JP2013109987A - 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、特にマイクロ波給電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 power feeding unit.
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、マイクロ波発生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は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 by the microwave generating 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発生手段としては、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 generating 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発生手段で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 by the microwave generating 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の回転機構が配置されており、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 mechanism such as a rotating antenna and an antenna shaft is arranged inside a waveguide. By driving the magnetron while rotating the rotating antenna by an antenna motor, The non-uniformity of wave distribution 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 Patent Document 1, a rotatable antenna is provided on the upper part of the magnetron, and the antenna is rotated by the wind of the blower fan by applying cooling air from the blower fan to the blades of the rotary antenna. There has been proposed a microwave heating apparatus that changes the microwave distribution in the heating chamber.
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、加熱の不均一さ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 the non-uniformity of heating. For this reason, it is necessary to secure a rotation space and an installation space such as a motor for rotating the table or antenna. That is, the miniaturization of the microwave oven was hindered. 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放射室内にテーブルやアンテナなどの回転機構を設置することは小型化や低コスト化の実現、さらに信頼性の確保を困難にするものである。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 rotating mechanism such as a table or an antenna in the microwave radiation chamber of the microwave heating apparatus makes it difficult to achieve downsizing and cost reduction and to ensure 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加熱の不均一さの低減と共に、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り、さらに改善の余地がある。 Also, circularly polarized light is introduced into the interior of the heating chamber as described in Patent Document 2, which reduces the nonuniformity of heating of the object to be heated by microwave heating and reduces the cost and space saving of the power feeding unit. The microwave heating device having a single microwave radiating part that radiates has the advantage of not having a rotating mechanism, but the problem is that sufficient uniform heating by microwave heating has not been realized. There is room for further improvement.
従来の加熱室壁面の一箇所に設けたマイクロ波放射開口に対し被加熱物自体をテーブルに載置して回転させる方式やアンテナを回転させて加熱室のマイクロ波を攪拌させる方式ではなく、回転機構を用いずに均一加熱を実現する場合においては、加熱室に収容した被加熱物に対して広い範囲にマイクロ波を直接入射させることが有効であるが、この場合の加熱室にマイクロ波を供給する放射開口としては、単一に設けるのではなく加熱室の広い範囲に複数配置にすることが必要となる。 Rotate instead of the conventional method of placing the object to be heated on the table and rotating it against the microwave radiation opening provided at one place on the wall surface of the heating chamber, or the method of rotating the antenna to stir the microwave in the heating chamber In the case where uniform heating is realized without using a mechanism, it is effective to directly apply a microwave to a heated object accommodated in the heating chamber in a wide range. In this case, the microwave is applied to the heating chamber. As the radiation openings to be supplied, it is necessary to arrange a plurality of radiation openings in a wide range of the heating chamber, not to provide a single one.
しかしながら、一般的なマイクロ波加熱装置には電源やマイクロ波発生装置の冷却用ファンなどの周辺部品が配置され、さらに高機能化に伴い蒸気加熱やヒータなど他の加熱のための熱源や機能部品などを備えるものもあるので、マイクロ波を伝送する導波管の形態や給電構成にはスペース的な制約が多いため、複数の開口を効果的に配置して均一加熱を実現するうえでの課題である。 However, peripheral parts such as a power source and a cooling fan for a microwave generator are arranged in a general microwave heating apparatus, and heat sources and functional parts for other heating such as steam heating and heaters as the functions become higher Since there are many space restrictions on the form and power supply configuration of the waveguide that transmits microwaves, there are problems in achieving uniform heating by effectively arranging multiple openings. It is.
さらに放射開口の配置とともに、配置したそれぞれの放射開口からのマイクロ波の放射量を適正に配分することが課題である。つまり、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置においては一般的に、マイクロ波発生装置であるマグネトロンから発生するマイクロ波は長方形断面の伝送路でなる矩形導波管を伝送して加熱室に供給される構成である。 Furthermore, it is a problem to appropriately distribute the amount of microwave radiation from each of the arranged radiation openings together with the arrangement of the radiation openings. That is, in a microwave heating apparatus such as a microwave oven, generally, microwaves generated from a magnetron that is a microwave generation apparatus are transmitted to a heating chamber through a rectangular waveguide formed by a transmission path having a rectangular cross section. It is a configuration.
このような構成において、導波管を加熱室に接続してマイクロ波を供給するための放射開口を複数配置する場合には、マイクロ波の伝送方向に対して直角(つまり伝送路の幅方向)に並べて設けることでマイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波は加熱室内に向けて伝送距離を同じくして一挙に放射され開口毎の放射量は均一性が高くなる反面、広い加熱室に対して放射開口を複数設ける場合においては導波管の寸法的制約から配置の数や間隔が限定され均一加熱を実現することができない。 In such a configuration, when a plurality of radiation openings for supplying microwaves by connecting the waveguide to the heating chamber are disposed, the direction is perpendicular to the microwave transmission direction (that is, the width direction of the transmission path). The microwaves transmitted from the microwave generation means are radiated all at once at the same transmission distance toward the heating chamber by arranging them side by side. In the case where a plurality of radiation openings are provided, the number and interval of arrangements are limited due to dimensional restrictions of the waveguide, and uniform heating cannot be realized.
これに対して複数の放射開口をマイクロ波の伝送方向に配置する場合には、放射開口の数や間隔を加熱室に合わせて設定して配置することが可能となる。しかしこの構成においては伝送路されるマイクロ波がマイクロ波発生手段に近い放射開口から順番に加熱室へと
放射されることになるため、加熱室に収容する被加熱物はマイクロ波発生手段から近い放射開口側が強く加熱されることになりマイクロ波の伝送方向の加熱ムラを生じるものであった。したがって加熱室においてマイクロ波の伝送方向の加熱ムラが解消できるように、それぞれの放射開口からのマイクロ波の放射量を適正に配分するためには改善の余地があった。
In contrast, when a plurality of radiation openings are arranged in the microwave transmission direction, the number and interval of the radiation openings can be set according to the heating chamber. However, in this configuration, the microwave to be transmitted is radiated sequentially from the radiation opening close to the microwave generating means to the heating chamber, so the object to be heated accommodated in the heating chamber is close to the microwave generating means. The radiation aperture side was strongly heated, resulting in heating unevenness in the microwave transmission direction. Therefore, there is room for improvement in order to properly distribute the amount of microwave radiation from each radiation opening so that heating unevenness in the microwave transmission direction can be eliminated in the heating chamber.
本発明は前記課題を解決するものであり、複数設けたマイクロ波の放射開口から加熱室内にバランスよくマイクロ波を放射することで、回転機構を用いずに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 problem, and radiates microwaves in a well-balanced manner from a plurality of microwave radiation openings into a heating chamber, thereby uniformly heating an object to be heated without using a rotating mechanism. An object of the present invention is to provide a microwave heating apparatus that can be used.
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、加熱物を収納する加熱室と、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ようにマイクロ波発生手段を接続した入力部と加熱室に接続する複数の放射開口を設けたマイクロ波放射部とを含む矩形導波管とを備え、矩形導波管のマイクロ波放射部において、放射開口は少なくとも伝送方向に複数配置され、マイクロ波の伝送路は伝送方向に高さの異なる領域を有するものである。これにより加熱室内に収納した被加熱物に対して複数箇所に広く配置させた放射開口からマイクロ波をバランスよく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て均一性のよい加熱を実現することができる。 In order to solve the above-described conventional problems, the microwave heating apparatus of the present invention includes a heating chamber that stores a heated object, a microwave generation unit that generates a microwave to be supplied to the heating chamber, and a microwave generation unit. A rectangular waveguide including an input portion connected to the microwave generating means so as to transmit the microwave to be heated to the heating chamber and a microwave radiating portion provided with a plurality of radiation openings connected to the heating chamber. In the microwave radiating portion of the wave tube, a plurality of radiation openings are arranged at least in the transmission direction, and the microwave transmission path has regions having different heights in the transmission direction. As a result, microwaves can be radiated in a well-balanced manner from the radiation openings widely arranged at a plurality of locations with respect to the object to be heated stored in the heating chamber. Good heating can be realized.
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矩形導波管は、伝送路における少なくともマイクロ波の伝送方向に複数の放射開口を設けたマイクロ波放射部を加熱室に接続し、さらにマイクロ波放射部における矩形導波管のマイクロ波の伝送路は、伝送方向に高さの異なる領域を有するものである。マイクロ波放射部における放射開口の配置に応じて伝送路の高さを設定することにより、加熱室内にバランスよくマイクロ波を放射することができるのでマイクロ波の伝送方向における放射開口の位置による加熱ムラを抑制して、回転機構を用いることのなくシンプルなマイクロ波の給電構成で被加熱物を均一に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 rectangular waveguide for transmitting the microwave generated by the microwave generating means to the heating chamber heats the microwave radiating section provided with a plurality of radiation openings in at least the microwave transmission direction in the transmission path. Further, the microwave transmission path of the rectangular waveguide connected to the chamber has a region having a different height in the transmission direction. By setting the height of the transmission path according to the arrangement of the radiation openings in the microwave radiation section, microwaves can be radiated in a well-balanced manner in the heating chamber, so that uneven heating due to the position of the radiation openings in the microwave transmission direction can be achieved. Thus, it is possible to provide a microwave heating apparatus capable of uniformly heating an object to be heated with a simple microwave power feeding configuration without using a rotation mechanism.
つまりマイクロ波放射部にはマイクロ波を放射する放射開口を少なくともマイクロ波の伝送方向に複数配置することにより、加熱室に収容する被加熱物の広い範囲にマイクロ波を直接入射させることができる。さらにそれぞれの放射開口の形状や寸法の設定にあわせて、矩形導波管の伝送路の高さをマイクロ波の伝送方向に異なる領域を設けることで適正な放射特性と放射量が得られるようになるので効果的に被加熱物を均一加熱させることがでる。 That is, by arranging a plurality of radiation openings for radiating microwaves at least in the microwave transmission direction in the microwave radiation portion, the microwaves can be directly incident on a wide range of the object to be heated accommodated in the heating chamber. Furthermore, according to the setting of the shape and dimensions of each radiation aperture, appropriate radiation characteristics and radiation amount can be obtained by providing different areas in the transmission path of the rectangular waveguide in the microwave transmission direction. Therefore, the object to be heated can be effectively heated uniformly.
つまり矩形導波管のマイクロ波放射部に複数の放射開口を設ける構成において、矩形導波管の伝送路の幅方向に放射開口を配置するのでは放射開口の数や配置間隔が伝送路の幅の範囲に制約されるため加熱室の広い範囲に放射開口を配置することが困難である。 In other words, in a configuration in which a plurality of radiation openings are provided in the microwave radiation portion of the rectangular waveguide, if the radiation openings are arranged in the width direction of the transmission path of the rectangular waveguide, the number and arrangement interval of the radiation openings depends on the width of the transmission path. Therefore, it is difficult to arrange the radiation opening in a wide range of the heating chamber.
これに対してマイクロ波の伝送方向に複数の放射開口を配置する場合には加熱室に寸法にあわせて伝送路の長さを設定にすることにより加熱室の広い範囲にマイクロ波放射部を接続することが可能である反面、マイクロ波発生手段に近い側の放射開口から順次マイクロ波が加熱室内へと放射されて被加熱物に吸収されるため、放射開口を経るに伴って放射開口からの放射量は減少していくことになり、このことはマイクロ波が放射される非加熱物を収容した加熱室内においてもマイクロ波発生手段に近い側の加熱割合が高くなる傾向にある。 On the other hand, when a plurality of radiation openings are arranged in the microwave transmission direction, the microwave radiation part is connected to a wide range of the heating chamber by setting the length of the transmission path according to the dimensions of the heating chamber. On the other hand, since microwaves are radiated into the heating chamber sequentially from the radiation opening on the side close to the microwave generating means and absorbed by the object to be heated, the radiation from the radiation opening is passed through the radiation opening. The amount of radiation will decrease, and this tends to increase the heating rate on the side close to the microwave generating means even in the heating chamber containing the non-heated material from which microwaves are radiated.
つまり適正なマイクロ波の放射が得られるように補正する場合において、放射量のみであれば開口寸法を変えて調整することは可能であるが、この場合、放射範囲や放射方向などの特性も変化することになる。 In other words, when correcting to obtain appropriate microwave radiation, it is possible to adjust by changing the aperture size as long as the radiation amount alone, but in this case, characteristics such as the radiation range and radiation direction also change. Will do.
本発明において、放射開口は所望の特性が得られる形状を維持したうえで、伝送路の高さを変えることにより放射開口を設けた領域の矩形導波管の特性インピーダンスを適正に変化させて加熱室内の空間インピーダンスとの関係により放射効率を変えて好適なマイクロ波の放射が得られるという効果がある。すなわち放射開口を設けた範囲においては伝送路の特性インピーダンスが高さを変えることで加熱室の空間インピーダンスに近づくことになり放射開口からのマイクロ波は放出されやすい条件となり放射開口からの損失を抑えて高い放射効率を実現する効果がある。 In the present invention, the shape of the radiating aperture is maintained so as to obtain the desired characteristics, and heating is performed by appropriately changing the characteristic impedance of the rectangular waveguide in the region where the radiating aperture is provided by changing the height of the transmission line. There is an effect that a suitable microwave radiation can be obtained by changing the radiation efficiency according to the relationship with the spatial impedance in the room. In other words, in the range where the radiation aperture is provided, changing the height of the characteristic impedance of the transmission line will approach the spatial impedance of the heating chamber, and microwaves from the radiation aperture are likely to be emitted, reducing loss from the radiation aperture. And high radiation efficiency.
さらにマイクロ波の伝送においてマイクロ波発生手段に近い側においては電界強度が高いので、伝送路の高さを低くして特性インピーダンスを低くするのにはスパークの発生防止の観点から伝送路の高さには制約があるが、マイクロ波の伝送にともなって放射開口から順次加熱室内にマイクロ波が放射されて電界強度が低下するため伝送路の高さを低く設定することが可能となり、スパークの発生を抑制しつつ矩形導波管の伝送路を薄く構成することができる。さらに矩形導波管を薄く構成することでスペースを有効に利用することができ加熱室の拡大や装置の小型化等と信頼性の確保において効果がある。 Furthermore, since the electric field strength is high on the side closer to the microwave generation means in the transmission of microwaves, the height of the transmission line should be reduced from the viewpoint of preventing the occurrence of sparks in order to reduce the characteristic impedance by reducing the height of the transmission line. Although there are restrictions, the microwave is radiated sequentially from the radiation opening into the heating chamber as the microwave is transmitted, and the electric field strength is reduced, so that the height of the transmission path can be set low, and a spark is generated. The transmission path of the rectangular waveguide can be made thin while suppressing the above. Furthermore, by making the rectangular waveguide thin, it is possible to effectively use the space, and it is effective in ensuring the reliability such as the expansion of the heating chamber and the downsizing of the apparatus.
従って、マイクロ波を加熱室の広い範囲に効率よく放射して、内部に収容した被加熱物を均一に効率よく加熱させることができる。特別に回転機構を用いて攪拌する方式ではなく常にマイクロ波を広く適正に分散して放射する構成が実現し、さらに攪拌のための回転機構や電力も必要としないので小型シンプルな構成で経済的で信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to efficiently radiate microwaves to a wide range of the heating chamber and uniformly and efficiently heat the object to be heated accommodated therein. It is not a method of stirring using a special rotation mechanism, but a configuration that always radiates and radiates microwaves widely is realized, and since it does not require a rotation mechanism or electric power for stirring, it is economical with a small and simple configuration. And a highly reliable microwave heating apparatus can be provided.
第1の発明は、加熱物を収納する加熱室と、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ように前記マイクロ波発生手段を接続した入力部と前記加熱室に接続する複数の放射開口を設けたマイクロ波放射部とを含む矩形導波管とを備え、前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部において、前記放射開口は少なくとも伝送方向に複数配置され、マイクロ波の伝送路は伝送方向に高さの異なる領域を有するものである。これにより加熱室に収容する被加熱物の広い範囲にマイクロ波を直接入射させることができ、さらにマイクロ波放射部において、それぞれの放射開口の伝送方向の配置とともに伝送路の高さを伝送方向に異なる領域を設けることで伝送方向におけるそれぞれの放射開口からの放射量に差が生じるのを抑制して所望の放射特性が得られるようになるので効果的に被加熱物を均一加熱させることがでる。つまり、マイクロ波を加熱室の広い範囲に効果的に放射して、内部に収容した被加熱物を均一に効率よく加熱させることができるので、特別に回転機構を用いて攪拌する方式によらずとも常にマイクロ波を広く分散して放射する構成が実現するので攪拌のための回転機構や電力を必要としないので小型シンプルな構成で経済的で使用感の良いマイクロ波加熱装置を提供することができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a heating chamber for storing a heated object, a microwave generating means for generating a microwave to be supplied to the heating chamber, and a microwave generated by the microwave generating means to be transmitted to the heating chamber. A rectangular waveguide including an input section connected to the microwave generation means and a microwave radiation section provided with a plurality of radiation openings connected to the heating chamber, and the microwave radiation of the rectangular waveguide In the section, a plurality of the radiation apertures are arranged at least in the transmission direction, and the microwave transmission path has regions having different heights in the transmission direction. As a result, microwaves can be directly incident on a wide range of the object to be heated accommodated in the heating chamber. Further, in the microwave radiating section, the arrangement of the radiation openings in the transmission direction and the height of the transmission path in the transmission direction By providing different areas, it is possible to suppress the occurrence of a difference in the amount of radiation from each radiation opening in the transmission direction and to obtain a desired radiation characteristic, so that the object to be heated can be effectively heated uniformly. . In other words, it is possible to effectively radiate microwaves over a wide area of the heating chamber and uniformly and efficiently heat the object to be heated contained therein, so that it does not depend on a special stirring method using a rotating mechanism. In both cases, a configuration that always radiates and radiates microwaves is realized, so there is no need for a rotating mechanism or electric power for stirring, so it is possible to provide a microwave heating device that is economical and easy to use with a small and simple configuration. it can.
第2の発明は、第1の発明における矩形導波管は、前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の伝送方向に互いに高さの異なる領域の間に変化部を設け、前記変化部は高さの異なる領域を段差なく接続するように伝送方向に傾斜した平面もしくは曲面で構成されたものである。これによりマイクロ波の伝送方向に高さの異なる領域を設けても、互いの領域はテーパー状に段差なく接続されることになるので、伝送路におけるマイクロ波の反射を抑えて効率よく伝送されるものである。したがって、マイクロ波を加熱室の広い範囲に効果的に放射して、内部に収容した被加熱物を均一に効率よく加熱させることができるので、特別に回転機構を用いて攪拌する方式によらずにマイクロ波を広く分散して放射する構成が実現するので攪拌のための回転機構や電力を必要としないので小型シンプルな構成で経済的で信頼性の良いマイクロ波加熱装置を提供することができる。 In a second aspect of the invention, the rectangular waveguide according to the first aspect of the present invention is provided with a changing portion between regions having different heights in the transmission direction of the microwave transmission path in the microwave radiating portion, It is composed of a plane or a curved surface inclined in the transmission direction so as to connect regions having different heights without a step. As a result, even if regions having different heights are provided in the microwave transmission direction, the regions are connected to each other without a step in a tapered shape, so that the microwave can be efficiently transmitted while suppressing reflection of the microwaves on the transmission path. Is. Therefore, microwaves can be radiated effectively over a wide area of the heating chamber, and the object to be heated contained can be heated uniformly and efficiently. Therefore, it is possible to provide an economical and reliable microwave heating device with a small and simple configuration because a configuration for radiating and radiating microwaves is realized. .
第3の発明は、第1もしくは第2の発明おける前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の高さは、入力部から遠ざかるに従って、段階的に低くなるように構成されたものである。放射開口を通過する毎に、加熱室にマイクロ波が放射されて電界強度が低くなるが、ここで段階的に伝送路の高さを低く設定することでマイクロ波放射部の特性インピーダンスは加熱室のインピーダンスとの差が放射開口を通過するごとに段階的に小さくなるので放射開口に伝送されるマイクロ波が加熱室内に放射されやすくなる。したがってマイクロ波放射部における伝送路の高さが一定の場合に比べて放射量の減少を抑制して、伝送方向に複数配置した各放射開口からのマイクロ波はバランスよく適正に放射させることができる。したがって回転機構を用いることのなくシンプルなマイクロ波の給電構成で被加熱物を均一に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, the height of the microwave transmission path in the microwave radiating portion of the rectangular waveguide according to the first or second aspect of the invention is reduced stepwise as the distance from the input portion increases. It has been done. Each time it passes through the radiation opening, microwaves are radiated into the heating chamber and the electric field strength is lowered. By setting the height of the transmission path to be lower step by step, the characteristic impedance of the microwave radiating section is set to the heating chamber. Since the difference from the impedance decreases step by step each time it passes through the radiation aperture, the microwave transmitted to the radiation aperture is easily radiated into the heating chamber. Therefore, the microwave radiation from the plurality of radiation openings arranged in the transmission direction can be appropriately radiated in a well-balanced manner by suppressing the decrease in the radiation amount as compared with the case where the height of the transmission path in the microwave radiation portion is constant. . Therefore, it is possible to provide a microwave heating apparatus capable of uniformly heating an object to be heated with a simple microwave power feeding configuration without using a rotation mechanism.
第4の発明は、第3の発明における矩形導波管の前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の高さは特に、当該矩形導波管の入力部から遠い側に設けた放射開口の領域の方が入力部から近い側に設けた放射開口の領域よりも低く設定されたものである。つまり第1の発明におけるマイクロ波の伝送路の高さの異なる領域は、マイクロ波放射部における放射開口のマイクロ波の伝送方向の複数の配置に対応して複数の異なる領域を設けたものである。これによりマイクロ波放射部における入力部から遠い側の放射開口の伝送路の高さを低く設定することで特性インピーダンスは加熱室のインピーダンスとの差が小さくなるので遠い側の放射開口からマイクロ波が放射されやすい条件となる効果があり、伝送方向に複数配置した各放射開口からのマイクロ波はバランスよく適正に放射させることができる。したがって回転機構を用いることのなくシンプルなマイクロ波の給電構成で被加熱物を均一に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, the height of the microwave transmission path in the microwave radiating portion of the rectangular waveguide according to the third invention is particularly the height of the radiation opening provided on the side far from the input portion of the rectangular waveguide. The region is set lower than the region of the radiation aperture provided on the side closer to the input unit. That is, in the first invention, the regions having different heights of the microwave transmission path are provided with a plurality of different regions corresponding to the plurality of arrangements of the radiation openings in the microwave radiation portion in the microwave transmission direction. . As a result, by setting the height of the transmission path of the radiation opening on the side far from the input part in the microwave radiation part, the difference between the characteristic impedance and the impedance of the heating chamber becomes small, so that the microwave is emitted from the radiation opening on the far side. There is an effect that makes it easy to radiate, and the microwaves from each of the radiation openings arranged in the transmission direction can be radiated appropriately in a balanced manner. Therefore, it is possible to provide a microwave heating apparatus capable of uniformly heating an object to be heated with a simple microwave power feeding configuration without using a rotation mechanism.
第5の発明は、第1から第4のいずれか1つの発明おける前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部における前記加熱室に接続する面は同一平面で構成されたものである。これにより矩形導波管の伝送路を異なる高さに設定しても、矩形導波管のマイクロ波放射部における放射開口を設けた面は段差がなく加熱室の壁面に容易に接続することができる。この構成により加熱室内に収容した被加熱物に対しマイクロ波の伝送方向に複数配置した放射開口からの伝送路の高さの違いによる距離の差も生じることがないのでマイクロ波の放射は均一に効率よく被加熱物を加熱させることができる。特別に回転機構を用いて攪拌する方式ではなく常にマイクロ波を広く分散して放射する構成が実現し、攪拌のための回転機構や電力を必要としないので小型シンプルな構成で経済的で信頼性の良いマイクロ波加熱装置を提供することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the microwave waveguide of the rectangular waveguide according to any one of the first to fourth aspects, a surface connected to the heating chamber in the microwave radiating portion is configured in the same plane. As a result, even if the transmission path of the rectangular waveguide is set to a different height, the surface provided with the radiation opening in the microwave radiating portion of the rectangular waveguide has no step and can be easily connected to the wall surface of the heating chamber. it can. With this configuration, there is no difference in distance due to the difference in height of the transmission path from a plurality of radiation openings arranged in the microwave transmission direction with respect to the object to be heated accommodated in the heating chamber. An object to be heated can be efficiently heated. It is not a method of stirring using a special rotating mechanism, but a structure that always radiates and spreads microwaves is realized. It does not require a rotating mechanism or power for stirring, so it is economical and reliable with a small and simple structure. A microwave heating apparatus with good quality can be provided.
さらに第1から第5の本発明の特有の効果として、マイクロ波の伝送にともなって放射開口から順次加熱室内にマイクロ波が放射されることにより電界強度が低下するので、矩形導波管内でのスパークの発生を確実に防止しつつ伝送路の高さを低く設定することが可
能となるものである。これにより矩形導波管を薄く構成することでスペースを有効に活用することができ信頼性の確保とともに加熱室の拡大や製品の小型化を図ることができる。
Furthermore, as a special effect of the first to fifth aspects of the present invention, since the microwave is radiated sequentially from the radiation opening into the heating chamber along with the transmission of the microwave, the electric field strength is lowered. The height of the transmission line can be set low while reliably preventing the occurrence of sparks. Thus, by making the rectangular waveguide thin, it is possible to effectively use the space, and it is possible to ensure the reliability and enlarge the heating chamber and reduce the size of the product.
従って、マイクロ波を加熱室の広い範囲に効率よく放射して、内部に収容した被加熱物を均一に効率よく加熱させることができる、特別に回転機構を用いて攪拌する方式ではなくマイクロ波を広く分散して放射する構成が実現し、攪拌のための回転機構や電力を必要としないので構成とあわせてさらに省スペース化が実現できるものであり、小型でシンプルな構成で経済的で信頼性の良いマイクロ波加熱装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to efficiently radiate microwaves over a wide area of the heating chamber and uniformly and efficiently heat the object to be heated, which is not a method of stirring using a special rotation mechanism. Realizes a configuration that radiates widely and does not require a rotating mechanism or electric power for stirring, so it can further save space in combination with the configuration, and it is economical and reliable with a small and simple configuration A microwave heating apparatus with good quality can be provided.
第6の発明は、第1から第5のいずれか1つの発明おける前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部における複数の放射開口は円偏波を放射する開口形状を含むマイクロ波加熱装置である。これにより円偏波を放射する開口からは電界方向が回転変化するマイクロ波が被加熱物に放射されることになり複数の開口と相まってさらに効果的に被加熱物を均一に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。 A sixth invention is a microwave heating apparatus including a plurality of radiation openings in the microwave radiation portion of the rectangular waveguide according to any one of the first to fifth inventions, wherein the plurality of radiation openings radiate circularly polarized waves. is there. As a result, microwaves whose electric field direction rotates and radiates from the openings that radiate circularly polarized waves and are radiated to the object to be heated, and it is possible to more effectively heat the object to be heated in combination with multiple openings. A microwave heating apparatus 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。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 addition, although the microwave oven is demonstrated in the microwave heating apparatus of the following embodiment. 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外観模式図である。図1において10は被加熱物、200は加熱室、50はマイクロ波発生手段であるマグネトロン、100は矩形導波管である。加熱室200はマイクロ波を反射させる金属材料からなる壁面と、被加熱物10を出し入れする開閉扉200dで略直方体に構成され、供給されるマイクロ波を内部に閉じ込めるように構成している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic external view of a main part of a microwave heating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 10 is an object to be heated, 200 is a heating chamber, 50 is a magnetron as a microwave generating means, and 100 is a rectangular waveguide. The heating chamber 200 is configured in a substantially rectangular parallelepiped shape with a wall surface made of a metal material that reflects microwaves and an opening / closing door 200d for taking in and out the object to be heated 10, and is configured to confine the supplied microwaves inside.
図2は、実施の形態1におけるマグネトロン50および加熱室200を接続しない状態での矩形導波管100の構成を示す斜視図である。図2において110hは矩形導波管100の入力部110に設けたマグネトロン50の接続口である。120は矩形導波管100の加熱室200に接続されるマイクロ波放射部であり120hはマイクロ波放射部120に設けたマイクロ波を加熱室200に放射する複数の放射開口である。 FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of rectangular waveguide 100 in a state where magnetron 50 and heating chamber 200 are not connected in the first embodiment. In FIG. 2, 110 h is a connection port of the magnetron 50 provided at the input unit 110 of the rectangular waveguide 100. Reference numeral 120 denotes a microwave radiating unit connected to the heating chamber 200 of the rectangular waveguide 100, and 120 h denotes a plurality of radiation openings for radiating the microwaves provided in the microwave radiating unit 120 to the heating chamber 200.
以下、マイクロ波加熱装置の動作について説明を行う。被加熱物10は加熱室200を構成する1部壁面に設けた開閉扉200dから入れられ加熱室200内の載置部201上に置かれる。なお載置部201は低誘電損失材料のガラス板をマイクロ波放射部120が接続される壁面に面して設けられている。使用者により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であるマグネトロン50が動作し矩形導波管100内にマイクロ波を発生しマイクロ波放射部120に伝送されて複数の放射開口120hから加熱室200に供給されて被加熱物10の加熱がおこなわれる。 Hereinafter, the operation of the microwave heating apparatus will be described. The article to be heated 10 is put in from an opening / closing door 200d provided on a part of the wall surface constituting the heating chamber 200 and placed on the mounting portion 201 in the heating chamber 200. The placement unit 201 is provided with a glass plate of a low dielectric loss material facing the wall surface to which the microwave radiation unit 120 is connected. When a heating start instruction is given by the user, the microwave heating apparatus operates the magnetron 50 as a microwave generating means to generate a microwave in the rectangular waveguide 100 and transmit it to the microwave radiating unit 120. The heated object 10 is heated by being supplied to the heating chamber 200 from the radiation opening 120h.
ここで矩形導波管100は、マイクロ波加熱装置で使用されるマイクロ波の周波数や出力に対応して一対の幅面と一対の高さ面に囲まれた長方形断面の伝送路で構成されている。一般的な矩形導波管では、伝送路の幅の寸法aと高さ寸法bは、伝送する波長λから、λ/2<a<λ、b<λ/2の範囲で形状を選ぶことでTE10モードと呼ばれる形態で伝送される。マグネトロン50が2450MHzの周波数で発振する場合には波長λが約120mmなので、幅の寸法aは70〜110mm、高さ寸法bは15〜40mmなどで選定される。 Here, the rectangular waveguide 100 is configured by a transmission path having a rectangular cross section surrounded by a pair of width surfaces and a pair of height surfaces corresponding to the frequency and output of the microwave used in the microwave heating apparatus. . In a general rectangular waveguide, the width dimension a and the height dimension b of the transmission line are selected by selecting the shape in the range of λ / 2 <a <λ and b <λ / 2 from the wavelength λ to be transmitted. It is transmitted in a form called TE10 mode. When the magnetron 50 oscillates at a frequency of 2450 MHz, since the wavelength λ is about 120 mm, the width dimension a is selected from 70 to 110 mm, the height dimension b is selected from 15 to 40 mm, and the like.
図2に示すように本実施の形態の矩形導波管100はマグネトロン50を接続する入力
部110における第1の幅101よりもマイクロ波放射部120における第2の幅102を大きく構成している。具体的には本実施の形態において第1の幅101の寸法は75mmに設定されるのに対して、第2の幅102は第1の幅101よりも広く105mmに設定されている。
As shown in FIG. 2, the rectangular waveguide 100 of the present embodiment is configured such that the second width 102 in the microwave radiating unit 120 is larger than the first width 101 in the input unit 110 to which the magnetron 50 is connected. . Specifically, in the present embodiment, the dimension of the first width 101 is set to 75 mm, whereas the second width 102 is set to 105 mm wider than the first width 101.
またマイクロ波放射部120においてマイクロ波を加熱室200に放射する放射開口120hが第2の幅102の広い範囲に分散して複数配置することができる。本実施の形態において矩形導波管100におけるマイクロ波放射部120は加熱室200の底面に広く接して配置し、マイクロ波放射部から上方に屈曲させて加熱室200の底面と隣接する側面に入力部110を配置する構成としている。そして加熱室200内にマイクロ波を放射する放射開口120hを少なくともマイクロ波の伝送方向に複数配置した構成である。 In the microwave radiating unit 120, a plurality of radiation openings 120 h that radiate microwaves to the heating chamber 200 can be dispersed over a wide range of the second width 102. In the present embodiment, the microwave radiating portion 120 in the rectangular waveguide 100 is arranged in wide contact with the bottom surface of the heating chamber 200, bent upward from the microwave radiating portion, and input to the side surface adjacent to the bottom surface of the heating chamber 200. The unit 110 is arranged. In the heating chamber 200, a plurality of radiation openings 120h that radiate microwaves are arranged at least in the microwave transmission direction.
図2に示すように放射開口120hはマイクロ波の伝送方向に3個並べ、さらにマイクロ波放射部における第2の幅102の方向に2列に配置した合計6個の放射開口120hが配置されている。 As shown in FIG. 2, three radiation openings 120h are arranged in the microwave transmission direction, and a total of six radiation openings 120h are arranged in two rows in the direction of the second width 102 in the microwave radiation portion. Yes.
図3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断面模式図である。図3に示すようにマイクロ波放射部120における伝送路は伝送路の高さは入力部110に近い側の伝送路の高さ121(1B)と中間の伝送路の高さ122(2B)と終端側の伝送路の高さ123(3B)との3段階の高さの異なる領域を設けている。また、伝送路の高さは入力部110から遠い側に設けた放射開口の領域の方が入力部から近い側に設けた放射開口の領域よりも低く設定されたものである。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an essential part of the microwave heating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, the transmission path in the microwave radiating unit 120 has a transmission line height 121 (1B) on the side close to the input unit 110 and an intermediate transmission line height 122 (2B). A region having a three-stage height difference with the height 123 (3B) of the transmission line on the end side is provided. The height of the transmission path is set so that the area of the radiation opening provided on the side far from the input unit 110 is set lower than the area of the radiation opening provided on the side close to the input part.
またさらにマイクロ波放射部における伝送路の高さは1B>2B>3Bのように入力部から遠ざかるに従って、段階的に低くなるように構成されたものである。具体的には本実施の形態においては入力部に近い側の伝送路の高さ121は25mmに設定されており、これに比べて終端に近い側の伝送路の高さ123は15mmに設定され、この間(中央部)の伝送路の高さ122は中間の20mmに設定されている。 Further, the height of the transmission path in the microwave radiating unit is configured so as to decrease stepwise as the distance from the input unit increases such that 1B> 2B> 3B. Specifically, in the present embodiment, the height 121 of the transmission line closer to the input unit is set to 25 mm, and the height 123 of the transmission line closer to the end is set to 15 mm. The height 122 of the transmission path in the meantime (center portion) is set to an intermediate 20 mm.
さらに図3に示すように伝送路の高さの異なる領域はテーパー状に傾斜面を設けてあり伝送路内でのマイクロ波の反射を防止する構成としている。つまり高さの異なる領域を段差なく接続するように伝送方向に傾斜した平面もしくは曲面で構成となる変化部124を設けている。 Further, as shown in FIG. 3, the regions with different heights of the transmission line are provided with a tapered inclined surface to prevent the reflection of the microwave in the transmission line. In other words, the changing portion 124 configured by a plane or a curved surface inclined in the transmission direction is provided so as to connect regions having different heights without a step.
このようにマイクロ波放射部120における伝送路の高の異なる領域を設けることにより放射開口120hを設けた領域において特性インピーダンスを適正に変えて放射開口へのマイクロ波の伝送量の変化による放射量に差が生じることを抑制することができ、マイクロ波の伝送方向に複数配置された放射開口120hから加熱室200内にマイクロ波がバランスよく放射されることになる。 In this way, by providing different areas of the transmission path in the microwave radiating section 120, the characteristic impedance is appropriately changed in the area where the radiation opening 120h is provided, and the radiation amount due to the change in the transmission amount of the microwave to the radiation opening is obtained. The occurrence of the difference can be suppressed, and the microwaves are radiated into the heating chamber 200 from the radiation openings 120h arranged in the microwave transmission direction in a well-balanced manner.
ここで矩形導波管について放射開口がない単なる伝送路だけの場合には伝送路の特性インピーダンスは導波管の幅に反比例し入力部110の領域よりも伝送路の幅を広くしたマイクロ波放射部120の放射開口直前の領域の方が特性インピーダンスは低くなる。本実施の形態において矩形導波管100の伝送路の特性インピーダンスは入力部110において652Ωに対しマイクロ波放射部においては464Ωとなっている。 Here, when the rectangular waveguide has only a transmission line having no radiation opening, the characteristic impedance of the transmission line is inversely proportional to the width of the waveguide, and the microwave radiation with the width of the transmission line wider than the region of the input unit 110 is used. The characteristic impedance is lower in the region of the portion 120 immediately before the radiation opening. In this embodiment, the characteristic impedance of the transmission line of the rectangular waveguide 100 is 652Ω at the input unit 110 and 464Ω at the microwave radiation unit.
これに対して伝送路に放射開口を設けたマイクロ波放射部120の伝送路の高さの異なる領域の特性インピーダンスは伝送路の高さに比例し伝送路の高さが低いほど特性インピーダンスも低くなる。つまりマイクロ波発生手段50を接続する入力部110から遠い側の放射開口120hの方が加熱室における空間インピーダンス(約377Ω)との差がさ
らに少なくなることで伝送路から加熱室200にマイクロ波を導出しやすくなる。
On the other hand, the characteristic impedance of the microwave radiation unit 120 having a radiation opening provided in the transmission line is different from the characteristic impedance of the transmission line in different regions, and the characteristic impedance is lower as the transmission line is lower. Become. That is, the difference from the spatial impedance (about 377Ω) in the heating chamber is further reduced in the radiation opening 120h far from the input unit 110 to which the microwave generating means 50 is connected, so that the microwave is transmitted from the transmission path to the heating chamber 200. It becomes easy to derive.
さらに放射開口120hの周縁部では電界が集中する傾向にあるのでスパークを防止できる電界強度に応じて空間距離を確保する必要があるが、本実施の形態においては、電界強度が高いままのマイクロ波発生手段50に近い側の放射開口120hを配置した領域の伝送路は高くし、マイクロ波の加熱室への放射に伴って電界強度が低くなるマイクロ波発生手段50から遠い側の放射開口120hを設けた領域では伝送路を低くしているので確実にスパークを防止して安全性、信頼性を確保することができる。また伝送路を低くすることで空いたスペースは有効に利用して加熱室の容積拡大や装置の小型化を実現することができる。 Furthermore, since the electric field tends to concentrate at the peripheral portion of the radiation opening 120h, it is necessary to secure a spatial distance according to the electric field strength that can prevent sparks. In this embodiment, the microwave with the high electric field strength remains. The transmission path in the region where the radiation opening 120h on the side close to the generation means 50 is arranged is made high, and the radiation opening 120h on the side far from the microwave generation means 50 where the electric field strength decreases as the microwave is emitted into the heating chamber. Since the transmission path is lowered in the provided area, it is possible to reliably prevent sparks and ensure safety and reliability. Further, by lowering the transmission path, the vacant space can be effectively used to increase the volume of the heating chamber and reduce the size of the apparatus.
さらに本実施の形態においてはマイクロ波放射部120における複数の放射開口120hは加熱室200の底面に接続して同一面に設けられたものである。つまりマイクロ波放射部120における伝送路の高さの異なる領域を設けた構成においても、マイクロ波放射部における放射開口120hを設けた面は段差がなく加熱室の底面に容易に接続することができる。さらに加熱室200内に収容する被加熱物10を載せた載置部201に面して複数配置した放射開口からの距離の差が生じないように構成できるので、放射されるマイクロ波は均一に効率よく被加熱物を加熱させることができる。 Further, in the present embodiment, the plurality of radiation openings 120 h in the microwave radiation unit 120 are connected to the bottom surface of the heating chamber 200 and provided on the same surface. That is, even in the configuration in which regions having different transmission line heights are provided in the microwave radiating unit 120, the surface of the microwave radiating unit provided with the radiation opening 120h has no step and can be easily connected to the bottom surface of the heating chamber. . Furthermore, since it can be configured so as not to cause a difference in distance from a plurality of radiation openings facing the placement unit 201 on which the article to be heated 10 accommodated in the heating chamber 200 is placed, the emitted microwaves are uniform. An object to be heated can be efficiently heated.
図4は図3におけるK−K断面であり放射開口120hに垂直に上方(加熱室内)から見た図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line KK in FIG. 3 and is viewed from above (heating chamber) perpendicular to the radiation opening 120h.
さらに本実施の形態においては、マイクロ波放射部120における複数の放射開口120hは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。
Further, in the present embodiment, the plurality of radiation openings 120h in the microwave radiation unit 120 are configured to radiate circularly polarized waves. Circular polarization is a technology widely used in the field of mobile communications and satellite communications. As a familiar use example, ETC (Electronic
(Toll Collection System) “Non-stop automatic toll collection system” and the like.
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。 Circular polarization is a microwave in which the polarization plane of the electric field rotates with respect to the traveling direction of the radio wave, and when the circular polarization is formed, the direction of the electric field continues to change with time. The radiation angle of the emitted microwave has a feature that it keeps changing. Thereby, compared with the microwave heating by the linearly polarized wave used in the conventional microwave heating apparatus, the microwave is dispersed and radiated over a wide range so that the object to be heated can be microwave heated uniformly. become. In particular, there is a strong tendency for uniform heating in the circumferential direction of circular polarization. Note that circularly polarized waves are classified into two types, that is, right-handed polarization (CW: clockwise) and left-handed polarization (CCW: counterclockwise) from the direction of rotation, but there is no difference in heating performance.
前記の特長を利用し、放射開口120hを通して円偏波のマイクロ波を放射することで、加熱室200内の加熱分布をより均一化することができる。なお、矩形導波管100に設けたマイクロ波放射部120の放射開口120hから円偏波を出力するための開口形状としては、図4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、さらに矩形導波管100のマイクロ波放射部120における第2の幅の中心106を挟む2列に配置され合計6個の放射開口120hが設けてある。 By utilizing the above feature and emitting circularly polarized microwaves through the radiation opening 120h, the heating distribution in the heating chamber 200 can be made more uniform. In addition, as an opening shape for outputting circularly polarized waves from the radiation opening 120h of the microwave radiating section 120 provided in the rectangular waveguide 100, as shown in FIG. The two slots (openings) having a width so as to be circularly polarized intersect with each other at the center, and are inclined by 45 degrees with respect to the microwave transmission direction. Further, in the microwave radiating unit 120 of the rectangular waveguide 100 A total of six radiation openings 120h are provided in two rows sandwiching the center 106 of the second width.
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120の放射開口120hは円偏波を放射する形状とすることで、マイクロ波放射部120の複数の放射開口120hから拡がりをもったマイクロ波が加熱室200に放射され、被加熱物10へのマイクロ波の放射をさらに広い範囲で均一化することができる。またマイクロ波放射部120における第2の幅102を広く構成することにより開口の形状や大きさも適正な放射特性と放
射量が得られるように開口ごとに設定することが可能となり効果的に被加熱物10を均一加熱させることがでる。
As described above, in the present embodiment, the radiation opening 120h of the microwave radiating unit 120 has a shape that radiates circularly polarized waves, so that the plurality of radiation openings 120h of the microwave radiating unit 120 are expanded. Microwaves are radiated into the heating chamber 200, and the microwave radiation to the object to be heated 10 can be made uniform over a wider range. Further, by making the second width 102 wide in the microwave radiating section 120, the shape and size of the opening can be set for each opening so that an appropriate radiation characteristic and radiation amount can be obtained. The object 10 can be heated uniformly.
つまりマイクロ波放射部120における伝送されるマイクロ波の位相にあわせて放射開口120hを配置することでマイクロ波の放射方向を適正にすることが可能であり、放射開口120hの大きさにより放射量を適正にすることが可能であり、開口の形状やマイクロ波の伝送方向と放射開口120hの配置角度によりマイクロ波の放射特性を適正にすることが可能となるので接続する加熱室に応じて所望の均一加熱を実現できる効果がある。 That is, by arranging the radiation opening 120h in accordance with the phase of the microwave transmitted in the microwave radiating unit 120, it is possible to make the radiation direction of the microwave appropriate, and the amount of radiation is controlled by the size of the radiation opening 120h. The microwave radiation characteristics can be made appropriate depending on the shape of the opening, the transmission direction of the microwave, and the arrangement angle of the radiation opening 120h. There is an effect that uniform heating can be realized.
なお本実施の形態において伝送路の伝送方向に互いに高さの異なる領域の間に設けた変化部124は伝送方向に配置した放射開口120hと放射開口120hの間に設けたものであるが、これに限らず複数の放射開口からの所望の放射特性を得られるものであれば伝送路の高さの変化は放射開口の範囲で変化する構成でも良いし、複数の放射開口120hを配置した領域にまたがって広く構成したものでもよい。また伝送路の高さの変化部においては伝送路壁面での反射を防止できるものであればテーパー状だけでなく曲線状に変化させても良い。 In the present embodiment, the change portion 124 provided between regions having different heights in the transmission direction of the transmission path is provided between the radiation opening 120h and the radiation opening 120h arranged in the transmission direction. As long as a desired radiation characteristic from a plurality of radiation apertures can be obtained, the change in the height of the transmission line may be changed within the range of the radiation apertures, or in a region where the plurality of radiation apertures 120h are arranged. A wide configuration may be used. Further, the transmission line height changing portion may be changed not only in a tapered shape but also in a curved shape as long as reflection on the wall surface of the transmission line can be prevented.
さらに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120の放射開口120h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して所望の放射特性を得られるものであれば放射開口の形状は限らず、また放射開口の配置についても本実施の形態において本発明を限定するものではない。 Furthermore, in the present embodiment, the shape of the radiation opening 120h of the microwave radiating unit 120 that radiates circularly polarized waves has been described with reference to the shape shown in FIG. 4, but the shape is not limited to FIG. The shape of the radiation aperture is not limited as long as the desired radiation characteristics can be obtained by radiating the light, and the present invention is not limited to the arrangement of the radiation aperture in the present embodiment.
以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物へのマイクロ波の均一照射が実現でき、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 realize uniform irradiation of microwaves to the object to be heated, and further, has no need to provide a special movable part for supplying microwaves, It is also excellent in terms of durability. It can be effectively used in a microwave heating apparatus that performs heating processing and sterilization of food.
10 被加熱物
50 マイクロ波発生手段
100 矩形導波管
110 入力部
120 マイクロ波放射部
120h 放射開口
200 加熱室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Object to be heated 50 Microwave generation means 100 Rectangular waveguide 110 Input part 120 Microwave radiation part 120h Radiation opening 200 Heating chamber
Claims (6)
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ように前記マイクロ波発生手段を接続した入力部と前記加熱室に接続する複数の放射開口を設けたマイクロ波放射部とを含む矩形導波管とを備え、
前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部において、前記放射開口は少なくとも伝送方向に複数配置され、マイクロ波の伝送路は伝送方向に高さの異なる領域を有するマイクロ波加熱装置。 A heating chamber for storing an object to be heated;
Microwave generation means for generating a microwave to be supplied to the heating chamber;
An input unit connected to the microwave generation unit to transmit the microwave generated by the microwave generation unit to the heating chamber, and a microwave radiation unit provided with a plurality of radiation openings connected to the heating chamber. A rectangular waveguide,
In the microwave radiating portion of the rectangular waveguide, a plurality of the radiation openings are arranged at least in the transmission direction, and the microwave transmission path has regions having different heights in the transmission direction.
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