JPH0922775A - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置Info
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Abstract
表面波加熱と定在波加熱を切り替え加熱むらの無い高周
波加熱装置を提供する。 【構成】 この目的を達成するため、本発明の高周波加
熱装置は、マイクロ波を発振するマグネトロン2と、前
記マグネトロン1から発振するマイクロ波を伝送する導
波管14と、被加熱物を内部に収納する加熱室1からな
り、前記導波管14の一部に複数の開口部15を持つ梯
子状の表面波線路16を有し、表面波線路15上に誘電
体板17を脱着可能とし切り換えて設置する構成とし
た。また、前記導波手段14の長さを変える可変手段を
導電性部材による反射体20を往復運動させることによ
って構成した。また、前記導波管の管内波長をλgとし
たとき、前記開口部15のピッチがλg/4以下となる
よう構成した。
Description
加熱装置に関するものである。
て表面波による加熱法が提案されている(例えば特公昭
49−16944号公報)。従来の表面波加熱を用いた
加熱装置を図11を用いて説明すると、加熱室1と高周
波を発振するマグネトロン2とマグネトロン2を駆動す
る電源回路3と高周波を伝送する断面形状が長方形の導
波管4があり、導波管4には複数の長方形の開口部5を
有する梯子状の表面波線路6が設けられている。加熱室
1内には誘電損失の小さい材質よりなる誘電体板7、
7’があり、誘電体板7、7’の上に食品8、8’が乗
せられる。加熱室1内の表面波線路6上に置かれた食品
8、8’は高周波により誘電加熱される。
食品8は、表面波線路6近傍に集中した電界により食品
8の線路近傍部分が強く加熱された焦げ目をつけること
ができる。
場合は、表面波線路6から離れた箇所に別の誘電体板
7’を設置しその上に食品8’を載せ、表面波線路6か
ら離して表面波線路6上のマイクロ波と食品8’とを作
用させず表面波線路6の先にある開口部9よりマイクロ
波を加熱室1内に放射し加熱室1内の定在波により加熱
をしていた。
界分布は、図12aに示すように表面波線路6近傍に集
中しており、高さ方向(座標軸z方向)に指数関数的に
減衰する。このように表面波線路6近傍に集中した高周
波エネルギーを加熱に用いる事で食品の表面波線路6近
傍が強く加熱された焦げ目をつけることができる。ま
た、電界は梯子の開口部分に分布し、したがって、マイ
クロ波進行方向(座標軸x方向)の電界分布は、図12
b中のアの様に梯子状の周期構造を持つ表面波線路6の
ピッチでマイクロ波の強弱が現れ、食品7には梯子状の
加熱パターンが現れる。この時、表面波線路6のピッチ
を加熱室1内の定在波のピッチより短く設計するので加
熱むらは極めて小さい。
イ)で加熱する場合、定在波のピッチでマイクロ波の強
弱が現れる、マグネトロンの発信周波数が2.45GHz
のとき半波長の約6cmのピッチで強弱が発生する。した
がって食品はこのマイクロ波の強弱の影響を受け大きな
加熱むらが生じてしまう。
る場合、食品はマイクロ波の定在波による強弱の影響を
受け大きな加熱むらが生じる。
高周波加熱装置を提供することを目的とする。
に、本発明の高周波加熱装置は下記構成とした。
室と、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、前記
マイクロ波発振器から発するマイクロ波を加熱室に伝送
する導波管と、前記加熱室と前記導波管の境界に設けら
れた単一または複数の開口部と、前記導波手段に設けら
れた前記導波手段の定在波の様態を変える可変手段とを
有する構成とした。
る移動体と、前記移動体を駆動する駆動手段とを有し、
前記移動体はマイクロ波発振器と前記移動体との距離が
変わるように往復移動自在の構成とした。
回転体と、前記回転体を回転駆動する駆動手段とを有
し、前記回転体はマイクロ波発振器と前記移動体との距
離が変わるように往復移動自在の構成とした。
路をなす構成とした。また、マイクロ波を発振するマイ
クロ波発振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、
前記マイクロ波発振器から発振するマイクロ波を前記加
熱室に伝送する導波管と、前記加熱室と前記導波管の境
界に配された表面波線路と、表面波線路上に誘電体板を
有し前記誘電体板の有無を切り換えて表面波による加熱
と導波管内の定在波による加熱を切り換える構成とし
た。
振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイ
クロ波発振器から発振するマイクロ波を前記加熱室に伝
送する導波手段と、前記加熱室と前記導波手段の境界に
配された表面波線路と、複数の誘電体を有し表面波線路
上の前記誘電体板を切り換えて表面波による加熱と導波
管内の定在波による加熱を切り換える構成とした。
に設置した構成とした。また、導波手段として導波管を
用い、複数の開口部を持つ梯子状の表面波線路を有する
構成とした。
の開口部を持つ交差指型の表面波線路を有する構成とし
た。
の開口部と前記導波管の中にひだ付き導体板を持つ表面
波線路を有する構成とした。
振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイ
クロ波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送す
る導波管とを有し、マイクロ波発振器のアンテナから導
波管の加熱室側の端面までの長さLを、前記導波管の管
内波長をλg、nを自然数としたとき、 (λg/4)・(2n)<L<(λg/4)・(2n+
1) なる関係を有する構成とした。
振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイ
クロ波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送す
る導波管とを有し、マイクロ波発振器のアンテナから導
波管の加熱室側の端面までの長さLを、前記導波管の管
内波長をλg、nを自然数としたとき、 L=(λg/4)・(2n)+(λg/8) なる関係を有する構成とした。
振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイ
クロ波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送す
る導波管とを有し、前記導波管の管内波長をλgとした
とき、前記開口部のピッチがλg/4以下となる構成と
した。
き、移動体を前記導波管の端面からλg/4の位置に配
置した構成とした。
き、回転体を導波管の端面からλg/4の位置に配置し
た構成とした。
配し導波管端面と導波管端面からλg/4の位置を切り
替えて食品を加熱する、もしくは金属板よりなる回転体
を導波管端面からλg/4の位置に配し回転させて食品
を加熱することによりマグネトロンから発振するマイク
ロ波の反射位置をずらし導波管内の定在波の腹と節の位
置をずらすことができる。
を設置し、誘電体板を用いるか用いないか、または複数
の誘電体板のうちを使い分けることによって所望の加熱
の方式を使い分けることができる。
面までの距離を (λg/4)・(2n)<L<(λg/4)・(2n+
1) のようにすることで、金属板による移動体が移動、もし
くは回転体が回転しても両位置におけるマイクロ波の整
合がほぼ等しくなる。
のピッチをλg/4以下にすることによって導波管14
内の定在波をλg/4移動させたとき表面波線路の金属
部に遮られること無くλg/4ずれた箇所に加熱パター
ンが現れる。
して説明する。
は省略する。マグネトロン2から発振するマイクロ波は
導波管14を伝送し導波管14の加熱室1側境界部に設
けられた少なくとも3つ以上の開口部をもつ、梯子状の
表面波線路16において、表面波と定在波とを適宜切り
替えて食品8を高周波加熱する。表面波と定在波との切
り替えは表面波線路16上に脱着可能に取り付けられた
単一の誘電体板17もしくは誘電損失の大きさの違う複
数の誘電体板17によって行われる。ここで、表面波を
用いて加熱する際は表面波線路16上に誘電体板17な
しで加熱し、定在波を用いて加熱する際は表面波線路1
6上に誘電体板17を設置し加熱する。また、複数の誘
電体板17を使い分けてもよく、その場合は、複数の誘
電体板17のうち誘電損失の小さい方を用いて表面波加
熱し、複数の誘電体板17のうち誘電損失の大きい方を
用い定在波で加熱する。
0が設置されモーター21によって導波管14内をマイ
クロ波進行方向(図中x方向)に往復移動する。この移
動体20は管内波長をλgとしたとき、λg/4の距離
Dを移動し、この例では導波管端面Aとλg/4の位置
Bの間を移動する。この場合の端面Aとはマグネトロン
アンテナ22から見て加熱室1と結合している側の端面
を指す。この移動体20は一定時間おきにもしくは制御
信号に従い位置Aと位置Bとの間を移動し移動体20が
位置Aもしくは位置Bにある時のみマイクロ波を発振す
る、またはマイクロ波を発振したまま一定周期にて連続
的に往復する。またこの導波管14のマグネトロンアン
テナ22から端面Aまでの距離Lは、次の式で決まる範
囲内になるように決める。(nは自然数) (λg/4)・(2n)<L<(λg/4)・(2n+1) (1) この実施例ではより大きな効果を得るため次のような値
としてある。
は、表面波線路16の開口部15のピッチpは24mmと
しており、ここで用いている幅70mmの導波管14の定
在波の半波長126mmに比べて十分小さいため、食品1
8の加熱むらは小さく抑えられる。しかしここで、定在
波で加熱する場合は、食品18は移動体20の作用で均
一に加熱されることになる。ただし、本発明を実施する
にあたってピッチp等の寸法は上記値に限られる物では
ない。また、この例では開口部15はすべて位置Bより
マグネトロン2側にあるが、短い導波管14を用い位置
Bと位置Aの間に開口部15の一部があってもよい。
ある場合(図3a)は導波管14内の定在波は図3b中
ウのようになり開口部上では、導波管14内の定在波の
節の位置の電界が強く励起されるため、食品18の斜線
部の箇所がよく加熱される、加熱のピッチは導波管14
の管内波長の約半波長となる。また移動体20が導波管
14内の位置Bに移動した場合は導波管14内の定在波
はウ’のようになり図3cに示すように加熱箇所が4分
の1波長ずれた箇所がよく加熱される。従って、移動体
18を位置A、位置Bを切り替えて加熱することで導波
管14の管内波の腹と節の加熱むらを補い合い図3dの
ように食品18全体を均一に加熱をすることができる。
面波線路16の開口部のピッチはλg/4以下にするこ
とで、導波管14内の定在波をλg/4移動させたとき
表面波線路16の金属部に遮られること無くλg/4ず
れた箇所に加熱パターンが現れる。
することにより移動体20が端面Aにある場合と位置B
にある場合との食品8とのマイクロ波の整合がほぼ等し
くなるので、移動体20が端面Aにある時と位置Bにあ
る時とほぼ同一の時間配分で加熱できる。これを図4を
用いて説明すると、マグネトロン2から発振したマイク
ロ波は導波管14中を伝送し、導波管14端で反射して
定在波を作る。このときマグネトロンアンテナ22は電
波を放射するので電界は強くなりまた反射端の金属面は
電界はゼロになるので導波管14端は導波管14長L
が、マグネトロンアンテナ22で定在波の腹、導波管1
4端で定在波の節となるように(3)式(nは自然数) L=(λg/4)・(2n) (3) を満たすαの位置とするのがマグネトロン2との整合は
よい。逆に、位置αからλg/4離れた位置βにあると
きは整合が取りにくいといえる。今、均一加熱のため金
属板による移動体により導波管14端をλg/4移動さ
せるためこの時に双方の位置の整合が同程度でない場合
双方の加熱時間に時間差が発生してしまう、両者をほぼ
同一時間で加熱するため、導波管14端の位置はαとβ
の間にする、特にαからλg/8離れた位置γにするこ
とでλg/4移動した位置δでもほぼ同一な整合状態と
なる。
整合が一致していない場合は、不一致の状態により端面
Aと位置Bを適当に時間配分をすることで均一加熱を得
られるようにする。
板の回転体30が設置されたモーター31によって回転
することで同様の効果を得るものである。この回転体3
0はy軸の周りに回転する。この回転体30は管内波長
をλgとしたとき、導波管端面からλg/4のところに
設置されている。この回転体30は制御信号に従って回
転し、金属板よりなる回転体30がy−z面に平行もし
くはx−y面に平行にある時のみマイクロ波を発振す
る、また一定周期にてマイクロ波を発振したまま連続的
に回転する。
z−y面に平行な場合はマイクロ波は回転体30を通過
し導波管14の端面Aで反射し、第一の実施例の移動体
が端面Aにある場合と同様な加熱パターンとなる。また
回転体30がz−y面に平行な場合はマイクロ波は回転
体30で反射し移動体が位置Bにある場合と同様な加熱
パターンとなる。従って、z−y面に平行な場合とz−
y面に平行な場合を切り替えて加熱することで定在波の
腹と節の加熱むらを補い合い均一な加熱をすることがで
きる。
4の中に金属板40が設置され駆動手段(図示せず)に
より直立状態と導波管面に密着した状態を適宜切り替え
ることで上記した同様の効果を得るものである。
板の大きさは実験により図7に示す表のような大きさで
効果があることを確認したため、ここでは金属板の幅が
導波管の幅の86%金属板の高さが導波管の高さの88
%としてある。
る。マグネトロン2から発振するマイクロ波は導波管1
4を伝送し、導波管14に設けられた表面波線路16に
より食品8を加熱する。導波管14内には金属の移動体
20が設置されており、導波管14端面A2と端面A2
からλg/4の位置Bまで移動する。食品8は1内に設
けられた、低損失誘電体よりなるターンテーブル23上
に乗せられ加熱されることによりさらに加熱むらをなく
すことができる。
波管24に単一の屈曲した開口部25を持つ交差指型の
表面波線路26を持つものや、図12のように導波管3
4に単一の開口部35を持ち、導波管34内にひだ付導
体板を持つ表面波線路36も考えられる。
装置によれば次のような効果が得られる。
在波により加熱する場合の電波の腹と節による加熱むら
をなくすことができる。
熱を誘電体板の脱着または取り替えのみで簡単に切り替
えられる。
端部からλg/4の位置に設置するもしくは、導波管端
と導波管端からλg/4の位置とを移動し切り替えるこ
とで定在波で加熱したときの腹と節の加熱むらを補い合
うことができる。
ことで導波管内の可変手段による切り替えの際の整合に
差が発生せずほぼ同一の時間で可変手段を切り替えるこ
とで均一に加熱できる。
にすることで導波管内の定在波が表面波線路の金属部に
遮られること無くλg/4移動した箇所に加熱パターン
が現れる均一加熱が可能となる。
面断面図
図 (b)同高周波加熱装置の導波管内の定在波の波形図 (c)同高周波加熱装置による被加熱物の平面図 (d)同高周波加熱装置による被加熱物の加熱具合を示
す図
の要部切り欠き斜視図
の要部切り欠き斜視図
の透視斜視図
の要部斜視断面図
置の要部斜視断面図
図 (b)高周波加熱装置のx方向電界強度分布図 (c)高周波加熱装置の要部斜視図
Claims (15)
- 【請求項1】被加熱物を内部に収納する加熱室と、マイ
クロ波を発振するマイクロ波発振器と、前記マイクロ波
発振器から発するマイクロ波を加熱室に伝送する導波管
と、前記加熱室と前記導波管の境界に設けられた単一ま
たは複数の開口部と、前記導波手段に設けられた前記導
波手段の定在波の様態を変える可変手段とを有する構成
の高周波加熱装置。 - 【請求項2】可変手段としての導電性部材からなる移動
体と、前記移動体を駆動する駆動手段とを有し、前記移
動体はマイクロ波発振器と前記移動体との距離が変わる
ように往復移動自在の構成とした請求項1記載の高周波
加熱装置。 - 【請求項3】可変手段としての導電性部からなる回転体
と、前記回転体を回転駆動する駆動手段とを有し、前記
回転体はマイクロ波発振器と前記移動体との距離が変わ
るように往復移動自在の構成とした請求項1記載の高周
波加熱装置。 - 【請求項4】単一または複数の開口部が表面波線路をな
す請求項1または2または3記載の高周波加熱装置。 - 【請求項5】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を前記加熱室に伝送す
る導波管と、前記加熱室と前記導波管の境界に配された
表面波線路と、表面波線路上に誘電体板を有し前記誘電
体板の有無を切り換えて表面波による加熱と導波管内の
定在波による加熱を切り換える構成とした高周波加熱装
置。 - 【請求項6】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を前記加熱室に伝送す
る導波手段と、前記加熱室と前記導波手段の境界に配さ
れた表面波線路と、複数の誘電体を有し表面波線路上の
前記誘電体板を切り換えて表面波による加熱と導波管内
の定在波による加熱を切り換える構成とした高周波加熱
装置。 - 【請求項7】誘電体板を表面波線路上に脱着可能に設置
した請求項5または6記載の高周波加熱装置。 - 【請求項8】導波手段として導波管を用い、複数の開口
部を持つ梯子状の表面波線路を有する構成とした請求項
5または6記載の高周波加熱装置。 - 【請求項9】導波手段として導波管を用い、単一の開口
部を持つ交差指型の表面波線路を有する構成とした請求
項5または6記載の高周波加熱装置。 - 【請求項10】導波手段として導波管を用い、単一の開
口部と前記導波管の中にひだ付き導体板を持つ表面波線
路を有する構成とした請求項5または6記載の高周波加
熱装置。 - 【請求項11】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送する導
波管とを有し、マイクロ波発振器のアンテナから導波管
の加熱室側の端面までの長さLを、前記導波管の管内波
長をλg、nを自然数としたとき、 (λg/4)・(2n)<L<(λg/4)・(2n+
1) なる関係を有する構成とした高周波加熱装置。 - 【請求項12】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送する導
波管とを有し、マイクロ波発振器のアンテナから導波管
の加熱室側の端面までの長さLを、前記導波管の管内波
長をλg、nを自然数としたとき、 L=(λg/4)・(2n)+(λg/8) なる関係を有する構成とした請求項11記載の高周波加
熱装置。 - 【請求項13】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送する導
波管とを有し、前記導波管の管内波長をλgとしたと
き、前記開口部のピッチがλg/4以下となる構成とし
た高周波加熱装置。 - 【請求項14】導波管の管内波長をλgとしたとき、移
動体を前記導波管の端面からλg/4の位置に配置した
請求項2または4記載の高周波加熱装置。 - 【請求項15】導波管の管内波長をλgとしたとき、回
転体を導波管の端面からλg/4の位置に配置した請求
項3または4記載の高周波加熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7171833A JP3064875B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7171833A JP3064875B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 高周波加熱装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0922775A true JPH0922775A (ja) | 1997-01-21 |
JP3064875B2 JP3064875B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=15930603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7171833A Expired - Fee Related JP3064875B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
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