JPH05190271A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導波管内を伝送する高周波電力の変化を観察
して食品の加熱の進行状態を捉え、食品の軽重にかかわ
らず精度よく加熱を制御する。 【構成】 導体ループ部７と、それが検出した信号を検
波し平滑する検波・フィルター回路部９のそれぞれを、
両面プリント配線基板の各面に分け、しかもマイクロス
トリップ線路８によりできるだけ離して配置することに
より方向性結合器６を形成し、導体ループ部７を導波管
５壁の結合孔１１に臨ませる。また、導体スペーサ１２
を用いてプリント配線基板を導波管壁から浮かせる。そ
の際、検波・フィルター回路部はプリント配線基板の面
のうちの導波管壁や加熱室壁に対面しない面に設け、放
射熱により異常温度上昇を起こさないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は食品の加熱の進行状態を
検出して加熱動作を制御する高周波加熱装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の高周波加熱装置としては、
例えば特開平３−１５６８８２号公報の発明にように、
１／４波長形のダイポール形受信アンテナと検波・フィ
ルター回路部とをプリント配線基板上に一体に形成した
マイクロ波センサーを用いて、加熱室内のマイクロ波を
検出し、その検出値の変化に基づいて食品の加熱の進行
状態を把握して加熱動作を制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述従来例において
は、マイクロ波センサーは加熱室の外側に取り付けら
れ、加熱室壁に開設された小孔を通して加熱室内のマイ
クロ波を検出するものであるため、マイクロ波センサー
の検出する検出値が加熱室内に生ずる加熱モードの影響
を受けて不安定となり、食品の加熱状態を正確に検知で
きないという問題がある。

【０００４】また、マイクロ波センサーのアンテナがダ
イポール形であるため、漏れ電力の影響を受け易いほ
か、アンテナの取り付け位置を決めるのがことのほか困
難であるという問題がある。

【０００５】その上、上述従来例ではマイクロ波センサ
ーを加熱室壁に取り付けているため、検波・フィルター
回路部の電子部品が異常加熱を起こして本来の性能を維
持することができなくなることがあり、場合によっては
電子部品が損傷してしまうという致命的な問題があっ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した問題を
解決するためになされたものであり、マイクロ波センサ
ーを導体ループ結合式の方向性結合器で構成するほか、
導体ループ部とこの導体ループ部の検出出力を検波し平
滑する検波・フィルター回路部とをともにプリント配線
基板上に形成し、このプリント配線基板の導体ループ部
を導波管壁に開設した結合孔の位置に取り付ける。

【０００７】そのプリント配線基板を導波管壁に取り付
ける際、スペーサを用いて導波管壁から浮かせて取り付
けると、導波管壁からプリント配線基板への熱伝導によ
る伝熱を抑制するのに有用な場合がある。その場合、更
に、スペーサに導電性材料を用いれば、プリント配線基
板のプリント配線の必要部分の電位を導波管壁の電位と
同電位に保つのに有用である。

【０００８】またスペーサの設置は、導波管の結合孔を
通して導体ループ部に結合するマイクロ波の強度を調節
するのに有用である。

【０００９】それら導体ループ部と検波・フィルター回
路部の各部は入射および反射各電力に関する信号を伝送
するマイクロストリップ線路により接続する。それら入
射および反射各電力に関する信号を伝送するマイクロス
トリップ線路は、クロストークノイズの発生を防止する
ために、互いに距離を隔てて形成する。そして入射電力
に関する信号を伝送するマイクロストリップ線路につい
ては、その終端部を抵抗で終端させる。

【００１０】プリント配線基板上の検波・フィルター回
路部が熱線放射源であるところの加熱室壁や導波管壁に
対面しないように取り付ける。

【００１１】また、プリント配線基板上の導体ループ部
と検波・フィルター回路部は距離を隔てた位置に形成
し、特に検波・フィルター回路部は、上述したように、
熱線放射源である加熱室壁や導波管壁に対面しないよう
に取り付けるほか、さらにそれらからできるだけ離れる
ようにする。

【００１２】そして方向性結合器あるいはこの方向性結
合器のうちの少なくとも検波・フィルター回路部が空気
流の流路中に設置されるようにする。

【００１３】

【作用】加熱の進行により食品の誘電特性が変化するた
め、方向性結合器により検出される伝送電力に関する検
出値もそれに伴って変化する。その検出値の変化に所定
の変化が生じたときに制御装置により加熱動作が制御さ
れる。

【００１４】その場合、マイクロ波センサーが方向性結
合器であるので、導波管内を伝送するマイクロ波の入射
波および反射波に関する各信号が分離して検出される。

【００１５】また、導波管のような伝送路のマイクロ波
を検出する方式のものであるので、加熱室内に発生し変
化するモードの影響を受けずに済み、安定した検出が行
なわれる。

【００１６】導体ループ部とこの導体ループ部が出力す
る信号を検波し平滑する検波・フィルター回路部とをと
もにプリント配線基板上に形成し、スペーサを用いて導
波管壁から浮かせて取り付けるので、プリント配線基板
への熱伝導による伝熱が抑制され、しかもその場合、ス
ペーサに導電性材料を用いれば、プリント配線基板の配
線中の必要部分の電位が導波管壁の電位と同電位に保た
れるので、必要なマイクロ波立体回路の形成が容易に行
なわれる。

【００１７】またスペーサの設置により、導波管の結合
孔を通して導体ループ部に結合するマイクロ波の強度が
調節され、方向性結合器の異機種への流用の途が開ける
とともに微調整が行ないやすくなる。

【００１８】それら導体ループ部と検波・フィルター回
路部の各部は入射および反射各電力に関する信号を伝送
するマイクロストリップ線路により接続し、しかもそれ
ら入射および反射各電力に関する信号を伝送するマイク
ロストリップ線路を互いに距離を隔てて形成したので、
クロストークノイズの発生が防止される。また、入射電
力に関する信号を伝送するマイクロストリップ線路につ
いては、その終端部を抵抗で終端させたので、食品の加
熱の進行状態が反映する反射電力に関する信号のみを正
確に取り出すのに役立つ。

【００１９】プリント配線基板上の検波・フィルター回
路部を熱線放射源である加熱室壁や導波管壁に対面しな
いように取り付けたので、検波・フィルター回路部の異
常加熱が抑制される。

【００２０】また、プリント配線基板上の導体ループ部
と検波・フィルター回路部は距離を隔てた位置に形成
し、特に検波・フィルター回路部は、上述したように、
熱線放射源である加熱室壁や導波管壁に対面しないよう
に取り付けるほか、さらにそれらからできるだけ離れる
ようしているので、検波・フィルター回路部の異常加熱
がさらに起きにくくなる。

【００２１】そして方向性結合器あるいはこの方向性結
合器のうちの少なくとも検波・フィルター回路部を冷風
の流路中に設置して冷却されるようにしたので、検波・
フィルター回路部はその特性を安定して維持する。

【００２２】

【実施例】本発明の一実施例を図１から図４を用いて説
明する。１は食品を収納する金属製の加熱室で、２はこ
の加熱室１の天井壁に開設された高周波給電口である。
３はマグネトロンで、４はこのマグネトロン３を駆動す
る高周波電源装置、５はこのマグネトロン３で発生した
高周波電力を前述の加熱室１の高周波給電口２へ伝送す
る導波管である。６は方向性結合器であって両面プリン
ト配線基板から成るものであり、導波管５の終端面に取
り付けられ。６は導波管５内のマイクロ波を導体ループ
結合方式により検出する導体ループ部、８はこの導体ル
ープ部７で結合したマイクロ波電力に関する信号を伝送
するマイクロストリップ線路で、このうち８ａは導波管
５を伝送するマイクロ波電力の中の入射電力に関する信
号を伝送するマイクロストリップ線路、８ｂは同じく反
射電力に関する信号を伝送するマイクロストリップ線路
である。９はこのマイクロストリップ線路８によって伝
送されるマイクロ波を検波し平滑する検波・フィルター
回路部である。１０はこの検波・フィルター回路部９の
出力、つまり検出信号が入力される制御回路ある。

【００２３】１１は導波管５の終端面に開設されたスリ
ット形の結合孔で、この結合孔１１に上述方向性結合器
６の導体ループ部７を臨ませて取り付けている。１２は
導波管５壁と方向性結合器６とを浮かせるために設けら
れたスペーサで、金属導体で作られ、両面プリント配線
基板のうちの導波管壁と対向する面に配置された導電プ
リント配線部を導波管壁に同電位に接続し、プリント配
線基板の導波管壁からの距離に応じたマイクロ波立体回
路が形成できるようにしてある。また、このスペーサ１
２によって生じた隙間に空気が流通するようにして、導
波管５壁ならびに方向性結合器６の冷却が促進されるよ
うにしてある。さらに、プリント配線基板全体もしくは
少なくともプリント配線基板上の検波・フィルター回路
部９が冷却風の流路中に置かれるようにして、冷却が促
進されるようにしてある。

【００２４】そして１３は加熱室１側から導波管５内へ
の異物の侵入を阻止するマイクロ波低損失の封口板、１
４は被加熱物である食品、１５はその食品を載置した受
け皿、１６は加熱室１の開閉用ドアである。

【００２５】図３は方向性結合器６を構成するプリント
配線基板の面のうちの加熱室１の壁面や導波管５の壁面
に対面しない側の面の上面図で、図４は同裏面図つまり
加熱室１の壁面や導波管５の壁面に対面する側の面を示
したものである。

【００２６】これら各図からわかるように、図４の導波
管１の壁面に対面する側には導体ループ部７を形成する
ほか、それ以外の部分（面）は全面導体面１７としてあ
る。他方この面の裏側の加熱室１の壁面や導波管５の壁
面に対面しない側の面（図３）には、導体ループ部７で
受信した入射電力に関する信号を検波・フィルター回路
部９近傍の抵抗体１８へ伝送するマイクロストリップ線
路８ａと導体ループ部７で受信した反射電力に関する信
号を右端の検波・フィルター回路部９へ伝送するマイク
ロストリップ線路８ｂがお互いクロストークノイズの発
生を極力回避するのに必要な距離を隔てて配されてい
る。

【００２７】制御装置１０は加熱の進行に伴って変化す
る前述方向性結合器６の出力信号の変化を観察するが、
その変化は反射電力に関する信号に顕著に現れることに
鑑み、ここでは、反射電力に関する信号のみに着目して
制御に供するようにしている。このために、入射電力に
関する信号については、マイクロストリップ線路８ａの
終端部においてこの線路と同等のインピーダンスを有す
る抵抗体１８によって終端し、制御回路１０へは反射電
力に関する信号成分のみが伝達されるようにしている。

【００２８】このように構成されたものにおいて、マグ
ネトロン３で発生したマイクロ波は導波管５を通って加
熱室１内に供給され、食品１４を加熱する。

【００２９】その際、入射した電力の一部は加熱室内で
反射を起こし、反射電力として導波管５内を伝送され
る。そして、加熱の進行に伴って食品１４の誘電特性が
変化すると、反射電力もそれに伴って変化する。

【００３０】制御装置１０は加熱開始時点における方向
性結合器６の反射電力に関する信号を観察しかつ記憶す
る。なお、食品１４がターンテーブル（図示せず）によ
って回転運動をする場合には、方向性結合器６の出力信
号値は回転にともなって変動することとなるが、制御装
置１０はそれに対してターンテーブルの回転の中の所定
の一つないし複数の回転角度位置で反射電力に関する信
号を検出し記憶する。複数の回転角度位置で反射電力に
関する信号を観察する場合には、平均電力を求める等し
て記憶する。そして、記憶値に対して所定の変化が生じ
たことが観察されたとき、つまり解凍温度である０℃付
近の共晶域を通過するときのように、時間が経過するに
もかかわらず食品温度が上昇しない凍結状態、共晶状態
および氷の無くなった状態等を含めて食品の温度や性状
等を正確に検出したときに、高周波電源装置４に信号を
出力して、マグネトロン３の動作を停止させる等し、食
品の加熱を制御する。

【００３１】食品の性状変化を検出する手段として方向
性結合器を導波管に取り付けて用いるのは、加熱室内の
モード変化に影響されることなく伝送路の入射反射電力
に関する信号を分離して取り出すことができるためであ
る。

【００３２】また、導波管内のマイクロ波を検出する方
式のものであるので、加熱室内に発生し変化するモード
の影響を受けずに済み、安定した検出が行なわれる。

【００３３】導体ループ部とこの導体ループ部が出力す
る信号を検波し平滑する検波・フィルター回路部とをと
もにプリント配線基板上に形成し、スペーサを用いて導
波管壁から浮かせて取り付けるので、プリント配線基板
への熱伝導による伝熱が回避され、その際、スペーサに
導電性材料を用いれば、プリント配線基板のプリント配
線中の必要部分の電位が導波管壁の電位と同電位に保た
れるので、必要なマイクロ波立体回路の形成が容易とな
る。

【００３４】またスペーサの設置により、導波管の結合
孔を通して導体ループ部に結合するマイクロ波の強度が
調節され、方向性結合器の異機種への流用の途が開ける
とともに微調整が行ないやすくなる。

【００３５】それら導体ループ部と検波・フィルター回
路部の各部は入射および反射各電力に関する信号を伝送
するマイクロストリップ線路により接続し、それら入射
および反射各電力に関する信号を伝送するマイクロスト
リップ線路を互いに距離を隔てて形成したので、クロス
トークノイズの発生が防止される。また、入射電力に関
する信号を伝送するマイクロストリップ線路について
は、その終端部を抵抗で終端させたので、食品の加熱の
進行状態が反映する反射電力に関する信号のみを正確に
取り出すのに役立つ。

【００３６】プリント配線基板上の検波・フィルター回
路部を熱線放射源である加熱室壁や導波管壁に対面しな
いように取り付けたので、検波・フィルター回路部の異
常加熱が抑制される。

【００３７】また、プリント配線基板上の導体ループ部
と検波・フィルター回路部は距離を隔てた位置に形成
し、特に検波・フィルター回路部は、上述したように、
熱線放射源である加熱室壁や導波管壁に対面しないよう
に取り付けるほか、さらにそれらからできるだけ離れる
ようしているので、検波・フィルター回路部の異常加熱
がさらに起きにくくなる。

【００３８】そして方向性結合器あるいはこの方向性結
合器のうちの少なくとも検波・フィルター回路部を冷風
の流路中に設置して冷却されるようにしたので、検波・
フィルター回路部はその特性を安定して維持する。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によると、導体ルー
プと検波・フィルター回路部とをともにプリント配線基
板上に形成したので、部品管理が容易になったほか取り
付け作業が簡単になった。また、スペーサを用いてプリ
ント配線基板を導波管壁から浮かせて取り付けたので、
導波管からの熱伝達が制御され、基板上の回路部品の熱
破損を回避することができた。その際、スペーサに導電
材料を用いることにより、プリント配線基板の必要部分
を導波管壁と同電位にすることができ、マイクロ波立体
回路の形成が容易になった。また、スペーサの寸法調節
によって導波管内のマイクロ波との結合度を調節できる
ので、単一仕様の方向性結合器の異機種への流用の途が
開けた上に、微調整がやりやすくなった。

【００４０】導体ループ部と検波・フィルター回路部の
各部を入射および反射各電力に関する信号を伝送するマ
イクロストリップ線路により接続し、それら入射および
反射各電力に関する信号を伝送するマイクロストリップ
線路を互いに距離を隔てて形成したので、クロストーク
ノイズの発生を抑制できた。また、入射電力に関する信
号を伝送するマイクロストリップ線路について、その終
端部を抵抗で終端させたので、食品の加熱の進行状態が
反映する反射電力に関する信号のみを正確に取り出すこ
とができるようになった。

【００４１】プリント配線基板上の検波・フィルター回
路部を熱線放射源である加熱室壁や導波管壁に対面しな
いように取り付けたので、とくに放射熱伝達による検波
・フィルター回路部の異常温度上昇を回避することがで
きるようになった。

【００４２】また、プリント配線基板上の導体ループ部
と検波・フィルター回路部を距離を隔てた位置に形成
し、特に検波・フィルター回路部を熱線放射源である加
熱室壁や導波管壁に対面しないように取り付けたほか、
さらにそれらからできるだけ離れるようしたので、検波
・フィルター回路部の異常温度上昇がさらに起きにくく
なった。

【００４３】そして方向性結合器あるいはこの方向性結
合器のうちの少なくとも検波・フィルター回路部を冷風
の流路中に設置して冷却されるようにしたので、検波・
フィルター回路部の特性を安定して維持させることがで
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略断面図である。

【図２】本発明の一実施例の要部の断面図である。

【図３】本発明に用いられる方向性結合器の一面側（表
側）の平面図である。

【図４】図３に示されたものの裏面の平面図である。

【符号の説明】

１ 加熱室 ３ マグネトロン ４ 高周波電源装置 ５ 導波管 ６ 方向性結合器 ７ 導体ループ部 ８ マイクロストリップ線路 ８a 入射電力に関する信号を伝送するマイクロストリ
ップ線路 ８b 反射電力に関する信号を伝送するマイクロストリ
ップ線路 ９ 検波・フィルター回路部 １０ 制御装置 １１ 結合孔 １２ 導体スペーサ １３ 封口板 １７ 前面導体面 １８ 抵抗体

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 食品（１４）を収納する加熱室（１）
   と、マイクロ波を発振するマグネトロン（３）と、前記
   加熱室と前記マグネトロンを結合する導波管（５）と、
   このマグネトロンを駆動する高周波電源装置（４）と、
   前記導波管の一壁の所定位置に取り付けられて導波管内
   を伝送するマイクロ波の入射反射方向成分を検出すると
   ともに検出信号を出力する方向性結合器（６）と、そし
   て前記方向性結合器の出力信号に基づいて前記高周波電
   源装置を制御する制御装置（１０）とで構成された高周
   波加熱装置。
2. 【請求項２】 前記方向性結合器（６）はループ結合方
   式の方向性結合器である上にそれがプリント配線基板に
   形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の
   高周波加熱装置。
3. 【請求項３】 前記方向性結合器（６）は前記導波管
   （５）の壁面にスペーサ（１２）により間隙をもたせて
   設置されたものであることを特徴とする請求項１または
   ２記載の高周波加熱装置。
4. 【請求項４】 前記方向性結合器（６）は前記導波管
   （５）の壁面に導電性材料で作られたスペーサ（１２）
   により間隙をもたせて設置されたものであることを特徴
   とする請求項１または２記載の高周波加熱装置。
5. 【請求項５】 前記方向性結合器（６）は前記導波管
   （５）内のマイクロ波と結合する導体ループ部（７）と
   この導体ループ部の出力信号を検波し平滑する検波・フ
   ィルター部（９）とで構成されるとともにプリント配線
   基板に形成され、これら両部は配線基板上において距離
   を隔てた位置に設けられていることを特徴とする請求項
   １または３記載の高周波加熱装置。
6. 【請求項６】 前記方向性結合器（６）は前記導波管
   （５）内のマイクロ波と結合する導体ループ部（７）と
   この導体ループ部の出力信号を検波し平滑する検波・フ
   ィルター部（９）とで構成されるとともにプリント配線
   基板に形成され、これら両部は配線基板上において距離
   を隔てた位置に設けられ、かつそれら両部はマイクロス
   トリップ線路で接続されていることを特徴とする請求項
   １、３または４記載の高周波加熱装置。
7. 【請求項７】 前記方向性結合器（６）のマイクロスト
   リップ線路は入射電力に関する信号を伝送するマイクロ
   ストリップ線路（８ａ）と反射電力に関する信号を伝送
   するマイクロストリップ線路（８ｂ）の二系統のマイク
   ロストリップ線路で構成されるとともにそれら二系統の
   マイクロストリップ線路はクロストークノイズが発生し
   にくい距離を隔てて前記プリント配線基板に形成された
   ものであることを特徴とする請求項５記載の高周波加熱
   装置。
8. 【請求項８】 前記方向性結合器（６）のマイクロスト
   リップ線路は入射電力に関する信号を伝送するためのも
   のと反射電力に関する信号を伝送するためのものの二系
   統のマイクロストリップ線路（８ａ、８ｂ）で構成され
   るとともにそれら二系統のマイクロストリップ線路のう
   ちの入射電力に関する信号を伝送するためのマイクロス
   トリップ線路（８ａ）の終端部が同線路（８ａ）と同等
   のインピーダンスをもつ抵抗体（１８）で終端されてい
   ることを特徴とする請求項６記載の高周波加熱装置。
9. 【請求項９】 前記方向性結合器（６）を形成するプリ
   ント配線基板は片面に前記導体ループ部（７）が、他面
   に前記検波・フィルター部（９）がそれぞれ形成され、
   かつ前記入射電力に関する信号を伝送するためのマイク
   ロストリップ線路（８ａ）と反射電力に関する信号を伝
   送するためのマイクロストリップ線路（８ｂ）のそれぞ
   れが両面を利用して形成されていることを特徴とする請
   求項７記載の高周波加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記方向性結合器（６）を形成するプ
    リント配線基板は、片面に前記導体ループ部（７）が、
    他面に前記検波・フィルター部（９）がそれぞれ形成さ
    れ、かつ前記検波・フィルター部（９）の形成された面
    が前記加熱室（１）の壁面または導波管（５）の壁面等
    の熱線放射源と対面しない側になるようにして取り付け
    られていることを特徴とする請求項４ないし７記載の高
    周波加熱装置。
11. 【請求項１１】 前記方向性結合器（６）は空気流によ
    って冷却されるように取り付けられていることを特徴と
    する請求項１ないし９記載の高周波加熱装置。