(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｅ面コーナ導波管を用いた場合のコーナ部での反射を低減するための構造に関する導波管の設計。【解決手段】マグネトロン４を取り付けた導波管部５と、これに連結され管軸方向が前記導波管部と９０度異なる導波管部とでＬ型に構成し、かつそれぞれの導波管の高さが異なるＥ面コーナ導波管５を設置し、さらにＥ面コーナ導波管５のコーナ部の導波管横幅に沿って、マグネトロン４を取り付けた導波管側の高さ方向に突き出した容量性絞り素子１３を設けた給電構成としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収容する加熱室と、
該加熱室の底面に設けられた被加熱物載置板と、
該被加熱物載置板の下方に設けられた高周波供給室と、
該高周波供給室に設けられた回転アンテナと、
高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、
前記マグネトロン側に位置する高さｈ１の第１の導波管部と、前記高周波供給室側に位置する高さｈ２（ｈ２＜ｈ１）の第２の導波管部をＬ型に連結したＥ面コーナ導波管と、
前記第１の導波管部と第２の導波管部の接合部の開口を狭めるように設けられた容量性絞り素子と、
を具備することを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波加熱装置において、
前記容量性絞り素子は、前記第２の導波管部の底面と同一平面を形成するように設けられていることを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の高周波加熱装置において、
前記容量性絞り素子の突出長ｈはｈ１−ｈ２であることを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項４】
被加熱物を収容する加熱室と、
この加熱室の底面に設けられた誘電体からなる被加熱物載置板と、
この被加熱物載置板の下方で前記加熱室の底面中央部に設けられた高周波供給室と、
高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、
このマグネトロンを取り付けた導波管部と、これに連結され管軸方向が前記導波管部と９０度異なる導波管部とでＬ型に構成され、かつ
加熱室に結合された導波管部の高さがマグネネトロンを設置した導波管の高さよりも低くした高さの異なるＥ面コーナ導波管と、
このＥ面コーナ導波管に導かれた高周波エネルギーを前記高周波供給室に放射するために高周波供給室底面中央部に設けられた結合穴と、
この結合穴を貫通して前記高周波供給室内へ略垂直に臨んで設けられた内導体と、
この内導体の一端の前記高周波供給室内に略水平に連結された金属製平板の回転アンテナと、
前記内導体の前記導波管内で連結された誘電体軸と、この誘電体軸を回転駆動する駆動部とを備え、
前記Ｅ面コーナ導波管のコーナ部の導波管横幅に沿って、マグネトロンを取り付けた導波管側の導波管の高さ方向に向かって突き出した容量性絞り素子を設けたＥ面コーナ導波管を有することを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項５】
前記Ｅ面コーナ導波管のコーナ部の導波管横幅に沿って、マグネトロンを取り付けた導波管側の高さ方向に向かって突き出した容量性絞り素子の突出長ｈが、マグネトロンを取り付けた導波管の高さｈ１と、加熱室底面側に取り付けた導波管の高さｈ２の差（＝ｈ１−ｈ２）にほぼ等しい長さを有し、かつ容量性絞り素子の厚みｔおよび幅Ｗがそれぞれおよそｔ＜１.０mm，Ｗ＞λ／２以上であることを特徴とする請求項４記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波エネルギーを加熱室内に放射して食品を高周波加熱する高周波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波加熱装置は、加熱室の底面に固着された誘電体製の被加熱物載置板を備え、加熱室底面中央部に設けた高周波供給室と導波管との結合穴部分に回転アンテナを備え、導波管を経て導かれる高周波を回転アンテナにより各方向に散乱させて加熱室内に放射し、被加熱物載置板に載置された食品などを高周波加熱するものである。導波管の形状としては、管軸がストレートで断面が矩形のものが知られている（例えば、特許文献１の図１参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の図１のように、加熱室の側方にマグネトロンを設置し、マグネトロンと高周波供給室との間を菅軸がストレートの導波管で接続した場合、高周波加熱装置本体が横長となり設置場所をとり、狭い置き台上などには設置できないという問題がある。
【０００４】
この問題を解決する構成として、特許文献２の図１のように、加熱室の下方にマグネトロンを配置し、マグネトロンと加熱室の間をＬ型の導波管で連結した構成が提案されている。この構成によって、高周波加熱装置本体の幅を短くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５９６３９号公報
【特許文献２】特開２００９−３６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２では、マグネトロン側の導波管高さ（以下「ｈ１」と称する）を、高周波供給室側の導波管高さ（以下「ｈ２」と称する）よりも高くしたＬ型のコーナ導波管を用いている。このようなＥ面コーナ導波管を用いた場合、導波管内での反射、特にコーナ部での反射が大きく、マグネトロンで発生した高周波エネルギーを加熱室内に効率よく伝送放射できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、Ｅ面コーナ導波菅を用いた場合であっても、マグネトロンで発生した高周波エネルギーを効率よく加熱室内に伝送放射できる高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の目的を達成するためになされたものであり、請求項１の高周波加熱調理装置では、被加熱物を収容する加熱室と、該加熱室の底面に設けられた被加熱物載置板と、該被加熱物載置板の下方に設けられた高周波供給室と、該高周波供給室に設けられた回転アンテナと、高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、前記マグネトロン側に位置する高さｈ１の第１の導波管部と、前記高周波供給室側に位置する高さｈ２（ｈ２＜ｈ１）の第２の導波管部をＬ型に連結したＥ面コーナ導波管と、前記第１の導波管部と第２の導波管部の接合部の開口を狭めるように設けられた容量性絞り素子と、を具備した。
【０００９】
また、請求項４の高周波加熱調理装置では、被加熱物を収容する加熱室と、この加熱室の底面に設けられた誘電体からなる被加熱物載置板と、この被加熱物載置板の下方で前記加熱室の底面中央部に設けられた高周波供給室と、高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、このマグネトロンを取り付ける導波管と、この導波管に導かれた高周波エネルギーを前記高周波供給室に放射するために高周波供給室底面中央部に設けられた結合穴と、この結合穴を貫通して前記高周波供給室内へ略垂直に臨んで設けられた内導体と、この内導体の一端の前記高周波供給室内に略水平に連結された金属製平板の回転アンテナと、前記内導体の前記導波管内で連結された誘電体軸と、この誘電体軸を回転駆動する駆動部とを備え、前記マグネトロンを取り付けた導波管部と、これに連結され管軸方向が前記導波管部と９０度異なる導波管部とでＬ型に構成し、かつそれぞれの導波管の高さが異なるＥ面コーナ導波管で構成し、さらにＥ面コーナ導波管のコーナ部の導波管横幅に沿って、マグネトロンを取り付けた導波管側の高さ方向に突き出した容量性絞り素子を設けた給電構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、Ｅ面コーナ導波菅構成を採用した場合であっても、高周波エネルギーを加熱室内に効率よく伝送放射できる高周波加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の要部縦断面図である。
【図２】容量性絞り素子近傍のＥ面コーナ導波管の拡大図である。
【図３】容量性絞り素子の寸法を示す図である。
【図４】突出長ｈと透過係数Ｓ21の関係を解析した結果を示す図である。
【図５】板厚ｔと透過係数Ｓ21の関係を解析した結果を示す図である。
【図６】幅ｗと透過係数Ｓ21の関係を解析した結果を示す図である。
【図７】容量性絞りの有無と水負荷吸収電力の関係を実測した図である。
【図８】一実施例の高周波加熱装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施例につき図１〜図８を参照して説明する。
【００１３】
図８は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置８１の斜視分解図である。１は被加熱物を収容する加熱室である。２は加熱室１の底面に固着された被加熱物載置板で、例えば結晶化ガラス等の誘電体で構成される。８は被加熱物載置板２の下方に設けられ、アルミニウム等の良導電性の金属製平板で構成された略水平の回転アンテナである。８２は排気孔、８３はキャビネット、８４は機械室、８５はドア、８６は平面ヒータであるが、これらの構成，機能等は周知のものを用いることができるので、詳細な説明は省略する。
【００１４】
図１は、高周波加熱装置８１を回転アンテナ８の回転軸を含むように切断した要部縦断面図である。図１において、１２は被加熱物載置板２に載置された被加熱物である。
【００１５】
３は被加熱物載置板２の下方に位置する高周波供給室で、加熱室１の底面中央部に設けられている。４は高周波エネルギーを発生させるマグネトロンである。５は、マグネトロン４で発生した高周波エネルギーを高周波供給室３に導くＥ面コーナ導波管で、図２に示すように、マグネトロン４側の導波管高さ（以下「ｈ１」と称する）を、高周波供給室３側の導波管高さ（以下「ｈ２」と称する）よりも高くしたＬ型の導波管で構成される。
【００１６】
また、図１において、６は、高周波供給室３の底面中央部に設けられ、導波管５と高周波供給室３を連通する結合穴で、マグネトロン４で発生した高周波エネルギーを高周波供給室３に放射する。７は、結合穴６を貫通して設けられた略垂直の内導体で、導波管５から高周波供給室３内へ臨んで設けられている。
【００１７】
回転アンテナ８は、中心下面が内導体７の上端に連結されている。９は誘電体軸で、上端は導波管５内で内導体７と連結され、下端は導波管５に開けられた穴１０を通して駆動部１１に連結される。回転アンテナ８は駆動部１１により回転自在となっている。
【００１８】
マグネトロン４により発生した高周波エネルギーはＥ面コーナ導波管５に導かれ、結合穴６を貫通する内導体７との同軸結合により高周波供給室３に伝播され、さらに、高周波供給室３内では伝播された高周波エネルギーは回転アンテナ８に伝播され、回転アンテナ８から被加熱物載置板２を通して加熱室１内に放射される。
【００１９】
図２を用い、Ｅ面コーナ導波管５の構成を詳細に説明する。Ｅ面コーナ導波管５は、マグネトロン４側に位置する高さｈ１の導波管部と、高周波供給室３側に位置する高さｈ２（ｈ２＜ｈ１）の導波管部をＬ型に連結したコーナ導波管であり、両導波管部は略直交するように配置される。なお、本実施例では、ｈ１＝３０mm，ｈ２＝１５mmであるとして説明を行うが、上述したｈ２＜ｈ１という大小関係を満たす限り、ｈ１，ｈ２の大きさはこの数値でなくても良い。両導波管部の接合部の開口は、高さｈ２の導波管部の底面と同一平面を形成するように設けられた導体性の容量性絞り素子１３によって狭められている。図３に示す、容量性絞り素子１３の突出長ｈ，幅Ｗ，厚さｔの詳細については後述する。
【００２０】
次に、以上の構成による作用を説明する。
【００２１】
マグネトロン４から発生した高周波は、Ｅ面コーナ導波管５を伝播し高周波供給室３の底面中央部に設けられた結合穴６と内導体７との同軸結合により回転アンテナ８を介して高周波供給室３に伝播する。
【００２２】
本発明では、コーナ部での反射が大きくなるのを抑えるためにＥ面コーナ導波管５のコーナ部の導波管横幅に沿って、マグネトロンを取り付けた導波管側方向に突き出した容量性絞り素子１３を設けた構成としている。容量性絞り素子１３の突出長ｈ，板厚ｔ，幅Ｗの最適値について以下で検討する。
【００２３】
まず、ｈ１＝３０mm，ｈ２＝１５mmのときに、突出長ｈを変化させた場合の透過係数Ｓ21のシミュレーション結果を図４に示す。なお、透過係数Ｓ21は０（ｄＢ）に近づくほどＥ面コーナ導波管内での反射が小さく、マグネトロンで発生した高周波エネルギーが損失されることなく回転アンテナ８に供給されることを意味する。図４から明らかなように、１０mm＜ｈ＜２０mmのときに良好な透過係数Ｓ21を得ることができ、ｈ＝１５mmのときに透過係数Ｓ21が最大（約−０.２８ｄＢ）となる。なお、この１５mmという値は、ｈ１−ｈ２の値に等しく、本実施例の構成では、ｈ＝ｈ１−ｈ２と規定することができる。
【００２４】
次に、ｈ１＝３０mm，ｈ２＝１５mm，ｈ＝１５mmのときに、容量性絞り素子１３の板厚ｔを変化させた場合の透過係数Ｓ21のシミュレーション結果を図５に示す。図５から明らかなように、板厚ｔを変化させても透過係数Ｓ21に大きな違いは無い。以下、本実施例では、加工の容易さを鑑み、ｔ＝１mmを採用するものとするが、０.２mm＜ｔ＜３mmとなる任意の板厚ｔを選択しても良いものとする。
【００２５】
次に、ｈ１＝３０mm，ｈ２＝１５mm，ｈ＝１５mm，ｔ＝１mmのときに、容量性絞り素子１３の幅Ｗを変化させた場合の透過係数Ｓ21のシミュレーション結果を図６に示す。図６から明らかなように、Ｗが６０mmを超えると透過係数Ｓ21が急激に改善し、特に、６５mm＜Ｗ＜８５mmの範囲で良好な透過係数Ｓ21が得られることが分かる。一方で、Ｅ面コーナ導波管５の小型化を実現するため、容量性絞り素子１３の幅Ｗはある程度小さいことが望まれる。以下、本実施例では、Ｅ面コーナ導波管５の小型化を実現するため、Ｗ＝６０mmを採用するが、Ｗ＞６０mmとなる任意の幅Ｗを選択しても良いものとする。なお、マグネトロン４で発生する高周波エネルギーの波長λはおよそ１２０mmであるので、Ｗ＞λ／２と定義しても良い。
【００２６】
以上で求めた、突出長ｈ＝１５mm，板厚ｔ＝１mm，幅Ｗ＝６０mmの容量性絞り素子１３を設けた場合（実線）と、設けない場合（破線）に、１５０ｍｌの水負荷が吸収するマイクロ波電力（Ｗ）を実測した結果を図７に示す。図７から明らかなように、容量性絞り素子１３がある場合、何れのアンテナ回転角度においても、容量性絞り素子１３がない場合よりも水負荷吸収電力の値よりも大きい。すなわち、容量性絞り素子１３を設けることによって、Ｅ面コーナ導波管５のコーナ部での高周波エネルギーの反射を抑制することができ、マグネトロン４で発生した高周波エネルギーを効率よく加熱室内に伝送放射できることを図７から理解できる。
【００２７】
以上の結果より、マグネトロンを取り付けた導波管部と、これに連結され管軸方向が前記導波管部と９０度異なる導波管部とでＬ型に構成し、かつそれぞれの導波管の高さが異なるＥ面コーナ導波管とし、さらにＥ面コーナ導波管のコーナ部の導波管横幅に沿って、マグネトロンを取り付けた導波管側の高さ方向に突き出した容量性絞り素子を設けた構成としたことにより、Ｅ面コーナ導波管内（特にコーナ部）での反射が小さくなり、マグネトロンで発生した高周波エネルギーが導波管内で反射損失することなく加熱室に効率よく伝送放射されるので短時間に食品が加熱でき、省エネに優れた高周波加熱装置を提供できる。さらには、マグネトロンが加熱室側面から飛び出さないので高周波加熱装置の横幅を小さくでき、さらに高さ方向も低く抑えられるので、コンパクトで少材料の環境にやさしい高周波加熱装置を提供できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  加熱室
２  被加熱物載置板
３  高周波供給室
４  マグネトロン
５  導波管
６  結合穴
７  内導体
８  回転アンテナ
９  誘電体軸
１１  駆動部
１２  被加熱物
１３  容量性絞り素子  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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