微波加熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的微波加熱裝置構(gòu)成為具有收納被加熱物的加熱室(103)、產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部(202)、傳輸微波的波導(dǎo)部(201)、向加熱室(103)內(nèi)放射微波的微波放射部(102)，在與波導(dǎo)部(201)的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上具有多個(gè)微波放射部，從多個(gè)微波放射部放射的微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上擴(kuò)展。
【專利說(shuō)明】微波加熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及向被加熱物放射微波而進(jìn)行介質(zhì)加熱的微波爐等微波加熱裝置，特別涉及在微波放射部的構(gòu)造上具有特征的微波加熱裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]作為通過(guò)微波將對(duì)象物進(jìn)行加熱處理的微波加熱裝置的代表性裝置，存在微波爐。在微波爐中，將微波產(chǎn)生器中產(chǎn)生的微波放射到金屬制的加熱室內(nèi)部，通過(guò)放射的微波對(duì)加熱室內(nèi)部的對(duì)象物、即被加熱物進(jìn)行介質(zhì)加熱。
[0003]作為現(xiàn)有的微波爐的微波產(chǎn)生器，使用了磁控管。由磁控管生成的微波經(jīng)由波導(dǎo)管放射到加熱室內(nèi)部。當(dāng)加熱室內(nèi)部的微波的電磁場(chǎng)分布(微波分布)不均勻時(shí)，不能均勻地對(duì)被加熱物進(jìn)行微波加熱。
[0004]作為對(duì)加熱室內(nèi)部的被加熱物進(jìn)行均勻加熱的手段，一般采用如下方法:一邊利用使載置被加熱物的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)而使被加熱物旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)、固定被加熱物而使放射微波的天線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)、或者通過(guò)相位器改變從微波產(chǎn)生器產(chǎn)生的微波的相位的結(jié)構(gòu)等任意的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改變向被加熱物放射的微波的方向，一邊進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被加熱物的均勻加熱。
[0005]另一方面，為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，期待在不具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下進(jìn)行均勻加熱的方法，從而提出了利用電場(chǎng)的偏振面根據(jù)時(shí)間而旋轉(zhuǎn)的圓偏振波的方法。介質(zhì)加熱原本就是基于利用微波的電場(chǎng)對(duì)具有介電損耗的被加熱物進(jìn)行加熱的原理而實(shí)現(xiàn)的，因此認(rèn)為使用電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的圓偏振波對(duì)加熱的均勻化有效。
[0006]例如，作為具體的圓偏振波的產(chǎn)生方法，如圖12所示，在美國(guó)專利第4301347號(hào)說(shuō)明書(shū)(專利文獻(xiàn)I)中，示出了使用在波導(dǎo)管1200上交叉的X字型的圓偏振波開(kāi)口 1202的結(jié)構(gòu)。此外，如圖13所示，在日本特許第3510523號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，示出了使得波導(dǎo)管1300上沿著垂直的方向延伸設(shè)置的兩個(gè)長(zhǎng)方形狹縫狀的開(kāi)口 1301彼此相對(duì)且分離配置的結(jié)構(gòu)。此外，如圖14所示，在日本特開(kāi)2005-235772號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，示出了如下結(jié)構(gòu):在傳輸來(lái)自磁控管1404的微波的導(dǎo)波管1400上結(jié)合貼片天線1401，在該貼片天線1401的平面部分形成切口 1402從而產(chǎn)生圓偏振波。
[0007]例如，在現(xiàn)有的微波加熱裝置中，有的微波加熱裝置具有如下結(jié)構(gòu):在波導(dǎo)管內(nèi)部配置有可旋轉(zhuǎn)的天線、天線軸等，一邊通過(guò)天線電機(jī)使該天線旋轉(zhuǎn)一邊對(duì)磁控管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由此減少加熱室內(nèi)的微波分布的不均勻。
[0008]此外，日本特開(kāi)昭62-64093號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)提出了如下的微波加熱裝置:該微波加熱裝置在磁控管的下部設(shè)置旋轉(zhuǎn)天線，來(lái)自送風(fēng)風(fēng)扇的冷卻風(fēng)吹送到該旋轉(zhuǎn)天線的葉片，從而通過(guò)送風(fēng)風(fēng)扇的風(fēng)力使旋轉(zhuǎn)天線旋轉(zhuǎn)，改變加熱室內(nèi)的微波分布。
[0009]作為具有相位器的例子，在專利文獻(xiàn)I中記載了如下的微波加熱裝置:該微波加熱裝置減少了微波加熱對(duì)被加熱物的加熱不均，并且實(shí)現(xiàn)了供電部的空間節(jié)省。在專利文獻(xiàn)I中，如圖12所示，提出了如下的微波加熱裝置:該微波加熱裝置具有旋轉(zhuǎn)式的移相器1201，并在加熱室內(nèi)部設(shè)置了放射圓偏振波的單一的微波放射部1202。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:美國(guó)專利第4301347號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特許第3510523號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2005-235772號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)昭62-64093號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0017]在上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的微波爐那樣的微波加熱裝置中，要求具有盡可能簡(jiǎn)單的構(gòu)造，并且要求高效、均勻地對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱。但是，在至今為止提出的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，不能滿足這些要求，在構(gòu)造上、高效化以及均勻化等方面，存在各種問(wèn)題。
[0018]此外，在微波加熱裝置、特別是微波爐中，高輸出化的技術(shù)開(kāi)發(fā)不斷發(fā)展，在日本國(guó)內(nèi)，額定高頻輸出為1000W的產(chǎn)品已經(jīng)商品化。微波爐不是通過(guò)熱傳導(dǎo)對(duì)食品進(jìn)行加熱，微波爐作為商品的顯著特征在于能夠使用介質(zhì)加熱直接對(duì)食品進(jìn)行加熱的便利性。但是，在微波爐中，尚未解決不均勻加熱的狀態(tài)下的高輸出化會(huì)導(dǎo)致不均勻加熱更加明顯這一嚴(yán)重的問(wèn)題。
[0019]在所述現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，作為具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的微波加熱裝置所存在的構(gòu)造上的問(wèn)題，可以列舉下述3點(diǎn)。
[0020]第一點(diǎn)是，為了減少加熱不均而需要具備用于使工作臺(tái)或天線旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此必須確保工作臺(tái)或天線用的旋轉(zhuǎn)空間、以及用于使工作臺(tái)或天線旋轉(zhuǎn)的電機(jī)等驅(qū)動(dòng)源用的設(shè)置空間，從而阻礙了微波加熱裝置的小型化。
[0021]第二點(diǎn)是，為了使天線穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)，需要將該天線設(shè)置在加熱室的上部或下部，在構(gòu)造上受到限制。
[0022]第三點(diǎn)是，由于具有水蒸氣加熱或熱風(fēng)加熱等各種加熱功能的微波爐的面世，在微波爐的殼體內(nèi)部需要較多的結(jié)構(gòu)部件。另外，在這種微波爐中，由于來(lái)自殼體內(nèi)部的控制部件等的發(fā)熱量較多，因而為了實(shí)現(xiàn)充分的冷卻性能就需要在殼體內(nèi)部確保冷卻風(fēng)道，從而存在波導(dǎo)管和微波放射部的設(shè)置位置受到限制、加熱室內(nèi)的微波分布變得不均勻的問(wèn)題。
[0023]此外，在現(xiàn)有的微波加熱裝置中通向加熱室的、被照射微波的空間(輻射器(applicator))內(nèi)設(shè)置有工作臺(tái)或相位器的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等，這種機(jī)構(gòu)的設(shè)置會(huì)引起基于微波的放電現(xiàn)象，降低裝置的可靠性。因此，在本領(lǐng)域中要求實(shí)現(xiàn)不需要這些機(jī)構(gòu)的微波加熱裝置。
[0024]關(guān)于上述利用了圓偏振波的現(xiàn)有的微波加熱裝置，在專利文獻(xiàn)I?3中，都存在沒(méi)有達(dá)到可以不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)這樣的程度的均勻效果的問(wèn)題。在專利文獻(xiàn)I?3的任意一個(gè)文獻(xiàn)中，都只是僅僅記載了與現(xiàn)有的僅具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相比，通過(guò)圓偏振波和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)均勻化的技術(shù)。
[0025]具體而言，在圖12所示的專利文獻(xiàn)I中，在波導(dǎo)管1200的末端具有被稱作移相器1201的旋轉(zhuǎn)體，在圖13所示的專利文獻(xiàn)2中具有用于旋轉(zhuǎn)被加熱物的轉(zhuǎn)臺(tái)，在圖14所示的專利文獻(xiàn)3中記載了除了轉(zhuǎn)臺(tái)1403以外還使貼片天線1401旋轉(zhuǎn)來(lái)用作攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)。如上所述，在專利文獻(xiàn)I?3的任意一個(gè)中都沒(méi)有記載如果使用圓偏振波則不需要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況。其原因在于，在僅憑借從單一的微波放射部放射的圓偏振波而不設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，與具有一般的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、例如使載置被加熱物的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)或者使天線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)等的情況相比，微波的攪拌不充分，因此均勻性較差。
[0026]此外，專利文獻(xiàn)4的現(xiàn)有的微波加熱裝置是通過(guò)來(lái)自送風(fēng)風(fēng)扇的冷卻風(fēng)使旋轉(zhuǎn)天線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置于輻射器內(nèi)。因而，降低了裝置的可靠性，并且在加熱室內(nèi)的微波分布的均勻化方面也存在問(wèn)題。
[0027]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有的微波加熱裝置中的問(wèn)題，提供一種能夠在不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下對(duì)被加熱物均勻加熱的微波加熱裝置。尤其如圖12和圖13所示，在從波導(dǎo)管的開(kāi)口放射圓偏振波的情況下，由于無(wú)法在波導(dǎo)管的寬度外側(cè)設(shè)置開(kāi)口，因而是無(wú)法將微波擴(kuò)展至比波導(dǎo)管的寬度靠外側(cè)的區(qū)域的結(jié)構(gòu)。而在本發(fā)明中，提供一種能夠使微波在波導(dǎo)管的寬度方向上擴(kuò)展，且能夠均勻加熱被加熱物的結(jié)構(gòu)。
[0028]用于解決問(wèn)題的手段
[0029]為了解決上述現(xiàn)有的微波加熱裝置中的問(wèn)題，本發(fā)明的微波加熱裝置構(gòu)成為具有:
[0030]收納被加熱物的加熱室；
[0031]產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部；
[0032]傳輸微波的波導(dǎo)部；以及
[0033]向所述加熱室內(nèi)放射微波的微波放射部，
[0034]在與所述波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向(波導(dǎo)部的寬度方向)上具有多個(gè)所述微波放射部。
[0035]如上構(gòu)成的本發(fā)明的微波加熱裝置構(gòu)成為，從沿著與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向排列配置的多個(gè)微波放射部向加熱室內(nèi)放射微波。因此，在本發(fā)明的微波加熱裝置中，微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向(波導(dǎo)部的寬度方向)上擴(kuò)展，還能夠向加熱室內(nèi)部比波導(dǎo)部的寬度靠外側(cè)的區(qū)域放射微波，從而即使不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也能夠使得被加熱物的加熱分布變得均勻。
[0036]發(fā)明的效果
[0037]本發(fā)明的微波加熱裝置中，從沿著與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向配置的多個(gè)微波放射部放射微波，因而微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上擴(kuò)展，還能夠向比波導(dǎo)管的寬度靠外側(cè)的區(qū)域放射微波，從而能夠在不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下使得被加熱物的加熱分布變得均勻。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的微波加熱裝置的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0039]圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的波導(dǎo)部、微波放射部和加熱室的俯視圖以及說(shuō)明微波放射部與波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)之間的關(guān)系的側(cè)視圖。
[0040]圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式I的波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及傳輸方向之間的關(guān)系的圖。
[0041]圖4是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式I的波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電流相位以及微波放射部之間的關(guān)系的圖。
[0042]圖5是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式I的波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)的相位與從微波放射部放射的微波的指向性之間的關(guān)系的圖。
[0043]圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的波導(dǎo)部、微波放射部和加熱室的俯視圖以及說(shuō)明微波放射部與波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)之間的關(guān)系的側(cè)視圖。
[0044]圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的波導(dǎo)部、微波放射部和加熱室的俯視圖以及說(shuō)明微波放射部與波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)之間的關(guān)系的側(cè)視圖。
[0045]圖8是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3的波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)的相位與從微波放射部放射的微波的指向性之間的關(guān)系的圖。
[0046]圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的波導(dǎo)部、微波放射部和加熱室的俯視圖以及說(shuō)明微波放射部與波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)之間的關(guān)系的側(cè)視圖。
[0047]圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施方式5的波導(dǎo)部、微波放射部和加熱室的俯視圖以及說(shuō)明微波放射部與波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)之間的關(guān)系的側(cè)視圖。
[0048]圖11是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式5的微波放射部的形狀例的圖。
[0049]圖12是通過(guò)X字型的開(kāi)口產(chǎn)生圓偏振波的現(xiàn)有的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0050]圖13是通過(guò)正交的兩個(gè)長(zhǎng)方形狹縫產(chǎn)生圓偏振波的現(xiàn)有的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0051]圖14是通過(guò)貼片天線產(chǎn)生圓偏振波的現(xiàn)有的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]本發(fā)明的第I方式的微波加熱裝置構(gòu)成為具有:
[0053]收納被加熱物的加熱室；
[0054]產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部；
[0055]傳輸微波的波導(dǎo)部；以及
[0056]向所述加熱室內(nèi)放射微波的微波放射部，
[0057]在與所述波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上具有多個(gè)所述微波放射部。
[0058]如上構(gòu)成的本發(fā)明的第I方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，從沿著與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向排列配置的多個(gè)微波放射部向加熱室內(nèi)放射微波。因此，在本發(fā)明的微波加熱裝置中，微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向(波導(dǎo)部的寬度方向)上擴(kuò)展，微波也能夠被放射到加熱室內(nèi)部的比波導(dǎo)部的寬度靠外側(cè)的區(qū)域，即使不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也能夠使得被加熱物的加熱分布變得均勻。
[0059]本發(fā)明的第2方式的微波加熱裝置中，所述第I方式的至少2個(gè)所述微波放射部的中心被配置于與所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)的大致波腹位置對(duì)應(yīng)的位置處。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第2方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，在波導(dǎo)部?jī)?nèi)的微波的大致波腹位置處配置有微波放射部，因而從微波放射部放射的微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上進(jìn)一步擴(kuò)展。
[0060]本發(fā)明的第3方式的微波加熱裝置中，所述第I方式或第2方式的至少2個(gè)所述微波放射部的中心被配置于所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)的大致相同相位的位置處。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第3方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，來(lái)自被配置于大致相同相位處的微波放射部的直接波彼此的相互抵消變?nèi)?，能夠進(jìn)行更有效的加熱。
[0061]本發(fā)明的第4方式的微波加熱裝置中，所述第I方式至第3方式中的任意一個(gè)方式的至少2個(gè)所述微波放射部的中心以相對(duì)的方式被配置在關(guān)于所述波導(dǎo)部的平行于傳輸方向的中心軸對(duì)稱的位置處。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第4方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，從微波放射部放射的微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上擴(kuò)展，并且進(jìn)一步可靠地放射作為圓偏振波的微波。
[0062]本發(fā)明的第5方式的微波加熱裝置中，在所述第2方式的所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心到所述波導(dǎo)部的末端部的距離為所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的管內(nèi)波長(zhǎng)的約1/4的奇數(shù)倍。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第5方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，從微波放射部放射的微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上擴(kuò)展。
[0063]本發(fā)明的第6方式的微波加熱裝置中，在所述第2方式的所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)具有至少I(mǎi)個(gè)阻抗調(diào)整用的匹配部，在所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心到所述匹配部的距離為所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的管內(nèi)波長(zhǎng)的約1/4的奇數(shù)倍。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第6方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，微波放射部的中心被可靠地配置于電場(chǎng)的大致波腹位置，從微波放射部放射的微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上擴(kuò)展。
[0064]本發(fā)明的第7方式的微波加熱裝置中，在所述第2方式的所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)具有至少I(mǎi)個(gè)阻抗調(diào)整用的匹配部，在所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，在和所述匹配部與所述波導(dǎo)部的末端部之間對(duì)應(yīng)的位置處配置有至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第7方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，微波放射部的中心被配置于電場(chǎng)的大致波腹位置處，從微波放射部放射的微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上擴(kuò)展。
[0065]本發(fā)明的第8方式的微波加熱裝置中，在所述第2方式的所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)具有至少2個(gè)阻抗調(diào)整用的匹配部，在所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，在與相鄰的所述匹配部之間對(duì)應(yīng)的位置處配置有至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第8方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，微波放射部的中心被配置于電場(chǎng)的大致波腹位置處，從微波放射部放射的微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上擴(kuò)展。
[0066]本發(fā)明的第9方式的微波加熱裝置中，在所述第2方式的所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心到所述微波產(chǎn)生部的輸出部的距離為所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的管內(nèi)波長(zhǎng)的約1/2的整數(shù)倍。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第9方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，微波放射部的中心被配置于電場(chǎng)的大致波腹位置處，從微波放射部放射的微波在與波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上擴(kuò)展。
[0067]本發(fā)明的第10方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，所述第I方式至第9方式中的至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部放射圓偏振波。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第10方式的微波加熱裝置構(gòu)成為，從微波放射部放射圓偏振波，從而能夠沿著周向?qū)ξ⒉ǚ派洳可系谋患訜嵛镞M(jìn)行均勻的加熱。
[0068]以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的微波加熱裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，雖然在以下實(shí)施方式的微波加熱裝置中對(duì)微波爐進(jìn)行說(shuō)明，但微波爐只是例示，本發(fā)明的微波加熱裝置不限于微波爐，還包含利用了介質(zhì)加熱的加熱裝置、生垃圾處理機(jī)或半導(dǎo)體制造裝置等微波加熱裝置。此外，本發(fā)明不限于以下實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)，基于同樣的技術(shù)思想的結(jié)構(gòu)也包含在本發(fā)明中。
[0069](實(shí)施方式I)
[0070]圖1?圖5是與作為本發(fā)明的實(shí)施方式I的微波加熱裝置的微波爐相關(guān)的說(shuō)明圖。
[0071]圖1是示出作為實(shí)施方式I的微波加熱裝置的微波爐101的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2的(a)是說(shuō)明微波加熱裝置101中的波導(dǎo)部201、微波放射部102、微波產(chǎn)生部202相對(duì)于加熱室103的位置關(guān)系的圖。圖2的(b)是說(shuō)明波導(dǎo)部201中的微波放射部102、在波導(dǎo)部201內(nèi)產(chǎn)生的駐波204的相位(電場(chǎng)401的產(chǎn)生狀態(tài))、波導(dǎo)部201的末端部203以及微波產(chǎn)生部202的位置關(guān)系的圖。圖3是用于說(shuō)明通常的矩形波導(dǎo)管301的尺寸與傳輸模式之間的關(guān)系的圖。圖4是用于說(shuō)明在矩形的波導(dǎo)部201內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)401、磁場(chǎng)402以及電流403之間的關(guān)系的圖。圖4的(a)是示出矩形的波導(dǎo)部201的磁場(chǎng)402和電流403的狀態(tài)的平面圖，圖4的(b)是示出矩形的波導(dǎo)部201的電場(chǎng)401和微波放射部102之間的關(guān)系的側(cè)視圖。圖5的(a)是用于說(shuō)明在波導(dǎo)部201內(nèi)部，離末端部203的距離與駐波(電場(chǎng)401)的相位之間的關(guān)系的圖，圖5的(b)是用于說(shuō)明在設(shè)有微波放射部102的位置處，所放射的微波的擴(kuò)展根據(jù)波導(dǎo)部201內(nèi)的駐波的相位狀態(tài)而發(fā)生變化的圖。圖5所示的結(jié)果是通過(guò)電磁場(chǎng)分析求出的。
[0072]實(shí)施方式I的微波爐101具有能夠收納被加熱物的加熱室103、產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部202、將從微波產(chǎn)生部202放射的微波引導(dǎo)至加熱室103的波導(dǎo)部201、將波導(dǎo)部201的H面(參照?qǐng)D3的波導(dǎo)管301的H面302)上設(shè)置的波導(dǎo)部201內(nèi)的微波放射到加熱室103內(nèi)的多個(gè)微波放射部102。
[0073]如圖1所示，微波爐101具有遮蓋微波放射部102的上部并載置被加熱物(未圖示)的載置臺(tái)104、以及用于被加熱物的取出放入的門(mén)105。在實(shí)施方式I中，載置臺(tái)104由玻璃或陶瓷等微波容易透過(guò)的材料構(gòu)成。
[0074]另外，通過(guò)使微波產(chǎn)生部202采用磁控管、波導(dǎo)部201采用矩形波導(dǎo)管301、微波放射部102采用設(shè)置于波導(dǎo)部201的開(kāi)口部，能夠易于實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)。
[0075]首先說(shuō)明作為實(shí)施方式I的微波加熱裝置的微波爐101的概要?jiǎng)幼?。?dāng)使用者將被加熱物載置到加熱室103內(nèi)的載置臺(tái)104上，并對(duì)該微波爐101執(zhí)行了加熱開(kāi)始指示時(shí)，在微波爐101中，從作為微波產(chǎn)生部202的磁控管向波導(dǎo)部201內(nèi)提供微波。從微波產(chǎn)生部202向波導(dǎo)部201內(nèi)提供了微波后，經(jīng)由將加熱室103與波導(dǎo)部201連結(jié)的微波放射部102向加熱室103內(nèi)放射微波。其結(jié)果，在微波爐101中進(jìn)行對(duì)被加熱物的加熱。
[0076]另外，在本發(fā)明的說(shuō)明中，將從微波放射部102放射并對(duì)被加熱物直接加熱的微波稱作直接波，被加熱室103的內(nèi)壁等反射后的微波稱作反射波。
[0077]接著，使用圖3來(lái)說(shuō)明作為搭載于微波爐的代表性波導(dǎo)部201的矩形波導(dǎo)管301。如圖3所示，最為簡(jiǎn)單的普通波導(dǎo)管是由使固定的長(zhǎng)方形截面(寬度aX高度b)沿著傳輸方向207延伸而成的長(zhǎng)方體構(gòu)成的矩形波導(dǎo)管301。在這種結(jié)構(gòu)的矩形波導(dǎo)管301中，已知的是，當(dāng)設(shè)對(duì)該矩形波導(dǎo)管301提供的微波的波長(zhǎng)為λ時(shí)，通過(guò)在λ >a> λ/2的范圍內(nèi)選擇波導(dǎo)管的寬度&，在13 < λ/2的范圍選擇高度b，從而微波以TElO模式在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸。
[0078]TElO模式是指在矩形的波導(dǎo)管301內(nèi)，傳輸方向207上僅存在磁場(chǎng)402的成分而不存在電場(chǎng)401的成分的、H波(TE波；橫電波傳輸Transverse Electric Wave)中的傳輸模式。另外，基本不將TElO模式以外的傳輸模式應(yīng)用到微波爐101的波導(dǎo)部201。
[0079]在微波爐101中，從微波產(chǎn)生部202提供到波導(dǎo)部201內(nèi)的微波的波長(zhǎng)λ為大約120mm,作為波導(dǎo)部201,通常大多選擇寬度a為80?100mm,高度b為15?40mm左右。
[0080]此時(shí)，圖3的上下的面是指磁場(chǎng)402在其中平行地渦旋的面，稱作H面302，左右的面是指與電場(chǎng)401平行的面，稱作E面303。另外，將微波在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸時(shí)的波長(zhǎng)表示為管內(nèi)波長(zhǎng)入g，并且入?yún)^(qū)=入/ V (I — (λ/(2 X a)) 2),管內(nèi)波長(zhǎng)λ g根據(jù)寬度a的尺寸而變化，但管內(nèi)波長(zhǎng)Ag的確定與高度b的尺寸無(wú)關(guān)。另外，“a 2”用于表現(xiàn)平方。
[0081]此外，在TElO模式中，在波導(dǎo)部201的寬度方向的兩端(E面303)中電場(chǎng)401為0，在寬度方向的中央處電場(chǎng)401最大。因此，作為微波產(chǎn)生部202的磁控管的輸出部構(gòu)成為與電場(chǎng)401最大的波導(dǎo)部201的寬度方向的中央結(jié)合。
[0082]接著，如圖2所示，在使用矩形波導(dǎo)管301 (參照?qǐng)D3)作為波導(dǎo)部201的情況下，來(lái)自微波產(chǎn)生部202的行波與在波導(dǎo)部201的末端部203處反射的反射波彼此干涉，從而在波導(dǎo)部201內(nèi)產(chǎn)生駐波204。
[0083]另外，根據(jù)在設(shè)有微波放射部102的位置處的、波導(dǎo)部201內(nèi)產(chǎn)生的駐波204(電場(chǎng)401)的相位狀態(tài)，從波導(dǎo)部201放射到加熱室103的微波的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)發(fā)生變化。以下說(shuō)明該微波的擴(kuò)展發(fā)生變化的原理。
[0084]首先，使用圖4來(lái)說(shuō)明駐波204中的電場(chǎng)401、磁場(chǎng)402以及電流403之間的關(guān)系。在行波中，電場(chǎng)401與磁場(chǎng)402的方向相差90°，相位相同。與此相對(duì)，在駐波204中，電場(chǎng)401與磁場(chǎng)402的方向相差90°，相位相差Jr/2。因此，產(chǎn)生了駐波204的波導(dǎo)部201內(nèi)的電場(chǎng)401與磁場(chǎng)402之間的關(guān)系成為圖4所示的那樣。其主要原因是，在駐波204的情況下，行波在波導(dǎo)部201的末端部203處發(fā)生反射時(shí)，電場(chǎng)401的相位偏離180°。另外，電流403在波導(dǎo)部201的表面上沿與磁場(chǎng)402正交的方向流過(guò)。
[0085]下面針對(duì)在產(chǎn)生了駐波204的波導(dǎo)部201的H面(圖3所示的矩形波導(dǎo)管301的H面302)上形成有微波放射部102時(shí)的微波的指向性進(jìn)行原理說(shuō)明。
[0086]對(duì)如圖4所示的那樣在波導(dǎo)部201內(nèi)產(chǎn)生的駐波204中，在大致波腹位置205和大致波節(jié)位置206處形成有微波放射部102的情況進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)考慮微波放射部102的電流403的傳輸方向207的成分、以及與傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向209的成分時(shí),在大致波腹位置205處形成的微波放射部102的電流403中，與傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向209的成分較多。因此，電流403的流動(dòng)方向與電場(chǎng)401的擴(kuò)展方向相同，因而從波導(dǎo)部201放射到加熱室103的微波在與傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向209上擴(kuò)展。
[0087]另一方面，在大致波節(jié)位置206處形成的微波放射部102的電流403中，傳輸方向207的成分較多。因此，從波導(dǎo)部201放射到加熱室103的微波成為在傳輸方向207上擴(kuò)展，而不在與傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向209上擴(kuò)展的狀態(tài)。
[0088]接著，圖5示出了在設(shè)有微波放射部102的位置處的、波導(dǎo)部201內(nèi)的駐波204的電場(chǎng)401的相位與從波導(dǎo)部201放射到加熱室103的微波的擴(kuò)展之間的關(guān)系。另外，圖5是通過(guò)電磁場(chǎng)分析求出的。
[0089]在圖5中，將駐波204的波節(jié)位置設(shè)為相位0°、180°、360°，將波腹位置設(shè)為90°和270°，從相位大約0°至大約180°每45°地通過(guò)電磁場(chǎng)分析求出從微波放射部102放射的微波的分布。另外，在本分析中通過(guò)改變從波導(dǎo)部201的末端部203到微波放射部102的中心的距離，在設(shè)置有微波放射部102的位置處，改變波導(dǎo)部201內(nèi)的駐波204的電場(chǎng)401的相位。另外，圖5中的λ g表不波導(dǎo)部201內(nèi)的管內(nèi)波長(zhǎng)。
[0090]如圖5的(b)所示，相位為大約O ° (圖4的(b)的大致波節(jié)位置206)的情況下，與上述原理說(shuō)明同樣地，具有傳輸方向207的擴(kuò)展。與此相對(duì)，通過(guò)使相位錯(cuò)開(kāi)約45° ( λ g/8)，微波的指向性沿逆時(shí)針?lè)较蛲埔?，在相位為大約90° (圖4的(b)的大致波腹位置205)的情況下，在與傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向209上具有微波的擴(kuò)展。這也與上述原理說(shuō)明一致。
[0091]如上所述，通過(guò)將微波放射部102設(shè)置于波導(dǎo)部201內(nèi)的大致波腹位置205，能夠使微波擴(kuò)展到比波導(dǎo)部201的寬度更外側(cè)的區(qū)域，能夠?qū)訜崾?03內(nèi)的被加熱物均勻加熱。
[0092]接著，以下記載圖5示出的分析結(jié)果的分析條件。在本分析中，使用圖3所示的矩形波導(dǎo)管301以TElO模式傳輸從作為微波產(chǎn)生部的磁控管產(chǎn)生的微波。
[0093]本分析中的矩形波導(dǎo)管301在電場(chǎng)方向208上的尺寸為30mm，在與傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向209上的尺寸為100mm，將用于分析的微波的頻率設(shè)為了 2.46GHz。
[0094]此外，使微波的擴(kuò)展方向改變90°所需的微波放射部102的移動(dòng)距離是管內(nèi)波長(zhǎng)的大約一半(大約λ g/2)，用于分析的微波的頻率為2.46GHz。因此，使微波的擴(kuò)展方向改變90°所需的微波放射部102的移動(dòng)距離為大約60mm。
[0095]此外，本分析中使用的微波放射部102的形狀構(gòu)成為:使2個(gè)狹縫在各狹縫的中央處正交，使各狹縫相對(duì)于傳輸方向207傾斜45°。
[0096]此外，微波放射部102的數(shù)量為I個(gè)，各狹縫的長(zhǎng)度為55mm，圖5的(b)的顯示數(shù)據(jù)是有效放射功率。
[0097]接著對(duì)波導(dǎo)部201內(nèi)的電場(chǎng)401的波節(jié)位置進(jìn)行說(shuō)明。在圖2所示的具有末端部203的波導(dǎo)部201內(nèi)傳輸微波的情況下，沿微波的傳輸方向207形成有駐波204。波導(dǎo)部201由末端部203封閉，因此末端部203處的振幅為O。在微波產(chǎn)生部202的供給側(cè)(輸出部)，如圖2的(b)所示成為表現(xiàn)出振幅最大值的自由端，因而能夠使用圖2的微波的傳輸方向207的長(zhǎng)度即c和表示駐波模式的自然數(shù)S，通過(guò)下式(I)簡(jiǎn)便地運(yùn)算得到波導(dǎo)部201內(nèi)產(chǎn)生的駐波204的波長(zhǎng)。
[0098][式I]
[0099]

【權(quán)利要求】
1.一種微波加熱裝置，其構(gòu)成為具有: 收納被加熱物的加熱室； 產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部； 傳輸微波的波導(dǎo)部；以及 向所述加熱室內(nèi)放射微波的微波放射部， 在與所述波導(dǎo)部的傳輸和電場(chǎng)方向成直角的方向上具有多個(gè)所述微波放射部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其中， 至少2個(gè)所述微波放射部的中心被配置于與所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)的大致波腹位置對(duì)應(yīng)的位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波加熱裝置，其中， 至少2個(gè)所述微波放射部的中心被配置于所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的電場(chǎng)的大致相同相位的位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的微波加熱裝置，其中， 至少2個(gè)所述微波放射部的中心以相對(duì)的方式被配置在關(guān)于所述波導(dǎo)部的平行于傳輸方向的中心軸對(duì)稱的位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱裝置，其中， 在所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心到所述波導(dǎo)部的末端部的距離為所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的管內(nèi)波長(zhǎng)的約1/4的奇數(shù)倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱裝置，其中， 在所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)具有至少I(mǎi)個(gè)阻抗調(diào)整用的匹配部， 在所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心到所述匹配部的距離為所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的管內(nèi)波長(zhǎng)的約1/4的奇數(shù)倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱裝置，其中， 在所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)具有至少I(mǎi)個(gè)阻抗調(diào)整用的匹配部， 在所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，在和所述匹配部與所述波導(dǎo)部的末端部之間對(duì)應(yīng)的位置處配置有至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱裝置，其中， 在所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)具有至少2個(gè)阻抗調(diào)整用的匹配部， 在所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，在與相鄰的所述匹配部之間對(duì)應(yīng)的位置處配置有至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱裝置，其中， 在所述波導(dǎo)部的傳輸方向上，至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部的中心到所述微波產(chǎn)生部的輸出部的距離為所述波導(dǎo)部?jī)?nèi)的管內(nèi)波長(zhǎng)的約1/2的整數(shù)倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的微波加熱裝置，其中， 至少I(mǎi)個(gè)所述微波放射部是放射圓偏振波的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H05B6/70GK104186024SQ201280058527
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】細(xì)川大介, 吉野浩二, 西村誠(chéng), 貞平匡史, 信江等隆, 大森義治 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社