JP3730854B2

JP3730854B2 - High frequency heating device

Info

Publication number: JP3730854B2
Application number: JP2000349458A
Authority: JP
Inventors: 裕幸大嶺; 徹深沢; 守▲泰▼ 宮▲崎▼; 隆幸平光
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: JP2002151248A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、本体の底部に配置したアンテナを回転させつつ電波を照射して食品を加熱する高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は例えば特開昭５６−１５５９４号公報に記載された従来の高周波加熱装置を示す断面図、図８は図７に示された従来の高周波加熱装置における板状アンテナの電磁界分布の模式図である。
図７および図８において、従来の高周波加熱装置１は、本体２と、本体２内に配設された例えば透明なガラス板からなる調理台板３と、本体２の下部に配設された方形導波管４と、方形導波管４の開口４ａから本体２の内部に延出された回転軸５と、回転軸５の本体２内の先端に固着された金属板からなるアンテナ板６と、回転軸５を回転駆動する駆動装置７とから構成されている。
【０００３】
つぎに、従来の高周波加熱装置の動作について説明する。
まず、食品１０が調理台板３上に載せられ、駆動装置７によりアンテナ板６が回転駆動される。そして、マグネトロン（図示せず）で発生したマイクロ波が方形導波管４に導かれ、図７中矢印８で示されるように方形導波管４内を伝送され、開口４ａおよび回転軸５からなる同軸部を経てアンテナ板６から本体２内に照射される。これにより、調理台板３上の食品１０が加熱される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高周波加熱装置においては、矩形平板状のアンテナ板６が回転軸５の本体２内の先端に固着されているので、アンテナ板６の先端部における電界強度が大きくなる。そして、アンテナ板６から照射される電磁界強度９は、図８に示されるように、アンテナ板６の長さ方向に関して両端部が大きい分布を採ってしまう。これにより、この電力分布をもったアンテナ板６を回転させることで、食品１０の特定部分、特に端部が極端に加熱され、端煮え（エッジランナウェイ）が発生してしまうという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、被加熱物を一様に加熱できる性能の良い高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波加熱装置は、被加熱物を収納する本体と、電波を伝送する給電用伝送路と、この給電用伝送路と上記本体とを連通する結合孔と、上記本体内に延出するように上記結合孔に同軸に設けられた結合棒と、中心部がこの結合棒の軸心位置に一致し、かつ、該結合棒の軸心と直交するように該結合棒の先端に取り付けられた平板状のアンテナ板と、上記アンテナ板に穿設された複数のスロットとを備え、上記複数のスロットが結合孔対向面側の密度を大きくするように上記アンテナ板に配設され、上記スロットは、上記アンテナ板の中央部側のスロット幅が太く、外周側のスロット幅が細い先細り形状に形成されて、その長手方向が上記アンテナ板の中央部を通り上記結合棒の軸心と直交する線分に対して傾斜するように配設されているものである。
【０００９】
また、上記アンテナ板が円盤状をなし、上記複数のスロットが同一のスロット形状に形成され、上記アンテナ板の中心に対する姿勢を同じくして、同一円周上に等角ピッチで配列されているものである。
【００１０】
また、電力分布調整用スロットが上記アンテナ板に設けられているものである。
【００１１】
また、上記給電用伝送路が、導波管と、この導波管に連結され、上記結合孔が穿設された円柱状の共振器とから構成されているものである。
【００１３】
また、上記結合棒を回転駆動する駆動装置を備えているものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置におけるアンテナ部を示す平面図である。
図１および図２において、高周波加熱装置１００は、本体２と、本体２内に配設された例えば透明なガラス板からなる調理台板３と、本体２の下部に配設され、中心に円形の結合孔１１ａが穿設された円柱状の共振器１１と、この共振器１１に接続されてマグネトロン１２で発生した電波としてのマイクロ波を共振器１１に伝送する方形導波管１３と、本体２の内部に延出するように結合孔１１ａに同軸に配設された結合棒１４と、結合棒１４の本体２内の先端に固着された円盤状のアンテナ板１５と、結合棒１４を回転駆動するモータ等からなる駆動装置１６とから構成されている。そして、アンテナ板１５は、アルミや鉄などの金属板で作製され、中心が結合棒１４の軸心に一致し、かつ、該軸心に対して直交するように取り付けられている。ここで、８つの同一スロット形状のスロット１７がスロット長手方向とアンテナ板１５の中心を通り結合棒１４の軸心と直交する線分とのなす角度を４５度として、同一円周上に等角ピッチで配列されてスロットアンテナを構成している。なお、スロット１７はλ／２の長さを有する細長のスロット形状に形成され、λはマイクロ波の波長である。また、共振器１１の上板１１ｂはアンテナ板１５より大径の円盤状に形成されている。
【００１５】
つぎに、このように構成された高周波加熱装置１００の動作について説明する。
まず、被加熱物である食品１０が調理台板３上に載せられ、アンテナ板１５が駆動装置１６により回転駆動される。そして、マグネトロン１２で発生したマイクロ波（電波）が方形導波管１３に導かれ、図１中矢印５０で示されるように方形導波管１３内を伝送されて共振器１１に入力される。そして、共振器１１内に入力されたマイクロ波は、結合孔１１ａと結合棒１４とにより発生する同軸線路と同様なＴＥＭモード５１によりアンテナ板１５の下部側にスムーズに伝送される。アンテナ板１５の下部側に伝送されたマイクロ波は、アンテナ板１５と共振器１１の上板１１ｂとの間を、平行平板モード（平行平板を伝送するモード）５２となって結合棒１４を中心としてラジアル状に伝送される。そして、マイクロ波がアンテナ板１５と上板１１ｂとの間をラジアル状に伝送されてスロット板１５の外周縁部からアンテナ板１５の上部側に伝送される。また、ラジアル状に伝送されるマイクロ波の一部が、スロット１７に到達し、スロット１７が共振して大きな電力のマイクロ波となってスロット１７からアンテナ板１５の上部側に伝送される。そして、マイクロ波が図１に矢印５３で示されるようにスロットアンテナから照射され、調理台板３上の食品１０が加熱される。
【００１６】
ここで、このように構成されたスロットアンテナの近傍電磁界でのアンテナ板１５の上部２０ｍｍにおける電力分布をシミュレーションした結果を図３に示す。なお、単位はｄＢであり、相対的な電力分布を示している。また、アンテナ板１５は直径１６０ｍｍとしている。
８つのスロット１７が同一円周上に等角ピッチに配列されているので、遠方での放射界（スロットアンテナとしての放射界）であれば、本来、正面方向でヌルとなる。しかし、スロットアンテナ近傍の誘導電磁界であるため、電力が中心部に集中していることがわかる。図３から、アンテナ板１５の中心部と周辺部（半径８０ｍｍ付近）との電力差は約５ｄＢであり、コサイン状の均一な電力分布が得られていることがわかる。そして、スロット１７が同じスロット形状で、アンテナ板１５の中心に対する姿勢をほぼ同じくして、同一円周上に等角ピッチで配列されているので、周方向に均一な近傍電磁界分布となっている。つまり、スロット板１５の上部における電力分布が周方向に均一な分布となっている。
【００１７】
このように、この実施の形態１によれば、８つの同一形状のスロット１７を円盤状のスロット板１５に、同一円周上に等角ピッチで配列してスロットアンテナを構成しているので、アンテナ板１５の中央側におけるスロット密度が大きくなり、アンテナ板１５の中央側から照射されるマイクロ波の電力強度が大きくなる。これにより、アンテナ板１５から照射されるマイクロ波の電力分布が均一化されるので、被加熱物である食品１０の特定の部分のみが極端に加熱されることがなく、つまり端煮えの発生が抑えられ、中心部の電力が強く、かつ、全体を一様に加熱できる高周波加熱装置が得られる。
また、方形導波管１３とこれに接続された共振器１１とからマイクロ波を伝送する給電用伝送路を構成しているので、結合棒１４として金属棒を用いることができ、高耐久性化および低安価化が図られる。
また、８つの同一スロット形状のスロット１７を円盤状のアンテナ板１５の中心に対する姿勢をほぼ同じくして、同一円周上に等角ピッチで配列されてスロットアンテナを構成しているので、アンテナ板１５から照射されるマイクロ波は、コサイン状の均一な電力分布で、かつ、周方向に均一な電力分布となっている。そこで、アンテナ板１５の回転にともなう近傍電磁界分布の変化が小さく、アンテナ板１５を低速回転させても、あるいは回転させなくとも、食品１０を均一に加熱することができる。
【００１８】
ここで、スロット長手方向とアンテナ板１５の中心を通り結合棒１４の軸心と直交する線分とのなす角度（配置角）θについて検討する。
スロット１７が効率よく共振するためには、スロット長手方向をラジアル方向に対して直交するように（θが９０度）スロット１７を配置することがよい。しかし、θが９０度となるようにスロット１７を配置すると、スロット板１５に配設されるスロット数が制限されてしまうことになる。
また、スロット長手方向をラジアル方向に対して平行に（θが０度）スロット１７を配置すると、スロット板１５に多数のスロット１７を配設することができるが、各スロット１７が効率よく共振しないようになる。
そこで、配設されるスロット数を多くして、スロット１７が効率よく共振するようにするためには、スロット長手方向をラジアル方向に対して傾けてスロット１７を配置させることがよい。
この実施の形態１では、配置角θを４５度としているが、配置角θは４５度に限定されるものではなく、任意に設定でき、例えば３５度、５５度でもよい。
【００１９】
本願は、スロットアンテナを構成しているので、スロット板１５に配設されるスロット１７の配置に基づいて近傍電磁界をシミュレーションすることで、スロットアンテナの電力分布を容易に設定できるという効果がある。そこで、スロットアンテナの所望の電力分布が得られるように、スロット１７の個数、配列、配置角などを容易に設定できるようになる。
また、スロット板１５を回転駆動することを考慮すれば、径方向の電力分布が必ずしも周方向に関して均一に形成される必要もない。つまり、スロット１７をランダムにスロット板１５に配設し、径方向の電力分布を周方向に関して不均一に形成し、スロット板１５を回転させることで、食品１０を一様にむらなく加熱するようにできる。
【００２０】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、スロット１７がスロット幅を一定とした細長のスロット形状に形成されているものとしているが、この実施の形態２では、図４に示されるように、スロット１７ａがアンテナ板１５の中央部側のスロット幅を太く、外周側のスロット幅を細い先細りのスロット形状に形成されているものとしている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
この実施の形態２によれば、スロット板１５の中央側のスロット幅が広く形成されているので、スロット板１５の中央側からのマイクロ波の放射量を大きくすることができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態２では、スロット長さ方向に関してスロット幅を変えてマイクロ波の放射量を調整するものとしているが、スロット長さを変えることでマイクロ波の照射量を調整することもできる。
また、上記実施の形態２では、各スロット１７ａが同一のスロット長さに形成されるものとしているが、各スロットのスロット長さを変えて近傍電磁界全体の電力分布を調整することができる。
【００２２】
実施の形態３．
この実施の形態３では、図５に示されるように、近傍電磁界分布を変える電力分布調整用スロット１８、１９がアンテナ板１５の中央側および外周側に設けられている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
この実施の形態３によれば、アンテナ板１５の中央側に設けられた電力分布調整用スロット１８により、アンテナ板１５の中央側の近傍電磁界が変えられる。同様に、アンテナ板１５の外周側に設けられた電力分布調整用スロット１９により、アンテナ板１５の外周側の近傍電磁界が変えられる。これにより、アンテナ板１５から照射されるマイクロ波の全体としての電力分布が均一となるように電力分布調整用スロット１８、１９を配設することにより、食品１０を一様にむらなく加熱するようにできるようになる。
【００２３】
なお、上記実施の形態１〜３では、それぞれスロットの配列、スロット形状、調整用スロットの配設について説明している。本願は、スロットアンテナとしているので、近傍電磁界をシミュレーションすることにより所望の電力分布を容易に設定できる。そこで、スロット配置およびスロット形状（スロット幅、長さ、形状等）を変え、調整用スロットを追加して、さらには結合孔１１ａの孔径を変えて共振器１１とスロットアンテナとの結合量を変えて、電力分布の径方向および周方向の調整を行い、所望の電力分布を容易に実現することができる。
【００２４】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係る高周波加熱装置のアンテナ構造を説明する図であり、図６の（ａ）はアンテナ部周りの平面図であり、図６の（ｂ）はアンテナ部周りの断面図である。
図６において、同軸導波管２０が方形導波管１３に接続されて給電用伝送路を構成している。そして、円形の結合孔２０ａが同軸導波管２０の中心部に穿設され、誘電体棒２１が結合孔２０ａと同軸に配設され、同軸導波管２０のプローブ２２が誘電体棒２１に巻装されている。また、アンテナ板１５が誘電体棒２１の先端に取り付けられている。さらに、誘電体棒２１が駆動装置１６により回転駆動されるようになっている。ここで、誘電体棒２１とプローブ２２とが結合棒を構成している。また、同軸導波管２０の上板２０ｂはアンテナ板１５より大径の円形に形成されている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００２５】
この実施の形態４では、マグネトロンで発生したマイクロ波が方形導波管１３に導かれ、方形導波管１３内を伝送されて同軸導波管２０に入力される。そして、同軸導波管２０内に入力されたマイクロ波は、結合孔２０ａとプローブ２２とにより発生する同軸線路と同様なＴＥＭモードによりアンテナ板１５の下部側にスムーズに伝送される。アンテナ板１５の下部側に伝送されたマイクロ波は、アンテナ板１５と同軸導波管２０の上板２０ｂとの間を、平行平板モードとなってラジアル状に伝送される。そして、マイクロ波がアンテナ板１５と上板２０ｂとの間をラジアル状に伝送されてスロット板１５の外周縁部からアンテナ板１５の上部側に伝送される。また、ラジアル状に伝送されるマイクロ波の一部が、スロット１７に到達し、スロット１７が共振して大きな電力のマイクロ波となってスロット１７からアンテナ板１５の上部側に伝送される。
【００２６】
従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態４では、方形導波管１３の終端に同軸導波管２０を接続し、そのプローブ２２でスロットアンテナに結合させている。同軸導波管２０は広く用いられているもので、設計法の確立している。そこで、給電用伝送路を方形導波管１３と同軸導波管２０とで構成することで、同軸導波管２０とスロットアンテナとを一体化設計できるようになり、小型化が図られる。
【００２７】
なお、上記各実施の形態では、スロット板１５が円形（円盤状）に形成されているものとしているが、スロット板１５は円形に限定されるものではなく、中央側のスロット密度を大きくするようにスロットが配設されていれば、スロット板は方形、長方形、楕円、十字形などでも良い。この場合においても、スロット板はその中央部が結合棒の軸心位置に約一致するように取り付けられることが望ましい。
また、上記各実施の形態では、スロット板１５が金属板で作製されているものとしているが、スロット板全体を金属で作製する必要はなく、例えば非金属板に金属メッキを被覆してものでもよい。
また、上記各実施の形態では、スロットアンテナを本体２の下部側に配置するものとしているが、スロットアンテナの配置はこれに限定されるものではなく、例えば本体２の上部側に配置してもよい。
また、上記各実施の形態では、食品１０を均一に加熱するためにスロットアンテナを回転するものとしているが、調理台板３を回転するようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００２９】
この発明によれば、被加熱物を収納する本体と、電波を伝送する給電用伝送路と、この給電用伝送路と上記本体とを連通する結合孔と、上記本体内に延出するように上記結合孔に同軸に設けられた結合棒と、中心部がこの結合棒の軸心位置に一致し、かつ、該結合棒の軸心と直交するように該結合棒の先端に取り付けられた平板状のアンテナ板と、上記アンテナ板に穿設された複数のスロットとを備え、上記複数のスロットが結合孔対向面側の密度を大きくするように上記アンテナ板に配設され、上記スロットは、上記アンテナ板の中央部側のスロット幅が太く、外周側のスロット幅が細い先細り形状に形成されて、その長手方向が上記アンテナ板の中央部を通り上記結合棒の軸心と直交する線分に対して傾斜するように配設されているので、アンテナ板から照射される電波の電力分布が均一化され、被加熱物を均一にむらなく加熱できる性能の良い高周波加熱装置が得られる。さらに、スロット板に設けられるスロット数を多くできるとともに、スロットが効率よく共振でき、アンテナ板の中心側からの電波の照射量を大きくすることができる。
【００３２】
また、上記アンテナ板が円盤状をなし、上記複数のスロットが同一のスロット形状に形成され、上記アンテナ板の中心に対する姿勢を同じくして、同一円周上に等角ピッチで配列されているので、アンテナ板から照射される電波のラジアル方向の電力分布が周方向に均一なものとなる。
【００３３】
また、電力分布調整用スロットが上記アンテナ板に設けられているので、アンテナ板から照射される電波の電力分布を所望の分布に設定できる。
【００３４】
また、上記給電用伝送路が、導波管と、この導波管に連結され、上記結合孔が穿設された円柱状の共振器とから構成されているので、結合棒を金属製にでき、低価格化、高耐久性化が図られる。
【００３６】
また、上記結合棒を回転駆動する駆動装置を備えているので、被加熱物を均一に加熱できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置におけるアンテナ部を示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置におけるアンテナ板上の電力分布を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る高周波加熱装置におけるアンテナ板を示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る高周波加熱装置におけるアンテナ板を示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る高周波加熱装置のアンテナ構造を説明する図である。
【図７】従来の高周波加熱装置を示す断面図である。
【図８】従来の高周波加熱装置における板状アンテナの電磁界分布の模式図である。
【符号の説明】
２本体、１０食品（被加熱物）、１１共振器（給電用伝送路）、１１ａ結合孔、１３方形導波管（給電用伝送路）、１４結合棒、１５アンテナ板、１６駆動装置、１７、１７ａスロット、１８、１９電力分布調整用スロット、２０同軸導波管（給電用伝送路）、２０ａ結合孔、２１誘電体棒（結合棒）、２２プローブ（結合棒）、１００高周波加熱装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency heating apparatus that heats food by irradiating radio waves while rotating an antenna disposed at the bottom of a main body.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional high-frequency heating device described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-15594, and FIG. 8 is a schematic diagram of an electromagnetic field distribution of a plate antenna in the conventional high-frequency heating device shown in FIG. FIG.
7 and 8, a conventional high-frequency heating device 1 includes a main body 2, a cooking plate 3 made of, for example, a transparent glass plate disposed in the main body 2, and a square disposed in the lower portion of the main body 2. A waveguide 4; a rotary shaft 5 extending into the main body 2 from the opening 4a of the rectangular waveguide 4; and an antenna plate 6 made of a metal plate fixed to the tip of the rotary shaft 5 in the main body 2; The drive unit 7 is configured to rotate the rotary shaft 5.
[0003]
Next, the operation of the conventional high frequency heating apparatus will be described.
First, the food 10 is placed on the cooking plate 3, and the antenna plate 6 is rotationally driven by the driving device 7. Then, a microwave generated by a magnetron (not shown) is guided to the rectangular waveguide 4 and transmitted through the rectangular waveguide 4 as indicated by an arrow 8 in FIG. Irradiated from the antenna plate 6 into the main body 2 through the coaxial portion. Thereby, the food 10 on the cooking board 3 is heated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional high-frequency heating device, the rectangular flat antenna plate 6 is fixed to the tip of the rotating shaft 5 in the main body 2, so that the electric field strength at the tip of the antenna plate 6 is increased. The electromagnetic field intensity 9 irradiated from the antenna plate 6 has a large distribution at both ends in the length direction of the antenna plate 6, as shown in FIG. Thereby, by rotating the antenna plate 6 having this power distribution, there is a problem that a specific portion of the food product 10, particularly an end portion, is extremely heated, and end cooking (edge runaway) occurs. .
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a high-frequency heating apparatus with good performance capable of uniformly heating an object to be heated.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A high-frequency heating device according to the present invention includes a main body that houses an object to be heated, a power transmission path that transmits radio waves, a coupling hole that communicates the power transmission path and the main body, and extends into the main body. The coupling rod is coaxially provided in the coupling hole, and is attached to the end of the coupling rod so that the center portion coincides with the axial center position of the coupling rod and is orthogonal to the axial center of the coupling rod. And a plurality of slots formed in the antenna plate, the plurality of slots being disposed on the antenna plate so as to increase the density on the coupling hole facing surface side , The slot is formed in a tapered shape with a wide slot on the center side of the antenna plate and a narrow slot width on the outer peripheral side, and its longitudinal direction passes through the center of the antenna plate and is orthogonal to the axis of the coupling rod. Arranged to incline with respect to the line segment It is what is.
[0009]
In addition, the antenna plate has a disk shape, the plurality of slots are formed in the same slot shape, and are arranged at an equiangular pitch on the same circumference with the same posture with respect to the center of the antenna plate. It is.
[0010]
A power distribution adjusting slot is provided on the antenna plate.
[0011]
Further, the power transmission line is constituted by a waveguide and a cylindrical resonator connected to the waveguide and having the coupling hole.
[0013]
In addition, a drive device that rotationally drives the coupling rod is provided.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view showing a high-frequency heating device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an antenna portion in the high-frequency heating device according to Embodiment 1 of the present invention.
1 and 2, the high-frequency heating device 100 includes a main body 2, a cooking plate 3 made of, for example, a transparent glass plate disposed in the main body 2, a lower portion of the main body 2, and a circular shape at the center. A cylindrical resonator 11 having a coupling hole 11a formed therein, a rectangular waveguide 13 connected to the resonator 11 and transmitting a microwave as a radio wave generated by the magnetron 12 to the resonator 11, and a main body 2, the coupling rod 14 coaxially disposed in the coupling hole 11 a so as to extend into the inside of the coupling rod 11, the disk-shaped antenna plate 15 fixed to the tip of the coupling rod 14 in the body 2, and the coupling rod 14 are rotated It is comprised from the drive device 16 which consists of a motor etc. which drive. The antenna plate 15 is made of a metal plate such as aluminum or iron, and is attached so that the center coincides with the axis of the coupling rod 14 and is orthogonal to the axis. Here, eight equal slot-shaped slots 17 are equiangular on the same circumference, assuming that the angle formed between the slot longitudinal direction and the line segment passing through the center of the antenna plate 15 and perpendicular to the axis of the coupling rod 14 is 45 degrees. Slot antennas are arranged at a pitch. The slot 17 is formed in an elongated slot shape having a length of λ / 2, where λ is the wavelength of the microwave. Further, the upper plate 11 b of the resonator 11 is formed in a disk shape having a larger diameter than the antenna plate 15.
[0015]
Next, the operation of the high-frequency heating apparatus 100 configured as described above will be described.
First, the food 10 that is the object to be heated is placed on the cooking plate 3, and the antenna plate 15 is rotationally driven by the driving device 16. Then, the microwave (radio wave) generated by the magnetron 12 is guided to the rectangular waveguide 13, and transmitted through the rectangular waveguide 13 and input to the resonator 11 as indicated by an arrow 50 in FIG. The microwave input into the resonator 11 is smoothly transmitted to the lower side of the antenna plate 15 by the TEM mode 51 similar to the coaxial line generated by the coupling hole 11 a and the coupling rod 14. The microwave transmitted to the lower side of the antenna plate 15 becomes a parallel plate mode (mode transmitting a parallel plate) 52 between the antenna plate 15 and the upper plate 11b of the resonator 11, and the coupling rod 14 is centered. As a radial transmission. Then, the microwave is transmitted in a radial shape between the antenna plate 15 and the upper plate 11 b and transmitted from the outer peripheral edge portion of the slot plate 15 to the upper side of the antenna plate 15. Further, a part of the microwave transmitted in a radial shape reaches the slot 17, and the slot 17 resonates to become a microwave with high power, and is transmitted from the slot 17 to the upper side of the antenna plate 15. And a microwave is irradiated from a slot antenna as shown by the arrow 53 in FIG. 1, and the foodstuff 10 on the cooking board 3 is heated.
[0016]
Here, the result of simulating the power distribution in the upper portion 20 mm of the antenna plate 15 in the electromagnetic field near the slot antenna configured as described above is shown in FIG. The unit is dB and indicates a relative power distribution. The antenna plate 15 has a diameter of 160 mm.
Since the eight slots 17 are arranged at an equiangular pitch on the same circumference, if the radiation field is far away (the radiation field as a slot antenna), it is originally null in the front direction. However, since the induction electromagnetic field is in the vicinity of the slot antenna, it can be seen that the power is concentrated in the central portion. FIG. 3 shows that the power difference between the central portion and the peripheral portion (around 80 mm radius) of the antenna plate 15 is about 5 dB, and a uniform cosine-shaped power distribution is obtained. Since the slots 17 have the same slot shape and are substantially the same posture with respect to the center of the antenna plate 15 and are arranged at an equiangular pitch on the same circumference, a uniform electromagnetic field distribution in the circumferential direction is obtained. Yes. That is, the power distribution in the upper part of the slot plate 15 is uniform in the circumferential direction.
[0017]
As described above, according to the first embodiment, the slot antenna is configured by arranging the eight identically-shaped slots 17 on the disk-shaped slot plate 15 at an equiangular pitch on the same circumference. The slot density at the center side of the antenna plate 15 increases, and the power intensity of the microwave irradiated from the center side of the antenna plate 15 increases. Thereby, since the electric power distribution of the microwave irradiated from the antenna board 15 is equalized, only the specific part of the foodstuff 10 which is a to-be-heated object is not heated extremely, ie, the occurrence of end-simmering It is possible to obtain a high-frequency heating device that is suppressed, has a strong electric power in the center, and can uniformly heat the whole.
In addition, since the transmission path for transmitting microwaves is constituted by the rectangular waveguide 13 and the resonator 11 connected thereto, a metal rod can be used as the coupling rod 14 and high durability is achieved. In addition, the cost can be reduced.
Further, since the eight slots 17 having the same slot shape are arranged at an equal pitch on the same circumference with substantially the same posture with respect to the center of the disk-shaped antenna plate 15, the antenna plate The microwave irradiated from 15 has a cosine-like uniform power distribution and a uniform power distribution in the circumferential direction. Therefore, the change in the near electromagnetic field distribution accompanying the rotation of the antenna plate 15 is small, and the food 10 can be uniformly heated even if the antenna plate 15 is rotated at a low speed or not.
[0018]
Here, an angle (arrangement angle) θ formed between the slot longitudinal direction and a line segment that passes through the center of the antenna plate 15 and is orthogonal to the axis of the coupling rod 14 will be examined.
In order for the slot 17 to resonate efficiently, it is preferable to arrange the slot 17 so that the longitudinal direction of the slot is orthogonal to the radial direction (θ is 90 degrees). However, if the slots 17 are arranged so that θ is 90 degrees, the number of slots arranged in the slot plate 15 is limited.
Further, when the slots 17 are arranged with the longitudinal direction of the slots parallel to the radial direction (θ is 0 degree), a large number of slots 17 can be arranged on the slot plate 15, but each slot 17 does not resonate efficiently. It becomes like this.
Therefore, in order to increase the number of slots to be arranged so that the slots 17 resonate efficiently, it is preferable to place the slots 17 with the slot longitudinal direction inclined with respect to the radial direction.
In the first embodiment, the arrangement angle θ is 45 degrees, but the arrangement angle θ is not limited to 45 degrees and can be arbitrarily set, and may be 35 degrees or 55 degrees, for example.
[0019]
Since the present application constitutes a slot antenna, there is an effect that the power distribution of the slot antenna can be easily set by simulating the near electromagnetic field based on the arrangement of the slots 17 arranged on the slot plate 15. . Therefore, the number, arrangement, arrangement angle, and the like of the slots 17 can be easily set so that a desired power distribution of the slot antenna can be obtained.
Further, considering that the slot plate 15 is rotationally driven, the radial power distribution is not necessarily formed uniformly in the circumferential direction. That is, the slots 17 are randomly arranged on the slot plate 15, the radial power distribution is unevenly formed in the circumferential direction, and the food plate 10 is uniformly heated by rotating the slot plate 15. Can be.
[0020]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the slot 17 is formed in an elongated slot shape with a constant slot width. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the slot 17a is formed on the antenna plate. The slot width on the center side of 15 is thick, and the slot width on the outer peripheral side is formed in a narrow tapered slot shape. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
According to the second embodiment, since the slot width on the center side of the slot plate 15 is wide, the radiation amount of microwaves from the center side of the slot plate 15 can be increased.
[0021]
In the second embodiment, the microwave radiation amount is adjusted by changing the slot width in the slot length direction. However, the microwave irradiation amount can also be adjusted by changing the slot length. .
In the second embodiment, the slots 17a are formed to have the same slot length. However, the power distribution of the entire nearby electromagnetic field can be adjusted by changing the slot length of each slot.
[0022]
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, as shown in FIG. 5, power distribution adjustment slots 18 and 19 that change the near electromagnetic field distribution are provided on the center side and the outer peripheral side of the antenna plate 15. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
According to the third embodiment, the near electromagnetic field on the center side of the antenna plate 15 is changed by the power distribution adjusting slot 18 provided on the center side of the antenna plate 15. Similarly, the near electromagnetic field on the outer peripheral side of the antenna plate 15 is changed by the power distribution adjusting slot 19 provided on the outer peripheral side of the antenna plate 15. Thus, by arranging the power distribution adjusting slots 18 and 19 so that the power distribution as a whole of the microwave irradiated from the antenna plate 15 is uniform, the food 10 is uniformly heated. To be able to.
[0023]
In the first to third embodiments, the arrangement of the slots, the slot shape, and the arrangement of the adjustment slots are described. Since the present application uses a slot antenna, a desired power distribution can be easily set by simulating a near electromagnetic field. Therefore, the slot arrangement and slot shape (slot width, length, shape, etc.) are changed, an adjustment slot is added, and the hole diameter of the coupling hole 11a is changed to change the coupling amount between the resonator 11 and the slot antenna. Thus, it is possible to easily achieve a desired power distribution by adjusting the radial direction and the circumferential direction of the power distribution.
[0024]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining an antenna structure of a high-frequency heating device according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 6 (a) is a plan view around the antenna portion, and FIG. 6 (b) is an antenna portion. FIG.
In FIG. 6, a coaxial waveguide 20 is connected to a rectangular waveguide 13 to constitute a power transmission line. A circular coupling hole 20a is formed in the central portion of the coaxial waveguide 20, the dielectric rod 21 is disposed coaxially with the coupling hole 20a, and the probe 22 of the coaxial waveguide 20 is formed in the dielectric rod 21. It is wound. An antenna plate 15 is attached to the tip of the dielectric rod 21. Further, the dielectric rod 21 is rotationally driven by the driving device 16. Here, the dielectric rod 21 and the probe 22 constitute a coupling rod. Further, the upper plate 20 b of the coaxial waveguide 20 is formed in a circular shape having a larger diameter than the antenna plate 15. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0025]
In the fourth embodiment, the microwave generated by the magnetron is guided to the rectangular waveguide 13, transmitted through the rectangular waveguide 13, and input to the coaxial waveguide 20. The microwave input into the coaxial waveguide 20 is smoothly transmitted to the lower side of the antenna plate 15 in the TEM mode similar to the coaxial line generated by the coupling hole 20a and the probe 22. The microwave transmitted to the lower side of the antenna plate 15 is transmitted in a radial manner between the antenna plate 15 and the upper plate 20b of the coaxial waveguide 20 in a parallel plate mode. Then, the microwave is transmitted in a radial shape between the antenna plate 15 and the upper plate 20 b and transmitted from the outer peripheral edge of the slot plate 15 to the upper side of the antenna plate 15. Further, a part of the microwave transmitted in a radial shape reaches the slot 17, and the slot 17 resonates to become a microwave with high power, and is transmitted from the slot 17 to the upper side of the antenna plate 15.
[0026]
Therefore, also in the fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
In the fourth embodiment, the coaxial waveguide 20 is connected to the end of the rectangular waveguide 13, and the probe 22 is coupled to the slot antenna. The coaxial waveguide 20 is widely used, and a design method has been established. Therefore, by configuring the power transmission line with the rectangular waveguide 13 and the coaxial waveguide 20, the coaxial waveguide 20 and the slot antenna can be integratedly designed, and the size can be reduced.
[0027]
In each of the above embodiments, the slot plate 15 is formed in a circular shape (disc shape). However, the slot plate 15 is not limited to a circular shape, and the slot density on the center side is increased. If the slot is provided in the slot plate, the slot plate may be rectangular, rectangular, oval, cross-shaped or the like. Even in this case, it is desirable that the slot plate is attached so that the center portion thereof substantially coincides with the axial center position of the connecting rod.
In each of the above embodiments, the slot plate 15 is made of a metal plate. However, the entire slot plate does not have to be made of metal. For example, a non-metal plate may be coated with metal plating. Good.
In each of the above embodiments, the slot antenna is arranged on the lower side of the main body 2. However, the arrangement of the slot antenna is not limited to this. For example, the slot antenna may be arranged on the upper side of the main body 2. Good.
Moreover, in each said embodiment, although the slot antenna shall be rotated in order to heat the foodstuff 10 uniformly, you may make it rotate the cooking board 3.
[0028]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as described below.
[0029]
According to the present invention, a main body that accommodates an object to be heated, a power transmission path that transmits radio waves, a coupling hole that communicates the power transmission path and the main body, and the main body so as to extend into the main body. A coupling rod provided coaxially in the coupling hole, and a flat plate attached to the end of the coupling rod so that the center portion coincides with the axial center position of the coupling rod and is orthogonal to the axial center of the coupling rod And a plurality of slots formed in the antenna plate, the plurality of slots being disposed on the antenna plate so as to increase the density on the coupling hole facing surface side , The antenna plate is formed in a tapered shape with a wide slot width on the center side and a narrow slot width on the outer periphery side, and its longitudinal direction passes through the center portion of the antenna plate and is perpendicular to the axis of the connecting rod. because it is arranged so as to be inclined with respect to Radio waves with the electricity distribution emitted from the antenna plate is made uniform, good high-frequency heating apparatus with performance capable of heating uniformly and evenly the object to be heated is obtained. Further, the number of slots provided in the slot plate can be increased, the slots can resonate efficiently, and the amount of radio wave irradiation from the center side of the antenna plate can be increased.
[0032]
Further, the antenna plate has a disk shape, the plurality of slots are formed in the same slot shape, and are arranged at an equiangular pitch on the same circumference with the same posture with respect to the center of the antenna plate. The radial power distribution of the radio wave irradiated from the antenna plate is uniform in the circumferential direction.
[0033]
Further, since the power distribution adjusting slot is provided in the antenna plate, the power distribution of the radio wave irradiated from the antenna plate can be set to a desired distribution.
[0034]
Further, since the power transmission line is composed of a waveguide and a cylindrical resonator connected to the waveguide and having the coupling hole, the coupling rod can be made of metal. Lower price and higher durability.
[0036]
Moreover, since the drive device which rotationally drives the connecting rod is provided, the object to be heated can be heated uniformly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a high-frequency heating device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an antenna section in the high-frequency heating device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a power distribution on the antenna plate in the high-frequency heating device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an antenna plate in a high-frequency heating device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing an antenna plate in a high-frequency heating device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an antenna structure of a high-frequency heating device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional high-frequency heating device.
FIG. 8 is a schematic diagram of an electromagnetic field distribution of a plate antenna in a conventional high-frequency heating device.
[Explanation of symbols]
2 body, 10 food (object to be heated), 11 resonator (feeding transmission line), 11a coupling hole, 13 rectangular waveguide (feeding transmission line), 14 coupling rod, 15 antenna plate, 16 driving device, 17 , 17a Slot, 18, 19 Power distribution adjusting slot, 20 Coaxial waveguide (feeding transmission line), 20a Coupling hole, 21 Dielectric rod (coupling rod), 22 Probe (coupling rod), 100 High frequency heating device.

Claims

A main body for storing an object to be heated, a power transmission path for transmitting radio waves, a coupling hole for communicating the power transmission path with the main body, and coaxial with the coupling hole so as to extend into the main body. A provided coupling rod, and a flat antenna plate attached to the tip of the coupling rod so that the center portion thereof coincides with the axial center position of the coupling rod and is orthogonal to the axial center of the coupling rod; A plurality of slots formed in the antenna plate, the plurality of slots being disposed in the antenna plate so as to increase the density on the coupling hole facing surface side ,
The slot is formed in a tapered shape with a wide slot width on the center side of the antenna plate and a narrow slot width on the outer peripheral side, and its longitudinal direction passes through the center portion of the antenna plate and the axis of the coupling rod. The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the high-frequency heating device is disposed so as to be inclined with respect to a line segment orthogonal to each other .

The antenna plate has a disk shape, the plurality of slots are formed in the same slot shape, and are arranged at an equiangular pitch on the same circumference with the same posture with respect to the center of the antenna plate. The high-frequency heating device according to claim 1 .

3. The high frequency heating apparatus according to claim 1 , wherein a power distribution adjusting slot is provided in the antenna plate.

The feeding transmission line, and the waveguide is coupled to the waveguide, according to claim 1 to claim characterized in that said coupling hole is constituted by a drilled cylindrical resonator The high-frequency heating device according to any one of 3 .

The high-frequency heating device according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a drive device that rotationally drives the coupling rod.