(57)【要約】【課題】エネルギーの利用効率の向上を図ることができる電磁波加熱装置を提供する。【解決手段】電磁波加熱装置１は、冷却装置２０と、導波管３０と、加熱装置４０と、を備える。冷却装置２０は、少なくとも一つの放熱フィン２１を有する。冷却装置２０は、電磁波を出力する電磁波発生器１０で発生する熱を放熱フィン２１にて放出する。導波管３０は、一部に開口部３６を有し、電磁波を伝播する。加熱装置４０は、導波管３０の内部に配置される。加熱装置４０は、電磁波により加熱される電磁波吸収体４１を有する。加熱装置４０は、導波管３０の内部空間３１を通る気体Ｖを加熱する。放熱フィン２１は、開口部３６から導波管３０の内部空間３１に露出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの放熱フィンを有し、電磁波を出力する電磁波発生器で発生する熱を前記放熱フィンにて放出する冷却装置と、
一部に開口部を有し、前記電磁波を伝播する導波管と、
前記導波管の内部に配置され、前記電磁波により加熱される電磁波吸収体を有し、前記導波管の内部空間を通る気体を加熱する加熱装置と、を備え、
前記放熱フィンは、前記開口部から前記導波管の前記内部空間に露出する、
電磁波加熱装置。
【請求項２】
前記放熱フィンは複数あって、
前記複数の放熱フィンの先端を含む仮想平面が、前記開口部内に位置する、
請求項１に記載の電磁波加熱装置。
【請求項３】
前記放熱フィンは板状であり、
前記放熱フィンは、前記開口部から前記導波管の外側に流出した気体を前記放熱フィンの厚み方向の一面に沿って通過させるような流路を形成する、
請求項１又は２に記載の電磁波加熱装置。
【請求項４】
前記加熱装置は、前記流路に対して上流又は下流に配置されている、
請求項３に記載の電磁波加熱装置。
【請求項５】
前記導波管の内部空間を通る気体の少なくとも一部を前記流路に導くガイド部材を更に備える、
請求項３又は４に記載の電磁波加熱装置。
【請求項６】
前記放熱フィンは複数あって、
前記電磁波発生器は、
前記複数の放熱フィンの間を通って配置される伝送線路と、
前記導波管の前記内部空間に配置され、前記伝送線路に電気的に接続されるアンテナと、を有する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁波加熱装置。
【請求項７】
前記伝送線路は、内部導体及び外部導体を有する同軸ケーブルの前記内部導体である、
請求項６に記載の電磁波加熱装置。
【請求項８】
前記伝送線路は、前記放熱フィンを基準電位の導体とするストリップ線路である、
請求項７に記載の電磁波加熱装置。
【請求項９】
前記放熱フィンと前記開口部の周縁との間に、前記電磁波の波長の８分の１以下の寸法の隙間を有する、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電磁波加熱装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電磁波加熱装置と、
前記電磁波発生器と、を備える、
電磁波加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に電磁波加熱装置及び電磁波加熱システムに関し、より詳細には、電磁波吸収体を備えた電磁波加熱装置及び電磁波加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、加熱室外体と、外壁に設けられ加熱室外体を閉じるドアと、発熱体と、導波管により加熱室と連結し、冷却ブロア及び調理器前面へ続くエアダクトと連結したマイクロ波発振器とを有する加熱調理器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２１１９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されているような加熱調理器（電磁波加熱装置）では、何かしらエネルギーの損失が生じるため、エネルギーの利用効率の向上が望まれていた。
【０００５】
本開示は、上記事由に鑑みてなされており、エネルギーの利用効率の向上を図ることができる電磁波加熱装置及び電磁波加熱システム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】
【０００６】
本開示の一態様に係る電磁波加熱装置は、冷却装置と、導波管と、加熱装置と、を備える。前記冷却装置は、少なくとも一つの放熱フィンを有し、電磁波を出力する電磁波発生器で発生する熱を前記放熱フィンにて放出する。前記導波管は、一部に開口部を有し、前記電磁波を伝播する。前記加熱装置は、前記導波管の内部に配置され、前記電磁波により加熱される電磁波吸収体を有し、前記導波管の内部空間を通る気体を加熱する。前記放熱フィンは、前記開口部から前記導波管の前記内部空間に露出する。
【０００７】
本開示の一態様に係る電磁波加熱システムは、前記電磁波加熱装置と、前記電磁波発生器と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、エネルギーの利用効率の向上を図ることができる、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態１に係る電磁波加熱システムを示す斜視図である。
【図２】図２は、同上の電磁波加熱システムを示す断面図である。
【図３】図３Ａは、同上の電磁波加熱システムに使用する導波管を示す断面図である。図３Ｂは、図３Ａの導波管と反射特性が等価な導波管を示す断面図である。図３Ｃは、図３Ａ及び図３Ｂの導波管の反射特性を示すグラフである。
【図４】図４は、同上の電磁波加熱システムに使用する伝送線路を示す断面図である。
【図５】図５は、実施形態２に係る電磁波加熱システムを示す斜視図である。
【図６】図６は、同上の電磁波加熱システムに使用する伝送線路を示す断面図である。
【図７】図７は、実施形態３に係る電磁波加熱システムを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
図１〜図４を使用して本実施形態に係る電磁波加熱装置１、及びそれを備えた電磁波加熱システム１０１について説明する。電磁波加熱装置１は、電磁波発生器１０と共に電磁波加熱システム１０１を構成する。言い換えれば、電磁波加熱システム１０１は、電磁波加熱装置１と、電磁波発生器１０と、を備えている。なお、図中の矢印Ｘの方向は前方向とし、矢印Ｘと反対方向は後方向とする。図中の矢印Ｙの方向は右方向とし、矢印Ｙと反対方向は左方向とする。図中の矢印Ｚの方向は上方向とし、矢印Ｚと反対方向は下方向とする。
【００１１】
（１）概要
マイクロ波等の電磁波を用いた加熱は、被加熱物を間接的に表面から加熱する電熱線ヒータ又は遠赤外線又はガスヒータとは異なり、電磁波を吸収する被加熱物の内部を直接加熱することができる。そのため、間接的に加熱する場合と比較して、被加熱物を高速かつ効率良く加熱できる。
【００１２】
そこで、電磁波を用いた加熱を利用した瞬間暖房装置の実現が望まれている。すなわち、暖を取りたいときに操作すると、短時間（瞬時）に温熱が得られる暖房装置が望まれている。このような暖房装置は、寒い時期（冬季など）に特に有用であり、さらに寒冷地では熱望されている。また上記のような暖房装置は、例えば自動車などの車両に用いる場合、エンジンの排熱を利用したエアコンディショナ（カーエアコン）よりも、短時間で車内を暖房することができる。その他、短時間で温熱を得たい分野、例えば、健康分野又は産業分野でも上記の暖房装置は利用可能である。
【００１３】
ところで、電磁波を用いた加熱は、電磁波を発生させるために電磁波発生器が必要である。電磁波発生器は、ＤＣ（Direct Current）電源等の電源からの電力を電磁波に変換するが、１００％の効率で変換できるわけではない。すなわち、電磁波に変換されなかった電力は熱等に変化している。そして、その熱は電磁波発生器の性能低下又は熱的破損を低減するために、電磁波発生器に蓄熱されないように放熱することが望ましい。
【００１４】
本実施形態に係る電磁波加熱システム１０１は、電磁波発生器での変換損失等により発生した熱を放熱しつつ、放熱された熱を加熱に利用することで、エネルギーの利用効率の向上を図る。
【００１５】
すなわち、本実施形態に係る電磁波加熱装置１は、冷却装置２０と、導波管３０と、加熱装置４０と、を備える。冷却装置２０は、少なくとも一つの放熱フィン２１を有する。また冷却装置２０は、電磁波を出力する電磁波発生器１０で発生する熱を放熱フィン２１にて放出する。導波管３０は、一部に開口部３６を有する。また導波管３０は、電磁波を伝播する。加熱装置４０は、導波管３０の内部に配置される電磁波吸収体４１を有する。電磁波吸収体４１は、電磁波により加熱される。加熱装置４０は、導波管３０の内部空間３１を通る気体Ｖを加熱する。放熱フィン２１は、開口部３６から導波管３０の内部空間３１に露出する。
【００１６】
本実施形態によれば、電磁波で電磁波吸収体４１を瞬時に加熱し、この電磁波吸収体４１に気体Ｖが接することで気体Ｖを加熱して暖気を短時間で生成することができ、暖気を暖房等に利用することができる。さらに、導波管３０の内部空間３１に露出した放熱フィン２１と気体Ｖとが接することで、気体Ｖを放熱フィン２１で加熱することができる。つまり、電磁波発生器１０で発生する熱についても、気体Ｖの加熱に利用することができる。したがって、本実施形態では比較的短時間でかつ比較的高いエネルギー効率で、温風等の温熱を得ることができる。本開示でいう「暖気」は、常温に比較して温度が高い、つまり暖かい気体（空気）を意味する。
【００１７】
（２）詳細
以下、本実施形態に係る電磁波加熱装置１及び電磁波加熱システム１０１についてより詳細に説明する。電磁波加熱システム１０１は、上述したように電磁波発生器１０と電磁波加熱装置１とを備える。電磁波加熱装置１は、冷却装置２０と、導波管３０と、加熱装置４０と、を備えている。つまり、本実施形態では、電磁波発生器１０は、電磁波加熱装置１の構成要素には含まれない。
【００１８】
（２．１）電磁波発生器
本実施形態では一例として、電磁波発生器１０がマイクロ波を発生する場合について説明する。つまり、電磁波発生器１０はマイクロ波電源を含んでおり、周波数が３００ＭＨｚ以上３ＴＨｚ以下の電波（電磁波）であるマイクロ波を出力する。特に、マイクロ波電源は、固体素子（半導体素子）からなる増幅回路を用いている。このような固体素子を用いたマイクロ波電源では、マグネトロンを用いたマイクロ波電源と比較して、発振周波数の安定化を図ることができ、また小型化を図ることができる。
【００１９】
電磁波発生器１０は、図１及び図２に示すように、マイクロ波電源に加えて、ケース１１と、伝送線路５０と、アンテナ７０と、を更に有している。
【００２０】
ケース１１は、マイクロ波電源等の電気回路を収容する。ケース１１は熱伝導性を有する材料で形成される。ケース１１は、熱伝導性を高めるために金属製であることが好ましく、例えば、銅、鉄又はアルミニウムなどの金属製である。ケース１１の下面は平坦面である。この場合、ケース１１の下面が凹凸面である場合に比べて、冷却装置２０との接触面積が大きくなり、電磁波発生器１０から冷却装置２０への熱伝熱性が損なわれにくい。
【００２１】
伝送線路５０はマイクロ波電源で発生させた電気信号を伝送する。本実施形態では、伝送線路５０は同軸ケーブル５３の内部導体５５で構成される。すなわち、電磁波発生器１０は同軸ケーブル５３を有しており、同軸ケーブル５３の一部（内部導体５５）が伝送線路５０として機能する。同軸ケーブル５３は、内部導体５５と、外部導体５１と、絶縁体５２と、を有している。すなわち、同軸ケーブル５３では、芯線である内部導体５５の外側に外部導体５１が同軸状に配置されている。また内部導体５５と外部導体５１との間には絶縁体５２が設けられている。絶縁体５２は内部導体５５と外部導体５１とを電気的に絶縁する。同軸ケーブル５３はケース１１外（下側）に突出している。そして、内部導体５５は、伝送線路５０として、マイクロ波電源で発生した電気信号をアンテナ７０に伝送する。内部導体５５はケース１１内でマイクロ波電源に電気的に接続されている。また内部導体５５の先端はケース１１外に突出している。これにより、内部導体５５はマイクロ波電源で発生させた電気信号をケース１１外に伝送する。同軸ケーブル５３を使用することにより、伝送線路５０から外部への電気信号の漏洩及び外部から伝送線路５０への電磁波の重畳が生じにくくなり、シールド効果が得られる。  アンテナ７０は内部導体５５の先端に接続されている。これにより、アンテナ７０とマイクロ波電源とは、内部導体５５（伝送線路５０）を介して電気的に接続される。アンテナ７０は、例えば、円柱状に形成される。アンテナ７０は、導体で形成され、例えば、銅、鉄又はアルミニウムである。アンテナ７０には内部導体５５を通してマイクロ波電源から電気信号が入力され、アンテナ７０は電磁波（マイクロ波）を空中へと放射する。
【００２２】
（２．２）冷却装置
冷却装置２０は電磁波発生器１０を冷却する。本実施形態では、冷却装置２０は空冷式である。本実施形態では、冷却装置２０はベース部２２と複数の放熱フィン２１とを備えている。冷却装置２０は、後述する冷却壁２５を更に備えている。
【００２３】
本実施形態では、冷却装置２０は複数の放熱フィン２１を備えているが、冷却装置２０は少なくとも一つの放熱フィン２１を備えればよい。放熱フィン２１の個数及び間隔は、使用する電磁波の周波数（波長）に応じて設定されることが好ましい。ベース部２２及び複数の放熱フィン２１は、例えば、ヒートシンクにて実現される。冷却装置２０は熱伝導性を有する材料で形成される。冷却装置２０は、熱伝導性を高めるために金属製であることが好ましく、例えば、銅、鉄又はアルミニウムなどの金属製である。
【００２４】
各放熱フィン２１はベース部２２の下面から下方に向けて突出している。また各放熱フィン２１は、厚み方向を左右方向に一致させる向きで配置されている。複数の放熱フィン２１は厚み方向に並んでいる。すなわち、複数の放熱フィン２１は間隔をあけて左右方向に並んでいる。隣り合う放熱フィン２１の厚み方向の一面２１１が互いに対向している。すなわち、放熱フィン２１の右面（又は左面）が隣り合う他の放熱フィン２１の左面（又は右面）に対向している。したがって、各放熱フィン２１は前後方向に沿って長い。
【００２５】
隣り合う放熱フィン２１の間隔Ｐは、使用する電磁波の波長の１６分の１以下である。すなわち、電磁波発生器１０から出力される電磁波の波長をλとすると、Ｐはλ／１６以下である（Ｐ≦λ／１６）。例えば、２．４ＧＨｚのマイクロ波を使用する場合は、間隔Ｐは７．６ｍｍ以下とすることができる。間隔Ｐの下限値は、特に設定されてない。複数の放熱フィン２１の先端２１３で、導波管３０の内側面の一部に、電磁波をシールドするための後述する仮想平面Ｓを形成する（想定する）という観点からは、間隔Ｐは小さくても構わない。しかし、本実施形態では、隣り合う放熱フィン２１の間に気体Ｖを通して放熱するため、気体Ｖの流れの観点や放熱フィン２１の個数などの観点から、効果的な放熱条件が得られるように、間隔Ｐの下限値が設定される。
【００２６】
（２．３）導波管
導波管３０は、一例として、断面形状が長方形の矩形導波管である。導波管３０は内部空間（キャビティ）３１を有する、中空の管である。導波管３０は導電性を有する材料で形成されており、例えば、銅、鉄又はアルミニウムなどの金属製である。
【００２７】
導波管３０は軸方向が前後方向に長い筒体である。導波管３０は底面部３５３と上面部３５２と一対の側面部３５１とを有している。導波管３０は後端に吸気口３２を有している。また導波管３０は前端に排気口３４を有している。吸気口３２と排気口３４とは対向している。内部空間３１は吸気口３２と排気口３４とにつながっている。さらに、導波管３０は開口部３６を有している。
【００２８】
開口部３６は上面部３５２の後端寄りの位置に設けられている。開口部３６は上面部３５２の一部を厚み方向（上下方向）で貫通する貫通孔である。したがって、開口部３６を介しても、導波管３０の内部空間３１と導波管３０の外部の空間とはつながっている。上面部３５２の上方には冷却壁２５が設けられている。冷却壁２５は、導波管３０の外側において開口部３６の周囲を囲んでいる。冷却壁２５は上面部３５２と一体に形成されている。冷却壁２５は前面部３５５と後面部３５６と一対の上側面部３５４とを有している。前面部３５５は開口部３６の前方に位置している。後面部３５６は開口部３６の後方に位置している。一対の上側面部３５４は、それぞれ、開口部３６の側方に位置している。
【００２９】
（２．４）加熱装置
加熱装置４０は電磁波発生器１０で発生した電磁波を吸収して発熱する。言い換えると、加熱装置４０は電磁波発生器１０で発生した電磁波で加熱される。加熱装置４０は電磁波吸収体４１を備えている。電磁波吸収体４１は電磁波を吸収して発熱する。
【００３０】
電磁波吸収体４１は、入射した電磁波のエネルギーを内部で熱エネルギーに変換する。すなわち、電磁波吸収体４１は、電磁波により分子が振動して加熱されて発熱する。本実施形態では、電磁波吸収体４１として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含んでいる。シリコンカーバイドを含む電磁波吸収体４１は常温でのマイクロ波領域での誘電損失が大きく、発熱しやすい。電磁波吸収体４１の形状は特に限定されず、本実施形態では矩形板状であるが、例えば、円板状、楕円板状又は多角形板状などであってもよい。
【００３１】
（２．５）電磁波加熱装置
本実施形態に係る電磁波加熱装置１は、冷却装置２０と導波管３０と加熱装置４０とを備えている。冷却装置２０は導波管３０に取り付けられる。冷却装置２０は、放熱フィン２１の先端２１３が開口部３６から内部空間３１に露出するように導波管３０に取り付けられる。すなわち、放熱フィン２１の先端（下端）２１３が開口部３６から内部空間３１に臨んでいる。本実施形態では、放熱フィン２１の先端２１３が開口部３６と同じ高さに位置するように、導波管３０に冷却装置２０が取り付けられる。すなわち、複数の放熱フィン２１の先端２１３を含む仮想平面Ｓが、開口部３６内に位置している。つまり、放熱フィン２１の先端２１３は、上面部３５２を厚み方向に貫通する開口部３６内に位置するように、上面部３５２の厚み方向の両面（上面及び下面）の間に位置している。ここで、上面部３５２の下面、つまり導波管３の内側面（内部空間３１側の面）と、仮想平面Ｓとは略面一であることが好ましい。
【００３２】
冷却装置２０のベース部２２の下面の周端部分は、前面部３５５の上端部、後面部３５６の上端部、及び一対の上側面部３５４の上端部の上に載せられている。また冷却装置２０と導波管３０とは電気的に接続されている。
【００３３】
また各放熱フィン２１の長さ方向が前後方向に沿うように冷却装置２０が配置される。すなわち、複数の放熱フィン２１は左右方向に並んでいるが、左右方向と直交する前後方向に各放熱フィン２１は長さを有している。各放熱フィン２１の前側の端面２１２は、開口部３６の前側の周縁３６１と接触している。各放熱フィン２１の後側の端面２１４は、開口部３６の後側の周縁３６２と接触している。これにより、各放熱フィン２１と導波管３０とが電気的に接続される。開口部３６は貫通孔であるため、周縁３６１、３６２は貫通孔の内周面で構成されている。したがって、周縁３６１，３６２の上下方向の寸法は上面部３５２の厚みと同じ寸法である。
【００３４】
放熱フィン２１は流路２１５を形成する。ここでは、隣り合う放熱フィン２１の間の空間は流路２１５として利用される。すなわち、放熱フィン２１は、開口部３６から導波管３の外側に流出した気体Ｖを、放熱フィン２１の厚み方向の一面に沿って通過させるような流路２１５を形成する。複数の放熱フィン２１は複数の流路２１５を形成する。各流路２１５は下面で開放されており、各流路２１５は開口部３６を通じて内部空間３１とつながっている。また各流路２１５の前方には前面部３５５が位置し、各流路２１５の後方には後面部３５６が位置している。
【００３５】
加熱装置４０は、内部空間３１に配置されている。加熱装置４０は吸気口３２と排気口３４との間に配置されている。また加熱装置４０は、流路２１５に対して下流に配置されている。すなわち、気体Ｖが流れる経路全体で見た場合に、流路２１５が加熱装置４０の上流側（後ろ側）に配置されている。言い換えれば、加熱装置４０は開口部３６の下流側（前側）に配置される。つまり、加熱装置４０は気体Ｖが流れる経路上において、開口部３６と排気口３４との間に配置されている。
【００３６】
（２．６）電磁波加熱システム
本実施形態に係る電磁波加熱システム１０１は、電磁波加熱装置１と電磁波発生器１０とを備える。電磁波発生器１０はケース１１が冷却装置２０の上に取り付けられる。すなわち、ケース１１の下面がベース部２２の上面に接触している。これにより、ケース１１と冷却装置２０と導波管３０とが電気的に接続される。またケース１１と各放熱フィン２１とがベース部２２を介して熱的及び機械的に接続される。
【００３７】
また電磁波発生器１０の同軸ケーブル５３は、冷却装置２０に差し込まれている。この場合、ベース部２２の平面視における中心部分に貫通孔が設けられ、この貫通孔に同軸ケーブル５３が差し込まれる。貫通孔はベース部２２の一部と放熱フィン２１の一部とが切除されて形成される。外部導体５１はベース部２２及び放熱フィン２１と接触して電気的に接続される。また内部導体５５は流路２１５の更に下方まで延長されている。すなわち、内部導体５５は流路２１５から開口部３６を通して内部空間３１にまで延びている。また電磁波発生器１０のアンテナ７０は内部導体５５の先端に接続され、内部空間３１に位置している。内部導体５５はホットラインとなり、外部導体５１はグランドと電気的に接続されてコールドラインとなる。また外部導体５１と電気的に接続されている冷却装置２０及び導波管３０もグランドと電気的に接続されている。本開示でいう「グランド」は、電磁波発生器１０のマイクロ波電源における基準電位点である。
【００３８】
（２．７）動作
本実施形態に係る電磁波加熱システム１０１は、以下のように動作する。
【００３９】
まず、電磁波発生器１０で電磁波を発生させる。電磁波発生器１０のマイクロ波電源等で発生させた電気信号は伝送線路５０を通じてアンテナ７０に供給される。アンテナ７０に供給された電気信号は、電磁波としてアンテナ７０から内部空間３１に放射される。アンテナ７０から放射された電磁波は、内部空間３１を進行して電磁波吸収体４１に照射される。この電磁波が電磁波吸収体４１に吸収され、電磁波吸収体４１が発熱する。本実施形態では、電磁波の周波数帯として、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯が使用される。
【００４０】
ここで、内部空間３１を進行する電磁波は、前方向に磁界が存在しない横電界波（ＴＥ波）である。すなわち、磁界だけが導波管３０の管軸方向（前後方向）の成分を持ち、電界は管軸方向と垂直方向の成分を持つ電磁波である。また、この電磁波は、電界が左右方向１／２波長分の変化で分布して変化のピークを一つ有するが、上下方向には変化がなくピークを有さない。このように導波管３０内の電磁界分布はＴＥ−１０モードとなる。
【００４１】
本実施形態では、電磁波の進行方向と各放熱フィン２１の長さ方向とが略平行である。このため、図３Ａのように、複数の放熱フィン２１の先端２１３で構成される仮想平面Ｓが導波管３０の開口部３６に存在することになる。仮想平面Ｓは、複数の放熱フィン２１の先端２１３が属する仮想的な平面である。この仮想平面Ｓは電磁波が通過しないシールド面として作用する。したがって、導波管３０は開口部３６を備えているにもかかわらず、開口部３６が存在しない状態の導波管と同等の性能を有する。すなわち、図３Ｂのような、底面部３５３ａと、上面部３５２ａと、一対の側面部３５１ａとで囲まれた内部空間３１ａが導波路となった導波管３０ａと、本実施形態の導波管３０とが同等の性能を有する。
【００４２】
図３Ｃは、本実施形態の導波管３０と導波管３０ａとの反射特性のシミュレーションを示している。本実施形態では、例えば、周波数２．４ＧＨｚ以上２．５ＧＨｚ以下の電磁波を使用するが、この周波数における導波管３０と導波管３０ａとの反射特性は同等と見なせる。すなわち、導波管３０の内部空間３１の断面積と、導波管３０ａの内部空間３１ａの断面積は略同じで、かつ両者の断面形状も略同じである。よって、導波管３０と導波管３０ａとのインピーダンスがほとんど変わらず、電圧定在波比 (voltage standing wave ratio;VSWR)が略同じになる。このため、導波管３０と導波管３０ａとは電磁波の導波特性に関しては同等と見なせる。
【００４３】
このような仮想平面Ｓを構成する（想定する）ために、各放熱フィン２１の長さ方向は前後方向に向いている。すなわち、各放熱フィン２１は、導波管３０内の電磁波の進行方向に沿って長さを有する。例えば、放熱フィン２１の長さ方向が左右方向であると高周波電流が流れにくくなり、電磁波が損失される。
【００４４】
一方、導波管３０には気体Ｖが供給される。本実施形態では、この気体Ｖは空気であるが、窒素などの他の気体であってもよい。気体Ｖが空気の場合は、送風機などを使用して導波管３０の吸気口３２から気体Ｖを吹き込むようにする。吸気口３２から導波管３０内に供給された気体Ｖの一部は、開口部３６を通して内部空間３１から流出し第１の気体Ｖ１として流路２１５を通る。また吸気口３２から導波管３０内に供給された気体Ｖの他の一部は、第２の気体Ｖ２として内部空間３１を通る。
【００４５】
第１の気体Ｖ１は流路２１５を通る際に各放熱フィン２１の一面２１１に接する。これにより、各放熱フィン２１から第１の気体Ｖ１に熱が伝わって第１の気体Ｖ１が加熱される。また各放熱フィン２１は第１の気体Ｖ１に熱が奪われて冷却される。これにより、電磁波発生器１０で発生した熱が第１の気体Ｖ１に伝わって、電磁波発生器１０が冷却される。
【００４６】
加熱された第１の気体Ｖ１は、流路２１５から開口部３６を通って内部空間３１に流入する。これにより、加熱された第１の気体Ｖ１と加熱されていない第２の気体Ｖ２とが混ざりあう。よって、加熱された第１の気体Ｖ１で第２の気体Ｖ２を加熱することができる。この後、第１の気体Ｖ１と第２の気体Ｖ２とが混ざりあった状態で電磁波吸収体４１に流れる。すなわち、電磁波吸収体４１に接触する前に、気体Ｖ（第１の気体Ｖ１及び第２の気体Ｖ２）は加熱されている。そして、気体Ｖ（第１の気体Ｖ１及び第２の気体Ｖ２）が、発熱している電磁波吸収体４１に接し、電磁波吸収体４１から気体Ｖに熱が伝達される。このようにして、内部空間３１を通過する気体Ｖが加熱される。この後、加熱された気体Ｖが、例えば、温風となって、排気口３４から導波管３０の外部に排気される。
【００４７】
このようにして本実施形態では、電磁波により電磁波吸収体４１を加熱し、加熱された電磁波吸収体４１で空気等の気体を加熱することができる。したがって、短時間で温風等が得られ、瞬間暖房に好適に利用できる。また電磁波発生器１０で発生した熱も利用することができ、エネルギーの利用効率の向上が図れる。
【００４８】
（３）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００４９】
上記では、電磁波発生器１０のケース１１と冷却装置２０とが接触し、電磁波発生器１０で生じる熱がケース１１から冷却装置２０へと直接伝導する場合について説明したが、このような構造に限られない。例えば、冷却装置２０はラジエータであってもよい。この場合、電磁波発生器１０から冷却装置２０への熱伝導は水などの流体を介して行われる。
【００５０】
上記では、第１の気体Ｖ１及び第２の気体Ｖ２は、いずれも吸気口３２から内部空間３１に吸気した気体Ｖから分かれているが、これに限られない。例えば、第１の気体Ｖ１と第２の気体Ｖ２とは、それぞれ別々に、吸気してもよい。また加熱された第１の気体Ｖ１及び加熱された第２の気体Ｖ２は、混ざりあった状態で排気口３４から排気されているが、これに限られない。例えば、加熱された第１の気体Ｖ１と、加熱された第２の気体Ｖ２とは、それぞれ別々に、排気してもよい。この場合でも、加熱された第１の気体Ｖ１と、加熱された第２の気体Ｖ２とを電磁波加熱装置１の外部で合流させて、加熱された気体を得ることが可能である。あるいは、第１の気体Ｖ１と第２の気体Ｖ２とが合流しない場合でも、例えば、加熱された第１の気体Ｖ１と第２の気体Ｖ２との間で熱交換を行い、第１の気体Ｖ１の熱エネルギーを、第２の気体Ｖ２に移動させて第２の気体Ｖ２の加熱に利用することができる。
【００５１】
上記では、導波管３０として矩形導波管を用いる場合について説明したが、断面の外形が直線状の導波管３０に限らず、例えば、断面の外形が曲線状の部位を含むような形状の導波管３０であってもよい。また導波管３０は、断面形状が非対称（アシンメトリー）であってもよい。
【００５２】
上記では、加熱装置４０は、流路２１５に対して下流に配置されているが、これに限られない。加熱装置４０は、流路２１５に対して上流に配置されていてもよい。すなわち、流路２１５が加熱装置４０よりも下流に位置してもよい。
【００５３】
上記では、各放熱フィン２１の先端２１３が開口部３６と同じ高さに位置しているが、これに限られない。例えば、各放熱フィン２１の先端２１３が開口部３６よりも上方、つまり導波管３０の外側に位置していてもよい。この場合、各放熱フィン２１の先端２１３が冷却壁２５の内側の空間に位置することになる。あるいは、各放熱フィン２１の先端２１３が開口部３６よりも下方、つまり導波管３０の内側に位置していてもよい。この場合、各放熱フィン２１の先端２１３が内部空間３１内に位置することになる。
【００５４】
（実施形態２）
図５及び図６を使用して本実施形態の電磁波加熱装置２及び電磁波加熱システム１０２について説明する。
【００５５】
本実施形態に係る電磁波加熱装置２は、伝送線路６０の構成が実施形態１に係る電磁波加熱装置１と相違する。
【００５６】
本実施形態の電磁波加熱システム１０２は、電磁波発生器１０と電磁波加熱装置２とを備える。
【００５７】
以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００５８】
実施形態２で説明した構成は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。
【００５９】
本実施形態では、伝送線路６０は、放熱フィン２９を基準電位の導体とするストリップ線路である。具体的には、伝送線路６０は板状の導体であり、電磁波発生器１０のケース１１の下面から突出し、図６に示すように、ベース部２２にある貫通孔２４を通して流路２１５に差し込まれている。また、伝送線路６０は、左右方向の中央に位置する隣り合う一対の放熱フィン２９の間を通って内部空間３１まで達している。そして、伝送線路６０の先端にはアンテナ７０が電気的に接続されている。
【００６０】
このような伝送線路６０は、導体である一対の放熱フィン２９の間に位置しているため、基準電位に電気的に接続された導体（放熱フィン２９）に沿って配置されていることになる。したがって、伝送線路６０はマイクロストリップ線路を構成している。
【００６１】
このように本実施形態では、放熱フィン２１を利用して、伝送線路６０をマイクロストリップ線路とすることができ、電磁波発生器１０からアンテナ７０への電磁波の供給を安定して行うことができる。
【００６２】
（実施形態３）
図７を使用して本実施形態の電磁波加熱装置３及び電磁波加熱システム１０３について説明する。
【００６３】
本実施形態に係る電磁波加熱装置３は、実施形態１又は２に係る電磁波加熱装置１又は２（変形例を含む）に加えて、ガイド部材８０を備えている。
【００６４】
本実施形態の電磁波加熱システム１０３は、電磁波発生器１０と電磁波加熱装置３とを備える。
【００６５】
以下、実施形態１又は２と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００６６】
本実施形態では、各放熱フィン２１の長さ方向の前側の端面２１２を開口部３６の前側の周縁３６１及び前面部３５５の内面３５７と接触させないようにしている。また放熱フィン２１の長さ方向の後側の端面２１４を開口部３６の後側の周縁３６２及び後面部３５６の内面３５７と接触させないようにしている。すなわち、各放熱フィン２１の前側の端面２１２は、開口部３６の前側の周縁３６１及び前面部３５５の内面３５７との間に隙間３３を有している。また、各放熱フィン２１の後側の端面２１４は、開口部３６の後側の周縁３６２及び後面部３５６の内面３５８との間にも隙間３３を有している。この隙間３３の前後方向の寸法ｔは電磁波の波長の８分の１以下であることが好ましい。例えば、２．４ＧＨｚのマイクロ波を使用する場合は、間隔Ｐは１５．２ｍｍ以下とすることができる。これにより、導波管３０の電磁波特性を実施形態１及び実施形態２の場合と略同じにすることができる。なお、ｔが０である場合は、実施形態１及び２の場合であり、端面２１２は周縁３６１及び内面３５７と接触し、端面２１４は周縁３６２及び内面３５８と接触している。
【００６７】
このように隙間３３を有すると、冷却装置２０を導波管３０に取り付ける際に、放熱フィン２１の長さ方向の端部が、周縁３６１、３６２及び前面部３５５及び後面部３５６に接触しにくくなり、冷却装置２０を導波管３０に取り付けやすくなる。一方、実施形態１及び実施形態２の場合は、端面２１２と内面３５７とが接触しているため、冷却装置２０と導波管３０との電気的接続を向上させることができる。
【００６８】
また本実施形態では、電磁波加熱装置３はガイド部材８０を備えている。ガイド部材８０は吸気口３２の近くの底面部３５３から、開口部３６に向けて、つまり上方に向けて突出している。さらに、ガイド部材８０は、吸気口３２から離れるほどに、底面部３５３からの距離が大きくなるように、底面部３５３に対して傾斜している。これにより、吸気口３２から流入した気体Ｖは、ガイド部材８０にて開口部３６に向けて、つまり流路２１５に向けて流れやすくなる。そのため、放熱フィン２１と接触する第１の気体Ｖ１の量を多くすることができる。したがって、放熱フィン２１から第１の気体Ｖ１に熱をより多く伝達することができ、放熱フィン２１による冷却効果を向上させることができる。また第１の気体Ｖ１は、放熱フィン２１から得られる熱をより多くすることができ、エネルギーの利用効率を更に向上させることができる。
【００６９】
また本実施形態では、流路２１５内に他のガイド部材８１を備えている。このガイド部材８１はベース部２２から開口部３６に向けて、つまり下方に向けて突出している。さらに、ガイド部材８１は、吸気口３２から離れるほどに、ベース部２２からの距離が大きくなるように、ベース部２２に対して傾斜している。これにより、流路２１５に流入した第１の気体Ｖ１は、ガイド部材８１にて開口部３６に向けて、つまり内部空間３１に向けて流れやすくなる。したがって、流路２１５を流れて加熱された第１の気体Ｖ１と、内部空間３１を流れている第２の気体Ｖ２とが合流しやすくなって、効率よく、第２の気体Ｖ２を加熱することができる。また、吸気口３２から内部空間３１に流入した気体Ｖの全部を第１の気体Ｖ１として流路２１５に流し、放熱フィン２１で第１の気体Ｖ１を加熱した後、第１の気体Ｖ１を開口部３６から内部空間３１に流入させてもよい。この場合、吸気口３２から内部空間３１に流入した気体Ｖの全部を加熱した後、加熱装置４０で加熱することができ、加熱装置４０による気体Ｖの加熱効率を向上させることができる。
【００７０】
（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る電磁波加熱装置（１，２，３）は、冷却装置（２０）と、導波管（３０）と、加熱装置（４０）と、を備える。冷却装置（２０）は、少なくとも一つの放熱フィン（２１）を有し、電磁波を出力する電磁波発生器（１０）で発生する熱を放熱フィン（２１）にて放出する。導波管（３０）は、一部に開口部（３６）を有し、電磁波を伝播する。加熱装置（４０）は、導波管（３０）の内部に配置され、電磁波により加熱される電磁波吸収体（４１）を有し、導波管（３０）の内部空間（３１）を通る気体（Ｖ）を加熱する。放熱フィン（２１）は、開口部（３６）から導波管（３０）の内部空間（３１）に露出する。
【００７１】
この態様によれば、導波管（３０）の内部空間（３１）を通過する気体が、開口部（３６）を通して放熱フィン（２１）から放熱される熱によって加熱される。したがって、電磁波吸収体（４１）による気体（Ｖ）の加熱に加えて、電磁波発生器（１０）の熱を利用して、気体（Ｖ）を加熱することができ、エネルギー効率の向上を図ることができる、という利点がある。しかも、導波管（３０）に設けられた開口部（３６）の少なくとも一部は放熱フィン（２１）によって塞がれるので、電磁波が開口部（３６）を通じて内部空間（３１）から漏れ出しにくくなる。したがって、電磁波を伝播するという導波管（３０）としての本来の機能も損なわれにくい、という利点がある。
【００７２】
第２の態様に係る電磁波加熱装置（１，２，３）は、第１の態様において、放熱フィン（２１）は複数ある。複数の放熱フィン（２１）の先端を含む仮想平面（Ｓ）が、開口部（３６）内に位置する。
【００７３】
この態様によれば、開口部（３６）が仮想平面（Ｓ）で塞がれ、電磁波が開口部（３６）を通じて内部空間（３１）から漏れ出しにくくなり、導波管（３０）の電磁波を伝播するという機能が損なわれにくい、という利点がある。
【００７４】
第３の態様に係る電磁波加熱装置（１，２，３）は、第１又は２の態様において、放熱フィン（２１）は板状である。放熱フィン（２１）は、開口部（３６）から導波管（３０）の外側に流出した気体（Ｖ）を放熱フィン（２１）の厚み方向の一面（２１１）に沿って通過させるような流路（２１５）を形成する。
【００７５】
この態様によれば、開口部（３６）から導波管（３０）の外側に流出した気体（Ｖ）が流路（２１５）を通過する際に、放熱フィン（２１）の厚み方向の一面（２１１）に接しやすくなり、気体（Ｖ）を加熱しやすくなる、という利点がある。
【００７６】
第４の態様に係る電磁波加熱装置（１，２，３）は、第３の態様において、加熱装置（４０）は、流路（２１５）に対して上流又は下流に配置されている。
【００７７】
この態様によれば、加熱装置（４０）が流路（２１５）に対して下流に配置されている場合には、放熱フィン（２１）で加熱された気体（Ｖ）と、加熱装置（４０）で加熱された気体（Ｖ）とを混ぜることができる。したがって、加熱された気体（Ｖ）を多く得やすい、という利点がある。また、加熱装置（４０）が流路（２１５）に対して上流に配置されている場合には、放熱フィン（２１）で加熱された気体（Ｖ）を加熱装置（４０）で更に加熱することができ、加熱装置（４０）での気体（Ｖ）の温度を上昇させやすい、という利点がある。
【００７８】
第５の態様に係る電磁波加熱装置（３）は、第３又は４の態様において、導波管（３０）の内部空間（３１）を通る気体（Ｖ）の少なくとも一部を流路（２１５）に導くガイド部材（８０）を更に備える。
【００７９】
この態様によれば、流路（２１５）に気体（Ｖ）が流れやすくなって、放熱フィン（２１）からの熱の利用を高めやすい、という利点がある。
【００８０】
第６の態様に係る電磁波加熱装置（１，２，３）は、第１〜５のいずれか一つの態様において、放熱フィン（２１）は複数である。電磁波発生器（１０）は、複数の放熱フィン（２１）の間を通って配置される伝送線路（５０，６０）と、導波管（３０）の内部空間（３１）に配置され、伝送線路（５０，６０）に電気的に接続されるアンテナ（７０）と、を有する。
【００８１】
この態様によれば、伝送線路（５０，６０）を通じてアンテナ（７０）に安定して電気エネルギーを供給することができる、という利点がある。
【００８２】
第７の態様に係る電磁波加熱装置（１）は、第６の態様において、伝送線路（５０）は、内部導体（５５）及び外部導体（５１）を有する同軸ケーブル（５３）の内部導体（５５）である。
【００８３】
この態様によれば、同軸ケーブル（５３）の伝送線路（５０）を通じてアンテナ（７０）に安定して電気エネルギーを供給することができる、という利点がある。
【００８４】
第８の態様に係る電磁波加熱装置（２）は、第６の態様において、伝送線路（６０）は、放熱フィン（２１）を基準電位の導体とするストリップ線路である。
【００８５】
この態様によれば、ストリップ線路の伝送線路（６０）を通じてアンテナ（７０）に安定して電気エネルギーを供給することができる、という利点がある。
【００８６】
第９の態様に係る電磁波加熱装置（３）は、第１〜８のいずれか一つの態様において、放熱フィン（２１）と開口部（３６）の周縁（３６１，３６２）との間に、電磁波の波長の８分の１以下の寸法（ｔ）の隙間（３３）を有する。
【００８７】
この態様によれば、放熱フィン（２１）が開口部（３６）の周縁（３６１，３６２）に接触しにくくなって、導波管（３０）に放熱フィン（２１）を備えた冷却装置（２０）が取り付けやすくなる、という利点がある。しかも、電磁波が開口部（３６）を通じて内部空間（３１）から漏れ出しにくくなり、電磁波を伝播するという導波管（３０）としての本来の機能も損なわれにくい、という利点がある。
【００８８】
第１０の態様に係る電磁波加熱システム（１０１，１０２，１０３）は、電磁波加熱装置（１，２，３）と、電磁波発生器（１０）と、を備える。
【００８９】
この態様によれば、電磁波吸収体（４１）による気体（Ｖ）の加熱に加えて、電磁波発生器（１０）の熱を利用して、気体（Ｖ）を加熱することができ、エネルギー効率の向上を図ることができる、という利点がある。
【符号の説明】
【００９０】
１，２，３  電磁波加熱装置
１０  電磁波発生器
２０  冷却装置
２１  放熱フィン
２１５  流路
３０  導波管
３３  隙間
３６  開口部
３６１，３６２  周縁
４０  加熱装置
４１  電磁波吸収体
５０  伝送線路
５１  外部導体
５３  同軸ケーブル
５５  内部導体
６０  伝送線路
７０  アンテナ
８０  ガイド部材
１０１、１０２、１０３  電磁波加熱システム
Ｖ  気体
【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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