CN109076656A - 高频加热装置 - Google Patents

Abstract

高频加热装置(1a)具有生成部(8)、表面波激励体(10)、第一耦合部(12)以及再利用部(14)。生成部(8)生成微波。表面波激励体(10)具有周期构造体，使微波以表面波模式传播而对加热对象物(6)进行加热。第一耦合部(12)设置在表面波激励体(10)的一个端部(15)。经由第一耦合部(12)将由生成部(8)所生成的微波供给至表面波激励体(10)。再利用部(14)将从表面波激励体(10)的一个端部(15)起到达了位于微波的传播方向上的表面波激励体(10)的另一个端部(17)的微波再利用于加热对象物(6)的加热。根据本方式，能够将未被加热对象物吸收的微波再利用于加热对象物的加热。

Description

高频加热装置

技术领域

本发明涉及微波炉等高频加热装置。

背景技术

以往，开发出向表面波传输线路供给微波而对食品等加热对象物进行加热的高频加热装置。

例如，在专利文献1中，公开了如下的高频加热装置：通过向表面波传输线路直接供给微波，对载置于表面波传输线路上的冷冻寿司进行解冻。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-166133号公报

发明内容

在高频加热装置的领域中，如何有效地对加热对象物进行加热是长年的课题。本发明的目的在于，提供有助于解决上述课题的高频加热装置。

本发明的一个方式的高频加热装置具有生成部、表面波激励体、第一耦合部以及再利用部。

生成部生成微波。表面波激励体具有周期构造体，以表面波模式传播微波而对加热对象物进行加热。第一耦合部设置于表面波激励体的一个端部。经由第一耦合部将由生成部所生成的微波供给至表面波激励体。

再利用部将从表面波激励体的一个端部起到达了位于微波的传播方向上的表面波激励体的另一个端部的表面波模式的微波再利用于加热对象物的加热。

根据本方式，能够将未被加热对象物吸收的微波再利用于加热对象物的加热。其结果是，能够提高微波的能量的利用效率。

附图说明

图1是示意性地示出实施方式1的高频加热装置的结构的纵剖视图。

图2是示意性地示出实施方式1的高频加热装置的结构的横剖视图。

图3是示意性地示出实施方式2的高频加热装置的结构的横剖视图。

图4是示意性地示出实施方式3的高频加热装置的结构的横剖视图。

图5是示出实施方式3的表面波激励体的结构的立体图。

图6是示出实施方式3的表面波激励体的结构的立体图。

图7是示意性地示出实施方式4的高频加热装置的结构的横剖视图。

具体实施方式

本发明的第一方式的高频加热装置具有生成部、表面波激励体、第一耦合部以及再利用部。

生成部构成为生成微波。表面波激励体具有周期构造体，构成为使微波以表面波模式传播而对加热对象物进行加热。第一耦合部设置在表面波激励体的一个端部。经由第一耦合部将由生成部所生成的微波供给至表面波激励体。

再利用部构成为将从表面波激励体的一个端部起到达了位于微波的传播方向上的表面波激励体的另一个端部的表面波模式的微波再利用于加热对象物的加热。

根据本发明的第二方式的高频加热装置，在第一方式中，再利用部包含反射部，该反射部构成为设置在表面波激励体的另一个端部，对到达了表面波激励体的另一个端部的微波进行反射。

根据本发明的第三方式的高频加热装置，在第二方式中，反射部是覆盖表面波激励体的另一个端部的波导管。

根据本发明的第四方式的高频加热装置，在第一方式中，再利用部包含匹配部，该匹配部设置在表面波激励体的另一个端部，构成为通过阻抗匹配对到达了另一个端部的表面波模式的微波进行模式转换。

本发明的第五方式的高频加热装置在第四方式的基础上，还具有蓄积直流电力的蓄电部。再利用部还包含转换部，该转换部构成为将被匹配部进行模式转换后的微波转换为直流电力，并将直流电力供给至蓄电部。

根据本发明的第六方式的高频加热装置，在第四方式中，再利用部还包含：第二耦合部，其设置在表面波激励体的任意端部；以及微波传输线，其将匹配部和第二耦合部连接起来。

根据本发明的第七方式的高频加热装置，在第一方式中，表面波激励体包含：第一部分，其传播从经由第一耦合部被供给的微波获得的表面波；第二部分，其与第一部分连接，构成为变更表面波的传播方向；以及第三部分，其与第二部分连接，使表面波沿变更后的传播方向传播。在本方式中，再利用部是第二部分和第三部分。

根据本发明的第八方式的高频加热装置，在第一至第七方式中的任意方式中，周期构造体具有在水平方向上周期性地配置的多个柱状的销。

以下，参照附图对本发明的高频加热装置的优选实施方式进行说明。具体而言，本发明的高频加热装置是微波炉。但是，本发明的高频加热装置不限于此，包含利用介质加热的加热装置、生活垃圾处理机、半导体制造装置等。

在以下的说明中，对相同或同等的构成要素标注相同的参照标号而省略重复的说明。

(实施方式1)

＜整体结构＞

图1、图2分别是示意性地示出本发明的实施方式1的高频加热装置1a的结构的纵剖视图、横剖视图。

如图1、图2所示，高频加热装置1a具有加热室2、生成部8、表面波激励体10、耦合部12、反射部14以及控制部16。高频加热装置1a构成为通过在表面波激励体10的表面以表面波模式传播的微波对载置于载置台4上的加热对象物6进行加热。

另外，图2示意性地示出了表面波模式的微波在表面波激励体10上传播的情形、以及加热对象物6在载置台4(在图2中未图示)上的载置位置。

以下，对各构成要素进行说明。

＜生成部＞

生成部8构成为具有磁控管和逆变器，在控制部16的控制下，生成微波。也可以是，固体振荡器和电力放大器构成生成部8。

＜表面波激励体＞

表面波激励体10设置在载置台4的下方。表面波激励体10使微波以表面波模式传播，对载置于载置台4上的加热对象物6进行加热。

表面波激励体10是作为金属周期构造体的短截线型表面波激励体。表面波激励体10具有在金属板13上以规定的间隔配置的多个金属板11。

表面波激励体10可以不是短截线型表面波激励体，也可以是将金属板冲裁成交叉指状而成的叉指型表面波激励体。表面波激励体10可以不是金属周期构造体，也可以由氧化铝板、酚醛塑料板等电介质板构成。

表面波激励体10的激励频率依赖于材料、尺寸等。在短截线型表面波激励体的情况下，通过适当选择金属板11的高度、间隔等，能够将激励频率设定为期望的值。一般来说，金属板11的高度越低则表面波激励体10的激励频率越高，金属板11的间隔越窄则表面波激励体10的激励频率越高。

金属板11各自彼此平行地配置。表面波激励体10使表面波在与金属板11垂直的方向、即金属板11的排列方向上传播。在表面波激励体10上以表面波模式传播的微波的传播方向与金属板11的排列方向一致。

＜耦合部＞

在作为表面波激励体10的一个端部(在图1、图2中是表面波激励体10的左端)的供电边15设置有耦合部12。生成部8所生成的微波经由耦合部12而从供电边15供给至表面波激励体10。在本实施方式中，耦合部12是方形波导管。耦合部12相当于第一耦合部。

＜反射部＞

反射部14被设置成覆盖末端边17。末端边17是从供电边15起位于传播方向D1上的表面波激励体10的另一个端部(在图1、图2中是表面波激励体10的右端)。反射部14使在表面波激励体10的表面上传播的表面波模式的微波在末端边17处进行全反射。在本实施方式中，反射部14是方形波导管。

＜表面波激励体的作用＞

使用图2对表面波激励体10的作用进行说明。

如图2所示，生成部8所生成的微波经由耦合部12从供电边15供给至表面波激励体10。

通过供给微波而产生在表面波激励体10的表面上传播的表面波S1。表面波S1在传播方向D1(在图中为从左向右的方向)上传播，从下方对加热对象物6进行加热。

作为表面波S1中的一部分的表面波S2未被加热对象物6吸收，在表面波激励体10的表面上沿传播方向D1进一步传播而到达表面波激励体10的末端边17。反射部14使表面波S2在末端边17处反射，使表面波S2的传播方向反转。表面波S2的传播方向从传播方向D1变更为传播方向D2(在图中为从右向左的方向)。

反射部14所反射的表面波S2在表面波激励体10的表面上从末端边17朝向供电边15传播，从下方对加热对象物6进行加热。

现有的高频加热装置将未被加热对象物6吸收而到达表面波激励体的末端边的表面波模式的微波放射到空间中。由于放射到空间中的微波未有助于加热对象物6的加热，因此微波的能量的利用效率降低。

在本实施方式中，不仅通过表面波S1，也通过反射部14所反射的表面波S2对加热对象物6进行加热。这样，高频加热装置1a能够将未被加热对象物吸收的微波再利用于加热对象物的加热。其结果是，能够提高微波的能量的利用效率。

即，在本实施方式中，反射部14相当于再利用部，该再利用部构成为对未被加热对象物6吸收而到达了表面波激励体的末端边的微波进行再利用。

(实施方式2)

针对本发明的实施方式2的高频加热装置1b，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。图3是示意性地示出高频加热装置1b的结构的横剖视图。图3示意性地示出了表面波模式的微波在表面波激励体10上传播的情形、以及加热对象物6在载置台4(在图3中未图示)上的载置位置。

在实施方式1中，通过对到达了表面波激励体10的末端边17的表面波S2进行反射，进行微波的再利用。另一方面，在实施方式2中，通过阻抗匹配将表面波模式的微波转换为另一个模式的微波从而进行微波的再利用。

如图3所示，高频加热装置1b具有匹配部22和转换部24而代替反射部14。在本实施方式中，匹配部22和转换部24相当于再利用部。高频加热装置1b还具有蓄电部26。

匹配部22与表面波激励体10的末端边17连接。转换部24经由微波传输线23与匹配部22连接，经由直流电力传输线25与蓄电部26连接。蓄电部26与生成部8连接，向生成部8供给电力。

匹配部22是构成为对微波进行阻抗匹配的阻抗匹配器。能够通过阻抗匹配将表面波模式的微波转换为同轴模式的微波或波导管模式的微波。以下，将该转换称为基于阻抗匹配的模式转换。

在将表面波模式的微波向波导管模式转换的情况下，匹配部22也可以具有阶梯状的短截线构造。在将表面波模式的微波转换为同轴模式的微波的情况下，匹配部22也可以具有将表面波模式的微波转换为波导管模式的微波、然后再转换为同轴模式的微波这两阶段的结构。匹配部22不限于此，可以采用各种结构。

微波传输线23例如可以由同轴线路或波导管路构成。根据本实施方式，通过匹配部22将表面波模式的微波转换为同轴模式或波导管模式的微波。因此，能够经由微波传输线23将微波传输到作为另一构成要素的转换部24。

转换部24是将作为交流电力的微波转换为直流电力的部件。转换部24例如也可以使用整流天线(Rectifying antenna)。

在上述结构中，通过从经由耦合部12供给的微波获得的表面波S1对加热对象物6进行加热。未被加热对象物6吸收而在表面波激励体10上传播的表面波S2到达末端边17。

匹配部22通过阻抗匹配对到达了末端边17的表面波模式的微波(表面波S2)进行模式转换而生成同轴模式或波导管模式的微波。匹配部22将模式转换后的微波经由微波传输线23传输到转换部24。

转换部24将该微波转换为直流电力，经由直流电力传输线25将直流电力传输到蓄电部26。蓄电部26蓄积直流电力作为向生成部8供给的电力。

如上所述，高频加热装置1b利用匹配部22和转换部24将未被加热对象物6吸收的微波转换为直流电力。该直流电力蓄积在蓄电部26中，在需要的情况下供给至生成部8。

这样，高频加热装置1b能够将未被加热对象物吸收的微波再利用于加热对象物的加热。其结果是，能够提高微波的能量的利用效率。

(实施方式3)

针对本发明的实施方式3的高频加热装置1c，以与实施方式2的不同点为中心进行说明。图4是示意性地示出高频加热装置1c的结构的横剖视图。图4示意性地示出了表面波模式的微波在表面波激励体20上传播的情形、以及加热对象物6在载置台4(在图4中未图示)上的载置位置。

如图4所示，高频加热装置1c不具有转换部24和蓄电部26，取而代之的是具有耦合部32。高频加热装置1c具有表面波激励体20而代替表面波激励体10。表面波激励体20具有与实施方式2的表面波激励体10的结构不同的结构。耦合部32相当于第二耦合部。

高频加热装置1c除了耦合部12之外还具有耦合部32。耦合部32设置在供电边15和末端边17以外的作为表面波激励体20的端部的供电边33。在本实施方式中，表面波激励体20在俯视观察时具有大致正方形的形状，耦合部32设置在与供电边15垂直的供电边33。耦合部32经由微波传输线31与匹配部22连接。

在这样的结构中，通过从经由耦合部12被供给的微波获得的表面波S1对加热对象物6进行加热。作为表面波S1中的一部分的表面波S2未被加热对象物6吸收而在表面波激励体10上传播从而到达末端边17。

匹配部22通过阻抗匹配对到达了末端边17的表面波模式的微波(表面波S2)进行模式转换而生成同轴模式或波导管模式的微波。匹配部22将模式转换后的微波经由微波传输线31传输到耦合部32。

该微波经由耦合部32从供电边33供给至表面波激励体20。从该微波产生在与表面波S1、S2的传播方向D1垂直的传播方向D3上传播的表面波S3。通过表面波S3也能对加热对象物6进行加热。即，在本实施方式中，匹配部22和耦合部32相当于再利用部。

本实施方式的表面波激励体20具有销型短截线构造。所谓销型短截线构造是具有在水平方向上周期性地配置的多个柱状的销的周期构造体。

图5、图6示出了销型短截线构造的例子。图5所示的表面波激励体20具有四棱柱形状的销20a。图6所示的表面波激励体20具有圆柱形状的销20b。在表面波激励体20中，表面波能够沿着销的排列方向、即与供销配置的水平面平行的任意方向传播。

如上所述，高频加热装置1c将未被加热对象物6吸收的微波经由耦合部32而重新供给至表面波激励体20。这样，高频加热装置1c能够将未被加热对象物吸收的微波再利用于加热对象物的加热。其结果是，能够提高微波的能量的利用效率。

(实施方式4)

针对本发明的实施方式4的高频加热装置1d，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。图7是示意性地示出高频加热装置1d的结构的横剖视图。图7示意性地示出了表面波模式的微波在表面波激励体30上传播的情形、以及加热对象物6在载置台4(在图7中未图示)上的载置位置。

高频加热装置1d不具有作为再利用部的反射部14，而具有能够根据其形状而再利用未被加热对象物6吸收的微波的表面波激励体30。

如图7所示，表面波激励体30在俯视观察时具有呈U字状弯曲的形状。具体而言，表面波激励体30具有直线部30a、弯曲部30b以及直线部30c。加热对象物6以跨越直线部30a、30c的方式载置于载置台4(未图示)上。直线部30a、弯曲部30b、直线部30c分别相当于第一部分、第二部分、第三部分。

直线部30a在俯视观察时呈直线状延伸，使从经由耦合部12供给的微波获得的表面波S1在传播方向D1上传播。作为表面波S1的一部分的表面波S2未被加热对象物6吸收而在直线部30a上进一步传播从而到达直线部30a的末端。

弯曲部30b在俯视观察时具有中心角为180度的扇形形状，该弯曲部30b连接直线部30a和直线部30c。从直线部30a沿传播方向D1传播到弯曲部30b的表面波S2从弯曲部30b沿传播方向D2传播到直线部30c。即，弯曲部30b变更表面波S2的传播方向。在本实施方式中，表面波S2的传播方向反转。

直线部30c与弯曲部30b连接，在俯视观察时呈直线状延伸。直线部30c使被弯曲部30b反转了传播方向后的表面波S2在传播方向D2上传播。

根据上述结构，利用使经由耦合部12供给的微波在直线部30a中传播而获得的表面波S1对加热对象物6进行加热。除此之外，也通过沿被弯曲部30b反转后的传播方向在直线部30c上传播的表面波S2对加热对象物6进行加热。

在本实施方式中，再利用部不像实施方式1、2那样由反射部14、匹配部22等分体部件构成。表面波激励体30所包含的弯曲部30b和直线部30c作为再利用部而发挥功能。

如上所述，高频加热装置1d将未被加热对象物6吸收的微波再次用于加热对象物6的加热。这样，高频加热装置1d能够将未被加热对象物吸收的微波再利用于加热对象物的加热。其结果是，能够提高微波的能量的利用效率。

以上，对实施方式1～4进行了说明，但本发明不限于这些实施方式。

例如，在实施方式1中，反射部14被设置成覆盖表面波激励体10的末端边17。但是，只要能够反射表面波，则也可以应用其他结构。例如，反射部14也可以覆盖整个表面波激励体10。

在实施方式1中，表面波激励体10所包含的金属板11全部具有相同的高度。但是，例如也可以是，被反射部14覆盖的金属板11具有随着靠近末端边17而逐渐变低的高度。通过该结构，能够更高精度地反射表面波。

在实施方式2中，作为转换部24的例子而举出了整流天线。但是，只要能够将微波转换为直流电力，则不限于此。

在实施方式3中，耦合部32设置在供电边15和末端边17以外的作为表面波激励体20的端部的供电边33。但是，也可以在供电边15或末端边17设置供电边33。

在本发明中，仅实施方式3的表面波激励体20具有销型短截线构造。但是，实施方式1、2的表面波激励体10、实施方式4的表面波激励体30也可以具有销型短截线构造。

在实施方式4中，表面波激励体30具有U字形状。但是，只要能变更在表面波激励体30上传播的表面波S2的传播方向，则表面波激励体30的形状不限于此。

工业上的可利用性

本发明能够应用于微波炉、干燥装置、陶艺用加热装置、生活垃圾处理机、半导体制造装置等。

标号说明

1a、1b、1c、1d：高频加热装置；4：载置台；6：加热对象物；8：生成部；10、20、30：表面波激励体；12：耦合部(第一耦合部)；14：反射部(再利用部)；15：供电边(表面波激励体的一个端部)；16：控制部；17：末端边(表面波激励体的另一个端部)；20a、20b：销；22：匹配部(再利用部)；23、31：微波传输线；24：转换部(再利用部)；25：直流电力传输线；26：蓄电部；30a：直线部(第一部分)；30b：弯曲部(第二部分)；30c：直线部(第三部分)；32：耦合部(第二耦合部、再利用部)；33：供电边。

Claims (8)

1.一种高频加热装置，其具有：

生成部，其构成为生成微波；

表面波激励体，其具有周期构造体，构成为使所述微波以表面波模式传播而对加热对象物进行加热；

第一耦合部，其设置在所述表面波激励体的一个端部，将由所述生成部所生成的所述微波供给至所述表面波激励体；以及

再利用部，其构成为将从所述表面波激励体的所述一个端部起到达了位于所述微波的传播方向上的所述表面波激励体的另一个端部的表面波模式的所述微波再利用于所述加热对象物的加热。

2.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，

所述再利用部包含反射部，该反射部设置在所述表面波激励体的所述另一个端部，构成为对到达了所述表面波激励体的所述另一个端部的所述微波进行反射。

3.根据权利要求2所述的高频加热装置，其中，

所述反射部是覆盖所述表面波激励体的所述另一个端部的波导管。

4.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，

所述再利用部包含匹配部，该匹配部设置在所述表面波激励体的所述另一个端部，构成为通过阻抗匹配对到达了所述另一个端部的表面波模式的所述微波进行模式转换。

5.根据权利要求4所述的高频加热装置，

所述高频加热装置还具有蓄积直流电力的蓄电部，

所述再利用部还包含转换部，该转换部构成为将被所述匹配部进行模式转换后的所述微波转换为直流电力，并将所述直流电力供给至所述蓄电部。

6.根据权利要求4所述的高频加热装置，其中，

所述再利用部还包含：第二耦合部，其设置在所述表面波激励体的任意端部；以及微波传输线，其将所述匹配部和所述第二耦合部连接起来。

7.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，

所述表面波激励体包含：第一部分，其传播从经由所述第一耦合部被供给的所述微波获得的表面波；第二部分，其与所述第一部分连接，构成为变更所述表面波的传播方向；以及第三部分，其与所述第二部分连接，使所述表面波在变更后的传播方向上传播，

所述再利用部是所述第二部分和所述第三部分。

8.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，

所述周期构造体具有在水平方向上周期性地配置的多个柱状的销。