JPH0349195B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、I.S.M.（工業・科学・医事用）周波
数帯の１つである915MHz帯を高周波加熱熱源の
発振周波数とした高周波加熱装置に関するもので
あり、さらに詳細に言えば、高周波加熱される被
加熱物を収容する加熱室構成に改善を施こした高
周波加熱装置に関する。

従来の高周波加熱装置の代表例である電子レン
ジはI.S.M.周波数帯の１つである2450MHz帯を高
周波加熱熱源の発振周波数帯に利用しているが、
民生機器として実用的な容積を有する加熱室構成
をとるとき以下の特徴がある。

加熱室の各寸法（幅寸法、奥行寸法、高さ寸
法）は、この加熱室励振波長（約12cm）に比して
約２〜３倍の寸法長を有するため、この加熱室に
被加熱物を収容した時に加熱室内に生ずる電界分
布は種々な形態をとることになる。ここで生じた
電界分布はすべてがすべて被加熱物を効率よく高
周波加熱できる分布ではなく、局所加熱という場
合もある。このため、電子レンジは、加熱室内に
生じた電界分布を強制的に乱だすスタラーフアン
とか、局所加熱を防止すべく被加熱物を回転させ
るなどの手段が講ぜられており、付加的な機構が
必要であつた。

本発明はこのような点に鑑み高周波加熱熱源の
発振周波数を実用的な加熱室各寸法と比肩すると
ころのI.S.M.周波数帯の１つである915MHz帯に
選定し、加熱室の各寸法を適当に選択して加熱室
内に生ずる電界分布を限定選択した高周波加熱装
置を提供するものである。

第１の目的である、加熱室構成が二次元的に考
えられ製造管理が容易であるとともに実用的な加
熱室底面積を有し使い勝手の便をはかることに対
して加熱室高さ方向に定在波をもたない、すなわ
ち高さ方向に一様な電界分布であるTE₂₀₁モード
が基本的に生ずる加熱室構成としている。

第２の目的として、被加熱物の収容される位置
に無関係に効率よく高周波加熱が行なえる様に
TE₂₀₁モードの電界分布とは形態が異なる電界分
布であるところのTE₁₁₁モードが生ずるべく加熱
室高さ方向寸法を規定している。

第３の目的として、被加熱物の大きさに応じて
効率よく高周波加熱を行なうべく、被加熱物に応
じて上記２つの電界分布を切換選択している。

以下本発明を図面を参照して説明する。

第１図は、加熱室に生ずる電界分布と被加熱物
の位置および量をパラメータとした加熱室特性を
示す図である。

ａ，ｂ図において、１はTE₂₀₁モード、２は
TE₁₁₁モードを示し、３はTE₂₀₁モード励振時の
加熱室励振アンテナ、４はTE₁₁₁モード励振時の
加熱室励振アンテナである。また加熱室の幅寸法
Ｗを36cm、高さ寸法Ｈを19cm、奥行寸法を37cmと
した時の加熱室特性をｃ図に示す。ｃ図は横軸が
加熱室共振周波数を示し、縦軸が負荷量を示す。
△帯域が915MHz帯である。ここで負荷は水負
荷を用いている。ａ図は水負荷を加熱室底壁面の
中央部に置いた時を示し、ｂ図は加熱室奥行方向
に対する中央線上に２ケ並べた時を示している。

ここで特性を説明する前に加熱室共振周波数に
ついて説明する。

基本的な解釈として、加熱室内に被加熱物がな
い場合を考える。

加熱室が理想的な六面体からなる空胴共振器と
すると、加熱室共振周波数は で与えられる。ここでＶは光速、Ｗ，Ｈ，Ｄはそ
れぞれ加熱室の幅寸法、高さ寸法、奥行寸法、
ｍ，ｎ，ｓはそれぞれ各加熱室の幅方向に生ずる
定在波の数、高さ方向に生ずる定在波の数、奥行
方向に生ずる定在波の数である。

第１図の加熱室寸法においては無負荷時の各モ
ード共振周波数はTE₂₀₁が926.1MHz，TE₁₁₁が
979.7MHzである。

この加熱室共振周波数は加熱室内に誘電体であ
る被加熱物が存在することにより変化する。被加
熱物が誘電体であることから、波長圧縮が生じる
ため、共振周波数は低い方へ変化する。

この変化特性は水負荷量および負荷の置かれた
位置をパラメータにして示したものがｃ図であ
る。

ところでこの加熱室共振周波数は被加熱物を効
率よく高周波加熱する上で重要なパラメータであ
る。なぜなら、加熱室が共振する時がその共振周
波数の近傍の周波数帯域において最も多くの高周
波パワーが加熱室内に存在しているため、より早
く被加熱物を高周波加熱することができるから、 ｃ図の特性を見ると、TE₁₁₁モード励振におい
ては負荷の置かれる位置に対する共振周波数の変
化特性はTE₂₀₁モードに比べて小さい長所があ
る。一方、負荷量に対する共振周波数の変化をみ
ると、TE₂₀₁モード励振で負荷を加熱室底壁面の
略中央部に置いた時が非常に少ない変化である。
この両者の特長を統合したものが本発明である。
すなわち、加熱室底壁面の略中央部にのみ被加熱
物が置かれる場合にはTE₂₀₁モード励振をし、加
熱室底壁面内に広範囲に被加熱物が置かれる場合
には、その量によりTE₂₀₁モード励振かTE₁₁₁モ
ード励振かを選択するものである。

第２図は本発明一実施例を示す高周波加熱装置
の構成図である。

被加熱物（図示していない）を収容する加熱室
５は、915MHz帯の周波数帯において高さ方向に
定在波をもたないTE₂₀₁モードとTE₁₁₁モードと
が共存する構造からなつている。この加熱室の幅
寸法および奥行き寸法はTE₂₀₁モードの励振を生
じさせることを基にして寸法選択がされている。
また、高さ寸法は前述の幅寸法と奥行き寸法を基
にしてTE₁₁₁モードの励振を生じさせる寸法が選
択されている。高さ寸法の選択について、より具
体的には被加熱物が水負荷量に換算して約1000c.c.
の時に加熱室が915MHzにてTE₁₁₁モード共振を
生じる様にし、この時の被加熱物の高さが加熱室
の高さ寸法の約半分としている。

915MHz帯の発振周波数を有する高周波加熱熱
源６にて発生した高周波パワーは、被加熱物に応
じて切換選択された加熱室励振アンテナ７または
８から加熱室内へ放射される。９は２つの励振ア
ンテナの選択切換をする同軸切換スイツチであ
る。図は、TE₂₀₁モード励振がなされる状態を示
している。

なおこの同軸切換スイツチの制御信号は、ユー
ザーが手動で入力する方式でもよいし、被加熱物
の大きさを自動検出して制御信号を自動入力する
方式でもよい。

以上本発明は、I.S.M.周波数帯の１つである
915MHz帯を発振周波数に有する高周波加熱装置
において、前記周波数帯において加熱室高さ放向
に定在波をもたないTE₂₀₁モードが生ずる加熱室
の高さ方向寸法を前記周波数帯においてTE₁₁₁モ
ードが生ぜしめる寸法にて規定し、被加熱物に応
じて、これら２つのモードを選択切換した高周波
加熱装置を提供するものであり、 (1) 被加熱物に応じてまた被加熱物の収容位置に
応じて高効率な高周波加熱が行なえる。

(2) 電界分布が把握できるため、使い勝手が向上
する。

(3) TE₂₀₁モードを基本としているため、加熱室
高さ方向の寸法管理が容易である。

(4) 高さ寸法を適当に規定するだけで所望の
TE₁₁₁モードを生ぜしめることができる。

等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱室に生ずる電界分布と被加熱物の
位置および量をパラメータとした加熱室特性を示
す図、第２図は本発明一実施例を示す高周波加熱
装置の構成図である。 ５……加熱室、６……915MHz帯を発振周波数
に有する高周波加熱熱源、９……同軸切換スイツ
チ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ I.S.M.周波数帯の１つである915MHz帯を発
   振周波数に有する高周波加熱熱源と、前記周波数
   帯において高さ方向に定在波を有さないTE₂〓₁モ
   ードを生ずる加熱室とを具備し、前記加熱室の高
   さ方向寸法を前記周波数帯において前記加熱室内
   にTE₁₁₁モードを生ぜしめる寸法とし、前記加熱
   室に収容する被加熱物に応じて前記２つのモード
   を選択制御した高周波加熱装置。