JP3156697B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【０００３】従来の技術において、被加熱物を加熱する
際のマイクロ波の強度は、被加熱物の量や加熱方法に応
じて制御しているが、その制御方法は、被加熱物を加熱
する前にマイクロ波の強度を決定して制御部に加熱情報
として入力する方法や、加熱中に検出部が被加熱物の重
量や蒸発水分、温度等を検出して制御部に信号を送り、
マイクロ波の強度を変化させている。また、そのほかに
特開平８−１５３５７８号公報に記述されているように
加熱室壁面に複数の開孔部を設け、開孔部を開閉させて
マイクロ波の強度を可変する方法や、特開平８−１８５
９６７号公報に記述されているように複数の開孔部から
異なるマイクロ波の強度を放射する供給モードをマイク
ロ波の発振前に選択入力する方法などがある。

【０００４】

【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、被加熱物を加熱する前にマイクロ波強度を決定
して入力する方法は、被加熱物の量や形状に応じたマイ
クロ波強度を選択することが困難である。また、被加熱
物の重量を検出してマイクロ波強度を変化させる方法
は、加熱室が１つの場合は可能であるもののマイクロ波
強度を変化させる際に使用する金属部品がスパークを発
生したり、被加熱物が複数の場合には被加熱物の量や蒸
発水分、温度などを正確に検出することができないた
め、過加熱あるいは加熱不足になるという問題がある。
また、複数の開孔部を開閉させてマイクロ波強度を可変
する方法は、マイクロ波強度を全体的に変化させるもの
であり、開成時にマイクロ波を供給し、閉成時にマイク
ロ波を停止することはできるが、それぞれの開孔部から
のマイクロ波強度を細かく変化させることはできない。
また、複数の開孔部から、異なるマイクロ波強度を放射
する供給モードをマイクロ波の発振前に選択入力する方
法は、加熱中にマイクロ波強度を変化させたり、それぞ
れの開孔部のマイクロ波強度をスパークさせずに任意に
変化させることは困難である。

【０００５】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、金属壁面の高周波電流の流れを変化させることに
よってマイクロ波強度を任意に変化させることができる
高周波加熱装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【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、マイクロ波を複数に分
割して伝送する導波管と、前記導波管の金属壁面に生じ
る高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部と、
前記開孔部に接続した終端を閉じた溝部と、この溝部内
に回転可能に支持した低誘電損失材料の誘電体板および
前記誘電体板を回転駆動する誘電体板回転駆動手段とか
ら構成したインピーダンス可変手段と、前記誘電体板回
転駆動手段を制御して前記開孔部のインピーダンスを可
変する制御部とを備えるものである。

【０００７】そして、インピーダンス可変手段により開
孔部を有する金属壁面の高周波電流の流れを変化させる
ことによってそれぞれの導波管のマイクロ波伝送量を変
化させることができる。

【０００８】これにより、複数の方向から供給するマイ
クロ波強度を制御して被加熱物を最適に加熱することが
できる。

【０００９】

【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、マイクロ波を複数に分割して伝送する
導波管と、前記導波管の金属壁面に生じる高周波電流の
流れを分断するように設けた開孔部と、前記開孔部に接
続した終端を閉じた溝部と、この溝部内に回転可能に支
持した低誘電損失材料の誘電体板および前記誘電体板を
回転駆動する誘電体板回転駆動手段とから構成したイン
ピーダンス可変手段と、前記誘電体板回転駆動手段を制
御して前記開孔部のインピーダンスを可変する制御部と
を備えるものである。

【００１０】そして、インピーダンス可変手段を構成す
る誘電体板回転駆動手段によって誘 電体板の回転角度を
変化させて開孔部のインピーダンスを変化させ、開孔部
周辺の導波管の金属壁面の高周波電流の流れを変化させ
て、それぞれの導波管のマイクロ波の伝送量を変化させ
るようにしているものである。こうしてそれぞれの導波
管のマイクロ波伝送量を変化させることができる。

【００１１】これにより、複数の方向から供給するマイ
クロ波強度を制御して被加熱物を最適に加熱することが
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とともに給電される
マイクロ波を実質的に閉じ込めるマイクロ波空間と、前
記マイクロ波空間を複数の小空間に仕切る仕切り手段
と、前記複数の小空間にそれぞれ結合した給電部と、前
記給電部にそれぞれマイクロ波を伝送させる複数の導波
管と、前記導波管の少なくとも１つに導波管の金属壁面
に生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔
部と、前記開孔部に接続した終端を閉じた溝部と、この
溝部内に回転可能に支持した低誘電損失材料の誘電体板
および前記誘電体板を回転駆動する誘電体板回転駆動手
段とから構成したインピーダンス可変手段と、前記被加
熱物の加熱情報に基づいて前記誘電体板回転駆動手段を
制御して前記開孔部のインピーダンスを変えて前記給電
部から供給するマイクロ波の強度を可変する制御部とを
備えたものである。

【００１３】そして、複数の小空間にそれぞれ結合した
給電部と、前記給電部にそれぞれマイクロ波を伝送させ
る複数の導波管と、前記導波管の少なくとも１つに導波
管の金属壁面に生じる高周波電流の流れを分断するよう
に設けた開孔部と、前記開孔部のインピーダンスを変え
るインピーダンス可変手段により、複数のマイクロ波空
間に放射するマイクロ波強度を任意に変化させることが
できる。

【００１４】これにより、被加熱物の加熱中にスパーク
を発生することなく、マイクロ波の強度を変化させるこ
とができるとともに、複数のマイクロ波空間において異
なるマイクロ波強度で被加熱物をそれぞれ最適に加熱す
ることができる。

【００１５】また本発明の高周波加熱装置は、請求項３
記載のように、前記制御部への加熱情報は、前記被加熱
物の加熱方法として選択入力される加熱情報とすること
を特徴とする。

【００１６】そして、加熱方法を選択入力することによ
り、誘電体板の回転角度を加熱パターンに応じて変化さ
せることができる。

【００１７】これにより、被加熱物に応じたマイクロ波
強度で被加熱物を加熱することができる。

【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、図２はインピーダンス可変手段の概略図で
ある。

【００２０】図１と図２において、１０は被加熱物を収
納する加熱室（マイクロ波空間）で、加熱室１０の壁面
は金属で構成されている。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）、１２ａと１２ｂはマ
グネトロン１１からのマイクロ波を加熱室１０へ伝送す
る導波管、１３と１４はそれぞれ導波管１２ａと導波管
１２ｂからのマイクロ波を加熱室１０へ放射する給電口
である。１５と１６はそれぞれ導波管１２aと１２ｂに
設けた開孔部で、１７と１８はそれぞれ開孔部１５と開
孔部１６を一端とする金属によって構成された溝部であ
る。１９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１９ａにて構成さ
れ、２０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２０ａにて構成さ
れている。

【００２１】誘電体板１９ａと誘電体板２０ａ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、それぞれ
の両端に突起を設け、溝部１７および溝部１８に設けた
孔に突起をはめ込んで回転支持されている。２１および
２２は各々誘電体板１９ａと誘電体板２０ａを駆動させ
るモータ（誘電体板回転駆動手段）である。誘電体板１
９ａと誘電体板２０ａを駆動させる方法は、一定の角度
分づ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。２３はマグネトロ
ン１１、モータ２１、モータ２２を制御する制御手段で
ある。制御手段２３はこれらのほかに、被加熱物を載置
するターンテーブルのモータ等も制御している。

【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
１０のターンテーブルに載置する。加熱スイッチ等か
ら、制御手段２３に加熱情報が送られる。この加熱情報
に基づき制御手段２３は、マグネトロン１１とモータ２
１、モータ２２そしてターンテーブルのモータの動作を
制御する。このときモータ２１とモータ２２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複
数に分割され、導波管１２aと導波管１２ｂを伝搬し、
給電口１３と給電口１４から加熱室１０内に放射され
る。本実施例ではマイクロ波は２つに分割されている
が、それ以上の数に分割するようにしても構わない。そ
の場合、開孔部と溝の数もそれぞれ増加させる。

【００２３】加熱中の誘電体板１９ａと誘電体板２０ａ
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１９ａ
と誘電体板２０ａ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１７と溝部１８
のそれぞれの溝深さ（Ｌｉ＋Ｌｂ）、溝の高さ（Ｈ）お
よび誘電体板の配設位置は、誘電体板１９ａと誘電体板
２０ａが加熱室１０底面に対して垂直（この時の回転角
度をそれぞれ０゜とする。：図２（ａ））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。一方、誘電体板１９ａと誘電体板２０ａが加熱室１
０底面に対して水平（この時の回転角度を９０゜とす
る。：図２（ｂ））のときの開孔部１５と開孔部１６に
生じるインピーダンスは、極めて大きい値（理想的には
無限大）となる。なお、誘電体板１９ａと２０ａの回転
角度は図２ではθとして図示している。

【００２４】従って、誘電体板１９ａと誘電体板２０ａ
の回転角度が０゜のときは、導波管１２ａと１２ｂには
高周波電流が流れ、給電口１３と給電口１４からはそれ
ぞれ一定強度のマイクロ波が放射される。一方、誘電体
板１９ａあるいは誘電体板２０ａの少なくとも１つの回
転角度が変化すると、誘電体板の回転角度に応じて開孔
部のインピーダンスが大きな値となり、開孔部に流れる
高周波電流が乱れる。そして、回転角度が９０゜になる
と開孔部のインピーダンスは無限大となり、開孔部には
高周波電流は流れない。

【００２５】よって給電口１３と給電口１４から加熱室
１０に放射されるマイクロ波は誘電体板の回転角度に応
じて変化する。つまり、誘電体板の回転角度が０゜に近
いほど開孔部には高周波電流が流れやすくなるため、給
電口から放射されるマイクロ波は強く、９０゜に近づく
ほど開孔部には高周波電流が流れにくくなり、給電口か
ら放射されるマイクロ波は弱くなる。この現象を利用し
て、誘電体板の回転角度を組み合わせることで加熱室へ
放射するマイクロ波の強さをそれぞれの給電口によって
変えることができる。

【００２６】この実施例の図１では誘電体板１９ａの回
転角度は４５゜、誘電体板２０ａ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、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。

【００２７】本実施例において、誘電体板１９ａ、２０
ａの回転角度を変化させることで開孔部１５、１６の反
射係数Ｓ１１がどのように変化するかを表したグラフを
図３に示す。図３は溝部の高さＨが３０ｍｍ、幅が８０
ｍｍ、誘電体板の比誘電率が１２．３、板厚ｔが６．２
ｍｍ、Ｌｂが２０ｍｍとし、開孔部の反射係数Ｓ１１の
位相特性をＬｉをパラメータとして示している。図３に
おいて、矢印２４すなわちＬｉ＝２０ｍｍの構成とする
ことで溝部１７の開孔部１５または溝部１８の開孔部１
６の反射係数Ｓ１１の位相を略±１８０°から略０°の
範囲で可変させることができる。開孔部の反射係数の位
相値が±１８０°のときに開孔部は金属壁面と同様の作
用をし、位相値が０゜のときは開孔部のインピーダンス
は無限大となり、高周波電流は流れない。

【００２８】以上のように、マイクロ波伝送手段の壁面
にインピーダンス可変手段を設け、誘電体板の回転角度
を変化させることにより、開孔部の高周波電流の流れを
変化させることができる。

【００２９】これにより、給電口から放射されるマイク
ロ波強度を変化させることができ、被加熱物に応じたマ
イクロ波強度で被加熱物を加熱することができる。

【００３０】（実施例２） 次に、本発明の第２の実施例について説明する。

【００３１】図４は、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である。本発明の実施例２が実
施例１と相違する点を説明する。

【００３２】図４において、２５は加熱室１０を複数の
小空間に仕切る仕切り手段である。仕切り手段２５によ
り加熱室１０は上側加熱室１０ａと下側加熱室１０ｂに
分割される。仕切り手段２５は加熱室１０の壁面に突起
を設けて支持する構成や、壁面に溝を設けて支持する構
成を用いる。なお、仕切り手段２５の配設位置は加熱室
１０の高さ方向において配設位置を選択できるように構
成することにより、上側加熱室１０ａと下側加熱室１０
ｂの容積は変化させることができる。本実施例では壁面
に突起を設けて支持する構成を図示している。

【００３３】モータ２１と２２には誘電体板１９ａと２
０ａの回転角度を検出する検出手段２６と２７がそれぞ
れ配設されている。制御手段２８は操作部等からの加熱
情報と検出手段２６、２７からの誘電体板１９ａと２０
ａの回転角度や回転速度などの情報によってマグネトロ
ン１１、モータ２１、モータ２２を制御する。

【００３４】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
１０に収納する。本実施例に使用した図面では上側加熱
室１０ａと下側加熱室１０ｂはほぼ同容積となっている
が、どちらかの容積を大きくしてもかまわない。加熱ス
イッチ等により、制御手段２８には上側加熱室１０ａと
下側加熱室１０ｂのどちらの加熱室のマイクロ波強度を
強くするかなどの加熱情報が送られる。加熱情報にはそ
のほかに、図示していないがターンテーブルに配設され
た重量センサや加熱室内の蒸気センサの信号、あるいは
誘電体板１９ａと２０ａの回転角度なども含まれる。こ
れらの加熱情報に基づき制御手段２８は、マグネトロン
１１とモータ２１、モータ２２そしてターンテーブルの
モータの動作を制御する。

【００３５】上側加熱室１０ａと下側加熱室１０ｂの容
積が異なる場合や、上側加熱室１０ａまたは下側加熱室
１０ｂのどちらかに大きな被加熱物が収納された場合に
は、容積の大きい加熱室または大きな被加熱物が収納さ
れている加熱室のマイクロ波強度を強くしなくてはなら
ない。また、異なる比誘電率と誘電損失の誘電特性を持
つ被加熱物を同時に加熱する際には、発熱しやすい被加
熱物が収納されている加熱室のマイクロ波強度は弱く、
もう片方の加熱室のマイクロ波強度は強くなるように制
御しなくてはならない。そして、マイクロ波強度を強く
して加熱する場合は誘電体板を０゜に近い回転角度と
し、マイクロ波強度を弱くして加熱する場合は誘電体板
を９０゜に近い回転角度として加熱する。

【００３６】また、加熱中の制御としては、加熱初期に
は誘電体板の回転角度を０゜としてマイクロ波強度を強
くして加熱し、加熱終期に近づくと誘電体板の回転角度
を９０゜に近づけて加熱する制御方法を用いることもで
きる。加熱初期、加熱終期以外では一定の回転角度で誘
電体板を停止して加熱してもよいし、回転角度を変化さ
せながら加熱してもよい。

【００３７】マイクロ波強度を変化させる際に金属で構
成された部品を使用すると、マイクロ波中ではスパーク
が発生することがあるため、加熱前にマイクロ波強度を
設定し、マグネトロンを停止してマイクロ波強度を変化
させなくてはならなかったが、本実施例のようにマイク
ロ波伝送手段の壁面にインピーダンス可変手段を設け、
低誘電損失材料である誘電体板を使用して回転角度を変
化させることにより、給電口から放射されるマイクロ波
強度を加熱中でもスパークすることなく変化させること
ができる。

【００３８】これにより、マイクロ波の供給を停止する
ことなく被加熱物に応じたマイクロ波強度で被加熱物を
最適に加熱することができる。

【００３９】

【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。

【００４０】請求項１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を構成する誘電体板の支持角度
を制御することにより、マイクロ波を複数に分割して伝
送する導波管に設けた開孔部の高周波電流の流れを変化
させて、マイクロ波の伝送中にもスパークを生ずること
なく、それぞれの導波管のマイクロ波の伝送量を変化さ
せることができる。これにより、複数の方向から供給す
るマイクロ波強度を制御して被加熱物を最適に加熱する
ことができる。

【００４１】また、請求項２記載の高周波加熱装置によ
れば、複数の小空間にそれぞれ結合した給電部と、前記
給電部にそれぞれマイクロ波を伝送させる複数の導波管
と、前記導波管の少なくとも１つに導波管の金属壁面に
生じる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部
と、前記開孔部のインピーダンスを変えるインピーダン
ス可変手段により、複数のマイクロ波空間に放射するマ
イクロ波の強度を任意に変化させることができる。これ
により、複数のマイクロ波空間において異なるマイクロ
波強度で被加熱物を加熱することができる。

【００４２】また、請求項３記載の高周波加熱装置によ
れば、前記制御部へ加熱方法を選択入力することによ
り、誘電体板の回転角度を加熱パターンに応じて変化さ
せることができる。これにより、被加熱物に応じたマイ
クロ波強度で被加熱物を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の高周波加熱装置の概略
構成を示す図

【図２】同、高周波加熱装置のインピーダンス可変手段
を示す概略図

【図３】同、高周波加熱装置の誘電体板の回転角度と開
孔部の反射係数の関係を示す図

【図４】本発明の第２の実施例の高周波加熱装置の概略
構成を示す図

【符号の説明】

１０、１０ａ、１０ｂ 加熱室 １１ マグネトロン（高周波発生手段） １２ａ、１２ｂ 導波管 １５、１６ 開孔部 １７、１８ 溝部 １９ インピーダンス可変手段 １９ａ 誘電体板 ２０ インピーダンス可変手段 ２０ａ 誘電体板 ２１、２２ モータ（誘電体板回転駆動手段） ２３、２８制御手段 ２５仕切手段 ２６、２７ 検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−74566（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−159687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−88289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−29397（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/64 - 6/74

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波を複数に分割して伝送する導
   波管と、前記導波管の金属壁面に生ずる高周波電流の流
   れを分断するように設けた開孔部と、前記開孔部に接続
   した終端を閉じた溝部と、この溝部内に回転可能に支持
   した低誘電損失材料の誘電体板および前記誘電体板を回
   転駆動する誘電体板回転駆動手段とから構成したインピ
   ーダンス可変手段と、前記誘電体板回転駆動手段を制御
   して前記開孔部のインピーダンスを可変する制御部とを
   備えた高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 被加熱物を収納すると共に給電されるマ
   イクロ波を実質的に閉じ込めるマイクロ波空間と、前記
   マイクロ波空間を複数の小空間に仕切る仕切り手段と、
   前記複数の小空間にそれぞれ結合した給電部と、前記給
   電部にそれぞれマイクロ波を伝送させる複数の導波管
   と、前記導波管の少なくとも１つに導波管の金属壁面に
   生ずる高周波電流の流れを分断するように設けた開孔部
   と、前記開孔部に接続した終端を閉じた溝部と、この溝
   部内に回転可能に支持した低誘電損失材料の誘電体板お
   よび前記誘電体板を回転駆動する誘電体板回転駆動手段
   とから構成したインピーダンス可変手段と、前記被加熱
   物の加熱情報に基づいて前記誘電体板回転駆動手段を制
   御して前記開孔部のインピーダンスを変えて前記給電部
   から供給するマイクロ波の強度を可変する制御部とを備
   えた高周波加熱装置。
3. 【請求項３】 前記制御部への加熱情報は、前記被加熱
   物の加熱方法として選択入力される加熱情報とした請求
   項２に記載した高周波加熱装置。