JP6861902B2 - Dielectric heating device - Google Patents
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Description
本発明は、誘電加熱装置に関する。 The present invention relates to a dielectric heating device.
例えば、特許文献1には、被加熱物に高周波を照射して加熱する照射装置が記載されている。この照射装置は、空洞を有した本体と、空洞の内部に突出した線状アンテナと、線状アンテナを包容する凹みを有した容器を備える。容器は、本体の空洞の内部に突出した線状アンテナに凹みが嵌合され、線状アンテナから放射された高周波を容器中の被加熱物に照射することにより、被加熱物が加熱される。
For example,
特許文献1に記載された照射装置では、高周波信号によって生じる電界が漏洩しやすいという課題があった。
The irradiation device described in
本発明は上記課題を解決するものであり、電界の漏洩を低減することができる誘電加熱装置を得ることを目的とする。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to obtain a dielectric heating device capable of reducing electric field leakage.
本発明に係る誘電加熱装置は、高周波信号を生成する信号源と、接地された第1の電極と、第1の電極と対向して配置されて、接地された第2の電極と、第1の電極と第2の電極とが対向する空間内に収まるように配置されて、信号源に接続された第3の電極と、被加熱物を保持して、第1の電極または第2の電極のうちの少なくとも一方と第3の電極との間に被加熱物を供給する容器とを備え、第1の電極と第2の電極との対向面積は、第3の電極との対向面積よりも大きく、第1の電極と第3の電極および第2の電極と第3の電極は、コンデンサとして機能し、信号源から高周波信号が第3の電極に印加されて電極間に発生した電界によって当該被加熱物を加熱し、容器は、第1の電極と第3の電極との間および第2の電極と第3の電極との間のうちのいずれか一方に被加熱物を供給せず、容器から被加熱物が供給されない電極間には、被加熱物よりも誘電損失が小さい介在物が配置されていることを特徴とする。 The dielectric heating device according to the present invention includes a signal source that generates a high-frequency signal, a grounded first electrode, a second electrode that is arranged to face the first electrode and is grounded, and a first electrode. The first electrode or the second electrode holds the third electrode connected to the signal source and the object to be heated so that the electrode and the second electrode are arranged so as to fit in the opposite space. A container for supplying an object to be heated is provided between at least one of the electrodes and the third electrode, and the facing area between the first electrode and the second electrode is larger than the facing area with the third electrode. Largely, the first electrode and the third electrode and the second electrode and the third electrode function as capacitors, and the high frequency signal from the signal source is applied to the third electrode and the electric field generated between the electrodes causes the electrode. The object to be heated is heated, and the container does not supply the object to be heated to either between the first electrode and the third electrode and between the second electrode and the third electrode. Between the electrodes to which the object to be heated is not supplied from the container, inclusions having a smaller dielectric loss than the object to be heated are arranged .
本発明によれば、第3の電極が、第1の電極と第2の電極とが対向する空間内に収まるように配置され、第1の電極と第2の電極との対向面積は、第3の電極との対向面積よりも大きく、第1の電極と第3の電極および第2の電極と第3の電極が、コンデンサとして機能し、電極間に発生した電界によって被加熱物を加熱する。これにより、第1の電極と第2の電極とが対向する空間内で局所的に電界が発生するので、電界の漏洩を低減することができる。 According to the present invention, the third electrode is arranged so as to fit in the space where the first electrode and the second electrode face each other, and the facing area between the first electrode and the second electrode is the first. Larger than the area facing the 3rd electrode, the 1st and 3rd electrodes and the 2nd and 3rd electrodes function as capacitors, and the electric field generated between the electrodes heats the object to be heated. .. As a result, an electric field is locally generated in the space where the first electrode and the second electrode face each other, so that leakage of the electric field can be reduced.
実施の形態1.
図1Aは、実施の形態1に係る誘電加熱装置1の構成を示す上面図である。図1Bは、誘電加熱装置1を図1AのA−A線で切った断面を示す断面矢示図である。図1Aおよび図1Bに記載した太い矢印は、容器6内で被加熱物7が流れる方向を示している。図1Cは、誘電加熱装置1を図1AのB−B線で切った断面を示す断面矢示図である。○の中に黒丸を付した記号は、紙面奥から手前側へ被加熱物7が流れることを示している。誘電加熱装置1は、被加熱物7を誘電加熱で気化させる装置であり、図1Aに示すように、信号源2、電極3、電極4、電極5および容器6を備える。
FIG. 1A is a top view showing the configuration of the
誘電加熱は、高周波の電界によって被加熱物7である誘電体の内部の電気双極子が回転運動を起こし、回転した電気双極子同士が摩擦を起こして誘電体の内部で発熱する現象である。また、誘電加熱において、誘電体に加えられた電気エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて散逸する現象を誘電損失という。誘電損失が小さい部材は、高周波の電界によって加熱されることが少なく、誘電損失が大きい部材は、高周波の電界によって加熱されやすい。 Dielectric heating is a phenomenon in which the electric dipoles inside the dielectric, which is the object to be heated 7, rotate due to a high-frequency electric field, and the rotated electric dipoles cause friction with each other to generate heat inside the dielectric. Further, in dielectric heating, a phenomenon in which a part of electric energy applied to a dielectric is converted into thermal energy and dissipated is called dielectric loss. A member having a small dielectric loss is less likely to be heated by a high-frequency electric field, and a member having a large dielectric loss is likely to be heated by a high-frequency electric field.
信号源2は、高周波信号を生成する信号源であり、高周波信号を出力する出力端子aと0電位のグランド端子bとを有する。信号源2によって生成された高周波信号は、出力端子aを介して電極5に出力される。なお、信号源2のグランド端子bは、誘電加熱装置1のグランド(0電位)に接続されてもよい。
The
信号源2には、任意の周波数の信号を出力することができる、水晶発振器、ルビジウム発振器、電圧制御発振器(VCO)、ダイレクトデジタルシンセサイザ(DDS)およびフェーズロックループ(PLL)回路のいずれかを用いてもよい。ただし、高周波信号を発生できる発振器であれば、信号源2に用いる発振器の構成は問わない。また、信号源2から出力される高周波信号は、正弦波であってもよいし、矩形波であってもよく、連続波(CW)信号であってもよいし、変調信号であってもよい。
As the
電極3は、信号源2のグランド端子bに接続されて接地された第1の電極であり、電極5との間で電界を発生させる導体である。例えば、電極3には、電流を流すことができる金属の平板が用いられる。電極4と対向している電極3の面は、電極3と対向している電極5の面よりも3倍以上大きい面積で構成される。電極3を構成する材料は、電極5との間で高周波の電界を発生させることができる材料であればよく、電極3には複数の材料を用いてもよい。
The
電極4は、電極3に対向して配置され、信号源2のグランド端子bに接続されて接地された第2の電極であり、電極5との間で電界を発生させる導体である。例えば、電極4には、電流を流すことができる金属の平板が用いられる。電極3と対向している電極4の面は、電極4と対向している電極5の面よりも3倍以上大きい面積で構成される。電極4を構成する材料は、電極5との間で高周波の電界を発生させることができる材料であればよく、電極4には複数の材料を用いてもよい。
The
電極5は、電極3と電極4とが対向する空間内に収まるように配置されて、信号源2に接続された第3の電極である。図1Aに示すように、電極5は、電極3および電極4よりも小さい電極であり、電極3と電極4とが対向する空間からはみ出すことなく、この空間内に収まるように配置される。例えば、電極5は、信号源2によって生成された高周波信号の給電点から、当該高周波信号の周波数の波長の10分の1以下の長さで構成される。
The
電極5には信号源2の出力端子aに接続されており、信号源2によって生成された高周波信号は、出力端子aを介して電極5に印加される。電極3と電極5および電極4と電極5は、電極間に被加熱物7を有したコンデンサとして機能し、信号源2から高周波信号が電極5に印加されると、電極3と電極5との間および電極4と電極5との間に電界を発生させる。例えば、電極5には、電流を流すことができる金属の平板が用いられる。なお、電極5を構成する材料は、電極3との間および電極4との間で高周波の電界を発生させることができる材料であればよく、電極5には複数の材料を用いてもよい。
The
容器6は、被加熱物7を保持して、電極3と電極5との間および電極4と電極5との間に被加熱物7を供給する容器である。例えば、容器6は、図1Aに示すように、電極3と電極5との間に配置される供給路と、電極4と電極5との間に配置される供給路との両方を有し、上面側が開放された環状の容器であってもよい。上記供給路には、被加熱物7が流れる。容器6は、電極3と電極5とによって上記供給路が挟み込まれ、電極4と電極5とによって上記供給路が挟み込まれて、電極側に固定される。
The
容器6を構成する材料には、ガラスを用いてもよい。なお、環状の容器6を示したが、これに限定されるものではない。被加熱物7を漏れずに保持し、電極3と電極5とを短絡させず、電極4と電極5とを短絡させず、電極3と電極5との間および電極4と電極5との間に発生する熱に耐えることができれば、容器6の材料および形状は問わない。また、容器6には複数の材料を用いてもよい。
Glass may be used as the material constituting the
被加熱物7は、加熱によって気化する液体であればよく、例えば、水、タバコリキッドが挙げられる。図1Bおよび図1Cにおいて破線の矢印で示すように、気化した被加熱物7であるエアロゾルは、容器6の上面側の開放口から取り出される。なお、液体の被加熱物7が容器6の外部に漏れ出すことがなければ、開放口は、容器6の上面側以外の部分に設けてもよい。
The object to be heated 7 may be a liquid that is vaporized by heating, and examples thereof include water and cigarette liquid. As shown by the broken line arrows in FIGS. 1B and 1C, the aerosol, which is the vaporized
また、容器6は、電極3と電極5との間から供給路を取り外し、電極4と電極5のとの間から供給路を取り外すことで、電極側から分離することができる。これにより、被加熱物7の量が減った容器6を電極側から取り外して、被加熱物7が補充された容器6に交換することが可能である。
Further, the
なお、容器6は、上記供給路以外の部分が取り外し可能に構成されてもよい。例えば、電極3と電極5との間に配置される供給路と、電極4と電極5との間に配置される供給路とを繋ぐ部分を、取り外し可能なタンクとして構成してもよい。容器6内の被加熱物7が減ったとき、上記タンクを取り外して、被加熱物7を補充したタンクに交換する。
The
次に、誘電加熱装置1の動作について説明する。
信号源2によって生成された高周波信号は、出力端子aを介して電極5に印加される。電極3と電極5は、領域C1に存在する被加熱物7の誘電率εを有したコンデンサとして機能し、電極4と電極5は、領域C2に存在する被加熱物7の誘電率εを有したコンデンサとして機能する。電極5に高周波信号が印加されると、領域C1および領域C2に高周波の電界が発生する。これにより、領域C1および領域C2に存在する被加熱物7が加熱される。Next, the operation of the
The high frequency signal generated by the
図1Bに示すように、電極3と電極5とが対向する面および電極4と電極5とが対向する面のそれぞれの実効面積をSとし、図1Cに示すように、電極3と電極5との間および電極3と電極5との間の各距離をdとする。このとき、電極3と電極5とから構成されるコンデンサおよび電極4と電極5とから構成されるコンデンサの各静電容量Cpは、下記式(1)で表すことができる。
Cp=εS/d ・・・(1)As shown in FIG. 1B, the effective areas of the surface where the
Cp = εS / d ・ ・ ・ (1)
被加熱物7の誘電損失をtanδとし、電極5に印加される高周波信号の角周波数がωであり、電圧振幅がEである場合、上記コンデンサにおいて、発熱エネルギーとして被加熱物7に印加される電力Pは、下記式(2)で表すことができる。
P=ωCpE2tanδ=ω(εS/d)E2tanδ ・・・(2)When the dielectric loss of the object to be heated 7 is tan δ, the angular frequency of the high frequency signal applied to the
P = ωCpE 2 tanδ = ω ( εS / d) E 2 tanδ ・ ・ ・ (2)
上記コンデンサにおいて被加熱物7の単位体積あたりに印加される電力Poは、上記式(2)を用いて、下記式(3)で表すことができる。下記式(3)から明らかなように、電極間の距離dが小さいほど被加熱物7の単位体積あたりに印加される電力Poが大きくなり、被加熱物7が効率よく加熱される。
Po=P/(S×d)=ωεE2tanδ/d2 ・・・(3)The electric power Po applied per unit volume of the object to be heated 7 in the capacitor can be expressed by the following equation (3) using the above equation (2). As is clear from the following equation (3), the smaller the distance d between the electrodes, the larger the electric power Po applied per unit volume of the object to be heated 7, and the
Po = P / (S × d) = ωεE 2 tan δ / d 2 ... (3)
一般に、対向電極をコンデンサとして機能させるためには、電極間で高周波信号が分布定数としてではなく、集中定数として扱えるように電極の大きさを決定する必要がある。電極5の給電点からの長さを、信号源2から上記給電点に印加される高周波信号の周波数の波長よりも十分に小さくする、例えば、上記波長の10分の1程度とすることで、電極3と電極5との間および電極4と電極5との間で高周波信号を集中定数として扱うことが可能となる。
Generally, in order for the counter electrode to function as a capacitor, it is necessary to determine the size of the electrode so that the high frequency signal between the electrodes can be treated as a lumped constant rather than as a distributed constant. By making the length of the
領域C1および領域C2において加熱されて気化した被加熱物7は、エアロゾルとして容器6の開放口から取り出される。被加熱物7がエアロゾルとして失われると、容器6では、図1Aおよび図1B中の太い矢印で示す方向および図1C中の記号が示す方向に被加熱物7の流れが生じて、気化した分を補うように領域C1および領域C2に被加熱物7が供給される。
The object to be heated 7 that has been heated and vaporized in the regions C1 and C2 is taken out as an aerosol from the opening of the
電極間で被加熱物7が加熱され、加熱によって気化した被加熱物7を補うように容器6から電極間に被加熱物7が供給されるサイクルが、容器6に保持された被加熱物7が減少して電極間に供給できなくなるまで繰り返される。なお、図1A、図1Bおよび図1Cに示した被加熱物7を流す方向は一例であり、被加熱物7を領域C1および領域C2に供給することができれば、被加熱物7を流す方向は問わない。
The
また、誘電加熱装置1では、容器6の大きさに対して領域C1および領域C2が小さくかつ狭くなるように、電極3、電極4および電極5が構成されている。これにより、誘電加熱装置1において、被加熱物7が局所的に加熱されるので、被加熱物7が気化するまでに掛かる時間が短縮される。
Further, in the
次に、高周波電界の漏洩について説明する。
図2Aは、平行に配置された2つの電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。図2Aにおいて、実線の矢印は電気力線を示している。信号源100は、信号源2と同様に高周波信号を生成する信号源である。電極101および電極102は、同じ大きさの2つの平行平板電極である。Next, the leakage of the high frequency electric field will be described.
FIG. 2A is a top view showing electric lines of force formed by an electric field generated between two electrodes arranged in parallel. In FIG. 2A, solid arrows indicate lines of electric force. The
電極101は、信号源100のグランド端子bに接続されて接地されている。電極102は、信号源100の出力端子aに接続され、信号源100によって生成された高周波信号は、出力端子aを介して電極102に印加される。電極102に高周波信号が印加されると、高周波信号によって電界が発生して電極102から電極101へ向かう電気力線が形成される。
The
しかしながら、電界は、電極101と電極102とが対向する空間だけでなく、図2Aにおいて破線で囲んで示すように、電極102の電極101とは反対側の面からも電界が発生して電気力線が形成される。さらに、電極の端部効果によって電極端部に電気力線が集中している。このように、電極101と電極102とが対向する空間の外部に発生した電界は、誘電加熱装置の外部に漏れてしまう。
However, the electric field is generated not only from the space where the
図2Bは、平行に配置された3つの電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。図2Bにおいて、実線の矢印は電気力線を示している。図2Bに示す電極構造は、図2Aに示した構造に加え、電極102に対向して配置された電極103を有する。電極103は、信号源100のグランド端子bに接続されて接地されている。図2Bに示す電極構造では、接地された電極103を、電極102の電極101とは反対側の面に対向させて配置することにより、図2Aに示した電極構造に比べて電界の漏洩が抑えられる。
FIG. 2B is a top view showing electric lines of force formed by an electric field generated between three electrodes arranged in parallel. In FIG. 2B, solid arrows indicate lines of electric force. The electrode structure shown in FIG. 2B has an
しかしながら、電極101、電極102および電極103は、互いに同じ大きさの平板電極であるので、電極102の端部は、電極101と電極103とが対向する空間の外部との境界に面している。電極101と電極102との間および電極103と電極102との間に発生した電界が形成する電気力線は、図2Bにおいて破線で囲んで示すように、電極の端部効果によって電極端部に集中する。このため、電極101と電極103とが対向する空間から電界が漏洩する。
However, since the
図2Cは、誘電加熱装置1における電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。図2Cにおいて、実線の矢印は電気力線を示している。誘電加熱装置1において、電極5は、電極3および電極4よりも小さい電極であり、電極3と電極4とが対向する空間からはみ出すことなく、この空間内に収まるように配置されている。電極3、電極4および電極5は、例えば、電極3と電極4との対向面積が、電極3または電極4と電極5との対向面積よりも3倍以上大きくなるように構成される。これにより、図2Cに示すように、電極3と電極4とが対向する空間内で電気力線が電極5の近傍に集中するので、図2Aに示した電極構造よりも電界の漏洩が抑えられる。
FIG. 2C is a top view showing electric lines of force formed by an electric field generated between the electrodes in the
また、誘電加熱装置1は、電極5の近傍に局所的に発生させた電界によって被加熱物7を加熱するので、被加熱物7が気化するまでに掛かる時間を短縮することができる。
さらに、誘電加熱装置1では、電極3、電極4および電極5以外に、電界の漏洩を抑制するための電界遮断部材を用いないので、装置の小型化を実現できる。Further, since the
Further, since the
次に、誘電加熱装置1における電極構造の変形例について説明する。
図3は、誘電加熱装置1における電極構造の変形例を示す上面図である。図3に示す電極構造では、電極3と電極4とが対向する空間内に円柱状の電極5Aが配置されている。電極3および電極4は、同じ大きさの平行平板電極である。信号源2によって生成された高周波信号が出力端子aを介して円柱状の電極5Aに印加されると、図3に示すように、電極3と電極5Aとの間および電極4と電極5Aとの間に電界が発生する。Next, a modified example of the electrode structure in the
FIG. 3 is a top view showing a modified example of the electrode structure in the
図1Aおよび図1Cに示したように、平板状の電極5は、電極3および電極4との間で容器6の供給路を挟み込んだときに容器6の供給路と面で接触するので、電極5と容器6との接触面積は大きい。このため、容器6を電極側から取り外すときに容器6との摩擦によって電極5が変形しやすい。電極5が変形すると、電極5の電気特性が変化するので、加熱効率も変化してしまう。
As shown in FIGS. 1A and 1C, the flat plate-shaped
これに対して、円柱状の電極5Aは、平板状の電極5と比較して容器6との接触面積が小さい。このため、容器6との摩擦による電極5Aの変形が起こりにくいので、電極5Aの変形に起因した電気特性および加熱効率の変化が抑えられる。
On the other hand, the
図4は、誘電加熱装置1における電極構造の別の変形例を示す上面図である。図4に示す電極構造では、円柱状の電極5Aが電極3Aと電極4Aとの間に配置されている。図4に示すように、電極3Aの端部は電極5A側に曲がっており、電極4Aの端部も電極5A側に曲がっている。信号源2から出力端子aを介して電極5Aに高周波信号が印加されると、電極3Aと電極5Aとの間および電極4Aと電極5Aとの間に電界が発生する。
FIG. 4 is a top view showing another modification of the electrode structure in the
電極3Aと電極4Aとが対向する空間から当該空間の外部へ向かう電気力線は、電極の端部効果によって電極3Aおよび電極4Aの各端部に集まる。電極3Aおよび電極4Aの各端部は電極5A側に曲がっているので、電気力線は、電極3Aと電極4Aとが対向する空間内に収まるように形成される。これにより、電界の漏洩を抑えることができる。
The lines of electric force from the space where the electrode 3A and the electrode 4A face each other to the outside of the space are gathered at each end of the electrode 3A and the electrode 4A due to the end effect of the electrode. Since each end of the electrode 3A and the electrode 4A is bent toward the
図5は、誘電加熱装置1における電極構造のさらに別の変形例を示す上面図である。図5に示す電極構造において、電極5Aは、電極3Bと電極4Bとが対向する空間内に配置されている。電極3Bおよび電極4Bの各対向面には、凸部8が形成されている。凸部8は、電極の高さ方向に長いリブ状の凸部であり、1つの電極面に対して2つの凸部8が配置される。2つの凸部8は、図5に示すように、電極面内を電極端部側と電極5A周辺側とに区画している。
FIG. 5 is a top view showing still another modification of the electrode structure in the
信号源2から出力端子aを介して電極5Aに高周波信号が印加されると、電極3Bと電極5Bとの間および電極4Bと電極5Bとの間に電界が発生する。この電界によって形成された電気力線は、図5に示すように、電極の端部効果によって凸部8に集中する。これにより、電極3Bおよび電極4Bにおいて、2つの凸部8によって電極5A周辺側に区画された領域内に電気力線が形成され、電極端部側には電気力線が形成されないため、電界の漏洩を抑えられる。
When a high-frequency signal is applied from the
また、誘電加熱装置1の電極構造は、高周波信号が印加される電極の近傍に電界を集中的に発生させる構造であればよく、上記構造以外であってもよい。例えば、電極3および電極4は、電極5との距離を小さくするために、電極5近傍の部分のみを電極5側に突出させた形状であってもよい。このように構成しても、電極3と電極4とが対向する空間内で局所的に電界が発生するので、電界の漏洩を抑えられる。
Further, the electrode structure of the
以上のように、実施の形態1に係る誘電加熱装置1において、電極3と電極4とが対向する空間内に収まるように電極5が配置されており、電極3と電極4との対向面積は、電極5との対向面積よりも大きく、電極3と電極5および電極4と電極5は、コンデンサとして機能し、電極間に発生した電界によって被加熱物7を加熱する。これにより、電極3と電極4とが対向する空間内で電極5近傍のみに電界が発生するので、電界の漏洩を低減することができる。
As described above, in the
実施の形態1に係る誘電加熱装置1において、電極3と電極4との対向面積は、電極5との対向面積よりも3倍以上大きい。これにより、電極3と電極4とが対向する空間内で電極5近傍のみに電界が発生するので、電界の漏洩を低減することができる。
In the
実施の形態1に係る誘電加熱装置1において、電極5が、高周波信号の周波数の波長の10分の1以下の長さである。これにより、電極間で高周波信号を集中定数として扱うことが可能となり、電極3と電極5および電極4と電極5をコンデンサとして機能させることができる。
In the
実施の形態2.
図6Aは、実施の形態2に係る誘電加熱装置1Aの構成を示す上面図である。図6Aにおいて太い矢印で示す方向は、容器6A内で被加熱物7が流れる方向である。図6Bは、誘電加熱装置1Aを図6AのD−D線で切った断面を示す断面矢示図である。○の中に黒丸を付した記号は、紙面奥から手前側へ被加熱物7が流れることを示している。図6Aおよび図6Bにおいて、図1Aおよび図1Cと同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 6A is a top view showing the configuration of the
誘電加熱装置1Aは、被加熱物7を誘電加熱で気化させる装置であって、図6Aに示すように、信号源2、電極3、電極4、電極5および容器6Aを備える。容器6Aは、実施の形態1に示した容器6と異なり、電極3と電極5との間のみに被加熱物7を供給する。例えば、容器6Aは、図6Aに示すように電極3と電極5との間に配置される被加熱物7の供給路のみを有した容器である。容器6Aは、電極3と電極5とによって上記供給路が挟み込まれて電極側に固定される。容器6Aを構成する材料には、ガラスを用いてもよいし、複数の材料を用いてもよい。
The
誘電加熱装置1Aにおいて、電極3および電極5は被加熱物7の加熱に利用されるが、電極4および電極5は被加熱物7の加熱に利用されない。これにより、電極5に高周波信号を印加して得られる電力に対する被加熱物7の体積が減るため、被加熱物7の昇温速度を上げることができる。なお、電極4は、被加熱物7の加熱に利用されないが、コンデンサの接地電極として使用される。すなわち、電極5に高周波信号が印加されると、電極5の電極3とは反対側の面から、接地された電極4に向かう電気力線が発生するので、電界の漏洩が低減される。
In the
また、被加熱物7の加熱に利用されない電極4と電極5との間には介在物9を配置してもよい。介在物9は、被加熱物7よりも誘電損失が小さい材料で構成された部材であり、例えば、ガラスを用いてもよい。介在物9は、図6Aに示すように、電極4と電極5との間に嵌合することが可能な直方体の部材であってもよい。
Further, an
なお、誘電加熱装置1Aは、電極4および電極5を被加熱物7の加熱に利用し、電極3および電極5は被加熱物7の加熱に利用しない構成であってもよい。この構成において、容器6Aは、電極4と電極5との間に配置される被加熱物7の供給路のみを有した容器である。また、電極3と電極5との間に介在物9を配置してもよい。
このように構成しても、電極5に高周波信号を印加して得られる電力に対する被加熱物7の体積が減るため、被加熱物7の昇温速度を上げることができる。The
Even with this configuration, the volume of the object to be heated 7 with respect to the electric power obtained by applying the high frequency signal to the
誘電加熱装置1Aにおいて、電極3、電極4および電極5を、図3、図4および図5のいずれかに示した電極に置き換えてもよい。このように構成することにより、図3を用いて説明した効果、図4を用いて説明した効果および図5を用いて説明した効果を得ることができる。
In the
以上のように、実施の形態2に係る誘電加熱装置1Aにおいて、容器6Aは、電極3と電極5との間および電極4と電極5との間のうちのいずれか一方に被加熱物7を供給しない。容器6Aから被加熱物7が供給されない電極間には、被加熱物7よりも誘電損失が小さい介在物9が配置される。電極5に高周波信号を印加して得られる電力に対する被加熱物7の体積が減るため、被加熱物7の昇温速度を上げることができる。
As described above, in the
実施の形態3.
図7は、実施の形態3に係る誘電加熱装置1Bの構成を示す上面図である。図7に示す誘電加熱装置1Bは、脱脂綿10を備える。脱脂綿10は、被加熱物7が含浸された含浸部材である。被加熱物7が含浸された脱脂綿10は、図7に示すように、容器6の内部に配置される。すなわち、容器6は、脱脂綿10を介して被加熱物7を保持する。
FIG. 7 is a top view showing the configuration of the
電極5に高周波信号が印加されると、電極3と電極5との間にある領域C1と、電極4と電極5との間にある領域C2とに高周波の電界が発生する。領域C1および領域C2には、被加熱物7が含浸された脱脂綿10が配置されており、被加熱物7は、脱脂綿10を介して加熱される。
When a high-frequency signal is applied to the
加熱された被加熱物7が気化すると、領域C1および領域C2以外の部分に配置された脱脂綿10に含浸された被加熱物7が、領域C1および領域C2に配置された脱脂綿10に伝わって、気化した分が補充される。容器6に保持された被加熱物7は、脱脂綿10に全て含浸されるので、誘電加熱装置1Bは、被加熱物7を余すことなく気化させることができる。
When the
これまで被加熱物7を含浸させる含浸部材が脱脂綿10である場合を示したが、被加熱物7を含浸させることができれば、脱脂綿以外の含浸部材を用いてもよい。
また、誘電加熱装置1Bにおいて、電極3、電極4および電極5を、図3、図4および図5のいずれかに示した電極に置き換えてもよい。このように構成することにより、図3を用いて説明した効果、図4を用いて説明した効果および図5を用いて説明した効果を得ることができる。Up to now, the case where the impregnating member impregnating the object to be heated 7 is
Further, in the
以上のように、実施の形態3に係る誘電加熱装置1Bは、被加熱物7が含浸された脱脂綿10を備える。容器6は、被加熱物7が含浸された脱脂綿10を保持する。このように構成することで、被加熱物7を余すことなく気化させることができる。
As described above, the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and within the scope of the present invention, any combination of the embodiments or any component of the embodiment may be modified or the embodiment. Any component can be omitted in each of the above.
本発明に係る誘電加熱装置は、電界の漏洩を低減することができるので、エアロゾルを生成する各種機器に利用可能である。 Since the dielectric heating device according to the present invention can reduce electric field leakage, it can be used in various devices that generate aerosols.
1,1A,1B 誘電加熱装置、2,100 信号源、3,3A,3B,4,4A,4B,5,5A,101,102,103 電極、6,6A 容器、7 被加熱物、8 凸部、9 介在物、10 脱脂綿。 1,1A, 1B dielectric heating device, 2,100 signal source, 3,3A, 3B, 4,4A, 4B, 5,5A, 101,102,103 electrodes, 6,6A container, 7 heated object, 8 convex Parts, 9 inclusions, 10 cotton wool.
Claims (9)
接地された第1の電極と、
前記第1の電極と対向して配置されて、接地された第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とが対向する空間内に収まるように配置されて、前記信号源に接続された第3の電極と、
被加熱物を保持して、前記第1の電極または前記第2の電極のうちの少なくとも一方と前記第3の電極との間に前記被加熱物を供給する容器と、
を備え、
前記第1の電極と前記第2の電極との対向面積は、前記第3の電極との対向面積よりも大きく、
前記第1の電極と前記第3の電極および前記第2の電極と前記第3の電極は、コンデンサとして機能し、前記信号源から高周波信号が前記第3の電極に印加されて電極間に発生した電界によって前記被加熱物を加熱し、
前記容器は、前記第1の電極と前記第3の電極との間および前記第2の電極と前記第3の電極との間のうちのいずれか一方に前記被加熱物を供給せず、
前記容器から前記被加熱物が供給されない電極間には、前記被加熱物よりも誘電損失が小さい介在物が配置されていること
を特徴とする誘電加熱装置。 A signal source that produces high-frequency signals and
With the grounded first electrode,
A second electrode, which is arranged to face the first electrode and is grounded,
A third electrode, which is arranged so that the first electrode and the second electrode are opposed to each other and connected to the signal source,
A container that holds the object to be heated and supplies the object to be heated between at least one of the first electrode or the second electrode and the third electrode.
With
The facing area between the first electrode and the second electrode is larger than the facing area with the third electrode.
The first electrode, the third electrode, the second electrode, and the third electrode function as capacitors, and a high-frequency signal is applied to the third electrode from the signal source to be generated between the electrodes. The object to be heated is heated by the generated electric field.
The container does not supply the object to be heated to any one of the space between the first electrode and the third electrode and the space between the second electrode and the third electrode.
A dielectric heating device characterized in that inclusions having a smaller dielectric loss than the object to be heated are arranged between the electrodes to which the object to be heated is not supplied from the container.
を特徴とする請求項1記載の誘電加熱装置。 The dielectric heating device according to claim 1, wherein the facing area between the first electrode and the second electrode is three times or more larger than the facing area with the third electrode.
を特徴とする請求項1または請求項2記載の誘電加熱装置。 The dielectric heating device according to claim 1 or 2, wherein the third electrode has a length of 1/10 or less of the wavelength of a high-frequency signal.
を特徴とする請求項1記載の誘電加熱装置。 The dielectric heating device according to claim 1, wherein the third electrode is a columnar electrode.
を特徴とする請求項1記載の誘電加熱装置。 The dielectric heating device according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode have a bent end portion on the side of the third electrode.
を特徴とする請求項1記載の誘電加熱装置。 The dielectric heating device according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode have a convex portion on a surface facing the third electrode.
を特徴とする請求項1記載の誘電加熱装置。 The container is arranged between the first electrode and the third electrode and is arranged between a supply path for supplying the object to be heated and between the second electrode and the third electrode. The dielectric heating device according to claim 1, further comprising one or both of the supply paths for supplying the object to be heated.
を特徴とする請求項1記載の誘電加熱装置。 The dielectric heating device according to claim 1, wherein the container has an opening for taking out the vaporized object to be heated.
前記容器は、前記被加熱物が含浸された前記含浸部材を保持すること
を特徴とする請求項1記載の誘電加熱装置。 The impregnated member impregnated with the object to be heated is provided.
The dielectric heating device according to claim 1, wherein the container holds the impregnated member impregnated with the object to be heated.
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