JP2014116246A - マイクロ波処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】むらの少ない焦げ目付けできるマイクロ波処理装置を提供すること。
【解決手段】被加熱物１１を設置する設置台１と、マイクロ波電力を発生させる発振部３と、設置台近傍に設けた複数の表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚで構成した表面波発生板２と、発振部の出力を複数の表面波伝送線路に各々給電する複数の給電手段４と、を備え、隣り合う表面波伝送線路と給電手段との結合位置が、マイクロ波伝送方向にずれて配置される構成としたことで、マイクロ波が集中して焦げる位置が隣の表面波伝送線路とずれて、焦げ目のむらが少ない表面波加熱を実現することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、周期構造体を用いた表面波伝送線路を備えたマイクロ波処理装置に関するものである。

従来、この種のマイクロ波処理装置は、リッジ部とスロット部を有する梯子回路導波管を設置したものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、梯子回路による焦げ目付けと給電口からの加熱調理をマイクロ波のみで行えるようにしている。

複数の交叉指型テープ線路を平面に配置し、導波管を経由して給電したものがある（例えば、特許文献２参照）。そして、交叉指型テープ線路による焦げ目付けと通常のマイクロ波加熱を併用できるとしている。

交叉指型テープ線路に給電し、交叉指型テープ線路終端に共振孔を設置したものがある（例えば、特許文献３参照）。そして、交叉指型テープ線路による焦げ目付けと共振孔からのマイクロ波加熱により均一性良く加熱ができるとしている。

交叉指型テープ線路に給電し、放射しながら伝送させたものがある（例えば、特許文献４参照）。そして、放射しながら伝送する交叉指型テープ線路により厚みのある被加熱物のマイクロ波加熱ができるとしている。

特開昭４９−１６９４４号公報 特公昭５５−５１３１２号公報 特開昭６１−２３７３９３号公報 特公平４−６１４７６号公報

しかしながら、前記従来の給電方式における構成では、下記説明のように、むらの少ない焦げ目付け処理をすることは難しいという課題を有していた。

梯子回路導波管を設置したり、交叉指型テープ線路を配置したりすることで、表面波により焦げ目付け加熱をすることは可能だが、表面波を発生する線路の配置や配置の範囲により焦げ目のむらが生じてしまう。

１本の梯子回路導波管では近傍のみが焦げて明らかなむらができる。また、１本の交叉指型テープ線路を広範囲に配置したり、複数の交叉指型テープ線路を広範囲に整列配置したりしても、定在波の位置が一致し、縞模様状の焦げ目となり明らかなむらができる。

図６は、特許文献４に記載された従来の表面波発生板を示す模式図（Ａ）とマイクロ波分布説明図（Ｂ）である。図６を用いて縞模様状の焦げ目となることを以下に説明する。図６（Ａ）に示すように、表面波発生板２は、２枚の金属板２Ａを用いてスリット９ａを介して、複数の櫛型金属板２Ａが噛合う様に形成され、インターディジタル線路を構成している。給電手段４の同軸線路の中心導体５は、インターディジタル線路の一方の櫛型部２Ｂに接続され、給電手段４の同軸線路の外皮はインターディジタル線路の他方の金属板
２Ａに接続され、マイクロ波はスリット９ａに給電される。

インターディジタル線路はスリット９ａの幅や長さなどを最適に設定すると遅波回路として働き、線路設置面の垂直方向にはマイクロ波電力が指数関数的に減少する表面波を生じる。

図６（Ｂ）は、スリット９ａ近傍に集中するマイクロ波の強い電界の範囲６を図示しており、マイクロ波の分布を表している。強い電界の範囲６は給電手段４から給電された結合位置を起点として、伝送されるマイクロ波の２分の１波長ごとに現れる。

複数のスリット９ａを整列配置して被加熱物に焦げ目つけをすると、隣どうしでほぼ同じ位置に強い電界の範囲６が現れるため、横縞状のむらとなってしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、隣り合う表面波伝送線路の給電手段との結合位置が、マイクロ波伝送方向にずれて配置する構成とすることで、むらの少ない焦げ目付けができるマイクロ波処理装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波処理装置は、被加熱物を設置する設置台と、マイクロ波電力を発生させる発振部と、前記設置台近傍に設けられると共に、複数の表面波伝送線路で構成した表面波発生板と、前記発振部の出力を前記複数の表面波伝送線路に各々給電する複数の給電手段と、を備え、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置が、マイクロ波伝送方向にずれて配置される構成としたものである。

これによって、マイクロ波が集中して焦げる位置が隣の表面波伝送線路とずれて、焦げ目のむらが少ない表面波加熱を実現できる。

本発明のマイクロ波処理装置は、むらの少ない焦げ目付けができる。

本発明の実施の形態１におけるマイクロ波処理装置の構成図 本発明の実施の形態１におけるマイクロ波処理装置の要部構成図とマイクロ波分布説明図 本発明の実施の形態１におけるマイクロ波処理装置の要部側面図 本発明の実施の形態２におけるマイクロ波処理装置の要部構成図とマイクロ波分布説明図 本発明の実施の形態３におけるマイクロ波処理装置の要部構成図とマイクロ波分布説明図 従来のマイクロ波処理装置の要部構成図とマイクロ波分布説明図

第１の発明は、被加熱物を設置する設置台と、マイクロ波電力を発生させる発振部と、前記設置台近傍に設けられると共に、複数の表面波伝送線路で構成した表面波発生板と、前記発振部の出力を前記複数の表面波伝送線路に各々給電する複数の給電手段と、を備え、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置が、マイクロ波伝送方向にずれて配置される構成としたものであり、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置のずれにより焦げ目の位置もずれて、むらの少ない焦げ目付けができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置からのマイクロ波伝送方向が、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段の組合せの間で同じ方向に配列された構成としたものであり、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置のずれにより焦げ目の位置もずれて、むらの少ない焦げ目付けができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明のマイクロ波処理装置を、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置のマイクロ波伝送方向へのずれを、伝送されるマイクロ波の２分の１波長未満としたものであり、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置のずれにより焦げ目の位置もずれて、むらの少ない焦げ目付けができる。

第４の発明は、特に、第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置からマイクロ波伝送方向が、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段の組合せの間で逆方向に配列された構成としたものであり、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置のずれにより焦げ目の位置もずれて、むらの少ない焦げ目付けができる。

第５の発明は、特に第１の発明のマイクロ波処理装置を、前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置からマイクロ波伝送方向が、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段の組合せの間で異なる角度に配列された構成としたものであり、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置のずれにより焦げ目の位置もずれて、むらの少ない焦げ目付けができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロ波処理装置の構成図である。

図１において、マイクロ波電力は発振部３にて発生され、発振部３の出力が給電手段４を通じて薄板状の表面波発生板２に給電される。表面波発生板２は近傍空間にマイクロ波電力を集中させる。

被加熱物１１は、表面波発生板２の近傍に設けられた設置台１の上に設置され、表面波発生板２によって集中しているマイクロ波電力により強く加熱され、焦げ目をつけることができる。

被加熱物１１、表面波発生板２および、設置台１は加熱室１０の中に設置されるが、電波漏洩や感電などの危険性がない構成であれば必ずしも加熱室１０の中に設置する必要はない。

図２は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波処理装置の要部構成図（Ａ）とマイクロ波分布説明図（Ｂ）である。図３は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波処理装置の要部側面図である。

図２および、図３において、表面波発生板２は、点線の範囲で示した複数の表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚが形成されている。複数の表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚは、表面波発生板２に孔で形成されたスリット９ａ、９ｂ、９ｃにより櫛型部２０が夫々形成されてインターディジタル線路が構成されている。ここで、表面波発生板２に孔で形成されたスリット９
ａ、９ｂ、９ｃにより形成された櫛型部２０は、同一方向に向かって形成されている。

給電手段４である同軸線路の中心導体５は、インターディジタル線路の複数の表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚに形成された櫛型部２０に接続され、給電手段４の同軸線路の外皮はインターディジタル線路の他方の表面波発生板２に接続され、マイクロ波はスリット９ａ、９ｂ、９ｃに夫々供給される。

インターディジタル線路はスリット９ａ、９ｂ、９ｃの幅、繰り返し間隔や長さなどを最適に設定すると遅波回路として働き、表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚの設置面の垂直方向にはマイクロ波電力が指数関数的に減少する表面波を生じる。

特に、図２（Ａ）に示すように隣り合う表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４との結合位置７（図中、点線の範囲で示す）は、マイクロ波伝送方向Ａにずれて配置されている。換言すれば、表面波発生板２に形成された櫛型部２０とスリット９ａ、９ｂ、９ｃの隣り合う位置において、中央のスリット９ａに対し左右のスリット９ｂ、スリット９ｃが紙面上側であるマイクロ波伝送方向Ａにずれて配置されている。

複数の表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚは、同一方向に向かって配列されており、隣り合う表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４の組合せの間で同じ方向に配列された構成となり、各結合位置７は、マイクロ波伝送方向Ａにずれて配置されているので、結合位置７の位置ずれが、強い電界の範囲６の位置ずれとなる（図２（Ｂ）参照）。

ここで、強い電界の範囲６が発生する間隔は伝送されるマイクロ波の２分の１波長となるので、結合位置７の位置ずれはこの２分の１波長未満であれば隣り合う強い電界の範囲６の位置が弱い部分を補い合う関係になり、むらの少ない焦げ目つけができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波処理装置の要部構成図（Ａ）とマイクロ波分布説明図（Ｂ）である。なお、実施の形態１と同一構成要素には、同一符号を付与して説明を省略する。

図４（Ａ）に示すように隣り合う表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４との結合位置７は、マイクロ波伝送方向Ｂにずれて配置されている。

表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４との結合位置７からマイクロ波伝送方向Ｂが、隣り合う表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４の組合せの間で逆方向に配列された構成である。

複数の表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚは、隣り合う線路で逆方向に向かって配列されており、隣り合う表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４の組合せの間で逆方向に配列された構成となり、各結合位置７は、マイクロ波伝送方向Ｂにずれて配置されているので、結合位置７の位置ずれが、強い電界の範囲６の位置ずれとなる（図４（Ｂ）参照）。

強い電界の範囲６は、給電手段４から給電される結合位置７を起点として伝送されるマイクロ波の２分の１波長ごとに現れるので、図４（Ａ）のように逆向きに配置することで隣り合う強い電界の範囲６の位置が弱い部分を補い合う関係になり、むらの少ない焦げ目つけができる。

（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処理装置の要部構成図（Ａ）とマイ
クロ波分布説明図（Ｂ）である。なお、実施の形態１と同一構成要素には、同一符号を付与して説明を省略する。

図５（Ａ）に示すように隣り合う表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４との結合位置７は、マイクロ波伝送方向Ｃに異なる角度にずれて配置されている。

表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４との結合位置７からマイクロ波伝送方向Ｃが、隣り合う表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４の組合せの間で異なる角度に配列された構成である。

複数の表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚは、隣り合う線路で異なる角度に向かって配列されており、隣り合う表面波伝送線路Ｘ、Ｙ、Ｚと給電手段４の組合せの間で異なる角度に向かって配列された構成となり、各結合位置７は、マイクロ波伝送方向Ｃにずれて配置されているので、結合位置７の位置ずれが、強い電界の範囲６の位置ずれとなる（図５（Ｂ）参照）。

強い電界の範囲６は、給電手段４から給電される結合位置７を起点として伝送されるマイクロ波の２分の１波長ごとに現れるので、図５（Ａ）のように異なる角度に向かって配置することで隣り合う強い電界の範囲６の位置が弱い部分を補い合う関係になり、むらの少ない焦げ目つけができる。

以上のように、隣り合う表面波伝送線路と給電手段との結合位置を、マイクロ波伝送方向にずれて配置される構成としたことで、マイクロ波が集中して焦げる位置が隣の表面波伝送線路とずれて、焦げ目のむらが少ない表面波加熱を実現できる。

また、表面波伝送線路は、インターディジタル線路以外の周期構造体で構成してもよい。

以上のように、本発明にかかるマイクロ波処理装置は、表面波伝送線路を有し、給電するマイクロ波電力によりむらの少ない焦げ目をつける装置を提供できるので、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機、あるいはコンロ、ホットプレートなどの用途にも適用できる。

１ 設置台
２ 表面波発生板
３ 発振部
４ 給電手段
５ 中心導体
６ 強い電界の範囲
７ 結合位置
９ａ、９ｂ、９ｃ スリット
１０ 加熱室
１１ 被加熱物
Ｘ、Ｙ、Ｚ 表面波伝送線路

Claims (5)

1. 被加熱物を設置する設置台と、
   マイクロ波電力を発生させる発振部と、
   前記設置台近傍に設けられると共に、複数の表面波伝送線路で構成した表面波発生板と、前記発振部の出力を前記複数の表面波伝送線路に各々給電する複数の給電手段と、を備え、
   隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置が、マイクロ波伝送方向にずれて配置されるマイクロ波処理装置。
2. 前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置からのマイクロ波伝送方向が、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段の組合せの間で同じ方向に配列された構成とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
3. 隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置のマイクロ波伝送方向へのずれを、伝送されるマイクロ波の２分の１波長未満とした請求項１または２に記載のマイクロ波処理装置。
4. 前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置からマイクロ波伝送方向が、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段の組合せの間で逆方向に配列された構成とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
5. 前記表面波伝送線路と前記給電手段との結合位置からマイクロ波伝送方向が、隣り合う前記表面波伝送線路と前記給電手段の組合せの間で異なる角度に配列された構成とした請求項１に記載のマイクロ波処理装置。

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