JPH08138862A - マルチ給電型電子レンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターンテーブルを廃止しても均一加熱を可能
とし、容積効率の改善ができるマルチ給電型電子レンジ
を提供する。 【構成】 調理庫１０は、傾斜付きの天井１１と、側壁
１２，１３と、背面壁１４と、底面１５から形成されて
いる。この側壁１２，１３の給電用開口部の外側には円
錐形ドーム１６、１７が取り付けられ、該円錐形ドーム
１６，１７の内部にはそれぞれスタラーファン１８，１
９が回転自在に設置されている。スタラーファン１８，
１９は、は、回転可能な攪拌板と、該攪拌板の少なくと
も一部を前記マイクロ波の半波長分の長さを４０度から
５０度の範囲で曲げ起こした平板状の羽根部とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波により調理
品を加熱する電子レンジに関し、さらに詳しくは、マイ
クロ波を攪拌する攪拌羽根を設けた複数の給電箱を有す
るマルチ給電型電子レンジに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在市場にある家庭用電子レンジの大部
分は、均一加熱を達成する手段としてターンテーブルを
採用している。ターンテーブルを用いると、マイクロ波
の伝播経路と調理庫とのインピーダンスの整合を行なう
だけで、比較的簡単に均一な加熱を得ることができる。
そのため、多くの製造業者がこの方式を採用し、現在で
は電子レンジといえばターンテーブル方式という認識が
広く普及している。

【０００３】しかしながら、ほとんどの電子レンジは箱
型であり、このような電子レンジにターンテーブルを用
いる場合、実際に食品を置くことのできる場所はターン
テーブル上に限られてしまい、容積効率の点で不満が残
るものであった。一方ターンテーブルを用いる以外では
スタラーファン、いわゆる攪拌羽根を用いる方式がある
が、ターンテーブルに比較して十分な均一加熱は達成で
きていない。これは、スタラーファンの目的がマイクロ
波の位相ずれを誘起するためのものであるため、寸法的
な制約から十分な位相の変動を起こすことができないた
めである。

【０００４】このような欠点を排除するため、調理庫の
対向する２つの側壁にマイクロ波を給電する給電用開口
部を設け、マイクロ波の伝播経路を意図的に長くして位
相ずれを起こしやすくした、デュアル給電型の電子レン
ジ（ United States Patent4,133,997参照）が提案され
ている。この給電用開口部には、導波管から延長された
給電箱が固定され、導波管はマグネトロンからのマイク
ロ波を給電箱に分岐させる働きを持つ。ここでは、導波
管の長さを少なくともマイクロ波の３波長以上の距離に
延長し、マイクロ波が反射することなく伝達できるよう
にする。つまり、いわゆる「ロングライン効果」を意図
的に発現させ、位相の大幅な変動を起こしている。ま
た、調理庫の両側壁にある給電箱にスタラーファンを設
け、マイクロ波の攪拌に供することもここで提案されて
いる。このデュアル給電型電子レンジは、それ以前の電
子レンジに比較して、およそ６倍のマイクロ波の位相変
化が発生する。これは調理庫内におけるエネルギーの分
散を意味しており、均一な加熱を達成する素地を有して
いるといえる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記 United States P
atent 4,133,997に記載されているロングライン効果と
は、損失を極力押さえた長い導波管内において、何等か
の理由で導波管内に生じた反射があたかもＱファクター
の高い空胴内にあるように振る舞うことをいう。しか
し、そもそも電子レンジの役割はマイクロ波の損失エネ
ルギーを熱エネルギーに変えることにあり、ロングライ
ン効果の発生する基本的な条件、即ち損失の小さな経路
は得られない。従ってこの考え方で設計されたデュアル
給電型電子レンジは実際には期待する程の均一加熱が得
られない。

【０００６】図６は改良前のデュアル給電型電子レンジ
で測定した、試験食品の温度分布を示したものである。
試験食品は冷凍シュウマイであり、図７に示すように陶
磁器製の皿の上に配置し、この皿をその中心と電子レン
ジの調理庫の底面の中心とを一致させて設置した。図６
のＸ方向及びＹ方向の値は、このシュウマイの中心を通
るＸ方向とＹ方向の格子線に対応している。図７をみれ
ば解るように、外周では比較的高い温度が得られている
にも関わらず、中心部分の温度は非常に低くなってい
る。このように、単純に対向する両側面に給電口を配置
した構成だけでは、従来の単一スタラーファン方式と同
等かわずかに均一な温度分布しか得られないのが実情で
ある。

【０００７】また、スタラ−ファンを単に側壁の中心位
置に設置したとき、温度分布が前後あるいは左右で対称
とならず、均一加熱が得られない場合がある。図８は両
側壁の中心位置にそれぞれスタラ−ファンを設置した場
合の温度分布を示す。Ｘ方向及びＹ方向の値は、調理庫
の底面の大きさを１としたときのものである。同図から
明らかに、右側の方が左側より温度が高いことが分か
る。

【０００８】本発明の目的は、ターンテーブルを廃止し
ても均一加熱を可能とし、容積効率の改善ができるマル
チ給電型電子レンジを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、食品を加熱調理する調理庫と、マイ
クロ波発生装置と、該マイクロ波発生装置から該調理庫
までマイクロ波を伝播させてマイクロ波を複数の伝播経
路に分割する導波管と、該導波管から分離されたマイク
ロ波を攪拌して供給する複数の給電箱とを有するマルチ
給電型電子レンジであって、前記給電箱の内部に回転自
在に設けた攪拌羽根と、前記調理庫の傾斜付きの天井と
を有し、前記攪拌羽根は、攪拌板と、該攪拌板の少なく
とも一部を前記マイクロ波の半波長分の長さを４０度か
ら５０度の範囲で曲げ起こした平板状の羽根部とからな
り、前記天井の傾斜は、羽根部が水平位置にあるとき、
該羽根部の表面からの延長線と調理庫の天井との交点か
ら出る法線との挟角と、該交点と調理庫の底面の中心位
置を結ぶ直線と前記法線との挟角が等しくなるように設
けられたことを特徴とする。

【００１０】第２の発明は、請求項１記載のマルチ給電
型電子レンジであって、羽根部が水平位置にあるとき、
前記羽根部の曲折端辺と調理庫の側壁の中心位置とが、
該側壁の奥行き方向において一致するように位置決めし
たことを特徴とする。第３の発明は、請求項１記載のマ
ルチ給電型電子レンジであって、羽根部が垂直位置にあ
るとき、前記羽根部の曲折端辺と調理庫の側壁の中心位
置とが、高さ方向において一致するように位置決めした
ことを特徴とする。第４の発明は、請求項１記載のマル
チ給電型電子レンジであって、給電箱は調理庫の両側壁
から外側へ突き出たドーム形状とし、この時のドーム直
径と前記攪拌羽根の直径との間にできるギャップをＬ、
マイクロ波の波長をλとすると、 λ／１６＞Ｌ＞λ／３２ の関係が成立するようにしたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】第１の発明は、前記マイクロ波の半波長分の長
さを４０度から５０度の範囲で曲げ起こした羽根部を有
する。この羽根部の曲げ起こした方向と、マイクロ波の
ポインティングベクトルの方向がほぼ一致することは実
験により確認されている。したがって、マイクロ波は羽
根部によって指向性を高められ、羽根部を曲げ起こした
角度で進行する。さてマイクロ波は完全に光と同様の挙
動を示すわけではないが、波長に対して調理庫が十分な
大きさを有しているため、食品にどのように照射される
かを判断できる程度には光の特性を残している。攪拌羽
根からのマイクロ波が調理庫の天井で反射して調理庫の
底面の中心位置に達するように、前記天井に傾斜を付け
る。すなわち、羽根部の表面からの延長線と調理庫の天
井との交点から出る法線との挟角と、該交点と該調理庫
の底面の中心位置を結ぶ直線と前記法線との挟角とが等
しくなるように前記天井に傾斜を付ける。こうして天井
を反射した高指向性のマイクロ波が底面の中心に集中す
ることによって、底面の中心部分が低温になる従来の欠
点を解消できる。

【００１２】また、第２及び第３の発明は、羽根部を有
する攪拌板の回転中心に近い方の折り曲げし端辺、即ち
曲折端辺と、調理庫の側壁の中心位置とが、羽根部が水
平位置にあるとき側壁の奥行き方向において一致し、あ
るいは羽根部が垂直方向にあるとき側壁の高さ方向にお
いて一致するように位置決めすることで、温度分布が前
後左右対称になることにより、温度分布が均一化する。

【００１３】また、第４の発明は、λ／１６＞Ｌ＞λ／
３２を満たすように、ドーム直径と攪拌羽直径との間に
できるギャップをＬを設定することにより、指向性が高
まり均一加熱が可能となる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明に係るマルチ給電型電子レン
ジの実施例を示す組立斜視図である。調理庫１０は、傾
斜付きの天井１１と、側壁１２，１３と、背面壁１４
と、底面１５とから形成されている。この側壁１２，１
３の給電用開口部の外側には円錐形ドーム１６、１７が
取り付けられている。底面１５は段差の付いたプレート
であり、ガラス性のトレイ等を置けるようになってい
る。前記円錐形ドーム１６，１７の内部にはそれぞれ攪
拌羽根であるスタラーファン１８、１９が回転自在に設
置され、各々のスタラーファン１８，１９は独立したモ
ータで回転する。前記円錐形ドーム１６、１７に導波管
２２から延長された給電箱２０，２１が固定され、導波
管２２はマグネトロン２３からのマイクロ波を給電箱２
０，２１に分岐させる働きを持つ。このような構成を持
った電子レンジは、図示してはいないが、当然外郭を有
し、また前面には開閉自在の扉が提供されている。ま
た、全構造はマイクロ波の漏洩を防ぐ意味でシームレス
に溶接されていることは当然である。

【００１５】図２には、スタラーファン１９の配置図を
示した。円錐形ドーム１７の開口径とスタラーファン１
９のギャップをＬ、マイクロ波の波長をλとすると、 λ／１６＞Ｌ＞λ／３２ の関係を満たすように、ギャップＬを設定する。スタラ
ーファン１９には、攪拌板１９ａの一部に、曲げ起こし
たλ／２の長さを有する平板状の羽根部１９ｂ，１９ｃ
があり、この終端部は円錐形ドームの開口部よりも内側
に来るように設置されている。円錐形ドーム１６とスタ
ラーファン１８にも同様の関係が成り立つ。

【００１６】さて、従来の技術及び発明が解決しようと
する課題に述べたロングライン効果に関わる論議は、ど
ちらかといえばマイクロ波を電磁波として考察し、閉じ
た空胴内の挙動からその特性をシミュレートしたもので
ある。実際に調理庫と導波管およびその連結部分を設計
する際、マイクロ波を電磁波と捉えインピーダンスの整
合を取ることがもっとも現実的な設計方法であるが、こ
れはあくまで無負荷時の空胴共振器の設計であり、その
内部に様々な形状をした誘電体を配置したときの空胴の
損失を予測することは極めて困難なことである。本発明
では、マイクロ波を電磁波として設計に供することはそ
の外形の基本寸法を決定するところまでに止め、それ以
後はマイクロ波を単純に光として捉え、調理庫がどのよ
うな形状をしている時、最も均等に食品にマイクロ波が
照射されるかを調査する手法を取った。

【００１７】国内の家庭用電子レンジに使用されるマイ
クロ波の波長はおよそ１２cmであるが、調理庫の大きさ
はこれにたいして２倍から３倍のフリーパスを有してい
る。従って、完全に光と同様の挙動を示すわけではない
が、均一照射が行われるか否かの判断を行える程度には
光の特性を残している。具体的には図２に示すように、
調理庫の対向する両側壁に設けられた給電口に回転自在
に設置されたスタラーファンの一部を曲げ起こして電磁
波の指向性を高めた上でその進行経路を延長し、その反
射点を求めて更に反射後の進路をもとめ、その終点が調
理庫の中心位置を通るような調理庫の天井の傾斜を求め
た。本発明では種々の実験を通して、スタラーファンの
少なくとも１部を４０度から５０度立ち上げた時の方向
とマイクロ波のポインティングベクトルがほぼ一致する
ものと判断した。

【００１８】上記スタラーファン１９の羽根部１９ｂ，
１９ｃの傾きをそのまま延長した直線が天井に当たる時
の状態が図３のポインティングベクトル図に相当する。
この時天井で反射したポインティングベクトルは調理庫
底面に照射される時、図３に示すように底面の中心位置
を通過するように、天井の傾きを調整している。すなわ
ち、天井の傾斜は、羽根部が水平位置にあるとき、該羽
根部の傾きを保持した延長線と調理庫の天井との交点か
ら出る法線との挟角と、該交点と調理庫の底面の中心位
置を結ぶ直線と前記法線との挟角が等しくなるように設
けられている。

【００１９】このような設計を行ったデュアル給電型の
電子レンジで図６と同等な試験を行った結果が図４であ
る。この実験結果は本試作機を用いたもので、被試験食
品は図６と同様の冷凍シュウマイである。冷凍シュウマ
イは図７のように配置し、陶磁器製の皿の上に配置し皿
の中心と調理庫の底面の中心を一致させて配置した。試
験中皿は固定している。通常のフラット平面天井を有す
るデュアル給電型電子レンジの結果（図６参照）と比べ
て中心位置の温度が上昇し均一化されていることが伺え
る。こうして、ターンテーブルを備えていなくとも、均
一に加熱することができることから、ターンテーブルに
食品を設置する際の空間的制約がなくなるので、容積効
率が改善できる。

【００２０】ところで、発明が解決しようとする課題で
述べたように、スタラーファンの回転中心を単純に各側
壁の中心に置いても、温度分布は左右対称にならない場
合があることが実験的に明らかになっている。この理由
は現在の所不明ではあるが、導波管の形状、マグネトロ
ンの位置及び曲げ起こした羽根部のエッジ等が関係して
いるものと思われる。そこで羽根部が水平位置にあると
き、前記羽根部の曲折端辺と調理庫の側壁の中心位置と
を、該側壁の奥行き方向において一致させる。こうして
実験を行った結果、図５のように比較的均一な温度分布
を得ることができた。

【００２１】本発明はこのような構成に限られるもので
はない。調理庫の天井の傾きを設定する手法は、調理庫
の側壁や背面壁の形状決定にも利用できる。また温度分
布が前後左右で非対称である場合に、羽根部が垂直位置
にあるとき、前記羽根部の曲折端辺と調理庫の側壁の中
心位置とが、該側壁の高さ方向において一致させてもよ
い。

【００２２】

【発明の効果】第１の発明は、前記マイクロ波の半波長
分の長さを４０度から５０度の範囲で曲げ起こした羽根
部を有することにより、マイクロ波の指向性を高めるこ
とができ、所望の位置にマイクロ波を集中することがで
きる。そして、前記攪拌羽根からの高指向性のマイクロ
波が調理庫の天井で反射して調理庫の底面の中心位置に
達するように、前記天井に傾斜を付けているから、マイ
クロ波が底面の中心に集中し、底面の中心部分が低温に
なることがなく、加熱が均一になる。また第２及び第３
の発明は、羽根部が水平位置にあるとき、回転中心に近
い方の前記羽根部のエッジと調理庫の側壁の中心位置が
該側壁の奥行き方向において一致するように前記攪拌板
の回転中心を合わせたり、また回転中心に近い方の羽根
部のエッジを調理庫の側壁の中心位置と高さ方向におい
て一致するように位置決めしたりすることにより、比較
的均一な温度分布を得ることができる。また第４の発明
は、ドーム直径と前記攪拌羽根の直径との間にできるギ
ャップをＬ、マイクロ波の波長をλとすると、 λ／１６＞Ｌ＞λ／３２ の関係が成立するようにしたから、比較的均一な温度分
布を得ることができる。こうしてターンテーブルがなく
ても、均一な加熱が可能となり、食品を設置する空間的
制約を無くすことができるから、容積効率を改善でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマルチ給電型電子レンジの実施例
を示す組立斜視図である。

【図２】スタラーファンの配置図である。

【図３】マイクロ波ポインティングベクトルの反射図で
ある。

【図４】本発明のデュアル給電型電子レンジの食品加熱
分布図である。

【図５】給電口中心が側壁図形中心から奥方向に移動し
た時のマイクロ波照射分布図である。

【図６】従来のデュアル給電型電子レンジの食品加熱分
布図である。

【図７】供試サンプル（シュウマイ）配置図である。

【図８】給電口中心が側壁図形中心に一致する時のマイ
クロ波照射分布図である。

【符号の説明】

１０ 調理庫 １１ 天井 １２，１３ 側壁 １５ 底面 １６，１７ 円錐形ドーム １８，１９ スタラ−ファン １９ａ 攪拌板 １９ｂ，１９ｃ 羽根部 ２０，２１ 給電箱 ２２ 導波管 ２３ マイクロ波発生装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 食品を加熱調理する調理庫と、マイクロ
   波発生装置と、該マイクロ波発生装置から該調理庫まで
   マイクロ波を伝播させてマイクロ波を複数の伝播経路に
   分割する導波管と、該導波管から分離されたマイクロ波
   を攪拌して供給する複数の給電箱とを有するマルチ給電
   型電子レンジであって、 前記給電箱の内部に回転自在に設けた攪拌羽根と、前記
   調理庫の傾斜付きの天井とを有し、 前記攪拌羽根は、攪拌板と、該攪拌板の少なくとも一部
   を前記マイクロ波の半波長分の長さを４０度から５０度
   の範囲で曲げ起こした平板状の羽根部とからなり、 前記天井の傾斜は、羽根部が水平位置にあるとき、該羽
   根部の表面からの延長線と調理庫の天井との交点から出
   る法線との挟角と、該交点と調理庫の底面の中心位置を
   結ぶ直線と前記法線との挟角が等しくなるように設けら
   れたことを特徴とするマルチ給電型電子レンジ。
2. 【請求項２】 羽根部が水平位置にあるとき、前記羽根
   部の曲折端辺と調理庫の側壁の中心位置とが、該側壁の
   奥行き方向において一致するように位置決めしたことを
   特徴とする請求項１記載のマルチ給電型電子レンジ。
3. 【請求項３】 羽根部が垂直位置にあるとき、前記羽根
   部の曲折端辺と調理庫の側壁の中心位置とが、高さ方向
   において一致するように位置決めしたことを特徴とする
   請求項１記載のマルチ給電型電子レンジ。
4. 【請求項４】 給電箱は調理庫の両側壁から外側へ突き
   出たドーム形状とし、この時のドーム直径と前記攪拌羽
   根の直径との間にできるギャップをＬ、マイクロ波の波
   長をλとすると、 λ／１６＞Ｌ＞λ／３２ の関係が成立するようにしたことを特徴とする請求項１
   記載のマルチ給電型電子レンジ。