(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁調理器を診断する方法であって、前記電磁調理器は、一組の無線周波数フィードを備え、前記無線周波数フィードのそれぞれは、入力無線周波数信号に対して電力増幅された信号を出力するように構成される増幅要素、および前記増幅要素で検出される無線周波数電力を示すデジタル信号を出力する測定要素を有し、前記方法は、
無線周波数電磁波の帯域における一組の周波数から周波数を選択するステップ、
前記一組の無線周波数フィードの電力および位相を設定するステップ、これにより前記選択した周波数の無線周波数信号を出力する、
前記無線周波数信号を出力している前記一組の無線周波数フィードにおける順方向電力レベルを測定するステップ、
前記一組の装置の逆方向電力レベルを測定するステップ、
前記順方向電力レベルおよび前記逆方向電力レベルの測定値を処理するステップ、これにより前記電磁調理器のキャビティが空の場合の前記順方向電力レベルおよび前記逆方向電力レベルの前記測定値の経時的な変化に基づいて、前記電磁調理器の基礎構成要素の消耗度または損傷の可能性を判定する、
を含む、方法。
【請求項２】
前記測定値を処理するステップは、前記電磁調理器をマルチポート構成の無線周波数ネットワークとしてモデル化するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電磁調理器をモデル化するステップは、一組の無線周波数ネットワークパラメータを評価するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記一組の無線周波数ネットワークパラメータは、Ｓパラメータ、Ｙパラメータ、ＨパラメータまたはＺパラメータのうちの１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基礎構成要素の消耗度または損傷の可能性を判定するステップは、前記一組のパラメータを、以前に不揮発性メモリに記憶させた一組のパラメータと比較するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
判定された前記基礎構成要素の消耗度または損傷の可能性を保守技術者に提供するステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
無線周波数電磁波における一組の位相値から位相値を選択するステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
一組の電力レベルから電力レベルを選択するステップをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記電磁調理器は２つの高電力増幅器を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電磁調理器は４つの高電力増幅器を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記一組の周波数は２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚに及ぶ、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
判定された前記基礎構成要素の消耗度または損傷の可能性は、キャビティの変形、ドアの変形、キャビティの損傷に起因する電磁漏れ、電力増幅器の短絡、電力増幅器の開放、または導波管の損傷のうちの１つを示すことができる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
閉じられたキャビティ、
前記閉じられたキャビティ内に電磁放射を導入することにより、食品を加熱して調理するように構成される、前記閉じられたキャビティ内の一組の無線周波数フィード、
前記一組の無線周波数フィードに接続される一組の高電力無線周波数増幅器、ここで前記高電力無線周波数増幅器のそれぞれは、入力無線周波数信号に対して電力増幅された信号を出力するように構成される増幅構成要素、および前記増幅構成要素で検出される無線周波数電力を示すデジタル信号を出力するように構成される測定構成要素を含む、
電磁調理器を診断するように構成されているコントローラ、
を備え、
前記コントローラは、
無線周波数電磁波の帯域における一組の周波数から周波数を選択し、および
前記一組の高電力増幅器の電力と位相を設定する、これにより選択した前記周波数の無線周波数信号を出力し、
前記コントローラは、前記測定構成要素から、
前記無線周波数信号を出力している前記一組の高電力無線周波数増幅器における順方向電力レベルの測定値、および
前記一組の高電力無線周波数増幅器の逆方向電力レベルの測定値
を受信するようにさらに構成されており、
前記コントローラは、前記順方向電力レベルおよび前記逆方向電力レベルの測定値を処理し、前記電磁調理器のキャビティが空の場合の前記順方向電力レベルおよび前記逆方向電力レベルの前記測定値の経時的な変化に基づいて、前記電磁調理器の基礎構成要素の消耗度または損傷の可能性を判定するようにさらに構成されている、
電磁調理器。
【請求項１４】
前記コントローラは、
無線周波数電磁波における一組の位相値から位相値を選択すること、
一組の電力レベルから電力レベルを選択すること、
によって、前記電磁調理器を診断するようにさらに構成されている、請求項１３に記載の電磁調理器。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記電磁調理器をマルチポート構成の無線周波数ネットワークとしてモデル化することによって前記測定値を処理し、かつモデル化された前記無線周波数ネットワークを、一組の無線周波数ネットワークパラメータを用いて評価するように構成されている、請求項１３又は１４に記載の電磁調理器。
【請求項１６】
前記一組の無線周波数ネットワークパラメータは、Ｓパラメータ、Ｙパラメータ、ＨパラメータまたはＺパラメータのうちの１つを含む、請求項１５に記載の電磁調理器。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記一組の無線周波数ネットワークパラメータを、以前に不揮発性メモリに記憶させた一組の無線周波数ネットワークパラメータと比較することによって、前記基礎構成要素の消耗度または損傷の可能性を判定するように構成されている、請求項１５又は１６に記載の電磁調理器。
【請求項１８】
前記コントローラは、前記基礎構成要素の消耗度または損傷の可能性を、キャビティの変形、ドアの変形、キャビティの損傷に起因する電磁漏れ、電力増幅器の短絡、電力増幅器の開放、または導波管の損傷のうちの１つを示す異常状態であると判定するように構成されている、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の電磁調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して電磁調理器の診断方法に関し、より詳細には、電子レンジの複数の高電力増幅器をマルチポート無線周波数ネットワークとしてモデル化して、前記ネットワークの状態を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子レンジは、高周波交流電磁界が閉じられたキャビティ全体に分布する誘電加熱プロセスによって、食品を調理している。無線周波数スペクトルのサブバンド、２．４５ＧＨｚまたはその付近のマイクロ波周波数は、主にエネルギーを水に吸収することによって誘電加熱を発生させている。
【０００３】
従来のマイクロ波においてマイクロ波周波数放射を発生させるために、高電圧トランスに電圧を印加すると、マイクロ波周波数放射を発生させるマグネトロンに印加される高電圧電力が生じる。マイクロ波は、次いで導波管を介して食品を収容する閉じられたキャビティへと伝送される。マグネトロンのような単一の非コヒーレント源を用いて閉じられたキャビティ内で食品を調理すると、食品の加熱が不均一になる場合がある。より均一に食品を加熱するための機械的解決法として、電子レンジはとりわけ、マイクロ波スターラーおよび食品を回転させるためのターンテーブルなどを含む。一般的なマグネトロン系マイクロ波源は狭帯域でなく、調整可能でない（すなわち、経時的に変化し、選択可能でない周波数でマイクロ波を放射する）。そのような共通のマグネトロン系マイクロ波源の代替として、調整可能でありコヒーレントなソリッドステートソースを電子レンジに設けることができる。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、電磁調理器を診断する方法が提供される。ここで、前記電磁調理器は、一組の無線周波数フィードを備え、前記無線周波数フィードのそれぞれは、入力無線周波数信号に対して電力増幅された信号を出力するように構成される増幅構成要素、および前記増幅構成要素で検出される無線周波数電力を示すデジタル信号を出力する測定構成要素を有する。本方法は、無線周波数電磁波の帯域における一組の周波数から周波数を選択するステップ、前記一組の無線周波数フィードのサブセットを設定するステップ、これにより選択した前記周波数の無線周波数信号を出力するステップ、前記無線周波数信号を出力している前記一組の無線周波数フィードのサブセットにおける順方向電力レベルを測定するステップ、前記一組の無線周波数フィードの逆方向電力レベルを測定するステップ、前記順方向電力レベルおよび前記逆方向電力レベルの測定値を処理するステップ、これにより前記順方向電力レベルおよび前記逆方向電力レベルの前記測定値の処理に基づいて、前記電磁調理器の動作状態を判定する、を含む。
【０００５】
別の態様では、電磁調理器は、閉じられたキャビティ、前記閉じられたキャビティ内に電磁放射を導入することにより、食品を加熱して調理するように構成される、前記閉じられたキャビティ内の一組の無線周波数フィード、前記一組の無線周波数フィードに接続される一組の高電力無線周波数増幅器、前記電磁調理器を診断するように構成されるコントローラ、を含む。前記高電力増幅器のそれぞれは、入力無線周波数信号に対して電力増幅された信号を出力するように構成される増幅構成要素、および前記増幅構成要素で検出される無線周波数電力を示すデジタル信号を出力するように構成される測定構成要素を含む。前記コントローラは、無線周波数電磁波の帯域における一組の周波数から周波数を選択し、前記一組の高電力増幅器のサブセットを設定する、これにより前記選択した周波数の無線周波数信号を出力することによって、前記電磁調理器を診断するように構成されている。前記コントローラは、前記測定構成要素から、無線周波数信号を出力している前記一組の高電力無線周波数増幅器のサブセットにおける順方向電力レベルの測定値、および前記一組の高電力無線周波数増幅器の逆方向電力レベルの測定値を受信するようにさらに構成されている。前記コントローラは、前記順方向電力レベルおよび前記逆方向電力レベルの測定値を処理する、これにより前記順方向電力レベルおよび前記逆方向電力レベルの前記測定値の処理に基づいて、前記電磁調理器の動作状態を判定するようにさらに構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本明細書に記載の様々な態様による、複数のコヒーレント無線周波数フィードを備える電磁調理器のブロック図である。
【図２】図１の無線周波数信号発生器のブロック図である。
【図３】本明細書に記載の様々な態様による、電磁調理器を診断する際に使用するＳパラメータ特性をプロットした図である。
【図４】本明細書に記載の様々な態様による、電磁調理器の診断を実行する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
添付の図面に示し、かつ以下の明細書に記載している特定の装置およびプロセスは、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の概念を表す単なる例示的な実施形態であることを理解すべきである。したがって、本明細書に開示している実施形態に関連する他の物理的特徴について、特許請求の範囲で特に明記しない限り、限定的であると見なすべきではない。
【０００８】
ソリッドステート無線周波数（無線周波数）調理器は、閉じられたキャビティ内に電磁放射を導入することにより、食品を加熱して調理している。閉じられたキャビティ内の異なる位置に複数の無線周波数フィードを設けると、これらが放射するときに動的電磁波パターンが生成される。閉じられたキャビティ内の波パターンを制御し、かつその形状を形成するために、前記複数の無線周波数フィードは、閉じられたキャビティ内でコヒーレンス（すなわち、静止干渉パターン）を維持すべく、別々に制御される電磁特性を有する波を放射することができる。たとえば、各無線周波数フィードは他のフィードに対して、異なる位相および／または振幅を伝送することができる。他の電磁特性は、無線周波数フィード間で共通とすることができる。たとえば各無線周波数フィードは、共通だが可変の周波数で伝送することができる。以下の実施形態は、閉じられたキャビティ内の物体を加熱するために無線周波数フィードが電磁放射を送る調理器具に関するものであるが、本明細書に記載の方法およびここから得られる本発明の概念は、これに限定されるものではないことが理解されよう。包含される概念および方法は、電磁放射が閉じられたキャビティに送られてキャビティ内の物体に作用するような、任意の無線周波数装置に適用することができる。例示的な装置としては、オーブン、ドライヤー、およびスチーマーなどが挙げられる。
【０００９】
図１は、一実施形態による、複数のコヒーレント無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄを備える電磁調理器１０のブロック図を示す。図１に示すように、電磁調理器１０は、電力供給部１２と、コントローラ１４と、無線周波数信号発生器１６と、ヒューマン・マシン・インターフェース２８と、複数の無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄに接続される複数の高電力無線周波数増幅器１８Ａ〜１８Ｄとを含む。複数の無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄのそれぞれによって、複数の高電力無線周波数増幅器１８Ａ〜１８Ｄのうちの１つからの無線周波数電力を閉じられたキャビティ２０に接続している。
【００１０】
電力供給部１２は、商用電源から得られる電力をコントローラ１４、無線周波数信号発生器１６、ヒューマン・マシン・インターフェース２８、および複数の高電力無線周波数増幅器１８Ａ〜１８Ｄに供給している。電力供給部１２は商用電源を、この商用電源が電力を供給する各装置の必要な電力レベルへと変換している。電力供給部１２は、可変の出力電圧レベルを供給することができる。たとえば電力供給部１２は、０．５ボルトステップで選択的に制御される電圧レベルを出力することができる。このようにして、通常２８ボルトの直流を高電力無線周波数増幅器１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれに供給するように、電力供給部１２を構成することができるが、電力供給部１２は、無線周波数出力電力レベルを所望のレベルで低下させるように、１５ボルトの直流などのより低い電圧を供給することができる。
【００１１】
電磁調理器１０内にコントローラ１４を設けることができ、これを電磁調理器１０の様々な構成要素と動作可能に接続させて、調理サイクルを実施することができる。また、コントローラ１４は、制御パネル又はヒューマン・マシン・インターフェース２８と動作可能に接続され、ユーザ選択入力を受け取り、ユーザに情報を伝達することができる。ヒューマン・マシン・インターフェース２８は、ダイヤル、ライト、スイッチ、タッチスクリーン要素、及び、ディスプレイなどの、ユーザが調理サイクルなどのコマンドをコントローラ１４に入力し、情報を受け取ることを可能にする操作制御部を含むことができる。ユーザインターフェース２８は、１つ又は複数の要素を含むことができ、それらは互いに集中又は分散させることができる。コントローラ１４は、電力供給部１２によって供給される電圧レベルをさらに選択してもよい。
【００１２】
コントローラ１４はメモリおよび中央処理装置（ＣＰＵ）を備えることができ、またこれを、好ましくはマイクロコントローラ内に一体化することができる。ＣＰＵによって実行されて調理サイクルを完了することができる制御ソフトウェアを記憶させるために、このメモリを使用することができる。たとえばこのメモリは、ユーザによって選択され、かつ電磁調理器１０によって完了することができる、１つ又は複数の予めプログラムされた調理サイクルを記憶することができる。コントローラ１４は、１つ又は複数のセンサからの入力をさらに受信することができる。コントローラ１４と通信可能に接続することができるセンサの非限定的な例としては、無線周波数電力レベルを測定する際に使用するものとして無線周波数工学の当分野で知られているピークレベル検出器と、閉じられたキャビティあるいは高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのうちの１つ又は複数の温度を測定するための温度センサとが挙げられる。
【００１３】
ヒューマン・マシン・インターフェース２８によって提供されるユーザ入力と、複数の高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄから得られる順方向および逆方向の（または反射）電力の大きさを含むデータとに基づいて（図１では、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれから無線周波数信号発生器１６を通ってコントローラ１４へと至る経路によって示している）、コントローラ１４は調理方法を決定するとともに、無線周波数信号発生器１６の設定を計算することができる。このように、コントローラ１４の主な機能のうちの１つは、ユーザによって開始される調理サイクルを具体化するために、電磁調理器１０を作動させることである。次いで無線周波数信号発生器１６は、以下に説明するように、複数の無線周波数波形、すなわち高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれに対するものを１つずつ、コントローラ１４によって示される設定に基づいて生成することができる。
【００１４】
高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄは、それぞれ無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄのうちの１つに接続されており、無線周波数信号発生器１６によって提供される低電力無線周波数信号に基づいて、各自が高電力無線周波数信号を出力している。高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれに入力される低電力無線周波数信号を、電力供給部１２によって供給される直流電力を高電力無線周波数信号に変換することによって増幅することができる。非限定的な１つの例では、５０〜２５０ワットに及ぶ無線周波数信号を出力するように、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄをそれぞれ構成することができる。高電力増幅器のそれぞれの最大出力ワット数は、実装に応じて２５０ワットより大きくなっても小さくなってもよい。
【００１５】
さらに、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄはそれぞれ、増幅器出力における順方向および逆方向電力レベルの大きさを測定する検知機能を含む。各高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄの出力において測定される逆方向電力は、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄと閉じられたキャビティ２０とのインピーダンス不整合の結果として、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄに返される電力レベルを示す。部分的に調理方法を実装するためにコントローラ１４および無線周波数信号発生器１６にフィードバックを提供することに加えて、逆方向電力レベルにより、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄを損傷する恐れのある過剰な反射電力が示され得る。
【００１６】
このため、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄはそれぞれ、過剰な無線周波数反射を吸収するためにダミー負荷を含むことができる。高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれにおいて逆方向電力レベルを求めるとともに、ダミー負荷を含む高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄにおいて温度検知を行うことにより、逆方向電力レベルが所定の閾値を超えたかどうかを判定するために必要なデータを得ることができる。閾値を超えた場合、電力供給部１２、コントローラ１４、無線周波数信号発生器１６、または高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄを含む無線周波数伝送チェーン内の制御要素のいずれかによって、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄをより低い電力レベルへと切り替えるか、または完全にオフにすることが可能であると決定することができる。たとえば、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄはそれぞれ、逆方向電力レベルまたは検知された温度が数ミリ秒間高すぎる状態となった場合に、自身を自動的にオフにすることができる。あるいは、電力供給部１２が、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄに供給される直流電力を遮断することができる。
【００１７】
複数の無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄにより、複数の高電力無線周波数増幅器１８Ａ〜１８Ｄからの電力を閉じられたキャビティ２０に接続している。これらの複数の無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄを、空間的に離間しているが固定された物理的位置で、閉じられたキャビティ２０に接続することができる。これらの複数の無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄを、無線周波数信号の低電力伝搬損失用に設計された導波路構造を介して実装することができる。１つの非限定的な例では、マイクロ波工学で知られている金属製の矩形導波管であれば、１メートル当たり約０．０３デシベルの電力減衰で、閉じられたキャビティ２０に対して高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄからの無線周波数電力を導くことができる。
【００１８】
閉じられたキャビティ２０は、その中に任意選択の仕切り２４を挿入することにより、サブキャビティ２２Ａ〜２２Ｂを選択的に含むことができる。閉じられたキャビティ２０は、食品または任意選択の仕切り２４を配置したり取り出したりする目的で、ユーザが閉じられたキャビティ２０の内部に接触することができるように、少なくとも片側に遮蔽ドアを含むことができる。
【００１９】
無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄのそれぞれの伝送帯域は、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚに及ぶ周波数を含むことができる。他の無線周波数帯域を伝送するように、無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄを構成することができる。たとえば、この２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚに及ぶ周波数帯域は、産業、科学、および医療（ＩＳＭ）の無線帯域を構成しているいくつかの帯域のうちの１つである。他の無線周波数帯域の伝送が企図され、また周波数１３．５５３ＭＨｚ〜１３．５６７ＭＨｚ、２６．９５７ＭＨｚ〜２７．２８３ＭＨｚ、９０２ＭＨｚ〜９２８ＭＨｚ、５．７２５ＧＨｚ〜５．８７５ＧＨｚおよび２４ＧＨｚ〜２４．２５０ＧＨｚによって規定されるＩＳＭ帯域に含まれている、非限定的な例を含むことができる。
【００２０】
ここで図２を参照すると、無線周波数信号発生器１６のブロック図が示されている。無線周波数信号発生器１６は、周波数発生器３０と、位相発生器３４と、振幅発生器３８とを含み、これらはすべて、無線周波数コントローラ３２の指示に従って順次接続されている。このように、無線周波数信号発生器１６から高電力増幅器へと出力される実周波数、実位相および実振幅は、好ましくはデジタル制御インターフェースとして実装される無線周波数コントローラ３２を通してプログラム可能である。無線周波数信号発生器１６を調理コントローラ１４から物理的に離間させることができ、あるいはコントローラ１４上に物理的に取り付けるか、またはその中に組み込むことができる。無線周波数信号発生器１６を、好ましくは特注の集積回路として実装している。
【００２１】
図２に示すように、無線周波数信号発生器１６は４つの無線周波数チャネル４０Ａ〜４０Ｄを出力しており、これらは共通であるが可変の周波数（たとえば、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚに及ぶ）を共有しているが、位相および振幅に関しては、無線周波数チャネル４０Ａ〜４０Ｄのそれぞれに対して設定可能である。本明細書に記載の構成は例示的なものであり、限定的なものと見なすべきではない。たとえば、より多くの、またはより少ないチャネルを出力するようにこの無線周波数信号発生器１６を構成することができ、実装に応じて、チャネルのそれぞれに固有の可変周波数を出力する機能をこれに含ませることができる。
【００２２】
前述のように、無線周波数信号発生器１６は電力供給部１２から電力を得て、コントローラ１４から１つ又は複数の制御信号を入力することができる。追加の入力は、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄによって求められる順方向および逆方向電力レベルを含むことができる。これらの入力に基づいて、無線周波数コントローラ３２は周波数を選択し、選択された周波数を示す信号を出力するように、周波数発生器３０に通知することができる。図２の周波数発生器３０を表すブロックに図式的に示しているように、選択される周波数は正弦波信号を規定し、その周波数は一組の離散周波数にわたって変化する。１つの非限定的な例では、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚに及ぶ選択可能な帯域を、１０１の固有の周波数選択を可能にする１ＭＨｚの分解能で離散化することができる。
【００２３】
周波数発生器３０の後、信号は出力チャネルごとに分割され、位相発生器３４へと送られる。各チャネルには異なる位相、すなわち正弦関数の初期角度を割り当てることができる。図２においてチャネルごとの位相発生器３６Ａ〜３６Ｄを表すブロックに図式的に示しているように、チャネルに対して選択される無線周波数信号の位相は、一組の離散角度にわたって変化し得る。１つの非限定的な例では、選択可能な位相（振動の半サイクルまたは１８０度で折り返される）を、チャネルごとに１９の固有の位相選択を可能にする１０度の分解能で離散化することができる。
【００２４】
位相発生器３４に続いて、チャネルごとの無線周波数信号を振幅発生器３８へと送ることができる。無線周波数コントローラ３２は、チャネル４０Ａ〜４０Ｄにおいて異なる振幅を出力するように、各チャネル（図２に共通の周波数および異なる位相で示している）を割り当てることができる。図２においてチャネルごとの振幅発生器を表すブロックに図式的に示しているように、選択される無線周波数信号の振幅は、一組の離散振幅（または電力レベル）にわたって変化し得る。１つの非限定的な例では、選択可能な振幅を、チャネルごとに４７の固有の振幅選択を可能にする０〜２３デシベルにわたって、０．５デシベルの分解能で離散化することができる。
【００２５】
チャネル４０Ａ〜４０Ｄのそれぞれの振幅を、実装に応じていくつかの方法のうちの１つによって制御することができる。たとえば、各チャネルに対して振幅発生器３８の供給電圧を制御することにより、無線周波数信号発生器１６からの各チャネル４０Ａ〜４０Ｄに対する出力振幅が、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれの所望の無線周波数信号出力に正比例するようにすることができる。あるいは、振幅レベルがパルス幅変調信号のデューティサイクルによって符号化されるパルス幅変調信号として、チャネルごとの出力を符号化することができる。さらに別の代替案として、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれに供給される供給電圧を変化させて、閉じられたキャビティ２０に伝送される無線周波数信号の最終振幅を制御するように、電力供給部１２のチャネルごとの出力を調整することが挙げられる。
【００２６】
上述したように、電磁調理器１０は、制御された量の電力を複数の無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄにおいて閉じられたキャビティ２０内に供給することができる。さらに、各無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄから供給される電力の振幅、周波数、および位相を制御し続けることにより、電磁調理器１０は、閉じられたキャビティ２０内に供給される電力をコヒーレントに制御することができる。コヒーレント無線周波数源は、電磁波の干渉特性を利用するように制御された方法で、電力を供給している。すなわち、コヒーレント無線周波数源は規定された空間領域および時間にわたって、電磁界が加法的に分布するように静止干渉パターンを生成することができる。このため、干渉パターンを付加して、いずれの無線周波数源よりも振幅が大きい（すなわち、強め合う干渉）か、またはいずれの無線周波数源よりも小さい（すなわち、弱め合う干渉）電磁界分布を作り出すことができる。
【００２７】
無線周波数源を調整し、かつ動作環境（すなわち、閉じられたキャビティおよびその中の内容物）を評価することにより、電磁調理のコヒーレント制御が可能となり、また閉じられたキャビティ２０内の物体との無線周波数電力接続を最大化することができる。動作環境への伝送を効率的に行うためには、無線周波数生成手順における較正作業が必要とされ得る。上述したように、電磁加熱システムでは電力レベルを、電力供給部１２からの電圧出力、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄおよび振幅発生器３８の両方を含む可変利得増幅器の段の利得、および周波数発生器３０の同調周波数などを含む多くの構成要素によって制御することができる。出力電力レベルに影響を及ぼすその他の要因としては、構成要素の寿命、構成要素間の相互作用、および構成要素の温度などが挙げられる。このため、無線周波数チェーン全体の出力電力を表す関数は、とりわけ複数の給電無線周波数システムにおいては複雑となり、測定不可能な変数を含み得る多くの変数に依存している。複数の無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄからの電力出力を制御する無線周波数システムは、較正手順によってこの関数を推定し、次いでこの較正推定値を使用して、所望の出力電力レベルの作動設定値を求めることができる。
【００２８】
出力電力関数を表す較正情報は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）に記憶させることができる。ＬＵＴは、ランタイム計算をより単純な配列のインデックス操作に置き換えるデータ配列である。ＬＵＴは、複数の給電無線周波数システムの無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄごとに、任意の構成要素の利得、補間関数、構成要素の製造時または組立時に決定されるベースライン（または工場出荷時の設定）較正、および補間関数によってさらに精緻化される最新の較正を評価するデータ、またはこれらの特徴を組合せたものを含むことができる。このように、ＬＵＴ内の情報により、制御変数と本システムの出力電力との関係式を特定することができる。換言すれば、ＬＵＴは、周波数、位相、電力供給部１２からの電圧、および／またはパルス幅変調などの制御変数が、無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄにおける出力電力にどのように影響しているかを表している。次いで動作時に、コントローラ１４は最適出力電力を求め、ＬＵＴによって表される関係の逆関係式を求めて、所望の出力電力を得るための制御変数の設定値を決定することができる。
【００２９】
増幅段の最終部の出力電力レベルが所望の設定点レベルに達するようにするために、無線周波数信号発生器１６は、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄによって求められる順方向および逆方向電力レベルを示す信号の形式のフィードバックに依存している。したがって、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄは、入力無線周波数信号に対して電力増幅された無線周波数信号を出力するための増幅構成要素に加えて、この増幅構成要素によって伝送され、かつ受信される無線周波数電力を示す信号を出力する測定構成要素を含む。この高電力増幅器の測定構成要素は通常、出力信号がデジタルとなり、かつ無線周波数信号発生器１６などの装置に容易に入力されるように、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。この高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄの測定構成要素を、検出される無線周波数電力レベルに対して対数線形である直流出力電圧を提供する無線周波数対数電力検出器を含むがこれに限定されない、無線周波数信号を測定する上で有用な任意の構成要素とすることができる。
【００３０】
電磁調理器の適切な機能発揮と安全性とは、その構成要素の完全性に直接関係している。製造中、電磁調理器およびその構成要素の製造業者は、一定の標準規格に従って自社製品のコンプライアンスについて検査を行っている。たとえば、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄでは、測定構成要素からの出力信号を電力測定値へと変換することができるように、何らかの形式の工場較正を必要とすることがある。無線周波数対数電力検出器では、出力電圧をデジタル化し、その結果得られる値を、較正係数を使用して電力レベルへと変換することができる。この較正係数は工場較正プロセスにおいて求められ、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などの不揮発性メモリにこれを記憶させることができる。装置のライフサイクルにおいて、消費者は通常、基礎構成要素の消耗度または損傷の可能性を判定することができない。このため、消費者は、異常状態または故障状態にある電磁調理器を操作してしまう恐れがある。
【００３１】
動作中、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄの測定構成要素によって実行される順方向および逆方向電力の測定は、電磁調理器１０の動作環境および動作条件に強く依存する。電磁調理器１０の動作環境および動作条件としては、ドアおよびキャビティ壁などのキャビティ２０の構造要素、導波管などの複数の無線周波数フィード２６Ａ〜２６Ｄの構造要素、キャビティ２０内で調理される食品、ならびに構造要素および食品の配置と向きとなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３２】
順方向および逆方向電力測定値を評価することによって、本電磁調理器は、異常状態または故障状態を検出することができる診断を実行することができる。本診断は、順方向および逆方向電力測定値の比と、順方向および逆方向電力測定値の予測比との偏差を推定するステップを含むことができる。順方向および逆方向電力測定値の予測比は、電磁調理器が再現可能な完全状態で動作することが分かっている工場較正プロセスから、あるいはキャビティが空のときに実行される現位置較正測定から得ることができる。
【００３３】
本診断は、電磁調理器１０をマルチポート構成の無線周波数ネットワークとしてモデル化するステップを含むことができる。Ｓパラメータ、Ｙパラメータ、Ｈパラメータ、およびＺパラメータなどを含む無線周波数ネットワークのパラメータ化のファミリは、２ポート装置などのマルチポート装置の電気的挙動を表すことができる。Ｓパラメータ（散乱パラメータとしても知られている）は、信号電力および信号エネルギーを考慮して無線周波数ネットワークを評価するものであるため、電流または電圧の直接測定が実行できない場合に一般的に使用されている。例示的な例として、２ポートネットワークの場合、Ｓパラメータは次のように表される。
ｂ１＝Ｓ１１ａ１＋Ｓ１２ａ２
ｂ２＝Ｓ２１ａ１＋Ｓ２２ａ２
【００３４】
無線周波数ネットワークによってモデル化されるハードウェア構成要素に関して、Ｓパラメータは無線周波数システムを周波数の関数として完全に評価する。診断時、空のマイクロ波キャビティにおいて、Ｓパラメータは経時的に比較的安定したままとなり、ここでは構成要素の経年変化に起因して変動が観察されることになる。この変動には、周波数のシフトが含まれるが、これに限定されない、測定されたＳパラメータ特性評価におけるいかなる変動も含まれ得る。
【００３５】
ここで図３を参照すると、本明細書に記載の様々な態様による電磁調理器の診断を例示している、Ｓパラメータ特性１００をプロットした図が示されている。デシベルで示しているＳパラメータ値１１０を、ギガヘルツで示す周波数１１２に対してプロットさせている。本診断は、キャビティが空の場合の周波数の関数として各Ｓパラメータ特性をメモリに記憶させるステップを含み、これを図３に１１６としてプロットさせている。電磁調理器は、図３に１１４としてプロットさせているようにＳパラメータを定期的に測定かつ判定し、またこれを記憶されたＳパラメータ特性１１６と比較することができる。この比較の一部として、本診断は、図３に１１８としてプロットさせているようにＳパラメータをシミュレートするステップを含むことができる。この比較は、記憶されたＳパラメータ特性１１６と現在のＳパラメータ特性１１４との偏差を求めるのに適した、任意の処理ステップを含むことができる。たとえば、本診断は、現在のＳパラメータ特性１１４における最小値１２４の周波数を、記憶されたＳパラメータ特性１１６における最小値１２６の周波数と比較するステップを含むことができる。別の例では、本診断は、シミュレートされたＳパラメータ特性１１８における最小値１２８の周波数を、記憶されたＳパラメータ特性１１６における最小値１２６の周波数と比較するステップを含むことができる。本電磁調理器は、高電力増幅器が伝送できる周波数によって規定される帯域幅にわたって測定することができる。たとえば、この高電力増幅器は、２．４ＧＨｚ１２０の低い周波数から２．５ＧＨｚ１２２の高い周波数まで伝送することができる。
【００３６】
ここで図４を参照すると、本明細書に記載の様々な態様による、電磁調理器の診断を実行するための方法２００を例示するフローチャートが示されている。本診断の開始については、ステップ２１０で、本電磁調理器の製造中に最初に記憶させるＳパラメータ特性を設定するとき、または電磁調理器のキャビティが空の場合で消費者が使用する間に実行することができる。本診断は、一組のＳパラメータ特性を処理し、かつ記憶させることができる、コントローラ１４を含むがこれに限定されない、任意の構成要素によって開始かつ制御することができる。ステップ２１２で、無線周波数電磁波の帯域における一組の周波数から周波数を選択する。この一組の周波数を、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄの動作可能帯域内の任意の数の周波数とすることができる。１つの非限定的な例では、この一組の周波数は、ＩＳＭ周波数２４０１ＭＨｚ、２４４０ＭＨｚ、および２４８２ＭＨｚを含む。
【００３７】
ステップ２１４で、コントローラ１４は必要に応じて位相値を設定することができ、この位相値は、無線周波数電磁波における一組の位相値から選択される。この一組の位相値を、−１８０度〜１８０度の折り返し位相範囲に及ぶ任意の数の位相とすることができる。１つの非限定的な例では、この一組の位相はすべて０度に設定されている。
【００３８】
ステップ２１６で、一組の電力レベルから電力レベルを選択する。この一組の電力レベルを、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄの動作可能電力の範囲に及ぶ任意の数の電力レベルとすることができる。１つの非限定的な例では、この一組の電力レベルは、調理の動作サイクルに適した５４ｄＢｍ、５１ｄＢｍ、および４５ｄＢｍの３つの電力レベルを含む。別の非限定的な例では、この一組の電力レベルは、診断を実行するのに適しているが、調理の動作サイクルには適していない低電力を含む。
【００３９】
ステップ２１８で、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのうちの１つを、選択された周波数、選択された位相値、および選択された電力レベルの無線周波数信号を出力するように設定する。高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄは、次いで無線周波数信号を出力する。高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄのそれぞれの内部にある測定構成要素は、検出された無線周波数電力を示すデジタル信号を生成する。
【００４０】
ステップ２２０で、高電力伝送増幅器の内部の測定構成要素は、順方向電力レベルを測定する。それと同時に、ステップ２２２で、一組の高電力受信増幅器の内部の測定構成要素は、高電力伝送増幅器、現在電力を伝送していない高電力増幅器のサブセット、およびこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない、高電力増幅器のいずれかの逆方向電力を測定する。これらの測定値をコントローラ１４に記憶させてもよい。
【００４１】
ステップ２２４で、ステップ２１８、２２０、および２２２が順次繰り返され、一組の高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄが送受信を行うようにシーケンスされて、コントローラがＳパラメータの評価を実行するのに必要なデータを記憶できるようにする。
【００４２】
ステップ２２６で、コントローラ１４は、複数の電力レベルについてステップ２１６、２１８、２２０、２２２および２２４を繰り返すことができる。ステップ２２８で、コントローラ１４は、一組の位相値内のすべての位相値についてステップ２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、および２２６を繰り返すことができる。ステップ２３０で、コントローラ１４は、一組の周波数内のすべての周波数についてステップ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６および２２８を繰り返すことができる。１つの非限定的な例では、コントローラ１４は、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚに及ぶ帯域を、１０１の固有の周波数選択を可能にする１ＭＨｚの分解能で伝送するように、高電力増幅器１８Ａ〜１８Ｄを構成している。
【００４３】
ステップ２３２で、コントローラ１４は測定値を処理して、これらの測定値に基づいてＳパラメータを評価することができる。この処理は、平均化および最小２乗法を含むがこれらに限定されない、データをモデル化し、かつ適合させるための動作を含むことができる。この処理の結果には、Ｓパラメータ特性を示す一組の係数を生成し、かつ記憶させるステップが含まれ得る。
【００４４】
ステップ２３４で、コントローラ１４は本電磁調理器の動作状態を判定し、必要に応じて適切な措置をとることができる。コントローラ１４は、キャビティが空の場合の周波数の関数として各Ｓパラメータをメモリに記憶させるステップを含む、上述したような本診断を実行することができる。本電磁調理器のコントローラ１４は、定期的にＳパラメータを測定かつ判定し、またこれを記憶された値と比較することができる。こうした定期的なチェックに基づいて、本診断で電磁調理器の動作状態を判定することができる。これらの状態には、少なくとも正常な動作状態、警告状態および故障状態が含まれ得る。
【００４５】
本電磁調理器のコントローラ１４は、記憶されたＳパラメータ特性と現在のＳパラメータ測定値とが所定の許容範囲内で比較可能である場合に、正常な動作状態であると判定する。正常な動作状態である場合、本電磁調理器が正常なパラメータ内で動作していることを示している。
【００４６】
本電磁調理器のコントローラ１４は、記憶されたＳパラメータ特性と現在のＳパラメータ測定値とが正常な動作状態の所定の許容範囲外に逸脱するが、この逸脱では、本電磁調理器が動作可能であることが示される場合に、警告動作状態であると判定する。本電磁調理器のコントローラ１４は、警告状態の検出時に正常な動作を維持するために、１つまたは複数の補償技法を実装することができる。
【００４７】
本電磁調理器のコントローラ１４は、記憶されたＳパラメータ特性と現在のＳパラメータ測定値とが正常な動作状態の所定の許容範囲外に逸脱し、この逸脱では、本電磁調理器が動作不能であることが示される場合に、故障状態であると判定する。
【００４８】
ステップ２３６で、本診断における進行中の繰り返し処理が完了する。
【００４９】
本診断では保守情報を提供することができる。たとえば、無線周波数フィードの１つが損傷している場合、対応するＳパラメータ特性は「短絡」または「開回路」のような特定の状態を示すことができ、またコントローラはその情報を保守技術者に提供することができる。こうした情報を、インターネット、および移動通信などを含むがこれらに限定されない、任意の適切な伝送媒体を使用して提供することができる。本診断により、コントローラ１４は、キャビティの変形、ドアの変形または故障、キャビティの損傷に起因する電磁漏れ、電力増幅器の短絡または開放、および導波管の損傷などを含むがこれらに限定されない、他の異常状態を検出することができる。
【００５０】
本開示においては、「接続される」という用語（接続する、接続している、および接続されるなど、その形態のすべてにおいて）は通常、２つの構成要素（電気的または機械的）を互いに直接的または間接的に接合することを意味している。そのような接合は本質的に静止していても、本質的に移動可能であってもよい。このような接合は、２つの構成要素（電気的または機械的）と任意の追加の中間部材とが、互いにまたはこれらの２つの構成要素と一体の単一の本体として、一体的に形成されていることによって達成することができる。そのような接合は、特に記載しない限り本質的に恒久的なものでも、本質的に取外し可能または解放可能なものであってもよい。
【００５１】
なお、例示的な実施形態に示しているような本装置の要素の構成および配置は、例示にすぎないという点もまた重要である。本発明のいくつかの実施形態のみを本開示に詳細に記載しているが、本開示を検討する当業者であれば、詳述している主題に関する新規の開示内容および利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正（たとえば、様々な要素の大きさ、寸法、構造、形状および比率、パラメータの値、取付構成、材料の使用、着色、ならびに方向などにおける変化）が可能であることを容易に理解するであろう。たとえば、一体的に形成されたものとして示している要素を、複数の部分または要素から構築していてもよく、あるいは複数の部分として示している要素を一体的に形成していてもよく、インターフェースの操作を逆順に行うか、もしくは変更してもよく、本システムの構造体および／または部材もしくはコネクタあるいは他の要素の長さまたは幅を変更してもよく、要素間に設ける調整位置の性質または数を変更してもよい。なお、本システムの要素および／またはアセンブリを、様々な着色、質感、およびこれらの組み合わせのいずれかを有し、十分な強度または耐久性をもたらす様々な材料のいずれかから構築してもよい。したがって、そのような修正はすべて、本発明の範囲内に含まれるものとする。所望かつ他の例示的な実施形態の設計、動作条件、および構成において、本発明の趣旨から逸脱することなく、他の置換、修正、変更、および省略を行ってもよい。
【００５２】
記載のプロセス内で説明している任意のプロセスまたはステップを、開示している他のプロセスまたはステップと組み合わせて、本装置の範囲内で複数の構成を形成してもよいことが理解される。本明細書に開示している例示的な構成およびプロセスは例示する目的のみのものであり、これらを限定として解釈すべきではない。
【００５３】
また、前述の構成および方法に対して、本装置の概念を逸脱することなく変更および修正をなすことができることを理解し、さらに、以下の特許請求の範囲がその言語をもって特に明記しない限り、そのような概念が特許請求の範囲によって包含されるものとすることを理解すべきである。
【００５４】
上記の説明は、例示している実施形態に関する説明のみと見なされる。本装置の修正については、当業者および本装置を製造または使用する者であれば想到できる。したがって、図面に示し、かつ上述している実施形態は単に例示する目的のものであり、均等論を含む特許法の原理に従って解釈される以下の特許請求の範囲によって定義される、本装置の範囲を限定しないものとすることが理解される。
【図１】
0006740463.tif 000002
【図２】
0006740463.tif 000003
【図３】
0006740463.tif 000004
【図４】
0006740463.tif 000005