微波加热装置制造方法
【专利摘要】本发明提供微波加热装置，该微波加热装置能够在不使用工作台、天线、相位器等驱动机构的情况下，更均匀地对被加热物进行加热。波导管（106）具有：第1终端部（107），其配置在离微波输出部（109）近的一侧；以及第2终端部（108），其配置在离微波输出部（109）远的一侧，波导管（106）的全长成为将波导管（106）的管内波长的四分之一（λg/4）的偶数倍长度、和第1终端部（107）与微波输出部（109）的中心之间的间隔的两倍长度相加后的长度。
【专利说明】微波加热装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及向被加热物放射微波而进行感应加热的微波炉等微波加热装置，特别涉及在微波放射部的构造上具有特征的微波加热装置。
【背景技术】
[0002]作为通过微波对对象物进行加热处理的微波加热装置的代表性装置，存在微波炉。在微波炉中，将微波产生器中产生的微波放射到金属制的加热室内部，通过放射的微波对加热室内部的对象物、即被加热物进行感应加热。
[0003]作为现有的微波炉的微波产生器，使用了磁控管。由磁控管生成的微波经由波导管放射到加热室内部。当加热室内部的微波的电磁场分布(微波分布)不均匀时，不能够均匀地对被加热物进行微波加热。
[0004]作为均匀地对加热室内部的被加热物进行加热的手段，一般采用如下方法:一边利用使载置被加热物的工作台旋转而使被加热物旋转的机构、固定被加热物而使放射微波的天线旋转的机构、或者通过相位器改变从微波产生器产生的微波的相位的机构等、任意的驱动机构改变向被加热物放射的微波的方向，一边进行加热，对被加热物实现均匀的加热。
[0005]例如，现有的微波加热装置构成为，在波导管内部配置有可旋转的天线、天线轴等，一边通过天线电机使该旋转天线旋转一边驱动磁控管，由此降低加热室内的微波分布的不均匀。
[0006]另外，在日本特开昭62-64093号公报(专利文献I)中，提出了如下的微波加热装置:该微波加热装置在磁控管的下部设置有旋转天线，使来自送风风扇的冷却风吹到该旋转天线的叶片，由此，利用送风风扇的风力使旋转天线旋转，改变加热室内的微波分布。
[0007]另外，在美国专利第4301347号说明书(专利文献2)中，提出了如下的微波加热装置:该微波加热装置具有旋转式的移相器，在加热室内部具有放射圆偏振波的单一的微波放射部。
[0008]专利文献1:日本特开昭62-064093号公报
[0009]专利文献2:美国专利第4301347号说明书
[0010]在像上述现有结构的微波炉这样的微波加热装置中，要求具有尽可能简单的构造，并且要求高效、平均且均匀地对被加热物进行加热。但是，在目前为止提出的现有结构中，无法满足要求，在构造上、高效化以及均匀化等方面存在各种问题。
[0011]另外，在微波加热装置、特别是微波炉中，高输出化的技术开发不断发展，在日本国内，额定高频输出1000W的产品已经商品化。微波炉不是通过热传导对食品进行加热，微波炉这一商品的显著特征是使用感应加热直接对食品进行加热的便利性。但是，在微波炉中，未解决不均匀加热的状态下的高输出化会带来使得不均匀加热更加明显的严重问题。
[0012]在上述现有结构中，作为具有驱动机构的微波加热装置所存在的构造上的问题，可以列举下述的两点。[0013]第一点在于，为了降低加热不均，需要设置用于使工作台或天线旋转的驱动机构，因此必须要确保工作台或天线用的旋转空间、以及使工作台或天线旋转的电机等驱动源用的设置空间，阻碍了微波加热装置的小型化。
[0014]第二点在于，为了使天线稳定地旋转，需要将该天线设置在加热室的上部或下部，在构造上存在限制。
[0015]在现有的微波加热装置中通向加热室的、被照射微波的空间内，设置有工作台或移相器的旋转机构等，这样的机构的设置会导致由微波引起的放电现象，降低装置的可靠性。因此，迫切期望不需要这些机构的可靠性高的微波加热装置。
[0016]另外，专利文献2中记载的、具有向加热室内部放射圆偏振波的单一微波放射部的微波加热装置虽然拥有不具有驱动机构的优点，但是在更均匀地对被加热物进行加热的方面，还存在改善的余地。
【发明内容】
[0017]本发明是为了解决上述现有的微波加热装置中的各种问题而完成的，其目的在于，提供一种能够在不使用驱动机构的情况下更均匀地对被加热物进行加热的微波加热装置。
[0018]为了解决上述现有的微波加热装置中的问题，本发明的微波加热装置具有:
[0019]加热室，其收纳被加热物；
[0020]载置部，其载置所述被加热物；
[0021]微波产生部，其产生微波；
[0022]波导管,其传送微波；
[0023]微波输出部，其将从所述微波产生部产生的微波输出到所述波导管内；以及
[0024]多个微波放射部，其将所述波导管内通过的微波放射到所述加热室内，
[0025]所述波导管具有:
[0026]第I终端部，其配置在离所述微波输出部近的一侧；以及
[0027]第2终端部，其配置在离所述微波输出部远的一侧，
[0028]所述波导管的全长被设定为将所述波导管的管内波长的四分之一的偶数倍长度、和所述第I终端部与所述微波输出部的中心之间的间隔的两倍长度相加后的长度。
[0029]根据本发明，可以提供一种能够在不使用驱动机构的情况下更均匀地对被加热物进行加热的微波加热装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是本发明的实施方式I的微波加热装置的剖面图。
[0031]图2是示出实施方式I的微波加热装置的整体结构的立体图。
[0032]图3是说明实施方式I的微波加热装置中的微波放射部、驻波以及微波输出部之间的关系的图。
[0033]图4是说明实施方式I的微波加热装置中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。
[0034]图5是说明实施方式I的微波加热装置中从微波放射部向加热室内放射的微波与波导管壁电流之间的关系的图。[0035]图6是说明本发明的实施方式2的微波加热装置中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。[0036]图7是说明实施方式2的微波加热装置的第I变形例中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。[0037]图8是说明实施方式2的微波加热装置的第2变形例中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。[0038]图9是说明微波放射部的形状例的图。[0039]标号说明[0040]101框体[0041]102被加热物 [0042]103加热室[0043]104载置部[0044]105微波产生部[0045]106波导管[0046]107第I终端部[0047]108第2终端部[0048]109微波输出部[0049]110微波放射部[0050]201门[0051]301驻波的波腹位置[0052]302微波传送方向[0053]303驻波[0054]304分界点[0055]501开口部[0056]502电流(波导管壁电流)[0057]503电场[0058]504磁场[0059]505微波放射方向【具体实施方式】[0060]本发明的微波加热装置具有:加热室，其收纳被加热物；载置部，其载置所述被加热物；微波产生部，其产生微波；波导管，其传送微波；微波输出部，其将从所述微波产生部产生的微波输出到所述波导管内；以及多个微波放射部，其将通过所述波导管内的微波放射到所述加热室内，所述波导管具有:第I终端部，其配置在离所述微波输出部近的一侧； 以及第2终端部，其配置在离所述微波输出部远的一侧，所述波导管的全长被设定为将所述波导管的管内波长的四分之一的偶数倍长度、和所述第I终端部与所述微波输出部的中心之间的间隔的两倍长度相加后的长度。根据该结构，即使在对冷冻食品那样的不容易吸收微波的被加热物进行加热时，也能够使得波导管内的驻波的位置(波形)稳定，能够从各个微波放射部稳定地放射相同量的微波。其结果，能够在不使用驱动机构的情况下更均匀地对加热室内的被加热物进行加热。
[0061]另外，优选的是，在俯视时，所述多个微波放射部左右对称地配置于所述加热室的底部。根据该结构，能够更均匀地对加热室的整体放射微波，能够在不使用驱动机构的情况下更均匀地对加热室内的被加热物进行加热。
[0062]另外，优选的是，所述加热室的底部的中心部被配置在与所述第2终端部相距所述管内波长的四分之一的整数倍的距离的位置处。根据该结构，能够使得驻波的波腹或波节位于与加热室底部的中心部对应的位置处，能够进行关于加热室底部的中心部具有对称性的更均匀的微波放射。其结果，能够更均匀地对加热室的整体放射微波，能够在不使用驱动机构的情况下更均匀地对加热室内的被加热物进行加热。
[0063]另外，优选的是，与所述第2终端部配置得最近的微波放射部被配置在与所述第2终端部相距所述管内波长的四分之一的奇数倍的距离的位置处。根据该结构，与第2终端部配置得最近的微波放射部位于与波导管内产生的驻波的波腹对应的位置处，能够使得波导管内的驻波的位置(波形)更加稳定。
[0064]另外，优先的是，所述微波放射部由放射圆偏振波的开口形状构成。根据该结构，产生以微波放射部为中心在圆偏振波特有的360度全方向上旋转的电场,从微波放射部的中心涡旋地向加热室内放射微波，能够更均匀地在圆周方向上进行加热。其结果，能够对加热室的整体更均匀地放射微波，能够在不使用驱动机构的情况下更均匀地对加热室内的被加热物进行加热。
[0065]以下，参照附图对本发明的微波加热装置的优选实施方式进行说明。另外，虽然在以下的实施方式的微波加热装置中对微波炉进行说明，但是微波炉只是例示，本发明的微波加热装置不限于微波炉，还包含利用了感应加热的加热装置、生垃圾处理机、或者半导体制造装置等微波加热装置。另外，本发明不限于以下实施方式的具体结构，基于相同技术思想的结构也包含在本发明中。
[0066](实施方式I)
[0067]图1是本发明的实施方式I的微波加热装置的剖面图。
[0068]如图1所示，实施方式I的微波加热装置具有:框体101 ;加热室103，其设置在框体101内，收纳被加热物102 ;载置部104，其载置被加热物102 ;微波产生部105，其产生微波；波导管106，其传送微波；微波输出部109，其将从微波产生部105产生的微波输出到波导管106内；以及多个微波放射部110，其将波导管106内通过的微波放射到加热室103内。波导管106具有:第I终端部107，其配置在离微波输出部109近的一侧；以及第2终端部108，其配置在离微波输出部109远的一侧。
[0069]另外，作为载置部104,例如可以使用玻璃板。另外,作为微波产生部105和微波输出部109，例如可以使用磁控管。
[0070]图2是示出实施方式I的微波加热装置的整体结构的立体图。如图2所示，在框体101上设置有用于向加热室103放入被加热物102或者从加热室103取出被加热物102的门201。
[0071]接着，对(I)实施方式I的微波加热装置的概略动作、(2)在波导管106内产生的驻波和波导管106的全长的设定、(3)在波导管106内产生驻波时流过波导管106内的波导管壁电流、(4)从微波放射部110向加热室103内放射的微波与波导管壁电流之间的关系进行说明。[0072]另外，此处，作为波导管106，使用了最常用的方形波导管。另外，此处，微波放射部 110由开口部构成，该开口部以将加热室103内与波导管106内连通的方式形成。[0073]首先，对(I)实施方式I的微波加热装置的概略动作进行说明。
[0074]图3是说明实施方式I的微波加热装置中的微波放射部、驻波以及微波输出部之间的关系的图。当使用者在加热室103内的载置部104上放置被加热物102并进行了加热开始的指示时，微波产生部105产生微波。该微波从微波输出部109输出到波导管106内。 该微波在第I终端部107和第2终端部108被反射，由此在波导管106内产生如图3的(b) 所示的驻波303那样的微波的驻波。该驻波作为微波供给源发挥作用，通过微波放射部110 向加热室103内放射微波，由此对被加热物102进行加热。另外，在现有的一般的微波加热装置中，波导管的终端部是开放的，在波导管内不产生驻波。
[0075]接着，对(2)在波导管106内产生的驻波和波导管106的全长的设定进行说明。[0076]当设微波的频率为f [Hz]、真空介电常数为ε C1、构成被加热物102的介质的相对介电常数为ε ρ电场强度为E [V/m]、电介质损耗角为tan δ时，由被加热物102消耗的每单位体积的电力P表示为下述(式I)的式子。[0077]【式I】[0078]P=2 f.ε r.ε 0.E2.tan δ[0079]如上述(式I)的式子所示，电力P会受到由电介质固有的性质决定的相对介电常数L和电介质损耗角tan δ的影响。可以根据介电损耗系数的大小来判断作为电介质的被加热物102是否容易吸收微波。该介电损耗系数如下述(2)的式子所示，可以通过相对介电常数ε ^与电介质损耗角tan δ的乘积算出。介电损耗系数越小，电介质越难吸收微波， 介电损耗系数越大，电介质越容易吸收微波。[0080]【式2】[0081](介电损耗系数)=εr.tan δ[0082]作为介电损耗系数大的介质，可以例举水(水的相对介电常数ε r约为80，电介质损耗角tan δ为0.16)。当含有很多水的被加热物102被载置在载置部104上时，从微波输出部109输出的微波大多被吸收到被加热物102内。因此，被第2终端部108反射而回到微波输出部109的微波的量变少。此时，回到该微波输出部109的微波进一步被第I终端部107反射的量也变少，波导管106内产生的驻波几乎不会受到被第I终端部107反射的微波的影响。因此，只要考虑在波导管106内行进的管内波长来设置各个部分即可。[0083]另一方面，如冷冻食品那样的被加热物102的介电损耗系数小，不容易吸收微波 (冰的相对介电常数ε r为4.2，电介质损耗角tan δ为0.0009)。在这样的被加热物102被载置在载置部104上时，从微波输出部109输出的微波很难被吸收到被加热物102内，由第 2终端部108反射而回到微波输出部109的量增多。此时，回到该微波输出部109的微波进一步被第I终端部107反射的量增多，波导管106内产生的驻波会受到被第I终端部107 反射的微波的影响。因此，需要考虑由第I终端部107反射的微波的影响来设定各个部分。[0084]近年来，由于微波加热装置的普及，市场上销售的冷冻食品的种类增加，通过微波加热装置对该冷冻食品进行加热的情况增多。在对冷冻的被加热物102进行加热时，被解冻的部分从冰变化成水，介电损耗系数增大。另一方面，未被解冻的部分维持冰的状态，介电损耗系数不变。因此，有时加热仅集中于已经被解冻的部分，导致该部分过热。[0085]因此，本发明人在进行了深入研究之后认识到:在将冷冻食品这样的介电损耗系数小的不容易吸收微波的被加热物102载置在载置部104上时，波导管106内产生的驻波成为图3的(b)所示的波形。即，对于通过在具有第I终端部107和第2终端部108的波导管106内传送微波而产生的驻波，该驻波在第I终端部107和第2终端部108的位置处， 振幅必然成为O。换言之，驻波的波节必然位于第I终端部107和第2终端部108。在将介电损耗系数小的被加热物102载置在载置部104上时，波导管106内产生的驻波成为由在第I终端部107侧产生的驻波(图3 (b)的e范围)和在第2终端部108侧产生的驻波(图 3 (b)的c范围)构成的驻波303。以下，将在第I终端部107侧产生的驻波、与在第2终端部108侧产生的驻波之间的边界称为分界点304。另外，可以通过由波导管106内的电场强度分布的观测或CAE得到的电场强度分布来确认该分界点304。[0086]在第I终端部107侧产生的驻波是由于从微波输出部109输出的微波立即被第I 终端部107反射而形成的，因此成为以微波输出部109与第I终端部107之间的距离d为基础而产生的驻波。另外，从第I终端部107到作为最初的波节的分界点304为止的距离 e是微波输出部109与第I终端部107之间的距离d的两倍。[0087]在第2终端部108侧产生的驻波是由于从微波输出部109输出的微波在波导管 106内行进，并被第2终端部108反射而形成的，因此成为以在波导管106内行进时的管内波长λ g为基础而产生的驻波。另外，从分界点304到第2终端部108的距离c是该驻波的波长的四分之一(λ g/4)的偶数倍。另外，关于在波导管106内传送的微波的管内波长入g，当设微波产生部105输出的波长为λ (λ =(光速)/ (振荡频率))、波导管106的截止波长为Xe ( λ c=2Xa:a为波导管宽度)时,管内波长λ g表不为下述(式3)的式子。[0088]【式3】
【权利要求】
1.一种微波加热装置，该微波加热装置具有:加热室，其收纳被加热物；载置部，其载置所述被加热物；微波产生部，其产生微波；波导管，其传送微波；微波输出部，其将从所述微波产生部产生的微波输出到所述波导管内；以及 多个微波放射部，其将通过所述波导管内的微波放射到所述加热室内，所述波导管具有:第I终端部，其配置在离所述微波输出部近的一侧；以及 第2终端部，其配置在离所述微波输出部远的一侧，所述波导管的全长被设定为将所述波导管的管内波长的四分之一的偶数倍长度、和所 述第I终端部与所述微波输出部的中心之间的间隔的两倍长度相加后的长度。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，在俯视时，所述多个微波放射部左右对称地配置于所述加热室的底部。
3.根据权利要求1或2所述的微波加热装置，其中，所述加热室的底部的中心部被配置在与所述第2终端部相距所述管内波长的四分之 一的整数倍的距离的位置处。
4.根据权利要求1或2所述的微波加热装置，其中，与所述第2终端部配置得最近的微波放射部被配置在与所述第2终端部相距所述管内 波长的四分之一的奇数倍的距离的位置处。
5.根据权利要求1或2所述的微波加热装置，其中，所述微波放射部由放射圆偏振波的开口形状构成。
【文档编号】H05B6/72GK103582198SQ201310330355
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2012年8月1日
【发明者】贞平匡史, 细川大介, 吉野浩二, 信江等隆, 大森义治 申请人:松下电器产业株式会社