特許 6361049 マイクロ波監視装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6361049

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】マイクロ波監視装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波監視方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/68 20060101AFI20180712BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/68 330C

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-152570(P2017-152570)

(22)【出願日】2017年8月7日

(62)【分割の表示】特願2014-81690(P2014-81690)の分割

【原出願日】2014年4月11日

(65)【公開番号】特開2017-212220(P2017-212220A)

(43)【公開日】2017年11月30日

【審査請求日】2017年8月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000167200

【氏名又は名称】光洋サーモシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】特許業務法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】服部 昌

(72)【発明者】

【氏名】橋本 健一郎

【審査官】 沼田 規好

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−０７９１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１９５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８６６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７４０９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理物を収容したチャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出するための、漏洩マイクロ波検出部と、
前記漏洩マイクロ波検出部で検出された前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記チャンバ内の空間に向けてマイクロ波を発射するためのマイクロ波発射部から発射された前記マイクロ波の出力と前記漏洩マイクロ波の強さとの関係を示すグラフであって、前記しきい値を設定するためのグラフを作成し、このグラフに基づいて、前記漏洩マイクロ波の強さが前記所定のしきい値を超えているか否かを判定することを特徴とする、マイクロ波監視装置。

【請求項2】

請求項１に記載のマイクロ波監視装置であって、
前記しきい値は、前記チャンバに供給される前記マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での前記漏洩マイクロ波の強さに基づいて設定されることを特徴とする、マイクロ波監視装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のマイクロ波監視装置であって、
前記判定部は、前記グラフにおいて、前記チャンバに供給される前記マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点が存在する場合に、前記変曲点における前記漏洩マイクロ波の強さを前記しきい値として設定し、前記変曲点が存在しない場合、前記しきい値が存在していないと判定することを特徴とする、マイクロ波監視装置。

【請求項4】

請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のマイクロ波監視装置であって、
前記判定部は、前記漏洩マイクロ波の強さが前記しきい値以下である場合、または、前記しきい値が存在していない場合、前記漏洩マイクロ波の強さが前記しきい値以下であることを示す監視結果を出力するように構成されていることを特徴とする、マイクロ波監視装置。

【請求項5】

被処理物を収容するためのチャンバと、
前記チャンバ内の空間に向けてマイクロ波を発射するためのマイクロ波発射部と、
前記チャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出するための、漏洩マイクロ波検出部と、
前記漏洩マイクロ波検出部で検出された前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かを判定する判定部と、
前記マイクロ波発射部を制御する制御部と、
を備え、
前記判定部は、前記マイクロ波発射部から発射された前記マイクロ波の出力と前記漏洩マイクロ波の強さとの関係を示すグラフであって、前記しきい値を設定するためのグラフを作成し、このグラフに基づいて、前記漏洩マイクロ波の強さが前記所定のしきい値を超えているか否かを判定し、
前記制御部は、前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えていると判定された場合に、前記漏洩マイクロ波の強さに基づいて、前記マイクロ波発射部から発射される前記マイクロ波の強さを設定することを特徴とする、マイクロ波加熱装置。

【請求項6】

請求項５に記載のマイクロ波加熱装置であって、
前記制御部は、前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えていると判定された場合に、前記マイクロ波発射部から発射される前記マイクロ波の出力値を、下記式の値に設定することを特徴とする、マイクロ波加熱装置。
Ｅ＝Ｅ_０｛１＋ｋ（Δ−Δ_０）｝
ただし、Ｅ：前記制御部で設定される前記マイクロ波の出力値、Ｅ_０：漏洩マイクロ波の強さがしきい値であるときの前記マイクロ波発射部からの前記マイクロ波の出力、ｋ：所定の加重係数、Δ：前記漏洩マイクロ波検出部で検出されている前記漏洩マイクロ波の強さ、Δ_０：前記しきい値。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載のマイクロ波加熱装置であって、
前記制御部は、前記漏洩マイクロ波の強さが前記しきい値以下である場合に、前記マイクロ波発射部から発射される前記マイクロ波の強さを大きくするように構成されていることを特徴とする、マイクロ波加熱装置。

【請求項8】

被処理物を収容したチャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出する、漏洩マイクロ波検出ステップと、
前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かを判定する判定ステップと、
を含み、
前記判定ステップでは、前記チャンバ内の空間に向けてマイクロ波を発射するためのマイクロ波発射部から発射された前記マイクロ波の出力と前記漏洩マイクロ波の強さとの関係を示すグラフであって、前記しきい値を設定するためのグラフを作成し、このグラフに基づいて、前記漏洩マイクロ波の強さが前記所定のしきい値を超えているか否かを判定することを特徴とする、マイクロ波監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ波監視装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被処理物に熱処理を施すためのマイクロ波加熱装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。マイクロ波加熱装置は、たとえば、マグネトロンを有している。このマグネトロンから発射されたマイクロ波は、導波管などを通ってチャンバへ供給され、チャンバ内の被処理物を加熱する。

【0003】

チャンバ内で被処理物に吸収されなかったマイクロ波の一部は、チャンバ内で反射し、マグネトロンへ戻るように進む。このマイクロ波は、マグネトロンの劣化の原因となるため、マグネトロンに到達しないようにされることが好ましい。なお、家庭用の電子レンジでは、コストの制約の問題から、マイクロ波がチャンバからマグネトロンに戻ることを抑制する構成を採用されていない場合がある。

【0004】

一方、産業用のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波がチャンバからマグネトロンに戻ることを抑制するための構成を設けられる場合が多い。具体的には、産業用のマイクロ波加熱装置は、マグネトロンに加えて、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータを有している。

【0005】

パワーモニタは、マグネトロンから発射されたマイクロ波の強さと、チャンバからマグネトロンに向けて反射するマイクロ波（反射マイクロ波）の強さとを表示する。作業員は、パワーモニタを見つつ、チューナのスタブを調整することで、反射マイクロ波を最小化させる。反射マイクロ波の強さは、マグネトロンからのマイクロ波の強さによって変動する。また、反射マイクロ波の強さは、温度変化に起因する被処理物のマイクロ波吸収特性の変化によっても変化するため、被処理物の熱処理中にも変化する。このため、反射マイクロ波が強い場合、アイソレータに含まれるダミーロードが、チャンバからのマイクロ波を吸収する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−７１２６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

マイクロ波加熱装置において、被処理物の負荷（マイクロ波吸収量）が大きい場合、上記の反射マイクロ波は小さく、マグネトロン破損の問題は、生じにくい。一方で、マイクロ波加熱装置において、被処理物の負荷が小さい場合、上記の反射マイクロ波が大きくなり、マグネトロン破損の問題を無視できなくなる。また、被処理物のマイクロ波吸収特性は、被処理物の温度によっても変動するため、マイクロ波に関する負荷の整合がとれない場合、または、過剰なマイクロ波が被処理物に供給された場合も、上記の反射マイクロ波が大きくなり、マグネトロン破損の問題を無視できなくなる。

【0008】

このため、マグネトロン破損を確実に防止できるようにするために、上記のパワーモニタ、チューナ、および、アイソレータが必要となる。しかしながら、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータは、寸法が大きく、且つ、高価である。このため、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータの存在は、マイクロ波加熱装置の小型化、および、製造コスト低減の観点からは、好ましくない。

【0009】

ここで、マグネトロンから発射されるマイクロ波を最適化することで、被処理物に十分なマイクロ波を供給しつつ、反射マイクロ波を低減することができれば、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータなどを省略しても、マグネトロン破損の問題は生じない。マグネトロンから発射されるマイクロ波を最適化するためには、チャンバからマグネトロンに反射される反射マイクロ波を監視できるようにすることが必要である。

【0010】

本発明は、上記事情に鑑みることにより、チャンバからマグネトロンなどのマイクロ波発生源に反射される反射マイクロ波を監視することのできる、マイクロ波監視装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波監視方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるマイクロ波監視装置は、被処理物を収容したチャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出するための、漏洩マイクロ波検出部と、前記漏洩マイクロ波検出部で検出された前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かを判定する判定部と、を備え、前記判定部は、前記チャンバ内の空間に向けてマイクロ波を発射するためのマイクロ波発射部から発射された前記マイクロ波の出力と前記漏洩マイクロ波の強さとの関係を示すグラフであって、前記しきい値を設定するためのグラフを作成し、このグラフに基づいて、前記漏洩マイクロ波の強さが前記所定のしきい値を超えているか否かを判定する。

【0012】

この構成によると、漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えている場合、被処理部物は、照射されたマイクロ波を十分に吸収できず、その結果、マイクロ波発生源への反射マイクロ波が大きくなっていると考えられる。したがって、判定部は、漏洩マイクロ波の強さを判定することで、チャンバからマイクロ波発生源に反射される反射マイクロ波を監視することができる。また、しきい値を設定するためのグラフが作成され、このグラフに基づいて、漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かが判定される。この構成によると、被処理物の材質などの特性に応じてしきい値を変更可能であり、その結果、例えば、より最適な加熱処理を行うことができる。

【0013】

（２）好ましくは、前記しきい値は、前記チャンバに供給される前記マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での前記漏洩マイクロ波の強さに基づいて設定される。

【0014】

この構成によると、被処理物へ供給されるマイクロ波の強さが変曲点での値を超えると、漏洩マイクロ波の強さは、急激に大きくなる。すなわち、被処理物へ供給されるマイクロ波の強さが変曲点での値を超えると、被処理物で吸収されないマイクロ波が多くなり、その結果、チャンバからマイクロ波発生源へ反射される反射マイクロ波が急激に大きくなる。したがって、判定部は、この変曲点を基準にして漏洩マイクロ波の強さを判定することで、反射マイクロ波が大きくなることを、より正確に判定できる。

【0015】

（３）好ましくは、前記判定部は、前記グラフにおいて、前記チャンバに供給される前記マイクロ波の強さの変化に対する前記漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点が存在する場合に、前記変曲点における前記漏洩マイクロ波の強さを前記しきい値として設定し、前記変曲点が存在しない場合、前記しきい値が存在していないと判定する。

【0016】

（４）好ましくは、前記判定部は、前記漏洩マイクロ波の強さが前記しきい値以下である場合、または、前記しきい値が存在していない場合、前記漏洩マイクロ波の強さが前記しきい値以下であることを示す監視結果を出力するように構成されている。

【0017】

（５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるマイクロ波加熱装置は、被処理物を収容するためのチャンバと、前記チャンバ内の空間に向けてマイクロ波を発射するためのマイクロ波発射部と、前記チャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出するための、漏洩マイクロ波検出部と、前記漏洩マイクロ波検出部で検出された前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かを判定する判定部と、前記マイクロ波発射部を制御する制御部と、を備え、前記判定部は、前記マイクロ波発射部から発射された前記マイクロ波の出力と前記漏洩マイクロ波の強さとの関係を示すグラフであって、前記しきい値を設定するためのグラフを作成し、このグラフに基づいて、前記漏洩マイクロ波の強さが前記所定のしきい値を超えているか否かを判定し、前記制御部は、前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えていると判定された場合に、前記漏洩マイクロ波の強さに基づいて、前記マイクロ波発射部から発射される前記マイクロ波の強さを設定する。

【0018】

この構成によると、漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えている場合、被処理部物は、照射されたマイクロ波を十分に吸収できず、その結果、マイクロ波発生源への反射マイクロ波が大きくなっていると考えられる。したがって、判定部は、漏洩マイクロ波の強さを判定することで、チャンバからマイクロ波発生源に反射される反射マイクロ波を監視することができる。また、漏洩マイクロ波の強さがしきい値を超えている場合、すなわち、チャンバからマイクロ波発射部に反射される反射マイクロ波が大きい場合に、制御部は、この反射マイクロ波が過大にならないように、マイクロ波発射部からのマイクロ波の強さを制御できる。これにより、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータに頼ることなく、マイクロ波発生部への反射マイクロ波を低減でき、その結果、マイクロ波発生部の破損を抑制できる。また、しきい値を設定するためのグラフが作成され、このグラフに基づいて、漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かが判定される。この構成によると、被処理物の材質などの特性に応じてしきい値を変更可能であり、その結果、より最適な加熱処理を行うことができる。

【0019】

（６）好ましくは、前記制御部は、前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えていると判定された場合に、前記マイクロ波発射部から発射される前記マイクロ波の出力値を、下記式の値に設定する。
Ｅ＝Ｅ_０｛１＋ｋ（Δ−Δ_０）｝
ただし、Ｅ：前記制御部で設定される前記マイクロ波の出力値、Ｅ_０：漏洩マイクロ波の強さがしきい値であるときの前記マイクロ波発射部からの前記マイクロ波の出力、ｋ：所定の加重係数、Δ：前記漏洩マイクロ波検出部で検出されている前記漏洩マイクロ波の強さ、Δ_０：前記しきい値。

【0020】

（７）好ましくは、前記制御部は、前記漏洩マイクロ波の強さが前記しきい値以下である場合に、前記マイクロ波発射部から発射される前記マイクロ波の強さを大きくするように構成されている。

【0021】

（８）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるマイクロ波監視方法は、被処理物を収容したチャンバから漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出する、漏洩マイクロ波検出ステップと、前記漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かを判定する判定ステップと、を含み、前記判定ステップでは、前記チャンバ内の空間に向けてマイクロ波を発射するためのマイクロ波発射部から発射された前記マイクロ波の出力と前記漏洩マイクロ波の強さとの関係を示すグラフであって、前記しきい値を設定するためのグラフを作成し、このグラフに基づいて、前記漏洩マイクロ波の強さが前記所定のしきい値を超えているか否かを判定する。

【0022】

この構成によると、漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えている場合、被処理部物は、照射されたマイクロ波を十分に吸収できず、その結果、マイクロ波発生源への反射マイクロ波が大きくなっていると考えられる。したがって、判定ステップにおいて、漏洩マイクロ波の強さを判定することで、チャンバからマイクロ波発生源に反射される反射マイクロ波を監視することができる。また、しきい値を設定するためのグラフが作成され、このグラフに基づいて、漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値を超えているか否かが判定される。この構成によると、被処理物の材質などの特性に応じてしきい値を変更可能であり、その結果、例えば、より最適な加熱処理を行うことができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によると、チャンバからマイクロ波発生源に反射される反射マイクロ波を監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係るマイクロ波加熱装置の正面図である。

【図2】マイクロ波加熱装置の側面図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う、主要部の断面図である。

【図4】漏洩マイクロ波のしきい値を説明するための模式的なグラフである。

【図5】マイクロ波監視装置、および、制御部における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

【図6】本発明の変形例における、マイクロ波監視装置、および、制御部における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、マイクロ波監視装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波監視方法として、広く適用することができる。

【0026】

図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロ波加熱装置１の正面図である。図２は、マイクロ波加熱装置１の側面図である。図１および図２を参照して、マイクロ波加熱装置１は、マイクロ波によって被処理物５０を加熱するために用いられる。被処理物５０は、たとえば、陶器などに入れられた水である。なお、被処理物５０は、マイクロ波によって加熱される物体であればよく、材質は限定されない。

【0027】

マイクロ波加熱装置１は、筐体２と、チャンバ３と、マグネトロン４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）と、導波管５と、インバータ６と、制御箱７と、マイクロ波監視装置８と、制御部９と、を有している。

【0028】

筐体２は、たとえば、金属板を組み合わせて形成されている。本実施形態では、筐体２は、中空の四角柱状に形成されている。筐体２は、チャンバ３、マグネトロン４、導波管５、インバータ６、および、制御箱７を収容している。なお、図において、筐体２は、想像線である２点鎖線で示されている。

【0029】

筐体２の正面には、扉１１，１２が設けられている。扉１１は、制御箱７を筐体２の外部に露呈させることが可能に構成されている。扉１２は、チャンバ３を筐体２の外部に露呈させることが可能に構成されている。また、扉１２に隣接する筐体２の側壁には、観測窓１３が取り付けられている。作業員は、この観測窓１３を通して筐体２の外部からチャンバ３を視認することができる。

【0030】

チャンバ３は、被処理物５０を収容するために設けられている。本実施形態では、チャンバ３は、上下方向における筐体２の中間部に配置されている。チャンバ３は、金属板などを用いて、マイクロ波を反射するように構成されている。チャンバ３は、中空の箱形形状に形成されている。

【0031】

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う、主要部の断面図である。図１〜図３を参照して、チャンバ３は、４つの側壁１４，１５，１６，１７と、チョーク機構１８と、天壁１９と、底壁２０と、を有している。

【0032】

側壁１４，１５，１６，１７は、全体として中空の四角柱状に形成されており、上下に延びている。側壁１４には、窓部２１が形成されている。

【0033】

窓部２１は、作業員がチャンバ３の外部からチャンバ３の内部を視認するために設けられている。窓部２１は、側壁１４の一部の領域に設けられている。窓部２１は、側壁１４の略中央に配置されており、矩形状に形成されている。

【0034】

窓部２１は、側壁１４の一部をパンチングメタルとすることで形成されている。窓部２１においては、周期構造（規則的に配置された構造）を持つ多数の微細な貫通孔が形成されていることにより、チャンバ３の内部の観察を可能にしながらも、チャンバ３内のマイクロ波が所定の基準値以上外部に漏洩しないように構成されている。上記の各貫通孔は、たとえば、丸孔形状に形成されている。なお、マイクロ波を検出するために用いられる、マイクロ波の漏洩量の許容値は、電波防護指針に示されている電磁波強度指針値以下であることは、いうまでもない。上記の電波防護方針とは、「電波利用における人体の防護方針」（諮問３８号、電気通信技術審議会、１９９０年６月）に開示されている。

【0035】

扉１２には、λ／４チョーク機構１８（λはマイクロ波の波長）が設けられている。チョーク機構１８は、チャンバ３に供給されたマイクロ波が漏洩することを抑制するために設けられている。側壁１４，１５，１６，１７で囲まれた空間は、天壁１９によって上方から覆われている。

【0036】

天壁１９は、たとえば、金属板の中央部を上向きに凸となるように押し上げた形状に形成されている。天壁１９の外周部は、側壁１４，１５，１６，１７の上端部に固定されている。天壁１９は、底壁２０と上下に向かい合っている。

【0037】

底壁２０は、被処理物５０が置かれる部分として設けられている。底壁２０は、略矩形の平板状に形成されている。底壁２０の外周部は、側壁１４，１５，１６，１７に接続されている。このように、底壁２０、側壁１４，１５，１６，１７、および、天壁１９で囲まれた空間が、被処理物５０の加熱のための加熱用空間２８として規定されている。底壁２０には、複数の開口部２４，２５，２６，２７が形成されている。

【0038】

開口部２４，２５，２６，２７は、それぞれ、加熱用空間２８へのマイクロ波の入口として設けられている。開口部２４，２５，２６，２７は、平面視において、被処理物５０を取り囲むように配置されている。本実施形態では、各開口部２４，２５，２６，２７は、細長い矩形状に形成されている。２つの開口部２４，２６は、平面視において向きを揃えられた状態で、被処理物５０を挟むように配置されている。また、開口部２５は、平面視において開口部２４の向きと９０°ずれた向きに配置されている。同様に、開口部２７は、平面視において開口部２４の向きと９０°ずれた向きに配置されている。開口部２５，２７は、平面視において被処理物５０を挟むように配置されている。開口部２４，２５，２６，２７は、それぞれ、対応する導波管５と接続されている。

【0039】

各導波管５は、対応するマグネトロン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからのマイクロ波をチャンバ３の加熱用空間２８へ案内するために設けられている。各導波管５は、チャンバ３の底壁２０から下方に延びており、対応するマグネトロン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに接続されている。

【0040】

マグネトロン４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は、被処理物５０へ与えられるマイクロ波を発生するために設けられている。本実施形態では、４つのマグネトロン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられている。なお、マグネトロンの数は、１つ以上であればよく、特に限定されない。マグネトロン４は、本発明の「マイクロ波発射部」の一例である。本実施形態では、マグネトロン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを総称していう場合、マグネトロン４という。なお、本実施形態では、マグネトロン４を用いてマイクロ波を発生させる構成を説明するけれども、この通りでなくてもよい。たとえば、半導体を用いて発生されたマイクロ波によって被処理物５０が加熱されてもよい。

【0041】

各マグネトロン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、筐体２に支持されている。各マグネトロン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、対応する導波管５を介して加熱用空間２８に向けてマイクロ波を放出するように構成されている。これにより、各マグネトロン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからのマイクロ波は、対応する導波管５を通って、加熱用空間２８に到達し、被処理物５０を加熱する。マグネトロン４は、インバータ６に接続されている。

【0042】

インバータ６は、マグネトロン４に電力を供給するために設けられている。インバータ６は、商用電源などに接続されている。インバータ６は、マグネロトロン４に、マイクロ波を発生するための交流電力を供給する。インバータ６、および、マグネトロン４は、制御部９によって制御される。

【0043】

制御部９は、被処理物５０の加熱量を制御するように構成されている。本実施形態では、制御部９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および、ＲＯＭ（Read Only Memory）を有するコンピュータである。制御部９による制御の一例は、後述する。制御部９は、制御箱７に収容されている。

【0044】

制御箱７は、マイクロ波加熱装置１の制御に関連する装置を収容するために設けられている。本実施形態では、制御箱７は、チャンバ３の上方に配置されている。制御箱７の前方に位置する前述の扉１１には、操作パネル２９が取り付けられている。操作パネル２９は、たとえば、電源スイッチなどを有しており、筐体２の外部に露呈している。操作パネル２９は、たとえば、作業員によって操作されることで、所定の信号を、制御部９などに出力する。

【0045】

制御部９は、操作パネル２９から出力された信号、および、マイクロ波監視装置８から出力された信号などに基づいて、マグネトロン４を制御することで、被処理物５０に加熱処理を施す。

【0046】

マイクロ波監視装置８は、被処理物５０に与えられるマイクロ波の出力を監視するために設けられている。本実施形態では、後述するように、制御部９によるマイクロ波の出力制御において、マイクロ波監視装置８の監視結果が用いられる。これにより、被処理物５０からマグネトロン４に反射されるマイクロ波としての反射マイクロ波は、抑制される。

【0047】

マイクロ波監視装置８は、漏洩マイクロ波検出部３１と、判定部３２と、を有している。

【0048】

漏洩マイクロ波検出部３１は、被処理物５０を収容したチャンバ３から漏洩するマイクロ波としての漏洩マイクロ波を検出するために、設けられている。漏洩マイクロ波検出部３１は、たとえば、マイクロ波を受信するためのアンテナを含んでいる。本実施形態では、漏洩マイクロ波検出部３１は、筐体２内において、窓部２１に隣接して配置されており、窓部２１から漏洩する漏洩マイクロ波を検出する。なお、漏洩マイクロ波検出部３１は、チョーク機構１８に隣接して配置されていてもよい。この場合も、漏洩マイクロ波検出部３１は、チャンバ３からの漏洩マイクロ波を検出する。

【0049】

漏洩マイクロ波検出部３１の大きさは、本実施形態では、窓部２１の大きさよりも小さく設定されている。漏洩マイクロ波検出部３１は、当該漏洩マイクロ波検出部３１のマイクロ波検出面における、単位面積あたりの漏洩マイクロ波の強さ（ｍＷ／ｃｍ^２）を特定する信号を、判定部３２へ出力する。なお、本実施形態では、単位面積あたりの漏洩マイクロ波の強さ（ｍＷ／ｃｍ^２）を、単に、漏洩マイクロ波の強さという。

【0050】

判定部３２は、漏洩マイクロ波検出部３１で検出された漏洩マイクロ波の強さが、所定のしきい値ｔｈ１を超えているか否かを判定するために設けられている。判定部３２は、制御箱７に収容されている。判定部３２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、および、ＲＯＭを含むコンピュータによってソフトウェア的に構成されていてもよいし、電気回路を用いてハードウェア的に構成されていてもよい。判定部３２がコンピュータによって構成されている場合、判定部３２は、制御部９と同一のコンピュータによって構成されていてもよいし、制御部９とは別のコンピュータによって構成されていてもよい。上述したように、判定部３２は、漏洩マイクロ波の強さが所定のしきい値ｔｈ１を超えているか否かを判定する。このしきい値ｔｈ１について、次に説明する。

【0051】

図４は、漏洩マイクロ波のしきい値ｔｈ１を説明するための模式的なグラフである。図１〜図４を参照して、グラフの横軸は、マグネトロン４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の合計の出力比であり、マグネトロン４の定格出力に対するマグネトロン４の出力を百分率で示している。グラフの縦軸は、漏洩マイクロ波の強さを示しており、単位は、ｍＷ／ｃｍ^２である。なお、図中の四角印は、マグネトロン４の出力に対する漏洩マイクロ波の強さを示す試験結果を示している。

【0052】

被処理物５０が水である場合、一般的に、マグネトロン４からのマイクロ波の出力が、ゼロから増大する場合、当初はマイクロ波の出力に関する領域Ｒ１で示されるように、マイクロ波の出力の変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化は小さい。これは、マグネトロン４からのマイクロ波の大部分が被処理物５０に吸収されていることを示す。なお、領域Ｒ１におけるマイクロ波の出力の下限はゼロであり、当該出力の上限は、後述する変曲点（しきい値ｔｈ１）でのマイクロ波の出力である。

【0053】

そして、マイクロ波の出力が、領域Ｒ１を超えて、領域Ｒ２の範囲にある場合、マイクロ波の出力の増大に対する漏洩マイクロ波の増大の割合は、領域Ｒ１での当該割合よりも大きくなる。すなわち、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１であるときのマイクロ波の出力を境にして、マイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの割合が変化する。

【0054】

このように、しきい値ｔｈ１は、マイクロ波の出力（強さ）の変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合の変曲点での漏洩マイクロ波の強さに相当する。領域Ｒ２においては、マグネトロン４からのマイクロ波は、被処理物５０で十分に吸収されきれず、窓部２１から漏洩する漏洩マイクロ波が多くなると考えられる。

【0055】

以上より、判定部３２で用いられるしきい値ｔｈ１は、チャンバ３に供給されるマイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での、漏洩マイクロ波の強さに基づいて設定される。本実施形態では、上記の変曲点が、しきい値ｔｈ１として設定される。本実施形態では、一例として、マグネトロン４におけるマイクロ波の出力が定格出力の約４０％であるときの漏洩マイクロ波の強さが、上記のしきい値ｔｈ１として設定される。

【0056】

なお、本実施形態では、上記のグラフは、予め、実験などによって作成されており、このグラフを基に上記のしきい値ｔｈ１が設定される。判定部３２は、上記のグラフのデータを記憶していてもよいし、上記のグラフは記憶せずにしきい値ｔｈ１を記憶していてもよい。

【0057】

次に、マイクロ波監視装置８、および、制御部９における処理の流れの一例を説明する。図５は、マイクロ波監視装置８、および、制御部９における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、フローチャートを参照して説明する場合、フローチャート以外の図も適宜参照する。

【0058】

以下に説明する処理は、たとえば、作業員による操作パネル２９の操作に伴い、マイクロ波加熱装置１による被処理物５０の加熱動作が開始されてから行われる。

【0059】

具体的には、マイクロ波監視装置８の漏洩マイクロ波検出部３１は、漏洩マイクロ波を検出する（ステップＳ１１）。次に、判定部３２は、漏洩マイクロ波検出部３１からの信号を読み込む（ステップＳ１２）。

【0060】

次に、判定部３２は、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１を超えているか否かを判定する（ステップＳ１３）。漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１以下である場合（ステップＳ１３でＮＯ）、判定部３２は、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１以下であることを示す監視結果を、制御部９に出力する（ステップＳ１４）。

【0061】

上記の結果を受信した制御部９は、マイクロ波の出力が増加するように、マグネトロン４を制御する（ステップＳ１５）。この場合、制御部９は、たとえば、マグネトロン４からのマイクロ波の出力を、当該マイクロ波の定格出力の数％分増加させる制御を行う。

【0062】

一方、漏洩マイクロ波の強さが、しきい値ｔｈ１を超えている場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、判定部３２は、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１を超えていることを示す監視結果を、制御部９に出力する（ステップＳ１６）。

【0063】

上記の結果を受信した制御部９は、マイクロ波の出力調整を行う（ステップＳ１７）。本実施形態では、制御部９は、マグネトロン４からのマイクロ波の出力値を、下記式の値を用いて設定する。
Ｅ＝Ｅ_０｛１＋ｋ（Δ−Δ_０）｝
ただし、Ｅ：出力調整後のマイクロ波の出力値、Ｅ_０：漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１であるときのマグネトロン４からのマイクロ波の出力、ｋ：所定の加重係数、Δ：漏洩マイクロ波検出部３１で検出されている漏洩マイクロ波の強さ、Δ_０：しきい値ｔｈ１。

【0064】

このように、制御部９は、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１を超えている場合に、漏洩マイクロ波の強さに基づいて、マグネトロン４から発射されるマイクロ波の強さを設定する。このとき、制御部９は、漏洩マイクロ波の強さに応じて、マグネトロン４からのマイクロ波の出力を調整する。

【0065】

以上説明したように、本実施形態のマイクロ波加熱装置１によると、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１を超えている場合、被処理物５０は、マグネトロン４から照射されたマイクロ波を十分に吸収できず、その結果、マグネトロン４への反射マイクロ波が大きくなっていると考えられる。したがって、判定部３２は、漏洩マイクロ波の強さを判定することで、チャンバ３からマグネトロン４に反射される反射マイクロ波を監視することができる。

【0066】

また、マイクロ波加熱装置１によると、漏洩マイクロ波検出部３１は、チャンバ３の窓部２１に隣接して配置されるか、または、チョーク機構１８に隣接して配置される。この構成によると、チャンバ３からのマイクロ波が漏洩し易い箇所に漏洩マイクロ波検出部３１を配置することとなる。これにより、漏洩マイクロ波検出部３１は、漏洩マイクロ波を、より精度よく検出できる。

【0067】

また、マイクロ波加熱装置１によると、しきい値ｔｈ１は、チャンバ３に供給されるマイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点での漏洩マイクロ波の強さに基づいて設定される。この構成によると、被処理物５０へ供給されるマイクロ波の強さが変曲点での値を超えると、漏洩マイクロ波の強さは、急激に大きくなる。すなわち、被処理物５０へ供給されるマイクロ波の強さが変曲点での値を超えると、被処理物５０で吸収されないマイクロ波が多くなり、その結果、チャンバ３からマグネトロン４へ反射される反射マイクロ波が急激に大きくなる。したがって、判定部３２は、この変曲点を基準にして漏洩マイクロ波の強さを判定することで、反射マイクロ波が大きくなることを、より正確に判定できる。

【0068】

また、マイクロ波加熱装置１によると、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１を超えている場合、すなわち、チャンバ３からマグネトロン４に反射される反射マイクロ波が大きい場合に、制御部９は、この反射マイクロ波が過大にならないように、マグネトロン４からのマイクロ波の強さを制御できる。これにより、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータに頼ることなく、マグネトロン４への反射マイクロ波を低減でき、その結果、マグネトロン４の破損を抑制できる。

【0069】

このように、本実施形態では、パワーモニタ、チューナ、および、アイソレータが設けられていない。よって、マイクロ波加熱装置１をより小型にできる。しかも、マイクロ波加熱装置１の構成をより簡素にできる結果、マイクロ波加熱装置１の製造コストを、より低くできる。その上、マイクロ波加熱装置１は、マグネトロン４の出力を抑制することにより、反射マイクロ波を低減させる構成であり、アイソレータに反射マイクロ波を吸収させる構成ではない。このため、マグネトロン４の消費エネルギーをより小さくできる、よって、マイクロ波加熱装置１におけるエネルギーの利用効率を、より高くできる。

【0070】

また、アイソレータを用いて反射マイクロ波を吸収する構成では、アイソレータで吸収されるマイクロ波のエネルギーを正確に把握できないため、被処理物５０に与えられたマイクロ波のエネルギーを正確に把握することも難しい。これに対して、マイクロ波加熱装置１では、アイソレータに反射マイクロ波が吸収される構成ではなく、且つ、反射マイクロ波も抑制される。よって、制御部９は、マグネトロン４からのマイクロ波の出力を基に、被処理物５０に与えられるマイクロ波のエネルギーを、より正確に把握することができる。したがって、制御部９は、被処理物５０の加熱制御をより精度よく行うことができる。

【0071】

さらに、制御部９は、漏洩マイクロ波が過大にならないようにマグネトロン４からのマイクロ波の出力を制御する。したがって、筐体２の外部にマイクロ波が漏洩することを抑制できる。これにより、マイクロ波加熱装置１の周囲の作業員にマイクロ波が照射されることを、より確実に抑制できる。

【0072】

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。

【0073】

（１）上述の実施形態では、漏洩マイクロ波の強さについてのしきい値ｔｈ１が、固定値である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、漏洩マイクロ波の強さについてのしきい値ｔｈ１が、被処理物５０の材質などに応じて変化可能であってもよい。図６は、本発明の変形例における、マイクロ波監視装置８、および、制御部９における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

【0074】

以下に説明する処理は、たとえば、作業員による操作パネル２９の操作に伴い、マイクロ波加熱装置１による被処理物５０の加熱動作が開始されてから行われる。

【0075】

具体的には、マイクロ波監視装置８の漏洩マイクロ波検出部３１は、漏洩マイクロ波を検出する（ステップＳ２１）。次に、判定部３２は、漏洩マイクロ波検出部３１からの信号を読み込むとともに、マグネトロン４からのマイクロ波の出力を示す信号を、制御部から読み込む（ステップＳ２２）。

【0076】

次に、判定部３２は、マグネトロン４からのマイクロ波の出力と、漏洩マイクロ波の強さとの関係を示すグラフを作成する（ステップＳ２３）。この場合、判定部３２は、ステップＳ２３の処理が行われる毎に、ステップＳ２２で読み込んだマイクロ波の出力と、漏洩マイクロ波の強さとを示す点を上記のグラフに追加する。そして、判定部は、複数回に亘って行われたステップＳ２３での処理によって追加された複数の点を基に、上記のグラフを作成する。

【0077】

次に、判定部３２は、しきい値ｔｈ１の有無を判定する（ステップＳ２４）。具体的には、判定部は、ステップＳ２３で作成されたグラフにおいて、チャンバ３に供給されるマイクロ波の強さの変化に対する漏洩マイクロ波の強さの変化の割合が変化する変曲点が、存在するか否かを判定する。そして、この変曲点がある場合、判定部３２は、当該変曲点における漏洩マイクロ波の強さを、しきい値ｔｈ１として設定する。一方、判定部３２は、上記の変曲点が存在しない場合、しきい値ｔｈ１が存在していないと判定する。

【0078】

次に、判定部３２は、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１を超えているか否かを判定する（ステップＳ２５）。漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１以下である場合、または、しきい値ｔｈ１が未だ存在していない場合（ステップＳ２５でＮＯ）、判定部３２は、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１以下であることを示す監視結果を、制御部９に出力する（ステップＳ２６）。

【0079】

上記の結果を受信した制御部９は、マイクロ波の出力が増加するように、マグネトロン４を制御する（ステップＳ２７）。この場合、制御部９は、たとえば、マグネトロン４からのマイクロ波の出力を、当該マイクロ波の定格出力の数％分増加させる制御を行う。

【0080】

一方、漏洩マイクロ波の強さが、しきい値ｔｈ１を超えている場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、判定部３２は、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１を超えていることを示す監視結果を、制御部９に出力する（ステップＳ２８）。

【0081】

上記の結果を受信した制御部９は、マイクロ波の出力調整を行う（ステップＳ２９）。この場合のマグネトロン４からのマイクロ波の出力値Ｅは、前述した式と同じに設定される。

【0082】

このように、制御部９は、漏洩マイクロ波の強さがしきい値ｔｈ１を超えている場合に、漏洩マイクロ波の強さに基づいて、マグネトロン４から発射されるマイクロ波の強さを設定する。

【0083】

このような構成であれば、マイクロ波加熱装置１は、被処理物５０の材質などの特性に応じて、より最適な加熱処理を行うことができる。

【0084】

（２）また、上述の実施形態では、漏洩マイクロ波のしきい値として、単位面積当たりの漏洩マイクロ波の強さを例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。漏洩マイクロ波のしきい値として、単に、漏洩マイクロ波検出部３１で検出された漏洩マイクロ波の強さの総量を用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0085】

本発明は、マイクロ波監視装置、マイクロ波加熱装置、および、マイクロ波監視方法として、広く適用することができる。

【符号の説明】

【0086】

１ マイクロ波加熱装置
３ チャンバ
４ マグネトロン（マイクロ波発射部）
８ マイクロ波監視装置
９ 制御部
１８ チョーク機構
２１ 窓部
２８ 加熱用空間（チャンバ内の空間）
３１ 漏洩マイクロ波検出部
３２ 判定部
５０ 被処理物
ｔｈ１ しきい値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】