JPH04184890A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、マイクロ波加熱装置に関するものである。

【従来の技術】

マイクロ波加熱装置では、マイクロ波発振器から発生し
たマイクロ波を導波管を介して被加熱物に照射し、被加
熱物をマイクロ波によって誘電加熱している。 ところで、このようなマイクロ波加熱を行う際には、被
加熱物の減量等の経時変化によって被加熱物におけるマ
イクロ波の吸収の度合が変動し、このため負荷インピー
ダンスが変わって導波管における電圧定在波比（ＶＳＷ
Ｒ値）が変化して、″マイクロ波からのマイクロ波エネ
ルギーを効率よく被加熱物に吸収させることができなく
なる。 このようなＶＳＷＲ値の変化による効率低下を防止する
ため、従来より、導波管内におけるマイクロ波の入射電
力及び反射電力のデータを見ながら、導波管に設けられ
た調整用スタブを作業員が手動にて調整し、導波管イン
ピーダンスを適宜変えてインピーダンス整合することで
、ＶＳＷＲ値を所定の整合良好範囲内に収めるようにし
ている。

【発明が解決しようとする課８】 しかしながら、マイクロ波加熱が特に長時間に及ぶ場合
、あるいは被加熱物におけるマイクロ波の吸収度合が加
熱毎に異なる場合などには、上記のような手動調整は傾
線で、手間がかかるという問題がある。 このため、長年の経験に基づいて変化すると考えられる
ＶＳＷＲ値の変化パターンを予じめ数種類設定し、被加
熱物の負荷インピーダンスの変動に応じてそれらを適宜
選定して導波管インピーダンスを変化させることで、Ｖ
ＳＷＲ値を調整する方法も提案されている。 ところがこの方法では、ＶＳＷＲ値の変化パターンが用
意された以外のパターンで突発的に変化する場合や、選
定された変化パターンが被加熱物の負荷インピーダンス
の変動に適合してない場合などには、インピーダンス整
合がうまくできず、加熱効率の低下は避けられない。 この発明は、上記の諸問題がなく、被加熱物の負荷イン
ピーダンスの変動に応して導波管インピーダンスを自動
的に変化させ、ＶＳＷＲｌｌを最適範囲に調整すること
ができ、それ故、加熱効率の高いマイクロ波加熱が可能
な、マイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発振器と
、前記マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を被
加熱物に伝達するための導波管と、前記導波管に設けら
れ、前記マイクロ波発振器から前記被加熱物に人力され
たマイクロ波の入力電力、並びに前記被加熱物において
反射されたマイクロ波の反射電力を検出する電力検出部
と、前記導波管に設けられた整合用スタブと、前記整合
用スタブの駆動部とを有し、前記駆動部は、前記人力電
力、並びに前記反射電力からＶＳＷＲ値を算出するＶＳ
ＷＲ値算出部と、前記整合用スタブを駆動するモータと
、前記ＶＳＷＲ値が所定範囲内に納まるように前記モー
タを駆動制御するモータ制御部とを備えていることを要
旨とする。 即ち、例えば、導波管に取付けた方向性結合器に接続さ
れた入力電力計、並びに反射電力計によって検出された
マイクロ波の入力・反射電力よりＶＳＷＲ値を常時リア
ルタイムで算出しておき、このＶＳＷＲ値が予じめ設定
された所定範囲を越える毎にモータを駆動し、このモー
タに接続された整合用スタブをＸ軸方向（導波管におい
てマイクロ波の位相方向）ないしＹ軸方向（導波管にお
いてマイクロ波のサセプタンス方向）に移動させて、導
波管における整合用スタブの負荷からの位置ないし挿入
長を制御し、これにより導波管インピーダンスを適宜変
えて負荷インピーダンスとのインピーダンス整合をする
ようにしたものである。 上記の整合用スタブの駆動制御は、より詳しくは、例え
ば次の１）〜２）にょうに行われる。 ｌ）マイクロ波の入・出力電力より算出されたＶＳＷＲ
値が所定範囲（整合良好範囲）から外れる場合、制御ス
タブをまずＸ軸に移動させＶＳＷＲ値が最小となる点を
探す。 ２）上記１）による調整によってもＶＳＷＲ値が所定範
囲内に入らない場合には、整合用スタブをＹ軸に移動さ
せ、導波管内における整合用スタブの挿入長を変えるこ
とで、同様にＶＳＷＲｉ［が最小とする調整を行う。 上記２）の調整をする場合、コンピュータに予じめ入力
されたデータテーブルがら１〉で移動された点における
ＶＳＷＲ値に対するＹ軸の挿入長が計算され、この計算
された挿入長さになるようにＹ軸方向に整合用スタブを
移動するような制御がなされる。

【作用】 マイクロ波発振器からのマイクロ波を効率良く被加熱物
に吸収させるためには、時々刻々と変化する負荷インピ
ーダンスに導波管インピーダンスを整合（ＶＳＷＲ値か
１）する必要がある。 そして上記手段を採ることで、導波管インピーダンスを
負荷インピーダンスに整合した状態とすることができる
。 この結果、突発的に急激な負荷インピーダンスの変化が
生じても、この変動に応じたインピーダンス整合が自動
的に行なわれ、ＶＳＷＲ値を整合良好範囲内に抑えるこ
とができ、この結果、加熱効率の低下を防止できる。 またインピーダンス整合に要する全ての操作が自動化さ
れ、作業者の操作が一切不要となるので、省力化が図れ
る。更に被加熱物のＶＳＷＲ値の変化特性を予じめ入力
しておく必要がなく、従来のような経験的要素が不要と
なる。

【実施例】

以下、添付図面により実施例を説明する。この実施例に
おいては、それぞれマイクロ波発振器、導波管などで構
成される加熱手段を２系統備えたものである。 第１図に示した実施例のマイクロ波加熱装置において、
マイクロ波発振器１から発振されたマイクロ波ＭＷは、
導波管２を経て、ターンテーブル３ａ上に載置された被
加熱物が入った容器３ｂに照射される。照射されたマイ
クロ波ＭＷの一部は反射されて導波管２内に戻る。尚、
３Ｃはターンテーブル駆動用モータ、３ｂは回転位置検
出用のセンサである。 導波管２の左側部分には、導波管内部におけるマイクロ
波発振器１より人力されるマイクロ波を検知する方向性
結合器４ａ、並びに上記反射されたマイクロ波を検知す
る方向性結合器４ｂがそれぞれ取付けられている。これ
らの方向性結合器４ａ、４ｂは、それぞれ入射電力計５
ａ、反射電力計５ｂに接続されている。また入射電力計
５ａ。 反射電力計５ｂにおいて検出された入力・反射電力値は
、デイスプレィ　ｌｌａやキーボードｆｌｂなどを備え
たコンピュータ１１に入力される。 一方、導波管２の図の右側部分には、スライディングチ
ューナ一部材６ａに取付けられた整合用スタブ６が設け
られている。 整合用スタブ６は、第２図（Ａ）　、　　（Ｂ）に示し
た通り、導波管２の一部に形成された長孔２ａから導波
管２の内部２ｂに上下方向（Ｙ軸方向）に移動自在であ
り、また長孔２ａの幅だけ左右方向（Ｘ軸方向）、に移
動自在で、スライディングチューナ一部材６ａとともに
これらＸ軸、並びにＹ軸方向に移動する。 スライディングチューナ一部材６ａ、整合用スタブ６に
は、それらの可動範囲を規制するリミッタ７ａ、７ｂ、
これらＸ軸ないしＹ軸方向への駆動用のパルスモータ　
８ａ、　８ｂ、パルスモータドライバ９ａ、９ｂ、並び
にパルスモータドライバ制御器ｌＯなどが接続されてい
る。 そして、これらにより、パルスモータドライバ制御器Ｉ
Ｏに接続されたコンピュータ１１からの指令により、整
合用スタブ６のＸ軸ないしＹ軸方向への移動制御が行わ
れる。コンピュータ１１には、次に説明する各処理ない
し動作を実行するのに要するプログラムが記憶される。 以上の構成である実施例における整合動作を、第３図を
参照しつつ以下に説明する。 まず、コンピュータ１１に、所定のＶＳＷＲ値整合開始
値と整合終了値を、キーボード入力などによって記憶さ
せ、整合良好範囲を予じめ設定する。 マイクロ波発振器１から導波管２を介してマイクロ波Ｍ
Ｗを被加熱物が入った容器３ｂに照射する。すると方向
性結合器４ａ、４ｂ、並びに電力計５ａ、５ｂによって
、この入力電力値、並びに反射電力値がそれぞれ読取ら
れる。これらの電力値はコンピュータ１１に入力され、
ＶＳＷＲ値が下式に基づいて算出される。 ＶＳＷＲ−（１＋ρ）／　（１−ρ） ρ−反反射電力７射射電 力但し、ρはスカラー量とする。） 次に、コンピュータ■ｌからパルスモータドライバ制御
器ｌＯ，パルスモータドライバ９ａを介してパルスモー
タ８ａに駆動信号が出力され、スライダチューナ部材６
ａ、並びにこれと一体の整合用スタブ６はＸ軸方向に左
ないし右に移動する。 移動後は、上記同様に、電力計５ａ、５ｂによって検出
される入力・反射電力値からＶＳＷＲ値が算出される。 この時、移動後の反射電力値と、整合開始時の反射電力
値が比較され、移動後の反射電力値の方が小さい場合、
移動後のＶＳＷＲ値と整合開始時のＶＳＷＲ値との比較
が行われる。 一方、移動後の反射電力値の方が大きい場合には、コン
ピュータ１１からの指令によって、整合用スタブ６はＸ
軸方向に逆向きに元の位置を越えた位置まで駆動される
。そしてこの位置において電力計５ａ、５ｂによって検
出された入力電力値と反射電力値からＶＳＷＲ値が上記
同様に算出され、次にこのＶＳＷＲ値と整合開始時のＶ
ＳＷＲ値との比較が行われる。 この比較の結果、駆動後のＶＳＷＲ値が整合開始時のＶ
ＳＷＲ値より小さい場合には、スタブ微調モードに移る
。このモードはスタブＸ軸微調モードと、これに続くス
タブＹ軸微調モードからなる。 スタブＸ軸微調モードでは、整合用スタブ６をＸ軸方向
の左ないし右向きに上記より小さい距離で僅かづつそれ
ぞれ駆動して、上記と同様の動作が行なわれる。またス
タブＹ軸微調モードは、後述するＹ軸方向の調整をと同
様の調整を、整合用スタブ６をＹ軸方向の上ないし下向
きに僅かづつ動かして行うものである。これらの動作は
、ＶＳＷＲ値が上記整合終了値以下になるまで行われる
。 一方、上記ＶＳＷＲ値の比較の結果、ＶＳＷＲ値が整合
開始時以上であれば、反射電力値の比較が行われる。反
射電力値が整合開始時以上の場合、「反対方向ヘスタブ
Ｘ軸モータ駆動」にループが戻される。 また反射電力値が整合開始時より小さい場合、整合用ス
タブ６がＸ軸方向にオーバラン分だけ戻されて、整合開
始時の位置まで移動し、この位置において読取られた入
力・反射電力値からＶＳＷＲ値が算出される。 またこのＶＳＷＲ値に基づき、コンピュータ１１に予じ
め記憶させであるデータテーブル中のスタブＹ軸特性、
即ちスタブ挿入長さに対するＶＳＲＷの特性に基づき、
現在のＸ軸方向における位置における整合用スタブ６の
Ｙ軸挿入長さが計算され、この長さになるように整合用
スタブ６がＹ軸方向に下ないし上方向への移動が行われ
る。 この移動後の位置における入力・反射電力か　ｌら算出
されたＶＳＷＲ値が整合開始時より小さければ、上記と
同様なスタブ微調モードが実行される。 またＶＳＷＲ値が整合開始時以上の場合、２度目のルー
プか否かが判断され、１度目（Ｎｏ）であれば再度同じ
整合動作が行われ、また２度目であれば一連の整合動作
が終了する。 以上のようにして一方の系統の整合が完了したなら、も
う他方の系統の整合が、同様に行われる。

【発明の効果】

以上の通り、この発明のマイクロ波加熱装置によれば、
導波管インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合が
自動的に行え、ＶＳＷＲ値を整合良好節−内に抑えるこ
とができるから、加熱効率の低下を防止できる。 また全ての操作が自動化されて作業者の操作が一切不要
となるので省力化が図れる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例のマイクロ波加熱装置の説明
図、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は実施例に用いる整合用
スタブの説明図、第３図は実施例の動作を説明したフロ
ーチャードである。 １・・・マイクロ波発振器、２・・・導波管、５ａ、　
５ｂ・・・電力計、６・・・整合用スタブ、６ａ・・・
スライディングチューナ部材、８ａ、　８ｂ・・・パル
スモータ、９ａ。 ９ｂ・・・パルスモータドライブ、ｌＯ・・・パルスモ
ータドライブ制御器、１１・・・コンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波発振器と、 前記マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を被加
   熱物に伝達するための導波管と、前記導波管に設けられ
   、前記マイクロ波発振器から前記被加熱物に入力された
   マイクロ波の入力電力、並びに前記被加熱物において反
   射されたマイクロ波の反射電力を検出する電力検出部と
   、 前記導波管に設けられた整合用スタブと、 前記整合用スタブの駆動部とを有し、 前記駆動部は、 前記入力電力、並びに前記反射電力からＶＳＷＲ値を算
   出するＶＳＷＲ値算出部と、前記整合用スタブを駆動す
   るモータと、 前記ＶＳＷＲ値が所定範囲内に納まるように前記モータ
   を駆動制御するモータ制御部とを備えていることを特徴
   とするマイクロ波加熱装置。