(57)【要約】【課題】加熱位置を制御しながら被加熱体を加熱する、小型化かつ軽量化されたメインテナンス容易なマイクロ波加熱装置を得る。【解決手段】被加熱体に照射するマイクロ波信号を生成する部位であるマイクロ波送信部１１を、半導体能動素子を用いて構成し、マイクロ波加熱装置１全体を大幅に小型化かつ軽量化するとともに、空洞共振器１４内に設けた温度センサ１６または／及びマイクロ波受信レベルセンサ１７によるモニタ結果に基づいて、マイクロ波送信部１１からのマイクロ波信号レベルを変えつつ、簡素な構造の可動反射板１５を駆動して空洞共振器１４内で発生する定在波の状態を変化させ、被加熱体の加熱位置を含む加熱状態を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波信号源からのマイクロ波信号を、半導体能動素子により制御信号に基づき増幅し所定のレベルのマイクロ波信号として出力するマイクロ波送信部と、
一端が前記マイクロ波送信部に接続され、前記マイクロ波送信部からのマイクロ波信号を伝送する伝送路と、
加熱炉として被加熱体を収容するとともに、壁面にマイクロ波照射口を備え、このマイクロ波照射口に前記伝送路の他端が接続されて前記マイクロ波信号がその内部に照射される空洞共振器と、
前記空洞共振器内のマイクロ波照射口が設けられた壁面と異なる側の壁面に設けられ、制御信号に基づき駆動されて前記空洞共振器内を移動する可動反射板と、
前記伝送路の途中に設けられ、前記空洞共振器から前記マイクロ波送信部方向に向かって伝送路を伝搬する反射波を終端する終端部と、
前記空洞共振器内に設けられたセンサと、
前記センサでの検出結果に基づいて、前記可動反射板の位置、及び前記マイクロ波送信部のマイクロ波出力信号レベルを制御する制御信号を生成する制御部と
を備えたことを特徴とするマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記センサは、前記被加熱体の加熱状況をモニタする温度センサと前記空洞共振器内の所定の位置に設けられたマイクロ波受信レベルセンサのどちらか一方、または両方としたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
同一の信号源から分岐された複数のマイクロ波信号を、制御信号に基づいてそれぞれにその位相及び出力レベルを制御して出力する、複数のマイクロ波信号出力を備えたマイクロ波送信部と、
一端が前記マイクロ波送信部から出力される複数のマイクロ波信号のいずれかに接続され、前記マイクロ波送信部からの複数のマイクロ波信号をそれぞれに前記空洞共振器に伝送する複数の伝送路と、
加熱炉として被加熱体を収容するとともに、壁面に複数のマイクロ波照射口を備え、これら複数のマイクロ波照射口のそれぞれに前記複数の伝送路のいずれかの他端が接続されて前記複数のマイクロ波信号がその内部に照射される空洞共振器と、
前記各伝送路の途中に設けられ、前記空洞共振器から前記マイクロ波送信部方向に向かって伝送路を伝搬する反射波を終端する終端部と、
あらかじめ定められた条件で前記複数のマイクロ波信号出力の位相および出力レベルをそれぞれに制御する制御信号を生成する制御部と
を備えたことを特徴とするマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記マイクロ波送信部は、前記分岐された複数のマイクロ波種信号のそれぞれに対応させて、前記制御信号により利得が可変される半導体能動素子を用いた増幅器を備え、これらの増幅器により前記複数のマイクロ波信号出力の各出力レベルを制御することを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記空洞共振器の形状は直方体であり、前記複数のマイクロ波照射口は、いずれもその同一壁面に設けられたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
さらに、前記空洞共振器内の状態を監視するセンサを備え、前記制御部はこのセンサからの監視結果に基づいて、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記センサは、前記空洞共振器内に設けられた温度センサであることを特徴とする請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記センサは、複数の前記終端部における反射波の強度または位相を検知する信号センサであることを特徴とする請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マイクロ波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱炉内に置かれた被加熱体にマイクロ波を照射することによって加熱するマイクロ波加熱装置においては、被加熱体の異なる部位間の温度差である加熱温度ムラの発生が少なくなるように、例えば、被加熱体が収容された炉内の温度をモニタしながら、被加熱体の加熱位置を制御することによって加熱温度ムラを減らし、被加熱体に対する加熱の均一化を図っている。
【０００３】
このように、被加熱体に対する加熱位置を制御する手法としては、例えば、加熱炉に設けられたマイクロ波の照射口の開口方向を機械的に制御し、マイクロ波の照射方向を制御することによって加熱位置を制御する手法が開示されている。また、複数のマイクロ波の照射源を設け、各照射源からのマイクロ波出力をそれぞれに制御することによって加熱位置を制御する手法も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０１７６４号公報
【特許文献２】特開２００６−１４００６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、加熱炉内においてマイクロ波の照射口の方向を、長期間にわたって良好な精度で安定的に制御するのは難しく、綿密な維持整備作業も必要となる。また、マイクロ波の発生源としては、例えばマグネトロン等が多用されるが、マグネトロンによってマイクロ波の発生源を構成した場合には、単体でもその容量及び質量が大きなものとなる。そのため、マグネトロンを複数個用いてマイクロ波照射源を構成した場合には、大型化・重量化が避けられず、装置の維持整備の際にも困難を伴っていた。
【０００６】
本実施の形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、被加熱体が配置された加熱炉内の状況に応じて、加熱位置を制御しながら被加熱体を加熱する、小型化かつ軽量化されたメインテナンス容易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】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の実施形態のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波信号源からのマイクロ波種信号を、半導体能動素子により制御信号に基づき増幅し所定のレベルのマイクロ波信号として出力するマイクロ波送信部と、一端が前記マイクロ波送信部に接続され、前記マイクロ波送信部からのマイクロ波信号を伝送する伝送路と、加熱炉として被加熱体を収容するとともに、壁面にマイクロ波照射口を備え、このマイクロ波照射口に前記伝送路の他端が接続されて前記マイクロ波信号がその内部に照射される空洞共振器と、前記空洞共振器内のマイクロ波照射口が設けられた壁面と対向する側の壁面に設けられ、制御信号に基づき駆動されて前記空洞共振器内を移動する可動反射板と、前記伝送路の途中に設けられ、前記空洞共振器から前記マイクロ波送信部方向に向かって伝送路を伝搬する反射波を終端する終端部と、前記空洞共振器内に設けられたセンサと、前記センサでの検出結果に基づいて、前記可動反射板の位置、及び前記マイクロ波送信部のマイクロ波出力信号レベルを制御する制御信号を生成する制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、第２の実施形態のマイクロ波加熱装置は、同一の信号源から分岐された複数のマイクロ波種信号を、制御信号に基づいてそれぞれにその位相及び出力レベルを制御して出力する、複数のマイクロ波信号出力を備えたマイクロ波送信部と、一端が前記マイクロ波送信部から出力される複数のマイクロ波信号のいずれかに接続され、前記マイクロ波送信部からの複数のマイクロ波信号をそれぞれに前記空洞共振器に伝送する複数の伝送路と、加熱炉として被加熱体を収容するとともに、壁面に複数のマイクロ波照射口を備え、これら複数のマイクロ波照射口のそれぞれに前記複数の伝送路のいずれかの他端が接続されて前記複数のマイクロ波信号がその内部に照射される空洞共振器と、前記各伝送路の途中に設けられ、前記空洞共振器から前記マイクロ波送信部方向に向かって伝送路を伝搬する反射波を終端する終端部と、あらかじめ定められた条件で前記複数のマイクロ波信号出力の位相および出力レベルをそれぞれに制御する制御信号を生成する制御部とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るマイクロ波加熱装置の第１の実施例の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施例のマイクロ波加熱装置に対する変形例の構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態に係るマイクロ波加熱装置の第２の実施例の構成を示すブロック図。
【図４】本実施形態に係るマイクロ波加熱装置の第３の実施例の構成を示すブロック図。
【図５】本実施形態に係るマイクロ波加熱装置の第４の実施例の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本実施形態に係るマイクロ波加熱装置を実施するための最良の形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施形態に係るマイクロ波加熱装置の第１の実施例の構成を示すブロック図である。図１に例示したように、このマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波送信部１１、伝送路１２、この伝送路１２の途中に設けられた終端部１３、空洞共振器１４、この空洞共振器１４内に設けられた可動反射板１５、温度センサ１６、及び受信レベルセンサ１７、ならびに制御部１８から構成されている。
【００１２】
マイクロ波送信部１１は、被加熱体に照射するための、所定のレベルのマイクロ波信号を生成し送出する。このマイクロ波送信部１１は、マイクロ波信号源１１１、及び増幅器１１２を備えている。マイクロ波信号源１１１は、マイクロ波信号の種信号を発生し、増幅器１１２に送出する。増幅器１１２は、利得可変の増幅器であり、後述する制御部１８からの制御信号に基づいて、マイクロ波信号源１１１からの種信号を所定のレベルに増幅して出力する。また、マイクロ波送信部１１は、この増幅器１１２を含み、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｒｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体能動素子を用いて構成されている。従って、例えば従来のマグネトロン等を用いて構成した場合に比べて、このマイクロ波送信部１１を大幅に小型化かつ軽量化することができ、さらには、マイクロ波加熱装置１全体の小型軽量化にも大いに寄与している。
【００１３】
伝送路１２は、その一端がマイクロ波送信部１１のマイクロ波信号出力端に接続され、他端は、後述の空洞共振器１４に設けられたマイクロ波照射口１４１に接続されている。この伝送路１２としては、例えば導波管や、同軸ケーブル等を適用することができる。また、この伝送路１２の途中には、空洞共振器１４側からの反射波を分岐する方向性結合器１３１、及び分岐された反射波を終端する終端器１３２を備えた終端部１３が設けられている。そして、マイクロ波送信部１１からのマイクロ波信号を空洞共振器１４に伝送するとともに、途中に設けられた終端部１３で、空洞共振器１４側からの反射波を終端する。
【００１４】
空洞共振器１４は、例えば、直方体の形状をなしており、その一つの壁面にマイクロ波信号を自器内に照射するためのマイクロ波照射口１４１を備えている。そして、加熱時には、マイクロ波送信部１１から伝送路１２を経由して送られてきたマイクロ波信号をこのマイクロ波照射口１４１から照射し、加熱炉として、内部に収容された被加熱体を加熱する。
【００１５】
また、マイクロ波照射口１４１の設けられた壁面と対向する側の空洞共振器１４内の壁面には、制御部１８からの制御信号に基づき駆動される可動反射板１５が設けられている。この可動反射板１５は、駆動部を含み簡素な板状に形成され、被加熱体の加熱位置を制御するために用いられる。すなわち、マイクロ波信号の照射中に、この可動反射板１５を空洞共振器１４内で移動し、空洞共振器１４内で発生する定在波の位置を変化させることによって、加熱位置を制御する。
【００１６】
ここで、空洞共振器１４内にマイクロ波信号を照射したときに空洞共振器１４内で発生する定在波の状態については、例えば空洞共振器１４の形状等に基づいて、あらかじめシミュレーションすることができ、空洞共振器１４内で可動反射板１５を移動した場合についても同様である。従って、可動反射板１５の位置変化に伴う空洞共振器１４内での定在波の変化については、本実施例においては、例えば既知のデータとして事前に取得され、テーブル化されるなどして制御部１８に保持されているものとしている。
【００１７】
さらに、本実施例においては、空洞共振器１４内に、２つの温度センサ１６（＃１）及び１６（＃２）、ならびに２つのマイクロ波受信レベルセンサ１７（＃１）及び１７（＃２）を配置している。温度センサ１６は、被加熱体の加熱状況をモニタし、その結果を制御部１８に送出する。またマイクロ波受信レベルセンサ１７は、空洞共振器内１４の所定位置に配置されており、マイクロ波信号の受信レベルをモニタして、同様にその結果を制御部１８に送出する。なお、本実施例においては、２種のセンサがそれぞれ２個ずつ配置されているが、センサはどちらか２種のうちのどちらか一方とすることもでき、またその数もこれに限定されるものではない。
【００１８】
制御部１８は、温度センサ１６及びマイクロ波受信レベルセンサ１７からのモニタ結果に基づいて、マイクロ波送信部１１から出力されるマイクロ波信号の出力レベルを制御するための制御信号、及び空洞共振器１４内に設けられた可動反射板１５を駆動するための制御信号を生成し、空洞共振器１４内に収容された被加熱体が所望の加熱状態となるように制御する。
【００１９】
次に、上述のように構成された本実施形態のマイクロ波加熱装置１を用いて、被加熱体を加熱する場合の動作を、特に、被加熱体の加熱位置の制御動作を中心に説明する。
【００２０】
まず、空洞共振器１４内に収容された被加熱体を、所望の状態に加熱するのに必要な設定条件に基づいて、初期設定のための各種の制御信号が制御部１８にて生成され、装置内の各部に送出される。これら各種の制御信号の中には、被加熱体に照射するマイクロ波信号レベルの設定に相当する、マイクロ波送信部１１内の増幅器１１２に対する制御信号、及び、被加熱体の加熱位置を制御する可動反射板１５に対する制御信号が含まれる。
【００２１】
次いで、空洞共振器１４内にマイクロ波信号が照射され、空洞共振器１４内に設けられた温度センサ１６及びマイクロ波受信レベルセンサ１７でのモニタ結果が、時間経過とともに順次制御部１８に送出される。制御部１８は、これらセンサでの検出結果に基づいて制御信号の生成を繰り返す。
【００２２】
すなわち、温度センサ１６では、被加熱体の加熱状況をモニタしており、制御部１８は、その検出結果に基づいて、被加熱体が所望する状態に加熱されるように、可動反射板１５を駆動制御してその加熱位置を、またマイクロ波送信部１１から出力されるマイクロ波信号レベルを制御して温度を制御する。また、空洞共振器１４内で発生する定在波の状態は、上述したように既知であることから、空洞共振器１４内の所定の位置に配置されたマイクロ波受信レベルセンサ１７での検出結果から、制御部１８は、被加熱体の所望する位置に所望するレベルのマイクロ波信号が照射されるように、可動反射板１５、及びマイクロ波送信部１１から出力されるマイクロ波信号レベルを制御する。
【００２３】
加熱位置の制御には、上記したように温度センサ１６、またはマイクロ波受信レベルセンサ１７のどちらか一方を用いることによって実施可能であるが、本実施例においては、これら２種のセンサを組み合わせている。このように、２種のセンサからの検出結果を用いることによって、被加熱体の加熱状況と空洞共振器１４内の定在波の状態とを組み合わせた、空洞共振器１４内の状況に応じた細かな制御が可能となり、可動反射板１５、及びマイクロ波送信部１１からのマイクロ波信号レベルをよりきめ細かに制御して、さらに安定かつ確実な加熱位置の制御を可能にしている。
【００２４】
以上説明したように、本実施例においては、被加熱体にマイクロ波信号を照射して加熱する際に、そのマイクロ波信号を生成する部位であるマイクロ波送信部１１を、半導体能動素子を用いて構成している。これによって、例えば従来のマグネトロン等を用いて構成した場合に比べて、このマイクロ波送信部１１が大幅に小型化かつ軽量化され、マイクロ波加熱装置１全体を小型化かつ軽量化することができる。
【００２５】
また、空洞共振器１４内に設けた温度センサ１６または／及びマイクロ波受信レベルセンサ１７によるモニタ結果に基づいて、マイクロ波送信部１１からのマイクロ波信号レベルを変えつつ、簡素な構造の可動反射板１５を駆動して空洞共振器１４内で発生する定在波の状態を変化させ、被加熱体の加熱位置を含む加熱状態を制御している。これにより、加熱炉としての空洞共振器内の状況に応じて、加熱位置を制御しながら被加熱体を加熱することのできる、メインテナンス容易なマイクロ波加熱装置を得ることができる。
【００２６】
（変形例１）
図２は、上述した第１の実施例のマイクロ波加熱装置に対する変形例の構成を示すブロック図である。この変形例のマイクロ波加熱装置２では、空洞共振器１４内に２つの可動反射板１５（＃１）及び１５（＃２）を設けている。すなわち、第１の実施例と同様の、マイクロ波照射口１４１に対向する壁面に設けた可動反射板１５（＃１）に加え、空洞共振器１４の上壁面にも可動反射板１５（＃２）を設けている。そして、第１の実施例と同様にこれら２つの可動反射板１５（＃１）及び１５（＃２）を駆動して、空洞共振器１４内で発生する定在波の状態を上下左右方向に変化させ、被加熱体の加熱状態を制御している。
【００２７】
このように、この変形例のマイクロ波加熱装置２においては、第１の実施例と同様の効果に加え、被加熱体の加熱位置をより細かく制御することができる。また、空洞共振器１４の側壁面（図２の紙面の奥行き方向に直行する面）に、さらに第３の可動反射板１５（＃３）（図示せず）を設けることもできる。このように構成した場合には、空洞共振器１４内で発生する定在波の状態を、３軸方向のいずれの方向に対しても変化させることができ、被加熱体の加熱位置の制御をより一層緻密化することができる。
【実施例２】
【００２８】
図３は、本実施形態に係るマイクロ波加熱装置の第２の実施例の構成を示すブロック図である。この第２の実施例について、図１に示した第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その詳細な説明は省略する。また、以下の説明では、本実施例における複数のマイクロ波信号出力の数を、２出力として説明する。
【００２９】
図３に例示したように、このマイクロ波加熱装置３は、２つのマイクロ波信号出力を備えたマイクロ波送信部２１、これら２つのマイクロ波信号出力のそれぞれに対応して設けられた２つの伝送路１２（＃１）及び１２（＃２）、これら２つの伝送路１２の途中に設けられた終端部１３（＃１）及び１３（＃２）、空洞共振器２２、及び制御部２３から構成されている。
【００３０】
マイクロ波送信部２１は、被加熱体に照射するための、複数のマイクロ波信号を生成し送出する。本実施例では、マイクロ波信号の出力数を２出力とした場合を例示している。このマイクロ波送信部２１は、マイクロ波信号の種信号を発生するマイクロ波信号源１１１、ならびにこのマイクロ波信号源１１１から分岐された各マイクロ波信号の種信号の通過位相を設定する移相器２１１、及び移相器２１１からの信号を所定のレベルに増幅して出力する増幅器１１２を、２つのマイクロ波信号出力に対応する２系統分（それぞれの系統の符号に、＃１または＃２を付加）備えている。
【００３１】
移相器２１１は、後述する制御部２３からの制御信号に基づいて、マイクロ波信号源１１１からの種信号の通過位相を設定し、増幅器１１２に送出する。増幅器１１２も、同様に制御部２３からの制御信号に基づいて、移相器２１１からの信号を所定のレベルに増幅して出力する。また、この増幅器１１２を含み、マイクロ波送信部２１は、例えばＦＥＴ等の半導体能動素子を用いて構成されている。従って、第１の実施例と同様に、このマイクロ波送信部２１を大幅に小型化かつ軽量化することができ、マイクロ波加熱装置３全体も小型軽量化できる。
【００３２】
２つの伝送路１２（＃１）及び１２（＃２）は、同一に構成され、その一端はマイクロ波送信部２１の２つのマイクロ波信号の出力端のいずれかに接続され、他端は、後述する空洞共振器２２に設けられた２つのマイクロ波照射口２２１（＃１）及び２２１（＃２）のいずれかに接続されている。また、その途中には、空洞共振器側からの反射波を終端するための終端部１３（＃１）及び１３（＃２）がそれぞれ設けられており、マイクロ波送信部２１からの２つのマイクロ波信号を空洞共振器２２に伝送するとともに、途中に設けられた終端部１３で、空洞共振器２２側からの反射波を終端する。
【００３３】
空洞共振器２２は、本実施例においてはその形状を直方体とし、マイクロ波送信部２１からの２つのマイクロ波信号を照射するための２つの照射口２２１（＃１）及び２２１（＃２）が、同一の壁面に形成されている。そして、加熱時には、マイクロ波送信部２１からの２つのマイクロ波信号をこれら２つのマイクロ波照射口２２１（＃１）及び２２１（＃２）から照射し、加熱炉として、内部に収容された被加熱体を加熱する。
【００３４】
制御部２３は、マイクロ波送信部２１から出力される２つのマイクロ波信号のそれぞれに対して、その移相量、及び出力レベルを制御するための制御信号を生成し、各マイクロ波信号の系統に対応したマイクロ波送信部２１内の移相器２１１及び増幅器１１２に送出する。そして、これら２つのマイクロ波信号の位相、及びレベルを制御することによって、空洞共振器２２において２つのマイクロ波照射口２２１から照射されるマイクロ波信号の照射方向を電子的に制御し、被加熱体の加熱位置を制御する。
【００３５】
すなわち、照射する複数（２つ）のマイクロ波信号の位相及びレベル変化に対する、空洞共振器２２におけるマイクロ波信号の照射方向の変化は、空洞共振器２２の形状や、マイクロ波照射口２２１の数とその位置等に基づいて、シミュレーション等によって取得することができる。従って、制御部２３では、このようにしてあらかじめ取得された、マイクロ波送信部２１で生成するマイクロ波信号の位相及びレベルと、空洞共振器２２内での照射方向との関係を、例えば、自器内にテーブル等にして保持しておき、加熱位置を制御する。
【００３６】
上述のように構成された本実施形態のマイクロ波加熱装置３においては、被加熱体を所望する状態に加熱するにあたって、まず、加熱の条件等に基づいて、初期設定のための各種の制御信号が制御部２３にて生成され、装置内の各部に送出される。これら各種の制御信号の中には、マイクロ波送信部２１内の各移相器２１１、及び各増幅器１１２に対する制御信号も含まれる。次いで、マイクロ波送信部２１においてマイクロ波信号の生成が開始されると、これらのマイクロ波信号は伝送路１２を経由して空洞共振器２２に送られ、マイクロ波照射口２２１から空洞共振器２２内に照射される。
【００３７】
この照射中には、制御器２３において、被加熱体を所望する加熱状態にするために、あらかじめ設定された加熱の条件等に基づいて、これら照射されるマイクロ波信号に対して、その位相及び出力レベルを制御する制御信号が継続して生成され、送出される。これによって、空洞共振器２２内でのマイクロ波信号の照射方向及び照射強度が電子的に制御されるので、被加熱体は、加熱位置を制御されながら、所望する加熱状態に加熱される。
【００３８】
以上説明したように、本実施例においては、被加熱体に照射する複数のマイクロ波信号を生成する部位であるマイクロ波送信部２１を、第１の実施例と同様に、半導体能動素子を用いた構成としている。これにより、このマイクロ波送信部２１を、複数の信号出力を持たせつつ、大幅に小型化かつ軽量化することができ、マイクロ波加熱装置３全体を小型化かつ軽量化することができる。
【００３９】
また、空洞共振器２２には、その一つの壁面に２つ（複数）のマイクロ波照射口２２１を設け、これらのマイクロ波照射口２２１からマイクロ波信号を空洞共振器２２内に照射するとともに、照射する２つのマイクロ波信号の位相及びレベルをそれぞれに制御することによって、空洞共振器２２内でのマイクロ波信号の照射方向を電子的に制御している。これにより、機械的な駆動等によらず、電子的な手法により被加熱体の加熱位置を含む加熱状態の制御が可能となり、加熱位置を制御しながら被加熱体を加熱することのできる、メインテナンス容易なマイクロ波加熱装置を得ることができる。
【実施例３】
【００４０】
図４は、本実施形態に係るマイクロ波加熱装置の第３の実施例の構成を示すブロック図である。この第３の実施例について、図１〜図３に示した第１及び第２の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その詳細な説明は省略する。この第３の実施例が第２の実施例と異なる点は、第３の実施例においては、第２の実施例の構成に、さらに空洞共振器内の状態を監視するためのセンサとして、空洞共振器内に温度センサを設けるとともに、制御器は、この温度センサからの監視結果に基づいて制御信号を生成するようにした点である。なお、本実施例においては、２つの温度センサを設けた場合を例示しているが、その数は２つに限定されるものではない。以下、前出の図１〜図３、ならびに図４のブロック図を参照して、その相違点のみを説明する。
【００４１】
図４に例示したように、このマイクロ波加熱装置４は、２つのマイクロ波信号出力を備えたマイクロ波送信部２１、これら２つのマイクロ波信号を空洞共振器２２に伝送する２つの伝送路１２（＃１）及び１２（＃１）、それぞれの伝送路１２の途中に設けられた終端部１３（＃１）及び１３（＃２）、２つのマイクロ波照射口２２１が形成された空洞共振器２２、空洞共振器２２内に設けられた２つの温度センサ１６（＃１）及び（＃２）、ならびに、制御部３１から構成されている。
【００４２】
マイクロ波送信部２１、伝送路１２、終端部１３、及び空洞共振器２２については、第１または第２の実施例と同様に構成されているので、説明を省略する。また、２つの温度センサ１６（＃１）及び（＃２）についても、第１の実施例と同様であり、空洞共振器２２内に設けられて被加熱体の加熱状況をモニタし、その結果を制御部３１に送出する。
【００４３】
制御部３１も、第２の実施例と同様に、空洞共振器２２内の被加熱体が、あらかじめ設定された所望の加熱状態になるように、マイクロ波送信部２１から出力される２つのマイクロ波信号の位相、及びレベルをそれぞれに制御するための制御信号を生成し送出する。そして、これらの制御信号によって空洞共振器２２内におけるマイクロ波信号の照射方向を電子的に制御し、被加熱体の加熱位置の制御を行う。
【００４４】
加えて、本実施例の制御部３１では、２つのマイクロ波信号の位相、及びレベルをそれぞれに制御する制御信号を生成する際に、２つの温度センサ１６からのモニタ結果に基づいて制御信号を生成している。すなわち、あらかじめ設定された加熱の条件等に基づいて、空洞共振器２２内でマイクロ波信号の照射方向を制御しつつ被加熱体の加熱を継続する中で、被加熱体の加熱状況としてその温度をモニタし、さらにそのモニタ結果を反映しつつ、被加熱体の加熱位置を含む加熱制御を行なっている。
【００４５】
以上説明したように、本実施例においても、第２の実施例と同様に、マイクロ波送信部２１は小型化かつ軽量化されており、また、空洞共振器２２内の温度センサ１６によるモニタ結果に基づいて、それぞれのマイクロ波信号の位相及びレベルを制御しながら照射している。これにより、加熱炉としての空洞共振器内の状況に応じて、加熱位置を制御しながら被加熱体を加熱することのできる、小型化かつ軽量化されたメインテナンス容易なマイクロ波加熱装置を得ることができる。
【実施例４】
【００４６】
図５は、本実施形態に係るマイクロ波加熱装置の第４の実施例の構成を示すブロック図である。この第４の実施例について、図１〜図３に示した第１及び第２の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その詳細な説明は省略する。この第４の実施例が第２の実施例と異なる点は、第４の実施例においては、第２の実施例の構成に、さらに空洞共振器内の状態を監視するためのセンサとして、各終端部に空洞共振器からの反射波を検知する反射波センサを設けるとともに、制御器は、この反射波センサからの監視結果に基づいて制御信号を生成するようにした点である。また、第３の実施例と異なる点は、空洞共振器内の状態を監視するセンサとして、第３の実施例においては空洞共振器内に温度センサを設けたのに対し、この第４の実施例では、各終端部に反射波センサを設けた点である。以下、前出の図１〜図４、ならびに図５のブロック図を参照して、その相違点のみを説明する。
【００４７】
図５に例示したように、このマイクロ波加熱装置５は、２つのマイクロ波信号出力を備えたマイクロ波送信部２１、これら２つのマイクロ波信号を空洞共振器２２に伝送する２つの伝送路１２（＃１）及び１２（＃２）、それぞれに伝送路１２の途中に設けられた終端部４１（＃１）及び４１（＃２）、２つのマイクロ波照射口２２１が形成された空洞共振器２２、ならびに、制御部４２から構成されている。マイクロ波送信部２１、伝送路１２、及び空洞共振器２２については、第１または第２の実施例と同様に構成されているので、説明を省略する。
【００４８】
２つの終端部４１（＃１）及び４１（＃２）は、それぞれ伝送路１２（＃１）及び１２（＃２）の途中に設けられており、いずれも同一に構成され、空洞共振器２２側から伝送路１２を伝搬してくるマイクロ波信号の反射波を分岐する方向性結合器１３１、及び分岐された反射波を終端するとともに、その強度及び位相情報を取得する反射波センサ４１１を備えている。そして、空洞共振器２２側からのマイクロ波信号の反射波を終端するとともに、その強度及び位相情報を取得して、制御部４２に送出する。
【００４９】
制御部４２も、第２及び第３の実施例と同様に、空洞共振器２２内に収容された被加熱体が、所望する加熱状態になるように、マイクロ波送信部２１から出力される２つのマイクロ波信号の位相、及びレベルをそれぞれに制御することによって、空洞共振器２２内におけるマイクロ波信号の照射方向及び強度を電子的に制御し、被加熱体の加熱制御を行う。
【００５０】
加えて、本実施例の制御部４２では、２つの終端部４１の反射波センサ４１１からの反射波のモニタ結果に基づいて、照射する２つのマイクロ波信号の位相及びレベルを制御するための制御信号を生成している。空洞共振器２２内では、被加熱体が加熱されることによって、その実効比誘電率が変化し、これによって反射波の位相及び強度も変化する。制御部４２では、このような被加熱体の実効比誘電率と空洞共振器２２からの反射波との関係が、例えば、あらかじめ取得されて自器内にテーブル等で保持されているものとしている。そして、空洞共振器２２内でマイクロ波信号の照射方向及び強度を制御しつつ加熱を継続する中で、被加熱体の加熱状況として、空洞共振器２２からの反射波の状態を取得し、さらに上記したテーブル等を参照してその取得結果を制御信号に反映しつつ、被加熱体の加熱位置を含む加熱制御を行っている。
【００５１】
以上説明したように、本実施例においても、第２及び第３の実施例と同様に、マイクロ波送信部２１は小型化かつ軽量化されている。また、空洞共振器２２内での被加熱体の加熱状態を、終端部４１における反射波の強度及び位相情報から取得し、その取得結果に基づいて、それぞれのマイクロ波信号の位相及びレベルを制御しつつ空洞共振器２２内に照射している。従って、この第４の実施例においても、加熱炉としての空洞共振器内の状況に応じて、加熱位置を制御しながら被加熱体を加熱することのできる、小型化かつ軽量化されたメインテナンス容易なマイクロ波加熱装置を得ることができる。
【００５２】
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１、２、３、４、５  マイクロ波加熱装置
１１、２１  マイクロ波送信部
１２  伝送路
１３、４１  終端部
１４、２２  空洞共振器
１５  可動反射板
１６  温度センサ
１７  マイクロ波受信レベルセンサ
１８、２３、３１、４２  制御部
１１１  マイクロ波信号源
１１２  増幅器
１３１  方向性結合器
１３２  終端器
１４１、２２１  マイクロ波照射口
２１１  移相器
４１１  反射波センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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