CN1778146A - 高频加热装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

公开一种高频加热装置，其在即使要加热的物体较厚时也能够实现良好的均匀加热。通过用具有5.8GHz频率的微波的辐射加热物体的高频加热装置(1)，包括限定加热室(2)的空腔(3)，并设置有多个具有馈入开口(7、9)的波导(11a、11b)，微波通过该馈入开口进入。

Description

高频加热装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种通过向包含物体的加热室提供高频波来给要加热的物体加热的高频加热装置及其控制方法。

背景技术

用于向容纳有要加热的物体的加热室输出微波的具有高频产生装置(磁控管)的高频设备，已经迅速地被广泛使用，如微波炉，由于加热室中的物体可以在短时间内被有效地加热，其成为食物等的加热烹饪设备。

同时，根据在加热室内振荡的微波，当在加热室内没有电磁波扰动装置时，隔开加热室和加热点的空腔的内壁的反射会以约驻波的半波长为间隔来形成驻波。

在使用现有技术的家用微波炉的情形中，微波炉装有能振荡具有2.45GHz频率的微波的磁控管，在这种情况中，产生的驻波的波长约为12厘米，而以一半即约6厘米的间隔产生加热点，比起通常家庭中等要加热的食物的尺寸，加热点的间隔太大而会导致加热不均匀。

因此，为了减少导致加热不均匀的驻波的影响，现有技术的微波炉装有在加热室内转动食品的转台或者作为用于搅动在加热室等中的电磁波的搅拌扇的电磁波扰动装置。

然而，这样的配备必须需要一穿过隔开加热室的空腔的壁部的可移动件，而将该可移动件附在空腔上以防止电磁波在可移动件穿过的空腔处泄漏的结构较复杂，而由于组成部分的增加或装置的大尺寸结构导致制造成本的增加。

因此，近来，在防止加热物体产生加热不均匀上进行了研究，其通过改变所用微波的频率缩小等于驻波的半波长的加热点间隔不用配备转台或作为电磁搅动装置的搅动扇等，并建议使用5.8GHz微波(参考，例如参考专利1)。

(参考专利1)

JP-A-3-2013191

根据一种使用5.8GHz的微波的微波炉，当空腔的内壁面反射微波而形成驻波时，驻波的波长约为5cm，加热室内的加热点的间距为波长的一半即2.5cm，与使用2.45GHz的微波的微波炉相比，在被加热物体的表面的加热点的分布密度增大，加热点的间距不会过于大于通常的食物的尺寸，因此，不用配备背景技术的电磁波搅动装置可以限制加热不均匀的发生，并通过去掉电磁搅动装置，而实现简化结构，及因简化得到装置小型结构化，或者减少制造成本或运转成本。

另一方面，按照5.8GHz的微波，当与2.45GHz的微波比较，被加热物体的内部的加热深度较浅，因此如图9所示，虽然在被加热物体表面的加热分布特性比2.45GHz的微波更出色，其对被加热物体的内部的加热特性却逊于2.45GHz的微波。

结果是，根据如专利文献1中揭示的背景技术中的微波炉中的从一个单一馈入口到加热室内振荡微波的构造，当作为目标的被加热物体的厚度较大，相对于被加热物体的另一侧以及内部，虽然可以充分加热微波能够容易侵入的一侧的表层，仍有产生加热不均匀或加热不足的担心。

本发明的目的是提供一种高频加热装置，其能够在较宽的范围内向被加热物体的表面辐射微波，能够出色地对甚至有厚壁的被加热物体实现均匀加热，能够实现结构的简化、依照其制作的装置的构造的小型化，或通过能省略电磁波搅动装置而实现制造费用或运转费用的降低。

此外，根据背景技术中的高频加热装置，磁控管的高频产生部设置在加热室的外侧，高频波的引导是使高频波通过波导到达设置在加热室的顶壁、侧壁或底部中任何处的大的单件馈入口，并从该馈入口将高频波导入到加热室(参考，例如参考专利2)。

(参考专利2)

JP-A-3-203191

图14为示出参考专利2所述的背景技术中的高频加热装置的内部结构的垂直剖视图。在图示中，附图标记150标示背景技术中的高频加热装置，附图标记151标示加热室，附图标记152标示设置在加热室151外侧的高频产生部并包括产生2.45GHz频率的微波振荡的磁控管，附图标记153标示波导，附图标记154标示馈入点。附图标记155标示转台，附图标记156标示用于驱动而转动转台155的马达，附图标记157标示炉门，附图标记158标示防无线电波泄漏装置，其具有设置在炉门157四角上的对应微波的四分之一波长的阻塞装置。符号G标示放在转台155上的被加热物体。

当开动磁控管152后，从磁控管152振荡产生的频率2.45GHz的微波通过经由波导153从馈入口154辐射到加热室151，并被加热室151的金属壁反射而在加热室151内产生驻波。在具有2.45GHz频率的微波的情形中，波长约为12cm，因此由加热室151的金属壁反射微波而在加热室151内产生的驻波的间距为其一半即约6cm，而微波为被加热物体G吸收而在其具有强电场的波腹部加热被加热物体。

然而，约6cm的间距对被加热物体是不均匀的，因此，通过马达56来缓慢转动转台155来搅动在被加热物体G处的电场以防止在被加热物体G上产生驻波。

以这种方式，按照背景技术中的高频加热装置150，为了均匀加热，需要有转台155和马达156，因而结构复杂、可靠性下降且成本增大。

作为能解决该缺点的一种结构，在参考专利2中描述了高频加热装置的实施例。图15示出在参考专利2中描述的高频加热装置的实施例的内部结构图示，图15(a)为垂直剖视图，图15(b)为通过图15(a)中的波导153的剖视图。

在图15(a)中，附图标记160标示该实施例的高频加热装置，附图标记161标示加热室，附图标记162标示设置在加热室161外侧的高频产生部并包括产生具有5.8GHz频率的微波振荡的磁控管，附图标记163标示波导，附图标记164标示馈入口。附图标记165标示放置被加热物体的台子，附图标记167标示门，附图标记168标示阻塞结构的防无线电波泄漏装置，其对应微波的四分之一波长，设置在炉门167四角上。符号G标示放在台165上的被加热物体。

此外，在图15(b)中，单件的馈入口164设置在狭窄的波导153的前端，波导153的宽度基本等于高频产生部162的侧向宽度，从高频产生部162振荡出的微波仅从馈入口164辐射入加热室161。

因此，在驱动磁控管162时，从磁控管162振荡产生的具有5.8GHz频率的微波通过波导163从馈入口164辐射到加热室161中，并被加热室161的金属壁反射而在加热室161的内部产生驻波。在微波具有5.8GHz频率的情况中，波长约为5.17cm，因此，由加热室161的金属壁反射微波而在加热室161内产生的驻波的间距为其一半即约2.6cm，在具有强电场的波腹部微波由被加热物体吸收而加热被加热物体G。此外，约2.6cm的间距对被加热物体G来说是较小的，因此不会形成明显的不均匀。

因此，不需要如上述所用的转台和马达，因此结构变得简单，提高了可靠性并使成本变得便宜。

因为以这种方式图15的高频加热装置160使用磁控管产生具有5.8GHz频率的微波，在加热室161中产生的驻波的间距变为其一半即2.6cm，由于这样，加热的不均匀性变得不明显了，但虽然如此，多少仍产生一定的不均匀。

此外，馈入口164仅设置在加热室161的顶壁的中心，因此，在加热室161的中心和角落处的微波的电场强度之间产生差异，因此在被加热物体G的中心和末端之间的加热也有差异。

本发明的目的是解决该缺陷以提供一种高频加热装置，其能够使加热上的不均匀进一步减小，及能够有效地利用在加热室底部后侧邻近中心部分的空间而不在加热室的中心和角落之间产生微波电场强度上的差异。

迄今为止，高频加热装置已被广泛用于加热和烹饪被加热物体，其通过向包含被加热物体的加热室提供高频波来加热和烹饪食品。这种高频加热装置装有磁控管，其产生具有2.45GHz频率的高频波以向加热室提供该高频波。通过提供高频波在加热室中形成驻波，产生的驻波的波长约为12cm，基本上以其一半即约6cm的间距产生具有强电场的加热点。然而，加热点的间距大于要加热和烹饪的食品的尺寸，因此，在食品上出现的加热点的分布密度较低，食品被部分加热且易于产生加热上的不均匀。

因此，提出一种技术，其通过将所用的高频从2.45GHz改变到5.8GHz减小加热点的间距从而增大加热点的分布密度而减小加热被加热物体的不均匀性(参考，例如，参考专利3)。

(参考专利3)

JP-A-3-203191

然而，虽然按照5.8GHz的高频，其加热点的分布密度大于2.45GHz的高频，但其能被被加热物体吸收的深度变浅了，因此，当被加热物体有厚壁时，易于产生加热的不均匀即主要加热了被加热物体的表面而被加热物体的内部则加热不足。

因此，在5.8GHz的高频加热分布较密的情况中，与厚壁的被加热物体相比，虽然在被加热物体物体是薄壁时可以预期有优异的均匀加热效果，在深度方向上加热的不均匀性却增大了，结果是难以得到均衡的加热。此外，在厚壁的情况中，虽然可通过热传导从被加热物体的表面加热其内部，但需要时间让热量传导到内部，因而作为高频加热的最大优点的快速加热效果无法实现。

考虑到上述状况提出本发明，其目的是提供一种高频加热装置，即使在被加热物体是厚壁的情况中，该装置通过减小加热不均匀的产生而能够快速实现均匀的加热处理。

发明内容

根据本发明的用于实现上述目的的高频加热装置，其特征在于，一种通过向加热室中的被加热物体辐射5.8GHz微波来加热被加热物体的高频加热装置，其中多个具有发射微波的馈入口的波导安装在分隔加热室的空腔。

按照以此方式构建的高频加热装置，微波的加热点的分布被多个波导的多个馈入口拓宽，微波能被用于照射被加热物体的表面的更宽范围的部分。

结果是，即使具有较浅的烘烤深度的5.8GHz的微波的情况中，通过从例如彼此相对的两个方向加热被加热物体，可以增大实际的烘烤深度到其两倍。

此外，为了弥补5.8GHz微波的烘烤深度较浅的缺陷，从增大微波要照射的被加热物体的表面的观点来看，更可取的是在空腔的多处壁表面安装馈入口以分散发射微波，特别是，如权利要求2所述的，可形成一种结构，其中设置馈入口的空腔的壁表面由加热室的上下表面，或上表面与侧面，或侧面和下表面构成。

此外，从在较宽范围内将微波从上表面均匀的分散辐射到加热室的被加热物体的角度来看，如权利要求3所述，可形成一种结构，其中通过至少两个设置在空腔的上壁的波导将两个馈入口设置在加热室的上表面。

此外，权利要求4所述的高频加热装置特征在于，在空腔的上壁的至少两个波导为垂直设置而在权利要求3所述的高频加热装置的上下方向上指向波导的剖面的长边。

引导5.8GHz微波的波导的截面面积缩小为约引导2.45GHz微波的波导的截面面积的1/4。因此，5.8GHz的波导的长边尺寸基本为与2.45GHz的波导的短边尺寸相同的程度。

因此，即使当安装确定在空腔的上表面的一侧上的波导的空间被设定为和背景技术中的高频加热装置中的相等，其中背景技术中2.45GHz的波导以长边水平指向安装在空腔的上表面，5.8GHz的波导可以被安装为垂直排列而长边竖直指向。此外，通过形成以此方式垂直排列波导的安装的结构，可以减小波在空腔上表面占据的面积。

结果是，增大了在空腔上表面的空余面颊，当形成这样的结构时即面加热器设置在空腔的上壁区域而非如权利要求5所述的垂直排列的波导的安装区域，可以增大安装面加热器的区域，可以使运转面加热器的炉热处理的温度分布在更宽的范围内更均匀，及可以实现炉加热的均匀加热。

此外，本发明的高频加热装置特征在于，一种高频加热装置包括高频产生部，以及通过施加来自高频产生部的高频波来加热以处理被加热物体的由顶壁、侧壁和底部组成的加热室，其中由包括多个馈入口组成的平行六面体形状的宽范围波导设置在加热室的后侧，高频产生部设置为紧邻平行六面体形状的宽范围波导。

根据上述结构，波导的结构是通过具有较宽宽度的结构形成，因此可以设置多个馈入口而使加热近似于均匀加热。

此外，本发明高频加热装置特征在于，该平行六面体形状的宽范围波导构建为基本在底部的整个面上扩展的尺寸，该多个馈入口设置在底部的后侧以指向底部的一侧。

根据上述结构，基本上底部的整个后侧由波导的结构构成，基本上底部的整个面设置有该多个馈入口，因此在加热室的中心和角落处的微波的电出强度之间不会产生差异，而使得加热近似于均匀加热。此外，由于微波从底部辐射，该辐射靠近被加热部，也提高了加热效率。

此外，可以不再设置转台、用于搅动无线电波的转动天线等的结构，因此，对无线电波跳火的可靠性增大，也可改善无线电波的泄漏等。

此外，本发明的高频加热装置特征在于，平行六面体形状的宽范围波导构建为基本在顶壁的整个面上尺寸加宽，该多个馈入口设置在顶壁的后侧以指向顶壁的一侧。

根据上述结构，基本上顶壁的整个后侧由波导的结构构成，多个馈入口设置在几乎整个面上，因此，均匀的无线电波向淋浴一样从顶壁的单一面上辐射，因此可以实现更均匀的加热。

此外，本发明的高频加热装置特征在于，从高频产生部提供的高频波的频率为5.8GHz。

根据上述结构，驻波的间距变得比构成背景技术主流的2.45GHz的微波的波长的情况中的更窄，因此使得加热更接近均匀加热。

此外，本发明的高频加热装置特征在于，多个馈入口的尺寸在靠近高频产生部处较小，越远离高频产生部，尺寸越大。

根据上述结构，不会在高频产生部附近和远离高频产生部的部分之间产生微波的电场强度上的差异，使得加热更近似均匀加热。

此外，本发明的目的是通过如下所述的结构实现的。

(1)一种高频加热装置，其作为通过将来自高频产生部的高频波供应到包含被加热物体的加热室来加热以处理被加热物体的高频加热装置，其中高频产生部包括产生具有2.45GHz频率的高频波的第一高频产生部以及产生具有5.8GHz频率的高频波的第二高频产生部。

根据该高频加热装置，可以向加热室提供两种高频波即具有2.45GHz频率的具有高加热效果的高频波和具有5.8GHz频率的加热分布均匀的高频波，可以抑制加热不均匀性的产生，甚至厚壁的被加热物体也可被加热而得到快速和均匀的处理。

(2)在(1)中描述的高频加热装置，还包括给第一高频产生部提供驱动电力的第一逆变电路，给第二高频产生部提供驱动电力的第二逆变电路，及通过逆变电路同时或交替驱动第一高频产生部和第二高频产生部的驱动控制部。

根据该高频加热装置，通过各自的逆变电路提供驱动第一高频产生部和第二高频产生部的电力，因此可以从各个高频产生部同时或交替地输出高频波，也可使输出强度为可变，因此能够控制甚至复杂的加热模式。

(3)在(1)中所述的高频加热装置，还包括给第一高频产生部和第二高频产生部提供驱动电力的一个单一的逆变电路，以及交替开关以提供电力来驱动第一高频产生部和第二高频产生部的驱动控制部。

根据该高频加热装置，可以通过一个单一的逆变电路来控制电力提供到第一高频产生部和第二高频产生部，因此，简化了驱动控制部的电路结构，也减小了其安装所需要的空间，这有助于装置的结构小型化及轻重量。

(4)在从(1)到(3)中任何一个所述的高频加热装置，还包括设置在加热室上表面的引导高频波进入加热室的上侧馈入口，以及设置在加热室下表面的引导高频波进入加热室的下侧馈入口，其中来自第一高频产生部或第二高频产生部的高频波各自被分别从上侧馈入口和下侧馈入口引入。

根据该高频加热装置，来自第一高频产生部或第二高频产生部的高频波各自是分别从上侧馈入口和下侧馈入口引入到加热室中，因此，各个高频波可以按照高频波的加热特性从最优的位置辐射。

(5)在(4)中所述的高频加热装置，还包括将加热室上下分开的隔板。

根据该高频加热装置，通过将加热室的空间上下分开，一个高频波可以提供给上侧空间，另一高频波可以提供给下侧空间，从而可以通过向各个空间提供各高频波来加热被加热物体。

(6)在(5)中所述的高频加热装置，其中隔板包括通过被高频波辐射而产生热量的高频热量产生组件。

根据该高频加热装置，隔板的高频热量产生组件通过被高频波辐射而产生热量，因此，通过用热辐射或热传导加热放在隔板上的被加热物体可以给被加热物体加上烹饪标记。此外，通过使加热室变暖可以提供预热效果。

(7)在从(4)到(6)中任何一个所述的高频加热装置，其中从加热室的上侧馈入口引入来自第二高频产生部的高频波。

根据该高频加热装置，从上侧馈入口提供来自第二高频产生部的5.8GHz的高频波，因此，可以均匀加热在加热室中的被加热物体。

(8)在从(1)到(7)中任何一个所述的高频加热装置，其中加热室包括具有开口部的加热室主体，及用于打开地和关闭地遮盖该开口部的打开/关闭门，至少加热室主体的一个部分和彼此相对的打开/关闭门形成有防止无线电波泄漏的阻塞件，其中该阻塞件遮蔽分别来自第一高频产生部和第二高频产生部的高频波。

根据该高频加热装置，虽然该阻塞件是小型的，当打开/关闭门关闭时，供应到加热室内的具有两种不同频率的高频波并不会泄漏。

(9)一种控制高频加热装置的方法，其为通过从高频产生部向包含被加热物体的加热室提供高频波来控制加热以处理被加热物体的高频加热装置的方法。其中同时或交替从高频产生部向加热室提供具有2.45GHz频率的高频波和具有5.8GHz频率的高频波。

根据该控制高频加热装置的方法，通过同时或交替向加热室提供具有5.8GHz频率的高频波和具有2.45GHz频率的高频波，可以选择性地提供具有高加热效果的2.45GHz频率的高频波和具有高度均匀加热效果的5.8GHz频率的高频波，因此可以按照被加热物体或加热目标的形状通过提供相关的高频波来实现有效的加热处理。

(10)在(9)中所述的控制高频加热装置的方法，其中具有一个频率的高频波在加热的起始阶段输出，而具有另一频率的高频波在从开始加热被加热物体起经过了预定时间后或者到达一预定温度后开始输出。

根据该控制高频加热装置的方法，通过在加热的起始阶段提供具有2.45GHz频率的高频波一下升高被加热物体的温度，然后在经过了一定时间后或者在达到预定温度后，提供具有5.8GHz频率的高频波，而实现形成均匀的加热温度，可以形成以小的温度分布均匀加热被加热物体的状态。此外，当当先提供5.8GHz频率的高频波并与之相对接着提供2.45GHz的高频波时，形成一种加热模式，其更适于用于在加热后半段对被加热物体强加热的烹饪等。

(11)在(9)或(10)中所述的控制高频加热装置的方法，其中当同时输出具有各个频率的高频波，至少限制一个高频波的输出使得输出高频波的驱动电力的总量不超过高频加热装置的额定功率。

根据该控制高频加热装置的方法，当各个高频波的输出超过额定功率，通过限制任一个高频波的输出，可以使输出高频波的驱动电力的总量避免超过高频加热装置的额定功率。

附图说明

图1示出根据本发明的高频加热装置的第一实施例的剖视图。

图2示出根据本发明的高频加热装置的第二实施例的剖视图。

图3示出根据本发明的高频加热装置的第三实施例的透视图。

图4(a)示出引导2.4GHz微波的波导的剖视图，图4(b)示出引导5.8GHz微波的波导的剖视图。

图5示出根据本发明的高频加热装置的第四实施例的透视图。

图6示出沿图5中A-A的剖视图。

图7示出根据本发明的高频加热装置的第五实施例的剖视图，图7(a)和图7(b)示出彼此不同的加热分布的电力线的图示。

图8示出根据本发明的高频加热装置的第六实施例的平面图。

图9示出比较2.45GHz和5.8GHz微波的加热分布特性的图示。

图10示出说明根据本发明的高频加热装置的图示，图10(a)示出其内部结构的垂直剖视图，图10(b)示出设置在底部的馈入口的排列状态的例子。

图11(a)到(c)示出在图1的高频加热装置中使用的作为蒸汽产生部的蒸发碗的透视图。

图12示出用于驱动本发明使用的5.8GHz磁控管的电源的构造图。

图13示出根据本发明在高频加热装置中应用平行六面体形状的宽范围波导的例子，图13(a)和图13(b)分别示出将波导应用在高频加热装置的底部的例子的前侧透视图，及将波导应用在高频加热装置的顶部的例子的前侧透视图。

图14示出第一背景技术的高频加热装置的内部结构的垂直剖视图。

图15示出第二背景技术的高频加热装置的内部结构的图示，图15(a)为垂直剖视图，图15(b)为通过图15(a)的波导53的剖视图。

图16示出根据本发明的高频加热装置的概念性构造图。

图17示出高频加热装置的高频驱动部的构造图。

图18示出高频加热装置的外观的透视图，用于说明防止无线电波泄漏的阻塞件。

图19示出沿图3中A-A线的截面(a)的剖视图，及沿B-B线的截面(b)的剖视图。

图20示出阻塞件的透视图。

图21示出高频加热装置的部分外形截面，以说明搅动桨片。

图22示出高频加热装置的外形剖视图，图22(a)示出2.45GHz的高频波的上馈入的说明性图示，图22(b)示出侧馈入的说明性图示。

图23示出在特定时刻在加热室中出现的驻波的状态，图23(a)示出2.45GHz的高频波的说明性图示，图23(b)示出5.8GHz的高频波的说明性图示，图23(c)示出2.45GHz和5.45GHz的高频波合成的波形的说明性图示。

图24示出示出用隔板将加热室上下分隔开的高频加热装置的概念性剖面构造图。

图25示出隔板的剖视图。

图26示出高频驱动部另一结构示例的构造图。

图27示出用于向第一高频产生部、第二高频产生部提供电力的模式及交替输出5.8GHz和2.45GHz高频波的模式的说明性图示。

图28示出用于向第一高频产生部、第二高频产生部提供电力的模式及同时输出5.8GHz和2.45GHz高频波的模式的说明性图示。

图29示出用于向第一高频产生部、第二高频产生部提供电力的模式及先输出2.45GHz高频波随后输出5.8GHz高频波的模式的说明性图示。

图30示出用于向第一高频产生部、第二高频产生部提供电力的模式及仅输出5.8GHz高频波的模式的说明性图示。

另外，在附图的标记中，附图标记1标示高频加热装置，附图标记2标示加热室，附图标记3标示空腔，附图标记3a标示上壁，附图标记3b标示后壁(侧壁)，附图标记3c标示底壁，附图标记5标示磁控管，附图标记7、9标示馈入口，附图标记7a、7b、7c标示馈入口，附图标记11标示波导，附图标记11a、11b、11c标示波导，附图标记13标示外壳室，附图标记15标示前打开/关闭门，附图标记21、31、41标示高频加热装置，附图标记43标示面加热器，附图标记51、61标示高频加热装置，附图标记110标示根据本发明的高频加热装置，附图标记111标示加热室，附图标记111a标示加热室的顶壁，附图标记111b标示加热室的侧壁，附图标记111c标示底部，附图标记112标示高频产生部，附图标记113标示波导，附图标记113标示馈入口，附图标记117标示门，附图标记118标示防无线电波泄漏装置，附图标记131标示市电，附图标记132标示磁控管，附图标记133标示整流电路，附图标记134标示扼流线圈，附图标记135标示滤波电容，附图标记136标示逆变器，附图标记1361标示逆变器控制电路，附图标记1362标示热敏电阻器，附图标记138标示升压变压器，附图标记1381标示初级线圈，附图标记1382标示次级线圈，附图标记1383标示灯丝加热线圈，附图标记139标示单独整流电路，附图标记140标示加热炊具，附图标记141标示加热室，附图标记141a标示顶壁，附图标记141b标示侧壁，附图标记141c标示底部，附图标记143标示高频产生部，附图标记144标示设置在底侧的平行六面体形状的宽范围波导，附图标记145标示馈入口，附图标记146标示设置在顶壁一侧的平行六面体形状的宽范围波导，附图标记147标示馈入口，附图标记211标示加热室，附图标记213标示第一高频产生部，附图标记215标示第二高频产生部，附图标记217标示高频驱动部，附图标记219标示控制部，附图标记225标示磁控管(2.45GHz)，附图标记227标示下侧馈入口，附图标记229标示下侧波导，附图标记231标示磁控管(5.8GHz)，附图标记233标示上侧馈入口，附图标记235标示上侧波导，附图标记237标示第一逆变器电路，附图标记267标示第二逆变器电路，附图标记273标示驱动控制部，附图标记275标示打开/关闭门，附图标记277标示加热室主体，附图标记279标示阻塞件，附图标记281标示传导件，附图标记283标示金属板，附图标记285标示槽，附图标记297标示隔板，附图标记2100、2200标示高频加热装置，附图标记2109标示换向开关，附图标记2111标示驱动控制部，附图标记M标示被加热物体。

具体实施方式

下面参考附图给出对根据本发明优选实施例的高频加热装置的详细说明。

图1为根据按照本发明的高频加热装置的第一实施例的剖视图。

根据第一实施例的高频加热装置1可用作家庭微波炉，构建其的结构包括分隔加热室2的空腔、作为高频产生装置的从天线5a输出5.8GHz微波的磁控管，多个分别具有馈入口7、9的波导11a、11b其用于引导从天线5a输出的微波以发射到加热室2、保证将磁控管5和波导11a、11b通过围绕空腔3的外周安装在空腔3周围的空间的外壳室13、及打开/关闭加热室2的前面以从加热室2中放入和取出被加热物体的前打开/关闭门15。

图1示出从右侧看到的装置的状态的剖视图，图示的左端面为装置的正面，图示的下端面为装置的底面。

根据第一实施例，磁控管5安装在空腔3的厚壁3b的外表面，通过从磁控管5向上延伸第一波导11a沿构成加热室2的上表面的空腔3的上壁3a安装，馈入口7在上壁3a的基本上中心处开口。此外，通过从磁控管5向下延伸安装第二波导11b，馈入口9在靠近构成加热室2的后表面的空腔3的后壁3b的下端的位置处开口。

根据以此方式构建的高频加热装置1，从各波导11a、11b的各馈入口7、9发射出微波，微波加热点的分布可以变宽，使微波照射在被加热物体表面的较宽范围的部分。

结果是，通过从从加热室的两个彼此相互正交的方向用具有浅烘烤深度的5.8GHz的微波均匀加热被加热物体，能增大实际的烘烤深度，可以在被加热物体的表层的整个区域和内部较深部分限制加热的不均匀性的产生而不必在加热室2中安装转台、搅动扇等电磁波搅动装置。

因此，即使对于厚壁的被加热物体，也可以实现没有加热不均匀性的出色的加热，通过去掉电磁搅动装置，还可实现结构的简化、按照其制作的装置的结构的小型化，或者制造或运转成本的降低。

此外，为了弥补5.8GHz微波烘烤深度较浅的缺点，从增大微波要照射的被加热物体的表面的观点来看，在安排发射微波的馈入口上，馈入口可以分散地安装在空腔3的多处内壁表面，该安排并不限于上述实施例中的。此外，波导安装的数量也不限于根据上述实施例中的两个。其数量可增大为3或更多的一任意数目。

特别是，馈入口的安装位置可以设置在加热室2的上表面和下表面，或者上表面和侧表面(包括后表面)，或者侧表面(包括后表面)和下表面。

图2是根据本发明的高频加热装置的第二实施例的剖视图。

构建第二实施例的高频加热装置21的结构为，其中排列波导11a、11b使得两个馈入口7、9在加热室2的上下表面上开口，即面对空腔3的上壁3a和底壁3c，虽然第一波导11a和第一实施例中的相同，第二波导11b是沿构成加热室2的下表面的空腔3的底壁3c通过从磁控管5向下延伸而安装，馈入口9在底壁3c基本中心处开口。

此外，除了馈入口7、9的安装位置的变化及依照其的波导11a、11b的形状的改变，第二实施例由与第一实施例相同的结构构建，因此相同结构标有相同的附图标记及省略对其说明。

根据在空腔3的壁表面以彼此相对的方式对向设置馈入口7、9的结构，通过分别从两个彼此相对的方向加热被加热物体用具有浅烘烤深度的5.8GHz的微波，能均匀增大实际的烘烤深度，即使不在加热室2内安装转台、搅动扇等电磁波搅动装置，也可以在被加热物体的表层的整个区域和内部较深部分限制加热的不均匀性的产生，类似于第一实施例，即使对厚壁的被加热无也可以实现没有加热不均匀性的出色加热，通过去掉电磁搅动装置，还可实现结构的简化、按照其制作的装置的结构的小型化，或者制造或运转成本的降低。

图3是根据本发明的高频加热装置的第三实施例从后侧看的透视图。

构建第三实施例的高频加热装置31的结构为通过两个设置在空腔3的上壁3a的波导11a、11b在加热室2的上表面上提供两个馈入口7a、7b。通过将从磁控管5向上延伸的单件公共管11分叉形成两个波导11a、11b。

根据该结构，从上表面到包含在加热室2的被加热物体的微波辐射可以在一宽范围中均匀散开，可以预期能够相当程度地增加在被加热物体的上表面的加热分布。

此外，通过将在加热室2的侧表面(包括后表面)或底表面设置馈入口的结构与如图3中的在加热室2上表面安装两个馈入口7a、7b的结构相结合，可以进一步提高均匀加热被加热物体的表现。

此外，图4(a)示出引导2.45GHz微波的波导的剖视图，图4(b)示出引导5.8GHz微波的波导的剖视图。各剖视图以相同的缩小比例绘制。

如所示，引导5.8GHz的微波的波导的横截面面积缩小为引导2.45GHz微波的波导的横截面面积的约1/4。因此，5.8GHz的波导的长边尺寸b2基本等于2.45GHz的波导的短边尺寸a1。

图5示出从后侧看的根据本发明的高频加热装置的第四实施例的透视图。

第四实施例的高频加热装置41构建为考虑到图4所示的波导的尺寸差异，进一步改善图3所示的高频加热装置31，设置在空腔3的上壁3a的两个波导11a、11b以垂直排列安装，其中波导的横截面的长边b2指向上下方向，而且，面加热器43设置在空腔3的上壁3a上的非安装垂直排列的波导的区域的一区域上。

当使用5.8GHz频率微波时，以这种方式，即使设置在空腔3的上壁3a上的波导11a、11b是垂直排列，如图6所示，确定在空腔3的上表面侧的波导的安装空间L可以设定为等于背景技术中的高频加热装置的空间，在背景技术中2.45GHz的波导通过长边水平指向安装在空腔3的上表面。此外，通过垂直排列波导，通过减小波导在宽度方向上在空腔3的上壁3a上所占据的面积，其所占的面积可以减小。

从而，增大了空腔3的上壁3a的空余面积，如图5所示，可以构建的结构为在空腔3的上壁3a除了安装波导11a、11b以外的大片空余区域的整个区域上设置面加热器43。

就是说，可以在较大面积上安装面加热器43，通过操作在较宽区域上的均匀的面加热器43使得炉加热的温度分布而可以实现没有加热不均匀性的炉加热。

此外，如上所述的垂直排列的波导的位置并不限于空腔3的上壁3a。

图7(a)和(b)示出根据本发明的高频加热装置的第五实施例的剖视图。另外，图(a)和(b)以电力线示出加热室中的不同热分布的示例。

根据第五实施例的高频加热装置51，在将两个波导11a、11b如前面图2所示那样相对设置在尖锐化2的上下表面的结构中，波导11a、11b分别被设定为垂直排列。

根据该结构，从各彼此上下相对的馈入口7、9辐射出的微波形成位相彼此偏移180℃的驻波，因此，可以预期会更均匀地形成相对被加热物体的热分布。

进一步描述，通过使从各上下馈入口7、9辐射的微波的位相偏移180℃，两个微波可以沿电场的同一方向。由此，如图图7(a)和(b)所示，可以通过由加入这两个电场形成的电场强度提升对被加热物体的加热。此外，如图7(b)所示，可以将更多的微波能量传输到食品的内部。

另外，虽然难以按照被加热物体任意选择图7(a)和(b)，但可以预期或者图7(a)或者图7(b)可以按照加热被加热物体的过程作为随时间过去的变化而产生，因此可以提升加热的均匀性。

此外，当在空腔3安装多个波导时，安装数量不限于上述实施例中所示的两件而是可以增加到任意数目。

图8是根据本发明的高频加热装置的第六实施例的空腔的上表面的平面图。

通过分叉波导11a、11b、11c，高频加热装置61在空腔3的上壁3a处安装有三个馈入口7a、7b、7c。另外，按照三个馈入口7a、7b、7c，中心馈入口7b的位置从其他馈入口7a、7c的位置移开。另外，比起其他波导11a、11c，中间波导11b在分支基部12上变窄为减小横截面的形式。另外，所有三个波导都是垂直排列。

由此，从加热室2的上表面来的微波辐射可以在加热室2的较宽区域上以较高密度被更均匀地散开，可以进一步防止相对于被加热物体的加热的不均匀性。此外，使中间波导11b变窄的原因在于中间波导11b从磁控管5直线延伸而引导微波的效率高于波导11a、11c的效率，因此通过限制其效率使中间波导11b与其他波导11a、11c相平衡。

下面给出本发明第七实施例的详细说明。

图10示出说明根据本发明的高频加热装置的图示，图10(a)示出其内部结构的垂直剖视图，图10(b)示出设置在底部的馈入口的排列状态的示例。

在图10(a)中，附图标记110标示根据本发明的高频加热装置，附图标记111标示加热室，附图标记111a标示加热室的顶壁，附图标记111b标示加热室的侧壁，附图标记111c标示底部。底部111c包括一种非金属的材料例如陶瓷。附图标记112标示设置在加热室111的底部111c的后侧的外侧上的高频产生部其用于产生具有5.8GHz频率的微波振荡，附图标记113标示设置在加热室111的底部111c的后侧上的波导及所说的由平行六面体(例如纵向长度30cm×横向长度30cm×高度5cm)构成的平行六面体形状的宽范围波导。六个面的宽面的面积基本和底部111c的面积相同。此外，附图标记113a标示波导顶(对着底部111c的面)，附图标记113b标示基本形成在波导顶113a的整个面上的多个馈入口。附图标记117标示门，附图标记118标示防无线电波泄漏装置，其具有设置在门117四边上的按照微波四分之一波长的阻塞件。

图10(b)示出基本形成在波导顶113a的整个面上的馈入口的排列示例。这里，每个馈入口113b构建为矩形，该矩形的长边的长度设置为等于或大于1/4λ(约1.3cm)，并且其中7个设置为一排靠近高频产生部112，其中8个设置在相继的一排，其中9个设置为远离高频产生部112的一排。

通过以这种方式形成多个馈入口的排列状态，以较小的量将靠近高频产生部112的具有强电场强度的微波引入加热室111内，而以较大的量将远离高频产生部112的具有弱电场强度的微波引入加热室111内，因此，在加热室111内形成较均匀的电场强度，这样有助于对被加热物体G的均匀加热。

与之对比，如图15(b)所示，背景技术的波导113构建为细长形并设置一馈入口154，因此，在加热室111内难以实现均匀电场强度，因此难以对被加热物体G均匀加热。

另外，根据本发明，馈入口113b1在靠近高频产生部112处一排的孔的尺寸作得较小，而随着远离高频产生部112该尺寸变大，因此以较小的量将靠近高频产生部112的具有强电场强度的微波引入加热室111内，而以较大的量将远离高频产生部112的具有弱电场强度的微波引入加热室111内，因此在加热室111中形成较均匀的电场强度，这有助于对被加热物体G的均匀加热。

如下所述进行高频加热装置110的操作。

当磁控管112被驱动时，具有5.8GHz频率的微波从磁控管112中振荡产生。具有5.8GHz频率的振荡微波通过经过设置在加热室111的底部111c的整个后侧的波导113被引到底部111c的后侧的整个面上，由多个分散设置在波导113上的各馈入口113b带进加热室111，另外，确定馈入口113b的数量及孔的尺寸为与电场强度不成比例，因此结果是，在加热室中形成均匀的电场强度，因而由此可以无加热的不均匀性而加热被加热物体G。

此外，由平行六面体形简单构建成波导的结构坚固也提高了可靠性和减小成本。

另外，平行六面体形状的宽范围波导113形成于在背景技术中空余的底部的后侧上，因此可以有效地利用空间，加热室的空间的体积可增大设置在图15中的加热室151的顶壁的波导153的空间的量。

另外，由于馈入口靠近构成被加热物体的食品，改善了无线电波的吸收。

另外，在具有一个加热器的微波炉的情况中，大大简化了上加热器的排列。

图11示出设置在平行六面体形状的宽范围波导的波导的顶部的馈入口的另一排列示例。

图11(a)示出具有放射状排列的馈入口的平行六面体形状的宽范围波导。

在图示中，附图标记112标示高频产生部，附图标记113标示平行六面体形状的宽范围波导，附图标记113a标示顶壁，附图标记113b标示在顶壁113a开口的馈入口，附图标记b1到b3分别标示具有不同尺寸的孔。

长孔形状的馈入口b1到b3放射状地由加热室111的波导顶壁113a的中心排列。另外，通过比较馈入口b1和b3可知，离中心越远，长孔越长。

结果是，形成了到达微波较难达到的角部的均匀电场分布，而不管其面积对被加热物体G进行均匀的加热。

图11(b)示出具有棋盘状排列的馈入口的平行六面体形状的宽范围波导。

在图示中，附图标记112标示高频产生部，附图标记113标示平行六面体形状的宽范围波导，附图标记113a标示顶壁，附图标记113b标示在顶壁113a开口的馈入口，附图标记b1到b4标示分别具有不同尺寸的孔。

矩形形状的馈入口b1到b4棋盘形设置在加热室111的波导顶壁113a。另外，通过比较馈入口b1和b4可知，离高频产生部112越远，馈入口的边越长。

结果是，形成均匀的电场分布，该分布到达与安装高频产生部112的部分相对的一侧部分上及到达微波较难以达到的部分，而不管其面积对被加热物体进行均匀的加热。

图11(c)示出具有放射状排列的平行六面体形状的宽范围波导。

在图示中，附图标记112标示高频产生部，附图标记113标示平行六面体形状的宽范围波导，附图标记113a标示顶壁，附图标记113b标示在顶壁113a开口的馈入口，附图标记b1到b3标示分别具有不同尺寸的孔。

矩形形状的馈入口b1到b3从波导顶壁113a上的高频产生部112放射状设置。另外，通过比较馈入口b1和b3可知，离中心越远，长孔越长。

结果是，形成均匀的电场分布，该分布到达与安装高频产生部112的部分相对的一侧部分上及到达微波较难以达到的部分，而不管其面积对被加热物体G进行均匀的加热。

图12示出驱动本发明所用的5.8GHz的磁控管的电源的构造图。在图示中，来自市电131的交流被整流电路133整流为直流，和被在整流电路133输出侧的扼流线圈134和滤波电容135平滑，并输入到逆变器136的输入侧。在逆变器136中通过半导体开关元件的开关将直流转变为想要的高频波(20到40kHz)。逆变器136由对直流高速开关的IGBT(绝缘栅双极晶体管)以及控制驱动IGBT的逆变器控制电路1361控制，而在升压变压器138初级一侧的电流流动以高速开关。

作为控制电路1361的输入信号，整流电路133的初级一侧电流由CT137检测，而检测到的电流输入到逆变器控制电路1361被用于控制逆变器136。另外，给IGBT散热的散热片附有温度传感器(热敏电阻)1362而被温度传感器检测到的温度信息被输入到逆变器控制电路1361被用于控制逆变器136。

在升压变压器138中，初级线圈1381被施加逆变器136的输出的高频电压，按照匝数比在次级线圈1382上提供高压。另外，具有较小匝数的线圈1383设置在升压变压器138的次级一侧并被用于加热磁控管132的灯丝1321以产生5.8GHz振荡。升压变压器138的第二线圈1382设置有倍压半波整流电路139以整流其输出。倍压半波整流电路139由高压电容1391和两个高压二极管1392、1393构成。

用具有上述结构的电路，交流被整流和平滑，被在逆变器中转变为高频波，电压被高压变压器转变为高频高压，此后，整流该高压并驱动磁控管。当磁控管被驱动后，从天线振荡产生5.8GHz的微波，5.8GHz的微波通过由加热室的底部的后侧的基本整个面构成的宽波导被传导并在波导的壁表面上重复反射而从最优馈入口引入到加热室。

因此，实质上底部的整个后侧构成波导结构，在底部的基本整个面上设置了多个使高频波通过而进入加热室的馈入口，因此不会在加热室的中心和角落之间产生微波电场强度上的差异而能接近均匀加热。另外，波导设置在这样一侧而与设置在底部后侧的角部的蒸汽产生装置对齐，因此消除了浪费的空间，加热室的空间体积可被增大背景技术中的安装有波导的顶壁的后侧空间那么多的量。

通过以此方式使用振荡产生具有5.8GHz频率的微波的磁控管，波长变为约5cm，因此与根据本发明的平行六面体形状的宽范围波导比较而言该波长较小，因此，微波易于被辐射到平行六面体形状的宽范围波导内，通过微波的随机分布，可以实现均匀加热。

虽然在上述说明中，如所用的磁控管，使用的是具有5.8GHz频率的磁控管，本发明并不限于此，所用的磁控管可以是一般用途的2.45GHz磁控管。然而，在后一种情况中，波长约为12cm，因此，比起根据本发明的平行六面体形状的宽范围波导，该波长较大，因此需要设计微波以使其分布在平行六面体形状的宽范围波导中。

根据本发明，通过根据到磁控管的距离安排馈入口的件数和孔的尺寸，可以实现均匀的构成。因此，通过仔细地选择馈入口的件数和孔的尺寸，在用2.45GHz的磁控管的情况中，也可以实现均匀加热。

图13示出在高频加热装置中应用根据本发明的平行六面体形状的宽范围波导的例子的正面透视图，图13(a)和图13(b)分别示出在高频加热装置的底部和顶壁应用根据本发明的平行六面体形状的宽范围波导的例子的正面透视图。在图示中，省略了门，示出的平行六面体形状的宽范围波导是在从加热装置的主体上移除的状态。

在图13(a)中，附图标记140标示通过向加热室提供微波加热而处理被加热物体的加热炊具。附图标记141标示由顶壁141a、侧壁141b和底部141c构成的加热室。附图标记142标示用于使加热室141内的空气流通的循环风扇，附图标记143标示包含磁控管的高频产生部，附图标记144标示根据平行六面体形状的宽范围波导，附图标记145标示馈入口。

加热室141形成在正面开口的箱形主体壳的内部，主体壳的正面设置有打开/关闭取出被加热物体的端口的打开/关闭门(未示出)。通过用铰链将下端连接到主体壳的下缘，使打开/关闭门能够在上下方向上打开/关闭。

平行六面体形状的宽范围波导144的尺寸形成为等于根据本发明的底部141的基本整个面。背景技术中的波导由剖面为矩形而宽度等于高频产生部的细长管构成，并设置一个单一的馈入口，因此难以在加热室内实现的均匀电场强度，因此难以均匀加热被加热物体G，然而，根据平行六面体形状的宽范围波导144，在底侧散布大量馈入口145，在邻近高频产生部143处其尺寸较小，离高频产生部143越远，尺寸越大，因此放在底部的被加热物体被有效地热学加热及可以被均匀加热。

此外，通过特别是在底部设置平行六面体形状的宽范围波导113，可以增大加热室的空间容积，另外馈入口靠近作为被加热物体的食品，因此提高了对无线电波的吸收。此外，在具有加热器的微波炉的机型的情况中也能达到极大简化上加热器的排列的效果。

在图13(b)中，类似地附图标记140标示加热炊具，附图标记141标示加热室，附图标记142标示循环风扇，附图标记143标示高频产生部，附图标记146标示平行六面体形状的宽范围波导，附图标记147标示馈入口。

平行六面体形状的宽范围波导146的尺寸形成为基本等于根据本发明的顶壁141a的整个面的尺寸，在顶壁侧散布大量馈入口147，在邻近高频产生部143处其尺寸较小，离高频产生部143越远，尺寸越大，因此，均匀的无线电波从顶壁的单个面上向淋浴一样辐射下来，因而可以达到更均匀的加热。

另外，通过特别是在顶壁上设置平行六面体形状的宽范围波导113，可以在底部产生足够的空间，因此，当自动加热食品时，可以容易设置检测食品重量的重量传感器，另外，在使用转台的机型的情况中，可以简单地构建转台。

下面参考附图，给出作为第八实施例的根据本发明的高频加热装置的优选实施例及其控制方法的详细说明。

图16示出根据本发明的高频加热装置的概念性构造图，图17示出高频加热装置的高频驱动部的构造图。

如图16所示，高频加热装置2100通过向包含被加热物体M的加热室211提供高频波来加热以处理被加热物体M，其设置有产生具有2.45GHz频率的高频波的第一高频产生部213以及产生具有5.8GHz频率的高频波的第二高频产生部215。另外，高频加热装置2100设置有高频驱动部217、驱动第一和第二高频产生部产生振荡的控制部219，控制部219连接到指示开始加热的开动开关、设定加热内容等的菜单开关以及显示各种信息的显示部的输入操作部221。控制部219根据从输入操作部221的输入内容通过控制驱动高频产生部而在想要的环境下加热在底座220上的被加热物体M。

第一高频产生部213包括产生具有2.45GHz频率的高频波振荡的磁控管225，将从磁控管225的天线225a输出的高频波引导到设置在加热室211的底面一侧的下侧馈入口227的下侧波导229。

另外，类似地，第二高频产生部215包括产生具有5.8GHz频率的高频波振荡的磁控管231，将从磁控管231的天线231a输出的高频波引导到设置在加热室211的顶面一侧的上侧馈入口233的上侧波导235。

如图17中的例子所示，高频驱动部217设置有单独驱动各磁控管225、231的逆变器电路。通过接受由二极管桥等的整流电路251的全波整流，驱动磁控管225的第一逆变器电路237被提供来自市电249的电力，将电力转变为高频电压，此后将该高频电压提供给升压变压器253的初级线圈255。然后，在升压变压器253的次级线圈257上产生几千伏的高频高压。此外，具有高频的高压被包括电容258和二极管259的倍压整流电路261整流，而向磁控管225施加该高压。另外，升压变压器253的加热器线圈263连接到磁控管225的灯丝265以加热灯丝。另外，磁控管225通过被灯丝265加热及被施加高压而产生高频振荡。

驱动磁控管225的第一逆变器电路237、升压变压器253和倍压整流电路261的各自的结构与驱动磁控管231的第二逆变器电路267、升压变压器269和倍压整流电路271的各自的结构相似，因此对具有相同功能的部分标有相同的标记并省略对其的说明。

此外，第一逆变器电路237和第二逆变器电路267连接到驱动控制部273，驱动控制部273通过接收来自控制部219的控制信号控制该两个电路驱动时间和电力馈送分配。

这里，关于供应到加热室211的具有两种频率的高频波，给出对用于防无线电波泄漏的阻塞件的说明。

图18示出高频加热装置2100的外观的透视图。形成箱形的加热室211的结构是，通过可打开/可关闭地附在构成高频加热装置2100的侧面的前面一侧的打开/关闭门275打开并且通过开口部分使得被加热物体被拿进和从加热室211取出。就是说，根据加热室211，具有开口部分的加热室主体277制作为通过打开/关闭门275而可打开/可关闭，因此打开/关闭门275的防无线电波泄漏的阻塞件279，设置在相对加热室主体277的打开/关闭门275的一部分。阻塞件可以形成在加热室主体277相对打开/关闭门275的一侧的部分上。

这里，图19示出沿图18中的A-A线取的截面19(a)以及沿图18中的B-B线取的截面图19(b)，图20示出阻塞件的透视图。关于阻塞件279的形状，其形状的构造是与在日本专利1504201中描述的基本相似的结构，虽然其频率彼此不同。就是说，如图19(a)所示，通过在形成打开/关闭门275的金属板283的端部折叠形成槽285，形成侧壁面基端287，通过进一步折叠U形金属板283的前端，形成具有槽宽b1的打开部分侧槽285a的壁面和具有槽宽b2的短路侧槽285b。另外，如图20所示，通过以a1、a3在打开部分侧槽285a的一侧上形成引线宽度，及以a2、a4在短路侧槽285b的一侧上形成引线宽度，形成多个传导件281a。

另外，在沿图19b中的B-B线取的截面中，通过在打开孔部分侧槽285a的侧面构建b3宽度的槽以及在短路侧槽285b的侧面构建b4宽度的槽，形成具有与传导件281a相似的形状的多个传导件281b。

在槽285中交替包含传导件281a、281b，槽285的开孔端由槽盖289遮盖，另外，打开/关闭门275的外侧由门盖291遮盖。根据具有上述结构的阻塞件，由方程(1)表达截面A-A所示的槽的特征阻抗的比率K1。

(方程1)

$K_1=\frac{a_1\·b_2\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{eff}1}}}{a_2\·b_1}---\left(1\right)$

另外，由方程(2)表达截面B-B所示的槽的特征阻抗的比率K2。

(方程2)

$K_2=\frac{a_3\·b_4\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{eff}2}}}{a_4\·b_3}---\left(2\right)$

上面提到的各值K1、K2，分别设定为使得槽的深度(L1+L2)和(L3+L4)相同。另外，附图标记∈eff1、∈eff2标示各槽部分的有效介电常数。

此处，槽开孔部分侧槽的特征阻抗、长度、位相常数由符号ZO1、L1、β1标示，而槽短路部分侧槽的特征阻抗、长度、位相常数由符号ZO2、L2、β2标示。另外，当用符号L(总计)标示从槽的开孔端到短路端的距离(槽的深度)时，L(总)＝L1+L2。在上述条件下，由方程(3)表达在槽的开孔端的阻抗Z。

(方程3)

$Z=j{Z}_{o1}\·\frac{\tan {\mathrm{\β}}_1{L}_1+K\tan {\mathrm{\β}}_2{L}_2}{1-K\tan {\mathrm{\β}}_1{L}_1\·\tan {\mathrm{\β}}_2{L}_2}---\left(3\right)$

其中，K＝ZO2/ZO1

根据该实施例，特征阻抗构建为ZO2≠ZO1，因此，方程(3)，特征阻抗的比率K的值为K≠1。为了使在槽的开孔端的特征阻抗不定，方程(3)的分母可以是无效的，因此可以满足1＝K tanβ1 L1·tanβ2 L2。因此，由于可以通过调整a1、a2、a3、a4和b1、b2、b3、b4而任意设定K1、K2的值，因此通过适当地设定K1、K2，单个槽可对2.45GHz和5.8GHz两种频率有密封效果。

就是说，特征阻抗比率K的值确定为使得槽对5.8GHz的高频波的深度(L3+L4)和槽对2.45GHz的高频波的深度(L1+L2)相同。例如，根据对2.45GHz的特征阻抗比率K1，确定了槽的深度(L1+L2)，而对5.8GHz的特征阻抗比率K2的值确定为与之相同。例如，当打开/关闭门的厚度为约20mm，通过建立K1＞1、K2＜1的结构，可以形成对2.45GHz和5.8GHz两种高频波能有效工作的防无线电波泄漏的槽。

如上所述，根据实施例的阻塞件的结构，在彼此相对的加热室主体277和打开/关闭门275上设置一个或更多槽，该槽的至少一个壁面由一组在槽的纵向方向间隔并连续排列及与槽的壁面平行的传导件构成，排列该传导件构成引线通路使得槽宽周期性改变，通过改变介电常数、引线通路宽度、槽中的槽宽中至少一个来周期性改变槽的打开部分的特征阻抗对槽的短路端部分的特征阻抗的比率，具有两个不同频率的高频波可以被同时屏蔽。

根据上面说明的高频加热装置的结构，如图21所示的高频加热装置的一部分的轮廓截面所示，可以形成这样的结构，其中根据需要在邻近波导229的下侧馈入口处设置搅动无线电波的搅动扇229，通过驱动而转动搅动扇293，施加到加热室211的无线电波被强制搅动，由此实现更均匀的加热。

另外，如图22中的高频加热装置的轮廓剖视图所示，可以形成这样的结构，其中由加热室211的底面轴向转动支撑转台295而实现均匀加热。在这种情况中，可以形成这样的结构，其中第一高频产生部213和第二高频产生部215一起设置在加热室211的上侧，高频波从靠近第二高频产生部215的上侧馈入口233附近供应到加热室211内(参考图22(a))，另外，可以形成这样的结构，其中第一高频产生部213设置在加热室211的侧面而高频从侧面供应到加热室211内(参考图22(b))。

下面，说明根据本发明的高频加热装置2100的操作。

通过使用本发明高频加热装置2100加热而处理被加热物体M时，向加热室211单独或同时提供至少从第一高频产生部213来的2.45GHz高频波和从第二高频产生部215来的5.8GHz的高频波中的至少一个。

图23示出作为示例的在特定时刻在加热室211出现的驻波的状态。图23(a)示出2.45GHz的高频波，图23(b)示出5.8GHz的高频波，图23(c)示出2.45GHz和5.8GHz的高频波的合成波。

在图23(a)所示的2.45GHz的高频波的情况中，加热的量增大处的电场波腹部分的间距(加热点的间距)为约6cm，对具有长度为例如30cm的被加热物体M来说，在直线上仅包括约5个点的驻波的波腹部分。因此，由于在加热点的位置和非加热点的位置之间的温度上升特性上产生的显著差异，在被加热物体M上易于产生加热的不均匀性。

另一方面，在图23(b)所示的5.8GHz的高频波的情况中，加热点之间的间距为约2.6cm，按照上述的长度，被加热物体M在直线上可包括10个或更多加热点。因此，被加热物体M被均匀加热，而难以由于被加热物体的位置产生加热的不均匀性。

然而，根据5.8GHz的高频波，被加热物体M的吸收深度会较浅，而2.45GHz的高频波的吸收深度为距离被加热物体M的表面5到7cm，根据5.8GHz的高频波，其吸收深度变浅为距离表面约2到3cm。因此，当仅使用5.8GHz的高频波加热被加热物体M时，虽然在被加热物体M是薄壁时5.8GHz的高频波可行，但当被加热物体M是厚壁时，在被加热物体M的内部和表面之间的温度差异增大，易于产生加热的不均匀性。

因此，如图23(c)所示，通过同时提供2.45GHz的高频波和5.8GHz的高频波，即使在被加热物体M是厚壁时，通过将加热的不均匀性限制为较小可以实现均匀加热。即，当2.45GHz的高频波和5.8GHz的高频波被迭加时，通过甚至在加热的量减小的驻波的谷部增大偏量，能实现加热效果，由此，实现高频波的加热效果的均匀形成，可以不依赖被加热物体M的厚度或位置而实现均匀加热。

在表1中总结和示出各高频波的特性及由此的加热效果上的差异。

(表1)

		2.45GHz	5.8GHz	2.45GHz+5.8GHz
					被加热物体的加热分布特性	表面	良	优	优
内部	优	良	优
				无线电波侵入深度		距离表面5-7cm	距离表面2-3cm	距离表面2-7cm
加热点间距		约6cm	约2.6cm						约2.6cm

对于被加热物体M的加热分布特性，当5.8GHz的高频可优选用于加热具有较大表面积的比萨饼、薄片肉制品等，而可以限制产生加热的不均匀性，在2.45GHz的高频的情况中由于加热点少而易于产生加热的不均匀性。然而，通过结合2.45GHz的高频波和5.8GHz的高频波，即使在薄壁物体时也能实现均匀加热。另外，2.45GHz的高频波对厚壁的被加热物体更有优势，在在5.8GHz的高频波的情况中，热量不能穿透到被加热物体的内部而是通过从表面的热传导来形成加热，而会延长加热的时间，然而，通过结合5.8GHz的高频波和2.45GHz的高频波，也能够快速地加热被加热物体的内部。

另外，即使在2.45GHz的高频波和5.8GHz的高频波是交替开关来供应时，也能达到基本相同的效果。

如上所述，通过使用具有不同频率的高频并且调整各能量的分配，可以形成多种模式的驻波分布，可以实现具有较小加热不均匀性的加热及更进一步，局部加热处理。

下面说明根据本发明的高频加热装置的第九实施例。

图24示出该实施例的高频加热装置的概念性剖面构造图。另外，具有和上面提到的第八实施例结构中相同的功能的组件，标有相同的附图标记，因而省略其说明。

如图24所示，该实施例的高频加热装置2200由这样的结构构建，其中从加热室211的下侧提供来自第一高频产生部213的2.45GHz的高频波而从加热室211的上侧提供来自第二高频产生部215的5.8GHz的高频波，上下分隔加热室211的空间的隔板297设置在距加热室211的上表面距离h的位置，相对加热室211的总高度H。

隔板297制作为容易在多个高度位置附接到和从加热室211拆卸，并通过被形成在加热室211的壁面上的锁定部299支撑而附接。如图25的隔板的剖视图所示，隔板297包括金属板2101其构成安装被加热物体的面，设置为与金属板2101相对或相接触的高频热量产生组件2103，以及将该高频热量产生组件2103固定到金属板2101并与在加热室211侧面的锁定部299啮合的固定组件2105。

金属板2101包括镀铝钢板并通过金属板2101本身形成为波浪形状或在金属板2101上形成突起部分来形成凹陷和突起而在其表面具有波浪形的凹陷和突起。镀铝的钢板表面侧面经过具有高抗污效果的氟材料涂覆，而后侧面经受具有高热量吸收效果的黑色抗热材料涂覆。

通过使高频热量产生膜2103a和基座组件2103b紧密接触形成高频热量产生组件2103，该高频热量产生膜2103a包括氮化物和硼化物，通过吸收高频波产生热量。对基座组件2103来说优选使用包括陶瓷材料或抗热树脂材料的具有高储热效果的材料。

固定组件2105包括沿将隔板297插入到加热室211的方向上设置在两侧绝缘组件，通过在固定组件2105和加热室211之间形成空隙，防止在高频加热中产生火花。

另外，通过形成波浪形的金属板2101，延长了高频吸收膜2103a和金属板2101之间的距离，由此，增大高频吸收膜2103a上的电场强度，因此还达到增大高频吸收膜2103a的产热量的效果。另外，作为热量产生组件2103，除了将高频热量产生膜2103a设置在后面的结构，高频热量产生组件本身可以由用高频波产生热量的陶瓷形成。

虽然金属板2101，使用的是金属制的镀铝钢板，也可以使用通过金属电镀、金属气相沉积等而设置有反射高频波层的陶瓷材料基座组件，只要其表面反射高频波，另外，也可以使用不锈钢、铝及铝合金、多种镀锌钢板、镀铝锌合金钢板、镀铜钢板等及包层材料等。另外，虽然氮化物或硼化物被用作高频吸收膜281，也可使用氧化锡、氧化铟等金属氧化物及复合氧化物等。

根据具有上述结构的高频加热装置2200，加热室211被分为上侧空间和下侧空间的两个空间，而在各空间内进行想要的加热处理。

即，根据高频加热装置2200，从第二高频产生部215给加热室211的上侧空间211a提供5.8GHz的高频波，从第一高频产生部213给加热室211的下侧空间211b提供2.45GHz的高频波。安装在上侧空间211a的隔板297的被加热物体M被从上侧提供的5.8GHz的高频波加热，并也被高频热量产生组件2103因从下侧提供的2.45GHz的高频波而产生的热量所加热。在这种情况中，在上侧空间211a进行所谓的烤架加热。另一方面，在下侧空间211b中，通过将被加热物体M放在加热室211的底面，进行2.45GHz的频率加热。

另外，可以构建高频热量产生组件2103不设置在隔板297上的结构。在这种情况中，在上侧空间中，通过限制从下侧的高频加热，被加热物体M可主要被从上侧来的高频加热来加热而处理。

另外，从上侧提供的高频波可以由5.8GHz频率构成而从下侧提供的高频波可以由2.45GHz频率构成。

根据上述结构，不同于向公共加热室211提供各频率的高频波，通过分别形成单独的加热空间211a、211b，可以在各个空间211a、211b中单独地进行由各高频波的加热。由此，通过准备一个相对被加热物体M的尺寸所需要的更大的空间以及通过设定该空间为任一尺寸，不会提供超过所需的加热能量，可以进行无浪费的高频加热。

另外，可以构建固定型的隔板结构以代替可附接及可拆卸隔板297，由此构建一形成由各频率的高频波的单独加热空间的结构。在这种情况中，不需要隔板297的附接和拆卸操作，可以简化加热操作。

此处，给出简化高频加热装置2100的高频驱动部217的结构的构造示例的说明。

虽然如图17所示，高频驱动部217分别具有单独驱动各磁控管225、231的逆变器电路，象图26所示的高频驱动部的其他结构示例所示的一样，也可以用一个逆变器电路构建驱动高频驱动部的结构。

就是说，构建的结构具有连接到逆变器电路2107的驱动控制部2111并控制以对切换被驱动的磁控管的切换开关2109进行开关，并根据来自控制部219的信号通过开关以在适当的时间控制切换开关2109使得输出5.8GHz的高频波和2.45GHz的高频波(参考图16)。

根据具有上述结构的高频驱动部218，用一个逆变器电路可以驱动两个不同类型的磁控管225、231，因此可以相当程度上简化高频驱动部218的电路结构并减小所需的安装空间，这有助于装置的小型化和轻重量的形成。

下面给出控制而驱动第一高频产生部213和第二高频产生部215的说明。

控制部219(参考图16)向驱动控制部273(参考图17)输出一信号，该信号向构成第一高频产生部213的2.45GHz的磁控管225和构成第二高频产生部215的5.8GHz的磁控管231分配来自电源的电力，驱动控制部273通过接收分配信号向第一逆变器电路237和第二逆变器电路267分配电力的馈送。

参考图27到图30，给出在这种情况中的对第一高频产生部213和第二高频产生部215的电力馈送模式的说明。

图27示出交替输出5.8GHz和2.45GHz高频波的模式。根据该电力提供模式，交替地输出高频波，两个高频波并不是同时输出的，因此可以施加各高频波的输出直到高频加热装置的额定功率。因此，通过使各高频产生部的输出达到最大输出而有效加热被加热物体。

图13示出同时输出5.8GHz和2.45GHz高频波的图示。在这种情况中控制该输出使得两个高频波的总功率不超过高频加热装置的额定功率。在图示中，示出将两个高频波的输出设定为P/2的状态，其中符号P标示额定功率。功率分配的比率可以为任意比值，另外，进一步，例如，可以在经过预定时间段后改变该功率分配的比率。

图29示出先输出2.45GHz高频波随后再输出5.8GHz的高频波的模式。根据该模式，在被加热物体温度较低的加热初始阶段中，通过提供具有较高加热效果的2.45GHz高频波来一下提高被加热物体的温度，此外，在经过预定时间段后或者达到预定温度后提供5.8GHz的高频波，由此实现加热温度的均匀形成，并形成具有较小温度分布的均匀加热。此外，相反地，可以构建先输出5.8GHz高频波随后再输出2.45GHz高频波的模式。在这种情况中，该模式优选为用于烹饪要在加热后半段强加热的被加热物体。另外，在在加热后半段同时输出各高频波的情况中，可以构建如图27所示的交替输出各高频波的模式。在这种情况中，可施加各输出到最大输出。

图30示出普通输出5.8GHz高频波的模式。该模式特别优选用于加热薄壁的被加热物体，而可以在具有小的温度分布的状态下完成被加热物体。另外，可以构建仅输出2.45GHz高频波的模式。在这种情况中，能实现与背景技术中的近似的高频加热效果。

虽然已经参考特定实施例详细说明了本发明，显然对本领域技术人员来说，可以不偏离本发明的精神和范围对本发明作出各种变化和修改。

本申请基于2003年4月25日提交的日本专利申请2003-121876、2003年5月8日提交的日本专利申请2003-130370、2003年5月9日提交的日本专利申请2003-131804，其内容在此并为参考。

<工业应用>

根据本发明的高频加热装置，微波的加热点的分布被拓宽到由空腔分隔的加热室的较宽范围，使微波照射到被加热物体的表面的更宽范围的部分。

因而，即使在具有较浅烘烤深度的5.8GHz的情况中，通过例如从两个彼此相对的方向加热被加热物体而将实际烘烤深度增大为两倍，可以不用在加热室内安装电磁波搅动装置而在被加热物体的表层的整个区域和内部上防止加热不均匀性的产生。

因此，即使对厚壁的被加热物体也可实现没有加热不均匀性的出色的加热，通过去掉电磁搅动装置，可以实现安装其制作的这种的结构的简化和小型化的形成或者制造成本或运转成本的降低。

此外，根据本发明的高频加热装置，由包括多个馈入口构成的平行六面体形状的宽范围波导设置在加热室的后侧，高频产生部设置在紧挨平行六面体形状的宽范围波导处，因此，波导的结构由具有较宽宽度的结构构成，因此可以设置多个馈入口，而使加热接近均匀加热。

此外，根据本发明，平行六面体形状的宽范围波导构建的尺寸宽为在底部的基本整个面，多个馈入口设置在底部的后侧以指向底部侧面，因此不会在加热室的中心和角落之间产生微波的电场强度上的差异，使得加热近似于均匀加热。另外，由于微波是从底部辐射，因此辐射接近被加热的部分，还提高了加热效率。

另外，可以不用设置转台、转动天线等搅动无线电波的结构，因此，也提高了对无线电波打火、无线电波泄漏等的可靠性。

此外，根据本发明，平行六面体形状的宽范围波导构建的尺寸宽为在顶壁的基本整个面，多个馈入口设置在顶壁的后侧以指向顶壁侧面，因此均匀的无线电波象淋浴一样从顶壁的单个面上照射，因此可以实现更均匀的加热。

此外，根据本发明，高频产生部提供的高频波的频率是5.8GHz，因此，与2.45GHz的微波波长构成背景技术的主流的情况相比，驻波的间距变窄，使得加热更接近均匀加热。

此外，根据本发明，馈入口的尺寸在靠近高频产生部处较小，离高频产生部越远，尺寸越大，因此不会在靠近高频产生部和远离高频产生部之间产生微波的电场强度上的差异，使得加热更接近均匀的加热。

此外，根据本发明的高频加热装置，提供一种通过向用于包含被加热物体的加热室提供来自高频产生部的高频来加热而处理被加热物体的高频加热装置，其中高频产生部设置有产生具有2.45GHz频率的高频波的第一高频产生部和产生具有5.8GHz的高频波的第二高频产生部，由此可以向加热室提供具有2.45GHz频率的具有较高加热效果的高频波和具有5.8GHz频率的具有均匀加热分布的高频波的两种高频波，限制了加热的不均匀性的产生，对即使是厚壁被加热物体也可以快速和均匀地加热而处理。

另外，根据控制本发明高频加热装置的方法，通过向加热室同时或交替提供具有2.45GHz的高频波和具有5.8GHz的高频波，可以选择性地提供具有较高加热效果地2.45GHz的高频波和具有高度均匀效果的5.8GHz的高频波，因此，按照被加热物体和加热目标的形状通过提供适当的高频波，可以实现有效的加热处理。

Claims (21)

1.一种高频加热装置，其中为了加热物体向加热室的物体辐射5.8GHz的微波；

其中，多个具有发射微波的馈入口的波导安装在一分隔加热室的空腔内。

2.如权利要求1所述的高频加热装置，其中设置有馈入口的空腔的壁面由加热室的上下表面、或上表面和侧表面、或侧表面和下表面构成。

3.如权利要求1所述的高频加热装置，其中通过设置在空腔的上壁的至少两个波导，两个馈入口设置在加热室的上表面。

4.如权利要求3所述的高频加热装置，其中所述在空腔的上壁上的至少两个波导为垂直排列而波导的横截面的长边指向上下方向。

5.如权利要求4所述的高频加热装置，其中面加热器设置在空腔的上壁的除了安装垂直排列的波导的区域的区域。

6.一种高频加热装置，包括：

高频产生部；及

由顶壁、侧壁和底部构成的加热室，用于通过施加来自高频产生部的高频波来加热而处理被加热物体；

其中由多个馈入口构成的平行六面体形状的宽范围波导设置在加热室的后侧，及

高频产生部设置在紧邻平行六面体形状的宽范围波导处。

7.如权利要求6所述的高频加热装置，其中平行六面体形状的宽范围波导的尺寸构建为基本在底部的整个面上扩展的尺寸，该多个馈入口设置在底部的后侧以指向底部的一侧。

8.如权利要求6所述的高频加热装置，其中平行六面体形状的宽范围波导的尺寸构建为基本在顶壁的整个面上扩展的尺寸，该多个馈入口设置在顶壁的后侧以指向顶壁的一侧。

9.如权利要求6到8任一所述的高频加热装置，其中从高频产生部提供的高频波的频率为5.8GHz。

10.如权利要求6到9中任一所述的高频加热装置，其中该多个馈入口的尺寸在靠近高频产生部处较小，离高频产生部越远，尺寸越大。

11.一种用于加热被加热物体的高频加热装置，包括：

包含该物体的加热室；

向加热室提供高频波的高频产生部；

其中，高频产生部包括产生具有2.45GHz频率的高频波的第一高频产生部以及产生具有5.8GHz频率的高频波的第二高频产生部。

12.如权利要求11所述的高频加热装置，还包括：

向第一高频产生部提供驱动电力的第一逆变器电路；

向第二高频产生部提供驱动电力的第二逆变器电路；及

通过逆变器电路同时或交替驱动第一高频产生部和第二高频产生部的驱动控制部。

13.如权利要求11所述的高频加热装置，还包括：

向第一高频产生部和第二高频产生部提供驱动电力的单一逆变器电路；及

交替开关以提供电力来驱动第一高频产生部和第二高频产生部的驱动控制部。

14.如权利要求11到13中任一所述的高频加热装置，还包括：

设置在加热室上表面的将高频波引入到加热室中的上侧馈入口；及

设置在加热室下表面的将高频波引入到加热室中的下侧馈入口；

其中来自第一高频产生部或第二高频产生部的高频波被单独从各上侧馈入口和下侧馈入口引入。

15.如权利要求14所述的高频加热装置，还包括：

将加热室上下分开的隔板。

16.如权利要求15所述的高频加热装置，其中隔板包括通过被高频波辐射而产生热量的高频热量产生组件。

17.如权利要求14到16中任一所述的高频加热装置，其中来自第二高频产生部的高频波是从加热室的上侧馈入口引入到加热室中。

18.如权利要求11到17中任一所述的高频加热装置，其中加热室包括具有开口部分的加热室主体、及可打开和可关闭地遮盖开口部分地打开/关闭门，而且至少彼此相对的加热室主体和打开/关闭门中的一个形成有防无线电波泄漏的阻塞件；及

其中该阻塞件屏蔽分别来自第一高频产生部和第二高频产生部的高频波。

19.一种控制高频加热装置的方法，其为控制一种通过向包含被加热物体的加热室提供来自高频产生部的高频波来加热而处理被加热物体的高频加热装置的方法；

其中从高频产生部向加热室同时或交替提供具有2.45GHz频率的高频波和具有5.8GHz频率的高频波。

20.如权利要求19所述的控制高频加热装置的方法，其中具有其中一个各频率的高频波在初始阶段输出，而具有另一各频率的高频波继而在从开始加热被加热物体后经过预定时间段或在达到预定温度后开始输出。

21.如权利要求19或20所述的控制高频加热装置的方法，其中具有各频率的高频波同时输出，至少其中一个频率的输出被限制，以便输出高频波的总驱动功率不超过高频加热装置的额定功率。

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