JPH0824066B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高周波加熱装置の高周波給電方法に関するも
ので、加熱室の上下壁面にそれぞれ高周波の給電手段を
有する装置における加熱室内の高周波による異常加熱現
象を抑制せんとするものである。

従来の技術 一般にこの種の加熱装置において、高出力の装置を得
んとする場合、高周波の発生手段を複数個設け、同一の
加熱室内に並列運転されるそれぞれの高周波発生手段の
発した高周波を導く構成を設ける方法がとられる。特に
高出力でかつ均一加熱の目的から、高周波を加熱室へ導
びく構成の一例として加熱室の上壁と底壁の部分に、高
周波の加熱室への給電手段を設け被加熱物を上下より加
熱するという手段も用いられている。

第３図はこの様な構成をなす高周波発生装置の側方断
面を模式的に示したものである。

加熱室１を構成する上壁２及び底壁３の一部にそれぞ
れ、高周波の加熱室への供給にかかる円型の給電口４及
び５を設けている。給電口4,5の中心には誘電体で軸支
された給電用のアンテナ6,7が給電口4,5の中心を軸とし
て回動自在に軸支されている。アンテナ6,7はそれぞれ
一端を加熱室１内に突出させ、その端面近傍に電界の撹
拌にかかる撹拌板8,9を具備している。撹拌板8,9は直接
アンテナ6,7に固着される場合も、又、誘電体を介して
結合される場合もあり得る。下部の撹拌板より上側にガ
ラス等の誘電体よりなる被加熱物10の載置台11が加熱室
をなす側壁12に設けた支持片13により支持されている。
アンテナ6,7の加熱室外の端部は加熱室の後部に設けら
れた高周波発生装置として２個のマグネトロン14,15と
導波管16,17により高周波的に結合されている。また、
アンテナ6,7の導波管16,17側の端部には、導波管16,17
外に設けた駆動モータ18,19の出力軸が結合され、マグ
ネトロン14,15が高周波を発生している間アンテナ6,7を
給電口4,5の中心を軸に回転せしめる構成としている。

上記構成をなし、加熱室１内の載置台11に被加熱物10
を載置しマグネトロン14,15にそれぞれ必要に応じた電
力を供給することで、被加熱物を上下よりしかも、最高
２倍の出力で加熱する事を可能にしている。

発明が解決しようとする課題 この様な構成の高周波加熱装置の１つの問題点として
載置台の被加熱物の載置されていない部分の異常過熱現
象が上げられる。高周波エネルギーによりその誘電体損
の存在が、被加熱物と同時に載置台11をも加熱し、その
熱は被加熱物が存在する部分は被加熱物に吸収される
が、被加熱物のない部分では時として1000℃以上に溶融
点を有する例えば結晶化ガラス等の高耐熱の誘電体であ
っても、これを局部的に溶融せしめる。この結果、熱応
力の発生により載置台全体が破壊に及ぶというもので、
くりかえし加熱動作が行われると蓄熱作用によりその可
能性が非常に高くなってくる。使用者にとって火傷の原
因となり、ひいては庫内よりの出火、更には本体全体の
火災にもなりかねないきわめて危険な状態を生じる可能
性があった。従来、この対応として例えば加熱室壁に温
度過昇防止手段として、サーモスタット20等を設け庫内
の温度が異常に上昇した場合このスイッチにより、マグ
ネトロン14,15の入力電力を遮断し、加熱動作を停止す
る様にしていたが、高周波出力が大きくなるほど局部的
加熱現象が激しく、例えば載置台の一部が1000℃を超す
状態でもサーモスタットの温度は100℃以下で、正常時
の誤動作を防止する様に設定されたサーモスタットの動
作温度に達せず、充分に機能を果さないという課題を有
していた。

課題を解決するための手段 本発明はかかる載置台の異常加熱を防止せんとされた
もので、載置台と対向する底壁間の距離を電界の変化す
る撹拌板の回転領域部分に比較し、それ以外の部分を短
かくする事で、回転領域外の部分の高周波電界を弱め、
その高周波エネルギーを被加熱物の載置領域に集中さ
せ、又、載置台と底壁間の換気を行ない、載置台の被加
熱物載置領域以外の部分の異常加熱を抑えんとするもの
である。

作用 載置台部分に印加される高周波の電界強度は、加熱室
内に生じる高周波の定在波に左右される。すなわち、底
壁表面の電界は０であり、定在波の腹の部分までを見る
と、壁面より距離が離れるに従がい、電界強度は強くな
っていく。本発明において、被加熱物の載置領域は被加
熱物に対し最も強い電界が印加される様、壁面よりの距
離を設定している。さらにこの領域のほぼ全域にわた
り、電界の撹拌手段が回動する構成を設け強く均一な電
界により、被加熱物の加熱が行われる。同時に載置台も
加熱されるが、載置台に生じる熱は被加熱物に吸収され
る為、この部分での載置台の異常加熱現象は生じない。

一方、被加熱物の載置領域以外で載置台が底壁に対向
する部分は、撹拌手段の回転による電界の変動に対する
効果が少なく、定在波による局部加熱を生じようとする
が、被加熱物の設置領域に比較し、底壁と載置台との距
離を短かくしただけ載置台の部分に印加される電界が弱
められており、これによって載置台の異常加熱は抑制さ
れる。

しかし、この方法のみでは被加熱物の外周部分、特に
上面部分は底壁側より発せられる高周波が被加熱物の底
面によって遮断されてしまい、ほとんど加熱する事が出
来ない。本発明においては平面状の上壁に設けられた第
２の給電手段によって上壁に沿って高周波電磁波が加熱
室周辺に放射され各壁面によって反射され、又上壁近傍
に設けられたもう１つの撹拌板により電界を撹拌されな
がら被加熱物上面や側面を加熱することが出来る。そし
てさらに被加熱物載置領域以外の部分の高周波による加
熱は、載置台と底壁間距離が短かい部分に設けた通気口
を通し、この部分の換気を行ない冷却風の印加によりさ
らに抑制される。

実施例 本発明の実施例を、第１図，第２図により説明する。
尚、従来例に記す構成と同一の構成部材については同一
の番号を付す。

図に示すように、加熱室底壁３の中央には給電手段と
して円形の高周波の給電口５を設け、従来同様アンテナ
７とその先端に固着した平板状の撹拌板９を給電口５の
中心を軸に回動自在に軸支し、駆動モータ19によりマグ
ネトロン14,15が発振中回転する様に構成している。

加熱室１を構成する底壁３は被加熱物の載置領域と同
等又はそれ以下の大きさで撹拌板９の回転半径と大略同
様な半径の円形状の絞り部21を設ける。本実施例におい
ては、加熱室底面が330mm幅×310mm奥行に対し、絞り部
の直径を250mmとしている。絞りの深さは載置領域部分
で充分な電界強度が得られる様な寸法、すなわち実施例
の高周波の周波数が2450MHzの場合、絞り部21の下端
（給電口の部分）面から載置台までの高さを25mm程度と
している。絞り部21の周囲はすり鉢状に60゜の傾斜面22
を設け、その外側は加熱室１の側壁まで載置台11までの
距離を10mm程度としている。加熱室１の上壁２は同様撹
拌板９の回転半径と同様な半径の円形状の絞り部23を設
ける。この絞り部23の中央には同様に給電口４が設けら
れており、アンテナ６とその先端に固定した撹拌板８
を、前述と同様給電口４の中心を軸に回動自在に軸支
し、駆動モータ18によりマグネトロン14,15が発振中回
転し、高周波を加熱室内１へ放射、かつ撹拌する構成を
なしている。絞り部23の周囲は50゜の傾斜面24を設けそ
の外側は給電口４の設けられた面よりも20mm低い面を形
成し側壁部に結合している。

さらに、底壁３の傾斜面22より外側の部分には、前方
左右に２ケ所及び後方の左右に２ケ所、それぞれ直径3m
mの穴が複数個よりなる通気口25,26,27,28を設ける。
又、加熱室側壁12において、載置台11よりも下方の部分
も底壁と接合部分より上部において同様の小径の穴が複
数個よりなる通気口29を設けている。加熱室底壁よりの
高周波の放射に係るマグネトロン15は、そのマグネトロ
ン15と側壁の間に設けられたブロアーモーター30の回転
により冷却される構成を有している。ブロアーモーター
30の吸気部の一部には前記通気口27,28,29との間を結ぶ
吸気ガイド31を設け、高周波が発生している間ブロアー
モーター30が回転し、マグネトロン15を冷却すると共
に、通気口28,29,30より載置台11下部の空気を引き出
す。その分の空気は本体前面に設けられた吸気口32より
本体内にとり込まれた本体の冷却風の一部が通気口25,2
6より載置台下部への流入により補充される構成を有し
ている。

その他加熱室１を形成する前壁33には被加熱物の出入
にかかる扉34を開閉自在に設け、両者の接触により高周
波の漏洩を防ぐ構成をなしている。又、マグネトロン15
を冷却した風は排気口35より本体外部に排出される。

以上の構成によれば、アンテナ７を介して加熱室１底
部の絞り部21に放射された高周波は、載置台11を通過
し、直接被加熱物10の底部に吸収されるかまたは傾斜面
22に向い、この部分で反射される。傾斜面の底壁３に対
する角度により反射の方向は左右されるが、傾斜面22の
給電口を設けた面に対する傾斜を45゜以上の角度とした
場合、高周波は加熱室の中心側へ向って反射され、被加
熱物10の底面に向うことになる。

すなわちマグネトロン15の発した高周波はアンテナ７
を介して被加熱物10の底部の方向に向って放射され、傾
斜面22より外側へは進行しにくくなる。平板状の撹拌板
９は回転に応じて高周波のアンテナ７の回転軸を中心と
した高周波の照射の方向を変える事と又、壁面を起点と
した定在波の立ち具合を変化させ、絞り部21の電界を変
化させ、被加熱物10底面の局部加熱を防止する。そして
この部分における載置台11は被加熱物10が熱を吸収し異
常加熱現象を生じない。さらに、傾斜面22より外側へ出
た高周波は、載置台11を通過し、加熱室１内へ放射され
るが、前述のごとく底壁３よりの載置台11までの距離を
10mmとした事で、この部分における定在波による電界強
度が低くなり、従来10分間の本体動作にて300℃以上の
温度となっていた部分を140℃以下とする事が出来る様
になった。

さらに、通気口25,26より底壁３と載置台11間へ流入
し通気口27,28,29部分より排出される空気の流れは、10
mmという狭い空間を流れる為、載置台11の表面近傍の流
速も被加熱物10の載置領域すなわち絞り部21に比較しき
わめて早くその表面に対する冷却効果もきわめて高くな
っている。結果、10分間の温度上昇はさらに140℃の部
分が110℃前後まで低下するに至った。さらに常時空気
の流れが存在する事で、この空間部分の蓄熱を防止し、
長時間使用時における被加熱物10の載置領域外における
200℃を超える異常加熱現象は皆無とする事が出来、載
置台11の破壊を未然に防ぐ事が可能となった。

一方、この方法のみでは、被加熱物10の上面及び側面
を充分に加熱する事が困難であるが、本発明においては
加熱室の上壁にもその中央部分に給電口４を設ける事で
アンテナ６より発射される高周波により充分加熱し得
る。

アンテナ６の先端に設けられた撹拌板８により傾斜面
24に向った高周波は、この傾斜面24にて反射される。傾
斜面の上壁３に対する角度を50゜とした事で反射された
高周波はその位置から直下より若干内側へ向い、被加熱
物10へ進入していく。載置台11と給電口４間の距離は、
給電口５との距離に比較し、被加熱物10の載置用の空間
が必要な分だけ大きく、高周波の集束性が低下している
為、傾斜部24の直下部分に載置された被加熱物も充分加
熱され、結果被加熱物は上下方向より充分に加熱され、
それより外部の被加熱物10の載置されない載置台11の周
辺部分へは高周波の進入が少なくなり給電口４より加熱
室内へ照射された高周波によっても載置台11の異常加熱
を生じない。

尚本実施例において傾斜部22,24の傾斜角は60゜と50
゜という値に設定しているが、この角度は加熱室１の寸
法，絞り部の寸法，あるいは被加熱物の種類、形状によ
っては被加熱物10の加熱具合と、載置台11の周辺部の温
度の上昇の具合に応じて最適値を設定するようにしてい
る。

また、上壁に設けた絞り部23は設けなくても載置台12
の温度の上昇をある程度おさえる事が可能である。すな
わち、載置台の外周部は撹拌板９の回転域に比較し、壁
面よりの距離が近い為、加熱に係る充分な高周波電界が
生じないのは前述のごとくである。

さらに本実施例においては、載置台11と底壁３の間の
換気を行うため、ブロアーモーター30の回転による負圧
により、この空間の空気を引き出す方法を示したが、他
の実施例としてこの空間の換気は逆にブロアーモーター
30により例えば通気口29等より強制的にこの空間へ空気
を送り込み正圧とし、他の通気口25,26等より加熱室壁
外へ排出させる事もあり得る。この場合は、実施例に比
較し、空気の流速が高く、載置台はさらに良く冷却さ
れ、異常加熱を抑制するに効果的である。

発明の効果 以上の構成により本発明は、当初の目的通り被加熱物
の載置台の外周部分における異常加熱を未然に防ぐこと
が出来る様になったと同時に以下のごとき効果も合わせ
て得ることが出来る様になった。

（１） 被加熱物の加熱室内への出入にかかる扉と対向
する加熱室の前壁の接触部分等への高周波の進入が軽減
され電界が弱められる事でこの部分よりの高周波の漏洩
の軽減を計ることが出来た。更にはこの部分の高周波に
よる加熱現象をも大幅に低減する事が出来、被加熱物出
入の際のこの接触部分に触れることによる火傷を未然に
防ぐ事が出来る様になり安全性を向上させる事が出来
た。

（２） 円形の絞り部と傾斜部を設け、この中で撹拌板
を回転させる事で、アンテナから見た負荷インピーダン
スの変動が従来にくらべきわめて少なくなり、従来、載
置台へ吸収されていた高周波が底面より被加熱物へ吸収
されることと相まって、大幅に加熱効率を向上する事が
できた。特にこの傾向は軽負荷時に顕著に表われた。実
施例において、マグネトロンに一定の入力電力を印加し
た場合、２の水負荷に対する250ccの水負荷時の高周
波出力の割合は、従来60〜65％程度であったものが80％
以上の値を得ることが出来るに至り、従来１分の加熱時
間を要していた被加熱物を45〜50秒にて加熱する事が可
能となったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部を示す平面断面図、第２
図は本発明の実施例を示す側方断面図、第３図は従来例
を示す側方断面図である。 １……加熱室、３……底壁、５……給電口、７……アン
テナ、９……撹拌板、10……被加熱物、11……載置台、
21……絞り部、22……傾斜面、25,26,27,28,29……通気
口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体内に加熱室を設け、その加熱室を構成
   する上壁及び底壁の壁面の中央部にそれぞれ高周波の給
   電手段およびその給電手段を中心に回動する撹拌板を設
   け、少なくとも前記底壁には被加熱物の載置領域と同等
   あるいはそれ以下の前記撹拌板の回動領域と略同一寸法
   の外形で、前記撹拌板の回動軸を中心とする被加熱物側
   に向って開いたすり鉢状の傾斜面を周囲に有する円形の
   絞り部を設け、さらにその絞り部より外側部分に通気口
   を設け、加熱動作中、この絞り部より外側部分の換気を
   行なう構成とを有する事を特長とする高周波加熱装置。