TWI711343B - 微波加熱裝置 - Google Patents

Abstract

導波管構造天線具有限定導波管構造部之頂面及側壁面、以及前方開口，用以將微波從前方開口對被加熱物放射。導波管構造部具有與頂面接合並且使微波在導波管構造部之內部空間結合之結合部。導波管構造部具有形成於頂面之至少一個微波吸出開口，且將圓形極化波從微波吸出開口放射到加熱室內。微波吸出開口具有二個細縫交錯之十字槽形狀，細縫具有比端部附近之寬度還寬之交錯部分附近的寬度。根據本態樣，可對載置於加熱室內之載置面、特別是載置於其中央區域之被加熱物均一加熱。

Description

微波加熱裝置 發明領域

本揭示是有關於一種藉由微波將食品等之被加熱物微波加熱之微波爐等的微波加熱裝置。

發明背景

作為代表性的微波加熱裝置之微波爐中，將藉由作為代表性的微波生成部之磁控管而生成之微波，供給至金屬製之加熱室的內部，將載置於加熱室內之被加熱物進行微波加熱。

近年來，加熱室內之平坦底面全體可作為載置台利用的微波爐趨於實用化。在如此之微波爐中，為了遍及載置台全體將被加熱物均一地加熱，在載置台之下方設置旋轉天線(參照例如日本特公昭63-53678號公報(以下稱為專利文獻1))。專利文獻1所揭示之旋轉天線具有與用以傳播來自磁控管之微波的導波管磁場耦合之導波管構造。

圖12是顯示專利文獻1所揭示之微波爐100之構成的正面截面圖。如圖12所示，在微波爐100中，藉由磁控管101生成之微波在導波管102傳播而到達結合軸109。

旋轉天線103以從上方之俯視來看具有扇形，藉 由結合軸109與導波管102連結，被馬達105驅動而旋轉。結合軸109將在導波管102內傳播來之微波結合於導波管構造之旋轉天線103，並且作為旋轉天線103之旋轉中心的功能。

旋轉天線103具有：放射微波之放射口107與低阻抗部106。從放射口107放射之微波供給到加熱室104內，將載置於加熱室104之載置台108上之被加熱物(未圖示)微波加熱。

使旋轉天線103在載置台108之下方旋轉，以達到加熱室104內之加熱分布均一化。

除了將加熱室內之全體均一加熱的功能(均一加熱)之外，例如在冷凍食品與室溫食品載置於加熱室內的情況下，為了能同時完成對於該等食品的加熱，需要對載置冷凍食品之區域局部且集中的放射微波的功能(局部加熱)。

為了實現局部加熱，提出了根據以紅外線感測器檢測出之加熱室內之溫度分布，控制旋轉天線之停止位置的微波爐(參照例如日本特許第2894250號公報(以下稱為專利文獻2))。

圖13是顯示專利文獻2所揭示之微波爐200之構成的正面截面圖。如圖13所示，微波爐200中，由磁控管201生成之微波經由導波管202而到達導波管構造之旋轉天線203。

旋轉天線203在從上方之平面視圖中，具有形成 於其一邊且放射微波之放射口207、及形成於其他三邊之低阻抗部206。從放射口207放射之微波經由供電室209而供給到加熱室204內，將載置於加熱室204內之被加熱物進行微波加熱。

專利文獻2所揭示之微波爐為了檢測出加熱室204內之溫度分布，具有紅外線感測器210。控制部211根據由紅外線感測器210檢出之溫度分布，控制旋轉天線203之旋轉與位置、及放射口207之朝向。

專利文獻2所揭示之旋轉天線203構造成藉由馬達205使形成於加熱室204之載置台208下方之供電室209的內部旋轉並在圓弧狀的軌道上移動。根據微波爐200，旋轉天線203之放射口207會一面旋轉一面移動，而可集中加熱由紅外線感測器210所檢測出之被加熱物的低溫部分。

發明概要

在專利文獻1所揭示之微波爐100中，構造成旋轉天線103以配置於載置台108下方之結合軸109為中心而旋轉。微波從旋轉天線103之前端的放射口107放射。

藉由該構成，無法對載置於載置台108之中央區域的被加熱物直接放射微波，未必可均一加熱。

根據專利文獻2所揭示之微波爐200，可對被加熱物均一加熱與局部加熱。然而，本構成由於需要用以使旋轉天線203在載置台208之下方旋轉並移動的機構，因此具有構造變複雜、裝置大型化的問題。

本揭示是用以解決上述習知之問題點，其目的在於提供一種可對加熱室內之載置面，特別是對載置於其中央區域之被加熱物均一加熱之更小型的微波加熱裝置。

本揭示之一態樣之微波加熱裝置包含有：加熱室，用以收納被加熱物；微波生成部，用以生成微波；及導波管構造天線，具有用以限定導波管構造部之頂面及側壁面、以及前方開口，並且將微波從前方開口放射到加熱室。導波管構造部具有結合部，該結合部與頂面接合，並且使微波與導波管構造部之內部空間結合。

導波管構造部具有形成於前述頂面之至少一個微波吸出開口，且將圓形極化波從微波吸出開口放射到加熱室內。微波吸出開口具有二個細縫交錯之十字槽形狀，並且細縫具有比端部附近之寬度寬之交錯部分附近的寬度。

根據本態樣，可構成信賴性更高之導波管構造部。

100‧‧‧微波爐

101‧‧‧磁控管

102‧‧‧導波管

103‧‧‧旋轉天線

105‧‧‧馬達

106‧‧‧低組抗部

107‧‧‧放射口

108‧‧‧載置台

109‧‧‧結合軸

200‧‧‧微波爐

201‧‧‧磁控管

202‧‧‧導波管

203‧‧‧旋轉天線

204‧‧‧加熱室

206‧‧‧低阻抗部

207‧‧‧放射口

208‧‧‧載置台

209‧‧‧供電室

210‧‧‧紅外線感測器

211‧‧‧控制部

300‧‧‧導波管

301‧‧‧寬度廣面

302‧‧‧寬度狹面

303‧‧‧截面

400‧‧‧導波管

401‧‧‧開口

500‧‧‧導波管

501‧‧‧開口

600‧‧‧導波管構造部

614a‧‧‧第1開口

614b‧‧‧第2開口

700‧‧‧導波管構造部

714a‧‧‧第1開口

714b‧‧‧第2開口

800‧‧‧導波管構造部

814a‧‧‧第1開口

814b‧‧‧第2開口

900A‧‧‧導波管構造部

900B‧‧‧導波管構造部

909a‧‧‧凹部

914a‧‧‧第1開口

914b‧‧‧第2開口

1‧‧‧微波爐

2a‧‧‧加熱室

2b‧‧‧供電室

2c‧‧‧側壁面

3‧‧‧磁控管

4‧‧‧導波管

5‧‧‧旋轉天線

6‧‧‧載置台

6a‧‧‧載置面

7‧‧‧結合部

7a‧‧‧結合軸

7b‧‧‧凸緣

8‧‧‧導波管構造部

9‧‧‧頂面

9a‧‧‧凹部

10a,10b,10c‧‧‧側壁面

11‧‧‧底面

12‧‧‧低阻抗部

12a‧‧‧細縫

13‧‧‧開口

14‧‧‧微波吸出開口

14a‧‧‧第1開口

14b‧‧‧第2開口

15‧‧‧馬達

16‧‧‧紅外線感測器

17‧‧‧控制部

18,18a,18b‧‧‧凸部

19‧‧‧保持部

20a,20b,20c,20d‧‧‧細縫

22‧‧‧被加熱物

24‧‧‧微波吸出開口

24a‧‧‧第1開口

28:導波管構造部

29:頂面

a:寬度

b:高度

A:第1長度

B:第2長度

C:第3長度

D:第4長度/距離

C1,C2,C3,C4:角

D1,D2,D3,D4:距離

G:旋轉中心

J:中心線

P1,P2:中心點

V:管軸

W:寬度方向

X,Y:距離

Z:傳送方向

圖1是顯示本揭示之實施形態之微波加熱裝置的概略構成之截面圖。

圖2A是顯示本實施形態之微波加熱裝置之供電室的立體圖。

圖2B是顯示本實施形態之微波加熱裝置之供電室的平面圖。

圖3是顯示本實施形態之微波加熱裝置之旋轉天線的分 解立體圖。

圖4是顯示一般的方形導波管的立體圖。

圖5A是顯示具有用以放射線性極化波之長方形槽形狀之開口的導波管之H面的平面圖。

圖5B是顯示具有用以放射圓形極化波之十字槽形狀之開口的導波管之H面的平面圖。

圖5C是顯示導波管與被加熱物之位置關係的正面圖。

圖6A是顯示圖5A所示之導波管之態樣之實驗結果的特性圖。

圖6B是顯示圖5B所示之導波管之態樣之實驗結果的特性圖。

圖7是顯示「有負載」時之實驗結果的特性圖。

圖8A是顯示本實施形態之吸出效果的模型截面圖。

圖8B是顯示本實施形態之吸出效果的模型截面圖。

圖9A是顯示實驗中所使用之旋轉天線之一例之平面形狀的模式圖。

圖9B是顯示實驗中所使用之旋轉天線之一例之平面形狀的模式圖。

圖9C是顯示實驗中所使用之旋轉天線之一例之平面形狀的模式圖。

圖10A是顯示實驗中所使用之旋轉天線之一例之平面形狀的模式圖。

圖10B是顯示實驗中所使用之旋轉天線之一例之平面形狀的模式圖。

圖11A是顯示本實施形態之導波管構造部的平面圖。

圖11B是顯示本實施形態之導波管構造部之變形例的平面圖。

圖12是顯示專利文獻1所揭示之微波爐的正面截面圖。

圖13是顯示專利文獻2所揭示之微波爐的正面截面圖。

較佳實施例之詳細說明

本揭示之第1態樣的微波加熱裝置包含有：加熱室，用以收納被加熱物；微波生成部，用以生成微波；及導波管構造天線，具有用以限定導波管構造部之頂面及側壁面、以及前方開口，並且將微波從前方開口放射到加熱室。導波管構造部具有結合部，該結合部與頂面接合，並且使微波與導波管構造部之內部空間結合。

導波管構造部具有形成於前述頂面之至少一個微波吸出開口，且將圓形極化波從微波吸出開口放射到加熱室內。微波吸出開口具有二個細縫交錯之十字槽形狀，並且細縫具有比端部附近之寬度還寬之交錯部分附近的寬度。根據本態樣，可構成信賴性更高之導波管構造部。

根據第2態樣之微波加熱裝置，除了第1態樣之外，微微波吸出開口在前述交錯部分中具有彎曲形狀之角。根據本態樣，可構成信賴性更高之導波管構造部。

根據第3態樣之微波加熱裝置，除了第2態樣，微波吸出開口在距離結合部最遠處具有曲率最小之彎曲形狀的角。根據本態樣，可構成信賴性更高之導波管構造部。

根據第4態樣之微波加熱裝置，除了第3態樣之外，導波管構造部具有沿著導波管構造之管軸配置之複數個微波吸出開口，在距離結合部最遠處具有之曲率最小之彎曲形狀的角之微波吸出開口配置在距離結合部最近處。根據本態樣，可構成信賴性更高之導波管構造部。

根據第5態樣之微波加熱裝置，除了第1到第4態樣之任一者之外，微波吸出開口設置在與導波管構造部之管軸錯開的位置。根據本態樣，可從微波吸出開口更確實地放射圓形極化波。

根據第6態樣之微波加熱裝置，除了第1至第5之態樣之任一者之外，至少一個微波吸出開口包含相對於前述導波管構造部之管軸成對稱之二個微波吸出開口。根據本態樣，可更均一地加熱載置於載置面之中央區域的被加熱物。

以下，參照附圖並說明本揭示之微波加熱裝置之較佳實施形態。

以下之實施形態中，本揭示之微波加熱裝置之其中一例是使用微波爐，但並不限定於此，也包含利用微波加熱之加熱裝置、廚餘處理機、或者半導體製造裝置等。本揭示並不受限於以下之實施形態所示之具體的構成，也包含根據同樣之技術思想的構成。

再者，以下之圖面中，對相同或同等處賦予相同符號，並省略重複的說明。

圖1是顯示本揭示之實施形態之微波加熱裝置之 微波爐的概略構成之正面截面圖。以下的說明中，所謂微波爐的左右方向表示圖1之左右方向，所謂前後方向表示圖1之深度方向。

如圖1所示，本實施形態之微波爐1具有：加熱室2a、供電室2b、磁控管3、導波管4、旋轉天線5、及載置台6。載置台6具有用以載置食品等之被加熱物(未圖示)之平坦的上面。加熱室2a為載置台6的上側空間，供電室2b為載置台6的下側空間。

載置台6覆蓋設有旋轉天線5之供電室2b，區劃出加熱室2a與供電室2b，並且構成加熱室2a之底面。由於載置台6之上面(載置面6a)是平坦的，因此被加熱物之出入容易，且附著於載置面6a之污垢等容易擦拭。

由於載置台6使用玻璃、陶瓷等之微波容易穿透的材料，因此從旋轉天線5放射之微波會穿透載置台6而供給到加熱室2a。

磁控管3是生成微波之微波生成部的一例。導波管4是設置於供電室2b之下方，並且將由磁控管3生成之微波傳送到結合部7之傳播部的一例。旋轉天線5設置於供電室2b之內部空間，並且將藉由導波管4與結合部而傳送的微波從前方開口13放射到供電室2b內。

旋轉天線5是具有：在其內部空間傳播微波之箱形導波管構造的導波管構造部8、及使導波管4內之微波與導波管構造部8之內部空間結合之結合部7的導波管構造天線。結合部7具有：連結到作為驅動部之馬達15的結合軸7a、 及接合導波管構造部8與結合部7之凸緣7b。

馬達15因應於來自控制部17之控制信號而驅動，使旋轉天線5以結合部7之結合軸7a為中心旋轉，並停止在所期望的方向。藉此，變更來自旋轉天線5之微波的放射方向。結合部7使用鍍鋁鋼板等之金屬，連結於結合部7之馬達15的連結部分使用例如氟樹脂。

結合部7之結合軸7a貫通連通導波管4與供電室2b的開口，結合軸7a在與貫通之開口之間具有預定(例如5mm以上)的間距。藉由結合軸7a，導波管4與旋轉天線5之導波管構造部8之內部空間結合，並且微波從導波管4有效率地傳播到導波管構造部8。

在加熱室2a之側面上部設有紅外線感測器16。紅外線感測器16是狀態檢出部的一例，用以檢測加熱室2a內之溫度-即載置於載置台6之被加熱物之表面溫度作為被加熱物之狀態。紅外線感測器16檢測假想成區分成複數個加熱室2a之各區域的溫度，並將該等檢出信號發送到控制部17。

控制部17根據紅外線感測器16之檢出信號進行磁控管3之發振控制及馬達15之驅動控制。

本實施形態是具有紅外線感測器16作為狀態檢出部之一例，但狀態檢出部不限定於此。例如，亦可使用用以檢測被加熱物之重量的重量感測器，或用以拍攝被加熱物之圖像之圖像感測器等作為狀態檢出部。在不設置狀態檢出部之構成中，亦可因應於預先記憶之程式與使用者 所做的選擇，控制部17進行磁控管3之發振控制及馬達15之驅動控制。

圖2A是顯示拆掉載置台6之狀況下之供電室2b的立體圖。圖2B是顯示與圖2A相同狀況之供電室2b的平面圖。

如圖2A及圖2B所示，配置於加熱室2a之下方，且藉由載置台6而與加熱室2a區分之供電室2b設置旋轉天線5。旋轉天線5中之結合軸7a的旋轉中心G位於供電室2b之前後方向及左右方向之中心，即載置台6之前後方向及左右方向之中心的下方。

供電室2b具有藉由其底面11與載置台6之下面構成的內部空間。供電室2b之內部空間包含結合部7之旋轉中心G，並具有相對於供電室2b之左右方向之中心線J(參照圖2B)呈對稱的形狀。在供電室2b之內部空間之側壁面，形成朝內側突出之凸部18。凸部18包含設置於左側之側壁面之凸部18a、及設置於右側之側壁面之凸部18b。

在凸部18b之下方設置磁控管3。從磁控管3之天線3a放射之微波在設置於供電室2b之下方的導波管4內傳播，藉由結合部7而傳送至導波管構造部8。

供電室2b之側壁面2c具有傾斜，用以將從旋轉天線5朝水平方向放射之微波向上方之加熱室2a反射。

圖3是顯示旋轉天線5之具體例的分解立體圖。如圖3所示，導波管構造部8具有用以限定其內部空間之頂面9與側壁面10a、10b、10c。

頂面9包含三個直線狀之緣部、一個圓弧狀之緣部、及接合結合部7之凹部9a，且與載置台6對向配置(參照圖1)。從頂面9之三個直線狀的緣部開始，側壁面10a、10b、10c分別朝下方折曲而形成。

圓弧狀之緣部不設置側壁面，而是在其下方形成開口。該開口具有作為前方開口13的功能，用以放射在導波管構造部8之內部空間傳播之微波。即，側壁面10b與前方開口13對向設置，側壁面10a、10c彼此對向設置。

在側壁面10a之下緣部設置相對於導波管構造部8之外方且側壁面10a朝垂直方向延伸之低阻抗部12。低阻抗部12與供電室2b之底面11隔著微小的間隙而平行地形成。藉由低阻抗部12，抑制朝與側壁面10a垂直之方向洩漏的微波。

為了確保供電室2b與底面11之間之一定的間隙，亦可形成用以在低阻抗部12之下面裝設絶緣樹脂製分隔件(未圖示)之保持部19。

複數之細縫12a以一定間隔且周期性地從側壁面10a朝垂直方向延伸出的方式設置在低阻抗部12。藉由複數之細縫12a，可抑制平行於側壁面10a之方向之微波的洩漏。細縫12a間之間隔因應於在導波管構造部8傳播之波長而適當決定。

關於側壁面10b及側壁面10c，也同樣在下緣部分別設置具有複數個細縫12a之低阻抗部12。

本實施形態之旋轉天線5具有形成圓弧狀之前方 開口13，本揭示並不限定於該形狀，亦可具有直線狀或曲線狀之前方開口13。

如圖3所示，頂面9包含：複數個微波吸出開口14、即第1開口14a；及具有比第1開口14a小之開口的第2開口14b。在導波管構造部8之內部空間傳播的微波從前方開口13與複數個微波吸出開口14放射。

形成於結合部7之凸緣7b藉由例如歛合、點焊、螺固、或熔接等接合於導波管構造部8之頂面9的下面，且旋轉天線5與結合部7固定接合。

本實施形態中，由於旋轉天線5具有如後述之導波管構造部8，可對載置於載置台6之被加熱物進行均一加熱。特別是，在位於旋轉天線5之旋轉中心G(參照圖2A、圖2B)之上方之載置面6a的中央區域中，可有效率且均一地加熱。以下，詳細說明本實施形態之導波管構造。

[導波管構造]

首先，為了理解導波管構造部8之特徴，使用圖4說明一般的導波管300。如圖4所示，最單純且一般的導波管300是方形導波管，且具有：具寬度a與高度b之長方形的截面303、及沿著導波管300之管軸V的深度。管軸V是通過截面303的中心，朝微波之傳送方向Z延伸之導波管300的中心線。

若令自由空間中之微波的波長為λ₀，從λ₀>a>λ₀/2、及b<λ₀/2之範圍內選擇寬度a及高度b時，微波以TE10模式在導波管300內傳播。

所謂TE10模式，是指導波管300內在微波之傳送方向Z上存在磁場成分並且不存在電場成分之H波(TE波；電性橫波傳送(Transverse Electric Wave：橫電波))的傳送模式。

自由空間中之微波的波長λ₀可藉由式(1)求得。

【式1】λ_O=c/f‧‧‧(1)

式(1)中，光的速度c為約2.998×10⁸[m/s]，振盪頻率f在微波爐的情況下為2.4~2.5〔GHz〕(ISM頻帶)。振盪頻率f會因為磁控管之不均或負載條件而變動，因此自由空間內之波長λ₀在最小120〔mm〕(2.5GHz時)到最大125〔mm〕(2.4GHz時)之間變動。

若是使用於微波爐之導波管300，考慮到自由空間內之波長λ₀的範圍等，大多設計在導波管300之寬度a為80~100mm、高度b為15~40mm的範圍。

一般而言，在圖4所示之導波管300中，其上面及下面之寬度廣面301表示磁場平行地漩流之面，稱為H面，左右之側面之寬度狹面302表示與電場平行之面，稱為E面。為了簡化，在以下所示之平面圖中，將管軸V投影於H面上之H面上的直線稱為管軸V。

分別將來自磁控管之微波的波長定義為波長λ₀，將在導波管內傳播時之微波之波長定義為管內波長λg時， 則λg可以式(2)求出。

因此，管內波長λg會因為導波管300之寬度a而變化，但與高度b無關。TE10模式中，在導波管300之寬度方向W之兩端(E面)、即在寬度狹面302，電場為0，在寬度方向W之中央，電場為最大。

本實施形態中，對於圖1及圖3所示之旋轉天線5，適用與圖4所示之導波管300同樣的原理。旋轉天線5中，頂面9與供電室2b之底面11為H面，側壁面10a、10c為E面。

側壁面10b成為用以使旋轉天線5內之微波往前方開口13之方向全部反射之反射端。本實施形態中，具體而言，導波管300的寬度a為106.5mm。

在頂面9形成複數個微波吸出開口14。微波吸出開口14包含二個第1開口14a與二個第2開口14b。二個第1開口14a相對於旋轉天線5之導波管構造部8之管軸V成對稱。同樣地，二個第2開口14b相對於管軸V成對稱。第1開口14a及第2開口14b形成為不橫跨管軸V。

第1開口14a及第2開口14b配置在錯開導波管構造部8之管軸V(正確來說是管軸V投影於頂面9之頂面9上的直線)的位置的構造，藉此可從微波吸出開口14更確實地放射圓形極化波。藉由放射圓形極化波之微波，可對載 置面6a之中央區域均一加熱。

再者，藉由將第1開口14a及第2開口14b設置在管軸V之左右任一區域，可決定電場之旋轉方向，即右旋極化波(CW：Clockwise)或左旋極化波(CCW：Counterclockwise)。

本實施形態中，各個微波吸出開口14設置成不橫跨管軸V。可是，本揭示並不限定於此，亦可在該等開口之一部分橫跨管軸V之構成中，釋放圓形極化波。在此情況下，會產生扭曲的圓形極化波。

[圓形極化波]

其次，說明圓形極化波。圓形極化波是在移動通訊及衛星通訊之領域中廣泛使用的技術。身邊的使用例，可舉例如ETC(Electronic Toll Collection System)，即不中斷自動收費系統。

圓形極化波是電場之極化波面對行進方向因應於時間而旋轉的微波，具有電場之方向會因應於時間而持續變化、電場強度的大小不會變化的特徴。

若將該圓形極化波適用於微波加熱裝置，相較於習知之線性極化波的微波加熱，特別是關於圓形極化波之圓周方向，可期待均一地加熱被加熱物。再者，即使是右旋極化波及左旋極化波之任一者皆可得到同樣的效果。

圓形極化波本來主要是在通訊領域的利用，以朝開放空間的放射為對象，因此一般是以無反射波、也就是所謂的行進波來論。另一方面，本實施形態中，具有在密 閉空間之加熱室2a內產生反射波，並且產生之反射波與行進波合成而產生定波。

可是，考量到除了因為食品吸收微波，反射波也會減少之外，從微波吸出開口14放射微波的瞬間，定波之平衡會破壞，直到再次產生定波之間產生行進波。因此，根據本實施形態，可利用前述之圓形極化波的特長，均一地加熱加熱室2a內。

在此，說明開放空間之通訊領域與密閉空間之介電加熱之領域中的差異點。

通訊領域中，為了確實地發送接收資訊，使用右旋極化波或左旋極化波之任一者，並在接收側使用具有適合接收之指向性的接收天線。

另一方面，在微波加熱之領域中，由於食品等之不具有指向性之被加熱物接收微波，取代具有指向性之接收天線，因此微波對被加熱物全體照射變的很重要。因此，在微波加熱之領域中，是右旋極化波或左旋極化波並不重要，即便是例如右旋極化波與左旋極化波混合存在的狀態下也沒有問題。

[微波之吸出效果]

在此，說明為本實施形態之特徴之來自旋轉天線之微波的吸出效果。本實施形態中，所謂微波之吸出效果，是當食品等之被加熱物在附近時，從微波吸出開口14吸出導波管構造內之微波。

圖5A是具有設置了用以產生線性極化波之開口 之H面的導波管400之平面圖。圖5B是具有設置有用以產生圓形極化波之開口之H面的導波管500之平面圖。圖5C是顯示導波管400或500與被加熱物22之位置關係的正面圖。

如圖5A所示，開口401是設置成與導波管400之管軸V交錯的長方形細縫。開口401是放射線性極化波之微波。如圖5B所示，二個開口501分別為以呈直角交錯之二個長方形細縫構成之十字槽(Cross slot)形狀的開口。二個開口501是相對於導波管500之管軸V成對稱。

任一開口也是相對於導波管之管軸V成對稱，且寬度為10mm、長度為Lmm。該等構成中，就未配置被加熱物22之「無負載」的情況、與配置有被加熱物22之「有負載」的情況，使用CAE進行解析。

若為「有負載」之情況，如圖5C所示，一定之被加熱物22之高度30mm、2種被加熱物22之底面積(邊長100mm之面積、邊長200mm之面積)、及3種被加熱物22之材質(冷凍牛肉、冷藏牛肉、水)中，將導波管400、500到被加熱物22之底面的距離D測定作為參數。

為了將「無負載」之情況下之來自開口的放射功率作為基準，將「無負載」之情況下之開口的長度與放射功率的關係顯示於圖6A及圖6B。

圖6A顯示圖5A所示之開口401之態樣的特性，圖6B顯示圖5B所示之開口501之態樣的特性。圖6A及圖6B中，横軸為開口之長度L〔mm〕，縱軸是令在導波管內傳播之電力為1.0W時，從開口401、501分別放射之微波的電力〔W〕。

為了與「有負載」的態樣比較，在「無負載」的態樣，放射功率為0.1W之長度L、即在圖6A所示之圖表中選擇長度L為45.5mm之態樣，在圖6B所示之圖表中選擇長度L為46.5mm之態樣。

圖7包含六個圖表，顯示在長度L為上述長度(45.5mm、46.5mm)、及「有負載」的態樣中，對具有2種底面積(邊長100mm之面積、邊長200mm之面積)之3種食品(冷凍牛肉、冷藏牛肉、水)進行解析的結果。

圖7所含的各圖表中，横軸是從被加熱物22到導波管之距離D〔mm〕，縱軸是令「無負載」時之放射功率為1.0時之相對的放射功率。即，與「無負載」的態樣比較，「有負載」的態樣是顯示被加熱物22會從導波管400、500吸出何種程度的微波。

如圖7所示之各圖表中，虛線是顯示為直線形狀(I字形狀)之開口401之態樣的特性(以圖中之「I」表示)，實線是顯示二個十字槽形狀(X字形狀)之開口501之態樣的特性(以圖中之「2X」表示)。

在六個圖表之任一者中，皆可認識到開口501之放射功率比開口401多，特別是在距離D為20mm以下、與實際的微波爐的態樣相同的距離中，會有2倍程度的差。因此，可知不論是被加熱物22之種類或底面積，使圓形極化波發生之開口相較於使線性極化波發生之開口，微波吸出效果較高。

詳細檢討的話，就被加熱物22的種類而言，特別 是距離D為10mm以下時，介電率及介電損失較小之冷凍牛肉的吸出效果較大，介電率及介電損失較大之水的吸出效果較小。

在冷藏牛肉或水之情況中，當距離D變大時，特別是線性極化波中，放射功率會掉到1以下。這被認為是因為藉由來自被加熱物22之反射功率，放射功率相抵。就被加熱物22之底面積而言，邊長100mm之面積與邊長200mm之面積的放射功率幾乎相同，因此認為對微波之吸出效果的影響較少。

發明人們藉由使用了各種開口形狀的實驗，針對可放射圓形極化波之開口的條件進行了檢討。其結果得到以下結論。使圓形極化波發生的理想條件是使開口與導波管之管軸V錯開配置、及開口形狀包含十字槽形狀的開口。使圓形極化波的微波最有效率地放射-即吸出效果高的是具有十字槽形狀的開口。

圖8A及圖8B是顯示本實施形態之吸出效果的模型截面圖。旋轉天線5之前方開口13在圖8A及圖8B之兩者中，是朝向圖中之左方向。被加熱物22在圖8A中配置於結合部7的上方，在圖8B中載置於載置面6a之左角。也就是說，圖8A及圖8B所示之二個狀態中，從結合部7到被加熱物22的距離不同。

圖8A所示之狀態中，被加熱物22靠近微波吸出開口14，特別是靠近第1開口14a，發生來自第1開口14a之吸出效果。其結果是，從結合部7朝向前方開口13行進之微 波的大部分從第1開口14a成為圓形極化波之微波而對被加熱物22放射，將被加熱物22加熱。

另一方面，在圖8B所示之狀態中，由於被加熱物22與微波吸出開口14隔開，因此不太發生來自微波吸出開口14的吸出效果。其結果是，從結合部7朝前方開口13行進之微波的大部分會以線性極化波之微波之狀態從前方開口13對被加熱物22放射，將被加熱物22加熱。

如以上所示，藉由本實施形態之微波吸出開口14引起如下的特殊現象：在接近微波吸出開口14配置食品時，放射功率會變多，在遠離微波吸出開口14之位置配置食品時，放射功率會變少。

[導波管構造部進行之均一加熱]

以下，就本實施形態之導波管構造部進行之均一加熱加以說明。發明人們使用具有各種形狀之導波管構造的旋轉天線進行實驗，發現最適合均一加熱之導波管構造。

圖9A、圖9B、圖9C是分別顯示在實驗所使用之旋轉天線之三個例子之平面形狀的模型圖。

如圖9A所示，導波管構造部600具有二個第1開口614a與二個第2開口614b。第1開口614a具有十字槽形狀，各長方形細縫以相對於導波管構造部600之管軸V呈45度之角度的方式，設置於結合部7的附近。第2開口614b比第1開口614a小，且遠離結合部7而設置。

如圖9B所示，導波管構造部700與導波管構造部 600不同，具有一個第1開口714a，且該第1開口714a具有與第1開口614a同樣的十字槽形狀。

如圖9C所示，導波管構造部800與導波管構造部600不同，具有具T字形狀之二個第1開口814a。即，第1開口814a與第1開口614a不同，在二個長方形細縫之其中一者不具有從交錯部分朝結合部7之方向延伸的部分。

與圖9A~圖9C所示之導波管構造部共通的是：設置複數個十字槽形狀之微波吸出開口、以及同樣大小的第1開口設置於同樣的場所，並且同樣大小的第2開口設置於同樣的地方。特別是，第2開口614b與第2開口714b與第2開口814b相同。

使用具有如圖9A~圖9C之導波管構造的旋轉天線，並使用載置於載置面6a之中央區域之冷凍大阪燒在相同加熱條件下進行實驗，藉由CAE驗證。所謂大阪燒，是將含有各種材料之麵糊煎燒而成之煎餅狀的料理。

如圖9A所示之導波管構造部600的態樣可知，由該等開口輸出之圓形極化波會干擾，而引起位於結合部7上方之載置面6a之中央區域的被加熱物之部分溫度相較於其周圍部分有異常不上升的現象(以下，稱為結合部7附近之溫度下降)。

圖9B所示之導波管構造部700之態樣是可抑制結合部7附近之溫度下降。在圖9C所示之導波管構造部800之態樣中也是同樣可抑制結合部7之附近的溫度下降。

如以上所述，可確認：藉由在結合部7之附近不 設置開口，或在結合部7之附近僅設置一個開口之導波管構造，抑制結合部7附近之溫度下降，加熱室2a內可均一加熱。

進而，發明人們針對微波吸出開口之形狀進行實驗，發現加熱分布可更進一步均一化的導波管構造。

根據如圖9C所示之導波管構造部800之第1開口814a，由於放射與藉由十字槽形狀之開口形成之圓形的圓形極化波不同、也就是扭曲的圓形極化波，因此在加熱室2a內均一加熱的觀點下無法得到較好的結果。

因此，為了抑制二個圓形極化波之干渉，並且形成盡可能接近圓的形狀之圓形極化波，針對具有圖10A、圖10B所示之形狀的第1開口914a進行檢討。

以下，針對具有第1開口914a之導波管構造部，使用圖式詳述。

圖10A、圖10B是分別顯示設有上述之第1開口914a之導波管構造部900A、導波管構造部900B之平面形狀的模型圖。

如圖10A、圖10B所示，導波管構造部900A、900B皆具有相同的第1開口914a及第2開口914b。

第1開口914a在二個長方形細縫之其中一者中，從交錯部分朝結合部7之方向延伸之部分具有十字槽形狀，並具有從交錯部分朝結合部7之相反方向延伸之部分更短的長度。檢討的結果，可確認下述情況：根據第1開口914a，抑制二個圓形極化波之干渉而可均一加熱，除此之外，相 較於圖9C所示之第1開口814a，前述的吸出效果變高。

就第1開口914a中，由交錯部分朝結合部7之方向延伸之部分的長度，可因應於規格而適當設定，以使不發生二個圓形極化波之干渉。

導波管構造部900A全體具有平坦的頂面。另一方面，導波管構造部900B在凸緣7b接合於頂面之接合部分，形成朝下方凹陷之凹形狀的接合區域(作為階差區域之凹部909a)(例如參照圖3)。因此，導波管構造部900B之頂面中，接合區域與載置台的距離比其他部分長。

使用具有上述導波管構造之旋轉天線，同樣地使用載置於載置面6a之中央區域之冷凍大阪燒，在相同加熱條件下進行實驗，藉由CAE進行驗證。

其結果是，導波管構造部900A由於第1開口914a具有實質上十字槽形狀，因此抑制二個圓形極化波之干渉，並且可產生接近圓之形狀的圓形極化波。

又，藉由第1開口914a，吸出效果變高，並且可抑制結合部7附近之溫度下降。除此之外，藉由形成於導波管構造部900B之頂面之凹形狀的接合區域，可知可抑制結合部7附近之溫度下降。

根據來自如上述之各種實驗的認知，以下說明本實施形態之旋轉天線之具體的構成例。根據上述之認知，可因應於微波加熱裝置之規格等而可利用各種變形例。

圖11A是顯示具有本實施形態之導波管構造部8之旋轉天線的平面圖。

如圖11A所示，導波管構造部8具有設置在頂面9之複數個微波吸出開口14。複數個微波吸出開口14包含第1開口14a、及具有比第1開口14a小之開口的第2開口14b。第1開口14a及第2開口14b實質上具有十字槽形狀。

藉由第1開口14a之中心點P1及第2開口14b之中心點P2配置在與導波管構造部8之管軸V錯開的位置的構造，藉此微波吸出開口14可放射圓形極化波。在此，第1開口14a之中心點P1及第2開口14b之中心點P2是分別形成第1開口14a及第2開口14b之二個細縫之交錯區域的中心點。

本實施形態中，第1開口14a及第2開口14b配置成不橫跨導波管構造部8之管軸V。第1開口14a、第2開口14b之各長方形細縫的長邊方向具有相對於管軸V實質上具有45℃之傾斜。

如圖11A所示，第1開口14a接近頂面9之凹部9a而形成。凹部9a是朝與從第1開口14a放射之微波之行進方向相反的方向(下方向)，從頂面9突出地設置之階差區域(參照圖3)。二個第1開口14a是相對於管軸V成對稱。

第2開口14b是比第1開口14a更遠離結合部7，而形成於前方開口13的附近。且與第1開口14a同樣，二個第2開口14b是相對於管軸V成對稱。

第1開口14a具有如下特徵：在二個槽中，在從中心點P1朝管軸V之方向上延伸之部分的長度比從中心點P1朝側壁面10a之方向延伸之部分的長度短。

如圖3所示，設置於結合部7之凸緣7b具有微波傳 送方向Z之長度比導波管構造部8之寬度方向W之長度更短的形狀。即，結合部7之微波傳送方向Z的長度比與傳送方向Z正交之方向的長度短。根據凸緣7b，可將從中心點P1朝向結合部7延伸之細縫之前端更形成於結合部7之附近。

本實施形態中，由於凸緣7b接合於凹部9a之內側，因此凹部9a構造成比因為例如TOX歛合之突出、熔接痕、螺絲、螺帽之頭等凸緣7b之接合而在凹部9a之表面側產生之突起的高度還深。根據本實施形態，不會產生突起接觸到載置台6之下面等的問題。

圖11A所示之導波管構造部8具有設置於結合部7之上方之頂面9的凹部9a，具有與圖10B所示之導波管構造部900B同樣的構成。根據圖11A所示之導波管構造部8，可與導波管構造部900B同樣抑制結合部7附近之溫度下降。其理由是可考慮下述二個事情。

第一個是在第1開口14a之上方載置被加熱物時，從第1開口14a放射並且成為圓形極化波之微波的一部份會在被加熱物反射。反射之微波在形成於凹部9a之上面與載置台6之下面之間的空間內反覆地反射，其結果是更加強地加熱被加熱物。

第二個是在本實施形態中，形成有凹部9a之部分之導波管構造部8的內部空間比其他部分狹小。從結合軸7a傳播到導波管構造部8內之微波的大部分從凹部9a附近之狹小空間朝遠離凹部9a之較廣空間行進時，藉由吸出效果從第1開口14a放射，並且加強地加熱載置於載置面6a之中 央區域的被加熱物。

以下，詳述本實施形態之第1開口14a的形狀。

如圖11A所示，第1開口14a包含細縫20a、20b，該等具有在中心點P1交錯之十字槽形狀。第1開口14a之各細縫之長軸相對於管軸V具有45度的角度。

細縫20a由中心點P1之右下方延伸到左上方，並且具有從中心點P1到右下之前端的第1長度A、及從中心點P1到左上之前端的第3長度C。細縫20a之右下方的前端朝向結合部7而接近凹部9a。

細縫20b從中心點P1之左下方延伸到右上方，具有從中心點P1到左下方之前端之第2長度B、與從中心點P1到右上方之前端之第4長度D。即，第1長度A是從中心點P1到細縫20a、20b之前端的長度中，直到最接近結合部7之前端的長度。

第3長度C與第4長度D相同，該等相當於在導波管構造部8內傳播之微波之波長之實質的1/4。第2長度B比第3長度C及第4長度D短，第1長度A在該等當中最短。

又，細縫20a與管軸V之距離X比細縫20b與管軸V之距離Y長。即，頂面9是二個第1開口14a之間之凹部9a附近的區域比遠離凹部9a之區域廣。

二個第1開口14a之間的區域非平坦時，在導波管構造部8內會產生紊亂的電磁場，而對圓形極化波的形成造成不良影響，因此宜在二個第1開口14a之間設置更廣的平坦區域。根據本實施形態，藉由設置在二個第1開口14a之 間之更廣的平坦區域，形成紊流較少的圓形極化波，而到較高的吸出效果。

本實施形態中，二個第1開口14a之間的距離是導波管構造部8內傳播之微波之波長的1/8以上。根據發明人們的實驗，二個第1開口14a具有實質上與結合軸7a之軸徑(18mm)一致之距離時，得到較佳的結果。

另一方面，第2開口14b是具有二個相同長度之細縫具有在各自之中心正交之十字槽形狀。第2開口14b之各細縫之長軸相對於管軸V具有45度之角度。在本實施形態中，第2開口14b之各細縫之長軸的長度是與第1開口14a之第3長度C及第4長度D相同的長度。

本實施形態之結合部7具有上述形狀之凸緣7b，但凸緣7b之形狀並不限定於此，可因應於規格等而適當變更。

例如，若將凸緣7b沿著管軸V之方向之部分作成更短，則可使第1開口14a藉由結合部7而接近設置。亦可使用在與第1開口14a之間具有缺口之凸緣7b等，藉由凸緣7b之形狀，藉由結合部7將第1開口14a接近設置。

若致力於凸緣7b之形狀，可不縮小接合部分之面積，而可強化結合部7與導波管構造部8之接合，並可抑制製品之品質不均。

若結合軸7a具有例如半圓、楕圓、長方形之截面時，或將具有如此之截面形狀之結合軸7a直接接合於導波管構造部8的情況下，也可得到與本實施形態同樣的效果。 若藉由不設置凸緣7b之構成，可更為擴展用以形成第1開口14a之空間。

根據本實施形態，可得到高吸出效果，藉此可抑制結合部7附近之溫度下降，並且可均一加熱載置面6a之中央區域。

本實施形態中，微波吸出開口具有十字槽形狀，但本揭示之微波吸出開口並不限定於此。微波吸出開口除了十字槽狀以外，只要是可產生圓形極化波之形狀即可。

實驗的結果，可推測出用以從導波管構造部發生圓形極化波之必須條件是在錯開管軸的位置，將約略細長之二個開口組合配置。

構成微波吸出開口14之細縫並不限定於長方形。例如，即使是角部帶圓形之開口或楕圓形之開口之情況也可使圓形極化波發生。

反而，為了抑制電場之集中，開口之角部宜帶有圓形。本實施形態中，如圖3、圖9A~圖9C、圖10A、圖10B、圖11A所示，第1開口14a及第2開口14b所含之細縫在端部及交錯部分具有帶有圓形之角部。即，微波吸出開口14所含之二個細縫具有比端部附近之寬度更廣之交錯部分附近的寬度。

本實施形態中，凹部9a形成於頂面9之結合部7之上方，但本揭示之導波管構造部8並不限定於此。

例如，亦可考慮到從開口放射之微波的傳播狀況等，而在微波吸出開口14與導波管構造部8之旋轉中心之間 設置凹部9a。亦可在比微波吸出開口14更靠近導波管構造部8之旋轉中心之頂面9，設置朝導波管構造部8之內部空間突出之凸部。

即，導波管構造部8設置於比微波吸出開口14更靠近結合部7之頂面9的一部分，並且只有具有高度比頂面9之其他部分低的階差區域即可。

〔細縫形狀〕

本發明人們著力於第1開口14a中之二個細縫之交錯部分之角形狀，藉此開發了信賴性更高的導波管構造部。就該導波管構造部，使用圖11B進行說明。

如圖11B所示，本變形例之導波管構造部28具有設置在頂面29之微波吸出開口24。微波吸出開口24包含第1開口24a與第2開口14b。如以下所說明，第1開口24a只有圖11A所示之第1開口24a之二個細縫之交錯部分之角形狀不同。

如圖11B所示，第1開口24a在細縫20c與細縫20d之交錯部分具有四個角C1、C2、C3、C4。

角C1位於距離管軸V最遠的位置。角C2設置於微波之傳送方向Z上最上游側，且位於距離結合部7最近的位置。角C3位於最接近管軸V的位置。角C4設置於微波之傳送方向Z上最下游側，且位於距離結合部7最遠的位置。

角C1~C4中，角C1~C3具有具相等曲率之彎曲形狀，另一方面角C4具有曲率比角C1~C3小的彎曲形狀。在圖11B所示之構成中，角C4具有如圖11B之虛線所示之部 分幾乎呈直線切斷的形狀。

令距離D1為中心點P1到角C1之距離，令距離D2為中心點P1到角C2之距離，令距離D3為中心點P1到角C3之距離時，距離D1~D3相同，中心點P1到角C4之距離D4比距離D1~D3大。即，第1開口24a所包含的二個細縫具有比端部附近之寬度還廣的交錯部分附近的寬度。

細縫之電場在中央部分為最大，在端部為0。若為十字槽形狀之第1開口24a，由於二個電場在交錯部分被合成，因此交錯部分之電場變強。

本發明人們發現在圖11B所示之構成中，藉由導波管構造部28具有上述形狀之第1開口24a，可抑制交錯部分之過度的電場集中。

特別是本發明人們發現在第1開口24a之交錯部分之角C1~角C4中，位於微波之傳送方向Z上之最下游側，即位於距離結合部7最遠之位置之角C4具有曲率最小之彎曲形狀時，抑制電場集中的效果顯著。根據本構成，可構成信賴性更高之導波管構造部。

認為發生如此之現象的原因是：在第2開口14b之周邊產生之電場對第1開口24a之角C4之周邊，特別是最接近第2開口14b之第1開口24a之角C4的周邊產生之電場產生些許影響。

再者，第1開口24a之交錯部分之角的形狀不限定於如圖11B所示之彎曲形狀。第1開口24a只要具有藉由比端部附近之寬度還寬之交錯部分附近之寬度之細縫所構成的 十字槽形狀即可。亦可在十字槽形狀之交錯部分，形成例如以複數條直線構成之實質上彎曲形狀的角即可。角C1~角C3亦可具有與角C4同樣的形狀。

第2開口14b之交錯部分的角，特別是位於微波之傳送方向Z之最上游側，即位於距離結合部7最近之角即使具有與圖11B所示之第1開口24a之角C4同樣的形狀，也可得到同樣的效果。

本揭示除了微波爐之外，也可利用在乾燥裝置、陶藝用加熱裝置、廚餘處理機、半導體製造裝置等之各種工業用途之微波加熱裝置。

5‧‧‧旋轉天線

9a‧‧‧凹部

10a,10b,10c‧‧‧側壁面

12‧‧‧低阻抗部

13‧‧‧開口

14b‧‧‧第2開口

19‧‧‧保持部

20c,20d‧‧‧細縫

24‧‧‧微波吸出開口

24a‧‧‧第1開口

28‧‧‧導波管構造部

29‧‧‧頂面

C1,C2,C3,C4‧‧‧角

D1,D2,D3,D4‧‧‧距離

G‧‧‧旋轉中心

P1,P2‧‧‧中心點

X,Y‧‧‧距離

W‧‧‧寬度方向

Z‧‧‧傳送方向

V‧‧‧管軸

Claims (4)

1. 一種微波加熱裝置，包含有：加熱室，用以收納被加熱物；微波生成部，用以生成微波；及導波管構造天線，具有用以限定導波管構造部之頂面及側壁面，且具有結合部，該結合部與前述頂面接合，並且使前述微波與前述導波管構造部之內部空間結合，前述導波管構造部具有形成於前述頂面之至少一個微波吸出開口，且將圓形極化波從前述微波吸出開口放射到前述加熱室內，前述微波吸出開口具有二個細縫交錯之十字槽形狀，並且前述細縫具有一比端部附近的寬度更寬之交錯部分附近的寬度，前述微波吸出開口在前述交錯部分中具有彎曲形狀之角，且在距離前述結合部最遠處具有曲率最小之前述彎曲形狀的角。
2. 如請求項1之微波加熱裝置，其中前述導波管構造部具有沿著前述導波管構造之管軸配置之複數個微波吸出開口，在距離前述結合部最遠處具有曲率最小之前述彎曲形狀的角之前述微波吸出開口是配置在距離前述結合部最近處。
3. 如請求項1之微波加熱裝置，其中前述微波吸出開口設置在與前述導波管構造部之管軸錯開的位置。
4. 如請求項1之微波加熱裝置，其中前述導波管構造部是前述至少一個微波吸出開口包含相對於前述導波管構造部之管軸成對稱之二個微波吸出開口。

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