JPWO2013001787A1 - Microwave heating device - Google Patents
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Abstract
マイクロ波加熱装置においては、マイクロ波発生部(103,203)からマイクロ波を伝送して加熱室(102,202)に供給する導波管(104,204)が、加熱室内に円偏波のマイクロ波を供給する第1のマイクロ波供給部(105a,105b,106a,106b,107a,107b,205,206,207)と、加熱室内に円偏波とは異なるマイクロ波を供給する第2のマイクロ波供給部(108,109,110,208,209,210)と、を有する。In the microwave heating apparatus, the waveguides (104, 204) that transmit microwaves from the microwave generation units (103, 203) and supply the microwaves to the heating chambers (102, 202) are circularly polarized in the heating chamber. A first microwave supply unit (105a, 105b, 106a, 106b, 107a, 107b, 205, 206, 207) for supplying a microwave and a second microwave for supplying a microwave different from the circularly polarized wave into the heating chamber And a microwave supply unit (108, 109, 110, 208, 209, 210).
Description
本発明は、被加熱物にマイクロ波を放射して誘電加熱する電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関するものである。 The present invention relates to a microwave heating apparatus such as a microwave oven that radiates microwaves to an object to be heated and performs dielectric heating.
代表的なマイクロ波加熱装置の1つである電子レンジは、マイクロ波発生部であるマグネトロンから放射されたマイクロ波を、導波管を介して金属製の加熱室の内部に供給し、加熱室内部に配置された被加熱物を誘電加熱するものである。したがって、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布が不均一であると、被加熱物を均一に加熱することはできないという問題を有する。 A microwave oven, which is one of typical microwave heating devices, supplies microwaves radiated from a magnetron, which is a microwave generation unit, to the inside of a metal heating chamber via a waveguide. The object to be heated is heated by dielectric heating. Therefore, if the electromagnetic field distribution of the microwave in the heating chamber is not uniform, there is a problem that the object to be heated cannot be heated uniformly.
加熱室内部の被加熱物を均一に加熱する手段としては、被加熱物を載置するテーブルを回転させて被加熱物を加熱室内部において回転させる構成や、被加熱物を固定した状態においてマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構成などがある。このように、被加熱物を均一に加熱する手段においては、何らかの駆動機構を用いて、被加熱物に放射されるマイクロ波の向きを変更させながら加熱して、被加熱物の均一加熱を図る構成が一般的であった。 As a means for uniformly heating the object to be heated in the heating chamber, a structure for rotating the object to be heated in the heating chamber by rotating a table on which the object to be heated is placed, or in a state where the object to be heated is fixed There is a configuration that rotates an antenna that radiates waves. As described above, the means for uniformly heating the object to be heated uses a certain driving mechanism to heat the object to be heated while changing the direction of the microwave radiated to the object to be heated. The configuration was common.
最近、構成を簡単にするために駆動機構を用いることなく、均一化を図る加熱手段が模索されており、時間的に電界の偏波面が回転する円偏波を利用する方法が提案されている。本来、誘電加熱は誘電損失を有する被加熱物をマイクロ波の電界によって加熱する原理に基づくため、電界が回転することは均一化に効果があるものと考えられる。 Recently, in order to simplify the configuration, there has been a search for a heating means that achieves uniformity without using a drive mechanism, and a method using circularly polarized waves in which the polarization plane of the electric field rotates with time is proposed. . Originally, since dielectric heating is based on the principle of heating an object to be heated having dielectric loss with a microwave electric field, rotation of the electric field is considered to have an effect on uniformity.
具体的な円偏波の発生手段としては、例えば、米国特許第4301347号明細書(特許文献1)、日本の特許第3510523号公報(特許文献2)および日本の特開2005−235772号公報(特許文献3)に開示された構成がある。図17は特許文献1に開示されたマイクロ波加熱装置における導波管の構成を示す図である。図18は特許文献2に開示されたマイクロ波加熱装置における導波管の構成を示す図である。図19は特許文献3に開示されたマイクロ波加熱装置とそのアンテナの構成を示す図である。
Specific examples of circularly polarized wave generating means include, for example, US Pat. No. 4,301,347 (Patent Document 1), Japanese Patent No. 3510523 (Patent Document 2) and Japanese Patent Laid-Open No. 2005-235572 ( There is a configuration disclosed in Patent Document 3). FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a waveguide in the microwave heating apparatus disclosed in
図17に示すように、特許文献1には導波管1の管壁において交差する1つのX字型の円偏波開口2を用いる方式が示されている。図18に示すように、特許文献2には導波管1の管壁の同じ面上において長手方向が交差するように配置された2つの長方形スリット状の開口3,4を有する構成が示されており、2つの開口3,4は離れた位置に形成されて円偏波を出力する構成である。また、図19に示すように、特許文献3には導波管1に結合させて回転するパッチアンテナ5が設けられた例が示されており、パッチアンテナ5の円周の一部に切り欠き6を設ける構成が示されている。
As shown in FIG. 17,
しかしながら、前記のような特許文献1〜3に開示された従来のマイクロ波加熱装置は、いずれの場合においても、円偏波を利用する構成は有しているものの、駆動機構を用いることなく均一加熱を達成できるほどの効果を期待できる構成ではない。いずれの特許文献1〜3に開示されたマイクロ波加熱装置も、円偏波と駆動機構との相乗効果により、マイクロ波(直線偏波)と駆動機構とを用いた従来の構成に比べれば、より均一化を図ることが可能な構成である。
However, the conventional microwave heating devices disclosed in
具体的には、特許文献1(図17参照)に開示されたマイクロ波加熱装置においては、導波管1の終端部分に位相シフター7と呼ばれる回転体を有しており、この位相シフター7の回転により、導波管1内を伝送中のマイクロ波の位相を変更して円偏波を形成している。特許文献2(図18参照)には、直線偏波を形成する従来の導波管の代わりに、一組の長方形スリット状である2つの開口3,4を有する導波管1を用いたマイクロ波加熱装置が開示されている。この特許文献2に開示されたマイクロ波加熱装置は、離散配置の開口3,4により、交差したX字形状の開口により形成される円偏波ほどきれいな真円ではなく、概ね円偏波となるマイクロ波を形成して、ターンテーブルと併用する構成である。特許文献3(図19参照)ではターンテーブル8に加えてパッチアンテナ5も回転させて攪拌機として利用する構成が記載されている。いずれの特許文献1〜3においても、駆動機構を用いなくとも、円偏波のみを用いれば被加熱物に対する均一加熱を達成することができるとは記載されていない。これは、駆動機構を用いることなく、導波管からの円偏波のみにより被加熱物を加熱した場合には、従来の導波管からの直線偏波と一般的な駆動機構(例えば、ターンテーブルを回転させる機構や、アンテナを回転させる機構)とを用いた構成に比べて均一加熱に劣るためである。
Specifically, the microwave heating apparatus disclosed in Patent Document 1 (see FIG. 17) has a rotating body called a
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、円偏波を利用しつつ駆動機構を用いることなく、被加熱物を均一に加熱することができるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a microwave heating apparatus that can uniformly heat an object to be heated without using a drive mechanism while utilizing circularly polarized waves. And
前記従来の課題を解決するために、本発明に係るマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、前記マイクロ波発生部からマイクロ波を伝送して前記加熱室に供給する導波管と、を備え
前記導波管は、前記加熱室内に円偏波のマイクロ波を供給する第1のマイクロ波供給部と、前記第1のマイクロ波供給部からの円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波を前記加熱室内に供給する第2のマイクロ波供給部と、を有する。In order to solve the conventional problems, a microwave heating apparatus according to the present invention includes a heating chamber that accommodates an object to be heated, a microwave generation unit that generates a microwave, and a microwave generated from the microwave generation unit. A waveguide that transmits and supplies the microwave to the heating chamber. The waveguide includes a first microwave supply unit that supplies a circularly polarized microwave into the heating chamber, and the first microwave. A second microwave supply unit that supplies a microwave having a heating region different from the circularly polarized wave from the supply unit into the heating chamber.
上記のように構成された本発明に係るマイクロ波加熱装置は、第1のマイクロ波供給部により加熱室内に円偏波を供給すると共に、第2のマイクロ波供給部によっても、第1のマイクロ波供給部からの円偏波と異なる加熱領域(放射方向)を有するマイクロ波を供給することにより、円偏波だけでは弱い部分の加熱領域を補間することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物を均一加熱することができる。 The microwave heating apparatus according to the present invention configured as described above supplies the circularly polarized wave into the heating chamber by the first microwave supply unit, and also the first microwave supply unit by the second microwave supply unit. By supplying a microwave having a heating area (radiation direction) different from the circularly polarized wave from the wave supply unit, it becomes possible to interpolate a weak heating area by using only the circularly polarized wave, without using a drive mechanism. Also, the object to be heated can be heated uniformly.
本発明によれば、円偏波を利用しつつ駆動機構を用いることなく、被加熱物を均一に加熱することが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microwave heating apparatus which can heat a to-be-heated material uniformly can be provided, without using a drive mechanism, utilizing a circularly polarized wave.
本発明に係る第1の態様のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、前記マイクロ波発生部からマイクロ波を伝送して前記加熱室に供給する導波管と、を備え
前記導波管は、前記加熱室内に円偏波のマイクロ波を供給する第1のマイクロ波供給部と、前記第1のマイクロ波供給部からの円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波を前記加熱室内に供給する第2のマイクロ波供給部と、を含むものである。
このように構成された本発明に係る第1の態様のマイクロ波加熱装置は、第1のマイクロ波供給部により加熱室内に円偏波を供給すると共に、第2のマイクロ波供給部により、第1のマイクロ波供給部からの円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波を供給することにより、円偏波だけでは弱い部分の加熱領域を補間することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することが可能となる。A microwave heating apparatus according to a first aspect of the present invention includes a heating chamber that houses an object to be heated, a microwave generation unit that generates a microwave, and a microwave that is transmitted from the microwave generation unit to perform the heating. A waveguide supplied to the chamber, and the waveguide includes a first microwave supply unit that supplies a circularly polarized microwave into the heating chamber, and a circle from the first microwave supply unit. And a second microwave supply unit for supplying a microwave having a heating region different from the polarization into the heating chamber.
The microwave heating device according to the first aspect of the present invention configured as described above supplies circularly polarized waves into the heating chamber by the first microwave supply unit, and the second microwave supply unit allows the first By supplying a microwave having a heating area different from the circularly polarized wave from one microwave supply section, it becomes possible to interpolate a weakly heated area by using only the circularly polarized wave, without using a driving mechanism. In addition, the heating distribution of the object to be heated can be made uniform.
本発明に係る第2の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第1の態様における前記第1のマイクロ波供給部は前記導波管における前記加熱室に対向するH面に設けた円偏波開口であり、
前記第2のマイクロ波供給部は前記導波管に設けた開口である。
このように構成された本発明に係る第2の態様のマイクロ波加熱装置は、導波管のH面に設けた円偏波開口から加熱室に円偏波のマイクロ波を放射することが容易な構成となる。また、本発明に係る第2の態様のマイクロ波加熱装置は、円偏波開口から円偏波のマイクロ波を加熱室に確実に放射できるのに加えて、第2のマイクロ波供給部の開口から補助的にマイクロ波を加熱室内に供給できるため、極めて簡単な構成で駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することが可能となる。In the microwave heating apparatus according to the second aspect of the present invention, the first microwave supply section in the first aspect is a circularly polarized wave provided on the H surface of the waveguide facing the heating chamber. An opening,
The second microwave supply unit is an opening provided in the waveguide.
The microwave heating apparatus according to the second aspect of the present invention configured as described above can easily radiate circularly polarized microwaves to the heating chamber from the circularly polarized opening provided on the H surface of the waveguide. It becomes the composition. In addition, the microwave heating apparatus according to the second aspect of the present invention can reliably radiate circularly polarized microwaves from the circularly polarized opening to the heating chamber, and can also open the opening of the second microwave supply unit. Therefore, it is possible to make the heating distribution of the object to be heated uniform without using a drive mechanism with an extremely simple configuration.
本発明に係る第3の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第2の態様における前記第2のマイクロ波供給部は、前記第1のマイクロ波供給部が設けられた前記導波管のH面に設けられ、前記加熱室内に直線偏波のマイクロ波を供給する直線偏波開口である。
このように構成された本発明に係る第3の態様のマイクロ波加熱装置は、導波管のH面に設けた円偏波開口および直線偏波開口から加熱室に円偏波および直線偏波のマイクロ波を放射することが容易な構成となる。In the microwave heating apparatus according to the third aspect of the present invention, the second microwave supply section in the second aspect is an H of the waveguide provided with the first microwave supply section. A linearly polarized aperture is provided on the surface and supplies linearly polarized microwaves into the heating chamber.
The microwave heating apparatus according to the third aspect of the present invention configured as described above has a circularly polarized wave and a linearly polarized wave from the circularly polarized wave opening and the linearly polarized wave opening provided on the H surface of the waveguide to the heating chamber. It is easy to radiate the microwave.
本発明に係る第4の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第2の態様または第3の態様における前記第2のマイクロ波供給部は、前記導波管の幅方向が長手方向となる細長い形状を有し、前記導波管の幅方向の略中央部に配置された開口である。
このように構成された本発明に係る第4の態様のマイクロ波加熱装置は、第2のマイクロ波供給部の開口が導波管の幅方向に細長い長孔形状を有しており、導波管の幅方向の略中央部に配置されているため、導波管の管壁において管軸方向(伝送方向を含む方向)に流れる電流を妨げることになり、第2のマイクロ波供給部の開口における管軸方向の対向端部に電位差が生じるように電界が立ち、導波管の管軸方向にマイクロ波を強く放射することができる。この結果、第1のマイクロ波供給部のみでは加熱できなかった領域を第2のマイクロ波供給部により加熱することが可能となり、駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することができる。In the microwave heating apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the second microwave supply unit in the second aspect or the third aspect is an elongated shape in which the width direction of the waveguide is the longitudinal direction. The opening has a shape and is arranged at a substantially central portion in the width direction of the waveguide.
In the microwave heating apparatus according to the fourth aspect of the present invention configured as described above, the opening of the second microwave supply unit has an elongated hole shape elongated in the width direction of the waveguide. Since the tube is disposed at the substantially central portion in the width direction of the tube, current flowing in the tube axis direction (direction including the transmission direction) on the tube wall of the waveguide is hindered, and the opening of the second microwave supply unit An electric field is generated so as to generate a potential difference at the opposite end in the tube axis direction, and microwaves can be strongly emitted in the tube axis direction of the waveguide. As a result, the region that could not be heated only by the first microwave supply unit can be heated by the second microwave supply unit, and the heating distribution of the object to be heated can be made uniform without using a drive mechanism. Can do.
本発明に係る第5の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第2の態様乃至第4の態様における前記円偏波開口が導波管内の定在波の電界の腹の位置に配置されて、前記円偏波開口からのマイクロ波放射が、前記導波管の幅方向への伝搬が強く、前記導波管の管軸方向への伝搬が弱い構成としている。
このように構成された本発明に係る第5の態様のマイクロ波加熱装置は、前記円偏波開口からのマイクロ波放射を補間するように、第2のマイクロ波供給部の開口を用いて加熱ムラを解消するように加熱領域を形成することが可能となり、駆動機構を用いることなく加熱分布の均一化を図ることができる。In the microwave heating apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the circularly polarized aperture in the second to fourth aspects is disposed at the antinode of the electric field of the standing wave in the waveguide. Thus, the microwave radiation from the circularly polarized aperture has a strong propagation in the width direction of the waveguide and a weak propagation in the tube axis direction of the waveguide.
The microwave heating apparatus according to the fifth aspect of the present invention configured as described above is heated by using the opening of the second microwave supply unit so as to interpolate the microwave radiation from the circularly polarized opening. A heating region can be formed so as to eliminate unevenness, and the heating distribution can be made uniform without using a driving mechanism.
本発明に係る第6の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第2の態様乃至第5の態様における前記円偏波開口の中心位置から前記導波管の終端部までの伝送方向の距離を、管内波長の1/4の略奇数倍として、前記円偏波開口が前記導波管内の定在波の電界の腹に配置されるよう構成されている。
このように構成された本発明に係る第6の態様のマイクロ波加熱装置は、円偏波開口から放射される円偏波だけでは導波管の幅方向への伝搬が強く、管軸方向への伝搬が弱い状態が起こりやすくなるが、第2のマイクロ波供給部の開口を用いることにより、加熱領域を補間して、加熱ムラを解消することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。In the microwave heating apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the distance in the transmission direction from the center position of the circularly polarized aperture in the second to fifth aspects to the terminal end of the waveguide The circularly polarized aperture is arranged in the antinode of the electric field of the standing wave in the waveguide.
In the microwave heating apparatus according to the sixth aspect of the present invention configured as described above, the propagation in the width direction of the waveguide is strong only by the circularly polarized wave radiated from the circularly polarized aperture, and the direction is in the tube axis direction. However, by using the opening of the second microwave supply section, it becomes possible to interpolate the heating area and eliminate the heating unevenness. The heating distribution of the heated product can be made uniform.
本発明に係る第7の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第2の態様乃至第6の態様における前記第1のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第2のマイクロ波供給部の開口が、前記導波管の管軸方向における異なる位置に配置されるよう構成されている。
このように構成された本発明に係る第7の態様のマイクロ波加熱装置は、第1のマイクロ波供給部の円偏波開口と第2のマイクロ波供給部の開口の位置が互いに重なることがなく、導波管を容易に実現することができる構成となる。In the microwave heating apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the circularly polarized wave opening of the first microwave supply section and the second microwave supply section in the second to sixth aspects. The openings are configured to be arranged at different positions in the tube axis direction of the waveguide.
In the microwave heating apparatus according to the seventh aspect of the present invention configured as described above, the positions of the circularly polarized wave opening of the first microwave supply unit and the opening of the second microwave supply unit may overlap each other. Therefore, the waveguide can be easily realized.
本発明に係る第8の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第2の態様乃至第7の態様の前記第2のマイクロ波供給部における少なくとも1つの開口が、前記導波管における伝送方向の略終端位置に配置されている。
このように構成された本発明に係る第8の態様のマイクロ波加熱装置においては、第2のマイクロ波供給部における開口が導波管の幅方向に細長い長孔形状を有しているので、当該開口が円偏波開口と重なることがなく、容易に形成することができる。In the microwave heating apparatus according to the eighth aspect of the present invention, at least one opening in the second microwave supply unit according to the second to seventh aspects is arranged in the transmission direction of the waveguide. It is arranged at a substantially end position.
In the microwave heating apparatus of the eighth aspect according to the present invention configured as described above, the opening in the second microwave supply section has a long hole shape elongated in the width direction of the waveguide. The opening does not overlap with the circularly polarized opening and can be easily formed.
本発明に係る第9の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第2の態様乃至第8の態様の前記第2のマイクロ波供給部における少なくとも1つの開口は、前記第1のマイクロ波供給部における二つの円偏波開口の間に配置されている。
このように構成された本発明に係る第9の態様のマイクロ波加熱装置においては、容易に構成することができるとともに、第1のマイクロ波供給部による加熱ムラを第2のマイクロ波供給部により解消させることが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。In the microwave heating apparatus according to the ninth aspect of the present invention, at least one opening in the second microwave supply part according to the second aspect to the eighth aspect is provided with the first microwave supply part. Between the two circularly polarized apertures.
The microwave heating apparatus according to the ninth aspect of the present invention configured as described above can be easily configured, and uneven heating due to the first microwave supply unit is caused by the second microwave supply unit. Accordingly, the heating distribution of the object to be heated can be made uniform without using a driving mechanism.
本発明に係る第10の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第2の態様または第3の態様における前記第2のマイクロ波供給部は、前記導波管の管軸方向が長手方向となる細長い形状を有し、前記導波管の管軸方向に延びる中心軸より外側の位置に配置された開口である。
このように構成された本発明に係る第10の態様のマイクロ波加熱装置は、第2のマイクロ波供給部の開口が導波管の管軸方向に細長い長孔形状であり、管軸方向に延びる中心軸より外側の位置に配置されているため、導波管の管壁において幅方向に流れる電流を妨げることになり、第2のマイクロ波供給部の開口における幅方向における対向端部に電位差が生じるように電界が立ち、導波管の幅方向にマイクロ波を強く放射することができる。この結果、第1のマイクロ波供給部のみでは加熱できなかった領域を第2のマイクロ波供給部により加熱することが可能となり、駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することができる。In the microwave heating apparatus according to the tenth aspect of the present invention, in the second microwave supply section according to the second aspect or the third aspect, the tube axis direction of the waveguide is the longitudinal direction. The opening has an elongated shape and is disposed at a position outside the central axis extending in the tube axis direction of the waveguide.
In the microwave heating apparatus according to the tenth aspect of the present invention configured as described above, the opening of the second microwave supply unit has an elongated hole shape in the tube axis direction of the waveguide, and Since it is arranged at a position outside the extending central axis, current flowing in the width direction on the tube wall of the waveguide is prevented, and a potential difference is generated at the opposite end portion in the width direction at the opening of the second microwave supply unit. As a result, an electric field is generated so that microwaves can be radiated strongly in the width direction of the waveguide. As a result, the region that could not be heated only by the first microwave supply unit can be heated by the second microwave supply unit, and the heating distribution of the object to be heated can be made uniform without using a drive mechanism. Can do.
本発明に係る第11の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第2の態様、第3の態様、または第10の態様において、前記円偏波開口が導波管内の定在波の電界の節の位置に配置されており、前記円偏波開口からのマイクロ波放射が、前記導波管の幅方向への伝搬が弱く、前記導波管の管軸方向への伝搬が強い構成としている。
このように構成された本発明に係る第11の態様のマイクロ波加熱装置は、前記円偏波開口からのマイクロ波放射を補間するように、第2のマイクロ波供給部の開口を用いて加熱ムラを解消するように加熱領域を形成することが可能となり、駆動機構を用いることなく加熱分布の均一化を図ることができる。According to an eleventh aspect of the microwave heating apparatus of the present invention, in the second aspect, the third aspect, or the tenth aspect, the circularly polarized aperture is an electric field of a standing wave in the waveguide. The microwave radiation from the circularly polarized aperture is weakly propagated in the width direction of the waveguide and strongly propagated in the tube axis direction of the waveguide. .
The microwave heating apparatus according to the eleventh aspect of the present invention configured as described above is heated using the opening of the second microwave supply unit so as to interpolate the microwave radiation from the circularly polarized opening. A heating region can be formed so as to eliminate unevenness, and the heating distribution can be made uniform without using a driving mechanism.
本発明に係る第12の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第2の態様、第3の態様、第10の態様または第11の態様において、前記円偏波開口の中心位置から前記導波管の終端部までの伝送方向の距離を、管内波長の1/2の略整数倍として、前記円偏波開口が前記導波管内の定在波の電界の節に配置される構成としている。
このように構成された本発明に係る第12の態様のマイクロ波加熱装置においては、円偏波開口から放射される円偏波だけでは導波管の幅方向への伝搬が弱く、管軸方向への伝搬が強い状態が起こりやすくなるが、第2のマイクロ波供給部の開口を用いることにより、加熱領域を補間して、加熱ムラを解消することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。A microwave heating apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the waveguide according to the second aspect, the third aspect, the tenth aspect, or the eleventh aspect, wherein the waveguide is guided from a center position of the circularly polarized aperture. The distance in the transmission direction to the end of the tube is set to be approximately an integral multiple of 1/2 of the tube wavelength, and the circularly polarized aperture is arranged at the node of the standing wave electric field in the waveguide.
In the microwave heating apparatus according to the twelfth aspect of the present invention configured as described above, the propagation in the width direction of the waveguide is weak with only the circularly polarized wave radiated from the circularly polarized aperture, and the tube axis direction However, it is possible to eliminate heating unevenness by interpolating the heating region by using the opening of the second microwave supply unit, and without using a driving mechanism. The heating distribution of the object to be heated can be made uniform.
本発明に係る第13の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第2の態様、第3の態様、第10の態様、第11の態様または第12の態様では、前記導波管の管軸方向に延びる中心軸を境界とした前記H面における両側の領域において、一方の領域に前記第1のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第2のマイクロ波供給部の開口とを交互に配置し、他方の領域に前記第2のマイクロ波供給部の開口と前記第1のマイクロ波供給部の円偏波開口とを交互に配置し、前記第1のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第2のマイクロ波供給部の開口が前記導波管の幅方向上に配置されている。
このように構成された本発明に係る第13の態様のマイクロ波加熱装置においては、第2のマイクロ波供給部により第1のマイクロ波供給部による加熱ムラを補うことが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。A microwave heating apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention is the tube axis of the waveguide according to the second aspect, the third aspect, the tenth aspect, the eleventh aspect, or the twelfth aspect. In a region on both sides of the H plane with a central axis extending in the direction as a boundary, a circularly polarized wave opening of the first microwave supply unit and an opening of the second microwave supply unit are alternately arranged in one region And the second microwave supply unit and the circular polarization opening of the first microwave supply unit are alternately arranged in the other region, and the circular polarization of the first microwave supply unit The opening and the opening of the second microwave supply unit are arranged in the width direction of the waveguide.
In the microwave heating apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention configured as described above, the second microwave supply unit can compensate for heating unevenness caused by the first microwave supply unit, and the drive mechanism can be Even if it is not used, the heating distribution of the object to be heated can be made uniform.
以下、本発明に係るマイクロ波加熱装置の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態のマイクロ波加熱装置においては電子レンジについて説明するが、電子レンジは例示であり、本発明は、電子レンジに限定されるものではなく、誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置などのマイクロ波加熱装置に適用できるものである。また、本発明には、以下に述べる各実施の形態において説明する任意の構成を適宜組み合わせることを含むものであり、組み合わされた構成においてはそれぞれの効果を奏するものである。さらに、本発明は、以下の実施の形態において説明する具体的な電子レンジの構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本発明に含まれる。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a microwave heating apparatus according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the microwave heating device of the following embodiment, a microwave oven will be described, but the microwave oven is an example, and the present invention is not limited to the microwave oven, and a heating device using dielectric heating, The present invention can be applied to a microwave heating apparatus such as a garbage disposal machine or a semiconductor manufacturing apparatus. Further, the present invention includes appropriately combining arbitrary configurations described in the respective embodiments described below, and the combined configurations exhibit their respective effects. Furthermore, the present invention is not limited to the specific microwave oven configuration described in the following embodiments, and includes a configuration based on the same technical idea.
(実施の形態1)
図1〜図3は、本発明に係る実施の形態1のマイクロ波加熱装置の例示である電子レンジを説明するための図である。図1は実施の形態1のマイクロ波加熱装置である電子レンジの全体構成を示す斜視図であり、図2は実施の形態1の電子レンジにおける加熱室の底面と導波管を上から見た場合の模式図であり、図3は当該電子レンジにおける加熱室と導波管を正面から見た場合の模式図である。(Embodiment 1)
1-3 is a figure for demonstrating the microwave oven which is an illustration of the microwave heating device of
図1に示すように、実施の形態1のマイクロ波加熱装置である電子レンジ101には加熱室102に対して被加熱物(図示なし)を出し入れするために開閉される扉113が備えられている。図1は、電子レンジ101の扉113を開放した状態を示している。
As shown in FIG. 1, the
図1〜図3に示すように、代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジ101は、被加熱物(図示せず)を収納可能な加熱室102と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部であるマグネトロン103と、マグネトロン103から放射されたマイクロ波を加熱室102に導く導波管104と、を備えている。また、電子レンジ101には、導波管104内を伝送するマイクロ波を用いて加熱室102内に円偏波を伝搬させるための円偏波供給手段である第1のマイクロ波供給部として、導波管104のH面(実施の形態1においては加熱室102に対向する面)にX字形状の開口である円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bが複数形成されている。さらに、電子レンジ101には、円偏波開口だけでは加熱分布が均一ではないため、さらなる加熱分布の均一化を図るために、導波管104内のマイクロ波の一部を加熱室102内に供給する補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部として、導波管104のH面(実施の形態1においては加熱室102に対向する面)に長孔形状の直線偏波開口108,109,110が形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
導波管104のH面において、それぞれの円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bが形成されている位置は、それぞれの中心位置から導波管104の終端部111までの伝送方向における距離が、管内波長λgの1/4の略奇数倍となっている。ここで、円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bの中心位置とは、各開口形状を同じ厚みの板材で構成したと仮定した場合において、その板材の重心位置を示すものである。また、導波管104の終端部111とは、導波管104内の伝送空間において、マイクロ波発生部であるマグネトロン103のマイクロ波出力位置を始端部として、その伝送方向の終端位置である導波管104の閉塞部分の内壁面をいう。なお、管内波長λgの1/4の略奇数倍とは、管内波長λgの1/4の奇数倍の数値の±10%の範囲内を含むことをいう。
On the H plane of the
図3に示すように、実施の形態1のマイクロ波加熱装置においては、終端部111に最も近い各円偏波開口105a,105bの中心位置から導波管104の終端部111までの伝送方向における距離はλg/4であり、各円偏波開口106a,106bの中心位置から導波管104の終端部111までの伝送方向における距離は3λg/4であり、終端部11から最も遠い各円偏波開口107a,107bの中心位置から導波管104の終端部111までの伝送方向における距離は5λg/4である。
As shown in FIG. 3, in the microwave heating apparatus of the first embodiment, in the transmission direction from the center position of each circularly
また、第1のマイクロ波供給部である円偏波開口105aと105b,106aと106b,107aと107bは、導波管104のH面において、管軸方向(図2における左右方向)に延びる導波管104の中心軸Pの両側に対となるように設けられている。このように、円偏波開口105aと105b,106aと106b,107aと107bは、導波管104における管軸方向に延びる中心軸Pの両側に設けられているため、導波管104の中心軸Pの両側の位置から加熱室102に対して確実に円偏波が放射されるよう構成されている。
Further, the circularly polarized
実施の形態1における導波管104には、第1のマイクロ波供給部である円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bと共に、補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部として直線偏波開口108,109,110が形成されている。第2のマイクロ波供給部である直線偏波開口108,109,110は、図2に示すように、導波管104の幅方向(図2における上下方向)が長手方向となる細長い長孔形状であり、導波管104における管軸方向に延びる中心軸Pと交差するように直交して形成されている。即ち、直線偏波開口108,109,110の中心位置(重心位置)は導波管104における管軸方向に延びる中心軸P上となる。
The
後で詳細に説明するように、実施の形態1においては、第1の直線偏波開口108は、導波管104のE面における終端部111の近傍に形成されている。第2の直線偏波開口109は、導波管104における管軸方向の中心軸P上において、第1の円偏波開口対(105a,105b)と第2の円偏波開口対(106a,106b)との間の領域に形成されている。そして、第3の直線偏波開口110は、導波管104における管軸方向の中心軸P上において、第2の円偏波開口対(106a,106b)と第3の円偏波開口対(107a,107b)との間の領域に形成されている。
As will be described in detail later, in the first embodiment, the first linearly polarized
また、実施の形態1のマイクロ波加熱装置である電子レンジ101においては、図1に示すように、円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bおよび直線偏波開口108,109,110の上部を覆いつつ被加熱物を載置するための載置台112が加熱室102内に設けられている。実施の形態1における載置台112は、ガラスやセラミックなどマイクロ波が透過しやすい材料で構成されている。
Further, in the
本発明おいて利用される円偏波は、移動通信および衛星通信の分野で広く用いられている技術であり、身近な使用例としては、ETC(Electronic Toll Collection System)「ノンストップ自動料金収受システム」などが挙げられる。円偏波は、電界の偏波面が電波の進行方向に対して時間に応じて回転するマイクロ波であり、円偏波を形成すると電界の方向が時間に応じて変化し続けて、時間的に電界強度の大きさが変化しないという特徴を有している。この円偏波をマイクロ波加熱装置に適用すれば、従来の直線偏波によるマイクロ波加熱と比較して、被加熱物を特に円偏波の周方向に対して均一に加熱することが期待される。なお、円偏波は回転方向から右旋偏波(CW:clockwise)と左旋偏波(CCW:counter clockwise)の2種類に分類されるが、加熱性能に違いはない。 The circularly polarized wave used in the present invention is a technique widely used in the field of mobile communication and satellite communication. As a familiar use example, ETC (Electronic Toll Collection System) “non-stop automatic toll collection system” Or the like. Circular polarization is a microwave in which the plane of polarization of the electric field rotates with respect to the traveling direction of the radio wave, and when the circular polarization is formed, the direction of the electric field continues to change with time, It has the feature that the magnitude of the electric field strength does not change. If this circularly polarized wave is applied to a microwave heating device, it is expected that the object to be heated will be heated evenly, particularly in the circumferential direction of the circularly polarized wave, as compared with the conventional microwave heating by linearly polarized wave. The Circularly polarized waves are classified into two types from the rotation direction: right-handed polarization (CW: clockwise) and left-handed polarization (CCW: counter clockwise), but there is no difference in heating performance.
実施の形態1の電子レンジ101においては、導波管104のH面における管軸方向に延びる中心軸Pの両側にX字形状の円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bを形成して、各円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bから加熱室102内へ円偏波を放射するよう構成されている。円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bのX字形状は、細長い長方形形状の2本のスリットを互いに中心点で直交して構成されている。
In the
次に、図4を用いてマイクロ波伝送手段としての導波管について説明する。図4は最も単純で一般的な導波管の内部空間を模式的に示す図である。最も単純で一般的な導波管の内部空間は、図4に示すように、管軸方向に直交する断面が長方形(幅a×高さb)であり、長手方向が管軸方向となる直方体で構成されている。 Next, a waveguide as a microwave transmission means will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing the internal space of the simplest and general waveguide. As shown in FIG. 4, the internal space of the simplest and general waveguide is a rectangular parallelepiped whose cross section perpendicular to the tube axis direction is rectangular (width a × height b) and whose longitudinal direction is the tube axis direction. It consists of
マイクロ波発生部(マグネトロン103)から出力される波長をλ(λ=(光速)/(発振周波数))としたとき、導波管の幅aをマイクロ波の一波長(λ)より短く、半波長(λ/2)より長く(λ>a>λ/2)設定し、導波管の高さbを半波長(λ/2)より短く(b<λ/2)設定することにより、当該導波管はTE10モードでマイクロ波を伝送することが知られている。電子レンジでは波長λは約120mmであり、一般的には導波管の幅aを80〜100mmの範囲内とし、高さbを15〜40mmの範囲内としている。 When the wavelength output from the microwave generator (magnetron 103) is λ (λ = (speed of light) / (oscillation frequency)), the width a of the waveguide is shorter than one wavelength (λ) of the microwave. By setting longer than the wavelength (λ / 2) (λ> a> λ / 2) and setting the height b of the waveguide shorter than half wavelength (λ / 2) (b <λ / 2), Waveguides are known to transmit microwaves in TE10 mode. In the microwave oven, the wavelength λ is about 120 mm. Generally, the width a of the waveguide is in the range of 80 to 100 mm, and the height b is in the range of 15 to 40 mm.
図4に示す導波管においては、上下に対向する面を磁界が平行に渦巻く面という意味でH面114,115と呼び、左右に対向する面を電界に平行な面という意味でE面116,117と呼ぶ。 In the waveguide shown in FIG. 4, the upper and lower surfaces are called H surfaces 114 and 115 in the sense that the magnetic fields are spiraled in parallel, and the left and right surfaces are the E surfaces 116 in the sense that they are parallel to the electric field. , 117.
なお、マイクロ波発生部からのマイクロ波(波長:λ)が導波管内に供給されて、導波管内を伝送するときのマイクロ波の波長を管内波長(伝送波長)としてλgで表すと、管内波長(伝送波長)λgは、下記の式(1)のように表される。 In addition, when the microwave (wavelength: λ) from the microwave generation unit is supplied into the waveguide and the wavelength of the microwave transmitted through the waveguide is expressed as λg as the wavelength in the tube (transmission wavelength), The wavelength (transmission wavelength) λg is expressed by the following equation (1).
式(1)に示すように、管内波長(伝送波長)λgは、導波管の幅a寸法によって変化するが、導波管の高さb寸法には無関係である。 As shown in Equation (1), the in-tube wavelength (transmission wavelength) λg varies depending on the width a dimension of the waveguide, but is independent of the height b dimension of the waveguide.
本発明のマイクロ波加熱装置の例示である実施の形態1の電子レンジにおいては、上記のように形成されたマイクロ波伝送手段としての導波管を用いて、均一加熱を達成するために円偏波と、この円偏波とは異なる加熱領域(放射方向)を有するマイクロ波である直線偏波とを両方放射するよう構成されている。 In the microwave oven according to the first embodiment, which is an example of the microwave heating apparatus of the present invention, the waveguide as the microwave transmission means formed as described above is used to achieve uniform heating in order to achieve uniform heating. It is configured to radiate both a wave and a linearly polarized wave that is a microwave having a heating region (radiation direction) different from the circularly polarized wave.
以下、実施の形態1の電子レンジにおいて、円偏波と直線偏波の両方を放射する構成について詳細に説明する。
Hereinafter, in the microwave oven of
実施の形態1における円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bのぞれぞれは、図2に示すように、導波管104のH面に形成されており、2つの長孔を直交させてX字形状に形成された開口形状を有している。円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bは、導波管104のH面における管軸方向に延びる中心軸Pの両側に対向するよう形成されており、一方の円偏波開口105a,106a,107aは中心軸Pの背面側(図2における上側)であり、他方の円偏波開口105b,106b,107bは中心軸Pの前面側(図2における下側;扉側)である。このように、円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bは、導波管104のH面において、管軸方向に延びる中心軸Pよりどちらか一方に偏らせて配置されている。このように配置することにより、円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bは、円偏波を発生できる形状となり、H面の中心軸Pのどちらに寄せるかにより右旋偏波か左旋偏波に分かれることになる。
As shown in FIG. 2, each of circularly
しかしながら、前述の円偏波形成手段だけを実際の電子レンジに適用しても、それだけでは均一に加熱することができず、結局は加熱室内を攪拌するための駆動部などの駆動機構が必要となる。このように円偏波形成手段を電子レンジに適用するに際しては、さらに何らかの工夫を行わないと被加熱物の均一加熱が達成できないという問題を有する。 However, even if only the aforementioned circularly polarized wave forming means is applied to an actual microwave oven, it cannot be heated uniformly by itself, and eventually a drive mechanism such as a drive unit for stirring the heating chamber is required. Become. As described above, when the circularly polarized wave forming means is applied to the microwave oven, there is a problem that uniform heating of the object to be heated cannot be achieved unless some further contrivance is made.
この原因について分析すると、定在波の影響が大きいと考えられる。まずETCと電子レンジの大きな違いは、開放空間に放射するか(ETC)、閉空間に放射するか(電子レンジ)の違いがある。電子レンジは扉113を閉めて使用するため、マイクロ波が及ぶ空間は閉空間となり、加熱室内および導波管内でマイクロ波が反射を繰り返し、その結果、定在波が生じやすい空間となる。この閉空間に生じた定在波の影響により、円偏波でも均一に加熱できないと考えられる。このことに関して、実施の形態1の構成において、シミュレーションによって一定の知見を得たので以下に説明する。
When this cause is analyzed, it is considered that the influence of standing waves is large. First, the major difference between an ETC and a microwave oven is whether it radiates in an open space (ETC) or in a closed space (microwave oven). Since the microwave oven is used with the
図5から図7は導波管102内の定在波の影響を明確にするためのシミュレーション結果を示す図である。これらのシミュレーションにおいては、加熱室102の壁面を放射境界(マイクロ波が反射しない境界条件)とし、X字形状の円偏波開口118が1つだけの簡単な構成であり、導波管104の終端部119の条件(開放または閉塞)をパラメータとしたものである。
5 to 7 are diagrams showing simulation results for clarifying the influence of the standing wave in the
図5は導波管104aの終端部119を開放して放射境界(マイクロ波が反射しない境界条件)とした場合のシミュレーション結果である。図5の(a)はシミュレーションを行ったときのシミュレーションモデルの平面イメージ図であり、加熱室102を上から見た場合のシミュレーションモデル形状である。図5の(a)においては、シミュレーションを行ったときの画像をそのまま記載しており、加熱室102の中央に被加熱物としてジャガイモQを配置した場合を想定している。図5の(b)は解析結果であり、上から見た加熱室102内の電界強度分布を示す平面断面のコンタ図である。図5の(b)を見ると、加熱室102内は、円偏波らしく電界が渦を巻いており、導波管104aの管軸方向X(図5の(b)における左右方向)、および導波管104aの幅方向Y(図5の(b)における上下方向)とも均等な電界分布になっている。
FIG. 5 shows a simulation result when the
図6は、導波管104bの終端部128を閉塞して反射境界(マイクロ波が反射する境界条件)としたものであり、X字形状の円偏波開口118が導波管104b内の定在波の「腹」の位置となるように、終端部128の位置が決定されたものである。図6の(a)は上から見た加熱室102内の電界強度分布を示す平面断面のコンタ図である。図6の(b)は加熱室102を正面から見た場合の断面の電界強度分布のコンタ図である。
FIG. 6 shows a case where the
図6の(a)を見ると、導波管104bの管軸方向X(図6の(a)の左右方向)の電界は弱く、円偏波開口118から管軸方向Xにマイクロ波があまり伝搬されていない。一方、導波管104bの幅方向Y(図6の(a)の上下方向)の電界は強く、円偏波開口118から幅方向に広くマイクロ波が伝搬されている。
As shown in FIG. 6A, the electric field in the tube axis direction X of the
図6の(b)を見ると、加熱室102の下方にある導波管104b内には電界の強弱が現れており、定在波が起きていることは明らかである。図6の(b)において、導波管104b内における符号129,130,131は定在波の「腹」を示しており、符号132,133は定在波の「節」を示している。特に、図6の(b)に示すように、円偏波開口118の形成位置は、定在波の「腹」130の位置となっている。このシミュレーションにおいては、円偏波開口118の中心位置(重心位置)から終端部128までの伝送方向における距離は、管内波長λgの3/4となるよう設定されており、定在波はほぼ管内波長λgの1/2に一致して生じている。
As shown in FIG. 6B, the strength of the electric field appears in the
以上により、新たな知見として、導波管内に定在波が生じると、その定在波により円偏波開口から加熱室内に放射される円偏波は崩れること、特に、円偏波開口が定在波の「腹」に位置するとき、マイクロ波が導波管の幅方向には強く伝搬され、管軸方向には弱く伝搬される、ということを発見した。 Based on the above, as a new finding, when a standing wave is generated in the waveguide, the circularly polarized wave radiated from the circularly polarized opening to the heating chamber is destroyed by the standing wave, and in particular, the circularly polarized opening is fixed. When located at the “antinode” of the standing wave, it was discovered that the microwave propagates strongly in the width direction of the waveguide and weakly propagates in the tube axis direction.
したがって、円偏波が崩れたとき、伝搬が弱くなる方向について、あらかじめ予測できるものであれば、補助的にマイクロ波を供給するよう構成すれば、加熱分布の均一化を図ることができるのではないかと考えたのが、本発明における実施の形態1の構成を想起したきっかけである。 Therefore, if the direction in which the propagation is weakened when the circularly polarized wave breaks can be predicted in advance, the heating distribution can be made uniform if it is configured to supplementarily supply the microwave. It was thought that there was no chance to recall the configuration of the first embodiment of the present invention.
図7は、本発明に係る実施の形態1の構成に思い至る前に検討していた構成である。図7は、導波管104cのH面にX字形状の円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bのみを形成した例を示す加熱室102の底面と導波管104cを上から見た場合の模式図である。
FIG. 7 shows a configuration that was studied before the configuration of the first embodiment according to the present invention was conceived. FIG. 7 shows an example in which only the X-shaped circularly polarized
図7に示す構成は、前述の図2に示した実施の形態1の構成と比較すると、補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部としての直線偏波開口108,109,110が形成されていない構成である。
Compared with the configuration of the first embodiment shown in FIG. 2 described above, the configuration shown in FIG. 7 has linearly polarized
本発明者は、本発明に係る実施の形態1の構成に思い至る前においては、導波管104cに複数の円偏波開口を並設すれば、加熱分布が均一になるのではないかと考えて、図7に示した配置を試していた。しかし、図7の配置構成では、図7においてハッチングで示す領域Aが強く加熱されており、導波管104cの幅方向には加熱領域がある程度均一に広がっているが、管軸方向には加熱ムラが生じており、加熱分布が均一ではなかった。
Before conceiving the configuration of the first embodiment according to the present invention, the present inventor believes that if a plurality of circularly polarized apertures are arranged in parallel in the
図7に示すように、幅方向に並設された2つの円偏波開口105a,105bにより構成される第1の円偏波開口対(105a,105b)により、マイクロ波が加熱室102内に伝搬して幅方向に広がる加熱領域Aが形成されている。同様に、第2の円偏波開口対(106a,106b)および第3の円偏波開口対(107a,107b)により、マイクロ波が加熱室102内に伝搬して幅方向に広がる加熱領域Aが形成されている。したがって、第1の円偏波開口対(105a,105b)による加熱領域A、第2の円偏波開口対(106a,106b)による加熱領域A、および第3の円偏波開口対(107a,107b)による加熱領域Aにおいてはマイクロ波が強く放射されているが、それぞれの間の領域には、あまりマイクロ波が放射されない領域が存在しており、加熱室内の加熱分布が不均一となっていた。さらに、加熱室102において、導波管104の終端部111cに近い側面壁(図7における左側面壁)の領域と、第1の円偏波開口対(105a,105b)による加熱領域Aとの間においてもあまりマイクロ波が放射されない領域が存在していた。
As shown in FIG. 7, the microwave is brought into the
このときの導波管104cの終端部111cから各円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bの中心位置(重心位置)までの管軸方向における距離を詳細に調べてみると、λg/4、3λg/4、または5λg/4のいずれかの距離となっていた。即ち、すべての円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bの中心位置(重心位置)は、導波管内104c内に生じた定在波の「腹」の位置に配置されていた。したがって、6つの円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bのそれぞれが、図6の(b)に示したように、導波管104c内の定在波の「腹」に位置しているため、いずれの円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bも図6の(a)に示したコンタ図に近い状態にあると考えられる。
When the distance in the tube axis direction from the
本発明に係る実施の形態1の電子レンジは、前述の図2に示したように構成されており、図7に示した構成における問題を解消した構成である。前述のように、図7に示した構成において、円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bから加熱室102内に放射されるマイクロ波の伝搬は、導波管104cの幅方向に強く、導波管104cの管軸方向に弱くなっている。このため、実施の形態1における導波管104には、図2に示すように、直線偏波を放射する補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部としての直線偏波開口108,109,110が形成されている。これは、導波管104のH面に長孔形状の直線偏波開口108,109,110を形成することにより、これらの直線偏波開口108,109,110からのマイクロ波を導波管104の管軸方向に伝搬させて加熱室内の均一化を達成しようと考えたものである。
The microwave oven according to
実施の形態1の電子レンジにおいて、図2に示すように、第2のマイクロ波供給部である直線偏波開口108,109,110は、導波管104の幅方向に細長い長孔形状である。各直線偏波開口108,109,110の中心位置(重心位置)は、導波管104の管軸方向に延びる中心軸P上に配置されている。実施の形態1においては、第1の直線偏波開口108は、導波管104のH面において、終端部111の近傍に形成されている。第2の直線偏波開口109は、導波管104のH面において、幅方向に並設された円偏波開口105a,105bにより構成される第1の円偏波開口対(105a,105b)と、幅方向に並設された円偏波開口106a,106bにより構成される第2の円偏波開口対(106a,106b)との間に形成されている。同様に、第3の直線偏波開口110は、導波管104のH面において、幅方向に並設された円偏波開口106a,106bにより構成される第2の円偏波開口対(106a,106b)と、幅方向に並設された円偏波開口107a,107bにより構成される第3の円偏波開口対(107a,107b)との間に形成されている。
In the microwave oven according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, the linearly
上記のように構成された実施の形態1の電子レンジは、導波管104により、第1のマイクロ波供給部である円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bにより幅方向に広がる加熱領域Aに加えて、第2のマイクロ波供給部である直線偏波開口108,109,110により管軸方向に広がる加熱領域Bを合わせて加熱することができる構成となる。
The microwave oven according to the first embodiment configured as described above is guided in the width direction by the
この結果、加熱室102において導波管104の伝送方向の終端部111の近傍となる側面壁(図2における左側面壁)の領域と、第1の円偏波開口対(105a,105b)によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Aとの間の領域には、第1の直線偏波開口108により管軸方向に広がる加熱領域Bが形成される。また、第1の円偏波開口対(105a,105b)によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Aと、第2の円偏波開口対(106a,106b)によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Aとの間の領域には、第2の直線偏波開口109により管軸方向に広がる加熱領域Bが形成される。同様に、第2の円偏波開口対(106a,106b)によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Aと、第3の円偏波開口対(107a,107b)によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Aとの間の領域には、第3の直線偏波開口110により管軸方向に広がる加熱領域Bが形成される。したがって、実施の形態1の電子レンジにおいては、加熱室102内に配置された被加熱物に対して均一加熱することができる構成となる。
As a result, the region of the side wall (left side wall in FIG. 2) that is in the vicinity of the
以下、実施の形態1の構成における補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部としての直線偏波開口108,109,110の形成位置の設定方法について説明する。
Hereinafter, a method of setting the formation positions of the linearly
図8は一般的なTE10モードの導波管136の管壁におけるH面137を示した平面図である。図8においては、ある瞬間のH面137における導電電流が流れる向きを示しており、幅方向の中央に湧き出しポイント138と吸い込みポイント139があることを示している。マイクロ波が矢印Zで示すように図8の左から右方向へと伝送されていると仮定すると、湧き出しポイント138と吸い込みポイント139も順次右方向へ移動していく。ただし、管壁における湧き出しポイント138と吸い込みポイント139は、常に導波管136の幅方向の中央の位置に生じている。しかし、導波管136において、湧き出しポイント138と吸い込みポイント139との間を流れる導電電流と同時に流れる導電電流は、湧き出しポイント138と吸い込みポイント139との間を流れる電流以外にも、湧き出しポイント138からの導電電流がE面(図示せず)を通って対向する裏面側におけるH面の吸い込みポイント(図示せず)へと流れる電流141や、或いは逆に、対向する裏面側のH面における湧き出しポイント(図示せず)からの導電電流がE面(図示せず)を通って吸い込みポイント139へ流れ込む電流142などがある。したがって、これらの電流の向きを考慮して開口を適切な位置に配置することにより、開口から放射されるマイクロ波の向きを導波管の管軸方向か、導波管の幅方向かを自由に選択することが可能となる。
FIG. 8 is a plan view showing an H-
例えば、図8に示す長手方向が幅方向である細長い長方形の長孔形状の開口143は、湧き出しポイント138から右方向(伝送方向)へ流れ出る電流144を妨げるため、開口143における図8の左右側の両端部(管軸方向における対向端部)に電位差が生じるように電界が立ち、図8における左右方向、即ち導波管136の管軸方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。時間経過とともに湧き出しポイント138と吸い込みポイント139は右方向(図8の矢印Z方向)に移動していくが、このような長孔形状の開口143は、この開口143に直交する向きの電流を妨げるので、結局は常に左右方向の電流を妨げることになる。この結果、開口143における図8の左右側の両端部(管軸方向における対向端部)には電位差が生じるように電界が立ち、図8における左右方向、即ち導波管136の管軸方向にマイクロ波が強く放射されることになる。
For example, the elongated rectangular
なお、図8に示す長手方向が管軸方向である細長い長方形の長孔形状の開口145は、E面からH面に流れこむ電流142を妨げるので、開口145における図8の上下側の両端部(幅方向における対向端部)に電位差が生じるように電界が立ち、図8における上下方向、即ち導波管136の幅方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。時間経過とともに湧き出しポイントと吸い込みポイントは右方向(図8の矢印Z方向)に移動していくが、このような長孔形状の開口145は、この開口145に直交する向きの電流を妨げるので、結局は常に上下方向の電流を妨げることになる。この結果、開口145における図8の上下側の両端部(幅方向における対向端部)には電位差が生じるように電界が立ち、図8における上下方向、即ち導波管136の幅方向にマイクロ波が強く放射されることになる。
Note that the elongated rectangular long hole-shaped
したがって、実施の形態1の電子レンジにおいては、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)として、導波管104のH面に直線偏波開口108,109,110を、図2に示すように、導波管104の幅方向に細長い長孔形状であり、導波管104の幅方向の略中央部に配置している。このように直線偏波開口108,109,110を形成することにより、図8に示した開口143と同様に、図2における左右方向の電流が妨げられることになる。この結果、直線偏波開口108,109,110における図2の左右側の両端部(管軸方向における対向端部)に電位差が生じるように電界が立ち、図2の左右方向、即ち導波管104の管軸方向にマイクロ波が強く放射される構成となる。図2においては、直線偏波開口108,109,110の左右側にハッチング領域Bを記載してマイクロ波が強く放射される領域を模式的に示している。
Therefore, in the microwave oven of the first embodiment, as the auxiliary microwave supply means (second microwave supply unit), the linearly
以上のように、本発明に係る実施の形態1のマイクロ波加熱装置である電子レンジ101は、被加熱物を収納する加熱室102と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部であるマグネトロン103と、マグネトロン103からのマイクロ波を加熱室102に伝送し供給する導波管104とを備えており、導波管104には、マイクロ波を用いて加熱室102内に円偏波を生じさせる円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)と、加熱分布の均一化のために円偏波供給手段からの円偏波とは異なる加熱領域(放射方向)を有するマイクロ波を加熱室102内に供給する補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)と、を有している。
As described above, the
このように構成された実施の形態1のマイクロ波加熱装置(電子レンジ101)においては、円偏波供給手段により加熱室内に円偏波を供給するのに加えて、補助マイクロ波供給手段によっても円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波を供給することにより、円偏波だけでは弱い部分の加熱領域を補助することが可能となり、駆動機構を用いなくても、被加熱物の加熱分布の均一化を図ることができる構成である。
In the microwave heating apparatus (microwave oven 101) according to
また、実施の形態1のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生部から加熱室102にマイクロ波を導く導波管104には、円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)として導波管104のH面に設けたX字形状の円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bと、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)として導波管104のH面に設けた長孔形状の直線偏波開口108,109,110が形成されている。
In the microwave heating apparatus of the first embodiment, the
上記のように構成された導波管104においては、加熱室102に対向する面となっているH面に形成した開口から加熱室102にマイクロ波を放射することは容易であり、円偏波供給手段(円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107b)から加熱室102に対して円偏波を放射することができるのに加えて、補助マイクロ波供給手段(直線偏波開口108,109,110)から補助的に円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波を加熱室102内に供給できるため、極めて簡単な構成で、駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
In the
また、実施の形態1のマイクロ波加熱装置においては、円偏波供給手段である円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bから加熱室102内に放射されるマイクロ波は、幅方向への伝搬が強く、管軸方向への伝搬が弱くなりやすい。このため、実施の形態1のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段である直線偏波開口108,109,110が設けられている。直線偏波開口108,109,110からのマイクロ波を管軸方向に強く伝搬させるために、直線偏波開口108,109,110は、図2に示すように、導波管104の幅方向に細長い長孔形状を有し、幅方向の略中央部に配置される構成としている。
In the microwave heating apparatus according to the first embodiment, the microwave radiated into the
上記のように実施の形態1のマイクロ波加熱装置においては、直線偏波開口108,109,110を導波管104の幅方向に細長い長孔形状に形成し、幅方向の略中央部に配置することにより、図8に示した開口143と同様に、直線偏波開口108,109,110が図2の左右方向に流れる電流を妨げることになる。この結果、直線偏波開口108,109,110における図2の左右側の両端部(管軸方向の対向端部)に電位差が生じるように電界が立ち、図2の左右方向、即ち導波管104の管軸方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。したがって、実施の形態1のマイクロ波加熱装置は、円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)だけでは加熱できなかったハッチング部分B(図2及び図8参照)を加熱することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる構成となる。
As described above, in the microwave heating apparatus according to the first embodiment, the linearly
実施の形態1のマイクロ波加熱装置においては、円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bを導波管104内の定在波の電界の「腹」の位置に配置することにより、導波管104の幅方向への伝搬が強く、管軸方向への伝搬が弱い状態が容易に起こり得る。しかし、前述したように、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)である直線偏波開口108,109,110を導波管104の幅方向に細長い長孔形状に形成し、且つ幅方向の略中央部に配置することにより、導波管104の管軸方向への伝搬を強くして、加熱ムラが生じないように確実に加熱領域を補うことができる構成となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
In the microwave heating apparatus of the first embodiment, circularly
実施の形態1のマイクロ波加熱装置は、各円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bの中心位置(重心位置)から導波管104の終端部111までの伝送方向における距離を、管内波長λgの1/4の略奇数倍としている。このように、各円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bの位置を決定することにより、それぞれの円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bが実際に導波管104内の定在波の電界の「腹」に位置する構成となる。この結果、前述したように、円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bだけでは、導波管104の幅方向への伝搬が強く、管軸方向への伝搬が弱い状態が起こり得ることとなる。しかし、実施の形態1のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)として、導波管104のH面に直線偏波開口108,109,110を導波管104の幅方向に細長い長孔形状で形成し、幅方向の略中央部に配置することにより、加熱ムラが生じないように確実に加熱領域を補うことができる構成となり、駆動機構が無くても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
The microwave heating apparatus according to the first embodiment determines the distance in the transmission direction from the center position (center of gravity position) of each circularly polarized
実施の形態1のマイクロ波加熱装置では、円偏波供給手段(円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107b)と補助マイクロ波供給手段(直線偏波開口108,109,110)とを、導波管の管軸方向(伝送方向を含む方向)において、互いに位置が重なることがない異なる位置に配置する構成としている。このため、実施の形態1のマイクロ波加熱装置は、導波管に円偏波供給手段および補助マイクロ波供給手段を確実に配置して、所望の導波管を容易に実現することができる。
In the microwave heating apparatus of the first embodiment, circularly polarized wave supplying means (circularly
特に、第1の直線偏波開口108は、導波管104のH面における伝送方向の終端部分に配置する構成とし、導波管104の幅方向に細長い長孔形状であるため、導波管104における伝送方向の終端部分に最も近い円偏波開口105a,105bと重なることなく、容易に形成することができる。
In particular, the first linearly
また、その他の直線偏波開口109,110に関しては、管軸方向におけるそれぞれの円偏波開口の間の領域、即ち第1の円偏波開口対(105a,105b)と第2の円偏波開口対(106a,106b)との間の領域、および、第2の円偏波開口対(106a,106b)と第3の円偏波開口対(107a,107b)との間の領域に配置する構成としているため、容易に形成することができる。
Regarding the other linearly
なお、実施の形態1の構成においては、円偏波供給手段として6個の円偏波開口105a,105b,106a,106b,107a,107bと、補助マイクロ波供給手段として3個の直線偏波開口108,109,110とを設けた構成例を用いて説明したが、本発明においては、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段がこのような個数に限定されるものではない。
In the configuration of the first embodiment, six circularly
以上のように、本発明に係る実施の形態1のマイクロ波加熱装置は、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段を設けることにより、円偏波供給手段からの円偏波による加熱と共に、当該円偏波による加熱が困難の領域を当該円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波により加熱することができるため、加熱室内に配置された被加熱物に対して駆動機構を用いることなく均一に加熱することができる構成となる。 As described above, the microwave heating apparatus according to the first embodiment of the present invention is provided with the circularly polarized wave supplying unit and the auxiliary microwave supplying unit, thereby heating the circularly polarized wave from the circularly polarized wave supplying unit. Since the region difficult to heat by the circularly polarized wave can be heated by the microwave having a heating region different from the circularly polarized wave, the object to be heated arranged in the heating chamber is uniform without using a driving mechanism. It becomes the structure which can be heated to.
(実施の形態2)
図9〜図11は、本発明に係る実施の形態2のマイクロ波加熱装置の例示である電子レンジを説明するための図である。図9は実施の形態2のマイクロ波加熱装置である電子レンジの全体構成を示す斜視図であり、図10は実施の形態2の電子レンジにおける加熱室の底面と導波管を上から見た場合の模式図であり、図11は当該電子レンジにおける加熱室と導波管を正面から見た場合の模式図である。(Embodiment 2)
9-11 is a figure for demonstrating the microwave oven which is an illustration of the microwave heating device of
図9に示すように、実施の形態2のマイクロ波加熱装置である電子レンジ201には被加熱物(図示なし)を加熱室202に対して出し入れするための扉213が備えられている。図9は、電子レンジ201の扉213を開放した状態を示している。
As shown in FIG. 9, the
図9〜図11に示すように、代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジ201は、被加熱物(図示せず)を収納可能な加熱室202と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部であるマグネトロン203と、マグネトロン203から放射されたマイクロ波を加熱室202に導く導波管204と、を備えている。また、電子レンジ201には、導波管204内を伝送するマイクロ波を用いて加熱室202内に円偏波を伝搬させるための円偏波供給手段である第1のマイクロ波供給部として、導波管204のH面(実施の形態2においては加熱室202に対向する面)に設けたX字形状の開口である円偏波開口205,206,207が複数形成されている。さらに、電子レンジ201には、円偏波開口だけでは加熱分布が均一ではないため、さらなる加熱分布の均一化を図るために、導波管204内のマイクロ波の一部を加熱室202内に供給する補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部として、導波管204のH面(実施の形態2においては加熱室202に対向する面)に長孔形状の直線偏波開口208,209,210が形成されている。
As shown in FIGS. 9 to 11, a
導波管204のH面において、それぞれの円偏波開口205,206,207が形成されている位置は、それぞれの中心位置から導波管204の終端部211までの伝送方向における距離が、管内波長λgの1/2の略整数倍となっている。ここで、円偏波開口205,206,207の中心位置とは、各開口形状を同じ厚みの板材で構成したと仮定した場合において、その板材の重心位置を示すものである。また、導波管204の終端部211とは、導波管204内の伝送空間において、マイクロ波発生部であるマグネトロン203のマイクロ波出力位置を始端部として、その伝送方向の終端位置である導波管204の閉塞部分の内壁面をいう。なお、管内波長λgの1/2の略整数倍とは、管内波長λgの1/2の整数倍の数値の±10%の範囲内を含むことをいう。
On the H plane of the
図11に示すように、実施の形態2のマイクロ波加熱装置においては、終端部211に最も近い円偏波開口205の中心位置から導波管204の終端部211までの伝送方向の距離はλg/2であり、円偏波開口206の中心位置から導波管204の終端部211までの伝送方向の距離はλgであり、終端部211に最も遠い円偏波開口207の中心位置から導波管204の終端部211までの伝送方向の距離は3λg/2である。
As shown in FIG. 11, in the microwave heating apparatus of the second embodiment, the distance in the transmission direction from the center position of the circularly polarized opening 205 closest to the
また、第1のマイクロ波供給部である円偏波開口205,206,207は、導波管204のH面において、管軸方向(図10における左右方向)に延びる導波管204の中心軸Pの両側に設けられている。このように、円偏波開口205,206,207は、導波管204における管軸方向に延びる中心軸Pの両側に設けられているため、導波管104の中心軸Pの両側の位置から加熱室102に対して確実に円偏波が放射されるよう構成されている。
Further, the circularly polarized
実施の形態2における導波管204には、第1のマイクロ波供給部である円偏波開口205,206,207と共に、補助マイクロ波供給手段としての第2のマイクロ波供給部である直線偏波開口208,209,210が形成されている。第2のマイクロ波供給部である直線偏波開口208,209,210は、図10に示すように、導波管204の管軸方向(図10における左右方向)が長手方向となる長孔形状であり、導波管204における管軸方向に延びる中心軸Pの両側に並行して形成されている。実施の形態2の構成において、図10に示すように、H面における中心軸Pを挟んだ両側の領域には、一方の領域に第1のマイクロ波供給部の開口(206)および第2のマイクロ波供給部の開口(208,210)を交互に配設し、他方の領域に第1のマイクロ波供給部の開口(205,207)および第2のマイクロ波供給部の開口(209)を交互に配設する構成である。
The
また、実施の形態2のマイクロ波加熱装置である電子レンジ201においては、図9に示すように、円偏波開口205,206,207および直線偏波開口208,209,210の上部を覆いつつ被加熱物を載置するための載置台212が加熱室202内に設けられている。実施の形態2における載置台212は、ガラスやセラミックなどマイクロ波が透過しやすい材料で構成されている。
Moreover, in the
本発明おいて利用される円偏波は、前述の実施の形態1において説明したように、移動通信および衛星通信の分野で広く用いられている技術であり、この円偏波をマイクロ波加熱装置に適用して、被加熱物の均一加熱に貢献するものである。 The circularly polarized wave used in the present invention is a technique widely used in the field of mobile communication and satellite communication as described in the first embodiment, and this circularly polarized wave is converted into a microwave heating device. This contributes to uniform heating of the object to be heated.
実施の形態2の電子レンジ201においては、導波管204のH面における管軸方向に延びる中心軸Pの両側にX字形状の円偏波開口205,206,207を形成して、各円偏波開口205,206,207から加熱室202内へ円偏波を放射するよう構成されている。これらの円偏波開口205,206,207のX字形状は、細長い長方形形状の2本のスリットを互いに中心点で直交して構成されている。
In the
なお、マイクロ波伝送手段としての一般的な導波管における管内波長(λg)と導波管の幅(図4における符号a参照)との関係については、前述の実施の形態1において図4を用いて説明したように、式(1)の関係を有する。即ち、式(1)に示すように、管内波長(伝送波長)λgは、導波管の幅a寸法によって変化するが、導波管の高さb寸法には無関係である。 Note that the relationship between the guide wavelength (λg) and the waveguide width (see symbol “a” in FIG. 4) in a general waveguide as a microwave transmission means is the same as in FIG. As described with reference to FIG. That is, as shown in Expression (1), the guide wavelength (transmission wavelength) λg varies depending on the width a dimension of the waveguide, but is independent of the height b dimension of the waveguide.
本発明のマイクロ波加熱装置の例示である実施の形態2の電子レンジにおいては、上記のように形成されたマイクロ波伝送手段としての導波管を用いて、均一加熱を達成するために円偏波と、この円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波である直線偏波の両方を放射するよう構成されている。 In the microwave oven according to the second embodiment, which is an example of the microwave heating apparatus of the present invention, the waveguide as the microwave transmission means formed as described above is used to achieve uniform heating in order to achieve uniform heating. It is configured to radiate both a wave and a linearly polarized wave that is a microwave having a heating region different from the circularly polarized wave.
以下、実施の形態2の電子レンジにおいて、円偏波と直線偏波の両方を放射する構成について詳細に説明する。
Hereinafter, in the microwave oven of
実施の形態2における円偏波開口205,206,207のぞれぞれは、図10に示すように、導波管204のH面に形成されており、2つの長孔を直交させてX字形状に形成された開口形状を有している。円偏波開口205,206,207は、導波管204のH面における管軸方向に延びる中心軸Pの両側に形成されており、一方の円偏波開口206は中心軸Pの背面側(図10における上側)であり、他方の円偏波開口205,207は中心軸Pの前面側(図10における下側;扉側)である。このように、円偏波開口205,206,207は、導波管204のH面において、管軸方向に延びる中心軸Pよりどちらか一方に偏らせて配置されている。このように配置することにより、円偏波を発生できる形状となり、H面の中心軸Pのどちらに寄せるかにより右旋偏波か左旋偏波に分かれることになる。
As shown in FIG. 10, each of the circularly
しかしながら、前述の実施の形態1において説明したように、円偏波形成手段だけを実際の電子レンジに適用しても、それだけでは均一に加熱することができず、結局は加熱室内を攪拌するための駆動部などの駆動機構が必要となる。 However, as described in the first embodiment, even if only the circularly polarized wave forming means is applied to an actual microwave oven, it cannot be heated uniformly by itself, and eventually the heating chamber is stirred. A driving mechanism such as a driving unit is required.
この原因については、前述したように、電子レンジはドア213を閉めて使用するため、マイクロ波が及ぶ空間は閉空間となり、加熱室内および導波管内でマイクロ波が反射を繰り返し、その結果、定在波が生じやすい空間となることに起因すると考えられる。このことに関して、実施の形態2の構成においても、シミュレーションによって一定の知見を得たので以下に説明する。
As described above, since the microwave oven is used with the
図13から図15は導波管202内の定在波の影響を明確にするためのシミュレーション結果を示す図である。これらのシミュレーションにおいて、加熱室202の壁面は放射境界(マイクロ波が反射しない境界条件)とし、X字形状の円偏波開口218が1つだけの簡単な構成であり、導波管204の終端部219の条件(開放または閉塞)をパラメータとしたものである。
13 to 15 are diagrams showing simulation results for clarifying the influence of the standing wave in the
図13は導波管204aの終端部219を開放して放射境界(マイクロ波が反射しない境界条件)とした場合のシミュレーション結果である。図13の(a)はシミュレーションを行ったときのシミュレーションモデルの平面イメージ図であり、加熱室202を上から見た場合のシミュレーションモデル形状である。図13の(a)においては、シミュレーションを行ったときの画像をそのまま記載しており、加熱室202の中央に被加熱物としてジャガイモQを配置した場合を想定している。図13の(b)は解析結果であり、上から見た加熱室202内の電界強度分布を示す平面断面のコンタ図である。図13の(b)を見ると、加熱室202内は、円偏波らしく電界が渦を巻いており、導波管204aの管軸方向X(図13の(b)における左右方向)、および導波管204aの幅方向Y(図13の(b)における上下方向)とも均等な電界分布になっている。
FIG. 13 shows a simulation result when the
図14は、導波管204bの終端部222を閉塞して反射境界(マイクロ波が反射する境界条件)としたものであり、X字形状の円偏波開口218が導波管204b内の定在波の「腹」の位置となるように、終端部222の位置が決定されたものである。図14の(a)は上から見た加熱室202内の電界強度分布を示す平面断面のコンタ図である。図14の(b)は加熱室202を正面から見た場合の断面の電界強度分布のコンタ図である。
FIG. 14 shows a case where the
図14の(a)を見ると、導波管204bの管軸方向X(図14の(a)の左右方向)の電界は強く、円偏波開口218から管軸方向Xに広くマイクロ波が伝搬されている。一方、導波管204bの幅方向Y(図14の(a)の上下方向)の電界は弱く、円偏波開口218から幅方向にあまり伝搬されていない。
As shown in FIG. 14A, the electric field in the tube axis direction X of the waveguide 204b (the left-right direction in FIG. 14A) is strong, and a microwave is widely emitted from the circularly
図14の(b)を見ると、加熱室202の下方にある導波管204b内には電界の強弱が現れており、定在波が起きていることは明らかである。図14の(b)において、導波管204b内における符号223,224,225は「腹」を示しており、符号226,227は「節」を示している。特に、図14の(b)に示すように、円偏波開口218の形成位置は、定在波の「節」226の位置となっている。このシミュレーションにおいては、円偏波開口218の中心位置(重心位置)から終端部222までの伝送方向における距離は、管内波長λgの1/2となるよう設定されており、定在波はほぼ管内波長λgの1/2に一致して生じている。
As shown in FIG. 14B, the strength of the electric field appears in the waveguide 204b below the
以上により、新たな知見として、導波管内に定在波が生じると、その定在波により円偏波開口から加熱室内に放射される円偏波は崩れること、特に、円偏波開口が定在波の「節」に位置するとき、マイクロ波が導波管の幅方向には弱く伝搬され、管軸方向には強く伝搬される、ということを発見した。 Based on the above, as a new finding, when a standing wave is generated in the waveguide, the circularly polarized wave radiated from the circularly polarized opening to the heating chamber is destroyed by the standing wave, and in particular, the circularly polarized opening is fixed. When located at the “node” of the standing wave, it was discovered that the microwave propagates weakly in the width direction of the waveguide and strongly in the tube axis direction.
したがって、円偏波が崩れたとき、伝送が弱くなる方向について、あらかじめ予測できるものであれば、補助的にマイクロ波を供給するよう構成すれば、加熱分布の均一化を図ることができるのではないかと考えたのが、本発明における実施の形態2の構成を想起したきっかけである。 Therefore, if the direction in which the transmission becomes weak when the circularly polarized wave breaks can be predicted in advance, it will be possible to make the heating distribution uniform if it is configured to supplementarily supply microwaves. It was thought that there was no chance to recall the configuration of the second embodiment of the present invention.
図15は、本発明に係る実施の形態2の構成に思い至る前に検討していた構成である。図15は、導波管204cのH面にX字形状の円偏波開口205,206,207のみを形成した例を示す加熱室202の底面と導波管204cを上から見た場合の模式図である。
FIG. 15 shows a configuration that was studied before the configuration of the second embodiment according to the present invention was conceived. FIG. 15 is a schematic view when the bottom surface of the
図15に示す構成は、前述の図10に示した実施の形態2の構成と比較すると、補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部としての直線偏波開口208,209,210が形成されていない構成である。
Compared to the configuration of the second embodiment shown in FIG. 10 described above, the configuration shown in FIG. 15 has linearly polarized
本発明者は、本発明に係る実施の形態2の構成に思い至る前においては、導波管204cに複数の円偏波開口を並設すれば、加熱分布が均一になるのではないかと考えて、図15に示した配置を試していた。しかし、図15の配置構成では、図15においてハッチングで示す領域Aが強く加熱されており、導波管204cの管軸方向には加熱領域がある程度均一に広がって加熱されるが、幅方向にはムラが生じており、加熱分布が均一ではなくなっていた。 Before conceiving the configuration of the second embodiment according to the present invention, the present inventor believes that if a plurality of circularly polarized apertures are arranged in parallel in the waveguide 204c, the heating distribution becomes uniform. Thus, the arrangement shown in FIG. 15 was tried. However, in the arrangement configuration of FIG. 15, the area A shown by hatching in FIG. 15 is heated strongly, and the heating area spreads to some extent in the tube axis direction of the waveguide 204c, but is heated in the width direction. Was uneven and the heating distribution was not uniform.
このときの導波管204cの終端部211cから各円偏波開口205,206,207の中心位置(重心位置)までの管軸方向における距離を詳細に調べてみると、λg/2、λg、または3λg/2のいずれかの距離となっていた。即ち、すべての円偏波開口205,206,207の中心位置(重心位置)は、導波管内204c内に生じた定在波の「節」の位置に配置されていた。したがって、3つの円偏波開口205,206,207のそれぞれが、図14の(b)に示したように、導波管204c内の定在波の「節」に位置しているため、いずれの円偏波開口205,206,207も図14の(a)に示したコンタ図に近い状態にあると考えられる。
When the distance in the tube axis direction from the terminal end portion 211c of the waveguide 204c at this time to the center position (center of gravity position) of each circularly
本発明に係る実施の形態2の電子レンジは、前述の図10に示したように構成されており、図15に示した構成における問題を解消した構成である。前述のように、図15に示した構成において、円偏波開口205,206,207から加熱室202内に放射されるマイクロ波の伝搬は、導波管204cの管軸方向に強く、導波管204cの幅方向に弱くなっている。このため、実施の形態2における導波管204には、図10に示すように、直線偏波を放射する補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部としての直線偏波開口208,209,210が形成されている。これは、導波管204のH面に長孔形状の直線偏波開口208,209,210を形成することにより、これらの直線偏波開口208,209,210からのマイクロ波を導波管204の幅方向に伝搬させて加熱室内の均一化を達成しようと考えたものである。
The microwave oven according to the second embodiment of the present invention is configured as shown in FIG. 10 described above, and eliminates the problems in the configuration shown in FIG. As described above, in the configuration shown in FIG. 15, the propagation of the microwave radiated from the circularly
実施の形態2の電子レンジにおいて、図10に示すように、第2のマイクロ波供給部である直線偏波開口208,209,210は、導波管204の管軸方向に細長い長孔形状である。直線偏波開口208,209,210は、導波管204の管軸方向に延びる中心軸Pの両側に配置されており、それぞれが導波管204のH面における幅方向の端部に形成されている。また、実施の形態2の構成においては、導波管204の管軸方向に延びる中心軸Pを挟んで、対向するように第1のマイクロ波供給部(円偏波開口205,206または207)と第2のマイクロ波供給部(直線偏波開口208,209または210)が形成されている。また、第1のマイクロ波供給部(円偏波開口205,206または207)と第2のマイクロ波供給部(直線偏波開口208,209または210)は、導波管202の管軸方向において交互となるよう配置されている。具体的には、実施の形態2の構成においては、導波管204の管軸方向に延びる中心軸Pより前面側に円偏波開口205、直線偏波開口209、および円偏波開口207が管軸方向に直線的に配置されており、前記の中心軸Pより背面側に直線偏波開口208、円偏波開口206、直線偏波開口210が管軸方向に直線的に配置されている。
In the microwave oven according to the second embodiment, as shown in FIG. 10, the linearly
上記のように構成された実施の形態2の電子レンジは、導波管204により、第1のマイクロ波供給部である円偏波開口205,206,207により管軸方向に広がる加熱領域Aに加えて、第2のマイクロ波供給部である直線偏波開口208,209,210により幅方向に広がる加熱領域Bを合わせて加熱することができる構成となる。
The microwave oven according to the second embodiment configured as described above is formed in the heating region A that spreads in the tube axis direction by the circularly polarized
この結果、加熱室202において、円偏波供給手段としての第1のマイクロ波供給部(円偏波開口205,206,207)により加熱し難い、それぞれの間の領域を、補助マイクロ波供給手段としての第2のマイクロ波供給部(直線偏波開口108,109,110)により補間することが可能となり、加熱室202内に配置された被加熱物に対して均一加熱することができる構成となる。また、本発明に係る実施の形態2の構成によれば、導波管204の幅方向の外側領域までマイクロ波を強く放射できる構成となり、加熱室内の均一加熱の実現をより達成できる構成となる。
As a result, in the
以下、実施の形態2の構成における補助マイクロ波供給手段である第2のマイクロ波供給部としての直線偏波開口208,209,210の形成位置の設定方法について説明する。
Hereinafter, a method of setting the formation positions of the linearly
図16は、実施の形態1において説明した導波管136(図8参照)と同様に構成された一般的なTE10モードの導波管236の管壁におけるH面237を示した平面図である。図16においては、ある瞬間のH面237における導電電流が流れる向きを示しており、幅方向の中央に湧き出しポイント238と吸い込みポイント239があることを示している。マイクロ波が矢印Zで示すように図16の左から右方向へと伝送されていると仮定すると、湧き出しポイント238と吸い込みポイント239も順次右方向へ移動していく。ただし、管壁における湧き出しポイント238と吸い込みポイント239は、常に導波管236の幅方向の中央の位置に生じる。しかし、導波管236において、湧き出しポイント238と吸い込みポイント239との間を流れる導電電流と同時に流れる導電電流は、湧き出しポイント238と吸い込みポイント239との間を流れる電流以外にも、湧き出しポイント238からの導電電流がE面(図示せず)を通って対向する裏面側におけるH面の吸い込みポイント(図示せず)へと流れる電流241や、或いは逆に、対向する裏面側のH面における湧き出しポイント(図示せず)からの導電電流がE面(図示せず)を通って吸い込みポイント239へ流れ込む電流242などがある。したがって、これらの電流の向きを考慮して開口を適切な位置に配置することにより、開口から放射されるマイクロ波の向きを導波管の管軸方向か、導波管の幅方向かを自由に選択することが可能となる。
FIG. 16 is a plan view showing an
例えば、図16に示す長手方向が管軸方向である細長い長方形の長孔形状の開口245は、E面からH面に流れこむ電流242を妨げるので、開口245における図16の上下側の両端部(幅方向における対向端部)に電位差が生じるように電界が立ち、図16における上下方向、即ち導波管236の幅方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。時間経過とともに湧き出しポイント238と吸い込みポイント239は右方向(図16の矢印Z方向)に移動していくが、このような長孔形状の開口245は、この開口245に直交する向きの電流を妨げるので、結局は常に上下方向の電流を妨げることになる。この結果、開口245における図16の上下側の両端部(幅方向における対向端部)には電位差が生じるように電界が立ち、図16における上下方向、即ち導波管236の幅方向にマイクロ波が強く放射されることになる。
For example, the elongated rectangular long hole-shaped
なお、図16に示す長手方向が幅方向である細長い長方形の長孔形状の開口243は、湧き出しポイント238から右方向(伝送方向)へ流れ出る電流244を妨げるため、開口243における図16の左右側の両端部(管軸方向における対向端部)に電位差が生じるように電界が立ち、図16における左右方向、即ち導波管236の管軸方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。時間経過とともに湧き出しポイント238と吸い込みポイント239は右方向(図16の矢印Z方向)に移動していくが、このような長孔形状の開口243は、この開口243に直交する向きの電流を妨げるので、結局は常に左右方向の電流を妨げることになる。この結果、開口243における図16の左右側の両端部(管軸方向における対向端部)には電位差が生じるように電界が立ち、図16における左右方向、即ち導波管236の管軸方向にマイクロ波が強く放射されることになる。
Note that the elongated rectangular oblong hole-shaped
したがって、実施の形態2の電子レンジにおいては、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)として、導波管204のH面に直線偏波開口208,209,210を、図10に示すように、導波管204の管軸方向に細長い長孔形状であり、導波管204の管軸方向に延びる中心軸Pの両側において、幅方向の端部に配置している。このように直線偏波開口208,209,210を形成することにより、図16に示した開口245と同様に、図10における上下方向の電流が妨げられることになる。この結果、直線偏波開口208,209,210における図10の上下側の両端部(幅方向における対向端部)に電位差が生じるように電界が立ち、図10の上下方向、即ち導波管204の上下方向(幅方向)にマイクロ波が強く放射される構成となる。図10においては、直線偏波開口208,209,210の上下側にハッチング領域Bを記載してマイクロ波が強く放射される領域を模式的に示している。
Therefore, in the microwave oven of the second embodiment, as the auxiliary microwave supply means (second microwave supply unit), linearly
以上のように、本発明に係る実施の形態2のマイクロ波加熱装置である電子レンジ201は、被加熱物を収納する加熱室202と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部であるマグネトロン203と、マグネトロン103からのマイクロ波を加熱室102に伝送し供給する導波管204とを備えており、導波管204には、マイクロ波を用いて加熱室202内に円偏波を生じさせる円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)と、加熱分布の均一化のために円偏波供給手段からの円偏波とは異なる加熱領域(放射方向)を有するマイクロ波を加熱室202内に供給する補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)と、を有している。
As described above, the
このように構成された実施の形態2のマイクロ波加熱装置(電子レンジ201)においては、円偏波供給手段により加熱室内に円偏波を供給するのに加えて、補助マイクロ波供給手段によっても円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波を供給することにより、円偏波だけでは弱い部分の加熱領域を補助することが可能となり、駆動機構を用いなくても、被加熱物の加熱分布の均一化を図ることができる構成である。 In the microwave heating apparatus (microwave oven 201) according to the second embodiment configured as described above, in addition to supplying the circularly polarized wave into the heating chamber by the circularly polarized wave supplying means, the auxiliary microwave supplying means also By supplying a microwave having a heating area different from the circularly polarized wave from the circularly polarized wave supplying means, it becomes possible to assist the heating area of the weak part only with the circularly polarized wave, without using a drive mechanism, In this configuration, the heating distribution of the object to be heated can be made uniform.
また、実施の形態2のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生部から加熱室202にマイクロ波を導く導波管204には、円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)として導波管204のH面に設けたX字形状の円偏波開口205,206,207と、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)として導波管204のH面に設けた長孔形状の直線偏波開口208,209,210が形成されている。
In the microwave heating apparatus according to the second embodiment, the
上記のように構成された導波管204においては、加熱室202に対向する面となっているH面に形成した開口から加熱室202にマイクロ波を放射することは容易であり、円偏波供給手段(円偏波開口205,206,207)から加熱室202に対して円偏波を放射することができるのに加えて、補助マイクロ波供給手段(直線偏波開口208,209,210)から補助的に円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波を加熱室202内に供給できるため、極めて簡単な構成で、駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
In the
また、実施の形態2のマイクロ波加熱装置においては、円偏波供給手段である円偏波開口205,206,207から加熱室202内に放射されるマイクロ波の伝搬方向は、導波管204の幅方向への伝搬が弱く、管軸方向への伝搬が強くなりやすい。このため、実施の形態2のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段である直線偏波開口208,209,210が設けられている。直線偏波開口208,209,210から放射されたマイクロ波を導波管204の幅方向に強く伝搬させて、加熱室全体としての加熱の均一化が図られている。このため、直線偏波開口208,209,210は、図10に示すように、導波管204の管軸方向に細長い長孔形状を有しており、導波管のH面における管軸方向に延びる中心軸Pより外側の位置に配置されている。実施の形態2の構成においては、直線偏波開口208,209,210のそれぞれが、導波管のH面における幅方向の端部に配置された構成としている。
In the microwave heating apparatus of the second embodiment, the propagation direction of the microwave radiated into the
上記のように実施の形態2のマイクロ波加熱装置においては、直線偏波開口208,209,210を導波管204の管軸方向に細長い長孔形状に形成し、幅方向の端部に配置することにより、図16の開口245と同様に、直線偏波開口208,209,210が図10の上下方向に流れる電流を妨げることになる。この結果、直線偏波開口208,209,210における図10の上下側の両端部(幅方向の対向端部)に電位差が生じるように電界が立ち、図10の上下方向、即ち導波管204の幅方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。したがって、実施の形態2のマイクロ波加熱装置は円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)だけでは加熱できなかったハッチング部分B(図10及び図16参照)を加熱することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
As described above, in the microwave heating apparatus according to the second embodiment, the linearly
実施の形態2のマイクロ波加熱装置においては、円偏波開口205,206,207を導波管204内の定在波の電界の「節」の位置に配置することにより、導波管204の幅方向への伝搬が弱く、管軸方向への伝搬が強い状態が容易に起こり得る。しかし、前述したように、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)である直線偏波開口208,209,210を導波管204の管軸方向に細長い長孔形状に形成し、且つ管軸方向に延びる中心軸Pより外側の位置に配置することにより、導波管204の幅方向への伝搬を強くして、加熱ムラが生じないように確実に加熱領域を補うことができる構成となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
In the microwave heating apparatus according to the second embodiment, the circularly
実施の形態2のマイクロ波加熱装置は、各円偏波開口205,206,207の中心位置(重心位置)から導波管204の終端部211までの伝送方向における距離を、管内波長λgの1/2の略整数倍としている。このように、各円偏波開口205,206,27の位置を決定することにより、それぞれの円偏波開口205,206,207が実際に導波管204内の定在波の電界の「節」に位置する構成となる。この結果、前述したように、円偏波開口205,206,207だけでは、導波管204の幅方向への伝搬が弱く、管軸方向への伝搬が強い状態が起こり得ることとなる。しかし、実施の形態2のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)として、導波管204のH面に直線偏波開口208,209,210を導波管204の管軸方向に細長い長孔形状で形成し、幅方向の端部に配置することにより、加熱ムラが生じないように確実に加熱を補うことができる構成となり、駆動機構が無くても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
In the microwave heating apparatus of the second embodiment, the distance in the transmission direction from the center position (center of gravity position) of each circularly
実施の形態2のマイクロ波加熱装置では、導波管204の管軸方向に延びる中心軸Pを境界としたH面における両側の領域において、一方の領域に円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)の円偏波開口205,206,207と補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)の直線偏波開口208,209,210とを交互に配置し、他方の領域に補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)の直線偏波開口208,209,210と円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)の円偏波開口205,206,207とを交互に配置しており、且つ円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)の円偏波開口205,206,207と補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)の直線偏波開口208,209,210が導波管204の幅方向上に配置されている。
In the microwave heating apparatus of the second embodiment, the circularly polarized wave supplying means (first micro-wave supply means) is provided in one of the regions on both sides of the H plane with the central axis P extending in the tube axis direction of the
上記のように構成された実施の形態2のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段(第2のマイクロ波供給部)により円偏波供給手段(第1のマイクロ波供給部)による加熱ムラを補うことが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる構成となる。 In the microwave heating apparatus according to the second embodiment configured as described above, the auxiliary microwave supply unit (second microwave supply unit) heats the circularly polarized wave supply unit (first microwave supply unit). Unevenness can be compensated, and the heating distribution of the object to be heated can be made uniform without using a drive mechanism.
実施の形態2のマイクロ波加熱装置では、導波管の幅方向の中心軸Pを境界としてどちらか一方に円偏波供給手段(円偏波開口205,206,207)のそれぞれを配置し、他方に補助マイクロ波供給手段(直線偏波開口208,209,210)を配置する構成として、互いに位置が重なることがない異なる位置に配置する構成としている。このため、実施の形態2のマイクロ波加熱装置は、導波管に円偏波供給手段および補助マイクロ波供給手段を確実に配置して、所望の導波管を容易に実現することができる。
In the microwave heating apparatus of the second embodiment, each of the circularly polarized wave supplying means (circularly
なお、実施の形態2の構成においては、円偏波供給手段として3個の円偏波開口205,206,207と、補助マイクロ波供給手段として3個の直線偏波開口208,209,210と設けた構成例を用いて説明したが、本発明においては、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段がこのような個数に限定されるものではない。また、実施の形態2においては、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段が同じ個数の構成例で説明したが、本発明においては同じ個数に限定されるものではない。
In the configuration of the second embodiment, three circularly
以上のように、本発明に係る実施の形態2のマイクロ波加熱装置は、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段を設けることにより、円偏波供給手段からの円偏波による加熱と共に、当該円偏波供給手段からの円偏波による加熱が困難の領域を補助マイクロ波供給手段により補間して、加熱室内に配置された被加熱物に対して駆動機構を用いることなく均一に加熱することができる構成となる。 As described above, the microwave heating apparatus according to the second embodiment of the present invention is provided with the circularly polarized wave supplying unit and the auxiliary microwave supplying unit, thereby heating the circularly polarized wave from the circularly polarized wave supplying unit. An area where heating by the circularly polarized wave from the circularly polarized wave supplying means is difficult is interpolated by the auxiliary microwave supplying means, and the object to be heated arranged in the heating chamber is uniformly heated without using a drive mechanism. It becomes the structure which can do.
本発明においては、導波管から加熱室への特定方向の伝搬が弱い円偏波供給手段に対して、その特定方向の伝搬が強い補助マイクロ波供給手段で補うことにより、加熱室内の加熱分布を均一化することに意義がある。したがって、本発明における補助マイクロ波供給手段としては、加熱室に対する加熱が弱いところを補うように配置すれば効果を発揮できるため、最低限の条件として円偏波供給手段の開口と補助マイクロ波供給手段の開口が少なくとも一つ以上あれば良い。もちろん、実施の形態1の構成や、実施の形態2の構成のように、円偏波供給手段の開口と補助マイクロ波供給手段の開口を交互に配置すれば、配置の無駄がなく、より一層、加熱状態の均一化を図ることが期待できる構成となる。
また、本発明においては、実施の形態2の構成のように、円偏波供給手段の開口と補助マイクロ波供給手段の開口を同程度の個数にして互いに千鳥状(交互に)に配置すれば、配置の無駄がなく、より一層、加熱状態の均一化を期待することができる。In the present invention, the heating distribution in the heating chamber is compensated by supplementing the circularly polarized wave supplying means having a weak propagation in the specific direction from the waveguide to the heating chamber by the auxiliary microwave supplying means having a strong propagation in the specific direction. It is meaningful to make uniform. Therefore, as the auxiliary microwave supply means in the present invention, the effect can be exhibited if it is arranged so as to compensate for the weak heating of the heating chamber. Therefore, as a minimum condition, the opening of the circularly polarized wave supply means and the auxiliary microwave supply It is sufficient that there is at least one opening of the means. Of course, if the openings of the circularly polarized wave supplying means and the openings of the auxiliary microwave supplying means are alternately arranged as in the structure of the first embodiment and the structure of the second embodiment, there is no waste of the arrangement, and much more. Thus, it is possible to expect a uniform heating state.
In the present invention, as in the configuration of the second embodiment, the circularly polarized wave supplying means and the auxiliary microwave supplying means have the same number of openings and are arranged in a staggered manner (alternately). Further, there is no waste of the arrangement, and it can be expected that the heating state is made even more uniform.
なお、実施の形態1および実施の形態2における円偏波供給手段は、導波管の管壁上に形成され、交差するX字形状の円偏波開口を例として説明したが、本発明においては円偏波供給手段をX字形状に限定するものではない。円偏波供給手段としては、導波管の管壁上において直交する方向に配置された二つの細長い長方形形状のスリットがあれば良く、L字型やT字型に構成しても良いし、前述の特許文献2のように離して配置しても良い。二つのスリットは互いに直交関係でなくても良く、30度程度なら傾けても良い。
Note that the circularly polarized wave supplying means in the first and second embodiments has been described by taking an example of an X-shaped circularly polarized aperture that is formed on the tube wall of the waveguide and intersects. The circularly polarized wave supplying means is not limited to the X shape. As the circularly polarized wave supplying means, it is sufficient if there are two elongated rectangular slits arranged in a direction orthogonal to the tube wall of the waveguide, and may be configured in an L shape or a T shape, You may arrange | position apart like the above-mentioned
また、実施の形態1および実施の形態2においては、円偏波供給手段として長方形形状の2本のスリットを交差した例で説明したが、本発明においては長方形形状に限定されるものではない。例えば、開口形状におけるコーナー部分を曲面(R)で構成するとか、開口形状を楕円形状にするなどしても円偏波を発生することは可能である。基本的な円偏波供給手段の開口形状の考え方としては、一方向が長く、その一方向に直角な他の方向が短い細長い形状のものを二つ組み合わせれば良い。また、円偏波供給手段としては、導波管に開口を形成して構成したもので限定されず、例えば、前述の特許文献3に開示されているようなパッチアンテナで構成しても良い。本発明の円偏波供給手段としては、円偏波を発生できる構成のものであれば良い。 In the first and second embodiments, the example in which two rectangular slits are intersected as the circularly polarized wave supplying means has been described. However, the present invention is not limited to the rectangular shape. For example, it is possible to generate circularly polarized waves even if the corner portion of the opening shape is constituted by a curved surface (R) or the opening shape is made elliptical. As a basic idea of the opening shape of the circularly polarized wave supplying means, two elongated shapes having a long one direction and a short other direction perpendicular to the one direction may be combined. Further, the circularly polarized wave supplying means is not limited to a configuration in which an opening is formed in the waveguide, and may be configured by, for example, a patch antenna as disclosed in Patent Document 3 described above. The circularly polarized wave supply means of the present invention may be of any configuration that can generate circularly polarized waves.
なお、実施の形態1および実施の形態2における補助マイクロ波供給手段として、直線偏波開口として長方スリットで示したが、長方形に限定されるものではない。例えば、開口形状におけるコーナー部分を曲面(R)で構成するとか、開口形状を楕円形状にするなどしても良い。基本的な補助マイクロ波供給手段の開口形状の考え方としては、一方向が長く、その一方向に直角な他の方向が短い細長い形状のものであれば良い。本発明においては、補助マイクロ波供給手段の開口が、その細長い形状の長手方向を導波管の幅方向に向ければ、実施の形態1および実施の形態2のマイクロ波加熱装置の構成と同様の効果を発揮するものである。 The auxiliary microwave supply means in the first and second embodiments is shown as a rectangular slit as a linearly polarized wave opening, but is not limited to a rectangle. For example, the corner portion of the opening shape may be configured by a curved surface (R), or the opening shape may be an elliptical shape. The basic concept of the opening shape of the auxiliary microwave supply means may be any shape that is elongated in one direction and short in the other direction perpendicular to the one direction. In the present invention, the opening of the auxiliary microwave supply means is the same as the configuration of the microwave heating apparatus of the first and second embodiments if the longitudinal direction of the elongated shape is directed in the width direction of the waveguide. It is effective.
また、実施の形態1および実施の形態2における補助マイクロ波供給手段として直線偏波開口を用いて説明したが、補助マイクロ波供給手段としては、円偏波供給手段からの円偏波により加熱が困難な領域を補助する機能を有すれば良く、直線偏波に限定されず、当該円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域(放射方向)を有するマイクロ波を供給する手段であれば良い。 In addition, although the description has been given using the linearly polarized wave aperture as the auxiliary microwave supply unit in the first and second embodiments, the auxiliary microwave supply unit is heated by the circularly polarized wave from the circularly polarized wave supply unit. Any means for supplying a microwave having a heating area (radiation direction) different from the circularly polarized wave from the circularly polarized wave supplying means may be used as long as it has a function of assisting difficult areas. It ’s fine.
本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を被加熱物に均一に照射することができるため、食品の加熱加工や殺菌などを行うマイクロ波加熱装置などに有効に利用することができる。 Since the microwave heating apparatus of the present invention can uniformly irradiate the object to be heated with microwaves, it can be effectively used for a microwave heating apparatus that performs heating processing or sterilization of food.
101,201 電子レンジ(マイクロ波加熱装置)
102,202 加熱室
103,203 マグネトロン(マイクロ波発生部)
104,204 導波管
105a,105b,106a,106b,107a,107b,205,206,207 円偏波開口(第1のマイクロ波供給部)
108,109,110,208,209,210 直線偏波開口(第2のマイクロ波供給部)
111,211 終端部101,201 Microwave oven (microwave heating device)
102,202 Heating chamber 103,203 Magnetron (microwave generator)
104, 204
108, 109, 110, 208, 209, 210 Linearly polarized aperture (second microwave supply unit)
111, 211 terminal
Claims (13)
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波発生部からマイクロ波を伝送して前記加熱室に供給する導波管と、を備え
前記導波管は、
前記加熱室内に円偏波のマイクロ波を供給する第1のマイクロ波供給部と、
前記第1のマイクロ波供給部からの円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波を前記加熱室内に供給する第2のマイクロ波供給部と、を有するマイクロ波加熱装置。A heating chamber for storing an object to be heated;
A microwave generator for generating microwaves;
A waveguide that transmits microwaves from the microwave generation unit and supplies the microwaves to the heating chamber, and the waveguide includes:
A first microwave supply section for supplying a circularly polarized microwave into the heating chamber;
A microwave heating apparatus comprising: a second microwave supply unit configured to supply a microwave having a heating region different from the circularly polarized wave from the first microwave supply unit into the heating chamber.
前記第2のマイクロ波供給部は前記導波管に設けた開口である請求項1に記載のマイクロ波加熱装置。The first microwave supply unit is a circularly polarized aperture provided on an H surface of the waveguide facing the heating chamber.
The microwave heating apparatus according to claim 1, wherein the second microwave supply unit is an opening provided in the waveguide.
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