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微波加热装置以及微波加热方法
    【技术领域】
     本发明涉及具有用半导体元件构成的微波产生部的微波加热装置以及微波加热方法。 背景技术 近年来， 替代以往一般用作微波产生部的磁控管， 而提出了使用半导体元件的微 波产生部。 这种使用了半导体元件的微波产生部具有如下优点 ： 小型且能够低成本地构成， 并且能够容易地调整所产生的微波的频率。
     当提供到加热室内的微波功率由被加热物 100％吸收时， 从加热室侧经由天线返 回到微波产生部侧的反射功率为零。 从加热室侧传送到微波产生部侧的反射功率是基于微 波产生部的输出阻抗和加热室的阻抗而产生的。 包含被加热物的加热室的电气特性根据被 加热物的种类、 形状、 量额和加热室内的被加热物的位置等多个条件而变化， 从而加热室的 电气特性时常变化。 因此， 加热室内的被加热物不会始终吸收掉全部微波功率， 从而会产生 反射功率。
     在微波加热装置中， 为了排除反射功率的影响， 一般使用隔离器。例如， 参照日本 特开 2006-128075 号公报。这样使用了隔离器的微波加热装置能够可靠地排除反射功率的 影响， 成为不会因反射功率而损坏微波产生部的半导体元件的结构。
     在日本特开昭 56-96486 号公报中， 公开了如下结构的微波加热装置 ： 在进行实际 的加热动作前， 在预定的频带之间扫描微波的频率， 存储该频带之间使得反射功率最小的 振荡频率。该微波加热装置在实际的加热动作中， 从加热室内的天线放射出预先存储的振 荡频率的微波， 对作为加热室内的加热对象的被加热物进行加热。 通过这样的结构， 在该以 往的高频加热装置中实现了功率转换效率的提高。
     现有技术文献
     专利文献
     【专利文献 1】 日本特开 2006-128075 号公报
     【专利文献 2】 日本特开昭 56-96486 号公报
     【非专利文献】
     【非专利文献 1】 鈴木清著 「マイクロ波回路の基礎」 啓学出版、 1971 年 6 月 25 日、 P.163
     发明概要
     发明要解决的课题
     在使用半导体元件作为微波产生部的微波加热装置中， 在使用隔离器来防止反射 功率对半导体元件的破坏的情况下， 隔离器是非常昂贵且体积大的部件， 因此从装置的大 型化和经济性的观点看， 并不理想。 因此， 使用磁控管作为微波产生部的以往的微波加热装 置针对反射功率的能力强而且便宜， 所以使用者容易购买且便利性高。此外， 在使用半导体元件作为微波产生部的微波加热装置中， 在进行实际的加热 动作的前阶段中， 搜索并存储预定的频带之间使反射功率最小的频率， 通过所存储的频率 进行加热动作。但是， 这种微波加热装置为如下结构 ： 在加热中负载的状态发生变化、 从而 反射功率的动作发生了变化的状况下， 仍利用预先存储的频率进行加热动作， 因此反射功 率成为可能损坏半导体元件的值， 并且无法应对加热动作中的反射功率变化。
     本发明的目的在于提供如下的微波加热装置以及微波加热方法 ： 能够可靠地防止 反射功率对微波产生部的破坏， 且高效地对加热室内的被加热物进行加热。
     用于解决课题的手段
     本发明的第 1 方面的微波加热装置具有 ： 加热室， 其收纳被加热物 ； 振荡部， 其输 出预定频带内的振荡频率的信号 ； 功率放大部， 其对所述振荡部的输出进行功率放大 ； 供 电部， 其将所述功率放大部的输出提供到所述加热室 ； 功率检测部， 其检测从所述加热室经 由所述供电部反射到所述功率放大部的反射功率和从所述功率放大部提供到所述供电部 的供给功率 ； 以及控制部， 其输入来自所述功率检测部的反射功率信号和供给功率信号， 控 制所述振荡部的振荡频率和所述功率放大部的输出， 所述控制部构成为 ： 在开始对所述加 热室内的被加热物的加热动作前， 以比加热动作时提供给所述供电部的额定供给功率低的 频率扫描功率执行预定频带的频率扫描动作来搜索最小反射功率， 根据所述最小反射功率 调整加热时提供给所述供电部的供电功率， 以所述频率扫描动作中表现出最小反射功率的 振荡频率进行加热动作。这样构成的第 1 方面的微波加热装置能够可靠地防止反射功率的 反射能量对微波产生部的破坏， 能够以较高的加热效率对被加热物进行加热。 在本发明的第 2 方面的微波加热装置中， 所述第 1 方面的所述控制部构成为 ： 在开 始对所述加热室内的被加热物的加热动作前， 以频率扫描功率执行预定频带的频率扫描动 作， 决定使得反射功率相对于供给功率的反射比率成为最小值的振荡频率， 根据所决定的 振荡频率处的最小反射功率调整提供给所述供电部的供电功率。这样构成的第 2 方面的微 波加热装置能够在反射功率较大时降低加热输出， 反之在反射功率较小时提高加热输出， 以额定输出进行加热。 因此， 本发明的微波加热装置即使不使用隔离器， 也能够防止作为功 率单元的功率放大部中使用的半导体元件在加热动作中因反射功率的反射能量而损坏。
     在本发明的第 3 方面的微波加热装置中， 所述第 2 方面的所述控制部构成为 ： 在对 所述加热室内的被加热物的加热动作开始后， 中断加热动作预定时间， 以频率扫描功率执 行预定频带的频率扫描动作， 再次决定使得反射功率相对于供给功率的反射比率成为最小 值的振荡频率， 并且根据再次决定的振荡频率处的最小反射功率调整提供给所述供电部的 供电功率。这样构成的第 3 方面的微波加热装置在反射比率较小时增大加热输出而以额定 功率进行加热， 反之在反射比率较大时减小加热输出， 由此， 即使不使用隔离器， 也能够可 靠地防止作为功率单元的功率放大部的半导体元件在加热动作中因反射能量而损坏。
     在本发明的第 4 方面的微波加热装置中， 所述第 1 方面的所述控制部也可以构成 为： 当以开始对所述加热室内的被加热物的加热动作前执行频率扫描动作所决定的振荡频 率开始加热动作之后， 中断加热动作而再次执行所述频率扫描动作， 再次决定获得所述功 率检测部检测到的最小反射功率的振荡频率， 以再次决定的振荡频率转移到加热动作。这 样构成的第 4 方面的微波加热装置在加热动作前通过频率扫描动作， 搜索使得反射功率最 小的动作条件， 根据其搜索结果进行加热动作， 因此能够将向功率放大器输入过大的反射
     功率的反射能量这一状况防患于未然， 防止功率放大器因反射功率的发热而损坏， 能够实 现高效的加热动作。此外， 例如， 在像被加热物为冷冻食品那样、 加热室的阻抗因被加热物 的解冻而有较大差异的情况下， 由于在加热动作停止中再次进行最恰当的振荡频率的设 定， 因此也能够根据被加热物的状态， 始终实现高效的加热动作。
     在本发明的第 5 方面的微波加热装置中， 所述第 4 方面的所述控制部也可以构成 为： 以预先设定的时间间隔反复进行加热动作与加热动作停止， 所述加热动作停止是指中 断加热动作而执行频率扫描动作。在这样构成的第 5 方面的微波加热装置中， 在加热室的 阻抗因被加热物的状态、 例如被加热物的解冻而有较大差异的情况下， 由于每经过预定时 间进行最恰当振荡频率的设定， 因此也能够根据被加热物的状态实现高效的加热动作。
     在本发明的第 6 方面的微波加热装置中， 所述第 4 方面的所述控制部也可以构成 为： 在加热动作开始后， 当所述功率检测部检测到的反射功率达到预定的阈值以上时， 进行 中断加热动作而执行频率扫描动作的加热动作停止。这样构成的第 6 方面的微波加热装置 在加热室的阻抗因被加热物的状态而有较大差异从而反射功率变大的情况下， 由于在加热 动作停止中再次进行最恰当振荡频率的设定， 因此也能够根据被加热物的状态实现高效的 加热动作。 在本发明的第 7 方面的微波加热装置中， 所述第 6 方面的所述控制部也可以构成 为： 在预先设定的时间内由功率检测部检测到的反射功率未达到阈值以上时， 中断加热动 作而执行频率扫描动作。这样构成的第 7 方面的微波加热装置在加热动作中反射功率未达 到阈值以上的情况下， 也考虑加热室的阻抗变化， 停止加热动作而再次进行最恰当振荡频 率的设定， 因此也能够实现高效的加热动作。
     本发明的第 8 方面的微波加热装置是在所述第 1 方面至第 7 方面中， 该微波加热 装置还具有对所述振荡部的输出进行分配而提供给多个功率放大部的功率分配部， 该微波 加热装置构成为 ： 将来自所述多个功率放大部的输出分别提供给多个供电部而向所述加热 室放射微波。这样构成的第 8 方面的微波加热装置是从多个供电部向加热室内放射微波的 结构， 因此在加热室的内部空间对微波进行合成。其结果， 第 8 方面的微波加热装置可通 过多个供电部对加热室集中供电而得到高输出， 并且能够将多个供电部分散配置于加热室 中， 因此能够有效灵活地利用构成外观的壳体与加热室之间的空间， 能够高效地配置结构 部件而实现小型化。
     本发明的第 9 方面的微波加热装置是在所述第 1 方面至第 7 方面中， 该微波加热 装置还可以具有 ： 功率分配部， 其对所述振荡部的输出进行分配而提供给多个功率放大部 ； 以及相位控制部， 其能够改变提供给所述多个功率放大部的微波功率的相位， 该微波加热 装置可以构成为 ： 将来自所述多个功率放大部的输出分别提供给多个供电部而向所述加热 室放射微波。这样构成的第 9 方面的微波加热装置是如下结构 ： 从多个供电部向加热室内 放射微波， 并且能够改变供电部之间的相位差。这样， 由于能够改变相位差， 因此能够自由 形成电磁场分布， 从而能够选择性地对被加热物中的特定部位进行加热。
     本发明的第 10 方面的微波加热方法包含以下步骤 ： 由振荡部输出预定频带内的 振荡频率的信号 ； 由所述功率放大部对所述振荡部的输出进行功率放大 ； 由供电部将所述 功率放大部的输出提供到所述加热室 ； 由功率检测部检测从所述加热室侧经由所述供电部 反射到所述功率放大部的反射功率和从所述功率放大部提供到所述供电部的供给功率 ； 以
     及控制部被输入来自所述功率检测部的反射功率信号和供给功率信号， 控制所述振荡部的 振荡频率和所述功率放大部的输出， 该微波加热方法还包含以下步骤 ： 在开始对加热室内 的被加热物的加热动作前， 以比加热动作时对加热室内的被加热物输出微波的额定供给功 率低的频率扫描功率执行预定频带的频率扫描动作来搜索最小反射功率 ； 根据所述最小反 射功率调整加热时提供给所述供电部的供电功率 ； 以及以所述频率扫描动作中表现出最 小反射功率的振荡频率进行加热动作。这样构成的第 10 方面的微波加热方法能够可靠地 防止反射功率对微波产生部的破坏， 能够以较高的加热效率对加热室内的被加热物进行加 热。
     本发明的第 11 方面的微波加热方法是在所述第 10 方面中， 该微波加热方法包含 以下步骤 ： 在开始对所述加热室内的被加热物的加热动作前， 以频率扫描功率执行预定频 带的频率扫描动作， 决定使得反射功率相对于供给功率的反射比率成为最小值的振荡频 率； 以及根据所决定的振荡频率处的最小反射功率调整提供给所述供电部的供电功率。这 样构成的第 11 方面的微波加热方法能够在反射功率较大时降低加热输出， 反之在反射功 率较小时提高加热输出， 以额定输出进行加热。因此， 第 11 方面的微波加热方法即使不使 用隔离器， 也能够防止作为功率单元的功率放大部中使用的半导体元件在加热动作中因反 射功率的反射能量而损坏。 本发明的第 12 方面的微波加热方法是在所述第 10 方面中， 该微波加热方法包含 以下步骤 ： 在开始对所述加热室内的被加热物的加热动作前， 以频率扫描功率执行预定频 带的频率扫描动作， 决定所述功率检测部检测到的反射功率成为最小的振荡频率 ； 在以所 决定的振荡频率开始加热动作之后， 中断加热动作而执行所述频率扫描动作， 再次决定获 得所述功率检测部检测到的最小反射功率的振荡频率 ； 以及以再次决定的振荡频率转移到 加热动作。这样构成的第 12 方面的微波加热方法在反射比率较小时增大加热输出而以额 定功率进行加热， 反之在反射比率较大时减小加热输出， 由此， 即使不使用隔离器， 也能够 防止作为功率单元的功率放大部的半导体元件在加热动作中因反射能量而损坏。
     本发明的第 13 方面的微波加热方法是在所述第 12 方面中， 也可以以预先设定的 时间间隔反复进行加热动作与加热动作停止， 所述加热动作停止是指中断加热动作而执行 频率扫描动作。关于这样构成的第 13 方面的微波加热方法， 在加热室的阻抗因被加热物的 状态、 例如被加热物的解冻而有较大差异的情况下， 由于每经过预定时间进行最恰当振荡 频率的设定， 因此也能够根据被加热物的状态实现高效的加热动作。
     本发明的第 14 方面的微波加热方法是在所述第 12 方面中， 也可以在加热动作开 始后， 当所述功率检测部检测到的反射功率达到预定的阈值以上时， 进行中断加热动作而 执行频率扫描动作的加热动作停止。这样构成的第 14 方面的微波加热方法在加热室的阻 抗因被加热物的状态而有较大差异从而反射功率变大的情况下， 在加热动作停止中再次进 行最恰当振荡频率的设定， 因此也能够根据被加热物的状态实现高效的加热动作。
     本发明的第 15 方面的微波加热方法是在所述第 12 方面中， 也可以在预先设定的 时间内由功率检测部检测到的反射功率未达到阈值以上时， 中断加热动作而执行频率扫描 动作。这样构成的第 15 方面的微波加热方法在加热动作中反射功率未达到阈值以上的情 况下， 也停止加热动作而再次进行最恰当振荡频率的设定， 因此也能够根据被加热物的状 态实现高效的加热动作。
     发明的效果
     根据本发明， 能够提供如下的微波加热装置以及微波加热方法 ： 通过频率扫描动 作来搜索使得反射功率最小的动作条件， 从而能够可靠地防止加热动作中过大的反射功率 的反射能量对微波产生部的破坏， 并且实现较高的加热效率。 附图说明
     图 1 是示出本发明的实施方式 1 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框图。 图 2 是示出本发明的实施方式 1 的微波加热装置中的功率放大部的结构的框图。
     图 3 是示出本发明的实施方式 1 的微波加热装置的概略结构的图。
     图 4 是示出微波加热装置的容许频带中、 反射电压 ( 反射波 ) 相对于供给电压 ( 透 射波 ) 的反射比率的变化的曲线图。
     图 5 是示出本发明的实施方式 1 的微波加热装置中的加热动作的过程的说明图。
     图 6 是示出与在本发明的实施方式 1 的微波加热装置中的最小比率搜索动作中检 测到的反射比率相关的频率特性曲线的曲线图。
     图 7 是示出本发明的实施方式 2 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框 图。
     图 8 是示出本发明的实施方式 3 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框 图。
     图 9 是示出本发明的实施方式 4 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框 图。
     图 10 是示出了本发明的实施方式 4 的微波加热装置中由功率检测部检测到的反 射功率的频率特性曲线的一例的曲线图。
     图 11 是示出本发明的实施方式 5 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框 图。
     具体实施方式
     下面， 作为本发明的微波加热装置的实施方式， 参照附图对微波炉进行说明。另 外， 本发明的微波加热装置不限于以下实施方式所记载的微波炉的结构， 还包含基于与以 下实施方式中说明的技术思想同等的技术思想和该技术领域中的技术常识而构成的微波 加热装置。
     ( 实施方式 1)
     图 1 是示出作为本发明的实施方式 1 的微波加热装置的微波炉中的供电路径的主 要结构的框图。在图 1 中， 用半导体元件构成的振荡部 2 输出预定频带 ( 例如 2400MHz ～ 2500MHz) 内的振荡频率的信号。 作为功率单元的功率放大部 3 用具有对来自振荡部 2 的微 波功率进行放大的功能的多个半导体元件构成。
     振荡部 2 和功率放大部 3 是微波的频带的功率流， 而从振荡部 2 输出的功率是比 较小的功率。从振荡部 2 输入到功率放大部 3 的功率是几 mW 以下的微小功率， 在功率放大 部 3 中进行功率放大， 从而能够经由功率检测部 4 向作为天线的供电部 5 提供大约 1000W的功率。 功率检测部 4 使来自功率放大部 3 的微波输出透过而提供给供电部 5， 检测透射 过功率检测部 4 的透射功率。该透射功率是从供电部 5 放射到加热室 7 内的入射波的供给 功率。此外， 功率检测部 4 检测从加热室侧经由供电部 5 返回到功率放大部 3 的反射波的 反射功率。这样在功率检测部 4 中， 检测出提供给供电部 5 的供给功率信号 Pf、 和供电部 5 从加热室侧接收到的反射功率信号 Pr。电源部 6 由所谓的绝缘型 AC-DC 转换器构成， 形成 了提供给功率放大部 3 的电源电压 Vdd 和接地线 GND。
     控制部 1 输入来自功率检测部 4 的供给功率信号 Pf 和反射功率信号 Pr， 计算反 射功率信号 Pr 相对于供给功率信号 Pf 的反射比率 (Pr/Pf)。此外， 控制部 1 根据反射比 率 (Pr/Pf) 的计算结果， 将改变振荡部 2 的频率的频率控制信号 Cf 输出到振荡部 2， 并将 改变输出功率的功率控制信号 Cp 输出到功率放大部 3。另外， 对于实施方式 1 的微波加热 装置， 用以下例子来进行说明 ： 作为供给功率信号 Pf 与反射功率信号 Pr 的反射比率 (Pr/ Pf)， 检测供给功率信号 Pf 中的供给电压 Vf 和反射功率信号 Pr 中的反射电压 Vr， 计算其 比率 (Vr/Vf) 作为反射比率， 从而形成针对振荡部 2 的频率控制信号 Cf 和针对功率放大部 3 的功率控制信号 Cp。功率放大部 3 的具体情况将在后面用另一附图进行描述。供电部 5 是用于放射微波的天线， 将在功率放大部 3 中放大后的微波功率提供到加热室 7 内。
     在实施方式 1 的微波加热装置中， 如上所述， 在功率放大部 3 中放大后的微波经由 功率检测部 4 进行传播， 从供电部 5 放射到加热室 7 内。在实施方式 1 的微波加热装置中， 作为天线的供电部 5 被配设于加热室 7 的底面， 功率检测部 4 被配置于加热室 7 的外侧的 底面侧。功率检测部 4 和供电部 5 经由形成于加热室 7 底面的小直径开口而连接。
     作为实施方式 1 的微波加热装置中的微波产生部 20， 包含控制部 1、 振荡部 2、 功率 放大部 3、 功率检测部 4 和供电部 5。
     在功率放大部 3 中进行放大后的微波经由功率检测部 4 提供给作为天线的供电部 5， 并从该供电部 5 放射到加热室 7。所放射的微波被载置在固定于加热室 7 内部的载置台 6 上的被加热物 15 吸收， 在使用者所设定的加热条件下对被加热物 15 进行感应加热。
     接着， 使用图 2 对实施方式 1 的微波加热装置中的作为功率单元的功率放大部 3 进行说明。图 2 是示出实施方式 1 的微波加热装置中的功率放大部 3 的结构的框图。
     功率放大部 3 是在使用了导电体图案的电路中设置多个半导体元件而构成的， 所 述导电体图案形成在由低介电损耗材料构成的电介质基板的单面上。从振荡部 2 输出的微 弱的微波在前级前置放大器 8、 中级前置放大器 9 和后级前置放大器 10 中分别被放大 10dB 左右， 放大到大约 10W 的较大功率。将由前级前置放大器 8、 中级前置放大器 9 和后级前置 放大器 10 构成的放大部分称作驱动部 11。
     处于驱动部 11 的后级的输出部 12 被输入较大的功率 ( 大约 10W)， 且为了对该功 率进行放大而由第 1 末级放大器 13 和第 2 末级放大器 14 的并联连接构成。在该输出部 12 中， 由于需要大约 20dB 的增益， 因此通过第 1 末级放大器 13 和第 2 末级放大器 14 的并联 连接来实现该功能。在如上构成的功率放大部 3 中， 为了使对微波进行放大的作为放大元 件的半导体元件良好地工作， 在各半导体元件的输入侧和输出侧分别设有匹配电路。
     接着， 使用图 3 对实施方式 1 的微波加热装置的概略结构进行说明。图 3 是示出 实施方式 1 的微波加热装置的概略结构的图。另外， 在图 3 中省略了图 1 所示的电源部 6。
     如图 3 所示， 实施方式 1 的微波加热装置具有加热室 7， 该加热室 7 具有用于收纳 被加热物 15 的大致长方体的构造。加热室 7 由以下部分构成 ： 壁板， 其通过金属材料构成 顶面、 底面、 左侧面、 右侧面和背面 ； 开闭门 ( 未图示 )， 其进行开闭以便取出、 放入被加热物 15 ； 以及用于载置被加热物 15 的载置台 16。这样构成的加热室 7 的结构是 ： 通过关闭开闭 门， 将提供到加热室内的微波封闭在加热室内部。
     接着， 对实施方式 1 的微波加热装置的加热动作进行说明。
     在针对被加热物 15 的一般的微波加热中， 额定高频输出处于 700W ～ 1000W 左右 的范围。在实施方式 1 的微波加热装置中， 构成为能够在 700W ～ 1000W 的范围内改变高频 输出来作为额定高频输出。
     作为在加热室 7 内被微波加热的被加热物 15， 从爆米花那样的含水量极少的轻负 载、 到使用了砂锅的炖菜那样的中等负载、 以至较大的火鸡那样的大负载， 种类千差万别。 并且， 有时还会因使用者的误操作而在加热室 7 内不存在被加热物的无负载状态下使用。 由此， 从供电部 5 看的加热室 7 内的阻抗随使用状况而大幅变化。此外， 对于解冻冷冻食品 的情况等， 由于冰的介电常数低， 因此有时会成为接近空置状态的阻抗。
     例如， 在微波炉的容许频带 ( 例如 2400MHz ～ 2500MHz) 中， 反射电压 Vr 相对于供 给电压 Vf 的反射比率 (Vr/Vf) 随负载种类而大幅变化。 使 用 作 为 微 波 加 热 装 置 的 微 波 炉， 改 变 负 载 的 种 类， 进行了与容许频带内 (2400MHz ～ 2500MHz) 的反射电压 Vr 相对于供给电压 Vf 的反射比率 (Vr/Vf) 的变化相关 的仿真实验。
     图 4 示出了与各种负载对应的、 微波炉的容许频带内 (2400MHz ～ 2500MHz) 的反 射电压 Vr 相对于供给电压 Vf 的反射比率 (Vr/Vf) 的变化。在该仿真实验中， 作为大负载， 用曲线 A 表示与 500cc 水的负载相当的被加热物的情况， 作为中等负载， 用曲线 B 表示与 285cc 水的负载相当的被加热物的情况， 并且作为小负载， 用曲线 C 表示与 90cc 水的负载相 当的被加热物的情况。另外， 在该仿真实验中， 透射过功率检测部 4 而提供给供电部 5 的微 波的供给功率为 10W 的小功率且大致固定， 在容许频带内进行频率扫描动作， 每隔预定时 间计测了此时的频率处的反射功率。
     如图 4 的曲线图所示， 在容许频带内的反射比率 (Vr/Vf) 中， 曲线 A 表示对作为使 用者一般使用的负载的较大负载即与 500cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况。在 该曲线 A 的情况下， 点 a 是反射比率最小的点， 该点 a 的微波频率为 “F1” 。
     因此， 示出了这样的情况 ： 在对与 500cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情 况下， 如果将从振荡部 2 输出的频率选定为 “F1” ， 则微波能量由被加热物高效吸收， 此时作 为被加热物的食品中的微波能量的吸收为最大状态。此外， 反射比率 (Vr/Vf) 最小的情况 被视为相对于此时的微波输出的反射功率也最小， 当增加对供电部的供给功率 (Pf) 时， 因 该反射比率而产生反射功率 (Pr)。因此， 即使在频率 F1 处以额定输出进行加热动作， 也不 会因反射功率而向功率放大部 3 的半导体元件施加过大的热压， 不会损坏半导体元件。
     接着说明图 4 中用曲线 B 表示的、 对中等负载的与 285cc 水的负载相当的被加热 物进行加热的情况。在该曲线 B 的情况下， 点 b 是反射比率 (Vr/Vf) 最小的点， 该点 b 的微 波频率为 “F2” 。 因此， 在对与 285cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况下， 如果将从 振荡部 2 输出的频率选定为 “F2” ， 则微波能量由被加热物高效吸收， 作为被加热物的食品
     中的微波能量的吸收为最大状态。此外， 反射比率 (Vr/Vf) 最小的情况被视为相对于此时 的微波输出的反射功率最小。
     但是， 相比于对与 500cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况， 在对与 285cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况下， 能量吸收量变少， 反射功率变大。因此， 在对 与 285cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况下， 施加给功率放大部 3 的半导体元件 的反射能量的影响比对与 500cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况大。
     接着说明在图 4 中用曲线 C 表示的、 对小负载的与 90cc 水的负载相当的被加热物 进行加热的情况。在该曲线 C 的情况下， 点 c 是反射比率 (Vr/Vf) 最小的点， 该点 c 的微波 频率为 “F3” 。因此， 在对与 90cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况下， 如果将从振 荡部 2 输出的频率选定为 “F3” ， 则微波能量由被加热物高效吸收， 作为被加热物的食品中 的微波能量的吸收为最大状态。此外， 反射比率 (Vr/Vf) 最小的情况被视为相对于此时的 微波输出的反射功率最小。
     但是， 相比于对与 500cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况、 以及对与 285cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况， 在对与 90cc 水的负载相当的被加热物进 行加热的情况下， 能量吸收量进一步变少， 反射功率变得很大。因此， 在对与 90cc 水的负载 相当的被加热物进行加热的情况下， 施加给功率放大部 3 的半导体元件的反射能量的影响 明显大于对与 500cc 水的负载相当的被加热物进行加热的情况。 如上所述， 在对与 285cc 水的负载相当的被加热物进行加热、 以及对与 90cc 水的 负载相当的被加热物进行加热的情况下， 即使选定了使得反射比率 (Vr/Vf) 最小的频率， 曲线 B 的点 b 和曲线 C 的点 c 处的反射能量也比曲线 A 的点 a 处的反射能量大。因此， 在 以所选定的频率 (F2 或 F3) 将额定高频输出 ( 例如 700W ～ 1000W) 施加给被加热物的情况 下， 功率放大部 3 的半导体元件有可能因反射功率的反射能量受到损伤， 进而被损坏。
     因此， 在本发明的实施方式 1 的微波加热装置中， 构成为 ： 根据所选定的振荡频率 处的反射比率， 利用恰当的高频输出对被加热物进行加热， 减轻反射功率对功率放大部 3 的半导体元件的影响。使用图 5 来说明在实施方式 1 的微波加热装置中， 通过所选定的振 荡频率以恰当的高频输出进行加热的手段。图 5 是示出实施方式 1 的微波加热装置中的加 热动作的过程的说明图。在图 5 中， 纵轴是微波输出 [W]， 横轴是微波加热装置的加热处理 时间 [ 秒 ]。
     在实施方式 1 的微波加热装置中， 当使用者按压了加热动作的开始键时， 开始加 热动作。在开始加热动作时， 将微波输出设定为第 1 输出 “Ppre” 这一微小输出 ( 频率扫描 功率， 例如 10W)。 该第 1 输出 “Ppre” 被选定为较小的功率 ： 在该功率下， 即使供给功率 (Pf) 的 100％作为反射功率 (Pr) 而返回， 功率放大部 3 的半导体元件也不会因反射能量而受到 损伤。在输出第 1 输出 “Ppre” 的搜索期间 tp 内， 检测容许频带内 (2400MHz ～ 2500MHz) 的反射电压 (Vr) 相对于供给电压 (Vf) 的反射比率的变化， 检测该反射比率最小时的值。
     在实施方式 1 的微波加热装置中， 将检测反射电压 (Vr) 相对于供给电压 (Vf) 的 反射比率最小时的值的频率扫描动作称作最小比率搜索动作。另外， 关于实施方式 1 的微 波加热装置， 是以执行检测反射电压 (Vr) 相对于供给电压 (Vf) 的反射比率最小时的值的 最小比率搜索动作的例子进行说明， 不过， 本发明也包含执行检测反射功率 (Pr) 相对于供 给功率 (Pf) 的反射比率最小时的值的最小比率搜索动作的结构， 且可通过同样的结构来
     实现。 最小比率搜索动作响应于使用者按压加热动作的开始键而开始， 在搜索期间 tp 内结束。对于微波频率， 在从检测对象频带的最低频率 ( 例如 2400MHz) 到最高频率 ( 例如 2500MHz) 的范围内， 每隔固定频率执行该最小比率搜索动作。 此时， 依次检测从功率检测部 4 提供给供电部 5 的供给电压 (Vf)、 以及从加热室侧经由供电部 5 输入到功率检测部 4 的 反射电压 (Vr)。根据在最小比率搜索动作中检测到的反射比率， 检测表现出最小反射比率 值的振荡频率。另外， 上面以仅在从检测对象频带的最低频率到最高频率这一个方向上执 行最小比率搜索动作的例子进行了说明， 但也可以在从检测对象频带的最高频率到最低频 率这一个方向上执行， 或者也可以通过往复动作来执行搜索动作。
     在控制部 1 中， 对在上述最小比率搜索动作中检测到的最小反射比率 (Vr/Vf) 与 预先设定的第 1 阈值 (T1) 以及第 2 阈值 (T2) 进行比较。此处， 第 1 阈值 (T1) 被设定为比 第 2 阈值 (T2) 小的值 (T1 ＜ T2)。
     如果最小比率搜索动作中检测到的最小反射比率是小于第 1 阈值 (T1) 的值， 则该 值的大小为 ： 即使通过获得该最小反射比率的振荡频率以额定高频输出进行实际的加热动 作， 功率放大部 3 的半导体元件也不会因此时产生的反射功率的反射能量而损坏。因此， 在 微波加热装置中， 控制部 1 送出功率控制信号 Cp 而进行控制， 使得功率放大部 3 输出第 1 额定高频输出 (Pmax)。
     此外， 如果在搜索期间 tp 的最小比率搜索动作中检测到的最小反射比率 (Vr/Vf) 大于等于第 1 阈值 (T1) 且小于第 2 阈值 (T2)， 则控制部 1 控制为， 使得功率放大部 3 输出 比第 1 额定高频输出 (Pmax， 例如 1000W) 低的第 2 额定高频输出 (Pmid， 例如 850W)。考虑 此时的反射比率， 将对功率放大部 3 的输出进行控制的第 2 额定高频输出 (Pmid) 设定为损 坏界限以下的较小的值， 使得此时产生的反射能量不会损坏功率放大器 4 的半导体元件。 因此， 即使用第 2 额定高频输出 (Pmid) 对该被加热物进行加热动作， 功率放大部 3 的半导 体元件也不会因此时产生的反射能量而损坏。
     此外， 如果在搜索期间 tp 的最小比率搜索动作中检测到的最小反射比率 (Vr/Vf) 大于等于第 2 阈值 (T2)， 则控制部 1 控制为， 使得功率放大部 3 输出比第 2 额定高频输出 (Pmid) 更低的第 3 额定高频输出 (Pmid， 例如 700W)。考虑此时的反射比率， 将对功率放大 部 3 的输出进行控制的第 3 额定高频输出 (Pmin) 设定为损坏界限以下的较小的值， 使得此 时产生的反射能量不会损坏功率放大部 3 的半导体元件。因此， 即使用第 3 额定高频输出 (Pmin) 对该被加热物进行加热动作， 功率放大部 3 的半导体元件也不会因此时产生的反射 能量而损坏。
     另外， 在实施方式 1 的微波加热装置中， 以构成为使用两个阈值 (T1、 T2) 从三个额 定高频输出 (Pmax、 Pmid、 Pmin) 中选择期望的额定高频输出的例子进行了说明， 但本发明 不限于该例。在本发明中， 可构成为使用多个阈值从多个额定高频输出中进行选择。
     此外， 在实施方式 1 的微波加热装置中， 即使以使用者所设定的加热条件设定了 高频输出， 也考虑到装置的安全性而设定为不让功率放大部 3 的半导体元件因反射能量而 损坏。 即， 即使在使用者设定了较高的高频输出的情况下， 当对于此时的被加热物的反射比 率较差时， 也能够在反射能量不对半导体元件产生不良影响的范围内设定为最大的高频输 出。
     接着， 对实施方式 1 的微波加热装置中的最小比率搜索动作进行说明。将此处的 最小比率搜索动作称作预搜索， 在容许频带 (2400 ～ 2500MHz) 中， 每隔固定频率就扫描测 定供给功率 Pf( 供给电压 Vf) 和反射功率 Pr( 反射电压 Vr)， 计算反射比率 Pr/Pf(Vr/Vf)。 根据其计算结果求取最小反射比率， 设定此时的振荡频率。
     关于加热用的微波输出的决定， 如前所述使用阈值预先设定表示最小反射比率 Pr/Pf(Vr/Vf) 的值与高频输出之间的关系的表， 基于该表来计算与检测到的最小反射比率 Pr/Pf(Vr/Vf) 的值对应的恰当的高频输出， 利用计算出的高频输出对该被加热物进行加热 而实现最佳化。
     此外， 关于加热用的微波输出的设定， 也可以是如下方法 ： 预先设定以最小反射比 率 Pr/Pf(Vr/Vf) 的值为因数的加热输出的函数， 将检测到的最小反射比率 Pr/Pf(Vr/Vf) 的值代入该函数来计算高频输出， 利用计算出的高频输出对该被加热物进行加热而实现最 佳化。该最佳化方法是在控制部 1 中实施的， 但由于使用了较多运算等， 因而优选使用微型 计算机。
     接着， 使用图 6 对实施方式 1 的微波加热装置中的最小比率搜索动作即预搜索的 方法进行说明。图 6 是示出与实施方式 1 的微波加热装置中的最小比率搜索动作中检测到 的反射比率相关的频率特性曲线的曲线图。
     在实施方式 1 的微波加热装置中， 以该容许频带 (2400 ～ 2500MHz) 中的最小频 率 2400MHz 为出发点， 以最大频率 2500MHz 为最终点自动进行频率扫描动作 ( 扫描动作 )。 在该扫描动作中， 每隔预定的固定增加时间 (t1、 t2、 ··、 tx、 ··、 tn) 测定供给功率 ( 供 给电压 ) 和反射功率 ( 反射电压 )， 依次计算反射比率 Pr/Pf(Vr/Vf) 的值。由于这样地在 频率扫描动作中每隔固定时间测定供给功率 ( 供给电压 ) 和反射功率 ( 反射电压 )， 因此 能够从最小频率 2400MHz 起计算出每隔固定频率的反射比率 Pr/Pf(Vr/Vf) 的值。由此， 在 频率扫描动作中， 每隔规定增加时间 (t1、 t2、 ··、 tx、 ··、 tn-1、 tn) 依次计算反射比率 Pr/Pf(Vr/Vf) 的值， 在成为与最终点的 2500MHz 最接近的频率的时间 tn 处计算出反射比率 Pr/Pf(Vr/Vf) 的值时， 该最小比率搜索动作结束。
     另外， 作为测定间隔的增加时间 (Δt) 是固定的， 在搜索期间 tp 中执行 n 次最小 比率搜索动作， 因此一次测定时间为 tp/n。在该最小比率搜索动作中， 频率和反射比率 Pr/ Pf(Vr/Vf) 的值被存储到控制部 1 中设置的存储单元中。
     如图 6 的频率特性曲线所示， 在时刻 tx 处检测到反射比率 (Vr/Vf) 最小时的频率 Fmin， 且获得了反射比率 (Vr/Vf) 的值 R1。根据所获得的反射比率 (Vr/Vf) 的值 R1， 如前 所述那样求出加热用的微波输出。如果这样地求取微波输出并合理化， 则能够在不使用隔 离器的情况下防止半导体元件损坏， 能够提供可靠性高的微波加热装置。
     ( 实施方式 2)
     以下， 参照图 7 对本发明的实施方式 2 的微波加热装置进行说明。图 7 是示出本 发明的实施方式 2 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框图。
     如图 7 所示， 实施方式 2 的微波加热装置在振荡部 2 的后级具有功率分配部 17。 在实施方式 2 的微波加热装置中， 功率分配部 17 将来自振荡部 2 的 2400MHz ～ 2500MHz 频 带的信号分配给多个作为功率单元的功率放大部 3a、 3b。在各功率放大部 3a、 3b 中被放大 的微波经由各个功率检测部 4a、 4b 从多个供电部 5a、 5b 放射到加热室内。在实施方式 2 的微波加热装置中， 一个作为功率单元的功率放大部所能放大的功 率是有限的， 因此构成为， 使用多个功率放大部放大为期望的功率并提供给供电部。因此， 在实施方式 2 的微波加热装置中， 目的是要减小在一个作为功率单元的功率放大部中处理 的功率， 在加热室中对在多个功率放大部中放大后的微波进行空间合成而得到期望的微波 输出。
     实施方式 2 的微波加热装置中使用的功率分配部 17 被配设在小功率系统的振荡 部的后级。功率分配部 17 例如可以是威尔金森型分配器那样在输出之间不产生相位差的 同相分配器， 也可以是分支线型和鼠圈型那样在输出之间产生相位差的分配器。
     此外， 功率分配部 17 将从振荡部 2 输入的微波的高频功率的大致 1/2 的功率传播 到各功率放大部 3a、 3b。 在各功率放大部 3a、 3b 中放大后的微波功率通过各功率检测部 4a、 4b 被传送到各个供电部 5a、 5b。由此， 在实施方式 2 的微波加热装置中， 功率分配部 17 以 后通过两个系列来传送微波功率。
     如上所述， 对于使用多个功率单元从多个作为供电部的天线向加热室供电的结构 而言， 能够分散于构成加热室的多个壁面来配置供电部。 由此， 能够对加热室分散配置多个 供电部， 因此， 能够有效灵活地利用构成装置外观的壳体与该壳体内部的加热室之间的间 隙空间， 能够在该间隙空间中高效地配置多个供电部。其结果， 实施方式 2 的微波加热装置 的外观紧凑， 且能够较大地构成加热室， 因此， 能够提供具有小型大容量加热室的微波加热 装置、 例如微波炉。 在实施方式 2 的微波加热装置中， 以将供电路径设为 2 个系列的例子进行了说明， 但本发明不限于该例， 也可以是如下结构 ： 通过构成为在功率分配部 17 的后级进一步设置 了功率分配部的多级结构， 或者利用将功率分配部 17 分配到三个以上系统的多分支型分 配电路来构成， 由此来设置 4 个供电部、 8 个供电部。 这样， 通过增多功率分配部中的功率分 配数， 从而在作为功率单元的功率放大部中处理的功率进一步变小， 在功率放大部的输出 部 ( 参照图 2 的输出部 12) 中处理的功率也变小。其结果， 具有如下效果 ： 抑制功率放大部 中的发热量， 功率放大部的散热设计变得容易。
     ( 实施方式 3)
     以下， 参照图 8 对本发明的实施方式 3 的微波加热装置进行说明。图 8 是示出本 发明的实施方式 3 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框图。
     如图 8 所示， 实施方式 3 的微波加热装置在由功率分配部 17 分配的各功率路径上 设置有相位控制部 18a、 18b。实施方式 3 的微波加热装置的结构是 ： 在各供电路径上可使 用相位控制部 18a、 18b 来变更各供电部路径之间的相位。
     另外， 关于从振荡部 2 向功率分配部 17 的微波功率传送动作、 以及在各供电路径 中处于各相位控制部 18a、 18b 的后级的功率放大部 3a、 3b、 功率检测部 4a、 4b 和供电部 5a、 5b 中的微波功率传送动作， 与前述实施方式 2 的微波加热装置中的传送动作相同， 因此在 实施方式 3 的说明中省略这些说明。
     实施方式 3 的微波加热装置中使用的相位控制部 18a、 18b 是用电容随施加电压 而变化的电容可变元件构成的。各个相位控制部 18a、 18b 的相位可变范围是 0 度到大致 180 度的范围。 由此， 能够将从相位控制部 18a、 18b 输出的微波功率的相位差控制在 0 度到 ±180 度的范围内。
     由于在各个供电路径上可使用相位控制部 18a、 18b 改变供电部之间的相位差， 从 而能够自由地形成在加热室内的供电部之间形成的电磁场分布。因此， 实施方式 3 的微波 加热装置能够选择性地对加热室内的被加热物中的特定部分进行加热， 因此能够检测被加 热物的加热状态而实现无加热不匀的精细加热。
     ( 实施方式 4)
     以下， 参照图 9 对本发明的实施方式 4 的微波加热装置进行说明。图 9 是示出本 发明的实施方式 4 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框图。
     在图 9 中， 供电路径上的微波产生部 20 构成为具有 ： 振荡部 22， 其用半导体元件 构成 ； 功率放大部 23， 其用对振荡部 22 的输出进行功率放大的半导体元件构成 ； 供电部 25， 其作为天线， 将由功率放大部 23 放大后的微波功率放射到加热室 7 内 ； 功率检测部 24， 其被插入到连接功率放大部 23 和供电部 25 的微波传送路径中 ； 以及控制部 21， 其控制振 荡部 22 和功率放大部 23。功率检测部 24 检测从加热室侧经由供电部 25 反射到功率放大 部 21 的反射功率、 和从功率放大部 23 提供到供电部 25 的供给功率。控制部 21 构成为， 根 据由功率检测部 6 检测到的供给功率和反射功率， 控制振荡部 22 和功率放大部 23。
     实施方式 4 的微波加热装置与前述实施方式 1 到实施方式 3 同样具有加热室 7， 该加热室 7 具有用于收纳被加热物 15 的大致长方体的构造。加热室 7 由以下部分构成 ： 壁 板， 其通过金属材料构成顶面、 底面、 左侧面、 右侧面和背面 ； 开闭门 ( 未图示 )， 其进行开闭 以便取出、 放入被加热物 15 ； 以及用于载置被加热物 15 的载置台 16。这样构成的加热室 7 是如下结构 ： 通过关闭开闭门， 将提供到加热室内的微波封闭在加热室内部。 在微波产生部 20 中， 来自振荡部 22 的微波在功率放大部 23 中被放大， 并经由功 率检测部 24 被传送到作为天线的供电部 25。从供电部 25 向加热室 7 内放射微波。向加热 室 7 内放射提供微波的供电部 25 被配置在构成加热室 7 的壁面上。在实施方式 4 的微波 加热装置中， 供电部 25 被配置在加热室 7 的底面上。关于实施方式 4 的微波加热装置， 以 供电部 25 被配置在底面上的例子进行说明， 但本发明不限于该结构， 供电部 25 也可被配置 在构成加热室 7 的任意一个壁面上， 可根据微波加热装置的规格进行变更。
     微波产生部 20 是在使用了导电体图案的电路中设置多个半导体元件而构成的， 所述导电体图案形成在由低介电损耗材料构成的电介质基板的单面上。在功率放大部 23 中， 为了使作为对微波进行放大的放大元件的半导体元件良好地工作， 在各半导体元件的 输入侧和输出侧分别设有匹配电路。
     连接微波产生部 20 中的各个功能块的微波传送路径通过设置在电介质基板的单 面上的导电体图案， 形成了特性阻抗为大致 50Ω 的传送电路。
     此外， 功率检测部 24 提取从加热室 7 侧传送到功率放大部 23 侧的所谓反射波的 反射功率、 和从功率放大部 23 侧传送到加热室 7 侧的所谓入射波的功率即供给功率。在功 率检测部 24 中， 将功率耦合度设为例如大约 -40dB， 提取反射功率和入射功率 ( 供给功率 ) 的大约 1/10000 的功率量。
     这样提取出的功率信号分别由检波二极管 ( 未图示 ) 进行整流， 由电容器 ( 未图 示 ) 进行平滑处理， 该平滑处理后的信号被输入到控制部 21。
     控制部 21 根据使用者直接输入的被加热物 15 的加热条件、 加热中根据被加热物 15 的加热状态得到的加热信息以及由功率检测部 24 检测到的检测信息， 控制分别提供给
     作为微波产生部 20 的结构要素的振荡部 22 和功率放大部 23 的驱动功率。其结果， 被收纳 在加热室 7 内的被加热物 15 基于使用者所设定的加热条件、 加热中的被加热物 15 的加热 状态、 或者来自功率检测部 24 的检测信息得到最佳的加热。
     另外， 在实施方式 4 的微波加热装置中， 在微波产生部 20 中， 主要设置有用于对 功率放大部 3 所具有的半导体元件中产生的热量进行散热的散热单元、 例如冷却片 ( 未图 示 )。
     如在前述背景技术一栏中说明的那样， 在微波加热装置中， 包含被加热物的加热 室的电气特性是由被加热物的种类、 形状、 量额和加热室内的被加热物的位置等多个条件 决定的， 从加热室侧传送到微波产生部侧的反射功率是基于微波产生部的输出阻抗和加热 室的阻抗而产生的。 因此， 加热室的电气特性是时常变化的， 因此从加热室侧传送到微波产 生部侧的反射功率时常变动。
     此外， 使得被加热物最高效地吸收微波的频率也随加热室内的被加热物的状态而 变化。
     在被加热物处于冷冻状态的情况下， 通过加热动作进行解冻， 被加热物成为被部 分解冻的状态。冰与水对于微波的阻抗有较大差异， 因此从供电部看的加热室的阻抗与加 热初期相比发生较大变化。其结果， 使被加热物高效地吸收微波的频率在加热初期与冰溶 化后的状态下为不同的值。因此， 当利用在加热动作前的冷冻状态下选择的频率继续进行 加热动作时， 反射功率增加， 功率放大部的发热量增加， 并且加热效率也可能变差。 此外， 此 时的反射功率的反射能量可能会对功率放大部的半导体元件产生不良影响。因此， 为了提 高加热效率， 要求在加热动作中也始终选择最适当的频率进行加热动作。
     在实施方式 4 的微波加热装置中解决了上述课题， 构成为在加热动作中也始终选 择最适当的频率进行加热动作。
     接着， 对实施方式 4 的微波加热装置的动作进行说明。
     首先， 使用者将被加热物 15 收纳到加热室 7 内， 在操作部 ( 未图示 ) 中输入其加 热条件， 并按压加热动作的开始键。当按压了开始键时， 形成加热开始信号， 该信号被输入 到控制部 21。接到加热开始信号的控制部 21 形成控制信号， 微波产生部 20 开始微波产生 动作。控制部 21 使电源部 ( 参照图 1) 工作而将电力提供给振荡部 22。此时， 提供将振荡 部 22 的初始振荡频率设定为例如 2400MHz 的电压信号， 振荡部 22 开始振荡动作。
     控制部 21 对振荡部 22 进行驱动控制， 并且控制电源部而对功率放大部 23 进行驱 动控制。
     在功率放大部 23 中进行放大后的微波功率经过功率检测部 24 被提供给供电部 25， 并被放射到加热室 7 内。 此时的功率放大部 23 的输出功率分别输出小于 100W、 例如 50W 的微波功率。
     如前所述， 当提供到加热室 7 内的微波功率在被加热物 15 中被 100％吸收时， 来自 加热室 7 的反射功率为零。但是， 被加热物 15 的种类、 形状、 量额和位置决定了包含被加热 物 15 的加热室 7 的电气特性， 因此， 基于供电部 25 的输出阻抗和加热室 7 的阻抗， 产生从 加热室 7 侧传送到供电部 5 侧的反射功率。
     在实施方式 4 的微波加热装置中， 与前述实施方式的微波加热装置同样， 在微波 加热装置的容许频带 (2400MHz ～ 2500MHz) 内进行频率扫描动作， 选择使得反射功率量成为最小值的频率。
     设置在供电路径上的功率检测部 24 检测从加热室 7 侧传送到微波产生部 20 侧的 反射功率， 并提取与其反射功率量成比例的检测信号。 该检测信号被送到控制部 21， 接到检 测信号的控制部 21 选择使得反射功率量成为最小值的频率。
     使振荡部 22 的振荡频率从初始的 2400MHz 起， 以例如 1MHz 的间距向高频侧变化， 并在到达频率可变范围的上限 2500MHz 以前， 一直进行控制部 21 中的频率扫描动作即频率 选择动作。
     由此， 通过在容许频带内 (2400MHz ～ 2500MHz) 进行频率扫描动作， 控制部 21 能 够识别与从振荡部 22 输出的各振荡频率对应的反射功率的变动状态。图 10 是示出了功率 检测部 24 中检测到的反射功率的频率特性曲线的一例的曲线图。
     在控制部 21 中， 根据检测到的反射功率的频率特性， 选择使得反射功率最小的振 荡频率 ( 在图 10 所示的频率特性曲线中为频率 Fopt)。此外， 控制部 21 控制功率放大部 23， 以成为与使用者所设定的加热条件对应的微波输出。其结果， 功率放大部 23 输出恰当 振荡频率的微波功率。并且， 功率放大部 23 的微波功率经由功率检测部 24 被传送到供电 部 25， 并被放射到加热室 7 内。
     如上所述， 在实施方式 4 的微波加热装置中， 求取使得反射功率最小的最佳条件， 利用所求取的微波功率进行加热动作。其结果， 加热动作时的反射功率变小， 因此， 能够使 被加热物 15 高效地吸收微波能量， 能够缩短加热时间。
     但是， 在被微波加热装置加热的被加热物 15 中， 在加热动作中其状态时刻变化， 尤其对于冷冻食品而言， 其变动较大。在被加热物 15 为冷冻食品的情况下， 在加热开始前， 被加热物 15 中的水分是冰的状态， 通过照射微波而进行加热动作， 被加热物 15 中的冰溶化 而转变为水的状态。
     考虑冰与水对于微波的阻抗， 水的阻抗远远大于冰， 因此预想到如下情况 ： 在收纳 在加热室 7 内的被加热物 15 被冷冻的状态下测定加热室 7 的阻抗而得到的频率特性、 与进 行加热从而在被加热物 15 开始溶化的状态下测定加热室 7 的阻抗而得到的频率特性有较 大差异。在这种情况下， 随着加热动作的进行， 由功率检测部 24 检测到的反射功率大幅变 动。
     因此， 有时在加热动作中反射功率会变大， 无法保持高效率的加热动作。 在实施方 式 4 的微波加热装置中， 解决了该问题。
     在实施方式 4 的微波加热装置中， 当功率检测部 24 检测到的反射功率超过了预定 阈值时， 暂时中断加热动作， 进行前述的频率选择动作。
     在控制部 21 中的加热动作开始后停止加热动作而执行的频率选择动作与加热动 作前的频率选择动作相同， 使振荡部 22 的振荡频率从初始的 2400MHz 起， 以例如 1MHz 的间 距向高频侧变化， 在到达频率可变范围的上限 2500MHz 以前一直进行该频率选择动作。该 频率选择动作时的微波输出是比加热动作时提供给供电部 25 的额定供给功率低的频率扫 描功率 ( 例如 50W)。
     由此， 在实施方式 4 的微波加热装置中， 在加热动作开始后， 在反射功率超过了预 定阈值的情况下， 也执行频率选择动作， 以能够选择最佳的加热动作的频率。其结果， 实施 方式 4 的微波加热装置即使在加热动作中， 也始终提供最佳频率的微波功率， 因此能够对被加热物进行高效的微波加热。
     另外， 在实施方式 4 的微波加热装置中， 关于停止加热动作而执行频率选择动作 的时机， 可以在如前所述由功率检测部 24 检测到的反射功率超过阈值时执行， 也可以构成 为在控制部 21 中经过了预定时间的加热动作后中断加热动作， 执行频率选择动作， 选择最 佳频率。通过在加热动作开始后每经过预定时间执行多次频率选择动作， 能够以与被加热 物的状态对应的恰当频率进行微波加热， 从而成为高效的加热动作。
     在实施方式 4 的微波加热装置中， 在预先设定的时间内由功率检测部检测到的反 射功率未达到阈值以上时， 也可以中断加热动作而进行频率扫描动作。通过这样地每隔预 定时间执行频率扫描动作， 从而微波加热装置能够始终设定与包含被加热物等的状态在内 的加热室内的状态对应的恰当的振荡频率， 实现效率高的加热动作。
     在实施方式 4 的微波加热装置中， 构成为在功率检测部 24 中检测反射功率， 并根 据该反射功率选择最佳的振荡频率， 但是也可以如前述的实施方式 1 到实施方式 3 中说明 的那样， 构成为在功率检测部中使用反射功率相对于供给功率的反射比率来选择振荡频 率。通过这样构成， 能够选择出使得被加热物最高效地吸收放射到加热室内的微波能量的 振荡频率。
     ( 实施方式 5)
     以下， 参照图 11 对本发明的实施方式 5 的微波加热装置进行说明。图 11 是示出 本发明的实施方式 5 的微波加热装置中的供电路径的主要结构的框图。
     在实施方式 5 的微波加热装置中， 与前述实施方式 4 的微波加热装置的不同点在 于： 通过功率分配部 27 将振荡部 22 的输出分配为多路， 设置了多个供电路径 ； 并且在一个 供电路径上设置了相位控制部 26。另外， 在实施方式 5 的微波加热装置中以设置了两个系 统的供电路径的例子进行说明。
     在实施方式 5 的微波加热装置中构成为 ： 通过在功率分配部 27 的一个供电路径上 设置相位控制部 26， 从而能够控制这一个供电路径上的微波的相位差。 另外， 在各个供电路 径上， 与实施方式 4 的微波加热装置同样， 设置有对微波功率进行放大的功率放大部、 检测 供给功率和反射功率的功率检测部、 以及作为天线的供电部。即， 在实施方式 5 的微波加热 装置中， 在各个供电路径上设置有功率放大部 23a 或 23b、 功率检测部 24a 或 24b、 以及供电 部 25a 或 25b。
     在实施方式 5 的微波加热装置中， 在加热动作前执行选择加热用的振荡频率的频 率选择动作。该频率选择动作与前述实施方式 4 的微波加热装置中的频率选择动作相同， 因此在实施方式 5 的说明中省略其详细说明。
     在实施方式 5 的微波加热装置中， 由于在一个供电路径上设置有相位控制部 26， 因此通过控制从一个供电部 25a 放射的微波的相位， 能够控制从各供电部 25a、 25b 放射的 两个系统的微波的相位差。因此， 实施方式 5 的微波加热装置能够改变加热室 7 内的供电 部之间的微波的干涉位置， 能够调整电场变强的位置。因此， 实施方式 5 的微波加热装置能 够变更对被加热物进行强烈加热的位置， 因此能够均匀地实现被加热物的加热状态的理想 度。
     在实施方式 5 的微波加热装置中， 以将供电路径设为 2 个系列的例子进行了说明， 但本发明不限于该例， 可以是如下结构 ： 通过构成为在功率分配部 27 的后级进一步设置了功率分配部的多级结构， 由此来设置例如 4 个供电部、 8 个供电部。 由此， 通过将功率分配部 设为多级结构， 从而在作为功率单元的功率放大部中处理的功率进一步变小， 在功率放大 部的输出部中处理的功率也变小。其结果， 起到了如下效果 ： 抑制功率放大部中的发热量， 散热设计变得容易。在这样地形成多个供电路径 ( 至少为三个供电路径 ) 的情况下， 通过 在各个供电路径上设置相位控制部， 能够调整各供电路径的相位。
     如上所述， 根据本发明， 能够提供如下的微波加热装置以及微波加热方法 ： 能够可 靠地防止反射功率对微波产生部的破坏， 且能够以较高的加热效率对被加热物进行加热。 另外， 为了说明本发明， 在前述实施方式 1 到实施方式 5 的微波加热装置以及微波加热方法 中针对具体结构进行了说明， 但本发明不限于这些结构， 还包含这些结构的组合、 以及基于 与这些结构同等的技术思想的结构。
     产业上的可利用性
     本发明的微波加热装置和微波加热方法针对各种被加热物均能够防止反射能量 对半导体元件的破坏， 并且能进行效率高的微波加热， 因此， 可应用于以微波炉为代表的利 用感应加热的加热装置、 生垃圾处理机或者作为半导体制造装置的等离子电源的微波电源 等各种用途。
     标号说明
     1： 控制部
     2： 振荡部
     3： 功率放大部
     4： 功率检测部
     5： 供电部
     6： 电源部
     7： 加热室
     8： 前级前置放大器
     9： 中级前置放大器
     10 ： 后级前置放大器
     11 ： 驱动部
     12 ： 输出部
     13 ： 第 1 末级放大器
     14 ： 第 2 末级放大器
     15 ： 被加热物
     16 ： 载置台