JPS6092A - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置Info
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- JPS6092A JPS6092A JP10708483A JP10708483A JPS6092A JP S6092 A JPS6092 A JP S6092A JP 10708483 A JP10708483 A JP 10708483A JP 10708483 A JP10708483 A JP 10708483A JP S6092 A JPS6092 A JP S6092A
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- antenna
- excited
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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。
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1.S、M(工業、科学、医事用)周波数帯の
1つである915MH2帯を発振周波数とする高周波発
生装置を用い、特に加熱室が波長(約330a ) の
2倍以内程度の民生用の高周波加熱装置にかかり、高周
波発生装置で発生した電波を加熱室へ導くアンテナの構
成の改善に関するものである。
1つである915MH2帯を発振周波数とする高周波発
生装置を用い、特に加熱室が波長(約330a ) の
2倍以内程度の民生用の高周波加熱装置にかかり、高周
波発生装置で発生した電波を加熱室へ導くアンテナの構
成の改善に関するものである。
従来例の構成とその問題点
近年トランジスタ技術の進歩に伴い、従来広く使用され
て来たマグネトロンに代り高周波発生装置をトランジス
タ等の固体能動素子で構成し、低電圧化、軽量小型化、
長寿命化をはかることが検討されている。しかしながら
トランジスタの能力は一般に使用周波数fの1乗から2
乗に比例して低下すると言われ、従来、民生用高周波加
熱装置に広く使われて来た周波数2450MH2で大出
力。
て来たマグネトロンに代り高周波発生装置をトランジス
タ等の固体能動素子で構成し、低電圧化、軽量小型化、
長寿命化をはかることが検討されている。しかしながら
トランジスタの能力は一般に使用周波数fの1乗から2
乗に比例して低下すると言われ、従来、民生用高周波加
熱装置に広く使われて来た周波数2450MH2で大出
力。
高効率のトランジスタを作ることは困難が太きい。
従ってトランジスタ化を図るには、もう1つの1、S、
M周波数帯である915MHz帯という低い周波数を使
わざるを得ない。
M周波数帯である915MHz帯という低い周波数を使
わざるを得ない。
しかし915MHzという周波数を使用すると、波長が
2450MHzの場合の約3倍になるということから2
450MHzと異なった問題が生じる。
2450MHzの場合の約3倍になるということから2
450MHzと異なった問題が生じる。
第1図はこの問題点を説明するだめのもので、今加熱室
2が直方体で各辺の長さをそれぞれW、D、Hとしたと
き、加熱室2の共振周波数fは、f−(1/ff)x
(m/W)2+(n/D)2+(s扉・・・・・・・・
・式1 で表わされる。ここでε、μは加熱室2内の媒体の誘電
率と透磁率2m、n、S、は励振されるモードの次数を
示す正又は零の整数である。
2が直方体で各辺の長さをそれぞれW、D、Hとしたと
き、加熱室2の共振周波数fは、f−(1/ff)x
(m/W)2+(n/D)2+(s扉・・・・・・・・
・式1 で表わされる。ここでε、μは加熱室2内の媒体の誘電
率と透磁率2m、n、S、は励振されるモードの次数を
示す正又は零の整数である。
今例えばW= 366”、 D = 365mm、 H
: 240”という寸法の加熱室2の場合について考え
る。
: 240”という寸法の加熱室2の場合について考え
る。
2450 MHZを中心に±5%の同波数範囲内で共振
可能なモードの数は27個あるのに対し、915M H
z の場合、同じ±5%の範囲内で共振可能なモードは
、次数が(m、n、5)=(2,0,1)、と(1,0
,2)の2つだけで、これらは一般にTE 、TE20
1 102 と呼ばれるモードである。従って同じ寸法の加熱室2で
あっても使用する周波数が2460M Hzであれば、
非常に多くの共振モードがあるため、1つの励振アンテ
ナにより多数のモードが励振されるのに対し、915M
Hzの場合、例えば第1図に示すように加熱室2の上面
の左半面の略中夫にプローブアンテナ3を突き出して励
振すれば、TE2o1のみが強く励振される。
可能なモードの数は27個あるのに対し、915M H
z の場合、同じ±5%の範囲内で共振可能なモードは
、次数が(m、n、5)=(2,0,1)、と(1,0
,2)の2つだけで、これらは一般にTE 、TE20
1 102 と呼ばれるモードである。従って同じ寸法の加熱室2で
あっても使用する周波数が2460M Hzであれば、
非常に多くの共振モードがあるため、1つの励振アンテ
ナにより多数のモードが励振されるのに対し、915M
Hzの場合、例えば第1図に示すように加熱室2の上面
の左半面の略中夫にプローブアンテナ3を突き出して励
振すれば、TE2o1のみが強く励振される。
上述のように、915MHz帯で共振周波数が極端に少
ないということは具体的には次のような問題を生じるこ
とになる。
ないということは具体的には次のような問題を生じるこ
とになる。
まず第1は加熱分布の問題である。すなわち先の例でT
E2o1のみが励振された場合を考えると、その電界の
電力密度分布は第2図に実線で示すようになる。これは
被加熱物の無い場合の分布で、被加熱物のある場合の分
布はかなり異なったものになる場合が多いが、いずれに
せよ加熱分布はモードパターンに依存しており、励振さ
れるのが基本的にTE2゜−モード−っであるため、加
熱分布が均一にならないという問題があった。
E2o1のみが励振された場合を考えると、その電界の
電力密度分布は第2図に実線で示すようになる。これは
被加熱物の無い場合の分布で、被加熱物のある場合の分
布はかなり異なったものになる場合が多いが、いずれに
せよ加熱分布はモードパターンに依存しており、励振さ
れるのが基本的にTE2゜−モード−っであるため、加
熱分布が均一にならないという問題があった。
第2は複数の高周波発生装置による電波出力の合成の問
題である。すなわち、高周波発生装置1台の出力で希望
する加熱出力の得られない場合、2つ以上の高周波発生
装置の出力をそれぞれ対応する別々のアンテナで加熱室
へ給電し、合成し、2倍、3倍の出力を得るという手段
は、従来2450MHz 帯で高周波発生装置としてマ
グネトロンを使用した場合、ごく一般的に利用されて来
た技術である。トランジスタにより構成された高周波発
生装置の場合、トランジスタの大電力化がマグネトロン
以上眞困難であるところから、上記のような電力合成は
より必要となるところである。
題である。すなわち、高周波発生装置1台の出力で希望
する加熱出力の得られない場合、2つ以上の高周波発生
装置の出力をそれぞれ対応する別々のアンテナで加熱室
へ給電し、合成し、2倍、3倍の出力を得るという手段
は、従来2450MHz 帯で高周波発生装置としてマ
グネトロンを使用した場合、ごく一般的に利用されて来
た技術である。トランジスタにより構成された高周波発
生装置の場合、トランジスタの大電力化がマグネトロン
以上眞困難であるところから、上記のような電力合成は
より必要となるところである。
しかし従来このような手段が特別な配慮なしに成立した
のは、2450 M Hzの場合、複数のアンテナで励
振しても、各々のアンテナで励振されるモード数が非常
に多いので、結果的に各々のアンテナで励振されるモー
ド間で特定の干渉条件が成立しないことが大きな理由で
ある。すなわち複数の発振源とアンテナで励振しても、
互いに独立した給電系と考えられる状態になるのである
。
のは、2450 M Hzの場合、複数のアンテナで励
振しても、各々のアンテナで励振されるモード数が非常
に多いので、結果的に各々のアンテナで励振されるモー
ド間で特定の干渉条件が成立しないことが大きな理由で
ある。すなわち複数の発振源とアンテナで励振しても、
互いに独立した給電系と考えられる状態になるのである
。
これに対し、915MH2帯の周波数の場合励振される
モード数が極端に少ないということが本質的な差となっ
て表われる。例えば、2つの高周波発生装置とそれに対
応する2つのアンテナで第3図a、bに示す構成を考え
る。この構成によれば、アンテナ3a、3bがそれぞれ
TE2゜1モードの2つの電界最大点に位置しているの
で、TE2o1が効率よく励振されるかに思われる。し
かしアンテナ3a、3bを含む断面での電界強度分布は
電界の方向も含めて示すと第3図すで示されるものにな
るから、TE2゜1が効率よく励振されるには、アンテ
ナ3a、3bに流れる励振電流の位相差が励振点で常に
1800になっている必要のあることがわかる。それに
はまず2つの高周波発生装置の発振位相が相互に固定さ
れていることが必要で、さらにその上で両者の位相差を
適当に設定しなければならない。従って従来の2450
MHz帯でのマグネトロンの場合のような電力合成の手
段を取ることはできない。
モード数が極端に少ないということが本質的な差となっ
て表われる。例えば、2つの高周波発生装置とそれに対
応する2つのアンテナで第3図a、bに示す構成を考え
る。この構成によれば、アンテナ3a、3bがそれぞれ
TE2゜1モードの2つの電界最大点に位置しているの
で、TE2o1が効率よく励振されるかに思われる。し
かしアンテナ3a、3bを含む断面での電界強度分布は
電界の方向も含めて示すと第3図すで示されるものにな
るから、TE2゜1が効率よく励振されるには、アンテ
ナ3a、3bに流れる励振電流の位相差が励振点で常に
1800になっている必要のあることがわかる。それに
はまず2つの高周波発生装置の発振位相が相互に固定さ
れていることが必要で、さらにその上で両者の位相差を
適当に設定しなければならない。従って従来の2450
MHz帯でのマグネトロンの場合のような電力合成の手
段を取ることはできない。
以上説明のとおり、915MHz帯を使用した高周波加
熱装置の場合、加熱室で励振されるモードが極端に少な
いために、加熱むらが生じたり、あるいは複数の高周波
発生装置の電力の合成が困難になるといった問題があっ
た。
熱装置の場合、加熱室で励振されるモードが極端に少な
いために、加熱むらが生じたり、あるいは複数の高周波
発生装置の電力の合成が困難になるといった問題があっ
た。
発明の目的
本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、915
MH2帯を使用した高周波加熱装置での、加熱むらの解
消とさらには複数の高周波発生器による簡便な電力合成
手段を提供することを目前としたものである。
MH2帯を使用した高周波加熱装置での、加熱むらの解
消とさらには複数の高周波発生器による簡便な電力合成
手段を提供することを目前としたものである。
発明の構成
上記目的を達成するため、本発明は高周波発生装置で発
生した高周波を加熱室へ導くアンテナを2つ以上設け、
それぞれが異なるモードを励振する構成になっている。
生した高周波を加熱室へ導くアンテナを2つ以上設け、
それぞれが異なるモードを励振する構成になっている。
そして、異なるモードが励振される結果、それぞれのモ
ードの電界分布が重畳されて加熱分布が均一化される。
ードの電界分布が重畳されて加熱分布が均一化される。
上記構成に加えさらに個々のアンテナをそれぞれ別々の
高周波発生装置で給電する構成とすれば、それぞれのア
ンテナの励振するモードが異なっているだめ、互いに独
立して作用し、従って相互の発振位相差等にかかわらず
、個々の電力が合成されることになる。
高周波発生装置で給電する構成とすれば、それぞれのア
ンテナの励振するモードが異なっているだめ、互いに独
立して作用し、従って相互の発振位相差等にかかわらず
、個々の電力が合成されることになる。
実施例の説明
以下本発明の一実施例を第4図a、b、aを用いて説明
する。第4図は加熱室2内の電磁界分布と2つのアンテ
ナ3a、3bの位置を示している。
する。第4図は加熱室2内の電磁界分布と2つのアンテ
ナ3a、3bの位置を示している。
平面図における破線は磁力線の基本的な方向を示してお
り、各断面図における実線は電界強度分布をその極性も
含めて示している。本実施例の場合、加熱室2はW:D
、=365”、H=240” という従来例と同様の寸
法でTE TE という22011 102 つのモードが励振可能である。これに対し電波給電は2
つの励振用アンテナ3a、3bを2つのモードTE T
E の電界最大点近傍に設けてお201’ 102 す、アンテナ3aばTE2゜1を、アンテナ3bはTE
をそれぞれ励振する構成になっている。
り、各断面図における実線は電界強度分布をその極性も
含めて示している。本実施例の場合、加熱室2はW:D
、=365”、H=240” という従来例と同様の寸
法でTE TE という22011 102 つのモードが励振可能である。これに対し電波給電は2
つの励振用アンテナ3a、3bを2つのモードTE T
E の電界最大点近傍に設けてお201’ 102 す、アンテナ3aばTE2゜1を、アンテナ3bはTE
をそれぞれ励振する構成になっている。
02
TE2o1.TE1o2モードの電界の電力密度分布は
第2図にそれぞれ実線及び破線で示されるようなもので
ある。この分布図かられかるように、TE2o1モード
のみ一つ励振するのに対し、本実施例のように2つのア
ンテナでTE とTEl。201 の両モードを励振すれば、両モードの加熱パターンが重
畳されるので加熱分布は大巾に改善される。
第2図にそれぞれ実線及び破線で示されるようなもので
ある。この分布図かられかるように、TE2o1モード
のみ一つ励振するのに対し、本実施例のように2つのア
ンテナでTE とTEl。201 の両モードを励振すれば、両モードの加熱パターンが重
畳されるので加熱分布は大巾に改善される。
ここで注意すべきことは、各断面図から理解できるよう
にアンテナ3bはTE モードの電界01 零の位置にあり、アンテナ3aはTEl。2モードの電
界零の位置にあるため、アンテナ3a、3bがそれぞれ
TE TE を励振することはなく、102グ 201 従って基本的に両モードは互いに独立に励振される。従
ってアンテナ3a、3bへの高周波電力については一つ
の高周波発生装置の電力を2つに分割して供給しても良
いのは当然として、各々別々の高周波発生装置を2つ使
って給電しても良い。後者の場合は、2つの高周波発生
装置の電力が合成されるので、大電力化が困難なトラン
ジスタを利用した高周波発生装置を用いた場合等の大電
力化に有効な手段となる。
にアンテナ3bはTE モードの電界01 零の位置にあり、アンテナ3aはTEl。2モードの電
界零の位置にあるため、アンテナ3a、3bがそれぞれ
TE TE を励振することはなく、102グ 201 従って基本的に両モードは互いに独立に励振される。従
ってアンテナ3a、3bへの高周波電力については一つ
の高周波発生装置の電力を2つに分割して供給しても良
いのは当然として、各々別々の高周波発生装置を2つ使
って給電しても良い。後者の場合は、2つの高周波発生
装置の電力が合成されるので、大電力化が困難なトラン
ジスタを利用した高周波発生装置を用いた場合等の大電
力化に有効な手段となる。
父上記の実施例ではTE TE という22011 1
02 つのモードを同時にかつ独立に励振する場合のものであ
るが、当然性の加熱室寸法で他の励振モードの場合にも
同様の構成が可能で、例えばTE4゜1とTE という
2つのモードの組み合せが考え04 られる。さらに3つ以上のアンテナによる励振も可能で
、上記の実施例から最もわかり易い例としてはW=D=
H=36s”とすればTEl。2.TE2゜1゜TE
TE TE TE という独立 120’ 210+ 0121 021した6つのモー
ドが励振可能で、加熱室側面も含めて最大6コのアンテ
ナで励振可能である。
02 つのモードを同時にかつ独立に励振する場合のものであ
るが、当然性の加熱室寸法で他の励振モードの場合にも
同様の構成が可能で、例えばTE4゜1とTE という
2つのモードの組み合せが考え04 られる。さらに3つ以上のアンテナによる励振も可能で
、上記の実施例から最もわかり易い例としてはW=D=
H=36s”とすればTEl。2.TE2゜1゜TE
TE TE TE という独立 120’ 210+ 0121 021した6つのモー
ドが励振可能で、加熱室側面も含めて最大6コのアンテ
ナで励振可能である。
又上述の例では1つのアンテナにそれぞれ対応する1つ
の給電点を有する場合の実施例についてのみ述べだが、
例えば、給電点は1つで、電波放射体となる複数のアン
テナ素子を連結した多素子のアンテナを使用し、個々の
アンテナ素子により異なるモードを励振させるという構
成も可能であることは言うまでもない。
の給電点を有する場合の実施例についてのみ述べだが、
例えば、給電点は1つで、電波放射体となる複数のアン
テナ素子を連結した多素子のアンテナを使用し、個々の
アンテナ素子により異なるモードを励振させるという構
成も可能であることは言うまでもない。
発明の詳細
な説明のとおり、2つ以上のアンテナで相異なるモード
を励振するという本発明の手段によれば、一つのアンテ
ナで励振すると、加熱分布が励振される数少ないモード
パターンで決まるだめ、加熱分布が不均一となるという
従来の問題を大巾に改善できる他、各々のアンテナにそ
れぞれ別々の高周波発生装置で給電しても相互の干渉が
少なく、従って出力も各々の高周波発生装置の和となり
、簡単に高周波加熱装置の大電力化をはかることができ
る。
を励振するという本発明の手段によれば、一つのアンテ
ナで励振すると、加熱分布が励振される数少ないモード
パターンで決まるだめ、加熱分布が不均一となるという
従来の問題を大巾に改善できる他、各々のアンテナにそ
れぞれ別々の高周波発生装置で給電しても相互の干渉が
少なく、従って出力も各々の高周波発生装置の和となり
、簡単に高周波加熱装置の大電力化をはかることができ
る。
又たとえ一つの高周波発生装置の出力を分配して給電し
た場合も、アンテナ相互の励振位相を調整する必要がな
く、簡便な構成が可能となる。
た場合も、アンテナ相互の励振位相を調整する必要がな
く、簡便な構成が可能となる。
父上記の説明において使用周波数帯として、1、S、M
周波数帯の1つである915MHz帯を考えたが、この
周波数帯は各国の電波利用状況により法律的に割当てら
れたもので、一般にその帯域中として916J=13
MHzを採用している場合が多い。
周波数帯の1つである915MHz帯を考えたが、この
周波数帯は各国の電波利用状況により法律的に割当てら
れたもので、一般にその帯域中として916J=13
MHzを採用している場合が多い。
本発明において、916MHz帯と特に指定しているの
は、こうした法律上の背景によるもので、純技術的には
915MHzの1.S、M周波数帯から離れだ915丑
100 M Hz程度の範囲まで本発明の構成は適用で
きる。従って一部これ(915MHz )と多少異なる
周波数帯域を採用している国もあるが、こうした周波数
帯でも全く同様に本M−tpf3が成り立つことは言う
までもない。
は、こうした法律上の背景によるもので、純技術的には
915MHzの1.S、M周波数帯から離れだ915丑
100 M Hz程度の範囲まで本発明の構成は適用で
きる。従って一部これ(915MHz )と多少異なる
周波数帯域を採用している国もあるが、こうした周波数
帯でも全く同様に本M−tpf3が成り立つことは言う
までもない。
第1図は従来の高周波加熱装置の構成図、第2図は本発
明の一実施例の高周波加熱装置を説明するだめの加熱室
内の電界の電力密度分布図、第3図aは従来の2アンテ
ナ励振手段を示すだめの電磁界分布図、第3図すは第3
図aのA−8線断面図、第4図aは本発明の高周波加熱
装置の電磁界分布図、第4図すは第4図aのB−B’線
断面図、第4図Cは第4図aのA、A4線断面図である
。 1・・・・高周波発生装置、2−・・・加熱室、3・・
アンテナ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 1 第3図 α
明の一実施例の高周波加熱装置を説明するだめの加熱室
内の電界の電力密度分布図、第3図aは従来の2アンテ
ナ励振手段を示すだめの電磁界分布図、第3図すは第3
図aのA−8線断面図、第4図aは本発明の高周波加熱
装置の電磁界分布図、第4図すは第4図aのB−B’線
断面図、第4図Cは第4図aのA、A4線断面図である
。 1・・・・高周波発生装置、2−・・・加熱室、3・・
アンテナ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 1 第3図 α
Claims (2)
- (1)高周波発生装置と、被加熱物を収納する加熱室と
を備え、前記高周波発生装置で発生した高周波を少くと
も2つのアンテナで前記加熱室へ放射し、それぞれのア
ンテナで異なるモードを励振させた高周波加熱装置。 - (2)各々のアンテナに給電する少くとも2つの高周波
発生装置を備えだ特許請求の範囲第1項記載の高周波加
熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10708483A JPS6092A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10708483A JPS6092A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 高周波加熱装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6092A true JPS6092A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=14450067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10708483A Pending JPS6092A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6092A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4662301A (en) * | 1985-10-28 | 1987-05-05 | Wolfe Henry S | Floating platform for decorative articles |
-
1983
- 1983-06-15 JP JP10708483A patent/JPS6092A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4662301A (en) * | 1985-10-28 | 1987-05-05 | Wolfe Henry S | Floating platform for decorative articles |
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