DE112015003208T5

DE112015003208T5 - Mikrowellen-Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE112015003208T5
Application number: DE112015003208.8T
Authority: DE
Inventors: Masafumi Sadahira; Koji Yoshino; Yoshiharu Omori; Masayuki Kubo
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2017-03-30
Also published as: JPWO2016006249A1; US20170171922A1; CN106465490A; WO2016006249A1; CN106465490B; US11153943B2; JP6528088B2

Abstract

Eine rotierende Antenne (105a) beinhaltet: eine Deckenfläche (109) und eine Seitenwandfläche (110), die eine Hohlleiterstruktur (108) bilden; und ein Horn (113), das Mikrowellen in einen Heizraum abstrahlt. Die rotierende Antenne (105a) weist des Weiteren einen Flansch (112) auf, der an einem Randbereich der Seitenwandfläche (110) ausgebildet ist, so dass er einer Bodenfläche (111) zugewandt ist, die eine innere Wandfläche des Heizraums ist, und so, dass er die Seitenwandfläche (110) umgibt. Der Flansch (112) hat Drosselabschnitte (117), die eine Streuung der Mikrowellen reduzieren. Diese Konfiguration kann einen Bereich relativ geringer Impedanz erzeugen, um so die Seitenwandfläche (110) zu umgeben, wobei dadurch ein streuungsreduzierendes Verhalten der rotierenden Antenne verbessert und die Richtcharakteristik der von der rotierenden Antenne (105a) abgestrahlten Mikrowellen erhöht wird. Wenn ein Teil der zu erwärmenden Substanzen, die auf einer Platte angeordnet sind, ein Nahrungsmittel ist, das der Anwender nicht erwärmen möchte, erwärmt folglich die rotierende Antenne (105a) einen Bereich selektiv, in dem ein Nahrungsmittel vorhanden ist, das der Anwender erwärmen möchte, erwärmt aber kaum das Nahrungsmittel, das der Anwender nicht erwärmen möchte.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Mikrowellen-Heizvorrichtung wie einen Mikrowellenofen, der Nahrungsmittel und andere zu erwärmende Substanzen durch Mikrowellen erwärmt.
STAND DER TECHNIK
In letzter Zeit werden kommerziell praktikable Mikrowellenöfen mit einer gleichzeitigen Kochfunktion ausgestattet. Mit dieser Funktion kann ein Mikrowellenofen gleichzeitig mit dem Erwärmen einer Vielzahl von Nahrungsmitteln mit unterschiedlichen Temperaturen beginnen, die im Heizraum platziert werden, und kann das Erwärmen gleichzeitig beenden.
Wenn ein Mikrowellenofen die gleichzeitige Kochfunktion nutzt, um das Erwärmen eines gefrorenen Nahrungsmittels und eines Nahrungsmittels, das zum Beispiel bei Umgebungstemperatur gehalten wurde, gleichzeitig zu beginnen und zu beenden, muss der Mikrowellenofen das gekühlte Nahrungsmittel stärker erwärmen als das warme Nahrungsmittel. Dies liegt daran, dass es Fälle gibt, in denen das gefrorene Nahrungsmittel noch nicht genug erwärmt wurde, obwohl das bei Umgebungstemperatur gehaltene Nahrungsmittel vollständig erwärmt ist, wenn beide Nahrungsmittel in der gleichen Weise erwärmt werden.
Um die oben genannte gleichzeitige Kochfunktion zu verwirklichen, muss ein Mikrowellenofen mit einer Funktion zum selektiven Erwärmen eines Teils der im Heizraum zu erwärmenden Substanzen (nachfolgend als „lokale Erwärmung” bezeichnet) anstelle einer Funktion zum gleichförmigen Erwärmen aller im Heizraum zu erwärmenden Substanzen (nachfolgend als „gleichförmige Erwärmung” bezeichnet) ausgestattet werden.
Mittel zum Durchführen der lokalen Erwärmung wurden bereits vorgeschlagen (Bezug z. B. auf PTL 1 und PTL 2). Spezieller erfasst ein Infrarotsensor eine innere Temperatur eines Heizraums. Daraufhin steuert auf der Basis der Verteilung der erfassten Temperatur eine Steuereinrichtung den Beginn und das Ende der Rotation einer rotierenden Antenne, die unter der Bodenfläche des Heizraums (nachfolgend als die „Bodenfläche” abgekürzt) im Wesentlichen in der Mitte installiert ist.
In der oben genannten Patentliteratur ist die Richtcharakteristik von jeder rotierenden Antenne derart eingestellt, dass eine Intensität der Mikrowellenstrahlung nach außen hin zunimmt. Wenn eine Vielzahl von Nahrungsmitteln gekocht wird, hört die rotierende Antenne auf sich zu drehen und wird auf ein kaltes Nahrungsmittel über einen zuvor eingestellten Zeitraum gerichtet. Dadurch wird die lokale Erwärmung des kalten Nahrungsmittels gesteuert.
Als nächstes werden Konfigurationen einer rotierenden Antenne mit einem überragenden lokalen Erwärmungsverhalten, ein rotierendes Hohlleitersystem genannt, mittels der in der oben genannten Patentliteratur offenbarten rotierenden Antenne beschrieben.
18A ist eine vordere Querschnittsansicht einer herkömmlichen Mikrowellen-Heizvorrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist. 18B ist eine Draufsicht der herkömmlichen rotierenden Antenne, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist. 19A ist eine Draufsicht einer herkömmlichen rotierenden Antenne, die in Patentliteratur 2 beschrieben ist. 19B ist eine Draufsicht einer weiteren herkömmlichen rotierenden Antenne, die in Patentliteratur 2 beschrieben ist.
Wie in 18A bis 19B veranschaulicht ist, hat die rotierende Antenne 1a eine Hohlleiterstruktur 3a, die in einer kastenartigen Form ausgebildet ist; die rotierende Antenne 1b hat eine Hohlleiterstruktur 3b, die in einer kastenartigen Form ausgebildet ist; wobei die rotierende Antenne 1c eine Hohlleiterstruktur 3c hat, die in einer kastenartigen Form ausgebildet ist. Die Hohlleiterstruktur 3a umgibt eine Kupplungswelle 2a, über die Mikrowellen in das Innere des Hetzraums zugeführt werden sollen; die Hohlleiterstruktur 3b umgibt die Kupplungswelle 2b, über die Mikrowellen in das Innere des Heizraums zugeführt werden sollen; wobei die Hohlleiterstruktur 3c die Kupplungswelle 2c umgibt, über die Mikrowellen in das Innere des Heizraums zugeführt werden sollen.
Die Hohlleiterstruktur 3a beinhaltet: eine Deckenfläche 4a, mit der die Kupplungswelle 2a gekoppelt ist; und die Seitenwandfläche 5aa, die Seitenwandfläche 5ab, die Seitenwandfläche 5ac, die drei Außenseiten der Deckenfläche 4a bedecken. Parallel mit der Bodenfläche 6 ausgebildete Flansche 7a werden mit einem kleinen Spalt dazwischen außerhalb der Seitenwandflächen 5aa, 5ab, 5ac zur Verfügung gestellt. Die rotierende Antenne 1a ist mit einem Horn 8a versehen, das in nur einer Richtung weit geöffnet ist.
Ebenso beinhaltet die Hohlleiterstruktur 3b: eine Deckenfläche 4b, mit der die Kupplungswelle 2b gekoppelt ist; und die Seitenwandfläche 5ba, die Seitenwandfläche 5bb, die Seitenwandfläche 5bc, die drei Außenseiten der Deckenfläche 4b bedecken. Parallel mit der Bodenfläche 6 ausgebildete Flansche 7b werden mit einem kleinen Spalt dazwischen außerhalb der Seitenwandflächen 5ba, 5bb, 5bc zur Verfügung gestellt. Die rotierende Antenne 1b ist mit einem Horn 8b versehen, das in nur einer Richtung weit geöffnet ist.
Die Hohlleiterstruktur 3c beinhaltet: eine Deckenfläche 4c, mit der die Kupplungswelle 2c gekoppelt ist; und die Seitenwandfläche 5ca, die Seitenwandfläche 5cb, die Seitenwandfläche 5cc, die drei Außenseiten der Deckenfläche 4c bedecken. Parallel mit der Bodenfläche 6 ausgebildete Flansche 7c werden mit einem kleinen Spalt dazwischen außerhalb der Seitenwandflächen 5ca, 5cb, 5cc zur Verfügung gestellt. Die rotierende Antenne 1c ist mit einem Horn 8c versehen, das in nur einer Richtung weit geöffnet ist.
Die rotierende Antenne 1a strahlt einen Hauptteil der Mikrowellen vom Horn 8a ab, wobei die Richtcharakteristik der vom Horn 8a abgestrahlten Mikrowellen zunimmt. Die rotierende Antenne 1b strahlt einen Hauptteil der Mikrowellen vom Horn 8b ab, wobei die Richtcharakteristik der vom Horn 8b abgestrahlten Mikrowellen zunimmt. Die rotierende Antenne 1c strahlt einen Hauptteil der Mikrowellen vom Horn 8c ab, wobei die Richtcharakteristik der vom Horn 8c abgestrahlten Mikrowellen zunimmt.
Quellenangabe
Patentliteratur

PTL 1: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 60-130 094
PTL 2: japanisches Patent Nr. 2 894 250

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Alle oben beschriebenen herkömmlichen Mikrowellen-Heizvorrichtungen zielen darauf ab, eine Vielzahl von Nahrungsmitteln auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen. Dieses Ziel kann erreicht werden, selbst wenn eine rotierende Antenne einen bestimmten Anteil des elektrischen Feldes in Richtungen anders als eine Erwärmungsrichtung streut.
Leider sind die herkömmlichen rotierenden Antennen nicht in der Lage, ein Verhalten zur Verfügung zu stellen, das eine Streuung von Mikrowellen ausreichend reduziert (nachfolgend als „streuungsreduzierendes Verhalten” bezeichnet). Selbst wenn ein Teil aus der Vielzahl von Nahrungsmitteln ein Nahrungsmittel ist, das der Anwender nicht erwärmen möchte, wie zum Beispiel ein Salat, könnten daher diese herkömmlichen Mikrowellen-Heizvorrichtungen dieses Nahrungsmittel erwärmen.
Wenn ein gekochtes Nahrungsmittel und ein Salat auf einer einzigen Platte angeordnet sind, muss der Anwender das Nahrungsmittel, das er/sie nicht erwärmen möchte, auf eine andere Platte übergeben und nur das gekochte Nahrungsmittel erwärmen, um den oben genannten Nachteil zu vermeiden. Damit können die herkömmlichen Mikrowellen-Heizvorrichtungen aufgrund ihres unzureichenden streuungsreduzierenden Verhaltens einem Anwender beträchtliche Zeit und mühsame Arbeit aufLastn.
Die vorliegende Offenbarung behandelt das oben genannte herkömmliche Problem mit einem Zweck zur Bereitstellung einer Mikrowellen-Heizvorrichtung, die ein besseres streuungsreduzierendes Verhalten zur Verfügung stellt und die, wenn ein Teil der zu erwärmenden Substanzen, der auf einer Platte platziert ist, ein Nahrungsmittel ist, das der Anwender nicht erwärmen möchte, selektiv einen Bereich erwärmt, in dem ein Nahrungsmittel vorhanden ist, das der Anwender erwärmen möchte, aber kaum das Nahrungsmittel erwärmt, das der Anwender nicht erwärmen möchte.
Eine Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die das vorhergehende herkömmliche Problem behandelt, beinhaltet: einen Heizraum, der eine zu erwärmende Substanz aufnimmt; einen Mikrowellengenerator, der Mikrowellen erzeugt; eine rotierende Antenne mit einer Hohlleiterstruktur; eine Antriebseinrichtung, die die rotierende Antenne dreht; und eine Steuereinrichtung, die den Mikrowellengenerator und die Antriebseinrichtung steuert.
Die oben genannte rotierende Antenne beinhaltet: eine Deckenfläche und eine Seitenwandfläche, die eine Hohlleiterstruktur bilden; und eine Mikrowellen-Abstrahleinrichtung, die Mikrowellen in den Heizraum abstrahlt. Die rotierende Antenne weist des Weiteren einen Flansch auf, der an einem Randbereich der Seitenwandfläche ausgebildet ist, so dass er einer inneren Wandfläche des Heizraums zugewandt ist und so, dass er die Seitenwandfläche umgibt. Der Flansch hat Drosselabschnitte, die die Streuung der Mikrowelten reduzieren.
Entsprechend dieser Ausführungsform erzeugt eine rotierende Antenne einen Bereich relativ niedriger Impedanz, der so den Randbereich einer Seitenwandfläche umgibt. Dies kann ein streuungsreduzierendes Verhalten der Drosselabschnitte verbessern und die Richtcharakteristik der Mikrowellenstrahlung erhöhen. Wenn folglich ein Teil der zu erwärmenden Substanzen, der auf einer Platte angeordnet wird, ein Nahrungsmittel ist, das der Anwender nicht erwärmen möchte, kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung einen Bereich selektiv erwärmen, in dem ein Nahrungsmittel vorhanden ist, das der Anwender erwärmen möchte, bei einem minimalen Risiko zum Erwärmen eines Nahrungsmittels, das der Anwender nicht erwärmen möchte.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel einschließlich seiner vorderen Querschnittsansicht,
2 eine Querschnitts-Draufsicht der Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel von oben gesehen,
3 eine perspektivische Ansicht einer typischen Hohlleiterstruktur,
4A eine schematische Ansicht einer rotierenden Antenne von einer Seitenansicht aus gesehen, die verwendet wird, um einen beispielhaften Drosselabschnitt in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern,
4B eine schematische Ansicht einer rotierenden Antenne von einer Seitenansicht aus gesehen, die verwendet wird, um einen weiteren beispielhaften Drosselabschnitt in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern,
4C eine schematische Ansicht einer rotierenden Antenne von einer Rückseite aus gesehen, die verwendet wird um den weiteren beispielhaften Drosselabschnitt in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern,
4D eine schematische Ansicht der in 4C veranschaulichten rotierenden Antenne, von einer Seitenansicht aus gesehen,
5A ein Analysediagramm, das eine Verteilung der Impedanz in der Nähe der Flansche zeigt, wenn im ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel Schlitze in der Gesamtheit von jedem Flansch in regelmäßigen Abständen periodisch ausgebildet sind,
5B eine Ansicht eines Bereiches niedriger Impedanz in der Nähe der Flansche, wenn die Schlitze in der Gesamtheit von jedem Flansch in regelmäßigen Intervallen periodisch ausgebildet sind,
5C eine Ansicht eines Bereiches niedriger Impedanz in der Nähe der Flansche, wenn die Schlitze nur in der Seitenwandfläche 110b in regelmäßigen Intervallen periodisch ausgebildet sind,
6 eine Draufsicht einer rotierenden Antenne, die verwendet wird, um eine Funktion der Flansche entsprechend dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern,
7A eine Ansicht, die verwendet wird, um eine Definition einer Breite und einer Länge der Hohlleiterstruktur zu zeigen,
7B eine Strömung der Mikrowellenenergie, wenn eine Länge der Hohlleiterstruktur so eingestellt ist, dass sie größer ist als deren Breite,
7C eine Strömung der Mikrowellenenergie, wenn eine Länge der Hohlleiterstruktur so eingestellt ist, dass sie im Wesentlichen gleich einer Breite davon ist,
8 ein Blockschaltbild einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel einschließlich seiner vorderen Querschnittsansicht,
9 eine Querschnitts-Draufsicht der Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel von oben gesehen,
10 eine Querschnitts-Draufsicht einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einer Modifikation des zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels von oben gesehen,
11A eine Ansicht, die ein experimentelles Erwärmungsergebnis zeigt, wenn Flansche jeweils nicht mit einem Drosselabschnitt versehen sind und eine Deckenfläche nicht mit einer Öffnung versehen ist,
11B eine Ansicht, die ein experimentelles Erwärmungsergebnis zeigt, wenn Flansche jeweils mit einem Drosselabschnitt versehen sind und die Deckenfläche mit einer Öffnung versehen ist,
12A eine Ansicht einer beispielhaften Form einer Rotationspolarisierungs-Öffnung.
12B eine Ansicht einer beispielhaften Form einer Rotationspolarisierungs-Öffnung.
12C eine Ansicht einer beispielhaften Form einer Rotationspolarisierungs-Öffnung.
12D eine Ansicht einer beispielhaften Form einer Rotationspolarisierungs-Öffnung.
12E eine Ansicht einer beispielhaften Form einer Rotationspolarisierungs-Öffnung.
12F eine Ansicht einer beispielhaften Form einer Rotationspolarisierungs-Öffnung.
13 ein Blockschaltbild einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel einschließlich seiner vorderen Querschnittsansicht,
14 eine Querschnitts-Draufsicht der Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel von oben gesehen,
15A eine Draufsicht und eine Seitenansicht, die verwendet werden, um eine Konfiguration der rotierenden Antenne entsprechend dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern,
15B eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schema zu erläutern, in dem ein Drosselabschnitt die Streuung von Mikrowellen reduziert, die in einen Flansch rechtwinklig eingedrungen sind,
15C eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schema zu erläutern, in dem ein Drosselabschnitt eine Streuung von Mikrowellen reduziert, die in den Flansch etwas diagonal eingedrungen sind,
15D eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schema zu erläutern, in dem Mikrowellen, die diagonal in einen Flansch eingedrungen sind, von einem Drosselabschnitt streuen,
16A eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Verhalten von gestreuten Mikrowellen zu erläutern,
16B ist eine Ansicht, die verwendet wird, um eine Arbeitsweise des Resonators entsprechend dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern,
16C eine Ansicht, die verwendet wird, um eine Konfiguration und eine Arbeitsweise des Resonators entsprechend einer Modifikation des dritten exemplarischen Ausführungsbeispiels zu erläutern,
17A eine Draufsicht und eine Seitenansicht, die verwendet werden, um eine Konfiguration einer rotierenden Antenne entsprechend einer weiteren Modifikation des dritten exemplarischen Ausführungsbeispiels zu erläutern,
17B eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schema zu erläutern, in dem Mikrowellen, die diagonal in einen Flansch eingedrungen sind, von einem Drosselabschnitt streuen,
17C eine Ansicht, die verwendet wird, um eine Konfiguration und eine Arbeitsweise des Resonators entsprechend dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern,
17D eine Ansicht, die verwendet wird, um eine Funktion zum Gleichrichten von gestreuten Mikrowellen zu erläutern, welches von einem Resonator mit einem Schlitz im dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel durchgeführt wird,
18A eine vordere Querschnittsansicht einer herkömmlichen Mikrowellen-Heizvorrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist,
18B eine Draufsicht der herkömmlichen rotierenden Antenne, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist,
19A eine Draufsicht einer herkömmlichen rotierenden Antenne, die in der Patentliteratur 2 beschrieben ist,
19B eine Draufsicht einer weiteren herkömmlichen rotierenden Antenne, die in der Patentliteratur 2 beschrieben ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Eine Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet: einen Heizraum, der eine zu erwärmende Substanz aufnimmt; einen Mikrowellengenerator, der Mikrowellen erzeugt; eine rotierende Antenne mit einer Hohlleiterstruktur, eine Antriebseinrichtung, die die rotierende Antenne dreht; und eine Steuereinrichtung, die den Mikrowellengenerator und die Antriebseinrichtung steuert.
Die oben genannte rotierende Antenne beinhaltet: eine Deckenfläche und eine Seitenwandfläche, die eine Hohlleiterstruktur bilden; und eine Mikrowellen-Abstrahleinrichtung, die Mikrowellen in den Heizraum abstrahlt. Die rotierende Antenne weist des Weiteren einen Flansch auf, der an einem Randbereich der Seitenwandfläche ausgebildet ist, so dass er einer inneren Wandfläche des Heizraums zugewandt ist und so, dass er die Seitenwandfläche umgibt. Der Flansch hat Drosselabschnitte, die eine Streuung der Mikrowellen reduzieren.
Entsprechend dieser Ausführungsform erzeugt die rotierende Antenne einen Bereich relativ niedriger Impedanz, der den Randbereich der Seitenwandfläche umgibt. Dies kann das streuungsreduzierende Verhalten der Drosselabschnitte verbessern und kann die Richtcharakteristik der Mikrowellenstrahlung erhöhen. Folglich stellt eine Mikrowellen-Heizvorrichtung ein besseres streuungsreduzierendes Verhalten zur Verfügung, wobei, wenn ein Teil der zu erwärmenden Substanzen, der auf einer Platte angeordnet ist, ein Nahrungsmittel ist, das der Anwender nicht erwärmen möchte, die Mikrowellen-Heizvorrichtung selektiv einen Bereich erwärmt, in dem ein Nahrungsmittel vorhanden ist, das der Anwender erwärmen möchte, aber kaum ein Nahrungsmittel erwärmt, das der Anwender nicht erwärmen möchte.
Als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in der ersten Ausführungsform derart konfiguriert werden, dass jeder der Drosselabschnitte in dem Flansch so ausgebildet wird, dass sich ein Spalt zwischen dem Flansch und der inneren Wandfläche des Heizraums mit der Lage ändert.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, Drosselabschnitte zu bilden, die ein gutes streuungsreduzierendes Verhalten in einem Flansch aufweisen.
Als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in der ersten Ausführungsform derart konfiguriert werden, dass jeder der Drosselabschnitte in dem Flansch Schlitze aufweist, die in dem Flansch ausgebildet sind.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, Drosselabschnitte zu bilden, die ein gutes streuungsreduzierendes Verhalten in einem Flansch aufweisen.
Als eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in einer der ersten bis dritten Ausführungsformen derart konfiguriert sein, dass die Drosselabschnitte periodisch in dem Flansch angeordnet sind.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, Drosselabschnitte zu bilden, die ein gutes streuungsreduzierendes Verhalten in einem Flansch aufweisen.
Als eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in einer der ersten bis vierten Ausführungsformen derart konfiguriert sein, dass eine Länge zwischen dem Randbereich der Seitenwandfläche und einem Rand des Flansches im Wesentlichen gleich einem Viertel einer Wellenlänge der Mikrowellen ist.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Mikrowellen-Heizvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein grundlegendes streuungsreduzierendes Verhalten der in einem Flansch ausgebildeten Drosselabschnitten gewährleisten und eine Beugung eines elektrischen Feldes reduzieren kann, das von jeder Seitenwandfläche gestreut hat.
Als eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in einer der ersten bis vierten Ausführungsformen derart konfiguriert sein, dass die rotierende Antenne des Weiteren eine Kupplungswelle aufweist, die ein erstes mit der Deckenfläche gekoppeltes Ende und ein zweites mit der Antriebseinrichtung gekoppeltes Ende aufweist. Eine Länge der Deckenfläche in einer Richtung parallel zu einer Mittelachse der Hohlleiterstruktur, die durch eine Mitte der Kupplungswelle und eine Mitte der Mikrowellen-Abstrahleinrichtung führt, kann größer sein als eine Länge der Deckenfläche in einer Richtung rechtwinklig zur Mittelachse.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, ein streuungsreduzierendes Verhalten zu verbessern und die Richtcharakteristik von Mikrowellen zu erhöhen, indem Mikrowellen, die nicht gestreut haben, auf einen Zielbereich gerichtet werden.
Als eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in einer der ersten bis sechsten Ausführungsformen derart konfiguriert werden, dass die Deckenfläche wenigstens eine Öffnung aufweist.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, ein streuungsreduzierendes Verhalten zu verbessern und die Richtcharakteristik von Mikrowellen zu erhöhen, indem Mikrowellen, die nicht gestreut haben, auf einen Zielbereich gerichtet werden.
Als eine achte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in der siebenten Ausführungsform derart konfiguriert sein, dass die rotierende Antenne des Weiteren eine Kupplungswelle aufweist, die ein erstes mit der Deckenfläche gekoppeltes Ende und ein zweites mit der Antriebseinrichtung gekoppeltes Ende aufweist. Zusätzlich ist die Öffnung von einer Mittelachse der Hohlleiterstruktur, die durch eine Mitte der Kupplungswelle und eine Mitte der Mikrowellen-Abstrahleinrichtung führt, versetzt angeordnet, wobei eine Rotationspolarisierung von der Öffnung abgestrahlt wird.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, die Gleichförmigkeit der Wärmeverteilung um eine Öffnung herum zu verbessern.
Als eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in einer der ersten bis achten Ausführungsformen derart konfiguriert sein, dass ein Resonator so ausgebildet wird, dass er den Flansch und die Seitenwandfläche bedeckt, wobei ein Resonanzraum erzeugt wird, der von der Seitenwandfläche, dem Flansch und dem Resonator umgeben ist. Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, ein streuungsreduzierendes Verhalten der Drosselabschnitte zu verbessern.
Als eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in der neunten Ausführungsform derart konfiguriert werden, dass der Flansch einen Teil des Resonators bildet.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, kompaktere Drosselabschnitte zu bilden, wobei dadurch die Vergrößerung einer rotierenden Antenne gesteuert wird.
Als eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Mikrowellen-Heizvorrichtung in der zehnten Ausführungsform derart konfiguriert werden, dass Schlitze sowohl im Flansch als auch im Resonator ausgebildet werden, wobei die im Resonator ausgebildeten Schlitze und die im Flansch ausgebildeten Schlitze wechselseitig positioniert sind, so dass sie nicht miteinander ausgerichtet sind.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, ein streuungsreduzierendes Verhalten der Drosselabschnitte zu verbessern.
Nachfolgend werden einige bevorzugte exemplarische Ausführungsbeispiele einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es wird als ein Beispiel in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ein Mikrowellenofen beschrieben, der nachfolgend beschrieben wird; eine Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf einen Mikrowellenofen beschränkt. Weitere Beispiele beinhalten eine Müllbeseitigungsanlage, die die Mikrowellenerwärmung nutzt, und eine Halbleiter-Fertigungsvorrichtung.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf spezifische Konfigurationen in dem exemplarischen Ausführungsbeispielen beschränkt, die nachfolgend beschrieben werden, wobei Konfigurationen auf der Basis ähnlicher technischer Ideen ebenfalls in der vorliegenden Offenbarung enthalten sein sollten.
Erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel
1 bis 7C sind Ansichten, die verwendet werden, um eine Konfiguration einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zu erläutern. 1 ist ein Blockschaltbild einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel einschließlich seiner vorderen Querschnittsansicht. 2 ist eine Querschnitts-Draufsicht der Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel von oben gesehen.
Wie in 1 und 2 veranschaulicht ist, weist ein Mikrowellenofen 101, der eine Mikrowellen-Heizvorrichtung ist, einen Heizraum 102, ein Magnetron 103, einen Hohlleiter 104, eine rotierende Antenne 105a und einen Aufnahmetisch 106 auf.
Der Heizraum 102 nimmt ein Nahrungsmittel (nicht dargestellt) oder eine zu erwärmende Substanz auf. Das Magnetron 103 verkörpert einen Mikrowellengenerator, der Mikrowellen erzeugt. Der Hohlleiter 104 ermöglicht es den vom Magnetron 103 emittierten Mikrowellen, sich zur rotierenden Antenne 105a zu bewegen. Die rotierende Antenne 105a strahlt die Mikrowellen, die sich im Hohlleiter 104 ausgebreitet haben, in den Heizraum 102 ab. Der Aufnahmetisch 106 wird verwendet, um darauf ein Nahrungsmittel zu platzieren.
Die vordere Fläche des Heizraums 102, die eine Öffnung aufweist, ist mit einer Tür (nicht dargestellt) versehen, die geöffnet oder geschlossen werden kann.
In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die erste Seite des Heizraums 102, an der die Öffnung ausgebildet ist, als die vordere Seite definiert, wogegen die zweite Seite des Heizraums 102 gegenüber der ersten Seite als die hintere Seite definiert ist. Darüber hinaus ist die rechte Seite des Heizraums 102 aus der Richtung von der vorderen Seite zur hinteren Seite gesehen als die rechte Seite definiert, wogegen die linke Seite des Heizraums 102 aus der Richtung von der vorderen Seite zu hinteren Seite gesehen als die linke Seite definiert ist.
Der Aufnahmetisch 106 bedeckt die gesamte Bodenfläche 111, die eine innere Wandfläche des Heizraums 102 ist. Der Aufnahmetisch 106 trennt den inneren Raum des Heizraums 102 in einen Nahrungsmittel-Speicherraum, der an der oberen Seite positioniert ist, und einen Antennen-Speicherraum, der an der unteren Seite positioniert ist. Der Aufnahmetisch 106 besteht vorzugsweise aus einem Glas- oder Keramikmaterial, das es den Mikrowellen ermöglicht, mühelos durch den Aufnahmetisch 106 zu gelangen, um dabei zu helfen, die Mikrowellen von der rotierenden Antenne 105a in den Heizraum 102 abzustrahlen.
Die rotierende Antenne 105a weist eine Hohlleiterstruktur 108 auf, die in einer im Wesentlichen kastenartigen Form ausgebildet ist, wobei die Hohlleiterstruktur 108 eine Öffnung an seiner unteren Seite hat und die Kupplungswelle 107 umgibt. Die Kupplungswelle 107 hat ein mit der rotierenden Antenne 105a gekoppeltes oberes Ende und ein mit der Antriebswelle der Antriebseinrichtung 114 gekoppeltes unteres Ende.
Die rotierende Antenne 105a ist drehbar unter der Bodenfläche 111 installiert, so dass die Mikrowellen, die sich im Hohlleiter 104 und der Kupplungswelle 107 ausgebreitet haben, zu einem Zielbereich abgestrahlt werden.
Die Wandflächen, die die Hohlleiterstruktur 108 bilden, beinhalten: eine Deckenfläche 109, mit der die Kupplungswelle 107 gekoppelt ist; und eine Seitenwandfläche 110a, eine Seitenwandfläche 110b und eine Seitenwandfläche 110c, die durch Herunterbiegen der Randbereiche der Deckenfläche 109 ausgebildet werden. Im Folgenden wird jede der Wandflächen 110a, 110b und 110c gemeinschaftlich als Seitenwandfläche 110 bezeichnet. Die Seitenwandflächen 110 umgeben die drei äußeren Seiten der Deckenfläche 109.
Die Deckenfläche 109 ist im Wesentlichen parallel zur Bodenfläche 111 angeordnet. Der Flansch 112a ist außerhalb der Seitenwandfläche 110a angeordnet; der Flansch 112b ist außerhalb der Seitenwandfläche 110b angeordnet; wobei der Flansch 112c außerhalb der Seitenwandfläche 110c angeordnet ist. Im Folgenden wird jeder der Flansche 112a, 112b und 112c gemeinschaftlich als Flansch 112 bezeichnet.
Jeder Flansch 112 ist parallel zur Bodenfläche 111 mit einem kleinen Spalt dazwischen ausgebildet. Der Flansch 112a ist mit dem Drosselabschnitt 117a versehen; der Flansch 112b ist mit dem Drosselabschnitt 117b versehen; wobei der Flansch 112c mit dem Drosselabschnitt 117c versehen ist. Jeder der Drosselabschnitte 117a, 117b und 117c reduziert eine Streuung der Mikrowellen von der Hohlleiterstruktur 108. Im Folgenden wird jeder der Drosselabschnitte 117a, 117b und 117c gemeinschaftlich als Drosselabschnitt 117 bezeichnet.
Der Flansch 112a erstreckt sich vom unteren Rand der Seitenwandfläche 110a zur Außenseite der Hohlleiterstruktur 108, während er rechtwinklig zu Seitenwandfläche 110a verläuft. Ebenso erstreckt sich der Flansch 112b vom unteren Rand der Seitenwandfläche 110b, wobei sich der Flansch 112c vom unteren Rand der Seitenwandfläche 110c erstreckt.
Zwischen den Flanschen 112a und 112b und zwischen den Flanschen 112b und 112c sind Kerben ausgebildet. Mit anderen Worten, die rotierende Antenne 105a hat keinen Flansch zwischen den Flanschen 112a und 112b, der die Flansche 112a und 112b verbindet, und keinen Flansch zwischen den Flanschen 112b und 112c.
Die Seite der Hohlleiterstruktur 108 ist anders als die drei Seiten, die mit den Seitenwandflächen bedeckt sind, weit geöffnet, wobei ein Horn 113, das als eine Mikrowellen-Abstrahleinrichtung wirkt, in dieser Öffnung ausgebildet ist. Die rotierende Antenne 105a strahlt Mikrowellen in die Richtung von der Kupplungswelle 107 zum Horn 113.
Der Mikrowellenofen 101 entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist des Weiteren eine Antriebseinrichtung 114, einen Infrarotsensor 115 und eine Steuereinrichtung 116 auf. Die Antriebseinrichtung 114 treibt einen Motor (nicht dargestellt) an, der die rotierende Antenne 105a dreht. Der Infrarotsensor 115 erfasst eine Temperatur eines Nahrungsmittels. Die Steuereinrichtung 116 steuert die Schwingungen des Magnetrons 103 und eine Drehung der rotierenden Antenne 105a, die durch die Antriebseinrichtung 114 bewirkt wird, auf der Basis eines Ausgangssignals vom Infrarotsensor 115.
Die Hohlleiterstruktur 108, die Deckenfläche 109 und die Seitenwandflächen 110 bilden einen im Wesentlichen kubischen Körper, wobei es die Hohlleiterstruktur 108 den Mikrowellen ermöglicht, in die Richtung von der Kupplungswelle 107 zum Horn 113 abgestrahlt zu werden. Wie in 2 veranschaulicht ist, ist die Kupplungswelle 107 im Wesentlichen in der Mitte der Bodenfläche 111 angeordnet.
Um beim Verständnis einer Hohlleiterstruktur 108 zu helfen, wird mit Bezug auf 3 ein typischer Hohlleiter beschrieben.
3 ist eine perspektivische Ansicht des einfachsten eines typischen Hohlleiters. Wie in 3 veranschaulicht ist, ist der Hohlleiter 104 normalerweise ein kubischer Hohlleiter und hat einen rechteckigen Querschnitt mit einer gleichmäßigen Breite 104a und Höhe 104b. Die Mikrowellen werden vom Hohlleiter 104 in einer Längsrichtung übertragen.
Wenn, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist, der Hohlleiter 104 so konzipiert ist, dass die Breite 104a und die Höhe 104b in vorgegebene Bereiche fallen, spezieller so, dass λ0 > Breite 104a > λ0/2 (wobei λ0 eine Wellenlänge einer Mikrowelle in einem freien Raum kennzeichnet) und die Höhe 104b < λ0/2 ist, breiten sich Mikrowellen in einem TE10 Modus innerhalb des Hohlleiters aus.
Der Begriff „TE10 Modus” betrifft einen Modus, in dem Mikrowellen als H Wellen oder als TE (transversale elektrische) Wellen übertragen werden und nur eine magnetische Feldkomponente vorhanden ist, wobei damit eine elektrische Feldkomponente im Hohlleiter 104 in einer Ausbreitungsrichtung der Mikrowellen nicht vorhanden ist.
Vor einer Erläuterung über eine Leiter-Wellenlänge λg im Hohlleiter 104 wird die Wellenlänge λ0 der Mikrowellen in einem freien Raum beschrieben.
Wie nach dem Stand der Technik bekannt ist, haben die von einem typischen Mikrowellenofen emittierten Mikrowellen eine Wellenlänge λ0 von annähernd 120 mm in einem freien Raum.
Spezieller wird die Wellenlänge λ0 aus der Lichtgeschwindigkeit c und der Frequenz f der Mikrowellen durch die Gleichung (1) berechnet. λ0 = C/f (1)
Die Lichtgeschwindigkeit c beträgt 3,0 × 10⁸ [m/s], wobei eine Frequenz f der Mikrowellen im Bereich von 2,4 [GHz] bis 2,5 [GHz] variiert (ISM Band).
Die Schwingungsfrequenz f der Mikrowellen vom Magnetron 103 hängt zum Beispiel von einer Lastbedingung ab. Die Wellenlänge λ0 in einem freien Raum hat einen minimalen Wert von 120 [mm] (in dem Fall, in dem die Schwingungsfrequenz 2,5 GHz beträgt) und einen maximalen Wert von 125 [mm] (in dem Fall, in dem die Schwingungsfrequenz 2,4 GHz beträgt). Damit variiert die Wellenlänge λ0 in diesem Bereich.
In vielen Fällen wird der typische Hohlleiter 104 derart konzipiert, dass die Breite 104a in einem Bereich von annähernd 80 mm bis 100 mm eingestellt wird, wobei die Höhe 104b in einem Bereich von annähernd 15 mm bis 40 mm in Anbetracht eines Variationsbereiches der Wellenlänge λ0 in einem freien Raum eingestellt wird. In 3 wird die vertikale schmale Ebene als E-Ebene 302 bezeichnet, weil diese schmale Ebene parallel zu einem elektrischen Feld verläuft. Die horizontale breite Ebene, die breiter ist als die oben genannte schmale Ebene, wird als H-Ebene 301 bezeichnet, weil das magnetische Feld in der horizontalen breiten Ebene verwirbelt wird.
Die Leiter-Wellenlänge λg der Mikrowellen, welche eine Wellenlänge der sich im Hohlleiter 104 ausbreitenden Mikrowellen ist, wird durch Gleichung (2) ausgedrückt.
Die Leiter-Wellenlänge λg ist abhängig von der Breite 104a, aber unabhängig von der Höhe 104b des Hohlleiters 104. Im TE10 Modus wird ein elektrisches Feld an beiden Seiten des Hohlleiters 104 in einer Breitenrichtung zu Null, und zwar an den E-Ebenen 302, und wird in der Mitte des Hohlleiters 104 in einer Breitenrichtung zum Maximum.
Wie in 1 und 2 veranschaulicht ist, ist entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel das oben genannte Prinzip auch auf die rotierende Antenne 105a anwendbar. Spezieller bilden in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel die Deckenfläche 109 und Bodenfläche 111 jeweils eine H-Ebene 301, wobei jede der Seitenwandflächen 110a und 110c die E-Ebene 302 bilden. Die Seitenwandfläche 110b dient als ein reflektierendes Ende, an dem alle Mikrowellen zum Horn 113 hin reflektiert werden.
In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Breite 104a der Hohlleiterstruktur 108 im Bereich von 80 [mm] bis 100 [mm] als ein typischer Wert und auf 120 [mm] als ein maximaler Wert eingestellt werden.
Nachfolgend wird eine Beschreibung einer Arbeitsweise des Mikrowellenofens 101 entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel gegeben. Ein Anwender bedient einen Bedienungsabschnitt (nicht dargestellt) des Mikrowellenofens 101, um eine Anweisung zum Starten eines Erwärmungsvorgangs zu geben. In Reaktion auf diese Anweisung beginnt das Magnetron 103 mit der Ausgabe von Mikrowellen. Die Mikrowellenausgabe vom Magnetron 103 wird vom Horn 113 in den Heizraum 102 über den Hohlleiter 104, die Kupplungswelle 107 und die rotierende Antenne 105a abgestrahlt.
Die Steuereinrichtung 116 erfasst eine Temperatur einer zu erwärmenden Substanz (nicht dargestellt), die auf dem Aufnahmetisch 106 im Heizraum 102 entsprechend einem Ausgangssignal vom Infrarotsender 115 platziert wird. Die Steuereinrichtung 116 steuert eine Ausrichtung und eine Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Antenne 105a durch die antreibende Antriebseinrichtung 114. Wenn der Mikrowellenofen 101 darauf ausgerichtet ist, lediglich die zu erwärmende Substanz auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen, könnten die oben genannte Basiskonfiguration und die Arbeitsweise diesen Zweck erfüllen.
Wenn jedoch ein Nahrungsmittel, das der Anwender erwärmen möchte, und ein Nahrungsmittel, das der Anwender nicht erwärmen möchte, auf einer einzigen Platte angeordnet sind, ist es wichtig, das streuungsreduzierende Verhalten zu verbessern, indem eine Konfiguration der Flansche 112 und der in jedem Flansch 112 zur Verfügung gestellten Drosselabschnitte 117 verwendet wird.
Nachfolgend wird eine Beschreibung gegeben, wie ein streuungsreduzierendes Verhalten der Drosselabschnitte 117 in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu verbessern ist.
(1) Verfahren unter Verwendung eines Drosselabschnitts
Zunächst wird eine Beschreibung eines Verfahrens, das einen Spalt zwischen dem Flansch 112 und der Bodenfläche 111 verwendet, und eines Verfahrens gegeben, das eine Konfiguration von Schlitzen als Verfahren zum Verbessern eines streuungsreduzierenden Verhaltens der Drosselabschnitte 117 verwendet.
(1-a) Verfahren zum Anpassen eines Spalts zwischen Flansch und Bodenfläche
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Verbessern eines streuungsreduzierenden Verhaltens gegeben, indem ein Spalt zwischen dem Flansch 112b und der Bodenfläche 111 mit Bezug auf 4A bis 4D angepasst wird.
Die einfachste Art zum Verbessern eines streuungsreduzierenden Verhaltens ist es, den Flansch 112b mit der Bodenfläche 111 in Kontakt zu bringen, wobei dadurch ein Spalt zwischen dem Flansch 112b und der Bodenfläche 111 beseitigt wird.
Das Anwenden der oben genannten Art kann jedoch eine Funktion vermindern, die die rotierende Antenne 105a als ein rotierender Hohlleiter erfüllt. Daher wird ein Spalt zwischen dem Flansch 112b und der Bodenfläche 111 so angepasst, dass sich der Spalt mit der Lage ändert, und zwar so, dass sich die Impedanz mit der Lage ändert. Das Anpassen des Spalts auf diese Weise kann das streuungsreduzierende Verhalten verbessern, während die Drehfunktion aufrecht erhalten bleibt.
4A ist eine schematische Ansicht der rotierenden Antenne 105a von einer Seitenansicht aus gesehen, die verwendet wird, um einen beispielhaften Drosselabschnitt in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern.
Wie in 4A veranschaulicht ist, ist der Flansch 112b mit einer Spalt-Anpasseinrichtung 401 versehen. Die Spalt-Anpasseinrichtung 401 neigt sich nach unten zur Bodenfläche 111, so dass der Spalt zwischen dem Flansch 112b und der Bodenfläche 111 mit dem Abstand von der Seitenwandfläche 110b abnimmt. Diese Form bewirkt, dass die Impedanz von der Seitenwandfläche 110b zum offenen Ende des Flansches 112b abnimmt. Infolgedessen kann der Flansch 112b den Drosselabschnitt 117b bilden, der eine Streuung der Mikrowellen reduziert.
Ebenso ist der Flansch 112a mit dem Drosselabschnitt 117a versehen, wobei der Flansch 112c mit dem Drosselabschnitt 117c versehen ist.
4B ist eine schematische Ansicht der rotierenden Antenne 105a von einer Seitenansicht aus gesehen, die verwendet wird, um einen weiteren beispielhaften Drosselabschnitt in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern.
Wie in 4B veranschaulicht ist, ist der Flansch 112b mit einer Spalt-Anpasseinrichtung 402 versehen. Die Spalt-Anpasseinrichtung 402 hat einen Vorsprung, der vom Flansch 112b nach unten vorsteht. Diese Form ermöglicht es, dass die Impedanz des Vorsprungs höher ist als die Impedanz der Seitenwandfläche 110b und die Impedanz an dem offenen Ende des Flansches 112b.
Infolgedessen kann der Flansch 112b einen Drosselabschnitt 117 bilden, der eine Streuung der Mikrowellen reduziert. In diesem Fall wird die Impedanz am offenen Ende des Flansches 112b so eingestellt, dass sie niedriger ist als die Impedanz der Seitenwandfläche 110b.
Die Bereitstellung der Seitenwandflächen 110 mit den Drosselabschnitten 117 gewährleistet erfolgreich ein grundlegendes streuungsreduzierendes Verhalten der Drosselabschnitte 117 und kann unterbinden, dass ein elektrisches Feld von einer Seitenwandfläche streut und zur anderen Seitenwandfläche gebeugt wird. Darüber hinaus werden Mikrowellen, die nicht gestreut wurden, auf einen Zielbereich gerichtet, wobei die Richtcharakteristik der von der rotierenden Antenne 105a abgestrahlten Mikrowellen erhöht wird.
Ebenso ist der Flansch 112a mit dem Drosselabschnitt 117a versehen, wobei der Flansch 112c mit dem Drosselabschnitt 117c versehen ist.
Wenn der oben genannte Vorsprung im Flansch 112b zur Verfügung gestellt wird, muss der Vorsprung nicht notwendigerweise im gesamten Flansch zur Verfügung gestellt werden. 4C ist eine schematische Ansicht einer rotierenden Antenne 105a von einer hinteren Seite aus gesehen, die verwendet wird, um einen weiteren beispielhaften Drosselabschnitt in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern. 4D ist eine schematische Ansicht der rotierenden Antenne 105a, wie sie in 4C von vorn gesehen veranschaulicht ist.
Wie in 4C und 4D veranschaulicht ist, können die zylindrischen Vorsprünge periodisch in jedem der Flansche 112a, 112b, 112c in regelmäßigen Intervallen ausgebildet sein, die kürzer sind als ein Viertel einer Schwingungswellenlänge.
Die oben beschriebene Konfiguration verbessert erfolgreich ein streuungsreduzierendes Verhalten der Drosselabschnitte 117 und bewirkt, dass Mikrowellen, die von den Drosselabschnitten 117 nicht gestreut wurden, vom Horn 113 abgestrahlt werden. Folglich ist es möglich, die Richtcharakteristik der von der rotierenden Antenne 105a in einen Zielbereich abgestrahlten Mikrowellen zu verbessern.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration kann die Bereitstellung von Spalt-Anpasseinrichtungen 401, 402 einen Spalt zwischen dem Flansch 112 und der Bodenfläche 111 mit der Lage ändern. Infolgedessen kann der Mikrowellenofen 101, selbst wenn ein Teil der zu erwärmenden Substanzen, die auf einer Platte angeordnet sind, ein Nahrungsmittel ist, das der Anwender nicht erwärmen möchte, einen Bereich selektiv erwärmen, in dem ein Nahrungsmittel vorhanden ist, das der Anwender erwärmen möchte, bei einem minimalen Risiko zum Erwärmen des Nahrungsmittels, das der Anwender nicht erwärmen möchte.
(1-b) Verfahren unter Verwendung einer Schlitzkonfiguration
Es wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Verbessern eines streuungsreduzierenden Verhaltens mit Bezug auf 5A bis 5C gegeben, indem Schlitze in jedem Flansch 112 ausgebildet werden.
5A ist ein CAE Analyseergebnis, das eine Verteilung der Impedanz in der Nähe der Flansche 112 zeigt, wenn in der Gesamtheit von jedem Flansch 112 in regelmäßigen Intervallen Schlitze periodisch ausgebildet sind. In dem in 5A veranschaulichten Beispiel sind die Schlitze mit einer Breite von 5 mm in Intervallen von 26 mm periodisch ausgebildet.
5B ist eine Ansicht eines Bereiches niedriger Impedanz in der Nähe der Flansche, wenn die Schlitze im gesamten Flansch in regelmäßigen Intervallen periodisch ausgebildet sind. 5C ist eine Ansicht eines Bereiches niedriger Impedanz in der Nähe der Flansche, wenn die Schlitze nur in der Seitenwandfläche 110b in regelmäßigen Intervallen periodisch ausgebildet sind.
Es kann anhand des Vergleiches zwischen 5B und 5C festgestellt werden, dass ein Bereich niedriger Impedanz in der Nähe von jeder Seitenwandfläche 110 erzeugt wird. Damit erzeugen Drosselabschnitte 117, wobei in jedem davon Schlitze in regelmäßigen Abständen periodisch ausgebildet sind, einen Bereich niedriger Impedanz, der die Seitenwandflächen 110 umgibt.
Die oben beschriebene Konfiguration verbessert erfolgreich ein streuungsreduzierendes Verhalten der Drosselabschnitte 117 und bewirkt, dass Mikrowellen, die von den Drosselabschnitten 117 nicht gestreut wurden, vom Horn 113 abgestrahlt werden. Damit ist es möglich, die Richtcharakteristik der von der rotierenden Antenne 105a in einen Zielbereich abgestrahlten Mikrowellen zu erhöhen.
Die Bereitstellung der Seitenwandflächen 110 mit den Drosselabschnitten 117 gewährleistet erfolgreich ein grundlegendes streuungsreduzierendes Verhalten der Drosselabschnitte 117 und kann unterbinden, dass ein elektrisches Feld von einer Seitenwandfläche streut und zur anderen Seitenwandfläche gebeugt wird. Darüber hinaus werden Mikrowellen, die nicht gestreut wurden, auf einen Zielbereich gerichtet, wobei die Richtcharakteristik der von der rotierenden Antenne 105a abgestrahlten Mikrowellen erhöht wird.
In der oben beschriebenen Konfiguration werden die Schlitze vorzugsweise in Intervallen gebildet, die kürzer sind als ein Viertel einer Wellenlänge der Mikrowellen, wobei dadurch unterbunden wird, dass eine Strömung von Mikrowellen zwischen den Schlitzen entsteht.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration erzeugen die Drosselabschnitte 117 erfolgreich einen Bereich relativ geringer Impedanz in den Flanschen 112, die die Seitenwandflächen 110 umgeben. Folglich ist es möglich, das streuungsreduzierende Verhalten zu verbessern, wobei dadurch bewirkt wird, dass Mikrowellen, die nicht gestreut wurden, vom Horn 113 abgestrahlt werden.
(2) Verfahren zum Verbessern des streuungsreduzierenden Verhaltens mit einer Flanschkonfiguration
Als nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Verbessern eines streuungsreduzierenden Verhaltens mit einer Konfiguration eines Flansches 112 mit Bezug auf 6 gegeben.
6 ist eine Draufsicht der rotierenden Antenne 105a, die verwendet wird, um eine Funktion des Flansches 112 entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern.
Um ein streuungsreduzierendes Verhalten zu verbessern, ist es notwendig, wie in 6 veranschaulicht ist, die Längen zwischen den Seitenwandflächen 110 und den äußeren Rändern der entsprechenden Flansche 112 angemessen einzustellen. In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird jede Länge auf ein Viertel einer Wellenlänge der durch das Magnetron 103 erzeugten Mikrowellen eingestellt.
Entsprechend dieser Konfiguration erzeugen die Drosselabschnitte 117 erfolgreich einen Bereich relativ geringer Impedanz in den Flanschen 112, die die Seitenwandflächen 110 umgeben. Folglich ist es möglich, das streuungsreduzierende Verhalten zu verbessern und zu bewirken, dass Mikrowellen, die nicht gestreut wurden, vom Horn 113 abgestrahlt werden.
(3) Verfahren zur Verbesserung der Streuungsreduzierung mit den Abmessungen der Hohlleiterstruktur
Schließlich wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Verbessern eines streuungsreduzierenden Verhaltens mit einer Abmessung der Hohlleiterstruktur 108 mit Bezug auf 7A bis 7C gegeben.
7A ist eine Ansicht, die verwendet wird, um eine Definition einer Breite und einer Länge der Hohlleiterstruktur zu zeigen. Wie in 7A veranschaulicht ist, hat die Hohlleiterstruktur 108 eine Form, in der die Länge 108b erheblich länger ist als die Breite 108a. Hier ist die Länge 108b als die maximale Länge der Deckenfläche 109 in einer Richtung parallel zur Mittelachse der Hohlleiterstruktur 108 (nachfolgend als „Mittelachse 118” bezeichnet) definiert, die durch die Mitte der Kupplungswelle 107 und die Mitte des Horns 113 führt. Die Breite 108a ist als die maximale Länge der Deckenfläche 109 in einer Richtung rechtwinklig zur Mittelachse 118 definiert.
Wenn die Mikrowellen zur Hohlleiterstruktur 108 über die Kupplungswelle 107 übertragen werden, bewegen sie sich innerhalb der Hohlleiterstruktur 108, während sie an den Seitenwandflächen 110a, 110b reflektiert werden.
7B und 7C sind CAE Analyseergebnisse, die die Strömungen von Mikrowellenenergie in zwei Hohlleiterstrukturen mit unterschiedlichen Verhältnissen von der Breite 108a zur Länge 108b zeigen. Wenn, wie in 7B und 7C veranschaulicht tat, die Länge 108b länger ist als die Breite 108a, bewegt sich eine progressive Welle in der Hohlleiterstruktur 108 stark zum Horn 113.
Die Konfiguration, in der die Länge 108b länger ist als die Breite 108a, bewirkt, dass sich die progressiven Wellen stark zum Horn 113 in der Hohlleiterstruktur 108 bewegen. Damit kann diese Konfiguration dabei helfen, eine Last zum Reduzieren einer Streuung der Mikrowellen zu erleichtern. Mit anderen Worten, die Konfiguration kann bei der Intensivierung der auf einen Zielbereich abgestrahlten Mikrowellen wirksam sein. Daher ist es möglich, das streuungsreduzierende Verhalten weiter zu verbessern und Mikrowellen von der rotierenden Antenne 105a zu einem Zielbereich stark abzustrahlen. Folglich kann der Mikrowellenofen 101 Mikrowellen stark in einer Richtung zu einer zu erwärmenden Substanz abstrahlen, die der Anwender erwärmen möchte, und kann das streuungsreduzierende Verhalten in einer Richtung verbessern, die der Anwender nicht erwärmen möchte.
Entsprechend dieser Konfiguration erzeugen die Drosselabschnitte 117 erfolgreich einen Bereich relativ niedriger Impedanz in den Flanschen 112, die die Seitenwandflächen 110 umgeben. Folglich ist es möglich, das streuungsreduzierende Verhalten zu verbessern und zu bewirken, dass Mikrowellen, die nicht gestreut wurden, vom Horn 113 abgestrahlt werden.
Wie oben beschrieben ist, hat die rotierende Antenne 105a entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel eine Hohlleiterstruktur 108 und beinhaltet: eine Deckenfläche 109, die der Bodenfläche 111 im Heizraum 102 zugewandt ist; Seitenwandflächen 110, die rechtwinklig mit Bezug auf die Deckenfläche 109 ausgebildet sind; und ein Horn 113, von dem die Mikrowellen in den Heizraum abgestrahlt werden.
Die rotierende Antenne 105a weist des Weiteren Flansche 112 auf, die an den Rändern der Seitenwandflächen 110 ausgebildet sind, so dass die Flansche 112 der Bodenfläche 111 zugewandt sind und die entsprechenden Seitenwandflächen 110 umgeben. Jeder Flansch 112 hat einen Drosselabschnitt 117, der eine Streuung der Mikrowellen reduziert.
Wenn entsprechend dem oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiel ein Teil der zu erwärmenden Substanzen, die auf einer Platte angeordnet sind, ein Nahrungsmittel ist, das der Anwender nicht erwärmen möchte, kann der Mikrowellenofen 101 selektiv Mikrowellen in einen Bereich zuführen, in dem ein Nahrungsmittel vorhanden ist, das der Anwender erwärmen möchte, bei einem minimalen Risiko, dass die Mikrowellen in einen Bereich zugeführt werden, in dem das Nahrungsmittel vorhanden ist, das der Anwender nicht erwärmen möchte. Kurz gesagt, der Mikrowellenofen 110 kann selektiv einen Bereich erwärmen, in dem sich ein Nahrungsmittel befindet, das ein Anwender erwärmen möchte, bei einem minimalen Risiko, ein Nahrungsmittel zu erwärmen, das der Anwender nicht erwärmen möchte.
Zweites exemplarisches Ausführungsbeispiel
8 bis 11B sind Ansichten, die verwendet werden, um eine Konfiguration einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zu erläutern. 8 ist ein Blockschaltbild einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel einschließlich seiner vorderen Querschnittsansicht. 9 ist eine Querschnitts-Draufsicht der Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend diesem Ausführungsbeispiel von oben gesehen.
Nachfolgend werden die Konfiguration, die Arbeitsweise und die Wirkung beschrieben. Die identischen Schriftzeichen werden Teilen in den einzelnen Zeichnungen zugeordnet, die gleich sind oder die denen des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels entsprechen, wobei Beschreibungen dieser Teile weggelassen werden, wenn es angemessen ist.
Eine grundlegende Arbeitsweise in diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie die des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels. Wie in 8 und 9 veranschaulicht ist, unterscheidet sich dieses exemplarische Ausführungsbeispiel von dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel darin, dass die rotierende Antenne 105b eine Öffnung 801 in der Deckenfläche 109 aufweist.
Die Öffnung 801 ist ein rechtwinkliger Schlitz, der in der Deckenfläche 109 zwischen der Kupplungswelle 107 und dem Horn 113 ausgebildet ist und sich in einer Richtung rechtwinklig zur Mittelachse der Hohlleiterstruktur 108 erstreckt, die durch die Mitte der Kupplungswelle 107 und die Mitte des Horns 113 führt.
Ähnlich wie die rotierende Antenne 105a im ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel hat die rotierende Antenne 105b Flansche 112. Demzufolge stellt die rotierende Antenne 105a das gleiche streuungsreduzierende Verhalten wie das erste exemplarische Ausführungsbeispiel zur Verfügung. Aus diesem Grund kann die rotierende Antenne 105b Mikrowellen abstrahlen, deren Streuung durch die Flansche 112 vom Horn 113 sowie von der Öffnung 801 unterbunden wurde. Entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Richtcharakteristik der in einen Zielbereich abgestrahlten Mikrowellen zu erhöhen.
10 ist eine Querschnitts-Draufsicht einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend einer Modifikation von diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel von oben gesehen. Wie in 10 veranschaulicht ist, stellt diese Konfiguration eine Deckenfläche 109 der rotierenden Antenne 105c mit der Öffnung 1001 zur Verfügung, durch die eine Rotationspolarisierung erzeugt wird.
Die Rotationspolarisierung ist ein Verfahren, das weitgehend in einem Gebiet der mobilen Kommunikation und einem Gebiet der Satellitenkommunikation eingesetzt wird. Bekannte Beispiele beinhalten ein System zum automatischen Kassieren von Autobahngebühren von vorüber fahrenden Autos oder dem so genannten elektronischen Mauterhebungsystem.
Die Rotationspolarisierung sind Mikrowellen, in denen sich die Ebene der Polarisierung eines elektrischen Feldes mit der Zeit in einer Bewegungsrichtung einer elektromagnetischen Welle dreht. Wenn die Rotationspolarisierung erzeugt wird, setzt sich eine Richtung des elektrischen Feldes fort, um sich mit der Zeit zu ändern, wobei sich die Intensität des elektrischen Feldes nicht ändert.
Wenn die oben beschriebene Rotationspolarisierung auf die Mikrowellenerwärmung angewandt wird, sind die Mikrowellen über einen breiten Bereich im Vergleich zu einer herkömmlichen Mikrowellenerwärmung mittels linear polarisierter Wellen verteilt. Infolgedessen kann der Mikrowellenofen 101 zu erwärmende Substanzen durch Mikrowellen gleichförmig erwärmen. Diese gleichförmige Erwärmung neigt dazu, herausragend zu sein, insbesondere in einer Umfangsrichtung der Rotationspolarisierung.
Die Rotationspolarisierung wird entsprechend einer Drehrichtung in eine Rotationspolarisierung im Uhrzeigersinn und eine Rotationspolarisierung gegen den Uhrzeigersinn klassifiziert, wobei beide das gleiche Mikrowellen-Erwärmungsverhalten zur Verfügung stellen.
Wie in 10 veranschaulicht ist, weisen die Öffnungen 1001 jeweils zwei Rotationspolarisierungs-Öffnungen auf. Jede Rotationspolarisierungs-Öffnung hat eine Kreuzschlitzform, in der zwei rechtwinklige Schlitze orthogonal zueinander verlaufen. Diese Rotationspolarisierungs-Öffnungen sind mit ihren Mittelpunkten von der Mittelachse 118 der Hohlleiterstruktur 108 versetzt angeordnet.
Wenn Mikrowellen durch die oben konfigurierten Öffnungen 1001 geführt werden, wird eine Rotationspolarisierung erzeugt.
Genauer, die rotierende Antenne 105c kann in der folgenden Weise konzipiert sein.
Jeder Flansch 112 hat eine Länge von 30 mm. Jeder Drosselabschnitt 117 verwendet ein Schlitzsystem, in dem Schlitze mit einer Breite von 5 mm in Intervallen von 26 mm ausgebildet sind. Die Hohlleiterstruktur 108 hat eine Breite von 80 mm und eine Länge von 110 mm, Jede der Öffnungen 1001 weist zwei Rotationspolarisierungs-Öffnungen mit einer Kreuzschlitzform auf. Die zwei rechtwinkligen Schlitze (mit einer Länge von 45 mm und einer Breite von 10 mm) von jeder Rotationspolarisierungs-Öffnung, die orthogonal zueinander verlaufen, sind von der Kupplungswelle 107 in einer Richtung zum Horn 113 35 mm entfernt positioniert.
Es wird eine Funktion und eine Wirkung der rotierenden Antenne 105c beschrieben.
11A und 11B zeigen jeweils eine Wärmeverteilung einer runden Platte, die mit einem Thermo-Viewer beobachtet wurde, wobei ein gefrorener Pilaw gleichmäßig über diese Platte geschichtet und durch Mikrowellen von einer rotierenden Antenne erwärmt wurde, die stationär und nach links ausgerichtet ist.
In dem Beispiel von 11A wird die rotierende Antenne verwendet, die nicht mit einem Drosselabschnitt in jedem Flansch versehen ist und keine Öffnung in der Deckenfläche aufweist. In dem Beispiel von 11B wird die in 10 veranschaulichte rotierende Antenne 105c verwendet. In diesen Zeichnungen haben die hellen Bereiche eine höhere Temperatur als die dunklen Bereiche.
Wie anhand von 11A und 11B deutlich wird, zeigt das letztere Beispiel eine Wärmeverteilung, die sich im Vergleich mit dem vorherigen Beispiel auf die linke Seite konzentriert.
Entsprechend diesem oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine gleichförmige Wärmeverteilung in der Nähe der Öffnung zu erzeugen, indem rotationspolarisierte Mikrowellen in den Heizraum abgestrahlt werden. Die rotierende Antenne 105c hat ähnlich zu der rotierenden Antenne 105a im ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel Flansche 112. Demzufolge stellt die rotierende Antenne 105c das gleiche streuungsreduzierende Verhalten wie das erste exemplarische Ausführungsbeispiel zur Verfügung.
Aus dem oben genannten Grund kann die rotierende Antenne 105c Mikrowellen abstrahlen, deren Streuung durch die Flansche 112 vom Horn 113 sowie der Öffnung 1001 unterbunden wurde. Entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist es möglich, zu helfen, die Last der Reduzierung einer Streuung von Mikrowellen zu erleichtern und eine große Menge von Mikrowellen in einen Zielbereich abzustrahlen.
Die Form der Öffnung 1001 ist nicht auf die in 10 dargestellte beschränkt. Alternativ sind zum Beispiel weitere verschiedene Formen wie die in 12B bis 12F veranschaulichten Beispiele anwendbar.
12B bis 12F sind Ansichten von beispielhaften Formen von jeder Rotationspolarisierungs-Öffnung in der Öffnung 1001.
Die in 12A veranschaulichte Rotationspolarisierungs-Öffnung ist mit der in 10 veranschaulichten identisch. Die in 12B veranschaulichte Rotationspolarisierungs-Öffnung hat zwei rechtwinklige Schlitze, die sich nicht miteinander überschneiden und die Form eines alphabetischen Buchstabens „T” aufweisen. Die in 12C veranschaulichte Rotationspolarisierungs-Öffnung hat zwei rechtwinklige Schlitze, die sich nicht miteinander überschneiden und die Form eines alphabetischen Buchstabens „L” aufweisen.
Die in 12D veranschaulichte Rotationspolarisierungs-Öffnung hat zwei kurze rechtwinklige Schlitze und einen langen rechtwinkligen Schlitz, wobei sich die zwei kurzen rechtwinkligen Schlitze in unterschiedliche Richtungen von den Enden oder deren angrenzenden Teilen des langen rechtwinkligen Schlitzes und rechtwinklig mit Bezug auf den langen rechtwinkligen Schlitz erstrecken.
Die in 12E veranschaulichte Rotationspolarisierungs-Öffnung hat zwei rechtwinklige Schlitze, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander weg angeordnet sind und die Form wie einen alphabetischen Buchstaben „T” aufweisen. Die in 12F veranschaulichte Rotationspolarisierungs-Öffnung hat vier rechtwinklige Schlitze, die die gleiche Länge haben und einen rechten Winkel miteinander bilden, so dass sie die Form eines Kreuzes aufweisen.
In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 801 in der Deckenfläche 109 der rotierenden Antenne 105b ausgebildet, wobei die Öffnung 1001 in der Deckenfläche 109 der rotierenden Antenne 105c ausgebildet ist. Diese Konfigurationen sind jedoch nicht beschränkt. Alternativ kann die Öffnung 801 in der Seitenwandfläche 110 der rotierenden Antenne 105b ausgebildet sein, wobei die Öffnung 1001 in der Seitenwandfläche 110 der rotierenden Antenne 105c ausgebildet sein kann. Darüber hinaus können die Öffnungen 801 sowohl in der Deckenfläche 109 als auch in der Seitenwandfläche 110 der rotierenden Antenne 105b ausgebildet sein, wobei die Öffnungen 1001 sowohl in der Deckenfläche 109 als auch in der Seitenwandfläche 110 der rotierenden Antenne 105c ausgebildet sein können. Diese Konfigurationen können ebenfalls die gleiche Wirkung erzeugen.
Drittes exemplarisches Ausführungsbeispiel
13 bis 17D sind Ansichten, die verwendet werden, um Konfigurationen einer Mikrowellen-Heizvorrichtung in einem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zu erläutern. 13 ist ein Blockschaltbild einer Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel einschließlich seiner vorderen Querschnittsansicht. 14 ist eine Querschnitts-Draufsicht der Mikrowellen-Heizvorrichtung entsprechend diesem Ausführungsbeispiel von oben gesehen.
Nachfolgend werden die Konfiguration, die Arbeitsweise und die Wirkung beschrieben. Die identischen Schriftzeichen werden Teilen in den einzelnen Zeichnungen zugeordnet, die gleich sind oder die denen des ersten und des zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels entsprechen, wobei Beschreibungen dieser Teile weggelassen werden, wenn es angemessen ist.
Eine grundlegende Arbeitsweise von diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie die des ersten und des zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels. Wie in 13 und 14 veranschaulicht ist, unterscheidet sich dieses exemplarische Ausführungsbeispiel vom ersten und zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel darin, dass die rotierende Antenne 105d einen Resonator 1501 aufweist.
Wie in 13 und in 14 veranschaulicht ist, ist der Resonator 1501 so ausgebildet, dass er sowohl die Seitenwandfläche 110b als auch den Flansch 112b bedeckt. Sowohl die Seitenfläche 110b als auch der Flansch 112b dienen als ein Teil zum Bilden des Resonators 1501, wobei der Resonator 1501 gebildet wird. Diese Konfiguration reserviert einen Resonanzraum, der von der Seitenwandfläche 110, dem Flansch 112 und dem Resonator 1501 umgeben ist.
Entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel begrenzt der Resonator 1501 im Resonanzraum die Mikrowellen, die vom Drosselabschnitt 117 leicht gestreut wurden, wobei dadurch ein Entweichen der Mikrowellen zur Außenseite des Resonators 1501 unterbunden wird. Kurz gesagt, der Resonator 1501 wirkt als zusätzliches Element für den Drosselabschnitt 117.
In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der Resonator 1501 sowohl außerhalb der Seitenwandfläche 110b als auch des Flansches 112b gebildet. Der gesamte Drosselabschnitt einschließlich des Resonators 1501 kann jedoch in der Größe kompakt sein. Damit steuert diese Konfiguration erfolgreich eine Vergrößerung der rotierenden Antenne.
Nachfolgend wird eine Beschreibung einer Arbeitsweise und einer Wirkung eines Resonators entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel mit Bezug auf einige begleitenden Zeichnungen gegeben.
15A ist eine Draufsicht und eine Seitenansicht, die verwendet werden, um eine Konfiguration der rotierenden Antenne 105d entsprechend diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern. 15B ist eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schema zu erläutern, in dem der Drosselabschnitt 117b die Streuung von Mikrowellen reduziert, die rechtwinklig in den Flansch 112b eingedrungen sind.
15C ist eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schema zu erläutern, in dem der Drosselabschnitt 117b die Streuung von Mikrowellen reduziert, die in den Flansch 112b etwas diagonal eingedrungen sind. 15D ist eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schema zu erläutern, in dem Mikrowellen, die weiter diagonal in den Flansch 112b eingedrungen sind, vom Drosselabschnitt 117 streuen.
Wie in 15A veranschaulicht ist, sind ähnlich zum ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel Schlitze im Flansch 112b in Intervallen eines Viertels einer Wellenlänge der Mikrowellen ausgebildet, die durch das Magnetron 103 erzeugt werden, wobei dadurch der Drosselabschnitt 117b gebildet wird. Aufgrund dieser Konfiguration reduziert der Drosselabschnitt 117b eine Streuung der Mikrowellen, die rechtwinklig in den Flansch 112b eingedrungen sind (siehe 15B).
Der Drosselabschnitt 117b hat die Funktion, Mikrowellen anzupassen, die diagonal mit Bezug auf den Flansch 112b streuen würden, so dass sie sich in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zum Flansch 112 bewegen. Wie in 15C veranschaulicht ist, passt eine Vektorsynthese die Mikrowellen an, die diagonal streuen würden (in der Zeichnung eine gepunktete Linie), so dass sie in den Flansch 112 rechtwinklig eindringen (in der Zeichnung eine durchgehende Linie).
Aufgrund der oben genannten Funktion kann der Drosselabschnitt 117b eine Streuung von Mikrowellen ähnlich zu dem Fall nach 15B reduzieren. Diese Funktion wird nachfolgend als eine Funktion zum Anpassen einer Streuungsrichtung von Mikrowellen mit Schlitzen bezeichnet.
Wie in 15D veranschaulicht ist, kann es dem Flansch 112 leider misslingen, eine Streuung von Mikrowellen zu reduzieren, die in den Flansch 112 mit Bezug die Ecken des Flansches 112 eingedrungen sind, da die Länge des Flansches 112 nicht mit diesen Mikrowellen übereinstimmt.
16A ist eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Verhalten von gestreuten Mikrowellen zu erläutern. In 16A kennzeichnen die Pfeile mit durchgezogener Linie ein elektrisches Feld und seine Richtung, wobei die Pfeile mit gepunkteter Linie Mikrowellen und ihre Ausrichtung kennzeichnen. Wie in 16A veranschaulicht ist, kann eine kleine Menge von gestreuten Mikrowellen die Erzeugung eines elektrischen Feldes außerhalb des Flansches 112b bewirken, wobei dieses elektrische Feld ein Grund für ein zufälliges Erwärmen von umgebenden Nahrungsmitteln sein könnte.
16B ist eine Ansicht, die verwendet wird, um eine Arbeitsweise des Resonators 1501 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel zu erläutern. In 16B kennzeichnen die Pfeile mit durchgezogener Linie ein elektrisches Feld und seine Ausrichtung, wobei die Pfeile mit gepunkteter Linie Mikrowellen und ihre Richtung kennzeichnen. Wie in 16B veranschaulicht ist, ist der Resonator 1501 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass er den Flansch 112b und die Seitenwandfläche 110b bedeckt. Der Flansch 112b bildet einen Teil des Resonators 1501.
In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Länge des Flansches 112 auf ein Viertel einer Wellenlänge der Mikrowellen eingestellt. Daher ist in 16B die Länge der Strecke beginnend von Punkt 1801, durch den Punkt 1802 führend und am Punkt 1803 endend im Wesentlichen gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Mikrowellen.
In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel erzeugen die gestreuten Mikrowellen eine stabil stehende Welle mit einem am Punkt 1801 positionierten Amplitudenknoten, dem am Punkt 1802 positionierten Amplitudenknoten und dem weiteren am Punkt 1803 positionierten Amplitudenknoten. In diesem Fall wirkt der vom Flansch 112b, der Seitenwandfläche 110b und dem Resonator 1501 umgebene Raum als ein Resonanzraum, in dem gestreute Mikrowellen eingegrenzt sind. Auf diese Weise weist der Resonator 1501 ein gutes streuungsreduzierendes Verhalten auf.
16C ist eine Ansicht, die verwendet wird, um eine Konfiguration und eine Arbeitsweise des Resonators 1502 entsprechend einer Modifikation von diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern. In 16C kennzeichnen die Pfeile mit durchgezogener Linie ein elektrisches Feld und seine Ausrichtung, wobei die Pfeile mit gepunkteter Linie Mikrowellen und ihre Richtung kennzeichnen.
In 16C ist die Länge der Strecke beginnend von Punkt 1801, durch den Punkt 1802 führend und am Punkt 1803 endend im Wesentlichen gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Mikrowellen, ähnlich zu 16B. Ebenfalls ist die Länge der Strecke beginnend von Punkt 1801, durch den Punkt 1802 führend und am Punkt 1804 endend im Wesentlichen gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Mikrowellen, wobei damit dieser Raum auch als ein Resonanzraum wirkt. Dies bedeutet, dass der Resonator 1502 eine Vielzahl von Resonanzräumen aufweist. Diese Konfiguration kann das streuungsreduzierende Verhalten verbessern.
17A ist eine Draufsicht und eine Seitenansicht, die verwendet werden, um eine Konfiguration der rotierenden Antenne 105e entsprechend einer weiteren Modifikation von diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern. 17B, die mit 15D identisch ist, ist eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schema zu erläutern, in dem Mikrowellen, die in den Flansch 112b diagonal eingedrungen sind, von Drosselabschnitt 117b streuen. 17C und 17D sind Ansichten, die verwendet werden, um eine Arbeitsweise des Resonators 1503 entsprechend einer weiteren Modifikation von diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel zu erläutern.
Wie in 17A veranschaulicht ist, ist der Resonator 1503 in der rotierenden Antenne 105e ausgebildet und hat Schlitze, die in regelmäßigen Intervallen ähnlich zum Flansch 112b ausgebildet sind. Jeder Schlitz im Resonator 1503 ist zwischen zwei Schlitzen im Flansch 112b ausgebildet, so dass die Schlitze im Resonator 1503 nicht mit den Schlitzen im Flansch 112b ausgerichtet sind.
Wie in 17B veranschaulicht ist, empfängt der Resonator 1503 Mikrowellen, die vom Drosselabschnitt 117b gestreut werden. Zusätzlich erzeugen die im Resonator 1503 ausgebildeten Schlitze den Effekt zum Anpassen einer Streuungsrichtung der oben beschriebenen Mikrowellen (siehe 17D). Infolgedessen kann der Drosselabschnitt 117b eine Streuung der angepassten Mikrowellen reduzieren. Damit kann diese Konfiguration das streuungsreduzierende Verhalten verbessern.
Entsprechend dieser Modifikation sind, wie oben beschrieben, Schlitze sowohl im Flansch 112 als auch im Resonator 1503 ausgebildet, wobei die im Resonator 1503 ausgebildeten Schlitze und die im Flansch 112b ausgebildeten Schlitze wechselweise positioniert sind, so dass sie nicht miteinander ausgerichtet sind. Folglich ist es möglich, das streuungsreduzierende Verhalten zu verbessern.
In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Resonatoren 1501, 1502, 1503 nur im Flansch 112b ausgebildet. Die gleichen Resonatoren können jedoch auch in den Flanschen 112a, 112c ausgebildet sein. Diese Konfiguration kann das streuungsreduzierende Verhalten weiter verbessern.
Der Grund, warum die Konfiguration, in der die Resonatoren 1501, 1502, 1503 nur im Flansch 112b ausgebildet sind, als Beispiel dient, ist der, dass der Flansch 112b am dichtesten zur Kupplungswelle 107 positioniert ist, wobei damit die Mikrowellen am wahrscheinlichsten vom Flansch 112b streuen.
Die Schlitze sind im Flansch 112b und im Resonator 1503 ausgebildet, um zu unterbinden, dass sich gestreute Mikrowellen in diagonale Richtungen bewegen. In diesem Fall ist es notwendig, dass jedes Intervall zwischen den Schlitzen gleich oder kürzer als wenigstens ein Viertel der Wellenlänge der Mikrowellen eingestellt wird.
In den oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispielen sind die rotierenden Antennen 105a bis 105e unter der Bodenfläche 111 installiert. Die rotierenden Antennen 105a bis 105e können jedoch dicht an der Decke des Heizraums 102 installiert sein, welche eine weitere Wandfläche des Heizraums 102 ist, um so der Decke des Heizraums 102 zugewandt zu sein. Diese Konfiguration erzeugt ebenfalls die gleiche Wirkung.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben ausführlich beschrieben, ist eine Mikrowellen-Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung auf Mikrowellen-Heizvorrichtungen anwendbar, die zum Beispiel Nahrungsmittel erwärmen oder desinfizieren.
Bezugszeichenliste
Fig. 4A

: 1. SPALTDIFFERENZ

: 1. REGION HOHER IMPEDANZ
: 2. REGION NIEDRIGER IMPEDANZ

: 1. (SCHWINGUNGSWELLENLÄNGE)/4
: 2. SPALTGRÖSSE BEI VEKTORÄNDERUNG

: 1. (LÄNGE > BREITE)

: 1. LÄNGER ALS λ0/4

: 1. NAHRUNGSMITTEL UM DIESEN BEREICH HERUM ERWÄRMEN
: 2. ELEKTRISCHES FELD
: MIKROWELLEN

: 1. LÄNGER ALS λ0/4

Claims

Mikrowellen-Heizvorrichtung mit: einem Heizraum, der eine zu erwärmende Substanz aufnimmt; einen Mikrowellengenerator, der Mikrowellen erzeugt; eine rotierende Antenne mit einer Deckenfläche, einer Seitenwandfläche und eine Mikrowellen-Abstrahlvorrichtung, wobei die Deckenfläche und die Seitenwandfläche eine Hohlleiterstruktur bilden, wobei die rotierende Antenne Mikrowellen von der Mikrowellen-Abstrahlvorrichtung in den Heizraum abstrahlt; eine Antriebseinrichtung, die die rotierende Antenne dreht; und eine Steuereinrichtung, die dem Mikrowellengenerator die Antriebseinrichtung steuert, wobei die rotierende Antenne des Weiteren einen Flansch aufweist, der an einem Seitenbereich der Seitenwandfläche ausgebildet ist, so dass er einer inneren Wandfläche es Heizraums zugewandt ist und so, dass er die Seitenwandfläche umgibt, und der Flansch Drosselabschnitte hat, die eine Streuung der Mikrowellen reduzieren.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder der Drosselabschnitte in dem Flansch ausgebildet ist, so dass sich ein Spalt zwischen dem Flansch und der inneren Wandfläche wird der Lage ändert.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder der Drosselabschnitte in dem Flansch Schlitze aufweist, die in dem Flansch ausgebildet sind.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Drosselabschnitte in dem Flansch periodisch angeordnet sind.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Länge zwischen dem Umfangsrand der Seitenwandfläche und einem Rand des Flansches im Wesentlichen gleich einem Viertel einer Wellenlänge der Mikrowellen ist.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die rotierende Antenne des Weiteren eine Kupplungswelle aufweist, die ein der Deckenfläche gekoppeltes erstes Ende und ein mit der Antriebseinrichtung gekoppeltes zweites Ende hat und eine Länge der Deckenfläche in einer Richtung parallel zur Mittellinie der Hohlleiterstruktur, die durch eine Mitte der Kupplungswelle und eine Mitte der Mikrowellen-Abstrahlvorrichtung führt, größer ist als eine Länge der Deckenfläche in einer Richtung rechtwinklig zur Mittellinie.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Deckenfläche wenigstens eine Öffnung aufweist.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die rotierende Antenne des Weiteren eine Kupplungswelle aufweist, die ein erstes mit der Deckenfläche gekoppeltes Ende und ein zweites mit der Antriebseinrichtung gekoppeltes Ende aufweist, wobei die Öffnung von einer Mittellinie der Hohlleiterstruktur, die durch eine Mitte der Kupplungswelle und einer Mitte der Mikrowellen-Strahlungsvorrichtung führt, versetzt positioniert ist, und die Rotationspolarisierung von der Öffnung abgestrahlt wird.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Resonator so ausgebildet ist, dass er den Flansch und die Seitenwandfläche bedeckt, und der Resonanzraum erzeugt wird, der von der Seitenwandfläche, dem Flansch und dem Resonator umgeben ist.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Flansch einen Teil des Resonators bildet.
Mikrowellen-Heizvorrichtung nach Anspruch 9, wobei Witze sowohl im Flansch als auch im Resonator ausgebildet sind, wobei die im Resonator ausgebildeten Schlitze und die im Flansch ausgebildeten Schlitze wechselweise positioniert sind, so das Sie nicht miteinander ausgerichtet sind.