(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発生手段と、発生したマイクロ波を案内する導波管と、該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構造体と、該構造体を内部に収容し、上面に管状の注水口及び蒸気吐出口を、下部に同じく管状の排水口を、それぞれその端部が前記導波管の相当位置に設けた開口を通して外部へ露出するように設けた容器と、を備え、
前記注水口、蒸気吐出口及び排水口の端部の露出部分の少なくとも一部は、前記導波管と一体の又は導波管と隙間なく接続された金属の管状体で周囲を取り囲まれて成ることを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項２】
マイクロ波発生手段と、発生したマイクロ波を案内する導波管と、該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構造体と、該構造体を内部に収容し、前記導波管の相当位置に設けた開口を通して外部配管にそれぞれ接続される注水口及び蒸気吐出口を上面に、同じく排水口を下部に設けた容器と、前記注水口、蒸気吐出口及び排水口に接続されたいずれかの配管中に水が充満していることを検知する水検知手段と、前記導波管に供給するマイクロ波のエネルギ強度を調整すべく前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記水検知手段で配管中に水が充満していることを検知したとき、前記マイクロ波発生手段でのマイクロ波の発生を停止させることを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項３】
被加熱物を内部に収容する加熱室と、マイクロ波発生手段と、該マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波を前記加熱室へ案内する導波管と、該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構造体と、該構造体に水を供給する給水手段と、前記構造体を内部に収容し、注水口、蒸気吐出口及び排水口を設けた容器と、を備え、
前記容器の注水口、蒸気吐出口及び排水口は、前記導波管の相当位置に設けた開口を通して外部配管にそれぞれ接続し、また前記蒸気吐出口に接続した外部配管の他端は、前記加熱室に接続したことを特徴とする電子レンジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を加熱して水蒸気を発生する蒸気発生装置、及び、該蒸気発生装置を備えた電子レンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱庫内に熱風を循環させ、また併せてマイクロ波を供給して庫内に収容された食品等を加熱調理する、いわゆるオーブンレンジなどにおいては、更に水蒸気を加熱庫内に充満させ、加熱による食品の乾燥を防止したり、或いは水蒸気そのものの潜熱により庫内の温度の均一化や調理時間の短縮を図ることが行われている。従来、このような目的で蒸気発生器を備える加熱調理器の蒸気発生方法としては、絶縁した電熱線に水を接触させることにより沸騰させて水蒸気を得る方法や、高温に加熱した熱板に水滴を吹き付けて水蒸気を発生させる方法などが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法では、水を沸騰温度にまで高めるために、或いは熱板を高温に熱するために、所定の時間を要する。そのため、必要なときに迅速に水蒸気を得られないという問題がある。また、迅速に水蒸気を得ようとすれば、水蒸気を必要としないときにも、水を沸騰状態又はそれに近い状態に維持しておく、或いは熱板を高温に維持しておく必要があり、無駄なエネルギを消費することとなり、近年の省電力化の要求にそぐわない。
【０００４】
更には、電熱線等の発熱体からの熱伝導により水を沸騰させる方法では、発熱体に接触する箇所において顕著に沸騰し、突沸するときに周囲の水滴を一緒に巻き上げて、水蒸気になっていない微小な水滴を同時に発生する。その結果、水蒸気と微小水滴とが入り混じったものとなり、上述したような加熱調理の目的には好ましくない状態となる。具体的には、蒸し調理等を行う場合に、食品の表面に水滴が付着して、食品表面が荒れる等の問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、予熱を必要とせずに迅速に水蒸気を得ることができ、しかも、その水蒸気も水滴が混じらない質の高いものとすることができる蒸気発生装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、必要なときに迅速に水蒸気を供給して適切な加熱調理を行うことができる電子レンジを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明に係る第１の蒸気発生装置は、マイクロ波発生手段と、発生したマイクロ波を案内する導波管と、該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構造体と、該構造体を内部に収容し、上面に管状の注水口及び蒸気吐出口を、下部に同じく管状の排水口を、それぞれその端部が前記導波管の相当位置に設けた開口を通して外部へ露出するように設けた容器と、を備え、前記注水口、蒸気吐出口及び排水口の端部の露出部分の少なくとも一部は、前記導波管と一体の又は導波管と隙間なく接続された金属の管状体で周囲を取り囲まれて成ることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る第２の蒸気発生装置は、マイクロ波発生手段と、発生したマイクロ波を案内する導波管と、該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構造体と、該構造体を内部に収容し、前記導波管の相当位置に設けた開口を通して外部配管にそれぞれ接続される注水口及び蒸気吐出口を上面に、同じく排水口を下部に設けた容器と、前記注水口、蒸気吐出口及び排水口に接続されたいずれかの配管中に水が充満していることを検知する水検知手段と、前記導波管に供給するマイクロ波のエネルギ強度を調整すべく前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記水検知手段で配管中に水が充満していることを検知したとき、前記マイクロ波発生手段でのマイクロ波の発生を停止させることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る電子レンジは、被加熱物を内部に収容する加熱室と、マイクロ波発生手段と、該マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波を前記加熱室へ案内する導波管と、該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構造体と、該構造体に水を供給する給水手段と、前記構造体を内部に収容し、注水口、蒸気吐出口及び排水口を設けた容器と、を備え、
前記容器の注水口、蒸気吐出口及び排水口は、前記導波管の相当位置に設けた開口を通して外部配管にそれぞれ接続し、また前記蒸気吐出口に接続した外部配管の他端は、前記加熱室に接続したことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態及び効果】
本発明に係る第１〜第２の蒸気発生装置では、次のような動作により蒸気が発生する。即ち、マイクロ波発生手段により導波管内にマイクロ波を供給しながら、給水手段により構造体に水を供給する。すると、供給された水は直ちに構造体内部に浸潤し、その内部に保持される。マイクロ波がこの構造体を通過する際に、その内部に保持されている水はマイクロ波加熱され、短時間で温度が上昇し、気化・膨張する。このようにして構造体の内部で発生した蒸気は、連通した空孔を通って構造体の表面全体から出てゆく。また、その過程で、まだ温度が充分に上昇していない水と接触すると、一旦気化した水蒸気は潜熱を奪われて凝縮する。そのため、構造体全体が均熱化され、結果として、構造体全体からむらなく蒸気が発生する。
【００１０】
本発明に係る蒸気発生装置では、不要輻射を軽減するため、及び蒸気の発生効率を高めるために、導波管からのマイクロ波の漏洩をできる限り低減することが望ましい。本発明に係る第１の蒸気発生装置では、水を保持する構造体は容器内に収容され、その容器に設けられた管状の注水口、蒸気吐出口及び排水口は導波管の相当位置に設けられた開口を通して外部へと露出している。そのため、この管路中に水が充満すると、この水を伝播媒体としてマイクロ波が外部へ漏洩する可能性がある。しかしながら、その管路の露出部分の一部は、導波管と一体の又は隙間なく接続された金属の管状体で周囲を取り囲まれているため、この管状体の断面形状と長さとをマイクロ波周波数に応じて適宜に定めることにより、管路中の水を介するマイクロ波の漏洩を防止することができる。
【００１１】
また、より確実にマイクロ波の漏洩を防止するため、及び、管路の断面積が極端に小さくなることを避けるために、本発明に係る第２の蒸気発生装置では、水検知手段により、注水口、蒸気吐出口及び排水口のいずれかの管路中に水が充満しているか又はそれとほぼ同様の状態になっていることを検知する。制御手段はその検知結果を受けて、マイクロ波の発生を停止するようにマイクロ波発生手段を制御する。この構成によれば、管路に充満した水を介して外部へとマイクロ波が漏洩し易い状態にあるときには、積極的にマイクロ波の発生を停止させるので、確実にマイクロ波の漏洩が防止できる。なお、水検知手段としては各種のものが利用できるが、管路中には電極等の部材を設けることなく、管路の外側から間接的に水の有無を検知できることが好ましい。例えば、水の有無による光の透過率又は反射率の相違を利用した光学的な検知手段を用いるとよい。
【００１２】
ところで、このような蒸気発生装置では、導波管内で構造体に保持された水のみのマイクロ波加熱を行う場合には、導波管の両端部が閉塞した短絡端であることが好ましいが、この蒸気発生装置を電子レンジに適用する場合には、導波管の少なくとも一端面、好ましくは、マイクロ波発生手段に対峙する終端面を開放端とし、これを加熱室に接続して、マイクロ波が加熱室に供給される構造とすることができる。
【００１３】
即ち、本発明に係る電子レンジの構成によれば、１つのマイクロ波発生手段により、構造体に保持された水の気化のためのマイクロ波給電と、加熱室内に収容された食品等の被加熱物の加熱調理のためのマイクロ波給電とを兼ねる。したがって、加熱調理中に蒸気の供給が必要であるとき、構造体に水を供給しさえすれば、速やかに蒸気を発生させて加熱室へと送り込むことができる。
【００１４】
また、構造体は容器で覆われているので、たとえ気化能力以上の水が供給されて構造体に保持されなかった場合でも、排水口から外部配管を通して排出されるので導波管内には水が漏れない。また、構造体から発生した蒸気は蒸気吐出口から外部配管を通って加熱室に送り込まれるので、蒸気が導波管内に入り込まないか、或いは入ったとしてもごく僅かですむ。したがって、通常、高電圧に帯電するマグネトロン発振器のアンテナ等での不所望の火花放電を防止できると共に、腐食等の損傷を少なくすることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明に係る蒸気発生装置の一実施例を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施例による蒸気発生装置１０を示す構成図、図２は図１中のＡ−Ａ’線略断面図である。
【００１６】
図１において、導波管１１は、横幅が約９０ｍｍ、高さが約４０ｍｍの長方形の断面構造で、長さが約２５０ｍｍの両端面１１ａ、１１ｂが閉塞された金属製の方形導波管である。この導波管１１の一方の端面１１ａの近傍には、マイクロ波を発生させるマグネトロン１２が、アンテナ１２ａを内部に突出して取り付けられている。また、導波管１１の他方の端面１１ｂから所定間隔だけ離間した位置には、内部に多孔質体１４を備える容器１３が配置されている。
【００１７】
容器１３は例えば石英ガラスから成り、管状の注水口部１３ａ及び蒸気吐出口部１３ｂを上面に有し、同じく管状の排水口部１３ｃを下面に有している。注水口部１３ａ、蒸気吐出口部１３ｂ及び排水口部１３ｃはいずれも、導波管１１に穿孔した開口から外側に突出するように配設されている。なお、容器１３の材質はこれに限定されるものではなく、好ましくはマイクロ波により加熱されにくい材料、つまり低誘電率及び低誘電正接であればよい。
【００１８】
注水口部１３ａは、流量調節弁１８を設けた給水管１５に接続されており、流量調節弁１８が開放されると、給水管１５を通して供給された水が注水口部１３ａから容器１３内に供給されるようになっている。多孔質体１４は微細で且つ互いに連通した空孔を内部に多数有する固体であって、この連通した空孔内に順次水を案内することにより、水を表面から内部に浸潤させて保持することができる。
【００１９】
容器１３下方の導波管１１の壁面には開口１１ｃが設けられ、その開口１１ｃの外側には赤外線受光センサ２０が配置されている。この赤外線受光センサ２０の検出出力は温度検出部２１に入力され、その温度検出結果は制御部２２に与えられる。制御部２２は例えばマイクロコンピュータ等を中心に構成することができ、予め与えられた制御プログラムに従って、マグネトロン１２へ電力を供給する高周波電源２３や上記流量調節弁１８を制御する。
【００２０】
この蒸気発生装置１０が、蒸気を発生する際の概略動作は次の通りである。制御部２２は流量調節弁１８の開度を適宜に調整し、所定流量でもって水を注水口部１３ａに流す。このときの流量は、注水口部１３ａから多孔質体１４上面に水が滴下する程度とするとよい。滴下した水は空孔の毛管作用により速やかに多孔質体１４に浸潤するため、後述のように流量を適切に設定しておけば容器１３内に水が流下することはない。また制御部２２は、マグネトロン１２に電流を供給し始めるように高周波電源２３を制御する。これにより、マグネトロン１２は所定周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）で発振し、マイクロ波が導波管１１の内部に供給される。導波管１１の内部を伝播したマイクロ波は容器１３の壁面を通過し、更に多孔質体１４を通過しようとするが、このとき多孔質体１４に保持されている水が負荷となる。即ち、マイクロ波のエネルギは水に与えられ、水は瞬時に気化する。水は気化すると同時に急激に膨張し、連通した空孔を通って多孔質体１４の外部へと出る。 そして、蒸気吐出口部１３ｂから蒸気送出管１６を通して取り出される。
【００２１】
本実施例の蒸気発生装置１０では、所望の蒸気流量に相当する水の流量が流量調節弁１８で得られるようにし、且つ、その流量の水を気化させるに必要なエネルギを上回るようなマイクロ波を導波管１１に供給するように駆動電流を制御することにより、容器１３に供給した水を全て気化させることができる。勿論、多孔質体１４に浸潤し得ないような水が容器１３内に供給された場合でも、余分な水は排水口部１３ｃを通して外部へと排出されるので、容器１３内には貯留しない。
【００２２】
例えば、流量調節弁１８が故障している場合、或いは給水管１５に水が供給されない場合には、多孔質体１４に水が浸潤しない状態でマイクロ波が供給され続けることになる。たとえ後述のように多孔質体１４自体が比較的マイクロ波加熱されにくい材料で形成されていたとしても、水という負荷が無いと、多孔質体１４自体が負荷となって加熱される。過度の温度上昇は多孔質体１４を損傷する恐れがある。また、水という負荷が無い場合、多孔質体１４に吸収されなかった残りのマイクロ波は導波管１１の終端面１１ｂで反射し、マグネトロン１２まで戻ってマグネトロン１２自体を加熱する。また、このような不所望の加熱がないとしても、加熱対象物が無い又は極端に不足した状態で無為にマイクロ波を発生させ続けることは、無駄な電力を消費することを意味する。
【００２３】
赤外線受光センサ２０及び温度検出部２１は、このような不具合を解消するために利用される。即ち、多孔質体１４に水がほぼ常時浸潤している状態では、多孔質体１４自体の温度はあまり上昇しないが、水が無くなる又は極端に不足すると多孔質体１４自体の温度が上昇してゆく。温度が上昇するに伴い多孔質体１４から発せられる赤外線の強度は増加し、温度検出部２１は赤外線受光センサ２０からの受光信号に基づいて多孔質体１４の温度を検出する。制御部２２はこの検出温度を予め定めた所定値と比較し、検出温度が所定値を越えた場合には、水が供給されていないものと判断して、マグネトロン１２への駆動電流を減少又は停止するように高周波電源２３を制御する。これにより、マイクロ波のエネルギが減少し又は発振が停止し、多孔質体１４の過度の温度上昇やマグネトロン１２自体の加熱を回避することができる。
【００２４】
ここで、好ましい多孔質体１４の材料について述べる。上述したように、多孔質体１４は、被加熱物である水が供給されない状況でマイクロ波を受けるとそれ自身が発熱し、導波管１１は内部から熱が発散しにくいため多孔質体１４が高温になる恐れがある。それをできるだけ避けるには、多孔質体１４の材料はマイクロ波加熱されにくいもの、つまり、誘電損失が小さく、更に望ましくは被加熱物である水に比べて誘電率が１０分の１程度に小さい材料を用いるとよい。好適な材料としては、誘電率が３〜４、誘電正接（いわゆるｔａｎδ）が１×１０-4程度の石英ガラスが挙げられるが、多孔質体の形成が比較的容易で且つ安価なセラミックなども実用に適する。即ち、セラミックでは、原材料に微細なプラスチックビーズなどの微小体を混入させて所望の形状に成し、それを高温で焼結させる。すると、微小体は昇華し、その部分が孔として残り、多孔質体となる。セラミックとしては、具体的には、ＺｉＳｉＯ4 を主成分とするジルコニア系セラミックが適当であり、誘電正接が５．４×１０-4 程度のものが入手可能である。
【００２５】
また、本実施例では、多孔質体１４の温度を１００数十度以下に抑制することができるから、比較的耐熱性の低いポリテトラフルオロエチレン（商標名：テフロン）などの合成樹脂材を用いることも可能である。このような樹脂では、石英ガラスに匹敵する低損失・低誘電率のものが入手可能である。
【００２６】
本実施例のように、被加熱物である水を多孔質体１４に浸潤させてマイクロ波加熱を行うことは、次の２つの重要な利点を有している。
【００２７】
その第１は、マグネトロン１２が放射するマイクロ波を通過及び吸収し易くし、反射電力を抑制することができる点である。導波管１１の内部においては、マイクロ波により、一般に管内波長（自由空間波長と管幅で決まる）に基づく電磁界強度の分布が生じる。このような導波管１１の内部に被加熱負荷である水を配置すると、その誘電率が７０〜８０と大きいため、電磁界強度分布の様相が大きく変化する。実際上、導波管１１内のインピーダンスを完全に整合させることは難しく、反射波が生じるのが通常である。このような負荷側からの反射は、空気から水に変化する場合のように、誘電率の変化が大きい界面で生じ易い。したがって、被加熱物の表面での反射電力を抑え、マイクロ波を最大限に水の中へ導入するためには、水の誘電率ができるだけ小さくなければならない。勿論、水そのものの誘電率を下げることはできないが、石英ガラス等を材料とする低誘電率の多孔質体１４に水を浸潤させると、見かけ上の誘電率をその空孔率に応じて低減することができる。
【００２８】
本発明者らの実験によれば、誘電率が７８である水を、空孔率が１６．１％（４１．１ｍＬの体積中に６．６ｍＬの水を吸収）であって誘電率が４．１である多孔質体１４に浸潤させて満たした場合には、見かけ上の誘電率は、２．３ＧＨｚのマイクロ波に対して３４．１となり、２分の１程度に減少させることができることがわかる。このように反射電力を抑制するためには、空孔率は極力低いことが望ましい。しかし一方では、空孔率を下げると浸潤させることのできる水量も少なくなり、所望する蒸気流量が大きい場合は、多孔質体１４の体積を大きくせざるをえない。そこで、導波管１１の形状に合わせて妥当な空孔率を選択するとよい。実用的には、空孔率は５〜３０％程度の範囲で適宜に決めるとよい。
【００２９】
また、空孔の分布が甚だしく不均一であると、多孔質体１４の内部での水の分布自体が不均一になる。そのため、マイクロ波による加熱のむらが生じ易く、蒸気の発生効率を低下させる恐れがある。したがって、多孔質体１４全体からほぼむらなく蒸気を発生させるには、通常、空孔ができるだけ均一に分布していることが望ましい。ここでいう「均一の分布」とは、空孔率の分布に意図しないむらが生じていないという意味であって、後述の如く、特定の目的のために多孔質体１４内部での空孔率に所定の分布を持たせることは包含しない。
【００３０】
第２の利点は、シーズヒータなどからの熱伝導で水を沸騰・蒸発させる場合に比べて、均質な蒸気が得られる点である。多孔質体１４に浸潤した水は、必ずしも一様な強度のマイクロ波を受けるのではなく、前述した見かけ上の誘電率、多孔質体１４の寸法及びマイクロ波の周波数により、内部に電磁界の強弱分布を形成する。このため、電界の強い部分はエネルギが強く、他の部分よりも高温になり、早く蒸気が発生する。ところが、多孔質体１４内の連通した空孔を通過して外部へ蒸気が吐出される過程で、未だ加熱が充分でなく温度の低い部分に接触すると、蒸気は再び液化しながら凝縮熱を放出することになる。このため、多孔質体１４はその内部で加熱エネルギのむらがあったとしても局所的な加熱は少なく、結果として多孔質体１４のほぼ全体から蒸気が発生する。これにより、水中に浸漬したシーズヒータで加熱する場合に、突沸に伴って水滴を巻き込んだ蒸気が発生し易いのに比べて、水滴を含まず均質な蒸気が得られる。
【００３１】
次に、本発明の他の実施例による蒸気発生装置を図３により説明する。この蒸気発生装置は、蒸気を発生させるための基本的な構成は図１のものと同様であるが、多孔質体１４の温度ではなく、導波管１１内の反射電力の大きさに基づいてマグネトロン１２の発振強度を調節するようにしている。
【００３２】
即ち、マグネトロン１２のアンテナ１２ａと負荷である多孔質体１４との間の導波管１１に設けた開口１１ｄの外側に、方向性結合器３０を取り付ける。方向性結合器３０では、入射電力（アンテナ１２ａから多孔質体１４に向けて伝送されるエネルギ）を受ける出力コネクタには無反射終端器３１が接続される一方、反射電力（多孔質体１４側からアンテナ１２ａへ向けて反射されるエネルギ）を受ける出力コネクタにはマイクロ波検波部３２が接続される。このマイクロ波検波部３２では、上記反射電力の大きさに比例した信号が得られる。方向性結合器３０の取付位置における反射電力はその殆どがマグネトロン１２へと戻り、その内部で熱となって消費される。したがって、反射電力が大きいほどマグネトロン１２の温度上昇が大きく、容易に動作許容温度の上限に達してしまう。また、水がない又は不足した無負荷に近い状態では、導波管１１内の電界が異常に高くなって局部的に火花放電を発生することもある。
【００３３】
そこで、この蒸気発生装置では、制御部２２はマイクロ波検波部３２から導波管１１内の反射電力の計測値を受け取り、それが所定値以上に上昇した場合には、それ以上反射電力が増加しないようにマグネトロン１２への駆動電流を低減すべく高周波電源２３を制御する。マグネトロン１２の電源としては、周知の通り３．５〜４ｋＶ程度の直流高圧電源が必要であり、市販の電子レンジなどでは、鉄共振トランスを用いた半波倍電圧整流電源や近年は電流制御機能を持つ高周波インバータ電源が採用されている。したがって、具体的には、前者では商用周波数のデューティサイクル制御を行うことにより、後者ではインバータの出力電流制御を行うことにより、マグネトロン１２の発振電力を調節することができる。これにより、前述のような異常な温度上昇や火花放電などの不所望の現象を回避することができる。
【００３４】
上記例では、反射電力の大きさにのみ着目してマグネトロン１２の発振強度、つまり上記入射電力の大きさを抑制するように試みたが、方向性結合器３０により入射電力も同時に測定し、入射電力に対する反射電力の比を算出し、その値が一定以下になる無負荷又はそれに近い状態のときにマグネトロン１２への駆動電流を減らす構成としてもよい。これによれば、更に反射電力の大きさが抑制されるので、マグネトロン１２の寿命を延ばすのに効果的である。また、負荷量、つまり加熱対象物である水の量に応じて適宜にマグネトロン１２の電力を制御することができるので、省電力にも有効である。
【００３５】
ところで、図１及び図３に示した構成では、容器１３に一体に形成された注水口部１３ａ、蒸気吐出口部１３ｂ及び排水口部１３ｃは導波管１１の内部から外部へと引き出されている。注水口部１３ａは、貯水槽や水道栓等から上記流量調節弁などを介して供給される水によって満たされることがある。また、蒸気発生能力を越える給水が為された場合に容器１３内に余分な水が溜まり、それにより排水口部１３ｃが水で満たされることがある。更に、蒸気吐出口部１３ｂは、その管路内部で蒸気が結露して実質的に水で満たされたのと同等の状態となることがある。このように管状の各出入口が水で満たされた状態では、導波管１１内のマイクロ波がその水を伝搬媒体として外部へ漏洩することがある。
【００３６】
図４は、このようなマイクロ波の漏洩を防止する手段を備えた蒸気発生装置の要部の構成図である。この図では、容器１３の周囲のみを示している。
【００３７】
この蒸気発生装置では、マイクロ波の漏洩を防止するために、注水口部１３ａ、蒸気吐出口部１３ｂ及び排水口部１３ｃにおいて導波管１１の外部に露出する部分を、導波管１１の外壁と隙間なく連結された金属管１１ｅで覆っている。即ち、上述したようなマイクロ波の漏洩を防止するには、各管路が水で満たされた状態においてもマイクロ波が通過できないような形状とすればよい。つまり、管路のカットオフ周波数をマグネトロンの発振周波数以上にすればよい。上記金属管１１ｅの断面形状及び長さを適宜の寸法とすることにより、注水口部１３ａ、蒸気吐出口部１３ｂ及び排水口部１３ｃが水で満たされた場合でも、マイクロ波が通過しないようにすることができる。
【００３８】
しかしながら、特に排水口部１３ｃや蒸気吐出口部１３ｂは、マイクロ波の漏洩にのみ着目して管路の断面を小さくし過ぎると、流路抵抗が増して円滑な排水や蒸気の吐出を妨げる。そこで、図４の例では、第２のマイクロ波漏洩防止手段として、透明な排水口部１３ｃを挟んで赤外発光部４０ａと赤外受光部４０ｂとを対峙して配置した光電スイッチ４０を備え、赤外発光部４０ａから管路に赤外光を照射し、水の有無による屈折率の相違に応じた通過光量の変化を検出するようにしている。図示しない制御部は、光電スイッチ４０からの検出信号により排水口部１３ｃに水が充満していると判断すると、マグネトロン１２への駆動電流を遮断する。これにより、マイクロ波が導波管１１の外部へ漏洩することを防止する。勿論、このような水の充満の検出手段は排水口部１３ｃのみならず、他の管路にも設けることができる。
【００３９】
次に、本発明に係る蒸気発生装置における多孔質体１４の形状の変形例を説明する。図５は上記実施例と異なる形状の多孔質体１４を用いた蒸気発生装置の要部の構成図、図６は図５中の多孔質体１４の側面縦断面図、図７はこの多孔質体１４の外観斜視図である。上述の如く、多孔質体１４は、空気との境界面での反射電力が少なければ、それだけマイクロ波の吸収が効率的に行われる。反射電力を少なくするには、マイクロ波の進行方向に対して境界面が垂直に存在するよりも、適度な斜め角をもって入射することが好ましい。そこで、この例では、導波管１１の断面積に占める多孔質体１４の割合が、マグネトロンのアンテナ（図示しないが左側に存在する）に対面する側を最小にし、アンテナから遠ざかるに従って徐々にその割合が増加するような、側面が略二等辺三角形状である尖形形状の多孔質体１４としている。これによれば、マイクロ波が多孔質体１４の表面に小さな入射角で当たるので反射されにくく、効率良く多孔質体１４内部に入り込んで水をマイクロ波加熱する。
【００４０】
また、先に述べたように、多孔質体１４の空孔率を小さくした場合、吸水量を大きくするために形状が比較的大きくなることがあり得るが、体積が大きくなるほど、中心部で発生した高圧蒸気が微細な連通空孔を伝って外部へ噴出するときの流路抵抗が大きくなり、内部で高い膨張圧が発生し易くなる。多孔質体１４は、このような膨張圧でも破裂しないだけの強度を有していることが望ましいが、破裂の危険性をより確実に回避するために、この多孔質体１４では、図６に示すように、通気孔１４ａを適当な間隔で設けている。これにより、内深部で発生した蒸気が通気孔１４ａを通して外部へ速やかに抜けるため、内部の膨張圧が極度に高くならず破裂を免れる。
【００４１】
図８は、更に他の形状の多孔質体１４を用いた蒸気発生装置の要部の構成図である。この例では、側面が略直角三角形状である尖形形状の多孔質体１４を用いている。これにより、図５に示した例と同様の効果が得られる。
【００４２】
更には、アンテナ１２ａに対面する側を尖形形状とするのみならず、導波管１１の終端面１１ｂに対面する側も尖形形状とすることにより、終端面１１ｂで反射したマイクロ波も多孔質体１４に効率よく吸収されるので、マイクロ波エネルギを水の気化に利用する割合が一層向上する。
【００４３】
また、上述したように実際に多孔質体１４を尖形形状に成型せずとも、次のようにして同様の効果を得ることができる。既に説明したように、界面でのマイクロ波の反射は誘電率の変化が大きいほど甚だしい。水を浸潤させた多孔質体と空気との界面を考えてみると、水の含有割合が大きいほど誘電率は高くなるため、空気との界面での反射が大きくなる。水の含有割合は空孔率に依存するから、空孔率が低いほど誘電率を小さくすることができる。しかしながら、空孔率が低いと得られる蒸気流量が少ないという問題がある。そこで、これを解決するには、多孔質体１４の表面付近では空孔率を低くして水が浸潤したときの誘電率を相対的に低くし、一方、内深部では空孔率を高くして多くの水が浸潤できるようにしておく方法が考えられる。即ち、内深部へいくほど空孔率が高くなるように空孔率に傾斜を持った構造とするとよい。
【００４４】
このように空孔率に傾斜を持たせるためには、その製造工程において、例えば２種類の粒度の相違する磁器粉を用いる。粒度の粗い磁器粉の上に粒度の細かな磁器粉を重ね合わせた後に、振動を加えると粗い磁器粉の隙間に細かい磁器粉が侵入して空間を埋め、それらが適度に混ざり合うことによって空孔率に傾斜を持った粉体ができる。これを焼成炉中で熱処理して粉体を溶着・再結合させると、図９に示すような構造体が形成される。即ち、図９に断面形状を示す構造体では、上方から下方にいくに伴い空孔率が大きくなる。このような方法によって多孔質体１４を形成することにより、その表面でのマイクロ波の反射を抑え、効率良く内深部にマイクロ波を導入することができる。
【００４５】
以上説明した蒸気発生装置は、両端が閉じた短絡端を有する導波管１１内部に多孔質体１４を配置した例であるが、導波管１１は必ずしも長手方向の端面が短絡されている必要はない。例えば、本発明に係る蒸気発生装置を電子レンジに適用する際には、食品を加熱するための加熱室そのものがマイクロ波を漏洩しない構造となっているから、蒸気発生装置の導波管の一端面を開放して加熱室に接続する構成とするのが合理的である。
【００４６】
以下、このような電子レンジの構成例を図１０〜図１２により説明する。図１０に示した例では、図１に示した構成の蒸気発生装置１０の導波管１１の一端面（図１では１１ｂに相当する端面）を開放させて加熱室５０の下部に接続し、容器１３から延出する蒸気吐出口部１３ｂに連結した蒸気供給管５３の一端を加熱室５０の上部に接続している。
【００４７】
この構成では、マグネトロン１２のアンテナ１２ａから放射されたマイクロ波の一部は多孔質体１４に浸潤した水を気化させるのに利用され、それ以外のマイクロ波は加熱室５０に供給されて、加熱室５０内に収容された図示しない食品を加熱調理するのに利用される。なお、加熱室５０の底部には撹拌翼５１が設けられており、加熱室５０内に供給されたマイクロ波を撹拌させてむらなく食品に当たるようにしている。また、この撹拌翼５１の上部には、セラミック等のマイクロ波を通過させる材料から成る隔壁５２が設けられている。この隔壁５２は、加熱室５０の上部に供給された蒸気が底部に拡散するのを阻止することで、導波管１１内に蒸気が戻らないようにしている。
【００４８】
このように導波管１１と加熱室５０とを連結した構造では、多孔質体１４を内装する容器１３を排除することが可能である。つまり、導波管１１そのものを、加熱室５０への蒸気供給管として利用することができる。図１１はこのような構成の一例である。この電子レンジでは、導波管１１に給水管１５を接続し、給水管１５を通して多孔質体１４上に水を滴下する。これにより多孔質体１４に水が浸潤し、マグネトロン１２から放射されたマイクロ波により加熱されて発生した蒸気はマイクロ波と共に加熱室５０に供給される。また、多孔質体１４から発生した蒸気や、多孔質体１４に浸潤しきれずに溢れた水がマグネトロン１２のアンテナ１２ａへ到達しないようにするため、多孔質体１４とアンテナ１２ａとの間には、石英ガラス又は相当の材料から成る隔壁５６を設けている。
【００４９】
この構成によれば、多孔質体１４で発生した蒸気を加熱室５０へと案内する蒸気供給管は不要になるので、構造が簡単になりコストも安価ですむ。なお、多孔質体１４に浸潤しきれなかった水は加熱室５０側へと流れ込むため、加熱室５０の底部には適宜の排水口を設けておくことが望ましい。
【００５０】
図１０、図１１に示したように導波管１１を加熱室５０に連結した構造を採ることの最大の利点は、電子レンジ本来の目的である加熱室５０内の食品の加熱調理のためのマイクロ波給電と蒸気発生のためのマイクロ波給電とを１台のマグネトロン１２で兼用できることにある。つまり、多孔質体１４の空孔の殆どに水を浸潤させた場合には、マイクロ波エネルギの多くは蒸気発生に費やされ、逆に、水の供給を停止した場合には、誘電率、誘電正接の小さな多孔質体１４で吸収されることなく、マイクロ波エネルギの殆どが加熱室５０内へ導かれる。その中間の水量を供給した場合には、加熱室５０内の食品はマイクロ波加熱されると同時に、蒸気も供与される。
【００５１】
しかしながら、マグネトロン１２から発したマイクロ波の多くは多孔質体１４を通過するから、多孔質体１４で吸収されるマイクロ波の割合が増加すると、その分だけ加熱室５０へ供給されるマイクロ波エネルギが弱くなり、加熱調理に時間が掛かることがある。この点を改良するための構成が図１２に示すものである。
【００５２】
即ち、マグネトロン１２が取り付けられた導波管は、多孔質体１４を内部に備え、加熱室５０上部に接続される上部導波管１１１と、加熱室５０の下部に接続される下部導波管１１２の２つに分岐されて成る。これにより、アンテナ１２ａから放射されて上部導波管１１１内を進行するマイクロ波はその多くが多孔質体１４に浸潤した水を気化させるのに利用され、他方、アンテナ１２ａから放射されて下部導波管１１２内を進行するマイクロ波はそのまま加熱室５０に供給され、食品を加熱調理するのに利用される。
【００５３】
なお、マグネトロン１２の取付位置を変えたり、導波管１１に適宜のインピーダンスを持たせたりすることにより、上部、下部導波管１１１、１１２に放射されるマイクロ波のエネルギ強度の分配割合を適宜に変えることもできる。
また、特に、加熱室５０に送出する蒸気流量を増加させたい場合には、下部導波管１１２の内部にも上部導波管１１１と同様に多孔質体１４を配設して、浸潤させた水を気化して蒸気を得るようにしてもよい。
【００５４】
以上本発明の実施例について例示し説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で種々の他の変形及び修正を行うことができることは当業者にとって明らかである。したがって、このような変形及び修正は、本明細書の請求の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による蒸気発生装置の構成図。
【図２】図１中のＡ−Ａ’線略断面図。
【図３】本発明の他の実施例による蒸気発生装置の構成図。
【図４】本発明の他の実施例による蒸気発生装置の構成図。
【図５】本発明の他の実施例による蒸気発生装置の要部の構成図。
【図６】図５中の多孔質体の側面縦断面図。
【図７】図５中の多孔質体の外観斜視図。
【図８】本発明の他の実施例による蒸気発生装置の要部の構成図。
【図９】他の多孔質体の空孔の分布状態の一例を示す断面図。
【図１０】本発明に係る蒸気発生装置を備えた電子レンジの一実施例の構成図。
【図１１】本発明に係る蒸気発生装置を備えた電子レンジの他の実施例の構成図。
【図１２】本発明に係る蒸気発生装置を備えた電子レンジの他の実施例の構成図。
【符号の説明】
１０…蒸気発生装置
１１…導波管
１１１…上部導波管
１１２…下部導波管
１１ａ、１１ｂ…端面
１１ｃ、１１ｄ…開口
１１ｅ…金属管
１２…マグネトロン
１２ａ…アンテナ
１３…容器
１３ａ…注水口部
１３ｂ…蒸気吐出口部
１３ｃ…排水口部
１４…多孔質体
１４ａ…通気孔
１５…給水管
１６…蒸気送出管
１８…流量調節弁
２２…制御部
２３…高周波電源
３０…方向性結合器
３１…無反射終端器
３２…マイクロ波検波部
４０…光電スイッチ
５０…加熱室
５２、５６…隔壁
５３…蒸気供給管
【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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