JP2009272273A - Microwave processing apparatus - Google Patents
Microwave processing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009272273A JP2009272273A JP2008124326A JP2008124326A JP2009272273A JP 2009272273 A JP2009272273 A JP 2009272273A JP 2008124326 A JP2008124326 A JP 2008124326A JP 2008124326 A JP2008124326 A JP 2008124326A JP 2009272273 A JP2009272273 A JP 2009272273A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- power
- microwave
- phase
- oscillation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/70—Feed lines
- H05B6/705—Feed lines using microwave tuning
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
- H05B2206/04—Heating using microwaves
- H05B2206/044—Microwave heating devices provided with two or more magnetrons or microwave sources of other kind
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体素子を用いて構成したマイクロ波発生部を備えたマイクロ波処理装置に関するものである。 The present invention relates to a microwave processing apparatus including a microwave generation unit configured using a semiconductor element.
従来のこの種のマイクロ波処理装置は、半導体発振部と、発振部の出力を複数に分割する分配部と、分配された出力をそれぞれ増幅する複数の増幅部と、増幅部の出力を再合成する合成部とを有し、分配部と増幅部との間に位相器を設けたものがある(例えば、特許文献1)。 This type of conventional microwave processing apparatus includes a semiconductor oscillation unit, a distribution unit that divides the output of the oscillation unit into a plurality of units, a plurality of amplification units that amplify the distributed outputs, and a recombination of the outputs of the amplification units. And a phase shifter between the distribution unit and the amplification unit (for example, Patent Document 1).
そして、位相器はダイオードのオンオフ特性によりマイクロ波の通過線路長を切り替える構成としている。また、合成部は90度および180度ハイブリッドを用いることで合成部の出力を2つにすることができ、位相器を制御することで2出力の電力比を変化させたり、2出力間の位相を同相あるいは逆相にすることができるとしている。 The phase shifter is configured to switch the microwave pass line length according to the on / off characteristics of the diode. In addition, the synthesis unit can use two 90 degree and 180 degree hybrids, so that the output of the synthesis unit can be made two. By controlling the phase shifter, the power ratio of the two outputs can be changed, or the phase between the two outputs can be changed. Can be in phase or out of phase.
また、被加熱物を収納した加熱室からマイクロ波発生部側に戻ってくる反射電力を検出し、その反射電力信号に基づいて、反射電力が最小になる発振周波数を追尾させる従来技術がある(特許文献2)。
しかしながら、前記従来の構成での合成部の2つの出力から放射されるマイクロ波は、位相器によって位相を変化させることで2つの放射アンテナからの放射電力比や位相差を任意にかつ瞬時に変化させることは可能だが、その放射によってマイクロ波が供給される加熱室内に収納されたさまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することは難しいという課題を有していた。また、複数のアンテナでマイクロ波を供給する場合、位相差によって反射電力が変動することや、発振周波数によって位相が変動することに対して対処できない課題も有していた。 However, the microwaves radiated from the two outputs of the combining unit in the conventional configuration change the radiated power ratio and phase difference from the two radiating antennas arbitrarily and instantaneously by changing the phase by the phase shifter. However, it has been difficult to efficiently heat objects to be heated in various shapes, types, and quantities stored in a heating chamber to which microwaves are supplied by the radiation. In addition, when microwaves are supplied from a plurality of antennas, there is a problem that the reflected power varies due to the phase difference and the phase varies depending on the oscillation frequency.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、マイクロ波を放射する機能を有した複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともに、夫々に供給するマイクロ波の位相のずれを補正して反射電力を最小とする発振周波数検出を行い、検出精度を向上するとともに、検出結果の再現性を高めて、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱するマイクロ波発処理装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and optimally arranges a plurality of power feeding units having a function of radiating microwaves on the wall surface of the heating chamber, and shifts the phase of the microwaves to be supplied to each of them. A micro that corrects the reflected power to minimize the reflected power, improves detection accuracy, improves the reproducibility of detection results, and efficiently heats objects to be heated in various shapes, types, and quantities An object is to provide a wave generation processing apparatus.
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波処理装置は、被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、前記発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部の少なくともひとつの出力位相を可変する位相可変部と、前記電力分配部および/または位相可変部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を前記加熱室に供給する給電部と、前記それぞれの給電部から前記増幅部方向に反射するマイクロ波電力を検出する電力検出部と、前記発振部の発振周波数と前記位相可変部の位相量を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記加熱室に収容された前記被加熱物を加熱処理する前段階で、前記給電部から前記増幅部方向に反射するマイクロ波電力が最小となる周波数を検出する予備検出動作を行う構成とし、前記位相可変部を制御して、前記それぞれ
の給電部から供給するマイクロ波の位相差を略一致させた後、前記予備検出動作を行う構成としたものであり、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差および周波数を反射電力が最小となるように制御することによって加熱室に放射したマイクロ波を有効に被加熱物に吸収させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。
In order to solve the above-described conventional problems, a microwave processing apparatus of the present invention includes a heating chamber that accommodates an object to be heated, an oscillation unit, and a power distribution unit that distributes and outputs the output of the oscillation unit to a plurality of units. A phase variable unit that varies at least one output phase of the power distribution unit, an amplification unit that amplifies the output of each of the power distribution unit and / or the phase variable unit, and an output of the amplification unit to the heating chamber A power supply unit to supply; a power detection unit that detects microwave power reflected from the respective power supply units in the direction of the amplification unit; and a control unit that controls an oscillation frequency of the oscillation unit and a phase amount of the phase variable unit; The control unit is a preliminary detection that detects a frequency at which microwave power reflected from the power supply unit in the direction of the amplification unit is minimized before the object to be heated is heat-treated in the heating chamber. Action And configured to perform the preliminary detection operation after controlling the phase variable unit to substantially match the phase difference of the microwaves supplied from the respective power supply units, and a plurality of power supply units. By controlling the phase difference and frequency of the microwave radiated from the chamber so that the reflected power is minimized, the microwave radiated into the heating chamber can be effectively absorbed by the heated object, and various shapes, types, and quantities Can be heated with high efficiency.
本発明のマイクロ波処理装置は、マイクロ波を放射する機能を有した複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともにそれぞれの給電部から放射されるマイクロ波の位相差および周波数を最適化することで、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱するマイクロ波処理装置を提供することができる。 The microwave processing apparatus of the present invention optimally arranges a plurality of power feeding units having a function of radiating microwaves on the wall surface of the heating chamber and optimizes the phase difference and frequency of the microwaves radiated from each power feeding unit. Therefore, it is possible to provide a microwave processing apparatus that heats an object to be heated of various shapes, types, and amounts with high efficiency.
第1の発明は、被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、電力分配部の少なくともひとつの出力位相を可変する位相可変部と、電力分配部および/または位相可変部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、増幅部の出力を加熱室に供給する給電部と、それぞれの給電部から増幅部方向に反射するマイクロ波電力を検出する電力検出部と、発振部の発振周波数と位相可変部の位相量を制御する制御部とを備え、制御部は加熱室に収容された被加熱物を加熱処理する前段階で、給電部から増幅部方向に反射するマイクロ波電力が最小となる周波数を検出する予備検出動作を行う構成とし、位相可変部を制御して、それぞれの給電部から供給するマイクロ波の位相差を略一致させた後、予備検出動作を行う構成としたものであり、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差を一致させて予備検出動作を行うことにより、検出結果の再現性が向上し、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差および周波数を確実に制御することができ、加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることで、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。 A first invention includes a heating chamber that accommodates an object to be heated, an oscillation unit, a power distribution unit that distributes and outputs the output of the oscillation unit, and a phase that varies at least one output phase of the power distribution unit A variable unit, an amplifying unit that amplifies the output of each of the power distribution unit and / or the phase variable unit, a power supply unit that supplies the output of the amplifying unit to the heating chamber, and a micro that reflects from each power supply unit toward the amplification unit A power detection unit that detects wave power, and a control unit that controls the oscillation frequency of the oscillation unit and the phase amount of the phase variable unit, and the control unit is a stage before heat-treating the object to be heated contained in the heating chamber. The preliminary detection operation is performed to detect the frequency at which the microwave power reflected from the power feeding unit in the direction of the amplification unit is minimized, and the phase variable unit is controlled so that the phase difference of the microwaves supplied from the respective power feeding units is determined. After roughly matching, reserve The pre-detection operation is performed by matching the phase differences of the microwaves radiated from the plurality of power supply units, thereby improving the reproducibility of the detection results and radiating from the plurality of power supply units. The microwave phase difference and frequency can be controlled reliably, and the microwaves radiated to the heating chamber can be efficiently absorbed by the object to be heated, so that objects to be heated of various shapes, types, and quantities can be obtained. It can be heated with high efficiency.
第2の発明は、特に、第1の発明のそれぞれの給電部から供給されるマイクロ波の位相差を略一致させる周波数として、発振部の発振周波数帯域の中央周波数を選定する構成としたものであり、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差を使用する周波数帯域の中央で一致させて予備検出動作を行うことにより、検出結果の再現性が向上し、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差および周波数を確実に制御することができ、加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることで、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。 In particular, the second invention is configured to select the center frequency of the oscillation frequency band of the oscillation unit as a frequency that substantially matches the phase difference of the microwaves supplied from the respective power supply units of the first invention. Yes, by performing the preliminary detection operation by matching the phase difference of the microwaves radiated from a plurality of power supply units at the center of the frequency band to be used, the reproducibility of the detection result is improved, and the microwaves radiated from the plurality of power supply units The phase difference and frequency of waves can be controlled reliably, and the microwaves radiated into the heating chamber are efficiently absorbed by the object to be heated. Can be heated.
第3の発明は、特に、第1の発明の給電部から増幅部方向に反射するマイクロ波電力が最小となる周波数を検出する予備検出動作において、発振部の出力マイクロ波の周波数に応じて、位相可変部の位相量を補正制御する構成としたものであり、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差が、伝播する周波数によってずれるのを補正し、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差を一致させて一定に保つ正しい条件での予備検出動作を実現し、検出精度を向上させ、再現性を高めることによって加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。 According to the third aspect of the invention, in particular, in the preliminary detection operation for detecting the frequency at which the microwave power reflected from the power feeding unit of the first aspect of the invention in the direction of the amplification unit is minimized, according to the frequency of the output microwave of the oscillation unit, It is configured to correct and control the phase amount of the phase variable unit, and the microwaves radiated from a plurality of power supply units are corrected by correcting the phase difference of the microwaves radiated from the plurality of power supply units to be shifted depending on the propagating frequency. Preliminary detection operation under the correct conditions to keep the phase difference of the same and keep constant, improve the detection accuracy and enhance the reproducibility to efficiently absorb the microwave radiated into the heating chamber to the heated object It is possible to heat objects to be heated in various shapes, types and amounts with high efficiency.
第4の発明は、被加熱物を収容する加熱室と、発振部と、発振部の出力を複数に分配して出力する電力分配部と、電力分配部の少なくともひとつの出力位相を可変する位相可変部と、電力分配部および/または位相可変部の出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、増幅部の出力を加熱室に供給する給電部と、それぞれの給電部から増幅部方向に反射するマイクロ波電力を検出する電力検出部と、発振部の発振周波数と位相可変部の位相量を制御する制御部とを備え、制御部は加熱室に収容された被加熱物を加熱処理する前段階で、給
電部から増幅部方向に反射するマイクロ波電力が最小となる周波数を検出する予備検出動作を行う構成とし、予備検出動作では、それぞれの給電部入力位置での供給するマイクロ波の位相を略一致させた検出を最初に行う構成としたものであり、マイクロ波伝播条件が揃いかつ加熱室放射に最も近い位置で、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差を一致させた検出動作結果を基準として、詳細な検出動作を行うことにより、再現性が向上し、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差および周波数を確実に制御することができ、加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a heating chamber that accommodates an object to be heated, an oscillation unit, a power distribution unit that distributes and outputs the output of the oscillation unit, and a phase that varies at least one output phase of the power distribution unit A variable unit, an amplifying unit that amplifies the output of each of the power distribution unit and / or the phase variable unit, a power supply unit that supplies the output of the amplifying unit to the heating chamber, and a micro that reflects from each power supply unit toward the amplification unit A power detection unit that detects wave power, and a control unit that controls the oscillation frequency of the oscillation unit and the phase amount of the phase variable unit, and the control unit is a stage before heat-treating the object to be heated contained in the heating chamber. The preliminary detection operation is performed to detect the frequency at which the microwave power reflected from the power supply unit in the direction of the amplification unit is minimum. In the preliminary detection operation, the phase of the microwave to be supplied at each power supply unit input position is approximately Matched detection This is the first configuration, and based on the detection operation results that match the phase difference of microwaves radiated from multiple power feeding units at the position closest to the heating chamber radiation with the same microwave propagation conditions Reproducibility is improved, and the phase difference and frequency of microwaves radiated from multiple power supply units can be reliably controlled, and the microwaves radiated into the heating chamber are efficiently heated. It can be absorbed by objects, and heated objects of various shapes, types, and quantities can be heated with high efficiency.
第5の発明は、特に、第4の発明の給電部から増幅部方向に反射するマイクロ波電力が最小となる周波数を検出する予備検出動作において、発振部の出力マイクロ波の周波数に応じて、位相可変部の位相量を補正制御して、それぞれの給電部入力位置での位相差を一定に保つ構成としたものであり、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差が、伝播する周波数によってずれるのを補正し、複数の給電部入力位置での位相差を一定に保つ正しい条件での検出動作を実現し、検出精度を向上させ、再現性を高めることによって加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。 According to the fifth aspect of the invention, in particular, in the preliminary detection operation for detecting the frequency at which the microwave power reflected in the direction of the amplification unit from the power feeding unit of the fourth invention is minimized, according to the frequency of the output microwave of the oscillation unit, The phase amount of the phase variable section is corrected and controlled so that the phase difference at each power feed section input position is kept constant. The frequency at which the phase difference of the microwaves radiated from a plurality of power feed sections propagates The microwaves radiated to the heating chamber are realized by correcting the deviation due to the detection conditions, realizing the detection operation under the correct conditions to keep the phase difference at multiple power feeding unit input positions constant, improving the detection accuracy, and improving the reproducibility. Can be efficiently absorbed by the object to be heated, and the object to be heated of various shapes, types and amounts can be heated with high efficiency.
第6の発明は、特に、第4または5の発明の複数有する前記加熱室へのマイクロ波供給経路の1経路を基準経路とし、前記制御部は、前記基準経路に対する相対的な値で位相差の制御を行う構成としたものであり、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差制御の基準を明確にして、検出精度と再現性を高めることができ、加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。 In a sixth aspect of the invention, in particular, one of the microwave supply paths to the heating chamber of the fourth or fifth aspect of the invention is used as a reference path, and the control unit has a phase difference with a relative value with respect to the reference path. The control of the phase difference control of microwaves radiated from a plurality of power feeding parts is clarified, the detection accuracy and reproducibility can be improved, and the microwaves radiated to the heating chamber can be controlled. The object to be heated can be efficiently absorbed, and the object to be heated of various shapes, types, and amounts can be heated with high efficiency.
第7の発明は、特に、第4から6のいずれか1つの発明の制御部は、複数有する加熱室へのマイクロ波供給経路の基準経路に対する相対的な位相差を検出し、記憶する手段を有する構成としたものであり、マイクロ波処理装置個々にある固有のマイクロ波供給経路ばらつきを補正する情報の取得と保存ができ、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差制御の基準を明確にして、検出精度と再現性を高めることができ、加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。 According to a seventh aspect of the invention, in particular, the control unit according to any one of the fourth to sixth aspects includes means for detecting and storing a relative phase difference with respect to a reference path of a microwave supply path to a plurality of heating chambers. It is possible to acquire and save information to correct the unique microwave supply path variation in each microwave processing device, and to clarify the reference for the phase difference control of microwaves radiated from multiple power supply units. Therefore, the detection accuracy and reproducibility can be improved, the microwave radiated to the heating chamber can be efficiently absorbed by the heated object, and the heated object with various shapes, types, and quantities is highly efficient. Can be heated.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施形態におけるマイクロ波処理装置の構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a microwave processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、マイクロ波発生部は半導体素子を用いて構成した発振部1a、1c、発振部1a、1cの出力を2分配する電力分配部2a、2c、電力分配部2a、2cそれぞれの出力を増幅する半導体素子を用いて構成した増幅部4a〜4d、増幅部4a〜4dによって増幅されたマイクロ波出力を後述する加熱室8内に放射する給電部5a〜5d、および電力分配部2a、2cと増幅部4a〜4dを接続するマイクロ波伝播路に挿入され入出力に任意の位相差を発生させる位相可変部3a〜3d、増幅部4a〜4dと給電部5a〜5dを接続するマイクロ波伝播路に挿入され、給電部5a〜5dから増幅部4a〜4d方向に反射するマイクロ波反射電力を検出する電力検出部6a〜6d、電力検出部6a〜6dによって検出される反射電力に応じて発振部1a、1cの発振周波数と位相可変部3a〜3dの位相量を制御する制御部7とで構成している。
In FIG. 1, the microwave generation unit includes oscillation units 1 a and 1 c configured using semiconductor elements,
また、本発明のマイクロ波処理装置は、被加熱物を収納する略直方体構造からなる加熱室8を有し、加熱室8は金属材料からなる壁面および被加熱物9を収納するために開閉する開閉扉(図示していない)と、被加熱物9を載置する載置台にて、供給されるマイクロ波を内部に閉じ込めるように構成している。そして、発振部1a、1cで発生したマイクロ波出力が伝播され、加熱室8内に放射供給する給電部5a〜5dが加熱室8を構成する壁面に配置されている。本実施の形態では給電部5a〜5dを各壁面の略中央にそれぞれ配置した構成を示している。この給電部の配置は本実施の形態に拘束されるものではなくいずれかの壁面に複数の給電部を設けてもよいし、対向面ではない例えば右壁面と底壁面のような隣接面に給電部を構成してもかまわない。
Further, the microwave processing apparatus of the present invention has a
増幅部4a〜4dは、低誘電損失材料から構成した誘電体基板の片面に形成した導電体パターンにて回路を構成し、各増幅部の増幅素子である半導体素子を良好に動作させるべく各半導体素子の入力側と出力側にそれぞれ整合回路を配している。電力分配部2a、2cは、例えばウィルキンソン型分配器のような出力間に位相差を生じない同相分配器であってもよいし、ブランチライン型やラットレース型のような出力間に位相差を生じる分配器であってもかまわない。この電力分配部2a、2cによって各々の出力には発振部1a、1cから入力されたマイクロ波電力の略1/2の電力が伝播される。
The amplifying
位相可変部3a〜3dは、印加電圧に応じて容量が変化する容量可変素子を用いて構成し、各々の位相可変範囲は、0度から略180度の範囲としている。これによって位相可変部3a〜3dより出力されるマイクロ波電力の位相差は0度から±180度の範囲を制御することができる。電力検出部6a〜6dは、給電部5a〜5dから増幅部4a〜4d方向に反射するマイクロ波いわゆる反射波の電力を抽出するものであり、電力結合度を例えば約40dBとし、反射電力の約1/10000の電力量を抽出する。この電力信号はそれぞれ、検波ダイオード(図示していない)で整流化しコンデンサ(図示していない)で平滑処理し、その出力信号を制御部7に入力させている。
The
制御部7は、使用者が直接入力する被加熱物の加熱条件、あるいは加熱中に被加熱物の加熱状態から得られる加熱情報と電力検出部6a〜6dよりの検出情報に基づいて、マイクロ波発生部の構成要素である発振部1a、1cと増幅部4a〜4dのそれぞれに供給する駆動電力の制御や位相可変部3a〜3dに供給する電圧を制御し、加熱室8内に収納された被加熱物9を最適に加熱する。
Based on the heating condition of the object to be heated directly input by the user or the heating information obtained from the heating state of the object to be heated during heating and the detection information from the
以上のように構成されたマイクロ波処理装置について、以下その動作、作用を説明する。 About the microwave processing apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、被加熱物9を加熱室8に収納し、その加熱条件を操作部(図示していない)から入力し、加熱開始キーを押す。加熱開始信号を受けた制御部7の制御出力信号により、マイクロ波発生部が動作を開始する。制御手段7は、駆動電源(図示していない)を動作させて発振部1a、1cに電力を供給する。
First, the object to be heated 9 is stored in the
この時、発振部1a、1cの初期の発振周波数は、例えば2400MHzに設定する電圧信号を供給し、発振が開始する。発振部1a、1cを動作させると、その出力は電力分配部2a、2cにて各々略1/2分配され、4つのマイクロ波電力信号となる。以降、駆動電源を制御して増幅部4a〜4dを動作させる。そして、それぞれのマイクロ波電力信号は、並列動作する増幅部4a〜4d、電力検出部6a〜6dを経て給電部5a〜5dにそれぞれ出力され、加熱室8内に放射される。
At this time, the initial oscillation frequency of the oscillation units 1a and 1c is supplied with a voltage signal set to 2400 MHz, for example, and oscillation starts. When the oscillating units 1a and 1c are operated, their outputs are distributed approximately ½ each by the
加熱室8内に供給されるマイクロ波電力が被加熱物に100%吸収されると、加熱室8からの反射電力は0Wになるが、被加熱物の種類・形状・量により加熱室8のインピーダ
ンスが変わり、マイクロ波電力供給側との整合ずれなどにより、給電部5a〜5dから増幅部4a〜4d方向に伝播するマイクロ波反射電力が生じる。電力検出器6a〜6dは、このマイクロ波反射電力を検出し、その反射電力量に比例した検出信号を制御部7に送る。
When 100% of the microwave power supplied into the
制御部7は、加熱室8に収容された被加熱物9を加熱処理する前段階で、発振部1a、1cと位相可変部3a〜3dを制御して、電力検出器6a〜6dで検出する反射電力を極小化する発振周波数および位相差の見極め、加熱処理条件を確定する予備検出動作を行う。予備検出動作で制御部7は、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差を一致させ、発振部1a、1cの発振周波数を例えば2400MHzから1MHzピッチで、周波数可変範囲の上限である2500MHzに到達するまで動作させ、同時に給電部5a〜5dから増幅部4a〜4d方向に反射するマイクロ波電力を電力検出器6a〜6dにて検出することで、反射電力を最小とする発振周波数情報を得ることができる。
The
ただし、発振部1a、1cから給電部5a〜5dの入力部分までの電気的線路長は、伝播線路の長さや途中に接続される部品のばらつきなどによりずれがあるため、位相可変部3a〜3dの制御を0度の状態に合わせても、給電部5a〜5d入力位置で位相がずれてしまう。このため、マイクロ波伝播条件が揃いかつ加熱室放射に最も近い位置となる給電部5a〜5dの入力部分で、位相差が一致するように、位相可変部3a〜3dの制御を電気的線路長ばらつき分補正する。この電気的線路長ばらつきは、周波数によってもばらつき変動が発生するため、使用する発振周波数帯域の中央の周波数、例えば2450MHzで補正値を決めれば、周波数変動に対して乖離幅が少なくなる。更に、発振部1a、1cの発振周波数に応じて、位相可変部3a〜3dの位相量を補正制御すれば、より正しい条件での検出動作を実現し、検出精度を向上させ、再現性を高められる。
However, since the electrical line length from the oscillation units 1a and 1c to the input portions of the
制御部7は、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差を一致させた条件での反射電力を最小とする発振周波数情報を最初に得て、この条件を基準として位相差を変動させた条件での予備検出動作を続ける。複数の給電部から放射するマイクロ波間に所定の位相差を設定するため、複数有する加熱室へのマイクロ波供給経路の中から、例えば給電部5aに至る経路を基準経路とし、給電部5aの入力部分に対する給電部5b〜5dの入力部分の相対的な位相差の制御を行う。この基準経路との相対的な制御で、各給電部5a〜5dから放射するマイクロ波の供給条件を明確にでき、検出精度と再現性を高められる。また、放射するマイクロ波の位相差を一致させた検出動作の場合と同様に発振部1a、1cの発振周波数に応じて、位相可変部3a〜3dの位相量を補正制御することで、複数の給電部5a〜5dから放射するマイクロ波の位相差が、伝播する周波数によってずれるのを修正し、正しい条件での検出動作を実現し、検出精度を向上させ、再現性を高められる。
The
以上の操作を繰り返し行うことで制御部7は、位相差設定位置と相対制御対象を明確にした発振部1a、1cの発振周波数と位相可変部3a〜3dの位相差に対する反射電力の情報を得て、予備検出動作を完了できる。
By repeatedly performing the above operations, the
制御部7は、反射電力が最も小さくなる発振周波数と位相差の条件で、発振部1a、1cおよび位相可変部3a〜3dを制御するとともに、入力された加熱条件に対応した出力が得られるように発振出力を制御する。制御部7の制御に応じた発振周波数のマイクロ波は、増幅部4a〜4dで、制御に応じた電力となり、それぞれの給電部5a〜5d入力部に制御指定の位相差で供給され、さらに加熱室8内に放射される。
The
このように動作することで様々な形状・大きさ・量の異なる被加熱物に対しても検出動作が精度よく行え、検出結果の再現性が向上し、反射電力が最も小さくなる思惑通りの設定条件で高効率な加熱を開始することができ、増幅部4a〜4dに備えられた半導体素子
が反射電力によって過剰に発熱することも防止でき、熱的な破壊を回避することができる。
By operating in this way, the detection operation can be performed accurately even for heated objects of various shapes, sizes, and quantities, the reproducibility of the detection results is improved, and the reflected power is minimized. High-efficiency heating can be started under the conditions, and it is possible to prevent the semiconductor elements provided in the amplifying
次に、マイクロ波処理装置個々の電気的線路長のばらつきへの対処について説明する。 Next, how to deal with variations in the electrical line length of each microwave processing apparatus will be described.
マイクロ波処理装置個々のばらつきへの対処のため、個々の位相差制御を補正する固有補正値を装置ごとに保有しておく必要がある。また、故障などで部品を交換した場合にこの固有補正値を更新する必要がある。このような補正値は、マイクロ波処理装置ごとに検出し、記憶する。マイクロ波処理装置ごとに検出する固有補正値は、再現できる負荷条件例えば被加熱物の無い状態で測定する。検出は、例えば基準経路の給電部5aと、固有補正値を得る給電部5bから2400MHzのマイクロ波を加熱室8へ放射し、電力検出部6aの反射電力を最小とする位相差を求め、同じ条件の設計値からのずれがマイクロ波処理装置個々の固有補正値となる。
In order to cope with the variation of each microwave processing apparatus, it is necessary to have a unique correction value for correcting each phase difference control for each apparatus. In addition, it is necessary to update this unique correction value when a part is replaced due to a failure or the like. Such a correction value is detected and stored for each microwave processing apparatus. The inherent correction value detected for each microwave processing apparatus is measured under a reproducible load condition, for example, without an object to be heated. For detection, for example, a microwave of 2400 MHz is radiated to the
以下同様に、周波数を変化させて周波数可変範囲の上限の2500MHzまで検出し、また、同じ検出を給電部5c、5dに対して行えば固有補正値が揃う。
Similarly, if the frequency is changed to detect up to 2500 MHz which is the upper limit of the frequency variable range, and the same detection is performed on the
この固有補正値を保存し、複数の給電部から放射するマイクロ波の位相差制御の基準を正しく補正することで、検出精度と再現性を高めることができ、加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を高効率に加熱することができる。 By storing this unique correction value and correctly correcting the phase difference control standards for microwaves radiated from multiple power supply units, detection accuracy and reproducibility can be improved, and microwaves radiated into the heating chamber can be efficiently used. Therefore, the object to be heated can be absorbed efficiently, and the object to be heated of various shapes, types and amounts can be heated with high efficiency.
以上のように、本発明にかかるマイクロ波処理装置は、複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともに、それぞれの給電部から放射されるマイクロ波の位相差および周波数を最適化できるので、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの用途にも適用できる。 As described above, the microwave processing apparatus according to the present invention can optimize the phase difference and the frequency of the microwaves radiated from each of the power supply units while optimally arranging the plurality of power supply units on the wall surface of the heating chamber. Therefore, the present invention can also be applied to uses such as a heating device using a dielectric heating as typified by a microwave oven, a garbage processing machine, or a microwave power source of a plasma power source as a semiconductor manufacturing device.
1a、1c 発振部
2a、2c 電力分配部
3a〜3d 位相可変部
4a〜4d 増幅部
5a〜5d 給電部
6a〜6d 電力検出部
7 制御部
8 加熱室
9 被加熱物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a,
Claims (7)
前記制御部は前記加熱室に収容された前記被加熱物を加熱処理する前段階で、前記給電部から前記増幅部方向に反射するマイクロ波電力が最小となる周波数を検出する予備検出動作を行う構成とし、前記位相可変部を制御して、前記それぞれの給電部から供給するマイクロ波の位相差を略一致させた後、前記予備検出動作を行う構成としたマイクロ波処理装置。 A heating chamber that accommodates an object to be heated; an oscillation unit; a power distribution unit that distributes and outputs the output of the oscillation unit; and a phase variable unit that varies at least one output phase of the power distribution unit; An amplifying unit that amplifies the output of each of the power distribution unit and / or the phase variable unit, a feeding unit that supplies the output of the amplifying unit to the heating chamber, and a reflection from the respective feeding unit toward the amplifying unit A power detection unit for detecting microwave power; and a control unit for controlling the oscillation frequency of the oscillation unit and the phase amount of the phase variable unit;
The controller performs a pre-detection operation for detecting a frequency at which the microwave power reflected from the power supply unit toward the amplification unit is minimized before the object to be heated housed in the heating chamber is heat-treated. A microwave processing apparatus configured to perform the preliminary detection operation after controlling the phase variable unit to substantially match the phase difference of the microwaves supplied from the respective power feeding units.
前記制御部は前記加熱室に収容された前記被加熱物を加熱処理する前段階で、前記給電部から前記増幅部方向に反射するマイクロ波電力が最小となる周波数を検出する予備検出動作を行う構成とし、前記予備検出動作では、前記それぞれの給電部入力位置での供給するマイクロ波の位相を略一致させた検出を最初に行う構成としたマイクロ波処理装置。 A heating chamber that accommodates an object to be heated; an oscillation unit; a power distribution unit that distributes and outputs the output of the oscillation unit; and a phase variable unit that varies at least one output phase of the power distribution unit; An amplifying unit that amplifies the output of each of the power distribution unit and / or the phase variable unit, a feeding unit that supplies the output of the amplifying unit to the heating chamber, and a reflection from the respective feeding unit toward the amplifying unit A power detection unit for detecting microwave power; and a control unit for controlling the oscillation frequency of the oscillation unit and the phase amount of the phase variable unit;
The controller performs a pre-detection operation for detecting a frequency at which the microwave power reflected from the power supply unit toward the amplification unit is minimized before the object to be heated housed in the heating chamber is heat-treated. A microwave processing apparatus configured as described above, wherein in the preliminary detection operation, detection is performed first by substantially matching the phases of microwaves supplied at the input positions of the power feeding units.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008124326A JP5195008B2 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Microwave heating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008124326A JP5195008B2 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Microwave heating device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009272273A true JP2009272273A (en) | 2009-11-19 |
JP5195008B2 JP5195008B2 (en) | 2013-05-08 |
Family
ID=41438632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008124326A Active JP5195008B2 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Microwave heating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5195008B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105142255A (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-09 | 桑巴控股荷兰有限公司 | Radio frequency heating apparatus |
EP3000283B1 (en) | 2013-05-21 | 2018-01-03 | Goji Limited | Calibration of an rf processing system |
US10911051B2 (en) | 2016-12-21 | 2021-02-02 | Whirlpool Corporation | Method, system and device for radio frequency electromagnetic energy delivery |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6091A (en) * | 1983-06-15 | 1985-01-05 | 松下電器産業株式会社 | High frequency heater |
JPH04117708A (en) * | 1990-09-06 | 1992-04-17 | Toshiba Corp | Oscillator |
JP2001177425A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Fujitsu Ten Ltd | Radio receiver having image cancel mixer circuit |
JP2008021493A (en) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Microwave utilization device |
JP2008066292A (en) * | 2006-08-08 | 2008-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Microwave processor |
-
2008
- 2008-05-12 JP JP2008124326A patent/JP5195008B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6091A (en) * | 1983-06-15 | 1985-01-05 | 松下電器産業株式会社 | High frequency heater |
JPH04117708A (en) * | 1990-09-06 | 1992-04-17 | Toshiba Corp | Oscillator |
JP2001177425A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Fujitsu Ten Ltd | Radio receiver having image cancel mixer circuit |
JP2008021493A (en) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Microwave utilization device |
JP2008066292A (en) * | 2006-08-08 | 2008-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Microwave processor |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3000283B1 (en) | 2013-05-21 | 2018-01-03 | Goji Limited | Calibration of an rf processing system |
US10433376B2 (en) | 2013-05-21 | 2019-10-01 | Goji Limited | Calibration of an RF processing system |
US11330680B2 (en) | 2013-05-21 | 2022-05-10 | Goji Limited | Calibration of an RF processing system |
CN105142255A (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-09 | 桑巴控股荷兰有限公司 | Radio frequency heating apparatus |
EP2953425A1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-09 | Nxp B.V. | Radio frequency heating apparatus |
US10143045B2 (en) | 2014-06-03 | 2018-11-27 | Ampleon Netherlands, B.V. | Radio frequency heating apparatus |
US10911051B2 (en) | 2016-12-21 | 2021-02-02 | Whirlpool Corporation | Method, system and device for radio frequency electromagnetic energy delivery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5195008B2 (en) | 2013-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5167678B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP5142364B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP5104048B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP5286905B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP5358580B2 (en) | Microwave heating device | |
WO2010134307A1 (en) | Microwave heating device and microwave heating method | |
JP5262250B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP4940922B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP5169371B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP2009252346A5 (en) | ||
JP5195255B2 (en) | Microwave heating device | |
JP5127038B2 (en) | High frequency processing equipment | |
JP5217882B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP4839994B2 (en) | Microwave equipment | |
JP5217993B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP5195008B2 (en) | Microwave heating device | |
JP2009181728A (en) | Microwave processing device | |
JP5286898B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP2008146966A (en) | Microwave generation device and microwave heating apparatus | |
JP5444734B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP5467341B2 (en) | Microwave processing equipment | |
JP2010073382A (en) | Microwave processing apparatus | |
JP2010073383A (en) | Microwave heating apparatus | |
JP5142368B2 (en) | High frequency processing equipment | |
JP2008060016A (en) | Microwave utilization device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110125 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20110215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120510 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120515 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120709 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20121213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130121 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5195008 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215 Year of fee payment: 3 |