JP2000357583A

JP2000357583A - 電子レンジ

Info

Publication number: JP2000357583A
Application number: JP11167742A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Totani; 一幸戸谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】被加熱物を有効に加熱する。【解決手段】マグネトロン１からのマイクロ波を被加
熱物７に照射する平面アンテナ６ａ〜６ｃをオーブン８
内に備え、上記被加熱物７からの反射波Ｈを受信し、こ
の受信した情報に応じて記憶部より最適ビームを読み出
して、この読み出した情報にもとづいて照射ビームＳを
制御した。アンテナには位相変換回路を接続し、マイク
ロ波発生手段に高出力トランジスタを用いて、アンテナ
から照射されるマイクロ波の位相を制御した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭に普及し
ている電子レンジ、特に照射ビームの制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、例えば特開平７−１３０４６３
に示される電子レンジの構成を示すブロック図であり、
１はマイクロ波を発生するマグネトロン、３はマグネト
ロン１から発生されたマイクロ波を伝送するマイクロス
トリップラインあるいは同軸線路から構成された伝送線
路、４は伝送線路３から伝送されたマイクロ波の位相を
変換する位相変換回路、６は位相変換回路４に接続さ
れ、マイクロ波を照射する平面アンテナ、７は平面アン
テナ６から照射されたマイクロ波により加熱される食べ
物，飲み物等の被加熱物、８は被加熱物７が内部に収容
され、内部のマイクロ波が外側に漏れないよう外形が箱
状の電磁遮蔽板により覆われたオーブンである。

【０００３】動作を以下に説明する。マグネトロン１で
発生したマイクロ波は、伝送線路３を通り、位相変換回
路４を通り、平面アンテナ６からマイクロ波がオーブン
８内の被加熱物７に放射されて、加熱される。平面アン
テナ６は複数で構成されており、この個々の平面アンテ
ナ６に、それぞれ別の位相に変化させたマイクロ波を供
給すると、その変化に応じて、全体的には平面アンテナ
６から放射されるマイクロ波の指向性は変化する。その
効果により、攪拌器もしくは被加熱物回転台を用いるこ
となく、被加熱物７を均一に加熱でき、かつ装置全体も
小型化できる。

【０００４】また、マイクロ波の位相変換を上記位相変
換回路４により行い、マイクロ波のビームを形成する方
法は、ビームを回転させたり、ビームを左右に移動させ
ていた。この方法は、被加熱物７に関係なく一定の動作
が繰返されてビームが形成されており、被加熱物７以外
にもビームが照射されることも考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の位相変換回路４
を設けた電子レンジは、様々な被加熱物７の状態，形状
あるいは熱的性質に対して、被加熱物７に係わらずビー
ムを回転させたり、ビームを左右に移動させるような一
定の動作しか行わず、被加熱物７に対して有効にビーム
が照射されているとは言い難い。また、例えば小さな上
部開口部を持つ深底形壺状の金属容器に入った被加熱物
７に対しては、上部開口部以外の容器側面からビームを
反射してしまい、被加熱物７に当該ビームが有効に照射
されないので加熱されず、全くその効果を得ることがで
きなかった。

【０００６】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、被加熱物を有効に加熱することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の電子レンジは、被加熱物からのマイクロ波の反射波を
受信し、この受信した情報に応じて記憶手段より最適ビ
ームを読み出して、この読み出した情報にもとづいて照
射されるマイクロ波を制御するようにしたものである。

【０００８】本発明の請求項２に記載の電子レンジは、
被加熱物からの反射波を、アンテナを介して受信するよ
うにし、このアンテナにはマイクロ波の照射と受信とを
切換える送受信切換スイッチを接続したものである。

【０００９】本発明の請求項３に記載の電子レンジは、
アンテナをオーブン内の複数個所に設置し、このアンテ
ナを選択的に動作させて、被加熱物に照射されるマイク
ロ波を制御するようにしたものである。

【００１０】本発明の請求項４に記載の電子レンジは、
アンテナに、位相変換回路を接続して、上記アンテナか
ら照射されるマイクロ波の位相を制御するようにしたも
のである。

【００１１】本発明の請求項５に記載の電子レンジは、
マイクロ波発生手段に高出力トランジスタを用いたもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき説明する。

【００１３】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１に係わる電子レンジの構成を示すブロック図であ
り、図５と同じものは同一符号を用いている。同図にお
いて、１はマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と
してのマグネトロン、２はマグネトロン１側に一端が接
続され、入力されたマイクロ波を他端側で３つに分配す
る伝送線路切換スイッチであり、この場合は１入力，３
出力端子を持つ多端子スイッチより構成される。３ａ〜
３ｃは伝送線路切換スイッチ２の他端がそれぞれ接続さ
れ、マイクロ波を伝送する伝送線路、４ａ〜４ｃは伝送
線路３ａ〜３ｃを介して、伝送されたマイクロ波の位相
を位相制御信号にもとづいて自在に変換する位相変換回
路、５ａ〜５ｃは位相変換回路４ａ〜４ｃを介して、入
力されたマイクロ波を後述の平面アンテナ６ａ〜６ｃに
照射ビームＳとして送信するか又は、マイクロ波の反射
波Ｈを受信回路９側に送信する送受信切換スイッチであ
り、照射ビームＳと反射波Ｈとを交互に切換えるときに
耐電力性能が要求されるために高耐圧性能を有する例え
ばＰＩＮダイオードより構成される。６ａ〜６ｃは送受
信切換スイッチ５ａ〜５ｃから送信されたマイクロ波を
照射ビームＳとして放射する平面アンテナであり、オー
ブン８天部と互いに対向する側部にそれぞれ取り付けら
れる。７はガラス，プラスチック，陶器あるいは金属等
より成る容器７ｍに収容されて、放射された照射ビーム
Ｓにより加熱される被加熱物、８は被加熱物７が内部に
収容され、内部の照射波Ｓ，反射波Ｈが外側に漏れない
よう電磁遮蔽板により箱状に覆われたオーブン、９は送
受信切換スイッチ５ａ〜５ｃ側からのマイクロ波の反射
波Ｈを受信し、この反射波Ｈの振幅と位相とをそれぞれ
検出する受信回路、１０は反射波Ｈの振幅，位相にもと
づいて、上記位相変換回路４ａ〜４ｃへ位相制御信号を
出力する制御部である。

【００１４】本実施の形態では、反射波Ｈを受信して、
被加熱物７のみに照射ビームＳのビームエネルギーが集
中するように、照射ビームＳの照射方向とビーム形状と
を制御する。上記制御部１０は、記憶手段としての図外
の記憶部を有する。この記憶部には、反射波Ｈにより得
られる情報に対応して、最適ビームを決定するのに好ま
しい情報があらかじめ記憶されている。従って、制御部
１０は受信した反射波Ｈにもとづく情報から、最適ビー
ム決定情報をこの記憶部より読み出して制御を行う。上
記制御部１０は、送信位相制御回路と上記記憶部とから
構成されるもので、この記憶部には、種々の形状や大き
さ，材質を有する容器に、種々の食べ物、飲み物を入れ
た様々なサンプルに一定のマイクロ波を照射し、この反
射波より得られるサンプルの熱的性質の情報があらかじ
め記憶されている。

【００１５】動作を以下に説明する。まず、マグネトロ
ン１からマイクロ波が発生され、このマイクロ波は伝送
線路切換スイッチ２を介して３分配されて位相変換回路
４ａ〜４ｃに伝送される。この位相変換回路４ａ〜４ｃ
は、マイクロ波を送受信切換スイッチ５ａ〜５ｃに伝送
する。この伝送されたマイクロ波は、送受信切換スイッ
チ５ａ〜５ｃを介して各平面アンテナ６ａ〜６ｃに送ら
れる。送られたマイクロ波は、平面アンテナ６ａ〜６ｃ
から照射ビームＳとして、被加熱物７に照射される。照
射ビームＳが被加熱物７の加熱中に、この被加熱物７よ
り反射されるとき、この反射は被加熱物７の態様に応じ
て散乱され、振幅及び位相が変化して反射波Ｈとなる。
この反射波Ｈが平面アンテナ６ａ〜６ｃに受信され、受
信された反射波Ｈは、送受信切換スイッチ５ａ〜５ｃを
介して、受信回路９に受信される。受信回路９は、反射
波Ｈの振幅及び位相を検出し、検出された振幅及び位相
情報を制御部１０に送る。

【００１６】この制御部１０は、振幅及び位相情報から
被加熱物７の熱的性質の情報を検出し、この熱的性質の
情報にもとづいて、あらかじめ記憶された最適ビーム決
定情報を読出して、位相制御信号として位相変換回路４
ａ〜４ｃに出力し、これにより被加熱物７にとって最も
効率よく加熱できるように位相変換回路４ａ〜４ｃを制
御する。なお、加熱にとって非効率な平面アンテナ６ａ
〜６ｃのいずれかは、制御部１０の制御下で伝送線路切
換スイッチ２によりマイクロ波の伝送が停止される。

【００１７】図２に示す如く、この被加熱物７が、一例
として深底の小さな上部開口部３０ａを持つ金属容器７
ｋに入れられていた場合を説明する。この場合、照射ビ
ームＳは上部開口部３０ａからは吸収されるが、それ以
外では全反射され、ビームエネルギーが被加熱物７の側
部からは全く吸収されない。このような全反射にもとづ
く情報が制御部１０に伝えられ、制御部１０では、オー
ブン８の側部に設けられた平面アンテナ６ａ，６ｃから
は伝送線路切換スイッチ２の停止操作で照射ビームＳが
照射されず、平面アンテナ６ｂのみから照射ビームＳが
照射されるので、不必要な電力が消費されることを防い
でいる。このとき、制御部１０は位相変換回路４ｂを制
御することにより、最も好ましい状態の加熱が行われる
ように位相制御する。このように、制御部１０は受信し
た反射波Ｈの情報にもとづき、あらかじめ記憶した情報
から最適ビーム決定情報を読み出して、伝送線路切換ス
イッチ２，位相変換回路４ａ〜４ｃを制御する。

【００１８】また、図３に示す如く、被加熱物７が、皿
状の、大きな上部開口部３０ｂを持つ容器７ｍに入れら
れていた場合は、照射ビームＳはほとんどが吸収され、
反射波Ｈはあまり受信されないので、これにより全平面
アンテナ６ａ，６ｂ，６ｃから照射ビームＳが照射され
る。また、位相変換回路４ｂについても、この皿状の被
加熱物７を加熱するのに好ましい位相として設定される
ことにより、好適かつ迅速な加熱が行われる。ここで、
上記反射波Ｈは、容器７ｍ自体の材質に限らず、被加熱
物７の性質によっても異なるので、制御部１０により、
このような性質によって最適ビーム決定情報が調整され
るように、あらかじめ設定しておけば、被加熱物７の性
質に応じて、平面アンテナ６ａ〜６ｃが選択され、位相
変換回路４ａ，４ｂ，４ｃでの位相制御が調整される。
なお、本発明では、被加熱物７のオーブン８内への設置
個数に応じても、平面アンテナ６ａ〜６ｃ，位相変換回
路４ａ〜４ｃが制御されるように構成してもよい。

【００１９】本願の消費電力について従来例と比較して
考察する。すなわち、送受信切換スイッチ５ａ〜５ｃ
は、反射波Ｈを受信しているときには、反射波Ｈを受信
回路９に送るようにスイッチングしており、このスイッ
チングの間は被加熱物７には照射ビームＳが送信されな
い。しかし、そのスイッチング速度は、数ミリ秒程度の
タイミングで行うことができ、問題なく被加熱物７を加
熱することができる。例えば、デューティー比を５０％
とした場合、加熱時間を連続加熱動作（デューティー比
１００％）時と同等に加熱したいならば、マグネトロン
１の出力を２倍にしてビームパワーを２倍にすればよ
い。このときの消費電力は、理論上では同等レベルに維
持することができる。

【００２０】このように、反射波Ｈを受信し、マイクロ
波の位相を制御して最適な照射ビームＳにより被加熱物
７を加熱するので、攪拌機もしくは被加熱物回転台を用
いることなく、被加熱物７を均一に有効に加熱できる。

【００２１】なお、伝送線路切換スイッチ２を多端子ス
イッチより構成したが、伝送線路切換スイッチ２を半導
体トランジスタより構成し、３分配せずに伝送線路３ａ
〜３ｃごとにマグネトロン１を設け、各半導体トランジ
スタでマイクロ波のスイッチングを行わせてもよい。

【００２２】また、上記実施の形態１では、マイクロ波
を３分配する伝送線路切換スイッチ２を設け、この分配
数に対応するように伝送線路３ａ〜３ｃと、位相変換回
路４ａ〜４ｃと、送受信切換スイッチ５ａ〜５ｃと、平
面アンテナ６ａ〜６ｃとを３個づつ設けた場合を説明し
たが、それぞれを３個づつ設けたことに限定されず、そ
れぞれ１，２個設けてもよく、それぞれ４個以上設ける
ようにしてもよい。設けた数が少ない場合は、問題なく
加熱を行えるが、得られる反射波Ｈの特性情報が少なく
なり、検出された被加熱物７の熱的性質は多数設けた場
合と比較して正確度が若干低下する。

【００２３】実施の形態２．上記実施の形態１は、マイ
クロ波発生手段をマグネトロン１により構成した場合を
説明したが、この実施の形態２は、図４に示すように、
マイクロ波発生手段を高出力トランジスタにより構成さ
れたマイクロ波発生装置２０を用いている。このマイク
ロ波発生装置２０は、マイクロ波を発振する誘電体発信
機２０ａ（ダイエレクトリックリゾネータオシレータ：
ＤＲＯ）と、小信号のマイクロ波を増幅する増幅器２０
ｂ（ソリッドステートパワーアンプリファイヤ：ＳＳＰ
Ａ）とから構成され、誘電体発信機２０ａと増幅器２０
ｂとに高出力トランジスタが用いられる。また、水晶を
用いた発信機の出力をスイッチングし、増幅してマイク
ロ波を得るようにしてもよい。この高出力トランジスタ
を用いることにより、比較的に安価となり、かつ、装置
全体を小型に構成することができる。このように、マイ
クロ波発生装置２０に高出力の半導体トランジスタを用
いることにより、より効果的に被加熱物７に、確度よく
マイクロ波を照射できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、被加熱物からのマイクロ波の反射波を受
信し、この受信した情報に応じて記憶手段より最適ビー
ムを読み出して、この読み出した情報にもとづいて照射
されるマイクロ波を制御するようにしたので、被加熱物
を有効に加熱し、加熱効率を向上できる。

【００２５】また、請求項２に記載の発明によれば、被
加熱物からの反射波を、アンテナを介して受信するよう
にし、このアンテナにはマイクロ波の照射と受信とを切
換える送受信切換スイッチを接続したので、受信アンテ
ナを設けずに装置を小型化できる。

【００２６】また、請求項３に記載の発明によれば、ア
ンテナをオーブン内の複数個所に設置し、このアンテナ
を選択的に動作させて、被加熱物に照射されるマイクロ
波を制御するようにしたので、さらに被加熱物を有効に
加熱できる。

【００２７】また、請求項４に記載の発明によれば、ア
ンテナに、位相変換回路を接続して、上記アンテナから
照射されるマイクロ波の位相を制御するようにしたの
で、さらに被加熱物を有効に加熱でき、かつ均一に加熱
できる。

【００２８】また、請求項５に記載の発明によれば、マ
イクロ波発生手段に高出力トランジスタを用いたので、
装置全体を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係わる電子レンジの
構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係わる電子レンジの
構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係わる電子レンジの
構成を示すブロック図である。

【図４】実施の形態２に係わる電子レンジの構成を示
すブロック図である。

【図５】従来の電子レンジの構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１マグネトロン、２伝送線路切換スイッチ、３ａ〜
３ｃ伝送線路、４ａ〜４ｃ位相変換回路、５ａ〜５
ｃ送受信切換スイッチ、６ａ〜６ｃ平面アンテナ、
７被加熱物、８オーブン、９受信回路、１０制
御部、Ｓ照射ビーム、Ｈ反射波。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波発生手段から発生されるマイ
クロ波を被加熱物に照射するアンテナをオーブン内に具
備した電子レンジにおいて、上記被加熱物からのマイク
ロ波の反射波を受信し、この受信した情報に応じて記憶
手段より最適ビームを読み出して、この読み出した情報
にもとづいて照射されるマイクロ波を制御するようにし
たことを特徴とする電子レンジ。
【請求項２】被加熱物からの反射波を、上記アンテナ
を介して受信するようにし、このアンテナにはマイクロ
波の照射と受信とを切換える送受信切換スイッチを接続
したことを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項３】上記アンテナをオーブン内の複数個所に
設置し、このアンテナを選択的に動作させて、被加熱物
に照射されるマイクロ波を制御するようにしたことを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子レンジ。
【請求項４】上記アンテナに、位相変換回路を接続し
て、上記アンテナから照射されるマイクロ波の位相を制
御するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれかに記載の電子レンジ。
【請求項５】上記マイクロ波発生手段に高出力トラン
ジスタを用いたことを特徴とする請求項１〜請求項４の
いずれかに記載の電子レンジ。