JP6558361B2 - Electromagnetic field distribution adjusting device, control method therefor, and microwave heating device - Google Patents
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Description
本開示は、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置に用いることができる電磁界分布調整装置に関する。本開示はまた、電磁界分布調整装置の制御方法、および電磁界分布調整装置を備えたマイクロ波加熱装置に関する。 The present disclosure relates to an electromagnetic field distribution adjusting device that can be used in a microwave heating device such as a microwave oven. The present disclosure also relates to a method for controlling the electromagnetic field distribution adjusting device and a microwave heating apparatus including the electromagnetic field distribution adjusting device.
電子レンジなどのマイクロ波加熱装置は、加熱室に収容された被加熱物を、加熱むらなく均一に加熱することができるように構成されている。このため、例えば、特許文献１および２に記載の技術が知られている。
A microwave heating apparatus such as a microwave oven is configured to uniformly heat an object to be heated accommodated in a heating chamber without heating unevenness. For this reason, for example, the techniques described in
特許文献１に記載の技術では、ターンテーブル上に載置された被加熱物が、ターンテーブルの回転に伴い回転する。特許文献２に記載の技術では、加熱室内にマイクロ波を供給するアンテナが回転する。これらの従来技術は、被加熱物またはアンテナを回転させて、マイクロ波を被加熱物に均等に供給することで、被加熱物の全体を均一に加熱しようとするものである。
In the technique described in
しかしながら、上記従来の技術では以下の問題点がある。特許文献１に記載の技術では、加熱室内に定在波が発生し、被加熱物は回転により同じ所を繰り返し通過するので、同心円状に加熱むらが生じてしまう。
However, the above conventional technique has the following problems. In the technique described in
特許文献２に記載の技術では、アンテナの近傍では強く加熱され、アンテナから離れると弱く加熱されるため、加熱むらが生じてしまう。アンテナを回転させても、加熱室内に定在波が発生することを完全に防止するのは困難であった。
In the technique described in
このように、従来のマイクロ波加熱装置では、加熱むらの低減が不十分であるという問題点がある。 As described above, the conventional microwave heating apparatus has a problem that the unevenness in heating is insufficient.
本開示は、上記問題点を解決し、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減するための電磁界分布調整装置を提供する。本開示はまた、電磁界分布調整装置の制御方法、および電磁界分布調整装置を備えたマイクロ波加熱装置を提供する。 The present disclosure provides an electromagnetic field distribution adjusting device for solving the above-described problems and reducing unevenness in heating of an object to be heated that occurs when microwave heating is performed. The present disclosure also provides a method for controlling an electromagnetic field distribution adjusting device and a microwave heating apparatus including the electromagnetic field distribution adjusting device.
本開示の一態様に係る電磁界分布調整装置は、所定の２次元領域に沿って設けられた接地導体と、接地導体に沿って２次元的に周期配列され、それぞれ接地導体と接続された複数の金属片と、を備える。 An electromagnetic field distribution adjustment device according to an aspect of the present disclosure includes a ground conductor provided along a predetermined two-dimensional region, and a plurality of two-dimensional periodic arrays arranged along the ground conductor, each connected to the ground conductor. A metal piece.
本態様に係る電磁界分布調整装置は、複数の金属片のうちの少なくとも一部について、互いに隣接する２つの金属片の間にそれぞれ接続された複数のスイッチをさらに有し、このスイッチの開閉に応じて、所定の周波数を有する電磁波に対して異なるインピーダンスを有する。 The electromagnetic field distribution adjusting device according to this aspect further includes a plurality of switches respectively connected between two metal pieces adjacent to each other for at least a part of the plurality of metal pieces. Accordingly, it has different impedance for electromagnetic waves having a predetermined frequency.
本開示の態様によれば、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。 According to the aspect of the present disclosure, it is possible to reduce uneven heating of an object to be heated that occurs when microwave heating is performed.
本開示の態様に係る電磁界分布調整装置、電磁界分布調整装置の制御方法、マイクロ波加熱装置は、以下の構成を備えたことを特徴とする。 An electromagnetic field distribution adjusting device, a method for controlling an electromagnetic field distribution adjusting device, and a microwave heating device according to an aspect of the present disclosure are characterized by having the following configuration.
本開示の第１の態様に係る電磁界分布調整装置は、所定の２次元領域に沿って設けられた接地導体と、接地導体に沿って２次元的に周期配列された複数の金属片と、複数の金属片を接地導体にそれぞれ接続する複数の短絡導体と、を備える。 The electromagnetic field distribution adjustment device according to the first aspect of the present disclosure includes a ground conductor provided along a predetermined two-dimensional region, a plurality of metal pieces periodically arranged in a two-dimensional manner along the ground conductor, And a plurality of short-circuit conductors respectively connecting the plurality of metal pieces to the ground conductor.
本態様に係る電磁界分布調整装置は、複数の金属片のうちの少なくとも一部について、互いに隣接する２つの金属片の間にそれぞれ接続された複数のスイッチを有し、このスイッチの開閉に応じて、所定の動作周波数を有する電磁波に対して異なるインピーダンスを有する。 The electromagnetic field distribution adjusting device according to this aspect has a plurality of switches respectively connected between two adjacent metal pieces for at least a part of the plurality of metal pieces, and according to opening and closing of the switches. Thus, they have different impedances for electromagnetic waves having a predetermined operating frequency.
本開示の第２の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１の態様において、前記金属片は、一辺の長さが所定の動作周波数を有する電磁波の波長の半分未満である四角形の形状を有する。 In the electromagnetic field distribution adjustment device according to the second aspect of the present disclosure, in the first aspect, the metal piece has a rectangular shape in which the length of one side is less than half of the wavelength of the electromagnetic wave having a predetermined operating frequency. Have.
本開示の第３の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１または第２の態様において、スイッチが開いているとき、スイッチに接続された金属片の近傍において実質的に無限大のインピーダンスを有し、スイッチが閉じているとき、スイッチに接続された金属片の近傍において実質的にゼロのインピーダンスを有する。 An electromagnetic field distribution adjusting device according to a third aspect of the present disclosure is the first or second aspect. When the switch is open, the electromagnetic field distribution adjusting device has a substantially infinite impedance in the vicinity of the metal piece connected to the switch. And has a substantially zero impedance in the vicinity of the metal piece connected to the switch when the switch is closed.
本開示の第４の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１〜第３のいずれか１つの態様において、２次元領域の一部の領域に設けられた複数の金属片のみについて、互いに隣接する２つの金属片の間に、それぞれスイッチが接続される。 The electromagnetic field distribution adjustment device according to the fourth aspect of the present disclosure is adjacent to each other only in a plurality of metal pieces provided in a partial region of the two-dimensional region in any one of the first to third aspects. A switch is connected between each of the two metal pieces.
本開示の第５の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１〜第４のいずれか１つの態様において、制御部からの制御信号に従って、スイッチが開閉する。 In the electromagnetic field distribution adjustment device according to the fifth aspect of the present disclosure, in any one of the first to fourth aspects, the switch opens and closes according to the control signal from the control unit.
本開示の第６の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１〜第４のいずれか１つの態様において、スイッチの近傍に到来した電磁波により、スイッチの両端に接続された２つの金属片に予め決められた第１のしきい値よりも大きな電位差が生じたとき、スイッチが開状態から閉状態に切り換えられるように構成されたものである。 In any one of the first to fourth aspects, the electromagnetic field distribution adjustment device according to the sixth aspect of the present disclosure is applied to two metal pieces connected to both ends of the switch by electromagnetic waves that have arrived in the vicinity of the switch. The switch is configured to be switched from an open state to a closed state when a potential difference larger than a predetermined first threshold value occurs.
本開示の第７の態様に係るマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、発生したマイクロ波を加熱室に導く導波管と、加熱室の内面の少なくとも一部の領域に設けられた、第１〜第６のいずれか１つの態様に係る少なくとも１つの電磁界分布調整装置と、を備える。 A microwave heating apparatus according to a seventh aspect of the present disclosure includes a heating chamber that houses an object to be heated, a microwave generator that generates a microwave, a waveguide that guides the generated microwave to the heating chamber, And at least one electromagnetic field distribution adjusting device according to any one of the first to sixth aspects, provided in at least a partial region of the inner surface of the heating chamber.
本開示の第８の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７の態様において、加熱室の内面が実質的に多面体であり、多面体の少なくとも１つの面の少なくとも一部の領域に、電磁界分布調整装置が設けられる。 A microwave heating apparatus according to an eighth aspect of the present disclosure is the microwave heating apparatus according to the seventh aspect, wherein the inner surface of the heating chamber is substantially a polyhedron, and an electromagnetic field distribution is provided in at least a partial region of at least one surface of the polyhedron. An adjustment device is provided.
本開示の第９の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７または第８の態様において、電磁界分布調整装置が、加熱室の内面に着脱可能に設けられる。 In the microwave heating apparatus according to the ninth aspect of the present disclosure, in the seventh or eighth aspect, the electromagnetic field distribution adjusting device is detachably provided on the inner surface of the heating chamber.
本開示の第１０の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７〜第９のいずれか１つの態様において、電磁界分布調整装置が、加熱室の内面の複数の領域にわたって移動可能に設けられる。 In the microwave heating apparatus according to the tenth aspect of the present disclosure, in any one of the seventh to ninth aspects, the electromagnetic field distribution adjusting device is provided to be movable over a plurality of regions on the inner surface of the heating chamber.
本開示の第１１の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７〜第１０のいずれか１つの態様において、電磁界分布調整装置が、加熱室の内面の領域であって、被加熱物に近接した領域に設けられる。 In the microwave heating apparatus according to an eleventh aspect of the present disclosure, in any one of the seventh to tenth aspects, the electromagnetic field distribution adjusting device is an area on the inner surface of the heating chamber and is close to the object to be heated. Provided in the area.
本開示の第１２の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７〜第１０のいずれか１つの態様において、電磁界分布調整装置が、加熱室の内面の領域であって、導波管の開口の近傍の領域に設けられる。 A microwave heating apparatus according to a twelfth aspect of the present disclosure is the microwave heating apparatus according to any one of the seventh to tenth aspects, in which the electromagnetic field distribution adjusting device is a region on the inner surface of the heating chamber, and the opening of the waveguide In the vicinity of
本開示の第１３の態様に係る電磁界分布調整装置の制御方法は、第１の態様に係る電磁界分布調整装置の制御方法であって、所定の動作周波数を有する電磁波に対するインピーダンスを、スイッチの切り換えにより変化させるステップを含む。 A control method for an electromagnetic field distribution adjustment device according to a thirteenth aspect of the present disclosure is a control method for an electromagnetic field distribution adjustment device according to the first aspect, in which an impedance with respect to an electromagnetic wave having a predetermined operating frequency is expressed by a switch Including a step of changing by switching.
本開示によれば、電磁界分布調整装置が、スイッチが開いているときは、メタマテリアルの特性により実質的に無限大のインピーダンスを有する磁気壁として機能し、スイッチが閉じているときは、実質的にゼロのインピーダンスを有する連続した導体板として機能する。 According to the present disclosure, the electromagnetic field distribution adjusting device functions as a magnetic wall having a substantially infinite impedance due to the characteristics of the metamaterial when the switch is open, and substantially when the switch is closed. It functions as a continuous conductor plate having zero impedance.
このように、電磁界分布調整装置のインピーダンスを変化させることで、近傍の定在波の位置を移動させ、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。 In this way, by changing the impedance of the electromagnetic field distribution adjusting device, the position of the nearby standing wave can be moved to reduce the uneven heating of the object to be heated that occurs when microwave heating is performed.
本開示によれば、スイッチの開閉を制御部から制御することで、加熱室内の定在波分布を意図的に切りかえて、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。 According to the present disclosure, by controlling the opening and closing of the switch from the control unit, it is possible to intentionally switch the standing wave distribution in the heating chamber and reduce the heating unevenness of the object to be heated that occurs when microwave heating is performed. it can.
本開示によれば、スイッチの両端の電位差によりスイッチが開閉することで、電磁界が強い部分（従って、近接した領域間に大きな強度差がある部分）では自動的にスイッチが閉じて、定在波の節を生じさせ、電磁界（すなわち加熱の強さ）を弱くする。 According to the present disclosure, the switch opens and closes due to the potential difference between both ends of the switch, so that the switch is automatically closed in a portion where the electromagnetic field is strong (and thus a portion where there is a large strength difference between adjacent regions). Creates a wave node and weakens the electromagnetic field (ie, the strength of the heating).
逆に、電磁界が弱い部分では自動的にスイッチが開き、定在波の腹を生じさせ、電磁界を強くする。このように、電磁界分布の強弱を自動的に抑制し、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。 On the contrary, the switch is automatically opened in a portion where the electromagnetic field is weak, causing an antinode of a standing wave and strengthening the electromagnetic field. In this way, the intensity of the electromagnetic field distribution is automatically suppressed, and uneven heating of the object to be heated that occurs when microwave heating is performed can be reduced.
本開示によれば、一部の金属片のみをスイッチにより接続することにより、インピーダンスを変化させて加熱むらを抑制する領域と、意図的に加熱を強くする領域とを設けることにより、多種多様な被加熱物に合わせた加熱を行うことができる。 According to the present disclosure, by connecting only a part of the metal pieces with a switch, by changing the impedance to suppress the heating unevenness and the region intentionally increasing the heating, a wide variety of Heating according to the object to be heated can be performed.
本開示によれば、電磁界分布調整装置を、被加熱物を載置する領域など、必要な場所にのみ設けることで、より安価かつ効果的に加熱むらを低減することができる。 According to the present disclosure, by providing the electromagnetic field distribution adjusting device only in a necessary place such as a region where an object to be heated is placed, it is possible to reduce heating unevenness more effectively and inexpensively.
本開示のマイクロ波加熱装置によれば、電磁界分布調整装置を加熱室内の複数の領域に設けることで、加熱室全体で定在波分布を変化させることができ、より効果的に加熱むらを低減することができる。 According to the microwave heating device of the present disclosure, by providing the electromagnetic field distribution adjusting device in a plurality of regions in the heating chamber, the standing wave distribution can be changed in the entire heating chamber, and heating unevenness can be more effectively performed. Can be reduced.
本開示のマイクロ波加熱装置によれば、電磁界分布調整装置を着脱可能または移動可能に設けることにより、電磁界分布調整装置を必要なときに必要な場所で使用し、より安価かつ効果的に加熱むらを低減することができる。 According to the microwave heating device of the present disclosure, the electromagnetic field distribution adjusting device is detachably or movably provided, so that the electromagnetic field distribution adjusting device can be used at a necessary place when necessary, and more inexpensively and effectively. Uneven heating can be reduced.
本開示のマイクロ波加熱装置によれば、電磁界分布調整装置が近傍の定在波分布を変化させるので、電磁界分布調整装置を被加熱物に近接した領域に設けることで、加熱むらを改善する効果が得やすくなる。 According to the microwave heating device of the present disclosure, since the electromagnetic field distribution adjusting device changes the standing wave distribution in the vicinity, heating unevenness is improved by providing the electromagnetic field distribution adjusting device in a region close to the object to be heated. It is easy to obtain the effect.
以下、本開示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、以下の実施の形態によって本開示が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the following embodiments.
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電磁界分布調整装置５を備えたマイクロ波加熱装置１の構成を示す斜視図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
図２は、図１の２−２線における断面図である。マイクロ波加熱装置１は、被加熱物６を収納する加熱室２と、マイクロ波を発生するマグネトロンなどのマイクロ波発生器３と、発生したマイクロ波を加熱室２に導く導波管４と、少なくとも１つの電磁界分布調整装置５とを備えた例えば電子レンジである。
2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. The
電磁界分布調整装置５は、加熱室２の内面の少なくとも一部の領域に設けられる。電磁界分布調整装置５は、例えば加熱室２の底面に設けられてもよい。この場合、被加熱物６は電磁界分布調整装置５上に配置される。
The electromagnetic field
電磁界分布調整装置５は、加熱室２の内側を向いた面におけるインピーダンスを変化させ、その近傍の電磁界分布（すなわち定在波分布）を変化させる。電磁界分布調整装置５の近傍の電磁界分布が変化することにより、被加熱物６の温度上昇の分布も変化し、被加熱物の全体を均一に加熱することができる。
The electromagnetic field
例えば、加熱室２の内面は実質的に多面体であり、電磁界分布調整装置５は、多面体の少なくとも１つの面に設けられる。電磁界分布調整装置５は、加熱室２の内面に着脱可能に設けられてもよい。電磁界分布調整装置５は、加熱室２の内面の複数の領域にわたって移動可能に設けられてもよい。
For example, the inner surface of the
電磁界分布調整装置５は、例えば、加熱室２の内面の領域であって、被加熱物６に近接した領域に設けられる。電磁界分布調整装置５は、その近傍の定在波分布を変化させるので、被加熱物６の近くに設けると、加熱むらを改善する効果が得やすい。
The electromagnetic field
図１等では、図示の簡単化のために、加熱室２の手前の面を除去して、加熱室２内の電磁界分布調整装置５および被加熱物６などを示す。
In FIG. 1 and the like, for simplification of illustration, the front surface of the
図３は、図１の電磁界分布調整装置５の構成を示す上面図である。図４は、図１の電磁界分布調整装置５の詳細構成を示す斜視図である。
FIG. 3 is a top view showing a configuration of the electromagnetic field
電磁界分布調整装置５は、所定の２次元領域において２次元的に周期配列され、それぞれ接地された複数の金属片１１と、複数の金属片１１のうちの互いに隣接する２つの金属片１１の間にそれぞれ設けられた複数のスイッチ１２とを備える。金属片１１は、一辺が、例えば、マイクロ波加熱のための動作周波数を有する電磁波の波長の半分未満の長さを有する四角形の金属平板である。
The electromagnetic field
金属片１１を接地するために、電磁界分布調整装置５は、例えば、２次元領域に沿って設けられた接地導体１４と、複数の金属片１１を接地導体１４にそれぞれ接続する複数の短絡導体１３とをさらに備える。
In order to ground the
金属片１１および短絡導体１３の組み合わせは、マッシュルーム（Mushroom）構造のユニットセル（Unit cell）と呼ばれる。このユニットセルが多数、接地導体１４上の２次元領域において縦および横方向に周期配列され、メタマテリアル（Meta-material）を構成する。ここで、周期配列とは、複数個の同一の構造体を、一定周期、つまり等間隔に配置することを意味する。
The combination of the
スイッチ１２が開いているとき、マイクロ波加熱のための動作周波数を有する電磁波に対して電磁界分布調整装置５が磁気壁として機能するように、金属片１１の一辺の長さおよび短絡導体１３の高さなどの寸法が設計される。
When the
上記のように、電磁界分布調整装置５は、マイクロ波加熱のための動作周波数を有する電磁波に対して、スイッチ１２の開閉に応じて異なるインピーダンスを提供する２次元領域となる。
As described above, the electromagnetic field
図５は、図３に示すスイッチ１２を閉じたときの電磁界分布調整装置５の近傍の電界分布Ｅ１を示す図である。図６は、図３におけるスイッチ１２を開いたときの電磁界分布調整装置５の近傍の電界分布Ｅ２を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an electric field distribution E1 in the vicinity of the electromagnetic field
スイッチ１２が閉じているとき、複数の金属片１１は互いに接続され、接地導体と電気的に接続された１つの導体板として機能する。電磁界分布調整装置５は、スイッチ１２に接続された複数の金属片１１の近傍において実質的にゼロのインピーダンスを有する。すなわち、複数の金属片１１がスイッチ１２を介して短絡され、それらの間に電流が流れることが可能となる。
When the
この場合、閉じたスイッチと、このスイッチにより短絡される隣り合う２つの金属片とを含む平面が、短絡面（Short-circuit plane）として機能する。電磁波は短絡面で反射され、その短絡面、すなわち、金属片１１の表面に節（Node）が生じる定在波（Standing wave）となる。
In this case, a plane including the closed switch and two adjacent metal pieces that are short-circuited by the switch functions as a short-circuit plane. The electromagnetic wave is reflected by the short-circuited surface, and becomes a standing wave in which a node is formed on the short-circuited surface, that is, the surface of the
一方、スイッチ１２が開いているとき、電磁界分布調整装置５は、個々のマッシュルーム型ユニットセルが周期配列されたメタマテリアルを形成する。そのため、電磁界分布調整装置５は、設計通り磁気壁として機能し、スイッチ１２により開放された金属片１１の近傍において実質的に無限大のインピーダンスを有する。隣接する金属片１１の間が開放されるため、その間に電流は流れない。
On the other hand, when the
スイッチ１２が開いても、隣り合う２つの金属片は、短絡導体１３と接地導体１４とを介して接続されているため、直流電流であれば両者間を流れる。
Even if the
しかしながら、スイッチ１２が開いているとき、金属片１１および短絡導体１３の寸法のため、電磁波は、隣り合う２つの金属片の間を伝播することができない。その結果、隣り合う２つの金属片を含む平面が開放面（Open plane）として機能する。
However, when the
電磁波は開放面で反射され、その開放面、すなわち、金属片１１の表面に腹（Antinode）が生じる定在波となる。このように、電磁界分布調整装置５のインピーダンスを変化させることにより、近傍の電界の定在波の節および腹の位置を移動させることができる。
The electromagnetic wave is reflected by the open surface, and becomes a standing wave in which an antinode is generated on the open surface, that is, the surface of the
図７は、図４に示すスイッチ１２の一例を示す回路図である。図７に示すように、スイッチ１２は、例えば、ツェナーダイオード（Ｄ１、Ｄ２）などの降伏電圧特性を有する素子であってもよい。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the
スイッチ１２が降伏電圧特性を有する素子である場合、スイッチ１２の近傍に到来した電磁波により、スイッチ１２の両端に接続された２つの金属片１１に予め決められたしきい値（降伏電圧）よりも大きな電位差が生じたとき、スイッチ１２が開状態から閉状態に切り換えられる。
When the
従って、電磁界分布調整装置５は、電磁界が強い部分において自動的にインピーダンスを実質的にゼロに切り換えることで、この部分に定在波の節を生じさせ、電磁界を弱める。これにより、加熱むらを自動的に抑制することができる。
Therefore, the electromagnetic field
スイッチ１２は、例えば、ＰＩＮダイオードなどの他の素子であってもよい。
The
図１に示すマイクロ波加熱装置１によれば、電磁界分布調整装置５のインピーダンスを変化させることにより、加熱室２内に生じる定在波の位置を移動させることができる。
According to the
例えば、電磁界分布調整装置５のインピーダンスを実質的にゼロと実質的に無限大との間で変化させて、電磁界分布調整装置５の近傍に定在波の腹または節を選択的に生じさせることができる。これにより、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物６の加熱むらを低減することができる。
For example, the impedance of the electromagnetic field
図８は、実施の形態１の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ａの構成を示す上面図である。図３に示す電磁界分布調整装置５とは異なり、隣接する金属片１１の間の必ずしもすべてに、スイッチ１２が設けられなくてもよい。
FIG. 8 is a top view showing a configuration of an electromagnetic field
図８に示す電磁界分布調整装置５Ａでは、２次元領域において２次元的に周期配列された複数の金属片１１のうち、一部の金属片１１のみがスイッチ１２により接続されている。スイッチ１２は、２次元領域の一部の領域に設けられた複数の金属片１１のうちの互いに隣接する２つの金属片１１の間にそれぞれ接続されている。
In the electromagnetic field
冷凍された食品の解凍などのように、被加熱物６の周囲は加熱されやすく、中心部分は加熱されにくい調理では、被加熱物６の内側を意図的に強く加熱することが望まれる。 In cooking such as thawing of frozen food, the surroundings of the object to be heated 6 are easily heated and the center portion is difficult to be heated.
この場合、電磁界分布調整装置５Ａにおいて、被加熱物６の中心部分に近接する部分にはスイッチ１２を設けず、常に磁気壁として機能させることで、被加熱物６の中央を強く加熱する電磁界分布を作り出すことができる。
In this case, in the electromagnetic field
金属片１１は、金属平板に限定されず、所定の２次元領域において２次元的に周期配列できるのであれば、任意の形状であってもよい。
The
接地導体１４は、図３に示すような導体板に限定されず、金属片１１を接地できるのであれば、任意の形状であってもよい。例えばメッシュ（Mesh）状の接地導体１４を用いる場合には、メッシュの開口は、電磁波が通過しない大きさに形成される。
The
また、短絡導体１３は、図４に示すような柱状の形状に限定されず、金属片１１を接地できるのであれば、任意の形状であってもよい。
Further, the short-
金属片１１は、誘電体基板上の導体パターンとして形成され、誘電体基板によって支持されてもよい。
The
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る電磁界分布調整装置５Ｂを備えたマイクロ波加熱装置１Ｂの構成を示す斜視図である。(Embodiment 2)
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a
図９に示すマイクロ波加熱装置１Ｂは、図１に示す電磁界分布調整装置５に代えて、外部からの制御信号に従って変化するインピーダンスを有する電磁界分布調整装置５Ｂを備える。マイクロ波加熱装置１Ｂは、電磁界分布調整装置５Ｂのための制御信号を発生する制御部２１と、加熱室２の内部の温度を検出する温度センサ２２とをさらに備える。
A
電磁界分布調整装置５Ｂは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様に、金属片１１と短絡導体１３とを含むマッシュルーム型ユニットセルが多数、接地導体１４上の２次元領域において縦および横方向に周期配列されて構成される。電磁界分布調整装置５Ｂには、複数の金属片１１のうちの少なくとも一部について、図１０に示すスイッチ１２Ｂが設けられる。
Similarly to the electromagnetic field
図１０は、スイッチ１２Ｂの一例を示す回路図である。スイッチ１２Ｂは、制御部２１からの制御信号に従って開閉する、例えばトランジスタである。スイッチ１２Ｂの開閉を制御することで、電磁界分布調整装置５Ｂのインピーダンスを変化させ、その近傍の電磁界分布を変化させる。
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of the
制御部２１は、複数のスイッチ１２Ｂのうちの少なくとも一部を周期的に開閉してもよい。制御部２１は、複数の金属片１１のうちの少なくとも一部の金属片１１の近傍における温度がしきい値を超えたとき、少なくとも一部の金属片１１に接続されたスイッチ１２Ｂを閉状態から開状態に切り換えてもよい。
The
制御部２１は、複数の金属片１１のうちの少なくとも一部の金属片１１の近傍における温度が別のしきい値未満になったとき、少なくとも一部の金属片１１に接続されたスイッチ１２Ｂを開状態から閉状態に切り換えてもよい。
When the temperature in the vicinity of at least some of the plurality of
制御部２１は、図３に示すスイッチ１２と同様に、すべての隣接する金属片１１の間にスイッチ１２Ｂが設けられたとき、図８に示すように、被加熱物６の中央に近接する部分のスイッチ１２Ｂを常に開いてもよい。これにより、図８に示す電磁界分布調整装置５Ａと同様に、被加熱物６の中心部分を強く加熱する電磁界分布を作り出すことができる。
Similarly to the
制御部２１は、電磁界分布調整装置５Ｂ上の第１の領域（例えば、加熱室２内の左側に近接する領域）のスイッチを開き、電磁界分布調整装置５Ｂ上の第２の領域（例えば、加熱室２内の右側に近接する領域）のスイッチを閉じることにより、領域ごとに異なる強さで被加熱物６を加熱してもよい。
The
（実施の形態３）
図１１は、実施の形態３に係る電磁界分布調整装置５Ｃを備えたマイクロ波加熱装置１Ｃの構成を示す斜視図である。(Embodiment 3)
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a
図１１に示すマイクロ波加熱装置１Ｃは、図１に示す電磁界分布調整装置５に代えて、電磁界分布調整装置５Ｃを備える。電磁界分布調整装置５Ｃは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。
A
加熱室２の内面は実質的に多面体であり、電磁界分布調整装置５Ｃは、多面体の少なくとも１つの面の少なくとも一部の領域に設けられる。電磁界分布調整装置５Ｃは、加熱室２の内面に着脱可能に設けられてもよい。電磁界分布調整装置５Ｃは、加熱室２の内面の複数の領域にわたって移動可能に設けられてもよい。
The inner surface of the
（実施の形態４）
図１２は、実施の形態４に係る電磁界分布調整装置５Ｄを備えたマイクロ波加熱装置１Ｄの構成を示す斜視図である。図１２に示すマイクロ波加熱装置１Ｄは、図１に示す電磁界分布調整装置５に代えて、電磁界分布調整装置５−１、５−２）を含む電磁界分布調整装置５Ｄを備える。電磁界分布調整装置５−１、５−２はいずれも、図３、図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。(Embodiment 4)
FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of a
加熱室２の内面は実質的に多面体であり、電磁界分布調整装置５−１、５−２は、多面体の複数の面に設けられる。本実施の形態によれば、加熱室２内の複数の面に電磁界分布調整装置５−１、５−２を設けることで、さまざまな方向の定在波分布を変化させることができる。
The inner surface of the
（実施の形態５）
図１３は、実施の形態５に係る電磁界分布調整装置５Ｅを備えたマイクロ波加熱装置１Ｅの構成を示す断面図である。(Embodiment 5)
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a
図１３に示すように、マイクロ波加熱装置１Ｅは、図１に示す電磁界分布調整装置５に代えて、加熱室２の内面の領域であって、導波管４の開口の近傍の領域に設けられた電磁界分布調整装置５Ｅを備える。電磁界分布調整装置５Ｅは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。
As shown in FIG. 13, the
本実施の形態によれば、電磁界分布調整装置５Ｅを導波管４の開口の近傍に設けたことで、電磁界分布調整装置５Ｅの近傍の電磁界分布を良好に変化させることができる。
According to the present embodiment, by providing the electromagnetic field
図１４は、実施の形態５の第１の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ｆを備えたマイクロ波加熱装置１Ｆの構成を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of a
図１４に示すように、マイクロ波加熱装置１Ｆは、図１３に示す電磁界分布調整装置５Ｅに代えて、電磁界分布調整装置５Ｆを備える。電磁界分布調整装置５Ｆは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。
As illustrated in FIG. 14, the
マイクロ波加熱装置１Ｆにおいて、導波管４の開口は加熱室２の底面に設けられる。本実施の形態によれば、電磁界分布調整装置５Ｆを導波管４の開口の近傍に設けたことで、電磁界分布調整装置５Ｆの近傍の電磁界分布を良好に変化させることができる。
In the
図１５は、実施の形態５の第２の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ｇを備えたマイクロ波加熱装置１Ｇの構成を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a
図１５に示すように、マイクロ波加熱装置１Ｇは、図１３に示す電磁界分布調整装置５Ｅに代えて、電磁界分布調整装置５Ｇを備える。電磁界分布調整装置５Ｇは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。
As illustrated in FIG. 15, the
マイクロ波加熱装置１Ｇにおいて、導波管４の開口は加熱室２の天井に設けられる。本実施の形態によれば、電磁界分布調整装置５Ｇを導波管４の開口の近傍に設けたことで、電磁界分布調整装置５Ｇの近傍の電磁界分布を良好に変化させることができる。
In the
以上説明したように、本開示に係る電磁界分布調整装置によれば、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。そのため、本開示に係る電磁界分布調整装置は、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置に適用可能であり、さらに、生ゴミ処理機など、誘電加熱を利用した他の加熱装置にも適用可能である。 As described above, according to the electromagnetic field distribution adjusting device according to the present disclosure, it is possible to reduce uneven heating of an object to be heated that occurs when microwave heating is performed. Therefore, the electromagnetic field distribution adjusting device according to the present disclosure can be applied to a microwave heating device such as a microwave oven, and can also be applied to other heating devices using dielectric heating such as a garbage disposal machine. .
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ マイクロ波加熱装置
２ 加熱室
３ マイクロ波発生器
４ 導波管
５，５−１，５−２，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ 電磁界分布調整装置
６ 被加熱物
１１ 金属片
１２，１２Ｂ スイッチ
１３ 短絡導体
１４ 接地導体
２１ 制御部
２２ 温度センサ1, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G
Claims (11)
前記接地導体に沿って２次元的に周期配列された複数の金属片と、
前記複数の金属片を前記接地導体にそれぞれ接続する複数の短絡導体と、
を備え、
前記複数の金属片のうちの少なくとも一部について、互いに隣接する２つの金属片の間にそれぞれ設けられた複数のスイッチをさらに有し、前記スイッチの開閉に応じて、所定の動作周波数を有する電磁波に対して異なるインピーダンスを有する電磁界分布調整装置であって、前記２つの金属片に予め決められた第１のしきい値よりも大きな電位差が生じたとき、前記スイッチが開状態から閉状態に切り換えられるように構成された電磁界分布調整装置。 A grounding conductor provided along a predetermined two-dimensional region;
A plurality of metal pieces periodically arranged two-dimensionally along the ground conductor;
A plurality of short-circuit conductors respectively connecting the plurality of metal pieces to the ground conductor;
With
An electromagnetic wave further comprising a plurality of switches provided between two adjacent metal pieces for at least a part of the plurality of metal pieces, and having a predetermined operating frequency according to opening and closing of the switches The electromagnetic field distribution adjusting device having different impedances to each other, wherein when the potential difference larger than a predetermined first threshold value is generated between the two metal pieces, the switch is changed from an open state to a closed state. An electromagnetic field distribution adjusting device configured to be switched.
前記スイッチが閉じているとき、前記スイッチに接続された前記金属片の近傍において実質的にゼロのインピーダンスを有する請求項１に記載の電磁界分布調整装置。 When the switch is open, it has a substantially infinite impedance in the vicinity of the metal piece connected to the switch;
The electromagnetic field distribution adjusting device according to claim 1, wherein when the switch is closed, the electromagnetic field distribution adjusting device has substantially zero impedance in the vicinity of the metal piece connected to the switch.
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波を前記加熱室に導く導波管と、
前記加熱室の内面の少なくとも一部の領域に設けられた、請求項１に記載された電磁界分布調整装置と、を備えたマイクロ波加熱装置。 A heating chamber for storing an object to be heated;
A microwave generator for generating microwaves;
A waveguide for guiding the microwave to the heating chamber;
The microwave heating apparatus provided with the electromagnetic field distribution adjustment apparatus according to claim 1 provided in at least a partial region of the inner surface of the heating chamber.
前記多面体の少なくとも１つの面の少なくとも一部の領域に、前記電磁界分布調整装置が設けられた請求項５記載のマイクロ波加熱装置。 The inner surface of the heating chamber is substantially polyhedral,
The microwave heating device according to claim 5 , wherein the electromagnetic field distribution adjusting device is provided in at least a partial region of at least one surface of the polyhedron.
前記動作周波数を有する電磁波に対するインピーダンスを、前記スイッチの切り換えにより変化させるステップを含む電磁界分布調整装置の制御方法。 A method for controlling the electromagnetic field distribution adjusting apparatus according to claim 1,
A method for controlling an electromagnetic field distribution adjusting device, comprising: changing an impedance to an electromagnetic wave having the operating frequency by switching the switch.
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