JPH08124670A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターンテーブルを設けた高周波加熱装置にお
いて、部品配置上の都合で導波管を短くせざるを得ない
場合に、電波の放射量及び方向を制御し易くして、加熱
むらを少なくする高周波加熱装置を提供する。 【構成】 高周波エネルギーを発生する高周波発振器
と、この高周波発振器を加熱室３に連結する導波管２
と、加熱室３内に設けた被加熱物を回転自在に載置する
ターンテーブルと、導波管２と加熱室３の結合部に２個
のスロット６、７を設け、この２個のスロット６、７を
両者共に導波管２先端から管内波長の１／４の位置を通
り、かつ導波管軸２ａに対してほぼ平行になるように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、食品等を高周波加熱す
る際の加熱むらを低減した高周波加熱装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な高周波加熱装置において
は、図７に示すごとく、高周波発振器と加熱室３とを連
結する導波管２を設け、導波管２内に突出した高周波発
振器の出力アンテナ１ａと導波管２先端との間に１開口
１１（高周波放射口）を設けていたが、放射パターンが
限定されて加熱むらが生じやすかった。

【０００３】高周波加熱装置の加熱むらを解消する手段
として、図８に示す例えば特公昭６４−８９１６号公報
のごとく、高周波発振器と加熱室３とを連結する導波管
２を設け、導波管２内に突出した高周波発振器の出力ア
ンテナ１ａと導波管２先端との間に２個のスロット６、
７（高周波放射口）を設け、これらスロット６、７およ
びスロット間の仕切部の合計寸法を使用波長（自由空間
波長）の１／２〜５／４に調整するというものが提案さ
れている。発振周波数が２４５０ＭＨｚでは、上記合計
寸法が６１〜１５３ｍｍである。上記スロットと効率よ
く結合する磁界最大位置（導波管軸に直角方向）が導波
管先端及びこの先端から管内波長の１／２にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の改良例で
は、部品配置上の都合で導波管２を短くせざるを得ない
場合には、２個のスロットのうち一方が磁界最大位置か
ら外れて電波放射制御作用が弱まり、かつ寸法調整範囲
が小さくなるため、加熱むら低減が困難となることが多
々ある。導波管の幅が８５ｍｍであるから、周波数が２
４５０ＭＨｚであれば、管内波長λｇの１／２は８８ｍ
ｍであり、出力アンテナ１ａと導波管２先端との間にス
ロット６、７を設けた場合、寸法的に２つのスロット共
に磁界Ｈｘ最大位置に設けるのは困難である。したがっ
て、従来例では長い導波管を必要とする。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためになされたもので、加熱室内に設けた被加
熱物を回転自在に載置するターンテーブルを備え、導波
管と加熱室の結合部に２個のスロットを設け、この２個
のスロットを両者共に導波管先端から管内波長の１／４
の位置を通り、かつ導波管軸に対してほぼ平行になるよ
うに形成した高周波加熱装置である。

【０００７】さらに２個のスロットはそれぞれ異なる形
状もしくは寸法とした高周波加熱装置としてもよい。

【０００８】

【作用】本発明では、上述のように２個のスロットの形
状及び位置を設定することにより、導波管先端から管内
波長の１／４の位置に存在する導波管軸に平行な磁界成
分の最大位置を通る２個のスロットが形成され、磁界成
分に直交する壁面電流を直角に切る割合が多くなり、導
波管が短い場合でも２個のスロットが共に磁界成分との
結合が強くなり、２個のスロットの両者共に電波の放射
量及び方向の制御を容易に行う作用がある。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図６により説明す
る。

【００１０】図１は本発明の一実施例を示す高周波加熱
装置の要部断面図である。図１において、１は高周波エ
ネルギーを発生する高周波発振器で、１ａはこの高周波
発振器１の出力アンテナで、導波管２内に突出してい
る。導波管２を加熱室３の側壁に設け、高周波発振器１
の高周波エネルギーを導波管２を介して加熱室３内に照
射するようになっている。４はガラスコップ等の容器５
に入れた牛乳等の被加熱物である。８は被加熱物４を回
転自在に載置するためのターンテーブルである。９はタ
ーンテーブル８を回転駆動する駆動テーブルである。

【００１１】図２は図１の矢印１０方向から見た導波管
２と加熱室３との結合部を示す正面図である。図２にお
いて、この導波管２と加熱室３との結合部に２個のスロ
ット６、７を設け、これら２個のスロット６、７の両者
共に導波管２先端から管内波長λｇの１／４の位置を通
り、かつ導波管軸２ａに対してほぼ平行になるようにし
ている。導波管２内のＸ方向及びＺ方向の磁界Ｈｘ、Ｈ
ｚの最大位置は導波管２先端から、それぞれλｇ／２、
λｇ／４である。

【００１２】したがって導波管２と加熱室３との結合部
のような位置に２個のスロット６、７を設けると、これ
ら２個のスロット６、７が共に導波管２先端から管内波
長λｇ／４の位置に存在する導波管軸２ａに平行な磁界
成分Ｈｚの最大位置を通ることになり、かつ２個のスロ
ット６、７が導波管軸２ａに対してほぼ平行であるた
め、磁界成分Ｈｚに直交する壁面電流を直角に切る割合
が多くなり、導波管２が短い場合でも２個のスロット
６、７が共に磁界成分Ｈｚとの結合が強くなるので、電
波の放射量及び方向の制御を容易に行える。したがって
加熱むら低減効果も容易に大きくできることになる。

【００１３】図３はＦＤ−ＴＤ法による数値解析例に使
用した図２におけるスロットの具体的な形状、位置及び
寸法を示す正面図である。スロット６、７の寸法の目安
として、発信周波数が２４５０ＭＨｚ、高周波出力が５
００Ｗ〜１０００Ｗの場合、スロット６、７の幅Ｗ１、
Ｗ２は１０〜４０ｍｍ程度で、長さＬは自由空間波長１
２２ｍｍの１／２より若干大きめにする。また、出力ア
ンテナ１ａ付近は電磁界が乱れているので、スロット
６、７は出力アンテナ１ａから若干離して設ける必要が
ある。

【００１４】以上の点を考慮して、その他の主要寸法を
図３のようにした高周波加熱装置において、縦方向の加
熱むら低減効果をＦＤ−ＴＤ（有限差分時間領域）法に
より計算した結果を図４に示す。計算条件は下記の通り
である。

【００１５】 被加熱物 ：比誘電率εｒ’＝６８．５ （２０℃の牛乳） 誘電正接ｔａｎδ＝０．１０９ 高さ×直径＝９０×５０ｍｍ ターンテーブル ：比誘電率εｒ’＝４．４ 誘電正接ｔａｎδ＝０．０２ 駆動テーブル ：完全導体 容器 ：無損失 加熱室周壁 ：完全導体 図４は高周波加熱装置において牛乳を被加熱物とした場
合の縦方向の加熱むら解析結果を示す特性図であり、牛
乳内の対流を無視した場合の電界の２乗に比例する温度
上昇の高さ方向の変化を示す。温度上昇比率は、高さ方
向を１８の層に分割し、各層の平均温度上昇を求め、最
下段層の温度上昇を１．０とした場合の各層の比率を示
したものである。

【００１６】図４において、Ａは本発明の一実施例に基
づいて図３のように導波管軸１ａに平行なスロット６、
７を設けた場合であり、Ｂは図８に示す従来技術例のよ
うに出力アンテナ１ａと導波管２の先端との間に２個の
スロット６、７を設けた場合であり、Ｃは図７に示す従
来の一般的な例のように１開口１１を設けた場合であ
る。牛乳のような液体の場合、実際の加熱では対流があ
るので、下部の加熱が強いほど上下差が少なくなる。し
たがって、図４より、本発明に基づくＡの場合が最も縦
方向の加熱むらが少なくなる。

【００１７】図５及び図６は本発明の他の実施例を施し
た高周波加熱装置のスロットの形状及び位置を示す正面
図である。

【００１８】図５はスロット６の幅Ｗ１とスロット７の
幅Ｗ２が異なる場合であり、図６はスロット６の長さＬ
１とスロット７の長さＬ２、もしくは両スリット６、７
の形状がが異なる場合である。図５及び図６の場合も図
２の場合と同様に、２個のスロット６、７が共に導波管
２先端から管内波長λｇ／４の位置に存在する導波管軸
２ａに平行な磁界成分Ｈｚの最大位置を通ることにな
り、かつ２個のスロット６、７が導波管軸２ａに対して
ほぼ平行であるため、磁界成分Ｈｚに直交する壁面電流
を直角に切る割合が多くなり、導波管２が短い場合でも
２個のスロット６、７が共に磁界成分Ｈｚとの結合が強
くなるので、電波の放射量及び方向の制御を容易に行え
る。したがって加熱むら低減効果も容易に大きくできる
ことになる。このような形状及び寸法は、加熱室３の寸
法、導波管２の取り付け位置等の異なる各々の高周波加
熱装置において、加熱むらが最も少なくなるように適宜
設定すべきものであることはいうまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上本発明によれば、加熱室内に設けた
被加熱物を回転自在に載置するターンテーブルを備え、
導波管と加熱室の結合部に２個のスロットを設け、この
２個のスロットの両者共導波管先端から管内波長の１／
４の位置を通り、かつ導波管軸に対してほぼ平行になる
ように形成したので、磁界成分Ｈｚに直交する壁面電流
を直角に切る割合が多くなり、導波管が短い場合でも２
個のスロットが共に磁界成分との結合が強くなり、電波
の放射量及び方向の制御を容易に行える。したがって加
熱むら低減効果も容易に大きくできる高周波加熱装置を
提供することができ、小形の導波管が使えるので経済的
波及効果が大である。またさらに２個のスロットはそれ
ぞれ異なる形状もしくは寸法としたものも同等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の要部
断面図である。

【図２】同高周波加熱装置の加熱室と導波管の結合部に
設けたスロットの形状及び位置を示す正面図である。

【図３】同高周波加熱装置のスロット配置におけるFD-T
D法による数値解析例に使用したスロットの形状、位置
及び寸法を示す正面図である。

【図４】本発明の一実施例及び従来の高周波加熱装置に
おいて牛乳を被加熱物とした場合の縦方向の加熱むら解
析結果を示す特性図である。

【図５】本発明の第２の実施例を施した高周波加熱装置
のスロットの形状及び位置を示す正面図である。

【図６】本発明の第３の実施例を施した高周波加熱装置
のスロットの形状及び位置を示す正面図である。

【図７】従来の一般的な高周波加熱装置の加熱室と導波
管の結合部に設けた１開口の形状及び位置を示す正面図
である。

【図８】従来の高周波加熱装置の加熱室と導波管の結合
部に設けた２個のスロットの形状及び位置を示す正面図
である。

【符号の説明】

１ 高周波発振器 ２ 導波管 ２a 導波管軸 ３ 加熱室 ３a 加熱室側壁中心線 ６、７ スロット ６ａ、６ｂ 辺 ８ ターンテーブル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波エネルギーを発生する高周波発振
   器（１）と、この高周波発振器（１）を加熱室（３）に
   連結する導波管（２）と、加熱室（３）内に設けた被加
   熱物（４）を回転自在に載置するターンテーブル（８）
   とを備えた高周波加熱装置において、導波管（２）と加
   熱室（３）の結合部に２個のスロット（６）、（７）を
   設け、この２個のスロット（６）、（７）を両者共に導
   波管（２）先端から管内波長の１／４の位置を通り、か
   つ導波管軸（２ａ）に対してほぼ平行になるように形成
   したことを特徴とする高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 前記２個のスロット（６）、（７）はそ
   れぞれ異なる形状とした請求項１記載の高周波加熱装
   置。
3. 【請求項３】 前記２個のスロット（６）及びスロット
   （７）はそれぞれ異なる寸法とした請求項１又は２記載
   の高周波加熱装置。