(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発生手段であるマグネトロンと、被加熱物を収納する加熱室と、前記マグネトロンからのマイクロ波を前記加熱室に伝送する導波管とを備えたマイクロ波加熱装置において、
前記導波管は、伝送経路に直交する断面が矩形状であり、屈曲した伝送経路を持ち、対向する一対の磁界面および対向する一対の電界面を有しており、
前記一対の磁界面における一方の磁界面は、鉛直面、水平面、および前記水平面と前記鉛直面に対して所定の角度を有する斜面を有して構成されるとともに、前記一方の磁界面における前記鉛直面および前記水平面のいずれか一方の面に前記マグネトロンで発生したマイクロ波を前記導波管内に導入する機構であるアンテナが設けられ、他方の面に前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられており、
前記磁界面における前記斜面は、前記鉛直面と前記水平面とを連続させるように前記鉛直面と前記水平面との間に形成され、前記導波管における伝送経路を短縮するように構成されると共に、前記斜面に前記加熱室の形状を変えることなく、前記斜面の一部をシボリ加工により変形して構成した整合部を設け、
前記マイクロ波を前記導波管内に導入する前記アンテナの中心から、前記アンテナが設けられた前記鉛直面および前記水平面のいずれかの面と前記斜面との境界位置である曲げ開始位置までの最短距離が、前記導波管内に生じる定在波の波長の１／８から３／８の範囲内の長さであるマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記アンテナの中心から前記曲げ開始位置までの最短距離が、前記導波管内に生じる定在波の波長の１／４±２０％の長さである請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記導波管において、前記アンテナが設けられているマイクロ波入力部分の領域の対向する一対の磁界面間の距離は、前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられているマイクロ波出力部分の領域の対向する一対の磁界面間の距離に対して１倍から２倍の範囲内である請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記導波管において、前記アンテナが設けられている前記マイクロ波入力部分の領域の対向する一対の磁界面間の距離は、前記導波管内に生じる定在波の波長の１／４±２０％の長さであり、前記マイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられている前記マイクロ波出力部分の領域の一対の磁界面間の距離は、前記導波管内に生じる定在波の波長の１／８±２０％の長さである請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記導波管において、前記アンテナが設けられている一方の磁界面に対向する他方の磁界面に前記導波管の外側に突出する凸部が形成された請求項３または４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構は、前記加熱室の壁面に形成され開口部を含み、前記加熱室の壁面には前記開口部を加熱室側に突出させる放射ガイドが形成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記放射ガイドは、前記開口部の外周部分において加熱室内側に突出するように形成され、平面視円環状における一部が欠落した形状である請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記開口部の外周部分に形成された前記放射ガイドの形状は、平面視が略Ｄ字形状である請求項７に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記開口部の外周部分に形成された前記放射ガイドの形状は、前記導波管における伝送方向に対して平面視が対称形状である請求項７に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
特定の領域における電界の強さを低くするための放電防止用孔が、前記導波管を構成する壁面に形成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１１】
前記放電防止用孔は、マイクロ波の伝送経路が屈曲した前記導波管におけるコーナー部分の壁面に形成された請求項１０に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１２】
前記放電防止用孔は、前記導波管における前記斜面に形成された請求項１１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１３】
前記放電防止用孔が、前記磁界面において、前記アンテナの中心から前記マイクロ波の波長の１／４±２０％以内の長さの位置に形成された請求項１０に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１４】
前記放電防止用孔は、前記アンテナより、鉛直方向における上方の壁面に形成された請求項１０に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１５】
前記放電防止用孔のプレス加工時に形成されたバリの突出方向が前記導波管の外向きとなるように構成された請求項１０に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１６】
前記マグネトロンからのマイクロ波が導入される機構および前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられた前記一方の磁界面に対向する他方の磁界面において、前記一方の磁界面を構成する前記斜面に対向する領域に放電防止用孔が形成された請求項１０に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１７】
前記アンテナおよび前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられた前記一方の磁界面に対向する他方の磁界面において、前記一方の磁界面に形成された斜面に対向するように斜面が形成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１８】
前記磁界面における前記斜面は、前記鉛直面と前記水平面とを連続させるように繋ぐ曲面で形成され、前記導波管における伝送経路を短縮するように構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１９】
前記磁界面における前記斜面は、前記鉛直面と前記水平面との間のコーナー部分に形成され、前記磁界面における伝送経路に直交する幅方向の少なくとも一部に形成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２０】
前記放電防止用孔は、マイクロ波を伝送する前記導波管における定在波の節に対応する位置の壁面に形成された請求項１０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、被加熱物をマイクロ波で加熱するマイクロ波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジは、例えば被加熱物である食品に対して直接加熱できるため、加熱道具としての鍋や釜を準備する必要がないという簡便さがあり、生活する上で不可欠な調理器具となってきた。そのような使用状況の電子レンジにおいて、最近は、環境に配慮して、消費電力量を低減し、省エネルギー化を図ることが必須の課題となりつつある。
【０００３】
一般的な電子レンジは、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロンにおいて発生したマイクロ波が導波管を介して加熱室に導かれて、加熱室内に放射される構成である。このような電子レンジに用いられる導波管について、図２８に示した導波管の概略図を参照しつつ説明する。図２８は一般的な導波管１の概略構成を示す斜視図である。図２８に示すように、導波管１は、基本的には直方体の形状を有している。導波管１において、幅をａ、高さをｂ、長さをＬで表し、伝送されるマイクロ波の波長をλとすると、λ／２＜ａ＜λ、ｂ＜λ／２の範囲で形状を選ぶことにより、ＴＥ１０モードと呼ばれる形態で伝送されることが知られている。代表的な電子レンジにおいては、使用するマイクロ波の波長λが約１２０ｍｍであるため、幅ａは８０〜１１０ｍｍ、高さｂは１５〜４０ｍｍの範囲内となるように選択することが多い。
【０００４】
図２８に示す導波管１において、伝送方向と平行な面における対向する一対の面のうち、幅ａを構成する面（広い方の面）を磁界面であるＨ面、高さｂを構成する面（狭い方の面）を電界面であるＥ面と呼ぶ。図２８においては、一対のＨ面を第１のＨ面５および第２のＨ面６として示している。また、一対のＥ面は第１のＥ面７および第２のＥ面８として示している。
【０００５】
図２８に示す導波管１においては、マグネトロンからのマイクロ波を放射するアンテナ２が導波管１の第１のＨ面５の一端側に挿入されている。アンテナ２から導波管１内に放射されたマイクロ波は、導波管１の他端側の方向（図２８の矢印Ｘの方向）に伝送される。導波管１の他端側には、例えば開口３が形成されており、この開口３を加熱室と結合させることにより、導波管１内を伝送したマイクロ波を加熱室内へと導くことができる。なお、導波管１の両側の端面であるショート面９、１０は、マイクロ波が外部に漏れないように塞がれている。導波管１は、図２８のような直管状だけではなく曲げることも可能である。
【０００６】
図２９は、直角に折り曲げられた導波管１Ａを示す断面図である。図２９に示すように、導波管１Ａは、磁界面における第１のＨ面５および第２のＨ面が直角に折れ曲がっている。加熱室の底面側には、回転アンテナ１１が配置されるアンテナ空間１２が形成されている。そのアンテナ空間１２の底面を構成する底板１３が、導波管１Ａの第１のＨ面５の水平部分を構成している。また、直角に折れ曲がった第１のＨ面５の鉛直部分には、マグネトロン１４のアンテナ２が挿入されて、配置されている。このように直角に折れ曲がった導波管１Ａに関しては、例えば、特許文献１から３に開示されている。
【０００７】
図２９に示した導波管１Ａの場合、第１のＨ面５は、マグネトロン１４が取り付けられてアンテナ２が挿入される第１の板１５と、アンテナ空間１２の底板１３とを接続することにより構成されている。また、第２のＨ面６は、第２の板１６の一部により構成されている。第２の板１６は、板材を折り曲げることにより、第２のＨ面６だけでなく、導波管１Ａの端面であるショート面９、１０、およびＨ面とショート面に直交する第１のＥ面と第２のＥ面をも構成している。底板１３、第１の板１５、および第２の板１６は、スポット溶接あるいはカシメ加工により互いに接合されるものである。図２９においては、接合部分の一部を符号１７、１８、１９により示している。マグネトロン１４が固定される第１の板１５と底板１３との接合部分１９においては、互いの接合が容易となるように、第１の板１５の上端部分は外側に折り曲げられて、底板１３の水平面と平行になるように形成されている。
【０００８】
第１のＨ面５となる底板部分には結合孔２０が形成されている。この結合孔２０の中心には、回転可能な回転アンテナ１１が配置されている。回転アンテナ１１は、駆動手段としてのモータ４の駆動軸が嵌合されており、モータ４の駆動により回転するよう構成されている。
【０００９】
このように構成された電子レンジにおいて、マグネトロン１４のアンテナ２から放射されたマイクロ波は、導波管１Ａ内を伝送し、回転アンテナ１１を介して加熱室内へと放射される。
【００１０】
導波管においては、導波管の伝送損失を低減するために、導波管の一部を変形させて整合部を形成することが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【００１１】
一般的に、マグネトロンからのマイクロ波を効率的に加熱室内に伝送するように、導波管の壁面の一部を変形させて整合をはかることが知られている。導波管が直方体であり、且つ長尺形状である場合には、導波管の壁面に自由に整合部を形成することができる。しかし、図２９に示すように導波管が短く、且つ屈曲形状の導波管の場合には、導波管の適切な位置に整合部を形成することが困難であった。整合部は導波管のどこに形成しても良いというわけではなく、アンテナ２および回転アンテナ１１の近傍に整合部を形成した場合には、アンテナ２、１１と整合部との間で放電現象が生じる心配がある。また、導波管における屈曲部分や接合部分の近傍では整合部を形成することが構造的に難しいという問題がある。さらに、駆動手段であるモータ４に近い位置に整合部を形成する場合には、モータ４の取り付けの邪魔になり、組立が困難になるという問題がある。したがって、このような問題を解決する１つの方法として、本願出願人は、図３０に示したようにアンテナ空間１２の底面を構成する底板１３の一部を変形して整合部２１を形成することを考えていた。図３０に示す導波管１Ｂにおいては、図２９に示した導波管１Ａの構成に加えて、第１のＨ面５におけるアンテナ空間１２の底板１３の一部を導波管１Ｂの内側に向けて突出させることにより整合部２１を形成したものである。
【００１２】
従来のマイクロ波加熱装置において、回転アンテナの駆動軸が配置される開口部分の形状を円ではなく細長い長方形状として、回転アンテナ１１を回転させると同時に、開口部分の長手方向に直線往復運動させるものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。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、モータを所望の位置に配置でき、整合部を所望の位置に形成することが可能であるが、構造が複雑になり、大型となり、製造コストが高くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−４２３３３号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７６７４号公報
【特許文献３】特開２００６−１９６３３６号公報
【特許文献４】特開２００５−０１９１９５号公報
【特許文献５】特開２００６−２７８３１３号公報
【特許文献６】特開平２−７５１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述のように伝送経路が屈曲した導波管を用いるマイクロ波加熱装置において、導波管の一端側近傍にマイクロ波発生手段であるマグネトロンを接続してマイクロ波を入力し、導波管の他端側近傍に開口等を形成して加熱室にマイクロ波を放射するよう構成した場合、マグネトロンから入力されたマイクロ波は、屈曲部分で複雑な反射を起こし、伝送損失が生じていた。このような伝送損失を低減するために、本願発明者は図３０に示すような整合部２１を導波管の壁面に形成したが、加熱効率が高くならず、省エネルギー性能は良くならなかった。
【００１５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、伝送経路が屈曲した導波管の一端側近傍にマイクロ波を入力し、他端側近傍から加熱室にマイクロ波を放射するよう構成したマイクロ波加熱装置において、導波管における伝送損失を低減して、加熱効率を高め、省エネルギー性能が向上した構成を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る第１の観点のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段であるマグネトロンと、被加熱物を収納する加熱室と、前記マグネトロンからのマイクロ波を前記加熱室に伝送する導波管とを備えたマイクロ波加熱装置において、
前記導波管は、伝送経路に直交する断面が矩形状であり、屈曲した伝送経路を持ち、対向する一対の磁界面および対向する一対の電界面を有しており、
前記一対の磁界面における一方の磁界面は、鉛直面、水平面、および前記水平面と前記鉛直面に対して所定の角度を有する斜面を有して構成されるとともに、前記一方の磁界面における前記鉛直面および前記水平面のいずれか一方の面に前記マグネトロンで発生したマイクロ波を前記導波管内に導入する機構であるアンテナが設けられ、他方の面に前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられており、
前記磁界面における前記斜面は、前記鉛直面と前記水平面とを連続させるように前記鉛直面と前記水平面との間に形成され、前記導波管における伝送経路を短縮するように構成されると共に、前記斜面に前記加熱室の形状を変えることなく、前記斜面の一部をシボリ加工により変形して構成した整合部を設け、
前記マイクロ波を前記導波管内に導入する前記アンテナの中心から、前記アンテナが設けられた前記鉛直面および前記水平面のいずれかの面と前記斜面との境界位置である曲げ開始位置までの最短距離が、前記導波管内に生じる定在波の波長の１／８から３／８の範囲内の長さである。このように構成された第１の観点のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管における屈曲部分における伝送損失を低減して、加熱効率を高め、省エネルギー性能が飛躍的に向上している。また、第１の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室に影響を与えることなく所望の形状の整合部を形成することが可能となり、設計が容易で、伝送損失を低減して省エネルギー性能が高い加熱装置を提供できる。
【００１７】
上記のように構成された第１の観点のマイクロ波加熱装置は、導波管における伝送損失が大幅に低減されている。また、上記のように構成された第１の観点のマイクロ波加熱装置は、容易に所望形状の整合部を形成することができる。
【００１８】
一般的に、導波管と加熱室とを合わせた全体の空間で考えると、この空間はマイクロ波にとって閉空間であるため、共振器として作用し、導波管内にも定在波が生じると考えられる。定在波はアンテナ中心の位置で常に振幅最大（定在波の腹）になり、波長の１／２毎に振幅最大（定在波の腹）が繰り返される。このためアンテナの周りにおいて、アンテナ中心の次に振幅最大となる位置はアンテナ中心から波長の１／２だけ離れた位置である。一方、共振時において、振幅最大の位置では電界や磁界の強さが最大であるので、その位置に屈曲部があると伝送損失が大きくなると考えられる。本発明において、磁界面（Ｈ面）において斜面が形成されている位置は、磁界面の角度が変わる導波管の屈曲部であり、マイクロ波発生手段からのマイクロ波が導入されるアンテナから斜面が形成されている位置までの最短距離は、波長の１／８から３／８の範囲内の長さとする構成としている。このため、本発明に係る第１の観点のマイクロ波加熱装置においては、アンテナの中心の位置と、アンテナから波長の１／２離れた位置でマイクロ波は最大振幅を持つが、これらの最大振幅となる位置とは異なる位置の導波管壁面を傾斜させる構成なので、伝送損失の低減を図ることができる構成となる。
【００１９】
本発明に係る第２の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記アンテナの中心から前記曲げ開始位置（Ｙ）までの最短距離が、前記導波管内に生じる定在波の波長の１／４±２０％の長さであることが好ましい。このように構成された第２の観点のマイクロ波加熱装置においては、アンテナの中心の位置と、アンテナから波長の１／２離れた位置でマイクロ波が２つの最大振幅を持つが、斜面が形成されている位置は、アンテナの中心から波長の１／４±２０％の長さの位置であり、２つの最大振幅の位置の丁度中間となっている。この結果、本発明に係る第２の観点のマイクロ波加熱装置においては、斜面が振幅最小（定在波の節）の位置にあるため、伝送損失を抑えることが可能となる構成である。
【００２２】
本発明に係る第３の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記導波管において、前記アンテナが設けられているマイクロ波入力部分の領域の対向する一対の磁界面間の距離（ｂＬ）は、前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられているマイクロ波出力部分の領域の対向する一対の磁界面間の距離（ｂＳ）に対して１倍から２倍の範囲内であることが好ましい。このように構成された第３の観点のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管における伝送損失を低減して、加熱効率を高め、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００２３】
本発明に係る第４の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第３の観点における前記導波管において、前記アンテナが設けられている前記マイクロ波入力部分の領域の対向する一対の磁界面間の距離（ｂＬ）は、前記導波管内に生じる定在波の波長の１／４±２０％の長さであり、前記マイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられている前記マイクロ波出力部分の領域の一対の磁界面間の距離（ｂＳ）は、前記導波管内に生じる定在波の波長の１／８±２０％の長さであることが好ましい。このように構成された第４の観点のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波が導入される機構が設けられている領域の一対の磁界面間の距離（ｂＬ）と、マイクロ波を加熱室に放射するための機構が設けられている領域の一対の磁界面間の距離（ｂＳ）との比を１対２とすることができるとともに、ｂＳ＜λ／２、ｂＬ＜λ／２を満たしており、最もコンパクトな構成となるＴＥ１０モードと呼ばれる形態でマイクロ波を確実に伝送することができる。
【００２４】
本発明に係る第５の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第３の観点および前記第４の観点における前記導波管において、前記アンテナが設けられている一方の磁界面に対向する他方の磁界面に前記導波管の外側に突出する凸部を形成してもよい。このように構成された第５の観点のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波発生手段からのマイクロ波が導入される機構が、例えばアンテナである場合において、アンテナとその対向部分の壁面との距離を長く設定することができるとともに、アンテナが設けられている領域の一対の磁界面間の距離（ｂＬ）を短く設定することが可能となる。したがって、第６の観点のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波が導入される機構であるアンテナが設けられているマイクロ波入力部分の領域の一対の磁界面間の距離（ｂＬ）と、マイクロ波を加熱室に放射するための機構が設けられているマイクロ波出力部分の領域の一対の磁界面間の距離（ｂＳ）との比を所望の値とすることができるため、マイクロ波発生手段からのマイクロ波導入における損失の低減を図りつつ、屈曲部分における伝送損失を低減し、加熱効率の低下を防ぎ、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００２５】
本発明に係る第６の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が、前記加熱室の壁面に形成され開口部を含み、前記加熱室の壁面には前記開口部を加熱室側に突出させる放射ガイドを形成してもよい。このように構成された第６の観点のマイクロ波加熱装置は、導波管から加熱室にマイクロ波をスムーズに伝送して、加熱効率を高め、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００２６】
本発明に係る第７の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記放射ガイドは、前記開口部の外周部分において加熱室内側に突出するように形成され、平面視円環状における一部が欠落した形状であってもよい。このように構成された第７の観点のマイクロ波加熱装置においては、放射ガイドの欠落した形状の部分の近くに導波管を形成するための部材、例えば接合部材を設けることが可能となり、導波管の小型化を達成することが可能となる。この結果、本発明に係る第７の観点のマイクロ波加熱装置は、導波管壁面の伝送損失が低減されて省エネルギー性能を向上させることができる。
【００２７】
本発明に係る第８の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第７の観点における前記開口部の外周部分に形成された前記放射ガイドの形状は、平面視が略Ｄ字形状であってもよい。このように構成された第８の観点のマイクロ波加熱装置においては、Ｄ字形状の直線部分の近くに導波管を形成するための部材、例えば接合部材を設けることが可能となり、導波管の小型化を達成することが可能となる。この結果、本発明に係る第８の観点のマイクロ波加熱装置は、導波管壁面の伝送損失が低減されて省エネルギー性能を向上させることができる。
【００２８】
本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第７の観点における前記開口部の外周部分に形成された前記放射ガイドの形状は、前記導波管における伝送方向に対して平面視が対称形状であってもよい。このように構成された第９の観点のマイクロ波加熱装置においては、導波管から加熱室にマイクロ波をスムーズに伝送して、加熱効率を高め、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００２９】
本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点の構成において、特定の領域における電界の強さを低くするための放電防止用孔が前記導波管を構成する壁面に形成されている。このように構成された第１０の観点のマイクロ波加熱装置においては、導波管の壁面に放電防止用孔を形成することにより、孔自体には電界が立たないので電界強度が弱くなり、放電発生が低減されて、安全性および信頼性の高い加熱装置となる。
【００３０】
本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１０の観点における前記放電防止用孔を、マイクロ波の伝送経路が屈曲した前記導波管におけるコーナー部分の壁面に形成してもよい。このように構成された第１１の観点のマイクロ波加熱装置においては、放電発生が起こりやすい導波管のコーナー部分の壁面に放電防止用孔が形成されているため、放電の発生が抑制され、安全性および信頼性の高い加熱装置となる。また、第１１の観点のマイクロ波加熱装置においては、コーナー部分の壁面に放電防止用孔を形成するという簡単な設計で優れた効果を奏する加熱装置となる。
【００３１】
本発明に係る第１２の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１１の観点における前記放電防止用孔を、前記導波管における前記斜面に形成してもよい。このように構成された第１２の観点のマイクロ波加熱装置においては、屈曲した導波管における斜面に放電防止用孔を形成するという簡単な設計で安全性および信頼性の高い加熱装置となる。
【００３２】
本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１０の観点における前記放電防止用孔を、前記磁界面において、前記アンテナの中心から前記マイクロ波の波長の１／４±２０％以内の長さの位置に形成してもよい。このように構成された第１３の観点のマイクロ波加熱装置においては、安全性および信頼性の高い加熱装置となる。
【００３３】
前述のように、導波管内に定在波が生じると考えると、マイクロ波を放射するアンテナの位置が定在波の腹（電界強度最大の位置）となり、アンテナから波長の１／４離れた位置が定在波の節（電界強度最小の位置）となろうとする。このため、アンテナの位置とこのアンテナから波長の１／４の長さの位置は、両者の間の電位差が常に大きいため、放電現象が起きやすい位置関係である。しかし、アンテナの中心から波長の１／４±２０％以内の長さの位置に放電防止用孔を形成することによって、孔部分においては電界強度が弱くなるため、放電現象が起りにくくなる。したがって、本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置においては、安全性および信頼性の高い加熱装置となり、簡単な設計で優れた効果を奏する装置となる。
【００３４】
本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１０の観点における前記放電防止用孔を、前記アンテナより、鉛直方向における上方の壁面に形成してもよい。
一般的に、放電現象が発生する前には電界が集中して温度上昇することが考えられる。したがって、温度上昇を防ぐことにより、放電現象が発生しにくい状況とすることが可能である。本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置においては、導波管における熱を放電防止用孔から外部へ逃がすことができる構成であるため、マイクロ波が導入される機構、例えばアンテナにおける温度上昇による熱が、当該アンテナよりも上方にこもることがなく、局部異常加熱を防止して、放電現象の発生を低減することができる。したがって、本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置においては、安全性および信頼性の高い加熱装置となり、簡単な設計で優れた効果を奏する装置となる。
【００３５】
本発明に係る第１５の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１０の観点における前記放電防止用孔のプレス加工時に形成されたバリの突出方向が前記導波管の外向きとなるように構成されている。一般的にエッジ部分において電界が集中しやすく、その部分で放電現象が発生しやすい。本発明に係る第１５の観点のマイクロ波加熱装置においては、放電防止用孔をプレス加工時に形成されたエッジ部分となるバリを導波管の外向きとなるように構成して、導波管の内部にはエッジ部分がないため、導波管内部において放電現象の発生が抑制されており、安全性および信頼性の高い加熱装置となっている。
【００３６】
本発明に係る第１６の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１０の観点における前記マグネトロンからのマイクロ波が導入される機構および前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられた前記一方の磁界面に対向する他方の磁界面において、前記一方の磁界面を構成する前記斜面に対向する領域に放電防止用孔が形成されている。このように構成された第１６の観点のマイクロ波加熱装置は、放電防止用孔において電界の強さを弱めると共に、導波管における熱を外部へ逃がすことができる構成であるため、安全性および信頼性の高い加熱装置となっている。
【００３７】
本発明に係る第１７の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記アンテナおよび前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室に放射するための機構が設けられた前記一方の磁界面に対向する他方の磁界面において、前記一方の磁界面に形成された斜面に対向するように斜面を形成してもよい。このように構成された第１７の観点のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管における屈曲部分における伝送損失を低減して、加熱効率を高め、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００３８】
本発明に係る第１８の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記磁界面における前記斜面は、前記鉛直面と前記水平面とを連続させるように繋ぐ曲面で形成され、前記導波管における伝送経路を短縮するように構成されている。このように構成された第１８の観点のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管における屈曲部分における伝送損失を低減して、加熱効率を高め、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００３９】
本発明に係る第１９の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記磁界面における前記斜面は、前記鉛直面と前記水平面との間のコーナー部分に形成され、前記磁界面における伝送経路に直交する幅方向の少なくとも一部に形成してもよい。このように構成された第１９の観点のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管の強度を高めて信頼性の高い加熱装置とすることができる。
【００４０】
本発明に係る第２０の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１０の観点における前記放電防止用孔は、マイクロ波を伝送する前記導波管における定在波の節に対応する位置の壁面に形成されている。このように構成された第２１の観点のマイクロ波加熱装置において、定在波の腹の位置（電界強度最大の位置）と、定在波の節の位置（電界強度最小の位置）との間の電位差が大きいが、定在波の節に対応する位置に放電防止用孔が形成されているため、放電現象が起りにくくなり、安全性および信頼性の高い加熱装置となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、伝送経路が屈曲した導波管における伝送損失を低減して、加熱効率を高め、省エネルギー性能を向上させることができるマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図
【図２】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図
【図３】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管の変形例を示す断面図
【図４】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管の変形例を示す断面図
【図５】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管の変形例を示す断面図
【図６】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図
【図７】本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図
【図８】本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図
【図９】実施の形態４のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図
【図１０】実施の形態４のマイクロ波加熱装置における導波管を示す斜視図
【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導波管近傍を示す断面図
【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導波管の構成を説明するための断面図
【図１３】実施の形態６のマイクロ波加熱装置における導波管の構成を説明するための加熱室の底面を示す平面図
【図１４】実施の形態６のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図
【図１５】実施の形態６のマイクロ波加熱装置における加熱室の底面を示す平面図
【図１６】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導波管近傍を示す断面図
【図１７】実施の形態７のマイクロ波加熱装置における加熱室の底面を示す平面図
【図１８】本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置を説明するための断面図
【図１９】本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図
【図２０】実施の形態８のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図
【図２１】本発明に係る実施の形態９のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図
【図２２】本発明に係る実施の形態１０のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図
【図２３】実施の形態１０のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図
【図２４】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導波管近傍を示す断面図
【図２５】本発明に係る実施の形態１２のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図
【図２６】実施の形態１２のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図
【図２７】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導波管近傍を示す断面図
【図２８】一般的な導波管の構成を説明する概略構成図
【図２９】従来の導波管の構成を示す断面図
【図３０】本発明のマイクロ波加熱装置における導波管を説明するための断面図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明のマイクロ波加熱装置の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は電子レンジに限定されるものではなく、オーブンレンジ、解凍装置などの調理器具や、各種誘電体の加熱装置、木材などの乾燥装置、陶芸における加熱・焼結装置など誘電加熱を利用した各種加熱装置を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態の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が本発明に含まれるものである。
【００４４】
（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の概略構成を示す図であり、当該電子レンジを正面側から見た断面図である。図１に示す電子レンジにおいては、被加熱物を加熱室から出し入れするための扉（図示無し）が手前側に設けられている。図２は実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図である。
【００４５】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロン３１が設けられており、マグネトロン３１から放射されたマイクロ波が導波管３２を伝送して、２つの回転アンテナ３８，３８を介して加熱室３３内に放射されるよう構成されている。加熱室３３の内部には代表的な被加熱物である食品３４を載置する載置台３５が設けられている。載置台３５の下側には２つの回転アンテナ３８，３８が配置されるアンテナ空間３６が形成されている。アンテナ空間３６の底面側で導波管３２の磁界面（Ｈ面）も兼ねる底板５０には回転アンテナ３８，３８の駆動軸が挿入される結合孔３７，３７が形成されている。結合孔３７，３７は、加熱室３３の中心から略等距離の位置に形成され、回転アンテナ３８，３８の各駆動軸が結合孔３７，３７の中心に配置されている。各回転アンテナ３８，３８の駆動手段としてのモータ３９，３９が駆動軸を介して回転させるよう構成されている。モータ３９，３９の回転動作は、使用者により設定部４１において設定された条件に応じて制御部４０により制御されている。
【００４６】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、設定部４１において、使用者が被加熱物である食品３４に応じて、またはその食品３４の調理内容に応じて調理メニューを選択することができる。この選択結果に基づき、制御部４０はマグネトロン３１を制御してマイクロ波の発生や停止を行うとともに、モータ３９を制御して回転アンテナ３８，３８の回転および停止を制御する。この結果、載置台３５に載置された食品３４の加熱および調理を行うことができる。
【００４７】
次に、実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて用いられる導波管３２について説明する。
導波管３２は、伝送方向に直交する断面が長方形であり、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられてマイクロ波が導入されるマイクロ波入力部分の伝送方向と、回転アンテナ３８，３８が設けられてマイクロ波が加熱室３３に放出されるマイクロ波出力部分の伝送方向が、導波管３２において略直角となるよう構成されている。導波管３２は、磁界面である対向する一対のＨ面（第１のＨ面、第２のＨ面）と、電界面である対向する一対のＥ面（第１のＥ面、第２のＥ面）とを持つ構成である。
【００４８】
図２に示すように、第１のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２が挿入される鉛直面４３と、斜面４４と、アンテナ空間３６の底板５０の一部とにより構成される。第２のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２の先端に対向する部分が膨らんだ形状を有する鉛直面５２と、回転アンテナ３８，３８を駆動するモータ３９，３９が接合された水平面５４とにより構成されている。
【００４９】
実施の形態１における導波管３２においては、図２に示すように、第１の板４６により第１のＨ面の鉛直面４３および斜面４４が形成されており、底板５０により第１のＨ面の水平面４７が形成されている。第１の板４６において斜面４４から延びる加熱室側の端部４５は底板５０と平行になるように水平に折り曲げられており、その端部４５が底板５０に対して、例えばスポット溶接加工、カシメ加工などの接合手段により固着されるように構成されている。
一方、第２のＨ面は、第２の板５１を折り曲げて形成されている。また、第２の板５１は、折り曲げることにより第２のＨ面の両側となるＥ面、および導波管３２の両端面であるショート面５５，５６を形成している。
【００５０】
斜面４４は、導波管３２の第１のＨ面におけるマグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分と、回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分との間を繋ぐコーナー部分に形成されている。実施の形態１における導波管３２は、前述の図２９および図３０において示した導波管１Ａ，１Ｂの構成と比べると、導波管におけるコーナー部分を斜めにカットした形状であり、マイクロ波の伝送経路を短縮するものである。
【００５１】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管３２において、第１のＨ面における斜面４４の曲げ開始位置Ｙ（図２参照）は、アンテナ４２の中心から鉛直方向への距離ｍを約２５ｍｍとした。当該電子レンジにおいて使用されるマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）と比べると、距離ｍは約１／４波長（約３０ｍｍ）の距離である。なお、ここで、約１／４波長とは、使用するマイクロ波の波長の１／４±２０％の範囲内である。また、曲げ開始位置Ｙから加熱室３３の底面を形成する底板５０までの距離ｎも同様に約２５ｍｍとした。実施の形態１の導波管３２において、斜面４４の加熱室３３の底面に対する角度を、約４５度としたが、この角度は３０度から６０度の範囲内が好ましい角度であった。
【００５２】
第２の板５１は、第１のＨ面に対向する第２のＨ面を形成している。第２のＨ面は、アンテナ４２の先端に対向する位置に外側に膨らんだ凸部５９が形成された鉛直面５２と、加熱室３３の底面と平行な水平面５４とにより構成されている。
なお、導波管の変形例として鉛直面５２と水平面５４との間に、第１のＨ面の斜面４４に対向する斜面を形成してもよい。このように第２のＨ面にも第１のＨ面に対向して斜面を形成することにより、コーナー部分におけるマイクロ波の伝送損失をより低減することが可能となる。
【００５３】
図３は、上記のように第１のＨ面の斜面に対向するように第２のＨ面に斜面を形成した導波管３２Ａを示す断面図である。図３に示すように、導波管３２Ａにおいては、対向する第１のＨ面および第２のＨ面のそれぞれの面に、対向して斜面４４Ａ，４４Ｂが形成されている。このように構成された導波管３２Ａは、マイクロ波の伝送がよりスムーズとなり、伝送損失を大幅に低減することが可能となる。
【００５４】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管３２の具体的な寸法は、図１および図２がともに導波管３２のＨ面のセンターで切断した断面図であるため図示していないが、幅（図２８において幅ａで示す寸法）は約８５ｍｍとした。また、導波管３２の高さ（図２８において幅ｂで示す寸法）は、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられているマイクロ波入力部分の高さ（図２においてｂＬにて示す高さ）が約３１ｍｍ、回転アンテナ３８が設けられているマイクロ波出力部分の高さ（図２においてｂＳにて示す高さ）が約１６．５ｍｍとしている。
【００５５】
導波管３２における鉛直面５２に形成されている凸部５９は、シボリ加工により形成されており、導波管３２の高さｂＬが低い場合でも、アンテナ４２の先端と対向する導波管壁面との距離を確保して、放電が生じないように外向きに膨らませている。
【００５６】
なお、図１および図２に示す導波管３２において、屈曲部分の形状を鋭角に描いているが、実際の導波管においては放電の発生を防止するために滑らかな曲面により構成してもよい。
【００５７】
以上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においては、導波管３２内をマイクロ波が伝搬するとき、コーナー部分に斜面４４が形成されているため、マグネトロン３１から放射されたマイクロ波がコーナー部分で複雑な反射を繰り返すことがなく、大きな伝送損失を防止している。また、導波管３２を用いることにより、マグネトロン３１からのマイクロ波が導波管３２のマイクロ波出力部分までマイクロ波をスムーズに伝送できるので、加熱効率を高めて、省エネルギー性能を向上させている。
【００５８】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２における斜面４４の曲げ開始位置Ｙが、アンテナ４２の中心から鉛直方向に距離ｍ（約２５ｍｍ）となっており、マイクロ波の波長と距離ｍとを比べると、距離ｍは波長の１／４±２０％の範囲内の長さとなっている。
【００５９】
このように構成されたマイクロ波加熱装置において、導波管３２と加熱室３３とを合わせた空間で考えると、この空間はマイクロ波にとって閉空間であるため、共振器として作用し、導波管３２内にも定在波が生じる。定在波はアンテナ４２の中心の位置で常に振幅最大（定在波の腹）になり、波長の１／２毎に振幅最大（定在波の腹）が繰り返される。このためアンテナ４２の近傍において、アンテナ４２の中心の位置の次に振幅最大となる位置は、アンテナ４２の中心から１／２波長だけ離れた位置となる。
【００６０】
一方、共振時において、振幅最大の位置では電界や磁界の強さが最大であるため、その位置で、鉛直面４３から斜面４４への曲げ開始位置Ｙが存在すると伝送損失が大きくなると考えられる。実施の形態１において、導波管３２の第１のＨ面において配置角度が変わるコーナー部分となる曲げ開始位置Ｙは、アンテナ４２の中心から約１／４波長（波長の１／４±２０％範囲内の長さ）だけ離れた位置である。したがって、曲げ開始位置Ｙは、アンテナ４２の中心とアンテナ４２中心から１／２波長離れた位置の丁度中間の位置である。すなわち、曲げ開始位置Ｙは、振幅最大の位置の丁度中間の位置となり、振幅最小の定在波の節の位置となるので、伝送損失を効率高く抑えることができる。
【００６１】
なお、曲げ開始位置Ｙは、アンテナ４２の中心から約１／４波長の位置でなくてもよく、曲げ開始位置Ｙはアンテナ４２の中心から１／８波長から３／８波長までの範囲内の距離だけ離れた位置とすれば、伝送損失を大幅に抑える効果がある。
【００６２】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２の第１のＨ面を、鉛直面４３と斜面４４とを構成する第１の板４６と、加熱室３３の一部を構成する底板５０とを接続することにより構成し、第２のＨ面と第１のＥ面と第２のＥ面とを、第２の板体５１により構成した。しかし、本発明はこのような構成のみに限定されるものではなく、一対のＨ面、一対のＥ面、およびショート面は、その形状および構成を考慮して適宜所望の板材を加工することにより構成される。
【００６３】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管３２は、コーナー部分に斜面４４を設けることにより導波管における伝送損失の低減を図ると共に、屈曲した形状でありながらも、少ない部品で容易に実現することが可能である。
【００６４】
特に、第１の板４６の加熱室側の端部４５を、斜面４４の傾斜角度よりさらに傾斜させて、加熱室３３の底面を形成する底板５０と平行にすることにより、端部４５と底板５０とのスポット溶接加工或いはカシメ加工などの接合手段により接合処理を容易にしている。
【００６５】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける、具体的な省エネルギーの効果について説明する。本願発明者は、前述の図２９に示した導波管１Ａのような斜面のない屈曲した導波管を用いた電子レンジと、図１に示した斜面のある導波管を用いた実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジとをそれぞれ定量的に評価するために年間消費電力量を調べた。その結果、斜面のない導波管を用いた電子レンジの場合には年間消費電力量６３．７３ｋＷｈ／年であり、斜面のある導波管を用いた電子レンジの場合には年間消費電力量は５８．５３ｋＷｈ／年となり、５ｋＷｈ／年以上も消費電力量を低減できることが分かった。
【００６６】
なお、実施の形態１における導波管３２のコーナー部分の斜面４４形状は、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては面取りのような平面でカットした構成で示したが、本発明はこのような形状に限定されるものではなく、曲面形状でも良い。
【００６７】
図４は、導波管３２のコーナー部分に形成される斜面を曲面で形成した例を示す断面図である。図４に示すように、第１のＨ面における曲面状の斜面４４Ｃは、鉛直面４３と水平面４７とを連続させるように滑らかな曲面で形成されており、導波管３２Ｂにおける伝送経路を短縮するように構成されている。このように構成された導波管３２Ｂは、マイクロ波の伝送がよりスムーズとなり、伝送損失を大幅に軽減することが可能となる。
【００６８】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置の導波管３２においては、第１のＨ面における幅方向の全幅に至る領域に斜面４４を形成した例で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、第１のＨ面の幅方向の一部の領域に斜面を形成してもよい。図５は、導波管３２Ｃにおける第１のＨ面の幅方向の一部に斜面４４Ｄを形成した例を示す断面図である。このように構成された導波管３２Ｃにおいては、斜面部分における構造上の強度が高くなり、加熱室３３と導波管３２Ｃとの間の構造的な一体化が容易となり信頼性の高い加熱装置となる。
【００６９】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、回転アンテナ３８が二つの場合について説明したが、本発明は回転アンテナの個数を限定するものではない。また、回転アンテナは無くてもよく、その場合には導波管と加熱室との間に設けた開口からマイクロ波が直接的に放射されるように構成される。
【００７０】
（実施の形態２）
図６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における導波管近傍を示す断面図である。
【００７１】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、回転アンテナが一つの場合であり、導波管の伝送方向の長さが短いことと、斜面４４に整合部６０を設けた点である。
【００７２】
一般的に、導波管は直方体形状であり、その伝送方向が直線的であり、且つ伝送方向の長さが長い場合には、伝送損失を低減するために、導波管の任意の位置に整合部である凸部を形成する場合がある。しかし、導波管が非常に短く、且つ曲げられているような形状の場合には、整合部を導波管に形成することが困難である。
【００７３】
整合部は導波管のいずれの場所に形成しても良いものではない。マイクロ波を生成するマグネトロン３１のアンテナ４２や、マイクロ波を放射する回転アンテナ３８に近い位置に整合部を形成した場合には、放電のおそれがあり、導波管を形成するための板材と板材との接合部分の近傍に整合部を形成する場合には、導波管の加工が困難であるという問題がある。また、回転アンテナの駆動手段であるモータに近い場所に整合部を形成する場合、モータ取り付けの邪魔にならないように設計する必要がある。
【００７４】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、整合部を導波管の斜面部分に形成するものである。図６に示すように、整合部６０が第１のＨ面における斜面４４に形成されている。整合部６０は、導波管３２Ｄの内側に突出するように凹部形状である。なお、整合部６０の形状は、導波管３２Ｄと加熱室３３との状態に応じて適宜変更されるものであり、導波管３２Ｄの外側に突出するように凸部形状とする場合もある。
【００７５】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、整合部６０を導波管３２Ｄの斜面４４に形成するものである。導波管３２Ｄにおいて、斜面４４は接合部分に相当せず、アンテナ４２および回転アンテナ３８から離れた位置にあるため、整合部６０を容易に形成することが可能であり、整合部６０と各アンテナ間の放電の心配もない。さらに、整合部６０を斜面４４に設けても、マイクロ波加熱装置において整合部が邪魔になることがない。
【００７６】
また、整合部６０を斜面４４に形成しているため、加熱室３３に影響を与えることがない。例えば、図３０に示したような導波管１Ｂの構成には、加熱室３３の底面を構成する底板５０に整合部を形成する必要がある。しかし、このように底板５０に整合部６０を形成した場合には、加熱室３３の底面形状が変形するため、加熱室内の加熱分布が変化するという問題が生じる。加熱室３３を設計する場合、加熱室内の加熱分布は加熱室形状により決定することができ、導波管３２Ｄの整合状態は整合部の形状により決定することができるほうが設計は容易である。即ち、加熱室形状と整合部形状とが互いに影響しない独立した構成とした方が設計は容易となる。図３０に示した導波管１Ｂの構成では整合部２１の形状によって整合状態だけを変えようとしても、加熱室内の加熱分布まで変化してしまい、設計が非常に困難である。しかし、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、整合部６０を斜面４４に形成しているため、整合部形状が加熱室３３の形状を変えることがなく、加熱分布に影響を与えない構成である。したがって、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、加熱分布と整合状態を独立して最適化することができ、非常に設計が容易な構成を有する。
【００７７】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、斜面４４の一部にシボリ加工により整合部６０を形成するものである。したがって、整合部６０の構成自体は複雑なものではなく、極めて簡単に整合部６０を形成することができる。
【００７８】
なお、実施の形態２のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｄの整合部６０の形成方法はシボリ加工により凹部形状としたが、本発明はこのような加工方法による凹部形状に限定されるものではなく、半球状や円筒状の金属を溶接などにより導波管に接合して構成しても良い。
【００７９】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、第２の板５１の鉛直面５２は平坦な面で構成されている。この鉛直面５２には、実施の形態１において図２に示した外側に膨らんだ凸部５９が形成されていない。これは、鉛直面５２がアンテナ４２の先端からの距離が放電しない距離を確保しているためである。
【００８０】
なお、第２のＨ面は、鉛直面５２と、加熱室３３の底面に対して平行な水平面５４とにより構成されているが、鉛直面５２と水平面５４との間に、第１のＨ面の斜面４４に対向するように斜面を形成してもよい。このように第２のＨ面にも第１のＨ面に対向して斜面を形成することにより、マイクロ波の伝搬におけるエネルギー損失を低減することが可能となる。
【００８１】
また、図６に示す導波管３２Ｄにおいて、屈曲部分の形状を鋭角に描いているが、実際の導波管においては放電の発生を防止するために滑らかな曲面により構成してもよい。
【００８２】
（実施の形態３）
図７は、本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す正面断面図である。図７に示す電子レンジにおいては、被加熱物を加熱室から出し入れするための扉（図示無し）が手前側に設けられている。
【００８３】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、導波管３２Ｅが加熱室３３の右側に配置されており、導波管３２Ｅから加熱室３３へのマイクロ波放射は、回転アンテナではなく加熱室３３の側面４８に形成された開口５８により行われる構成である。なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、回転アンテナが設けられていない代わりに、食品を回転させるためのターンテーブル４９が設けられている。
【００８４】
図７において、実施の形態３のマイクロ波加熱装置である電子レンジは、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロン３１と、マグネトロン３１から放射されるマイクロ波を伝送する導波管３２Ｅと、導波管３２Ｅの左側に接続された加熱室３３と、加熱室３３内に装着され、上面に食品３４を載置するターンテーブル４９と、ターンテーブル４９を回転駆動する駆動手段としてのモータ５７を備える構成である。導波管３２Ｅから加熱室３３へは比較的大きな開口５８を介してマイクロ波が放射される構成である。
【００８５】
次に、実施の形態３のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｅについて説明する。
導波管３２Ｅは、伝送方向に直交する断面が長方形であり、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分の伝送方向と、開口５８が形成されたマイクロ波出力部分の伝送方向が、導波管３２Ｅにおいて略直角となるよう構成されている。導波管３２Ｅは、磁界面である対向する一対のＨ面（第１のＨ面、第２のＨ面）と、電界面である対向する一対のＥ面（第１のＥ面、第２のＥ面）とを有している。
【００８６】
図７に示すように、第１のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２が挿入される水平面５３と、この水平面５３に対して所定角度を有して斜めに配置された斜面４４と、この斜面４４に対して所定角度を有して形成され鉛直方向に延びる端部４５の鉛直面と、加熱室３３の側面４８の一部である鉛直面とにより構成される。第２のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２の先端に対向する水平面６１と、その水平面６１に対して直交し、加熱室３３の側面と平行な鉛直面６２とにより構成される。
【００８７】
実施の形態３における導波管３２Ｅにおいては、図７に示すように、第１の板４６により第１のＨ面の水平面５３、斜面４４、および端部４５の鉛直面が形成されている。第１のＨ面の鉛直面は、第１の板４６において加熱室３３の側面４８と平行に形成された端部４５の鉛直面と、加熱室３３の側面４８の一部の鉛直面が含まれる。
【００８８】
第１の板４６において、斜面４４の加熱室側の端部４５は、加熱室３３の側面４８と平行になるように鉛直方向に折り曲げられており、その端部４５が側面４８に対して、例えばスポット溶接加工、カシメ加工などの接合手段により固着される。
【００８９】
一方、第２のＨ面は、第２の板５１を折り曲げて形成されている。また、第２の板５１は、折り曲げることにより第２のＨ面の両側となるＥ面、および導波管３２Ｅの両端面であるショート面５５，５６を形成している。
【００９０】
斜面４４は、導波管３２Ｅの第１のＨ面におけるマグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分と、開口５８が形成されたマイクロ波出力部分との間を繋ぐコーナー部分に形成されている。実施の形態３における導波管３２Ｅは、前述の図２９および図３０において示した導波管１Ａ，１Ｂの構成と比べると、導波管３２Ｅにおけるコーナー部分を斜めにカットした形状であり、マイクロ波の伝送経路を短縮するものである。
【００９１】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、導波管３２Ｅの斜面４４に整合部６０を形成した構成である。実施の形態３における導波管３２Ｅにおいては、整合部６０は導波管３２Ｅの外側に突出する凸部形状で構成されている。実施の形態３のマイクロ波加熱装置に構成においては、斜面４４の上方に空きスペースがあるため、シボリ加工で凸部形状に形成された整合部６０を確実に、且つ容易に配置することができる。
【００９２】
上記のように、屈曲した導波管３２Ｅの第１のＨ面にマグネトロンのアンテナ４２と、加熱室３３へのマイクロ波の放射口となる開口５８が形成された構成において、導波管３２Ｅの壁面の一部を変形して所望の形状を有する整合部６０を、加熱室３３の加熱分布に影響を与えることなく容易に、且つ確実に形成することができる。
【００９３】
（実施の形態４）
実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、前述の図１および図２を用いて説明した実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成と実質的に同じ構成を有するものであり、導波管を構成する技術的思想を具体的な数値を用いて説明するものである。
【００９４】
前述の図２９に示した構成の導波管１Ａにおいては、マイクロ波発生手段としてのマグネトロン１４から放射されたマイクロ波が、コーナー部分で複雑な反射を起こして伝送損失を生じさせて、加熱効率が低下するため、省エネルギー性能は良くならなかった。マグネトロン１４のアンテナ２が導波管内に挿入されている場合、一般的なアンテナ２の導波管内の長さｃは２５〜３０ｍｍ程度である。導波管１Ａにおいてアンテナ２の先端から、アンテナ２の先端に対向する面（第２のＨ面）までの距離ｄは、放電等の発生を防止するため約５ｍｍ以上を確保することが多い。本願発明者が図２９に示すような構成の導波管を形成する場合、マグネトロン１４のアンテナ２が設けられているマイクロ波入力部分の高さｂＬ（第１のＨ面と第２のＨ面との間の距離（＝ｃ＋ｄ））を約３７ｍｍとしていた。
【００９５】
また、本願発明者は、図２９に示す導波管１Ａの構成において、回転アンテナ１１が設けられているマイクロ波出力部分の高さｂＳを、モータ４を配置するスペースを確保するため、約１６ｍｍとしていた。このため、本願発明者が製作していた導波管においては、マイクロ波出力部分の高さｂＳとマイクロ波入力部分の高さｂＬとの比率が、１６ｍｍ：３７ｍｍ＝１：２.３となっていた。この比率で形成された導波管を用いた電子レンジにおいては、８００Ｗ出力時のマイクロ波の省エネルギー性能（年間消費効率あるいは年間消費電力量とも呼ばれる）は、６５.０２ｋＷｈ／年であった。この数値は、あまり好ましいものではなかった。
【００９６】
本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管を用いた場合であっても、伝送損失の低減、および加熱効率と省エネルギー性能の向上を達成するものである。
【００９７】
図８は、本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す正面断面図である。図８に示す電子レンジにおいては、被加熱物を加熱室から出し入れするための扉（図示無し）が手前側に設けられている。図９は、実施の形態４のマイクロ波加熱装置における導波管近傍の構成を示す断面図である。図１０は実施の形態４のマイクロ波加熱装置における導波管のみを示す斜視図である。
【００９８】
なお、実施の形態４においては、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置において用いた構成要素と実質的に同様の機能を有するものには同じ符号を付し、特徴的な部分について詳細に説明する。
【００９９】
図８において、実施の形態４のマイクロ波加熱装置である電子レンジは、マイクロ波発生手段であるマグネトロン３１と、マグネトロン３１から放射されるマイクロ波を伝送する導波管３２Ｆと、導波管３２Ｆの上部に設けられ、導波管３２Ｆからのマイクロ波が放射される加熱室３３と、加熱室３３内に固定されて食品３４などを載置する載置台３５と、載置台３５より下方に形成されたアンテナ空間３６に配置された回転アンテナ３８，３８と、回転アンテナ３８，３８を駆動するための駆動手段としてのモータ３９，３９と、このモータ３９，３９の回転および停止を制御する制御部４０と、使用者が加熱条件等を設定する設定部４１とを備える。
【０１００】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置である電子レンジは、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジの構成と実質的に同じ構成であるため、詳細な構成は省略する。
【０１０１】
以下、実施の形態４のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて用いられる導波管３２Ｆについて説明する。
導波管３２Ｆは、伝送方向に直交する断面が長方形であり、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分の伝送方向と、回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分の伝送方向が、略直角である。導波管３２Ｆは、対向して配置された一対のＨ面（第１のＨ面、第２のＨ面）と、Ｈ面に直交するとともに対向して配置された一対のＥ面（第一のＥ面、第二のＥ面）とを有している。
【０１０２】
図９に示すように、導波管３２Ｆにおける第１のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２が挿入される鉛直面４３と、斜面４４と、端部４５の水平面とを形成する第１の板４６、および加熱室３３におけるアンテナ空間３６の底面を構成する底板５０とを接合することにより構成される。実施の形態４における導波管３２Ｆは、前述の図２９および図３０において示した導波管１Ａ，１Ｂの構成と比べると、導波管のコーナー部分を斜めにカットした形状であり、マイクロ波の伝送経路を短縮するものである。
【０１０３】
第１の板４６において斜面４４の加熱室側の端部４５は底板５０と平行になるように水平に折り曲げられており、その端部４５が底板５０に対して、例えばスポット溶接加工、カシメ加工などの接合手段により接合されるように構成されている。
実施の形態４のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｆにおいて、第１のＨ面における斜面４４の曲げ開始位置Ｙは、アンテナ４２の中心から鉛直方向への距離ｍを２５ｍｍとした位置である。当該電子レンジにおいて使用されるマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）と比べると、距離ｍは約１／４波長の距離である。ここで、約１／４波長とは、使用するマイクロ波の波長の１／４±２０％の範囲内である。
【０１０４】
また、曲げ開始位置Ｙから加熱室３３の底面を形成する底板５０までの距離ｎも同様に２５ｍｍとした。なお、実施の形態４の導波管３２Ｆにおいて、斜面４４の加熱室３３の底面に対する角度を、４５度としたが、この角度は３０度から６０度の範囲内であればよい。
【０１０５】
導波管３２Ｆにおける第２のＨ面は、第２の板５１を折り曲げて形成されている。また、第２の板５１は、折り曲げることにより第２のＨ面の両側となるＥ面、および導波管３２Ｆの端面であるショート面を形成している。
【０１０６】
実施の形態４における導波管３２Ｆの基本的な寸法について、図１０に示す斜視図を用いて説明する。
導波管３２Ｆにおいて、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられているマイクロ波入力部分の高さｂＬは、３２ｍｍであり、回転アンテナ３８が設けられているマイクロ波出力部分の高さｂＳは、１６ｍｍである。
【０１０７】
第２のＨ面の鉛直面にシボリ加工により形成された凸部５９は、アンテナ４２の先端と対向する鉛直面５２との間に所望の距離を確保して、放電の発生を防止するために、導波管３２Ｆの外向きに突出させた形状である。凸部５９は、アンテナ４２の先端から少なくとも５ｍｍ以上の距離を有するように形成されている。
【０１０８】
実施の形態４における導波管３２Ｆにおいては、幅ａ（図１０参照）を８５ｍｍとしている。導波管３２Ｆの第２のＨ面においては、マグネトロン３１のアンテナ４２の先端に対向する部分に凸部５９が、導波管３２Ｆの幅方向の中央に形成されている。このため、実施の形態４における導波管３２Ｆは、アンテナ４２が設けられているにもかかわらず、アンテナ４２が設けられているマイクロ波入力部分の高さｂＬを小さく設定することができる。
【０１０９】
以下、実施の形態４における導波管３２Ｆの実際の主要な寸法について図９および図１０に示した寸法符号ａ、ｂＬ、ｂＳ、ｂＡ、ｅ、ｆおよびｇを用いて説明する。ａ＝８５ｍｍ、ｂＬ＝３２ｍｍ、ｂＳ＝１６ｍｍ、ｂＡ＝３７ｍｍ、ｅ＝７０ｍｍ、ｆ＝４５ｍｍ、およびｇ＝３２ｍｍである。これらの寸法により導波管３２Ｆにおけるコーナー部分６５（図９において破線にて囲まれた領域）の形状が特定される。
【０１１０】
以上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における導波管３２Ｆは、マグネトロン３１のアンテナ４２と回転アンテナ３８が設けられている第１のＨ面を外側とし、第１のＨ面に対向する第２のＨ面を内側となるように曲げられたコーナー部分６５を有する構成である。そして、コーナー部分６５よりも加熱室側（マイクロ波出力部分）の高さｂＳと、コーナー部分６５よりもマイクロ波発生手段側（マイクロ波入力部分）の高さｂＬの比率は、１６ｍｍ：３２ｍｍ＝１：２である。
【０１１１】
前述したように、図２９に示した導波管１Ａの構成においては、マイクロ波出力部分の高さｂＳとマイクロ波入力部分の高さｂＬとの比率が、１６ｍｍ：３７ｍｍ＝１：２.３となっていたが、実施の形態４における導波管３２Ｆの場合の比率は、１：２であり、異なる比率となっている。この比率で構成された導波管３２Ｆを用いた実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、８００Ｗ出力時のマイクロ波の省エネルギー性能（年間消費効率あるいは年間消費電力量とも呼ばれる）が５８.９８ｋＷｈ／年であった。比率が１：２.３である導波管１Ａを用いたマイクロ波加熱装置における８００Ｗ出力時のマイクロ波の省エネルギー性能が、６５.０２ｋＷｈ／年であったことと比べて、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は格段に良くなっていた。したがって、導波管においては、マイクロ波出力部分の高さｂＳ／マイクロ波入力部分の高さｂＬの比率は、１／１から１／２の範囲内とすることが好ましいことが分かった。
【０１１２】
上記のように導波管３２Ｆにおいてコーナー部分６５の前後部分におけるＥ面の高さの比率（マイクロ波出射部分の高さｂＳ：マイクロ波入射部分の高さｂＬの比率）を１：１〜２の範囲内とすることにより、マイクロ波発生手段から放射されたマイクロ波がコーナー部分６５において複雑な反射を起こすことなく、伝送損失の低減を図ることができ、マイクロ波がスムーズに導波管３２Ｆの末端まで伝送する構成となる。この結果、前記比率で形成された導波管３２Ｆをマイクロ波加熱装置に用いることにより加熱効率の低下を防ぎ、省エネルギー性能を向上させることができる。
【０１１３】
特に、実施の形態４における導波管３２Ｆにおいては、マイクロ波出力部分の高さ（Ｅ面の高さ）ｂＳ：マイクロ波入力部分の高さ（Ｅ面の高さ）ｂＬの比率を略１：２とすることにより、マイクロ波発生手段から放射されたマイクロ波がコーナー部分６５においてスムーズに伝送されて、伝送損失の低減を図ることができると共に、マイクロ波入力部分の高さ（Ｅ面の高さ）ｂＬを前記比率（１：１から１：２）の範囲内において最大長さに設定できるため、アンテナ４２の先端と対向するＨ面までの距離を大きく設定することができ、アンテナ４２近傍での損失を防ぐことができる。この結果、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、前記比率を１：１とした場合に較べて、さらなる加熱効率の低下を防ぎ、省エネルギー性能をさらに向上させることができる。
【０１１４】
実施の形態４における導波管３２Ｆにおいて、マイクロ波出力部分の高さ（Ｅ面高さ）ｂＳは、１６ｍｍに設定されており、この１６ｍｍの長さは当該電子レンジのマイクロ波の波長λ＝１２０ｍｍの略１／８である。また、導波管３２Ｆにおけるマイクロ波入力部分の高さ（Ｅ面高さ）ｂＬは、３２ｍｍに設定されており、この３２ｍｍは波長λ＝１２０ｍｍの略１／４である。
【０１１５】
実施の形態４における導波管３２Ｆにおいては、上記の寸法で構成することにより、導波管３２ＦのＥ面高さｂＳ：導波管３２ＦのＥ面高さｂＬの比率を１：１から１：２の範囲内にすることができるとともに、導波管３２ＦのＥ面高さｂＳの条件である、ｂＳ＜λ／２、および導波管３２ＦのＥ面高さｂＬの条件である、ｂＬ＜λ／２、をともに満たしている。このため、導波管３２Ｆによるマイクロ波の伝送に関して最もコンパクトな構成となるＴＥ１０モードと呼ばれる形態でマイクロ波を確実に伝送することができる。
【０１１６】
また、導波管３２Ｆにおける第２のＨ面において、アンテナ４２の先端が対向する部分に外向きに突出した凸部５９が形成されており、その凸部５９における第１のＨ面からの最大高さｂＡは、３７ｍｍとなっている。この高さは、前述のように図２９に示した導波管１Ａにおけるマイクロ波入力部分のＥ面高さｂＬと同じである。このように、実施の形態４における導波管３２Ｆにおいては、アンテナ４２の先端と、その先端に対向する導波管壁面との間に所望の距離を確保しつつ、導波管３２Ｆのマイクロ波入力部分のＥ面高さｂＬが大きくなるのを防ぐことができる構成である。
【０１１７】
このように構成された実施の形態４における導波管３２Ｆにおいては、アンテナ４２の先端に対向するＨ面の壁面までの距離を大きくとりながらも、導波管３２Ｆのマイクロ波入力部分のＥ面高さｂＬを３２ｍｍにまで小さくすることができる。このため、導波管３２Ｆのマイクロ波出力部分のＥ面高さｂＳ：導波管３２Ｆのマイクロ波入力部分のＥ面高さｂＬを容易に１：１から１：２の範囲内とすることができる。
【０１１８】
以上のように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波を導入するアンテナ４２における損失を防ぎつつ、コーナー部分６５の伝送損失も防ぐことができる。この結果、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管３２Ｆを用いても加熱効率が低下することを防止することができ、省エネルギー性能を向上させることができる。
【０１１９】
また、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、コーナー部６５に伝送経路を短縮する斜面４４を設けているため、コーナー部分６５におけるＥ面の大きさが大きくなるのを防いでいる。例えば、前述の図２９に示したコーナー部分におけるＥ面の最大長さｂＴ（第１のＨ面のコーナーから第２のＨ面のコーナーまでの長さ）は、実際には４０ｍｍであった。実施の形態４における導波管３２Ｆにおけるコーナー部分６５のＥ面の長さｂＴは小さく、導波管３２Ｆのマイクロ波入力部分のＥ面高さｂＬより小さく設定することが可能である。
【０１２０】
このように構成された導波管３２Ｆにおいては、直角に曲げたコーナー部分６５における最大Ｅ面長さ（ｂＴ）の増大を防止することができ、コーナー部分６５における最大Ｅ面長さ（ｂＴ）をコーナー部分６５の前後のＥ面高さｂＳ、ｂＬに近づけることができる。このため、導波管３２Ｆを用いた実施の形態４のマイクロ波加熱装置において、マイクロ波発生手段から放射されたマイクロ波がコーナー部分６５で複雑な反射を起こして伝送損失することを防止し、スムーズに導波管出力部分までマイクロ波を伝送できる。このため、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、加熱効率の低下を防ぎ、省エネルギー性能を向上させることができる。
【０１２１】
導波管３２Ｆにおける第１のＨ面の斜面４４は、実施の形態４においては面取りのような平面でカットした構成を示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、アール加工の曲面形状でも良い。また、導波管３２Ｆにおける他の屈曲部分においても、アール加工の曲面形状により構成して、さらなる放電現象の抑制を図ってもよい。
【０１２２】
なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては回転アンテナが二つの場合の例について説明したが、回転アンテナは一つであっても良く、あるいは回転アンテナが無く、導波管と加熱室との間に設けた開口からマイクロ波が放射される構成の場合でも、実施の形態４において説明した導波管３２Ｆの構成を用いることにより、同様の効果を奏する。
【０１２３】
（実施の形態５）
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である電子レンジにおける導波管近傍を示す断面図である。
【０１２４】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、１つの回転アンテナを設けた場合の構成である。また、実施の形態５におけるマイクロ波加熱装置においては、導波管における斜面形状を小さい形成して、マグネトロン３１を加熱室の方向へ近づける構成である。以下の実施の形態５の説明において、前述の実施の形態１から４のマイクロ波加熱装置と同様の機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１２５】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置の導波管３２Ｇにおいて、前述の実施の形態４のマイクロ波加熱装置の導波管３２Ｅと比べて異なる主要な寸法は、加熱室の底面に接合される導波管３２Ｇの上面（外側面）と導波管３２Ｇの一方の端面５５（ショート面）である下面（内側面）との間の長さｅを、ｅ＝５４ｍｍとしている。この寸法は、前述の図２９に示した導波管１Ａと同じ長さである。また、斜面４４の水平方向の長さｇを、ｇ＝１０ｍｍとしている。斜面４４の水平方向の長さｇとは、導波管３２Ｇの内面における曲げ開始位置Ｙから斜面４４の傾斜が終了し、水平となる曲げ終了位置Ｚまでの水平距離である。
【０１２６】
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である電子レンジは、８００Ｗ出力時のマイクロ波の省エネルギー性能（年間消費効率あるいは年間消費電力量とも呼ばれる）は５７.５４ｋＷｈ／年であった。前述の図２９に示した構成の導波管１Ａを用いた電子レンジの場合には前述の省エネルギー性能が６５．０２ｋＷｈ／年であり、図３０に示した構成の導波管１Ｂを用いた電子レンジの場合には省エネルギー性能が６３.７３ｋＷｈ／年であった。また、前述の実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、省エネルギー性能が５８．９８ｋＷｈ／年であった。このように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、優れた省エネルギー性能を示している。
【０１２７】
（実施の形態６）
一般に省エネルギー化を図るためには、導波管の小型化が導波管壁面での損失を低減するための重要な課題である。また、導波管壁面形状も省エネルギー化を図るためには重要な課題である。前述の実施の形態１から５における導波管のように導波管壁面のフラットな部分に開口である結合孔３７が形成されていると、導波管から加熱室内へ伝送されるマイクロ波の向きが微妙に変化していた。この結果、導波管から加熱室内に回転アンテナおよび結合孔を介して放射されるマイクロ波の分布が変化していた。特に、回転アンテナが１つの場合などの導波管が短い場合には、短くなるほどその傾向は強かった。したがって、例えば、回転アンテナが１つの場合などに導波管を安易に短く設計することができなかった。
【０１２８】
そこで、開口である結合孔の外周部分を加熱室側に突出させるように形成して、放射されるマイクロ波をガイドするように構成して、導波管から加熱室へ放射されるマイクロ波の損失を少なくする形状が考えられる。図１２は前述の実施の形態１における導波管３２の構成において、第１のＨ面における結合孔３７の外周部分を加熱室側に突出するように膨らませた放射ガイド６３を形成した例を示す断面図である。図１２に示すように、結合孔３７の外周部分に放射ガイド６３を形成した場合には、導波管内において伝送するマイクロ波が結合孔３７に到達する前に放射ガイド６３において整えられると考えられる。このように、結合孔３７の外周部分に放射ガイド６３が形成されている場合には、結合孔３７においてマイクロ波の向きがあまり変化せず、導波管形状の違いによる加熱室内のマイクロ波分布の変化は少ないものである。
【０１２９】
しかしながら、図１２に示した導波管３２Ｈの構成では結合孔３７の外周部分に大きな放射ガイド６３を形成する構成であるため、第１のＨ面を構成する加熱室３３の底板５０と第１の板４６との接合部分が、放射ガイド６３のさらに外側にしか配置できないという問題がある。図１３は、導波管３２Ｈを設けた加熱室３３の底板５０の平面図であり、回転アンテナ３８の駆動軸６４を断面で示している。図１３において、加熱室３３の底板５０と第１の板４６との接合部分を領域Ａで示しており、底板５０と第２の板５１との接合部分を領域Ｂ，Ｃ，Ｄで示している。図１３に示すように、加熱室３３の底板５０および第１の板４６または第２の板５１との接合部分（領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は、結合孔３７より外側の放射ガイド６３のさらに外側に配置する必要がある。このように放射ガイド６３を形成することは、導波管の小型化に逆行して導波管を大きくするものである。この結果、導波管壁面における伝送損失の低減を図り、省エネルギー性能をさらに高めることは、放射ガイドを有する導波管の場合には難しいものであった。
【０１３０】
そこで、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、結合孔の外側部分に放射ガイドを形成する導波管の構成においても、導波管をできるだけ小型化して、導波管壁面における伝送損失を低減して、省エネルギー性能を向上させる構成を提案するものである。
【０１３１】
図１４は、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す断面図である。図１４において、手前側が被加熱物である食品３４を加熱室３３から出し入れするための扉が設けられている正面側である。図１５は加熱室３３の底板５０の平面図である。図１５においては、回転アンテナ３８を省略しており、その駆動軸６４を断面で示している。また、図１５において、加熱室３３の底板５０と第１の板４６との接合部分を領域Ａで示しており、底板５０と第２の板５１との接合部分を領域Ｂ，Ｃ，Ｄで示している。
【０１３２】
図１４に示すように、実施の形態６のマイクロ波加熱装置である電子レンジは、前述の実施の形態１と同様にマイクロ波発生手段であるマグネトロン３１から放射されるマイクロ波が導波管３２Ｊを伝送し、導波管３２Ｊの上部に接続された加熱室３３内に導かれている。加熱室３３内には載置台３５が固定されており、載置台３５上には食品３４などが載置される。載置台３５より下方には２つの回転アンテナ３８，３８が設けられたアンテナ空間３６が形成されている。加熱室３３において、加熱室３３の中心から略等距離の底板５０には２つの結合孔３７，３７が形成されており、アンテナ空間３６内部の２つの回転アンテナ３８，３８は駆動手段であるモータ３９，３９の駆動により結合孔３７，３７を中心に回転する。回転アンテナ３８，３８を駆動するモータ３９，３９の回転、および停止は、制御部４０により制御される。
【０１３３】
また、実施の形態６のマイクロ波加熱装置である電子レンジには、設定部４１が設けられており、使用者が食品や調理内容に応じて調理メニューを選択することができる構成である。当該電子レンジにおいては、使用者の選択結果に基づき、制御部４０はマグネトロン３１を制御してマイクロ波の発生や停止を行うとともに、モータ３９，３９を制御して回転アンテナ３８，３８の回転や停止を制御する。
【０１３４】
以下、実施の形態６のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて用いられる導波管３２Ｊについて説明する。
実施の形態６における導波管３２Ｊは、前述の実施の形態１における導波管３２に特殊な形状を有する放射ガイドを設けたものである。したがって、実施の形態６における導波管３２Ｊの説明において、実施の形態１における導波管３２と異なる構成について詳細に説明し、重複する構成については実施の形態１の説明を援用する。
【０１３５】
実施の形態６における導波管３２Ｊは、実施の形態１における導波管３２と同様に、伝送方向に直交する断面が長方形であり、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分の伝送方向と、２つの回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分の伝送方向が、略直角となるよう構成されている。導波管３２Ｊは、磁界面である対向する一対のＨ面（第１のＨ面、第２のＨ面）と、電界面である対向する一対のＥ面（第１のＥ面、第２のＥ面）とを有している。
【０１３６】
実施の形態６における導波管３２Ｊにおいては、第１の板４６により第１のＨ面の鉛直面４３および斜面４４が形成されており、加熱室３３の底板５０により第１のＨ面の水平部分（放射ガイド部分を含む）が形成されている。第１の板４６において斜面４４の加熱室側の端部４５は、底板５０に接合されるように水平に折り曲げられており、その端部４５が底板５０に対して、例えばスポット溶接加工、カシメ加工などの接合手段により固着されるように構成されている。
【０１３７】
一方、第２のＨ面は、第２の板５１を折り曲げて形成されている。また、第２の板５１は、折り曲げることにより第２のＨ面の両側となるＥ面、および導波管３２Ｊの端面であるショート面５５，５６を形成している。
【０１３８】
実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、加熱室３３の底板５０の結合孔３７，３７の外側には放射ガイド６３，６７が形成されている。図１５において、右側の結合孔３７の外側に形成されている第１の放射ガイド６３は、結合孔３７の全周囲の外側に形成されており、加熱室側に突出し、結合孔３７を中心として円環形状に膨らんだ形状である。一方、図１５における左側の結合孔３７の外側に形成されている第２の放射ガイド６７は、円環形状の一部が欠落した形状であり、加熱室３３の底板５０と第１の板４６との接合部分の領域Ａに近い部分が欠落した形状である。
【０１３９】
第１の放射ガイド６３および第２の放射ガイド６７は、結合孔３７より大きな外形を有しており、導波管３２Ｊ内のマイクロ波を加熱室３３へと伝送するためのガイドの機能を有する。導波管３２Ｊに第１の放射ガイド６３および第２の放射ガイド６７を形成することにより、導波管３２Ｊから加熱室３３へのマイクロ波の伝送がスムーズに行なえる構成となる。導波管３２Ｊにおいては、マイクロ波が各結合孔３７，３７に到達する前に第１の放射ガイド６３および第２の放射ガイド６７において一旦整えられるため、結合孔３７，３７におけるマイクロ波の伝送方向の変化が少なく安定している。このため、導波管の形状が多少変更されても加熱室３３内のマイクロ波分布の変化が少なく、導波管の形状変更を容易に、且つ信頼性高く行うことができる。
【０１４０】
実施の形態６におけるマイクロ波加熱装置においては、導波管３２Ｊを構成する各板がスポット溶接加工あるいはカシメ加工により接合される構成であるため、図１５においては、各板の接合部分を接合領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示している。なお、図１５の底板５０の平面図においては、図を簡単にするために回転アンテナ３８を省略し、駆動軸６４の断面を結合孔３７，３７の中心に示している。
【０１４１】
図１５に示すように、加熱室３３の底板５０における接合領域Ｂ，Ｃ，Ｄに囲まれた右側の第１の放射ガイド６３は、結合孔３７の外周部分が加熱室側に持ち上がるように膨らんだ形状を有し、結合孔３７を中心とした略円環形状である。即ち、第１の放射ガイド６３の外周部分に接合領域Ｂ，Ｃ，Ｄが形成されている。
【０１４２】
一方、接合領域Ａに近い第２の放射ガイド６７にはカット面６８が形成されており、第２の放射ガイド６７は円環形状において欠落部分が形成された形状である。図１５に示すように、第２の放射ガイド６７は、円環形状ではなく、結合孔３７の左側となる第２の放射ガイド６７の一部分が欠落した形状であり、平面視略Ｄ字形状を為すものである。このように、第２の放射ガイド６７はカット面６８を有しており、そのカット面６８により、結合孔３７の近くで水平面となっている。このため、第１の板４６と底板５０との接合領域Ａを結合孔３７に近づけることができる。前述の図１２に示した構成に較べて導波管の小型化を達成することができる。また、このように構成した場合には、斜面４４の傾斜を緩くすることが可能となり、マイクロ波がスムーズに伝送されるとともに、マイクロ波の伝送経路を短縮して、導波管の小型化を図ることができる。
【０１４３】
上記のように、第２の放射ガイド６７は平面視円環形状の一部がカットされ欠落した形状であっても、導波管３２Ｊ内のマイクロ波を加熱室３３へと伝送するためのガイド機能は維持されている。
【０１４４】
以上のように、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、加熱室３３の底板５０の結合孔３７の外側部分に変形の放射ガイドを形成することにより、接合領域Ａを結合孔３７に近づけることが可能となる。その結果、導波管３２Ｊの小型化を図ることができるため、導波管壁面における伝送損失の低減、および省エネルギー性能の向上を図ることができる。
【０１４５】
また、実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、第２の放射ガイド６７の形状を平面視略Ｄ字状に形成したので、Ｄ字形状の直線部分の際のところまで接合領域Ａを近づけることができる。一般的に電子レンジ用の導波管の伝送方向に直交する断面は長方形であるため、当該長方形の一辺を延設して接合部分とする接合領域は略長方形となり、容易にＤ字の直線部分の際まで近づけることができる。
【０１４６】
なお、実施の形態６のマイクロ波加熱装置の変形例として、放射ガイドに複数のカット面を対称的に形成すると、導波管におけるマイクロ波分布の均一化を図ることが可能な場合がある。例えば、図１５に示した第２の放射ガイド６７において結合孔３７の左側部分にカット面６８を形成した例で示したが、さらに結合孔３７の右側部分にカット面を形成してもよい。このように、接続領域が近くに無い場合であっても、放射ガイドにカット面を形成してマイクロ波分布の調整および整合部としての機能を持たすことも可能である。このように対称位置に複数のカット面を形成することは、導波管内の結合孔近傍のマイクロ波分布や加熱室内の結合孔近傍のマイクロ波分布が対称的となりやすく、マイクロ波分布を偏りにくくする効果がある。
【０１４７】
（実施の形態７）
図１６は、本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける導波管の近傍を示す断面図である。図１７は、実施の形態７のマイクロ波加熱装置における底板の平面図である。図１７においては、回転アンテナを省略しその駆動軸を断面で示している。実施の形態７の説明において、前述の実施の形態における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。
【０１４８】
実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、１つの回転アンテナ３８が設けられて場合である。したがって、回転アンテナ３８が配置される加熱室３３の底板５０における結合孔３７は一つである。
【０１４９】
実施の形態７のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態６のマイクロ波加熱装置と同様に、底板５０の結合孔３７の外側には放射ガイド７０が形成されている。図１６および図１７に示すように、放射ガイド７０は、結合孔３７を中心として加熱室側に突出して膨らんだ形状であるが、対称的な位置に２つのカット面７１，７２を有するものである。図１７において、加熱室３３の底板５０と第１の板４６との接合部分を領域Ａで示しており、底板５０と第２の板５１との接合部分を領域Ｂ，Ｃ，Ｄで示している。
【０１５０】
図１７に示すように、実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、底板５０の放射ガイド７０において対向する位置に２つのカット面７１，７２が形成されている。図１７において、放射ガイド７０における右側の第１のカット面７１が、第２の板５１におけるマイクロ波出力部分の回転アンテナ３８に近い端面（ショート面）５６に繋がる部分と、加熱室３３の底板５０とを接合する領域Ｃに近接するように形成されている。一方、図１７において、放射ガイド７０における左側の第２のカット面７２が、第１の板４６における斜面４４に繋がる端部４５と、底板５０とを接合する領域Ａに近接するように形成されている。
【０１５１】
図１７に示すように、放射ガイド７０は、円環形状ではなく、結合孔３７の周りに形成された放射ガイド７０の右側部分および左側部分にカット面７１，７２が形成された形状である。このように、放射ガイド７０は、左側部分および右側部分においては結合孔３７の近くで水平面となっているため、第１の板４６と底板５０との接合領域Ａおよび第２の板と底板５０との接合領域Ｃを結合孔３７に近づけることができる。
【０１５２】
上記のように、放射ガイド７０は平面視円環形状の一部がカットされ欠落した形状であっても、導波管３２Ｋ内のマイクロ波を加熱室３３へと伝送するためのガイド機能は維持されている。
【０１５３】
実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、前述の図６に示した実施の形態２のマイクロ波加熱装置と同様に、斜面４４の少なくとも一部にシボリ加工により変形した整合部６０を設けている。このように、実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、整合部６０を導波管３２Ｋの斜面４４に形成する構成であるため、整合部６０を他の構成物に影響を与えることなく設けることができる。また、実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、整合部６０を斜面４４に形成しているため、加熱室３３の形状を変えることがなく、加熱分布に影響を与えない構成である。
【０１５４】
以上のように、本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、加熱室３３の底板５０の結合孔３７の外側部分に変形の放射ガイド７０を形成することにより、接合領域Ａ，Ｃを結合孔３７に近づけることが可能となる。その結果、導波管３２Ｋの小型化を図ることができるため、導波管壁面における伝送損失の低減、および省エネルギー性能の向上を図ることができる。さらに、実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、加熱分布と整合状態を独立して最適化することができ、設計が容易な構成となる。
【０１５５】
（実施の形態８）
以下に説明する実施の形態８から実施の形態１３のマイクロ波加熱装置においては、導波管における省エネルギー化を図ると共に、導波管内における放電現象発生の更なる抑制を図り、安全性および信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供するものである。
【０１５６】
先ず、従来のマイクロ波加熱装置において導波管において生じる放電現象を低減するための機構について説明する。
図１８は、前述の図２９に示した導波管に対して冷却機構を設けたマイクロ波加熱装置の導波管近傍を示した断面図である。
【０１５７】
図１８に示すように、導波管１ＡにおけるＥ面（図１８の紙面と平行な面）にパンチング孔２３を設け、１つの冷却ファン２２からの送風がマグネトロン１４を冷却すると共に、パンチング孔２３から導波管１Ａ内部へも風を送ってマグネトロン１４のアンテナ２を直接冷却している。アンテナ２を直接冷却することにより、強電界が集中しやすいアンテナ２の温度上昇を抑制して、局部的な異常加熱による放電現象の発生を抑制するものである。
【０１５８】
図１８に示す導波管１Ａにおいては、第１のＨ面５は、マグネトロン１４が取り付けられアンテナ２が挿入された第１の板１５と、加熱室底面を形成する底板１３とを接続することにより構成されている。また、導波管１Ａの第２のＨ面６は、第２の板１６により構成されている。第２の板１６は、折り曲げることにより、第２のＨ面６だけでなく、導波管１Ａの両端面となるショート面９，１０、第１のＨ面５と第２のＨ面６と間を繋ぐ両側面となる第１のＥ面および第２のＥ面も形成している。加熱室底面の底板１３、第１の板１５および第２の板１６は、スポット溶接加工あるいはカシメ加工により接合されており、例えば図１８においては符号１７、１８、１９で示す部分が接合部分である。底板１３と第１の板１５とを接合する接合部分１９は、接合が容易となるように、第１の板１５の上端を図１８に示すように導波管１Ａの外側となるように左側に折り曲げて、加熱室底面を形成する底板１３と平行になるよう形成されている。
【０１５９】
導波管１Ａにおいて、マイクロ波出力部分となる端面であるショート面９近傍の底板１３には結合孔２０が形成されている。この結合孔２０には回転可能な回転アンテナ１１の駆動軸が挿入されており、駆動軸を介して接続された駆動手段であるモータ４により回転アンテナ１１が回転するよう構成されている。
【０１６０】
上記のように構成されたマイクロ波加熱装置において、マグネトロン１４のアンテナ２から導波管内に入力されたマイクロ波は、導波管１Ａ内を伝送して、回転アンテナ１１から加熱室内へと放射される。
【０１６１】
図１８において、冷却ファン２２が破線で示されているが、紙面において導波管１Ａの奥側に配置されたプロペラファンである。冷却ファン２２はマグネトロン１４の全体を冷却するとともに、導波管１Ａの第１のＥ面（紙面において導波管１Ａの奥側に配置され、紙面と平行な面）に設けたパンチング孔２３を通って導波管１Ａにも風を送り、アンテナ２を直接冷却している。導波管１Ａ内に送られた冷却空気は、第１のＥ面に対向する第２のＥ面、若しくは導波管１Ａにおける一方の端面であるショート面１０にパンチング孔を設けて排気される。
【０１６２】
図１８に示す導波管１Ａの構成は、一般的なものであり、導波管１Ａの幅ａ（図２８参照）が８５ｍｍ、アンテナ２の先端部分の直径が１４ｍｍである。アンテナ２は導波管１Ａの幅方向の中央に配置されているため、アンテナ２の先端部分の外面からＥ面（パンチング孔が形成されている面）までの距離は３５．５ｍｍ（＝（８５−１４）／２）となり、使用するマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）の１／４（約３０ｍｍ）よりも大きくなっている。
【０１６３】
上記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、冷却条件が悪い場合には、マイクロ波発生手段であるマグネトロン１４のアンテナ２と、アンテナ２から波長の１／４以内の距離に位置する導波管壁面との間で放電現象が起る危険性がある。例えば、図１８に示す導波管１Ａにおいては、第２のＨ面６の曲げ部分Ｐと、その曲げ位置Ｐに対向する第１のＨ面５における第１の板１５の対向位置Ｋあたりなどでスパークが起こりやすい。このようなスパークが発生しやすい箇所は、本願発明者が実験で検証したところ、アンテナ２、特にアンテナ２の先端部分にある金属製のキャップ２６から約２８ｍｍの距離の位置であった。この実験によれば、図１８に示す導波管構造において、矢印２７および矢印２８にて示す距離が約２８ｍｍであった。矢印２７が示す距離は、キャップ２６から第１のＨ面５における対向位置Ｋまでの最短距離である。矢印２８が示す距離は、キャップ２６から第２のＨ面５における対向位置Ｐまでの最短距離である。したがって、放電現象であるスパークは、アンテナ２からマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）の１／４（約３０ｍｍ）よりもやや短い距離離れた位置で発生していた。このようなスパークを回避するためには、冷却ファン２２の能力を上げて冷却条件を高くするか、マグネトロン１４の出力を下げるなどの方法が考えられる。しかし、このような対処方法では、コストアップに繋がり、また性能がダウンするなど別の問題が生じて、好ましい対処方法ではない。
【０１６４】
本発明に係る実施の形態８から実施の形態１３においては、導波管の省エネルギー化を図ると共に、マイクロ波発生手段であるマグネトロンのアンテナと、このアンテナからマイクロ波の波長の１／４以内の距離に位置する導波管壁面との間での放電現象の発生を抑制して、安全性が高く、設計が容易なマイクロ波加熱装置を説明する。
【０１６５】
図１９は、本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す図であり、当該電子レンジを正面側から見た断面図である。図１９に示す電子レンジにおいては、被加熱物を加熱室から出し入れするための扉（図示無し）が手前側に設けられている。図２０は実施の形態８のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図である。なお、以下の実施の形態８の説明において、前述の実施の形態のマイクロ波加熱装置と実質的に同様の機能、構成を有するものには同じ符号を付して説明する。
【０１６６】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段であるマグネトロン３１から放射されたマイクロ波が導波管３２Ｌを伝送して、２つの回転アンテナ３８，３８を介して加熱室３３内に放射されるよう構成されている。加熱室３３の内部には食品３４などを載置する載置台３５が設けられている。載置台３５の下側には回転アンテナ３８，３８が配置されるアンテナ空間３６が形成されている。アンテナ空間３６の底面側で導波管３２ＬのＨ面となる底板５０には回転アンテナ３８，３８の駆動軸が挿入される結合孔３７，３７が形成されている。各回転アンテナ３８，３８の駆動手段としてのモータ３９，３９が駆動軸を介して回転させるよう構成されている。モータ３９，３９の回転動作は、使用者により設定部４１において設定された条件に応じて制御部４０により制御されている。
【０１６７】
以下、実施の形態８のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて用いられる導波管３２Ｌについて説明する。
導波管３２Ｌは、伝送方向に直交する断面が長方形であり、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分の伝送方向と、回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分の伝送方向が、略直角となるよう構成されている。導波管３２Ｌは、磁界面である対向する一対のＨ面（第１のＨ面、第２のＨ面）と、電界面である対向する一対のＥ面（第１のＥ面、第２のＥ面）とを有している。
【０１６８】
図２０に示すように、第１のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２が挿入される鉛直面４３と、斜面４４と、アンテナ空間３６の底板５０の一部とにより構成される。第２のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２の先端にあるキャップ８１に対向する部分が膨らんだ凸部５９を有する鉛直面５２と、回転アンテナ３８，３８を駆動するモータ３９，３９が接続された水平面５４とにより構成されている。
【０１６９】
実施の形態８における導波管３２Ｌにおいては、図２０に示すように、第１の板４６により第１のＨ面の鉛直面４３および斜面４４が形成されており、底板５０により第１のＨ面の水平面４７が形成されている。第１の板４６において斜面４４の加熱室側の端部４５は底板５０と平行になるように水平に折り曲げられており、その端部４５が底板５０に対して、例えばスポット溶接加工、カシメ加工などの接合手段により固着されるように構成されている。
一方、第２のＨ面は、第２の板５１を折り曲げて形成されている。また、第２の板５１は、折り曲げることにより第２のＨ面の両側となるＥ面、および導波管３２Ｌの両端面であるショート面５５，５６を形成している。
【０１７０】
斜面４４は、導波管３２Ｌの第１のＨ面におけるマグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分と、回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分との間を繋ぐコーナー部分に形成されている。実施の形態８における導波管３２Ｌは、前述の図２９および図３０において示した導波管１Ａ，１Ｂの構成と比べると、導波管におけるコーナー部分を斜めにカットした形状であり、マイクロ波の伝送経路を短縮するものである。
【０１７１】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｌにおいて、第１のＨ面における斜面４４の曲げ開始位置Ｙ（図２０参照）は、アンテナ４２の中心から鉛直方向への距離ｍを約２５ｍｍとした。当該電子レンジにおいて使用されるマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）と比べると、距離ｍは約１／４波長の距離である。なお、ここで、約１／４波長とは、使用するマイクロ波の波長の１／４±２０％の範囲内である。また、曲げ開始位置Ｙから加熱室３３の底面を形成する底板５０までの距離ｎも同様に約２５ｍｍとした。実施の形態８の導波管３２Ｌにおいて、斜面４４の加熱室３３の底面に対する角度を、約４５度としたが、この角度は３０度から６０度の範囲内が好ましい角度であった。
【０１７２】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｌの具体的な寸法は、図１９および図２０がともに導波管３２ＬのＨ面のセンターで切断した断面図であるため図示していないが、幅（図２８において幅ａで示す寸法）は約８５ｍｍとした。また、導波管３２Ｌの高さ（図２８において幅ｂで示す寸法）は、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられているマイクロ波入力部分の高さ（図２０においてｂＬにて示す高さ）が約３１ｍｍ、回転アンテナ３８が設けられているマイクロ波出力部分の高さ（図２０においてｂＳにて示す高さ）が約１６．５ｍｍとしている。
【０１７３】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、図２０に示すように、第１のＨ面を構成する斜面４４に複数の放電防止用孔であるパンチング孔８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃが形成されている。最もアンテナ４２に近いパンチング孔８０Ａとアンテナ４２との間の距離が、使用するマイクロ波の波長の１／４より短い距離となるように、斜面４４におけるパンチング孔８０Ａは配置されている。
【０１７４】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、アンテナ４２の先端部分に金属製のキャップ８１が設けられている。このため、アンテナ４２とパンチング孔８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃとの最短距離は、実質的にキャップ８１からパンチング孔８０Ａまでの最短距離となる。実際の電子レンジにおける具体的な寸法には、キャップ８１からパンチング孔８０Ａまでの最短距離（図２０において矢印８２）は２７ｍｍ、キャップ８１からパンチング孔８０Ｂまでの最短距離（図２０において矢印８３）は２９ｍｍ、キャップ８１からパンチング孔８０Ｃまでの最短距離（図２０において矢印８４）は３２ｍｍであった。したがって、この電子レンジにおいて、アンテナ４２とパンチング孔８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃとの間における最短距離は２７ｍｍであり、波長の１／４（約３０ｍｍ）以内である。また、パンチング孔８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃは、波長の１／４±１０％の範囲内に形成されており、波長の１／４±２０％の範囲内であれば好ましい。
【０１７５】
上記のように構成された実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、マグネトロン３１のアンテナ４２の上方の位置に放電防止用孔であるパンチング孔８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃが形成されている。パンチング孔８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃは第１の板４６のプレス加工時に形成されており、その加工時に生じるバリの突出方向は、導波管３２Ｌの外方向（図２０においては左上方向）を向くように導波管３２Ｌが構成されている。
【０１７６】
なお、図２０の断面図においては、斜面４４に３個のパンチング孔を図示しているが、本発明においてはこの個数に限定されるものではない。また、導波管３２Ｌの幅方向（図２０における紙面と直交する方向）においても、複数のパンチング孔が形成されている。実施の形態８の導波管３２Ｌにおいては、図示しないが７列配置しているため、斜面４４には３個×７列＝２１個のパンチング孔が形成されている。また、実施の形態８の導波管３２Ｌにおいては、パンチング孔の直径を２.５ｍｍとしたが、マイクロ波が外部に漏れない程度に小さな形状であればよく、直径１０ｍｍ程度にまで大きくすることが可能である。
【０１７７】
以上のように、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、アンテナ４２から使用周波数の波長（約１２０ｍｍ）の１／４以内の距離にある導波管壁面の斜面４４に放電防止用のパンチング孔を形成している。マイクロ波を伝送する導波管３２Ｌ内において定在波が生じると考えると、アンテナ４２の位置が定在波の腹（電界強度最大の位置）となり、アンテナ４２から波長の１／４離れた位置が定在波の節（電界強度最小の位置）となろうとする。このため、両者の間の電位差は常に大きいためスパークが起きやすい位置関係であるにも関わらず、アンテナ４２から波長の１／４以内の位置にパンチング孔を形成することにより、そのパンチング孔の位置には電界が立たないため、スパーク発生が起りにくい構成となる。この結果、実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、放電現象が抑制された安全性の高い加熱装置となり、安全性確保のための設計が容易な構成となる。
【０１７８】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、アンテナ４２の先端部分に金属製のキャップ８１が設けられているが、このキャップ８１から波長の１／４以内の距離に放電防止用孔を形成するだけで、特に、金属製のキャップ８１と導波管壁面との間のスパークが起りにくい構成となる。したがって、実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、安全性の高い加熱装置を容易に設計することができる構成である。
【０１７９】
上記のように、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、マグネトロン３１のアンテナ４２よりも上方の位置に放電防止用孔が配置された構成である。一般に、放電現象のスパークが発生する前にその部分に電界が集中して温度上昇することが考えられ、その温度上昇を防ぐことによりスパークの発生を抑制できるものである。したがって、実施の形態８のマイクロ波加熱装置の構成においては、アンテナ４２の温度上昇による導波管内の熱が放電防止用孔から外部へ放出されるため、導波管内の熱が放射アンテナより上方にこもることがなく、導波管内部の局部が異常に高温度となることを防ぎ、放電現象が発生しにくい構成となる。この結果、実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、放電現象の発生が抑制されており、安全性が高く、省エネルギー化が図られた加熱装置となる。
【０１８０】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、放電防止用孔であるパンチング孔を形成するときに生じるバリの突出方向を導波管３２Ｌの外向き（図２０における左上方向）となるように構成している。一般に、電界はエッジに集中しやすいが、パンチング孔を形成するときにその孔の外周に生じるバリによるエッジが導波管３２Ｌの外側にしかないため、導波管内においてパンチング孔の近傍で電界が集中することはない。したがって、この点においても、実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、放電現象の発生が抑制された構成となり、設計が容易な安全性の高い加熱装置となる。
【０１８１】
なお、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、放電防止用孔は、複数配列した例で説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、斜面４４に１つの孔を形成した場合でも、放電現象抑制の効果は期待できる。ただし、導波管３２Ｌから外部への電波漏れを防止するためには、パンチング孔の直径をあまり大きくすることは問題である。したがって、複数のパンチング孔を有する列を複数列並べたほうが広範囲にわたって導波管内の熱を効果的に放出することができる効果を有する構成となる。
【０１８２】
例えば、１個のパンチング孔の直径については、導波管壁面の厚みが１ｍｍ以下の場合、最大でも直径１０ｍｍ以下とした方が好ましい。ただし、バリが外向きに形成されている場合には、実質的に板厚が厚くした場合と同じ効果が得られるため、バリの突出高さが５ｍｍ程度の場合には、パンチング孔の直径を最大２０ｍｍ程度大きくすることが可能である。実施の形態８においては、直径２.５ｍｍの円形のパンチング孔を形成した例で説明したが、本発明においてはパンチング孔の形状を円形に限定する必要はなく、四角孔形状、スリットのような細長い孔形状でもよく、熱気を通す貫通孔でさえあればよく、形状を限定するものではない。
【０１８３】
実施の形態８においては、斜面４４に形成した放電防止用孔をパンチング孔と表現しているが、孔の形成工程を限定するものではない。このパンチング孔には、孔の無い板金にプレス加工を施して機械的に孔を作成するものだけでなく、導波管壁面に形成できる孔であれば、どのような工法で形成された孔であっても同様の効果が得られ、本発明に含まれるものである。
【０１８４】
（実施の形態９）
図２１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における導波管近傍を示す断面図である。実施の形態９のマイクロ波加熱装置は、回転アンテナ３８が１つの場合であり、導波管３２Ｍにおける伝送距離が短い構成である。実施の形態９のマイクロ波加熱装置においては、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられている第１のＨ面の鉛直面４３に複数の放電防止用孔であるパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃが形成されている。また、第１のＨ面に対向する第２のＨ面における屈曲部分である曲げ位置Ｐに放電防止用孔であるパンチング孔８６が形成されている。
なお、実施の形態９のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態における構成要素と実質的に同じ機能を有するものには同じ符号を付して説明する。以下、実施の形態９のマイクロ波加熱装置の詳細構成について説明する。
【０１８５】
図２１においては、冷却ファン２２を破線で示しているが、この冷却ファン２２は紙面において導波管３２Ｍの奥側に配置されたプロペラファンである。冷却ファン２２はマグネトロン３１の全体を冷却するとともに、導波管３２Ｍの第１のＥ面（図２１の紙面において導波管３２Ｍの奥側に配置され、紙面と平行な面）に設けたパンチング孔２３を通って導波管３２Ｍ内にも冷却空気を送り、アンテナ４２およびそのキャップ８１を直接冷却する。導波管３２Ｍ内に送られた冷却空気は、第１のＥ面に対向する第２のＥ面（図２１の紙面において導波管３２Ｍの手前側にあり、紙面と平行な面）に形成したパンチング孔において排気される。また、実施の形態９のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２Ｍにおける第２のＨ面の屈曲部分である曲げ位置Ｐにも通気孔としてのパンチング孔８６が形成されており、冷却後の空気が排気される構成である。なお、導波管３２Ｍにおけるマイクロ波入力部分の端面であるショート面５５にパンチング孔を設けて冷却空気を排気する構成としてもよい。
【０１８６】
図２１に示すように、実施の形態９のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｍにおいて、パンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃはマグネトロン３１が接続されている第１の板４６の鉛直面４３に形成されている。実施の形態９のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｍにおける具体的な寸法は以下の通りである。
【０１８７】
マグネトロン３１のアンテナ４２の先端に設けられたキャップ８１から最も近いパンチング孔８５Ａまでの距離は２４ｍｍであった。キャップ８１からパンチング孔８５Ｂまでの距離は２６ｍｍであり、キャップ８１からパンチング孔８５Ｃまでの距離は２８ｍｍであった。このように、キャップ８１からパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃまでの距離は、いずれの場合にも、波長（約１２０ｍｍ）の１／４以内の距離であった。また、第２のＨ面に形成したパンチング孔８６は、第２のＨ面における曲げ位置Ｐに形成されており、キャップ８１からパンチング孔８６までの距離は２８ｍｍであり、波長（約１２０ｍｍ）の１／４以内の距離にある。
【０１８８】
実施の形態９のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｍにおいては、冷却ファン２２による冷却空気がＥ面に形成された多数のパンチング孔２３から導波管３２Ｍ内に入る構成である。しかし、導波管３２Ｍの第１のＨ面における鉛直面４３に形成されたパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃは、マグネトロン３１により塞がれているため、これらのパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃを介して冷却空気が出入りすることはない。
【０１８９】
第１のＨ面における鉛直面４３において、アンテナ４２から波長の１／４以内の距離に複数の放電防止用孔であるパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃを形成することにより、第１のＨ面におけるアンテナ４２から波長の１／４以内にある鉛直面４３が凹凸形状となり、この領域において、より一層放電現象が起りにくい構成となる。したがって、実施の形態９のマイクロ波加熱装置は、安全性が高く、設計が容易な加熱装置となる。
【０１９０】
（実施の形態１０）
図２２は、本発明に係る実施の形態１０のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す正面断面図である。図２２に示す電子レンジにおいては、被加熱物を加熱室から出し入れするための扉（図示無し）が手前側に設けられている。図２３は実施の形態１０のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図である。
【０１９１】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置は、前述の図１９および図２０を用いて説明した実施の形態８のマイクロ波加熱装置の構成と実質的に同じ構成を有している。実施の形態１０のマイクロ波加熱装置において、図２２および図２３に示すように、第１のＨ面を構成する斜面に複数の放電防止用孔であるパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃが形成されており、前述の実施の形態８の構成と実質的に同じ構成である。実施の形態１０のマイクロ波加熱装置においては、パンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃを形成する位置に関する観点が実施の形態８のマイクロ波加熱装置と異なっている。したがって、実施の形態１０においては、前述の実施の形態８のマイクロ波加熱装置において用いた構成要素と実質的に同様の機能を有するものには同じ符号を付し、特徴的な部分について詳細に説明する。
【０１９２】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置は、マグネトロン３１から放射されたマイクロ波が導波管３２Ｎを伝送して、２つの回転アンテナ３８，３８を介して加熱室３３内に放射されるよう構成されている。加熱室３３の内部には食品３４などを載置する載置台３５が設けられており、載置台３５の下側には回転アンテナ３８，３８が配置されるアンテナ空間３６が形成されている。アンテナ空間３６の底面側で導波管３２ＮのＨ面となる底板５０の水平面４７に回転アンテナ３８，３８の駆動軸が挿入される結合孔３７，３７が形成されている。各回転アンテナ３８，３８の駆動手段としてのモータ３９，３９が駆動軸を介して回転させるよう構成されている。モータ３９，３９の回転動作は、使用者により設定部４１において設定された条件に応じて制御部４０により制御されている。
【０１９３】
以下、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて用いられる導波管３２Ｎについて説明する。
導波管３２Ｎは、伝送方向に直交する断面が長方形であり、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分の伝送方向と、回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分の伝送方向が、略直角となるよう構成されている。導波管３２Ｎは、磁界面である対向する一対のＨ面（第１のＨ面、第２のＨ面）と、電界面である対向する一対のＥ面（第１のＥ面、第２のＥ面）とを有している。
【０１９４】
図２３に示すように、第１のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２が挿入される鉛直面４３と、斜面４４と、加熱室３３のアンテナ空間３６の底板５０の一部とにより構成される。第２のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２の先端に対向する部分が膨らんだ凸部５９を有する鉛直面５２と、回転アンテナ３８を駆動するモータ３９が接続された水平面５４とにより構成される。
【０１９５】
実施の形態１０における導波管３２Ｎにおいては、図２３に示すように、第１の板４６により第１のＨ面の鉛直面４３および斜面４４が形成されており、底板５０により第１のＨ面の水平面４７が形成されている。
一方、第２のＨ面は、第２の板５１を折り曲げて形成されている。また、第２の板５１は、折り曲げることにより第２のＨ面の両側となるＥ面、および導波管３２Ｎの両端面であるショート面５５，５６を形成している。
【０１９６】
斜面４４は、導波管３２Ｎの第１のＨ面におけるマグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分と、回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分との間を繋ぐコーナー部分に形成されている。
【０１９７】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｎにおいて、第１のＨ面における斜面４４の曲げ開始位置Ｙは、アンテナ４２の中心から鉛直方向への距離ｍを約２５ｍｍとした位置である。当該電子レンジにおいて使用されるマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）と比べると、距離ｍは約１／４波長の距離である。ここで、約１／４波長とは、使用するマイクロ波の波長の１／４±２０％の範囲内である。また、曲げ開始位置Ｙから加熱室３３の底面を形成する底板５０までの距離ｎも同様に約２５ｍｍとした。なお、実施の形態１０の導波管３２Ｎにおいて、斜面４４の加熱室３３の底面に対する角度を、４５度としたが、この角度は３０度から６０度の範囲内であればよい。
【０１９８】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｎの具体的な寸法は、幅（図２８において幅ａで示す寸法）は約８５ｍｍとした。また、導波管３２Ｎの高さ（図２８において幅ｂで示す寸法）は、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられているマイクロ波入力部分の高さ（図２３においてｂＬにて示す高さ）が約３１ｍｍ、回転アンテナ３８が設けられているマイクロ波出力部分の高さ（図２３においてｂＳにて示す高さ）が約１６．５ｍｍとしている。
【０１９９】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置において、導波管３２Ｎにおけるマイクロ波入力部分の伝送方向とマイクロ波出力部分の伝送方向が直交する構成であり、そのコーナー部分に放電防止用孔であるパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃが形成されている。実施の形態１０のマイクロ波加熱装置において、導波管３２Ｎのコーナー部分の定義は以下の通りである。
【０２００】
導波管３２Ｎにおけるコーナー部分は、第１のＨ面を構成する鉛直面４３と斜面４４との間の屈曲部分である第１の曲げ位置Ｙを中心として半径がマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）の１／４の長さの円で囲まれた第１領域内（図２３において破線円Ｅで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。また、導波管３２Ｎにおけるコーナー部分には、第１のＨ面を構成する斜面４４と底板５０に接合される端部４５と間の屈曲部分である第２の曲げ位置Ｚを中心として半径がマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）の１／４の長さの円で囲まれた第２領域内（図２３において破線円Ｆで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。さらに、導波管３２Ｎにおけるコーナー部分には、第２のＨ面を構成する鉛直面５２と水平面５４と間の屈曲部分である第３の曲げ位置Ｐを中心として半径がマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）の１／４の長さの円で囲まれた第３領域内（図２３において破線円Ｇで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。そして、導波管３２Ｎにおけるコーナー部分には、第２のＨ面における第３の曲げ位置Ｐから対向する斜面４４におろした垂線と交差した位置Ｑを中心として半径がマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）の１／４の長さの円で囲まれた第４領域内（図２３において破線円Ｈで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。
【０２０１】
上記のように定義された導波管３２Ｎにおけるコーナー部分の領域内に、実施の形態１０における放電防止用孔の全てのパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃが配置されている。特に、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置においては、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられ、且つ回転アンテナ３８のための結合孔３７が形成された第１のＨ面において、その第１のＨ面を構成する斜面４４に放電防止用孔であるパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃが形成されている。
【０２０２】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置においては、パンチング孔を形成するときに生じるバリの突出方向を導波管３２Ｎの外向き（図２３における左上方向）となるように構成している。したがって、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置は、放電現象の発生が抑制された構成となり、設計が容易な安全性の高い加熱装置となる。
【０２０３】
なお、図２３の断面図においては、斜面４４に３個のパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃを図示しているが、本発明はこの個数に限定されるものではない。また、導波管３２Ｎの幅方向（図２３における紙面と直交する方向）においても、複数のパンチング孔が形成されている。実施の形態１０の導波管３２Ｎにおいては、図示しないが７列配置しているため、斜面４４には３個×７列＝２１個のパンチング孔が形成されている。また、実施の形態１０の導波管３２Ｎにおいては、パンチング孔の直径を２.５ｍｍとしたが、マイクロ波が外部に漏れない程度に小さな形状であれば良く、直径１０ｍｍ程度にまで大きくすることが可能である。
【０２０４】
以上のように、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管３２Ｎにおいて、そのコーナー部分に放電防止用孔であるパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃを配置した構成である。実施の形態１０における導波管３２Ｎの構成においては、コーナー部分、特に第２のＨ面における第３の曲げ位置Ｐと、その対向位置（例えば、図２３において符号Ｑで示す位置）との間に電界が集中して、スパークが起きやすい構造である。しかし、実施の形態１０における導波管３２Ｎは、そのような構造を有するにも関わらず、コーナー部分に複数の放電防止用孔が形成されているため、その孔部分には電界が立たないため、スパークが起りにくい構造となっている。したがって、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置は、設計が容易にも関わらず高い安全性を確保することができる優れた構成を有する。
【０２０５】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置においては、放電防止用孔が形成されるコーナー部分が、前述のように、曲げ位置Ｙ，Ｚ，Ｐおよび対向位置Ｑをそれぞれ中心として半径がマイクロ波の波長の１／４の長さの円で囲まれた領域であり、これらの領域内の放電防止用孔が形成されている。実施の形態１０のマイクロ波加熱装置においては、スパークが起こりやすい導波管内壁のコーナー部分に放電防止用孔が形成されており、孔が形成されている部分には電界が立たないため、放電現象が発生しにくくなり、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置は、安全性の高い加熱装置となる。
【０２０６】
実施の形態１０のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２Ｎが、対向する一対のＨ面（第１のＨ面、第２のＨ面）と、対向する一対のＥ面（第１のＥ面、第２のＥ面）を有しており、屈曲した導波管３２Ｎにおいて第１のＨ面が外側部分となり、第２のＨ面が内側部分となるように折り曲げられた構成である。このように構成された屈曲した導波管３２Ｎにおいては、内側部分となる第２のＨ面におけるコーナー部分よりも外側部分となる第１のＨ面におけるコーナー部分の方が、パンチング孔を開ける場所の選択の自由があり、設計がより容易となるという効果を有する。
【０２０７】
さらに、このように構成された屈曲した導波管３２Ｎにおいて、外側部分となる第１のＨ面に放電防止用孔を形成した構成である。ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送する導波管において、第１のＨ面と第２のＨ面の間にしか電界は立たない。実施の形態１０のマイクロ波加熱装置の構成においては、実際に電界が立つＨ面に放電防止用孔であるパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃが形成されており、孔部分には電界が立たないため、スパークが起りにくい構成である。したがって、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置は、安全性確保のための設計が容易な構成である。
【０２０８】
また、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置において、第１のＨ面はコーナー部分において伝送経路を短縮する斜面４４を有しており、斜面４４に放電防止用孔を形成した構成である。このように構成されたマイクロ波加熱装置においては、第１のＨ面の斜面４４と第２のＨ面との間の距離が近づくため、スパークが発生しやすい構成となりやすい。しかし、実施の形態１０における導波管３２Ｎにおいては、斜面４４に放電防止用孔を形成することにより、孔部分には電界が立たないため、スパークが起りにくくなり、安全性確保のための設計を容易にすることができる。
【０２０９】
さらに、放電防止用孔であるパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃのバリ方向を導波管３２Ｎの外向き（図２３の左上方向）に構成している。このため、導波管３２Ｎ内部において電界が集中することを抑制しており、スパークを起こしにくい構造となっている。
【０２１０】
なお、実施の形態１０のマイクロ波加熱装置においては、放電防止用孔としてのパンチング孔が、複数配列した例で説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、斜面４４に１つの孔を形成した場合でも、効果が期待できる。ただし、導波管３２Ｎから外部への電波漏れを防止するためには、パンチング孔の直径をあまり大きい場合には好ましくない。したがって、複数のパンチング孔を有する列を複数列並べたほうが広範囲にわたって導波管内の熱を効果的に放出することができる効果を有する構成となる。
【０２１１】
実施の形態１０においては、斜面４４に形成した孔をパンチング孔と表現しているが、孔の形成工程を限定するものではない。このパンチング孔には、孔の無い板金にプレス加工を施して機械的に孔を作成するものだけでなく、導波管壁面に形成できる孔であれば、どのような工法で形成された孔であっても同様の効果が得られ、本発明に含まれるものである。
【０２１２】
（実施の形態１１）
図２４は、本発明に係る実施の形態１１のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける導波管近傍を示す断面図である。実施の形態１１のマイクロ波加熱装置は、回転アンテナ３８が１つの場合であり、導波管３２Ｐにおける伝送距離が短い構成である。
【０２１３】
実施の形態１１のマイクロ波加熱装置は、前述の図２１を用いて説明した実施の形態９のマイクロ波加熱装置の構成と実質的に同じ構成を有している。実施の形態１１のマイクロ波加熱装置において、図２４に示すように、第１のＨ面を構成する鉛直面４３に複数の放電防止用孔であるパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃが形成されており、また第２のＨ面における曲げ位置Ｐに放電防止用孔であるパンチング孔８６が形成されている。このように実施の形態１１のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態９の構成と実質的に同じ構成である。実施の形態１１のマイクロ波加熱装置においては、パンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃを形成する位置に関する観点が実施の形態９のマイクロ波加熱装置と異なっている。したがって、実施の形態１１においては、前述の実施の形態９のマイクロ波加熱装置において用いた構成要素と実質的に同様の機能を有するものには同じ符号を付し、特徴的な部分について詳細に説明する。
【０２１４】
実施の形態１１のマイクロ波加熱装置における特徴は、導波管３２Ｐが直角に曲げられた構成において、コーナー部分に放電防止用のパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８６を形成した点である。実施の形態１１のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｐのコーナー部分の定義は以下の通りである。
【０２１５】
導波管３２Ｐにおけるコーナー部分は、第１のＨ面を構成する鉛直面４３と斜面４４との間の屈曲部分である第１の曲げ位置Ｙを中心として半径がマイクロ波の波長の１／４の長さの円で囲まれた第１領域内（図２４において破線円Ｅで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。また、導波管３２Ｐにおけるコーナー部分には、第１のＨ面を構成する斜面４４と底板５０に接合される端部４５と間の屈曲部分である第２の曲げ位置Ｚを中心として半径がマイクロ波の波長の１／４の長さの円で囲まれた第２領域内（図２４において破線円Ｆで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。さらに、導波管３２Ｐにおけるコーナー部分には、第２のＨ面を構成する鉛直面５２と水平面５４と間の屈曲部分である第３の曲げ位置Ｐを中心として半径がマイクロ波の波長の１／４の長さの円で囲まれた第３領域内（図２４において破線円Ｇで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。
【０２１６】
そして、導波管３２Ｐにおけるコーナー部分には、第２のＨ面における第３の曲げ位置Ｐから対向する第１のＨ面における水平面４７におろした垂線と交差した対向位置Ｊを中心として半径がマイクロ波の波長の１／４の長さの円で囲まれた第４領域内（図２４において破線円Ｌで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。さらに、導波管３２Ｐにおけるコーナー部分には、第２のＨ面における第３の曲げ位置Ｐから対向する第１のＨ面における鉛直面４３におろした垂線と交差した対向位置Ｋを中心として半径がマイクロ波の波長の１／４の長さの円で囲まれた第５領域内（図２４において破線円Ｍで示す領域内）に存在する導波管壁面を含む。
【０２１７】
上記のように定義された導波管３２Ｐにおけるコーナー部分の領域内に、実施の形態１１における放電防止用孔の全てのパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃが配置されている。特に、実施の形態１１のマイクロ波加熱装置においては、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられた第１のＨ面の鉛直面４３に放電防止用孔であるパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃが形成されている。
【０２１８】
実施の形態１１のマイクロ波加熱装置においては、放電防止用孔が、第２のＨ面の第３の曲げ位置Ｐを中心とした波長の１／４の長さの半径を持つ円で囲まれた第３領域。および第１のＨ面における鉛直面４３にある対向位置Ｋを中心とした波長の１／４の長さの半径を持つ円で囲まれた第５領域の範囲内に形成されており、全てコーナー部分内に配置されている。上記のように、実施の形態１１のマイクロ波加熱装置においては、放電現象が起こりやすい箇所からマイクロ波の波長の１／４の長さの半径を持つ領域内に、放電が起こりにくい孔部分である放電防止用孔が形成されている。特に、実施の形態１１のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２Ｐにおける第１のＨ面および第２のＨ面の両方に放電防止用孔が形成されているため、より一層放電現象が抑制されており、安全確保のための設計を容易なものとしている。
【０２１９】
（実施の形態１２）
図２５は、本発明に係る実施の形態１２のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す正面断面図である。図２５に示す電子レンジにおいては、被加熱物を加熱室から出し入れするための扉（図示無し）が手前側に設けられている。図２６は実施の形態１２のマイクロ波加熱装置における導波管近傍を示す断面図である。
【０２２０】
実施の形態１２のマイクロ波加熱装置は、前述の図１９および図２０を用いて説明した実施の形態８のマイクロ波加熱装置の構成と実質的に同じ構成を有している。実施の形態１２のマイクロ波加熱装置において、図２５および図２６に示すように、第１のＨ面を構成する斜面に複数の放電防止用孔であるパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃが形成されており、前述の実施の形態８の構成と実質的に同じ構成である。実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、パンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃを形成する位置に関する観点が実施の形態８のマイクロ波加熱装置と異なっている。実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、パンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃを形成する位置を第１のＨ面の斜面に特定せず、少なくとも一方のＨ面に形成するという観点において異なっている。したがって、実施の形態１２においては、前述の実施の形態８のマイクロ波加熱装置において用いた構成要素と実質的に同様の機能を有するものには同じ符号を付し、特徴的な部分について詳細に説明する。
【０２２１】
実施の形態１２のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける導波管３２Ｑについて説明する。
導波管３２Ｑは、伝送方向に直交する断面が長方形であり、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分の伝送方向と、回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分の伝送方向が、略直角となるよう構成されている。導波管３２Ｑは、磁界面である対向する一対のＨ面（第１のＨ面、第２のＨ面）と、電界面である対向する一対のＥ面（第１のＥ面、第２のＥ面）とを有している。
【０２２２】
図２６に示すように、第１のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２が挿入される鉛直面４３と、斜面４４と、加熱室３３のアンテナ空間３６の底板５０の一部とにより構成される。第２のＨ面は、マグネトロン３１のアンテナ４２の先端に対向する部分が膨らんだ凸部５９を有する鉛直面５２と、回転アンテナ３８を駆動するモータ３９が接続された水平面５４とにより構成される。
【０２２３】
実施の形態１２における導波管３２Ｑにおいては、図２６に示すように、第１の板４６により第１のＨ面の鉛直面４３および斜面４４が形成されており、底板５０により第１のＨ面の水平面４７が形成されている。第１の板４６において斜面４４の加熱室側の端部４５は底板５０と平行になるように水平に折り曲げられており、その端部４５が底板５０に対して、例えばスポット溶接加工、カシメ加工などの固定手段により固着されるように構成されている。
一方、第２のＨ面は、第２の板５１を折り曲げて形成されている。また、第２の板５１は、折り曲げることにより第２のＨ面の両側となるＥ面、および導波管３２Ｑの両端面であるショート面５５，５６を形成している。
【０２２４】
斜面４４は、導波管３２Ｑの第１のＨ面におけるマグネトロン３１のアンテナ４２が設けられたマイクロ波入力部分と、回転アンテナ３８，３８が設けられたマイクロ波出力部分との間を繋ぐコーナー部分に形成されている。
【０２２５】
実施の形態１２のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｑにおいて、第１のＨ面における斜面４４の曲げ開始位置Ｙは、アンテナ４２の中心から鉛直方向への距離ｍを約２５ｍｍとした。当該電子レンジにおいて使用されるマイクロ波の波長（約１２０ｍｍ）と比べると、距離ｍは約１／４波長の距離である。また、曲げ開始位置Ｙから加熱室３３の底面を形成する底板５０までの距離ｎも同様に約２５ｍｍとした。
【０２２６】
実施の形態１２のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｑの具体的な寸法は、幅（図２８において幅ａで示す寸法）は約８５ｍｍとした。また、導波管３２Ｑの高さ（図２８において幅ｂで示す寸法）は、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられているマイクロ波入力部分の高さ（図２６においてｂＬにて示す高さ）が約３１ｍｍ、回転アンテナ３８が設けられているマイクロ波出力部分の高さ（図２６においてｂＳにて示す高さ）が約１６．５ｍｍとしている。
【０２２７】
実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２Ｑにおけるマイクロ波入力部分の伝送方向とマイクロ波出力部分の伝送方向が直交する構成であり、導波管３２Ｑは対向する２つのＨ面（磁界面）、およびＨ面に直交し、対向する２つのＥ面（電界面）を有している。屈曲した導波管３２Ｑにおいては、Ｈ面において折れ曲がっている。また、実施の形態１２における導波管３２Ｑにおいては、対向する２つのＨ面における一方のＨ面にマイクロは発生手段からのマイクロ波が入射されるマイクロ波入力手段と、加熱室３３へマイクロ波を放射するマイクロ波出力手段が設けられている。即ち、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２Ｑの第１のＨ面にマグネトロン３１のアンテナ４２が設けられ、且つ導波管３２Ｑを伝送したマイクロ波を加熱室３３に放射する回転アンテナ３８が設けられている。その第１のＨ面において、アンテナ４２より上方にある斜面４４に放電防止用のパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃが形成されている。
【０２２８】
なお、図２６の断面図においては、斜面４４に３個のパンチング孔８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃを図示しているが、この個数に限定されるものではない。また、導波管３２Ｑの幅方向（図２６における紙面と直交する方向）においても、複数のパンチング孔が形成されている。実施の形態１２の導波管３２Ｑにおいては、図示しないが７列配置しているため、斜面４４には３個×７列＝２１個のパンチング孔が形成されている。また、実施の形態１２の導波管３２Ｑにおいては、パンチング孔の直径を２.５ｍｍとしたが、マイクロ波が外部に漏れない程度に小さな形状であればよく、直径１０ｍｍ程度にまで大きくすることが可能である。
【０２２９】
以上のように構成された、本発明に係る実施の形態１２のマイクロ波加熱装置は、対向する２つのＨ面の少なくとも一方のＨ面（第１のＨ面）に放電防止用孔を形成することにより、ＴＥ１０モードにおいてはアンテナ４２と導波管３２Ｑの第１のＨ面と第２のＨ面との間に電界が立つのでスパークが起きやすい構成になるにも関わらず、放電現象の発生が抑制された構成となる。これは、孔部分には電界が立たないため、放電防止用孔を形成することにより放電現象が起りにくい構成となるためである。このように、マイクロ波入力手段であるアンテナ４２の位置より上方の位置であって、少なくとも一方のＨ面に放電防止用孔を形成することにより、放電現象の発生が抑制された構成となり、安全性の高い加熱装置となる。以上のように、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波入力手段の位置より上方の位置において、少なくとも一方のＨ面に放電防止用孔を形成するという技術的思想により、安全性確保が確保された導波管を構築することができ、設計が容易な構造を有するものである。
【０２３０】
また、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置において、導波管３２Ｑには開口部８８が形成されており、この開口部８８にマグネトロン３１のアンテナ４２が挿入配置される構成である。開口部８８は、対向する２つのＨ面における一方のＨ面である、（第１のＨ面）に形成されており、この第１のＨ面に放電防止用孔が形成されている。このように開口部８８を有する第１のＨ面の領域はアンテナ４２が挿入配置されるマイクロ波入力部分側の領域であるため、アンテナ４２からマイクロ波が放射されており、確実に強い電界が生じている領域である。この領域に放電防止用孔を形成することによって、この領域において電界が立ちにくくなる。
【０２３１】
実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、放電防止用孔であるパンチング孔を形成するときに生じるバリの突出方向を導波管３２Ｑの外向き（図２６における左上方向）となるように構成している。一般に、電界はエッジに集中しやすいが、パンチング孔を形成するときにその孔の外周に生じるバリによるエッジが導波管３２Ｑの外側にしかないため、導波管内においてパンチング孔の近傍で電界が集中することはない。したがって、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置は、放電現象の発生が抑制された構成となり、設計が容易な安全性の高い加熱装置となる。
【０２３２】
なお、実施の形態１２のマイクロ波加熱装置においては、放電防止用孔を複数配列した例で説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、アンテナ４２の上方の位置で少なくとも一方のＨ面に１つの孔を形成した場合でも、放電現象の抑制の効果は期待できる。ただし、導波管３２Ｑから外部への電波漏れを防止するためには、パンチング孔の直径をあまり大きくすることは好ましくない。したがって、複数のパンチング孔を有する列を複数列並べたほうが広範囲にわたって導波管内の熱を効果的に放出することができる効果を有する構成となる。
【０２３３】
実施の形態１２においては、第１のＨ面に形成した孔をパンチング孔と表現しているが、孔の作成工程を限定するものではない。このパンチング孔には、孔の無い板金にプレス加工を施して機械的に孔を作成するものだけでなく、導波管壁面に形成できる孔であれば、どのような工法で形成された孔であっても同様の効果が得られ、本発明に含まれるものである。
【０２３４】
（実施の形態１３）
図２７は、本発明に係る実施の形態１３のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける導波管近傍を示す断面図である。実施の形態１３のマイクロ波加熱装置は、回転アンテナ３８が１つの場合であり、導波管３２Ｒにおける伝送距離が短い構成である。
【０２３５】
実施の形態１３のマイクロ波加熱装置は、前述の図２１を用いて説明した実施の形態９のマイクロ波加熱装置の構成と実質的に同じ構成を有している。実施の形態１３のマイクロ波加熱装置において、図２７に示すように、第１のＨ面を構成する鉛直面４３に複数の放電防止用孔であるパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃが形成されており、また第２のＨ面における曲げ位置Ｐに放電防止用孔であるパンチング孔８６が形成されている。このように実施の形態１３のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態９の構成と実質的に同じ構成である。実施の形態１３のマイクロ波加熱装置においては、パンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃを形成する位置に関する観点が実施の形態９のマイクロ波加熱装置と異なっている。したがって、実施の形態１３においては、前述の実施の形態９のマイクロ波加熱装置において用いた構成要素と実質的に同様の機能を有するものには同じ符号を付し、特徴的な部分について詳細に説明する。
【０２３６】
実施の形態１３のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｒにおいては、マグネトロン３１のアンテナ４２が設けられている第１のＨ面の鉛直面４３に複数の放電防止用孔であるパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃが形成されている。そして、導波管３２Ｒにおいて、パンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃはアンテナ４２より上方の位置に形成されている。また、第１のＨ面に対向する第２のＨ面における曲げ位置Ｐ、即ち鉛直面５２と水平面５４と交点位置にパンチング孔８６が形成されている。
【０２３７】
図２７において、破線で示す冷却ファン２２は紙面において導波管３２Ｒの奥側に配置されたプロペラファンである。冷却ファン２２はマグネトロン３１の全体を冷却するとともに、導波管３２Ｒの第１のＥ面（図２７の紙面において導波管３２Ｒの奥側に配置され、紙面と平行な面）に設けたパンチング孔２３を通って導波管３２Ｒ内にも冷却空気を送り、アンテナ４２およびそのキャップ８１を直接冷却する。導波管３２Ｒ内に送られた冷却空気は、第１のＥ面に対向する第２のＥ面（図２７の紙面において導波管３２Ｒの手前側にあり、紙面と平行な面）に形成したパンチング孔（図示無し）において排気される。
【０２３８】
実施の形態１３のマイクロ波加熱装置においては、前述のように導波管３２Ｒにおける第２のＨ面の屈曲部分にパンチング孔８６が形成されており、冷却後の空気が排気される構成である。
【０２３９】
図２７に示すように、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｒにおいて、パンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃはマグネトロン３１が接続されている第１の板４６の鉛直面４３に形成され、その鉛直面４３においてアンテナ４２より上方の位置に形成されている。
【０２４０】
実施の形態１３のマイクロ波加熱装置における導波管３２Ｒにおいては、Ｅ面に形成された多数のパンチング孔２３から冷却ファン２２による冷却空気が導波管３２Ｒ内に入る構成である。しかし、導波管３２Ｒの第１のＨ面における鉛直面４３に形成されたパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃは、マグネトロン３１により塞がれているため、これらのパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃを介して冷却空気が出入りすることはない。
【０２４１】
上記のように、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置は、第１のＨ面を構成する第１の板４６と、第２のＨ面を構成する第２の板体５１の両方に、放電防止用孔であるパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８６が形成されているため、もともとＴＥ１０モードにおいてはアンテナ４２と導波管３２Ｒの第１のＨ面と第２のＨ面の間に電界が立つのでスパークが起きやすい構成になるにも関わらず、放電現象の発生が抑制された構成となる。これは、孔部分には電界が立たないため、放電防止用孔を形成することにより放電現象が起りにくい構成となるためである。このように、導波管３２Ｒにおける両方のＨ面でスパークが起りにくい構造となり、安全性の高い加熱装置となる。以上のように、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波入力手段の位置より上方の位置において、Ｈ面における鉛直面に放電防止用孔を形成するという技術的思想により、安全性確保が確保された信頼性の高い導波管を構築することができ、設計が容易な構造を有するものである。
【０２４２】
実施の形態１３のマイクロ波加熱装置は、対向する２つのＥ面にも放電防止用のパンチング孔２３を複数有する構成としている。これらのパンチング孔２３は、放電防止用のパンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８６と同じようにスパークの発生を防止することが目的であっても、パンチング孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８６のように電界が立たなくするものではない。Ｅ面に形成されたパンチング孔２３は、冷却ファン２２からの冷却空気を導波管３２Ｒの内部に送るものである。したがって、パンチング孔２３により、冷却空気が導波管内部に流れて、導波管内部の温度上昇を防止し、放電現象の発生を抑制するものである。このように、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置は安全性の高い加熱装置を容易に設計することができる構造を有する。
【０２４３】
具体的には、冷却ファン２２からの冷却空気は、導波管３２Ｒの第１のＥ面に設けたパンチング孔２３から導波管３２Ｒ内に送られ、アンテナ４２やＨ面などの内壁面を直接冷却したのち、第２のＥ面に形成されたパンチング孔（図示無し）やパンチング孔８６を介して導波管３２Ｒの外部へ排出される。
【０２４４】
なお、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置においては、対向する２つのＥ面の両方にパンチング孔を形成して冷却空気を流すように構成したが、設計上の都合により一方のＥ面に形成されたパンチング孔から入った冷却空気を、第２のＨ面に形成したパンチング孔により排気するように構成しても、同様の効果を有する。
【０２４５】
また、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２Ｒにおけるマイクロ波発生手段が設けられたマイクロ波入力部分側の端面であるショート面５５に放電防止孔を形成してもよい。このように構成すれば、導波管３２Ｒにおけるショート面で放電防止用孔を介して導波管内部に冷却空気がスムーズに流れる構成となる。こ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は、導波管内部の温度上昇を抑制することができ、放電現象が起こりにくい構造とすることができる、より高い安全性を確保することができる。
【０２４６】
さらに、実施の形態１３のマイクロ波加熱装置においては、導波管３２Ｒにおける加熱室側の端面であるショート面５６にも放電防止用孔を形成することにより、このショート面５６の放電防止用孔を介して導波管内部の冷却空気の流れがスムーズとなる。この結果、温度上昇を抑制して、放電現象が起こりにくい構造とすることができ、より安全性の高い加熱装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４７】
本発明のマイクロ波加熱装置は、屈曲した導波管から加熱室にマイクロ波を伝送する場合においても、加熱効率が高く省エネルギー性能が向上したものとなり、マイクロ波を使用する調理器具としての電子レンジ、オーブンレンジ、および解凍装置、調理器具以外としての各種誘電体の加熱、木材などの乾燥装置、陶芸における加熱／焼結装置などにおいて有用である。
【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】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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