段21は、第2の出力電力設定にあたっては、マイクロ波処理装置の仕様に応じて、初段増幅部13a〜13dおよび主増幅部15a〜15dの両方の駆動電圧を制御してもよく、主増幅部15a〜15dの駆動電圧のみを制御する構成としてもよい。   In step S119, the output power of the oscillating unit 11 is controlled so that the microwave generation means 10 generates the second output power that is the rated output. In setting the second output power, the control unit 21 may control the drive voltages of both the first stage amplification units 13a to 13d and the main amplification units 15a to 15d in accordance with the specifications of the microwave processing device. The configuration may be such that only the drive voltage of the main amplifiers 15a to 15d is controlled.

次に、ステップS120において設定された第2の出力電力で本格加熱動作が開始される。本格加熱動作を開始すると、ステップS121に進み、本格加熱の時間の積算を開始し、ステップS122に進む。ステップS122においてその時刻における各電力検出部が検出するマイクロ波伝送量およびマイクロ波反射量に相当する検出信号を制御手段21が取り込み、ステップS123に進む。   Next, the full-scale heating operation is started with the second output power set in step S120. When the full-scale heating operation is started, the process proceeds to step S121, the integration of the full-scale heating time is started, and the process proceeds to step S122. In step S122, the control means 21 captures a detection signal corresponding to the microwave transmission amount and the microwave reflection amount detected by each power detection unit at that time, and the process proceeds to step S123.

ステップS123では、各電力検出部18a〜18dが検出するマイクロ波反射量のいずれか一つが規定値(各電力検出部においてマイクロ波伝送量に対するマイクロ波反射量の比率が25%に相当する値)以下にあるかどうかを判定する。各電力検出部のマイクロ波反射量がこの規定値を超過していない場合にはステップS124に進み、超過している場合にはステップS201に進む。   In step S123, any one of the microwave reflection amounts detected by the power detection units 18a to 18d is a specified value (a value corresponding to a ratio of the microwave reflection amount to the microwave transmission amount in each power detection unit is 25%). Determine if it is: If the microwave reflection amount of each power detection unit does not exceed the specified value, the process proceeds to step S124, and if it exceeds, the process proceeds to step S201.

ステップS124では、それぞれの電力検出部が検出するマイクロ波反射量の時間的変化を比較して被加熱物の加熱進捗状態を判定する。この判定は、4つの個々の電力検出部のマイクロ波反射量の時間的増減変化に基づいて判定する。   In step S <b> 124, the heating progress state of the object to be heated is determined by comparing temporal changes in the amount of microwave reflection detected by the respective power detection units. This determination is made based on the temporal increase / decrease change in the amount of microwave reflection of the four individual power detection units.

4つの個々のマイクロ波反射量の時間的増減変化が逆傾向ではない(ほぼ同一傾向)にあるか、いずれか一つが逆傾向の増減変化にあるかの判定結果に基づき、同一傾向の場合はステップS125に進み、逆傾向の場合はステップS112に進む。   In the case of the same tendency based on the judgment result of whether the change in time of four individual microwave reflection amounts is not reverse trend (almost the same trend) or one of them is in the reverse trend increase / decrease The process proceeds to step S125, and if the tendency is reverse, the process proceeds to step S112.

ステップS112に戻りステップS115までの一連のステップにて本格加熱時に使用する周波数の更新処理を行った後、ステップS116、ステップS117およびステップ
S119を経てステップS120に進み、本格加熱を再開する。
After returning to step S112 and updating the frequency used at the time of full-scale heating in a series of steps up to step S115, the process proceeds to step S120 via steps S116, S117, and S119, and full-scale heating is resumed.

ステップS124において同一傾向の判定によりステップS125に進む。ステップS125においてマイクロ波反射量の単位時間当りの変化が顕著である判定を受けると、ステップS126に進む。   If the same tendency is determined in step S124, the process proceeds to step S125. If it is determined in step S125 that the change in the microwave reflection amount per unit time is significant, the process proceeds to step S126.

ステップS126では、被加熱物の加熱終了までの各種の条件処理を実行する。例えば、制御手段21は、被加熱物の温度が略60℃〜70℃に到達していると判定する。   In step S126, various condition processing until the heating of the object to be heated is completed. For example, the control means 21 determines that the temperature of the object to be heated has reached approximately 60 ° C to 70 ° C.

そして、現時点までの加熱経過時間や投入されたマイクロ波電力の実質値に基づき、被加熱物の仕上げ温度に到達するまでの時間を算出し加熱を継続する。   Then, based on the elapsed heating time up to the present time and the actual value of the input microwave power, the time to reach the finishing temperature of the object to be heated is calculated and heating is continued.

また、この仕上がり温度到達までの時間中に電力検出部が検出したそれぞれのマイクロ波反射量のいずれか一つが前述した規定値(50W)を超過した場合はその時点で加熱を終了する条件も付帯させている。そしてステップS127に進み、上述した加熱終了条件のひとつを満たすことで加熱を終了する。   In addition, if any one of the respective microwave reflection amounts detected by the power detection unit during the time until the finish temperature is reached exceeds the above-mentioned specified value (50 W), a condition for terminating the heating at that time is also incidental. I am letting. And it progresses to step S127 and complete | finishes heating by satisfy | filling one of the heating completion conditions mentioned above.

次に、ステップS123にてマイクロ波反射量が規定値を超えた場合のステップS201以降の制御内容を説明する。   Next, the control contents after step S201 when the microwave reflection amount exceeds the specified value in step S123 will be described.

ステップS201では、制御手段21が発振部11の初期の発振周波数を、2400MHzに、またマイクロ波発生手段10のマイクロ波電力を第1の出力電力設定する制御信号を出力し、ステップS202に進む。   In step S201, the control unit 21 outputs a control signal for setting the initial oscillation frequency of the oscillating unit 11 to 2400 MHz and the microwave power of the microwave generation unit 10 to the first output power, and the process proceeds to step S202.

ステップS202では、発振部11の発振周波数を初期の2400MHzから1MHzピッチ(例えば、10ミリ秒で1MHz)で高い周波数の方へ変化させ、周波数可変範囲の上限である2500MHzまで変化させる。この周波数可変動作において、電力検出部18a〜18dから得られるマイクロ波伝送量とマイクロ波反射量をそれぞれ記憶し、ステップS203に進む。   In step S202, the oscillation frequency of the oscillating unit 11 is changed from the initial 2400 MHz to a higher frequency at a 1 MHz pitch (for example, 1 MHz in 10 milliseconds), and is changed to 2500 MHz which is the upper limit of the frequency variable range. In this frequency variable operation, the microwave transmission amount and the microwave reflection amount obtained from the power detection units 18a to 18d are stored, respectively, and the process proceeds to step S203.

ステップS203では、電力検出部18a〜18dから得たマイクロ波反射量の周波数特性曲線において極小値を示す新たな周波数群を抽出処理し、ステップS204に進む。ステップS204では、マイクロ波反射量が最小の周波数を選択し、加熱する周波数を更新してステップS205に進む。   In step S203, a new frequency group showing a minimum value in the frequency characteristic curve of the microwave reflection amount obtained from the power detection units 18a to 18d is extracted, and the process proceeds to step S204. In step S204, the frequency with the smallest amount of microwave reflection is selected, the heating frequency is updated, and the process proceeds to step S205.

ステップS205では、マイクロ波発生手段10が定格出力である第2の出力電力を発生するように、発振部11の出力電力が制御され、ステップS206に進む。   In step S205, the output power of the oscillating unit 11 is controlled so that the microwave generation means 10 generates the second output power that is the rated output, and the process proceeds to step S206.

ステップS206では、更新された加熱周波数でもって第2の出力電力で本格加熱動作が開始され、ステップS207に進む。   In step S206, the full-scale heating operation is started with the second output power with the updated heating frequency, and the process proceeds to step S207.

ステップS207では、電力検出部18a〜18dがそれぞれ検出するマイクロ波反射量が規定値以下、例えば各給電部へ伝送されるマイクロ波伝送量に対するマイクロ波反射量の比率が25%に相当する値(マイクロ波伝送量が200Wの場合、規定値は50W)以下にあるかどうかを判定する。マイクロ波反射量がこの規定値を超過していない場合にはステップS119に戻り、規定値を超過している場合にはステップS208に進む。   In step S207, the amount of microwave reflection detected by each of the power detection units 18a to 18d is equal to or less than a specified value, for example, a value corresponding to a ratio of the microwave reflection amount to the microwave transmission amount transmitted to each power feeding unit (25%). When the microwave transmission amount is 200 W, it is determined whether the specified value is 50 W or less. When the microwave reflection amount does not exceed the specified value, the process returns to step S119, and when it exceeds the specified value, the process proceeds to step S208.

ステップS208では発振部11の出力の低減を行う。この低減方法は、例えば第2の出力電力を100%とした時に、90%、75%、50%に相当する出力電力を生じるように発振部11の出力を低減していく。各電力検出部が検出するマイクロ波反射量のすべ
てが前記規定値以下になるまで発振部11の出力低減を実行し規定値以下になった時点で、ステップS119に戻る。
In step S208, the output of the oscillator 11 is reduced. In this reduction method, for example, when the second output power is 100%, the output of the oscillation unit 11 is reduced so as to generate output power corresponding to 90%, 75%, and 50%. The output of the oscillating unit 11 is reduced until all of the microwave reflection amounts detected by the respective power detection units are equal to or less than the specified value.

なお、第2の出力電力設定に対し制御手段21は、初段増幅部13a〜13dおよび主増幅部15a〜15dの両方の駆動電圧を制御してもよく、主増幅部15a〜15dの駆動電圧のみを制御する構成としてもよい。   For the second output power setting, the control means 21 may control the drive voltages of the first stage amplifiers 13a to 13d and the main amplifiers 15a to 15d, or only the drive voltages of the main amplifiers 15a to 15d. It is good also as a structure which controls.

この方法は、ステップS208の第2の出力電力から出力電力を低減させる場合にも展開してよい。すなわち、初段増幅部13a〜13dおよび/または主増幅部15a〜15dの駆動電圧を低減制御してマイクロ波発生手段10の出力電力を低減しステップS207に戻り、各電力検出部が検出するマイクロ波反射量のすべてが前記規定値以下になるまで駆動電圧低減調整を実行し規定値以下になると、ステップS119に戻る制御を採用しても良い。   This method may also be developed when the output power is reduced from the second output power in step S208. That is, the drive voltage of the first stage amplification units 13a to 13d and / or the main amplification units 15a to 15d is reduced and the output power of the microwave generation means 10 is reduced, and the process returns to step S207, and the microwaves detected by each power detection unit Control for returning to step S119 may be employed when the drive voltage reduction adjustment is executed until all the reflection amounts are equal to or less than the specified value.

なお、ステップS114およびステップS115において、マイクロ波伝送量とマイクロ波反射量の両方の値に基づくマイクロ波反射量の比率の代わりにマイクロ波反射量のみを用いた処理を行ってもよい。   In steps S114 and S115, processing using only the microwave reflection amount may be performed instead of the ratio of the microwave reflection amount based on both the microwave transmission amount and the microwave reflection amount.

以上のように本発明のマイクロ波処理装置によれば、制御手段は、マイクロ波発生手段の動作周波数を決定するにあたって、規定の周波数帯域に亘ってマイクロ波発生手段を動作させて、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量を検出し、個々の周波数に対するマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の値として、その周波数を含む連続した少なくとも3個の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の平均値を割り当てることにより、個々の周波数におけるマイクロ波供給量とマイクロ波反射量の値を隣接する周波数との間で安定な値として取り込むことができる。そして、個々の周波数の平均値の特性に基づいて、極小値や最小値を呈する周波数の選択演算を安定かつ高精度に行うことができる。   As described above, according to the microwave processing apparatus of the present invention, when determining the operating frequency of the microwave generating means, the control means operates the microwave generating means over a specified frequency band, and sets individual frequencies. The microwave supply amount and the microwave reflection amount of each power detection unit obtained for each are detected, and the value of the microwave supply amount and the microwave reflection amount for each frequency is at least three consecutive including the frequency. By assigning the average value of the microwave supply amount and the microwave reflection amount at each frequency, the value of the microwave supply amount and the microwave reflection amount at each frequency can be captured as a stable value between adjacent frequencies. it can. And based on the characteristic of the average value of each frequency, the selection calculation of the frequency which exhibits the minimum value or the minimum value can be performed stably and with high accuracy.

また制御手段は、周波数可変開始の周波数および次の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量は、検出した値を用いることにより平均値処理が困難な可変開始周波数および次の周波数の処理を明確に規定したことで個々の周波数の平均値の特性に基づく演算処理結果の不適さ、例えば、可変開始周波数および次の周波数が、マイクロ波反射量が最小値となった場合、最小値の周波数としてこれらの周波数を選択してもなんらの問題は生じないという処理ができる。   The control means clearly defines the variable start frequency and the next frequency processing, which are difficult to average by using the detected values for the microwave supply amount and the microwave reflection amount at the frequency variable start frequency and the next frequency. Inappropriate calculation processing results based on the characteristics of the average value of individual frequencies, such as the variable start frequency and the next frequency, when the amount of microwave reflection is the minimum value, Even if these frequencies are selected, it is possible to process that no problem occurs.

また制御手段は、規定の周波数帯域に亘って変化させる周波数値および周波数増分値を整数値としたことにより可変周波数の総数を少なくし検出処理時間を短くできる。そのため、動作周波数を決定する工程を加熱動作期間内のどのタイミングでも自由に付与させることができる。   In addition, the control means can reduce the total number of variable frequencies and shorten the detection processing time by setting the frequency value and frequency increment value to be changed over a specified frequency band to integer values. Therefore, the process of determining the operating frequency can be freely given at any timing within the heating operation period.

さらに制御手段は、前記加熱室に被加熱物を収納しない状態において規定の周波数帯域に亘ってマイクロ波発生手段を動作し、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波反射量の総和、または個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量の総和に対するマイクロ波反射量の総和の比率が周波数変化に対して極小値を呈する周波数の値を基準周波数の群として記憶することにより加熱室内の被加熱物の存在有無判定の精度を高めることができる。   Further, the control means operates the microwave generation means over a specified frequency band in a state where the object to be heated is not accommodated in the heating chamber, and the microwave reflection amount of each power detection unit obtained for each frequency. Or the ratio of the sum of the microwave reflection amounts to the sum of the microwave supply amounts of the respective power detection units obtained for each frequency is a frequency value that exhibits a minimum value with respect to the frequency change. By storing as a group, the accuracy of the presence / absence determination of the object to be heated in the heating chamber can be increased.

また制御手段は、前記マイクロ波発生手段の動作を開始させる指令を受けると、前記被加熱物の有り無しに係わらず前記マイクロ波発生手段の動作周波数を選択するために、規定の周波数帯域に亘って前記マイクロ波発生手段を動作させて前記加熱室にマイクロ波を
供給し、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波反射量の総和、または個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量の総和に対するマイクロ波反射量信号の総和の比率が極小を呈する周波数を抽出し、その抽出した周波数を記憶した基準周波数の群と照合し、基準周波数の群とは異なる周波数が存在し、かつ反射量総和または比率が最小値を呈する周波数を前記マイクロ波発生手段の動作周波数に決定し動作を開始させることにより、加熱室内への被加熱物の収納を確実に確認し、高効率な周波数で動作させることで、電力浪費を解消する装置を提供できる。
When the control means receives a command to start the operation of the microwave generation means, the control means selects a frequency of operation of the microwave generation means regardless of the presence or absence of the object to be heated over a specified frequency band. The microwave generation means is operated to supply microwaves to the heating chamber, and the total microwave reflection amount of each power detection unit obtained for each frequency, or obtained for each frequency. The frequency at which the ratio of the sum of the microwave reflection amount signals to the sum of the microwave supply amounts of the respective power detection units is minimal is extracted, and the extracted frequency is compared with the reference frequency group stored, and the reference frequency group The frequency at which the sum of reflection amounts or the ratio exhibits a minimum value is determined as the operating frequency of the microwave generating means and the operation is started. And ensures that the check the housing of the object to be heated to the heating chamber, by operating at a high efficiency frequency, can provide a device to eliminate power dissipation.

また制御手段は、基準周波数の群として、規定の周波数帯域に亘って変化させる周波数増分値を前記基準周波数のそれぞれにプラスマイナスした周波数を含めることにより、加熱室内の状態の経年変化、例えば加熱室壁面への食品カスの付着に伴って被加熱物がない状態でもマイクロ波供給量やマイクロ波反射量が変化するが、これらの状態変化分を考慮して被加熱物の有無判定を高精度に実行させることができる。   In addition, the control means includes, as a group of reference frequencies, a frequency change value that is changed over a specified frequency band, and includes a frequency that is plus or minus to each of the reference frequencies, so that the state of the heating chamber changes over time, for example, the heating chamber. The amount of microwave supply and the amount of microwave reflection change even when there is no object to be heated due to the food residue adhering to the wall surface. Can be executed.

また制御手段は、抽出した周波数のすべてが記憶した基準周波数の群と合致した場合、マイクロ波発生手段の動作開始を中止することにより反射するマイクロ波電力によってマイクロ波発生手段の構成部品が熱破壊することを抑制できる。   In addition, when all of the extracted frequencies coincide with the stored reference frequency group, the control means causes the components of the microwave generation means to be thermally destroyed by the reflected microwave power by stopping the operation start of the microwave generation means. Can be suppressed.

なお、制御手段は、最小値を呈する比率の周波数が複数存在する場合、周波数の値が低い方の周波数を動作周波数に決定させる。これにより比較処理を簡便にし、周波数決定処理全体を高速化できる。   Note that when there are a plurality of frequencies having a minimum value, the control means determines the frequency with the lower frequency value as the operating frequency. This simplifies the comparison process and speeds up the entire frequency determination process.

またなお、本実施例では給電部の個数が4個の場合を示したが、給電部の個数はこの数に限定されるものでなく、給電部間の位相差制御機能を発揮させる場合であれば、2個以上の任意の個数で利用できる。   In this embodiment, the number of power feeding units is four. However, the number of power feeding units is not limited to this number, and may be a case where a phase difference control function between power feeding units is exhibited. For example, it can be used in any number of two or more.

また、連続する3つの周波数は、対象とする周波数を中央周波数として設定させても良い。   In addition, for three consecutive frequencies, the target frequency may be set as the central frequency.

以上のように、本発明にかかるマイクロ波処理装置は、複数の給電部を設け、それぞれの給電部からの少なくとも反射電力情報に基づいて、マイクロ波発生手段の発生電力を高効率に加熱室に供給できるマイクロ波発生手段の動作周波数を選択できるので、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、半導体製造装置あるいは乾燥装置などの用途にも適用できる。   As described above, the microwave processing apparatus according to the present invention is provided with a plurality of power feeding units, and based on at least the reflected power information from each power feeding unit, the generated power of the microwave generating means is efficiently transferred to the heating chamber. Since the operating frequency of the microwave generating means that can be supplied can be selected, the present invention can be applied to applications such as a heating apparatus, a garbage disposal machine, a semiconductor manufacturing apparatus, or a drying apparatus that uses dielectric heating as represented by a microwave oven.

10 マイクロ波発生手段
11 発振部(周波数可変機能を有する)
18a〜18d 電力検出部
20a〜20d 給電部
21 制御手段
21a 記憶部
100 加熱室
12 スイッチング制御部
13 駆動回路部
14 電流検出部
14a 抵抗体
14b ツェナダイオード
14c ホトカプラ(発光側)
10 Microwave generator 11 Oscillator (having frequency variable function)
18a to 18d Power detection unit 20a to 20d Power supply unit 21 Control unit 21a Storage unit 100 Heating chamber 12 Switching control unit 13 Drive circuit unit 14 Current detection unit 14a Resistor 14b Zener diode 14c Photocoupler (light emitting side)

Claims (8)

周波数可変機能を有するマイクロ波発生手段と、被加熱物を収納する加熱室と、前記マイクロ波発生手段が発生したマイクロ波を前記加熱室に供給する複数の給電部と、前記給電部とマイクロ波発生手段との間にそれぞれ配備し前記加熱室に供給するマイクロ波供給量と前記加熱室から前記マイクロ波発生手段側に反射するマイクロ波反射量との少なくともマイクロ波反射量を検出する電力検出部と、前記それぞれの電力検出部が検出した信号に基づいて前記マイクロ波発生手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記マイクロ波発生手段の動作周波数を決定するにあたって、規定の周波数帯域に亘ってマイクロ波発生手段を動作させて、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量を検出し、個々の周波数に対するマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の値として、その周波数を含む連続した少なくとも3個の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量の平均値を割り当てることとしたマイクロ波処理装置。 Microwave generation means having a variable frequency function, a heating chamber that houses an object to be heated, a plurality of power supply units that supply the microwave generated by the microwave generation means to the heating chamber, the power supply unit, and the microwave A power detection unit that detects at least a microwave reflection amount between a microwave supply amount that is provided between the generation unit and supplied to the heating chamber and a microwave reflection amount that is reflected from the heating chamber toward the microwave generation unit. And control means for controlling the operation of the microwave generation means based on the signals detected by the respective power detection units, and the control means is defined when determining the operating frequency of the microwave generation means. The microwave generation means is operated over the frequency band of the respective power detection units, and the microwave supply amount and the macro obtained for each frequency are obtained. The amount of microwave reflection is detected, and the value of the microwave supply amount and the microwave reflection amount for each frequency is calculated as the average value of the microwave supply amount and the microwave reflection amount at at least three consecutive frequencies including that frequency. Microwave processing device to be assigned. 制御手段が、周波数可変開始の周波数および次の周波数におけるマイクロ波供給量およびマイクロ波反射量は、検出した値を用いることとした請求項1に記載のマイクロ波処理装置。 The microwave processing apparatus according to claim 1, wherein the control means uses detected values for the microwave supply amount and the microwave reflection amount at the frequency variable start frequency and the next frequency. 制御手段が、規定の周波数帯域に亘って変化させる周波数値および周波数増分値を整数値とした請求項1に記載のマイクロ波処理装置。 The microwave processing apparatus according to claim 1, wherein the control means sets the frequency value and frequency increment value to be changed over a specified frequency band as integer values. 制御手段が、前記加熱室に被加熱物を収納しない状態において規定の周波数帯域に亘ってマイクロ波発生手段を動作し、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波反射量の総和、または個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量の総和に対するマイクロ波反射量の総和の比率が周波数変化に対して極小値を呈する周波数の値を基準周波数の群として記憶することとした請求項1に記載のマイクロ波処理装置。 The control means operates the microwave generation means over a specified frequency band in a state where the object to be heated is not housed in the heating chamber, and the microwave reflection amount of each power detection unit obtained for each frequency is controlled. The reference frequency group is a frequency value at which the ratio of the sum of the microwave reflection amounts to the sum of the microwave supply amounts of the respective power detection units obtained for each frequency is a minimum value with respect to the frequency change. The microwave processing apparatus according to claim 1, which is stored as 制御手段が、前記マイクロ波発生手段の動作を開始させる指令を受けると、前記被加熱物の有り無しに係わらず前記マイクロ波発生手段の動作周波数を選択するために、規定の周波数帯域に亘って前記マイクロ波発生手段を動作させて前記加熱室にマイクロ波を供給し、個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波反射量の総和、または個々の周波数に対して得られるそれぞれの電力検出部のマイクロ波供給量の総和に対するマイクロ波反射量信号の総和の比率が極小を呈する周波数を抽出し、その抽出した周波数を記憶した基準周波数の群と照合し、基準周波数の群とは異なる周波数が存在し、かつ反射量総和または比率が最小値を呈する周波数を前記マイクロ波発生手段の動作周波数に決定し動作を開始させることとした請求項1に記載のマイクロ波処理装置。 When the control means receives a command to start the operation of the microwave generation means, it selects the operation frequency of the microwave generation means regardless of the presence or absence of the object to be heated over a specified frequency band. The microwave generation means is operated to supply microwaves to the heating chamber, and the total amount of microwave reflection of each power detection unit obtained for each frequency, or each obtained for each frequency The frequency at which the ratio of the sum of the microwave reflection amount signals to the sum of the microwave supply amounts of the power detection section of the power detection unit is minimal is extracted, and the extracted frequency is compared with the reference frequency group stored, and the reference frequency group Determines the operating frequency of the microwave generating means as the operating frequency of the microwave generating means, and starts the operation when there are different frequencies and the total reflection amount or the ratio is the minimum value. Microwave apparatus according to claim 1 which is. 制御手段が、基準周波数の群として、規定の周波数帯域に亘って変化させる周波数増分値を前記基準周波数のそれぞれにプラスマイナスした周波数を含めることとした請求項4または5に記載のマイクロ波処理装置。 The microwave processing apparatus according to claim 4 or 5, wherein the control means includes, as the group of reference frequencies, a frequency increment value that is changed over a specified frequency band plus or minus each of the reference frequencies. . 制御手段が、最小値を呈する比率の周波数が複数存在する場合、周波数の値が低い方の周波数を動作周波数に決定することとした請求項5に記載のマイクロ波処理装置。 6. The microwave processing apparatus according to claim 5, wherein the control means determines the frequency having the lower frequency value as the operating frequency when there are a plurality of frequencies having a minimum value. 制御手段が、抽出した周波数のすべてが記憶した基準周波数の群と合致した場合、マイクロ波発生手段の動作開始を中止することとした請求項5に記載のマイクロ波処理装置。 6. The microwave processing apparatus according to claim 5, wherein the control means stops the operation start of the microwave generation means when all of the extracted frequencies coincide with the stored reference frequency group.
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JP2013074072A (en) * 2011-09-27 2013-04-22 Toshiba Corp Semiconductor manufacturing device and semiconductor manufacturing method
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