JPS59228395A

JPS59228395A - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JPS59228395A
Application number: JP10313283A
Authority: JP
Inventors: 公明山口; 楠木　悲; 等隆信江
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-06-08
Filing date: 1983-06-08
Publication date: 1984-12-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は１．Ｓ、Ｍ・（工業、科学、医事用）周波数帯
の一つである９１６石帯を高周波加熱源の発振周波数と
した高周波加熱装置にかかり、高周波発振器で発生した
高周波を加熱室へ導く給電回路の改善に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点従来の高周波加熱装置として広く民生用に用いられてい
る電子レンジの場合、そのほとんどがＩ、Ｓ、Ｍ、周波
数の一つである２４５Ｏｈｌｌｈ帯を利用しているが、
この周波数帯（２４５ｏＭｌｈ）を利用した場合と、比
較すると本発明にかかる９１５比帯を利用した場合法の
ような問題点がある。

次にその問題点について説明する。第１図は高周波加熱
装置の基本構成を示す概念図である。

高周波加熱装置は、基本的には高周波を発生する高周波
発振源１と被加熱物７を収納し加熱するための加熱室３
、高周波発振源１で発生した高周波エネルギーを加熱室
３へと導くための結合器であるアンテナ６の３部分から
成り立っている０高周がｉ発振源１で発生した高周波エ
ネルギーにより効率よく被加熱物７を加熱するためには
、高周波発振源１で発生した高周波を効率よく加熱室３
内に導き入れる必要があるがこのためには、被加熱物７
のある状態で高周波発振源１から加熱室３側を見た高周
波インピーダンスをできるだけ整合状態に近づけ反射の
ない」：うにするのが一般的な手段である。

しかし、この整合状態を実現するためには、１ずその周
波数もしくはその極近傍で、加熱室３を被加熱物７を含
んだ形で共振可能とし、さらに適当な結合器すなわちア
ンテナ６で励振してインピーダンスの整合状態を実現す
ることが必要となる。

一方加熱室３の共振周波数は、加熱室３が直方体で各辺
の長さをそれぞれＷ、Ｄ、Ｈとしたときｆ−（１／ｕ）
Ｘ！肩可τゴ曙石票・・・・・・式（１）で表わされる
。ここでε、μ、は加熱室３内の媒体の誘電率と透磁率
ｍ　、　ｎ　、　ｓは励振される共振モードの次数を示
す零又は正の整数である。式（１）が、加熱室３内の媒
体の誘電率εの関数であることからも予測されるように
、加熱室３である共振器の共振周波数やＱといった回路
定数は、中には入る負荷（被加熱物７）の量、形状、質
によって変化する９、ところで２４５０１１１ｊを利用した高周波加熱装置の
場合、民生用機器を考えてもその加熱室３０寸法は波長
１２濡に比較して十分太きい。従って励振加能な多数の
近接モードが存在するので、特定のモードを励振するの
は困難である代り、負荷が変−て共振周波数が変化して
も、多数のモートのいずれかが共振もしくはそれに近い
状態になり従って、適当に股引された１つのアンテナに
よりそれらのｍｏｄｌのいくつかが励振可能なため多少
負荷が変っても、高周波エネルギーは加熱室３内へ導か
れる。

これに対し、９１５ＭＩ＆の場合自由空間波長は、２４
晶則の自由空間波長１２１Ｊ−の約２．７倍の３３Ｃｍ
であるため同一寸法の加熱室３で共振しうるモードの数
は大巾に少なくなる。例えばＤ＝３６５ｍｍ、Ｈ＝　２
４０ｍｍ、Ｗ＝３６５ｍｍという寸法の共振器を考えた
場合、２４５Ｃ４を中心に±６％の周波数範囲に存在す
る共振可能なモード数は２７個存在するのに対し、９１
５肌を中心に±６係の周波数範囲ではｍ　、　ｎ　、　
ｓ　＝　１．０２とｍ　、　ｎ　、　ｓ　＝２．０１の
２個のみである。このことは９１５ｖｈの場合特定のモ
ード（この例の場合（１，０２）　　もしくは、（２，
０１）　　というモード）単独での励振はし易い代り、
給供される周波数がそのモードの共振周波数からずれた
場合、電気工学でいういわゆるインピーダンス整合が完
全に取れなくなって、加熱室２内へ高周波エネルギーが
入らなくなり、その分が高周波発振器１へ反射すること
になる。このことは単に高周波エネルギーの利用効率が
低下するということだけではなく、反射電力が限度を越
すと高周波発振器１に損傷を与えることになる。特に９
１５比を利用した高周波加熱装置の場合、周波数が低い
分生導体素子により高周波発振器１を構成することかよ
り容易になるが半導体素子は現在捷でのところ真空管素
子に比較し反射電力に対して非常に弱いという欠点を有
している。このような背景から９１６加帯を利用し、か
つ半導体素子を用いた高周波発振器１を具備した高周波
加熱装置の場合、第２図に示すように高周波発振器１と
アンテナ６０間に、サーキュレータ２を介在させる構成
を取るのが、一般的な手段である〇しかしなからこの構
成の場合、反射電力は全て無灰終端４に吸収されるため
、高周波発振器１１へ電波が反射しこれに損傷を与える
ということは避けうるが、高周波エネルギーの利用効率
の悪さそのものは改善されないだけでなく、反射電力に
応じた電力容量を有する無反射終端４を必要とする欠点
があった。

発明の目的本発明は、上記に説明した９１５加帯を利用しサーキュ
レータ全具備した高周波加熱装置において、負荷の変動
のために生ずる効率の低下を改善し、かつ従来不可欠で
あった無反射終端の省略を可能ならしめることを目的と
したものである。

発明の構成上記目的を達成するため、本発明の高周波加熱装置は、
サーキュレータのそれぞれ異なる開口端子に結合した複
数のアンテナにより加熱室を励振することにより、広い
負荷範囲で効率よく高周波エネルギーを加熱室の負荷に
吸収可能としたものである。

実施例の説明以下、一実施例に基づいて本発明を説明する。

第３図は本発明よりなる一実施例の基本構成図である。

サーキュレータ２は、３つの開口端子８、ａ、ｂ、ｃを
有しており、その働きは良く知られているように開口端
子８ａから入った電波は開口端子８ｂから出てゆき、開
口端子８ｂから入った電波は開口端子８ｃへ出てゆく、
同様に開口端子８Ｃかも入った電波は開口端子８ａへ出
てゆく。

上述のサーキュレータ２の働きに従って、本実施例を説
明する。高周波発振源１で発生した電波は開口端子８ｄ
よりサーキュレータ２に入ｐ、開１コ端子８ｂから出て
アンテナ６ｂを通って加熱室３内へ導かれる。ここで開
口端子８ｂからアンテナ６ｂ側を見たインピーダンスが
完全に整合している場合、全て電波は加熱室Ｓ内で吸収
されて反射はない。これに対し、整合していないときは
吸収されなかった残りの反射電力が再び開口端子８ｂを
通ってサーキュレータ２内に入り、今度は開口端子８Ｃ
から出てアンテナ６ｃｉ通って、再び加熱室３内へ導か
れる。ここで開口端子８Ｃからアンテナ６Ｃ側を見たイ
ンピーダンスが完全に整合しておれば、ここで電波は全
て加熱室３内で吸収される。もしここでも不整合があれ
ば、加熱室３内で吸収されなかった残りの電波は再び８
ｃｆ通って高周波発振器１へ戻ることに々る。

ここで２つのアンテナ６ｂ、６ｃは当然のことながら取
付位置が異なり、又場合によってはその形状、打法も異
なり、それぞれが異なる負荷条件で良いインピーダンス
整合が取れるように決定されている。槌って例えばアン
テナ６ｂが大きい負荷条件で、アンテナ６Ｃが小さい負
荷条件でそれぞれ整合もしくわそれに近い状態になって
いるとすると、大きい負荷の場合、電波はアンテナ６ｂ
によりほとんど加熱室３内で吸収される。一方、小さい
負荷の場合、アンテナ６ｂは整合から大きくずれている
ので電波の相当分が反射してサーキュレ〜り２の開口端
子２ｂに戻り、開口端子２ａｉ通じてアンテナ６ｃへ導
びかれる。アンテナ６ｃは小さい負荷で整合が取れるの
で、アンテナ６ｂで反射して来た電波のほとんどはここ
で加熱室３内で吸収されることになる。従って、負荷の
大きい場合も、小さい場合も、アンテナｅｂ、ｅｃのい
ずれかで効率よく加熱室３内に電波が導かれるため、最
終的に高周波発振器１に反射して戻って来る量はわずか
となる。

第４図は、本発明よりなる高周波加熱装置の他の実施例
で、ブーキュ１／−夕２として４つの開口端子を有する
ものを用い、これに対応して３つのアンテナ６ｂ、ｃ、
ｄを具備している。本実施例の場合、第３図で説明した
先の実施例よりさらに効率よく電波を加熱室３へ導入で
きることは明らかであろう。

第６図も本発明よりなる高周波加熱装置の他の実施例で
、第４図の場合と同様４つの開口端子を有するサーキュ
レータを用いているが、この場合２つのアンテナ６ｂ、
６ｃを用いても生ずる反射電波を、無反射終端４により
吸収し、高周波発振器１へ全く反射電力がゆかないよう
にしたものである。この場合、無反射終端４は必要とな
るが、その電力容量は、非常に小さなもので済むことは
先の説明から容易に理解できるであろう。。

以上の実施例の説明から理解されるように、本発明の構
成によれば、従来一つのアンテナで給電していた場合、
励振可能なモードや結合条件が限定されるために限られ
た負荷条件でしか効率の良い構成が不可能であったもの
が、広範囲の負荷に対して効率の良い構成が可能となる
。さらに従来不可欠で大きな容量を必要とした無反射終
端を省略するか、もしくは非常に小電力容量のもので済
ますことが可能となった。又その他、複数個所で給電し
ているために、加熱分布の改善にも効果期待される。

ここで念のために、つけ加えれば本発明の場合、サーキ
ュレータ２を介して高周波発振器１をアンテナ６に結合
しているので、上記のような効果が簡単に得られるが、
仮にサーキュレータを介さずに直接複数のアンテナで給
電した場合、各アンテナは高周波発振器１から見て並列
負荷となり、複数のアンテナを使用することにより、全
体としてかえって整合が悪化し、反射も増大する状態の
発することを注意する必要がある。

又」二記の説明において使用周波数帯として、工。

Ｓ、Ｍ周波数帯の１つである９１５石帯を考えたか、こ
の周波数帯は各国の電波利用状況により法律的に割当て
られたもので、一般にその帯域中として、９１５±１３
喝を採用している場合が多い。

本発明において、９１５ＭＩｈ帯と特に指定しているの
は、こうした法律上の背景によるもので、純技術的には
９１６朧の１．Ｓ、Ｍ、周波数帯から離れた９１５±１
００Ｍ程度の範囲まで本特許の構成方法は適用できる。

従って一部これ９１６計と多少異なる周波数帯域を採用
している国もあるが、こうした周波数帯でも全く同様に
本特許が成り立つことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波加熱装置の基本構成図、第２図はサーキ
ュレータを使用した高周波加熱装置の従来例の基本構成
図、第３図は本発明の一実施例の３つの開口端子を有す
るサーキュレータを具備した高周波加熱装置の構成図、
第４図、第６図は４つの開口端子を有するサーキュレー
タを有する本発明の他の実施例の構成図である。１・・・・・・高周波発振器、２・・・・・サーキュレ
ータ、３・・・・・・加熱室、４・・・・・無反射終端
、６・・・・・・アンテナ、７・・・・・・負荷。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱室励振用のアンテナと高周波発振器とを結合
する伝送線路にサーキュレータを介在させ、複数個の励
振用アンテナをサーキュレ〜りの各々異なった開口端子
に結合した高周波加熱装置。（→　少くとも４つ開口端子を有するサーキュレータを
使用し、これらの開口端子のうち、高周波発振器に結合
される１つ以外の全てに、各々励振用アンテナを結合し
た特許請求の範囲第１項記載の高周波加熱装置。（曇　少くとも４つの開口端子を有するサーキュレータ
を使用し、これらの開口端子のうち高周波発振器に結合
される１つの開口端子と、無反射終端の結合されるもう
１つの開口端子を除く全ての開口端子の全てに、各々励
振用アンテナを結合した特許請求の範囲第１項記載の高
周波加熱装置。