JPS6148236B2 - - Google Patents
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- JPS6148236B2 JPS6148236B2 JP56213466A JP21346681A JPS6148236B2 JP S6148236 B2 JPS6148236 B2 JP S6148236B2 JP 56213466 A JP56213466 A JP 56213466A JP 21346681 A JP21346681 A JP 21346681A JP S6148236 B2 JPS6148236 B2 JP S6148236B2
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- JP
- Japan
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- waveguide
- center
- electric field
- heating
- load
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/6408—Supports or covers specially adapted for use in microwave heating apparatus
- H05B6/6411—Supports or covers specially adapted for use in microwave heating apparatus the supports being rotated
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/72—Radiators or antennas
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は現実的に均一な加熱を可能とするター
ンテーブル方式の高周波加熱装置に関するもので
ある。
ンテーブル方式の高周波加熱装置に関するもので
ある。
従来、電子レンジの均一加熱に関する提案が非
常に多数されてきているが、実用されているもの
は数える程しかなく、しかも客観的に均一と評さ
れるものはほとんどないといえる。ある特定の負
荷に対して均一であつても、形状や材質が異なつ
た負荷に対しては均一でなくなつてしまうのであ
る。原因は種々考えられるが、第1に考えられる
のは次の様な事と思われる。電子レンジの加熱室
は一般にほぼ直方体の空胴共振器であるから、中
に負荷を全く入れない時の電界は数学的に解く事
ができる。しかし内部に任意の形状、材質の誘電
体を入れた場合、電界分布は当然変わるはずであ
るが、一般には数学的に解くことが困難である。
また別の形状、材質の誘電体を入れると、さらに
別の電界分布が得られるはずであるがこれもどの
様に電界が変わつたかを正確に知る事はできな
い。実際の製品化においてはカツトアンドトライ
により種々の負荷に対してできるだけ均一に加熱
される様に種々検討されるが、実際の負荷は非常
にバラエテイに富んでいるのでまだ満足できるも
のが実現されていないと思われる。現在、方式と
して最も均一加熱が可能と考えられているのはタ
ーンテーブル(回転載置台)方式である。現在一
般市販の主力機種が全てこの方式である点からも
理解されよう。しかしこの方式にも欠点がある。
それは負荷の中央部が弱い事である。電子レンジ
は他の加熱方式にくらべ、負荷の周囲からだけで
なく、内部からも加熱されると一般に言われる
が、やはり周囲がより強く加熱される。勿論ター
ンテーブル方式の製品の中にも中央部の強い製品
もある。しかし平面状の薄い負荷に対し中央が強
い製品も、大きなかたまり状の負荷に対しては中
央が弱く、逆にかたまりの中央が強い製品は平面
状の中央が弱い。従来からの提案の中には中央部
を強くするというものがあるが、仮に負荷が入つ
てない空胴共振器内の中央部の電界が強くとも、
任意の負荷が入つた場合には中央が強いとは言え
ない。実際の加熱結果から見ると中央が弱くなる
例が多い。
常に多数されてきているが、実用されているもの
は数える程しかなく、しかも客観的に均一と評さ
れるものはほとんどないといえる。ある特定の負
荷に対して均一であつても、形状や材質が異なつ
た負荷に対しては均一でなくなつてしまうのであ
る。原因は種々考えられるが、第1に考えられる
のは次の様な事と思われる。電子レンジの加熱室
は一般にほぼ直方体の空胴共振器であるから、中
に負荷を全く入れない時の電界は数学的に解く事
ができる。しかし内部に任意の形状、材質の誘電
体を入れた場合、電界分布は当然変わるはずであ
るが、一般には数学的に解くことが困難である。
また別の形状、材質の誘電体を入れると、さらに
別の電界分布が得られるはずであるがこれもどの
様に電界が変わつたかを正確に知る事はできな
い。実際の製品化においてはカツトアンドトライ
により種々の負荷に対してできるだけ均一に加熱
される様に種々検討されるが、実際の負荷は非常
にバラエテイに富んでいるのでまだ満足できるも
のが実現されていないと思われる。現在、方式と
して最も均一加熱が可能と考えられているのはタ
ーンテーブル(回転載置台)方式である。現在一
般市販の主力機種が全てこの方式である点からも
理解されよう。しかしこの方式にも欠点がある。
それは負荷の中央部が弱い事である。電子レンジ
は他の加熱方式にくらべ、負荷の周囲からだけで
なく、内部からも加熱されると一般に言われる
が、やはり周囲がより強く加熱される。勿論ター
ンテーブル方式の製品の中にも中央部の強い製品
もある。しかし平面状の薄い負荷に対し中央が強
い製品も、大きなかたまり状の負荷に対しては中
央が弱く、逆にかたまりの中央が強い製品は平面
状の中央が弱い。従来からの提案の中には中央部
を強くするというものがあるが、仮に負荷が入つ
てない空胴共振器内の中央部の電界が強くとも、
任意の負荷が入つた場合には中央が強いとは言え
ない。実際の加熱結果から見ると中央が弱くなる
例が多い。
以上の点にかんがみて、本発明は負荷の形状に
かかわらず中央部が強く加熱されるターンテーブ
ル方式を提供することを目的とする。
かかわらず中央部が強く加熱されるターンテーブ
ル方式を提供することを目的とする。
本発明は、ターンテーブル(回転載置台)方式
の高周波加熱装置において、ターンテーブルの下
方より給電しかつターンテーブルの回転軸の中心
と給電する導波管の中心とをb/4n(nは正の整
数)だけ離す構成とし、従来にないより均一した
高周波加熱を可能とするものである。
の高周波加熱装置において、ターンテーブルの下
方より給電しかつターンテーブルの回転軸の中心
と給電する導波管の中心とをb/4n(nは正の整
数)だけ離す構成とし、従来にないより均一した
高周波加熱を可能とするものである。
以下、本発明の一実施例について図面に基づき
説明する。
説明する。
第1図において電子レンジのステンレス薄板製
の加熱室1はほぼ直方体形状で、底面2には中央
に穴3をあけ、これを貫通してシリコン樹脂製の
回転軸4を設ける。回転軸4はその下に設けられ
た駆動用モータ5に結合、固定される。加熱室1
の底面2には3ケ所に凹部6を設けここにステン
レス製のシヤフト7及び4ふつ化エチレン樹脂製
のローラ8を入れる。3つのローラ8の上に、結
晶化ガラス製の円形の回転載置台9を載せる。こ
の回転載置台9の下面には凹所10を設け、前記
回転軸4の凸部11と嵌合させる。穴3のすぐ横
には導波管12を設け、その開口は結晶化ガラス
製の開口カバー13で塞ぎ、周囲をシリコンゴム
で固定する。導波管12の他端付近にはマグネト
ロン14を取付ける。
の加熱室1はほぼ直方体形状で、底面2には中央
に穴3をあけ、これを貫通してシリコン樹脂製の
回転軸4を設ける。回転軸4はその下に設けられ
た駆動用モータ5に結合、固定される。加熱室1
の底面2には3ケ所に凹部6を設けここにステン
レス製のシヤフト7及び4ふつ化エチレン樹脂製
のローラ8を入れる。3つのローラ8の上に、結
晶化ガラス製の円形の回転載置台9を載せる。こ
の回転載置台9の下面には凹所10を設け、前記
回転軸4の凸部11と嵌合させる。穴3のすぐ横
には導波管12を設け、その開口は結晶化ガラス
製の開口カバー13で塞ぎ、周囲をシリコンゴム
で固定する。導波管12の他端付近にはマグネト
ロン14を取付ける。
第2図において、アルミナイズド鋼板の薄板を
溶接して作られた導波管12は、水平ブロツク1
5と垂直ブロツク16の二つからなる。水平ブロ
ツク15は2枚の板を折曲げ、溶接して作られ、
その断面形状において本実施例では幅C=9.5
cm、高さh=3cmとしており、一端近傍に丸穴1
7があけられ、ここに前記のマグネトロン14の
アンテナ18が垂直に挿入され取付けられる。一
方垂直ブロツク16は1枚の板を折曲げ、溶接し
て作られ、その断面形状において、幅a=3cm、
長さb=28.5cmである。さらにこの垂直ブロツク
16の底面の部分は、長手方向に9.5cmずつ3等
分され、中央の9.5cmにわたる部分は開口A19
を形成し、ここに前記水平ブロツク15の開口B
20を一致させ、溶接により固定する。こうして
第1図に示す一種の曲り導波管12を形成する。
溶接して作られた導波管12は、水平ブロツク1
5と垂直ブロツク16の二つからなる。水平ブロ
ツク15は2枚の板を折曲げ、溶接して作られ、
その断面形状において本実施例では幅C=9.5
cm、高さh=3cmとしており、一端近傍に丸穴1
7があけられ、ここに前記のマグネトロン14の
アンテナ18が垂直に挿入され取付けられる。一
方垂直ブロツク16は1枚の板を折曲げ、溶接し
て作られ、その断面形状において、幅a=3cm、
長さb=28.5cmである。さらにこの垂直ブロツク
16の底面の部分は、長手方向に9.5cmずつ3等
分され、中央の9.5cmにわたる部分は開口A19
を形成し、ここに前記水平ブロツク15の開口B
20を一致させ、溶接により固定する。こうして
第1図に示す一種の曲り導波管12を形成する。
第3図は加熱室1の底面2の概略平面図で、導
波管12の一点鎖線で示す中心線と回転軸4の回
転中心点M0とは、幅9.5cmの1/4(2.375cm)の距
離qだけずらした構成とする。以上で均一加熱性
能の優れた電子レンジが実現できる。
波管12の一点鎖線で示す中心線と回転軸4の回
転中心点M0とは、幅9.5cmの1/4(2.375cm)の距
離qだけずらした構成とする。以上で均一加熱性
能の優れた電子レンジが実現できる。
以下、その理論的説明を行なう。導波管12の
水平ブロツク15は断面積の大きさが9.5cm×3
cmであり、3cmの辺と平行に発振周波数2.450M
Hzのマグネトロン14のアンテナ18が結合され
ているので良く知られる様にTE0.1モードで励振
される。垂直ブロツク16は断面積の大きさが
28.5cm×3cmであり、底面の中央の開口A19に
巾が1/3でTE0.1モードに励振された導波管12
の水平ブロツク15の開口B20が結合されてい
るので、TE0.3モードが励振される。従つて垂直
ブロツク16の内部には第3図の矢印Aで示す電
界が誘起される。
水平ブロツク15は断面積の大きさが9.5cm×3
cmであり、3cmの辺と平行に発振周波数2.450M
Hzのマグネトロン14のアンテナ18が結合され
ているので良く知られる様にTE0.1モードで励振
される。垂直ブロツク16は断面積の大きさが
28.5cm×3cmであり、底面の中央の開口A19に
巾が1/3でTE0.1モードに励振された導波管12
の水平ブロツク15の開口B20が結合されてい
るので、TE0.3モードが励振される。従つて垂直
ブロツク16の内部には第3図の矢印Aで示す電
界が誘起される。
一般に断面積幅acm×長さbcmの矩形導波管の
遮断波長λ0は、 (m,nは0または正の整数) で表わされ、2450MHzの波長が12.24cmであるか
らこれを代入して、 (m/a)2+(n/b)2<(1/6.12)2…
…(2) が2.450MHzが伝送される条件である。a=3,
b=28.5を代入するとm=0,n=1,2,3,
4が条件を満たす。つまり本実施例の垂直ブロツ
ク16はTE0.1,TE0.2,TE0.3,TE0.4の4種類
のモードが伝送可能であるが、底面の長さbの1/
2にある中心線上に幅Cの中心線上が電界最大と
なるTE0.1モードの導波管12の水平ブロツク1
5が結合されているので、中心線上の電界が0で
あるTE0.2,TE0.4は励振し得ない。また長さ28.5
cmの三等分点Rに対応する位置が、導波管12の
水平ブロツク15の壁面Wであり、ここの電界は
0であるから導波管12の垂直ブロツク16は
TE0.3モードで励振されると考えられる。これを
確認するには、熱により色の変化する負荷、例え
ば塩化コバルト水溶液に浸した紙を、導波管1
2の垂直ブロツク16を塞ぐ位置に置き、加熱す
れば、第3図の矢印に対応した部分が変色する。
遮断波長λ0は、 (m,nは0または正の整数) で表わされ、2450MHzの波長が12.24cmであるか
らこれを代入して、 (m/a)2+(n/b)2<(1/6.12)2…
…(2) が2.450MHzが伝送される条件である。a=3,
b=28.5を代入するとm=0,n=1,2,3,
4が条件を満たす。つまり本実施例の垂直ブロツ
ク16はTE0.1,TE0.2,TE0.3,TE0.4の4種類
のモードが伝送可能であるが、底面の長さbの1/
2にある中心線上に幅Cの中心線上が電界最大と
なるTE0.1モードの導波管12の水平ブロツク1
5が結合されているので、中心線上の電界が0で
あるTE0.2,TE0.4は励振し得ない。また長さ28.5
cmの三等分点Rに対応する位置が、導波管12の
水平ブロツク15の壁面Wであり、ここの電界は
0であるから導波管12の垂直ブロツク16は
TE0.3モードで励振されると考えられる。これを
確認するには、熱により色の変化する負荷、例え
ば塩化コバルト水溶液に浸した紙を、導波管1
2の垂直ブロツク16を塞ぐ位置に置き、加熱す
れば、第3図の矢印に対応した部分が変色する。
第4図は導波管12の垂直ブロツク16の開口
A19の中心点を原点M1とした平面座標であ
る。長さ28.5cmの方向をy軸、幅3cmの方向をx
軸とし、回転軸の回転中心点M0の座標上の位置
を(p,q)とする。この点M0を中心に半径r
の円を描く。導波管12の垂直ブロツク16が
TE0.oモードで励振されているとすると、y軸上
の電界強度Eは E=E0cos2nπ/by ……(3) E0はx軸上の電界強度、bは導波管12のy
軸方向の長さ(b=28.5cm)である。
A19の中心点を原点M1とした平面座標であ
る。長さ28.5cmの方向をy軸、幅3cmの方向をx
軸とし、回転軸の回転中心点M0の座標上の位置
を(p,q)とする。この点M0を中心に半径r
の円を描く。導波管12の垂直ブロツク16が
TE0.oモードで励振されているとすると、y軸上
の電界強度Eは E=E0cos2nπ/by ……(3) E0はx軸上の電界強度、bは導波管12のy
軸方向の長さ(b=28.5cm)である。
で表わされる。半径rは
r=√2+(−)2 ……(4)
となる。これを(3)に代入すると
E=E0cos2nπ/b(√2−2+)……(5)
半径rの円はy軸との交点を2つ持つから各々
交点y1,y2とすると両者の間には y1=2q−y2 ……(6) の関係がある。今、幅aの寸法が十分小さいとし
て半径rの円周上の各点が回転載置台9が一回転
する間に受ける電力をPとすると、電力は電界の
2乗に比例し、交点y1,y2の2個所で加熱を受け
るので P∞1/2πr{cos22nπ/b(√2−2+
) +cos22nπ/b(q−√2−2)} ……(7) となる。これを簡略化すると P∞1/2πr{1+cos4nπ/bq・cos4nπ
/b√2− P2}……(8) 従つて q=±b/4n ……(9) ならば p∞1/2πr ……(10) となる。
交点y1,y2とすると両者の間には y1=2q−y2 ……(6) の関係がある。今、幅aの寸法が十分小さいとし
て半径rの円周上の各点が回転載置台9が一回転
する間に受ける電力をPとすると、電力は電界の
2乗に比例し、交点y1,y2の2個所で加熱を受け
るので P∞1/2πr{cos22nπ/b(√2−2+
) +cos22nπ/b(q−√2−2)} ……(7) となる。これを簡略化すると P∞1/2πr{1+cos4nπ/bq・cos4nπ
/b√2− P2}……(8) 従つて q=±b/4n ……(9) ならば p∞1/2πr ……(10) となる。
上式より半径rが小さい程、つまり回転載置台
9上の中央部が強く加熱され、半径rが大きくな
ると、つまり周辺部は半径rに反比例した加熱を
受ける。望まれていた中央がより強い加熱が得ら
れたわけである。
9上の中央部が強く加熱され、半径rが大きくな
ると、つまり周辺部は半径rに反比例した加熱を
受ける。望まれていた中央がより強い加熱が得ら
れたわけである。
前述した様に、空胴共振器内部であれば、仮り
に計算上、無負荷の時に強い電界が得られても、
負荷が入ればその位置の電界が強いとは限らな
い。その点、導波管12内の電界は、少なくとも
開口A19までは計算通りの電界分布を有してい
る。前述の紙の例で明らかであろう。勿論、導
波管12の内部に任意の負荷を挿入すれば、電界
分布は乱れることは言うまでもない。このように
本実施例は計算通りの電界分布を有している導波
管12の開口A19のすぐ真上に負荷を置くこと
により、加熱分布を計算し得たものである。
に計算上、無負荷の時に強い電界が得られても、
負荷が入ればその位置の電界が強いとは限らな
い。その点、導波管12内の電界は、少なくとも
開口A19までは計算通りの電界分布を有してい
る。前述の紙の例で明らかであろう。勿論、導
波管12の内部に任意の負荷を挿入すれば、電界
分布は乱れることは言うまでもない。このように
本実施例は計算通りの電界分布を有している導波
管12の開口A19のすぐ真上に負荷を置くこと
により、加熱分布を計算し得たものである。
開口A19から負荷までの距離が大きくなる
程、計算結果とは異なつた加熱が得られる。また
開口カバー13や、回転載置台9の高周波損失が
大きい程、計算結果からはずれることは明らかで
ある。
程、計算結果とは異なつた加熱が得られる。また
開口カバー13や、回転載置台9の高周波損失が
大きい程、計算結果からはずれることは明らかで
ある。
なお上記実施例において回転軸4の上の部分は
全く加熱を受けないが実調理とのかねあいで、い
かに小さくするかは設計上の問題である。また本
実施例ではTE0.3モードを用いたが、TE0.o(n
は正の整数)モードであれば同様の結果が得られ
る。
全く加熱を受けないが実調理とのかねあいで、い
かに小さくするかは設計上の問題である。また本
実施例ではTE0.3モードを用いたが、TE0.o(n
は正の整数)モードであれば同様の結果が得られ
る。
以上のように、本発明によれば、うすい平面状
の負荷に対しても、また大きな塊状の負荷に対し
ても中央部の強い加熱分布が得られ、従来にない
均一加熱が可能である高周波加熱装置を提供する
ことができる。
の負荷に対しても、また大きな塊状の負荷に対し
ても中央部の強い加熱分布が得られ、従来にない
均一加熱が可能である高周波加熱装置を提供する
ことができる。
第1図は本発明による高周波加熱装置の要部側
面断面図、第2図は同装置の導波管の外観分解斜
視図、第3図は同装置の底面部の概略平面図、第
4図は同装置の要部作用説明図である。 1……加熱室、2……底面、4……回転軸、9
……回転載置台、12……導波管、14……マグ
ネトロン、15……水平ブロツク、16……垂直
ブロツク、19,20……開口。
面断面図、第2図は同装置の導波管の外観分解斜
視図、第3図は同装置の底面部の概略平面図、第
4図は同装置の要部作用説明図である。 1……加熱室、2……底面、4……回転軸、9
……回転載置台、12……導波管、14……マグ
ネトロン、15……水平ブロツク、16……垂直
ブロツク、19,20……開口。
Claims (1)
- 1 食品を収納する加熱室と、前記加熱室の底面
部に置かれかつ回転する回転載置台と、前記回転
載置台の下方でかつ前記底面外に設けられたnを
正の整数としたときTE0.oモードに励振される導
波管と、前記導波管を介して前記加熱室の内部へ
高周波を給電する高周波発振器とを備え、前記回
転載置台の回転の中心は前記導波管の前記底面と
の結合部に設けられた開口の中心から前記導波管
の長さb方向におよそb/4nの距離だけ離れたか
つ長さ方向に直交する直線上に位置する構成とし
た高周波加熱装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56213466A JPS58112298A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 高周波加熱装置 |
| CA000418244A CA1194558A (en) | 1981-12-25 | 1982-12-21 | High-frequency heating apparatus |
| AU91727/82A AU535993B2 (en) | 1981-12-25 | 1982-12-21 | High frequency heating apparatus |
| US06/451,781 US4501944A (en) | 1981-12-25 | 1982-12-21 | Turntable type high-frequency heating apparatus |
| EP82307032A EP0084272B1 (en) | 1981-12-25 | 1982-12-22 | High-frequency heating apparatus |
| DE8282307032T DE3276784D1 (en) | 1981-12-25 | 1982-12-22 | High-frequency heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56213466A JPS58112298A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 高周波加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58112298A JPS58112298A (ja) | 1983-07-04 |
| JPS6148236B2 true JPS6148236B2 (ja) | 1986-10-23 |
Family
ID=16639667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56213466A Granted JPS58112298A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 高周波加熱装置 |
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Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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