JP3036541B1 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 高周波加熱装置において、加熱室内を伝搬す
るマイクロ波の流れを変化させて、被加熱物の加熱むら
をなくすことができるようにしたものである。 【解決手段】 高周波発生手段１１と、被加熱物を収納
する加熱室１３と、加熱室１３を形成する壁面１７およ
び壁面１８に設けた開孔部１５、１６と、開孔部１５お
よび開孔部２６を一端とする溝部１９、２０と、溝部１
９および溝部２０内に設けた開孔部１５と１６のインピ
ーダンスを可変するインピーダンス可変手段２１、２２
と、インピーダンス可変手段２１およびインピーダンス
可変手段２２を駆動する駆動手段２３、２４を備え、イ
ンピーダンス可変手段２１とインピーダンス可変手段２
２により加熱室１３の壁面の高周波電流の流れを乱すこ
とによってマイクロ波の流れを変化させ、被加熱物の加
熱むらをなくすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品等の被加熱物
を加熱する高周波加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波加熱装置について説明す
る。マグネトロンから発生したマイクロ波は導波管を伝
搬し、給電口から加熱室へ放射される。加熱室内のマイ
クロ波が被加熱物の分子を振動させることにより被加熱
物は自己発熱する。マグネトロンから加熱室内へ放射さ
れたマイクロ波により加熱室内には定在波を生じるが、
定在波分布は時間的にほとんど変化しない。

【０００３】マイクロ波加熱において、マイクロ波強度
の強い領域にある被加熱物は加熱されやすく、マイクロ
波強度の弱い領域にある被加熱物は加熱されにくい。よ
って、定在波により被加熱物には加熱むらが発生する。

【０００４】従来の技術では、被加熱物に照射されるマ
イクロ波の状態を変化させるために、ターンテーブルを
回転させる方法やマイクロ波を撹拌する方法などが採用
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
おいて、ターンテーブルを回転させる方法は、加熱室内
の定在波分布を変化させることができず、被加熱物は一
定の定在波分布の中を周回しながら加熱されるので、被
加熱物の加熱領域が同心円状に発生する。またマイクロ
波を撹拌する方法は、加熱室内のマイクロ波を乱反射す
ることによって被加熱物へのマイクロ波の入射角度を変
化させ、被加熱物の加熱の均一化を図っているが、効果
は十分ではない。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、加熱室内を伝搬するマイクロ波の流れを変化させ
て被加熱物の加熱むらをなくす高周波加熱装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の高周波加熱装置は、被加熱物を収納する加
熱室と、前記加熱室内に放射する高周波を発生する高周
波発生手段と、前記高周波発生手段によって発生した高
周波を前記加熱室に放射する給電口と、前記加熱室を形
成する壁面に設けた複数の開孔部と、前記それぞれの開
孔部を一端とする複数の溝部と、前記それぞれの溝部内
に設けその溝部の開孔部のインピーダンスを可変するイ
ンピーダンス可変手段と、前記それぞれのインピーダン
ス可変手段を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御
する制御手段とを備えるものである。

【０００８】そして、インピーダンス可変手段により加
熱室の壁面の高周波電流の流れをそれぞれ変化させるこ
とによって加熱室内のマイクロ波の流れを任意に変化さ
せることができる。

【０００９】これにより、加熱室内の定在波分布変化さ
せて被加熱物の加熱むらをなくすことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の高周波加熱装置は請求項
１記載のように、被加熱物を収納する加熱室と、前記加
熱室内に放射する高周波を発生する高周波発生手段と、
前記高周波発生手段によって発生した高周波を前記加熱
室に放射する給電口と、前記加熱室を形成する壁面に設
けた複数の開孔部と、前記それぞれの開孔部を一端とす
る複数の溝部と、前記それぞれの溝部内に設けその溝部
の開孔部のインピーダンスを可変するインピーダンス可
変手段と、前記それぞれのインピーダンス可変手段を駆
動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と
を備えるものである。

【００１１】そして、インピーダンス可変手段により開
孔部を有する加熱室の壁面の高周波電流の流れをそれぞ
れ変化させることによって加熱室内のマイクロ波の流れ
を任意に変化させることができる。これにより、加熱室
内の定在波分布を変化させて被加熱物の加熱むらをなく
すことができる。

【００１２】また本発明の高周波加熱装置は、請求項２
記載のように、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱
室内に設け前記被加熱物を載置する載置台と、前記載置
台を回転駆動する第一駆動手段と、前記加熱室内に放射
する高周波を発生する高周波発生手段と、前記高周波発
生手段によって発生した高周波を前記加熱室に放射する
給電口と、前記加熱室を形成する壁面に設けた複数の開
孔部と、前記それぞれの開孔部を一端とする複数の溝部
と、前記それぞれの溝部内に設けその溝部の開孔部のイ
ンピーダンスを可変するインピーダンス可変手段と、前
記それぞれのインピーダンス可変手段を駆動する第二駆
動手段と、前記高周波発生手段と前記第一駆動手段と前
記第二駆動手段との少なくとも１つを制御する制御手段
とを備えるものである。

【００１３】そして、インピーダンス可変手段と載置台
を回転駆動させることにより被加熱物を時間的に様々に
異なる定在波分布内で加熱することができる。これによ
り、被加熱物の加熱分布をより均一化することができ
る。

【００１４】また本発明の高周波加熱装置は、請求項３
記載のように、インピーダンス可変手段は回転駆動する
構成とし、前記インピーダンス可変手段の回転角度を判
定する角度判定手段を備えるものである。

【００１５】そして、それぞれのインピーダンス可変手
段の回転角度の組み合わせによって加熱室内に生じる定
在波分布パターンを増やすことができる。これにより、
被加熱物に応じた加熱分布を選択することができる。

【００１６】また本発明の高周波加熱装置は、請求項４
記載のように、前記制御手段は少なくとも１つのインピ
ーダンス可変手段の回転角度に基いて、他のインピーダ
ンス可変手段の駆動手段を制御することを特徴とする。

【００１７】そして、１つのインピーダンス可変手段の
回転角度を判定して、他のインピーダンス可変手段を制
御することにより、インピーダンス可変手段の各回転角
度ごとに生じる加熱室内の定在波分布に応じて、加熱室
内の定在波分布をより効果的に変化させることができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を用
いて説明する。

【００１９】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例を示す高周波加熱装置の概略構成図である。

【００２０】図１において１０は高周波加熱装置本体、
１１はマイクロ波を発生するマグネトロン（高周波発生
手段）、１２はマグネトロン１１からのマイクロ波を導
く導波管、１３は被加熱物を収納する加熱室で、壁面は
金属で構成されている。１４はマグネトロン１１から発
生したマイクロ波を加熱室１３内に放射する給電口であ
る。１５と１６はそれぞれ加熱室１３内の壁面１７と壁
面１８に設けた開孔部で、１９と２０はそれぞれ開孔部
１５と開孔部１６を一端とする溝部である。２１は開孔
部１５のインピーダンスを可変するインピーダンス可変
手段であり、誘電体板２１ａにて構成され、２２は開孔
部１６のインピーダンスを可変するインピーダンス可変
手段であり、誘電体板２２ａにて構成されている。

【００２１】誘電体板２１ａと誘電体板２２ａは、好ま
しくは比誘電率が５以上の低誘電損失材料（例えばガラ
ス系、セラミックス系、樹脂系）で構成され、両端に突
起を設け、溝部１９および溝部２０に設けた孔に突起を
はめ込んで回転支持されている。２３および２４は各々
誘電体板２１ａと誘電体板２２ａを駆動させるモータ
（駆動手段）である。誘電体板２１ａと誘電体板２２ａ
を駆動させる方法は、一定の角度分ずつステップ状に回
転するようにしてもよいし、連続的に回転するようにし
ても構わない。２５、２６はそれぞれ誘電体板２１ａと
誘電体板２２ａの回転角度を判定する角度検出手段であ
る。２７はマグネトロン１１、モータ２３、モータ２４
を制御する制御手段である。角度検出手段２５、２６は
誘電体板２１ａと誘電体板２２ａの回転角度が０゜のと
きを判定するための信号を制御手段２７に出力する。制
御手段２７は角度検出手段２５、２６の信号によりマグ
ネトロン１１、モータ２３、モータ２４の少なくとも１
つを制御する。このとき、制御手段２７はマグネトロン
１１、モータ２３、モータ２４のすべてを同時に制御し
てもかまわない。

【００２２】次に、上記構成において動作を説明する。
被加熱物を加熱する場合は、食品等の被加熱物を加熱室
内に載置する。加熱スイッチ等から、制御手段２７に加
熱情報が送られる。角度検出手段２５と角度検出手段２
６は、誘電体板２１ａと誘電体板２２ａの回転角度がそ
れぞれ０゜であることを判定するためのリセット信号を
制御手段２７へ出力する。この信号と加熱情報に基づき
制御手段２７は、マグネトロン１１とモータ２３、モー
タ２４の動作を制御する。このときモータ２３とモータ
２４はどちらか一方のみ動作させてもよいし、同時に動
作させてもかまわない。マグネトロン１１から発生した
マイクロ波は導波管１２を伝搬し、給電口１４から加熱
室１３内に放射される。

【００２３】加熱中の誘電体板２１ａと誘電体板２２ａ
の動作は常に回転させるようにしてもよいし、ある特定
の回転角度で一定時間停止させる、あるいは回転・停止
を繰り返すようにしても構わない。また誘電体板２１ａ
と誘電体板２２ａは同時に動作させてもよいし、別々に
動作させるようにしても構わない。溝部１９と溝部２０
のそれぞれの溝深さおよび誘電体板の配設位置は、誘電
体板２１ａが加熱室１３底面に対して垂直のときまたは
誘電体板２２ａが加熱室１３底面に対して水平（この時
の回転角度をそれぞれ０゜とする。）のときに、開孔部
１５または開孔部１６に生じるインピーダンスが極めて
小さい値（理想的にはゼロ）になるように決めている。
従って、誘電体板２１ａと誘電体板２２ａの回転角度が
０゜のときは壁面１７および壁面１８には高周波電流が
流れ、加熱室１３内には、加熱室１３の壁面に開孔部１
５と開孔部１６を設けていない場合と同じ定在波分布が
生じる。一方、誘電体板２１ａあるいは誘電体板２２ａ
の少なくとも１つが傾斜したときは、傾斜した誘電体板
に対応する開孔部のインピーダンスが大きな値となり、
その開孔部が設けられた壁面１７または壁面１８に流れ
る高周波電流が乱れる。よって加熱室１３内の定在波分
布は加熱室１３の壁面に開孔部１５と開孔部１６を設け
ていない場合とは異なったマイクロ波の流れを生じる。
つまり、誘電体板２１ａまたは誘電体板２２ａの回転角
度を変化させると開孔部１５または開孔部１６のインピ
ーダンスが変化し、加熱室１３内の定在波分布は変化す
る。本実施例では開孔部およびインピーダンス可変手段
は壁面１７と壁面１８に配設しているが同一壁面に配設
してもよいし、２個以上配設してもかまわない。

【００２４】本実施例において、誘電体板２１ａと誘電
体板２２ａの回転角度の表現方法は、誘電体板２１ａを
誘電体板２２ａを右回転させたときに、誘電体板２１ａ
と壁面１７あるいは誘電体板２２ａと壁面１８との間に
生じる角度とした。

【００２５】この実施例の図１では誘電体板２１ａの回
転角度は４５゜、誘電体板２２ａの回転角度は０゜を示
している。また、開孔部１５と開孔部１６は長軸方向が
奥行き方向と平行になっているが、加熱室壁面の高周波
電流の流れを乱す方向であればどのような方向で配設し
てもかまわない。

【００２６】被加熱物はマイクロ波が集中する領域に位
置するほど加熱されやすいため、被加熱物の加熱むらを
なくすには、マイクロ波強度の強い位置を変化させる必
要がある。

【００２７】本実施例において、アドヘアのり２００ｇ
を底面が１００平方ｍｍの容器にいれて被加熱物として
加熱した場合に、誘電体板２１ａと誘電体板２２ａの回
転角度が０゜のときの温度分布と、誘電体板２１ａの回
転角度を４５゜、誘電体板２２ａの回転角度を０゜とし
たときの温度分布、誘電体板２１ａの回転角度を４５
゜、誘電体板２２ａの回転角度を９０゜としたときの温
度分布を図２に示す。

【００２８】図２の模式図において、温度分布は色が薄
くなるに従って高温部分となり、黒色で塗りつぶしてあ
る部分は最も温度が低いことを示している。

【００２９】誘電体板２１ａと誘電体板２２ａとのそれ
ぞれの回転角度によって加熱室１３内に生じる定在波が
異なる。すなわちインピーダンス可変手段を複数配設す
ることにより加熱室に生じる定在波分布の種類を増やす
ことができる。また、誘電体板の回転角度を組み合わせ
ることでさらに定在波分布を増加させることができる。

【００３０】以上のように、複数のインピーダンス可変
手段を設け、誘電体板の回転角度を組み合わせることに
より、より多くの定在波分布を発生させて、被加熱物に
応じた加熱分布を選択することができる。

【００３１】これにより、被加熱物をより均一に加熱す
ることができる。

【００３２】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について説明する。図３は第２の実施例を示す高周波加
熱装置の概略構成図、図４は高周波加熱装置の前扉を開
けたときの外観図である。

【００３３】本発明の実施例２が実施例１と相違する点
を説明する。

【００３４】図３において、２９は被加熱物を載置する
ターンテーブル（載置台）、３０はターンテーブル２９
を支えるターンテーブル支え、３１はターンテーブル支
え３０を回転駆動するモータ（第一駆動手段）である。
ターンテーブル支え３０は底面の中心に軸を有してお
り、軸を中心に回転する。

【００３５】モータ２３（第二駆動手段の一つ）とモー
タ２４（第二駆動手段の一つ）はステッピングモータで
構成され、それぞれ誘電体板２１ａおよび誘電体板２２
ａを一定角度づつステップ状に回転移動させる。制御手
段２７は、誘電体板２１ａと誘電体板２２ａが回転角度
０°の時からのステップ数によって、誘電体板２１ａと
誘電体板２２ａの回転角度を規定制御する。また、制御
手段２７は角度検出手段２５と角度検出手段２６の信号
により、マグネトロン１１、モータ２３、モータ２４、
モータ３１の少なくとも１つを制御する。このとき、制
御手段２７はマグネトロン１１、モータ２３、モータ２
４、モータ３１のすべてを同時に制御してもかまわな
い。

【００３６】次に上記構成における作用と制御実施例に
ついて説明する。角度検出手段２５と角度検出手段２６
は、それぞれ誘電体板２１ａと誘電体板２２ａの回転角
度が０°であることを判定するためのリセット信号を出
力する。この信号により、制御手段２７は、被加熱物の
加熱を終了した後に、誘電体板２１ａと誘電体板２２ａ
の回転角度を規定角度、たとえば回転角度０°に停止さ
せることで次回の被加熱物の加熱まで待機する。これに
より、誘電体板２１ａと誘電体板２２ａの回転角度制御
の信頼性を保証している。

【００３７】制御手段２７の信号によりマグネトロン１
１は所定のマイクロ波出力にてマイクロ波を発生し、さ
らにターンテーブル支え３０を回転駆動するモータ３１
へ駆動電力を供給し、ターンテーブル支え３０を回転駆
動させる。また、制御手段２７は、誘電体板２１ａを回
転駆動するモータ２３または誘電体板２２ａを回転駆動
するモータ２４へも駆動電力を供給し、誘電体板２１ａ
または誘電体板２２ａの回転を制御する。

【００３８】ターンテーブル支え３０は軸を中心に回転
するため、食品等の被加熱物は同心円状に加熱され、加
熱むらが生じやすい。そのため、被加熱物の加熱むらを
なくすには、ターンテーブルを回転させると同時に加熱
室の定在波分布も変化させるような制御が必要である。

【００３９】制御手段２７は誘電体板２１ａまたは誘電
体板２２ａの制御を、どちらか一方の誘電体板の回転角
度に対応させて実行する。例えば誘電体板２１ａがある
特定の回転角度で停止している場合に、その回転角度を
角度検出手段２５が検出し、角度検出手段２５の出力に
よって制御手段２７は、角度検出手段２６とモータ２４
を制御して誘電体板２２ａの回転角度を変化させる。誘
電体板２１ａの回転角度によって加熱室１３内の定在波
分布は異なるため、回転角度に応じて誘電体板２２ａの
回転角度を制御する必要がある。これら一連の動作によ
り、誘電体板２１ａの回転角度によって生じた加熱室１
３内のマイクロ波分布はさらに変化する。このとき誘電
体板２２ａはある一定の角度で停止していてもよいし、
回転していてもかまわない。本実施例では、誘電体板２
１ａの回転角度から誘電体板２２ａを制御する例を用い
たが、加熱室１３に配設した誘電体板全てに同様の制御
をしてもかまわない。

【００４０】本実施例において、アドヘアのり２００ｇ
を底面が１００平方ｍｍの容器にいれて被加熱物として
加熱した場合に、誘電体板２１ａの回転角度を４５゜、
誘電体板２２ａの回転角度を０゜としたときにターンテ
ーブル２９を回転させたときと停止させたときの被加熱
物の温度分布を図５に示す。

【００４１】誘電体板２１ａと誘電体板２２ａの回転角
度はそれぞれ同じであるが、ターンテーブルを停止した
場合では、中央付近に高温部と低温部が生じるが、ター
ンテーブルを回転させることで高温部と低温部がなくな
り、被加熱物の加熱分布は均一化した。

【００４２】以上のように、複数の角度検出手段を設け
ることで誘電体板の回転角度に応じて加熱室１３内の定
在波分布を変化させることができ、またターンテーブル
３０を回転させることで被加熱物の加熱分布をさらに均
一化することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば以下の効果
を奏する。

【００４４】請求項１記載の高周波加熱装置によれば、
複数のインピーダンス可変手段により開孔部のインピー
ダンスを可変して、開孔部を有する壁面の高周波電流の
流れを変化させることによって、加熱室内の定在波分布
をより細やかに変化させることができる。これにより、
被加熱物の加熱むらをなくすことができる。

【００４５】また、請求項２記載の高周波加熱装置によ
れば、複数のインピーダンス可変手段と被加熱物を載置
する載置台によって、被加熱物を回転移動させることに
より被加熱物をさらに異なる定在波分布内で加熱するこ
とができる。これにより、被加熱物の加熱分布をより均
一化することができる。

【００４６】また、請求項３記載の高周波加熱装置によ
れば、誘電体板の回転角度を判定し、所定の回転角度で
組み合わせることによって加熱室内に生じる定在波分布
パターンを増やすことができる。これにより、被加熱物
に応じた加熱分布を選択することができる。

【００４７】また、請求項４記載の高周波加熱装置によ
れば、インピーダンス可変手段の回転角度を判定して、
少なくとも１つのインピーダンス可変手段の回転角度に
基いて、他のインピーダンス可変手段の駆動手段を制御
することができる。これにより、インピーダンス可変手
段の各回転角度ごとに生じる加熱室内の定在波分布に応
じて、加熱室内のマイクロ波分布をより効果的に変化さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す高周波加熱装置の
概略構成図

【図２】同、高周波加熱装置の誘電体誘電体板の回転角
度と加熱分布を示す図

【図３】本発明の第２の実施例を示す高周波加熱装置の
概略構成図

【図４】同、高周波加熱装置の外観図

【図５】同、高周波加熱装置の誘電体板の回転角度とタ
ーンテーブルの動作に伴う被加熱物の加熱分布を示す図

【符号の説明】

１１ マグネトロン（高周波発生手段） １３ 加熱室 １４ 給電口 １５、１６ 開孔部 １９、２０ 溝部 ２１、２２ インピーダンス可変手段 ２１ａ、２２ａ 誘電体板 ２３、２４ モータ（駆動手段、第二駆動手段） ２５、２６ 角度検出手段 ２７ 制御手段 ２９ ターンテーブル（載置台） ３１ モータ（第一駆動手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−124672（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−195277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−45594（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−88289（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/64 - 6/78

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱
   室内に放射する高周波を発生する高周波発生手段と、前
   記高周波発生手段によって発生した高周波を前記加熱室
   に放射する給電口と、前記加熱室を形成する壁面に設け
   た複数の開孔部と、前記それぞれの開孔部を一端とする
   複数の溝部と、前記それぞれの溝部内に設けその溝部の
   開孔部のインピーダンスを可変するインピーダンス可変
   手段と、前記それぞれのインピーダンス可変手段を駆動
   する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを
   備えた高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱
   室内に設け前記被加熱物を載置する載置台と、前記載置
   台を回転駆動する第一駆動手段と、前記加熱室内に放射
   する高周波を発生する高周波発生手段と、前記高周波発
   生手段によって発生した高周波を前記加熱室に放射する
   給電口と、前記加熱室を形成する壁面に設けた複数の開
   孔部と、前記それぞれの開孔部を一端とする複数の溝部
   と、前記それぞれの溝部内に設けその溝部の開孔部のイ
   ンピーダンスを可変するインピーダンス可変手段と、前
   記それぞれのインピーダンス可変手段を駆動する第二駆
   動手段と、前記高周波発生手段と前記第一駆動手段と前
   記第二駆動手段との少なくとも１つを制御する制御手段
   とを備えた高周波加熱装置。
3. 【請求項３】 インピーダンス可変手段は回転駆動する
   構成とし、前記インピーダンス可変手段の回転角度を判
   定する角度判定手段を備えた請求項１または２記載の高
   周波加熱装置。
4. 【請求項４】 制御手段は少なくとも１つのインピーダ
   ンス可変手段の回転角度に基いて、他のインピーダンス
   可変手段の駆動手段を制御することを特徴とする請求項
   ３記載の高周波加熱装置。