扩频高频加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种扩频高频加热装置，其具有变频振荡器（１）、放大变频振荡器（１）的输出功率的半导体功率放大器（２）、基于半导体功率放大器（２）的输出功率而辐射加热用电磁波的辐射器（３）、检测加热用电磁波的反射波的反射波监控电路（５）、控制变频振荡器（１）的振荡频率的控制电路（７）。通过控制电路（７）将变频振荡器（１）的振荡频率不连续地切换，能够由辐射器（３）进行跳频式扩频型的辐射。从辐射器（３）辐射的电磁波照射到加热室（８）的内部所配置的被加热物（９）（通常是食品），而加热被加热物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微波炉等所使用的高频加热装置。
技术介绍
微波炉等所使用的现有的高频加热装置，具有磁控管这种使用了真空管的大功率 直接振荡器件、和将由磁控管发生的电磁波向加热室内辐射的天线(辐射器)。作为用于 高频加热的电磁波的频率，通常使用ISM频带，磁控管的振荡频率被设定为例如从2. 40GHz 至2. 50GHz的范围内包含的预定值。但是，磁控管的振荡频率会因外加到磁控管上的电压 和加热室内的阻抗而发生波动，振荡频谱扩展到从2. 40GHz至2. 50GHz的IOOMHz带宽的大 致全部。近年来，具有振荡器和固体功率放大器以替代磁控管的固体高频加热装置得到研 究。这是由于作为固体功率放大器，GaN和SiC等高频半导体器件(以下称为“半导体功 率放大器”)正在被实用化。在使用了这种半导体功率放大器的高频加热装置中，将振荡器 所输出的高频信号由半导体功率放大器进行放大，使其经由辐射器向加热室内以大功率辐 射。在固体高频加热装置中，几乎没有噪音成分，能够实现线谱的电磁辐射。而且，通 过振荡器的设定，能够使线谱的辐射频率在例如2. 40GHz至2. 50GHz的范围内任意地变化。但是，若半导体功率放大器遭受强烈的反射波，则存在容易因加热而破坏的问题， 这成为为了实用化所必须解决的重要课题。这样的半导体功率放大率用于通信技术时，因 为是向开放的空间内辐射电磁波，所以防止由反射波造成的半导体功率放大器的损伤的必 要性低。但是，像微波炉这样向加热室内辐射强烈的电磁波的用途就容易在加热室内产生 强烈的反射波，因此为了实用化，将半导体功率放大器从反射波中加以保护就必要而不可 欠缺。专利文献1公开了一种具有这样的半导体功率放大器的高频加热装置的例子。在 该高频加热装置中，如图9(a)、(c)所示在操作开始之后很低地设定辐射波的强度(辐射功 率)且使之连续地扫频(扫描频率)，同时实行测定反射波的强度的监控模式。在图9(c) 所示的示例中，在监控模式下使频率从2. 40GHz至2. 50GHz连续地变化。若检测这时发生 的反射波的强度，则例如图9(b)所示，反射波的强度依存于电磁波的频率而发生很大的变 化。通过实行这种监控模式，能够决定反射波强度变小的频率。在如此决定的频率将 振荡频率固定之后，如图9(a)所示提高输出功率，开始用于加热的辐射。还有，在专利文献 1中所公开的装置中，如果加热途中因某种理由导致反射波的强度达到规定值以上，则为了 防止由反射波造成固体放大器的破坏，会降低电磁辐射的输出功率而停止加热。根据这样的固体高频加热装置，能够在反射少的状态下以被加热物的吸收效率高 的频率实行高频加热，另外也可以从反射波造成的破坏中保护功率放大器。专利文献2公开了一种高频加热装置，其检测加热室内的阻抗，基于检测结果控制振荡频率。通过调整振荡频率，始终使阻抗整合，由此实现没有变动的调整。专利文献3公开有一种微波处理装置，其通过在2. 4MHz至2. 5MHz的范围扫描微 波的频率，同时检测反射电流，从而存储反射功率与频率的关系。该微波处理装置从存储的 反射功率与频率的关系中，提取显示出最小的反射功率的频率作为加热频率。先行技术文献专利文献1特开2007-317458号公报专利文献2特开昭59-165399号公报专利文献3特开2008-34244号公报在专利文献1所公开的高频加热装置中，需要连续地扫描小功率辐射的电磁波的 频率并测量反射波强度这一预备性的监控模式。另外，若在加热途中加热室内的被加热物 的状况发生变化，则频率控制不能随动，因此加热效率差，当反射波强度变高时为了防止半 导体功率放大器的损坏，还有必须中断加热之问题也存在。另外，因为在加热时辐射频率被 固定，所以加热室内会发生电磁场分布的常规性的不均勻，其结果是被加热物上发生加热 不均这样的问题还存在。此外，根据专利文献1所公开的现有技术，如果将各个具有功率放大器和辐射器 的多个辐射单元设于一个高频加热装置上，则电磁波会以由监控模式决定的共同的频率从 各辐射单元进行辐射，因此不能区别从各辐射单元辐射的电磁波的反射波和从其他辐射单 元辐射的电磁波，也有反射波强度的监控值产生巨大的误差的问题。在专利文献2所公开的高频加热装置中，虽然公开的是基于加热时所检测的阻抗 来控制振荡频率，但并没有记载如何决定最佳的阻抗。在专利文献2的装置中，虽然推想为 对扫描振荡频率的同时达成阻抗整合的频率进行检测，但这其中存在与专利文献1中说明 的问题点同样的问题点。在专利文献3所公开的微波处理装置中，因为也进行频率的扫描，所以也存在与 专利文献1、2中说明的问题点同样的问题点。被加热物的反射频谱表示为复杂的特性，随着频率在局部反射波强度变小的多个 区域可存在。另外，在加热过程中反射频谱的特性动态变化的情况也很多。因此，在专利文 献1、2所示的现有技术中，即使能够暂时地检测出局部地反射波强度变低的频率，若随着 加热的进行导致被加热物的状态变动，则也有随之使反射强度最小化的频率也发生大的变 化的可能性。这种情况下，若被加热物的反射频谱变化，则不能追随其检测出最佳的频率， 由于急剧增加了强度的反射波，有可能导致固体放大器产生致命性的损伤。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述课题而做，其主要的目的在于，提供一种高频加热装置，该高 频加热装置既能够防止由反射波造成的固体放大器的破坏，又能够实现反射功率低的辐 射，即使被加热物的状况暂时变化，也能够根据其变化状况调整辐射频率。本专利技术的高频加热装置具有如下变频振荡器；放大所述变频振荡器的输出功率 的半导体功率放大器；基于所述半导体功率放大器的输出功率而辐射加热用电磁波的辐射 器；检测所述加热用电磁波的反射波的反射波监控电路；控制所述变频振荡器的振荡频率 的控制电路，并且，通过所述控制电路将所述变频振荡器的振荡频率不连续地切换，由所述辐射器进行跳频式扩频型的辐射。在优选的实施方式中，所述控制电路基于由所述反射波监控电路所检测的反射波 的强度与所述振荡频率的关系，设定所述振荡频率的发生概率。在优选的实施方式中，所述控制电路使在所述反射波监控电路所检测的反射波的 强度相对低的频率范围内的所述振荡频率的发生概率，比在所述反射波的强度相对高的频 率范围内的所述振荡频率的发生概率高。在优选的实施方式中，在由所述加热用电磁波加热被加热物的过程的初期，将所 述半导体功率放大器的输出功率调整到相对低的值而辐射所述加热用电磁波，求得由所述 反射波监控电路所检测的反射波的强度与所述振荡频率的关系。在优选的实施方式中，在由所述加热用电磁波加热被加热物的过程中，所述控制 电路使由所述反射波监控电路所检测的反射波的强度与所述振荡频率的关系更新，而使所 述振荡频率的发生概率动态地变化。在优选的实施方式中，在由所述加热用电磁波加热被加热物的过程中，所述控制 电路在包含所述反射波的强度达到极小的频率和所述反射波的强度未达到极小的频率的 多个频率之间，将所述变频振荡器的振荡频率不连续地切换。在优选的实施方式中，具有容纳被加热物的加热室，所述控制电路在2. 40GHz至 2. 50GHz的范围中所包含的多个频率之间，将所述变频振荡器的振荡频率不连续地切换。在优选的实施方式中，具有容纳被加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频加热装置，其中，具有：变频振荡器；半导体功率放大器，放大所述变频振荡器的输出功率；辐射器，基于所述半导体功率放大器的输出功率而辐射加热用电磁波；反射波监控电路，检测所述加热用电磁波的反射波；控制电路，控制所述变频振荡器的振荡频率，并且，通过所述控制电路将所述变频振荡器的振荡频率不连续地切换，由所述辐射器进行跳频式扩频型的辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-5-13 2008-125461一种高频加热装置，其中，具有变频振荡器；半导体功率放大器，放大所述变频振荡器的输出功率；辐射器，基于所述半导体功率放大器的输出功率而辐射加热用电磁波；反射波监控电路，检测所述加热用电磁波的反射波；控制电路，控制所述变频振荡器的振荡频率，并且，通过所述控制电路将所述变频振荡器的振荡频率不连续地切换，由所述辐射器进行跳频式扩频型的辐射。2.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，所述控制电路基于由所述反射波监控 电路所检测的反射波的强度与所述振荡频率的关系，设定所述振荡频率的发生概率。3.根据权利要求2所述的高频加热装置，其中，所述控制电路使在所述反射波监控电 路所检测的反射波的强度相对低的频率范围内的所述振荡频率的发生概率，比在所述反射 波的强度相对高的频率范围内的所述振荡频率的发生概率高。4.根据权利要求3所述的高频加热装置，其中，在由所述加热用电磁波加热被加热物 的过程的初期，将所述半导体功率放大器的输出功率调整到相对低的值而辐射所述加热用 电磁波，求得由所述反射波监控电路所检测的反射波的强度与所述振荡频率的关系。5.根据权利要求3或4所述的高频加热装置，其中，在由所述加热用电磁波加热被加热 物的过程中，所述控制电路使由所述反射波监控电路所检测的反射波的强度与所述振荡频 率的关系更新，而使所述振荡频率的发生概率动态地变化。6.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，在由所述加热用电磁波加热被加热物 的过程中，所述控制电路在包含所述反射波的强度达到极小的频率和所述反射波的强度未 达到极小的频率的多个频率之间，将所述变频振荡器的振荡频率不连续地切换。7.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，具有容纳被加热物的加热室，所述控制电路在2. 40GHz至2. 50GHz的范围中所包含的多个频率之间，将所述变频振 荡器的振荡频率不连续地切换。8.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，具有容纳被加热物的加热室，所述控制电路以1. 0毫秒以下将所述变频振荡器的振荡频率不连续地切换。9.根据权利要求8所述的高频加热装置，其中，所述控制电路以0.01毫秒以上将所述 变频振荡器的振荡频率不连续地切换。10.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，所述半导体功率放大器为GaNHFET...

【专利技术属性】
技术研发人员：石崎俊雄，冈岛利幸，八幡和宏，卯野高史，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]