CN103609197B - 微波加热装置 - Google Patents
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Abstract
在本发明的微波加热装置中,多个微波放射部(108)在与加热室相对的波导管的管壁处以具有对称轴的方式配置,在波导管(106)内传送的微波在末端部(107)处进行反射并在波导管内产生了驻波(303)的状态下,由驻波产生的流过管壁的波导管壁电流与该微波放射部的开口部交叉的位置关于该对称轴对称。
Description
技术领域
本发明涉及微波炉等微波加热装置,尤其涉及在用于向加热室内部放射微波的构造上具有特征的微波加热装置。
背景技术
作为利用微波对被加热物进行加热处理的微波加热装置的代表性装置,存在微波炉。在微波炉中,微波供给单元中产生的微波被放射到金属制的加热室的内部,通过所放射的微波对加热室内部的被加热物进行加热处理。
作为现有的微波炉中的微波供给单元,使用了磁控管。由磁控管生成的微波经由波导管从微波放射部放射到加热室内部。当加热室内部的微波的电磁场分布(微波分布)不均匀时,存在不能均匀地对被加热物进行微波加热的问题。
作为均匀地对加热室内部的被加热物进行加热的手段,有使载置被加热物的工作台旋转而使被加热物在加热室内部旋转的构造、固定被加热物而使放射微波的天线旋转的构造、或者使用相位器改变来自微波供给单元的微波的相位的构造。一般使用具备这样构造的微波加热装置。
例如,在现有的微波加热装置中,有的微波加热装置具有如下构造:在波导管内部配置有可旋转的天线、天线轴等,通过电机使该天线旋转的同时对磁控管进行驱动,由此减少加热室内的微波分布的不均匀。
此外,在日本特开昭62-64093号公报(专利文献1)中记载有其他结构的微波加热装置。在该专利文献1中提出了如下的微波加热装置:该微波加热装置在磁控管的上部设置有可旋转的天线,使来自送风风扇的风吹到该天线的叶片,由此利用该送风风扇的风力使天线旋转,使加热室内的微波分布变化。
作为具有相位器的例子,在美国专利第4301347号说明书(专利文献2)中记载了如下的微波加热装置:该微波加热装置减少了进行微波加热的被加热物的加热不均,并且实现了成本削减和供电部的空间节省。在该专利文献2中,提出了具有将圆偏振波放射到加热室内部的单一微波放射部的微波加热装置。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本特开昭62-064093号公报
【专利文献2】美国专利第4301347号说明书
发明内容
发明所要解决的课题
在具有上述现有结构的微波加热装置中,要求具有尽可能简单的构造,并且要求高效、均匀地对被加热物进行加热。但是,在至今为止提出的现有结构中,不能满足这些要求,在构造上、高效化以及均匀化等方面,存在各种问题。
此外,在微波加热装置特别是微波炉中,高输出化的技术开发不断发展,在日本国内,额定高频输出为1000W的产品已经商品化。微波炉不是通过热传导对食品进行加热,微波炉作为商品的显著特征在于能够使用介质加热直接对食品进行加热的便利性。但是,对微波炉而言,尚未解决不均匀加热的状态下的高输出化会导致不均匀加热的问题更加明显。
作为现有的微波加热装置存在的构造上的问题,可以列举下述两点。
第一点是,为了减少不均匀加热而需要使用让工作台或天线旋转的驱动机构,因此必须确保旋转空间、以及用于使工作台或天线旋转的电机等驱动源的设置空间,阻碍了微波炉的小型化。
第二点是,为了使工作台或天线稳定地旋转,需要将该天线设置在加热室的上部或下部,在构造上特定部件的配置受到限制。
在微波加热装置的微波照射室内设置工作台或相位器的旋转机构等会降低可靠性。因此,要求实现不需要这些机构的微波加热装置。
而且,在减少了进行微波加热的被加热物的不均匀加热(加热不均)并且实现了制造成本削减和供电部的空间节省的专利文献2所记载的微波加热装置中,也存在如下问题。对于专利文献2中公开的、具有将圆偏振波放射到加热室内部的单一微波放射部的微波加热装置,虽然拥有不具备旋转机构的优点,但是存在不能通过微波加热实现充分的均匀加热的问题。
本发明是为了解决上述现有技术中的问题而完成的,其目的在于,提供一种能够在不使用旋转机构的情况下对被加热物进行均匀的微波加热的微波加热装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的微波加热装置具有:收纳被加热物的加热室;微波供给部,其用于向所述加热室供给微波;波导管,其用于将从所述微波供给部供给的微波传送到所述加热室;以及多个微波放射部,它们用于将在所述波导管内传送的微波放射到所述加热室内,所述多个微波放射部在与所述加热室相对的所述波导管的管壁处以具有对称轴的方式配置,在所述波导管内传送的微波在末端部处进行反射而在所述波导管内产生了驻波的状态下,由所述驻波产生的流过所述管壁的波导管壁电流与该微波放射部交叉的位置关于该对称轴对称。
在如上述那样构成的本发明的一个方式的微波加热装置的结构中,能够在不使用旋转机构的情况下对被加热物进行均匀的微波加热。
发明效果
在本发明的微波加热装置中,配置成将在波导管内传送的微波设为驻波状态,在该状态下微波放射部具有对称性地截止在波导管壁流过的电流,构成为从微波放射部将微波放射到加热室内。这样构成的本发明的微波加热装置在对被加热物的加热中,能够从微波放射部进行具有对称性的微波放射,还能够在不使用旋转机构的情况下给被加热物带来均匀的加热分布。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的微波加热装置的剖视图。
图2是示出本发明的实施方式1的微波加热装置的立体图。
图3是说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的微波放射部与驻波之间的关系的图。
图4是说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的驻波与波导管壁电流之间的关系的图。
图5是说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的从微波放射部输出的微波与波导管壁电流之间的关系的图。
图6是示出本发明的实施方式1的微波加热装置中的微波放射部与在波导管壁流过的电流的交叉位置对称的对称轴的说明图。
图7是说明本发明的实施方式1的微波加热装置中的对称轴与加热室之间的关系的图。
图8是说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的驻波稳定部的配置的图。
图9是示出本发明的实施方式3的微波加热装置中的微波放射部的说明图。
图10是示出本发明的实施方式3的微波加热装置中的微波放射部的说明图。
图11是示出本发明的实施方式4的微波加热装置中的微波放射部的说明图。
图12是在图9所示的微波加热装置的结构的情况下将较小块状的被加热物载置到加热室中央时的说明图。
图13是在本发明的实施方式4的微波加热装置的结构的情况下将较小块状的被加热物载置到加热室中央时的说明图。
图14是示出本发明的实施方式5的微波加热装置中的微波放射部的说明图。
图15是说明本发明的实施方式5的微波加热装置中的微波放射部的电流截止有效宽度的图。
图16是示出本发明的实施方式6的微波加热装置中的微波放射部的说明图。
图17是说明本发明的实施方式6的微波加热装置中的微波放射部的配置的图。
图18是简化本发明的实施方式6的微波加热装置中的微波放射部的配置来说明微波放射部的功能的图。
图19是简化本发明的实施方式6的微波加热装置中的微波放射部的配置来说明微波放射部的功能的图。
具体实施方式
在本发明的第1方式的微波加热装置中,具有:收纳被加热物的加热室;微波供给部,其用于向所述加热室供给微波;波导管,其用于将从所述微波供给部供给的微波传送到所述加热室;以及多个微波放射部,它们用于将在所述波导管内传送的微波放射到所述加热室内,所述多个微波放射部在与所述加热室相对的所述波导管的管壁处以具有对称轴的方式配置,在所述波导管内传送的微波在末端部处进行反射而在所述波导管内产生了驻波的状态下,由所述驻波产生的流过所述管壁的波导管壁电流与该微波放射部交叉的位置关于该对称轴对称。
在这样构成的本发明的第1方式的微波加热装置中,在将来自微波放射部的微波放射到加热室内进行被加热物的加热时,能够从微波放射部进行具有对称性的微波放射,能够进行使得成为均匀的加热分布的加热。
在本发明的第2方式的微波加热装置中,所述第1方式的所述对称轴配置在所述波导管的微波传送方向上的所述加热室的中央。这样构成的本发明的第2方式的微波加热装置成为如下结构:在加热室内进行反射而照射被加热物的微波,也能够成为具有对称性的放射。
在本发明的第3方式的微波加热装置中,在所述波导管内具有驻波稳定部,以使所述第1或第2方式的所述波导管内的所述驻波的产生位置稳定。这样在本发明的第3方式的微波加热装置中,能够在微波放射部与波导管壁电流之间的位置关系中保持期望的状态,持续形成稳定的均匀加热分布。
在本发明的第4方式的微波加热装置中,在与所述驻波的波节对应的位置处设置有多个所述第3方式的所述驻波稳定部,所述驻波稳定部的间隔被设定为从所述微波供给部供给到所述波导管并在波导管内传送的微波的管内波长的大致一半。这样在本发明的第4方式的微波加热装置中,通过驻波稳定部维持的驻波成为容易存在于波导管内的波长,能够不困难地形成驻波。因此,本发明的第4方式的微波加热装置能够实现高效的微波传送,能够以高效的状态进行均匀的加热分布。
在本发明的第5方式的微波加热装置中,所述第1~第4方式中的任意一个方式的所述微波放射部具有放射圆偏振波的开口形状。这样在本发明的第5方式的微波加热装置中,从微波放射部向加热室内放射出具有扩展度的微波,从而能够以更大的范围对被加热物均匀地放射微波。
本发明的第6方式的微波加热装置将所述第1~第5方式中的任意一个方式构成为,所述波导管中的从所述微波供给部到所述末端部的微波传送距离为在所述波导管内传送的微波的管内波长的四分之一的整数倍。这样在本发明的第6方式的微波加热装置中,能够产生具有容易存在于波导管内的波长的驻波,因此即使从微波放射部放射微波,也能够稳定地维持波导管内的驻波。
在本发明的第7方式的微波加热装置中,所述第1~第5方式中的任意一个方式的所述微波放射部由形成于所述波导管的开口部构成,所述开口部形成于不与所述对称轴交叉的位置处。这样在本发明的第7的方式的微波加热装置中,能够防止如下情况:从开口部直接向例如载置于加热室中央的马铃薯那样的较小块状的被加热物放射微波从而微波集中在被加热物下部。
在本发明的第8方式的微波加热装置中,所述第7方式的与所述对称轴相邻的所述微波放射部的开口部的宽度被设定得比不与所述对称轴相邻的所述微波放射部的开口部的宽度大。这样在本发明的第8方式的微波加热装置中,能够抑制从微波放射部放射的微波的量,缓和对例如载置于加热室中央的马铃薯那样的较小块状的被加热物下部的微波集中。
本发明的第9方式的微波加热装置在均等配置所述第7方式的所述多个微波放射部的情况下,在相邻的所述微波放射部的间隔比在所述波导管内传送的微波的管内波长的四分之一大时,将与所述对称轴相邻的所述微波放射部的间隔构成为比所述均等配置时的间隔窄。这样在本发明的第9方式的微波加热装置中,能够变更从微波放射部放射的微波的放射方向,缓和对例如载置于加热室中央的马铃薯那样的较小块状的被加热物下部的微波集中。
以下,参照附图来说明本发明的微波加热装置的优选实施方式。另外,虽然在以下实施方式的微波加热装置中对微波炉进行说明,但微波炉只是例示,本发明的微波加热装置不限于微波炉,还包含利用了介质加热的加热装置、含水垃圾处理机或半导体制造装置等微波加热装置。此外,本发明包含适当组合在以下叙述的各实施方式中说明的任意结构的结构,在组合后的结构中起到各自的效果。并且,本发明不限于在以下实施方式中说明的具体的微波炉的结构,基于同样的技术思想的结构也包含在本发明中。
(实施方式1)
图1是示出本发明的实施方式1的微波加热装置即微波炉的剖视图。在图1中,101是壳体,102是被加热物,103是收纳被加热物102的加热室,104是用于载置被加热物103的载置部;105是用于向加热室103供给微波的微波供给部,106是用于将从微波供给部105供给的微波传送到加热室103的波导管,107是处于波导管106中的传送方向的末端且被封闭的末端部,108是用于向加热室103放射在波导管106内传送的微波的微波放射部。另外,载置部104采用了玻璃板,微波供给部105采用了磁控管,波导管106采用了方形波导管,微波放射部108采用了开口部,该开口部是形成在波导管106的与加热室103相对的面即管壁上的贯通孔,从而能够容易地实现作为实施方式1的微波加热装置的微波炉的结构。
图2是作为实施方式1的微波加热装置的微波炉的立体图。在图2中,201是用于向加热室103中放入被加热物102或者从加热室103中拿出被加热物102的门,图2中示出了门201为敞开状态的微波加热装置。
图3的(a)是示出波导管106的概略立体图,图3的(b)是示出产生了驻波303的波导管106的侧面剖视图,图3的(c)是形成于波导管106的上表面(与加热室103相对的面)的微波放射部108的概略结构图。此处,说明为将微波放射部108设为设置于波导管106的上表面(上部管壁)的开口部,其具有将存在于波导管106内的微波放射到加热室103内的功能。
下面,经过以下的5个步骤对本发明的实施方式1的微波加热装置进行说明。
(1)微波加热装置的概略动作的说明。
(2)微波加热装置中的驻波的存在方式的说明。
(3)在驻波状态下的波导管流过的波导管壁电流的说明。
(4)从微波放射部输出的微波与波导管壁电流之间的关系的说明。
(5)具有波导管壁电流与微波放射部交叉的位置对称的对称轴带来的效果说明。
[(1)微波加热装置的概略动作]
首先,说明微波加热装置的概略动作。在由使用者将被加热物102配置在加热室103内的载置部104上并指示了开始加热时,该微波加热装置从作为微波供给部105的磁控管向波导管106内供给微波。被供给到波导管106内的微波在末端部107处进行反射,从而如图3所示,在加热室3下方的波导管106内产生微波的驻波303。这样在波导管106内产生了驻波作为微波供给源的状态下,从形成于波导管106的与加热室103相对的面的微波放射部108向加热室103内放射微波。其结果,该微波加热装置对被加热物102进行加热处理。
[(2)微波加热装置中的驻波的存在方式]
接着说明微波加热装置中的驻波的存在方式。在图3所示的具有被封闭的末端部107的波导管106内传送微波的情况下,在波导管106内沿微波传送方向302形成有驻波303。波导管106由于末端部107被封闭,因此末端部107处的驻波303的振幅被固定为0(波节)。
如图3的(b)所示的波导管106的右端所示,图1所示的微波供给部105的供给侧(输出端侧)是表现出驻波303的振幅最大值的自由端(波腹)。因此,关于波导管106内产生的驻波303的波长λn,可以使用图3的(a)所示的波导管106中的微波传送方向302的长度c(从微波供给部105的供给部(输出端)到末端部107的微波传送距离)和表示驻波模式的自然数s,通过用下述(式1)表示的式子,将λ设为驻波303的波长λn来简单地进行运算。
[式1]
例如,当将微波传送方向302的长度c设为346mm并应用上述(式1)的式子时,驻波303的波长λn和驻波303的间隔(λn/2)分别如下述的(表1)所示。
【表1】
此处,存在于波导管106内的驻波303是基于微波供给部105供给的振荡频率的波。因此,存在于波导管106内的驻波数是采取在波导管106内传送的波呈现自然状态的存在方式,成为最容易存在的状态。当设来自微波供给部105的波长为λ(λ=(光速)/(振荡频率))、波导管106的截止波长为λc(λc=2×a:a为波导管宽度(参照图3的(a))时,在波导管106内传送的波的管内波长λg如下述(式2)所示的式子那样表示。
[式2]
在微波供给部105的振荡频率为2.46[GHz]、波导管106的宽度为100[mm]的情况下,当将这些数值代入到上述(式2)的式子时,管内波长成为λg=153.86[mm]。因此,根据上述的(表1),在波导管106内存在s=5、驻波间隔(λn/2)为76.9[mm]的图3的(b)所示的驻波303。但是,在实际的波导管106中,当微波供给部105的入口状况、或者末端部107的状态不是理想状态时,也可能得到运算值前后的状态(该情况下,s=4、s=6),因此关于实际的波导管106内的驻波303的准确波长,可靠的是实际测量波导管106内的振幅。
另外,如前所述,为了在从微波放射部108放射微波之后也使得波导管106内产生的驻波303稳定地存在,驻波波长λn成为在波导管106内传送的波呈现的状态、即成为取与管内波长λg相同的值的状态即可。在这样的状态时,在波导管106内传送时的波与产生了驻波时的波为相同波长,因此可以说是不产生不协调状态的最稳定的状态。因此,当确定微波传送方向302的长度即c(从微波供给部105的输出端到末端部107的微波传送距离)时,在对(式1)的式子进行变形而得到的下述(式3)所示的式子中,对波长λ代入管内波长λg(≒λn:在实施方式1的情况下为153.86[mm]),对s代入希望波导管106内存在的驻波状态(在实施方式1的情况下为s=5),由此能够形成即使从微波放射部108进行了微波放射也能够在波导管106内稳定维持驻波303的条件。
[式3]
[(3)在驻波状态下的波导管流过的波导管壁电流]。
接着,对在波导管106内产生了驻波303的状态下的波导管106流过的波导管壁电流进行说明。
关于驻波状态下的波导管106的壁电流,与驻波303的波腹对应的位置(301)成为电流的流出点或流入点。另外,电流的流出点、或流入点产生于波导管106中的与微波传送方向垂直的方向(波导管106的宽度方向:图3的(a)中的用长度a表示的方向)的大致中央。
作为驻波状态下的波导管壁电流,从电流的流出点流向流入点。因此,存在如下电流:在与相邻的波腹和波腹对应的两个位置的管壁间流过的电流;以及在隔着波导管侧壁形成有微波放射部108的面(放射部形成面)中的和波腹对应的位置、与所述放射部形成面相对的面(放射部形成相对面)中的和波腹对应的位置之间流过的电流。
在图4中,(a)是波导管106的侧面剖视图,示出驻波状态的波导管106内的驻波303的产生状态,(b)和(c)示出形成有微波放射部108的面(放射部形成面)中的波导管壁电流的产生状态。此处,对应于驻波303的波腹处的振幅反复最大和最小的状态,波导管106的波导管壁电流反复图4的(b)所示的状态和图4的(c)所示的状态。即,如图4的(b)和(c)所示,在波导管壁电流中,反复电流朝相反方向流动的状态。
[(4)从微波放射部输出的微波与波导管壁电流之间的关系]
接着,对从微波放射部108输出的微波与波导管壁电流之间的关系进行说明。
在图5中,(a)是示出在波导管106内产生的驻波303的侧面剖视图,(b)是示出当存在驻波303时在波导管106流过的波导管壁电流的图。图5的(c)是为了说明如图5的(b)所示那样波导管壁电流与微波放射部108的开口部交叉时的微波放射,而取微波放射部的一部分进行说明的图。
说明以下情况:如图5的(a)所示,在波导管106内存在驻波,如图5的(b)所示,以截止波导管壁电流的方式形成有开口部501作为微波放射部108。在这样的形成有开口部501的情况下,如图5的(c)所示,通过开口部501截止波导管壁电流502,由此与产生的电场503、以及开口部501下的磁场504(波导管壁电流在与磁场垂直的方向流过)垂直的方向成为微波放射方向505,向加热室103内放射微波。
[(5)具有波导管壁电流与微波放射部交叉的位置对称的对称轴的带来的效果]
接着,参照图6和图7说明波导管壁电流与微波放射部108交叉的位置(交点)对称所带来的效果。在图6中,(a)是示出驻波状态的波导管106的侧面剖视图,(b)是示出波导管106的与加热室103相对的放射部形成面的俯视图,(c)是示出放射部形成面处的波导管壁电流的流动的图。此外,图7的(a)是示出驻波状态的波导管106的侧面剖视图,图7的(b)是示出以来自波导管106的微波放射成为对称的方式将波导管106配置到加热室103中的例子的俯视图。
如前所述,通过由作为微波放射部108的开口部501截止波导管壁电流而朝向加热室103内放射微波。因此,在如图6的(a)所示那样波导管106内存在驻波303的状态下,在波导管106的放射部形成面上形成图6的(b)所示的微波放射部108,从而如图6的(c)所示,波导管壁电流在放射部形成面流过。如图6的(c)所示,在实施方式1的微波加热装置中设为了如下配置:具有对称轴601,微波放射部108与流过波导管壁的波导管壁电流进行交叉的位置(交点)关于该对称轴601对称。在这样构成的微波加热装置中,能够从微波放射部108进行具有对称性的微波放射,能够给被加热物带来均匀的加热分布。
另外,波导管壁电流如图6所示那样从驻波303的波腹到波腹之间往返,因此能够通过实际测量波导管106内的驻波303来确定波腹位置,并使用所得到的波腹位置确定波导管壁电流与微波放射部108之间的位置关系,容易地确认波导管壁电流与微波放射部108的交点的对称性。
此外,此时,能够通过如图7所示那样将对称轴601配置成与波导管106的微波传送方向302上的加热室中央701(图7所示的加热室103中的左右方向的中央)一致,对加热室103的中央(微波传送方向中的中央)具有对称性地进行均匀的微波放射。在这样构成的微波加热装置中,能够使在加热室103的内壁面进行反射而照射被加热物102的微波也具有对称性。
而且,在微波放射部108关于波导管106的微波传送方向302上的波导管轴702(中心轴)具有对称性的情况下,如果将波导管轴702配置到加热室103的大致中心,则能够进一步增加图7中的左右方向的对称性以及上下方向(加热室103的前后方向)的对称性,能够进一步提高加热室103中的对称的加热性能。
如上所述,在实施方式1的微波加热装置中,配置成将在波导管106内传送的微波设为驻波状态,微波放射部108的开口部501具有对称性地截止此时在波导管壁流过的电流。从这样构成的微波放射部108向加热室103内放射微波,从而对被加热物102进行加热,因此能够从微波放射部108进行具有对称性的微波放射,能够给被加热物102带来均匀的加热分布。
此外,在实施方式1的微波加热装置中,多个微波放射部108具有对称轴601以进行具有对称性的微波放射,并将该对称轴601配置在加热室103的中央,由此能够使在加热室103内进行反射而照射被加热物102的微波也具有对称性。
另外,在实施方式1中,以图6所示的开口形状对微波放射部108的开口部的形状进行了说明,但本发明不限于这种开口形状,只要是可放射微波的形状即可。
在实施方式1的结构中,能够通过将波导管106中的从微波供给部105到末端部107的微波传送距离设为管内波长的四分之一(λg/4)的整数倍,而产生与容易存在于波导管106内的管内波长相同波长的驻波。因此,即使从微波放射部108进行微波放射也能够将驻波303稳定地维持在波导管106内。
(实施方式2)
以下,对本发明的实施方式2的微波加热装置进行说明。在实施方式2的微波加热装置中,与上述实施方式1的微波加热装置的不同点为:在波导管中具有驻波稳定单元。
在以下的实施方式2的微波加热装置的说明中,对具有与实施方式1的微波加热装置中的结构要素相同功能、结构的结构要素标注相同标号,其详细说明适用实施方式1的说明。此外,实施方式2中的基本动作与上述实施方式1中的动作相同,因此在以下的说明中,对与实施方式1中的动作不同的动作、作用等进行说明。
图8是示出本发明的实施方式2的微波加热装置中的驻波稳定单元即驻波稳定部的配置说明图。在图8中,(a)是示出驻波状态的波导管106的侧面剖视图,(b)是示出波导管106的放射部形成面的俯视图,(c)是示出放射部形成面上的波导管壁电流的流动的图。
在实施方式2中,如图8所示,在波导管106内的存在驻波的波节的位置处沿着波导管轴802配置了驻波稳定部801。波导管轴802是与波导管106中的传送方向平行的中心轴。
另外,作为驻波稳定部801,能够通过使用具有圆筒形状、且由金属构成的部件,容易地实现该结构。另外,作为驻波稳定部801,只要是能够存在于波导管106内的驻波303的波节位置附近、且形成振幅为0点(波节)的结构,则可以是任何结构。因此,作为驻波稳定部801,例如可以是将波导管106的内壁面突出加工成型为凸状的结构、或安装了四棱柱形状的金属的结构。此外,驻波稳定部801只要是处于波导管106内的存在驻波的波节的位置,则不一定需要沿着波导管轴802进行配置。此外,可以对一个波节设置多个驻波稳定部801。
通过将驻波稳定部801配置到波导管106内的预定位置,驻波稳定部801的金属面发挥固定端那样的作用,因此在设置有驻波稳定部801的位置处振幅为0,形成了驻波303的波节。因此,通过将驻波稳定部801设置于与要产生的驻波303的波节位置对应的位置处,则在波导管106内形成预先想定的期望的驻波303。并且,在从微波放射部108向加热室101内放射微波时,即使产生驻波303失去平衡那样的状态,在再次形成稳定的驻波303的过程中,也能够在相同位置稳定地形成驻波303。利用该作用,如在上述实施方式1中说明那样,与微波放射部108和波导管壁电流交叉的位置(交点)相关的对称轴601(参照图6的(b)和图7的(b))稳定。因此,在实施方式2的微波加热装置中,能够稳定地持续利用基于微波放射的均匀加热分布,其中,该微波放射通过由微波放射部108截止波导管壁电流而产生。
此外,如在上述实施方式1中说明那样,存在于波导管106内的驻波数是采取在波导管106内传送的波呈现自然状态的存在方式,为最容易存在的稳定状态。因此,关于驻波稳定部801的配置,也能够通过使用根据微波供给部105的波长(λ)和波导管106的宽度(a)计算出的管内波长(λg)的大致一半的间隔,以容易存在于波导管106内的波长不困难地形成可利用驻波稳定部801的效果维持的驻波303。其结果,在实施方式2的微波加热装置中,成为能够实现高效的微波放射、能够实现稳定的微波放射的结构。
如上所述,在实施方式2的微波加热装置中,通过设置具有将振幅形成为0点(波节)的功能的驻波稳定部801,能够稳定产生固定在该波节位置的驻波303。因此,在实施方式2的结构中,能够保持微波放射部108与波导管壁电流之间的关系,持续形成稳定的均匀加热分布。
此外,在波导管106内,能够通过将设置驻波稳定部801的间隔设定为微波的管内波长(λg)的大致一半,以容易存在于波导管106内的波长不困难地形成可利用驻波稳定部801维持的驻波303,其中,所述微波从微波供给部105被供给到波导管106,并在波导管106内进行传送。因此,在实施方式2的微波加热装置中,能够实现高效的微波放射,能够以高效的状态实现均匀的加热分布。
另外,作为在实施方式2中说明的驻波稳定单元的驻波稳定部801还同样能够应用到在本说明书中说明的其他实施方式中,在被应用的实施方式中成为能够进行更加高效的微波放射、能够在高效的状态下实现加热分布的均匀化的结构。
(实施方式3)
以下,对本发明的实施方式3的微波加热装置进行说明。在实施方式3的微波加热装置中,与上述实施方式1的微波加热装置的不同点为微波放射部的结构,微波放射部具有放射圆偏振波的结构。
在以下的实施方式3的微波加热装置的说明中,对具有与实施方式1以及实施方式2的微波加热装置中的结构要素相同功能、结构的结构要素标注相同标号,其详细说明适用关于实施方式1和实施方式2的说明。此外,实施方式3中的基本动作与上述实施方式1和实施方式2中的动作相同,因此在以下的说明中,对与实施方式1和实施方式2中的动作不同的动作、作用等进行说明。
图9示出了本发明的实施方式3的微波加热装置的波导管106中的微波放射部108相对于波导管106内的驻波303的微波放射部108的形成位置。在图9中,(a)是示出驻波状态的波导管106的侧面剖视图,(b)是示出波导管106的放射部形成面的俯视图,(c)是示出放射部形成面上的波导管壁电流的流动的图。
在实施方式3的结构中,将微波放射部108设为图9所示那样的放射圆偏振波的开口形状。圆偏振波是在移动通信和卫星通信领域中广泛使用的技术,作为身边的使用例,可以举出ETC(Electronic Toll Collection System)“不停车自动收费系统”等。圆偏振波是电场的偏振面根据时间变化而相对于电波的行进方向进行旋转的微波,具有如下特征:当形成圆偏振波时,电场的方向根据时间持续变化,因此放射到加热室103内的微波的放射角度也持续变化,而电场强度的大小不随时间变化。由此,与现有的微波加热装置中使用的线偏振波的微波加热相比,能够大范围地分散地放射微波,从而能够对被加热物进行均匀的微波加热。特别是圆偏振波对周向进行均匀加热的倾向较强。另外,圆偏振波根据旋转方向被分类为右旋偏振波(CW:clockwise,顺时针)和左旋偏振波(CCW:counter clockwise,逆时针)这两种,但两者的加热性能没有差异。
实施方式3的微波加热装置利用了驻波303,但在从微波放射部108放射微波、且驻波失去了平衡后到再次返回到稳定驻波的期间内将产生行进波。因此,通过将微波放射部108设为放射圆偏振波的开口形状,能够利用上述特长,使加热室103内的加热分布进一步均匀化。另外,为了从设置于方形波导管106的微波放射部108输出圆偏振波,如图9所示,微波放射部108的开口形状具有如下形状:使具有宽度的直线状的两条狭缝在彼此的中央交叉,各个狭缝相对于微波传送方向302倾斜了45度。此外,该微波放射部108需要配置于不与波导管106的微波传送方向302的波导管轴(波导管106中的与微波传送方向302平行的中心轴)901交叉的位置处。
如上所述,在实施方式3中,通过将微波放射部108设为放射圆偏振波的形状,从微波放射部108向加热室103内放射出具有扩展度的微波,从而能够以更大的范围对被加热物102均匀地放射微波。
另外,在实施方式3中,以图9所示的开口形状说明了放射圆偏振波的微波放射部108的形状,但作为本发明中的开口形状,不限于图9所示的形状,只要是放射圆偏振波的形状即可。
此外,在图9所示的微波放射部108中,以关于波导管轴901对称的配置进行了说明,但也可以使用图10所示那样的由关于波导管轴1001为不对称的配置构成的微波放射部108。图10示出了实施方式3的微波加热装置的波导管106中的微波放射部108的另一配置,是在波导管轴1001的两侧交替形成了微波放射部108的开口形状的例子。
在图10中,(a)是示出驻波状态的波导管106的侧面剖视图,(b)是示出波导管106的放射部形成面的俯视图,(c)是示出放射部形成面上的波导管壁电流的流动的图。能够通过如图10所示那样构成微波放射部108,根据加热室等的规格对该加热室进行期望的微波放射。
(实施方式4)
以下,对本发明的实施方式4的微波加热装置进行说明。在实施方式4的微波加热装置中,与上述实施方式1的微波加热装置的不同点为微波放射部的结构。
在以下的实施方式4的微波加热装置的说明中,对具有与实施方式1~实施方式3的微波加热装置中的结构要素相同功能、结构的结构要素标注相同标号,其详细说明适用关于实施方式1~实施方式3的说明。此外,实施方式4中的基本动作与上述实施方式1~实施方式3中的动作相同,因此在以下的说明中,对与实施方式1~实施方式3中的动作不同的动作、作用等进行说明。
图11是本发明的实施方式4的微波加热装置的相对于波导管106中的驻波303的微波放射部108的配置说明图。在图11中,(a)是示出驻波状态的波导管106的侧面剖视图,(b)是示出波导管106的放射部形成面的俯视图,(c)是示出放射部形成面上的波导管壁电流的流动的图。
在实施方式4中,如图11的(c)所示,将微波放射部108的开口部设置于不与对称轴601交叉的位置。观察上述图9的(c)所示的微波放射部108的配置结构、和图11的(c)所示的微波放射部108的配置结构可知,微波放射部的开口部与波导管壁电流的交点不同。对如下情况进行说明:图9的(c)和图11的(c)均成为了波导管电流在对称轴601与波导管轴901的交点处最集中的状态,但是由于微波放射部108的开口部与波导管电流的交点不同,对较小的块状的被加热物102的微波放射中产生差异。
一般而言,在微波加热装置中,推荐在微波的加热室内分布容易变为比较良好的加热室103中的载置部104的中心(以下简称作加热室103的中央)载置被加热物102。例如,在如上述图9的(c)所示那样微波放射部108的开口部与对称轴601交叉的情况下,不仅在波导管壁电流最集中的加热室103的中央容易产生加热集中,在波导管106内传送的微波在经过开口部被放射后,从微波放射部108以最近的距离直接照射被加热物102。该状况下,在将马铃薯那样的较小块状的被加热物102载置到加热室103内的情况下,成为加热集中在被加热物102的下部从而容易产生过加热的状况(参照图12)。图12示出了在图9所示的微波放射部108的配置结构中,对马铃薯那样的较小块状的被加热物102进行加热时的状态。此时,示出了将马铃薯那样的较小块状的被加热物102配置到波导管106中的对称轴601与波导管轴901的交点的正上方、即加热室103的中央的状况。
为了避免产生图12所示那样的过加热的状况,图11所示的微波放射部108的配置结构比较有效。如果如图11的(c)所示那样设为将微波放射部108的开口部设置于不与对称轴601交叉的位置的结构,则即使在波导管壁电流最集中的加热室103的中央载置了马铃薯那样的较小块状的被加热物102,也能够避免在波导管106内传送的微波被直接放射到离微波放射部108最近距离的被加热物102的状况。因此,在图11所示的微波放射部108的配置结构中,能够防止加热集中于被加热物102的下部从而成为过加热的状况(参照图13)。图13示出了在图11所示的微波放射部108的配置结构中,对马铃薯那样的较小块状的被加热物102进行加热时的状态。此时,示出了将马铃薯那样的较小块状的被加热物102配置到波导管106中的对称轴601与波导管轴901的交点的正上方、即加热室103的中央的状况。
如上所述,在实施方式4的微波加热装置的结构中,能够通过将构成微波放射部108的开口部设置于不与对称轴601交叉的位置,防止微波直接放射到载置于加热室103的中央的较小块状的被加热物102的下部。
另外,在实施方式4的微波加热装置的结构中,为了使波导管106内的驻波稳定,可以如在上述实施方式2中说明那样,在波导管106内配置作为驻波稳定单元的驻波稳定部801。
此外,在实施方式4的微波加热装置的结构中,如果通过在封闭了微波放射部108的状态下测定波导管106的波导管轴方向上的电场分布,确定波导管106内的驻波状态,以与所得到的驻波状态对应的方式设定对称轴601,则能够通过实验确定对称轴601。
此外,在实施方式4的微波加热装置中,为了能够提高容易作为被加热物102的载置位置而被推荐的加热室103的中央的加热效率,也可以如下述那样设定对称轴601。如果在加热室103的中央载置了想作为加热基准的负载量的被加热物102(例如放入到直径19厘米的圆柱容器中的1L的水)的状态下,通过测定波导管106内的电场分布确定波导管106内的驻波状态,并以与在此得到的驻波状态对应的方式设定对称轴601,则成为与加热基准负载对应的对称轴601。并且如果在在此得到的驻波状态下的波节位置处设定驻波稳定部801,则能够设定适合于加热基准负载的驻波配置。
另外,在实施方式4的结构中,在从加热室103的壁面上的凹凸构造、和对于使用者而言用于载置被加热物102的便利性等观点出发,而不将被加热物102的推荐载置位置设为加热室103的中央的情况下,可以结合其规格,将对称轴601设为偏离加热室103中央的位置处。
(实施方式5)
以下,对本发明的实施方式5的微波加热装置进行说明。在实施方式5的微波加热装置中,与上述实施方式1的微波加热装置的不同点为微波放射部的结构。
在以下的实施方式5的微波加热装置的说明中,对具有与实施方式1~实施方式4的微波加热装置中的结构要素相同功能、结构的结构要素标注相同标号,其详细说明适用实施方式1~实施方式4的说明。此外,实施方式5中的基本动作与上述实施方式1~实施方式4中的动作相同,因此在以下的说明中,对与实施方式1~实施方式4中的动作不同的动作、作用等进行说明。
图14是本发明的实施方式5的微波加热装置的相对于波导管106中的驻波303的微波放射部108的配置说明图。在图14中,(a)是示出驻波状态的波导管106的侧面剖视图,(b)是示出波导管106的放射部形成面的俯视图,(c)是示出放射部形成面上的波导管壁电流的流动的图。
在实施方式5的结构中,如图14所示,将与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的宽度(交叉的各狭缝的宽度)设定得比不与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的宽度大(宽)。
如在上述实施方式1中使用图5说明那样,微波放射部108的开口部截止管壁电流,由此产生电场503(参照图5的(c))。其结果,在与开口部下方的磁场504(波导管壁电流在与磁场垂直的方向流过)垂直的微波放射方向505上,经过微波放射部108的开口部将微波放射到加热室103内。
图15示出了微波放射部108的开口部的形状,(b)所示的开口部形状是将宽度形成得比(a)所示的开口部形状大的例子。如图15所示,在将微波放射部108的开口部的宽度从(a)所示的开口部501A增大(增宽)为(b)所示的开口部501B那样时,用于截止波导管壁电流的电流截止有效宽度1502(参照图15的(b))比电流截止有效宽度1501(图15的(a))窄。因此,在图15的(b)所示的微波放射部108的开口部501B中,抑制了通过截止波导管壁电流而产生的电场的产生,抑制了从该开口部501B的微波放射。
能够通过应用上述特性,将与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部501B的宽度设定得比不与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部501A的宽度大,抑制从与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部501B放射的微波的量,缓和向载置于加热室103中央的马铃薯那样的较小块状的被加热物102下部的微波集中。
另外,关于上述特性,本发明人通过实验确认到:在被加热物102是马铃薯那样的较小块状的被加热物的情况下尤其起到较大的作用。
如上所述,在实施方式5的微波加热装置中,将与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的宽度设定得比不与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的宽度大(宽)。通过这样构成,实施方式5的微波加热装置能够抑制从与对称轴601相邻的微波放射部108放射的微波量,缓和向载置于加热室103中央的马铃薯那样的较小块状的被加热物102下部的微波集中。
另外,在实施方式5的微波加热装置的结构中,为了使波导管106内的驻波稳定,可以如在上述实施方式2中说明那样,在波导管106内配置作为驻波稳定单元的驻波稳定部801。
此外,在实施方式5的微波加热装置的结构中,如果通过在封闭了微波放射部108的状态下测定波导管106的波导管轴方向上的电场分布,确定波导管106内的驻波状态,以与所得到的驻波位置对应的方式设定对称轴601,则能够通过实验确定对称轴601。
此外,在实施方式5的微波加热装置中,为了能够提高容易作为被加热物102的载置位置而被推荐的加热室103中央的加热效率,可以如下述那样设定对称轴601。如果在加热室103中央载置了想作为加热基准的负载量的被加热物102(例如放入到直径19厘米的圆柱容器中的1L的水)的状态下,通过测定波导管106内的电场分布确定波导管106内的驻波状态,并以与因此而得到的驻波位置对应的方式设定对称轴601,则成为与加热基准负载对应的对称轴601。并且如果在在此得到的驻波状态下的波节位置处设定驻波稳定部801,则能够设定适合于加热基准负载的驻波配置。
另外,在实施方式5的结构中,在从加热室103的壁面上的凹凸构造、和对于使用者而言用于载置被加热物102的便利性等观点出发,而不将被加热物102的推荐载置位置设为加热室103中央的情况下,可以结合其规格,将对称轴601设为偏离加热室103中心的位置处。
另外,通过在实验上将开口部的放大幅度的效果增大10%左右,作为实际的烹调结果,能够确认到目视可见的效果,放大幅度可以将10%以上作为基准。
在实施方式5的微波加热装置中,具有如下结构:通过如上述那样将与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的宽度设定得比不与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的宽度大,可靠抑制向较小块状的被加热物102下部的微波集中。该结构关系到扩大加热室中央附近的开口部的开口面积,因此不仅抑制向小负载的加热集中,还存在以下效果:提高对放置于加热室103中央的负载较大的被加热物102(例如,如放入到直径19厘米的圆柱容器中的1L的水那样,是由极性分子构成、具有整体较大的大小且容易吸收来自开口部的微波的负载)的加热效率。
(实施方式6)
以下,对本发明的实施方式6的微波加热装置进行说明。在实施方式6的微波加热装置中,与上述实施方式1的微波加热装置的不同点为微波放射部的结构。
在以下的实施方式6的微波加热装置的说明中,对具有与实施方式1~实施方式5的微波加热装置中的结构要素相同功能、结构的结构要素标注相同标号,其详细说明适用实施方式1~实施方式5的说明。此外,实施方式6中的基本动作与上述实施方式1~实施方式5中的动作相同,因此在以下的说明中,对与实施方式1~实施方式5中的动作不同的动作、作用等进行说明。
图16是本发明的实施方式6的微波加热装置的相对于波导管106中的驻波303的微波放射部108的配置说明图。在图16中,(a)是示出驻波状态的波导管106的侧面剖视图,(b)和(c)是示出波导管106的放射部形成面的俯视图,(d)是示出在(c)所示的放射部形成面上的加热室的中央载置了被加热物时的波导管壁电流的流动的图。
在实施方式6的微波加热装置中,如图16的(c)所示,比均等配置间隔更窄地设定与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的间隔。图16的(b)是示出将多个微波放射部108的开口部均等配置在波导管106的放射部形成面上的情况的图。图16的(c)示出了实施方式6的结构,示出了如下结构:在均等配置时的相邻的微波放射部108的配置间隔比管内波长的四分之一(λg/4)大的情况下,将与对称轴601相邻的微波放射部108的间隔设定得比均等配置间隔窄。
如上所述,在实施方式6的微波加热装置中,将与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的间隔设为比其他微波放射部108的开口部窄,如图16的(d)所示,能够缓和在加热室103中央载置马铃薯那样的较小块状的被加热物102时的向被加热物102下部的加热集中。以下使用图17和图18说明该加热集中的缓和理由。
图17的(a)是与图16的(c)相同的图,示出了将与对称轴601相邻的微波放射部108的开口部的间隔设定得比均等配置间隔狭的状态。在缩窄了隔着对称轴601相对的开口部(501a、501b、501c、501d)的间隔的相邻的微波放射部108中,如图17的(b)和图17的(c)所示,能够分解为斜向配置的两组开口部(501a、501c和501b、501d)。并且,斜向配置的开口部(501a、501c和501b、501d)成为与一般公知的方向性结合器中的开口配置相同的配置。此处,以说明能够缓和对被加热物102下部的加热集中的情况为目的,因此为了简化说明,如图18的(g)所示,关于方向性结合器的原理,使用简单的结构说明基本的思路。
图18的(g)示出了上下并列配置的第1波导管1801和第2波导管1802,是通过第1微波放射部1803和第2微波放射部1804连接第1波导管1801和第2波导管1802的简单结构。
在图18中,示出了通过第1微波放射部1803和第2微波放射部1804的两个开口部连接并列设置的第1波导管1801和第2波导管1802的状态。在图18中,1805是第1波导管1801的输入部,1806是第1波导管1801的输出部,1807和1808是第2波导管的输出部。此外,1809是从第1微波放射部1803直接放射微波的第1直接放射位置,1810是从第2微波放射部1804放射的微波朝向第2波导管的输出部1807行进并到达至第1微波放射部1803的第1到达位置,1811是从第2微波放射部1804直接放射微波的第2直接放射位置,1812是从第1微波放射部1803放射的微波朝向第2波导管的输出部1808行进并到达至第2微波放射部1804的第2到达位置。
在图18的(g)所示的状态下,图18的(a)是从第1微波放射部1803直接放射的微波在第1直接放射位置1809处的微波波形,图18的(b)是从第2微波放射部1804放射的微波处于第1到达位置1810时的微波波形,图18的(c)是图18的(a)和图18的(b)的合成波形,振幅为0。振幅为0的理由是因为:从第1波导管1801的输入部1805传送且通过第2微波放射部1804放射的微波在到达第1到达位置1810之前,在第1微波放射部1803到第2微波放射部1804的距离(λg/4)之间往返,因此与从第1微波放射部1803直接放射的第1直接放射位置的微波相比,错开半波长(λg/2)的相位进行了合成。因此,图18的(a)和图18的(b)的合成波形的振幅为0。另外,该合成波形表示从第1微波放射部1803放射的正上方的输出。
另一方面,图18的(d)是从第2微波放射部1804放射的微波在第2直接放射位置1811处的微波波形,图18的(e)是从第1微波放射部1803放射的微波到达了第2到达位置1812时的微波波形,图18的(f)是图18的(d)和图18的(e)的合成波形,振幅是图18的(d)和图18的(e)的2倍。振幅成为2倍的理由是因为:从第1微波放射部1803放射的微波到达第2到达位置1812为止的移动距离与从第2微波放射部1804放射的微波到达第2直接放射位置1811为止的距离相同,以相同相位进行了合成。另外,该合成波形表示第2微波输出部正上方的输出。
如果观察图18中的(c)和(f)的微波波形和(g)的结构,则能够理解以下情况:通过利用方向性结合器的特性配置微波放射部,来自微波放射部的输出具有方向性地朝向被两个微波放射部夹着的区域的外侧进行放射。
接着,使用图19说明被第1微波放射部1803和第2微波放射部1804夹着的区域中的振幅。在图19中,也与上述图18同样地使用简单的结构说明思路。图19的(d)示出了上下并列配置的第1波导管1801和第2波导管1802,是通过第1微波放射部1803和第2微波放射部1804连接第1波导管1801和第2波导管1802的简单结构。
在图19中,1901是包含第1微波放射部1803和第2微波放射部1804之间的中点的与传送方向垂直的中心线。图19的(a)是从第1微波放射部1803放射的微波朝向第2波导管1802的输出部1808行进并到达中心线1901时的微波波形,图19的(b)是从第2微波放射部1804放射的微波朝向第2波导管1802的输出部1807行进并到达中心线1901时的微波波形,图19的(c)是图19的(a)和图19的(b)的合成波形。合成后的波的振幅比图19的(a)和图19的(b)的单独的振幅大、比方向性结合后的2倍的振幅小。
因此,在将微波放射部(1803、1804)的开口部设为利用了方向性结合器的特性的配置的情况下,放射方向朝被第1微波放射部1803和第2微波放射部1804夹着的区域的外侧扩展,所夹着的区域的合成振幅也稍稍减弱。因此,在两个微波放射部(1803和1804)之间放置了马铃薯那样的较小块状的被加热物时,能够缓和对该被加热物下部的微波集中。
另外,在实际的微波加热装置中,从第1波导管1801的微波放射部1803放射的目的地不是第2波导管1802而是具有较大空间的加热室103。因此,在该较大空间中传播的微波的波长不是波导管的管内波长(λg),而是微波供给部的振荡波长(λ)。因此,即使在将两个微波放射部配置成管内波长(λg)的四分之一波长的距离,有时也不会成为理想的方向性结合状态。此外,两个微波放射部的间隔有时也会由于微波放射部中的开口部的形状(大小)的制约,而无法接近至四分之一波长。
但是,在这种情况下,也优选设为如下结构:将与对称轴601(参照图16)相邻的微波放射部108的开口部的间隔以尽可能接近管内波长的四分之一波长的方式设定得比均等配置时的间隔窄。通过这样构成,如图16的(d)所示那样在加热室103的中央载置马铃薯那样的较小块状的被加热物102时,能够缓和对被加热物102下部的加热集中。该情况可通过实验确认。
如上所述,在实施方式6的微波加热装置中,在均等配置了微波放射部108时的相邻的微波放射部108的间隔大于管内波长的四分之一(λg/4)的情况下,能够通过将与对称轴601相邻的微波放射部108的间隔设为比均等配置间隔窄,而变更微波放射部108的微波放射方向,缓和向载置于加热室103中央部的较小块状的被加热物102下部的微波集中。
另外,在实施方式6的微波加热装置的结构中,为了使波导管106内的驻波稳定,可以如在上述实施方式2中说明那样,在波导管106内配置作为驻波稳定单元的驻波稳定部801。
此外,在实施方式6的微波加热装置的结构中,如果通过在封闭了微波放射部108的状态下测定波导管106的波导管轴方向上的电场分布,确定波导管106内的驻波状态,以与所得到的驻波位置对应的方式设定对称轴601,则能够通过实验确定对称轴601。
此外,在实施方式6的微波加热装置中,为了能够提高容易作为被加热物102的载置位置而被推荐的加热室103中央的加热效率,可以如下述那样设定对称轴601。如果在加热室103的中央载置了想作为加热基准的负载量的被加热物102(例如放入到直径19厘米的圆柱容器中的1L的水)的状态下,通过测定波导管106内的电场分布确定波导管106内的驻波状态,并以与在此得到的驻波位置对应的方式设定对称轴601,则成为与加热基准负载对应的对称轴601。并且如果于在此得到的驻波状态下的波节位置处设定驻波稳定部801,则能够设定适合于加热基准负载的驻波配置。
另外,在实施方式6的结构中,在从加热室103的壁面上的凹凸构造、和对于使用者而言用于载置被加热物102的便利性等观点出发,而不将被加热物102的推荐载置位置设为加热室103中央的情况下,可以结合其规格,将对称轴601设为偏离加热室103中心的位置。
如上所述,在实施方式6的微波加热装置中,具有如下结构:通过将与对称轴601相邻的微波放射部108的间隔设为比均等配置间隔窄,变更从微波放射部108的微波放射方向,缓和对载置于加热室103中央部的较小块状的被加热物102下部的微波集中。该结构可将加热室中央附近的开口部的开口面积设为相同,因此不仅抑制向小负载的加热集中,还存在以下效果:维持对放置于加热室中央的负载较大的被加热物102(例如,如放入到直径19厘米的圆柱容器中的1L的水那样,是由极性分子构成、具有整体较大的大小且容易吸收来自开口部的微波的负载)的加热效率。
本发明的微波加热装置配置成将在波导管内传送的微波设为驻波状态,在该状态下微波放射部具有对称性地截止在波导管的管壁流过的波导管壁电流。在这样构成的本发明的微波加热装置中,在将来自微波放射部的微波放射到加热室内进行被加热物的加热时,能够从微波放射部进行具有对称性的微波放射,能够在不使用驱动机构的情况下对被加热物进行均匀的加热分布。
此外,在本发明的微波加热装置中,能够通过将设定为进行具有对称性的微波放射的对称轴配置到加热室的中央,由此使在加热室内进行反射而提供到被加热物的微波也具有对称性。
并且,在本发明的微波加热装置中,设置了具有生成振幅为0点(波节)的功能的驻波稳定单元即驻波稳定部,通过从微波放射部放射微波,使得不会发生驻波失去平衡、驻波的波腹和波节的位置发生移动的情况。该驻波稳定部固定在波导管中的与驻波的波节对应的位置,使驻波的产生位置稳定。由于这样设置了驻波稳定部,因此能够在微波放射部与波导管壁电流之间的位置关系中保持期望的状态,能够持续形成稳定的均匀加热分布。
此外,在波导管内,将多个驻波稳定部的间隔设定为了从微波供给部传送到波导管内的微波的管内波长的大致一半,因此通过驻波稳定部维持的驻波成为容易存在于波导管内的波长,能够不困难地形成驻波。因此,本发明的微波加热装置能够实现高效的微波传送,能够以高效的状态进行均匀的加热分布。
此外,本发明的微波加热装置通过将微波放射部设为放射圆偏振波的形状,从微波放射部向加热室内放射出具有扩展度的微波,从而能够以更大的范围对被加热物均匀地放射微波。
此外,通过将波导管中的从微波供给部到末端部的微波传送距离设为管内波长的四分之一(λg/4)的整数倍,能够产生具有容易存在于波导管内的波长的驻波。因此,本发明的微波加热装置即使从微波放射部进行微波放射也能够将驻波稳定地维持在波导管内。
此外,本发明的微波加热装置由于形成于微波放射部的开口部不与对称轴交叉的位置处,因此能够防止如下情况:从开口部直接向载置于加热室中央部的马铃薯那样的较小块状的被加热物放射微波从而微波集中在被加热物下部。
此外,本发明的微波加热装置通过将与对称轴相邻的微波放射部的开口部的宽度设定得比不与对称轴相邻的微波放射部的开口部的宽度大,能够抑制从微波放射部放射的微波的量,缓和对载置于加热室中央部的马铃薯那样的较小块状的被加热物下部的微波集中。
此外,本发明的微波加热装置通过将与对称轴相邻的微波放射部的间隔设定得比均等配置时的间隔窄,能够对从微波放射部的微波放射方向进行变更,缓和对载置于加热室中央部的马铃薯那样的较小块状的被加热物下部的微波集中。
产业上的可利用性
本发明的微波加热装置能够向被加热物均匀照射微波,因此能够有效利用于进行食品的加热加工和杀菌等的微波加热装置等。
标号说明
101:壳体;102:被加热物;103:加热室;104:载置部;105:微波供给部;106:波导管;107:末端部;108:微波放射部;201:门;301:波导管内驻波波腹位置;302:微波传送方向;303:驻波;501:开口部;502:电流(波导管壁电流);503:电场;504:磁场;505:微波放射方向;601:对称轴;701:微波传送方向上的加热室中央;702:波导管轴;801:驻波稳定部。
Claims (6)
1.一种微波加热装置,其具有:
收纳被加热物的加热室;
微波供给部,其用于向所述加热室供给微波;
波导管,其用于将从所述微波供给部供给的微波传送到所述加热室;
多个微波放射部,它们用于将在所述波导管内传送的微波放射到所述加热室内;以及
所述波导管内的驻波稳定部,
在所述波导管内传送的微波在末端部处进行反射而在所述波导管内产生了驻波的状态下,
所述驻波稳定部是为了使所述波导管内的所述驻波的产生位置稳定而设置的,
在与所述驻波的波节对应的位置处设置有多个所述驻波稳定部,所述驻波稳定部的间隔被设定为从所述微波供给部供给到所述波导管并在波导管内传送的微波的管内波长的一半,
所述多个微波放射部在与所述加热室相对的所述波导管的管壁处以具有对称轴的方式配置,由所述驻波产生的流过所述管壁的波导管壁电流与该微波放射部交叉的位置关于该对称轴对称,
该微波加热装置构成为,所述波导管中的从所述微波供给部到所述末端部的微波传送距离为在所述波导管内传送的微波的管内波长的四分之一的整数倍,即使从所述微波放射部进行了微波放射也能够在所述波导管内稳定维持驻波。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置,其中,
所述对称轴配置在所述波导管的微波传送方向上的所述加热室的中央。
3.根据权利要求1或2所述的微波加热装置,其中,
所述微波放射部具有放射圆偏振波的开口形状。
4.根据权利要求1或2所述的微波加热装置,其中,
所述微波放射部由形成于所述波导管的开口部构成,所述开口部形成于不与所述对称轴交叉的位置处。
5.根据权利要求4所述的微波加热装置,其中,
与所述对称轴相邻的所述微波放射部的开口部的宽度被设定为比不与所述对称轴相邻的所述微波放射部的开口部的宽度大。
6.根据权利要求4所述的微波加热装置,其中,
该微波加热装置构成为,在均等配置所述多个微波放射部的情况下相邻的所述微波放射部的间隔比在所述波导管内传送的微波的管内波长的四分之一大时,与所述对称轴相邻的所述微波放射部的间隔比所述均等配置时的间隔窄。
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