微波加热装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201280058527.9

申请日:

2012.12.17

公开号:

CN104186024A

公开日:

2014.12.03

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H05B 6/70申请公布日:20141203|||实质审查的生效IPC(主分类):H05B 6/70申请日:20121217|||公开

IPC分类号:

H05B6/70; H05B6/72

主分类号:

H05B6/70

申请人:

松下电器产业株式会社

发明人:

细川大介; 吉野浩二; 西村诚; 贞平匡史; 信江等隆; 大森义治

地址:

日本大阪府

优先权:

2011.12.19 JP 2011-276781

专利代理机构:

北京三友知识产权代理有限公司 11127

代理人:

李辉;黄纶伟

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内容摘要

本发明的微波加热装置构成为具有收纳被加热物的加热室(103)、产生微波的微波产生部(202)、传输微波的波导部(201)、向加热室(103)内放射微波的微波放射部(102),在与波导部(201)的传输和电场方向成直角的方向上具有多个微波放射部,从多个微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。

权利要求书

1.  一种微波加热装置,其构成为具有:
收纳被加热物的加热室;
产生微波的微波产生部;
传输微波的波导部;以及
向所述加热室内放射微波的微波放射部,
在与所述波导部的传输和电场方向成直角的方向上具有多个所述微波放射部。

2.
  根据权利要求1所述的微波加热装置,其中,
至少2个所述微波放射部的中心被配置于与所述波导部内的电场的大致波腹位置对应的位置处。

3.
  根据权利要求1或2所述的微波加热装置,其中,
至少2个所述微波放射部的中心被配置于所述波导部内的电场的大致相同相位的位置处。

4.
  根据权利要求1至3中任一项所述的微波加热装置,其中,
至少2个所述微波放射部的中心以相对的方式被配置在关于所述波导部的平行于传输方向的中心轴对称的位置处。

5.
  根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
在所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述波导部的末端部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/4的奇数倍。

6.
  根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
在所述波导部内具有至少1个阻抗调整用的匹配部,
在所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述匹配部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/4的奇数倍。

7.
  根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
在所述波导部内具有至少1个阻抗调整用的匹配部,
在所述波导部的传输方向上,在和所述匹配部与所述波导部的末端部之间对应的位置处配置有至少1个所述微波放射部的中心。

8.
  根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
在所述波导部内具有至少2个阻抗调整用的匹配部,
在所述波导部的传输方向上,在与相邻的所述匹配部之间对应的位置处配置有至少1个所述微波放射部的中心。

9.
  根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,
在所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述微波产生部的输出部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/2的整数倍。

10.
  根据权利要求1至9中任一项所述的微波加热装置,其中,
至少1个所述微波放射部是放射圆偏振波的结构。

说明书

微波加热装置
技术领域
本发明涉及向被加热物放射微波而进行介质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
作为通过微波将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、即被加热物进行介质加热。
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,不能均匀地对被加热物进行微波加热。
作为对加热室内部的被加热物进行均匀加热的手段,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结构、固定被加热物而使放射微波的天线旋转的结构、或者通过相位器改变从微波产生器产生的微波的相位的结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,从而实现对被加热物的均匀加热。
另一方面,为了使结构简单,期待在不具有驱动机构的情况下进行均匀加热的方法,从而提出了利用电场的偏振面根据时间而旋转的圆偏振波的方法。介质加热原本就是基于利用微波的电场对具有介电损耗的被加热物进行加热的原理而实现的,因此认为使用电场旋转的圆偏振波对加热的均匀化有效。
例如,作为具体的圆偏振波的产生方法,如图12所示,在美国专利第4301347号说明书(专利文献1)中,示出了使用在波导管1200上交叉的X字型的圆偏振波开口1202的结构。此外,如图13所示,在日本特许第3510523号公报(专利文献2)中,示出了使得波导管1300上沿着垂直的方向延伸设置的两个长方形狭缝状的开口1301彼此相对且分离配置的结构。此外,如图14所示,在日本特开2005-235772号 公报(专利文献3)中,示出了如下结构:在传输来自磁控管1404的微波的导波管1400上结合贴片天线1401,在该贴片天线1401的平面部分形成切口1402从而产生圆偏振波。
例如,在现有的微波加热装置中,有的微波加热装置具有如下结构: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天线旋转一边对磁控管进行驱动,由此减少加热室内的微波分布的不均匀。
此外,日本特开昭62-64093号公报(专利文献4)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旋转天线,来自送风风扇的冷却风吹送到该旋转天线的叶片,从而通过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。
作为具有相位器的例子,在专利文献1中记载了如下的微波加热装置:该微波加热装置减少了微波加热对被加热物的加热不均,并且实现了供电部的空间节省。在专利文献1中,如图12所示,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1201,并在加热室内部设置了放射圆偏振波的单一的微波放射部1202。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第4301347号说明书
专利文献2:日本特许第3510523号公报
专利文献3:日本特开2005-235772号公报
专利文献4:日本特开昭62-64093号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述现有结构的微波炉那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、均匀地对被加热物进行加热。但是,在至今为止提出的现有结构中,不能满足这些要求,在构造上、高效化以及均匀化等方面,存在各种问题。
此外,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,额定高频输出为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,微波炉作为商品的显著特征在于能够使用介质加热直接对食品进行加热的便利性。但是,在微波炉中,尚未解决不均匀加热的状态下的高输出化会导致不均匀 加热更加明显这一严重的问题。
在所述现有的结构中,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3点。
第一点是,为了减少加热不均而需要具备用于使工作台或天线旋转的驱动机构,因此必须确保工作台或天线用的旋转空间、以及用于使工作台或天线旋转的电机等驱动源用的设置空间,从而阻碍了微波加热装置的小型化。
第二点是,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,在构造上受到限制。
第三点是,由于具有水蒸气加热或热风加热等各种加热功能的微波炉的面世,在微波炉的壳体内部需要较多的结构部件。另外,在这种微波炉中,由于来自壳体内部的控制部件等的发热量较多,因而为了实现充分的冷却性能就需要在壳体内部确保冷却风道,从而存在波导管和微波放射部的设置位置受到限制、加热室内的微波分布变得不均匀的问题。
此外,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(辐射器(applicator))内设置有工作台或相位器的旋转机构等,这种机构的设置会引起基于微波的放电现象,降低装置的可靠性。因此,在本领域中要求实现不需要这些机构的微波加热装置。
关于上述利用了圆偏振波的现有的微波加热装置,在专利文献1~3中,都存在没有达到可以不使用驱动机构这样的程度的均匀效果的问题。在专利文献1~3的任意一个文献中,都只是仅仅记载了与现有的仅具有驱动机构的结构相比,通过圆偏振波和驱动机构的协同效应能够进一步实现均匀化的技术。
具体而言,在图12所示的专利文献1中,在波导管1200的末端具有被称作移相器1201的旋转体,在图13所示的专利文献2中具有用于旋转被加热物的转台,在图14所示的专利文献3中记载了除了转台1403以外还使贴片天线1401旋转来用作搅拌机的结构。如上所述,在专利文献1~3的任意一个中都没有记载如果使用圆偏振波则不需要驱动机构的情况。其原因在于,在仅凭借从单一的微波放射部放射的圆偏振波而不设置驱动机构的情况下,与具有一般的驱动机构的结构、例如使载置被加热物的工作台旋转的结构或者使天线旋转的结构等的情况相比,微波的搅拌不充分,因此均匀性较差。
此外,专利文献4的现有的微波加热装置是通过来自送风风扇的冷却风使旋转天线旋转的结构,将旋转机构设置于辐射器内。因而,降低了装置的可靠性,并且在加热室内的微波分布的均匀化方面也存在问题。
本发明的目的在于解决上述现有的微波加热装置中的问题,提供一种能够在不使用驱动机构的情况下对被加热物均匀加热的微波加热装置。尤其如图12和图13所示,在从波导管的开口放射圆偏振波的情况下,由于无法在波导管的宽度外侧设置开口,因而是无法将微波扩展至比波导管的宽度靠外侧的区域的结构。而在本发明中,提供一种能够使微波在波导管的宽度方向上扩展,且能够均匀加热被加热物的结构。
用于解决问题的手段
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构成为具有:
收纳被加热物的加热室;
产生微波的微波产生部;
传输微波的波导部;以及
向所述加热室内放射微波的微波放射部,
在与所述波导部的传输和电场方向成直角的方向(波导部的宽度方向)上具有多个所述微波放射部。
如上构成的本发明的微波加热装置构成为,从沿着与波导部的传输和电场方向成直角的方向排列配置的多个微波放射部向加热室内放射微波。因此,在本发明的微波加热装置中,微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向(波导部的宽度方向)上扩展,还能够向加热室内部比波导部的宽度靠外侧的区域放射微波,从而即使不使用驱动机构也能够使得被加热物的加热分布变得均匀。
发明的效果
本发明的微波加热装置中,从沿着与波导部的传输和电场方向成直角的方向配置的多个微波放射部放射微波,因而微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展,还能够向比波导管的宽度靠外侧的区域放射微波,从而能够在不使用驱动机构的情况下使得被加热物的加热分布变得均匀。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的微波加热装置的整体结构的立体图。
图2是示出本发明的实施方式1的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。
图3是说明本发明的实施方式1的波导部内的电场、磁场以及传输方向之间的关系的图。
图4是说明本发明的实施方式1的波导部内的电场、磁场、电流相位以及微波放射部之间的关系的图。
图5是说明本发明的实施方式1的波导部内的电场的相位与从微波放射部放射的微波的指向性之间的关系的图。
图6是示出本发明的实施方式2的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。
图7是示出本发明的实施方式3的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。
图8是说明本发明的实施方式3的波导部内的电场的相位与从微波放射部放射的微波的指向性之间的关系的图。
图9是示出本发明的实施方式4的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。
图10是示出本发明的实施方式5的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。
图11是说明本发明的实施方式5的微波放射部的形状例的图。
图12是通过X字型的开口产生圆偏振波的现有的微波加热装置的结构图。
图13是通过正交的两个长方形狭缝产生圆偏振波的现有的微波加热装置的结构图。
图14是通过贴片天线产生圆偏振波的现有的微波加热装置的结构图。
具体实施方式
本发明的第1方式的微波加热装置构成为具有:
收纳被加热物的加热室;
产生微波的微波产生部;
传输微波的波导部;以及
向所述加热室内放射微波的微波放射部,
在与所述波导部的传输和电场方向成直角的方向上具有多个所述微波放射部。
如上构成的本发明的第1方式的微波加热装置构成为,从沿着与波导部的传输和电场方向成直角的方向排列配置的多个微波放射部向加热室内放射微波。因此,在本发明的微波加热装置中,微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向(波导部的宽度方向)上扩展,微波也能够被放射到加热室内部的比波导部的宽度靠外侧的区域,即使不使用驱动机构也能够使得被加热物的加热分布变得均匀。
本发明的第2方式的微波加热装置中,所述第1方式的至少2个所述微波放射部的中心被配置于与所述波导部内的电场的大致波腹位置对应的位置处。这样构成的本发明的第2方式的微波加热装置构成为,在波导部内的微波的大致波腹位置处配置有微波放射部,因而从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上进一步扩展。
本发明的第3方式的微波加热装置中,所述第1方式或第2方式的至少2个所述微波放射部的中心被配置于所述波导部内的电场的大致相同相位的位置处。这样构成的本发明的第3方式的微波加热装置构成为,来自被配置于大致相同相位处的微波放射部的直接波彼此的相互抵消变弱,能够进行更有效的加热。
本发明的第4方式的微波加热装置中,所述第1方式至第3方式中的任意一个方式的至少2个所述微波放射部的中心以相对的方式被配置在关于所述波导部的平行于传输方向的中心轴对称的位置处。这样构成的本发明的第4方式的微波加热装置构成为,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展,并且进一步可靠地放射作为圆偏振波的微波。
本发明的第5方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述波导部的末端部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/4的奇数倍。这样构成的本发明的第5方式的微波加热装置构成为,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。
本发明的第6方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部内具有至少1个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述匹配部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/4的奇数倍。这样构成的 本发明的第6方式的微波加热装置构成为,微波放射部的中心被可靠地配置于电场的大致波腹位置,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。
本发明的第7方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部内具有至少1个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,在和所述匹配部与所述波导部的末端部之间对应的位置处配置有至少1个所述微波放射部的中心。这样构成的本发明的第7方式的微波加热装置构成为,微波放射部的中心被配置于电场的大致波腹位置处,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。
本发明的第8方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部内具有至少2个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,在与相邻的所述匹配部之间对应的位置处配置有至少1个所述微波放射部的中心。这样构成的本发明的第8方式的微波加热装置构成为,微波放射部的中心被配置于电场的大致波腹位置处,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。
本发明的第9方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述微波产生部的输出部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/2的整数倍。这样构成的本发明的第9方式的微波加热装置构成为,微波放射部的中心被配置于电场的大致波腹位置处,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。
本发明的第10方式的微波加热装置构成为,所述第1方式至第9方式中的至少1个所述微波放射部放射圆偏振波。这样构成的本发明的第10方式的微波加热装置构成为,从微波放射部放射圆偏振波,从而能够沿着周向对微波放射部上的被加热物进行均匀的加热。
以下,参照附图来说明本发明的微波加热装置的优选实施方式。另外,虽然在以下实施方式的微波加热装置中对微波炉进行说明,但微波炉只是例示,本发明的微波加热装置不限于微波炉,还包含利用了介质加热的加热装置、生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。
(实施方式1)
图1~图5是与作为本发明的实施方式1的微波加热装置的微波炉相关的说明图。
图1是示出作为实施方式1的微波加热装置的微波炉101的整体结构的立体图。图2的(a)是说明微波加热装置101中的波导部201、微波放射部102、微波产生部202相对于加热室103的位置关系的图。图2的(b)是说明波导部201中的微波放射部102、在波导部201内产生的驻波204的相位(电场401的产生状态)、波导部201的末端部203以及微波产生部202的位置关系的图。图3是用于说明通常的矩形波导管301的尺寸与传输模式之间的关系的图。图4是用于说明在矩形的波导部201内产生的电场401、磁场402以及电流403之间的关系的图。图4的(a)是示出矩形的波导部201的磁场402和电流403的状态的平面图,图4的(b)是示出矩形的波导部201的电场401和微波放射部102之间的关系的侧视图。图5的(a)是用于说明在波导部201内部,离末端部203的距离与驻波(电场401)的相位之间的关系的图,图5的(b)是用于说明在设有微波放射部102的位置处,所放射的微波的扩展根据波导部201内的驻波的相位状态而发生变化的图。图5所示的结果是通过电磁场分析求出的。
实施方式1的微波炉101具有能够收纳被加热物的加热室103、产生微波的微波产生部202、将从微波产生部202放射的微波引导至加热室103的波导部201、将波导部201的H面(参照图3的波导管301的H面302)上设置的波导部201内的微波放射到加热室103内的多个微波放射部102。
如图1所示,微波炉101具有遮盖微波放射部102的上部并载置被加热物(未图示)的载置台104、以及用于被加热物的取出放入的门105。在实施方式1中,载置台104由玻璃或陶瓷等微波容易透过的材料构成。
另外,通过使微波产生部202采用磁控管、波导部201采用矩形波导管301、微波放射部102采用设置于波导部201的开口部,能够易于实现上述结构。
首先说明作为实施方式1的微波加热装置的微波炉101的概要动作。当使用者将被加热物载置到加热室103内的载置台104上,并对该微波炉101执行了加热开始指示时,在微波炉101中,从作为微波产生部202的磁控管向波导部201内提供微波。从微波产生部202向波导部201内提供了微波后,经由将加热室103与波导部201连结的微波放射部102向加热室103内放射微波。其结果,在微波炉101中进行对被 加热物的加热。
另外,在本发明的说明中,将从微波放射部102放射并对被加热物直接加热的微波称作直接波,被加热室103的内壁等反射后的微波称作反射波。
接着,使用图3来说明作为搭载于微波炉的代表性波导部201的矩形波导管301。如图3所示,最为简单的普通波导管是由使固定的长方形截面(宽度a×高度b)沿着传输方向207延伸而成的长方体构成的矩形波导管301。在这种结构的矩形波导管301中,已知的是,当设对该矩形波导管301提供的微波的波长为λ时,通过在λ>a>λ/2的范围内选择波导管的宽度a,在b<λ/2的范围选择高度b,从而微波以TE10模式在波导管内传输。
TE10模式是指在矩形的波导管301内,传输方向207上仅存在磁场402的成分而不存在电场401的成分的、H波(TE波;横电波传输Transverse Electric Wave)中的传输模式。另外,基本不将TE10模式以外的传输模式应用到微波炉101的波导部201。
在微波炉101中,从微波产生部202提供到波导部201内的微波的波长λ为大约120mm,作为波导部201,通常大多选择宽度a为80~100mm,高度b为15~40mm左右。
此时,图3的上下的面是指磁场402在其中平行地涡旋的面,称作H面302,左右的面是指与电场401平行的面,称作E面303。另外,将微波在波导管内传输时的波长表示为管内波长λg,并且λg=λ/√(1-(λ/(2×a))^2),管内波长λg根据宽度a的尺寸而变化,但管内波长λg的确定与高度b的尺寸无关。另外,“^2”用于表现平方。
此外,在TE10模式中,在波导部201的宽度方向的两端(E面303)中电场401为0,在宽度方向的中央处电场401最大。因此,作为微波产生部202的磁控管的输出部构成为与电场401最大的波导部201的宽度方向的中央结合。
接着,如图2所示,在使用矩形波导管301(参照图3)作为波导部201的情况下,来自微波产生部202的行波与在波导部201的末端部203处反射的反射波彼此干涉,从而在波导部201内产生驻波204。
另外,根据在设有微波放射部102的位置处的、波导部201内产生的驻波204(电场401)的相位状态,从波导部201放射到加热室103的微波的扩展状态发生变化。 以下说明该微波的扩展发生变化的原理。
首先,使用图4来说明驻波204中的电场401、磁场402以及电流403之间的关系。在行波中,电场401与磁场402的方向相差90°,相位相同。与此相对,在驻波204中,电场401与磁场402的方向相差90°,相位相差π/2。因此,产生了驻波204的波导部201内的电场401与磁场402之间的关系成为图4所示的那样。其主要原因是,在驻波204的情况下,行波在波导部201的末端部203处发生反射时,电场401的相位偏离180°。另外,电流403在波导部201的表面上沿与磁场402正交的方向流过。
下面针对在产生了驻波204的波导部201的H面(图3所示的矩形波导管301的H面302)上形成有微波放射部102时的微波的指向性进行原理说明。
对如图4所示的那样在波导部201内产生的驻波204中,在大致波腹位置205和大致波节位置206处形成有微波放射部102的情况进行说明。当考虑微波放射部102的电流403的传输方向207的成分、以及与传输和电场方向成直角的方向209的成分时,在大致波腹位置205处形成的微波放射部102的电流403中,与传输和电场方向成直角的方向209的成分较多。因此,电流403的流动方向与电场401的扩展方向相同,因而从波导部201放射到加热室103的微波在与传输和电场方向成直角的方向209上扩展。
另一方面,在大致波节位置206处形成的微波放射部102的电流403中,传输方向207的成分较多。因此,从波导部201放射到加热室103的微波成为在传输方向207上扩展,而不在与传输和电场方向成直角的方向209上扩展的状态。
接着,图5示出了在设有微波放射部102的位置处的、波导部201内的驻波204的电场401的相位与从波导部201放射到加热室103的微波的扩展之间的关系。另外,图5是通过电磁场分析求出的。
在图5中,将驻波204的波节位置设为相位0°、180°、360°,将波腹位置设为90°和270°,从相位大约0°至大约180°每45°地通过电磁场分析求出从微波放射部102放射的微波的分布。另外,在本分析中通过改变从波导部201的末端部203到微波放射部102的中心的距离,在设置有微波放射部102的位置处,改变波导部201内的驻波204的电场401的相位。另外,图5中的λg表示波导部201内的管内波长。
如图5的(b)所示,相位为大约0°(图4的(b)的大致波节位置206)的情况 下,与上述原理说明同样地,具有传输方向207的扩展。与此相对,通过使相位错开约45°(λg/8),微波的指向性沿逆时针方向推移,在相位为大约90°(图4的(b)的大致波腹位置205)的情况下,在与传输和电场方向成直角的方向209上具有微波的扩展。这也与上述原理说明一致。
如上所述,通过将微波放射部102设置于波导部201内的大致波腹位置205,能够使微波扩展到比波导部201的宽度更外侧的区域,能够对加热室103内的被加热物均匀加热。
接着,以下记载图5示出的分析结果的分析条件。在本分析中,使用图3所示的矩形波导管301以TE10模式传输从作为微波产生部的磁控管产生的微波。
本分析中的矩形波导管301在电场方向208上的尺寸为30mm,在与传输和电场方向成直角的方向209上的尺寸为100mm,将用于分析的微波的频率设为了2.46GHz。
此外,使微波的扩展方向改变90°所需的微波放射部102的移动距离是管内波长的大约一半(大约λg/2),用于分析的微波的频率为2.46GHz。因此,使微波的扩展方向改变90°所需的微波放射部102的移动距离为大约60mm。
此外,本分析中使用的微波放射部102的形状构成为:使2个狭缝在各狭缝的中央处正交,使各狭缝相对于传输方向207倾斜45°。
此外,微波放射部102的数量为1个,各狭缝的长度为55mm,图5的(b)的显示数据是有效放射功率。
接着对波导部201内的电场401的波节位置进行说明。在图2所示的具有末端部203的波导部201内传输微波的情况下,沿微波的传输方向207形成有驻波204。波导部201由末端部203封闭,因此末端部203处的振幅为0。在微波产生部202的供给侧(输出部),如图2的(b)所示成为表现出振幅最大值的自由端,因而能够使用图2的微波的传输方向207的长度即c和表示驻波模式的自然数s,通过下式(1)简便地运算得到波导部201内产生的驻波204的波长。
[式1]
λs=4c2s-1---(1)]]>
例如,若设微波的传输方向207的长度c为275mm,则驻波204的波长λs、驻波204的波节间隔(λs/2)和驻波204的波长λs处的振荡频率ν分别为下表(1)所 示(υ=(光速)/λs)。
[表1]
[mm]  [GHz]  [mm]

sλsvλs/211100.00.27550.02366.70.82183.43220.01.36110.04157.11.9178.65122.22.4561.16100.03.0050.0

表1
其中,存在于波导部201内的驻波204是基于微波产生部202提供的振荡频率的波。因此,在微波产生部202的振荡频率为2.45GHz的情况下,存在于波导部201内的驻波204的数量易于存在与微波产生部202的频率相近的值。因此,根据所述表1,存在s=5且驻波204的波节间隔(λs/2)为61.1mm的驻波204。此外,驻波204的波腹位置存在于相邻波节的中间。
不过,在实际的波导部中,在微波产生部的供给侧(输出部)的入口状态(形状、结构的状态等)和波导部的末端部的状态无法达到理想状态的情况下,也能够取运算值上下的值(此时为s=4、s=6),因而若想可靠地获得实际上准确的驻波204的波长λs,需要实际测量波导部内的振幅。
接着说明经过微波放射部102从波导部201放射到加热室103的微波的干涉。
任意点处的微波的相互干涉是由来自各微波放射部102的微波的扩展方向和到任意点的距离的差以及加热室103内的微波的波长决定的。另外,在加热室103内的波长的1/2的偶数倍(包含0)时相互增强,在奇数倍时相互减弱。在通常的微波炉101所采用的微波的频率2.45GHz的情况下,加热室103内等的空气中的波长为大约120mm。
在图2所示的结构中,在大致波腹位置205处形成有多个微波放射部102,从各微波放射部102分别放射在与传输和电场方向成直角的方向209上具备扩展的微波,在加热室103内相互干涉。
此处说明从仅在与传输和电场方向成直角的方向209上具有距离、且被配置在大 致波腹位置205处的2个微波放射部102分别放射的微波的干涉。各微波放射部102被配置于大致波腹位置205,在与传输和电场方向成直角的方向209具备扩展度,因而会在与传输和电场方向成直角的方向209上较强地产生干涉。然而,从这2个微波放射部102放射的微波的合成波的扩展依然处于与传输和电场方向成直角的方向209。
同样地,关于在与传输和电场方向成直角的方向209和传输方向207上具有距离、且被配置在大致波腹位置205处的多个微波放射部102,从微波放射部102放射的微波的合成波的扩展也是依然处于与传输和电场方向成直角的方向209。
下面说明作为本发明实施方式1的微波加热装置的微波炉101的具体结构、作用和效果。
如图2所示,实施方式1的微波加热装置的多个微波放射部102的中心以相对的方式被配置在关于波导部201的平行于传输方向207的中心轴对称的位置处。
这里,本发明的微波加热装置不是必须如图2所示的结构那样,将微波加热装置的多个微波放射部102的中心以相对的方式配置在关于波导部201的平行于传输方向207的中心轴对称的位置处,只要沿着与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209(宽度方向)配置多个微波放射部102即可。例如,可以在波导部201的与传输方向207平行的中心轴所划分的一方的区域中配置多个微波放射部102。此外,还可以在波导部201的与传输方向207平行的中心轴所划分的一方的区域中配置多个微波放射部102,在另一方的区域中配置1个微波放射部102。
此外,如图2所示,实施方式1的微波加热装置的多个微波放射部102被配置为关于加热室103的中央210点对称。隔着波导部201的与传输方向207平行的中心轴而相对的2个微波放射部102之间的距离被设定为,与加热室103的中央210接近的微波放射部102之间的距离比远离加热室103的中央210而接近加热室的壁面的微波放射部102之间的距离短。
此外,如上所述,如图2的(b)所示,微波产生部202的供给侧(输出部)成为表现出振幅最大值的自由端,因而为大致波腹位置205。因此,从微波产生部202的输出部到微波放射部102的中心为止的、在传输方向207上的距离处于波导部201内的管内波长λg的约1/2的整数倍的位置,微波放射部102设置于大致波腹位置205。在实施方式1的结构中,以成为上述距离的方式配置所有微波放射部102。另外,微 波放射部102的中心表示微波的放射口的实际中心位置,例如在由开口构成微波放射部102的情况下,若假定用相同厚度的板材来构成其开口形状,则微波放射部102的中心表示该板材的重心位置。
因此,在实施方式1的结构中,利用配置在大致波腹位置205处的多个微波放射部102,能够使微波在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上扩展,能够在不使用驱动机构的情况下对被加热物均匀加热。
另外,本发明的微波加热装置不是必须如图2所示的结构那样,将所有微波放射部102都配置于大致波腹位置205,只要是将至少2个微波放射部102配置于大致波腹位置205的结构,就能起到与实施方式1的结构同样的效果,这样的结构也包含在本发明中。
此外,在本发明的微波加热装置中,微波放射部的数量和配置不限于实施方式1的结构,可以考虑微波加热装置的规格、结构等适当设定。此外,在微波放射部的配置关于加热室的中央210(参照图2)不对称的情况、以及微波放射部的形状为图2所示的长方形以外的情况下,也能起到同样的效果,这样的配置和形状也包含在本发明中。
(实施方式2)
接着,使用图6来说明作为本发明实施方式2的微波加热装置的微波炉。图6是与作为实施方式2的微波加热装置的微波炉相关的说明图。在图6中,对表示与上述实施方式1实质相同的功能、动作的部分赋予相同编号。此外,实施方式2的基本动作与实施方式1的基本动作相同,因此在实施方式2中以与实施方式1的不同之处为主而说明其动作和作用。
图6是说明微波放射部102与在波导部201内产生的驻波(电场401)的相位之间的位置关系、以及波导部201的末端部203与微波产生部202之间的位置关系的图。图6的(a)是说明波导部201、微波放射部102、微波产生部202相对于微波加热装置101的加热室103的位置关系的平面图。图6的(b)是说明波导部201中的微波放射部102、在波导部201内产生的驻波204的相位(电场401的产生状态)、波导部201的末端部203以及微波产生部202之间的位置关系的侧视图。
作为实施方式2的微波加热装置的微波炉101具有收纳被加热物的加热室103、产生微波的微波产生部202、传输微波的波导部201、向加热室103内放射微波的微 波放射部102。实施方式2的微波放射部102构成为,以仅在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209(宽度方向)上具有距离的方式,配置有多个。此外,各微波放射部102位于波导部201内的电场401的大致相同相位的位置,且被配置于大致波腹位置205。
此外,如上所述,如图6的(b)所示,由于波导部201的末端部203处的振幅为0,因而末端部203处于大致波节位置206。因此,从波导部201的末端部203到微波放射部102的中心为止的、在传输方向207上的距离为波导部201内的管内波长λg的约1/4的奇数倍的长度,微波放射部102的中心处于大致波腹位置205。在实施方式2的结构中,各个微波放射部102如上配置为:离末端部203的长度为波导部201内的管内波长λg的约1/4的奇数倍的长度。
如在上述实施方式1中使用图4所说明的那样,即使微波放射部102处于大致波腹位置205,但当波导部201内的电场401的相位不同时,电场401和磁场402的方向相反,所以微波的扩展方向也相反。因此,在微波放射部102的结构中,通过按照波导部201的电场401的大致相同的相位、且在大致波腹位置205处配置至少2个微波放射部102,与按照不同的相位、且在大致波腹位置205处配置至少2个微波放射部102的情况相比,能够进行更均匀的加热。另外,在波导部201内,大致波腹位置205和大致波节位置206不会随时间变化而发生大幅变化,仅电场401和磁场402的方向按照每半个周期反转。
如上所述,在实施方式2的微波加热装置中,利用沿着与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209配置的、位于大致相同相位的位置且被配置于大致波腹位置205处的多个微波放射部102,能够使微波在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上扩展。因此,在实施方式2的微波加热装置中,能够在不使用驱动机构的情况下,对被加热物均匀加热。
另外,在本发明的微波加热装置中,不是必须如图6所示的结构那样,将所有微波放射部都配置于大致相同相位的位置且配置于大致波腹位置,只要是将至少2个微波放射部配置于大致相同相位的位置且配置于大致波腹位置的结构,就能够起到与实施方式2的结构同样的效果,这样的结构包含在本发明中。
此外,在本发明的微波加热装置中,微波放射部的数量和配置不限于实施方式2的结构,可以考虑微波加热装置的规格、结构等适当设定。此外,在微波放射部的配 置关于加热室的中央210(参照图6)不对称的情况、以及微波放射部的形状为图6所示那样的椭圆形以外的情况下,也能起到同样的效果,这样的配置和形状也包含在本发明中。
(实施方式3)
接着,使用图7和图8来说明作为本发明实施方式3的微波加热装置的微波炉。图7和图8是与作为实施方式3的微波加热装置的微波炉相关的说明图。在图7和图8中,对表示与上述实施方式1及实施方式2实质相同的功能、动作的部分赋予相同编号。此外,实施方式3的基本动作与实施方式1及实施方式2的基本动作相同,因此在实施方式3中以与其他实施方式的不同之处为主而说明其动作和作用。
图7是说明实施方式3的微波加热装置中的、微波放射部102与在波导部201内产生的驻波(电场401)的相位之间的位置关系、以及波导部201的末端部203、微波产生部202以及阻抗调整用的匹配部701之间的位置关系的图。图7的(a)是说明微波加热装置101中的波导部201、微波放射部102、微波产生部202相对于加热室103的位置关系的平面图。图7的(b)是说明波导部201中的微波放射部102、在波导部201内产生的驻波204的相位(电场401的产生状态)、波导部201的末端部203、匹配部701以及微波产生部202之间的位置关系的侧视图。
如图7的(a)所示,作为实施方式3的微波炉101的微波放射部102的形状,具有将2个狭缝交叉的形状。因此,实施方式3的微波放射部102构成为向加热室103放射圆偏振波。
图8的(a)是用于说明从阻抗调整用的匹配部701到微波放射部102的中心的距离与波导部201内的驻波(电场401)的相位之间的关系的图。图8的(b)是用于说明在设有微波放射部102的位置处,所放射的微波的指向性根据波导部201内的驻波(电场401)的相位状态而发生变化的图。图8示出的结果是通过电磁场分析求出的。
首先说明在实施方式3的微波加热装置中使用的阻抗调整用的匹配部701。
如图7所示,在波导部201内的大致波节位置206处配置了匹配部701后,振幅在匹配部701的位置处为0,在匹配部701处可靠地形成驻波204的相位的电场401的大致波节位置206。实施方式3中使用圆筒形状的金属作为匹配部701,其金属面发挥与固定端同样的作用。
因此,通过将匹配部701配置于电场401的大致波节位置206,即使在从微波放射部102向加热室103内放射微波而产生波导部201内的电场分布变形的状态,然后重新形成波导部201内的稳定电场分布的过程中,也能够在波导部201内将大致波腹位置205和大致波节位置206固定于稳定的位置。另外,作为波导部201内的电场分布变形的因素,还可以举出在加热室103的内壁等处反射的微波通过微波放射部102返回到波导部201内的情况。即使波导部201内的电场分布这样发生了变形,也能在波导部201内将大致波腹位置205和大致波节位置206稳定地形成于规定的位置。
此外,在实施方式3的结构中,通过将相邻的匹配部701的间隔设定为波导部201内的管内波长λg的约1/2,能够以易于存在的波长合理地形成通过匹配部701维持的波导部201内的电场分布。因此,在作为实施方式3的微波加热装置的微波炉101中,能够实现高效的微波传输,能够进行高效且稳定的微波加热。
另外,在实施方式3的结构中,在匹配部701的位置处振幅为0且为大致波节位置206,因而大致波腹位置205存在于离匹配部701的距离为波导部201内的管内波长λg的约1/2的奇数倍的位置处。
在图7所示的结构中,示出了将匹配部701配置于波导部201的宽度方向的中央(中心轴211上)的例子,不过,即使匹配部701从波导部201的宽度方向的中央偏离,也能获得同样的效果。
此外,在实施方式3的结构中,匹配部701使用了圆筒形状的金属,因而易于实现匹配部701。另外,作为匹配部701,只要是生成振幅为0的地点的结构即可,例如可以使用在波导部201的内壁设置凹陷的结构或四棱柱形状的金属部件等,能够起到同样的效果。
接着,图8示出了微波放射部102所处位置处的、波导部201内的驻波204的电场401的相位、与从波导部201放射到加热室103的微波的扩展之间的关系。图8的(a)是用于说明在波导部201内部,从匹配部701到微波放射部102的中心的距离[×λg]与驻波(电场401)的相位[deg.]之间的关系的图。图8的(b)是用于说明在设有微波放射部102的位置处,所放射的微波的扩展根据波导部201内的驻波的相位状态而发生变化的图。另外,图8是通过电磁场分析求出的。
与图8相关的说明与上述实施方式1的图5的说明相同,都示出了如下情况:每当从匹配部701到微波放射部102的中心的距离增长了管内波长λg的约1/8的长度 时,波导部201内的电场401的相位发生约45°的变化;以及放射到加热室103内的微波的扩展方向也按照波导部201内的电场401的相位而发生变化。
如图8的(b)所示,在相位为大约0°(图7的(b)的大致波节位置206)的情况下,与上述原理说明同样地,具有传输方向207的扩展。与此相对,通过使相位错开约45°(λg/8),微波的指向性沿逆时针方向推移,在相位为大约90°(图7的(b)的大致波腹位置205)的情况下,在与传输和电场方向成直角的方向209上具有微波的扩展。这也与上述原理说明一致。
如上所述,通过将微波放射部102设置于波导部201内的大致波腹位置205,能够使微波扩展到比波导部201的宽度更外侧的区域,能够对加热室103内的被加热物均匀加热。
接着说明作为本发明实施方式3的微波加热装置的微波炉101的具体结构、作用和效果。
如图7所示,作为实施方式3的微波加热装置的微波炉101具有收纳被加热物的加热室103、产生微波的微波产生部202、传输微波的波导部201、阻抗调整用的匹配部701、向加热室103内放射微波的微波放射部102。沿着与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209(波导部201的宽度方向)隔着规定距离配置有多个实施方式1的微波放射部102。此外,各微波放射部102被配置于波导部201内的电场401的大致波腹位置205。
此外,如图7的(b)所示,在实施方式3的微波炉101中,在波导部201的末端部203与匹配部701之间配置有微波放射部102。其原因在于,波导部201的末端部203和匹配部701处的波导部201内的电场401的振幅为0,因而末端部203和匹配部701的位置成为大致波节位置206,在末端部203与匹配部701之间产生的电场401的大致波腹位置205配置微波放射部102。进而,在离匹配部701的距离为波导部201内的管内波长λg的约1/4的奇数倍的大致波腹位置205处配置微波放射部102。
另外,仅在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209(宽度方向)上,以隔开规定距离的方式,配置多个微波放射部102,从而与利用单一的微波放射部102放射微波的情况相比,能够增大微波在波导部201的宽度方向上的扩展。
如上所述,在实施方式3的微波炉101中,在波导部201的末端部203与匹配部701之间、并且离匹配部701的距离为波导部201内的管内波长λg的约1/4的奇数倍 的位置处,配置有微波放射部102。进而,在实施方式3的微波炉101中,通过在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上配置多个微波放射部102,能够使微波在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上扩展,成为能够在不使用驱动机构的情况下对被加热物均匀加热的结构。
另外,在本发明的微波加热装置中,不是必须如图7的(a)所示的结构那样,将所有的微波放射部102都配置于大致波腹位置205,只要是将至少2个微波放射部102配置于波导部201的末端部203与匹配部701之间、并且离匹配部701的距离为波导部201内的管内波长λg的约1/4的奇数倍的位置处的结构,就能够起到与实施方式3的结构同样的效果,这样的结构包含在本发明中。
此外,在本发明的微波加热装置中,微波放射部的数量和配置不限于实施方式3的结构,可以考虑微波加热装置的规格、结构等适当设定。此外,在微波放射部的配置关于加热室的中央210(参照图7)不对称的情况、以及微波放射部的形状是图7所示那样的使2个狭缝交叉的形状以外形状的情况下,也能起到同样的效果,这样的配置和形状也包含在本发明中。
(实施方式4)
接着,使用图9来说明作为本发明实施方式4的微波加热装置的微波炉。图9是与作为实施方式4的微波加热装置的微波炉相关的说明图。在图9中,对表示与上述实施方式1至实施方式3实质相同的功能、动作的部分赋予相同编号。此外,实施方式4的基本动作与实施方式1至实施方式3的微波加热装置的基本动作相同,因此在实施方式4中以与其他实施方式的不同之处为主而说明其动作和作用。
图9是说明微波放射部102与在波导部201内产生的驻波(电场401)的相位之间的位置关系,以及波导部201的末端部203、微波产生部202和阻抗调整用的匹配部701之间的位置关系的图。图9的(a)是说明微波加热装置101中的波导部201、微波放射部102、匹配部701、微波产生部202相对于加热室103的位置关系的平面图。图9的(b)是说明波导部201中的微波放射部102、在波导部201内产生的驻波204的相位(电场401的产生状态)、波导部201的末端部203、匹配部701以及微波产生部202之间的位置关系的侧视图。
首先说明作为实施方式4的微波加热装置的微波炉101的结构。
如图9所示,实施方式4的微波炉101具有收纳被加热物的加热室103、产生微 波的微波产生部202、传输微波的波导部201、多个阻抗调整用的匹配部701、向加热室103内放射微波的微波放射部102。实施方式4的微波放射部102构成为,在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209(宽度方向)上,隔开距离配置有多个微波放射部102。此外,各微波放射部102被配置于波导部201内的电场401的大致波腹位置205。
此外,在实施方式4的微波炉101中,微波放射部102具有将2个狭缝呈V字状配置的形状。因此,实施方式4的微波放射部102构成为向加热室103放射圆偏振波。
此外,如图9的(b)所示,在与匹配部701的距离为波导部201内的管内波长λg的约1/4的奇数倍的大致波腹位置205处配置有微波放射部102。
如图9所示,在实施方式4的结构中,在波导部201内的大致波节位置处配置有金属制的半球状的匹配部701。这样配置匹配部701时,振幅在匹配部701的位置处为0,能够在匹配部701处可靠地形成驻波204的相位的电场401的大致波节位置206。
如上所述,在实施方式4的微波加热装置中,在离匹配部701的距离为波导部201内的管内波长λg的约1/4的奇数倍的位置处配置有微波放射部102,进而,在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上配置有多个微波放射部102,从而能够使微波在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上扩展。因此,在实施方式4的微波加热装置中,能够在不使用驱动机构的情况下,对被加热物均匀加热。
另外,如图9所示的结构那样,在本发明的微波加热装置中,只要是将至少2个微波放射部配置于离匹配部的距离为波导部内的管内波长λg的约1/4的奇数倍的位置处的结构,就能够起到与实施方式4的结构同样的效果,这样的结构包含在本发明中。
此外,在本发明的微波加热装置中,微波放射部的数量和位置不限于实施方式4的结构,可以考虑微波加热装置的规格、结构等适当设定,在关于加热室的中央210(参照图9的(a))不对称的结构、微波放射部是使2个狭缝交叉的结构和具有除此之外的形状的结构中,只要是能够实现具有指向性的微波放射的结构,就能够起到与实施方式4的结构同样的效果,这样的结构包含在本发明中。
(实施方式5)
接着,使用作为本发明的实施方式5的微波加热装置的微波炉来进行说明。图 10和图11是作为实施方式5的微波加热装置的微波炉101的说明图。在图10和图11中,对表示与上述实施方式1至实施方式4实质相同的功能、动作的部分赋予相同编号。此外,实施方式5的基本动作与实施方式1至实施方式4的基本动作相同,因此在实施方式5中以与其他实施方式的不同之处为主而说明其动作和作用。
图10是说明作为实施方式5的微波加热装置的微波炉101中的微波放射部102与在波导部201内产生的驻波(电场401)的相位之间的位置关系、以及波导部201的末端部203、微波产生部202和阻抗调整用的匹配部701之间的位置关系的图。图10的(a)是说明微波炉101中的波导部201、微波放射部102、匹配部701、微波产生部202相对于加热室103的位置关系的平面图。图10的(b)是说明波导部201中的微波放射部102、在波导部201内产生的驻波204的相位(电场401的产生状态)、波导部201的末端部203、匹配部701以及微波产生部202之间的位置关系的侧视图。
图11是示出在实施方式5的微波炉101的结构中使用的、放射圆偏振波的微波放射部102的形状的例子的图。
首先说明微波放射部102放射的圆偏振波的特征和使用了圆偏振波的微波加热的优点。
圆偏振波是在移动通信和卫星通信领域中广泛使用的技术,作为身边的使用例,可以举出ETC(Electronic Toll Collection System)“不停车自动收费系统”等。圆偏振波是电场401的偏振面相对于电波的行进方向根据时间而旋转的微波,且具有如下特征:当形成圆偏振波时,电场401的方向根据时间持续变化,因此放射到加热室103内的微波的放射角度也持续变化,而电场强度的大小不随时间变化。
由于上述特征,与现有的微波加热装置中使用的线偏振波的微波加热相比,能够大范围地分散地放射微波,从而能够对被加热物进行均匀加热。特别是在圆偏振波的圆周方向上进行均匀加热的趋势较强。另外,圆偏振波根据旋转方向被分类为右旋偏振波(CW:Clockwise,顺时针)和左旋偏振波(CCW:Counter Clockwise,逆时针)这两种,但两者的加热性能没有差异。
另外,相对于圆偏振波,波导部内的微波是电场和磁场的振动方向为固定方向的线偏振波。在将线偏振波放射到加热室内的以往的微波加热装置中,为了减少微波分布的不均匀性,需要设置使载置被加热物的工作台旋转的机构、或者使从波导部向加热室放射微波的天线旋转的机构等。
因此,在实施方式5的微波加热装置中,由于构成为从波导部201向加热室103内放射圆偏振波的微波,因此能够缓和在现有的使用线偏振波的微波加热装置的微波加热中成为问题的、由于直接波与反射波的干涉而在加热室内产生的驻波,能够实现均匀的微波加热。
接着,对于圆偏振波的利用,在开放空间的通信领域与封闭空间的加热领域中,有一些不同点,因此追加说明。在通信领域中,为了避免与其他微波的混合而仅希望收发所需的信息,因此发送侧限定为右旋偏振波或左旋偏振波中的任意一个进行发送,接收侧也与其对应地选择最佳的接收天线。
另一方面,在加热领域中,不是具有指向性的接收天线,而是由没有特别指向性的食品等被加热物接收微波的结构,因此重要之处仅仅在于要让微波均匀地照射整体。
因此,在加热的领域中即使右旋偏振波和左旋偏振波混合也没有问题,然而需要尽可能防止由于配置被加热物的位置或被加热物的形状导致不均匀的加热分布。例如,在设置单一的圆偏振波开口的情况下,被加热物配置于圆偏振波开口的正上方时较为良好,而当被加热物配置于朝向圆偏振波开口的前后或左右偏离的位置时,接近圆偏振波开口的部位易被加热,而较远的部位不易被加热,其结果导致被加热物产生加热不均。因此,在微波加热装置中,优选设置多个圆偏振波开口。
在实施方式5的微波加热装置中,如图10所示,在波导部201的传输方向207上排列形成4列作为微波放射部102的圆偏振波开口,在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上排列形成2列作为微波放射部102的圆偏振波开口,合计配置有8个圆偏振波开口。尤其沿着直角方向209排成2列且相对的圆偏振波开口(微波放射部102)的偏振波的方向彼此相反(右旋偏振波和左旋偏振波),这样的配置在通信领域中未被考虑过,是由本发明初次实现的结构,是针对加热领域特别的配置。
接着说明放射圆偏振波的微波放射部102的其他形状。这里特别说明由至少2个以上的狭缝构成的微波放射部102。
图11的(a)~(f)是示出放射圆偏振波的微波放射部102的形状的例子的平面图。如图11的(a)~(f)所示,作为放射圆偏振波的微波放射部102的形状,可以是由2个以上的狭缝构成,并且其中至少1个狭缝的长边相对于微波的传输方向207倾斜的形状。因此,作为放射圆偏振波的微波放射部102,可以如图11的(e) 和(f)所示为狭缝不交叉的形状或如图11的(d)所示为由3个狭缝构成的形状。
另外,如图11所示,作为由至少2个狭缝构成的放射圆偏振波的微波放射部102的最佳形状条件,可举出以下的3点。
第1点在于,各狭缝的长边的长度在波导部201内的管内波长λg的约1/4以上。第2点在于,2个狭缝彼此正交并且各狭缝的长边相对于传输方向207倾斜(例如45°)。第3点在于,电场401的分布以与波导部201的传输方向207平行且通过微波放射部102的中心的直线为轴不是轴对称的。
例如,通过TE10模式传输微波的情况下,电场401以波导部201的传输方向207的中心轴211(参照图10的(a))为对称轴进行分布,因此其条件为各微波放射部102的形状被配置为关于波导部201的传输方向207的中心轴211不成轴对称。
另外,在实施方式5的微波加热装置中,放射圆偏振波的微波放射部102为二个长孔(狭缝)交叉的大致X字状的结构。通过这样构成,能够以简单的结构可靠地放射圆偏振波。
另外,如图7示出的上述实施方式3的微波加热装置所示的那样,通过将各微波放射部102构成为不使长孔(狭缝)正交而使其倾斜,成为X字在横向(传输方向207)上被较长地压扁的形状。在使用这种微波放射部102的情况下,能够放射圆偏振波,能够在不减小圆偏振波开口的长孔的情况下,使微波放射部102的中心更靠近波导部201的端部(左右侧面壁)。其结果,能够使微波进一步在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上扩展,能够在不使用驱动机构的情况下,对被加热物均匀加热。
另外,如图11的(e)和(f)所示,作为微波放射部102的结构,可以通过直线状的多个狭缝构成为T字型或X字型。因此,在如图13所示的上述专利文献2那样分离地配置各个狭缝时也能够应用。此外,作为微波放射部102,如图13的(b)所示,两个狭缝可以不为正交关系,例如可以倾斜30度左右形成。
此外,作为构成实施方式5的微波放射部102的长孔(狭缝)的开口形状,不限于长方形。例如,通过由曲线部分(R)构成开口部分的角部或者将开口部分构成为椭圆状,能够消除存在放电可能的锐角部分,从而产生圆偏振波。作为基本的圆偏振波开口的思路,只要将在一个方向上较长的狭缝与相对于该较长的狭缝的一个方向倾斜或正交的方向上较短的狭缝这两个狭缝组合构成即可。
接着说明作为实施方式5的微波加热装置的微波炉101的结构。
如图10所示,实施方式5的微波炉101具有收纳被加热物的加热室103、产生微波的微波产生部202、传输微波的波导部201、多个阻抗调整用的匹配部701、向加热室103内放射作为圆偏振波的微波的微波放射部102。实施方式5的微波放射部102构成为,在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209(宽度方向)上隔开距离配置有多个微波放射部102。此外,各微波放射部102被配置于波导部201内的电场401的大致波腹位置205。
此外,在实施方式5的微波炉101中,如图10的(b)所示,在相邻的匹配部701与匹配部701之间的位置处配置有微波放射部102。在波导部201内,在匹配部701的位置处电场401的振幅为0,处于大致波节位置206。因此,在实施方式5的微波炉101中,在匹配部701与匹配部701之间产生电场401的大致波腹位置205,将微波放射部102可靠地配置在该大致波腹位置205处。
本发明的实施方式5的微波加热装置中的放射圆偏振波的微波放射部102构成为,在上述图3所示的波导部(301)的上下表面、即磁场402在其中平行涡旋的面的H面302中形成规定的开口形状,向加热室103可靠地放射圆偏振波。
另外,如上所述,与基于线偏振波的加热相比,基于圆偏振波的加热能够在圆周方向上更均匀地加热。尤其在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上对称地配置微波放射部102时,涡旋方向彼此为相反方向,因此在波导部201的中央侧的朝向为相同方向,不会彼此抵消。因此,在实施方式5的微波加热装置中,能够在不浪费从微波放射部102放射的微波的情况下使其扩展。
如上所述,在实施方式5的微波加热装置中,通过在相邻的匹配部701与匹配部701之间配置微波放射部102,进而在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上配置多个微波放射部102,能够使微波在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上扩展,能够在不使用驱动机构的情况下,对被加热物均匀加热。
另外,在本发明的微波加热装置中,不是必须如图10所示的结构那样,将所有微波放射部都配置于大致波腹位置,只要是将至少2个微波放射部配置于相邻的匹配部与匹配部之间的结构,就能够起到与实施方式5的结构同样的效果,这样的结构包含在本发明中。
此外,在本发明的微波加热装置中,微波放射部的数量和位置不限于实施方式5 的结构,可以考虑微波加热装置的规格、结构等适当设定。此外,微波放射部的配置关于加热室的中央210(参照图10)不对称的情况也包含在本发明中。
此外,在本发明的微波加热装置中,只要将放射圆偏振波的至少1个微波放射部配置于大致波腹位置,即可使微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展,能够起到同样的效果,这样的结构包含在本发明中。
如上所述,本发明的微波加热装置构成为具有收纳被加热物的加热室、产生微波的微波产生部、传输微波的波导部、向加热室内放射微波的微波放射部,在与波导部的传输和电场方向成直角的方向(波导部的宽度方向)上具有多个微波放射部。
如上构成的本发明的微波加热装置构成为从在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上排列配置的多个微波放射部向加热室内放射微波,因而微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向(波导部的宽度方向)上扩展,还能够向加热室内部的比波导部的宽度靠外侧的区域放射微波,即使不使用驱动机构也能够使得被加热物的加热分布变得均匀。
在本发明的微波加热装置中,根据设有微波放射部的位置处的波导部内的微波的相位状态,从微波放射部向加热室内放射的微波的扩展方向发生变化。尤其通过在驻波的大致波腹位置处配置微波放射部,能够使微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向(波导部的宽度方向)上扩展,能够在不设置驱动机构的情况下使得被加热物的加热分布变得均匀。
此外,在本发明的微波加热装置中,通过设置放射圆偏振波的微波放射部,从微波放射部向加热室内放射具有作为圆偏振波特征的扩展度的微波,能够在更大的范围内使得微波向被加热物的放射变得均匀。尤其对于基于圆偏振波的微波加热,能够期待周向上的均匀加热。
此外,在本发明的微波加热装置中,通过设为由2个以上的狭缝构成放射圆偏振波的微波放射部的形状,不仅能够实现对被加热物的均匀加热,还能通过不需要驱动机构的简易结构来实现可靠性高的微波供电部分(波导部+微波放射部)的小型化。
产业上的可利用性
本发明的微波加热装置能够进行向被加热物的均匀照射,因此能够有效利用于进行独食食品等的加热加工或杀菌等的加热装置等。
标号说明
101 微波加热装置(微波炉)
102 微波放射部
103 加热室
201 波导部
202 微波产生部
203 末端部
205 大致波腹位置
207 传输方向
209 与传输和电场方向成直角的方向
701 匹配部

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1、10申请公布号CN104186024A43申请公布日20141203CN104186024A21申请号201280058527922申请日20121217201127678120111219JPH05B6/70200601H05B6/7220060171申请人松下电器产业株式会社地址日本大阪府72发明人细川大介吉野浩二西村诚贞平匡史信江等隆大森义治74专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人李辉黄纶伟54发明名称微波加热装置57摘要本发明的微波加热装置构成为具有收纳被加热物的加热室103、产生微波的微波产生部202、传输微波的波导部201、向加热室103内放射微波的微波放射部1。

2、02,在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向上具有多个微波放射部,从多个微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014052886PCT国际申请的申请数据PCT/JP2012/0080552012121787PCT国际申请的公布数据WO2013/094175JA2013062751INTCL权利要求书1页说明书19页附图13页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书19页附图13页10申请公布号CN104186024ACN104186024A1/1页21一种微波加热装置,其构成为具有收纳。

3、被加热物的加热室;产生微波的微波产生部;传输微波的波导部;以及向所述加热室内放射微波的微波放射部,在与所述波导部的传输和电场方向成直角的方向上具有多个所述微波放射部。2根据权利要求1所述的微波加热装置,其中,至少2个所述微波放射部的中心被配置于与所述波导部内的电场的大致波腹位置对应的位置处。3根据权利要求1或2所述的微波加热装置,其中,至少2个所述微波放射部的中心被配置于所述波导部内的电场的大致相同相位的位置处。4根据权利要求1至3中任一项所述的微波加热装置,其中,至少2个所述微波放射部的中心以相对的方式被配置在关于所述波导部的平行于传输方向的中心轴对称的位置处。5根据权利要求2所述的微波加热。

4、装置,其中,在所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述波导部的末端部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/4的奇数倍。6根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,在所述波导部内具有至少1个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述匹配部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/4的奇数倍。7根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,在所述波导部内具有至少1个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,在和所述匹配部与所述波导部的末端部之间对应的位置处配置有至少1个所述微波放射部的中心。8根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,在所述波导部内具有。

5、至少2个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,在与相邻的所述匹配部之间对应的位置处配置有至少1个所述微波放射部的中心。9根据权利要求2所述的微波加热装置,其中,在所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述微波产生部的输出部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/2的整数倍。10根据权利要求1至9中任一项所述的微波加热装置,其中,至少1个所述微波放射部是放射圆偏振波的结构。权利要求书CN104186024A1/19页3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介质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00。

6、02作为通过微波将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、即被加热物进行介质加热。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,不能均匀地对被加热物进行微波加热。0004作为对加热室内部的被加热物进行均匀加热的手段,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结构、固定被加热物而使放射微波的天线旋转的结构、或者通过相位器改变从微波产生器产生的微波的相位的结构。

7、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,从而实现对被加热物的均匀加热。0005另一方面,为了使结构简单,期待在不具有驱动机构的情况下进行均匀加热的方法,从而提出了利用电场的偏振面根据时间而旋转的圆偏振波的方法。介质加热原本就是基于利用微波的电场对具有介电损耗的被加热物进行加热的原理而实现的,因此认为使用电场旋转的圆偏振波对加热的均匀化有效。0006例如,作为具体的圆偏振波的产生方法,如图12所示,在美国专利第4301347号说明书专利文献1中,示出了使用在波导管1200上交叉的X字型的圆偏振波开口1202的结构。此外,如图13所示,在日本特许第3510523号公报专利文献。

8、2中,示出了使得波导管1300上沿着垂直的方向延伸设置的两个长方形狭缝状的开口1301彼此相对且分离配置的结构。此外,如图14所示,在日本特开2005235772号公报专利文献3中,示出了如下结构在传输来自磁控管1404的微波的导波管1400上结合贴片天线1401,在该贴片天线1401的平面部分形成切口1402从而产生圆偏振波。0007例如,在现有的微波加热装置中,有的微波加热装置具有如下结构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天线旋转一边对磁控管进行驱动,由此减少加热室内的微波分布的不均匀。0008此外,日本特开昭6264093号公报专利文献4提出了如下的微波加热装。

9、置该微波加热装置在磁控管的下部设置旋转天线,来自送风风扇的冷却风吹送到该旋转天线的叶片,从而通过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。0009作为具有相位器的例子,在专利文献1中记载了如下的微波加热装置该微波加热装置减少了微波加热对被加热物的加热不均,并且实现了供电部的空间节省。在专利文献1中,如图12所示,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说明书CN104186024A2/19页41201,并在加热室内部设置了放射圆偏振波的单一的微波放射部1202。0010现有技术文献0011专利文献0012专利文献1美国专利第4301347号说明书0013专利文献2日。

10、本特许第3510523号公报0014专利文献3日本特开2005235772号公报0015专利文献4日本特开昭6264093号公报发明内容0016发明要解决的问题0017在上述现有结构的微波炉那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、均匀地对被加热物进行加热。但是,在至今为止提出的现有结构中,不能满足这些要求,在构造上、高效化以及均匀化等方面,存在各种问题。0018此外,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,额定高频输出为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,微波炉作为商品的显著特征在于能够使用介质加热直接对食品进行。

11、加热的便利性。但是,在微波炉中,尚未解决不均匀加热的状态下的高输出化会导致不均匀加热更加明显这一严重的问题。0019在所述现有的结构中,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3点。0020第一点是,为了减少加热不均而需要具备用于使工作台或天线旋转的驱动机构,因此必须确保工作台或天线用的旋转空间、以及用于使工作台或天线旋转的电机等驱动源用的设置空间,从而阻碍了微波加热装置的小型化。0021第二点是,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,在构造上受到限制。0022第三点是,由于具有水蒸气加热或热风加热等各种加热功能的微波炉的面世,在微波炉的壳体内部需。

12、要较多的结构部件。另外,在这种微波炉中,由于来自壳体内部的控制部件等的发热量较多,因而为了实现充分的冷却性能就需要在壳体内部确保冷却风道,从而存在波导管和微波放射部的设置位置受到限制、加热室内的微波分布变得不均匀的问题。0023此外,在现有的微波加热装置中通向加热室的、被照射微波的空间辐射器APPLICATOR内设置有工作台或相位器的旋转机构等,这种机构的设置会引起基于微波的放电现象,降低装置的可靠性。因此,在本领域中要求实现不需要这些机构的微波加热装置。0024关于上述利用了圆偏振波的现有的微波加热装置,在专利文献13中,都存在没有达到可以不使用驱动机构这样的程度的均匀效果的问题。在专利文献。

13、13的任意一个文献中,都只是仅仅记载了与现有的仅具有驱动机构的结构相比,通过圆偏振波和驱动机构的协同效应能够进一步实现均匀化的技术。0025具体而言,在图12所示的专利文献1中,在波导管1200的末端具有被称作移相器说明书CN104186024A3/19页51201的旋转体,在图13所示的专利文献2中具有用于旋转被加热物的转台,在图14所示的专利文献3中记载了除了转台1403以外还使贴片天线1401旋转来用作搅拌机的结构。如上所述,在专利文献13的任意一个中都没有记载如果使用圆偏振波则不需要驱动机构的情况。其原因在于,在仅凭借从单一的微波放射部放射的圆偏振波而不设置驱动机构的情况下,与具有一般。

14、的驱动机构的结构、例如使载置被加热物的工作台旋转的结构或者使天线旋转的结构等的情况相比,微波的搅拌不充分,因此均匀性较差。0026此外,专利文献4的现有的微波加热装置是通过来自送风风扇的冷却风使旋转天线旋转的结构,将旋转机构设置于辐射器内。因而,降低了装置的可靠性,并且在加热室内的微波分布的均匀化方面也存在问题。0027本发明的目的在于解决上述现有的微波加热装置中的问题,提供一种能够在不使用驱动机构的情况下对被加热物均匀加热的微波加热装置。尤其如图12和图13所示,在从波导管的开口放射圆偏振波的情况下,由于无法在波导管的宽度外侧设置开口,因而是无法将微波扩展至比波导管的宽度靠外侧的区域的结构。。

15、而在本发明中,提供一种能够使微波在波导管的宽度方向上扩展,且能够均匀加热被加热物的结构。0028用于解决问题的手段0029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构成为具有0030收纳被加热物的加热室;0031产生微波的微波产生部;0032传输微波的波导部;以及0033向所述加热室内放射微波的微波放射部,0034在与所述波导部的传输和电场方向成直角的方向波导部的宽度方向上具有多个所述微波放射部。0035如上构成的本发明的微波加热装置构成为,从沿着与波导部的传输和电场方向成直角的方向排列配置的多个微波放射部向加热室内放射微波。因此,在本发明的微波加热装置中,微波在与波导部的传。

16、输和电场方向成直角的方向波导部的宽度方向上扩展,还能够向加热室内部比波导部的宽度靠外侧的区域放射微波,从而即使不使用驱动机构也能够使得被加热物的加热分布变得均匀。0036发明的效果0037本发明的微波加热装置中,从沿着与波导部的传输和电场方向成直角的方向配置的多个微波放射部放射微波,因而微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展,还能够向比波导管的宽度靠外侧的区域放射微波,从而能够在不使用驱动机构的情况下使得被加热物的加热分布变得均匀。附图说明0038图1是示出本发明的实施方式1的微波加热装置的整体结构的立体图。0039图2是示出本发明的实施方式1的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及。

17、说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。0040图3是说明本发明的实施方式1的波导部内的电场、磁场以及传输方向之间的关说明书CN104186024A4/19页6系的图。0041图4是说明本发明的实施方式1的波导部内的电场、磁场、电流相位以及微波放射部之间的关系的图。0042图5是说明本发明的实施方式1的波导部内的电场的相位与从微波放射部放射的微波的指向性之间的关系的图。0043图6是示出本发明的实施方式2的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。0044图7是示出本发明的实施方式3的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与。

18、波导部内的电场之间的关系的侧视图。0045图8是说明本发明的实施方式3的波导部内的电场的相位与从微波放射部放射的微波的指向性之间的关系的图。0046图9是示出本发明的实施方式4的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。0047图10是示出本发明的实施方式5的波导部、微波放射部和加热室的俯视图以及说明微波放射部与波导部内的电场之间的关系的侧视图。0048图11是说明本发明的实施方式5的微波放射部的形状例的图。0049图12是通过X字型的开口产生圆偏振波的现有的微波加热装置的结构图。0050图13是通过正交的两个长方形狭缝产生圆偏振波的现有的微波加热。

19、装置的结构图。0051图14是通过贴片天线产生圆偏振波的现有的微波加热装置的结构图。具体实施方式0052本发明的第1方式的微波加热装置构成为具有0053收纳被加热物的加热室;0054产生微波的微波产生部;0055传输微波的波导部;以及0056向所述加热室内放射微波的微波放射部,0057在与所述波导部的传输和电场方向成直角的方向上具有多个所述微波放射部。0058如上构成的本发明的第1方式的微波加热装置构成为,从沿着与波导部的传输和电场方向成直角的方向排列配置的多个微波放射部向加热室内放射微波。因此,在本发明的微波加热装置中,微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向波导部的宽度方向上扩展,微波也。

20、能够被放射到加热室内部的比波导部的宽度靠外侧的区域,即使不使用驱动机构也能够使得被加热物的加热分布变得均匀。0059本发明的第2方式的微波加热装置中,所述第1方式的至少2个所述微波放射部的中心被配置于与所述波导部内的电场的大致波腹位置对应的位置处。这样构成的本发明的第2方式的微波加热装置构成为,在波导部内的微波的大致波腹位置处配置有微波放射部,因而从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上进一步扩展。0060本发明的第3方式的微波加热装置中,所述第1方式或第2方式的至少2个所述说明书CN104186024A5/19页7微波放射部的中心被配置于所述波导部内的电场的大致相同相位。

21、的位置处。这样构成的本发明的第3方式的微波加热装置构成为,来自被配置于大致相同相位处的微波放射部的直接波彼此的相互抵消变弱,能够进行更有效的加热。0061本发明的第4方式的微波加热装置中,所述第1方式至第3方式中的任意一个方式的至少2个所述微波放射部的中心以相对的方式被配置在关于所述波导部的平行于传输方向的中心轴对称的位置处。这样构成的本发明的第4方式的微波加热装置构成为,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展,并且进一步可靠地放射作为圆偏振波的微波。0062本发明的第5方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述。

22、波导部的末端部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/4的奇数倍。这样构成的本发明的第5方式的微波加热装置构成为,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。0063本发明的第6方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部内具有至少1个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述匹配部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/4的奇数倍。这样构成的本发明的第6方式的微波加热装置构成为,微波放射部的中心被可靠地配置于电场的大致波腹位置,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。0064本发明的第7方式的微波加热装。

23、置中,在所述第2方式的所述波导部内具有至少1个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,在和所述匹配部与所述波导部的末端部之间对应的位置处配置有至少1个所述微波放射部的中心。这样构成的本发明的第7方式的微波加热装置构成为,微波放射部的中心被配置于电场的大致波腹位置处,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。0065本发明的第8方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部内具有至少2个阻抗调整用的匹配部,在所述波导部的传输方向上,在与相邻的所述匹配部之间对应的位置处配置有至少1个所述微波放射部的中心。这样构成的本发明的第8方式的微波加热装置构成为,微波放射部的。

24、中心被配置于电场的大致波腹位置处,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。0066本发明的第9方式的微波加热装置中,在所述第2方式的所述波导部的传输方向上,至少1个所述微波放射部的中心到所述微波产生部的输出部的距离为所述波导部内的管内波长的约1/2的整数倍。这样构成的本发明的第9方式的微波加热装置构成为,微波放射部的中心被配置于电场的大致波腹位置处,从微波放射部放射的微波在与波导部的传输和电场方向成直角的方向上扩展。0067本发明的第10方式的微波加热装置构成为,所述第1方式至第9方式中的至少1个所述微波放射部放射圆偏振波。这样构成的本发明的第10方式的微波加热装置。

25、构成为,从微波放射部放射圆偏振波,从而能够沿着周向对微波放射部上的被加热物进行均匀的加热。0068以下,参照附图来说明本发明的微波加热装置的优选实施方式。另外,虽然在以下实施方式的微波加热装置中对微波炉进行说明,但微波炉只是例示,本发明的微波加热装置不限于微波炉,还包含利用了介质加热的加热装置、生垃圾处理机或半导体制造装置等说明书CN104186024A6/19页8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。0069实施方式10070图1图5是与作为本发明的实施方式1的微波加热装置的微波炉相关的说明图。0071图1是示出作为实施方式1的微波。

26、加热装置的微波炉101的整体结构的立体图。图2的A是说明微波加热装置101中的波导部201、微波放射部102、微波产生部202相对于加热室103的位置关系的图。图2的B是说明波导部201中的微波放射部102、在波导部201内产生的驻波204的相位电场401的产生状态、波导部201的末端部203以及微波产生部202的位置关系的图。图3是用于说明通常的矩形波导管301的尺寸与传输模式之间的关系的图。图4是用于说明在矩形的波导部201内产生的电场401、磁场402以及电流403之间的关系的图。图4的A是示出矩形的波导部201的磁场402和电流403的状态的平面图,图4的B是示出矩形的波导部201的电。

27、场401和微波放射部102之间的关系的侧视图。图5的A是用于说明在波导部201内部,离末端部203的距离与驻波电场401的相位之间的关系的图,图5的B是用于说明在设有微波放射部102的位置处,所放射的微波的扩展根据波导部201内的驻波的相位状态而发生变化的图。图5所示的结果是通过电磁场分析求出的。0072实施方式1的微波炉101具有能够收纳被加热物的加热室103、产生微波的微波产生部202、将从微波产生部202放射的微波引导至加热室103的波导部201、将波导部201的H面参照图3的波导管301的H面302上设置的波导部201内的微波放射到加热室103内的多个微波放射部102。0073如图1所。

28、示,微波炉101具有遮盖微波放射部102的上部并载置被加热物未图示的载置台104、以及用于被加热物的取出放入的门105。在实施方式1中,载置台104由玻璃或陶瓷等微波容易透过的材料构成。0074另外,通过使微波产生部202采用磁控管、波导部201采用矩形波导管301、微波放射部102采用设置于波导部201的开口部,能够易于实现上述结构。0075首先说明作为实施方式1的微波加热装置的微波炉101的概要动作。当使用者将被加热物载置到加热室103内的载置台104上,并对该微波炉101执行了加热开始指示时,在微波炉101中,从作为微波产生部202的磁控管向波导部201内提供微波。从微波产生部202向波。

29、导部201内提供了微波后,经由将加热室103与波导部201连结的微波放射部102向加热室103内放射微波。其结果,在微波炉101中进行对被加热物的加热。0076另外,在本发明的说明中,将从微波放射部102放射并对被加热物直接加热的微波称作直接波,被加热室103的内壁等反射后的微波称作反射波。0077接着,使用图3来说明作为搭载于微波炉的代表性波导部201的矩形波导管301。如图3所示,最为简单的普通波导管是由使固定的长方形截面宽度A高度B沿着传输方向207延伸而成的长方体构成的矩形波导管301。在这种结构的矩形波导管301中,已知的是,当设对该矩形波导管301提供的微波的波长为时,通过在A/2。

30、的范围内选择波导管的宽度A,在B/2的范围选择高度B,从而微波以TE10模式在波导管内传输。说明书CN104186024A7/19页90078TE10模式是指在矩形的波导管301内,传输方向207上仅存在磁场402的成分而不存在电场401的成分的、H波TE波;横电波传输TRANSVERSEELECTRICWAVE中的传输模式。另外,基本不将TE10模式以外的传输模式应用到微波炉101的波导部201。0079在微波炉101中,从微波产生部202提供到波导部201内的微波的波长为大约120MM,作为波导部201,通常大多选择宽度A为80100MM,高度B为1540MM左右。0080此时,图3的上下。

31、的面是指磁场402在其中平行地涡旋的面,称作H面302,左右的面是指与电场401平行的面,称作E面303。另外,将微波在波导管内传输时的波长表示为管内波长G,并且G/1/2A2,管内波长G根据宽度A的尺寸而变化,但管内波长G的确定与高度B的尺寸无关。另外,“2”用于表现平方。0081此外,在TE10模式中,在波导部201的宽度方向的两端E面303中电场401为0,在宽度方向的中央处电场401最大。因此,作为微波产生部202的磁控管的输出部构成为与电场401最大的波导部201的宽度方向的中央结合。0082接着,如图2所示,在使用矩形波导管301参照图3作为波导部201的情况下,来自微波产生部20。

32、2的行波与在波导部201的末端部203处反射的反射波彼此干涉,从而在波导部201内产生驻波204。0083另外,根据在设有微波放射部102的位置处的、波导部201内产生的驻波204电场401的相位状态,从波导部201放射到加热室103的微波的扩展状态发生变化。以下说明该微波的扩展发生变化的原理。0084首先,使用图4来说明驻波204中的电场401、磁场402以及电流403之间的关系。在行波中,电场401与磁场402的方向相差90,相位相同。与此相对,在驻波204中,电场401与磁场402的方向相差90,相位相差/2。因此,产生了驻波204的波导部201内的电场401与磁场402之间的关系成为图。

33、4所示的那样。其主要原因是,在驻波204的情况下,行波在波导部201的末端部203处发生反射时,电场401的相位偏离180。另外,电流403在波导部201的表面上沿与磁场402正交的方向流过。0085下面针对在产生了驻波204的波导部201的H面图3所示的矩形波导管301的H面302上形成有微波放射部102时的微波的指向性进行原理说明。0086对如图4所示的那样在波导部201内产生的驻波204中,在大致波腹位置205和大致波节位置206处形成有微波放射部102的情况进行说明。当考虑微波放射部102的电流403的传输方向207的成分、以及与传输和电场方向成直角的方向209的成分时,在大致波腹位置。

34、205处形成的微波放射部102的电流403中,与传输和电场方向成直角的方向209的成分较多。因此,电流403的流动方向与电场401的扩展方向相同,因而从波导部201放射到加热室103的微波在与传输和电场方向成直角的方向209上扩展。0087另一方面,在大致波节位置206处形成的微波放射部102的电流403中,传输方向207的成分较多。因此,从波导部201放射到加热室103的微波成为在传输方向207上扩展,而不在与传输和电场方向成直角的方向209上扩展的状态。0088接着,图5示出了在设有微波放射部102的位置处的、波导部201内的驻波204的电场401的相位与从波导部201放射到加热室103的。

35、微波的扩展之间的关系。另外,图5是通过电磁场分析求出的。0089在图5中,将驻波204的波节位置设为相位0、180、360,将波腹位置设为说明书CN104186024A8/19页1090和270,从相位大约0至大约180每45地通过电磁场分析求出从微波放射部102放射的微波的分布。另外,在本分析中通过改变从波导部201的末端部203到微波放射部102的中心的距离,在设置有微波放射部102的位置处,改变波导部201内的驻波204的电场401的相位。另外,图5中的G表示波导部201内的管内波长。0090如图5的B所示,相位为大约0图4的B的大致波节位置206的情况下,与上述原理说明同样地,具有传输。

36、方向207的扩展。与此相对,通过使相位错开约45G/8,微波的指向性沿逆时针方向推移,在相位为大约90图4的B的大致波腹位置205的情况下,在与传输和电场方向成直角的方向209上具有微波的扩展。这也与上述原理说明一致。0091如上所述,通过将微波放射部102设置于波导部201内的大致波腹位置205,能够使微波扩展到比波导部201的宽度更外侧的区域,能够对加热室103内的被加热物均匀加热。0092接着,以下记载图5示出的分析结果的分析条件。在本分析中,使用图3所示的矩形波导管301以TE10模式传输从作为微波产生部的磁控管产生的微波。0093本分析中的矩形波导管301在电场方向208上的尺寸为3。

37、0MM,在与传输和电场方向成直角的方向209上的尺寸为100MM,将用于分析的微波的频率设为了246GHZ。0094此外,使微波的扩展方向改变90所需的微波放射部102的移动距离是管内波长的大约一半大约G/2,用于分析的微波的频率为246GHZ。因此,使微波的扩展方向改变90所需的微波放射部102的移动距离为大约60MM。0095此外,本分析中使用的微波放射部102的形状构成为使2个狭缝在各狭缝的中央处正交,使各狭缝相对于传输方向207倾斜45。0096此外,微波放射部102的数量为1个,各狭缝的长度为55MM,图5的B的显示数据是有效放射功率。0097接着对波导部201内的电场401的波节位。

38、置进行说明。在图2所示的具有末端部203的波导部201内传输微波的情况下,沿微波的传输方向207形成有驻波204。波导部201由末端部203封闭,因此末端部203处的振幅为0。在微波产生部202的供给侧输出部,如图2的B所示成为表现出振幅最大值的自由端,因而能够使用图2的微波的传输方向207的长度即C和表示驻波模式的自然数S,通过下式1简便地运算得到波导部201内产生的驻波204的波长。0098式100990100例如,若设微波的传输方向207的长度C为275MM,则驻波204的波长S、驻波204的波节间隔S/2和驻波204的波长S处的振荡频率分别为下表1所示光速/S。0101表10102MM。

39、GHZMM0103说明书CN104186024A109/19页11SSVS/211100002755002366708218343220013611004157119178651222245611610003005000104表10105其中,存在于波导部201内的驻波204是基于微波产生部202提供的振荡频率的波。因此,在微波产生部202的振荡频率为245GHZ的情况下,存在于波导部201内的驻波204的数量易于存在与微波产生部202的频率相近的值。因此,根据所述表1,存在S5且驻波204的波节间隔S/2为611MM的驻波204。此外,驻波204的波腹位置存在于相邻波节的中间。0106不过,。

40、在实际的波导部中,在微波产生部的供给侧输出部的入口状态形状、结构的状态等和波导部的末端部的状态无法达到理想状态的情况下,也能够取运算值上下的值此时为S4、S6,因而若想可靠地获得实际上准确的驻波204的波长S,需要实际测量波导部内的振幅。0107接着说明经过微波放射部102从波导部201放射到加热室103的微波的干涉。0108任意点处的微波的相互干涉是由来自各微波放射部102的微波的扩展方向和到任意点的距离的差以及加热室103内的微波的波长决定的。另外,在加热室103内的波长的1/2的偶数倍包含0时相互增强,在奇数倍时相互减弱。在通常的微波炉101所采用的微波的频率245GHZ的情况下,加热室。

41、103内等的空气中的波长为大约120MM。0109在图2所示的结构中,在大致波腹位置205处形成有多个微波放射部102,从各微波放射部102分别放射在与传输和电场方向成直角的方向209上具备扩展的微波,在加热室103内相互干涉。0110此处说明从仅在与传输和电场方向成直角的方向209上具有距离、且被配置在大致波腹位置205处的2个微波放射部102分别放射的微波的干涉。各微波放射部102被配置于大致波腹位置205,在与传输和电场方向成直角的方向209具备扩展度,因而会在与传输和电场方向成直角的方向209上较强地产生干涉。然而,从这2个微波放射部102放射的微波的合成波的扩展依然处于与传输和电场方。

42、向成直角的方向209。0111同样地,关于在与传输和电场方向成直角的方向209和传输方向207上具有距离、且被配置在大致波腹位置205处的多个微波放射部102,从微波放射部102放射的微波的合成波的扩展也是依然处于与传输和电场方向成直角的方向209。0112下面说明作为本发明实施方式1的微波加热装置的微波炉101的具体结构、作用和效果。说明书CN104186024A1110/19页120113如图2所示,实施方式1的微波加热装置的多个微波放射部102的中心以相对的方式被配置在关于波导部201的平行于传输方向207的中心轴对称的位置处。0114这里,本发明的微波加热装置不是必须如图2所示的结构那。

43、样,将微波加热装置的多个微波放射部102的中心以相对的方式配置在关于波导部201的平行于传输方向207的中心轴对称的位置处,只要沿着与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209宽度方向配置多个微波放射部102即可。例如,可以在波导部201的与传输方向207平行的中心轴所划分的一方的区域中配置多个微波放射部102。此外,还可以在波导部201的与传输方向207平行的中心轴所划分的一方的区域中配置多个微波放射部102,在另一方的区域中配置1个微波放射部102。0115此外,如图2所示,实施方式1的微波加热装置的多个微波放射部102被配置为关于加热室103的中央210点对称。隔着波导部201的与传。

44、输方向207平行的中心轴而相对的2个微波放射部102之间的距离被设定为,与加热室103的中央210接近的微波放射部102之间的距离比远离加热室103的中央210而接近加热室的壁面的微波放射部102之间的距离短。0116此外,如上所述,如图2的B所示,微波产生部202的供给侧输出部成为表现出振幅最大值的自由端,因而为大致波腹位置205。因此,从微波产生部202的输出部到微波放射部102的中心为止的、在传输方向207上的距离处于波导部201内的管内波长G的约1/2的整数倍的位置,微波放射部102设置于大致波腹位置205。在实施方式1的结构中,以成为上述距离的方式配置所有微波放射部102。另外,微波。

45、放射部102的中心表示微波的放射口的实际中心位置,例如在由开口构成微波放射部102的情况下,若假定用相同厚度的板材来构成其开口形状,则微波放射部102的中心表示该板材的重心位置。0117因此,在实施方式1的结构中,利用配置在大致波腹位置205处的多个微波放射部102,能够使微波在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上扩展,能够在不使用驱动机构的情况下对被加热物均匀加热。0118另外,本发明的微波加热装置不是必须如图2所示的结构那样,将所有微波放射部102都配置于大致波腹位置205,只要是将至少2个微波放射部102配置于大致波腹位置205的结构,就能起到与实施方式1的结构同样的效果,。

46、这样的结构也包含在本发明中。0119此外,在本发明的微波加热装置中,微波放射部的数量和配置不限于实施方式1的结构,可以考虑微波加热装置的规格、结构等适当设定。此外,在微波放射部的配置关于加热室的中央210参照图2不对称的情况、以及微波放射部的形状为图2所示的长方形以外的情况下,也能起到同样的效果,这样的配置和形状也包含在本发明中。0120实施方式20121接着,使用图6来说明作为本发明实施方式2的微波加热装置的微波炉。图6是与作为实施方式2的微波加热装置的微波炉相关的说明图。在图6中,对表示与上述实施方式1实质相同的功能、动作的部分赋予相同编号。此外,实施方式2的基本动作与实施方式1的基本动作。

47、相同,因此在实施方式2中以与实施方式1的不同之处为主而说明其动作和作用。0122图6是说明微波放射部102与在波导部201内产生的驻波电场401的相位之间的位置关系、以及波导部201的末端部203与微波产生部202之间的位置关系的图。图6说明书CN104186024A1211/19页13的A是说明波导部201、微波放射部102、微波产生部202相对于微波加热装置101的加热室103的位置关系的平面图。图6的B是说明波导部201中的微波放射部102、在波导部201内产生的驻波204的相位电场401的产生状态、波导部201的末端部203以及微波产生部202之间的位置关系的侧视图。0123作为实施方。

48、式2的微波加热装置的微波炉101具有收纳被加热物的加热室103、产生微波的微波产生部202、传输微波的波导部201、向加热室103内放射微波的微波放射部102。实施方式2的微波放射部102构成为,以仅在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209宽度方向上具有距离的方式,配置有多个。此外,各微波放射部102位于波导部201内的电场401的大致相同相位的位置,且被配置于大致波腹位置205。0124此外,如上所述,如图6的B所示,由于波导部201的末端部203处的振幅为0,因而末端部203处于大致波节位置206。因此,从波导部201的末端部203到微波放射部102的中心为止的、在传输方向207。

49、上的距离为波导部201内的管内波长G的约1/4的奇数倍的长度,微波放射部102的中心处于大致波腹位置205。在实施方式2的结构中,各个微波放射部102如上配置为离末端部203的长度为波导部201内的管内波长G的约1/4的奇数倍的长度。0125如在上述实施方式1中使用图4所说明的那样,即使微波放射部102处于大致波腹位置205,但当波导部201内的电场401的相位不同时,电场401和磁场402的方向相反,所以微波的扩展方向也相反。因此,在微波放射部102的结构中,通过按照波导部201的电场401的大致相同的相位、且在大致波腹位置205处配置至少2个微波放射部102,与按照不同的相位、且在大致波腹位置205处配置至少2个微波放射部102的情况相比,能够进行更均匀的加热。另外,在波导部201内,大致波腹位置205和大致波节位置206不会随时间变化而发生大幅变化,仅电场401和磁场402的方向按照每半个周期反转。0126如上所述,在实施方式2的微波加热装置中,利用沿着与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209配置的、位于大致相同相位的位置且被配置于大致波腹位置205处的多个微波放射部102,能够使微波在与波导部201的传输和电场方向成直角的方向209上扩展。因。

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