JPH0395892A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロ波加熱と石英管等の誘電体の管状ヒー
ターによる複数の加熱機能を備えた高周波加熱装置に関
するものである。

従来の技術 従来より高周波加熱装置においては、加熱室内から誘電
体の管状ヒーターを加熱室外に貫通させる場合には、そ
の貫通部に空胴型のチョーク減衰器を設けたシ、筐たは
電波を遮蔽するための小さな遮蔽室を加熱室外に設ける
必要があり、その構造は複雑なものであう、課題も多か
った。

以下第１２図，第１３図，第１４図とともに従来例につ
いて説明する。

第１２図，第１３図に示すように加熱室１の前面にはド
ア−２が開閉自在に設けられている。マグネトロン３か
ら発振した電波は導波管４を介して加熱室１の内部に照
射され、被加熱物５を電波加熱する構戒である。加熱室
１の両側面には空胴型チョーク減衰器６，７を設け、石
英ガラス等の耐熱性誘電体で構或したパイプ８を上記チ
ョーク減衰器６，７に貫通させ、かつ、加熱室１をも貫
通して設ける。パイプ８には電熱線９を内蔵し、引出し
線１０．１１を加熱室１の両側面に引出し、通電を行う
。

第１４図は従来例での高周波加熱装置のチョーク減衰器
の部分を拡大した断面図である。１４はバイプ８を支持
する碍子であシ、チョーク減衰器は内周１２と外周１３
から構或され、前記内周１２と外周１３によって構或さ
れる空胴の寸法Ｘを使用電波の波長λの４分の１の奇数
倍として、高周波的に内周１２と引出し線１０とバイプ
８を導通状態とし、パイプ８と引出し線１０を通じて電
波が外部に誘導されることを防止し、電波漏洩を防止す
る。

第１５図，第１６図はパイプ８に使われる誘電体パイプ
の誘電率εと誘電損失角δの温度による変化を示したも
のである。

このデータよシパイプ８は温度上昇に伴い誘電率ｅと誘
電体損失角ｔａｎδは温度が上昇すると大きく変化する
。マイクロ波加熱の発熱量はこれら誘電率εと誘電体損
失角δの掛けた値に比例するため、マイクロ波加熱によ
る誘電体損失が高温になると急増することが判る。

そのため、加熱室１内に被加熱物５がないいわゆる無負
荷状態や微量の被加熱物しかない場合には、この高温と
なった誘電損失が増加した管状ヒ一ターにマイクロ波の
エネルギーが集中することになる。

マイクロ波エネルギーは加熱室内では完全に均一でない
ので、そのエネルギー分布の強い部分に相対する管状ヒ
ーターの部分か重点的に加熱されることになり、この加
熱による管状ヒーターの誘電率Ｃおよび誘電対損失角ｔ
ａｎδがさらに増大して、益々この部分の加熱が加速さ
れるので、ついにはこの部分が赤熱し、溶けて変形，破
壊に至るということがあった。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この構戒において社、バイプ８の加熱室
１に於ける貫通部分に空胴型のチヲーク減衰器６，７を
設ける必要があう、形状が複雑であシ、コストアップと
なるとともにパイプ８内の電熱線９の放熱長が短くなる
という問題があう、貫通孔が設けられている加熱室壁か
らある一定の距離でヒーターの誘電体管部分でのマイク
ロ波による加熱が極めて強く発生する。

そこで、出願人は加熱室内へのチョーク減衰器を突出し
て設けない構戒を検討していたところ、ヒーターの誘電
体管部分に高周波電波を照射した時の誘電体管の誘電体
損失による発熱状態を放射温度計などで観測すると、マ
イクロ波によシ加熱されて他に比べて高温となる箇所が
みられるなどの課題が発生した。

！た、電熱線９に通電していた直後にマイクロ波加熱を
行うと、パイプ８自体が電熱線９により加熱された熱で
誘電体損失が大き４くなっているために、マイクロ波の
加熱によシ局部的に異常加熱され、パイプ白が溶けたシ
損傷を起こし、１た、電熱線９が異常加熱に伴い断線す
るなどの課題があった。

そごで、本発明は簡単な構或で誘電体が加熱室外へ貫通
している部分にかける電波分布を均一化することにより
、電波加熱による誘電体の異常加熱を防止する高周波加
熱装置を提供することを第１の目的とする。

１た第２の目的は誘電体が貫通している加熱室壁部分で
の電波漏洩量を少なく抑える高周波加熱？置を提供する
ことにある。

第３の目的は誘電体の管状ヒーターの全長部分にｐいて
電波分布を均一化し、電波加熱による誘電体の異常加熱
を防止する高周波加熱装置を提供することにある。

第４の目的は誘電体が貫通している加熱室壁部分での電
波漏洩量を少なく抑える高周波加熱装置を提供すること
にある。

第５の目的は誘電体が加熱室壁を貫通する部分での電波
分布を均一化することをよｉ）積極的に実施し、電波加
熱による誘電体の異常加熱を防止する高周波加熱装置を
提供することにある。

ｌた第６の目的は電波が入ｂ込んでくる側で電波能動手
段によシ電波を先に均一化し、誘電体の異常な加熱を防
止すると共に被加熱物の出し入れ時に直接被加熱物が誘
電体の管状ヒーターに接触するときの衝撃を緩和する高
周波加熱装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 そこで前記第１の目的を■達戒するために本発明は、加
熱室にマイクロ波を供給する手段と、誘電体の管状ヒー
ターとこれを収容するヒーター収容部と電波能動手段を
備え、ヒーター収容部の壁面はマイクロ波の反射材料で
構或させ、かつ加熱室の一壁面に設け、誘電体の管状ヒ
ーターがマイクロ波にさらされる構或であり、誘電体の
管状ヒーターはヒーター収容部の両端壁部に貫通孔を設
けて貫通し、電波能動手段は誘電体の管状ヒーターの近
傍でかつヒーター収容部の両端壁部の少なくとも一方に
電気的に同電位になるように配設するものである。

筐た第２の目的を達或するために電波能動手段としては
金属棒を用い、この金属棒の長さを加熱室内に供給する
電波の波長λに対して略λ／４とするものである。

第３の目的を達或するために電波能動手段としての金属
棒をヒーター収容部の両端壁部の双方に連続して誘電体
の管状ヒーターと平行に設けるもｌνｒ ら電波能動手段である金属棒筐での距離を、λ／４＃ａ
２するものである。

第６の目的を達戒するために電波能動手段をヒーター収
納部の両端壁部の少なくとも一方に複数個設けるもので
ある。

誉た第６の目的を達或するために電波能動手段はヒータ
ー収容部の加熱室側でかつ誘電体の管状ヒーターはヒー
ター収容部を形或する．マイクロ波の反射壁部と電波能
動手段の間に設けるものである。

作　　用 本発明の高周波加熱装置は、加熱室にマイクロ波を供給
する手段と、誘電体の管状ヒーターとこれを収容するヒ
ーター収容部と電波能動手段を備え、ヒーター収容部の
壁面はマイクロ波の反射材料で構戒させ、かつ加熱室の
一壁面に設け、誘電体の管状ヒーターがマイクロ波にさ
らされる構戒であり、誘電体の管状ヒーターはヒーター
収容部の両端壁部に貫通孔を設けて貫通し、電波能動手
段は誘電体の管状ヒーターの近傍でかつヒータ〜収容部
の両端壁部の少なくとも一方に電気的に同電位になるよ
うに配設するもので、誘電体が加熱室外へ貫通している
部分にネ・ける電波分布を均一化することにより、電波
加熱による誘電体の異常加熱を防止する。

筐た電波能動手段としては金属棒を用い、この金属棒の
長さを加熱室内に供給する電波の波長Ａに対してλ／４
とすることで、誘電体が貫通している加熱室壁部分での
電波漏洩量を少なく抑えることができる。

電波能動手段としての金属棒をヒーター収容部の両端壁
部の双方に連続して誘電体の管状ヒーターと平行に設け
ることによシ、誘電体の管状ヒーターの全長部分におい
て電波分布を均一化し、電が貫通している加熱室壁部分
での電波漏洩量を少なく抑えることができる。

電波能動手段をヒーター収容部の両端壁部の少なぐとも
一方に複数個設けることにより、誘電体が加熱室壁を貫
通する部分での電波分布を均一化することをよジ積極的
に実施し、電波加熱による誘電体の異常加熱を防止する
。

１た電波能動手段はヒーター収容部の加熱室側でかつ誘
電体の管状ヒーターはヒーター収容部を形或するマイク
ロ波の反射壁部と電波能動手段の間に設けることで、被
加熱物の出し入れ時に直接被加熱物が誘電体の管状ヒー
ターに接触するときの衝撃を緩和することにもなる。

実施例 以下、本発明の一実施例における高周波加熱装置につい
て図面と共に説明する。

第２図は本発明の高周波加熱装置を示す外観斜視図であ
る。

第１図に示すように加熱室１６にマグネトロン１７から
発振した電波は導波管１８を介して加熱室１６の内部に
照射され、被加熱物１９を高周波電波によｂ誘電加熱を
する構成である。加熱室１６の両側面には石英ガラス等
の耐熱性誘電体で構成したパイプ２ｏを上記加熱室１６
に貫通させる第一の貫通孔２１，第二の貫通孔２２を設
ける。パイプ２）には電熱線２５を内蔵し、第一の引き
出し線２３，第二の引き出し線２４を加熱室１６０両側
面に引出し、通電をすることによシ電熱加熱を行うこと
が出来る構成である。

第３図は第１図の要部詳細図であう，２８はパイプ２ｏ
を支持する碍子であシ、耐熱性誘電体で構或したパイプ
２ｏの第一の貫通孔２１への貫通方向と平行に設けた第
一の金属棒２６の長さＬは、加熱室１ｅ内に照射する電
波の波長をλとしたとき、Ｌ≧λ／４とすることにより
、パイプ２），！熱線２５かよび第一の引き出し線２３
の部分ての１ｉ（１” ＾λ／４とすることによう、パイプ２），電熱線２５釦
よび第一の引き出し線２３０部分に釦ける電波電界での
電圧分布がほとんど零にすることができ、第一の貫通孔
２１から加熱室１６外への電波漏洩量も最少とすること
ができる。

本実施例では、空胴型のチョーク減衰器のような複雑な
構或を必要とせず、簡単な構成で電波シールの構或を実
現することができ、加熱室１６内でのパイプ２）を遮蔽
する部分がなくなるため、電熱線２６の有効長さが長く
とることができ、電熱線２５の単位長さ当たりの電力数
が低くできるため、電熱線２５の耐用年数が長くなると
いう効果が得られる。

１た、電熱線２５に通電した直後のパイプ２ｏは高温と
なり誘電損失が大きくなっている。このような状態で高
周波加熱を行った場合でも、パイプ２ｏに対する電界が
均一であシかつ集中しないため、パイプ２ｏの局部加熱
や溶けが起こらない。

第一の金属棒２６とパイプ２）１での距離がほぼλ／４
の距離で効果があることについては、実際の実験結，果
から第８図かよび第９図に示すように第一の金属棒２ｅ
と電波漏洩量の関係をグラフ化すると、λ／４ユＡ＋Ｂ
といった式で表される距離に相当している。また、第一
の金属棒２６の長さについてはλ／４の奇数倍にすれば
効果を得られることがわかる。

筐た、第４図は上記加熱装置の横断面図であう、第１図
〜第３図では判゛シ難いがパイプ２）訃よび第一の金属
棒２６は加熱室１６を構戒する加熱室天井壁面３１に設
けたヒーター収容部３０の部分に納１っており、このヒ
ーター収容部３ｏの部分の詳細図が第５図である。

前記ヒーター収容部３０を構或する壁面３２は電熱線２
５から輻射される熱線が効率よく被加熱物１９に照射さ
れるように放物曲面になっておシ、この放物曲面の焦点
付近にパイプ２）が配置されている。

このため、加熱室１６内に照射された電波自身も前記ヒ
ーター収容部ａｏ内では放物曲面の焦点近傍に設けられ
たバイブ２）に集ｌる傾向があるが、本発明に示す第一
の金属棒２６を設けることによシ、ヒーター収容部３０
内に入ってくる電波に対しては第一の金属棒２６のある
側からの電波が抑制されるため、放物曲面の焦点部の電
界集中も緩和することが出来る。

筐た、第６図，第７図は他のヒーター収容部の実施例で
あう，ヒーター収容部を構或するヒーター収容部壁面を
近似的に放物曲面にして、同様の効果を得ようとしたも
のであるが、これらについても金属棒３５，３８を設け
ることによｂ上記と同様にパイプ３４．３７部分での電
界の集中を防止する効果を得ることが出来る。

第１０図は本発明の他の一実施例であｂ，第１図および
第３図で説明した実施例での第一の金属棒２ｅを延伸さ
せた実施例で、パイプ４０と平行に加熱室４１の側壁面
から対面の側壁面まで一本の金属棒３９で構戒すること
によ９、誘電体のパイプ４０上での電界分布を全体に均
一とする構或となっている。このためバイプ４０上での
局部加熱や放電事故が防止することができる。１た、金
属棒３９を第１０図に示すようにパイプ４ｏの直径の水
平高さよシ下で固着することで、被加熱物４２の出し入
れの際のバイブ４ｏに直接被加熱物４２が触れることが
ないので、パイプ４ｏの破損を防止できる。１た、！熱
線４３に通電した直後のバイプ４０は高温となシ誘電損
失が大きくなっているような状態で高周波加熱を行って
も、パイプ４０に対する電界が均一であるため、パイプ
４０の局部加熱や溶けが起こらない。

第１１図は本発明の他の一実施例で、加熱室４８の天井
部に設けたヒーター収容部４９内には石英ガラス等の耐
熱性誘電体で構成したパイプ５０．５１を設け、パイプ
内には電熱線を設けておＤ、筐た、ヒーター収容部４９
内でパイプ５０，５１よシも下部に金属棒５３．５４を
設けた実施例である。このようにヒーター収容部４９内
にパイプと金属棒が一対になって複数対あるような構或
においてもパイプ５０．５１部分での電界集中を緩和す
ることができ、１た、パイプ５０．５１の貫通孔部５４
，５５の部分における電波電界での電圧分布がほとんど
零になるので、貫通孔部５４，５６からの電波漏洩量も
最少とすることができる。

以上のように本実施例においては、以下の効果が得られ
る。

誘電体の加熱室の貫通部において、誘電体の貫通方向に
平行な金属棒の長さを電波の略λ／４とすることで誘電
体に加わる電波による電界がほぼ均一に分布し、さらに
誘電体の貫通孔から金属棒１での距離をほぼλ／４とす
ることで電波の電界による電圧分布を零に近づけること
ができ、誘電体の貫通部からの電波漏洩をほとんど無〈
することができ、非常に簡単な構戒にて電波漏洩防止と
いう目的を実現することができる。

誘電体に加わる電波による電界がほぼ均一な分布となる
ため、誘電体の電波による局部的な加熱や放電事故が防
止でき、誘電体自体の電界集中による溶けを防止できる
とともに誘電体の内部に設けたＸ熟ａの電界集中による
断線も防止することができる。

非常に簡単な構或であるために電波漏洩防止のための金
属棒の位置決め作業や固着させる作業も簡単となシ、こ
れらの作業にかかる時間や手間が少な〈なシ生産性の高
い高周波加熱装置を提供することができる。

誘電体ｐよび電熱線に加わる電界が均一かつ電圧分布が
ほとんど零となるため、誘電体かよび電熱線の高周波吸
収が少なくなう、誘電体および電熱線の経年変化を抑え
ることができ耐用年数の長い安定した高周波加熱装置を
供給することができる。

誘電体の高周波吸収が少なくなることにより、被加熱物
への高周波吸収率が向上するため、さらに高周波加熱調
理での時間が短縮できる。

発明の効果 以上のように請求前記誘電体の高周波加熱装置に釦いて
は、以下の効果が得られる。

管状ヒーターの加熱室内への熱放射効率を抑えることな
くかつ、誘電体の管状ヒーターに加わる電波は電波能動
手段によシ、誘電体の局部的な異常加熱や電波による放
電事故が防止できるので、管状ヒーターが変形したシ破
壊してし筐うという故障を防止することができる。

！た請求項２記載の高周波加熱装置にかいては、電波能
動手段の長さを略λ／４とすることによって誘電体の加
熱室の貫通部にふ・ける電波漏洩量を更に効果的に少な
く抑えることができる。

請求項３記載の高周波加熱装置にかいては、電波能動手
段としての金属棒をヒーター収容部の両端壁部の双方に
連続して誘電体の管状ヒーターと平行に設けることによ
り、誘電体の管状ヒーターの全長部分に釦いて電波分布
を均一化し、電波加熱による誘電体の異常加熱を防止す
る。

通している加熱室壁部分での電波漏洩量を更に少な〈抑
えることができる。

請求項５記載の高周波加熱装置にかいては、電波能動手
段をヒーター収容部の両端壁部の少なくとも一方に複数
個設けることによ９、誘電体が加熱室壁を貫通する部分
での電波分布を均一化することをよう積極的に実施し、
電波加熱による誘電体の異常加熱を防止する。

１た請求項６記載の高周波加熱装置においては、電波能
動手段はヒーター収容部の加熱室側でかつ誘電体の管状
ヒーターはヒーター収容部を形或するマイクロ波の反射
壁部と電波能動手段の間に設けることで、被加熱物の出
し入れ時に直接被加熱物が誘電体の管状ヒーターに接触
するときの衝撃を緩和することにもなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における高周波加熱装置の断
面図、第２図は同装置の外観斜視図、第３図は同要部断
面図、第４図は同装置の断面図、第５図は同要部断面図
、第６図むよび第７図は第６図に相当する他の実施例の
要部断面図、第８図は金属棒の長さと貫通孔部からの電
波漏洩量の特性図、第９図は誘電体から金属棒筐での距
離と貫通孔部からの電波漏洩量の特性図、第１０図は本
発明の他の一実施例にかける高周波加熱装置の要部断面
図、第１１図は同装置の要部外観斜視図、第１２図は従
来の高周波加熱装置の斜視図、第１３図は同装置の断面
図、第１４図は同装置の空胴型のチｊ−ク減衰器の断面
図、第１６図訣よび第１６図は誘電体パイプの誘電率ε
と誘電損失角δの温度による変化特性図である。 ２）・・・・・・誘電体パイプ、２１・・・・・・第一
の貫通孔、２２・・・・・・第二の貫通孔、２３・・・
・・・第一の引き出し線、２４・・・・・・第二の引き
出し線、２６・・・・・・電熱線、２６・・・・・・第
一の金属棒、２７・・・・・・第二の金属棒。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加熱物を収容する加熱室と、前記加熱室にマイ
   クロ波を供給するマイクロ波発振器と、誘電体材料より
   なり内部に電熱線を有する管状ヒーターと、前記加熱室
   の一部に設けられかつこの加熱室内のマイクロ波が侵入
   自在に設けられ前記管状ヒーターを収容するヒーター収
   容部と、マイクロ波非透過性材料よりなる電波能動手段
   とを備え、前記管状ヒーターはヒーター収容部の壁面部
   に貫通孔を設けて貫通し、かつ前記電波能動手段はこの
   管状ヒーターの貫通孔の少なくとも一方の近傍でこのヒ
   ーター収容部と電機的に同電位になるように配設した高
   周波加熱装置。
2. （２）電波能動手段は金属棒からなり、その長さは使用
   するマイクロ波の波長λの略λ／４である請求項１記載
   の高周波加熱装置。
3. （３）電波能動手段がヒーター収容部の両端壁部の両端
   壁部の双方に連続して誘電体の管状ヒーターと平行に設
   けた請求項１記載の高周波加熱装置。
4. （４）電波能動手段は誘電体の管状ヒーターの管壁面よ
   り使用するマイクロ波の波長λのほぼλ／４の距離に配
   し、前記誘電体の管状ヒーターとは離して設けた請求項
   １記載の高周波加熱装置。
5. （５）電波能動手段をヒーター収容部の両端壁部の少な
   くとも一方に複数個設けた請求項１記載の高周波加熱装
   置。
6. （６）電波能動手段はヒーター収容部の加熱室側で、か
   つ誘電体の管状ヒーターはヒーター収容部を形成するマ
   イクロ波の反射壁部と電波能動手段の間に設けた請求項
   １記載の高周波加熱装置。