JPS6035990Y2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高周波加熱装置における、高周波の加熱室へ
の給電装置に関するもので、長寿命の高出力型高周波加
熱装置を得ることを目的としている。

近年加熱効率の高さ、加熱時間の短縮等に大いなる効果
を有するものとして、高周波により食品の加熱を行なう
高周波調理器が脚光をあびており、種々の用途に応じて
、多数の種類のものが実用に供されている。

その中で特に加熱時間の短縮を目的として装置の高出力
化がはかられて来つつある。

しかしながらこの出力増加にともなって、装置の寿命の
短縮という現象が生じてきた。

原因は高周波発生装置として用いられる、マグネトロン
の故障によるものであった。

オーブン出力が、ＩＫＷをこす装置において、時として
数ケ月でこのマグネトロンが、発振不能となってしまう
ことがあった。

すなわち、これらの装置にあっても、従来の５〜６００
Ｗの加熱出力をもつものと基本的に同様な構造のマグネ
トロンに対し、単に入力電力を増加させ、冷却風の増加
を行なった程度であったため、マグネトロンの各部の損
失エネルギーの増加にともないアンテナ部、アノードブ
ロック、ストラップリング等の温度上昇が激化し、この
熱による各部の伸び量の増加から、固定部分（例えばス
トラップハングとベイン）の部分ニ、過度の応力が印加
される様になり、繰返し使用することにより、ついには
この固定部分近傍が脆性破壊してしまうとゆうものであ
った。

高周波加熱装置に使用されるマグネトロンは、その発振
周波数の規定により、空洞共振器の寸法がほぼ固定化さ
れ、構造上有利と思われる各部寸法を大きくすることが
困難な場合が多い。

そのため、前述のごとく高出力化すると短寿命となると
いう事がある程度いい得てくる訳である。

もちろん冷却風の増加も本体の占める体積に限度があり
むやみに大きな冷却ファンを用いることはできない。

本考案は、かかる不具合を排する事を目的としたもので
、マグネトロンの損失が大きい負荷状態すなわち非常な
軽負荷の場合、少なくともオーブンインピーダンスがマ
グネトロンに対し、整合する構成を設けたものである。

以下その一実施例について添付図面とともに説明を記す
。

第１図及び第２図は本発明における実施例の構成を示す
ものである。

本体（図示せず）中に、加熱室１を形成する上板２、左
、右の側板３，３′、底板４、後板５、被加熱物６の出
し入れを可能とする開口と、開口に対向して高周波の遮
蔽を行なう扉（図示せず）を設けた、前板７を設ける。

上板２の内側近傍には前記加熱室の前後方向。

左右方向の中心点を軸として回転する電界攪拌翼８を設
け、電動機８′により高周波加熱を行なっている間回転
せしめる構成としている。

さらに上板２には、以下述べる位置に、２個の高周波発
生装置としてのマグネトロン９，９′のアンテナ１０．
１０’および整合用の４個の金属性の丸棒１１，１１’
および１２，１２’が設けられている。

加熱室１の寸法は均一加熱を目的としてλ＝” ＋
” ＋σｙの計算より所定の発振周波ｗ Ｄ
ｈ 数に対しｍ＝３、ｎ＝５．１＝０のモードが立ち易い寸
法としてＷ ＝ ４０６、Ｄ ＝ ３４２、ｈ ＝ ３
０３とし、側板３−３′、後板５の各部には必要に応じ
て高周波電界に影響を与えない程度の座オシ加工（深さ
１〜２７ｒｒＩｎ）を行ない壁面の機械的強度を増して
いる。

マグネトロンは、１個当りの損失量を減すべく２個を使
用し、それぞれのアンテナ１０．１０’を加熱室１の前
後方向の中心線上に左右対称に加熱室内に直接設けた。

そしてその左右方向の位置は、常用される被加熱物６の
量（水負荷にて１００〜２０００ｃｃ ）において、イ
ンピーダンス的にほぼ整合状態となる位置で、しかも３
−５．０モードが立ちやすい位置を求めた本実施例にお
いては、側板３とアンテナ１０の距離を２１ｍｍとして
いる。

（３′と１０′も同値）又被加熱物６はその載置にかか
る受皿１３により底板４上に設置している。

従来よりなされた構成は上記によるのみで常用負荷のみ
について一応整合を調整したものであり、このときのオ
ーブンインピーダンスを測定すると第３図のａに示すご
ときものであった。

すなわち第３図ａは丸棒なしの場合でイはマグネトロン
のシンク位相、口はアノード温度が１６０°Ｃの部分、
ハはアノード温度２６０℃の部分である。

つまり常用負荷時のみ、整合に着目していたため、結果
的に負荷状態が大幅にかわってしまう空焚（無負荷）時
や、軽負荷（水負荷に換算した場合１０〜１００ｃｃ程
度）時には無共振でしかも整合がとれなくなりその結果
、整合ロスが増大し、マグネトロンの温度の上昇、さら
に高出力化により当初述べた様な寿命の低下を生じるこ
とが伴明した。

逆に従来常用と考えられた負荷状態よりもさらに軽負荷
での使用がなされることも伴明した。

水負荷２１で最良の動作点を設定した場合数十種の被加
熱物を選択し、個々の加熱状態でのマグネトロンアンテ
ナより見たインピーダンスを測定すると、ＶＳＷＲ値で
寿命低下を大幅に助長する１０をこすものが種々発生し
たのである。

そこで本発明においてはかかる事態に対策すべく以下の
ごとき構成を新たに設けた。

その１つは上板２より加熱室内に突出させた４個の金属
性丸棒１１．−１１’、１２．１２’である。

この丸棒１１．１１’、１２，１２’のそれぞれの位置
は、前述の電界攪拌翼８の回転の中心よりの距離が等し
く、かつ１１と１２．１１’と１２′は加熱室中心から
みて前後方向に対し対称な位置とし、さらに同様に１１
と１１’、１２と１２′は左右方向に対し対称な位置で
しかも前記の加熱室１内に生じる３−５−０モードが空
焚のときにも、生じる様な（マグネトロン９−９′の位
置で常用負荷で３−５−〇のモードが立つ様にしている
）位置に固定し、その径の高さによりインピーダンスを
調整しく径＝φ１２高さｈ＝２６）を用いて電界攪拌翼
８が回転時最大ＳＷＲが７を過さない様にした。

なお第３図すは丸棒有りの場合であってイはマグネトロ
ンのシンク位相、口はアノード温度１６０℃の部分、ハ
はアノード温度１８０°Ｃの部分である。

さらに底板４は無負荷時により整合がとれやすくするた
め、シボリ深さを計算式に合いやすい形状、すなわち、
電界に影響をあたえない程度の深さく約２ｍｍ以下）と
した。

以上を従来の加熱室の構成に追加することで以下のごと
き効果を得て、当初の目的を遠戚することができた。

すなわち、軽負荷および無負荷すなわち空焚時の加熱室
１のもつインピーダンスを、３−５−０という１つの共
振モードを立てながら、定在波比の低い値とすることで
、マグネトロン内部の局部的な温度上昇をおさえ、比較
的均一に、どの部分も同様に温度上昇する様にした。

その結果部分的に丸棒なしの状態では無負荷運転時のマ
グネトロン温度として２６０℃のものが、１８０℃まで
低減し、各部の熱ストレスのかかり具合を大幅に低減さ
せることができた。

この状態を第３図ａ、 ｂに示す。

従来のマグネトロンの寿命が３０００回加熱で破壊に達
していたものが２ＫＷという高出力で、２万回の使用後
も初期状態とほとんど変化がない状態を得ることができ
たのである。

ここで、従来より水負荷として換算した場合１００〜２
１と考えられていた被加熱物に対する丸棒の影響につい
て述べる。

この場合、被加熱物とマグネトロン９との結合が、この
丸棒１１，１２との結合よりもはるかに強力で被加熱物
を載置した状態でのオーブンインピーダンスは、丸棒１
１．１２の有無にほとんど無関係である。

従来この種の加熱室１の構成において、整合用として金
属性の反射板が用いられたがこの場合、反射板はある程
度の面積があり、負荷時、無負荷時のいずれの場合にも
作用腰結果負荷時のインピーダンスを最適位置に設定す
る無負荷時のそれが極端にずれてしまうとゆう両者のバ
ランスを考えなくてはならず、さらに、反射板の場合イ
ンピーダンスの変化の他に、マグネトロンより発せられ
た電波を反射することが加熱室内電界モードに変化を与
え、所定のモードを立てることが困難となる。

整合状態を最適にする反射板の幅、高さは時として電波
の進行方向を大幅に変え、均一加熱が困難となるのであ
る。

丸棒の場合、マグネトロンとの結合が弱いこと、反射が
少ないことが電界モードに変化を与える割合が少なく、
電波の進向方向を変える割合が少ないため均一加熱の障
害となりにくいのである。

さらに本考案のごとく、マグネトロン９゜９′のアンテ
ナ１０，１０’、丸棒１１−１１’。

１２−１２’おのおのを加熱室の中心より左右あるいは
前後に対称形としたため、被加熱物に対しても、前後あ
るいは左右対称の加熱電界が印加され均一な加熱に効果
を上げている。

そして最大の利点として軽、無負荷の状態についてのみ
他の条件を考えることなく独立して整合をとることがで
きた。

こうして本考案の金属性丸棒１１，１１’、１２．１２
’を設けることで、反射板のごとく電波の方向をかえる
ことなく、すなわち均一加熱の条件をみたしながら無負
荷より、重負荷状態まで３−５−〇の電界モードを生じ
せしめることができる様になった上で、それぞれの負荷
状態においてマグネトロンの動作点をＶＳＷＲ値で７以
下にすることができマグネトロン各部と生じる熱による
ストレスを大幅に軽減することができた。

さらに本考案を実施することにより、次のような効果を
生じることができた。

すなわち、まず金属丸棒を４個設けることにより他にも
のと少ない数で対称型の得られる２個使用にくらべ、設
置位置のバラツキの許容範囲が広くなり逆に同一精度に
て設けられた場合、製品としてのバラツキを少なくする
事ができ、信頼性を向上することができた。

２個の場合各マグネトロンとの結合が各々の丸棒１１，
１１’、１２．１２′の１個あたりの結合度が高くなり
、わずかのズレが整合状態の大きなずれを生じさせる。

さらに、従来の丸棒なしの場合、各々のアンテナ１０．
１０’が、１０は１０′の１０′は１０の負荷として働
き、結果相手のマグネトロンによりマグネトロンが加熱
され、温度を上げる現象がみられたが、丸棒１１，１１
’、１２．１２’を相手のマグネトロンよりも近くに配
することで、アンテナ１０．１０’間の結合力を弱め、
結果的にマグネトロン温度をさらに低減することができ
た。

この現象ももちろん無負荷ないし軽負荷のときその効果
として大なるものが得られ結果マグネトロンの寿命をさ
らに長することができた。

又、丸棒は反射板にくらべ加工精度が高くでき、この点
でもバラツキが少なく信頼性を上げることができた。

さらに加熱室の底壁の絞り深さを２ｒｆｒｆｎとするこ
とも含めて被加熱物の載置にかかる受皿１３等に余分な
電界がかからず、被加熱物のみの加熱が行なえ、より加
熱効率を上げ、又、時として受皿の過加熱による破壊を
もふせぐことかできる様になった高出力の加熱装置にあ
っては、例えばこの底部の絞り深さを従来と同様に２０
Ｔｒｒｒｎ程度のものにしておくと、出力２ＫＷのもの
は受皿１３の温度が５分で３００°Ｃに達し、この時点
て破壊してしまったが、本考案によれば１５分で、２０
０℃程度となり実用上破壊といった現象は見られなくな
ったのである。

無負荷時定在波比が高い場合受皿の部分部分に、局部加
熱の箇所を生じ赤熱を生じるが、定在波比が低ければ局
部的な加熱がおさえられ、均一に温度が上げり、その温
度上昇もゆるやかな進行を示す。

絞り深さが浅ければ、底板５部分との受皿１３との距離
がそれだけ近く、受皿部分の電界が弱いためである。

以上、本考案を実現することで上記の様な派及的な効果
をも得ながら、きわめて長寿命の使い勝手のよい高周波
加熱装置を得ることができたのである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の一実施例における加熱室の構成を示す
概略斜視図、第２図ａは同平面図を模式的に示す図、ｂ
は同側断面図、第３図は本考案の効果を示すマグネトロ
ンの動作点を示す図で、ａは従来例による（丸棒示し）
場合、ｂは本考案の一実施例による（丸棒あり、底板シ
ボリ２ｍｍ）の場合を示す図である。 １・・・・・・加熱室、２・・・・・・上板、３，３′
・・・・・・側板、４・・・・・・底板、５・・・・・
・後板、７・・・・・・前板、訃・・・・・電界攪拌翼
、９，９′・・・・・・マグネトロン、１０．１０’・
・・・・・アンテナ、１１．１１’、１２．１２′・・
・・・・金属性の丸棒。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 本体内に設けられた加熱室と、この加熱室の上部であっ
   た加熱室の前後方向の中心線に対して対称な位置に設け
   られた一対の高周波放射用のアンテナと、前後方向、左
   右方向の中心線の交点を中心に回転する電界攪拌翼と、
   この電界攪拌翼の回転中心からの距離が相等しく、かつ
   加熱室の前後左右の中心線よりの距離がそれぞれ対称な
   位置に設けられた４個の金属性丸棒と、加熱室底板に設
   けられた受皿とよりなり、上記受皿と加熱室底面との最
   大距離を３ｍ以下としたことを特徴とする高周波加熱装
   置。