CN103392378A - 高频加热装置 - Google Patents

Abstract

获得一种能够使从高频振荡器振荡出的高频波更均匀地传播到加热室内的高频加热装置。高频加热装置的天线（20）具备：隙缝天线（31、32），将形成在与天线轴（22）联结的导体部（31a、32a）的狭缝孔（31b、32b）作为第一放射部（30）；导电路径（42、43），从第一放射部（30）进行2分支而得到；以及第二天线，将与导电路径（42、43）连接的天线平板（41）作为第二放射部（40）。

Description

高频加热装置

技术领域

本发明涉及一种高频加热装置，特别是涉及抑制了被加热物的加热不均的高频加热装置。

背景技术

作为以往的高频加热装置，提出有如下的高频加热装置（例如，参照专利文献1）：“具备：加热室，收纳被加热物；高频振荡器，振荡出用于加热所述加热室内的被加热物的高频波；波导管，将从所述高频振荡器振荡出的高频波引导到所述加热室；以及天线，使从所述波导管传播来的高频波扩散到所述加热室内，其中，所述天线包括发射出所述高频波的平板、以及天线轴（antenna shaft），该天线轴一端配置在所述波导管内而另一端连接到所述平板，将所述波导管的高频波传播到所述平板，所述平板和所述天线轴用从所述天线轴上部2分支而得到的导电路径来连接”。

专利文献1：日本特开2009-170335公报（第3页、图3、图4）

发明内容

上述专利文献1所述的高频加热装置是如下结构：具备设置为大致长方体的加热室、振荡出高频波的高频振荡器、传播高频波的波导管以及使波导管内的高频波传播到加热室内的天线，在该天线的上表面设置兼顾天线的保护和被加热物的设置板的高频透射板。

并且，所述天线包括发射出高频波的平板部分、以及天线轴，该天线轴一端配置在波导管内而另一端连接到平板，将波导管的高频波传播到平板，平板和天线轴用从天线轴上部2分支而得到的导电路径来连接。根据这种天线的结构，能够在天线平板上的广泛的区域内发射出强电场，因此对相对地无不均地加热被加热物有一定的效果。

但是，另一方面，在向发射出高频波的平板部分连接的导电路径部分，容易从波导管经由天线轴流动大的电流，因此有时在导电路径部分具有比平板部分更强的微波放射特性。因此，作为结果而担忧位于加热室中心部的导电路径的正上方的加热变得过强的弊病、由于导电路径部分的电阻发热导致金属氧化等劣化加速的弊病。

本发明是为了解决如上所述的课题而作出的，提供一种能够使从高频振荡器振荡出的高频波更均匀地传播到加热室内的高频加热装置。

本发明的高频加热装置，具备：加热室，收纳被加热物；高频振荡器，振荡出用于加热被加热物的高频波；波导管，引导从所述高频振荡器振荡出的高频波；天线轴，使所述波导管内的高频波进行传播；平板状的天线，与所述天线轴联结并且大致平行地配置在所述加热室底部，使高频波扩散到所述加热室内；以及旋转驱动单元，经由所述天线轴使所述天线进行旋转，其中，所述天线具备：第一天线，将形成在与所述天线轴联结的导体部的开口部作为第一放射部；第一导电路径以及第二导电路径，从所述第一天线进行2分支而得到；以及第二天线，将与所述第一导电路径以及第二导电路径连接的平板部作为第二放射部。

根据本发明，从作为供电部的天线轴经由具有第一放射部的第一天线而连接第一导电路径以及第二导电路径。因此，能够抑制向第一导电路径以及第二导电路径的电场集中，能够抑制导电路径的劣化。

另外，从第一放射部向相对狭窄的范围放射强的电场，从第二放射部向相对宽的范围放射中等程度的强度的电场，因此能够使从高频振荡器振荡出的高频波更均匀地传播到加热室内。

附图说明

图1是实施方式的加热烹调器的主要部分的剖面示意图。

图2是实施方式的加热烹调器的主要部分的立体图。

图3是实施方式的加热烹调器的加热室底面的主要部分立体图。

图4是实施方式的加热烹调器的天线的顶视图。

图5是实施方式的加热烹调器的天线的顶视图。

图6是实施方式的加热烹调器的天线上的高频波传播的示意图。

图7是实施方式的加热烹调器的天线平板上的表面电流的迁移图。

图8是说明实施方式的天线旋转时的电场分布的示意图。

图9是说明实施方式的其它的天线的顶视图。

图10是以往的加热烹调器的天线顶视图。

附图标记说明

1：主体；2：加热室；3：操作面板；4：门；5：门视觉辨认窗；6：高频透射板；7：被加热物；8：温度检测装置；9：底板；9a：轴孔；10：天线室；11：高频振荡器；12：波导管；12a：轴孔；20：天线；21：轴连接部；22：天线轴；23：天线马达；30：第一放射部；31：隙缝天线；31a：导体部；31b：狭缝孔；31c：边；32：隙缝天线；32a：导体部；32b：狭缝孔；32c：边；40：第二放射部；41：天线平板；42：导电路径；42a：连接点；42b：连接点；43：导电路径；43a：连接点；43b：连接点；100：直线偏振波；101：圆偏振波。

具体实施方式

实施方式

在本实施方式中，作为高频加热装置的一个例子而说明在家庭等中使用的加热烹调器。

图1是实施方式的加热烹调器的主要部分的剖面示意图。图2是实施方式的加热烹调器的主要部分的立体图。图3是实施方式的加热烹调器的加热室底面的主要部分立体图。图3所示的天线是本实施方式的加热烹调器的特征性的结构。

如图1所示，在加热烹调器的主体1的内部设置有加热室2，在主体1的前表面设置有门4以及操作面板3。

加热室2由形成为前表面开放的大体长方体状的框体构成。在加热室2的底部能够装卸地设置有高频透射板6，该高频透射板6具有作为收容在加热室2的被加热物7的载置台的功能。高频透射板6由透射高频波的例如陶瓷构成。操作面板3接受加热开始指示、加热时间的设定、目标加热温度的设定等来自用户的各种输入操作。门4自由开闭地安装在主体1，设置有用玻璃夹着穿孔金属板而构成的门视觉辨认窗5。通过该门视觉辨认窗5，能够确认收纳在加热室2内的被加热物7的烹调状态。

如图2所示，在主体1内设置有振荡出用于加热被加热物7的高频波的高频振荡器11、以及将从高频振荡器11振荡出的高频波引导到加热室2的波导管12。设置在主体1的加热室2的底部的高频振荡器11是振荡出高频波的磁控管。

在加热室2的底板9与高频透射板6之间形成有收容天线20的天线室10。天线20用于使从高频振荡器11振荡出的微波扩散到加热室2内。对天线20上安装用于使天线20进行旋转的天线马达23。

设置在加热室2的温度检测装置8例如是根据从被加热物7放射的红外线来测量被加热物7的温度的红外线传感器。

加热烹调器具备有控制部（未图示），该控制部具备根据来自操作面板3的输入而对高频振荡器11、天线马达23等进行驱动控制的控制电路。该控制部具备有如下功能：根据温度检测装置8的检测温度来控制高频振荡器11的输出，并且使天线马达23在规定的定时旋转/停止。这样，通过天线马达23使天线20旋转/停止，从而改变向被加热物7的微波的照射状态，能够均匀且高速地对被加热物7进行加热。

这里，说明从高频振荡器11经由天线20向被加热物7照射的高频波的传播方式。

从作为高频振荡器11的磁控管，例如在家庭用的微波炉（microwave oven）内振荡出2.45GHz的高频波。例如在家庭用的微波炉内振荡出输出为1000W～200W左右的高频波。

通过高频振荡器11振荡出的高频波在由导电体闭塞而构成的波导管12内的空间进行传播。

结构如下：波导管12中的轴孔12a、加热室2的底板9中的轴孔9a设置在相互对应的位置，在波导管12内的空间传播的高频波经由轴孔12a、轴孔9a而向加热室2内进行传播。

其中，在只仅设置有轴孔12a、轴孔9a时，高频波不会高效地流进加热室2内。因此，将金属制的导电性的天线轴22与天线马达23的轴进行同轴耦合而插入到轴孔12a、轴孔9a，并且将连接到天线轴22的一端的平板状的天线20配置在加热室2的天线室内。在这种结构中，在天线20的天线轴22中，传播到波导管12内的高频波被变换为表面电流。变换所得到的电流流过天线20的表面，伴随着基于高频波的电流的时间变化，通过该电流激发磁场，通过激发出的磁场而产生电场。磁场和电场的时间变化伴随高频波的相位而增减，由此放射电磁波。

即，在天线20表面流过电流，因此根据高频波的时间变化（相位变化）中的表面电流的流动方式，从天线20平板部分传播到加热室2内的高频波的状态将变化。因而，可以说通过在更广泛的区域中引起流过天线表面的电流以及电流的时间变化，能够从平板上的宽的区域产生高频波。这样，通过经由天线轴22和天线20将高频波传播到加热室2内，从而提高传输效率。

这里，说明以往的天线。图10是以往的天线的顶视图。在以往例中，从轴连接部66将电流的路径进行2分支，该轴连接部66是与成为向天线60供给电流的的电流源的天线轴（未图示）联结的联结部。采取如下方式：分支后的电流分别经由从轴连接部66向纸面横向延伸而弯曲一次至天线平板63的导电路径64、以及从轴连接部66向纸面横向延伸而弯曲两次至天线平板63的导电路径65，作为独立的电流而在图10中的圆盘状所示的天线平板63上合流。在以往例中，矢量地合成经由导电路径64从纸面下侧来的高频电流、和经由导电路径65从纸面右侧来的高频电流，在天线平板63上流过多样的电流，以获得使所产生的电磁波的分布多样化的效果为目的。

但是，根据本发明的研究可知，在以往例的天线中，在到天线平板63的导电路径64、65中也流过电流，因此产生不能忽视其影响的水平的电磁波。

在作为表面积比天线平板63还小的细的路径的导电路径64、65中由于其表面积小，导致相对地电流容易变大，进而作为电磁波而发射出的每单位面积的能量（功率密度）变大。

即，从作为供电部的天线轴到轴附近的导电路径64、65的正上方的部分相对容易被加热，会导致加热不均。

本实施方式的天线20鉴于如上所述的以往例而构成。图4是实施方式的加热烹调器的天线的顶视图，是用于结构性地说明天线20的图。

首先，从结构性的侧面说明天线20。

如图4所示，天线20作为整体由平板状的导体构成，连接到天线轴22。该天线20设为平板面相对于加热室1的底面大致平行，收容于天线室10。

天线20具备有：两个隙缝天线31、32（将两者统称为第一天线）、圆盘状的天线平板41（第二天线）、将天线平板41与隙缝天线31连接起来的导电路径42（第一导电路径）、以及将天线平板41与隙缝天线32连接起来的导电路径43（第二导电路径）。在天线20的中心部设置有用于垂直地联结天线轴22的轴连接部21。天线20通过以轴连接部21为中心保持大致水平地进行旋转，从而将照射到被加热物7的高频波均衡化，并由此实现加热的均衡化。

隙缝天线31、隙缝天线32分别具备有形成在导体部31a、32a的长方形状或者圆弧状的狭缝孔31b、狭缝孔32b（开口部）。隙缝天线31、32将该狭缝孔31b、32b作为高频波的放射部。特别是，在狭缝孔31b、32b的长度为使用波长的大致1/2的长度的情况下进行共振，能够放射强的高频波。隙缝天线31、32各自的外形大致为扇形，在与扇形的半径相当的边31c、32c上连接有导电路径42、43。另外，在本实施方式中，以作为天线20的中心部的轴连接部21为中心对称地配置两个隙缝天线31、32。

天线平板41是如后述那样能够放射高频波的放射部。在本实施方式中，天线平板41是圆盘状，配置于隙缝天线31与隙缝天线32在同一平面上所夹着的大致扇形的区域。天线平板41的直径为比隙缝天线31的边31c的长度短一些的长度。天线平板41通过从第一天线2进行分支而得到的导电路径42和导电路径43而连接到第一天线。在本实施方式中，天线平板41通过导电路径42与一方的隙缝天线31连接，通过导电路径43与另一方的隙缝天线32连接。

导电路径42与导电路径43在相对于天线平板41的中心部大致错开90°的位置在同一面内与天线平板41连接。另外，被构成为：相对于从导电路径42与天线平板41的连接点42a到轴连接部21的距离L1，从导电路径43与天线平板41的连接点43a到轴连接部21的距离L2更长。由于这样构成，在本实施方式中，当将隙缝天线31的边31c与导电路径42的连接点设为连接点42b、隙缝天线32的边32c与导电路径43的连接点设为连接点43b时，从连接点42b到轴连接部21的距离比从连接点43b到轴连接部21的距离更短。

天线平板41配置在被大致扇形的隙缝天线31与隙缝天线32夹着的扇形的区域中，并且将天线平板41与隙缝天线31、32连接起来的导电路径42、43连接到隙缝天线31、32的边31c、32c。通过这样的配置关系，能够不弯曲而直线状地形成导电路径42、43，能够缩短导电路径42、43的路径长度。

接着，说明天线20的功能性的侧面。图5是实施方式的天线的顶视图，是用于功能性地说明天线20的图。图6是实施方式的加热烹调器的天线上的高频波传播的示意图，图7是实施方式的加热烹调器的天线平板上的表面电流的迁移图。

参照图5、图6、图7说明天线20的功能性的侧面。

如图6所示，从隙缝天线31、32通过以横切狭缝孔31b、32b的面为平面的直线偏振波100来发射高频波。将放射该高频波的狭缝孔31b、32b称为第一放射部30。并且，将隙缝天线31、32之上称为具有强的电场的强电场区域F（参照图5）。在本实施方式中，通过将能够放射强的高频波的隙缝天线31、32设置两个地方，能够提高来自天线20的放射效率，能够提高被加热物7的加热效率。

接着，说明来自天线平板41的电场放射。

相对于天线平板41，在将导电路径42、43视为电流源的情况下，因为将几何学的电流源的配置错开90°而导入，因此在天线平板41上表面电流的矢量显著变化，能够向各个方向放射高频波。

而且，被导入到天线平板41上的高频波设置为使各自离作为导入位置的天线轴22的距离（L1、L2）不同，能够导入相位错开90°的电流。并且，通过合成所导入的电流，能够产生可圆环状地放射高电场的圆偏振波101。将该天线平板41称为第二放射部40。

这里，使用图7来说明圆偏振波发生原理。图7是表示流过天线平板41上的电流的图，实线是流过天线平板41上的电流，虚线表示从各个导电路径流入流出的电流。另外，虚线的长度表示电流的大小。

通过高频波激发的电流以流过的方向针对每相位90°而反转的方式振荡（oscillate）。例如从相位0°的纸面下侧流入的来自导电路径43的入射向下流动得大，但是随着相位变为相位22.5°、45°，该电流变小，之后电流的流动方向开始反转，在相位90°成为以与相位0°相同的大小反向流动的电流。

从纸面下侧与从右侧流动的电流的合成如在天线平板41上以实线示出的那样，作为合成电流，针对每个相位使其流动的方向依次变化。作为结果，在相位变化180°的过程中在天线平板41上流动的电流的方向旋转一周。

即，伴随电流的运动而产生的在纸面垂直方向产生的电磁波使强电场部分圆环状地伴随相位而移动。

如图6所示，通过从天线平板41发射的圆偏振波101，虽然与从隙缝天线31发射的能量相比弱一些，但能够发射出具有中等程度的能量的高频波。该高频波具有在天线平板41中特别是电流容易流过的端部相对强的倾向。将该天线平板41的圆盘部分的外周端部称为具有中等程度电场强度的中等电场区域G（参照图5）。

此外，在使流入天线平板41上的电流的相位错开90°时，例如能够采取通过电磁场仿真软件等进行分析并确认从而改变导电路径42、导电路径43的位置和长度等的手段。

图8是说明实施方式的天线旋转时的电场分布的示意图。参照图5、图8来说明使天线20进行旋转时的电场分布。

首先，如图5所示，以轨迹C表示使天线20进行旋转时的、隙缝天线31、32的强电场区域F的中心部的轨迹。另外，将使天线20进行旋转时的、天线平板41的中等电场区域G的外端部和内端部附近的轨迹分别称为轨迹D、轨迹E。

如图8所示，通过天线20进行旋转，强电场区域F增强了轨迹C的区域的电场，因此隙缝天线31、32的正上方部分的电场具有同心圆状地增强的倾向。因而，离置于隙缝天线31、32的正上方的天线20极其近的被加热物7也以相同的倾向被加热。另外，通过天线20进行旋转，中等电场区域G增强了轨迹D与轨迹E之间的区域的电场，因此天线平板41的正上方部分的电场也具有同心圆状地增强的倾向。

这样，通过天线20进行旋转，通过强电场区域F形成相对狭窄的范围的环状的电场区域F1，通过中等电场区域G形成相对宽范围的环状的电场区域G1。强电场区域F和中等电场区域G的范围及位置相互不同，因此基于强电场区域F的环状的电场区域F1与基于中等电场区域G的环状的电场区域G1重复，但是电场区域F1与电场区域G1不一致。对天线20的正上方的旋转区域，与轨迹C同时地从圆周状的轨迹D、轨迹E发射电场，因此变为从天线20的旋转区域的宽范围发射电场。由于从宽范围发射电场，因此能够向被加热物7提供高效且均匀的温度上升效果。例如，在只设置了隙缝天线31、32的情况下，在从轨迹C错开的位置没有加热要素，因此导致加热相对地变弱。但是，通过如本实施方式那样设置天线平板41作为第二放射部，从而与只由隙缝天线31、32构成的情况相比，能够实现均衡化的加热。

如以上那样，根据本实施方式，具备：隙缝天线31、32，将形成于与天线轴22联结的导体部31a、32a的狭缝孔31b、32b作为第一放射部30；导电路径42、43，从隙缝天线31、32进行2分支而得到；以及第二天线，将连接到导电路径42、43的天线平板41作为第二放射部。

在本实施方式中，构成为从作为供电部的天线轴22经由第一天线（隙缝天线31、32）而连接导电路径42以及导电路径43，因此与以往例所示的天线的导电路径64、65相比能够较短地构成导电路径42、43，几乎没有来自相同部分的电场放射，还能够抑制加热局部地增强的弊病。因而，能够抑制向导电路径42以及导电路径43的电场集中，能够抑制导电路径42、43的劣化。

另外，从连接到天线轴22的隙缝天线31、32向狭缝孔31b、32b上部的相对狭窄的范围放射强的电场，另一方面从天线平板41向相对宽的范围放射中等程度的强度的电场。这样，通过设置电场强度不同的放射部，能够使天线20上的电场放射的强度多样化。例如，通过使第一放射部30与第二放射部40的电场放射的范围不同，具有使天线20上的电场放射的强度变化的效果。另外，通过调整第一放射部30和第二放射部40的范围和配置，还能够将天线20上的电场放射的强度进一步均匀化。

另外，因为设置有两个隙缝天线31、32，所以旋转时的重心稳定，天线20的平面部分在旋转时晃动减少，动作稳定。另外，隙缝天线31、32设置在相对于作为天线20的中心的轴连接部21对称的位置。通过这样，能够将隙缝天线31与隙缝天线32的距离拉开。因而，能够抑制从隙缝天线31、32分别放射的高频波的相互作用，能够从各自的隙缝天线31、32高效地放射高频波。这样，通过两个隙缝天线31、32能够实现重心稳定和高效的高频波发射。

另外，在本实施方式中，使天线20旋转时的第一放射部30的轨迹、与第二放射部40的轨迹不同。即，如图8所示，基于第一放射部30的强电场区域F的环状的电场区域F1与基于第二放射部40的中等电场区域G的环状的电场区域G1重复，但是两电场区域不一致。因此，能够向天线20上的宽范围放射电场，因此能够抑制加热不均。

另外，在本实施方式中，在第二放射部40中放射电场矢量周期性地变化的圆偏振波。因此，能够使入射到被加热物7的微波的方向多样化，具有提高加热不均抑制效果的效果。

此外，在上述实施方式中，以狭缝孔31a和狭缝孔32a位于同一半径上的情况为例进行了说明，但是还能够配置于在半径方向相互错的位置。在这种情况下，需要将狭缝孔31a与狭缝孔32a的狭缝的长度设为相同，因此扇形的角度相互不同，但是具有进一步抑制加热不均的效果。

另外，此时为了取得重量的平衡，也可以使扇形的角度大的狭缝孔的半径方向的长度比另一个狭缝孔的半径方向的长度短。

另外，在上述实施方式中，示出了设置两个隙缝天线31、32的例子，但是也能够设为设置一个隙缝天线（第一天线）的结构。图9是说明实施方式的其它的天线的顶视图。当将图9所示的天线20和图4所示的天线进行对比时，在图9所示的天线20不具有狭缝孔31b的点上不同。例如，在如果设置两个隙缝天线则加热过强那样的情况下，有时如图9所示地设置一个隙缝天线32而只从狭缝孔32b放射高频波，由此能够使加热更均衡化。另外，也可以设置三个以上的隙缝天线。另外，也可以对一个隙缝天线（第一天线）设置多个开口部而构成多个放射部。另外，也可以设置多个第二放射部。

此外，在将作为未图示的加热装置的辐射加热器设置在加热室顶面、或在背面设置热风加热器、或设置蒸汽生成装置的基础上，还能够与本发明的高频加热进行组合。另外，还能够使用设置在加热室内的温度检测装置等根据被加热物的完成状态进行包括电力停止的加热控制。

Claims (7)

1.一种高频加热装置，其特征在于，具备：

加热室，收纳被加热物；

高频振荡器，振荡出用于加热被加热物的高频波；

波导管，引导从所述高频振荡器振荡出的高频波；

天线轴，使所述波导管内的高频波进行传播；

平板状的天线，与所述天线轴联结并且大致平行地配置在所述加热室底部，使高频波扩散到所述加热室内；以及

旋转驱动单元，经由所述天线轴使所述天线进行旋转，

其中，所述天线具备：

第一天线，将形成在与所述天线轴联结的导体部的开口部作为第一放射部；

第一导电路径以及第二导电路径，从所述第一天线进行2分支而得到；以及

第二天线，将与所述第一导电路径以及第二导电路径连接的平板部作为第二放射部。

2.根据权利要求1所述的高频加热装置，其特征在于，

使所述天线轴旋转时的由所述第一放射部规定的旋转的轨迹与由所述第二放射部规定的旋转的轨迹不同。

3.根据权利要求1或者2所述的高频加热装置，其特征在于，

具备多个所述第一放射部和所述第二放射部中的一方或者双方。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的高频加热装置，其特征在于，

具备以与所述天线轴联结的联结部为中心而构成为对称形状的一对所述第一天线，

对一个所述第一天线连接有所述第一导电路径，并且对另一个所述第一天线连接有所述第二导电路径。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的高频加热装置，其特征在于，

使从与所述天线轴联结的联结部到所述平板部与所述第一导电路径的连接点的距离、和从与所述天线轴联结的联结部到所述平板部与所述第二导电路径的连接点的距离不同。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的高频加热装置，其特征在于，

相对于所述平板部的中心，所述第一导电路径和第二导电路径连接到几何学上错开90°的位置。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的高频加热装置，其特征在于，

从所述第一导电路径向所述第二放射部入射的高频波的相位、与从所述第二导电路径向所述第二放射部入射的高频波的相位错开大致90°。

Images