微波加热装置的制造方法_2

文档序号:9423362阅读:来源:国知局
的微波加热装置特别地构成为,还具有状态检测部,该状态检测部检测第I?第7中的任意一个发明的加热室内的被加热物的状态,旋转驱动部根据状态检测部检测出的被加热物的状态,控制波导管构造天线的旋转位置。
[0068]第9发明的微波加热装置特别地构成为,第I?第7中的任意一个发明的旋转驱动部根据能够由用户选择的预先确定的程序,控制波导管构造天线的旋转位置。
[0069]第10发明的微波加热装置特别地构成为,第I?第9中的任意一个发明的微波吸出开口相对于壁面的宽度方向中央仅设置于一侧。由此,能够抑制从微波吸出开口放射的微波的干涉,更有效率地放射微波。
[0070]第11发明的微波加热装置特别地构成为,第I?第9中的任意一个发明的微波吸出开口相对于壁面的宽度方向中央设置于两侧。由此,能够从壁面的宽度方向中央的两侧吸出微波,因此还能够应对面积较大的被加热物。
[0071]第12发明的微波加热装置特别地构成为,第2发明的微波吸出开口在波导管构造天线延伸的方向上,被配置于比前端开放部更接近耦合轴的位置处。由此,能够在耦合轴周边重点进行微波的吸出,因而能够更有效地加热被加热物。
[0072]第13发明的微波加热装置特别地构成为,在第2发明的波导管构造天线的形成波导管构造的壁面上,在比微波吸出开口更远离耦合轴的位置处形成有微波放射开口。由此,从微波吸出开口吸出微波,并从微波放射开口放射微波,从而能够进行更灵活的微波放射。
[0073]第14发明的微波加热装置特别地构成为,第2发明的波导管构造天线的前端开放部和微波吸出开口以耦合轴为中心而配置于一侧与另一侧这两方。由此,从耦合轴的两侧吸出微波,因此能够进行更均匀的微波加热。
[0074]以下,参照【附图说明】本发明的微波加热装置的优选实施方式。另外,关于以下实施方式的微波加热装置说明的是微波炉,然而微波炉仅为示例,本发明的微波加热装置不限于微波炉,还包含使用介质加热的加热装置、生活垃圾处理机或半导体制造装置等微波加热装置。此外,本发明不限于以下实施方式的具体结构,基于同样的技术思想的结构也包含在本发明中。
[0075](实施方式I)
[0076]图1?图15是本发明实施方式I的微波加热装置的说明图。
[0077]图1是从正面侧观察到的微波加热装置的剖视图,图2是从上方观察到的微波加热装置的剖视图。如图1、2所示,作为代表性的微波加热装置的微波炉101具有加热室102、磁控管103、波导管104、波导管构造天线105和载置台106。加热室102形成能够收纳作为代表性的被加热物的食品(未图示)的空间。磁控管103是产生微波的微波产生部的一例。波导管104是将从磁控管103产生(放射)的微波传输(引导)至加热室102的传输部的一例。波导管构造天线105将波导管104内的微波放射到加热室102内。载置台106载置食品。载置台106覆盖加热室102的整个底面,从而将其封闭成使得波导管构造天线105不会露出于加热室102内。此外,通过使得载置台106的上表面变得平坦,使用者易于进行食品的取放,在载置台106附着有污物时易于进行擦拭。这里,载置台106的材料为玻璃或陶瓷等微波易于透过的材料。由此,将来自波导管构造天线105的微波放射到加热室102 内。
[0078]波导管构造天线105能够通过构成为包围親合轴107的箱形的波导管构造108的朝向,控制通过耦合轴107而从波导管104内导出的微波向加热室102内的放射方向。形成波导管构造108的壁面具有上壁面109、侧壁面110a、110b、110c、凸缘112。上壁面109与耦合轴107连接。侧壁面110a、110b、110c封闭上壁面109的周围三方。凸缘112在侧壁面110a、110b、IlOc的外侧,与加热室底面111隔开微小的间隙而平行形成。波导管构造108形成仅在剩余的一个方向的前端大幅开放的前端开放部113,且在上壁面109构成微波吸出开口 114。通过这种结构,波导管构造天线105将大部分微波从前端开放部113和微波吸出开口 114中的任意一方放射出。
[0079]微波炉101还具有旋转驱动部115、红外线传感器116、控制部117。旋转驱动部115驱动波导管构造天线105以耦合轴107为中心旋转。红外线传感器116是检测食品状态的状态检测部的一例,作为食品状态,检测食品的温度。控制部117根据红外线传感器116的信号,进行磁控管103的振荡控制和旋转驱动部115的旋转控制,从而控制波导管构造天线105的旋转位置。
[0080]另外,在本实施方式I中,作为状态检测部的一例,说明了使用检测食品温度的红外线传感器116的情况,然而不限于这种情况。例如,还可以将检测食品重量(重心)的重量传感器或取得食品图像的图像传感器等用作状态检测部。或者,也可以不使用这种状态检测部。例如,通过在微波炉101中预先存储可供用户选择的程序,旋转驱动部115可以根据该预先确定的程序,进行波导管构造105的旋转位置控制。
[0081]波导管构造108通过上壁面109和侧壁面110a、110b、IlOc而构成大致长方体形状,向前端开放部113的方向(图2的左方)传输微波。微波吸出开口 114是具有使长孔(缝隙或槽)交叉的X字状的形状的开口。通过将微波吸出开口 114配置为从波导管的上壁面109的宽度方向的中央处偏离,能够放射圆偏振波。特别是,通过将微波吸出开口 114仅配置于波导管构造108的宽度方向的一侧(图2的上侧),更有效率地实现了圆偏振波放射。如图2所示,耦合轴107配置于加热室底面111的前后方向和左右方向的中心处。
[0082]这里,为了便于理解波导管构造,使用图3,说明通常的波导管200。如图3所示,最简单且常见的波导管200是由长方体构成的方形波导管,该长方体是将固定的长方形的截面(宽度a、高度b)在传输方向124上延伸而成的。已知在设微波在自由空间中的波长为λ O时,通过将波导管200的宽度a和高度b的范围选作λ O > a > λ 0/2、b < λ 0/2,使用TElO模式传输微波。
[0083]TElO模式指的是在波导管200内的微波的传输方向124上仅存在磁场成分而不存在电场成分的、H波(TE波;电气的横波传输Transverse Electric Wave)的传输模式。
[0084]这里,在说明波导管200内的管内波长Ag之前,说明自由空间的波长λ O。作为自由空间的波长λ 0,在通常的微波炉的微波的情况下已知约为120_。然而,准确地说,自由空间的波长λ0可通过λ0 = c/f求出。C是光的速度,3.0 * 10 a 8 [m/ s]是恒定的,而f是频率,具有2.4?2.5 [GHz] (ISM频带)的带宽。传输频率f会根据磁控管的差异和负载条件而发生变化,因此自由空间的波长λ0也会变化。由此,自由空间的波长λ0在最小120 [mm] (2.5GHz时)至最大125 [mm] (2.4GHz时)的范围内变化。
[0085]返回波导管200的内容,考虑到自由空间的波长λ0的范围,通常大多将波导管200的宽度a选择为80?100mm、而高度b为15?40mm的程度。此时,图3中的上下的宽幅面是指磁场在其中平行地涡旋的面,称作H面118,左右的窄幅面是指平行于电场的面,称作E面119。顺便说一下,将微波在波导管内传输时的波长表示为管内波长Ag,并可通过Ag= λ0/ V (l_(A0/(2Xa))~2)求出。λ g会根据波导管的宽度a的尺寸而发生变化,然而λ g的确定与高度b的尺寸无关。另外,在TElO模式下,在波导管200的宽度方向的两端(E面)119处电场为0,在宽度方向的中央处电场最大。
[0086]关于图1和图2所示的本实施方式I的波导管构造天线105而言,也能够应用同样的考虑方式。上壁面109和加热室底面111是H面。侧壁面IlOa和IlOc是E面。侧壁面IlOb是用于将微波全部向前端开放部113侧反射的反射端。具体而言,在本实施方式I的波导管构造天线105中,波导管宽度为80mm。微波吸出开口 114通过正交的2条缝隙构成,其长度为45mm,宽度为10mm。微波吸出开口 114以靠近侧壁面IlOa的方式配置于上壁面109。由此,微波吸出开口 114占据了上壁面109的宽度方向的接近一半的空间,然而未跨越(横穿)管轴201(通常将波导管H面的宽度方向的中央称作管轴)。另外,通过将X字状的开口配置为相对于波导管的H面的中央而靠向一侧,能够放射整齐的圆偏振波。电场的旋转方向根据使X字状的开口靠近H面的哪一侧而不同,由此圆偏振波成为右旋偏振波或左旋偏振波。
[0087]以下,说明放射圆偏振波的X字状的开口的特征。图4是仿真结果。由于是仿真因而不同于实际情况,将加热室120的壁面全部作为放射边界(微波不反射的边界条件),而在X字状的开口 121仅为I个的简单结构中,波导管122的末端部123也作为放射边界。图4A是从上方观察到的模型形状。图4B是分析结果,是从上方观察的加热室120内的电场强度的等高线图(contour map) ο
[0088]观看图4B,类似圆偏振波的电场涡旋,可认为以开口 121为中心而在微波的传输方向124 (纸面的左右方向)、波导管122的宽度方向125 (纸面的上下方向)都产生了均匀的电场分布。其结果,从开口 121放射圆偏振波的微波,从而能够使得加热分布变得均匀。
[0089]这里,说明圆偏振波。圆偏振波是广泛用于移动通信和卫星通信领域中的技术。作为身边的使用例,可举出ETC(Electronic Toll Collect1n System) “不停车自动收费系统”等。圆偏振波是电场的偏振面相对于行进方向而根据时间旋转的微波。形成了圆偏振波时,具有电场的方向根据时间而持续变化,且电场强度的大小不变化的特征。如果将该圆偏振波应用于微波加热装置,则与以往的利用线偏振波的微波加热相比,尤其可期待在圆偏振波的周向上对被加热物实现均匀加热。另外,圆偏振波根据旋转方向而被分类为右旋偏振波(CW:clockwise)和左旋偏振波(CCW:counter clockwise)这两种,可以是任意一种。
[0090]作为放射圆偏振波的结构,由波导管壁面的开口构成或由贴片天线构成,而本实施方式I的微波吸出开口 114形成于波导管构造108的上壁面109 (H面)且放射圆偏振波。
[0091]圆偏振波原本主要用于通信领域,因此以向开放空间的放射作为对象,因而通常讨论的是通过不会返回反射波的所谓行波。另一方面,在本实施方式I的微波炉101中,加热室102是相对于外部而被遮蔽的封闭空间,因此存在产生反射波并与行波合成而成为驻波的可能性。然而,由于食品吸收微波,因此除了反射波会变弱之外,在从微波吸出开口114放射微波的瞬间,驻波的平衡会被破坏,可认为在再次恢复为稳定的驻波为止的期间内产生了行波。因此,通过使微波吸出开口 114形成为能够放射圆偏振波的形状,能够利用上述圆偏振波的特长,能够使得加热室102内的加热分布变得更均匀。
[0092]这里,在开放空间的通信领域和封闭空间的加热领域中存在若干不同之处,因此在此追加说明。在通信领域中,希望避免与其他微波的混合存在而仅收发必要的信息,因而在发送侧限定于右旋偏振波或左旋偏振波中的任意一方并发送,而在接收侧选择与
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