WO2020079812A1 - 誘電加熱装置 - Google Patents

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WO2020079812A1
WO2020079812A1 PCT/JP2018/038855 JP2018038855W WO2020079812A1 WO 2020079812 A1 WO2020079812 A1 WO 2020079812A1 JP 2018038855 W JP2018038855 W JP 2018038855W WO 2020079812 A1 WO2020079812 A1 WO 2020079812A1
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WO
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electrode
heated
heating device
electrodes
dielectric heating
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Application number
PCT/JP2018/038855
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English (en)
French (fr)
Inventor
和宏 弥政
暁人 平井
平 和田
英悟 桑田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F47/00—Smokers' requisites not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46—Dielectric heating
    • H05B6/54—Electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an induction heating device.
  • Patent Document 1 describes an irradiation device that irradiates an object to be heated with a high frequency wave to heat the object.
  • This irradiation device includes a main body having a cavity, a linear antenna protruding inside the cavity, and a container having a recess that contains the linear antenna.
  • the linear antenna protruding into the cavity of the main body has a recess fitted therein, and the object to be heated is heated by irradiating the object to be heated in the container with the high frequency waves radiated from the linear antenna.
  • the irradiation device described in Patent Document 1 has a problem that an electric field generated by a high frequency signal is likely to leak.
  • the present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to obtain an inductive heating device capable of reducing electric field leakage.
  • the dielectric heating device includes a signal source that generates a high frequency signal, a grounded first electrode, a second electrode that is disposed so as to face the first electrode, and is grounded.
  • the third electrode connected to the signal source and the object to be heated are arranged such that the second electrode and the second electrode are accommodated in the space facing each other, and the first electrode or the second electrode.
  • a container for supplying an object to be heated between at least one of the first electrode and the third electrode, and a facing area of the first electrode and the second electrode is larger than a facing area of the third electrode.
  • the first electrode and the third electrode and the second electrode and the third electrode function as a capacitor, and a high frequency signal is applied from the signal source to the third electrode to cause an electric field generated between the electrodes. It is characterized in that the object to be heated is heated.
  • the third electrode is arranged so as to be accommodated in the space where the first electrode and the second electrode face each other, and the facing area between the first electrode and the second electrode is
  • the first electrode and the third electrode, and the second electrode and the third electrode having a larger area than the area facing the third electrode function as capacitors, and heat the object to be heated by the electric field generated between the electrodes. .
  • an electric field is locally generated in the space where the first electrode and the second electrode face each other, so that leakage of the electric field can be reduced.
  • FIG. 1A is a top view showing the configuration of the dielectric heating device according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional arrow view showing a cross section of the dielectric heating device according to the first exemplary embodiment, taken along line AA of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a cross-sectional arrow view showing a cross section of the dielectric heating device according to the first exemplary embodiment, taken along line BB in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a top view showing lines of electric force formed by an electric field generated between two electrodes arranged in parallel.
  • FIG. 2B is a top view showing electric lines of force formed by an electric field generated between three electrodes arranged in parallel.
  • FIG. 2C is a top view showing lines of electric force formed by an electric field generated between electrodes in the dielectric heating device according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a top view showing a modified example of the electrode structure in the dielectric heating device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a top view showing another modification of the electrode structure in the dielectric heating device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a top view showing still another modification of the electrode structure in the dielectric heating device according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a top view showing the configuration of the dielectric heating device according to the second embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional arrow view showing a cross section of the dielectric heating device according to the second exemplary embodiment taken along line DD in FIG. 6A. It is a top view which shows the structure of the dielectric heating apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 1A is a top view showing the configuration of the dielectric heating device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional arrow view showing a cross section of the dielectric heating device 1 taken along line AA of FIG. 1A.
  • the thick arrows shown in FIGS. 1A and 1B indicate the direction in which the article to be heated 7 flows in the container 6.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing a cross section of the dielectric heating device 1 taken along line BB in FIG. 1A.
  • the symbol with a black circle in the circle indicates that the article to be heated 7 flows from the back side of the paper to the front side.
  • the dielectric heating device 1 is a device for vaporizing an object to be heated 7 by dielectric heating, and includes a signal source 2, an electrode 3, an electrode 4, an electrode 5 and a container 6, as shown in FIG. 1A.
  • Dielectric heating is a phenomenon in which the electric dipole inside the dielectric, which is the object to be heated 7, causes a rotational motion due to the high-frequency electric field, and the rotated electric dipoles cause friction and heat is generated inside the dielectric. Further, in dielectric heating, a phenomenon in which a part of electric energy applied to a dielectric is converted into heat energy and dissipated is called dielectric loss. A member having a small dielectric loss is rarely heated by a high frequency electric field, and a member having a large dielectric loss is easily heated by a high frequency electric field.
  • the signal source 2 is a signal source that generates a high frequency signal, and has an output terminal a that outputs the high frequency signal and a ground terminal b of 0 potential.
  • the high frequency signal generated by the signal source 2 is output to the electrode 5 via the output terminal a.
  • the ground terminal b of the signal source 2 may be connected to the ground (0 potential) of the dielectric heating device 1.
  • any one of a crystal oscillator, a rubidium oscillator, a voltage controlled oscillator (VCO), a direct digital synthesizer (DDS), and a phase lock loop (PLL) circuit capable of outputting a signal of an arbitrary frequency is used. May be.
  • the oscillator used for the signal source 2 may have any configuration as long as it can generate a high-frequency signal.
  • the high-frequency signal output from the signal source 2 may be a sine wave, a rectangular wave, a continuous wave (CW) signal, or a modulated signal. .
  • the electrode 3 is a first electrode that is connected to the ground terminal b of the signal source 2 and grounded, and is a conductor that generates an electric field with the electrode 5.
  • the electrode 3 is a metal flat plate capable of passing an electric current.
  • the surface of the electrode 3 facing the electrode 4 has an area three times or more larger than the surface of the electrode 5 facing the electrode 3.
  • the material forming the electrode 3 may be any material that can generate a high-frequency electric field with the electrode 5, and a plurality of materials may be used for the electrode 3.
  • the electrode 4 is a second electrode which is arranged so as to face the electrode 3, is connected to the ground terminal b of the signal source 2 and is grounded, and is a conductor that generates an electric field with the electrode 5.
  • a metal flat plate capable of passing an electric current is used.
  • the surface of the electrode 4 facing the electrode 3 has an area three times or more larger than the surface of the electrode 5 facing the electrode 4.
  • the electrode 4 may be made of any material as long as it can generate a high frequency electric field with the electrode 5, and a plurality of materials may be used for the electrode 4.
  • the electrode 5 is a third electrode which is arranged so as to be accommodated in the space where the electrodes 3 and 4 face each other and which is connected to the signal source 2. As shown in FIG. 1A, the electrode 5 is an electrode smaller than the electrodes 3 and 4, and is arranged so as not to protrude from the space where the electrodes 3 and 4 face each other but to fit within this space. For example, the electrode 5 is configured to have a length of 1/10 or less of the wavelength of the frequency of the high frequency signal from the feeding point of the high frequency signal generated by the signal source 2.
  • the electrode 5 is connected to the output terminal a of the signal source 2, and the high frequency signal generated by the signal source 2 is applied to the electrode 5 via the output terminal a.
  • the electrode 3 and the electrode 5, and the electrode 4 and the electrode 5 function as a capacitor having the object 7 to be heated between the electrodes, and when a high frequency signal is applied to the electrode 5 from the signal source 2, the electrodes 3 and 5 are separated from each other.
  • An electric field is generated between the electrodes and between the electrodes 4 and 5.
  • a metal flat plate capable of passing an electric current is used for the electrode 5.
  • the material forming the electrode 5 may be a material that can generate a high-frequency electric field between the electrode 3 and the electrode 4, and a plurality of materials may be used for the electrode 5.
  • the container 6 is a container that holds the object 7 to be heated and supplies the object 7 to be heated between the electrodes 3 and 5 and between the electrodes 4 and 5.
  • the container 6 has both a supply path arranged between the electrode 3 and the electrode 5 and a supply path arranged between the electrode 4 and the electrode 5, as shown in FIG. 1A, It may be an annular container having an open upper surface.
  • the object to be heated 7 flows through the supply path.
  • the container 6 is fixed to the electrode side by the electrode 3 and the electrode 5 sandwiching the supply path, and the electrode 4 and the electrode 5 sandwiching the supply path.
  • Glass may be used as the material forming the container 6.
  • the annular container 6 is shown, the present invention is not limited to this.
  • the object to be heated 7 is held without leaking, the electrodes 3 and 5 are not short-circuited, the electrodes 4 and 5 are not short-circuited, and the electrodes 3 and 5 and the electrodes 4 and 5 are
  • the container 6 may be made of any material and may have any shape as long as it can withstand the heat generated in the container 6. Also, a plurality of materials may be used for the container 6.
  • the object 7 to be heated may be any liquid that is vaporized by heating, and examples thereof include water and tobacco liquid.
  • the aerosol which is the vaporized object 7 to be heated, is taken out from the opening on the upper surface side of the container 6. Note that the opening may be provided at a portion other than the upper surface side of the container 6 as long as the liquid heated object 7 does not leak outside the container 6.
  • the container 6 can be separated from the electrode side by removing the supply path from between the electrodes 3 and 5 and the supply path from between the electrodes 4 and 5. Thereby, it is possible to remove the container 6 in which the amount of the heated object 7 is reduced from the electrode side and replace it with the container 6 in which the heated object 7 is replenished.
  • the container 6 may be configured such that the portion other than the above-mentioned supply path is removable.
  • the portion connecting the supply passage arranged between the electrode 3 and the electrode 5 and the supply passage arranged between the electrode 4 and the electrode 5 may be configured as a removable tank.
  • the high frequency signal generated by the signal source 2 is applied to the electrode 5 via the output terminal a.
  • the electrodes 3 and 5 function as capacitors having the dielectric constant ⁇ of the object 7 to be heated existing in the region C1, and the electrodes 4 and 5 have the dielectric constant ⁇ of the object 7 to be heated existing in the region C2. Function as a capacitor.
  • a high frequency signal is applied to the electrode 5
  • a high frequency electric field is generated in the regions C1 and C2.
  • the objects to be heated 7 existing in the regions C1 and C2 are heated.
  • each capacitance Cp of the capacitor composed of the electrode 3 and the electrode 5 and the capacitor composed of the electrode 4 and the electrode 5 can be expressed by the following formula (1).
  • the electric power Po applied per unit volume of the object to be heated 7 in the capacitor can be expressed by the following expression (3) using the above expression (2).
  • the opposing electrodes In general, in order for the opposing electrodes to function as capacitors, it is necessary to determine the size of the electrodes so that the high-frequency signal between the electrodes can be treated as a lumped constant instead of as a distributed constant.
  • the length of the electrode 5 from the feeding point sufficiently smaller than the wavelength of the frequency of the high-frequency signal applied from the signal source 2 to the feeding point, for example, about 1/10 of the above wavelength, It becomes possible to handle a high frequency signal as a lumped constant between the electrodes 3 and 5 and between the electrodes 4 and 5.
  • the heated object 7 heated and vaporized in the regions C1 and C2 is taken out from the opening of the container 6 as an aerosol.
  • a flow of the heated object 7 occurs in the direction indicated by the thick arrow in FIGS. 1A and 1B and the direction indicated by the symbol in FIG.
  • the object 7 to be heated is supplied to the regions C1 and C2 so as to supplement the above.
  • the object to be heated 7 held between the electrodes is a cycle in which the object to be heated 7 is heated between the electrodes and the object to be heated 7 is supplied between the electrodes from the container 6 so as to supplement the object to be heated 7 vaporized by the heating. Is reduced and it is no longer possible to supply between the electrodes.
  • the direction in which the object to be heated 7 shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C is an example, and if the object to be heated 7 can be supplied to the regions C1 and C2, the direction in which the object to be heated 7 flows is It doesn't matter.
  • the electrodes 3, 4 and 5 are configured such that the region C1 and the region C2 are smaller and narrower than the size of the container 6.
  • the object to be heated 7 is locally heated, so that the time taken for the object to be heated 7 to vaporize is shortened.
  • FIG. 2A is a top view showing lines of electric force formed by an electric field generated between two electrodes arranged in parallel.
  • solid arrows indicate lines of electric force.
  • the signal source 100 is a signal source that generates a high frequency signal like the signal source 2.
  • the electrode 101 and the electrode 102 are two parallel plate electrodes having the same size.
  • the electrode 101 is connected to the ground terminal b of the signal source 100 and grounded.
  • the electrode 102 is connected to the output terminal a of the signal source 100, and the high frequency signal generated by the signal source 100 is applied to the electrode 102 via the output terminal a.
  • a high frequency signal is applied to the electrode 102, an electric field is generated by the high frequency signal and an electric force line from the electrode 102 to the electrode 101 is formed.
  • the electric field is generated not only in the space where the electrode 101 and the electrode 102 face each other, but also from the surface of the electrode 102 opposite to the electrode 101, as shown by being surrounded by a broken line in FIG. 2A. A line is formed. Further, due to the end effect of the electrode, the lines of electric force are concentrated on the end of the electrode. Thus, the electric field generated outside the space where the electrodes 101 and 102 face each other leaks to the outside of the dielectric heating device.
  • FIG. 2B is a top view showing lines of electric force formed by an electric field generated between three electrodes arranged in parallel.
  • solid arrows indicate lines of electric force.
  • the electrode structure shown in FIG. 2B has an electrode 103 arranged to face the electrode 102 in addition to the structure shown in FIG. 2A.
  • the electrode 103 is connected to the ground terminal b of the signal source 100 and grounded.
  • the grounded electrode 103 is arranged so as to face the surface of the electrode 102 opposite to the electrode 101, so that leakage of an electric field is suppressed as compared with the electrode structure shown in FIG. 2A.
  • the electrode 101, the electrode 102, and the electrode 103 are flat plate electrodes having the same size as each other, the end of the electrode 102 faces the boundary between the electrode 101 and the outside of the space where the electrode 103 faces. .
  • the lines of electric force formed by the electric field generated between the electrode 101 and the electrode 102 and between the electrode 103 and the electrode 102 are, as shown by the dashed line in FIG. concentrate. Therefore, the electric field leaks from the space where the electrode 101 and the electrode 103 face each other.
  • FIG. 2C is a top view showing electric lines of force formed by an electric field generated between electrodes in the dielectric heating device 1.
  • solid arrows indicate lines of electric force.
  • the electrode 5 is an electrode smaller than the electrodes 3 and 4, and is arranged so as not to protrude from the space where the electrodes 3 and 4 face each other but to fit within this space.
  • the electrodes 3, 4 and 5 are configured such that the facing area between the electrodes 3 and 4 is three times or more larger than the facing area between the electrodes 3 or 4 and 5, for example.
  • the lines of electric force are concentrated near the electrode 5 in the space where the electrode 3 and the electrode 4 face each other, so that the electric field leakage is suppressed more than in the electrode structure shown in FIG. 2A. .
  • the dielectric heating device 1 heats the object 7 to be heated by the electric field locally generated in the vicinity of the electrode 5, it is possible to shorten the time taken for the object 7 to be vaporized. Further, the dielectric heating device 1 does not use an electric field blocking member for suppressing leakage of an electric field other than the electrodes 3, 4, and 5, so that the device can be downsized.
  • FIG. 3 is a top view showing a modified example of the electrode structure in the dielectric heating device 1.
  • a columnar electrode 5A is arranged in a space where the electrode 3 and the electrode 4 face each other.
  • the electrodes 3 and 4 are parallel plate electrodes of the same size.
  • the flat plate-shaped electrode 5 is in surface contact with the supply passage of the container 6 when the supply passage of the container 6 is sandwiched between the electrode 3 and the electrode 4, so that the electrode 5 The contact area between 5 and the container 6 is large. Therefore, when the container 6 is removed from the electrode side, the electrode 5 is easily deformed due to friction with the container 6. When the electrode 5 is deformed, the electrical characteristics of the electrode 5 change, and the heating efficiency also changes.
  • the cylindrical electrode 5A has a smaller contact area with the container 6 than the flat electrode 5. Therefore, deformation of the electrode 5A due to friction with the container 6 is unlikely to occur, so that changes in the electrical characteristics and heating efficiency due to the deformation of the electrode 5A can be suppressed.
  • FIG. 4 is a top view showing another modification of the electrode structure in the dielectric heating device 1.
  • a columnar electrode 5A is arranged between the electrode 3A and the electrode 4A.
  • the end of the electrode 3A is bent toward the electrode 5A, and the end of the electrode 4A is bent toward the electrode 5A.
  • a high frequency signal is applied from the signal source 2 to the electrode 5A via the output terminal a, an electric field is generated between the electrodes 3A and 5A and between the electrodes 4A and 5A.
  • Electric field lines from the space where the electrode 3A and the electrode 4A face each other to the outside of the space gather at each end of the electrode 3A and the electrode 4A due to the end effect of the electrode. Since each end of the electrode 3A and the electrode 4A is bent toward the electrode 5A side, the lines of electric force are formed so as to be contained in the space where the electrode 3A and the electrode 4A face each other. Thereby, the electric field leakage can be suppressed.
  • FIG. 5 is a top view showing still another modification of the electrode structure in the dielectric heating device 1.
  • the electrode 5A is arranged in the space where the electrode 3B and the electrode 4B face each other.
  • a convex portion 8 is formed on each of the facing surfaces of the electrode 3B and the electrode 4B.
  • the convex portion 8 is a rib-shaped convex portion that is long in the height direction of the electrode, and two convex portions 8 are arranged on one electrode surface. As shown in FIG. 5, the two convex portions 8 divide the inside of the electrode surface into the electrode end side and the electrode 5A peripheral side.
  • the electrode structure of the dielectric heating device 1 may be any structure as long as it can generate an electric field in the vicinity of an electrode to which a high frequency signal is applied, and may be a structure other than the above.
  • the electrodes 3 and 4 may have a shape in which only a portion near the electrode 5 is projected toward the electrode 5 in order to reduce the distance from the electrode 5. Even with such a configuration, an electric field is locally generated in the space where the electrode 3 and the electrode 4 face each other, so that leakage of the electric field can be suppressed.
  • the electrode 5 is arranged so that the electrode 3 and the electrode 4 are accommodated in the space facing each other, and the facing area between the electrode 3 and the electrode 4 is
  • the electrode 3 and the electrode 5 and the electrode 4 and the electrode 5 have a larger area than the facing area of the electrode 5, and function as a capacitor to heat the object 7 to be heated by the electric field generated between the electrodes.
  • an electric field is generated only in the vicinity of the electrode 5 in the space where the electrode 3 and the electrode 4 face each other, so that leakage of the electric field can be reduced.
  • the facing area of the electrodes 3 and 4 is three times or more larger than the facing area of the electrodes 5. Thereby, an electric field is generated only in the vicinity of the electrode 5 in the space where the electrode 3 and the electrode 4 face each other, so that leakage of the electric field can be reduced.
  • the electrode 5 has a length of 1/10 or less of the wavelength of the frequency of the high frequency signal. This makes it possible to handle a high-frequency signal as a lumped constant between the electrodes and allow the electrodes 3 and 5 and the electrodes 4 and 5 to function as capacitors.
  • FIG. 6A is a top view showing the configuration of the dielectric heating device 1A according to the second embodiment.
  • the direction indicated by the thick arrow in FIG. 6A is the direction in which the article to be heated 7 flows in the container 6A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a cross section of the dielectric heating device 1A taken along the line DD in FIG. 6A. The symbol with a black circle in the circle indicates that the article to be heated 7 flows from the back side of the paper to the front side.
  • 6A and 6B, the same components as those of FIGS. 1A and 1C are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the dielectric heating device 1A is a device for vaporizing an object 7 to be heated by dielectric heating, and includes a signal source 2, an electrode 3, an electrode 4, an electrode 5 and a container 6A as shown in FIG. 6A.
  • the container 6A supplies the object 7 to be heated only between the electrodes 3 and 5.
  • the container 6A is a container having only a supply path for the object to be heated 7 arranged between the electrodes 3 and 5 as shown in FIG. 6A.
  • the container 6A is fixed to the electrode side with the supply path sandwiched by the electrode 3 and the electrode 5.
  • glass may be used, or a plurality of materials may be used.
  • the electrodes 3 and 5 are used to heat the object 7 to be heated, but the electrodes 4 and 5 are not used to heat the object 7 to be heated.
  • the electrode 4 is not used for heating the object 7 to be heated, but is used as a ground electrode of the capacitor. That is, when a high-frequency signal is applied to the electrode 5, a line of electric force is generated from the surface of the electrode 5 opposite to the electrode 3 toward the grounded electrode 4, so that the leakage of the electric field is reduced.
  • an inclusion 9 may be arranged between the electrode 4 and the electrode 5 which are not used for heating the object 7 to be heated.
  • the inclusion 9 is a member made of a material having a smaller dielectric loss than the object 7 to be heated, and may be glass, for example.
  • the inclusion 9 may be a rectangular parallelepiped member that can be fitted between the electrodes 4 and 5 as shown in FIG. 6A.
  • the dielectric heating device 1A may be configured such that the electrodes 4 and 5 are used for heating the object 7 to be heated and the electrodes 3 and 5 are not used for heating the object 7 to be heated.
  • the container 6A is a container having only a supply path for the object to be heated 7 arranged between the electrodes 4 and 5. Further, the inclusion 9 may be arranged between the electrode 3 and the electrode 5. Even with such a configuration, the volume of the object to be heated 7 with respect to the electric power obtained by applying the high frequency signal to the electrode 5 is reduced, so that the temperature rising rate of the object to be heated 7 can be increased.
  • the electrodes 3, 4 and 5 may be replaced with the electrodes shown in any of FIGS. 3, 4 and 5. With this configuration, the effect described with reference to FIG. 3, the effect described with reference to FIG. 4 and the effect described with reference to FIG. 5 can be obtained.
  • the container 6A has the object 7 to be heated in either one of the electrodes 3 and 5 and between the electrodes 4 and 5. Do not supply.
  • An inclusion 9 having a smaller dielectric loss than the object 7 to be heated is arranged between the electrodes to which the object 7 to be heated is not supplied from the container 6A. Since the volume of the object to be heated 7 with respect to the electric power obtained by applying the high frequency signal to the electrode 5 is reduced, the temperature rising rate of the object to be heated 7 can be increased.
  • FIG. 7 is a top view showing the configuration of the dielectric heating device 1B according to the third embodiment.
  • the dielectric heating device 1B shown in FIG. 7 includes absorbent cotton 10.
  • the absorbent cotton 10 is an impregnated member in which the article to be heated 7 is impregnated.
  • the absorbent cotton 10 impregnated with the article to be heated 7 is arranged inside the container 6 as shown in FIG. 7. That is, the container 6 holds the article to be heated 7 via the absorbent cotton 10.
  • the heated article 7 to be heated When the heated article 7 to be heated is vaporized, the article 7 to be heated impregnated with the absorbent cotton 10 arranged in a portion other than the regions C1 and C2 is transmitted to the absorbent cotton 10 arranged in the regions C1 and C2, The vaporized portion is replenished. Since the article 7 to be heated held in the container 6 is completely impregnated with the absorbent cotton 10, the dielectric heating device 1B can vaporize the article 7 to be heated without exhaustion.
  • the impregnating member for impregnating the article to be heated 7 is the absorbent cotton 10
  • an impregnating member other than the absorbent cotton may be used as long as it can impregnate the article to be heated 7.
  • the electrodes 3, 4 and 5 may be replaced with the electrodes shown in any of FIGS. 3, 4 and 5.
  • the dielectric heating device 1B includes the absorbent cotton 10 impregnated with the object to be heated 7.
  • the container 6 holds the absorbent cotton 10 impregnated with the article to be heated 7. With such a configuration, it is possible to vaporize the object to be heated 7 completely.
  • the dielectric heating device according to the present invention can reduce leakage of an electric field, it can be used for various devices that generate aerosol.
  • 1, 1A, 1B dielectric heating device 2,100 signal source, 3,3A, 3B, 4,4A, 4B, 5,5A, 101, 102, 103 electrode, 6, 6A container, 7 heated object, 8 convex Parts, 9 inclusions, 10 absorbent cotton.

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Abstract

誘電加熱装置（１）において、電極（５）が、電極（３）と電極（４）とが対向する空間内に収まるように配置され、電極（３）と電極（４）との対向面積は、電極（５）との対向面積よりも大きく、電極（３）と電極（５）および電極（４）と電極（５）は、電極間に被加熱物（７）を有したコンデンサとして機能して、信号源（２）から高周波信号が電極（５）に印加されて電極間に発生した電界によって被加熱物（７）を加熱する。

Description

誘電加熱装置
　本発明は、誘電加熱装置に関する。
　例えば、特許文献１には、被加熱物に高周波を照射して加熱する照射装置が記載されている。この照射装置は、空洞を有した本体と、空洞の内部に突出した線状アンテナと、線状アンテナを包容する凹みを有した容器を備える。容器は、本体の空洞の内部に突出した線状アンテナに凹みが嵌合され、線状アンテナから放射された高周波を容器中の被加熱物に照射することにより、被加熱物が加熱される。
特開２００６－２１０３０５号公報
　特許文献１に記載された照射装置では、高周波信号によって生じる電界が漏洩しやすいという課題があった。
　本発明は上記課題を解決するものであり、電界の漏洩を低減することができる誘電加熱装置を得ることを目的とする。
　本発明に係る誘電加熱装置は、高周波信号を生成する信号源と、接地された第１の電極と、第１の電極と対向して配置されて、接地された第２の電極と、第１の電極と第２の電極とが対向する空間内に収まるように配置されて、信号源に接続された第３の電極と、被加熱物を保持して、第１の電極または第２の電極のうちの少なくとも一方と第３の電極との間に被加熱物を供給する容器とを備え、第１の電極と第２の電極との対向面積は、第３の電極との対向面積よりも大きく、第１の電極と第３の電極および第２の電極と第３の電極は、コンデンサとして機能し、信号源から高周波信号が第３の電極に印加されて電極間に発生した電界によって当該被加熱物を加熱することを特徴とする。
　本発明によれば、第３の電極が、第１の電極と第２の電極とが対向する空間内に収まるように配置され、第１の電極と第２の電極との対向面積は、第３の電極との対向面積よりも大きく、第１の電極と第３の電極および第２の電極と第３の電極が、コンデンサとして機能し、電極間に発生した電界によって被加熱物を加熱する。これにより、第１の電極と第２の電極とが対向する空間内で局所的に電界が発生するので、電界の漏洩を低減することができる。
図１Ａは、実施の形態１に係る誘電加熱装置の構成を示す上面図である。図１Ｂは、実施の形態１に係る誘電加熱装置を図１ＡのＡ－Ａ線で切った断面を示す断面矢示図である。図１Ｃは、実施の形態１に係る誘電加熱装置を図１ＡのＢ－Ｂ線で切った断面を示す断面矢示図である。 図２Ａは、平行に配置された２つの電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。図２Ｂは、平行に配置された３つの電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。図２Ｃは、実施の形態１に係る誘電加熱装置における電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。 実施の形態１に係る誘電加熱装置における電極構造の変形例を示す上面図である。 実施の形態１に係る誘電加熱装置における電極構造の別の変形例を示す上面図である。 実施の形態１に係る誘電加熱装置における電極構造のさらに別の変形例を示す上面図である。 図６Ａは、実施の形態２に係る誘電加熱装置の構成を示す上面図である。図６Ｂは、実施の形態２に係る誘電加熱装置を図６ＡのＤ－Ｄ線で切った断面を示す断面矢示図である。 実施の形態３に係る誘電加熱装置の構成を示す上面図である。
実施の形態１．
　図１Ａは、実施の形態１に係る誘電加熱装置１の構成を示す上面図である。図１Ｂは、誘電加熱装置１を図１ＡのＡ－Ａ線で切った断面を示す断面矢示図である。図１Ａおよび図１Ｂに記載した太い矢印は、容器６内で被加熱物７が流れる方向を示している。図１Ｃは、誘電加熱装置１を図１ＡのＢ－Ｂ線で切った断面を示す断面矢示図である。○の中に黒丸を付した記号は、紙面奥から手前側へ被加熱物７が流れることを示している。誘電加熱装置１は、被加熱物７を誘電加熱で気化させる装置であり、図１Ａに示すように、信号源２、電極３、電極４、電極５および容器６を備える。
　誘電加熱は、高周波の電界によって被加熱物７である誘電体の内部の電気双極子が回転運動を起こし、回転した電気双極子同士が摩擦を起こして誘電体の内部で発熱する現象である。また、誘電加熱において、誘電体に加えられた電気エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて散逸する現象を誘電損失という。誘電損失が小さい部材は、高周波の電界によって加熱されることが少なく、誘電損失が大きい部材は、高周波の電界によって加熱されやすい。
　信号源２は、高周波信号を生成する信号源であり、高周波信号を出力する出力端子ａと０電位のグランド端子ｂとを有する。信号源２によって生成された高周波信号は、出力端子ａを介して電極５に出力される。なお、信号源２のグランド端子ｂは、誘電加熱装置１のグランド（０電位）に接続されてもよい。
　信号源２には、任意の周波数の信号を出力することができる、水晶発振器、ルビジウム発振器、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）およびフェーズロックループ（ＰＬＬ）回路のいずれかを用いてもよい。ただし、高周波信号を発生できる発振器であれば、信号源２に用いる発振器の構成は問わない。また、信号源２から出力される高周波信号は、正弦波であってもよいし、矩形波であってもよく、連続波（ＣＷ）信号であってもよいし、変調信号であってもよい。
　電極３は、信号源２のグランド端子ｂに接続されて接地された第１の電極であり、電極５との間で電界を発生させる導体である。例えば、電極３には、電流を流すことができる金属の平板が用いられる。電極４と対向している電極３の面は、電極３と対向している電極５の面よりも３倍以上大きい面積で構成される。電極３を構成する材料は、電極５との間で高周波の電界を発生させることができる材料であればよく、電極３には複数の材料を用いてもよい。
　電極４は、電極３に対向して配置され、信号源２のグランド端子ｂに接続されて接地された第２の電極であり、電極５との間で電界を発生させる導体である。例えば、電極４には、電流を流すことができる金属の平板が用いられる。電極３と対向している電極４の面は、電極４と対向している電極５の面よりも３倍以上大きい面積で構成される。電極４を構成する材料は、電極５との間で高周波の電界を発生させることができる材料であればよく、電極４には複数の材料を用いてもよい。
　電極５は、電極３と電極４とが対向する空間内に収まるように配置されて、信号源２に接続された第３の電極である。図１Ａに示すように、電極５は、電極３および電極４よりも小さい電極であり、電極３と電極４とが対向する空間からはみ出すことなく、この空間内に収まるように配置される。例えば、電極５は、信号源２によって生成された高周波信号の給電点から、当該高周波信号の周波数の波長の１０分の１以下の長さで構成される。
　電極５には信号源２の出力端子ａに接続されており、信号源２によって生成された高周波信号は、出力端子ａを介して電極５に印加される。電極３と電極５および電極４と電極５は、電極間に被加熱物７を有したコンデンサとして機能し、信号源２から高周波信号が電極５に印加されると、電極３と電極５との間および電極４と電極５との間に電界を発生させる。例えば、電極５には、電流を流すことができる金属の平板が用いられる。なお、電極５を構成する材料は、電極３との間および電極４との間で高周波の電界を発生させることができる材料であればよく、電極５には複数の材料を用いてもよい。
　容器６は、被加熱物７を保持して、電極３と電極５との間および電極４と電極５との間に被加熱物７を供給する容器である。例えば、容器６は、図１Ａに示すように、電極３と電極５との間に配置される供給路と、電極４と電極５との間に配置される供給路との両方を有し、上面側が開放された環状の容器であってもよい。上記供給路には、被加熱物７が流れる。容器６は、電極３と電極５とによって上記供給路が挟み込まれ、電極４と電極５とによって上記供給路が挟み込まれて、電極側に固定される。
　容器６を構成する材料には、ガラスを用いてもよい。なお、環状の容器６を示したが、これに限定されるものではない。被加熱物７を漏れずに保持し、電極３と電極５とを短絡させず、電極４と電極５とを短絡させず、電極３と電極５との間および電極４と電極５との間に発生する熱に耐えることができれば、容器６の材料および形状は問わない。また、容器６には複数の材料を用いてもよい。
　被加熱物７は、加熱によって気化する液体であればよく、例えば、水、タバコリキッドが挙げられる。図１Ｂおよび図１Ｃにおいて破線の矢印で示すように、気化した被加熱物７であるエアロゾルは、容器６の上面側の開放口から取り出される。なお、液体の被加熱物７が容器６の外部に漏れ出すことがなければ、開放口は、容器６の上面側以外の部分に設けてもよい。
　また、容器６は、電極３と電極５との間から供給路を取り外し、電極４と電極５のとの間から供給路を取り外すことで、電極側から分離することができる。これにより、被加熱物７の量が減った容器６を電極側から取り外して、被加熱物７が補充された容器６に交換することが可能である。
　なお、容器６は、上記供給路以外の部分が取り外し可能に構成されてもよい。例えば、電極３と電極５との間に配置される供給路と、電極４と電極５との間に配置される供給路とを繋ぐ部分を、取り外し可能なタンクとして構成してもよい。容器６内の被加熱物７が減ったとき、上記タンクを取り外して、被加熱物７を補充したタンクに交換する。
　次に、誘電加熱装置１の動作について説明する。
　信号源２によって生成された高周波信号は、出力端子ａを介して電極５に印加される。電極３と電極５は、領域Ｃ１に存在する被加熱物７の誘電率εを有したコンデンサとして機能し、電極４と電極５は、領域Ｃ２に存在する被加熱物７の誘電率εを有したコンデンサとして機能する。電極５に高周波信号が印加されると、領域Ｃ１および領域Ｃ２に高周波の電界が発生する。これにより、領域Ｃ１および領域Ｃ２に存在する被加熱物７が加熱される。
　図１Ｂに示すように、電極３と電極５とが対向する面および電極４と電極５とが対向する面のそれぞれの実効面積をＳとし、図１Ｃに示すように、電極３と電極５との間および電極３と電極５との間の各距離をｄとする。このとき、電極３と電極５とから構成されるコンデンサおよび電極４と電極５とから構成されるコンデンサの各静電容量Ｃｐは、下記式（１）で表すことができる。
　Ｃｐ＝εＳ／ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
　被加熱物７の誘電損失をｔａｎδとし、電極５に印加される高周波信号の角周波数がωであり、電圧振幅がＥである場合、上記コンデンサにおいて、発熱エネルギーとして被加熱物７に印加される電力Ｐは、下記式（２）で表すことができる。
　Ｐ＝ωＣｐＥ２ｔａｎδ＝ω（εＳ／ｄ）Ｅ２ｔａｎδ　　　・・・（２）
　上記コンデンサにおいて被加熱物７の単位体積あたりに印加される電力Ｐｏは、上記式（２）を用いて、下記式（３）で表すことができる。下記式（３）から明らかなように、電極間の距離ｄが小さいほど被加熱物７の単位体積あたりに印加される電力Ｐｏが大きくなり、被加熱物７が効率よく加熱される。
　Ｐｏ＝Ｐ／（Ｓ×ｄ）＝ωεＥ２ｔａｎδ／ｄ２　　　　　　・・・（３）
　一般に、対向電極をコンデンサとして機能させるためには、電極間で高周波信号が分布定数としてではなく、集中定数として扱えるように電極の大きさを決定する必要がある。電極５の給電点からの長さを、信号源２から上記給電点に印加される高周波信号の周波数の波長よりも十分に小さくする、例えば、上記波長の１０分の１程度とすることで、電極３と電極５との間および電極４と電極５との間で高周波信号を集中定数として扱うことが可能となる。
　領域Ｃ１および領域Ｃ２において加熱されて気化した被加熱物７は、エアロゾルとして容器６の開放口から取り出される。被加熱物７がエアロゾルとして失われると、容器６では、図１Ａおよび図１Ｂ中の太い矢印で示す方向および図１Ｃ中の記号が示す方向に被加熱物７の流れが生じて、気化した分を補うように領域Ｃ１および領域Ｃ２に被加熱物７が供給される。
　電極間で被加熱物７が加熱され、加熱によって気化した被加熱物７を補うように容器６から電極間に被加熱物７が供給されるサイクルが、容器６に保持された被加熱物７が減少して電極間に供給できなくなるまで繰り返される。なお、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示した被加熱物７を流す方向は一例であり、被加熱物７を領域Ｃ１および領域Ｃ２に供給することができれば、被加熱物７を流す方向は問わない。
　また、誘電加熱装置１では、容器６の大きさに対して領域Ｃ１および領域Ｃ２が小さくかつ狭くなるように、電極３、電極４および電極５が構成されている。これにより、誘電加熱装置１において、被加熱物７が局所的に加熱されるので、被加熱物７が気化するまでに掛かる時間が短縮される。
　次に、高周波電界の漏洩について説明する。
　図２Ａは、平行に配置された２つの電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。図２Ａにおいて、実線の矢印は電気力線を示している。信号源１００は、信号源２と同様に高周波信号を生成する信号源である。電極１０１および電極１０２は、同じ大きさの２つの平行平板電極である。
　電極１０１は、信号源１００のグランド端子ｂに接続されて接地されている。電極１０２は、信号源１００の出力端子ａに接続され、信号源１００によって生成された高周波信号は、出力端子ａを介して電極１０２に印加される。電極１０２に高周波信号が印加されると、高周波信号によって電界が発生して電極１０２から電極１０１へ向かう電気力線が形成される。
　しかしながら、電界は、電極１０１と電極１０２とが対向する空間だけでなく、図２Ａにおいて破線で囲んで示すように、電極１０２の電極１０１とは反対側の面からも電界が発生して電気力線が形成される。さらに、電極の端部効果によって電極端部に電気力線が集中している。このように、電極１０１と電極１０２とが対向する空間の外部に発生した電界は、誘電加熱装置の外部に漏れてしまう。
　図２Ｂは、平行に配置された３つの電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。図２Ｂにおいて、実線の矢印は電気力線を示している。図２Ｂに示す電極構造は、図２Ａに示した構造に加え、電極１０２に対向して配置された電極１０３を有する。電極１０３は、信号源１００のグランド端子ｂに接続されて接地されている。図２Ｂに示す電極構造では、接地された電極１０３を、電極１０２の電極１０１とは反対側の面に対向させて配置することにより、図２Ａに示した電極構造に比べて電界の漏洩が抑えられる。
　しかしながら、電極１０１、電極１０２および電極１０３は、互いに同じ大きさの平板電極であるので、電極１０２の端部は、電極１０１と電極１０３とが対向する空間の外部との境界に面している。電極１０１と電極１０２との間および電極１０３と電極１０２との間に発生した電界が形成する電気力線は、図２Ｂにおいて破線で囲んで示すように、電極の端部効果によって電極端部に集中する。このため、電極１０１と電極１０３とが対向する空間から電界が漏洩する。
　図２Ｃは、誘電加熱装置１における電極間に発生させた電界が形成する電気力線を示す上面図である。図２Ｃにおいて、実線の矢印は電気力線を示している。誘電加熱装置１において、電極５は、電極３および電極４よりも小さい電極であり、電極３と電極４とが対向する空間からはみ出すことなく、この空間内に収まるように配置されている。電極３、電極４および電極５は、例えば、電極３と電極４との対向面積が、電極３または電極４と電極５との対向面積よりも３倍以上大きくなるように構成される。これにより、図２Ｃに示すように、電極３と電極４とが対向する空間内で電気力線が電極５の近傍に集中するので、図２Ａに示した電極構造よりも電界の漏洩が抑えられる。
　また、誘電加熱装置１は、電極５の近傍に局所的に発生させた電界によって被加熱物７を加熱するので、被加熱物７が気化するまでに掛かる時間を短縮することができる。
　さらに、誘電加熱装置１では、電極３、電極４および電極５以外に、電界の漏洩を抑制するための電界遮断部材を用いないので、装置の小型化を実現できる。
　次に、誘電加熱装置１における電極構造の変形例について説明する。
　図３は、誘電加熱装置１における電極構造の変形例を示す上面図である。図３に示す電極構造では、電極３と電極４とが対向する空間内に円柱状の電極５Ａが配置されている。電極３および電極４は、同じ大きさの平行平板電極である。信号源２によって生成された高周波信号が出力端子ａを介して円柱状の電極５Ａに印加されると、図３に示すように、電極３と電極５Ａとの間および電極４と電極５Ａとの間に電界が発生する。
　図１Ａおよび図１Ｃに示したように、平板状の電極５は、電極３および電極４との間で容器６の供給路を挟み込んだときに容器６の供給路と面で接触するので、電極５と容器６との接触面積は大きい。このため、容器６を電極側から取り外すときに容器６との摩擦によって電極５が変形しやすい。電極５が変形すると、電極５の電気特性が変化するので、加熱効率も変化してしまう。
　これに対して、円柱状の電極５Ａは、平板状の電極５と比較して容器６との接触面積が小さい。このため、容器６との摩擦による電極５Ａの変形が起こりにくいので、電極５Ａの変形に起因した電気特性および加熱効率の変化が抑えられる。
　図４は、誘電加熱装置１における電極構造の別の変形例を示す上面図である。図４に示す電極構造では、円柱状の電極５Ａが電極３Ａと電極４Ａとの間に配置されている。図４に示すように、電極３Ａの端部は電極５Ａ側に曲がっており、電極４Ａの端部も電極５Ａ側に曲がっている。信号源２から出力端子ａを介して電極５Ａに高周波信号が印加されると、電極３Ａと電極５Ａとの間および電極４Ａと電極５Ａとの間に電界が発生する。
　電極３Ａと電極４Ａとが対向する空間から当該空間の外部へ向かう電気力線は、電極の端部効果によって電極３Ａおよび電極４Ａの各端部に集まる。電極３Ａおよび電極４Ａの各端部は電極５Ａ側に曲がっているので、電気力線は、電極３Ａと電極４Ａとが対向する空間内に収まるように形成される。これにより、電界の漏洩を抑えることができる。
　図５は、誘電加熱装置１における電極構造のさらに別の変形例を示す上面図である。図５に示す電極構造において、電極５Ａは、電極３Ｂと電極４Ｂとが対向する空間内に配置されている。電極３Ｂおよび電極４Ｂの各対向面には、凸部８が形成されている。凸部８は、電極の高さ方向に長いリブ状の凸部であり、１つの電極面に対して２つの凸部８が配置される。２つの凸部８は、図５に示すように、電極面内を電極端部側と電極５Ａ周辺側とに区画している。
　信号源２から出力端子ａを介して電極５Ａに高周波信号が印加されると、電極３Ｂと電極５Ｂとの間および電極４Ｂと電極５Ｂとの間に電界が発生する。この電界によって形成された電気力線は、図５に示すように、電極の端部効果によって凸部８に集中する。これにより、電極３Ｂおよび電極４Ｂにおいて、２つの凸部８によって電極５Ａ周辺側に区画された領域内に電気力線が形成され、電極端部側には電気力線が形成されないため、電界の漏洩を抑えられる。
　また、誘電加熱装置１の電極構造は、高周波信号が印加される電極の近傍に電界を集中的に発生させる構造であればよく、上記構造以外であってもよい。例えば、電極３および電極４は、電極５との距離を小さくするために、電極５近傍の部分のみを電極５側に突出させた形状であってもよい。このように構成しても、電極３と電極４とが対向する空間内で局所的に電界が発生するので、電界の漏洩を抑えられる。
　以上のように、実施の形態１に係る誘電加熱装置１において、電極３と電極４とが対向する空間内に収まるように電極５が配置されており、電極３と電極４との対向面積は、電極５との対向面積よりも大きく、電極３と電極５および電極４と電極５は、コンデンサとして機能し、電極間に発生した電界によって被加熱物７を加熱する。これにより、電極３と電極４とが対向する空間内で電極５近傍のみに電界が発生するので、電界の漏洩を低減することができる。
　実施の形態１に係る誘電加熱装置１において、電極３と電極４との対向面積は、電極５との対向面積よりも３倍以上大きい。これにより、電極３と電極４とが対向する空間内で電極５近傍のみに電界が発生するので、電界の漏洩を低減することができる。
　実施の形態１に係る誘電加熱装置１において、電極５が、高周波信号の周波数の波長の１０分の１以下の長さである。これにより、電極間で高周波信号を集中定数として扱うことが可能となり、電極３と電極５および電極４と電極５をコンデンサとして機能させることができる。
実施の形態２．
　図６Ａは、実施の形態２に係る誘電加熱装置１Ａの構成を示す上面図である。図６Ａにおいて太い矢印で示す方向は、容器６Ａ内で被加熱物７が流れる方向である。図６Ｂは、誘電加熱装置１Ａを図６ＡのＤ－Ｄ線で切った断面を示す断面矢示図である。○の中に黒丸を付した記号は、紙面奥から手前側へ被加熱物７が流れることを示している。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、図１Ａおよび図１Ｃと同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　誘電加熱装置１Ａは、被加熱物７を誘電加熱で気化させる装置であって、図６Ａに示すように、信号源２、電極３、電極４、電極５および容器６Ａを備える。容器６Ａは、実施の形態１に示した容器６と異なり、電極３と電極５との間のみに被加熱物７を供給する。例えば、容器６Ａは、図６Ａに示すように電極３と電極５との間に配置される被加熱物７の供給路のみを有した容器である。容器６Ａは、電極３と電極５とによって上記供給路が挟み込まれて電極側に固定される。容器６Ａを構成する材料には、ガラスを用いてもよいし、複数の材料を用いてもよい。
　誘電加熱装置１Ａにおいて、電極３および電極５は被加熱物７の加熱に利用されるが、電極４および電極５は被加熱物７の加熱に利用されない。これにより、電極５に高周波信号を印加して得られる電力に対する被加熱物７の体積が減るため、被加熱物７の昇温速度を上げることができる。なお、電極４は、被加熱物７の加熱に利用されないが、コンデンサの接地電極として使用される。すなわち、電極５に高周波信号が印加されると、電極５の電極３とは反対側の面から、接地された電極４に向かう電気力線が発生するので、電界の漏洩が低減される。
　また、被加熱物７の加熱に利用されない電極４と電極５との間には介在物９を配置してもよい。介在物９は、被加熱物７よりも誘電損失が小さい材料で構成された部材であり、例えば、ガラスを用いてもよい。介在物９は、図６Ａに示すように、電極４と電極５との間に嵌合することが可能な直方体の部材であってもよい。
　なお、誘電加熱装置１Ａは、電極４および電極５を被加熱物７の加熱に利用し、電極３および電極５は被加熱物７の加熱に利用しない構成であってもよい。この構成において、容器６Ａは、電極４と電極５との間に配置される被加熱物７の供給路のみを有した容器である。また、電極３と電極５との間に介在物９を配置してもよい。
　このように構成しても、電極５に高周波信号を印加して得られる電力に対する被加熱物７の体積が減るため、被加熱物７の昇温速度を上げることができる。
　誘電加熱装置１Ａにおいて、電極３、電極４および電極５を、図３、図４および図５のいずれかに示した電極に置き換えてもよい。このように構成することにより、図３を用いて説明した効果、図４を用いて説明した効果および図５を用いて説明した効果を得ることができる。
　以上のように、実施の形態２に係る誘電加熱装置１Ａにおいて、容器６Ａは、電極３と電極５との間および電極４と電極５との間のうちのいずれか一方に被加熱物７を供給しない。容器６Ａから被加熱物７が供給されない電極間には、被加熱物７よりも誘電損失が小さい介在物９が配置される。電極５に高周波信号を印加して得られる電力に対する被加熱物７の体積が減るため、被加熱物７の昇温速度を上げることができる。
実施の形態３．
　図７は、実施の形態３に係る誘電加熱装置１Ｂの構成を示す上面図である。図７に示す誘電加熱装置１Ｂは、脱脂綿１０を備える。脱脂綿１０は、被加熱物７が含浸された含浸部材である。被加熱物７が含浸された脱脂綿１０は、図７に示すように、容器６の内部に配置される。すなわち、容器６は、脱脂綿１０を介して被加熱物７を保持する。
　電極５に高周波信号が印加されると、電極３と電極５との間にある領域Ｃ１と、電極４と電極５との間にある領域Ｃ２とに高周波の電界が発生する。領域Ｃ１および領域Ｃ２には、被加熱物７が含浸された脱脂綿１０が配置されており、被加熱物７は、脱脂綿１０を介して加熱される。
　加熱された被加熱物７が気化すると、領域Ｃ１および領域Ｃ２以外の部分に配置された脱脂綿１０に含浸された被加熱物７が、領域Ｃ１および領域Ｃ２に配置された脱脂綿１０に伝わって、気化した分が補充される。容器６に保持された被加熱物７は、脱脂綿１０に全て含浸されるので、誘電加熱装置１Ｂは、被加熱物７を余すことなく気化させることができる。
　これまで被加熱物７を含浸させる含浸部材が脱脂綿１０である場合を示したが、被加熱物７を含浸させることができれば、脱脂綿以外の含浸部材を用いてもよい。
　また、誘電加熱装置１Ｂにおいて、電極３、電極４および電極５を、図３、図４および図５のいずれかに示した電極に置き換えてもよい。このように構成することにより、図３を用いて説明した効果、図４を用いて説明した効果および図５を用いて説明した効果を得ることができる。
　以上のように、実施の形態３に係る誘電加熱装置１Ｂは、被加熱物７が含浸された脱脂綿１０を備える。容器６は、被加熱物７が含浸された脱脂綿１０を保持する。このように構成することで、被加熱物７を余すことなく気化させることができる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。
　本発明に係る誘電加熱装置は、電界の漏洩を低減することができるので、エアロゾルを生成する各種機器に利用可能である。
　１，１Ａ，１Ｂ　誘電加熱装置、２，１００　信号源、３，３Ａ，３Ｂ，４，４Ａ，４Ｂ，５，５Ａ，１０１，１０２，１０３　電極、６，６Ａ　容器、７　被加熱物、８　凸部、９　介在物、１０　脱脂綿。

Claims (10)

  1. 　高周波信号を生成する信号源と、
    　接地された第１の電極と、
    　前記第１の電極と対向して配置されて、接地された第２の電極と、
    　前記第１の電極と前記第２の電極とが対向する空間内に収まるように配置されて、前記信号源に接続された第３の電極と、
    　被加熱物を保持して、前記第１の電極または前記第２の電極のうちの少なくとも一方と前記第３の電極との間に前記被加熱物を供給する容器と、
    　を備え、
    　前記第１の電極と前記第２の電極との対向面積は、前記第３の電極との対向面積よりも大きく、
    　前記第１の電極と前記第３の電極および前記第２の電極と前記第３の電極は、コンデンサとして機能し、前記信号源から高周波信号が前記第３の電極に印加されて電極間に発生した電界によって前記被加熱物を加熱すること
    　を特徴とする誘電加熱装置。
  2. 　前記第１の電極と前記第２の電極との対向面積は、前記第３の電極との対向面積よりも３倍以上大きいこと
    　を特徴とする請求項１記載の誘電加熱装置。
  3. 　前記第３の電極は、高周波信号の波長の１０分の１以下の長さであること
    　を特徴とする請求項１または請求項２記載の誘電加熱装置。
  4. 　前記第３の電極は、円柱状の電極であること
    　を特徴とする請求項１記載の誘電加熱装置。
  5. 　前記第１の電極および前記第２の電極は、前記第３の電極の側に曲がった端部を有すること
    　を特徴とする請求項１記載の誘電加熱装置。
  6. 　前記第１の電極および前記第２の電極は、前記第３の電極と対向する面に凸部を有すること
    　を特徴とする請求項１記載の誘電加熱装置。
  7. 　前記容器は、前記第１の電極と前記第３の電極との間に配置されて前記被加熱物を供給する供給路と、前記第２の電極と前記第３の電極との間に配置されて前記被加熱物を供給する供給路とのいずれかまたは両方を有すること
    　を特徴とする請求項１記載の誘電加熱装置。
  8. 　前記容器は、気化した前記被加熱物を取り出す開放口を有すること
    　を特徴とする請求項１記載の誘電加熱装置。
  9. 　前記容器は、前記第１の電極と前記第３の電極との間および前記第２の電極と前記第３の電極との間のうちのいずれか一方に前記被加熱物を供給せず、
    　前記容器から前記被加熱物が供給されない電極間には、前記被加熱物よりも誘電損失が小さい介在物が配置されていること
    　を特徴とする請求項１記載の誘電加熱装置。
  10. 　前記被加熱物が含浸された含浸部材を備え、
    　前記容器は、前記被加熱物が含浸された前記含浸部材を保持すること
    　を特徴とする請求項１記載の誘電加熱装置。
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