(57)【要約】【課題】被加熱物に対する加熱むらの少ない高周波加熱装置を提供する。【解決手段】被加熱物を収容する加熱室と、この加熱室の下部に固定された誘電体から成る非加熱物載置板と、この非加熱物載置板の下側において上記加熱室に設けられた高周波供給室と、被加熱物を加熱するための高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、このマグネトロンから発生した高周波エネルギーを上記高周波供給室に導く導波管と、上記高周波供給室と上記導波管との間に設けられ、上記導波管で導かれた高周波エネルギーを上記高周波供給室に放射する結合穴と、上記高周波供給室内に設けられ、上記結合穴から放射された高周波エネルギーを拡散する回転アンテナと、この回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、を備えて成る高周波加熱装置において、回転アンテナ９の形状を、螺旋形あるいは漏斗形、またはそれらの複合形に形成する。【選択図】  図４
2007042333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収容する加熱室と、この加熱室の下部に固定された誘電体から成る非加熱物載置板と、この非加熱物載置板の下側において上記加熱室に設けられた高周波供給室と、被加熱物を加熱するための高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、このマグネトロンから発生した高周波エネルギーを上記高周波供給室に導く導波管と、上記高周波供給室と上記導波管との間に設けられ、上記導波管で導かれた高周波エネルギーを上記高周波供給室に放射する結合穴と、上記高周波供給室内に設けられ、上記結合穴から放射された高周波エネルギーを拡散する回転アンテナと、この回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、を備えて成り、上記回転アンテナは、螺旋形に形成されていることを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
被加熱物を収容する加熱室と、この加熱室の下部に固定された誘電体から成る非加熱物載置板と、この非加熱物載置板の下側において上記加熱室に設けられた高周波供給室と、被加熱物を加熱するための高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、このマグネトロンから発生した高周波エネルギーを上記高周波供給室に導く導波管と、上記高周波供給室と上記導波管との間に設けられ、上記導波管で導かれた高周波エネルギーを上記高周波供給室に放射する結合穴と、上記高周波供給室内に設けられ、上記結合穴から放射された高周波エネルギーを拡散する回転アンテナと、この回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、を備えて成り、上記回転アンテナは、漏斗形に形成されていることを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項３】
被加熱物を収容する加熱室と、この加熱室の下部に固定された誘電体から成る非加熱物載置板と、この非加熱物載置板の下側において上記加熱室に設けられた高周波供給室と、被加熱物を加熱するための高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、このマグネトロンから発生した高周波エネルギーを上記高周波供給室に導く導波管と、上記高周波供給室と上記導波管との間に設けられ、上記導波管で導かれた高周波エネルギーを上記高周波供給室に放射する結合穴と、上記高周波供給室内に設けられ、上記結合穴から放射された高周波エネルギーを拡散する回転アンテナと、この回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、を備えて成り、上記回転アンテナは、漏斗形に形成され、かつ螺旋状のスリットが設けられていることを特徴とする高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品などの非加熱物に高周波エネルギーを与えて加熱する高周波加熱装置(電子レンジ)に関し、特に加熱時に高周エネルギーを拡散するための回転アンテナの形状に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来一般の高周波加熱装置は、図７に示すように、被加熱物１を収容する加熱室２と、この加熱室２の下部に固定された誘電体から成る非加熱物載置板３と、この非加熱物載置板３の下側において加熱室２の底部中央に設けられた高周波供給室４と、被加熱物１を加熱するための高周波エネルギーを発生するマグネトロン５と、このマグネトロン５から発生した高周波エネルギーを高周波供給室４に導く導波管６と、高周波供給室４と導波管６との間に設けられ、導波管６で導かれた高周波エネルギーを高周波供給室４に放射する結合穴７と、この結合穴７を貫通して設けられる中心導体８と、この中心導体８に連結して高周波供給室４内に設けられ、結合穴７から放射された高周波エネルギーを拡散する回転アンテナ９と、中心導体８と導波管６内で連結された誘電体軸１０と、この誘電体軸１０と連結されて回転アンテナ９を回転駆動する駆動手段であるモータ１１と、を備えて構成されている。
【０００３】
そしてこの従来の高周波加熱装置において、高周波エネルギーを拡散するための回転アンテナ９の形状は、例えば下記の特許文献１や特許文献２に開示される如く、図８(Ａ)に示すような短冊状の金属平板を組み合わせた形状や、同図(Ｂ)のように金属円板を円形、長方形状、扇形などに切り抜いた形状のものであった。
【特許文献１】特開平６−３６８７４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８６２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記形状の回転アンテナを備えた従来の高周波加熱装置では、回転アンテナから加熱室に放射される高周波エネルギーの分布が均一でないため、被加熱物載置板上に載置される食品など被加熱物に対する加熱むら(被加熱物の中心部が弱く、外周囲部が強く加熱される、あるいは逆に中心部が強く、外周囲部が弱く加熱される)が生じやすいという問題点があった。
【０００５】
本発明このような問題点に鑑みてなされたもので、被加熱物に対する加熱むらの少ない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】
【０００６】
上記の目的を達成するため本発明は、被加熱物を収容する加熱室と、この加熱室の下部に固定された誘電体から成る非加熱物載置板と、この非加熱物載置板の下側において上記加熱室に設けられた高周波供給室と、被加熱物を加熱するための高周波エネルギーを発生するマグネトロンと、このマグネトロンから発生した高周波エネルギーを上記高周波供給室に導く導波管と、上記高周波供給室と上記導波管との間に設けられ、上記導波管で導かれた高周波エネルギーを上記高周波供給室に放射する結合穴と、上記高周波供給室内に設けられ、上記結合穴から放射された高周波エネルギーを拡散する回転アンテナと、この回転アンテナを回転駆動する駆動手段と、を備えて成る高周波加熱装置において、回転アンテナの形状を、螺旋形あるいは漏斗形に形成したことを特徴とするものである。またこの回転アンテナは、これを漏斗形に形成し、かつこれに螺旋形のスリットを設けた構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の高周波加熱装置では、高周波エネルギーを拡散する回転アンテナを螺旋形に形成したことにより、この螺旋形の回転アンテナが回転することで高周波エネルギーが均一に拡散して効率よく放射され、その結果、被加熱物に対する加熱むらを少なくすることができる。さらに回転アンテナを漏斗形とした構成では、この漏斗形の回転アンテナの絞り深さを適度に選ぶことにより、回転アンテナからの高周波エネルギーの放射指向性を制御して理想的な加熱形態に調整できるので、加熱むらの少ない高周波加熱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】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示す高周波加熱装置(電子レンジ)の要部断面図で、この高周波加熱装置は、被加熱物１を収容する加熱室２と、この加熱室２の下部に固定された誘電体から成る非加熱物載置板３と、この非加熱物載置板３の下側において加熱室２の底部中央に設けられた高周波供給室４と、被加熱物１を加熱するための高周波エネルギーを発生するマグネトロン５と、このマグネトロン５から発生した高周波エネルギーを高周波供給室４に導く導波管６と、高周波供給室４と導波管６との間に設けられ、導波管６で導かれた高周波エネルギーを高周波供給室４に放射する結合穴７と、この結合穴７を貫通して設けられる中心導体８と、この中心導体８に連結して高周波供給室４内に設けられ、結合穴７から放射された高周波エネルギーを拡散する回転アンテナ９と、中心導体８と導波管６内で連結された誘電体軸１０と、この誘電体軸１０と連結されて回転アンテナ９を回転駆動する駆動手段であるモータ１１と、を備えて構成されている。
【０００９】
このように構成される本例の高周波加熱装置では、マグネトロン５で発生した高周波エネルギーが導波管６を通って回転アンテナ９に供給され、ここでは結合穴７と中心導体８と導波管６とで同軸導波管変換器が構成されて、導波管６内を伝送してきたＴＥ１０伝送モードをＴＥＭ伝送モードに変換して回転アンテナ９に高周波エネルギーを供給するようにしている。そしてこの回転アンテナ９から高周波エネルギーが拡散して加熱室２内に放射され、これによって非加熱物載置板３上の被加熱物１に対する加熱が行われる。なお、ここで回転アンテナ９の材料には、エネルギー損失が少なく放熱性のよいアルミニウムが好適に用いられる。
【００１０】
図２は図１の高周波加熱装置に備えられる回転アンテナ９の平面図である。この回転アンテナ９は、金属製の円形平板に、その回転中心から外周付近に向って渦巻形に形成される螺旋状のスリット９ａを設けて構成され、これによって全体として螺旋形の形状に形成されている。
【００１１】
このように回転アンテナ９を螺旋形に形成したことにより本例の高周波加熱装置では、この螺旋形の回転アンテナ９が回転することで高周波エネルギーが均一に拡散して効率よく放射されるので、被加熱物１に対する加熱むら(被加熱物の中心部が弱く、外周囲部が強く加熱される、あるいは逆に中心部が強く、外周囲部が弱く加熱される)の発生を少なく抑えることができるものである。
【００１２】
図３は本発明の第２の実施例を示す高周波加熱装置の要部断面図で、その基本的構成は図１の第１の実施例と同様であるも、ここでは回転アンテナ９の形状が漏斗形(ラッパ状に開口するホーン形)に形成されている。この場合、漏斗形の回転アンテナ９は、開口側を上方即ち加熱室２側に向けた状態で中心導体８と連結してあり、その絞りの深さ(高さ)は５ｍｍ程度としている。また図４に示す如く、この漏斗形の回転アンテナ９に螺旋形のスリット９ａを設けた構成としてもよい。
【００１３】
上記のように回転アンテナ９を漏斗形とした構成では、この漏斗形の回転アンテナ９の絞り深さを適度に選ぶことにより、回転アンテナ９からの高周波エネルギーの放射指向性を制御して、従来発生していた被加熱物１に対する加熱むら(被加熱物の中心部が弱く、外周囲部が強く加熱される、あるいは逆に中心部が強く、外周囲部が弱く加熱される)の欠点を解消し、理想的な高周波加熱形態である言われている中心部が平均的に温められるような加熱を行うことができる。
【００１４】
この場合、被加熱物１の中心部の加熱が強いか弱いかは加熱室２の形状によることが大きいため、漏斗形の回転アンテナ９の開口方向は加熱室側であったり、これと逆の方向であったりして、一定方向に限定されるものではなく、個々の加熱室２の形状により回転アンテナ９の開口方向は決定される。
【００１５】
図４に示す回転アンテナ９は、一般のアンテナ形状から言えばスパイラルアンテナと言われている種類のものであり、このアンテナの放射特性から被加熱物の中心部の加熱が弱い場合は回転アンテナ９の開口側を加熱室２側に向け、逆に被加熱物の中心部の加熱が強い場合は回転アンテナ９の開口側を結合穴７側に向けるようにして設置する。そしてこの漏斗形回転アンテナ９の絞り深さを適度に選ぶことにより、回転アンテナ９からの高周波エネルギー放射指向性を制御して、放射特性の微調整を行うようにするものである。
【００１６】
図５は図１に示した第１の実施例の高周波加熱装置における被加熱物の温度分布解析結果を示す図(図１に示す被加熱物１のほぼ中央の高さにおけるＡ−Ａ断面の平面温度分布)であり、また図６は図３に示した第２の実施例の高周波加熱装置における被加熱物の温度分布解析結果を示す図(図３に示す被加熱物１のほぼ中央の高さにおけるＡ−Ａ断面の平面温度分布)である。
【００１７】
ここで被加熱物１としては冷凍ピザパイを想定しており、解析時の物理定数は比誘電率４．４、導電率０．０７２２(ｓ／ｍ)、密度７９４(ｋｇ／ｍ３)として計算した。この図５及び図６においては、明るい部分は温度上昇が高く、暗い部分は温度上昇が低いことを示している。
【００１８】
この温度分布により明らかな如く、回転アンテナ９を螺旋形に形成した第１の実施例の場合(図５)は、被加熱物はその前後左右でほぼ対称に平均的に温度上昇し、中央部がやや低い分布となっている。これに対して、回転アンテナ９を漏斗形に形成した第２の実施例の場合(図６)は、被加熱物はその中央部が高く温度上昇し、その他の部分はほぼ平均的に温度上昇した分布となっている。そしてこの漏斗形の回転アンテナの場合は、その絞り深さを適度に選ぶことにより、温度上昇の高い部分の大きさや位置を最適な状態に調整することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例を示す高周波加熱装置の要部の縦断面図である。
【図２】螺旋形の回転アンテナの形状例を示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す高周波加熱装置の要部の縦断面図である。
【図４】漏斗形の回転アンテナの形状例を示す斜視図である。
【図５】第１の実施例の高周波加熱装置における被加熱物の温度分布解析結果を示す図である。
【図６】第２の実施例の高周波加熱装置における被加熱物の温度分布解析結果を示す図である。
【図７】従来の高周波加熱装置の要部の縦断面図である。
【図８】従来の高周波加熱装置に用いられていた回転アンテナの形状例である。
【符号の説明】
【００２０】
１…被加熱物、２…加熱室、３…被加熱物載置板、４…高周波供給室、５…マグネトロン、６…導波管、７…結合穴、９…回転アンテナ、９ａ…螺旋状スリット、１１…モータ(駆動手段)
【図１】
2007042333.tif 000003
【図２】
2007042333.tif 000004
【図３】
2007042333.tif 000005
【図４】
2007042333.tif 000006
【図７】
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【図８】
2007042333.tif 000008
【図５】
2007042333.tif 000009
【図６】
2007042333.tif 000010