JP2008166090A - Microwave heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加熱物をマイクロ波で加熱するマイクロ波加熱装置に関する。 The present invention relates to a microwave heating apparatus that heats an object to be heated with microwaves.
代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジは、代表的な被加熱物である食品を直接加熱できるので、鍋や釜を準備する必要がないという簡便さがあり、生活する上で不可欠ともいうべき調理器具になっている。これまでの電子レンジは、マイクロ波が放射される加熱室の食品を収納する空間の大きさが、幅方向および奥行き方向に３００〜４００ｍｍ、高さ方向に凡そ２００ｍｍであるものが一般に普及している。 A microwave oven, which is a typical microwave heating device, can directly heat food that is a typical object to be heated, so there is no need to prepare a pot or kettle, and it is essential for living. It has become a cooking utensil. In the conventional microwave ovens, the size of the space for storing the food in the heating chamber where microwaves are radiated is generally 300 to 400 mm in the width direction and the depth direction, and approximately 200 mm in the height direction. Yes.
近年、食品を収納する空間の底面をフラットにし、さらに幅方向の寸法を４００ｍｍ以上として奥行き寸法よりも比較的大きくし、食品を同時に複数個並べて加熱できるようにした利便性の高い製品が実用化されている。 In recent years, a highly convenient product has been put into practical use in which the bottom of the space for storing food is flattened, the width dimension is set to 400 mm or more, which is relatively larger than the depth dimension, and a plurality of foods can be arranged and heated simultaneously. Has been.
ところで、電子レンジで使用するマイクロ波の波長は約１２０ｍｍであり、加熱室内には強弱の電界分布が生じ、更には被加熱物の形状やその物理特性の影響が相乗されて加熱むらが発生することが知られている。この加熱むらはできるだけ少ないことが望ましいが、特に幅方向の寸法が大きい加熱室の場合は、複数の食器に入れた食品を同時に加熱するために、加熱の均一性を一層高める必要がある。 By the way, the wavelength of the microwave used in the microwave oven is about 120 mm, a strong and weak electric field distribution is generated in the heating chamber, and furthermore, the influence of the shape of the object to be heated and its physical characteristics is synergistically generated to cause uneven heating. It is known. Although it is desirable that the unevenness of heating be as small as possible, particularly in the case of a heating chamber having a large size in the width direction, it is necessary to further increase the uniformity of heating in order to heat foods contained in a plurality of dishes at the same time.
従来、この種のマイクロ波加熱装置は、一つの放射アンテナを備え、そのアンテナを回転駆動させるものであったが、近年、加熱の均一性を高める方策として複数の放射アンテナを備えるもの、或いは複数の高周波攪拌手段を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, this type of microwave heating apparatus has been provided with a single radiating antenna and rotationally drives the antenna. However, in recent years, as a measure for improving the uniformity of heating, or with a plurality of radiating antennas, The thing provided with the following high frequency stirring means is proposed (for example, refer patent document 1).
しかし、加熱室内部が広くても常に大量の食品を同時に加熱するとは限らず、例えば、マグカップ一杯の牛乳を温めるなどの時は、加熱室内部の全体を均一に加熱しなくても牛乳のみに集中して加熱させる方が効率的である。 However, even if the inside of the heating chamber is large, it is not always possible to heat a large amount of food at the same time.For example, when heating a full mug of milk, even if the entire inside of the heating chamber is not heated uniformly, it is only milk. It is more efficient to concentrate and heat.
また、複数の食品を同時に加熱する場合でも、例えば、冷凍食品と室温の食品とを同時に加熱する場合のように、食品の温める前の温度に差があれば、低温の食品のみを集中的に加熱したい場合がある。更に、幕の内弁当のように、一つの容器に漬物やサラダ、デザートなど加熱しない食品と、ごはんやおかずなど加熱する食品が含まれている場合に、加熱する食品のみを集中的に加熱したいという場合がある。 Also, even when heating multiple foods at the same time, if there is a difference in the temperature before the food is warmed, for example, when heating frozen food and food at room temperature at the same time, only low temperature food is concentrated. You may want to heat. Furthermore, if you want to heat only the heated food in a concentrated manner, such as a boxed lunch box, where a single container contains unheated foods such as pickles, salads, and desserts, and heated foods such as rice and side dishes There is.
このような場合は、加熱室内部の全体を均一に加熱するのではなく、局所のみを集中加熱できる機能が必要となる。これを実現するものとして、複数の回転アンテナを切り替えるとともに、停止位置の制御を行うことによって集中加熱を可能にするものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In such a case, a function capable of centrally heating only the local area is required instead of heating the entire inside of the heating chamber uniformly. As what implement | achieves this, what has enabled the concentrated heating by switching a some rotating antenna and controlling a stop position is proposed (for example, refer patent document 2).
上記従来の構成においては、局所への集中加熱について、例えば図７に示す電子レンジ２１のように、同一形状の二つの回転アンテナ２７、２７を加熱室２４の中心に対して対称に配置し、各アンテナ２７、２７の指向性の強い部分２９、２９を局所加熱したい方向に向けて停止させることで集中加熱を実現できるとしている。 In the above-described conventional configuration, for localized heating, for example, like the microwave oven 21 shown in FIG. 7, the two rotary antennas 27 and 27 having the same shape are arranged symmetrically with respect to the center of the heating chamber 24. It is said that central heating can be realized by stopping the highly directional portions 29 and 29 of the antennas 27 and 27 in a direction in which local heating is desired.
しかしながら、実際に、アンテナ２７、２７の指向性の強い部分２９、２９を局所加熱したいエリアに向き合わせて実験を行ってみたところ、局所への集中加熱という点で十分な結果が得られなかった。これは、互いに向き合ったアンテナとアンテナの間では、両方向から放射された電波が反発、又は干渉することが原因であると考えられ、これを解決するには、より指向性の強いアンテナが必要である。 However, when an experiment was conducted by actually facing the highly directional portions 29 and 29 of the antennas 27 and 27 to an area to be locally heated, a sufficient result was not obtained in terms of local concentrated heating. . This is considered to be caused by the repulsion or interference of radio waves radiated from both directions between the antennas facing each other. To solve this problem, a more directional antenna is required. is there.
一方、通信用のアンテナでは、開放空間でアンテナから十分離れた遠方から見た指向性について、アンテナの長さが半波長である場合は垂直方向に強い指向性があり、波長と等しい場合は前後各方向に同等の強い指向性を持つことが知られている。しかしながら、これを電子レンジに応用しようとしても、電子レンジの加熱室は密閉空間であるため、電波が反射して定在波になり、また、アンテナから食品までの距離が近いことなどによって、単純に応用するというわけにはいかない。 On the other hand, for communication antennas, the directivity viewed from a distance far enough away from the antenna in an open space has strong directivity in the vertical direction when the antenna length is half-wavelength, and the front and back when the antenna length is equal to the wavelength. It is known to have the same strong directivity in each direction. However, even if this is applied to a microwave oven, since the heating chamber of the microwave oven is a sealed space, the radio wave is reflected and becomes a standing wave, and the distance from the antenna to the food is short. It cannot be applied to.
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたもので、指向性の強い回転アンテナを実現することができ、目的に応じて局所への集中加熱を可能にするマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and can provide a microwave antenna that can realize a highly directional rotating antenna and enables localized heating depending on the purpose. With the goal.
本発明のマイクロ波加熱装置は、所定波長のマイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、前記マイクロ波発生部からマイクロ波を伝播する導波管と、前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、前記導波管から前記加熱室に前記マイクロ波を放射する複数の回転アンテナと、前記回転アンテナを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御部と、を備え、前記回転アンテナの少なくとも一つは、前記加熱室内において前記マイクロ波を放射する長手方向を有する放射部と、前記放射部と結合して、前記導波管から前記放射部に前記マイクロ波を伝播する結合部と、を含み、前記放射部は、前記結合部に対して前記長手方向に偏心した位置に設けられ、前記結合部から前記長手方向に長い側の長さが、前記マイクロ波の波長の１／２より長く、前記結合部から前記長手方向に短い側の長さが、前記マイクロ波の波長の１／２より短い構成としたものである。 The microwave heating apparatus of the present invention stores a microwave generation unit that generates a microwave having a predetermined wavelength, a waveguide that propagates the microwave from the microwave generation unit, and an object to be heated by the microwave. A heating chamber, a plurality of rotating antennas that radiate the microwave from the waveguide to the heating chamber, a driving unit that drives the rotating antenna, and a direction of the rotating antenna by controlling the driving unit And at least one of the rotating antennas is coupled to the radiating unit and a radiating unit having a longitudinal direction for radiating the microwave in the heating chamber, and the radiation from the waveguide. A coupling portion for propagating the microwave, and the radiating portion is provided at a position eccentric with respect to the coupling portion in the longitudinal direction, and is provided on a longer side in the longitudinal direction from the coupling portion. Saga, the microwave longer than half the wavelength of the length of the longitudinal direction short side from the coupling portion, in which a shorter configuration than 1/2 of the wavelength of the microwave.
この構成により、回転アンテナを構成する放射部の給電位置である結合部に対して長い側に強い指向性を有する回転アンテナを実現することができ、例えば二つの回転アンテナを備えて、各放射部の結合部に対する長い側を互いに向き合わせることで、二つの回転アンテナの中間に置いた被加熱物への集中加熱が可能となる。 With this configuration, it is possible to realize a rotating antenna having strong directivity on the long side with respect to the coupling portion that is the feeding position of the radiating portion constituting the rotating antenna. For example, each radiating portion includes two rotating antennas. By concentrating the long sides of the coupling portions of the two to each other, concentrated heating can be performed on an object to be heated placed between the two rotating antennas.
また、本発明の一態様として、上記のマイクロ波加熱装置において、前記複数の回転アンテナの少なくとも一つの放射部が、前記長い側の長さが、前記マイクロ波の波長の１／２より長くかつ前記マイクロ波の波長より短い構成とし、前記短い側の長さが、前記マイクロ波の波長の１／４より長くかつ前記マイクロ波の波長の１／２より短い構成としたものも含まれる。 Further, as one aspect of the present invention, in the above microwave heating device, at least one radiating portion of the plurality of rotating antennas has a length on the long side longer than ½ of the wavelength of the microwave and A configuration in which the wavelength is shorter than the wavelength of the microwave and the length on the short side is longer than ¼ of the wavelength of the microwave and shorter than ½ of the wavelength of the microwave is also included.
この構成により、回転アンテナを構成する放射部の結合部に対して長い側、短い側の長さを適正化することで指向性の強い回転アンテナを実現することができるとともに、例えば二つの回転アンテナを備えて、各放射部の結合部に対する長い側を互いに向き合わせることにより、回転アンテナ間に置いた被加熱物への集中加熱が可能となる。 With this configuration, it is possible to realize a rotating antenna having strong directivity by optimizing the lengths of the long side and the short side with respect to the coupling portion of the radiating portion constituting the rotating antenna, and for example, two rotating antennas , And the long sides of the radiating portions with respect to the coupling portion face each other, thereby making it possible to heat the object to be heated placed between the rotating antennas.
さらに、本発明の一態様として、上記のマイクロ波加熱装置において、前記複数の回転アンテナの少なくとも一つの放射部が、前記長手方向の長さが、前記マイクロ波の波長と略等しい構成としたものも含まれる。 Furthermore, as one aspect of the present invention, in the above microwave heating apparatus, at least one radiating portion of the plurality of rotating antennas has a configuration in which the length in the longitudinal direction is substantially equal to the wavelength of the microwave. Is also included.
この構成により、回転アンテナ全体の長さを最適化することで指向性の強い回転アンテナを実現することができ、例えば二つの回転アンテナを備えて、各放射部の結合部に対する長い側を互いに向き合わせることにより、回転アンテナ間に置いた被加熱物への集中加熱が可能となる。 With this configuration, a rotating antenna with strong directivity can be realized by optimizing the length of the entire rotating antenna. For example, two rotating antennas are provided, and the long side of each radiating portion with respect to the coupling portion faces each other. By combining them, concentrated heating can be performed on an object to be heated placed between the rotating antennas.
また、本発明の一態様として、上記のマイクロ波加熱装置において、前記複数の回転アンテナの少なくとも一つの放射部が、前記長い側の長さが、前記マイクロ波の波長の略７／１２であり、前記短い側の長さが、前記マイクロ波の波長の略５／１２である構成としたものも含まれる。 In one embodiment of the present invention, in the above microwave heating apparatus, at least one radiating portion of the plurality of rotating antennas has a length on the long side of about 7/12 of the wavelength of the microwave. In addition, a configuration in which the length on the short side is approximately 5/12 of the wavelength of the microwave is also included.
この構成により、回転アンテナの給電位置を最適化することで指向性の強い回転アンテナを実現することができるとともに、例えば二つの回転アンテナを備えて、各放射部の結合部に対する長い側を互いに向き合わせることにより、回転アンテナ間に置いた被加熱物への集中加熱が可能となる。 With this configuration, it is possible to realize a rotating antenna with strong directivity by optimizing the feeding position of the rotating antenna. For example, the rotating antenna is provided with two rotating antennas, and the long side of each radiating portion with respect to the coupling portion faces each other. By combining them, concentrated heating can be performed on an object to be heated placed between the rotating antennas.
また、本発明の一態様として、上記のマイクロ波加熱装置において、前記制御部が、前記複数の回転アンテナの少なくとも一つの前記放射部の前記長い側を、他の回転アンテナの前記結合部の中心側に向けて停止するように制御するものも含まれる。 Moreover, as one aspect of the present invention, in the above microwave heating apparatus, the control unit may be configured such that the long side of the radiating unit of at least one of the plurality of rotating antennas is the center of the coupling unit of another rotating antenna. The thing controlled to stop toward the side is also included.
この構成により、複数の回転アンテナの各放射部の結合部に対する長い側を互いに向き合わせて停止させることで、回転アンテナ間に置いた被加熱物への集中加熱を行うことができる。 With this configuration, the long sides of the plurality of rotating antennas with respect to the coupling portions of the radiating portions face each other and stop, whereby concentrated heating can be performed on an object to be heated placed between the rotating antennas.
また、本発明の一態様として、上記のマイクロ波加熱装置において、前記導波管から前記加熱室に前記マイクロ波を放射する二つの回転アンテナを有し、前記制御部が、前記二つの回転アンテナの前記放射部の前記長い側を、互いに前記結合部の中心側に向けて停止するように制御するものも含まれる。 Further, as one aspect of the present invention, in the above microwave heating apparatus, the microwave heating apparatus includes two rotating antennas that radiate the microwaves from the waveguide to the heating chamber, and the control unit includes the two rotating antennas. And controlling the long sides of the radiating portions so as to stop toward the center side of the coupling portion.
この構成により、二つの回転アンテナの各放射部の結合部に対する長い側を互いに向き合わせて停止させることで、回転アンテナ間に置いた被加熱物への集中加熱を行うことができる。 With this configuration, the long sides of the two rotating antennas with respect to the coupling portions of the radiating portions face each other and stop, whereby concentrated heating can be performed on an object to be heated placed between the rotating antennas.
さらに本発明の一態様として、前記回転アンテナの少なくとも一つは、平板状を呈した前記放射部と、円筒状を呈する前記結合部を含むものも含まれる。さらには前記放射部の前記長い側は略Ｌ字形状を有するものも含まれ、前記放射部のＬ字をなす角度が大きくなるほど前記長い側の長さを長く設定するのが好ましい。更に、前記放射部の前記長い側が、長方形形状、鎌状、Ｔ字状、ピッケル状のうちいずれかの形状を有するものも本発明の一態様として含まれる。 Furthermore, as one aspect of the present invention, at least one of the rotating antennas includes the radiating portion having a flat plate shape and the coupling portion having a cylindrical shape. Furthermore, the long side of the radiating portion includes a portion having a substantially L shape, and it is preferable that the length of the long side is set longer as the angle forming the L shape of the radiating portion increases. Furthermore, the long side of the radiating portion includes any one of a rectangular shape, a sickle shape, a T shape, and a pickle shape as one aspect of the present invention.
本発明によれば、指向性の強い回転アンテナを実現することができ、目的に応じて局所への集中加熱を可能にするマイクロ波加熱装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microwave antenna which can implement | achieve a rotating antenna with strong directivity and can perform the localized heating according to the objective can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
図１は、本発明に係る実施形態のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す図であり、（ａ）は正面から見た正断面図、（ｂ）は上方から見た平断面図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a microwave oven that is a microwave heating apparatus according to an embodiment of the present invention, where (a) is a front sectional view seen from the front, and (b) is a flat sectional view seen from above. FIG.
図１（ａ）、（ｂ）において、本実施形態の電子レンジ１は、代表的なマイクロ波発生部であるマグネトロン２と、マグネトロン２から放射されるマイクロ波を伝播する導波管３と、導波管３の上部に接続された横長形状の加熱室４と、加熱室４内に固定されて被加熱物を載置する載置台５と、載置台５より下方に形成されたアンテナ空間６と、加熱室４の中心から略等距離の底面に設けた２つの結合孔７、７と、載置台５上に配されて結合孔７、７を中心に回転可能な回転アンテナ８、８と、嵌合させた駆動軸を介して回転アンテナ８、８に駆動する駆動部としてのモータ９、９と、モータ９、９の回転、停止を制御する制御部１０を備える構成である。 1A and 1B, a microwave oven 1 according to this embodiment includes a magnetron 2 that is a typical microwave generator, a waveguide 3 that propagates microwaves emitted from the magnetron 2, A horizontally long heating chamber 4 connected to the top of the waveguide 3, a mounting table 5 that is fixed in the heating chamber 4 and on which an object to be heated is mounted, and an antenna space 6 that is formed below the mounting table 5. And two coupling holes 7, 7 provided on the bottom surface substantially equidistant from the center of the heating chamber 4, and rotating antennas 8, 8 arranged on the mounting table 5 and rotatable about the coupling holes 7, 7, The motors 9 and 9 as drive units that drive the rotary antennas 8 and 8 via the fitted drive shafts, and the control unit 10 that controls the rotation and stop of the motors 9 and 9 are provided.
また、本実施形態の電子レンジ１は、加熱室４の正面に設定手段１１を備え、使用者が食品や調理内容に応じて調理メニューを選択することができる。そして、この選択結果に基づき、制御部１０はマグネトロン２を制御してマイクロ波の発生や停止を行うとともに、モータ９を制御して回転アンテナ８、８の回転や停止を制御する。これにより、載置台５に載置された食品１２の加熱、調理を行うことができる。 Moreover, the microwave oven 1 of this embodiment is equipped with the setting means 11 in the front of the heating chamber 4, and a user can select a cooking menu according to a foodstuff or cooking content. Based on the selection result, the control unit 10 controls the magnetron 2 to generate and stop the microwave, and also controls the motor 9 to control the rotation and stop of the rotating antennas 8 and 8. Thereby, the food 12 mounted on the mounting table 5 can be heated and cooked.
回転アンテナ８は、略Ｉ型をしたパッチアンテナであり、長手方向を有する平板状の導電性材料から成る放射部８１と、結合孔７を貫通し、放射部８１と電気的及び機械的に一体化された円筒状の導電性材料から成る結合部８２から構成されている。 The rotary antenna 8 is a substantially I-type patch antenna, and penetrates the coupling portion 7 and is electrically and mechanically integrated with the radiation portion 81 through the coupling portion 7 and a radiation portion 81 made of a flat plate-like conductive material having a longitudinal direction. The coupling portion 82 is made of a cylindrical conductive material.
放射部８１は、長手方向の長さをマイクロ波の波長に略等しい１２０ｍｍとし、かつ、マイクロ波の給電位置である結合部８２に対して長手方向に偏心させている。そして、結合部８２の中心から端部までの長さを長い側にマイクロ波の波長の略７／１２である７０ｍｍとし、短い側にマイクロ波の波長の略５／１２である５０ｍｍとして、長い側の端部８３側に指向性の強いマイクロ波を放射させる構成である。 The radiating portion 81 has a length in the longitudinal direction of 120 mm, which is substantially equal to the wavelength of the microwave, and is decentered in the longitudinal direction with respect to the coupling portion 82 which is a microwave feeding position. The length from the center to the end of the coupling portion 82 is 70 mm, which is approximately 7/12 of the microwave wavelength, on the long side, and is 50 mm, which is approximately 5/12 of the microwave wavelength, on the short side. It is the structure which radiates | emits a strong directivity microwave to the edge part 83 side.
これにより、図１に示す回転アンテナ８、８の少なくとも一方の放射部８１の端部８３が所定の向き、例えば、他方の回転アンテナ８の結合部８２に向かうように制御することで、特定の食品を集中加熱することができる。 Thereby, by controlling the end 83 of at least one radiating portion 81 of the rotating antennas 8 and 8 shown in FIG. 1 to a predetermined direction, for example, toward the coupling portion 82 of the other rotating antenna 8, a specific Food can be heated centrally.
放射部８１の端部８３側で放射されるマイクロ波の指向性は、放射部８１の形状、長手方向の長さ、結合部８２の中心から端部までの長い側及び短い側のそれぞれの長さによって変化する。以下、発明者が実験によって得た知見について説明する。 The directivity of the microwave radiated on the end 83 side of the radiating portion 81 is determined by the shape of the radiating portion 81, the length in the longitudinal direction, and the length of each of the long side and the short side from the center to the end of the coupling portion 82. Varies depending on the situation. Hereinafter, the knowledge obtained by the inventors through experiments will be described.
図２は、パッチアンテナにおける放射部の形状および寸法と、指向性の評価結果を示すものである。 FIG. 2 shows the shape and size of the radiating part in the patch antenna and the evaluation result of directivity.
図２（ａ）に示す放射部のサンプルは、長手方向の長さがマイクロ波の波長とほぼ等しい１２０ｍｍで、短辺の長さが２０ｍｍの長方形形状（以下、ストレート型という）を有するとともに、結合部の中心から長手方向に長い側の長さが７０ｍｍ、短い側の長さが５０ｍｍとして構成したものである。 The sample of the radiating portion shown in FIG. 2A has a rectangular shape (hereinafter referred to as a straight type) having a length in the longitudinal direction of 120 mm, which is substantially equal to the wavelength of the microwave, and a short side length of 20 mm. The length on the long side in the longitudinal direction from the center of the coupling portion is 70 mm, and the length on the short side is 50 mm.
また、放射部の結合部を中心とする回転半径は７０ｍｍである。これにより二つの回転アンテナを回転させた際に、端部間の距離を適宜に保つことができる。 The radius of rotation about the coupling portion of the radiating portion is 70 mm. Thus, when the two rotating antennas are rotated, the distance between the end portions can be appropriately maintained.
この構成において、放射部は、図２（ａ）の写真に示すように、結合部の中心から長手方向に長い側の先端部が強く加熱され、この方向への放射指向性が強くなっていることが判る。 In this configuration, as shown in the photograph of FIG. 2 (a), the radiating portion is strongly heated at the front end portion in the longitudinal direction from the center of the coupling portion, and the radiation directivity in this direction is strengthened. I understand that.
図２（ｂ）に示す放射部のサンプルは、Ｌ字形状（以下、Ｌ字型という）を有するとともに、結合部の中心から長手方向に長い側の端部までの長さが直線距離で６０ｍｍ、短い側の長さが５０ｍｍとして構成したものである。また、放射部の幅寸法は２０ｍｍである。さらに、結合部を中心とする回転半径は６０ｍｍであり、これにより二つの回転アンテナを回転させた際に、端部相互間の距離を適宜に保つことができる。 The sample of the radiating portion shown in FIG. 2B has an L shape (hereinafter referred to as an L shape), and the length from the center of the coupling portion to the end portion on the longer side in the longitudinal direction is a linear distance of 60 mm. The length on the short side is 50 mm. Moreover, the width dimension of a radiation | emission part is 20 mm. Further, the radius of rotation centered on the coupling portion is 60 mm, so that when the two rotating antennas are rotated, the distance between the end portions can be appropriately maintained.
この構成において、放射部は、図２（ｂ）の写真に示すように、結合部の中心から長手方向に長い側の先端部が強く加熱され、この方向への放射指向性が強くなっていることが判る。 In this configuration, as shown in the photograph of FIG. 2 (b), the radiating portion is strongly heated at the distal end portion in the longitudinal direction from the center of the coupling portion, and the radiation directivity in this direction is strengthened. I understand that.
図３は、ストレート型に構成した放射部において、結合部から長手方向に長い側の長さを７０ｍｍに固定し、短い側の長さＡと幅寸法Ｂをパラメータとして行ったベンチマーク結果を示すものである。 FIG. 3 shows a benchmark result in which the length of the long side in the longitudinal direction from the coupling portion is fixed to 70 mm and the short side length A and the width dimension B are used as parameters in the radiating portion configured in a straight type. It is.
図３において、１は、Ａが５０ｍｍ、Ｂが２０ｍｍの場合であり、２は、Ａが５０ｍｍ、Ｂが４０ｍｍの場合である。また、３は、ＡとＢがそれぞれ４０ｍｍと等しい場合である。 In FIG. 3, 1 is a case where A is 50 mm and B is 20 mm, and 2 is a case where A is 50 mm and B is 40 mm. 3 is a case where A and B are each equal to 40 mm.
図３に示す「実験（のり：実験における温度測定用の媒体）」の欄について１〜３を参照すると、１と２の場合は結合部から長手方向に長い側の端部の方向へ強い放射指向性が現れており、３では長手方向に長い側だけでなく短い側にも同等の指向性が現れている。 Referring to FIGS. 1 to 3 in the column of “Experiment (paste: medium for temperature measurement in experiment)” shown in FIG. 3, in the case of 1 and 2, strong radiation from the coupling portion to the end portion on the longer side in the longitudinal direction Directivity appears, and in 3 the same directivity appears not only on the long side in the longitudinal direction but also on the short side.
これらのことから、電子レンジの回転アンテナを構成する放射部の長さをマイクロ波の波長とほぼ等しい１２０ｍｍとし、かつ、結合部から長手方向に長い側の長さをマイクロ波の波長の略７／１２に相当する７０ｍｍとし、短い側の長さをマイクロ波の波長の略５／１２に相当する５０ｍｍとし、幅を２０から４０ミリとして構成することにより、結合部から長手方向に長い側の端部の方向に強い放射指向性が得られることが判明した。 For these reasons, the length of the radiating portion constituting the rotating antenna of the microwave oven is set to 120 mm, which is substantially equal to the wavelength of the microwave, and the length on the longer side in the longitudinal direction from the coupling portion is approximately 7 of the wavelength of the microwave. The length of the short side is set to 50 mm corresponding to about 5/12 of the wavelength of the microwave, and the width is set to 20 to 40 mm. It was found that strong radiation directivity was obtained in the direction of the edge.
その結果、図１に示した本実施形態の電子レンジ１において、上記のように構成した放射部を用いて二つの回転アンテナ８、８を構成し、制御部１０によって、結合部８２から長手方向に長い側の放射部８１の端部８３が向かい合わせになるよう停止制御することで、載置台５の中央に置いた、例えばマグカップに入れた牛乳など特定の食品１２を集中加熱することができる。 As a result, in the microwave oven 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1, the two rotating antennas 8 and 8 are configured using the radiating unit configured as described above, and the control unit 10 extends from the coupling unit 82 in the longitudinal direction. By controlling the stop so that the end portion 83 of the long-side radiating portion 81 faces each other, the specific food 12 such as milk placed in the center of the mounting table 5 can be centrally heated. .
ただし、図３の２の構成は必須ではなく、１、２の構成でも本発明の効果は得られる。すなわち、少なくとも、放射部における長手方向に長い側の長さ（図３の７０ｍｍ）が、マイクロ波の波長の１／２より長く、放射部における長手方向に短い側の長さ（図３のＡ）が、マイクロ波の波長の１／２より短ければよい。さらには、長手方向に長い側の長さを、マイクロ波の波長の１／２より長くかつマイクロ波の波長より短い構成とし、短い側の長さを、マイクロ波の波長の１／４より長くかつマイクロ波の波長の１／２より短い構成とした場合も本発明の効果は得られる。図３の三つの例はこのような条件を満たしている。 However, the configuration 2 in FIG. 3 is not essential, and the effects of the present invention can be obtained with the configurations 1 and 2. That is, at least the length on the longer side in the longitudinal direction in the radiating portion (70 mm in FIG. 3) is longer than ½ of the wavelength of the microwave and the length on the shorter side in the longitudinal direction in the radiating portion (A in FIG. 3). ) Is shorter than half the wavelength of the microwave. Further, the length on the long side in the longitudinal direction is longer than 1/2 of the wavelength of the microwave and shorter than the wavelength of the microwave, and the length on the short side is longer than 1/4 of the wavelength of the microwave. In addition, the effects of the present invention can be obtained even when the configuration is shorter than ½ of the wavelength of the microwave. The three examples in FIG. 3 satisfy such a condition.
図４及び図５は、図２（ｂ）に示したＬ字型放射部の変形例を示すものである。 4 and 5 show modifications of the L-shaped radiating portion shown in FIG.
図４において、このＬ字型放射部は、結合部に対して短い側の長さは５０ｍｍであり、長い側は一点鎖線で示す基準線に沿って結合部の中心から３５ｍｍの位置で角度８３．６２°をなしてＬ字状に曲がり、そこから４５ｍｍの先端部が結合部を中心とする半径６０ｍｍからなる円弧の一部をなすように構成したものである。 In FIG. 4, the L-shaped radiating portion has a length of 50 mm on the short side with respect to the coupling portion, and the long side has an angle of 83 mm at a position 35 mm from the center of the coupling portion along the reference line indicated by a one-dot chain line. It is configured such that it bends in an L shape at an angle of .62 °, and a tip portion of 45 mm forms a part of an arc having a radius of 60 mm centered on the coupling portion.
これにより、結合部に対する長い側の長さは、一点鎖線で示す基準線上で合計８０ｍｍとなり、より強い放射指向性を得ることができた。併せて、Ｌ字をなす角度（図４では８３．６２°）が大きくなるほど結合部に対する長い側の長さを長くした方が放射指向性を強くする上で効果的であることも判明した。 Thereby, the length of the long side with respect to the coupling portion is 80 mm in total on the reference line indicated by the alternate long and short dash line, and a stronger radiation directivity can be obtained. In addition, it has also been found that the longer the length on the long side with respect to the coupling portion, the more effective the radiation directivity becomes, as the angle forming the L shape (83.62 ° in FIG. 4) increases.
図５は、図４に示したＬ字型放射部の更に変形例であり、Ｌ字状に曲がる部分の内側を図に示す寸法で凹状に形成したものである。この変形例は、図４の放射部の一部を凹状にくり抜くことにより形成可能である。これにより、更に強い放射指向性を得ることができた。尚、図２（ｂ）、図４、図５の例は略Ｌ字型形状として総称される。 FIG. 5 is a further modification of the L-shaped radiating portion shown in FIG. 4, in which the inside of the L-shaped bent portion is formed in a concave shape with the dimensions shown in the drawing. This modification can be formed by hollowing out a part of the radiating portion of FIG. Thereby, stronger radiation directivity could be obtained. 2B, FIG. 4 and FIG. 5 are generically named as a substantially L-shaped shape.
図６は、放射部の長い側の更に別の変形例であり、（ａ）は結合部に対する長い側を鎌状に形成したものである。また、（ｂ）は結合部に対する長い側をＴ字状に形成したものであり、（ｃ）は結合部に対する長い側をピッケル状に形成したものである。これら形状を有する放射部により、更に強い放射指向性が得られることを確認した。 FIG. 6 shows still another modified example of the long side of the radiating part, and FIG. Further, (b) shows a long side with respect to the connecting portion formed in a T shape, and (c) shows a long side with respect to the connecting portion formed in a pickle shape. It was confirmed that a stronger radiation directivity can be obtained by the radiation part having these shapes.
以上説明したように、このような本発明の実施形態に係るマイクロ波加熱装置によれば、回転アンテナの放射部を長手方向に偏心させたストレート型にするとともに、長手方向の長さをマイクロ波の波長に略等しい１２０ｍｍとし、結合部から長手方向に長い側の長さをマイクロ波の波長の１／２より大きく、好ましくはマイクロ波の波長の略７／１２に相当する７０ｍｍとし、短い側の長さをマイクロ波の波長の１／２より小さく、好ましくはマイクロ波の波長の１／４より長く、さらに好ましくはマイクロ波の波長の略５／１２に相当する５０ｍｍとして構成する。 As described above, according to the microwave heating apparatus according to the embodiment of the present invention, the radiating portion of the rotating antenna is a straight type eccentric in the longitudinal direction, and the length in the longitudinal direction is set to the microwave. 120 mm, which is substantially equal to the wavelength of the coupling portion, and the length of the long side in the longitudinal direction from the coupling portion is larger than ½ of the wavelength of the microwave, preferably 70 mm, which corresponds to about 7/12 of the wavelength of the microwave, and the short side Is less than 1/2 of the wavelength of the microwave, preferably longer than 1/4 of the wavelength of the microwave, and more preferably 50 mm corresponding to about 5/12 of the wavelength of the microwave.
これにより、結合部から長手方向に長い側の端部側に指向性の強いマイクロ波を放射させることができた。また、二つの回転アンテナを備えた場合、その結合部から長手方向に長い側の放射部端部を向かい合うように制御することで、載置台の中央に置いた特定の食品を集中加熱することが可能となった。 Thereby, the microwave with strong directivity could be radiated | emitted from the coupling | bond part to the edge part side long in a longitudinal direction. In addition, when two rotating antennas are provided, the specific food placed in the center of the mounting table can be centrally heated by controlling the end of the radiating portion that is longer in the longitudinal direction from the coupling portion to face each other. It has become possible.
また、回転アンテナを構成する放射部の形状は、ストレート型に限定されるものではなく、図４、５に示したＬ字型またはその変形例、さらには図６に示した種々の例のように、結合部から長手方向に長い側の長さをマイクロ波の波長の１／２より長く、短い側の長さをマイクロ波の波長の１／２より短く構成することにより、長い側の端部側に指向性の強いマイクロ波を放射させることができた。尚、放射部の長手方向の長さは、図４、５、６に示すように、放射部の幅方向の中心に位置する一点鎖線で示した基準線の長手方向の長さによって定義づけることができる。 Further, the shape of the radiating portion constituting the rotating antenna is not limited to the straight type, but may be the L shape shown in FIGS. 4 and 5 or its modified examples, and various examples shown in FIG. Further, the length of the long side in the longitudinal direction from the coupling portion is longer than ½ of the wavelength of the microwave, and the length of the short side is shorter than ½ of the wavelength of the microwave. We were able to radiate microwaves with strong directivity on the part side. The length in the longitudinal direction of the radiating portion is defined by the length in the longitudinal direction of the reference line indicated by the alternate long and short dash line located at the center in the width direction of the radiating portion, as shown in FIGS. Can do.
また、本実施形態の電子レンジでは、回転アンテナが二つの場合について説明してきたが、回転アンテナの数はこれに限定されるものではなく、３個以上の複数個でもよい。例えば、３個の回転アンテナを有する構成とし、各回転アンテナの放射部の端部が加熱室内の中央付近を向くように制御することにより、中央付近に位置する食品を集中的に加熱することができる。 In the microwave oven of the present embodiment, the case where there are two rotating antennas has been described. However, the number of rotating antennas is not limited to this, and may be three or more. For example, it is configured to have three rotating antennas, and by controlling the end of the radiating part of each rotating antenna to face the center near the heating chamber, food located near the center can be heated intensively. it can.
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the matters shown in the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications and applications based on the description and well-known techniques. This is also the scope of the present invention, and is included in the scope of seeking protection.
本発明のマイクロ波加熱装置は、回転アンテナの長手方向の長さと回転アンテナへの給電位置を最適化することで指向性の強い回転アンテナを実現でき、目的に応じて局所への集中加熱を可能にする効果を有し、マイクロ波を使用する調理器具としての電子レンジ、オーブンレンジ、各種誘電体の加熱、解凍装置であるとか、マイクロ波を使用する半導体装置、乾燥装置などの工業分野での加熱装置、陶芸加熱、焼結あるいは生体化学反応等の用途等に有用である。 The microwave heating device of the present invention can realize a rotating antenna with strong directivity by optimizing the length of the rotating antenna in the longitudinal direction and the feeding position to the rotating antenna, and can perform localized heating depending on the purpose In the industrial field such as microwave ovens, microwave ovens, heating of various dielectrics, defrosting devices, semiconductor devices using microwaves, drying devices, etc. It is useful for applications such as heating devices, ceramics heating, sintering or biochemical reactions.
１ 電子レンジ（マイクロ波加熱装置）
２ マグネトロン（マイクロ波発生部）
３ 導波管
４ 加熱室
５ 載置台
６ アンテナ空間
７ 結合孔
８ 回転アンテナ
９ モータ
１０ 制御部
１１ 設定手段
８１ 放射部
８２ 結合部
８３ 端部
1 Microwave oven (microwave heating device)
2 Magnetron (microwave generator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Waveguide 4 Heating chamber 5 Mounting stand 6 Antenna space 7 Coupling hole 8 Rotating antenna 9 Motor 10 Control part 11 Setting means 81 Radiation part 82 Coupling part 83 End part
Claims (10)
前記マイクロ波発生部からマイクロ波を伝播する導波管と、
前記マイクロ波で加熱する被加熱物を収納する加熱室と、
前記導波管から前記加熱室に前記マイクロ波を放射する複数の回転アンテナと、
前記回転アンテナを駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御して前記回転アンテナの向きを制御する制御部と、を備え、
前記回転アンテナの少なくとも一つは、前記加熱室内において前記マイクロ波を放射する長手方向を有する放射部と、前記放射部と結合して、前記導波管から前記放射部に前記マイクロ波を伝播する結合部と、を含み、
前記放射部は、前記結合部に対して前記長手方向に偏心した位置に設けられ、前記結合部から前記長手方向に長い側の長さが、前記マイクロ波の波長の１／２より長く、前記結合部から前記長手方向に短い側の長さが、前記マイクロ波の波長の１／２より短い構成としたマイクロ波加熱装置。 A microwave generator for generating microwaves of a predetermined wavelength;
A waveguide for propagating microwaves from the microwave generator;
A heating chamber for storing an object to be heated by the microwave;
A plurality of rotating antennas that radiate the microwaves from the waveguide to the heating chamber;
A driving unit for driving the rotating antenna;
A controller that controls the drive unit to control the direction of the rotating antenna,
At least one of the rotating antennas is coupled to the radiating unit having a longitudinal direction that radiates the microwave in the heating chamber, and propagates the microwave from the waveguide to the radiating unit. A coupling portion,
The radiating portion is provided at a position that is eccentric in the longitudinal direction with respect to the coupling portion, and a length on a long side in the longitudinal direction from the coupling portion is longer than ½ of a wavelength of the microwave, A microwave heating apparatus configured such that a length on a short side in the longitudinal direction from a coupling portion is shorter than ½ of a wavelength of the microwave.
前記複数の回転アンテナの少なくとも一つの放射部が、前記長い側の長さが、前記マイクロ波の波長の１／２より長くかつ前記マイクロ波の波長より短い構成とし、前記短い側の長さが、前記マイクロ波の波長の１／４より長くかつ前記マイクロ波の波長の１／２より短い構成としたマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 1,
At least one radiating portion of the plurality of rotating antennas has a configuration in which the length of the long side is longer than ½ of the wavelength of the microwave and shorter than the wavelength of the microwave, and the length of the short side is A microwave heating apparatus configured to be longer than ¼ of the wavelength of the microwave and shorter than ½ of the wavelength of the microwave.
前記複数の回転アンテナの少なくとも一つの放射部が、前記長手方向の長さが、前記マイクロ波の波長と略等しい構成としたマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 1 or 2,
A microwave heating apparatus in which at least one radiating portion of the plurality of rotating antennas has a configuration in which a length in the longitudinal direction is substantially equal to a wavelength of the microwave.
前記複数の回転アンテナの少なくとも一つの放射部が、前記長い側の長さが、前記マイクロ波の波長の略７／１２であり、前記短い側の長さが、前記マイクロ波の波長の略５／１２である構成としたマイクロ波加熱装置。 A microwave heating apparatus according to claim 3,
At least one radiating portion of the plurality of rotating antennas has a length of the long side of approximately 7/12 of the wavelength of the microwave, and a length of the short side of approximately 5 of the wavelength of the microwave. / 12 microwave heating device.
前記制御部が、前記複数の回転アンテナの少なくとも一つの前記放射部の前記長い側を、他の回転アンテナの前記結合部の中心側に向けて停止するように制御するマイクロ波加熱装置。 The microwave heating device according to any one of claims 1 to 4,
The microwave heating apparatus that controls the control unit to stop the long side of at least one of the radiating units of the plurality of rotating antennas toward a center side of the coupling unit of another rotating antenna.
前記導波管から前記加熱室に前記マイクロ波を放射する二つの回転アンテナを有し、
前記制御部が、前記二つの回転アンテナの前記放射部の前記長い側を、互いに前記結合部の中心側に向けて停止するように制御するマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 5,
Two rotating antennas that radiate the microwave from the waveguide to the heating chamber;
The microwave heating apparatus which controls the said control part so that the said long side of the said radiation | emission part of the said two rotation antennas may mutually stop toward the center side of the said coupling part.
前記回転アンテナの少なくとも一つは、平板状を呈した前記放射部と、円筒状を呈する前記結合部を含むマイクロ波加熱装置。 The microwave heating device according to any one of claims 1 to 6,
At least one of the rotating antennas is a microwave heating apparatus including the radiating portion having a flat plate shape and the coupling portion having a cylindrical shape.
前記放射部の前記長い側は略Ｌ字形状を有するマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 7,
The microwave heating device, wherein the long side of the radiating portion has a substantially L shape.
前記放射部のＬ字をなす角度が大きくなるほど前記長い側の長さが長く設定されるマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 8,
The microwave heating apparatus in which the length of the long side is set longer as the angle forming the L-shape of the radiating portion increases.
前記放射部の前記長い側は、長方形形状、鎌状、Ｔ字状、ピッケル状のうちいずれかの形状を有するマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 7,
The microwave heating device, wherein the long side of the radiating portion has any one of a rectangular shape, a sickle shape, a T-shape, and a pickle shape.
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