JPS6029840Y2 - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は、マイクロ波加熱装置に関し、更に詳細には、
相互に１２０°離れた３つのスロットからマイクロ波を
輻射し夫々独立の輻射パターンを供給することによって
均一な加熱を行い得るマイクロ波加熱装置に関する。

（背景技術） マイクロ波オーブンは、その調理区域に変化する電界パ
ターンを提供するため、モード制御構体を収容した空胴
を使っている。

変化する電界パターンは、マイクロ波エネルギーを空胴
（この空胴は一般にマイクロ波周波数の波長に対して大
きな内部寸法を有する）に導入することにより、そして
空胴中の導電素子を動かしてエネルギーを反射させかつ
パターンを変えうろことにより、提供される。

従って、最大電圧勾配点は空胴中で連続して移行されて
種々のサイズと形状の物体を一様に加熱する。

このような反射式モード制御構体（これはハンバーグま
たはホットドックを加熱することのような１組の負荷状
態用に設計される）は、ローストのような大きな物体ま
たはパイのような広くて比較的平らな物体を一様に加熱
する際に同一の効果を生じない。

マイクロ波加熱空胴ヘマイクロ波エネルギーを供給する
構体は、これと同心で回転するモード制御構体を有する
。

しかも、このモード制御構体は、例えば米国特許第３．
４３６．５０７号に示されているように、金属部材から
の反射により食品に対して動いている。

（本考案の概要） 本考案は、マイクロ波オーブン中にモード制御構体を設
け、マイクロ波エネルギーがモード制御構体中の複数の
可動アンテナ領域からオーブンの空胴へ直接輻射される
。

従って、電界モード・パターンは、アンテナ領域から輻
射される輻射パターンの位置を変えることにより、積極
的に変えられる。

本考案によれば、輻射アンテナは、モード制御構体に設
けられかつ空胴の内部に置かれるポート（ｐｏｒｔ）か
ら戊る。

各ポートの輻射パターンは加熱しようとする物体が置か
れる区域をお）い、このようなポートは加熱しようとす
る区域に対して動かされる。

従って、大部分の輻射は、空胴の壁で反射されることな
く、加熱しようとする物体で吸収される。

詳しく云えば、このような輻射パターンは共通の軸を中
心としてこの軸から異なる距離の所で回転するポートに
よって形成され、従って加熱中の物体に射突する異なっ
たトロイダル領域が提供される。

その上、輻射ポートは、回転軸から半径方向沿いに置か
れかつ事実上等しい角度（１２０°）だけ離されること
が望ましい。

従って、オーブンの反射壁に射突する前の輻射ビーム間
の結合ないし干渉は最小になる。

更に、輻射ポートは、回転軸と平行にかなりの輻射を生
じるように配向されることが望ましい。

本考案では、そのような輻射モード・パターンは、オー
ブンの壁での反射の前に、１次輻射パターン外の領域を
提供する。

この領域中には、抵抗加熱素子またはフレーム・バーナ
構体のような別な加熱体を置くことができる。

詳しく云えば、事実上アーチ状の部分を有する抵抗加熱
素子を形成できる。

この抵抗加熱素子は、オーブンの空胴中でモード制御構
体の下方に位置し、かつモード制御構体の回転軸からの
最大距離よりも大きな曲率半径を有する。

これは、モード制御構体の１次輻射パターンと干渉する
ことなく、輻射または空気による対流のどちらか一方も
しくは両方で加熱しようとする物体へ熱を伝えるためで
ある。

本考案では、抵抗加熱素子から空気による伝導で熱を伝
えるのを助けるために、また加熱しようとする物体から
立上る濃い気体がオーブンの壁面に付かないようにする
ために、送風機により或はモード制御構体のせん風作用
により空気がオーブン内を循環させられる。

本考案では、同軸伝送線路と事実上同心の軸を中心とし
て加熱しようとする物体に対して回転する同軸供給構体
が設けられ、この構体は上記軸と平行な方向にマイクロ
波エネルギーを輻射し、これによりエネルギー輻射と事
実上等しい環状リングが同軸伝送線路と同心に作られる
。

本考案では、モード制御構体から離れた回転軸と事実上
垂直の反射壁を有する加熱空胴へ供給構体を通してエネ
ルギーが供給され、モード制御構体のポートが回転軸か
ら違った距離の所に配置され、これにより壁から反射さ
れたエネルギーは供給構体へ再入する時事実上打消され
、従ってエネルギー源へ戻されない。

詳しく云えば、ポートは回転軸から半径方向に位置され
かつ１２０°づつ離されて３相輻射系を形成する。

各ポートから輻射されるエネルギーの大きさはポートの
サイズで決められる。

ポートは半径方向沿いの違った距離の所に配置され、こ
れにより壁面から反射されたエネルギーは事実上打消さ
れる違った位相と振幅で同軸伝送線路へ戻される。

（実施例の説明） 第１図および第２図はマイクロ波加熱装置としてのマイ
クロ波オーブン１０を示す。

このマイクロ波オーブン１０は、金属で作られそして扉
１４を有する調理室１２を備える。

扉１４は調理室１２の出入口を閉じる。

マイクロ波オーブン１０中にはマイクロ波エネルギー供
給構体１６が置かれる。

このマイクロ波エネルギー供給構体１６はスロット２０
を有する平板構体１８を備え、スロットを通してマイク
ロ波エネルギーがマイクロ波オーブン１０の内部へ輻射
される。

平板構体１８の下方に位置する板２２によって形成され
かつ外壁部材２４によって平板構体１８へ接続されたマ
イクロ波供給用空胴には同軸伝送線路２６からマイクロ
波エネルギーが供給される。

同軸伝送線路２６は、その外側導体２８がマイクロ波オ
ーブン１０に対して固定され、そしてその中心導体３０
がマイクロ波オーブン１０の外部へ延び出て電動機３２
に達する。

この電動機３２は、同軸伝送線路２６と同心の軸のまわ
りにマイクロ波エネルギー供給構体１６を回転させる。

同軸伝送線路２６の外側導体２８は導波管３４へ接続さ
れるが、中心導体３０は導波管３４を通って延び出る。

これは、導波管３４からのマイクロ波エネルギーを、マ
イクロ波エネルギー供給構体１６を通して調理室１２へ
供給するためである。

導波管３４には周知の仕方でマグネトロン３６からマイ
クロ波エネルギーが供給される。

第３図および第４図に詳しく示すように、中心導体３０
のまわりのインピーダンス整合用部材３８および４０は
導波管３４と同軸伝送線路２６の間および同軸伝送線路
２６と中心導体３０の間に過渡インピーダンス整合を行
なう。

インピーダンス整合用部材３８は中心導体３０と共にチ
ョークとして働きマイクロ波エネルギーが電動機３２の
方へ逃げ出すのを防止する。

スロット２０は、輻射アンテナであって輻射ポート（ｐ
ｏｒｔ）とも呼ばれ、例えばマイクロ波エネルギー供給
構体１６の回転軸からそれぞれ違った距離の所に配置さ
れ、かつ図示のように例えば回転軸のまわりに互に１２
０°の角度で配向される。

回転軸から輻射ポート２０までの距離は図示以外の距離
でもよいが、そのような距離はオーブンの向かい合った
壁から反射されたエネルギーを中心導体３０での位相は
ずれ和のために空胴中で打消させる大きさだけ違うこと
が望ましい。

その上、輻射ポート２０はその長手方向が回転軸の半径
方向と垂直であるように回転軸の半径方向に対して直角
に間隔がおかれることが望ましい。

輻射ポートは、その長さがエネルギーの波長程度であり
、かつその幅がエネルギーの１７４波長よりも短い。

従って、輻射ポートからの輻射はＴＥＭモードにあって
回転軸を通る電気力線は半径と平行である。

各輻射ポート２０から輻射されるエネルギーは輻射ポー
トの幅に依存し、この幅を選べば任意所望のパターンを
得ることができる。

しかしながら、回転軸から一番遠い輻射ポートが大きな
エネルギーを輻射することが望ましい。

また、回転軸から一番近い輻射ポートの端部中心までの
距離は回転軸から次の輻射ポートの一番近い部分の中心
までの半径方向の距離と大体同じであることが望ましく
、同様に真中の輻射ポートの端部と端部の間の距離は回
転軸から一番遠くの輻射ポートの一番近い部分までの距
離よりも短い。

従って、マイクロ波エネルギー供給構体１６が回転する
時、輻射ポートの領域は重なったトロイド領域を掃引す
る。

輻射波長よりも大きな目を有する導線格子から戊るラッ
ク４６はマイクロ波エネルギー供給構体１６の上方に置
かれる。

ラック４６の位置は、バンパ４８と調理室１２の側壁と
の間でラック４６を出し入れすることにより、調節でき
る。

支持用ラック４６の上には例えばパイロセラムの絶縁板
５０が置かれる。

パイロセラムは、マイクロ波周波数で１よりも大きくそ
して例えば特定のセラミックの用倍程度であり得る誘電
率を有する。

誘電率の差のために、輻射ポート２０から輻射されたパ
ターンは絶縁板５０上の食品５２に少々集中される。

食品５２は皿（図示しない）の中に入れられそして例え
ば肉のロースト或は加熱もしくは調理しようとする他の
食物であり得る。

マイクロ波エネルギー供給構体１６の外側のまわりに置
かれるのは抵抗加熱素子５６および５８であって、これ
らは食品５２ヘマイクロ波エネルギーを印加する前、印
加した後または印加中に使用され得る。

抵抗加熱素子５６および５８は、例えば代表的なオーブ
ン中では１キロワツト／素子の抵抗加熱容量を有し、そ
して輻射によりかつ対流によりオーブンおよび食品を加
熱する。

電動機３２および導波管３４は調理室１２の外側に置か
れる。

調理室１２の外側は、例えばオーブンの外壁６２によっ
て適所に保持された絶縁板６０で絶縁されることが望ま
しい。

従って、導波管３４および中心導体３０は、抵抗加熱素
子の動作時過熱されない。

更に冷却空気が電動機（図示しない）で駆動される送風
機６４から供給される。

送風機６４は、マグネトロン３６上のひれに空気を吹き
つけることによってマグネトロン３６のアノードを冷却
し、かつ導波管３４の孔６８を通して導波管３４へ空気
を吹きつけることによって導波管３４を冷却する。

空気の一部は同軸伝送線路２６および輻射ポート２６を
通してオーブンの中へ送られ、オーブン中の熱の循環を
助けると共に調理室１２の孔７０を通して調理時に発生
する気体を排出させる。

このような蒸気は周知の仕方に従いエントラフ２中で処
理される。

従って、エントラ７２から排出される空気は台所へ直接
排出することができる。

第５図は、２個の回転式モード制御構体がマイクロ波加
熱空胴８０中に置かれる本考案の変形例を示す。

詳しく説明すれば、マイクロ波加熱空胴８０は、その底
部に置かれたモード制御構体８２を有する。

このモード制御構体８２はまた、同軸伝送線路８４によ
ってマイクロ波加熱空胴の床を介しマイクロ波エネルギ
ーが供給され、かつベルト９０を介して電動機８８で駆
動される中心導体８６（同軸伝送線路の）によって回転
させられる。

上側のモード制御構体９２も同様に同軸伝送線路９４に
よってマイクロ波エネルギーが供給されかつベルト１０
０を介して電動機９８で駆動される中心導体９６によっ
て回転させられる。

マイクロ波エネルギー供給構体１６と同様なモード制御
構体８２と９２は共通の軸を中心にして反対の方向に回
転させられるので、モード制御構体が回転するとその平
板構体１８の輻射ポートから輻射される電界パターンは
互に交叉し、これにより別なパターンを生じる。

モード制御構体用輻射ポートのサイズと構造は例えば第
１図ないし第４図に示したものと同じであってもよいし
、或は別なサイズと構造にしてもよい。

加熱しようとする食品１０２は、モード制御構体８２か
ら輻射されたエネルギーを透過するたな１０４の上に乗
せられることが望ましい。

従って、食品１０２はモード制御構体８２と９２の間で
実質的に等距離の所に置かれる。

食品１０２は扉１０６を開閉してマイクロ波加熱空胴８
０に出し入れされる。

扉１０６の周辺と外壁の間にはマイクロ波シールが施さ
れる。

マイクロ波加熱空胴８０へ輻射されるマイクロ波エネル
ギーは、１ｃｍ〜１０００の自由空間波長を有する周波
数帯にあり得る。

こ）に示したバッチ処理器のためには９１５メガヘルツ
が望ましいが、より小さい食品１０２のためには２，４
５０メガヘルツでも望ましい。

マイクロ波エネルギーは、マグネトロンのような共通の
マイクロ波エネルギー源１１４から導波管１１６、Ｔ区
分１１８、導波管区分１１０，１１２を通してそれぞれ
上側、下側の同軸伝送線路９４．８４へ供給される。

このような構造では、例えば上側のモード制御構体９２
から輻射されたマイクロ波エネルギーの一部は食品１０
２を通過するが吸収されずに下側のモード制御構体８２
に当り、更に一部のマイクロ波エネルギーは同軸伝送線
路８４を通して導波管区分１１０へ戻される。

しかしながら、Ｔ区分１１８に達するそのようなエネル
ギーは、その一部だけがマグネトロン１１４へ戻される
だけで、残りが導波管区分１１０を通して上側のモード
制御構体９２へ戻される。

マイクロ波加熱空胴８０から戻されたエネルギーからマ
グネトロン１１４を分離することは、もし一方のモード
制御構体８２または９２だけを使えばその時に必要な分
離よりも大きい。

このために、食品１０２または別な負荷の加熱サイクル
の異なる点で生じられるエネルギー吸収の変化（これは
マグネトロンに高出力を出させ過熱でマグネトロンを損
傷することにもなり得る）無しに、マグネトロン１１４
の出力側は導波管１１６により近く結合され従ってマグ
ネトロン１１４はその最大効率の動作状態により近くな
る。

マグネトロン１１４はこ）では送風機１２０からの空気
で冷却されるものとして図示されているが、水冷式のマ
グネトロンも使用できる。

とにかく、送風機１２０からの空気の幾らかは導波管１
１６、Ｔ区分１１８、導波管区分１１０および１１２並
びに同軸伝送線路９４および８４を通してマイクロ波加
熱空胴８０へ送られ、加熱で生じた気体はエントラ１２
４を通して排出されることが望ましい。

以上、本考案を実施例に従って説明したが本考案の範囲
を離れることなく多くの変形例が可能であることは当業
者には明らかである。

例えば、モード制御構体は円形状ではない経路で動かす
ことができ、モード制御構体へのエネルギーの供給は同
軸伝送線路以外の例えば導波管で行なうことができ、そ
してコンベア・ベルトが加熱しようとする物体を回転式
モード制御構体に運ぶ連続処理用でもモード制御構体を
使用できる。

従って、本考案は図示の実施例だけに限定されるもので
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のマイクロ波オーブンを第２図の線Ｉ−
Ｉ沿いに切った縦断面図、第２図は第１図の線■−■沿
いに切った第１図のマイクロ波オーブンの横断面図、第
３図は第１図中のマイクロ波エネルギー供給構体の拡大
図、第４図は第２図中のマイクロ波エネルギー供給構体
の拡大図、第５図は本考案の変形例の縦断面図である。 符号説明、１０・・・・・・マイクロ波オーブン、１２
・・・・・・調理室、１４，１０６・・・・・・扉、１
６・・・・・・マイクロ波エネルギー供給構体、１８・
・・・・・平板構体、２０・・・・・・輻射ポート、２
６，８４．９４・・・・・・同軸伝送線路、３０，８６
，９６・・・・・・中心導体、３４．１１６・・・・・
・導波管、３６，１１４・・・・・・マグネトロン、４
６・・・・・・ラック、５２，１０４・・・・・・被加
熱物、５６，５８・・・・・・抵抗加熱素子。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）導電性の包囲体と、 該包囲体の外部に設けられるマイクロ波エネルギー源と
   、 前記包囲体内に配置される３つの細長いスロット・アン
   テナを有する金属平板で形成される一次放射構造体から
   戒る放射装置であって、前記アンテナの長手方向部分が
   前記平板の中心部から放射状に伸びる線とほぼ直角であ
   り、前記スロットが前記平板の中心部から異なった距離
   に相互に１２００離れて配置される、放射装置と、 前記放射構造体に含まれ、前記平板の中心部から各スロ
   ットへの放射状導波管を供給する装置であって、前記平
   板が前記導波管の１つの導体面を形成するものと、 前記包囲体の壁部の穴を通って伸びる円筒状導電部材を
   有し、前記エネルギー源から前記放射構造体にマイクロ
   波エネルギーを結合する結合装置であって、前記放射構
   造体が前記部材によって支持される結合装置と、 前記部材をその円筒軸のまわりに回転させる装置と、 から構成されるマイクロ波加熱装置。
2. （２）前記結合装置が前記円筒状部材を含む同軸伝送線
   路から成る実用新案登録請求の範囲第１項記載のマイク
   ロ波加熱装置。