(57)【要約】【課題】マイクロ波炉の共振周波数の変化に応じて、マイクロ波の周波数を設定して、両者の差異を小さくする。【解決手段】マイクロ波周波数設定装置が、付加信号を出力する付加信号源１２と、マイクロ波に付加信号を加えて出力する加算器１４と、加算器１４の出力がマイクロ波による処理の対象物４を収容するマイクロ波炉２に入射されて、反射された信号のパワーPrを測定する反射波測定部２０と、反射信号測定部２０の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数f1を測定する極小周波数測定部２４と、マイクロ波の周波数を、極小周波数測定部２４により測定された極小周波数に設定する周波数設定部２６とを備える。なお、付加信号の周波数帯域が、マイクロ波炉２の共振周波数f1を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加信号を出力する付加信号源と、
マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する加算器と、
前記加算器の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する反射信号測定部と、
前記反射信号測定部の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する極小周波数測定部と、
前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定部により測定された前記極小周波数に設定する周波数設定部と、
を備え、
前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含む、
マイクロ波周波数設定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ波周波数設定装置であって、
前記付加信号のパワーが、前記対象物の前記マイクロ波による処理を妨げない程度に、弱い、
マイクロ波周波数設定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマイクロ波周波数設定装置であって、
前記付加信号の周波数が、時間に応じて変化する、
マイクロ波周波数設定装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のマイクロ波周波数設定装置であって、
前記付加信号が、パルス信号である、
マイクロ波周波数設定装置。
【請求項５】
付加信号を出力する付加信号工程と、
マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する加算工程と、
前記加算工程の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する反射信号測定工程と、
前記反射信号測定工程の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する極小周波数測定工程と、
前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定工程により測定された前記極小周波数に設定する周波数設定工程と、
を備え、
前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含む、
マイクロ波周波数設定方法。
【請求項６】
付加信号を出力する付加信号源と、マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する加算器と、前記加算器の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する反射信号測定部とを有するマイクロ波周波数設定装置におけるマイクロ波周波数設定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記マイクロ波周波数設定処理は、
前記反射信号測定部の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する極小周波数測定工程と、
前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定工程により測定された前記極小周波数に設定する周波数設定工程と、
を備え、
前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含む、
プログラム。
【請求項７】
付加信号を出力する付加信号源と、マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する加算器と、前記加算器の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する反射信号測定部とを有するマイクロ波周波数設定装置におけるマイクロ波周波数設定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記マイクロ波周波数設定処理は、
前記反射信号測定部の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する極小周波数測定工程と、
前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定工程により測定された前記極小周波数に設定する周波数設定工程と、
を備え、
前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含む、
記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波炉に入射するマイクロ波の周波数の設定に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱対象である対象物を炉の内部に配置し、炉の内部にマイクロ波を放射して、対象物を加熱することが知られている（例えば、特許文献１の要約を参照）。マイクロ波を炉の内部に進行させるために、マイクロ波の周波数を炉の共振周波数と一致させることが好ましい。マイクロ波の周波数が炉の共振周波数と大きく相違すると、マイクロ波が炉の内部に進行せずに反射されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５０４９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、マイクロ波の周波数を炉の共振周波数と一致させながら、炉の内部にマイクロ波を放射しても、炉内の対象物の温度が加熱により変化する。これにより、対象物の誘電率が変化し、炉の共振周波数も変化してしまう。すると、マイクロ波の周波数が、変化した炉の共振周波数と一致しなくなり、マイクロ波が炉の内部に進行せずに反射されてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、マイクロ波炉の共振周波数の変化に応じて、マイクロ波の周波数を設定して、両者の差異を小さくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるマイクロ波周波数設定装置は、付加信号を出力する付加信号源と、マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する加算器と、前記加算器の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する反射信号測定部と、前記反射信号測定部の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する極小周波数測定部と、前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定部により測定された前記極小周波数に設定する周波数設定部と、を備え、前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含むように構成される。
【０００７】
上記のように構成されたマイクロ波周波数設定装置によれば、付加信号源が、付加信号を出力する。加算器が、マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する。反射信号測定部が、前記加算器の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する。極小周波数測定部が、前記反射信号測定部の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する。周波数設定部が、前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定部により測定された前記極小周波数に設定する。前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含む。
【０００８】
なお、本発明にかかるマイクロ波周波数設定装置は、前記付加信号のパワーが、前記対象物の前記マイクロ波による処理を妨げない程度に、弱いようにしてもよい。
【０００９】
なお、本発明にかかるマイクロ波周波数設定装置は、前記付加信号の周波数が、時間に応じて変化するようにしてもよい。
【００１０】
なお、本発明にかかるマイクロ波周波数設定装置は、前記付加信号が、パルス信号であるようにしてもよい。
【００１１】
本発明は、付加信号を出力する付加信号工程と、マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する加算工程と、前記加算工程の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する反射信号測定工程と、前記反射信号測定工程の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する極小周波数測定工程と、前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定工程により測定された前記極小周波数に設定する周波数設定工程と、を備え、前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含むマイクロ波周波数設定方法である。
【００１２】
本発明は、付加信号を出力する付加信号源と、マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する加算器と、前記加算器の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する反射信号測定部とを有するマイクロ波周波数設定装置におけるマイクロ波周波数設定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記マイクロ波周波数設定処理は、前記反射信号測定部の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する極小周波数測定工程と、前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定工程により測定された前記極小周波数に設定する周波数設定工程と、を備え、前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含むプログラムである。
【００１３】
本発明は、付加信号を出力する付加信号源と、マイクロ波に前記付加信号を加えて出力する加算器と、前記加算器の出力が前記マイクロ波による処理の対象物を収容するマイクロ波炉に入射されて、反射された信号のパワーを測定する反射信号測定部とを有するマイクロ波周波数設定装置におけるマイクロ波周波数設定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記マイクロ波周波数設定処理は、前記反射信号測定部の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する極小周波数測定工程と、前記マイクロ波の周波数を、前記極小周波数測定工程により測定された前記極小周波数に設定する周波数設定工程と、を備え、前記付加信号の周波数帯域が、前記マイクロ波炉の共振周波数を含む記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態にかかるマイクロ波周波数設定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】マイクロ波炉２の共振周波数が変化した後に、マイクロ波のみをマイクロ波炉２に与えたと仮定した場合の反射波のパワーPrを示すグラフ（図２（ａ）参照）、付加信号のみをマイクロ波炉２に与えたと仮定した場合の反射波のパワーPrを示すグラフ（図２（ｂ）参照）である。
【図３】マイクロ波炉２の共振周波数が変化した後に、マイクロ波と付加信号とを加算してマイクロ波炉２に入射した場合の反射波のパワーPrを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態にかかるマイクロ波周波数設定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００１７】
マイクロ波炉２は、その内部に対象物４を収容する。対象物４は、マイクロ波による処理（例えば、加熱または化学反応）の対象である。マイクロ波信号源６は、マイクロ波をマイクロ波炉２に向けて出力する。マイクロ波信号源６の出力するマイクロ波の周波数は、マイクロ波炉２の（当初の）共振周波数f0に設定されており、マイクロ波がマイクロ波炉２の内部に効率よく入射されるようにされている（マイクロ波のマイクロ波炉２による反射は、ほとんどない）。ただし、マイクロ波による対象物４の処理により、対象物４の誘電率が変化し、マイクロ波炉２の共振周波数がf0からf1に変化してしまう。なお、マイクロ波信号源６の出力するマイクロ波のＱ値は、一般的には高いものである。
【００１８】
マイクロ波周波数設定装置は、付加信号源１２、加算器１４、方向性結合器１６、進行波測定部１８、反射波測定部（反射信号測定部）２０、インピーダンス測定部２２、極小周波数測定部２４、周波数設定部２６を備える。
【００１９】
付加信号源１２は、付加信号を出力する。付加信号の周波数は、時間に応じて変化する。例えば、付加信号は、周波数掃引信号である。付加信号の周波数帯域は、マイクロ波炉２の（変化後の）共振周波数f1を含む。ただし、付加信号の周波数帯域が、マイクロ波炉２の（当初の）共振周波数f0を含んでいてもよい。なお、付加信号として周波数掃引信号を用いた場合、付加信号の周波数帯域とは、周波数が変化する範囲を意味する。
【００２０】
加算器１４は、マイクロ波に付加信号を加えて出力する。マイクロ波に付加信号が加えられても、対象物４のマイクロ波による処理を妨げない程度に、付加信号のパワーは弱い。例えば、付加信号のパワーを、マイクロ波のパワーの1/1000程度にすることが考えられる。なお、付加信号のパワーは、周波数によらず、ほぼ一定とすることが考えられる。
【００２１】
方向性結合器１６は、加算器１４の出力を、マイクロ波炉２および進行波測定部１８に導く。方向性結合器１６は、さらに、加算器１４の出力がマイクロ波炉２に入射されて、反射された信号を、反射信号測定部（反射信号測定部）２０に導く。
【００２２】
進行波測定部１８は、方向性結合器１６を介して、加算器１４の出力（進行波に相当する）を受けて、進行波のパワーPfを測定する。
【００２３】
反射波測定部（反射信号測定部）２０は、方向性結合器１６を介して、加算器１４の出力がマイクロ波炉２に入射されて、反射された信号（反射波）のパワーPrを測定する。
【００２４】
インピーダンス測定部２２は、進行波のパワーPfおよび反射波のパワーPrを受けて、両者の比を、マイクロ波炉２のインピーダンスとして出力する。マイクロ波炉２のインピーダンスを測定することで、対象物４の状態が推定できる。
【００２５】
極小周波数測定部２４は、反射信号測定部２０の測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する。極小周波数は、マイクロ波炉２の（変化後の）共振周波数f1に一致する。
【００２６】
周波数設定部２６は、マイクロ波信号源６の出力するマイクロ波の周波数を、極小周波数測定部２４により測定された極小周波数f1に設定する。
【００２７】
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
【００２８】
マイクロ波炉２の共振周波数は、当初は、f0である。マイクロ波信号源６の出力するマイクロ波の周波数はf0に設定されており、マイクロ波がマイクロ波炉２の内部に効率よく入射され、反射はほとんどない。しかし、マイクロ波による対象物４の処理により、対象物４の誘電率が変化し、マイクロ波炉２の共振周波数がf0からf1に変化してしまう。
【００２９】
図２は、マイクロ波炉２の共振周波数が変化した後に、マイクロ波のみをマイクロ波炉２に与えたと仮定した場合の反射波のパワーPrを示すグラフ（図２（ａ）参照）、付加信号のみをマイクロ波炉２に与えたと仮定した場合の反射波のパワーPrを示すグラフ（図２（ｂ）参照）である。
【００３０】
図２（ａ）を参照して、マイクロ波炉２の共振周波数がf0からf1に変化してしまうと、マイクロ波のＱ値が高いため、ほとんどマイクロ波炉２内に進行しないで、反射されてしまう。このため、周波数f0において、反射波のパワーPrが高くなる。
【００３１】
図２（ｂ）を参照して、付加信号の周波数帯域（周波数が変化する範囲）は広い。また、付加信号のパワーは、周波数によらず、ほぼ一定である。マイクロ波炉２の（変化後の）共振周波数f1においては、付加信号のほとんどがマイクロ波炉２内に進行するので、反射波のパワーPrが低くなり、極小値をとる。一方、マイクロ波炉２の（変化後の）共振周波数f1から離れた周波数においては、付加信号のほとんどがマイクロ波炉２から反射されてしまうので、反射波のパワーPrが高くなる。
【００３２】
実際には、マイクロ波信号源６の出力するマイクロ波と、付加信号源１２の出力する付加信号とが、加算器１４により加算され、方向性結合器１６を介して、マイクロ波炉２に入射される。
【００３３】
図３は、マイクロ波炉２の共振周波数が変化した後に、マイクロ波と付加信号とを加算してマイクロ波炉２に入射した場合の反射波のパワーPrを示すグラフである。
【００３４】
マイクロ波炉２の共振周波数が変化した後に、マイクロ波と付加信号とを加算してマイクロ波炉２に入射した場合の反射波のパワーPrは、図２（ａ）のグラフおよび図２（ｂ）のグラフを加算したものにおおむね一致し、周波数f1において、極小値Pminをとる。
【００３５】
ここで、反射波測定部２０は、方向性結合器１６を介して、マイクロ波と付加信号とを加算してマイクロ波炉２に入射した場合の反射波のパワーPrを測定する（図３参照）。反射波のパワーPrの測定結果は、極小周波数測定部２４に与えられる。
【００３６】
極小周波数測定部２４は、反射波のパワーPrの測定結果が極小値をとる周波数である極小周波数を測定する。極小周波数は、マイクロ波炉２の（変化後の）共振周波数f1に一致する。極小周波数f1は、周波数設定部２６に与えられる。
【００３７】
周波数設定部２６は、マイクロ波信号源６の出力するマイクロ波の周波数を、極小周波数測定部２４により測定された極小周波数f1（すなわち、マイクロ波炉２の（変化後の）共振周波数）に設定する。これにより、マイクロ波がマイクロ波炉２の内部に効率よく入射され、反射はほとんどない。
【００３８】
このとき、進行波測定部１８は、方向性結合器１６を介して、加算器１４の出力（進行波に相当する）を受けて、進行波のパワーPfを測定する。また、反射波測定部（反射信号測定部）２０は、方向性結合器１６を介して、加算器１４の出力がマイクロ波炉２に入射されて、反射された信号（反射波）のパワーPrを測定する。そして、インピーダンス測定部２２は、進行波のパワーPfおよび反射波のパワーPrを受けて、両者の比を、マイクロ波炉２のインピーダンスとして出力する。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、マイクロ波炉２の共振周波数の変化（f0からf1へ）に応じて、マイクロ波の周波数をf1に設定して、両者を一致させることができる。
【００４０】
しかも、付加信号のパワーは弱いため、対象物４のマイクロ波による処理を行いながら、マイクロ波の周波数の設定を行うことができる。
【００４１】
なお、付加信号を、掃引信号として説明してきたが、インパルス信号であってもよい。ただし、インパルス信号（時間幅が無限小かつ高さが無限大）を生成することは実際には困難なので、時間幅の短いパルス信号（ただし、共振周波数f1の成分を含む必要がある）を、付加信号として用いてもよい。
【００４２】
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えば極小周波数測定部２４、周波数設定部２６を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
【符号の説明】
【００４３】
２  マイクロ波炉
４  対象物
６  マイクロ波信号源
f0  （当初の）共振周波数
f1  （変化後の）共振周波数
１２  付加信号源
１４  加算器
１６  方向性結合器
１８  進行波測定部
２０  反射波測定部（反射信号測定部）
２２  インピーダンス測定部
２４  極小周波数測定部
２６  周波数設定部
【図１】
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【図２】
2015041414.tif 000004
【図３】
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