(57)【要約】【課題】実用的な加熱室容積および装置の大きさに対する電波分布を均一化し、被加熱物を均一に加熱できる使い勝手のよい装置を提供する。【解決手段】加熱室１０内に配した被加熱物を載置する非導電性の材料からなる載置手段１２の下方にあって、加熱室１０を形成する底壁面１３の略中央部に加熱室１０の外側方向に凸断面形状１４の絞りを設けている。この凸断面形状１４は、高周波発生手段１５が発生する高周波を導波する導波手段１６の内部に配置し、導波手段１６の管軸方向に放物線形状としている。そして、高周波放射手段１９と導波手段１６の凸断面形状１４との間に形成される高周波電界は回転支持軸２０から遠ざかるにつれて湾曲し、高周波は高周波放射手段１９の周囲に回り付く様に加熱室内に放射されるので、被加熱物は放射された高周波によって包み込まれて均一に誘電加熱される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内に供給する高周波を発生する高周波発生手段と、前記高周波発生手段が発生した高周波を伝送する導波手段と、導波手段の一端に設け加熱室内に高周波を放射する高周波放射手段とを備え、前記導波手段において前記高周波放射手段を配設する領域の壁面を導波手段の内部方向に凸断面形状の構成とした高周波加熱装置。
【請求項２】
凸断面形状は、放物線形状とした請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
放物線形状からなる凸断面形状の深さは、放物線形状の焦点が凸断面形状を形成する前の壁面位置に相当するように構成した請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
放物線形状は、導波手段の管軸方向とした請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内に供給する高周波を発生する高周波発生手段と、前記高周波発生手段が発生した高周波を伝送する導波手段と、導波手段の一端に設け加熱室内に高周波を放射する高周波放射手段と、前記高周波放射手段を配設する加熱室の壁面に対向する加熱室壁面が加熱室の外部方向に凸断面形状とした加熱室壁面とを備え、前記凸断面形状の加熱室壁面は導波手段の管軸方向に放物線形状からなる構成とした高周波加熱装置。
【請求項６】
凸断面形状は、高周波放射手段の配設位置を略焦点とする放物線形状とした請求項５に記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
導波手段において高周波放射手段を配設する領域の壁面は、導波手段の内部方向に凸断面形状の構成とした請求項５に記載の高周波加熱装置。
【請求項８】
被加熱物を収納する略直方体形状の加熱室において、対向する加熱室壁面を加熱室の外部方向に凸断面の放物線形状とした高周波加熱装置。
【請求項９】
凸断面の放物線形状は、放物線の略焦点を対向する壁面の中央部とした請求項８に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、被加熱物を誘電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】
高周波加熱装置の代表である電子レンジは、被加熱物を直接的に加熱できるのでなべ釜を準備する必要がない簡便さでもって生活上の不可欠な機器になっている。
【０００３】
電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室の大きさが大概、幅方向寸法および奥行き方向寸法がそれぞれ３０〜４０ｃｍ、高さ方向寸法が２０ｃｍ前後である。一方、電子レンジが使用する周波数の波長は約１２ｃｍである。従って、加熱室内に供給された高周波は三次元の各方向にランダムに伝播可能であるが加熱室壁面で反射を繰り返す中で加熱室内には強弱の電界分布（以下、電波分布と称す）が必ず生じ、さらには被加熱物の形状やその物理特性の影響が相乗されて局所加熱が発生することがある。
【０００４】
従来、この種の高周波加熱装置は、局所加熱を抑制するために高周波攪拌手段を備えるもの、被加熱物を載置する載置台を回転させる方式、あるいは高周波を放射するアンテナを回転駆動させる方式などが実用されている。また、加熱室の壁面構成に着目したものもある（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献１には、加熱室の底面と天井面の双方またはいずれか一方を金属板で球面状に形成したものが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、開閉扉に配設する透視窓のパンチング板を湾曲状にする構成が記載されている。
【特許文献１】特開平６−１９６２５７号公報
【特許文献２】特開平９−１０２３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、加熱室壁面を球面状に形成することは加熱室の内容積が小さくなり、被加熱物の大きさや形状が限定されてしまう課題を有していた。一方、開閉扉のパンチング板を湾曲状に構成するものは、曲面半径を加熱室の奥行き寸法と略同等とした場合、湾曲状の円弧の厚さが大きくなり（たとえば、奥行き寸法３００ｍｍ、幅寸法４００ｍｍとすると、円弧の厚さは約７５ｍｍとなる）、強いては装置が大型化する課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、実用的な加熱室容積および装置の大きさに対する電波分布を均一化し、被加熱物を均一に加熱することができる使い勝手のよい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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置は、加熱室内に供給する高周波を発生する高周波発生手段と、前記高周波発生手段が発生した高周波を伝送する導波手段と、導波手段の一端に設け加熱室内に高周波を放射する高周波放射手段とを備え、前記導波手段において前記高周波放射手段を配設する領域の壁面を導波手段の内部方向に凸断面形状の構成としている。
【００１０】
これによって、高周波放射手段と導波手段との間に形成される高周波電界は湾曲し、高周波は高周波放射手段の周囲に回り付く様に加熱室内に放射されるので、被加熱物を包み込むように誘電加熱することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高周波加熱装置は、実用的な加熱室容積および装置の大きさに対する電波分布を均一化し、被加熱物を均一に加熱することができる使い勝手のよい装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内に供給する高周波を発生する高周波発生手段と、前記高周波発生手段が発生した高周波を伝送する導波手段と、導波手段の一端に設け加熱室内に高周波を放射する高周波放射手段とを備え、前記導波手段において前記高周波放射手段を配設する領域の壁面を導波手段の内部方向に凸断面形状の構成としたもので、これにより高周波放射手段と導波手段との間に形成される高周波電界は湾曲し、高周波は高周波放射手段の周囲に回り付く様に加熱室内に放射されるので、被加熱物を包み込むように誘電加熱することができる。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明の凸断面形状は、放物線形状としたものであり、これにより高周波の凸断面での反射方向を高周波放射手段の方向に略規定することで被加熱物側に高周波を効果的に放射させることができる。
【００１４】
第３の発明は、特に、第２の発明の放物線形状からなる凸断面形状の深さは、放物線形状の焦点が凸断面形状を形成する前の壁面位置に相当するように構成したものであり、これにより導波手段の壁面に放物線形状の凸部を形成することができ、放物線形状での高周波の反射方向に拡がりをもたせることができる。
【００１５】
第４の発明は、特に、第２の発明の放物線形状は、導波手段の管軸方向としたものであり、これにより導波手段を伝送してきた高周波を放物線形状に確実に作用させ、湾曲した高周波電界分布を形成させることができる。
【００１６】
第５の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内に供給する高周波を発生する高周波発生手段と、前記高周波発生手段が発生した高周波を伝送する導波手段と、導波手段の一端に設け加熱室内に高周波を放射する高周波放射手段と、前記高周波放射手段を配設する加熱室の壁面に対向する加熱室壁面が加熱室の外部方向に凸断面形状とした加熱室壁面とを備え、前記凸断面形状の加熱室壁面は導波手段の管軸方向に放物線形状からなる構成としたものであり、これにより高周波放射手段から加熱室内に放射した高周波は放物線形状の凸断面とした加熱室壁面によって高周波放射手段側への反射の割合が増加し、被加熱物に高周波を効率よく入射させることができる。
【００１７】
第６の発明は、特に、第５の発明の凸断面形状は、高周波放射手段の配設位置を略焦点とする放物線形状としたものであり、これにより高周波放射手段から放射した高周波は凸断面形状で反射する時に互いの反射方向が平行となる成分が増加するので幅広い領域に等量の高周波を分散させることができる。この作用により、たとえば複数の被加熱物の同時加熱や偏平で底面積の大きな被加熱物の均一加熱を促進させることができる。
【００１８】
第７の発明は、特に、第５の発明の導波手段において高周波放射手段を配設する領域の壁面は、導波手段の内部方向に凸断面形状の構成としたものであり、これにより高周波の凸断面での反射方向を高周波放射手段の方向に略規定することで被加熱物側に高周波を効果的に放射させることができる。
【００１９】
第８の発明は、被加熱物を収納する略直方体形状の加熱室において、対向する加熱室壁面を加熱室の外部方向に凸断面の放物線形状としたものであり、これにより加熱室内での高周波の伝搬経路を非定常とすることができ、被加熱物全体に高周波を分散入射させることで加熱の均一化を促進することができる。
【００２０】
第９の発明は、特に、第８の発明の凸断面の放物線形状は、放物線の略焦点を対向する壁面の中央部としたものであり、これにより加熱室の容積は所望の容積を確保し、互いに対向する凸断面の壁面方向に伝搬する高周波をより多く存在させることができ、被加熱物全体に高周波を効率よく入射させることで加熱の均一化と高速加熱をさらに促進することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における高周波加熱装置の正面断面構成図、図２は図１の主要部の平面構成図である。
【００２３】
図１〜図２において、加熱室１０は金属材料で形成された各壁面によって電波的に閉じられており、この加熱室１０内に被加熱物を収納する被加熱物収納空間１１を形成している。被加熱物収納空間１１の底面は、被加熱物を載置する非導電性の材料からなる載置手段１２を配している。載置手段１２の下方にあって、加熱室１０を形成する底壁面１３の略中央部は加熱室１０の外側方向に凸断面形状１４の絞りを設けている。この凸断面形状１４は、高周波発生手段１５が発生する高周波を導波する導波手段１６の内部に配置している。また、凸断面形状１４は、導波手段１６の管軸方向（図１および２において矢印１７で示す）に放物線形状としている。そして、この放物線形状からなる凸断面形状１４の深さは、放物線形状の焦点が凸断面形状を形成する前の壁面位置に相当するように構成している。
【００２４】
放物線形状からなる凸断面形状１４の深さは、放物線形状の焦点が凸断面形状を形成する前の壁面位置に相当するように構成したものであり、これにより導波手段１６の壁面に放物線形状の凸部を形成することができる。
【００２５】
また、この凸断面形状１４には、導波手段１６を伝送した高周波を放射するＬ字状の開口１８ａ、１８ｂを配設している。凸断面形状１４の上部には、Ｌ字状の開口１８ａ、１８ｂと対をなす高周波放射手段１９を配し、この高周波放射手段１９は、凸断面形状１４の略中央部を貫通する回転支持軸２０にて支持されるとともにモータ２１を動作することで回転駆動するものである。高周波放射手段１９は、図２に示すような略長方形構成とし、凸断面形状１４の曲率と同様の曲面加工を施している。Ｌ字状の開口１８ａ、１８ｂは、導波手段１６の管軸方向に平行な開口と垂直な開口とでＬ字状を形成し、各開口の導波手段１６の管軸方向１７に垂直な開口から放射される高周波の位相を略９０度異ならした配置としている。また高周波加熱装置本体２２を一点破線で示している。
【００２６】
以上のように構成された高周波加熱装置について、以下その動作と作用を説明する。
【００２７】
まず、凸断面形状１４は、放物線形状としたことにより高周波の凸断面形状１４での反射方向を高周波放射手段１９の方向に略規定することで被加熱物側に高周波を効果的に放射させることができる。また、凸断面形状１４の放物線形状は、導波手段１６の管軸方向１７としたことにより、導波手段１６を伝送してきた高周波を放物線形状に確実に作用させ、高周波放射手段１９と導波手段１６の凸断面形状１４との間に湾曲した高周波電界分布を形成させることができる。
【００２８】
このような高周波の作用を総合させて、高周波放射手段１９と導波手段１６の凸断面形状１４との間に形成される高周波電界は図１に示すように回転支持軸２０から遠ざかるにつれて湾曲し、高周波は高周波放射手段１９の周囲に回り付く様に加熱室内に放射される。このような高周波の放射形態により、被加熱物収納空間１１に収納された被加熱物は放射された高周波によって包み込まれて誘電加熱される。
【００２９】
また、高周波放射手段１９は放物線形状からなる凸断面形状１４の焦点より遠い位置に配置させているので、凸断面形状１４での高周波の反射方向に拡がりをもたせることができ、複数載置された被加熱物も均一性よく加熱できる。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態の高周波加熱装置の正面断面構成図である。
【００３１】
図３が第１の実施の形態と相違する点は、高周波放射手段１９に対向する加熱室上壁面２３を加熱室１０の外側方向に凸断面形状とし、さらにはこの凸断面形状の加熱室上壁面２３は導波手段１６の管軸方向１７に放物線形状からなる構成としたものである。
【００３２】
また、加熱室上壁面２３の放物線形状の焦点位置は、高周波放射手段１９の配設位置を略焦点としている。
【００３３】
これにより高周波放射手段１９から加熱室１０内に放射した高周波は放物線形状の凸断面とした加熱室上壁面２３によって高周波放射手段１９側への反射の割合が増加し、被加熱物に高周波を効率よく入射させることができる。この高周波の伝搬状態を図３に矢印にて図示している。さらに、加熱室上壁面２３の放物線形状の焦点位置は、高周波放射手段１９の配設位置を略焦点としたことにより、高周波放射手段１９から放射した高周波は凸断面形状の加熱室上壁面２３で反射する時に互いの反射方向が平行となる成分が増加するので幅広い領域に等量の高周波を分散させることができる。この作用により、たとえば複数の被加熱物の同時加熱や偏平で底面積の大きな被加熱物の均一加熱を促進させることができる。
【００３４】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態の高周波加熱装置の正面断面構成図である。
【００３５】
図４が第１および第２の実施の形態と相違する点は、対向する加熱室壁面を加熱室の外部方向に凸断面の放物線形状としたものであり、さらには凸断面の放物線形状は、放物線の略焦点を対向する壁面の中央部としたものである。
【００３６】
すなわち、図４において、加熱室１０の対向する上下壁面２３、２４は、加熱室１０の外部方向に凸断面の放物線形状としている。この放物線形状は、導波手段２５の管軸方向２６に形成している。また、凸断面形状の上下壁面２３、２４は、放物線の略焦点をそれぞれ対向する壁面の中央部としている。つまり、下壁面２４の放物線の焦点位置は上壁面２３の略中央、上壁面２３の放物線の焦点位置は下壁面２４の略中央としている。
【００３７】
また、下壁面２４の略中央部には、第１の実施の形態と同様にＬ字状の開口を配設している。
【００３８】
そして、対向する加熱室壁面を加熱室の外部方向に凸断面の放物線形状とすることにより加熱室１０内での高周波の伝搬経路を非定常とすることができ、被加熱物全体に高周波を分散入射させることで加熱の均一化を促進することができる。
【００３９】
また、凸断面形状の放物線の略焦点を対向する壁面の中央部としたことにより、加熱室１０の容積は所望の容積を確保し、互いに対向する凸断面の壁面方向に伝搬する高周波をより多く存在させることができる。このときの加熱室１０内での高周波の伝搬状態を図４において矢印で示す。そして、このような高周波伝搬により、被加熱物全体に高周波を効率よく入射させることで加熱の均一化と高速加熱をさらに促進することができる。
【００４０】
なお、以上の実施の形態の説明において、高周波放射手段１９は、導波手段１６、２５のＨ壁面に設けたＬ字状の開口からの高周波放射と結合し、高周波を所望の方向に放射させるような作用を主とした説明をしたが、高周波放射手段の支持軸を導波手段内に介在させる構成としても構わない。また、高周波放射手段１９の形状は、放物線上断面の反射特性を利用できる範囲で適宜形状を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる高周波加熱装置は、加熱室の高周波伝搬に係わる壁面に放物線状の断面部を配する構成としたことにより、高周波を加熱室の対向する壁面間を主に伝搬させて被加熱物に効率よく高周波を入射させることを可能にし、被加熱物の均一加熱を促進できるので、食品加熱はもとより、半導体装置、乾燥装置などの工業分野での高周波加熱装置にも展開することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１の高周波加熱装置の正面断面構成図
【図２】同高周波加熱装置の主要部の平面構成図
【図３】本発明の実施の形態２の高周波加熱装置の正面断面構成図
【図４】本発明の実施の形態３の高周波加熱装置の正面断面構成図
【符号の説明】
【００４３】
１０  加熱室
１４、２３、２４  凸断面形状の加熱室壁面（放物線形状）
１５  高周波発生手段
１６、２５  導波手段
１７、２６  導波手段の管軸方向
１８ａ、１８ｂ、１９  高周波放射手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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