JPH0945474A - 高周波加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱むらの発生を防止し得る高周波加熱器を
提供する。 【解決手段】 分散室５内には攪拌羽21が回転軸22によ
って枢支してあり、該回転軸22及び攪拌羽21は図示しな
い駆動装置によって回転駆動されて、分散室５内を伝播
するマイクロ波を攪拌する。均一化されたマイクロ波は
金属板６に周期的に開設されたスロット16，16，…とマ
イクロ波的に結合して表面波を生成し、生成した表面波
によってガラス板７上に載置された被加熱物Ｓを加熱す
る。金属板６のスロット16，16，…の寸法は、金属板６
の中央では大きく、縁部に向かうに従って小さくしてあ
り、これによって被加熱物Ｓは平面的に均一に加熱され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面波によって被加
熱物を加熱する高周波加熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、特開昭53−21729 号公報に記載
された従来の高周波加熱器を示す部分破断斜視図であ
り、図８は図７に示した高周波加熱器の側断面図であ
る。直方体形状の加熱室31の正面には被加熱物Ｓを出入
する出入口51が開設してあり、該出入口51はドア50によ
って閉塞されるようになっている。加熱室31内には被加
熱物Ｓを載置する金属板36が出入口51の下端と同じ高さ
となるように着脱自在に設けてあり、金属板36には加熱
室31の所定距離を隔てて一列に開設した複数のスロット
46，46，…が複数列平行に形成してある。

【０００３】加熱室31の底板32の一側部下方にはマイク
ロ波を励起するマグネトロン33が配してあり、該マグネ
トロン33の上部に連結してあるアンテナ34は底板32を貫
通して金属板36及び加熱室31の底部によって形成される
導波部35内に突出している。

【０００４】マグネトロン33によって励起されたマイク
ロ波は、アンテナ34から導波部35内に放射され、金属板
36に開設されたスロット46，46，…とマイクロ波的に結
合して表面波をスロット46，46，…の近傍に励起し、金
属板36上に載置された被加熱物Ｓを加熱する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように表面波を利
用する従来の高周波加熱器にあっては、表面波によって
生じた被加熱物の内部熱は、被加熱物の中央付近では全
周方向に伝えられるが、被加熱物の周縁部では伝えられ
る方向が限られるため、周縁部で畜熱され、被加熱物の
中央部より周縁部の方が過剰に加熱される加熱むらが生
じるという問題があった。また、表面波による被加熱物
の加熱は被加熱物の底部に集中するため、比較的嵩が高
い被加熱物ではその上下で加熱むらが生じるという問題
があった。

【０００６】本発明はかかる事情に基づいてなされたも
のであって、その目的とするところは表面波を生成する
複数のスロットが開口された導体板の前記スロットの寸
法を、導体板の中央では大きく、縁部に向かうに従って
小さくすることによって、導体板の表面に発生する電界
を導体の縁部より中央で多くし、被加熱物の平面的な加
熱むらの発生を防止し得る高周波加熱器を提供すること
にある。

【０００７】また、他の目的とするところは、被加熱物
を載置する載置板に設けた移動板の下面に、移動板が降
下したときに導体板に開口したスロット内に進入する導
体の凸部を設けることによって、該スロットをアンテナ
として高周波を放射させ、被加熱物の上下の加熱むらの
発生を防止し得る高周波加熱器を提供することにある。
同様に、被加熱物を載置する載置板に設けた移動板の下
面に、移動板が降下したときに導体板に開口したスロッ
トに設けたチョーク部の溝内に進入する凸部を設けるこ
とによって、チョーク部の高周波阻止能を無くして高周
波を放射させ、被加熱物の上下の加熱むらの発生を防止
し得る高周波加熱器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る高周波加
熱器は、複数のスロットが開口された導体板で一部を形
成してある導波部へ、マグネトロンで発振した高周波を
供給して表面波を生成し、前記導体板が配された加熱室
内の被加熱物を前記表面波で加熱する高周波加熱器にお
いて、前記スロットは、その寸法を、前記導体板の中央
では大きく、縁部に向かうに従って小さくしてあること
を特徴とする。

【０００９】スロットの寸法が大きい場合、導体板の表
面に発生する電界が強く、被加熱物の加熱力が大きい。
第１発明にあっては、スロットの寸法を、導体板の中央
では大きく、縁部に向かうに従って小さくしてあるた
め、導体板の中央上に配された被加熱物は導体板の中央
では強く加熱され、縁部に向かうに従って弱くなる。一
方、加熱によって被加熱物に加えられた熱は、被加熱物
の中央から縁部へ導伝しそこに蓄えられるため、被加熱
物の中央部と縁部との加熱むらが防止される。

【００１０】第２発明に係る高周波加熱器は、複数のス
ロットが開口された導体板で一部を形成してある導波部
へ、マグネトロンで発振した高周波を供給して表面波を
生成し、加熱室に配置され、前記導体板によって支持さ
れた載置板上に載置した被加熱物を、前記表面波で加熱
する高周波加熱器において、前記載置板には穴が形成し
てあり、該穴には被加熱物を載置し、弾性部材で支持さ
れた移動板が上下移動自在に嵌合してあり、移動板の下
面には、該移動板が降下したときに前記スロット内に進
入する導体製の凸部が設けてあることを特徴とする。

【００１１】平面的で比較的軽い被加熱物が移動板に載
置されると、移動板は降下せず、被加熱物は表面波によ
って加熱される。嵩高で比較的重い被加熱物が移動板に
載置されると、該被加熱物の重量で移動板が降下し、移
動板の下面に設けた導体製の凸部がスロット内に進入す
る。該凸部がスロット内に進入すると、そのスロットで
は表面波が生成されなくなり、被加熱物の底部に加熱が
集中しなくなる一方、スロットに進入した導体製の凸部
がアンテナとして導波部内の高周波を被加熱物に放射す
るため、被加熱物の上下方向の加熱むらが防止される。

【００１２】第３発明に係る高周波加熱器は、複数のス
ロットが周期的に開口された導体板で一部を形成してあ
る導波部へ、マグネトロンで発振した高周波を供給して
表面波を生成し、加熱室に配置され、前記導体板によっ
て支持された載置板上に載置した被加熱物を、前記表面
波で加熱する高周波加熱器において、前記載置板には穴
が形成してあり、該穴には被加熱物を載置し、弾性部材
で支持された移動板が上下移動自在に嵌合してあり、前
記導体板の移動板に対向する部分には前記スロットとは
異なるスロットが開設してあり、該スロットにはその周
囲を囲む溝を備えるチョーク部が設けてあり、移動板の
下面には、該移動板が降下したときに前記溝内に進入す
る凸部が設けてあることを特徴とする。

【００１３】導体板に周期的に開口されたスロットは表
面波を生成し、それとは異なるスロットからは該スロッ
トを通過して高周波が被加熱物に放射される。一方、ス
ロットの周囲を囲む溝を備えるチョーク部は、溝の深さ
を、例えば導波部内に生じる定在波の波長λの１／４に
しておくと、該スロットを高周波が通過することを阻止
する。そのため、嵩高で比較的重い被加熱物が移動板に
載置されると、該被加熱物の重量で移動板が降下し、移
動板の下面に設けた凸部がチョーク部の溝内に進入し
て、チョーク部による高周波阻止能が無くなって当該ス
ロットから被加熱物へ高周波が放射され、被加熱物の上
下方向の加熱むらが防止される。一方、平面的で比較的
軽い被加熱物が移動板に載置されると、移動板は降下し
ないため高周波はチョークによって阻止されて被加熱物
に放射されず、被加熱物は表面波によって加熱される。

【００１４】第４発明に係る高周波加熱器は、第１，第
２又は第３発明において、前記導波部内には高周波を攪
拌する攪拌装置が設けてあることを特徴とする。これに
よって、導波部内の高周波は均一になり、被加熱物の加
熱むらが更に防止される。

【００１５】第５発明に係る高周波加熱器は、第１，第
２又は第３発明において、前記導波部内には、電界強度
又は壁面温度等，高周波による導波部の状態を検出する
センサが設けてあることを特徴とする。

【００１６】このセンサの検出値に基づいて、被加熱物
の負荷に応じた高周波の出力に制御することができる。
平面的で軽い被加熱物であるにも拘らず高出力で加熱さ
れた場合、表面波によって被加熱物の表面が過大に加熱
され、その部分が過剰にこげるという問題がある。この
場合、導波部内の電界強度及び壁面温度が高くなり、セ
ンサの検出値が所定値より高くなるため、検出値が所定
値になるように出力を低下することによって、過剰にこ
げることが防止される。

【００１７】一方、嵩高で重い被加熱物にも拘らず低出
力で加熱された場合、高周波の放射量が少なく、上下方
向の加熱むらが十分に改善されない。この場合、導波部
内の電界強度及び壁面温度が低くなり、センサの検出値
が所定値より低くなるため、検出値が所定値になるよう
に出力を増大することによって、前記加熱むらが防止さ
れる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る高周
波加熱器の要部を示す正断面図であり、図中１は直方体
形状の加熱室である。加熱室１内には該加熱室１の底面
から所定距離を隔てて複数のスロット16，16，…が開口
してある金属板６が底面と平行に取付けてあり、金属板
６上には被加熱物Ｓを載置するガラス製の載置板７が配
置してある。

【００１９】加熱室１の底面近傍の側面には底面と金属
板６との間の寸法と同じ寸法の穴が開設してあり、該穴
の周囲には導波管２の一端が連結してある。導波管２の
他端近傍にはマイクロ波を発生させるマグネトロン３が
取付けてあり、マグネトロン３から延設したマイクロ波
放射用のアンテナ４が導波管２内に突出している。そし
て、アンテナ４から発射されたマイクロ波は、導波管２
を介して加熱室１の底部及び金属板６で囲まれた分散室
５に導かれ、分散室５内を伝播してその全域に伝えられ
る。

【００２０】分散室５内には攪拌羽21が回転軸22によっ
て枢支してあり、該回転軸22及び攪拌羽21は図示しない
駆動装置によって回転駆動されて、分散室５内を伝播す
るマイクロ波を攪拌する。これによって、分散室５内の
マイクロ波は均一化され、金属板６の全面に均一に供給
される。このマイクロ波は金属板６に周期的に開設され
たスロット16，16，…とマイクロ波的に結合して表面波
を生成し、生成した表面波によって載置板７上に載置さ
れた被加熱物Ｓを加熱する。

【００２１】分散室５の内壁面には、マイクロ波センサ
又は温度センサ等のセンサ14が取付けてあり、前述した
マグネトロン３の出力はセンサ14の検出信号に基づいて
制御されるようになっている。つまり、被加熱物Ｓによ
る負荷が大きい場合は、センサ14の検出信号は小さいの
でマグネトロン３の出力を大きくし、逆に被加熱物Ｓに
よる負荷が小さい場合は、センサ14の検出信号が大きい
のでマグネトロン３の出力を小さくする。これによっ
て、被加熱物Ｓはその負荷に応じて加熱されるため、表
面波の過大な加熱によって生じる過剰な表面こげが防止
される。また、過大な加熱よる無駄な消費電力が低減さ
れ、無負荷時の事故が防止される。また、センサ14は分
散室５内に配設してあるため、被加熱物Ｓの加熱によっ
て生じる汚れがセンサ14には付着せず、誤検出及び故障
等が防止される。

【００２２】図２は表面波を生成する金属板６を示す斜
視図である。平面視が略正方形の金属板６には、それぞ
れ寸法を異ならせて矩形状に開設した複数のスロット1
6，16，…を互いに所定距離を隔てて一列に形成し、そ
れを所定ピッチとなるように複数列設けてある。これら
スロット16，16，…間の距離及びピッチは表面波を生成
するように定めてある。

【００２３】各列に備えられたスロット16，16，…の個
数は、金属板６の一辺からこれに対向する他辺に向かう
に従って増加し、金属板６の略中央の列で最大となった
後に徐々に減少している。また、各列のスロット16，1
6，…の寸法は、加熱室１の奥行きの方向の寸法が全て
同じであり、また、これと直交する方向の寸法が、金属
板６の中央の位置にあるものが最も長く、中央から離れ
るにつれて短い。

【００２４】スロット16，16，…によって生成される表
面波の電界は、スロット16の寸法が大きいほど強いた
め、金属板６にあっては、表面波の電界は、スロット16
の個数が多くその寸法が大きい中央部で強く、スロット
16の個数が少なくその寸法が小さい縁部に向かうにつれ
て弱くなる。これによって、前述した如き平面的な加熱
むらが防止される。なお、図２においてはスロット16，
16，…の形状を矩形にしてあるが、本発明はこれに限ら
ず楕円形，長円形，又は円形等であってもよいことはい
うまでもない。

【００２５】図３は本発明に係る他の高周波加熱器の要
部を示す正面断面図であり、被加熱物の負荷量によって
その加熱態様を変更するようにしてある。また、図４は
図３に示した高周波加熱器の部分斜視図である。載置板
７の中央には円形の穴7aが設けてあり、金属板６の穴7a
に対向する部分には円形の複数のスロット17，17，…が
周期的に設けてあり、また樹脂又はセラミックス等のマ
イクロ波に影響を与えないバネ11，11，…が穴7aと同心
状に配置してある。穴7aには該穴7aと略同じ直径であり
ガラス製の移動板８が嵌合してあり、移動板８はバネ1
1，11，…によって上下移動自在に支持されている。移
動板８の下面にはスロット17，17，…に対向して、該ス
ロット17，17，…の直径と略同じ直径である円柱状の金
属導体９，９，…複数が垂下してあり、移動板８が下に
移動した場合、金属導体９，９，…はスロット17，17，
…内に進入するようになっている。

【００２６】図５は図３に示した高周波加熱器の部分拡
大側断面図であり、移動板８上に被加熱物Ｓを載置した
状態を示している。移動板８はその上になにも載置して
いない無負荷のときは載置板７と面一であるが、この移
動板８上に被加熱物Ｓを載置すると、移動板８は被加熱
物Ｓの重量に応じて無負荷時の位置から下方へ押し下げ
られ、移動板８の下面に設けられた金属導体９，９，…
が金属板６のスロット17，17，…内に進入される。

【００２７】金属導体９，９，…の下端は被加熱物Ｓの
重量に応じて拡散室５内に突出し、拡散室５内に拡散さ
れたマイクロ波は金属導体９，９，…をアンテナとして
該金属導体９，９，…から被加熱物Ｓへ放射される。こ
のため、被加熱物Ｓの嵩が比較的高い場合であっても上
下の加熱むらが防止される。また、拡散室５の内壁に設
けたセンサ14（図１参照）の検出信号に基づいて、金属
導体９，９，…から被加熱物Ｓへ放射されるマイクロ波
の出力が適度に制御されるため、被加熱物Ｓの上下の加
熱むらが更に防止される。一方、被加熱物Ｓが平面的で
ある場合は、その重量が比較的軽いので移動板８は降下
せず、金属導体９，９，…がスロット17，17，…内に挿
入されないため、被加熱物Ｓは表面波で加熱される。

【００２８】図６は本発明に係る更に他の高周波加熱器
の要部を示す側断面図であり、チョーク構造によってマ
イクロ波の放射を調整している。金属板６の移動板８に
対向する部分には、表面波を生成すべく周期的に開口さ
れた円形のスロット17，17，…と、これらと位置を異な
らせて周期的でないように開口した円形のスロット15，
15，…とが設けてある。このスロット15，15，…には円
筒状のチョーク部19，19，…の一端が連結してあり、チ
ョーク部19，19，…の他端は拡散室５内に突出してい
る。チョーク部19，19，…には溝20，20，…がスロット
15，15，…と同心状に設けてあり、溝20，20，…の深さ
は拡散室５内に発生する定在波の波長λの１／４にして
ある。そして、移動板８の下面には溝20，20，…に内嵌
するガラス筒部材18，18，…が設けてある。

【００２９】このような高周波加熱器にあっては、嵩高
で比較的重い被加熱物が移動板８に載置されると、該被
加熱物の重量で移動板８が降下し、移動板８の下面に設
けたガラス筒部材18，18，…がチョーク部19，19，…の
溝20，20，…内に進入する。これによって、チョーク部
19，19，…はマイクロ波を阻止することができなくな
り、拡散室８に導入されたマイクロ波はスロット15，1
5，…を通過して被加熱物へ放射され、被加熱物の上下
方向の加熱むらが防止される。また、拡散室５の内壁に
設けたセンサ14（図１参照）の検出信号に基づいて、ス
ロット15，15，…を通過して被加熱物Ｓへ放射されるマ
イクロ波の出力が適度に制御されるため、被加熱物Ｓの
上下の加熱むらが更に防止される。一方、被加熱物Ｓが
平面的である場合は、その重量が比較的軽いので移動板
８は降下せず、ガラス筒部材18，18，…がチョーク部1
9，19，…の溝20，20，…内に進入されないため、マイ
クロ波はチョーク部19，19，…によって阻止され、被加
熱物Ｓはスロット17，17，…で生成された表面波で加熱
される。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した如く、第１発明に係る高周
波加熱器にあっては、スロットの寸法を、導体板の中央
では大きく、縁部に向かうに従って小さくしてあるた
め、導体板の中央上に配された被加熱物は導体板の中央
では強く加熱され、縁部に向かうに従って弱くなる。一
方、加熱によって被加熱物に加えられた熱は、被加熱物
の周縁部に蓄えられるため、被加熱物の中央部と縁部と
の加熱むらが防止される。

【００３１】第２及び第３発明に係る高周波加熱器にあ
っては、被加熱物が平面的で比較的軽いものである場合
は表面波によって加熱し、被加熱物が嵩高く比較的重い
ものである場合はマイクロ波の直接放射によって加熱す
るため、被加熱物の状態に応じて加熱むらを防止しつつ
被加熱物を加熱することができ、また加熱効率が高い。

【００３２】第４発明に係る高周波加熱器にあっては、
均一な高周波を供給することができ、被加熱物の加熱む
らが更に防止される。

【００３３】第５発明に係る高周波加熱器にあっては、
センサの検出値に基づいて、高周波の出力の制御を行う
ことができ、空運転の防止，消費電力の低減等が図れ
る。また、センサは被加熱物とは誘電体板によって分離
されているため、被加熱物の加熱によっても汚れず、検
出の信頼性が保たれる等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高周波加熱器の要部を示す正断面
図である。

【図２】表面波を生成する金属板を示す斜視図である。

【図３】本発明に係る他の高周波加熱器の要部を示す正
面断面図である。

【図４】図３に示した高周波加熱器の部分斜視図であ
る。

【図５】図３に示した高周波加熱器の部分拡大側断面図
である。

【図６】本発明に係る更に他の高周波加熱器の要部を示
す側断面図である。

【図７】従来の高周波加熱器を示す部分破断斜視図であ
る。

【図８】図７に示した高周波加熱器の側断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱室 ２ 導波管 ３ マグネトロン ５ 分散室 ６ 金属板 ７ 載置板 １４ センサ １６ スロット ２１ 攪拌羽 ２２ 回転軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のスロットが開口された導体板で一
   部を形成してある導波部へ、マグネトロンで発振した高
   周波を供給して表面波を生成し、前記導体板が配された
   加熱室内の被加熱物を前記表面波で加熱する高周波加熱
   器において、 前記スロットは、その寸法を、前記導体板の中央では大
   きく、縁部に向かうに従って小さくしてあることを特徴
   とする高周波加熱器。
2. 【請求項２】 複数のスロットが開口された導体板で一
   部を形成してある導波部へ、マグネトロンで発振した高
   周波を供給して表面波を生成し、加熱室に配置され、前
   記導体板によって支持された載置板上に載置した被加熱
   物を、前記表面波で加熱する高周波加熱器において、 前記載置板には穴が形成してあり、該穴には被加熱物を
   載置し、弾性部材で支持された移動板が上下移動自在に
   嵌合してあり、移動板の下面には、該移動板が降下した
   ときに前記スロット内に進入する導体製の凸部が設けて
   あることを特徴とする高周波加熱器。
3. 【請求項３】 複数のスロットが周期的に開口された導
   体板で一部を形成してある導波部へ、マグネトロンで発
   振した高周波を供給して表面波を生成し、加熱室に配置
   され、前記導体板によって支持された載置板上に載置し
   た被加熱物を、前記表面波で加熱する高周波加熱器にお
   いて、 前記載置板には穴が形成してあり、該穴には被加熱物を
   載置し、弾性部材で支持された移動板が上下移動自在に
   嵌合してあり、前記導体板の移動板に対向する部分には
   前記スロットとは異なるスロットが開設してあり、該ス
   ロットにはその周囲を囲む溝を備えるチョーク部が設け
   てあり、移動板の下面には、該移動板が降下したときに
   前記溝内に進入する凸部が設けてあることを特徴とする
   高周波加熱器。
4. 【請求項４】 前記導波部内には高周波を攪拌する攪拌
   装置が設けてある請求項１，２，又は３記載の高周波加
   熱器。
5. 【請求項５】 前記導波部内には高周波による導波部の
   状態を検出するセンサが設けてある請求項１，２，又は
   ３記載の高周波加熱器。