JP2006196336A5 - - Google Patents

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マイクロ波加熱装置Microwave heating device

本発明は、被加熱物を誘電加熱するマイクロ波加熱装置に関するものである。   The present invention relates to a microwave heating apparatus that dielectrically heats an object to be heated.

従来、マイクロ波加熱装置の代表例である電子レンジでは、マグネトロンから放射されるマイクロ波を加熱室に導波管を通じて伝送して、加熱室内で定在波を形成させ、この定在波の電界成分と被加熱物の誘電損失に応じて被加熱物を発熱させている。被加熱物の単位体積当たりの吸収される電力P[W/m3]は、加えられる電界の強さE[V/m]、周波数f[Hz]、および被加熱物の比誘電率(誘電率の実数部分)εr、誘電正接tanδにより、下式により表わされる(ここで、εr・tanδが誘電損失に相当する)。   Conventionally, in a microwave oven, which is a typical example of a microwave heating apparatus, a microwave radiated from a magnetron is transmitted to a heating chamber through a waveguide to form a standing wave in the heating chamber. The heated object generates heat according to the component and the dielectric loss of the heated object. The absorbed power P [W / m3] per unit volume of the object to be heated is the electric field strength E [V / m] applied, the frequency f [Hz], and the relative dielectric constant (dielectric constant of the object to be heated). Εr and dielectric loss tangent tan δ are expressed by the following equation (where εr · tan δ corresponds to dielectric loss).

P=(5/9)εr・tanδ・f・E2×10−10 [W/m3]
また、電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室の大きさが大概、幅寸法および奥行き寸法がそれぞれ30〜40cm、高さ寸法が20cm前後である。一方、使用しているマイクロ波の波長は約12cmであり、加熱室内で共振して定在波となるので強弱の電界分布が必ず生じ、さらには被加熱物の形状やその物理特性の影響が相乗的に作用して局所的な加熱が発生することがある。この局所的な加熱を抑制する方法として、被加熱物を回転させることにより電界分布に対する相対位置を変化させるいわゆるターンテーブルや、マイクロ波を攪拌することにより電界分布を変化させるいわゆるスタラー方式、回転アンテナ方式などを用いる方法がある。これらの場合、回転の中心から等距離にある部位の加熱を平均化するのにある程度の効果があるものの、それでも完全に均一にすることは難しい。
P = (5/9) εr · tan δ · f · E2 × 10 −10 [W / m 3]
In addition, in the microwave oven, the size of the heating chamber that accommodates the object to be heated is generally about 30 to 40 cm in width and depth, and about 20 cm in height. On the other hand, the wavelength of the microwave used is about 12 cm, and it resonates in the heating chamber and becomes a standing wave. Therefore, a strong electric field distribution is inevitably generated, and further, the shape of the object to be heated and the influence of its physical characteristics are affected. Local heating may occur by acting synergistically. As a method of suppressing this local heating, a so-called turntable that changes the relative position to the electric field distribution by rotating the object to be heated, a so-called stirrer system that changes the electric field distribution by stirring the microwave, and a rotating antenna There is a method using a method. In these cases, although there is some effect in averaging the heating of the parts equidistant from the center of rotation, it is still difficult to make it completely uniform.

特に、冷凍食品の解凍においては、氷が溶けて水になった領域は誘電損失が急激に大きくなり、加熱エネルギーが集中するので、周囲と比較して温度上昇速度が速くなる。つまり、氷の部分の加熱が遅い反面、氷が溶けた部分の加熱が早まるといった状態で、ますます温度差が拡大する傾向がある。よって、局所的な加熱現象が顕著に現れ、ひどい場合は、煮えている部分と未解凍部分とが共存してしまうこともある。これを防ぐために現在の電子レンジの解凍では、あえてマイクロ波の出力を下げる(例えば、定格高周波出力1000Wの機種でも解凍時には300W以下)とか、マイクロ波を出さない時間を加熱途中に設ける(断続動作)などにより、食品内部の熱伝導による温度の平均化を待つことによって出来映えを向上させている。つまり、加熱時間をあえて延ばすことにより、局所的な加熱を回避しているのである。   In particular, in the thawing of frozen foods, the area where the ice melts and becomes water rapidly increases the dielectric loss, and the heating energy is concentrated, so that the temperature rise rate is faster than the surroundings. In other words, while the heating of the ice portion is slow, the temperature difference tends to increase more and more in the state where the heating of the ice melted portion is accelerated. Therefore, the local heating phenomenon appears prominently, and when it is severe, the boiled portion and the unthawed portion may coexist. In order to prevent this, in the current microwave oven thawing, the output of the microwave is intentionally lowered (for example, even if the rated high-frequency output is 1000 W, 300 W or less when thawing), or a time during which no microwave is emitted is provided during heating (intermittent operation) ) Etc., the workmanship is improved by waiting for the temperature to be averaged due to heat conduction inside the food. In other words, local heating is avoided by intentionally extending the heating time.

一方、マイクロ波が伝送される空間に誘電体を供給することで、マイクロ波分布が変化するということに着目したものがある。その一つは、加熱室の上面に接続された導波管内に誘電体からなる一つの細い管を配置して管内に間欠的に冷媒(誘電体)を送るというマイクロ波加熱装置である(例えば、特許文献1参照)。また、他のものは、加熱室底面のほぼ全域を覆う一つの大きな容器に水(誘電体)と空気を循環させるというマイクロ波加熱装置である(例えば、特許文献2参照)。
特公昭40−17195号公報 特許第3317227号公報
On the other hand, there is one that pays attention to the fact that the microwave distribution changes by supplying a dielectric to the space where the microwave is transmitted. One of them is a microwave heating apparatus in which one thin tube made of a dielectric is placed in a waveguide connected to the upper surface of the heating chamber, and a coolant (dielectric) is intermittently sent into the tube (for example, And Patent Document 1). The other is a microwave heating apparatus in which water (dielectric material) and air are circulated in one large container covering almost the entire bottom surface of the heating chamber (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Publication No. 40-17195 Japanese Patent No. 3317227

しかしながら、従来のマイクロ波加熱装置は、ある一つの領域で誘電体の有無を制御するので、誘電体が無い時のマイクロ波分布と誘電体がある時のマイクロ波分布との高々二種類の分布を切り替えるものであり、分布の選択肢が少なく、被加熱物の種類や形状や置く位置などによっては、局所的な加熱を回避できない場合があった。   However, since the conventional microwave heating device controls the presence or absence of a dielectric in a certain region, there are at most two types of distribution: a microwave distribution when there is no dielectric and a microwave distribution when there is a dielectric. There are few options for distribution, and local heating may not be avoided depending on the type, shape, and position of the object to be heated.

また、特許文献1のものでは、導波管内でのみ冷媒(誘電体)の有無を制御するので、特に導波管内のマイクロ波に作用し、その結果、導波管から加熱室に伝送されるマイクロ波の伝送効率を変えることができるが、これは、全体のマイクロ波の強度を変えているだけに過ぎず、加熱室内のマイクロ波の強いところと弱いところの位置関係を変えるような効果は少ないと考えられる。なぜならば、加熱室内のマイクロ波の分布は、加熱室内部の状態が変わるか、加熱室へのマイクロ波の入射位置が変わるかしないと、変化しないからである。すなわち、特許文献1のものでは、導波管内で冷媒(誘電体)の有無の変化があるものの、加熱室内部では誘電体は常に無いままであり、マイクロ波の入射位置(導波管と加熱室の結合部)も常に一定のままだからである。   Moreover, in the thing of patent document 1, since the presence or absence of a refrigerant | coolant (dielectric material) is controlled only in a waveguide, it acts on the microwave in a waveguide especially, As a result, it transmits to a heating chamber from a waveguide. Although the microwave transmission efficiency can be changed, this is only changing the intensity of the entire microwave, and the effect of changing the positional relationship between the strong and weak microwaves in the heating chamber is not It is thought that there are few. This is because the distribution of microwaves in the heating chamber does not change unless the state in the heating chamber changes or the incident position of the microwaves in the heating chamber changes. That is, in Patent Document 1, although there is a change in the presence or absence of a refrigerant (dielectric material) in the waveguide, there is always no dielectric in the heating chamber, and the microwave incident position (waveguide and heating). This is because the connecting part of the chamber is also always constant.

また、特許文献2のものでは、加熱室内で水の有無を制御しており加熱室内のマイクロ波分布に十分作用すると考えられる。ただし、加熱室底面の全域を覆うような大量の水を前提としており、マイクロ波は水を通過しない限り被加熱物に到達しない構成となっている。よって、水有りの場合には水自身がマイクロ波を吸収してしまい、被加熱物がマイクロ波を吸収する割合が減少することが懸念される。このことは、具体的に高周波出力の低下について記載されており、水無し時に650Wだったものが、水70g時に512W、水100g時に446Wとなる。つまり、水の量を増やすことで、被加熱物の加熱効率が低下しているのである。   Moreover, in the thing of patent document 2, it is thought that the presence or absence of water is controlled in a heating chamber, and it fully acts on the microwave distribution in a heating chamber. However, a large amount of water that covers the entire bottom surface of the heating chamber is assumed, and the microwave does not reach the object to be heated unless it passes through the water. Therefore, when water is present, the water itself absorbs the microwave, and there is a concern that the ratio of the object to be heated that absorbs the microwave decreases. This is specifically described as a reduction in high-frequency output. What was 650 W when there is no water is 512 W when water is 70 g, and 446 W when water is 100 g. That is, the heating efficiency of the object to be heated is reduced by increasing the amount of water.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、被加熱物の加熱効率を低下させることなく、マイクロ波加熱特有の局所加熱を抑制して、被加熱物の加熱均一化を図り、加熱後の出来映えを向上させることのできるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, suppresses local heating peculiar to microwave heating without lowering the heating efficiency of the object to be heated, and achieves uniform heating of the object to be heated. An object of the present invention is to provide a microwave heating apparatus capable of improving the workmanship of the product.

前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射手段から放射されたマイクロ波が伝播可能なマイクロ波空間に複数の通路を配し、この複数の通路への誘電体の出入りを制御手段で制御するようにし、複数の通路内における誘電体の有無によりマイクロ波空間の誘電率分布状態を変更して、マイクロ波分布を変化させるものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the microwave heating apparatus of the present invention has a plurality of passages arranged in a microwave space in which microwaves radiated from microwave radiating means can propagate, and the plurality of passages are connected to the plurality of passages. Incoming and outgoing of the dielectric is controlled by the control means, and the microwave distribution is changed by changing the dielectric constant distribution state of the microwave space depending on the presence or absence of the dielectric in the plurality of passages.

これによって、マイクロ波空間に含まれる加熱室内のマイクロ波分布を変化させることができ、加熱室に収納された被加熱物周辺のマイクロ波の電界分布が変化することになり、単一の分布で加熱するときのような局所加熱を抑制して、被加熱物の加熱均一化を図り、加熱後の出来映えを向上させることができる。   As a result, the microwave distribution in the heating chamber included in the microwave space can be changed, and the electric field distribution of the microwave around the object to be heated stored in the heating chamber is changed. Local heating as in the case of heating can be suppressed, the object to be heated can be heated uniformly, and the workmanship after heating can be improved.

本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の加熱均一化を図り、加熱後の出来映えを向上させることができる。   The microwave heating apparatus of the present invention can improve the quality after heating by uniformizing the heating of the object to be heated.

第1の発明は、マイクロ波放射手段と、前記マイクロ波放射手段から放射されたマイクロ波が伝播可能なマイクロ波空間と、前記マイクロ波空間の少なくとも一部に設けられて被加熱物を収納できる加熱室と、前記マイクロ波空間に配された複数の通路と、前記複数の通路への誘電体の出入りを制御する制御手段とを有し、前記複数の通路内における前記誘電体の有無により前記マイクロ波空間の誘電率分布状態を変更し、マイクロ波分布を変化させるマイクロ波加熱装置とするものである。これにより、マイクロ波空間に含まれる加熱室内のマイクロ波分布を変化させることができ、加熱室に収納された被加熱物周辺のマイクロ波の電界分布が変化することになり、単一の分布で加熱するときのような局所加熱を抑制して、被加熱物の加熱均一化を図り、加熱後の出来映えを向上させることができる。つまり、通路の数が一つしかないと誘電体があるか無いかの2通りのマイクロ波分布しか起こらないが、通路の数を2つとすると4通り(いずれの通路にも誘電体が無い場合、いずれか一方の通路のみに誘電体がある場合、いずれの通路にも誘電体がある場合)のマイクロ波分布、同様に通路の数を3つとすると8通りのマイクロ波分布、通路の数を4つとすると16通りのマイクロ波分布というように、通路の数を増やすごとに選択できるマイクロ波分布の数を飛躍的に増やすことができる。したがって、誘電体の有無の制御によって任意のマイクロ波分布に切り替えることが可能となる。その結果、被加熱物をより一層均一に加熱することができ、特に冷凍品を解凍する場合や、一般的なあたため(再加熱)の出来映えを向上させることが可能となる。   1st invention can accommodate a to-be-heated object provided in at least one part of the microwave radiation means, the microwave space which the microwave radiated | emitted from the said microwave radiation means can propagate, and the said microwave space A heating chamber, a plurality of passages arranged in the microwave space, and a control means for controlling the entry and exit of the dielectric into and from the plurality of passages, and the presence or absence of the dielectric in the plurality of passages. The microwave heating apparatus changes the microwave distribution by changing the dielectric constant distribution state of the microwave space. As a result, the microwave distribution in the heating chamber included in the microwave space can be changed, and the electric field distribution of the microwave around the object to be heated stored in the heating chamber is changed. Local heating as in the case of heating can be suppressed, the object to be heated can be heated uniformly, and the workmanship after heating can be improved. In other words, if there is only one passage, there are only two microwave distributions, whether there is a dielectric or not, but if there are two passages, there are four ways (if there is no dielectric in any passage) , If there is a dielectric in only one of the passages, or if there is a dielectric in any of the passages), similarly, if there are three passages, the number of the eight microwave distributions and the number of passages If the number is four, the number of microwave distributions that can be selected every time the number of passages is increased, such as 16 microwave distributions, can be dramatically increased. Therefore, it is possible to switch to an arbitrary microwave distribution by controlling the presence or absence of a dielectric. As a result, the object to be heated can be heated more evenly, and in particular, it is possible to improve the workmanship when thawing a frozen product and general warming (reheating).

第2の発明は、特に、第1の発明において、マイクロ波放射手段は、軸を中心に回転する放射アンテナからマイクロ波を放射する構成とし、軸から見て対称な少なくとも二箇所に通路を配することにより、第一の通路にのみ誘電体がある場合のマイクロ波分布と、第一の通路に対称な他の通路にのみ誘電体がある場合のマイクロ波分布とを、対称的なマイクロ波分布とすることができる。例えば、通路が二つの場合、第一の通路にのみ誘電体がある場合のマイクロ波分布が軸に対していずれかの方向に変異した部位(第一の部位)に局所的な集中を引き起こすような分布であったとすれば、第二の通路にのみ誘電体がある場合のマイクロ波分布は軸に対して反対の方向に変異した部位(第二の部位)に局所的な集中を引き起こすような分布を生じさせることができる。   According to a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the microwave radiating means is configured to radiate microwaves from a radiating antenna that rotates about an axis, and the passages are arranged in at least two symmetrical positions when viewed from the axis. By doing so, the microwave distribution when the dielectric is present only in the first path and the microwave distribution when the dielectric is present only in the other path symmetrical to the first path It can be a distribution. For example, if there are two passages, the microwave distribution in the case where there is a dielectric only in the first passage causes local concentration at the portion (first portion) where the microwave distribution is mutated in either direction with respect to the axis. The distribution of microwaves in the presence of a dielectric only in the second path would cause local concentration at the part (second part) mutated in the opposite direction to the axis. A distribution can be produced.

特に、第2の発明において、加熱室の正面にはドアを有し、軸は加熱室の下部略中央に位置し、正面から見て少なくとも軸の左に第一の通路と、軸の右に第二の通路を配することにより、第一の通路にのみ誘電体がある場合と第二の通路にのみ誘電体がある場合とで、軸を中心として対称的なマイクロ波分布とすることができる。例えば、左右対称などの分布を起こすことが可能である。マイクロ波加熱装置として一般的な電子レンジの場合は、代表的な被加熱物である食品の形状に平らなものが多いとか、複数個同時に加熱するというようなことも多く行われ、上下方向よりも左右に均一であることが望まれる場合が多い。このような場合に特に加熱分布を均一にすることが期待できる。 In particular, in the second aspect of the invention, the heating chamber has a door on the front, the shaft is positioned substantially at the lower center of the heating chamber, and when viewed from the front, at least the first passage on the left of the shaft and the right of the shaft. By arranging the second passage, it is possible to obtain a symmetric microwave distribution around the axis when there is a dielectric only in the first passage and when there is a dielectric only in the second passage. it can. For example, it is possible to cause a distribution such as symmetry. In the case of a general microwave oven as a microwave heating device, there are many cases where the shape of a food that is a typical object to be heated is flat, or a plurality of foods are heated at the same time. In many cases, it is desirable that the left and right sides be uniform. In such a case, a uniform heating distribution can be expected.

特に、第2の発明において、加熱室の正面にはドアを有し、軸は加熱室の下部略中央に位置し、正面から見て少なくとも軸の前に第一の通路と、軸の後ろに第二の通路を配することにより、第一の通路にのみ誘電体がある場合と第二の通路にのみ誘電体がある場合とで、軸を中心として対称的なマイクロ波分布とすることができる。例えば、前後対称などの分布を起こすことが可能である。マイクロ波加熱装置として一般的な電子レンジの場合は、代表的な被加熱物である食品の形状に平らなものが多いとか、複数個同時に加熱するというようなことも多く行われ、上下方向よりも前後に均一であることが望まれる場合が多い。このような場合に特に加熱分布を均一にすることが期待できる。 In particular, in the second aspect of the invention, the heating chamber has a door on the front surface, the shaft is positioned substantially in the center of the lower portion of the heating chamber, and when viewed from the front, at least the first passage in front of the shaft and the rear of the shaft. By arranging the second passage, it is possible to obtain a symmetric microwave distribution around the axis when there is a dielectric only in the first passage and when there is a dielectric only in the second passage. it can. For example, it is possible to cause a distribution such as anteroposterior symmetry. In the case of a general microwave oven as a microwave heating device, there are many cases where the shape of a food that is a typical object to be heated is flat, or a plurality of foods are heated at the same time. In many cases, it is desired to be uniform before and after. In such a case, a uniform heating distribution can be expected.

の発明は、特に、第1の発明において、マイクロ波放射手段は、軸を中心に回転する放射アンテナからマイクロ波を放射する構成とし、軸から見て距離が異なる少なくとも二箇所に通路を配することにより、第一の通路にのみ誘電体がある場合のマイクロ波分布と、第一の通路とは軸からの距離が異なる他の通路にのみ誘電体がある場合のマイクロ波分布とを、軸に対して非対称的なマイクロ波分布とすることができる。例えば、通路が二つの場合、第一の通路にのみ誘電体がある場合のマイクロ波分布が軸上の特定の部位に局所的な集中を引き起こすような分布であったとすると、もし第二の通路が第一の通路と軸から等距離で対称な位置にあった場合は、第二の通路にのみ誘電体がある場合も第一の通路にのみ誘電体がある場合と同様、軸上の部位に局所的な集中を引き起こすことが容易に考えられる。ところが第二の通路が第一の通路とは軸からの距離が異なるように配置することで、第二の通路にのみ誘電体がある場合のマイクロ波分布は軸に対して非対称な分布、すなわち軸上の特定部位に集中しないような分布、あるいは軸上でも異なる部位に集中させる分布ができる可能性が高くなるのである。 In a third aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the microwave radiating means radiates microwaves from a radiating antenna that rotates about an axis, and passages are provided at least at two locations that are different from each other when viewed from the axis. By arranging, the microwave distribution when there is a dielectric only in the first passage, and the microwave distribution when there is a dielectric only in another passage having a different distance from the axis from the first passage. The microwave distribution can be asymmetric with respect to the axis. For example, if there are two passages and the microwave distribution in the case where there is a dielectric only in the first passage is a distribution that causes local concentration at a specific part on the axis, the second passage Is located at an equal distance from the shaft and at the same distance from the axis, both when there is a dielectric only in the second path and when there is a dielectric only in the first path Can easily cause local concentration. However, by arranging the second passage so that the distance from the axis is different from that of the first passage, the microwave distribution when there is a dielectric only in the second passage is an asymmetric distribution with respect to the axis, that is, There is a high possibility that a distribution that does not concentrate on a specific part on the axis or a distribution that concentrates on a different part on the axis can be obtained.

特に、の発明において、加熱室の正面にはドアを有し、軸は加熱室の下部略中央に位置し、正面から見て少なくとも軸の上方に第一の通路と、第一の通路のさらに上方に第二の通路を配することにより、第一の通路は放射アンテナに近く、第二の通路は放射アンテナから遠く配されることになる。一般的に放射アンテナから距離が離れるにつれて電界が減衰することが知られており、放射アンテナに近い第一の通路の方がより強い電界にさらされるので、誘電体があるときのマイクロ波への影響、すなわちマイクロ波分布の変化がより大きくなることが想定される。よって誘電体の無い場合のマイクロ波の分布と比較して、第二の通路にのみ誘電体がある場合はマイクロ波の分布を少しだけ変化させて、第一の通路にのみ誘電体がある場合はマイクロ波の分布を大きく変化させるということが可能である。 In particular, in the third aspect of the invention, the heating chamber has a door on the front surface, the shaft is positioned substantially at the lower center of the heating chamber, and the first passage and the first passage at least above the shaft as viewed from the front. By arranging the second passage further above the first passage, the first passage is close to the radiating antenna and the second passage is far from the radiating antenna. In general, it is known that the electric field attenuates as the distance from the radiating antenna increases, and the first path close to the radiating antenna is exposed to a stronger electric field, so that the microwaves when there is a dielectric It is assumed that the effect, i.e. the change in the microwave distribution, will be greater. Therefore, when there is a dielectric only in the second path compared to the microwave distribution without a dielectric, the microwave distribution is slightly changed, and there is a dielectric only in the first path. Can greatly change the distribution of microwaves.

特に、の発明において、加熱室の正面にはドアを有し、軸は加熱室の下部略中央に位置し、少なくとも軸の中心に近い第一の通路と、前記第一の通路の外側で軸の中心から遠い第二の通路を配することにより、第6の発明と同様な効果を得ることができる。 In particular, in the third aspect of the invention, the heating chamber has a door on the front surface, the shaft is positioned at the approximate center of the lower portion of the heating chamber, and at least a first passage close to the center of the shaft and an outer side of the first passage. By arranging the second passage far from the center of the shaft, the same effect as in the sixth invention can be obtained.

の発明は、特に、第1の発明において、被加熱物の温度を検出する温度検出手段を有し、制御手段は、温度検出手段の検出信号に基づき、通路への誘電体の出入りを制御することにより、温度検出手段の検出信号から被加熱物の温度むらを見ながら、むらが大きくなってくれば通路への誘電体の出入りを制御して、分布むらを抑制するようなマイクロ波分布に変更することができる。また、各通路における誘電体の有無の組み合わせを順次切り替えながらそれぞれの温度むらを検出すれば、最も温度むらを小さくできる組み合わせがわかるので、以降はその組み合わせに固定して加熱を進めることで温度むらを小さくできる。また、あらかじめ各通路における誘電体の有無の組み合わせによってどのような加熱分布になるかを把握しておけば、温度むらを検出しながら、温度むらを打ち消す可能性の高い条件になるよう誘電体をこまめに制御することができ、最初から最後まで被加熱物の温度むらをあまり発生させない状態を維持したまま加熱することができる。 According to a fourth aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, there is provided temperature detecting means for detecting the temperature of the object to be heated. By controlling, a microwave that suppresses uneven distribution by controlling the entry and exit of the dielectric into the passage if the unevenness increases while observing the temperature unevenness of the object to be heated from the detection signal of the temperature detecting means. The distribution can be changed. In addition, if the temperature unevenness is detected while sequentially switching the combination of the presence or absence of the dielectric in each passage, the combination that can minimize the temperature unevenness can be found. Can be reduced. In addition, if you know in advance what kind of heating distribution will depend on the combination of the presence or absence of dielectric in each passage, the dielectric should be adjusted so that there is a high possibility of canceling the temperature unevenness while detecting the temperature unevenness. It can be controlled frequently and can be heated while maintaining a state in which the temperature unevenness of the object to be heated is not generated so much from the beginning to the end.

5の発明は、特に、第1の発明において、使用者が設定できる設定手段を有し、制御手段は、設定手段の設定内容に応じて、所定の通路への誘電体の出入りを制御することにより、設定内容に応じて、分布むらを抑制するようなマイクロ波分布に変更することができる。特に、設定手段が操作キーのメニュー設定の場合、キー自体が「牛乳」とか「解凍」とか「コンビニ弁当」などのようになっていれば、被加熱物の形状や材質をある程度特定できる場合が多い。例えば、「牛乳」ならマグカップやコップの形状で対流があるので下の方を加熱すれば良いとか、「解凍」なら平らな形状なので上下の分布よりも前後左右の分布を良くすべきとか、「コンビニ弁当」の場合は面積が広い形状でごはんとおかずの領域が分かれているのでバランスをとるべき、というようなことが予め推測できる。あるいは加熱時間を設定した場合はトータルの時間が決まるので、途中で二回分布を変えるなら何分ずつの配分にしようとか、このようなこともあらかじめ決定することができる。よって設定内容に応じて所定の通路への誘電体の出入りを制御することは、加熱の均一化のためにある程度の効果がある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control unit further includes a setting unit that can be set by the user. Thus, the microwave distribution can be changed according to the set contents so as to suppress the distribution unevenness. In particular, when the setting means is the menu setting of the operation key, the shape and material of the heated object may be specified to some extent if the key itself is like “milk”, “thawing” or “convenience store lunch”. Many. For example, `` milk '' has convection in the shape of a mug or cup, so it is better to heat the lower part, and `` thaw '' should be a flat shape, so the front and rear distribution should be better than the top and bottom distribution, In the case of a “convenience store lunch box”, it can be preliminarily estimated that the area of rice and side dishes should be balanced because the area is wide and the area is divided. Alternatively, since the total time is determined when the heating time is set, it is possible to determine in advance how many minutes should be distributed if the distribution is changed twice in the middle. Therefore, controlling the entry / exit of the dielectric material to / from the predetermined passage according to the setting contents has a certain effect for uniform heating.

特に、第1の発明において、制御手段は、マイクロ波加熱中に通路への誘電体の出入りを制御することにより、途中までは一定のマイクロ波分布で被加熱物を加熱し、所定の通路への誘電体の出入りを制御した後は異なったマイクロ波分布で被加熱物を加熱することができる。特に、誘電体の出入りを制御する電力は、マイクロ波加熱に要する電力(例えば、1200W)と比較してはるかに低電力(10Wオーダー)で済むので、合算で一般の家庭の電力容量内に収めることが容易である。この場合は誘電体の出入りを制御する際もマイクロ波加熱を中断する必要が無いので、効率的にマイクロ波加熱を継続することができる。 In particular, in the first invention, the control means controls the entry and exit of the dielectric to and from the passage during the microwave heating, thereby heating the object to be heated with a constant microwave distribution until halfway, and going to the predetermined passage. After controlling the entry and exit of the dielectric, the object to be heated can be heated with a different microwave distribution. In particular, the power for controlling the entry / exit of the dielectric is much lower than the power required for microwave heating (eg, 1200 W) (10 W order). Is easy. In this case, since it is not necessary to interrupt the microwave heating when controlling the entry and exit of the dielectric, the microwave heating can be continued efficiently.

特に、第1の発明において、誘電体を水で構成したことにより、水は比誘電率が約80と高く、空気の1と比べて80倍もある。一般に誘電体の内部を伝播するマイクロ波の波長は比誘電率の平方根に反比例するので、水の内部では波長は約1/9(≒1/√80)に圧縮される。逆にマイクロ波の波長を一定と考えると、水の存在する領域のみ9倍に拡大したように見えるのである。よって水の有無や、水がある場合はその位置によって、マイクロ波空間の形状がいびつに変形されるのと同様の作用を有することになり、マイクロ波分布を大きく変化させることができる。また水は入手が容易であり、安全であり、扱いが簡単である。通路への水の出入りを制御することに関しても、ポンプやバルブなどの汎用部品を用いることが容易であるし、いろいろな分野で水を搬送するための管が実用化されており、これらを通路として採用することが可能である。 In particular, in the first invention, since the dielectric is made of water, the relative permittivity of water is as high as about 80, which is 80 times that of air 1. In general, the wavelength of the microwave propagating inside the dielectric is inversely proportional to the square root of the relative permittivity, so the wavelength is compressed to about 1/9 (≈ 1 / √80) inside the water. On the other hand, if the microwave wavelength is considered to be constant, only the region where water is present appears to be enlarged 9 times. Therefore, depending on the presence or absence of water and the location of water, the microwave space has the same action as if the shape of the microwave space is deformed, and the microwave distribution can be greatly changed. Water is easy to obtain, safe and easy to handle. With regard to controlling the flow of water into and out of passages, it is easy to use general-purpose parts such as pumps and valves, and pipes for transporting water in various fields have been put into practical use. Can be adopted.

特に、第1の発明において、通路を樹脂製のチューブで構成したことにより、通路を容易に低損失の誘電体材料とすることができる。また形状に自由度があるので、最適設計することで、内部に配される誘電体の形状や位置を任意に決定することができる。 In particular, in the first invention, since the passage is constituted by a resin tube, the passage can be easily made of a low-loss dielectric material. Further, since the shape has a degree of freedom, the shape and position of the dielectric disposed inside can be arbitrarily determined by optimal design.

特に、第1の発明において、通路をガラスで構成したことにより、第12の発明と同様な効果を得ることができる。 In particular, in the first invention, the same effect as in the twelfth invention can be obtained by configuring the passage with glass.

特に、第1の発明において、通路から排出された誘電体を、循環手段を介して循環させる構成としたことにより、誘電体を再利用できて無駄がないとともに、使用者に誘電体のセッティングや後処理の手間をかけないようにすることができる。 In particular, in the first invention, since the dielectric discharged from the passage is circulated through the circulation means, the dielectric can be reused and there is no waste. It is possible to avoid the trouble of post-processing.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1〜図13は、本発明の実施の形態1におけるマイクロ波加熱装置を示すものである。
(Embodiment 1)
1 to 13 show a microwave heating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1、図2に示すように、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置1は、マイクロ波放射手段11と、マイクロ波放射手段11から放射されたマイクロ波が伝播可能なマイクロ波空間9と、マイクロ波空間9の少なくとも一部に設けられて被加熱物2を収納できる正面開放の箱形形状の加熱室3と、マイクロ波空間9に配された複数の通路13〜16と、複数の通路13〜16への誘電体(本実施の形態では水)17の出入りを制御する制御手段33とを有している。そして、複数の通路13〜16内における誘電体17の有無によりマイクロ波空間9の誘電率分布状態を変更し、マイクロ波分布を変化させるようにしている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the microwave heating apparatus 1 according to the present embodiment includes a microwave radiating unit 11, a microwave space 9 in which microwaves radiated from the microwave radiating unit 11 can propagate, A front-opening box-shaped heating chamber 3 that is provided in at least a part of the microwave space 9 and can store the object to be heated 2, a plurality of passages 13 to 16 disposed in the microwave space 9, and a plurality of passages Control means 33 for controlling the entry / exit of dielectric 17 (water in the present embodiment) 17 to 13-16. And the dielectric constant distribution state of the microwave space 9 is changed depending on the presence or absence of the dielectric 17 in the plurality of passages 13 to 16 so as to change the microwave distribution.

また、マイクロ波加熱装置1は、マイクロ波空間9を仕切るとともに被加熱物2を載置する載置台10、使用者が操作できる設定手段32、および加熱室3の正面に開閉自在に装備し使用者が被加熱物2を加熱室3へ出し入れするドア34を有している。なお、載置台10はセラミックやガラスなどの低損失誘電材料からなるので、マイクロ波が容易に透過し、その上部に形成される加熱室3へマイクロ波を送ることができるものである。   In addition, the microwave heating apparatus 1 is used by partitioning the microwave space 9 and mounting the table 10 on which the object to be heated 2 is mounted, the setting means 32 that can be operated by the user, and the front of the heating chamber 3 so as to be opened and closed. A person has a door 34 through which the heated object 2 enters and leaves the heating chamber 3. Since the mounting table 10 is made of a low-loss dielectric material such as ceramic or glass, the microwave can easily pass through and can be sent to the heating chamber 3 formed above the microwave.

前記マイクロ波放射手段11は、マグネトロン4と、放射されたマイクロ波を導く導波管5と、導波管5の開口6に同軸結合した軸7を有する放射アンテナ8と、軸7と接続し放射アンテナ8を回転させてマイクロ波空間9の分布をある程度変化させるモータ12とを有している。   The microwave radiating means 11 is connected to the shaft 7, the magnetron 4, the waveguide 5 for guiding the radiated microwave, the radiation antenna 8 having the shaft 7 coaxially coupled to the opening 6 of the waveguide 5, and the shaft 7. And a motor 12 that rotates the radiation antenna 8 to change the distribution of the microwave space 9 to some extent.

また、通路13〜16は、誘電体17が移動できる通路であり、ガラス製であり、加熱室3の内外にわたるものである。タンク18内には誘電体17が貯えられ、循環手段を構成するポンプ19〜22によってそれぞれが移動させられる。この通路については、本実施の形態では図3に具体構成を示しているように、ポンプ19〜22と接続されたゴム製の給水ホース23と、低損失誘電材料のガラスからなる分布可変容器24と、ゴム製の排水ホース25とを有している。分布可変容器24の給水口26、排水口27は、それぞれ加熱室3を形成する壁面28に設けられた開口29、30から加熱室3外部へと突出させ、加熱室3外部で給水ホース23、排水ホース25と接続している。この構成により、加熱室3内でマイクロ波にさらされるのは、分布可変容器24の本体31であり、本体31内の誘電体17の有無によってマイクロ波分布が変化することになる。本体31内の誘電体17は、重力に従って排水口27、排水ホース25を介して自然にタンクへ18と排出されるが、ポンプ19〜22により給水ホース23、給水口26を介して排水量と同等以上の誘電体17を供給し続ければ本体31内に誘電体17を満たすことができる。本体31の容積は任意に設計可能であるが、あまり大きくなると誘電体17がマイクロ波を吸収してしまって被加熱物2が加熱されるスピードが遅くなる(効率低下の)危険性があるので、50cc以下で良く、できれば10cc程度が望ましい。   The passages 13 to 16 are passages through which the dielectric 17 can move, are made of glass, and extend inside and outside the heating chamber 3. A dielectric 17 is stored in the tank 18 and is moved by pumps 19 to 22 constituting a circulation means. As for this passage, as shown in FIG. 3 in the present embodiment, a rubber water supply hose 23 connected to the pumps 19 to 22 and a variable distribution container 24 made of glass of a low-loss dielectric material. And a drainage hose 25 made of rubber. The water supply port 26 and the drainage port 27 of the distribution variable container 24 are projected to the outside of the heating chamber 3 from the openings 29 and 30 provided in the wall surface 28 forming the heating chamber 3, respectively. The drain hose 25 is connected. With this configuration, the main body 31 of the distribution variable container 24 is exposed to the microwave in the heating chamber 3, and the microwave distribution changes depending on the presence or absence of the dielectric 17 in the main body 31. The dielectric 17 in the main body 31 is naturally discharged to the tank 18 through the drainage port 27 and the drainage hose 25 according to gravity, but is equivalent to the amount of drainage through the water supply hose 23 and the water supply port 26 by the pumps 19 to 22. If the above dielectric material 17 is continuously supplied, the dielectric material 17 can be filled in the main body 31. The volume of the main body 31 can be designed arbitrarily, but if it becomes too large, there is a risk that the dielectric 17 will absorb the microwave and the speed at which the heated object 2 is heated will be slow (decrease in efficiency). 50 cc or less, preferably about 10 cc.

設定手段32は、加熱の開始/終了や、加熱時間の設定、加熱終了温度の設定、メニューの選択などの設定を行なうために使用者が操作するものである。制御手段33は、設定手段32の設定内容に従って所定の制御を行なうもので、マグネトロン4からのマイクロ波の放射や、モータ12の駆動や、ポンプ19〜22の動作などを制御する。   The setting means 32 is operated by the user in order to set the start / end of heating, the setting of the heating time, the setting of the heating end temperature, the selection of the menu, and the like. The control means 33 performs predetermined control according to the setting contents of the setting means 32, and controls the emission of microwaves from the magnetron 4, the driving of the motor 12, the operation of the pumps 19 to 22, and the like.

図4には、制御系のブロック図を示しているが、この制御系は、例えば、マイクロプロセッサを備えてなる制御手段33を中心に構成されている。   FIG. 4 shows a block diagram of the control system. This control system is mainly configured by the control means 33 including a microprocessor, for example.

上記した構成のマイクロ波加熱装置は、被加熱物2を収容する加熱室3にマイクロ波を供給することにより、被加熱物2を加熱処理するものである。マグネトロン4から放射されたマイクロ波は、導波管5内を伝搬して放射アンテナ8からマイクロ波空間9へと放射される。マイクロ波空間9は、載置台10により上下に二分されているが、載置台10はセラミックやガラスなどの低損失誘電材料からなるのでマイクロ波が容易に透過し、載置台10上部に形成される加熱室3へマイクロ波を送ることができる。ここで、放射アンテナ8は指向性を有しており、向きによってマイクロ波の放射の方向が変化することによりマイクロ波空間9の分布をある程度変化させることができる。このため、軸7と接続したモータ12により、放射アンテナ8を回転させる構成となっている。   The microwave heating apparatus having the above-described configuration heats the article to be heated 2 by supplying microwaves to the heating chamber 3 that accommodates the article to be heated 2. The microwave radiated from the magnetron 4 propagates through the waveguide 5 and is radiated from the radiation antenna 8 to the microwave space 9. The microwave space 9 is vertically divided by the mounting table 10. However, since the mounting table 10 is made of a low-loss dielectric material such as ceramic or glass, the microwave can easily pass through and is formed on the mounting table 10. A microwave can be sent to the heating chamber 3. Here, the radiation antenna 8 has directivity, and the distribution of the microwave space 9 can be changed to some extent by changing the direction of microwave radiation depending on the direction. For this reason, the radiation antenna 8 is rotated by the motor 12 connected to the shaft 7.

次に、図5により通路13〜16内、特に、分布可変容器24内の水量の時間変化について説明する。時間t_onでポンプ動作を開始(on)すると、図3に示す給水ホース23から給水口26を介して分布可変容器24内に給水を始めるが、分布可変容器24の下部に排水口27があるので排水口27、排水ホース25を介して誘電体17の一部が排水される。ここで、分布可変容器24内の水量は、ポンプの能力により、給水量が排水量よりも多い間は水量が増加し、給水量と排水量が等しくなると一定とすることができる。そして、t_offでポンプ動作を停止(off)すると、給水が無くなって排水のみが続くので、分布可変容器24内の水量は減少し、いずれ0となる。分布可変容器24内の水量が多いほど水圧が高く排水量が多くなり、分布可変容器24内の水量が少ないと水圧が下がり排水量が減少していく傾向があるため、t_off後の水量変化は図5のような曲線を描くと考えられる。なお、ポンプの動作を制御することで給水量の調節ができるので、t_onからt_offまでの間の分布可変容器24内の水量をできるだけ一定に近づけるようにも制御できる。   Next, the time change of the water amount in the passages 13 to 16, in particular, the distribution variable container 24 will be described with reference to FIG. When the pump operation is started (on) at time t_on, water supply starts from the water supply hose 23 shown in FIG. 3 into the distribution variable container 24 through the water supply port 26, but the drainage port 27 is located below the distribution variable container 24. A part of the dielectric 17 is drained through the drain port 27 and the drain hose 25. Here, the amount of water in the variable distribution container 24 can be kept constant as the amount of water increases while the amount of water supply is greater than the amount of drainage due to the ability of the pump. When the pump operation is stopped (off) at t_off, the water supply is lost and only drainage continues, so the amount of water in the distribution variable container 24 decreases and eventually becomes zero. As the amount of water in the distribution variable container 24 increases, the water pressure increases and the amount of drainage increases. When the amount of water in the distribution variable container 24 decreases, the water pressure decreases and the amount of drainage tends to decrease. It is thought that a curve like this is drawn. Since the amount of water supply can be adjusted by controlling the operation of the pump, the amount of water in the distribution variable container 24 between t_on and t_off can also be controlled as close as possible.

次に、具体的な誘電体17の出し入れの制御について説明する。図6は通路13〜16の、特に、分布可変容器24内の水量変化の制御シーケンスである。上から順に、左後の通路13、左前の通路14、右後の通路15、右前の通路16における水量の特性を示している。   Next, specific control of the insertion and removal of the dielectric 17 will be described. FIG. 6 shows a control sequence for changing the amount of water in the passages 13 to 16, particularly in the distribution variable container 24. The characteristics of the amount of water in the left rear passage 13, the left front passage 14, the right rear passage 15, and the right front passage 16 are shown in order from the top.

時間0〜t1はどの通路にも水が無く、図2に示した通りの状態である。時間t1〜t2は左後の通路13と左前の通路14に誘電体17があり、図7に示した状態である。時間t2〜t3は右後の通路15と右前の通路16に誘電体17があり、図8に示した状態である。時間t3〜t4は左後の通路13と右後の通路15に誘電体17があり、図9に示した状態である。時間t4〜t5は左前の通路14と右前の通路16に誘電体17があり、図10に示した状態である。また、図2、図7〜図10には被加熱物2が特に加熱されやすい部位35〜39を示しており、特に、図2を基準と考えて図7〜図10には図2で示した加熱されやすい部位35も併記している。図7〜図10の加熱されやすい部位36〜39は、いずれも図2の加熱されやすい部位35と比べて位置がずれている。   From time 0 to t1, there is no water in any passage, and the state is as shown in FIG. At time t1 to t2, the dielectric 17 is present in the left rear passage 13 and the left front passage 14, and is in the state shown in FIG. At time t2 to t3, the dielectric 17 is present in the right rear passage 15 and the right front passage 16, and is in the state shown in FIG. From time t3 to t4, there is a dielectric 17 in the left rear passage 13 and the right rear passage 15, which is the state shown in FIG. From time t4 to t5, there is a dielectric 17 in the left front passage 14 and the right front passage 16, which is the state shown in FIG. 2 and FIGS. 7 to 10 show portions 35 to 39 in which the article to be heated 2 is particularly easily heated. In particular, FIG. 2 to FIG. A portion 35 that is easily heated is also shown. The portions 36 to 39 that are easily heated in FIGS. 7 to 10 are shifted in position from the portion 35 that is easily heated in FIG. 2.

まず、通路13と通路15、通路14と通路16は、放射アンテナ8の軸7(回転の中心)からみてそれぞれ位置が概ね左右対象の位置にあるので、左側の通路13、14にのみ誘電体17がある状態(図7)と、右側の通路15、16にのみ誘電体17がある状態(図8)とでは加熱されやすい部位の位置のずれ方が逆向きである。すなわち、図2の加熱されやすい部位35に対して、図7の加熱されやすい部位36は左側にずれ、図8の加熱されやすい部位37は右側にずれているのである。よって、図7の状態と図8の状態を均等に切り替えれば、それぞれ加熱される部位が異なるので、加熱分布の均一化につながることになる。   First, since the positions of the passage 13 and the passage 15 and the passage 14 and the passage 16 are substantially left and right as viewed from the axis 7 (the center of rotation) of the radiating antenna 8, only the left passages 13 and 14 are dielectric. In a state where there is a dielectric 17 (FIG. 7) and a state where the dielectric 17 is present only in the right passages 15 and 16 (FIG. 8), the position of the portion that is easily heated is reversed. That is, the easily heated portion 36 in FIG. 7 is shifted to the left side and the easily heated portion 37 in FIG. 8 is shifted to the right side with respect to the easily heated portion 35 in FIG. Therefore, if the state of FIG. 7 and the state of FIG. 8 are switched evenly, the portions to be heated are different, which leads to uniform heating distribution.

また、通路13と通路14、通路15と通路16は、放射アンテナ8の軸7(回転の中心)からみてそれぞれ位置が概ね前後対象の位置にあるので、後側の通路13、15にのみ誘電体17がある状態(図9)と前側の通路14、16にのみ誘電体17がある状態(図10)とでは加熱されやすい部位の位置のずれ方が逆向きである。すなわち、図2の加熱されやすい部位35に対して、図9の加熱されやすい部位38は前側にずれ、図10の加熱されやすい部位39は後側にずれているのである。よって、図9の状態と図10の状態を均等に切り替えれば、それぞれ加熱される部位がずれるので、被加熱物2の加熱分布の均一化につながることになる。   Further, the positions of the passage 13 and the passage 14 and the passage 15 and the passage 16 are substantially the positions of the front and rear as viewed from the axis 7 (center of rotation) of the radiating antenna 8, so that only the rear passages 13 and 15 are dielectric. In the state in which the body 17 is present (FIG. 9) and the state in which the dielectric 17 is present only in the front passages 14 and 16 (FIG. 10), the position of the portion that is easily heated is reversed. That is, the easily heated portion 38 in FIG. 9 is shifted to the front side and the easily heated portion 39 in FIG. 10 is shifted to the rear side with respect to the easily heated portion 35 in FIG. Therefore, if the state shown in FIG. 9 and the state shown in FIG. 10 are switched evenly, the heated portions are shifted from each other, which leads to uniform heating distribution of the article 2 to be heated.

図11に加熱分布の均一化のイメージ図を示した。図11(a)は一般的なマイクロ波加熱装置の場合で、図2の状態で加熱を続けることにより、加熱されやすい部位35の、特に、中央部分が局所的に加熱されている。図11(b)は本実施の形態により図6のように時間0〜t5まで誘電体17の出入りを制御したもので、加熱されやすい部位35〜39が重なり合うことで加熱部位40が広範囲となり、かつ局所的な加熱しすぎが無くなっている。   FIG. 11 shows a conceptual diagram of uniform heating distribution. FIG. 11A shows a case of a general microwave heating apparatus. By continuing the heating in the state of FIG. 2, particularly the central portion of the portion 35 that is easily heated is locally heated. FIG. 11B shows the control of the entry and exit of the dielectric 17 from time 0 to t5 as shown in FIG. 6 according to the present embodiment. The heating parts 40 are widened by overlapping the parts 35 to 39 that are easily heated, And there is no local overheating.

図12は、水量変化の他の制御シーケンスを示す。これは、必ずいずれかの通路に誘電体17があるようにしており、できるだけ誘電体17の出し入れの回数を減らすために誘電体17の有/無の状態を長時間維持するようにしたものである。これによりポンプの起動回数が減るので耐久性が向上する効果がある。   FIG. 12 shows another control sequence for changing the water amount. This is because there is always a dielectric 17 in one of the passages, and the presence / absence of the dielectric 17 is maintained for a long time in order to reduce the number of times the dielectric 17 is put in and out as much as possible. is there. As a result, the number of times the pump is started is reduced, and the durability is improved.

図13は、水量変化のさらに他の制御シーケンスを示す。これは、単独の通路にのみ誘電体17があるようにしたものである。もちろん四つのうち、三つの通路に誘電体17を満たしても良いし、四つとも満たすことも考えられる。   FIG. 13 shows still another control sequence for changing the amount of water. In this case, the dielectric 17 is provided only in a single passage. Of course, three of the four paths may be filled with the dielectric material 17 or all four may be filled.

以上のように、本実施の形態のマイクロ波加熱装置1は、マイクロ波放射手段11と、マイクロ波放射手段11から放射されたマイクロ波が伝播可能なマイクロ波空間9と、マイクロ波空間9の一部に設けられて被加熱物2を収納できる加熱室3と、マイクロ波空間9に配されたガラス製などの複数の通路13〜16と、複数の通路13〜16への誘電体17の出入りを制御する制御手段33とを有し、複数の通路13〜16内における誘電体17の有無によりマイクロ波空間9の誘電率分布状態を変更し、マイクロ波分布を変化させるものである。   As described above, the microwave heating apparatus 1 according to the present embodiment includes the microwave radiating unit 11, the microwave space 9 in which the microwave radiated from the microwave radiating unit 11 can propagate, and the microwave space 9. A heating chamber 3 which is provided in a part and can accommodate the object to be heated 2, a plurality of glass passages 13 to 16 disposed in the microwave space 9, and the dielectric 17 to the plurality of passages 13 to 16 And a control means 33 for controlling the entrance and exit, and the microwave distribution is changed by changing the dielectric constant distribution state of the microwave space 9 depending on the presence or absence of the dielectric 17 in the plurality of passages 13 to 16.

これによって、マイクロ波空間9に配された複数の通路13〜16内における誘電体17の有無により、マイクロ波空間9の誘電率分布状態を変更し、マイクロ波空間9内のマイクロ波分布を変化させることができ、その結果、マイクロ波空間9に含まれる加熱室3内のマイクロ波分布を変化させることができる。よって、加熱室3に収納された被加熱物2周辺のマイクロ波の電界分布が変化することになり、単一の分布で加熱するときのような局所加熱を抑制して、被加熱物2の加熱均一化を図り、加熱後の出来映えを向上させることができる。   Thereby, the dielectric constant distribution state of the microwave space 9 is changed and the microwave distribution in the microwave space 9 is changed depending on the presence or absence of the dielectric 17 in the plurality of passages 13 to 16 arranged in the microwave space 9. As a result, the microwave distribution in the heating chamber 3 included in the microwave space 9 can be changed. Therefore, the electric field distribution of the microwave around the object to be heated 2 accommodated in the heating chamber 3 changes, and local heating like when heating with a single distribution is suppressed, and the object to be heated 2 is heated. Uniform heating can improve the workmanship after heating.

通路の数が一つしかないと誘電体17があるか無いかの2通りのマイクロ波分布しか起こらないが、通路の数を2つとすると4通り(いずれの通路にも誘電体が無い場合、いずれか一方の通路のみに誘電体がある場合、いずれの通路にも誘電体がある場合)のマイクロ波分布、同様に通路の数を3つとすると8通りのマイクロ波分布、通路の数を4つとすると16通りのマイクロ波分布というように、通路の数を増やすごとに選択できるマイクロ波分布の数を飛躍的に増やすことができ、誘電体17の有無の制御によって任意のマイクロ波分布に切り替えることが可能となる。その結果、被加熱物2をより一層均一に加熱することができる。本実施の形態においては、通路の数が4つなので16通りのマイクロ波分布を切り替えられる。   If there is only one passage, there are only two microwave distributions of the presence or absence of the dielectric 17, but if the number of passages is two, there are four ways (if there is no dielectric in any passage, If there is a dielectric in only one of the passages, or if there is a dielectric in any of the passages), similarly, if the number of passages is three, eight microwave distributions and the number of passages are four. If this is the case, the number of microwave distributions that can be selected each time the number of passages is increased, such as 16 microwave distributions, can be dramatically increased, and the microwave distribution can be switched to an arbitrary microwave distribution by controlling the presence or absence of the dielectric 17. It becomes possible. As a result, the article to be heated 2 can be heated more uniformly. In the present embodiment, since there are four passages, 16 microwave distributions can be switched.

また、マイクロ波加熱装置1は、特に、マイクロ波放射手段11は、軸7を中心に回転する放射アンテナ8からマイクロ波を放射する構成とし、軸7から見て対称な位置に通路13〜16を配する構成としている。これによって、ある通路に誘電体17がある場合のマイクロ波分布と、対称な他の通路に誘電体17がある場合のマイクロ波分布とを、対称的なマイクロ波分布とすることができる。例えば、第一の通路にのみ誘電体17がある場合のマイクロ波分布が軸に対していずれかの方向に変異した部位(第一の部位)に局所的な集中を引き起こすような分布であったとすれば、第二の通路にのみ誘電体17がある場合のマイクロ波分布は軸に対して反対の方向に変異した部位(第二の部位)に局所的な集中を引き起こすような分布を生じさせることができる。   In the microwave heating apparatus 1, in particular, the microwave radiating means 11 is configured to radiate microwaves from the radiating antenna 8 that rotates about the axis 7, and the passages 13 to 16 are symmetrically viewed from the axis 7. The configuration is arranged. Thereby, the microwave distribution in the case where the dielectric 17 is present in a certain passage and the microwave distribution in the case where the dielectric 17 is present in another symmetric passage can be a symmetric microwave distribution. For example, the microwave distribution when the dielectric 17 is present only in the first passage is a distribution that causes local concentration in a portion (first portion) that is mutated in any direction with respect to the axis. In this case, the microwave distribution in the case where the dielectric 17 is present only in the second passage causes a distribution that causes local concentration at a portion mutated in the opposite direction to the axis (second portion). be able to.

特に、加熱室3の正面にはドア34を有し、軸7は加熱室3の下部略中央に位置し、正面から見て少なくとも軸7の左に通路13、14と、軸7の右に通路15、16を配する構成としている。また、正面から見て少なくとも軸7の前に通路14、16と、軸7の後ろに通路13、15を配する構成としている。これらによって、左の通路13、14にのみ誘電体17がある場合と右の通路15、16にのみ誘電体17がある場合や、前の通路14、16にのみ誘電体17がある場合と後の通路13、15にのみ誘電体17がある場合に、軸7を中心として対称的なマイクロ波分布とすることができる。マイクロ波加熱装置1として一般的な電子レンジの場合は、代表的な被加熱物2である食品の形状に平らなものが多いとか、複数個同時に加熱するというようなことも多く行われ、上下方向よりも左右や前後に均一であることが望まれる場合が多い。このような場合に特に加熱分布を均一にすることが期待できる。   In particular, a door 34 is provided in front of the heating chamber 3, and the shaft 7 is positioned substantially in the center of the lower portion of the heating chamber 3, and when viewed from the front, the passages 13 and 14 are at least on the left of the shaft 7 and on the right of the shaft 7. The passages 15 and 16 are arranged. Further, the passages 14 and 16 are disposed at least in front of the shaft 7 and the passages 13 and 15 are disposed behind the shaft 7 when viewed from the front. As a result, the dielectric 17 is present only in the left passages 13 and 14, the dielectric 17 is present only in the right passages 15 and 16, and the dielectric 17 is present only in the front passages 14 and 16, and the rear. When the dielectric 17 exists only in the passages 13 and 15, a symmetric microwave distribution can be obtained with the axis 7 as the center. In the case of a general microwave oven as the microwave heating apparatus 1, there are many cases in which the shape of the food that is a typical object to be heated 2 is flat or a plurality of items are heated at the same time. In many cases, it is desired to be uniform left and right and front and rear rather than the direction. In such a case, a uniform heating distribution can be expected.

また、マイクロ波加熱装置1は、制御手段33は、マイクロ波加熱中に通路13〜16への誘電体17の出入りを制御する構成としている。これによって、途中までは一定のマイクロ波分布で被加熱物2を加熱し、所定の通路への誘電体17の出入りを制御した後は異なったマイクロ波分布で被加熱物2を加熱することができる。特に、誘電体17の出入りを制御する電力は、マイクロ波加熱に要する電力(例えば、1200W)と比較してはるかに低電力(100W以下)で済むので、合算で一般の家庭の電力容量内に収めることが容易である。この場合は、誘電体17の出入りを制御する際もマイクロ波加熱を中断する必要が無いので、効率的にマイクロ波加熱を継続することができる。   Moreover, the microwave heating apparatus 1 is configured such that the control means 33 controls the entry and exit of the dielectric 17 into and from the passages 13 to 16 during the microwave heating. As a result, the object to be heated 2 is heated with a constant microwave distribution until halfway, and the object to be heated 2 is heated with a different microwave distribution after controlling the entry and exit of the dielectric 17 into and from a predetermined passage. it can. In particular, the power for controlling the entry / exit of the dielectric 17 can be much lower (100 W or less) than the power required for microwave heating (for example, 1200 W). Easy to fit. In this case, it is not necessary to interrupt the microwave heating when controlling the entry / exit of the dielectric 17, so that the microwave heating can be continued efficiently.

また、マイクロ波加熱装置1は、誘電体17を水で構成している。これによって、水は比誘電率が約80と高く、空気の1と比べて80倍もある。一般に誘電体17の内部を伝播するマイクロ波の波長は比誘電率の平方根に反比例するので、水の内部では波長は約1/9(≒1/√80)に圧縮される。逆にマイクロ波の波長を一定と考えると、水の存在する領域のみ9倍に拡大したように見えるのである。よって、水の有無や、水がある場合はその位置によって、マイクロ波空間の形状がいびつに変形されるのと同様の作用を有することになり、マイクロ波分布を大きく変化させることができる。また、水は入手が容易であり、安全であり、扱いが簡単である。通路13〜16への水の出入りを制御することに関しても、ポンプ19〜22(およびバルブ)などの汎用部品を用いることが容易であるし、いろいろな分野で水を搬送するための管が実用化されており、本発明の通路として採用することが可能である。   In the microwave heating apparatus 1, the dielectric 17 is made of water. As a result, water has a high relative dielectric constant of about 80, which is 80 times that of air 1. In general, the wavelength of the microwave propagating inside the dielectric 17 is inversely proportional to the square root of the relative dielectric constant, so that the wavelength is compressed to about 1/9 (≈1 / √80) inside the water. On the other hand, if the microwave wavelength is considered to be constant, only the region where water is present appears to be enlarged 9 times. Therefore, depending on the presence or absence of water and the location of water, the microwave space has the same effect as the shape of the microwave space is deformed, and the microwave distribution can be greatly changed. Also, water is easy to obtain, safe and easy to handle. With regard to controlling the flow of water to and from the passages 13 to 16, it is easy to use general-purpose parts such as pumps 19 to 22 (and valves), and pipes for carrying water in various fields are practical. It is possible to adopt as a passage of the present invention.

また、マイクロ波加熱装置1は、通路13〜16をガラスで構成している。これによって、通路を容易に低損失の誘電体材料とすることができる。また、形状に自由度があるので、最適設計することで、内部に配される誘電体17の形状や位置を任意に決定することができる。   Moreover, the microwave heating apparatus 1 has comprised the passages 13-16 with glass. Thus, the passage can be easily made of a low-loss dielectric material. Further, since the shape has a degree of freedom, the shape and position of the dielectric 17 disposed inside can be arbitrarily determined by optimal design.

さらに、マイクロ波加熱装置1は、通路13〜16から排出された誘電体17をポンプ(循環手段)19〜22を介して循環させる構成としている。これによって、誘電体17を再利用できて無駄がないとともに、使用者に誘電体17のセッティングや後処理の手間をかけないようにすることができる。   Furthermore, the microwave heating apparatus 1 is configured to circulate the dielectric 17 discharged from the passages 13 to 16 via pumps (circulation means) 19 to 22. As a result, the dielectric 17 can be reused and there is no waste, and it is possible to prevent the user from setting the dielectric 17 and post-processing.

(実施の形態2)
図14〜図19は、本発明の実施の形態2におけるマイクロ波加熱装置を示すものである。実施の形態1と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
14 to 19 show a microwave heating apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図14に示すように、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置41は、誘電体(水)17が移動できる通路42、43を加熱室3の内外にわたって設けてある。タンク44内には誘電体17が貯えられ、循環手段としてのポンプ45とバルブ46、47によって移動させられるものである。ここで通路42、43は直列に接続されているので、一つのポンプ45と二つのバルブ46、47により、通路42、43内への誘電体17の出し入れを切り替える。通路42については、特に、図15に示すように、ポンプと接続された給水チューブ48と、低損失誘電材料のガラス窓49と加熱室3を形成する壁面50とで形成される分布可変容器51と、排水チューブ52とを有している。分布可変容器51の給水口53、排水口54は、それぞれ壁面50をしぼり加工で加熱室3外部へと突出させ、加熱室3外部で給水ホース48、排水ホース52と接続している。この構成により、加熱室3内でマイクロ波にさらされるのは、分布可変容器51であり、分布可変容器51内の誘電体17の有無によってマイクロ波分布が変化することになる。分布可変容器51内の誘電体17は、排水口54、排水ホース52を介して通路43へと導かれるが、通路43との間に配置されたバルブ46の開閉状態によって排出されるか維持されるかが切り替えられるものである。パッキン55はシリコンなどの材料からなり、ガラス窓49と壁面50との隙間を埋めて水漏れを防いでいる。   As shown in FIG. 14, the microwave heating device 41 in the present embodiment is provided with passages 42 and 43 through which the dielectric (water) 17 can move over the inside and outside of the heating chamber 3. The dielectric 17 is stored in the tank 44 and is moved by a pump 45 and valves 46 and 47 as circulation means. Here, since the passages 42 and 43 are connected in series, the one pump 45 and the two valves 46 and 47 are used to switch the dielectric 17 into and out of the passages 42 and 43. As for the passage 42, in particular, as shown in FIG. 15, a variable distribution container 51 formed by a water supply tube 48 connected to a pump, a glass window 49 of a low-loss dielectric material, and a wall surface 50 forming the heating chamber 3. And a drainage tube 52. The water supply port 53 and the water discharge port 54 of the distribution variable container 51 are each connected to the water supply hose 48 and the water discharge hose 52 outside the heating chamber 3 by projecting the wall surface 50 to the outside by heating. With this configuration, it is the distribution variable container 51 that is exposed to microwaves in the heating chamber 3, and the microwave distribution changes depending on the presence or absence of the dielectric 17 in the distribution variable container 51. The dielectric 17 in the variable distribution container 51 is guided to the passage 43 through the drain port 54 and the drain hose 52, but is discharged or maintained depending on the open / closed state of the valve 46 disposed between the passage 43. It can be switched. The packing 55 is made of a material such as silicon and fills the gap between the glass window 49 and the wall surface 50 to prevent water leakage.

設定手段56は、加熱の開始/終了や、加熱時間の設定、加熱終了温度の設定、メニューの選択などの設定を行なうために使用者が操作するものである。制御手段57は、設定手段56の設定内容に従って所定の制御を行なうもので、マグネトロン4からのマイクロ波の放射や、モータ12の駆動や、ポンプ45、バルブ46、47の動作などを制御する。図16にその制御系のブロック図を示しているように、この制御系は、例えば、マイクロプロセッサを備えてなる制御手段57を中心に構成されている。特に、設定手段56はメニュー選択手段58を有し、選択できるメニューの中に「牛乳」や「根菜」というメニューを有している。   The setting means 56 is operated by the user to perform settings such as heating start / end, heating time setting, heating end temperature setting, menu selection, and the like. The control means 57 performs predetermined control according to the setting contents of the setting means 56, and controls the emission of microwaves from the magnetron 4, the driving of the motor 12, the operation of the pump 45, valves 46 and 47, and the like. As shown in the block diagram of the control system in FIG. 16, this control system is mainly configured by a control means 57 including a microprocessor, for example. In particular, the setting means 56 has a menu selection means 58, and among the selectable menus, there are menus such as “milk” and “root vegetables”.

次に、具体的な誘電体17の出し入れの制御について説明する。図17は、被加熱物2が「牛乳」でも「根菜」でも無い平らな食品59の場合で、通路42、43のいずれも誘電体17が無い状態の場合である。この場合は、一般のマイクロ波加熱装置と同等の分布性能が得られる。   Next, specific control of the insertion and removal of the dielectric 17 will be described. FIG. 17 shows a case where the object to be heated 2 is a flat food 59 that is neither “milk” nor “root vegetables”, and neither of the passages 42 and 43 has the dielectric 17. In this case, distribution performance equivalent to that of a general microwave heating apparatus can be obtained.

ここで、一般のマイクロ波加熱装置における上下方向の加熱分布について説明を加える。一般にいろいろな食品をできるだけ均一に加熱しようとすると、上下方向の加熱分布も無くしたいので、実際に使用される食品の高さを想定して載置台10上の高さ30〜50mm程度の位置にマイクロ波が集中するように設計することが考えられる。この場合、牛乳などの飲み物でも、馬鈴薯などの根菜でも、一様に中央部分が早く加熱される傾向がある。根菜の場合は固体のため対流が無く、中央から周囲への熱伝導が均等であるから、中央部分が早く加熱されればある程度満足できる出来映えが得られる。しかし、飲み物の場合は対流があり、熱い部位が低い位置にあると上方へと流れて混ざり合うが、冷たい部位が低い位置にあると上方とは混ざらずに低温のまま維持されてしまう。よって、中央部分が早く加熱される場合は、中央から上方にかけては均一で、底の部分だけが冷たいままとなってしまう傾向がある。このため、飲み物の分布を改善するために、マイクロ波の集中する高さを低めにして載置台10上の高さ10〜20mmに集中させることが考えられる。こうすれば飲み物は底の部分もある程度加熱されるので、あとは対流によって全体的に均一にすることができる。しかし、この場合は根菜においても底の部分の加熱が早くなり、対流が無いので底が先に煮えてしまって上側が冷たいままということが起こりうる。よって、飲み物と根菜のバランスをとりながら設計する(例えば、20〜30mmに集中させる)ことになり、どちらも完璧ではないがそこそこの出来映え、つまり、飲み物はやや底が冷たく、根菜は底がやや熱いということが起こりやすい。   Here, the heating distribution in the vertical direction in a general microwave heating apparatus will be described. In general, when trying to heat various foods as uniformly as possible, we want to eliminate the heating distribution in the vertical direction. Therefore, assuming the height of the food to be actually used, the height on the mounting table 10 is about 30 to 50 mm. It is conceivable to design so that microwaves are concentrated. In this case, the central part tends to be heated evenly, whether it is a drink such as milk or a root vegetable such as potato. In the case of root vegetables, there is no convection because it is solid, and the heat conduction from the center to the surroundings is uniform, so if the center part is heated quickly, a satisfactory result can be obtained. However, in the case of drinks, there is convection, and if the hot part is at a low position, it flows upward and mixes, but if the cold part is at a low position, it is not mixed with the upper part and is kept at a low temperature. Therefore, when the center portion is heated quickly, it tends to be uniform from the center to the top and only the bottom portion remains cold. For this reason, in order to improve the distribution of drinks, it is conceivable that the microwaves are concentrated at a height of 10 to 20 mm on the mounting table 10 with a lower height. In this way, the bottom part of the drink is heated to some extent, and the rest can be made uniform by convection. However, in this case, even in the root vegetables, heating of the bottom portion is accelerated, and since there is no convection, it may happen that the bottom is boiled first and the upper side remains cold. Therefore, it will be designed with a balance between the drink and the root vegetables (for example, concentrate on 20-30 mm), both are not perfect, but the result is decent, that is, the drink has a slightly cold bottom and the root vegetable has a slightly bottom It's easy to get hot.

そこで、本実施の形態では、通路42、43ともに誘電体17が無い状態では上下方向の分布はあまり考慮せずに平らな食品の分布が良くなるように設計しておき、通路42に誘電体17を満たすと飲み物の底が加熱されやすくなり、通路43に誘電体17を満たすと根菜の中央が加熱されやすくなる(もちろん通路42、43の傾向は逆でも良いが)、というように加熱分布を切り替えられる位置に通路42、43を設けている。   Therefore, in the present embodiment, when there is no dielectric 17 in both the passages 42 and 43, the distribution in the vertical direction is not considered so much, and the flat food distribution is improved. 17 is easily heated at the bottom of the drink, and filling the passage 17 with the dielectric 17 makes it easy to heat the center of the root vegetables (although the course of the passages 42 and 43 may be reversed). The passages 42 and 43 are provided at positions where the two can be switched.

図18は、被加熱物2が牛乳60の場合であり、使用者が設定手段56のメニュー選択手段58から「牛乳」キーを選択するので、それに基づいて制御手段57がポンプ45、バルブ46、47を制御して、上方の通路42のみに誘電体17を満たしている。設計段階で上方の通路42のみに誘電体17がある場合は飲み物の底にマイクロ波が集中して加熱されることがわかっており、この結果、対流によって自然と攪拌されて均一な出来映えが得られる。   FIG. 18 shows the case where the object to be heated 2 is milk 60, and the user selects the “milk” key from the menu selection means 58 of the setting means 56, so that the control means 57 is controlled by the pump 45, valve 46, 47 is controlled, and only the upper passage 42 is filled with the dielectric 17. In the design stage, it is known that when the dielectric 17 is only in the upper passage 42, the microwaves are concentrated and heated at the bottom of the drink, and as a result, it is naturally stirred by convection and a uniform workmanship is obtained. It is done.

図19は、被加熱物2が馬鈴薯61の場合であり、使用者が設定手段56のメニュー選択手段58から「根菜」キーを選択するので、それに基づいて制御手段57がポンプ45、バルブ46、47を制御して、下方の通路43のみに水17を満たしている。設計段階で下方の通路43のみに水17がある場合は根菜の中央にマイクロ波が集中して加熱されることがわかっており、この結果、熱伝導によって自然と均一な出来映えが得られる。よって飲み物も根菜もどちらも均一な出来映えを提供することができる。   FIG. 19 shows a case where the object to be heated 2 is a potato 61, and the user selects the “root vegetable” key from the menu selection means 58 of the setting means 56, so that the control means 57 controls the pump 45, valve 46, 47 is controlled, and only the lower passage 43 is filled with water 17. In the design stage, when the water 17 is present only in the lower passage 43, it is known that the microwaves are concentrated and heated in the center of the root vegetables, and as a result, a natural and uniform result can be obtained by heat conduction. Therefore, both drinks and root vegetables can provide a uniform workmanship.

以上により、本実施の形態のマイクロ波加熱装置41は、軸7から見て距離が異なる少なくとも二箇所に通路42、43を配する構成としている。これによって、通路42にのみ誘電体17がある場合のマイクロ波分布と、通路42とは軸7からの距離が異なる他の通路43にのみ誘電体17がある場合のマイクロ波分布とを、軸7に対して非対称的なマイクロ波分布とすることができる。通路42にのみ誘電体17がある場合のマイクロ波分布が軸7上の特定の部位(飲み物の底部)に局所的な集中を引き起こすような分布であったとすると、もし通路43が通路42と軸7から等距離で対称な位置にあったとすれば、通路43にのみに誘電体17がある場合も通路42にのみ誘電体17がある場合と同様、軸7上の特定の部位(飲み物の底部)に局所的な集中を引き起こすことが容易に考えられる。ところが、通路43が通路42とは軸7からの距離が異なるように配置することで、通路43にのみ誘電体17がある場合のマイクロ波分布は軸7に対して非対称な分布、すなわち、軸7上の部位で異なる高さ(根菜の中央)に集中する分布にすることもできる。   As described above, the microwave heating device 41 according to the present embodiment is configured such that the passages 42 and 43 are arranged in at least two places having different distances as viewed from the shaft 7. As a result, the microwave distribution when the dielectric 17 is present only in the passage 42 and the microwave distribution when the dielectric 17 is present only in the other passage 43 that is different from the passage 42 in the distance from the shaft 7 are 7 can be asymmetrical microwave distribution. If the microwave distribution with the dielectric 17 only in the passage 42 is such a distribution that causes local concentration at a specific part (the bottom of the drink) on the shaft 7, the passage 43 and the shaft If the dielectric 17 is present only in the passage 43, the specific portion on the shaft 7 (the bottom of the drink) is the same as when the dielectric 17 is present only in the passage 42. ) Can easily cause local concentration. However, by arranging the passage 43 so that the distance from the axis 7 is different from the passage 42, the microwave distribution when the dielectric 17 exists only in the passage 43 is asymmetric with respect to the axis 7, that is, the axis It is also possible to make a distribution that concentrates at different heights (center of root vegetables) in the upper part.

また、マイクロ波加熱装置41は、正面から見て少なくとも軸7の上方に通路43と、通路43のさらに上方に通路42を配する構成としている。これらによって、通路43は放射アンテナ8に近く、通路42は放射アンテナ43から遠く配されることになる。一般的に放射アンテナ8から距離が離れるにつれて電界が減衰することが知られており、放射アンテナ8に近い通路43の方がより強い電界にさらされるので、誘電体17があるときのマイクロ波への影響、すなわちマイクロ波分布の変化がより大きくなることが想定される。よって、誘電体17の無い場合のマイクロ波の分布と比較して、通路42にのみ誘電体がある場合はマイクロ波の分布を少しだけ変化させて、通路43にのみ誘電体17がある場合はマイクロ波の分布を大きく変化させる、ということも可能である。   Further, the microwave heating device 41 is configured such that the passage 43 is disposed at least above the shaft 7 and the passage 42 is disposed further above the passage 43 as viewed from the front. As a result, the passage 43 is close to the radiating antenna 8, and the passage 42 is arranged far from the radiating antenna 43. Generally, it is known that the electric field attenuates as the distance from the radiating antenna 8 increases, and the path 43 close to the radiating antenna 8 is exposed to a stronger electric field. It is assumed that the influence of the above, that is, the change in the microwave distribution becomes larger. Therefore, in comparison with the microwave distribution without the dielectric 17, when the dielectric is only in the passage 42, the microwave distribution is slightly changed, and when the dielectric 17 is only in the passage 43. It is also possible to greatly change the microwave distribution.

また、マイクロ波加熱装置41は、使用者が設定できる設定手段56を有し、制御手段57は、設定手段56の設定内容に応じて、所定の通路42、43への誘電体17の出入りを制御する構成としている。これによって、設定内容に応じて、分布むらを抑制するようなマイクロ波分布に変更することができる。特に、設定手段56がメニュー選択手段58を有し、「牛乳」とか「根菜」が選択できるので、被加熱物2の形状や材質をある程度特定できる。「牛乳」ならマグカップやコップの形状で対流があるので下の方を加熱すれば良いとか、「根菜」なら馬鈴薯の中央くらいを加熱すればよい、などである。   Further, the microwave heating device 41 has setting means 56 that can be set by the user, and the control means 57 allows the dielectric 17 to enter and exit the predetermined passages 42 and 43 according to the setting contents of the setting means 56. It is configured to control. Thereby, according to the setting content, it can be changed to a microwave distribution that suppresses uneven distribution. In particular, since the setting means 56 has the menu selection means 58 and can select “milk” or “root vegetables”, the shape and material of the heated object 2 can be specified to some extent. For “milk”, there is convection in the form of a mug or cup, so it is better to heat the lower part, and for “root vegetables”, it is only necessary to heat the center of the potato.

なお、他にも「解凍」なら平らな形状なので上下の分布よりも前後左右の分布を良くすべきとか、「コンビニ弁当」の場合は面積が広い形状でごはんとおかずの領域が分かれているのでバランスをとるべき、というようなことがあらかじめ推測できる。   In addition, if it is `` thaw '', it should be a flat shape, so the distribution of front and back and left and right should be better than the top and bottom distribution, and in the case of `` convenience store lunch '', the area of rice and side dishes is divided in a wide area You can guess in advance that you should be balanced.

また、設定手段56で加熱時間を設定した場合はトータルの時間が決まるので、途中で二回分布を変えるなら何分ずつの配分にしようとか、このようなことも予め決定することができる。よって、設定内容に応じて所定の通路への誘電体17の出入りを制御することは、加熱の均一化のためにある程度の効果がある。   Further, when the heating time is set by the setting means 56, the total time is determined. Therefore, if the distribution is changed twice in the middle, it is possible to determine in advance how many minutes should be distributed. Therefore, controlling the entry / exit of the dielectric 17 to / from a predetermined passage according to the set content has a certain effect for uniform heating.

(実施の形態3)
図20〜図34は、本発明の実施の形態3におけるマイクロ波加熱装置を示すものである。実施の形態1と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
20 to 34 show a microwave heating apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図20、図21に示すように、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置62は、誘電体(水)17が移動できる通路63、64を、ループ状にして放射アンテナ8の上方に配置し、マイクロ波空間9の内外にわたって設けてある。タンク65内には誘電体17が貯えられ、循環手段としてのポンプ66、67によってそれぞれが移動させられる。通路63、64は、低損失誘電材料、例えば、シリコンチューブからなり、ある程度可撓性があり配設が容易である。   As shown in FIGS. 20 and 21, the microwave heating device 62 in the present embodiment is arranged above the radiating antenna 8 in a loop shape with passages 63 and 64 through which the dielectric (water) 17 can move. It is provided over the inside and outside of the microwave space 9. A dielectric 17 is stored in the tank 65 and is moved by pumps 66 and 67 as circulation means. The passages 63 and 64 are made of a low-loss dielectric material, such as a silicon tube, and are flexible to some extent and easy to dispose.

また、加熱室3の壁面には、複数箇所(例えば8箇所)の温度を同時に測定可能な赤外線センサ(温度検出手段)68が揺動自在に配置されている。赤外線センサ68を揺動させるスキャン動作により、加熱室3内における複数の測定点の温度を測定することができ、さらに、測定点の温度を経時的に監視することで被加熱物2の位置を知ることもできる。   In addition, on the wall surface of the heating chamber 3, an infrared sensor (temperature detection means) 68 capable of simultaneously measuring the temperature at a plurality of locations (for example, 8 locations) is slidably disposed. By the scanning operation that swings the infrared sensor 68, the temperature of a plurality of measurement points in the heating chamber 3 can be measured, and the position of the object to be heated 2 can be determined by monitoring the temperature of the measurement points over time. You can also know.

設定手段69は、加熱の開始/終了や、加熱時間の設定、加熱終了温度の設定、メニューの選択などの設定を行なうために使用者が操作するものである。制御手段70は、設定手段69の設定内容と赤外線センサ68からの温度検出信号に従って所定の制御を行なうもので、マグネトロン4からのマイクロ波の放射や、モータ12の駆動や、ポンプ66、67の動作、赤外線センサ68のスキャン動作などを制御する。図22には、制御系のブロック図を示している。   The setting means 69 is operated by the user in order to set the start / end of heating, the setting of the heating time, the setting of the heating end temperature, the menu selection, and the like. The control means 70 performs predetermined control in accordance with the setting contents of the setting means 69 and the temperature detection signal from the infrared sensor 68. The control means 70 emits microwaves from the magnetron 4, drives the motor 12, and pumps 66 and 67. It controls the operation, the scanning operation of the infrared sensor 68, and the like. FIG. 22 shows a block diagram of the control system.

ここで、赤外線センサ68を用いて冷凍状態の被加熱物2の温度測定、位置判定、分量判定などの制御方法について説明する。   Here, control methods such as temperature measurement, position determination, and quantity determination of the object to be heated 2 in the frozen state using the infrared sensor 68 will be described.

図23(a)に示すように、赤外線センサ68は一度に複数点(n点)の温度を同時に検出しながら赤外線センサ68自体を揺動することで、図中、矢印方向にスキャンしつつ加熱室3内を複数の測定点(スキャン方向にm点)に対する温度測定を行なう。従って、赤外線センサ68の1スキャンで、図23(b)に示すn×m点の測定点全ての温度が検出される。被加熱物Mに対する温度は、連続的に検出される各測定点における温度の経過時間に対する上昇率に基づいて被加熱物Mの載置位置を求め、この載置位置における検出温度を被加熱物Mの温度として扱う。   As shown in FIG. 23 (a), the infrared sensor 68 is heated while scanning in the direction of the arrow in the figure by swinging the infrared sensor 68 while simultaneously detecting the temperature of a plurality of points (n points) at the same time. Temperature measurement is performed at a plurality of measurement points (m points in the scanning direction) in the chamber 3. Accordingly, the temperature of all n × m measurement points shown in FIG. 23B is detected by one scan of the infrared sensor 68. The temperature of the object to be heated M is determined based on the rate of increase with respect to the elapsed time of the temperature at each measurement point that is continuously detected, and the position of the object to be heated M is obtained. Treat as M temperature.

図24に、赤外線センサ68によるスキャンを連続的に複数回行なったときの図23(b)におけるL線位置の温度分布を示した。図24において、1スキャン幅内で温度が特に変化している温度分布のピーク位置(谷の位置)は、図23(b)におけるL線上の被加熱物Mの位置に対応する。従って、加熱室3における被加熱物Mの位置は、この温度分布のピーク存在位置から求められる。ここで、この被加熱物Mの位置に対応する温度を、加熱初期時或いは温度測定開始時まで遡って求めることにより、被加熱物Mの初期温度を判定することができる。また、図24における温度分布曲線のピーク同士を連結する線(図24における点線)の勾配から被加熱物Mの温度上昇率ΔTを求めることにより、被加熱物Mの分量を推定することができる。これは、図25に示すように、同じ初期温度で重量の異なる2つの被加熱物M1、M2を同じ条件で加熱すると、その重量に応じて温度上昇率ΔTが異なり、分量の少ない被加熱物M1を加熱した場合には温度上昇率がΔTLとなり、分量が多い被加熱物M2を加熱した場合には温度上昇率がΔTLより小さなΔTMとなるためである。上記の被加熱物Mの初期温度の判定および温度上昇率ΔTから被加熱物Mの分量を推定することで、冷凍品の解凍処理終了時間を設定することができる。   FIG. 24 shows the temperature distribution at the L-line position in FIG. 23B when scanning by the infrared sensor 68 is continuously performed a plurality of times. In FIG. 24, the peak position (valley position) of the temperature distribution at which the temperature changes particularly within one scan width corresponds to the position of the object to be heated M on the L line in FIG. Therefore, the position of the object to be heated M in the heating chamber 3 is obtained from the peak existence position of this temperature distribution. Here, the initial temperature of the object to be heated M can be determined by obtaining the temperature corresponding to the position of the object to be heated M by going back to the initial stage of heating or starting the temperature measurement. Further, the amount of the object to be heated M can be estimated by obtaining the temperature increase rate ΔT of the object to be heated M from the gradient of the line connecting the peaks of the temperature distribution curve in FIG. 24 (dotted line in FIG. 24). . As shown in FIG. 25, when two objects to be heated M1 and M2 having different weights at the same initial temperature are heated under the same conditions, the temperature increase rate ΔT differs depending on the weight, and the object to be heated with a small amount is used. This is because the temperature increase rate becomes ΔTL when M1 is heated, and the temperature increase rate becomes ΔTM smaller than ΔTL when the heated object M2 having a large amount is heated. By determining the initial temperature of the object to be heated M and estimating the amount of the object to be heated M from the temperature increase rate ΔT, it is possible to set the thawing process end time of the frozen product.

一方、加熱分布を均一化するために、ポンプ66、67による通路63、64への水17の制御について説明する。   On the other hand, control of the water 17 to the passages 63 and 64 by the pumps 66 and 67 in order to make the heating distribution uniform will be described.

図26は通路63、64内における水量変化の制御シーケンスである。横軸は時間であり、上から順に、分量判定のタイミング、内側の通路63の水量、外側の通路64の水量を示している。まず、赤外線センサ68のシーケンスに従い時間t0で分量判定が完了したとする。制御手段70は、このときの分量から加熱すべきトータル時間をt4と決定し、1/4ずつの時間配分で通路63、64内の水量を制御することにして、図26のような順番で制御を行なう。   FIG. 26 is a control sequence for changing the amount of water in the passages 63 and 64. The horizontal axis represents time, and in order from the top, shows the timing of quantity determination, the amount of water in the inner passage 63, and the amount of water in the outer passage 64. First, it is assumed that the quantity determination is completed at time t0 according to the sequence of the infrared sensor 68. The control means 70 determines the total time to be heated from the amount at this time as t4, and controls the amount of water in the passages 63 and 64 by ¼ time distribution in the order as shown in FIG. Take control.

時間0〜t1はどの通路にも水が無く、図27のように冷凍の被加熱物Mにリング状に加熱されやすい部位71が生じている。時間t1〜t2は内側の通路63に誘電体17があり、図28のように加熱されやすい部位72が部位71の外側に生じている。時間t2〜t3は外側の通路64に誘電体17があり、図29のように加熱されやすい部位73が部位71の内側と外周に生じている。以上の加熱されやすい部位71〜73については、それぞれ位置が異なるので、互いに合成すればより均一に加熱できることは明白である。その後、時間t3〜t4は、再度、内側の通路63に誘電体17があり、図28に示した状態に戻している。   At time 0 to t1, there is no water in any passage, and a portion 71 that is easily heated in a ring shape is generated in the frozen object M as shown in FIG. At time t1 to t2, the dielectric 17 is present in the inner passage 63, and a portion 72 that is easily heated is formed outside the portion 71 as shown in FIG. At time t2 to t3, the dielectric 17 is present in the outer passage 64, and portions 73 that are easily heated are formed on the inner side and the outer periphery of the portion 71 as shown in FIG. Since the positions 71 to 73 that are easily heated are different in position, it is obvious that they can be heated more uniformly if they are combined with each other. Thereafter, at time t3 to t4, the dielectric 17 is again in the inner passage 63, and the state shown in FIG. 28 is restored.

なぜ戻したかについては図30によって説明する。図30は赤外線センサ68で検出した被加熱物Mの温度分布のうち、最高温度と最低温度の時間変化を表したもので、両者の差がいわゆる加熱むらと考えることができる。これまでの加熱分布(すなわち、図27の状態)を継続させると、最高温度K1、最低温度K2の差は時間とともに増えていく。しかし本実施の形態のように図26の制御シーケンスで時間t3まで加熱すると、最高温度K3、最低温度K4で推移することになる。時間0〜t1においては、どの通路にも誘電体17が無いので、本実施の形態でもこれまでの加熱分布と同じとなり、K1とK3、K2とK4が一致しており、t1時点の温度むらはΔT1となる。しかし時間t1〜t2には内側の通路63に誘電体17があり、図28のように加熱されやすい部位がシフトするので最高温度K3の上昇の傾きが鈍り、最低温度K4の上昇の傾きは大きくなり、よってt2時点の温度むらはΔT2に減少する。そして時間t2〜t3は外側の通路64に誘電体17があり、図29のように加熱されやすい部位がシフトするものの、時間t1〜t2間と比べるとK3の傾きがわずかに大きくなりK4の傾きが小さくなるなど温度むらはΔT3に拡大する。そしてt3時点では残り時間はt3〜t4(全体の1/4の時間)しか無いので最も加熱むらを低減する加熱分布で再度加熱することにしている。よって、t3〜t4の水の制御に関しては、t3時点でどの条件が最も良いのかを判定する必要があり、その方法は各条件にて発生した加熱むらのレベルを比較するのが良い。つまり、ΔT1(>0)と、ΔT2−ΔT1(<0)と、ΔT3−ΔT2(>0)を比較し、t3時点のむらΔT3(>0)をできるだけ0に近づける条件として、ΔT2−ΔT1(<0)が最も適当である。それは、すなわち時間t1〜t2のときの加熱分布であり、内側の通路63にのみ水17を満たす条件になる。こういった演算や判定などの処理は、制御手段70の中で実行することが可能である。   The reason for the return will be described with reference to FIG. FIG. 30 shows the time change of the maximum temperature and the minimum temperature in the temperature distribution of the object M detected by the infrared sensor 68, and the difference between the two can be considered as so-called uneven heating. If the heating distribution so far (that is, the state of FIG. 27) is continued, the difference between the maximum temperature K1 and the minimum temperature K2 increases with time. However, when heating is performed up to time t3 in the control sequence of FIG. 26 as in the present embodiment, the temperature changes at the maximum temperature K3 and the minimum temperature K4. At time 0 to t1, since there is no dielectric 17 in any of the passages, this embodiment also has the same heating distribution as before, and K1 and K3, K2 and K4 match, and the temperature unevenness at time t1 Becomes ΔT1. However, at time t1 to t2, there is a dielectric 17 in the inner passage 63, and the portion that is easily heated as shown in FIG. 28 shifts, so the slope of the rise of the maximum temperature K3 is dull and the slope of the rise of the minimum temperature K4 is large Therefore, the temperature unevenness at time t2 is reduced to ΔT2. At time t2 to t3, the dielectric 17 is present in the outer passage 64, and the portion that is easily heated as shown in FIG. 29 shifts. However, the inclination of K3 becomes slightly larger than that between time t1 and t2, and the inclination of K4. The temperature non-uniformity expands to ΔT3, for example. At time t3, the remaining time is only t3 to t4 (1/4 of the total time), so that the heating is reheated with the heating distribution that reduces the most uneven heating. Therefore, regarding the control of water from t3 to t4, it is necessary to determine which condition is the best at the time point t3, and the method is preferably to compare the level of uneven heating generated under each condition. That is, ΔT1 (> 0), ΔT2−ΔT1 (<0), and ΔT3−ΔT2 (> 0) are compared, and as a condition for making the unevenness ΔT3 (> 0) at time t3 as close to 0 as possible, ΔT2−ΔT1 (< 0) is most appropriate. That is, it is a heating distribution at time t1 to t2, and the condition is that the water 17 is filled only in the inner passage 63. Such processing as calculation and determination can be executed in the control means 70.

以上により、加熱終了時t4での加熱むらはΔT4となり、従来の加熱方法による加熱むらΔT0と比較して、かなり小さくすることができる。   As described above, the heating unevenness at the end of heating t4 becomes ΔT4, which can be made considerably smaller than the heating unevenness ΔT0 by the conventional heating method.

さて、図31〜図34により、マイクロ波空間9内の分布、特に、マイクロ波の定在波分布が生じる原理について説明する。   Now, with reference to FIGS. 31 to 34, the principle of the distribution in the microwave space 9, in particular, the standing wave distribution of the microwave will be described.

説明を簡単にするために放射アンテナ8の代わりに加熱室3の底面中央にマイクロ波を供給するための電波開口部74が存在すると仮定すると、この電波開口部74の付近では、強磁界75(破線矢印)により、同一方向の強磁界76、77(それぞれ破線矢印)が起こりやすくなる。すると、マイクロ波が加熱室3内に入ることにより加熱室3内でマイクロ波が共振を起こす。共振状態では、導波管内のような伝送状態とは異なり、磁界と電界の位相は90゜ずれるので、強磁界76、77とは位相のずれた強電界78、79(実線矢印)が電波開口部74を挟み込むように生じる。   For the sake of simplicity, assuming that there is a radio wave opening 74 for supplying microwaves in the center of the bottom of the heating chamber 3 instead of the radiating antenna 8, a strong magnetic field 75 ( Due to the broken line arrows), the strong magnetic fields 76 and 77 in the same direction (respectively broken line arrows) are likely to occur. Then, when the microwave enters the heating chamber 3, the microwave resonates in the heating chamber 3. In the resonance state, unlike the transmission state in the waveguide, the phases of the magnetic field and the electric field are shifted by 90 °. Therefore, the strong electric fields 78 and 79 (solid arrows) that are out of phase with the strong magnetic fields 76 and 77 It arises so that the part 74 may be inserted | pinched.

共振状態は被加熱物が無い状態では、加熱室3形状と電波開口部74の位置によって決まり、本実施の形態においては、強磁界76、77とは位相のずれた強電界78、79が加熱室3の底面に対して垂直に立ち、同時に強電界78と同方向(図31の奥向き)に強電界80が立ち、強電界79と同方向(図31の手前向き)に強電界81が立つとする。勿論、2.45GHzのスピードで、それぞれ向きが反転するものである。ここで、図31中の斜線部は、加熱室3の底面に生じる電界のうち、ある程度以上に電界が強い領域を示しており、加熱室3の奥行き方向(x方向)に三つ、幅方向に(y方向)に四つ、強電界が生じている。これは共振状態となったために加熱室3内に電磁波が定在波として分布することによって起こる電界の腹であり、この腹の数をモードと呼ぶ。通常、加熱室形状を三次元で表し、各方向の寸法をx、y、zとするとき、それぞれの方向に電界の腹がr、s、t個だけあれば、そのモードは(r s t)であるという。図示した場合では、r=3かつs=4である。   The resonance state is determined by the shape of the heating chamber 3 and the position of the radio wave opening 74 when there is no object to be heated. In this embodiment, the strong electric fields 78 and 79 that are out of phase with the strong magnetic fields 76 and 77 are heated. Standing perpendicular to the bottom surface of the chamber 3, a strong electric field 80 stands in the same direction as the strong electric field 78 (backward in FIG. 31), and a strong electric field 81 in the same direction as the strong electric field 79 (frontward in FIG. 31). Let's stand. Of course, the direction is reversed at a speed of 2.45 GHz. Here, hatched portions in FIG. 31 indicate regions where the electric field is stronger than a certain level among the electric fields generated on the bottom surface of the heating chamber 3, and three in the depth direction (x direction) of the heating chamber 3 in the width direction. There are four strong electric fields in the y direction. This is an antinode of an electric field caused by the electromagnetic wave being distributed as a standing wave in the heating chamber 3 due to the resonance state, and the number of antinodes is called a mode. Usually, when the shape of the heating chamber is represented in three dimensions and the dimensions in each direction are x, y, and z, if there are only r, s, and t antinodes in each direction, the mode is (r s t ). In the illustrated case, r = 3 and s = 4.

図32は、図31に示した強電界のモードをより簡略化してr=2、s=2かつt=3として3次元的に表示した例である。図中の斜線部は、加熱室3の壁面上に生じる電界のうち、ある程度以上に電界が強い領域を示しており、向かい合う壁面は対称な電界分布を示している。斜線部で示す強電界82の数(電界の腹)を数えると、x方向に2個(r=2)、y方向に2個(s=2)、z方向に3個(t=3)立っており、モード(223)ということがわかる。   FIG. 32 shows an example in which the strong electric field mode shown in FIG. 31 is further simplified and three-dimensionally displayed with r = 2, s = 2 and t = 3. The hatched portion in the figure indicates a region where the electric field is stronger than a certain level among the electric fields generated on the wall surface of the heating chamber 3, and the opposing wall surfaces indicate a symmetric electric field distribution. When the number of strong electric fields 82 indicated by the hatched portion (antinode of electric field) is counted, two in the x direction (r = 2), two in the y direction (s = 2), and three in the z direction (t = 3) Standing, it can be seen that the mode (223).

ここで、被加熱物が加熱室3内に存在しない状態で、加熱室3が直方体である場合には、加熱室3の寸法と電波開口部74の位置により、立ちうるモードを解析的に求めることができる。いま、加熱室3の寸法をx、y、zとし、各方向に立つモードの数は(1)式を満たすr、s、tの組み合わせとなる(x、y、zはmm単位、r、s、tは整数、λはマイクロ波の波長であって約122mm)。   Here, when the object to be heated is not present in the heating chamber 3 and the heating chamber 3 is a rectangular parallelepiped, the mode that can stand is analytically obtained according to the dimensions of the heating chamber 3 and the position of the radio wave opening 74. be able to. Now, the dimensions of the heating chamber 3 are x, y, and z, and the number of modes standing in each direction is a combination of r, s, and t that satisfies Equation (1) (x, y, and z are in mm units, r, s and t are integers, and λ is the wavelength of the microwave and is approximately 122 mm).

1/λ2=(r/(2x))2+(s/(2y))2+(t/(2z))2 ・・・(1)
一方、被加熱物が加熱室3内に存在する場合は、被加熱物の誘電率による波長圧縮の影響などで(1)式からずれが生じる。しかし、被加熱物が加熱室3内にあっても、電波開口部74付近では(1)式を満たすモードが立とうとしており、電波開口部74から離れた位置でモードが乱されることが多いことが実験的にわかってきている。よって、波長λ≒122mmとして(1)式に基づき所望のモードが得られるように加熱室3の寸法を決定すれば、概ね任意のモードを発生させることが可能となる。また、回転可能な放射(あるいは攪拌用のスタラー羽根)を有する場合は、回転により、図31で示すところの電波開口部74の位置を連続的に変化させるようなものと考えられるので、ある程度モードを変更することができる。
1 / λ2 = (r / (2x)) 2+ (s / (2y)) 2+ (t / (2z)) 2 (1)
On the other hand, when the object to be heated exists in the heating chamber 3, a deviation from the equation (1) occurs due to the influence of wavelength compression due to the dielectric constant of the object to be heated. However, even if the object to be heated is in the heating chamber 3, a mode that satisfies the equation (1) is about to stand near the radio wave opening 74, and the mode may be disturbed at a position away from the radio wave opening 74. It has been experimentally found that there are many. Therefore, if the dimension of the heating chamber 3 is determined so that the desired mode can be obtained based on the equation (1) with the wavelength λ≈122 mm, almost any mode can be generated. Further, in the case of having rotatable radiation (or stirring stirrer blades), it is considered that the position of the radio wave opening 74 shown in FIG. 31 is continuously changed by rotation. Can be changed.

さらに、マイクロ波の波長λを変化させることでモードを変更することができる。具体的には、加熱室3内に誘電体17を供給することにより、マイクロ波の波長が変化する。ここで、変化後の波長をλa、加熱室11内の誘電率をεとすると、変化後の波長λaは(2)式で表される。   Furthermore, the mode can be changed by changing the wavelength λ of the microwave. Specifically, the microwave wavelength is changed by supplying the dielectric 17 into the heating chamber 3. Here, assuming that the wavelength after change is λa and the dielectric constant in the heating chamber 11 is ε, the wavelength λa after change is expressed by equation (2).

λa=λ/√ε ・・・(2)
誘電率εは、空気の場合は1で、水では80前後となる。つまり、前述したように加熱室3内の通路63、64に誘電体17を供給することにより、加熱室3内の通路63、64部分の誘電率が変化し、これにより、(2)式の関係からマイクロ波の波長が短波長側にシフトする。すると、(1)式によって決定される強電界のモードが変化する。この変化の度合いは誘電体17の比誘電率に比例することになるので、比誘電率が大きければ少量でも効果があり、比誘電率が小さいと大量に入れないと効果が上がらないと考えられる。理想的には比誘電率が大きく、誘電損失が小さいものが望ましい。誘電体17が水の場合は比誘電率も誘電損失も大きいので、あまり大量に入れると水自体がマイクロ波を吸収してしまって、被加熱物の加熱効率が低下することも起こりうるので注意を要する。
λa = λ / √ε (2)
The dielectric constant ε is 1 for air and around 80 for water. That is, as described above, by supplying the dielectric 17 to the passages 63 and 64 in the heating chamber 3, the dielectric constant of the passages 63 and 64 in the heating chamber 3 changes. From the relationship, the wavelength of the microwave shifts to the short wavelength side. Then, the mode of the strong electric field determined by the equation (1) changes. Since the degree of this change is proportional to the relative dielectric constant of the dielectric 17, it is considered that if the relative dielectric constant is large, an effect can be obtained even with a small amount. If the relative dielectric constant is small, the effect cannot be achieved unless a large amount is added. . Ideally, a material having a large relative dielectric constant and a small dielectric loss is desirable. If the dielectric 17 is water, the relative permittivity and dielectric loss are large, so if too much is added, the water itself will absorb the microwave, and the heating efficiency of the object to be heated may decrease. Cost.

図33は加熱室の壁面上に発生する強電界のバリエーションを示す。表示された強電界83が加熱室3底面の強電界の位置だとすると、(a)はr=2、s=2のモードである。(a)の状態から加熱室3内の通路に誘電体17を供給することにより、例えば、(b)、(c)、(d)に示すような状態に遷移することも考えられる。(b)はr=5、s=1のモード、(c)はr=3、s=3のモード、(d)はr=4、s=4のモードであり、強電界の状態が変化する。   FIG. 33 shows variations of the strong electric field generated on the wall surface of the heating chamber. If the displayed strong electric field 83 is the position of the strong electric field on the bottom surface of the heating chamber 3, (a) is a mode of r = 2 and s = 2. By supplying the dielectric 17 to the passage in the heating chamber 3 from the state (a), for example, transition to the state shown in (b), (c), (d) is also conceivable. (B) is a mode of r = 5 and s = 1, (c) is a mode of r = 3 and s = 3, (d) is a mode of r = 4 and s = 4, and the state of the strong electric field changes. To do.

図34はマイクロ波加熱途中に誘電体17を制御して、モードを第1の状態から第2の状態に切り替えて均一化をねらう場合の説明図である。図示のように、例えば、第1の状態が強電界84によりr=2、s=2のモード(r、s、tのうちいずれか2つが2であるモード)である場合には、第2の状態において、第1の状態で強電界が生じなかった位置に強電界が発生するように、補完すべき位置を含むように強電界85や強電界86を発生させるのが望ましい。   FIG. 34 is an explanatory diagram in the case where the dielectric 17 is controlled during the microwave heating, and the mode is switched from the first state to the second state for uniformization. As illustrated, for example, when the first state is a mode of r = 2 and s = 2 by the strong electric field 84 (a mode in which any two of r, s, and t are 2), the second state In this state, it is desirable to generate the strong electric field 85 and the strong electric field 86 so as to include the positions to be complemented so that the strong electric field is generated at the position where the strong electric field is not generated in the first state.

このように、第2の状態において補完すべき位置に強電界を発生させるためには、加熱室3内に供給する誘電体17の量や位置を調整したり、通常回転させる放射アンテナ8やスタラー羽根を所定の向きに停止させたりすることで微調整が行なえる。この強電界の位置制御により、被加熱物を一層ムラなく均一にマイクロ波加熱することができ、加熱後の出来映えがさらに良好となる。   Thus, in order to generate a strong electric field at a position to be complemented in the second state, the amount and position of the dielectric 17 supplied into the heating chamber 3 are adjusted, or the radiation antenna 8 and the stirrer that are normally rotated are adjusted. Fine adjustment can be performed by stopping the blade in a predetermined direction. By controlling the position of this strong electric field, the object to be heated can be microwaved more uniformly and more uniformly, and the workmanship after heating can be further improved.

以上のように本実施の形態のマイクロ波加熱装置62は、被加熱物の温度を検出する赤外線センサ(温度検出手段)68を有し、制御手段70は、赤外線センサ(温度検出手段)68の検出信号に基づき、通路63、64への誘電体17の出入りを制御する構成としている。これによって、赤外線センサ(温度検出手段)68の検出信号から被加熱物Mの温度むらを見ながら、むらが大きくなってくれば通路63、64への誘電体17の出入りを制御して、分布むらを抑制するようなマイクロ波分布に変更することができる。また、各通路における誘電体17の有無の組み合わせを順次切り替えながらそれぞれの温度むらを検出すれば、最も温度むらを小さくできる組み合わせがわかるので、以降はその組み合わせに固定して加熱を進めることで温度むらを小さくできる。また、予め各通路63、64における誘電体17の有無の組み合わせによってどのような加熱分布になるかを把握しておけば、温度むらを検出しながら、温度むらを打ち消す可能性の高い条件になるよう誘電体17をこまめに制御することができ、最初から最後まで被加熱物の温度むらをあまり発生させない状態を維持したまま加熱することができる。   As described above, the microwave heating device 62 of the present embodiment has the infrared sensor (temperature detection means) 68 that detects the temperature of the object to be heated, and the control means 70 is the infrared sensor (temperature detection means) 68. Based on the detection signal, the entry and exit of the dielectric 17 into and from the passages 63 and 64 are controlled. Accordingly, while seeing the temperature unevenness of the object M to be heated from the detection signal of the infrared sensor (temperature detecting means) 68, the unevenness of the object 17 enters and exits the passages 63 and 64 if the unevenness increases. It can be changed to a microwave distribution that suppresses unevenness. Further, if the temperature unevenness is detected while sequentially switching the combination of the presence or absence of the dielectric 17 in each passage, the combination that can minimize the temperature unevenness can be found. Unevenness can be reduced. In addition, if it is known in advance what kind of heating distribution is obtained depending on the combination of the presence or absence of the dielectric 17 in each of the passages 63 and 64, it becomes a condition with a high possibility of canceling the temperature unevenness while detecting the temperature unevenness. Thus, the dielectric 17 can be frequently controlled, and can be heated while maintaining a state in which the temperature unevenness of the object to be heated is not generated so much from the beginning to the end.

また、制御手段70は、マイクロ波加熱中に通路63、64への誘電体17の出入りを制御する構成としている。これによって、途中までは一定のマイクロ波分布で被加熱物を加熱し、所定の通路への誘電体17の出入りを制御して異なったマイクロ波分布で被加熱物Mを加熱することができる。特に、誘電体17の出入りを制御する電力は、マイクロ波加熱に要する電力(例えば、1200W)と比較してはるかに低電力(100W以下)で済むので、合算で一般の家庭の電力容量内に収めることが容易である。この場合は誘電体17の出入りを制御する際もマイクロ波加熱を中断する必要が無いので、効率的にマイクロ波加熱を継続することができる。   The control means 70 is configured to control the entry and exit of the dielectric 17 into and from the passages 63 and 64 during microwave heating. Accordingly, the object to be heated can be heated with a constant microwave distribution until halfway, and the object to be heated M can be heated with a different microwave distribution by controlling the entry and exit of the dielectric 17 into and from a predetermined path. In particular, the power for controlling the entry / exit of the dielectric 17 can be much lower (100 W or less) than the power required for microwave heating (for example, 1200 W). Easy to fit. In this case, it is not necessary to interrupt the microwave heating when controlling the entry and exit of the dielectric 17, so that the microwave heating can be continued efficiently.

また、通路63、64を樹脂製のチューブで構成している。これによって、通路63、64を容易に低損失の誘電体材料とすることができる。また、形状に自由度があるので、最適設計することで、内部に配される誘電体の形状や位置を任意に決定することができる。   Further, the passages 63 and 64 are made of a resin tube. Thus, the passages 63 and 64 can be easily made of a low-loss dielectric material. Further, since there is a degree of freedom in shape, the shape and position of the dielectric disposed inside can be arbitrarily determined by optimal design.

なお、本実施の形態では、誘電体17として水を使って説明しているが、比誘電率が高い材料であれば良いし、かつ誘電損失が小さければより望ましい。また水は零下では凍ってしまって出し入れの制御ができないなどの危険性があるので、不凍液とすることも容易に考えられる。   In the present embodiment, water is used as the dielectric material 17, but a material having a high relative dielectric constant may be used, and a dielectric loss is preferably small. In addition, since water has a risk of being frozen under zero and being unable to control the entry / exit, it is easy to consider using antifreeze.

なお、以上に示した各実施の形態1〜3はさまざまに組み合わせて実施できるものであり、実施の形態そのものの構成に限られるものではない。   Each of the first to third embodiments described above can be implemented in various combinations, and is not limited to the configuration of the embodiment itself.

以上のように、本発明にかかるマイクロ波加熱装置は、被加熱物の加熱均一化を図り、加熱後の出来映えを向上させることができるので、食品などの各種誘電体の加熱、解凍、陶芸加熱、乾燥、焼結あるいは生体化学反応などの用途に適用できる。   As described above, the microwave heating apparatus according to the present invention can achieve uniform heating of an object to be heated and improve workmanship after heating, so that various dielectrics such as food can be heated, thawed, and pottery heated. It can be applied to uses such as drying, sintering or biochemical reaction.

本発明の実施の形態1におけるマイクロ波加熱装置の正断面図Front sectional view of the microwave heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. 同マイクロ波加熱装置の平断面図Plan view of the microwave heating device (a)同マイクロ波加熱装置における誘電体の通路部分を図1のA方向よりみた正面図(b)(a)のB−B断面図(A) The front view which looked at the channel | path part of the dielectric material in the same microwave heating apparatus from the A direction of FIG. 1 (b) BB sectional drawing of (a) 同マイクロ波加熱装置を制御するための制御系のブロック図Block diagram of the control system for controlling the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の通路部分における分布可変容器内の水量変化を示す特性図The characteristic figure which shows the water quantity change in the distribution variable container in the passage section of the same microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の通路部分における分布可変容器内の水量変化の制御シーケンスを示す説明図Explanatory drawing which shows the control sequence of the water quantity change in the distribution variable container in the channel | path part of the same microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の左後の通路と左前の通路に誘電体がある状態の説明図Explanatory drawing of a state where there is a dielectric in the left rear passage and the left front passage of the microwave heating apparatus 同マイクロ波加熱装置の右後の通路と右前の通路に誘電体がある状態の説明図Explanatory drawing of a state where there is a dielectric in the right rear passage and the right front passage of the same microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の左後の通路と右後の通路に誘電体がある状態の説明図Explanatory drawing of a state where there is a dielectric in the left rear passage and the right rear passage of the microwave heating apparatus 同マイクロ波加熱装置の左前の通路と右前の通路に誘電体がある状態の説明図Explanatory drawing of a state where there is a dielectric in the left front passage and right front passage of the microwave heating apparatus (a)一般的なマイクロ波加熱装置で加熱した場合における加熱分布の均一化のイメージ図(b)図6の制御シーケンスによる加熱分布の均一化のイメージ図(A) Image diagram of uniform heating distribution when heated by a general microwave heating device (b) Image diagram of uniform heating distribution by control sequence of FIG. 同マイクロ波加熱装置の他の制御シーケンスを示す説明図Explanatory drawing which shows the other control sequence of the same microwave heating device 同マイクロ波加熱装置のさらに他の制御シーケンスを示す説明図Explanatory drawing showing still another control sequence of the same microwave heating apparatus 本発明の実施の形態2におけるマイクロ波加熱装置の正断面図Front sectional view of the microwave heating apparatus according to Embodiment 2 of the present invention 同マイクロ波加熱装置における誘電体の通路部分の断面図Sectional view of the dielectric passage in the microwave heating apparatus 同マイクロ波加熱装置を制御するための制御系のブロック図Block diagram of the control system for controlling the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置による平らな食品を加熱する状態の説明図Explanatory drawing of the state where flat food is heated by the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置により牛乳を加熱する状態の説明図Explanatory drawing of the state where milk is heated by the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置により馬鈴薯を加熱する状態の説明図Explanatory drawing of the state where potato is heated by the microwave heating device 本発明の実施の形態3におけるマイクロ波加熱装置の正断面図Front sectional view of a microwave heating apparatus according to Embodiment 3 of the present invention 同マイクロ波加熱装置における誘電体の通路部分の平面図Plan view of the dielectric passage in the microwave heating apparatus 同マイクロ波加熱装置を制御するための制御系のブロック図Block diagram of the control system for controlling the microwave heating device (a)同マイクロ波加熱装置における赤外線センサによる被加熱物の温度測定の様子を示す図(b)測定により得られるデータを示す説明図(A) The figure which shows the mode of the temperature measurement of the to-be-heated object by the infrared sensor in the microwave heating apparatus (b) Explanatory drawing which shows the data obtained by measurement 同マイクロ波加熱装置における赤外線センサによる温度測定を連続的に複数回行なったときの温度分布を示す特性図Characteristic diagram showing temperature distribution when temperature measurement by infrared sensor in the microwave heating device is continuously performed several times 同マイクロ波加熱装置により重量の異なる2つの被加熱物を同じ条件で加熱する場合の温度変化の様子を示す特性図Characteristic diagram showing the state of temperature change when two heated objects with different weights are heated under the same conditions by the same microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の制御シーケンスを示す説明図Explanatory drawing which shows the control sequence of the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の通路に水が無い状態の説明図Explanatory drawing of the state where there is no water in the passage of the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の内側の通路に誘電体がある状態の説明図Explanatory drawing of a state where there is a dielectric in the passage inside the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の外側の通路に誘電体がある状態の説明図Explanatory drawing of a state where there is a dielectric in the outside passage of the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の赤外線センサで検出した被加熱物の最高温度と最低温度の時間変化を示す特性図Characteristic diagram showing the time change of the maximum temperature and minimum temperature of the heated object detected by the infrared sensor of the microwave heating device 同マイクロ波加熱装置の加熱室の底面を上から見た平面図The top view which looked at the bottom of the heating chamber of the microwave heating device from the top 同マイクロ波加熱装置の強電界のモードを簡略化して3次元的に例示した説明図Explanatory drawing which simplifies the mode of the strong electric field of the microwave heating apparatus and illustrated three-dimensionally 同マイクロ波加熱装置の加熱室の壁面上に発生する強電界のバリエーションを示す説明図Explanatory drawing showing variations of the strong electric field generated on the wall surface of the heating chamber of the microwave heating apparatus 同マイクロ波加熱装置の第1の状態と第2の状態における強電界の位置の例を示した説明図Explanatory drawing which showed the example of the position of the strong electric field in the 1st state and 2nd state of the microwave heating device

符号の説明Explanation of symbols

1、41、62 マイクロ波加熱装置
2、M 被加熱物
3 加熱室
7 軸
8 放射アンテナ
9 マイクロ波空間
11 マイクロ波放射手段
13、14、15、16、42、43、63、64 通路
17 誘電体
19、20、21、22、45、66、67 ポンプ(循環手段)
32、56、69 設定手段
33、57、70 制御手段
34 ドア
59 平らな食品(被加熱物)
60 牛乳(被加熱物)
61 馬鈴薯(被加熱物)
68 赤外線センサ(温度検出手段)
1, 41, 62 Microwave heating device
2, M Object to be heated
3 Heating chamber
7 axes
8 Radiating antenna
9 Microwave space
11 Microwave radiation means
13, 14, 15, 16, 42, 43, 63, 64 passage
17 Dielectric
19, 20, 21, 22, 45, 66, 67 Pump (circulation means)
32, 56, 69 Setting means
33, 57, 70 Control means
34 Door
59 Flat food (object to be heated)
60 Milk (to be heated)
61 potato (to be heated)
68 Infrared sensor (temperature detection means)

Claims (5)

マイクロ波放射手段と、前記マイクロ波放射手段から放射されたマイクロ波が伝播可能なマイクロ波空間と、前記マイクロ波空間の少なくとも一部に設けられて被加熱物を収納できる加熱室と、前記マイクロ波空間に配された複数の通路と、前記複数の通路への誘電体の出入りを制御する制御手段とを有し、前記複数の通路内における前記誘電体の有無により前記マイクロ波空間の誘電率分布状態を変更し、マイクロ波分布を変化させるマイクロ波加熱装置。 A microwave radiating means, a microwave space in which the microwave radiated from the microwave radiating means can propagate, a heating chamber provided in at least a part of the microwave space and capable of storing an object to be heated; and the microwave A plurality of passages arranged in the wave space, and a control means for controlling the entry and exit of the dielectric into and from the plurality of passages, and the dielectric constant of the microwave space depending on the presence or absence of the dielectric in the plurality of passages A microwave heating device that changes the distribution state and changes the microwave distribution. マイクロ波放射手段は、軸を中心に回転する放射アンテナからマイクロ波を放射する構成とし、軸から見て対称な少なくとも二箇所に通路を配する請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。 The microwave heating device according to claim 1, wherein the microwave radiating means is configured to radiate microwaves from a radiating antenna that rotates about an axis, and the passages are arranged in at least two symmetrical positions when viewed from the axis. マイクロ波放射手段は、軸を中心に回転する放射アンテナからマイクロ波を放射する構成とし、軸から見て距離が異なる少なくとも二箇所に通路を配する請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 1, wherein the microwave radiating means is configured to radiate microwaves from a radiating antenna that rotates about an axis, and the passages are arranged in at least two places having different distances as viewed from the axis. 被加熱物の温度を検出する温度検出手段を有し、制御手段は、温度検出手段の検出信号に基づき、通路への誘電体の出入りを制御する請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 1, further comprising a temperature detection unit that detects a temperature of the object to be heated, wherein the control unit controls the entry and exit of the dielectric into and from the passage based on the detection signal of the temperature detection unit. 使用者が設定できる設定手段を有し、制御手段は、設定手段の設定内容に応じて、所定の通路への誘電体の出入りを制御する請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。 The microwave heating apparatus according to claim 1, further comprising setting means that can be set by a user, wherein the control means controls the entry and exit of the dielectric into and from the predetermined passage according to the setting contents of the setting means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102265092B (en) * 2008-12-25 2014-05-07 松下电器产业株式会社 Microwave cooking device
WO2011070721A1 (en) * 2009-12-09 2011-06-16 パナソニック株式会社 High frequency heating device, and high frequency heating method
JP5901917B2 (en) * 2011-09-15 2016-04-13 株式会社日立国際電気 Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method
CN108235483B (en) * 2018-01-16 2020-10-27 昆明理工大学 Microwave heating device and method with adjustable equivalent dielectric constant

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3317227B2 (en) * 1998-01-27 2002-08-26 松下電器産業株式会社 High frequency heating equipment
JP3292139B2 (en) * 1998-05-28 2002-06-17 松下電器産業株式会社 High frequency heating equipment
JPH11354267A (en) * 1998-06-10 1999-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency heating apparatus
JPH11354266A (en) * 1998-06-10 1999-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency heating apparatus

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