УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОВОЛНОВОГО НАГРЕВА
MICROWAVE HEATING APPARATUS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для микроволнового нагрева для нагрева объекта, который должен быть нагрет, который является целью нагрева, посредством облучения микроволнами.
Уровень техники
Типичное устройство из устройств для микроволнового нагрева, нагревающих целевой материал с помощью микроволн, включает в себя микроволновую печь. Согласно микроволновой печи, микроволны, формируемые посредством микроволнового генератора, излучаются в металлическую камеру для нагрева, и объект, который должен быть нагрет, нагревается с помощью излучаемых микроволн.
Магнетрон используется в микроволновом генераторе традиционной микроволновой печи. Микроволны, формируемые посредством магнетрона, подаются в камеру для нагрева через волновод.
Когда распределение электромагнитного поля микроволн в камере для нагрева не является равномерным, объект, который должен быть нагрет, не может нагреваться равномерно. Таким образом, предлагается микроволновая печь, в которой распределение электромагнитного поля микроволн в камере для нагрева является равномерным. Например, публикация нерассмотренной заявки на патент Японии номер 2004-47322 раскрывает микроволновую печь, в которой микроволны, формируемые посредством магнетрона, излучаются из нижней части камеры для нагрева через первый волновод, а также излучаются из верхней поверхностной части камеры для нагрева через второй волновод.
Сущность изобретения
Задачи, решаемые изобретением
Согласно микроволновой печи, раскрытой в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии номер 2004-47322, волновод для подачи микроволн, формируемых посредством магнетрона, в камеру для нагрева сформирован из полой металлической трубки, и он размещается вне камеры для нагрева. Следовательно, согласно этой микроволновой печи, необходимо предоставлять множество волноводов вне камеры для нагрева, чтобы направлять микроволны из одного магнетрона во множество апертур микроволнового излучения камеры для нагрева, из-за этого микроволновая печь имеет большой размер.
Помимо этого, публикация нерассмотренной заявки на патент Японии номер 2004-47322 раскрывает конструкцию микроволновой печи, в которой микроволны, формируемые в одном магнетроне, излучаются из множества вращающихся антенн, предусмотренных внизу камеры для нагрева, чтобы расширять позицию подачи микроволн. Согласно структуре микроволновой печи, необходимо задавать пространство для вращения множества излучающих антенн вне камеры для нагрева, что препятствует миниатюризации микроволновой печи.
Кроме того, согласно традиционному устройству для микроволнового нагрева, имеющему вышеописанную структуру, объект, который должен быть нагрет, облучается с помощью микроволн, формируемых из одного магнетрона, и распределение электромагнитного поля не регулируется на основе конфигурации, вида, размера и объема объекта, который должен быть нагрет.
Следовательно, область техники устройств для микроволнового нагрева требует устройства для микроволнового нагрева, в котором распределение электромагнитного поля микроволн в камере для нагрева может быть равномерным или варьироваться на основе объекта, который должен быть нагрет, и миниатюризация может реализовываться.
Помимо этого, публикация нерассмотренной заявки на патент Японии номер 52-19342 раскрывает микроволновую печь, в которой камера для нагрева имеет форму многогранника, имеющего шесть лицевых поверхностей или более, и излучающая антенна выполнена с возможностью выступать из секции или всей из каждой лицевой поверхности в камеру для нагрева, чтобы равномерно нагревать объект, который должен быть нагрет.
Согласно микроволновой печи, раскрытой в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии номер 52-19342, поскольку излучающие антенны размещаются на различных лицевых поверхностях, сообщается, что не допускается создание взаимных помех между ними. Согласно этой традиционной микроволновой печи, излучающие антенны размещаются так, чтобы быть направленными в различном направлении. Согласно микроволновой печи, имеющей эту структуру, поскольку излучаемые электрические волны распространяются в различных направлениях в камере для нагрева и они отражаются посредством поверхностей стенок и рассеиваются, сообщается, что электрическая волна распределяется равномерно.
Тем не менее, согласно структуре, в которой излучающие антенны размещаются на каждой лицевой поверхности многогранника, хотя направления излучения являются различными, микроволны рассеиваются вследствие отражения посредством поверхностей стенок камеры для нагрева, и рассеянные микроволны дополнительно отражаются посредством поверхностей стенок, чтобы повторять отражение, так что рассеянное состояние предоставляется в широком диапазоне в камере для нагрева. Следовательно, невозможно надежно предотвращать помехи от микроволн, излучаемых из множества излучающих антенн, в вышеописанной структуре.
Помимо этого, публикация нерассмотренной заявки на патент Японии номер 53-5445 раскрывает нагревательное устройство, в котором множество твердотельных высокочастотных генераторов распределенно размещаются на поверхности стенки камеры для нагрева, и из этих секций вывода микроволн секции вывода микроволн, размещены, чтобы, по меньшей мере, на двух поверхностях стенок использоваться в режиме разделения времени.
Согласно микроволновой печи, раскрытой в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии номер 53-5445, когда твердотельный высокочастотный генератор, выбранный для работы, используется в режиме разделения времени, сообщается, что не допускается повреждения секции вывода микроволн вследствие помех и она может работать одновременно. Помимо этого, в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии номер 53-5445 описывается то, что твердотельные высокочастотные генераторы, размещенные на пересекающихся поверхностях стенок в камере для нагрева, могут колебаться без помех друг для друга посредством надлежащего выбора конфигурации соединения между камерой для нагрева и секцией вывода микроволн, так что одновременное колебание может быть реализовано.
Тем не менее, поскольку нет описания о конфигурации соединения, чтобы не допускать взаимных помех в структуре микроволновой печи, раскрытой в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии номер 53-5445, такая структура не может быть реализована фактически.
Помимо этого, микроволновая печь, включающая в себя фазовращатель, раскрыта в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии номер 56-132793. Микроволновая печь имеет полупроводниковый модуль колебаний, распределитель, разделяющий вывод полупроводникового модуля колебаний на множество выводов (выходных мощностей), множество усилителей, усиливающих распределенные выводы, и синтезатор, синтезирующий выводы усилителей, и фазовращатель предусмотрен между распределителем и усилителями.
Согласно микроволновой печи, раскрытой в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии номер 56-132793, фазовращатель переключает длину линии прохождения микроволн посредством характеристик активации/деактивации диода. В этой микроволновой печи сообщается, что вывод разделен на два посредством использования гибрида с 180 градусами и с 90 градусами в качестве синтезатора и отношение мощностей двух выводов варьируется посредством управления фазовращателем, так что фазы двух выводов могут иметь одну фазу или противофазы.
Согласно традиционной микроволновой печи, имеющей фазовращатель, относительно микроволн, излучаемых из двух выводов синтезатора, отношение мощностей излучения и разность фаз из двух излучающих антенн может опционально и мгновенно варьироваться, когда фазовращатель изменяет фазу. Тем не менее, трудно надежно нагревать объект, который должен быть нагрет, имеющий различные конфигурации, виды, размеры и объемы, до требуемого нагретого состояния в камере для нагрева, в которую подаются микроволны, посредством такого излучения.
Настоящее изобретение осуществлено для того, чтобы разрешать проблему в традиционном устройстве для микроволнового нагрева, и цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставлять устройство для микроволнового нагрева, в котором распределение электромагнитного поля микроволн в камере для нагрева может быть равномерным или варьироваться надлежащим образом на основе объекта, который должен быть нагрет, а миниатюризация может реализовываться посредством оптимального размещения множества поставщиков микроволн для излучения микроволн на различных поверхностях стенок камеры для нагрева.
Средства для решения задач
Согласно устройству для микроволнового нагрева в первом аспекте настоящего изобретения, оно включает в себя секцию формирования микроволн, имеющую множество выходных секций, камеру для нагрева, чтобы содержать объект, который должен быть нагрет, множество подающих секций, предоставляющих выводы множества выходных секций в камеру для нагрева, и управляющую секцию, управляющую микроволновым излучением из множества подающих секций, чтобы управлять распределением электромагнитных волн в камере для нагрева. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в первом аспекте настоящего изобретения, поскольку множество средств подачи, выступающих в качестве поставщиков микроволн для излучения микроволн, размещаются оптимально в камере для нагрева, распределение электромагнитного поля микроволн в камере для нагрева может быть равномерным или надлежащим образом варьироваться на основе объекта, который должен быть нагрет, и миниатюризация устройства может реализовываться.
Согласно устройству для микроволнового нагрева во втором аспекте настоящего изобретения, связанном с первым аспектом, управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы выбирать излучение микроволн подающей секции из множества подающих секций, чтобы концентрировать микроволны на содержащемся в камере для нагрева объекте, который должен быть нагрет. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано во втором аспекте настоящего изобретения, содержащийся в камере для нагрева объект, который должен быть нагрет, может надежно нагреваться с высокой эффективностью до требуемого состояния. Как результат, устройство для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению может равномерно нагревать объект, который должен быть нагрет.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в третьем аспекте настоящего изобретения, связанном с первым аспектом, управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы управлять разностью фаз между излучением микроволн подающих секций, чтобы концентрировать микроволны на содержащемся в камере для нагрева объекте, который должен быть нагрет. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в третьем аспекте настоящего изобретения, содержащийся в камере для нагрева объект, который должен быть нагрет, может надежно нагреваться с высокой эффективностью до требуемого состояния.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в четвертом аспекте настоящего изобретения, связанном с первым аспектом, секция формирования микроволн имеет одну или более секций формирования колебаний, формирующих микроволны. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в четвертом аспекте настоящего изобретения, распределение электромагнитного поля микроволн в камере для нагрева может быть равномерным или надлежащим образом варьироваться на основе объекта, который должен быть нагрет.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, секция формирования микроволн включает в себя секцию формирования колебаний, формирующую микроволны, секцию распределения мощности, распределяющую вывод микроволн секции формирования колебаний на множество выводов микроволн, и множество выходных секций, выводящих выводы микроволн секции распределения мощности. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в пятом аспекте настоящего изобретения, распределение электромагнитного поля микроволн в камере для нагрева может быть равномерным или надлежащим образом варьироваться на основе объекта, который должен быть нагрет, с использованием магнетрона или полупроводникового элемента в секции формирования колебаний.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, камера для нагрева оснащена модулем разделения, разделяющим камеру для нагрева на множество отсеков, и микроволны концентрируются на содержащемся в каждой разделенной камере для нагрева объекте, который должен быть нагрет. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в шестом аспекте настоящего изобретения, различные виды объектов нагрева могут надлежащим образом нагреваться одновременно или по отдельности посредством одного устройства для микроволнового нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в седьмом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, секция формирования микроволн включает в себя секцию формирования колебаний, формирующую микроволны, секцию распределения мощности, распределяющую вывод микроволн секции формирования колебаний на множество выводов микроволн, усилители, усиливающие выводы микроволн секции распределения мощности, и множество выходных секций, выводящих выводы усилителей, и камера для нагрева оснащена модулем разделения, разделяющим камеру для нагрева, по меньшей мере, на два отсека, и микроволны концентрируются на содержащемся в каждой разделенной камере для нагрева объекте, который должен быть нагрет, посредством множества подающих секций. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в седьмом аспекте настоящего изобретения, различные виды объектов нагрева могут надлежащим образом нагреваться одновременно или по отдельности посредством одного устройства для микроволнового нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в восьмом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, камера для нагрева оснащена модулем разделения, разделяющим камеру для нагрева, по меньшей мере, на два правых и левых или верхних и нижних отсека, и микроволны концентрируются на содержащемся в каждой разделенной камере для нагрева объекте, который должен быть нагрет, посредством множества подающих секций. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в восьмом аспекте настоящего изобретения, различные виды объектов нагрева могут надлежащим образом нагреваться одновременно или по отдельности посредством одного устройства для микроволнового нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в девятом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, секция формирования микроволн включает в себя секцию формирования колебаний, формирующую микроволны, секцию распределения мощности, распределяющую вывод микроволн секции формирования колебаний на множество выводов микроволн, множество выходных секций, выводящих выводы микроволн секции распределения мощности, и секцию определения мощности, определяющую мощность отраженной волны из подающей секции, управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы излучать микроволны из подающей секции в объект, который должен быть нагрет, при выводе ниже вывода микроволн во время операции нагрева, варьируя частоту, формируемую из секции формирования колебаний, чтобы определять частоту случая, когда мощность отраженной волны, определяемая посредством секции определения мощности, демонстрирует наименьшее значение или минимальное значение, и определять микроволновую частоту во время операции нагрева на основе определенной частоты перед тем, как объект, который должен быть нагрет, нагревается, и когда мощность отраженной волны, определяемая посредством секции определения мощности, превышает заранее определенное пороговое значение в ходе операции нагрева в то время, когда вывод микроволн во время операции нагрева формируется из секции формирования колебаний на определенной микроволновой частоте, управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы один раз уменьшать микроволновую мощность, выводимую из секции формирования колебаний, качать частоту микроволн, формируемую из секции формирования колебаний, определять частоту случая, когда мощность отраженной волны, повторно определяемая посредством секции определения мощности, демонстрирует наименьшее или минимальное значение, и возобновлять операцию нагрева на частоте случая, когда мощность отраженной волны демонстрирует наименьшее или минимальное значение. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в девятом аспекте настоящего изобретения, поскольку микроволновая частота во время операции нагрева определяется на основе частоты случая, когда мощность отраженной волны является наименьшей или минимальной, и объект, который должен быть нагрет, нагревается на данной частоте, формируемая мощность отраженной волны, когда объект, который должен быть нагрет, нагревается, может надежно уменьшаться. Следовательно, эффективность преобразования мощности устройства для микроволнового нагрева может значительно повышаться. Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в девятом аспекте настоящего изобретения, даже когда секция формирования микроволн формирует нагрев вследствие мощности отраженной волны, величина нагрева может значительно уменьшаться. Как результат, согласно устройству для микроволнового нагрева в девятом аспекте настоящего изобретения, можно не допускать повреждения и работы со сбоями секции формирования микроволн вследствие мощности отраженной волны.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в десятом аспекте настоящего изобретения, связанном с девятым аспектом, управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы минимально повышать или понижать микроволновую частоту, формируемую из секции формирования колебаний в ходе операции нагрева, и немного повышать или понижать микроволновую частоту, формируемую из секции формирования колебаний, в таком направлении, что мощность отраженной волны, определяемая посредством секции определения мощности, понижается. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано согласно десятому аспекту настоящего изобретения, поскольку микроволновая частота во время операции нагрева определяется на основе частоты случая, когда мощность отраженной волны является наименьшей или минимальной, и объект, который должен быть нагрет, нагревается на данной частоте, формируемая мощность отраженной волны, когда объект, который должен быть нагрет, нагревается, может надежно уменьшаться. Следовательно, эффективность преобразования мощности устройства для микроволнового нагрева может значительно повышаться. Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в десятом аспекте настоящего изобретения, даже когда мощность отраженной волны варьируется в ходе операции нагрева, поскольку частота, при которой мощность отраженной волны является наименьшей или минимальной, постоянно выдерживается, высокая эффективность преобразования мощности может постоянно сохраняться.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в одиннадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с девятым аспектом, управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы излучать микроволны из подающей секции в объект, который должен быть нагрет, при выводе ниже вывода микроволн во время операции нагрева, варьируя частоту микроволн из секции формирования колебаний, чтобы определять множество частот случаев, когда мощности отраженной волны, определяемые посредством секции определения мощности, демонстрируют минимальные значения перед тем, как объект, который должен быть нагрет, нагревается, и операция нагрева выполняется на частоте случая, когда определенная мощность отраженной волны демонстрирует первое минимальное значение, и когда мощность отраженной волны, определяемая посредством секции определения мощности, превышает заранее определенное значение, секция формирования колебаний формирует частоту случая, когда определенная мощность отраженной волны демонстрирует второе минимальное значение, определяемое перед операцией нагрева. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения, поскольку микроволновая частота во время операции нагрева определяется на основе частоты случая, когда мощность отраженной волны является наименьшей или минимальной, и объект, который должен быть нагрет, нагревается на данной частоте, формируемая мощность отраженной волны, когда объект, который должен быть нагрет, нагревается, может надежно уменьшаться. Следовательно, эффективность преобразования мощности устройства для микроволнового нагрева может значительно повышаться. Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в одиннадцатом аспекте настоящего изобретения, даже когда мощность отраженной волны увеличивается в ходе операции нагрева, поскольку микроволновая частота во время операции нагрева может варьироваться до значения, когда мощность отраженной волны является небольшой, высокая эффективность преобразования мощности может постоянно сохраняться.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двенадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, секция формирования микроволн включает в себя множество секций формирования колебаний, формирующих микроволны, секцию распределения мощности, распределяющую вывод микроволн секции формирования колебаний на множество выводов микроволн, и множество выходных секций, выводящих выводы микроволн секции распределения мощности, множество секций формирования колебаний соединено с подающими секциями, излучающими микроволны, и управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы управлять секциями формирования колебаний отдельно таким образом, что частота микроволн, излучаемых из каждой подающей секции, становится частотой случая, когда мощность отраженной волны от каждой из подающих секций демонстрирует наименьшее значение или минимальное значение. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения, поскольку микроволновая частота во время операции нагрева определяется на основе частоты случая, когда мощность отраженной волны является наименьшей или минимальной, и объект, который должен быть нагрет, нагревается на данной частоте, формируемая мощность отраженной волны, когда объект, который должен быть нагрет, нагревается, может надежно уменьшаться. Следовательно, эффективность преобразования мощности устройства для микроволнового нагрева может значительно повышаться.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в тринадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, секция формирования микроволн включает в себя секцию формирования колебаний, формирующую микроволны, секцию распределения мощности, распределяющую вывод микроволн секции формирования колебаний на множество выводов микроволн, множество выходных секций, выводящих выводы микроволн секции распределения мощности, и секцию определения мощности, определяющую мощность отраженной волны из подающей секции и мощность падающей волны, передаваемой из секции формирования колебаний в подающую секцию, управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы излучать микроволны из подающей секции в объект, который должен быть нагрет, при выводе ниже вывода микроволн во время операции нагрева, варьируя частоту, формируемую из секции формирования колебаний, чтобы определять частоту случая, когда отношение между мощностью отраженной волны, определяемой посредством секции определения мощности, и мощностью падающей волны демонстрирует наименьшее значение или минимальное значение, и определять микроволновую частоту во время операции нагрева на основе определенной частоты перед тем, как объект, который должен быть нагрет, нагревается, и когда определенный вывод микроволн во время операции нагрева формируется из секции формирования колебаний, управляющая секция имеет такую конструкцию, чтобы минимально повышать или понижать микроволновую частоту, формируемую из секции формирования колебаний в ходе операции нагрева, и немного повышать или понижать микроволновую частоту, формируемую из секции формирования колебаний, в таком направлении, что отношение между мощностью отраженной волны, определяемой посредством секции определения мощности, и мощностью падающей волны понижается. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в тринадцатом аспекте настоящего изобретения, поскольку микроволновая частота во время операции нагрева определяется на основе частоты случая, когда мощность отраженной волны является наименьшей или минимальной, и объект, который должен быть нагрет, нагревается на данной частоте, формируемая мощность отраженной волны, когда объект, который должен быть нагрет, нагревается, может надежно уменьшаться. Следовательно, эффективность преобразования мощности устройства для микроволнового нагрева может значительно повышаться. Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в тринадцатом аспекте настоящего изобретения, даже когда секция формирования микроволн формирует нагрев вследствие мощности отраженной волны, величина нагрева может значительно уменьшаться. Как результат, согласно устройству для микроволнового нагрева в тринадцатом аспекте настоящего изобретения, можно не допускать повреждения и работы со сбоями секции формирования микроволн вследствие мощности отраженной волны.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в четырнадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, камера для нагрева оснащена модулем разделения, имеющим функцию экранирования электрических волн, чтобы разделять камеру для нагрева на множество отсеков, и множество подающих секций размещается в каждом из множества отсеков, разделенных в камере для нагрева и выбранных опционально. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в четырнадцатом аспекте настоящего изобретения, различные виды объектов нагрева могут надлежащим образом нагреваться одновременно или по отдельности посредством одного устройства для микроволнового нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в пятнадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с четырнадцатым аспектом, множество подающих секций предусмотрено в каждом отсеке камеры для нагрева и размещается на множестве различных поверхностей стенок, составляющих каждый отсек камеры для нагрева. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в пятнадцатом аспекте настоящего изобретения, каждый из различных видов объектов нагрева может надлежащим образом нагреваться посредством одного устройства для микроволнового нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в шестнадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с четырнадцатым аспектом, камера для нагрева имеет два отсека, две подающие секции размещаются в отсеке так, чтобы быть направленными друг на друга, и фазы микроволн, излучаемых из двух подающих секций, варьируются. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в шестнадцатом аспекте настоящего изобретения, каждый из двух видов объектов нагрева может надлежащим образом нагреваться посредством одного устройства для микроволнового нагрева, и распределение электромагнитных волн каждой камеры для нагрева может варьироваться так, что объект, который должен быть нагрет, может равномерно нагреваться.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в семнадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с четырнадцатым аспектом, камера для нагрева имеет два отсека, две подающие секции размещаются в отсеке таким образом, что излучаемые микроволны пересекаются друг с другом, и фазы микроволн, излучаемых из двух подающих секций, варьируются. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в семнадцатом аспекте настоящего изобретения, каждый из двух видов объектов нагрева может надлежащим образом нагреваться посредством одного устройства для микроволнового нагрева, и распределение электромагнитных волн каждой камеры для нагрева может варьироваться так, что объект, который должен быть нагрет, может равномерно нагреваться или требуемая секция объекта, который должен быть нагрет, может интенсивно нагреваться.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в восемнадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с шестым аспектом, модуль разделения делит камеру для нагрева на множество верхних и нижних отсеков и включает в себя металлическую пластину, на которой может устанавливаться объект, который должен быть нагрет. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в восемнадцатом аспекте настоящего изобретения, поскольку металлическая пластина может экранировать электромагнитную волну требуемым образом и модуль разделения имеет форму пластины, функциональность модуля разделения повышается так, чтобы быть простым в использовании, что становится удобным для нагревательного устройства.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в девятнадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с шестым аспектом, секция формирования колебаний имеет множество секций формирования колебаний, формирующих микроволны, и каждая из различных секций формирования колебаний предусмотрена в каждой разделенной камере для нагрева. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в девятнадцатом аспекте настоящего изобретения, каждый из различных видов объектов нагрева может надлежащим образом нагреваться посредством одного устройства для микроволнового нагрева. Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в девятнадцатом аспекте настоящего изобретения, микроволны могут эффективно передаваться в объект, который должен быть нагрет, на основе отсека в камере для нагрева и частота колебаний, имеющая высокую эффективность приема тепла, может выбираться на основе объекта, который должен быть нагрет, в каждой из камер для нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцатом аспекте настоящего изобретения, связанном с шестым аспектом, секция формирования колебаний имеет множество секций формирования колебаний, формирующих микроволны, и каждая из различных секций формирования колебаний предусмотрена в каждой разделенной камере для нагрева, и частота колебаний каждой секции формирования колебаний варьируется независимо. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцатом аспекте настоящего изобретения, микроволновая частота во время операции нагрева может варьироваться и регулироваться так, что эффективность приема тепла становится оптимальной для изменения типа, материала, размера, объема и позиции размещения объекта, который должен быть нагрет, в камере для нагрева. Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцатом аспекте настоящего изобретения, с функцией, чтобы регулировать микроволновую частоту во время операции нагрева так, чтобы эффективность приема тепла достигала своего максимума, объект, который должен быть нагрет, может более оптимально нагреваться, и теплопроизводительность является очень высокой.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать первом аспекте настоящего изобретения, связанном с шестым аспектом, время нагрева опционально задается для каждого из множества отсеков камеры для нагрева. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцать первом аспекте настоящего изобретения, когда объекты нагрева помещены в камеры для нагрева и нагреваются одновременно, поскольку объекты нагрева могут нагреваться в течение различного времени нагрева, множество камер для нагрева может независимо использоваться в одном устройстве для микроволнового нагрева посредством опционального задания вручную условий нагрева, что очень удобно.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать втором аспекте настоящего изобретения, связанном с шестым аспектом, камера для нагрева оснащена датчиком определения температуры, дистанционно наблюдающим нагретое состояние содержащегося в каждом из множества отсеков в камере для нагрева объекта, который должен быть нагрет, и нагрев прекращается при заранее определенной целевой температуре. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцать втором аспекте настоящего изобретения, поскольку нагретое состояние помещенного в каждую камеру для нагрева объекта, который должен быть нагрет, может дистанционно наблюдаться, нагрев объекта, который должен быть нагрет, может опционально прекращаться пользователем, так что нагревательное устройство отлично функционирует.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать третьем аспекте настоящего изобретения, связанном с двадцать вторым аспектом, операция выполняется в такой последовательности, что нагретое состояние объекта, который должен быть нагрет, определяется посредством датчика определения температуры, и нагрев прекращается при заранее определенной целевой температуре, и операция выполняется в различной последовательности на основе объекта, который должен быть нагрет, по отдельности. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцать третьем аспекте настоящего изобретения, нагретое состояние помещенного в каждую камеру для нагрева объекта, который должен быть нагрет, может дистанционно наблюдаться. Таким образом, согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать третьем аспекте настоящего изобретения, в то время когда нагретое состояние наблюдается, тепловая обработка может выполняться по мере необходимости пользователем, например равномерный нагрев или интенсивный нагрев посредством регулирования разности фаз и/или регулирования частоты. Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать третьем аспекте настоящего изобретения, поскольку помещенный в каждую камеру для нагрева объект, который должен быть нагрет, может нагреваться в полностью независимой последовательности, предоставляется превосходное удобство.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать четвертом аспекте настоящего изобретения, связанном с шестым аспектом, камера для нагрева оснащена множеством дверец, используемых, когда объект, который должен быть нагрет, помещается в каждый из множества отсеков камеры для нагрева. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцать четвертом аспекте настоящего изобретения, объект, который должен быть нагрет, может быть легко помещен в каждую камеру для нагрева, и может предоставляться превосходное удобство.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать пятом аспекте настоящего изобретения, связанном с двадцать четвертым аспектом, когда любая из множества дверец является открытой, микроволновое излучение в каждый отсек камеры для нагрева прекращается. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцать пятом аспекте настоящего изобретения, хотя каждая камера для нагрева секционируется посредством модуля разделения, поскольку существует возможность того, что микроволны проходят через небольшой отсек поверхности стенок камеры для нагрева и просачиваются, когда одна дверца открыта, и микроволны просачиваются из работающей камеры для нагрева в камеру для нагрева, имеющую открытую дверцу, и открываются для пользователя, колебание микроволн полностью прекращается, когда любая из дверец открыта, чтобы не допускать утечки электромагнитных волн, чтобы обеспечивать безопасность.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать шестом аспекте настоящего изобретения, связанном с восемнадцатым аспектом, периферийная часть металлической пластины сформирована из изолирующего материала, с тем чтобы не допускать формирования искры между поверхностью стенки камеры для нагрева и металлической пластиной. Поскольку зазор между поверхностью стенки камеры для нагрева и металлической секцией является небольшим, когда электрическое поле концентрируется на этой секции, может формироваться искра. Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать шестом аспекте настоящего изобретения, поскольку часть металлической пластины, которая находится близко к поверхности стенки камеры для нагрева, сформирована из изолирующего материала, искра практически не формируется, и поскольку остальная часть металлической пластины сформирована из металла, чтобы предоставлять структуру экранирования электромагнитных волн, каждая камера для нагрева, разделенная посредством металлической пластины, может быть независимой от каких-либо взаимных влияний микроволн.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать седьмом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, множество дверец для размещения объекта, который должен быть нагрет, предусмотрено в поверхностях стенок, составляющих камеру для нагрева, и подающие секции предусмотрены на противоположных поверхностях стенок, не имеющих дверцы. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцать седьмом аспекте настоящего изобретения, объект, который должен быть нагрет, может эффективно нагреваться посредством микроволн, предоставляемых из противоположных поверхностей стенок, и поскольку множество дверец предусмотрено, объект, который должен быть нагрет, может помещаться и выниматься из камеры для нагрева в различных направлениях, что очень удобно.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать восьмом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, множество дверец для размещения объекта, который должен быть нагрет, предусмотрено в поверхностях стенок, составляющих камеру для нагрева, так чтобы быть противоположными, и подающие секции предусмотрены на противоположных поверхностях стенок, не имеющих дверцы. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцать восьмом аспекте настоящего изобретения, когда оно используется в проходной кухне, пользователь может осуществлять доступ к нагревательному устройству и со стороны кухни, и со стороны гостиной. Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать восьмом аспекте настоящего изобретения, когда оно используется в магазине, работающем круглосуточно, сотрудники магазина и потребители могут осуществлять доступ к нагревательному устройству с различных направлений.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в двадцать девятом аспекте настоящего изобретения, связанном с аспектами с первого по четвертый, множество дверец для размещения объекта, который должен быть нагрет, предусмотрено в поверхностях стенок, составляющих камеру для нагрева, подающие секции предусмотрены на противоположных поверхностях стенок, не имеющих дверцы, и подающие секции принимают микроволны из общей секции формирования колебаний. Согласно устройству для микроволнового нагрева, сконструированному так, как описано в двадцать девятом аспекте настоящего изобретения, можно уникально управлять фазами микроволн, предоставляемых из противоположных подающих секций.
Технический результат изобретения
Согласно устройству для микроволнового нагрева в настоящем изобретении, его удобство повышается за счет множества дверец, и удобство дополнительно повышается за счет размещения множества средств подачи микроволн для излучения микроволн на поверхностях стенок камеры для нагрева, чтобы оптимизировать микроволны, излучаемые из средства подачи микроволн, так что объект, имеющий различные конфигурации, виды, размеры и объемы, может нагреваться до требуемых состояний.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - это вид спереди, показывающий устройство для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления;
фиг. 3 - это вид в разрезе сверху, показывающий камеру для нагрева, используемую в эксперименте, чтобы описывать настоящее изобретение, при просмотре сверху;
фиг. 4 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 0 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 5 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 40 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 6 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 80 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 7 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 120 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 8 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 160 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 9 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 200 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 10 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 240 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 11 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 280 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 12 - это изотермическая диаграмма в камере для нагрева, когда разность фаз излучаемых микроволн составляет 320 градусов, как результат эксперимента с камерой для нагрева, показанной на фиг. 3;
фиг. 13 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 14 - это вид спереди, показывающий устройство для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 15 - это вид спереди, показывающий камеру для нагрева в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления;
фиг. 16 - это вид сверху, показывающий разделительную перегородку в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления;
фиг. 17 - это виды в разрезе, показывающие камеру для нагрева в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления;
фиг. 18 - это вид спереди, показывающий другую структуру устройства для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления;
фиг. 19 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 20 - это блок-схема, показывающая структуру системы управления устройством для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления;
фиг. 21 - это вид в разрезе, показывающий структуру устройства для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 22 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления;
фиг. 23 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 24 - это вид сверху, показывающий устройство для микроволнового нагрева согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 25 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 26 - это график, показывающий соотношение между мощностью отраженной волны, определяемой посредством четырех секций определения мощности, и частотой колебаний в устройстве для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления;
фиг. 27 - это чертеж для того, чтобы описывать процесс извлечения частоты в устройстве для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления;
фиг. 28 - это чертеж для того, чтобы описывать другой процесс извлечения частоты в устройстве для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления;
фиг. 29 - это схематические виды, показывающие различные виды структур, содержащихся в секции формирования микроволн в устройстве для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению;
фиг. 30 - это вид, показывающий конкретную схемную структуру секции синтеза мощности в устройстве для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению.
Варианты осуществления изобретения
Предпочтительные варианты осуществления устройства для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению далее описываются со ссылкой на прилагаемые чертежи. Помимо этого, хотя микроволновая печь описывается как устройство для микроволнового нагрева в следующем варианте осуществления, микроволновая печь является только иллюстративной и устройство для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению не ограничено микроволновой печью и включает в себя устройство для микроволнового нагрева, такое как нагревательное устройство, использующее диэлектрический нагрев, устройство для переработки отходов и оборудование для производства полупроводников. Помимо этого, настоящее изобретение не ограничено следующими конкретными вариантами осуществления и структура на основе того же технического принципа содержится в настоящем изобретении.
(Первый вариант осуществления)
Фиг. 1 - это вид спереди, показывающий контур устройства для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн в устройстве для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления.
Как показано на фиг. 1, микроволновая печь 1, выступающая в качестве устройства для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления, оснащена дверцей 2, имеющей верхнее и нижнее окна спереди, и камера 4 для нагрева для объекта, который должен быть нагрет, разделена на две секции, такие как верхняя камера 4a для нагрева и нижняя камера 4b для нагрева. Согласно устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления, пользователь задает условия нагрева верхней камеры 4a для нагрева и/или нижней камеры 4b для нагрева на функциональной дисплейной панели 3, предусмотренной спереди, и условие нагрева и обрабатываемое состояние объекта, который должен быть нагрет, могут отображаться на ней.
Согласно структуре системы подачи микроволн, показанной на фиг. 2, устройство для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления включает в себя секцию 5 формирования микроволн для формирования микроволн, предоставляемых в камеру 4 для нагрева, и управляющую секцию 6, включающую в себя микрокомпьютер для управления секцией 5 формирования микроволн на основе условия нагрева, заданного на функциональной дисплейной панели 3.
Секция 5 формирования микроволн содержит секцию 7 формирования колебаний, сконструированную посредством использования полупроводникового элемента, три двустадийные секции 8a, 8b и 8c распределения мощности, чтобы разделять вывод секции 7 формирования колебаний на четыре вывода, усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии, сконструированные посредством использования полупроводниковых элементов, в которые четыре вывода, распределенные из секций 8b и 8c распределения мощности второй стадии, вводятся через тракты 9a, 9b, 9c и 9d передачи микроволн, соответственно, основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d, сконструированные посредством использования полупроводниковых элементов, в которые выводы усилителей 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии вводятся, чтобы дополнительно усиливаться, соответственно, выходные секции 15a, 15b, 15c и 15d, в которые выводы основных усилителей 12a, 12b, 12c и 12d вводятся через тракты 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн, соответственно, секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, соединенные с трактами 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн, соответственно, и определяющие мощности отраженной волны из камеры 4 для нагрева, и секции 10a и 10b варьирования фазы, соединенные с трактами 9a и 9c передачи микроволн. Хотя двустадийные блоки усиления, состоящие из усилителей 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основных усилителей 12a, 12b, 12c и 12d, показаны на фиг. 2, число стадий колеблется от одной до нескольких стадий в зависимости от выходных технических требований устройства для микроволнового нагрева.
Камера 4 для нагрева устройства для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления разделена посредством перегородочного щита 25 на две верхние и нижние секции, такие как верхняя камера 4a для нагрева и нижняя камера 4b для нагрева, каждая из которых имеет примерно прямоугольную сплошную структуру и содержит объект, который должен быть нагрет. Помимо этого, устройство для микроволнового нагрева оснащено дверцей 2, через которую объект, который должен быть нагрет, помещается и вынимается из верхней камеры 4a для нагрева и нижней камеры 4b для нагрева, и оно имеет такую конструкцию, что микроволны, предоставляемые в камеру для нагрева, не могут просачиваться из камеры для нагрева.
Как описано выше, четыре вывода (выходные мощности) микроволн передаются из секции 5 формирования микроволн в камеру 4 для нагрева, и микроволны, выводимые из секции 5 формирования микроволн, передаются в четыре подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d, чтобы излучаться в камеру для нагрева. Подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d предусмотрены на поверхностях стенок, составляющих камеру 4 для нагрева. Более конкретно, подающая секция 21b и подающая секция 21a размещаются так, чтобы находиться напротив друг друга, на противоположной поверхности 26a верхней левой стенки и поверхности 27a верхней правой стенки верхней камеры 4a для нагрева.
Между тем, подающая секция 21c и подающая секция 21d размещаются так, чтобы находиться напротив друг друга, на противоположной поверхности 26b нижней левой стенки и поверхности 27b нижней правой стенки нижней камеры 4b для нагрева.
Как описано выше, перегородочный щит 25, имеющий функцию отсечения электромагнитной волны, предусмотрен между верхней камерой 4a для нагрева, оснащенной одной парой из подающей секции 21a и подающей секции 21b, и нижней камерой 4b для нагрева, оснащенной другой парой из подающей секции 21c и подающей секции 21d. Перегородочный щит 25 может быть сформирован из металлической пластины и может быть керамическим материалом до тех пор, пока материал не передает электромагнитную волну и имеет высокий коэффициент отражения.
Поскольку устройство для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления сконструировано так, как описано выше, внутренняя часть камеры 4 для нагрева разделена на две секции и две камеры для нагрева (4a и 4b) сформированы в одном корпусе. Согласно использованию пользователем, устройство для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления может использоваться таким образом, что основное блюдо, которое должно быть нагрето, помещается в верхнюю камеру 4a для нагрева, а гарнир, который должен быть нагрет, помещается в нижнюю камеру 4b для нагрева и они могут нагреваться одновременно.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления, подающая секция 21a и подающая секция 21b верхней камеры 4a для нагрева находятся напротив друг друга, и подающая секция 21c и подающая секция 21d нижней камеры 4b для нагрева находятся напротив друг друга, и они излучают микроволны так, чтобы находиться напротив друг друга в верхней камере 4a для нагрева и нижней камере 4b для нагрева. Помимо этого, поскольку секции 10a и 10b варьирования фазы предусмотрены в трактах 9a и 9c передачи микроволн, фаза микроволн, излучаемых так, чтобы быть напротив друг друга, может варьироваться.
Согласно вышеописанной структуре, поскольку микроволны, излучаемые из противоположных подающих секций 21a и 21b и противоположных подающих секций 21c и 21d в верхней камере 4a для нагрева и нижней камере 4b для нагрева, соответственно, сталкиваются друг с другом и фазы микроволн могут варьироваться, требуемое распределение электромагнитных волн может быть сформировано в камере 4 для нагрева.
Подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d имеют отверстия 24a, 24b, 24c и 24d, сформированные в поверхностях стенок камеры 4 для нагрева, волноводные секции 22a, 22b, 22c и 22d, направляющие микроволны к отверстиям 24a, 24b, 24c и 24d, и секции 23a, 23b, 23c и 23d подачи, выступающие в качестве антенн для вывода микроволн из секции 5 формирования микроволн, соответственно. Каждое из отверстий 24a, 24b, 24c и 24d сформировано так, чтобы иметь прямоугольную конфигурацию, и размещается таким образом, что его продольное направление является горизонтальным направлением. Следует отметить, что горизонтальное направление указывает направление глубины, соединяющее переднюю сторону и заднюю сторону устройства для микроволнового нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления, секции 10a и 10b варьирования фазы необязательно могут варьировать разность фаз между противостоящими микроволнами посредством управляющего сигнала из управляющей секции 6. Таким образом, две секции 10a и 10b варьирования фазы регулируют фазы противоположных микроволн в верхней камере 4a для нагрева и нижней камере 4b для нагрева, чтобы формировать требуемое электромагнитное распределение в верхней камере 4a для нагрева и нижней камере 4b для нагрева, соответственно. Каждая из секций 10a и 10b варьирования фазы в первом варианте осуществления сформирована из элемента переменной емкости, в котором емкость варьируется согласно приложенному напряжению, и ее диапазон варьирования фазы составляет от 0 до 180 градусов.
Управляющая секция 6 отправляет сигнал регулировки частоты колебания в секцию 7 формирования колебаний секции 5 формирования микроволн на основе условия нагрева объекта, который должен быть нагрет, которое вводится непосредственно на функциональной дисплейной панели 3 (см. фиг. 1) пользователем (обозначен посредством стрелки X на фиг. 2), и информации нагрева, показывающей нагретое состояние объекта, который должен быть нагрет, определенной в ходе операции нагрева, чтобы варьировать частоту колебаний микроволн, формируемых из секции 7 формирования колебаний. Помимо этого, управляющая секция 6 управляет мощностью возбуждения, предоставляемой в секцию 7 формирования колебаний и блок усиления, составляющий секцию 5 формирования микроволн, и напряжением, применяемым к секциям 10a и 10b варьирования фазы, на основе информации по определению (показанной посредством стрелки Z на фиг. 2) из секций 14a и 14b, 14c и 14d определения мощности для определения мощности отраженной волны. На фиг. 2 сигнал, обозначенный посредством стрелки S, вводимый в управляющую секцию 6, является сигналом запуска нагрева, и он вводится в управляющую секцию, когда пользователь выполняет операцию запуска нагрева на функциональной дисплейной панели 3.
Таким образом, управляющая секция 6 приводит в действие и управляет секцией 5 формирования микроволн так, чтобы оптимально нагревать объект, содержащийся в каждой из верхней камеры 4a для нагрева и нижней камеры 4b для нагрева в камере 4 для нагрева, на основе входного сигнала. Подробное управление приведением в действие в управляющей секции 6 описывается ниже.
Приводится описание того факта, что внутренняя часть камеры 4 для нагрева достигает оптимального условия нагрева, когда секции 10a и 10b варьирования фазы управляются посредством управляющего сигнала из управляющей секции 6.
Помимо этого, приводится описание того, как микроволновый сигнал, имеющий примерно одну четвертую электроэнергии, распределяется из секции 7 формирования колебаний в каждую из подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d.
Схемы передачи, имеющие волновое сопротивление примерно 50 Ом, сформированы в трактах 9a, 9b, 9c, 9d, 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн в секции 5 формирования микроволн посредством конфигураций расположения проводников, предусмотренных на одной поверхности диэлектрических подложек. Каждая из двустадийных секций 8a, 8b и 8c распределения мощности имеет идентичную структуру, к примеру конфигурацию шлейфового разветвителя на 3 дБ. Следовательно, структура секции 8a распределения мощности первой стадии описывается как характерный пример в последующем описании.
Секция 8a распределения мощности имеет четыре контактных зажима, такие как первый контактный зажим 16, второй контактный зажим 17, третий контактный зажим 18 и четвертый контактный зажим 19. Микрополосковые линии, каждая из которых имеет волновое сопротивление 50 Ом и электрическую длину λ/4 (λ - это эффективная длина волны средней частоты используемой полосы частот), размещаются между первым контактным зажимом 16 и вторым контактным зажимом 17 и между третьим контактным зажимом 18 и четвертым контактным зажимом 19, соответственно. Помимо этого, микрополосковые линии, каждая из которых имеет волновое сопротивление 35,35 Ом и электрическую длину λ/4, размещаются между первым контактным зажимом 16 и третьим контактным зажимом 18 и между вторым контактным зажимом 17 и четвертым контактным зажимом 19, соответственно. Кроме того, третий контактный зажим 18 подключается к электрической оконечной нагрузке, имеющей значение сопротивления 50 Ом.
Согласно секции 8a распределения мощности, имеющей вышеописанную структуру, микроволновый сигнал, вводимый в первый контактный зажим 16, распределяется на второй контактный зажим 17 и четвертый контактный зажим 19, с тем чтобы выводиться. Помимо этого, в это время, согласно микроволновым сигналам, выводимым из второго контактного зажима 17 и четвертого контактного зажима 19, фаза микроволнового сигнала, выводимого из четвертого контактного зажима 19, отстает на 90 градусов на основе фазы микроволнового сигнала, выводимого из второго контактного зажима 17.
Согласно двустадийной структуре, в которой выводы секции 8a распределения мощности вводятся в две секции 8b и 8c распределения мощности следующей стадии, примерно 1/4 выходной мощности секции 7 формирования колебаний выводится в каждый из усилителей 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии в следующем блоке усиления. В четырех трактах 9a, 9b, 9c и 9d передачи микроволн фазы передачи микроволновых сигналов в трактах 9a и 9c передачи микроволн отстают на 90 градусов, и фаза передачи микроволнового сигнала в тракте 9d передачи микроволн отстает на 180 градусов на основе фазы передачи микроволнового сигнала в тракте 9b передачи микроволн. Помимо этого, хотя изменение в четырех распределенных мощностях содержит допустимые разницы в усилении секций 10a и 10b варьирования фазы, усилителей 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основных усилителей 12a, 12b, 12c и 12d, это не является превалирующим.
Приводится описание эксперимента, проведенного авторами настоящего изобретения для того, чтобы выяснить, как распределение электромагнитного поля в камере для нагрева варьируется посредством варьирования разности фаз между микроволнами, излучаемыми из антенн противоположных подающих секций.
Фиг. 3 - это вид в разрезе сверху, показывающий камеру 4 для нагрева, используемую в эксперименте, при просмотре сверху. Как показано на фиг. 3, в этом эксперименте множество чашек (отображаемых как CU на фиг. 3), каждая из которых содержит заранее определенный объем воды, сначала помещены в ряд в камере 4 для нагрева. Значения температуры воды в центре (отображаемые как точка P на фиг. 3) каждой чашки (CU) измерены.
Таким образом, микроволны, имеющие различные фазы, излучаются из двух антенн A1 и A2, размещенных в поверхности стенки камеры 4 для нагрева. Затем, излучение микроволн прекращено по истечении заранее определенного времени, и повышенное значение температуры вследствие микроволнового излучения измерено в центре (P) каждой чашки (CU).
Множество разностей фаз задано между микроволнами, излучаемыми из антенны A1, и микроволнами, излучаемыми из антенны A2, и микроволны излучались несколько раз относительно каждой заданной разности фаз. Помимо этого, согласно данному эксперименту, разность фаз варьировалась на 40 градусов в пределах диапазона от 0 до 320 градусов и измерялась.
Как описано выше, посредством измерения повышенного значения температуры воды, размещенной в горизонтальной плоскости внутренней части камеры для нагрева устройства для микроволнового нагрева, исследовано распределение электромагнитного поля микроволн в камере для нагрева. Согласно этому эксперименту, определено то, что распределение электромагнитного поля является плотным в области, имеющей высокое повышенное значение температуры воды, и распределение электромагнитного поля является разрешенным в области, имеющей низкое повышенное значение температуры воды.
Фиг. 4 - это изотермическая диаграмма, показывающая результат эксперимента на основе повышенного значения температуры воды, когда разность фаз между микроволнами из антенны A1 и микроволнами из антенны A2 задана равной 0 градусов. Аналогично, фиг. 5-12 являются изотермическими диаграммами, показывающими результаты эксперимента, когда разности фаз между микроволнами из антенны A1 и микроволнами из антенны A2 варьируются на 40 градусов в пределах диапазона 40-320 градусов и измеряются. Помимо этого, каждая из разностей фаз, показанных на фиг. 5-12, показывает отстающую фазу микроволн, излучаемых из антенны A1, на основе фазы микроволн, излучаемых из антенны A2.
Согласно результатам эксперимента, показанным на фиг. 4-12, повышенное значение температуры воды серьезно варьируется в камере для нагрева. Помимо этого, как показано на фиг. 7 и 8, когда заданные разности фаз составляют 120 градусов и 160 градусов, повышенное значение температуры является очень высоким в области (отображаемой как HR1 на фиг. 7 и 8) рядом с одной боковой поверхностью (поверхностью левой стенки) камеры 4 для нагрева.
Между тем, как показано на фиг. 11 и 12, когда заданные разности фаз составляют 280 градусов и 320 градусов, повышенное значение температуры является очень высоким в области (отображаемой как HR2 на фиг. 11 и 12) рядом с другой боковой поверхностью (поверхностью правой стенки) камеры 4 для нагрева.
На основе вышеописанных результатов эксперимента авторы изобретения обращают внимание на тот факт, что распределение электромагнитного поля в камере для нагрева варьируется на основе разности фаз микроволн, излучаемых из двух противоположных антенн A1 и A2. Авторы изобретения обнаружили, что объект в камере для нагрева может равномерно нагреваться либо конкретная секция объекта может интенсивно нагреваться посредством варьирования разности фаз микроволн, излучаемых из противоположных антенн A1 и A2.
Следовательно, распределение электромагнитных волн в камере для нагрева может варьироваться посредством варьирования разности фаз между микроволнами, излучаемыми из противоположных антенн A1 и A2. Следовательно, необязательно перемещать объект, который должен быть нагрет, установленный в камере для нагрева, для равномерной фабрикации. Помимо этого, распределение электромагнитных волн в камере для нагрева может варьироваться посредством варьирования разности фаз, как описано выше. Следовательно, необязательно перемещать антенну, излучающую микроволны, чтобы изменять распределение электромагнитного поля для равномерной готовки.
Помимо этого, как можно понять из вышеприведенного результата эксперимента, поскольку явление, вызываемое посредством столкновения противоположно излучаемых микроволн, формируется как изменение в распределении электромагнитного поля, идентичное явление формируется, когда антенны A1 и A2 размещаются таким образом, что микроволны, излучаемые из антенны A1 и антенна A2, пересекаются друг с другом. Это может быть реализовано в структуре, в которой антенны A1 и A2 предусмотрены на смежных поверхностях стенок камеры для нагрева.
Следовательно, согласно устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления настоящего изобретения, чтобы реализовывать требуемое распределение электромагнитного поля, необязательно предоставлять механизм для перемещения объекта, который должен быть нагрет, или антенны и необязательно оставлять пространство для перемещения объекта, который должен быть нагрет, или антенны в камере для нагрева. Как результат, структура устройства для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления может быть небольшой и недорогой.
Помимо этого, хотя камера для нагрева разделена на верхнюю камеру для нагрева и нижнюю камеру для нагрева в устройстве для микроволнового нагрева, согласно первому варианту осуществления, камера для нагрева может иметь структуру, в которой компоновка подающей секции изменена, и предусмотрен модуль разделения для разделения камеры для нагрева на правую камеру для нагрева и левую камеру для нагрева, и микроволны концентрируются на помещенном в каждую из разделенных камер для нагрева объекте, который должен быть нагрет.
Как описано выше, согласно устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления настоящего изобретения, удобство повышается вследствие множества камер 4a и 4b для нагрева, и объекты нагрева, имеющие различные конфигурации, виды и объемы, могут нагреваться до требуемого состояния посредством размещения подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d, выступающих в качестве множества поставщиков микроволн для излучения микроволн, на различных поверхностях стенок камеры для нагрева, чтобы оптимизировать микроволны, излучаемые из поставщиков микроволн.
(Второй вариант осуществления)
Устройство для микроволнового нагрева согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения описывается со ссылкой на прилагаемую фиг. 13. Фиг. 13 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно второму варианту осуществления.
Устройство для микроволнового нагрева согласно второму варианту осуществления отличается от устройства для микроволнового нагрева согласно первому варианту осуществления посредством компоновки подающих секций в камере для нагрева. Та же ссылка с номером назначается устройству, имеющему идентичную функцию и структуру с устройством первого варианта осуществления, и описание в первом варианте осуществления применяется к нему. Ниже приводится описание различия между устройством для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления и устройством для микроволнового нагрева во втором варианте осуществления.
Как показано на фиг. 13, подающая секция 21a и подающая секция 21b размещаются в пересекающихся позициях в верхней камере 4a для нагрева. Таким образом, в верхней камере 4a для нагрева подающая секция 21a предусмотрена на потолке, т.е. на верхней поверхности, и подающая секция 21b предусмотрена на поверхности 26a левой стенки. Между тем в нижней камере 4b для нагрева подающая секция 21c предусмотрена на поверхности 26b левой стенки, а подающая секция 21d предусмотрена на нижней поверхности.
Согласно устройству для микроволнового нагрева во втором варианте осуществления, имеющему вышеописанную структуру, аналогичную устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления, распределение электромагнитного поля может варьироваться в каждой из камер 4a и 4b для нагрева посредством задания разности фаз в микроволнах, излучаемых из двух подающих секций, предусмотренных в каждой из верхней камеры 4a для нагрева и нижней камеры 4b для нагрева.
Преимущество устройства для микроволнового нагрева во втором варианте осуществления заключается в том, что поскольку нет подающей секции на поверхностях 27a и 27b правой стенки, пространство поверхностей 27a и 27b правой стенки может использоваться. Например, датчик 32a инфракрасного излучения, выступающий в качестве датчика определения температуры для косвенного наблюдения состояния повышения температуры объекта, который должен быть нагрет, может быть предусмотрен немного выше на поверхности 27a правой стенки верхней камеры 4a для нагрева. Помимо этого, датчик 32b инфракрасного излучения, выступающий в качестве датчика определения температуры для косвенного наблюдения состояния повышения температуры объекта, который должен быть нагрет, может быть предусмотрен немного ниже на поверхности 27b правой стенки нижней камеры 4b для нагрева. Таким образом, когда датчики 32a и 32b инфракрасного излучения предусмотрены, состояния повышения температуры объектов в обеих из камер для нагрева могут наблюдаться независимо.
Когда сигналы определения датчиков 32a и 32b инфракрасного излучения, показывающие фактические температуры объектов, возвращаются в управляющую секцию 6 в качестве информации нагрева (показана как стрелка Y на фиг. 13), они сравниваются с сигналом, показывающим требуемую окончательную температуру, определенную посредством условия нагрева (показанного посредством стрелки X на фиг. 13), заданного пользователем. Когда фактическая температура объекта, который должен быть нагрет, достигает требуемой окончательной температуры, формирование микроволн из секции 5 формирования микроволн прекращается и нагрев объекта прекращается.
Как описано выше, согласно устройству для микроволнового нагрева во втором варианте осуществления настоящего изобретения, аналогичному устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления, удобство повышается вследствие множества камер 4a и 4b для нагрева, и объекты нагрева, имеющие различные конфигурации, виды и объемы, могут нагреваться до требуемого состояния посредством оптимального размещения подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d, выступающих в качестве множества поставщиков микроволн для излучения микроволн, на поверхностях стенок нагрева, чтобы оптимизировать микроволны, излучаемые из поставщиков микроволн. Кроме того, согласно устройству для микроволнового нагрева во втором варианте осуществления, объекты могут нагреваться с высокой точностью до требуемых состояний на основе объектов, размещенных во множестве камер для нагрева.
(Третий вариант осуществления)
Устройство для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения описывается со ссылкой на прилагаемые чертежи 14-17. Фиг. 14 - это вид спереди, показывающий внешний вид устройства для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления. Фиг. 15 - это вид, показывающий только камеру для нагрева в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления при просмотре спереди. Фиг. 16 и 17 являются видами, показывающими разделительную перегородку, выступающую в качестве модуля разделения, используемого в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления.
Как показано на фиг. 14 и 15, согласно устройству для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления, аналогичному устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления, камера 4 для нагрева разделена на верхнюю камеру 4a для нагрева и нижнюю камеру 4b для нагрева. Устройство для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления включает в себя верхнюю дверцу 30a и нижнюю дверцу 30b на своей передней стороне, через которые объекты нагрева помещаются и вынимаются из верхней камеры 4a для нагрева и нижней камеры 4b для нагрева.
Устройство для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления оснащено стеллажными направляющими 29 в серединах поверхностей правой и левой стенок камеры 4 для нагрева. Разделительная перегородка 28 установлена с возможностью скольжения на стеллажных направляющих 29. Разделительная перегородка 28 может проходить вдоль стеллажных направляющих 29 и может вставляться в камеру для нагрева. Разделительная перегородка 28, вставленная в камеру 4 для нагрева, выступает в качестве перегородочного щита для разделения камеры 4 для нагрева на верхнюю камеру для нагрева и нижнюю камеру для нагрева.
Фиг. 16 - это вид сверху, показывающий разделительную перегородку 28, используемую в устройстве для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления. Часть (a) по фиг. 17 - это вид в разрезе вдоль линии A-A' разделительной перегородки 28, показанной на фиг. 16, а часть (b) по фиг. 17 - это вид в разрезе вдоль линии B-B' разделительной перегородки 28, показанной на фиг. 16. Металлические секции показываются посредством штриховки на фиг. 16 и 17.
Как показано на фиг. 16, разделительная перегородка 28 имеет прямоугольную конфигурацию, так чтобы соответствовать конфигурации с плоским сечением камеры 4 для нагрева, и фланец 28a предусмотрен по ее четырем сторонам. Две противоположные стороны фланца 28a скользяще перемещаются по стеллажной направляющей 29. Разделительная перегородка имеет такую глубину, что ее центральная секция утоплена. Следовательно, даже когда объект, который должен быть нагрет, нагревается на разделительной перегородке и кулинарная жидкость и вода выходят из объекта, жидкость может надежно оставаться в разделительной перегородке 28. Таким образом, поскольку разделительная перегородка 28 имеет примерно вертикальные поверхности стенок вокруг своей внешней границы, не допускается проливания жидкости из объекта, который должен быть нагрет, в камере 4 для нагрева и ее опускание из верхней камеры 4a для нагрева в нижнюю камеру 4b для нагрева, разделенную посредством разделительной перегородки 28.
Большая часть нижней части разделительной перегородки 28 сформирована из металла, к примеру железа, алюминия и нержавеющей стали, чтобы экранировать электромагнитную волну. Поскольку верхняя камера 4a для нагрева и нижняя камера 4b для нагрева разделяются посредством разделительной перегородки 28, не допускается утечки микроволн между верхней камерой 4a для нагрева и нижней камерой 4b для нагрева, что могло бы влиять на соответствующие распределения электромагнитного поля. Следовательно, согласно устройству для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления, две камеры 4a и 4b для нагрева разделяются посредством разделительной перегородки 28.
Как показано на фиг. 16 и 17, разделительная перегородка 28 имеет состоящую из двух частей структуру, имеющую полимерную секцию и металлическую секцию, чтобы не формировать искру вследствие концентрации электрического поля между поверхностью стенки камеры 4 для нагрева и разделительной перегородкой 28, сформированной из металла.
Более конкретно, согласно разделительной перегородке 28, окрестность внешней кромки, смежной с поверхностью стенки камеры 4 для нагрева, сформированной из металла, сформирована из полимера, а остальная часть секции сформирована из металла. Когда размер полимера и позиция полимера надлежащим образом выбираются в разделительной перегородке 28, можно в значительной степени не допускать утечки между верхними и нижними камерами для нагрева, даже когда полимер существует. Например, когда 80% или более выступающей плоской области разделительной перегородки 28 сформировано из металла, распределения электромагнитного поля в верхней и нижней камерах для нагрева, разделенных посредством разделительной перегородки 28, не затрагиваются в большой степени. В частности, предпочтительно, чтобы 90% или более поверхности в разделительной перегородке 28 для установки объекта, который должен быть нагрет, формировались из металла.
Помимо этого, разделительная перегородка может быть полностью сформирована из металла, а стеллажная направляющая, в которую помещается разделительная перегородка, может быть сформирована из полимера, чтобы охватывать периферийную часть, содержащую фланец разделительной перегородки.
Хотя камера 4 для нагрева разделена на две верхнюю и нижнюю секции посредством разделительной перегородки 28 в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления, поскольку две камеры 4 (4a и 4b) для нагрева предусмотрены, каждый вывод становится равным примерно половине от максимального вывода вследствие ограниченной мощности излучения и камера 4 (4a и 4b) для нагрева становится небольшой. Таким образом, когда разделительная перегородка 28 вынимается из камеры 4 для нагрева для пользователя, которому не нравится вышеописанное ограничение, объект нагревается в одной камере 4 для нагрева на максимальной выходной мощности устройства для микроволнового нагрева, как в стандартной микроволновой печи.
Устройство для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления оснащено верхней дверцей 30a и нижней дверцей 30b, через которую объект, который должен быть нагрет, помещается и вынимается. Следовательно, когда помещенный в верхнюю камеру 4a для нагрева, разделенную посредством разделительной перегородки 28, объект, который должен быть нагрет, приготовлен раньше помещенного в нижнюю камеру 4b для нагрева объекта, который должен быть нагрет, соответствующий объект, который должен быть нагрет, может быть вынут посредством открытия только верхней дверцы 30a. Таким образом, в случае если другой объект, который должен быть нагрет, нагревается, верхняя камера 4a для нагрева может непрерывно использоваться таким образом, что объект помещается в верхнюю камеру 4a для нагрева, и верхняя дверца 30a закрывается, и операция запуска нагрева выполняется на функциональной дисплейной панели 3.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления, в случае если верхняя дверца 30a открыта, даже когда нижняя дверца 30b закрыта, процесс нагрева в нижней камере для нагрева прекращается за один раз, чтобы повышать безопасность.
Как и следовало ожидать, согласно устройству для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления, когда объект, который должен быть нагрет в нижней камере 4b для нагрева, вынимается, этот объект может выниматься посредством открытия только нижней дверцы 30b. Обе из верхней дверцы 30a и нижней дверцы 30b могут по отдельности открываться и закрываться, и объекты нагрева в камерах для нагрева могут по отдельности нагреваться посредством задания требуемых условий нагрева для верхней камеры 4a для нагрева и/или нижней камеры 4b для нагрева на функциональной дисплейной панели 3.
Помимо этого, хотя устройство для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления имеет верхнюю дверцу 30a и нижнюю дверцу 30b, соответствующие этим двум камерам 4a и 4b для нагрева, соответственно, небольшая дверца 30a может быть предусмотрена в одной дверце 2 и объект, который должен быть нагрет, может помещаться и выниматься из одной камеры для нагрева, чтобы дополнительно повышать безопасность. Фиг. 18 - это вид спереди, показывающий пример, в котором небольшая верхняя дверца 30a предусмотрена на верхней стороне дверцы 2 в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления. Как показано на фиг. 18, согласно этому устройству для микроволнового нагрева, тогда как вся камера 4 для нагрева может быть открыта посредством дверцы 2, объект, который должен быть нагрет в верхней камере 4a для нагрева, может выниматься посредством открытия только верхней дверцы 30a. Как и следовало ожидать, может быть предусмотрена нижняя дверца 30b в дверце 2.
Поскольку устройство для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления может соответствовать случаю, когда камера 4 для нагрева не разделяется и используется как одна камера для нагрева, как в случае, когда верхняя камера 4a для нагрева и нижняя камера 4b для нагрева используются одновременно, и в случае, когда либо верхняя камера 4a для нагрева, либо нижняя камера 4b для нагрева используются, это может гибко соответствовать различным целям использования пользователя, так что нагревательное устройство является очень удобным.
Помимо этого, хотя камера для нагрева разделена на верхнюю и нижнюю камеры для нагрева посредством одной разделительной перегородки 28 в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления, настоящее изобретение не ограничено этим и включает в себя структуру, в которой множество камер для нагрева могут быть предусмотрены посредством множества разделительных перегородок 28 и подающие секции предусмотрены в каждой из камер для нагрева.
Поскольку разделительная перегородка 28, имеющая вышеописанную структуру, используется в устройстве для микроволнового нагрева согласно третьему варианту осуществления, камера 4 для нагрева может быть разделена на множество секций и не допускается формирования искры между разделительной перегородкой 28 и поверхностью стенки камеры для нагрева.
Как описано выше, согласно устройству для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления, аналогичному устройству для микроволнового нагрева в первом варианте осуществления, удобство повышается вследствие множества камер для нагрева, и объекты нагрева, имеющие различные конфигурации, виды и объемы, могут нагреваться до требуемого состояния посредством размещения подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d, выступающих в качестве множества поставщиков микроволн для излучения микроволн, чтобы оптимизировать микроволны, излучаемые из поставщиков микроволн. Кроме того, согласно устройству для микроволнового нагрева в третьем варианте осуществления, камера для нагрева может выбираться согласно объекту, который должен быть нагрет, так что нагревательное устройство может быть очень удобным.
(Четвертый вариант осуществления)
Устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения описывается со ссылкой на прилагаемые чертежи 19 и 20. Фиг. 19 - это блок-схема, показывающая структуру, главным образом, на основе системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления. Фиг. 20 - это блок-схема, показывающая структуру, главным образом, на основе системы управления устройством для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления.
Устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления отличается от устройства для микроволнового нагрева согласно второму варианту осуществления, показанному на фиг. 13, тем, что две секции формирования колебаний предусмотрены в секции формирования микроволн. Та же ссылка с номером назначается устройству, имеющему идентичную функцию и структуру с устройством второго варианта осуществления, и описание в первом варианте осуществления и во втором варианте осуществления применяется к нему в последующем описании четвертого варианта осуществления, показанного на фиг. 19 и 20. Различие между устройством для микроволнового нагрева во втором варианте осуществления и устройством для микроволнового нагрева в четвертом варианте осуществления описывается далее.
Как показано на фиг. 19, хотя базовая структура устройства для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления аналогична устройству для микроволнового нагрева согласно второму варианту осуществления, показанному на фиг. 13, число секций формирования колебаний является различным.
Секция 31 формирования микроволн в устройстве для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления включает в себя первую секцию 7a формирования колебаний в качестве генератора для подающей секции 21a и подающей секции 21b, излучающей микроволны в верхнюю камеру 4a для нагрева, и вторую секцию 7b формирования колебаний в качестве генератора для подающей секции 21c и подающей секции 21d, излучающей микроволны в нижнюю камеру 4b для нагрева.
Секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, соединенные с трактами 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн между основными усилителями 12a, 12b, 12c и 12d в блоках усиления и выходными секциями 15a, 15b, 15c и 15d в секции 31 формирования микроволн, извлекают мощности отраженной волны из камеры 4 для нагрева. Информация извлеченной мощности отраженной волны вводится в управляющую секцию (CPU) 6, и частота случая, когда мощность отраженной волны демонстрирует наименьшее значение или минимальное значение, определяется посредством управляющей секции 6. Управляющая секция 6 отправляет сигналы A и B регулировки частоты в секции 7a и 7b формирования колебаний таким образом, что колебание начинается на определенной частоте. Как результат, секция 31 формирования микроволн выводит микроволновый сигнал, в котором мощность отраженной волны демонстрирует наименьшее значение или минимальное значение, и устройство для микроволнового нагрева эффективно выполняет процесс нагрева согласно тому условию нагрева, что мощность отраженной волны минимизирована.
Как описано выше, каждая из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности извлекает мощность отраженной волны (отраженную мощность), передаваемую из камеры для нагрева в секцию формирования микроволн, и когда предполагается, что степень связанности мощности составляет приблизительно 40 дБ, величина мощности приблизительно в 1/10000 мощности отраженной волны извлекается. Каждый сигнал, показывающий извлеченную мощность, выпрямляется посредством детекторного диода (не показан) и сглаживается посредством конденсатора (не показан). Сглаженный сигнал вводится в управляющую секцию 6.
Следовательно, устройство для микроволнового нагрева, управляемое посредством управляющей секции 6, как описано выше, работает при условии, что отраженная волна является наименьшей, т.е. при условии, что объект, который должен быть нагрет, принимает наибольшую микроволновую энергию на основе камеры для нагрева и объекта, который должен быть нагрет, помещенного в камеру для нагрева. Следовательно, устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления может нагревать объект эффективно с низкими потерями на отражение.
Фиг. 20 - это блок-схема, показывающая структуру главным образом на основе системы управления в устройстве для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления. Характеристическое управление в устройстве для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления описывается со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 20.
Первая секция 7a формирования колебаний и вторая секция 7b формирования колебаний в секции 31 формирования микроволн колеблются на оптимальной частоте в ответ на сигналы A и B регулировки частоты из управляющей секции 6 и выводят требуемые микроволновые сигналы для верхней камеры 4a для нагрева, содержащей один объект, который должен быть нагрет, и нижней камеры 4b для нагрева, содержащей другой объект, который должен быть нагрет. Управляющая секция 6 выбирает частоты в качестве микроволн, подходящих для обоих объектов нагрева, и выводит сигналы A и B регулировки частоты. Процесс операции извлечения в управляющей секции 6, по сути, является алгоритмом для выбора частоты области, имеющей меньшую отраженную волну (наименьшее значение или минимальное значение).
Мощность отраженной волны из верхней камеры 4a для нагрева определяется посредством секций 14a и 14b определения мощности через подающие секции 21a и 21b. Сигнал, показывающий мощность отраженной волны, определяемой посредством секций 14a и 14b определения мощности, возвращается в управляющую секцию 6. Управляющая секция 6 выполняет арифметическую операцию на основе возвращаемого сигнала и определяет частоту колебаний первой секции 7a формирования колебаний посредством выбора частоты случая, когда отраженная волна является небольшой, чтобы она была подходящей для верхней камеры 4a для нагрева.
Между тем, то же применимо к случаю, когда нижняя камера 4b для нагрева нагревается таким образом, что мощность отраженной волны из нижней камеры 4b для нагрева определяется посредством секций 14c и 14d определения мощности через подающие секции 21c и 21d. Сигнал, показывающий мощность отраженной волны, определяемую посредством секций 14c и 14d определения мощности, возвращается в управляющую секцию 6. Управляющая секция 6 выполняет арифметическую операцию на основе возвращаемого сигнала и определяет частоту колебаний второй секции 7b формирования колебаний посредством выбора частоты случая, когда отраженная волна является небольшой, чтобы она была подходящей для нижней камеры для нагрева 19b.
Когда частота колебаний предпочтительно регулируется, в случае если операция извлечения частоты первоначально выполняется на максимальной выходной мощности, существует возможность того, что основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d повреждаются, поскольку отраженная волна слишком большая. Следовательно, первая операция извлечения частоты предпочтительно выполняется с выводом низкого уровня. После того как частота случая, когда отраженная волна является небольшой, извлечена, алгоритм, в котором вывод увеличивается на данной частоте до высокого вывода, используемого в обычном режиме работы, является предпочтительным. Повышение вывода микроволн может реализовываться, когда управляющая секция 6 выводит команду, чтобы повышать сигналы колебания первой секции 7a формирования колебаний и второй секции 7b формирования колебаний.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в четвертом варианте осуществления, посредством функционирования управляющей секции 6 так, как описано выше, верхняя камера 4a для нагрева и нижняя камера 4b для нагрева могут нагреваться в независимых последовательностях нагрева. Следовательно, когда верхняя камера 4a для нагрева и нижняя камера 4b для нагрева нагревают различные объекты нагрева в различных условиях нагрева, управляющая секция 6 должна выполнять процессы в различных последовательностях нагрева для камер 4a и 4b для нагрева.
Способ использования устройства для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления включает в себя способ, в котором пользователь задает времена нагрева на функциональной дисплейной панели 3, помещает объекты нагрева в эти камеры 4a и 4b для нагрева и выполняет процессы последовательностей нагрева вручную. Одно применение вручную включает в себя способ, в котором различные объекты нагрева помещаются в две камеры 4a и 4b для нагрева и нагреваются в течение требуемых времен нагрева, заданных пользователем отдельно. Помимо этого, другое применение вручную включает в себя способ, в котором объект, который должен быть нагрет, помещается только в одну камеру для нагрева и нагревается в течение времени нагрева, заданного пользователем. Кроме того, еще одно другое применение вручную включает в себя способ, в котором перегородочный щит 25 или разделительная перегородка 28 вынимается из камеры 4 для нагрева, и большой объект помещается в неразделенную камеру 4 для нагрева и нагревается в течение времени нагрева, заданного пользователем.
Например, хотя автоматическая готовка в микроволновой печи очень удобна для некоторых пользователей, необходимо предоставлять использование вручную для пользователя с хорошим знанием устройства. Поскольку когда пользователь хочет готовить уникально, равномерная готовка посредством автоматической готовки не является удовлетворительной.
Следовательно, поскольку устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления может применяться к различным видам применений вручную, оно является очень простым и удобным в применении.
Устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления оснащено датчиком инфракрасного излучения 32a для отслеживания нагретого состояния посредством определения повышения температуры объекта, который должен быть нагрет, помещенного в верхнюю камеру 4a для нагрева. Устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления непрерывно отслеживает разность между окончательным целевым режимом (температурой), определенным посредством условия нагрева, заданного на функциональной дисплейной панели 3 пользователем, и фактическим окончательным состоянием (температурой). Когда управляющая секция 6 определяет, что разность становится нулевой в ходе операции нагрева, управляющая секция 6 прекращает возбуждение первой секции 7a формирования колебаний, чтобы прекращать операцию нагрева. Помимо этого, подача питания в блок 36a усиления верхней камеры для нагрева, состоящий из первого блока 33a усиления, содержащего усилитель 11a первой стадии и основной усилитель 12a, и второго блока усиления, содержащего усилитель 11b первой стадии и основной усилитель 12b, прекращается посредством отсоединения разъема 35a. Разъем 35a предусмотрен между секцией 34 подачи мощности возбуждения и блоком 36a усиления верхней камеры для нагрева и включает/отключает подачу питания из секции 34 подачи мощности возбуждения в блок 36a усиления верхней камеры для нагрева. Когда разъем 35a отсоединен, вывод микроволн из секции 31 формирования микроволн полностью прекращается.
Устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления также оснащено датчиком 32b инфракрасного излучения для отслеживания нагретого состояния посредством определения повышения температуры помещенного в нижнюю камеру 4b для нагрева объекта, который должен быть нагрет, аналогично верхней камере 4a для нагрева. Устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления непрерывно отслеживает разность между окончательным целевым режимом (температурой), определенным посредством условия нагрева, заданного на функциональной дисплейной панели 3 пользователем, и фактическим окончательным состоянием (температурой). Когда управляющая секция 6 определяет, что разность становится нулевой в ходе операции нагрева, управляющая секция 6 прекращает возбуждение второй секции 7b формирования колебаний, чтобы прекращать операцию нагрева. Помимо этого, подача питания в блок 36b усиления нижней камеры для нагрева, состоящий из третьего блока 33c усиления, содержащего усилитель 11c первой стадии и основной усилитель 12c, и четвертого блока усиления 33d, содержащего усилитель 11d первой стадии и основной усилитель 12d, прекращается посредством отсоединения разъема 35b. Разъем 35b предусмотрен между секцией 34 подачи мощности возбуждения и блоком 36b усиления нижней камеры для нагрева и включает/отключает подачу питания из секции 34 подачи мощности возбуждения в блок 36b усиления нижней камеры для нагрева. Когда разъем 35b отсоединен, вывод микроволн из секции 31 формирования микроволн полностью прекращается.
Помимо этого, когда пользователь открывает дверцу устройства для микроволнового нагрева, поскольку разъемы 35a и 35b отсоединяются в ответ на операцию открытия и вывод микроволн из секции 31 формирования микроволн полностью прекращается, можно полностью исключать облучение пользователя микроволнами.
Как описано выше, поскольку устройство для микроволнового нагрева согласно четвертому варианту осуществления оснащено двумя секциями 7a и 7b формирования колебаний, выводы секций 7a и 7b формирования колебаний разделены на четыре вывода микроволн посредством двух распределителей 8b и 8c мощности. Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в четвертом варианте осуществления, аналогичному устройству для микроволнового нагрева во втором варианте осуществления, поскольку две секции 10a и 10b варьирования фазы предусмотрены, микроволны, излучаемые в камеры 4a и 4b для нагрева, могут иметь требуемые разности фаз посредством секций 10a и 10b варьирования фазы, в которые вводится сигнал напряжения в качестве управляющего сигнала из управляющей секции 6.
Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в четвертом варианте осуществления, операции нагрева верхней камеры 4a для нагрева и нижней камеры 4b для нагрева выполняются в независимых последовательностях. Тем не менее, в случае если любая из операций нагрева выполняется и либо верхняя дверца 30a, либо нижняя дверца 30b открыты, даже когда микроволны экранируются между двумя камерами 4a и 4b для нагрева посредством модуля разделения перегородочного щита 25 или разделительной перегородки 28, существует возможность того, что микроволны просачиваются между верхней камерой 4a для нагрева и нижней камерой 4b для нагрева. Таким образом, даже когда другая камера для нагрева работает, вывод микроволн полностью прекращается, чтобы обеспечивать безопасность.
Хотя камера для нагрева разделена на верхнюю и нижнюю секции в устройстве для микроволнового нагрева в четвертом варианте осуществления, устройство может иметь структуру, в которой компоновка подающих секций изменена, и модуль разделения, чтобы разделять камеру для нагрева на правую и левую секции, предусмотрен, и микроволны концентрируются на объекте, который должен быть нагрет, помещенном в каждую разделенную камеру для нагрева.
Как описано выше, устройства для микроволнового нагрева согласно вариантам осуществления с первого по четвертый настоящего изобретения имеют множество подающих секций, и подающие секции размещаются на различных поверхностях стенок, составляющих камеру для нагрева, и множество камер для нагрева могут быть предусмотрены посредством перегородочного щита (разделительной перегородки) для того, чтобы экранировать электрическую волну. Согласно устройству для микроволнового нагрева в настоящем изобретении, поскольку объект, который должен быть нагрет, может нагреваться в каждой камере для нагрева в независимой последовательности, настоящее изобретение может применяться к нагревательному устройству, использующему диэлектрический нагрев, такому как микроволновая печь, устройство для переработки отходов или микроволновый источник питания в качестве плазменного источника питания устройства для производства полупроводников.
(Пятый вариант осуществления)
Устройство для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения далее описывается со ссылкой на прилагаемые чертежи 21 и 22. Фиг. 21 - это вид в разрезе, показывающий структуру устройства для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления. Фиг. 22 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления. В последующем описании пятого варианта осуществления, та же ссылка с номером назначается устройству, имеющему идентичную функцию и структуру с устройством для микроволнового нагрева согласно вышеописанным вариантам осуществления с первого по четвертый, и его описание не повторяется в пятом варианте осуществления, чтобы не допускать дублирования.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления настоящего изобретения, аналогичному вышеописанным вариантам осуществления с первого по четвертый, подающая секция предусмотрена на каждой из различных поверхностей стенок камеры для нагрева, и электромагнитное распределение в камере для нагрева является однородным или варьирующимся на основе объекта, который должен быть нагрет.
В частности, устройство для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления разрешает следующую проблему.
Камера для нагрева микроволновой печи как традиционное устройство для микроволнового нагрева, в общем, имеет прямоугольную сплошную конфигурацию. Дверца, через которую объект, который должен быть нагрет, помещается и вынимается из камеры для нагрева, предусмотрена на одной поверхности стенки, составляющей камеру для нагрева. В последнее время проходная кухня становится популярной в домашних хозяйствах. Согласно такой проходной кухне, дверца микроволновой печи расположена на стороне кухни, чтобы всегда открываться или закрываться на кухне. Помимо этого, продукты питания, которые должны подогреваться, продаются в магазинах, работающих круглосуточно. Микроволновая печь используется для подогрева пищи в магазинах, работающих круглосуточно, так чтобы потребитель сразу мог съедать пищу. Микроволновая печь, используемая для вышеуказанной цели, устанавливается таким образом, что ее дверца расположена на внутренней стороне кассового аппарата с тем, чтобы управляться сотрудниками магазина, работающего круглосуточно.
Согласно вышеописанной конфигурации микроволновой печи, когда микроволновая печь, установленная на проходной кухне, может использоваться и со стороны кухни, и со стороны гостиной, ее удобство повышается. Помимо этого, когда микроволновая печь в магазинах, работающих круглосуточно, может использоваться и с внутренней стороны кассового аппарата, и с внешней стороны кассового аппарата, расположенной на стороне потребителя, ее удобство также повышается.
Чтобы удовлетворять вышеописанным условиям установки, предложена структура, оснащенная общей дверцей, в которой потолочная секция открывается и закрывается. Например, публикация нерассмотренной заявки на патент Японии номер 63-139408 раскрывает микроволновую печь, имеющую общую дверцу.
Тем не менее, согласно микроволновой печи, имеющей общую дверцу, поскольку потолочная секция микроволновой печи открывается и закрывается, необходимо определенное пространство в верхней секции микроволновой печи. Когда микроволновая печь, имеющая общую дверцу, используется дома, трудно устанавливать микроволновую печь на стеллаже и оперировать с ней. Помимо этого, когда вышеописанная микроволновая печь используется в магазине, работающем круглосуточно, хотя множество микроволновых печей необходимо, вышеуказанные микроволновые печи не могут размещаться друг на друге.
Согласно микроволновой печи как устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, дверцы предусмотрены в передней и задней сторонах камеры для нагрева, чтобы разрешать вышеуказанную проблему.
Устройство для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения подробно описывается далее.
Фиг. 21 - это вид сбоку в разрезе, показывающий микроволновую печь 1 как устройство для микроволнового нагрева, в котором левая сторона - это его передняя сторона, а правая сторона - это его задняя сторона. Фиг. 22 - это вид, показывающий структуру системы подачи микроволн микроволновой печи 1 и показывающий вид спереди камеры 4 для нагрева на правой стороне, в которой показаны поверхность 42 левой стенки, поверхность 43 правой стенки, поверхность 44 нижней стенки, поверхность 45 верхней стенки и задняя дверца 38.
Как показано на фиг. 21 и 22, микроволновая печь 1 согласно пятому варианту осуществления имеет камеру 4 для нагрева, имеющую примерно прямоугольную сплошную структуру, чтобы содержать объект, который должен быть нагрет. Камера 4 для нагрева сформирована из металлического материала, такого как железо, алюминий и нержавеющая сталь, чтобы отсекать микроволны, и включает в себя поверхность 42 левой стенки, поверхность 43 правой стенки и поверхность 45 верхней стенки, а также переднюю дверцу 37 и заднюю дверцу 38, открываемые и закрываемые для объекта, который должен быть нагрет, помещаемого и вынимаемого из камеры 4 для нагрева. Камера 4 для нагрева имеет структуру экранирования, чтобы ограничивать предоставляемые микроволны внутри. Помимо этого, открытые состояния передней дверцы 37 и задней дверцы 38 показаны посредством пунктирной линии в микроволновой печи 1, показанной на фиг. 21.
Как показано на фиг. 21, механизмы 37a и 37b предотвращения утечки электрических волн предусмотрены в периферийной части передней дверцы 37, противостоящей монтажной пластине 40 для передней дверцы, предусмотренной на стороне корпуса устройства, и механизмы 38a и 38b предотвращения утечки электрических волн предусмотрены в периферийной части задней дверцы 38, противостоящей монтажной пластине 41 для задней дверцы. Пробивка отверстий выполняется для того, чтобы отсекать микроволны и видеть внутреннюю часть камеры 4 для нагрева в центральных секциях 38c и 37c дверец 37 и 38, соответственно.
Как показано на фиг. 22, секция 5 формирования микроволн, формирующая микроволны и предоставляющая их в камеру 4 для нагрева, содержит секцию 7 формирования колебаний, сконструированную посредством использования полупроводникового элемента, три двустадийные секции 8a, 8b и 8c распределения мощности, чтобы распределять вывод секции 7 формирования колебаний на четыре вывода, усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии, сконструированные посредством использования полупроводникового элемента, в которые четыре вывода, распределенные из секций 8b и 8c распределения мощности второй стадии, вводятся через тракты 9a, 9b, 9c и 9d передачи микроволн, основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d, сконструированные посредством использования полупроводника, в которые выводы усилителей 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии вводятся, чтобы дополнительно усиливаться, выходные секции 15a, 15b, 15c и 15d, в которые выводы основных усилителей 12a, 12b, 12c и 12d вводятся через тракты 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн, секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, соединенные с трактами 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн, для определения мощностей отраженной волны из камеры 4 для нагрева и секции 10a и 10b варьирования фазы, соединенные с трактами 9a и 9c передачи микроволн, соответственно, аналогично первому варианту осуществления, показанному на фиг. 2.
Подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d предусмотрены в камере 4 для нагрева, чтобы излучать микроволны, передаваемые из четырех выходных секций 15a, 15b, 15c и 15d секции 5 формирования микроволн внутрь камеры 4 для нагрева. Подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d размещаются на поверхностях стенок, составляющих камеру 4 для нагрева, соответственно. Подающие секции 21c и 21d размещаются почти в центральных секциях противостоящей поверхности 42 левой стенки и поверхности 43 правой стенки в камере 4 для нагрева, соответственно, чтобы противостоять друг другу. Аналогично, подающие секции 21a и 21b размещаются почти в центральных секциях противостоящей поверхности 44 нижней стенки и поверхности 45 верхней стенки, соответственно, чтобы противостоять друг другу.
Как описано выше, подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d размещаются на различных поверхностях стенок, составляющих камеру 4 для нагрева, в устройстве для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления.
В устройстве для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d имеют секции 23a, 23b, 23c и 23d подачи, выступающие в качестве антенн для излучения микроволн, волноводные секции 22a, 22b, 22c и 22d для направления микроволн из секций 23a, 23b, 23c и 23d подачи и отверстия 24a, 24b, 24c и 24d, сформированные, соответственно, в поверхностях стенок камеры 4 для нагрева.
В подающих секциях 21a, 21b, 21c и 21d волноводные секции 22a, 22b, 22c и 22d покрывают отверстия 24a, 24b, 24c и 24d, сформированные в поверхностях стенок камеры 4 для нагрева, из-за пределов поверхностей стенок камеры для нагрева, при этом секции 23a, 23b, 23c и 23d подачи размещаются на начальном конце, а отверстия 24a, 24b, 24c и 24d размещаются на завершающем конце, соответственно. Секции 23a, 23b, 23c и 23d подачи имеют такую конструкцию, что центральные проводники коаксиальных трактов передачи, через которые выводы подаются из секции 5 формирования микроволн, выступают в волноводные секции 22a, 22b, 22c и 22d, соответственно. Каждое из отверстий 24a, 24b, 24c и 24d имеет примерно прямоугольную конфигурацию. Противоположные отверстия 24a и 24b поверхности 45 верхней стенки и поверхности 44 нижней стенки, соответственно, размещаются таким образом, что их продольные направления являются параллельными друг другу. Помимо этого, противоположное отверстие 24c и отверстие 24d поверхности 42 левой стенки и поверхности 43 правой стенки, соответственно, размещаются таким образом, что их продольные направления являются параллельными друг другу. Согласно пятому варианту осуществления, продольное направление отверстия 24a и отверстия 24b пересекается с продольным направлением отверстия 24c и отверстия 24d. Таким образом, продольное направление отверстия 24a и отверстия 24b является направлением ширины камеры 4 для нагрева, а продольное направление отверстия 24c и отверстия 24d является направлением глубины камеры 4 для нагрева.
Как описано выше, отверстие 24a и отверстие 24c, предусмотренные в пересекающихся смежной поверхности 45 верхней стенки и поверхности 42 левой стенки из поверхностей стенок, составляющих камеру 4 для нагрева, размещаются таким образом, что их продольные направления являются ортогональными. Аналогично, отверстие 24a и отверстие 24d, предусмотренные в пересекающихся смежной поверхности 45 верхней стенки и поверхности 43 правой стенки, размещаются таким образом, что их продольные направления являются ортогональными.
Помимо этого, согласно подающей секции 21c, размещенной на поверхности 42 левой стенки, и подающей секции 21d, размещенной на поверхности 43 правой стенки, отверстия 24c и 24d размещаются выше секций 23c и 23d подачи, выступающих в качестве антенн в устройстве для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления.
В качестве компонента каждой из подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d элемент согласования полного сопротивления может быть предусмотрен в каждой из волноводных секций 22a, 22b, 22c и 22d, чтобы повышать эффективность передачи микроволн, излучаемых в камеру 4 для нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, блоки усиления усилителей 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основных усилителей 12a, 12b, 12c и 12d состоят из схем конфигураций расположения проводников, сформированных на одной поверхности диэлектрических подложек, сформированных из материала с низкими диэлектрическими потерями. Помимо этого, чтобы управлять полупроводниковым элементом, выступающим в качестве элемента усиления каждого усилителя, согласующая схема предусмотрена на каждой из входной и выходной стороны каждого полупроводникового элемента.
Схема передачи, имеющая волновое сопротивление примерно 50 Ом, сформирована в трактах 9a, 9b, 9c, 9d, 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн в секции 5 формирования микроволн посредством конфигураций расположения проводников, предусмотренных на одной поверхности диэлектрических подложек.
Каждая из двустадийных секций 8a, 8b и 8c распределения мощности имеет идентичную структуру, к примеру конфигурацию шлейфового разветвителя на 3 дБ. Структура секции 8a распределения мощности первой стадии далее описывается как характерный пример.
Когда ссылки с номерами 16-19 назначены четырем контактным зажимам секции 8a распределения мощности, микрополосковые линии, каждая из которых имеет волновое сопротивление 50 Ом и электрическую длину λ/4 (λ - это эффективная длина волны средней частоты используемой полосы частот), размещаются между первым контактным зажимом 16 и вторым контактным зажимом 17 и между третьим контактным зажимом 18 и четвертым контактным зажимом 19, соответственно. Помимо этого, микрополосковые линии, каждая из которых имеет волновое сопротивление 35,35 Ом и электрическую длину λ/4, размещаются между первым контактным зажимом 16 и третьим контактным зажимом 18 и между вторым контактным зажимом 17 и четвертым контактным зажимом 19, соответственно. Кроме того, третий контактный зажим 18 подключается к электрической оконечной нагрузке 20, имеющей значение сопротивления в 50 Ом. Секции 8b и 8c распределения мощности имеют конструкцию, аналогичную секции 8a распределения мощности.
Согласно секции 8a распределения мощности, имеющей вышеописанную структуру, микроволновый сигнал, вводимый в первый контактный зажим 16, распределяется на второй контактный зажим 17 и четвертый контактный зажим 19, с тем чтобы выводиться. Помимо этого, в это время, согласно соотношению фаз между микроволновыми сигналами, выводимыми из второго контактного зажима 17 и четвертого контактного зажима 19, фаза микроволнового сигнала, выводимого из четвертого контактного зажима 19, отстает на 90 градусов от фазы микроволнового сигнала, выводимого из второго контактного зажима 17.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, поскольку секции 8a, 8b и 8c распределения мощности имеют двустадийную структуру, примерно 1/4 выходной мощности секции 7 формирования колебаний выводится в следующие усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии. Фазы микроволновых сигналов, передаваемых в трактах 9a и 9c передачи микроволн, отстают на 90 градусов, а фаза микроволнового сигнала, передаваемого в тракте 9d передачи микроволн, отстает на 180 градусов на основе микроволнового сигнала, передаваемого в тракте 9b передачи микроволн.
Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, секции 10a и 10b варьирования фазы подключаются к этим двум трактам 9a и 9c передачи микроволн. Каждая из секций 10a и 10b варьирования фазы сформирована из элемента переменной емкости, емкость которого варьируется в зависимости от приложенного напряжения, и ее диапазон варьирования фазы составляет приблизительно от 0 градусов приблизительно до 270 градусов.
Секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности в секции 5 формирования микроволн извлекают мощность отраженной волны (отраженную мощность), передаваемую из камеры 4 для нагрева в секцию 5 формирования микроволн. Когда предполагается, что степень связанности мощности составляет приблизительно 40 дБ, каждая из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности извлекает величину мощности приблизительно в 1/10000 мощности отраженной волны. Каждый сигнал, показывающий извлеченную мощность, выпрямляется посредством детекторного диода (не показан) и сглаживается посредством конденсатора (не показан) в каждой из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности. Выходные сигналы секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности вводятся в управляющую секцию 6.
Управляющая секция 6 управляет мощностью возбуждения, предоставляемой в каждую секцию 7 формирования колебаний, усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d, выступающие в качестве компонентов секции 5 формирования микроволн, на основе условия нагрева (показанного посредством стрелки X на фиг. 22), непосредственно вводимого пользователем на функциональной дисплейной панели 3, информации нагрева (показанной посредством стрелки Y на фиг. 22), получаемой посредством определения фактического нагретого состояния объекта, который должен быть нагрет, и информации по определению (показанной посредством стрелки Z на фиг. 22), касающейся мощностей отраженной волны из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности. Помимо этого, управляющая секция 6 управляет напряжениями, применяемыми к секциям 10a и 10b варьирования фазы, на основе условия нагрева (X), информации нагрева (Y) и информации по определению (Z). Таким образом, поскольку управляющая секция 6 управляет секцией 5 формирования микроволн, объект, который должен быть нагрет в камере 4 для нагрева, может оптимально нагреваться и готовиться по мере необходимости пользователем.
Секция 5 формирования микроволн оснащена радиатором, таким как секция радиатора ребристой формы, и вентилятором, чтобы охлаждать полупроводниковые элементы, составляющие секцию 7 формирования колебаний, усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d.
Устройство для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления оснащено пластиной 39 для покрывания отверстия 24b подающей секции 21b, предусмотренной на нижней поверхности 44 камеры 4 для нагрева, и объект, который должен быть нагрет, помещается на пластину 39. Эта пластина 39 сформирована из материала с низкими диэлектрическими потерями.
Работа устройства для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления описывается далее.
Сначала, пользователь открывает переднюю дверцу или заднюю дверцу 38, помещает объект, который должен быть нагрет, в камеру 4 для нагрева и закрывает вышеописанную переднюю дверцу 37 или заднюю дверцу 38. Затем, пользователь вводит условие нагрева для объекта, который должен быть нагрет. Помимо этого, функциональная дисплейная панель предусмотрена на каждой из передней стороны и задней стороны в устройстве для микроволнового нагрева.
Затем, пользователь нажимает клавишу запуска нагрева после ввода условия нагрева. Когда клавиша запуска нагрева нажата, сигнал (S) запуска нагрева вводится в управляющую секцию 6. Когда управляющая секция 6 принимает сигнал (S) запуска нагрева, она выводит управляющий сигнал в секцию 5 формирования микроволн и запускает секцию 5 формирования микроволн. Помимо этого, управляющая секция 6 предоставляет мощности в секцию 7 формирования колебаний, усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d из источника мощности возбуждения. В это время сигнал напряжения, имеющий начальную частоту колебаний в 2450 МГц, подается в секцию 7 формирования колебаний, например, и колебание начинается.
Вывод секции 7 формирования колебаний разделяется практически напополам в секции 8a распределения мощности первой стадии и дополнительно разделяется практически напополам в секциях 8b и 8c распределения мощности второй стадии, так чтобы формировались четыре сигнала микроволновой мощности. Сигналы микроволновой мощности последовательно предоставляются в усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d, сформированные из полупроводниковых элементов. Сигналы микроволновой мощности усиливаются посредством усилителей 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основных усилителей 12a, 12b, 12c и 12d, в которые вводится мощность возбуждения.
Сигналы микроволновой мощности проходят через соответствующие тракты передачи и усиливаются в усилителях 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основных усилителях 12a, 12b, 12c и 12d и выводятся из выходных секций 15a, 15b, 15c и 15d через секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности.
Сигналы микроволновой мощности, выводимые из секции 5 формирования микроволн, передаются в подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d, предусмотренные в камере 4 для нагрева, и излучаются в камеру 4 для нагрева. В это время, когда фаза сигнала микроволн, излучаемых из подающей секции 21b на поверхности нижней стенки 44 камеры 4 для нагрева, используется в качестве основы, сигналы микроволн, излучаемых из подающей секции 21a поверхности 45 верхней стенки и подающей секции 21c поверхности 42 левой стенки, отстают примерно на 90 градусов, а сигнал микроволн, излучаемых из подающей секции 21d поверхности 43 правой стенки, отстает примерно на 180 градусов. Таким образом, выводы секции 5 формирования микроволн вводятся в подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d так, что разности фаз между противостоящими подающими секциями (21a и 21b) и между противостоящими подающими секциями (21c и 21d) становятся равными приблизительно 90 градусам. В это время каждый из основных усилителей 12a, 12b, 12c и 12d выводит микроволновую мощность меньше чем 100 Вт, например 50 Вт, в каждую из подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d.
Когда предполагается, что 100% микроволновой мощности, предоставляемой в камеру 4 для нагрева, поглощается посредством объекта, который должен быть нагрет, хотя мощность отраженной волны не формируется из камеры 4 для нагрева, мощность отраженной волны, варьирующаяся в зависимости от вида, конфигурации, размера, объема объекта, который должен быть нагрет, формируется на практике. Электрические характеристики в камере 4 для нагрева, содержащей объект, который должен быть нагрет, определяются посредством вида, конфигурации, размера и объема объекта, который должен быть нагрет, и мощность отраженной волны формируется на основе выходного полного сопротивления секции 5 формирования микроволн и полного сопротивления камеры 4 для нагрева, и мощность отраженной волны передается из камеры 4 для нагрева в секцию 6 формирования микроволн.
Каждая из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности определяет мощность отраженной волны, передаваемую из камеры 4 для нагрева в секцию 5 формирования микроволн, и выводит сигнал определения как информацию по определению (Z), пропорциональный величине мощности отраженной волны, в управляющую секцию 6. Когда управляющая секция 6 принимает сигнал определения, она извлекает частоту случая, когда мощность отраженной волны является наименьшим значением или минимальным значением. В операции извлечения частоты управляющая секция 6 уменьшает частоту колебаний секции 7 формирования колебаний с начальных 2450 МГц с шагом 0,1 МГц (1 МГц за 10 миллисекунд, например). Таким образом, когда она достигает 2400 МГц, что является нижним пределом диапазона варьирования частоты, управляющая секция 6 увеличивает частоту с шагом 1 МГц, а когда она достигает 2450 МГц, управляющая секция 6 увеличивает ее с шагом 0,1 МГц до 2500 МГц, что является верхним пределом диапазона варьирования частоты. В этой операции извлечения частоты частота случая, когда мощность отраженной волны является наименьшим значением или минимальным значением, и сигнал, соответствующий мощности отраженной волны, сохраняются. Таким образом, из группы частот случаев, когда мощность отраженной волны является наименьшей или минимальной, выбирается частота случая, когда сигнал, соответствующий мощности отраженной волны, является наименьшим. Управляющая секция 6 управляет секцией 7 формирования колебаний на выбранной частоте и управляет генерируемым выводом секции 7 формирования колебаний, чтобы соответствовать условию нагрева (X), вводимому пользователем. Как результат, каждый основной усилитель выводит микроволновую мощность от 200 до 300 Вт.
Помимо этого, в качестве другой структуры, процесс нагрева может выполняться на определенной наименьшей частоте первого минимального значения в качестве микроволновой частоты во время операции нагрева, и когда мощность отраженной волны, определяемая посредством секции определения мощности, становится больше заранее определенного значения, секция 7 формирования колебаний формирует частоту второго минимального значения, превышающего первое минимальное значение, определенное перед процессом нагрева, в качестве микроволновой частоты во время операции нагрева.
Выводы из секции 5 формирования микроволн, управляемой так, как описано выше, передаются в подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d и излучаются в камеру 4 для нагрева. В это время, когда фаза сигнала микроволн, излучаемых из подающей секции 21b на поверхности нижней стенки 44 камеры 4 для нагрева, используется в качестве основы, сигналы микроволн, излучаемых из подающей секции 21a поверхности 45 верхней стенки и подающей секции 21c поверхности 42 левой стенки, отстают примерно на 90 градусов, а сигнал микроволн, излучаемых из подающей секции 21d поверхности 43 правой стенки, отстает примерно на 180 градусов. Таким образом, выводы секции 5 формирования микроволн вводятся в подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d так, что разности фаз между противостоящими подающими секциями (21a и 21b) и между противостоящими подающими секциями (21c и 21d) становятся равными приблизительно 90 градусам.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, разность фаз является кратной почти 90 градусам, и гибридный распределитель на 90 градусов используется для секций 8a, 8b и 8c распределения мощности. Таким образом, когда гибридный распределитель на 90 градусов используется в секции распределения мощности, стабильное и равномерное распределение может быть реализовано в компактной конфигурации, и когда секции распределения мощности подключены в нескольких ступенях и вывод разделяется на четыре и восемь, например, разность фаз между распределенными выводами может стабильно составлять 90 градусов.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, одна секция 7 формирования колебаний выступает в качестве источника колебания, четыре разделенных микроволновых сигнала формируются посредством секций распределения мощности, и секции 10a и 10b варьирования фазы предусмотрены в трактах 9a и 9c передачи микроволн, соответственно, двух пар трактов (9a и 9b) и (9с и 9d) передачи микроволн для передачи микроволновых сигналов в противостоящие подающие секции (21a и 21b) и (21c и 21d). Согласно пятому варианту осуществления, продольные направления противоположных отверстий (24a и 24b) и (24c и 24d) противоположных подающих секций (21a и 21b) и (21c и 21d) являются одинаковыми направлениями.
В секции 5 формирования микроволн, имеющей вышеописанную структуру, поскольку напряжения, применяемые к секциям 10a и 10b варьирования фазы, управляются, разность фаз между микроволнами, излучаемыми из противоположных и/или смежных подающих секций, может быть одинаковой или противоположной (разность на 180 градусов).
Как описано выше, согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, посредством варьирования разности фаз микроволн, излучаемых в камеру для нагрева, состояние распространения микроволн в камере для нагрева временно варьируется, чтобы не допускать частичного нагрева и реализовывать равномерный нагрев в объекте, который должен быть нагрет.
Помимо этого, хотя секции 10a и 10b варьирования фазы подключаются к двум трактам 9a и 9c передачи микроволн в пятом варианте осуществления, секции варьирования фазы могут подключаться вплоть до трактов 9a, 9b, 9c и 9d передачи микроволн. В этом случае, когда каждая секция варьирования фазы управляется по отдельности и по времени, поскольку комбинация фаз микроволн, излучаемых из подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d, может варьироваться, более равномерный нагрев может предоставляться.
Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, поскольку напряжения в секциях 10a и 10b варьирования фазы управляются таким образом, что величина мощности отраженной волны уменьшается на основе сигналов определения секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, теплопроизводительность может повышаться и время нагрева может сокращаться.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, когда величина мощности отраженной волны, определяемая посредством каждой из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, превышает заранее определенную максимальную допустимую величину мощности отраженной волны, управляющая секция 6 уменьшает мощность питания в секцию 7 формирования колебаний или усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d, чтобы снижать вывод колебания, чтобы не допускать термического разрушения каждого полупроводникового элемента.
Хотя подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d предусмотрены на четырех поверхностях стенок (поверхности 42 левой стенки, поверхности 43 правой стенки, поверхности 44 нижней стенки и поверхности 45 верхней стенки), составляющих камеру 4 для нагрева, соответственно, в устройстве для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления, по меньшей мере, две подающие секции предусмотрены на смежных двух поверхностях стенок (поверхности 42 левой стенки и поверхности 44 нижней стенки или поверхности 43 правой стенки и поверхности нижней стенки 45), составляющих камеру 10 для нагрева, соответственно, поскольку микроволны могут излучаться на объект, который должен быть нагрет, непосредственно из двух различных направлений, так что нагрев толстого объекта может ускоряться, например.
Подающие секции (21a и 21b, и 21c и 21d), предусмотренные на поверхностях стенок (поверхности 45 верхней стенки и поверхности 44 нижней стенки и поверхности 42 левой стенки и поверхности 43 правой стенки), составляющих камеру 4 для нагрева, имеют прямоугольную конфигурацию, в которой продольное направление является идентичным. Микроволны, излучаемые из отверстия, распространяются в направлении, перпендикулярном продольному направлению отверстия, из которого микроволны излучаются вокруг четырех поверхностей стенок вдоль поверхностей стенок. Следовательно, поляризованные поверхности микроволн, излучаемых из противоположных отверстий (24a и 24b, и 24c и 24d), являются почти параллельными друг другу, так что энергия микроволн может быть сконцентрирована на объекте, который должен быть нагрет.
Помимо этого, устройство для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления имеет такую конструкцию, что продольные направления отверстий (24a и 24c и 24d и 24b) подающих секций (21a и 21c и 21d и 21b), предусмотренных на смежных поверхностях стенок (например, поверхности 45 верхней стенки и поверхности 42 левой стенки и поверхности 43 правой стенки и поверхности 44 нижней стенки), составляющих камеру 4 для нагрева, находятся под прямым углом друг к другу. Согласно подающим секциям, имеющим такую конструкцию, что продольные направления отверстий находятся под прямым углом друг к другу, поскольку поляризованные поверхности микроволн, излучаемых из отверстий подающих секций, находятся под прямым углом друг к другу, не допускается создания взаимных помех между ними, так что энергия микроволн, излучаемых из подающих секций, может эффективно предоставляться в объект, который должен быть нагрет.
Кроме того, согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, отверстия 24c и 24d подающих секций 21c и 21d, предусмотренных на поверхности 42 левой стенки и поверхности 43 правой стенки камеры для нагрева, предусмотрены в позициях выше позиции секций 23c и 23d подачи в волноводных секциях 22c и 22d. Таким образом, поскольку отверстия 24c и 24d предусмотрены в позициях выше секций 23c и 23d подачи, направление распространения микроволн, излучаемых из отверстий 24c и 24d, может наклоняться к стороне поверхности верхней стенки. Как результат, турбулентность искривленных поверхностей микроволн, излучаемых из отверстий 24c и 24d, вследствие конфигурации, размера и объема объекта, который должен быть нагрет, может предотвращаться, и микроволновая энергия может более эффективно предоставляться в объект, который должен быть нагрет.
Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в пятом варианте осуществления, отверстия 24c и 24d подающих секций 21c и 21d, предусмотренных на поверхности 42 левой стенки и поверхности 43 правой стенки камеры для нагрева, сформированы почти в центре поверхностей боковых стенок. Поскольку отверстия 24c и 24d сформированы почти в центре поверхностей боковых стенок, турбулентность искривленных поверхностей микроволн, излучаемых из отверстий 24c и 24d, вследствие громоздкости объекта, который должен быть нагрет в камере для нагрева, может предотвращаться и микроволновая энергия может более эффективно предоставляться в объект, который должен быть нагрет.
Кроме того, хотя две секции 10a и 10b варьирования фазы размещаются в двух трактах 9a и 9c передачи микроволн из множества трактов 9a, 9b, 9c и 9d передачи микроволн для передачи выводов секций 8a, 8b и 8c распределения мощности в блок усиления в устройстве для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления, устройство для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению включает в себя структуру, в которой секция варьирования фазы размещается, по меньшей мере, в одном тракте передачи микроволн. Таким образом, согласно устройству для микроволнового нагрева в настоящем изобретении, секция варьирования фазы размещается, по меньшей мере, в одном тракте передачи микроволн и секция варьирования фазы управляется так, чтобы временно варьировать фазу микроволн, излучаемых из соответствующей подающей секции, так что разность фаз от микроволн, излучаемых из другой подающей секции, может варьироваться. Следовательно, поскольку устройство для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению может варьировать микроволновое распределение в камере для нагрева, объект, который должен быть нагрет в камере для нагрева, может нагреваться более равномерно.
(Шестой вариант осуществления)
Устройство для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения далее описывается со ссылкой на прилагаемую фиг. 23. Фиг. 23 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления. В последующем описании шестого варианта осуществления та же ссылка с номером назначается устройству, имеющему идентичную функцию и структуру с устройствами для микроволнового нагрева согласно вышеописанным вариантам осуществления с первого по пятый, и его описание не повторяется в шестом варианте осуществления.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления настоящего изобретения, аналогичному вышеописанным вариантам осуществления с первого по пятый, подающая секция предусмотрена на каждой из различных поверхностей стенок камеры для нагрева, распределение электромагнитных волн в камере для нагрева является равномерным или варьирующимся на основе объекта, который должен быть нагрет.
Устройство для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления, показанное на фиг. 23, отличается от устройства для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления предоставлением секции выбора усиления, выступающей в качестве модуля выбора усиления в секции формирования микроволн, и конфигурацией отверстия подающей секции для излучения микроволн в камеру для нагрева.
Как показано на фиг. 23, секция 70 формирования микроволн содержит секцию 7 формирования колебаний, сконструированную посредством использования полупроводникового элемента, секции 8a распределения мощности, чтобы разделять вывод секции 7 формирования колебаний на два, секции 62a и 62b выбора усиления, в которые выводы секции 8a распределения мощности вводятся через тракты 9a и 9b передачи микроволн, усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии, сконструированные посредством использования полупроводниковых элементов, в которые выводы из секций 62a и 62b выбора усиления вводятся через линии 50a 50b, 50c и 50d передачи микроволн, основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d, сконструированные посредством использования полупроводниковых элементов, чтобы дополнительно усиливать выводы усилителей 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии, и выходные секции 15a, 15b, 15c и 15d, в которые выводы основных усилителей 12a, 12b, 12c и 12d вводятся через тракты 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн, чтобы отправлять их выводы в подающие секции, которые должны быть описаны ниже, соответственно. Помимо этого, секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности подключаются к трактам 13a, 13b, 13c и 13d передачи микроволн, соответственно, чтобы определять мощность отраженной волны из камеры 4 для нагрева.
Кроме того, секция 10a варьирования фазы подключается к тракту 9a передачи микроволн. Секция 10a варьирования фазы сформирована из элемента переменной емкости, емкость которого варьируется в зависимости от приложенного напряжения, и ее диапазон варьирования фазы составляет приблизительно от 0 градусов приблизительно до 270 градусов.
Устройство для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления имеет камеру 4 для нагрева, имеющую примерно прямоугольную сплошную структуру, в которую помещается объект, который должен быть нагрет. Камера 4 для нагрева сформирована из металлического материала, такого как железо, алюминий и нержавеющая сталь, чтобы отсекать микроволны, и включает в себя поверхность 42 левой стенки, поверхность 43 правой стенки, поверхность 44 нижней стенки и поверхность 45 верхней стенки и противоположно размещенные дверцу 37 и дверцу 38 (см. фиг. 21). Дверцы 37 и 38 являются передней дверцей и задней дверцей, соответственно, и могут открываться и закрываться, когда объект, который должен быть нагрет, помещается и вынимается из камеры 4 для нагрева. Камера 4 для нагрева имеет конструкцию экранирования, чтобы ограничивать предоставляемые микроволны внутри, когда передняя дверца 37 и задняя дверца 38 закрыты.
Подающие энергию секции 46a, 46b, 21c и 21d, соединенные с четырьмя выходными секциями 15a, 15b, 15c и 15d, секции 70 формирования микроволн размещаются на поверхностях стенок, составляющих камеру 4 для нагрева. Подающая секция 21c и подающая секция 21d предусмотрены почти в центре поверхности 42 левой стенки и поверхности 43 правой стенки, противоположных в камере 4 для нагрева, а подающая секция 46a и подающая секция 46b предусмотрены почти в центре поверхности 45 верхней стенки и поверхности 44 нижней стенки. Подающие секции 46a, 46b, 21c и 21d имеют отверстия 49a, 49b, 24c и 24d, предусмотренные в поверхности стенки камеры 4 для нагрева, секции 48a, 48b, 23c и 23d подачи для вывода микроволнового сигнала из секции 70 формирования микроволн и волноводные секции 47a, 47b, 22c и 22d, соответственно, при этом секции 48a, 48b, 23c и 23d подачи размещаются на начальном конце волноводных секций, а отверстия 49a, 49b, 24c и 24d размещаются на завершающем конце волноводных секций. Волноводные секции 47a, 47b, 22c и 22d имеют такую конструкцию, чтобы покрывать отверстия 49a, 49b, 24c и 24d от внешней стороны и направлять микроволны из секций 48a, 48b, 23c и 23d подачи к отверстиям 49a, 49b, 24c и 24d, соответственно. Секции 48a, 48b, 23c и 23d подачи имеют такую конструкцию, что центральные проводники коаксиальных трактов передачи для предоставления выводов секции 70 формирования микроволн выступают в волноводные секции 47a, 47b, 22c и 22d, соответственно. Каждое из отверстий 49a, 49b, 24c и 24d имеет примерно прямоугольную конфигурацию, и их продольные направления являются идентичным направлением и направлением глубины в устройстве, в котором предусмотрены передняя дверца 37 и задняя дверца 38.
В секции 70 формирования микроволн первая секция 62a выбора усиления предусмотрена на следующей стадии секции 10a варьирования фазы, соединенной с трактом 9a передачи микроволн, в котором один вывод секции 8a распределения мощности передает. Первая секция 62a выбора усиления имеет коммутирующие контактные зажимы 51a и 51b в качестве двух своих выходных контактных зажимов. Коммутирующий контактный зажим 51a подключается к усилителю 11a первой стадии, а коммутирующий контактный зажим 51b подключается к усилителю 11b первой стадии. Следовательно, подающая секция 46a, предусмотренная на поверхности 45 верхней стенки, и подающая секция 46b, предусмотренная на поверхности 44 нижней стенки, выбираются посредством первой секции 62a выбора усиления.
Помимо этого, вторая секция 62b выбора усиления предусмотрена в тракте 9b передачи микроволн, в котором другой вывод секции 8a распределения мощности передает. Вторая секция 62b выбора усиления имеет коммутирующие контактные зажимы 51c и 51d в качестве двух своих выходных контактных зажимов. Коммутирующий контактный зажим 51c подключается к усилителю 11c первой стадии, а коммутирующий контактный зажим 51d подключается к усилителю 11d первой стадии. Следовательно, подающая секция 21c, предусмотренная на поверхности 42 левой стенки, и подающая секция 21d, предусмотренная на поверхности 43 правой стенки, выбираются посредством второй секции 62b выбора усиления.
Выходная мощность секции 7 формирования колебаний разделяется практически напополам посредством секции 8a распределения мощности и вводится в первую секцию 62a выбора усиления и вторую секцию 62b выбора усиления через тракты 9a и 9b передачи микроволн, соответственно. Как описано выше, первая секция 62a выбора усиления и вторая секция 62b выбора усиления выбирают блок усиления, чтобы передавать микроволновый сигнал из блоков усиления, включающих в себя усилители 11a, 11b, 11c и 11d первой стадии и основные усилители 12a, 12b, 12c и 12d. Первая секция 62a выбора усиления и вторая секция 62b выбора усиления выбирают тракт 50a, или 50b, или 50c, или 50d передачи микроволн, соответственно. Когда микроволновый сигнал передается в выбранном тракте передачи микроволн и мощность возбуждения подается в блок усиления, микроволновый сигнал усиливается в нем и усиленный сигнал микроволн излучается из подающей секции, соединенной с выбранным блоком усиления, в камеру для нагрева.
Когда сигнал микроволн излучается из выбранной подающей секции в камеру для нагрева на основе этой фазы микроволнового сигнала тракта 9a передачи микроволн, в котором один вывод секции 8a распределения мощности передает, фаза микроволнового сигнала тракта 9b передачи микроволн, в котором другой вывод секции 8a распределения мощности передает, отстает на 90 градусов. Следовательно, что касается микроволн, излучаемых в камеру для нагрева на конечной стадии на основе фазы микроволн, излучаемых из подающей секции 46a поверхности 45 верхней стенки или подающей секции 46b поверхности 44 нижней стенки, фаза микроволн, излучаемых из подающей секции 21c поверхности 42 левой стенки или подающей секции 21d поверхности 43 правой стенки, отстает почти на 90 градусов. В этом случае диапазон варьирования фазы в секции 10a варьирования фазы составляет 0 градусов.
Как показано на фиг. 23, согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления, поскольку отверстия 49a, 49b, 24c и 24d подающих секций 46a, 46b, 21c и 21d, предусмотренных в камере 4 для нагрева, соответственно, имеют идентичное продольное направление (направление глубины), микроволны, излучаемые из отверстия, распространяются в направлении, пересекающемся с продольным направлением отверстия, и проходят вдоль поверхностей стенок камеры для нагрева. Как результат, поляризованные поверхности микроволн, излучаемых из противоположных отверстий, являются почти параллельными друг другу, так что энергия микроволн может быть сконцентрирована на объекте, который должен быть нагрет.
Работа устройства для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления, сконструированного так, как описано выше, описывается далее.
Операция, касающаяся выбора частоты колебаний случая, когда нагрев объекта, который должен быть нагрет, запущен, идентична операции пятого варианта осуществления, описанного выше, и ее описание не повторяется.
Когда пользователь открывает переднюю дверцу 37 или заднюю дверцу 38, помещает объект, который должен быть нагрет, в камеру 4 для нагрева, вводит условие нагрева (показанное посредством стрелки X на фиг. 23) на функциональной дисплейной панели 3 и нажимает клавишу запуска нагрева, устройство для микроволнового нагрева начинает операцию нагрева. Когда управляющая секция 6 принимает условие нагрева (X), заданное пользователем, и сигнал (S) запуска камеры для нагрева, сформированный, когда клавиша запуска нагрева нажата, управляющая секция 6 выводит управляющий сигнал в секцию 70 формирования микроволн. Управляющая секция 6 управляет первой секцией 62a выбора усиления и второй секцией 62b выбора усиления на основе введенного условия нагрева и определяет блок усиления, чтобы он работал, когда нагрев запущен. Затем, управляющая секция 6 предоставляет мощность возбуждения в секцию 7 формирования колебаний и заставляет ее выводить микроволны, имеющие требуемую частоту. Затем, усилители первой стадии в блоках усиления, выбранных посредством первой секции 62a выбора усиления и второй секции 62b выбора усиления, работают, и после этого основные усилители работают.
Основные усилители блоков усиления, выбранных так, как описано выше, выводят микроволновые мощности от 200 до 500 Вт, имеющие разности фаз в 90 градусов. Таким образом, микроволны подаются и излучаются из подающей секции, соединенной с выбранным блоком усиления, в камеру для нагрева, в которой объект, который должен быть нагрет, размещен. Например, когда подающие секции, выбранные в начале нагрева, чтобы излучать микроволны, - это подающая секция 21d, предусмотренная на поверхности 43 правой стенки, и подающая секция 46b, предусмотренная на поверхности 44 нижней стенки, разность фаз микроволн, излучаемых из подающих секций 21d и 46b, составляет примерно 90 градусов. Например, когда сигнал микроволн, излучаемых из подающей секции 46b, используется в качестве основы, сигнал микроволн, излучаемых из подающей секции 21d, отстает почти на 90 градусов. В это время диапазон варьирования фазы секции 10a варьирования фазы составляет 0 градусов. Таким образом, когда микроволны, фазы которых отличаются примерно на 90 градусов, подаются из подающей секции 21d поверхности 43 правой стенки и подающей секции 46b поверхности 44 нижней стенки, область концентрации электрического поля микроволн формируется почти из центра к поверхности правой стенки в камере 4 для нагрева. В случае если область концентрации электрического поля формируется так, как описано выше, в камере 4 для нагрева, когда объект, который должен быть нагрет, помещается почти в центр камеры 4 для нагрева, часть почти от центра к правой стороне объекта, который должен быть нагрет, нагревается сильно.
Следовательно, чтобы равномерно нагревать объект, управляющая секция 6 выводит управляющий сигнал, чтобы переключаться на блок усиления, который должен быть возбужден, в секцию 70 формирования микроволн на основе информации по определению (показанной посредством Z на фиг. 23) относительно надлежащей продолжительности цикла или объекта, который должен быть нагрет, информации температурного распределения объекта, например. Когда секция 70 формирования микроволн принимает управляющий сигнал, она прекращает мощность возбуждения, подаваемую в работающий блок усиления, и переключает первую секцию 62a выбора усиления и/или вторую секцию 62b выбора усиления. Когда операция переключения выполнена, мощность возбуждения подается в переключенный блок усиления, чтобы приводить блок усиления.
Операция переключения устройства для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления далее подробно описывается. Приводится описание случая, когда, например, подающая секция 21d поверхности 43 правой стенки переключается на подающую секцию 21c поверхности 42 левой стенки.
Операция переключения из подающей секции 21d на подающую секцию 21c выполняется, чтобы способствовать нагреву для части почти от центра к левой стороне объекта, который должен быть нагрет. Например, когда информация распределения поверхностной температуры объекта, который должен быть нагрет, вводится в управляющую секцию 6 в качестве информации температурного распределения объекта, который должен быть нагрет, поверхностная температура в секции почти от центра к левой стороне объекта, который должен быть нагрет, сравнивается с поверхностной температурой в секции почти от центра к правой стороне. Как результат, когда разность между минимальной поверхностной температурой в правой области объекта и максимальной поверхностной температурой в его правой области достигает 10°C или более, управляющая секция 6 выводит сигнал управления переключением.
Когда секция подачи мощности возбуждения (см. ссылку с номером 34 на фиг. 20, например) принимает сигнал управления переключением, она прекращает мощность возбуждения, подаваемую в усилитель 11d первой стадии и основной усилитель 12d на основе сигнала управления переключением. Таким образом, вторая секция 62b выбора усиления, в которую вводится сигнал управления переключением, переключает общий контактный зажим с коммутирующего контактного зажима 51d на коммутирующий контактный зажим 51c. Затем, секция подачи мощности возбуждения последовательно предоставляет мощность возбуждения в усилитель 11c первой стадии и основной усилитель 12c. После последовательности операций переключения микроволны, излучаемые из подающей секции 21c поверхности 42 левой стенки, подаются в камеру для нагрева.
Когда микроволны, излучаемые из подающей секции 21c поверхности 42 левой стенки и подающей секции 46b поверхности 44 нижней стенки, подаются в камеру 4 для нагрева так, как описано выше, секция почти от центра к левой стороне объекта начинает сильно нагреваться в камере для нагрева.
Тем не менее, когда секция почти от центра к левой стороне объекта, который должен быть нагрет, не достигает требуемой температуры в ходе операции нагрева, как описано выше, подача микроволн из подающей секции 46b поверхности 44 нижней стенки может переключаться на подачу микроволн из подающей секции 46a поверхности 45 верхней стенки.
Операция переключения из подающей секции 46b поверхности 44 нижней стенки на подающую секцию 46a поверхности 45 верхней стенки является идентичной операции переключения из подающей секции 21d поверхности 43 правой стенки на подающую секцию 21c поверхности 42 левой стенки, как описано выше, хотя блок усиления и секция выбора усиления, которые должны управляться, различаются.
Вышеописанная последовательность операций переключения необязательно выполняется в ходе операции нагрева на основе информации распределения поверхностной температуры объекта, который должен быть нагрет.
Устройство для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления имеет такую конструкцию, что разность фаз микроволн, излучаемых из двух работающих подающих секций, может постоянно варьироваться между идентичной фазой и противофазой (разность на 180 градусов) посредством управления напряжением, применяемым к секции 10a варьирования фазы, соединенной с трактом 9a передачи микроволн. Согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления, поскольку продольное направление отверстия каждой подающей секции является идентичным направлением, когда секция 10a варьирования фазы предусмотрена, состояние распространения микроволн, распространяющихся и проходящих вокруг поверхности стенки камеры для нагрева, может временно варьироваться последовательно. Как результат, согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления, предотвращается частичный нагрев объекта, и равномерный нагрев может дополнительно поддерживаться.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления, операция нагрева завершается, когда заранее определенное состояние предоставляется на основе условия нагрева (X), заданного пользователем, и информации нагрева (Y), такой как поверхностная температура объекта в камере для нагрева.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления, описанном выше, позиция излучения, из которой микроволны подаются в камеру для нагрева, может выбираться посредством переключения секций 62a и 62b выбора усиления. Следовательно, устройство для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления может способствовать нагреву в конкретной секции объекта, который должен быть нагрет. Помимо этого, согласно структуре устройства для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления, поскольку позиция излучения микроволн может временно выбираться и переключаться, весь объект, который должен быть нагрет, может нагреваться до требуемого состояния.
Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления, секция 10a варьирования фазы предусмотрена в тракте 9a передачи микроволн между выводом секции 8a распределения мощности и первой секцией 62a выбора усиления. Когда секция варьирования фазы предусмотрена в тракте передачи микроволн, фаза микроволн, излучаемых из подающей секции, может временно варьироваться. Когда разность фаз микроволн, подаваемых из поверхностей стенок, которые являются не противостоящими, а смежными друг с другом, может переменно управляться, микроволновое распределение в камере для нагрева может варьироваться, чтобы способствовать равномерному нагреву для объекта, который должен быть нагрет, и способствовать нагреву в конкретной секции объекта, который должен быть нагрет.
Кроме того, согласно устройству для микроволнового нагрева в шестом варианте осуществления, поскольку дверцы 37 и 38 предусмотрены на передней стороне и задней стороне, соответственно, объект, который должен быть нагрет, может помещаться и выниматься из камеры для нагрева из различных направлений, что очень удобно.
Хотя устройство для микроволнового нагрева согласно шестому варианту осуществления имеет конструкцию, в которой подающая секция предусмотрена на поверхности стенки, составляющей камеру 4 для нагрева, оно может иметь другую конструкцию, в которой множество подающих секций предусмотрено на одной поверхности стенки, составляющей камеру 4 для нагрева, и любая из подающих секций выбирается посредством секции выбора усиления. В этой конструкции область рядом с выбранной подающей секцией сильно нагревается в объекте, который должен быть нагрет. С помощью этого различные объекты, имеющие различную эффективность приема тепла, могут равномерно нагреваться одновременно. Когда та же поверхность стенки является поверхностью нижней стенки, практическое значение является высоким.
(Седьмой вариант осуществления)
Фиг. 24 - это вид сверху, показывающий устройство для микроволнового нагрева согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 24, камера 52 для нагрева имеет восьмигранную конфигурацию, состоящую из верхних и нижних поверхностей стенок и шести поверхностей боковых стенок 53-58. Три дверцы 59-61 размещаются на каждой второй поверхности стенок из поверхностей боковых стенок 53-58. Подающие секции для подачи микроволн в камеру 52 для нагрева предусмотрены на верхней и нижней поверхностях стенок.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в седьмом варианте осуществления, предусмотрено много дверец, используемых, когда объект, который должен быть нагрет, помещается и вынимается из камеры 52 для нагрева. Следовательно, согласно устройству для микроволнового нагрева в седьмом варианте осуществления, к объекту, который должен быть нагрет, можно осуществлять доступ из различных направлений устройства, что более удобно.
Как описано выше, в устройстве для микроволнового нагрева, согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения, предусмотрено множество дверец, и множество подающих секций, выступающих в качестве поставщиков микроволн для излучения микроволн, оптимально размещается на поверхности стенки, составляющей камеру для нагрева. Помимо этого, согласно устройству для микроволнового нагрева в седьмом варианте осуществления, аналогичному вариантам осуществления с первого по пятый, направление излучения и позиция излучения подающей секции могут быть оптимизированы, и подающая секция для излучения микроволн может переключаться, и разность фаз микроволн между работающими подающими секциями может варьироваться. Согласно устройству для микроволнового нагрева в седьмом варианте осуществления, сконструированному так, как описано, оно может применяться к нагревательному устройству, использующему диэлектрический нагрев, такому как микроволновая печь, устройство для переработки отходов или микроволновый источник питания в качестве плазменного источника питания устройства для производства полупроводников.
(Восьмой вариант осуществления)
Фиг. 25 - это блок-схема, показывающая структуру системы подачи микроволн в устройстве для микроволнового нагрева, согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство для микроволнового нагрева, согласно восьмому варианту осуществления, является практически идентичным устройству для микроволнового нагрева, согласно пятому варианту осуществления, показанному на фиг. 22. В отношении устройства для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления, описывается конкретный пример процесса извлечения микроволновой частоты во время операции нагрева на основе определенной мощности отраженной волны. Следовательно, в описании устройства для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления, та же ссылка с номером назначается устройству, имеющему идентичную функцию и структуру с устройством для микроволнового нагрева согласно пятому варианту осуществления, и описание пятого варианта осуществления применяется к нему.
Как показано на фиг. 25, микроволновая печь, выступающая в качестве устройства для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления, включает в себя камеру 4 для нагрева, оснащенную четырьмя подающими секциями 21a, 21b, 21c и 21d, секцию 5 формирования микроволн, управляющую секцию 6, состоящую из микрокомпьютера, и секцию 34 подачи мощности возбуждения, соединенную с энергосистемой общего пользования для подачи мощности возбуждения в секцию 5 формирования микроволн.
Секция 5 формирования микроволн включает в себя секцию 7 формирования колебаний, секцию 8 распределения мощности (соответствующую 8a, 8b и 8c на фиг. 22), секции 10a и 10b варьирования фазы, блоки 80a, 80b, 80c и 80d усиления и секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности.
Секция 34 подачи мощности возбуждения преобразует напряжение переменного тока, предоставляемое из энергосистемы общего пользования, в регулируемое напряжение и постоянное напряжение, предоставляет регулируемое напряжение в секцию 7 формирования колебаний и предоставляет постоянное напряжение в блоки 80a, 80b, 80c и 80d усиления.
Секция 7 формирования колебаний сконструирована с использованием схемных элементов, таких как транзистор, и формирует микроволны на основе сигнала напряжения для регулируемого напряжения, предоставляемого из секции 34 подачи мощности возбуждения. Помимо этого, секция 7 формирования колебаний подключена к управляющей секции 6 и ее частота колебаний и вывод колебаний управляются посредством сигнала напряжения, передаваемого из управляющей секции 6. Таким образом, работа секции 7 формирования колебаний управляется посредством управляющей секции 6.
Блоки 80a, 80b, 80c и 80d усиления работают под постоянным напряжением, подаваемым из секции 34 подачи мощности возбуждения, чтобы усиливать микроволны, формируемые в секции 7 формирования колебаний.
Каждый из блоков 80a, 80b, 80c и 80d усиления включает в себя ребро радиатора и подложку схемы, и усилитель первой стадии и основной усилитель сформированы на подложке схемы. Помимо этого, каждый из блоков 80a, 80b, 80c и 80d усиления состоит из одного или более усилителей на основе выходных технических требований устройства для микроволнового нагрева. Усилитель сконструирован с использованием полупроводникового элемента, имеющего высокую термостойкость и высокое сопротивление по давлению, такого как транзистор, использующий GaN (нитрид галлия) и SiC (карбид кремния). Напряжение питания усилителя, опорное напряжение, обозначающее опорный потенциал, и управляющий сигнал для управления активацией/деактивацией усилителя подается в каждый усилитель из секции 34 подачи мощности возбуждения. Управляющий сигнал имеет напряжение от 0 до -10 В, например, и управляет тем, что усилитель выполняет операцию усиления или прекращает ее. Помимо этого, в каждом из блоков 80a, 80b, 80c и 80d усиления усилитель первой стадии усиливает микроволновую мощность из секции 7 формирования колебаний, а основной усилитель дополнительно усиливает вывод усилителя первой стадии.
Секция 34 подачи мощности возбуждения является импульсным источником питания, чтобы предоставлять требуемые напряжения из энергосистемы общего пользования в секцию 7 формирования колебаний и блоки 80a, 80b, 80c и 80d усиления, и также выполнена с возможностью изолировать электрический потенциал из энергосистемы общего пользования от электрических потенциалов секции 7 формирования колебаний и блоков 80a, 80b, 80c и 80d усиления.
Микроволновые мощности, выводимые из блоков 80a, 80b, 80c и 80d усиления, подаются в секции 23a, 23b, 23c и 23d подачи, выступающие в качестве антенн подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d, через секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, соответственно. Микроволны, подаваемые к секциям 23a, 23b, 23c и 23d подачи, излучаются в камеру для нагрева. Микроволны, излучаемые в камеру для нагрева, поглощаются посредством объекта, который должен быть нагрет, и нагревают объект, который должен быть нагрет. Часть микроволн, излучаемых в камеру для нагрева, отражается посредством поверхности стенки камеры для нагрева и поверхности объекта, который должен быть нагрет, и возвращается в секции 23a, 23b, 23c и 23d подачи. Каждая из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности передает сигнал определения в управляющую секцию 6 на основе значения мощности отраженной волны, возвращенной из камеры 4 для нагрева.
Секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности включают в себя детекторный диод, направленный разветвитель и согласованную нагрузку и предоставляют микроволны, усиленные посредством блоков 80a, 80b, 80c и 80d усиления, в подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d, предусмотренные в камере 4 для нагрева, соответственно, через коаксиальные кабели и выводят сигналы определения на основе значения мощности отраженной волны из камеры 4 для нагрева.
Способы управления для секции 5 формирования микроволн и секции 34 подачи мощности возбуждения посредством управляющей секции 6 описываются ниже.
Управляющая секция 6 выполняет следующий процесс, когда пользователь задает условие нагрева (X) и сигнал (S) запуска нагрева введен. Таким образом, управляющая секция 6 задает заранее определенную первую выходную мощность в качестве вывода секции 5 формирования микроволн. Первая выходная мощность задается так, чтобы быть меньше второй выходной мощности для нагрева объекта, который должен быть нагрет. Когда микроволны излучаются в камеру для нагрева, генерируемая мощность отраженной волны варьируется в зависимости от ее частоты. Следовательно, когда частота варьируется, мощность отраженной волны существенно повышается или понижается. Когда схемные элементы, составляющие секцию 7 формирования колебаний и блоки 80a, 80b, 80c и 80d усиления, формируют нагрев вследствие генерируемой мощности отраженной волны, тепло высвобождается на основе излучательной способности механизма излучения, предоставляемого в них. Тем не менее, когда генерируемая мощность отраженной волны превышает излучательную способность, температура схемного элемента повышается и схемный элемент может быть поврежден. Таким образом, согласно устройству для микроволнового нагрева в восьмом варианте осуществления, первая выходная мощность задается так, чтобы не превышать излучательную способность. Способ для определения первой выходной мощности описывается ниже.
Далее, управляющая секция 6, включающая в себя микрокомпьютер, качает частоту микроволн, формируемых посредством секции 7 формирования колебаний, по всей полосе частот от 2400 до 2500 МГц, используемой в микроволновой печи. В это время управляющая секция 6 сохраняет соотношение между мощностью отраженной волны, определяемой посредством секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, и частотой. Эта полоса частот называется диапазоном ISM (диапазоном для промышленных, научных и медицинских организаций).
Помимо этого, управляющая секция 6 может сохранять только соотношение между мощностью отраженной волны и частотой случая, когда мощность отраженной волны демонстрирует наименьшее значение или минимальное значение, вместо сохранения соотношения между мощностью отраженной волны и частотой по всей полосе частот, когда частота микроволн качается. В этом случае используемая область в управляющей секции 6 может уменьшаться.
После этого управляющая секция 6 выполняет операцию извлечения частоты, чтобы извлекать конкретную частоту из ISM-диапазона. В этой операции извлечения частоты, например, конкретная мощность отраженной волны (например, имеющая наименьшее значение или минимальное значение) определяется из сохраненных мощностей отраженной волны, и частота случая, когда мощность отраженной волны получается, извлекается в качестве микроволновой частоты во время операции нагрева устройства для микроволнового нагрева. Помимо этого, в случае если микрокомпьютер сохраняет множество наборов соотношений между мощностями отраженной волны и частотами только случаев, когда мощности отраженной волны демонстрируют минимальные значения, он извлекает конкретную частоту (например, частоту, демонстрирующую наименьшую мощность отраженной волны) из множества сохраненных частот в качестве микроволновой частоты во время операции нагрева устройства для микроволнового нагрева.
Операция извлечения частоты далее описывается подробно. Фиг. 26 - это график, показывающий соотношения между мощностями отраженной волны, определяемыми посредством четырех секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, и частотами колебаний. Вертикальная ось обозначает мощность отраженной волны [Вт], а горизонтальная ось обозначает частоту колебаний [Гц]. Ссылаясь на фиг. 26, ANT1 показывает соотношение между мощностью отраженной волны из подающей секции 21a и частотой колебаний, ANT2 показывает соотношение между мощностью отраженной волны из подающей секции 21b и частотой колебаний, ANT3 показывает соотношение между мощностью отраженной волны из подающей секции 21c и частотой колебаний, и ANT4 показывает соотношение между мощностью отраженной волны из подающей секции 21d и частотой колебаний. Как показано на фиг. 26, соотношения между мощностями отраженной волны, определяемыми посредством секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, и частотами колебаний демонстрируют похожую кривую мощности отраженной волны и имеют множество минимальных значений.
Управляющая секция 6 принимает данные, показывающие соотношения между мощностями отраженной волны и частотами колебаний из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности. Управляющая секция 6 вычисляет синтезированную кривую мощности отраженной волны из вышеописанных кривых мощности отраженной волны, предоставляемых на основе данных из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности. Фиг. 27 показывает синтезированную кривую мощности отраженной волны. На фиг. 27 вертикальная ось обозначает мощность отраженной волны [Вт], а горизонтальная ось обозначает частоту колебаний [Гц]. Кривая мощности отраженной волны, показанная на фиг. 27, имеет два минимальных значения (частоты f1 и f2).
Управляющая секция 6 извлекает частоту f1, когда мощность отраженной волны является минимальным значением, в качестве микроволновой частоты во время операции нагрева устройства для микроволнового нагрева. В случае если множество частот извлекается, частота f2, когда мощность отраженной волны является другим минимальными значением, извлекается в качестве микроволновой частоты во время второй операции нагрева.
Операция качания для извлечения микроволновой частоты во время операции нагрева выполняется в 1 мс на 0,1 МГц, например. В этом случае операция качания требует приблизительно 1 секунды по всей полосе частот ISM-диапазона.
После операции качания управляющая секция 6 задает заранее определенную вторую выходную мощность в качестве выходной мощности для возбуждения устройства для микроволнового нагрева. Эта вторая выходная мощность служит для нагрева объекта, который должен быть нагрет, помещенного в камеру для нагрева фактически. Вторая выходная мощность соответствует максимальной выходной мощности (номинальной выходной мощности) устройства для микроволнового нагрева. Например, когда номинальная выходная мощность микроволновой печи как устройства для микроволнового нагрева составляет 950 Вт, вторая выходная мощность ранее задается равной 950 Вт.
Таким образом, управляющая секция 6 излучает микроволны с микроволновой частотой во время операции нагрева, которая извлечена на второй выходной мощности из подающих секций 21a, 21b, 21c и 21d, в камеру для нагрева. Как результат, уменьшается мощность отраженной волны, и нагрев объекта может эффективно выполняться. Операция нагрева в это время является реальной операцией нагрева для фактического нагрева объекта.
В ходе этой реальной операции нагрева управляющая секция 6 определяет, превышает или нет мощность отраженной волны, определяемая посредством любой из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности, заранее определенное пороговое значение. Здесь, пороговое значение может быть задано равным значению, предоставляемому посредством прибавления 50 Вт к минимальному значению мощности отраженной волны, определенному, например, во время операции извлечения частоты. С пороговым значением, определенным так, как описано выше, когда мощность отраженной волны превышает 50 Вт от значения во время начала реальной операции нагрева, управляющая секция 6 снова качает частоту микроволн по всей полосе частот ISM-диапазона и выполняет операцию извлечения частоты.
Поскольку операция извлечения частоты выполняется, когда мощность отраженной волны становится высокой в ходе реальной операции нагрева, как описано выше, устройство для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления может надежно препятствовать значительному повышению мощности отраженной волны в ходе реальной операции нагрева объекта, который должен быть нагрет.
Помимо этого, даже когда частотные характеристики мощности отраженной волны значительно варьируются вследствие нагрева для объекта, который должен быть нагрет, поскольку операция извлечения частоты выполняется посредством операции качания по всей полосе частот ISM-диапазона, повышение мощности отраженной волны не допускается во всех случаях.
Затем, управляющая секция 6 задает микроволновую частоту, ранее извлеченную во время операции нагрева, в качестве опорной частоты. Таким образом, управляющая секция 6 выполняет частичную операцию качания по определенному диапазону полосы частот, содержащему заданную опорную частоту, по полосе частот в пределах диапазона ±5 МГц от опорной частоты, например, и сохраняет соотношение между мощностью отраженной волны и частотой, определяемой посредством секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности в это время. Помимо этого, здесь управляющая секция 6 может сохранять только соотношение между мощностью отраженной волны и частотой случая, когда мощность отраженной волны демонстрирует минимальное значение, вместо непрерывного сохранения соотношения между мощностью отраженной волны и частотой, определяемой во время операции качания по частичной полосе частот. В этом случае используемая область запоминающего устройства в управляющей секции может уменьшаться.
Затем, управляющая секция 6 выполняет операцию повторного извлечения частоты, чтобы повторно извлекать конкретную частоту случая, когда мощность отраженной волны демонстрирует минимальное значение. Эта операция повторного извлечения частоты идентична вышеописанной операции извлечения частоты.
Как описано выше, согласно устройству для микроволнового нагрева в восьмом варианте осуществления, перед тем как реальная операция нагрева для объекта, который должен быть нагрет, выполняется, частота микроволн, когда мощность отраженной волны, формируемая во время нагрева объекта, является минимальной, извлекается посредством операции извлечения частоты. Когда извлеченная частота используется в качестве микроволновой частоты для фактического нагрева объекта, эффективность преобразования мощности устройства для микроволнового нагрева повышается.
Согласно устройству для микроволнового нагрева в восьмом варианте осуществления, первая выходная мощность, используемая в операции извлечения частоты, задается таким образом, чтобы быть существенно ниже выходной мощности во время реальной операции нагрева. Поскольку выходная мощность во время операции извлечения частоты задается так, как описано выше, даже когда секция 7 формирования колебаний и схемные элементы, составляющие блоки 80a, 80b, 80c и 80d усиления, формируют тепло вследствие мощности отраженной волны во время операции качания частоты микроволн, тепло может в достаточной степени высвобождаться посредством механизма излучения, предусмотренного в каждом элементе. Как результат, надежно не допускается повреждения схемного элемента посредством мощности отраженной волны.
Помимо этого, хотя извлечение микроволновой частоты во время операции нагрева определяется на основе наименьшего значения или минимального значения мощности отраженной волны в устройстве для микроволнового нагрева в восьмом варианте осуществления, микроволновая частота во время операции нагрева может извлекаться посредством следующего способа.
Фиг. 28 показывает один пример синтезированной кривой мощности отраженной волны, вычисляемой на основе данных из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности в устройстве для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления, аналогично фиг. 27. На фиг. 28 вертикальная ось обозначает мощность отраженной волны [Вт], а горизонтальная ось обозначает частоту колебаний [Гц]. Другая операция извлечения частоты далее описывается со ссылкой на фиг. 28.
Управляющая секция 6 сохраняет первую частоту f1, когда мощность отраженной волны достигает минимума в то время, когда микроволновая частота во время операции нагрева извлекается, и в это время  определяется значение мощности отраженной волны Pr1. Далее, управляющая секция 6 качает частоту и сохраняет частоту f1', когда мощность отраженной волны Pr1 увеличивается на заранее определенную величину, например 1 дБ. Помимо этого, управляющая секция 6 продолжает качать частоту и сохраняет вторую частоту f2, когда мощность отраженной волны достигает минимума, и в это время определяется мощность отраженной волны Pr2. Затем, аналогично вышеописанному, управляющая секция 6 качает частоту и сохраняет частоту f2', когда мощность отраженной волны Pr2 увеличивается, например, на 1 дБ. Когда секция 7 формирования колебаний достигает максимальной частоты в 2500 МГц, арифметический процесс, касающийся двух ранее сохраненных частот f1 и f2, выполняется. В частности, вычисляется разность частоты до и после заранее определенной величины. Это выражено следующими формулами:
Δf1=f1-f1',
Δf2=f2-f2'.
Разности частот Δf1 и Δf2, вычисленные так, как описано выше, сравниваются. При этом частота, имеющая большую разность частоты, определяется в качестве микроволновой частоты во время операции нагрева (т.е. частоты f2 в случае кривой частот, показанной на фиг. 28).
Когда минимальное значение мощности отраженной волны сохранено, условие, что минимальное значение должно быть меньше ранее заданной мощности отраженной волны, может быть добавлено.
Когда микроволновая частота во время операции нагрева извлекается так, как описано выше, следующий результат может предоставляться в дополнение к результату, идентичному результату операции извлечения частоты, показанной на фиг. 27. Таким образом, в случае очень остроконечной частотной характеристики считается, что минимальное значение ошибочно определено вследствие шума возмущений. Тем не менее, согласно операции извлечения частоты, показанной на фиг. 28, ошибка определения вследствие шума возмущений исключается, и частота случая, когда мощность отраженной волны является минимальной, может корректно извлекаться. Как результат, повреждение схемного элемента посредством мощности отраженной волны, поскольку реальная операция нагрева выполняется на неправильной частоте, может предотвращаться.
Мощность отраженной волны значительно варьируется в зависимости от вида, конфигурации, температуры и размера объекта, который должен быть нагрет. Помимо этого, поскольку содержание воды в объекте, который должен быть нагрет, варьируется в ходе операции нагрева, поскольку объект нагревается посредством микроволн, мощность отраженной волны непрерывно варьируется. Следовательно, согласно устройству для микроволнового нагрева в восьмом варианте осуществления, когда мощность отраженной волны превышает заранее определенное значение, микроволновая частота во время операции нагрева повторно извлекается. В это время частота, имеющая большую разность Δf, формируемую в пределах заранее определенной величины мощности отраженной волны, выбирается в качестве микроволновой частоты во время операции нагрева, как описано выше. Поскольку частота выбирается так, как описано выше, даже когда частота, выбранная в качестве микроволновой частоты случая, когда мощность отраженной волны является минимальной, смещается по мере того, как операция нагрева продолжается, можно не допускать повышения мощности отраженной волны, число операций повторного извлечения микроволновой частоты во время операции нагрева уменьшается и время для нагрева объекта может существенно сокращаться.
Помимо этого, хотя секция 5 формирования микроволн устройства для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления имеет структуру, в которой микроволны подаются из одной секции 7 формирования колебаний в четыре подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d, как показано на фиг. 25, настоящее изобретение не ограничено этим и может применяться к структуре, в которой каждая из множества подающих секций имеет секцию формирования колебаний. В этом случае операция извлечения частоты выполняется так, как описано выше, на основе мощности отраженной волны, определяемой посредством каждой секции определения мощности, и частота микроволн, излучаемых из каждой подающей секции во время операции нагрева, может извлекаться. Следовательно, согласно устройству для микроволнового нагрева, имеющему такую структуру, микроволны, имеющие оптимальную частоту, могут излучаться из каждой подающей секции, предусмотренной в камере для нагрева, объект в камере для нагрева может эффективно нагреваться, и эффективность преобразования мощности может значительно повышаться.
Хотя устройство для микроволнового нагрева согласно восьмому варианту осуществления имеет структуру, в которой каждая из секций 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности определяет мощность отраженной волны из камеры 4 для нагрева и передает информацию в управляющую секцию 6, оно может иметь структуру, в которой секции 14a, 14b, 14c и 14d определения мощности могут определять не только мощность отраженной волны, но также мощность падающей волны, передаваемую из блоков 80a, 80b, 80c и 80d усиления в подающие секции 21a, 21b, 21c и 21d, соответственно, и передавать определенные сигналы в управляющую секцию 6. В этой структуре, когда управляющая секция 6 определяет микроволновую частоту во время операции нагрева, не только мощность отраженной волны, но также и микроволновая частота во время операции нагрева могут извлекаться с использованием отношения между мощностью отраженной волны и мощностью падающей волны. Согласно этому способу извлечения, секция, в которой мощность отраженной волны определяется посредством способа извлечения частоты, описанного со ссылкой на фиг. 27 и 28, может быть изменена таким образом, что она определяется посредством отношения между мощностью отраженной волны и мощностью падающей волны. В этой структуре, даже когда секция 7 формирования колебаний и блоки 80a, 80b, 80c и 80d усиления имеют частотные характеристики и мощность падающей волны увеличивается или уменьшается на основе частоты, частота случая, когда мощность отраженной волны является наименьшей или минимальной в ходе реальной операции нагрева, может определяться без ошибки. Следовательно, согласно устройству для микроволнового нагрева, имеющему вышеописанную структуру, операция нагрева может всегда выполняться в то время, когда мощность отраженной волны является минимальной, объект, который должен быть нагрет, может эффективно нагреваться, и эффективность преобразования мощности повышается.
Как описано выше, поскольку устройство для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению имеет структуру, в которой множество подающих секций предусмотрено в камере для нагрева, и каждая подающая секция размещается в каждой из заранее определенных позиций, составляющих камеру для нагрева, объект, который должен быть нагрет в камере для нагрева, может надлежащим образом и эффективно нагреваться. Структура секции формирования микроволн для подачи микроволн во множество подающих секций описывается далее. Фиг. 29 - это схематические виды, показывающие различные виды структур секций формирования микроволн в устройстве для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению. Помимо этого, хотя секция формирования микроволн, имеющая четыре выходные секции 501-504 для подачи микроволн в четыре подающие секции, показана на фиг. 29, настоящее изобретение не ограничено четырьмя подающими секциями, а они предоставляются на основе технических требований устройства для микроволнового нагрева, и число выходных секций секции формирования микроволн может быть определено на их основе.
Часть (a) по фиг. 29 - это вид, показывающий секцию формирования микроволн, имеющую множество секций 101-104 формирования колебаний и выходных секций 501-504 для вывода микроволновых сигналов из секций 101-104 формирования колебаний. Согласно этой структуре, секции 101-104 формирования колебаний могут состоять из магнетрона или полупроводниковых элементов. Когда магнетрон используется, необходимо предоставлять поворотную антенну в камере для нагрева и/или металлический механизм перемешивания в камере для нагрева, чтобы способствовать равномерному нагреву. Помимо этого, когда волновод с двумя распределителями используется, разность фаз между двумя подающими секциями может быть задана равной конкретному значению.
Часть (b) по фиг. 29 - это вид, показывающий секцию формирования микроволн, имеющую две секции 101 и 102 формирования колебаний, две секции 201 и 202 распределения мощности для разделения микроволны на две из секций 101 и 102 формирования колебаний, блоки 301-304 усиления для усиления микроволнового сигнала из секций 201 и 202 распределения мощности и выходные секции 501-504 для вывода усиленных микроволновых сигналов.
Часть (c) по фиг. 29 - это вид, показывающий секцию формирования микроволн, имеющую одну секцию 101 формирования колебаний, секцию 201 распределения мощности для разделения микроволнового сигнала на четыре из секции 101 формирования колебаний, блоки 301-304 усиления для усиления микроволнового сигнала из секции 201 распределения мощности и выходные секции 501-504 для вывода усиленных микроволновых сигналов.
Часть (d) по фиг. 29 - это вид, показывающий секцию формирования микроволн, имеющую множество секций 101-103 формирования колебаний, выходные секции 501 и 502 для вывода микроволновых сигналов из секций 101 и 102 формирования колебаний, секцию 201 распределения мощности для разделения на две микроволны из секции 103 формирования колебаний, блоки 301 и 302 усиления для усиления микроволнового сигнала из секции 201 распределения мощности и выходные секции 503 и 504 для вывода усиленных микроволновых сигналов. В этой структуре секции 101 и 102 формирования колебаний могут состоять из магнетрона.
Часть (e) по фиг. 29 - это вид, показывающий секцию формирования микроволн, имеющую множество из, например, двух секций 101 и 102 формирования колебаний, две секции 201 и 202 распределения мощности для разделения на четыре микроволны из секций 101 и 102 формирования колебаний, блоки 301-308 усиления для усиления микроволновых сигналов из секций 201 и 202 распределения мощности, четыре секции 401-404 синтеза мощности, каждая из которых синтезирует два усиленных микроволновых сигнала, и выходные секции 501-504 для вывода синтезированных микроволновых сигналов. Помимо этого, секции 201 и 202 распределения мощности и секции 401 и 404 синтеза мощности имеют одинаковую схемную структуру. Тем не менее, схемный элемент, используемый в секциях 401-404 синтеза мощности, например резистор, имеет большую нагрузочную способность по мощности по сравнению с элементами секций 201 и 201 распределения мощности. Фиг. 30 - это вид, показывающий конкретную схемную структуру секций 401-404 синтеза мощности, в которых используется разветвитель Уилкинсона. Ссылаясь на фиг. 30, микроволновый сигнал вводится в ПОРТ 2 и ПОРТ 3, и синтезированный микроволновый сигнал выводится из ПОРТА 1. Синтетические рабочие характеристики стабилизируются посредством резистора, соединяющего входные стороны ПОРТА 2 и ПОРТА 3. Помимо этого, в случае секций 201 и 202 распределения мощности, микроволновый сигнал вводится в ПОРТ 1, показанный на фиг. 30, и разделенные микроволновые сигналы выводятся из ПОРТА 2 и ПОРТА 3.
Часть (f) по фиг. 29 - это вид, показывающий секцию формирования микроволн, имеющую одну секцию 101 формирования колебаний, секцию 201 распределения мощности для разделения на восемь микроволн из секции 101 формирования колебаний, блоки 301-308 усиления для усиления микроволновых сигналов из секции 201 распределения мощности, четыре секции 401-404 синтеза мощности, каждая из которых синтезирует два усиленных микроволновых сигнала, и выходные секции 501-504 для вывода синтезированных микроволновых сигналов. В структуре, показанной в части (f) по фиг. 29, секции 401-404 синтеза мощности являются идентичными используемым в структуре, показанной в части (e) по фиг. 29.
Как описано выше, секция формирования микроволн для подачи микроволн во множество подающих секций в устройстве для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению включает в себя различные виды структур. Согласно устройству для микроволнового нагрева, имеющему вышеописанные структуры, поскольку множество подающих секций предусмотрено в камере для нагрева, каждая подающая секция размещается в каждой из множества заранее определенных позиций, составляющих камеру для нагрева, и микроволны подаются из секции формирования микроволн в каждую подающую секцию надлежащим образом, объект, который должен быть нагрет в камере для нагрева, может надлежащим образом и эффективно нагреваться.
Промышленная применимость
Поскольку устройство для микроволнового нагрева согласно настоящему изобретению может нагревать объект, который должен быть нагрет, с высокой эффективностью, оно может применяться к различным видам устройств, таким как нагревательное устройство, использующее диэлектрический нагрев, к примеру микроволновая печь, устройство для переработки отходов или микроволновый источник питания в качестве плазменного источника питания устройства для производства полупроводников.