微波加熱裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種微波加熱裝置，能夠在不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，均勻且高效地對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱。該微波加熱裝置具有：收納被加熱物的加熱室（102）；產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部（103）；傳送微波的波導(dǎo)管（104）；以及從波導(dǎo)管（104）向加熱室（120）內(nèi)放射微波的多個(gè)微波放射部（105a、105b、105c、105d、105e、105f），該微波加熱裝置構(gòu)成為：在加熱室（102）內(nèi)，產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波，在載置被加熱物的加熱室（102）的底面（108）的中央部產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹。
【專(zhuān)利說(shuō)明】微波加熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)被加熱物放射微波而進(jìn)行介質(zhì)加熱的微波爐等微波加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為代表性的微波加熱裝置的微波爐，其經(jīng)由波導(dǎo)管將從作為代表性的微波產(chǎn)生部的磁控管放射的微波提供到金屬制的加熱室的內(nèi)部，對(duì)放置于加熱室內(nèi)部的被加熱物進(jìn)行介質(zhì)加熱。因此，當(dāng)加熱室內(nèi)部的微波的電磁場(chǎng)分布不均勻時(shí)，不能對(duì)被加熱物進(jìn)行均勻加熱。
[0003]因此，作為對(duì)被加熱物進(jìn)行均勻加熱的方法，一般采用如下方法:一邊利用使載置被加熱物的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)而使被加熱物自身旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)、或者將被加熱物固定而使放射微波的天線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)等任意的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改變向被加熱物放射的微波的方向，一邊進(jìn)行加熱，從而對(duì)被加熱物實(shí)現(xiàn)均勻的加熱。
[0004]另一方面，為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，期待在不具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下進(jìn)行均勻加熱的方法，從而提出了利用電場(chǎng)的偏振面根據(jù)時(shí)間而旋轉(zhuǎn)的圓偏振波的方法。介質(zhì)加熱原本就是基于通過(guò)微波的電場(chǎng)對(duì)具有介電損耗的被加熱物進(jìn)行加熱的原理而進(jìn)行的，因此認(rèn)為，使用電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的圓偏振波對(duì)于加熱的均勻化是有效的。
[0005]例如，作為具體的圓偏振波的產(chǎn)生方法，如圖8所示，在美國(guó)專(zhuān)利第4301347號(hào)說(shuō)明書(shū)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)中，公開(kāi)了使用了波導(dǎo)管I上交叉的X字型的圓偏振波開(kāi)口 2的結(jié)構(gòu)。此夕卜，如圖9所示，在日本特許第3510523號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)中，公開(kāi)了波導(dǎo)管I上沿著相互垂直的方向延伸設(shè)置的2個(gè)長(zhǎng)方形狹縫狀的開(kāi)口 3、4以彼此相對(duì)且相離的方式進(jìn)行配置的結(jié)構(gòu)。并且，如圖10所示，在日本特開(kāi)2005 - 235772號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)中公開(kāi)了在與波導(dǎo)管I結(jié)合的貼片天線5的平面部分中形成切口 6來(lái)產(chǎn)生圓偏振波的結(jié)構(gòu)。
[0006]此外，雖然與圓偏振波無(wú)關(guān)，但如圖11所示，在日本特開(kāi)平10 - 284246號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)4)中，公開(kāi)了按照波長(zhǎng)的1/4的間隔排列了多個(gè)長(zhǎng)方形狹縫9而以彼此不同的相位放射微波的結(jié)構(gòu)。
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:美國(guó)專(zhuān)利第4301347號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特許第3510523號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2005-235772號(hào)公報(bào)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)平10-284246號(hào)公報(bào)
[0011]然而，關(guān)于上述利用了圓偏振波的以往的微波加熱裝置，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I?3中，雖然都利用了圓偏振波，但都存在沒(méi)有達(dá)到可以不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)這種程度的均勻效果的問(wèn)題。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I?3的任意I個(gè)文獻(xiàn)中，都只是僅僅記載了與以往僅具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相比，通過(guò)圓偏振波和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)均勻化的技術(shù)。具體而言，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，如圖8所示，在波導(dǎo)管I的末端具有被稱(chēng)作移相器7的旋轉(zhuǎn)體，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中具有用于使被加熱物旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)(未圖示)，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載了除轉(zhuǎn)臺(tái)8以外還使貼片天線5旋轉(zhuǎn)而用作攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I?3的任意I個(gè)文獻(xiàn)中，都沒(méi)有記載如果使用圓偏振波則不需要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況。這是因?yàn)椋绻豢繄A偏振波的放射而不設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，則與一般的具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(例如，使載置被加熱物的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)以及使天線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)等的情況)相比，微波的攪拌不充分，因此均勻性較差。
[0012]另一方面，加熱效率和均勻性可以說(shuō)具有相悖的關(guān)系。即，為了提高均勻性，最好使工作臺(tái)或天線旋轉(zhuǎn)。但是，在該情況下，與工作臺(tái)或天線的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作相應(yīng)地，開(kāi)口和天線等微波放射部與負(fù)載的位置關(guān)系也發(fā)生變化，其結(jié)果是，從磁控管觀察的負(fù)載阻抗發(fā)生變化，因此，不能始終使磁控管在高效率的狀態(tài)(使磁控管側(cè)的阻抗與負(fù)載側(cè)的阻抗匹配的狀態(tài))下工作，加熱效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于解決上述以往的微波加熱裝置中的問(wèn)題，提供一種能夠在不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下均勻且高效地對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱的微波加熱裝置。
[0014]為了解決上述以往的微波加熱裝置中的問(wèn)題，本發(fā)明的微波加熱裝置具有:
[0015]收納被加熱物的加熱室；
[0016]產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部；
[0017]傳送微波的波導(dǎo)管；以及
[0018]從所述波導(dǎo)管向所述加熱室內(nèi)放射微波的多個(gè)微波放射部，
[0019]所述微波加熱裝置構(gòu)成為:
[0020]在所述加熱室內(nèi)產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波，
[0021 ] 在載置所述被加熱物的所述加熱室的底面的中央部，產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹。
[0022]關(guān)于本發(fā)明的微波加熱裝置，能夠提供如下的微波加熱裝置:其能夠在不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，均勻且高效地對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的微波加熱裝置的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0024]圖2示意性示出實(shí)施方式I的微波加熱裝置中的主要部分，(a)是俯視剖面圖，(b)是主視剖面圖。
[0025]圖3是說(shuō)明實(shí)施方式I的微波加熱裝置的波導(dǎo)管的示意圖。
[0026]圖4是說(shuō)明在實(shí)施方式I的微波加熱裝置的波導(dǎo)管中設(shè)置了圓筒狀的駐波穩(wěn)定部的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0027]圖5是說(shuō)明在實(shí)施方式I的微波加熱裝置的波導(dǎo)管中設(shè)置了半球狀的駐波穩(wěn)定部的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0028]圖6示意性示出實(shí)施方式I的微波加熱裝置中，加熱室內(nèi)產(chǎn)生的倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置，其中，Ca)為俯視圖，(b)為A — A線剖面圖，(c)為B — B線剖面圖。
[0029]圖7是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的微波加熱裝置的開(kāi)口形狀的示意圖。
[0030]圖8是現(xiàn)有的通過(guò)X字型的開(kāi)口來(lái)產(chǎn)生圓偏振波的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖9是現(xiàn)有的通過(guò)垂直的2個(gè)長(zhǎng)方形狹縫來(lái)產(chǎn)生圓偏振波的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖10是現(xiàn)有的通過(guò)貼片天線來(lái)產(chǎn)生圓偏振波的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。[0033]圖11是說(shuō)明現(xiàn)有的微波加熱裝置的波導(dǎo)管與多個(gè)長(zhǎng)孔的位置關(guān)系的示意圖。
[0034][標(biāo)號(hào)說(shuō)明]
[0035]101微波爐(微波加熱裝置)，102加熱室，103磁控管(微波產(chǎn)生部)，104波導(dǎo)管，105a、105b、105c、105d、105e、105f、411、412、413、414、415、416、417 開(kāi)口(微波放射部)，106載置臺(tái)，107管軸，108底面，109,110中心軸，111末端部，112a第一駐波穩(wěn)定部，112b第二駐波穩(wěn)定部，112c第三駐波穩(wěn)定部，113a、113b、113c管內(nèi)駐波的波腹，126H面，127E面，134、135、136駐波穩(wěn)定部，144倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹，145被加熱物，418傳送方向，419波導(dǎo)管，420寬度方向，421管軸。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本發(fā)明的微波加熱裝置具有:收納被加熱物的加熱室；產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部；傳送微波的波導(dǎo)管；以及從所述波導(dǎo)管向所述加熱室內(nèi)放射微波的多個(gè)微波放射部，該微波加熱裝置構(gòu)成為:在所述加熱室內(nèi)產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波，在載置所述被加熱物的所述加熱室的底面的中央部，產(chǎn)生所述倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹。
[0037]在這樣構(gòu)成的微波加熱裝置中，從多個(gè)微波放射部向加熱室內(nèi)放射微波，由此，與單一的微波放射部相比，能夠從多個(gè)部位放射微波，因此，即使不設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也能夠?qū)Ρ患訜嵛镞M(jìn)行一定程度的均勻加熱。此外，在具有所述結(jié)構(gòu)的微波加熱裝置中，在不設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，不需要驅(qū)動(dòng)所需的電力消耗，此外，能夠抑制負(fù)載側(cè)阻抗相對(duì)于微波產(chǎn)生部側(cè)阻抗的變化，抑制加熱效率的下降。此外，在具有所述結(jié)構(gòu)的微波加熱裝置中，構(gòu)成為在加熱室的底面的中央部產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹，因此，能夠提高對(duì)通常被載置于該中央部的被加熱物的加熱效率。
[0038]此外，為了在加熱室的底面的中央部產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹，例如可以構(gòu)成為，倉(cāng)內(nèi)駐波按照在所述加熱室的寬度方向和進(jìn)深方向上分別產(chǎn)生奇數(shù)個(gè)波腹的傳送模式進(jìn)行傳送。
[0039]此外，為了在加熱室的底面的中央部產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹，例如可以構(gòu)成為在所述波導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生管內(nèi)駐波，所述管內(nèi)駐波的波腹中的一個(gè)波腹與所述加熱室的底面的中央部相對(duì)。由于波導(dǎo)管與加熱室經(jīng)由多個(gè)微波放射部相連，因此，波導(dǎo)管內(nèi)的管內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)容易與加熱室內(nèi)的倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)一致。由此，通過(guò)如上構(gòu)成，能夠在加熱室的底面的中央部產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹。
[0040]此外，為了在加熱室的底面的中央部產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹，例如可將所述多個(gè)微波放射部中的一個(gè)配置于所述加熱室的底面的中央部。微波放射部將波導(dǎo)管與加熱室相連，成為用于將波導(dǎo)管內(nèi)的微波放射到加熱室的出口。因此，在微波放射部中，容易增強(qiáng)微波的電場(chǎng)，容易形成管內(nèi)駐波的波腹和倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹。由此，通過(guò)如上構(gòu)成，能夠在加熱室的底面的中央部產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹。
[0041]此外，所述微波放射部?jī)?yōu)選由放射圓偏振波的開(kāi)口形狀構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生以微波放射部為中心在圓偏振波特有的360度全方向上旋轉(zhuǎn)的電場(chǎng)，從微波放射部的中心渦旋地向加熱室內(nèi)放射微波，能夠?qū)A周方向均勻地加熱。其結(jié)果，能夠?qū)訜崾业恼w均勻地放射微波，能夠在不使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下對(duì)加熱室內(nèi)的被加熱物均勻地加熱。
[0042]另外，優(yōu)選的是，所述微波放射部由2個(gè)長(zhǎng)孔相交叉的X字形狀的開(kāi)口構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)從波導(dǎo)管可靠地放射圓偏振波。
[0043]以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的微波加熱裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，雖然在以下實(shí)施方式的微波加熱裝置中對(duì)微波爐進(jìn)行說(shuō)明，但微波爐只是例示，本發(fā)明的微波加熱裝置不限于微波爐，還包含利用了介質(zhì)加熱的加熱裝置、生垃圾處理機(jī)或半導(dǎo)體制造裝置等微波加熱裝置。此外，本發(fā)明不限于以下實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)，基于同樣的技術(shù)思想的結(jié)構(gòu)也包含在本發(fā)明中。
[0044](實(shí)施方式I)
[0045]圖1和圖2是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式I的微波加熱裝置的圖。圖1是示出實(shí)施方式I的微波加熱裝置的整體結(jié)構(gòu)的立體圖，圖2示意性示出了作為實(shí)施方式I的微波加熱裝置中的主要部分的微波產(chǎn)生部、波導(dǎo)管以及加熱室等。在圖2中，(a)是從上方觀察加熱室等的剖面圖，(b)是從正面觀察的剖面圖。
[0046]作為代表性的微波加熱裝置的微波爐101具有:加熱室102，其能夠收納作為代表性的被加熱物的食品(未圖不)；磁控管103,其為產(chǎn)生微波的代表性的微波產(chǎn)生部；波導(dǎo)管104，其將從磁控管103放射出的微波導(dǎo)入到加熱室102 ;微波放射部，其將波導(dǎo)管104內(nèi)的微波放射到加熱室102內(nèi)；以及載置食品的載置臺(tái)106。此外，實(shí)施方式I的微波放射部由形成在波導(dǎo)管104的上表面(與加熱室102相對(duì)的面)的6個(gè)開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f 構(gòu)成。
[0047]實(shí)施方式I的加熱室102是橫向較長(zhǎng)的長(zhǎng)方體形狀，并構(gòu)成為由載置臺(tái)106覆蓋加熱室102的底面整體。載置臺(tái)106被設(shè)置為，以不讓作為微波放射部的開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f露出于加熱室102內(nèi)的方式進(jìn)行覆蓋。載置臺(tái)106的上表面(載置面)平坦地形成，使得使用者容易拿出、放入食品，并且，在載置臺(tái)106變臟時(shí)容易擦拭干凈。作為實(shí)施方式I的載置臺(tái)106，為了使來(lái)自開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f的微波放射到加熱室102內(nèi)，載置臺(tái)106由玻璃或陶瓷等微波容易透過(guò)的材料構(gòu)成。
[0048]波導(dǎo)管104與加熱室102的連接狀態(tài)被連接成:使得波導(dǎo)管104的微波的傳送方向成為加熱室102的寬度方向(圖2的左右方向)。此外，各開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105eU05f由X字形狀的開(kāi)口形狀構(gòu)成，所述X字形狀的開(kāi)口形狀是由細(xì)長(zhǎng)的長(zhǎng)方形的2個(gè)長(zhǎng)孔(狹縫)在中心點(diǎn)相互交叉而成的，從而能夠放射圓偏振波。6個(gè)開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f以在俯視時(shí)不與波導(dǎo)管104的寬度方向(前后方向)的中心軸(以下，稱(chēng)作管軸)107交叉的方式，關(guān)于管軸107線對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行配置。此外，波導(dǎo)管104以在俯視時(shí)管軸107與加熱室102的底面108的前后方向的中心軸109不一致的方式進(jìn)行配置。
[0049]此外，開(kāi)口 105a、105c、105e的中心被配置成在俯視時(shí)位于加熱室102的底面108的前后方向的中心軸109上。此外，6個(gè)開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f關(guān)于加熱室102的底面108的左右方向的中心軸110線對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行配置。即，開(kāi)口 105c配置在加熱室102的底面108的中心部。此外，在波導(dǎo)管104的傳送方向上，開(kāi)口 105a、105c、105e按照管內(nèi)波長(zhǎng)Xg的1/2的間隔進(jìn)行配置。相同地，在波導(dǎo)管104的傳送方向上，開(kāi)口 105b、105d、105f按照管內(nèi)波長(zhǎng)λ g的1/2的間隔進(jìn)行配置。
[0050]另外，在波導(dǎo)管104內(nèi)產(chǎn)生駐波。以下，將該駐波稱(chēng)為管內(nèi)駐波。該駐波具有由磁控管103的振蕩頻率和波導(dǎo)管104的形狀決定的管內(nèi)波長(zhǎng)Xg。管內(nèi)駐波每隔管內(nèi)波長(zhǎng)入8的1/2波長(zhǎng)重復(fù)著波腹和波節(jié)，在波導(dǎo)管104的末端部111處必定成為波節(jié)。[0051]此外，圖2的(b)中，示出了在波導(dǎo)管104內(nèi)產(chǎn)生的管內(nèi)駐波的圖像。駐波穩(wěn)定部112a、112b、112c例如由突出到波導(dǎo)管104內(nèi)的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。駐波穩(wěn)定部112a、112b、112c具有與作為所謂的匹配元素而公知的短線調(diào)諧器等非常相似的結(jié)構(gòu)，設(shè)置在與管內(nèi)駐波的波節(jié)對(duì)應(yīng)的位置。即，從末端部111起，每隔管內(nèi)波長(zhǎng)入8的1/2的間隔配置有共計(jì)3個(gè)駐波穩(wěn)定部112a、112b、112c。此處，關(guān)于這些駐波穩(wěn)定部，從末端部111側(cè)起，依次稱(chēng)為第一駐波穩(wěn)定部112a、第二駐波穩(wěn)定部112b、第三駐波穩(wěn)定部112c。
[0052]波導(dǎo)管104被配置為:第一駐波穩(wěn)定部112a和第二駐波穩(wěn)定部112b關(guān)于加熱室102的底面108的左右方向的中心軸110呈線對(duì)稱(chēng)。其結(jié)果是，如圖2的(b)所示，在管內(nèi)駐波的波腹113a、113b、113c中，波腹113b位于通過(guò)中心軸110的位置。此外，開(kāi)口 105a、105b位于與在末端部111和第一駐波穩(wěn)定部112a之間產(chǎn)生的管內(nèi)駐波的波腹113a相對(duì)的位置。開(kāi)口 105c、105d位于與在第一駐波穩(wěn)定部112a和第二駐波穩(wěn)定部112b之間產(chǎn)生的管內(nèi)駐波的波腹113b相對(duì)的位置。開(kāi)口 105e、105f位于與在第二駐波穩(wěn)定部112b和第三駐波穩(wěn)定部112c之間產(chǎn)生的管內(nèi)駐波的波腹113c相對(duì)的位置。S卩，在實(shí)施方式I中，配置為在波導(dǎo)管104內(nèi)產(chǎn)生管內(nèi)駐波，且使管內(nèi)駐波的波腹113b與加熱室102的底面108的中央部相對(duì)。
[0053]此外，如圖1所示，微波爐101具有能夠使加熱室102的前表面開(kāi)閉的門(mén)114。通過(guò)關(guān)閉門(mén)114，使波導(dǎo)管104和加熱室102形成封閉空間，微波被封閉在該封閉空間。該被封閉的微波必然會(huì)產(chǎn)生某種駐波。
[0054]對(duì)如上構(gòu)成的實(shí)施方式I的微波加熱裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0055]從磁控管103放射出的微波在波導(dǎo)管104內(nèi)被傳送，一部分從開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f放射到加熱室102內(nèi)，其余部分被末端部111反射。此外，由于加熱室102為封閉空間，因此放射到加熱室102內(nèi)的微波的一部分通過(guò)開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f返回到波導(dǎo)管104內(nèi)。其結(jié)果是，在波導(dǎo)管104和加熱室102內(nèi)會(huì)產(chǎn)生某種駐波。以下，將在加熱室102內(nèi)產(chǎn)生的駐波稱(chēng)作倉(cāng)內(nèi)駐波。尤其是在波導(dǎo)管104內(nèi)，容易產(chǎn)生管內(nèi)波長(zhǎng)Ag的駐波。
[0056]此外，在被加熱物為一定量以上等、被加熱物容易吸收微波的條件下，通過(guò)開(kāi)口105a、105b、105c、105d、105e、105f返回到波導(dǎo)管104內(nèi)的微波的量較少。因此，駐波穩(wěn)定。與此相對(duì)，在被加熱物較少等、被加熱物難以吸收微波等條件下，在作為微波放射部的開(kāi)口的數(shù)量較多的情況下，由于開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f與加熱室102連通，因而波導(dǎo)管104內(nèi)的管內(nèi)駐波被打亂。
[0057]對(duì)此，在實(shí)施方式I的微波爐101中，由于在波導(dǎo)管104內(nèi)配置有駐波穩(wěn)定部112a、112b、112c，因此，能夠使管內(nèi)駐波的波節(jié)的位置固定。其結(jié)果是，能夠固定各開(kāi)口附近的駐波的振幅和相位，能夠?qū)母鏖_(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f朝向加熱室102內(nèi)放射的微波的放射量控制為同等量。
[0058]此外，由于開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f為X字形狀的開(kāi)口形狀，因此，微波作為圓偏振波而放射到加熱室102內(nèi)。圓偏振波以開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f為中心，在電場(chǎng)沿周向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行放射。因此，在加熱室102內(nèi)，微波在各開(kāi)口的周?chē)鶆虻剡M(jìn)行放射。
[0059]接著，對(duì)圓偏振波進(jìn)行說(shuō)明。圓偏振波是在移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信的領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，作為身邊的使用例，可舉出ETC (Electronic Toll Collection System:不停車(chē)自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng))等。圓偏振波是電場(chǎng)的偏振面相對(duì)于行進(jìn)方向根據(jù)時(shí)間而旋轉(zhuǎn)的微波，且具有如下特征:當(dāng)形成圓偏振波時(shí)，電場(chǎng)的方向根據(jù)時(shí)間持續(xù)變化，而電場(chǎng)強(qiáng)度的大小不產(chǎn)生變化。如果將該圓偏振波應(yīng)用到微波加熱裝置，則與以往的利用線偏振波的微波加熱相比，尤其可期待在圓偏振波的周向上對(duì)被加熱物實(shí)現(xiàn)均勻加熱。另外，圓偏振波根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向被分類(lèi)為右旋偏振波(CW:clockwise,順時(shí)針)和左旋偏振波(CCW:counter clockwise,逆時(shí)針)這兩種，但在加熱領(lǐng)域中性能沒(méi)有特別的差異。
[0060]作為放射圓偏振波的結(jié)構(gòu)，有上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I和專(zhuān)利文獻(xiàn)2那樣由波導(dǎo)管的壁面開(kāi)口構(gòu)成的結(jié)構(gòu)、和專(zhuān)利文獻(xiàn)3所示的由貼片天線構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實(shí)施方式I的微波爐中，與專(zhuān)利文獻(xiàn)I所示的結(jié)構(gòu)相同地構(gòu)成為:在波導(dǎo)管104的上表面(H面)形成開(kāi)口105a、105b、105c、105d、105e、105f 而放射圓偏振波。
[0061]圓偏振波原來(lái)主要用于通信領(lǐng)域，因此一般討論的是向開(kāi)放空間進(jìn)行放射且不返回反射波的、所謂的行波。另一方面，在本發(fā)明的實(shí)施方式I的微波加熱裝置中，產(chǎn)生了朝向封閉空間進(jìn)行放射且反射波返回到波導(dǎo)管104內(nèi)而與來(lái)自磁控管103的微波(行波)合成的駐波，根據(jù)該駐波進(jìn)行論述，其中，所述封閉空間是通過(guò)波導(dǎo)管104和加熱室102而與外部相隔離。但是，已知的是，在從開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f向加熱室102內(nèi)放射微波的瞬間，波導(dǎo)管104內(nèi)的駐波會(huì)失去平衡，在波導(dǎo)管104內(nèi)再次恢復(fù)為穩(wěn)定的駐波之前，會(huì)產(chǎn)生行波。因此，通過(guò)將開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f設(shè)為圓偏振波放射形狀，能夠利用上述圓偏振波的特長(zhǎng)，能夠使加熱室102內(nèi)的加熱分布更加均勻化。
[0062]此外，為了從設(shè)置在方形的波導(dǎo)管104的開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f輸出圓偏振波，可以如圖2的(a)中所示的例子那樣，構(gòu)成為:使2個(gè)具有寬度的長(zhǎng)孔(狹縫)在中央處交叉，成為相 對(duì)于微波傳送方向傾斜45度的開(kāi)口形狀，并將該開(kāi)口形狀配置在與波導(dǎo)管104的微波傳送方向的管軸107不交叉的位置。
[0063]接著，使用圖3對(duì)作為微波傳送部的波導(dǎo)管104進(jìn)行說(shuō)明。圖3是示意性示出最簡(jiǎn)單的普通波導(dǎo)管104的內(nèi)部空間的圖。最簡(jiǎn)單的普通波導(dǎo)管104是方形波導(dǎo)管，如圖3所示，其內(nèi)部空間由與管軸方向垂直的截面為長(zhǎng)方形(寬度aX高度b)、且長(zhǎng)度方向?yàn)楣茌S方向的長(zhǎng)方體構(gòu)成。對(duì)于這種方形波導(dǎo)管，公知的是:設(shè)微波在自由空間內(nèi)的波長(zhǎng)為λ。時(shí)，通過(guò)在波導(dǎo)管的寬度a (微波的波長(zhǎng)λ(l/2)、高度b ? λ/2)的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，從而以TElO模式傳送微波。
[0064]TElO模式是指在波導(dǎo)管104內(nèi)波導(dǎo)管104的傳送方向上僅存在磁場(chǎng)分量而不存在電場(chǎng)分量的、H波(TE波；橫電波傳送Transverse Electric Wave)中的傳送模式。另外，TElO模式以外的傳送模式基本不適用于微波加熱裝置的波導(dǎo)管104。
[0065]此處，在波導(dǎo)管104內(nèi)的管內(nèi)波長(zhǎng)λ g的說(shuō)明之前，對(duì)自由空間的波長(zhǎng)λ。進(jìn)行說(shuō)明。公知的是，對(duì)于一般微波爐的微波而言，自由空間的波長(zhǎng)λ0約為120_。不過(guò)，自由空間的波長(zhǎng)λ?？梢愿鶕?jù)XQ = c/f準(zhǔn)確地求出。此處，c是速度，固定為光速3.0*108[m/s]，而f是頻率，具有2.4~2.5 [GHz] (ISM頻帶)的帶寬。作為微波產(chǎn)生部的磁控管的振蕩頻率f根據(jù)波動(dòng)和負(fù)載條件而產(chǎn)生變化，結(jié)果是，自由空間的波長(zhǎng)λ ^也產(chǎn)生變化，且波長(zhǎng)λ ο在最小120 [mm] (2.5GHz時(shí))到最大125 [mm] (2.4GHz時(shí))的范圍內(nèi)變化。
[0066]返回到波導(dǎo)管104的話題，還考慮到自由空間的波長(zhǎng)勺范圍，一般而言，作為波導(dǎo)管104，大多從寬度a為80?100mm、高度b為15?40mm左右的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。在圖3所示的波導(dǎo)管104中，上下的寬幅面是指磁場(chǎng)在其中平行地渦旋的面，稱(chēng)作H面126，左右的窄幅面是指與電場(chǎng)平行的面，稱(chēng)作E面127。另外，將微波在波導(dǎo)管104內(nèi)傳送時(shí)的波長(zhǎng)表不為管內(nèi)波長(zhǎng)λ g,并且Xg = λ J V (I — ( λ 0/ (2Xa))2),管內(nèi)波長(zhǎng)λ g根據(jù)波導(dǎo)管104的寬度a的尺寸而變化，但管內(nèi)波長(zhǎng)λ g的確定與高度b的尺寸無(wú)關(guān)。順便說(shuō)一下，在TElO模式中，在波導(dǎo)管104的寬度方向(與微波的傳送方向垂直的方向)的兩端(E面)127處電場(chǎng)為0，在寬度方向的中央部(圖2所示的管軸107上)電場(chǎng)最大。由此，磁控管103構(gòu)成為結(jié)合在電場(chǎng)最大的波導(dǎo)管104的寬度方向的中央部(管軸107上)。
[0067]另外，如圖2的(a)所示，在實(shí)施方式I的微波爐的結(jié)構(gòu)中，放射圓偏振波的開(kāi)口105a、105b、105c、105d、105e、105f是使長(zhǎng)孔(狹縫)垂直而成為X字形狀的開(kāi)口，成為從波導(dǎo)管104的H面(上表面)的寬度方向的中央部偏向于一側(cè)進(jìn)行配置而能夠產(chǎn)生圓偏振波的形狀。根據(jù)發(fā)射圓偏振波的開(kāi)口相對(duì)于波導(dǎo)管104的H面的寬度方向的中央部(管軸107上)偏向哪一側(cè)而分為右旋偏振波或左旋偏振波。
[0068]此處，在開(kāi)放空間的通信領(lǐng)域與封閉空間的加熱領(lǐng)域中，有一些不同點(diǎn)，因此追加說(shuō)明。在通信領(lǐng)域中，為了避免與其他微波的混合而僅收發(fā)所需的信息，發(fā)送側(cè)限定為右旋偏振波和左旋偏振波中的任意一方進(jìn)行發(fā)送，接收側(cè)也選擇與其對(duì)應(yīng)的最佳的接收天線。另一方面，在加熱領(lǐng)域中，不是具有指向性的接收天線，而是由沒(méi)有特別指向性的食品等被加熱物接收微波，因此重要之處僅僅在于要讓微波均勻地照射到被加熱物的整體。因此，在加熱領(lǐng)域中，即使右旋偏振波和左旋偏振波并存也沒(méi)有問(wèn)題，相反，需要盡可能地防止由于被加熱物的載置位置和形狀引起不均勻的分布。例如像專(zhuān)利文獻(xiàn)I那樣，微波放射部只有單一的開(kāi)口的情況下，最好將被加熱物載置于該開(kāi)口正上方，但是，如果在開(kāi)口部的前后位置上或者左右位置上偏離地進(jìn)行載置，則無(wú)論如何都是接近開(kāi)口的部位容易加熱，遠(yuǎn)離開(kāi)口的部位難以加熱，其結(jié)果是，在被加熱物中產(chǎn)生加熱不勻。因此，優(yōu)選設(shè)置多個(gè)圓偏振波開(kāi)口。因此，如圖2所示，在實(shí)施方式I的微波爐101中，配置了 6個(gè)開(kāi)口 105a、105b、105c、105d、105e、105f。
[0069]接下來(lái)，使用圖4、圖5，對(duì)駐波穩(wěn)定部進(jìn)行說(shuō)明。
[0070]圖4示出了在圖3中說(shuō)明的波導(dǎo)管104中設(shè)置了圓筒狀的駐波穩(wěn)定部134、135的結(jié)構(gòu)。駐波穩(wěn)定部134、135由鋁或不銹鋼等導(dǎo)電性材料構(gòu)成，通過(guò)焊接或螺釘而固定于波導(dǎo)管104的H面126的寬度方向的中心部。在波導(dǎo)管104內(nèi)設(shè)置了具有這樣的結(jié)構(gòu)的駐波穩(wěn)定部134、135時(shí)，雖然這些駐波穩(wěn)定部作為波導(dǎo)管104內(nèi)的突出部而妨礙微波的傳送，但是在該駐波穩(wěn)定部134、135的上方容易產(chǎn)生駐波的波節(jié)。因此，通過(guò)在希望產(chǎn)生駐波的波節(jié)的位置的下方設(shè)置駐波穩(wěn)定部134、135，能夠使得駐波的位置穩(wěn)定而不產(chǎn)生變化。另外，駐波穩(wěn)定部134、135具有與作為所謂的匹配元件而公知的短線調(diào)諧器等非常相似的結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有可通過(guò)對(duì)形狀(尤其是高度)和位置進(jìn)行微調(diào)來(lái)確定駐波的波節(jié)并且能夠進(jìn)行匹配這2個(gè)功能。圖4示出了駐波穩(wěn)定部134高于駐波穩(wěn)定部135的示例。
[0071]此外，如圖4所示，在設(shè)駐波穩(wěn)定部134與駐波穩(wěn)定部135的距離為(λ g/2)Xn時(shí)(Ag為管內(nèi)波長(zhǎng)，η為整數(shù))，能夠在兩處產(chǎn)生駐波的波節(jié)。其結(jié)果，能夠在駐波穩(wěn)定部134與駐波穩(wěn)定部135之間，產(chǎn)生完美的駐波。例如，當(dāng)η = I時(shí)，在駐波穩(wěn)定部134、135的上方產(chǎn)生駐波的波節(jié)，在駐波穩(wěn)定部134和駐波穩(wěn)定部135的中間部產(chǎn)生駐波的波腹。另外，當(dāng)n=2時(shí)，在駐波穩(wěn)定部134、135的上方產(chǎn)生駐波的波節(jié)，在駐波穩(wěn)定部134與駐波穩(wěn)定部135之間的中間部也產(chǎn)生駐波的波節(jié)。因此，能夠在駐波穩(wěn)定部134與駐波穩(wěn)定部135之間廣生完美的駐波。
[0072]圖5示出在圖3中說(shuō)明的波導(dǎo)管104中設(shè)置了半球狀的駐波穩(wěn)定部136的結(jié)構(gòu)。圖5所示的駐波穩(wěn)定部136例如可以通過(guò)將波導(dǎo)管104的H面沖壓成朝內(nèi)部突出而形成。該情況下，駐波穩(wěn)定部136可以用與波導(dǎo)管104相同的材料構(gòu)成，不需要為了形成駐波穩(wěn)定部136而另外設(shè)置部件。
[0073]接下來(lái)，使用圖6，對(duì)加熱室102中產(chǎn)生的倉(cāng)內(nèi)駐波進(jìn)行說(shuō)明。
[0074]圖6示意性示出在實(shí)施方式I的微波爐中，加熱室102內(nèi)產(chǎn)生的倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置。圖6中，Ca)為從上方觀察加熱室102的俯視圖，(b)為(a)的A — A線剖面圖，(c)為(a)的B — B線剖面圖。在圖6中，用實(shí)線包圍設(shè)想存在倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹的區(qū)域，用虛線包圍設(shè)想存在倉(cāng)內(nèi)駐波的波節(jié)的區(qū)域。圖6的(a)是示出加熱室102的頂面的倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的分布的圖，而加熱室102的底面的倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的分布也基本相同。此外，在圖6的(b)和(c)中，為了說(shuō)明管內(nèi)駐波與倉(cāng)內(nèi)駐波的位置關(guān)系，還示出了與加熱室102連接的波導(dǎo)管104。
[0075]在加熱室102內(nèi)不存在天線、工作臺(tái)等用于攪拌微波的部件的情況下，加熱室102內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波。當(dāng)把加熱室102看作基本為長(zhǎng)方體時(shí)，認(rèn)為其是長(zhǎng)方體形狀的空腔諧振器這樣的考慮方式是合適的。通常，使用自由空間的波長(zhǎng)Xci，利用下式(式I)來(lái)表示各邊的長(zhǎng)度由X、1、z表示的長(zhǎng)方體形狀的空腔共振器的駐波。
[0076][式I]
【權(quán)利要求】
1.一種微波加熱裝置，該微波加熱裝置具有: 收納被加熱物的加熱室； 產(chǎn)生微波的微波產(chǎn)生部； 傳送微波的波導(dǎo)管；以及 從所述波導(dǎo)管向所述加熱室內(nèi)放射微波的多個(gè)微波放射部， 所述微波加熱裝置構(gòu)成為: 在所述加熱室內(nèi)產(chǎn)生倉(cāng)內(nèi)駐波， 在載置所述被加熱物的所述加熱室的底面的中央部，產(chǎn)生所述倉(cāng)內(nèi)駐波的波腹。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其中， 所述倉(cāng)內(nèi)駐波按照在所述加熱室的寬度方向和進(jìn)深方向上分別產(chǎn)生奇數(shù)個(gè)波腹的傳送模式進(jìn)行傳送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的微波加熱裝置，其中，所述微波加熱裝置構(gòu)成為: 在所述波導(dǎo)管內(nèi)，產(chǎn)生管內(nèi)駐波， 所述管內(nèi)駐波的波腹中的一個(gè)與所述加熱室的底面的中央部相對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任意一項(xiàng)所述的微波加熱裝置，其中， 所述多個(gè)微波放射部中的一個(gè)被配置在所述加熱室的底面的中央部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任意一項(xiàng)所述的微波加熱裝置，其中， 所述微波放射部由放射圓偏振波的開(kāi)口形狀構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波加熱裝置，其中， 所述微波放射部由2個(gè)長(zhǎng)孔相交叉的X字形狀的開(kāi)口構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】F24C7/02GK103868115SQ201310659105
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月10日
【發(fā)明者】久保昌之, 吉野浩二, 貞平匡史, 細(xì)川大介, 信江等隆, 大森義治 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社