(57)【要約】  高周波発振器から発振される高周波をより均等に加熱室内に伝播させることのできる高周波加熱装置を得る。  高周波加熱装置のアンテナ２０は、アンテナシャフト２２に連結された導体部３１ａ、３２ａに形成されたスリット穴３１ｂ、３２ｂを第一放射部３０とするスロットアンテナ３１、３２と、第一放射部３０から２分岐された導電経路４２、４３と、導電経路４２、４３に接続されたアンテナ平板４１を第二放射部４０とする第二アンテナとを備えた。
2012114369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、
前記高周波発振器から発振された高周波を導く導波管と、
前記導波管内の高周波を伝播させるアンテナシャフトと、
前記アンテナシャフトに連結されるとともに前記加熱室底部に略平行に配置され、高周波を前記加熱室内に拡散させる平板状のアンテナと、
前記アンテナシャフトを介して前記アンテナを回転させる回転駆動手段とを備え、
前記アンテナは、
前記アンテナシャフトに連結された導体部に形成された開口部を第一放射部とする第一アンテナと、
前記第一アンテナから２分岐された第一導電経路及び第二導電経路と、
前記第一導電経路及び第二導電経路に接続された平板部を第二放射部とする第二アンテナとを備えた
ことを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
前記アンテナシャフトを回転させたときの前記第一放射部により規定される回転の軌跡は、前記第二放射部により規定される回転の軌跡と異なる
ことを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記第一放射部と前記第二放射部のうち、一方又は両方を複数備えた
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記アンテナシャフトとの連結部を中心として対称形状に構成された一対の前記第一アンテナを備え、
一方の前記第一アンテナに前記第一導電経路が接続されるとともに、他方の前記第一アンテナに前記第二導電経路が接続されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記アンテナシャフトとの連結部から、前記平板部と前記第一導電経路との接続点までの距離と、前記アンテナシャフトとの連結部から、前記平板部と前記第二導電経路との接続点までの距離とを、相違させている
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
前記平板部の中心に対し、前記第一導電経路と第二導電経路は幾何学的に９０°ずれた位置に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
前記第一導電経路から前記第二放射部へ入射される高周波の位相と、前記第二導電経路から前記第二放射部へ入射される高周波の位相とが、略９０°ずれている
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波加熱装置に関し、特に、被加熱物の加熱ムラを抑制するようにした高周波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波加熱装置として、「被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内の被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、前記高周波発振器から発振された高周波を前記加熱室に導く導波管と、前記導波管から伝播された高周波を前記加熱室内に拡散させるアンテナとを備え、前記アンテナは、前記高周波を放出する平板と、一端が前記導波管内に配置され他端に前記平板を接続して前記導波管の高周波を前記平板に伝播するアンテナシャフトとからなり、前記平板と前記アンテナシャフトとは、前記アンテナシャフト上部から２分岐された導電経路をもって接続される」ものが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７０３３５公報（第３頁、図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の高周波加熱装置は、略直方体に設けられた加熱室と、高周波を発振する高周波発振器と高周波を伝播する導波管と導波管内の高周波を加熱室内に伝播させるアンテナとを備え、このアンテナの上面には、アンテナの保護と被加熱物の設置板を兼ねた高周波透過板が設置される構成である。【０００５】
そして、前記アンテナは、高周波を放出する平板部分と、一端が導波管内に配置され他端に平板を接続して導波管の高周波を平板に伝播するアンテナシャフトとからなり、平板とアンテナシャフトとは、アンテナシャフト上部から２分岐された導電経路をもって接続されている。このようなアンテナの構成により、アンテナ平板上の広範な領域において強電界を放出することができるため、被加熱物を相対的にムラなく加熱することに一定の効果を有していた。【０００６】
しかし一方で、高周波を放出する平板部分へとつなげられている導電経路部分には、導波管からアンテナシャフトを経由して大きな電流が流れやすいことから、平板部分より導電経路部分にて強いマイクロ波放射特性を有する場合がある。このため、結果として加熱室中心部に位置する導電経路直上の加熱が強くなりすぎてしまう弊害や、導電経路部分の抵抗発熱により金属が酸化するなど劣化を早めてしまう弊害も懸念される。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高周波発振器から発振される高周波をより均等に加熱室内に伝播させることのできる高周波加熱装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る高周波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、前記高周波発振器から発振された高周波を導く導波管と、前記導波管内の高周波を伝播させるアンテナシャフトと、前記アンテナシャフトに連結されるとともに前記加熱室底部に略平行に配置され、高周波を前記加熱室内に拡散させる平板状のアンテナと、前記アンテナシャフトを介して前記アンテナを回転させる回転駆動手段とを備え、前記アンテナは、前記アンテナシャフトに連結された導体部に形成された開口部を第一放射部とする第一アンテナと、前記第一アンテナから２分岐された第一導電経路及び第二導電経路と、前記第一導電経路及び第二導電経路に接続された平板部を第二放射部とする第二アンテナとを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、給電部であるアンテナシャフトから、第一放射部を有する第一アンテナを介して、第一導電経路及び第二導電経路が接続される。このため、第一導電経路及び第二導電経路への電界集中を抑制でき、導電経路の劣化を抑制できる。
また、第一放射部からは相対的に狭い範囲に強い電界が放射され、第二放射部からは相対的に広い範囲に中程度の強さの電界が放射されるので、高周波発振器から発振される高周波をより均等に加熱室内に伝播させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る加熱調理器の主要部の断面模式図である。
【図２】実施の形態に係る加熱調理器の主要部の斜視図である
【図３】実施の形態に係る加熱調理器の加熱室底面の主要部斜視図である。
【図４】実施の形態に係る加熱調理器のアンテナの上面図である。
【図５】実施の形態に係る加熱調理器のアンテナの上面図である。
【図６】実施の形態に係る加熱調理器のアンテナ上における高周波伝播の模式図である。
【図７】実施の形態に係る加熱調理器のアンテナ平板上の表面電流の遷移図である。
【図８】実施の形態に係るアンテナ回転時の電界分布を説明する模式図である。
【図９】実施の形態に係る他のアンテナを説明する上面図である。
【図１０】従来の加熱調理器のアンテナ上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態
本実施の形態では、高周波加熱装置の一例として、家庭等で用いられる加熱調理器について説明する。
図１は、実施の形態に係る加熱調理器の主要部の断面模式図である。図２は、実施の形態に係る加熱調理器の主要部の斜視図である。図３は、実施の形態に係る加熱調理器の加熱室底面の主要部斜視図である。図３に示すアンテナが、本実施の形態に係る加熱調理器の特徴的な構成である。
【００１２】
図１に示すように、加熱調理器の本体１の内部には加熱室２が設けられ、本体１の前面には、ドア４及び操作パネル３が設けられている。
加熱室２は、前面が開放されたほぼ直方体状に形成された筐体からなる。加熱室２の底部には、加熱室２に収容される被加熱物７の載置台としての機能を有する高周波透過板６が着脱可能に設置されている。高周波透過板６は、高周波を透過する例えばセラミックからなる。操作パネル３は、加熱開始指示や加熱時間の設定、目標加熱温度の設定など、ユーザからの各種入力操作を受け付ける。ドア４は、本体１に開閉自在に取り付けられ、パンチングメタルをガラスで挟んで構成されるドア視認窓５が設けられている。このドア視認窓５により、加熱室２内に収納された被加熱物７の調理状態を確認できる。
【００１３】
図２に示すように、本体１内には、被加熱物７を加熱するための高周波を発振する高周波発振器１１と、高周波発振器１１から発振された高周波を加熱室２に導く導波管１２が設けられている。本体１の加熱室２の底部に設けられた高周波発振器１１は、高周波を発振するマグネトロンである。
【００１４】
加熱室２の底板９と高周波透過板６との間には、アンテナ２０を収容するアンテナ室１０が形成されている。アンテナ２０は、高周波発振器１１から発振されたマイクロ波を加熱室２内に拡散させるためのものである。アンテナ２０には、アンテナ２０を回転させるためのアンテナモータ２３が取り付けられている。
【００１５】
加熱室２に設置された温度検知装置８は、例えば、被加熱物７から放射される赤外線に基づいて被加熱物７の温度を測定する赤外線センサである。
【００１６】
加熱調理器は、操作パネル３からの入力に基づいて高周波発振器１１やアンテナモータ２３等を駆動制御する制御回路を備えた制御部（図示せず）を備えている。この制御部は、温度検知装置８の検知温度に基づいて高周波発振器１１の出力を制御し、また、アンテナモータ２３を所定のタイミングで回転／停止させる機能を備えている。このようにアンテナモータ２３によりアンテナ２０を回転／停止させることで、被加熱物７へのマイクロ波の照射状態を変化させ、均一かつ高速に被加熱物７を加熱することが可能となっている。
【００１７】
ここで、高周波発振器１１からアンテナ２０を介して被加熱物７へ照射されるに至る高周波の伝播の仕方について説明する。
高周波発振器１１であるマグネトロンからは、例えば家庭用の電子レンジでは２．４５ＧＨｚの高周波が発振される。例えば家庭用の電子レンジでは出力１０００Ｗ〜２００Ｗ程度の高周波が発振されている。
高周波発振器１１により発振された高周波は、導電体で閉塞、構成された導波管１２内において、空間を伝播する。
導波管１２にはシャフト穴１２ａが、加熱室２の底板９にはシャフト穴９ａが、互いに対応する位置に設けられており、導波管１２内の空間を伝播した高周波は、シャフト穴１２ａ、シャフト穴９ａを経由して加熱室２内へ伝播する仕組みである。
【００１８】
ただし、単にシャフト穴１２ａ、シャフト穴９ａを設けただけでは、高周波は加熱室２内に効率よく流れこまない。このため、金属製で導電性のアンテナシャフト２２をアンテナモータ２３のシャフトに同軸結合してシャフト穴１２ａ、シャフト穴９ａに挿入するとともに、アンテナシャフト２２の一端に接続された平板状のアンテナ２０を加熱室２のアンテナ室内に配置している。このような構成において、アンテナ２０のアンテナシャフト２２には、導波管１２内に伝播する高周波が表面電流に変換される。変換された電流はアンテナ２０の表面を流れ、高周波による電流の時間変化に伴い、該電流により磁界が励起され、励起された磁界により電界が発生する。磁界と電界の時間変化が高周波の位相に伴って増減することにより、電磁波が放射されることとなるのである。
【００１９】
すなわち、アンテナ２０表面には、電流が流れるので、高周波の時間変化（位相変化）における表面電流の流れ方により、アンテナ２０平板部分から加熱室２内に伝播する高周波のふるまいは変化することになる。したがって、アンテナ表面に流れる電流及び電流の時間変化をより広範な領域で起こすことにより、平板上の広い領域から高周波を発生させることができると言える。このように、アンテナシャフト２２とアンテナ２０を介して加熱室２内に高周波を伝播することで、伝送効率を向上させている。
【００２０】
ここで、従来のアンテナについて説明する。図１０は、従来のアンテナの上面図である。従来例では、アンテナ６０への電流源となるアンテナシャフト（図示せず）との連結部であるシャフト接続部６６から、電流の経路を２分岐させている。分岐した電流はそれぞれ、シャフト接続部６６から紙面横方向に延びて一度屈曲してアンテナ平板６３に至る導電経路６４、シャフト接続部６６から紙面横方向に延びて二度屈曲してアンテナ平板６３に至る導電経路６５を介して、個別な電流として、図１０中の円盤状に示すアンテナ平板６３上にて合流する形をとる。従来例は、導電経路６４を経由して紙面下側から来る高周波電流と、導電経路６５を経由して紙面右から来る高周波電流がベクトル的に合成されて、アンテナ平板６３上では多様な電流が流れることとなり、発生する電磁波の分布を多様にすることが可能となる効果を狙ったものである。
【００２１】
しかし、従来例のアンテナにおいては、アンテナ平板６３に至る導電経路６４、６５にも電流が流れるため、その影響を無視できないレベルの電磁波が発生することが本発明に至る研究からわかった。
アンテナ平板６３よりも表面積が小さい細い経路である導電経路６４、６５ではその表面積の小ささから、相対的に電流が大きくなりやすく、ひいては電磁波として放出する単位面積あたりエネルギー（電力密度）は大きくなってしまう。
すなわち、給電部であるアンテナシャフトからシャフト近傍の導電経路６４、６５の直上部分が相対的に加熱されやすく、加熱ムラにつながりうる。
【００２２】
本実施の形態に係るアンテナ２０は、上記のような従来例に鑑みて構成されている。図４は、実施の形態に係る加熱調理器のアンテナの上面図であり、アンテナ２０を構造的に説明するための図である。
【００２３】
まず、アンテナ２０を構造的な側面から説明する。
図４に示すように、アンテナ２０は、全体として平板状の導体で構成されており、アンテナシャフト２２に接続される。このアンテナ２０は、加熱室１の底面に対して平板面がほぼ平行になるようにして、アンテナ室１０に収容される。
アンテナ２０は、２つのスロットアンテナ３１、３２（両者を合わせて第一アンテナという）と、円盤状のアンテナ平板４１（第二アンテナ）と、アンテナ平板４１とスロットアンテナ３１とを接続する導電経路４２（第一導電経路）と、アンテナ平板４１とスロットアンテナ３２とを接続する導電経路４３（第二導電経路）とを備えている。アンテナ２０の中心部には、アンテナシャフト２２を垂直に連結するためのシャフト接続部２１が設けられている。アンテナ２０は、シャフト接続部２１を中心に略水平を保って回転することで、被加熱物７に照射される高周波を平準化し、これにより加熱の平準化を図るものである。
【００２４】
スロットアンテナ３１、スロットアンテナ３２は、それぞれ、導体部３１ａ、３２ａに形成された短冊状あるいは円弧状のスリット穴３１ｂ、スリット穴３２ｂ（開口部）を備えている。スロットアンテナ３１、３２は、このスリット穴３１ｂ、３２ｂを高周波の放射部としている。特に、スリット穴３１ｂ、３２ｂの長さが、使用波長の略１／２の長さの場合は共振し、強い高周波を放射することが可能となる。スロットアンテナ３１、３２は、それぞれ外形がほぼ扇形であり、扇形の半径に相当する辺３１ｃ、３２ｃには、導電経路４２、４３が接続されている。また、本実施の形態では、アンテナ２０の中心部であるシャフト接続部２１を中心として、２つのスロットアンテナ３１、３２が対称に配置されている。
【００２５】
アンテナ平板４１は、後述するように高周波の可能な放射部である。本実施の形態では、アンテナ平板４１は円盤状であり、スロットアンテナ３１とスロットアンテナ３２との同一平面上に挟まれたほぼ扇形の領域に配置されている。アンテナ平板４１の直径は、スロットアンテナ３１の辺３１ｃの長さよりも若干短い長さとなっている。アンテナ平板４１は、第一アンテナから２分岐された導電経路４２と導電経路４３により、第一アンテナに接続されている。本実施の形態では、アンテナ平板４１は、導電経路４２により一方のスロットアンテナ３１と接続され、導電経路４３により他方のスロットアンテナ３２と接続されている。
【００２６】
導電経路４２と導電経路４３は、アンテナ平板４１の中心部に対し略９０°ずれた位置に、アンテナ平板４１と同一面内で接続されている。また、導電経路４２とアンテナ平板４１との接続点４２ａからシャフト接続部２１までの距離Ｌ１に対し、導電経路４３とアンテナ平板４１との接続点４３ａからシャフト接続部２１までの距離Ｌ２の方が長くなるように構成されている。このように構成するため、本実施の形態では、スロットアンテナ３１の辺３１ｃと導電経路４２との接続点を接続点４２ｂ、スロットアンテナ３２の辺３２ｃと導電経路４３との接続点を接続点４３ｂとすると、接続点４２ｂからシャフト接続部２１までの距離が、接続点４３ｂからシャフト接続部２１までの距離よりも短くなるようにしている。
【００２７】
アンテナ平板４１は、ほぼ扇形のスロットアンテナ３１とスロットアンテナ３２とに挟まれた扇形の領域に配置されているとともに、アンテナ平板４１とスロットアンテナ３１、３２を接続する導電経路４２、４３は、スロットアンテナ３１、３２の辺３１ｃ、３２ｃに接続されている。このような配置関係により、導電経路４２、４３を屈曲することなく直線状に形成でき、導電経路４２、４３の経路長を短くすることができる。
【００２８】
次に、アンテナ２０の機能的な側面を説明する。図５は、実施の形態に係るアンテナの上面図であり、アンテナ２０を機能的に説明するための図である。図６は、実施の形態に係る加熱調理器のアンテナ上における高周波伝播の模式図、図７は、実施の形態に係る加熱調理器のアンテナ平板上の表面電流の遷移図である。
図５、図６、図７を参照して、アンテナ２０の機能的な側面を説明する。
【００２９】
図６に示すように、スロットアンテナ３１、３２からは、スリット穴３１ｂ、３２ｂを横切る面を平面とする直線偏波１００で高周波が放出される。この高周波を放射するスリット穴３１ｂ、３２ｂを、第一放射部３０と称する。そして、スロットアンテナ３１、３２上を、強い電界を持つ強電界領域Ｆと称する（図５参照）。本実施の形態では、強い高周波を放射できるスロットアンテナ３１、３２を２箇所設けることで、アンテナ２０からの放射効率を向上させ、被加熱物７の加熱効率を向上させることが可能となる。
【００３０】
次に、アンテナ平板４１からの電界放射について説明する。
アンテナ平板４１に対して、導電経路４２、４３を電流源と見た場合、幾何学的な電流源の配置を９０°ずらして導入しているため、アンテナ平板４１上において、表面電流のベクトルが大きく変化し、多様な方向に高周波を放射することが可能となる。
さらに、アンテナ平板４１上に導入される高周波は、それぞれ導入位置としてのアンテナシャフト２２からの距離（Ｌ１、Ｌ２）を違えるように設置して、位相が９０°ずれた電流を導入できるようにする。そして、導入した電流を合成することにより、円環状に高電界放射することが可能となる円偏波１０１を発生することが可能となる。このアンテナ平板４１を、第二放射部４０と称する。
【００３１】
ここで、円偏波発生原理について図７を用いて説明する。図７はアンテナ平板４１上を流れる電流を示したものであり、実線はアンテナ平板４１上を流れる電流、破線はそれぞれの導電経路から入出流する電流を表したものである。また、破線の長さは電流の大きさを示している。
【００３２】
高周波によって励起された電流は位相９０°ごとに流れる方向が逆転するよう振幅している。例えば位相０°における紙面下側から流入する導電経路４３からの入射は下向きに大きく流れているが、位相２２．５°、４５°と位相が変わるにつれてその電流は小さくなっていき、その後電流の流れる方向は逆転しはじめ、位相９０°においては位相０°と同じ大きさで逆方向に流れる電流となる。
【００３３】
紙面下側からと右側から流れる電流の合成は、アンテナ平板４１上に実線で示しているとおり、合成電流として、位相ごとその流れる方向を順次変化させていくこととなる。結果として、位相が１８０°変化するうちにアンテナ平板４１上に流れる電流の方向は１回転することとなる。
すなわち電流の動きに伴い発生する紙面鉛直方向に発生される電磁波は、強電界部分を円環状に位相に伴って移動していくこととなる。
【００３４】
図６に示すように、アンテナ平板４１から放出される円偏波１０１により、スロットアンテナ３１から放出されるエネルギーよりはやや弱いが、中程度のエネルギーを持った高周波を放出することが可能となる。この高周波は、アンテナ平板４１のうち、特に電流の流れやすい端部が相対的に強い傾向となる。このアンテナ平板４１の円盤部分の外周端部を、中程度電界強度を持つ中電界領域Ｇと称する（図５参照）。
なお、アンテナ平板４１上に流入する電流の位相を９０°ずらす際、例えば電磁界シミュレーションソフトなどで解析し確認することで導電経路４２、導電経路４３の位置と長さを変えるなどの手段を講じることが可能である。
【００３５】
図８は、実施の形態に係るアンテナ回転時の電界分布を説明する模式図である。図５、図８を参照して、アンテナ２０を回転させたときの電界分布について説明する。
まず、図５に示すように、アンテナ２０を回転させた場合の、スロットアンテナ３１、３２の強電界領域Ｆの中心部の軌跡を、軌跡Ｃで示す。また、アンテナ２０を回転させた場合の、アンテナ平板４１の中電界領域Ｇの外端部と内端部近傍の軌跡を、それぞれ、軌跡Ｄ、軌跡Ｅと称する。
【００３６】
図８に示すように、アンテナ２０が回転することで、強電界領域Ｆが軌跡Ｃの領域の電界を強めるので、スロットアンテナ３１、３２の直上部分の電界が同心円状に強くなる傾向となる。したがって、スロットアンテナ３１、３２の直上に置かれたアンテナ２０にごく近い被加熱物７も、同様の傾向で加熱される。また、アンテナ２０が回転することで、中電界領域Ｇが軌跡Ｄと軌跡Ｅとの間の領域の電界を強めるので、アンテナ平板４１の直上部分の電界も同心円状に強くなる傾向となる。
【００３７】
このように、アンテナ２０が回転することで、強電界領域Ｆにより相対的に狭い範囲の環状の電界領域Ｆ１が形成され、中電界領域Ｇにより相対的に広範囲の環状の電界領域Ｇ１が形成される。強電界領域Ｆと中電界領域Ｇは、その範囲と位置が互いに異なるため、強電界領域Ｆによる環状の電界領域Ｆ１は、中電界領域Ｇによる環状の電界領域Ｇ１に重複しているが、電界領域Ｆ１と電界領域Ｇ１は一致してはいない。アンテナ２０の直上の回転領域に対し、軌跡Ｃと併せて、円周状の軌跡Ｄ、軌跡Ｅから電界が放出されるので、アンテナ２０の回転領域の広範囲から電界が放出されることとなる。広範囲から電界が放出されるので、被加熱物７に対して、効率的で均一な温度上昇効果を与えることができる。例えば、スロットアンテナ３１、３２だけを設けた場合、軌跡Ｃからずれた位置においては加熱要素がないために相対的に加熱が弱くなってしまう。しかし、本実施の形態のように第二放射部としてアンテナ平板４１を設けることで、スロットアンテナ３１、３２だけで構成した場合と比較して、平準化した加熱が可能となる。
【００３８】
以上のように本実施の形態によれば、アンテナシャフト２２に連結された導体部３１ａ、３２ａに形成されたスリット穴３１ｂ、３２ｂを第一放射部３０とするスロットアンテナ３１、３２と、スロットアンテナ３１、３２から２分岐された導電経路４２、４３と、導電経路４２、４３に接続されたアンテナ平板４１を第二放射部とする第二アンテナとを備えた。
本実施の形態では、給電部であるアンテナシャフト２２から、第一アンテナ（スロットアンテナ３１、３２）を介して導電経路４２及び導電経路４３が接続されるよう構成したため、導電経路４２、４３は、従来例に示したアンテナの導電経路６４、６５と比較して短く構成でき、同部分からの電界放射はほとんどなく、局所的に加熱が強くなる弊害も抑制することが可能となる。したがって、導電経路４２及び導電経路４３への電界集中を抑制でき、導電経路４２、４３の劣化を抑制できる。
【００３９】
また、アンテナシャフト２２に接続されたスロットアンテナ３１、３２からは、スリット穴３１ｂ、３２ｂ上部の相対的に狭い範囲に強い電界が放射される一方で、アンテナ平板４１からは、相対的に広範囲に中程度の強さの電界が放射される。このように、電界強度が異なる放射部を設けることで、アンテナ２０上の電界放射の強度を多様化することができる。例えば、第一放射部３０と第二放射部４０の電界放射の範囲を違えることで、アンテナ２０上の電界放射の強度を変化させる効果がある。また、第一放射部３０と第二放射部４０の範囲と配置を調整することで、アンテナ２０上の電界放射の強度をより均一化することもできる。
【００４０】
また、２つのスロットアンテナ３１、３２を設けたので、回転時の重心が安定し、アンテナ２０の平面部分が回転時にぶれることが少なくなり、動作が安定する。また、スロットアンテナ３１、３２は、アンテナ２０の中心であるシャフト接続部２１に対して、対称となる位置に設置してある。このようにすることで、スロットアンテナ３１とスロットアンテナ３２との距離を離すことができる。したがって、スロットアンテナ３１、３２から各々放射される高周波の相互作用を抑制することができ、それぞれのスロットアンテナ３１、３２から効率的に高周波を放射することができる。このように、２つのスロットアンテナ３１、３２により、重心安定と効率的な高周波放出が可能になっている。
【００４１】
また、本実施の形態では、アンテナ２０を回転させた場合の第一放射部３０の軌跡と、第二放射部４０の軌跡とを異ならせた。すなわち、図８に示したように、第一放射部３０の強電界領域Ｆによる環状の電界領域Ｆ１は、第二放射部４０の中電界領域Ｇによる環状の電界領域Ｇ１に重複しているが、両電界領域は一致しないようにしている。このため、アンテナ２０上の広範囲に電界を放射できるので、加熱ムラを抑制することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、第二放射部４０において、電界ベクトルが周期的に変化する円偏波を放射するようにした。このため、被加熱物７に入射するマイクロ波の方向を多岐に亘らせることができ、加熱ムラ抑制効果を高める効果がある。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、スリット穴３１ａとスリット穴３２ａとが同一半径上にある場合を例に説明したが、互いに半径方向にずらした位置に配置することもできる。この場合、スリット穴３１ａとスリット穴３２ａのスリットの長さを同じにする必要があるため、扇形の角度が互いに異なるものとなるが、加熱ムラをより抑える効果がある。
また、このとき重量のバランスをとるために、扇形の角度が大きい方のスリット穴の半径方向の長さを、他方のスリット穴の半径方向の長さよりも短くしてもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、２つのスロットアンテナ３１、３２を設ける例を示したが、スロットアンテナ（第一アンテナ）を１つ設ける構成とすることもできる。図９は、実施の形態に係る他のアンテナを説明する上面図である。図９に示すアンテナ２０と図４に示すものとを対比すると、図９に示すアンテナ２０は、スリット穴３１ｂを有していない点で異なる。例えば、スロットアンテナを２つ設けると加熱が強すぎるような場合には、図９に示すように１つのスロットアンテナ３２を設けてスリット穴３２ｂのみから高周波を放射するようにすることで、加熱をより平準化できる場合がある。また、スロットアンテナを３つ以上設けてもよい。また、１つのスロットアンテナ（第一アンテナ）に対し、複数の開口部を設けて複数の放射部を構成してもよい。また、複数の第二放射部を設けてもよい。
【００４５】
なお、図示しない加熱装置である輻射ヒータを加熱室天面に設けたり、背面に熱風ヒータを設けたり、蒸気生成装置を設けた上で、本発明である高周波加熱と組み合わせることも可能である。また、加熱室内に設けた温度検知装置などを用いて、被加熱物の仕上がり状態に応じて、電力停止を含む加熱制御をすることも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  本体、２  加熱室、３  操作パネル、４  ドア、５  ドア視認窓、６  高周波透過板、７  被加熱物、８  温度検知装置、９  底板、９ａ  シャフト穴、１０  アンテナ室、１１  高周波発振器、１２  導波管、１２ａ  シャフト穴、２０  アンテナ、２１  シャフト接続部、２２  アンテナシャフト、２３  アンテナモータ、３０  第一放射部、３１  スロットアンテナ、３１ａ  導体部、３１ｂ  スリット穴、３１ｃ  辺、３２  スロットアンテナ、３２ａ  導体部、３２ｂ  スリット穴、３２ｃ  辺、４０  第二放射部、４１  アンテナ平板、４２  導電経路、４２ａ  接続点、４２ｂ  接続点、４３  導電経路、４３ａ  接続点、４３ｂ  接続点、１００  直線偏波、１０１  円偏波。
【図１】
2012114369.tif 000003
【図２】
2012114369.tif 000004
【図３】
2012114369.tif 000005
【図４】
2012114369.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012114369.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012114369.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月24日(2013.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る高周波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、前記高周波発振器から発振された高周波を導く導波管と、前記導波管内の高周波を伝播させるアンテナシャフトと、前記アンテナシャフトに連結されるとともに前記加熱室の底部に略平行に配置され、高周波を前記加熱室内に拡散させる平板状のアンテナと、前記アンテナシャフトを介して前記アンテナを回転させる回転駆動手段とを備え、前記アンテナは、前記アンテナシャフトに連結された導体部に形成された少なくとも一つの開口部を第一放射部とする第一アンテナと、前記第一アンテナから２分岐された第一導電経路及び第二導電経路と、前記第一導電経路及び第二導電経路に接続された平板部を第二放射部とする第二アンテナとを備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
まず、アンテナ２０を構造的な側面から説明する。
図４に示すように、アンテナ２０は、全体として平板状の導体で構成されており、アンテナシャフト２２に接続される。このアンテナ２０は、加熱室２の底面に対して平板面がほぼ平行になるようにして、アンテナ室１０に収容される。
アンテナ２０は、２つのスロットアンテナ３１、３２（両者を合わせて第一アンテナという）と、円盤状のアンテナ平板４１（第二アンテナ）と、アンテナ平板４１とスロットアンテナ３１とを接続する導電経路４２（第一導電経路）と、アンテナ平板４１とスロットアンテナ３２とを接続する導電経路４３（第二導電経路）とを備えている。アンテナ２０の中心部には、アンテナシャフト２２を垂直に連結するためのシャフト接続部２１が設けられている。アンテナ２０は、シャフト接続部２１を中心に略水平を保って回転することで、被加熱物７に照射される高周波を平準化し、これにより加熱の平準化を図るものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
なお、上記実施の形態では、スリット穴３１ｂとスリット穴３２ｂとが同一半径上にある場合を例に説明したが、互いに半径方向にずらした位置に配置することもできる。この場合、スリット穴３１ｂとスリット穴３２ｂのスリットの長さを同じにする必要があるため、扇形の角度が互いに異なるものとなるが、加熱ムラをより抑える効果がある。
また、このとき重量のバランスをとるために、扇形の角度が大きい方のスリット穴の半径方向の長さを、他方のスリット穴の半径方向の長さよりも短くしてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
被加熱物を加熱するための高周波を発振する高周波発振器と、
前記高周波発振器から発振された高周波を導く導波管と、
前記導波管内の高周波を伝播させるアンテナシャフトと、
前記アンテナシャフトに連結されるとともに前記加熱室の底部に略平行に配置され、高周波を前記加熱室内に拡散させる平板状のアンテナと、
前記アンテナシャフトを介して前記アンテナを回転させる回転駆動手段とを備え、
前記アンテナは、
前記アンテナシャフトに連結された導体部に形成された少なくとも一つの開口部を第一放射部とする第一アンテナと、
前記第一アンテナから２分岐された第一導電経路及び第二導電経路と、
前記第一導電経路及び第二導電経路に接続された平板部を第二放射部とする第二アンテナとを備えた
ことを特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
少なくとも二つの前記第一アンテナが前記アンテナシャフトに連結されており、
いずれか一つの前記第一アンテナに前記第一導電経路が接続されるとともに、他の一つの前記第一アンテナに前記第二導電経路が接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記アンテナシャフトを回転させたときの前記第一放射部により規定される回転の軌跡は、前記第二放射部により規定される回転の軌跡と異なる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記第一放射部と前記第二放射部のうち、一方又は両方を複数備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記アンテナシャフトとの連結部を中心として対称形状に構成された一対の前記第一アンテナを備え、
一方の前記第一アンテナに前記第一導電経路が接続されるとともに、他方の前記第一アンテナに前記第二導電経路が接続されている
ことを特徴とする請求項１、請求項３、又は請求項４に記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
前記アンテナシャフトとの連結部から、前記平板部と前記第一導電経路との接続点までの距離と、前記アンテナシャフトとの連結部から、前記平板部と前記第二導電経路との接続点までの距離とを、相違させている
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
前記平板部の中心に対し、前記第一導電経路と第二導電経路は幾何学的に９０°ずれた位置に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項８】
前記第一導電経路から前記第二放射部へ入射される高周波の位相と、前記第二導電経路から前記第二放射部へ入射される高周波の位相とが、略９０°ずれている
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【国際調査報告】
2012114369.tif 000013
2012114369.tif 000014
2012114369.tif 000015
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