JP2003243146A - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JP2003243146A
JP2003243146A JP2002041051A JP2002041051A JP2003243146A JP 2003243146 A JP2003243146 A JP 2003243146A JP 2002041051 A JP2002041051 A JP 2002041051A JP 2002041051 A JP2002041051 A JP 2002041051A JP 2003243146 A JP2003243146 A JP 2003243146A
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JP
Japan
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discharge lamp
frequency heating
discharge
heating device
gas
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JP2002041051A
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English (en)
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Takayuki Inoue
隆幸 井上
Daisuke Betsusou
大介 別荘
Kuniyuki Nakanishi
邦行 中西
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ波の輻射分布を可視化し、効率よく
被加熱物にマイクロ波を入射できる高周波加熱装置を提
供すること。 【解決手段】 放電ガスを封入した複数の放電ランプ1
0を高周波加熱装置1の加熱室2内部に配列した構成の
高周波加熱装置とするもので、配列された放電ランプの
発光の有無を見ることでマイクロ波の輻射分布を知るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、加熱室におけるマ
イクロ波の輻射分布が視認できる高周波加熱装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図12に従来技術を示す。図12は電子
レンジの縦断面図である。図12において、1は電子レ
ンジ本体で、内部には被加熱物を収納し加熱する加熱室
2が設けられている。3はマイクロ波を発生させるマグ
ネトロン、4はマイクロ波を加熱室2に導く導波管であ
る。5は被加熱物を載置するターンテーブルでモータ6
によって回転する。7は加熱室2内のマイクロ波を撹拌
する撹拌板でモータ8によって回転する。9は被加熱物
を加熱室2から出し入れするための前ドアである。
【0003】この構成で運転を行うと、加熱室2内部で
定在波12が発生する。従ってマイクロ波の輻射分布が
不均一となり、被加熱物に加熱むらが生じる。これを改
善するために撹拌板7やターンテーブル5による被加熱
物の回転が行われているが、このような手段を用いても
輻射分布を均一化するのは難しく、被加熱物の加熱むら
を防止するには至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロ波の輻射分布を改善しようにも輻射分布そのものを知
る方法がなく、開発者は経験や勘、あるいはコンピュー
タによるシミュレーションによって改善を行うしかなか
った。一方、輻射分布を直接電子レンジ内で可視化する
ことができれば、仮に不均一な輻射分布であったとして
も使用者の方でマイクロ波の強く当たるところに被加熱
物の位置を移動してやることで、被加熱物に効率よくマ
イクロ波を入射でき、加熱効率を飛躍的に向上させるこ
とができる。
【0005】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、マイクロ波の輻射分布を可視化し使用者が視認でき
るようにすることで、効率よく被加熱物にマイクロ波を
入射できる高周波加熱装置を提供することを目的として
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の高周波加熱装置は、放電ガスを封入
した複数の放電ランプを高周波加熱装置の加熱室内部に
配列した構成とした。この構成により、マイクロ波が強
く入射する場所については放電ランプが発光するので、
加熱室内部に配列した放電ランプの発光の有無を見るこ
とでマイクロ波の輻射分布を知ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、放電ガス
を封入した複数の放電ランプを高周波加熱装置の加熱室
内部に配列した構成の高周波加熱装置とするもので、配
列された放電ランプの発光の有無を見ることでマイクロ
波の輻射分布を知ることができる。
【0008】請求項2記載の発明は、特に請求項1に記
載した構成において、放電ガスを封入した複数の放電ラ
ンプを高周波加熱装置の加熱室底部近傍に配列した構成
の高周波加熱装置とするもので、放電ランプの発光の状
態が視認しやすい。
【0009】請求項3記載の発明は、特に請求項1また
は2に記載した構成において、放電ランプを略円筒形状
からなる構成としたので、放電ランプの加工が簡単に行
え、安価にマイクロ波の輻射分布を知ることができる。
【0010】請求項4記載の発明は、放電ガスを封入し
た平板状からなる放電ランプを高周波加熱装置の加熱室
内部に設けた構成の高周波加熱装置としたので、簡単な
構成でマイクロ波の輻射分布を知ることができる。
【0011】請求項5記載の発明は、請求項4記載の構
成において、特に放電ランプ内部に放電ガスの移動を抑
制するガス移動抑制部材を設けた構成の高周波加熱装置
としたので、放電ランプ全体が発光してしまうのを防止
し、輻射分布を精度良く表示するようにできる。
【0012】請求項6記載の発明は、特に請求項1また
は2に記載した構成において、ガス圧が異なる複数の放
電ランプを高周波加熱装置の加熱室に配列した構成とし
たので、輻射分布の強弱の状態を段階的に知ることがで
きる。
【0013】請求項7記載の発明は、特に請求項1また
は2に記載した構成において、放電ガスの種類が異なる
複数の放電ランプを高周波加熱装置の加熱室に配列した
構成としたので、輻射分布の強弱の状態を段階的に知る
ことができる。また輻射分布の強弱によって発光色が異
なるので輻射分布の視認性はいっそう高くなる。
【0014】請求項8記載の発明は、請求項1〜7のい
ずれか1項記載の構成において、放電ランプを高周波加
熱装置の加熱室内で移動可能とした構成なので、マイク
ロ波の輻射分布を立体的に知ることができる。
【0015】請求項9記載の発明は、請求項1〜8のい
ずれか1項記載の構成において、無電極の放電ランプか
らなる構成としたので、放電ランプ自身がマイクロ波の
輻射分布に与える影響を小さくすることができる。ま
た、放電ランプの寿命を長くすることができる。
【0016】
【実施例】(実施例1)以下、本発明の実施例1につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0017】図1は本発明の実施例1の電子レンジの縦
断面図、図2は横断面図、図3は斜視図である。図1に
おいて、1は電子レンジ本体で内部には被加熱物を収納
し加熱する加熱室2が設けられている。3はマイクロ波
を発生させるマグネトロン、4はマイクロ波を加熱室2
に導く導波管である。7は加熱室2内のマイクロ波を撹
拌する撹拌板でモータ8によって回転する。9は被加熱
物を加熱室2から出し入れするための前ドアである。1
0は放電ガスを封入した放電ランプで加熱室2底部に設
けられた底板11の直下にb1〜b5のように配列され
ている。また図2に示すように放電ランプ10は底板1
1の直下にa1〜a6のように配列されており、この配
列を平面的に示したものが図4である。ここで底板11
は可視光を透過する材質からなっており、放電ランプ1
0が発光したことを底板11を介して視認することがで
きるものとする。
【0018】動作を説明する。マグネトロン3で発生
し、導波管4を通って加熱室2に入射したマイクロ波は
撹拌板7で撹拌されるものの定在波12を生じる。ただ
しここに示した定在波12は説明をわかりやすくするた
めにモデル化したものであり、現実にはもっと複雑な波
形をしている。定在波12が仮に図1、図2に示した波
形であるとした場合、図1において、加熱室2の底部近
傍では放電ランプ10のうち、b2とb4付近に強い電
界が生じることになる。このため放電ランプ10のうち
b2とb4が発光する。一方、図2において定在波12
が発生すると、加熱室2の底部近傍では放電ランプ10
のうち、a2とa5付近に強い電界が生じ、その結果放
電ランプ10のうちa2とa5が発光する。この発光の
様子は図4に示されており、発光する放電ランプ10は
ハッチングで表現されている。即ち、図4に示すような
x方向、y方向の座標軸を考えるとすれば、(a2,b
2)、(a2,b4)、(a5,b2)、(a5,b
4)の座標に相当する放電ランプ10が発光することに
なる。これは加熱室2内の底部近傍におけるマイクロ波
の輻射分布をある敷居値に関して二値化したものと略一
致し、発光している所は電界強度が高く、発光していな
い所は電界強度が低い。即ち、マイクロ波の輻射分布が
可視化できたことになる。ここでいう敷居値とは放電ラ
ンプ10が発光するのに必要なマイクロ波の電界強度の
ことをいい、放電ランプ10内部のガス圧やガス種類に
よって異なるものである。マイクロ波の輻射分布のうち
特に電界強度の高い所を見つけたいのであれば、放電ラ
ンプ10が発光する条件の敷居値を大きく設定して発光
する放電ランプ10の位置を観察すればよいし、またマ
イクロ波の輻射分布のうち特に電界強度の低い所を見つ
けたいのであれば、放電ランプ10が発光する条件の敷
居値を小さく設定し発光していない放電ランプ10の位
置を観察すればよい。
【0019】今、被加熱物を加熱室2内部に置いたとし
て、仮に図4に示すように放電ランプ10が発光したの
であれば、その発光している放電ランプ10の直上位置
に被加熱物を移動すると被加熱物に効率よくマイクロ波
を入射させることができる。ただし、底板11部分と被
加熱物とは高さが異なるので被加熱物の高さにおける輻
射分布と底板11での輻射分布とは厳密には相違がある
が、被加熱物の高さが小さい場合には、高さ方向での輻
射分布の相違による影響は小さいので問題ない。 ま
た、発光する放電ランプ10の位置は被加熱物形状など
内部状況によって変化するので、被加熱物を置いた状態
で放電ランプ10の発光状況を確認し、被加熱物の位置
を調節する必要がある。
【0020】ここで放電ランプ10を図5に示すような
略円筒形状の放電ランプ13にすれば、その製造工程は
ガラス管の中を一旦真空引きし、放電ガスを封入した
後、ガラス管の両端を溶解、切断するだけでよいので加
工性が著しく向上する。従って安価な放電ランプで構成
できるようになる。この場合、配列は図6(a)のよう
に平面的に単純に敷き詰めたものや、図6(b)や
(c)に示すように格子状に配列したものなどが考えら
れる。
【0021】複数の放電ランプ10を使用する代わり
に、図7に示すように放電ガスを封入した大きな平板状
の放電ランプ14にすることで、放電ランプそのものの
取付構成を簡単にすることができる。また、この場合底
板11と放電ランプ14とを兼用することも可能となり
一層簡単な構成にすることができる。ただし、このよう
な大きな平板状の放電ランプ14を製作する場合、ラン
プ内部の減圧に対する強度が必要となるので、図8
(a)や(b)のような補強部材15がランプ内部に必
要となる。ここで図8は図7の放電ランプ14を図中の
矢印方向に断面しそれを平面的に見たものである。ま
た、放電ランプ14のように1つのランプにしてしまう
ことで局所発光せずにいきなり放電ランプ14全体が発
光してしまうことがある。そのままでは輻射分布を精度
良く表示することができなくなる。この場合、放電ラン
プ14の内部にガス移動抑制部材を設置することで発光
時の放電ガスの移動を制約し、局所発光が全体発光に容
易に進展するのを防止できる。図8では補強部材15が
ガス移動抑制部材を兼用した構成となっている。
【0022】図9は放電ランプのガス圧と電位との相関
関係を示すものであり、例えばガス圧がP1であれば発
光するのに必要な電位はV1であることを意味してい
る。先述の放電ランプ10が発光するのに必要なマイク
ロ波の電界強度即ち敷居値とはこの電位に相当する。従
ってV1より大きい場所は発光し、小さい場所は発光し
ない。これが二値化と称した由縁である。今ここで、放
電ランプ10内部のガス圧をP1、P2、P3の3種類
用意するものとすると、これらを発光させるためにはV
1、V2、V3の電位が必要である。この3種類の放電
ランプを取り混ぜて図4や図6のように配置すれば、マ
イクロ波の輻射分布を4種類の電界強度で表示すること
ができるようになる。即ち、ある場所の電界強度をVx
とすれば、V3≦VxであればP1、P2、P3の各放
電ランプが発光する。V2≦Vx<V3であればP1、
P2の放電ランプが発光する。V1≦Vx<V2であれ
ばP1の放電ランプだけが発光する。Vx<V1であれ
ばどの放電ランプも発光しない。このようにガス圧の異
なる放電ランプを同時に使用することでマイクロ波の輻
射分布が電界強度の段階に応じて細かく表示できるよう
になる。
【0023】ガスの種類を変えても同様の効果を出せ
る。図10はA、B、Cの3種類のガスの特性曲線を1
つに重ねて描いたものである。放電ランプ内のガス圧が
P1であった場合、ガスAでは電位V1以上、ガスBで
は電位V2以上、ガスCでは電位V3以上で発光する。
従ってこの3種類の放電ランプを取り混ぜて図4や図6
のように配置すれば、マイクロ波の輻射分布を4種類の
電界強度で表示することができるようになる。即ち、あ
る場所の電界強度をVxとすれば、V3≦Vxであれば
ガスA、ガスB、ガスCの各放電ランプが発光する。V
2≦Vx<V3であればガスA、ガスBの放電ランプが
発光する。V1≦Vx<V2であればガスAの放電ラン
プだけが発光する。Vx<V1であればどの放電ランプ
も発光しない。このようにガスの種類の異なる放電ラン
プを同時に使用することでマイクロ波の輻射分布が電界
強度の段階に応じて細かく表示できるようになる。この
場合、発光色自体がガスの種類で異なるので、輻射分布
が色分けできて理解しやすくなる。
【0024】さて、ここまで述べてきた内容はマイクロ
波の輻射分布を加熱室2の底部近傍において可視化する
ものであった。これは被加熱物が高さの低い物であれば
非常に有効であるが高い物に対しては必ずしも有効には
作用しない。その理由は加熱室2において高さに応じて
輻射分布が異なるからである。従って、被加熱物の高さ
が高い物にはその高さに応じた位置で輻射分布を調べる
方が良い。そこで図11(a)に示すように、放電ラン
プを内蔵した放電ランプユニット16を上下に移動可能
とすることで、任意の高さでの輻射分布を調べることが
できる。ただし、この場合被加熱物の出し入れは放電ラ
ンプユニット16が邪魔となるため、放電ランプユニッ
ト16を加熱室2底部または天面に移動してから行う必
要がある。 また、図11(b)に示すように放電ラン
プユニット16を立てた状態で横に移動可能とすること
で、鉛直方向の輻射分布を調べることができるようにな
る。
【0025】ところで、放電ランプに電極を設けるとマ
イクロ波に対してアンテナとして作用し加熱室2内部の
輻射分布に影響を及ぼしてしまう。即ち、本来輻射分布
の電界強度が弱い所であっても、アンテナでマイクロ波
を導く結果放電ランプが発光してしまうのである。従っ
て輻射分布を可視化するには有電極式はあまり適してお
らず、無電極とする方が好ましい。また無電極にするこ
とで、ランプ寿命を長くすることができる。
【0026】なお、本実施例においては図12に示すよ
うなターンテーブル5を設けなかったが、図1の底板1
1上部に設けても良い。ただし、この場合はターンテー
ブル5は可視光を透過する材質で構成されている必要が
ある。また、放電ランプを内蔵させたターンテーブルと
して設けても良い。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子レ
ンジ加熱室内部のマイクロ波の輻射分布が可視化できる
ので、使用者がマイクロ波の強く当たるところに被加熱
物の位置を移動してやることで、被加熱物に効率よくマ
イクロ波を入射でき、加熱効率を飛躍的に向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における電子レンジの縦断面
【図2】本発明の実施例1における電子レンジの横断面
【図3】本発明の実施例1における電子レンジの斜視図
【図4】本発明の実施例1における放電ランプ配列の平
面図
【図5】本発明の実施例1における略円筒形状の放電ラ
ンプの外観図
【図6】(a)本発明の実施例1における略円筒形状の
放電ランプ配列の平面図 (b)同、他の例を示す略円筒形状の放電ランプ配列の
平面図 (c)同、他の例を示す略円筒形状の放電ランプ配列の
平面図
【図7】本発明の実施例1における平板状の放電ランプ
の外観図
【図8】(a)本発明の実施例1における平板状の放電
ランプの平面図 (b)同、他の例を示す平板状の放電ランプの平面図
【図9】本発明の実施例1における放電ランプのガス圧
と電位との関係を示す相関図
【図10】本発明の実施例1における放電ランプのガス
の種類によるガス圧と電位との関係を示す相関図
【図11】(a)本発明の実施例1における移動可能な
放電ランプユニットを有する電子レンジを示す斜視図 (b)他の例を示す移動可能な放電ランプユニットを有
する電子レンジを示す斜視図
【図12】来の技術による電子レンジの縦断面図
【符号の説明】
2 加熱室 10 放電ランプ 13 略円筒形状からなる放電ランプ 14 平板状の放電ランプ 15 補強部材兼ガス移動抑制部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 6/68 320 H05B 6/68 320P (72)発明者 中西 邦行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3K086 AA08 BA08 CC13 3K090 AA02 BA01 BB01 EB36 3L086 AA01 CA16 DA06 5C039 PP10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電ガスを封入した放電ランプを高周波
    加熱装置の加熱室内部に配列した高周波加熱装置。
  2. 【請求項2】 放電ガスを封入した放電ランプを高周波
    加熱装置の加熱室底部近傍に配列した請求項1記載の高
    周波加熱装置。
  3. 【請求項3】 前記放電ランプは略円筒形状とした請求
    項1または2記載の高周波加熱装置。
  4. 【請求項4】 放電ガスを封入した平板状の放電ランプ
    を高周波加熱装置の加熱室内部に設けた高周波加熱装
    置。
  5. 【請求項5】 放電ランプ内部に放電ガスの移動を抑制
    するガス移動抑制部材を設けた請求項4記載の高周波加
    熱装置。
  6. 【請求項6】 ガス圧が異なる複数の放電ランプを高周
    波加熱装置の加熱室に配列した請求項1または2記載の
    高周波加熱装置。
  7. 【請求項7】 放電ガスの種類が異なる複数の放電ラン
    プを高周波加熱装置の加熱室に配列した請求項1または
    2記載の高周波加熱装置。
  8. 【請求項8】 放電ランプを高周波加熱装置の加熱室内
    で移動可能とした請求項1〜7のいずれか1項に記載の
    高周波加熱装置。
  9. 【請求項9】 無電極の放電ランプを備えた請求項1〜
    8のいずれか1項に記載の高周波加熱装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006322869A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Micro Denshi Kk マイクロ波の検出装置
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CN110056913A (zh) * 2019-02-02 2019-07-26 四川大学 一种可视化操作的智能微波炉及其加热方法

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