JP2004259646A

JP2004259646A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP2004259646A
Application number: JP2003050708A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Nagata; 滋之永田; Masashi Osada; 正史長田; Kenichi Ito; 賢一伊藤; Katsuten Sekine; 加津典関根; Kazuhiro Kameoka; 和裕亀岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】高周波加熱による被加熱物の加熱ムラを解消する高周波加熱装置を得る。
【解決手段】加熱室１と、高周波を発振する高周波発振器３と、高周波発振器３から発振する高周波を加熱室１に伝搬する導波管５と、導波管５内に回転軸６ａ、６ｂを有し高周波を加熱室１内に放射させる２つの回転アンテナ７ａ、７ｂとを備え、２つの回転アンテナ７ａ、７ｂの回転速度を互いに異ならせるように制御する制御手段１０を設けたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱物に高周波を照射して誘電加熱を行う高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波加熱装置においては、複数の放射アンテナを備え、使用する放射アンテナを切替えて適切な位置に制御している（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１７２７５０号公報（第５−７頁、第１−２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高周波加熱装置では、複数の放射アンテナを選択して切替る切替制御手段、放射アンテナの位置を制御する位置制御手段などが必要なため、構成が極めて複雑になるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で、加熱室の電界分布の変化パターンを増やし加熱むらを防ぐことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高周波加熱装置は、加熱室と、高周波を発振する高周波発振器と、高周波発振器から発振する高周波を前記加熱室に伝搬する導波管と、前記導波管内に回転軸を有し高周波を前記加熱室内に放射させる２つの回転アンテナとを備え、前記２つの回転アンテナの回転速度を互いに異ならせるように制御するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図３は本発明の実施の形態１における高周波加熱装置を示すものであり、図１は高周波加熱装置の概略構成図、図２は高周波加熱装置の斜視図、図３は回転アンテナの励磁状態を示す説明図である。図１において、加熱室１底部には被加熱物を載置する載置台２が設けられ、加熱室１の下には高周波発振器３の発振アンテナ４より発振された高周波を加熱室２に伝搬する導波管５が設けられている。また、載置台２の下には導波管５内に回転軸６ａ、６ｂを設けた回転アンテナ７ａ、７ｂが設けられている。そして、回転アンテナ７ａ、７ｂは回転軸６ａ、６ｂを介してモータ８ａ、８ｂにより駆動する。モータ８ａ、８ｂは導波管５に例えばネジなどで固定されている。そして、導波管５内を伝搬する高周波は回転アンテナ７ａ、７ｂにより加熱室１へ伝搬される。
【０００８】
また、回転アンテナ７ａ、７ｂの形状は特に限定しないが、実施の形態１では、一例として加熱室１側に出ている部分を短冊状の板で構成した場合を示している。短冊状の板は、例えばの波長λに対して、λ／２の長さを持ち、その端部に強い電界を放射する部分が発生する構成になっている。そして、例えば電界が励起された回転アンテナ７ａ、７ｂは回転周期を何周期か経ることで、強い電界放射をする位置が同心円上に移動し、加熱室１内に置かれた被加熱物は強電界部分５０での回転範囲において同心円上に強く加熱される。
【０００９】
また、加熱室１内に置かれる被加熱物の温度は加熱室２の壁面部に設置された温度検知手段９により検知される。図１では加熱室２右上に設置してあるが、加熱室２天面中心や側壁でもよい。実施の形態１では、温度検知手段９の一例として、赤外線サーモパイルアレイセンサを用いるものとする。赤外線サーモパイルアレイセンサは、一度に多地点の温度を検知できるため、被加熱物の温度分布や複数の被加熱物が置かれた場合の温度を検知することができる。
【００１０】
図２において、１０は調理メニュー、設定温度、調理時間など調理情報が記憶されている記憶装置１１や温度検出手段９から入力に基づいて高周波発振器３やモータ８ａ、８ｂの駆動を制御する制御手段であり、温度検知手段９で被加熱物の温度を検知することにより、被加熱物の加熱状態に応じた回転アンテナ７ａ、７ｂの回転および高周波発振器３の駆動を制御する。そして、１本の回転アンテナを回転角度３６０°を１周期として同じ速度で回転させれば、加熱室１内の電界分布パターンは、同じパターンで繰り返されるが、実施の形態１のように、２本の回転アンテナ７ａ、７ｂの回転速度をそれぞれ異ならせることにより、加熱室１内電界分布パターン数は飛躍的に向上する。
【００１１】
図３（ａ）〜（ｈ）は２つの回転アンテナの動きの一例を示し、回転アンテナ７ａを０．５回転／分のスピードで反時計まわり、回転アンテナ７ｂを１回転／分のスピードで時計回りに回転した場合を示している。回転アンテナ７ａ、７ｂは高周波の波長λに対して、λ／２の長さを持つ短冊型のアンテナであり、その端部に強電界放射部分を持つように構成されている。図３（ａ）〜（ｈ）では回転状況による強電界部分５０を模式的に示している。なお、図３は加熱室１内上部から見た図であるが、図示しない側面から見た場合の電界分布も変化を起こすことは明らかである。
【００１２】
表１の図番は図３の（ａ）〜（ｈ）に対応しており、運転時間とそのときのアンテナ回転角度を示している。なお、図３（ａ）を運転開始位置とし、回転アンテナ７ｂの位置を回転角度０°とした。
【００１３】
【表１】

【００１４】
図３（ａ）〜（ｈ）に示す通り、加熱室１内の広範囲において強電界放射パターンは多様な変化をする。実施の形態１では、回転アンテナ７ａ、回転アンテナ７ｂの回転速度は１：２の例を示しており、８パターンを示すにとどまるが、これに限ったものではなく、回転アンテナの回転速度を１：３とした場合や、回転アンテナ７ａと回転アンテナ７ｂの回転方向を順方向に回転させた場合、運転開始時の回転アンテナの位置を変更させる場合、さらに、回転アンテナ７ａ、回転アンテナ７ｂの回転開始時間をずらした場合、回転アンテナ７ａ、７ｂの設置位置や大きさを適宜変更させた場合などによって多様な強電界放射パターンを提供することができることは明らかである。
【００１５】
実施の形態１によれば、２つの回転アンテナの回転速度を異ならせることで、加熱室１内において多様な電界パターンを提供することができ、加熱むらを防止することができる。さらに被加熱物が中心からずらしておかれる場合や、広範な面積におかれるような場合もまんべんなく加熱することができる。
【００１６】
また、被加熱物を加熱中、回転アンテナを回転させ続けることで、電界の平準化が図りやすいという効果がある。
【００１７】
また、回転アンテナ７ａ、７ｂを２本設置しているので、加熱室１底部における回転アンテナの強電界放射範囲を加熱室内１端部まで大きく取ることができる。また、加熱室１の略中心部に軸を設置していないため、被加熱物が置かれやすい加熱室１中心に、回転アンテナの強電界部分を有する部分を位置させることが容易である。
【００１８】
また、特に加熱室１中心部においては、複数の回転アンテナによって生じる強電界部分を複数回通過させることにより、その部分の加熱効果を高めることができる。
【００１９】
さらに、回転アンテナ７ａ、７ｂは単一の導波管５から高周波を伝搬するので、高周波発振器３は１つ設ければよく、部品点数、工程数とも減らすことができる。
【００２０】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２を示す高周波加熱装置の回転アンテナとモータ及び伝達装置を示す斜視図である。なお、実施の形態２は回転アンテナ２本に対して１つの駆動源で回転アンテナを駆動する場合の例を示しており、他の構成は同じであるので説明を省略する。図４において、駆動装置に直接つながっていない回転アンテナ７ａとモータ８ｂに直接つながっている回転アンテナ７ｂとをベルトなどの伝達装置１２でつなげ、モータ８ｂの動力を回転アンテナ７ａに伝達するように構成されている。また、１３は伝達装置１２とつながる回転速度変換装置であり、回転アンテナ８ｂの回転速度よりも回転アンテナ８ａの方が回転速度が遅くなるような半径でを有している。
【００２１】
実施の形態２によれば、駆動源であるモータ８ｂを１つとすることで、コストダウンを図ることができる。また、モータ８ｂの動力を伝達装置１２でその動力を伝達することで、単一の駆動源で２本の回転アンテナ７ａ、７ｂを回転することができ、かつ、回転速度変換装置１３により、回転速度も変えることができるため、多様な電界分布パターン数を提供することが可能となる。
【００２２】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３を示す高周波加熱装置の回転アンテナの形状を示す斜視図である。なお、実施の形態３は回転アンテナの形状が実施の形態１と相違しており、その他の構成は同じであるので説明を省略する。図５において、１４は回転アンテナ７ａ、７ｂの強電界放射部分である端部に設けた折り曲げ部である。電界放出源から被加熱物までの距離は近い方が加熱効率は高いため、強電界放射部分を折り曲げたことにより、さらに効果的な加熱が可能となる。
【００２３】
実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４における高周波加熱装置の概略構成図である。本実施の形態では、回転アンテナの代わり、スタラーを用いることで、庫内の電界励起状態を変化させる例を示している。図中、上述の実施の形態と同じ構成には同じ符合を付し説明は省略する。なお、本実施の形態では加熱室１の側面に導波管５が設けており、発振された高周波は導波管５から加熱室１に設けた開口１ａを介して加熱室１に供給される。
【００２４】
図６において、１５ａ、１５ｂは加熱室１内の高周波を反射するスタラーであり、特に形状は限定しないが、高周波を反射するのに十分羽根幅を持ち、回転することにより、反射方向を変化させ、庫内の電界励起状態を時々刻々と変化させることができる構成とする。スタラー１５ａ、１５ｂはモータ１６ａ、１６ｂにより回転する。また、スタラー１５ａ、１５ｂは加熱室１内における高周波を反射する板であるとともに、加熱室１内のインピーダンスを変化させる効果もある。すなわち、スタラー１５ａ、１５ｂの回転速度をそれぞれ異ならせることによって、加熱室１内の電界励起状態の変化を起こすことができる。この回転制御については、実施の形態１で説明した回転アンテナの回転制御と同様でなるので説明は省略する。
【００２５】
実施の形態４によれば、２つのスタラーの回転速度を異ならせることで、加熱室１内において多様な電界パターンを提供することができ、加熱むらを防止することができる。さらに、被加熱物が中心からずらしておかれる場合や、広範な面積におかれるような場合もまんべんなく加熱することができる。また、被加熱物を加熱中、スタラー、回転アンテナを回転させつづければ、電界の平準化が図りやすいという効果もある。
【００２６】
実施の形態５．
図７は本発明の実施の形態５における高周波加熱装置の概略構成図である。本実施の形態では、回転アンテナの代わり、スタラーを用いることで、庫内の電界励起状態を変化させる例を示している。図中、上述の実施の形態と同じ構成には同じ符合を付し説明は省略する。なお、本実施の形態では１つのスタラーの近傍に導波管５が設けており、発振された高周波は導波管５を介して加熱室１下部から供給される。
【００２７】
図７において、１５ａ、１５ｂは加熱室１内の高周波を反射するスタラーであり、特に形状は限定しないが、高周波を反射するのに十分羽根幅を持ち、回転することにより、反射方向を変化させ、庫内の電界励起状態を時々刻々と変化させることができる構成とする。スタラー１５ａ、１５ｂはモータ１６ａ、１６ｂにより回転する。また、スタラー１５ａ、１５ｂは加熱室１内における高周波を反射する板であるとともに、加熱室１内のインピーダンスを変化させる効果もある。すなわち、スタラー１５ａ、１５ｂの回転速度をそれぞれ異ならせることによって、加熱室１内の電界励起状態の変化を起こすことができる。この回転制御については、実施の形態１で説明した回転アンテナの回転制御と同様でなるので説明は省略する。
【００２８】
実施の形態５によれば、２つのスタラーの回転速度を異ならせることで、加熱室１内において多様な電界パターンを提供することができ、加熱むらを防止することができる。さらに、被加熱物が中心からずらしておかれる場合や、広範な面積におかれるような場合もまんべんなく加熱することができる。また、被加熱物を加熱中、回転させつづけることで、電界の平準化が図りやすいという効果もある。
【００２９】
実施の形態６．
図８は本発明の実施の形態６における高周波加熱装置の概略構成図である。本実施の形態では、２つの回転アンテナの代わり、１つの回転アンテナ、１つのスタラーを組み合わせて用いた例を示している。図中、上述の実施の形態と同じ構成には同じ符合を付し説明は省略する。図８において、加熱室１の底面には導波管５が設けてあり、導波管５には高周波発振器３およびその発振アンテナ４が設置されている。高周波発振器３より発振された高周波は導波管５の中を伝搬し、導波管５内で励起された高周波は回転アンテナ７ｂを介して加熱室１内へ導かれる。また、加熱室１内の高周波は、スタラー１５ａが回転することにより、反射方向を変化させ、庫内の電界励起状態を時々刻々と変化させることができる。
【００３０】
実施の形態６によれば、電界励起効果を有する回転アンテナ７ｂ、電界反射効果を有するスタラー１５ａを設けたので、その相乗効果により被加熱物をまんべんなく加熱することができる。また、それぞれの回転速度を異ならせるれば、加熱室１内において多様な電界パターンを提供することができ、加熱むらを防止することができる。さらに、被加熱物が中心からずらしておかれる場合や、広範な面積におかれるような場合もまんべんなく加熱することができる。また、被加熱物を加熱する場合、回転アンテナ、スタラーを回転させつづければ、電界の平準化が図りやすいという効果がある。
【００３１】
また、特に加熱室１中心部においては、複数の回転アンテナによって生じる強電界部分を複数回通過させることにより、その部分の加熱効果を高めることができる。
【００３２】
以上の構成により、加熱室内における強電界放射部分の範囲を広げることができるとともに、強電界部分の移動自由度を高めることができ、さらに高周波加熱装置において一般的な構成である、単一のアンテナの場合と比較して、加熱室内の電界分布パターン数は飛躍的向上させることができる。
【００３３】
高周波発振器から導波管を介して加熱室に高周波を放射する回転アンテナ、または高周波を反射するスタラーを加熱室底面に複数設置し、回転アンテナまたはスタラーが単一の場合より強電界放射部分の移動範囲を広げることができ、ひいては加熱する範囲を広げることができる。
【００３４】
特に庫内中心部においては、複数の回転アンテナまたはスタラーによって生じる強電界部分を複数回通過させることにより、その加熱効果を高めることができる。
【００３５】
なお、実施の形態２または３を実施の形態４、５、６に転用してもよいことは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、高周波を加熱室に伝搬する導波管に回転軸を有し高周波を加熱室内に放射させる２つの回転アンテナを備え、２つの回転アンテナの回転速度を互いに異ならせるように制御したので、簡単な構成で、加熱室の電界分布の変化パターンを増やし加熱むらを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す高周波加熱装置の要部縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す高周波加熱装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１を示す高周波加熱装置における回転アンテナの励磁状態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２を示す高周波加熱装置の回転アンテナとモータ及び伝達装置を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態３を示す高周波加熱装置の回転アンテナの形状を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態４における高周波加熱装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態５における高周波加熱装置の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態６における高周波加熱装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１加熱室、２載置台、３高周波発振器、４発振アンテナ、５導波管、６ａ、６ｂ回転軸、７ａ、７ｂアンテナ、８モータ、９温度検知手段、１０制御手段、１１記憶装置、１２伝達装置、１３回転速度変換装置、１４折り曲げ部、１５ａ、１５ｂスタラー、１６ａ、１６ｂモータ。

Claims

加熱室と、高周波を発振する高周波発振器と、高周波発振器から発振する高周波を前記加熱室に伝搬する導波管と、前記導波管内に回転軸を有し高周波を前記加熱室内に放射させる２つの回転アンテナとを備え、前記２つの回転アンテナの回転速度を互いに異ならせるように制御することを特徴とする高周波加熱装置。
加熱室と、高周波を発振する高周波発振器と、高周波発振器から発振する高周波を前記加熱室に伝搬する導波管と、前記加熱室内に設けられ前記高周波を拡散させる２つスタラーとを備え、前記２つのスタラーの回転速度を互いに異ならせるように制御することを特徴とする高周波加熱装置。
前記加熱室の被加熱物の温度を検知し、その結果に基づいて前記回転アンテナまたはスタラーの回転制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波加熱装置。