JP2013105690A - Microwave heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関し、特にマイクロ波放射部の構造に特徴を有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 such as a microwave oven, and more particularly to a microwave heating apparatus characterized by the structure of a microwave radiation portion.
マイクロ波により被加熱物を加熱処理するマイクロ波加熱装置の代表的な装置としては、電子レンジがある。電子レンジにおいては、マイクロ波供給手段において発生したマイクロ波が金属製の加熱室の内部に放射され、加熱室内部の被加熱物が放射されたマイクロ波により加熱処理される。 A typical microwave heating apparatus that heats an object to be heated with a microwave is a microwave oven. In the microwave oven, the microwave generated in the microwave supply means is radiated into the metal heating chamber, and the object to be heated in the heating chamber is heated by the radiated microwave.
従来の電子レンジにおけるマイクロ波供給手段としては、マグネトロンが用いられている。マグネトロンにより生成されたマイクロ波は、導波管を介して加熱室内部に放射される。加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布が不均一であると、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができない。 A magnetron is used as a microwave supply means in a conventional microwave oven. Microwaves generated by the magnetron are radiated into the heating chamber through the waveguide. If the electromagnetic field distribution of the microwave in the heating chamber is not uniform, the object to be heated cannot be heated by microwaves uniformly.
被加熱物を均一に加熱する手段として、被加熱物を載置するテーブルを回転させて被加熱物を回転させる構造、被加熱物を固定してマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構造、または位相器によってマイクロ波供給手段から発生するマイクロ波の位相を変化させる構造を有するマイクロ波加熱装置が一般的であった。 As a means for uniformly heating the object to be heated, a structure for rotating the object to be heated by rotating a table on which the object to be heated is rotated, a structure for rotating an antenna for radiating microwaves while fixing the object to be heated, or A microwave heating apparatus having a structure in which the phase of the microwave generated from the microwave supply means is changed by a phase shifter has been common.
例えば、従来のマイクロ波加熱装置では、導波管内部に回転アンテナ、アンテナシャフトなどが配置されており、アンテナモータによって回転アンテナを回転させながらマグネトロンを駆動することで、加熱室内のマイクロ波分布の不均一さを低減している。 For example, in a conventional microwave heating apparatus, a rotating antenna, an antenna shaft, and the like are arranged inside a waveguide. By driving a magnetron while rotating the rotating antenna by an antenna motor, the microwave distribution in the heating chamber is increased. Non-uniformity is reduced.
また、特許文献1に記載されているように、マグネトロンの上部に回転可能なアンテナを設け、該回転アンテナの羽根に送風ファンからの冷却風をあてることにより、該送風ファンの風力でアンテナを回転させ、加熱室内のマイクロ波分布を変化させているマイクロ波加熱装置が提案されている。
Further, as described in
一方、マイクロ波加熱による被加熱物の不均一加熱の低減と共にコストダウンおよび給電部の省スペース化を図った特許文献2に記載されているように、円偏波を加熱室内部に放射する単一のマイクロ波放射部を有したマイクロ波加熱装置が提案されている。 On the other hand, as described in Patent Document 2 which reduces the uneven heating of the object to be heated by microwave heating and reduces the cost and saves the space of the power feeding unit, it simply radiates circularly polarized waves into the heating chamber. A microwave heating apparatus having a single microwave radiating portion has been proposed.
しかしながら、前記従来の構成の電子レンジのようなマイクロ波加熱装置では、なるべく簡易的な構造で、被加熱物を効率良く、ムラ無く加熱することが求められているが、これまで提案されていた構造では種々の問題があった。 However, in the microwave heating apparatus such as the microwave oven having the above-described conventional configuration, it is required to efficiently heat an object to be heated with a simple structure as much as possible, and has been proposed so far. There were various problems with the structure.
また、マイクロ波加熱装置、特に電子レンジは、高出力化の技術開発が進み、国内では定格高周波出力1000Wが商品化されている。電子レンジは、熱伝導によって食品を加熱するのではなく、誘電加熱を用いて直接食品を加熱できる利便性が商品の大きな特徴で
あるが、不均一加熱が未解決の中での高出力化は不均一加熱の問題をより顕在化させることになる。
In addition, microwave heating devices, particularly microwave ovens, have been developed for high-power technology, and a rated high-frequency output of 1000 W has been commercialized in Japan. Microwave ovens are notable for heating food by heat conduction, but the convenience of directly heating food using dielectric heating is a major feature of the product. The problem of non-uniform heating will become more apparent.
従来のマイクロ波加熱装置が抱える構造上の問題としては、下記の2点のことが挙げられる。1点目は、不均一加熱を低減するためにテーブルまたはアンテナを回転させる機構を必要としており、このため回転スペースおよびテーブルまたはアンテナを回転させるモータなどの設置スペースを確保しなければならず、電子レンジの小型化を阻害していたことである。2点目は、テーブルまたはアンテナを安定的に回転させるために、該回転アンテナを加熱室の上部又は下部に設ける必要があり、構造が制限されていたことである。 The following two points can be cited as structural problems of the conventional microwave heating apparatus. The first point requires a mechanism for rotating the table or antenna in order to reduce non-uniform heating. Therefore, it is necessary to secure a rotation space and an installation space such as a motor for rotating the table or antenna. That was hindering the miniaturization of the range. The second point is that in order to stably rotate the table or antenna, it is necessary to provide the rotating antenna above or below the heating chamber, and the structure is limited.
マイクロ波加熱装置におけるマイクロ波照射室内にテーブルまたは位相器の回転機構などを設置することは信頼性を下げる。よって、これら機構を不要とするマイクロ波加熱装置が要求されている。 Installing a table or a phaser rotation mechanism in the microwave irradiation chamber of the microwave heating apparatus lowers the reliability. Therefore, there is a demand for a microwave heating apparatus that does not require these mechanisms.
また、マイクロ波加熱による被加熱物の不均一加熱の低減と共に、コストダウンおよび給電部の省スペース化を図った特許文献2に記載されているような、円偏波を加熱室内部に放射する単一のマイクロ波放射部を有したマイクロ波加熱装置については、回転機構を有していないという利点はあるが、マイクロ波加熱による十分な均一加熱が実現されていないことが課題である。 Further, circularly polarized light is radiated into the heating chamber as described in Patent Document 2 which reduces the uneven heating of the object to be heated by microwave heating and reduces the cost and saves the space of the power feeding unit. The microwave heating apparatus having a single microwave radiating portion has an advantage that it does not have a rotating mechanism, but the problem is that sufficient uniform heating by microwave heating has not been realized.
本発明は前記課題を解決するものであり、回転機構を用いないで、被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが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-described problems, and an object thereof is to provide a microwave heating apparatus capable of uniformly heating an object to be heated without using a rotating mechanism.
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、被加熱物を収納する加熱室と、被加熱物を載置する載置部と、加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、マイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を加熱室へ伝送するための導波管と、導波管は、マイクロ波発生手段を接続する始端部と、環状のマイクロ波伝送路を構成した環状部と、環状部において始端部と接合する分岐部からなり、環状部には伝送されるマイクロ波を加熱室に供給する複数の開口を配置したマイクロ波放射部を備えたものである。つまりマイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を加熱室へ伝送するための導波管は、マイクロ波伝送路を環状に構成することにより、従来の導波管では終端部で生じた反射波を防止することで、マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波は干渉の少ない安定した進行波となり、マイクロ波放射部から加熱室内に供給されて被加熱物を効果的に加熱することができる。 In order to solve the above-described conventional problems, the microwave heating apparatus of the present invention generates a heating chamber for storing an object to be heated, a mounting portion for mounting the object to be heated, and a microwave supplied to the heating chamber. A microwave generating means, a waveguide for transmitting the microwave generated by the microwave generating means to the heating chamber, a waveguide having a start end connecting the microwave generating means, and an annular microwave transmission Consists of an annular part constituting the path and a branch part joined to the starting end part in the annular part, and the annular part is provided with a microwave radiation part in which a plurality of openings for supplying the transmitted microwave to the heating chamber are arranged It is. In other words, the waveguide for transmitting the microwave generated by the microwave generation means to the heating chamber prevents the reflected wave generated at the end of the conventional waveguide by configuring the microwave transmission path in an annular shape. By doing so, the microwave generated by the microwave generating means becomes a stable traveling wave with little interference, and can be supplied from the microwave radiating portion into the heating chamber to effectively heat the object to be heated.
さらに放射量が変化するマイクロ波を被加熱物に面した複数箇所に分散させた開口から放射することができるため、被加熱物の全体に偏りなくマイクロ波を放射させることができる。回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。 Furthermore, since microwaves with varying radiation amounts can be emitted from openings dispersed in a plurality of locations facing the object to be heated, microwaves can be radiated without bias to the entire object to be heated. A microwave heating apparatus that can uniformly heat an object to be heated without using a rotating mechanism can be provided.
本発明によれば、マイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を加熱室へ伝送するための導波管は、マイクロ波伝送路を環状に構成することにより、従来導波管では終端部で生じた反射波を防止することができ、マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波は干渉の少ない安定した進行波で伝送され、マイクロ波放射部から加熱室内に供給されて被加熱物を効果的に加熱することができる。つまり従来の一般的な導波管では終端部を設けているために、マイクロ波発生手段から供給される進行波は終端部からの反射波と干渉して定在してしまいマイクロ波放射部での放射量の変化が期待できないものであり、このためマイクロ波の攪拌手段(回転機構など)を別に設けるものであったが、これに対し本発明の構成に
よれば、マイクロ波放射部を通過するマイクロ波は、位相と振幅が変化する進行波となるため、放射量が変化するマイクロ波を複数箇所に分散させた開口から放射することとなり、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
According to the present invention, the waveguide for transmitting the microwave generated by the microwave generating means to the heating chamber is formed at the end portion in the conventional waveguide by configuring the microwave transmission path in an annular shape. The reflected wave can be prevented, and the microwave generated by the microwave generation means is transmitted as a stable traveling wave with little interference, and is supplied from the microwave radiating section into the heating chamber to effectively heat the object to be heated. be able to. In other words, since the conventional general waveguide has a terminal end, the traveling wave supplied from the microwave generating means interferes with the reflected wave from the terminal end and stays at the microwave radiating unit. However, according to the configuration of the present invention, the microwave radiation unit passes through the microwave radiation part. Since the microwaves are traveling waves whose phase and amplitude change, microwaves whose radiation amount changes are radiated from openings dispersed in multiple locations, and the object to be heated is evenly distributed without using a rotating mechanism. A microwave heating apparatus capable of performing microwave heating can be provided.
第1の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、前記被加熱物を載置する載置部と、前記加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を前記加熱室へ伝送するための導波管と、前記導波管は、前記マイクロ波発生手段を接続する始端部と、環状のマイクロ波伝送路を構成した環状部と、前記環状部において前記始端部と接合する分岐部からなり、前記環状部には伝送されるマイクロ波を前記加熱室に供給する複数の開口を配置したマイクロ波放射部を備えているマイクロ波加熱装置である。本発明は導波管での反射波の発生を防止することで、マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波は干渉の少ない安定した進行波で伝送され、被加熱物を効果的に加熱することができる。さらに前記マイクロ波放射部が複数個配置されているマイクロ波加熱装置とすることにより、加熱室内にある被加熱物の広い範囲にマイクロ波を分散して放射することができるので、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。 1st invention is the heating chamber which accommodates to-be-heated material, the mounting part which mounts the said to-be-heated material, the microwave generation means to generate | occur | produce the microwave supplied to the said heating chamber, and the said microwave generation A waveguide for transmitting the microwave generated by the means to the heating chamber, the waveguide includes a start end for connecting the microwave generating means, and an annular portion constituting an annular microwave transmission path; Microwave heating comprising a branching portion joined to the start end portion in the annular portion, wherein the annular portion is provided with a microwave radiating portion in which a plurality of openings for supplying transmitted microwaves to the heating chamber are arranged. Device. The present invention prevents the generation of the reflected wave in the waveguide, so that the microwave generated by the microwave generating means is transmitted as a stable traveling wave with less interference, and the object to be heated can be effectively heated. it can. Furthermore, by using a microwave heating apparatus in which a plurality of the microwave radiation portions are arranged, microwaves can be dispersed and radiated over a wide range of the object to be heated in the heating chamber, so a rotating mechanism is used. A microwave heating apparatus that can uniformly heat an object to be heated without microwave can be provided.
第2の発明は、特に、第1の発明の前記マイクロ波放射部は、前記導波管から前記加熱室内へと連通し円偏波を放射する開口形状をからなることにより、マイクロ波発生手段から伝送される進行波によりマイクロ波放射部から加熱室に供給されるマイクロ波は、時間とともに電界方向が変化する円偏波を形成して放射されるので、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。 According to a second aspect of the invention, in particular, the microwave radiating portion of the first aspect of the invention has an opening shape that communicates from the waveguide into the heating chamber and radiates circularly polarized waves. The microwaves that are supplied from the microwave radiating unit to the heating chamber by the traveling wave transmitted from the radiated wave form a circularly polarized wave whose electric field direction changes with time, and thus is heated without using a rotating mechanism. It is possible to provide a microwave heating apparatus that can uniformly heat the substrate.
第3の発明は、特に、第1または第2の発明の前記導波管の前記分岐部は、伝送するマイクロ波の分岐方向を規制するためのサーキュレータ(非可逆分岐手段)を構成することにより、マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波は干渉の少ない安定した状態で伝送され、マイクロ波放射部から加熱室内に供給されて被加熱物を効果的に加熱することができるので、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能な
マイクロ波加熱装置を提供することができる。
According to a third aspect of the invention, in particular, the branching portion of the waveguide according to the first or second aspect of the invention comprises a circulator (irreversible branching means) for regulating the branching direction of the microwave to be transmitted. The microwave generated by the microwave generation means is transmitted in a stable state with little interference, and is supplied to the heating chamber from the microwave radiating unit to effectively heat the object to be heated. A microwave heating apparatus that can uniformly heat an object to be heated without microwave can be provided.
第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明の導波管における前記環状部のマイクロ波伝送路の実効長さは、伝送するマイクロ波の前記導波管内での波長の略整数倍とすることにより、分岐部における位相を合わせることによりマイクロ波発生手段で発生したマイクロ波は干渉の少ない安定した状態で伝送され、マイクロ波放射部から加熱室内に供給されて被加熱物を効果的に加熱することができるので、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。 In the fourth invention, in particular, the effective length of the microwave transmission path of the annular portion in the waveguide of any one of the first to third inventions is the wavelength of the microwave in the waveguide to be transmitted. By making the integer multiple, the microwave generated by the microwave generating means by matching the phase at the branching portion is transmitted in a stable state with little interference, and is supplied from the microwave radiating portion to the heating chamber to be heated. Therefore, it is possible to provide a microwave heating apparatus capable of uniformly heating an object to be heated without using a rotating mechanism.
第5の発明は、特に、第1〜4のいずれか1つの発明の前記導波管には前記環状部に設けた前記マイクロ波放射部の両側を挟むように複数のインピーダンス調整用の整合部を設けることにより、マイクロ波発生手段から、導波管、マイクロ波放射部、被加熱物を収納する加熱室までをあわせた整合を好適に調整することができるので、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。 In the fifth invention, in particular, the waveguide according to any one of the first to fourth inventions includes a plurality of impedance adjustment matching portions sandwiching both sides of the microwave radiation portion provided in the annular portion. By providing the above, it is possible to suitably adjust the alignment from the microwave generating means to the waveguide, the microwave radiating portion, and the heating chamber for storing the object to be heated. A microwave heating apparatus capable of uniformly heating a heated object with a microwave can be provided.
以下、本発明に係るマイクロ波加熱装置の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態のマイクロ波加熱装置においては電子レンジについて説明するが、電子レンジは例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置は電子レンジに限定されるものではなく、誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置などのマイクロ波加熱装置を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本発明に含まれる。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a microwave heating apparatus according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the microwave heating apparatus of the following embodiment, a microwave oven will be described. However, the microwave oven is an example, and the microwave heating apparatus of the present invention is not limited to the microwave oven, and uses dielectric heating. And a microwave heating device such as a garbage processing machine or a semiconductor manufacturing device. Further, the present invention is not limited to the specific configurations of the following embodiments, and configurations based on similar technical ideas are included in the present invention.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるマイクロ波加熱装置の要部模式図である。図1において102は被加熱物、103は加熱室、104は載置部、105はマイクロ波発生手段、106は導波管、108はマイクロ波放射部である。なお、載置部104にはガラス板、マイクロ波発生手段105にはマグネトロン、導波管106には方形導波管、マイクロ波放射部108には導波管106に設けた開口を用いることでこの構成を容易に実現できる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a microwave heating apparatus according to
図2は実施の形態1におけるマイクロ波加熱装置の加熱室103を取り除いて導波管106の構成を示すもので、図1における矢印A(すなわちマイクロ波放射部108を設けた面)の方向から見た図である。図2において106aは導波管106におけるマイクロ波発生手段105を接続する始端部であり、106bは導波管106における環状のマイクロ波伝送路を構成した環状部であり、106cは導波管106における前記環状部において前記始端部と接合する分岐部である。
FIG. 2 shows the configuration of the
図3(a)は導波管106の要部側面図であり、図3(b)は導波管上面のマイクロ波放射部の要部平面図である。ここでは、マイクロ波放射部108を導波管106上部に設けた開口とし、導波管106内に存在するマイクロ波を加熱室103へ放射する構成として説明を行う。
FIG. 3A is a side view of the main part of the
以下、マイクロ波加熱装置の動作について説明を行う。使用者により加熱室103内の載置部104上に被加熱物102が置かれ、加熱開始指示が行われると、マイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段105であるマグネトロンから導波管106内にマイクロ波を供給する。ここで導波管106には環状のマイクロ波伝送路を構成した環状部106bを設けてあるので、導波管の終端部で生じる反射波の発生を防止できる。
Hereinafter, the operation of the microwave heating apparatus will be described. When the object to be heated 102 is placed on the mounting
この構成によりマイクロ波放射部108で加熱室103と接続した状態で、導波管106内にマイクロ波を伝送することにより、図3に示すように導波管106内を通るマイクロ波を、マイクロ波伝送方向302に進む進行波301とすることができる。進行波301が導波管106内を伝送する時、図3(a)において点線で示しているようにマイクロ波放射部108における振幅を変化させながら進むこととなる。
With this configuration, the microwave is transmitted into the
したがって、マイクロ波放射部108から加熱室103へ放射され、被加熱物102を加熱するマイクロ波は、放射元となる進行波301の振幅(位相)変化に従い放射量を変化させつつ加熱室に放射されることとなる。
Therefore, the microwave radiated from the
以上のように、本実施の形態においては、導波管106には環状のマイクロ波伝送路を構成した環状部106bを設けることで、従来一般の導波管では終端の存在により生じた反射波を防止することで、マイクロ波発生手段105で発生したマイクロ波は干渉の少ない安定した進行波となり、マイクロ波放射部108から加熱室103内に供給されて被加熱物102を効果的に加熱することができる。さらに前記マイクロ波放射部108を複数の開口を配置した構成とすることにより、加熱室103内にある被加熱物102の広い範囲にマイクロ波を分散して放射することができる。この構成によれば振幅が変化する進行波301が、マイクロ波放射部108を通過することとなるため、放射量が変化するマイクロ波を複数箇所に分散させた開口から放射することで、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態において複数のマイクロ波放射部108は各開口の放射量にあわせて開口面積を設定している。具体的にはマイクロ波伝送方向302に合わせてマイクロ波発生手段105に近い側の開口面積を小さくし、遠い側は大きくすることで各開口からのマイクロ波放射量が略同じになるように設定している。また開口の配置は導波管106を伝送されるマイクロ波の管内波長と一致しない間隔の配置を含めることで各開口からのマイクロ波放射量が交互に入れ替わるようにすることができ加熱室103におけるマイクロ波の電磁界強度分布が刻々変化するので、より確実に被加熱物102の加熱の均一化を図ることができる。なお本実施の形態ではマイクロ波放射部108の開口部形状を図3の形状で説明を行ったがこの開口形状に限定されるものではない。
In the present embodiment, the plurality of
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2における円偏波を放射する形状をもったマイクロ波放射部108の配置説明図である。図4(a)はマイクロ波加熱装置の要部断面図である図4(b)におけるB−B断面図である。以下、その動作、作用を説明する。なお、図面において、(実施の形態1)と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、(実施の形態2)における基本的な動作は(実施の形態1)と同様である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is an explanatory view of the arrangement of the
本実施の形態においては、マイクロ波放射部108を図4に示すような円偏波を放射する形状としている。円偏波とは、移動通信および衛星通信の分野で広く用いられている技術であり、身近な使用例としては、ETC(Electronic Toll Collection System)「ノンストップ自動料金収受システム」などが挙げられる。円偏波は、電界の偏波面が電波の進行方向に対して時間に応じて回転するマイクロ波であり、円偏波を形成すると電界の方向が時間に応じて変化し続けるので、加熱室103内に放射されるマイクロ波の放射角度も変化し続けるという特徴を有している。これにより、従来のマイクロ波加熱装置に用いられている直線偏波によるマイクロ波加熱と比較して、広範囲にわたってマイクロ波が分散放射されて、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができるようになる。特に、円偏波の周方向に対して均一加熱の傾向が強い。なお、
円偏波は回転方向から右旋偏波(CW:clockwise)と左旋偏波(CCW:counter clockwise)の2種類に分類されるが、加熱性能に違いはない。
In the present embodiment, the
Although circularly polarized waves are classified into two types, that is, right-handed polarization (CW: clockwise) and left-handed polarization (CCW: counterclockwise) from the rotation direction, there is no difference in heating performance.
前記の特長を利用し、マイクロ波放射部108を通して円偏波のマイクロ波を放射することで、加熱室103内の加熱分布をより均一化することができる。なお、導波管106に設けたマイクロ波放射部108から円偏波を出力するための開口形状としては、図4(a)に示すように、各直線偏波の合成が電磁界理論により円偏波となるように幅を持った2つのスロット(開口)を中央で交差させ、マイクロ波伝送方向に対し45度傾けた形状とし、さらに導波管106のマイクロ波伝送方向の管軸401を通らない位置に配置している。
By utilizing the above feature and radiating circularly polarized microwaves through the
以上のように、本実施の形態においては、マイクロ波放射部108を、円偏波を放射する形状とすることで、マイクロ波放射部108から拡がりをもったマイクロ波が加熱室103内に放射され、被加熱物102へのマイクロ波の放射をより広い範囲で均一化することができる。なおマイクロ波放射部108は、導波管106の環状部106bの図4(a)における紙面上側の伝送路に5個、それと対向する紙面下側の伝送路に5個の合計10個の開口からなり加熱室103の中心に略対称となるように配置している。より効果的には、近接する開口からの円偏波の旋回方向が左右逆回転になるように導波管におけるマイクロ波の波長に基づいた開口ピッチで配置することにより加熱室に効果的にマイクロ波を分散して放射することができる。本実施の形態において、円偏波を放射するマイクロ波放射部108の形状は図4で示した形状で説明したが、形状は図4に限定されるものではなく円偏波を放射する形状であれば何でもよい。また開口の配置についても本実施例において本発明を限定するものではない。
As described above, in the present embodiment, the
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3におけるマイクロ波加熱装置の要部模式図である。実施の形態2の図4と異なるのは導波管106の分岐部106cは、伝送するマイクロ波の分岐方向を規制するためのサーキュレータ(非可逆分岐手段)800を構成した点にあり、その動作、作用を説明する。なお、図面において、(実施の形態1〜2)と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、(実施の形態3)における基本的な動作は(実施の形態2)と同様である。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of the microwave heating apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. 4 is different from FIG. 4 of the second embodiment in that the branching
本実施の形態においては、800aは導波管106の分岐部106cの中央内壁に固定された円筒形のフェライトであり800bは導波管106の分岐部106cの中央両側外壁に接することなく配置された一対の永久磁石であり片側S型磁石ともう一方がN型磁石でありフェライト800aを挟むように対向して設けてある。これにより導波管106の分岐部106cは環状部106bと始端部106aとが接合する3分岐型の導波管サーキュレータの伝送路を構成するので、永久磁石800bによって磁化されるフェライト800aの作用により導波管106を伝送するマイクロ波は電磁誘導(ファラデー回転)作用により分岐部106cでの伝送方向が規定されるものである。本実施の形態においてはサーキュレータ800をマイクロ波は図5(a)において右方向に分岐するように構成している。つまりマイクロ波発生手段105から伝送されるマイクロ波は図5(a)の分岐部106cを直進して図中紙面左側に向かいマイクロ波放射部108を通過しながら順次、加熱室103に放射される。導波管106の環状部106bを周回して一部の加熱室103で消費されないマイクロ波は分岐部106cで右方向に伝送されてマイクロ波発生手段105に伝送される。
In this embodiment, 800a is a cylindrical ferrite fixed to the central inner wall of the branching
以上のように、本実施の形態においては、従来では導波管の終端部で生じる反射波を防止することに加えてサーキュレータ800によりマイクロ波の伝送方向を確実に規定するので、マイクロ波発生手段105で発生したマイクロ波はさらに効果的に干渉の少ない安
定した進行波となり、マイクロ波放射部108から加熱室103内に供給されて被加熱物102を効果的に加熱することができる。
As described above, according to the present embodiment, the microwave transmission direction is reliably defined by the
(実施の形態4)
図6は、本発明の実施の形態4におけるマイクロ波加熱装置の図2と同様に加熱室103を取り除いて導波管106の構成を示すものである。
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows the configuration of the
図6において環状部106bのマイクロ波伝送路の実効長さが伝送するマイクロ波の前記導波管内での波長λgの略整数倍としたものである。具体的には本実施の形態においては環状部106bにおけるマイクロ波伝送路の実効長さに相当する管軸401の周長は波長λgの略4倍の615mmとしたものである。
In FIG. 6, the effective length of the microwave transmission path of the
これによりマイクロ波の分岐部における位相を合わせて合流することでマイクロ波発生手段で発生したマイクロ波は干渉の少ない安定した状態で伝送され、マイクロ波放射部から加熱室内に供給されて被加熱物を効果的に加熱することができる。 As a result, the microwaves generated by the microwave generating means are transmitted in a stable state with little interference by combining the phases at the branching portions of the microwaves, and the microwaves are supplied from the microwave radiating unit to the heating chamber to be heated. Can be effectively heated.
(実施の形態5)
図7は、本発明の実施の形態5におけるマイクロ波放射部108の配置説明図である。図7(a)はマイクロ波加熱装置の要部断面図である図7(b)におけるB−B断面図である。なお、図面において、(実施の形態1〜4)と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、(実施の形態5)における基本的な動作は(実施の形態2)と同様である。(実施の形態5)が他の実施形態と異なる点は前記導波管には前記環状部に設けた前記マイクロ波放射部の前後両側を挟むように2つのインピーダンス調整用の整合部を設けた点である。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a layout explanatory diagram of the
以上の構成によりマイクロ波発生手段105から、導波管106、被加熱物102を収納する加熱室103までをあわせてインピーダンスの整合を調整することができるものである。つまり環状に構成する伝送路のインピーダンスマッチングの精度を好適にできマイクロ波発生手段105への反射を抑制しつつ効率よく被加熱物を加熱することができるものである。
With the above configuration, impedance matching can be adjusted from the microwave generating means 105 to the
なお、これまでに述べた(実施の形態1〜5)において導波管106の形態は、単純(模式的)に平面に構成したものであるが、導波管106の形状は加熱室103の形状に沿わせて立体的に構成することによりコンパクトなマイクロ波加熱装置を提供することができる。
In the above-described (
図8において106は立体的に構成した導波管の一例を示す斜視図であり、加熱室の底面に面したマイクロ波放射部の両側を加熱室の側壁に沿うように屈曲させた構成としている。
In FIG. 8,
また図9は図8に示す導波管106を加熱室103に接続した状態を示す斜視図であり、103dは被加熱物を出し入れするための加熱室ドアである。導波管106はサーキュレータの永久磁石800bを構成している。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the
以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物への均一照射ができ、さらにはマイクロ波を供給するための特別な可動部を設ける必要がないので信頼性、耐久性の面においても優れたものである。食品の加熱加工や殺菌などを行うマイクロ波加熱装置などに有効に利用することができる。 As described above, the microwave heating apparatus of the present invention can uniformly irradiate an object to be heated, and further eliminates the need to provide a special movable part for supplying microwaves, so that it has high reliability and durability. Is also excellent. It can be effectively used in a microwave heating apparatus that performs heating processing and sterilization of food.
102 被加熱物
103 加熱室
104 載置部
105 マイクロ波発生手段
106 導波管
108 マイクロ波放射部
301 進行波
302 マイクロ波伝送方向
401 管軸
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記被加熱物を載置する載置部と、
前記加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、
前記マイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を前記加熱室へ伝送するための導波管と、前記導波管は、前記マイクロ波発生手段を接続する始端部と、環状のマイクロ波伝送路を構成した環状部と、前記環状部において前記始端部と接合する分岐部からなり、前記環状部には伝送されるマイクロ波を前記加熱室に供給する複数の開口を配置したマイクロ波放射部を備えたマイクロ波加熱装置。 A heating chamber for storing an object to be heated;
A placement section for placing the object to be heated;
Microwave generation means for generating a microwave to be supplied to the heating chamber;
A waveguide for transmitting the microwave generated by the microwave generating means to the heating chamber, and the waveguide constitutes an annular microwave transmission path, with a start end connecting the microwave generating means And a microwave radiating portion in which a plurality of openings for supplying microwaves to be transmitted to the heating chamber are arranged in the annular portion. Microwave heating device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011250354A JP2013105690A (en) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | Microwave heating device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016176462A (en) * | 2015-03-03 | 2016-10-06 | エムヴェーイー マイクロ ウェーブ イグニション アーゲー | Method and device for introducing microwave energy into combustion chamber of internal combustion engine |
JP2016176463A (en) * | 2015-03-03 | 2016-10-06 | エムヴェーイー マイクロ ウェーブ イグニション アーゲー | Internal combustion engine |
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2011
- 2011-11-16 JP JP2011250354A patent/JP2013105690A/en active Pending
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