JP2007515751A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、マイクロ波加熱装置、マイクロ波加熱システム、および独立請求項のプリアンブルに従った方法に関する。
材料をマイクロ波加熱するための空洞およびアプリケータは一般に、動作時に共振する。なぜなら、このような条件により、高効率マイクロ波が得られる可能性が生じるためである。一般的な空洞/アプリケータの負荷は、有極性液体および小型の食物においては、10から80等の高誘電率を有し、また、乾燥動作中等においては、より低い誘電率ではあるが低い損失率およびより大きな体積を有する。これらのいずれの場合においても、空洞/アプリケータ内においてマイクロ波のエネルギが何度も反射および逆反射されて、十分な加熱効率を得なければならない。しかしながら、共振条件は、固有関数の周波数帯域幅の制限を必然的に伴う。
この発明の包括的な目的は、多種多様な負荷の形状寸法および誘電率に対して安定した
共振周波数を有し、先行技術の構成ほど複雑でも高価でもなく、かつ、先行技術の構成より強固なマイクロ波加熱装置を得ることである。
この発明は、アーチ面モードの或る特性を扱い、その特性に依存する。このようなモードは、円形および楕円形の断面に加え、いくつかの多角形の断面をも有する筒形の空洞内に存在し得る。しかしながら、正12辺形よりも辺の数が多い断面を有していても、状況によっては、角部で辺によって生じる平滑面からのずれが、好ましいものではない場合もあることが分かっている。
る非円形の形状寸法についてのより詳細な発展例については、後述する。
内で加熱されるべき1つまたは多数の負荷との間に本質的に配置される誘電性壁部構造を備える閉じた空洞を含むマイクロ波加熱装置に、向けられる。
は、6つのEおよびHの成分のうちの1つが欠落していなければならないことを意味する。それはそれぞれ、z方向のEおよびHである。
作周波数は2450MHzのISMバンド内にある。
を有する。その理由は、a)それによって金属被覆することを回避できるため、および、b)モードの場のパターンがそれほど影響を受けない(すなわち、TEm;1型(1よりも大きな第2の指数を有さない)のモードが維持される)ためである。その結果、便利にも小さなアプリケータが生じる。周辺壁部と誘電性壁部構造との間にわずかな距離を有するアプリケータを、図6から図10に関してさらに説明する。
相遅延を伴ったデュアルアンテナの構成が可能となる。その結果、本質的に1方向のエネルギが空洞内において周方向に流れる。このようなアンテナのいくつかの種類が存在しており、使用することができる。このようなアンテナは一般に、設計がより容易であり、TM0モードにおけるよりもセラミックTM1モードにより、小型となる。円周モードの指数が以前の場合よりも大きくなるため、システムの不完全によって生じる最小点間の距離が短くなり、このことは有利である。
くい。セラミックタイルにおける「制御された」損失により、セラミックタイルは、負荷と電気的に並列な態様で接続されると言うことができ、したがって「電圧」を制限する。その結果、負荷がタイル(および空洞の金属壁部)と同じ電力を吸収すると、この負荷において最大加熱強度が生じ、この強度は、負荷の吸収能力がさらに下がると、一定の状態を保たずに下降する。
側面は平坦なままであるべきである。このことを図9に示す。その利点は、この挙動が、真にアーチ型のタイル(図2に図示)を用いることによる挙動、すなわち、可変の負荷に対して周波数の定常性がより良好になること、に類似する点である。
源または電圧源によって処理される。
な負荷に対するその結合係数が、HEm1;1;1モードの結合係数よりも小さいためである。そして、システムのダイナミックレンジは、より大きな負荷を加熱するためにHEm1;1;1モードを用いることによって拡張される。なぜなら、このような負荷に対するその結合係数が、HEm2;2;1モードの結合係数よりも大きいためである。HEm2;2;1モードは、大きな負荷に対して強度の結合不足となり、したがってHEm1;1;1モードの作用を妨げない。小さな負荷に関し、HEm1;1;1モードは結合過剰となり、その場合、所望のHEm2;2;1モードの作用を妨げ得る。
ドの空洞に比べ、何らかのタイプの極めて小さな負荷の形状寸法に対して結合の改善を有することも分かっている。
Claims (26)
- 負荷を加熱することを目的とするマイクロ波加熱装置であって、周辺壁部に取囲まれた筒形の空洞(2)を含み、前記空洞にはマイクロ波供給手段(10)が設けられ、
前記加熱装置が、前記空洞内において前記周辺壁部と前記負荷との間に配置される誘電性壁部構造(8)を含み、前記マイクロ波供給手段が、負荷を加熱するために、前記空洞内においてTE型およびTM型の特性を有するアーチ面ハイブリッドモードであるマイクロ波の場を生じるように配置されることを特徴とする、マイクロ波加熱装置。 - 負荷を加熱することを目的とするマイクロ波加熱装置であって、周辺壁部と、前記周辺壁部におよび互いに対して360°未満の中間角度で取付けられる2つの側壁(4,4′,4″)とを有する筒形の空洞を含み、空洞にはマイクロ波供給手段(10)が設けられ、
前記加熱装置が、前記空洞内において前記周辺壁部と前記負荷との間に配置される誘電性壁部構造(8,8′,8″)を含み、前記マイクロ波供給手段が、負荷を加熱するために、前記空洞内においてTE型およびTM型の特性を有するアーチ面ハイブリッドモードであるマイクロ波の場を生じるように配置されることを特徴とする、マイクロ波加熱装置。 - 前記中間角度が120°であることを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記中間角度が60°であることを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記中間角度が180°であることを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記周辺壁部が湾曲した形状を有することを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記周辺壁部が平面であることを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記誘電性壁部構造が、周辺壁部の内面に接触することを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記誘電性壁部構造が、周辺壁部の内面全体を被覆することを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記誘電性壁部構造が、周辺壁部の内面から予め定められた距離をあけて配置されることを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記誘電性壁部構造が、周辺壁部の形状を本質的にたどった多数のタイルを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記空洞が、上側壁部および下側壁部を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 共振周波数を調節するために、周辺壁部の開口部内に金属柱が配置されることを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 負荷が、筒形の空洞の中央付近に配置されるように適合されることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 供給手段が同軸供給部であることを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 供給手段が側壁の1つに沿ったスロットであることを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- ハイブリッドモードに関し、周方向の整数の指数mが4未満であり、径方向の指数n=1であり、軸方向の指数pが整数>0であることを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロ波加熱装置。
- ハイブリッドモードに関し、空洞内の半波の数が1または2であり、径方向の指数がn=1またはn=2であり、軸方向の指数p=1であることを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記空洞が円形の断面を有することを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記空洞が、扇形である断面を有することを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 前記周辺壁部が、扇形である断面を有し、前記誘電性壁部構造(8″)が、2枚の等しくかつ平坦なタイルであり、m2>m1である2つのアーチ面ハイブリッドモードHEm2;2;pおよびHEm1;1;pが前記空洞内で生じ、いずれのハイブリッドモードも同一周波数で共振することを特徴とする、請求項2に記載のマイクロ波加熱装置。
- 空隙18′が、平坦なタイルと周辺壁部との間に形成されることを特徴とする、請求項21に記載のマイクロ波加熱装置。
- 負荷の処理および加熱を並行して行なうために、請求項2およびこの請求項に従属する任意の請求項に記載のマイクロ波加熱装置を任意の数だけ含むことを特徴とする、マイクロ波加熱システム。
- 請求項1から22のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置または請求項23に記載のマイクロ波加熱システムにおいて負荷を加熱する方法であって、
前記負荷が、
前記空洞内に負荷を配置するステップと、
負荷を加熱するために、マイクロ波加熱装置に予め定められた周波数でマイクロ波のエネルギを与えるステップとを含むことを特徴とする、方法。 - 化学反応および特に有機化学合成反応のための、請求項1から24のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置またはマイクロ波加熱システムの使用。
- 化学反応および特に有機化学合成反応のための、請求項25に記載の方法の使用。
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