JPS5832239Y2 - 高周波加熱器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は表面波を用いた高周波加熱器に関するもので、
その主目的は表面波を励振する空間と励振された表面波
によって被加熱物を加熱する空間とを分離する構成を提
供するものである。

本考案の他の目的は簡単な構成により表面被加熱を達成
する構成を提供するものである。

本考案のさらに他の目的は表面波による加熱と通常のマ
イクロ波による加熱とを合成する手段を提供するもので
ある。

本考案のさらに他の目的は厚みのある被加熱物の充分加
熱しうる加熱効率の高い高周波加熱器を提供することで
ある。

本考案のさらに他の目的は一般の使用者が安全に取り扱
えるようにすることである。

表面波と呼ばれるマイクロ波の波動形態は、般には高周
波工学の各分野において応用されており、進行波管ある
いは伝送回路等に用いられている。

一般にマイクロ波の表面波は次のような特徴を持ってい
る。

（１） 表面波は、伝送方向に直角に方向には伝送系
の表面から離れるに従って、指数関数的にリアクティブ
な減少を示し、この方向への電力の伝播又は放射はない
。

（２）表面波は一般に光速度よりも遅い位相速度で伝播
する。

またこのような表面波を伝送する回路としては誘電体平
板、ひだ行導体平板等が知られている。

この表面波をマイクロ波加熱に応用する考えは従来から
あり、これらはいずれも表面波のもつ特徴（１）をたく
みに応用したもので、フィルムあるいは布等の薄物を連
続的に加熱する場合には有効であると考えられる。

しかしながらこれらは以下に示すような欠点を有してい
る。

第１図は歯形回路を用いた高周波加熱器の原理的断面図
で、Ｃは金属製の歯形回路、Ｂは高周波源で結合部Ｇに
より歯形回路に表面波を励振する。

この時、歯形相互間の結合は歯の先端付近Ａによって結
合される。

この種の加熱線路においては相互の歯形を電波的に結合
する空間Ａの部分に被加熱物りを配設することになるか
ら、被加熱物の状態等の変化によって、歯形相互の結合
状態が大きく変化するという欠点が考えら７れる。

従ってこのような表面波線路を家庭用に用いる場合、被
加熱物の形状、種類が不定であるから満足な動作をしな
くなるという欠点がある。

以上説明したように、 （１） 表面波線路が歯形であるから製作が困難であ
る。

（２）表面波を振板する空間と被加熱物を配置する空間
が同一であるから被加熱物の形状、種類等の変化に対応
することが困難である。

（３）薄物の連続加熱にしか使えない。

すなわち、表面加熱だけに頼るような実施例に番いては
、表面波の特徴（１）で示したように、エネルギーの分
布が表面波線路表面から離れるに従って指数関数的に減
少するから、被加熱物が厚い場合には電波のエネルギー
が充分に被加熱物内に侵入しない、従って被加熱物の表
面波線路側だけしか加熱されないという欠点を持ち、被
加熱物が薄いもの、布やフィルムしか加熱できないとい
うような欠点を有している。

また、他の実施例には、導波管形の表面波線路を用いた
高周波加熱器があり、この方式は第２図のような導波管
ＷＧの一壁Ｅの上に周期的にスリットＳを設けたもので
ラダー形表面波線路と呼ばれるものの一種である。

この場合フィルム状の被加熱物はスリットＳを覆うよう
に連続的に送られ、表面波を励振する電波電力は導波管
ＷＧの内部空間Ｆより供給されるので前記欠点２を改善
することができる。

しかしながら上記のような構成においては外部空間に放
出される電波エネルギーから人体を保護する方策が充分
でなく、誤って人体が表面波線路に接近する危険がある
。

さらに前記欠点３と同じく、厚みを有する食品等、種々
の被加熱物に対する対応策が本充分であるという欠点を
有している。

本考案は以上説明したような従来例の欠点を改善した表
面被加熱高周波加熱物を提供するものである。

以下本考案の各実施例について添付図面とともに説明す
る。

第３図、第４図において１はドア、２は本体、３はマグ
ネトロン、４は加熱室、５は被加熱物、９はマグネトロ
ンのアンテナである。

なお図の番号は他の図においても同一のものを示す。

７は金属板でその板には８に示すスリット状の穴がほぼ
周期的に設けられて表面波線路１４を形成している。

６は加熱室底板１０と金属板７とで形成される電波通路
の空間である。

本実施例に用いた表面波線路はラダー形回路の一種で、
ラダー形回路は、第２図のように導波管ＷＧの一側壁Ｅ
にスリットＳをほぼ等間隔にあけたものである。

一般にスリットのような電波的なインピーダンス素子が
周期的に配列された金属板上に表面波が励振されること
はよく知られていることである。

第２図と第３図、第４図の対応は、ＷＧの空洞Ｆが６に
対応し、Ｅが金属板７に、そしてスリットＳが８に対応
している。

本考案の構成によればマグネトロンのアンテナ３より発
射される電波は電波通路６を通り、周期的に設けたスリ
ット群３に表面波を励起する。

そして励起された表面波は、金属板７の近くに配置され
た被加熱物を加熱する。

この時、表面波の特徴（１）でのべたように、マイクロ
波のエネルギーは、この表面波線路１４より離れるに従
って指数関数的に分布する。

従ってマイクロ波エネルギーは、表面波線路上にのせら
れた被加熱物に集中される。

従来の通常の電子レンジのように、加熱室空間全域に電
波を放射する方式のように、被加熱物付近のエネルギー
密度が増加るために一般に加熱効率も増加する。

また、この集中度合は、スリット８の大きさ及びピッチ
を適当に選択することによって変えることができるので
、最も多く扱われる加熱物に適合するように設計すれば
良く、又、場合によっては、いろいろなパターンを形成
した表面波線路を用意しておき被加熱物の種類に応じて
アタッチメントとして取り換えて用いることができる。

又、実際上は、第５図のように金属板７の上にプラスチ
ック等の誘電体をかぶせて、スリット８を覆うほうが望
ましい。

以上説明したように、表面波を励起するための電波エネ
ルギーは表面波線路１４の外部に設けた電波通路６を通
って供給されるために、従来例の欠点２を改善すること
ができる。

また電波通路６を設けるもう１つの効果は、電波通路の
幅、高さ、長さを適当に選定して（加熱室との大きさと
の関係で）、電波通路６内に１つ以上の電波モードが存
在するようにすれば、各々のモードに対応して励起され
る表面波の状、態が異なるため、表面波線路１４上のエ
ネルギー密度が種々異なった状態を現出することができ
る。

と同時に、電波通路は加熱室を利用しているので表面波
以外の電波として加熱室空間４に放射される。

この現象を利用することによって、被加熱物の厚みが厚
い場合にも充分加熱することも可能である。

この場合にも、発振されたエネルギーの一部は表面波に
変換されて被加熱物付近に集中するから、加熱効率は向
上する。

又、マグネトロンの位置は実施例では端に寄っているが
もちろん中央においても本質的な差ではない。

同時に導波管によって給電する方法なども容易に考え得
るところの設計上の問題にすぎない。

以下第６図から第９図までに、本実施例に用いることが
できる代表的な表面波線路のパターンを図示している。

実際はこれを第８図のように円筒形もしくは角筒形など
の筒形に形成して用いる同図において、ハンチングした
部分は金属導電部材よりなり、スリット８が実質的に周
期的にあけられている。

もちろん、８の部分を金属で構成し、７の部分を誘電体
で構成しても同様の効果が期待できる。

またこれらスリットを覆うように、ガラス、プラスチッ
ク等で適当にカバーしても良く、またその製作法は板金
加工あるいはプリント基板等のエツチング、あるいは樹
脂にメッキする等の種々の既知の工作法を用いることが
できる。

第９図においては板金７にあけられたスリット８の部分
に板金７の先端を折り曲げて１３と成し、表面波の指向
性に対する考慮が拡われている実施例を示している。

以上各実施例から解るように、本考案に用いることがで
きる表面波線路は、金属部材が実質的に周期的に配列さ
れているものであれば何でも良く、またその配列は同一
平面に限らず立体的に配列されたものでも同様の効果が
生じることは当業者であれば容易に推察ができる。

また周期構造を持たない単なる誘電体板だけでも表面波
線路として用いることができる。

本考案の特徴は任意の位置に表面波線路を配置すること
ができるので特に加熱の密度を高めたい部分のみに表面
波線路１４を配置することができる。

一般に牛乳びんや“トンクリ”のようなたてに長いもの
を普通の電子レンジで加熱した場合には上部首の部分の
み早く加熱される欠点がある。

これを改善したのが本考案であり、びんの底部付近に表
面波線路１４を配設し、この部分の加熱密度を向上させ
たものである。

このように表面波線路１４の背部に電波通路６を形成し
た状態で表面波線路１４を任意所望の形状に配設するこ
とによって任意の部分の加熱密度を変化させることがで
きる。

さらに、本考案は表面波線路そのものが、可動しうるの
で、マグネトロン、加熱室との相対的動きにより、表面
波線路から励振する電波状態そのものを変えることがで
き、従って被加熱物の加熱の均一化がはかれる。

以上説明した各実施例においては全て加熱室。

加熱室開口部及びこの開口を閉じるドアとを有している
。

これは人間の手等が誤って電波が放射される空間に接近
しないように行なった配慮であり、このような箱体を形
成することによって一般家庭の人々が安心して使用でき
るという大きな効果を有している。

もちろん、設計によって、全て表面波だけになっていれ
ば加熱室壁及び１ドアは全部分とも金属である必要は全
くなく、その一部分をプラスチック等の誘電体で形成す
ることも可能である。

しかしながらこの場合にも電波通路を形成する部分の少
なくとも一部は金属にする必要があろう。

さらに安全性を増すために、ドア周辺部には周知の電Ｍ
蔽装置を用いたり、あるいはドア開閉に連動した安全ス
イツチを用いることも必要であろう。

さらに表面波線路を金属で構成し、さらに加熱室壁も金
属で構成した場合には、上記線路と上記壁とが接近もし
くは接触する部分には火花放電等が生じて不都合となる
場合があるが、こういうことを防ぐために表面波線路の
端部を樹脂等でコーティングしたり、線路と壁との間に
誘電体を挿入したりあるいは線路と壁とを溶接、あるい
はネジ止め等をして上記不都合を解消する必要が生じる
かもしれないが、こういうことは当業者であれば容易に
解決できる問題である。

【図面の簡単な説明】

第１図は歯形回路を用いた高周波加熱器の原理説明図、
第２図はラダー形表面波線路の要部斜視図、第３図は本
考案の一実施例を示す高周波加熱器の一部切欠外観斜視
図、第４図は同側面断面図、第５図は同表面波線路の断
面図、第６図、第７図。 第８図および第９図ａ、ｂは同表面波線路の各実施例を
示す図である。 １・・・ドア、 ２・・・本体、 ３・・・マグネトロン、 ４・・・ 加熱室、 １４・・・表面波線路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被加熱物を出入れするためのドアを有しかつ上記ドア閉
   成時には外部と電波的に実質的に隔離させる加熱室を有
   する構成とし導電性部材が実質的に周期的に配設された
   表面波線路を筒状に形成しこの表面波線路を必要に応じ
   て被加熱物の近くに配設自由にした高周波加熱器。