JP6558361B2 - Electromagnetic field distribution adjusting device, control method therefor, and microwave heating device - Google Patents
Electromagnetic field distribution adjusting device, control method therefor, and microwave heating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6558361B2 JP6558361B2 JP2016506115A JP2016506115A JP6558361B2 JP 6558361 B2 JP6558361 B2 JP 6558361B2 JP 2016506115 A JP2016506115 A JP 2016506115A JP 2016506115 A JP2016506115 A JP 2016506115A JP 6558361 B2 JP6558361 B2 JP 6558361B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnetic field
- field distribution
- adjusting device
- distribution adjusting
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/74—Mode transformers or mode stirrers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/6402—Aspects relating to the microwave cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/6447—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors
- H05B6/645—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors using temperature sensors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
- Electric Ovens (AREA)
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.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014040494 | 2014-03-03 | ||
JP2014040494 | 2014-03-03 | ||
PCT/JP2015/000843 WO2015133081A1 (en) | 2014-03-03 | 2015-02-23 | Electromagnetic field distribution adjusting apparatus, control method therefor, and microwave heating apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2015133081A1 JPWO2015133081A1 (en) | 2017-04-06 |
JP6558361B2 true JP6558361B2 (en) | 2019-08-14 |
Family
ID=54054900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016506115A Active JP6558361B2 (en) | 2014-03-03 | 2015-02-23 | Electromagnetic field distribution adjusting device, control method therefor, and microwave heating device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6558361B2 (en) |
WO (1) | WO2015133081A1 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6874687B2 (en) * | 2015-11-10 | 2021-05-19 | パナソニック株式会社 | Microwave heating device |
JPWO2017081852A1 (en) * | 2015-11-10 | 2018-08-23 | パナソニック株式会社 | Microwave heating device |
US11382187B2 (en) | 2017-01-10 | 2022-07-05 | Panasonic Holdings Corporation | Electromagnetic field distribution adjustment device and microwave heating device |
WO2018131440A1 (en) | 2017-01-10 | 2018-07-19 | パナソニック株式会社 | Electromagnetic field distribution adjustment device, and, microwave heating device |
WO2018235161A1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-27 | 三菱電機株式会社 | Microwave heating device |
JP7380221B2 (en) * | 2018-09-10 | 2023-11-15 | パナソニックホールディングス株式会社 | microwave processing equipment |
CN114449694B (en) * | 2020-10-19 | 2024-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | Memory, temperature control method, system and device of microwave heating system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1041064A (en) * | 1996-07-23 | 1998-02-13 | Hitachi Home Tec Ltd | Surface wave generating body for high frequency heating apparatus |
US6483480B1 (en) * | 2000-03-29 | 2002-11-19 | Hrl Laboratories, Llc | Tunable impedance surface |
US7224314B2 (en) * | 2004-11-24 | 2007-05-29 | Agilent Technologies, Inc. | Device for reflecting electromagnetic radiation |
-
2015
- 2015-02-23 JP JP2016506115A patent/JP6558361B2/en active Active
- 2015-02-23 WO PCT/JP2015/000843 patent/WO2015133081A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015133081A1 (en) | 2015-09-11 |
JPWO2015133081A1 (en) | 2017-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6558361B2 (en) | Electromagnetic field distribution adjusting device, control method therefor, and microwave heating device | |
JP6874687B2 (en) | Microwave heating device | |
AU2018267603B2 (en) | Electronic oven with reflective energy steering | |
KR102231634B1 (en) | A microwave oven | |
CN110140424B (en) | Electromagnetic field distribution adjusting device and microwave heating device | |
JP7230802B2 (en) | Microwave processor | |
WO2017081852A1 (en) | Microwave heating device | |
JP7124714B2 (en) | Electromagnetic field distribution adjustment device and microwave heating device | |
KR101934292B1 (en) | Heating cooking appliance microwave using rf power | |
JP2004063310A (en) | Microwave heating apparatus | |
KR102035805B1 (en) | Cooking appliance | |
JP2005116541A (en) | Microwave cavity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20170417 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181002 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190402 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190522 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190618 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190701 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6558361 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |