(57)【要約】本発明は、キャビティ内に配置された負荷を加熱するため、電子レンジのキャビティにマイクロ波を連続的に給電することに関する。第１給電ポートから反射されたいかなるマイクロ波をも、好ましくはマイクロ波サーキュレータを介して第２給電ポートに指向する。従って、第１給電ポートから反射された放射を、第２給電ポートを介してキャビティに給電する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子レンジのキャビティにマイクロ波を給電する給電方法であって、この給電方法が、
前記キャビティにマイクロ波出力を第１給電ポートにより給電する工程と、
前記第１給電ポートから反射されたいかなるマイクロ波出力をも第２給電ポートに伝送する工程と、
前記第１給電ポートから反射された前記マイクロ波出力を前記第２給電ポートにより前記キャビティに給電する工程と
を有する給電方法。
【請求項２】
請求項１に記載の給電方法であって、この給電方法が更に、
前記第２給電ポートから反射されたいかなるマイクロ波出力をも第３給電ポートに伝送する工程と、
前記第２給電ポートから反射された前記マイクロ波出力を前記第３給電ポートにより前記キャビティに給電する工程と
を有する給電方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の給電方法であって、この給電方法が更に、一連の給電ポートの最後の給電ポートから反射されたマイクロ波出力をダミーロードに当て、このダミーロードが、これに当たったマイクロ波出力を吸収する工程を有する給電方法。
【請求項４】
請求項３に記載の給電方法であって、この給電方法が更に、前記ダミーロードに当たったマイクロ波出力を測定する工程を有する給電方法。
【請求項５】
請求項４に記載の給電方法であって、前記ダミーロードに当たったマイクロ波出力の測定結果を、前記マイクロ波の周波数及び出力の双方又はいずれか一方を制御するのに用いる給電方法。
【請求項６】
請求項１に記載の給電方法であって、前記第１給電ポートによる給電と、前記第２給電ポートによる給電とを、前記キャビティの相互に直交する２つの面から行う給電方法。
【請求項７】
請求項１に記載の給電方法であって、マイクロ波サーキュレータを介して前記第１給電ポートによる給電を実行し、前記マイクロ波サーキュレータが、通過出力を前記第２給電ポートに供給する給電方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の給電方法であって、各給電ポートが、実質的に１つの予め決定されたモードを前記キャビティに給電する給電方法。
【請求項９】
請求項８に記載の給電方法であって、前記第１及び第２給電ポートが、同一の予め決定されたモードを前記キャビティに給電する給電方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の給電方法であって、前記第１及び第２給電ポートが２つの異なるモードを前記キャビティに給電する給電方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の給電方法であって、前記給電ポートを通って給電されたマイクロ波出力をマイクロ波撹拌器により前記キャビティに分布する給電方法。
【請求項１２】
キャビティとマイクロ波発生器と第１給電ポートと第２給電ポートとを有する電子レンジであって、前記給電ポートが前記キャビティにマイクロ波出力を給電するように配置され、前記マイクロ波発生器が前記第１給電ポートに作動的に連結され、前記第１給電ポートから反射されたいかなるマイクロ波出力も前記第２給電ポートに伝送されるように前記第１給電ポートが前記第２給電ポートに作動的に連結されている電子レンジ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電子レンジであって、この電子レンジが更に、第１、第２及び第３端子を有する指向手段を有し、この指向手段の前記第１端子が前記マイクロ波発生器に作動的に連結され、前記第２端子が前記第１給電ポートに作動的に連結され、前記第３端子が前記第２給電ポートに作動的に連結され、前記指向手段が、前記第１端子に入ったマイクロ波を伝送して前記第２端子で出力すると共に、前記第２端子に入ったマイクロ波を伝送して前記第３端子で出力するように適合された電子レンジ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電子レンジであって、前記指向手段がマイクロ波サーキュレータを有する電子レンジ。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の電子レンジであって、前記給電ポートの少なくとも１つが、ストリップ線又はマイクロストリップの形態をした伝送線によりマイクロ波出力が供給されるように配置され、前記伝送線が、前記給電ポートと少なくとも部分的に重なり合う位置の接地面にスロットを有すると同時に、前記伝送線が前記スロットで最大電流を示し、これにより前記伝送線の電界が前記キャビティに入り、従って、前記キャビティにエネルギーを給電する電子レンジ。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の電子レンジであって、前記給電ポートの少なくとも１つが、ストリップ線又はマイクロストリップの形態をした伝送線によりマイクロ波出力が供給されるように配置され、前記給電ポートを通って前記キャビティに延在するループにより前記伝送線の接地面が導電面と短絡され、これにより、前記キャビティにエネルギーを給電するＨループが形成される電子レンジ。
【請求項１７】
請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の電子レンジであって、この電子レンジが更に、一連の給電ポートの最後の給電ポートから反射されたマイクロ波出力を吸収するように配置されたダミーロードを有する電子レンジ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電子レンジであって、この電子レンジが更に、前記ダミーロードに当たったマイクロ波出力を直接に又は間接に測定するプローブを有する電子レンジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、電子レンジの分野に関するものであって、特に、電子レンジのキャビティ内に配置された食品を加熱するため、キャビティにマイクロ波を給電することに関するものである。
【０００２】
技術背景
マイクロ波を電子レンジのキャビティに結合すると、利用可能な出力の一部がキャビティから反射して戻される。すなわち、１よりも小さい結合係数が存在する。結合係数が１に等しければ、キャビティの給電位置に給電されたすべての出力はキャビティモードの１つに結合される。
【０００３】
キャビティからのマイクロ波出力の反射は常に生じるので、反射された出力をどのように取り扱うかという問題がある。
従来の技術では、キャビティから反射されたマイクロ波出力はマイクロ波源への帰還を許され、従って、マイクロ波源を不所望に加熱する原因になっていた。その結果、マイクロ波源を強力に冷却する必要があり、勿論、これによりエネルギーの損失になる。キャビティから反射された出力を最小限にするため、場合によっては、マイクロ波源でいかなる急激な温度上昇をも防止するように電子レンジのマイクロ波装置を構成する試みが成されている。例えば、キャビティ及びマイクロ波源は、上述した問題を少なくともある程度軽減しようとする幾何学的形状及び動作点が与えられている。しかし、反射されたマイクロ波出力がマイクロ波源に戻される問題を満足のいくように解決することは不可能である。更に、マイクロ波装置の複雑な設計は多くの技術時間を費やし、電子レンジのマイクロ波装置の各変更に関して引き続き多大な努力が必要である。
【０００４】
反射されたマイクロ波出力に関する問題を回避するその他の試みは、無負荷保護器の種々の形態に基づいている。無負荷保護器は、ある限定値を超えた場合、マイクロ波源からのマイクロ波の給電を停止するように作用する。勿論、この解決策の明らかな問題は第１に、キャビティに配置された負荷の加熱が停止されるということである。第２の問題は、無負荷保護器を始動すべき時が決定されるということである。キャビティ内の負荷が小さければ、保護器が所望されなくても保護器を始動するおそれがある。
【０００５】
従って、前述した問題を回避する改善された電子レンジと、これら電子レンジにマイクロ波を給電する方法とが必要とされる。
【０００６】
本発明の概要
本発明は概して、マイクロ波を電子レンジのキャビティに給電し、これからマイクロ波が反射されることに関連する問題を回避することを目的とする。キャビティにマイクロ波を良好に給電する可能性を増大させることにより、本発明は、電子レンジの効率を従来技術による電子レンジの効率よりも高めることができる。この目的及び、以下の説明により明らかになるその他の目的及び特徴を、請求の範囲に述べた種類の電子レンジ及び方法により達成する。
【０００７】
従って、本発明による電子レンジには少なくとも２つの給電ポートが設けられており、これら給電ポートを通ってマイクロ波が電子レンジのキャビティに給電される。この電子レンジは、最初に第１給電ポートを通って給電するように適合されている。第１給電ポートから反射されたいかなるマイクロ波出力をも第２給電ポートに指向され、この第２給電ポートを通って、第１給電ポートから反射されたマイクロ波出力がキャビティに給電される。このように、本発明は、電子レンジのキャビティにマイクロ波出力を連続的に給電する新たな種類の給電を提供する。
【０００８】
本発明の一観点によれば、電子レンジのキャビティにマイクロ波出力を連続的に給電するのに用いる２つ以上の給電ポートを有する家庭用電子レンジを提供する。
本発明のその他の観点によれば、電子レンジのキャビティにマイクロ波を連続的に給電する方法を提供する。
【０００９】
本発明の好適な例では、電子レンジのマイクロ波発生器はマイクロ波サーキュレータを介して第１給電ポートに作動的に連結されている。このマイクロ波サーキュレータは、第１給電ポートから反射されたいかなるマイクロ波出力をも第２給電ポートに指向するように配置されている。
【００１０】
第１及び第２給電ポートを、キャビティの相互に直交する面上に配置し、これによりキャビティが２つの直交方向から給電できるようにするのが好ましいが、このことを必ずしも必要としない。このような配置により、特別に適合されるキャビティ設計の可能性を増大させ、キャビティにマイクロ波を良好に給電する可能性を増大させる。
【００１１】
本発明のその他の例では、電子レンジのキャビティには少なくとも３つの給電ポートが設けられており、第２給電ポートから反射されたいかなるマイクロ波放射も第３給電ポートに指向される。好ましくは、第１給電ポートからのマイクロ波を第２給電ポートへ指向するのと同じように第２給電ポートからのマイクロ波を第３給電ポートへ指向する。
【００１２】
本発明のその他の例では、各給電ポートは、実質的に１つの特定モードのキャビティにマイクロ波を給電するように配置されている。この種類の給電の利点は、キャビティ内のエネルギー分布を柔軟に制御できるということである。
【００１３】
本発明によれば、最大比の利用可能なマイクロ波をキャビティに結合するため、複数の給電ポートを介して電子レンジのキャビティにマイクロ波出力を連続的に給電することができる。しかし、多少のマイクロ波出力が、一連の給電ポートのうちの最後の給電ポートからも反射され、従って、キャビティに決して入力されない可能性がある。このようなマイクロ波出力を廃熱に変換するダミーロードにこのマイクロ波出力を当てるように電子レンジを配置するのが好ましい。
【００１４】
ダミーロードに当たった出力量を測定でき、この場合、このような測定の結果を、電子レンジへの給電を制御するのに用いうるようにするのが有利である。このような制御は、マイクロ波発生器により放出されるマイクロ波出力の周波数を制御し、出力量を制御することを含む。
【００１５】
好ましくは、キャビティから反射された全出力を最小限に抑え、最大比の利用可能なマイクロ波出力を、キャビティ内に配置された負荷を加熱するのに用いるようにマイクロ波の給電を制御する。この場合、マイクロ波放射の周波数を、キャビティに対して高い結合係数を与える周波数と同調するのが好ましい。
【００１６】
電子レンジのキャビティが空であるとみなすことができる時や、マイクロ波発生器をスイッチオフするか或いは少なくとも低出力に調整することができる時を表わす限定値を、ダミーロードに指向される出力に対して設定することもできる。
【００１７】
本発明の種々の目的及び特徴を多くの好適な実施例の以下の詳細な説明から明らかにする。以下の詳細な説明では添付図面を参照する。
【００１８】
好適な実施例の説明
図１を参照して本発明の基本的原理を更に詳しく説明する。図１は、３つの異なる給電ポート１１、１２及び１３に作動的に連結されているマイクロ波発生器１０を線図的に示す。給電ポート１１、１２及び１３は、マイクロ波放射を電子レンジのキャビティ（図示せず）に適切に連結するように配置されている。この明細書では２つの好ましい種類の給電ポートを説明する。しかし、その他の種類の給電ポートをも本発明により用いることができることは当業者にとって明らかである。好ましくは、３つの給電ポート１１、１２及び１３を、キャビティの相互に直交する面（すなわち、キャビティの底面、側壁及び上面）上に配置する。しかし、本発明が、給電ポートの予め決定された位置に限定されないことに注意すべきである。従って、２つの連続的に給電可能なポートをキャビティの同一面上に配置することも考えられる。
【００１９】
マイクロ波（すなわちマイクロ波出力）はマイクロ波発生器１０から伝送線１４により給電ポート１１、１２及び１３へ給電され、各給電ポートは関連のマイクロ波サーキュレータ１５、１６及び１７を介して伝送線に連結されている。この配置により、給電ポートの１つから反射される可能性のあるいかなるマイクロ波出力も伝送線１４で伝送され、従ってマイクロ波発生器１０に戻らない。従って、例えば第１給電ポート１１を介してキャビティに結合されなかったマイクロ波出力はマイクロ波サーキュレータ１５により第２給電ポート１２へ伝送され、第２給電ポートと、これと関連する第２マイクロ波サーキュレータ１６とを介してキャビティに結合される。このように、第１給電ポート１１を介して給電できなかったマイクロ波放射を、代わりに第２給電ポート１２を介して自動的に給電させる。第１給電ポート１１が配置されている面に対して直交する面上に第２給電ポート１２が配置されている場合、第２給電ポートを介して給電が成功する可能性を増大させることができる。
【００２０】
キャビティに給電する可能性を更に増大させるため、第３給電ポート１３をも配置させるのが好ましい。第２給電ポート１２からも反射される可能性があるマイクロ波放射は同様に、第２マイクロ波サーキュレータ１６を介して第３給電ポート１３に伝送される。マイクロ波が第３給電ポートからも反射された場合、防止策として、第３給電ポートから反射されたマイクロ波をダミーロード１８に給電するように第３マイクロ波サーキュレータ１７を配置するのが好ましい。この場合、ダミーロード１８に当たったすべてのマイクロ波は廃熱に変換される。
【００２１】
好ましくは、ダミーロード１８に当たった放射の出力を測定し、このような測定の結果を、マイクロ波発生器１０を制御するのに用いる。このような制御は、例えば、マイクロ波発生器から放出されるマイクロ波の周波数を同調させることや、マイクロ波発生器により得るマイクロ波出力を調整することを含むことができる。
【００２２】
図２は、電子レンジ（図示せず）内のキャビティ２０と、このキャビティ２０の囲い面上に配置された給電ポートとを示す。図面は、この図の右手の囲い面上と、キャビティの上面上と、キャビティの後部の囲い面上とにそれぞれ配置された３つの給電ポート２１、２２及び２３を示す。給電ポート２１、２２及び２３の図示した配置は、給電ポートの直交配置の一例である。図示のキャビティ２０は長方形キャビティであるけれども、例えば円筒形キャビティと連結する給電ポートに同様な配置を用いることができること明らかである。
【００２３】
本発明によれば、伝送線と、各給電ポートに対する１つの指向手段（矢印により示す）とを介して、連続的に配置された３つの給電ポート２１、２２及び２３にマイクロ波を給電することによりマイクロ波出力をキャビティへ連続的に給電する。第１給電ポート２１を介して最初の給電を行う。第２給電ポート２２を介して次の給電を行うため、第１給電ポート２１から反射されるおそれのあるマイクロ波出力を第１給電ポートの指向手段により伝送線に伝送する。第３給電ポート２３を介して次の給電を行うため、第２給電ポート２２から反射されるおそれのあるマイクロ波を第２給電ポートの指向手段により伝送線に伝送する。第３給電ポートも関連の指向手段を有し、この指向手段は、第３給電ポートからも反射されるおそれのあるマイクロ波出力を伝送線に給電する。一連の給電ポートのいずれかの給電ポートを介してもキャビティに結合しなかったマイクロ波出力を最後に、このマイクロ波出力を廃熱に変換するダミーロード（図示せず）に当てるのが好ましい。
【００２４】
図３は、キャビティ３０で２つの異なるモードを励磁する４つの異なる給電ポートの好適な位置を線図的に示す。第１及び第２給電ポートはキャビティで第１モードを励磁するように適合され、第３及び第４給電ポートはキャビティで第２モードを励磁するように適合されている。図面を複雑にしないため、伝送線及びマイクロ波サーキュレータを省略したが、これらの部分が、本発明による機能を得るためにどのように配置されるかは当業者にとって明らかである。
【００２５】
図３に示す例では、キャビティ３０はｂ＝３２７ｍｍ、ｄ＝３２７ｍｍ及びｈ＝１８９ｍｍの寸法を有する。従って、このキャビティは水平面に正方形断面を有する。図面に示す給電ポートは、図面に示す座標系で表わすモードＴＭ１４２ 及びＴＭ４１２ を給電するように配置されている。モードＴＭ１４２ を給電するために配置された第１給電ポート３１はｘ＝ｂ／２、ｙ＝ｄ／４及びｚ＝ｈに配置され、この場合もモードＴＭ１４２ を給電するために配置された第２給電ポート３２はｘ＝ｂ／２、ｙ＝ｄ及びｚ＝ｈ／２に配置されている。モードＴＭ４１２ を給電するために配置された第３給電ポート３３はｘ＝ｂ、ｙ＝ｄ／２及びｚ＝ｈ／２に配置され、この場合もモードＴＭ４１２ を給電するために配置された第４給電ポート３４はｘ＝ｂ／４、ｙ＝ｄ／２及びｚ＝ｈに配置されている。図面は、給電ポート３１、３２、３３及び３４がどのように向けられているかも示し、このことは、それぞれの給電ポートによりキャビティで磁界のどの成分が励起されるかを示す。勿論、好ましい種類の給電ポートを以下に説明することにより、キャビティで、予め決定された磁界成分と結合が生じることが明らかになるであろう。
【００２６】
図３に示すキャビティ３０にマイクロ波を給電すると、キャビティ内で少なくとも２つのモード（ＴＭ１４２ 及びＴＭ４１２ ）が別々に給電される。モードＴＭ１４２ は最初に、第１マイクロ波サーキュレータ（図示せず）によって第１給電ポート３１を介して給電される。キャビティから反射されて第１給電ポート３１を通って戻されるおそれのあるいかなるマイクロ波も、キャビティモードＴＭ１４２ に対して二次的給電ポートとして機能する第２給電ポート３２に自動的に伝送される。同様に、モードＴＭ４１２ は最初に、第２マイクロ波サーキュレータ（図示せず）を通って第３給電ポート３３を介して給電される。キャビティから反射されて第３給電ポート３３を通って戻されるおそれのあるいかなるマイクロ波も、キャビティモードＴＭ４１２ に対して二次的給電ポートとして機能する第４給電ポート３４に自動的に伝送される。
【００２７】
既に説明した事の類推に基づき、第２及び第４給電ポートのそれぞれからも反射されるおそれのあるいかなるマイクロ波出力も更なる他の給電ポートに伝送するか、或いは、マイクロ波を廃熱に変換するダミーロードに当てることができる。各給電ループに対して１つのダミーロード（すなわち、給電ポート３１及び３２に対する１つのダミーロードと、給電ポート３３及び３４に対する１つのダミーロードと）が存在し、或いは、すべての給電ループに対して１つの共通のダミーロードが存在すると考えられる。
【００２８】
図４は、本発明により用いられる第１の好ましい種類の給電ポートの斜視図である。図示の例では、マイクロ波は、キャビティの囲い面４２の外側に配置されたマイクロストリップ４１の形態をしている伝送線により給電ポートに給電される。マイクロストリップ４１の導電面は１つの面４３において接地面４２（図示の例では、キャビティの囲い面と同一）と短絡され、これにより、伝送線４１に伝播されたマイクロ波は、短絡部分４３に隣接して反射されるようになり、すなわち、伝送線４１に定常波が形成される。マイクロストリップ４１内で半波長に一致する前記短絡部分からの距離において、接地面内及びキャビティの囲い面内にスロット４４が形成されている。短絡部分４３からの前記距離において、伝送線４１の定常波が最大電流を示し、従って、この位置において磁界も最大値を示す。勿論、磁界は導電体の周囲を環状に方向づけられ、これにより前記スロットを通ってキャビティに入る。
【００２９】
図５は、本発明により用いられる第２の好ましい種類の給電ポートを示す。接地面／キャビティの壁面にスロットを有する前回の例とは異なり、導電面５１は接地面５２（この場合もキャビティの囲い面と同一である）と、キャビティの壁面の開口部を通って延在するループ５３の形態で短絡されている。このように、電流はループ５３を迂回し、従って、ループの面に対して垂直に磁束を発生する。その結果、キャビティでＨ界との結合が生じるので、このループをＨループと称する。
【００３０】
キャビティとの結合が完全でなければ、多少のマイクロ波出力が給電ポートにより反射し伝送線に戻される。本発明によれば、給電ポートから反射されたマイクロ波を他の給電ポートに伝送し、これにより、更なる他の給電ポートをも介してキャビティに伝送する。このように、給電ポートを介して給電を連続的に行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な機能を一般的に示すブロック図である。
【図２】本発明に従って給電するように配置された複数の給電ポートが設けられた電子レンジを線図的に示す。
【図３】選択されたモードをキャビティ内で励磁する給電ポートが設けられたキャビティの一例を線図的に示す。
【図４】本発明により用いられる第１の好ましい種類の給電ポートを線図的に示す。
【図５】本発明により用いられる第２の好ましい種類の給電ポートを線図的に示す。
【国際公開パンフレット】
2004512661.tif 000003
2004512661.tif 000004
2004512661.tif 000005
2004512661.tif 000006
2004512661.tif 000007
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2004512661.tif 000018
2004512661.tif 000019
2004512661.tif 000020
2004512661.tif 000021
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004512661.tif 000022
【国際調査報告】
2004512661.tif 000023
2004512661.tif 000024