KR20110057134A - 마이크로파 가열 장치 - Google Patents

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KR20110057134A
KR20110057134A KR1020117003924A KR20117003924A KR20110057134A KR 20110057134 A KR20110057134 A KR 20110057134A KR 1020117003924 A KR1020117003924 A KR 1020117003924A KR 20117003924 A KR20117003924 A KR 20117003924A KR 20110057134 A KR20110057134 A KR 20110057134A
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power
microwave
antennas
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power supply
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KR1020117003924A
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요시하루 오오모리
도모타카 노부에
겐지 야스이
마코토 미하라
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파나소닉 주식회사
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Abstract

본 발명의 마이크로파 가열 장치는, 발진부(1a, 1b)로부터의 마이크로파가 전력 분배부(2a, 2b)에 의해 복수로 분배되어 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력되고, 증폭부에서의 소망의 마이크로파 전력이 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)로부터 가열실(8)에 공급되도록 구성되어 있고, 가열실로부터 급전부를 통해서 증폭부에 반사되는 반사 전력이 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에 의해 검출되고 있다. 급전부는 가열실에 공급하는 마이크로파의 특성이 다른 복수의 안테나를 가지고 있고, 제어부(7)는 전력 검출부에서 검지한 반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 추출하고, 추출한 발진 주파수에 의해 발진부를 발진시켜 복수의 안테나로부터 특성이 다른 마이크로파를 가열실에 공급하도록 구성되어 있다.

Description

마이크로파 가열 장치{MICROWAVE HEATING DEVICE}
본 발명은 반도체 소자를 이용해서 구성한 마이크로파 발생부를 구비한 마이크로파 가열 장치에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 마이크로파 가열 장치로서는, 예를 들면, 일본의 특개소 56-132793호 공보에 개시된 고주파 가열 장치가 있다. 이 종래의 고주파 가열 장치는, 반도체 소자를 이용해서 구성된 종(씨(seed))발진기와 이 종발진기의 출력을 복수로 분할하는 분배기와 분배된 출력을 각각 증폭하는 복수의 증폭기와 분배기와 증폭기의 사이의 한쪽의 경로에 설치한 위상기와 증폭기의 출력을 다시 합성하는 합성기와 복수의 안테나를 가지고 있다. 이 종래의 고주파 가열 장치에 있어서의 합성기는 분배기와 실질적으로 동일한 구성이며, 입출력을 역으로 하는 사용 방법을 실행하고 있다. 이 합성기는 마이크로 스트립 선로(microstrip line)로 구성된 90도 하이브리드 결합기, 또는 180도 하이브리드 결합기 등을 이용해서 구성되며, 2개의 합성기 출력을 가지고 있다. 따라서, 분배기와 증폭기의 사이의 한쪽의 경로에 설치한 위상기를 제어함으로써, 2개의 합성기 출력의 전력비를 변화시키는 것이 가능하거나, 또는 2개의 합성기 출력 간의 위상을 동상(同相) 혹은 역상(逆相)으로 변경하는 것이 가능해진다.
다른 종래의 마이크로파 가열 장치로서는, 예를 들면, 일본의 특개소 52-84543호 공보에 개시된 고주파 가열 장치가 있다. 이 종래의 고주파 가열 장치는 도파관(waveguide)을 구성하는 벽면에 있어서의 전계면(電界面)인 E면, 자계면(磁界面)인 H면, E면과 H면에 직교하고 도파관의 단면(端面)이 되는 쇼트면 중 어느 한면 또는 복수면에 서로 독립해서 동작하는 고체 고주파 발진기를 설치한 것이다. 이 종래의 고주파 가열 장치에 있어서는, 고체 고주파 발진기의 결합기를 통해서 도파관 내에 마이크로파를 방사(放射)하고, 도파관을 통해서 가열실에 마이크로파를 공급함으로써, 임피던스 정합(整合)을 용이하게 하고 있다.
일본국 특개소 56-132793호 공보 일본국 특개소 52-84543호 공보
전술한 종래의 고주파 가열 장치에 있어서는, 합성기의 2개의 출력으로부터 방사되는 마이크로파를 위상기에 의해 위상을 변화시킴으로써, 2개의 안테나로부터의 방사 전력비나 위상차를 임의로, 또한 삽시간에 변화시키는 것은 가능하다. 그러나 이렇게 구성된 종래의 고주파 가열 장치에 있어서는, 마이크로파가 공급되는 가열실 내에 수용된 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 효율 높게 가열하는 것이 어렵다고 하는 문제를 가지고 있었다.
또한, 종래의 고주파 가열 장치에 있어서, 복수의 안테나에 의해 마이크로파를 공급할 경우, 위상차에 의해 반사 전력이 변동하는 것, 발진 주파수에 의해 위상이 변동하는 것, 가열실 내로부터 마이크로파가 반사되는 것, 마이크로파를 가열실에 공급하는 복수의 급전부(給電部)의 사이에 마이크로파 투과가 생기는 것에 대하여, 적절한 대처 방안이 마련되어 있지 않아, 효율이 높은 가열 처리가 실행되고 있지 않다는 문제를 가지고 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 고주파 가열 장치에 있어서의 문제를 해결하는 것이며, 마이크로파가 공급되는 가열실 내에 수용된 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물을 효율 높게 가열하고, 신뢰성이 높은 마이크로파 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 마이크로파를 방사하는 기능을 가진 복수의 급전부를 가열실의 벽면에 최적으로 배치함과 더불어, 반사 전력이 최소가 되는 주파수 검출 동작을 실행하고, 그 검출 결과에 근거하여 피가열물의 가열에 적합한 급전부를 선택해서, 마이크로파를 공급하여, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 효율 높게 가열할 수 있는 구성이다.
본 발명에 의한 제1관점의 마이크로파 가열 장치는, 피가열물을 수용하는 가열실과 마이크로파를 발생시키는 발진부와 상기 발진부의 출력을 복수로 분배해서 출력하는 전력 분배부와 상기 전력 분배부의 출력을 각각 전력 증폭하는 증폭부와 상기 증폭부의 출력을 상기 가열실에 공급하는 급전부와 상기 가열실로부터 상기 급전부를 통해서 상기 증폭부에 반사되는 반사 전력을 검지하는 전력 검출부와 상기 발진부의 발진 주파수를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 급전부는 상기 가열실에 공급하는 마이크로파의 특성이 다른 복수의 안테나를 가지고,
상기 제어부는 상기 전력 검출부에서 검지한 상기 반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 추출하고, 추출한 발진 주파수에 의해 상기 발진부를 발진시켜 상기 복수의 안테나로부터 특성이 다른 마이크로파를 상기 가열실에 공급하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제1관점의 마이크로파 가열 장치는, 피가열물의 가열에 적합한 주파수의 마이크로파가 가열실 내에 공급되기 때문에, 가열실에 방사한 마이크로파를 효과적으로 피가열물에 흡수시킬 수 있어, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제2관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제1관점에 있어서의 상기 복수의 안테나에 대하여 1개의 상기 증폭기의 출력이 공급되도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제2관점의 마이크로파 가열 장치는, 간단한 구성으로 복수의 마이크로파 전력을 복수 개소로부터 가열실에 최적으로 공급하는 것이 가능해져서, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 간단한 구성으로 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제3관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제2관점에 있어서의 상기 복수의 안테나가 여진(勵振) 방향이 다른 마이크로파를 방사하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제3관점의 마이크로파 가열 장치는, 여진 방향이 다른 복수의 마이크로파 전력을 복수 개소로부터 가열실에 공급하도록 구성되어 있고, 복수의 안테나로부터의 마이크로파의 여진 방향을 다르게 함으로써, 안테나 간의 마이크로파 투과를 억제하는 것이 가능해져서, 피가열물을 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제4관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제2관점에 있어서의 상기 복수의 안테나가 최소의 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가지도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제4관점의 마이크로파 가열 장치는, 마이크로파 전력의 방사 효율이 가장 좋은 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가지는 안테나를 복수 이용해서, 복수 개소로부터 가열실에 마이크로파 전력을 공급하는 것이다. 따라서, 제4관점의 마이크로파 가열 장치는, 가열실에의 마이크로파 방사를 넓은 주파수 범위로부터 최적의 주파수를 선택하는 것이 가능해져서, 더욱 최적의 가열 조건으로 가열실에 방사한 마이크로파를 효율적으로 피가열물에 흡수시킬 수 있다. 이 결과, 제4관점의 마이크로파 가열 장치는, 가열실 내의 피가열물의 형상, 종류, 양에 따라서, 주로 급전해야 할 안테나가 선택되어, 여러 가지 피가열물에 대하여 효율이 높은 가열이 가능해진다.
본 발명에 의한 제5관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제1관점에 있어서의 상기 급전부가 복수의 안테나를 가지고 일체적으로 구성되고, 상기 복수의 안테나가 특성이 다른 마이크로파를 상기 가열실에 방사하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제5관점의 마이크로파 가열 장치는, 간단한 구성으로 복수의 마이크로파 전력을 가열실에 공급하는 것이 가능해져서, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 간단한 구성으로 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제6관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제5관점의 상기 1개의 급전부에 있어서의 복수의 안테나에 대하여 복수의 증폭부의 각 출력이 각각 대응해서 공급되도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제6관점의 마이크로파 가열 장치는, 특성이 다른 마이크로파 전력을 일체로 구성된 안테나로부터 가열실에 공급할 수 있기 때문에, 가열실 내의 피가열물의 형상, 종류, 양에 따라서, 적합한 안테나로부터 복수의 마이크로파 전력을 공급할 수 있어, 여러 가지 피가열물에 대하여 효율이 높은 가열이 가능해진다.
본 발명에 의한 제7관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제6관점에 있어서의 상기 복수의 안테나가 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제7관점의 마이크로파 가열 장치는, 복수의 안테나로부터의 마이크로파의 여진 방향이 다르기 때문에, 각 마이크로파 간의 간섭을 억제하여, 각각의 안테나로부터 최적의 마이크로파를 가열실 내에 공급할 수 있다. 또한, 제7관점의 마이크로파 가열 장치는, 여진 방향이 다른 복수의 마이크로파를 복수 개소로부터 가열실에 공급하여, 가열실 내에 방사한 마이크로파를 효율적으로 피가열물에 흡수시킬 수 있기 때문에, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제8관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제6관점에 있어서의 복수의 안테나를 가지는 상기 급전부가 복수의 급전점을 가지는 패치 안테나로 구성되어도 좋다. 이렇게 구성된 제8관점의 마이크로파 가열 장치는, 간단한 구성으로 복수의 마이크로파 전력을 가열실에 공급하는 것이 가능해져서, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 간단한 구성으로 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제9관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제1관점에 있어서의 복수의 안테나에 대하여 1개의 증폭기의 출력이 공급되도록 구성되고, 상기 복수의 안테나에 있어서의 적어도 1개의 안테나는 다른 증폭기의 출력이 공급되는 다른 안테나와 일체적으로 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제9관점의 마이크로파 가열 장치는, 간단한 구성으로 복수의 마이크로파 전력을 가열실에 공급하는 것이 가능해져서, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 간단한 구성으로 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제10관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제9관점에 있어서의 상기 1개의 증폭기의 출력이 공급되는 복수의 안테나에 있어서의 적어도 1개의 안테나와 상기 다른 증폭기의 출력이 공급되는 다른 안테나는 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제10관점의 마이크로파 가열 장치는, 여진 방향이 다른 복수의 마이크로파 전력을 복수 개소로부터 가열실에 공급하는 것이 가능해져서, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제11관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제9관점에 있어서의 상기 1개의 증폭기의 출력이 공급되는 복수의 안테나는 최소의 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가지도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제11관점의 마이크로파 가열 장치는, 반사 전력이 최소가 되는 주파수의 값이 다른 복수의 마이크로파 전력을 복수 개소로부터 가열실에 공급하는 것이며, 마이크로파 전력의 방사 효율이 가장 좋은 주파수에 맞춰서, 발진부의 발진 주파수를 제어부에 의해 제어하는 것이다. 이 때문에, 제11관점의 마이크로파 가열 장치는, 전력 검출부의 검출 결과에 근거하여 제어부에서 발진부의 발진 주파수를 제어함으로써, 마이크로파를 방사하는 안테나를 실질적으로 선택하게 되어, 가열실 내에 방사한 마이크로파를 효율적으로 피가열물에 흡수시킬 수 있다. 이 결과, 제11관점의 마이크로파 가열 장치는, 가열실 내의 피가열물의 형상, 종류, 양에 따라서, 주로 급전해야 할 안테나가 선택되어, 여러 가지 피가열물에 대하여 효율이 높은 가열이 가능해진다.
본 발명에 의한 제12관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제9관점에 있어서의 상기 1개의 증폭기의 출력이 공급되는 복수의 안테나는 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제12관점의 마이크로파 가열 장치는, 여진 방향이 다른 복수의 마이크로파 전력을 복수 개소로부터 가열실에 공급하는 것이 가능해져서, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제13관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제1관점에 있어서의 상기 급전부가 가지는 복수의 안테나에 대하여 1개의 증폭기의 출력이 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 상기 복수의 안테나로부터 가열실에 공급되도록 구성된 확산형 마이크로파 전력 공급부를 가지고 있으며, 상기 전력 검출부가 상기 증폭부와 상기 급전부의 사이의 마이크로파 전파로에 설치되어, 반사 전력을 검지하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제13관점의 마이크로파 가열 장치는, 1개의 증폭부에 반사해오는 모든 마이크로파 전력을 1개의 전력 검출부에 의해 검지할 수 있기 때문에, 검출 동작 및 제어 동작이 용이해져서, 마이크로파를 방사하는 안테나를 가지는 급전부를 기동시켜, 가열실 내에 방사한 마이크로파를 효율적으로 피가열물에 흡수시킬 수 있다. 이렇게, 제13관점의 마이크로파 가열 장치는, 전력 검출부에 의해 반사 전력을 확실하게 검지하여, 최소의 반사 전력을 정밀도 높게 검출할 수 있어, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제14관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제1관점에 있어서의 상기 급전부가 복수의 안테나를 가지고 일체적으로 구성되고, 상기 복수의 안테나에 대하여 복수의 증폭기의 각 출력이 각각 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 상기 복수의 안테나로부터 가열실에 공급되도록 구성된 집약형 마이크로파 전력 공급부를 가지고 있으며, 상기 전력 검출부가 상기 증폭부와 상기 급전부의 사이의 마이크로파 전파로에 설치되어, 반사 전력을 검지하도록 구성되어 있다. 이렇게, 제14관점의 마이크로파 가열 장치는, 복수의 안테나를 가지고 일체적으로 구성된 급전부로부터 복수의 증폭부의 방향으로 반사되는 마이크로파 전력을 검지하는 전력 검출부가 복수의 증폭부마다 급전부와 증폭부의 사이에 설치되어 있기 때문에, 복수의 증폭부에 반사해오는 마이크로파 전력을 각각 다른 전력 검출부에 의해 검지하는 구성이다. 따라서, 제14관점의 마이크로파 가열 장치는, 급전부를 공용하는 구성이라도, 특성이 다른 각각의 반사 전력을 분리해서 검지할 수 있어, 피가열물에 적합한 가열 조건을 정밀하게 검출할 수 있다. 이 결과, 제14관점의 마이크로파 가열 장치는, 가열실 내에 방사한 마이크로파를 효율 높게 피가열물에 흡수시키는 것이 가능해져서, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 간단한 구성으로 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명에 의한 제15관점의 마이크로파 가열 장치는, 상기 제1관점에 있어서의 상기 급전부가 제1급전부 및 제2급전부를 가지고, 상기 제1급전부가 가지는 복수의 안테나에 대하여 1개의 증폭기의 출력이 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 상기 제1급전부의 복수의 안테나로부터 가열실에 공급되도록 구성된 확산형 마이크로파 전력 공급부, 및
상기 제2급전부가 복수의 안테나를 가지고 일체적으로 구성되고, 상기 제2급전부의 복수의 안테나에 대하여 복수의 증폭기의 각 출력이 각각 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 상기 제2급전부의 복수의 안테나로부터 상기 가열실에 공급되도록 구성된 집약형 마이크로파 전력 공급부를 가지고,
상기 전력 검출부가 상기 증폭부와 상기 급전부의 사이의 마이크로파 전파로에 설치되어, 반사 전력을 검지하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제15관점의 마이크로파 가열 장치는, 1개의 증폭부에 반사해오는 모든 마이크로파 전력을 1개의 전력 검출부로 검지할 수 있으므로, 검출 동작 및 제어 동작을 용이하게 하고, 마이크로파를 실질적으로 방사하는 급전부를 용이하게 최적 선택할 수 있다. 또한, 제15관점의 마이크로파 가열 장치는, 복수의 증폭부에 반사해오는 마이크로파 전력을 각각 다른 전력 검출부에서 검지하기 때문에, 복수의 안테나를 가지고 일체적인 급전부를 공용하는 구성이라도, 특성이 다른 각각의 반사 전력을 분리해서 검지할 수 있어, 피가열물에 적합한 가열 조건을 정밀하게 검출할 수 있다. 이 결과, 제15관점의 마이크로파 가열 장치는, 가열실 내에 방사한 마이크로파를 효율 높게 피가열물에 흡수시키는 것이 가능해져서, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 간단한 구성으로 효율 높게 가열할 수 있다.
본 발명의 마이크로파 가열 장치는, 마이크로파를 방사하는 기능을 가지는 복수의 급전부를 가열실의 벽면에 최적으로 배치함과 더불어, 반사 전력을 최소로 하는 주파수 검출 동작을 실행하고, 그 검출 결과에 근거하여, 피가열물의 가열에 적합한 급전부를 선택해서, 마이크로파를 공급하여, 형상, 종류, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 효율 높게 가열할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 발생부의 구성을 나타내는 블록도.
도 2A는 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1안테나를 이용했을 경우의 반사 전력에 관한 주파수 특성도.
도 2B는 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1안테나와 여진 방향이 다른 제2안테나를 이용했을 경우의 반사 전력에 관한 주파수 특성도.
도 3A는 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 지름이 50mm의 패치 안테나를 이용했을 경우의 반사 전력에 관한 주파수 특성도.
도 3B는 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 도 3A에 나타내는 주파수 특성을 가지는 안테나와 여진 방향이 다른 지름이 50mm의 안테나를 이용했을 경우의 반사 전력에 관한 주파수 특성도.
도 4는 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 가열 동작의 흐름도.
도 5는 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 가열 동작에 있어서의 주파수 검출 동작을 나타내는 흐름도.
도 6은 본 발명에 의한 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 발생부의 구성을 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명에 의한 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 발생부의 구성을 나타내는 블록도.
도 8은 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 2점 급전형 패치 안테나를 설명하는 개략도.
도 9는 본 발명에 의한 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 발생부의 구성을 나타내는 블록도.
이하, 본 발명의 마이크로파 가열 장치에 의한 호적한 실시 형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는 전자레인지에 대해서 설명하지만, 전자레인지는 예시이며, 본 발명의 마이크로파 가열 장치는 전자레인지에 한정되는 것이 아니고, 유전(誘電) 가열을 이용한 가열 장치, 음식물 쓰레기 처리기, 혹은 반도체 제조 장치 등의 마이크로파 가열 장치를 포함하는 것이다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시 형태의 구체적인 구성에 한정되는 것이 아니며, 동일한 기술적 사상에 근거한 구성이 본 발명에 포함되는 것이다.
(제1실시 형태)
도 1은, 본 발명에 의한 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 발생부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 있어서, 마이크로파 발생부는 반도체 소자를 이용해서 구성된 2개의 발진부(1a, 1b), 각 발진부(1a, 1b)의 출력을 2개로 분배하는 전력 분배부(2a, 2b), 각 전력 분배부(2a, 2b)의 출력을 증폭해서 마이크로파 전력을 형성해서 가열실(8)에 급전하는 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d), 및 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)에 있어서의 발진 주파수를 제어하는 제어부(7)를 가지고 구성되어 있다. 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)는 각 전력 분배부(2a, 2b)의 출력을 증폭하는 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d), 각 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에서 증폭된 마이크로파 전력을 가열실(8)에 급전하는 급전부(5a, 5b, 5c, 5d), 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)와 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)를 각각 접속하는 마이크로파 전파로에 삽입되는 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)를 각각 가지고 있다. 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)는 반도체 소자를 이용해서 구성되어 있다. 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)는 가열실(8) 내로부터 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)를 통해서 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 반사되는 반사 전력을 검지한다. 제어부(7)는 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에 의해 검지된 반사 전력에 따라서 발진부(1a, 1b)의 발진 주파수를 제어한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치는 피가열물(9)을 수용함과 더불어 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)로부터 출력된 각 마이크로파가 방사되도록 구성되어 있다. 가열실(8)에는 피가열물(9)을 넣고 빼기 위한 문(도시 생략)이 가열실(8)을 구성하는 한쪽 벽면에 설치되어 있다. 가열실(8)에 있어서, 문을 설치한 벽면 이외의 벽면은 금속 재료의 차폐판으로 구성되어 있어, 가열실(8) 내에 방사된 마이크로파를 가열실 내부에 가두도록 구성되어 있다. 가열실(8) 내에는 피가열물(9)을 탑재하기 위한 탑재대(10)가 설치되어 있다.
제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 발진부(1a, 1b)에서 발생한 마이크로파를 가열실(8) 내에 방사하는 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)가 가열실(8)을 구성하는 각 벽면에 배치되어 있다. 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1급전부(5a)가 바닥 벽면, 제2급전부(5b)가 천장 벽면, 제3급전부(5c)가 좌벽면(도 1에 있어서의 좌측 벽면), 제4급전부(5d)가 우벽면(도 1에 있어서의 우측 벽면)에 배치된 구성을 나타내고 있다.
본 발명에 있어서, 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)의 배치는 도 1에 나타낸 제1실시 형태의 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 어느 한쪽의 벽면에 복수의 급전부를 설치해도 좋고, 또는 동일한 전력 분배부로부터의 급전부를 대향하는 면이 아닌 벽면, 예를 들면 우벽면과 바닥 벽면과 같은 인접 벽면에 배치해도 좋다. 이렇게, 본 발명의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 각 벽면에 있어서의 급전부의 배치를 한정하는 것이 아니며, 그 마이크로파 가열 장치의 사용 목적 등에 따라서, 급전부의 배치는 적당히 설정된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1급전부(5a)는 탑재대(10) 아래의 바닥 벽면에 설치되어 있다. 제1급전부(5a)는 바닥 벽면에 있어서의 다른 위치에 설치한 2개의 안테나(51a, 51b)를 가지고 있다. 안테나(51a, 51b)의 구성으로서는, 예를 들면 패치 안테나, 모노폴 안테나 등의 방사 안테나가 이용된다. 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 2개의 안테나(51a, 51b)로서 2개의 패치 안테나를 이용하고 있다.
전술한 바와 같이, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)는 2개의 안테나(51a, 51b)를 가지는 제1급전부(5a)와 제1증폭부(4a)와 제1전력 검출부(6a)에 의해 구성되어 있다. 마찬가지로, 제2마이크로파 전력 공급부(3b)는 제2급전부(5b)와 제2증폭부(4b)와 제2전력 검출부(6b)에 의해 구성되며, 제3마이크로파 전력 공급부(3c)는 제3급전부(5c)와 제3증폭부(4c)와 제3전력 검출부(6c)에 의해 구성된다. 그리고 제4마이크로파 전력 공급부(3d)는 제4급전부(5d)와 제4증폭부(4d)와 제4전력 검출부(6b)에 의해 구성되어 있다. 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1급전부(5a)가 2개의 안테나(51a, 51b)를 가지고 있고, 그 밖의 제2로부터 제4급전부(5b, 5c, 5d)가 1개의 안테나를 가지는 구성이지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되는 것이 아니며, 제2로부터 제4급전부(5b, 5c, 5d)에 있어서도 2개의 안테나를 가지는 구성도 가능하다.
이상과 같이, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)가 2개의 안테나(51a, 51b)를 가지고 있기 때문에, 바닥 벽면에 있어서의 2개소의 위치로부터 가열실(8) 내에 마이크로파를 방사하는 기능을 가지고 있다. 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 설치되어 있는 2개의 안테나(51a, 51b)는 서로 다른 사양의 것이 이용되고 있다. 2개의 안테나(51a, 51b)의 다른 사양이라는 것은, 가열실(8)에 방사하는 마이크로파의 여진 방향이 다른 구성이다. 안테나(51a, 51b)에 관한 상세한 설명은 후술한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 여진 방향이라는 것은 안테나로부터 가열실(8) 내에 마이크로파를 방사할 때에 안테나 부근에 발생하는 전계의 방향을 말한다.
제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)는 저(低)유전 손실재료에 의해 구성된 유전체 기판의 한쪽 면에 형성된 도전체 패턴의 회로로 구성되어 있다. 각 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 증폭 소자인 반도체 소자를 양호하게 동작시키기 위해 각 반도체 소자의 입력측과 출력측에는 각각 정합 회로가 설치되어 있다. 전력 분배부(2a, 2b)는 예를 들면 윌킨슨 분배기와 같은 출력 간에 위상차를 발생하지 않는 동상 분배기이어도 좋고, 브랜치 라인형 분배기나 래트 레이스(rat-race)형 분배기와 같은 출력 간에 위상차를 발생하는 분배기이어도 좋다. 전력 분배부(2a, 2b)에 의해 분배된 각각의 출력에는 발진부(1a, 1b)로부터 입력된 마이크로파 전력의 약 1/2의 전력이 전파된다.
각 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)와 각 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)의 사이에 설치된 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)는 가열실(8)로부터 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)를 통해서 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 반사되는 마이크로파, 소위 반사파의 전력(반사 전력)을 추출하는 것이다. 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)는 전력 결합도가 예를 들면 약 40dB의 방향성 결합기로 구성되어 있고, 반사 전력의 약 1/10000의 전력량을 나타내는 전력 신호를 추출한다. 이 전력 신호는 각각, 검파 다이오드(도시 생략)에 있어서 정류화되고, 커패시터(capacitor)(도시 생략)로 평활 처리되어, 그 출력 신호가 제어부(7)에 입력되고 있다.
제어부(7)는 사용자가 직접 입력한 피가열물(9)의 가열 조건을 나타내는 설정 정보(가열 동작시간 등), 가열 중에 있어서 피가열물(9)의 가열 상태를 나타내는 가열 정보(표면 온도 등), 및 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)로부터의 검지 정보(반사 전력량)에 근거하여, 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 각각에 공급되는 구동 전력을 제어한다. 이렇게, 제어부(7)가 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)를 제어함으로써, 가열실(8) 내에 수용된 피가열물(9)은 최적으로 가열된다.
이어서, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 설치되어 있는 2개의 안테나(51a, 51b)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.
제1실시 형태에 있어서는, 제1안테나(51a) 및 제2안테나(51b)의 양쪽 모두 지름이 47mm의 원형 패치 안테나를 이용했다. 제1안테나(51a) 및 제2안테나(51b)는 가열실(8)의 바닥 벽면에 있어서의 다른 위치에 배치되어 있고, 각각의 여진 방향이 90도 다르다. 이렇게, 여진 방향이 직교하고 있기 때문에, 제1안테나(51a)와 제2안테나(51b)의 사이에 있어서의 투과 전력의 발생은 억제되어 있다. 제1안테나(51a)와 제2안테나(51b)의 배치 위치는 피가열물(9)이 탑재되는 위치의 중심 바직하(直下)로부터 등거리에 배치해도 좋고, 또는 그 중심 직하 근방에 병설해도 좋다.
도 2A는, 제1안테나(51a)가 방사하는 마이크로파에 대한 반사 전력에 관한 주파수 특성을 나타내고 있으며, 미리 설정한 일정한 부하 상태에서 측정한 것이다. 도 2B는, 제2안테나(51b)가 방사하는 마이크로파에 대한 반사 전력에 관한 주파수 특성을 나타내고 있으며, 도 2A에 나타낸 제1안테나(51a)의 주파수 특성과 동일한 부하 상태에서 측정한 것이다. 도 2A 및 도 2B에 있어서, 세로축이 입사 전력에 대한 반사 전력의 비율(반사 전력/입사 전력)을 나타내고 있고, 가로축이 발진 주파수이다. 여기서, 입사 전력은 급전부로부터 가열실에 방사된 마이크로파 전력이다.
도 2A 및 도 2B에 나타낸 바와 같이, 제1안테나(51a) 및 제2안테나(51b)의 주파수 특성은 동일한 부하 상태에서 동일한 주파수 특성을 나타내고 있다. 즉, 제1안테나(51a) 및 제2안테나(51b)는 주파수 2.47GHz 부근에서 반사 전력이 입사 전력에 대한 비율이 최저가 되는 주파수 특성을 가지는 것이 선택되고 있다.
또한, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 다른 원형 패치 안테나로서, 도 3A 및 도 3B에 나타낸 주파수 특성을 가지는 지름이 50mm의 패치 안테나를 설치한 마이크로파 가열 장치에 대해서도 동일한 실험을 실행했다. 도 3A 및 도 3B에 나타낸 2개의 안테나에 있어서도 동일한 부하 상태에서 측정한 것이다. 이하의 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 지름이 47mm의 원형 패치 안테나를 이용한 것에 대해서 설명하지만, 도 3A 및 도 3B에 나타낸 지름이 50mm의 패치 안테나를 이용하여, 각각의 여진 방향이 직교하도록 구성해서 마이크로파 가열 장치를 구성해도 동일한 효과를 나타낸다.
제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)는, 제1급전부(5a)가 가지는 2개의 안테나(51a, 51b)에 대하여 1개의 증폭기(4a)의 출력이 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파를 안테나(51a, 51b)로부터 가열실(8) 내에 방사할 수 있도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)를 확산형 마이크로파 전력 공급부라고 부른다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 가열 동작에 대해서 첨부의 도 4 및 도 5의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 도 4는 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 가열 동작의 메인 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 5는 도 4에 나타낸 흐름도에 있어서의 주파수 검출 동작을 나타내는 흐름도이다.
우선, 피가열물(9)이 가열실(8) 내에 수용되고, 그 피가열물(9)의 가열 조건이 조작부(도시 생략)에서 입력된다. 가열 조건이 입력되고, 가열 개시 키(key)가 눌리면, 가열 개시 신호가 생성된다(도 4의 단계 101). 가열 개시 신호가 입력된 제어부(7)는 구동 전원(도시 생략)을 기동시켜 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 각각에 구동 전압을 공급하고, 주파수 검출 동작을 개시시킨다(도 4의 단계 102).
도 5에 나타내는 주파수 검출 동작을 나타내는 흐름도에 있어서, 제어부(7)는 발진부(1a, 1b)의 초기의 발진 주파수를, 예를 들면 2400MHz로 설정하기 위한 제어 신호를 발진부(1a, 1b)에 입력한다(단계 A1). 이 제어 신호가 입력된 발진부(1a, 1b)는 초기 발진 주파수로 발진한다(단계 A2). 발진부(1a, 1b)의 출력은 전력 분배부(2a, 2b)에서 각각 약 1/2로 분배되어, 4개의 마이크로파 전력 신호가 된다. 각 마이크로파 전력 신호는 제어부(7)에 의해 제어된 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력된다. 병렬 동작하는 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력된 마이크로파 전력 신호는 소정의 전력으로 증폭되어 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)를 통해서 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)에 각각 출력되어, 가열실(8) 내에 방사된다.
제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 주파수 검출 동작의 초기 단계에 있어서는, 예를 들면 2400MHz에서 100W 미만의 마이크로파 전력을 출력 전력으로 하고 있다. 발진부(1a, 1b)의 발진 주파수는, 초기 단계의 2400MHz로부터 1MHz 피치(예를 들면, 10밀리초에 1MHz)로 높은 주파수 쪽으로 변화시켜, 주파수 가변 범위의 상한인 2500MHz까지 변화시킨다. 이 주파수 가변 동작에 있어서, 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)는 가열실(8)로부터 각 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)를 통해서 각 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 전파되는 반사 전력을 각각 측정한다(단계 A3).
가열실(8) 내에 공급되는 마이크로파 전력이 피가열물(9)에 100% 흡수되면 가열실(8)로부터 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)에 전파되는 반사 전력은 0W가 된다. 그러나, 피가열물(9)의 종류, 형상, 양에 따라 가열실(8)의 부하 임피던스가 변하고, 마이크로파 전력의 공급측과의 정합 편차 등에 의해, 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)로부터 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 전파되는 반사 전력이 발생한다. 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)는 이 반사 전력을 검지하고, 그 반사 전력량에 비례한 검지 신호를 제어부(7)에 출력한다. 제어부(7)에서는 검지된 반사 전력에 의해, 반사 전력/입사 전력의 비율을 산출하고, 그때의 동작 주파수와 함께 산출한 비율이 기억된다(단계 A4).
상기한 바와 같이, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 가열실(8)에 수용된 피가열물(9)이 본(本)가열 처리되기 전단계(前段階)에서, 예비 가열 처리가 실행되어 주파수 검출 동작이 실행되고 있다. 주파수 검출 동작에 있어서는, 제어부(7)가 발진부(1a, 1b)를 제어해서 반사 전력에 관한 주파수 특성을 검출하고, 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)가 검지하는 반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 추출하고 있다. 이 추출 동작에 있어서 발진 주파수를 확정하여, 그 확정한 발진 주파수로 본가열 처리가 실행된다. 이 주파수 검출 동작에 있어서는, 제어부(7)는 발진부(1a, 1b)의 발진 주파수를, 예를 들면 2400MHz로부터 1MHz 피치로 주파수 가변 범위의 상한인 2500MHz에 도달할 때까지 동작시키고 있고, 이때 동시에, 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)는 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)로부터 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 반사되는 마이크로파 전력(반사 전력)을 검출하고 있다(단계 A2∼단계 A6). 각 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에서 검출된 반사 전력의 정보가 제어부(7)에 전송되어, 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)에 있어서의 반사 전력에 관한 주파수 특성이 산출된다. 이 산출된 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)의 주파수 특성에 근거하여, 해당 부하에 대한 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 추출하여 확정하고 있다. 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 반사 전력/입사 전력의 비율을 산출해서 주파수 특성을 확정하고, 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 검출하고 있다(단계 A7). 도 2A 및 도 2B에 나타내는 각 주파수 특성도는 지름 47mm의 패치 안테나(51a, 51b)를 각각 단독으로 동작시켰을 경우의 반사 전력/입사 전력의 비율을 산출한 결과를 나타내는 것이다.
상기한 바와 같이, 각 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에 있어서 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하면, 제어부(7)는 확정한 발진 주파수로 발진하도록 발진부(1a, 1b)를 제어함과 더불어, 조작부에서 설정된 가열 조건에 대응한 출력이 되도록 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 출력을 제어한다. 제어부(7)의 제어에 따라서 발진부(1a, 1b)에서 발진한 발진 주파수의 마이크로파는, 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력되어, 제어부(7)에 의한 제어에 따른 전력으로 증폭된다. 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 출력은 각각의 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)에 공급되어, 가열실(8) 내에 소망의 마이크로파가 방사된다. 이렇게 소망의 마이크로파가 가열실(8) 내에 방사됨으로써 피가열물(9)에 대한 본가열 동작이 개시된다. 본가열 동작에 있어서는, 가열 동작시간이나, 피가열물(9)의 가열 상태 등이 검출되고, 이 검출된 가열 정보가 설정 정보에 있어서의 가열 조건을 만족했을 때 본가열 동작은 종료한다.
또한, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 피가열물(9)의 물리 정보, 예를 들면 피가열물(9)의 표면 온도, 크기, 양 등을 검출하는 수단이 설치되어 있을 경우에는, 그 물리 정보의 검출 수단의 검출 신호에 근거하여 가열이 완료했는가의 여부를 판정해도 좋다. 물리 정보의 검출 수단으로서, 예를 들면 온도 검지 수단의 경우, 설정 정보에 근거한 소정의 온도(예를 들면 75℃)에 도달했는가의 여부를 판정하여, 도달했을 경우는 가열 동작을 종료시킨다. 또한, 피가열물(9)에 관한 크기, 양 등을 검출하는 수단이 설치되어 있을 경우에는, 설정 정보에 근거한 조리 방법 등의 처리 방법에 따라서, 크기, 양의 각각의 범위에 대하여 미리 정해진 가열 동작시간을 추출하고, 그 가열 동작시간에 도달했는가의 여부에 의해 본가열 동작의 종료를 결정해도 좋다.
제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)는 확산형 마이크로파 전력 공급부이며, 제1급전부(5a)를 구성하는 2개의 안테나(51a, 51b)는 가열실(8) 내에 공급하는 마이크로파의 여진 방향이 다르고, 다른 위치에 배치되어 있기 때문에, 하기한 효과를 가진다.
제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 있어서의 제1안테나(51a)와 제2안테나(51b)로부터 각각 방사되는 마이크로파는 동일한 주파수라도, 전계의 방향이 다르기 때문에, 안테나 상호에 대한 영향이 적고, 투과 전력이 대폭 억제되어 있다. 따라서, 제1급전부(5a)에 있어서는, 안테나 상호의 방사 마이크로파의 간섭이 억제되어 있어, 바닥 벽면에 있어서의 복수 개소로부터의 마이크로파 급전을 상호의 영향을 받지 않고, 각각의 방사 성능을 동시에, 또한 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 2개의 안테나(51a, 51b)는 동일한 주파수 특성을 가지므로, 각각의 최소 반사 전력의 발진 주파수가 대략 겹치기 때문에, 동일한 주파수로 발진시킴으로써 반사 전력의 억제를 대폭 달성할 수 있어, 효율이 높은 가열 동작을 실현할 수 있다.
또한, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 있어서는, 2개의 안테나(51a, 51b)의 양쪽으로부터 반사해오는 모든 마이크로파 전력을 1개의 전력 검출부(6a)로 검출할 수 있으므로, 검출 동작 및 제어 동작이 용이해져서, 구성을 간략화할 수 있다.
또한, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 바닥 벽면에 설치한 제1급전부(5a)가 사양이 다른 안테나를 가지는 구성으로 설명했지만, 다른 급전부(5b, 5c, 5d)도 마찬가지로 2개의 안테나로 구성해서 효율이 높은 가열 동작을 실행하도록 구성하는 것이 가능하다. 각 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)의 구성은 마이크로파 가열 장치의 각각의 사양에 따라서 적당히 설정되는 것이다.
제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치의 구성에 있어서는, 적은 발진부나 증폭부에 의해 많은 위치로부터 가열실에 마이크로파 전력을 급전할 수 있는 구성이기 때문에, 피가열물에 적합한 방향으로부터 가열하는 것이 가능해져서, 가열 불균일이 개선되어, 높은 품질의 조리가 가능한 가열을 실행할 수 있다.
제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 상기한 바와 같이 주파수 검출 동작을 실행하여, 최적의 주파수에 의한 가열 동작을 실행하기 때문에, 형상, 크기, 양이 다른 여러 가지 피가열물에 대하여 설정된 가열 조건에 있어서 효율이 높은 가열을 실행할 수 있다.
또한, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 증폭부에 반사해오는 반사 전력이 대폭 억제되기 때문에, 증폭부에 구비된 반도체 소자가 반사 전력에 의해 과잉 발열하는 것이 방지되어, 반도체 소자의 열적(熱的) 파괴가 방지되고 있다.
(제2실시 형태)
본 발명에 의한 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치는, 전술한 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 급전부를 구성하는 2개의 안테나의 사양이 다른 것이며, 그 밖의 구성은 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치와 동일하다. 도 6은 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 발생부의 구성을 나타내는 블록도이다. 이하의 제2실시 형태의 설명에 있어서는, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 구성 요소와 동일한 기능, 구성을 가지는 것에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 상세한 설명은 생략해서 제1실시 형태의 설명을 적용한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1급전부(5a)는 탑재대(10) 아래의 바닥 벽면에 설치되고, 바닥 벽면에 있어서의 다른 위치에 설치한 2개의 안테나(52a, 52b)에 의해 구성되어 있다. 제1안테나(52a) 및 제2안테나(52b)의 구성은 예를 들면 패치 안테나, 모노폴 안테나 등의 방사 안테나가 이용된다. 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 패치 안테나를 제1안테나(52a) 및 제2안테나(52b)로서 이용했다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치는, 제1안테나(52a) 및 제2안테나(52b)를 가지는 제1급전부(5a)와 제1증폭부(4a)와 제1전력 검출부(6a)에 의해 제1마이크로파 전력 공급부(3a)가 구성되어 있다. 마찬가지로, 제2마이크로파 전력 공급부(3b)는 제2급전부(5b)와, 제2증폭부(4b)와 제2전력 검출부(6b)에 의해 구성되며, 제3마이크로파 전력 공급부(3c)는 제3급전부(5c)와 제3증폭부(4c)와 제3전력 검출부(6c)에 의해 구성된다. 그리고 제4마이크로파 전력 공급부(3d)는 제4급전부(5d)와 제4증폭부(4d)와 제4전력 검출부(6b)에 의해 구성되어 있다. 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1급전부(5a)가 2개의 안테나(52a, 52b)를 가지고 있고, 그 밖의 제2로부터 제4급전부(5b, 5c, 5d)가 1개의 안테나를 가지는 구성이지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되는 것이 아니며, 제2로부터 제4급전부(5b, 5c, 5d)에 있어서도 2개의 안테나를 가지는 구성이 가능하다.
이상과 같이, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)가 2개의 안테나(52a, 52b)를 가지고 있기 때문에, 바닥 벽면에 있어서의 2개소의 위치로부터 가열실(8) 내에 마이크로파를 방사하는 기능을 가지고 있다. 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 설치되어 있는 2개의 안테나(52a, 52b)는 사양이 다르며, 구체적으로는, 반사 전력에 관한 주파수 특성이 다르다. 즉, 2개의 안테나(52a, 52b)는 최소의 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가지고 있다.
이어서, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 설치되어 있는 2개의 안테나(52a, 52b)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.
제2실시 형태에 있어서, 제1안테나(52a)는 지름이 47mm의 원형 패치 안테나이고, 제2안테나(52b)는 지름이 50mm의 원형 패치 안테나이다. 제1안테나(52a) 및 제2안테나(52b)는 가열실(8)의 바닥 벽면에 있어서의 다른 위치에 배치되어 있고, 각각의 여진 방향은 동일 방향이다. 제1안테나(52a)와 제2안테나(52b)의 배치 위치는 피가열물(9)이 탑재되는 위치의 중심 직하로부터 등거리의 위치에 설치되어 있지만, 그 중심 직하 근방에 병설해도 좋다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1안테나(52a)로서 전술한 제1실시 형태에서 설명한 도 2A에 나타낸 주파수 특성을 가지는 지름 47mm의 패치 안테나를 이용했다. 또한, 제2안테나(52b)로서는 도 3A에 나타낸 주파수 특성을 가지는 지름 50mm의 패치 안테나를 이용했다. 따라서, 제1안테나(52a)는 주파수 2.47GHz 부근에서 반사 전력량이 최저가 되는 주파수 특성을 가지고, 제2안테나(52b)는 주파수 2.43GHz 부근에서 반사 전력량이 최소가 되는 주파수 특성을 가지고 있다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)는 제1급전부(5a)가 가지는 2개의 안테나(52a, 52b)에 대하여 1개의 증폭기(4a)의 출력이 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파를 안테나(52a, 52b)로부터 가열실(8) 내에 방사할 수 있도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)를 확산형 마이크로파 전력 공급부라고 부른다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 가열 동작에 대해서 설명한다. 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 전술한 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치와 실질적으로 동일한 동작을 실행하기 때문에 도 4 및 도 5에 나타내는 흐름도를 참조하면서 간단히 설명한다.
피가열물(9)이 가열실(8)에 수용되고, 그 피가열물(9)의 가열 조건이 조작부에서 입력되어, 가열 개시 키가 눌리면, 가열 개시 신호가 제어부(7)에 입력된다(도 4의 단계 101). 가열 개시 신호가 입력된 제어부(7)는 구동 전원을 기동시켜 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 각각에 구동 전압을 공급하고, 주파수 검출 동작을 개시시킨다(도 4의 단계 102).
제어부(7)는 발진부(1a, 1b)의 초기의 발진 주파수를, 예를 들면 2400MHz로 설정하기 위한 제어 신호를 발진부(1a, 1b)에 입력하고(도 5의 단계 A1), 이 제어 신호가 입력된 발진부(1a, 1b)는 초기 발진 주파수로 발진한다(도 5의 단계 A2). 발진부(1a, 1b)로부터 출력된 마이크로파는 제어부(7)에 의해 제어된 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력된다. 병렬 동작하는 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에서 소정의 전력으로 증폭된 마이크로파 전력은 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)를 통해서 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)에 각각 출력되어, 가열실(8) 내에 급전된다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 전술한 제1실시 형태와 마찬가지로, 가열실(8) 내에 수용된 피가열물(9)이 본가열 처리되기 전단계에 있어서, 예비 가열 처리가 실행되어 주파수 검출 동작이 실행된다. 주파수 검출 동작에 있어서는, 제어부(7)가 발진부(1a, 1b)를 제어해서 반사 전력에 관한 주파수 특성을 검출하고, 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)가 검지하는 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 추출하고 있다. 이 추출 동작에 있어서 발진 주파수를 확정하여, 그 확정한 발신 주파수로 본가열 처리가 실행된다. 이 주파수 검출 동작에 있어서는, 제어부(7)는 발진부(1a, 1b)의 발진 주파수를, 예를 들면 2400MHz로부터 1MHz 피치로 주파수 가변 범위의 상한인 2500MHz에 도달할 때까지 동작시키고 있고, 이때 동시에, 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)는 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)로부터 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 반사되는 마이크로파 전력을 검출하고 있다(도 5의 단계 A2∼단계 A6). 각 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에서 검출된 반사 전력의 정보가 제어부(7)에 전송되어, 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)에 있어서의 반사 전력에 관한 주파수 특성이 산출된다. 이 산출된 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)의 주파수 특성에 근거하여, 해당 부하에 대한 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하고 있다. 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 반사 전력/입사 전력의 비율을 산출해서 주파수 특성을 얻어, 반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하고 있다(도 5의 단계 A7).
상기한 바와 같이, 각 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에 있어서 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하면, 제어부(7)는 확정한 발진 주파수로 발진하도록 발진부(1a, 1b)를 제어함과 더불어, 조작부에서 설정된 가열 조건에 대응한 출력이 되도록, 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 출력을 제어한다. 제어부(7)의 제어에 따라서 발진부(1a, 1b)에서 발진한 발진 주파수의 마이크로파는 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력되어, 제어부(7)에 의한 제어에 따른 전력으로 증폭된다. 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 출력은 각각의 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)에 공급되어, 가열실(8) 내에 소망의 마이크로파가 방사된다. 이렇게 소망의 마이크로파가 가열실(8) 내에 방사됨으로써 피가열물(9)에 대한 본가열 동작이 개시된다. 본가열 동작에 있어서는, 가열 동작시간이나 피가열물(9)의 가열 상태 등이 검출되고, 이 검출된 가열 정보가 설정 정보에 있어서의 가열 조건을 만족했을 때 본가열 동작은 종료한다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)는 확산형 마이크로파 전력 공급부이며, 제1급전부(5a)를 구성하는 2개의 안테나(52a, 52b)는 최소의 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 각각이 가지고 있기 때문에, 하기한 효과를 가진다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 있어서의 제1안테나(52a)와 제2안테나(52b)가 동일한 주파수의 마이크로파를 방사한다. 단, 제1전력 검출부(6a)가 검출한 주파수 특성에 있어서 최소가 되는 반사 전력을 나타낸 주파수의 마이크로파를 급전함으로써, 제1안테나(52a) 또는 제2안테나(52b)의 어느 하나의 방사 효율이 좋은 안테나가 주체가 되어 가열실(8) 내에 마이크로파를 방사한다. 이는 제1안테나(52a) 및 제2안테나(52b)가 도 2A 및 도 3A에 나타내는 주파수 특성을 가지고 있기 때문이다. 도 2A에 나타낸 바와 같이, 제1안테나(52a)의 주파수 특성에 있어서는 2.47GHz 부근에 반사 전력이 최소가 되는 주파수가 있다. 한편, 도 3A에 나타낸 바와 같이, 제2안테나(52b)의 주파수 특성에 있어서는 2.43GHz 부근에 반사 전력이 최소가 되는 주파수가 있다. 이 때문에, 최소의 총반사 전력을 나타낸 주파수로 발진하여, 마이크로파가 가열실(8) 내에 공급되었을 경우에는, 그 발진 주파수에 대응해서 제1안테나(52a) 또는 제2안테나(52b)의 어느 하나가 주체가 되어 마이크로파가 가열실(8) 내에 방사된다.
상기한 바와 같이, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 확정한 발진 주파수로 발진부(1a)가 발진했을 때, 그 발진 주파수에서의 방사 효율이 좋은 쪽의 안테나가 주체가 되어 가열실(8)에 대하여 마이크로파 전력 공급이 실행된다. 따라서, 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에 의한 검출 결과에 근거하여 제어부(7)에 의해 발진 주파수를 확정하여, 그 발진 주파수로 제어하는 것은, 피가열물(9)의 가열에 있어서 바닥 벽면에 있어서의 안테나로서 적합한 어느 하나의 안테나(51a 또는 51b)가 선택되게 된다. 이렇게, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 바닥 벽면으로부터 방사하는 2400MHz로부터 2500MHz까지의 주파수 범위를 복수의 안테나(51a, 51b)로 분담함으로써, 넓은 주파수 범위에 있어서, 피가열물(9)에 따라서, 더욱 효율이 높은 가열이 가능해진다.
따라서, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 피가열물(9)의 위치, 형상, 크기, 양 등에 의해 변화되는 부하 임피던스에 따라서, 효율 높게 최적의 가열이 가능해진다.
또한, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 있어서는, 2개의 안테나(52a, 52b)의 양쪽으로부터 반사해오는 모든 마이크로파 전력을 1개의 전력 검출부(6a)로 검출할 수 있으므로, 검출 동작 및 제어 동작이 용이해져서, 구성의 간략화를 달성할 수 있다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 상기한 바와 같이 제1급전부(5a)가 사양이 다른 안테나를 이용해서 구성되어 있기 때문에, 효율 높게 가열할 수 있는 주파수 범위가 넓어져서, 각종 피가열물에 따라서 넓은 주파수 범위로부터 최적의 주파수를 선택할 수 있다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치의 구성에 있어서는, 적은 발진부나 증폭부에 의해 많은 위치로부터 가열실 내에 마이크로파 전력을 급전할 수 있는 구성이기 때문에, 피가열물에 적합한 방향으로부터 가열하는 것이 가능해져서, 가열 불균일이 개선되어, 높은 품질의 조리가 가능한 가열을 실행할 수 있다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 1개의 증폭부로부터의 마이크로파 전력이 급전부에 있어서의 최적의 안테나로부터 가열실 내에 방사되는 구성이며, 특별한 출력 스위칭 기구(機構)를 이용하지 않고, 복수의 안테나로부터 최적의 안테나가 실질적으로 선택된 상태에서 소망의 마이크로파 전력이 가열실 내에 급전된다.
제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서 상기한 바와 같이 주파수 검출 동작을 실행해서 예비 가열 동작을 실행하기 때문에, 피가열물의 가열실 내의 위치에 따라서, 피가열물의 여러 가지 형상, 크기, 양에 대하여 최적으로 설정된 가열 조건으로 더욱 효율이 높은 가열을 실행할 수 있다.
또한, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 증폭부에 반사해오는 반사 전력이 대폭 억제되어 있기 때문에, 증폭부에 구비된 반도체 소자가 반사 전력에 의해 과잉 발열하는 것이 방지되어, 반도체 소자의 열적 파괴가 방지되고 있다.
또한, 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 설치되어 있는 2개의 안테나(52a, 52b)는 다른 사양으로서, 반사 전력에 관한 주파수 특성이 다른 사양의 것을 이용한 예로 설명했지만, 최소의 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가짐과 더불어, 여진 방향이 다른 구성의 것을 이용할 수도 있다. 이렇게 구성한 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 2개의 안테나(52a, 52b)로부터 방사하는 마이크로파의 전계의 방향이 다르기 때문에, 상호 안테나에 대한 영향이 적고, 2개의 안테나(52a, 52b)에 있어서의 투과 전력이 대폭 억제된다. 따라서, 제1급전부(5a)에 있어서는, 안테나 상호의 방사 마이크로파의 간섭이 억제되어, 동일 벽면에 있어서의 복수 개소로부터의 마이크로파 급전을 안테나 상호의 영향을 받지 않고, 각각의 방사 성능을 동시에, 또한 확실하게 얻을 수 있다.
(제3실시 형태)
본 발명에 의한 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치는, 전술한 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 전력 공급부의 구성이 다른 것이며, 그 밖의 구성은 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치와 동일하다. 도 7은 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 발생부의 구성을 나타내는 블록도이다. 이하의 제3실시 형태의 설명에 있어서는, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 구성 요소와 동일한 기능, 구성을 가지는 것에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 상세한 설명은 생략해서 제1실시 형태의 설명을 적용한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a) 및 제2마이크로파 전력 공급부(3b)가 제1급전부(5a)를 공유하는 구성이다. 제1급전부(5a)는 2개의 급전점을 가지고, 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하는 일체적으로 구성된 안테나, 예를 들면 2점 급전형 패치 안테나에 의해 구성되어 있다. 이 2점 급전형 패치 안테나는 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하는 실질적으로 2개의 안테나(53a, 53b)를 가지는 일체 구조의 패치 안테나이다.
도 8은, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서 이용되는 2점 급전형 패치 안테나를 설명하는 개략도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 2점 급전형 패치 안테나는 제1급전점(53c) 및 제2급전점(53d)을 가지는 패치 안테나이며, 제1급전점(53c)에 공급된 마이크로파 전력에 의해 부호 X의 화살표로 나타내는 방향의 전계가 발생하고, 제2급전점(53d)에 공급된 마이크로파 전력에 의해 부호 Y의 화살표로 나타내는 방향의 전계가 발생한다. 화살표 X방향의 전계와 화살표 Y방향의 전계는 직교하고 있다.
또한, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는 원 형상의 2점 급전형 패치 안테나에 대해서 설명했지만, 복수의 급전점을 가지는 일체형의 안테나이면 형상에 한정되지 않으며, 직사각형 형상 등의 다각형이어도 좋다.
제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1급전부(5a)인 2점 급전형 패치 안테나는 바닥 벽면에 설치되어 있고, 2점 급전형 패치 안테나인 2개의 안테나(53a, 53b)는 가열실(8)의 피가열물(9)을 탑재하는 탑재대(10)의 중앙 직하가 되는 위치에 배치되어 있다. 즉, 2점 급전형 패치 안테나는 피가열물(9)이 탑재되는 영역의 중앙 직하에 설치되어, 피가열물(9)에 대하여 아래쪽으로부터 마이크로파를 방사하도록 구성되어 있다. 제1안테나(53a)의 제1급전점(53c)에는 제1증폭부(4a)로부터의 마이크로파 전력이 공급되고, 제2안테나(53b)의 제2급전점(53d)에는 제2증폭부(4b)로부터의 마이크로파 전력이 공급된다. 또한, 제1전력 검출부(6a)는 제1안테나(53a)와 제1증폭부(4a)의 사이의 마이크로파 전파로에 설치되어 있고, 제2전력 검출부(6b)는 제2안테나(53b)와 제2증폭부(4b)의 사이의 마이크로파 전파로에 설치되어 있다.
이상과 같이, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)는 제1급전부(5a)의 제1안테나(53a), 제1증폭부(4a), 및 제1전력 검출부(6a)를 가지고 구성되어 있다. 또한, 제2마이크로파 전력 공급부(3b)는 제1급전부(5a)의 제2안테나(53b), 제2증폭부(4b), 및 제2전력 검출부(6b)를 가지고 구성되어 있다. 제1증폭부(4a)에는 제1전력 분배부(2a)에서 분배된 마이크로파가 입력되어 증폭되도록 구성되어 있다. 제2증폭부(4b)에는 제2전력 분배부(2b)에서 분배된 마이크로파가 입력되어 증폭되도록 구성되어 있다.
제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 일체적으로 구성된 제1급전부(5a)가 복수의 안테나(53a, 53b)를 가지고, 이러한 안테나(53a, 53b)에 대하여 대응하는 복수의 증폭기(4a, 4b)의 각 출력이 각각 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 복수의 안테나(53a, 53b)로부터 가열실(8) 내에 공급되도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 제1급전부(5a)를 가지는 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b)를 모두 집약형 마이크로파 전력 공급부라고 부른다.
제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제3마이크로파 전력 공급부(3c)는 제1전력 분배부(2a)에서 분배된 마이크로파를 증폭하는 제3증폭부(4c), 가열실(8)의 천장 벽면에 설치된 제3안테나(5c), 및 제3증폭부(4c)와 제3안테나(5c)의 사이의 마이크로파 전파로에 설치된 제3전력 검출부(6c)를 가지고 구성되어 있다. 또한, 제4마이크로파 전력 공급부(3d)는 제2전력 분배부(2b)에서 분배된 마이크로파를 증폭하는 제4증폭부(4d), 가열실(8)의 우벽면(도 7에 있어서의 우측 벽면)에 설치된 제4안테나(5d), 및 제4증폭부(4d)와 제4안테나(5d)의 사이의 마이크로파 전파로에 설치된 제4전력 검출부(6d)를 가지고 구성되어 있다.
전술한 바와 같이, 제3실시 형태에 있어서의 제1급전부(5a)는 2점 급전형 패치 안테나로 구성한 예로 설명했지만, 1개의 안테나에 복수의 마이크로파 전력 입력부를 가지고, 여진 방향이 다른 구성의 것이라면 마찬가지로 이용할 수 있다. 제1급전부(5a)로부터 가열실(8) 내에 방사하는 마이크로파의 여진 방향은 2방향이며, 각각의 여진 방향의 마이크로파를 전술한 안테나(53a, 53b)에서 여기(勵起)하고 있다. 따라서, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a) 및 제2마이크로파 전력 공급부(3b)가 1개의 급전부(5a)를 공유하는 구성이며, 각각의 마이크로파 방사 성능을 동시에, 또한 확실하게 발휘시키고 있다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 가열 동작에 대해서 설명한다. 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 전술한 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치와 실질적으로 동일한 동작을 실행하기 때문에 도 4 및 도 5에 나타낸 흐름도를 참조하면서 간단히 설명한다.
피가열물(9)이 가열실(8)에 수용되고, 그 피가열물(9)의 가열 조건이 조작부에서 입력되어, 가열 개시 키가 눌리면 가열 개시 신호가 제어부(7)에 입력된다(도 4의 단계 101). 가열 개시 신호가 입력된 제어부(7)는 구동 전원을 기동시켜 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 각각에 구동 전압을 공급하고, 주파수 검출 동작을 개시시킨다(도 4의 단계 102).
제어부(7)는 발진부(1a, 1b)의 초기의 발진 주파수를, 예를 들면 2400MHz로 설정하기 위한 제어 신호를 발진부(1a, 1b)에 입력하고(도 5의 단계 A1), 이 제어 신호가 입력된 발진부(1a, 1b)는 초기 발진 주파수로 발진한다(도 5의 단계 A2). 발진부(1a, 1b)로부터 출력된 마이크로파는 제어부(7)에 의해 제어된 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력된다. 병렬 동작하는 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 있어서 소정의 전력으로 증폭된 마이크로파 전력은 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)를 통해서 급전부(5a, 5c, 5d)에 각각 출력되어, 가열실(8)에 급전된다. 이때, 제1급전부(5a)에 있어서의 2개의 급전점에는 제1증폭부(4a) 및 제2증폭부(4b)로부터의 마이크로파 전력이 각각 공급된다.
제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 전술한 제1실시 형태와 마찬가지로, 가열실(8) 내에 수용된 피가열물(9)이 본가열 처리되기 전단계에 있어서, 예비 가열 처리가 실행되어, 주파수 검출 동작이 실행된다. 주파수 검출 동작에 있어서는, 제어부(7)가 발진부(1a, 1b)를 제어해서 반사 전력에 관한 주파수 특성을 검출하고, 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)가 검지하는 반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 추출하고 있다. 이 추출 동작에 있어서, 발진 주파수를 확정하여, 그 확정한 발진 주파수로 본가열 처리가 실행된다. 이 주파수 검출 동작에 있어서는, 제어부(7)는 발진부(1a, 1b)의 발진 주파수를 예를 들면 2400MHz로부터 1MHz 피치로 주파수 가변 범위의 상한인 2500MHz에 도달할 때까지 동작시키고 있고, 이때 동시에, 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)는 급전부(5a, 5c, 5d)로부터 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 반사되는 마이크로파 전력을 검출하고 있다(도 5의 단계 A2∼단계 A6). 각 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에서 검출된 반사 전력의 정보가 제어부(7)에 전송되어, 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)에 있어서의 반사 전력에 관한 주파수 특성이 산출된다. 이 산출된 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)의 주파수 특성에 근거하여, 해당 부하에 대한 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하고 있다. 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 반사 전력/입사 전력의 비율을 산출해서 주파수 특성을 얻어, 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하고 있다(도 5의 단계 A7).
상기한 바와 같이, 각 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에 있어서 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하면, 제어부(7)는 확정한 발진 주파수로 발진하도록 발진부(1a, 1b)를 제어함과 더불어, 조작부에서 설정된 가열 조건에 대응한 출력이 되도록, 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 출력을 제어한다. 제어부(7)의 제어에 따라서 발진부(1a, 1b)에서 발진한 발진 주파수의 마이크로파는 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력되어, 제어부(7)에 의한 제어에 따른 전력으로 증폭된다. 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 출력은 각각의 급전부(5a, 5c, 5d)에 공급되어, 가열실(8) 내에 소망의 마이크로파가 방사된다. 이렇게 소망의 마이크로파가 가열실(8) 내에 방사됨으로써 피가열물(9)에 대한 본가열 동작이 개시된다. 본가열 동작에 있어서는, 가열 동작시간이나 피가열물(9)의 가열 상태 등이 검출되고, 이 검출된 가열 정보가 설정 정보에 있어서의 가열 조건을 만족했을 때 본가열 동작은 종료한다.
제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1급전부(5a)인 2점 급전형 패치 안테나의 2개의 급전점(53c, 53d)에 각 증폭부(4a, 4b)로부터의 마이크로파 전력이 공급되어, 여진 방향이 다른 마이크로파가 가열실(8) 내에 방사되고 있다. 이 때문에, 제1급전부(5a)로부터의 2개의 여진 방향의 마이크로파 방사는 안테나 상호의 투과 전력, 및 안테나 상호의 방사 마이크로파의 간섭이 억제되어 있다. 이 때문에, 제1급전부(5a)에 있어서는 복수의 안테나(53a, 53b)로부터의 마이크로파 방사를 실행하면서, 안테나 상호의 영향이 배제되고 있어, 각각의 안테나(53a, 53b)에 의한 방사 성능을 동시에, 또한 확실하게 발휘시킬 수 있다.
또한, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 안테나(53a, 53b)로부터 반사해오는 각각의 여진 방향의 마이크로파 전력을, 제1전력 검지기(6a) 및 제2전력 검지부(6b)에 의해 따로따로 검지하는 구성이기 때문에, 피가열물(9)에 적합한 가열 조건을 정밀도 높게 확정할 수 있어, 가열실(8)에 방사한 마이크로파를 효율적으로 피가열물(9)에 흡수시키는 것이 가능해진다.
제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 마이크로파 전력 공급부로서 제1급전부(5a)가 가열실(8)을 구성하는 벽면에 있어서의 바닥 벽면의 중앙에 설치되어 있다. 일반적으로 가열실의 바닥 벽면의 중앙부분은 피가열물(9)에 가장 가까운 급전 위치이기 때문에, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치는 제1급전부(5a)가 효율이 높은 가열에 가장 적합한 위치에 배치되어 있다. 이렇게, 복수의 안테나를 가지는 제1급전부(5a)가 피가열물(9)의 가열에 가장 적합한 위치에 배치되어 있기 때문에, 여진 방향이 다른 복수의 마이크로파가 효율 높게 피가열물(9)에 방사되어 가열하는 것이 가능해진다.
또한, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치는 최적의 위치에 배치된 급전부로부터 여진 방향이 다른 마이크로파를 피가열물(9)에 대하여 방사하는 구성이기 때문에, 피가열물(9)을 효율 높고, 동시에 균일하게 가열할 수 있다.
또한, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 최적의 위치에 배치된 급전부의 복수의 안테나로부터 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하는 구성이기 때문에, 서로의 안테나에 대하여 영향을 미치지 않고 소정의 마이크로파를 가열실에 확실하게 급전할 수 있다.
제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서 상기한 바와 같이 가열 동작을 실행하기 때문에, 피가열물의 가열실 내의 위치에 따라서, 피가열물(9)의 여러 가지 형상, 크기, 양에 대하여 설정한 가열 조건에 있어서 효율이 높은 가열을 실행할 수 있다.
또한, 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 증폭부에 반사해오는 반사 전력이 대폭 억제되어 있기 때문에, 증폭부에 구비된 반도체 소자가 반사 전력에 의해 과잉 발열하는 것이 방지되어, 반도체 소자의 열적 파괴가 방지되고 있다.
(제4실시 형태)
본 발명에 의한 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치는, 전술한 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 전력 공급부의 구성이 다른 것이며, 그 밖의 구성은 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치와 동일하다. 도 9는 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 마이크로파 발생부의 구성을 나타내는 블록도이다. 이하의 제4실시 형태의 설명에 있어서는, 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 구성 요소와 동일한 기능, 구성을 가지는 것에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 상세한 설명은 생략해서 제1실시 형태의 설명을 적용한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)가 2개의 안테나(54a, 54b)를 가지는 제1급전부(5a)와 제1증폭부(4a)와 제1전력 검출부(6a)에 의해 구성되어 있다. 제2마이크로파 전력 공급부(3b)는 2개의 안테나(54b, 54c)를 가지는 제2급전부(5b)와, 제2증폭부(4b)와 제2전력 검출부(6b)에 의해 구성되어 있다. 이렇게 제1급전부(5a) 및 제2급전부(5b)는 1개의 안테나(54b)를 공유하는 구성이다.
제1급전부(5a)의 2개의 안테나(54a, 54b)는 구체적으로는 패치 안테나이며, 전술한 제2실시 형태의 마이크로파 가열 장치에서 이용한 바와 같이 최소 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가지고, 바닥 벽면에 있어서의 다른 위치에 배치되어 있다. 한편, 제2급전부(5b)의 2개의 안테나(54b, 54c)는 구체적으로는 전술한 도 8에 나타낸 것과 같은 2점 급전형 패치 안테나이며, 여진 방향이 다른 일체적인 안테나이다. 따라서, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치는, 제2실시 형태 및 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치의 기술적 특징을 조합한 구성을 가진다. 즉, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)가 확산형 마이크로파 전력 공급부이며, 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b)가 함께 집약형 마이크로파 전력 공급부가 된다.
또한, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a) 및 제2마이크로파 전력 공급부(3b)를 상기한 바와 같이 구성하고, 제3마이크로파 전력 공급부(3c) 및 제4마이크로파 전력 공급부(3d)가 전술한 제3실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제3마이크로파 전력 공급부(3c) 및 제4마이크로파 전력 공급부(3d)와 마찬가지로 구성되어 있다.
제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1마이크로파 전력 공급부(3a) 및 제2마이크로파 전력 공급부(3b)가 가지는 3개의 안테나(54a, 54b, 54c)가 가열실(8)을 구성하는 벽면에 있어서의 바닥 벽면에 설치된 예로 설명하지만, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것이 아니며, 제1마이크로파 전력 공급부(3a) 및 제2마이크로파 전력 공급부(3b)의 구성을 다른 벽면에 설치하는 것도 가능하며, 동일한 효과를 나타낸다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 가열 동작에 대해서 설명한다. 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 전술한 제1실시 형태의 마이크로파 가열 장치와 실질적으로 동일한 동작을 실행하기 때문에 도 4 및 도 5에 나타낸 흐름도를 참조하면서 간단히 설명한다.
피가열물(9)이 가열실(8)에 수용되고, 그 피가열물(9)의 가열 조건이 조작부에서 입력되어, 가열 개시 키가 눌리면 가열 개시 신호가 제어부(7)에 입력된다(도 4의 단계 101). 가열 개시 신호가 입력된 제어부(7)는 구동 전원을 기동시켜 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 각각에 구동 전압을 공급하고, 주파수 검출 동작을 개시시킨다(도 4의 단계 102).
제어부(7)는 발진부(1a, 1b)의 초기의 발진 주파수를, 예를 들면 2400MHz로 설정하기 위한 제어 신호를 발진부(1a, 1b)에 입력하고(도 5의 단계 A1), 이 제어 신호가 입력된 발진부(1a, 1b)는 초기 발진 주파수로 발진한다(도 5의 단계 A2). 발진부(1a, 1b)로부터 출력된 마이크로파는 제어부(7)에 의해 제어된 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력된다. 병렬 동작하는 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에서 소정의 전력으로 증폭된 마이크로파 전력은 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)를 통해서 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)에 각각 출력되어, 가열실(8)에 급전된다. 이때, 제1급전부(5a)에는 제1증폭부(4a)로부터의 마이크로파 전력이 공급되고, 제2급전부(5b)에 있어서의 2개의 급전점에는 제1증폭부(4a) 및 제2증폭부(4b)로부터의 마이크로파 전력이 각각 공급된다.
제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 전술한 제1실시 형태와 마찬가지로, 가열실(8) 내에 수용된 피가열물(9)이 본가열 처리되기 전단계에 있어서, 예비 가열 처리가 실행되어, 주파수 검출 동작이 실행된다. 주파수 검출 동작에 있어서는, 제어부(7)가 발진부(1a, 1b)를 제어해서 반사 전력에 관한 주파수 특성을 검출하고, 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)가 검지하는 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 추출하고 있다. 이 추출 동작에 있어서, 발진 주파수를 확정하여, 본가열 처리를 실행하고 있다. 이 주파수 검출 동작에 있어서는, 제어부(7)는 발진부(1a, 1b)의 발진 주파수를 예를 들면 2400MHz로부터 1MHz 피치로 주파수 가변 범위의 상한인 2500MHz에 도달할 때까지 동작시키고 있고, 이때 동시에, 전력 검지기(6a, 6b, 6c, 6d)는 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)로부터 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 반사된 마이크로파 전력을 검출하고 있다(도 5의 단계 A2∼단계 A6). 각 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에서 검출된 반사 전력의 정보가 제어부(7)에 전송되어, 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)에 있어서의 반사 전력에 관한 주파수 특성이 산출된다. 이 산출된 각 마이크로파 전력 공급부(3a, 3b, 3c, 3d)의 주파수 특성에 근거하여, 해당 부하에 대한 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하고 있다. 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 반사 전력/입사 전력의 비율을 산출해서 주파수 특성을 얻어, 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하고 있다(도 5의 단계 A7).
상기한 바와 같이, 각 전력 검출부(6a, 6b, 6c, 6d)에 있어서 총반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 확정하면, 제어부(7)는 확정한 발진 주파수로 발진하도록 발진부(1a, 1b)를 제어함과 더불어, 조작부에서 설정된 가열 조건에 대응한 출력이 되도록, 발진부(1a, 1b) 및 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 출력을 제어한다. 제어부(7)의 제어에 따라서 발진부(1a, 1b)에서 발진한 발진 주파수의 마이크로파는 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)에 입력되어, 제어부(7)에 의한 제어에 따른 전력으로 증폭된다. 증폭부(4a, 4b, 4c, 4d)의 출력은 각각의 급전부(5a, 5b, 5c, 5d)에 공급되어, 가열실(8) 내에 소망의 마이크로파가 방사된다. 이렇게 소망의 마이크로파가 가열실(8) 내에 방사됨으로써 피가열물(9)에 대한 본가열 동작이 개시된다. 본가열 동작에 있어서는, 가열 동작시간이나 피가열물(9)의 가열 상태 등이 검출되고, 이 검출된 가열 정보가 설정 정보에 있어서의 가열 조건을 만족했을 때 본가열 동작은 종료한다.
제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서, 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 있어서의 제1급전부(5a)를 구성하는 제1안테나(54a) 및 제2안테나(54b)는 최소의 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가지고 있고, 또한, 제2마이크로파 전력 공급부(3b)에 있어서의 제2급전부(5b)를 구성하는 제2안테나(54b) 및 제3안테나(54c)는 여진 방향이 다른 구성이기 때문에, 하기한 효과를 가진다.
제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 있어서의 제1안테나(54a)와 제2안테나(54b)는 동일한 주파수의 마이크로파를 방사한다. 단, 전술한 제2실시 형태에서 설명한 바와 같이, 제1전력 검출부(6a)가 검출한 주파수 특성에 있어서, 최소가 되는 반사 전력을 나타낸 주파수의 마이크로파를 제1안테나(54a) 또는 제2안테나(54b)의 어느 하나가 주체가 되어 가열실(8) 내에 방사하고 있다. 따라서, 제1전력 검출부(6a)가 검출한 주파수 특성에 있어서 최소의 반사 전력을 나타낸 주파수로 발진하여, 그 마이크로파가 가열실(8) 내에 공급되었을 경우, 발진 주파수에 맞는 제1안테나(54a) 또는 제2안테나(54b)의 어느 하나가 주체가 되어 마이크로파가 가열실(8) 내에 방사된다.
상기한 바와 같이, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 확정한 발진 주파수로 발진부(1a)가 발진했을 때, 그 발진 주파수에서의 방사 효율이 좋은 쪽의 안테나가 주체가 되어 마이크로파 전력 공급이 실행된다. 따라서, 제1전력 검출부(6a)에 의한 검출 결과에 근거하여 제어부(7)에 의해 발진 주파수를 제어하는 것은 피가열물(9)의 가열에 있어서 바닥 벽면에 있어서의 안테나로서 적합한 어느 하나의 안테나(54a 또는 54b)가 선택되게 된다. 이렇게, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 바닥 벽면으로부터 방사되는 2400MHz로부터 2500MHz까지의 주파수 범위를 복수의 안테나(54a, 54b)로 분담함으로써, 넓은 주파수 범위에 있어서, 피가열물(9)에 따라서, 더욱 효율이 높은 가열이 가능해진다.
따라서, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 피가열물(9)의 위치, 형상, 크기, 양 등에 의해 변화되는 부하 임피던스에 따라서, 효율 높게 최적의 가열이 가능해진다.
또한, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서의 제1마이크로파 전력 공급부(3a)에 있어서는, 2개의 안테나(54a, 54b)의 양쪽으로부터 반사해오는 모든 마이크로파 전력을 1개의 전력 검출부(6a)로 검출할 수 있으므로, 검출 동작 및 제어 동작이 용이해져서, 구성을 간략화할 수 있다.
제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제2급전부(5b)인 2점 급전형 패치 안테나의 2개의 급전점에 각 증폭부(4a, 4b)로부터의 마이크로파 전력이 공급되고 있다. 이렇게 마이크로파 전력이 공급된 제2급전부(5b)로부터 여진 방향이 다른 마이크로파가 가열실(8) 내에 방사되고 있다. 이 때문에, 제2급전부(5b)로부터의 2개의 여진 방향의 마이크로파 방사는, 안테나 상호의 투과 전력, 및 안테나 상호의 방사 마이크로파의 간섭이 억제되어 있다. 이 결과, 제2급전부(5b)에 있어서는 복수의 안테나(54b, 54c)로부터의 마이크로파 방사를 실행하면서, 안테나 상호의 영향이 배제되고 있어, 각각의 안테나(54b, 54c)에 의한 방사 성능을 동시에, 또한 확실하게 발휘시킬 수 있다.
제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1전력 검지기(6a)가 안테나(54a, 54b)로부터의 반사 전력을 검출하고, 제2전력 검지부(6b)가 안테나(54c)로부터의 반사 전력을 검출하고 있어, 가열실(8)의 바닥 벽면에 설치한 복수의 안테나로부터의 반사 전력을 각각의 전력 검지부(6a, 6b)에서 검출하는 구성이다. 이 때문에, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치는, 가열실(8)의 바닥 벽면에 있어서의 급전부로부터 피가열물(9)에 대하여, 최적의 가열 조건을 정밀도 높게 확정할 수 있어, 가열실(8)에 방사한 마이크로파를 효율 높게 피가열물(9)에 흡수시키는 것이 가능해진다.
상기한 바와 같이, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치는, 복수의 사양이 다른 급전부로부터 마이크로파가 가열실 내에 공급되도록 구성되어 있기 때문에, 가열실 내에 수용된 피가열물에 따라서 여러 가지의 가열 조건을 선택하는 것이 가능해진다.
제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 1개의 증폭부로부터의 마이크로파 전력을 다른 위치에 배치된 복수의 안테나 중에서, 더욱 최적의 위치에 배치된 안테나에 의한 마이크로파의 공급이 가능함과 더불어, 일체적으로 구성된 복수의 안테나에 대하여 복수의 증폭부로부터의 마이크로파 전력을 급전할 수 있어, 작은 공간에서 여러 가지의 가열 제어가 선택 가능해서, 피가열물에 대하여 최적 가열을 확실하게 달성할 수 있는 신뢰성이 높은 가열 장치가 된다.
제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서 상기한 바와 같이 가열 동작을 실행하기 때문에, 피가열물의 가열실 내의 위치에 따라서, 피가열물의 여러 가지 형상, 크기, 양에 대하여 설정한 가열 조건에 있어서 더욱 효율이 높은 가열을 실행할 수 있다.
또한, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 증폭부에 반사해오는 반사 전력이 대폭 억제되어 있기 때문에, 증폭부에 구비된 반도체 소자가 반사 전력에 의해 과잉 발열하는 것이 방지되어, 반도체 소자의 열적 파괴가 방지되고 있다.
또한, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치에 있어서는, 제1급전부(5a)의 2개의 안테나(54a, 54b)는 반사 전력에 관한 주파수 특성이 다른 사양을 가지는 것을 이용한 예로 설명했지만, 여진 방향이 다른 구성의 것을 이용할 수도 있다. 그 경우, 안테나(54a)를 다른 벽면에 설치하는 등으로 하여, 3개의 안테나(54a, 54b, 54c)의 각각의 여진 방향이 다르게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치와 동일한 효과를 나타내는 것이 가능하고, 안테나 상호 간에 발생하는 투과 전력이 억제되어, 각종 피가열물(9)에 대하여 더욱 효과적인 가열을 기대할 수 있다.
제4실시 형태의 마이크로파 가열 장치는, 전술한 제1실시 형태 및 제3실시 형태 혹은, 제2실시 형태 및 제3실시 형태의 기술적 특징을 조합한 구성을 가지기 때문에, 전술한 제1실시 형태, 제2실시 형태 및 제3실시 형태에서 기재한 효과와 동일한 효과를 나타내는 것이다.
본 발명의 마이크로파 가열 장치는, 복수의 급전부를 가열실의 벽면에 최적으로 배치함과 더불어, 각각의 급전부로부터 방사되는 마이크로파의 주파수를 최적화할 수 있기 때문에, 전자레인지로 대표되는 유전 가열을 이용한 가열 장치, 음식물 쓰레기 처리기, 혹은 반도체 제조 장치인 플라즈마 전원의 마이크로파 전원 등의 각종 용도에 있어서 유용하다.

Claims (15)

  1. 피가열물을 수용하는 가열실과 마이크로파를 발생시키는 발진부와 상기 발진부의 출력을 복수로 분배해서 출력하는 전력 분배부와 상기 전력 분배부의 출력을 각각 전력 증폭하는 증폭부와 상기 증폭부의 출력을 상기 가열실에 공급하는 급전부와 상기 가열실로부터 상기 급전부를 통해서 상기 증폭부에 반사되는 반사 전력을 검지하는 전력 검출부와 상기 발진부의 발진 주파수를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 급전부는 상기 가열실에 공급하는 마이크로파의 특성이 다른 복수의 안테나를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전력 검출부에서 검지한 상기 반사 전력이 최소가 되는 발진 주파수를 추출하고, 추출한 발진 주파수에 의해 상기 발진부를 발진시켜 상기 복수의 안테나로부터 특성이 다른 마이크로파를 상기 가열실에 공급하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 안테나에 대하여 1개의 상기 증폭기의 출력이 공급되도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 안테나는 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 안테나는 최소의 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가지도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부가 복수의 안테나를 구비해서 일체적으로 구성되고, 상기 복수의 안테나가 특성이 다른 마이크로파를 상기 가열실에 방사하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 1개의 급전부에 있어서의 복수의 안테나에 대하여 복수의 증폭부의 각 출력이 각각 대응해서 공급되도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 안테나는 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    복수의 안테나를 구비하는 상기 급전부가 복수의 급전점을 포함하는 패치 안테나인 마이크로파 가열 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    복수의 안테나에 대하여 1개의 증폭기의 출력이 공급되도록 구성되고, 상기 복수의 안테나에 있어서의 적어도 1개의 안테나는 다른 증폭기의 출력이 공급되는 다른 안테나와 일체적으로 구성된 마이크로파 가열 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 1개의 증폭기의 출력이 공급되는 복수의 안테나에 있어서의 적어도 1개의 안테나와 상기 다른 증폭기의 출력이 공급되는 다른 안테나는 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 1개의 증폭기의 출력이 공급되는 복수의 안테나는 최소의 반사 전력을 나타내는 주파수의 값이 다른 주파수 특성을 가지도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 1개의 증폭기의 출력이 공급되는 복수의 안테나는 여진 방향이 다른 마이크로파를 방사하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부가 구비하는 복수의 안테나에 대하여 1개의 증폭기의 출력이 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 상기 복수의 안테나로부터 가열실에 공급되도록 구성된 확산형 마이크로파 전력 공급부를 포함하고 있고,
    상기 전력 검출부가 상기 증폭부와 상기 급전부의 사이의 마이크로파 전파로에 설치되어, 반사 전력을 검지하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부가 복수의 안테나를 구비해서 일체적으로 구성되고, 상기 복수의 안테나에 대하여 복수의 증폭기의 각 출력이 각각 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 상기 복수의 안테나로부터 가열실에 공급되도록 구성된 집약형 마이크로파 전력 공급부를 포함하고 있고,
    상기 전력 검출부가 상기 증폭부와 상기 급전부의 사이의 마이크로파 전파로에 설치되어, 반사 전력을 검지하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부가 제1급전부 및 제2급전부를 포함하고,
    상기 제1급전부가 포함하는 복수의 안테나에 대하여 1개의 증폭기의 출력이 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 상기 제1급전부의 복수의 안테나로부터 가열실에 공급되도록 구성된 확산형 마이크로파 전력 공급부, 및
    상기 제2급전부가 복수의 안테나를 구비해서 일체적으로 구성되고, 상기 제2급전부의 복수의 안테나에 대하여 복수의 증폭기의 각 출력이 각각 공급되어, 특성이 다른 복수의 마이크로파가 상기 제2급전부의 복수의 안테나로부터 상기 가열실에 공급되도록 구성된 집약형 마이크로파 전력 공급부를 포함하고,
    상기 전력 검출부가 상기 증폭부와 상기 급전부의 사이의 마이크로파 전파로에 설치되어, 반사 전력을 검지하도록 구성된 마이크로파 가열 장치.
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