JP6211984B2 - Heated object load estimation device for microwave heating, microwave heating device, and heated object load estimation method for microwave heating - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定方法に関する。   The present invention relates to a load estimation device for a heated object related to microwave heating, a microwave heating device, and a load estimation method for a heated object related to microwave heating.

被加熱物に熱処理を施すためのマイクロ波加熱装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。マイクロ波加熱装置は、たとえば、マグネトロンを有している。このマグネトロンから発射されたマイクロ波は、導波管などを通ってチャンバへ供給され、チャンバ内の被加熱物を加熱する。   A microwave heating apparatus for heat-treating an object to be heated is known (for example, see Patent Document 1). The microwave heating device has, for example, a magnetron. The microwave emitted from the magnetron is supplied to the chamber through a waveguide or the like, and heats an object to be heated in the chamber.

チャンバ内で被加熱物に吸収されなかったマイクロ波の一部は、チャンバ内で反射し、マグネトロンへ戻るように進む。このマイクロ波は、マグネトロンの劣化の原因となるため、マグネトロンに到達しないようにされることが好ましい。なお、家庭用の電子レンジでは、コストの制約の問題から、マイクロ波がチャンバからマグネトロンに戻ることを抑制する構成を採用されていない場合がある。   A portion of the microwave that is not absorbed by the object to be heated in the chamber is reflected in the chamber and travels back to the magnetron. Since this microwave causes deterioration of the magnetron, it is preferable that the microwave does not reach the magnetron. Note that there are cases where a microwave oven for home use does not employ a configuration that suppresses the return of microwaves from the chamber to the magnetron due to cost constraints.

一方、産業用のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波がチャンバからマグネトロンに戻ることを抑制するための構成を設けられる場合が多い。具体的には、産業用のマイクロ波加熱装置は、マグネトロンに加えて、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータを有している。   On the other hand, industrial microwave heating apparatuses are often provided with a configuration for suppressing the return of microwaves from the chamber to the magnetron. Specifically, the industrial microwave heating apparatus includes a power monitor, a tuner, and an isolator in addition to the magnetron.

パワーモニタは、マグネトロンから発射されたマイクロ波の強さと、チャンバからマグネトロンに向けて反射するマイクロ波(反射マイクロ波)の強さとを表示する。作業員は、パワーモニタを見つつ、チューナのスタブを調整することで、反射マイクロ波を最小化させる。反射マイクロ波の強さは、マグネトロンからのマイクロ波の強さによって変動する。また、反射マイクロ波の強さは、温度変化に起因する被加熱物のマイクロ波吸収特性の変化によっても変化するため、被加熱物の熱処理中にも変化する。このため、反射マイクロ波が強い場合、アイソレータに含まれるダミーロードが、チャンバからのマイクロ波を吸収する。これにより、マグネトロンへのマイクロ波の反射を抑制し、マグネトロンの損傷を抑制している。   The power monitor displays the intensity of the microwave emitted from the magnetron and the intensity of the microwave reflected from the chamber toward the magnetron (reflected microwave). The operator minimizes the reflected microwave by adjusting the tuner stub while watching the power monitor. The intensity of the reflected microwave varies depending on the intensity of the microwave from the magnetron. Further, the intensity of the reflected microwave also changes due to a change in the microwave absorption characteristics of the object to be heated due to a temperature change, and therefore changes during the heat treatment of the object to be heated. For this reason, when the reflected microwave is strong, the dummy load included in the isolator absorbs the microwave from the chamber. Thereby, the reflection of the microwave to a magnetron is suppressed and the damage of a magnetron is suppressed.

特開2004−71269号公報JP 2004-71269 A

マイクロ波加熱を用いた被加熱物の加熱処理の効率、および、温度制御などの精度を向上させるためには、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷を、マイクロ波加熱装置が把握する必要がある。この場合の負荷とは、被加熱物におけるマイクロ波の吸収特性をいう。しかしながら、一般的には、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷は、材料によって大きく異なるため、当該負荷の推定が困難である。また、マイクロ波加熱装置の分野においては、マイクロ波に関する被加熱物の負荷を推定する試みは、必ずしも活発ではない。なお、一般的には、物質のマイクロ波吸収特性は、物質の温度によって変動するため、物質の処理温度域全般に対して適切な加熱条件を求めることは、困難である。   In order to improve the efficiency of the heat treatment of the object to be heated using microwave heating and the accuracy of temperature control, the microwave heating apparatus needs to grasp the load of the object to be heated with respect to the microwave heating. . The load in this case refers to microwave absorption characteristics of the object to be heated. However, in general, the load on the object to be heated with respect to microwave heating varies greatly depending on the material, and thus it is difficult to estimate the load. In the field of microwave heating devices, attempts to estimate the load of the object to be heated related to microwaves are not always active. In general, since the microwave absorption characteristics of a substance vary depending on the temperature of the substance, it is difficult to obtain appropriate heating conditions for the entire processing temperature range of the substance.

前述したように、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータを有する産業用のマイクロ波加熱装置においては、作業員は、チューナのスタブを調整することで、反射マイクロ波を最小化させる。そして、この調整の後、作業員は、パワーモニタへの入射マイクロ波のパワーと反射マイクロ波のパワーとの差に基づいて、被加熱物に関する被加熱物の負荷を推定し得る。しかしながら、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータは、寸法が大きく、且つ、高価である。このため、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータの存在は、装置の小型化、および、製造コスト低減の観点からは、好ましくない。   As described above, in an industrial microwave heating apparatus having a power monitor, a tuner, and an isolator, an operator adjusts the stub of the tuner to minimize the reflected microwave. After this adjustment, the worker can estimate the load of the object to be heated with respect to the object to be heated based on the difference between the power of the incident microwave to the power monitor and the power of the reflected microwave. However, power monitors, tuners, and isolators are large in size and expensive. For this reason, the presence of a power monitor, a tuner, and an isolator is not preferable from the viewpoints of downsizing the device and reducing manufacturing costs.

本発明は、上記事情に鑑みることにより、より簡易な構成で、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷を推定することのできる、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention is capable of estimating the load of an object to be heated related to microwave heating with a simpler configuration, the load estimating apparatus for the object to be heated related to microwave heating, the microwave heating apparatus, And it aims at providing the load estimation method of the to-be-heated material regarding a microwave heating.

(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるマイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置は、被加熱物を収容したチャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出するための、漏洩マイクロ波検出部と、前記チャンバ内に向けて発射されたマイクロ波としての供給マイクロ波と前記漏洩マイクロ波との関係を示す所定の関係に基づいて、マイクロ波加熱に関する前記被加熱物の負荷を推定する、負荷推定部と、を備え、前記負荷推定部は、前記負荷として、前記被加熱物を所定の基準物質に置き換えた場合の前記基準物質の等価質量を推定し、前記被加熱物に代えて前記基準物質が前記チャンバ内に配置されているときの前記供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す基準関係と、前記所定の関係と、に基づいて、前記等価質量を算出し、前記所定の関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、前記供給マイクロ波の強さをPwと規定した場合で、且つ、前記基準関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、単位質量あたりの前記基準物質に与えられる前記供給マイクロ波の強さをPD と規定した場合、前記負荷推定部は、前記等価質量WeをWe=Pw/PD の式によって算出する。 (1) In order to solve the above problems, a load estimation device for a heated object related to microwave heating according to an aspect of the present invention detects a leaked microwave as a microwave leaking from a chamber containing the heated object. The leakage microwave detection unit, and the microwave heating based on a predetermined relationship indicating a relationship between the supply microwave as the microwave emitted toward the chamber and the leakage microwave. A load estimating unit that estimates a load of a heated object, and the load estimating unit estimates an equivalent mass of the reference material when the object to be heated is replaced with a predetermined reference material as the load, A reference relationship indicating a relationship between the supply microwave and a leakage microwave when the reference material is disposed in the chamber instead of the object to be heated, and the predetermined relationship. And calculating the equivalent mass, and the supply at the inflection point where the ratio of the change in the strength of the leakage microwave to the change in the strength of the supply microwave changes in the predetermined relationship. A unit at an inflection point when the intensity of the microwave is defined as Pw and the ratio of the change in the intensity of the leaked microwave to the change in the intensity of the supply microwave in the reference relation changes. If the supply microwave intensity applied to said reference substance per mass was defined as PD R, the load estimation unit, the equivalent mass We you calculated by the equation We = Pw / PD R.

なお、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷とは、被加熱物におけるマイクロ波の吸収特性をいう。換言すれば、当該負荷とは、マイクロ波加熱に関する被加熱物の加熱特性をいう。   Note that the load of the object to be heated with respect to microwave heating refers to the absorption characteristics of the microwave in the object to be heated. In other words, the load refers to the heating characteristic of the object to be heated with respect to microwave heating.

この構成によると、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す所定の関係に基づいて、負荷推定部が、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷(以下、単に被加熱物の負荷ともいう)を推定する。このような構成であれば、負荷推定部は、供給マイクロ波の出力を、マイクロ波発生源の出力に基づいて容易に知ることができる。また、負荷推定部は、漏洩マイクロ波を、漏洩マイクロ波検出部を用いて容易に知ることができる。このような簡易な構成によって、負荷推定装置は、被加熱物の負荷を推定することができる。したがって、負荷推定装置は、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータなどの大型の装置を用いなくて済み、より簡易な構成で、被加熱物の負荷を推定できる。   According to this configuration, based on a predetermined relationship indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave, the load estimation unit loads the object to be heated with respect to microwave heating (hereinafter, also simply referred to as the object to be heated). Is estimated. With such a configuration, the load estimation unit can easily know the output of the supplied microwave based on the output of the microwave generation source. Further, the load estimation unit can easily know the leakage microwave using the leakage microwave detection unit. With such a simple configuration, the load estimation device can estimate the load of the object to be heated. Therefore, the load estimation apparatus does not need to use a large apparatus such as a power monitor, a tuner, and an isolator, and can estimate the load of the object to be heated with a simpler configuration.

さらに、前記負荷推定部は、前記負荷として、前記被加熱物を所定の基準物質に置き換えた場合の前記基準物質の等価質量を推定する。 Furthermore , the load estimation unit estimates an equivalent mass of the reference material when the object to be heated is replaced with a predetermined reference material as the load.

この構成によると、負荷推定部は、基準物質の等価質量を用いて被加熱物の負荷を推定する。これにより、負荷推定部は、被加熱物の材質にかかわらず、被加熱物の負荷の算出方法を統一することができる。その結果、たとえば、マイクロ波加熱時における被加熱物の加熱パターン(レシピ)の作成は、より容易となる。   According to this configuration, the load estimation unit estimates the load of the object to be heated using the equivalent mass of the reference material. Thereby, the load estimation part can unify the calculation method of the load of a to-be-heated object irrespective of the material of a to-be-heated object. As a result, for example, creation of a heating pattern (recipe) for an object to be heated during microwave heating becomes easier.

さらに、前記負荷推定部は、前記被加熱物に代えて前記基準物質が前記チャンバ内に配置されているときの前記供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す基準関係と、前記所定の関係と、に基づいて、前記等価質量を算出する。 Further , the load estimation unit includes a reference relationship indicating a relationship between the supply microwave and the leakage microwave when the reference material is disposed in the chamber instead of the object to be heated, and the predetermined relationship. Based on the above, the equivalent mass is calculated.

この構成によると、負荷推定部は、基準関係と所定の関係との対比によって、等価質量を算出することができる。   According to this configuration, the load estimation unit can calculate the equivalent mass by comparing the reference relationship with the predetermined relationship.

さらに、前記所定の関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、前記供給マイクロ波の強さをPwと規定した場合で、且つ、前記基準関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、単位質量あたりの前記基準物質に与えられる前記供給マイクロ波の強さをPDと規定した場合、前記負荷推定部は、前記等価質量WeをWe=Pw/PDの式によって算出する。 Further , when the strength of the supplied microwave is defined as Pw at the inflection point where the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supplied microwave in the predetermined relationship changes And the supply given to the reference material per unit mass at an inflection point where the ratio of the change in the intensity of the leaked microwave to the change in the intensity of the supply microwave in the reference relationship changes. If the intensity of the microwave is defined as PD R, the load estimating unit calculates the equivalent mass We by the formula We = Pw / PD R.

この構成によると、被加熱物への供給マイクロ波の強さが変曲点での値を超えると、漏洩マイクロ波の強さは、急激に大きくなる。すなわち、被加熱物への供給マイクロ波の強さが変曲点での値を超えると、被加熱物で吸収されないマイクロ波が多くなり、その結果、チャンバからの漏洩マイクロ波が急激に大きくなる。この傾向は、基準物質がマイクロ波加熱される場合も同様である。このような傾向を利用することで、負荷推定部は、この変曲点を基準にして被加熱物の負荷を推定することができる。その結果、負荷推定部は、被加熱物の負荷容量を、より正確に推定できる。
(2)より好ましくは、前記基準物質は、水である。
この構成によると、負荷推定部は、被加熱物の負荷に対応する水の等価質量を推定することができる。水であれば、マイクロ波の吸収特性の把握が容易であるため、被加熱物の負荷の推定のための作業が、より容易となる。
According to this configuration, when the strength of the microwave supplied to the object to be heated exceeds the value at the inflection point, the strength of the leakage microwave increases rapidly. That is, when the strength of the microwave supplied to the object to be heated exceeds the value at the inflection point, the number of microwaves that are not absorbed by the object to be heated increases, and as a result, the leakage microwave from the chamber increases rapidly. . This tendency is the same when the reference material is heated by microwaves. By using such a tendency, the load estimation unit can estimate the load of the object to be heated with reference to the inflection point. As a result, the load estimation unit can estimate the load capacity of the object to be heated more accurately.
(2) More preferably, the reference substance is water.
According to this configuration, the load estimation unit can estimate the equivalent mass of water corresponding to the load of the object to be heated. If it is water, it is easy to grasp the absorption characteristics of the microwave, and therefore the work for estimating the load of the object to be heated becomes easier.

)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収容するためのチャンバと、前記チャンバ内の空間に向けて所定の供給マイクロ波を発射するためのマイクロ波発射部と、前記の負荷推定装置と、前記負荷推定部で推定された前記負荷に基づいて、前記マイクロ波発射部を制御する制御部と、を備えている。 ( 3 ) In order to solve the above-described problem, a microwave heating apparatus according to an aspect of the present invention emits a predetermined supply microwave toward a chamber for accommodating an object to be heated and a space in the chamber. And a control unit that controls the microwave emitting unit based on the load estimated by the load estimating unit.

この構成によると、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す所定の関係に基づいて、負荷推定部が、被加熱物の負荷を推定する。このような構成であれば、負荷推定部は、供給マイクロ波の出力を、マイクロ波発生源の出力に基づいて容易に知ることができる。また、負荷推定部は、漏洩マイクロ波を、漏洩マイクロ波検出部を用いて容易に知ることができる。このような簡易な構成によって、負荷推定装置は、被加熱物の負荷を推定することができる。したがって、負荷推定装置は、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータなどの大型の装置を用いなくて済み、より簡易な構成で、被加熱物の負荷を推定できる。   According to this structure, a load estimation part estimates the load of a to-be-heated object based on the predetermined relationship which shows the relationship between a supply microwave and a leakage microwave. With such a configuration, the load estimation unit can easily know the output of the supplied microwave based on the output of the microwave generation source. Further, the load estimation unit can easily know the leakage microwave using the leakage microwave detection unit. With such a simple configuration, the load estimation device can estimate the load of the object to be heated. Therefore, the load estimation apparatus does not need to use a large apparatus such as a power monitor, a tuner, and an isolator, and can estimate the load of the object to be heated with a simpler configuration.

また、制御部は、負荷推定部で推定された負荷の値に基づいて、マイクロ波発射部を制御する。これにより、マイクロ波発射部は、被加熱物の負荷に合わせた態様で被加熱物に供給マイクロ波を供給することができる。これにより、マイクロ波発射部は、効率よく且つ精度良く、供給マイクロ波を被加熱物に供給することができる。その結果、マイクロ波加熱装置のエネルギーの消費効率、および、加熱処理の精度を、より高くできる。   Further, the control unit controls the microwave emitting unit based on the load value estimated by the load estimating unit. Thereby, the microwave emission part can supply a supply microwave to a to-be-heated object in the aspect matched with the load of the to-be-heated object. Thereby, the microwave emission part can supply a supply microwave to a to-be-heated material efficiently and accurately. As a result, the energy consumption efficiency of the microwave heating device and the accuracy of the heat treatment can be further increased.

)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるマイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定方法は、被加熱物を収容したチャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出する、漏洩マイクロ波検出ステップと、前記チャンバ内に向けて発射されたマイクロ波としての供給マイクロ波と前記漏洩マイクロ波との関係を示す所定の関係に基づいて、マイクロ波加熱に関する前記被加熱物の負荷を推定する、負荷推定ステップと、を含み、前記負荷推定ステップは、前記負荷として、前記被加熱物を所定の基準物質に置き換えた場合の前記基準物質の等価質量を推定し、前記被加熱物に代えて前記基準物質が前記チャンバ内に配置されているときの前記供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す基準関係と、前記所定の関係と、に基づいて、前記等価質量を算出し、前記所定の関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、前記供給マイクロ波の強さをPwと規定した場合で、且つ、前記基準関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、単位質量あたりの前記基準物質に与えられる前記供給マイクロ波の強さをPD と規定した場合、前記負荷推定ステップは、前記等価質量WeをWe=Pw/PD の式によって算出する。 ( 4 ) In order to solve the above-described problem, a load estimation method for an object to be heated related to microwave heating according to an aspect of the present invention detects a leaked microwave as a microwave leaking from a chamber containing the object to be heated. The to-be-heated object related to microwave heating based on a predetermined relationship indicating a leakage microwave detection step and a relationship between a supply microwave as a microwave emitted toward the chamber and the leakage microwave estimating a load, the load estimating step, only contains the load estimating step, as the load, and estimates an equivalent mass of the reference substance if the object to be heated is replaced by a predetermined reference substance, the A reference relationship indicating a relationship between the supply microwave and the leakage microwave when the reference material is disposed in the chamber instead of the object to be heated; Based on the predetermined relationship, the equivalent mass is calculated, and at the inflection point where the ratio of the change in the leakage microwave strength to the change in the strength of the supplied microwave changes in the predetermined relationship. The inflection point when the strength of the supplied microwave is defined as Pw and the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supplied microwave changes in the reference relationship If the, the reference intensity of the supply microwaves applied to the material per unit mass was defined as PD R by the load estimating step, to calculate the equivalent mass We by the formula We = Pw / PD R The

この構成によると、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す所定の関係に基づいて、被加熱物の負荷が推定される。このような構成であれば、供給マイクロ波の出力は、マイクロ波発生源の出力に基づいて容易に知られる。また、漏洩マイクロ波は、漏洩マイクロ波検出ステップで容易に知られる。このような簡易な構成によって、被加熱物の負荷が推定される。したがって、被加熱物の負荷の推定に際して、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータなどの大型の装置を用いなくて済み、より簡易な構成で、被加熱物の負荷を推定できる。   According to this configuration, the load on the object to be heated is estimated based on the predetermined relationship indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave. With such a configuration, the output of the supply microwave is easily known based on the output of the microwave generation source. Also, leaky microwaves are easily known in the leaky microwave detection step. With such a simple configuration, the load on the object to be heated is estimated. Therefore, when estimating the load of the object to be heated, it is not necessary to use a large device such as a power monitor, a tuner, and an isolator, and the load of the object to be heated can be estimated with a simpler configuration.

本発明によると、より簡易な構成で、マイクロ波に関する被加熱物の負荷を推定することができる。   According to the present invention, it is possible to estimate the load of the object to be heated with respect to the microwave with a simpler configuration.

本発明の一実施形態に係るマイクロ波加熱装置の正面図である。It is a front view of the microwave heating device concerning one embodiment of the present invention. マイクロ波加熱装置の側面図である。It is a side view of a microwave heating device. 図2のIII−III線に沿う、主要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part which follows the III-III line of FIG. 供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を説明するための模式的なグラフである。It is a typical graph for demonstrating the relationship between a supply microwave and a leakage microwave. 負荷推定装置、および、制御部における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the flow of a process in a load estimation apparatus and a control part.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定方法として、広く適用することができる。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention can be widely applied as a load estimation device for a heated object related to microwave heating, a microwave heating device, and a load estimation method for a heated object related to microwave heating.

図1は、本発明の一実施形態に係るマイクロ波加熱装置1の正面図である。図2は、マイクロ波加熱装置1の側面図である。図1および図2を参照して、マイクロ波加熱装置1は、マイクロ波によって被加熱物50を加熱するために用いられる。被加熱物50は、マイクロ波によって加熱される物体であればよく、材質は限定されない。   FIG. 1 is a front view of a microwave heating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of the microwave heating apparatus 1. With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the microwave heating apparatus 1 is used in order to heat the to-be-heated material 50 with a microwave. The object to be heated 50 may be an object heated by microwaves, and the material is not limited.

マイクロ波加熱装置1は、筐体2と、チャンバ3と、マグネトロン4(4a,4b,4c,4d)と、導波管5と、インバータ6と、制御箱7と、負荷推定装置8と、制御部9と、を有している。   The microwave heating device 1 includes a housing 2, a chamber 3, a magnetron 4 (4a, 4b, 4c, 4d), a waveguide 5, an inverter 6, a control box 7, a load estimating device 8, And a control unit 9.

筐体2は、たとえば、金属板を組み合わせて形成されている。本実施形態では、筐体2は、中空の四角柱状に形成されている。筐体2は、チャンバ3、マグネトロン4、導波管5、インバータ6、および、制御箱7を収容している。なお、図において、筐体2は、想像線である2点鎖線で示されている。   The housing | casing 2 is formed combining the metal plate, for example. In the present embodiment, the housing 2 is formed in a hollow quadrangular prism shape. The housing 2 accommodates a chamber 3, a magnetron 4, a waveguide 5, an inverter 6, and a control box 7. In addition, in the figure, the housing | casing 2 is shown with the dashed-two dotted line which is an imaginary line.

筐体2の正面には、扉11,12が設けられている。扉11は、制御箱7を筐体2の外部に露呈させることが可能に構成されている。扉12は、チャンバ3を筐体2の外部に露呈させることが可能に構成されている。また、扉12に隣接する筐体2の側壁には、観測窓13が取り付けられている。作業員は、この観測窓13を通して筐体2の外部からチャンバ3を視認することができる。   Doors 11 and 12 are provided on the front surface of the housing 2. The door 11 is configured to allow the control box 7 to be exposed to the outside of the housing 2. The door 12 is configured to expose the chamber 3 to the outside of the housing 2. An observation window 13 is attached to the side wall of the housing 2 adjacent to the door 12. An operator can visually recognize the chamber 3 from the outside of the housing 2 through the observation window 13.

チャンバ3は、被加熱物50を収容するために設けられている。本実施形態では、チャンバ3は、上下方向における筐体2の中間部に配置されている。チャンバ3は、金属板などを用いて、マイクロ波を反射するように構成されている。チャンバ3は、中空の箱形形状に形成されている。   The chamber 3 is provided to accommodate the object to be heated 50. In this embodiment, the chamber 3 is arrange | positioned in the intermediate part of the housing | casing 2 in the up-down direction. The chamber 3 is configured to reflect microwaves using a metal plate or the like. The chamber 3 is formed in a hollow box shape.

図3は、図2のIII−III線に沿う、主要部の断面図である。図1〜図3を参照して、チャンバ3は、4つの側壁14,15,16,17と、チョーク機構18と、天壁19と、底壁20と、を有している。   3 is a cross-sectional view of the main part taken along the line III-III in FIG. 1 to 3, the chamber 3 includes four side walls 14, 15, 16, 17, a choke mechanism 18, a top wall 19, and a bottom wall 20.

側壁14,15,16,17は、全体として中空の四角柱状に形成されており、上下に延びている。側壁14には、窓部21が形成されている。   The side walls 14, 15, 16, and 17 are formed in a hollow quadrangular prism shape as a whole, and extend vertically. A window portion 21 is formed on the side wall 14.

窓部21は、作業員がチャンバ3の外部からチャンバ3の内部を視認するために設けられている。窓部21は、側壁14の一部の領域に設けられている。窓部21は、側壁14の略中央に配置されており、矩形状に形成されている。   The window portion 21 is provided so that an operator can visually recognize the inside of the chamber 3 from the outside of the chamber 3. The window portion 21 is provided in a partial region of the side wall 14. The window part 21 is arrange | positioned in the approximate center of the side wall 14, and is formed in the rectangular shape.

窓部21は、側壁14の一部をパンチングメタルとすることで形成されている。窓部21においては、周期構造(規則的に配置された構造)を持つ多数の微細な貫通孔が形成されていることにより、チャンバ3の内部の観察を可能にしながらも、チャンバ3内のマイクロ波が所定の基準値以上外部に漏洩しないように構成されている。上記の各貫通孔は、たとえば、丸孔形状に形成されている。なお、マイクロ波を検出するために用いられる、マイクロ波の漏洩量の許容値は、電波防護指針に示されている電磁波強度指針値以下であることは、いうまでもない。上記の電波防護方針とは、「電波利用における人体の防護方針」(諮問38号、電気通信技術審議会、1990年6月)に開示されている。   The window portion 21 is formed by using a part of the side wall 14 as punching metal. In the window portion 21, a large number of fine through holes having a periodic structure (a regularly arranged structure) are formed, so that the inside of the chamber 3 can be observed, but the micro-holes in the chamber 3 can be observed. The wave is configured not to leak outside beyond a predetermined reference value. Each said through-hole is formed in the round hole shape, for example. Needless to say, the allowable value of the amount of leakage of microwaves used for detecting microwaves is not more than the electromagnetic wave intensity guideline value indicated in the radio wave protection guideline. The above-mentioned radio wave protection policy is disclosed in “Protection policy for human body in radio wave use” (Advisory No. 38, Telecommunications Technology Council, June 1990).

扉12には、λ/4チョーク機構18(λはマイクロ波の波長)が設けられている。チョーク機構18は、チャンバ3に供給されたマイクロ波が漏洩することを抑制するために設けられている。側壁14,15,16,17で囲まれた空間は、天壁19によって上方から覆われている。   The door 12 is provided with a λ / 4 choke mechanism 18 (λ is the wavelength of the microwave). The choke mechanism 18 is provided to suppress leakage of the microwave supplied to the chamber 3. The space surrounded by the side walls 14, 15, 16, and 17 is covered with a top wall 19 from above.

天壁19は、たとえば、金属板の中央部を上向きに凸となるように押し上げた形状に形成されている。天壁19の外周部は、側壁14,15,16,17の上端部に固定されている。天壁19は、底壁20と上下に向かい合っている。   The ceiling wall 19 is formed in the shape which pushed up the center part of the metal plate so that it might become convex upwards, for example. The outer peripheral portion of the top wall 19 is fixed to the upper ends of the side walls 14, 15, 16, and 17. The top wall 19 faces the bottom wall 20 vertically.

底壁20は、被加熱物50が置かれる部分として設けられている。底壁20は、略矩形の平板状に形成されている。底壁20の外周部は、側壁14,15,16,17に接続されている。このように、底壁20、側壁14,15,16,17、および、天壁19で囲まれた空間が、被加熱物50の加熱のための加熱用空間28として規定されている。底壁20には、複数の開口部24,25,26,27が形成されている。   The bottom wall 20 is provided as a part where the article to be heated 50 is placed. The bottom wall 20 is formed in a substantially rectangular flat plate shape. The outer peripheral portion of the bottom wall 20 is connected to the side walls 14, 15, 16, and 17. As described above, the space surrounded by the bottom wall 20, the side walls 14, 15, 16, 17 and the top wall 19 is defined as a heating space 28 for heating the article to be heated 50. A plurality of openings 24, 25, 26, 27 are formed in the bottom wall 20.

開口部24,25,26,27は、それぞれ、加熱用空間28へのマイクロ波の入口として設けられている。開口部24,25,26,27は、平面視において、被加熱物50を取り囲むように配置されている。本実施形態では、各開口部24,25,26,27は、細長い矩形状に形成されている。2つの開口部24,26は、平面視において向きを揃えられた状態で、被加熱物50を挟むように配置されている。また、開口部25は、平面視において開口部24の向きと90°ずれた向きに配置されている。同様に、開口部27は、平面視において開口部24の向きと90°ずれた向きに配置されている。開口部25,27は、平面視において被加熱物50を挟むように配置されている。開口部24,25,26,27は、それぞれ、対応する導波管5と接続されている。   The openings 24, 25, 26, and 27 are provided as microwave inlets to the heating space 28, respectively. The openings 24, 25, 26, and 27 are arranged so as to surround the object to be heated 50 in plan view. In this embodiment, each opening part 24, 25, 26, 27 is formed in the elongate rectangular shape. The two openings 24 and 26 are arranged so as to sandwich the object to be heated 50 in a state where the directions are aligned in a plan view. Further, the opening 25 is arranged in a direction shifted by 90 ° from the direction of the opening 24 in plan view. Similarly, the opening 27 is disposed in a direction shifted by 90 ° from the direction of the opening 24 in plan view. The openings 25 and 27 are arranged so as to sandwich the object to be heated 50 in plan view. The openings 24, 25, 26, and 27 are connected to the corresponding waveguides 5, respectively.

各導波管5は、対応するマグネトロン4a,4b,4c,4dからのマイクロ波をチャンバ3の加熱用空間28へ案内するために設けられている。各導波管5は、チャンバ3の底壁20から下方に延びており、対応するマグネトロン4a,4b,4c,4dに接続されている。   Each waveguide 5 is provided to guide microwaves from the corresponding magnetrons 4 a, 4 b, 4 c, 4 d to the heating space 28 of the chamber 3. Each waveguide 5 extends downward from the bottom wall 20 of the chamber 3 and is connected to the corresponding magnetron 4a, 4b, 4c, 4d.

マグネトロン4(4a,4b,4c,4d)は、被加熱物50へ与えられるマイクロ波を発生するために設けられている。本実施形態では、4つのマグネトロン4a,4b,4c,4dが設けられている。なお、マグネトロンの数は、1つ以上であればよく、特に限定されない。マグネトロン4は、本発明の「マイクロ波発射部」の一例である。本実施形態では、マグネトロン4a,4b,4c,4dを総称していう場合、マグネトロン4という。なお、本実施形態では、マグネトロン4を用いてマイクロ波を発生させる構成を説明するけれども、この通りでなくてもよい。たとえば、半導体を用いて発生されたマイクロ波によって被加熱物50が加熱されてもよい。   The magnetron 4 (4a, 4b, 4c, 4d) is provided in order to generate the microwave given to the article 50 to be heated. In the present embodiment, four magnetrons 4a, 4b, 4c, and 4d are provided. In addition, the number of magnetrons should just be one or more, and is not specifically limited. The magnetron 4 is an example of the “microwave emitting unit” in the present invention. In the present embodiment, the magnetrons 4a, 4b, 4c, and 4d are collectively referred to as magnetrons 4. In the present embodiment, a configuration in which microwaves are generated using the magnetron 4 will be described, but this need not be the case. For example, the article to be heated 50 may be heated by microwaves generated using a semiconductor.

各マグネトロン4a,4b,4c,4dは、筐体2に支持されている。各マグネトロン4a,4b,4c,4dは、対応する導波管5を介して加熱用空間28に向けてマイクロ波を放出するように構成されている。これにより、各マグネトロン4a,4b,4c,4dからのマイクロ波は、対応する導波管5を通って、加熱用空間28に到達し、被加熱物50を加熱する。マグネトロン4は、インバータ6に接続されている。   Each magnetron 4a, 4b, 4c, 4d is supported by the housing 2. Each magnetron 4 a, 4 b, 4 c, 4 d is configured to emit microwaves toward the heating space 28 via the corresponding waveguide 5. As a result, the microwaves from the magnetrons 4a, 4b, 4c, and 4d reach the heating space 28 through the corresponding waveguides 5 and heat the object to be heated 50. The magnetron 4 is connected to the inverter 6.

インバータ6は、マグネトロン4に電力を供給するために設けられている。インバータ6は、商用電源などに接続されている。インバータ6は、マグネトロン4に、マイクロ波を発生するための交流電力を供給する。インバータ6、および、マグネトロン4は、制御部9によって制御される。   The inverter 6 is provided to supply power to the magnetron 4. The inverter 6 is connected to a commercial power source or the like. The inverter 6 supplies AC power for generating microwaves to the magnetron 4. The inverter 6 and the magnetron 4 are controlled by the control unit 9.

制御部9は、被加熱物50の加熱量を制御するように構成されている。本実施形態では、制御部9は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、および、ROM(Read Only Memory)を有するコンピュータである。制御部9による制御の一例は、後述する。制御部9は、制御箱7に収容されている。   The controller 9 is configured to control the heating amount of the article to be heated 50. In the present embodiment, the control unit 9 is a computer having a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory). An example of control by the control unit 9 will be described later. The control unit 9 is accommodated in the control box 7.

制御箱7は、マイクロ波加熱装置1の制御に関連する装置を収容するために設けられている。本実施形態では、制御箱7は、チャンバ3の上方に配置されている。制御箱7の前方に位置する前述の扉11には、操作パネル29が取り付けられている。操作パネル29は、たとえば、電源スイッチなどを有しており、筐体2の外部に露呈している。操作パネル29は、たとえば、作業員によって操作されることで、所定の信号を、制御部9などに出力する。   The control box 7 is provided to accommodate devices related to the control of the microwave heating device 1. In the present embodiment, the control box 7 is disposed above the chamber 3. An operation panel 29 is attached to the door 11 located in front of the control box 7. The operation panel 29 includes, for example, a power switch and is exposed to the outside of the housing 2. The operation panel 29 outputs a predetermined signal to the control unit 9 or the like by being operated by an operator, for example.

制御部9は、操作パネル29から出力された信号、および、負荷推定装置8で推定された、マイクロ波加熱に関する被加熱物50の負荷などに基づいて、マグネトロン4を制御することで、被加熱物50に加熱処理を施す。   The control unit 9 controls the magnetron 4 based on the signal output from the operation panel 29 and the load of the heated object 50 related to the microwave heating estimated by the load estimating device 8. The object 50 is subjected to heat treatment.

なお、マイクロ波加熱に関する被加熱物50の負荷とは、マイクロ波加熱に関する被加熱物50におけるマイクロ波の吸収特性をいう。換言すれば、当該負荷とは、マイクロ波加熱に関する被加熱物50の加熱特性をいう。なお、以下では、マイクロ波加熱に関する被加熱物50の負荷を、単に、被加熱物50の負荷ともいう。   Note that the load of the object to be heated 50 related to microwave heating refers to microwave absorption characteristics of the object to be heated 50 related to microwave heating. In other words, the said load means the heating characteristic of the to-be-heated material 50 regarding microwave heating. Hereinafter, the load of the object to be heated 50 related to microwave heating is also simply referred to as the load of the object to be heated 50.

負荷推定装置8は、被加熱物50の負荷を推定するために設けられている。本実施形態では、後述するように、制御部9によるマイクロ波の出力制御において、負荷推定装置8の負荷推定結果が用いられる。これにより、マグネトロン4から加熱用空間28内の被加熱物50に与えられるマイクロ波としての供給マイクロ波が被加熱物50に吸収される効率および精度は、より高くなる。これにより、マイクロ波加熱装置1は、被加熱物50の加熱に寄与しない無駄なマイクロ波を出力することを、抑制できる。   The load estimation device 8 is provided for estimating the load of the object to be heated 50. In this embodiment, as will be described later, the load estimation result of the load estimation device 8 is used in the microwave output control by the control unit 9. As a result, the efficiency and accuracy with which the supply microwave as the microwave applied from the magnetron 4 to the heated object 50 in the heating space 28 is absorbed by the heated object 50 are further increased. Thereby, the microwave heating device 1 can suppress outputting useless microwaves that do not contribute to heating of the object to be heated 50.

負荷推定装置8は、漏洩マイクロ波検出部31と、負荷推定部32と、を有している。   The load estimation device 8 includes a leakage microwave detection unit 31 and a load estimation unit 32.

漏洩マイクロ波検出部31は、被加熱物50を収容したチャンバ3から漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出するために、設けられている。漏洩マイクロ波検出部31は、たとえば、マイクロ波を受信するためのアンテナを含んでいる。本実施形態では、漏洩マイクロ波検出部31は、筐体2内において、窓部21に隣接して配置されており、窓部21から漏洩する漏洩マイクロ波を検出する。なお、漏洩マイクロ波検出部31は、チョーク機構18に隣接して配置されていてもよい。この場合も、漏洩マイクロ波検出部31は、チャンバ3からの漏洩マイクロ波を検出する。   The leakage microwave detection unit 31 is provided to detect leakage microwaves as microwaves leaking from the chamber 3 in which the object to be heated 50 is accommodated. Leakage microwave detection unit 31 includes, for example, an antenna for receiving microwaves. In the present embodiment, the leakage microwave detection unit 31 is disposed adjacent to the window portion 21 in the housing 2 and detects leakage microwave leaking from the window portion 21. The leaky microwave detection unit 31 may be disposed adjacent to the choke mechanism 18. Also in this case, the leakage microwave detection unit 31 detects the leakage microwave from the chamber 3.

漏洩マイクロ波検出部31の大きさは、本実施形態では、窓部21の大きさよりも小さく設定されている。漏洩マイクロ波検出部31は、当該漏洩マイクロ波検出部31のマイクロ波検出面における、単位面積あたりの漏洩マイクロ波の強さ(mW/cm)を特定する信号を、負荷推定部32へ出力する。なお、本実施形態では、単位面積あたりの漏洩マイクロ波の強さ(mW/cm)を、単に、漏洩マイクロ波の強さともいう。 The size of the leakage microwave detection unit 31 is set to be smaller than the size of the window portion 21 in the present embodiment. The leaky microwave detection unit 31 outputs a signal for specifying the strength (mW / cm 2 ) of leaky microwave per unit area on the microwave detection surface of the leaky microwave detection unit 31 to the load estimation unit 32. To do. In the present embodiment, the intensity (mW / cm 2 ) of leakage microwave per unit area is also simply referred to as the intensity of leakage microwave.

負荷推定部32は、漏洩マイクロ波の大きさに基づいて、被加熱物50の負荷を推定するように構成されている。負荷推定部32は、制御箱7に収容されている。負荷推定部32は、CPU、RAM、および、ROMを含むコンピュータによってソフトウェア的に構成されていてもよいし、電気回路を用いてハードウェア的に構成されていてもよい。負荷推定部32がコンピュータによって構成されている場合、負荷推定部32は、制御部9と同一のコンピュータによって構成されていてもよいし、制御部9とは別のコンピュータによって構成されていてもよい。   The load estimation unit 32 is configured to estimate the load of the object to be heated 50 based on the magnitude of the leaking microwave. The load estimation unit 32 is accommodated in the control box 7. The load estimation unit 32 may be configured as software by a computer including a CPU, a RAM, and a ROM, or may be configured as hardware using an electric circuit. When the load estimation unit 32 is configured by a computer, the load estimation unit 32 may be configured by the same computer as the control unit 9 or may be configured by a computer different from the control unit 9. .

負荷推定部32は、所定の関係に基づいて、被加熱物50の負荷を推定する。「所定の関係」とは、マイクロ波加熱装置1が被加熱物50をマイクロ波によって加熱するときにおける供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す関係である。また、本実施形態では、負荷推定部32は、上記所定の関係に加えて、基準関係を用いて、被加熱物50の負荷を推定する。「基準関係」とは、マイクロ波加熱装置1が水をマイクロ波によって加熱するときにおける供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す関係である。換言すれば、基準関係は、被加熱物50に代えて、所定の質量を有する水がチャンバ3内に配置されたときの、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示している。なお、水は、本発明の「基準物質」の一例である。   The load estimation unit 32 estimates the load of the object to be heated 50 based on a predetermined relationship. The “predetermined relationship” is a relationship indicating a relationship between the supply microwave and the leakage microwave when the microwave heating apparatus 1 heats the article 50 to be heated by the microwave. Moreover, in this embodiment, the load estimation part 32 estimates the load of the to-be-heated material 50 using a reference | standard relationship in addition to the said predetermined relationship. The “reference relationship” is a relationship indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave when the microwave heating apparatus 1 heats water with microwaves. In other words, the reference relationship indicates a relationship between the supply microwave and the leakage microwave when water having a predetermined mass is disposed in the chamber 3 instead of the object to be heated 50. Water is an example of the “reference substance” in the present invention.

図4は、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を説明するための模式的なグラフである。次に、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係について説明する。図2および図4を参照して、グラフの横軸は、マグネトロン4(4a,4b,4c,4d)の合計の出力比であり、マグネトロン4の定格出力に対するマグネトロン4の出力を百分率で示している。すなわち、グラフの横軸は、供給マイクロ波の強さを示している。グラフの縦軸は、漏洩マイクロ波の強さを示しており、単位は、mW/cmである。 FIG. 4 is a schematic graph for explaining the relationship between the supply microwave and the leakage microwave. Next, the relationship between the supply microwave and the leakage microwave will be described. 2 and 4, the horizontal axis of the graph represents the total output ratio of the magnetron 4 (4a, 4b, 4c, 4d), and indicates the output of the magnetron 4 with respect to the rated output of the magnetron 4 as a percentage. Yes. That is, the horizontal axis of the graph indicates the strength of the supplied microwave. The vertical axis of the graph indicates the strength of the leaky microwave, and the unit is mW / cm 2 .

図4では、基準関係を示すグラフとして、基準グラフBG(BG1〜BG3)が示されている。本実施形態では、1つの基準グラフBGが、1つの基準関係を示している。本実施形態では、上記の基準グラフBGは、予め、実験などによって作成されている。なお、図4に示す基準グラフBGは、模式的に表示されており、実際の実験結果を厳密に表示しているわけではない。   In FIG. 4, reference graphs BG (BG1 to BG3) are shown as graphs indicating the reference relationship. In the present embodiment, one reference graph BG indicates one reference relationship. In the present embodiment, the reference graph BG is created in advance by experiments or the like. Note that the reference graph BG shown in FIG. 4 is schematically displayed, and does not strictly display actual experimental results.

基準グラフBG1は、1kgの質量の水がチャンバ3に配置されたときの、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係(基準関係)を示している。ここで、マイクロ波が1kgの水に供給される場合において、マグネトロン4からの供給マイクロ波の出力が、ゼロから増大するときを考える。このとき、当初は、基準グラフBG1の領域R11で示されるように、供給マイクロ波の出力の変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化は小さい。これは、マグネトロン4からの供給マイクロ波の大部分が水に吸収されていることを示す。なお、領域R11における供給マイクロ波の出力の下限はゼロであり、当該出力の上限は、後述する変曲点A1でのマイクロ波の出力である。   The reference graph BG1 shows the relationship (reference relationship) between the supply microwave and the leakage microwave when 1 kg of water is placed in the chamber 3. Here, when the microwave is supplied to 1 kg of water, the case where the output of the supply microwave from the magnetron 4 increases from zero is considered. At this time, initially, as indicated by the region R11 of the reference graph BG1, the change in the intensity of the leakage microwave with respect to the change in the output of the supply microwave is small. This indicates that most of the supply microwave from the magnetron 4 is absorbed by water. Note that the lower limit of the supply microwave output in the region R11 is zero, and the upper limit of the output is the microwave output at an inflection point A1 described later.

基準グラフBG1では、供給マイクロ波の出力が約19%であるときにおいて、領域R11の上限が存在しており、供給マイクロ波強さの変化に対する漏洩マイクロ波強さの変化の割合が変化している。すなわち、基準グラフBG1においては、供給マイクロ波の出力が約19%の箇所に、変曲点A1が存在している。また、変曲点A1における、単位質量あたりの供給マイクロ波のエネルギーが、PD(PDR1)として規定される。なお、本実施形態では、変曲点は、供給マイクロ波の厳密な一点における出力のことを示しているのではなく、供給マイクロ波の出力について、ある程度の幅を有している値である。 In the reference graph BG1, when the output of the supply microwave is about 19%, there is an upper limit of the region R11, and the ratio of the change in the leakage microwave intensity with respect to the change in the supply microwave intensity is changed. Yes. That is, in the reference graph BG1, an inflection point A1 exists at a location where the output of the supplied microwave is about 19%. Further, in the inflection point A1, the energy supply microwave per unit mass, is defined as a PD R (PD R1). In the present embodiment, the inflection point does not indicate an output at one exact point of the supplied microwave, but is a value having a certain width with respect to the output of the supplied microwave.

なお、領域R11において、単位質量あたりの供給マイクロ波のエネルギー(強さ)PD=1(kW/kg)であることを示す標識PDが記されている。すなわち、領域R11においては、水1リットルあたり1kWの供給マイクロ波が与えられる領域が存在する。 In the region R11, a label PD 1 indicating that the energy (intensity) PD of the supply microwave per unit mass is PD = 1 (kW / kg) is described. That is, in the region R11, there is a region to which 1 kW of supply microwave is given per liter of water.

そして、マイクロ波の出力が、領域R11と領域R12との境界である変曲点A1を超えて、領域R12の範囲にある場合、供給マイクロ波の出力の増大に対する漏洩マイクロ波の増大の割合は、領域R11での当該割合よりも大きくなる。すなわち、供給マイクロ波の強さが変曲点A1での強さであるときの供給マイクロ波の出力を境にして、供給マイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの割合が変化する。   When the microwave output is in the region R12 beyond the inflection point A1 that is the boundary between the region R11 and the region R12, the ratio of the increase in leakage microwave to the increase in the supply microwave output is , Larger than the ratio in the region R11. That is, the ratio of the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supplied microwave changes at the output of the supplied microwave when the strength of the supplied microwave is the strength at the inflection point A1. To do.

このように、変曲点A1での供給マイクロ波の強さP1は、供給マイクロ波の出力(強さ)の変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合の変曲点での供給マイクロ波の強さに相当する。領域R12においては、マグネトロン4からのマイクロ波は、水で十分に吸収されきれず、窓部21から漏洩する漏洩マイクロ波が多くなると考えられる。   As described above, the intensity P1 of the supply microwave at the inflection point A1 is the supply microwave at the inflection point of the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the output (strength) of the supply microwave. Is equivalent to the strength of In the region R12, the microwave from the magnetron 4 cannot be sufficiently absorbed by water, and it is considered that the leaked microwave leaking from the window portion 21 increases.

上記と同様に、基準グラフBG2は、2kgの質量を有する水がチャンバ3に配置されたときの、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係(基準関係)を示している。この場合も、基準グラフBG1と同様に、基準グラフBG2において、領域R21,R22が存在する。領域R21,R22は、それぞれ、対応する領域R11,R12と同様の特性を有している。領域R21では、供給マイクロ波の出力の変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化は小さい。なお、領域R21における供給マイクロ波の出力の下限はゼロであり、当該出力の上限は、変曲点A2での供給マイクロ波の出力である。   Similarly to the above, the reference graph BG2 shows the relationship (reference relationship) between the supply microwave and the leakage microwave when water having a mass of 2 kg is disposed in the chamber 3. In this case, similarly to the reference graph BG1, the regions R21 and R22 exist in the reference graph BG2. The regions R21 and R22 have the same characteristics as the corresponding regions R11 and R12, respectively. In the region R21, the change in the strength of the leakage microwave with respect to the change in the output of the supply microwave is small. Note that the lower limit of the supply microwave output in the region R21 is zero, and the upper limit of the output is the supply microwave output at the inflection point A2.

基準グラフBG2では、供給マイクロ波の出力が約38%であるときにおいて、領域R21の上限が存在しており、供給マイクロ波強さの変化に対する漏洩マイクロ波強さの変化の割合が変化している。すなわち、基準グラフBG2においては、供給マイクロ波の出力が約38%の箇所に、変曲点A2が存在している。また、変曲点A2における、単位質量あたりの供給マイクロ波のエネルギーが、PD(PDR2)として規定される。変曲点A2は、領域R21と領域R22との境界である。 In the reference graph BG2, when the output of the supply microwave is about 38%, there is an upper limit of the region R21, and the ratio of the change in the leakage microwave intensity with respect to the change in the supply microwave intensity is changed. Yes. That is, in the reference graph BG2, the inflection point A2 exists at a place where the output of the supplied microwave is about 38%. Further, in the inflection point A2, the energy supply microwave per unit mass, is defined as a PD R (PD R2). The inflection point A2 is a boundary between the region R21 and the region R22.

なお、領域R21において、単位質量あたりの供給マイクロ波のエネルギーPD=1(kW/kg)であることを示す標識PDが記されている。すなわち、領域R21においては、水1リットルあたり1kWの供給マイクロ波が与えられる領域が存在する。 Incidentally, in the region R21, labeled PD 2 is marked to indicate that the energy PD = 1 for supplying microwaves per unit mass (kW / kg). That is, in the region R21, there is a region to which 1 kW of supply microwave is given per liter of water.

このように、基準グラフBG2において、供給マイクロ波の強さが変曲点A2での強さであるときの供給マイクロ波の出力を境にして、供給マイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの割合が変化する。   As described above, in the reference graph BG2, the leakage microwave with respect to the change in the strength of the supply microwave at the output of the supply microwave when the strength of the supply microwave is the strength at the inflection point A2. The ratio of strength changes.

以上より、変曲点A2での供給マイクロ波の強さP2は、供給マイクロ波の出力(強さ)の変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合の変曲点での供給マイクロ波の強さに相当する。   As described above, the strength P2 of the supply microwave at the inflection point A2 is the ratio of the supply microwave at the inflection point of the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the output (strength) of the supply microwave. Corresponds to strength.

上記と同様に、基準グラフBG3は、4kgの質量を有する水がチャンバ3に配置されたときの、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係(基準関係)を示している。この場合も、基準グラフBG1と同様に、基準グラフBG3において、領域R31,R32が存在する。領域R31,R32は、それぞれ、対応する領域R11,R12と同様の特性を有している。領域R31では、供給マイクロ波の出力の変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化は小さい。なお、領域R31における供給マイクロ波の出力の下限はゼロであり、当該出力の上限は、変曲点A3での供給マイクロ波の出力である。   Similarly to the above, the reference graph BG3 shows the relationship (reference relationship) between the supply microwave and the leakage microwave when water having a mass of 4 kg is disposed in the chamber 3. In this case, similarly to the reference graph BG1, regions R31 and R32 exist in the reference graph BG3. The regions R31 and R32 have the same characteristics as the corresponding regions R11 and R12, respectively. In the region R31, the change in the intensity of the leakage microwave with respect to the change in the output of the supply microwave is small. Note that the lower limit of the supply microwave output in the region R31 is zero, and the upper limit of the output is the supply microwave output at the inflection point A3.

基準グラフBG3では、供給マイクロ波の出力が約76%であるときにおいて、領域R31の上限が存在しており、供給マイクロ波強さの変化に対する漏洩マイクロ波強さの変化の割合が変化している。すなわち、基準グラフBG3においては、供給マイクロ波の出力が約76%の箇所に、変曲点A3が存在している。また、変曲点A3における、単位質量あたりの供給マイクロ波のエネルギーが、PD(PDR3)として規定される。変曲点A3は、領域R31と領域R32との境界である。 In the reference graph BG3, when the output of the supply microwave is about 76%, there is an upper limit of the region R31, and the ratio of the change in the leakage microwave intensity with respect to the change in the supply microwave intensity is changed. Yes. That is, in the reference graph BG3, the inflection point A3 exists at a place where the output of the supplied microwave is about 76%. Further, in the inflection point A3, the energy supply microwave per unit mass, is defined as a PD R (PD R3). The inflection point A3 is a boundary between the region R31 and the region R32.

なお、領域R31において、単位質量あたりの供給マイクロ波のエネルギーPD=1(kW/kg)であることを示す標識PDが記されている。すなわち、領域R31においては、水1リットルあたり1kWの供給マイクロ波が与えられる領域が存在する。 Incidentally, in the region R31, is labeled PD 3 are written to indicate that the energy PD = 1 for supplying microwaves per unit mass (kW / kg). That is, in the region R31, there is a region to which 1 kW of supply microwave is given per liter of water.

このように、基準グラフBG3において、供給マイクロ波の強さが変曲点A3での強さであるときの供給マイクロ波の出力を境にして、供給マイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの割合が変化する。   As described above, in the reference graph BG3, the leakage microwave with respect to the change in the strength of the supply microwave at the output of the supply microwave when the strength of the supply microwave is the strength at the inflection point A3. The ratio of strength changes.

以上より、変曲点A3での供給マイクロ波の強さP3は、供給マイクロ波の出力(強さ)の変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合の変曲点での供給マイクロ波の強さに相当する。   As described above, the intensity P3 of the supply microwave at the inflection point A3 is equal to the ratio of the change in the intensity of the leaked microwave to the change in the output (strength) of the supply microwave. Corresponds to strength.

基準グラフBG1,BG2,BG3から明らかなように、単位質量あたりの供給マイクロ波のエネルギーPD=PD(PDR1,PDR2,PDR3)(kW/kg)であるときの、供給マイクロ波の大きさは、水の質量と比例関係にある。より具体的には、2リットルの水にPD=PDR2のエネルギーを与えるときの供給マイクロ波の強さは、1リットルの水にPD=PDR1のエネルギーを与えるときの供給マイクロ波の強さの約2倍である。同様に、4リットルの水にPD=PDR3のエネルギーを与えるときの供給マイクロ波の強さは、1リットルの水にPD=PDR1のエネルギーを与えるときの供給マイクロ波の強さの約4倍である。 As is clear from the reference graphs BG1, BG2, and BG3, the supply microwave energy when the energy PD of the supply microwave per unit mass PD = PD R (PD R1 , PD R2 , PD R3 ) (kW / kg) The magnitude is proportional to the mass of water. More specifically, the strength of the supply microwave when PD = PD R2 energy is applied to 2 liters of water is the strength of the supply microwave when PD = PD R1 energy is applied to 1 liter of water. About twice as much. Similarly, the strength of the supply microwave when PD = PD R3 energy is applied to 4 liters of water is about 4 times the strength of the supply microwave when PD = PD R1 energy is applied to 1 liter of water. Is double.

したがって、所定の質量の水に供給マイクロ波が供給されたときにおける、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示すグラフでの変曲点と、変曲点A1〜A3との比率から、上記所定の質量が明らかとなる。すなわち、被加熱物50に供給マイクロ波が供給されたときにおける、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示すグラフG4での変曲点A4における供給マイクロ波の強さと、基準グラフBGの各変曲点A1〜A3における供給マイクロ波の強さとの比率から、等価質量Weが明らかとなる。等価質量Weは、被加熱物50を水に置き換えた場合の水の等価質量である。すなわち、負荷推定部32は、マイクロ波に関する被加熱物50の負荷としての等価質量Weを推定することができる。   Therefore, from the ratio of the inflection points A1 to A3 and the inflection points in the graph showing the relationship between the supply microwave and the leakage microwave when the supply microwave is supplied to water of a predetermined mass, The predetermined mass is revealed. That is, when the supply microwave is supplied to the object to be heated 50, the strength of the supply microwave at the inflection point A4 in the graph G4 indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave, and each of the reference graph BG The equivalent mass We becomes clear from the ratio with the strength of the supplied microwave at the inflection points A1 to A3. The equivalent mass We is an equivalent mass of water when the article to be heated 50 is replaced with water. That is, the load estimation unit 32 can estimate the equivalent mass We as the load of the object to be heated 50 related to the microwave.

たとえば、グラフG4(所定の関係)における変曲点A4での供給マイクロ波の強さPwが、供給マイクロ波の定格値の約28.5%であった場合、基準グラフBG1(基準関係)におけるPDでのマイクロ波の出力P1(約19%)との関係から、28.5(%)÷19(%/リットル)=1.5リットルとなり、等価質量Weは、1.5リットルとなる。すなわち、等価質量Weは、下記式(1)で表わされる。 For example, when the strength Pw of the supply microwave at the inflection point A4 in the graph G4 (predetermined relationship) is about 28.5% of the rated value of the supply microwave, the reference graph BG1 (reference relationship) from the relationship between the microwave power P1 (about 19%) in PD R, 28.5 (%) ÷ 19 (% / l) = is 1.5 liters, the equivalent weight We is, is 1.5 liters . That is, the equivalent mass We is represented by the following formula (1).

We=Pw(kW)/PD(kW/kg)・・・・・(1)
なお、Pw:グラフG4(所定の関係)において供給マイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点A4での、供給マイクロ波の強さ。
We = Pw (kW) / PD R (kW / kg) (1)
Pw: strength of the supplied microwave at the inflection point A4 where the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supplied microwave in the graph G4 (predetermined relationship) changes.

このように、負荷推定部32は、水についての基準関係と、被加熱物50についての所定の関係と、に基づいて、等価質量Weを算出する。   As described above, the load estimation unit 32 calculates the equivalent mass We based on the reference relationship for water and the predetermined relationship for the article 50 to be heated.

各上記基準グラフBG1〜BG3のデータは、負荷推定部32に格納されている。負荷推定部32は、基準グラフBG1〜BG3のデータを、数値データとして記憶している。   Data of each of the reference graphs BG1 to BG3 is stored in the load estimation unit 32. The load estimating unit 32 stores data of the reference graphs BG1 to BG3 as numerical data.

負荷推定部32は、被加熱物50の負荷としての等価質量Weを算出するように構成されている。具体的には、負荷推定部32は、制御部9、および、漏洩マイクロ波検出部31に接続されている。負荷推定部32は、制御部9から、供給マイクロ波の出力を特定するデータを受信する。また、負荷推定部32は、漏洩マイクロ波の出力を特定するデータを受信する。   The load estimation unit 32 is configured to calculate an equivalent mass We as a load of the object to be heated 50. Specifically, the load estimation unit 32 is connected to the control unit 9 and the leakage microwave detection unit 31. The load estimation unit 32 receives data specifying the output of the supply microwave from the control unit 9. Moreover, the load estimation part 32 receives the data which specify the output of a leaking microwave.

そして、負荷推定部32は、被加熱物50に供給マイクロ波が供給されているときの、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を記録する。これにより、負荷推定部32は、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係(所定の関係)を示すグラフG4を作成する。すなわち、負荷推定部32は、被処理物50に与えられた供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示すグラフG4を作成する。なお、負荷推定部32は、実際にグラフG4作成することに代えて、供給マイクロ波の強さと漏洩マイクロ波の強さとを示す表を作成してもよい。   Then, the load estimation unit 32 records the relationship between the supply microwave and the leakage microwave when the supply microwave is supplied to the object to be heated 50. Thereby, the load estimation part 32 produces the graph G4 which shows the relationship (predetermined relationship) between a supply microwave and a leakage microwave. That is, the load estimation unit 32 creates a graph G4 indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave given to the workpiece 50. Note that the load estimation unit 32 may create a table indicating the strength of the supply microwave and the strength of the leakage microwave instead of actually creating the graph G4.

そして、負荷推定部32は、上記のグラフG4において、供給マイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点A4を探す。次に、負荷推定部32は、基準グラフBG1〜BG3における変曲点A1〜A3でのエネルギー値PDR1,PDR2,PDR3と、変曲点A4での供給マイクロ波の出力Pwとを基に、上記式(1)を算出する。これにより、負荷推定部32は、等価質量Weを算出する。 Then, the load estimating unit 32 searches for the inflection point A4 where the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supplied microwave changes in the graph G4. Next, the load estimation unit 32 is based on the energy values PD R1 , PD R2 , and PD R3 at the inflection points A1 to A3 in the reference graphs BG1 to BG3 and the output Pw of the supply microwave at the inflection point A4. Then, the above equation (1) is calculated. Thereby, the load estimation unit 32 calculates the equivalent mass We.

次に、負荷推定装置8、および、制御部9における処理の流れの一例を説明する。図5は、負荷推定装置8、および、制御部9における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、フローチャートを参照して説明する場合、フローチャート以外の図も適宜参照する。   Next, an example of the flow of processing in the load estimation device 8 and the control unit 9 will be described. FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the flow of processing in the load estimation device 8 and the control unit 9. In the following, when the description is made with reference to the flowchart, the drawings other than the flowchart are also referred to as appropriate.

以下に説明する処理は、たとえば、作業員による操作パネル29の操作に伴い、マイクロ波加熱装置1による被加熱物50の加熱動作が開始されてから行われる。   The process described below is performed, for example, after the heating operation of the object to be heated 50 by the microwave heating apparatus 1 is started in accordance with the operation of the operation panel 29 by the worker.

具体的には、作業員による操作パネル29の操作に起因して、マイクロ波加熱装置1における加熱処理指令が制御部9に与えられる。これにより、制御部9は、マグネトロン4を動作させることで、供給マイクロ波の発生を開始する(ステップS1)。この供給マイクロ波は、チャンバ3内に供給され、被加熱物50の加熱が開始される。   Specifically, a heat treatment command in the microwave heating apparatus 1 is given to the control unit 9 due to the operation of the operation panel 29 by the worker. Thereby, the control part 9 starts generation | occurrence | production of a supply microwave by operating the magnetron 4 (step S1). This supply microwave is supplied into the chamber 3 and heating of the object to be heated 50 is started.

次に、漏洩マイクロ波検出部31は、チャンバ3から漏洩する漏洩マイクロ波を検出する(ステップS2)。その後、負荷推定部32は、供給マイクロ波のデータと漏洩マイクロ波のデータとを読み込む(ステップS3)。より具体的には、負荷推定部32は、制御部9が設定した供給マイクロ波の強度を特定する信号を、制御部9から読み込む。また、負荷推定部32は、漏洩マイクロ波の強さを特定する信号を、漏洩マイクロ波検出部31から読み込む。   Next, the leaking microwave detection unit 31 detects the leaking microwave leaking from the chamber 3 (step S2). Thereafter, the load estimation unit 32 reads the supplied microwave data and the leaked microwave data (step S3). More specifically, the load estimation unit 32 reads from the control unit 9 a signal that specifies the intensity of the supply microwave set by the control unit 9. In addition, the load estimation unit 32 reads a signal that specifies the strength of the leakage microwave from the leakage microwave detection unit 31.

次に、負荷推定部32は、被加熱物50について、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示すグラフG4を作成する(ステップS4)。この場合、負荷推定部32は、ステップS3が実行される度に読み込んだ、供給マイクロ波の強さを横軸の値とし、且つ、漏洩マイクロ波の強さを縦軸の値として、1つのステップS3の処理毎で特定される座標を複数用いて、グラフG4を作成する。そして、負荷推定部32は、被加熱物50に関するグラフG4に変曲点A4が存在しているか否かを判定する(ステップS5)。   Next, the load estimation part 32 produces the graph G4 which shows the relationship between a supply microwave and a leakage microwave about the to-be-heated material 50 (step S4). In this case, the load estimation unit 32 reads each time step S3 is executed, and sets the strength of the supply microwave as the value on the horizontal axis and the strength of the leakage microwave as the value on the vertical axis. A graph G4 is created using a plurality of coordinates specified in each process of step S3. And the load estimation part 32 determines whether the inflection point A4 exists in the graph G4 regarding the to-be-heated material 50 (step S5).

グラフG4に変曲点A4が存在していない場合(ステップS5でNO)、負荷推定部32は、変曲点A4が存在していないことを示す信号を制御部9に出力する(ステップS6)。すなわち、供給マイクロ波の大部分が被加熱物50に吸収されていることにより、供給マイクロ波の強さに比べて漏洩マイクロ波の強さが小さい場合、その旨が負荷推定部32から制御部9に通知される。   When the inflection point A4 does not exist in the graph G4 (NO in step S5), the load estimation unit 32 outputs a signal indicating that the inflection point A4 does not exist to the control unit 9 (step S6). . That is, when most of the supplied microwave is absorbed by the object to be heated 50 and the intensity of the leakage microwave is smaller than the intensity of the supplied microwave, the fact is notified from the load estimation unit 32 to the control unit. 9 is notified.

この場合、制御部9は、供給マイクロ波の出力が増加するように、マグネトロン4を制御する(ステップS7)。この場合、制御部9は、たとえば、マグネトロン4からの供給マイクロ波の出力を、当該供給マイクロ波の定格出力の数%分増加させる制御を行う。   In this case, the control unit 9 controls the magnetron 4 so that the output of the supply microwave increases (step S7). In this case, for example, the control unit 9 performs control to increase the output of the supply microwave from the magnetron 4 by several percent of the rated output of the supply microwave.

そして、漏洩マイクロ波検出部31は、再び、チャンバ3から漏洩する漏洩マイクロ波を検出する(ステップS2)。また、負荷推定部32は、制御部9が設定した供給マイクロ波の強度を特定する信号を、制御部9から読み込むとともに、漏洩マイクロ波の強さを特定する信号を、漏洩マイクロ波検出部31から読み込む(ステップS3)。   Then, the leakage microwave detection unit 31 detects again the leakage microwave leaking from the chamber 3 (step S2). In addition, the load estimation unit 32 reads from the control unit 9 a signal that specifies the intensity of the supply microwave set by the control unit 9, and outputs a signal that specifies the strength of the leakage microwave to the leakage microwave detection unit 31. (Step S3).

次に、負荷推定部32は、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示すグラフG4を作成する(ステップS4)。この場合、負荷推定部32は、たとえば、最新の供給マイクロ波の強さと漏洩マイクロ波の強さとで特定される座標に点をプロットする。そして、負荷推定部32は、前回のステップS4で作成されたグラフG4と、今回プロットされた点とを基に、グラフG4を延長する。   Next, the load estimation unit 32 creates a graph G4 indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave (step S4). In this case, for example, the load estimation unit 32 plots a point at coordinates specified by the strength of the latest supplied microwave and the strength of the leaked microwave. Then, the load estimation unit 32 extends the graph G4 based on the graph G4 created in the previous step S4 and the points plotted this time.

そして、負荷推定部32は、被加熱物50に関するグラフG4に変曲点A4が存在しているか否かを判定する(ステップS5)。グラフG4に変曲点A4が存在していない場合(ステップS5でNO)、前述したステップS6,S7,S2〜S5の処理が繰り返される。なお、グラフG4に変曲点A4が表れる前に、供給マイクロ波の強さが供給マイクロ波の定格値に達した場合、ステップS7では、供給マイクロ波の出力増大は、停止される。この場合、供給マイクロ波の強さが最大であっても、被加熱物50が供給マイクロ波の大部分を吸収できていることとなる。   And the load estimation part 32 determines whether the inflection point A4 exists in the graph G4 regarding the to-be-heated material 50 (step S5). When the inflection point A4 does not exist in the graph G4 (NO in step S5), the processes of steps S6, S7, S2 to S5 described above are repeated. When the strength of the supplied microwave reaches the rated value of the supplied microwave before the inflection point A4 appears in the graph G4, the increase in the output of the supplied microwave is stopped in step S7. In this case, even if the intensity of the supply microwave is maximum, the article to be heated 50 can absorb most of the supply microwave.

一方、グラフG4において変曲点A4が表れた場合(ステップS5でYES)、負荷推定部32は、等価質量Weを推定する(ステップS8)。負荷推定部32は、たとえば、前述した式(1)を用いて、等価質量Weを算出する。この場合、式(1)のPwは、変曲点A4における供給マイクロ波の強さである。   On the other hand, when the inflection point A4 appears in the graph G4 (YES in step S5), the load estimation unit 32 estimates the equivalent mass We (step S8). For example, the load estimation unit 32 calculates the equivalent mass We using the above-described equation (1). In this case, Pw in equation (1) is the strength of the supplied microwave at the inflection point A4.

次に、負荷推定部32は、算出した等価質量Weの値を、制御部9へ通知する(ステップS9)。この通知を受信した制御部9は、等価質量Weを基に、マグネトロン4からの供給マイクロ波の出力を制御する(ステップS10)。   Next, the load estimating unit 32 notifies the calculated value of the equivalent mass We to the control unit 9 (step S9). The control unit 9 that has received this notification controls the output of the supply microwave from the magnetron 4 based on the equivalent mass We (step S10).

以上説明したように、マイクロ波加熱装置1によると、供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す所定の関係(グラフG4)に基づいて、負荷推定部32が、被加熱物50の負荷(等価質量We)を推定する。このような構成であれば、負荷推定部32は、供給マイクロ波の出力を、マグネトロン4の出力に基づいて容易に知ることができる。また、負荷推定部32は、漏洩マイクロ波を、漏洩マイクロ波検出部31を用いて容易に知ることができる。このような簡易な構成によって、負荷推定装置8は、被加熱物50の負荷を推定することができる。したがって、負荷推定装置8は、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータなどの大型の装置を用いなくて済み、より簡易な構成で、被加熱物50の負荷を推定できる。   As described above, according to the microwave heating apparatus 1, the load estimation unit 32 determines whether the load of the object to be heated 50 is based on the predetermined relationship (graph G4) indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave. Equivalent mass We) is estimated. With such a configuration, the load estimation unit 32 can easily know the output of the supply microwave based on the output of the magnetron 4. Further, the load estimation unit 32 can easily know the leakage microwave using the leakage microwave detection unit 31. With such a simple configuration, the load estimation device 8 can estimate the load of the object to be heated 50. Therefore, the load estimation device 8 does not need to use a large device such as a power monitor, a tuner, and an isolator, and can estimate the load of the object to be heated 50 with a simpler configuration.

また、マイクロ波加熱装置1によると、アイソレータで不要なマイクロ波(被加熱物50から反射したマイクロ波)を消費する構成ではない。よって、アイソレータで無駄にマイクロ波が消費されずに済み、マイクロ波加熱装置1の省エネルギー性能をより高くできる。さらに、被加熱物50でマイクロ波が効率よく吸収される結果、マイクロ波加熱装置1における被加熱物50の温度を、より精密に制御できる。   Moreover, according to the microwave heating apparatus 1, it is not the structure which consumes an unnecessary microwave (microwave reflected from the to-be-heated material 50) with an isolator. Therefore, the microwave is not consumed unnecessarily by the isolator, and the energy saving performance of the microwave heating apparatus 1 can be further increased. Furthermore, as a result of efficient absorption of microwaves by the object to be heated 50, the temperature of the object to be heated 50 in the microwave heating apparatus 1 can be controlled more precisely.

また、マイクロ波加熱装置1によると、負荷推定部32は、被加熱物50を水に置き換えた場合の水の等価質量Weを推定する。この構成によると、負荷推定部32は、水の等価質量Weを用いて被加熱物50の負荷を推定する。これにより、負荷推定部32は、被加熱物50の材質にかかわらず、被加熱物50の負荷の算出方法を統一することができる。その結果、たとえば、マイクロ波加熱時における被加熱物50の加熱パターン(処理量、昇温速度などを特定するレシピ)の作成は、より容易となる。   Moreover, according to the microwave heating apparatus 1, the load estimation part 32 estimates the equivalent mass We of water at the time of replacing the to-be-heated material 50 with water. According to this structure, the load estimation part 32 estimates the load of the to-be-heated material 50 using the equivalent mass We of water. Thereby, the load estimation part 32 can unify the calculation method of the load of the to-be-heated object 50 irrespective of the material of the to-be-heated object 50. FIG. As a result, for example, it becomes easier to create a heating pattern (recipe for specifying a processing amount, a temperature increase rate, etc.) of the article to be heated 50 during microwave heating.

また、負荷推定部32は、被加熱物50の負荷に対応する水の等価質量Weを推定することができる。水であれば、マイクロ波の吸収特性の把握が容易であるため、被加熱物50の負荷の推定のための作業が、より容易となる。   Moreover, the load estimation part 32 can estimate the equivalent mass We of water corresponding to the load of the article 50 to be heated. If it is water, since it is easy to grasp the absorption characteristics of the microwave, the work for estimating the load of the object to be heated 50 becomes easier.

また、マイクロ波加熱装置1によると、負荷推定部32は、被加熱物50に代えて水がチャンバ3内に配置されているときの供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す基準関係(基準グラフBG1〜BG3)と、所定の関係(グラフG4)と、に基づいて、等価質量Weを算出する。この構成によると、負荷推定部32は、基準関係と所定の関係との対比によって、等価質量Weを算出することができる。   In addition, according to the microwave heating apparatus 1, the load estimation unit 32 is configured such that the reference relationship (relationship between the supply microwave and the leakage microwave when water is disposed in the chamber 3 instead of the object to be heated 50 ( Based on the reference graphs BG1 to BG3) and a predetermined relationship (graph G4), the equivalent mass We is calculated. According to this configuration, the load estimation unit 32 can calculate the equivalent mass We by comparing the reference relationship with the predetermined relationship.

より具体的には、負荷推定部32は、等価質量Weを、We=Pw/PDの式によって算出する。この構成によると、被加熱物50への供給マイクロ波の強さが変曲点A4での値を超えると、漏洩マイクロ波の強さは、急激に大きくなる。すなわち、被加熱物50への供給マイクロ波の強さが変曲点A4での値Pwを超えると、被加熱物50で吸収されないマイクロ波が多くなり、その結果、チャンバ3からの漏洩マイクロ波が急激に大きくなる。この傾向は、水がマイクロ波加熱される場合も同様である。このような傾向を利用することで、負荷推定部32は、この変曲点A4を基準にして被加熱物50の負荷(等価質量We)を推定することができる。その結果、負荷推定部32は、被加熱物50の負荷を、より正確に推定できる。 More specifically, the load estimating unit 32, the equivalent mass We, calculated by the formula We = Pw / PD R. According to this configuration, when the strength of the microwave supplied to the object to be heated 50 exceeds the value at the inflection point A4, the strength of the leakage microwave increases rapidly. That is, when the strength of the microwave supplied to the object to be heated 50 exceeds the value Pw at the inflection point A4, more microwaves are not absorbed by the object to be heated 50, and as a result, leakage microwaves from the chamber 3 Increases rapidly. This tendency is the same when water is microwave-heated. By using such a tendency, the load estimation unit 32 can estimate the load (equivalent mass We) of the object to be heated 50 with reference to the inflection point A4. As a result, the load estimation unit 32 can estimate the load of the article to be heated 50 more accurately.

また、マイクロ波加熱装置1によると、制御部9は、負荷推定部32で推定された被加熱物50の負荷(等価負荷We)の値に基づいて、マグネトロン4を制御する。これにより、マグネトロン4は、被加熱物50の負荷に合わせた態様で被加熱物50に供給マイクロ波を供給することができる。これにより、マグネトロン4は、効率よく且つ精度良く、供給マイクロ波を被加熱物50に供給することができる。その結果、マイクロ波加熱装置1のエネルギーの消費効率、および、加熱処理の精度を、より高くできる。   Further, according to the microwave heating apparatus 1, the control unit 9 controls the magnetron 4 based on the load value (equivalent load We) of the article 50 to be heated estimated by the load estimation unit 32. Thereby, the magnetron 4 can supply the supply microwave to the object to be heated 50 in a mode that matches the load of the object to be heated 50. Thereby, the magnetron 4 can supply the supply microwave to the object to be heated 50 efficiently and accurately. As a result, the energy consumption efficiency of the microwave heating apparatus 1 and the accuracy of the heat treatment can be further increased.

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. The present invention can be variously modified as long as it is described in the claims.

(1)たとえば、上述の実施形態では、負荷推定装置8が、マイクロ波加熱装置1の一部として設けられる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、負荷推定装置8は、マイクロ波加熱装置とは別個に設けられていてもよい。   (1) For example, in the above-described embodiment, the load estimation device 8 has been described as an example in which the load estimation device 8 is provided as a part of the microwave heating device 1. However, this need not be the case. For example, the load estimation device 8 may be provided separately from the microwave heating device.

(2)また、上述の実施形態では、等価質量Weの算出の基準となる基準物質として水が用いられる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、上記の基準物質は、水以外の物質であってもよい。   (2) Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which water is used as a reference material serving as a reference for calculating the equivalent mass We. However, this need not be the case. For example, the reference substance may be a substance other than water.

本発明は、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定方法として、広く適用することができる。   The present invention can be widely applied as a load estimation device for a heated object related to microwave heating, a microwave heating device, and a load estimation method for a heated object related to microwave heating.

1 マイクロ波加熱装置
3 チャンバ
4 マグネトロン(マイクロ波発射部)
8 負荷推定装置
9 制御部
28 加熱用空間(チャンバ内の空間)
31 漏洩マイクロ波検出部
32 負荷推定部
50 被加熱物
A4 変曲点
BG 基準グラフ(基準関係)
G4 グラフ(所定の関係)
We 等価質量(負荷)
1 Microwave heating device 3 Chamber 4 Magnetron (microwave launcher)
8 Load estimation device 9 Control unit 28 Heating space (space in the chamber)
31 Leakage microwave detection unit 32 Load estimation unit 50 Object to be heated A4 Inflection point BG Reference graph (reference relationship)
G4 graph (predetermined relationship)
We equivalent mass (load)

Claims (4)

被加熱物を収容したチャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出するための、漏洩マイクロ波検出部と、
前記チャンバ内に向けて発射されたマイクロ波としての供給マイクロ波と前記漏洩マイクロ波との関係を示す所定の関係に基づいて、マイクロ波加熱に関する前記被加熱物の負荷を推定する、負荷推定部と、
を備え
前記負荷推定部は、前記負荷として、前記被加熱物を所定の基準物質に置き換えた場合の前記基準物質の等価質量を推定し、前記被加熱物に代えて前記基準物質が前記チャンバ内に配置されているときの前記供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す基準関係と、前記所定の関係と、に基づいて、前記等価質量を算出し、
前記所定の関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、前記供給マイクロ波の強さをPwと規定した場合で、且つ、
前記基準関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、単位質量あたりの前記基準物質に与えられる前記供給マイクロ波の強さをPD と規定した場合、
前記負荷推定部は、前記等価質量WeをWe=Pw/PD の式によって算出することを特徴とする、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置。
A leakage microwave detection unit for detecting leakage microwaves as microwaves leaking from a chamber containing an object to be heated;
A load estimation unit that estimates a load of the object to be heated related to microwave heating based on a predetermined relationship indicating a relationship between a supply microwave as a microwave emitted toward the chamber and a leakage microwave When,
Equipped with a,
The load estimating unit estimates an equivalent mass of the reference material when the object to be heated is replaced with a predetermined reference material as the load, and the reference material is disposed in the chamber instead of the object to be heated. Based on the reference relationship indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave when being, and the predetermined relationship, to calculate the equivalent mass,
When the strength of the supplied microwave is defined as Pw at an inflection point where the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supplied microwave in the predetermined relationship changes, and,
The strength of the supply microwave given to the reference material per unit mass at the inflection point where the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supply microwave in the reference relationship changes. If it was defined as PD R is,
The load estimating unit is characterized that you calculate the equivalent mass We by the formula We = Pw / PD R, the load estimator of the object to be heated for Microwave heating.
請求項に記載のマイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置であって、
前記基準物質は、水であることを特徴とする、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置。
A load estimation device for a heated object related to microwave heating according to claim 1 ,
The apparatus for estimating a load of a heated object related to microwave heating, wherein the reference material is water.
被加熱物を収容するためのチャンバと、
前記チャンバ内の空間に向けて所定の供給マイクロ波を発射するためのマイクロ波発射部と、
請求項1または請求項2に記載のマイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定装置と、
前記負荷推定部で推定された前記負荷に基づいて、前記マイクロ波発射部を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする、マイクロ波加熱装置。
A chamber for containing an object to be heated;
A microwave emitting unit for emitting a predetermined supply microwave toward a space in the chamber;
A load estimation device for an object to be heated related to microwave heating according to claim 1 or 2 ,
Based on the load estimated by the load estimation unit, a control unit for controlling the microwave emitting unit,
A microwave heating apparatus comprising:
被加熱物を収容したチャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出する、漏洩マイクロ波検出ステップと、
前記チャンバ内に向けて発射されたマイクロ波としての供給マイクロ波と前記漏洩マイクロ波との関係を示す所定の関係に基づいて、マイクロ波加熱に関する前記被加熱物の負荷を推定する、負荷推定ステップと、
を含み、
前記負荷推定ステップは、前記負荷として、前記被加熱物を所定の基準物質に置き換えた場合の前記基準物質の等価質量を推定し、前記被加熱物に代えて前記基準物質が前記チャンバ内に配置されているときの前記供給マイクロ波と漏洩マイクロ波との関係を示す基準関係と、前記所定の関係と、に基づいて、前記等価質量を算出し、
前記所定の関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、前記供給マイクロ波の強さをPwと規定した場合で、且つ、
前記基準関係において前記供給マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、単位質量あたりの前記基準物質に与えられる前記供給マイクロ波の強さをPD と規定した場合、
前記負荷推定ステップは、前記等価質量WeをWe=Pw/PD の式によって算出することを特徴とする、マイクロ波加熱に関する被加熱物の負荷推定方法。
A leakage microwave detection step for detecting leakage microwaves as microwaves leaking from a chamber containing an object to be heated;
A load estimation step of estimating a load of the heated object related to microwave heating based on a predetermined relationship indicating a relationship between a supply microwave as a microwave emitted toward the chamber and a leaked microwave When,
Only including,
The load estimating step estimates an equivalent mass of the reference material when the object to be heated is replaced with a predetermined reference material as the load, and the reference material is placed in the chamber instead of the object to be heated. Based on the reference relationship indicating the relationship between the supply microwave and the leakage microwave when being, and the predetermined relationship, to calculate the equivalent mass,
When the strength of the supplied microwave is defined as Pw at an inflection point where the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supplied microwave in the predetermined relationship changes, and,
The strength of the supply microwave given to the reference material per unit mass at the inflection point where the ratio of the change in the strength of the leaked microwave to the change in the strength of the supply microwave in the reference relationship changes. If it was defined as PD R is,
The load estimating step is characterized that you calculate the equivalent mass We by the formula We = Pw / PD R, load estimation method of the object to be heated for Microwave heating.
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