(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、それぞれが複数のマイクロ波給電点を有し前記加熱室にマイクロ波を放射する複数の放射部とを備え、
前記複数の放射部のそれぞれの放射部における少なくとも２つのマイクロ波給電点は、当該放射部の中央点とそれぞれのマイクロ波給電点とを結ぶそれぞれの線の交差角度が９０度であるとともに、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において、一方のマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相を基準とした時に、他方のマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相を９０度と−９０度とに切り替るよう構成したマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記複数の放射部における少なくとも２つの放射部から放射されるマイクロ波の位相差を可変するよう構成した請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記複数の放射部のそれぞれの放射部における少なくとも２つのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相を可変させるよう構成した請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記複数の放射部のそれぞれの放射部における少なくとも２つのマイクロ波給電点は、当該放射部の中央点とそれぞれのマイクロ波給電点とを結ぶそれぞれの線の交差角度が９０度となり、それぞれのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差が、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において９０度となるよう構成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記複数の放射部のそれぞれの放射部における少なくとも２つのマイクロ波給電点は、当該放射部におけるそれぞれのマイクロ波給電点を結ぶ直線が当該放射部の中央点を通るように配設するとともに、前記少なくとも２つのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差が、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において１８０度となるよう構成した請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記複数の放射部のそれぞれの放射部における複数のマイクロ波給電点における少なくとも１つのマイクロ波給電点に対してマイクロ波の給電を停止する制御を行う切替部を設けた請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記複数の放射部は、前記加熱室の同一壁面に配設された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記複数の放射部は、前記加熱室の対向壁面に配設した請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記複数の放射部は、それぞれの放射部の励振方向が加熱室の幅方向および奥行き方向に一致するように加熱室内に配設された請求項７または８に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
前記複数の放射部は、それぞれの放射部の励振方向が加熱室の幅方向および奥行き方向に一致するように加熱室内に配設するとともに、前記それぞれの放射部における前記複数のマイクロ波給電点へのそれぞれのマイクロ波給電レベルを前記加熱室の幅方向寸法と奥行き寸法の比率に応じて変化させるよう構成した請求項７または８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、マイクロ波発生手段からのマイクロ波を放射する複数の放射部を備えたマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のマイクロ波加熱装置は、一般には直方体形状の加熱室を有して構成され、加熱室が一つあるいは複数の放射部を備えている。複数の放射部の構成としては、放射部を加熱室の上壁面と底壁面とに設け、専用のマイクロ波発生手段からのマイクロ波がそれぞれの放射部に供給される構成、および放射部を加熱室の側壁面に２つ設け、ひとつのマイクロ波発生手段からのマイクロ波が導波管を介して２つの放射部に供給される構成がある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、複数の放射部を加熱室の壁面に分散して配置し、それぞれの放射部にマイクロ波を供給するマイクロ波発生手段のうち少なくとも二つの壁面に配したマイクロ波発生手段を時分割動作させる構成がある（例えば、特許文献２）。【０００４】
このように、特許文献２に開示されたマイクロ波加熱装置においては、選択したマイクロ波発生手段を時分割動作させることにより、加熱室内空間でのマイクロ波干渉に伴って放射部が受信するマイクロ波によってその放射部に連結しているマイクロ波発生手段が破壊されることを防止しており、複数のマイクロ波発生手段を実質的に同時動作させることができる構成である。【０００５】
また、加熱室において直交関係にある壁面に配置した放射部は、加熱室とマイクロ波発生手段との結合を適当に選ぶことにより、互いの放射部から放射されるマイクロ波の干渉を抑制することができ、マイクロ波発生手段の同時発振が可能となる。【０００６】
従来のマイクロ波加熱装置においては、複数の放射部を備え、それぞれの放射部に供給するマイクロ波電力量をマイクロ波発生手段内に設けた位相器の制御により変更可能な構成である（例えば、特許文献３）。【０００７】
従来のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生手段は、半導体で構成された発振部と、発振部の出力を複数に分割する分配部と、分配された出力をそれぞれ増幅する複数の増幅部と、増幅部の出力を合成する合成部と、分配部と増幅部との間に位相器とを備えた構成である。従来のマイクロ波加熱装置において、合成部からの２つの出力に加熱室内にマイクロ波を放射する放射部がそれぞれ接続されている。【０００８】
位相器はダイオードのオンオフ特性によりマイクロ波の通過線路長を切り替える構成である。また、合成部は、９０度および１８０度ハイブリッドを用いて構成され、位相器を制御することにより、合成部からの２つの出力の電力比を変化させ、または２つの出力間の位相を同相あるいは逆相に変更している。【０００９】
また、従来のマイクロ波加熱装置においては、加熱室内の被加熱物に対する加熱の均一化を促進することを狙いとして、放射部から円偏波を放射させる構成がある（例えば、特許文献４参照）。特許文献４に開示されたマイクロ波加熱装置は、円偏波放射をさせるために、加熱室の壁面に直交して穿孔を形成して、一対の開口部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０４−２３３１８８号公報
【特許文献２】特開昭５３−５４４５号公報
【特許文献３】特開昭５６−１３２７９３号公報
【特許文献４】特開２００２−０６１８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記の従来のマイクロ波加熱装置においては、放射部が１つあるいは複数配置された構成であり、放射部が放射機能に特化した構成であった。【００１２】
また、前記の従来のマイクロ波加熱装置においては、放射されるマイクロ波の偏波が直線偏波か円偏波のいずれかのマイクロ波を放射する構成であった。【００１３】
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、マイクロ波を放射する放射部が直線偏波と円偏波の両方のマイクロ波を放射できる機能を有し、さらに電力合成機能が付加されて、新規な放射機能を有す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】
【００１４】
本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、それぞれが複数のマイクロ波給電点を有し前記加熱室にマイクロ波を放射する複数の放射部とを備え、
前記複数の放射部のそれぞれの放射部における少なくとも２つのマイクロ波給電点は、当該放射部の中央点とそれぞれのマイクロ波給電点とを結ぶそれぞれの線の交差角度が９０度であるとともに、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において、一方のマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相を基準とした時に、他方のマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相を９０度と−９０度とに切り替るよう構成した。このように構成された本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、各マイクロ波給電点に供給されたマイクロ波を電力合成して加熱室内に放射させることができる。また、比較的小さい電力量を出力するマイクロ波発生部を用いて、放射部の数を多くすること無く加熱室内に大電力を供給することができる。さらに、第１の態様のマイクロ波加熱装置は、円偏波放射における旋回方向を切替え選択することができる。また、第１の態様のマイクロ波加熱装置は、旋回方向を被加熱物の種類、量、加熱進行状態に応じて変化させることにより、被加熱物の加熱の均一化を促進することができる。
【００１５】
本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第１の態様における、前記複数の放射部における少なくとも２つの放射部から放射されるマイクロ波の位相差を可変するよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置は、それぞれの放射部から放射されるマイクロ波が加熱室内の空間で衝突する位置を変化させることが可能となり、加熱室内のマイクロ波分布の分散化を図り、被加熱物の加熱の均一化を促進することができる。
【００１６】
本発明に係る第３の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第１または第２の態様において、前記複数の放射部のそれぞれの放射部における少なくとも２つのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相を可変させるよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第３の態様のマイクロ波加熱装置は、放射部からのマイクロ波の放射形態を変化させることができ、加熱室内でのマイクロ波分布を変化させて加熱促進を図ることができる。
【００１７】
本発明に係る第４の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第１乃至第３の態様のいずれかの態様において、前記複数の放射部のそれぞれの放射部における少なくとも２つのマイクロ波給電点が、当該放射部の中央点とそれぞれのマイクロ波給電点とを結ぶそれぞれの線の交差角度が９０度であり、それぞれのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差が、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において９０度であるよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第４の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波給電点に供給されたマイクロ波が電力合成されるとともに、放射部から円偏波を放射させることができる。また、第４の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を加熱室内全体に分散でき、効果的に被加熱物を加熱することができる。
【００１９】
本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第１または第２の態様において、前記複数の放射部のそれぞれの放射部における少なくとも２つのマイクロ波給電点が、当該放射部におけるそれぞれのマイクロ波給電点を結ぶ直線が当該放射部の中央点を通るように配設するとともに、前記少なくとも２つのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差が、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において１８０度となるよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置は、放射部から垂直偏波を放射することができる。また、第５の形態のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波給電点に供給された２つのマイクロ波の電力を合成して放射することができる。
【００２０】
本発明に係る第６の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第１乃至第３の態様のいずれかの態様において、前記複数の放射部のそれぞれの放射部における複数のマイクロ波給電点における少なくとも１つのマイクロ波給電点に対してマイクロ波の給電を停止する制御を行う切替部を設けてもよい。このように構成された本発明に係る第６の態様のマイクロ波加熱装置は、ひとつの放射部において、円偏波放射と垂直偏波放射の切替え制御を行うことができ、被加熱物の加熱を所望の状態に加熱することができる。
【００２１】
本発明に係る第７の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第１の態様における前記複数の放射部を、前記加熱室の同一壁面に配設してもよい。このように構成された本発明に係る第７の態様のマイクロ波加熱装置は、放射部をひとつの壁面に集約することにより、放射部を保護するために放射部を覆う部材の配設が容易になる。
【００２２】
本発明に係る第８の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第１の態様における前記複数の放射部を前記加熱室の対向壁面に配設してもよい。このように構成された本発明に係る第８の態様のマイクロ波加熱装置は、加熱室において対向配置の放射部間の位相差を変化させることにより、加熱室内のマイクロ波分布を確実に変化させることができる。
【００２３】
本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置において、特に第７または第８の態様における前記複数の放射部は、それぞれの放射部の励振方向が加熱室の幅方向および奥行き方向に一致するように加熱室内に配設してもよい。このように構成された本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置は、放射部の励振方向を加熱室の壁面方向に規定し、加熱室内でのマイクロ波伝搬方向を明確にすることができ、被加熱物の良好な加熱促進に対応した各マイクロ波給電点間あるいは各放射部間の位相制御を行うことができる。
【００２４】
本発明に係る第１０の態様のマイクロ波加熱装置において、特に第７または第８の態様における前記複数の放射部は、それぞれの放射部の励振方向が加熱室の幅方向および奥行き方向に一致するように加熱室内に配設するとともに、前記それぞれの放射部における前記複数のマイクロ波給電点へのそれぞれのマイクロ波給電レベルを前記加熱室の幅方向寸法と奥行き寸法の比率に応じて変化させるよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第１０の態様のマイクロ波加熱装置は、加熱室の形状に合わせて加熱室内でのマイクロ波の分散を促進させることができる。例えば、幅広い加熱室においては幅方向励振に対応するマイクロ波給電点に大きいマイクロ波電力を供給することにより、円偏波放射時に加熱室の幅方向が大きい楕円旋回とし、加熱室内の電波の分散を促進させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、放射部の放射形態が直線偏波と円偏波の両方のマイクロ波を放射することが可能な機能を有し、さらに電力合成機能を付加して、新規な放射部機能を有す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】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置としての電子レンジにおける加熱室内部を示す斜視図
【図２】実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における底壁面に配置された放射部を示す平面図
【図４】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における放射部による第１の放射形態を説明する図
【図５】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放射部による第２の放射形態を説明する図
【図６】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放射部による第３の放射形態を説明する図
【図７】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置としての電子レンジにおける加熱室内部を示す斜視図
【図８】実施の形態２のマイクロ波加熱装置の構成を示すブロック図
【図９】実施の形態２のマイクロ波加熱装置における底壁面に配置された放射部を示す平面図
【図１０】実施の形態２のマイクロ波加熱装置における放射部による第４の放射形態を説明する図
【図１１】実施の形態２のマイクロ波加熱装置における放射部による第５の放射形態を説明する図
【図１２】本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置としての電子レンジにおける加熱室内部を示す斜視図
【図１３】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底壁面に配置された放射部を示す平面図
【図１４】実施の形態４のマイクロ波加熱装置における放射部による第６の放射形態を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明のマイクロ波加熱装置に係る実施の形態として電子レンジについて、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明のマイクロ波加熱装置は、以下の実施の形態に記載した電子レンジの構成に限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的思想と同等の技術的思想及び当技術分野における技術常識に基づいて構成されるマイクロ波加熱装置を含むものである。
【００２８】
《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としての電子レンジにおける加熱室１００内部を示す斜視図である。図１においては、加熱室１００内部の一部を切り欠いており、加熱室１００を開閉するための開閉扉は省略されている。図２は、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成を示すブロック図である。図３は、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における底壁面に配置された放射部２０，２１を示す平面図である。
【００２９】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する略直方体構造からなる加熱室１００を有しており、加熱室１００内部に収納された被加熱物を複数の放射部２０，２１からのマイクロ波により加熱処理するよう構成されている。加熱室１００は金属材料からなる左壁面１０１、右壁面１０２、底壁面１０３、上壁面１０４、奥壁面１０５、および被加熱物を収納するために開閉する開閉扉（図示なし）から構成されている。開閉扉が閉じられた加熱室１００においては、底壁面１０３に設けられた放射部２０，２１から放射されたマイクロ波が加熱室１００内部に閉じ込められるよう構成されている。
【００３０】
図２に示すように、マイクロ波発生手段であるマイクロ波発生部１０は、発振部１１、この発振部１１の出力を４分配する電力分配部１２、電力分配部１２のそれぞれの出力がマイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ（以下の説明においては、１３ａ〜１３ｄと記し、他の複数有する構成要素においても同様に省略して記す）を介して導かれる初段増幅部１４ａ〜１４ｄ、初段増幅部１４ａ〜１４ｄのそれぞれの出力をさらに増幅する主増幅部１５ａ〜１５ｄ、主増幅部１５ａ〜１５ｄの出力を出力部１６ａ〜１６ｄに導くマイクロ波伝送路１７ａ〜１７ｄに挿入した電力検出部１８ａ〜１８ｄ、および電力分配部１２と初段増幅部１４ａ〜１４ｄとの間のマイクロ波伝送路１３ａ〜１３ｄに挿入された位相可変部１９ａ〜１９ｄで構成されている。マイクロ波発生部１０における発振部１１、初段増幅部１４ａ〜１４ｄ、および主増幅部１５ａ〜１５ｄは、それぞれが半導体素子を用いて構成されている。
【００３１】
図３に示すように、加熱室１００を構成する底壁面１０３には、マイクロ波を加熱室１００内に放射供給する複数（実施の形態１においては２個）の放射部（２０，２１）が配置されている。実施の形態１における２個の放射部（第１の放射部２０，第２の放射部２１）は、底壁面１０３の略中心点（Ｃ０）を通る、装置の前後方向の中心線（図３において符号Ｙで示す線）に対して線対称となる位置に配置されている。
【００３２】
第１の放射部２０は、２つのマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂを有しており、マイクロ波発生部１０からの各出力がそれぞれのマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，に導かれている。同様に、第２の放射部２１は、２つのマイクロ波給電点２１ａ，２１ｂを有しており、マイクロ波発生部１０の各出力がそれぞれのマイクロ波給電点２１ａ，２１ｂに導かれている。第１の放射部２０のマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ、および第２の放射部２１のマイクロ波給電点２１ａ，２１ｂは、底壁面１０３の前述の中心軸Ｙに対して線対称となる位置に配置されている。
【００３３】
第１の放射部２０および第２の放射部２１は略円板形状を有するアンテナであり、それぞれの中央点Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線（図３において符号Ｘで示す線）上にそれぞれ第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａが配置されている。各中央点Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線Ｘに直交し、各中央点Ｃ１，Ｃ２を通る線（図３において、それぞれを符号Ｚ１，Ｚ２で示す線）上に第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂがそれぞれ配置されている。それぞれのマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂおよび２１ａ，２１ｂは、インピーダンス整合を図るために、それぞれの放射部２０，２１の中央点Ｃ１，Ｃ２から所定距離を離して配置されている。
【００３４】
上記のように、第１の放射部２０において、第１のマイクロ波給電点２０ａと中央点Ｃ１とを結ぶ線Ｘと、第２のマイクロ波給電点２０ｂと中央点Ｃ１とを結ぶ線Ｚ１の交差角度θは９０度になるように配置されている。同様に、第２の放射部２１において、第１のマイクロ波給電点２１ａと中央点Ｃ２とを結ぶ線Ｘと、第２のマイクロ波給電点２１ｂと中央点Ｃ２とを結ぶ線Ｚ２の交差角度θは９０度になるように配置されている。
【００３５】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、初段増幅部１４ａ〜１４ｄおよび主増幅部１５ａ〜１５ｄは、低誘電損失材料により構成された誘電体基板の片面に形成した導電体パターンにて構成された回路を有し、その回路に設けた各増幅部の増幅素子である半導体素子を良好に動作させるべく各半導体素子の入力側と出力側のそれぞれに整合回路が設けられている。
【００３６】
マイクロ波伝送路１３ａ〜１３ｄ、１７ａ〜１７ｄは、誘電体基板の片面に設けた導電体パターンによって特性インピーダンスが略５０Ωの伝送回路により構成されている。
【００３７】
電力分配部１２は、ウイルキンソン型の電力２分配の２段構成である。実施の形態１においては、ウイルキンソン型の電力分配構成を採ることにより、電力分配部１２の出力端におけるマイクロ波の位相は理想的には同位相である。
【００３８】
電力分配部１２と初段増幅部１４ａ〜１４ｄとの間には、位相可変部１９ａ〜１９ｄが設けられている。この位相可変部１９ａ〜１９ｄは、反射型位相回路であり、可変容量ダイオードを組み込んだ回路構成である。
【００３９】
反射型位相回路の特性が、マイクロ波加熱装置に利用する周波数帯域の中心周波数の伝送に対して、可変容量ダイオードに印加する電圧を変えることにより、位相遅れを最大で１８０°以上になるように、可変容量ダイオードの選定および印加電圧の可変範囲が設定されている。
【００４０】
上記のように構成された位相可変部１９ａ〜１９ｄを動作制御することにより、マイクロ波発生部１０の出力部１６ａ〜１６ｄからの各出力、即ち各放射部２０，２１におけるマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂの位相遅れを、最大で１８０°以上に変化させることが可能となる。
【００４１】
電力検出部１８ａ〜１８ｄは、マイクロ波発生部１０から加熱室１００側に伝送するマイクロ波電力（以下、マイクロ波供給量）および加熱室１００からマイクロ波発生部１０側に伝送するいわゆる反射波の電力（以下、マイクロ波反射量）を検出する。なお、電力検出部１８ａ〜１８ｄとしては、少なくともマイクロ波反射量を検出する構成でもよい。電力検出部１８ａ〜１８ｄにおいては、電力結合度を、例えば約４０ｄＢとし、マイクロ波伝送路１７ａ〜１７ｄを伝送するマイクロ波供給量、および／またはマイクロ波反射量の約１／１００００の電力量を抽出する。
【００４２】
このように抽出された電力信号は、検波ダイオード（図示なし）によりそれぞれ整流化され、コンデンサ（図示なし）で平滑処理されて、その平滑処理された信号が制御部２２に入力されている。
【００４３】
制御部２２は、使用者が直接入力する被加熱物の加熱条件（図２における矢印Ｑ）、それぞれの電力検出部１８ａ〜１８ｄからの検出情報（図２における矢印Ｐ）、および加熱中に被加熱物の加熱状態を検知する各種センサーから得られる加熱情報（図２における矢印Ｒ）に基づいて、マイクロ波発生部１０の構成要素である発振部１１の発振周波数および発振出力の制御、位相可変部１９ａ〜１９ｄへの印加電圧の制御が行われる。この結果、加熱室１００内に収納された被加熱物は、使用者が設定した加熱条件（Ｑ）、加熱中の被加熱物の加熱状態を示す加熱情報（Ｒ）、或いは電力検出部１８ａ〜１８ｄからの検出情報（Ｐ）に基づいて最適に加熱される。
【００４４】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、マイクロ波発生部１０には半導体素子において発生した熱を放熱させるための放熱手段、例えば冷却フィン（図示なし）が設けられている。また、加熱室１００内には、底壁面１０３に設けた放射部２０，２１を覆うとともに被加熱物を収納載置するための、低誘電損失材料で形成された載置板２５が設けられている。
【００４５】
［放射形態］
次に、上記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ける放射部２０，２１の放射形態とその動作について説明する。
【００４６】
［第１の放射形態の説明］
図４は、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における放射部２０，２１による一放射形態を説明する図であり、第１の放射形態を示している。
【００４７】
図４に示す第１の放射形態においては、第１の放射部２０の第１のマイクロ波給電点２０ａの給電位相に対して、第２のマイクロ波給電点２０ｂの給電位相が９０度遅れて給電されている。同様に、第２の放射部２１の第１のマイクロ波給電点２１ａの給電位相に対して、第２のマイクロ波給電点２１ｂの給電位相が９０度遅れて給電されている。なお、第１の放射部２０の第１のマイクロ波給電点２０ａの給電位相と、第２の放射部２１の第１のマイクロ波給電点２１ａの給電位相は同相である。
【００４８】
ここで、位相の９０度遅れとは、マイクロ波加熱装置が利用する周波数帯域の中央の周波数（例えば２４５０ＭＨｚ）における特性値として表現する。
【００４９】
上記のように、マイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂを各放射部２０，２１における所定位置に配設して、それぞれのマイクロ波給電点２０ａと２０ｂ、および２１ａと２１ｂへ供給するマイクロ波の位相差を９０度とする第１の放射形態を採ることにより、それぞれの放射部２０，２１は、円偏波のマイクロ波を放射する。
【００５０】
第１の放射形態における円偏波発生のメカニズムについて、図４を用いて説明する。
時間ｔ＝ｔ０において、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）を９０度とすると、この時の第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）は、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａの給電位相から９０度遅れているため、０度である。
【００５１】
したがって、時間ｔ＝ｔ０において、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａからのマイクロ波により反対向きのマイクロ波電界（図４において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。このとき、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）が０度であるため、マイクロ波電界の大きさはゼロである。
【００５２】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４（Ｔは一周期を示す）になると、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相は１８０度となり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相は９０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４においては、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂのマイクロ波により同じ向きのマイクロ波電界（図４において矢印２０Ｂ，２１Ｂで示すマイクロ波電界）が生じる。このとき、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相が１８０度であるため、マイクロ波電界の大きさはゼロである。
【００５３】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相は２７０度となり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相は１８０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、時間ｔ＝ｔ０におけるマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図４において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００５４】
時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相は３６０度（０度）となり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相は２７０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４におけるマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図４において矢印２０Ｂ，２１Ｂで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００５５】
時間ｔ＝ｔ０＋４Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０と同じように、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａのマイクロ波により反対向きのマイクロ波電界（図４において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００５６】
上記のように時間変化するマイクロ波電界の動きを放射部面に重ねると、図４における最下部分に示すように、第１の放射部２０においてはマイクロ波電界が右旋回となる円偏波を発生し、第２の放射部２１においてはマイクロ波電界が左旋回となる円偏波を発生する。
【００５７】
［第２の放射形態の説明］
図５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放射部２０，２１による第２の放射形態を説明する図である。
【００５８】
図５に示す第２の放射形態においては、第１の放射部２０の第１のマイクロ波給電点２０ａの給電位相に対して、第１の放射部２０の第２のマイクロ波給電点２０ｂおよび第２の放射部２１の第２のマイクロ波給電点２１ｂの給電位相が９０度遅れて給電されており、且つ第２の放射部２１の第１のマイクロ波給電点２１ａの給電位相が１８０度遅れて給電されている。
【００５９】
ここで、位相の９０度遅れ、および１８０度遅れとは、マイクロ波加熱装置が利用する周波数帯域の中央の周波数（例えば２４５０ＭＨｚ）における特性値として表現する。
【００６０】
第２の放射形態の場合においても、マイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂの配置構成と、それぞれのマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂへ供給するマイクロ波の位相差を９０度とすることにより、放射部２０，２１は円偏波放射を行う。
【００６１】
第２の放射形態における円偏波発生のメカニズムについて、図５を用いて説明する。
時間ｔ＝ｔ０において、第１の放射部２０の第１のマイクロ波給電点２０ａに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）を９０度とすると、この時の第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）は、第１のマイクロ波給電点２０ａの給電位相から９０度遅れているため０度であり、第２の放射部２１の第１のマイクロ波給電点２１ａに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）は−９０度（２７０度）である。
【００６２】
したがって、時間ｔ＝ｔ０において、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａのマイクロ波により同じ向きのマイクロ波電界（図５において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。このとき、第２のマイクロ波給電点２０ｂ、２１ｂに給電されるマイクロ波の位相が０度であるため、マイクロ波電界は生じない。
【００６３】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４（Ｔは一周期を示す）になると、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相はそれぞれ１８０度，３６０度となり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相はそれぞれ９０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４において、マイクロ波電界（図５において矢印２０Ｂ，２１Ｂで示すマイクロ波電界）が生じる。このとき、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相が１８０度，３６０度であるため、マイクロ波電界は生じない。
【００６４】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相はそれぞれ２７０度、９０度となり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相はそれぞれ１８０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、時間ｔ＝ｔ０に示すマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図５において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００６５】
時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相はそれぞれ３６０度，１８０度となり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相はそれぞれ２７０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４に示すマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図５において矢印２０Ｂ，２１Ｂで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００６６】
時間ｔ＝ｔ０＋４Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０と同じように、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａのマイクロ波により同じ向きのマイクロ波電界（図５において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００６７】
上記のように時間変化するマイクロ波電界の動きを放射部面に重ねると、図５における最下部分に示すように、第１の放射部２０および第２の放射部２１において、マイクロ波電界が右旋回となる同じ円偏波を発生する。
【００６８】
［第３の放射形態の説明］
図６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放射部２０，２１による第３の放射形態を説明する図である。
【００６９】
図６に示す第３の放射形態においては、各放射部２０，２１の第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに供給するマイクロ波電力量を第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに供給するマイクロ波電力量よりも多くしている。
【００７０】
各マイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂに対する給電位相に関しては、図４に示した第１の放射形態と同じである。即ち、各放射部２０，２１において、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａの給電位相に対して、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂの給電位相が９０度遅れて給電されている。
【００７１】
第３の放射形態の場合においても、マイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂの配置構成と、それぞれのマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂへ供給するマイクロ波の位相差を９０度とすることにより、放射部２０，２１は、旋回形状が楕円形状である円偏波放射を行う。
【００７２】
第３の放射形態における楕円形状の円偏波発生のメカニズムについて、図６を用いて説明する。
時間ｔ＝ｔ０において、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）を９０度とすると、この時の第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）は、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａの給電位相から９０度遅れているため０度である。
【００７３】
給電に伴って生じるマイクロ波電界の大きさは、供給するマイクロ波電力量に比例するため、第３の放射形態においては第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａからのマイクロ波によるマイクロ波電界の方が、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂからのマイクロ波によるマイクロ波電界より大きい。したがって、図６においては、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａにより励振されたマイクロ波電界を示す矢印を、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂにより励振されたマイクロ波電界を示す矢印より長く示す。
【００７４】
時間ｔ＝ｔ０において、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａからのマイクロ波により反対向きのマイクロ波電界（図６において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００７５】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４（Ｔは一周期を示す）になると、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相は１８０度となり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相は９０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４においては、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂのマイクロ波により同じ向きのマイクロ波電界（図６において矢印２０Ｂ，２１Ｂで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００７６】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａに給電されるマイクロ波の位相は２７０度になり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相は１８０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、時間ｔ＝ｔ０に示すマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図６において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００７７】
時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、第１のマイクロ波給電点２０ａ．２１ａに給電されるマイクロ波の位相は３６０度（０度）となり、第２のマイクロ波給電点２０ｂ，２１ｂに給電されるマイクロ波の位相は２７０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４に示すマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図６において矢印２０Ｂ，２１Ｂで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００７８】
時間ｔ＝ｔ０＋４Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０と同じように、第１のマイクロ波給電点２０ａ，２１ａのマイクロ波により反対向きのマイクロ波電界（図６において矢印２０Ａ，２１Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【００７９】
上記のように時間変化するマイクロ波電界の動きを放射部面に重ねると、図６における最下部分に示すように、第１の放射部２０においてマイクロ波電界が右旋回となる楕円形状の円偏波を発生し、第２の放射部２１においてはマイクロ波電界が左旋回となる楕円形状の円偏波を発生する。
【００８０】
以上に説明した実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１の放射部２０における２つのマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂが直交配置された構成により、各マイクロ波給電点２０ａ，２０ｂに供給されたマイクロ波が電力合成されて加熱室内に放射されている。また、第２の放射部２１における２つのマイクロ波給電点２１ａ，２１ｂが直交配置された構成により、各マイクロ波給電点２１ａ，２１ｂに供給されたマイクロ波が電力合成されて加熱室内に放射されている。
【００８１】
したがって、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置に示す構成によれば、比較的小さい電力量を発生させるマイクロ波発生手段を複数設けて、それぞれの放射部に複数のマイクロ波給電点を設けることにより、放射部の数を増やすことなく、加熱室内に大電力を供給することが可能な構成となる。
【００８２】
また、放射部に設けた直交配置の２つのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差を９０度に制御することにより、放射部から円偏波のマイクロ波放射パターンを発生させることができる。
【００８３】
放射部に設けた直交配置の２つのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差において、一方のマイクロ波給電点に供給するマイクロ波の位相を基準（０度）とした場合、他方のマイクロ波給電点に供給するマイクロ波の位相を９０度または−９０度（若しくは−９０度または−２７０度）に変化させることにより、円偏波の旋回方向を変えることができる。
【００８４】
本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置に示す構成によれば、放射部から放射するマイクロ波を加熱室全体に分散させるとともに、様々なマイクロ波放射パターン形成する放射形態を切替ることにより、加熱室内でのマイクロ波分布を所望の状態に変化させて被加熱物の加熱促進を図ることができる。
【００８５】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１の放射形態（図４参照）において、第１の放射部２０においては第１のマイクロ波給電点２０ａの給電位相に対して第２のマイクロ波給電点２０ｂの給電位相を９０度遅らせ、第２の放射部２１においては第１のマイクロ波給電点２１ａの給電位相に対して第２のマイクロ波給電点２１ｂの給電位相を９０度遅らせるとともに、第１の放射部２０の第１のマイクロ波給電点２０ａと第２の放射部２１の第１のマイクロ波給電点２１ａとの間の位相差を任意に変化させてもよい。
【００８６】
このように、２つの放射部２０，２１から放射されるマイクロ波の位相差を可変させることにより、それぞれの放射部２０，２１から放射されるマイクロ波が加熱室内の空間で衝突する位置を変化させることができる。この結果、加熱室内のマイクロ波分布の分散化を図ることが可能となり、被加熱物の加熱の均一化を促進させることができる。
【００８７】
［加熱動作］
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ける被加熱物に対する加熱動作について説明する。
【００８８】
まず、開閉扉を開き加熱室１００内の載置板２５上に被加熱物を配置して、開閉扉を閉じて加熱室１００を密閉する。使用者は当該被加熱物の加熱条件をマイクロ波加熱装置に設けられている操作部（図示なし）により入力し、加熱開始キーを押す。加熱開始キーが押されることにより加熱開始信号が形成され、制御部２２に入力される。加熱開始信号が入力された制御部２２は制御信号をマイクロ波発生部１０に出力し、マイクロ波発生部１０は動作を開始する。このとき、制御部２２は、被加熱物の加熱条件Ｑなどの各種情報に基づきマイクロ波発生部１０を駆動制御する。また、制御部２２は、マイクロ波加熱装置に設けられている駆動電源（図示なし）を動作させて、発振部１１、初段増幅部１４ａ〜１４ｄおよび主増幅部１５ａ〜１５ｄなどに電力を供給する。
【００８９】
マイクロ波発生部１０が動作を開始する時、位相可変部１９ａ〜１９ｄは、初期条件として、第１の放射部２０の第１のマイクロ波給電点２０ａおよび第２の放射部２１の第１のマイクロ波給電点２１ａに対応する位相可変部１９ａおよび位相可変部１９ｃの位相遅延量（相対位相）を０度とする。また、第１の放射部２０の第２のマイクロ波給電点２０ｂおよび第２の放射部２１の第２のマイクロ波給電点２１ｂに対応する位相可変部１９ｂおよび１９ｄの位相遅延量（相対位相）を９０度とする。
【００９０】
制御部２２が駆動電源を動作させて発振部１１に電力を供給する時、発振部１１の初期の発振周波数が、例えば２４００ＭＨｚに設定される信号が供給されて、発振部１１が動作を開始する。発振部１１が動作を開始すると、発振部１１の出力は電力分配部１２にて４分配されて４つのマイクロ波電力信号となる。以降、駆動電源が制御されて、初段増幅部１４ａ〜１４ｄおよび主増幅部１５ａ〜１５ｄを駆動される。
【００９１】
マイクロ波発生部１０において、マイクロ波電力信号は、並列動作する初段増幅部１４ａ〜１４ｄ、主増幅部１５ａ〜１５ｄ、電力検知部１８ａ〜１８ｄを経て所望の電力となり、出力部１６ａ〜１６ｄからそれぞれ出力される。マイクロ波発生部１０からのそれぞれの出力は、放射部２０，２１におけるそれぞれのマイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂに伝送され、加熱室１００内に放射される。
【００９２】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の本格加熱動作の開始の前段階において、各主増幅部１５ａ〜１５ｄが定格出力の１／１０相当のマイクロ波電力、例えば５０Ｗ未満、具体的には２０Ｗのマイクロ波電力を出力するよう構成されている。
【００９３】
加熱室１００内に供給されたマイクロ波電力が被加熱物において１００％吸収されると、加熱室１００からマイクロ波発生部１０側に伝送する反射電力は発生しない。しかし、被加熱物の種類、形状、量により被加熱物を含む加熱室１００の電気的特性が決定されるため、供給されたマイクロ波電力の全てが被加熱物に吸収されることはなく、マイクロ波発生部１０の出力インピーダンスと加熱室１００のインピーダンスとに基づいて、加熱室１００からマイクロ波発生部１０側に伝送される反射電力が生じる。
【００９４】
電力検出部１８ａ〜１８ｄは、マイクロ波伝送路１７ａ〜１７ｄにおいて加熱室１００から少なくともマイクロ波発生部１０側に伝送する反射電力と結合し、その反射電力量（マイクロ波反射量）に比例した検出信号を出力する。その検出信号が入力された制御部２２は、各電力検出部１８ａ〜１８ｄから出力された検出信号の総和を演算する。
【００９５】
この演算は、マイクロ波加熱装置において使用する周波数帯域内のすべての周波数（ピッチは、例えば１ＭＨｚ）に対して実行する。この演算の結果に基づき、反射電力に相当する信号の総和が周波数に対して極小値となる周波数を抽出し、さらに複数の極小値を有する極小値群の中から最小値を示した周波数を被加熱物の加熱を実行する際の発振周波数として選択（周波数選択動作）する。
【００９６】
被加熱物に対する本格加熱動作開始前の段階において前記の周波数選択動作が行われており、この周波数選択動作において、制御部２２は、発振部１１の発振周波数を初期の２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチ（例えば、１０ミリ秒で１ＭＨｚの可変速度）で周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚまで増分させる。この周波数可変の中で得られた、反射電力に相当する信号の総和が極小を示した周波数と、その周波数における反射電力に相当する信号が記憶される。
【００９７】
制御部２２は、反射電力に相当する信号の総和が極小値を示した周波数群において、反射電力に相当する信号が最も小さい値のときの周波数を最適発振周波数として選定する。また、制御部２２は、発振部１１を選定された最適発振周波数で発振するよう制御するとともに、マイクロ波発生部１０が設定された加熱条件Ｑに対応した出力となるよう制御する。
【００９８】
入力された加熱条件Ｑが定格出力にて被加熱物を加熱動作するという条件であれば、マイクロ波発生部１０は、被加熱物に対する本格加熱動作時において、例えば各主増幅部１５ａ〜１５ｄのそれぞれが２００Ｗ〜３００Ｗのマイクロ波電力を出力する。各主増幅部１５ａ〜１５ｄの出力は、放射部２０，２１の各マイクロ波給電点２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂに伝送され加熱室１００内に放射される。
【００９９】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、被加熱物の加熱の進捗状態を監視するために設けた被加熱物の表面温度を検出する赤外線検知部の検知信号、あるいは電力検知部１８ａ〜１８ｄがそれぞれ検知する反射電力量の検知信号に基づいて、位相可変部１９ａ〜１９ｄの位相遅延量を可変制御して被加熱物を所望の加熱状態に仕上げていく。位相可変部１９ａ〜１９ｄの位相遅延量の組合せは、例えば実施の形態１において説明した第１の放射形態から第３の放射形態を組合せて、被加熱物の加熱条件Ｑ、検出情報Ｐおよび加熱情報Ｒに応じて適宜選択して用いることができる。
【０１００】
また、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては２つの放射部２０，２１を底壁面における装置の前後方向の中心線（図３において符号Ｙで示す線）に対して線対称の位置に配置した構成について説明したが、装置の左右方向の中心線（図３において符号Ｘで示す線）に対して線対称の位置に配置することも可能である。
【０１０１】
さらに、２つの放射部２０，２１間の相対位相を可変するよう構成して、前述の第１の放射形態から第３の放射形態を適宜組合せて、被加熱物に対する加熱動作を行うことも可能である。
また、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては２つの放射部２０，２１を用いた例について説明したが、マイクロ波加熱装置の仕様などに応じて２つ以上の放射部を設けた構成でも適用可能である。
【０１０２】
《実施の形態２》
次に、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添付の図７から図１１を参照して説明する。実施の形態２のマイクロ波加熱装置において前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、各放射部が３つのマイクロ波給電点を有する点であり、その他の点は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。したがって、実施の形態２の説明において前述の実施の形態１と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１における説明を適用する。
【０１０３】
図７は、実施の形態２のマイクロ波加熱装置としての電子レンジにおける加熱室１００内部を示す斜視図である。図７においては、加熱室１００内部の一部（載置板２５）を切り欠いており、加熱室１００を開閉するための開閉扉は省略されている。図８は、実施の形態２のマイクロ波加熱装置の構成を示すブロック図である。図９は、実施の形態２のマイクロ波加熱装置における底壁面に配置された放射部６１，６２を示す平面図である。
【０１０４】
図７に示すように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、金属材料からなる左壁面１０１、右壁面１０２、底壁面１０３、上壁面１０４、奥壁面１０５、および被加熱物を収納するために開閉する開閉扉（図示なし）から構成された加熱室１００において、底壁面１０３に２つの放射部６１，６２が設けられている。
【０１０５】
図８に示すように、マイクロ波発生部５０は半導体素子を用いて構成した発振部５１、この発振部５１の出力を６分配する電力分配部５２、電力分配部５２のそれぞれの出力がイクロ波伝送路５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ（以下の説明においては、５３ａ〜５３ｆと記し、他の複数有する構成要素においても同様に省略して記す）を介して導かれる初段増幅部５４ａ〜５４ｆ、初段増幅部５４ａ〜５４ｆのそれぞれの出力をさらに増幅する主増幅部５５ａ〜５５ｆ、主増幅部５５ａ〜５５ｆの出力を出力部５６ａ〜５６ｆに導くマイクロ波伝送路５７ａ〜５７ｆに挿入した電力検出部５８ａ〜５８ｆ、マイクロ波伝送路５３ａ〜５３ｆに挿入した位相可変部５９ａ〜５９ｆ、およびマイクロ波伝送路５３ａ〜５３ｆに挿入した切替部６０ａ〜６０ｆで構成されている。マイクロ波発生部５０における発振部５１、初段増幅部５４ａ〜５４ｆ、および主増幅部５５ａ〜５５ｆは、それぞれが半導体素子を用いて構成されている。また、切替部６０ａ〜６０ｆは、各マイクロ波伝送路５３ａ〜５３ｆにおけるマイクロ波の遮断と伝送とを切替える構成を有している。
【０１０６】
図９に示すように、加熱室１００を構成する底壁面１０３には、マイクロ波を加熱室１００内に放射供給する複数（実施の形態２においては２個）の放射部６１，６２が配置されている。実施の形態２における２個の放射部（第１の放射部６１，第２の放射部６２）は、底壁面１０３の略中心点（Ｃ０）を通る、装置の前後方向の中心線（図９において符号Ｙで示す線）に対して線対称となる位置に配置されている。
【０１０７】
第１の放射部６１は３つのマイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃを有しており、マイクロ波発生部５０からの各出力がそれぞれのマイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃに導かれている。同様に、第２の放射部６２は３つのマイクロ波給電点６２ａ，６２ｂ，６２ｃを有しており、マイクロ波発生部５０からの各出力がそれぞれのマイクロ波給電点６２ａ，６２ｂ，６２ｃに導かれている。これらのマイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃおよび６２ａ，６２ｂ，６２ｃは底壁面１０３の略中心点を通る、装置の前後方向の中心線（図９において符号Ｙで示す線）に対して線対称となる位置に配置されている。
【０１０８】
第１の放射部６１および第２の放射部６２は略円形形状を有するアンテナであり、それぞれの中央点Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線（図９において符号Ｘで示す線）上にそれぞれ第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａおよび第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃが配置されている。各中央点Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線Ｘに直交し、それぞれの中央点Ｃ１，Ｃ２を通る線（図９において、それぞれを符号Ｚ１，Ｚ２で示す線）上に第２のマイクロ波給電点６１ｂ，６２ｂがそれぞれ配置されている。
【０１０９】
それぞれのマイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃおよび６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、インピーダンス整合を図るために、それぞれの放射部６１，６２の中央点Ｃ１，Ｃ２から所定距離を離して配置されている。
【０１１０】
上記のように、第１の放射部６１において、第１のマイクロ波給電点６１ａと第３のマイクロ波給電点６１ｃと中央点Ｃ１とを結ぶ線Ｘと、第２のマイクロ波給電点６１ｂと中央点Ｃ１とを結ぶ線Ｚ１の交差角度θが９０度になるように配置されている。同様に、第２の放射部６２において、第１のマイクロ波給電点６２ａと第３のマイクロ波給電点６２ｃと中央点Ｃ２とを結ぶ線Ｘと、第２のマイクロ波給電点６２ｂと中央点Ｃ２とを結ぶ線Ｚ２の交差角度θが９０度になるように配置されている。
【０１１１】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、初段増幅部５４ａ〜５４ｆおよび主増幅部５５ａ〜５５ｆは、低誘電損失材料により構成された誘電体基板の片面に形成した導電体パターンにて構成された回路を有し、その回路に設けた各増幅部の増幅素子である半導体素子を良好に動作させるべく各半導体素子の入力側と出力側にそれぞれ整合回路が設けられている。
【０１１２】
マイクロ波伝送路５３ａ〜５３ｆ、５７ａ〜５７ｆは、誘電体基板の片面に設けた導電体パターンによって特性インピーダンスが略５０Ωの伝送回路により構成されている。
【０１１３】
電力分配部５２は、ウイルキンソン型の電力２分配、およびその電力２分配のそれぞれの出力に電力３分配を設けた２段構成としている。実施の形態２においては、ウイルキンソン型電力分配構成を採ることにより、電力分配部５２の出力端におけるマイクロ波の位相は理想的には同位相である。
【０１１４】
電力分配部５２と初段増幅部５４ａ〜５４ｆとの間には、位相可変部５９ａ〜５９ｆが設けられている。この位相可変部５９ａ〜５９ｆは、反射型位相回路であり、可変容量ダイオードを組み込んだ回路構成である。
【０１１５】
反射型位相回路の特性は、マイクロ波加熱装置に利用する周波数帯域の中心周波数の伝送に対して、可変容量ダイオードに印加する電圧を変えることにより、位相遅れを最大で１８０°以上になるように、可変容量ダイオードの選定および印加電圧の可変範囲が設定されている。
【０１１６】
上記のように構成された位相可変部５９ａ〜５９ｆを動作制御することにより、マイクロ波発生部５０の出力部５６ａ〜５６ｆからの各出力、即ち各放射部６１，６２におけるマイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃの位相遅れを、最大で１８０°以上に変化させることができる。
【０１１７】
各マイクロ波伝送路５３ａ〜５３ｆに設けた切替部６０ａ〜６０ｆは、マイクロ波スイッチで構成されており、切替部６０ａ〜６０ｆに電圧を印加することにより、各位相可変部５９ａ〜５９ｆへマイクロ波が伝送されるよう構成されている。したがって、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、それぞれの放射部６１，６２におけるマイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃのそれぞれに対して、マイクロ波の供給または停止の制御を行うことができる。
【０１１８】
電力検出部５８ａ〜５８ｆは、マイクロ波発生部５０から加熱室１００側に伝送するマイクロ波電力（マイクロ波供給量）および加熱室１００からマイクロ波発生部５０側に伝送するいわゆる反射波の電力（マイクロ波反射量）を検出する。なお、電力検出部５８ａ〜５８ｆとしては、少なくともマイクロ波反射量を検出する構成でもよい。電力検出部５８ａ〜５８ｆにおいては、電力結合度を、例えば約４０ｄＢとし、マイクロ波伝送路５７ａ〜５７ｆを伝送するマイクロ波供給量、および／またはマイクロ波反射量の約１／１００００の電力量を抽出する。
【０１１９】
このように抽出された電力信号は、検波ダイオード（図示なし）でそれぞれ整流化され、コンデンサ（図示なし）で平滑処理されて、その平滑処理された信号が制御部６３に入力されている。
【０１２０】
制御部６３は、使用者が直接入力する被加熱物の加熱条件（図８における矢印Ｑ）、それぞれの電力検出部５８ａ〜５８ｆからの検出情報（図８における矢印Ｐ）、および加熱中に被加熱物の加熱状態を検知する各種センサーから得られる加熱情報（図８における矢印Ｒ）に基づいて、マイクロ波発生部５０の構成要素である発振部５１の発振周波数および発振出力の制御、位相可変部５９ａ〜５９ｆへの印加電圧の制御、切替部６０ａ〜６０ｆへの電圧印加制御が行われる。この結果、加熱室１００内に収納された被加熱物は、使用者が設定した加熱条件（Ｑ）、加熱中の被加熱物の加熱状態を示す加熱情報（Ｒ）、或いは電力検出部５８ａ〜５８ｆからの検出情報（Ｐ）に基づいて最適に加熱される。
【０１２１】
なお、実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、マイクロ波発生部５０には半導体素子において発生した熱を放熱させるための放熱手段、例えば冷却フィン（図示なし）が設けられている。また、加熱室１００内には、底壁面１０３に設けた放射部６１，６２を覆うとともに被加熱物を収納載置するための、低誘電損失材料で形成された載置板２５が設けられている。
【０１２２】
［放射形態］
次に、上記のように構成された実施の形態２のマイクロ波加熱装置における放射部６１，６２の放射形態とその動作について説明する。なお、実施の形態２における放射部６１，６２の放射形態においても、前述の実施の形態１と同様の配置構成となるようにマイクロ波給電点を配置し、切替部６０ａ〜６０ｆを用いて各放射部６１，６２で２つマイクロ波給電点が稼働するよう制御すれば、円偏波放射ができる。即ち、実施の形態２における放射部６１，６２においては、第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃを対応する切替部６０ｃ，６０ｆによりマイクロ波給電を遮断すれば、前述の実施の形態１と同様の配置構成となり、前述の第１の放射形態から第３の放射形態のマイクロ波放射が可能となる。
【０１２３】
したがって、以下の説明においては、実施の形態２において新たに付加したマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃを用いた他の放射形態について説明する。
【０１２４】
［第４の放射形態の説明］
図１０は、実施の形態２のマイクロ波加熱装置における放射部６１，６２による第４の放射形態を説明する図である。
【０１２５】
図１０に示す第４の放射形態においては、各放射部６１，６２の第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａの給電位相に対して、第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃの給電位相が１８０度遅れて給電されるよう設定されている。そして、第２のマイクロ波給電点６１ｂ，６２ｂへの給電は遮断されている。図１０においては、給電されているマイクロ波給電点（６１ａ，６１ｃ，６２ａ，６２ｃ）を黒丸で示し、給電されていないマイクロ波給電点（６１ｂ，６１ｂ）を白丸で示す。
【０１２６】
ここで、位相の１８０度遅れとは、マイクロ波加熱装置が利用する周波数帯域の中央の周波数（例えば２４５０ＭＨｚ）における特性値として表現する。
【０１２７】
上記のように、マイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃが各放射部６１，６２において配置され、特定のマイクロ波給電点６１ａ，６１ｃ，６２ａ，６２ｃにマイクロ波を供給し、それぞれのマイクロ波給電点６１ａと６１ｃ、および６２ａと６２ｃに供給するマイクロ波の位相差を１８０度とする、後述する第４の放射形態を採ることにより、それぞれの放射部６１，６２において供給された２つのマイクロ波電力が電力合成されて、直線偏波のマイクロ波が放射される。
【０１２８】
第４の放射形態における電力合成と直線偏波発生のメカニズムについて、図１０を用いて説明する。
時間ｔ＝ｔ０において、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）を９０度とすると、この時の第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）は、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａの給電位相から１８０度遅れているため、−９０度（２７０度）である。
【０１２９】
したがって、第１の放射部６１のマイクロ波給電点６１ａ、および第２の放射部６２の第１のマイクロ波給電点６２ａのマイクロ波により時間ｔ＝ｔ０において反対向きのマイクロ波電界（図１０において矢印６１Ａ，６２Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【０１３０】
一方、第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されたマイクロ波による時間ｔ＝ｔ０におけるマイクロ波電界は、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａのマイクロ波よりも位相が１８０度遅れているので、図１０において矢印６１Ｃ，６２Ｃで示すように、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａに給電されたマイクロ波によって生じるマイクロ波電界６１Ａ，６２Ａと同一方向に生じる。この結果、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａおよび第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されたマイクロ波によって生じる二つのマイクロ波電界は合成される（６１（Ａ＋Ｃ），６２（Ａ＋Ｃ））。
【０１３１】
図１０において、マイクロ波電界６１（Ａ＋Ｃ）は２つのマイクロ波電界が合成されていることを示しており、即ちマイクロ波電界６１（Ａ＋Ｃ）＝（６１Ａ＋６１Ｃ）である。同様に、マイクロ波電界６２（Ａ＋Ｃ）は２つのマイクロ波電界が合成されていることを示しており、即ちマイクロ波電界６２（Ａ＋Ｃ）＝（６２Ａ＋６２Ｃ）である。
【０１３２】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４（Ｔは一周期を示す）になると、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａに給電されるマイクロ波の位相は１８０度となり、第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されるマイクロ波の位相は０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４においては、マイクロ波電界は大きさがゼロである。
【０１３３】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａに給電されるマイクロ波の位相は２７０度となり、第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されるマイクロ波の位相は９０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、時間ｔ＝ｔ０におけるマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図１０において太い矢印６１（Ａ＋Ｃ），６２（Ａ＋Ｃ）で示すマイクロ波電界）が生じて、電力合成される。
【０１３４】
時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａに給電されるマイクロ波の位相は３６０度（０度）となり、第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されるマイクロ波の位相は１８０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４と同様にマイクロ波電界は大きさがゼロである。
【０１３５】
時間ｔ＝ｔ０＋４Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０と同じように、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａおよび第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されたマイクロ波によって二つの合成されたマイクロ波電界（図１０において６１（Ａ＋Ｃ），６２（Ａ＋Ｃ）で示す合成されたマイクロ波電界）が生じる。
【０１３６】
上記のように時間変化するマイクロ波電界の動きを放射部面に重ねると、図１０において最下部分に示すように、第１の放射部６１および第２の放射部６２のそれぞれにおいて、給電された２つのマイクロ波電力が電力合成された状態で直線偏波を発生する。
【０１３７】
なお、第１の放射部６１および第２の放射部６２において生じるそれぞれの直線偏波は、同時刻においてはマイクロ波電界の向きが反対となる。
【０１３８】
［第５の放射形態の説明］
図１１は、実施の形態２のマイクロ波加熱装置における放射部６１，６２による第５の放射形態を説明する図である。
【０１３９】
図１１に示す第５の放射形態においては、第１の放射部６１の第１のマイクロ波給電点６１ａの給電位相に対して、第１の放射部６１の第３のマイクロ波給電点６１ｃおよび第２の放射部６２の第１のマイクロ波給電点６２ａの給電位相が１８０度遅れて給電されており、第２の放射部６２の第３のマイクロ波給電点６２ｃの給電位相が同じ位相に設定されている。そして、第２のマイクロ波給電点６１ｂ，６２ｂへの給電は遮断されている。図１１においては、給電されているマイクロ波給電点（６１ａ，６１ｃ，６２ａ，６２ｃ）を黒丸で示し、給電されていないマイクロ波給電点（６１ｂ，６２ｂ）を白丸で示す。
【０１４０】
ここで、位相の１８０度遅れとは、マイクロ波加熱装置が利用する周波数帯域の中央の周波数（例えば２４５０ＭＨｚ）における特性値として表現する。
【０１４１】
上記のように、マイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃが各放射部６１，６２において配置され、特定のマイクロ波給電点６１ａ，６１ｃ，６２ａ，６２ｃにマイクロ波を供給し、それぞれのマイクロ波給電点６１ａと６１ｃ、および６２ａと６２ｃに供給するマイクロ波の位相差を１８０度とする第５の放射形態を採ることにより、それぞれの放射部６１，６２において供給された２つのマイクロ波電力が電力合成されて、直線偏波のマイクロ波が放射される。
【０１４２】
第５の放射形態における電力合成と直線偏波発生のメカニズムについて、図１１を用いて説明する。
時間ｔ＝ｔ０において、第１の放射部６１の第１のマイクロ波給電点６１ａに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）を９０度とすると、第１の放射部６１の第３のマイクロ波給電点６１ｃおよび第２の放射部６２の第１のマイクロ波給電点６２ａに給電されるマイクロ波の位相（絶対位相）は、第１のマイクロ波給電点６１ａの給電位相から１８０度遅れているため、−９０度（２７０度）である。また、第２の放射部６２のマイクロ波給電点６２ｃの位相は９０度である。
【０１４３】
したがって、第１の放射部６１のマイクロ波給電点６１ａ、および第２の放射部６２の第１のマイクロ波給電点６２ａのマイクロ波により時間ｔ＝ｔ０において同じ向きのマイクロ波電界（図１１において矢印６１Ａ，６２Ａで示すマイクロ波電界）が生じる。
【０１４４】
一方、第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されたマイクロ波による時間ｔ＝ｔ０におけるマイクロ波電界は、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａのマイクロ波よりも位相が１８０度遅れているので、図１１において矢印６１Ｃ，６２Ｃで示すように、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａに給電されたマイクロ波によって生じるマイクロ波電界６１Ａ，６２Ａと同一方向に生じる。この結果、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａおよび第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されたマイクロ波によって生じる二つのマイクロ波電界は合成される（６１（Ａ＋Ｃ），６２（Ａ＋Ｃ））。
【０１４５】
図１１において、マイクロ波電界６１（Ａ＋Ｃ）は２つのマイクロ波電界が合成されていることを示しており、即ちマイクロ波電界６１（Ａ＋Ｃ）＝（６１Ａ＋６１Ｃ）である。同様に、マイクロ波電界６２（Ａ＋Ｃ）は２つのマイクロ波電界が合成されていることを示しており、即ちマイクロ波電界６２（Ａ＋Ｃ）＝（６２Ａ＋６２Ｃ）である。
【０１４６】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４（Ｔは一周期を示す）になると、第１の放射部６１の第１のマイクロ波給電点６１ａおよび第２の放射部６２の第３のマイクロ波給電点６２ｃに給電されるマイクロ波の位相は１８０度となり、第１の放射部６１の第３のマイクロ波給電点６１ｃおよび第２の放射部６２の第１のマイクロ波給電点６２ａに給電されるマイクロ波の位相は０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４においては、マイクロ波電界は大きさがゼロである。
【０１４７】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、第１の放射部６１の第１のマイクロ波給電点６１ａおよび第２の放射部６２の第３のマイクロ波給電点６２ｃに給電されるマイクロ波の位相は２７０度となり、第１の放射部６１の第３のマイクロ波給電点６１ｃおよび第２の放射部６２の第１のマイクロ波給電点６２ａに給電されるマイクロ波の位相は９０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、時間ｔ＝ｔ０におけるマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図１１において矢印６１（Ａ＋Ｃ），６２（Ａ＋Ｃ）で示すマイクロ波電界）が生じて、電力合成される。
【０１４８】
時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、第１の放射部６１の第１のマイクロ波給電点６１ａおよび第２の放射部６２の第３のマイクロ波給電点６２ｃに給電されるマイクロ波の位相は３６０度（０度）となり、第１の放射部６１の第３のマイクロ波給電点６１ｃおよび第２の放射部６２の第１のマイクロ波給電点６２ａに給電されるマイクロ波の位相は１８０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４と同様にマイクロ波電界は大きさがゼロである。
【０１４９】
時間ｔ＝ｔ０＋４Ｔ／４は、時間ｔ＝ｔ０と同じように、第１のマイクロ波給電点６１ａ，６２ａおよび第３のマイクロ波給電点６１ｃ，６２ｃに給電されたマイクロ波によって二つの合成されたマイクロ波電界（図１１において６１（Ａ＋Ｃ），６２（Ａ＋Ｃ）で示す合成されたマイクロ波電界）が生じる。
【０１５０】
上記のように時間変化するマイクロ波電界の動きを放射部面に重ねると、図１１における最下部分に示すように、第１の放射部６１および第２の放射部６２のそれぞれにおいて、給電された２つのマイクロ波電力が電力合成された状態で直線偏波を発生する。
【０１５１】
なお、第１の放射部６１および第２の放射部６２において生じるそれぞれの直線偏波は、同時刻においてはマイクロ波電界の向きが同じとなる。
【０１５２】
以上に説明した実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、それぞれの放射部６１，６２の各マイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃにおいて、少なくとも１つのマイクロ波給電点に対してマイクロ波を給電しないよう制御することができる切替部６０ａ〜６０ｆが付加されている。このように構成された実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、切替部６０ａ〜６０ｆを制御することにより、ひとつの放射部（６１または６２）において、円偏波放射と垂直偏波放射の選択が可能となり、被加熱物を加熱条件、および加熱状態などに応じて所望の状態で加熱することができる。
【０１５３】
また、各放射部（６１または６２）における２つのマイクロ波給電点（６１ａ，６１ｃまたは６２ａ，６２ｃ）は、それぞれのマイクロ波給電点を結ぶ直線が放射部（６１または６２）の中央点（Ｃ１またはＣ２）を通るように配設するとともに、それぞれのマイクロ波給電点に給電するマイクロ波の位相差を、使用するマイクロ波周波数帯域の中央周波数において１８０度に設定している。このように、マイクロ波給電点を各放射部の所定の位置に配置して所定の位相差を有するマイクロ波を供給することにより、マイクロ波給電点に供給された２つのマイクロ波電力が合成されて、各放射部から垂直偏波を放射することができる。
【０１５４】
［加熱動作］
以上のように構成された実施の形態２のマイクロ波加熱装置における被加熱物に対する加熱動作について説明する。
【０１５５】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置の構成において、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と大きく相違する点は、マイクロ波発生部５０に出力制御するための切替部５３ａ〜５３ｆを設けた点である。
【０１５６】
したがって、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物の加熱開始前の段階において、使用者が設定した加熱条件に対応して、加熱開始前にマイクロ波を供給させる放射部６１，６２におけるマイクロ波給電点を選択することができる。マイクロ波給電点が選択された場合、その選択されたマイクロ波給電点による加熱条件の下で、被加熱物に対して最適な発振周波数を選択する周波数選択動作を行い、加熱時の発振周波数を決定する。このときの周波数選択動作における制御内容は前述の実施の形態１において説明した要領に準じるので、実施の形態２においてその説明は省略する。
【０１５７】
また加熱進行中に切替部５３ａ〜５３ｆの切替制御を実行した場合には、最適な発振周波数が変動するため、切替部５３ａ〜５３ｆの制御が行われる都度、その条件の下で、最適な発振周波数の選択を行う周波数選択動作を行い、加熱時の最適な発振周波数を決定する。
【０１５８】
次に、加熱室１００内の被加熱物に対する加熱処理における一連の動作について説明する。
まず、開閉扉の開閉を行って、被加熱物を加熱室１００内に収納し、加熱室１００を密閉状態とする、使用者は当該被加熱物の加熱条件を操作部（図示なし）により入力し、加熱開始キーを押す。加熱開始キーが押されることにより加熱開始信号が形成され、制御部６３に入力される。加熱開始信号が入力された制御部６３は、制御信号をマイクロ波発生部５０に出力し、マイクロ波発生部５０は動作を開始する。このとき、制御部６３は、被加熱物の加熱条件Ｑなどの各種情報に基づいてマイクロ波発生部５０を駆動制御する。また、制御部６３は、マイクロ波加熱装置に設けられている駆動電源（図示なし）を動作させて、発振部５１、初段増幅部５４ａ〜５４ｆおよび主増幅部５５ａ〜５５ｆなどに電力を供給する。
【０１５９】
制御部６３は、入力された加熱条件に基づいて、切替部５３ａ〜５３ｆおよび位相可変部５９ａ〜５９ｆを制御し、加熱開始時にマイクロ波を供給すべき放射部６１，６２のマイクロ波給電点６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃを選択して、選択されたマイクロ波給電点間の位相差を決定する。
【０１６０】
その後、加熱動作開始前の処理として、加熱時に用いる発振周波数を選択する周波数選択動作を行う。この周波数選択動作における制御内容は前述の実施の形態１において説明した要領に準じるので実施の形態２においてはその説明は省略する。
【０１６１】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、制御部６３は、加熱時の発振周波数を決定した後、発振部５１を制御して、決定した発振周波数で発振させる。以降、制御部６３が初段増幅部５４ａ〜５４ｆおよび主増幅部５５ａ〜５５ｆを動作させることにより、マイクロ波発生部５０は所望のマイクロ波給電点に所望の位相のマイクロ波を供給するとともに、それぞれの放射部６１，６２が所望の放射形態（円偏波あるいは直線偏波）のマイクロ波を加熱室１００内に放射するように制御される。
【０１６２】
このとき、マイクロ波給電点のそれぞれに供給されるマイクロ波電力は、２００Ｗから３００Ｗの電力値である。
【０１６３】
放射部６１，６２から放射されるマイクロ波の放射形態が、例えば実施の形態２における第４の放射形態（図１０参照）の場合、マイクロ波は左右の側壁面１０１，１０２が対向する方向に強く伝播し、ある時刻（図１０におけるｔ＝ｔ０＋Ｔ／２）において、互いの放射部６１，６２から放射するマイクロ波が加熱室１００の中央において衝突する。この結果、加熱室１００の略中央に配置された被加熱物はその略中央部分が強く加熱される。
【０１６４】
また、放射部６１，６２から放射されるマイクロ波の放射形態が、例えば実施の形態２の第５の放射形態（図１１参照）の場合、マイクロ波は左右の側壁面１０１，１０２が対向する方向に強く伝播し、ある時刻（図１１におけるｔ＝ｔ０）においては２つの放射部６１，６２から放射されるマイクロ波が左側壁面１０１の方向に揃い、また別の時刻（図１１におけるｔ＝ｔ０＋Ｔ／２）においては２つの放射部６１，６２から放射されるマイクロ波が右側壁面１０２の方向に揃う。この結果、加熱室１００の略中央を挟んで左右にそれぞれ配置された被加熱物は効果的に加熱される。
【０１６５】
被加熱物の表面温度を検出する検出手段からの検知信号、および／または設定された加熱条件における加熱時間情報などの条件が予め設定されている条件を満たして、放射部６１，６２の放射形態の再選択、あるいはマイクロ波給電点および位相差の再選択が必要と判断された場合には、その再選択に対して周波数の再選択を実行し、再選択された周波数にて被加熱物の加熱動作を継続してもよい。加熱動作においては、仕上がり温度或いは総加熱時間などの加熱条件を満たしたと判定されたときに加熱動作を終了する。
【０１６６】
なお、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては２つの放射部６１，６２を用いた例について説明したが、マイクロ波加熱装置の仕様などに応じて２つ以上の放射部を設けた構成でも適用可能である。
【０１６７】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、複数の放射部を加熱室の同一壁面に配設して、放射部をひとつの壁面に集約することにより、放射部を保護するために放射部を覆う部材の配設が容易になる。
【０１６８】
また、複数の放射部は、励振方向を加熱室の幅方向および奥行き方向に一致するように加熱室内に配設することにより、放射部の励振方向を加熱室の壁面方向に規定し、加熱室内でのマイクロ波伝搬方向を明確にすることができ、被加熱物の良好な加熱促進に対応した各マイクロ波給電点間あるいは各放射部間の位相制御を図ることができる。
【０１６９】
さらに、放射部におけるマイクロ波給電点への給電レベルを加熱室の幅方向寸法と奥行き寸法の比率に応じて変化させることにより、加熱室の形状に合わせて加熱室内でのマイクロ波の分散を促進させることが可能となる。
【０１７０】
例えば、幅広い加熱室においては幅方向励振に対応する給電点に大きいマイクロ波電力を供給することにより、円偏波放射時に加熱室の幅方向が大きい楕円旋回とし、加熱室内の電波の分散を促進させることができる。
【０１７１】
以上に説明した実施の形態２によれば、切替部の制御によるマイクロ波給電点の選択、および位相可変部制御による各マイクロ波給電点の間の位相差条件選択により、被加熱物の特定部分の加熱を促進させたり、被加熱物全体を所望の状態に加熱させたり、複数の被加熱物を同時加熱したりすることができる。
【０１７２】
なお、マイクロ波を遮断するマイクロ波給電点は、実施の形態２においては、１つの放射部に対して１つの場合について例示したが、特定の放射部におけるすべてのマイクロ波給電点に対してマイクロ波を遮断する選択も可能である。このように選択することにより、例えば一つの放射部からのみマイクロ波を放射させることにより、加熱室内に複数配置した被加熱物に対して選択的に加熱することが可能となる。
【０１７３】
また、放射部が２つ以上の複数のマイクロ波給電点を備えた構成の場合、各放射部において、マイクロ波を供給しないマイクロ波給電点の選択は、最小でゼロであり、最大ですべてのマイクロ波給電点である。
【０１７４】
上記のように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波給電点に供給するマイクロ波は、半導体素子を用いて構成したマイクロ波発生部において形成されている。このため、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、複数の放射部を備える装置をコンパクトに形成できるとともに、各放射部内での給電点間の位相差あるいは各放射部間の位相差を可変させることにより、放射部からの放射形態をさまざまな形態にすることが可能となる。このため、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の種類、量、形状に応じた適切な加熱動作を促進させることができ、利便性の高い加熱装置となる。
【０１７５】
《実施の形態３》
次に、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添付の図１２を参照して説明する。実施の形態３のマイクロ波加熱装置において前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室内における放射部の配置位置であり、その他の点は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。したがって、実施の形態３の説明において前述の実施の形態１と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１における説明を適用する。
【０１７６】
図１２は、実施の形態３のマイクロ波加熱装置としての電子レンジにおける加熱室１００内部を示す斜視図である。図１２においては、加熱室１００内部の一部（載置板２５）を切り欠いており、加熱室１００を開閉するための開閉扉は省略されている。
【０１７７】
図１２に示すように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物を収納する略直方体構造を有する加熱室１００の構成壁面における対向する左壁面１０１と右壁面１０２のそれぞれの略中央に放射部８０，８１が配置されている。
【０１７８】
放射部８０，８１はそれぞれ複数（実施の形態３においては２つ）のマイクロ波給電点を有し、前述の実施の形態１において図２にて説明したマイクロ波発生部１０と同様の構成を有し、マイクロ波発生部１０の複数の出力がそれぞれのマイクロ波給電点に導かれている。
【０１７９】
放射部８０，８１の形状、および各放射部８０，８１におけるマイクロ波給電点の配置構成は、実施の形態１と同じである。
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、各放射部８０，８１における２つのマイクロ波給電点は、加熱室１００の左右中央面に対して面対称に配置されている。
【０１８０】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、放射部を加熱室の対向壁面に配設する構成とすることにより、対向配置の放射部間の位相差を変化させてマイクロ波分布をより確実に変化させることが可能となる。
【０１８１】
また、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、放射部８０，８１を保護するために、低誘電損失材料で構成されたカバー８２，８３がそれぞれに設けられている。
【０１８２】
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、一つの放射部８０または８１に設けるマイクロ波給電点の個数は３つ以上としてもよい。また、それぞれの放射部に配置するマイクロ波給電点の個数は、異なる数としてもよい。
【０１８３】
《実施の形態４》
次に、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添付の図１３および図１４を参照して説明する。実施の形態４のマイクロ波加熱装置において前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、放射部が４つのマイクロ波給電点を有する点であり、その他の点は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。したがって、実施の形態４の説明において前述の実施の形態１と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１における説明を適用する。
【０１８４】
図１３は、実施の形態４のマイクロ波加熱装置における底壁面に配置された放射部を示す平面図である。実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、一つのマイクロ波放射部に対して４つのマイクロ波給電点が設けられている。
【０１８５】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置における２個の放射部（第１の放射部９０，第２の放射部９１）は、底壁面１０３の略中心点（Ｃ０）を通る、装置の前後方向の中心線（図１３において符号Ｙで示す線）に対して線対称の位置に配置されている。
【０１８６】
第１の放射部９０は４つのマイクロ波給電点９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄを有しており、マイクロ波発生部からの各出力がそれぞれのマイクロ波給電点９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄに導かれている。同様に、第２の放射部９１は４つのマイクロ波給電点９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄを有しており、マイクロ波発生部からの各出力がそれぞれのマイクロ波給電点９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄに導かれている。
【０１８７】
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発生部は、実施の形態１のマイクロ波発生部１０と基本的には同様の構成を有し、電力分配部により８つのマイクロ波増幅経路が形成され、８つのマイクロ波給電点にマイクロ波電力を供給する８つの出力部が設けられている。
【０１８８】
図１３に示すように、第１の放射部９０には、その中心Ｃ１に対して等距離で、かつ角度ピッチが９０度にて配置された４つのマイクロ波給電点９０a，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄが設けられている。同様に、第２の放射部９１には、その中心Ｃ２に対して等距離で、かつ角度ピッチが９０度にて配置された４つのマイクロ波給電点９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄが設けられている。
【０１８９】
第１の放射部９０の中心Ｃ１を通る、装置の左右方向の中心線（図１３において符号Ｘで示す線）上に配置した第１のマイクロ波給電点９０ａおよび第３のマイクロ波給電点９０ｃの給電位相を同等としている。また、第１のマイクロ波給電点９０ａおよび第３のマイクロ波給電点９０ｃに対して直交配置した第２のマイクロ波給電点９０ｂおよび第４のマイクロ波給電点９０ｄの給電位相は、第１のマイクロ波給電点９０ａおよび第３のマイクロ波給電点９０ｃの給電位相に対して９０度位相が遅れて給電されるよう設定されている。
【０１９０】
ここで、位相の９０度遅れとは、マイクロ波加熱装置が利用する周波数帯域の中央の周波数（例えば２４５０ＭＨｚ）における特性値として表現する。
【０１９１】
上記のように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、各放射部９０，９１においてマイクロ波給電点９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄが配置され、それぞれのマイクロ波給電点９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄへ供給されるマイクロ波の位相制御を行うことにより、それぞれの放射部９０，９１において中心Ｃ１，Ｃ２を挟んで直線上に配置された第１のマイクロ波給電点９０ａ，９１ａおよび第３のマイクロ波給電点９０ｃ，９１ｃ、並びに、第２のマイクロ波給電点９０ｂ，９１ｂおよび第４のマイクロ波給電点９０ｄ，９１ｄから供給された２つのマイクロ波電力がそれぞれ電力合成される。
【０１９２】
また、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１のマイクロ波給電点９０ａ，９１ａおよび第３のマイクロ波給電点９０ｃ，９１ｃに対して、第２のマイクロ波給電点９０ｂ，９１ｂおよび第４のマイクロ波給電点９０ｄ，９１ｄへ供給するマイクロ波の位相差を９０度遅らせる、後述する第６の放射形態を採ることにより、それぞれの放射部９０，９１は、二つのマイクロ波電力を電力合成した大きなマイクロ波電力を有する円偏波のマイクロ波を放射する構成となる。
【０１９３】
［第６の放射形態の説明］
第６の放射形態における電力合成と円偏波発生のメカニズムについて、図１４を用いて説明する。図１４は、実施の形態４のマイクロ波加熱装置における放射部９０，９１による第６の放射形態を説明する図である。
時間ｔ＝ｔ０において、マイクロ波給電点９０ａ，９０ｃおよび９１ａ、９１ｃに給電される位相（絶対位相）を９０度とすると、マイクロ波給電点９０ｂ，９０ｄおよび９１ｂ，９１ｄに供給されるマイクロ波信号の位相（絶対位相）は、マイクロ波給電点９０ａ，９０ｃおよび９１ａ，９１ｃの給電位相から９０度遅れているため、０度である。
【０１９４】
したがって、マイクロ波給電点９０ａ，９０ｃ及び９１ａ，９１ｃのマイクロ波により時間ｔ＝ｔ０において反対向きのマイクロ波電界（図１４において太い矢印９０（Ａ＋Ｃ），９１（Ａ＋Ｃ）で示すマイクロ波電界）が生じる。
なお、図１４において、マイクロ波電界を示す矢印９０（Ａ＋Ｃ）は、マイクロ波給電点９０ａにおけるマイクロ波電界を示す矢印９０Ａ、およびマイクロ波給電点９０ｃにおけるマイクロ波電界を示す矢印９０Ｃを加算した値であることを示す。また、図１４における他のマイクロ波電界を示す矢印９１（Ａ＋Ｃ），矢印９０（Ｂ＋Ｄ），９１（Ｂ＋Ｄ）においても、前記の矢印９０（Ａ＋Ｃ）と同様にそれぞれのマイクロ波電界を加算した値であることを示す。
【０１９５】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４（Ｔは一周期を示す）になると、マイクロ波給電点９０ａ，９０ｃおよび９１ａ，９１ｃに供給されるマイクロ波信号の位相は１８０度となり、マイクロ波給電点９０ｂ，９０ｄおよび９１ｂ，９１ｄに供給されるマイクロ波信号の位相は９０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４においては、マイクロ波電界（図１４において太い矢印９０（Ｂ＋Ｄ），９１（Ｂ＋Ｄ）で示すマイクロ波電界）が生じる。
【０１９６】
時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、マイクロ波給電点９０ａ，９０ｃおよび９１ａ，９１ｃに供給されるマイクロ波信号の位相は２７０度となり、マイクロ波給電点９０ｂ，９０ｄおよび９１ｂ，９１ｄに供給されるマイクロ波信号の位相は１８０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２においては、時間ｔ＝ｔ０におけるマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図１４において太い矢印９０（Ａ＋Ｃ），９１（Ａ＋Ｃ）で示すマイクロ波電界）が生じる。
【０１９７】
時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、マイクロ波給電点９０ａ，９０ｃおよび９１ａ，９１ｃに供給されるマイクロ波信号の位相は３６０度（０度）となり、マイクロ波給電点９０ｂ，９０ｄおよび９１ｂ，９１ｄに供給されるマイクロ波信号の位相は２７０度となる。このため、時間ｔ＝ｔ０＋３Ｔ／４においては、時間ｔ＝ｔ０＋Ｔ／４に示すマイクロ波電界と反対向きのマイクロ波電界（図１４において太い矢印９０（Ｂ＋Ｄ），９１（Ｂ＋Ｄ）で示すマイクロ波電界）が生じる。
【０１９８】
時間ｔ＝ｔ０＋４Ｔ／４は、前述の時間ｔ＝ｔ０と同じであり、図１４において太い矢印９０（Ａ＋Ｃ），９１（Ａ＋Ｃ）で示すマイクロ波電界が生じる。
【０１９９】
上記のように時間変化するマイクロ波電界の動きを放射部面に重ねると、図１４における最下部分に示すように、第１の放射部９０においては右旋回、第２の放射部９１においては左旋回となった円偏波を発生する。
【０２００】
この円偏波の電界ベクトルの大きさ（スカラー量）は、２つのマイクロ波給電点の合成により、前述の図４に示した実施の形態１における第１の放射形態と比べて、略２倍の大きさを有する円偏波を発生する。
【０２０１】
以上の各実施の形態において説明したように、単一の放射部において、複数のマイクロ波給電点を配設し、マイクロ波給電点間の位相差を制御することにより、放射部の放射分布の形態を円形あるいは楕円形、さらにはそれらの半径の大きさを異ならしめることが可能となる。本発明のマイクロ波加熱装置においては、これらの放射形態の変化を利用することにより、加熱室内のマイクロ波分布をさまざまな形態に可変制御することが可能となり、加熱室内に収納された被加熱物の均一加熱、或いは部分的に集中して加熱する集中加熱を容易、かつ確実に実現することができ、被加熱物を所望の状態に加熱することができる。
【０２０２】
本発明のマイクロ波加熱装置は、放射部による放射形態が直線偏波と円偏波の両用であり、放射部において電力合成機能を有しているため、さまざまな形状、種類、量を有する被加熱物を所望の状態に確実に加熱することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
本発明のマイクロ波加熱装置は、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【０２０４】
１０  マイクロ波発生部
１１  発振部
１２  電力分配部
１３ａ〜１３ｄ，１７ａ〜１７ｄ  マイクロ波伝送路
１４ａ〜１４ｄ  初段増幅部
１５ａ〜１５ｄ  主増幅部
１６ａ〜１６ｄ  出力部
１８ａ〜１８ｄ  電力検出部
１９ａ〜１９ｄ  位相可変部
２０，２１  放射部
２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ  マイクロ波給電点
２２  制御部
１００  加熱室
１０１  左壁面
１０２  右壁面
１０３  底壁面
１０４  上壁面
１０５  奥壁面
【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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