專利名稱：微波加熱裝置以及微波加熱控制方法
技術領域：
本發明涉及使用具有頻率可變功能的微波產生單元對被加熱物進行加熱處理的微波加熱裝置以及微波加熱控制方法。
背景技術：
以往的微波加熱裝置以微波爐為代表，一般使用被稱為磁控管(magnetron)的真空管作為微波產生單元。微波爐中使用的磁控管為如下構造根據自身構造決定振蕩頻率，不能有意地對所決定的頻率進行可變調整。雖然存在使磁控管附帶頻率可變功能的技術，但是附帶了這種技術的磁控管比較昂貴，難以搭載在面向一般大眾的產品上。隨著近年來半導體技術的進步，使用半導體元件作為與磁控管的性能相匹敵、或者超過磁控管的性能的微波產生單元的技術已得到實際應用。使用了半導體元件的微波產生單元具有如下功能能夠與大頻帶的頻率相對應而容易地改變微波的頻率。在被收納于微波加熱裝置的加熱室內進行微波加熱處理的被加熱物中，其狀態隨著該加熱處理而發生變化。因此，在供給到收納被加熱物的加熱室的微波中，被加熱物中的吸收程度會發生變化，呈現出從加熱室返回到微波產生單元側的微波的反射現象。該反射現象引起反射功率的產生，這將導致該反射功率在半導體元件中發生熱耗、從而引起半導體元件的熱損壞。因此，對于使用了半導體元件的微波產生單元而言，從防止反射功率造成半導體元件熱損壞的層面看，反射功率的控制成為重要的課題。作為檢測反射功率的變化來控制微波產生單元的裝置，有專利文獻1所公開的微波加熱裝置。該專利文獻1所公開的以往的微波加熱裝置使用了磁控管作為微波產生單元，檢測被傳送到將磁控管和加熱室結合的波導管內的高頻功率的入射方向/反射方向的成分，當隨著所要檢測的方向成分中的加熱的進行、反射功率發生顯著變化時，進行停止加熱處理的控制。此外，在使用磁控管作為微波產生單元的以往的微波加熱裝置中，例如在專利文獻2中公開了如下結構設置了測定供給到加熱室的入射功率和反射功率的傳感器、和檢測加熱室內的微波電平的單元。該專利文獻2所公開的以往的微波加熱裝置根據入射功率、反射功率和加熱室內的微波電平的檢測信號求出被加熱物的熱容，并對作為磁控管的微波產生單元的產生功率進行控制。現有技術文獻專利文獻專利文獻1日本特開平04-245190號公報專利文獻2日本特開昭55-049632號公報
發明概要發明要解決的課題
在以往的微波加熱裝置中，使用了磁控管作為微波產生單元，因此，為了對產生的微波的頻率進行調整控制，需要設置特殊的機構，從而存在裝置大型化且制造成本變高的問題。此外，在以往的微波加熱裝置中，構成為在加熱室的一處檢測反射功率，因此，無法根據檢測到的反射功率得到與被加熱物的加熱分布相關的信息，無法作為用于對被加熱物整體進行良好加熱的控制而利用檢測到的反射功率。本發明的目的在于提供如下的微波加熱裝置以及微波加熱控制方法在加熱室內設置多個供電部，根據來自各個供電部的反射功率信息，將被加熱物均勻加熱至期望的狀態。用于解決課題的手段為了解決以往的微波加熱裝置中的問題，本發明的第1方面的微波加熱裝置具有具有頻率可變功能的微波產生部；收納被加熱物的加熱室；多個供電部，其將所述微波產生部產生的微波供給到所述加熱室；功率檢測部，其檢測從所述加熱室經由所述供電部反射到所述微波產生部側的微波反射量；以及控制部，其根據所述功率檢測部檢測到的檢測信號控制所述微波產生部的動作，所述控制部進行如下控制使所述微波產生部以對所述被加熱物進行加熱的加熱頻率進行工作，將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室， 并且所述控制部構成為根據所述功率檢測部檢測到的檢測信號的檢測電平的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從所述供電部供給到所述加熱室的微波功率和加熱頻率。在這樣構成的第1方面的微波加熱裝置中，能夠根據來自多個供電部的反射功率信息，將被加熱物均勻加熱至期望狀態。本發明的第2方面的微波加熱裝置是在所述第1方面中，根據來自所述功率檢測部的至少一個微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱分布狀態， 根據來自所述功率檢測部的所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從所述供電部供給到所述加熱室的微波功率和加熱頻率。這樣構成的第2方面的微波加熱裝置在檢測從與多個供電部分別對應的功率檢測部得到的微波反射量的時間性增減變化的過程中，當檢測到任何一個微波反射量與其他微波反射量的時間性增減變化不同時，估計出被加熱物處于不均勻的加熱狀態，執行微波產生部的振蕩頻率的更新，能夠促進被加熱物的均勻加熱。此外，第2方面的微波加熱裝置根據微波反射量的時間性增減變化來估計被加熱物的加熱狀態，判斷微波產生部的動作結束的時刻，并當到達該時刻時停止工作，由此，能夠抑制過加熱，實現良好的加熱成果。在本發明的第3方面的微波加熱裝置中，所述第2方面中的所述控制部可構成為進行如下控制在對被加熱物的正式加熱動作開始前，使所述微波產生部在整個預定頻帶內進行掃描動作，由此，選擇所述微波反射量的總和表現出最小值的振蕩頻率作為加熱頻率，使所述微波產生部以所述加熱頻率進行工作而將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室。這樣構成的第3方面的微波加熱裝置能夠提供確實降低了微波反射量的可靠性高的加熱裝置。在本發明的第4方面的微波加熱裝置中，所述第2方面中的所述控制部可以進行如下控制在對被加熱物的正式加熱動作開始前，使所述微波產生部在整個預定頻帶內進行掃描動作，選擇所述微波反射量的總和相對于所述微波供給量的總和的反射比率表現出最小值的振蕩頻率作為加熱頻率，使所述微波產生部以所述加熱頻率進行工作而將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室。這樣構成的第4方面的微波加熱裝置能夠提供確實降低了微波反射量的可靠性更高的加熱裝置。此外，在第4方面的微波加熱裝置中，作為功率檢測部檢測微波供給量的結構，是利用了該檢測到的微波供給量的結構，因此，能夠對通過更新處理等改變了微波產生部產生的振蕩頻率時的微波供給量的變化進行校正，從而能夠更可靠地估計出被加熱物中的與加熱相伴的狀態變化。本發明的第5方面的微波加熱裝置是在所述第2或第3方面中，各個所述供電部可在形成加熱室的同一壁面上，以該壁面的中央為中心呈點對稱地配置。這樣構成的第5 方面的微波加熱裝置是如下結構能夠利用點對稱地配置的多個供電部從不同的方向對被載置在加熱室內中央的被加熱物放射微波，并且供電部接收來自不同方向的反射波。這樣構成的第5方面的微波加熱裝置通過對比各供電部接收到的微波反射量，能夠掌握被加熱物的加熱均勻性，更高精度地估計加熱的均勻性程度。本發明的第6方面的微波加熱裝置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可構成為在來自所述功率檢測部的多個微波反射量中的任何微波反射量超過了預先設定的規定值的情況下，再次進行加熱頻率的選擇。這樣構成的第6方面的微波加熱裝置能夠可靠地抑制因反射到微波產生部側的微波功率造成微波產生部的結構部件發生熱損壞的狀況， 并且能夠使供給到被加熱物的微波功率量最大化，實現加熱的短時間化和節電化。本發明的第7方面的微波加熱裝置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可構成為在根據來自所述功率檢測部的多個微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當至少一個微波反射量的增減變化狀態表現出與其他微波反射量不同的趨勢時，再次進行加熱頻率的選擇。這樣構成的第7方面的微波加熱裝置能夠可靠地估計被加熱物的加熱分布的均勻性。本發明的第8方面的微波加熱裝置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可構成為在根據來自所述功率檢測部的所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當所有微波反射量的增減變化狀態表現出相同趨勢時，繼續進行正式加熱動作。這樣構成的第8方面的微波加熱裝置能夠確認被加熱物的加熱均勻性，并且可靠地估計出被加熱物整體的物性發生變化的情況。本發明的第9方面的微波加熱裝置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可構成為在根據來自所述功率檢測部的所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當所有微波反射量的增減變化狀態表現出相同趨勢、且至少一個微波反射量的增減變化狀態的檢測電平超過了作為判定指標的閾值時，估計出該被加熱物的溫度處于60°C 70°C的范圍內，并計算正式加熱動作的結束時間。這樣構成的第 9方面的微波加熱裝置能夠掌握被加熱物的加熱進入最后階段的情況。當到達開始大量產生水分蒸發的該溫度帶(60°C 70°C)時，微波向被加熱物的浸透深度變大，在較小的被加熱物中微波開始透過被加熱物，在較大的被加熱物中，被加熱物表面上的反射減少。由于成為這樣的狀態，因此各供電部直接接收從其他供電部放射的微波的比例增加，被加熱物的表面上的反射減少，由此各供電部接收的反射減少。因此，能夠在由各功率檢測部檢測到的微波反射量的增減變化狀態為相同趨勢的情況下變得顯著的時刻，明確判定為處于該溫度帶(60°C 70°C )的狀態。本發明的第10方面的微波加熱裝置是在所述第2或第3方面中，所述控制部可進行如下控制使所述微波產生部以對被加熱物的正式加熱動作開始前選擇的加熱頻率進行工作，將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室，并且所述控制部構成為在微波反射量超過了規定值的情況下，優先于被加熱物的加熱分布狀態和加熱狀態的估計，而再次進行選擇對被加熱物進行加熱的振蕩頻率的所述掃描動作，將所選擇的振蕩頻率作為被加熱物的加熱頻率進行更新而對被加熱物進行加熱。這樣構成的第10方面的微波加熱裝置能夠抑制因反射到微波產生部側的微波功率造成微波產生部的結構部件發生熱損壞的狀況，并且通過使供給到被加熱物的微波功率量最大化，能夠實現加熱的短時間化和節電化。本發明的第11方面的微波加熱控制方法具有以下步驟在對收納于加熱室內的被加熱物的正式加熱動作開始前，在整個預定頻帶內進行掃描動作，由此，檢測從加熱室經由多個供電部反射到微波產生部側的微波反射量；選擇所檢測到的微波反射量的總和的檢測電平表現出最小值的振蕩頻率作為加熱頻率；以及在以所選擇的加熱頻率將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室的狀態下，根據微波反射量的檢測電平的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從所述供電部供給到所述加熱室的微波功率和加熱頻率。在這樣構成的第11方面的微波加熱控制方法中，能夠根據來自多個供電部的反射功率信息，將被加熱物均勻加熱至期望的狀態。本發明的第12方面的微波加熱控制方法是在所述第11方面中，可包含以下步驟根據檢測到的至少一個微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱分布狀態，根據所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從所述供電部供給到所述加熱室的微波功率和加熱頻率。這樣構成的第12方面的微波加熱控制方法在檢測從與多個供電部分別對應的功率檢測部得到的微波反射量的時間性增減變化的過程中，當檢測到任何一個微波反射量與其他微波反射量的時間性增減變化不同時，估計出被加熱物處于不均勻的加熱狀態，執行微波產生部的振蕩頻率的更新，能夠促進被加熱物的均勻加熱。此外，第12方面的微波加熱控制方法根據微波反射量的時間性增減變化來估計被加熱物的加熱狀態，判斷微波產生部的動作結束的時刻，并當到達該時刻時停止工作，由此，能夠抑制過加熱，實現良好的加熱成果。本發明的第13方面的微波加熱控制方法是在所述第11方面的選擇加熱頻率的步驟中，可以選擇微波反射量的總和相對于微波供給量的總和的反射比率表現出最小值的振蕩頻率作為加熱頻率。這樣構成的第12方面的微波加熱控制方法能夠提供確實降低了微波反射量的可靠性更高的加熱裝置。本發明的第14方面的微波加熱控制方法是在所述第11或12方面中，可在檢測到的多個微波反射量中的任何微波反射量超過了預先設定的規定值的情況下，再次進行加熱頻率的選擇。這樣構成的第14方面的微波加熱控制方法能夠可靠地抑制因反射到微波產生部側的微波功率造成微波產生部的結構部件發生熱損壞的狀況，并且能夠使供給到被加熱物的微波功率量最大化，能夠實現加熱的短時間化和節電化。本發明的第15方面的微波加熱控制方法是在所述第11或12方面中，可以在根據檢測到的多個微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當至少一個微波反射量的增減變化狀態表現出與其他微波反射量不同的趨勢時，再次進行加熱頻率的選擇。這樣構成的第15方面的微波加熱控制方法能夠可靠地估計被加熱物的加熱分布的均勻性。
本發明的第16方面的微波加熱控制方法是在所述第11或12方面中，可以在根據檢測到的所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當所有微波反射量的增減變化狀態表現出相同趨勢時，繼續進行正式加熱動作。這樣構成的第16方面的微波加熱控制方法能夠確認被加熱物的加熱均勻性，并且能夠可靠地估計被加熱物整體的物性發生變化的情況。本發明的第17方面的微波加熱控制方法是在所述第11或12方面中，可以是在以對被加熱物的正式加熱動作開始前選擇的加熱頻率進行工作而將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室的正式加熱動作中，在微波反射量超過了規定值的情況下，優先于被加熱物的加熱分布狀態和加熱狀態的估計，而再次進行選擇對被加熱物進行加熱的振蕩頻率的所述掃描動作，將所選擇的振蕩頻率作為被加熱物的加熱頻率進行更新而對被加熱物進行加熱。這樣構成的第17方面的微波加熱控制方法能夠抑制因反射到微波產生部側的微波功率造成微波產生部的結構部件發生熱損壞的狀況，并且通過使供給到被加熱物的微波功率量最大化，能夠實現加熱的短時間化和節電化。發明效果在本發明的微波加熱裝置以及微波加熱控制方法中，在加熱室內設置多個供電部，能夠至少根據來自各個供電部的反射功率信息，將被加熱物均勻加熱至期望的狀態。
圖1是進行局部剖切而示出本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的加熱室內部的圖。圖2是示出本發明的實施方式1的微波加熱裝置的結構的框圖。圖3是示出在本發明的實施方式1的微波加熱裝置中設置于加熱室的底壁面的多個供電部的結構的圖。圖4是示出實施方式1的微波加熱裝置中的、基于由功率檢測部檢測到的各檢測信號的特性曲線的一例的曲線圖。圖5是用于說明本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的控制動作的流程圖。圖6是用于說明本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的控制動作的流程圖。圖7是用于說明本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的控制動作的流程圖。圖8是用于說明本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的控制動作的流程圖。圖9是用于說明本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的控制動作的特性曲線圖。圖10是用于說明本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的控制動作的特性曲線圖。圖11是用于說明本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的控制動作的特性曲線圖。圖12是用于說明本發明的實施方式2的微波加熱裝置中的控制動作的特性曲線圖。圖13是用于說明本發明的實施方式2的微波加熱裝置中的控制動作的特性曲線圖。
圖14是用于說明本發明的實施方式2的微波加熱裝置中的控制動作的流程圖。圖15是用于說明本發明的實施方式2的微波加熱裝置中的控制動作的流程圖。圖16是用于說明本發明的實施方式2的微波加熱裝置中的控制動作的流程圖。圖17是用于說明本發明的實施方式2的微波加熱裝置中的控制動作的其他特性曲線圖。圖18是用于說明本發明的實施方式2的微波加熱裝置中的控制動作的其他特性曲線圖。圖19是用于說明本發明的實施方式2的微波加熱裝置中的控制動作的其他特性曲線圖。
具體實施例方式下面，作為本發明的微波加熱裝置以及微波加熱控制方法的實施方式，參照附圖對微波爐進行說明。另外，本發明的微波加熱裝置不限于以下實施方式所記載的微波爐的結構，還包含基于與以下實施方式中說明的技術思想同等的技術思想和該技術領域中的技術常識而構成的微波加熱裝置以及微波加熱控制方法。(實施方式1)圖1是進行局部剖切而示出了本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的加熱室內部的圖。在圖1中，省略了設置在正面側的進行加熱室的開閉的開閉門。圖2是示出本發明的實施方式1的微波加熱裝置的結構的框圖。圖3是示出在本發明的實施方式1的微波加熱裝置中設置于加熱室的底壁面的多個供電部的結構的圖。[微波加熱裝置的結構]實施方式1的微波加熱裝置包含收納被加熱物的具有大致長方體構造的加熱室 100，加熱室100具有由金屬材料形成的左壁面101、右壁面102、底壁面103、上壁面104、內壁面105和為了收納被加熱物而進行開閉的開閉門106(參照圖3)，并構成為將所供給的微波封閉在內部。并且，在構成加熱室100的底壁面103上配置有四個供電部20a、20b、20c、 20d，這四個供電部20a、20b、20c、20d將作為微波產生單元的微波產生部10 (參照圖2)中形成的微波放射供給到加熱室100內。這些供電部20a、20b、20c、20d以關于底壁面103的大致中央CO呈點對稱的方式(參照圖幻分別配置在底壁面103上。如圖2所示，實施方式1的微波加熱裝置具有被殼體覆蓋的加熱室100、用于向加熱室內供給微波功率的微波產生部10、控制部21和供電部20a、20b、20c、20d。微波產生部10構成為具有用半導體元件構成的振蕩部11 ；通過兩級結構將振蕩部11的輸出分配為4路的功率分配部12a、12b、12c ；對分配的功率進行放大的放大部13a、13b、13c、13d、 15a、15b、15c、15d ；功率檢測部18a、18b、18c、18d ；以及相位可變部19a、19b。振蕩部11的輸出是被首級功率分配部1 分配為2路、被次級功率分配部12b、12c分配為4路的兩級結構。相位可變部19a、19b分別設置在首級功率分配部1 的輸出與次級功率分配部12b、 12c的輸入之間。由次級功率分配部12b、12c分配為4路的輸出經由微波傳送路徑14a、14b、14c、 14d被引導至用半導體元件構成的首級放大部13a、13b、13c、13d。首級放大部13a、13b、 13c、13d各自的輸出在用半導體元件構成的主放大部15a、15b、15c、15d中被進一步放大。主放大部15a、15b、15c、15d的各個輸出經由各個微波傳送路徑17a、17b、17c、17d被引導至微波產生部10的各個輸出部16a、16b、16c、16d。在各個微波傳送路徑17a、17b、17c、17d中插入有功率檢測部18a、18b、18c、18d。另外，在實施方式1的微波加熱裝置中，以在微波產生部10的內部設置了功率檢測部18a、18b、18c、18d的結構進行說明，但本發明不限于這種結構，也可以是這樣的結構 功率檢測部18a、18b、18c、18d獨立于微波產生部10，而設置在微波產生部10與各供電部 20a、20b、20c、20d 之間。微波產生部10形成在由低介電損耗材料構成的電介質基板上。首級放大部13a、 13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d由形成在電介質基板的單面上的導電體圖案的電路構成，為了使作為各放大部的放大元件的半導體元件良好地工作，在各半導體元件的輸入側和輸出側分別設置有匹配電路。微波傳送路徑14a、14b、14c、14d、17a、17b、17c、17d通過設置在電介質基板的單面上的導電體圖案，形成為特性阻抗為大致50 Ω的傳送通路。微波產生部10的振蕩部11具有產生MOOMHz到2500MHz的頻率的頻率可變功能。功率分配部12a、12b、12c分別為威爾金森型的2路功率分配結構。通過采用該結構，傳送到首級放大部13a、13b、13c、13d的輸入端的微波的相位理想地成為相同相位。分別設置在首級功率分配部1 和次級功率分配部12b、12c之間的相位可變部 19a、19b為反射型相位電路，是安裝了可變電容二極管的電路結構。反射型相位電路構成為通過改變施加給可變電容二極管的電壓而產生相位延遲。在該反射型相位電路中，針對微波加熱裝置所使用的頻帶的中心頻率的傳送，改變施加給可變電容二極管的電壓，由此，以相位延遲最大達到180°以上的方式設定可變電容二極管的選擇和施加電壓的可變范圍。通過控制相位可變部19a、19b，能夠使微波產生部10的第1輸出部16a、16b以及第 2輸出部16c、16d之間的相位差最大變化360°。此外，功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測從微波產生部10經由供電部20a、20b、 20c、20d傳送到加熱室100側的微波功率(以下稱為微波供給量)、以及從加熱室100側經由供電部20a、20b、20c、20d傳送到微波產生部10側的所謂的反射波的功率(以下稱為微波反射量)。另外，作為本發明的微波加熱裝置中的功率檢測部，也可以構成為至少檢測微
波反射量。在功率檢測部18a、18b、18c、18d中，將功率耦合度設為例如_40dB左右，提取在微波傳送路徑17a、17b、17c、17d中傳送的微波供給量、或微波反射量的大約1/10000的功率量。功率檢測部18a、18b、18c、18d中提取出的各功率信號分別由檢波二極管(未圖示)進行整流處理，由電容器(未圖示)進行平滑處理，所處理后的信號作為檢測信息23被輸入到控制部21。控制部21根據使用者直接地輸入設定的與被加熱物相關的加熱條件信息(在圖 2中用箭頭22表示)、來自各個功率檢測部18a、18b、18c、18d的檢測信息(在圖2中用箭頭23表示)、以及從檢測加熱中的被加熱物的加熱狀態的各種傳感器得到的加熱狀態信息 (在圖2中用箭頭25表示)，控制作為微波產生部10的結構要素的振蕩部11的振蕩頻率和振蕩輸出、以及向相位可變部19a、19b施加的施加電壓。其結果，實施方式1的微波加熱裝置能夠與使用者設定的加熱條件對應地，以最佳狀態對收納在加熱室100內的被加熱物進行加熱。此外，在微波產生部10中，作為用于釋放半導體元件發出的熱量的散熱單元，例如設置有冷卻片等。另外，在加熱室100內，配設有由低介電損耗材料構成的載置盤M，該載置盤M覆蓋了設置在底壁面103上的供電部20a、20b、20c、20d，用于收納并載置被加熱物。[微波加熱裝置的加熱動作]接著，對如上構成的實施方式1的微波加熱裝置的加熱動作進行說明。首先，將被加熱物收納到加熱室100內，使用者通過設置在微波加熱裝置中的操作部(未圖示)來輸入該被加熱物的加熱條件信息，并按壓加熱開始鍵。通過按壓加熱開始鍵而形成加熱開始信號，該加熱開始信號被輸入到控制部21。被輸入了加熱開始信號的控制部21將控制信號輸出到微波產生部10，微波產生部10開始工作。控制部21使設置在微波加熱裝置中的驅動電源(未圖示)工作，向首級放大部13a、13b、13c、13d和主放大部 lfe、Mb、15c、15d供電。之后，向振蕩部11提供驅動功率和將振蕩頻率設定為MOOMHz的信號，開始振蕩部11的振蕩。另外，預先規定了該階段中向相位可變部19a、19b施加的施加電壓。例如，根據各加熱條件信息等將相位可變部19a、19b雙方均設為無相位延遲，或者僅將一個相位可變部設定為大致180度的相位延遲。工作后的振蕩部11的輸出由首級功率分配部1 按大致1/2進行分配，并由后續的次級功率分配部12b、12c進一步按大致1/2進行分配。其結果，形成了 4個微波功率信號，并經過后續的首級放大部13a、1北、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d從各輸出部 16a、16b、16c、16d輸出。來自各輸出部16a、16b、16c、16d的輸出被傳送到加熱室100的各個供電部20a、20b、20c、20d而放射到加熱室100內。此時，在將相位可變部19a、19b雙方均設為無相位延遲的情況下，從供電部20a、20b、20c、20d放射的微波信號的相位為相同相位。另外，根據施加給相位可變部19a、19b的電壓，決定從第1輸出部16a、16b經由供電部 20a、20b放射到加熱室100內的微波與從第2輸出部16c、16d經由供電部20c、20d放射到加熱室100內的微波之間的相位差。實施方式1的微波加熱裝置構成為在被加熱物的正式加熱開始的前階段中，各放大部15a、15b、15c、15d輸出相當于額定輸出的1/10的微波功率、例如20W的微波功率。當供給到加熱室100內的微波功率由被加熱物100%吸收時，不產生從加熱室100 傳送到微波產生部10側的反射功率。但是，包含被加熱物的加熱室100的電氣特性是由被加熱物的種類、形狀和量額決定的，因此所供給的微波功率不會全部由被加熱物吸收，會基于微波產生部10的輸出阻抗和加熱室100的阻抗，產生從加熱室100傳送到微波產生部10 側的反射功率。功率檢測部18a、18b、18c、18d與從加熱室100傳送到微波產生部10側的反射功率耦合，輸出與微波反射量成比例的檢測信號。控制部21在被加熱物的正式加熱開始的前階段中，使振蕩部11在預先規定的頻帶(例如MOOMHz到2500MHz)的整個范圍內每隔預定頻率步進地變化(同步掃描動作)，從各功率檢測部18a、18b、18c、18d接收與每隔預定頻率的微波反射量成比例的檢測信號，選擇在被加熱物的正式加熱時所使用的優選的振蕩頻率(頻率選擇動作)。此處，優選的振蕩頻率是指微波反射量最少時的頻率。在頻率選擇動作中，控制部21使振蕩部11的振蕩頻率從初始的MOOMHz起，以IMHz間距(例如每10毫秒變化IMHz的速度)向頻率可變范圍的上限即2500MHz進行變化。在該頻率選擇動作的頻率改變中得到的微波反射量的位移中，存儲表現出極小點的頻率、以及與該頻率處的微波反射量相當的檢測信號。并且，在表現出微波反射量的位移極小點的頻率組中，選擇微波反射量最小的頻率。控制部21控制為使振蕩部11以所選擇的頻率振蕩，并且將微波產生部10控制為成為與所設定的加熱條件信息22對應的輸出。在被這樣控制的微波產生部10中，在對被加熱物的正式加熱動作時，例如各主放大部15a、15b、 15c、15d分別輸出200W左右的微波功率。各主放大部15a、15b、15c、15d的輸出經由輸出部 16a、16b、16c、16d傳送到供電部20a、20b、20c、20d，進而供給到加熱室100內。多個供電部20a、20b、20c、20d被配置成關于底壁面103的大致中央CO呈點對稱。 在將被加熱物收納配置到相當于大致中央CO的上方的載置盤M上的情況下，各供電部 20a、20b、20c、20d接收供給到加熱室100內的微波，在各功率檢測部18a、18b、18c、18d中檢測到的微波反射量大致相等。另外，在正式加熱開始時，在功率檢測部18a、18b、18c、18d中檢測到的微波反射量有較大差異的情況下，控制部21可判定為從相當于底壁面103的大致中央CO的上方的載置盤M上發生較大偏離地收納配置了被加熱物。此時，可以通知使用者重新進行收納配置。在實施方式1的微波加熱裝置中，構成為在對被加熱物進行正式加熱動作的前階段中，如上所述地進行頻率選擇動作，以對于該被加熱物恰當的振蕩頻率(加熱頻率)對該被加熱物執行正式加熱動作。并且，實施方式1的微波加熱裝置構成為在對被加熱物的正式加熱動作中，由控制部21識別表示由各個功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測的微波反射量的每單位時間的增減變化(時間性增減變化)的時間性增減變化特性。控制部21根據時間性增減變化特性中的、至少一個功率檢測部的微波反射量的時間性增減變化，估計被加熱物的加熱分布狀態。此外，控制部21根據所有功率檢測部18a、18b、18c、18d的微波反射量的時間性增減變化來估計被加熱物的加熱狀態，進行微波產生部10的振蕩頻率(加熱頻率)的更新處理和加熱處理(包含停止處理)。[微波加熱裝置中的控制動作]首先，參照圖4對如上構成的本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的頻率選擇動作進行說明。圖4是示出實施方式1的微波加熱裝置中的、基于由功率檢測部18a、18b、18c、18d 檢測到的各檢測信號的特性曲線的一例的曲線圖。在圖4中，橫軸表示振蕩頻率[MHz]，縱軸表示從加熱室100經由各供電部20a、20b、20c、20d返回到微波產生部10側的微波功率 (微波反射量rw)的總和(RW)相對于從微波產生部10經由各供電部20a、20b、20c、20d傳送到加熱室100側的微波功率(微波供給量sw)的總和(SW)的比率即反射比率(RW/SW)。 在實施方式1的微波加熱裝置中，構成為由功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測微波供給量和微波反射量，并在控制部21中根據各個檢測信號計算反射比率(RW/SW)。另外，在為功率檢測部僅檢測微波反射量的結構的情況下，可以將檢測到的微波反射量相對于預先設定的從微波產生部輸出的微波供給量的比率設為反射比率。圖4所示的反射比率特性曲線GllO表示在實施方式1的微波加熱裝置的頻率可變范圍(MOOMHz 2500MHz)中、將某被加熱物收納到加熱室100內的情況下的一例。
在圖4所示的反射比率特性曲線GllO中，在三個振蕩頻率fl、f2、f3處，反射比率 (RW/SW)示出了最小值。控制部21在識別到反射比率特性曲線GllO所示的反射比率特性的情況下，選擇反射比率最小的振蕩頻率(例如fl)，作為對該被加熱物的正式加熱動作中的加熱頻率。接著，使用圖5至圖8的流程圖和圖9至圖11的特性曲線的一例來具體說明本發明的實施方式1的微波加熱裝置中的控制動作的一例。在圖5的步驟Slll中，將被加熱物收納到加熱室100內并載置到載置盤M上，在操作部中設定加熱條件并按壓了加熱開始鍵時，產生加熱開始信號。接著，在步驟S112中， 被輸入了加熱開始信號的控制部21生成控制信號，將微波產生部10設定為第1輸出功率、 例如小于100W的功率，作為具體一例設定為20W，使微波產生部10開始工作。此時，控制部 21將預定的驅動電壓提供給首級放大部13a、13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d。 并且，控制部21輸出將振蕩部11的初始振蕩頻率設定為MOOMHz的控制信號，從而開始振蕩部11的振蕩動作。這樣，微波產生部10在初始階段，以MOOMHz輸出小于100W的微波功率作為第1輸出功率。接著，在步驟S113中，使振蕩部11的振蕩頻率從初始振蕩頻率MOOMHz起，以 IMHz間距(例如每10毫秒變化IMHz的掃描速度)向高頻率一方變化，一直變化到頻率可變范圍的上限即2500MHz (整個頻帶的同步掃描動作)。在作為該頻率可變動作的同步掃描動作中，以每IMHz的間距分別存儲從各功率檢測部18a、18b、18c、18d得到的微波供給量和微波反射量，進而前進到步驟S114。在步驟S114中，對反射比率特性曲線中示出極小值的頻率組、例如圖4中的振蕩頻率組fl、f2、f3進行提取處理，進而前進到步驟S115，其中，所述反射比率特性曲線示出了從各功率檢測部18a、18b、18c、18d得到的微波反射量的總和(RW)相對于微波供給量的總和(SW)的比率即反射比率(RW/SW)。在步驟S115中，選擇反射比率(RW/SW)最小的振蕩頻率、例如圖4中的頻率f 1，進而前進到步驟Sl 16。在步驟S116中，控制部21控制振蕩部11的輸出，使得微波產生部10產生額定輸出、或者產生按加熱條件設定的輸出即第2輸出功率、例如200W。另外，控制部21在第2輸出功率的設定時，可根據該微波加熱裝置的規格，控制首級放大部13a、13b、13c、13d和主放大部15a、15b、15c、15d雙方的驅動電壓，或者僅控制主放大部15a、15b、15c、15d的驅動電壓。接著，在步驟S117中，以步驟S116中設定的第2輸出功率開始正式加熱動作。在正式加熱動作中，前進到步驟S118(參照圖6)，開始正式加熱動作中的加熱時間的累計，進而前進到步驟S119。在步驟S119中，控制部21取入各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的與微波供給量(sw)和微波反射量(rw)相當的檢測信號，進而前進到步驟S120。在步驟S120中，判定是否各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波反射量 (rw)中的任何一個都未超過規定值。即，在步驟S120中，確認所檢測到的任何微波反射量 (rw)都為規定值以下的情況。此處，所謂規定值，是指與各功率檢測部18a、18b、18c、18d中檢測到的微波反射量(rw)相對于微波供給量(sw)的比率25%相當的值(例如50W)。在由各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的各微波反射量(rw)為規定值以下的情況下前進到步驟S121，在超過了規定值的情況下前進到步驟S201 (參照圖6)。
[步驟S120中的控制內容]接著，參照圖9進一步具體說明步驟S120中的控制內容。圖9是利用實施方式1 的微波加熱裝置對作為被加熱物的特定被加熱物A進行了正式加熱處理時的特性曲線。在圖9中，橫軸表示加熱時間[sec]，縱軸表示各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波反射量(rw)。此夕卜，在圖9中，在各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的各個特性曲線中，分別標注了與各自對應的供電部20a、20b、20c、20d的編號。另外，在圖10以后的特性曲線中，也同樣在各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的各個特性曲線中，分別標注了與各自對應的供電部20a、20b、20c、20d的編號。在圖9所示的特性曲線中，供電部20d接收的微波反射量(rw)與其他供電部20a、 20b、20c相比異常地增加，在加熱時間為大約60秒的時刻，達到了預定的微波反射量的規定值即50瓦(與微波反射量(rw)相對于微波供給量(sw)的比率25%相當的功率)。在控制部21中，當判定為處于任意一個或多個微波反射量超過了規定值的狀態時，前進到步驟S200以后的步驟(參照圖8)。步驟S200以后的控制內容將在后面敘述。在圖6的步驟S120中，在微波反射量(rw)因上述控制內容而為規定值以下的情況下，前進到步驟S121。在步驟S121中，比較各個功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的各微波反射量的時間性增減變化來判定被加熱物的加熱進展狀態。根據各個功率檢測部18a、 18b、18c、18d檢測到的微波反射量的每單位時間的增減量變化(時間性增減變化量)來進行步驟S121中的判定。在步驟S121中，判定4個微波反射量的每單位時間的增減量的變化狀態是示出了相同趨勢、還是示出了不同趨勢(相反趨勢)。換言之，在步驟S121中，判定4個微波反射量的時間性增減變化量是同樣地增加、還是同樣地減小，或者，判定是否至少任意一個與其他不同地變化，例如與其他不同地增加、或與其他不同地減小。在步驟S121中，在各個微波反射量的時間性增減變化狀態為相同趨勢(不是相反趨勢的狀態)的情況下前進到步驟S123(參照圖7)，在為不同趨勢(相反趨勢的狀態)的情況下前進到步驟S122。在各個微波反射量的時間性增減量變化狀態中的至少任意一個為與其他不同的趨勢(相反趨勢的狀態)的情況下，在步驟S122中，停止正式加熱動作的加熱時間累計，返回到步驟S112(參照圖5)。此時，在步驟S112到步驟S115的一系列步驟中，進行前述的同步掃描動作，選擇正式加熱動作時所應使用的新的振蕩頻率并進行更新處理。在進行了該更新處理后，在步驟S116中設定為第2輸出功率，在步驟S117中開始正式加熱動作(正式加熱處理)。在圖6所示的步驟S118中，開始正式加熱動作的加熱時間累計，并前進到步驟 S119。[步驟S121中的控制內容]接著，使用示出具體特性曲線的一例的圖10和圖11詳細說明在步驟S121中執行的比較和判定的具體動作。圖10是利用實施方式1的微波加熱裝置對作為被加熱物的特定被加熱物B進行了正式加熱處理時的微波反射量(rw)的時間變化特性曲線。在圖10中，橫軸表示加熱時間[sec]，縱軸表示各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波反射量[W]。此外，在圖 10中，在各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的各個時間變化特性曲線中，分別標注了與各自對應的供電部20a、20b、20c、20d的編號。
圖11與圖10的時間變化特性曲線相對應，是表示微波反射量(rw)的每單位時間的增減變化狀態的增減變化特性曲線。在圖9中，橫軸表示加熱時間[sec]，縱軸表示各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波反射量[W]的每單位時間的增減。在圖10所示的時間變化特性曲線中，未產生圖9所示的、在加熱中途微波反射量超過了規定值的狀態。此外，在圖10所示的時間變化特性曲線中，幾乎所有特性曲線都示出了增加趨勢。在示出了與各微波反射量相關的每單位時間的增減變化狀態的圖11的增減變化特性曲線中，關于由與供電部20b連接的功率檢測部18b檢測到的檢測信號(尤其是加熱時間小于50秒的狀態)，示出了反復地增加(正區域)和減小(負區域)的特性。 在這樣地短時間反復發生增減、而未示出時間上持續增加或減小的趨勢的特性的情況下， 控制部21不將該檢測信號(20b)的特性判定為趨勢不同的變化狀態(相反趨勢)，而假定地判定為不是相反趨勢而是相同的趨勢并繼續加熱動作。因此，控制部21在圖11所示的增減變化特性的情況下，從步驟S121前進到步驟S123 (參照圖7)。在步驟S123中，再次判定能否可靠地判斷出微波反射量的時間性增減變化狀態為相同趨勢。在步驟S123中判定為微波反射量的時間性增減變化狀態為相同趨勢的情況下，前進到步驟S1M。另一方面，在步驟S123中未能可靠地判定出微波反射量的時間性增減變化狀態為相同趨勢的情況下， 返回步驟Sl 18 (參照圖6)。因此，在圖10和圖11所示的特性曲線的例子中，執行步驟S118—步驟S119—步驟S 120這各個步驟來進行被加熱物B的加熱處理。在圖11所示的特性曲線中的加熱時間為大約50秒以后的狀態下，處于4個功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波反射量的時間性增減變化全部增加的趨勢(正區域)。因此，在該狀態下，在步驟S123中判定為微波反射量的時間性增減變化狀態為相同趨勢，并前進到步驟S1M。在步驟SlM中，判定微波反射量的每單位時間的增減變化是否發生了顯著變化，例如，是否至少一個微波反射量的時間性增減變化為作為預定判定指標的閾值以上。作為此時的判定指標的閾值是士 1W。在步驟SlM中判定為至少一個微波反射量的時間性增減變化超過了判定指標而顯著變化時，前進到步驟S125。另一方面，在步驟 S124中判定為微波反射量的時間性增減變化未發生顯著變化、例如小于士 IW時，再次返回步驟Sl 18 (參照圖6)。在圖11所示的特性曲線中的加熱時間為大約55秒以后的狀態下，處于4個功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波反射量的時間性增減變化全部增加的趨勢(正區域)，并且至少一個微波反射量的時間性增減變化為IW以上。在這樣的加熱狀態下，在步驟 S121中判定為微波反射量的時間性增減變化狀態不是相反趨勢、而是相同趨勢(包含短時間反復增減的狀態)，前進到步驟S123(參照圖6)。然后，在步驟S123中判定為所有微波反射量的時間性增減變化為相同趨勢，前進到步驟S1M。然后，在步驟SlM中判定為至少一個微波反射量的每單位時間的增減變化量顯著(例如士 IW以上)，前進到步驟S125。在步驟S125中，執行被加熱物B的加熱動作結束之前的各種加熱條件的處理。例如，控制部21判定是否滿足使用者所設定的加熱處理時間等、判定被加熱物B的表面溫度是否達到了大約60°C 70°C等。并且，根據截止于當前時刻的加熱時間的累計值、和所接入的微波功率的實質的功率累計值，計算達到被加熱物B的完成溫度為止的結束時間， 并繼續加熱處理。此外，還附帶了如下條件在達到該完成溫度以前的時間中功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的各個微波反射量中的任意一個超過了前述規定值(例如50W)的情況下，于此時結束加熱。執行步驟S125中的加熱條件處理并前進到步驟S126，只要滿足了前述的加熱動作結束條件中的一個，就結束正式加熱動作。[步驟S200以后的控制內容]接著，對在步驟S120中微波反射量(rw)超過了規定值時的步驟S200以后(參照圖8)的控制內容進行說明。在圖8所示的流程圖中，在步驟S200中停止正式加熱動作的加熱時間累計，進而前進到步驟S201。在步驟S201中，控制部21輸出控制信號，該控制信號將振蕩部11的振蕩頻率設定為初始振蕩頻率MOOMHz、且將微波產生部10的微波功率設定為第1輸出功率。 接著，在步驟S202中，使振蕩部11的振蕩頻率從初始振蕩頻率MOOMHz起，以IMHz間距 (例如每10毫秒變化IMHz的掃描速度)向高頻率一方變化，一直變化到頻率可變范圍的上限即2500MHz (對整個頻帶的同步掃描動作)。在作為該頻率可變動作的同步掃描動作中， 按照每IMHz的間距分別存儲從功率檢測部18a、18b、18c、18d得到的微波供給量(sw)和微波反射量(rw)，進而前進到步驟S203。在步驟S203中，對反射比率特性曲線中表現出最小值的頻率組進行提取處理，例如在前述的圖4所示特性曲線的情況下對振蕩頻率組fl、f2、f3進行提取處理，進而前進到步驟S204，其中，所述反射比率特性曲線示出了從各功率檢測部18a、18b、18c、18d得到的微波反射量的總和(RW)相對于微波供給量的總和(SW)的比率即反射比率(RW/SW)。在步驟S204中，選擇反射比率(RW/SW)最小的振蕩頻率、例如前述的圖4所示的特性曲線中的頻率Π，更新用于正式加熱的加熱頻率，進而前進到步驟S205。在步驟S205中，控制部21控制振蕩部11的輸出，使得微波產生部10產生額定輸出，或者產生按加熱條件設定的輸出即第2輸出功率、例如200W，進而前進到步驟S206。在步驟S206中，通過步驟S204中更新后的加熱頻率，以第2輸出功率開始正式加熱動作，進而前進到步驟S207。在步驟S207中，判定功率檢測部18a、18b、18c、18d各自檢測到的微波反射量(rw) 是否為規定值以下。此處，所謂規定值，是指與微波反射量(rw)相對于傳送到各供電部 20a、20b、20c、20d的微波供給量(sw)的比率25%相應的值，例如在微波供給量為200W的情況下，規定值為50W。因此，在步驟S207中，判定微波反射量(rw)是否為50W以下。在檢測到的微波反射量未超過規定值的情況下，返回步驟S118 (參照圖6)。另一方面，在微波反射量超過了規定值的情況下，前進到步驟S208。在步驟S208中，進行振蕩部11的輸出功率的降低處理動作。在該輸出功率降低處理中，例如在將第2輸出功率設為100%的情況下，設相當于90%的功率為第3輸出功率、 相當于75%的功率為第4輸出功率、且相當于50%的功率為第5輸出功率，依次降低振蕩部11的輸出。在各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的所有微波反射量均成為預先設定的規定值(例如50W)以下之前，依次降低振蕩部11的輸出，在成為規定值以下的時刻， 返回步驟S118。另外，當振蕩部11的輸出為相當于第2輸出功率的50%的第5輸出功率時，可以在任意一個微波反射量超過了規定值的情況下，停止加熱動作而結束加熱處理。通過執行上述那樣的步驟S200以后的控制處理，利用通過新的同步掃描動作進行檢測而更新后的加熱頻率開始正式加熱動作。由此，在執行了步驟S200以后的控制處理的情況下，例如如圖9的特性曲線所示，成為加熱時間為60秒以后那樣的微波反射量的特性。即，在圖9所示的特性曲線中，在更新后的加熱頻率下，與供電部20d對應的微波反射量(20d)大幅減少。另外，在加熱頻率的更新后，有時并非所有的微波反射量的特性都表現為減少，還會出現微波反射量的特性增加的供電部。在圖9所示的特性曲線的情況下，與供電部20b 對應的微波反射量(20b)在更新后發生了增加。但是，由于該微波反射量OOb)為規定值 (50W)以下，因此利用此時更新后的加熱頻率重新開始正式加熱動作。另外，控制部21在設定更新后的輸出功率時，可以控制首級放大部13a、13b、13c、 13d和主放大部15a、15b、15c、15d雙方的驅動電壓，或者僅控制主放大部15a、15b、15c、15d 的驅動電壓來逐漸降低輸出。此外，在步驟S208(參照圖8)中使輸出從第2輸出功率依次減少到第3輸出功率以后的功率的情況下，也可以使用控制部21中的上述控制方法。即，對首級放大部13a、 13b、13c、13d和/或主放大部15a、15b、15c、15d的驅動電壓進行降低控制來降低微波產生部10的輸出功率，并返回步驟S207，在各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的所有微波反射量均成為規定值以下之前、或者成為預先設定的最低輸出功率之前，執行驅動電壓的降低調整動作。并且，也可以采用這樣的控制在所有微波反射量都成為規定值以下時返回步驟S118。另外，在預先設定的最低輸出功率下，也可以在所有微波反射量均未成為規定值以下的情況下，停止加熱動作而結束加熱處理。(實施方式2)以下，參照附圖12至圖19對本發明的實施方式2的微波加熱裝置進行說明。在實施方式2的微波加熱裝置中，替代微波反射量，而根據VSWR(電壓駐波比)的值來執行前述的實施方式1中說明的圖6的流程圖中的步驟S121和步驟S121、以及圖7的流程圖中的步驟S123和步驟SlM中的判定，其中，所述VSWR是根據微波供給量和微波反射量雙方的值計算出的。在實施方式2的微波加熱裝置中，與前述實施方式1的微波加熱裝置的不同點是上述控制內容，而結構是相同的。因此，在實施方式2中，僅對與實施方式1不同的控制內容進行說明，關于其他動作和結構引用實施方式1中的說明，在實施方式2的說明中對具有與前述實施方式1相同的功能、結構的部分標注相同標號，其說明應用實施方式1中的說明。以下，對實施方式2的微波加熱裝置中的VSWR(電壓駐波比)控制動作進行說明。在前述的實施方式1的微波加熱裝置中，在圖6所示的流程圖中的步驟S120和步驟S121、以及圖7的流程圖的步驟S123和步驟SlM中，檢測微波反射量(rw)和該微波反射量的每單位時間的增減變化狀態而進行了判定處理。在實施方式2的微波加熱裝置中，對于上述判定處理，根據微波供給量(sw)和微波反射量(rw)雙方的值來計算VSWR(電壓駐波比)，并根據該VSWR的時間變化特性和每單位時間的增減變化特性，進行各個步驟S120、 S121、S123、S124的判定處理。實施方式2的微波加熱裝置中的其他步驟與實施方式1的微波加熱裝置相同。圖12和圖13示出了與前述圖10的微波反射量的時間變化特性以及圖11的微波反射量的每單位時間的增減變化特性分別對應的VSWR的時間變化特性以及VSWR的每單位時間的增減變化特性。在圖12中，橫軸表示加熱時間[sec]，縱軸表示根據各功率檢測部 18a、18b、18c、18d檢測到的微波供給量(sw)和微波反射量[W]計算出的VSWR(電壓駐波比)。此外，在圖13中，橫軸表示加熱時間[sec]，縱軸表示VSWR的每單位時間的增減。在圖12和圖13中，在VSWR的時間變化特性曲線以及增減變化特性曲線上，分別標注了與各自對應的供電部20a、20b、20c、20d的編號。圖14至圖16所示的流程圖示出了實施方式2的微波加熱裝置中的控制內容，對應于前述的實施方式1中說明的圖6至圖8的流程圖的控制動作。在實施方式2中同樣執行實施方式1中使用圖5說明的控制內容。在以下的控制內容的說明中，使用圖12和圖13 的特性曲線，并且使用圖14至圖16所示的流程圖進行說明。在實施方式2的微波加熱裝置的正式加熱動作中，前進到圖14所示的步驟S118， 開始正式加熱動作中的加熱時間累計，進而前進到步驟S119。在步驟S119中，控制部21取入各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的與微波供給量(sw)和微波反射量(rw)相當的檢測信號，進而前進到步驟S120A。在步驟S120A中，根據各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波供給量(sw) 和微波反射量(rw)來計算各VSWR，并判定是否計算出的VSWR中的任何一個均未超過規定值。即，在步驟S120A中，確認所檢測到的任何VSWR都為規定值以下的情況。在實施方式 2中，將規定值設定為3.0。在各VSWR為規定值以下的情況下前進到步驟S121A，在超過了規定值的情況下前進到步驟S200(參照圖16)。在圖12所示的VSWR的時間變化特性曲線中，未產生在加熱中途微波反射量超過規定值的狀態。此外，如圖12所示，幾乎所有的時間變化特性曲線都示出了增加趨勢。在圖 13所示的VSWR的每單位時間的增減變化特性曲線中，關于由與供電部20b連接的功率檢測部18b檢測到的檢測信號(尤其是加熱時間小于50秒的狀態)，示出了反復地增加(正區域)和減小(負區域)的特性。在這樣地短時間反復發生增減、而未示出在時間上持續增加或減小的趨勢的特性的情況下，控制部21在步驟S121A中，不將該檢測信號QOb)的特性判定為趨勢不同的變化狀態(相反趨勢)，而假定地判定為不是相反趨勢而是相同趨勢并繼續加熱動作。然后，從步驟S121A前進到步驟S123A(參照圖15)。在步驟S123A中，再次判定能否可靠地判斷出各VSWR的每單位時間的增減變化狀態處于相同趨勢。在步驟S123A 中判定為微波反射量的時間性增減變化狀態為相同趨勢的情況下，前進到步驟S124A。另一方面，在步驟S123A中未能可靠地判定出各VSWR的時間性增減變化狀態為相同趨勢的情況下，返回步驟Sl 18 (參照圖14)。因此，在圖12和圖13所示的特性曲線的例子中，執行步驟S118—步驟S119—步驟S 120A這各個步驟來進行被加熱物B的加熱處理。在圖13所示的特性曲線中的加熱時間為大約50秒以后的狀態下，處于各VSWR的時間性增減變化全部增加的趨勢(正區域)。因此，在該狀態下，在步驟S123A中判定為微波反射量的時間性增減變化狀態為相同趨勢，進而前進到步驟S124A。在步驟S124A中，判定各VSWR的每單位時間的增減變化是否發生了顯著變化，例如判定是否至少一個VSWR的時間性增減變化為作為預定判定指標的閾值以上。作為此時的顯著判定指標的閾值(顯著度)是士0. 01。在步驟S124A中判定為至少一個VSWR的時間性增減變化超過了判定指標而顯著變化時，前進到步驟S125。另一方面，在步驟S124A中判定為VSWR的時間性增減變化未發生顯著變化、例如小于士0.01時，再次返回步驟S118(參照圖14)。在圖14所示的步驟S120A中，各VSWR超過了規定值時的步驟S200以后的控制內容在圖16的流程圖中示出。在圖16中，步驟S200至步驟S206中的各步驟的動作與前述的實施方式1中使用圖8的流程圖說明的動作相同。在步驟S206中，通過步驟S204中更新后的加熱頻率，以第2輸出功率開始正式加熱動作，進而前進到步驟S207A。在步驟S207A中，判定計算出的各VSWR是否為規定值(3.0)以下。在計算出的各 VSWR均未超過規定值的情況下，返回步驟S118(參照圖14)。另一方面，在各VSWR中的至少一個超過了規定值的情況下，前進到步驟S208。在步驟S208中，如實施方式1中說明的那樣進行振蕩部11的輸出功率的降低處理動作。在該輸出功率降低處理中，例如在將第2輸出功率設為100%的情況下，設相當于 90%的功率為第3輸出功率、相當于75%的功率為第4輸出功率、且相當于50%的功率為第5輸出功率，依次降低振蕩部11的輸出。在各VSWR均成為規定值(3.0)以下之前，依次降低振蕩部11的輸出，在均成為規定值以下的時刻，返回步驟S118。另外，當振蕩部11的輸出為相當于第2輸出功率的50%的第5輸出功率時，可以在任意一個微波反射量超過了規定值的情況下，停止加熱動作而結束加熱處理。如上所述，在實施方式2的微波加熱裝置中，包含微波反射量以及微波供給量在內，進行了控制動作，因此，能夠對通過更新處理等使微波產生部產生的頻率變化時的微波供給量的變化進行校正。此外，在實施方式2的微波加熱裝置中，能夠確認與步驟S208中的輸出功率降低處理對應的實際動作，因此能夠更可靠地估計出被加熱物的與加熱相伴的狀態變化。接著，作為與前述實施方式1中使用的圖10和圖11的特性曲線、以及實施方式2 中使用的圖12和圖13的特性曲線不同的其他加熱例，圖17至圖19示出使用了被加熱物 C的特性曲線例。圖17是在前述實施方式1的微波加熱裝置對被加熱物C進行了正式加熱處理時的微波反射量的時間變化特性曲線的例子。在圖17中，橫軸是加熱時間[sec]，縱軸是各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波反射量[W]。在圖17所示的特性曲線的例子中示出了以下情況在圖6的流程圖的步驟S120 中，各微波反射量為規定值(50W)以下，因此，通過在步驟5115(圖幻中設定的加熱頻率 (Π)繼續進行正式加熱動作。圖18對應于圖17的特性曲線，例示了在前述實施方式2的微波加熱裝置對被加熱物C進行正式加熱處理時的VSWR的時間變化特性曲線。在圖18中，橫軸是加熱時間 [sec]，縱軸是基于各功率檢測部18a、18b、18c、18d檢測到的微波供給量和微波反射量的 VSWR。圖19是示出了基于圖18的VSWR的時間變化特性的每單位時間的變化的增減變化特性曲線的例子。在圖19中，橫軸是加熱時間[sec]，縱軸是VSWR的每單位時間的增減。圖18所示的特性曲線示出了以下情況在圖14的流程圖的步驟S120A中，各VSWR 為規定值(3.0)以下，因此，通過所設定的加熱頻率繼續進行正式加熱動作。
此外，圖19示出了表示對被加熱物C進行正式加熱動作時的各VSWR的每單位時間的增減狀態變化的增減變化特性曲線。根據這些VSWR的增減變化特性曲線來判定時間性增減變化的趨勢。如在實施方式2中說明的那樣，在圖14的流程圖的步驟S120A、步驟 S121A以及圖15的流程圖的步驟S123A、步驟S124A中的判定動作中，使用了圖19所示的增減變化特性。在圖19所示的增減變化特性曲線中，當加熱時間到達大約120秒以后時， VSWR的每單位時間的增減變化狀態全部成為減小趨勢(負區域)。因此，控制部21在判定為VSWR的每單位時間的增減變化狀態全部處于減小趨勢(負區域)(步驟S123A)時，接著在步驟S124A中判定任何VSWR的時間性增減變化是否顯著(0. 01以上)。如果有任何一個 VSffR的時間性變化顯著，則進行步驟S125的加熱動作結束之前的各種加熱條件處理，在步驟S126中確認被加熱物C的加熱狀態滿足結束條件，進而結束被加熱物C的加熱動作。如上所述，根據本發明的微波加熱裝置，檢測從與多個供電部分別對應的功率檢測部得到的微波反射量的時間性增減變化，進行是否有任何一個微波反射量與其他微波反射量的時間性增減變化不同的判定處理，由此，能夠可靠地估計被加熱物的加熱分布的均勻性。在本發明的微波加熱裝置中，在如上所述地根據微波反射量的時間性增減變化估計出被加熱物的加熱分布處于不均勻的加熱狀態的情況下，能夠立即執行微波產生部的加熱頻率的更新，改變加熱室內的微波分布來促進被加熱物的均勻加熱。所謂任何一個微波反射量與其他微波反射量的時間性增減變化不同，是指作為對象的供電部所接收的微波功率比其他供電部接收的微波功率顯著地增加或減小。因此，這就暗示該作為對象的供電部的周邊的微波損耗降低或增大，從而判定為被加熱物被局部加熱、或者加熱溫度比其他供電部的周邊部分低。此外，在本發明的微波加熱裝置中，根據所有微波反射量的時間性增減變化來估計被加熱物的加熱狀態。在本發明的微波加熱裝置中，在所有微波反射量的增減狀態均表現出相同趨勢的情況下，判定為被加熱物得到均勻加熱，并且在相同趨勢中的增減變化顯著時，判定為被加熱物的物性值開始大幅變化。即，在被加熱物的加熱狀態下，當達到開始大量產生水分蒸發的溫度帶時，微波向被加熱物的浸透深度變大。這樣，當微波向被加熱物的浸透深度變大時，在較小的被加熱物中微波開始透過被加熱物，而在較大的被加熱物中， 被加熱物表面上的反射減少。由于成為這樣的狀態，因此在加熱室的各供電部中，直接接收從其他供電部放射的微波的比例增加，被加熱物的表面上的反射減少，由此，各供電部接收的微波反射量減少。因此，在由各功率檢測部檢測到的微波反射量的增減變化狀態為相同趨勢的情況中的變得顯著的時刻，估計為被加熱物的溫度已被加熱到60°C 70°C的范圍。 一般而言，在被加熱物的溫度達到60°C 70°C的范圍時，估計出對該被加熱物的加熱烹調已接近結束狀態。因此，接受該估計結果，能夠掌握被加熱物的加熱烹調已進入最后階段的情況，并且能夠判定截止于加熱動作結束的時機而抑制被加熱物的過加熱。關于截止于加熱動作結束的時機，例如有將被加熱物的溫度達到了 75°C的時刻設為加熱結束的情況、根據從加熱開始起的經過時間計算持續的時間來決定結束時間的情況。并且，當經過了加熱持續時間而到達結束時間時，通過停止微波產生部的工作，能夠使被加熱物成為所期望的良好的完成狀態。此外，在本發明的微波加熱裝置中，能夠在被加熱物為恰當的溫度時結束加熱動作，因此能夠抑制無謂的功耗。在本發明的微波加熱裝置中，為如下結構多個供電部在形成加熱室的同一壁面上，以該壁面的大致中央為中心呈點對稱地配置，因此，能夠利用點對稱地配置的多個供電部從不同的方向對載置在加熱室內中央的被加熱物放射微波，并且供電部接收來自不同方向的反射波。此外，在本發明的微波加熱裝置中，通過進行各供電部所接收到的微波反射量的對比，能夠可靠地掌握被加熱物的加熱均勻性，并且能夠高精度地估計加熱的均勻性狀態。此外，本發明的微波加熱裝置在微波產生部產生的振蕩頻率的更新處理等中，能夠將功率檢測部檢測到的微波供給量用于對改變振蕩頻率時的微波供給量的變化的校正， 從而能夠更可靠地估計出被加熱物的與加熱相伴的狀態變化。在本發明的微波加熱裝置中，在通過在正式加熱動作開始前的掃描動作中選擇出的振蕩頻率執行被加熱物的加熱的過程中，在微波反射量超過了規定值的情況下，優先于被加熱物的加熱分布狀態和加熱狀態的估計，而執行重新選擇用于對被加熱物進行加熱的振蕩頻率的掃描動作。將重新選擇的振蕩頻率作為該被加熱物的加熱頻率進行更新，執行被加熱物的加熱動作。由此，在本發明的微波加熱裝置中，通過恰當選擇出的振蕩頻率來執行加熱動作，因此，能夠抑制因反射到微波產生部側的微波功率造成微波產生部的結構部件發生熱損壞的狀況，并且，通過使供給到被加熱物的微波功率量最大化，能夠實現加熱動作的短時間化和節電化。產業上的可利用性如上所述，本發明的微波加熱裝置可提供設置多個供電部，并根據與各個供電部接收到的反射波相關的信息將被加熱物均勻加熱至期望狀態的裝置，因此，可應用于以微波爐為代表的利用了感應加熱的加熱裝置、生垃圾處理機、半導體制造裝置、干燥裝置等各種用途。標號說明10:微波產生部11 振蕩部12a:首級功率分配部12b、12c 次級功率分配部13a、13b、13c、13d 首級放大部14a、14b、14c、14d :微波發送路徑15a、15b、15c、15d 主放大部16a、16b、16c、16d 輸出部17a、17b、17c、17d :微波傳送路徑18a、18b、18c、18d 功率檢測部20a、20b、20c、20d 供電部21 控制部24:載置盤100:加熱室101 左壁面102 右壁面103:底壁面
104:上壁面105:內壁面106:開閉門
權利要求
1.一種微波加熱裝置，其具有具有頻率可變功能的微波產生部；收納被加熱物的加熱室；多個供電部，其將所述微波產生部產生的微波供給到所述加熱室；功率檢測部，其檢測從所述加熱室經由所述供電部反射到所述微波產生部側的微波反射量；以及控制部，其根據所述功率檢測部檢測到的檢測信號控制所述微波產生部的動作，所述控制部進行如下控制使所述微波產生部以對所述被加熱物進行加熱的加熱頻率進行工作，將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室，并且所述控制部構成為根據所述功率檢測部檢測到的檢測信號的檢測電平的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從所述供電部供給到所述加熱室的微波功率和加熱頻率。
2.根據權利要求1所述的微波加熱裝置，其中，該微波加熱裝置構成為根據來自所述功率檢測部的至少一個微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱分布狀態，根據來自所述功率檢測部的所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從所述供電部供給到所述加熱室的微波功率和加熱頻率。
3.根據權利要求2所述的微波加熱裝置，其中，所述控制部構成為進行如下控制在對被加熱物的正式加熱動作開始前，使所述微波產生部在整個預定頻帶內進行掃描動作，由此，選擇所述微波反射量的總和表現出最小值的振蕩頻率作為加熱頻率，使所述微波產生部以所述加熱頻率進行工作而將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室。
4.根據權利要求2所述的微波加熱裝置，其中，所述控制部構成為進行如下控制在對被加熱物的正式加熱動作開始前，使所述微波產生部在整個預定頻帶內進行掃描動作，選擇所述微波反射量的總和相對于所述微波供給量的總和的反射比率表現出最小值的振蕩頻率作為加熱頻率，使所述微波產生部以所述加熱頻率進行工作而將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室。
5.根據權利要求2或3所述的微波加熱裝置，其中，各個所述供電部在形成加熱室的同一壁面上，以該壁面的中央為中心呈點對稱地配置。
6.根據權利要求2或3所述的微波加熱裝置，其中，所述控制部構成為在來自所述功率檢測部的多個微波反射量中的任何微波反射量超過了預先設定的規定值的情況下，再次進行加熱頻率的選擇。
7.根據權利要求2或3所述的微波加熱裝置，其中，所述控制部構成為在根據來自所述功率檢測部的多個微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當至少一個微波反射量的增減變化狀態表現出與其他微波反射量不同的趨勢時，再次進行加熱頻率的選擇。
8.根據權利要求2或3所述的微波加熱裝置，其中，所述控制部構成為在根據來自所述功率檢測部的所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當所有微波反射量的增減變化狀態表現出相同趨勢時，繼續進行正式加熱動作。
9.根據權利要求2或3所述的微波加熱裝置，其中，所述控制部構成為在根據來自所述功率檢測部的所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當所有微波反射量的增減變化狀態表現出相同趨勢、且至少一個微波反射量的增減變化狀態的檢測電平超過了作為判定指標的閾值時，估計出該被加熱物的溫度處于60°C 70°C的范圍內，并計算正式加熱動作的結束時間。
10.根據權利要求2或3所述的微波加熱裝置，其中，所述控制部進行如下控制使所述微波產生部以對被加熱物的正式加熱動作開始前選擇的加熱頻率進行工作，將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室，并且所述控制部構成為在微波反射量超過了規定值的情況下，優先于被加熱物的加熱分布狀態和加熱狀態的估計，而再次進行選擇對被加熱物進行加熱的振蕩頻率的所述掃描動作，將所選擇的振蕩頻率作為被加熱物的加熱頻率進行更新而對被加熱物進行加熱。
11.一種微波加熱控制方法，該微波加熱控制方法具有以下步驟在對收納于加熱室內的被加熱物的正式加熱動作開始前，在整個預定頻帶內進行掃描動作，由此，檢測從加熱室經由多個供電部反射到微波產生部側的微波反射量；選擇所檢測到的微波反射量的總和的檢測電平表現出最小值的振蕩頻率作為加熱頻率；以及在以所選擇的加熱頻率將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室的狀態下，根據微波反射量的檢測電平的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從所述供電部供給到所述加熱室的微波功率和加熱頻率。
12.根據權利要求11所述的微波加熱控制方法，其中，該微波加熱控制方法包含以下步驟根據檢測到的至少一個微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱分布狀態，根據所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從所述供電部供給到所述加熱室的微波功率和加熱頻率。
13.根據權利要求11所述的微波加熱控制方法，其中，在選擇加熱頻率的步驟中，選擇微波反射量的總和相對于微波供給量的總和的反射比率表現出最小值的振蕩頻率作為加熱頻率。
14.根據權利要求11或12所述的微波加熱控制方法，其中，在檢測到的多個微波反射量中的任何微波反射量超過了預先設定的規定值的情況下， 再次進行加熱頻率的選擇。
15.根據權利要求11或12所述的微波加熱控制方法，其中，在根據檢測到的多個微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當至少一個微波反射量的增減變化狀態表現出與其他微波反射量不同的趨勢時，再次進行加熱頻率的選擇。
16.根據權利要求11或12所述的微波加熱控制方法，其中，在根據檢測到的所有微波反射量的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態的情況下，當所有微波反射量的增減變化狀態表現出相同趨勢時，繼續進行正式加熱動作。
17.根據權利要求11或12所述的微波加熱控制方法，其中，在以對被加熱物的正式加熱動作開始前選擇的加熱頻率進行工作而將微波功率從所述供電部供給到所述加熱室的正式加熱動作中，在微波反射量超過了規定值的情況下，優先于被加熱物的加熱分布狀態和加熱狀態的估計，而再次進行選擇對被加熱物進行加熱的振蕩頻率的所述掃描動作，將所選擇的振蕩頻率作為被加熱物的加熱頻率進行更新而對被加熱物進行加熱。
全文摘要
本發明的目的在于，提供在加熱室內設置多個供電部、并根據來自各個供電部的反射功率信息將被加熱物均勻加熱至期望狀態的微波加熱裝置以及微波加熱控制方法，為了實現該目的，控制部(21)進行如下控制使微波產生部(10)以對被加熱物進行加熱的加熱頻率進行工作而將微波功率從多個供電部(20a、20b、20c、20d)供給到加熱室(10)，根據功率檢測部(18a、18b、18c、18d)檢測到的檢測信號的檢測電平的每單位時間的增減變化狀態來估計被加熱物的加熱狀態，控制從供電部供給到加熱室的微波功率和加熱頻率。
文檔編號H05B6/72GK102474925SQ20108003089
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月28日 優先權日2009年7月10日
發明者三原誠, 信江等隆, 大森義治, 安井健治 申請人:松下電器產業株式會社