CN105144839A - 微波加热装置 - Google Patents
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Abstract
微波加热装置具有:加热室,其收纳被加热物;微波产生部,其产生微波;传输部,其传输由微波产生部产生的微波;波导管构造天线,其将从传输部传输的微波放射到加热室;以及旋转驱动部,其以使波导管构造天线旋转的方式对其进行驱动,在波导管构造天线的形成波导管构造的壁面上形成有微波吸出开口。
Description
技术领域
本发明涉及对被加热物放射微波而进行介质加热的微波炉等微波加热装置。
背景技术
作为代表性的微波加热装置的微波炉将从作为代表性的微波产生部的磁控管放射的微波提供到金属制的加热室的内部,对放置于加热室内部的被加热物进行介质加热。
近些年来,使收纳食品的空间底面平坦化,能够沿左右排列两种食品进行加热的便利性较高的产品得以实用化。然而在同时加热两种食品的情况下,例如,在同时加热冷冻食品和室温食品的情况下,室温食品会较早地加热完毕。因此,为了同时完成两种食品,就必须集中加热温度较低的食品。这种情况下,不需要均匀加热整个加热室内的功能,而需要能够集中加热局部的功能。已知如下的作为实现这种功能的技术,在加热室底面的大致中央处配置具有旋转轴的旋转天线,根据由红外线传感器检测到的仓内温度分布,进行旋转天线的停止位置控制(例如,参照专利文献1、专利文献2)。
这里,旋转天线被设计为向外的指向性以旋转轴为中心而变高,从而在烹饪两种食品等的情况下使旋转天线朝向低温侧的食品停止时,能够集中加热食品。作为旋转天线的局部加热性能尤为优良的结构,已知图34~图37所示的波导管构造天线1、11、21(参照专利文献1、2)。图34、35示出专利文献1所记载的波导管构造天线1,图36、37示出专利文献2所记载的波导管构造天线11、21。
波导管构造天线1、11、21具有构成为包围被提供微波的耦合轴2、12、22的箱形的波导管构造3、13、23。构成波导管构造3、13、23的壁面具有:与耦合轴2、12、22连接的上壁面4、14、24;以及封闭上壁面4、14、24的周围3方的侧壁面5a~5c、15a~15c、25a~25c。构成波导管构造3、13、23的壁面还在侧壁面5a~5c、15a~15c、25a~25c的外侧,具有与加热室底面6、16、26隔开微小间隙地平行形成的凸缘7、17、27。壁面还形成仅在一个方向的前端大幅开放的前端开放部8、18、28。在这种结构中,仅从前端开放部8、18、28放射大部分微波,从而强化了微波朝前端开放部8、18、28侧的指向性。此外,根据这种微波的供给方式,以耦合轴2、12、22为中心进行旋转,因此有时也被称作旋转波导管方式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭60-130094号公报
专利文献2:日本特许2894250号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,所述现有的微波加热装置仅从波导管构造天线的前端开放部8、18、28放射微波,因此尽管能够对接近前端开放部8、18、28的被加热物进行局部加热,然而在远离前端开放部8、18、28时难以进行加热。因此,关于波导管构造天线1、11、21的局部加热性能,在以耦合轴2、12、22为中心的旋转方向(周向)上,能够通过对准前端开放部8、18、28的朝向来进行控制,然而在半径方向上难以进行控制,仅能够对接近前端开放部8、18、28的部位进行局部加热。例如,存在将被加热物放置于比前端开放部8、18、28接近耦合轴2、12、22的位置处的情况、以及放置于比前端开放部8、18、28远离耦合轴2、12、22的位置处的情况。这种情况下,会产生被加热物中的接近前端开放部8、18、28的部位被较强加热,而离前端开放部8、18、28较远的部位未被充分加热那样的加热分布。被加热物的放置位置根据使用者的喜好而变化,因此将前端开放部8、18、28配置在离耦合轴2、12、22何种程度的距离处就成为困难的问题。如果将前端开放部8、18、28与耦合轴2、12、22的距离设计得较短,则无法对放置于加热室内的靠近端部的被加热物进行局部加热。另一方面,如果将前端开放部8、18、28与耦合轴2、12、22的距离设计得较长,则无法对放置于加热室内的靠近中央处的被加热物进行局部加热。从而会产生这种两难境地。
本发明的目的在于解决所述课题,提供一种关于被旋转控制的波导管构造天线的局部加热性能,在旋转的半径方向上也具备控制性,能够根据被加热物的放置位置进行局部加热的微波加热装置。
用于解决课题的手段
为了解决所述现有的课题,本发明的微波加热装置具有:加热室,其收纳被加热物;微波产生部,其产生微波;传输部,其传输由微波产生部产生的微波;波导管构造天线,其将从传输部传输的微波放射到加热室;以及旋转驱动部,其以使波导管构造天线旋转的方式对其进行驱动,在波导管构造天线的形成波导管构造的壁面上形成有微波吸出开口。
发明的效果
根据本发明,关于被旋转控制的波导管构造天线的局部加热性能,在旋转的半径方向上也具备控制性,能够根据被加热物的放置位置进行局部加热。
附图说明
图1是本发明实施方式1的微波加热装置的主视剖视图。
图2是实施方式1的微波加热装置的俯视剖视图。
图3是说明波导管的图。
图4A是以波导管的末端部作为放射边界的仿真结果,且是仿真模型的俯视结构图。
图4B是以波导管的末端部作为放射边界的仿真结果,且是仓内的电场强度分布的俯视剖视图。
图5A是吸出效果的仿真模型中的线偏振波模型的俯视剖视图。
图5B是吸出效果的仿真模型中的圆偏振波模型的俯视剖视图。
图5C是吸出效果的仿真模型的主视剖视图。
图6A是开口长度和放射电力的特性图,且是线偏振波的特性图。
图6B是开口长度和放射电力的特性图,且是圆偏振波的特性图。
图7是比较基于偏振方式的吸出效果差异的特性图。
图8是表示电介质的波长压缩与基于开口尺寸的放射之间的关系的示意图。
图9是基于食品的微波吸出效果的示意图。
图10是根据偏振方式比较开口长度和放射量的特性图。
图11是根据开口形状和配置调查产生的偏振波的仿真结果。
图12是根据产生圆偏振波的开口形状比较开口长度和放射量的特性图。
图13是基于开口形状的电磁场的电荷量的示意图。
图14是表示相对于缝隙数的电荷量或吸出效果的示意图。
图15A是表示吸出效果的实用图的微波加热装置的主视剖视图,是在开口上存在食品、且吸出了微波的示意图。
图15B是表示吸出效果的实用图的微波加热装置的主视剖视图,是在开口上不存在食品、且未吸出微波的示意图。
图16是本发明实施方式2的波导管构造天线的俯视图。
图17是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图18是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图19是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图20是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图21是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图22是本发明其他实施方式的微波吸出开口的结构图。
图23是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图24是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图25是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图26是本发明其他实施方式的波导管构造天线的结构图。
图27是本发明其他实施方式的波导管构造天线的结构图。
图28是本发明其他实施方式的波导管构造天线的结构图。
图29是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图30是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图31是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图32是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图33A是本发明其他实施方式的波导管构造天线的俯视图。
图33B是本发明其他实施方式的波导管构造天线的主视剖视图。
图34是现有专利文献1的微波加热装置的主视剖视图。
图35是专利文献1的波导管构造天线的俯视图。
图36是现有专利文献2的波导管构造天线的俯视图。
图37是专利文献2的波导管构造天线的俯视图。
具体实施方式
第1发明的微波加热装置具有:加热室,其收纳被加热物;微波产生部,其产生微波;传输部,其传输由微波产生部产生的微波;波导管构造天线,其将从传输部传输的微波放射到加热室;以及旋转驱动部,其以使波导管构造天线旋转的方式对其进行驱动,在波导管构造天线的形成波导管构造的壁面上形成有微波吸出开口。由此,基于微波吸出开口附近的食品载置有无等,从微波吸出开口的微波吸出效果会发生变化。因此,关于波导管构造天线的局部加热性能,在半径方向上也具备控制性,能够根据被加热物的放置位置进行局部加热。
第2发明的微波加热装置特别地构成为,还具有耦合轴,该耦合轴将从第1发明的传输部传输的微波耦合于波导管构造天线,在波导管构造天线的前端,形成有以放射通过耦合轴而耦合的微波的方式开放的前端开放部。由此,在波导管构造天线中,能够从前端开放部和微波吸出开口的两方放射微波,因此能够进行更灵活的微波放射。
第3发明的微波加热装置特别地构成为,第1或第2发明的微波吸出开口根据附近的介电常数变化进行微波的吸出。由此,能够根据被加热物的配置有无等改变介电常数,进行微波的吸出。
第4发明的微波加热装置特别地构成为,第1~第3中的任意一个发明的微波吸出开口的最大长度在微波产生部产生的微波的波长的1/4以上且1/2以下。通过如上设定微波吸出开口的大小,能够使得在加热室中未配置被加热物时不从微波吸出开口放射微波,而在加热室中配置有被加热物时从微波吸出开口放射微波。因此,能够进行更有效率的微波放射。
第5发明的微波加热装置特别地构成为,第1~第4中的任意一个发明的微波吸出开口被配置为从壁面的宽度方向中央偏离,且具有放射圆偏振波的形状。由此,通过将微波作为圆偏振波放射,能够进行更均匀的微波放射,并且能够提升利用微波吸出开口的吸出效果。
第6发明的微波加热装置特别地构成为,第1~第5中的任意一个发明的微波吸出开口具有2条缝隙交叉的形状。由此,能够更可靠地将微波作为圆偏振波放射,因此能够进行更均匀的微波放射。
第7发明的微波加热装置特别地构成为,沿着波导管构造天线的延伸方向设置有多个第1~第6中的任意一个发明的微波吸出开口。由此,能够进行更均匀的放射。
第8发明的微波加热装置特别地构成为,还具有状态检测部,该状态检测部检测第1~第7中的任意一个发明的加热室内的被加热物的状态,旋转驱动部根据状态检测部检测出的被加热物的状态,控制波导管构造天线的旋转位置。
第9发明的微波加热装置特别地构成为,第1~第7中的任意一个发明的旋转驱动部根据能够由用户选择的预先确定的程序,控制波导管构造天线的旋转位置。
第10发明的微波加热装置特别地构成为,第1~第9中的任意一个发明的微波吸出开口相对于壁面的宽度方向中央仅设置于一侧。由此,能够抑制从微波吸出开口放射的微波的干涉,更有效率地放射微波。
第11发明的微波加热装置特别地构成为,第1~第9中的任意一个发明的微波吸出开口相对于壁面的宽度方向中央设置于两侧。由此,能够从壁面的宽度方向中央的两侧吸出微波,因此还能够应对面积较大的被加热物。
第12发明的微波加热装置特别地构成为,第2发明的微波吸出开口在波导管构造天线延伸的方向上,被配置于比前端开放部更接近耦合轴的位置处。由此,能够在耦合轴周边重点进行微波的吸出,因而能够更有效地加热被加热物。
第13发明的微波加热装置特别地构成为,在第2发明的波导管构造天线的形成波导管构造的壁面上,在比微波吸出开口更远离耦合轴的位置处形成有微波放射开口。由此,从微波吸出开口吸出微波,并从微波放射开口放射微波,从而能够进行更灵活的微波放射。
第14发明的微波加热装置特别地构成为,第2发明的波导管构造天线的前端开放部和微波吸出开口以耦合轴为中心而配置于一侧与另一侧这两方。由此,从耦合轴的两侧吸出微波,因此能够进行更均匀的微波加热。
以下,参照附图说明本发明的微波加热装置的优选实施方式。另外,关于以下实施方式的微波加热装置说明的是微波炉,然而微波炉仅为示例,本发明的微波加热装置不限于微波炉,还包含使用介质加热的加热装置、生活垃圾处理机或半导体制造装置等微波加热装置。此外,本发明不限于以下实施方式的具体结构,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~图15是本发明实施方式1的微波加热装置的说明图。
图1是从正面侧观察到的微波加热装置的剖视图,图2是从上方观察到的微波加热装置的剖视图。如图1、2所示,作为代表性的微波加热装置的微波炉101具有加热室102、磁控管103、波导管104、波导管构造天线105和载置台106。加热室102形成能够收纳作为代表性的被加热物的食品(未图示)的空间。磁控管103是产生微波的微波产生部的一例。波导管104是将从磁控管103产生(放射)的微波传输(引导)至加热室102的传输部的一例。波导管构造天线105将波导管104内的微波放射到加热室102内。载置台106载置食品。载置台106覆盖加热室102的整个底面,从而将其封闭成使得波导管构造天线105不会露出于加热室102内。此外,通过使得载置台106的上表面变得平坦,使用者易于进行食品的取放,在载置台106附着有污物时易于进行擦拭。这里,载置台106的材料为玻璃或陶瓷等微波易于透过的材料。由此,将来自波导管构造天线105的微波放射到加热室102内。
波导管构造天线105能够通过构成为包围耦合轴107的箱形的波导管构造108的朝向,控制通过耦合轴107而从波导管104内导出的微波向加热室102内的放射方向。形成波导管构造108的壁面具有上壁面109、侧壁面110a、110b、110c、凸缘112。上壁面109与耦合轴107连接。侧壁面110a、110b、110c封闭上壁面109的周围三方。凸缘112在侧壁面110a、110b、110c的外侧,与加热室底面111隔开微小的间隙而平行形成。波导管构造108形成仅在剩余的一个方向的前端大幅开放的前端开放部113,且在上壁面109构成微波吸出开口114。通过这种结构,波导管构造天线105将大部分微波从前端开放部113和微波吸出开口114中的任意一方放射出。
微波炉101还具有旋转驱动部115、红外线传感器116、控制部117。旋转驱动部115驱动波导管构造天线105以耦合轴107为中心旋转。红外线传感器116是检测食品状态的状态检测部的一例,作为食品状态,检测食品的温度。控制部117根据红外线传感器116的信号,进行磁控管103的振荡控制和旋转驱动部115的旋转控制,从而控制波导管构造天线105的旋转位置。
另外,在本实施方式1中,作为状态检测部的一例,说明了使用检测食品温度的红外线传感器116的情况,然而不限于这种情况。例如,还可以将检测食品重量(重心)的重量传感器或取得食品图像的图像传感器等用作状态检测部。或者,也可以不使用这种状态检测部。例如,通过在微波炉101中预先存储可供用户选择的程序,旋转驱动部115可以根据该预先确定的程序,进行波导管构造105的旋转位置控制。
波导管构造108通过上壁面109和侧壁面110a、110b、110c而构成大致长方体形状,向前端开放部113的方向(图2的左方)传输微波。微波吸出开口114是具有使长孔(缝隙或槽)交叉的X字状的形状的开口。通过将微波吸出开口114配置为从波导管的上壁面109的宽度方向的中央处偏离,能够放射圆偏振波。特别是,通过将微波吸出开口114仅配置于波导管构造108的宽度方向的一侧(图2的上侧),更有效率地实现了圆偏振波放射。如图2所示,耦合轴107配置于加热室底面111的前后方向和左右方向的中心处。
这里,为了便于理解波导管构造,使用图3,说明通常的波导管200。如图3所示,最简单且常见的波导管200是由长方体构成的方形波导管,该长方体是将固定的长方形的截面(宽度a、高度b)在传输方向124上延伸而成的。已知在设微波在自由空间中的波长为λ0时,通过将波导管200的宽度a和高度b的范围选作λ0>a>λ0/2、b<λ0/2,使用TE10模式传输微波。
TE10模式指的是在波导管200内的微波的传输方向124上仅存在磁场成分而不存在电场成分的、H波(TE波;电气的横波传输TransverseElectricWave)的传输模式。
这里,在说明波导管200内的管内波长λg之前,说明自由空间的波长λ0。作为自由空间的波长λ0,在通常的微波炉的微波的情况下已知约为120mm。然而,准确地说,自由空间的波长λ0可通过λ0=c/f求出。C是光的速度,3.0*10^8[m/s]是恒定的,而f是频率,具有2.4~2.5[GHz](ISM频带)的带宽。传输频率f会根据磁控管的差异和负载条件而发生变化,因此自由空间的波长λ0也会变化。由此,自由空间的波长λ0在最小120[mm](2.5GHz时)至最大125[mm](2.4GHz时)的范围内变化。
返回波导管200的内容,考虑到自由空间的波长λ0的范围,通常大多将波导管200的宽度a选择为80~100mm、而高度b为15~40mm的程度。此时,图3中的上下的宽幅面是指磁场在其中平行地涡旋的面,称作H面118,左右的窄幅面是指平行于电场的面,称作E面119。顺便说一下,将微波在波导管内传输时的波长表示为管内波长λg,并可通过λg=λ0/√(1-(λ0/(2×a))^2)求出。λg会根据波导管的宽度a的尺寸而发生变化,然而λg的确定与高度b的尺寸无关。另外,在TE10模式下,在波导管200的宽度方向的两端(E面)119处电场为0,在宽度方向的中央处电场最大。
关于图1和图2所示的本实施方式1的波导管构造天线105而言,也能够应用同样的考虑方式。上壁面109和加热室底面111是H面。侧壁面110a和110c是E面。侧壁面110b是用于将微波全部向前端开放部113侧反射的反射端。具体而言,在本实施方式1的波导管构造天线105中,波导管宽度为80mm。微波吸出开口114通过正交的2条缝隙构成,其长度为45mm,宽度为10mm。微波吸出开口114以靠近侧壁面110a的方式配置于上壁面109。由此,微波吸出开口114占据了上壁面109的宽度方向的接近一半的空间,然而未跨越(横穿)管轴201(通常将波导管H面的宽度方向的中央称作管轴)。另外,通过将X字状的开口配置为相对于波导管的H面的中央而靠向一侧,能够放射整齐的圆偏振波。电场的旋转方向根据使X字状的开口靠近H面的哪一侧而不同,由此圆偏振波成为右旋偏振波或左旋偏振波。
以下,说明放射圆偏振波的X字状的开口的特征。图4是仿真结果。由于是仿真因而不同于实际情况,将加热室120的壁面全部作为放射边界(微波不反射的边界条件),而在X字状的开口121仅为1个的简单结构中,波导管122的末端部123也作为放射边界。图4A是从上方观察到的模型形状。图4B是分析结果,是从上方观察的加热室120内的电场强度的等高线图(contourmap)。
观看图4B,类似圆偏振波的电场涡旋,可认为以开口121为中心而在微波的传输方向124(纸面的左右方向)、波导管122的宽度方向125(纸面的上下方向)都产生了均匀的电场分布。其结果,从开口121放射圆偏振波的微波,从而能够使得加热分布变得均匀。
这里,说明圆偏振波。圆偏振波是广泛用于移动通信和卫星通信领域中的技术。作为身边的使用例,可举出ETC(ElectronicTollCollectionSystem)“不停车自动收费系统”等。圆偏振波是电场的偏振面相对于行进方向而根据时间旋转的微波。形成了圆偏振波时,具有电场的方向根据时间而持续变化,且电场强度的大小不变化的特征。如果将该圆偏振波应用于微波加热装置,则与以往的利用线偏振波的微波加热相比,尤其可期待在圆偏振波的周向上对被加热物实现均匀加热。另外,圆偏振波根据旋转方向而被分类为右旋偏振波(CW:clockwise)和左旋偏振波(CCW:counterclockwise)这两种,可以是任意一种。
作为放射圆偏振波的结构,由波导管壁面的开口构成或由贴片天线构成,而本实施方式1的微波吸出开口114形成于波导管构造108的上壁面109(H面)且放射圆偏振波。
圆偏振波原本主要用于通信领域,因此以向开放空间的放射作为对象,因而通常讨论的是通过不会返回反射波的所谓行波。另一方面,在本实施方式1的微波炉101中,加热室102是相对于外部而被遮蔽的封闭空间,因此存在产生反射波并与行波合成而成为驻波的可能性。然而,由于食品吸收微波,因此除了反射波会变弱之外,在从微波吸出开口114放射微波的瞬间,驻波的平衡会被破坏,可认为在再次恢复为稳定的驻波为止的期间内产生了行波。因此,通过使微波吸出开口114形成为能够放射圆偏振波的形状,能够利用上述圆偏振波的特长,能够使得加热室102内的加热分布变得更均匀。
这里,在开放空间的通信领域和封闭空间的加热领域中存在若干不同之处,因此在此追加说明。在通信领域中,希望避免与其他微波的混合存在而仅收发必要的信息,因而在发送侧限定于右旋偏振波或左旋偏振波中的任意一方并发送,而在接收侧选择与之对应的最佳的接收天线。另一方面,在加热领域中,取代具有指向性的接收天线,由不特别具有指向性的食品等被加热物接收微波,因此重要之处仅在于微波均匀地照射在被加热物整体上的效果。因此,在加热领域中,无论是右旋偏振波还是左旋偏振波都不存在问题,可以构成多个开口而使得右旋偏振波和左旋偏振波混合存在。
以下,使用图5~图15,关于本实施方式1的微波吸出开口114,说明在食品等被加热物越处于附近时,吸出波导管104内的微波的特性(吸出效果)就越优良的情况。
首先,说明吸出效果。关于食品处于附近时会放射何种程度的微波,使用CAE,对现有的线偏振波与本实施方式1的圆偏振波进行了比较。图5A、图5B是分别从上方观察到的图。图5A表示现有的产生线偏振波的结构,图5B表示产生圆偏振波的结构。图5C是从正面观察到的剖视图。如图5A所示,产生线偏振波的开口127呈到达管轴的两侧的直线状。如图5B所示,产生圆偏振波的开口128呈X字状,且在波导管126的宽度方向上对称地配置有两个。开口127、128都为在波导管126的宽度方向上对称的形状。此外,开口127、128的缝隙宽度都为10mm,缝隙长度都为Lmm。在这种结构中,分析了不存在食品的情况(无食品)和图5C所示的存在食品129的情况(有食品)。另外,在图5C的有食品的情况下,食品129的面积为两种,食品129的材质为3种,食品129的高度为30mm且恒定,并且将波导管126与开口面的距离D作为参数。
首先,为了将无食品的情况下的微波的放射量作为基准,将基于无食品时的开口长度L的放射量变化在图6A、图6B中描绘成图表。图6A表示图5A的基于现有的线偏振波开口127的特性,图6B表示基于图5B的圆偏振波开口128的特性。在图6A、图6B中,横轴是开口长度L,纵轴是设在波导管126内传输的电力为1时从开口放射的放射量。
在图6A中,作为开口长度L选择了45.5mm,在图6B中,作为开口长度L选择了46.5mm。关于开口长度L的选择,选择了放射与无食品时相同的量(在波导管内传输的电力的1/10)的开口长度L(使得图表的纵轴为0.1的L)。
接着,图7示出固定为所选择的开口长度L,在有食品的条件下进行分析并归纳了特性而得到的结果。作为食品的种类,设为具有冷冻牛肉、冷藏牛肉、水这3种,并设食品的面积为100mm方形和200mm方形这两种进行了分析。横轴是从食品到开口的距离D,纵轴是设无负载时的放射量为1时的相对放射量。亦即,表示相比无食品时,由于食品处于附近而进行多少倍的放射(食品以何种程度吸出微波)。图表中,虚线是线偏振波(I字状开口127),实线是圆偏振波(两个X字状开口128)。关于开口127、128,都是圆偏振波的放射量多于线偏振波的放射量,特别在距离D为20mm以下的实用距离时,可知存在2倍左右的差。因此,可以说无论食品的种类和食品的面积如何,圆偏振波的吸出效果都高于线偏振波的吸出效果。
具体观察时,首先针对食品的种类而言,特别在距离D为10mm以下时,介电常数和介电损耗较小的冷冻牛肉的吸出效果较强,而介电常数和介电损耗较大的水的吸出效果较弱。此外,在冷藏牛肉和水的情况下,在距离D较大时,尤其是线偏振波的放射量下降至1以下。其原因被认为是由食品反射的微波返回而抵消所致。
接着,关于食品的面积,在100mm方形和200mm方形的情况下微波的放射量几乎没有变化,因此可认为对吸出效果的影响较小。
如上所述,可知X字状的圆偏振波开口128的吸出效果高于I字状的线偏振波开口127的吸出效果。以下考察其原因。
将考察吸出效果产生的原理。推测大概与电介质带来的波长压缩效果有关。通常在介电常数ε较高的环境中,已知微波的波长被压缩为1/√ε的波长压缩这一现象。关于介电常数变化导致的波长压缩,换言之等同于在相同介电常数的环境下开口的大小扩大至√ε倍的情况。使用图8的示意图进行说明。将开口分为无开口、小开口、大开口这3种,将介质分为空气的情况和电介质的情况进行考察。
系统整体处于空气中的情况下,介电常数为1,波长为λ≒120mm。这种情况下,在无开口的情况下不放射微波,在小开口的情况下也不放射微波,而仅在大开口的情况下放射微波。通常,可以说如果开口长度超过λ/2(≒60mm)则易于放射微波。因此,认为能够通过例如使小开口的长度为λ/4(≒30mm),大开口的长度为λ/2(≒60mm),实现在小开口的情况下不放射微波,而在大开口的情况下放射微波。
另一方面,在系统整体处于介电常数ε的电介质中的情况下,通过介电常数为ε的波长压缩效果,使得波长被压缩至λ/√ε,开口以好像被扩大至√ε倍的方式进行动作。因此,只要是使得在小开口的长度为√ε倍时超过λ/2≒60的尺寸,就能够从开口放射微波。例如,已知微波炉加热食品中含有的水,因此在电介质为水的情况下,若认作水的介电常数ε=80,√ε≒9,则小开口会如从上述30mm被扩大至30×9≒270mm那样进行动作。由此,能够从小开口充分地放射微波。
这里,无论直径整体的介电常数如何,在无开口的情况下始终不放射微波,而在大开口的情况下始终放射微波。仅在小开口时,微波的放射有无根据介电常数的变化而发生变化。
使用图9说明根据如上情况而发展得到的吸出效果的思路。这种思路在于,不必使系统整体成为电介质,而仅通过作为电介质的食品接近,就能够产生一种波长压缩效果,从开口吸出微波。原本,在未放射微波的小开口的周边也充入不少的电磁场,而在由于电介质接近而扰乱了被充入的电磁场时,认为会一次性放射微波。由此,如图9所示,可认为在无食品的情况下未放射微波的小开口处,在有食品的情况下在小开口附近被充入的电磁场被扰乱,而且根据食品本身的介电常数使得波长被压缩而吸出微波。利用被吸出的微波,对食品直接加热。
接着,考察X字状的圆偏振波开口128的吸出效果高于I字状的线偏振波开口127的吸出效果的原因。图10是根据无食品的分析结果求出的、针对圆偏振波和线偏振波示出了开口长度与放射量之间的关系的特性图。两者在如果开口长度变长则放射量增加这一点是一致的。然而,线偏振波的上升较快,而斜率逐渐变小,相对于此,圆偏振波的上升较慢,斜率较大。亦即,圆偏振波的放射量相对于开口长度的变化率较大(灵敏度较高)。因此,即使相同食品接近,吸出效果也会产生差异,圆偏振波的情况下能够大量吸出微波。
另外,针对圆偏振波开口,还对X字状以外的形状进行了确认。
产生圆偏振波的开口形状不仅是X字状。使用与图4同样的分析,对开口形状进行各种变更,明确了能够放射圆偏振波的开口的条件。图11示出其结果。开口形状除了I字状、X字状之外,还有四边形(正方形)、圆形,合计4种。开口配置为波导管的宽度方向中央和靠端部的两种。在开口配置为波导管的宽度方向中央的情况下,任何开口都不会产生涡旋状的电场,不会成为圆偏振波。另一方面,在开口配置为波导管的宽度方向的靠端部的情况下,除I字状的情况之外,都会产生涡旋状的电场而成为圆偏振波。I字状是仅在一个方向上较长的形状,因此不包含正交的长孔,所以可认为无论配置位置如何都仅能放射线偏振波。综上所述,可知产生圆偏振波的条件在于,开口配置为从波导管的宽度方向中央偏离配置,而且开口形状为包含正交的长孔的形状。
接着,根据能够产生圆偏振波的3种开口形状(X字状、四边形、圆形),说明吸出效果的差异。图12是根据无食品的分析结果求出的,是对作为能够产生圆偏振波的X字状、圆形、四边形(正方形)的开口,示出了开口长度与放射量之间的关系的特性图。在所有的开口形状中,如果开口长度变长则微波的放射量增加这一点是一致的。然而,斜率差异较大。按照斜率从大到小的顺序为X字状、圆形、四边形(正方形),亦即,放射量相对于开口长度的变化率按照该顺序而逐渐变大(灵敏度变高)。其原因大概可认为是四边形和圆内部包含X形状,还包含多余的开口,因此各种微波会被放射从而互相抵消,整体的放射量会降低。另一方面,X字状的开口仅通过一组正交成分构成,因此可认为不存在无效的放射,并最有效率地产生圆偏振波。如上所述,能够最有效率地放射圆偏振波的微波的是X字状的开口,可认为此时吸出效果最强。
在考察的最后,叙述缝隙的数量、电磁场的电荷量以及吸出效果之间的关系。图13记载了3种开口(I字状、X字状、圆形)和开口的上方的电荷量的状况。开口形状包含由1条缝隙构成且放射线偏振波的I字状的开口127、由正交的两条缝隙构成且放射圆偏振波的X字状的开口128、以及内部包含正交的多条缝隙且放射圆偏振波的圆形的开口129。I字状的开口127的电荷较少,X字状的开口128的电荷最多,圆形的开口129的电荷不少却由于存在放射而互相抵消,电荷量本身较少。亦即,可认为开口形状导致电荷量不同。而且,如果食品接近开口的附近,则以好像周围的介电常数增加的方式产生作用,产生波长压缩。由此,以开口长度伸长的方式产生作用,相对于开口长度的灵敏度较高的X字状的开口128的放射量一下子增加,可认为从波导管126内的吸出效果变得极高。返回图6,在1个由1条缝隙构成的线偏振波(I字状)与两个由2条缝隙构成的圆偏振波(X字状)之中,能够使无负载时的放射量变为相同的长度不存在较大差异(45.5mm与46.5mm仅存在1mm差)。因此,X字状开口的面积约为4倍,然而放射量却相同。基于这一点,也能够推断出X字状的开口128的无法放射的电荷量不多。
图14基于以上的内容,将相对于缝隙的数量的电荷量或吸出效果示意表现为图表。缝隙的数量为1时吸出效果较弱,而缝隙的数量为2时吸出效果会倍增,将这个数量作为最大值,此后每当增加缝隙时吸出效果都会逐渐减弱。
图15表示本实施方式1的吸出效果的实用例。图15A、图15B都是将食品130、131配置于图中左侧的情况,然而它们与耦合轴107之间的距离不同。图15A的食品130被配置于接近耦合轴107的位置处,而图15B的食品131被配置于远离耦合轴107的位置处。无论何种情况,在波导管构造天线105中,都以使得前端开放部113朝向左侧的方式,通过控制部117控制旋转驱动部115。其中,在图15A中,食品130接近微波吸出开口114,因此产生吸出效果。即,从耦合轴107起朝向前端开放部113的微波132中的大部分作为朝向食品130的微波133而被吸出,通过直达波对食品130进行局部加热。另一方面,在图15B中,食品131距离微波吸出开口114较远,因此不会产生吸出效果。即,从耦合轴107起朝向前端开放部113的微波132中的大部分会作为从前端开放部113朝向食品131的微波134而被放射,通过直达波对食品131进行局部加热。这样,微波吸出开口114能够具有如下的控制性,即仅在将食品放置于微波吸出开口114附近时微波的放射量较多,而在将食品放置于远处时微波的放射量较少。
以上,说明了吸出效果,然而这是针对通过开口吸出在波导管内传输的微波的一部分的吸出效果而描述的,示出了设置于波导管的壁面的圆偏振波开口、尤其是X字状的开口的吸出效果较强。然而,在通过不具备波导管构造而由对平板直接供电的所谓的贴片天线放射圆偏振波的情况下,无法期待吸出效果。这是由于,即使将食品接近贴片天线,也主要是匹配发生变化的程度,原本就不会从贴片天线吸出微波。
以下,说明本实施方式1的作用、效果。
如图1、2所示,本实施方式1的微波炉101具有收纳食品(被加热物)的加热室102、产生微波的磁控管(微波产生部)103、传输由磁控管103产生的微波的波导管(传输部)104、将从波导管104传输的微波放射到加热室102的波导管构造天线105、以及以使波导管构造天线105旋转的方式对其进行驱动的旋转驱动部115。此外,在波导管构造天线105的形成波导管构造108的壁面上形成微波吸出开口114。这里,微波吸出开口114具有在食品越接近时,越能够吸出波导管构造108内的微波的特性(吸出效果)。因此,能够具备如下的控制性,即在将食品130放置于微波吸出开口114的附近时,增大微波的放射量进行局部加热,在将食品131放置于微波吸出开口114的远处时,来自微波吸出开口114的微波的放射量变少。因此,关于波导管构造天线105的局部加热性能,通过微波吸出开口114与食品之间的位置关系,使得在波导管构造天线105的半径方向上也具备控制性,能够根据食品的放置位置进行局部加热。
此外,本实施方式1的微波炉101还具有将从波导管104(传输部)传输的微波耦合于波导管构造天线105的耦合轴107,在波导管构造天线105的前端,形成有以放射通过耦合轴107耦合的微波的方式开放的前端开放部113。由此,在波导管构造天线105中,能够从前端开放部113和微波吸出开口114这两方放射微波,因此能够进行更灵活的微波放射。更具体而言,第一,在将食品放置于从微波吸出开口114起靠近中央的耦合轴107处时,食品位于相比前端开放部113更靠近微波吸出开口114的位置处。这种情况下,从微波吸出开口114放射微波,能够通过来自微波吸出开口114的直达波对食品进行局部加热。第二,在将食品放置于从前端开放部113起靠近端部的位置时,食品位于离微波吸出开口114较远的位置处。这种情况下,不易从微波吸出开口114放射出微波,取而代之,能够通过来自位于食品附近的前端开放部113的直达波对食品进行局部加热。第三,在将食品放置于微波吸出开口114与前端开放部113之间时,以使得不从微波吸出开口114放射出所有微波,而是从前端开放部113也放射出一定程度微波的方式进行分配,能期待从两方进行局部加热。此时,从食品的靠中央处和靠端部处这两方进行加热,因此还具有加热分布变得均匀的效果。如上所述,关于波导管构造天线105的局部加热性能,根据相对于微波吸出开口114和前端开放部113的食品放置位置,在波导管构造天线105的半径方向上也具备控制性,能够根据食品的放置位置进行局部加热。
此外,根据本实施方式1的微波炉101,微波吸出开口114根据附近的介电常数的变化进行微波的吸出。由此,能够根据被加热物的配置有无等变更介电常数,以进行微波的吸出。
此外,根据本实施方式1的微波炉101,微波吸出开口114的最大长度在磁控管103(微波产生部)产生的微波的波长的1/4以上且1/2以下。通过如上设定微波吸出开口114的大小,能够使得在加热室102中未配置被加热物时不从微波吸出开口114放射微波,而在加热室102中配置有被加热物时从微波吸出开口114放射微波。因此,能够进行更有效率的微波放射。
此外,根据本实施方式1的微波炉101,微波吸出开口114被配置从壁面的宽度方向中央偏离,且具有放射圆偏振波的形状。由此,相比配置于壁面的中央处并放射线偏振波的通常开口而言,能够提高在食品未放置于附近时不易从微波吸出开口114放射出微波,而在食品越接近时越能够吸出波导管构造108内的微波的特性(吸出效果)。由此,能够提高微波放射的控制性。
此外,本实施方式1的微波炉101中,微波吸出开口114具有两条缝隙交叉的形状。由此,能够将微波更可靠地作为圆偏振波放射,因此能够进行更均匀的微波放射。
此外,本实施方式1的微波炉101中,微波吸出开口114相对于壁面的宽度方向中央仅设置于一侧。由此,能够抑制从微波吸出开口114放射的微波的干涉,更有效率地放射微波。
此外,本实施方式1的微波炉101可以还具有检测加热室102内的被加热物(食品)的状态的状态检测部(红外线传感器116等),并且旋转驱动部115根据状态检测部检测出的被加热物的状态,控制波导管构造天线105的旋转位置。或者,旋转驱动部115可以根据能够由用户选择的预先确定的程序,控制波导管构造天线105的旋转位置。
另外,关于微波吸出开口114的尺寸,可以根据微波吸出开口114与食品在铅直方向上距离调整为最佳。例如,在微波吸出开口114与载置台106的上表面之间在铅直方向上的距离为7~10mm的情况下,如果缝隙的长度在λ/4(≒30mm)以上且在λ/2(≒60mm)以下,则能够进行更有效率的微波放射。
(实施方式2)
图16是从上方观察到的本发明实施方式2的微波加热装置的波导管构造天线的结构。关于与上述实施方式1同等的结构和功能省略说明,以不同于实施方式1的部分为中心进行说明。
波导管构造天线141能够通过以包围耦合轴142的方式构成的箱形的波导管构造143的朝向,控制通过耦合轴142从波导管内导出的微波向加热室内的放射方向。构成波导管构造143的壁面具有上壁面144、侧壁面145a、145b、145c、145d、凸缘146a、146b、146c、146d。上壁面144与耦合轴142连接。侧壁面145a、145b、145c、145d封闭上壁面144的周围四方。凸缘146a、146b、146c、146d在侧壁面145a、145b、145c、145d的外侧,与加热室底面隔开微小的间隙而平行形成。本实施方式2的波导管构造天线141不具有开放的前端开放部。此外,上壁面144在从耦合轴142中通过的管轴观察到的两侧具有微波吸出开口148、149。
这样,根据本实施方式2的微波加热装置,微波吸出开口148、149相对于壁面的宽度方向中央设置于两侧。由此,能够从壁面的宽度方向中央的两侧吸出微波,因此还能够应对面积较大的被加热物。
(其他实施方式)
图17~图34是本发明其他实施方式的微波加热装置的说明图。
图17是在波导管的宽度方向上配置了两个微波吸出开口151a、151b的微波加热装置,具备在宽度方向上具有控制性,并能够对宽度方向上面积较大的食品在较大范围放射微波来进行局部加热的效果。即,微波吸出开口151a、151b相对于壁面的宽度方向中央设置于两侧,从而能够从壁面的宽度方向中央的两侧吸出微波,因此还能够应对面积较大的被加热物。
图18中,配置了4个微波吸出开口152a、152b、152c、152d。在耦合轴153与前端开放部154之间,从距离耦合轴153较近侧起具有第1列微波吸出开口152a、152b、第2列微波吸出开口152c、152d。通过如上配置2列微波吸出开口,与仅配置1列的情况相比,具有控制性更高的效果。即,通过沿着波导管构造天线的延伸方向设置多个微波吸出开口152a、152b、152c、152d,能够进一步进行期望的局部加热。另外,虽然加热室的大小也有影响,然而可认为微波吸出开口的尺寸越小且数量越多,则控制性就越高。
图19中,将微波吸出开口155a、155b配置于耦合轴153的横向一侧。通常,食品放置于加热室的中央,耦合轴153也大多配置于加热室的中央。这种情况下,放置于加热室的中央的食品配置于与耦合轴153横向相邻的微波吸出开口155a、155b上的可能性较高,因此易于发挥微波的吸出效果。即,微波吸出开口155a、155b在波导管构造天线延伸的方向上,被配置于比前端开放部更靠近耦合轴153的位置处,从而能够在耦合轴153周边重点进行微波的吸出,因此能够更有效率地加热食品。此外,由于能够通过直达波强力加热食品的底面中央处,因此通常加热效率会提高。特别是,微波经由接近耦合轴153的微波吸出开口155a、155b,以极短距离被放射,因此上壁面156中的在耦合轴153与微波吸出开口155a、155b之间的导体部分中流过的电流路径也变短,导电损耗变少,能够进一步提升加热效率。
图20中,将微波吸出开口157a、157b交错配置于上壁面156。与如上述图17和图18所示那样在上壁面的宽度方向上配置多个微波吸出开口时相比,具有彼此间的干涉较少的效果。具体而言,在放置有大于上壁面156的宽度的食品时,如果在宽度方向上存在两个微波吸出开口157a、157b,则从耦合轴153朝前端开放部154传输的微波被分散至两个微波吸出开口157a、157b。此外,还存在从两个微波吸出开口157a、157b放射的微波彼此在接触食品前产生干涉的可能性。另一方面,如本实施方式所述的交错配置的情况下,与开口在宽度方向上相邻的情况和在传输方向上相邻的情况相比,能够使开口间的距离隔开,从而能够减少彼此间的干涉。由此,能够进行期望的局部加热。
图21中,构成为微波吸出开口158覆盖到上壁面156的宽度方向的中央(管轴159)处。由此,能够增大微波吸出开口的开口长度,因此能够增加被吸出的微波的量。对于被吸出而从开口放射的微波,如图11所示,在使微波吸出开口的中心与管轴159完全一致时会成为线偏振波,因此为了维持圆偏振波,需要稍微错开(偏离)。
图22示出微波吸出开口的各种形状的变形例。图22A、图22B示出了微波吸出开口的各种形状中的如图12-图14所示那样吸出效果较高的例子、即包含正交的缝隙然而其条数较少的例子。除了图22A的X字状之外,还具有图22B的T字状、图22C的L字状、图22(d)所示的3条的情况、以及图22(e)、图22(f)那样部分隔开的形状。如以上的结构所示,通过包含正交的缝隙然而减少其条数,尤其能够提高微波的吸出效果。
图23是微波吸出开口160a、160b的缝隙未正交的例子。具体而言,微波吸出开口160a、160b的形状为在上壁面156的宽度方向上较短,而在传输方向上较长。如图3中所述,为了使波导管构造天线作为波导管发挥功能,上壁面156的宽度a需要在λ0>a>λ0/2的范围内选择。因此,从波导管构造天线的管轴起到宽度方向的端部为止的距离为a/2,因而在缝隙正交的形状时不跨越管轴的开口长度L是存在上限的。具体而言,开口长度Lmax≒√2·a/2=a/√2。a=80时,Lmax≒56。此外,这是在未考虑到开口宽度时计算的情况,实际是开口宽度越大,就必须越减小开口长度。在实施方式1中,开口宽度为10mm,开口长度L=45mm。这样,以上主要说明的是缝隙正交的例子(交叉角度90°),但可知在实际上不使缝隙正交,而使较窄的交叉角度为60度,较宽的交叉角度为120度时,也存在微波的吸出效果,会以一定程度产生圆偏振波。因此,如本实施方式所述,通过使开口形状形成为在上壁面的宽度方向上较短而在传输方向上较长的形状,能够在不跨越管轴159的情况下增大开口长度。由此,能够调整为扩大开口的吸出效果涉及的范围、以及增加从开口吸出的微波的放射量等。
图24是微波吸出开口161a、161b、161c、161d、161e、161f的缝隙未正交的例子,且是开口形状在上壁面156的宽度方向上较长而在传输方向上较短的例子。根据这种结构,能够增多在从耦合轴153起到前端开放部154为止的半径方向上配置的开口。因此,关于波导管构造天线的局部加热性能,能够进一步提升基于被加热物的放置位置的半径方向的控制性,能够根据被加热物的放置位置进行局部加热。
图25是具有另一开口164的例子。另一开口164是遍及上壁面156的整个宽度方向的较大的微波放射开口,能够有效地放射未被微波吸出开口162a、162b吸出的剩余微波。通过这种微波放射开口164的大小的选择方式,也能够调整从微波放射开口164放射微波或从前端开放部154放射微波的分配。即,在波导管构造天线的形成波导管构造的壁面上,在比微波吸出开口162a、162b更远离耦合轴153的位置处形成有微波放射开口164。由此,通过从微波吸出开口162a、162b吸出微波,并从微波放射开口164放射微波,能够进行更灵活的微波放射。
图26中,从上方观察前端开放部165时其呈直线状。以上都将前端开放部的形状设为了圆弧状,然而并不限定于此,还可以是本实施方式所述的形状。能够考虑到将未被微波吸出开口162a、162b吸出的剩余微波从什么位置放射出,除了直线状以外,还适当选择前端开放部165的位置。
图27中,在前端开放部166的两端设置了向前端开放部166突出的突出部167。以上内容中,前端开放部延伸至上壁面156的宽度方向的两端处,然而不限于此,也可以是本实施方式那样的形状。以上所述的前端开放部在宽度方向上较宽,因此微波未必从整体均匀放射出来,根据食品的材质、形状和放置位置,存在从前端开放部的特定位置较强放射出以及该特定位置根据食品而变化的可能性。与此相对,通过如本实施方式那样设置突出部167,能够限制为始终仅从突出部167以外的前端开放部166放射出微波。因此,能够考虑到将未被微波吸出开口162a、162b吸出的剩余微波从什么位置放射出,选择突出部167的有无。
图28中,使前端开放部168朝从侧壁169a、169b和凸缘170的前端起接近耦合轴153的方向凹陷。通过这种结构,侧壁169和凸缘170发挥导向件的作用,能够抑制从前端开放部168放射的微波在波导管的宽度方向(纸面的上下方向)上扩散。
另外,在本实施方式中,使前端开放部168构成为直线形状且非常接近侧壁169a、169b的形状,然而不限于此。例如,前端开放部168可以不是直线状,而是弯曲的或存在阶梯差。此外,还可以适当变更前端开放部168的宽度和部位。
图29中,将波导管构造171朝耦合轴153的两侧延伸,形成两个前端开放部172a、172b。由于波导管构造171朝耦合轴153的两侧延伸,因此微波吸出开口也配置于两侧。具体而言,在耦合轴153的左侧配置微波吸出开口173a、173b、173c、173d,在耦合轴153的右侧配置微波吸出开口174a、174b、174c、174d。此外,作为侧壁和凸缘,设有侧壁175a、175b和凸缘176a、176b(分别设有两个)。
图30中,使波导管构造177如T分支(T字型)波导管那样,从耦合轴153起朝3个方向延伸。由于波导管构造177从耦合轴153起朝3个方向延伸,因此前端开放部和微波吸出开口也设置在3个方向上。具体而言,在耦合轴153的左侧,设置前端开放部178a和微波吸出开口179a、179b、179c、179d。在耦合轴153的右侧,设置前端开放部178b和微波吸出开口180a、180b、180c、180d。在耦合轴153的里侧(图30中的纸面上侧),设置前端开放部178c和微波吸出开口181a、181b、181c、181d。
另外,在本实施方式中使波导管构造177进行T分支,然而为了实现以耦合轴153为中心的旋转对称,也可以将波导管构造177的各个分支按照120°间隔进行配置。这种情况下,能够从耦合轴153朝3个方向均匀地传输微波。另外,既可以使波导管构造177形成为十字状而在4个方向上分支,还可以使其在更多方向上分支。通过增加分支,开口数也能够增加。
图31示出波导管构造182从耦合部153起向前端开放部183逐渐扩大的结构。作为波导管,叙述了需要将宽度a选择为λ0>a>λ0/2,而由于构成为从前端开放部183向自由空间放射,因此在前端开放部183附近,a可以大于λ0。可认为耦合轴153附近的波导管的宽度184小于λ0即可。
图32不同于以往的例子,从耦合轴153观察时,处于与前端开放部183反方向的侧壁面185并非直线状而是弯曲的。
图33不同于以往的例子,在侧壁面186a、186b、186c的外侧不具有凸缘。图33A是从上方观察到的波导管的图,图33B是从正面侧观察到的剖视图。观察图33B可知,即使不具有凸缘,各侧壁面186a、186b、186c与加热室底面187之间的间隙188也远比上壁面190与加热室底面187之间的间隙189窄。该间隙越窄则阻抗越低,微波越不易通过。因此,即使没有凸缘188,也能够将微波的大部分传输至前端开放部183侧。由此,在本实施方式中,能够通过消除凸缘来减小波导管的外形,与能够减小的外形对应地,能够进行扩大波导管构造并增大开口、或增加开口数等调整。此外,如果波导管的外形变小,则能够降低旋转驱动时的扭矩,存在实现天线本身和旋转驱动部的成本降低的可能性。然而,如果不具备凸缘,则由于各侧壁面186a、186b、186c的前端与加热室底面187相对,因此出现强电场而易于产生火花。因此,为了避免风险,可以在各侧壁面186a、186b、186c与加热室底面187之间夹设较薄的(间隙188以下的厚度的)绝缘用的树脂衬垫。
另外,在本说明书中,说明了微波吸出开口主要呈两个长孔交叉的大致X字状、且吸出圆偏振波的微波的情况,然而不限于这种情况。微波吸出开口的形状还可以是大致X字状以外的形状。此外,还可以是吸出圆偏振波以外的微波的形状。此外,长孔(或缝隙)不限于长方形。在使开口的角部弯曲,或使之为椭圆形等的情况下,也能够产生圆偏振波。作为基本的圆偏振波开口的思路,推断为可以将在1个方向上较长且在与该方向正交的方向上较短、并大致为细长形状的结构组合两个。
此外,在本说明书中,说明了微波吸出开口在形成波导管构造的壁面中的上壁面(即,距离加热室壁面较远侧的壁面、被加热物侧的壁面、与加热室壁面相对的壁面)上形成的情况,然而不限于这种情况。例如,微波吸出开口还可以在形成波导管构造的壁面中的上壁面以外的壁面上形成。
如上所述,本发明的微波加热装置能够提升向被加热物照射微波的波导管构造天线的局部加热性能,因此能够有效用于进行食品的加热加工和杀菌等的微波加热装置等。
关于本发明,在参照附图的同时与优选实施方式关联起来进行了充分描述,而对于本领域技术人员而言应明白各种变形和修改。这种变形和修改只要没有脱离由所附权利要求书确定的本发明的范围,就应被理解为包含在该范围之中。
将2013年4月19日申请的日本专利申请第2013-088091号和2013年6月20日申请的日本专利申请第2013-129154号的说明书、附图和权利要求书的公开内容作为整体进行参考且并入到本说明书中。
Claims (14)
1.一种微波加热装置,其中,该微波加热装置具有:
加热室,其收纳被加热物;
微波产生部,其产生微波;
传输部,其传输由微波产生部产生的微波;
波导管构造天线,其将从传输部传输的微波放射到加热室;以及
旋转驱动部,其以使波导管构造天线旋转的方式对其进行驱动,
在波导管构造天线的形成波导管构造的壁面上形成有微波吸出开口。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置,其中,
所述微波加热装置还具有耦合轴,该耦合轴将从传输部传输的微波耦合于波导管构造天线,
在波导管构造天线的前端,形成有以放射通过耦合轴耦合的微波的方式开放的前端开放部。
3.根据权利要求1或2所述的微波加热装置,其中,
微波吸出开口根据附近的介电常数变化进行微波的吸出。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的微波加热装置,其中,
微波吸出开口的最大长度在微波产生部产生的微波的波长的1/4以上且1/2以下。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的微波加热装置,其中,
微波吸出开口被配置为从壁面的宽度方向中央偏离,且具有放射圆偏振波的形状。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的微波加热装置,其中,
微波吸出开口具有2条缝隙交叉的形状。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的微波加热装置,其中,
沿着波导管构造天线的延伸方向设置有多个微波吸出开口。
8.根据权利要求1~7中的任意一项所述的微波加热装置,其中,
所述微波加热装置还具有状态检测部,该状态检测部检测加热室内的被加热物的状态,
旋转驱动部根据状态检测部检测出的被加热物的状态,控制波导管构造天线的旋转位置。
9.根据权利要求1~7中的任意一项所述的微波加热装置,其中,
旋转驱动部根据能够由用户选择的预先确定的程序,控制波导管构造天线的旋转位置。
10.根据权利要求1~9中的任意一项所述的微波加热装置,其中,
微波吸出开口相对于壁面的宽度方向中央仅设置于一侧。
11.根据权利要求1~9中的任意一项所述的微波加热装置,其中,
微波吸出开口相对于壁面的宽度方向中央设置于两侧。
12.根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
微波吸出开口在波导管构造天线延伸的方向上,被配置于比前端开放部更接近耦合轴的位置处。
13.根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
在波导管构造天线的形成波导管构造的壁面上,在比微波吸出开口更远离耦合轴的位置处形成有微波放射开口。
14.根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
波导管构造天线的前端开放部和微波吸出开口以耦合轴为中心而配置于一侧和另一侧这两方。
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