JP3774534B2

JP3774534B2 - 高周波加熱装置用表面波発生体

Info

Publication number: JP3774534B2
Application number: JP5568797A
Authority: JP
Inventors: 一郎渡辺; 哲男窪田; 康司岩渕; 達志荒井; 明夫三友
Original assignee: 日立ホーム・アンド・ライフ・ソリューション株式会社
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JPH10255971A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波加熱装置の加熱室内に出し入れ自在に設置されて表面波を発生する表面波発生体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表面波技術を利用した従来の高周波加熱装置として、例えば特開昭５１−１１２４２号公報のように、表面波線路が加熱室底部に固定的に取り付けられ、かつ食品も表面波線路上に固定的に設置されるようになっているもの、実開昭５９−７５９５公報のように、表面波線路が加熱室底部に回転自在に取り付けられ、食品については表面波線路上に固定的に設置されるようになっているもの、特開昭５１−１２８０３８号公報のように、加熱室底部に表面波線路が固定的に取り付けられ、その表面波線路上で食品が回転するようになっているもの、あるいは特開昭５２−１５５４４５号公報のように、加熱室底部において表面波線路および食品の両者が回転するようになっているものなどが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それら従来の高周波加熱装置においては、表面波線路（表面波発生体）が加熱室底部に取り外し可能な形で取り付けられていないため、表面波加熱専用装置の感があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、水平に設けられた高誘電率で高周波低損失の誘電体板と、この誘電体板の下部においてこの誘電体板と平行に配置された金属板を備えた高周波加熱装置用表面波発生体において、所定の高さの位置にスリットが設けられこのスリットに前記金属板が差し込まれた４本の支持体と、この支持体の上端部に前記誘電体板を配置した状態で前記支持体、前記金属板、前記誘電体板を締結するボルト及びナットとを備えた構成とした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の表面波発生体の構成は上述した通りのものであり、必要時、表面波発生体を加熱室内の回転台上に設置しその上に食品を載せるだけで、表面波を利用した加熱が実行される。
【０００６】
しかも、その表面波発生体は、高周波加熱室内の所定の高さ位置において、誘電体板と金属板を所定の間隔を隔てて平行に保持固定しただけのものであって、極めて単純な形状のものであり、組み立て作業性が良好で、表面波の発生の面においても、バラツキのない安定した性能が発揮されるものである。
【０００７】
また、部品の構成が極めて単純であるために、寸法変更等への対応のし易さ、つまり設計の自由度が抜群に高い利点がある。
【０００８】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明すると、図１において、加熱室１上面の左右の中心線１ａに対して左右対称の位置に二つの導波管２、３がそれぞれ垂直に取り付けられている。そしてその加熱室１にマイクロ波を供給する二つのマグネトロン４、５がそれら導波管２、３のそれぞれに取り付けられている。金属板７と高誘電率で高周波低損失の誘電体板６とを水平にかつ互いに平行に配置して表面波伝送線路が構成されるようにした冷凍寿司解凍用の解凍パネル８がターンテーブル９の上に取り外し自在に載置されている。誘電体板６は、例えばポリテトラフルオロエチレン基材に高誘電率セラミックを充填して比誘電率を１０．２、誘電正接を０．００１７程度に調節してある。金属板７には、非磁性体のステンレススチールやアルミニウム等のジュール損の少ない材質を選定している。
【０００９】
誘電体板６の下面中央には凸部６ａを形成して、周囲よりも板厚を大きくしている。しかも、誘電体板６と金属板７とが適切な間隔を隔てて平行が保たれるようにしてある。
【００１０】
解凍パネル８の上面は、支持体１０により、ターンテーブル９の上面からの高さＣが保たれるようにしてあり、導波管２、３から加熱室１内に放射されるマイクロ波のうち、解凍パネル８の全周から表面波線路に入り込む割合が、直接冷凍寿司１３に照射される割合よりも大きくなるようにしている。なお、支持体１０は、誤って空焼き状態になってターンテーブル９が２００℃程度の温度になった場合でも、変形が起こらないよう、耐熱性がある例えばシリコン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等の材料で作られている。ターンテーブル９は回転軸１１と連結した金属製駆動台１２により回転自在に支持されている。ネタ１３ａとシャリ１３ｂからなる冷凍寿司１３は、高周波低損失の誘電体からなる容器１４の複数の凹部に収納され、互いに間隔を開けて解凍パネルの上面に載せられ、ターンテーブル９の回転により寿司相互間の加熱のばらつきが少なくなるようにしている。
【００１１】
冷凍寿司載置空間１５は解凍パネル８上面の点線で囲んだ領域で、寿司の高さ約３０mmに対応する高さまでである。
【００１２】
図２は解凍パネル８の斜視図である。なお、この図では解凍パネル８を正方形にしているが、円形、長方形でもよい。
【００１３】
図３は、図２のＤＤ線部分の断面図で、誘電体板６、金属板７、支持体１０の取り付け状態を示すものである。この図に示すように、支持体１０には段差付きの貫通穴１０ｂが設けられている。さらに支持体１０は、誘電体板の上面（食品載置面）の高さがＣとなるよう、高さＨで作られており、なおかつ誘電体板６の下面の距離Ｌのところに金属板７を差し込んで取り付けられるよう、スリット１０ａが設けられている。
【００１４】
１４は締結手段であり、誘電損失が少なく、耐熱性および機械的強度が比較的大きいポリイミド、ポリエーテルケトン等の素材で作られたボルト１４ａと袋ナット１４ｂで構成したものである。
【００１５】
この解凍パネル８と支持体１０の組み付けに当たっては、支持体１０のスリット１０ａに金属板７の四隅を差し込み、その後支持体１０の上端部に誘電体板６の四隅を載せ、それをボルト１４ａと袋ナット１４ｂで締結するだけである。
【００１６】
図４は、図１に示した誘電体板６と金属板７の厚さおよび誘電体板６と金属板７の間の隙間の寸法を説明するための部分拡大図である。
【００１７】
この図４の寸法関係において、誘電体板６の比誘電率を１０．２、誘電正接を０．００１７とし、解凍パネル８に表面波が供給れたと想定し、金属板７の上面(水平電界＝０)に対して解凍パネル８の上面のマイクロ波の特性を説明する。
【００１８】
誘電体板６の内部ではマイクロ波の波長が短くなるため、誘電体板６の電気的板厚は、誘電体板６の機械的厚さ(周囲５mm、中央部９mm)と比誘電率の平方根の積になり、長くなる。したがって、凸部６ａを有する中央部では、解凍パネル８の上面と金属板７の上面との電気的距離は３０．７mmで、マグネトロン２、３の発振周波数を２．４６ＧHzとした場合のほぼ１／４波長（３０．５mm）であり、電界の水平成分が最大で、加熱が強くなる。凸部６ａ以外の周囲は、上記電気的距離は２２．０mmとなっている。したがって、解凍パネル８の中央部分での加熱の強さを１００とすると、電界は金属面からの距離に対して正弦波的に変化するので、電界の２乗である加熱の強さは周囲では８２となる。すなわち、一様なマイクロ波が解凍パネル８に供給された場合は、パネル中央部の加熱が強くなるように設定している。
【００１９】
本発明の高周波加熱装置において、解凍パネル８上面の冷凍寿司載置空間１５内の領域における加熱の強さをＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ−ＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＴｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ）法により計算してみると次のようになる。ただし、図１におけるＡ、Ｂ、Ｃ寸法はそれぞれ２４５、２００、６０mmとしている。
【００２０】
一般に、冷凍寿司１３、１３、・・・の高さはシャリが２０〜２５mm、ネタが２〜８mmである。そこで、解凍パネル８上の冷凍寿司載置空間の垂直方向の寸法を３０mmとし、５mmピッチの層に分けて、シャリの部分を２２．５mm、その上のネタの部分を７．５mmとして、シャリ１３ｂとネタ１３ａの部分の加熱の強さを表す電界２乗分布を計算すると、図５のようになった。解凍パネル８がある場合は、シャリ１３ｂの方がネタ１３ａより加熱が強く、冷凍寿司の解凍加熱に適している電界２乗分布であることが分かる。しかし、同じ空間位置において解凍パネル８がない場合は、ネタの部分に対応する位置の加熱が強く、シャリ１３ｂが解凍されないうちにネタ１３ａが煮えてしまう状態を示している。
【００２１】
実際に冷凍寿司１３、１３、・・・を解凍パネル８で加熱したところ、下方のシャリ１３ｂの部分の加熱が上方のネタ１３ａの部分より強くなり、加熱後５分程度放置すると寿司内部および寿司相互間の温度差を感じない良好な仕上がりとなった。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、必要時、表面波発生体を加熱室内に設置し、その上に食品を載せるだけで、表面波を利用した加熱が実行できるので、表面波発生体を備えていない高周波加熱装置を、表面波加熱の行なえる装置にすることができるようになった。その際用いる表面波発生体を、誘電体板と金属板とそれらを加熱室内の所定の高さ位置に支持する支持体と、それに各部材を固定締結する締結手段とだけで構成したので、構造が単純簡潔であるため、組み立て作業性が極めて良好である。またそれにより、バラツキのない安定した性能が発揮されるという効果が生じている。しかも、構造が簡単なため、寸法変更の措置が取りやすく、設計の自由度が極めて高いという性質がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波加熱装置の構成を示す要部断面図である。
【図２】解凍パネル形状の一例を示す斜視図である。
【図３】解凍パネルの支持部を示す要部断面図である。
【図４】解凍パネルの高さ方向の寸法例を示す要部拡大断面図である。
【図５】解凍パネル上面の冷凍寿司載置空間の加熱の強さを表すシミュレーション結果説明図である。
【符号の説明】
１加熱室
２、３導波管
４、５マグネトロン
６誘電体板
７金属板
８解凍パネル
９ターンテーブル
１０支持体
１３冷凍寿司
１３ａネタ
１３ｂシャリ
１４締結手段
１４ａボルト
１４ｂ袋ナット

Claims

水平に設けられた高誘電率で高周波低損失の誘電体板と、この誘電体板の下部においてこの誘電体板と平行に配置された金属板を備えた高周波加熱装置用表面波発生体において、所定の高さの位置にスリットが設けられこのスリットに前記金属板が差し込まれた４本の支持体と、この支持体の上端部に前記誘電体板を配置した状態で前記支持体、前記金属板、前記誘電体板を締結するボルト及びナットとを備えた高周波加熱装置用表面波発生体。