CN1736128A - 微波加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波加热装置,它能减小装置尺寸,同时可防止由于安装馈电口的位置偏差造成的加热不均匀现象。在微波加热装置(21)中,用于辐射微波的口的馈电口(29)被设置在加热腔(25)的顶壁(25a)上,磁控管(27)被设置在加热腔(25)的外表面上,使用于发射微波的天线(27a)朝向加热腔(25),用于引导从磁控管(27)向馈电口(29)发射的微波的波导管(31)为L形,它包括从天线(27)的周边沿加热腔(25)的外表面向上延伸的侧波导管(47)和沿顶壁(25a)的外表面从侧波导管(47)的上端延伸到馈电口(29)的上波导管(49)。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用微波(高频电磁波)加热如食物之类的加热物品的微波加热装置,尤其涉及通过设置轴向上的长度等于或大于在加热腔上部的波导管内的微波波长的长度的波导管使这种装置小型化的改进,从而可节省空间,同时可抑制导致加热不均匀的电场强度分布上的偏差。
背景技术
这种微波加热装置的构成通常包括容纳待加热物品的加热腔;用于微波振荡的磁控管;形成在加热腔的壁表面处的馈电口(electricity feedingport),微波从该馈电口辐射到加热腔内;用于将微波引导到馈电口的波导管。对馈电口的位置和馈电口的模式进行设计,以便通过减小在加热腔内部的电场强度分布的偏差来防止加热不均匀。
作为设置馈电口的位置,可选择分隔加热腔的任何内壁表面,并且迄今为止,已有人建议了各种在加热腔的侧壁上设置的馈电口结构、在加热腔的底壁上设置的馈电口的结构、在加热腔的顶壁上设置的馈电口的结构等等。
另外,一般来说,通过简单地设置馈电口来解决加热腔内部电场强度分布偏差是很困难的,并且为了解决由于电场强度分布的偏差引起的加热不均匀,不必非要安装使装置的尺寸增大的、用于搅动微波的旋转机构(搅动器)或用于旋转加热腔内的食物的转盘。
在近期的微波加热装置的市场上,对这种装置的小型化有一定需求。因此,现在集中对通过在加热腔的顶壁上设置馈电口而不安装搅动器或转盘来实现小型化方面进行研究。
图7示出了一种现有的微波加热装置(例如参照JP-A-57-103292),其在加热腔顶壁上设有构成微波辐射口的馈电口。
图7是公开在上述JP-A-57-103292中的微波加热装置1从前侧看的剖视图,该微波加热装置1的结构包括外壳体3;加热腔5,它用于容纳如食物之类的待加热物品;磁控管7,它用于使微波振荡;馈电口9,它形成在加热腔5的顶壁11上,微波从该馈电口辐射到加热腔5内;及波导管13,它用于将磁控管7的天线12振荡的微波引导到馈电口9。
磁控管7设置在加热腔5的右外侧,并以使天线12向上的状态固定在波导管13的底端。
图示的波导管13是具有矩形断面的直管形状,其长度从天线2周围延伸到馈电口9。
同时,若将在波导管13内传送的微波的波长用符号λg表示,为了有效地从馈电口9辐射微波,就波导管13的轴向长度而论,最好使磁控管7的天线12和馈电口9的中心之间的距离为λg/2的整数倍。另外,为了抑制由于电场强度分布的偏差引起的加热不均匀,最好使馈电口尽可能地靠近加热腔的中心。
但是,按照图7所示的直管形状的波导管13,若加热腔5的宽度尺寸用符号W1表示、从加热腔5的右侧壁15到馈电口9的中心的距离用符号L1表示,就波导管13的轴向长度而论,天线12与馈电口的中心之间的距离为3/2λg时,磁控管7与右侧壁15之间形成间隙。
这种间隙成为无用空间,不过已采取各种方法来避免这种无用空间。第一,将磁控管7移到图的左侧时,天线12与馈电口9的中心之间的距离将偏离λg/2的整数倍。
第二,将磁控管7、波导管13和馈电口9同时移到图的左侧时,馈电口9将偏移加热腔5的中心。
第三,将加热腔5的右侧壁15移到图的右侧时,馈电口9同样偏移加热腔5的中心。
第四,用与第三方法相似的方法将加热腔5的左侧壁移到左侧,但在这种方法中,加热腔5的宽度尺寸W1增加了。
另外,要求波导管13的高度等于或大于天线12的长度,但随之而来的问题是增大了波导管13的高度尺寸H1在装置的高度方向上的尺寸。
本发明是针对上述问题进行的改进。本发明的目的是提供一种微波加热装置,通过消除在磁控管和加热腔外侧表面之间的无用空间并在加热腔的宽度方向的中心设置馈电口,该装置能抑制由电场强度分布的偏差引起的加热不均匀,即使相对于波导管的轴向长度将天线与馈电口的中心之间的距离设定在波导管内部的微波波长一半的整数倍,也能通过沿磁控管的天线伸出方向缩小波导管的高度尺寸来缩短装置的高度尺寸,并能实现装置的小型化,同时可抑制由于安装馈电口带来的位置上的偏差造成的加热不均匀。
发明内容
为了实现上述目的,如权利要求1所述,本发明的微波加热装置的特征在于,用于辐射从磁控管通过波导管向加热腔振荡的微波的微波加热装置,其中,构成辐射微波的口的馈电口被设置在加热腔的顶壁上,波导管为L形,它包括沿加热腔的外侧表面向上延伸的侧波导管和沿顶壁的外表面从侧波导管的上端延伸到馈电口的上波导管。
按照这种结构,通过仅改变磁控管的位置和侧波导管在上下方向上的长度,就可方便地改变磁控管的天线与馈电口的中心之间的距离,因此,即使加热腔的宽度尺寸为任意尺寸,该距离也可选择为波导管波长的一半的整数倍,并且不包括无用的空间。
另外,为了实现上述目的,权利要求2所述的微波加热装置的特征在于,将磁控管的天线设置成朝向加热腔的侧部,并且与侧壁相对,侧壁形成一个向腔的内侧凸出的凸出部分,用于避免对权利要求1中所述的微波加热装置中的天线产生影响。
按照这种方式构成的微波加热装置,在磁控管的天线周围的波导管的高度尺寸基本上是通过将加热腔的侧壁的凸起部分的高度尺寸h3加到波导管的实际高度尺寸h2上构成的,波导管的实际高度尺寸h2本身可缩短到小于磁控管的天线伸出的长度值,这样,通过沿磁控管的天线伸出的方向缩小波导管的尺寸可缩短该装置的高度尺寸。
另外,加热腔的小型化是通过将波导管制成L形并将凸出部分安装在加热腔的侧壁上来缩短波导管的高度尺寸的共同作用的结果,并可在提高空间利用率的前提下实现装置小型化,同时可防止由于安装馈电口的位置偏差引起的加热不均匀现象。
此外,优选如权利要求3所述,在权利要求1所述的微波加热装置中,可采用馈电口在加热腔的宽度方向上为细长的矩形的结构。
当以这种方式构成时,即使将馈电口设置在偏离加热腔中心的位置,也能通过减小在加热腔的电场强度分布的偏差来抑制加热不均匀的现象。
另外,优选如权利要求4所述,在权利要求3所述的微波加热装置中,可采用设置多个馈电口的结构。
此外,在这种情况下,如权利要求5所述,可采用形成多个馈电口的结构,并且这些馈电口为按照具有不同形状和开口面积而形成的至少两种或更多种。
再者,如权利要求6所述,可采用这样的结构,即当多个馈电口在顶壁的前方和后方对准时,在靠近顶壁中心位置处的馈电口的开口面积大于远离顶壁中心位置处的馈电口的开口面积。
这样,在馈电口的安装位置偏离加热腔顶壁中心的情况下,当通过调节从各馈电口的微波辐射率来减小作为整体的加热腔的电场强度分布的偏差时,形成多个馈电口及各种形状和面积的馈电口是很有效的。
另外,如权利要求7所述,在权利要求1或2所述的微波加热装置中,该微波加热装置的特征在于,用于通过加热器加热的直线形加热部件被安装在加热腔的顶壁上,并且馈电口被安装在不包括均等地将顶壁沿前后方向分成两部分的直线的部位。
再者,优选如权利要求8所述,在权利要求1或2所述的微波加热装置中,可将该装置构成为将通过加热器用于加热的直线形的加热部件安装在加热腔的顶壁上,加热腔的中心轴线更靠近将顶壁沿前后方向均等地分成两部分的直线,而不是更靠近沿设置在顶壁上的上波导管的宽度方向的中心轴线。
当以这种方式构成时,借助于对减小由加热部件辐射的热引起的环境温度分布的偏差的调节可实现对由微波引起的电场强度分布的偏差和由微波和辐射热对加热的不均匀性现象相应的调节。
此外,如权利要求9所述,在权利要求8所述的微波加热装置中,可将加热部件设置成倾斜于将顶壁沿前后方向均等地分成两部分的直线。
当以这种方式构成时,与将加热部件设置成平行于沿前后方向均等地将顶壁分成两部分的直线的情况相比,可在加热部件的前后方向上加宽由加热部件加热的加热腔的加热区域,并且可进一步抑制加热器的加热不均匀性。
此外,如权利要求10所述,在权利要求1至9中任一项所述的微波加热装置中,在空间允许的情况下,可将用于搅动微波的搅动机构安装到加热腔的壁表面上。
以这种方式安装搅动机构,通过搅动微波可防止在加热腔中出现微波的偏差,对于进一步抑制加热不均匀性现象是有效的。
附图说明
图1是从前侧看的本发明的微波加热装置的第一实施方式内部的剖视图;
图2是从图1中A-A线的箭头标记方向看的视图;
图3是沿图2中B-B线剖切的剖视图;
图4是从前侧看的本发明的微波加热装置的第一实施方式的一变型实例的内部剖视图;
图5示意地示出了从上侧看的本发明的微波加热装置的第二实施方式的内部结构;
图6是本发明的设置在上波导管前端的馈电口的其他实施方式的说明图;
图7是从前侧看的现有的微波加热装置的剖视图。
另外,附图标记21表示微波加热装置,23表示待加热物品,25表示加热腔,25a表示顶壁,25b表示右侧壁,27表示磁控管,27a表示天线,29表示馈电口,29a表示馈电口,29b表示馈电口,31表示波导管,33表示加热部件,35表示格栅,37表示开启/关闭门,41表示下凹部分,43表示凸出部分,47表示侧波导管,49表示上波导管,51表示微波加热装置。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的第一实施方式的微波加热装置。
图1至图3示出了本发明微波加热装置的第一实施方式,图1是从前侧看的本发明的微波加热装置的第一实施方式内部的剖视图,图2是从图1中A-A线的箭头标记方向看的视图,图3是沿图2中B-B线剖切的剖视图。
按照第一实施方式的微波加热装置21设有容纳食物之类的物品23的加热腔25、用于振荡微波的磁控管27、形成在加热腔25壁表面上并构成向加热腔25内辐射微波的口的馈电口29、用于将由磁控管振荡的微波引导到馈电口的波导管31、呈线性形状并通过加热器加热的加热部件33及安装在加热腔25的底部并用于辅助加热操作的格栅35。
另外,上述包括加热腔25的各组成零件都被容纳在外壳体22的内部。
加热腔25为箱形,它的前侧可通过开启/关闭门37开启和关闭,如图2和图3所示,加热部件33被安装在加热腔25的上部、将顶壁25a沿前后方向均等地分成两部分的直线X1的前部,此外,馈电口29被安装在将顶壁25a沿前后方向均等地分成两部分的直线X1的后部位置。
顶壁25a的与加热部件33对应的位置形成用于容纳加热部件33的凹部41,并且还要考虑到加热部件33不能伸入到加热腔内。
在该实施方式的情况下,馈电口29由两个馈电口29a、29b构成,它们的位置可沿前后方向相互移动。两个馈电口29a、29b的每一个的形状都为沿加热腔25的宽度方向上(即,在后面将提到的波导管31的轴向上)的细长矩形。另外,这两个馈电口29a、29b被设置在不包括波导管31的管轴线Y1的区域(与从后面将提到的构成波导管31的宽度尺寸的中心的轴线相对应)。另外,如图2和3所示,在靠近顶壁25a中心的位置处,馈电口29a的开口面积被设定为大于远离顶壁25a中心位置的馈电口29b的开口面积。
馈电口29a、29b的开口面积被设置成彼此不同,用这种方式通过调节来自各开口的微波的辐射效率、辐射角度等可使加热腔25内整个区域的电场强度分布的偏差尽可能小。
如图1和图2所示,磁控管27被设置在加热腔25的右外侧表面,以使振荡微波的天线27a朝向加热腔25的一侧。
另外,与天线27a相对的加热腔25的右侧壁25b形成有凸出部分43,用于避免对伸向腔内侧的天线27a造成影响。
L形波导管31包括侧波导管47和上波导管49,侧波导管从天线27a周围沿加热腔25的右外侧表面向上延伸,上波导管沿顶壁25a的外表面从侧波导管47的上端延伸到馈电口29。
侧波导管47分隔呈矩形管状的波导管通路,它用于与加热腔25的右侧壁25b相配合引导微波。另外,上波导管49分隔呈矩形管状的波导管通路,它用于与加热腔25的顶壁25a相配合来引导微波。
在侧波导管47的情况下,构成天线27a伸出方向的高度尺寸h2被设定为小于天线27a伸出的长度,这是由于可利用凸出部分43的高度尺寸h3来避免对天线27a造成影响。上波导管49的高度尺寸b被设定为等于侧波导管47的高度尺寸h2(即,b=h2)。
此外,将波导管31固定到加热腔25上的位置被设定为使馈电口29a位于装置的前侧,使馈电口29b位于装置的后侧,构成宽度尺寸a的中心的轴线Y1介于它们之间。
由于与辐射到加热腔25内的微波的波长的关系,这种固定位置的作用可影响加热腔25内部的电场强度分布和加热环境的温度分布。
如图3所示,若用附图标记p表示从均等地将顶壁25a分成前后两部分的线X1至加热部件33的中心线Y2相隔的距离,用附图标记q表示从线X1至波导管31的中心轴线Y1相隔的距离,优选设定为使p<q,并且使p尽可能为零。
虽然在从馈电口29向腔25内辐射微波的情况下,可通过调节本发明设置的馈电口29的开口面积或开口位置来调节加热腔25内的辐射密度、或通过调节格栅35或类似装置反射等各种手段可方便地调节电场强度分布的偏差,但对于由加热部件33的辐射引起的环境的温度分布来说,为了减小其偏差,最好在安装加热部件33本身时,使其尽可能靠近加热腔25的中心。
按照上述结构,如图1所示,对于波导管31的轴向长度,即使在磁控管27的天线27a与馈电口29的中心之间的距离设定为例如3/2λg,它等于波导管中微波波长λg的一半的整数倍,以此使馈电口29能有效地辐射微波,当上波导管49和侧波导管47的长度尺寸之和为Lλ1+Lλ2,并调节磁控管27的位置和波导管47的长度时,该距离能方便地由波导管31的轴向长度来保证。因此,即使当加热腔25的宽度尺寸为任意尺寸,馈电口29也能被设定在加热腔25的中心,并且通过消除磁控管27与加热腔25的侧壁25b之间的无用空间可实现装置的小型化,同时可防止由于电场强度分布引起的偏差造成的加热不均匀。
另外,按照该实施方式的微波加热装置21,在磁控管27的天线27a周围的波导管31的高度尺寸基本上等于加热腔25的侧壁25b的凸出部分43的高度尺寸h3加上波导管31的实际高度尺寸h2,波导管31的实际高度尺寸h2本身可缩短到小于磁控管27的天线27a伸出的长度值,借此,可通过沿磁控管27的天线27a伸出的方向缩短波导管31的尺寸来减小装置的高度尺寸。
此外,通过将波导管31制成L形并结合借助于将凸出部分43安装在加热腔25的侧壁25b上来缩短波导管31的高度尺寸,可使加热腔25小型化,而且可在提高空间利用率的前提下使装置小型化,同时可防止由于馈电口29安装位置的偏差引起的加热不均匀。
再者,该实施方式的微波加热装置21装有加热部件33,它还能用作炉灶(烤箱),因此,该装置的烹饪用途更宽广。
此外,虽然加热腔25的顶壁25a设有由加热器加热的加热部件33和用于微波加热的馈电口29,加热部件33更靠近均等地将顶壁25a沿前后方向分成两部分的线X1和馈电口29,因而,加热腔25中的环境温度分布偏差较小,不容易产生加热不均匀的缺陷或类似缺陷。
另外,馈电口29被设置在加热腔25的宽度方向的中心,并只在加热腔25的前后方向上向后方偏离加热腔25的中心。因此,对于这种沿前后方向的偏心来说,可使具有大孔的馈电口29a和具有小孔的馈电口29b相结合,借此能尽可能地将微波均匀地辐射到加热腔25内,这样,即使在微波加热的情况下,在加热腔25内的电场强度分布的偏差受到抑制,从而抑制了加热不均匀的现象,即使省略了使装置尺寸增大的转盘或类似装置,也能均匀地加热物品,并可在不牺牲加热性能的前提下实现装置小型化。
图4示出了本发明微波加热装置的第一实施方式的一变型实例。
按照该变型实例,将包括侧波导管47和上波导管49的L形波导管31构成为:使侧波导管47延伸到加热腔25的下侧,而磁控管27被设置在加热腔25的下方位置。另外,其它结构与第一实施方式的结构相同。
以这种方式将磁控管27设置在加热腔25下方位置,或通过缩短装置的宽度尺寸进一步实现小型化。
图5示意地示出了从上侧看的本发明微波加热装置的第二实施方式的内部的结构。
按照第二实施方式的微波加热装置51,通过加热器加热的加热部件33被设置成相对于均等地将顶壁25a沿前后方向分成两部分的线X1倾斜,而其它结构与第一实施方式的情况相同。与第一实施方式相同的结构采用相同的附图标记表示,并省略对它们的描述。
以这种方式构成时,和加热腔31被设置成与均等地将顶壁25a沿前后方向分成两部分的线X1平行的第一实施方式的情况相比,加热腔25的加热区在前后方向上更宽,并可进一步抑制由炉灶加热引起的不均匀性。
另外,在本发明的微波加热装置中,若在自由空间中的微波的波长用附图标记λ0表示,优选将具有图6(a)所示的矩形截面的波导管的宽度尺寸a和高度尺寸b设定为满足下列方程式(1)和方程式(2):
(λ0/2)<a<λ0 …(1)
b<(λ0/2) …(2)
此外,虽然按照上述各实施方式,主副两个馈电口沿前后方向对齐,安装馈电口的数量不受上述实施方式的限制。安装馈电口的数量可以为单个,也可为3个或3个以上的多个。
再者,馈电口的设计,如安装位置、形状、开口面积等可根据靠近均等地将顶壁25a沿前后方向分成两部分的线X1的程度进行适当改变。
总之,可使馈电口形成为可调节,以尽可能地消除引起加热不均匀的电场强度分布的偏差。
图6(b)至6(f)示出了在上波导管49的前端的馈电口29的安装位置和安装数量的变型实例。
图6(b)示出了安装单个轴向细长的馈电口29的实例,它的中心与上波导管49的宽度方向上的中心轴线Y1对准。
图6(c)示出了安装单个沿轴向为细长的馈电口29的实例,它从上波导管49的宽度方向上的中心轴线Y1被移动到前侧。
图6(d)示出了安装单个轴向细长的馈电口29的实例,它被更多地移动到前侧,而不碰到上波导管49的宽度方向上的中心轴线Y1。
图6(e)示出了安装两个轴向细长的馈电口29、29的实例,它们分别被安装在上波导管49的宽度方向上介于中心轴线Y1的前侧和后侧。
图6(f)示出了安装在轴线Y1前方、不碰到上波导管49的宽度方向上的中心轴线Y1的轴向细长的馈电口,及安装成沿部分地碰到轴线Y1的垂直于轴线Y1的方向为细长的馈电口30。
尽管图中未示出,还有可接受的安装多个馈电口的结构,即,使它们在轴向上为阵列形状。另外,还有可接受的安装多个馈电口的结构,这种结构由至少两种或多种具有不同形状和开口面积的馈电口构成。例如,馈电口可以由圆形、椭圆形、三角形或其它多边形、或可以只由曲线、或由曲线和直线构成。
上述多个馈电口的结构、各种形状和面积的馈电口等结构在减轻整个加热腔25的电场强度分布的偏差上是有效的,其方法是,当馈电口29的安装位置偏离加热腔25的顶壁25a的中心时,调节各馈电口29的微波辐射率。
另外,尽管在图6中,在馈电口与波导管的左端部之间存在间隙,但也可采用省去这种间隙的结构。
此外,虽然由于目前小型化结构占主流而在上述实施方式中没有安装搅动机构,但如果尺寸方面存在余量,也可将用于搅动微波的搅动机构安装在加热腔内壁表面上。
安装搅动机构对抑制加热的不均匀性现象是有效的,因为它能通过搅动微波来防止微波的偏差。
虽然已参照具体实施方式详细地描述了本发明,显然,对本领域技术人员来说,在不超出本发明构思和范围的前提下,可对本发明作出各种改变和变换。
本申请以2003年2月5日申请的日本专利申请2003-028450号为基础,该申请的内容作为本申请的参考。
工业实用性
本发明的微波加热装置通过设定波导管的轴向长度、即上波导管和侧波导管的长度尺寸之和,即使加热腔的宽度尺寸为任意尺寸,也可随意设置馈电口,并可防止由于电场强度分布的偏差引起的加热不均匀现象。另外,通过取消在磁控管和加热腔侧壁之间的无用空间可实现装置小型化。
另外,若本发明具有如权利要求2所述的结构,在磁控管的天线周围的波导管的高度尺寸基本上由加热腔侧壁的凸出部分的高度尺寸h3加上波导管的实际高度尺寸h2构成。波导管本身的实际高度尺寸h2可缩短到小于磁控管的天线伸出的长度,因此,通过沿磁控管的天线伸出的方向缩小波导管的尺寸,可缩短装置的高度尺寸。
再者,通过将波导管制成L形并将凸出部分安装在加热腔的侧壁上来缩短波导管的高度尺寸的共同作用可使加热腔小型化,并可在提高空间利用率的前提下使装置小型化,同时可防止由于安装馈电口的位置偏差引起的加热不均匀现象。
Claims (10)
1.一种用于辐射从磁控管通过波导管向加热腔振荡的微波的微波加热装置,其中,
用于辐射微波的馈电口被设置在所述加热腔的顶壁上;及
所述波导管为L形,它包括沿所述加热腔的外侧表面向上延伸的侧波导管和沿所述顶壁的外表面从所述侧波导管的上端延伸到所述馈电口的上波导管。
2.按照权利要求1所述的微波加热装置,其中,所述磁控管的天线被设置成朝向所述加热腔的侧部,并且与所述侧壁相对,所述侧壁形成向所述腔的内侧凸出的凸出部分,用于避免影响天线。
3.按照权利要求1所述的微波加热装置,其中,所述馈电口沿所述加热腔的宽度方向为细长的矩形。
4.按照权利要求3所述的微波加热装置,其中,设置多个馈电口。
5.按照权利要求4所述的微波加热装置,其中,按照具有不同形状和开口面积的至少两种或多种馈电口形成所述多个馈电口。
6.按照权利要求4或5所述的微波加热装置,其中,当所述多个馈电口在所述顶壁的前方和后方对准时,在靠近所述顶壁中心位置处的所述馈电口的开口面积被设定成大于远离所述顶壁中心位置处的馈电口的开口面积。
7.按照权利要求1或2所述的微波加热装置,其中,在所述加热腔的顶壁上安装有用于通过加热器加热的呈线性形状的加热部件,并且所述馈电口被安装在不包括均等地将所述顶壁沿前后方向分成两部分的直线的位置处。
8.按照权利要求1或2所述的微波加热装置,其中,在所述加热腔的顶壁上安装有通过加热器加热的呈线性形状的加热部件,所述加热腔的中心轴线更靠近将所述顶壁沿前后方向均等地分成两部分的直线,而不是更靠近沿设置在所述顶壁上的所述上波导管的宽度方向的中心轴线。
9.按照权利要求8所述的微波加热装置,其中,所述加热部件被设置成倾斜于将所述顶壁沿前后方向均等地分成两部分的所述直线。
10.按照权利要求1至9中任一顶所述的微波加热装置,其中,在所述加热腔的壁表面上安装有用于搅动微波的搅动机构。
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