JPH06215869A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導波管内を伝送されるマイクロ波電力の観察
結果に基づいて導波管内の整合素子を駆動し、食品毎の
最適の整合状態をつくりだして加熱効率の向上をはか
る。 【構成】 導波管の一壁を回転可能に貫通して設けられ
た整合素子支持軸１２の導波管内側に、加熱室とマグネ
トロンのインピーダンス整合を調整するための整合素子
１０を取り付け、その整合素子支持軸を所定の回転行程
について駆動するほかにその駆動行程中の予め定められ
た複数の駆動位置に関する情報を出力する駆動装置１３
を備え、制御装置１５は加熱の開始後まず駆動装置を作
動させるとともにその作動行程中の予め定められた複数
の回転駆動位置毎に方向性結合器の検出信号を取り込ん
で記憶するとともに、その後それら記憶された検出信号
群の中から駆動装置の最適停止位置を決定するために検
出信号群の中の特定の一つの検出信号を見出し、その検
出信号の検出された駆動装置の駆動位置へ整合素子支持
軸を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は方向性結合器の検出信号
に基づいてマグネトロンと加熱室のインピーダンス整合
を実現するようにした高周波加熱装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の高周波加熱装置として、
例えば特開昭５７−２３４９４号公報の発明のように、
マグネトロンと加熱室を結合する導波管の内壁の一部
に、伝送されるマイクロ波の管内波長の１／３の間隔で
かつマイクロ波の進行方向に沿って３本のインピーダン
ス調整棒を設置し、加熱室内に設置された食品毎にマグ
ネトロンの動作点がリーケ線図上の最大パワー領域に近
付くよう、駆動装置を用いてそれらインピーダンス調整
棒の管内突き出し量を制御するとともに、食品ごとの突
き出し量を記憶しておき、その記憶内容を食品に応じて
呼び出して用いることにより、加熱動作が最高の加熱効
率で行われるようにしたものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述従来例において
は、整合素子であるインピーダンス調整棒３本を管内波
長の１／３の間隔で導波管内に配置しなけれなならない
ため、そしてさらに３本のインピーダンス調整棒毎に駆
動装置を必要とするため、構造が複雑になってしまうと
いう問題があった。また、調整棒が導波管壁を貫通する
部分には漏洩電波対策を施さなければならないため、構
造がますます大形化してしまって、電子レンジのような
小形化の要求の強い高周波加熱装置に対しては適用しに
くいという問題があった。加えて、信頼性の低下や、大
幅なコストアップが避けられないという問題もあった。

【０００４】そのほか、上述の従来例においては、個々
のインピーダンス調整棒を駆動制御して高周波加熱装置
としての整合をとるため、時間がかかり過ぎて電子レン
ジのような短時間のうちに加熱が完了する民生用の機器
においては実用的でないという問題があった。

【０００５】電子レンジにおける負荷つまり食品はその
種類が千差万別であるため、上述のような従来例では、
３本のインピーダンス調整棒の導波管内への突き出し量
を全て記憶しておくことは極めて困難であり、あらゆる
食品に対して有効に機能させることなど、不可能に近い
と言わざるを得ない。さらに、最近の電子レンジの殆ど
に採用されている加熱むら除去手段としてのターンテー
ブルと組み合わせる場合を考えると、負荷の回転移動に
伴って刻々インピーダンスが変化する状況下において、
負荷毎の最良のインピーダンス整合を３本もの調整棒を
駆動して実現することは不可能である。

【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、食品を収納する加
熱室と、マイクロ波を発振するマグネトロンと、加熱室
とマグネトロンを結合する導波管と、このマグネトロン
を駆動する高周波電源装置と、導波管の一壁の所定位置
に取り付けられて導波管内に伝送されるマイクロ波電力
の入射および反射各方向成分を検出するとともにそれら
の検出信号を出力する方向性結合器と、導波管の一壁を
貫通して設けられた整合素子支持軸と、導波管内にてこ
の整合素子支持軸に接続して駆動されるとともにその駆
動により加熱室とマグネトロンのインピーダンス整合を
調整する整合素子と、整合素子支持軸を所定の行程につ
いて駆動するとともにその駆動行程中の予め定められた
複数の駆動位置に関する情報を出力する駆動装置と、そ
して加熱の開始後まず駆動装置を作動させるとともにそ
の作動行程中の予め定められた複数の駆動位置毎に方向
性結合器の検出信号を取り込んで記憶するほかその後そ
れら記憶された検出信号群の中から駆動装置の最適停止
位置を決定するために検出信号群の中の特定の検出信号
を見出してその検出信号の検出された駆動位置へ整合素
子支持軸を駆動するよう駆動装置を制御する制御装置と
で高周波加熱装置を構成する。

【０００７】

【作用】加熱が開始されると、制御装置は駆動装置を制
御して整合素子支持軸を所定の行程について回転動作等
移動するよう駆動するとともにその駆動行程の予め定め
られた複数の駆動位置における方向性結合器の出力信号
を取り込み、それらを記憶する。制御装置はそれら記憶
された信号群の中からマグネトロンと加熱室が最良の結
合状態であると判断される検出信号つまりインピーダン
ス整合の取れていると判断される検出信号を一つ見出
し、その検出信号の検出された駆動位置を確認してその
位置へ駆動装置を制御し、その位置で整合素子支持軸が
固定するようにする。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例を図１から図５を用いて説
明する。１は金属製の加熱室で、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へ伝送してマグネトロン
３と加熱室１とを結合する導波管である。６は方向性結
合器で、両面プリント配線基板から成るものであり、導
波管５の長辺のほぼ中央の管内天井部においてマイクロ
波にさらされるように取り付けられたものである。７は
導波管５内のマイクロ波を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（８ａ、８ｂ）を伝送されるマイ
クロ波を受信して検波しかつ平滑する処理回路部であ
る。１０は単一の導体のスタブで作られたインピーダン
ス整合素子で、図３と図４からわかるよう円板形状のも
のであり、導波管内にて回転駆動されることにより加熱
室１とマグネトロンのインピーダンス整合を取るための
ものである。そしてその外径寸法Ｗを導波管５内を伝送
されるマイクロ波の管内波長のほぼ１／４にしたもので
ある。１１は整合素子１０の下面外周部位に設けられた
突起部である。この整合素子１０は導波管５の天井部に
図５に示すように取り付けられている。１２は導波管５
を貫通するとともに導波管内においてその下端に整合素
子１０を接続した金属製または誘電体損失の少ないセラ
ミックス製の整合素子支持軸である。１３はこの整合素
子支持軸１２を回転駆動して整合素子１０の回転角度を
制御するステッピングモータ等の駆動装置である。１４
は導波管５を貫通する整合素子支持軸１２を通じて導波
管５内のマイクロ波が漏洩しないように設けられたチョ
ーク構造であり、１５は方向性結合器６と駆動装置１３
に接続したマイクロコンピュータで構成された制御装置
である。そして、１６は高周波給電口２から導波管５内
へ異物が侵入しないよう高周波給電口２を封口するマイ
クロ波低損失材料で作られた封口板で、１７は食品、１
８はその受皿である。

【０００９】このように構成されたものにおいて、加熱
室１内に食品１７が設置され、加熱調理が開始される
と、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１７の誘電加熱を開
始する。

【００１０】すると、制御装置１５はまず駆動装置１３
を制御して整合素子支持軸１２を１８０度即ち１／２回
転という所定の行程について回転駆動するとともに、そ
の回転駆動行程中の予め定められた複数の駆動位置（回
転角度）において方向性結合器６の入射反射出力信号を
取り込み、各回転駆動位置毎の電圧定在波比（ＶＳＷ
Ｒ）の値としてそれらを記憶する。制御装置１５はそれ
ら記憶された信号群の中からマグネトロン３と加熱室１
が最良の結合状態であると判断される検出信号を一つ
（電圧定在波比の最小値）見出し、それが検出された整
合素子支持軸１２の回転角度位置つまり駆動装置１３の
駆動位置を確認し、その駆動位置で整合素子支持軸１２
が停止固定されるよう駆動装置１３を制御する。

【００１１】それにより、加熱室１内に収納されている
食品１７に対して最良の整合状態が確保されることとな
り、マグネトロン３が最高高率で動作するすることが保
証されることになる。

【００１２】なお、以上の説明では、整合素子支持軸１
２を回転駆動する場合についてのみ説明したが、それに
さらに導波管５内への突き出し量を制御するようにする
と、より一層きめの細かい制御を行うことが可能にな
る。

【００１３】また、上述一実施例では、整合の良否の判
断を電圧定在波比で行った場合について説明したが、こ
れに限らず入射反射両信号に基づいて求められる反射係
数によっても判断することが可能である。さらに、反射
信号にのみ着目しても判断することが可能である。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、加熱開始
後まず駆動装置を作動させて整合素子支持軸を所定の行
程について駆動するとともに、その行程中の予め定めら
れた複数の駆動位置毎の方向性結合器の検出信号を記憶
し、その後それら記憶された検出信号群の中から、加熱
室とマグネトロンのインピーダンス整合の取れている値
の検出された駆動位置を見出して、直ちにそこへ整合素
子を駆動して固定するので、マグネトロンの発振動作点
が短時間のうちに整合の取れた高効率動作点に移り、能
率の良い高周波加熱を行うことができるようになった。
また、マグネトロンの寿命に対する悪影響を少なくする
ことにも寄与す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念構成図である。

【図２】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３】本発明に用いられる整合素子の斜視図である。

【図４】本発明に用いられる整合素子の断面図である。

【図５】図１における整合素子取付部の要部概略断面図
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 ９ 処理回路部 １０ 整合素子 １１ 突起部 １２ 整合素子支持具 １３ 駆動装置 １４ チョーク構造 １５ 制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 食品（１７）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
   加熱室とこのマグネトロンを結合する導波管（５）と、
   前記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前記導波
   管内に伝送されるマイクロ波電力の入射および反射各方
   向成分を検出するとともにそれらの検出信号を出力する
   方向性結合器（６）と、前記導波管の一壁を貫通して設
   けられた整合素子支持軸（１２）と、前記導波管内にて
   この整合素子支持軸に接続して駆動されるとともにその
   駆動により前記加熱室と前記マグネトロンのインピーダ
   ンス整合を調整する整合素子（１０）と、前記整合素子
   支持軸を所定の行程について駆動するとともにその駆動
   行程中の予め定められた複数の駆動位置に関する情報を
   出力する駆動装置（１３）と、そして加熱の開始後まず
   前記駆動装置を作動させるとともにその作動行程中の予
   め定められた複数の駆動位置毎に前記方向性結合器の検
   出信号を取り込んで記憶するほかその後それら記憶され
   た検出信号群の中から前記駆動装置の最適停止位置を決
   定するために前記検出信号群の中の特定の検出信号を見
   出してその検出信号の検出された駆動位置へ前記整合素
   子支持軸を駆動するよう前記駆動装置を制御する制御装
   置（１５）とで構成された高周波加熱装置。