WO2019194098A1 - High-frequency heating device - Google Patents
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Abstract
This high-frequency heating device comprises: a high-frequency power generating unit that generates microwaves; a surface wave line formed of a conductive material; a power supply unit that is connected to the high-frequency power generating unit; and a loop antenna that is disposed on the tip end of the power supply unit and that is disposed facing the end of the surface wave line. According to this embodiment, high input-impedance is maintained and a reduction in radiation resistance can be prevented. As a result, the size of the power supply unit can be reduced, and efficient surface wave heating can be carried out.
Description
本開示は、周期構造体からなる表面波伝送線路を備えた高周波加熱装置に関する。
The present disclosure relates to a high-frequency heating device including a surface wave transmission line made of a periodic structure.
この種の高周波加熱装置は、導波管を介して表面波線路に高周波電力を供給し、表面波線路上で励振された表面波を用いて被加熱物を加熱する（例えば、特許文献１参照）。以下、表面波を用いた加熱を表面波加熱と称す。
This type of high-frequency heating device supplies high-frequency power to a surface wave line via a waveguide, and heats an object to be heated using surface waves excited on the surface wave line (see, for example, Patent Document 1). . Hereinafter, heating using surface waves is referred to as surface wave heating.
表面波加熱の分野において、特許文献２は、表面波線路上に表面波を励振するために、給電部の先端に設けられたモノポールアンテナを用いる方法を開示する。
In the field of surface wave heating, Patent Document 2 discloses a method of using a monopole antenna provided at the tip of a power feeding unit in order to excite a surface wave on a surface wave line.
しかしながら、導波管を備えた電力供給方式の場合、装置が大型化する。モノポールアンテナを備えた電力供給方式の場合、導波管を備えた電力供給方式に比べて装置は小型化できる。しかし、周辺物の影響でアンテナの放射効率が下がり、表面波線路とのインピーダンス整合を行うことが非常に困難である。その結果、効率よく高周波電力を供給することができず、十分な表面波加熱ができない。
However, in the case of a power supply system equipped with a waveguide, the apparatus becomes large. In the case of a power supply system including a monopole antenna, the apparatus can be reduced in size as compared with a power supply system including a waveguide. However, the radiation efficiency of the antenna decreases due to the influence of peripheral objects, and it is very difficult to perform impedance matching with the surface wave line. As a result, high frequency power cannot be supplied efficiently, and sufficient surface wave heating cannot be performed.
本開示は、上記従来の問題を解決するもので、小型かつ高効率の高周波加熱装置を提供することを目的とする。
The present disclosure is intended to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a small and highly efficient high-frequency heating device.
本開示の一態様の高周波加熱装置は、マイクロ波を発生させる高周波電力発生部と、導電性材料からなる表面波線路と、高周波電力発生部に接続された給電部と、給電部の先端に配置され、かつ、表面波線路の端部に面して配置されたループアンテナとを備える。
A high-frequency heating device according to an aspect of the present disclosure includes a high-frequency power generation unit that generates microwaves, a surface wave line made of a conductive material, a power supply unit connected to the high-frequency power generation unit, and a tip of the power supply unit And a loop antenna disposed facing the end of the surface wave line.
本開示によれば、給電部を小型化し、かつ、効率のよい表面波加熱を行うことができる。
According to the present disclosure, the power feeding unit can be downsized and efficient surface wave heating can be performed.
本開示の第１の態様の高周波加熱装置は、マイクロ波を発生させる高周波電力発生部と、導電性材料からなる表面波線路と、高周波電力発生部に接続された給電部と、給電部の先端に配置され、かつ、表面波線路の端部に面して配置されたループアンテナとを備える。
A high-frequency heating device according to a first aspect of the present disclosure includes a high-frequency power generation unit that generates a microwave, a surface wave line made of a conductive material, a power supply unit connected to the high-frequency power generation unit, and a tip of the power supply unit And a loop antenna disposed facing the end of the surface wave line.
本開示の第２の態様の高周波加熱装置では、第１の態様に加えて、ループアンテナは、表面波線路の端部に平行で表面波線路の端部に対向する面を有する。
In the high-frequency heating device according to the second aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the loop antenna has a surface that is parallel to the end of the surface wave line and faces the end of the surface wave line.
本開示の第３の態様の高周波加熱装置では、第１の態様に加えて、表面波線路は、板状または棒状の部材が平板上に垂直かつ周期的に設けられた周期構造体である。
In the high-frequency heating device according to the third aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the surface wave line is a periodic structure in which plate-like or bar-like members are vertically and periodically provided on a flat plate.
本開示の第４の態様の高周波加熱装置では、第３の態様に加えて、ループアンテナの高さは、表面波線路を構成する部材の高さより低い。
In the high-frequency heating device according to the fourth aspect of the present disclosure, in addition to the third aspect, the height of the loop antenna is lower than the height of the members constituting the surface wave line.
本開示の第５の態様の高周波加熱装置では、第３の態様に加えて、給電部は、表面波線路の底面の近傍に設けられる。ループアンテナは、表面波線路を構成する部材に平行に延び、給電部と同一面で接地される。
In the high-frequency heating device according to the fifth aspect of the present disclosure, in addition to the third aspect, the power feeding unit is provided in the vicinity of the bottom surface of the surface wave line. The loop antenna extends in parallel to the members constituting the surface wave line and is grounded on the same plane as the power feeding unit.
本開示の第６の態様の高周波加熱装置は、第１の態様に加えて、ループアンテナの、表面波線路とは反対側に配置された金属板をさらに備える。
The high-frequency heating device according to the sixth aspect of the present disclosure further includes a metal plate disposed on the opposite side of the surface wave line of the loop antenna in addition to the first aspect.
本開示の第７の態様の高周波加熱装置では、第６の態様に加えて、給電部および金属板は、位置を変えられるように構成される。
In the high-frequency heating device according to the seventh aspect of the present disclosure, in addition to the sixth aspect, the power feeding unit and the metal plate are configured to be able to change positions.
本開示の第８の態様の高周波加熱装置は、第１の態様に加えて、ループアンテナの上方に配置され、ループアンテナから放射された電力を表面波線路に向けるアンテナカバーをさらに備える。
The high-frequency heating device according to the eighth aspect of the present disclosure further includes an antenna cover that is disposed above the loop antenna and directs the power radiated from the loop antenna to the surface wave line in addition to the first aspect.
本開示の第９の態様の高周波加熱装置では、第８の態様に加えて、アンテナカバーは、ループアンテナと前記表面波線路の一部とを覆う。
In the high-frequency heating device according to the ninth aspect of the present disclosure, in addition to the eighth aspect, the antenna cover covers the loop antenna and a part of the surface wave line.
本開示の第１０の態様の高周波加熱装置では、第８の態様に加えて、アンテナカバーと表面波線路との間に、所定距離の間隙が設けられる。
In the high-frequency heating device according to the tenth aspect of the present disclosure, in addition to the eighth aspect, a gap of a predetermined distance is provided between the antenna cover and the surface wave line.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る高周波加熱装置の構成を示す模式図である。図２は、本実施の形態に係るループアンテナ３の近傍の構成を示す斜視図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a high-frequency heating device according toEmbodiment 1 of the present disclosure. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration in the vicinity of the loop antenna 3 according to the present embodiment.
図１は、本開示の実施の形態１に係る高周波加熱装置の構成を示す模式図である。図２は、本実施の形態に係るループアンテナ３の近傍の構成を示す斜視図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a high-frequency heating device according to
図１に示すように、高周波電力発生部１は、マイクロ波などの高周波電力を発生させ、同軸線を介して高周波電力を給電部２に供給する。給電部２は、その先端にループアンテナ３を備える。ループアンテナ３は、表面波線路４に向けて高周波電力を放射する。
As shown in FIG. 1, the high-frequency power generation unit 1 generates high-frequency power such as microwaves and supplies the high-frequency power to the power feeding unit 2 through a coaxial line. The power feeding unit 2 includes a loop antenna 3 at the tip thereof. The loop antenna 3 radiates high frequency power toward the surface wave line 4.
高周波電力は、表面波線路４の近傍の空間に集中する。被加熱物５は、表面波線路４の近傍に設けられた載置台６の上に載置され、表面波線路４の近傍に集中した高周波電力により加熱される。
The high frequency power is concentrated in the space near the surface wave line 4. The object to be heated 5 is placed on a placing table 6 provided in the vicinity of the surface wave line 4 and heated by the high-frequency power concentrated in the vicinity of the surface wave line 4.
本実施の形態では、加熱室７が表面波線路４と載置台６とを収容する。しかし、必ずしもこれらを加熱室７内に配置する必要はない。
In the present embodiment, the heating chamber 7 accommodates the surface wave line 4 and the mounting table 6. However, these are not necessarily arranged in the heating chamber 7.
ループアンテナ３は、表面波線路４の端部に面して配置される。ループアンテナ３に高周波電流が流れることによって環状の磁界が発生し、電磁誘導により導電性の表面波線路４に誘導電流が流れる。これにより発生した表面波が被加熱物５を加熱する。
The loop antenna 3 is disposed facing the end of the surface wave line 4. When a high-frequency current flows through the loop antenna 3, an annular magnetic field is generated, and an induced current flows through the conductive surface wave line 4 by electromagnetic induction. The surface wave generated thereby heats the article 5 to be heated.
従来のモノポールアンテナを用いた電力供給方式においても、同様の原理で表面波を発生させて被加熱物を加熱する。しかし、この場合、周辺物との近傍電磁界が発生し、アンテナの入力インピーダンスが低下する。その結果、放射抵抗が下がって放射効率が低下し、十分な表面波加熱ができない。
Even in the conventional power supply method using a monopole antenna, a surface wave is generated by the same principle to heat an object to be heated. However, in this case, a near electromagnetic field with a peripheral object is generated, and the input impedance of the antenna is lowered. As a result, radiation resistance decreases, radiation efficiency decreases, and sufficient surface wave heating cannot be performed.
本実施の形態によれば、ループ状のアンテナを用いることで、アンテナの高さを抑え、かつ、アンテナの長さを長くすることができる。これにより、アンテナの実装体積が増加して、高い入力インピーダンスを保ち、放射抵抗の低下を防ぐことができる。その結果、給電部を小型化し、かつ、効率のよい表面波加熱を行うことができる。
According to this embodiment, by using a loop antenna, the height of the antenna can be suppressed and the length of the antenna can be increased. As a result, the mounting volume of the antenna increases, high input impedance can be maintained, and reduction in radiation resistance can be prevented. As a result, the power feeding unit can be downsized and efficient surface wave heating can be performed.
図３は、表面波線路４の一例を示す斜視図である。図３に示すように、表面波線路４は、板状のスタブ９が平板上に垂直に、所定の間隔で周期的に並べられた周期構造体である。スタブ９は、アルミニウム、銅などの導電性材料で構成される。この構成により、表面波は表面波線路４上を均一に伝わる。その結果、被加熱物５を均一に加熱することができる。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the surface acoustic wave line 4. As shown in FIG. 3, the surface acoustic wave line 4 is a periodic structure in which plate-like stubs 9 are arranged periodically at a predetermined interval vertically on a flat plate. The stub 9 is made of a conductive material such as aluminum or copper. With this configuration, the surface wave is uniformly transmitted on the surface wave line 4. As a result, the article to be heated 5 can be heated uniformly.
図４は、表面波線路４の他の例を示す斜視図である。図４に示すように、表面波線路４は、棒状のスタブ１０が平板上に垂直かつ周期的に並べられた周期構造体でもよい。この構成により、平面ループアンテナ８（図５、図６参照）から放射された電磁波が表面波線路４と結合し易くなる。その結果、表面波が表面波線路４上を均一に伝わり、加熱効率を向上させることができる。
FIG. 4 is a perspective view showing another example of the surface acoustic wave line 4. As shown in FIG. 4, the surface acoustic wave line 4 may be a periodic structure in which rod-like stubs 10 are arranged vertically and periodically on a flat plate. With this configuration, the electromagnetic wave radiated from the planar loop antenna 8 (see FIGS. 5 and 6) is easily coupled to the surface wave line 4. As a result, the surface wave is uniformly transmitted on the surface wave line 4, and the heating efficiency can be improved.
（実施の形態２）
図５は、本開示の実施の形態２に係るループアンテナ３の近傍の構成を示す模式図である。図６は、ループアンテナ３の近傍の構成を示す斜視図である。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of theloop antenna 3 according to the second embodiment of the present disclosure. FIG. 6 is a perspective view showing a configuration in the vicinity of the loop antenna 3.
図５は、本開示の実施の形態２に係るループアンテナ３の近傍の構成を示す模式図である。図６は、ループアンテナ３の近傍の構成を示す斜視図である。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of the
図５、図６に示すように、本実施の形態のループアンテナ３は平面ループアンテナ８である。平面ループアンテナ８は、表面波線路４の端部に平行で、表面波線路４の端部に対向する面を有する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the loop antenna 3 of the present embodiment is a planar loop antenna 8. The planar loop antenna 8 has a surface parallel to the end portion of the surface wave line 4 and facing the end portion of the surface wave line 4.
給電部２は高周波電力発生部１に接続される。給電部２は、表面波線路４の底面と同一面上に設置される。平面ループアンテナ８の一端は、給電部２に接続される。平面ループアンテナ８の他端は、表面波線路４の底面と同一面で接地される。
The power feeding unit 2 is connected to the high frequency power generating unit 1. The power feeding unit 2 is installed on the same plane as the bottom surface of the surface acoustic wave line 4. One end of the planar loop antenna 8 is connected to the power feeding unit 2. The other end of the planar loop antenna 8 is grounded on the same plane as the bottom surface of the surface wave line 4.
この構成により、給電部２を取り付け易くすることができ、給電部２を小型化することもできる。この場合、平面ループアンテナ８は長方形形状を有し、表面波線路４の端部に平行に配置された、表面波線路４の端部に対向する面を有する。
With this configuration, the power feeding unit 2 can be easily attached, and the power feeding unit 2 can be downsized. In this case, the planar loop antenna 8 has a rectangular shape and has a surface facing the end portion of the surface wave line 4 disposed in parallel to the end portion of the surface wave line 4.
この構成により、平面ループアンテナ８に高周波電流が流れることによって発生する磁界の面積を、表面波線路４に対して広くすることができる。このため、平面ループアンテナ８から放射された電磁波が表面波線路４と結合しやすくなる。その結果、表面波への変換効率が向上して、加熱効率が向上する。
With this configuration, the area of the magnetic field generated by the high-frequency current flowing through the planar loop antenna 8 can be widened with respect to the surface wave line 4. For this reason, the electromagnetic waves radiated from the planar loop antenna 8 are easily coupled to the surface wave line 4. As a result, the conversion efficiency to surface waves is improved, and the heating efficiency is improved.
（実施の形態３）
図７は、本開示の実施の形態３に係る高周波加熱装置の一例を示す模式図である。図７に示すように、本実施の形態における平面ループアンテナ８の高さは、表面波線路４を構成するスタブ９の高さより低い。 (Embodiment 3)
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of the high-frequency heating device according to the third embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 7, the height of theplanar loop antenna 8 in the present embodiment is lower than the height of the stub 9 constituting the surface wave line 4.
図７は、本開示の実施の形態３に係る高周波加熱装置の一例を示す模式図である。図７に示すように、本実施の形態における平面ループアンテナ８の高さは、表面波線路４を構成するスタブ９の高さより低い。 (Embodiment 3)
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of the high-frequency heating device according to the third embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 7, the height of the
この構成により、表面波線路４のより近傍に載置台６を配置することができる、このため、載置台６を平面ループアンテナ８の上方まで広げても、被加熱物５を表面波線路４のより近くに載置することができる。その結果、加熱効率が向上する。
With this configuration, it is possible to place the mounting table 6 closer to the surface wave line 4. For this reason, even if the mounting table 6 is extended above the planar loop antenna 8, the object 5 to be heated can It can be placed closer. As a result, the heating efficiency is improved.
図８は、本実施の形態に係る高周波加熱装置の他の例を示す模式図である。図８に示すように、載置台６が広い場合、表面波線路４の両端に、給電部２および平面ループアンテナ８を配置してもよい。
FIG. 8 is a schematic diagram showing another example of the high-frequency heating device according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, when the mounting table 6 is wide, the feeding unit 2 and the planar loop antenna 8 may be disposed at both ends of the surface wave line 4.
（実施の形態４）
図９は、本開示の実施の形態４に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す模式図である。 (Embodiment 4)
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of theplanar loop antenna 8 according to the fourth embodiment of the present disclosure.
図９は、本開示の実施の形態４に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す模式図である。 (Embodiment 4)
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of the
図９に示すように、表面波線路４の周期構造体を構成するスタブ９の高さをＬａ、隣接する二つのスタブ９の間隔をＬｂとしたとき、一つのスタブ９の上面からスタブ９の表面を経由して隣接するスタブ９の上面までの距離（２Ｌａ＋Ｌｂ）が、放射電力の波長の１／２の長さであれば、形成される表面波の表面集中度が高くなり、加熱効率が向上する。
As shown in FIG. 9, when the height of the stub 9 constituting the periodic structure of the surface acoustic wave line 4 is La and the distance between two adjacent stubs 9 is Lb, the stub 9 is formed from the upper surface of one stub 9. If the distance (2La + Lb) to the upper surface of the adjacent stub 9 via the surface is ½ of the wavelength of the radiated power, the surface concentration of the surface wave to be formed is increased, and the heating efficiency is increased. improves.
換言すると、放射電力の波長の１／２の長さが、一つのスタブ９の上面からスタブ９の表面を経由して隣接するスタブ９の上面までの距離（２Ｌａ＋Ｌｂ）になるように、放射電力の波長を変化させる。これにより、表面波の表面集中度を高め、加熱効率を向上させることができる。
In other words, the radiated power is such that the length of ½ of the wavelength of the radiated power is a distance (2La + Lb) from the upper surface of one stub 9 to the upper surface of the adjacent stub 9 via the surface of the stub 9. The wavelength of is changed. Thereby, the surface concentration degree of a surface wave can be raised and heating efficiency can be improved.
スタブ９の厚さをＬｃとすると、一つのスタブ９が介在する二つのスタブ９の上面の間の距離は２Ｌａ＋２Ｌｂ＋Ｌｃとなる。２Ｌａ＋２Ｌｂ＋Ｌｃに対応する波長の電力を印加すると、表面波の表面集中度を変えることができる。
Suppose that the thickness of the stub 9 is Lc, the distance between the upper surfaces of the two stubs 9 with one stub 9 interposed is 2La + 2Lb + Lc. When power having a wavelength corresponding to 2La + 2Lb + Lc is applied, the surface concentration of surface waves can be changed.
すなわち、高周波電力発生部１からの放射電力の波長を調整することによって、表面波の表面集中度を制御することができる。これにより、被調理物の厚さおよび幅に応じた最適かつ効率的な加熱を行うことができる。
That is, the surface concentration degree of the surface wave can be controlled by adjusting the wavelength of the radiated power from the high-frequency power generator 1. Thereby, the optimal and efficient heating according to the thickness and width | variety of to-be-cooked object can be performed.
（実施の形態５）
図１０は、本開示の実施の形態５に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す模式図である。図１０に示すように、平面ループアンテナ８の、表面波線路４とは反対側に、金属板１１が配置される。この構成により、金属板１１が、平面ループアンテナ８から表面波線路４と反対方向に放射された高周波電力を反射して表面波線路４に向けることができる。 (Embodiment 5)
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of theplanar loop antenna 8 according to the fifth embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 10, a metal plate 11 is disposed on the opposite side of the planar loop antenna 8 from the surface wave line 4. With this configuration, the metal plate 11 can reflect the high-frequency power radiated from the planar loop antenna 8 in the direction opposite to the surface wave line 4 and direct it to the surface wave line 4.
図１０は、本開示の実施の形態５に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す模式図である。図１０に示すように、平面ループアンテナ８の、表面波線路４とは反対側に、金属板１１が配置される。この構成により、金属板１１が、平面ループアンテナ８から表面波線路４と反対方向に放射された高周波電力を反射して表面波線路４に向けることができる。 (Embodiment 5)
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of the
この構成において、平面ループアンテナ８の中心と金属板１１との距離を放射電力の波長の１／４の長さに設定すると、平面ループアンテナ８から表面波線路４に向けて放射された電磁波の位相は、金属板１１で反射された電磁波の位相と一致する。これにより、二つの電磁波が互いに強め合うように干渉し、定在波が生まれる。その結果、より強いエネルギーが表面波線路に入射され、より効率のよい加熱が可能となる。
In this configuration, when the distance between the center of the planar loop antenna 8 and the metal plate 11 is set to ¼ of the wavelength of the radiated power, the electromagnetic wave radiated from the planar loop antenna 8 toward the surface wave line 4 is reduced. The phase matches the phase of the electromagnetic wave reflected by the metal plate 11. As a result, the two electromagnetic waves interfere with each other so that a standing wave is born. As a result, stronger energy is incident on the surface wave line, and more efficient heating is possible.
（実施の形態６）
図１１は、本開示の実施の形態６に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す模式図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る高周波加熱装置はアンテナ台８ａを備える。 (Embodiment 6)
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of theplanar loop antenna 8 according to the sixth embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 11, the high frequency heating device according to the present embodiment includes an antenna base 8a.
図１１は、本開示の実施の形態６に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す模式図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る高周波加熱装置はアンテナ台８ａを備える。 (Embodiment 6)
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of the
アンテナ台８ａは、給電部２の固定と平面ループアンテナ８の接地とを行う。アンテナ台８ａは、ケーブルなどの位置調節部１３を介して表面波線路４および金属板１１と電気的に接続される。アンテナ台８ａの位置は自由に変えることができる。同軸線１２は、高周波電力発生部１と給電部２を接続する。
The antenna base 8a fixes the power feeding unit 2 and grounds the planar loop antenna 8. The antenna base 8a is electrically connected to the surface wave line 4 and the metal plate 11 via a position adjusting unit 13 such as a cable. The position of the antenna base 8a can be freely changed. The coaxial line 12 connects the high frequency power generation unit 1 and the power feeding unit 2.
本実施の形態では、表面波線路４と平面ループアンテナ８との相対位置、金属板１１と平面ループアンテナ８との相対位置は可変である。これにより、放射電力の周波数に応じた磁界の大きさに対応することができ、インピーダンス整合を容易に行うことができる。その結果、表面波への変換効率が向上し、加熱効率が向上する。
In the present embodiment, the relative position between the surface wave line 4 and the planar loop antenna 8 and the relative position between the metal plate 11 and the planar loop antenna 8 are variable. As a result, the magnitude of the magnetic field corresponding to the frequency of the radiated power can be accommodated, and impedance matching can be easily performed. As a result, the conversion efficiency into surface waves is improved, and the heating efficiency is improved.
（実施の形態７）
図１２は、本開示の実施の形態７に係る高周波加熱装置の構成を示す模式図である。図１３は、本実施の形態に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す斜視図である。 (Embodiment 7)
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration of the high-frequency heating device according to the seventh embodiment of the present disclosure. FIG. 13 is a perspective view showing a configuration in the vicinity of theplanar loop antenna 8 according to the present embodiment.
図１２は、本開示の実施の形態７に係る高周波加熱装置の構成を示す模式図である。図１３は、本実施の形態に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す斜視図である。 (Embodiment 7)
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration of the high-frequency heating device according to the seventh embodiment of the present disclosure. FIG. 13 is a perspective view showing a configuration in the vicinity of the
図１２、図１３に示すように、本実施の形態の高周波加熱装置は、平面ループアンテナ８の図１３における前方および上方に所定の距離を置いて配置されたアンテナカバー１４を備える。アンテナカバー１４は金属部材で構成される。
As shown in FIGS. 12 and 13, the high-frequency heating device of the present embodiment includes an antenna cover 14 disposed at a predetermined distance in front and above the planar loop antenna 8 in FIG. 13. The antenna cover 14 is made of a metal member.
平面ループアンテナ８は、主に図１３における前方、後方、上方に電力を放射する。アンテナカバー１４は、平面ループアンテナ８から前方および上方に放射された電力を反射して表面波線路４に向けることができる。その結果、被加熱物５を効率よく加熱することができる。
The planar loop antenna 8 mainly radiates power forward, rearward and upward in FIG. The antenna cover 14 can reflect the power radiated forward and upward from the planar loop antenna 8 and direct it to the surface wave line 4. As a result, the article to be heated 5 can be efficiently heated.
本実施の形態では、平面ループアンテナ８は長方形形状を有する。しかし、これに限られるものではない。平面ループアンテナ８は、例えば円形形状、正方形形状を有してもよい。
In the present embodiment, the planar loop antenna 8 has a rectangular shape. However, it is not limited to this. The planar loop antenna 8 may have a circular shape or a square shape, for example.
（実施の形態８）
図１４は、本開示の実施の形態８に係る高周波加熱装置の構成を示す模式図である。図１４に示すように、本実施の形態では、アンテナカバー１４は、平面ループアンテナ８だけでなく、表面波線路４に含まれたスタブ９のうちの少なくともいくつかをも覆うように配置される。すなわち、アンテナカバー１４は、平面ループアンテナ８と表面波線路４の一部とを覆う。 (Embodiment 8)
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration of the high-frequency heating device according to the eighth embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 14, in the present embodiment, theantenna cover 14 is arranged to cover not only the planar loop antenna 8 but also at least some of the stubs 9 included in the surface wave line 4. . That is, the antenna cover 14 covers the planar loop antenna 8 and a part of the surface wave line 4.
図１４は、本開示の実施の形態８に係る高周波加熱装置の構成を示す模式図である。図１４に示すように、本実施の形態では、アンテナカバー１４は、平面ループアンテナ８だけでなく、表面波線路４に含まれたスタブ９のうちの少なくともいくつかをも覆うように配置される。すなわち、アンテナカバー１４は、平面ループアンテナ８と表面波線路４の一部とを覆う。 (Embodiment 8)
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration of the high-frequency heating device according to the eighth embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 14, in the present embodiment, the
図１４において、一点鎖線は、平面ループアンテナ８から直接放射された磁界を示す。破線は、アンテナカバー１４での反射により生じた磁界を示す。点線は、このとき生じる電界を示す。
In FIG. 14, the alternate long and short dash line indicates the magnetic field directly radiated from the planar loop antenna 8. A broken line indicates a magnetic field generated by reflection at the antenna cover 14. The dotted line indicates the electric field generated at this time.
アンテナカバー１４が表面波線路４を覆う部分の最適な長さＬｄは、平面ループアンテナ８の寸法、表面波線路４を構成する周期構造体の寸法によって変化し、電磁界分布に合わせて調整される必要がある。
The optimum length Ld of the portion where the antenna cover 14 covers the surface wave line 4 varies depending on the size of the planar loop antenna 8 and the size of the periodic structure constituting the surface wave line 4, and is adjusted according to the electromagnetic field distribution. It is necessary to
図１４に示すように、高周波電力が供給されると、平面ループアンテナ８の上面からアンテナカバー１４に向けて垂直に電界が発生する。これに伴って上方に向けて発生した磁界が、アンテナカバー１４で反射されて表面波線路４に向けられる。反射された磁界は、スタブ９によって表面波を発生させる。このようにして形成された強力な表面波は、被加熱物５を効率よく加熱することができる。
As shown in FIG. 14, when high-frequency power is supplied, an electric field is generated vertically from the upper surface of the planar loop antenna 8 toward the antenna cover 14. Accordingly, the magnetic field generated upward is reflected by the antenna cover 14 and directed to the surface wave line 4. The reflected magnetic field generates a surface wave by the stub 9. The strong surface wave thus formed can efficiently heat the article 5 to be heated.
（実施の形態９）
本実施の形態は、図１４に示す構成において、表面波線路４の上面とアンテナカバー１４との垂直方向の距離を所定距離（距離Ｌｅ）に設定したものである。すなわち、アンテナカバー１４と表面波線路４の上面との間に、所定距離の間隙が設けられる。 (Embodiment 9)
In the present embodiment, in the configuration shown in FIG. 14, the vertical distance between the upper surface of the surfaceacoustic wave line 4 and the antenna cover 14 is set to a predetermined distance (distance Le). That is, a gap of a predetermined distance is provided between the antenna cover 14 and the upper surface of the surface wave line 4.
本実施の形態は、図１４に示す構成において、表面波線路４の上面とアンテナカバー１４との垂直方向の距離を所定距離（距離Ｌｅ）に設定したものである。すなわち、アンテナカバー１４と表面波線路４の上面との間に、所定距離の間隙が設けられる。 (Embodiment 9)
In the present embodiment, in the configuration shown in FIG. 14, the vertical distance between the upper surface of the surface
この構成において、距離Ｌｅを変化させると、平面ループアンテナ８の周りのインピーダンスが変化し、共振周波数が変化する。例えば、距離Ｌｅを小さくして、平面ループアンテナ８とアンテナカバー１４とを近づけると、共振周波数は低くなる。このため、平面ループアンテナ８から放射された電磁界が、アンテナカバー１４で反射された電磁界と結合し易くなる。その結果、効率のよい表面波加熱を行うことができる。
In this configuration, when the distance Le is changed, the impedance around the planar loop antenna 8 is changed, and the resonance frequency is changed. For example, when the distance Le is reduced and the planar loop antenna 8 and the antenna cover 14 are brought closer, the resonance frequency becomes lower. For this reason, the electromagnetic field radiated from the planar loop antenna 8 is easily coupled with the electromagnetic field reflected by the antenna cover 14. As a result, efficient surface wave heating can be performed.
図１５は、実施の形態９に係る平面ループアンテナ８の近傍の構成を示す上面図である。図１５に示す破線、一点鎖線は、高周波電力発生部１が作動しているときに生じる磁界を示す。一点鎖線は、アンテナカバー１４が存在しない場合の磁界を示し、破線は、アンテナカバー１４が存在する場合の磁界を示す。
FIG. 15 is a top view showing a configuration in the vicinity of the planar loop antenna 8 according to the ninth embodiment. The broken line and the alternate long and short dash line shown in FIG. 15 indicate a magnetic field generated when the high-frequency power generation unit 1 is operating. A one-dot chain line indicates a magnetic field when the antenna cover 14 is not present, and a broken line indicates a magnetic field when the antenna cover 14 is present.
平面ループアンテナ８からアンテナカバー１４に向かって電界が生じると、その電界の周りに磁界が発生し、この磁界によりさらに電磁界が生じる。このとき発生した磁界（破線）の向きを、アンテナカバー１４の有無に関係なく生じる磁界（一点鎖線）の向きと一致させると、表面波線路４のスタブ９を取り巻く磁界が強くなる。このため、誘導電流も大きくなる。その結果、表面波として伝わる電力が増大して、被加熱物５を効率よく加熱することができる。
When an electric field is generated from the planar loop antenna 8 toward the antenna cover 14, a magnetic field is generated around the electric field, and an electromagnetic field is further generated by the magnetic field. When the direction of the magnetic field (broken line) generated at this time is matched with the direction of the magnetic field (dashed line) generated regardless of the presence or absence of the antenna cover 14, the magnetic field surrounding the stub 9 of the surface wave line 4 becomes strong. For this reason, the induced current also increases. As a result, the electric power transmitted as the surface wave increases, and the article to be heated 5 can be efficiently heated.
本開示は、家庭用または産業用の高周波加熱装置に適用可能である。
This disclosure can be applied to a home or industrial high-frequency heating device.
１ 高周波電力発生部
２ 給電部
３ ループアンテナ
４ 表面波線路
５ 被加熱物
６ 載置台
７ 加熱室
８ 平面ループアンテナ
８ａ アンテナ台
９、１０ スタブ
１１ 金属板
１２ 同軸線
１３ 位置調節部
１４ アンテナカバー DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 High frequency electric power generation part 2 Feeding part 3 Loop antenna 4 Surface wave line 5 To-be-heated object 6 Mounting stand 7 Heating chamber 8 Planar loop antenna 8a Antenna stand 9, 10 Stub 11 Metal plate 12 Coaxial line 13 Position adjustment part 14 Antenna cover
２ 給電部
３ ループアンテナ
４ 表面波線路
５ 被加熱物
６ 載置台
７ 加熱室
８ 平面ループアンテナ
８ａ アンテナ台
９、１０ スタブ
１１ 金属板
１２ 同軸線
１３ 位置調節部
１４ アンテナカバー DESCRIPTION OF
Claims (10)
- マイクロ波を発生させるように構成された高周波電力発生部と、
導電性材料からなる表面波線路と、
前記高周波電力発生部に接続された給電部と、
前記給電部の先端に配置され、かつ、前記表面波線路の端部に面して配置されたループアンテナと、
を備えた、高周波加熱装置。 A high frequency power generator configured to generate microwaves;
A surface wave line made of a conductive material;
A power feeding unit connected to the high-frequency power generation unit;
A loop antenna disposed at the tip of the power feeding unit and facing the end of the surface wave line; and
A high-frequency heating device. - 前記ループアンテナが、前記表面波線路の端部に平行で前記表面波線路の端部に対向する面を有する、請求項１に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the loop antenna has a surface parallel to an end portion of the surface wave line and facing an end portion of the surface wave line.
- 前記表面波線路が、板状または棒状の部材が平板上に垂直かつ周期的に設けられた周期構造体である、請求項１に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the surface wave line is a periodic structure in which plate-like or rod-like members are vertically and periodically provided on a flat plate.
- 前記ループアンテナの高さが、前記表面波線路を構成する前記部材の高さより低い、請求項３に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to claim 3, wherein a height of the loop antenna is lower than a height of the member constituting the surface wave line.
- 前記給電部が、前記表面波線路の底面の近傍に設けられ、
前記ループアンテナが、前記表面波線路を構成する前記部材に平行に延び、前記給電部と同一面で接地される、請求項３に記載の高周波加熱装置。 The power feeding unit is provided in the vicinity of the bottom surface of the surface acoustic wave line,
The high-frequency heating device according to claim 3, wherein the loop antenna extends in parallel with the member constituting the surface wave line and is grounded on the same plane as the power feeding unit. - 前記ループアンテナの、前記表面波線路とは反対側に配置された金属板をさらに備えた、請求項１に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to claim 1, further comprising a metal plate disposed on the opposite side of the loop antenna from the surface wave line.
- 前記給電部および前記金属板が、位置を変えられるように構成された、請求項６に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to claim 6, wherein the power feeding unit and the metal plate are configured to change positions.
- 前記ループアンテナの上方に配置され、前記ループアンテナから放射された電力を前記表面波線路に向けるように構成されたアンテナカバーをさらに備えた、請求項１に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to claim 1, further comprising an antenna cover arranged above the loop antenna and configured to direct electric power radiated from the loop antenna to the surface wave line.
- 前記アンテナカバーが、前記ループアンテナと前記表面波線路の一部とを覆う、請求項８に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to claim 8, wherein the antenna cover covers the loop antenna and a part of the surface wave line.
- 前記アンテナカバーと前記表面波線路との間に、所定距離の間隙が設けられた、請求項８に記載の高周波加熱装置。 The high-frequency heating device according to claim 8, wherein a gap of a predetermined distance is provided between the antenna cover and the surface wave line.
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