JP5674914B2 - High frequency heating device - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/74—Mode transformers or mode stirrers
- H05B6/745—Rotatable stirrers
Description
本発明は、高周波加熱装置に関し、特に、被加熱物の加熱ムラを抑制するようにした高周波加熱装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency heating device, and more particularly to a high-frequency heating device configured to suppress heating unevenness of an object to be heated.
従来の高周波加熱装置として、「被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内の被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、前記高周波発振器から発振された高周波を前記加熱室に導く導波管と、前記導波管から伝播された高周波を前記加熱室内に拡散させるアンテナとを備え、前記アンテナは、前記高周波を放出する平板と、一端が前記導波管内に配置され他端に前記平板を接続して前記導波管の高周波を前記平板に伝播するアンテナシャフトとからなり、前記平板と前記アンテナシャフトとは、前記アンテナシャフト上部から2分岐された導電経路をもって接続される」ものが提案されていた(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional high-frequency heating device, “a heating chamber that houses an object to be heated, a high-frequency oscillator that oscillates a high frequency for heating the object to be heated in the heating chamber, and a high-frequency wave oscillated from the high-frequency oscillator And an antenna for diffusing the high frequency propagated from the waveguide into the heating chamber. The antenna has a flat plate that emits the high frequency, and one end disposed in the waveguide. An antenna shaft that connects the flat plate to the end and propagates the high frequency of the waveguide to the flat plate is connected to the flat plate and the antenna shaft through a conductive path that is bifurcated from the top of the antenna shaft. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に記載の高周波加熱装置は、略直方体に設けられた加熱室と、高周波を発振する高周波発振器と高周波を伝播する導波管と導波管内の高周波を加熱室内に伝播させるアンテナとを備え、このアンテナの上面には、アンテナの保護と被加熱物の設置板を兼ねた高周波透過板が設置される構成である。
The high-frequency heating device described in
そして、前記アンテナは、高周波を放出する平板部分と、一端が導波管内に配置され他端に平板を接続して導波管の高周波を平板に伝播するアンテナシャフトとからなり、平板とアンテナシャフトとは、アンテナシャフト上部から2分岐された導電経路をもって接続されている。このようなアンテナの構成により、アンテナ平板上の広範な領域において強電界を放出することができるため、被加熱物を相対的にムラなく加熱することに一定の効果を有していた。 The antenna includes a flat plate portion that emits high frequency, and an antenna shaft that has one end disposed in the waveguide and has a flat plate connected to the other end to propagate the high frequency of the waveguide to the flat plate. Are connected through a conductive path branched in two from the upper part of the antenna shaft. With such an antenna configuration, a strong electric field can be emitted in a wide area on the antenna flat plate, so that it has a certain effect on heating an object to be heated relatively uniformly.
しかし一方で、高周波を放出する平板部分へとつなげられている導電経路部分には、導波管からアンテナシャフトを経由して大きな電流が流れやすいことから、平板部分より導電経路部分にて強いマイクロ波放射特性を有する場合がある。このため、結果として加熱室中心部に位置する導電経路直上の加熱が強くなりすぎてしまう弊害や、導電経路部分の抵抗発熱により金属が酸化するなど劣化を早めてしまう弊害も懸念される。 However, on the other hand, since a large current tends to flow from the waveguide via the antenna shaft to the conductive path portion connected to the flat plate portion that emits high frequency, the microscopic path is stronger than the flat plate portion. May have wave radiation characteristics. For this reason, there is a concern that the heating immediately above the conductive path located in the center of the heating chamber becomes excessively strong, and that the deterioration of the metal is accelerated due to resistance heat generation in the conductive path portion.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高周波発振器から発振される高周波をより均等に加熱室内に伝播させることのできる高周波加熱装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a high-frequency heating apparatus that can propagate a high-frequency wave oscillated from a high-frequency oscillator more evenly into a heating chamber.
本発明に係る高周波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、前記高周波発振器から発振された高周波を導く導波管と、前記導波管内の高周波を伝播させるアンテナシャフトと、前記アンテナシャフトに連結されるとともに前記加熱室の底部に略平行に配置され、高周波を前記加熱室内に拡散させる平板状のアンテナと、前記アンテナシャフトを介して前記アンテナを回転させる回転駆動手段とを備え、前記アンテナは、前記アンテナシャフトに連結された導体部に形成された少なくとも一つの開口部を第一放射部とする第一アンテナと、前記第一アンテナから2分岐された第一導電経路及び第二導電経路と、前記第一導電経路及び第二導電経路に接続された平板部を第二放射部とし、前記アンテナシャフト、前記第一アンテナの導体部、並びに前記第一導電経路及び前記第二導電経路を介して給電されて円偏波を放射する平板アンテナである第二アンテナとを備えたものである。 A high-frequency heating device according to the present invention includes a heating chamber that houses an object to be heated, a high-frequency oscillator that oscillates a high frequency for heating the object to be heated, a waveguide that guides a high frequency oscillated from the high-frequency oscillator, An antenna shaft for propagating high frequency in the waveguide, a flat plate antenna connected to the antenna shaft and disposed substantially parallel to the bottom of the heating chamber, and diffusing high frequency into the heating chamber, and the antenna shaft Rotation driving means for rotating the antenna via the first antenna, the antenna having a first radiating portion as at least one opening formed in a conductor portion connected to the antenna shaft; A first radiation path and a second conduction path branched from the first antenna, and a flat plate portion connected to the first conduction path and the second conduction path are radiated second. And then, the antenna shaft, conductor portions of the first antenna, and comprising a second antenna is a plate antenna which is powered to emit circularly polarized wave through the first conductive path and said second conductive path Is.
本発明によれば、給電部であるアンテナシャフトから、第一放射部を有する第一アンテナを介して、第一導電経路及び第二導電経路が接続される。このため、第一導電経路及び第二導電経路への電界集中を抑制でき、導電経路の劣化を抑制できる。
また、第一放射部からは相対的に狭い範囲に強い電界が放射され、第二放射部からは相対的に広い範囲に中程度の強さの電界が放射されるので、高周波発振器から発振される高周波をより均等に加熱室内に伝播させることができる。According to the present invention, the first conductive path and the second conductive path are connected from the antenna shaft that is the power feeding unit via the first antenna having the first radiating unit. For this reason, the electric field concentration to a 1st conductive path and a 2nd conductive path can be suppressed, and deterioration of a conductive path can be suppressed.
In addition, a strong electric field is radiated in a relatively narrow range from the first radiating section, and an intermediate strength electric field is radiated in a relatively wide range from the second radiating section. Can be propagated more evenly in the heating chamber.
実施の形態
本実施の形態では、高周波加熱装置の一例として、家庭等で用いられる加熱調理器について説明する。
図1は、実施の形態に係る加熱調理器の主要部の断面模式図である。図2は、実施の形態に係る加熱調理器の主要部の斜視図である。図3は、実施の形態に係る加熱調理器の加熱室底面の主要部斜視図である。図3に示すアンテナが、本実施の形態に係る加熱調理器の特徴的な構成である。Embodiment In this embodiment, a cooking device used at home or the like will be described as an example of a high-frequency heating device.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of a heating cooker according to an embodiment. FIG. 2 is a perspective view of a main part of the heating cooker according to the embodiment. FIG. 3 is a perspective view of the main part of the bottom surface of the heating chamber of the cooking device according to the embodiment. The antenna shown in FIG. 3 is a characteristic configuration of the heating cooker according to the present embodiment.
図1に示すように、加熱調理器の本体1の内部には加熱室2が設けられ、本体1の前面には、ドア4及び操作パネル3が設けられている。
加熱室2は、前面が開放されたほぼ直方体状に形成された筐体からなる。加熱室2の底部には、加熱室2に収容される被加熱物7の載置台としての機能を有する高周波透過板6が着脱可能に設置されている。高周波透過板6は、高周波を透過する例えばセラミックからなる。操作パネル3は、加熱開始指示や加熱時間の設定、目標加熱温度の設定など、ユーザからの各種入力操作を受け付ける。ドア4は、本体1に開閉自在に取り付けられ、パンチングメタルをガラスで挟んで構成されるドア視認窓5が設けられている。このドア視認窓5により、加熱室2内に収納された被加熱物7の調理状態を確認できる。As shown in FIG. 1, a
The
図2に示すように、本体1内には、被加熱物7を加熱するための高周波を発振する高周波発振器11と、高周波発振器11から発振された高周波を加熱室2に導く導波管12が設けられている。本体1の加熱室2の底部に設けられた高周波発振器11は、高周波を発振するマグネトロンである。
As shown in FIG. 2, in the
加熱室2の底板9と高周波透過板6との間には、アンテナ20を収容するアンテナ室10が形成されている。アンテナ20は、高周波発振器11から発振されたマイクロ波を加熱室2内に拡散させるためのものである。アンテナ20には、アンテナ20を回転させるためのアンテナモータ23が取り付けられている。
Between the
加熱室2に設置された温度検知装置8は、例えば、被加熱物7から放射される赤外線に基づいて被加熱物7の温度を測定する赤外線センサである。
The temperature detection device 8 installed in the
加熱調理器は、操作パネル3からの入力に基づいて高周波発振器11やアンテナモータ23等を駆動制御する制御回路を備えた制御部(図示せず)を備えている。この制御部は、温度検知装置8の検知温度に基づいて高周波発振器11の出力を制御し、また、アンテナモータ23を所定のタイミングで回転/停止させる機能を備えている。このようにアンテナモータ23によりアンテナ20を回転/停止させることで、被加熱物7へのマイクロ波の照射状態を変化させ、均一かつ高速に被加熱物7を加熱することが可能となっている。
The heating cooker includes a control unit (not shown) including a control circuit that drives and controls the high-frequency oscillator 11 and the
ここで、高周波発振器11からアンテナ20を介して被加熱物7へ照射されるに至る高周波の伝播の仕方について説明する。
高周波発振器11であるマグネトロンからは、例えば家庭用の電子レンジでは2.45GHzの高周波が発振される。例えば家庭用の電子レンジでは出力1000W〜200W程度の高周波が発振されている。
高周波発振器11により発振された高周波は、導電体で閉塞、構成された導波管12内において、空間を伝播する。
導波管12にはシャフト穴12aが、加熱室2の底板9にはシャフト穴9aが、互いに対応する位置に設けられており、導波管12内の空間を伝播した高周波は、シャフト穴12a、シャフト穴9aを経由して加熱室2内へ伝播する仕組みである。Here, a method of high frequency propagation from the high frequency oscillator 11 to the
For example, in a home microwave oven, a high frequency of 2.45 GHz is oscillated from the magnetron which is the high frequency oscillator 11. For example, in a microwave oven for home use, a high frequency of about 1000 W to 200 W is oscillated.
The high frequency oscillated by the high frequency oscillator 11 propagates through the space in the
A shaft hole 12 a is provided in the
ただし、単にシャフト穴12a、シャフト穴9aを設けただけでは、高周波は加熱室2内に効率よく流れこまない。このため、金属製で導電性のアンテナシャフト22をアンテナモータ23のシャフトに同軸結合してシャフト穴12a、シャフト穴9aに挿入するとともに、アンテナシャフト22の一端に接続された平板状のアンテナ20を加熱室2のアンテナ室内に配置している。このような構成において、アンテナ20のアンテナシャフト22には、導波管12内に伝播する高周波が表面電流に変換される。変換された電流はアンテナ20の表面を流れ、高周波による電流の時間変化に伴い、該電流により磁界が励起され、励起された磁界により電界が発生する。磁界と電界の時間変化が高周波の位相に伴って増減することにより、電磁波が放射されることとなるのである。
However, the high frequency does not efficiently flow into the
すなわち、アンテナ20表面には、電流が流れるので、高周波の時間変化(位相変化)における表面電流の流れ方により、アンテナ20平板部分から加熱室2内に伝播する高周波のふるまいは変化することになる。したがって、アンテナ表面に流れる電流及び電流の時間変化をより広範な領域で起こすことにより、平板上の広い領域から高周波を発生させることができると言える。このように、アンテナシャフト22とアンテナ20を介して加熱室2内に高周波を伝播することで、伝送効率を向上させている。
That is, since a current flows on the surface of the
ここで、従来のアンテナについて説明する。図10は、従来のアンテナの上面図である。従来例では、アンテナ60への電流源となるアンテナシャフト(図示せず)との連結部であるシャフト接続部66から、電流の経路を2分岐させている。分岐した電流はそれぞれ、シャフト接続部66から紙面横方向に延びて一度屈曲してアンテナ平板63に至る導電経路64、シャフト接続部66から紙面横方向に延びて二度屈曲してアンテナ平板63に至る導電経路65を介して、個別な電流として、図10中の円盤状に示すアンテナ平板63上にて合流する形をとる。従来例は、導電経路64を経由して紙面下側から来る高周波電流と、導電経路65を経由して紙面右から来る高周波電流がベクトル的に合成されて、アンテナ平板63上では多様な電流が流れることとなり、発生する電磁波の分布を多様にすることが可能となる効果を狙ったものである。
Here, a conventional antenna will be described. FIG. 10 is a top view of a conventional antenna. In the conventional example, a current path is bifurcated from a shaft connecting portion 66 that is a connecting portion with an antenna shaft (not shown) serving as a current source to the
しかし、従来例のアンテナにおいては、アンテナ平板63に至る導電経路64、65にも電流が流れるため、その影響を無視できないレベルの電磁波が発生することが本発明に至る研究からわかった。
アンテナ平板63よりも表面積が小さい細い経路である導電経路64、65ではその表面積の小ささから、相対的に電流が大きくなりやすく、ひいては電磁波として放出する単位面積あたりエネルギー(電力密度)は大きくなってしまう。
すなわち、給電部であるアンテナシャフトからシャフト近傍の導電経路64、65の直上部分が相対的に加熱されやすく、加熱ムラにつながりうる。However, in the conventional antenna, since current also flows through the conductive paths 64 and 65 leading to the antenna flat plate 63, it has been found from research leading to the present invention that electromagnetic waves having a level that cannot be ignored are generated.
In the conductive paths 64 and 65, which are narrow paths having a smaller surface area than the antenna flat plate 63, the current tends to be relatively large due to the small surface area, and as a result, the energy per unit area (power density) emitted as electromagnetic waves is large. End up.
That is, the portion directly above the conductive paths 64 and 65 in the vicinity of the shaft from the antenna shaft which is the power feeding portion is relatively easily heated, which may lead to uneven heating.
本実施の形態に係るアンテナ20は、上記のような従来例に鑑みて構成されている。図4は、実施の形態に係る加熱調理器のアンテナの上面図であり、アンテナ20を構造的に説明するための図である。
The
まず、アンテナ20を構造的な側面から説明する。
図4に示すように、アンテナ20は、全体として平板状の導体で構成されており、アンテナシャフト22に接続される。このアンテナ20は、加熱室2の底面に対して平板面がほぼ平行になるようにして、アンテナ室10に収容される。
アンテナ20は、2つのスロットアンテナ31、32(両者を合わせて第一アンテナという)と、円盤状のアンテナ平板41(第二アンテナ)と、アンテナ平板41とスロットアンテナ31とを接続する導電経路42(第一導電経路)と、アンテナ平板41とスロットアンテナ32とを接続する導電経路43(第二導電経路)とを備えている。アンテナ20の中心部には、アンテナシャフト22を垂直に連結するためのシャフト接続部21が設けられている。アンテナ20は、シャフト接続部21を中心に略水平を保って回転することで、被加熱物7に照射される高周波を平準化し、これにより加熱の平準化を図るものである。
First, the
As shown in FIG. 4, the
The
スロットアンテナ31、スロットアンテナ32は、それぞれ、導体部31a、32aに形成された短冊状あるいは円弧状のスリット穴31b、スリット穴32b(開口部)を備えている。スロットアンテナ31、32は、このスリット穴31b、32bを高周波の放射部としている。特に、スリット穴31b、32bの長さが、使用波長の略1/2の長さの場合は共振し、強い高周波を放射することが可能となる。スロットアンテナ31、32は、それぞれ外形がほぼ扇形であり、扇形の半径に相当する辺31c、32cには、導電経路42、43が接続されている。また、本実施の形態では、アンテナ20の中心部であるシャフト接続部21を中心として、2つのスロットアンテナ31、32が対称に配置されている。
Each of the
アンテナ平板41は、後述するように高周波の可能な放射部である。本実施の形態では、アンテナ平板41は円盤状であり、スロットアンテナ31とスロットアンテナ32との同一平面上に挟まれたほぼ扇形の領域に配置されている。アンテナ平板41の直径は、スロットアンテナ31の辺31cの長さよりも若干短い長さとなっている。アンテナ平板41は、第一アンテナから2分岐された導電経路42と導電経路43により、第一アンテナに接続されている。本実施の形態では、アンテナ平板41は、導電経路42により一方のスロットアンテナ31と接続され、導電経路43により他方のスロットアンテナ32と接続されている。
The antenna flat plate 41 is a radiating portion capable of high frequency, as will be described later. In the present embodiment, the antenna flat plate 41 has a disk shape, and is disposed in a substantially fan-shaped region sandwiched between the
導電経路42と導電経路43は、アンテナ平板41の中心部に対し略90°ずれた位置に、アンテナ平板41と同一面内で接続されている。また、導電経路42とアンテナ平板41との接続点42aからシャフト接続部21までの距離L1に対し、導電経路43とアンテナ平板41との接続点43aからシャフト接続部21までの距離L2の方が長くなるように構成されている。このように構成するため、本実施の形態では、スロットアンテナ31の辺31cと導電経路42との接続点を接続点42b、スロットアンテナ32の辺32cと導電経路43との接続点を接続点43bとすると、接続点42bからシャフト接続部21までの距離が、接続点43bからシャフト接続部21までの距離よりも短くなるようにしている。
The
アンテナ平板41は、ほぼ扇形のスロットアンテナ31とスロットアンテナ32とに挟まれた扇形の領域に配置されているとともに、アンテナ平板41とスロットアンテナ31、32を接続する導電経路42、43は、スロットアンテナ31、32の辺31c、32cに接続されている。このような配置関係により、導電経路42、43を屈曲することなく直線状に形成でき、導電経路42、43の経路長を短くすることができる。
The antenna flat plate 41 is disposed in a fan-shaped region sandwiched between the substantially fan-shaped
次に、アンテナ20の機能的な側面を説明する。図5は、実施の形態に係るアンテナの上面図であり、アンテナ20を機能的に説明するための図である。図6は、実施の形態に係る加熱調理器のアンテナ上における高周波伝播の模式図、図7は、実施の形態に係る加熱調理器のアンテナ平板上の表面電流の遷移図である。
図5、図6、図7を参照して、アンテナ20の機能的な側面を説明する。Next, functional aspects of the
The functional side of the
図6に示すように、スロットアンテナ31、32からは、スリット穴31b、32bを横切る面を平面とする直線偏波100で高周波が放出される。この高周波を放射するスリット穴31b、32bを、第一放射部30と称する。そして、スロットアンテナ31、32上を、強い電界を持つ強電界領域Fと称する(図5参照)。本実施の形態では、強い高周波を放射できるスロットアンテナ31、32を2箇所設けることで、アンテナ20からの放射効率を向上させ、被加熱物7の加熱効率を向上させることが可能となる。
As shown in FIG. 6, high frequency waves are emitted from the
次に、アンテナ平板41からの電界放射について説明する。
アンテナ平板41に対して、導電経路42、43を電流源と見た場合、幾何学的な電流源の配置を90°ずらして導入しているため、アンテナ平板41上において、表面電流のベクトルが大きく変化し、多様な方向に高周波を放射することが可能となる。
さらに、アンテナ平板41上に導入される高周波は、それぞれ導入位置としてのアンテナシャフト22からの距離(L1、L2)を違えるように設置して、位相が90°ずれた電流を導入できるようにする。そして、導入した電流を合成することにより、円環状に高電界放射することが可能となる円偏波101を発生することが可能となる。このアンテナ平板41を、第二放射部40と称する。Next, the electric field radiation from the antenna flat plate 41 will be described.
When the
Further, the high frequency introduced onto the antenna flat plate 41 is installed such that the distances (L1, L2) from the
ここで、円偏波発生原理について図7を用いて説明する。図7はアンテナ平板41上を流れる電流を示したものであり、実線はアンテナ平板41上を流れる電流、破線はそれぞれの導電経路から入出流する電流を表したものである。また、破線の長さは電流の大きさを示している。 Here, the principle of circularly polarized wave generation will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the current flowing on the antenna flat plate 41. The solid line represents the current flowing on the antenna flat plate 41, and the broken line represents the current flowing into and out of each conductive path. The length of the broken line indicates the magnitude of the current.
高周波によって励起された電流は位相90°ごとに流れる方向が逆転するよう振幅している。例えば位相0°における紙面下側から流入する導電経路43からの入射は下向きに大きく流れているが、位相22.5°、45°と位相が変わるにつれてその電流は小さくなっていき、その後電流の流れる方向は逆転しはじめ、位相90°においては位相0°と同じ大きさで逆方向に流れる電流となる。
The current excited by the high frequency has an amplitude so that the direction of flow is reversed every 90 ° phase. For example, the incident from the
紙面下側からと右側から流れる電流の合成は、アンテナ平板41上に実線で示しているとおり、合成電流として、位相ごとその流れる方向を順次変化させていくこととなる。結果として、位相が180°変化するうちにアンテナ平板41上に流れる電流の方向は1回転することとなる。
すなわち電流の動きに伴い発生する紙面鉛直方向に発生される電磁波は、強電界部分を円環状に位相に伴って移動していくこととなる。As shown in the solid line on the antenna flat plate 41, the current flowing from the lower side of the paper and the right side is sequentially changed as the combined current in the flowing direction for each phase. As a result, the direction of the current flowing on the antenna flat plate 41 is rotated once while the phase changes by 180 °.
That is, the electromagnetic wave generated in the vertical direction on the paper surface accompanying the movement of the current moves in a strong electric field portion in an annular shape with a phase.
図6に示すように、アンテナ平板41から放出される円偏波101により、スロットアンテナ31から放出されるエネルギーよりはやや弱いが、中程度のエネルギーを持った高周波を放出することが可能となる。この高周波は、アンテナ平板41のうち、特に電流の流れやすい端部が相対的に強い傾向となる。このアンテナ平板41の円盤部分の外周端部を、中程度電界強度を持つ中電界領域Gと称する(図5参照)。
なお、アンテナ平板41上に流入する電流の位相を90°ずらす際、例えば電磁界シミュレーションソフトなどで解析し確認することで導電経路42、導電経路43の位置と長さを変えるなどの手段を講じることが可能である。As shown in FIG. 6, the circularly polarized wave 101 emitted from the antenna flat plate 41 can emit a high frequency having a medium energy although it is slightly weaker than the energy emitted from the
When the phase of the current flowing on the antenna flat plate 41 is shifted by 90 °, measures such as changing the positions and lengths of the
図8は、実施の形態に係るアンテナ回転時の電界分布を説明する模式図である。図5、図8を参照して、アンテナ20を回転させたときの電界分布について説明する。
まず、図5に示すように、アンテナ20を回転させた場合の、スロットアンテナ31、32の強電界領域Fの中心部の軌跡を、軌跡Cで示す。また、アンテナ20を回転させた場合の、アンテナ平板41の中電界領域Gの外端部と内端部近傍の軌跡を、それぞれ、軌跡D、軌跡Eと称する。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the electric field distribution during antenna rotation according to the embodiment. The electric field distribution when the
First, as shown in FIG. 5, the locus of the central portion of the strong electric field region F of the
図8に示すように、アンテナ20が回転することで、強電界領域Fが軌跡Cの領域の電界を強めるので、スロットアンテナ31、32の直上部分の電界が同心円状に強くなる傾向となる。したがって、スロットアンテナ31、32の直上に置かれたアンテナ20にごく近い被加熱物7も、同様の傾向で加熱される。また、アンテナ20が回転することで、中電界領域Gが軌跡Dと軌跡Eとの間の領域の電界を強めるので、アンテナ平板41の直上部分の電界も同心円状に強くなる傾向となる。
As shown in FIG. 8, when the
このように、アンテナ20が回転することで、強電界領域Fにより相対的に狭い範囲の環状の電界領域F1が形成され、中電界領域Gにより相対的に広範囲の環状の電界領域G1が形成される。強電界領域Fと中電界領域Gは、その範囲と位置が互いに異なるため、強電界領域Fによる環状の電界領域F1は、中電界領域Gによる環状の電界領域G1に重複しているが、電界領域F1と電界領域G1は一致してはいない。アンテナ20の直上の回転領域に対し、軌跡Cと併せて、円周状の軌跡D、軌跡Eから電界が放出されるので、アンテナ20の回転領域の広範囲から電界が放出されることとなる。広範囲から電界が放出されるので、被加熱物7に対して、効率的で均一な温度上昇効果を与えることができる。例えば、スロットアンテナ31、32だけを設けた場合、軌跡Cからずれた位置においては加熱要素がないために相対的に加熱が弱くなってしまう。しかし、本実施の形態のように第二放射部としてアンテナ平板41を設けることで、スロットアンテナ31、32だけで構成した場合と比較して、平準化した加熱が可能となる。
In this way, when the
以上のように本実施の形態によれば、アンテナシャフト22に連結された導体部31a、32aに形成されたスリット穴31b、32bを第一放射部30とするスロットアンテナ31、32と、スロットアンテナ31、32から2分岐された導電経路42、43と、導電経路42、43に接続されたアンテナ平板41を第二放射部とする第二アンテナとを備えた。
本実施の形態では、給電部であるアンテナシャフト22から、第一アンテナ(スロットアンテナ31、32)を介して導電経路42及び導電経路43が接続されるよう構成したため、導電経路42、43は、従来例に示したアンテナの導電経路64、65と比較して短く構成でき、同部分からの電界放射はほとんどなく、局所的に加熱が強くなる弊害も抑制することが可能となる。したがって、導電経路42及び導電経路43への電界集中を抑制でき、導電経路42、43の劣化を抑制できる。As described above, according to the present embodiment, the
In the present embodiment, since the
また、アンテナシャフト22に接続されたスロットアンテナ31、32からは、スリット穴31b、32b上部の相対的に狭い範囲に強い電界が放射される一方で、アンテナ平板41からは、相対的に広範囲に中程度の強さの電界が放射される。このように、電界強度が異なる放射部を設けることで、アンテナ20上の電界放射の強度を多様化することができる。例えば、第一放射部30と第二放射部40の電界放射の範囲を違えることで、アンテナ20上の電界放射の強度を変化させる効果がある。また、第一放射部30と第二放射部40の範囲と配置を調整することで、アンテナ20上の電界放射の強度をより均一化することもできる。
The
また、2つのスロットアンテナ31、32を設けたので、回転時の重心が安定し、アンテナ20の平面部分が回転時にぶれることが少なくなり、動作が安定する。また、スロットアンテナ31、32は、アンテナ20の中心であるシャフト接続部21に対して、対称となる位置に設置してある。このようにすることで、スロットアンテナ31とスロットアンテナ32との距離を離すことができる。したがって、スロットアンテナ31、32から各々放射される高周波の相互作用を抑制することができ、それぞれのスロットアンテナ31、32から効率的に高周波を放射することができる。このように、2つのスロットアンテナ31、32により、重心安定と効率的な高周波放出が可能になっている。
Further, since the two
また、本実施の形態では、アンテナ20を回転させた場合の第一放射部30の軌跡と、第二放射部40の軌跡とを異ならせた。すなわち、図8に示したように、第一放射部30の強電界領域Fによる環状の電界領域F1は、第二放射部40の中電界領域Gによる環状の電界領域G1に重複しているが、両電界領域は一致しないようにしている。このため、アンテナ20上の広範囲に電界を放射できるので、加熱ムラを抑制することができる。
Moreover, in this Embodiment, the locus | trajectory of the 1st radiation |
また、本実施の形態では、第二放射部40において、電界ベクトルが周期的に変化する円偏波を放射するようにした。このため、被加熱物7に入射するマイクロ波の方向を多岐に亘らせることができ、加熱ムラ抑制効果を高める効果がある。
In the present embodiment, the
なお、上記実施の形態では、スリット穴31bとスリット穴32bとが同一半径上にある場合を例に説明したが、互いに半径方向にずらした位置に配置することもできる。この場合、スリット穴31bとスリット穴32bのスリットの長さを同じにする必要があるため、扇形の角度が互いに異なるものとなるが、加熱ムラをより抑える効果がある。
また、このとき重量のバランスをとるために、扇形の角度が大きい方のスリット穴の半径方向の長さを、他方のスリット穴の半径方向の長さよりも短くしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the slit hole 31b and the slit hole 32b are on the same radius has been described as an example, but the slit hole 31b and the slit hole 32b may be arranged at positions shifted in the radial direction. In this case, it is necessary to equalize the length of the slit of the slit hole 31 b and the slit holes 32 b, although sector angle will be different from each other, is more suppressed effectively uneven heating.
In order to balance the weight at this time, the radial length of the slit hole with the larger sector angle may be shorter than the radial length of the other slit hole.
また、上記実施の形態では、2つのスロットアンテナ31、32を設ける例を示したが、スロットアンテナ(第一アンテナ)を1つ設ける構成とすることもできる。図9は、実施の形態に係る他のアンテナを説明する上面図である。図9に示すアンテナ20と図4に示すものとを対比すると、図9に示すアンテナ20は、スリット穴31bを有していない点で異なる。例えば、スロットアンテナを2つ設けると加熱が強すぎるような場合には、図9に示すように1つのスロットアンテナ32を設けてスリット穴32bのみから高周波を放射するようにすることで、加熱をより平準化できる場合がある。また、スロットアンテナを3つ以上設けてもよい。また、1つのスロットアンテナ(第一アンテナ)に対し、複数の開口部を設けて複数の放射部を構成してもよい。また、複数の第二放射部を設けてもよい。
Moreover, although the example which provides the two
なお、図示しない加熱装置である輻射ヒータを加熱室天面に設けたり、背面に熱風ヒータを設けたり、蒸気生成装置を設けた上で、本発明である高周波加熱と組み合わせることも可能である。また、加熱室内に設けた温度検知装置などを用いて、被加熱物の仕上がり状態に応じて、電力停止を含む加熱制御をすることも可能である。 In addition, it is also possible to combine with the high frequency heating which is this invention, after providing the radiation heater which is a heating apparatus which is not shown in figure in the heating chamber top surface, providing a hot-air heater in the back surface, and providing the steam generation apparatus. Moreover, it is also possible to perform heating control including power stop according to the finished state of the object to be heated using a temperature detection device provided in the heating chamber.
1 本体、2 加熱室、3 操作パネル、4 ドア、5 ドア視認窓、6 高周波透過板、7 被加熱物、8 温度検知装置、9 底板、9a シャフト穴、10 アンテナ室、11 高周波発振器、12 導波管、12a シャフト穴、20 アンテナ、21 シャフト接続部、22 アンテナシャフト、23 アンテナモータ、30 第一放射部、31 スロットアンテナ、31a 導体部、31b スリット穴、31c 辺、32 スロットアンテナ、32a 導体部、32b スリット穴、32c 辺、40 第二放射部、41 アンテナ平板、42 導電経路、42a 接続点、42b 接続点、43 導電経路、43a 接続点、43b 接続点、100 直線偏波、101 円偏波。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、
前記高周波発振器から発振された高周波を導く導波管と、
前記導波管内の高周波を伝播させるアンテナシャフトと、
前記アンテナシャフトに連結されるとともに前記加熱室の底部に略平行に配置され、高周波を前記加熱室内に拡散させる平板状のアンテナと、
前記アンテナシャフトを介して前記アンテナを回転させる回転駆動手段とを備え、
前記アンテナは、
前記アンテナシャフトに連結された導体部に形成された少なくとも一つの開口部を第一放射部とする第一アンテナと、
前記第一アンテナから2分岐された第一導電経路及び第二導電経路と、
前記第一導電経路及び第二導電経路に接続された平板部を第二放射部とし、前記アンテナシャフト、前記第一アンテナの導体部、並びに前記第一導電経路及び前記第二導電経路を介して給電されて円偏波を放射する平板アンテナである第二アンテナとを備えた
ことを特徴とする高周波加熱装置。 A heating chamber for storing an object to be heated;
A high frequency oscillator that oscillates a high frequency for heating an object to be heated;
A waveguide for guiding a high frequency oscillated from the high-frequency oscillator;
An antenna shaft for propagating high frequency in the waveguide;
A plate-like antenna connected to the antenna shaft and arranged substantially parallel to the bottom of the heating chamber to diffuse high frequency into the heating chamber;
Rotation driving means for rotating the antenna via the antenna shaft,
The antenna is
A first antenna having a first radiating portion as at least one opening formed in a conductor portion connected to the antenna shaft;
A first conductive path and a second conductive path branched from the first antenna;
The flat plate portion connected to the first conductive path and the second conductive path is defined as a second radiating portion, and the antenna shaft, the conductor portion of the first antenna, and the first conductive path and the second conductive path are interposed therebetween. And a second antenna that is a flat plate antenna that is fed with power and radiates circularly polarized waves .
いずれか一つの前記第一アンテナに前記第一導電経路が接続されるとともに、他の一つの前記第一アンテナに前記第二導電経路が接続されている
ことを特徴とする請求項1記載の高周波加熱装置。 At least two of the first antennas are coupled to the antenna shaft;
2. The high frequency according to claim 1, wherein the first conductive path is connected to any one of the first antennas, and the second conductive path is connected to another one of the first antennas. Heating device.
被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、
前記高周波発振器から発振された高周波を導く導波管と、
前記導波管内の高周波を伝播させるアンテナシャフトと、
前記アンテナシャフトに連結されるとともに前記加熱室の底部に略平行に配置され、高周波を前記加熱室内に拡散させる平板状のアンテナと、
前記アンテナシャフトを介して前記アンテナを回転させる回転駆動手段とを備え、
前記アンテナは、
前記アンテナシャフトに連結された導体部に形成された少なくとも一つの開口部を第一放射部とする第一アンテナと、
前記第一アンテナから2分岐された第一導電経路及び第二導電経路と、
前記第一導電経路及び第二導電経路に接続された平板部を第二放射部とする第二アンテナとを有し、
前記アンテナシャフトとの連結部を中心として対称形状に構成された一対の前記第一アンテナが設けられ、
一方の前記第一アンテナに前記第一導電経路が接続されるとともに、他方の前記第一アンテナに前記第二導電経路が接続されている
ことを特徴とする高周波加熱装置。 A heating chamber for storing an object to be heated;
A high frequency oscillator that oscillates a high frequency for heating an object to be heated;
A waveguide for guiding a high frequency oscillated from the high-frequency oscillator;
An antenna shaft for propagating high frequency in the waveguide;
A plate-like antenna connected to the antenna shaft and arranged substantially parallel to the bottom of the heating chamber to diffuse high frequency into the heating chamber;
Rotation driving means for rotating the antenna via the antenna shaft,
The antenna is
A first antenna having a first radiating portion as at least one opening formed in a conductor portion connected to the antenna shaft;
A first conductive path and a second conductive path branched from the first antenna;
A second antenna having a flat plate portion connected to the first conductive path and the second conductive path as a second radiating section;
A pair of the first antennas configured symmetrically with respect to the connecting portion with the antenna shaft is provided,
Together with the the one of the first antenna first conductive path is connected, the other high-frequency heating apparatus you characterized in that said second conductive path is connected to the first antenna.
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。 Locus of rotation defined by the first radiating part when rotating the antenna shaft, of claims 1 to 3, characterized in that different from the rotation locus defined by the second radiating portion The high frequency heating apparatus as described in any one of Claims .
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of one or both of the first radiating portion and the second radiating portion are provided.
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。 From the connecting portion with the antenna shaft to the connection point between the flat plate portion and the first conductive path, and from the connecting portion with the antenna shaft to the connection point between the flat plate portion and the second conductive path. The high-frequency heating device according to any one of claims 1 to 5, wherein the distance is different from each other.
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。 The first conductive path and the second conductive path are connected to positions geometrically shifted by 90 ° with respect to the center of the flat plate portion. The high-frequency heating device described in 1.
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。 The phase of the high frequency incident on the second radiating portion from the first conductive path and the phase of the high frequency incident on the second radiating portion from the second conductive path are shifted by approximately 90 °. The high-frequency heating device according to any one of claims 1 to 7.
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