JP6261789B2 - 加熱装置、および加熱方法 - Google Patents
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- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
Description
図1は、本実施の形態における加熱装置1の外観および構成を模式的に示す斜視図(図1(a))、および、図1(a)のIb−Ib線における断面模式図(図1(b))である。本実施の形態による加熱装置1は、容器の内容物に対してマイクロ波を照射するものである。
制御部105が、どのように各半導体型発振器103の位相を制御するかは問わない。例えば、制御部105は、上述したような半導体型発振器103と接続された移相器(図示せず)や、制御部105が有する移相器(図示せず)を制御することで、半導体型発振器103が発生するマイクロ波の位相を制御してもよい。また、制御部105が移相器であってもよい。この場合、例えば、各半導体型発振器103がそれぞれ発生するマイクロ波の位相が、予め設定された位相となるよう移相器である制御部105が位相を制御するようにすればよい。制御部105は、半導体型発振器103を直接制御することで位相を制御してもよく、半導体型発振器103に入力される信号等を制御することにより、間接的に半導体型発振器103の位相を制御してもよい。制御部105は、例えば、制御信号等を各半導体型発振器103に対して出力することで、半導体型発振器103を制御してもよい。各半導体型発振器103の位相を制御することで、複数の出射位置1041から照射されるマイクロ波の位相を制御することができる。これにより、後述するように容器101内におけるマイクロ波により電界が集中する箇所を制御することができる。制御部105が、マイクロ波を発生する半導体型発振器103の位相を制御するための構成や、制御方法等については、公知技術であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
複数の出射位置1041a〜1041eからそれぞれ所望の箇所1021に入射されるマイクロ波の位相が、同位相となるよう位相を制御するために、例えば、各出射位置1041a〜1041eと所望の箇所1021との間の距離Ka〜Keの差によって生じる位相差が0となるように、半導体型発振器103a〜103eが発生するマイクロ波の位相を制御すればよい。
例えば、上記の距離Ka〜Keを、それぞれの半導体型発振器103a〜103eが発生するマイクロ波の波長λで除算して得られた余りβa〜βeを、更に、各半導体型発振器103a〜103eのマイクロ波の波長λで除算して得られた値に2πを乗算した値を取得し、全ての位相を同位相とした場合に対してこの取得した値の分だけ位相を進めたマイクロ波を、各半導体型発振器103a〜103eから発生する。ただし、βa〜βeは、いずれもλ未満であるとする。
(基本条件)
図3は、吸収性部材を配置していない加熱装置1のシミュレーションによる実証試験において用いられた加熱装置1のモデルを示す斜視図(図3(a))、およびシミュレーション試験において設定された材料定数を示す表(図3(b))である。
位相制御による電界分布(V/m)、発熱分布(W)の比較
上記の基本条件によりシミュレーション試験を行なって得られた電界分布の比較、および発熱分布の比較を行なった。
(基本条件)
図9は、図3に示した加熱装置1のモデルに対して、されに吸収性部材102を配置したモデルを示す斜視図(図9(a))、およびシミュレーション試験において設定された材料定数を示す表(図9(b))である。なお、図9において、説明の便宜上、図1に相当する部分については、同一または相当する符号を付与している。
位相制御による電界分布(V/m)、発熱分布(W)の比較
図10は、シミュレーション試験により取得した電界分布を比較するための、位相制御なし想定の電界分布の平面図(図10(a))、位相制御あり想定の電界分布の平面図(図10(b))、位相制御なし想定の電界分布の図9のIX−IX線に沿った断面図(図10(c))、半導体型発振器(位相制御)想定の電界分布の図9のIX−IX線に沿った断面図(図10(d))である。
上記実施の形態において、制御部105は、上述した所望の箇所が経時的に変更されるよう、複数の半導体型発振器103の位相、つまり複数の半導体型発振器103がそれぞれ発生するマイクロ波の位相を制御するようにしてもよい。上述した所望の箇所とは、例えば、マイクロ波により発生する電界を集中させる箇所や、複数の位置から入射されるマイクロ波が干渉により強め合う箇所や、入射されるマイクロ波の位相が同位相となる箇所である。かかることは以下の第二の変形例においても同様である。所望の箇所が経時的に変更されるということは、例えば、複数の箇所のうちの一部が、順番に、所望の箇所として選択されることと考えてもよい。例えば、制御部105は、容器101内の内容物10の複数の位置や、複数の吸収性部材102等に対して順番に、所定の時間ずつ、電界が集中するよう複数の半導体型発振器103の位相を制御(例えば、位相が順次変更されるよう制御)するようにしてもよい。なお、この場合の変更の前後の所望の箇所は、局所的な加熱を行なう観点から、非連続な箇所であることが好ましい。
上記実施の形態において、吸収性部材102が、容器101内において経時的に移動するようにし、制御部105が、吸収性部材102の経時的な移動に伴って移動する吸収性部材102内の予め決められた1以上の箇所が、上述した所望の箇所となるよう、複数の半導体型発振器103の位相を制御するようにしてもよい。例えば、制御部105が、経時的に移動する吸収性部材102内の、所望の箇所に電界が集中するよう、または、所望の箇所において複数の位置から入射されるマイクロ波が干渉により強め合うよう、あるいは、所望の箇所において入射されるマイクロ波の位相が同位相となるよう、複数の半導体型発振器103の位相を制御するようにしてもよい。この吸収性部材102内の、所望の箇所は、例えば、吸収性部材102の移動にともなって移動する箇所である。
10 内容物
101 容器
104 導波管
102 吸収性部材
103 半導体型発振器
105 制御部
1011 未充填空間
1041 出射位置
1042 接続部
Claims (3)
- 容器と、
マイクロ波を発生する複数のマイクロ波発振器と、
前記複数のマイクロ波発振器が発生するマイクロ波をそれぞれ伝送して、複数の位置から前記容器内にマイクロ波を照射する複数の伝送部と、
前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する制御部とを備え、
前記容器内に、マイクロ波の吸収性を有する部材である吸収性部材を更に備え、
前記吸収性部材が、前記容器内において経時的に移動し、
前記制御部は、前記吸収性部材の経時的な移動に伴って移動する当該吸収性部材内の予め決められた1以上の箇所と、前記各伝送部がマイクロ波を出射する位置との距離の差によって発生する位相差がなくなり、前記1以上の箇所に入射されるマイクロ波の位相が同位相となるよう、前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱装置。 - 前記容器は、内部にマイクロ波を透過する透過領域を有し、
前記伝送部は、前記透過領域を介してマイクロ波を照射する請求項1記載の加熱装置。 - 複数のマイクロ波発振器が発生するマイクロ波の位相を制御する工程と、
前記複数のマイクロ波発振器が発生するマイクロ波を、複数の伝送部でそれぞれ伝送させて、複数の位置から容器内に照射する工程とを備え、
前記容器内に、マイクロ波の吸収性を有する部材である吸収性部材を更に備え、
前記吸収性部材が、前記容器内において経時的に移動し、
前記位相を制御する工程において、前記吸収性部材の経時的な移動に伴って移動する当該吸収性部材内の予め決められた1以上の箇所と、前記各伝送部がマイクロ波を出射する位置との距離の差によって発生する位相差がなくなり、前記1以上の箇所に入射されるマイクロ波の位相が同位相となるよう、前記複数のマイクロ波発振器の位相を制御する加熱方法。
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