CN103229593A - 微波加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供微波加热装置,该微波加热装置无需使用旋转机构即可均匀且高效地对被加热物进行微波加热,为此构成为:在传送来自微波产生部(4)的微波的波导部(5)的与加热室(2)相对的表面上,设置有向加热室内辐射圆偏振波的多个微波辐射部(6),多个微波辐射部分别辐射大致相同辐射量的微波。

Description

微波加热装置
技术领域
本发明涉及微波炉等微波加热装置,特别涉及在微波辐射部的构造上具有特征的微波加热装置。
背景技术
作为用微波对对象物进行加热处理的微波加热装置的代表性装置,存在微波炉。在微波炉中,微波产生器中产生的微波辐射到金属制的加热室内部,通过辐射的微波对加热室内部的被加热物进行加热处理。
作为以往的微波炉中的微波产生器,使用了磁控管。由磁控管生成的微波经由波导管辐射到加热室内部。当加热室内部的微波的电磁场分布不均匀时,不能均匀地对被加热物进行微波加热。
以往,作为使得对被加热物的加热均匀的手段,通常为具有如下构造的微波加热装置:使载置被加热物的载置台旋转而使被加热物旋转的构造、固定被加热物而使辐射微波的天线旋转的构造、或者通过移相器来改变从微波产生器产生的微波的相位的构造。
例如,在以往的微波加热装置中,在波导管内部配置有旋转天线、天线轴等,一边通过天线电机使旋转天线旋转一边对磁控管进行驱动,从而减少加热室内的微波分布的不均匀。
另外,如在日本特开昭62-064093号公报(专利文献1)中记载的那样,提出了在磁控管上设置有可旋转的天线的微波加热装置。在专利文献1的微波加热装置中,通过将来自送风风扇的冷却风吹到旋转天线的叶片,从而利用该送风风扇的风力使天线旋转,改变加热室内的微波分布。
另一方面,作为具有移相器的例子,有美国专利第4301347号说明书(专利文献2)中记载的微波加热装置,该微波加热装置既降低了微波加热中被加热物的加热不均,又实现了成本降低和供电部的空间节省。如在专利文献2中记载的那样,提出了在加热室内部设置有用于辐射圆偏振波的一个微波辐射部和用于改变相位的旋转机构的微波加热装置。
现有技术文献
【专利文献】
专利文献1:日本特开昭62-064093号公报
专利文献2:美国专利第4301347号说明书
专利文献3:日本特开2007-225186号公报
发明内容
发明所要解决的问题
对于像微波炉那样的微波加热装置而言,要求以简单的结构,高效且均匀地加热被加热物。但是,在至今为止公开的如上所述的以往的构造中存在各种问题。
另外,在微波加热装置、特别是微波炉中,高输出化的技术开发不断发展,在日本国内已经在销售额定高频输出为1000W的商品。微波加热装置不是通过热传导来加热食品的装置,微波加热装置作为商品的显著特征在于能够利用感应加热来直接加热食品的便利性。但是,在微波炉中,未解决加热不均的状态下的高输出化会导致加热不均的问题更加明显。
作为以往的微波加热装置所具有的构造上的问题,可以列举下述两点。第一点是,为了减少加热不均而需要采用使载置台或天线旋转的机构。因此,在以往的微波加热装置中,必须确保用于使载置台或天线旋转的旋转空间、和用于使载置台或天线旋转的电机等驱动机构的设置空间,阻碍了微波加热装置的小型化。
第二点是,为了使载置台或天线稳定地旋转,需要将该旋转天线设置在加热室的上部或下部,构造受到限制。
在微波加热装置中,在被照射微波的空间中设置载置台或移相器的旋转机构等会降低可靠性。因此,要求实现不需要这些机构的微波加热装置。
另外,为了减少微波加热中对被加热物的加热不均,同时实现成本降低和供电部的空间节省,在像专利文献2中记载的、从单个微波辐射部向加热室内部辐射圆偏振波的微波加热装置中,虽然拥有不具备载置台或天线的旋转机构的优点,但是存在如下所述的问题:该微波加热装置需要用于改变相位的旋转机构,并且依靠来自单个微波辐射部的微波辐射无法对被加热物进行充分的均匀加热。
本发明是为了解决上述以往的微波加热装置中的问题而完成的,其目的在于,提供一种无需使用旋转机构即可均匀且高效地对被加热物进行微波加热的微波加热装置。
用于解决问题的手段
本发明为了实现上述目的而具有:加热室,其收纳被加热物;载置部,其构成所述加热室的底面,在所述加热室内收纳载置被加热物;微波产生部,其产生所述微波;波导部,其传送来自所述微波产生部的微波;以及多个微波辐射部,其设置在所述波导部的与所述加热室相对的表面上,向加热室内辐射圆偏振波。
在如上所述构成的本发明的微波加热装置中,能够抑制在以往的微波加热装置中的微波加热中成为问题的、因辐射到加热室内的微波与由加热室的内壁等反射的微波之间的干涉而产生的驻波,能够实现均匀的微波加热。
发明效果
在本发明的微波加热装置中,没有使用旋转机构,能够以简单的结构均匀且高效地对被加热物进行微波加热,并且能够实现供电部的小型化、可靠性的提高。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的微波加热装置的立体图。
图2是实施方式1的微波加热装置的剖视图。
图3是示出实施方式1的微波加热装置中的微波辐射部的波导管的俯视图。
图4是示出实施方式1的微波加热装置中使用的微波辐射部的具体形状的图。
图5是示出本发明的实施方式2的微波加热装置的立体图。
图6是示出实施方式2的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图7是示出一般的矩形波导管的立体图。
图8是示出本发明的实施方式3的微波加热装置的立体图。
图9是示出实施方式3的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图10是示出本发明的实施方式4的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图11是示出本发明的实施方式5的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图12是示出本发明的实施方式6的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图13是示出本发明的实施方式7的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图14是示出实施方式6和实施方式7中的微波辐射部的具体结构的图。
图15是示出本发明的实施方式8的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图16是示出实施方式8的微波加热装置中的微波辐射部的其他结构的图。
图17是示出本发明的实施方式9的微波加热装置的立体图。
图18是示出实施方式9的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图19是示出本发明的实施方式10的微波加热装置的立体图。
图20是示出实施方式10的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图21是示出本发明的实施方式11的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图22是示出本发明的实施方式12的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图23是示出本发明的实施方式13的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图24是示出本发明的实施方式14的微波加热装置中的微波辐射部的波导管俯视图。
图25是示出本发明的实施方式15的微波加热装置的立体图。
图26是实施方式15的微波加热装置的正面剖视图。
图27是示出实施方式15的微波加热装置中的加热室的底面部分等的平面剖视图。
图28是本发明的实施方式16的微波加热装置的正面剖视图。
图29是示出实施方式16的微波加热装置中的加热室的底面部分等的平面剖视图。
图30是示出以往的微波加热装置的剖视图。
具体实施方式
在第1发明中,具有:
加热室,其收纳被加热物;
载置部,其构成所述加热室的底面,在所述加热室内收纳载置被加热物;
微波产生部,其产生所述微波;
波导部,其传送来自所述微波产生部的微波;以及
多个微波辐射部,其设置在所述波导部的与所述加热室相对的表面上,向加热室内辐射圆偏振波。
在如上所述构成的第1发明的微波加热装置中,能够抑制在以往的微波加热装置的微波加热中成为问题的、因辐射到加热室内的微波与由加热室的内壁等反射的微波之间的干涉而产生的驻波,能够实现均匀的微波加热。
在第2发明中,所述多个微波辐射部配置在所述载置部的正下方。这样构成的第2发明的微波加热装置能够均匀地对被加热物进行微波加热。
在第3发明的微波加热装置中构成为,所述多个微波辐射部分别辐射大致相同的辐射量的微波。这样构成的第3发明的微波加热装置能够均匀地对被加热物进行微波加热。
第4发明是特别在第3发明中,所述多个微波辐射部至少在所述波导部中的传送方向上排列配置。在这样构成的第4发明的微波加热装置中,通过将微波辐射部恰当地配置在期望位置处,能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
第5发明是特别在第3发明中,所述多个微波辐射部至少在所述波导部中的与传送方向以及电场方向垂直的方向上排列配置。这样构成的第5发明的微波加热装置能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
第6发明是特别在第4或第5发明中,所述多个微波辐射部是使两个狭缝(slit)彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状。这样构成的第6发明的微波加热装置能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
第7发明是特别在第4或第5发明中,所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,构成为所述狭缝的长边长度根据所述波导部中的传送方向上的位置而不同。在这样构成的第7发明的微波加热装置中,通过分别变更微波辐射部的配置和微波辐射部的狭缝长度,能够控制微波辐射量,能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
第8发明是特别在第4或第5发明中,所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,构成为所述狭缝的长边长度根据所述波导部中的与传送方向以及电场方向垂直的方向上的位置而不同。这样构成的第8发明的微波加热装置能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
第9发明是特别在第4或第5发明中,所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,构成为所述狭缝的宽度根据所述波导部中的传送方向上的位置而不同。在这样构成的第9发明的微波加热装置中,不仅变更微波辐射部的配置,而且还变更微波辐射部的狭缝宽度,由此能够改变加热室内的微波分布,能够确保加热室内的微波分布的均匀性。
第10发明是特别在第4或第5发明中,所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,构成为所述狭缝的宽度根据所述波导部中的与传送方向以及电场方向垂直的方向上的位置而不同。这样构成的第10发明的微波加热装置能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
第11发明是特别在第4或第5发明中,所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,对所述狭缝的交叉部分实施了R倒角加工或C倒角加工。在这样构成的第11发明的微波加热装置中,能够减少微波辐射部中的微波损失,能够高效地对被加热物进行微波加热。
第12发明是特别在第4或第5发明中,所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,对所述狭缝的末端部分实施了R倒角加工或C倒角加工。在这样构成的第12发明的微波加热装置中,能够减少微波辐射部中的微波损失,能够高效地对被加热物进行微波加热。
第13发明是特别在第4或第5发明中,所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,关于所述狭缝的交叉部分的位置,具有如下形状:从所述微波产生部的设置位置起的传送距离长的微波辐射部与从所述微波产生部的设置位置起的传送距离短的微波辐射部相比,从所述波导部向所述加热室的微波辐射率高。这样构成的第13发明的微波加热装置能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
第14发明是特别在第3发明中,在所述加热室内收纳载置被加热物的载置部具有使微波透过的微波透过部,所述微波透过部与所述微波辐射部相对地配置,所述微波透过部设置在所述微波辐射部的至少正上方。在这样构成的第14发明的微波加热装置中,能够将载置部中使微波透过的区域构成得小。其结果,在微波加热装置中,能够减少因在载置部中吸收微波的原因引起的微波能量的损失量,能够提高微波对被加热物的加热效率,能够实现优异的节能性能。
另外,由于是用圆偏振波将微波供电到加热室内的方式,因此不需要旋转天线和用于驱动旋转天线的电机,因此不需要设置这些机构用的驱动空间和设置空间,能够使微波加热装置小型化,能够减小设置空间。
第15发明是特别在第14发明中,所述微波透过部具有与所述微波辐射部对应的形状。在这样构成的第15发明的微波加热装置中,能够将微波的透过区域构成为必要的最小限度,能够进一步减少微波透过部中的微波吸收损失。其结果,微波加热装置能够进一步提高微波对加热室的供电效率。
第16发明是特别在第15发明中,所述载置部构成为具有所述微波透过部和反射微波的微波反射部。在这样构成的第16发明的微波加热装置中,构成为利用微波反射部来反射未由被加热物吸收的微波,因此促进了被加热物的微波吸收,能够进一步提高微波的加热效率。
第17发明是特别在第16发明中,所述微波透过部由包含氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化锂中的至少任意一种材料的结晶玻璃构成。在这样构成的第17发明的微波加热装置中,能够提高微波的透过性能,因此能够增加向加热室内辐射的微波能量,能够提高微波对被加热物的加热效率。
第18发明是特别在第16发明中,所述微波透过部由主成分为塑料的材料构成。在这样构成的第18发明的微波加热装置中,与结晶玻璃相比,能够进一步提高微波的透过性能,因此能够提高被加热物的加热效率。
第19发明是特别在第16发明中,所述微波反射部由金属材料构成。在这样构成的第19发明的微波加热装置中,能够提高微波的反射特性,因此能够进一步提高微波对被加热物的加热效率。
以下,参照附图对本发明的微波加热装置的优选实施方式进行说明。另外,虽然在以下的实施方式的微波加热装置中对微波炉进行了说明,但是微波炉只是例示,本发明的微波加热装置不限于微波炉,还包括利用了感应加热的微波加热装置。另外,本发明不限于以下的实施方式中的具体结构,还包括基于相同技术思想的结构。
(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的立体图。图2是在本发明的实施方式1的微波加热装置的进深方向的大致中间位置处用与正面平行的面切断而得到的剖视图,示出了主要的构成部分。图3是作为波导部的波导管的俯视图,其示出了本发明的实施方式1的微波加热装置中作为辐射圆偏振波的微波的天线的微波辐射部的位置。
如图1所示,作为实施方式1的微波加热装置1的微波炉具有:门7,其在前表面具有窗;加热室2,其通过关闭门7而被密闭,收纳被微波加热的被加热物;以及载置部3,其用于在加热室2的内部收纳载置被加热物。
在载置部3的正下方,作为向加热室2的内部辐射微波的微波辐射单元,设置有多个微波辐射部6。各个微波辐射部6构成为向加热室2的内部辐射圆偏振波。
如图2所示,实施方式1的微波加热装置1具有:微波产生装置4,其是由产生微波的磁控管等构成的微波产生部;以及波导管5,其是向各微波辐射部6传送在微波产生装置4中产生的微波的波导部。
如图3所示,在实施方式1的微波加热装置1中,在波导管5的上表面形成有多个向加热室2的内部辐射作为圆偏振波的大致相同量的微波的微波辐射部6。微波辐射部6被配置成均匀且高效地对载置部3上的被加热物进行微波加热。
在微波辐射部为单个的情况下,由于所辐射的微波的指向性等的关系,很难均匀地调整加热室内的微波分布。例如,在设置有一个指向性高的微波辐射部的微波加热装置中,只有微波辐射部附近被集中地加热。其结果,产生了在被加热物中出现加热不均的问题。
实施方式1的微波加热装置1构成为,在作为波导部的波导管5的与加热室2相对的表面上设置有多个微波辐射部6,从各个微波辐射部6向加热室2的内部辐射作为圆偏振波的大致相同量的微波。因此,即使在来自各个微波辐射部6的微波具有高指向性的情况下,也能够对被加热物实现均匀的微波加热。
实施方式1的微波加热装置1构成为,微波辐射部6辐射圆偏振波的微波。因为以往的一般的微波加热装置具有从微波辐射部向加热室内部辐射线偏振波(电场的偏振面固定)的微波的结构,所以,因辐射到加热室内部的微波与由加热室的内壁等反射的微波之间的干涉而产生驻波,成为被加热物的加热不均的原因。而在实施方式1的微波加热装置1中,能够抑制在以往的微波加热装置的微波加热中成为问题的、因辐射的微波与由加热室的内壁等反射的微波之间的干涉而生成的驻波的产生,能够实现均匀的微波加热。
以下,对圆偏振波进行说明。圆偏振波是在移动通信和卫星通信的领域广泛使用的技术。作为熟悉的使用例,可以例举ETC(Electronic-Toll Collection System)“电子不停车收费***”等。
圆偏振波是电场的偏振面相对于电波的行进方向随时间旋转的微波,当形成圆偏振波时,电场的方向随时间持续变化。这样,当向加热室内部辐射圆偏振波的微波时,由于辐射到加热室内部的微波的电场的方向持续变化,因此不管是什么场所,电场强度的大小都大致均匀,具有即使考虑了加热室内壁等的反射也不容易引起驻波的特征。
实施方式1的微波加热装置1构成为,设置有多个微波辐射部6,从各个微波辐射部6向加热室2的内部辐射圆偏振波的微波。如上所述构成的实施方式1的微波加热装置1与以往的一般的微波加热装置中使用的线偏振波的微波所实现的微波加热相比,能够向加热室2的内部均匀地辐射微波,能够均匀地对加热室2内部的被加热物进行微波加热。
圆偏振波根据旋转方向被分类为右旋偏振波(CW:clockwise,顺时针)和左旋偏振波(CCW:counter clockwise,逆时针)这两个种类。无论辐射到加热室2内部的圆偏振波是右旋偏振波(CW)或左旋偏振波(CCW)中的哪一种,在加热性能上都没有差异。
在传送来自磁控管等微波产生装置的微波的波导管中,产生的是电场和磁场的振动方向为固定方向的线偏振波的微波。如上所述,在以往的一般的微波加热装置中,从波导管对加热室内部辐射线偏振波的微波。因此,在向加热室内辐射线偏振波的以往的一般的微波加热装置中,为了减少加热室内的微波分布的不均匀,设置了使载置被加热物的载置台旋转的机构、使从波导管向加热室辐射微波的天线旋转的机构、或者用于在波导管的管内改变相位的移相器。
但是,即使设置了使载置台或天线旋转的机构和移相器,也很难在微波加热装置的加热室内实现均匀的微波加热。而且,在以往的微波加热装置中,由于需要设置旋转机构和移相器,因此部件数量增多,构造复杂化,并且构造受到制约,产生了装置的可靠性降低的问题。
关于如上所述的构造的复杂化、构造的制约以及可靠性降低的问题,在实施方式1的微波加热装置1中具有能够消除所有这些问题的结构。实施方式1的微波加热装置1构成为,将多个微波辐射部6设置在波导管5的与加热室2相对的表面上,从多个微波辐射部6分别向加热室2的内部辐射作为圆偏振波的大致相同辐射量的微波。因此,实施方式1的微波加热装置1成为如下这样的装置:其构造简单,对构造的制约少,具有可靠性高的构造,能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
[微波辐射量变化的条件]
如上所述,在实施方式1的微波加热装置1中,无需设置使载置台或天线旋转的机构和移相器等,即可对加热室2内部的被加热物实现均匀的微波加热。因此,在实施方式1的微波加热装置1中,能够可靠地避免在旋转机构的故障时和异常动作时产生的加热动作时的被加热物的加热不均等问题。
而且,在传送从磁控管等微波产生装置4产生的微波时,当使用波导管5作为传送单元时,从各个微波辐射部6向加热室2的内部辐射的微波的量根据以下三个条件而变化。
第一个条件是在传送方向X(参照图2)上从磁控管等微波产生装置4到微波辐射部6的距离(位置)。微波量这样地根据传送方向X上的距离(位置)而变化的起因是:对于从微波产生装置4产生的微波而言,在从微波产生装置4起的传送距离短的位置、以及由于波导管的弯曲等使得传送方向X发生变化的位置处,微波的传送状态不稳定,波导管内的电场分布成为杂乱的状态,而在从微波产生装置4起的传送距离远的位置处,状态稳定。
例如,在使用图2所示的弯曲成L字的波导管5来传送微波的情况下,从配置在弯曲部周边的微波辐射部6辐射的微波量大于与弯曲部周边相距充分距离的微波辐射部6的微波量,所辐射的微波的量根据传送方向X上的位置变化而大幅增减。
第二个条件是图2中的传送方向X上从波导管5的终端即终端面15到微波辐射部6的距离。因为在波导管5的内部传送的微波是线偏振波,所以,由于与波导管5的终端面15的反射波之间的干涉,在波导管5的内部产生驻波。通常,在波导管5的终端面上电场为零,因此电场强度因传送方向X上与终端面15相距的距离而变化。因此,辐射到加热室2的内部的微波量根据传送方向X上从波导管5的终端面15到微波辐射部6的距离而增减。
即,在传送方向X上与波导管5的终端面15相距的距离为驻波波长的1/4的位置处电场强度最大,在传送方向X上与波导管5的终端面15相距的距离为驻波波长的1/2的位置处电场强度最小。
因此,即使是相同形状的微波辐射部6,如果在传送方向X上与波导管5的终端面15相距的距离不同,则从各个微波辐射部6辐射的微波量发生增减。
第三个条件是波导管5中与传送方向X以及电场方向Y(参照图2)垂直的方向(波导管5的宽度方向Z:参照图3)上的位置。这是因为,在传送微波的波导管5中,与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的电场强度不同。
一般来说,在微波炉等微波加热装置中,以TE10模式来传送微波。因此,以经过与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的波导管中央的方式,存在沿着传送方向X延伸的电场分布的对称轴。
另外,在传送方向X的同一直线上配置有多个微波辐射部的情况下,根据相邻的微波辐射部在传送方向X上的间隔L(参照后述的图6、图12),从各个微波辐射部辐射到加热室内部的微波量的关系发生变化。
例如,在相邻的微波辐射部在传送方向X上的间隔L成为与波导管内产生的驻波的波长相等的长度时,从相邻的微波辐射部辐射出相同电场强度的微波。
但是,在相邻的微波辐射部在传送方向X上的间隔L成为与波导管内产生的驻波的波长不同的长度时,从各个微波辐射部辐射出具有与长度差异相应的电场强度差的微波。
在考虑了以上三个条件的基础上,在实施方式1的结构中,将微波辐射部6配设在波导管5的与加热室2相对的表面上,使得加热室内部的微波分布均匀。因此,即使将微波辐射部6配置在关于加热室2的内部空间的中央对称的位置处,如果未考虑上述三个条件来配置微波辐射部6,则大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
因此,在传送方向X上具有多个微波辐射部6的实施方式1的微波加热装置中,通过将多个微波辐射部6恰当地配设在期望位置处来实现加热室2的内部空间的微波分布的均匀化的技术是必不可少的。
[微波辐射部的结构]
在实施方式1的微波加热装置中,对辐射圆偏振波的微波辐射部6的结构进行说明。在实施方式1的微波加热装置中,作为微波辐射部6的结构,只要具有辐射圆偏振波的结构即可,没有特别限定,但是作为具体形状的例示,参照图4进行说明。图4示出了实施方式1的微波加热装置中使用的微波辐射部的具体形状。图4所示的微波辐射部6由至少两个以上的狭缝(细长的开口部分)构成。微波辐射部6形成在波导管5的与加热室2相对的表面上,并且形成在从与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的波导管5的中心P偏离的位置。
在图4中,(a)~(f)示出了具有6种形状的微波辐射部6。如图4所示,各个微波辐射部6由2个以上的狭缝(细长的开口部分)构成。只要是其中至少一个狭缝的长边相对于微波的传送方向X倾斜的形状即可。
图4的(a)所示的微波辐射部6具有两个狭缝彼此在中心点处交叉而一体化的X字形状,是能够以简单的结构可靠地辐射圆偏振波的形状。各个狭缝相对于传送方向X倾斜45度而形成。在该形状的情况下,如果两个狭缝所交叉的中心点至少偏离于波导管5的中心P,即可形成圆偏振波或者椭圆偏振波。
图4的(b)所示的微波辐射部6的两个狭缝相对于传送方向X倾斜45度而形成,形成为从一个狭缝的中心位置起延伸出另一个狭缝而一体化的T字形状。
图4的(c)所示的微波辐射部6的两个狭缝相对于传送方向X倾斜45度而形成,形成为从一个狭缝的端部起延伸出另一个狭缝而一体化的L字形状。
图4的(d)所示的微波辐射部6的3个狭缝相对于传送方向X倾斜45度而形成,以从一个狭缝的两端部附近分别延伸出狭缝的方式,一体地形成。
图4的(e)所示的微波辐射部6由接近地配置的两个狭缝形成,各个狭缝相对于传送方向X倾斜地形成。并且配置成狭缝彼此垂直。
图4的(f)所示的微波辐射部6的4个狭缝被配置成辐射状,各个狭缝相对于传送方向X倾斜45度而形成。
作为微波辐射部6的形状,只要是能够形成圆偏振波的形状即可,如图4的(e)和(f)所示,可以是狭缝彼此不交叉的形状,或者如图4的(d)所示,也可以是由3个狭缝一体构成的形状。
[微波辐射部的形状的条件]
在实施方式1的微波加热装置中,作为由例如图4的(a)所示的两个狭缝(细长的开口部分)构成的辐射圆偏振波的微波辐射部6的最佳形状的条件,可以列举出以下3点。
第一点是各个狭缝的长边长度为波导管5内的管内波长λg的约1/4以上。第二点是两个狭缝彼此垂直、并且各个狭缝的长边相对于传送方向X倾斜45°。第三点是以与波导管5的传送方向X平行、且经过微波辐射部6的实质中心部分的直线为轴,不成为关于该轴对称的电场分布。
例如,在以TE10模式传送微波时,电场以波导管5的沿着传送方向X延伸的中心轴(管轴:P)为对称轴而分布。因此,作为辐射圆偏振波的微波辐射部6的形状,条件是配置成,关于波导管5中的传送方向X的中心轴(P),不成为轴对称。
另外,作为微波辐射部6的形状,也可以构成为狭缝(细长的开口部分)以不垂直的方式倾斜地交叉。这样,即使是具有使X字走样的形状的微波辐射部6,也能够辐射圆偏振波,不缩小辐射圆偏振波的狭缝的开口部分,而是可以使狭缝相交叉的中心位置进一步靠近波导管5的宽度方向的端部。其结果,能够在波导管5的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上进一步扩大微波的范围,无需使用驱动机构即可更均匀地对被加热物进行加热。
另外,如图4的(e)和(f)所示,在将多个狭缝分离而构成为L字形状或T字形状时,可以将多个狭缝彼此分离地配置。另外,在图4的(e)和(f)中,说明了狭缝垂直地进行配置的例子,不过,狭缝可以不是垂直关系,也可以以30度左右而倾斜。
另外,作为微波辐射部6的狭缝形状,不限于长方形。狭缝的开口部分的角部可以由曲面(R)构成,也可以由切面(C)构成。通过成为这样的形状,能够产生圆偏振波,并且能够缓解电场集中而实现高效的微波加热。
如上所述,作为辐射圆偏振波的微波辐射部6中的用于辐射基本的圆偏振波的开口形状,只要组合至少两个一个方向长、与其垂直的方向短的细长狭缝形状的长孔开口即可。
(实施方式2)
以下,对本发明的实施方式2的微波加热装置进行说明。实施方式2的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式2的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图5是示出作为本发明的实施方式2的微波加热装置的微波炉的立体图。图6是波导管5的俯视图,其示出了实施方式2的微波加热装置中的辐射圆偏振波的微波辐射部6。
如图5所示,作为实施方式2的微波加热装置1的微波炉具有:加热室2,其收纳被加热物;以及载置部3,其收纳载置被加热物。而且,在载置部3的正下方,在波导管5的上表面,至少在传送方向X上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波的微波辐射部6。
如图5和图6所示,在实施方式2的微波加热装置1中,在波导管5的上表面(与加热室2相对的表面)上,以沿着波导管5的传送方向X排列的方式,设置有多个向加热室2内辐射大致相同辐射量的圆偏振波的微波辐射部6,作为微波辐射单元。通过这样地配置微波辐射部6,能够对加热室2内部的被加热物实现均匀且高效的微波加热。在图6中,示出了如下例子:两个微波辐射部6具有预定间隔L(中心间距离),并且这两个微波辐射部6在从波导管5的管轴P的铅直线上偏离的位置处,沿着波导管5的传送方向X并列设置。
另外,在实施方式2的微波加热装置中,多个微波辐射部6只要至少在传送方向X上排列配置即可,作为微波辐射部6,如下结构也包含在实施方式2的结构中:不仅在传送方向X上,而且在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上也配置有多个微波辐射部6。
[波导管]
在使用作为波导部的波导管5来传送在由磁控管等构成的作为微波产生部的微波产生装置4中产生的微波时,由从使用的微波产生装置4产生的微波的频率和波导管5的电场方向Y(参照图5)上的尺寸,限制了波导管5的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的上限和下限的尺寸。
这是因为使用了H波(TE波;横向电波传送(Transverse Electric Wave)的TE10模式这一传送模式,该TE10模式是一般在波导管的管轴方向上仅存在磁场成分而不存在电场成分的传送模式。另外,TE10模式以外的传送模式几乎都不适用于微波加热装置的波导管。
接着,使用图7对搭载到微波炉的作为代表性波导管的矩形波导管301进行说明。如图7所示,最简单的普通波导管是固定的长方形截面(宽度a×高度b)沿着传送方向X延伸的长方体。在这种长方体的矩形波导管301中,当设微波波长为λ时,波导管301的宽度a在(λ>a>λ/2)的范围内选择,波导管301的高度b在(b<λ/2)的范围内选择。众所周知,通过这样地选择矩形波导管301的宽度a和高度b,能够让矩形波导管301以TE10模式传送微波。
此处,TE10模式是指在矩形波导管301内,在矩形波导管301的传送方向X上仅存在磁场成分而不存在电场成分的H波(TE波;横向电波传送Transverse ElectricWave)的传送模式。另外,TE10模式以外的传送模式几乎都不适用于实施方式1的微波加热装置1中的波导管5。
微波炉中的微波的波长λ约为120mm,一般在微波炉中,多在80~100mm左右的范围内选择波导管的宽度a、在15~40mm左右的范围内选择高度b。
在图7所示的矩形波导管301中,在磁场平行地涡旋的表面的含义上将上下表面称为H面302,在与电场平行的表面的含义上,将左右表面称为E面303。另外,当设微波在波导管301内传送时的管内波长为λg时,λg通过下式(1)来表示。
&lambda;g = &lambda; / 1 - ( &lambda; / 2 a ) 2 - - - ( 1 )
如式(1)所示,虽然管内波长λg根据宽度a的尺寸变化,但是与高度b的尺寸无关。
另外,在TE10模式中,在矩形波导管301的宽度方向(Z)的两侧端面(E面303)上电场为0,在宽度方向(Z)的中央电场最大。因此,磁控管等微波产生装置4在电场最大的波导管5的宽度方向(Z)的中央耦合。
(实施方式3)
以下,对本发明的实施方式3的微波加热装置进行说明。实施方式3的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式3的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图8是示出本发明的实施方式3的微波加热装置的立体图。图9是波导管5的俯视图,其示出了实施方式3的微波加热装置中的辐射圆偏振波的微波辐射部6。
如图8所示,作为实施方式3的微波加热装置1的微波炉具有:加热室2,其收纳被加热物;以及载置部3,其收纳载置被加热物。另外,在载置部3的正下方,在波导管5的上表面,至少在传送方向X上排列设置有多个向加热室内辐射作为圆偏振波的大致相同量的微波的微波辐射部6。
另外,在实施方式3的微波加热装置中,向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6是使两个狭缝(细长的开口部分)彼此交叉而构成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜(45度)。
如图9所示,在实施方式3的微波加热装置1中,在传送方向X上排列配置有多个辐射圆偏振波的X字形状的微波辐射部6。如上所述,通过配置多个微波辐射部6,能够对加热室2内部的被加热物实现均匀且高效的微波加热。
在图9中,示出了如下例子:至少两个X字形状的微波辐射部6具有预定间隔L,并且所述微波辐射部6在从波导管5的管轴P的铅直线上偏离的位置处,沿着波导管5的传送方向X并列设置。即,在图9所示的例子中,在X字形状的多个微波辐射部6中,连结了狭缝相交叉的点的线与波导管5的传送方向X一致。
另外,在实施方式3的微波加热装置中,多个微波辐射部6只要至少在传送方向X上排列配置即可,作为微波辐射部6,如下情况也包含在本发明中:不仅在传送方向X上,而且在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上也配置有多个微波辐射部6。
在实施方式3的微波加热装置的结构中,也如上述实施方式2中说明的那样,在使用波导管5来传送从由磁控管等构成的作为微波产生部的微波产生装置4产生的微波时,由从使用的磁控管产生的微波的频率和波导管5的电场方向Y上的尺寸,限制了波导管5的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的上限和下限的尺寸。
另外,作为实施方式3中的微波辐射部6的形状的条件,如上述实施方式1中使用图4的(a)所说明的那样,图9所示的狭缝(细长的开口部分)的长度(2p)为在波导管5内传送的微波的管内波长λg的约1/4以上,两个狭缝彼此在长度方向的中央交叉,并且各个狭缝相对于传送方向X倾斜了45°。
而且,由两个狭缝交叉构成的微波辐射部6构成为,经过微波辐射部6的狭缝的交叉部并与传送方向X平行的轴不处于使波导管5内部的电场分布对称的位置。
例如,在波导管5以TE10模式传送微波时,经过与波导管5的传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上的波导管5的中央并沿着传送方向X延伸的管轴P是波导管5内部的电场分布的对称轴。因此,在实施方式3的结构中,微波辐射部6的狭缝的交叉部被配置在从波导管5的对称轴、即波导管5的管轴P的铅直线上偏离的位置。通过这样地配置微波辐射部6的狭缝,能够让微波辐射部6可靠地辐射圆偏振波。
另外,在辐射圆偏振波的多个微波辐射部6中,相邻的微波辐射部6的间隔越窄,微波辐射部6之间的电场集中越强,微波的损失越大,加热效率越差。作为相邻的微波辐射部6,优选以5mm以上的间隔进行配置。因此,在实施方式3的结构中配置成,尽可能地扩大相邻的微波辐射部6在波导管5的宽度方向Z上的间隔。
在如上所述构成的实施方式3的微波加热装置1中,无需设置使载置台或天线旋转的机构和移相器等,即可对加热室2内的被加热物实现均匀的微波加热。因此,实施方式3的微波加热装置1具有能够防止在旋转机构的故障时和异常动作时产生的加热动作时的被加热物的加热不均等问题的结构。
另外,在实施方式3的结构中,在通过波导管5传送从磁控管等微波产生装置4产生的微波时,如上述实施方式1中说明的那样,从微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量根据三个条件而增减。
第一个条件是在传送方向X上从微波产生装置4到微波辐射部6的距离。第二个条件是在传送方向X上从波导管5的终端面15到微波辐射部6的距离。第三个条件是在波导管5中与传送方向X以及电场方向Y(参照图2)垂直的方向(波导管5的宽度方向Z)上的位置。
在考虑了以上条件的基础上,如果未以加热室2内的微波分布均匀的方式配置微波辐射部6,则即使将微波辐射部6配置成关于加热室2内的中央对称,大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
因此,在传送方向X上具有多个微波辐射部6的实施方式3的微波加热装置1中,使加热室2内的微波分布变化的技术是必不可少的。
(实施方式4)
以下,对本发明的实施方式4的微波加热装置进行说明。实施方式4的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式4的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图10是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式4的微波加热装置中的辐射圆偏振波的微波辐射部6。
如图10所示,在实施方式4的微波加热装置1中,在波导管5的上表面(与加热室2相对的表面)上,至少在传送方向X上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
在实施方式4的微波加热装置中,向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6是使两个狭缝(细长的开口部分)彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5的传送方向X倾斜(45度)。实施方式4的结构是:微波辐射部6的狭缝长度2p根据波导管5中的传送方向X上的位置而不同。在图10所示的两个微波辐射部6中,示出了如下例子:与由磁控管构成的作为微波产生部的微波产生部4接近的微波辐射部6(在图10中为右侧的微波辐射部)的开口部分形成得比离微波产生部4远的微波辐射部6(在图10中为左侧的微波辐射部)的开口部分小,抑制了微波的辐射量。
通过如上所述地构成,成为这样的结构:通过变更多个微波辐射部6的配置关系、以及各个微波辐射部6中的狭缝长度(开口面积)2p,能够控制微波的辐射量。因此,实施方式4的微波加热装置构成为,能够均匀且高效地对加热室2内的被加热物进行微波加热。
另外,在实施方式4的微波加热装置1中,多个微波辐射部6只要至少在传送方向X上排列配置即可,作为微波辐射部6,如下情况也包含在实施方式4的结构中:不仅在传送方向X上,而且在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上也配置有多个微波辐射部6。
在实施方式4的微波加热装置1中,关于与其他设计要素的关系,不限于关于加热室2内的中央对称地配置多个微波辐射部6。另外,即使关于加热室2内的中央对称地配置了多个微波辐射部6,由于在微波炉等微波加热装置1的仓内安装有加热器和门玻璃等各种部件,因此大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
因此,在实施方式4的微波加热装置中,不仅变更多个微波辐射部6的配置,而且变更微波辐射部6的狭缝长度2p,从而确保了加热室2内的微波分布的均匀性。
一般来说,在由两个狭缝交叉而成的微波辐射部6中,通过缩短狭缝的长度2p,减小微波辐射部6的开口面积,由此使得从微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量减少。
例如,在图10所示的波导管5中,当右侧区域的微波分布较强时,通过缩短右侧的微波辐射部6的狭缝长度2p,从而减小了右侧的微波辐射部6的开口面积,减少了从右侧的微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量,使得来自各个微波辐射部6的微波的辐射量大致相同,能够确保加热室2内的微波分布的均匀性。
如上所述,在本发明的实施方式4的微波加热装置中,多个微波辐射部6是两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于波导管5的传送方向X倾斜的形状,构成为狭缝的长边长度2p根据波导管5中的传送方向上的位置而不同。在这样构成的实施方式4的微波加热装置中,通过分别变更微波辐射部6的配置和微波辐射部6的狭缝长度2p,能够控制微波辐射量,能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
另外,为了使加热室2内的微波分布均匀,微波辐射部6的结构根据微波加热装置的各个规格、结构等而不同。因此,通过根据各个微波加热装置而变更应设置在波导管5上的微波辐射部6的狭缝形状,能够确保加热室2内的微波分布的均匀性。
在实施方式4的结构中,也如上述实施方式2中说明的那样,在使用波导管5传送从磁控管等微波产生装置4产生的微波时,由从使用的磁控管产生的微波的频率和波导管5的电场方向Y上的尺寸,限制了波导管5的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的上限和下限的尺寸。
另外,作为实施方式4中的微波辐射部6的形状的条件,如上述实施方式1中使用图4的(a)所说明的那样,图10所示的狭缝(细长的开口部分)的长度2p为在波导管5内传送的微波的管内波长λg的约1/4以上,两个狭缝彼此在长度方向的中央交叉,并且各个狭缝相对于传送方向X倾斜了45°。
而且,由两个狭缝交叉构成的微波辐射部6构成为,经过微波辐射部6的狭缝的交叉部并与传送方向X平行的轴不处于使波导管5内部的电场分布对称的位置。
例如,在波导管5以TE10模式传送微波时,经过与波导管5的传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上的波导管5的中央并沿着传送方向X延伸的管轴P是波导管5内部的电场分布的对称轴。因此,在实施方式4的结构中,微波辐射部6的狭缝的交叉部被配置在从波导管5的对称轴、即波导管5的管轴P的铅直线上偏离的位置。通过这样地配置微波辐射部6的狭缝,能够让微波辐射部6可靠地辐射圆偏振波。
另外,在辐射圆偏振波的多个微波辐射部6中,相邻的微波辐射部6的间隔越窄,微波辐射部6之间的电场集中越强,微波的损失越大,加热效率越差。作为相邻的微波辐射部6,优选以5mm以上的间隔进行配置。因此,在实施方式4的结构中配置成,尽可能地扩大相邻的微波辐射部6在波导管5的宽度方向Z上的间隔。
另外,在实施方式4的结构中,在通过波导管5传送从磁控管等微波产生装置4产生的微波时,如上述实施方式1中说明的那样,从微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量根据三个条件而增减。
第一个条件是在传送方向X上从微波产生装置4到微波辐射部6的的距离。第二个条件是在传送方向X上从波导管5的终端面15到微波辐射部6的距离。第三个条件是在波导管5中与传送方向X以及电场方向Y(参照图2)垂直的方向(波导管5的宽度方向Z)上的位置。
在考虑了以上条件的基础上,如果未以加热室2内的微波分布均匀的方式配置微波辐射部6,则即使关于加热室2内的中央对称地配置微波辐射部,大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
因此,在传送方向X上具有多个微波辐射部6的实施方式4的微波加热装置1中,使加热室2内的微波分布变化的技术是必不可少的。
(实施方式5)
以下,对本发明的实施方式5的微波加热装置进行说明。实施方式5的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式5的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图11是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式5的微波加热装置中的辐射圆偏振波的微波辐射部6。
如图11所示,在实施方式5的微波加热装置1中,在波导管4的上表面(与加热室2相对的表面)上,至少在传送方向X上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
在实施方式5的微波加热装置中,向加热室2内辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6是使两个狭缝(细长的开口部分)彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5的传送方向X倾斜(45度)。实施方式5的结构是:微波辐射部6中的狭缝宽度2q根据波导管5中的传送方向X上的位置而不同。
在图11所示的两个微波辐射部6中,示出了如下例子:与由磁控管构成的微波产生装置4接近的微波辐射部6(在图11中为右侧的微波辐射部)的开口部分形成得比离微波产生装置4远的微波辐射部6(在图11中为左侧的微波辐射部)的开口部分小,抑制了微波的辐射量。
如上所述构成的实施方式5的微波加热装置构成为,通过变更多个微波辐射部6的配置关系、以及各个微波辐射部6中的狭缝宽度(开口面积),能够控制微波的辐射量。因此,在实施方式5的微波加热装置中,能够均匀且高效地对加热室2内的被加热物进行微波加热。
另外,在实施方式5的微波加热装置中,多个微波辐射部6只要至少在传送方向X上排列配置即可,作为微波辐射部6,如下结构也包含在实施方式5的结构中:不仅在传送方向X上,在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上也配置有多个微波辐射部6。
在实施方式5的微波加热装置1中,关于与其他设计要素的关系,不限于关于加热室2内的中央对称地配置多个微波辐射部6。另外,即使关于加热室2内的中央对称地配置了多个微波辐射部6,由于在微波炉等微波加热装置1的仓内安装有加热器和门玻璃等各种部件,因此大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
因此,在实施方式5的微波加热装置中,不仅变更多个微波辐射部6的配置,而且变更微波辐射部6的狭缝宽度2q,由此确保了加热室2内的微波分布的均匀性。
一般来说,在由两个狭缝交叉而成的微波辐射部6中,通过缩短狭缝的宽度2q,减小微波辐射部6的开口面积,由此使得从微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量减少。
例如,当图11所示的波导管5中的右侧区域(与微波产生装置4接近的区域)的微波分布较强时,通过增大左侧区域(离微波产生装置4远的区域)的2微波辐射部6的狭缝宽度2q,能够增大左侧区域的微波辐射部6的开口面积。其结果,增加了从左侧区域的微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量,能够确保加热室2内的微波分布的均匀性。
在实施方式5的结构中,也如上述实施方式2中说明的那样,在使用波导管5传送从磁控管等微波产生装置4产生的微波时,由从使用的磁控管产生的微波的频率和波导管5的电场方向Y上的尺寸,限制了波导管5的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的上限和下限的尺寸。
另外,作为实施方式5中的微波辐射部6的形状的条件,如上述实施方式1中使用图4的(a)所说明的那样,图11所示的狭缝(细长的开口部分)的长度(2p)为在波导管5内传送的微波的管内波长λg的约1/4以上,两个狭缝彼此在长度方向的中央交叉,并且各个狭缝相对于传送方向X倾斜了45°。
而且,由两个狭缝交叉构成的微波辐射部6构成为,经过微波辐射部6的狭缝的交叉部并与传送方向X平行的轴不处于使波导管5内部的电场分布对称的位置。
例如,在波导管5以TE10模式传送微波时,经过波导管5的宽度方向Z上的中央并沿着传送方向X延伸的管轴P是波导管5内部的电场分布的对称轴。因此,在实施方式5的结构中,微波辐射部6的狭缝的交叉部被配置在从波导管5的对称轴、即波导管5的管轴P的铅直线上偏离的位置。通过这样地配置微波辐射部6的狭缝,能够让微波辐射部6可靠地辐射圆偏振波。
另外,在辐射圆偏振波的多个微波辐射部6中,相邻的微波辐射部6的间隔越窄,微波辐射部6之间的电场集中越强,微波的损失越大,加热效率越差。作为相邻的微波辐射部6,优选以5mm以上的间隔进行配置。因此,在实施方式5的结构中配置成,尽可能地扩大相邻的微波辐射部6在波导管5的宽度方向Z上的间隔。
另外,在实施方式5的结构中,在通过波导管5传送从磁控管等微波产生装置4产生的微波时,如上述实施方式1中说明的那样,从微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量根据三个条件而增减。
第一个条件是在传送方向X上从微波产生装置4到微波辐射部6的的距离。第二个条件是在传送方向X上从波导管5的终端面15到微波辐射部6的距离。第三个条件是在波导管5中与传送方向X以及电场方向Y(参照图2)垂直的方向(波导管5的宽度方向Z)上的位置。
在考虑了以上条件的基础上,如果未以加热室2内的微波分布均匀的方式配置微波辐射部6,则即使关于加热室2内的中央对称地配置微波辐射部,大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
因此,在传送方向上具有多个微波辐射部6的实施方式5的微波加热装置1中,使加热室2内的微波分布变化的技术是必不可少的。
在本发明的实施方式5的微波加热装置中,多个微波辐射部6是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于波导管5的传送方向X倾斜的形状,构成为狭缝的宽度2q根据波导管5中的传送方向X上的位置而不同。在这样构成的实施方式5的微波加热装置中,不仅变更微波辐射部6的配置,而且还变更微波辐射部6的狭缝宽度2q,由此能够改变加热室2内的微波分布,能够确保加热室2内的微波分布的均匀性。
(实施方式6)
以下,对本发明的实施方式6的微波加热装置进行说明。实施方式6的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式6的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图12是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式6的微波加热装置中的辐射圆偏振波的微波辐射部6。
如图12所示,在实施方式6的微波加热装置1中,在波导管5的上表面(与加热室2相对的表面)上,至少在传送方向X上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
在实施方式6的微波加热装置1中,向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6是使两个狭缝(细长的开口部分)彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜(45度)。实施方式6的微波加热装置1在微波辐射部6的形状上,对交叉部分12(图12参照)的角部进行了R倒角加工或C倒角加工。
如上所述构成的实施方式6的微波加热装置1能够减少微波辐射部6中的微波损失,能够高效地对被加热物进行微波加热。
微波具有向角部或末端的尖的部分集中的性质。因此,在由两个狭缝彼此交叉而构成的微波辐射部6中,在其交叉部分处具有尖的形状的情况下,会产生由微波引起的电场集中,存在加热效率降低的问题。
因此,在实施方式6的微波加热装置1中,对由两个狭缝彼此交叉而构成的微波辐射部6中的交叉部分12的角部部分实施了R倒角加工或C倒角加工,由此缓解电场的集中,能够提高加热效率。
(实施方式7)
以下,对本发明的实施方式7的微波加热装置进行说明。实施方式7的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式7的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图13是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式7的微波加热装置中的辐射圆偏振波的微波辐射部6。
如图13所示,在实施方式7的微波加热装置1中,在波导管5的上表面(与加热室2相对的表面)上,至少在传送方向X上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
在实施方式7的微波加热装置1中,向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6是使两个狭缝(细长的开口部分)彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜(45度)。实施方式7的微波加热装置1在微波辐射部6的形状上,对各个狭缝的末端部分13进行了R倒角加工或C倒角加工。
如上所述构成的实施方式7的微波加热装置1能够减少微波辐射部6中的微波损失,能够高效地对被加热物进行微波加热。
微波具有向角部或末端的尖的部分集中的性质。因此,在由两个狭缝彼此交叉而构成的微波辐射部中,在狭缝的末端部分13具有尖的形状的情况下,会产生由微波引起的电场集中,存在加热效率降低的问题。
因此,在实施方式7的微波加热装置1中,对由两个狭缝彼此交叉而构成的微波辐射部6中的狭缝的末端部分13进行了R倒角加工或C倒角加工,因此缓解了电场集中,提高了加热效率。
另外,图14是示出上述实施方式6和实施方式7中的微波辐射部6的具体结构的图,示出了使两个狭缝(细长的开口部分)彼此交叉而形成为X字形状的微波辐射部6的一例。
如图14所示,示出了对微波辐射部6中的狭缝的交叉部分12实施了R倒角加工或C倒角加工的例子,示出了对狭缝的末端部分13实施了R倒角加工或C倒角加工的例子。在本发明中,如果对狭缝的交叉部分12和末端部分13进行R倒角加工或C倒角加工中的任意一种加工,则能够缓解电场集中,能够实现加热效率的提高。
(实施方式8)
以下,对本发明的实施方式8的微波加热装置进行说明。实施方式8的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式8的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图15是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式8的微波加热装置中的辐射圆偏振波的微波辐射部6。
如图15所示,在实施方式8的微波加热装置1中,至少在传送方向X上具有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
微波辐射部6是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜的形状。在图15所示的结构中,在传送方向X上排列的右侧的两个微波辐射部6具有如下所述的结构:从作为微波产生部的微波产生装置4的设置位置起的传送距离长的微波辐射部6(位于图15的中央的微波辐射部)与从微波产生装置4的设置位置起的传送距离短的微波辐射部6(位于图15的右端的微波辐射部)相比,从波导管5向加热室2的微波辐射率高。另外,在实施方式8的结构中,在传送方向X上排列的多个微波辐射部6也可以构成为:从微波产生装置4的设置位置起的传送距离长的微波辐射部6与从微波产生装置4的设置位置起的传送距离短的微波辐射部6相比,从波导管5向加热室2的微波辐射率依次变高。
通过如上所述的结构,从各个微波辐射部6辐射出大致相同的微波,对加热室2内部的被加热物进行均匀的微波加热,能够高效地对被加热物进行微波加热。此处,辐射率是从各个微波辐射部6辐射的微波辐射量相对于在波导管5的内部传送的微波传送量的比率。
另外,在实施方式8的微波加热装置1中,多个微波辐射部6只要至少在传送方向X上排列配置即可,作为微波辐射部6,如下情况也包含在实施方式8的结构中:不仅在传送方向X上,而且在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上也配置有多个微波辐射部6的。
在实施方式8的微波加热装置1中,关于与其他设计要素的关系,不限于关于加热室2内的中央对称地配置多个微波辐射部6。另外,即使关于加热室2内的中央对称地配置了多个微波辐射部6,由于在微波炉等微波加热装置1的仓内安装有加热器和门玻璃等各种部件,因此大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
另外,通常,在传送方向X上具有多个微波辐射部6的情况下,即使从各个微波辐射部6中的波导管5向加热室2的微波辐射率相同,也是从微波产生装置4的设置位置起的传送距离短的微波辐射部6辐射更多的微波。
其结果,即使关于加热室2内的中央对称地配置多个微波辐射部6,加热室2内的微波分布也不均匀,在微波加热烹调时,会在加热室2内的被加热物上产生加热不均。
这是因为:是由从微波产生装置4的设置位置起的传送距离短的微波辐射部6开始,依次向加热室2内辐射微波,因此沿着波导管5的传送方向X,微波的传送量依次减少。
因此,在实施方式8的微波加热装置中,不仅变更多个微波辐射部6的配置,而且改变从各个微波辐射部6的波导管5向加热室2的微波辐射率,由此能够确保加热室2内的微波分布的可靠的均匀性。
如上所述,在实施方式8的微波加热装置中,微波辐射部6是使两个狭缝(细长的开口部分)彼此交叉且各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜的形状。作为变更这样地构成的微波辐射部6的辐射率的例子,可以举出如下例子:通过变更狭缝的长度(2p)、或狭缝的宽度(2q),来增减辐射微波的开口面积。
例如,如图16所示,在矩形状的波导管5的上表面(与加热室2相对的表面)上,设置了两列在传送方向X上排成一列的微波辐射部6,设置了三列在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上排成一列的微波辐射部6,也就是说设置了合计6个微波辐射部6。通过这样地设置了6个微波辐射部6的矩形波导管5,来传送微波。
以下所示的式(1)是求取十字定向耦合器的耦合度Cu的式。对根据求取十字定向耦合器的耦合度Cu的式(1)来确定微波辐射部6的形状的方法进行说明。
另外,在本发明的实施方式8的微波加热装置中,十字定向耦合器的耦合度Cu是指从各个微波辐射部6的波导管5向加热室2的微波辐射率。
Cu =
- 20 log 10 [ 2 &pi;M / a 2 b &times; 1 / ( 1 - f 2 / fr 2 ) &times; sin ( 2 &pi;X 0 / a ) &times; sin ( 4 &pi;X 0 / &lambda; g ) ]
+ 27.3 1 - ( 4 p / &lambda; ) 2 &times; ( t / 2 p ) [ dB ]
(1)
其中,如下地定义上式(1)中的各个参数(参照图7和图9)。
a:矩形波导管5的长边(A)尺寸[mm]
b:矩形波导管5的短边(B)尺寸[mm]
p:狭缝的长度(2p)的1/2(长半径)[mm]
q:狭缝的宽度(2q)的1/2(短半径)[mm]
t:波导管结合面的板厚[mm]
λg:管内波长[mm]
λ:自由空间中的波长[mm]
X0:波导管5的管轴与微波辐射部6的中心间距离[mm]
f:微波产生部4的振荡频率[Hz]
fr=c/(4p-1.092q)fr:狭缝的谐振频率(设p>>q)[Hz]
c:光速(≒3×1011)[mm]
M=πp3/3[loge(4p/q)-1]M:狭缝的长轴方向的极化率()
在上式(1)中,作为用于实现对被加热物的均匀和高效的微波加热的条件,可以考虑以下条件:从各个微波辐射部6向加热室2内辐射相同量的微波;以及从微波产生装置4产生的前进波全部辐射到加热室2内,也就是说在波导管5的终端面15上未产生反射波。
因此,在上述条件下,当微波辐射部6的个数为6个时,只要来自各个微波辐射部6的相对于从微波产生装置4产生的微波量的约16.7%的微波辐射到加热室2内即可。
另外,在本发明的实施方式8的微波加热装置中,作为一例,对如下这样地设定上述各个参数,并且仅仅改变各个微波辐射部6各自的狭缝长度,由此调整各个微波辐射部6的辐射率的情况进行说明。
例如,如下地设定式(1)中的各个参数来确定狭缝的长度。
a:矩形波导管的长边(A)尺寸=100.0mm
b:矩形波导管的短边(B)尺寸=30.0mm
q:狭缝的宽度的1/2(短半径)=5.0mm
t:波导管结合面的板厚=1.0mm
λg:管内波长=154.7mm
λ:自由空间中的波长=122.4mm
X0:波导管5的管轴与微波辐射部6的中心间距离=25.0mm
f:微波产生部4的振荡频率=2450×106Hz
对于从微波产生装置4的设置位置起的传送距离相同的微波辐射部6,需要使得对加热室2的微波辐射率相同。此时,各个微波辐射部6各自向加热室2内辐射微波产生装置4中产生的微波量的约16.7%的微波。此处进行补充,十字定向耦合器的式(1)是具有2个微波辐射部时的式子。因此,只要以如下方式设定狭缝长度即可:由从微波产生装置4的设置位置起的传送距离短的一方开始,每两个微波辐射部6的辐射率依次为4.8dB(即,最初的两个微波辐射部辐射33.4%=16.7%×2)、3.0dB(接下来的两个微波辐射部辐射剩余中的50%)、0dB(最后两个微波辐射部辐射剩下的全部、即100%)。因此,通过式(1),由从微波产生装置4的设置位置起的传送距离短的一方开始,各个微波辐射部6的狭缝长度2p为53.6mm、55.0mm、57.0mm。
另外,在本发明的实施方式8的微波加热装置中,虽然对微波辐射部6的数量为6个的情况进行了说明,但是本发明不限于6个的情况,只要在传送方向X上具有多个微波辐射部6就可以应用。
另外,在实施方式8的微波加热装置中,对仅仅改变各个微波辐射部6的狭缝长度2p来调整各个微波辐射部6的辐射率的结构进行了说明,但是不限于这种结构。本发明还包括改变上述的矩形波导管301(参照图7)的长边(A)尺寸、矩形波导管的短边(B)尺寸、狭缝宽度的1/2的长度等其他参数来调整各个微波辐射部6的辐射率的结构。
另外,当从各个微波辐射部6向加热室2的微波辐射量不均匀时,例如,在传送方向X上具有多个微波辐射部6,并且希望由从微波产生装置4的设置位置起的传送距离长的微波辐射部6开始依次辐射多个微波的情况等中,可通过改变参数来进行调整。
而且,在从微波产生装置4产生的前进波的一部分未辐射到加热室2内,而在波导管的终端面15上产生了反射波的情况等中,需要考虑该反射波来改变参数而进行调整,使得从微波辐射部6向加热室2的微波辐射量均匀
(实施方式9)
以下,对本发明的实施方式9的微波加热装置进行说明。实施方式9的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式9的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图17是示出作为本发明的实施方式9的微波加热装置的微波炉的立体图。图18是波导管5的俯视图,其示出了实施方式9的微波加热装置中的辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6。
如图17所示,作为实施方式9的微波加热装置1的微波炉具有:收纳被加热物的加热室2,在该加热室2的前面设置了具有窗的门7;以及非金属材料的载置部3,其收纳载置被加热物。
而且,在载置部3的正下方具有向加热室2内辐射微波的微波辐射单元。作为实施方式9中的微波辐射单元,在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上排列设置有多个向加热室2内辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6。
如图18所示,在实施方式9的微波加热装置1中,通过在波导管5的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上设置多个向加热室2内辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6,能够均匀且高效地对加热室2内的被加热物进行微波加热。
另外,在实施方式9的微波加热装置中,只要多个微波辐射部6至少在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上排列配置即可,作为微波辐射部6,如下结构也包含在实施方式9的结构中:不仅在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上,而且在传送方向X中也配置有多个微波辐射部6。
(实施方式10)
以下,对本发明的实施方式10的微波加热装置进行说明。实施方式10的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式10的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图19是示出本发明的实施方式10的微波加热装置的立体图。图20是波导管5的俯视图,其示出了实施方式10的微波加热装置中的辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6。
如图19所示,作为实施方式10的微波加热装置1的微波炉具有:收纳被加热物的加热室2,在该加热室2的前面设置了具有窗的门7;以及非金属材料的载置部3,其收纳载置被加热物。另外,在载置部3的正下方,具有向加热室2内辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波的微波辐射部6。至少在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上排列设置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
另外,在实施方式10的微波加热装置中,向加热室3内辐射圆偏振波的微波辐射部6是使两个狭缝(细长的开口部分)彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜(45度)。
如图20所示,在实施方式10的微波加热装置1中,至少在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上排列配置有多个向微波加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。通过这样地配置多个微波辐射部6,能够对加热室2内的被加热物实现均匀且高效的微波加热。
在图20中,至少两个X字形状的微波辐射部6以预定间隔在波导管5中的管轴P的铅直线上的两侧,配置在对称的位置处。即,两个微波辐射部6在波导管5的宽度方向Z上排列设置。在图20所示的例子中,连结了X字形状的两个微波辐射部6中狭缝相交叉的点的线与波导管5的宽度方向Z一致。
另外,在实施方式10的微波加热装置中,关于多个微波辐射部6,只要至少在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上排列配置多个微波辐射部6即可,如下情况也包含在本发明中:不仅在宽度方向Z上,而且在传送方向X上也配置有多个微波辐射部6。
在实施方式10的微波加热装置的结构中,也如上述实施方式2中说明的那样,在使用波导管5来传送从由磁控管等构成的微波产生装置4产生的微波时,由从使用的磁控管产生的微波的频率和波导管5的电场方向Y上的尺寸,限制了波导管5的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的上限和下限的尺寸。
另外,作为实施方式10中的微波辐射部6的形状的条件,如上述实施方式1中使用图4的(a)所说明的那样,图20所示的狭缝(细长的开口部分)的长度(2p)为在波导管5内传送的微波的管内波长λg的约1/4以上,两个狭缝彼此在长度方向的中央交叉,并且各个狭缝相对于传送方向X倾斜了45°。
而且,由两个狭缝交叉构成的微波辐射部6构成为,经过微波辐射部6的狭缝的交叉部并与传送方向X平行的轴和使波导管5内部的电场分布对称的位置(管轴)不一致。
例如,在以TE01模式传送微波时,以经过与波导管5的传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的波导管5的中央的方式,存在沿着传送方向X延伸的电场分布的对称轴(管轴P)。因此,狭缝的交叉部必须设置在从波导管5的宽度方向Z上的中央位置偏离的位置。
例如,在波导管5以TE10模式传送微波时,经过与波导管5的传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上的波导管5的中央并沿着传送方向X延伸的管轴P是波导管5内部的电场分布的对称轴。因此,在实施方式10的结构中,微波辐射部6的狭缝的交叉部被配置在从波导管5的对称轴、即波导管5的管轴P的铅直线上偏离的位置。通过这样地配置微波辐射部6,能够让微波辐射部6可靠地辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)。
另外,在辐射圆偏振波的多个微波辐射部6中,相邻的微波辐射部6的间隔越窄,微波辐射部6之间的电场集中越强,微波的损失越大,加热效率越差。作为相邻的微波辐射部6,优选以5mm以上的间隔进行配置。因此,在实施方式10的结构中配置成,尽可能地扩大相邻的微波辐射部6在波导管5的宽度方向Z上的间隔。
在如上所述构成的实施方式10的微波加热装置1中,无需设置使载置台或天线旋转的机构和移相器等,即可对加热室2的被加热物实现均匀的微波加热。因此,在实施方式10的微波加热装置1中,能够可靠地防止在旋转机构的故障时和异常动作时产生的加热动作时的被加热物的加热不均等问题。
(实施方式11)
以下,对本发明的实施方式11的微波加热装置进行说明。实施方式11的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式11的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图21是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式11的微波加热装置中的辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6。
如图21所示,在实施方式11的微波加热装置1中,在波导管5的上表面(与加热室2相对的表面)上,至少在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
在实施方式11的微波加热装置中,向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6是使两个狭缝彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜(45度)。实施方式11的结构如下:微波辐射部6的狭缝长度2p根据波导管5中的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的位置而不同。
如上所述构成的实施方式11的微波加热装置构成为,通过变更多个微波辐射部6的配置关系、以及各个微波辐射部6中的狭缝2p的长度(开口面积),能够控制微波的辐射量。因此,在实施方式11的微波加热装置中,能够均匀且高效地对加热室2内的被加热物进行微波加热。
另外,在实施方式11的微波加热装置1中,只要是在波导管5的至少宽度方向Z上具有多个微波辐射部6的结构即可,作为微波辐射部6,如下结构也包含在实施方式11的结构中:不仅在宽度方向Z上,而且在传送方向X上也配置有多个微波辐射部6。
在实施方式11的微波加热装置1中,关于与其他设计要素的关系,不限于关于加热室2内的中央对称地配置多个微波辐射部6。另外,即使关于加热室2内的中央对称地配置了多个微波辐射部6,由于在微波炉等微波加热装置1的仓内安装有加热器和门玻璃等各种部件,因此大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
因此,在实施方式11的微波加热装置中,不仅变更多个微波辐射部6的配置,而且变更微波辐射部6的狭缝长度2p,由此确保了加热室2内的微波分布的均匀性。
一般来说,在由两个狭缝交叉而成的微波辐射部6中,通过缩短狭缝的长度2p,减小微波辐射部6的开口面积,由此使得从微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量减少。
例如,当图21所示的波导管5中背面侧区域(朝向传送方向而靠右侧的区域:图21的上侧)的微波分布强时,缩短图21的背面侧区域的由两个狭缝交叉而成的微波辐射部6的狭缝长度2p,减小微波辐射部6的开口面积。其结果,减少了从背面侧区域的微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量,使得来自各个微波辐射部6的微波辐射量大致相同,能够确保加热室2内的微波分布的均匀性。
如上所述,本发明的实施方式11的微波加热装置构成为,多个微波辐射部6是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜的形状,狭缝的长边长度2p根据波导管5中的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上的位置而不同。这样构成的实施方式11的微波加热装置能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
在实施方式11的结构中,也如上述实施方式2中说明的那样,在使用波导管5传送从由磁控管等构成的微波产生装置4产生的微波时,由从使用的磁控管产生的微波的频率和波导管5的电场方向Y上的尺寸,限制了波导管5的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上的上限和下限的尺寸。
另外,作为实施方式11中的微波辐射部6的形状的条件,如上述实施方式1中使用图4的(a)所说明的那样,图21所示的狭缝(细长的开口部分)的长度(2p)为在波导管5内传送的微波的管内波长λg的约1/4以上,两个狭缝彼此在长度方向的中央交叉,并且各个狭缝相对于传送方向X倾斜了45°。
而且,由两个狭缝交叉构成的微波辐射部6构成为,经过微波辐射部6的狭缝的交叉部并与传送方向X平行的轴不处于使波导管5内部的电场分布对称的位置。
例如,在波导管5以TE10模式传送微波时,经过与波导管5的传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上的波导管5的中央并沿着传送方向X延伸的管轴P是波导管5内的电场分布的对称轴。因此,在实施方式11的结构中,微波辐射部6的狭缝的交叉部被配置在从波导管5的对称轴、即波导管5的管轴P的铅直线上偏离的位置。通过这样地配置微波辐射部6的狭缝,能够让微波辐射部6可靠地辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)。
另外,在辐射圆偏振波的多个微波辐射部6中,相邻的微波辐射部6的间隔越窄,微波辐射部6之间的电场集中越强,微波的损失越大,加热效率越差。作为相邻的微波辐射部6,优选以5mm以上的间隔进行配置。因此,在实施方式11的结构中配置成,尽可能地扩大相邻的微波辐射部6在波导管5的宽度方向Z上的间隔。
(实施方式12)
以下,对本发明的实施方式12的微波加热装置进行说明。实施方式12的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式12的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图22是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式12的微波加热装置中的辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6。
如图22所示,在实施方式12的微波加热装置1中,至少在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6。
在实施方式12的微波加热装置中,向加热室2内辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6是使两个狭缝彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜(45度)。实施方式12的结构如下:微波辐射部6中的狭缝宽度2q根据波导管5中的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上的位置而不同。
在图22所示的两个微波辐射部6中,背面侧区域(朝向传送方向而靠右侧的区域:图22的上侧)的微波辐射部6的开口部分形成得比前面侧区域(朝向传送方向而靠左侧的区域:图22的下侧)的微波辐射部6的开口部分大。因此,在图22中,示出了使来自背面侧区域(朝向传送方向而靠右侧的区域)的微波辐射部6的开口部分的微波辐射量增大的例子。
如上所述构成的实施方式12的微波加热装置构成为,通过变更多个微波辐射部6的配置关系、以及各个微波辐射部6中的狭缝宽度(开口面积),能够控制微波的辐射量。因此,在实施方式12的微波加热装置中,能够均匀且高效地对加热室2内的被加热物进行微波加热。
另外,在实施方式12的微波加热装置中,只要多个微波辐射部6至少在宽度方向Z上排列配置即可,作为微波辐射部6,如下结构也包含在实施方式12的结构中:不仅在宽度方向Z上,而且在传送方向X上也配置有多个微波辐射部6。
在实施方式12的微波加热装置1中,关于与其他设计要素的关系,不限于关于加热室2内的中央对称地配置多个微波辐射部6。另外,即使关于加热室2内的中央对称地配置了多个微波辐射部6,由于在微波炉等微波加热装置1的仓内安装有加热器和门玻璃等各种部件,因此大多情况下加热室2内的微波分布也是不均匀的。
因此,在实施方式12的微波加热装置中,不仅变更多个微波辐射部6的配置,而且变更微波辐射部6的狭缝宽度2q,由此确保了加热室2内的微波分布的均匀性。
一般来说,在由两个狭缝交叉而成的微波辐射部6中,通过缩短狭缝的宽度2q,减小微波辐射部6的开口面积,由此使得从微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量减少。
例如,当图22所示的波导管5中的前面侧区域(图22的下侧)的微波分布强时,通过增大背面侧区域(图22的上侧)的由两个狭缝交叉而成的微波辐射部6的狭缝宽度2q,由此增大了背面侧区域的微波辐射部6的开口面积。其结果,增加了从背面侧区域的微波辐射部6辐射到加热室2内的微波量,能够确保加热室2内的微波分布的均匀性。
在实施方式12的结构中,也如上述实施方式2中说明的那样,在使用波导管5传送从由磁控管等构成的微波产生装置4产生的微波时,由从使用的磁控管产生的微波的频率和波导管5的电场方向Y上的尺寸,限制了波导管5的宽度方向Z上的上限和下限的尺寸。
另外,作为实施方式12中的微波辐射部6的形状的条件,如上述实施方式1中使用图4的(a)所说明的那样,图22所示的狭缝(细长的开口部分)的长度(2p)为在波导管5内传送的微波的管内波长λg的约1/4以上,两个狭缝彼此在长度方向的中央交叉,并且各个狭缝相对于传送方向X倾斜了45°。
而且,由两个狭缝交叉构成的微波辐射部6构成为,经过微波辐射部6的狭缝的交叉部并与传送方向X平行的轴不处于使波导管5内部的电场分布对称的位置。
例如,在波导管5以TE10模式传送微波时,经过波导管5的宽度方向Z上的中央并沿着传送方向X延伸的管轴P是波导管5内的电场分布的对称轴。因此,在实施方式5的结构中,微波辐射部6的狭缝的交叉部被配置在从波导管5的对称轴、即波导管5的管轴P的铅直线上偏离的位置。通过这样地配置微波辐射部6的狭缝,能够让微波辐射部6可靠地辐射圆偏振波。
另外,在辐射圆偏振波的多个微波辐射部6中,相邻的微波辐射部6的间隔越窄,微波辐射部6之间的电场集中越强,微波的损失越大,加热效率越差。作为相邻的微波辐射部6,优选以5mm以上的间隔进行配置。因此,在实施方式12的结构中配置成,尽可能地扩大相邻的微波辐射部6在波导管5的宽度方向Z上的间隔。
本发明的实施方式12的微波加热装置构成为,多个微波辐射部6是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜的形状,狭缝的宽度2q根据波导管5中的与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上的位置而不同。这样构成的实施方式12的微波加热装置能够均匀且高效地对被加热物进行微波加热。
(实施方式13)
以下,对本发明的实施方式13的微波加热装置进行说明。实施方式13的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置和具体结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式13的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图23是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式13的微波加热装置中的辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6。
如图23所示,在实施方式13的微波加热装置1中,在波导管5的上表面(与加热室2相对的表面)上,至少在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向Z上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
在实施方式13的微波加热装置1中,向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6是使两个狭缝彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜(45度)。实施方式13的微波加热装置1在微波辐射部6的形状上,对交叉部分12的角部进行了R倒角加工或C倒角加工。另外,在前面的图14中,示出了对微波辐射部6中的狭缝的交叉部分12的角部实施的R倒角加工或C倒角加工的例示。在图14中,虽然示出了实施了R倒角加工和C倒角加工双方的例子,但是只要对微波辐射部6的狭缝的交叉部分12实施至少任意一种加工即可。
在如上所述构成的实施方式13的微波加热装置1中,能够减少微波辐射部6中的微波损失,能够高效地对被加热物进行微波加热。
由于微波具有向角部或末端的尖的部分集中的性质,因此在由两个狭缝彼此交叉而构成的微波辐射部6中,在其交叉部分处具有尖的形状的情况下,会产生由微波引起的电场集中,存在加热效率降低的问题。
因此,在实施方式13的微波加热装置1中,对由两个狭缝彼此交叉而构成的微波辐射部6中的交叉部分12的角部实施R倒角加工或C倒角加工,从而缓解了电场集中,提高了加热效率。
(实施方式14)
以下,对本发明的实施方式14的微波加热装置进行说明。实施方式14的微波加热装置与上述实施方式1的微波加热装置的不同点在于微波辐射部的配置具体的结构,其他结构与实施方式1的微波加热装置相同。
在以下的实施方式14的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图24是波导管5的俯视图,其示出了本发明的实施方式14的微波加热装置中的辐射圆偏振波(左旋偏振波或右旋偏振波)的微波辐射部6。
如图24所示,在实施方式14的微波加热装置1中,在波导管5的上表面(与加热室2相对的表面)上,至少在与传送方向X以及电场方向Y垂直的方向(宽度方向Z)上排列配置有多个向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6。
在实施方式14的微波加热装置1中,向加热室2内辐射圆偏振波的微波辐射部6是使两个狭缝彼此交叉而形成为X字形状,构成为各个狭缝的长边相对于波导管5中的传送方向X倾斜(45度)。在实施方式14中的微波辐射部6的狭缝末端部分13处,实施了R倒角加工或C倒角加工。另外,在前面的图14中,示出了对微波辐射部6的狭缝的末端部分13实施的R倒角加工或C倒角加工的例示。在图14中,虽然示出了实施了R倒角加工和C倒角加工双方的例子,但是只要对微波辐射部6的狭缝的末端部分13实施至少任意一种加工即可。
在如上所述构成的实施方式14的微波加热装置1中,能够减少微波辐射部6中的微波损失,能够高效地对被加热物进行微波加热。
微波具有向角部或末端的尖的部分集中的性质。因此,在由两个狭缝彼此交叉而构成的微波辐射部中,在狭缝的末端部分13具有棱角形状的情况下,会产生由微波引起的电场集中,存在加热效率降低的问题。
因此,在实施方式14的微波加热装置1中,对由两个狭缝彼此交叉而构成的微波辐射部中的狭缝末端部分13实施R倒角加工或C倒角加工,从而缓解了电场集中,提高了加热效率。
《实施方式15和实施方式16》
在上述实施方式1至实施方式14的微波加热装置中,说明了如下结构:将辐射圆偏振波的多个微波辐射部6配置在波导管5的与加热室2相对的表面上的期望位置处,能够均匀且高效地对加热室2内的被加热物进行微波加热。在以下叙述的实施方式15和实施方式16的微波加热装置中,对如下结构进行说明:作为上述实施方式1至实施方式14的微波加热装置中的载置部,通过设置后述的封口单元,从而能够进行更高效的微波加热。
在以往的代表性的微波加热装置中,有的微波加热装置构成为:将产生的微波传送到旋转天线,一边通过旋转天线搅拌微波一边将微波辐射到加热室内。
图30示出了日本特开2007-225186号公报(专利文献3)中记载的以往的微波加热装置。图30所示的以往的微波加热装置具有:加热室21,其收纳被加热物;磁控管22,其产生微波;波导管23,其传送微波;旋转天线24,其用于将微波辐射到加热室21内;以及封口板25,其设置在加热室21与旋转天线24之间。
由磁控管22产生的微波在波导管23中传送,传送来的微波在旋转天线24上耦合,通过旋转天线24辐射到加热室21内。此时,为了防止被加热物的加热不均,通过电机等旋转驱动源使旋转天线24旋转,实现了加热室21内的微波分布的均匀化。
在加热室21内,设置在加热室21与旋转天线24之间的封口板25是为了确保被加热物的稳定载置,并且防止从被加热物产生的气体(水蒸气、油)对旋转天线24和波导管23的污染和腐蚀而设置的。来自旋转天线24的微波透过封口板25而辐射到加热室21内。作为封口板25,使用了陶瓷或玻璃等板材。
在这样构成的以往的微波加热装置中,为了向加热室21内均匀地分布微波,一边通过旋转天线24搅拌微波,一边向加热室21内辐射。因此,需要增大设置在加热室21与旋转天线24之间的封口板25中的微波透过部区域。而微波所透过的封口板25是大量吸收微波能量的结构。
其结果,从旋转天线24辐射的微波的能量损失大,辐射到加热室内的微波能量减少,加热效率变差。
另外,在以往的微波加热装置的结构中,为了实现加热室21内的微波的均匀分布,需要使用旋转天线24和用于使该旋转天线24旋转的机构。因此,需要旋转天线24的驱动空间,必须要确保作为使旋转天线24旋转的机构的电机等的设置空间。这样,在如图30所示的以往的微波加热装置中,包含有很多阻碍小型化的因素。
另外,为了使旋转天线24稳定地旋转,需要将旋转天线24设置在加热室的上部或下部,构造受到很大的限制。
以下说明的本发明的实施方式15和实施方式16的结构提供了如下所述的微波加热装置:在期望的位置处具有多个向加热室内辐射圆偏振波的微波辐射部,因而不需要旋转天线和用于使旋转天线旋转的机构,能够实现对被加热物的均匀的微波加热,并且利用作为封口单元的封口部来构成载置部3,大幅抑制了微波的吸收损失,从而能够实现优异的加热效率。
本发明的实施方式15和实施方式16的微波加热装置具有如下所述的结构:通过将作为载置部3的封口部中的微波透过区域限定得小,能够减少封口部中的微波能量的吸收损失。其结果,在实施方式15和实施方式16的微波加热装置中,能够提高微波对被加热物的加热效率,能够大幅提高节能性能。
(实施方式15)
以下,对本发明的实施方式15的微波加热装置进行说明。实施方式15的微波加热装置与上述实施方式1至实施方式14的微波加热装置的不同点在于,作为加热室的载置部的封口部具有特殊的结构,其他结构应用实施方式1至实施方式14的微波加热装置的结构。
在以下的实施方式15的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图25是示出作为本发明的实施方式15的微波加热装置的微波炉的整体结构的立体图。图26是实施方式15的微波加热装置的正面剖视图。图27是示出实施方式15的微波加热装置中的加热室的底面部分等的平面剖视图。
在图25中,作为微波加热装置的微波炉1构成为具有加热室2,加热室2被用于取放食品等被加热物的门(前面壁)7和各个壁面(底面、上表面、左侧面、右侧面以及背面)包围。
在作为加热室2的底面的载置部3上,设置有用于使来自微波辐射部6(参照图26)的微波透过而辐射到加热室2的作为封口单元的封口部10。封口部10由使微波透过的微波透过部8和对微波进行反射的微波反射部9构成。
如图26和图27所示,在配置于加热室2底面的封口部10的下方,设置有:波导管5,其传送来自由磁控管构成的作为微波产生部的微波产生装置4的微波;以及微波辐射部6,其设置在波导管5的与封口部10相对的表面上。微波辐射部6是在上述实施方式1至实施方式14中说明的预定形状的开口部,是为了将从微波产生装置4经由波导管5传送来的微波辐射到加热室12内而设置的。
多个微波辐射部6与封口部10中的微波透过部8相对地配置。由不进行吸收而使微波透过的材料形成的微波透过部8配置在多个微波辐射部6的开口部的正上方,构成为将开口部包含在内。
接着,对如上所述构成的作为实施方式15的微波加热装置1的微波炉的动作和作用进行说明。
在微波加热装置1的加热动作中,首先,在作为加热室2内的底面的封口部10上载置烹调物等被加热物,关闭门7。在将微波封闭在内的加热室2的密闭状态中,通过进行用于开始加热动作的预定操作,从而由控制部(未图示)启动微波产生装置4,产生微波。
所产生的微波在波导管5内传送,从设置在波导管5上的微波辐射部6辐射作为圆偏振波的微波。从微波辐射部6辐射的微波透过封口部10中的微波透过部8,向加热室2内供电(辐射)。利用向加热室2内供电的微波对被加热物进行微波加热,执行期望的烹调。
圆偏振波是如上述实施方式1中说明的那样,在移动通信和卫星通信的领域中广泛使用的技术。作为熟悉的使用例,可以例举ETC(Electronic Toll Collection System)“电子不停车收费***”等。
圆偏振波是电场的偏振面相对于电波的行进方向随时间旋转的微波,当形成圆偏振波时,电场的方向随时间持续变化。因此,当将圆偏振波的微波辐射到加热室内时,具有如下优点:辐射到加热室内的微波的辐射角度持续变化,而在时间上电场强度的大小未实质变化。
但是,在向加热室内辐射微波的微波辐射部为单个时,由于所辐射的微波的指向性等的影响而导致加热室内的微波分布不均匀,而且很难将该微波分布控制得均匀。这样,在微波辐射部为单个时,微波辐射部的附近被集中加热,因此存在被加热物中产生加热不均的问题。
如在上述实施方式1至实施方式14中叙述的那样,通过设置多个辐射圆偏振波的微波的微波辐射部6,能够解决发生上述加热不均的问题。即,通过设置多个微波辐射部6,能够分散微波向加热室2内的辐射,因此与单个微波辐射开口部相比,能够缓解微波集中,能够均匀地对被加热物进行加热。
而且,在如图30所示的、通过旋转天线24辐射微波的方式的以往的微波加热装置中,因辐射到加热室21内的微波与由加热室21的内壁反射的微波之间的干涉而产生驻波。因此,原理上会在被加热物中产生加热不均。
在本发明的微波加热装置中,由于是利用多个微波辐射部6辐射圆偏振波的结构,因此在原理上,成为不会产生由微波的干涉作用引起的驻波的结构。因此,本发明的微波加热装置是能够避免加热室内由驻波引起的微波能量的强弱,能够更均匀地对被加热物进行加热的结构。
在实施方式15的微波加热装置中,作为加热室2的底面,设置了封口部10,封口部10中的微波透过部8由使微波透过的材料构成。但是,在微波透过部8中,材料自身多少都会吸收些微波,很难做到使微波透过部8以100%的比例透过微波。
因此,在用微波透过部8的材料来形成构成加热室2的底面的封口部10的整体时,材料自身的微波吸收量增多,在对被加热物的加热中有效的能量减少,加热效率变差。
在本发明的实施方式15的微波加热装置中,为了尽可能减少微波的能量损失,构成为尽可能减小封口部10中的作为微波透过区域的微波透过部8。在实施方式15的微波加热装置中,封口部10由微波透过部8和微波反射部9构成,微波透过部8仅设置在与微波辐射部6相对的位置处。
在如上所述构成的实施方式15的微波加热装置中,由于能够构成为减小了封口部10中使微波透过的区域,因此抑制了封口部10中的微波的吸收。其结果,在实施方式15的微波加热装置中,能够减少辐射到加热室2内的微波能量的损失量,能够提高微波对被加热物的加热效率。
另外,在作为微波透过区域的微波透过部8的形状比微波辐射部6的形状小的情况下,存在从微波辐射部6辐射的微波在封口部10的微波反射部9中发生反射而返回波导管5的问题。在微波这样地返回波导管5的情况下,微波作为反射波返回到微波产生装置4,能量损失变大。因此,优选的是,微波透过部8具有至少将微波辐射部6的开口部包含在内的结构,成为至少比微波辐射部6的开口部大的形状。
在如上所述构成的实施方式15的微波加热装置中,封口部10中使微波透过的区域减小,将其他区域作为反射区域。因此,因封口部10的微波透过部8中的微波吸收而产生的微波能量的损失大幅减小。其结果,根据实施方式15的微波加热装置的结构,能够提高微波对被加热物的加热效率,能够实现优异的节能性能。
另外,在实施方式15的微波加热装置中,由于是将圆偏振波的微波辐射到加热室内的方式,因此不需要旋转天线和用于驱动旋转天线的电机。其结果,在实施方式15的微波加热装置中,不需要设置旋转天线的驱动空间、和旋转天线及其驱动机构等的设置空间,能够实现微波加热装置的小型化。而且,小型化的微波加热装置起到了能够减小厨房等中的设置空间的优异效果。
另外,作为微波透过部8的材料,优选的是微波吸收的损失少且具有机械强度和耐久性的材料,例如优选为包含氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锂在内的结晶玻璃。
另外,在微波加热装置不具备烤箱功能和烧烤功能、或者将加热室内的烹调温度设计为250℃以下的情况下,还可以应用以微波吸收损失比上述结晶玻璃少的塑料为主成分的材料。在这种情况下,特别优选的是耐热性高的工程塑料。
如上所述,在实施方式15的微波加热装置中,封口部10由微波透过部8和微波反射部9构成。这样,由于在封口部10中设置了具有反射微波的功能的微波反射部9,因此,未被加热室内的被加热物吸收而反射的微波在微波反射部9上发生反射,能够再次照射被加热物。
如上所述,在实施方式15的微波加热装置中,由于设置了微波反射部9,因此能够进一步提高微波对被加热物的加热效率,进一步提高节能性能。
另外,关于微波反射部9,通过使用金属材料,能够进一步提高微波的反射特性,因此能够进一步提高微波对被加热物的加热效率。
作为微波反射部9,还可以应用在金属的表面形成了不会由于感应损失、磁性损失等而吸收微波的覆盖层、例如氟涂层的反射部。
另外,在图27所示的实施方式15的微波加热装置中,虽然说明了设置有6个微波辐射部6的例子,但是在实施方式15的结构中对微波辐射部6的数量没有限定,可以根据微波加热装置中的加热室的大小、微波电力、烹调对象的种类等而适当进行设定。
另外,在图27所示的实施方式15的微波加热装置中,虽然将微波辐射部6的形状表示为圆形,但是作为微波辐射部6的形状,如在上述的图4中说明的那样,可以应用各种形状。微波辐射部6的形状可以根据微波加热装置的大小、形状、加热室内的部件添加等而适当地进行设定,为了得到均匀的加热分布,可以从圆形、楕圆形、四边形、X形、Y形等形状中进行选择而应用。
(实施方式16)
以下,对本发明的实施方式16的微波加热装置进行说明。实施方式16的微波加热装置与上述实施方式15的微波加热装置的不同点在于作为加热室内的载置部的封口部的结构。
在以下的实施方式16的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置的构成要素相同的功能、结构的构成要素标注相同的符号,其详细说明应用实施方式1的说明。
图28是本发明的实施方式16的微波加热装置的正面剖视图。图29是示出实施方式16的微波加热装置中的加热室的底面部分等的平面剖视图。
在实施方式16的微波加热装置中,按照微波辐射部6的形状分割地配置作为载置部3的封口部10中的微波透过部8。
如图28和图29所示,作为载置部3的封口部10中的微波透过部8以与多个微波辐射部6的数量对应的方式,被分割成相同数量,成为与微波辐射部6的形状对应的形状。在实施方式16的微波加热装置中,各个微波透过部8与各个微波辐射部6相对地配置,构成为使得所辐射的作为圆偏振波的微波从微波透过部8透过。
来自作为微波产生部的微波产生装置4的微波在波导管5中传送,从微波辐射部6以圆偏振波进行辐射。所辐射的圆偏振波的微波透过具有与微波辐射部6对应的形状的微波透过部8,辐射到加热室2内。
通过使微波透过部8成为与微波辐射部6对应的形状,能够使封口部10中的微波透过部8的透过区域成为必要的最小限度。其结果,在实施方式16的微波加热装置中,由于微波透过部8中的微波的吸收极少,因此能够提高微波能量对加热室2的供电效率,能够进一步提高被加热物的加热效率。
另外,关于微波透过部8的形状,虽然优选为与微波辐射部6的开口部形状对应的形状,但是没有特别限定。关于微波透过部8,也可以使用与微波辐射部6的形状相同形状的微波透过部,此时,可以配置成微波辐射部6的开口部与微波透过部8的形状彼此重合。
另外,关于微波透过部8,可以与辐射圆偏振波的微波的微波辐射部6的形状无关地,应用圆形的微波透过部。此时,优选的是,微波透过部8至少将微波辐射部6的开口部包含在内,并且成为直径与微波辐射部6中的例如狭缝的长边长度相同或略长的圆形。
在本发明的微波加热装置中,由于具有多个向加热室内辐射圆偏振波的微波辐射部,因而能够实现对被加热物的均匀且高效率的微波加热。其结果,在本发明的微波加热装置中,无需设置使天线旋转的机构、使载置台旋转的机构以及移相器等,即可均匀且高效地对被加热物进行微波加热,能够实现装置的成本降低、供电部的小型化、以及可靠性的提高。
产业上的可利用性
在本发明的微波加热装置中,能够对被加热物均匀地照射微波,因此能够在进行加热加工或杀菌等的装置等中有效地利用,并且能够应用于利用了感应加热的加热装置、生垃圾处理机、半导体制造装置等各种设备中的微波加热装置。
标号说明
1 微波加热装置
2 加热室
3 载置部
4 微波产生装置
5 波导管
6 微波辐射部
7 门
8 微波透过部
9 微波反射部
10 封口部

Claims (19)

1.一种微波加热装置,该微波加热装置具有:
加热室,其收纳被加热物;
载置部,其构成所述加热室的底面,在所述加热室内收纳载置被加热物;
微波产生部,其产生所述微波;
波导部,其传送来自所述微波产生部的微波;以及
多个微波辐射部,其设置在所述波导部的与所述加热室相对的表面上,向加热室内辐射圆偏振波。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部配置在所述载置部的正下方。
3.根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
该微波加热装置构成为,所述多个微波辐射部分别辐射大致相同的辐射量的微波。
4.根据权利要求3所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部至少在所述波导部中的传送方向上排列配置。
5.根据权利要求3所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部至少在所述波导部中的与传送方向以及电场方向垂直的方向上排列配置。
6.根据权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状。
7.根据权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,构成为所述狭缝的长边长度根据所述波导部中的传送方向上的位置而不同。
8.根据权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,构成为所述狭缝的长边长度根据所述波导部中的与传送方向以及电场方向垂直的方向上的位置而不同。
9.根据权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,构成为所述狭缝的宽度根据所述波导部中的传送方向上的位置而不同。
10.根据权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,构成为所述狭缝的宽度根据所述波导部中的与传送方向以及电场方向垂直的方向上的位置而不同。
11.根据权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,对所述狭缝的交叉部分实施了R倒角加工或C倒角加工。
12.根据权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,对所述狭缝的末端部分实施了R倒角加工或C倒角加工。
13.根据权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,
所述多个微波辐射部是使两个狭缝彼此交叉且各个狭缝的长边相对于所述波导部中的传送方向倾斜的形状,
关于所述狭缝的交叉部分的位置,具有如下形状:从所述微波产生部的设置位置起的传送距离长的微波辐射部与从所述微波产生部的设置位置起的传送距离短的微波辐射部相比,从所述波导部向所述加热室的微波辐射率高。
14.根据权利要求3所述的微波加热装置,其中,
在所述加热室内收纳载置被加热物的载置部具有使微波透过的微波透过部,所述微波透过部与所述微波辐射部相对地配置,所述微波透过部设置在所述微波辐射部的至少正上方。
15.根据权利要求14所述的微波加热装置,其中,
所述微波透过部具有与所述微波辐射部对应的形状。
16.根据权利要求15所述的微波加热装置,其中,
所述载置部构成为具有所述微波透过部以及反射微波的微波反射部。
17.根据权利要求16所述的微波加热装置,其中,
所述微波透过部由包含氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化锂中的至少任意一种材料的结晶玻璃构成。
18.根据权利要求16所述的微波加热装置,其中,
所述微波透过部由主成分为塑料的材料构成。
19.根据权利要求16所述的微波加热装置,其中,
所述微波反射部由金属材料构成。
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