JPH08171986A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マグネトロンを複数用いる場合において、前述
の間欠発信方式に替わる、マグネトロン間の相互干渉が
小さくなる加熱装置を提供する 【構成】２組のマグネトロンを、それぞれの照射する直
線偏波を直交するように組合わせる方式（直交偏波照射
方式）とした。２個のマイクロ波照射部の偏波面が直交
する場合、これと接続するマグネトロンが同時に励振さ
れても、一方の照射部から照射されるマイクロ波の加熱
容器内部での反射波は、偏波面が直交する他方の照射部
に入射することはない。従って、この２組も上記と同様
に各マグネトロン単体が正常に動作するのであればその
まま同時に相互干渉すること無く動作させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を用いた加
熱装置に関し、特に複数のマイクロ波を用いた加熱装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波加熱装置においては、加熱さ
れる物体と空気との誘電率が一様でないため、物体に照
射されるマイクロ波は、容器内部で多重の反射が生じ、
何回かの再入射により物体に吸収される。複数個のマグ
ネトロンを用いて加熱する場合、それぞれの反射波によ
るマグネトロン間の相互干渉等の負荷変動によりマグネ
トロンのインピ−ダンスに不整合を生じる。このインピ
ーダンスの不整合が生ずると、マグネトロン自体は加熱
され、その出力効率は劣化してしまう。

【０００３】従来は、マグネトロンの出力部に負荷側か
ら反射する反射波を除去するためのアイソレ−タ−を取
り付けたり、マグネトロンが互いに干渉しないようマイ
クロ波照射部を容器ごとに分離して用いられていた。

【０００４】また、特にマグネトロンの個数が２個の場
合は、マグネトロンを駆動する半波整流された高電圧２
組の位相を９０°ずらすことで、つまり互いに重ならな
いように組み合わせる間欠発信方式で駆動することによ
り、マグネトロン間の相互干渉の影響を受けずに出力電
力を合成していた。

【０００５】２個のマグネトロンをこの間欠発振方式で
駆動する場合、２組の高電圧整流波形は重ならないた
め、一方のマグネトロンが発振している時には他方のマ
グネトロンは動作しない状態にある。このため、一方の
マグネトロンから照射されるマイクロ波が加熱容器内部
で反射して他方のマグネトロンに入射しても、この動作
していないマグネトロンには何ら影響を与えない。従っ
て、２個のマグネトロンにおいて各マグネトロンが単体
でインピ−ダンスの整合が取れ正常に出力するのであれ
ば、間欠発振方式でこの２個のマグネトロンをそのまま
相互干渉することなく正常に動作させていた。

【０００６】このような複数のマグネトロンを加熱装置
に適用する方式は、加熱装置の容量を大型化する際に必
要な技術となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のアイソ
レ−タを用いて複数のマグネトロンを使用する方法で
は、製品価格が高価になってしまう。

【０００８】また、マイクロ波照射部を容器ごと分離す
れば、全体構造が大きくなるとともに加熱むらが生じて
しまう。

【０００９】一方、半波整流された高電圧２組の位相を
９０°ずらした間欠発信方式では、マグネトロンの個数
が２個の場合は有効であるが、例えば４個の場合には適
用できない。半波整流でなく１／４波整流等を利用する
方法も考えられるが、照射されるマグネトロンの電力
（出力）を期待する値にするにはマグネトロンに供給す
る電力は大きくしなければならず、省電力化は図れな
い。

【００１０】本発明の第一の目的は、マグネトロンを複
数用いる場合において、前述の間欠発信方式に替わる、
マグネトロン間の相互干渉が小さくなる加熱装置を提供
することにある。

【００１１】また、本発明の第二の目的は、マグネトロ
ンを４個以上設ける場合の、構成の簡易な加熱装置を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、２組のマグネトロンを、それぞれの照射
する直線偏波を直交するように組合わせる方式（直交偏
波照射方式）とした。

【００１３】具体的には、被加熱物を配置する加熱室
と、前記加熱室に第一のマイクロ波を照射する第一のマ
イクロ波照射手段と、前記加熱室に第二のマイクロ波を
照射する第二のマイクロ波照射手段とから構成され、前
記第一のマイクロ波照射手段と前記第二のマイクロ波照
射手段は、前記第一のマイクロ波と前記第二のマイクロ
波のもつ直線偏波を直交させるよう照射した。

【００１４】さらに本発明は、４個のマグネトロンを駆
動する場合、従来から用いられている間欠発振方式（マ
グネトロンを駆動する半波整流さた２組の高電圧の位相
を９０°ずらし互いに重ならないようにを組み合わせる
方式）と、上記直交偏波照射方式との２方式をマグネト
ロンの駆動方法として併用した。つまり、同一の直線偏
波で照射する２個のマグネトロンを間欠発信で駆動し、
これと偏波を直交させてもう２個のマグネトロンを間欠
発信で駆動するものとした。

【００１５】具体的には、被加熱物を配置する加熱室
と、前記加熱室にマイクロ波を照射する複数のマイクロ
波照射手段とから構成され、前記複数のマイクロ波照射
手段は、第一の駆動電圧で照射する第一、第二のマイク
ロ波照射手段と、第二の駆動電圧で照射する第三、第四
のマイクロ波照射手段とを有し、かつ前記周期に従って
マイクロ波を照射する場合、それぞれのマイクロ波のも
つ直線偏波を直交させるよう照射した。

【００１６】また、この１ユニットの加熱容器を前後左
右に対称な構造とし、この４個の各マイクロ波照射部に
指向性をもたせ、相互の位置関係が同一となるような位
置に設置し９０°ごとに照射方向を変えて組み合わせる
こととした。

【００１７】

【作用】２個のマイクロ波照射部の偏波面が直交する場
合、これと接続するマグネトロンが同時に励振されて
も、一方の照射部から照射されるマイクロ波の加熱容器
内部での反射波は、偏波面が直交する他方の照射部に入
射することはない。従って、この２組も上記と同様に各
マグネトロン単体が正常に動作するのであればそのまま
同時に相互干渉すること無く動作させることができる。

【００１８】さらにこの間欠発振方式と直交偏波照射方
式の２方式を併用し、同一の直線偏波で照射する２個の
マグネトロンを間欠発振により相互干渉がないように駆
動し、これと偏波を直交するもう２個のマグネトロンも
間欠発振により相互干渉がないように駆動させた場合、
先の２個と後の２個のマグネトロンは偏波が直交するこ
ため、これら４組を同時に相互干渉すること無く動作さ
せることができる。また、前後左右に対称な構造の加熱
容器に相互の位置関係が同一となるような位置に同一の
指向性を有するこの４個のマイクロ波照射部を設置し、
９０°ごとに照射方向を変えて組み合わせた場合、マイ
クロ波照射部を回転させたような効果を期待することが
でき、加熱容器内部にむらが小さくなるようにマイクロ
波を照射することが可能となる。従来は、マイクロ波照
射部を回転させることで、加熱むらをなくしていたが、
マイクロ波の容器内の反射を考えると、マイクロ波が容
器の内壁に届くまでの距離は変化してしまい、マグネト
ロンのインピーダンスに不整合を生ずる。つまり、マイ
クロ波照射部を回転させると、マグネトロンのインピー
ダンスの不整合により、マグネトロン自体が加熱されて
しまう。

【００１９】しかし、本発明のように、容器内にマグネ
トロンを４つ設け、かつそれぞれのマグネトロンに指向
性を持たせて加熱むらをなくせば、マイクロ波が容器の
内壁に届くまでの距離は一定となり、従来のマグネトロ
ン自体が加熱されることはなくなる。また当然、マイク
ロ波照射部を回転させるモータは不要となる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２１】第１図は本発明の直交する直線偏波によ
り、２個のマグネトロンからのマイクロ波を照射する方
式のマイクロ波加熱装置の基本構成となる一実施例を示
すもので、第１図（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図であ
る。

【００２２】本加熱装置は、マグネトロン１ａ，１ｂ，
導波管２ａ，２ｂ，照射部（アンテナ）３ａ，３ｂ，電
源トランス４ａ，４ｂ，加熱容器５、等より構成され
る。

【００２３】電源トランス４ａ，４ｂは、マグネトロン
１ａ，１ｂを駆動し、励振されたマイクロ波は導波管２
ａ，２ｂを介して照射部（アンテナ）３ａ，３ｂより加
熱容器５内部に照射される。照射部（アンテナ）３ａ，
３ｂより照射される直線偏波の向き６ａ，６ｂを直交さ
せるため導波管２ａ，２ｂは加熱容器５上に直交して取
付けられている。なおマイクロ波は、第１図（ｂ）に示
すアンテナの向きに照射される。第１図（ａ）に示され
る矢印は、照射するマイクロ波のもつ成分が垂直成分
か、水平成分かを示している。、マグネトロン１ａ，１
ｂのそれぞれが垂直成分、水平成分を持つことで、２つ
のマグネトロンが同時に励振されても、照射部３ａから
照射されるマイクロ波の加熱容器内部での反射波は、偏
波面が直交する他方の照射部３ｂに入射することはな
い。つまり、直線偏波で照射するアンテナは、これと同
一偏波しか受信できないため、第１図に示すように２組
のマイクロ波照射部の偏波面を直交させた場合、これと
接続するマグネトロンを同時に励振させても、一方の照
射部から照射されるマイクロ波の加熱容器からの反射波
は他方の照射部に入射することはなく、２個の各マグネ
トロン単体が正常に動作するのであれば２個ともそのま
ま同時に相互干渉すること無く動作させることができ、
合成した出力を加熱容器内部に照射することができる。

【００２４】第２図に照射部の構成を示す。これは直線
偏波を照射する照射部（アンテナ）として、導波管にス
ロット設けた構造である。第２図（ａ）は、スロットが
１個設けられた場合の実施例であり、単に開口方向にマ
イクロ波を照射するものである。なお、１１ａはマグネ
トロン、３はスロット、７はマグネトロン１１ａから出
力されるマイクロ波である。

【００２５】第２図に示すスロットの幅ｔを、スロット
の長さｓより短くとると、そのスロット上には長さｓ方
向と直交する方向に電界が励振され、この方向に振動す
る直線偏波が照射される。これより図１に示すマイクロ
波の直線偏波を実現する。

【００２６】次に加熱装置に４個のマグネトロンを用い
る場合を説明する。本発明では、直交偏波照射方式と間
欠発振方式を組み合わせて４個のマグネトロンを駆動す
る。第３図（ａ）は本発明のマイクロ波加熱装置の平面
図、第３図（ｂ）は側面図、第３図（ｃ）は間欠発振方
式に用いる半波整流電源波形の組合せを示す。

【００２７】第３図に於いて、同一の直線偏波で照射す
る照射部（アンテナ）を３ａ，３ｃとし、これと直交す
る偏波で照射する照射部（アンテナ）を３ｂ，３ｄとす
る。この４個の照射部（アンテナ）に対し、同一の半波
整流波形で駆動する照射部（アンテナ）を３ａ，３ｂと
し、これと９０°位相の異なる半波整流波形で駆動する
照射部（アンテナ）を３ｃ，３ｄとする。

【００２８】３ａ，３ｂの組合せは、偏波が直交するた
め相互干渉せずに励振することができ、同様に３ｃ，３
ｄの組合せも相互干渉せずに励振することができる。そ
して、これら２組は間欠発振するため、全４個の照射部
（アンテナ）は相互干渉せずに励振することができ、合
成した出力を加熱容器内部に照射することができる。

【００２９】それぞれの照射部は、垂直成分のマイクロ
波を照射するか、水平成分のマイクロ波を照射するかを
予め設定されており、同一の半波整流波形で駆動する照
射部をどれにするかは、同時に照射されるマイクロ波が
同一成分（水平、垂直）でなければいずれの組み合わせ
でも良いこととなる。

【００３０】第４図は、本発明の直交偏波照射方式と間
欠発振方式を組み合わせて４個のマグネトロンを駆動す
る方式のマイクロ波加熱装置に於いて、４個の同一の指
向性を有するマイクロ波照射部を９０°ごとに照射方向
を変えて設置した一実施例を示す。この実施例では、マ
イクロ波照射部を回転させたような効果を期待すること
ができ、加熱容器内部にむらが小さくなるようにマイク
ロ波を照射することが可能となる。

【００３１】第２図（ｂ）に照射部に指向性を持たせる
ための一実施例を示す。

【００３２】第２図（ｂ）において、複数のスロットを
持たせることにより、マイクロ波は、各々のスロットに
励振され、指向性を持つこととなる。つまり、スロット
の個数及びスロットの間隔ｕを変えることによりスロッ
トからの照射方向を変えた。

【００３３】このように、容器内にマグネトロンを４つ
設け、かつそれぞれのマグネトロンに指向性を持たせて
加熱むらをなくせば、マイクロ波が容器の内壁に届くま
での距離は一定となり、従来のマイクロ波照射部を回転
させると、マグネトロンのインピーダンスの不整合によ
り、マグネトロン自体が加熱されることはない。また当
然、マイクロ波照射部を回転させるモータは不要とな
る。

【００３４】第５図は、加熱装置をさらに大型化する場
合の一実施例である。この加熱装置では、本発明の直交
偏波照射方式と間欠発振方式を組み合わせて４個のマグ
ネトロンを１単位として駆動するものとし、全体のマグ
ネトロンをこの４個の倍数に分け、４個ごとに金網製の
間仕切り（パンチングプレ−ト）により区切った一実施
例をしめす。これにより、各間仕切り内部は、マグネト
ロンどうし相互干渉せずに励振されるので、間仕切りに
より各ユニットどうし干渉を防止することができ全体と
して合成された出力で照射することができる。なお金網
製の間仕切り（パンチングプレ−ト）は、マイクロ波は
遮蔽するが、加熱の際に発生する水蒸気等はユニット間
を移動することができ、加熱させる（熱の循環等）に問
題のない構成である。

【００３５】なお、これまでの説明でマイクロ波の照射
手段として、マグネトロンを主に説明してきたが、本発
明はこれに限定されるものではない。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マグネト
ロンを複数用いる場合において、マグネトロン間の相互
干渉が小さくなる加熱装置を提供できる。

【００３７】また、マグネトロンを４個以上設ける場合
の、間欠発振方式と直交偏波照射方式の２方式を併用し
た簡易な構成の加熱装置を提供できる。これによりマグ
ネトロンを４個以上配置することも可能なので、加熱装
置の大型化に対応することができる。また、マグネトロ
ン間に相互干渉がないため、各マグネトロン単体のイン
ピ−ダンスの整合をとり正常に出力するようにすればそ
のまま４個の主力を合成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の直交する直線偏波を用いたマイ
クロ波加熱装置の平面図 （ｂ）本発明の直交する直線偏波を用いたマイクロ波加
熱装置の側面図

【図２】（ａ）マイクロ波照射部の一実施例 （ｂ）マイクロ波照射部の一実施例

【図３】（ａ）本発明の直交偏波照射方式と間欠発振方
式を組合せたマイクロ波加熱装置の平面図 （ｂ）本発明の直交偏波照射方式と間欠発振方式を組合
せたマイクロ波加熱装置の側面図 （ｃ）間欠発振方式に用いる半波整流電圧波形図

【図４】マイクロ波照射部に指向性を持たせた場合の一
実施例

【図５】マイクロ波加熱装置に間仕切りを設けた一実施
例

【符号の説明】 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１１ａ … マグネトロン ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ … 導波管 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ … マイクロ波照射
部 ４ｂ，４ｃ … 電源トランス ５ … 加熱容器 ６ … スロット ７ … 偏波の励振方向 ８ … マイクロ波照射部の照射方向 ９ … 加熱容器内部間仕切り

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱物を配置する加熱室と、前記加熱室
   に第一のマイクロ波を照射する第一のマイクロ波照射手
   段と、前記加熱室に第二のマイクロ波を照射する第二の
   マイクロ波照射手段とから構成され、前記第一のマイク
   ロ波照射手段と前記第二のマイクロ波照射手段は、前記
   第一のマイクロ波と前記第二のマイクロ波のもつ直線偏
   波を直交させるよう照射することを特徴とするマイクロ
   波加熱装置。
2. 【請求項２】前記マイクロ波照射手段は、マグネトロン
   と、マイクロ波を前記加熱室に照射するマイクロ波照射
   部を含む導波管とから構成され、前記導波管に給電する
   ことで前記直線偏波を発生させることを特徴とする請求
   項１記載のマイクロ波加熱装置。
3. 【請求項３】前記マイクロ波照射部は、前記導波管に設
   けられた照射用開口部であることを特徴とする請求項２
   記載のマイクロ波加熱装置。
4. 【請求項４】被加熱物を配置する加熱室と、前記加熱室
   にマイクロ波を照射する複数のマイクロ波照射手段とか
   ら構成され、前記複数のマイクロ波照射手段は、第一の
   駆動電圧で照射する第一、第二のマイクロ波照射手段
   と、第二の駆動電圧で照射する第三、第四のマイクロ波
   照射手段とを有し、かつ前記駆動電圧に従ってマイクロ
   波を照射する場合、それぞれのマイクロ波のもつ直線偏
   波を直交させるよう照射することを特徴とするマイクロ
   波加熱装置。
5. 【請求項５】前記マイクロ波照射手段は、同一の直線偏
   波で照射する２つのマグネトロンと、これと直交する直
   線偏波で照射する２つのマグネトロンとで構成され、か
   つ前記第一、第二の駆動電圧は、２組の半波整流波形の
   組合せにより発生させることを特徴とする請求項４記載
   のマイクロ波加熱装置。
6. 【請求項６】前記複数のマイクロ波照射手段は、照射す
   るマイクロ波に指向性を持たせたことを特徴とする請求
   項４および５記載のマイクロ波加熱装置。
7. 【請求項７】前記４つのマイクロ波照射手段を１単位の
   ユニットとし、マイクロ波を遮蔽する仕切りを取り付け
   ることで前記ユニットを複数設けたことを特徴とする請
   求項４、５及び６記載のマイクロ波加熱装置。