(57)【要約】  本発明の実施形態は、航空機の機内で使用されるために設計された電子レンジ用の電源であって、Ｗｉ−Ｆｉネットワークとの干渉を回避するような方式で電子レンジのマグネトロンに電力を供給するように構成されている電源を提供する。電力が供給される期間を低減する（例えば、ショートバースト化する）一方で実際に供給される電流を増大することによって、電源からの電子レンジへの出力が変調されるとともに最適化される。
2014513400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の機内の電子レンジとともに用いられる電源モジュールであって、
（ａ）航空機からの入電力を受電するとともに、該入電力を制御可能な高周波電力に変換するように構成されている電力変換装置と、
（ｂ）前記高周波電力を低減されたデューティ比に変換するように構成されているパルス発生装置と、
（ｃ）非連続的な出電力を通常の電力量よりも多い電力量で複数のバースト時間にわたって供給する電力増幅器とを備える電源モジュール。
【請求項２】
航空機の機内で使用するために設計された電子レンジに搭載されている請求項１に記載の電源モジュール。
【請求項３】
前記低減されたデューティ比は、前記電力が時間の約５０％はオンとなるとともに前記時間の約５０％はオフとなるような、約５０％のデューティ比を含む請求項１又は２に記載の電源モジュール。
【請求項４】
前記供給される通常の電力量よりも多い電力量は、電子レンジのマグネトロンが要求する前記通常の電力量の約２倍である請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項５】
前記マグネトロンに供給される前記電力は約５００ｍＡである請求項４に記載の電源モジュール。
【請求項６】
前記供給される電力は、１０ミリ秒〜２００ミリ秒の期間にわたって５ミリ秒〜１００ミリ秒のバーストを用いる請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項７】
前記電力は１６ミリ秒の周期にわたって６ミリ秒〜８ミリ秒のバーストで供給される請求項１〜６のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項８】
家庭内電子レンジの電源の作用を模倣する請求項１〜７のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項９】
前記電子レンジのマグネトロンに電力を供給する請求項１〜８のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項１０】
航空機の機内の前記電子レンジと直接通信するように位置付けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の電源モジュール。
【請求項１１】
請求項１に記載の電源モジュールを用いる電子レンジを備える航空機の調理室。
【請求項１２】
航空機の機内の電子レンジに電力を供給するための方法であって、
（ａ）航空機からの入電力を制御可能な高周波電力に変換することと、
（ｂ）前記高周波電力を低減されたデューティ比でパルス化することと、
（ｃ）非連続的な出電力を通常よりも多い量で複数のバースト時間にわたって供給することとを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照情報：本願は、２０１１年４月２１日に出願され「変調出力を介した電子レンジの無線ネットワークとの両立可能性」と題された米国仮特許出願第６１／４７７，７２７号の優先権を主張し、その開示全てをここに援用して本文の記載の一部とする。
【０００２】
本発明の実施形態は一般的に、無線ネットワークと両立（共存）可能な、航空機及びその他の乗客輸送機関において使用されるために設計された電子レンジに関する。電子レンジが受電する電力は、電力が供給される期間を低減する（例えば、ショートバースト化する）一方で実際に供給される電流を増大することによって変調されるとともに最適化される。
【背景技術】
【０００３】
航空会社が乗客に、フライト中の無線インターネットアクセスを提供することはますます一般的になっている。これは、多くの乗客が享受するようになり、また多くの場合期待する有益なサービスである。Ｗｉ−Ｆｉへのアクセスによって、電子デバイスは高速インターネット接続を含むコンピュータネットワークを通して無線で（電波を用いて）データを交換出来るようになる。Ｗｉ−Ｆｉは任意の無線ローカルエリアネットワーク（無線ＬＡＮ、ワイヤレスＬＡＮ、ＷＬＡＮ）を含む。しかしながら、航空機の機内でＷｉ−Ｆｉアクセスを提供する上での一つの難点は、機内に備えられている機器のいくつかが信号と干渉する可能性があることである。特定の例として、Ｗｉ−Ｆｉと電子レンジはしばしば同じ周波数帯で作動するため、干渉が生じ効率が低下する可能性がある。
【０００４】
Ｗｉ−Ｆｉ製造業者と電子レンジの製造業者は、割り当てられた有限数の周波数帯（ＩＳＭバンド）のうちのいずれかの周波数帯内で作動することがＦＣＣ（米国連邦通信委員会）によって求められている。様々な要因に基づき、Ｗｉ−Ｆｉ製造業者と電子レンジ製造業者の双方によって選択された周波数帯は、２．４ＧＨｚ−２．５ＧＨｚ帯である。同一の周波数帯で動作するため、電子レンジとＷｉ−Ｆｉ設備の双方が使用される時、電子レンジがＷｉ−Ｆｉ設備に干渉する可能性が生じる。しかしながらＷｉ−Ｆｉ製造業者は、様々な独創的な方法を用いて、家庭内及び商業用の（地上における）電子レンジが存在するなかでもＷｉ−Ｆｉ設備を効率的に作動させてきた。そのような方法の一つは、家庭用の電子レンジは毎電力線周期の半分（米国においては、毎１６ミリ秒について約８ミリ秒に相当）は実際には「オフ状態」であるという事実をうまく活用するということである。
【０００５】
しかしながら、家庭内及び商業用の電子レンジは、航空機の機内で使用されるために設計された電子レンジとは動作が異なっている。具体的には、航空機用の電子レンジの大半は、航空機からの電力（一般的に２８ＶＤＣ又は１１５ＶＡＣ、４００Ｈｚ、三相）によって直接作動するように設計されており、マグネトロンを作動時間の１００％にわたってオン状態に維持する、（家庭内及び商業用の電子レンジとは）異なる種類の電源を用いることを余儀なくされている。これは、一般的に１１５Ｖ、６０Ｈｚを用いる家庭内及び商業用の電子レンジとは対照的である。したがって、航空機の機内に備えられたＷｉ−Ｆｉシステムには、情報パケットを送信出来る「静謐な」時間というものがない。加えて、Ｗｉ−Ｆｉと電子レンジ間の干渉は、干渉を引き起こす可能性のある数多くの反射面を有する、本質的には密閉された金属チューブである航空機においては、対処がより困難な問題となってしまう。航空機の胴体は、電子レンジからの放射を封じ込める傾向があり、封じ込められた放射は次いでＷｉ−Ｆｉチャネルと干渉する可能性がある（これは、例えば、エネルギーを建物内へと反射し返すスチール製の壁が無い家庭や商業施設における電子レンジ及びＷｉ−Ｆｉの使用とは対照的である）。最近まで、航空機内のＷｉ−Ｆｉシステムはごくまれであったが、それも急速に変わりつつあり、それゆえに航空機のための「Ｗｉ−Ｆｉと両立可能な」電子レンジが必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の（家庭内又は商業用の）電子レンジを航空機の機内において使用可能にするための唯一の方法は、航空機内でインバータを用いることによって航空機から入力される電力（入電力）を使用可能な電源に変換するというものであった。しかしながら、インバータは大型で重く高価であるがゆえに、重量と空間的な制限が主要な懸念事項である航空機内での使用には向かない。さらに、意図される使用が従来の電子レンジと航空機用の電子レンジでは異なるため、航空機用の電子レンジには、従来の電子レンジには備えられていない多くの設計上の考慮事項が含まれている。ゆえに、航空機用の構成部品の製造業者らにとって、従来の既製電子レンジの設計に限定されることなく、製造業者らが製造する電子レンジに特定の要求された設計上の特徴を組み入れることが出来ること、及び、Ｗｉ−Ｆｉと両立可能な航空機用の電子レンジをインバータの使用無しで提供出来ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本文に記載の、本発明の実施形態はゆえに、航空機の機内で使用されるために設計された電子レンジ用の電源であって、Ｗｉ−Ｆｉネットワークとの干渉を回避するような方式で電子レンジのマイクロ波マグネトロンに電力を供給するように構成されている電源を提供する。電力が供給される期間を低減する（例えば、ショートバースト化する）一方で元来の調理パワーを維持するために実際に供給される電流を増大することによって、電源からの電子レンジへの出力は変調されるとともに最適化される。
【０００８】
特定の態様は、航空機の機内の電子レンジとともに用いられる電源モジュールであって、航空機からの入電力を受電するとともに、該入電力を制御可能な高周波電力に変換するように構成されている電力変換装置と、高周波電力を低減されたデューティ比（デューティサイクル）に変換するように構成されているパルス発生装置と、非連続的な出電力を通常よりも多い量で複数のバースト時間にわたって供給する電力増幅器とを備える電源モジュールに関連する。この電源モジュールは一般的に航空機の機内で使用するために設計された電子レンジに搭載されている。特定の態様において、低減されたデューティ比は、電力が時間の約５０％はオンとなるとともに時間の約５０％はオフとなるような、約５０％のデューティ比を含む。供給される通常よりも多い電力量は、電子レンジのマグネトロンが要求する通常の電力量の約２倍であってよい。一つの例において、マグネトロンに供給される電力は約５００ｍＡである。供給される電力は、１０ミリ秒〜２００ミリ秒の期間にわたって５ミリ秒〜１００ミリ秒のバーストを用いてよい。より具体的には、電力は１６ミリ秒の周期にわたって６ミリ秒〜８ミリ秒のバーストで供給されてよい。電源モジュールは一般的に家庭内電子レンジの電源の作用を模倣するとともに、電子レンジのマグネトロンに電力を供給する。一つの態様において、電源モジュールは航空機の機内の電子レンジと直接通信するように位置付けられている。さらなる態様は、上述の電源モジュールを用いる電子レンジを備える航空機の調理室に関する。
【０００９】
さらなる態様は、航空機の機内の電子レンジに電力を供給するための方法であって、航空機からの入電力を制御可能な高周波電力に変換することと、高周波電力を低減されたデューティ比でパルス化することと、非連続的な出電力を通常よりも多い量で複数のバースト時間にわたって供給することとを含む方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】航空機の電源から機内電子レンジへの電力フローの一実施形態を示す。
【図２】電源モジュールが組み込まれた電子レンジを備えた航空機の模式図を示す。
【図３】航空機の電源からマグネトロンへの電力フローを示す代替的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態によって、航空機又はその他の乗客輸送機関の機内に搭載されるように設計された電子レンジとともに用いられる、改良された電子レンジ用電源が提供される。電源は一般的に電子レンジに組み込まれることが意図されているが、電源を現存の電子レンジを改装するために用いることが出来る独立型のユニットとして提供することも可能である。機内電子レンジが航空機の電力を受電して用いることができ、且つ家庭内電子レンジの挙動（作用）をより密接に模倣するように、電源は機内電子レンジに供給される電力を変化させるように設計されている。
【００１２】
図１に示されるように、電子レンジはインバータを用いることなく、航空機から電力を直接受電することが出来る。電力は、電力変換装置を含む電源モジュールに供給される。電力変換装置は受電されるＡＣ電力をＤＣに変換若しくは整流するか、又は航空機からのＤＣ電力を直接使用する。電源モジュールはまた、図３に概要が示されるように、電力制御装置又はパルサ（パルス発生装置）もしくはパルス化回路を有する。パルサは電源を効率的に且つ非常に高速にオン／オフ切換させるように設計されている。切換速度は典型的には電子レンジの製造時に特定されているが、エンドユーザが所望に応じて調整出来るように設計されてもよい。一つの例において、航空機用電子レンジの電源は５０％のデューティ比をもたらし、通常よりも多い電力量を長い期間にわたってショートバーストで提供することによって、調理パワーを保持する。
【００１３】
所望の結果が、通常の電力量の約２倍の電力量（ｘ２）を合計時間の約半分の時間（５０％）で供給することによって達成されてよいが、これ以外の範囲も可能である。例えば、電源は代替的に３０％、４０％、６０％又は７０％のデューティ比をもたらして、様々な時間にわたって様々な電力量を供給してもよい。電力が供給される時間の期間は１００％未満であり、一般的には７０％未満である。具体的な実施形態において、電力供給期間は約５０％であり、このことは、電力が電子レンジに時間の約半分にわたってのみ、一般的には非常に短いバーストで供給されることを意味する。これにより、間欠的な電力を電子レンジのマグネトロンに対して供給することが可能となる。
【００１４】
電子レンジの制御装置は、調理時間、「オン」及び「オフ」モード、調理パワーレベルなどの電子レンジの作用を制御可能である。いくつかの実施形態において、ユーザからの指令を受け付けてそれらの指令の電子的表示を電子レンジの制御装置に送達可能なユーザインターフェースと、電子レンジの制御装置とが通信可能に連結されている。電子レンジの制御装置はマグネトロンをユーザからの指令に応じて制御することによって、これらの電子的表示に対して応答することが出来る。
【００１５】
一実施形態において、切換速度は電力を２ミリ秒〜１０００ミリ秒の期間にわたって１ミリ秒〜５００ミリ秒のバーストで又はデューティ比で供給するものであってよい。より具体的な実施形態において、電力は５ミリ秒〜１００ミリ秒のバーストで１０ミリ秒〜２００ミリ秒の期間にわたって供給されてもよい。さらにより具体的な実施形態において、電力は６ミリ秒〜１０ミリ秒のバーストで１０ミリ秒〜２０ミリ秒の期間にわたって供給されてもよい。非常に具体的な実施形態において、電力は６ミリ秒又は８ミリ秒のバーストで１６ミリ秒の期間にわたって供給されてもよい。これらの電力供給時間の範囲の詳細は変更し得るが、通常よりも多い電力量をより短い時間の単位（単位時間）にわたって供給するという共通の一般的な動作原則が維持されることが理解されるべきである。
【００１６】
しかしながら、これらの単位時間に供給される電力量は電子レンジに通常供給される電力量の約２倍である。換言すれば、通常よりも多い電力量が供給され、いくつかの場合においては、通常の電力量の約２倍（ｘ２）であるが、その他の範囲も可能である。例えば、電流を約１．５倍、約１．７５倍、約２倍、又は２倍よりも多い量、例えば２．２５倍、２．５倍、３倍、さらには５倍までの量で供給してもよい。電力が供給される時間は１００％未満であるため、所定の調理パワーについて、「オン」期間中により多い量の電流を供給することによって、利用可能な「オフ」期間を最大にすることが望ましい。
【００１７】
具体的には、電力変換器がいったん航空機のＡＣ電力をＤＣ電力に変換した後は、パルサはパルス状の（オン／オフ）電力供給を行い、「オン」期間中は供給される電力量は増加又は増幅される。これは、電力増幅器又はその他の任意の適切な電力増加装置を介して達成し得る。電力がＡＣからＤＣに変換される理由の一つは、変圧可能な安定電圧に電流を変換可能とするためである（航空機からの入電力の初期周波数はほとんど制御されない）。次いで、ＤＣを制御され且つ比較的高い所望のレベルのＤＣ電圧に変換することが望ましい。これを実現するために、ＤＣ電力は元のＡＣ電力に変換されるが、比較的高い周波数（高いＫＨｚ、さらにはＭＨｚの）ＡＣ電力に変換される。高周波数を用いることによって、効率性を失うことなく主要電力部品を比較的小型化且つ軽量化することが可能になる。電力は次いでマグネトロン（電子レンジに電磁波を発生させる装置）を作動させるのに十分な高い電圧、典型的には約−４０００Ｖに変圧される。これは電力変換装置、変圧器、及び／又は電力増幅器を組み合わせることによってなされてよい。出力される電力は次いで、電子レンジのマグネトロンを上述の比較的遅い速度でオン／オフ切り替えするために用いられる。航空機の機内の、時間の任意の瞬間におけるＷｉ−Ｆｉデータ速度は通常、利用可能な能力の１００％をかなり下回ることを考慮すれば（インターネットの比較的低速なアップロード／ダウンロードビットレートを考慮すれば）、時間の５０％の干渉に起因する通信能力における潜在的な減少は許容可能であるか又は気付かれない可能性がある。
【００１８】
さらに、本発明の発明者らは、マグネトロンの周波数は一般的に、低い電流（４５０ｍＡ未満の電流）の場合よりも高い電流（４５０ｍＡよりも大きい電流）の場合により安定することを見出した。マグネトロンの安定した周波数は２．４７ＧＨｚ近傍となる傾向があり、この周波数はより高いチャネル（チャネル６よりも高いチャネル）のみと干渉するであろう。従前の電源設計は、約２００ｍＡ〜約３００ｍＡの電流のみをマグネトロン（１０００Ｗ〜１２００Ｗ）に供給するようになされていたが、これによってマグネトロンは「不安定な」領域で作動させられることとなり、結果として２．３ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚからの有意な放射となり、全てのＷｉ−Ｆｉチャネルと干渉してしまう。しかしながら、５０％のデューティ比率では、同じ出力パワーを維持するためには、「オン」期間中に供給されるべき電流の約２倍の電流を必然的に要求するであろうから、マグネトロンの電流は周波数を安定化させるであろう５００ｍＡ近傍となるであろう。要約すると、マグネトロンが「オン」の時であっても、上部チャネルのみが干渉されるであろうから、アノード電流が５００ｍＡの「オン」電流になるまで変移して上がるとき、及び５００ｍＡから下がる時にのみ、「干渉」が発生するであろう。合計遷移時間が合計周期時間の約２％を下回るように維持されることが意図されており、ゆえにこれにおいては、有効な「干渉フリー」時間比率を約５０％から約９０％よりも大きくなるように増大させることが可能となる。大量のデータをクライアントからクライアントへＷｉ−Ｆｉルータを介して転送する際に、この差異は非常に有意なものであるとともに、比較的低速なインターネットのアップロード／ダウンロード速度で利用可能なルータビットレートのより多くを利用することが可能となる。
【００１９】
航空機からの入電力を使用でき、制御可能な周波数に変換可能な（並びにこのプロセスにおいては、マグネトロンに電流を間欠的に供給可能なパルサ又はその他の装置を使用できる）新規な電源を提供することによって、Ｗｉ−Ｆｉ通信と干渉することのない航空機用の電子レンジを提供出来る。
【００２０】
上述され且つ図面において示された構造及び方法に対して、変更及び変形、並びに追加及び削除が、本発明の範囲又は精神及び以下の特許請求の範囲から逸脱しない範囲でなされ得る。
【図１】
2014513400.tif 000003
【図２】
2014513400.tif 000004
【図３】
2014513400.tif 000005
【国際調査報告】
2014513400.tif 000006
2014513400.tif 000007
2014513400.tif 000008