微波加熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微波加熱裝置，能夠在不使用驅(qū)動機構(gòu)的情況下對被加熱物進行均勻加熱，即使是形狀較小的被加熱物，也能夠在不烤焦該被加熱物的底部的狀態(tài)下進行加熱。作為解決手段，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（102）內(nèi)放射微波的多個微波放射部（105a，105b，105c，105d，105e，105f），在加熱室（102）內(nèi)產(chǎn)生倉內(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)生倉內(nèi)駐波的波節(jié)。
【專利說明】微波加熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對被加熱物放射微波而進行介質(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，對放置于加熱室內(nèi)部的被加熱物進行介質(zhì)加熱。因此，當(dāng)加熱室內(nèi)部的微波的電磁場分布不均勻時，不能對被加熱物進行均勻加熱。
[0003]因此，作為對被加熱物進行均勻加熱的方法，一般采用如下方法:在利用使載置被加熱物的工作臺旋轉(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)動機構(gòu)改變向被加熱物放射的微波的方向的同時進行加熱，從而對被加熱物實現(xiàn)均勻的加熱。
[0004]另一方面，為了使結(jié)構(gòu)簡單，期待在不具有驅(qū)動機構(gòu)的情況下進行均勻加熱的方法，從而提出了一種利用電場的偏振面隨時間變化而旋轉(zhuǎn)的圓偏振波的方法。介質(zhì)加熱原本就是基于通過微波的電場對具有介電損耗的被加熱物進行加熱的原理而進行的，因此認為，使用電場旋轉(zhuǎn)的圓偏振波對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9所示，在美國專利第4301347號說明書(專利文獻I)中，公開了使用在波導(dǎo)管I上交叉的X字型的圓偏振波開口 2的結(jié)構(gòu)。此夕卜，如圖10所示，在日本特許第3510523號公報(專利文獻2)中，公開了在波導(dǎo)管I上沿著相互垂直的方向延伸設(shè)置的2個長方形狹縫狀的開口 3、4的結(jié)構(gòu)，并且二者以彼此相對且相離的方式進行配置。并且，如圖11所示，在日本特開2005 - 235772號公報(專利文獻3)中公開了在與波導(dǎo)管I結(jié)合的貼片天線5的平面部分形成缺口 6來產(chǎn)生圓偏振波的結(jié)構(gòu)。
[0006]此外，雖然與圓偏振波無關(guān)，但如圖12所示，在日本特開平10 — 284246號公報(專利文獻4)中，公開了按照波長的1/4的間隔排列了多個長方形狹縫9，而以彼此不同的相位放射微波的結(jié)構(gòu)。
[0007]專利文獻1:美國專利第4301347號說明書
[0008]專利文獻2:日本特許第3510523號公報
[0009]專利文獻3:日本特開2005-235772號公報
[0010]專利文獻4:日本特開平10-284246號公報
[0011]然而，關(guān)于上述利用了圓偏振波的現(xiàn)有的微波加熱裝置，在專利文獻I?3中，雖然都利用了圓偏振波，但都存在沒有達到可以不使用驅(qū)動機構(gòu)這種程度的均勻效果的問題。在專利文獻I?3的任意I個文獻中，都只是僅僅記載了與以往僅具有驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相比，通過圓偏振波和驅(qū)動機構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)能夠進一步實現(xiàn)均勻化的內(nèi)容。具體而言，在專利文獻I中，如圖9所示，在波導(dǎo)管I的末端具有被稱作移相器7的旋轉(zhuǎn)體，在專利文獻2中具有用于使被加熱物旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(未圖示)，在專利文獻3中記載了除轉(zhuǎn)臺8以外還使貼片天線5旋轉(zhuǎn)的被用作攪拌機的結(jié)構(gòu)。在專利文獻I?3的任意I個文獻中，都沒有記載如果使用圓偏振波則可以不需要驅(qū)動機構(gòu)的情況。這是因為，如果只靠圓偏振波的放射而不設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)，則與一般的具有驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)(例如，使載置被加熱物的工作臺旋轉(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]此外，在不設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)的情況下，放射到加熱室內(nèi)的微波被壁面反復(fù)反射，均成為駐波。以下，將在該加熱室內(nèi)產(chǎn)生的駐波稱作倉內(nèi)駐波。放射到加熱室內(nèi)的微波成為倉內(nèi)駐波所需的時間從加熱時間整體來看只是一瞬間，在絕大部分時間內(nèi)，被加熱物暴露于倉內(nèi)駐波的照射。因此，尤其是，在對土豆這樣的形狀較小的被加熱物進行加熱的情況下，微波過于集中于被加熱物，有可能使加熱物的底部烤焦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有的微波加熱裝置中的問題，目的在于提供一種微波加熱裝置，能夠在不使用驅(qū)動機構(gòu)的情況下，對被加熱物進行均勻加熱，并且即使是形狀較小的被加熱物，也能夠在不烤焦該被加熱物的底部的狀態(tài)下進行加熱。
[0014]為了解決上述以往的微波加熱裝置中的問題，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)生所述倉內(nèi)駐波的波節(jié)。
[0015]本發(fā)明的微波加熱裝置能夠在不使用驅(qū)動機構(gòu)的情況下，對被加熱物進行均勻加熱，并且即使是形狀較小的被加熱物，也能夠在不烤焦該被加熱物的底部的狀態(tài)下進行加熱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是示出本發(fā)明的實施方式I的微波加熱裝置的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0017]圖2示意性示出實施方式I的微波加熱裝置中的主要部分的圖，Ca)是俯視剖面圖，(b)是主視剖面圖。
[0018]圖3是說明實施方式I的微波加熱裝置的波導(dǎo)管的示意圖。
[0019]圖4是說明在實施方式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。
[0020]圖5是說明在實施方式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)的剖面圖。
[0021]圖6示意性示出在實施方式I的微波加熱裝置中，在加熱室內(nèi)產(chǎn)生的倉內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置和在波導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生的管內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置，其中，Ca)是俯視圖，(b)是Al-Al線剖面圖，(c)是示出微波放射部與管內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置關(guān)系的說明圖，(d)是Bl-Bl線剖面圖。
[0022]圖7示意性示出在本發(fā)明的實施方式2的微波加熱裝置中，在加熱室內(nèi)產(chǎn)生的倉內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置和在波導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生的管內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置，其中，(a)是俯視圖，(b)是A2-A2線剖面圖，(c)是示出微波放射部與管內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置關(guān)系的說明圖，Cd)是B2-B2線剖面圖。
[0023]圖8是說明本發(fā)明的實施方式3的微波加熱裝置的開口形狀的示意圖。[0024]圖9是現(xiàn)有的通過X字型的開口來產(chǎn)生圓偏振波的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0025]図10是現(xiàn)有的通過垂直的兩個長方形狹縫來產(chǎn)生圓偏振波的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖11是現(xiàn)有的通過貼片天線來產(chǎn)生圓偏振波的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖12是說明現(xiàn)有的微波加熱裝置的波導(dǎo)管與多個長孔之間的位置關(guān)系的示意圖。
[0028][標號說明]
[0029]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、205a、205b、411、412、413、414、415、416、417 開口(微波放射部)，106載置臺，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、201a、201b管內(nèi)駐波的波腹，126H面，127E面，134、135、136駐波穩(wěn)定部，144a、144b、244a、244b倉內(nèi)駐波的波腹，145被加熱物，146、246倉內(nèi)駐波的波節(jié)，247管內(nèi)駐波的波節(jié)，418傳送方向，419波導(dǎo)管，420寬度方向，421管軸。
【具體實施方式】
[0030]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)生倉內(nèi)駐波，在所述加熱室內(nèi)產(chǎn)生倉內(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)生所述倉內(nèi)駐波的波節(jié)。
[0031]在這樣構(gòu)成的微波加熱裝置中，通過從多個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，能夠從多個部位放射微波，因此，即使不設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)，也能夠一定程度地對被加熱物進行均勻加熱。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)生倉內(nèi)駐波的波節(jié)，因此能夠防止微波過度集中于通常被載置于該中央部的被加熱物。由此，即使是形狀較小的被加熱物，也能夠在不烤焦該被加熱物的底部的狀態(tài)下進行加熱。
[0032]此外，為了在加熱室的底面的中央部產(chǎn)生倉內(nèi)駐波的波節(jié)，例如可以構(gòu)成為:倉內(nèi)駐波按照在所述加熱室的寬度方向上產(chǎn)生奇數(shù)個波腹且在所述加熱室的進深方向上產(chǎn)生偶數(shù)個波腹的傳送模式(以下，稱作奇數(shù)/偶數(shù)模式)、或者按照在所述加熱室的寬度方向上產(chǎn)生偶數(shù)個波腹且在所述加熱室的進深方向上產(chǎn)生奇數(shù)個波腹的傳送模式(以下，稱作偶數(shù)/奇數(shù)模式)進行傳送。
[0033]此外，在將倉內(nèi)駐波的傳送模式設(shè)為奇數(shù)/偶數(shù)模式的情況下，優(yōu)選構(gòu)成為在加熱室的進深方向上彼此相鄰的兩個微波放射部的中央部在俯視時與所述加熱室的底面的中央部一致。此外，在將倉內(nèi)駐波的傳送模式設(shè)為偶數(shù)/奇數(shù)模式的情況下，優(yōu)選構(gòu)成為在加熱室的寬度方向上彼此相鄰的兩個微波放射部的中央部在俯視時與所述加熱室的底面的中央部一致。微波放射部將波導(dǎo)管與加熱室連接，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，微波的電場容易變強，容易形成管內(nèi)駐波的波腹和倉內(nèi)駐波的波腹。由此，通過如上這樣構(gòu)成，在彼此相鄰的兩個微波放射部的附近，分別容易形成倉內(nèi)駐波的波腹，在位于兩個波腹的中央部的加熱室的底面的中央部，能夠更可靠地產(chǎn)生倉內(nèi)駐波的波節(jié)。
[0034]此外，在將倉內(nèi)駐波的傳送模式設(shè)為奇數(shù)/偶數(shù)模式的情況下，優(yōu)選構(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)駐波的波腹與所述兩個微波放射部相對。波導(dǎo)管與加熱室經(jīng)由多個微波放射部相連，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)的倉內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)一致。由此，通過如上這樣構(gòu)成，在彼此相鄰的兩個微波放射部的附近，分別更容易形成倉內(nèi)駐波的波腹，在位于兩個波腹的中央部的加熱室的底面的中央部，能夠更可靠地產(chǎn)生倉內(nèi)駐波的波節(jié)。
[0035]此外，在將倉內(nèi)駐波的傳送模式設(shè)為偶數(shù)/奇數(shù)模式的情況下，優(yōu)選構(gòu)成為在波導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生管內(nèi)駐波，所述管內(nèi)駐波的波節(jié)中的一個與所述加熱室的底面的中央部相對。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在加熱室的底面的中央部，更可靠地產(chǎn)生倉內(nèi)駐波的波節(jié)。
[0036]此外，所述微波放射部優(yōu)選由放射圓偏振波的開口形狀構(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度全向上旋轉(zhuǎn)的電場，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)動機構(gòu)的情況下對加熱室內(nèi)的被加熱物均勻加熱。
[0037]此外，所述微波放射部更優(yōu)選構(gòu)成為兩個長孔交叉的X字狀的開口。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)從波導(dǎo)管可靠地放射圓偏振波。
[0038]以下，參照附圖來說明本發(fā)明的微波加熱裝置的優(yōu)選實施方式。另外，雖然在以下實施方式的微波加熱裝置中對微波爐進行說明，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、含水垃圾處理機或半導(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。
[0039](實施方式I)
[0040]圖1和圖2是說明本發(fā)明的實施方式I的微波加熱裝置的圖。圖1是示出實施方式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)是從上方觀察到的加熱室等的剖面圖，(b)是從正面觀察到的剖面圖。
[0041]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106。此外，實施方式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相對的面)的6個開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f 構(gòu)成。
[0042]實施方式I的加熱室102是橫向較長的長方體形狀，并構(gòu)成為由載置臺106覆蓋加熱室102的底面整體。載置臺106被設(shè)置為，以不使作為微波放射部的開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f露出于加熱室102內(nèi)的方式進行覆蓋。載置臺106的上表面(載置面)平坦地形成，使得使用者容易拿出或放入食品且在載置臺106沾有污潰時容易擦拭干凈。作為實施方式I的載置臺106，為了使來自開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f的微波放射到加熱室102內(nèi)，載置臺106由玻璃或陶瓷等微波容易透過的材料構(gòu)成。
[0043]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，各開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f由X字形狀的開口形狀構(gòu)成，以能夠放射圓偏振波，其中，所述X字形狀的開口形狀是由細長的長方形的2個長孔(狹縫)在中心點相互交叉而成的。6個開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f以在俯視時不與波導(dǎo)管104的寬度方向(前后方向)的中心軸(以下，稱作管軸)107交叉的方式，關(guān)于管軸107線對稱地進行配置。此外，波導(dǎo)管104以在俯視時管軸107與加熱室102的底面108的前后方向的中心軸109 —致的方式進行配置。
[0044]此外，6個開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f被配置為關(guān)于加熱室102的加熱室底面108的左右方向的中心軸110線對稱。即，6個開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f被配置為關(guān)于加熱室102的底面108前后左右均對稱。此外，在波導(dǎo)管104的傳送方向上，開口 105a、105c、105e按照管內(nèi)波長Ag的1/2的間隔進行配置。同樣地，在波導(dǎo)管104的傳送方向上，開口 105b、105d、105f按照管內(nèi)波長Xg的1/2的間隔進行配置。
[0045]另外，在波導(dǎo)管104內(nèi)產(chǎn)生駐波。以下，將該駐波稱為管內(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Xg。管內(nèi)駐波每隔管內(nèi)波長入8的1/2波長重復(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)。
[0046]此外，在圖2的(b)中，示出了在波導(dǎo)管104內(nèi)產(chǎn)生的管內(nèi)駐波的圖形。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)對應(yīng)的位置。即，從末端部111起，每隔管內(nèi)波長入8的1/2的間隔配置有共計3個駐波穩(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。
[0047]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線對稱。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位于通過中心軸110的位置。此外，開口 105a、105b位于與在終端部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相對的位置處。開口 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相對的位置處。開口 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相對的位置處。S卩，在實施方式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。
[0048]此外，如圖1所示，微波爐101具有能夠開閉加熱室102的前表面的門114。通過關(guān)閉門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產(chǎn)生某種駐波。
[0049]對如上構(gòu)成的實施方式I的微波加熱裝置的動作進行說明。
[0050]從磁控管103放射出的微波在波導(dǎo)管104內(nèi)被傳送，一部分從開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f放射到加熱室102內(nèi)，其余部分被終端部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開口 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)會產(chǎn)生某種駐波。以下，將在加熱室102內(nèi)產(chǎn)生的駐波稱作倉內(nèi)駐波。尤其是在波導(dǎo)管104內(nèi)容易產(chǎn)生管內(nèi)波長Ag的駐波。[0051]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，通過開口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，在被加熱物較少等、被加熱物難以吸收微波等的條件下，在作為微波放射部的開口的數(shù)量較多的情況下，由于開口 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。
[0052]對此，在實施方式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，能夠固定各開口附近的駐波的振幅和相位，能夠?qū)母鏖_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。
[0053]此外，由于開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f為X字形狀的開口形狀，因此，微波作為圓偏振波而放射到加熱室102內(nèi)。圓偏振波以開口 105a、105b、105c、105d、105e、105f為中心，在電場旋轉(zhuǎn)的同時沿周向進行放射。因此，在加熱室102內(nèi)，微波在各開口的周圍均勻地進行放射。
[0054]接著，對圓偏振波進行說明。圓偏振波是在移動通信和衛(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:不停車自動收費系統(tǒng))等。圓偏振波是電場的偏振面根據(jù)時間變化而相對于行進方向旋轉(zhuǎn)的微波，且具有如下特征:當(dāng)形成圓偏振波時，電場的方向根據(jù)時間持續(xù)變化，而電場強度的大小不產(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，尤其可期待圓偏振波的在周向上對被加熱物實現(xiàn)均勻加熱。另外，圓偏振波根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向被分類為右旋偏振波(CW:clockwise,順時針)和左旋偏振波(CCW:counterclockwise，逆時針)這兩種，但在加熱領(lǐng)域中性能沒有特別的差異。 [0055]作為放射圓偏振波的結(jié)構(gòu)，有上述專利文獻I和專利文獻2那樣由波導(dǎo)管的壁面開口構(gòu)成的結(jié)構(gòu)、和專利文獻3所示的由貼片天線構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實施方式I的微波爐中，與專利文獻I所示結(jié)構(gòu)同樣地構(gòu)成為:在波導(dǎo)管104的上表面(H面)形成開口105a、105b、105c、105d、105e、105f 而放射圓偏振波。
[0056]圓偏振波原來主要用于通信領(lǐng)域，因此一般討論的是向開放空間進行放射且不返回反射波的、所謂的行波。另一方面，在本發(fā)明的實施方式I的微波加熱裝置中，產(chǎn)生了朝向封閉空間進行放射且反射波返回到波導(dǎo)管104內(nèi)而與來自磁控管103的微波(行波)合成的駐波，根據(jù)該駐波進行論述，其中，所述封閉空間是通過波導(dǎo)管104和加熱室102而與外部相隔離。但是，可以認為在從開口 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，會產(chǎn)生行波。因此，通過將開口 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，能夠使加熱室102內(nèi)的加熱分布更加均勻化。
[0057]此外，為了從設(shè)置在方形波導(dǎo)管104的開口 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:使兩個具有寬度的長孔(狹縫)在中央處交叉，成為相對于微波傳送方向傾斜45度的開口形狀，并將該開口形狀配置在與波導(dǎo)管104的微波傳送方向的管軸107不交叉的位置處。
[0058]接著，使用圖3對作為微波傳送部的波導(dǎo)管104進行說明。圖3是示意性示出最簡單的普通波導(dǎo)管104的內(nèi)部空間的圖。最簡單的普通波導(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方形(寬度aX高度b)、且長度方向為管軸方向的長方體構(gòu)成。對于這種方形波導(dǎo)管，公知的是:設(shè)微波在自由空間內(nèi)的波長為λΟ時，通過在波導(dǎo)管的寬度a (微波波長入(|/2)、高度13(< λ/2)的范圍內(nèi)進行選擇，從而以TElO模式傳送微波。
[0059]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分量而不存在電場分量的、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。
[0060]此處，在波導(dǎo)管104內(nèi)的管內(nèi)波長λ g的說明之前，對自由空間的波長λ ^進行說明。公知的是，對于一般的微波爐的微波而言，自由空間的波長λ0約為120_。不過，自由空間的波長Xtl可以根據(jù)X^ = c/f準確地求出。此處，c是速度，恒定為光速3.0X 108m/s，而f是頻率，具有2.4~2.5GHz (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)波動和負載條件而產(chǎn)生變化，結(jié)果是，自由空間的波長λ ^也產(chǎn)生變化，且波長λ0在最小120mm (2.5GHz時)到最大125mm (2.4GHz時)的范圍內(nèi)變化。
[0061]返回到關(guān)于波導(dǎo)管104的說明，還考慮到自由空間的波長λ ^的范圍，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在其中平行地渦旋的面，稱作H面126，左右的窄幅面是指與電場平行的面，稱作E面127。另外，將微波在波導(dǎo)管104內(nèi)傳送時的波長表不為管內(nèi)波長入g，并且^g = λ J V (I — ( λ 0/ (2Xa)) 2),管內(nèi)波長入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λ g的確定與高度b的尺寸無關(guān)。即，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處電場為0，在寬度方向的中央部(圖2所示的管軸107上)電場最大。由此，磁控管103構(gòu)成為結(jié)合在電場最大的波導(dǎo)管104的寬度方向的中央部(管軸107上)。 [0062]另外，如圖2的(a)所示，在實施方式I的微波爐的結(jié)構(gòu)中，放射圓偏振波的開口105a、105b、105c、105d、105e、105f是使長孔(狹縫)垂直而成為X字形狀的開口，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)進行配置而能夠產(chǎn)生圓偏振波的形狀。根據(jù)放射圓偏振波的開口相對于波導(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。
[0063]在開放空間的通信領(lǐng)域與封閉空間的加熱領(lǐng)域中存在一些不同點，因而在此追加說明。在通信領(lǐng)域中，為了避免與其他微波的混合而僅想收發(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行發(fā)送，接收側(cè)也選擇與其對應(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有問題，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，如專利文獻I那樣，在微波放射部只有單一開口的情況下，最好將被加熱物載置于該開口的正上方，但是，如果在開口部的前后位置上或者左右位置上偏離該位置進行載置，則無論如何都是接近開口的部位容易被加熱，遠離開口的部位難以被加熱，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)置多個圓偏振波開口。因此，如圖2所示，在實施方式I的微波爐101中，配置了 6個開口105a、105b、105c、105d、105e、105f。[0064]接下來，使用圖4、圖5，對駐波穩(wěn)定部進行說明。
[0065]圖4示出了在圖3中說明的波導(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，通過焊接或螺釘固定于波導(dǎo)管104的H面126的寬度方向的中心部。當(dāng)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，雖然這些駐波穩(wěn)定部作為波導(dǎo)管104內(nèi)的突出部會妨礙微波的傳送，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)，同時具有可通過對形狀(尤其是高度)和位置進行微調(diào)來確定駐波的波節(jié)并且能夠進行匹配這兩個功能。圖4示出了駐波穩(wěn)定部134高于駐波穩(wěn)定部135的示例。
[0066]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(Ag為管內(nèi)波長，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，在η = I時，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的中間部產(chǎn)生駐波的波腹。另外，當(dāng)η=2時，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。
[0067]圖5示出在圖3中說明的波導(dǎo)管104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例如可以通過將波導(dǎo)管104的H面壓制成朝內(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。
[0068]接下來，使用圖6，對加熱室102中產(chǎn)生的倉內(nèi)駐波進行說明。
[0069]圖6示意性示出在實施方式I的微波爐中，在加熱室102內(nèi)產(chǎn)生的倉內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置和在波導(dǎo)管104內(nèi)產(chǎn)生的管內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置。在圖6中，(a)是從上方觀察加熱室102的俯視圖，(b)是(a)的Al-Al線剖面圖，(c)是示出作為微波放射部的開口與管內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的位置關(guān)系的說明圖，(d)是(a)的Bl-Bl線剖面圖。在圖6的(a)、(b)、(d)中，用實線圍起設(shè)想為存在倉內(nèi)駐波的波腹的區(qū)域，用虛線圍起設(shè)想為存在倉內(nèi)駐波的波節(jié)的區(qū)域。在圖6的(c)中，用實線圍起設(shè)想為存在管內(nèi)駐波的波腹的區(qū)域，用虛線圍起設(shè)想為存在管內(nèi)駐波的波節(jié)的區(qū)域。圖6的(a)是示出加熱室102的頂面處的倉內(nèi)駐波的波腹和波節(jié)的分布的圖，而加熱室102的底面處的倉內(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(d)中，為了說明管內(nèi)駐波與倉內(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。
[0070]當(dāng)在加熱室102內(nèi)不存在天線、工作臺等用于攪拌微波的部件的情況下，加熱室102內(nèi)也會產(chǎn)生倉內(nèi)駐波。當(dāng)把加熱室102基本看作長方體時，認為其是長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Xci，由下式(式I)表示各邊長度由X、1、Z表示的長方體形狀的空腔諧振器的駐波。
[0071][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)生所述倉內(nèi)駐波的波節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其中， 所述倉內(nèi)駐波按照在所述加熱室的寬度方向上產(chǎn)生奇數(shù)個波腹且在所述加熱室的進深方向上產(chǎn)生偶數(shù)個波腹的傳送模式進行傳送。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波加熱裝置，其中， 在所述加熱室的進深方向上彼此相鄰的兩個微波放射部的中央部在俯視時與所述加熱室的底面的中央部一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3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)駐波的波腹與所述兩個微波放射部相對。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱裝置，其中， 所述倉內(nèi)駐波按照在所述加熱室的寬度方向上產(chǎn)生偶數(shù)個波腹且在所述加熱室的進深方向上產(chǎn)生奇數(shù)個波腹的傳送模式進行傳送。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波加熱裝置，其中， 在所述加熱室的寬度方向上彼此相鄰的兩個微波放射部的中央部在俯視時與所述加熱室的底面的中央部一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求6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)駐波的波節(jié)中的一個與所述加熱室的底面的中央部相對。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中的任意一項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口形狀構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波加熱裝置，其中， 所述微波放射部由兩個長孔交叉的X字形狀的開口構(gòu)成。
【文檔編號】H05B6/64GK103889086SQ201310692889
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】貞平匡史, 吉野浩二, 久保昌之, 信江等隆, 大森義治, 細川大介 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社