(57)【要約】  本発明は、回転機構を用いることなく、被加熱物を均一に効率高くマイクロ波加熱することができるマイクロ波加熱装置を提供するために、マイクロ波発生部（４）からのマイクロ波を伝送する導波部（５）における加熱室（２）に対向する面に、加熱室内に円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部（６）が設けられており、複数のマイクロ波放射部のそれぞれが略同じ放射量のマイクロ波を放射するよう構成されている。
2012073451.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、
前記加熱室の底面を構成し、前記加熱室内において被加熱物を収納載置する載置部と、
前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波発生部からのマイクロ波を伝送する導波部と、
前記導波部における前記加熱室に対向する面に設けられ、加熱室内に円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部と、
を備えるマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記複数のマイクロ波放射部が、前記載置部の直下に配置された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記複数のマイクロ波放射部のそれぞれが、略同じ放射量のマイクロ波を放射するよう構成された請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記複数のマイクロ波放射部が、前記導波部における少なくとも伝送方向に並んで配置された請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記複数のマイクロ波放射部が、前記導波部における少なくとも伝送方向および電界方向に対して直交する方向に並んで配置された請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とする請求項４または５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの長辺の長さが、前記導波部における伝送方向の位置によって異なるよう構成された請求項４または５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの長辺の長さが、前記導波部における伝送方向および電界方向に対して直交する方向の位置によって異なるよう構成された請求項４または５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの幅が、前記導波部における伝送方向の位置によって異なるよう構成された請求項４または５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの幅が、前記導波部における伝送方向および電界方向に対して直交する方向の位置によって異なるよう構成された請求項４または５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１１】
前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの交差部分にＲ面取り加工またはＣ面取り加工が施された請求項４または５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１２】
前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの末端部分にＲ面取り加工またはＣ面取り加工が施された請求項４または５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１３】
前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、
前記スリットの交差部分の位置に関して、前記マイクロ波発生部の設置位置からの伝送距離が長いマイクロ波放射部が、前記マイクロ波発生部の設置位置からの伝送距離が短いマイクロ波放射部より、前記導波部から前記加熱室へのマイクロ波の放射率が高い形状を有している請求項４または５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１４】
前記加熱室内において被加熱物を収納載置する載置部がマイクロ波を透過するマイクロ波透過部を有し、前記マイクロ波透過部が前記マイクロ波放射部と対向して配置され、前記マイクロ波透過部が前記マイクロ波放射部の少なくとも直上に設けられた請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１５】
前記マイクロ波透過部が、前記マイクロ波放射部に対応する形状を有する請求項１４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１６】
前記載置部が、前記マイクロ波透過部と、マイクロ波を反射するマイクロ波反射部とを有して構成された請求項１５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１７】
前記マイクロ波透過部が、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、または酸化リチウムの少なくともいずれか１つの材料を含む結晶化ガラスで構成された請求項１６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１８】
前記マイクロ波透過部が、主成分がプラスチック材料で構成された請求項１６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１９】
前記マイクロ波反射部が、金属材料で構成された請求項１６に記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関し、特に、マイクロ波放射部の構造に特徴を有するマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波により対象物を加熱処理するマイクロ波加熱装置の代表的な装置としては、電子レンジがある。電子レンジにおいては、マイクロ波発生器において発生したマイクロ波が金属製の加熱室の内部に放射され、加熱室内部の被加熱物が放射されたマイクロ波により加熱処理される。【０００３】
従来の電子レンジにおけるマイクロ波発生器としては、マグネトロンが用いられている。マグネトロンにより生成されたマイクロ波は、導波管を介して加熱室内部に放射される。加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布が不均一であると、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができない。【０００４】
従来において、被加熱物に対する加熱の均一化を図る手段としては、被加熱物を載置するテーブルを回転させて被加熱物を回転させる構造、被加熱物を固定してマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構造、または位相器によってマイクロ波発生器から発生するマイクロ波の位相を変化させる構造、を有するマイクロ波加熱装置が一般的であった。【０００５】
例えば、従来のマイクロ波加熱装置では、導波管内部に回転アンテナ、アンテナシャフトなどが配置されており、アンテナモータによって回転アンテナを回転させながらマグネトロンを駆動することにより、加熱室内のマイクロ波分布の不均一さを低減していた。【０００６】
また、日本の特開昭６２−０６４０９３号公報（特許文献１）に記載されているように、マグネトロンに回転可能なアンテナを設けたマイクロ波加熱装置が提案されている。特許文献１のマイクロ波加熱装置においては、回転アンテナの羽根に送風ファンからの冷却風を当てることにより、該送風ファンの風力によりアンテナを回転させて、加熱室内のマイクロ波分布を変化させている。【０００７】
一方、位相器を有する例としては、マイクロ波加熱による被加熱物の加熱ムラの低減と共にコストダウンおよび給電部の省スペース化を図った米国特許第４３０１３４７号明細書（特許文献２）に記載されたマイクロ波加熱装置がある。特許文献２に記載されているように、加熱室内部に円偏波を放射するための一つのマイクロ波放射部と位相をシフトするための回転機構を設けたマイクロ波加熱装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−０６４０９３号公報
【特許文献２】米国特許第４３０１３４７号明細書
【特許文献３】特開２００７−２２５１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電子レンジのようなマイクロ波加熱装置においては、簡単な構造で、被加熱物を効率高く、ムラ無く加熱することが求められている。しかしながら、これまで提案されていた前記のような従来の構造においては種々の問題を有していた。【００１０】
また、マイクロ波加熱装置、特に電子レンジにおいては、高出力化の技術開発が進み、日本国内においては定格高周波出力が１０００Ｗの商品が販売されている。マイクロ波加熱装置は、熱伝導によって食品を加熱するのではなく、誘電加熱を用いて直接食品を加熱できる利便性が商品としての大きな特徴である。しかしながら、電子レンジにおいて、加熱ムラが未解決の状態での高出力化は加熱ムラの問題をより顕在化させることになる。【００１１】
従来のマイクロ波加熱装置が抱える構造上の問題としては、下記の２点のことが挙げられる。１点目は、加熱ムラを低減するためにテーブルまたはアンテナを回転させる機構を必要とすることである。このため、従来のマイクロ波加熱装置においては、テーブルまたはアンテナを回転させるための回転スペース、およびテーブルまたはアンテナを回転させるためのモータなどの駆動機構の設置スペースを確保しなければならず、マイクロ波加熱装置の小型化を阻害していた。【００１２】
２点目は、テーブルまたはアンテナを安定的に回転させるために、該回転アンテナを加熱室の上部又は下部に設ける必要があり、構造が制限されていたことである。【００１３】
マイクロ波加熱装置において、マイクロ波が照射される空間にテーブルまたは位相器の回転機構などを設置することは信頼性を下げるものとなる。したがって、これら機構を不要とするマイクロ波加熱装置が要求されている。【００１４】
また、マイクロ波加熱による被加熱物に対する加熱ムラを低減すると共に、コストダウンおよび給電部の省スペース化を図るために、特許文献２に記載されているような、単一のマイクロ波放射部から円偏波を加熱室内部に放射するマイクロ波加熱装置においては、テーブルまたはアンテナの回転機構を有していないという利点を有するが、位相をシフトするための回転機構が必要であると共に、単一のマイクロ波放射部からのマイクロ波放射では被加熱物に対して十分な均一加熱が実現できないという課題がある。【００１５】
本発明は、前記の従来のマイクロ波加熱装置における課題を解決するものであり、回転機構を用いることなく、被加熱物を均一に高効率でマイクロ波加熱することができるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記の目的を達成するために、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室の底面を構成し、前記加熱室内において被加熱物を収納載置する載置部と、前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、前記マイクロ波発生部からのマイクロ波を伝送する導波部と、前記導波部における前記加熱室に対向する面に設けられ、加熱室内に円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部と、を備えている。【００１７】
上記のように構成された本発明のマイクロ波加熱装置は、従来のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波加熱において問題となっていた、加熱室内に放射されたマイクロ波および加熱室の内壁などで反射したマイクロ波との干渉によって生じる定在波を抑制することが可能となり、均一なマイクロ波加熱を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のマイクロ波加熱装置においては、回転機構を用いることなく、簡単な構成で被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することができると共に、給電部の小型化、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置を示す斜視図
【図２】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における断面図
【図３】実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図４】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において用いられるマイクロ波放射部の具体的な形状を示す図
【図５】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置を示す斜視図
【図６】実施の形態２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図７】一般的な矩形導波管を示す斜視図
【図８】本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置を示す斜視図
【図９】実施の形態３のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図１０】本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図１１】本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図１２】本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図１３】本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図１４】実施の形態６および実施の形態７におけるマイクロ波放射部の具体的な構成を示す図
【図１５】本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図１６】実施の形態８のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部の別の構成を示す図
【図１７】本発明に係る実施の形態９のマイクロ波加熱装置を示す斜視図
【図１８】実施の形態９のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図１９】本発明に係る実施の形態１０のマイクロ波加熱装置を示す斜視図
【図２０】実施の形態１０のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図２１】本発明に係る実施の形態１１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図２２】本発明に係る実施の形態１２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図２３】本発明に係る実施の形態１３のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図２４】本発明に係る実施の形態１４のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部を示す導波管の上面図
【図２５】本発明に係る実施の形態１５のマイクロ波加熱装置を示す斜視図
【図２６】実施の形態１５のマイクロ波加熱装置の正面断面図
【図２７】実施の形態１５のマイクロ波加熱装置における加熱室の底面部分などを示す平面断面図
【図２８】本発明に係る実施の形態１６のマイクロ波加熱装置の正面断面図
【図２９】実施の形態１６のマイクロ波加熱装置における加熱室の底面部分などを示す平面断面図
【図３０】従来のマイクロ波加熱装置を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、
前記加熱室の底面を構成し、前記加熱室内において被加熱物を収納載置する載置部と、
前記マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波発生部からのマイクロ波を伝送する導波部と、
前記導波部における前記加熱室に対向する面に設けられ、加熱室内に円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部と、を備える。
【００２１】
上記のように構成された第１の発明のマイクロ波加熱装置は、従来のマイクロ波加熱装置によるマイクロ波加熱において問題とされていた、加熱室内に放射されたマイクロ波および加熱室の内壁などで反射したマイクロ波との干渉によって生じる定在波を抑制することが可能となり、均一なマイクロ波加熱を実現することができる。
【００２２】
第２の発明は、前記複数のマイクロ波放射部が、前記載置部の直下に配置されている。このように構成された第２の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができる。
【００２３】
第３の発明のマイクロ波加熱装置は、前記複数のマイクロ波放射部のそれぞれが、略同じ放射量のマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第３の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができる。
【００２４】
第４の発明は、特に、第３の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、前記導波部における少なくとも伝送方向に並んで配置されている。このように構成された第４の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部を所望の位置に適切に配置することにより、均一に、且つ高効率で被加熱物をマイクロ波加熱することが可能となる。
【００２５】
第５の発明は、特に、第３の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、前記導波部における少なくとも伝送方向および電界方向に対して直交する方向に並んで配置されている。このように構成された第５の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一に、且つ高効率でマイクロ波加熱することが可能となる。
【００２６】
第６の発明は、特に、第４または第５の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とする。このように構成された第６の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一に、且つ高効率でマイクロ波加熱することが可能となる。
【００２７】
第７の発明は、特に、第４または第５の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの長辺の長さが、前記導波部における伝送方向の位置によって異なるよう構成されている。このように構成された第７の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部の配置、およびマイクロ波放射部のスリットの長さをそれぞれ変更することにより、マイクロ波放射量を制御することが可能となり、被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することができる。
【００２８】
第８の発明は、特に、第４または第５の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの長辺の長さが、前記導波部における伝送方向および電界方向に対して直交する方向の位置によって異なるよう構成されている。このように構成された第８の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【００２９】
第９の発明は、特に、第４または第５の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの幅が、前記導波部における伝送方向の位置によって異なるよう構成されている。このように構成された第９の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部の配置だけではなく、マイクロ波放射部のスリットの幅を変更することにより、加熱室内のマイクロ波分布を変化させることができ、加熱室内のマイクロ波分布の均一性を確保することができる。
【００３０】
第１０の発明は、特に、第４または第５の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの幅が、前記導波部における伝送方向および電界方向に対して直交する方向の位置によって異なるよう構成されている。このように構成された第１０の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【００３１】
第１１の発明は、特に、第４または第５の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの交差部分にＲ面取り加工またはＣ面取り加工が施された構成である。このように構成された第１１の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部におけるマイクロ波の損失を低減することができ、効率高く被加熱物をマイクロ波加熱することが可能となる。
【００３２】
第１２の発明は、特に、第４または第５の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、前記スリットの末端部分にＲ面取り加工またはＣ面取り加工が施された構成である。このように構成された第１２の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部におけるマイクロ波の損失を低減することができ、効率高く被加熱物をマイクロ波加熱することが可能となる。
【００３３】
第１３の発明は、特に、第４又は第５の発明において、前記複数のマイクロ波放射部が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を前記導波部における伝送方向に対して傾斜した形状とし、
前記スリットの交差部分の位置に関して、前記マイクロ波発生部の設置位置からの伝送距離が長いマイクロ波放射部が、前記マイクロ波発生部の設置位置からの伝送距離が短いマイクロ波放射部より、前記導波部から前記加熱室へのマイクロ波の放射率が高い形状を有している。このように構成された第１３の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物が均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【００３４】
第１４の発明は、特に、第３の発明において、前記加熱室内において被加熱物を収納載置する載置部がマイクロ波を透過するマイクロ波透過部を有し、前記マイクロ波透過部が前記マイクロ波放射部と対向して配置され、前記マイクロ波透過部が前記マイクロ波放射部の少なくとも直上に設けられている。このように構成された第１４の発明のマイクロ波加熱装置は、載置部においてマイクロ波が透過する領域を小さく構成することができる。この結果、マイクロ波加熱装置は、載置部においてマイクロ波の吸収が原因で起こるマイクロ波エネルギーの損失量が少なくなり、被加熱物のマイクロ波による加熱効率を向上させることができ、優れた省エネルギー性能を実現することができる。
【００３５】
また、マイクロ波を円偏波で加熱室内に給電する方式であるため、回転アンテナや回転アンテナを駆動するためのモータが不要となるため、それらの機構のための駆動スペースや設置スペースを設ける必要がなくなり、マイクロ波加熱装置を小型化することができ、設置スペースを小さくすることができる。
【００３６】
第１５の発明は、特に、第１４の発明において、前記マイクロ波透過部が、前記マイクロ波放射部に対応する形状を有する。このように構成された第１５の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波の透過領域を必要最小限に構成することができ、マイクロ波透過部でのマイクロ波の吸収損失をより少なくすることができる。その結果、マイクロ波加熱装置は、マイクロ波の加熱室への給電効率をより高くすることが可能となる。
【００３７】
第１６の発明は、特に、第１５の発明において、前記載置部が、前記マイクロ波透過部と、マイクロ波を反射するマイクロ波反射部とを有して構成されている。このように構成された第１６の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波反射部が被加熱物に吸収されなかったマイクロ波を反射する構成であるため、被加熱物へのマイクロ波の吸収が促進され、マイクロ波による加熱効率をさらに向上させることができる。
【００３８】
第１７の発明は、特に、第１６の発明において、前記マイクロ波透過部が、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、または酸化リチウムの少なくともいずれか１つの材料を含む結晶化ガラスで構成されている。このように構成された第１７の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波の透過性能を向上させることができるため、加熱室内へ放射されるマイクロ波エネルギーを多くすることができ、マイクロ波による被加熱物の加熱効率を高くすることができる。
【００３９】
第１８の発明は、特に、第１６の発明において、前記マイクロ波透過部が、主成分がプラスチック材料で構成されている。このように構成された第１８の発明のマイクロ波加熱装置は、結晶化ガラスよりもさらにマイクロ波の透過性能を向上させることができるため、被加熱物の加熱効率を高くすることができる。
【００４０】
第１９の発明は、特に、第１６の発明において、前記マイクロ波反射部が、金属材料で構成されている。このように構成された第１９の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波の反射特性を向上させることができるため、マイクロ波による被加熱物の加熱効率をより高くすることができる。
【００４１】
以下、本発明のマイクロ波加熱装置に係る好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態のマイクロ波加熱装置においては電子レンジについて説明するが、電子レンジは例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置としては電子レンジに限定されるものではなく、誘電加熱を利用したマイクロ波加熱装置を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態における具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成を含むものである。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジを示す斜視図である。図２は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置における奥行き方向の略中間位置において正面と平行な面で切断した断面図であり、主要な構成部分を示している。図３は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、円偏波のマイクロ波を放射するアンテナであるマイクロ波放射部の位置を示す導波部である導波管の上面図である。
【００４３】
図１に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置１である電子レンジは、その前面に窓を有する扉７と、扉７を閉成することにより密閉され、マイクロ波加熱される被加熱物を収納する加熱室２と、加熱室２の内部において被加熱物を収納載置するための載置部３とを有している。
【００４４】
載置部３の直下には、加熱室２の内部にマイクロ波を放射するマイクロ波放射手段として複数のマイクロ波放射部６が設けられている。それぞれのマイクロ波放射部６は加熱室２の内部に円偏波を放射するよう構成されている。
【００４５】
図２に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波を発生させるマグネトロンなどで構成されたマイクロ波発生部であるマイクロ波発生装置４と、マイクロ波発生装置４において発生したマイクロ波を各マイクロ波放射部６へ伝送する導波部である導波管５とを有している。
【００４６】
図３に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２の内部に円偏波の略同じ量のマイクロ波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面に複数形成されている。マイクロ波放射部６は、載置部３上の被加熱物に対して均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱されるように配置されている。
【００４７】
もし、マイクロ波放射部が単一の場合には、放射するマイクロ波の指向性などの関係で加熱室内におけるマイクロ波分布を均一に調整することは困難である。例えば、指向性の高いマイクロ波放射部を１個設けたマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波放射部付近のみが集中的に加熱されることになる。その結果、被加熱物においては加熱ムラが生じるという問題が発生する。
【００４８】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置１においては、導波部である導波管５における加熱室２に対向する面に複数のマイクロ波放射部６を設けて、それぞれのマイクロ波放射部６から加熱室２の内部に円偏波の略同じ量のマイクロ波が放射されるよう構成されている。このため、それぞれのマイクロ波放射部６からのマイクロ波が高い指向性を有している場合であっても、被加熱物に対して均一なマイクロ波加熱を実現することが可能である。
【００４９】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置１においては、マイクロ波放射部６が円偏波のマイクロ波を放射するよう構成されている。従来の一般的なマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部から直線偏波（電界の偏波面が一定）のマイクロ波を加熱室内部に放射する構成を有していたため、加熱室内部に放射されたマイクロ波と、加熱室の内壁などで反射したマイクロ波との干渉によって定在波が発生し、被加熱物における加熱ムラの原因となっていた。実施の形態１のマイクロ波加熱装置１においては、従来のマイクロ波加熱装置によるマイクロ波加熱において問題とされていた、放射されたマイクロ波と、加熱室の内壁などで反射したマイクロ波との干渉によって生じる定在波の発生を抑制することが可能となり、均一なマイクロ波加熱を実現することができる。
【００５０】
以下、円偏波について説明する。円偏波とは、移動通信および衛星通信の分野で広く用いられている技術である。身近な使用例としては、ＥＴＣ（Electronic-Toll Collection System）「ノンストップ自動料金収受システム」などが挙げられる。
【００５１】
円偏波は、電界の偏波面が電波の進行方向に対して時間に応じて回転するマイクロ波であり、円偏波を形成すると電界の方向が時間に応じて変化し続ける。このように、円偏波のマイクロ波が加熱室の内部に放射されると、加熱室の内部に放射されるマイクロ波の電界の向きが変化し続けるため、場所によらず電界強度の大きさが略均一となり、加熱室の内壁などでの反射を考慮しても定在波が起こり難いという特徴を有している。
【００５２】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波放射部６を複数設けて、それぞれのマイクロ波放射部６から円偏波のマイクロ波が加熱室２の内部に放射されるよう構成されている。このように構成された実施の形態１のマイクロ波加熱装置１は、従来の一般的なマイクロ波加熱装置に用いられていた直線偏波のマイクロ波によるマイクロ波加熱と比較して、加熱室２の内部にマイクロ波が均一に放射され、加熱室２の内部の被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができる。
【００５３】
円偏波は、回転方向から右旋偏波（ＣＷ：clockwise）と左旋偏波（ＣＣＷ：counter clockwise）の２種類に分類される。加熱室２の内部に放射される円偏波が、右旋偏波（ＣＷ）または左旋偏波（ＣＣＷ）のいずれであっても、加熱性能に違いはない。
【００５４】
マグネトロンなどのマイクロ波発生装置からのマイクロ波を伝送する導波管においては、電場および磁場の振動方向が一定方向である直線偏波のマイクロ波である。前述のように、従来の一般的なマイクロ波加熱装置においては、加熱室内部に対して導波管から直線偏波のマイクロ波が放射される。したがって、直線偏波を加熱室内に放射する従来の一般的なマイクロ波加熱装置においては、加熱室内のマイクロ波分布の不均一さを低減するために、被加熱物を載置するテーブルを回転させる機構、導波管から加熱室へマイクロ波を放射するアンテナを回転させる機構、または導波管の管内に位相をずらすための位相器を設置していた。
【００５５】
しかし、テーブルまたはアンテナを回転させる機構や、位相器を設けたとしても、マイクロ波加熱装置の加熱室内において均一なマイクロ波加熱を実現することは困難であった。さらに、従来のマイクロ波加熱装置においては、回転機構や位相器を設ける必要があるため、部品点数が多くなり構造が複雑化すると共に、構造が制約されて、装置の信頼性が低下するという問題が生じていた。
【００５６】
上記のような構造の複雑化、構造の制約、および信頼性の低下という問題に関して、実施の形態１のマイクロ波加熱装置１においては、これら全てを解消することができる構成である。実施の形態１のマイクロ波加熱装置１は、複数のマイクロ波放射部６を導波管５の加熱室２に対向する面に設けて、複数のマイクロ波放射部６のそれぞれから円偏波の略同じ放射量のマイクロ波を加熱室２の内部に放射するよう構成されている。このため、実施の形態１のマイクロ波加熱装置１は、構造がシンプルであり、構造に対する制約が少なく、信頼性の高い構造を有して、被加熱物を均一に効率高くマイクロ波加熱することができる装置となる。
【００５７】
［マイクロ波放射量が変化する条件］
上記のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置１においては、テーブルまたはアンテナを回転させる機構や、位相器などを設けることなく、加熱室２の内部の被加熱物に対して均一なマイクロ波加熱を実現することができる。したがって、実施の形態１のマイクロ波加熱装置１においては、回転機構の故障時および異常動作時において生じる加熱動作時の被加熱物における加熱ムラなどの問題を確実に回避することが可能となる。
【００５８】
さらに、マグネトロンなどのマイクロ波発生装置４から発生するマイクロ波を伝送する場合において、伝送手段として導波管５を用いると、それぞれのマイクロ波放射部６から加熱室２の内部に放射されるマイクロ波の量は、以下の３つの条件により変化する。
【００５９】
１つ目の条件は、マグネトロンなどのマイクロ波発生装置４からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘ（図２参照）の距離（位置）である。このように伝送方向Ｘの距離（位置）によりマイクロ波の量が変化するのは、マイクロ波発生装置４から発生したマイクロ波は、マイクロ波発生装置４からの伝送距離が短い位置、および導波管の曲げなどにより伝送方向Ｘが変化した位置においては、マイクロ波の伝送状態が安定しておらず、導波管内の電界分布が乱雑な状態になっており、マイクロ波発生装置４からの伝送距離が遠い位置では安定状態であることに起因すると考えられる。
【００６０】
例えば、図２に示すようなＬ字に曲げた導波管５を用いてマイクロ波を伝送している場合、曲げ部の周辺に配置されているマイクロ波放射部６から放射されるマイクロ波の量は、曲げ部の周辺から十分な距離を有しているマイクロ波放射部６と比較して多くなっており、伝送方向Ｘの位置が変わることにより放射されるマイクロ波の量が大きく増減する。
【００６１】
２つ目の条件は、図２における導波管５の終端である終端面１５からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘの距離である。導波管５の内部を伝送するマイクロ波は、直線偏波であるため、導波管５の終端面１５による反射波との干渉により、導波管５の内部において定在波が生じる。通常、導波管５の終端面においては電界がゼロとなるので、終端面１５から伝送方向Ｘの距離により電界強度が変化する。このため、導波管５の終端面１５からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘの距離に応じて、加熱室２の内部に放射されるマイクロ波の量は増減する。
【００６２】
即ち、導波管５の終端面１５からの伝送方向Ｘの距離が定在波の波長の１／４となる位置において電界強度が最大となり、導波管５の終端面１５からの伝送方向Ｘの距離が定在波の波長の１／２となる位置において電界強度が最小となる。
【００６３】
したがって、同じ形状のマイクロ波放射部６であっても、導波管５の終端面１５からの伝送方向Ｘの距離が異なれば、それぞれのマイクロ波放射部６から放射されるマイクロ波の量は増減する。
【００６４】
３つ目の条件は、導波管５において伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙ（図２参照）に対して直交する方向（導波管５の幅方向Ｚ：図３参照）の位置である。これは、マイクロ波を伝送している導波管５において、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）における電界強度が異なっていることに起因する。
【００６５】
一般的に、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置においては、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している。このため、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）における導波管の中央を通るように、伝送方向Ｘに延びる電界分布の対称軸が存在する。
【００６６】
また、伝送方向Ｘの同一直線上に複数のマイクロ波放射部が配置されている場合、隣り合うマイクロ波放射部の伝送方向Ｘの間隔Ｌ（後述の図６、図１２参照）によって、それぞれのマイクロ波放射部から加熱室の内部に放射されるマイクロ波量の関係は変化する。
【００６７】
例えば、隣り合うマイクロ波放射部の伝送方向Ｘの間隔Ｌを導波管内に生じる定在波の波長と同等の長さにした場合には、隣り合うマイクロ波放射部からは同じ電界強度のマイクロ波が放射される。
【００６８】
しかし、隣り合うマイクロ波放射部の伝送方向Ｘの間隔Ｌが導波管内に生じる定在波の波長と異なった長さの場合には、長さの違いに応じた電界強度の差を持ったマイクロ波がそれぞれのマイクロ波放射部から放射される。
【００６９】
以上の３つの条件を考慮した上で、加熱室の内部のマイクロ波分布が均一となるように、実施の形態１の構成においてはマイクロ波放射部６が導波管５の加熱室２に対向する面に配設されている。したがって、加熱室２の内部空間の中央に対して対称となる位置にマイクロ波放射部６が配置されていたとしても、上記の３つの条件が考慮されずにマイクロ波放射部６が配置されていた場合には、加熱室２内のマイクロ波分布が均一とならない場合が多い。
【００７０】
このため、伝送方向Ｘに対してマイクロ波放射部６を複数有する実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６を所望の位置に適切に配設して、加熱室２の内部空間におけるマイクロ波分布の均一化を図る技術は必要不可欠である。
【００７１】
［マイクロ波放射部の構成］
実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、円偏波を放射するマイクロ波放射部６の構成について説明する。実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、マイクロ波放射部６の構成としては、円偏波を放射する構成を有するものであれば良く、特に限定されるものではないが、具体的な形状の例示として、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において用いられるマイクロ波放射部６の具体的な形状を示している。図４に示したマイクロ波放射部６においては、少なくとも２本以上のスリット（細長い開口部分）により構成されている。マイクロ波放射部６は導波管５における加熱室２に対向する面に形成されており、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）における導波管５の中心Ｐからずれた位置に形成されている。
【００７２】
図４においては、６種類の形状を有するマイクロ波放射部６を（ａ）〜（ｆ）に示している。図４に示すように、それぞれのマイクロ波放射部６は、２本以上のスリット（細長い開口部分）により構成されている。このうちの少なくとも１本のスリットの長辺がマイクロ波の伝送方向Ｘに対して傾斜した形状となっていれば良い。
【００７３】
図４の（ａ）に示すマイクロ波放射部６は、２本のスリットが互いに中心点において交差して一体化したＸ字形状を有しており、簡単な構成で確実に円偏波を放射することができる形状である。それぞれのスリットは、伝送方向Ｘに対して４５度傾いて形成されている。この形状の場合においては、２本のスリットが交差する中心点が、少なくとも導波管５の中心Ｐからずれていれば円偏波若しくは楕円偏波が形成される。
【００７４】
図４の（ｂ）に示すマイクロ波放射部６は、２本のスリットが伝送方向Ｘに対して４５度傾いて形成されており、一方のスリットの中心位置から他方のスリットが延びるよう一体化したＴ字形状に形成されている。
【００７５】
図４の（ｃ）に示すマイクロ波放射部６は、２本のスリットが伝送方向Ｘに対して４５度傾いて形成されており、一方のスリットの端部から他方のスリットが延びるよう一体化したＬ字形状に形成されている。
【００７６】
図４の（ｄ）に示すマイクロ波放射部６は、３本のスリットが伝送方向Ｘに対して４５度傾いて形成されており、１つのスリットの両端部近傍からスリットが延びるよう一体化されて形成されている。
【００７７】
図４の（ｅ）に示すマイクロ波放射部６は、近接して配置された２本のスリットにより形成されており、それぞれのスリットが伝送方向Ｘに対して傾いて形成されている。また、互いのスリットは直交するよう配置されている。
【００７８】
図４の（ｆ）に示すマイクロ波放射部６は、４本のスリットが放射状に配置されており、それぞれのスリットが伝送方向Ｘに対して４５度傾いて形成されている。
【００７９】
マイクロ波放射部６の形状としては、円偏波を形成することができる形状であれば良く、図４の（ｅ）および（ｆ）に示すように、互いにスリットが交差していない形状や、図４の（ｄ）のように３本のスリットが一体化されて構成された形状でも良い。
【００８０】
［マイクロ波放射部の形状の条件］
実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、例えば図４の（ａ）に示す２本のスリット（細長い開口部分）により構成されている円偏波を放射するマイクロ波放射部６における最良な形状の条件としては以下の３点が挙げられる。
【００８１】
１点目は、各スリットの長辺の長さが導波管５内の管内波長λｇの約１／４以上であることである。２点目は、２本のスリットがお互いに直交していること、および伝送方向Ｘに対して各スリットの長辺が４５°傾いていることである。３点目は、導波管５の伝送方向Ｘに平行で、且つマイクロ波放射部６の実質的な中心部分を通る直線を軸として、この軸を対称とした電界分布とならないことである。
【００８２】
例えば、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管５における伝送方向Ｘに延びる中心軸（管軸：Ｐ）を対称軸として電界が分布している。このため、円偏波を放射するマイクロ波放射部６の形状としては、導波管５における伝送方向Ｘの中心軸（Ｐ）に対して軸対称とならないように配置することが条件となる。
【００８３】
なお、マイクロ波放射部６の形状としては、スリット（細長い開口部分）を直交させずに傾斜させて交差するよう構成してもよい。このように、Ｘ字が押しつぶされたような形状を有するマイクロ波放射部６とした場合でも、円偏波を放射することができ、円偏波を放射するスリットの開口部分を小さくすることなく、スリットが交差する中心位置をより導波管５の幅方向の端部に寄せることが可能となる。その結果、導波管５における伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）にマイクロ波をさらに広げることが可能となり、駆動機構を用いることなく被加熱物をさらに均一に加熱することが可能となる。
【００８４】
また、図４の（ｅ）および（ｆ）に示したように、複数のスリットを離してＬ字形状やＴ字形状に構成する場合において、複数のスリットのそれぞれを離して配置してもよい。また、図４の（ｅ）および（ｆ）においては、スリットが直交するよう配置した例で説明しているが、スリットは直交関係でなくても３０度程度なら傾けてもよい。
【００８５】
また、マイクロ波放射部６のスリットの形状としては、長方形に限定されるものではない。スリットにおける開口部分のコーナーを曲面（Ｒ）で構成しても良く、カット面（Ｃ）で構成してもよい。このような形状とすることにより、円偏波を発生することが可能であるとともに、電界の集中を緩和して効率の高いマイクロ波加熱が可能となる。
【００８６】
前述のように、円偏波を放射するマイクロ波放射部６における基本的な円偏波を放射するための開口形状としては、一方向が長く、その直交する方向が短い細長いスリット形状の長孔開口を少なくとも二つ組み合わせれば良い。
【００８７】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【００８８】
以下の実施の形態２の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【００８９】
図５は本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジを示す斜視図である。図６は実施の形態２のマイクロ波加熱装置における円偏波を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【００９０】
図５に示すように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置１である電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室２と、被加熱物を収納載置する載置部３とを有している。さらに、載置部３の直下には、加熱室２内へ円偏波のマイクロ波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面において少なくとも伝送方向Ｘに並んで複数配置されている。
【００９１】
図５および図６に示すように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置１においては、マイクロ波放射手段として加熱室２内に円偏波を略同じ放射量だけ放射するマイクロ波放射部６が、導波管５の伝送方向Ｘに並んで、導波管５の上面（加熱室２に対向する面）に複数個設けられている。このようにマイクロ波放射部６を配置することにより、加熱室２内部の被加熱物に対して均一で高効率なマイクロ波加熱を実現することが可能となる。図６においては、２つのマイクロ波放射部６が所定間隔Ｌ（中心間距離）を有して、導波管５の管軸Ｐの鉛直線上からずれた位置において、導波管５の伝送方向Ｘに並設されている例を示している。
【００９２】
なお、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が少なくとも伝送方向Ｘに並んで配置されていれば良く、マイクロ波放射部６としては伝送方向Ｘだけでなく、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）においてもマイクロ波放射部６が複数配置されている構成も実施の形態２の構成に含まれる。
【００９３】
［導波管］
マグネトロンなどで構成されたマイクロ波発生部であるマイクロ波発生装置４において発生したマイクロ波を、導波部である導波管５を用いて伝送する場合、使用しているマイクロ波発生装置４が発生するマイクロ波の周波数および導波管５における電界方向Ｙ（図５参照）の寸法によって、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）の上限および下限の寸法が制限される。
【００９４】
これは、一般的に導波管の管軸方向には磁界成分のみが存在して、電界成分のない伝送モードであるＨ波（ＴＥ波；電気的横波伝送（Transverse Electric Wave）におけるＴＥ１０モードという伝送モードが用いられることに起因する。なお、ＴＥ１０モード以外の伝送モードがマイクロ波加熱装置の導波管に適用されることは殆どない。
【００９５】
次に、図７を用いて電子レンジに搭載される代表的な導波管である矩形導波管３０１について説明する。最も単純で一般的な導波管は、図７に示すように、一定の長方形の断面（幅ａ×高さｂ）を伝送方向Ｘに伸ばした直方体である。このような直方体の矩形導波管３０１において、マイクロ波の波長をλとしたとき、導波管３０１の幅ａが、（λ＞ａ＞λ／２）の範囲で選択され、導波管３０１の高さｂが、（ｂ＜λ／２）の範囲で選択される。このように矩形導波管３０１の幅ａおよび高さｂが選択されることにより、矩形導波管３０１がＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送することが知られている。
【００９６】
ここでＴＥ１０モードとは、矩形導波管３０１内において矩形導波管３０１の伝送方向Ｘには、磁界成分のみが存在して電界成分のない、Ｈ波(ＴＥ波；電気的横波伝送 Transverse Electric Wave)における伝送モードのことを指す。なお、ＴＥ１０モード以外の伝送モードが実施の形態１のマイクロ波加熱装置１における導波管５に適用されることは殆どない。
【００９７】
電子レンジにおけるマイクロ波の波長λは約１２０ｍｍであり、一般的に電子レンジにおいては導波管の幅ａを８０〜１００ｍｍ程度、高さｂを１５〜４０ｍｍ程度の範囲内で選ぶことが多い。
【００９８】
図７に示す矩形導波管３０１において、上下の面を磁界が平行に渦巻く面という意味でＨ面３０２と呼び、左右の面を電界に平行な面という意味でＥ面３０３と呼ぶ。なお、マイクロ波が導波管３０１内を伝送されるときの管内波長をλｇとすると、λｇは次式（１）で表される。
【００９９】
2012073451.tif 000003
【０１００】
式（１）に示されているように、管内波長λｇは幅ａ寸法によって変化するが、高さｂ寸法には無関係である。
【０１０１】
また、ＴＥ１０モードでは、矩形導波管３０１の幅方向（Ｚ）の両側端面（Ｅ面３０３）において電界が０となり、幅方向（Ｚ）の中央において電界が最大となる。したがって、マグネトロンなどのマイクロ波発生装置４は電界が最大となる導波管５の幅方向（Ｚ）の中央で結合されている。
【０１０２】
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０１０３】
以下の実施の形態３の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０１０４】
図８は本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置を示す斜視図である。図９は実施の形態３のマイクロ波加熱装置における円偏波を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０１０５】
図８に示すように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置１である電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室２と、被加熱物を収納載置する載置部３とを有している。また、載置部３の直下には、加熱室内へ円偏波の略同じ量のマイクロ波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面において少なくとも伝送方向Ｘに並んで複数個設けられている。
【０１０６】
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリット（細長い開口部分）を互いに交差させてＸ字形状に構成されており、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。
【０１０７】
図９に示すように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置１においては、円偏波を放射するＸ字形状のマイクロ波放射部６が伝送方向Ｘに並んで複数配置されている。このように、複数のマイクロ波放射部６を配置することにより、加熱室２内部の被加熱物に対して均一で高効率なマイクロ波加熱を実現することができる。
【０１０８】
図９においては、少なくとも２つのＸ字形状のマイクロ波放射部６が所定間隔Ｌを有して導波管５の管軸Ｐの鉛直線上からずれた位置において、導波管５の伝送方向Ｘに並んで設けられている例を示している。即ち、図９に示す例においては、Ｘ字形状の複数のマイクロ波放射部６においてスリットが交差する点を結んだ線が導波管５における伝送方向Ｘと一致している。
【０１０９】
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が少なくとも伝送方向Ｘに並んで配置されていれば良く、マイクロ波放射部６としては伝送方向Ｘだけでなく、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）においてもマイクロ波放射部６が複数配置されている場合も本発明に含まれる。
【０１１０】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置の構成においても、前述の実施の形態２において説明したように、マグネトロンなどで構成されたマイクロ波発生部であるマイクロ波発生装置４から発生したマイクロ波を、導波管５を用いて伝送する場合には、使用しているマグネトロンが発生するマイクロ波の周波数および導波管５の電界方向Ｙの寸法によって、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）の上限および下限の寸法が制限される。
【０１１１】
また、実施の形態３におけるマイクロ波放射部６の形状の条件としては、前述の実施の形態１において図４の（ａ）を用いて説明したように、図９に示すスリット（細長い開口部分）の長さ（２ｐ）は、導波管５内を伝送しているマイクロ波の管内波長λｇの約１／４以上であり、２つのスリットはお互いに長さ方向の中央で交差しており、そして伝送方向Ｘに対して各スリットが４５°傾いていることである。
【０１１２】
さらに、２本のスリットが交差して構成されたマイクロ波放射部６において、マイクロ波放射部６のスリットの交差部を通り、伝送方向Ｘと平行な軸が、導波管５内部の電界分布を対称とする位置とならないように、構成されている。
【０１１３】
例えば、導波管５がＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚにおける導波管５の中央を通り、伝送方向Ｘに延びる管軸Ｐが、導波管５の内部の電界分布の対称軸となる。このため、実施の形態３の構成においては、マイクロ波放射部６のスリットの交差部が、導波管５の対称軸、即ち、導波管５の管軸Ｐの鉛直線上からずらした位置に配置されている。このようにマイクロ波放射部６のスリットを配置することにより、マイクロ波放射部６は確実に円偏波を放射することができる。
【０１１４】
また、円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部６において、隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が狭くなるほど、マイクロ波放射部６間の電界集中が強まり、マイクロ波の損失が大きくなり、加熱効率が悪くなる。隣り合うマイクロ波放射部６としては、５ｍｍ以上の間隔を有して配置されることが好ましい。このため、実施の形態３の構成においては、導波管５の幅方向Ｚにおいては可能な限り隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が広くなるように配置されている。
【０１１５】
上記のように構成された実施の形態３のマイクロ波加熱装置１においては、テーブルまたはアンテナを回転させる機構や、位相器などを設けることなく、加熱室２内の被加熱物に対して均一なマイクロ波加熱を実現することができる。したがって、実施の形態３のマイクロ波加熱装置１においては、回転機構の故障時および異常動作時において生じる加熱動作時の被加熱物における加熱ムラなどの問題を防止できる構成である。
【０１１６】
なお、実施の形態３の構成において、マグネトロンなどのマイクロ波発生装置４から発生するマイクロ波を導波管５により伝送する場合においては、前述の実施の形態１において説明したようにマイクロ波放射部６から加熱室２内に放射されるマイクロ波の量は、３つの条件により増減する。
【０１１７】
１つ目の条件は、マイクロ波発生装置４からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘの距離である。２つ目の条件は、導波管５の終端面１５からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘの距離である。３つ目の条件は、導波管５において伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙ（図２参照）に対して直交する方向（導波管５の幅方向Ｚ）の位置である。
【０１１８】
以上の条件を考慮したうえで、加熱室２内のマイクロ波分布が均一となるようにマイクロ波放射部６を配置しなければ、加熱室２内の中央に対して対称にマイクロ波放射部６が配置されていた場合でも、加熱室２内のマイクロ波分布は、均一とならない場合が多い。
【０１１９】
したがって、伝送方向Ｘに対してマイクロ波放射部６を複数有する実施の形態３のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内のマイクロ波分布を変化させる技術は必要不可欠である。
【０１２０】
（実施の形態４）
以下、本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０１２１】
以下の実施の形態４の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０１２２】
図１０は、本発明に係る実施の形態４のマイクロ加熱装置における円偏波を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０１２３】
図１０に示すように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面（加熱室２と対向する面）において少なくとも伝送方向Ｘに並んで複数配置されている。
【０１２４】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリット（細長い開口部分）を互いに交差させてＸ字形状に形成したものであり、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。実施の形態４の構成においては、マイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐが、導波管５における伝送方向Ｘの位置によって異なる構成である。図１０に示す２つのマイクロ波放射部６においては、マグネトロンで構成されたマイクロ波発生部であるマイクロ波発生部４に近いマイクロ波放射部６（図１０においては右側のマイクロ波放射部）の開口部分が、マイクロ波発生部４から遠いマイクロ波放射部６（図１０においては左側のマイクロ波放射部）の開口部分より小さく形成されており、マイクロ波の放射量が抑制されている例を示している。
【０１２５】
上記のように構成することにより、複数のマイクロ波放射部６の配置関係、およびそれぞれのマイクロ波放射部６におけるスリットの長さ（開口面積）２ｐを変更することにより、マイクロ波の放射量を制御できる構成となる。したがって、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、加熱室２内の被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することができる構成となる。
【０１２６】
なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置１においては、複数のマイクロ波放射部６が少なくとも伝送方向Ｘに並んで配置されていれば良く、マイクロ波放射部６としては伝送方向Ｘだけでなく、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）においてもマイクロ波放射部６が複数配置されている場合も実施の形態４の構成に含まれる。
【０１２７】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置１において、他の設計要素との関係で、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置されるとは限らない。また、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置された場合でも、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置１の庫内にはヒータやドアガラスなどの各種部材が取り付けられているため、加熱室２内のマイクロ波分布が不均一になることが多い。
【０１２８】
したがって、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６の配置だけではなく、マイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐを変更することにより、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保している。
【０１２９】
一般的には、２本のスリットを交差させたマイクロ波放射部６においては、スリットの長さ２ｐを短くして、マイクロ波放射部６の開口面積を小さくすることによって、マイクロ波放射部６から加熱室２内へ放射されるマイクロ波の量は減少する。
【０１３０】
例えば、図１０に示す導波管５において右側領域のマイクロ波分布が強い時には、右側のマイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐを短くすることによって、右側のマイクロ波放射部６の開口面積を小さくして、右側のマイクロ波放射部６から加熱室２内へ放射されるマイクロ波の量を減少させて、それぞれのマイクロ波放射部６からのマイクロ波の放射量を略同じとし、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保することができる。
【０１３１】
上記のように本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜した形状とし、スリットの長辺の長さ２ｐが、導波管５における伝送方向の位置によって異なるよう構成されている。このように構成された実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部６の配置、およびマイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐをそれぞれ変更することにより、マイクロ波放射量を制御することが可能となり、被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することができる。
【０１３２】
なお、加熱室２内のマイクロ波分布を均一にするためには、マイクロ波加熱装置のそれぞれの仕様、構成等によりマイクロ波放射部６の構成は異なる。このため、それぞれのマイクロ波加熱装置に応じて導波管５に設けるべきマイクロ波放射部６のスリットの形状を変更することによって、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保することができる。
【０１３３】
実施の形態４の構成においても、前述の実施の形態２において説明したように、導波管５を用いてマグネトロンなどのマイクロ波発生装置４から発生したマイクロ波を伝送する場合には、使用しているマグネトロンが発生するマイクロ波の周波数および導波管５の電界方向Ｙの寸法によって導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）の上限および下限の寸法が制限される。
【０１３４】
また、実施の形態４におけるマイクロ波放射部６の形状の条件としては、前述の実施の形態１において図４の（ａ）を用いて説明したように、図１０に示すスリット（細長い開口部分）の長さ２ｐは導波管５内を伝送しているマイクロ波の管内波長λｇの約１／４以上であり、２つのスリットはお互いに長さ方向の中央で交差しており、そして伝送方向Ｘに対して各スリットが４５°傾いていることである。
【０１３５】
さらに、２本のスリットが交差して構成されたマイクロ波放射部６において、マイクロ波放射部６のスリットの交差部を通り、伝送方向Ｘと平行な軸が、導波管５内部の電界分布を対称とする位置とならないように、構成されている。
【０１３６】
例えば、導波管５がＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚにおける導波管５の中央を通り、伝送方向Ｘに延びる管軸Ｐが、導波管５の内部の電界分布の対称軸となる。このため、実施の形態４の構成においては、マイクロ波放射部６のスリットの交差部が、導波管５の対称軸、即ち、導波管５の管軸Ｐの鉛直線上からずらした位置に配置されている。このようにマイクロ波放射部６のスリットを配置することにより、マイクロ波放射部６は確実に円偏波を放射することができる。
【０１３７】
また、円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部６において、隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が狭くなるほど、マイクロ波放射部６間の電界集中が強まり、マイクロ波の損失が大きくなり、加熱効率が悪くなる。隣り合うマイクロ波放射部６としては、５ｍｍ以上の間隔を有して配置されることが好ましい。このため、実施の形態４の構成においては、導波管５の幅方向Ｚにおいては可能な限り隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が広くなるように配置されている。
【０１３８】
なお、実施の形態４の構成において、マグネトロンなどのマイクロ波発生装置４から発生するマイクロ波を導波管５により伝送する場合においては、前述の実施の形態１において説明したようにマイクロ波放射部６から加熱室２内に放射されるマイクロ波の量は、３つの条件により増減する。
【０１３９】
１つ目の条件は、マイクロ波発生装置４からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘの距離である。２つ目の条件は、導波管５の終端面１５からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘの距離である。３つ目の条件は、導波管５において伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙ（図２参照）に対して直交する方向（導波管５の幅方向Ｚ）の位置である。
【０１４０】
以上の条件を考慮したうえで、加熱室２内のマイクロ波分布が均一となるようにマイクロ波放射部６を配置しなければ、加熱室２内の中央に対して対称にマイクロ波放射部が配置されていた場合でも、加熱室２内のマイクロ波分布は、均一とならない場合が多い。
【０１４１】
したがって、伝送方向Ｘに対してマイクロ波放射部６を複数有する実施の形態４のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内のマイクロ波分布を変化させる技術は必要不可欠である。
【０１４２】
（実施の形態５）
以下、本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０１４３】
以下の実施の形態５の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０１４４】
図１１は、本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置における円偏波を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０１４５】
図１１に示すように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６が導波管４の上面（加熱室２と対向する面）において少なくとも伝送方向Ｘに並んで複数配置されている。
【０１４６】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内に円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリット（細長い開口部分）を互いに交差させてＸ字形状に形成されており、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。実施の形態５の構成においては、マイクロ波放射部６におけるスリットの幅２ｑが、導波管５における伝送方向Ｘの位置によって異なる構成である。
【０１４７】
図１１に示す２つのマイクロ波放射部６においては、マグネトロンで構成されたマイクロ波発生装置４に近いマイクロ波放射部６（図１１においては右側のマイクロ波放射部）の開口部分が、マイクロ波発生装置４から遠いマイクロ波放射部６（図１１においては左側のマイクロ波放射部）の開口部分より小さく形成されており、マイクロ波の放射量が抑制されている例を示している。
【０１４８】
上記のように構成された実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、複数のマイクロ波放射部６の配置関係、およびそれぞれのマイクロ波放射部６におけるスリットの幅（開口面積）を変更することにより、マイクロ波の放射量を制御できる構成となる。したがって、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、加熱室２内の被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することができる。
【０１４９】
なお、実施の形態５のマイクロ波加熱装置１においては、複数のマイクロ波放射部６が少なくとも伝送方向Ｘに並んで配置されていれば良く、マイクロ波放射部６としては伝送方向Ｘだけでなく、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）においてもマイクロ波放射部６が複数配置されている構成も実施の形態５の構成に含まれる。
【０１５０】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置１において、他の設計要素との関係で、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置されるとは限らない。また、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置された場合でも、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置１の庫内にはヒータやドアガラスなどの各種部材が取り付けられているため、加熱室２内のマイクロ波分布が不均一になることが多い。
【０１５１】
したがって、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６の配置だけではなく、マイクロ波放射部６のスリットの幅２ｑを変更することにより、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保している。
【０１５２】
一般的には、２本のスリットを交差させたマイクロ波放射部６においては、スリットの幅２ｑを短くし、マイクロ波放射部６の開口面積を小さくすることによって、マイクロ波放射部６から加熱室２内へ放射されるマイクロ波の量は減少する。
【０１５３】
例えば、図１１に示す導波管５における右側領域（マイクロ波発生装置４に近い領域）のマイクロ波分布が強い時には、左側領域（マイクロ波発生装置４から遠い領域）の２マイクロ波放射部６のスリットの幅２ｑを広くすることによって、左側領域のマイクロ波放射部６の開口面積を大きくする。この結果、左側領域のマイクロ波放射部６から加熱室２内へ放射されるマイクロ波の量が増加されて、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保することができる。
【０１５４】
実施の形態５の構成においても、前述の実施の形態２において説明したように、導波管５を用いてマグネトロンなどのマイクロ波発生装置４から発生したマイクロ波を伝送する場合には、使用しているマグネトロンが発生するマイクロ波の周波数および導波管５の電界方向Ｙの寸法によって導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）の上限および下限の寸法が制限される。
【０１５５】
また、実施の形態５におけるマイクロ波放射部６の形状の条件としては、前述の実施の形態１において図４の（ａ）を用いて説明したように、図１１に示すスリット（細長い開口部分）の長さ（２ｐ）は導波管５内を伝送しているマイクロ波の管内波長λｇの約１／４以上であり、２つのスリットはお互いに長さ方向の中央で交差しており、そして伝送方向Ｘに対して各スリットが４５°傾いていることである。
【０１５６】
さらに、２本のスリットが交差して構成されたマイクロ波放射部６において、マイクロ波放射部６のスリットの交差部を通り、伝送方向Ｘと平行な軸が、導波管５内部の電界分布を対称とする位置とならないように、構成されている。
【０１５７】
例えば、導波管５がＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管５の幅方向Ｚにおける中央を通り、伝送方向Ｘに延びる管軸Ｐが、導波管５の内部の電界分布の対称軸となる。このため、実施の形態５の構成においては、マイクロ波放射部６のスリットの交差部が、導波管５の対称軸、即ち、導波管５の管軸Ｐの鉛直線上からずらした位置に配置されている。このようにマイクロ波放射部６のスリットを配置することにより、マイクロ波放射部６は確実に円偏波を放射することができる。
【０１５８】
また、円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部６において、隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が狭くなるほど、マイクロ波放射部６間の電界集中が強まり、マイクロ波の損失が大きくなり、加熱効率が悪くなる。隣り合うマイクロ波放射部６としては、５ｍｍ以上の間隔を有して配置されることが好ましい。このため、実施の形態５の構成においては、導波管５の幅方向Ｚにおいては可能な限り隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が広くなるように配置されている。
【０１５９】
なお、実施の形態５の構成において、マグネトロンなどのマイクロ波発生装置４から発生するマイクロ波を導波管５により伝送する場合においては、前述の実施の形態１において説明したようにマイクロ波放射部６から加熱室２内に放射されるマイクロ波の量は、３つの条件により増減する。
【０１６０】
１つ目の条件は、マイクロ波発生装置４からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘの距離である。２つ目の条件は、導波管５の終端面１５からマイクロ波放射部６までの伝送方向Ｘの距離である。３つ目の条件は、導波管５において伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙ（図２参照）に対して直交する方向（導波管５の幅方向Ｚ）の位置である。
【０１６１】
以上の条件を考慮したうえで、加熱室２内のマイクロ波分布が均一となるようにマイクロ波放射部６を配置しなければ、加熱室２内の中央に対して対称にマイクロ波放射部が配置されていた場合でも、加熱室２内のマイクロ波分布は、均一とならない場合が多い。
【０１６２】
したがって、伝送方向に対してマイクロ波放射部６を複数有する実施の形態５のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内のマイクロ波分布を変化させる技術は必要不可欠である。
【０１６３】
本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜した形状とし、スリットの幅２ｑが、導波管５における伝送方向Ｘの位置によって異なるよう構成されている。このように構成された実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部６の配置だけではなく、マイクロ波放射部６のスリットの幅２ｑを変更することにより、加熱室２内のマイクロ波分布を変化させることができ、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保することができる。
【０１６４】
（実施の形態６）
以下、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０１６５】
以下の実施の形態６の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０１６６】
図１２は、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置における円偏波を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０１６７】
図１２に示すように、実施の形態６のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面（加熱室２と対向する面）において少なくとも伝送方向Ｘに並んで複数配置されている。
【０１６８】
実施の形態６のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリット（細長い開口部分）を互いに交差させてＸ字形状に形成されており、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。実施の形態６のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波放射部６の形状において、交差部分１２（図１２参照）のコーナーがＲ面取り加工またはＣ面取り加工されている。
【０１６９】
上記のように構成された実施の形態６のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波放射部６におけるマイクロ波の損失を低減することができ、被加熱物を効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【０１７０】
マイクロ波は、角や先端の尖った部分に集中する性質を有している。このため、２本のスリットを互いに交差させて構成されたマイクロ波放射部６において、その交差部分に尖った形状を有している場合には、マイクロ波による電界集中が生じて、加熱効率が低下するという問題を有する。
【０１７１】
したがって、実施の形態６のマイクロ波加熱装置１は、２本のスリットを互いに交差させて構成されたマイクロ波放射部６における交差部分１２のコーナー部分をＲ面取り加工またはＣ面取り加工を施すことにより、電界の集中が緩和されて、加熱効率を向上させることができる。
【０１７２】
（実施の形態７）
以下、本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０１７３】
以下の実施の形態７の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０１７４】
図１３は、本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置における円偏波を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０１７５】
図１３に示すように、実施の形態７のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面（加熱室２と対向する面）において少なくとも伝送方向Ｘに並んで複数配置されている。
【０１７６】
実施の形態７のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリット（細長い開口部分）を互いに交差させてＸ字形状に形成されており、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。実施の形態７のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波放射部６の形状において、各スリットの末端部分１３がＲ面取り加工またはＣ面取り加工されている。
【０１７７】
上記のように構成された実施の形態７のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波放射部６におけるマイクロ波の損失を低減することができ、被加熱物を効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【０１７８】
マイクロ波は、角や先端の尖った部分に集中する性質を有している。このため、２本のスリットを互いに交差させて構成されたマイクロ波放射部において、スリットの先端部分１３が尖った形状を有している場合には、マイクロ波による電界集中が生じて、加熱効率が低下するという問題を有する。
【０１７９】
したがって、実施の形態７のマイクロ波加熱装置１は、２本のスリットを互いに交差させて構成されたマイクロ波放射部６におけるスリットの末端部分１３がＲ面取り加工またはＣ面取り加工されているため、電界の集中を緩和して、加熱効率を向上させている。
【０１８０】
なお、図１４は、前述の実施の形態６および実施の形態７におけるマイクロ波放射部６の具体的な構成を示す図であり、２本のスリット（細長い開口部分）を互いに交差させてＸ字形状に形成したマイクロ波放射部６の一例を示している。
【０１８１】
図１４に示すように、マイクロ波放射部６におけるスリットの交差部分１２にはＲ面取り加工またはＣ面取り加工を施した例を示しており、スリットの末端部分１３にはＲ面取り加工またはＣ面取り加工を施した例を示している。本発明においては、スリットの交差部分１２および末端部分１３がＲ面取り加工またはＣ面取り加工のいずれかの加工が施されていれば、電界集中を緩和させることができ、加熱効率の向上を図ることができる。
【０１８２】
（実施の形態８）
以下、本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０１８３】
以下の実施の形態８の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０１８４】
図１５は、本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置における円偏波を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０１８５】
図１５に示すように、実施の形態８のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６を少なくとも伝送方向Ｘに複数有している。
【０１８６】
マイクロ波放射部６は、２本のスリットを互いに交差させ、各スリットの長辺を導波管５における伝送方向Ｘに対して傾けた形状である。図１５に示す構成においては、伝送方向Ｘに並んだ右側の２つのマイクロ波放射部６において、マイクロ波発生部であるマイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が長いマイクロ波放射部６（図１５の中央にあるマイクロ波放射部）が、マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が短いマイクロ波放射部６（図１５の右端にあるマイクロ波放射部）より、導波管５から加熱室２へのマイクロ波の放射率が高い構成を有している。なお、実施の形態８の構成においては、伝送方向Ｘに並んだ複数のマイクロ波放射部６において、マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が長いマイクロ波放射部６が、マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が短いマイクロ波放射部６より、導波管５から加熱室２へのマイクロ波の放射率が順次高くなるよう構成しても良い。
【０１８７】
上記のような構成とすることにより、それぞれのマイクロ波放射部６から略同じマイクロ波が放射されて、加熱室２の内部の被加熱物が均一にマイクロ波加熱され、効率高く被加熱物をマイクロ波加熱することが可能となる。ここで、放射率とは、導波管５の内部を伝送しているマイクロ波伝送量に対して、それぞれのマイクロ波放射部６から放射されるマイクロ波放射量の比率である。
【０１８８】
なお、実施の形態８マイクロ波加熱装置１においては、複数のマイクロ波放射部６が少なくとも伝送方向Ｘに並んで配置されていれば良く、マイクロ波放射部６としては伝送方向Ｘだけでなく、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）においてもマイクロ波放射部６が複数配置されている場合も実施の形態８の構成に含まれる。
【０１８９】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置１において、他の設計要素との関係で、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置されるとは限らない。また、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置された場合でも、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置１の庫内にはヒータやドアガラスなどの各種部材が取り付けられているため、加熱室２内のマイクロ波分布が不均一になることが多い。
【０１９０】
また、通常、伝送方向Ｘにマイクロ波放射部６を複数有している場合には、それぞれのマイクロ波放射部６における導波管５から加熱室２へのマイクロ波の放射率が同一であっても、マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が短いマイクロ波放射部６からの方が多くのマイクロ波が放射される。
【０１９１】
この結果、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置された場合でも加熱室２内のマイクロ波分布が不均一になり、マイクロ波加熱調理時、加熱室２内の被加熱物において加熱ムラを生じる。
【０１９２】
これは、マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が短いマイクロ波放射部６から順に、加熱室２内にマイクロ波が放射されるため、導波管５の伝送方向Ｘに沿って、マイクロ波の伝送量が順々に減少していくことに起因する。
【０１９３】
したがって、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６の配置だけではなく、それぞれのマイクロ波放射部６の導波管５から加熱室２へのマイクロ波の放射率を変えることにより、加熱室２内のマイクロ波分布の確実な均一性を確保することが可能となる。
【０１９４】
前述のように、実施の形態８のマイクロ波加熱装置において、マイクロ波放射部６は、２本のスリット（細長い開口部分）を互いに交差させて、各スリットの長辺を導波管５における伝送方向Ｘに対して傾けた形状である。このように構成されたマイクロ波放射部６の放射率を変更する例としては、スリットの長さ（２ｐ）、またはスリットの幅（２ｑ）を変更することにより、マイクロ波を放射する開口面積を増減させることなどが挙げられる。
【０１９５】
例えば、図１６に示すように、矩形状の導波管５の上面（加熱室２に対向する面）には、伝送方向Ｘに一列に並んだマイクロ波放射部６を２列設け、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）に一列に並んだマイクロ波放射部６を３列、つまり合計６個のマイクロ波放射部６が設けられている。このように６個のマイクロ波放射部６が設けられた矩形導波管５により、マイクロ波が伝送されている。
【０１９６】
以下に示す式（１）は、十字形方向性結合器の結合度Ｃｕを求める式である。十字形方向性結合器の結合度Ｃｕを求める式（１）に基づいて、マイクロ波放射部６の形状を決定する方法について説明する。
【０１９７】
なお、本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置において、十字形方向性結合器の結合度Ｃｕとは、それぞれのマイクロ波放射部６の導波管５から加熱室２へのマイクロ波の放射率を意味している。
【０１９８】
2012073451.tif 000004
（１）
【０１９９】
但し、上記式（１）における各パラメータは、以下のように定義される（図７および図９参照）。
ａ：矩形導波管５の長辺（Ａ）寸法 [ｍｍ]
ｂ：矩形導波管５の短辺（Ｂ）寸法 [ｍｍ]
ｐ：スリットの長さ（２ｐ）の１／２（長半径） [ｍｍ]
ｑ：スリットの幅（２ｑ）の１／２（短半径） [ｍｍ]
ｔ：導波管結合面の板厚 [ｍｍ]
λg：管内波長 [ｍｍ]
λ：自由空間における波長 [ｍｍ]
Ｘ０：導波管５の管軸とマイクロ波放射部６との中心間距離 [ｍｍ]
ｆ：マイクロ波発生部４の発振周波数 [Ｈｚ]
2012073451.tif 000005
ｃ：光速（≒３×１０１１） [ｍｍ]
2012073451.tif 000006
【０２００】
上記式（１）において、被加熱物に対する均一および高効率なマイクロ波加熱を実現するための条件としては、それぞれのマイクロ波放射部６から同量のマイクロ波が加熱室２内に放射されること、およびマイクロ波発生装置４から発生した進行波がすべて加熱室２内に放射されること、つまり導波管５の終端面１５において反射波がないものと考える。
【０２０１】
したがって、上記の条件においては、マイクロ波放射部６の個数が６個の場合、マイクロ波発生装置４から発生されたマイクロ波量に対して、それぞれのマイクロ波放射部６から約１６．７％のマイクロ波が加熱室２内に放射されれば良いことになる。
【０２０２】
また、本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、一例として、下記のように前述の各パラメータを定めて、各マイクロ波放射部６のスリットの長さのみをそれぞれ変動させることにより、それぞれのマイクロ波放射部６の放射率を調整させた場合について説明する。
【０２０３】
式（１）における各パラメータを、例えば、以下のように定めてスリットの長さが決定される。
ａ：矩形導波管の長辺（Ａ）寸法 ＝１００．０ｍｍ
ｂ：矩形導波管の短辺（Ｂ）寸法 ＝３０．０ｍｍ
ｑ：スリットの幅の１／２（短半径） ＝５．０ｍｍ
ｔ：導波管結合面の板厚 ＝１．０ｍｍ
λg：管内波長 ＝１５４．７ｍｍ
λ：自由空間における波長 ＝１２２．４ｍｍ
Ｘ０：導波管５の管軸とマイクロ波放射部６との中心間距離 ＝２５．０ｍｍ
ｆ：マイクロ波発生部４の発振周波数 ＝２４５０×１０６Ｈｚ
【０２０４】
マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が同一であるマイクロ波放射部６においては、加熱室２へのマイクロ波の放射率を同一にする必要がある。この場合には、それぞれのマイクロ波放射部６は、マイクロ波発生装置４において発生したマイクロ波量における約１６．７％ずつのマイクロ波を加熱室２内に放射する。ここで補足であるが、十字型方向性結合器の式（１）は、マイクロ波放射部が２つある場合の式である。このため、マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が短い方から、２つずつのマイクロ波放射部６の放射率が、４．８ｄＢ（即ち、最初の２つのマイクロ波放射部が、３３．４％＝１６．７％×２を放射する）、３．０ｄＢ（次の２つのマイクロ波放射部が、残りのうちの５０％を放射する）、０ｄＢ（最後の２つのマイクロ波放射部が、残りのすべて、即ち１００％を放射する）となるようにスリット長さを定めれば良いことになる。このため、式（１）より、マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が短い方から、各マイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐは、５３．６ｍｍ、５５．０ｍｍ、５７．０ｍｍとなる。
【０２０５】
なお、本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波放射部６の数を６個の場合について説明したが、本発明は６個の場合に限定されるものではなく、伝送方向Ｘに複数のマイクロ波放射部６を有していれば適用される。
【０２０６】
また、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、各マイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐのみを変動させて、それぞれのマイクロ波放射部６の放射率を調整する構成について説明したが、このような構成に限定されるものではない。本発明においては、前述の矩形導波管３０１（図７参照）における長辺（Ａ）寸法、矩形導波管の短辺（Ｂ）寸法、スリット幅の１／２の長さなど、その他のパラメータを変動させて、それぞれのマイクロ波放射部６の放射率を調整する構成も含まれる。
【０２０７】
また、各マイクロ波放射部６から加熱室２へのマイクロ波の放射量が均一でない場合、例えば、伝送方向Ｘにマイクロ波放射部６を複数有しており、マイクロ波発生装置４の設置位置からの伝送距離が長いマイクロ波放射部６から順に、多くのマイクロ波を放射させたい場合などにおいても、パラメータを変動することにより調整することが可能である。
【０２０８】
さらに、マイクロ波発生装置４から発生した進行波の一部が加熱室２内に放射されずに、導波管の終端面１５において反射波が発生する場合などにおいては、その反射波を考慮して、マイクロ波放射部６から加熱室２へのマイクロ波の放射量が均一となるようにパラメータを変動させて調整される。
【０２０９】
（実施の形態９）
以下、本発明に係る実施の形態９のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態９のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０２１０】
以下の実施の形態９の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０２１１】
図１７は本発明に係る実施の形態９のマイクロ波加熱装置である電子レンジを示す斜視図である。図１８は実施の形態９のマイクロ波加熱装置における円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０２１２】
図１７に示すように、実施の形態９のマイクロ波加熱装置１である電子レンジは、その前面に窓を有する扉７が設けられており、被加熱物を収納する加熱室２と、被加熱物を収納載置する非金属材料の載置部３とを有している。
【０２１３】
さらに、載置部３の直下には加熱室２内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射手段を備えている。実施の形態９におけるマイクロ波放射手段としては、加熱室２内に円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６が、伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）に並んで複数個設けられている。
【０２１４】
図１８に示すように、実施の形態９のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６が、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）に複数個設けることにより、加熱室２内の被加熱物に対して均一および高効率でマイクロ波加熱することが可能となる。
【０２１５】
なお、実施の形態９のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が少なくとも伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚに並んで配置されていれば良く、マイクロ波放射部６としては伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）だけでなく、伝送方向Ｘにおいてもマイクロ波放射部６が複数配置されている構成も実施の形態９の構成に含まれる。
【０２１６】
（実施の形態１０）
以下、本発明に係る実施の形態１０のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態１０のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０２１７】
以下の実施の形態１０の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０２１８】
図１９は本発明に係る実施の形態１０のマイクロ波加熱装置を示す斜視図である。図２０は実施の形態１０のマイクロ波加熱装置における円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０２１９】
図１９に示すように、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置１である電子レンジは、その前面に窓を有する扉７が設けられており、被加熱物を収納する加熱室２と、被加熱物を収納載置する非金属材料の載置部３とを有している。また、載置部３の直下には、加熱室２内へ円偏波（左旋偏波または右旋偏波）のマイクロ波を放射するマイクロ波放射部６を備えている。加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、少なくとも伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚに並んで複数個設けられている。
【０２２０】
なお、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置において、加熱室３内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリット（細長い開口部分）を互いに交差させてＸ字形状に形成されており、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。
【０２２１】
図２０に示すように、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置１においては、マイ加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６が、少なくとも伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）に並んで複数配置されている。このように、複数のマイクロ波放射部６を配置することにより、加熱室２内の被加熱物に対して均一で高効率なマイクロ波加熱を実現することができる。
【０２２２】
図２０においては、少なくとも２つのＸ字形状のマイクロ波放射部６が所定間隔を有して導波管５における管軸Ｐの鉛直線上の両側において、対称な位置に配置されている。即ち、２つのマイクロ波放射部６は、導波管５の幅方向Ｚに並んで設けられている。図２０に示す例においては、Ｘ字形状の２つのマイクロ波放射部６においてスリットが交差する点を結んだ線が導波管５における幅方向Ｚと一致している。
【０２２３】
なお、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が少なくとも伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）に複数のマイクロ波放射部６が並んで配置されていれば良く、幅方向Ｚだけでなく、伝送方向Ｘにおいてもマイクロ波放射部６が複数配置されている場合も本発明に含まれる。
【０２２４】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置の構成においても、前述の実施の形態２において説明したように、マグネトロンなどで構成されたマイクロ波発生装置４から発生したマイクロ波を、導波管５を用いて伝送する場合には、使用しているマグネトロンが発生するマイクロ波の周波数および導波管５の電界方向Ｙの寸法によって、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）の上限および下限の寸法が制限される。
【０２２５】
また、実施の形態１０におけるマイクロ波放射部６の形状の条件としては、前述の実施の形態１において図４の（ａ）を用いて説明したように、図２０に示すスリット（細長い開口部分）の長さ（２ｐ）は、導波管５内を伝送しているマイクロ波の管内波長λｇの約１／４以上であり、２つのスリットはお互いに長さ方向の中央で交差しており、そして伝送方向Ｘに対して各スリットが４５°傾いていることである。
【０２２６】
さらに、２本のスリットが交差して構成されたマイクロ波放射部６において、マイクロ波放射部６のスリットの交差部を通り、伝送方向Ｘと平行な軸が、導波管５内部の電界分布を対称とする位置（管軸）と一致しないように構成されている。
【０２２７】
例えば、ＴＥ０１モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）における導波管５の中央を通るように伝送方向Ｘに延びる電界分布の対称軸（管軸Ｐ）が存在する。このため、スリットの交差部は導波管５における幅方向Ｚの中央の位置からずらした位置に設けねばならない。
【０２２８】
例えば、導波管５がＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚにおける導波管５の中央を通り、伝送方向Ｘに延びる管軸Ｐが、導波管５の内部の電界分布の対称軸となる。このため、実施の形態１０の構成においては、マイクロ波放射部６のスリットの交差部が、導波管５の対称軸、即ち、導波管５の管軸Ｐの鉛直線上からずらした位置に配置されている。このようにマイクロ波放射部６を配置することにより、マイクロ波放射部６は確実に円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射することができる。
【０２２９】
また、円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部６において、隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が狭くなるほど、マイクロ波放射部６間の電界集中が強まり、マイクロ波の損失が大きくなり、加熱効率が悪くなる。隣り合うマイクロ波放射部６としては、５ｍｍ以上の間隔を有して配置されることが好ましい。このため、実施の形態１０の構成においては、導波管５の幅方向Ｚにおいては可能な限り隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が広くなるように配置されている。
【０２３０】
上記のように構成された実施の形態１０のマイクロ波加熱装置１においては、テーブルまたはアンテナを回転させる機構や、位相器などを設けることなく、加熱室２内の被加熱物に対して均一なマイクロ波加熱を実現することができる。したがって、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置１においては、回転機構の故障時および異常動作時において生じる加熱動作時の被加熱物における加熱ムラなどの問題を確実に防止することができる。
【０２３１】
（実施の形態１１）
以下、本発明に係る実施の形態１１のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態１１のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０２３２】
以下の実施の形態１１の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０２３３】
図２１は、本発明に係る実施の形態１１のマイクロ加熱装置における円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０２３４】
図２１に示すように、実施の形態１１のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面（加熱室２と対向する面）において少なくとも伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）に並んで複数配置されている。
【０２３５】
実施の形態１１のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリットを互いに交差させてＸ字形状に形成したものであり、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。実施の形態１１の構成においては、マイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐが、導波管５における伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）の位置によって異なる構成である。
【０２３６】
上記のように構成された実施の形態１１のマイクロ波加熱装置１は、複数のマイクロ波放射部６の配置関係、およびそれぞれのマイクロ波放射部６におけるスリット２ｐの長さ（開口面積）を変更することにより、マイクロ波の放射量を制御できる構成となる。したがって、実施の形態１１のマイクロ波加熱装置においては、加熱室２内の被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することができる。
【０２３７】
なお、実施の形態１１のマイクロ波加熱装置１においては、導波管５の少なくとも幅方向Ｚに複数のマイクロ波放射部６を有している構成であれば良く、マイクロ波放射部６としては幅方向Ｚだけでなく、伝送方向Ｘにおいてもマイクロ波放射部６が複数配置されている構成も実施の形態１１の構成に含まれる。
【０２３８】
実施の形態１１のマイクロ波加熱装置１において、他の設計要素との関係で、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置されるとは限らない。また、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置された場合でも、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置１の庫内にはヒータやドアガラスなどの各種部材が取り付けられているため、加熱室２内のマイクロ波分布が不均一になることが多い。
【０２３９】
したがって、実施の形態１１のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６の配置だけではなく、マイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐを変更することにより、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保している。
【０２４０】
一般的には、２本のスリットを交差させたマイクロ波放射部６においては、スリットの長さ２ｐを短くし、マイクロ波放射部６の開口面積を小さくすることによって、マイクロ波放射部６から加熱室２内へ放射されるマイクロ波の量は減少する。
【０２４１】
例えば、図２１に示す導波管５において背面側領域（伝送方向に向いて右側領域：図２１の上側）のマイクロ波分布が強い時には、図２１の背面側領域の２本のスリットを交差させたマイクロ波放射部６のスリットの長さ２ｐを短くし、マイクロ波放射部６の開口面積を小さくする。この結果、背面側領域のマイクロ波放射部６から加熱室２内へ放射されるマイクロ波の量を減少させて、それぞれのマイクロ波放射部６からのマイクロ波の放射量を略同じとし、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保することができる。
【０２４２】
上記のように本発明に係る実施の形態１１のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜した形状とし、スリットの長辺の長さ２ｐが、導波管５における伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚの位置によって異なるよう構成されている。このように構成された実施の形態１１のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【０２４３】
実施の形態１１の構成においても、前述の実施の形態２において説明したように、マグネトロンなどで構成されたマイクロ波発生装置４から発生したマイクロ波を、導波管５を用いて伝送する場合には、使用しているマグネトロンが発生するマイクロ波の周波数および導波管５の電界方向Ｙの寸法によって導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）の上限および下限の寸法が制限される。
【０２４４】
また、実施の形態１１におけるマイクロ波放射部６の形状の条件としては、前述の実施の形態１において図４の（ａ）を用いて説明したように、図２１に示すスリット（細長い開口部分）の長さ（２ｐ）は導波管５内を伝送しているマイクロ波の管内波長λｇの約１／４以上であり、２つのスリットはお互いに長さ方向の中央で交差しており、そして伝送方向Ｘに対して各スリットが４５°傾いていることである。
【０２４５】
さらに、２本のスリットが交差して構成されたマイクロ波放射部６において、マイクロ波放射部６のスリットの交差部を通り、伝送方向Ｘと平行な軸が、導波管５内部の電界分布を対称とする位置とならないように、構成されている。
【０２４６】
例えば、導波管５がＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管５の伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚにおける導波管５の中央を通り、伝送方向Ｘに延びる管軸Ｐが、導波管５内の電界分布の対称軸となる。このため、実施の形態１１の構成においては、マイクロ波放射部６のスリットの交差部が、導波管５の対称軸、即ち、導波管５の管軸Ｐの鉛直線上からずらした位置に配置されている。このようにマイクロ波放射部６のスリットを配置することにより、マイクロ波放射部６は確実に円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射することができる。
【０２４７】
また、円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部６において、隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が狭くなるほど、マイクロ波放射部６間の電界集中が強まり、マイクロ波の損失が大きくなり、加熱効率が悪くなる。隣り合うマイクロ波放射部６としては、５ｍｍ以上の間隔を有して配置されることが好ましい。このため、実施の形態１１の構成においては、導波管５の幅方向Ｚにおいては可能な限り隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が広くなるように配置されている。
【０２４８】
（実施の形態１２）
以下、本発明に係る実施の形態１２のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態１２のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０２４９】
以下の実施の形態１２の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０２５０】
図２２は、本発明に係る実施の形態１２のマイクロ波加熱装置における円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０２５１】
図２２に示すように、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６を少なくとも伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚに並んで複数配置されている。
【０２５２】
実施の形態１２のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内に円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリットを互いに交差させてＸ字形状に形成されており、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。実施の形態１２の構成においては、マイクロ波放射部６におけるスリットの幅２ｑが、導波管５における伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚの位置によって異なる構成である。
【０２５３】
図２２に示す２つのマイクロ波放射部６においては、背面側領域（伝送方向に向いて右側領域：図２２の上側）のマイクロ波放射部６の開口部分が、前面側領域（伝送方向に向いて左側領域：図２２の下側）のマイクロ波放射部６の開口部分より大きく形成されている。このため、図２２においては、背面側領域（伝送方向に向いて右側領域）のマイクロ波放射部６の開口部分からのマイクロ波の放射量を増大させる例を示している。
【０２５４】
上記のように構成された実施の形態１２のマイクロ波加熱装置は、複数のマイクロ波放射部６の配置関係、およびそれぞれのマイクロ波放射部６におけるスリットの幅（開口面積）を変更することにより、マイクロ波の放射量を制御できる構成となる。したがって、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、加熱室２内の被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することができる。
【０２５５】
なお、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が少なくとも幅方向Ｚに並んで配置されていれば良く、マイクロ波放射部６としては幅方向Ｚだけでなく、伝送方向Ｘにおいてもマイクロ波放射部６が複数配置されている構成も実施の形態１２の構成に含まれる。
【０２５６】
実施の形態１２のマイクロ波加熱装置１においては、他の設計要素との関係で、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置されるとは限らない。また、加熱室２内の中央に対して対称に複数のマイクロ波放射部６が配置された場合でも、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置１の庫内にはヒータやドアガラスなどの各種部材が取り付けられているため、加熱室２内のマイクロ波分布が不均一になることが多い。
【０２５７】
したがって、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６の配置だけではなく、マイクロ波放射部６のスリットの幅２ｑを変更することにより、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保している。
【０２５８】
一般的には、２本のスリットを交差させたマイクロ波放射部６においては、スリットの幅２ｑを短くし、マイクロ波放射部６の開口面積を小さくすることによって、マイクロ波放射部６から加熱室２内へ放射されるマイクロ波の量は減少する。
【０２５９】
例えば、図２２に示す導波管５における前面側領域（図２２の下側）のマイクロ波分布が強い時には、背面側領域（図２２の上側）の２本のスリットを交差させたマイクロ波放射部６のスリットの幅２ｑを広くすることによって、背面側領域のマイクロ波放射部６の開口面積を大きくする。この結果、背面側領域のマイクロ波放射部６から加熱室２内へ放射されるマイクロ波の量を増加されて、加熱室２内のマイクロ波分布の均一性を確保することができる。
【０２６０】
実施の形態１２の構成においても、前述の実施の形態２において説明したように、マグネトロンなどで構成されたマイクロ波発生装置４から発生したマイクロ波を、導波管５を用いて伝送する場合には、使用しているマグネトロンが発生するマイクロ波の周波数および導波管５の電界方向Ｙの寸法によって導波管５の幅方向Ｚの上限および下限の寸法が制限される。
【０２６１】
また、実施の形態１２におけるマイクロ波放射部６の形状の条件としては、前述の実施の形態１において図４の（ａ）を用いて説明したように、図２２に示すスリット（細長い開口部分）の長さ（２ｐ）は導波管５内を伝送しているマイクロ波の管内波長λｇの約１／４以上であり、２つのスリットはお互いに長さ方向の中央で交差しており、そして伝送方向Ｘに対して各スリットが４５°傾いていることである。
【０２６２】
さらに、２本のスリットが交差して構成されたマイクロ波放射部６において、マイクロ波放射部６のスリットの交差部を通り、伝送方向Ｘと平行な軸が、導波管５内部の電界分布を対称とする位置とならないように、構成されている。
【０２６３】
例えば、導波管５がＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管５の幅方向Ｚにおける中央を通り、伝送方向Ｘに延びる管軸Ｐが、導波管５内の電界分布の対称軸となる。このため、実施の形態５の構成においては、マイクロ波放射部６のスリットの交差部が、導波管５の対称軸、即ち、導波管５の管軸Ｐの鉛直線上からずらした位置に配置されている。このようにマイクロ波放射部６のスリットを配置することにより、マイクロ波放射部６は確実に円偏波を放射することができる。
【０２６４】
また、円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部６において、隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が狭くなるほど、マイクロ波放射部６間の電界集中が強まり、マイクロ波の損失が大きくなり、加熱効率が悪くなる。隣り合うマイクロ波放射部６としては、５ｍｍ以上の間隔を有して配置されることが好ましい。このため、実施の形態１２の構成においては、導波管５の幅方向Ｚにおいては可能な限り隣り合うマイクロ波放射部６の間隔が広くなるように配置されている。
【０２６５】
本発明に係る実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が、２本のスリットを互いに交差させて、各スリットの長辺を導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜した形状とし、スリットの幅２ｑが、導波管５における伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚの位置によって異なるよう構成されている。このように構成された実施の形態１２のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【０２６６】
（実施の形態１３）
以下、本発明に係る実施の形態１３のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態１３のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０２６７】
以下の実施の形態１３の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０２６８】
図２３は、本発明に係る実施の形態１３のマイクロ波加熱装置における円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０２６９】
図２３に示すように、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面（加熱室２と対向する面）において少なくとも伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向Ｚに並んで複数配置されている。
【０２７０】
実施の形態１３のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリットを互いに交差させてＸ字形状に形成されており、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。実施の形態１３のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波放射部６の形状において、交差部分１２のコーナーがＲ面取り加工またはＣ面取り加工されている。なお、マイクロ波放射部６におけるスリットの交差部分１２のコーナーに施すＲ面取り加工またはＣ面取り加工の例示は、前述の図１４に示す。図１４においては、Ｒ面取り加工およびＣ面取り加工の両方を施した例を示しているが、マイクロ波放射部６のスリットの交差部分１２にすくなくともいずれかの加工が施されていれば良い。
【０２７１】
上記のように構成された実施の形態１３のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波放射部６におけるマイクロ波の損失を低減することができ、被加熱物を効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【０２７２】
マイクロ波は、角や先端の尖った部分に集中する性質を有しているため、２本のスリットを互いに交差させて構成されたマイクロ波放射部６において、その交差部分に尖った形状を有している場合には、マイクロ波による電界集中が生じて、加熱効率が低下するという問題を有する。
【０２７３】
したがって、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置１は、２本のスリットを互いに交差させて構成されたマイクロ波放射部６における交差部分１２のコーナーをＲ面取り加工またはＣ面取り加工を施すことにより、電界の集中が緩和されて、加熱効率が向上している。
【０２７４】
（実施の形態１４）
以下、本発明に係る実施の形態１４のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態１４のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の配置と具体的な構成であり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。
【０２７５】
以下の実施の形態１４の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０２７６】
図２４は、本発明に係る実施の形態１４のマイクロ波加熱装置における円偏波（左旋偏波または右旋偏波）を放射するマイクロ波放射部６を示す導波管５の上面図である。
【０２７７】
図２４に示すように、実施の形態１４のマイクロ波加熱装置１においては、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６が導波管５の上面（加熱室２と対向する面）において少なくとも伝送方向Ｘおよび電界方向Ｙに対して直交する方向（幅方向Ｚ）に並んで複数配置されている。
【０２７８】
実施の形態１４のマイクロ波加熱装置１において、加熱室２内に円偏波を放射するマイクロ波放射部６は、２本のスリットを互いに交差させてＸ字形状に形成されており、各スリットの長辺が導波管５における伝送方向Ｘに対して傾斜（４５度）するよう構成されている。実施の形態１４におけるマイクロ波放射部６のスリット末端部分１３には、Ｒ面取り加工またはＣ面取り加工が施されている。なお、マイクロ波放射部６のスリットの末端部分１３に施すＲ面取り加工またはＣ面取り加工の例示は、前述の図１４に示す。図１４においては、Ｒ面取り加工およびＣ面取り加工の両方を施した例を示しているが、マイクロ波放射部６のスリットの末端部分１３にすくなくともいずれかの加工が施されていれば良い。
【０２７９】
上記のように構成された実施の形態１４のマイクロ波加熱装置１は、マイクロ波放射部６におけるマイクロ波の損失を低減することができ、被加熱物を効率高くマイクロ波加熱することが可能となる。
【０２８０】
マイクロ波は、角や先端の尖った部分に集中する性質を有している。このため、２本のスリットを互いに交差させて構成されたマイクロ波放射部において、スリットの末端部分１３が角張った形状を有している場合には、マイクロ波による電界集中が生じて、加熱効率が低下するという問題を有する。
【０２８１】
したがって、実施の形態１４のマイクロ波加熱装置１は、２本のスリットを互いに交差させて構成されたマイクロ波放射部におけるスリット末端部分１３にＲ面取り加工またはＣ面取り加工を施すことにより、電界の集中を緩和して、加熱効率を向上させている。
【０２８２】
≪実施の形態１５および実施の形態１６≫
前述の実施の形態１から実施の形態１４のマイクロ波加熱装置においては、円偏波を放射する複数のマイクロ波放射部６を導波管５における加熱室２に対向する面における所望の位置に配置して、加熱室２内の被加熱物に対して均一で高効率にマイクロ波加熱することができる構成を説明した。以下に述べる実施の形態１５および実施の形態１６のマイクロ波加熱装置おいては、前述の実施の形態１から実施の形態１４のマイクロ波加熱装置における載置部として、後述する封口手段を設けることにより、さらに効率の高いマイクロ波加熱を行うことができる構成について説明する。
【０２８３】
従来における代表的なマイクロ波加熱装置においては、発生させたマイクロ波を回転アンテナに伝送して、回転アンテナによりマイクロ波を攪拌しながら加熱室に放射するよう構成されているものがあった。
【０２８４】
図３０は、日本の特開２００７−２２５１８６号公報（特許文献３）に記載された従来のマイクロ波加熱装置を示すものである。図３０に示す従来のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室２１と、マイクロ波を発生させるマグネトロン２２と、マイクロ波を伝送する導波管２３と、マイクロ波を加熱室２１内に放射するための回転アンテナ２４と、加熱室２１と回転アンテナ２４の間に設けられた封口板２５とを備えている。
【０２８５】
マグネトロン２２より発生したマイクロ波は、導波管２３を伝送し、伝送してきたマイクロ波を回転アンテナ２４で結合し、回転アンテナ２４より加熱室２１内に放射される。このとき、被加熱物の加熱ムラを防止するために、回転アンテナ２４はモータなどの回転駆動源によって回転されて、加熱室２１内におけるマイクロ波分布の均一化を図っていた。
【０２８６】
加熱室２１内において、加熱室２１と回転アンテナ２４との間に設けられた封口板２５は、被加熱物の安定した載置を確保すると共に、被加熱物から発生したガス（水蒸気、油）により回転アンテナ２４や導波管２３に対する汚染や腐食を防止するために設けられている。回転アンテナ２４からのマイクロ波は、封口板２５を透過して加熱室２１内に放射される。封口板２５としては、セラミックやガラスなどの板材が用いられている。
【０２８７】
このように構成された従来のマイクロ波加熱装置においては、加熱室２１内へマイクロ波を均一に分布するために、回転アンテナ２４によりマイクロ波を撹拌しながら加熱室２１内へ放射させている。このため、加熱室２１と回転アンテナ２４との間に設けられた封口板２５におけるマイクロ波の透過部領域を広くする必要がある。マイクロ波が透過する封口板２５においては、マイクロ波のエネルギーが多く吸収される構成であった。
【０２８８】
その結果、回転アンテナ２４から放射されるマイクロ波のエネルギーは損失が大きく、加熱室内に放射されるマイクロ波のエネルギーが少なくなり、加熱効率が悪くなっていた。
【０２８９】
また、従来のマイクロ波加熱装置の構成では、加熱室２１内におけるマイクロ波の均一分布を実現するために、回転アンテナ２４と共にその回転アンテナ２４を回転させるための機構が必要であった。このため、回転アンテナ２４の駆動スペースが必要であり、回転アンテナ２４を回転させる機構としてモータなどの設置スペースを確保しなければならなかった。このように、図３０に示したような従来のマイクロ波加熱装置においては、小型化を阻害する要因が多く含まれていた。
【０２９０】
また、回転アンテナ２４を安定的に回転させるためには、回転アンテナ２４は加熱室の上部又は下部に設ける必要があり、構造が大きく制限されていた。
【０２９１】
以下に説明する本発明に係る実施の形態１５および実施の形態１６の構成は、加熱室内に円偏波を放射するマイクロ波放射部を所望の位置に複数有することにより、回転アンテナや回転アンテナを回転させるための機構が不要となり、被加熱物に対する均一なマイクロ波加熱を実現することができると共に、載置部３を封口手段である封口部により構成して、マイクロ波の吸収損失を大幅に抑制することにより、優れた加熱効率を実現できるマイクロ波加熱装置を提供するものである。
【０２９２】
本発明に係る実施の形態１５および実施の形態１６のマイクロ波加熱装置においては、載置部３である封口部におけるマイクロ波の透過領域を小さく限定することにより、封口部におけるマイクロ波エネルギーの吸収損失を少なくすることができる構成を有する。この結果、実施の形態１５および実施の形態１６のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波による被加熱物の加熱効率を向上させることができ、省エネルギー性能を大幅に向上させることができる。
【０２９３】
（実施の形態１５）
以下、本発明に係る実施の形態１５のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態１５のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１から実施の形態１４のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室の載置部となる封口部が特殊な構成を有している点であり、その他の構成は実施の形態１から実施の形態１４のマイクロ波加熱装置の構成が適用される。
【０２９４】
以下の実施の形態１５の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０２９５】
図２５は、本発明に係る実施の形態１５のマイクロ波加熱装置である電子レンジの全体構成を示す斜視図である。図２６は、実施の形態１５のマイクロ波加熱装置の正面断面図である。図２７は、実施の形態１５のマイクロ波加熱装置における加熱室の底面部分などを示す平面断面図である。
【０２９６】
図２５において、マイクロ波加熱装置である電子レンジ１は、加熱室２を有しており、加熱室２は食品などの被加熱物を出し入れする扉（前面壁）７と各壁面（底面、上面、左側面、右側面および背面）により囲まれて構成されている。
【０２９７】
加熱室２の底面となる載置部３には、加熱室２に対してマイクロ波放射部６（図２６参照）からのマイクロ波を透過して、放射するための封口手段である封口部１０が設けられている。封口部１０は、マイクロ波を透過するマイクロ波透過部８とマイクロ波を反射するマイクロ波反射部９で構成されている。
【０２９８】
図２６および図２７に示すように、加熱室２の底面に配置されている封口部１０の下方には、マグネトロンで構成されたマイクロ波発生部であるマイクロ波発生装置４からのマイクロ波を伝送する導波管５と、導波管５における封口部１０に対向する面に設けられたマイクロ波放射部６と、が設けられている。マイクロ波放射部６は、前述の実施の形態１から実施の形態１４において説明した所定形状の開口部であり、マイクロ波発生装置４から導波管５を介して伝送されたマイクロ波を加熱室１２内へ放射するために設けられている。
【０２９９】
複数のマイクロ波放射部６は、封口部１０におけるマイクロ波透過部８と対向して配置されている。マイクロ波を吸収せずに透過する材料で形成されたマイクロ波透過部８は、複数のマイクロ波放射部６の開口部の直上に配置されて、開口部を包含するよう構成されている。
【０３００】
次に、以上のように構成された実施の形態１５のマイクロ波加熱装置１である電子レンジの動作と作用について説明する。
【０３０１】
マイクロ波加熱装置１の加熱動作において、まず、加熱室２内の底面である封口部１０上に調理物などの被加熱物を載置して、扉７を閉成する。マイクロ波を閉じ込める加熱室２の密閉状態において、加熱動作を開始するための所定の操作を行うことにより、制御部（図示せず）によりマイクロ波発生装置４を起動させて、マイクロ波を発生させる。
【０３０２】
発生したマイクロ波は、導波管５内を伝送して、導波管５に設けられたマイクロ波放射部６から円偏波のマイクロ波が放射される。マイクロ波放射部６から放射されたマイクロ波は、封口部１０におけるマイクロ波透過部８を透過して、加熱室２内に給電（放射）される。加熱室２内に給電されたマイクロ波により、被加熱物がマイクロ波加熱されて、所望の調理が実行される。
【０３０３】
円偏波とは、前述の実施の形態１において説明したように、移動通信および衛星通信の分野で広く用いられている技術である。身近な使用例としては、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）「ノンストップ自動料金収受システム」などが挙げられる。
【０３０４】
円偏波は、電界の偏波面が電波の進行方向に対して時間に応じて回転するマイクロ波であり、円偏波を形成すると電界の方向が時間に応じて変化し続ける。このため、円偏波のマイクロ波が加熱室内に放射されると、加熱室内に放射されるマイクロ波の放射角度が変化し続けて、時間的に電界強度の大きさが実質的に変化しないという特長を有している。
【０３０５】
しかしながら、加熱室内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部が単一の場合には、放射するマイクロ波の指向性などの影響で加熱室内におけるマイクロ波の分布が不均一であり、このマイクロ波分布を均一となるように制御することは困難である。このように、マイクロ波放射部が単一の場合には、マイクロ波放射部の近傍が集中的に加熱されるため、被加熱物において加熱ムラが生じるという問題がある。
【０３０６】
上記の加熱ムラが発生するという問題は、前述の実施の形態１から実施の形態１４において述べたように、円偏波のマイクロ波を放射するマイクロ波放射部６を複数設けることにより解決することができる。すなわち、マイクロ波放射部６を複数設けることにより、加熱室２内へのマイクロ波の放射を分散させることができるため、単一のマイクロ波放射開口部よりもマイクロ波の集中を緩和することができ、被加熱物を均一に加熱することができる。
【０３０７】
さらに、図３０に示したような、回転アンテナ２４によりマイクロ波を放射する方式の従来のマイクロ波加熱装置においては、加熱室２１内に放射されたマイクロ波と加熱室２１の内壁で反射したマイクロ波との干渉によって定在波が生じる。このため、原理的に被加熱物において加熱ムラが発生する。
【０３０８】
本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部６が円偏波を放射する構成であるため、原理的には、マイクロ波の干渉作用による定在波が生じない構成である。このため、本発明に係るマイクロ波加熱装置は、加熱室内における定在波によるマイクロ波のエネルギーの強弱を回避することができ、被加熱物をより均一に加熱することができる構成である。
【０３０９】
実施の形態１５のマイクロ波加熱装置においては、加熱室２の底面として封口部１０が設けられており、封口部１０におけるマイクロ波透過部８がマイクロ波を透過する材料で構成されている。但し、マイクロ波透過部８においても、材料自身により多少のマイクロ波が吸収されており、マイクロ波透過部８がマイクロ波を１００％透過させることは困難である。
【０３１０】
したがって、加熱室２の底面を構成する封口部１０の全体をマイクロ波透過部８の材料で構成した場合には、材料自身のマイクロ波の吸収量が多くなり、被加熱物に対する加熱に有効なエネルギーが少なくなり、加熱効率が悪くなる。
【０３１１】
本発明に係る実施の形態１５のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波のエネルギー損失をできるだけ少なくするために、封口部１０におけるマイクロ波透過領域であるマイクロ波透過部８をできるだけ小さく構成している。実施の形態１５のマイクロ波加熱装置においては、封口部１０がマイクロ波透過部８とマイクロ波反射部９により構成されており、マイクロ波透過部８がマイクロ波放射部６と対向する位置にのみ設けられている。
【０３１２】
上記のように構成された実施の形態１５のマイクロ波加熱装置においては、封口部１０におけるマイクロ波が透過する領域を小さく構成することができるため、封口部１０におけるマイクロ波の吸収が抑制されている。この結果、実施の形態１５のマイクロ波加熱装置は、加熱室２内に放射されるマイクロ波エネルギーの損失量を少なくすることができ、被加熱物のマイクロ波による加熱効率を向上させることができる。
【０３１３】
なお、マイクロ波透過領域であるマイクロ波透過部８の形状が、マイクロ波放射部６の形状よりも小さい場合には、マイクロ波放射部６から放射されたマイクロ波が、封口部１０のマイクロ波反射部９において反射して導波管５に戻ってしまうという問題がある。このように導波管５にマイクロ波が戻った場合には、マイクロ波発生装置４に反射波として戻り、エネルギー損失が大きくなる。このため、マイクロ波透過部８は、少なくともマイクロ波放射部６の開口部を包含する構成を有し、少なくともマイクロ波放射部６の開口部より大きな形状とすることが好ましい。
【０３１４】
上記のように構成された実施の形態１５のマイクロ波加熱装置は、封口部１０におけるマイクロ波が透過する領域を小さくし、その他の領域を反射領域としている。このため、封口部１０のマイクロ波透過部８におけるマイクロ波吸収が原因として生じるマイクロ波エネルギーの損失が大幅に低減されている。この結果、実施の形態１５のマイクロ波加熱装置の構成によれば、被加熱物のマイクロ波による加熱効率を向上させることができ、優れた省エネルギー性能を実現することができる。
【０３１５】
また、実施の形態１５のマイクロ波加熱装置は、円偏波のマイクロ波を加熱室内に放射する方式であるため、回転アンテナや回転アンテナを駆動するためのモータが不必要となる。この結果、実施の形態１５のマイクロ波加熱装置は、回転アンテナの駆動スペースや、回転アンテナとその駆動機構などの設置スペースを設ける必要が無く、マイクロ波加熱装置の小型化を達成することができる。さらに、小型化されたマイクロ波加熱装置は、キッチンなどにおける設置スペースを小さくすることができるという優れた効果を奏する。
【０３１６】
なお、マイクロ波透過部８の材料としては、マイクロ波の吸収による損失が少なく、機械的強度および耐久性を有する材料が好ましく、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化リチウムを含む結晶化ガラスが好ましい。
【０３１７】
また、マイクロ波加熱装置としてオーブン機能およびグリル機能が無い場合や、加熱室内の調理温度が２５０℃以下となるように設計した場合には、マイクロ波の吸収による損失が上記の結晶化ガラスよりも少ないプラスチックを主成分とする材料を適用することも可能である。そのような場合には、特に、耐熱性の高いエンジニアプラスチックが好ましい。
【０３１８】
前述のように、実施の形態１５のマイクロ波加熱装置においては、封口部１０がマイクロ波透過部８およびマイクロ波反射部９により構成されている。このように封口部１０においては、マイクロ波を反射する機能を有するマイクロ波反射部９が設けられているため、加熱室内の被加熱物において吸収されずに反射されたマイクロ波が、マイクロ波反射部９において反射されて、被加熱物を再び照射することができる。
【０３１９】
上記のように、実施の形態１５のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波反射部９が設けられているため、マイクロ波による被加熱物の加熱効率をさらに向上させることができ、省エネルギー性能がさらに向上する。
【０３２０】
なお、マイクロ波反射部９は、金属材料を用いることにより、マイクロ波の反射特性をより向上させることができるため、被加熱物に対するマイクロ波による加熱効率をより高くすることができる。
【０３２１】
マイクロ波反射部９としては、金属の表面に誘電損失、磁性損失などマイクロ波を吸収しない被覆層、例えば、フッ素コーティング層を形成したものも適用可能である。
【０３２２】
なお、図２７に示した実施の形態１５のマイクロ波加熱装置においては、６個のマイクロ波放射部６を設けた例で説明しているが、実施の形態１５の構成においてはマイクロ波放射部６の数は限定されるものではなく、マイクロ波加熱装置における加熱室の大きさ、マイクロ波電力、対象となる調理の種類などに応じて適宜設定される。
【０３２３】
また、図２７に示した実施の形態１５のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波放射部６の形状を円形として表示しているが、マイクロ波放射部６の形状としては、前述の図４において説明したように各種形状を適用することが可能である。マイクロ波放射部６の形状は、マイクロ波加熱装置の大きさ、形状、加熱室内への部品の付加などに応じて適宜設定され、均一な加熱分布を得るために円形、楕円形、四角形、Ｘ形、Ｙ形などの形状から選択して適用される。
【０３２４】
（実施の形態１６）
以下、本発明に係る実施の形態１６のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態１６のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１５のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室内の載置部である封口部の構成である。
【０３２５】
以下の実施の形態１６の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。
【０３２６】
図２８は、本発明に係る実施の形態１６のマイクロ波加熱装置の正面断面図である。図２９は、実施の形態１６のマイクロ波加熱装置における加熱室の底面部分などを示す平面断面図である。
【０３２７】
実施の形態１６のマイクロ波加熱装置においては、載置部３である封口部１０におけるマイクロ波透過部８をマイクロ波放射部６の形状に合わせて、分割配置されている。
【０３２８】
図２８および図２９に示すように、載置部３である封口部１０におけるマイクロ波透過部８は、複数のマイクロ波放射部６の数に対応するように同数に分割されており、マイクロ波放射部６の形状に対応した形状となっている。実施の形態１６のマイクロ波加熱装置においては、それぞれのマイクロ波透過部８がそれぞれのマイクロ波放射部６と対向するよう配置されており、マイクロ波透過部８から放射された円偏波のマイクロ波が透過するよう構成されている。
【０３２９】
マイクロ波発生部であるマイクロ波発生装置４からのマイクロ波は、導波管５を伝送して、マイクロ波放射部６から円偏波で放射される。放射された円偏波のマイクロ波は、マイクロ波放射部６と対応する形状を有するマイクロ波透過部８を透過して、加熱室２内に放射される。
【０３３０】
マイクロ波透過部８をマイクロ波放射部６と対応する形状とすることにより、封口部１０におけるマイクロ波透過部８の透過領域を必要最小限とすることができる。この結果、実施の形態１６のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波透過部８におけるマイクロ波の吸収が極めて少なくなるため、マイクロ波エネルギーの加熱室２への給電効率を高くすることができ、被加熱物の加熱効率をさらに向上させることができる。
【０３３１】
なお、マイクロ波透過部８の形状は、マイクロ波放射部６の開口部形状と対応する形状が好ましいが、特に限定されるものではない。マイクロ波透過部８はマイクロ波放射部６の形状と同じ形状のものを用いても良く、この場合には、マイクロ波放射部６の開口部とマイクロ波透過部８の形状はお互いに重なり合うよう配置してもよい。
【０３３２】
また、円偏波のマイクロ波を放射するマイクロ波放射部６の形状に関係なく、マイクロ波透過部８は円形のものを適用することができる。この場合には、マイクロ波透過部８は、マイクロ波放射部６の開口部を少なくとも包含するものであり、マイクロ波放射部６における、例えばスリットの長辺の長さと同じか多少長い直径の円形とすることが望ましい。
【０３３３】
本発明のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に円偏波を放射するマイクロ波放射部を複数有することにより、被加熱物に対する均一で効率の高いマイクロ波加熱を実現することができる。その結果、本発明のマイクロ波加熱装置においては、アンテナを回転させる機構、テーブルを回転させる機構、および位相器などを設けることなく、被加熱物を均一に、且つ効率高くマイクロ波加熱することができ、装置のコストダウン、給電部の小型化、信頼性の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０３３４】
本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物に対してマイクロ波を均一照射することができるため、加熱加工や殺菌などを行う装置などに有効に利用することができると共に、誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、半導体製造装置などの各種機器におけるマイクロ波加熱装置に適用できる。
【符号の説明】
【０３３５】
１  マイクロ波加熱装置
２  加熱室
３  載置部
４  マイクロ波発生装置
５  導波管
６  マイクロ波放射部
７  扉
８  マイクロ波透過部
９  マイクロ波反射部
１０  封口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2012073451.tif 000028
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2012073451.tif 000031
【図２６】
2012073451.tif 000032
【図２７】
2012073451.tif 000033
【図２８】
2012073451.tif 000034
【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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2012073451.tif 000038
2012073451.tif 000039
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