[發(fā)明專利]擴(kuò)頻高頻加熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980101214.5
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101884245A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石崎俊雄;岡島利幸;八幡和宏;卯野高史
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H05B6/68
• 分類號: H05B6/68
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波爐等所使用的高頻加熱裝置。

背景技術(shù)

微波爐等所使用的現(xiàn)有的高頻加熱裝置，具有磁控管這種使用了真空管的大功率直接振蕩器件、和將由磁控管發(fā)生的電磁波向加熱室內(nèi)輻射的天線(輻射器)。作為用于高頻加熱的電磁波的頻率，通常使用ISM頻帶，磁控管的振蕩頻率被設(shè)定為例如從2.40GHz至2.50GHz的范圍內(nèi)包含的預(yù)定值。但是，磁控管的振蕩頻率會因外加到磁控管上的電壓和加熱室內(nèi)的阻抗而發(fā)生波動，振蕩頻譜擴(kuò)展到從2.40GHz至2.50GHz的100MHz帶寬的大致全部。

近年來，具有振蕩器和固體功率放大器以替代磁控管的固體高頻加熱裝置得到研究。這是由于作為固體功率放大器，GaN和SiC等高頻半導(dǎo)體器件(以下稱為“半導(dǎo)體功率放大器”)正在被實(shí)用化。在使用了這種半導(dǎo)體功率放大器的高頻加熱裝置中，將振蕩器所輸出的高頻信號由半導(dǎo)體功率放大器進(jìn)行放大，使其經(jīng)由輻射器向加熱室內(nèi)以大功率輻射。

在固體高頻加熱裝置中，幾乎沒有噪音成分，能夠?qū)崿F(xiàn)線譜的電磁輻射。而且，通過振蕩器的設(shè)定，能夠使線譜的輻射頻率在例如2.40GHz至2.50GHz的范圍內(nèi)任意地變化。

但是，若半導(dǎo)體功率放大器遭受強(qiáng)烈的反射波，則存在容易因加熱而破壞的問題，這成為為了實(shí)用化所必須解決的重要課題。這樣的半導(dǎo)體功率放大率用于通信技術(shù)時，因?yàn)槭窍蜷_放的空間內(nèi)輻射電磁波，所以防止由反射波造成的半導(dǎo)體功率放大器的損傷的必要性低。但是，像微波爐這樣向加熱室內(nèi)輻射強(qiáng)烈的電磁波的用途就容易在加熱室內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射波，因此為了實(shí)用化，將半導(dǎo)體功率放大器從反射波中加以保護(hù)就必要而不可欠缺。

專利文獻(xiàn)1公開了一種具有這樣的半導(dǎo)體功率放大器的高頻加熱裝置的例子。在該高頻加熱裝置中，如圖9(a)、(c)所示在操作開始之后很低地設(shè)定輻射波的強(qiáng)度(輻射功率)且使之連續(xù)地掃頻(掃描頻率)，同時實(shí)行測定反射波的強(qiáng)度的監(jiān)控模式。在圖9(c)所示的示例中，在監(jiān)控模式下使頻率從2.40GHz至2.50GHz連續(xù)地變化。若檢測這時發(fā)生的反射波的強(qiáng)度，則例如圖9(b)所示，反射波的強(qiáng)度依存于電磁波的頻率而發(fā)生很大的變化。

通過實(shí)行這種監(jiān)控模式，能夠決定反射波強(qiáng)度變小的頻率。在如此決定的頻率將振蕩頻率固定之后，如圖9(a)所示提高輸出功率，開始用于加熱的輻射。還有，在專利文獻(xiàn)1中所公開的裝置中，如果加熱途中因某種理由導(dǎo)致反射波的強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定值以上，則為了防止由反射波造成固體放大器的破壞，會降低電磁輻射的輸出功率而停止加熱。

根據(jù)這樣的固體高頻加熱裝置，能夠在反射少的狀態(tài)下以被加熱物的吸收效率高的頻率實(shí)行高頻加熱，另外也可以從反射波造成的破壞中保護(hù)功率放大器。

專利文獻(xiàn)2公開了一種高頻加熱裝置，其檢測加熱室內(nèi)的阻抗，基于檢測結(jié)果控制振蕩頻率。通過調(diào)整振蕩頻率，始終使阻抗整合，由此實(shí)現(xiàn)沒有變動的調(diào)整。

專利文獻(xiàn)3公開有一種微波處理裝置，其通過在2.4MHz至2.5MHz的范圍掃描微波的頻率，同時檢測反射電流，從而存儲反射功率與頻率的關(guān)系。該微波處理裝置從存儲的反射功率與頻率的關(guān)系中，提取顯示出最小的反射功率的頻率作為加熱頻率。

先行技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1特開2007-317458號公報

專利文獻(xiàn)2特開昭59-165399號公報

專利文獻(xiàn)3特開2008-34244號公報

在專利文獻(xiàn)1所公開的高頻加熱裝置中，需要連續(xù)地掃描小功率輻射的電磁波的頻率并測量反射波強(qiáng)度這一預(yù)備性的監(jiān)控模式。另外，若在加熱途中加熱室內(nèi)的被加熱物的狀況發(fā)生變化，則頻率控制不能隨動，因此加熱效率差，當(dāng)反射波強(qiáng)度變高時為了防止半導(dǎo)體功率放大器的損壞，還有必須中斷加熱之問題也存在。另外，因?yàn)樵诩訜釙r輻射頻率被固定，所以加熱室內(nèi)會發(fā)生電磁場分布的常規(guī)性的不均勻，其結(jié)果是被加熱物上發(fā)生加熱不均這樣的問題還存在。

此外，根據(jù)專利文獻(xiàn)1所公開的現(xiàn)有技術(shù)，如果將各個具有功率放大器和輻射器的多個輻射單元設(shè)于一個高頻加熱裝置上，則電磁波會以由監(jiān)控模式?jīng)Q定的共同的頻率從各輻射單元進(jìn)行輻射，因此不能區(qū)別從各輻射單元輻射的電磁波的反射波和從其他輻射單元輻射的電磁波，也有反射波強(qiáng)度的監(jiān)控值產(chǎn)生巨大的誤差的問題。

在專利文獻(xiàn)2所公開的高頻加熱裝置中，雖然公開的是基于加熱時所檢測的阻抗來控制振蕩頻率，但并沒有記載如何決定最佳的阻抗。在專利文獻(xiàn)2的裝置中，雖然推想為對掃描振蕩頻率的同時達(dá)成阻抗整合的頻率進(jìn)行檢測，但這其中存在與專利文獻(xiàn)1中說明的問題點(diǎn)同樣的問題點(diǎn)。