JPS5983393A - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JPS5983393A
JPS5983393A JP19301382A JP19301382A JPS5983393A JP S5983393 A JPS5983393 A JP S5983393A JP 19301382 A JP19301382 A JP 19301382A JP 19301382 A JP19301382 A JP 19301382A JP S5983393 A JPS5983393 A JP S5983393A
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JP
Japan
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waveguide
antenna
heating chamber
dimension
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP19301382A
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English (en)
Inventor
誠一 山下
寛 寺崎
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高周波加熱装置における高周波発振器より発
する高周波エネルギーを加熱室内に効率良く放射させる
構成に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来、導波管と加熱室とを高周波的に結合する給電方式
において、その使用されている導波管として、一般にイ
ンピーダンス整合や加工の容易さにより、形状として矩
形が多く使用されている。
又、その導波管の励振モードはスペース的に又経済的に
、TE1oモードがその殆んどを占めている。
上記導波管に高周波発振器のアンテナを挿入し高周波エ
ネルギーを発しその励振モードを測定してみると、TE
1oモードで励振しているものの、必ずしも、導波管内
の定在波は一定していない。導ノ められるが必ずしも計算値と実測とは一致せず異なった
値を示し、高周波発振器のアンテナ部と、結合棒間での
励振状態は、少しずれが生じ、完全な励振はできないの
である。そこで、そのずれを補正する為、導波管のフラ
ンジ寸法でその補正を行ったり、又導波管内に、アイリ
スと言われるインピーダンス整合素手を設けたりして、
加熱室と導波管のインピーダンス整合を行っていた。
しかし、」二記の方法により行うと基本的に、加熱室の
もつインピーダンスに、導波管のインピーダンスを整合
するものであり、どうしても高周波的にムリが生じ、導
波管が熱くなり、1出力低下の要因となるのである。寸
た結合棒5と導波管4との寸法a′を約り/2程度でイ
ンピーダンスの整合をとると少しの寸法の誤差で、高周
波発振器の動作点が大きく変化する事もわかった。
第1図は、高周波加熱装置の基本構成を示すものである
。1は被加熱物を収納する加熱室、2は高周波エネルギ
ーを発する高周波発振器、3は高周波エネルギーを放射
するアンテナ、4は上記アンテナより放射された高周波
エネルギーを加熱室側へと伝播さぜる導波管、6は上記
導波管4と加熱室1とを高周波的に結合する結合棒より
成る。
第2図は従来例における導波管構成と、第3図イは断面
図、同図口はその導波管における計算上の定在波比、同
図ハはその導波管における定在波比の実測値を示すもの
である。口の定在波比はそで示される。
句:管内波長、λ:自由空間波長、λ。:導波管のしゃ
断波長又しゃ断波長は、TE1oモードでは導波管4の
幅aの2倍である為、次式で表わされる。
λ 理論値から値を求めれば、高周波発振器2のアンテナ3
は、高周波エネルギーを発している為、一番高い高周波
電圧を示している。その為、そこからくる導波管4のバ
ックフランジ寸法すは、アンテナ3で高周波電圧はピー
クとなり、電流ば0となっている為に、簡単に推測すれ
ばアンテナ3とバックフランジ間寸法bA、/4とすれ
ば高周波的にショートする事ができ良く、又、高周波発
振器より得られた高周波エネルギーを導波管4内に放射
するアンテナ3と、導波管4と加熱室1との間を誘電結
合する。結合棒6間の距離は、アンテナ3と結合棒5の
高周波的、電界強度はどちらとも高周波的に励振してい
ると考えられる為、どちらも、電界強度は最大であシ、
その為前項で述べた通りその使用されている導波管4に
おいて、その横幅C寸法により管内波長λ。を求める事
ができる。その管内波長λ。の%、っまり%λ。の整数
倍の位置に上記アンテナ3と結合棒5を結合すれば良い
事が理論上容易に求める事ができる。
しかし、現実には、理論値通りにはいがなく、事実上導
波管幅C寸法は、前項にも述べた通りスペース的、又経
済的にも導波管4内の励振モードは、TE1oモードを
採用する。同モードを採用した場合、導波管幅C寸法は
、必然的に2450庫の高周波であれば122.2mm
〜61.1mmの範囲と限定される。仮にく導波管幅を
90論と限定して考えるならばそこからくる管内波長り
は前項式より166.4mmとなる。つまり、理論値か
らすれば、バラフッラフ9b寸法は&/4で41.6m
m、アンテナ3と結合棒5間寸法も41.6n(n=整
数)とすればよい事がわかる。しかしバックフランジ寸
法すを41.6mmとればアンテナ3がら見た加熱室を
内とのインピーダンスの整合はうまくとれなくその為、
加熱室1内に電波がう捷く入いらなく、出力不良となる
第4図は、標準導波管であり導波管の片フランジは5寸
法によりショートシ、片方は無反射終端器6と言われる
。高周波エネルギーをアンテナ3より発すると反射波の
全くないものを結合し、高周波出力を出し、その場合バ
ックフランジ寸法すを任意に変化させた場合の高周波出
力を測定した値を示すものである。つまり一般の高周波
発振器の特性としては、バックフランジ寸法すは20謳
程か、もしく&j:20mm+n  9/2(n−整数
)なる寸法をとるか、有効に高周波エネルギーを出す事
ができる事を実験上容易に確認する事ができた。
つ捷りバックフランジ寸法は20 mmに設定する事が
良い事が同実験によりわかる。
第3図は、バックフランジ寸法l)寸法を前項の実験に
より求めた最適と思われる寸法20+mnに設定し、ア
ンテナ3と結合棒6の間の距離は、その使用されている
導波管4によって決まる管内波長り 、つまりλ/2!
iの整数倍に設定(同実験においては、3λg/2)し
、加熱室1とのインピーダンスの整合をとれば、結合棒
5とショートフランジ寸法al は約A y、、、、程
度の寸法となってしまいしまう。この状態において高周
波エネルギーを発振させ、導波管4内の定在波を測定を
行うと、図ハに示すような理論値定在波(同図口)とは
相当異なった乱れた定在波を示すのである。この状態で
高周波エネルギーを加熱室1に供給しても、エネルギー
損失が大きく、出力不足を招き、導波管4も非常に熱く
なるのである。つまり、高周波発振器2としては、出力
は出しているにもかかわらず、導波管4と結合棒6及び
結合棒5と加熱室1との結合が悪く、効率良く高周波エ
ネルギーが放射されていない為、出力不足、又は導波管
4の異常加熱となるのである。又その為に導波曽4内の
電圧定在波比(V、S、W、’R)も高い値を示し又そ
の為に結合棒5により導波管4と加熱室1を誘電結合す
る給電方式の場合、加熱室1内を空焼に近い状態にて高
周波エネルギーを発すると、当然、加熱室1内に高周波
エネルギーは放射されるものの、加熱室1内に負荷体な
るものがなければ同エネルギーの一部は又、導波管4内
へとかえってくる。同状況になると、より一層導波管4
内にできる電圧定在波比が増加し、ついには結合棒5と
導波管4との絶縁を破り、ついには高周波加熱装置の致
命傷ともいえるスパーク(放電現象)も起こしかねない
ものである。
発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、高周波発
振器より発した高周波エネルギーを効率良く加熱室内に
給電し、被加熱物をより効率良く加熱し父、空焼時等に
おけるスパーク(放電現象)も、起こしにくい給電構成
とする事を目的とするものである、。
発明の構成 上記目的を達する為、本発明は、ある一定の矩形導波管
なるTE1oモードの立っている導波管において、アン
テナ3とバックフランジ間寸法すは20mmに設定し、
アンテナ3と結合棒5間距離p寸法を理論値寸法と異な
った寸法とする事にある。
同寸法の理論値寸法は、前項で述べた様に、nAg/2
(n−整数)とするのが望せしいが、同寸法範囲を2n
λy  >P>2(n−1)λg とする/4/4 ものである。同寸法pt設定し、その状態にて、アンテ
ナから見た加熱室のインピーダンスの整合をとるならば
、結合棒とショートフランジ間寸法スの整合がとれる。
同寸法であれば、前項で示す高周波的には理論値に近い
寸法となり、この状態にて高周波エネルギーを発振する
ならば、少しは供給ロスはあるが前項に示す程の高周波
エネルギーの損失はな−く、出力不足を招く事はない。
又、導波管そのものの異常加熱もなくなるのである。
実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明す
る。
^II述の第3図口は計算」二における理論定在波比で
中る。ハの定在波比は、前項に述べたように実測定在波
比である。その2つの定在波比口と7・の違いを見比べ
ると、単にaは理論値 、/ は前項における場合のイ
ンピーダンスの整合をとった場合の寸法である為、異な
ってくる。またさらに高層λ 波発振器2のアンテナ3より、第1回目の g/4であ
るd 、 d’の差d−d’=eが生ずる。
第3図ハの定在波の乱れは、見てもわかる通り結合棒5
付近で激しく乱れている。つまり、理論値口と実際ハの
違いの根本はe寸法分の違いにあると言う事がわかる。
上記によりアンテナ3と結合棒6間寸法pを理論値より
e寸法分小さく設定する事により、前記に述べたいろい
ろな欠点及びインピーダンスの整合もほぼ理論値通りで
はないかと考えられる。
第5図は本発明の一実施例で前記アンテナ3と結合棒5
との間の寸法をp’(p’−p−e )と設定しアンテ
ナ3から見た加熱室1内のインピーダンスの整合をとり
、高周波エネルギーを発振した場合の導波管4内の定在
波を測定したものである。この場合、インピーダンスの
整合がとれる時の結合棒6とショートフランジ寸法a′
はλg/4≧a〉2g78寸法となりほぼ理論値に近い
値を示した。
発明の効果 以上のように本発明によれば、高周波エネルギーの加熱
室内への供給損失を最少限におさえ1.有効に加熱室内
に放射する事ができた。又導波管自体の過加熱現象もな
くなった。又各部の寸法のバラツキによる高周波発振器
の動作点も大きな変化を示さ々くなり、出力のバラツキ
も少なくおさえる事ができろ。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の高周波加熱装置の要部断面図、第2図は
同要部一部切欠斜視図1.第3図イは同導波管部分の側
゛面断面図、同図口、ハは電圧定在波比を示す特性図、
第4図イは従来の標準導波管の要部断面図、同図口は導
波管のバックフランジ寸法と高周波出力との関係を示す
特性図、第5図イは本発明の一実施例である高周波加熱
装置の導波管部分の側面断面図、同図口は電圧定在波比
の実測値を示す特性図である。 1・・・・・・加熱室、2・・・・・・高周波発振器、
3・・・・・・アンテナ、4・・・・・・導波管、5・
・・・・・結合棒、a・・・・・・導波管の幅、b・・
・・・・バックフランジ寸法、C・・・・・・横幅寸法
、す・・・・・・管内波長、p・・・・・・アンテナ3
と結合棒5との間の距離。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
1 図 第 (ハ) 2 図 覚 グー !%− ’y:、1 ト 手続補正書(方ね 昭和68年3 月/6日 特許庁長官殿 1事件の表示 昭和67年特許願第193013号 2発明の名称 高周波加熱装置 3補正をする者 事件との関係      特  許  出  願  人
住 所  大阪府門真市大字門真1006番地名 称 
(582)松下電器産業株式会社代表者    山  
下  俊  彦 4代理人 〒571 住 所  大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内に高周波を
    供給する高周波発振器と、前記高周波発振器より得た高
    周波エネルギーを放射する為のアンテナと、前記高周波
    発振器より得られた高周波エネルギーを前記加熱室側へ
    伝播する導波管と、前記導波管と前記加熱室を高周波的
    に結合し回転自在な金属体からなる結合棒とを備え、前
    記結合棒とアンテナの間の距離Pを2 n A y/4
    ) P)2(n−1)す/4.(但しnは整数)とした
    高周波加熱装置。
JP19301382A 1982-11-02 1982-11-02 高周波加熱装置 Pending JPS5983393A (ja)

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