JP5169255B2 - Microwave processing equipment - Google Patents
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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。 The present invention relates to a microwave processing apparatus including a microwave generation unit configured using a semiconductor element.
従来、この種のマイクロ波処理装置は、加熱室を6面以上の多面体で形成し、各面の一部あるいは全部の面から放射アンテナを加熱室内に突出して配置した従来技術がある(例えば、特許文献1参照)。互いの放射アンテナを異なる面に配したことで相互干渉を防止でき、放射アンテナがそれぞれ異なる方向を向いているので放射された電波は加熱室内のあらゆる方向に伝搬し、壁面にて反射して散乱するため、加熱室内で電波は均一に分布する。 Conventionally, this type of microwave processing apparatus has a conventional technique in which a heating chamber is formed of six or more polyhedrons, and a radiating antenna is disposed so as to protrude from a part or all of each surface into the heating chamber (for example, Patent Document 1). Mutual interference can be prevented by arranging the radiating antennas on different surfaces, and since the radiating antennas are directed in different directions, the radiated radio waves propagate in all directions in the heating chamber and are reflected and scattered by the wall surface. Therefore, the radio waves are uniformly distributed in the heating chamber.
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従来技術がある(例えば、特許文献2参照)。位相器制御で2出力の電力比率を変化させたり、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。 A semiconductor oscillation unit; a distribution unit that divides the output of the oscillation unit into a plurality of units; a plurality of amplification units that amplify the distributed outputs; and a synthesis unit that synthesizes the outputs of the amplification units. There is a conventional technique in which a phase shifter is provided between the two (see, for example, Patent Document 2). The power ratio of the two outputs can be changed by the phase shifter control, or the phase between the two outputs can be in phase or in phase.
被加熱物を収納した加熱室からマイクロ波発生部側に戻ってくる反射電力を検出し、その反射電力信号に基づいて、たとえば反射電力が最小になる発振周波数を追尾させる従来技術がある(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、前記従来の複数給電方式における構成では、下記説明のように、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を所望の状態に加熱処理することは難しいという課題を有していた。 However, in the configuration of the conventional multiple power feeding method, as described below, it is difficult to heat-treat objects to be heated in various shapes, types, and quantities stored in a heating chamber to a desired state. Had.
放射アンテナ配置については、機器体積に占める加熱室容量の拡大化要望により、使用できるスペースは限られ、6面に設置するのは実質上困難である。また、異なる面に配置するだけでは相互干渉を確実に防止できない。 With regard to the arrangement of the radiating antennas, the space that can be used is limited due to the demand for expansion of the heating chamber capacity occupying the equipment volume, and it is practically difficult to install them on six surfaces. In addition, mutual interference cannot be reliably prevented only by disposing them on different surfaces.
位相制御については、相互干渉するマイクロ波間に働くので、アンテナ多面配置や異周波数動作との併用ができず広範囲の条件での効果は期待できない。 Since phase control works between microwaves that interfere with each other, it cannot be used in combination with multi-sided antenna arrangement or different frequency operation, and an effect under a wide range of conditions cannot be expected.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、給電部から放射するマイクロ波の励振方向の制御と、励振方向の制御と関連付けて行う動作周波数や位相および、電力増幅量の制御をそれぞれ最適化することで、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処理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。 The present invention solves the above-described conventional problems, and optimally controls the control of the excitation frequency of the microwave radiated from the power supply unit, the operation frequency and phase, and the power amplification amount associated with the control of the excitation direction. It aims at providing the microwave generation processing apparatus which heat-processes the to-be-heated object from which various shapes, a kind, and quantity differ in desired state.
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、マイクロ波を発生させる発振部と、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、前記電力分配部の各々の出力位相を可変する複数の位相可変部と、前記電力分配部または、前記位相可変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複数の給電部と、前記複数の給電部の少なくとも1つに前記給電部から放射されるマイクロ波の励振方向を任意の方向に設定する手段と、前記複数の給電部間の位相を可変制御する手段とを有するマイクロ波処理装置であって、前記給電部から放射されるマイクロ波の励振方向を任意の方向に設定した前記給電部の組合せに対して、動作周波数や位相及び電力増幅量の制御を伴うマイクロ波処理手段と、透過及び反射電力量を検知する検出手段を備え、前記マイクロ波処理手段及び前記検出手段の実行において、前記給電部の励振方向に対する複数ある組合せから最適なものを判断し、前記
給電部の励振方向を再設定して、選択する組合せを切り替えながら加熱処理を行う構成とする。本発明は、給電部から放射されるマイクロ波の励振方向の制御と、励振方向の制御と関連付けて行う動作周波数、位相及び電力増幅量の制御を組み合わせて行い、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処理することができる。
In order to solve the above-described conventional problems, a microwave processing apparatus according to the present invention includes a heating chamber that accommodates an object to be heated, an oscillation unit that generates microwaves, and an output of the oscillation unit that is divided into a plurality of outputs. A power distribution unit, a plurality of phase variable units that vary the output phase of each of the power distribution units, an amplification unit that amplifies the power of each of the outputs of the power distribution unit or the phase variable unit, and A plurality of power supply units for supplying an output to the heating chamber; a means for setting an excitation direction of microwaves radiated from the power supply unit to at least one of the plurality of power supply units; A microwave processing apparatus having a means for variably controlling the phase between the units, wherein an operating frequency for the combination of the power feeding units in which the excitation direction of the microwave radiated from the power feeding unit is set to an arbitrary direction And phase and Microwave processing means with control of the amount of force amplification and detection means for detecting transmitted and reflected power amounts, and in the execution of the microwave processing means and the detection means, from a plurality of combinations with respect to the excitation direction of the power feeding unit Determine the best one and
It is set as the structure which resets the excitation direction of an electric power feeding part and performs heat processing, changing the combination to select . The present invention combines the control of the excitation direction of the microwave radiated from the power supply unit with the control of the operating frequency, phase, and power amplification amount associated with the control of the excitation direction, and has various shapes, types, and quantities. Different objects to be heated can be heat-treated in a desired state.
本発明のマイクロ波処理装置は、給電部から放射するマイクロ波の励振方向の制御と、励振方向の制御と関連付けて行う動作周波数や位相および、電力増幅量の制御を組み合わせて行い、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処理するマイクロ波処理装置を提供することができる。 The microwave processing apparatus of the present invention performs various combinations of the control of the excitation direction of the microwave radiated from the power feeding unit and the control of the operating frequency and phase and the amount of power amplification performed in association with the control of the excitation direction. It is possible to provide a microwave processing apparatus that heat-treats different types and amounts of objects to be heated to a desired state.
第1の発明は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波を発生させる発振部と、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間の位相を可変する位相可変部と、前記電力分配部または、前記位相可変部の出力を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複数の給電部と、前記複数の給電部の少なくとも1つに前記給電部から放射されるマイクロ波の電界または磁界の向き(以下、励振方向という)を任意の方向に設定する手段と、前記複数の給電部間の位相を可変制御する手段とを有するマイクロ波処理装置であって、前記給電部から放射されるマイクロ波の励振方向を任意の方向に設定した前記給電部の組合せに対して、動作周波数や位相及び電力増幅量の制御を伴うマイクロ波処理手段と、透過及び反射電力量を検知する検出手段を備え、前記マイクロ波処理手段及び前記検出手段の実行において、前記給電部の励振方向に対する複数ある組合せから最適なものを判断し、前記給電部の励振方向を再設定して、選択する組合せを切り替えながら加熱処理を行う構成としたものである。これにより、加熱室に収納した被加熱物に適した励振方向、動作周波数、位相および、出力での加熱処理を選択することができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物それぞれに合わせ、所望の状態に加熱することができる。また、放射するマイクロ波の励振方向を制御することにより、相互干渉させる給電部の組合せと、相互干渉させない給電部の組合せを意図的に選択できる。 The first invention includes a heating chamber that houses an object to be heated, an oscillator for generating a microwave, a power distribution unit for outputting the distributed output of the oscillation part to a plurality, between the output of the power distribution unit a phase variable unit for varying the phase of the power distribution unit or the amplifier for power-amplifying the output of the phase variable parts, and a plurality of feeding parts supplying outputs to said heating chamber of said amplifying unit, said plurality Means for setting the direction of the electric field or magnetic field of the microwave radiated from the power supply unit to at least one of the power supply units (hereinafter referred to as the excitation direction), and the phase between the plurality of power supply units is variable. A microwave processing apparatus having a control means, wherein an operating frequency, a phase, and a power amplification amount for a combination of the power feeding units in which an excitation direction of microwaves radiated from the power feeding unit is set to an arbitrary direction Microphone with control A wave processing means, and a detection means for detecting the amount of transmitted and reflected power, and in the execution of the microwave processing means and the detection means, determine an optimum one from a plurality of combinations with respect to the excitation direction of the power feeding unit, In this configuration, the heat treatment is performed while resetting the excitation direction of the power feeding unit and switching the combination to be selected. This makes it possible to select the heat treatment in the excitation direction, operating frequency, phase, and output suitable for the object to be heated stored in the heating chamber, and to suit each object to be heated in various shapes, types, and quantities. Can be heated to the desired state. In addition, by controlling the excitation direction of the radiating microwave, it is possible to intentionally select a combination of feeding units that cause mutual interference and a combination of feeding units that do not cause mutual interference.
さらに、マイクロ波処理手段及び、検出手段それぞれに最適な励振方向の給電部組合せを使用でき、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物に対しても所望の状態に加熱処理することができる。 Furthermore, it is possible to use a combination of power supply units in the optimum excitation direction for each of the microwave processing means and the detection means, and it is possible to heat the object to be heated in various shapes, types, and quantities to a desired state. .
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構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a microwave processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
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1a、1c、発振部1a、1cの出力を2分配する電力分配部2a、2c、電力分配部2a、2cそれぞれの出力から任意の位相ずれを発生させる位相可変部3a〜3d、位相可変部3a〜3dの出力を増幅する増幅部4a〜4d、増幅部4a〜4dによって増幅されたマイクロ波出力を加熱室内に放射する給電部5a〜5dおよび、増幅部4a〜4dと給電部5a〜5dを接続するマイクロ波伝送路に挿入され給電部5a〜5dから反射する電力を検出する電力検出部6a〜6d、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1a、1cの発振周波数と、位相可変部3a〜3dの位相調整量および、増幅部4a〜4dの増幅量を制御する制御部7とで構成している。
In FIG. 1, the microwave generation unit includes
電力分配部2a、2cは、例えばウィルキンソン型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2a、2cによって各々の出力には発振部1a、1c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。位相可変部3a〜3d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。
The
増幅部4a〜4d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の伝送回路や、同軸ケーブルなどで形成している。電力検知部6a〜6dは、加熱室8側からマイクロ波発生部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7に入力させている。
The amplifying
制御部7は、使用者が直接入力する被加熱物の加熱処理条件と、電力検知部6a〜6dからの検知情報に基づいて、給電部5a、5dから放射するマイクロ波の励振電界11a、11dの制御および、発振部1a、1cと増幅部4a〜4dのそれぞれに供給する駆動電力や、位相可変部3a〜3dに供給する電圧を励振方向の制御と関連付けて制御し、加熱室8内に収納された被加熱物を最適に加熱処理する。
The control unit 7 generates microwave excitation
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。
In the above description, the example in which two phase variable units are inserted has been described. However, the phase change width is set to 0 degree to 360 degrees by inserting only one of the outputs of the
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8を有し、加熱室8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、マイクロ波を加熱室8内に放射する給電部5a〜5dが加熱室8を構成する左、右、上と底壁面に配置されている。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。
In addition, the microwave processing apparatus of the present invention has a
給電部5a、5dは、回転位置を検出する手段(図示していない)と回転角度を制御する手段(図示していない)から構成される回転制御部9a、9dにより回転し、励振方向を調整することができる。
The
なお上述の説明においては、回転制御部9a、9d、回転位置を検出する手段、回転角度を制御する手段が、特許請求の範囲に記載された励振方向設定手段に相当する。
In the above description, the
以上のように構成されたマイクロ波処理装置について、以下その動作を説明する。 The operation of the microwave processing apparatus configured as described above will be described below.
まず被加熱物10を加熱室8に収納し、その加熱処理条件を操作部(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7は、動作周波数が制御できる半導体素子などで構成した発振部1a、1cに制御出力信号を送り、選択された加熱処理条件に適応する周波数で発振開始する。発振部1a、1cを動作させると、その出力は電力分配部2a、2cにて各々略1/2分配され、4つのマイクロ波となる。そしてそれぞれのマイクロ波は、位相可変部3a〜3dにより、制御部7からの指定量だけ位相
がずれ、並列個別に動作する増幅部4a〜4dにて、制御部7から指定量の増幅をし、電力検知部6a〜6dを経て、給電部5a〜5dに供給され、給電部5a〜5dにて励振電界11a〜11dを発生させ加熱室8内にマイクロ波を放射する。
First, the object to be heated 10 is stored in the
電力検出部6a〜6dは、マイクロ波発生部側に戻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7は、選択されたメニューと組み込まれたプログラムに従い最適な動作条件の選択と実行をする。
The
本発明は、放射するマイクロ波の励振方向の制御と、前記励振方向の制御と関連付けて行う動作周波数や位相および、電力増幅量を組み合わせて制御し、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処理する効果があるが、所望の状態に加熱処理するには、主に「高効率な加熱性能」、「むらの少ない加熱性能」が必要となる。以下にこの2性能について説明する。 The present invention controls the excitation direction of microwaves to be radiated, and controls the operating frequency and phase performed in association with the excitation direction control in combination with the amount of power amplification, and is heated in various shapes, types, and quantities. Although there is an effect of heat-treating an object to a desired state, in order to heat-treat the object to a desired state, mainly “highly efficient heating performance” and “heating performance with little unevenness” are required. The two performances will be described below.
発振部1a、1cで発生したマイクロ波電力が、効率よく加熱室8内に放射され、被加熱物に100%吸収されると加熱室8側からの反射電力は0Wになるが、実際は、被加熱物の種類・形状・量により決まる被加熱物を含む加熱室8のインピーダンスと、加熱室8と結合する給電部5a〜5dの出力インピーダンス間の不整合による反射や、被加熱物10に吸収されずに給電部5a〜5dで拾われたマイクロ波電力が、反射電力として発生部側に戻る。以下に反射電力を低く抑え、高効率な加熱性能を得る作用を説明する。
When the microwave power generated in the
加熱室8内では複数の給電部5a〜5dからマイクロ波が放射され、種々の励振方向、電力および、伝播方向のマイクロ波が入り乱れることになるが、加熱室8内の個々の場において、同じ電界方向が重なれば重畳し、逆であれば打ち消し合う相互干渉により、加熱室内の電磁界分布を形成する。各場の電界の強さは、動作周波数や、放射電力および、放射場所での位相ずれがかかわっている。また、各場の電界方向は、給電部5a〜5dでの励振方向が深くかかわっていて、干渉しあうマイクロ波の組合せやその度合いもこの電界方向で決まる。ただし、同じ動作周波数のマイクロ波の組合せでないと、励振方向が同じであっても相互干渉状態が変動し、位相制御も効果を発揮しなくなる。
In the
回転制御部9aで給電部5aの励振電界11aの向きを調整し、励振電界をほぼ一致させた給電部5bとの組合せに対して、動作周波数や位相および、電力増幅量を調整することにより、電磁界分布を直接変えることができる。給電部5a、5bのマイクロ波発生源は同じ発振部1aで、動作周波数は制御部7の信号に従い一致させて調整できる。位相は制御部7の信号により位相可変部3a、3bを関連させて制御し、必要な位相差に設定できる。電力増幅量は、制御部7の信号により増幅部4a、4bを任意に制御できる。このように干渉させるマイクロ波の条件を調整し、電磁界分布を意図的に操作して、被加熱物10に電磁界分布を集中させて、マイクロ波の吸収効率を上げることが可能となる。
By adjusting the direction of the excitation electric field 11a of the power supply unit 5a with the
更に、回転制御部9dで給電部5dの励振電界11dの向きを調整して、給電部5cの励振電界11cとあわせることにより、別の相互干渉のある組合せを形成できる。この給電部5c、5dは給電部5a、5bの組合せと励振方向が異なるので、お互いの相互干渉関係を乱さないため、独立して制御しても重ね合わせた結果が得られる。この給電部5c、5dにより形成される電磁界分布にて、給電部5a、5bによる電磁界分布を補完する動作をさせれば、更に被加熱物10のマイクロ波の吸収効率を上げることも可能となる。
Furthermore, by adjusting the direction of the excitation
また、アンテナには電波を放射および受信しやすい方向(指向性)と電界・磁界の向き(励振方向)の特性があり、この特性が合えば、一旦加熱室8内に放射され、被加熱物10に吸収されないマイクロ波電力を拾い上げやすくなる。この現象は、他の給電部から放射されたマイクロ波に対しても同様に作用し、図1の場合、励振電界11a、11bの励
振方向が一致し、相互干渉のある組合せ間でお互いの放射電波を受け取りやすい構成となっている。相互干渉による電磁界分布の制御を行わない場合は、回転制御部9aで給電部5aの励振電界11aの向きを変えることで、励振方向一致によるお互いのマイクロ波電力受け取り量を少なくでき、高効率な加熱性能にも寄与する。
In addition, the antenna has characteristics of a direction in which radio waves are easily radiated and received (directivity) and an electric / magnetic field direction (excitation direction). Once these characteristics are met, the antenna is once radiated into the
このように様々な形状・大きさ・量の異なる被加熱物に対しても、電力検出部6a〜6dで検出した反射電力に基づき、給電部5a〜5dの放射するマイクロ波の励振電界11a〜11dの励振方向と、励振方向の制御と関連付けて決める動作周波数や位相および、放射電力を制御することで、反射電力が最も小さくなる条件を見出し、加熱処理することができ、「高効率な加熱性能」が得られる。
As described above, the microwave excitation electric fields 11a to 11a to be radiated from the power feeding units 5a to 5d are also applied to the objects to be heated having various shapes, sizes, and quantities based on the reflected power detected by the
限られた閉空間の加熱室8に放射されたマイクロ波は、被加熱物10に吸収されたり、給電部5a〜5dに拾われたり、加熱室8の壁面で反射を繰り返し、相互干渉による電磁界分布を形成するが、この電磁界分布により各場の加熱の強弱が生じる。以下に加熱むらを抑える作用について説明する。
The microwaves radiated to the
給電部5a〜5dから放射するマイクロ波の励振電界11a〜11dと、前記励振電界11a〜11dの励振方向の制御と関連付けて行う動作周波数や位相および、電力増幅量制御により、加熱室8内の電磁界分布を操作でき、より均一に調整することも可能となる。更に、前述例の給電部5a、5bのグループおよび、励振方向が異なる給電部5c、5dのグループを同時に動作させ、給電部5c、5dにより形成される電磁界分布にて、給電部5a、5bによる電磁界分布を補完すれば、更に均一な加熱パターンを形成することも可能となる。
The inside of the
実際の調理では、均一な電磁界分布が必ずしも最適な結果を得るとは限らず、被加熱物が大きい場合は熱拡散が良い中央に比べ、周囲は熱が溜まりやすく温度むらとなる。解凍も同様に周囲の加熱が進みやすい傾向にある。このため、選択された被加熱物の調理条件に従い、励振方向と、前記励振方向の制御と関連付けて行う動作周波数や位相および、電力増幅量の制御をして、意図的に中央の電磁界分布を強めた条件で、調理することにより結果的に良い仕上がりが得られる。 In actual cooking, a uniform electromagnetic field distribution does not always give an optimal result, and when the object to be heated is large, the surroundings are more likely to accumulate heat than the center where heat diffusion is good, resulting in uneven temperature. Similarly, thawing tends to facilitate the surrounding heating. For this reason, according to the cooking conditions of the selected object to be heated, the centralized electromagnetic field distribution is intentionally controlled by controlling the excitation direction, the operation frequency and phase performed in association with the control of the excitation direction, and the amount of power amplification. As a result, a good finish can be obtained by cooking under the condition of strengthening.
また、電磁界分布むらが微小であっても、同一パターン加熱を継続すると同じ場所への蓄熱による加熱むらが発生する。更に、被加熱物自体も均質ではないため発熱量のずれも発生する。よって、調理途中に意図して、動作周波数、位相および、電力増幅量を変動させたり、回転制御部9a、9dで、給電部5a、5dの励振電界11a、11dの向きを変え、給電部の組合せを切り替えるなどで、電磁界分布を変え、加熱むらを緩和できる。
Even if the electromagnetic field distribution unevenness is small, if the same pattern heating is continued, uneven heating due to heat storage in the same place occurs. Furthermore, since the object to be heated itself is not homogeneous, a deviation in the amount of heat generation also occurs. Therefore, the operating frequency, phase, and power amplification amount are intentionally changed during cooking, or the
このように給電部5a〜5dから放射するマイクロ波の励振電界11a〜11dの励振方向の制御と、前記励振方向の制御と関連付けて行う動作周波数や位相および、電力増幅量の制御をして、意図する最適な電磁界分布制御をすることで、様々な形状・大きさ・量の異なる被加熱物に対しても加熱むらが最も小さくなる条件で加熱処理することができ「むらの少ない加熱性能」を得られる。 In this way, the control of the excitation direction of the microwave excitation electric fields 11a to 11d radiated from the power supply units 5a to 5d, the operation frequency and phase performed in association with the control of the excitation direction, and the power amplification amount are controlled, By controlling the optimal electromagnetic field distribution as intended, it is possible to heat the object to be heated in various shapes, sizes, and quantities under conditions that minimize the uneven heating. Can be obtained.
様々な形状・大きさ・量の異なる被加熱物により、マイクロ波の励振方向による給電部の組合せと、動作周波数や位相および、放射電力の最適な加熱条件やマイクロ波の励振方向による給電部の組合せの最適な検知条件は変わる。例えば加熱処理に最適な組合せの給電部が5a、5dで、検知に最適な組合せの給電部が5a、5bのように最適な加熱条件と最適な検知条件が同時に両立できない場合、重なる場合給電部5aを回転制御部9aで再設置して、検知とマイクロ波処理を切り替え、最適条件を維持しながら進めることで、より最適な結果が得られる。
Depending on the object to be heated in various shapes, sizes, and quantities, the combination of the power feeding unit according to the microwave excitation direction, the operating frequency and phase, the optimum heating condition of the radiated power, and the power feeding unit according to the microwave excitation direction Optimal detection conditions for the combination vary. For example, when the optimum combination of power supply units for heat treatment is 5a and 5d and the optimum combination of detection power supply units for detection is 5a and 5b, the optimum heating condition and the optimum detection condition cannot be compatible at the same time. By re-installing 5a with the
また、温度上昇により被加熱物のマイクロ波の吸収特性などの物性が変わることもあり、前記最適な加熱条件や最適な検知条件も変動する。電力検出部6a〜6dで検出した反射電力の変動に基づき、マイクロ波の励振方向による給電部の組合せと、動作周波数や位相および、放射電力の最適な条件を追随して調整することで、「高効率な加熱性能」や「むらの少ない加熱性能」を満足する加熱処理が行える。
In addition, physical properties such as microwave absorption characteristics of an object to be heated may change due to a temperature rise, and the optimum heating conditions and optimum detection conditions also vary. Based on the fluctuations in the reflected power detected by the
電力検出部6a〜6dは全ての給電部5a〜5dに設けられていて、各設置部分でアンテナの指向性と励振方向の特性に従い拾った(受信した)マイクロ波電力を検出するが、個々の給電部での検知には限界がある。例えば、給電部5aでは加熱室8の幅方向と奥行き方向の電界は拾える(受信できる)が、縦方向は拾えない(受信できない)。また、加熱室8上壁面近傍の電磁界分布のみの検知となる。よって全ての給電部5a〜5dからの検知を連携して加熱室8内設置の被加熱物10条件を推定することにより検知の精度が向上する。
The
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有し、給電部から放射されるマイクロ波の電界・磁界の向き(励振方向)、動作周波数、位相差および、電力を変化させ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処理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。 As described above, the microwave processing apparatus according to the present invention has a plurality of power feeding units, and controls the direction (excitation direction), operating frequency, phase difference, and power of the microwave electric field / magnetic field radiated from the power feeding unit. Since the apparatus to be changed can be provided, it can be applied to applications such as a heat treatment apparatus using a dielectric heating as typified by a microwave oven, a garbage processing machine, or a microwave power source of a plasma power source as a semiconductor manufacturing apparatus.
1a、1c 発振部
2a、2c 電力分配部
3a〜3d 位相可変部
4a〜4d 増幅部
5a〜5d 給電部
6a〜6d 電力検出部
7 制御部
8 加熱室
9a、9d 回転制御部
10 被加熱物
11a〜11d 励振電界
DESCRIPTION OF
Claims (1)
マイクロ波を発生させる発振部と、
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間の位相を可変する位相可変部と、
前記電力分配部または、前記位相可変部の出力を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複数の給電部と、
前記複数の給電部の少なくとも1つに前記給電部から放射されるマイクロ波の励振方向を任意の方向に設定する手段と、
前記複数の給電部間の位相を可変制御する手段とを有するマイクロ波処理装置であって、前記給電部から放射されるマイクロ波の励振方向を任意の方向に設定した前記給電部の組合せに対して、動作周波数や位相及び電力増幅量の制御を伴うマイクロ波処理手段と、
透過及び反射電力量を検知する検出手段を備え、
前記マイクロ波処理手段及び前記検出手段の実行において、前記給電部の励振方向に対する複数ある組合せから最適なものを判断し、前記給電部の励振方向を再設定して、選択する組合せを切り替えながら加熱処理を行う構成としたマイクロ波処理装置。
A heating chamber for storing an object to be heated;
An oscillation unit for generating microwaves;
A power distribution unit that distributes and outputs the output of the oscillation unit to a plurality of outputs;
A phase variable unit that varies a phase between outputs of the power distribution unit;
An amplifying unit for amplifying the output of the power distributing unit or the phase variable unit;
A plurality of power supply units that supply the output of the amplification unit to the heating chamber ;
Means for setting an excitation direction of microwaves radiated from the power feeding unit to at least one of the plurality of power feeding units in an arbitrary direction;
A microwave processing apparatus having a means for variably controlling the phase between the plurality of power feeding units , wherein the microwave excitation direction radiated from the power feeding unit is set to an arbitrary direction with respect to the combination of the power feeding units. Microwave processing means with control of operating frequency, phase and amount of power amplification,
A detecting means for detecting the amount of transmitted and reflected power;
In the execution of the microwave processing means and the detection means, the optimum one is determined from a plurality of combinations with respect to the excitation direction of the power feeding unit, the excitation direction of the power feeding unit is reset, and heating is performed while switching the combination to be selected. A microwave processing apparatus configured to perform processing.
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