JP2005019279A - High frequency heating device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波により被加熱物を加熱する高周波加熱装置に関し、回転駆動することなく加熱分布を均一化するものである。
【0002】
【従来の技術】
代表的な高周波加熱装置である電子レンジでは、マイクロ波による加熱分布の均一化のためにさまざまな構成が実用化されている。たとえば、被加熱物を載せる載置台を回転させる構成(ターンテーブル)、図11のように導波管1内に軸部2を突出させて同軸結合したアンテナ3を回転させてマイクロ波の放射方向を変える構成(回転アンテナ)、マイクロ波を加熱室内の金属羽根の回転により攪拌する構成(回転スタラ)などである。
【0003】
また、図12のように、導波管4内でマグネトロン5の放射アンテナ6近傍に金属片7a、7bを装着する効果と、ターンテーブル8との効果を組み合わせて、より均一化をはかるものがある(たとえば、特許文献1参照)。
【0004】
またターンテーブルを用いる例の中で、導波管と加熱室をつなぐ開口の形状について言及しているものがある。たとえば特開平8−124670号公報に多くの例が示されており、図13〜図16に記載する。図13は電子レンジを正面から見た構成で、右側壁面側にマグネトロン9と導波管10を有している。図14は図13のA方向から見た図であり開口11を長方形状に形成している。導波管は一般に幅aをマイクロ波の波長λに対してλ/2<a<λとすることで、マグネトロン9のアンテナ12から放射されたマイクロ波を図13、図14の上向きに伝送することができる(一般にはλ=120mmでa=80〜100mm)。そしてこの例では導波管10の上方側の終端に開口11を構成することで導波管10内のマイクロ波を加熱室13に導くものである。そして最も一般的な開口は、まさに図14のように導波管の幅aそのものを開口の幅とすることが多いが、これは開口の幅が導波管の幅よりも狭くなると(言わば開口の幅方向の一部を遮蔽すると)その部分でマイクロ波の損失がわずかながら発生するからと考えられる。また参考までに図14のような一般の開口は、導波管の幅方向の中心B(これを管軸と呼ぶ)に対して対称形状となっていることと、導波管10の終端に形成されるという特徴がある。さらに一般の導波管は幅の広い二つの面(H面)と幅の狭い二つの面(E面)わ有し、図13、図14のように、H面でマグネトロンや加熱室壁面と一体化することが多く、開口もH面に形成されている。また、図15には他の開口の例として導波管の終端側とその手前とに二つの開口14、15を形成したものがある。さらに図16には導波管10の幅方向の両端に二つの開口16、17を形成したものがある。図15、図16の場合、長方形状の各開口は、1辺が狭くなっているが、他の1辺は少なくとも導波管10の幅程度の長さを有しており、マイクロ波を充分加熱室内に伝送可能であると考えられる。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−148273号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、いずれの場合も回転駆動部を有しており、モータや駆動軸などの部品が必要であるとともに、駆動のための電力も必要である。
【0007】
また加熱室壁面の近くにターンテーブル、回転アンテナ、回転スタラなど回転する部品を配置しており、かなり広いスペースを占めている。ところが最近のオーブンレンジやトースターレンジのように、電子レンジ機能だけでなくヒータ加熱機能を有する製品に関しては、上記の回転スペースが邪魔となり、ヒータを最適な位置に配置することが難しい。特にオーブントースターで用いられるような管ヒータなどの輻射型ヒータの場合、上ヒータと下ヒータをできるだけ被加熱物に近づける方が効率的な加熱ができることが知られている。たとえばトーストを焼く場合、パンの上面と下面の両方に近接させてヒータを配置することで短時間で焼き上げることができる。ところが従来の構成では、底面中央に配置されるターンテーブルや回転アンテナでは、下ヒータを中央に配置することができないし、天面中央に配置される回転アンテナや回転スタラでは上ヒータが配置しにくい。またいずれの場合も、回転する部品だけでなく、回転力を伝達するための駆動モータを回転する部品の近傍に配置しなければならない。よってより一層ヒータの配置が難しい。
【0008】
また、ヒータ効率を上げるために、庫内高さを低くする構成が考えられる。庫内高さが低いと上ヒータと食品との距離も、下ヒータと食品との距離も近づけることができるからである。ところが庫内高さが低くなると、回転する部品を持たない構成ではマイクロ波による加熱分布を均一にすることが難しい。一般にほとんどの食品(被加熱物)が平らな形状であるため、平らな形状の食品を加熱する場合を考えると、側壁面や後壁面からマイクロ波を照射すると、マイクロ波を照射する側の部位ばかり加熱が進んでしまうことになる。一方底壁面からマイクロ波を照射すると、被加熱物と底壁面があまりにも近いので、やはり照射する部位の真上の部分ばかり加熱されてしまうことになる。よって加熱分布を均一にするためには、常に被加熱物とある程度の距離を維持できる天井壁面がわから(特に中央から)、均一なマイクロ波を照射して平面上の分布を均一にすることが望ましい。
【0009】
本発明はこれらの課題を解決するもので、上ヒータの構成を妨げないように天井壁面の中心からずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一に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。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の高周波加熱装置は、マグネトロンから放射されるマイクロ波を導波管の開口を介して加熱室に導く高周波加熱装置において、前記導波管の管軸が前記加熱室の中心からずれており、前記加熱室の中心から遠い側に前記開口の端部を遮蔽する遮蔽部を有する構成としている。
【0011】
これにより、管軸が加熱室の中心からずれていても、導波管から加熱室に放射されるマイクロ波の向きは、遮蔽部により遮蔽された側(加熱室の中心から遠い側)とは反対の方向(加熱室の中心側)に向かうので、マイクロ波を加熱室の中央に放射することができる。
【0012】
よって、上ヒータの構成を妨げないように天井壁面の中心からずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【0013】
また、本発明の高周波加熱装置は、マグネトロンから放射されるマイクロ波を、導波管の開口を介して分布調整室に導き、前記分布調整室内に設けたアンテナの周囲から加熱室内に放射する高周波加熱装置において、前記導波管の管軸が前記加熱室の中心からずれており、前記開口と前記アンテナにより前記加熱室の中心側に広いマイクロ波通過空間を形成する構成としている。
【0014】
これにより、導波管の開口から分布調整室内に伝送された不均一なマイクロ波を、アンテナにより一部さえぎるとともに、アンテナ周囲のマイクロ波通過空間から加熱室内に放射させるので、分布調整室内でマイクロ波の放射方向を変更できて、加熱室内には均一なマイクロ波を放射することができる。特に、管軸が加熱室の中心からずれていても、加熱室の中心側に広いマイクロ波通過空間を有しているので、マイクロ波を加熱室の中央に放射することができる。
【0015】
よって、上ヒータの構成を妨げないように天井壁面の中心からずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
請求項1の高周波加熱装置は、マグネトロンから放射されるマイクロ波を導波管の開口を介して加熱室に導く高周波加熱装置において、前記導波管の管軸が前記加熱室の中心からずれており、前記加熱室の中心から遠い側に前記開口の端部を遮蔽する遮蔽部を有する構成としている。
【0017】
これにより、管軸が加熱室の中心からずれていても、導波管から加熱室に放射されるマイクロ波の向きは、遮蔽部により遮蔽された側(加熱室の中心から遠い側)とは反対の方向(加熱室の中心側)に向かうので、マイクロ波を加熱室の中央に放射することができる。
【0018】
よって、上ヒータの構成を妨げないように天井壁面の中心からずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【0019】
請求項2の高周波加熱装置は、導波管と加熱室の間に分布調整室を備え、前記分布調整室の上面に開口と遮蔽部を構成し、前記開口から入射したマイクロ波は前記分布調整室内に設けたアンテナの周囲から前記加熱室内に放射される構成としている。
【0020】
これにより、導波管の開口から分布調整室内に伝送された不均一なマイクロ波を、アンテナにより一部さえぎるとともに、アンテナ周囲の分布調整室の端部から加熱室内に放射させるので、分布調整室内でマイクロ波の放射方向を変更できて、加熱室内には均一なマイクロ波を放射することができる。
【0021】
請求項3の高周波加熱装置は、マグネトロンから放射されるマイクロ波を、導波管の開口を介して分布調整室に導き、前記分布調整室内に設けたアンテナの周囲から加熱室内に放射する高周波加熱装置において、前記導波管の管軸が前記加熱室の中心からずれており、前記開口と前記アンテナにより前記加熱室の中心側に広いマイクロ波通過空間を形成する構成としている。
【0022】
これにより、導波管の開口から分布調整室内に伝送された不均一なマイクロ波を、アンテナにより一部さえぎるとともに、アンテナ周囲のマイクロ波通過空間から加熱室内に放射させるので、分布調整室内でマイクロ波の放射方向を変更できて、加熱室内には均一なマイクロ波を放射することができる。特に、管軸が加熱室の中心からずれていても、加熱室の中心側に広いマイクロ波通過空間を有しているので、マイクロ波を加熱室の中央に放射することができる。
【0023】
よって、上ヒータの構成を妨げないように天井壁面の中心からずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【0024】
請求項4の高周波加熱装置は、導波管に対して加熱室の中心側に開口を配置する構成としている。
【0025】
請求項5の高周波加熱装置は、導波管に対して加熱室の中心から遠い側にアンテナを配置する構成としている。
【0026】
これらにより、加熱室の中心側に広いマイクロ波通過空間を容易に形成することができる。
【0027】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0028】
(実施例1)
図1〜図4は本発明の実施例1の構成で、図1は高周波加熱装置を正面から見た断面構成図、図2は右から見た断面構成図、図3は上から見た構成図、図4はアンテナとアンテナを保持するアンテナホルダーの構成図であり、図4(a)は上から見た図、図4(b)は図4(a)のC−C断面である。
【0029】
左側壁面18と後壁面19と右側壁面20とを共通の壁面部材で構成しているが、この部材はあらかじめフッ素コーティングを施した材料から構成し、各壁面が汚れにくくまた汚れをふき取りやすくしている。底壁面21の中央下部には横長の管ヒータ22(発熱体)を装着し、周囲を反射板23で覆うことで、下方からの輻射加熱の均一化を図っている。天井壁面24は、手前の横長のしぼり25の中に管ヒータ26(発熱体)を装着し、しぼり25の形状により、上方からの輻射加熱の均一化を図っている。底壁面21と天井壁面24は、いずれも管ヒータ22、26により温度が高くなるので、フッ素コーティングしていない別の部材で構成している。
【0030】
また天井壁面24の後方でかつ左右方向のほぼ中央には、金属製の分布調整室27を配置している。導波管28内を伝送されてきたマイクロ波は、上面に形成された開口29から分布調整室27内に導かれ、分布調整室27内に固定されたアンテナ30の周囲を通って加熱室31に放射される構成である。ここで加熱室31は、5つの壁面(左側壁面18、後壁面19、右側壁面20、底壁面21、天井壁面24)により形成され、被加熱物(図示せず)を加熱するための空間である。加熱室31を形成する左側壁面18、後壁面19、右側壁面20、底壁面21、天井壁面24と、分布調整室27、導波管28は、電気抵抗溶接(プロジェクション溶接、スポット溶接)やカシメにより機械的かつ電気導通的に接合されている。またドア32は、加熱室31を開閉自在に構成される。マグネトロン33は、放射アンテナ34からマイクロ波を発生するもので、マイクロ波は導波管28、開口29、分布調整室27を介して、天井壁面24の中央後方から加熱室31内に伝送され、加熱室31内に配置された被加熱物(図示せず)を加熱する構成である。
【0031】
本実施例では、マグネトロン33を右側壁面20側に配置しつつも、天井壁面24がわからマイクロ波を加熱室31内に導いているので、庫内高さを低くしてもマイクロ波による加熱分布をある程度均一にすることができる。またマグネトロン33を右側壁面20側に配置すると、従来と同様に右側壁面20側にまとめて部品を配置できるので、効率的な部品配置ができる。それとともに天井壁面24側にはマグネトロン33を配置しなくて良いので、天井壁面24側のデッドスペースを少なくすることができ、特に上下方向にコンパクトな構成を実現できる。以上により庫内高さを低くしても弊害が無く、庫内高さの小型化によるヒータ性能の向上でトーストなどの焼き時間を短縮することが容易である。本実施例では、上側のヒータである管ヒータ26に対してはしぼり25形状を最適化し、下側のヒータである管ヒータ22に対しては反射板23を最適化するなどにより、上下ともヒータ分布を良くしつつ、庫内高さを145mm程度にまで小さくして効率向上を実現している。(ちなみに庫内幅は285mm、奥行きは270mm) そして、たとえばトースト(図示せず)は庫内に装着されたアミ35上に載置され、上下両面から効率的に焼き上げることが可能であり、家庭用の商用電源(100V、15A)でもトースト焼き時間をオーブントースター並みの3分程度にまで短縮することができる。またマイクロ波加熱時には、食品をアミ35上に載置しても良いし、図1に示すように皿36をアミ35上に乗せてから食品を載置しても良い。
【0032】
アンテナ30は、図4に示すように、外形が直径80mmの円状に加工された平板状の構成で、円の中心に向かう切り込み37a、37bを有するものである。切り込み37a、37bはいずれも幅17.5mm、長さ約30mmであり、両者が為す角度は約160度である。
【0033】
一方開口29は導波管28のやや手前寄りに位置し、開口29、アンテナ30とも分布調整室27に対しては前寄りに配置されている。開口29は図3の上下方向に約68mm、図3の左右方向に約80mmとしている。
【0034】
一方導波管28は分布調整室27の奥行き方向(図3の上下方向)の中央、かつ左右方向(図3の左右方向)の右寄りに配置されている。また導波管28は一般の電子レンジ用の導波管と同じく、幅(図3の上下方向)約80mmであり、分布調整室27の奥行き(図3の上下方向)108mmに対して前後に14mmずつ段差があることになる。
【0035】
また分布調整室27の図3の左右方向の長さは上面約103mm、下面143mmで加熱室に向かって広くなる形状である。さらに分布調整室27の厚み(図1、図2の上下方向)は約15mmであり、アンテナ30はこの厚み方向の略中央に装着されている。
【0036】
アンテナ30の装着方法は、高周波誘電損失の少ない材料で、導波管28や分布調整室27から電気的に絶縁して保持しつつ、分布調整室27、導波管28、天井壁面24などのいずれかに固定すれば良いが、特に本実施例ではアンテナホルダー38を有している。図4より、アンテナ30の三箇所の孔39は、アンテナホルダー38の三つのツメA40をひっかけるための孔であり、マイクロ波が通過しにくいように小さな形状(10mm×3.5mm)としている。アンテナ30の孔41はアンテナホルダー38の位置決め用のピン42を挿入するための孔であり、孔43はアンテナホルダー38の突起からなるストッパ44をはめこむものである。以上により、アンテナ30をアンテナホルダー38に装着するには、まず孔41にピン42を挿入し、孔39にツメA40を挿入し、アンテナ30を反時計回りに回転させてストッパ44を孔43にはめこむようにすればよい。またツメB45は、アンテナホルダー38を分布調整室27に固定するためのもので、分布調整室27の上面で導波管28の外側に設けた孔46にはめ込む構成である。さらにアンテナホルダー38の孔47、切り込み48は、アンテナ30の端面49、50に電界が集中する可能性が高いので、それにより近傍のアンテナホルダーに高周波誘電損失が局部的に発生するのを避けるために材料を逃げさせた逃げ部を形成している。ちなみに、本実施例のアンテナホルダー38は、加工が容易で、強度があり、かつ高周波誘電損失の少ないPPSなどの材料で構成するのが望ましい。もちろん強度に問題が無ければ、マイカ等でも良い。
【0037】
また、分布調整室27の下側にはカバー51を装着し、加熱室31の内側からふさぐようにしている。
【0038】
また、アンテナ30は、導波管28から開口29を介して放射されるマイクロ波の近傍に位置するため、アルミまたは鉄板にアルミメッキ処理を施した材料など高周波磁性損失の少ない材料で構成することが望ましい。
【0039】
ここで開口29についてさらに説明を加える。本実施例では、分布調整室27の上面が導波管28のH面を兼ねており、この面上に開口29は形成されている。このとき図3から明らかなように、開口29は導波管28の管軸Dに対して前寄りとなる。これは開口29の後方(図3の上方)に、開口の一部を遮蔽する遮蔽部52を配置したという見方もできる。一般にはこのような遮蔽部を設けるとマイクロ波の損失が増えるように思えるが、本実施例の場合は、特に不安全になることも無く、加熱効率が低下することも無く、実用上全く問題が無かった。
【0040】
一方、この遮蔽部によりマイクロ波の分布に関し大きな効果があることがわかってきた。図5〜図8を用いて説明を加える。
【0041】
図5、図6は導波管の開口から放射されるマイクロ波に関して、電界強度分布のシミュレーション結果を示し、図5は従来の開口の場合、図5は本実施例のように遮蔽部を有する開口の場合である。また図5、図6とも(a)は開口の下方20mmの電界強度、(b)は開口の下方80mmの電界強度を示しており、図中の線は等電界強度線である。図5、図6とも(a)より(b)の方が等電界強度線の目が粗いので、電界強度が弱くなっていることになり、即ち開口から遠ざかると電界強度が弱くなることがわかる。これはいずれも加熱室のような空洞共振器ではなく、即ち壁面で反射して戻ってくることが無い前提のシミュレーションであり、開口から放射されるマイクロ波の指向性を単純に示すものと考えられる。よって開口から遠ざかるにつれて電界強度が弱くなっているのである。
【0042】
まず図5の従来の開口53の場合、導波管54内を管軸Eに沿って右側から伝送されてきたマイクロ波に対して、開口53は管軸Eに対して対称形状なので図の上方と下方に対称な電界強度分布となることは容易に想像できる。しかし図の左右方向に注目すると左側に伸びたような形状となっている。
【0043】
一方図6の本実施例の場合、開口55と開口55を形成するための遮蔽部56を有するものと考え、遮蔽部56の効果をわかりやすくするために遮蔽部56を大きくしている。導波管54内を管軸Fに沿って右側から伝送されてきたマイクロ波に対して、開口55は管軸Fに対して非対称形状なので図の上方と下方に非対称な電界強度分布となることは容易に想像できる。ただしここで特に注目したいのは、等電界強度線が下に伸びたような形状となっている点である。これは遮蔽部56を有することにより、管軸Fから見て、遮蔽部56の無いがわにマイクロ波の向きが向けられたということを意味している。
【0044】
この理由についてはまださだかではないが、導波管のH面T分岐の構成がヒントになるのではないかと考えている。H面T分岐については図7、図8を用いて説明を加える。いずれも導波管57のH面で加熱室58に接続されており、導波管57内を左向きに伝送されてきたマイクロ波の入射波61が開口59、60によって加熱室58内に導かれる。図7の場合は庫内に入るマイクロ波62の向きは真下に向くのではなく、入射波61の向きを継承してやや左向きに放射されると考えられる。これは図5で示したような、等電界強度線が左に延びるということに一致すると考えてよい。一方図8の場合は導波管57の終端を延ばして開口60よりも終端がわに遮蔽部63を形成している。遮蔽部63により導波管57の終端には袋小路64が構成され、入射波61の一部が袋小路64で反射されて戻ってくる反射波65が生じる。よって庫内に入るマイクロ波66の向きは、入射波61と反射波65を合成した向きとなり、たとえば図8のように真下を向くようになる。ここで図8は導波管57と開口60でT字型に分岐していることになり(導波管57がTの横棒、開口60がTの縦棒)、特にH面を分岐させていることからH面T分岐と呼ばれている。
【0045】
さて、H面T分岐によれば、入射波の向きに対して終端がわに遮蔽部を構成するのが重要なポイントであるが、本実施例はそうではない。図3に戻れば明らかであるが、導波管28の終端ではなく、側方に遮蔽部52を形成しており、入射波の向きとは直交する向きに配置している。よって現状では明確な理論化はできないが、一つの視点として、開口を囲む壁面から開口の一部を遮蔽すれば、遮蔽した側とは反対側にマイクロ波の向きは変えられるのではないかと考える。よって図3、および図6では、開口29、55を囲む壁面のうち図の上側のE面側から遮蔽部52、56で、開口の一部を遮蔽することにより、遮蔽した側とは反対側の図の下側にマイクロ波の向きは変えられるのである。
【0046】
以上をまとめると、本実施例は、導波管28の管軸Dが加熱室の中心(図3のG)から見て後方(図3の上方)にずれており、加熱室の中心Gから遠い側に開口29の端部を遮蔽する遮蔽部52を有する構成としている。
【0047】
これにより、管軸Dが加熱室の中心Gからずれていても、導波管29から加熱室31に放射されるマイクロ波の向きは、遮蔽部52により遮蔽された側(加熱室の中心Gから遠い側)とは反対の方向(加熱室の中心G側)に向かうので、マイクロ波を加熱室の中央に向けて放射することができる。
【0048】
よって、上ヒータ26の構成を妨げないように天井壁面24の中心Gからずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【0049】
また、導波管28と加熱室31の間に分布調整室27を備え、分布調整室27の上面に開口29と遮蔽部52を構成し、開口29から入射したマイクロ波は分布調整室27内に設けたアンテナ30の周囲から加熱室31内に放射される構成としている。
【0050】
これにより、導波管28の開口29から分布調整室27内に伝送された不均一なマイクロ波を、アンテナ30により一部さえぎるとともに、アンテナ30周囲の分布調整室27の端部から加熱室31内に放射させるので、分布調整室27内でマイクロ波の放射方向を変更できて、加熱室31内には均一なマイクロ波を放射することができる。
【0051】
(実施例2)
図9は、本発明の実施例2における高周波加熱装置を上面からみた構成図である。
【0052】
開口29とアンテナ67とを重ね合わせるとハッチングの領域68が形成されており、この領域はマイクロ波が通過可能な空間であるので、マイクロ波通過空間68と呼ぶことにする。アンテナ67は図9の右下に切り込み69を有しており、これによりマイクロ波通過空間68を拡大している。
【0053】
以上により本実施例は、導波管28の管軸Dが加熱室の中心Gからずれており、開口29とアンテナ67により加熱室の中心G側に広いマイクロ波通過空間68を形成する構成としている。
【0054】
これにより、導波管28の開口29から分布調整室27内に伝送された不均一なマイクロ波を、アンテナ67により一部さえぎるとともに、アンテナ67周囲のマイクロ波通過空間68から加熱室内に放射させるので、分布調整室27内でマイクロ波の放射方向を変更できて、加熱室内には均一なマイクロ波を放射することができる。特に、管軸Dが加熱室の中心Gからずれていても、管軸Dからみて加熱室の中心G側に広いマイクロ波通過空間68を有しているので、マイクロ波を加熱室の中央に向けて放射することができる。
【0055】
よって、上ヒータ26の構成を妨げないように天井壁面の中心Gからずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【0056】
特に本実施例は、導波管28に対して加熱室の中心G側に開口29を配置する構成としている。
【0057】
これらにより、加熱室の中心G側に広いマイクロ波通過空間68を容易に形成することができる。
【0058】
(実施例3)
図10は、本発明の実施例3における高周波加熱装置を上から見た構成図である。
【0059】
開口70は導波管28の管軸Dに対して対称な形状としており、遮蔽部を持たない構成である。ただし、アンテナ71を管軸Dに対して加熱室の中心Gから遠い側(図10の上方)に配置しており、マイクロ波通過空間72を加熱室の中心G側に広く構成している。
【0060】
これにより、導波管28の開口70から分布調整室27内に伝送された不均一なマイクロ波を、アンテナ71により一部さえぎるとともに、アンテナ71周囲の特に加熱室中心G側に広く配置されたマイクロ波通過空間72から加熱室内に放射させるので、分布調整室27内でマイクロ波の放射方向を変更できて、加熱室内には均一なマイクロ波を放射することができる。特に、管軸Dが加熱室の中心Gからずれていても、加熱室の中心側に広いマイクロ波通過空間を有しているので、マイクロ波を加熱室の中央に放射することができる。
【0061】
よって、上ヒータ26の構成を妨げないように天井壁面の中心Gからずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【0062】
特に、導波管28に対して加熱室の中心Gから遠い側にアンテナ71を配置する構成としている。
【0063】
これにより、加熱室の中心G側に広いマイクロ波通過空間70を容易に形成することができる。
【0064】
なお、上記実施例では、アンテナの周囲か切り込みの部分にマイクロ波通過空間を示したが、アンテナに抜き孔を有することでマイクロ波通過空間を形成することも可能である。
【0065】
また、アンテナや分布調整室を加熱室に対して平行な構成で説明したが、たとえば天井壁面に対して傾斜させても良い。特に、アンテナを加熱室の中央側が低くなるように傾斜させることでマイクロ波通過空間を広げることも可能である。
【0066】
また、アンテナを平板のみで説明したが、たとえばエッジを曲げることでマイクロ波通過空間を拡大したり縮小したりすることも考えられる。
【0067】
また、マイクロ波通過空間は、開口とアンテナを上からみた時の空間でのみ形成されるのではなく、三次元空間として形成されれば良い。マイクロ波が通過可能な空間として考えればよい。
【0068】
なお、上記実施例では、分布調整室と加熱室の接続面に形成される開口について、特に説明せずに、いわゆる全開の状態で図示してきたが、これに限定されるものではない。一部に遮蔽部を設けてふさぐことも可能である。特に、導波管の開口をふさぐ遮蔽部と同じ方向に遮蔽部を設ければ、さらにマイクロ波の向きを変える効果を高めることが期待できる。
【0069】
【発明の効果】
以上、本発明は、マグネトロンから放射されるマイクロ波を導波管の開口を介して加熱室に導く高周波加熱装置において、前記導波管の管軸が前記加熱室の中心からずれており、前記加熱室の中心から遠い側に前記開口の端部を遮蔽する遮蔽部を有する構成としている。
【0070】
これにより、管軸が加熱室の中心からずれていても、導波管から加熱室に放射されるマイクロ波の向きは、遮蔽部により遮蔽された側(加熱室の中心から遠い側)とは反対の方向(加熱室の中心側)に向かうので、マイクロ波を加熱室の中央に放射することができる。
【0071】
よって、上ヒータの構成を妨げないように天井壁面の中心からずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【0072】
また、本発明は、マグネトロンから放射されるマイクロ波を、導波管の開口を介して分布調整室に導き、前記分布調整室内に設けたアンテナの周囲から加熱室内に放射する高周波加熱装置において、前記導波管の管軸が前記加熱室の中心からずれており、前記開口と前記アンテナにより前記加熱室の中心側に広いマイクロ波通過空間を形成する構成としている。
【0073】
これにより、導波管の開口から分布調整室内に伝送された不均一なマイクロ波を、アンテナにより一部さえぎるとともに、アンテナ周囲のマイクロ波通過空間から加熱室内に放射させるので、分布調整室内でマイクロ波の放射方向を変更できて、加熱室内には均一なマイクロ波を放射することができる。特に、管軸が加熱室の中心からずれていても、加熱室の中心側に広いマイクロ波通過空間を有しているので、マイクロ波を加熱室の中央に放射することができる。
【0074】
よって、上ヒータの構成を妨げないように天井壁面の中心からずれた位置からマイクロ波を照射する構成で、かつ回転駆動部が無くても加熱分布を均一にできる高周波加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における高周波加熱装置を正面から見た断面構成図
【図2】同、右から見た断面構成図
【図3】同、上から見た構成図
【図4】(a)同、アンテナとアンテナホルダーの構成図
(b)同、図4(a)のC−C断面構成図
【図5】本発明の実施例1と比較するため、従来例に関してシミュレーションで求めた電界強度分布図
(a)開口下20mmの電界強度分布図
(b)開口下80mmの電界強度分布図
【図6】本発明の実施例1に関してシミュレーションで求めた電界強度分布図
(a)開口下20mmの電界強度分布図
(b)開口下80mmの電界強度分布図
【図7】本発明の実施例1に関し、導波管から加熱室に放射されるマイクロ波の向きを示す構成図
【図8】本発明の実施例1に関し、H面T分岐の導波管から加熱室に放射されるマイクロ波の向きを示す構成図
【図9】本発明の実施例2における高周波加熱装置を上からみた構成図
【図10】本発明の実施例3における高周波加熱装置を上からみた構成図
【図11】従来の電子レンジの回転アンテナの断面構成図
【図12】従来の他の電子レンジの断面構成図
【図13】従来の他の電子レンジの断面構成図
【図14】同、開口の構成図
【図15】同、他の開口の構成図
【図16】同、他の開口の構成図
【符号の説明】
27 分布調整室
28、54 導波管
29、55、70 開口
30、67、71 アンテナ
31 加熱室
33 マグネトロン
52、56 遮蔽部
68、72 マイクロ波通過空間
D、F 管軸
G 加熱室の中心[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency heating apparatus that heats an object to be heated by microwaves, and uniformizes a heating distribution without being driven to rotate.
[0002]
[Prior art]
In a microwave oven, which is a typical high-frequency heating device, various configurations have been put into practical use for uniformizing the heating distribution by microwaves. For example, a configuration (turn table) for rotating a mounting table on which an object to be heated is placed, and a microwave radiation direction by rotating an
[0003]
In addition, as shown in FIG. 12, the effect of mounting the
[0004]
Some examples using a turntable mention the shape of the opening connecting the waveguide and the heating chamber. For example, JP-A-8-124670 discloses many examples, which are described in FIGS. FIG. 13 shows a configuration in which the microwave oven is viewed from the front, and has a magnetron 9 and a
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-148273
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional configuration has a rotation drive unit in any case, and parts such as a motor and a drive shaft are required, and power for driving is also required.
[0007]
In addition, rotating parts such as a turntable, rotating antenna, and rotating stirrer are arranged near the wall surface of the heating chamber and occupy a considerably large space. However, for products having not only a microwave oven function but also a heater heating function such as a recent microwave oven and toaster range, the rotation space is an obstacle, and it is difficult to arrange the heater at an optimal position. In particular, in the case of a radiant heater such as a tube heater used in an oven toaster, it is known that efficient heating can be achieved by bringing the upper heater and the lower heater as close as possible to the object to be heated. For example, when baking toast, it can be baked in a short time by placing a heater close to both the upper and lower surfaces of the pan. However, in the conventional configuration, the lower heater cannot be arranged in the center with the turntable or the rotating antenna arranged in the center of the bottom surface, and the upper heater is difficult to arrange in the rotating antenna or the rotating stirrer arranged in the center of the top surface. . In any case, not only the rotating parts but also the drive motor for transmitting the rotational force must be arranged in the vicinity of the rotating parts. Therefore, it is more difficult to arrange the heater.
[0008]
Moreover, in order to raise heater efficiency, the structure which makes the inside height low can be considered. This is because if the inside height is low, the distance between the upper heater and the food and the distance between the lower heater and the food can be reduced. However, when the inside height is lowered, it is difficult to make the heating distribution by the microwave uniform in a configuration without rotating parts. In general, most foods (objects to be heated) have a flat shape. Considering the case of heating flat foods, if microwaves are irradiated from the side wall or rear wall, the part on the side that irradiates microwaves However, the heating will proceed. On the other hand, when microwaves are irradiated from the bottom wall surface, the object to be heated and the bottom wall surface are so close that only the portion directly above the irradiated portion is heated. Therefore, in order to make the heating distribution uniform, it is always possible to know the ceiling wall surface that can maintain a certain distance from the object to be heated (especially from the center), and to irradiate uniform microwaves to make the distribution on the plane uniform. desirable.
[0009]
In order to solve these problems, the present invention is configured to irradiate microwaves from a position deviated from the center of the ceiling wall so as not to disturb the configuration of the upper heater, and has a uniform heating distribution even without a rotational drive unit. It aims at providing the high frequency heating device which can be made.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a high-frequency heating apparatus according to the present invention is a high-frequency heating apparatus that guides microwaves radiated from a magnetron to a heating chamber through an opening of a waveguide. It is deviated from the center of the heating chamber and has a shielding part that shields the end of the opening on the side far from the center of the heating chamber.
[0011]
Thereby, even if the tube axis is deviated from the center of the heating chamber, the direction of the microwave radiated from the waveguide to the heating chamber is the side shielded by the shielding portion (the side far from the center of the heating chamber). Since it goes to the opposite direction (center side of a heating chamber), a microwave can be radiated | emitted to the center of a heating chamber.
[0012]
Therefore, it is possible to provide a high-frequency heating device that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center of the ceiling wall so as not to interfere with the configuration of the upper heater and that can make the heating distribution uniform even without a rotation drive unit. it can.
[0013]
The high-frequency heating device of the present invention guides the microwave radiated from the magnetron to the distribution adjustment chamber through the opening of the waveguide, and radiates the microwave from the periphery of the antenna provided in the distribution adjustment chamber into the heating chamber. In the heating apparatus, the tube axis of the waveguide is deviated from the center of the heating chamber, and a wide microwave passage space is formed on the center side of the heating chamber by the opening and the antenna.
[0014]
As a result, the non-uniform microwave transmitted from the waveguide opening into the distribution adjustment chamber is partially blocked by the antenna and radiated from the microwave passage space around the antenna into the heating chamber. The wave radiation direction can be changed, and uniform microwaves can be radiated into the heating chamber. In particular, even if the tube axis is deviated from the center of the heating chamber, the microwave can be radiated to the center of the heating chamber because it has a wide microwave passage space on the center side of the heating chamber.
[0015]
Therefore, it is possible to provide a high-frequency heating device that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center of the ceiling wall so as not to interfere with the configuration of the upper heater and that can make the heating distribution uniform even without a rotation drive unit. it can.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The high frequency heating apparatus according to
[0017]
Thereby, even if the tube axis is deviated from the center of the heating chamber, the direction of the microwave radiated from the waveguide to the heating chamber is the side shielded by the shielding portion (the side far from the center of the heating chamber). Since it goes to the opposite direction (center side of a heating chamber), a microwave can be radiated | emitted to the center of a heating chamber.
[0018]
Therefore, it is possible to provide a high-frequency heating device that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center of the ceiling wall so as not to interfere with the configuration of the upper heater and that can make the heating distribution uniform even without a rotation drive unit. it can.
[0019]
The high-frequency heating device according to
[0020]
As a result, the non-uniform microwave transmitted from the waveguide opening into the distribution adjustment chamber is partially blocked by the antenna and radiated from the end of the distribution adjustment chamber around the antenna to the heating chamber. Thus, the microwave radiation direction can be changed, and uniform microwaves can be radiated into the heating chamber.
[0021]
The high frequency heating apparatus according to
[0022]
As a result, the non-uniform microwave transmitted from the waveguide opening into the distribution adjustment chamber is partially blocked by the antenna and radiated from the microwave passage space around the antenna into the heating chamber. The wave radiation direction can be changed, and uniform microwaves can be radiated into the heating chamber. In particular, even if the tube axis is deviated from the center of the heating chamber, the microwave can be radiated to the center of the heating chamber because it has a wide microwave passage space on the center side of the heating chamber.
[0023]
Therefore, it is possible to provide a high-frequency heating device that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center of the ceiling wall so as not to interfere with the configuration of the upper heater and that can make the heating distribution uniform even without a rotation drive unit. it can.
[0024]
The high-frequency heating device according to
[0025]
The high-frequency heating device according to
[0026]
Thus, a wide microwave passage space can be easily formed on the center side of the heating chamber.
[0027]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0028]
(Example 1)
1 to 4 show the configuration of the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of the high-frequency heating device viewed from the front, FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram viewed from the right, and FIG. 4A and 4B are configuration diagrams of the antenna and the antenna holder that holds the antenna. FIG. 4A is a view from above, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG.
[0029]
The
[0030]
In addition, a metal
[0031]
In the present embodiment, while the
[0032]
As shown in FIG. 4, the
[0033]
On the other hand, the
[0034]
On the other hand, the
[0035]
Further, the length of the
[0036]
The mounting method of the
[0037]
In addition, a
[0038]
In addition, since the
[0039]
Here, the
[0040]
On the other hand, it has been found that this shielding part has a great effect on the distribution of microwaves. A description will be added with reference to FIGS.
[0041]
5 and 6 show the simulation results of the electric field intensity distribution for the microwave radiated from the opening of the waveguide. FIG. 5 shows a conventional opening, and FIG. 5 has a shielding portion as in this embodiment. This is the case with an opening. 5 and 6 show (a) the
[0042]
First, in the case of the
[0043]
On the other hand, in the case of the present embodiment shown in FIG. 6, it is assumed that the
[0044]
The reason for this is not yet clear, but I think that the configuration of the H-plane T-branch of the waveguide may be a hint. The H plane T branch will be described with reference to FIGS. Both are connected to the
[0045]
Now, according to the H-plane T-branch, it is an important point that the terminal end forms a shield part with respect to the direction of the incident wave, but this embodiment is not. As apparent from FIG. 3, the shielding
[0046]
In summary, in this embodiment, the tube axis D of the
[0047]
Thereby, even if the tube axis D is deviated from the center G of the heating chamber, the direction of the microwave radiated from the
[0048]
Therefore, there is provided a high-frequency heating device that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center G of the
[0049]
A
[0050]
As a result, the non-uniform microwave transmitted from the
[0051]
(Example 2)
FIG. 9 is a configuration diagram of the high-frequency heating device according to the second embodiment of the present invention as viewed from above.
[0052]
When the
[0053]
As described above, in this embodiment, the tube axis D of the
[0054]
Thus, the non-uniform microwave transmitted from the
[0055]
Therefore, there is provided a high-frequency heating apparatus that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center G of the ceiling wall so as not to hinder the configuration of the
[0056]
Particularly, in this embodiment, the
[0057]
Accordingly, a wide
[0058]
Example 3
FIG. 10 is a configuration diagram of the high-frequency heating device according to the third embodiment of the present invention as viewed from above.
[0059]
The
[0060]
As a result, the non-uniform microwave transmitted from the
[0061]
Therefore, there is provided a high-frequency heating apparatus that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center G of the ceiling wall so as not to hinder the configuration of the
[0062]
In particular, the
[0063]
Thereby, the wide
[0064]
In the above-described embodiment, the microwave passing space is shown around the antenna or in the cut portion. However, it is also possible to form the microwave passing space by providing a hole in the antenna.
[0065]
Moreover, although the antenna and the distribution adjustment chamber have been described as being parallel to the heating chamber, the antenna and the distribution adjustment chamber may be inclined with respect to the ceiling wall surface, for example. In particular, it is possible to widen the microwave passage space by inclining the antenna so that the center side of the heating chamber is lowered.
[0066]
Moreover, although the antenna has been described using only a flat plate, it is also conceivable that the microwave passage space is expanded or reduced by bending the edge, for example.
[0067]
Further, the microwave passage space is not formed only in the space when the opening and the antenna are viewed from above, but may be formed as a three-dimensional space. It can be considered as a space through which microwaves can pass.
[0068]
In the above embodiment, the opening formed in the connection surface between the distribution adjusting chamber and the heating chamber has been illustrated in a so-called fully open state without any particular description. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to block a part by providing a shielding part. In particular, if the shielding portion is provided in the same direction as the shielding portion that covers the opening of the waveguide, it can be expected to further enhance the effect of changing the direction of the microwave.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, the present invention relates to a high-frequency heating apparatus that guides microwaves radiated from a magnetron to a heating chamber through an opening of a waveguide, and the tube axis of the waveguide is deviated from the center of the heating chamber, It has the structure which has the shielding part which shields the edge part of the said opening in the side far from the center of a heating chamber.
[0070]
Thereby, even if the tube axis is deviated from the center of the heating chamber, the direction of the microwave radiated from the waveguide to the heating chamber is the side shielded by the shielding portion (the side far from the center of the heating chamber). Since it goes to the opposite direction (center side of a heating chamber), a microwave can be radiated | emitted to the center of a heating chamber.
[0071]
Therefore, it is possible to provide a high-frequency heating device that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center of the ceiling wall so as not to interfere with the configuration of the upper heater, and that can make the heating distribution uniform even without rotational driving. .
[0072]
Further, the present invention is a high-frequency heating apparatus that guides microwaves radiated from a magnetron to a distribution adjustment chamber through an opening of a waveguide, and radiates the microwaves from around the antenna provided in the distribution adjustment chamber to the heating chamber. The tube axis of the waveguide is shifted from the center of the heating chamber, and a wide microwave passage space is formed on the center side of the heating chamber by the opening and the antenna.
[0073]
As a result, the non-uniform microwave transmitted from the waveguide opening into the distribution adjustment chamber is partially blocked by the antenna and radiated from the microwave passage space around the antenna into the heating chamber. The wave radiation direction can be changed, and uniform microwaves can be radiated into the heating chamber. In particular, even if the tube axis is deviated from the center of the heating chamber, the microwave can be radiated to the center of the heating chamber because it has a wide microwave passage space on the center side of the heating chamber.
[0074]
Therefore, it is possible to provide a high-frequency heating device that is configured to irradiate microwaves from a position shifted from the center of the ceiling wall so as not to interfere with the configuration of the upper heater and that can make the heating distribution uniform even without a rotation drive unit. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a high-frequency heating device according to a first embodiment of the present invention viewed from the front.
FIG. 2 is a sectional configuration view from the right
FIG. 3 is a structural view seen from above.
Fig. 4 (a) Configuration of antenna and antenna holder
(B) The CC cross-section block diagram of Fig.4 (a) same as the above
FIG. 5 is an electric field intensity distribution diagram obtained by simulation with respect to a conventional example for comparison with Example 1 of the present invention.
(A) Electric field intensity distribution diagram 20 mm below the opening
(B) Electric field intensity distribution diagram 80 mm below the opening
FIG. 6 is an electric field intensity distribution diagram obtained by simulation with respect to Example 1 of the present invention.
(A) Electric field intensity distribution diagram 20 mm below the opening
(B) Electric field intensity distribution diagram 80 mm below the opening
FIG. 7 is a configuration diagram showing the direction of microwaves radiated from a waveguide to a heating chamber in the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing the direction of the microwave radiated from the H-plane T-branch waveguide to the heating chamber in the first embodiment of the invention
FIG. 9 is a structural view of a high-frequency heating device according to a second embodiment of the present invention as viewed from above.
FIG. 10 is a configuration diagram of a high-frequency heating device according to a third embodiment of the present invention as viewed from above.
FIG. 11 is a cross-sectional configuration diagram of a conventional rotating antenna of a microwave oven.
FIG. 12 is a cross-sectional configuration diagram of another conventional microwave oven.
FIG. 13 is a cross-sectional configuration diagram of another conventional microwave oven.
FIG. 14 is a configuration diagram of the opening.
FIG. 15 is a configuration diagram of another opening.
FIG. 16 is a configuration diagram of another opening.
[Explanation of symbols]
27 Distribution adjustment room
28, 54 Waveguide
29, 55, 70 opening
30, 67, 71 Antenna
31 Heating chamber
33 Magnetron
52, 56 Shield
68, 72 Microwave passage space
D, F pipe shaft
G Heating chamber center
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JP2003184172A JP2005019279A (en) | 2003-06-27 | 2003-06-27 | High frequency heating device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN103650636A (en) * | 2011-06-27 | 2014-03-19 | 松下电器产业株式会社 | Microwave heating device |
-
2003
- 2003-06-27 JP JP2003184172A patent/JP2005019279A/en active Pending
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