JPS5832480B2 - コウシユウハカネツキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面波線路を備えた高周波加熱器に関するもの
で、その主目的は表面波を励振する空間と励振された表
面波によって被加熱物を加熱する空間とに分離すること
である。

本発明の他の目的は簡単な構成により表面波加熱を達成
することである。

本発明のさらに他の目的は表面波による加熱と通常のマ
イクロ波による加熱と合成することである。

本発明のさらに他の目的は厚みのある被加熱物も充分加
熱しうる加熱効率の高い高周波加熱器を提供することで
ある。

本発明のさらに他の目的は一般の消費者が安全に取り扱
える高周波加熱器を提供することである。

表面波と呼ばれるマイクロ波の波動形態は一般には高周
波工学の各分野において応用されており、進行波管ある
いは伝送回路等に用いられている。

一般にマイクロ波の表面波は次のような特長を持ってい
る。

１ 表面波は伝送方向に直角な方向には伝送系の表面か
ら離れるにしたがって、指数関数的にリアクティブな減
少を示し、この方向への電力の伝播または放射はない。

またこのような表面波を伝送する回路としては誘電体平
板、ひだ付導体平板等が知られている。

この表面波をマイクロ波加熱に応用する考えは従来から
種々開示されている。

しかしながら従来のこの種技術では以下に示すような欠
点を有している。

第１図は歯形回路を用いた高周波加熱器の原理的断面図
で、Ｃは金属製の歯形回路、Ｂは高周波源で結合部Ｇに
より歯形回路に表面波を励振する。

この時、歯形相互間の結合は歯の先端付近Ａによって結
合される。

この種の加熱線路においては相互の歯形を電波的に結合
する空間Ａの部分に被加熱物りを配設することになるか
ら、被加熱物の状態等の変化によって、歯形相互の結合
状態が大きく変化するという欠点が考えられる。

したがってこのような表面波線路を家庭用に用いる場合
、被加熱物の形状、種類が不定であるから満足な動作を
しなくなるという欠点がある。

以上説明したように、 １ 表面波線路が歯形であるから製作が困難である。

２ 表面波を励振する空間と被加熱物を配置する空間が
同一であるから被加熱物の形状、種類等の変化に対応す
ることが困難である。

３ 薄物の連続加熱にしか使えない。

すなわち、表面波加熱だけに頼るような実施例において
は表面波の特長１で示しように、エネルギーの分布が表
面波線路表面から離れるにしたがって指数関数的に減少
するから、被加熱物が厚い場合には電波のエネルギーが
充分に被加熱物内に侵入しない。

したがって被加熱物の表面波線路側だけしか加熱されな
いという欠点を持つので、被加熱物が薄いもの、布やフ
ィルムしか加熱できないというような欠点を有している
。

また、他の従来例には導波管形の表面波線路を用いた高
周波加熱器の従来例があり、この方式は第４図Ｑつよう
な導波管ＷＧの１壁Ｅの上に周期的にスリットＳを設け
たものでラダー形表面波線路と呼ばれるものの一種であ
る。

この場合、フィルム状の被加熱物はスリットＳを覆うよ
うに連続的に送られ、表面波を励振する電波電力は導波
管ＷＧの内部空間Ｆより供給されるので前記した欠点２
を改善することができる。

しかしながら外部空間に放出される電波エネルギーから
人体を保護する方策が充分でなく、誤って人体が表面波
線路に接近する危険がある。

さらに前記した欠点３と同じく、厚みを有する食品等積
々の被加熱物に対する対応策が不充分であるという欠点
を有している。

本発明は以上説明したような従来例の種々の欠点を改善
した表面波加熱、高周波加熱器を提供するものであり、
以下本発明の実施例について説明する。

第２図、第３図において、１はドア、２は本体、３はマ
イクロ波を発振するマグネトロン、４は加熱室、５は被
加熱物、９はマグネトロン３のアンテナである。

なお図面に符した番号は他の図においても同一のものを
示す。

７は金属板で、その板面にはスリット状の穴８がほぼ周
期的に設けられて表面波線路１４を形成する。

６は加熱室底板１０と金属板７とで形成される電波通路
の空間である。

本実施例に用いた表面波線路はラダー形回路の一種であ
り、ラダー形回路は第４図のように導波管ＷＧの一側壁
ＥにスリットＳをほぼ等間隔にあけたものである。

なお、一般にスリットのような電波的なインピーダンス
素子が周期的に配列された金属板上に表面波が励振され
ることはよく知られていることである。

第４図と第２図、第３図の対応はＷＧの空洞Ｆが空間６
に対応し、Ｅが金属板７に、そしてスリット８がＳに対
応している。

本発明の構成によればマグネトロンのアンテナ９より発
射される電波は電波通路６を通り、周期的に設けたスリ
ット群８に表面波を励起する。

そして励起された表面波は金属板７上にのせられた被加
熱物を加熱する。

この時表面波の特長１でのべたように、マイクロ波のエ
ネルギーはこの表面波線路１４より上方に離れるにした
がって指数関数的に分布する。

故にマイクロ波エネルギーは表面波線路上にのせられた
被加熱物に集中される。

したがって、従来の通常の電子レンジのように、加熱室
空間全域に電波を放射する方式と異り、被加熱物付近の
エネルギー密度が増加するために一般に加熱効率も増加
する。

また、この集中度合はスリット８の大きさおよびピッチ
を適当に選定することによって変えることができるので
、最も多く扱われる加熱物に適合するように設計すれば
良く、また、場合によってはいろいろのパターンを形成
した表面波線路を用意しておき被加熱物の種類に応じて
アタッチメントとして取り換えて用いることができる。

また、実際上は第５図のように金属板７の上にプラスチ
ック等の誘電体をかぶせてスリット８を覆うほうが望ま
しい。

以上説明したように表面波を励起するための電波エネル
ギーは表面波線路１４の下部に設けた電波通路６を通っ
て供給されるために、従来例の欠点２を改善することが
できる。

また電波通路６を設けるもう１つの効果は電波通路の幅
、高さ、長さを適当に選定して、電波通路６内に１つ以
上の電波モードが存在するようにすれば各々のモードに
対応して励起される表面波の状態が異るため、表面波線
路１４上のエネルギー密度が種々異った状態を現出する
ことができる。

すなわち、表面波を最も良く励振する電波は表面波線路
の周期方向へ進行する電波であるが、この方向と異る方
向へ進行する電波は充分に表面波を励振しないまま加熱
室内にスリット８あるいは他の間隙を通して放射される
。

したがってこの場合には被加熱物は表面波による加熱と
それ以外の電波モードによってなされる加熱との合成さ
れたものとして加熱される。

したがって被加熱物が厚い場合にも充分加熱されるから
従来例でのべた欠点３をも改善することができる。

この場合にも発振されたエネルギーの一部は表面波とし
て被加熱物付近に集中するから加熱効率は向上する。

さらに加熱室を構成するため、人体が誤って電波が放射
されている空間に近づくという危険もないので一般家庭
で安心して使用できるという大きな効果を有している。

また、マグネトロンの位置は実施例では端に寄っている
が、もちろん中央においても本質的な差ではない。

同時に導波管によって給電する方法なども容易に考え得
るところの設計上の問題にすぎない。

本発明に用い得る表面波線路は誘電体層よりなる板、あ
るいは金属導電部材を実質的に周期的に配列したものを
用いることができる。

これらは平板の板金打ぬき、プリント基板等の樹脂と金
属とをはり合せたものをエツチングしたり、あるいは樹
脂にメッキしたりすることにより容易に製作することが
できる。

また場合によっては導体棒や導体リングをほぼ周期的に
かつ立体的に配置１ルたりすればよい。

要は、その両面に電波が進行し得るような表面波線路で
あれば可能である。

また、電波通路６は空間で構成する必要もなく誘電体で
満しても良く、表面波線路の設計によっては加熱室を導
電部材だけで構成する必要は全くなく、その一部分をプ
ラスチック等の誘電体で形成することも可能である。

しかしながらこの場合にも電波通路を形成する部分の少
くとも一部は金属にする必要がある。

さらに安全性を増すために、ドア周辺部に周知の電波遮
蔽装置を用いたり、あるいはドア開閉に連動した安全ス
イッチを用いることも必要である。

さらに表面波線路を金属で構成し、加熱室壁も金属で構
成した場合には上記線路と上記壁とが接近もしくは接触
する部分には火花放電等が生じて不都合となる場合があ
るが、こういうことを防ぐために表面波線路の端部を樹
脂等でコーティングしたり、線路と壁との間に誘電体を
挿入したりあるいは線路と壁とを溶接あるいはネジ止め
等をして上記不都合を解消する必要が生じるかも知れな
いが、こういうことは当業者であれば容易に解決できる
問題である。

以上説明したように本発明によれば次のような効果が期
待できる。

１ 表面波を励振するための電波通路と表面波によって
加熱される被加熱物を置く加熱空間とが分離されている
ので被加熱物の変化に対しても安定して表面波となるエ
ネルギーを供給できる。

２ 表面波と通常のマイクロ波との合成が電波通路の大
きさあるいは他の構成によって簡単に実施できる。

また加熱室を有しているので通常のマイクロ波加熱も可
能となる。

３ 表面波による加熱を用いるので加熱効率が高く、資
源の節約にもなる。

４ 加熱室箱を構成しているので誤って人体が電波放射
空間に接近する危険がなく非常に安全である。

５ 板金加工等の簡単な工作法で表面波線路を構成でき
るので安価にできる。

６ 種々の表面波線路を用いることができるので被加熱
物の種類に応じた表面波線路を選択することができる。

７ 電波通路内の電波分布を制御するだけで加熱状態を
制御でき電波通路内に金属あるいは誘電体を配置するだ
けで加熱状態を規制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は歯形回路を用いた高周波加熱の原理を示す断面
図、第２図は本発明の一実施例を示す高周波加熱器の要
部を切欠いて示した斜祝図、第３図は同断面図、第４図
はラダー形表面波線路の説明図、第５図は表面波線路の
他の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・ドア、２・・・・・・本体、３・・・・
・・マグネトロン、４・・・・・・加熱室、５・・・・
・・被加熱物、６・・・・・・電波通路、１４・・・・
・・表面波線路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属壁で構成された加熱室と、前記加熱室の開口部
   に開閉自在に設けられ外部に電波が漏洩するのを実質的
   に遮蔽するドアと、前記加熱室の底板と前記底板の上部
   に位置する金属板とで形成される電波通路と、前記電波
   通路内に電波を給電するマグネトロンとを備え、前記金
   属板にはスリット状の穴がほぼ周期的に設けられるとと
   もに前記電波通路を通り周期的に前記スリット状の穴に
   表面波を励起する構成とした高周波加熱器。