微波加热装置的制造方法_3

文档序号:9928465阅读:来源:国知局
线5中,顶面9和供电室2b的底面11成为Η面,而侧壁面10a、10c为E面。
[0093] 侧壁面10b是用于将旋转天线5内的微波向前方开口 13的方向进行全反射的反射 端。在本实施方式中,具体而言,波导管300的宽度a是106.5mm。
[0094] 顶面9形成有多个微波吸出开口 14。微波吸出开口 14包括两个第1开口 14a和两个 第2开口 14b。两个第1开口 14a关于旋转天线5的波导管结构部8的管轴V对称。同样地,两个 第2开口 14b关于管轴V对称。第1开口 14a和第2开口 14b形成为不跨越管轴V。
[0095] 利用将第1开口 14a和第2开口 14b配置在偏离于波导管结构部8的管轴V(准确地讲 是将管轴V投影于顶面9上而得到的顶面9上的直线)的位置处的结构,能够从微波吸出开口 14更为可靠地放射圆偏振波。通过放射圆偏振波的微波,能够实现对载置面6a的中央区域 的均匀加热。
[0096] 另外,根据将第1开口 14a和第2开口 14b设置于管轴V的左右的哪个区域中,来确定 电场的旋转方向、即右旋偏振波(CW:Clockwise)或左旋偏振波(CCW:Counterclockwise)。
[0097] 在本实施方式中,微波吸出开口 14分别被设置为不跨越管轴V。然而,本发明不限 于此,即使在这些开口的一部分跨越管轴V的结构中,也能够放出圆偏振波。这种情况下,会 产生变形的圆偏振波。
[0098]圆偏振波
[0099]接着,对圆偏振波进行说明。圆偏振波是广泛用于移动通信和卫星通信的领域中 的技术。作为身边的使用例,例如可举出ETC(Electronic Toll Collection System:电子 收费系统)、即不停车自动收费系统。
[0100]圆偏振波是电场的偏振波面相对于行进方向而随时间旋转的微波,其具有电场方 向随时间而持续变化,然而电场强度的大小不发生变化的特征。
[0101] 如果将该圆偏振波用于微波加热装置,则与现有的基于线偏振波的微波加热相 比,尤其是在圆偏振波的周向上,可期待对被加热物均匀加热。另外,无论是右旋偏振波还 是左旋偏振波,都能够得到同样的效果。
[0102] 圆偏振波原本主要用于通信领域,以向开放空间的放射为对象,因而通常是作为 不存在反射波的所谓的行波来讨论。另一方面,在本实施方式中,在作为封闭空间的加热室 2a内产生反射波,存在所产生的反射波与行波相合成而产生驻波的可能性。
[0103] 然而,食品会吸收微波而使得反射波也减少,此外,在从微波吸出开口 14放射出微 波的瞬间驻波会失去平衡,直到再次产生驻波之前的期间内产生行波。因此,根据本实施方 式,能够使用上述圆偏振波的特长,能够实现对加热室2a内的均匀加热。
[0104] 这里,说明开放空间的通信领域与封闭空间的介质加热的领域的不同之处。
[0105] 在通信领域中,为了进行准确的信息的发送接收,使用右旋偏振波和左旋偏振波 中的任意一方,在接收侧使用具有与之相适的指向性的接收天线。
[0106] 另一方面,在微波加热的领域中,取代具有指向性的接收天线,而由食品等不存在 指向性的被加热物接收微波,因此使微波照射于整个被加热物就变得重要。因此,在微波加 热的领域,是右旋偏振波还是左旋偏振波不再重要,即使在右旋偏振波与左旋偏振波混合 存在的状态下也不会存在问题。
[0107]微波的吸出效果
[0108] 这里,说明作为本实施方式的特征的源自旋转天线的微波的吸出效果。在本实施 方式中,微波的吸出效果指的是,在食品等被加热物位于附近的情况下,从微波吸出开口 14 吸出波导管结构内的微波。
[0109] 图5A是具有设置了用于产生线偏振波的开口的Η面的波导管400的俯视图。图5B是 具有设置了用于产生圆偏振波的开口的Η面的波导管500的俯视图。图5C是表示波导管400 或500与被加热物22的位置关系的正面图。
[0110]如图5Α所示,开口 401是被设置为与波导管400的管轴V交叉的长方形缝隙。开口 401放射线偏振波的微波。如图5Β所示,两个开口 501都是由直角交叉的两个长方形缝隙构 成的交叉槽(Cross slot)形状的开口。两个开口501关于波导管500的管轴V对称。
[0111]任意的开口都关于波导管的管轴V对称,其宽度为10_,而长度为Lmm。关于这些结 构,使用CAE对未配置被加热物22的"无负载"的情况和配置了被加热物22的"有负载"的情 况进行了解析。
[0112]在"有负载"的情况下,如图5C所示,对于固定的被加热物22的高度30mm、2种被加 热物22的底面积(100mm见方、200mm见方)、和3种被加热物22的材质(冷冻牛肉、冷藏牛肉、 水),以从波导管400、500到被加热物22的底面为止的距离D为参数而进行了测定。
[0113]以"无负载"的情况下来自开口的放射功率为基准,因而图6A和图6B示出"无负载" 的情况下的开口长度与放射功率的关系。
[0114] 图6A表示图5A所示的开口 401的情况下的特性,图6B表示图5B所示的开口 501的情 况下的特性。在图6A和图6B中,横轴是开口的长度L[mm],纵轴是设波导管内传播的功率为 1.0W时从开口 401、501分别放射的微波的功率[W]。
[0115] 为了与"有负载"的情况进行比较,在"无负载"的情况下选择了放射功率为0.1W的 长度L、即选择了图6A所示的曲线图中长度L为45.5mm的情况,并选择了图6B所示的曲线图 中长度L为46.5mm的情况。
[0116] 图7包括六个曲线图,这六个曲线图表示对长度L为上述长度(45.5mm、46.5mm)且 是"有负载"的情况下具有2种底面积(100mm见方、200mm见方)的3种食品(冷冻牛肉、冷藏牛 肉、水)进行的解析结果。
[0117] 在图7包含的各曲线图中,横轴是从被加热物22到波导管为止的距离D[mm],纵轴 是设"无负载"时的放射功率为1.0时的相对的放射功率。即,表示与"无负载"的情况相比, 在"有负载"的情况下,被加热物22从波导管400、500中吸出了何种程度的微波。
[0118] 在图7所示的各曲线图中,虚线表示直线形状(I字形状)的开口401的情况下的特 性(图中用"Γ表示),实线表示两个交叉槽形状(X字形状)的开口 501的情况下的特性(图中 用"2X"表示)。
[0119]在六个曲线图中,全部都是开口 501的放射功率大于开口 401的放射功率,尤其是 确认到,在距离D为20mm以下这样的与实际微波炉的情况同等的距离处,存在2倍左右的差。 因此可知,无论被加热物22的种类和底面积如何,产生圆偏振波的开口都比产生线偏振波 的开口的微波的吸出效果高。
[0120] 具体研究可知,对于被加热物22的种类而言,尤其是距离D为10mm以下时,介电常 数和介电损失更小的冷冻牛肉的吸出效果较大,而介电常数和介电损失较大的水的吸出效 果较小。
[0121] 在冷藏牛肉或水的情况下,当距离D变大时,尤其对于线偏振波而言,放射功率会 降至1以下。其原因被认为是由于来自被加热物22的反射功率抵消了放射功率所致。关于被 加热物22的底面积,在100mm见方和200mm见方的情况下,放射功率几乎相同,因此可认为对 于微波的吸出效果的影响较小。
[0122] 发明人通过使用各种开口形状的实验,研究了能够放射出圆偏振波的开口的条 件。其结果,得到了以下的结论。产生圆偏振波的优选条件在于,使开口偏离于波导管的管 轴V而进行配置;并且开口形状包括交叉槽形状的开口。最高效地放射圆偏振波的微波、即 吸出效果高的是具有交叉槽形状的开口。
[0123] 图8A和图8B是示意性表示本实施方式的吸出效果的剖视图。旋转天线5的前方开 口 13在图8A和图8B双方中都是朝向图中的左方向。被加热物22在图8A中被配置于耦合部7 的上方,而在图8B中被载置于载置面6a的左角。亦即,在图8A和图8B所示的两种状态下,从 耦合部7到被加热物22的距离不同。
[0124] 在图8A所示的状态下,被加热物22接近微波吸出开口 14、特别是第1开口 14a,可认 为产生了源自第1开口 14a的吸出效果。其结果,从耦合部7向前方开口 13行进的微波的大部 分会从第1开口 14a作为圆偏振波的微波而向被加热物22放射,加热被加热物22。
[0125] 另一方面,在图8B所示的状态下,被加热物22远离微波吸出开口 14,因此可认为不 怎么产生源自微波吸出开口 14的吸出效果。其结果,从耦合部7向前方开口 13行进的微波的 大部分仍作为线偏振波的微波而从前方开口 13向被加热物22放射,加热被加热物22。
[0126] 如上所述,可认为利用本实施方式的微波吸出开口 14,会引起如下这样的特殊现 象:在接近微波吸出开口 14配置食品时放射功率变大,而在远离微波吸出开口 14的位置处 配置食品时放射功率变小。
[0127] 波导管结构部带来的均匀加热
[0128] 以下,说明本实施方式的波导管结构部带来的均匀加热。发明人使用具有各种形 状的波导管结构的旋转天线进行实验,发现了最适于均匀加热的波导管结构。
[0129] 图9A、图9B、图9C是分别示出实验中使用的旋转天线的三个示例的平面形状的示 意图。
[0130] 如图9A所示,波导管结构部600具有两个第1开口 614a和两个第2开口 614b。第1开 口
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