JPH0922775A

JPH0922775A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JPH0922775A
Application number: JP7171833A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shibuya; 誠渋谷; Takashi Kashimoto; 隆柏本; Koji Yoshino; 浩二吉野; Akira Awane; 明阿波根
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-21
Anticipated expiration: 2015-07-07
Also published as: JP3064875B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の高周波加熱装置用は、簡単な構成で
表面波加熱と定在波加熱を切り替え加熱むらの無い高周
波加熱装置を提供する。【構成】この目的を達成するため、本発明の高周波加
熱装置は、マイクロ波を発振するマグネトロン２と、前
記マグネトロン１から発振するマイクロ波を伝送する導
波管１４と、被加熱物を内部に収納する加熱室１からな
り、前記導波管１４の一部に複数の開口部１５を持つ梯
子状の表面波線路１６を有し、表面波線路１５上に誘電
体板１７を脱着可能とし切り換えて設置する構成とし
た。また、前記導波手段１４の長さを変える可変手段を
導電性部材による反射体２０を往復運動させることによ
って構成した。また、前記導波管の管内波長をλｇとし
たとき、前記開口部１５のピッチがλｇ／４以下となる
よう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、食品を加熱する高周波
加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、食品を高周波で加熱する手法とし
て表面波による加熱法が提案されている（例えば特公昭
４９−１６９４４号公報）。従来の表面波加熱を用いた
加熱装置を図１１を用いて説明すると、加熱室１と高周
波を発振するマグネトロン２とマグネトロン２を駆動す
る電源回路３と高周波を伝送する断面形状が長方形の導
波管４があり、導波管４には複数の長方形の開口部５を
有する梯子状の表面波線路６が設けられている。加熱室
１内には誘電損失の小さい材質よりなる誘電体板７、
７’があり、誘電体板７、７’の上に食品８、８’が乗
せられる。加熱室１内の表面波線路６上に置かれた食品
８、８’は高周波により誘電加熱される。

【０００３】表面波線路６上に置かれた誘電体板７上の
食品８は、表面波線路６近傍に集中した電界により食品
８の線路近傍部分が強く加熱された焦げ目をつけること
ができる。

【０００４】また焦げ目を必要とせず全体を加熱したい
場合は、表面波線路６から離れた箇所に別の誘電体板
７’を設置しその上に食品８’を載せ、表面波線路６か
ら離して表面波線路６上のマイクロ波と食品８’とを作
用させず表面波線路６の先にある開口部９よりマイクロ
波を加熱室１内に放射し加熱室１内の定在波により加熱
をしていた。

【０００５】図１２ｃに示すような表面波線路６上の電
界分布は、図１２ａに示すように表面波線路６近傍に集
中しており、高さ方向（座標軸ｚ方向）に指数関数的に
減衰する。このように表面波線路６近傍に集中した高周
波エネルギーを加熱に用いる事で食品の表面波線路６近
傍が強く加熱された焦げ目をつけることができる。ま
た、電界は梯子の開口部分に分布し、したがって、マイ
クロ波進行方向（座標軸ｘ方向）の電界分布は、図１２
ｂ中のアの様に梯子状の周期構造を持つ表面波線路６の
ピッチでマイクロ波の強弱が現れ、食品７には梯子状の
加熱パターンが現れる。この時、表面波線路６のピッチ
を加熱室１内の定在波のピッチより短く設計するので加
熱むらは極めて小さい。

【０００６】しかし、加熱室１内の定在波（図１２ｂ中
イ）で加熱する場合、定在波のピッチでマイクロ波の強
弱が現れる、マグネトロンの発信周波数が２．４５GHz
のとき半波長の約６cmのピッチで強弱が発生する。した
がって食品はこのマイクロ波の強弱の影響を受け大きな
加熱むらが生じてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】定在波によって加熱す
る場合、食品はマイクロ波の定在波による強弱の影響を
受け大きな加熱むらが生じる。

【０００８】本発明は上記課題を解決し加熱むらの無い
高周波加熱装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の高周波加熱装置は下記構成とした。

【００１０】すなわち、被加熱物を内部に収納する加熱
室と、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、前記
マイクロ波発振器から発するマイクロ波を加熱室に伝送
する導波管と、前記加熱室と前記導波管の境界に設けら
れた単一または複数の開口部と、前記導波手段に設けら
れた前記導波手段の定在波の様態を変える可変手段とを
有する構成とした。

【００１１】また、可変手段としての導電性部材からな
る移動体と、前記移動体を駆動する駆動手段とを有し、
前記移動体はマイクロ波発振器と前記移動体との距離が
変わるように往復移動自在の構成とした。

【００１２】また、可変手段としての導電性部からなる
回転体と、前記回転体を回転駆動する駆動手段とを有
し、前記回転体はマイクロ波発振器と前記移動体との距
離が変わるように往復移動自在の構成とした。

【００１３】また、単一または複数の開口部が表面波線
路をなす構成とした。また、マイクロ波を発振するマイ
クロ波発振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、
前記マイクロ波発振器から発振するマイクロ波を前記加
熱室に伝送する導波管と、前記加熱室と前記導波管の境
界に配された表面波線路と、表面波線路上に誘電体板を
有し前記誘電体板の有無を切り換えて表面波による加熱
と導波管内の定在波による加熱を切り換える構成とし
た。

【００１４】また、マイクロ波を発振するマイクロ波発
振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイ
クロ波発振器から発振するマイクロ波を前記加熱室に伝
送する導波手段と、前記加熱室と前記導波手段の境界に
配された表面波線路と、複数の誘電体を有し表面波線路
上の前記誘電体板を切り換えて表面波による加熱と導波
管内の定在波による加熱を切り換える構成とした。

【００１５】また、誘電体板を表面波線路上に脱着可能
に設置した構成とした。また、導波手段として導波管を
用い、複数の開口部を持つ梯子状の表面波線路を有する
構成とした。

【００１６】また、導波手段として導波管を用い、単一
の開口部を持つ交差指型の表面波線路を有する構成とし
た。

【００１７】また、導波手段として導波管を用い、単一
の開口部と前記導波管の中にひだ付き導体板を持つ表面
波線路を有する構成とした。

【００１８】また、マイクロ波を発振するマイクロ波発
振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイ
クロ波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送す
る導波管とを有し、マイクロ波発振器のアンテナから導
波管の加熱室側の端面までの長さＬを、前記導波管の管
内波長をλｇ、ｎを自然数としたとき、（λｇ／４）・（２ｎ）＜Ｌ＜（λｇ／４）・（２ｎ＋
１）なる関係を有する構成とした。

【００１９】また、マイクロ波を発振するマイクロ波発
振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイ
クロ波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送す
る導波管とを有し、マイクロ波発振器のアンテナから導
波管の加熱室側の端面までの長さＬを、前記導波管の管
内波長をλｇ、ｎを自然数としたとき、Ｌ＝（λｇ／４）・（２ｎ）＋（λｇ／８）なる関係を有する構成とした。

【００２０】また、マイクロ波を発振するマイクロ波発
振器と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイ
クロ波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送す
る導波管とを有し、前記導波管の管内波長をλｇとした
とき、前記開口部のピッチがλｇ／４以下となる構成と
した。

【００２１】また、導波管の管内波長をλｇとしたと
き、移動体を前記導波管の端面からλｇ／４の位置に配
置した構成とした。

【００２２】また、導波管の管内波長をλｇとしたと
き、回転体を導波管の端面からλｇ／４の位置に配置し
た構成とした。

【００２３】

【作用】本発明は、導波管内に金属板よりなる移動体を
配し導波管端面と導波管端面からλｇ／４の位置を切り
替えて食品を加熱する、もしくは金属板よりなる回転体
を導波管端面からλｇ／４の位置に配し回転させて食品
を加熱することによりマグネトロンから発振するマイク
ロ波の反射位置をずらし導波管内の定在波の腹と節の位
置をずらすことができる。

【００２４】また、表面波線路上に脱着可能に誘電体板
を設置し、誘電体板を用いるか用いないか、または複数
の誘電体板のうちを使い分けることによって所望の加熱
の方式を使い分けることができる。

【００２５】また、マグネトロンアンテナから導波管端
面までの距離を（λｇ／４）・（２ｎ）＜Ｌ＜（λｇ／４）・（２ｎ＋
１）のようにすることで、金属板による移動体が移動、もし
くは回転体が回転しても両位置におけるマイクロ波の整
合がほぼ等しくなる。

【００２６】また、表面波線路の梯子状の複数の開口部
のピッチをλｇ／４以下にすることによって導波管１４
内の定在波をλｇ／４移動させたとき表面波線路の金属
部に遮られること無くλｇ／４ずれた箇所に加熱パター
ンが現れる。

【００２７】

【実施例】以下本発明の実施例を図１および図２を参照
して説明する。

【００２８】従来例と同一の部品は同一符号を付し説明
は省略する。マグネトロン２から発振するマイクロ波は
導波管１４を伝送し導波管１４の加熱室１側境界部に設
けられた少なくとも３つ以上の開口部をもつ、梯子状の
表面波線路１６において、表面波と定在波とを適宜切り
替えて食品８を高周波加熱する。表面波と定在波との切
り替えは表面波線路１６上に脱着可能に取り付けられた
単一の誘電体板１７もしくは誘電損失の大きさの違う複
数の誘電体板１７によって行われる。ここで、表面波を
用いて加熱する際は表面波線路１６上に誘電体板１７な
しで加熱し、定在波を用いて加熱する際は表面波線路１
６上に誘電体板１７を設置し加熱する。また、複数の誘
電体板１７を使い分けてもよく、その場合は、複数の誘
電体板１７のうち誘電損失の小さい方を用いて表面波加
熱し、複数の誘電体板１７のうち誘電損失の大きい方を
用い定在波で加熱する。

【００２９】導波管１４内には金属板よりなる移動体２
０が設置されモーター２１によって導波管１４内をマイ
クロ波進行方向（図中ｘ方向）に往復移動する。この移
動体２０は管内波長をλｇとしたとき、λｇ／４の距離
Ｄを移動し、この例では導波管端面Ａとλｇ／４の位置
Ｂの間を移動する。この場合の端面Ａとはマグネトロン
アンテナ２２から見て加熱室１と結合している側の端面
を指す。この移動体２０は一定時間おきにもしくは制御
信号に従い位置Ａと位置Ｂとの間を移動し移動体２０が
位置Ａもしくは位置Ｂにある時のみマイクロ波を発振す
る、またはマイクロ波を発振したまま一定周期にて連続
的に往復する。またこの導波管１４のマグネトロンアン
テナ２２から端面Ａまでの距離Ｌは、次の式で決まる範
囲内になるように決める。（ｎは自然数）（λｇ／４）・（２ｎ）＜Ｌ＜（λｇ／４）・（２ｎ＋１） (1) この実施例ではより大きな効果を得るため次のような値
としてある。

【００３０】Ｌ＝（λｇ／４）・（２ｎ）＋（λｇ／４） (2) 上記構成において表面波で加熱する場合は、この例で
は、表面波線路１６の開口部１５のピッチｐは２４mmと
しており、ここで用いている幅７０mmの導波管１４の定
在波の半波長１２６mmに比べて十分小さいため、食品１
８の加熱むらは小さく抑えられる。しかしここで、定在
波で加熱する場合は、食品１８は移動体２０の作用で均
一に加熱されることになる。ただし、本発明を実施する
にあたってピッチｐ等の寸法は上記値に限られる物では
ない。また、この例では開口部１５はすべて位置Ｂより
マグネトロン２側にあるが、短い導波管１４を用い位置
Ｂと位置Ａの間に開口部１５の一部があってもよい。

【００３１】移動体２０が導波管１４の端面Ａの部分に
ある場合（図３ａ）は導波管１４内の定在波は図３ｂ中
ウのようになり開口部上では、導波管１４内の定在波の
節の位置の電界が強く励起されるため、食品１８の斜線
部の箇所がよく加熱される、加熱のピッチは導波管１４
の管内波長の約半波長となる。また移動体２０が導波管
１４内の位置Ｂに移動した場合は導波管１４内の定在波
はウ’のようになり図３ｃに示すように加熱箇所が４分
の１波長ずれた箇所がよく加熱される。従って、移動体
１８を位置Ａ、位置Ｂを切り替えて加熱することで導波
管１４の管内波の腹と節の加熱むらを補い合い図３ｄの
ように食品１８全体を均一に加熱をすることができる。

【００３２】このとき、梯子状の複数の開口部を持つ表
面波線路１６の開口部のピッチはλｇ／４以下にするこ
とで、導波管１４内の定在波をλｇ／４移動させたとき
表面波線路１６の金属部に遮られること無くλｇ／４ず
れた箇所に加熱パターンが現れる。

【００３３】また、導波管１４の長さを(2)式のように
することにより移動体２０が端面Ａにある場合と位置Ｂ
にある場合との食品８とのマイクロ波の整合がほぼ等し
くなるので、移動体２０が端面Ａにある時と位置Ｂにあ
る時とほぼ同一の時間配分で加熱できる。これを図４を
用いて説明すると、マグネトロン２から発振したマイク
ロ波は導波管１４中を伝送し、導波管１４端で反射して
定在波を作る。このときマグネトロンアンテナ２２は電
波を放射するので電界は強くなりまた反射端の金属面は
電界はゼロになるので導波管１４端は導波管１４長Ｌ
が、マグネトロンアンテナ２２で定在波の腹、導波管１
４端で定在波の節となるように(3)式（ｎは自然数）Ｌ＝（λｇ／４）・（２ｎ） (3) を満たすαの位置とするのがマグネトロン２との整合は
よい。逆に、位置αからλｇ／４離れた位置βにあると
きは整合が取りにくいといえる。今、均一加熱のため金
属板による移動体により導波管１４端をλｇ／４移動さ
せるためこの時に双方の位置の整合が同程度でない場合
双方の加熱時間に時間差が発生してしまう、両者をほぼ
同一時間で加熱するため、導波管１４端の位置はαとβ
の間にする、特にαからλｇ／８離れた位置γにするこ
とでλｇ／４移動した位置δでもほぼ同一な整合状態と
なる。

【００３４】また、端面Ａと位置Ｂの両位置の負荷との
整合が一致していない場合は、不一致の状態により端面
Ａと位置Ｂを適当に時間配分をすることで均一加熱を得
られるようにする。

【００３５】図５は他の実施例で、導波管１４内に金属
板の回転体３０が設置されたモーター３１によって回転
することで同様の効果を得るものである。この回転体３
０はｙ軸の周りに回転する。この回転体３０は管内波長
をλｇとしたとき、導波管端面からλｇ／４のところに
設置されている。この回転体３０は制御信号に従って回
転し、金属板よりなる回転体３０がｙ−ｚ面に平行もし
くはｘ−ｙ面に平行にある時のみマイクロ波を発振す
る、また一定周期にてマイクロ波を発振したまま連続的
に回転する。

【００３６】上記構成で、金属板よりなる回転体３０が
ｚ−ｙ面に平行な場合はマイクロ波は回転体３０を通過
し導波管１４の端面Ａで反射し、第一の実施例の移動体
が端面Ａにある場合と同様な加熱パターンとなる。また
回転体３０がｚ−ｙ面に平行な場合はマイクロ波は回転
体３０で反射し移動体が位置Ｂにある場合と同様な加熱
パターンとなる。従って、ｚ−ｙ面に平行な場合とｚ−
ｙ面に平行な場合を切り替えて加熱することで定在波の
腹と節の加熱むらを補い合い均一な加熱をすることがで
きる。

【００３７】また図６はさらに別の実施例で、導波管１
４の中に金属板４０が設置され駆動手段（図示せず）に
より直立状態と導波管面に密着した状態を適宜切り替え
ることで上記した同様の効果を得るものである。

【００３８】またこのとき、移動体や回転体をなす金属
板の大きさは実験により図７に示す表のような大きさで
効果があることを確認したため、ここでは金属板の幅が
導波管の幅の８６％金属板の高さが導波管の高さの８８
％としてある。

【００３９】図８は、また別の実施例を表したものであ
る。マグネトロン２から発振するマイクロ波は導波管１
４を伝送し、導波管１４に設けられた表面波線路１６に
より食品８を加熱する。導波管１４内には金属の移動体
２０が設置されており、導波管１４端面Ａ２と端面Ａ２
からλｇ／４の位置Ｂまで移動する。食品８は１内に設
けられた、低損失誘電体よりなるターンテーブル２３上
に乗せられ加熱されることによりさらに加熱むらをなく
すことができる。

【００４０】また、他の実施例として図１１のように導
波管２４に単一の屈曲した開口部２５を持つ交差指型の
表面波線路２６を持つものや、図１２のように導波管３
４に単一の開口部３５を持ち、導波管３４内にひだ付導
体板を持つ表面波線路３６も考えられる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の高周波加熱
装置によれば次のような効果が得られる。

【００４２】（１）導波管に可変手段を設けることで定
在波により加熱する場合の電波の腹と節による加熱むら
をなくすことができる。

【００４３】（２）表面波による加熱と定在波による加
熱を誘電体板の脱着または取り替えのみで簡単に切り替
えられる。

【００４４】（３）導波管内に配した可変手段を導波管
端部からλｇ／４の位置に設置するもしくは、導波管端
と導波管端からλｇ／４の位置とを移動し切り替えるこ
とで定在波で加熱したときの腹と節の加熱むらを補い合
うことができる。

【００４５】（４）本発明のような導波管の長さとする
ことで導波管内の可変手段による切り替えの際の整合に
差が発生せずほぼ同一の時間で可変手段を切り替えるこ
とで均一に加熱できる。

【００４６】（５）表面波線路のピッチをλｇ／４以下
にすることで導波管内の定在波が表面波線路の金属部に
遮られること無くλｇ／４移動した箇所に加熱パターン
が現れる均一加熱が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における高周波加熱装置の側
面断面図

【図２】同高周波加熱装置の要部切り欠き斜視図

【図３】（ａ）同高周波加熱装置による被加熱物の平面
図（ｂ）同高周波加熱装置の導波管内の定在波の波形図（ｃ）同高周波加熱装置による被加熱物の平面図（ｄ）同高周波加熱装置による被加熱物の加熱具合を示
す図

【図４】同高周波加熱装置の導波管の断面図

【図５】本発明の第２の実施例における高周波加熱装置
の要部切り欠き斜視図

【図６】本発明の第３の実施例における高周波加熱装置
の要部切り欠き斜視図

【図７】本発明の実施例における効果を表す図

【図８】本発明の第４の実施例における高周波加熱装置
の透視斜視図

【図９】本発明の第５の実施例における高周波加熱装置
の要部斜視断面図

【図１０】本発明の第６の実施例における高周波加熱装
置の要部斜視断面図

【図１１】従来の高周波加熱装置の側面断面図

【図１２】（ａ）高周波加熱装置のｚ方向電界強度分布
図（ｂ）高周波加熱装置のｘ方向電界強度分布図（ｃ）高周波加熱装置の要部斜視図

【符号の説明】

１加熱室２マグネトロン（マイクロ波発振器）１４導波管１５開口部１６表面波線路１７誘電体板１８加熱物２０移動体３０回転体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿波根明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加熱物を内部に収納する加熱室と、マイ
クロ波を発振するマイクロ波発振器と、前記マイクロ波
発振器から発するマイクロ波を加熱室に伝送する導波管
と、前記加熱室と前記導波管の境界に設けられた単一ま
たは複数の開口部と、前記導波手段に設けられた前記導
波手段の定在波の様態を変える可変手段とを有する構成
の高周波加熱装置。
【請求項２】可変手段としての導電性部材からなる移動
体と、前記移動体を駆動する駆動手段とを有し、前記移
動体はマイクロ波発振器と前記移動体との距離が変わる
ように往復移動自在の構成とした請求項１記載の高周波
加熱装置。
【請求項３】可変手段としての導電性部からなる回転体
と、前記回転体を回転駆動する駆動手段とを有し、前記
回転体はマイクロ波発振器と前記移動体との距離が変わ
るように往復移動自在の構成とした請求項１記載の高周
波加熱装置。
【請求項４】単一または複数の開口部が表面波線路をな
す請求項１または２または３記載の高周波加熱装置。
【請求項５】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を前記加熱室に伝送す
る導波管と、前記加熱室と前記導波管の境界に配された
表面波線路と、表面波線路上に誘電体板を有し前記誘電
体板の有無を切り換えて表面波による加熱と導波管内の
定在波による加熱を切り換える構成とした高周波加熱装
置。
【請求項６】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を前記加熱室に伝送す
る導波手段と、前記加熱室と前記導波手段の境界に配さ
れた表面波線路と、複数の誘電体を有し表面波線路上の
前記誘電体板を切り換えて表面波による加熱と導波管内
の定在波による加熱を切り換える構成とした高周波加熱
装置。
【請求項７】誘電体板を表面波線路上に脱着可能に設置
した請求項５または６記載の高周波加熱装置。
【請求項８】導波手段として導波管を用い、複数の開口
部を持つ梯子状の表面波線路を有する構成とした請求項
５または６記載の高周波加熱装置。
【請求項９】導波手段として導波管を用い、単一の開口
部を持つ交差指型の表面波線路を有する構成とした請求
項５または６記載の高周波加熱装置。
【請求項１０】導波手段として導波管を用い、単一の開
口部と前記導波管の中にひだ付き導体板を持つ表面波線
路を有する構成とした請求項５または６記載の高周波加
熱装置。
【請求項１１】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送する導
波管とを有し、マイクロ波発振器のアンテナから導波管
の加熱室側の端面までの長さＬを、前記導波管の管内波
長をλｇ、ｎを自然数としたとき、（λｇ／４）・（２ｎ）＜Ｌ＜（λｇ／４）・（２ｎ＋
１）なる関係を有する構成とした高周波加熱装置。
【請求項１２】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送する導
波管とを有し、マイクロ波発振器のアンテナから導波管
の加熱室側の端面までの長さＬを、前記導波管の管内波
長をλｇ、ｎを自然数としたとき、Ｌ＝（λｇ／４）・（２ｎ）＋（λｇ／８）なる関係を有する構成とした請求項１１記載の高周波加
熱装置。
【請求項１３】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、被加熱物を内部に収納する加熱室と、前記マイクロ
波発振器から発振するマイクロ波を加熱室に伝送する導
波管とを有し、前記導波管の管内波長をλｇとしたと
き、前記開口部のピッチがλｇ／４以下となる構成とし
た高周波加熱装置。
【請求項１４】導波管の管内波長をλｇとしたとき、移
動体を前記導波管の端面からλｇ／４の位置に配置した
請求項２または４記載の高周波加熱装置。
【請求項１５】導波管の管内波長をλｇとしたとき、回
転体を導波管の端面からλｇ／４の位置に配置した請求
項３または４記載の高周波加熱装置。