JPWO2012114369A1 - 高周波加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、第一放射部からは相対的に狭い範囲に強い電界が放射され、第二放射部からは相対的に広い範囲に中程度の強さの電界が放射されるので、高周波発振器から発振される高周波をより均等に加熱室内に伝播させることができる。
本実施の形態では、高周波加熱装置の一例として、家庭等で用いられる加熱調理器について説明する。
図1は、実施の形態に係る加熱調理器の主要部の断面模式図である。図2は、実施の形態に係る加熱調理器の主要部の斜視図である。図3は、実施の形態に係る加熱調理器の加熱室底面の主要部斜視図である。図3に示すアンテナが、本実施の形態に係る加熱調理器の特徴的な構成である。
加熱室2は、前面が開放されたほぼ直方体状に形成された筐体からなる。加熱室2の底部には、加熱室2に収容される被加熱物7の載置台としての機能を有する高周波透過板6が着脱可能に設置されている。高周波透過板6は、高周波を透過する例えばセラミックからなる。操作パネル3は、加熱開始指示や加熱時間の設定、目標加熱温度の設定など、ユーザからの各種入力操作を受け付ける。ドア4は、本体1に開閉自在に取り付けられ、パンチングメタルをガラスで挟んで構成されるドア視認窓5が設けられている。このドア視認窓5により、加熱室2内に収納された被加熱物7の調理状態を確認できる。
高周波発振器11であるマグネトロンからは、例えば家庭用の電子レンジでは2.45GHzの高周波が発振される。例えば家庭用の電子レンジでは出力1000W〜200W程度の高周波が発振されている。
高周波発振器11により発振された高周波は、導電体で閉塞、構成された導波管12内において、空間を伝播する。
導波管12にはシャフト穴12aが、加熱室2の底板9にはシャフト穴9aが、互いに対応する位置に設けられており、導波管12内の空間を伝播した高周波は、シャフト穴12a、シャフト穴9aを経由して加熱室2内へ伝播する仕組みである。
アンテナ平板63よりも表面積が小さい細い経路である導電経路64、65ではその表面積の小ささから、相対的に電流が大きくなりやすく、ひいては電磁波として放出する単位面積あたりエネルギー(電力密度)は大きくなってしまう。
すなわち、給電部であるアンテナシャフトからシャフト近傍の導電経路64、65の直上部分が相対的に加熱されやすく、加熱ムラにつながりうる。
図4に示すように、アンテナ20は、全体として平板状の導体で構成されており、アンテナシャフト22に接続される。このアンテナ20は、加熱室1の底面に対して平板面がほぼ平行になるようにして、アンテナ室10に収容される。
アンテナ20は、2つのスロットアンテナ31、32(両者を合わせて第一アンテナという)と、円盤状のアンテナ平板41(第二アンテナ)と、アンテナ平板41とスロットアンテナ31とを接続する導電経路42(第一導電経路)と、アンテナ平板41とスロットアンテナ32とを接続する導電経路43(第二導電経路)とを備えている。アンテナ20の中心部には、アンテナシャフト22を垂直に連結するためのシャフト接続部21が設けられている。アンテナ20は、シャフト接続部21を中心に略水平を保って回転することで、被加熱物7に照射される高周波を平準化し、これにより加熱の平準化を図るものである。
図5、図6、図7を参照して、アンテナ20の機能的な側面を説明する。
アンテナ平板41に対して、導電経路42、43を電流源と見た場合、幾何学的な電流源の配置を90°ずらして導入しているため、アンテナ平板41上において、表面電流のベクトルが大きく変化し、多様な方向に高周波を放射することが可能となる。
さらに、アンテナ平板41上に導入される高周波は、それぞれ導入位置としてのアンテナシャフト22からの距離(L1、L2)を違えるように設置して、位相が90°ずれた電流を導入できるようにする。そして、導入した電流を合成することにより、円環状に高電界放射することが可能となる円偏波101を発生することが可能となる。このアンテナ平板41を、第二放射部40と称する。
すなわち電流の動きに伴い発生する紙面鉛直方向に発生される電磁波は、強電界部分を円環状に位相に伴って移動していくこととなる。
なお、アンテナ平板41上に流入する電流の位相を90°ずらす際、例えば電磁界シミュレーションソフトなどで解析し確認することで導電経路42、導電経路43の位置と長さを変えるなどの手段を講じることが可能である。
まず、図5に示すように、アンテナ20を回転させた場合の、スロットアンテナ31、32の強電界領域Fの中心部の軌跡を、軌跡Cで示す。また、アンテナ20を回転させた場合の、アンテナ平板41の中電界領域Gの外端部と内端部近傍の軌跡を、それぞれ、軌跡D、軌跡Eと称する。
本実施の形態では、給電部であるアンテナシャフト22から、第一アンテナ(スロットアンテナ31、32)を介して導電経路42及び導電経路43が接続されるよう構成したため、導電経路42、43は、従来例に示したアンテナの導電経路64、65と比較して短く構成でき、同部分からの電界放射はほとんどなく、局所的に加熱が強くなる弊害も抑制することが可能となる。したがって、導電経路42及び導電経路43への電界集中を抑制でき、導電経路42、43の劣化を抑制できる。
また、このとき重量のバランスをとるために、扇形の角度が大きい方のスリット穴の半径方向の長さを、他方のスリット穴の半径方向の長さよりも短くしてもよい。
図4に示すように、アンテナ20は、全体として平板状の導体で構成されており、アンテナシャフト22に接続される。このアンテナ20は、加熱室2の底面に対して平板面がほぼ平行になるようにして、アンテナ室10に収容される。
アンテナ20は、2つのスロットアンテナ31、32(両者を合わせて第一アンテナという)と、円盤状のアンテナ平板41(第二アンテナ)と、アンテナ平板41とスロットアンテナ31とを接続する導電経路42(第一導電経路)と、アンテナ平板41とスロットアンテナ32とを接続する導電経路43(第二導電経路)とを備えている。アンテナ20の中心部には、アンテナシャフト22を垂直に連結するためのシャフト接続部21が設けられている。アンテナ20は、シャフト接続部21を中心に略水平を保って回転することで、被加熱物7に照射される高周波を平準化し、これにより加熱の平準化を図るものである。
また、このとき重量のバランスをとるために、扇形の角度が大きい方のスリット穴の半径方向の長さを、他方のスリット穴の半径方向の長さよりも短くしてもよい。
Claims (7)
- 被加熱物を収納する加熱室と、
被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、
前記高周波発振器から発振された高周波を導く導波管と、
前記導波管内の高周波を伝播させるアンテナシャフトと、
前記アンテナシャフトに連結されるとともに前記加熱室底部に略平行に配置され、高周波を前記加熱室内に拡散させる平板状のアンテナと、
前記アンテナシャフトを介して前記アンテナを回転させる回転駆動手段とを備え、
前記アンテナは、
前記アンテナシャフトに連結された導体部に形成された開口部を第一放射部とする第一アンテナと、
前記第一アンテナから2分岐された第一導電経路及び第二導電経路と、
前記第一導電経路及び第二導電経路に接続された平板部を第二放射部とする第二アンテナとを備えた
ことを特徴とする高周波加熱装置。 - 前記アンテナシャフトを回転させたときの前記第一放射部により規定される回転の軌跡は、前記第二放射部により規定される回転の軌跡と異なる
ことを特徴とする請求項1記載の高周波加熱装置。 - 前記第一放射部と前記第二放射部のうち、一方又は両方を複数備えた
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の高周波加熱装置。 - 前記アンテナシャフトとの連結部を中心として対称形状に構成された一対の前記第一アンテナを備え、
一方の前記第一アンテナに前記第一導電経路が接続されるとともに、他方の前記第一アンテナに前記第二導電経路が接続されている
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。 - 前記アンテナシャフトとの連結部から、前記平板部と前記第一導電経路との接続点までの距離と、前記アンテナシャフトとの連結部から、前記平板部と前記第二導電経路との接続点までの距離とを、相違させている
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。 - 前記平板部の中心に対し、前記第一導電経路と第二導電経路は幾何学的に90°ずれた位置に接続されている
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。 - 前記第一導電経路から前記第二放射部へ入射される高周波の位相と、前記第二導電経路から前記第二放射部へ入射される高周波の位相とが、略90°ずれている
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
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