JP2017162668A - Microwave heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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.
マイクロ波加熱装置は、加熱対象となる被加熱物をマイクロ波加熱装置の加熱室内に設置し、マイクロ波発生源において発生させたマイクロ波を被加熱物に照射し、吸収させることにより、被加熱物を加熱する装置である(例えば、特許文献1)。このようなマイクロ波加熱装置においては、加熱室内に放射されたマイクロ波は、加熱室の壁面等において反射を繰り返し、被加熱物に照射される。 The microwave heating device is to be heated by placing the object to be heated in the heating chamber of the microwave heating device, irradiating the object to be heated with the microwave generated by the microwave generation source, and absorbing it. An apparatus for heating an object (for example, Patent Document 1). In such a microwave heating apparatus, the microwave radiated into the heating chamber is repeatedly reflected on the wall surface of the heating chamber and is irradiated to the object to be heated.
一般的には、マイクロ波加熱装置には、マイクロ波発生源として真空管の一種であるマグネトロンが用いられているが、マグネトロンに代わり半導体素子を用いることにより、マイクロ波加熱装置を小型軽量化することができ、出力制御性を向上させることができる。このような半導体素子としては、例えば、高周波領域においても高耐圧で大電流を流すことが可能な窒化ガリウム等を用いた半導体素子が挙げられる。 In general, a microwave heating device uses a magnetron, which is a kind of vacuum tube, as a microwave generation source. By using a semiconductor element instead of a magnetron, the microwave heating device can be reduced in size and weight. Output controllability can be improved. As such a semiconductor element, for example, a semiconductor element using gallium nitride or the like capable of flowing a large current with a high breakdown voltage even in a high frequency region can be given.
マイクロ波加熱装置においては、通常、被加熱物を均一に加熱することを目的としているが、被加熱物の一部だけを加熱したい場合がある。例えば、食品であるサラダ、ご飯、肉等が入った弁当を暖める場合、ご飯と肉は暖めたいが、サラダは暖めたくない場合がある。このような場合、弁当全体を均一に加熱するマイクロ波加熱装置で加熱をすると、暖めたくないサラダまで温まってしまう。 In the microwave heating apparatus, the object is usually to uniformly heat the object to be heated, but there are cases where it is desired to heat only a part of the object to be heated. For example, when a lunch box containing food, such as salad, rice, and meat, is heated, rice and meat may be warmed, but the salad may not be warmed. In such a case, if it is heated with a microwave heating device that uniformly heats the entire lunch box, the salad that is not desired to be heated will be heated.
また、均一な加熱を目的としたマイクロ波加熱装置により被加熱物を加熱した場合であっても、被加熱物が均一には加熱されず、温まっている領域と温まっていない領域とが生じる場合がある。このような場合、被加熱物全体を均一に加熱するためには、温まっていない領域を温まっている領域よりも、強く加熱することが求められる。例えば、被加熱物が均一に加熱されるように、マイクロ波を均一に照射した場合であっても、食品の種類により温まりやすいものと温まりにくいものとが存在しているため、加熱ムラが生じる場合がある。具体的には、油成分を多く含んでいる食品は、油成分をあまり含んでいない食品よりも、マイクロ波を照射した場合、温まりやすい。このため、マイクロ波を均一に照射した場合であっても、被加熱物において温度ムラが生じる場合がある。また、食品等を加熱するマイクロ波加熱装置において小型なものの中には、ターンテーブルのないものもあり、ターンテーブルのないマイクロ波加熱装置では、被加熱物の温度ムラはより顕著になるものと考えられる。 In addition, even when the object to be heated is heated by a microwave heating device for the purpose of uniform heating, the object to be heated is not heated uniformly, resulting in a heated area and an unheated area. There is. In such a case, in order to uniformly heat the entire object to be heated, it is required to heat the region that is not warmed more strongly than the region that is warmed. For example, even when microwaves are uniformly irradiated so that an object to be heated is heated uniformly, heating unevenness occurs because there are items that are easily heated and items that are not easily heated depending on the type of food. There is a case. Specifically, foods that contain a large amount of oil components are more likely to be warmed when irradiated with microwaves than foods that do not contain much oil components. For this reason, even if it is a case where a microwave is irradiated uniformly, a temperature nonuniformity may arise in a to-be-heated material. Also, some of the small microwave heating devices for heating foods and the like do not have a turntable, and in a microwave heating device without a turntable, the temperature unevenness of the object to be heated becomes more prominent. Conceivable.
従って、被加熱物を加熱する際、被加熱物の領域ごとに加熱することができれば、被加熱物の所望の領域を集中して加熱することができ、また、マイクロ波を均一に照射した場合に温度ムラが生じる場合であっても、被加熱物を均一に加熱することができる。 Therefore, when heating the object to be heated, if it can be heated for each area of the object to be heated, the desired area of the object to be heated can be concentrated and heated, and when microwaves are evenly irradiated Even when temperature unevenness occurs, the object to be heated can be heated uniformly.
よって、被加熱物を加熱する際、被加熱物を所定の領域ごとに加熱することのできるマイクロ波加熱装置が求められている。 Therefore, there is a demand for a microwave heating apparatus that can heat an object to be heated for each predetermined region when the object to be heated is heated.
本実施の形態の一観点によれば、マイクロ波発生源と、被加熱物が設置される加熱室と、前記加熱室に接続された第1のマイクロ波放射部及び第2のマイクロ波放射部と、前記マイクロ波発生源と前記第1のマイクロ波放射部との間に設けられた第1のフィルターと、前記マイクロ波発生源と前記第2のマイクロ波放射部との間に設けられた第2のフィルターと、を有し、前記マイクロ波発生源は、発生させるマイクロ波の周波数を変化させることができるものであって、前記第1のフィルターと前記第2のフィルターは、透過するマイクロ波の周波数が異なることを特徴とする。 According to one aspect of the present embodiment, a microwave generation source, a heating chamber in which an object to be heated is installed, a first microwave radiating unit and a second microwave radiating unit connected to the heating chamber And a first filter provided between the microwave generation source and the first microwave radiation unit, and provided between the microwave generation source and the second microwave radiation unit. A second filter, wherein the microwave generation source is capable of changing a frequency of the generated microwave, and the first filter and the second filter transmit microwaves. It is characterized by different wave frequencies.
開示のマイクロ波加熱装置によれば、被加熱物を加熱する際、被加熱物を所定の領域ごとに加熱することができる。 According to the disclosed microwave heating apparatus, the object to be heated can be heated for each predetermined region when the object to be heated is heated.
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
〔第1の実施の形態〕
第1の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置について、図1に基づき説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源110、加熱室120、制御部130、加熱室120内にマイクロ波を放射する第1のマイクロ波放射部151、第2のマイクロ波放射部152等を有している。図1に示す場合では、第1のマイクロ波放射部151は加熱室120の右側に接続されており、第2のマイクロ波放射部152は加熱室120の左側に接続されている。
[First Embodiment]
A microwave heating apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The microwave heating apparatus in this embodiment includes a
マイクロ波発生源110には、導波管等により形成されたマイクロ波伝送部140が接続されており、マイクロ波伝送部140は、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部151側と、第2のマイクロ波放射部152側とに分岐している。第1のマイクロ波放射部151側においては、分岐部141と第1のマイクロ波放射部151との間には、第1のフィルター161が設けられている。第2のマイクロ波放射部152側においては、分岐部141と第2のマイクロ波放射部152との間には、第2のフィルター162が設けられている。
A
また、加熱室120の内部には、被加熱物10の温度を測定するための温度測定部170が設けられている。温度測定部170は、放射温度計等により形成されており、例えば、被加熱物10における温度分布を2次元画像として得ることができる。尚、温度測定部170は、異なる場所に複数の温度計を配置し、各々の場所の温度を測定することができるものであってもよい。加熱室120は鉄等の金属を含む材料により形成されており、加熱室120内におけるマイクロ波は、加熱室120の内側において反射等されるため、加熱室120の外側に漏れることはない。
In addition, a temperature measuring
マイクロ波発生源110は、窒化ガリウム等の半導体により形成された半導体素子により形成されており、発生させるマイクロ波の周波数を変化させることができる。例えば、マイクロ波発生源110は、2400MHz〜2500MHzの範囲で、周波数を変化させてマイクロ波を発生させることができる。マイクロ波発生源110において発生させるマイクロ波の周波数は、制御部130により制御される。具体的には、温度測定部170において得られた温度の情報に基づき、マイクロ波発生源110において発生させるマイクロ波の周波数が、制御部130により制御される。尚、窒化ガリウム等の半導体材料により形成された半導体素子は、波長を可変させて出力の高いマイクロ波を発生させることができる。このため、マイクロ波発生源110は、窒化ガリウム等の半導体により形成された半導体素子により形成されているものが好ましい。
The
第1のフィルター161及び第2のフィルター162はバンドパスフィルターであり、図2に示すように、金属材料により形成された導波管に所定の間隔で複数のフィンが設けられている構造のものである。具体的には、図2(a)に示すように、第1のフィルター161は、間隔L1で複数のフィン161aが配置されており、図2(b)に示すように、第2のフィルター162は、間隔L2で複数のフィン162aが配置されている。これにより、第1のフィルター161は、管内波長(導波管内を伝搬する電磁波の波長)λ1gが2L1となる周波数f1のマイクロ波は通す(透過する)が、それ以外の周波数のマイクロ波は通さない(透過しない)バンドパスフィルターとなる。また、第2のフィルター162は、管内波長(導波管内を伝搬する電磁波の波長)λ2gが2L2となる周波数f2のマイクロ波は通すが、それ以外の周波数のマイクロ波は通さないバンドパスフィルターとなる。本実施の形態においては、例えば、周波数f1は2400MHzであり、周波数f2は2450MHzである。尚、図2では、便宜上、導波管内に存在しているフィンを実線で示している。また、図2に示す第1のフィルター161及び第2のフィルター162は、一例であり、他の構成のバンドパスフィルターであってもよい。
The
従って、第1のマイクロ波放射部151からは、マイクロ波発生源110において発生したマイクロ波のうち、周波数f1のマイクロ波が、第1のフィルター161を通り放射される。また、第2のマイクロ波放射部152からは、マイクロ波発生源110において発生したマイクロ波のうち、周波数f2のマイクロ波が、第2のフィルター162を通り放射される。
Therefore, from the first
次に、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置において、被加熱物10を加熱する場合について説明する。被加熱物10は、加熱したい領域と加熱したくない領域とが含まれており、例えば、被加熱物10の第1の領域11は加熱したい領域であり、第2の領域12は加熱したくない領域であるとする。加熱室120内には、被加熱物10が、第1の領域11が第1のマイクロ波放射部151側に、第2の領域12が第2のマイクロ波放射部152側となるように置かれている。
Next, the case where the object to be heated 10 is heated in the microwave heating apparatus in the present embodiment will be described. The object to be heated 10 includes an area to be heated and an area not to be heated. For example, the
本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置により、被加熱物10の第2の領域12を加熱することなく、第1の領域11を加熱する場合には、マイクロ波発生源110において、周波数f1のマイクロ波を発生させる。マイクロ波発生源110で発生させた周波数f1のマイクロ波は、マイクロ波伝送部140内を伝播し、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部151側と、第2のマイクロ波放射部152側とに分岐される。
When the
第1のマイクロ波放射部151側に伝播した周波数f1のマイクロ波は、第1のフィルター161を通り、第1のマイクロ波放射部151より加熱室120内に放射される。被加熱物10の第1の領域11は、第1のマイクロ波放射部151に近いため、第1のマイクロ波放射部151から放射された周波数f1のマイクロ波を吸収し加熱される。この際、被加熱物10の第2の領域12は、第1のマイクロ波放射部151から離れており、到達するマイクロ波の量が少ないため、殆ど加熱されない。
The microwave having the frequency f 1 propagated to the first
一方、第2のマイクロ波放射部152側に伝播した周波数f1のマイクロ波は、第2のフィルター162を通ることができないため、第2のマイクロ波放射部152からは、周波数f1のマイクロ波は放射されない。従って、マイクロ波発生源110において発生させた周波数f1のマイクロ波は、第1のマイクロ波放射部151から加熱室120内に放射されるが、第2のマイクロ波放射部152からは放射されない。よって、加熱室120内に置かれている被加熱物10は、周波数f1のマイクロ波が放射される第1のマイクロ波放射部151に近い側の第1の領域11は加熱されるが、第2の領域12は殆ど加熱されない。これにより、被加熱物10の第2の領域12を加熱することなく、第1の領域11を加熱することができる。
On the other hand, since the microwave with the frequency f 1 propagated to the second
本実施の形態においては、上記とは逆に、被加熱物10の第1の領域11を温めることなく、第2の領域12を温めることも可能である。即ち、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置により、被加熱物10の第1の領域11を加熱することなく、第2の領域12を加熱する場合には、マイクロ波発生源110において、周波数f2のマイクロ波を発生させる。マイクロ波発生源110で発生させた周波数f2のマイクロ波は、マイクロ波伝送部140内を伝播し、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部151側と、第2のマイクロ波放射部152側とに分岐される。
In the present embodiment, contrary to the above, the
第1のマイクロ波放射部151側に伝播した周波数f2のマイクロ波は、第1のフィルター161を通ることができないため、第1のマイクロ波放射部151からは、周波数f2のマイクロ波は放射されない。
Microwave frequency f 2 which is propagated to the first
一方、第2のマイクロ波放射部152側に伝播した周波数f2のマイクロ波は、第2のフィルター162を通り、第2のマイクロ波放射部152より加熱室120内に放射される。被加熱物10の第2の領域12は、第2のマイクロ波放射部152に近いため、第2のマイクロ波放射部152から放射された周波数f2のマイクロ波を吸収し加熱される。この際、被加熱物10の第1の領域11は、第2のマイクロ波放射部152から離れており、到達するマイクロ波の量が少ないため、殆ど加熱されない。
On the other hand, the microwave of the frequency f 2 propagated to the second
従って、マイクロ波発生源110において発生させた周波数f2のマイクロ波は、第2のマイクロ波放射部152から加熱室120内に放射されるが、第1のマイクロ波放射部151からは放射されない。よって、加熱室120内に置かれている被加熱物10は、周波数f2のマイクロ波が放射される第2のマイクロ波放射部152に近い側の第2の領域12は加熱されるが、第1の領域11は殆ど加熱されない。これにより、被加熱物10の第1の領域11を加熱することなく、第2の領域12を加熱することができる。
Accordingly, the microwave having the frequency f 2 generated in the
上記においては、被加熱物10の第1の領域11、第2の領域12のいずれか一方を加熱する場合について説明した。しかしながら、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、一方の領域に照射されるマイクロ波の照射時間を他方の領域よりも長くすることにより、一方の領域を他方の領域よりも高温となるように、被加熱物10全体を加熱することができる。また、被加熱物10を加熱するための情報は、被加熱物10に張られたバーコード等より読み取ることのできるものであってもよい。
In the above, the case where either one of the
また、上記においては、被加熱物10が食品である場合について説明したが、被加熱物10は食品に限定されるものではなく、材木等であってもよい。即ち、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、材木等を乾燥させるための産業用の用途に用いられるものであってもよい。この場合、材木の湿っている部分に集中してマイクロ波を照射することにより、材木に含まれている水分を加熱により蒸発させて、材木を均一に乾燥させることができる。例えば、屋外に長期間置かれていた場合、陽が当たっていた表側の面は比較的乾燥しているが、その裏側の面は、湿っている場合が多い。このように、材木内に含まれる水分量にムラがある場合、材木に均一にマイクロ波を照射しても、均一には乾燥させることができない。本実施の形態においては、マイクロ波発生源において発生させるマイクロ波の周波数を変えることにより、裏側の湿っている部分に集中してマイクロ波を照射することができるため、材木を均一に乾燥させることができる。
Moreover, although the case where the to-
〔第2の実施の形態〕
次に、第1の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置を用いて、被加熱物を均一に加熱する場合について説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の制御は、制御部130において行われる。本実施の形態においては、被加熱物10における第1の領域11と第2の領域12とが略均一の温度となるように加熱する場合について、図3に基づき説明する。
[Second Embodiment]
Next, a case where the object to be heated is uniformly heated using the microwave heating apparatus according to the first embodiment will be described. Control of the microwave heating apparatus in the present embodiment is performed by
上記のように、被加熱物10にマイクロ波が均一に照射されない場合のみならず、被加熱物10にマイクロ波が均一に照射されている場合であっても、被加熱物10において温度ムラが生じる場合がある。例えば、被加熱物10が食品である場合、照射されるマイクロ波の量が同じであっても、油分を多く含むマヨネーズ等の食材は、油分を含んでいないご飯等に比べて高温となりやすい。このような場合には、被加熱物10が全体的に略均一な温度となるように加熱することが求められる。 As described above, not only when the object to be heated 10 is not uniformly irradiated with microwaves, but also when the object to be heated 10 is uniformly irradiated with microwaves, temperature unevenness occurs in the object to be heated 10. May occur. For example, when the object to be heated 10 is a food, even if the amount of microwaves to be irradiated is the same, food materials such as mayonnaise containing a large amount of oil are likely to be hotter than rice and the like not containing oil. In such a case, it is required to heat the article to be heated 10 so as to have a substantially uniform temperature as a whole.
最初に、ステップ102(S102)に示すように、マイクロ波発生源110においてマイクロ波を発生させ、加熱室120内にマイクロ波を放射する。マイクロ波発生源110において発生させるマイクロ波は、例えば、周波数f1のマイクロ波と周波数f2のマイクロ波とを等間隔で交互に発生させる。具体的には、マイクロ波発生源110において周波数f1のマイクロ波を発生させる時間と、周波数f2のマイクロ波を発生させる時間とが同じとなるように、即ち、周波数f1のマイクロ波の時間と、周波数f2のマイクロ波の時間とが、1:1となるようにする。
First, as shown in step 102 (S102), a microwave is generated in the
次に、ステップ104(S104)に示すように、温度測定部170により被加熱物10の温度を測定する。温度測定部170は、被加熱物10の温度分布を2次元画像として得ることができるものであり、これにより、被加熱物10の温度分布の情報を得る。
Next, as shown in step 104 (S104), the temperature of the article to be heated 10 is measured by the
次に、ステップ106(S106)に示すように、温度測定部170において得られた温度分布に基づき、第1の領域11が第2の領域12よりも高温になっているか否かが判断される。第1の領域11が第2の領域12よりも高温になっている場合には、ステップ108に移行する。第1の領域11が第2の領域12よりも高温になっていない場合には、ステップ110に移行する。
Next, as shown in step 106 (S106), based on the temperature distribution obtained in the
次に、ステップ108(S108)に示すように、マイクロ波発生源110において、発生させる周波数f1のマイクロ波よりも、周波数f2のマイクロ波を増やす。具体的には、一時的に周波数f2のマイクロ波を連続して発生させたり、マイクロ波発生源110において発生させる周波数f1のマイクロ波の時間よりも、周波数f2のマイクロ波の時間が長くなるように制御部130において制御する。これにより、被加熱物10において、第2の領域12に照射されるマイクロ波を増やし、集中して温める。
Next, as shown in step 108 (S108), the
次に、ステップ110(S110)に示すように、温度測定部170において得られた温度分布に基づき、第2の領域12が第1の領域11よりも高温になっているか否かが判断される。第2の領域12が第1の領域11よりも高温になっている場合には、ステップ112に移行する。第2の領域12が第1の領域11よりも高温になっていない場合には、ステップ114に移行する。
Next, as shown in step 110 (S110), based on the temperature distribution obtained in the
次に、ステップ112(S112)に示すように、マイクロ波発生源110において、発生させる周波数f2のマイクロ波よりも、周波数f1のマイクロ波を増やす。具体的には、一時的に周波数f1のマイクロ波を連続して発生させたり、マイクロ波発生源110において発生させる周波数f2のマイクロ波の時間よりも、周波数f1のマイクロ波の時間が長くなるように制御部130において制御する。これにより、被加熱物10において、第1の領域11に照射されるマイクロ波を増やし、集中して温める。
Next, as shown in step 112 (S112), the
次に、ステップ114(S114)に示すように、温度測定部170において得られた温度分布に基づき、被加熱物10の全体が所定の温度になったか否かが判断される。被加熱物10の全体が所定の温度になっている場合には、マイクロ波発生源110におけるマイクロ波の発生を停止し、加熱室120内へのマイクロ波の放射を停止して終了する。被加熱物10の全体が所定の温度になっていない場合には、ステップ102に移行する。
Next, as shown in step 114 (S114), based on the temperature distribution obtained in the
以上により、本実施の形態においては、被加熱物10の全体が均一な温度となるように、被加熱物10を加熱することができる。上記の方法は、交互に発生させる周波数f1のマイクロ波の時間と、周波数f2のマイクロ波の時間との割合を制御する方法であるが、発生させる周波数f1のマイクロ波と周波数f2のマイクロ波との強度を変えることにより制御をする方法であってもよい。また、周波数f1と周波数f2とが比較的近い場合には、マイクロ波発生源110において発生させるマイクロ波の周波数を周波数f1と周波数f2との間で変化させてもよい。具体的には、第1の領域11が第2の領域12よりも高温になっている場合には、マイクロ波発生源110において発生させるマイクロ波の周波数を周波数f2に近くなるような制御を行う。また、第2の領域12が第1の領域11よりも高温になっている場合には、マイクロ波発生源110において発生させるマイクロ波の周波数を周波数f1に近くなるような制御を行う。
As described above, in the present embodiment, the object to be heated 10 can be heated so that the entire object to be heated 10 has a uniform temperature. The above method is a method of controlling the ratio of the time of the microwave of the frequency f 1 to be alternately generated and the time of the microwave of the frequency f 2 , but the microwave of the frequency f 1 to be generated and the frequency f 2 are generated. It may be a method of controlling by changing the intensity of the microwave. When the frequency f 1 and the frequency f 2 are relatively close, the frequency of the microwave generated by the
また、温度測定部170で測定された温度に基づき、第1の領域11と第2の領域12とにおける温度上昇の割合を算出し、この温度上昇の割合に基づき、交互に発生させる周波数f1のマイクロ波の時間と周波数f2のマイクロ波の時間とを制御してもよい。具体的には、最初に等間隔で交互に周波数f1のマイクロ波と周波数f2のマイクロ波を発生させた後、所定の時間経過後の被加熱物10の温度分布を測定し、被加熱物10における第1の領域11と第2の領域12との温度上昇の割合を算出する。このように算出された第1の領域11と第2の領域12との温度上昇の割合に基づき、交互に発生させる周波数f1のマイクロ波の時間と周波数f2のマイクロ波の時間の割合を算出して制御してもよい。
Further, based on the temperature measured by the
尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置について説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、図4に示すように、マイクロ波放射部が3つ設けられている。
[Third Embodiment]
Next, a microwave heating apparatus in the third embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the microwave heating apparatus in the present embodiment is provided with three microwave radiating portions.
具体的には、図4に示されるように、第1のマイクロ波放射部151は加熱室120の右側に接続されており、第2のマイクロ波放射部152は加熱室120の左側に接続されており、第3のマイクロ波放射部153は加熱室120の下側に接続されている。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生源110には、導波管等により形成されたマイクロ波伝送部240が接続されている。マイクロ波伝送部240は、分岐部241において、第1のマイクロ波放射部151側と、第2のマイクロ波放射部152側と、第3のマイクロ波放射部153側とに分岐している。第1のマイクロ波放射部151側においては、分岐部241と第1のマイクロ波放射部151との間には、第1のフィルター161が設けられている。第2のマイクロ波放射部152側においては、分岐部241と第2のマイクロ波放射部152との間には、第2のフィルター162が設けられている。第3のマイクロ波放射部153側においては、分岐部241と第3のマイクロ波放射部153との間には、第3のフィルター163が設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 4, the first
第3のフィルター163は、図2に示すものと同様に、金属材料により形成された導波管に所定の間隔で複数のフィンが配置されており、周波数f3のマイクロ波は通すが、それ以外の周波数のマイクロ波を通さないバンドパスフィルターである。尚、第1のフィルター161は、周波数f1のマイクロ波は通すが、それ以外の周波数のマイクロ波を通さないバンドパスフィルターである。第2のフィルター162は、周波数f2のマイクロ波は通すが、それ以外の周波数のマイクロ波を通さないバンドパスフィルターである。本実施の形態においては、例えば、周波数f1は2400MHzであり、周波数f2は2450MHzであり、周波数f3は2500MHzである。
Similar to the one shown in FIG. 2, the
次に、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置において、被加熱物20を加熱する場合について説明する。被加熱物20は、第1の領域21、第2の領域22、第3の領域23を有している。加熱室120内には、被加熱物20が、第1の領域21が第1のマイクロ波放射部151側に、第2の領域22が第2のマイクロ波放射部152側に、第3の領域23が第3のマイクロ波放射部153側となるように置かれている。
Next, a case where the object to be heated 20 is heated in the microwave heating apparatus in the present embodiment will be described. The object to be heated 20 has a
本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置により、被加熱物20の第1の領域21を加熱する場合には、マイクロ波発生源110において、周波数f1のマイクロ波を発生させる。マイクロ波発生源110で発生させた周波数f1のマイクロ波は、マイクロ波伝送部140内を伝播し、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部151側と、第2のマイクロ波放射部152側と、第3のマイクロ波放射部153側に分岐される。
When the
第1のマイクロ波放射部151側に伝播した周波数f1のマイクロ波は、第1のフィルター161を通り、第1のマイクロ波放射部151より加熱室120内に放射される。被加熱物20の第1の領域21は、第1のマイクロ波放射部151に近いため、第1のマイクロ波放射部151から放射された周波数f1のマイクロ波を吸収し加熱される。尚、被加熱物10の第2の領域22及び第3の領域23は、第1のマイクロ波放射部151から離れており、到達するマイクロ波の量が少ないため、周波数f1のマイクロ波によっては、殆ど加熱されない。
The microwave having the frequency f 1 propagated to the first
一方、第2のマイクロ波放射部152側及び第3のマイクロ波放射部153側に伝播した周波数f1のマイクロ波は、第2のフィルター162及び第3のフィルター163を通ることができない。このため、第2のマイクロ波放射部152及び第3のマイクロ波放射部153からは、周波数f1のマイクロ波は放射されない。従って、マイクロ波発生源110において、周波数f1のマイクロ波を発生させることにより、被加熱物20の第1の領域21を集中して加熱することができる。
On the other hand, the microwave of the frequency f 1 propagated to the second
また、第2の領域22を加熱する場合には、マイクロ波発生源110において、周波数f2のマイクロ波を発生させる。マイクロ波発生源110で発生させた周波数f2のマイクロ波は、マイクロ波伝送部140内を伝播し、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部151側と、第2のマイクロ波放射部152側と、第3のマイクロ波放射部153側に分岐される。
Further, in the case of heating the
第2のマイクロ波放射部152側に伝播した周波数f2のマイクロ波は、第2のフィルター162を通り、第2のマイクロ波放射部152より加熱室120内に放射される。被加熱物10の第2の領域22は、第2のマイクロ波放射部152に近いため、第2のマイクロ波放射部152から放射された周波数f2のマイクロ波を吸収し加熱される。尚、被加熱物20の第1の領域21及び第3の領域23は、第2のマイクロ波放射部152から離れており、到達するマイクロ波の量が少ないため、周波数f2のマイクロ波によっては、殆ど加熱されない。
The microwave having the frequency f 2 propagated to the second
一方、第1のマイクロ波放射部151側及び第3のマイクロ波放射部153側に伝播した周波数f2のマイクロ波は、第1のフィルター161及び第3のフィルター163を通ることができない。このため、第1のマイクロ波放射部151及び第3のマイクロ波放射部153からは、周波数f2のマイクロ波は放射されない。従って、マイクロ波発生源110において、周波数f2のマイクロ波を発生させることにより、被加熱物20の第2の領域22を集中して加熱することができる。
On the other hand, the microwave having the frequency f 2 propagated to the first
また、第3の領域23を加熱する場合には、マイクロ波発生源110において、周波数f3のマイクロ波を発生させる。マイクロ波発生源110で発生させた周波数f3のマイクロ波は、マイクロ波伝送部140内を伝播し、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部151側と、第2のマイクロ波放射部152側と、第3のマイクロ波放射部153側に分岐される。
In addition, when the
第3のマイクロ波放射部153側に伝播した周波数f3のマイクロ波は、第3のフィルター163を通り、第3のマイクロ波放射部153より加熱室120内に放射される。被加熱物10の第3の領域23は、第3のマイクロ波放射部153に近いため、第3のマイクロ波放射部153から放射された周波数f3のマイクロ波を吸収し加熱される。尚、被加熱物20の第1の領域21及び第2の領域22は、第3のマイクロ波放射部153から離れており、到達するマイクロ波の量が少ないため、周波数f3のマイクロ波によっては、殆ど加熱されない。
The microwave having the frequency f 3 propagated to the third
一方、第1のマイクロ波放射部151側及び第2のマイクロ波放射部152側に伝播した周波数f3のマイクロ波は、第1のフィルター161及び第2のフィルター162を通ることができない。このため、第1のマイクロ波放射部151及び第2のマイクロ波放射部152からは、周波数f3のマイクロ波は放射されない。従って、マイクロ波発生源110において、周波数f3のマイクロ波を発生させることにより、被加熱物20の第3の領域23を集中して加熱することができる。
On the other hand, the microwave having the frequency f 3 propagated to the first
本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波発生源110において発生させるマイクロ波の周波数を変化させることにより、被加熱物20の所望の領域を集中して加熱することができる。また、第2の実施の形態のように、制御部130における制御により、被加熱物20の全体を均一な温度となるように加熱することも可能である。
In the microwave heating apparatus in the present embodiment, a desired region of the object to be heated 20 can be concentrated and heated by changing the frequency of the microwave generated by the
上記の説明では、マイクロ波放射部が3つ設けられている場合について説明したが、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部が4つ以上設けられているものであってもよい。また、上記においては、第1のフィルター161、第2のフィルター162及び第3のフィルター163は、相互に異なる周波数のマイクロ波を通すものであるが、同じ周波数を通すもの一部を含んでいてもよい。例えば、第1のフィルター161と第3のフィルター163は、周波数f1のマイクロ波を通し、第2のフィルター162は、周波数f2のマイクロ波を通すものであってもよい。この場合、被加熱物20の第1の領域21と第3の領域23を同時に加熱することができる。
In the above description, the case where three microwave radiating portions are provided has been described. However, the microwave heating apparatus according to the present embodiment may be provided with four or more microwave radiating portions. Good. In the above description, the
尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同様である。 The contents other than those described above are the same as those in the first embodiment and the second embodiment.
〔第4の実施の形態〕
第4の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置について、図5に基づき説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源110、加熱室120、制御部130、加熱室120内にマイクロ波を放射する第1のマイクロ波放射部351、第2のマイクロ波放射部352等を有している。図5に示す場合では、第1のマイクロ波放射部351は加熱室120の右側に接続されており、第2のマイクロ波放射部352は加熱室120の左側に接続されている。
[Fourth Embodiment]
A microwave heating apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The microwave heating apparatus in this embodiment includes a
マイクロ波発生源110には、導波管等により形成されたマイクロ波伝送部140が接続されており、マイクロ波伝送部140は、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部351側と、第2のマイクロ波放射部352側とに分岐している。第1のマイクロ波放射部351側においては、分岐部141と第1のマイクロ波放射部351との間には、フィルター等は設けられてはいない。第2のマイクロ波放射部352側においては、分岐部141と第2のマイクロ波放射部352との間には、フィルター362が設けられている。
A
フィルター362はバンドパスフィルターであり、例えば、第1の実施の形態における第2のフィルター162と同様の周波数f2のマイクロ波は通すが、それ以外の周波数のマイクロ波は通さないバンドパスフィルターである。
The
従って、本実施の形態においては、第1のマイクロ波放射部351からは、マイクロ波発生源110において発生したマイクロ波のうち、周波数f1のマイクロ波及び周波数f2のマイクロ波が放射される。また、第2のマイクロ波放射部352からは、マイクロ波発生源110において発生したマイクロ波のうち、周波数f2のマイクロ波が、フィルター362を通り放射される。
Therefore, in the present embodiment, the microwave having the frequency f 1 and the microwave having the frequency f 2 out of the microwaves generated in the
次に、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置において、被加熱物10を加熱する場合について説明する。本実施の形態においては、被加熱物10において、第1の領域11及び第2の領域12の双方を加熱したいが、第1の領域11を第2の領域12よりも高温となるように加熱したい場合について説明する。尚、加熱室120内には、被加熱物10が、第1の領域11が第1のマイクロ波放射部351側に、第2の領域12が第2のマイクロ波放射部352側となるように置かれている。
Next, the case where the object to be heated 10 is heated in the microwave heating apparatus in the present embodiment will be described. In the present embodiment, in the article to be heated 10, both the
最初に、マイクロ波発生源110において、周波数f1のマイクロ波を発生させた場合について説明する。この場合、マイクロ波発生源110で発生させた周波数f1のマイクロ波は、マイクロ波伝送部140内を伝播し、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部351側と、第2のマイクロ波放射部352側とに分岐される。
First, the case where the
第1のマイクロ波放射部351側に伝播した周波数f1のマイクロ波は、そのまま第1のマイクロ波放射部351より加熱室120内に放射される。
The microwave having the frequency f 1 propagated to the first
一方、第2のマイクロ波放射部352側に伝播した周波数f1のマイクロ波は、フィルター362を通ることができないため、第2のマイクロ波放射部352からは、周波数f2のマイクロ波は放射されない。従って、マイクロ波発生源110において発生させた周波数f1のマイクロ波は、第1のマイクロ波放射部351から加熱室120内に放射されるが、第2のマイクロ波放射部352からは放射されない。よって、加熱室120内に置かれている被加熱物10は、周波数f1のマイクロ波が放射される第1のマイクロ波放射部351に近い側の第1の領域11は加熱されるが、遠い側の第2の領域12は殆ど加熱されない。
On the other hand, the microwave having the frequency f 1 propagated to the second
次に、マイクロ波発生源110において、周波数f2のマイクロ波を発生させた場合について説明する。この場合、マイクロ波発生源110で発生させた周波数f2のマイクロ波は、マイクロ波伝送部140内を伝播し、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部351側と、第2のマイクロ波放射部352側とに分岐される。
Next, the case where the
第1のマイクロ波放射部351側に伝播した周波数f2のマイクロ波は、そのまま第1のマイクロ波放射部351より加熱室120内に放射される。また、第2のマイクロ波放射部352側に伝播した周波数f2のマイクロ波は、フィルター362を通り、第2のマイクロ波放射部352より加熱室120内に放射される。従って、加熱室120内に置かれている被加熱物10は、周波数f2のマイクロ波が放射される第1のマイクロ波放射部351に近い側の第1の領域11及び第2のマイクロ波放射部352に近い側の第2の領域12の双方が加熱される。
The microwave having the frequency f 2 propagated to the first
従って、被加熱物10の全体を均一に加熱したい場合には、マイクロ波発生源110において、周波数f2のマイクロ波を発生させて、被加熱物10の全体、即ち、第1の領域11を第2の領域12にマイクロ波を照射する。また、第1の領域11を集中して加熱したい場合には、マイクロ波発生源110において、周波数f1のマイクロ波を発生させる。この場合、周波数f1のマイクロ波は、第1のマイクロ波放射部351からしか放射されないため、第1のマイクロ波放射部351に近い被加熱物10の第1の領域11を集中して加熱することができる。また、交互に発生させる周波数f1のマイクロ波の時間と周波数f2のマイクロ波の時間の比率を制御することにより、被加熱物10の第1の領域11及び第2の領域12が各々所望の温度となるように加熱することも可能である。
Therefore, when it is desired to uniformly heat the entire object to be heated 10, the
尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
〔第5の実施の形態〕
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置等をDPFに適用したものであり、加熱対象となるDPFとマイクロ波加熱装置とを有する排気ガス処理装置である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. In the present embodiment, the microwave heating device or the like in the first embodiment is applied to a DPF, and is an exhaust gas processing device having a DPF to be heated and a microwave heating device.
ところで、ディーゼルエンジンの排気には、すす等の微粒子状物質(PM:particulate matter)が含まれているため、環境対応の観点から除去用のフィルターとして、DPF(Diesel particulate filter:ディーゼル微粒子捕集フィルター)を用いることが必須となっている。このようなDPFにおいては、すす等による目詰まりを防ぐため、定期的にDPFを加熱して再生する必要があるが、DPFを加熱する方式の一つとしてマイクロ波照射することや、マイクロ波照射に適したDPF材料も開示されている。 By the way, diesel engine exhaust contains particulate matter (PM) such as soot, so DPF (Diesel particulate filter: Diesel particulate filter) ) Must be used. In such a DPF, in order to prevent clogging due to soot or the like, it is necessary to periodically heat and regenerate the DPF. However, microwave irradiation or microwave irradiation is one of the methods for heating the DPF. Suitable DPF materials are also disclosed.
具体的には、図6に示すように、DPF400はDPFチャンバー420内に設置されている。DPFチャンバー420には、ディーゼルエンジン等の排気ガスが流入するガス入口421と、DPF400により浄化されたガスが流出するガス出口422とが設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 6, the
マイクロ波発生源110には、導波管等により形成されたマイクロ波伝送部140が接続されており、マイクロ波伝送部140は、分岐部141において、第1のマイクロ波放射部151側と、第2のマイクロ波放射部152側とに分岐している。図6では、第1のマイクロ波放射部151は、DPFチャンバー420の下側に接続されており、第2のマイクロ波放射部152は、DPFチャンバー420の上側に接続されている。
A
本実施の形態においては、マイクロ波発生源110において発生させた周波数f1のマイクロ波は、第1のマイクロ波放射部151より放射され、周波数f2のマイクロ波は、第2のマイクロ波放射部152より放射される。マイクロ波発生源110において発生させるマイクロ波の周波数は、制御部130において制御することができ、制御部130における制御により、DPF400を均一に加熱したり、所望の領域を重点的に加熱することが可能である。
In the present embodiment, the microwave having the frequency f 1 generated by the
尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態等と同様である。 The contents other than the above are the same as those in the first embodiment.
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
マイクロ波発生源と、
被加熱物が設置される加熱室と、
前記加熱室に接続された第1のマイクロ波放射部及び第2のマイクロ波放射部と、
前記マイクロ波発生源と前記第1のマイクロ波放射部との間に設けられた第1のフィルターと、
前記マイクロ波発生源と前記第2のマイクロ波放射部との間に設けられた第2のフィルターと、
を有し、
前記マイクロ波発生源は、発生させるマイクロ波の周波数を変化させることができるものであって、
前記第1のフィルターと前記第2のフィルターは、透過するマイクロ波の周波数が異なることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
(付記2)
前記加熱室に接続された第3のマイクロ波放射部と、
前記マイクロ波発生源と前記第3のマイクロ波放射部との間に設けられた第3のフィルターと、
を有し、
前記第3のフィルターは、前記第1のフィルター及び前記第2のフィルターとは、透過するマイクロ波の周波数が異なることを特徴とする付記1に記載のマイクロ波加熱装置。
(付記3)
マイクロ波発生源と、
被加熱物が設置される加熱室と、
前記加熱室に接続された第1のマイクロ波放射部及び第2のマイクロ波放射部と、
前記マイクロ波発生源と前記第2のマイクロ波放射部との間に設けられたフィルターと、
を有し、
前記マイクロ波発生源は、発生させるマイクロ波の周波数を変化させることができるものであることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
(付記4)
前記マイクロ波発生源において発生させるマイクロ波の周波数を制御する制御部が設けられていることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
(付記5)
前記被加熱物の温度分布を測定する温度測定部が設けられており、
前記温度測定部において測定された温度の情報に基づき、前記制御部は前記マイクロ波発生源において発生させるマイクロ波の周波数を制御することを特徴とする付記4に記載のマイクロ波加熱装置。
(付記6)
前記制御部は、前記被加熱物の一方の領域は加熱し、他方の領域は加熱しない周波数のマイクロ波を発生させる制御を行うことを特徴とする付記3または4に記載のマイクロ波加熱装置。
(付記7)
前記制御部は、前記被加熱物の全体の温度が均一となるように、異なる周波数のマイクロ波を交互に発生させる制御を行うことを特徴とする付記4に記載のマイクロ波加熱装置。
(付記8)
前記マイクロ波発生源は、半導体素子を含むものにより形成されていることを特徴とする付記1から7のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
A microwave source;
A heating chamber in which an object to be heated is installed;
A first microwave radiating section and a second microwave radiating section connected to the heating chamber;
A first filter provided between the microwave generation source and the first microwave radiation unit;
A second filter provided between the microwave generation source and the second microwave radiation unit;
Have
The microwave generation source is capable of changing the frequency of the generated microwave,
The microwave heating apparatus, wherein the first filter and the second filter have different frequencies of transmitted microwaves.
(Appendix 2)
A third microwave radiation unit connected to the heating chamber;
A third filter provided between the microwave generation source and the third microwave radiation unit;
Have
The microwave heating apparatus according to appendix 1, wherein the third filter is different in frequency of transmitted microwaves from the first filter and the second filter.
(Appendix 3)
A microwave source;
A heating chamber in which an object to be heated is installed;
A first microwave radiating section and a second microwave radiating section connected to the heating chamber;
A filter provided between the microwave generation source and the second microwave radiation unit;
Have
The microwave heating apparatus, wherein the microwave generation source is capable of changing a frequency of a generated microwave.
(Appendix 4)
4. The microwave heating apparatus according to any one of appendices 1 to 3, further comprising a control unit that controls a frequency of a microwave generated in the microwave generation source.
(Appendix 5)
A temperature measuring unit for measuring the temperature distribution of the object to be heated is provided;
The microwave heating apparatus according to appendix 4, wherein the control unit controls a frequency of a microwave generated in the microwave generation source based on temperature information measured in the temperature measurement unit.
(Appendix 6)
The microwave heating apparatus according to appendix 3 or 4, wherein the control unit performs control to generate a microwave having a frequency in which one region of the object to be heated is heated and the other region is not heated.
(Appendix 7)
The microwave heating apparatus according to appendix 4, wherein the control unit performs control to alternately generate microwaves having different frequencies so that the entire temperature of the object to be heated is uniform.
(Appendix 8)
The microwave heating apparatus according to any one of appendices 1 to 7, wherein the microwave generation source is formed of a semiconductor element.
10 被加熱物
11 第1の領域
12 第2の領域
110 マイクロ波発生源
120 加熱室
130 制御部
140 マイクロ波伝送部
141 分岐部
151 第1のマイクロ波放射部
152 第2のマイクロ波放射部
161 第1のフィルター
162 第2のフィルター
170 温度測定部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
被加熱物が設置される加熱室と、
前記加熱室に接続された第1のマイクロ波放射部及び第2のマイクロ波放射部と、
前記マイクロ波発生源と前記第1のマイクロ波放射部との間に設けられた第1のフィルターと、
前記マイクロ波発生源と前記第2のマイクロ波放射部との間に設けられた第2のフィルターと、
を有し、
前記マイクロ波発生源は、発生させるマイクロ波の周波数を変化させることができるものであって、
前記第1のフィルターと前記第2のフィルターは、透過するマイクロ波の周波数が異なることを特徴とするマイクロ波加熱装置。 A microwave source;
A heating chamber in which an object to be heated is installed;
A first microwave radiating section and a second microwave radiating section connected to the heating chamber;
A first filter provided between the microwave generation source and the first microwave radiation unit;
A second filter provided between the microwave generation source and the second microwave radiation unit;
Have
The microwave generation source is capable of changing the frequency of the generated microwave,
The microwave heating apparatus, wherein the first filter and the second filter have different frequencies of transmitted microwaves.
前記マイクロ波発生源と前記第3のマイクロ波放射部との間に設けられた第3のフィルターと、
を有し、
前記第3のフィルターは、前記第1のフィルター及び前記第2のフィルターとは、透過するマイクロ波の周波数が異なることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。 A third microwave radiation unit connected to the heating chamber;
A third filter provided between the microwave generation source and the third microwave radiation unit;
Have
2. The microwave heating apparatus according to claim 1, wherein the third filter is different in frequency of transmitted microwaves from the first filter and the second filter.
被加熱物が設置される加熱室と、
前記加熱室に接続された第1のマイクロ波放射部及び第2のマイクロ波放射部と、
前記マイクロ波発生源と前記第2のマイクロ波放射部との間に設けられたフィルターと、
を有し、
前記マイクロ波発生源は、発生させるマイクロ波の周波数を変化させることができるものであることを特徴とするマイクロ波加熱装置。 A microwave source;
A heating chamber in which an object to be heated is installed;
A first microwave radiating section and a second microwave radiating section connected to the heating chamber;
A filter provided between the microwave generation source and the second microwave radiation unit;
Have
The microwave heating apparatus, wherein the microwave generation source is capable of changing a frequency of a generated microwave.
前記温度測定部において測定された温度の情報に基づき、前記制御部は前記マイクロ波発生源において発生させるマイクロ波の周波数を制御することを特徴とする請求項4に記載のマイクロ波加熱装置。 A temperature measuring unit for measuring the temperature distribution of the object to be heated is provided;
5. The microwave heating apparatus according to claim 4, wherein the control unit controls a frequency of a microwave generated in the microwave generation source based on temperature information measured in the temperature measurement unit.
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