CN111066375B - 高频加热装置 - Google Patents

Abstract

高频加热装置具有：高频电力产生部，其产生微波；表面波线路，其由导电性材料构成；供电部，其与高频电力产生部连接；以及环形天线，其配置于供电部的前端，并且面向表面波线路的端部配置。根据本方式，能够保持较高的输入阻抗并防止放射电阻的降低。其结果为，能够使供电部小型化，并且能够进行高效的表面波加热。

Description

高频加热装置

技术领域

本发明涉及具有由周期结构体构成的表面波传输线路的高频加热装置。

背景技术

这种高频加热装置经由波导管向表面波线路提供高频电力，使用在表面波线路上被激励的表面波对被加热物进行加热(例如，参照专利文献1)。以下，将使用表面波的加热称为表面波加热。

在表面波加热的领域中，为了在表面波线路上激励表面波，专利文献2公开了使用设置于供电部的前端的单极天线的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭49-16944号公报

专利文献2：日本特开平6-338387号公报

发明内容

但是，在具有波导管的电力提供方式的情况下，装置大型化。在具有单极天线的电力提供方式的情况下，与具有波导管的电力提供方式相比，能够使装置小型化。但是，由于周边物的影响，天线的放射效率下降，因而进行与表面波线路的阻抗匹配是非常困难的。其结果为，无法高效地提供高频电力，无法进行充分的表面波加热。

本发明是为了解决上述现有的问题而完成的，其目的在于，提供小型且高效的高频加热装置。

本发明的一个方式是高频加热装置，其具有：高频电力产生部，其产生微波；表面波线路，其由导电性材料构成；供电部，其与高频电力产生部连接；以及环形天线，其配置于供电部的前端，并且面向表面波线路的端部配置。供电部设置在与表面波线路的底面相同的平面上。

根据本发明，能够使供电部小型化，并且能够进行高效的表面波加热。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的高频加热装置的结构的示意图。

图2是示出实施方式1的环形天线附近的结构的立体图。

图3是示出表面波线路的一例的立体图。

图4是示出表面波线路的其他例子的立体图。

图5是示出本发明的实施方式2的环形天线附近的结构的示意图。

图6是示出本发明的实施方式2的环形天线附近的结构的立体图。

图7是示出本发明的实施方式3的高频加热装置的一例的示意图。

图8是示出实施方式3的高频加热装置的其他例子的示意图。

图9是示出本发明的实施方式4的环形天线附近的结构的示意图。

图10是示出本发明的实施方式5的环形天线附近的结构的示意图。

图11是示出本发明的实施方式6的环形天线附近的结构的示意图。

图12是示出本发明的实施方式7的高频加热装置的结构的示意图。

图13是示出本实施方式的环形天线附近的结构的立体图。

图14是示出本发明的实施方式8的高频加热装置的结构的示意图。

图15是示出本发明的实施方式9的环形天线附近的结构的俯视图。

具体实施方式

本发明的第1方式的高频加热装置具有：高频电力产生部，其产生微波；表面波线路，其由导电性材料构成；供电部，其与高频电力产生部连接；以及环形天线，其配置于供电部的前端，并且面向表面波线路的端部配置。

在本发明的第2方式的高频加热装置中，除了第1方式之外，环形天线具有与表面波线路的端部平行且与表面波线路的端部对置的面。

在本发明的第3方式的高频加热装置中，除了第1方式之外，表面波线路是在平板上垂直地且周期性设置有板状或棒状的部件的周期结构体。

在本发明的第4方式的高频加热装置中，除了第3方式之外，环形天线的高度比构成表面波线路的部件的高度低。

在本发明的第5方式的高频加热装置中，除了第3方式之外，供电部设置于表面波线路的底面附近。环形天线与构成表面波线路的部件平行地延伸，并与供电部在相同的面上接地。

除了第1方式之外，本发明的第6方式的高频加热装置还具有配置于环形天线的与表面波线路相反的一侧的金属板。

在本发明的第7方式的高频加热装置中，除了第6方式之外，供电部和金属板构成为能够改变位置。

除了第1方式之外，本发明的第8方式的高频加热装置还具有天线罩，该天线罩配置于环形天线的上方，使从环形天线放射的电力朝向表面波线路。

在本发明的第9方式的高频加热装置中，除了第8方式之外，天线罩覆盖环形天线和所述表面波线路的一部分。

在本发明的第10方式的高频加热装置中，除了第8方式之外，在天线罩与表面波线路之间设置有规定距离的间隙。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同或同样的要素标注相同的标号而省略重复说明。

(实施方式1)

图1是示出本发明的实施方式1的高频加热装置的结构的示意图。图2是示出本实施方式的环形天线3附近的结构的立体图。

如图1所示，高频电力产生部1产生微波等高频电力，并经由同轴线向供电部2提供高频电力。供电部2在其前端具有环形天线3。环形天线3朝向表面波线路4放射高频电力。

高频电力集中于表面波线路4附近的空间。被加热物5载置在设置于表面波线路4附近的载置台6上，被集中于表面波线路4附近的高频电力加热。

在本实施方式中，加热室7收纳表面波线路4和载置台6。但是，不需要一定将它们配置在加热室7内。

环形天线3面向表面波线路4的端部配置。通过在环形天线3中流通高频电流而产生环状的磁场，从而通过电磁感应在导电性的表面波线路4中流动感应电流。由此产生的表面波对被加热物5进行加热。

即使在以往的使用单极天线的电力提供方式中，也利用同样的原理产生表面波来对被加热物进行加热。但是，在该情况下，产生与周边物的近电磁场，天线的输入阻抗降低。其结果为，放射电阻下降且放射效率降低，从而无法进行充分的表面波加热。

根据本实施方式，通过使用环状的天线，能够抑制天线的高度，并且能够延长天线的长度。由此，天线的安装体积增加，能够保持较高的输入阻抗并防止放射电阻的降低。其结果为，能够使供电部小型化，并且能够进行高效的表面波加热。

图3是示出表面波线路4的一例的立体图。如图3所示，表面波线路4是在平板上垂直地且以规定的间隔周期性排列有板状的短截线9的周期结构体。短截线9由铝、铜等导电性材料构成。通过该结构，表面波在表面波线路4上均匀地传递。其结果为，能够均匀地对被加热物5进行加热。

图4是示出表面波线路4的其他例子的立体图。如图4所示，表面波线路4也可以是在平板上垂直地且周期性排列有棒状的短截线10的周期结构体。通过该结构，从平面环形天线8(参照图5、图6)放射的电磁波容易与表面波线路4耦合。其结果为，表面波在表面波线路4上均匀地传递，能够提高加热效率。

(实施方式2)

图5是示出本发明的实施方式2的环形天线3附近的结构的示意图。图6是示出环形天线3附近的结构的立体图。

如图5和图6所示，本实施方式的环形天线3是平面环形天线8。平面环形天线8具有与表面波线路4的端部平行且与表面波线路4的端部对置的面。

供电部2与高频电力产生部1连接。供电部2设置在与表面波线路4的底面相同的面上。平面环形天线8的一端与供电部2连接。平面环形天线8的另一端在与表面波线路4的底面相同的面上接地。

通过该结构，能够容易地安装供电部2，还能够使供电部2小型化。在该情况下，平面环形天线8具有长方形形状，并具有与表面波线路4的端部平行配置且与表面波线路4的端部对置的面。

通过该结构，能够相对于表面波线路4扩大因高频电流在平面环形天线8中流通而产生的磁场的面积。因此，从平面环形天线8放射的电磁波容易与表面波线路4耦合。其结果为，向表面波的转换效率提高，加热效率提高。

(实施方式3)

图7是示出本发明的实施方式3的高频加热装置的一例的示意图。如图7所示，本实施方式的平面环形天线8的高度比构成表面波线路4的短截线9的高度低。

通过该结构，能够将载置台6配置于更靠表面波线路4附近的位置，因此，即使将载置台6扩展至平面环形天线8的上方，也能够将被加热物5载置于更靠近表面波线路4的位置。其结果为，加热效率提高。

图8是示出本实施方式的高频加热装置的其他例子的示意图。如图8所示，在载置台6较宽的情况下，也可以在表面波线路4的两端配置供电部2和平面环形天线8。

(实施方式4)

图9是示出本发明的实施方式4的平面环形天线8附近的结构的示意图。

如图9所示，在将构成表面波线路4的周期结构体的短截线9的高度设为La、将相邻的两个短截线9的间隔设为Lb时，只要从一个短截线9的上表面经由短截线9的表面至相邻的短截线9的上表面的距离(2La+Lb)为放射电力的波长的1/2的长度，则形成的表面波的表面集中度变高，加热效率提高。

换言之，以使放射电力的波长的1/2的长度成为从一个短截线9的上表面经由短截线9的表面至相邻的短截线9的上表面的距离(2La+Lb)的方式改变放射电力的波长。由此，能够提高表面波的表面集中度，从而能够提高加热效率。

如果将短截线9的厚度设为Lc，则隔着一个短截线9的两个短截线9的上表面之间的距离为2La+2Lb+Lc。当施加与2La+2Lb+Lc对应的波长的电力时，能够改变表面波的表面集中度。

即，通过对来自高频电力产生部1的放射电力的波长进行调整，能够对表面波的表面集中度进行控制。由此，能够进行与被烹调物的厚度和宽度对应的最佳且高效的加热。

(实施方式5)

图10是示出本发明的实施方式5的平面环形天线8附近的结构的示意图。如图10所示，在平面环形天线8的与表面波线路4相反的一侧配置有金属板11。通过该结构，金属板11能够反射从平面环形天线8向与表面波线路4相反的方向放射的高频电力而使该高频电力朝向表面波线路4。

在该结构中，如果将平面环形天线8的中心与金属板11的距离设定为放射电力的波长的1/4的长度，则从平面环形天线8朝向表面波线路4放射的电磁波的相位与被金属板11反射的电磁波的相位一致。由此，两个电磁波以相互增强的方式发生干涉，从而产生驻波。其结果为，更强的能量入射到表面波线路，能够进行更高效的加热。

(实施方式6)

图11是示出本发明的实施方式6的平面环形天线8附近的结构的示意图。如图11所示，本实施方式的高频加热装置具有天线台8a。

天线台8a进行供电部2的固定和平面环形天线8的接地。天线台8a经由电缆等位置调节部13与表面波线路4和金属板11电连接。天线台8a的位置能够自由地改变。同轴线12将高频电力产生部1和供电部2连接。

在本实施方式中，表面波线路4与平面环形天线8的相对位置、金属板11与平面环形天线8的相对位置是可变的。由此，能够对应与放射电力的频率对应的磁场的大小，从而能够容易地进行阻抗匹配。其结果为，向表面波的转换效率提高，加热效率提高。

(实施方式7)

图12是示出本发明的实施方式7的高频加热装置的结构的示意图。图13是示出本实施方式的平面环形天线8附近的结构的立体图。

如图12和图13所示，本实施方式的高频加热装置具有天线罩14，该天线罩14在平面环形天线8的图13中的前方和上方隔着规定的间隔配置。天线罩14由金属部件构成。

平面环形天线8主要向图13中的前方、后方以及上方放射电力。天线罩14能够反射从平面环形天线8向前方和上方放射的电力而使该电力朝向表面波线路4。其结果为，能够高效地对被加热物5进行加热。

在本实施方式中，平面环形天线8具有长方形形状。但是，并不限定于此。平面环形天线8例如也可以具有圆形形状和正方形形状。

(实施方式8)

图14是示出本发明的实施方式8的高频加热装置的结构的示意图。如图14所示，在本实施方式中，天线罩14配置为不仅覆盖平面环形天线8，还覆盖表面波线路4所包含的短截线9中的至少一些。即，天线罩14覆盖平面环形天线8和表面波线路4的一部分。

在图14中，单点划线表示从平面环形天线8直接放射的磁场。虚线圆表示由天线罩14的反射而产生的磁场。虚线箭头表示此时产生的电场。

天线罩14覆盖表面波线路4的部分的最佳长度Ld根据平面环形天线8的尺寸和构成表面波线路4的周期结构体的尺寸而变化，并需要与电磁场分布对应地进行调整。

如图14所示，当提供高频电力时，从平面环形天线8的上表面朝向天线罩14垂直地产生电场。伴随于此，朝向上方产生的磁场被天线罩14反射而朝向表面波线路4。被反射的磁场通过短截线9而产生表面波。这样形成的强力的表面波能够高效地对被加热物5进行加热。

(实施方式9)

在图14所示的结构中，本实施方式将表面波线路4的上表面与天线罩14的垂直方向的距离设定为规定距离(距离Le)。即，在天线罩14与表面波线路4的上表面之间设置有规定距离的间隙。

在该结构中，如果使距离Le变化，则平面环形天线8周围的阻抗变化，谐振频率变化。例如，如果距离Le减小而使平面环形天线8与天线罩14接近，则谐振频率变低。因此，从平面环形天线8放射的电磁场容易与被天线罩14反射的电磁场耦合。其结果为，能够进行高效的表面波加热。

图15是示出实施方式9的平面环形天线8附近的结构的俯视图。图15所示的虚线和单点划线表示在高频电力产生部1工作时产生的磁场。单点划线表示不存在天线罩14的情况下的磁场，虚线表示存在天线罩14的情况下的磁场。

当从平面环形天线8朝向天线罩14产生电场时，在该电场周围产生磁场，并通过该磁场进一步产生电磁场。如果使此时产生的磁场(虚线)的方向与无关天线罩14的有无地产生的磁场(单点划线)的方向一致，则包围表面波线路4的短截线9的磁场变强。因此，感应电流也变大。其结果为，作为表面波传递的电力增大，能够高效地对被加热物5进行加热。

产业上的可利用性

本发明能够应用于家用或工业用的高频加热装置。

标号说明

1：高频电力产生部；2：供电部；3：环形天线；4：表面波线路；5：被加热物；6：载置台；7：加热室；8：平面环形天线；8a：天线台；9、10：短截线；11：金属板；12：同轴线；13：位置调节部；14：天线罩。

Claims (10)

1.一种高频加热装置，其中，

所述高频加热装置具有：

高频电力产生部，其构成为产生微波；

表面波线路，其由导电性材料构成；

供电部，其与所述高频电力产生部连接；以及

环形天线，其配置于所述供电部的前端，并且面向所述表面波线路的端部配置，

所述供电部设置在与所述表面波线路的底面相同的平面上。

2.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，

所述环形天线具有与所述表面波线路的端部平行且与所述表面波线路的端部对置的面。

3.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，

所述表面波线路是在平板上垂直地且周期性设置有板状或棒状的部件的周期结构体。

4.根据权利要求3所述的高频加热装置，其中，

所述环形天线的高度比构成所述表面波线路的所述部件的高度低。

5.根据权利要求3所述的高频加热装置，其中，

所述供电部设置于所述表面波线路的底面附近，

所述环形天线与构成所述表面波线路的所述部件平行地延伸，并与所述供电部在相同的面上接地。

6.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，

所述高频加热装置还具有金属板，该金属板配置于所述环形天线的与所述表面波线路相反的一侧。

7.根据权利要求6所述的高频加热装置，其中，

所述供电部和所述金属板构成为能够改变位置。

8.根据权利要求1所述的高频加热装置，其中，

所述高频加热装置还具有天线罩，该天线罩配置于所述环形天线的上方，构成为使从所述环形天线放射的电力朝向所述表面波线路。

9.根据权利要求8所述的高频加热装置，其中，

所述天线罩覆盖所述环形天线和所述表面波线路的一部分。

10.根据权利要求8所述的高频加热装置，其中，

在所述天线罩与所述表面波线路之间设置有规定距离的间隙。

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