JPH1154258A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱室に少量の被加熱物を収納した時に高効
率な加熱をできるようにする。 【解決手段】 そのため、加熱室１を金属製の網状体５
と回転受皿４を支持する支持台10で囲う小空間12を形成
し、その小空間に被加熱物を収納する。金属製の網状体
には複数個の直角平行線路17、18、19を形成し、支持台
にはスロットアンテナ22を形成し、その直角平行線路お
よびスロットアンテナからマイクロ波を２次放射させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱室内に収納さ
れる食品を加熱調理するマイクロ波加熱装置に関し、特
に加熱室の一部を金属体で囲った小空間に被加熱物を収
納し、その小空間を形成する一方の金属体に設けた直角
平行線路と、他方の金属体に設けたスロットアンテナを
用いてマイクロ波の集中化を行い、被加熱物を効率よく
加熱調理する機能を備えていものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱室の一部を金属体で囲った小
空間に被加熱物を収納し、被加熱物を加熱制御するマイ
クロ波加熱装置には、特公昭５６−１０８０２９（以
下、従来例Ａという）や特公昭５２−１３００４２（以
下、従来例Ｂという）がある。

【０００３】従来例Ａは、加熱室にスリットを有する電
波遮蔽体（金属体で囲った小空間）を設け、その電波遮
蔽体の中に被加熱物を収納し、そのスリットを通過する
マイクロ波で被加熱物の加熱を行っていた。すなわち、
スリットを通過する段階でマイクロ波出力を低出力化さ
せ、一部のマイクロ波を集中化させて冷凍食品等の被加
熱物の均一加熱を行うというものである。

【０００４】又、従来例Ｂは、マイクロ波照射室（加熱
室）にマイクロ波照射源（マグネトロン）と被加熱物を
載置する被加熱物載置装置（受皿）とを備え、そのマイ
クロ波照射源と被加熱物載置装置の間に平行導体（金属
体）を配置していた。すなわち、平行導体によるマイク
ロ波の分散を利用して、ソーセージのような定形品の被
加熱物を加熱するというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来例においては、電波遮蔽体や平行導体間の金属体
を通過するマイクロ波だけが被加熱物に吸収され、電波
遮蔽体や平行導体間を通過できないマイクロ波は加熱室
内を乱反射し、そのときに加熱室壁面に流れるうず電流
によって抵抗損失が生じ、加熱効率を低下させていた。
又、一部のマイクロ波はマイクロ波照射源に戻り、発振
効率をも低下させることがあった。

【０００６】このように、この種のマイクロ波加熱装置
にあっては、如何に、加熱室内の乱反射を低減させ、加
熱効率を向上させることが課題となっていた。

【０００７】詳しくいうと、加熱効率の低下は被加熱物
の量が少ないほど顕著に現れ、シュミレーションの結果
では、マイクロ波照射源から発振されたマイクロ波が被
加熱物に吸収されるまでに繰返す乱反射は、数百回にも
及ぶことがあった。

【０００８】一般に、被加熱物の定格負荷量（２０００
cc）時の吸収電力に対する軽負荷時（２０００cc以下）
の吸収電力の低減率を負荷特性と称しており、被加熱物
が２００cc（牛乳１本分程度）の負荷特性は、定格負荷
時の６０％程度まで低下することがあった。これは、電
波遮蔽体や平行導体間によって生じるマイクロ波の乱反
射が要因になっていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであり、その要点とするところは、 加熱室に金属体で囲った小空間を形成し、その小空間
に被加熱物を収納する。

【００１０】その小空間を形成する金属体の一方には
複数の波長λに対して略λ／２の整数倍の直角平行線路
を形成する。

【００１１】又、もう一方の金属体には波長λに対し
て略λ／２の整数倍スロットアンテナを複数設ける。

【００１２】そして、これらの直角平行線路とスロッ
トアンテナの２次放射を被加熱物に照射し、被加熱物の
高効率加熱を行うというところにある。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は上記のとおりのものであ
り、被加熱物を金属体で囲った加熱室の小空間に収納
し、その金属体に設けた直角平行線路とスロットアンテ
ナからの２次放射を被加熱物に照射することによって、
加熱効率を高めるものである。そのために、被加熱物を
収納する加熱室を備え、その加熱室には加熱室側壁に設
けたマイクロ波を供給する給電口と被加熱物を載置する
回転受皿とを備えるとともに、その回転受皿を支持する
金属製の支持台と、その回転受皿上に載置する金属製の
網状体で囲う小空間を形成して、その小空間に被加熱物
を収納し、その網状体には波長λに対してλ／２の略整
数倍の直角平行線路を複数設けて、その支持台には波長
λに対してλ／２の略整数倍のスロットアンテナを複数
設けている。

【００１４】その複数の直角平行線路、およびスロット
アンテナには、以下のような実施の形態がある。

【００１５】網状体を周縁部材と平行部材で構成する
とともに、その周縁部材を外周方向にＵ字型に伸し、そ
れを略直角に折曲げて直角平行線路を簡単で安価に構成
している。

【００１６】略直角に折曲げた部位の開口部を、加熱
室側璧に設けた給電口に対向して配置し、開口部と給電
口の電磁結合を強め、その直角平行線路の作用効果を高
める。

【００１７】直角平行線路の水平部および垂直部は、
開口部からの線路の長さをそれぞれ波長λに対しλ／２
の略整数倍とし、両者の２次放射のベクトル合成の方向
が被加熱物に向う方向にして、乱反射の回数を減らす。

【００１８】スロットアンテナは、回転受皿の回転軸
に対し、その長辺を放射状に設け、スロットアンテナの
電磁結合の回転効果を高める。

【００１９】スロットアンテナは、波長λに対しλ／
２の略整数倍とする。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。

【００２１】図１において、１はマイクロ波加熱装置の
加熱室で、箱状に形成する。２は本体、３は操作パネル
を示す。４は被加熱物を載置する回転受皿で、耐熱性の
ある誘電体で構成し、加熱室１の底部中央に配置する。
５は回転受皿上に着脱自在に設けられた金属製の網状体
である。６は被加熱物を示す。

【００２２】図２において、７はマイクロ波を加熱室に
給電する給電口で、加熱室１の側壁（垂直壁）に設けて
いる。８はマグネトロン、９は導波管である。

【００２３】10は回転受皿４を支持するステンレス製の
支持台で、モータ11に連結させ、モータ11の駆動力で回
転させる。この支持台10上には回転受皿４を着脱自在に
設け、さらにその上には網状体５を載置する。12は支持
台４と網状体５で囲われる小空間を示している。

【００２４】加熱室１の寸法は、幅（Ｘ方向）310・奥
行（Ｙ方向）310・高さ（Ｚ方向）225（mm）であり、導
波管のマイクロ波進行方向の断面寸法は幅90・高さ40
（mm）としている。したがって、導波管９の管内波長λ
ｇは、λｇ＝略140（mm）となる。

【００２５】Ｌ1は網状体５と給電口７との距離、Ｌ2は
給電口７の開口の大きさを示す。それぞれＬ1＝35、Ｌ2
＝60（mm）である。Ｌ1をλｇ／４の35（mm）としてい
るのは周縁部15への電磁結合を高めるためである。λｇ
／４を大幅に超えると電磁結合が弱まり、λｇ／４より
極端に小さくすると、網状体５と給電口７の端面間でス
パークが生じるのでこれを避ける。

【００２６】図３、および図４において、網状体５は、
周縁部材13と平行部材14とからなる構造体で、周縁部材
13に平行部材14を溶接して水平部を網状にしている。
又、周縁部材13の一部を外周方向にＵ字型に伸し、それ
を略直角に折曲げて垂直部を構成している。この垂直部
は網状体５の脚部としての機能を兼ねているので、等し
い長さのものを複数個設ける。実施例では３個としてい
る。周縁部材13と平行部材14の素材は、直径３（mm）の
ステンレス鋼材を用いている。

【００２７】15はその折曲げ部を示し、16は開口部を示
す。17、18、19は網状体５に設けた直角平行線路であ
る。17は網状体５の中心軸Ｏ−Ｏ´上に設けたもので、
17、18は中心軸Ｏ−Ｏ´の外側に左右対称位置に設けた
ものである。

【００２８】各部の寸法は、Ｌ3＝250、Ｌ4＝Ｌ5＝12
0、Ｌ6＝110、Ｌ7＝Ｌ8＝Ｌ9＝20、Ｌ10＝Ｌ11＝10（m
m）としている。

【００２９】Ｌ3は直角平行線路17の水平部17aの開口部
16からの線路長で、波長λに対しλ／２の略４倍として
いる。又、Ｌ4とＬ5は同じく直角平行線路18、19の水平
部18a、19aの線路長で、λ／２の２倍としている。Ｌ6
は垂直部17b、18b、19bの線路長を示し、λ／２の略２
倍としている。

【００３０】Ｌ7、Ｌ8、Ｌ9は水平部17a、18a、19aの間
隔、Ｌ10は同じく垂直部の間隔を示す。

【００３１】Ｌ11は開口部16の長さ寸法で、Ｌ7＝10（m
m）としている理由は、平行線路の開口部16を給電口７
にスパークが生じない範囲で近づけることで、開口部16
と給電口７の電磁結合を強め、直角平行線路の作用効果
を高めるためである。

【００３２】図５、および図６において、20は支持台10
の回転受皿４を載置する載置面で、21は軸受部、22はス
ロットアンテナを示す。載置面20は厚さ0,5（mm）のス
テンレス鋼板で構成している。

【００３３】Ｌ12は載置面21の直径、Ｌ13はスロットア
ンテナの長辺の大きさ、Ｌ14、およびＬ15その短辺の大
きさを示している。それぞれ、Ｌ12＝226、Ｌ13＝70、
Ｌ14＝26、Ｌ15＝12（mm）としている。

【００３４】スロットアンテナの長辺の大きさＬ13は、
波長λに対し略λ／２とし、長辺を回転軸に放射状に複
数個配置しているのは、加熱室内電磁界の変化にスロッ
トアンテナを反応させるためである。

【００３５】なお、加熱室に被加熱物を収納している場
合には、加熱室内の波長はおおむね自由空間波長で論ず
ることができる。

【００３６】本発明の一実施例の構成は以上のとおりで
あり、次にその動作について説明する。

【００３７】図２において、被加熱物は支持台10と網状
体５とで囲われた小空間12に収納する。マグネトロン８
が発するマイクロ波は、導波管９を経て給電口７から加
熱室１に供給される。このとき、給電口７近傍において
網状体５に、図５および図６に示すような電磁結合が生
じ、マイクロ波の集中化によって、被加熱物６は量が少
ない場合でも高効率加熱される。

【００３８】図７において、周縁部13と給電口７が対向
している場合には、マイクロ波は図中Ａ方向とＢ方向に
放射される。ここで、Ａ方向は被加熱物が収納されてい
ない加熱室空間の方向であるが、この方向に放射された
マイクロ波は乱反射を繰返す課程で直角平行線路17、1
8、19およびスロットアンテナ23と電磁結合する。直角
平行線路17、18、19との電磁結合は、その態様を図９を
もって後述するように、被加熱物に向う方向に２次放射
され、被加熱物に吸収される。

【００３９】スロットアンテナ23との電磁結合は、図８
に示すようにＣ方向およびＤ方向に放射されるが、Ｄ方
向は加熱室壁面で反射しＣ方向に戻ってくるので、実質
的にＣ方向にのみ放射される。Ｃ方向は被加熱物の底面
に向かう方向であり、マイクロ波は被加熱物の底面で吸
収される。

【００４０】Ｂ方向は被加熱物が収納されている前述の
小空間12に向う方向であり、この方向に放射されたマイ
クロ波は被加熱物に向い、乱反射を繰返すことなく被加
熱物に吸収される。

【００４１】図９において、開口部16と給電口７が対向
している場合には、マイクロ波はＡ方向およびＢ方向に
放射される他に、Ｅ方向およびＦ方向にも放射され電磁
結合が生じる。Ａ方向およびＢ方向へ放射されたマイク
ロ波は前述のとおりであり、Ｅ方向およびＦ方向への電
磁結合ついて図９および図10を用いて説明する。

【００４２】図９において、開口部16からＥ方向および
Ｆ方向、すなわち１／２波長系の平行線路を見たインピ
ーダンスは低インピーダンスであり、両方向に電磁結合
が生じる。その態様はＥ方向およびＦ方向とも略同一で
ある。

【００４３】Ｅ方向の例を説明すると、給電口７と開口
部16との電磁結合により、直角平行線路17の水平部17a
側にはマイクロ波電流Ｉ1とＩ2が流れる。Ｉ1とＩ2の位
相関係は、先端が閉じた１／２波長系の平行線路におい
ては逆相であり、図10に示すように、マイクロ波は水平
部17aに直交するＧ方向およびＨ方向に支配的に２次放
射される。２次放射の様子は図11のとおりであり、これ
は、Ｉ1とＩ2によって励起される磁界が重なり合う相互
作用によるためである。

【００４４】同様にして、Ｆ方向に電磁結合したマイク
ロ波は図10に示すＪ方向およびＫ方向に支配的に２次放
射される。

【００４５】図12において、Ｈ方向およびＫ方向の２次
放射はベクトル合成され、Ｈ＋Ｋ方向、すなわち開口部
16から被加熱物に向う方向、つまり水平部17aに対し傾
き角度θの方向に放射され、被加熱物に吸収される。こ
こで、被加熱物に向う方向とは、直角平行線路の２次放
射がベクトル合成によって水平部に対し傾き角度θをも
つ方向のことを言う。傾き角度θは直角平行線路の水平
部および垂直部の線路長によって変えることができる．
実施例では水平部および垂直部を波長λに対しλ／２の
略整数倍としているのでθ＝略４５°としている。

【００４６】又、Ｇ方向およびＪ方向に２次放射された
マイクロ波は、加熱室壁面で反射されてＨ方向およびＫ
方向に戻ってくるので、実質的にはＨ＋Ｋ方向に２次放
射されたことと等価になる。

【００４７】以上、被加熱物は直角平行線路およびスロ
ットアンテナによって乱反射の集中化が行われ、高効率
加熱が行われる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば次の効果を得る。すなわ
ち、 直角平行線路に電磁結合したマイクロ波は、その水平
部と垂直部とからの２次放射のベクトル和が被加熱物に
向い、乱反射を繰返すことなく、被加熱物に吸収され
る。

【００４９】直角平行線路に電磁結合せずに加熱室に
放射されたマイクロ波は、乱反射を繰返す課程で直角平
行線路およびスロットアンテナに電磁結合し、上記同様
に被加熱物に吸収される。この時、乱反射によるうず電
流損はあるものの、その回数が抑制されるため、その損
失は微少にすることができる。

【００５０】以上によって、被加熱物は高効率加熱され
る。本発明よれば、前記２００ccの負荷特性は、約８５
％（改善率約１４０％）まで改善できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の正面図で、ドアを取り除いた状態を
示す。

【図２】図１の要部断面図を示す。

【図３】本実施例の網状体の斜視図を示す。

【図４】図３の平面図を示す。

【図５】本実施例の支持台の斜視図を示す。

【図６】図５の平面図を示す。

【図７】図２の要部拡大図を示す。

【図８】図５の要部拡大図を示す。

【図９】図２の要部拡大図を示す。

【図10】図３の要部拡大図を示す。

【図11】図10の要部拡大断面図を示す。

【図12】図３の要部拡大図を示す。

【符号の説明】

１ 加熱室 ２ 本体 ３ 操作パネル ４ 回転受皿 ５ 網状体 ６ 被加熱物 ７ 給電口 ８ マグネトロン ９ 導波管 10 支持台 11 モータ 12 小空間 13 周縁部材 14 平行部材 15 折曲げ部 16 開口部 17、18、19 直角平行線路 17a、18a、19a 直角平行線路の水平部 17b、18b、19b 直角平行線路の垂直部 20 載置面 21 軸受部 22 スロットアンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久田 敏彦 千葉県柏市新十余二３番地１ 株式会社日 立ホームテック内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を収納する箱状の加熱室（１）
   を備え、その加熱室には加熱室側壁に設けたマイクロ波
   を供給する給電口（７）と被加熱物を載置する回転受皿
   （４）とを備えるとともに、この回転受皿を支持する金
   属製の支持台（１０）と、前記回転受皿の上に載置する
   金属製の網状体（５）とで囲う小空間（１２）を形成し
   て、その小空間に被加熱物を収納し、前記網状体には、
   線路長が波長λに対し略λ／２の整数倍の直角平行線路
   （１７、１８、１９）を設け、前記支持台には、波長λ
   に対して略λ／２の整数倍のスロットアンテナ（２２）
   を複数設けたことを特徴とするマイクロ波加熱装置。