(57)【要約】【課題】装置の大型化を伴うことなく、被加熱物の形状を自動的に認識して、その形状に応じた電磁波を放射することで被加熱物を局所的に加熱する。電磁波加熱装置は、加熱室と、加熱室の壁面に配備され、加熱室内の被加熱物を加熱するための電磁波を放射する平面アンテナと、平面アンテナの動作を制御する制御装置を備え、平面アンテナは、アレイ状に配置された複数のアンテナからなり、制御装置は、前記複数のアンテナから電磁波を放射した際に発生する反射電力に基づいて、前記被加熱物の形状又は温度分布を検出し、その検出結果に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれに給電するマイクロ波の大きさを決定する。【選択図】図１
2017022712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室と、
加熱室の壁面に配備され、加熱室内の被加熱物を加熱するための電磁波を放射する平面アンテナと、
平面アンテナの動作を制御する制御装置を備え、
平面アンテナは、アレイ状に配置された複数のアンテナからなり、
制御装置は、
前記複数のアンテナから電磁波を放射した際に発生する反射電力に基づいて、前記被加熱物の形状又は温度分布を検出し、
その検出結果に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれに給電するマイクロ波の大きさを決定する、電磁波加熱装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナを選択するための切替器を更に備え、
該切替器は、
電磁波を入力する入力部と、
前記電磁波を出力する複数の出力部を有し、
前記制御装置は、
前記検出結果に基づいて、該切替器の制御を行う、請求項１記載の電磁波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンジ等の電磁波加熱装置に関する。特に、マイクロ波等の電磁波を放射する複数のアレーアンテナを用いて食品を加熱するものであり、被加熱物の形状を自動的に認識して、その形状に応じた電磁波を放射することで被加熱物を加熱する電磁波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加熱物（食品など）の形状や温度分布を自動的に認識し、その結果に応じてマイクロ波放射アンテナの指向性を制御することで、被加熱物の形状等に適した加熱を行う電磁波加熱装置が知られている。例えば、特許文献１では、加熱室の上部に設けられた赤外センサにより被加熱物の温度分布を計測し、その結果に基づいて、加熱室の下面側に設けられた２つの回転式アンテナを用いて指向性を持たせたマイクロ波を被加熱物に放射する、マイクロ波加熱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９２０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のマイクロ波加熱装置では、赤外線センサを加熱室の上面側の壁面に配置しているので、例えば被加熱物の下面や側面の温度分布の計測が困難である。従って、温度分布の計測結果を、被加熱物の下面側や側面側のアンテナからの電磁波放射制御に生かすことができない。【０００５】
また、特許文献１では、２個の回転アンテナを用いることにより、被加熱物に放射するマイクロ波に指向性を与えている。しかし、２個の回転アンテナのみでは放射マイクロ波の指向性の制御には限界がある。【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電磁波加熱装置は、加熱室と、加熱室の壁面に配備され、加熱室内の被加熱物を加熱するための電磁波を放射する平面アンテナと、平面アンテナの動作を制御する制御装置を備え、平面アンテナは、アレイ状に配置された複数のアンテナからなり、制御装置は、前記複数のアンテナから電磁波を放射した際に発生する反射電力に基づいて、前記被加熱物の形状又は温度分布を検出し、その検出結果に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれに給電するマイクロ波の大きさを決定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被加熱物の形状を自動的に認識して、その形状に応じた電磁波を放射することで被加熱物を局所的に加熱することができる。更には、従来のように複数の素子（例えば、赤外線センサと回転アンテナ）を用いるのではなく、一つの素子（アレイアンテナ）により、被加熱物の形状認識と加熱とを行えるので、電磁波加熱装置の小型化も図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る電子レンジの概略構成図である。
【図２】実施形態に係る電子レンジの平面アンテナの概略構成図である。
【図３】実施形態に係る平面アンテナの正面図である。
【図４】実施形態に係る切替器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１１】
図１を参照して、本発明に係る電磁波加熱装置の一例である電子レンジ１０は、被加熱物を収容する加熱室２と、加熱室の上下左右の壁面に配置される平面アンテナ１Ａ〜１Ｄと、マイクロ波を生成する発振器３と、発振器３から入力されたマイクロ波の供給先を切り替える切替器４Ａと、切替器４Ａから入力されたマイクロ波の供給先を切り替える切替器４Ｂと、発振器３、各切替器４を制御する制御装置５と、各切替器４と各平面アンテナ１を接続する同軸線路６を備える。切替器４Ａは、マイクロ波の出力先として、切替器４Ｂ、平面アンテナ１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの何れか１つ又は複数を選択するためのものである。また、各平面アンテナ１は、後述するように、複数の小アンテナ１１がアレイ状に配置されて形成される。そして、切替器４Ｂは、マイクロ波の出力先として、平面アンテナ１Ａ内の小アンテナ１１を選択するためのものである。
【００１２】
各平面アンテナ１Ａ〜１Ｄは、セラミックス等の耐熱性のある絶縁体を介して金属製の壁面にそれぞれ配備される。また、被加熱物を置くための載置台もセラミックス等の耐熱性のある絶縁体で形成され、下の壁面側に配備される平面アンテナ１Ｂの上側に配備される。
【００１３】
そして、制御装置５は、平面アンテナ１Ａのそれぞれの小アンテナ１１からマイクロ波を放射する際に生じる反射電力を用いて、上記載置台の上に置かれた被加熱物（食品）の形状又は温度分布を検出し、その検出結果に基づいて、小アンテナ１１のそれぞれに給電するマイクロ波の大きさを決定する。
【００１４】
図２を参照して、各平面アンテナ１は、１６個の小型アンテナ１１Ａ〜１１Ｐが、４列×４行のアレイ状に配置される。平面アンテナ１Ａは、ライン（行ごと）にマイクロ波が切替器４Ｂから直列給電される。例えば、切替器４Ｂの第１出力端子は平面アンテナ１Ａの第１行にある４つ小型アンテナ１１Ａ〜１１Ｄと接続し、切替器４Ｂの第２出力端子は平面アンテナ１Ａの第２行にある４つ小型アンテナ１１Ｅ〜１１Ｈと接続する。つまり、同じ行にある小アンテナ１１に関して言えば、それぞれのアンテナと切替器までの距離が異なる。つまり、発振器３からアンテナ１１までの長さがそれぞれ異なるので、最適な動作周波数がそれぞれ異なる。このことを逆に利用して、平面アンテナ１に与えるマイクロ波の周波数を変化させて、平面アンテナ１内においてＯＮとすべき小アンテナ１１を切り替えることができる。
【００１５】
また、平面アンテナ１Ａの上側にある載置台の上に被加熱物（食品）が置かれた場合、平面アンテナ１Ａの各アンテナ１１から放射されたマイクロ波の一部は、被加熱物での反射等により平面アンテナ１Ａへ戻る。そこで、この反射電力の大きさを制御装置５がモニタリングすることにより、被加熱物の形状を自動的に認識することもできる。
【００１６】
図３を参照して、平面アンテナ１は、セラミック等の絶縁性基板１２の表面に渦巻き状の金属パターンが１６個形成されている。金属パターンのそれぞれは１つの小アンテナ１１を形成する。
【００１７】
図示しない背面側の第２基板には、切替器４Ｂからのマイクロ波を受ける給電点が４つ形成される。そして、図２を参照して、平面アンテナ１の行ごとに４つの給電点からそれぞれの小アンテナ１１にマイクロ波を伝送するための金属パターンが表面に形成される。
【００１８】
各小アンテナ１１は、マイクロ波が入力される受電端１１ａを中心に渦巻き状に形成され、受電端１１ａから開放端１１ｂの距離がマイクロ波のおおよそ４分の１波長となるように形成される。また、基板１２には、各小アンテナ１１の受電端１１ａの位置において貫通孔が形成されている。この貫通孔にはビアが充填され、このビアを介して基板１２の金属パターンと第２基板１３の金属パターンが接続される。
【００１９】
図５を参照して、切替器４は、入力端子４１（入力部）、複数の出力端子４２（出力部）、及び複数の分岐伝送ライン４５（伝送部）を備える。入力端子４１には、発振器３から出力されたマイクロ波が入力される。各出力端子４２から出力されるマイクロ波は、各平面アンテナ１の給電点１４に接続される。分岐伝送ライン４５は、出力端子４２に対応して設けられる。入力端子４１は、入力側接地ライン４３を介して、接地されている。
【００２０】
各分岐伝送ライン４５は、マイクロ波を通過させるオン状態と、通過させないオフ状態を切り替えるための切替手段４６を備える。各切替手段４６は、ＰＩＮダイオード等で構成される伝送側ダイオード６３と接地側ダイオード６５を備える。各分岐伝送ライン４５には、入力端子４１側から順に、コンデンサー５１とコンデンサー５２が設けられる。
【００２１】
伝送側ダイオード６３は、カソードが入力端子４１側、アノードが第１ストリップライン７１に接続される。伝送側ダイオード６３のアノード側（第１ストリップライン７１）には、バイアスライン６４が設けられ、このバイアスライン６４の他端は信号入力部８１に接続される。第１ストリップライン７１の出力端子４２側にはコンデンサー５１が接続される。コンデンサー５１の出力端子４２側には、第２ストリップライン７２が接続される。
【００２２】
接地側ダイオード６５は、カソードが接地され、アノードが第２ストリップライン７２に接続される。接地側ダイオード６５のアノード側（第２ストリップライン７２）にはバイアスライン６６が設けられ、このバイアスライン６６の他端は信号入力部８２に接続される。
【００２３】
伝送側のバイアスライン６４には、インダクター６７が設けられ、インダクター６７の両端はコンデンサー６８，６９を介して接地される。接地側のバイアスライン６６には、インダクター７７が設けられ、インダクター７７の両端はコンデンサー７８，７９を介して接地される。
【００２４】
入力側接地ライン４３は、複数の分岐接地ラインに分岐する。取り除く分岐接地ラインが４８を選択することにより、発振器３までの電気長を調整できる。従って、製造時の組み立て誤差や部品のバラツキに起因する、回路インピーダンス誤差に対する調整を製造の最終段階においても行うことができる。
【００２５】
マイクロ波を出力させる出力端子４２に対応する分岐伝送ライン４５ａに対しては、その伝送側バイアスライン６４の信号入力部８１にプラスのバイアス電圧を印加する一方、その接地側バイアスライン６６の信号入力部８２にはマイナスのバイアス電圧を出力する。これにより、出力側伝送ライン４５ａでは、順バイアスが印加された伝送側ダイオード６３が導通し、逆バイアスが印加された接地側ダイオード６５が遮断される。
【００２６】
マイクロ波を出力させない出力端子４２に対応する分岐伝送ライン４５ｂに対しては、その伝送側バイアスライン６４の信号入力部８１にマイナスのバイアス電圧を印加する一方、その接地側バイアスライン６６の信号入力部８２にはプラスのバイアス電圧を出力する。これにより、非出力側伝送ライン４５ｂでは、逆バイアスが印加された伝送側ダイオード６３が遮断され、順バイアスが印加された接地側ダイオード６５が導通する。
【００２７】
これらの結果、入力端子４１から見て、出力側伝送ライン４５ａが導通し、非出力側伝送ライン４５ｂが遮断された状態になるので、入力端子４１に入力されたマイクロ波は、出力側伝送ライン４５ａを介して出力端子４２から出力される。  
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上説明したように、本発明は、電子レンジ等の電磁波加熱装置について有用である。
【符号の説明】
【００２９】
１    平面アンテナ
２    加熱室
３    発振器
４    切替器
５    制御装置
６    同軸線路
１１  小型アンテナ
１２  第１基板
１３  第２基板
１４  給電点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2017022712.tif 000007
2017022712.tif 000008