(57)【要約】【課題】マイクロ波を放射する複数の開口を並べるだけで、駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱するマイクロ波加熱装置を提供する。【解決手段】複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置することで、隣接する開口に対向する定在波は逆位相の関係（管内波長の略１／２の奇数倍の間隔）にはならないので、その結果、隣接する開口から加熱室１０２内に向けて放射されるマイクロ波も逆位相にならず、互いの開口の間が弱くなるようないわゆる干渉による打消し合いを防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、
マイクロ波を伝送する導波管と、
前記導波管から前記加熱室内にマイクロ波を放射する複数のマイクロ波放射部とを有し、前記導波管内には定在波を生じ、前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波管の伝送方向に管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置する構成としたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
複数のマイクロ波放射部は、伝送方向に管内波長の略１／３の間隔で配置する構成とした請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
導波管内の定在波位置を安定させるための定在波安定手段を有する構成とした請求項１または２記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
定在波安定手段は、導波管内に定在波の節を生じさせる構成とし、導波管の終端部まで伝送方向に管内波長の略１／２の整数倍の距離に配置する構成とした請求項３記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
定在波安定手段は複数とし、伝送方向に管内波長の略１／２の間隔で配置する構成とした請求項３または４記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
伝送方向に管内波長の略１／２の間隔で配置した少なくとも二つの定在波安定手段（導波管の終端部側から数えて第一の定在波安定手段、第二の定在波安定手段）と、伝送方向に管内波長の略１／３の間隔で配置した少なくとも四つのマイクロ波放射部（導波管の終端部側から数えて第一のマイクロ波放射部、第二のマイクロ波放射部、第三のマイクロ波放射部、第四のマイクロ波放射部）を有し、第一の定在波安定手段と第二の定在波安定手段の間に第二のマイクロ波放射部と第三のマイクロ波放射部を配置する構成とした請求項５記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
第二の定在波安定手段から伝送方向に管内波長の略１／２の間隔で配置した第三の定在波安定手段を有し、導波管の終端部と第一の定在波安定手段との間に第一のマイクロ波放射部を配置し、第二の定在波安定手段と第三の定在波安定手段の間に第四のマイクロ波放射部を配置する構成とした請求項６記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
第一のマイクロ波放射部と第四のマイクロ波放射部を管内定在波の略腹の位置に配置し、第二のマイクロ波放射部と第三のマイクロ波放射部を管内定在波の腹にも節にもならない位置に配置する構成とした請求項６または７記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
複数のマイクロ波放射部は、導波管の幅方向の中央（管軸）にかからない開口で構成し、管軸の少なくとも片側に配置する構成とした請求項１ないし８のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
複数のマイクロ波放射部は、管軸の両側に対称に配置する構成とした請求項９記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１１】
マイクロ波放射部は、円偏波を放射する構成とした請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１２】
円偏波を放射するマイクロ波放射部は、二つの長孔が交差する略Ｘ字状の構成とした請求項１１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、被加熱物にマイクロ波を放射して誘電加熱する電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的なマイクロ波加熱装置の電子レンジは、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロンから放射されたマイクロ波を導波管を介して金属製の加熱室の内部に供給し、加熱室内部に置かれた被加熱物を誘電加熱するものである。よって加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布が不均一であると、被加熱物を均一に加熱することができない。
【０００３】
そこで、被加熱物を均一に加熱する方法として、テーブルを回転させて被加熱物自体を回転させる構成や、被加熱物は固定したままでマイクロ波を放射するアンテナのほうを回転させる構成など、何らかの駆動部を用いて被加熱物に放射されるマイクロ波の向きを変えながら加熱して均一化をはかる方法が一般的であった。
【０００４】
一方、構成を簡単にするために駆動部を持たずに均一加熱する方法が期待されており、時間的に電界の偏波面が回転する円偏波を利用する方法が提案されている。本来、誘電加熱は誘電損失を有する被加熱物をマイクロ波の電界によって加熱する原理に基づくため、電界が回転することは均一化に効果があるものと考えられる。たとえば具体的な円偏波の発生方法としては、特許文献１には図２１のように導波管１上で交差するＸ字型の円偏波開口２を用いる方式が示され、特許文献２には図２２のように導波管１上で直交する向きの二つの長方スリット状の開口３、４を対向させつつも離して配置する方法が示され、特許文献３には図２３のように導波管１に結合させたパッチアンテナ５の平面形状に切り欠き６を設ける方法が記載されている。
【０００５】
また、円偏波とは無関係であるが、特許文献４には図２４のように複数の長方スリット１４０、１４１、１４２、１４３を波長の１／４の間隔で配列し、互いに相違する位相で放射させる例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４３０１３４７号明細書
【特許文献２】特許第３５１０５２３号公報
【特許文献３】特開２００５−２３５７７２号公報
【特許文献４】特開平１０−２８４２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来のマイクロ波加熱装置は、特許文献１〜３のいずれの場合においても、円偏波を利用してはいるものの、駆動部無しにできるほどの均一効果はないという問題があった。いずれの特許文献も、円偏波と駆動部の相乗効果で従来の駆動部のみよりも均一になるということを記載しているに過ぎない。具体的には、特許文献１では図２１のように導波管の終端に位相シフター７と呼ばれる回転体を有し、特許文献２では被加熱物を回転させるターンテーブル（図示せず）を有し、特許文献３ではターンテーブル８に加えてパッチアンテナ５をも回転させて攪拌機として利用する構成を記載している。いずれも円偏波を用いれば駆動部無しにできるとは記載されていないのである。これは、もし円偏波で駆動部を無しにすると、一般的な駆動部有りの構成（たとえばテーブルを回転
させるとかアンテナを回転させるなどの構成）に比べて均一性が劣るためである。
【０００８】
本発明は前記課題を解決するものであり、駆動部を用いないで、被加熱物を均一に加熱できるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管から前記加熱室内にマイクロ波を放射する複数のマイクロ波放射部とを有し、前記導波管内には定在波を生じ、前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波管の伝送方向に管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置する構成としている。
【００１０】
上記構成により、一般に導波管内の定在波は伝送方向に管内波長の１／２毎に腹（最大の振幅を生じる部位）や節（振幅をほとんど生じない部位）を繰り返し、管内波長の１／２だけ離れた二か所を比較すると振幅が同じで逆向きの波が生じる逆位相の関係となるが、本発明では複数のマイクロ波放射部を管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置することで、隣接するマイクロ波放射部に対向する定在波は逆位相の関係（管内波長の略１／２の奇数倍の間隔）にはならないので、その結果、隣接するマイクロ波放射部から加熱室内に向けて放射されるマイクロ波も逆位相にならず、互いのマイクロ波放射部の間が弱くなるようないわゆる干渉による打消し合いを防ぐことができ、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマイクロ波加熱装置は、複数のマイクロ波放射部を管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置することで、隣接するマイクロ波放射部に対向する定在波は逆位相の関係（管内波長の略１／２の奇数倍の間隔）にはならないので、その結果、隣接するマイクロ波放射部から加熱室内に向けて放射されるマイクロ波も逆位相にならず、互いのマイクロ波放射部の間が弱くなるようないわゆる干渉による打消し合いを防ぐことができ、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の断面図（ａ）平面断面図（ｂ）正面断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置に適用される導波管を説明する斜視図
【図４】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置に適用される導波管の終端部を放射境界としたシミュレーション結果（ａ）シミュレーションモデルの平面イメージ図（ｂ）庫内の電界強度分布の平面断面図
【図５】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置に適用される円筒形状の定在波安定手段を説明する斜視図
【図６】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置に適用される半球状の定在波安定手段を説明する断面図
【図７】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置と比較するための別の形態のマイクロ波加熱装置の断面図（ａ）平面断面図（ｂ）正面断面図
【図８】本発明の実施の形態１と別の形態の特性の違いを説明する説明図（ａ）本発明とは別の形態で食品を加熱したときの温度分布図（ｂ）同加熱むらの模式図（ｃ）本発明の実施の形態１で食品を加熱したときの温度分布図（ｄ）同加熱むらの模式図
【図９】本発明の実施の形態１における隣接する開口間ピッチＰによる特性の違いを説明する説明図（ａ）電磁界解析のモデルイメージ図（ｂ）Ｐ＝λｇ／２での解析結果のコンタ図（ｃ）Ｐ＝λｇ／３での解析結果のコンタ図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の断面図（ａ）平面断面図（ｂ）正面断面図
【図１１】本発明の実施の形態３におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部を示す関係説明図
【図１２】本発明の実施の形態３におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部の課題を説明するための本実施の形態３を用いない場合の被加熱物載置における課題説明図
【図１３】本発明の実施の形態３におけるマイクロ波加熱装置の加熱室へ被加熱物を載置した時の関係説明図
【図１４】本発明の実施の形態４におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部を示す関係説明図
【図１５】本発明の実施の形態４におけるマイクロ波放射部の電流遮断有効幅を説明する模式図
【図１６】本発明の実施の形態５におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部を示す関係説明図
【図１７】本発明の実施の形態５におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部配置の関係説明図
【図１８】本発明の実施の形態５におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部配置を簡易化した関係説明図
【図１９】本発明の実施の形態５におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部配置を簡易化した関係説明図
【図２０】本発明の実施の形態６におけるマイクロ波加熱装置の開口形状を説明する模式図
【図２１】従来のＸ字型の開口で円偏波を発生させるマイクロ波加熱装置の構成図
【図２２】従来の直交する二つの長方スリットで円偏波を発生させるマイクロ波加熱装置の構成図
【図２３】従来のパッチアンテナで円偏波を発生させるマイクロ波加熱装置の構成図
【図２４】従来の導波管と長方スリットを有するマイクロ波加熱装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管から前記加熱室内にマイクロ波を放射する複数のマイクロ波放射部とを有し、前記導波管内には定在波を生じ、前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波管の伝送方向に管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置する構成としている。
【００１４】
上記構成により、一般に導波管内の定在波は伝送方向に管内波長の１／２毎に腹（最大の振幅を生じる部位）や節（振幅をほとんど生じない部位）を繰り返し、管内波長の１／２だけ離れた二か所を比較すると振幅が同じで逆向きの波が生じる逆位相の関係となるが、本発明では複数のマイクロ波放射部を管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置することで、隣接するマイクロ波放射部に対向する定在波は逆位相の関係（管内波長の略１／２の奇数倍の間隔）にはならないので、その結果、隣接するマイクロ波放射部から加熱室内に向けて放射されるマイクロ波も逆位相にならず、互いのマイクロ波放射部の間が弱くなるようないわゆる干渉による打消し合いを防ぐことができ、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１５】
第２の発明のマイクロ波加熱装置は、複数のマイクロ波放射部は、伝送方向に管内波長
の略１／３の間隔で配置する構成としている。これにより、確実に第一の発明の効果が得られる。即ち、本発明では複数のマイクロ波放射部を管内波長の略１／３の間隔で配置することで、隣接するマイクロ波放射部に対向する定在波は逆位相の関係（管内波長の略１／２の奇数倍の間隔）にはならないので、その結果、隣接するマイクロ波放射部から加熱室内に向けて放射されるマイクロ波も逆位相にならず、互いのマイクロ波放射部の間が弱くなるようないわゆる干渉による打消し合いを防ぐことができ、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。さらに第一の発明では隣接しない離れた二つのマイクロ波放射部に着目したときには逆位相の関係になる恐れがあり、それは距離が離れているので可能性は低いとはいうものの打消し合う危険性が残る。一方、第二の発明では、たとえ隣接しないどんなに離れたマイクロ波放射部の間隔を見てもどこにも逆位相の関係は存在せず、絶対に打消し合わないようにできる。なぜならば、マイクロ波放射部が四つ以上ある場合、一つ目と二つ目の間隔はλｇ／３、一つ目と三つ目の間隔は２λｇ／３、一つ目と四つ目の間隔はλｇとなり丁度一波長分の間隔となって、四つ目は一つ目と完全に同じ位相に戻ることになり、以降は同様の位相関係を繰り返すからである。よってどこにも管内波長の略１／２の奇数倍の間隔は起こらない。
【００１６】
第３の発明のマイクロ波加熱装置は、導波管内の定在波位置を安定させるための定在波安定手段を有する構成としている。これにより、一般にマイクロ波放射部が増えると導波管内のマイクロ波が外部へ放射されやすくなり、マイクロ波が次々と放射されることで導波管内の定在波を維持しにくくなり定在波の状態が不安定になっていき、その結果それぞれのマイクロ波放射部に対向するマイクロ波の位相が狙いの位相からシフトしてしまうことが考えられるが、定在波安定手段を有することで定在波の乱れを抑制し、複数のマイクロ波放射部に狙い通りの位相で定在波を対向させることができ、それぞれのマイクロ波放射部から狙い通りの位相のマイクロ波を加熱室内に向けて放射させることができるため、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１７】
第４の発明のマイクロ波加熱装置は、定在波安定手段は、導波管内に定在波の節を生じさせる構成とし、導波管の終端部まで伝送方向に管内波長の略１／２の整数倍の距離に配置する構成としている。これにより、元々導波管の終端部は常に電界が０のため定在波の節になるのに加えて、管内定在波が生じるときには終端部から管内波長の１／２の整数倍毎に節を繰り返すはずであるが、定在波安定手段を導波管の終端部から管内波長の略１／２の整数倍の距離に配置することで確実に節を形成させることができ、定在波の乱れを抑制し、複数のマイクロ波放射部に狙い通りの位相で定在波を対向させることができ、それぞれのマイクロ波放射部から狙い通りの位相のマイクロ波を加熱室内に向けて放射させることができるため、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１８】
第５の発明のマイクロ波加熱装置は、定在波安定手段は複数とし、伝送方向に管内波長の略１／２の間隔で配置する構成としている。これにより、一般に管内定在波が生じるときには管内波長の１／２の整数倍毎に同じ振幅が繰り返されるはずであるが、定在波安定手段を複数として伝送方向に管内波長の略１／２の整数倍の間隔で配置することで確実に管内定在波の周期性を持たせることができ、定在波の乱れを抑制し、複数のマイクロ波放射部に狙い通りの位相で定在波を対向させることができ、それぞれのマイクロ波放射部から狙い通りの位相のマイクロ波を加熱室内に向けて放射させることができるため、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１９】
第６の発明のマイクロ波加熱装置は、伝送方向に管内波長の略１／２の間隔で配置した
少なくとも二つの定在波安定手段（導波管の終端部側から数えて第一の定在波安定手段、第二の定在波安定手段）と、伝送方向に管内波長の略１／３の間隔で配置した少なくとも四つのマイクロ波放射部（導波管の終端部側から数えて第一のマイクロ波放射部、第二のマイクロ波放射部、第三のマイクロ波放射部、第四のマイクロ波放射部）を有し、第一の定在波安定手段と第二の定在波安定手段の間に第二のマイクロ波放射部と第三のマイクロ波放射部を配置する構成としている。これにより、管内波長の略１／２の間隔でそれぞれ節を生じさせる二つの定在波安定手段（第一の定在波安定手段と第二の定在波安定手段）の丁度中央には一つの腹が生じる。また同じ二つの定在波安定手段（第一の定在波安定手段と第二の定在波安定手段）の間に管内波長の略１／３の間隔の二つのマイクロ波放射部（第二のマイクロ波放射部と第三のマイクロ波放射部）を配置するから、二つのマイクロ波放射部（第二のマイクロ波放射部と第三のマイクロ波放射部）は節でもなく腹でもない位相にそれぞれ配置されることになるが、どちらかと言えば節に近くなる。なぜならば二つのマイクロ波放射部（第二のマイクロ波放射部と第三のマイクロ波放射部）を二つの定在波安定手段（第一の定在波安定手段と第二の定在波安定手段）に対して均等（センター振り分け）に配置したと仮定すると、マイクロ波放射部から節までの距離は（（管内波長の略１／２）−（管内波長の略１／３））／２≒管内波長の１／１２となり、マイクロ波放射部から腹までの距離は（管内波長の略１／３）／２≒管内波長の１／６となり、腹までの距離よりも節までの距離のほうが半分くらいに近い距離になる。一方、同様に計算すると、第一のマイクロ波放射部と第四のマイクロ波放射部はほぼ同位相の腹になる。なぜならば、たとえば第一の定在波安定手段による節位置を基準に考えると、第二のマイクロ波放射部から基準の節までは管内波長の１／１２と先ほど求めた通りであり、第二のマイクロ波放射部から第一のマイクロ波放射部までは管内波長の１／３であることから、基準の節から第一のマイクロ波放射部までは（管内波長の略１／３）−（管内波長の略１／１２）≒管内波長の１／４となり、基準の節からみてこれは丁度腹となる位置関係である。また同様に第四のマイクロ波放射部も腹になり、特に第一のマイクロ波放射部と第四のマイクロ波放射部の距離は、管内波長の略１／３×３≒管内波長、であるから両者は同位相になる。以上により、第二のマイクロ波放射部と第三のマイクロ波放射部はいずれも節に近く、第一のマイクロ波放射部と第四のマイクロ波放射部は同位相でいずれも腹に近く、四つのマイクロ波放射部をこれらのセンターから見て、伝送方向に対称な位相関係にでき、その結果伝送方向に均等に放射できる可能性を高めることができる。
【００２０】
第７の発明のマイクロ波加熱装置は、第二の定在波安定手段から伝送方向に管内波長の略１／２の間隔で配置した第三の定在波安定手段を有し、導波管の終端部と第一の定在波安定手段との間に第一のマイクロ波放射部を配置し、第二の定在波安定手段と第三の定在波安定手段の間に第四のマイクロ波放射部を配置する構成としている。これにより、いずれも節となる導波管の終端部と第一の定在波安定手段との間に第一のマイクロ波放射部を配置することで、第一のマイクロ波放射部をより確実に腹にできるとともに、伝送方向に管内波長の略１／２の間隔で配置した第二の定在波安定手段と第三の定在波安定手段の間に第四のマイクロ波放射部を配置することで、第四のマイクロ波放射部もより確実に腹にできるので、確実に第６の発明の効果が得られる。
【００２１】
第８の発明のマイクロ波加熱装置は、第一のマイクロ波放射部と第四のマイクロ波放射部を管内定在波の略腹の位置に配置し、第二のマイクロ波放射部と第三のマイクロ波放射部を管内定在波の腹にも節にもならない位置に配置する構成としている。これにより、四つのマイクロ波放射部の位相をある程度特定できるので、より確実に第６の発明、第７の発明の効果を得ることができる。
【００２２】
第９の発明のマイクロ波加熱装置は、複数のマイクロ波放射部は、導波管の幅方向の中央（管軸）にかからない開口で構成し、管軸の少なくとも片側に配置する構成としている。これにより、導波管の幅方向については、最も一般的なＴＥ１０モードの導波管におい
て、導波管の幅方向の中央（管軸）で電界が最大、かつ両端で電界が０となり、もし開口が管軸を横切ると電界の最大のポイントを横切ることになり、一つの開口から大量のマイクロ波を放射してしまい、他の開口で均等に分け合うはずの分が残らない危険性があるが、本発明では開口が管軸にかからないので、一つの開口からの放射量を抑え、複数の開口でバランスよく均等に放射できる。よって本発明の構成により、加熱室内に向けて複数の開口から広範囲に同等量のマイクロ波を放射させることができるため、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００２３】
第１０の発明のマイクロ波加熱装置は、複数のマイクロ波放射部は、管軸の両側に対称に配置する構成としている。これにより、幅方向にも複数の配置として、より多数の開口を構成することができる。導波管の幅方向については、最も一般的なＴＥ１０モードの導波管において、導波管の幅方向の中央（管軸）で電界が最大、かつ両端で電界が０となり、管軸に対して対称な特性を持つので、開口を管軸の両側に配置すると互いに同等量のマイクロ波を放射しやすい関係にある。よって本発明の構成により、伝送方向にも幅方向にも多数の同等量を放射できるマイクロ波放射部を有することになり、加熱室内に向けて広範囲に同等量のマイクロ波を放射させることができるため、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００２４】
第１１の発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部は、円偏波を放射する構成としている。これにより、マイクロ波放射部を中心として円偏波特有の３６０度全方向に回転する電界を発生させ、中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射され、円周方向を均一に加熱することができる。よって、複数のマイクロ波放射部から円偏波を放射することで加熱室全体に対しても均一にマイクロ波を放射でき、複数のマイクロ波放射部を並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００２５】
第１２の発明のマイクロ波加熱装置は、円偏波を放射するマイクロ波放射部は、二つの長孔が交差する略Ｘ字状の構成としている。これにより、簡単な構成で確実に導波管から円偏波を放射することができる。
【００２６】
以下、本発明に係る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ながら説明する。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、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などのマイクロ波加熱装置を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態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。
【００２７】
（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の説明図である。図１は全体構成を示す斜視図、図２（ａ）は上から見た断面図、図２（ｂ）は正面から見た断面図である。
【００２８】
代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジ１０１は、代表的な被加熱物である食品（図示せず）を収納可能な加熱室１０２と、マイクロ波を発生させる代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロン１０３と、マグネトロン１０３から放射されたマイクロ波を加熱室１０２に導く導波管１０４と、導波管１０４内のマイクロ波を加熱室１０２内に放射するマイクロ波放射部として導波管１０４の上面に設けた八つの開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄと、食品（図示せず）を載置する載置台１０７とを有している。加熱室１０２は横長の直方体で、載置台１０７は加熱室１０２の底面全体を覆う構成で、
開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが庫内に露出しないように塞ぎつつ、上面をフラットにして使用者が食品（図示せず）の出し入れがしやすいとか、汚れがついたときにふき取りやすくしている。ここで載置台１０７は、開口１０５からのマイクロ波を加熱室１０２内に放射させるため、ガラスやセラミックなどマイクロ波が透過しやすい材料で構成する。導波管１０４と加熱室１０２の接続は、導波管１０４のマイクロ波の伝送方向を加熱室１０２の幅方向に向けて接続する。開口１０５は、長孔を交差させたＸ字状の形状により円偏波を放射できる開口とし、導波管１０４の幅方向の中央（管軸）１０８にはかからないように幅方向に対称に配置している。また管軸１０８は加熱室１０２の底面１０９の前後方向の中心と一致させ、八つの開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは加熱室１０２の底面１０９の左右方向の中心１１０に対して対称に配置し、以上により加熱室１０２の底面１０９に対して、開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは前後・左右とも対称に配置される。また開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、導波管１０４の伝送方向に管内波長λｇの略１／３の間隔で配置している。また導波管１０４内には管内定在波が生じるが、これはマグネトロン１０３の発振周波数と導波管１０４の形状によって決まる管内波長λｇの１／２ごとに腹と節を繰り返すもので、導波管１０４の終端部１１１は必ず節となる。ここで図２（ｂ）には導波管１０４内に管内定在波のイメージを図示している。定在波安定手段１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃは導波管１０４内に突出する導電性材料からなり、いわゆる整合素子として知られるスタブチューナーなどとよく似た構成であり、管内定在波の節の位置、即ち終端部１１１から管内波長λｇの略１／２ずつの間隔で合計３個配置され、終端部１１１側から数えて第一の定在波安定手段１１２ａ，第二の定在波安定手段１１２ｂ，第三の定在波安定手段１１２ｃとする。また、開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄも、同様に終端部１１１側から数えて第一の開口１０５ａ，第二の開口１０５ｂ，第三の開口１０５ｃ，第四の開口１０５ｄとする。このとき加熱室１０２の底面１０９の左右方向の中心１１０に対して、第一の定在波安定手段１１２ａと第二の定在波安定手段１１２ｂが対称になるように導波管１０４を構成しており、その結果、図２（ｂ）のように管内定在波の腹が中心１１０に位置することになる。また第一の開口１０５ａは終端部１１１と第一の定在波安定手段１１２ａの間の管内定在波の腹に位置し、第四の開口１０５ｄは第二の定在波安定手段１１２ｂと第三の定在波安定手段１１２ｃの間の管内定在波の腹に位置し、第二の開口１０５ｂと第三の開口１０５ｃは管内定在波の腹にも節にもならない位置に位置することになる。また図１のように、開閉可能なドア１１６を有し、ドア１１６を閉めることで、マイクロ波は導波管１０４と加熱室１０２で閉空間を形成し、閉じ込められたマイクロ波は必ず何らかの定在波を生じるものである。
【００２９】
以上の構成をもとに動作を説明する。マグネトロン１０３から放射されたマイクロ波は、導波管１０４内を伝送されて一部は開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄから加熱室１０２内に放射されるが、残りは終端部１１１で反射される。また加熱室は閉空間のため加熱室１０２内のマイクロ波の一部が逆に開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄから導波管１０４内に戻ることも少なからずあると考えられる。その結果、導波管１０４と加熱室１０２内に何らかの定在波が発生する。特に導波管１０４については、終端部１１１での反射が優位であれば管内波長λｇによる定在波を生じやすいと考えられる。特に被加熱物が大量とかマイクロ波を吸収しやすい条件では、加熱室から開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを通じて導波管１０４内に戻るマイクロ波の量が少ないので定在波が安定する。逆に被加熱物が少量とかマイクロ波を吸収しにくいなどの条件で、さらに本実施例のように開口の数が多いなどの場合は、開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄと加熱室１０２の連通により管内定在波が乱されることになり、ちょっとした被加熱物の分量や材質や置き方などの違いによっても変化するから、開口位置での管内定在波の振幅や位相が固定できず、よって各開口からの放射量が勝手に増減してコントロールできなくなる可能性がある。そのため加熱室１０２内に全体に均一に放射することができなくなる可能性がある。しかし本実施の形態では、導波管１０４内に定在波安定手
段１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを配置しているので、管内定在波の節位置を固定させることができ、その結果それぞれの開口位置での振幅や位相も固定できる。また開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄの構成により、マイクロ波は加熱室１０２内に円偏波として放射される。円偏波は、開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを中心として周方向に電界を回転させながら放射されるもので、図２（ａ）に示す通り開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは加熱室１０２の底面１０９に対して前後方向にも左右方向にも対称に配されているので、前後にも左右にも均等にマイクロ波が放射され、周囲に均一に放射される。
【００３０】
ここで円偏波について説明する。円偏波は、移動通信および衛星通信の分野で広く用いられている技術であり、身近な使用例としては、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）「ノンストップ自動料金収受システム」などが挙げられる。円偏波は、電界の偏波面が進行方向に対して時間に応じて回転するマイクロ波であり、円偏波を形成すると電界の方向が時間に応じて変化し続けて、電界強度の大きさは変化しないという特徴を有している。この円偏波をマイクロ波加熱装置に適用すれば、従来の直線偏波によるマイクロ波加熱と比較して、被加熱物を特に円偏波の周方向に対して均一に加熱することが期待される。なお、円偏波は回転方向から右旋偏波（ＣＷ：ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）と左旋偏波（ＣＣＷ：ｃｏｕｎｔｅｒ  ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）の２種類に分類されるが、加熱の分野では特に性能に違いはない。
【００３１】
円偏波としては特許文献１や特許文献２のように導波管壁面の開口で構成するものや、特許文献３に示されたようなパッチアンテナで構成するものがあるが、本実施の形態の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、特許文献１に示されたものと同様に導波管１０４の上面（Ｈ面）に形成して円偏波を放射するものである。
【００３２】
円偏波はもともと通信の分野での利用が主なので、開放空間への放射を対象としていることから、反射波が戻ってこないいわゆる進行波で論じられるのが一般的である。一方、本実施の形態のマイクロ波加熱装置は、導波管１０４と加熱室１０２によって外部とは遮蔽された閉空間への放射となり、反射波が戻ってきて合成される導波管内の定在波を論じているが、開口からマイクロ波が放射される瞬間には定在波のバランスがくずれ、再び安定した定在波に戻るまでの間は進行波が発生していると考えられる。したがって、開口を円偏波放射形状とすることで、前述の円偏波の特長を利用することが可能となり、加熱室１０２内の加熱分布をより均一化することができる。
【００３３】
なお、方形の導波管１０４に設けた開口から円偏波を出力するためには、図２に示す例のように、幅を持ったスリット２本を中央で交差させ、マイクロ波伝送方向に対し４５度傾けた形状を、導波管１０４のマイクロ波伝送方向の管軸１０８を通らない位置に配置する構成が望ましい。
【００３４】
ここで図３を用いて導波管について説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置に適用される導波管を説明する斜視図である。最も単純で一般的な導波管は、図３のように一定の長方形の断面（幅ａ、高さｂ）を伝送方向に伸ばした直方体からなる方形導波管で、マイクロ波の自由空間での波長をλ０としたときに、導波管の幅ａ（マイクロ波の波長λ０＞ａ＞λ０／２）、高さｂ（＜λ０／２）の範囲に選ぶことにより、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送することが知られている。
【００３５】
ＴＥ１０モードとは、導波管１０４内において導波管の伝送方向には磁界成分のみが存在して電界成分のない、Ｈ波（ＴＥ波；電気的横波伝送  Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｗａｖｅ）における伝送モードのことを指す。なお、ＴＥ１０モード以外の伝送モードがマイクロ波加熱装置１０１の導波管１０４に適用されることは殆どない。
【００３６】
ここで導波管内の管内波長λｇの説明に先立って、自由空間の波長λ０について説明する。自由空間の波長λ０は、一般的な電子レンジのマイクロ波の場合は約１２０ｍｍとして知られている。しかし正確には自由空間の波長λ０は、λ０  ＝  ｃ／ｆで求まり、ｃは速度で光の速度３．０＊１０＾８［ｍ／ｓ］で一定であるものの、ｆは周波数で２．４〜２．５［ＧＨｚ］（ＩＳＭバンド）の幅がある。マグネトロンは、ばらつきや負荷条件によって発振周波数ｆが変化するので、結局は自由空間の波長λ０も変化し、最小１２０［ｍｍ］（２．５ＧＨｚ時）から最大１２５［ｍｍ］（２．４ＧＨｚ時）まで変化する。
【００３７】
導波管の話に戻ると、自由空間の波長λ０の範囲も考慮して、一般的には導波管の幅ａを８０〜１００ｍｍ、高さｂを１５〜４０ｍｍ程度に選ぶことが多い。このとき図４の上下の幅広面を磁界が平行に渦巻く面という意味でＨ面１２６と呼び、左右の幅狭面を電界に平行な面という意味でＥ面１２７と呼ぶ。ちなみにマイクロ波が導波管内を伝送されるときの波長は、管内波長λｇとしてあらわされ、λｇ＝λ０／√（１−（λ０／（２×ａ））＾２）となり、導波管の幅ａ寸法によって変化するが、高さｂ寸法には無関係に決まる。ちなみにＴＥ１０モードでは、導波管の幅方向の両端（Ｅ面）１２７で電界が０、幅方向の中央で電界が最大となる。よってマグネトロン１０３は電界が最大となる導波管の幅方向の中央（図２で示した管軸１０８上）に結合させる構成となる。
【００３８】
ちなみに本実施の形態の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、図２（ａ）のように、長孔を直交させてＸ字状を為す開口で、導波管１０４のＨ面の中央（管軸）１０８から片側に偏らせて配置することで円偏波を発生できる形状であり、Ｈ面のどちらに寄せるかで電界の回転方向が異なり、右旋偏波か左旋偏波に分かれることになる。
【００３９】
以下、円偏波を放射するＸ字状の開口の特徴について説明する。図４はシミュレーション結果である。シミュレーションなので実際とは異なり、加熱室１２８の壁面をすべて放射境界（マイクロ波が反射しない境界条件）とし、開口１２９が１つだけの簡単な構成で、導波管１３０の終端部１３１も放射境界（マイクロ波が反射しない境界条件）としたものである。図４（ａ）は上から見たモデル形状、図４（ｂ）は解析結果であり上から見た加熱室内の電界強度のコンタ図である。図４（ｂ）を見ると、円偏波らしく電界が渦を巻いており、開口１２９を中心として導波管１３０の伝送方向１３２（紙面の左右方向）、導波管の幅方向１３３（紙面の上下方向）とも均等な電界分布を発生すると思われる。
【００４０】
ここで、開放空間の通信分野と閉空間の加熱の分野では、いくつか異なる点があるので説明を加える。通信分野では、他のマイクロ波との混在を避けて必要な情報のみを送受信したいから、送信側は右旋偏波か左旋偏波のどちらかに限定して送信し、受信側もそれに合わせた最適な受信アンテナを選ぶことになる。一方、加熱の分野では、指向性を有する受信アンテナの代わりに特に指向性のない食品などの被加熱物がマイクロ波を受けるので、マイクロ波が被加熱物全体に均等に当たることのみが重要となる。よって加熱の分野では右旋偏波と左旋偏波が混在しても問題はないが、逆に被加熱物の置き位置や形状によって不均等な分布になるのをできるだけ防ぐ必要がある。たとえば図４のように単一の開口１２９だけしかない場合、被加熱物を開口１２９の真上に置くと良いが、前後あるいは左右にずらして置くと、どうしても開口１２９に近い部位が加熱されやすく、遠い部位は加熱されにくく、結果として加熱ムラが生じてしまう。よって円偏波開口を複数にするほうが望ましい。本実施の形態では、図２のように、八つの開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを加熱室に対称にバランスよく配置しているのは前述の通りである。
【００４１】
ここで図５、図６を用いて定在波安定手段について説明する。
【００４２】
図５は図３で説明した導波管１０４に、定在波安定手段１３４，１３５を配置したもの
である。定在波安定手段１３４，１３５は円筒形状でアルミやステンレスなどの導電性材料からなり、導波管１０４のＨ面１２６の幅方向の中央に溶接あるいはビス留め等により接続固定されるものである。このような構成の定在波安定手段１３４，１３５は、導波管１０４内の突出部としてマイクロ波の伝送を一部妨げるものと思われるが、結果として、定在波安定手段１３４，１３５の位置で定在波の節になりやすいとわかってきた。よって逆に、定在波の節にしたい位置に定在波安定手段１３４，１３５のような突出部を設けることで、定在波の位置を変化させず安定させる効果がある。この定在波安定手段１３４，１３５の構成は、いわゆる整合素子として知られるスタブチューナーなどとよく似た構成であり、形（特に高さ）と位置を微調整することで、定在波の節を確定させつつ整合もできるというような、二つの機能を併せ持つことも可能と思われる。図５では定在波安定手段１３４のほうが定在波安定手段１３５よりも高さが高い例を示しているが、特に限定されるものではなく形状については適宜最適化すればよい。また図５では、定在波安定手段１３４，１３５の距離を、管内波長λｇを用いて（λｇ／２）×ｎとし、ｎは整数とすることで、二か所に節を作ることができ、特に定在波安定手段１３４，１３５の間にはきれいな定在波が存在する。たとえばｎ＝１では、定在波安定手段１３４，１３５が節で両者の中央が腹となり、ｎ＝２では、定在波安定手段１３４，１３５が節で両者の中央も節となる。よってｎを整数とすれば定在波安定手段１３４，１３５の間にきれいな定在波をたてることができる。
【００４３】
図６は他の定在波安定手段の例で、別部品ではなく導波管１０４のＨ面をプレス等によりしぼって導波管１０４の内部に突出させた半球状の定在波安定手段１３６の構成例である。この場合は定在波安定手段を導波管材料そのもので形成できるので、図５の例と比べて定在波安定用の別部品を不要とできる効果がある。
【００４４】
ここで図７〜図９を用いて、本発明の構成により、隣接するマイクロ波放射部の間が弱くなるようないわゆる干渉による打消し合いを防ぐ効果について説明する。
【００４５】
図７は本発明と比較するための別の形態のマイクロ波加熱装置（六つの開口、λｇ／２ピッチで配置）の断面図であり、（ａ）平面断面図、（ｂ）正面断面図である。本実施の形態（図２、八つの開口、λｇ／３ピッチで配置）と大きく異なるのは、六つの開口１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃを導波管の伝送方向に管内波長λｇの１／２の距離で配置していることである。当初の思惑として、管内波長λｇの１／２の距離で配置するとすべての開口が管内定在波の同じ大きさの位置（向きはλｇ／２ごとに反転）に位置するので同じ量のマイクロ波を放射できるだろうから、もっとも均一に加熱できると思っていたが、実際はそうではなかった。
【００４６】
図８は本発明の実施の形態（八つの開口、λｇ／３ピッチで配置）と別の形態（六つの開口、λｇ／２ピッチで配置）の特性の違いを説明する図である。（ａ）本発明とは別の形態（六つの開口、λｇ／２ピッチで配置）で食品（冷凍ピラフ）を加熱したときの温度分布図、（ｂ）同、加熱むらの模式図、（ｃ）本発明の実施の形態（八つの開口、λｇ／３ピッチで配置）で食品（冷凍ピラフ）を加熱したときの温度分布図、（ｄ）同、加熱むらの模式図である。（ａ）（ｃ）はそれぞれの構成で冷凍ピラフを一定時間加熱したあとにサーモビュアで上から表面温度を測定したもので、（ａ）別の形態（六つの開口、λｇ／２ピッチで配置）の方が紙面の上下方向（ピラフの前後方向）に未加熱の領域１３８が多く残っているが、（ｃ）本発明の実施の形態（八つの開口、λｇ／３ピッチで配置）ではさほどではなくかなり均一化されている。これを模式的に表すと（ｂ）（ｄ）のように見えるし、明らかに本発明の実施の形態（八つの開口、λｇ／３ピッチで配置）の方が別の形態（六つの開口、λｇ／２ピッチで配置）よりも分布が良いと言える。
【００４７】
この原因を調べるため、電磁界解析を行った。図９は隣接する開口１３９ａ，１３９ｂ
間のピッチＰによる特性の違いを説明するものであり、（ａ）電磁界解析のモデルイメージ図、（ｂ）Ｐ＝λｇ／２での解析結果のコンタ図（図８の別の形態に相当）、（ｃ）Ｐ＝λｇ／３での解析結果のコンタ図（図８の本発明の実施の形態に相当）である。（ｂ）ではやはり開口１３９ａ，１３９ｂの間が弱いらしく、特に開口から紙面の上下方向に離れるにしたがって互いに反対方向に拡散していくように見える。一方（ｃ）では開口１３９ａ，１３９ｂのピッチがλｇ／３と狭いにも関わらず、（ｂ）ほどの干渉は見られないどころか一体化（図９（ｃ）で開口間が繋がっているように見える）して放射されているようである。よって単に距離が近いから干渉するのではなく、管内定在波の位相との関係で干渉していると考えられる。この理由を考察すると、ピッチがλｇ／２では、開口１３９ａ，１３９ｂが管内定在波の同じ大きさの位置ではあるものの向きが逆向きの位置であるために、間が弱くなるような干渉（打ち消しあい）が起こっていると考えられる。一方ピッチがλｇ／３では、開口１３９ａ，１３９ｂが逆向きの位置ではないために、間が弱くなるような干渉（打ち消しあい）が起こらないと考えられる。
【００４８】
以下に、本実施の形態における作用、効果を説明する。
【００４９】
本実施の形態の電子レンジ１０１は、被加熱物を収納する加熱室１０２と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段としてのマグネトロン１０３と、マイクロ波を伝送する導波管１０４と、導波管１０４から加熱室１０２内にマイクロ波を放射する複数のマイクロ波放射部としての開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを有し、導波管１０４内には定在波を生じ、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、導波管１０４の伝送方向に管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置する構成としている。これにより、一般に導波管内の定在波は伝送方向に管内波長の１／２毎に腹（最大の振幅を生じる部位）や節（振幅をほとんど生じない部位）を繰り返し、管内波長の１／２だけ離れた二か所を比較すると振幅が同じで逆向きの波が生じる逆位相の関係となるが、本発明では複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置することで、隣接する開口に対向する定在波は逆位相の関係（管内波長の略１／２の奇数倍の間隔）にはならないので、その結果、隣接する開口から加熱室１０２内に向けて放射されるマイクロ波も逆位相にならず、互いの開口の間が弱くなるようないわゆる干渉による打消し合いを防ぐことができ、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室１０２内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００５０】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、伝送方向に管内波長の略１／３の間隔で配置する構成としている。これにより、確実に第一の発明の効果が得られる。即ち、本発明では複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを管内波長の略１／３の間隔で配置することで、隣接する開口に対向する定在波は逆位相の関係（管内波長の略１／２の奇数倍の間隔）にはならないので、その結果、隣接する開口から加熱室１０２内に向けて放射されるマイクロ波も逆位相にならず、互いの開口の間が弱くなるようないわゆる干渉による打消し合いを防ぐことができ、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室１０２内の被加熱物を均一に加熱することができる。さらに第一の発明では隣接しない離れた二つの開口に着目したときには逆位相の関係になる恐れがあり、それは距離が離れているので可能性は低いとはいうものの打消し合う危険性が残る。一方、第二の発明では、たとえ隣接しないどんなに離れた開口間の間隔を見てもどこにも逆位相の関係は存在せず、絶対に打消し合わないようにできる。なぜならば、開口が四つ以上ある場合、一つ目と二つ目の間隔はλｇ／３、一つ目と三つ目の間隔は２λｇ／３、一つ目と四つ目の間隔はλｇとなり丁度一波長分の間隔となって、四つ目は一つ目と完全に同じ位相に戻ることになり、以降は同様の位相関係を繰り返すからである。よってどこにも管内波長の略１／２の奇数倍の間隔は起こらない。
【００５１】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、導波管１０４内の定在波位置を安定させるための定在波安定手段１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを有する構成としている。これにより、一般に開口が増えると導波管１０４内のマイクロ波が外部へ放射されやすくなり、マイクロ波が次々と放射されることで導波管１０４内の定在波を維持しにくくなり定在波の状態が不安定になっていき、その結果それぞれの開口に対向するマイクロ波の位相が狙いの位相からシフトしてしまうことが考えられるが、定在波安定手段１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを有することで定在波の乱れを抑制し、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄに狙い通りの位相で定在波を対向させることができ、それぞれの開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄから狙い通りの位相のマイクロ波を加熱室１０２内に向けて放射させることができるため、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室１０２内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００５２】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、定在波安定手段１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃは、導波管１０４内に定在波の節を生じさせる構成とし、導波管１０４の終端部１１１まで伝送方向に管内波長λｇの略１／２の整数倍の距離に配置する構成としている。これにより、元々導波管１０４の終端部１１１は常に電界が０のため定在波の節になるのに加えて、管内定在波が生じるときには終端部１１１から管内波長の１／２の整数倍毎に節を繰り返すはずであるが、定在波安定手段１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを導波管１０４の終端部１１１から管内波長λｇの略１／２の整数倍の距離に配置することで確実に節を形成させることができ、定在波の乱れを抑制し、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄに狙い通りの位相で定在波を対向させることができ、それぞれの開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄから狙い通りの位相のマイクロ波を加熱室１０２内に向けて放射させることができるため、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室１０２内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００５３】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、定在波安定手段１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃは複数とし、伝送方向に管内波長λｇの略１／２の間隔で配置する構成としている。これにより、一般に管内定在波が生じるときには管内波長λｇの１／２の整数倍毎に同じ振幅が繰り返されるはずであるが、定在波安定手段１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを複数として伝送方向に管内波長の略１／２の整数倍の間隔で配置することで確実に管内定在波の周期性を持たせることができ、定在波の乱れを抑制し、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄに狙い通りの位相で定在波を対向させることができ、それぞれの開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄから狙い通りの位相のマイクロ波を加熱室１０２内に向けて放射させることができるため、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室１０２内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００５４】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、伝送方向に管内波長λｇの略１／２の間隔で配置した少なくとも二つの定在波安定手段（導波管の終端部側から数えて第一の定在波安定手段１１２ａ、第二の定在波安定手段１１２ｂ）と、伝送方向に管内波長の略１／３の間隔で配置した少なくとも四つのマイクロ波放射部（導波管の終端部側から数えて第一の開口１０５ａ、第二の開口１０５ｂ、第三の開口１０５ｃ、第四の開口１０５ｄ）を有し、第一の定在波安定手段１１２ａと第二の定在波安定手段１１２ｂの間に第二の開口１０５ｂ、第三の開口１０５ｃを配置する構成としている。これにより、管内波長λｇの略１／２の間隔でそれぞれ節を生じさせる二つの定在波安定手段（第一の定在波安定手段１１２ａ、第二の定在波安定手段１１２ｂ）の丁度中央には一つの腹が生じる。また同じ二つの定在波安定手段（第一の定在波安定手段１１２ａ、第二の定在波安定手段１１２ｂ）
の間に管内波長の略１／３の間隔の二つのマイクロ波放射部（第二の開口１０５ｂ、第三の開口１０５ｃ）を配置するから、二つのマイクロ波放射部（第二の開口１０５ｂ、第三の開口１０５ｃ）は節でもなく腹でもない位相にそれぞれ配置されることになるが、どちらかと言えば節に近くなる。なぜならば二つのマイクロ波放射部（第二の開口１０５ｂ、第三の開口１０５ｃ）を二つの定在波安定手段（第一の定在波安定手段１１２ａ、第二の定在波安定手段１１２ｂ）に対して均等（センター振り分け）に配置したと仮定すると、開口から節までの距離は（（管内波長の略１／２）−（管内波長の略１／３））／２≒管内波長の１／１２となり、開口から腹までの距離は（管内波長の略１／３）／２≒管内波長の１／６となり、腹までの距離よりも節までの距離のほうが半分くらいに近い距離になる。一方、同様に計算すると、第一の開口１０５ａと第四の開口１０５ｄはほぼ同位相の腹になる。なぜならば、たとえば第一の定在波安定手段１１２ａによる節位置を基準に考えると、第二の開口１０５ｂから基準の節までは管内波長の１／１２と先ほど求めた通りであり、第二の開口１０５ｂから第一の開口１０５ａまでは管内波長の１／３であることから、基準の節から第一の開口１０５ａまでは（管内波長の略１／３）−（管内波長の略１／１２）≒管内波長の１／４となり、基準の節からみてこれは丁度腹となる位置関係である。また同様に第四の開口１０５ｄも腹になり、特に第一の開口１０５ａと第四の開口１０５ｄの距離は、管内波長の略１／３×３≒管内波長、であるから両者は同位相になる。以上により、第二の開口１０５ｂと第三の開口１０５ｃはいずれも節に近く、第一の開口１０５ａと第四の開口１０５ｄは同位相でいずれも腹に近く、四つの開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄをこれらのセンターから見て、伝送方向に対称な位相関係にでき、その結果伝送方向に均等に放射できる可能性を高めることができる。
【００５５】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、第二の定在波安定手段１１２ｂから伝送方向に管内波長λｇの略１／２の間隔で配置した第三の定在波安定手段１１２ｃを有し、導波管１０４の終端部１１１と第一の定在波安定手段１１２ａとの間に第一の開口１０５ａを配置し、第二の定在波安定手段１１２ｂと第三の定在波安定手段１１２ｃの間に第四の開口１０５ｄを配置する構成としている。これにより、いずれも節となる導波管１０４の終端部１１１と第一の定在波安定手段１１２ａとの間に第一の開口１０５ａを配置することで、第一の開口１０５ａをより確実に腹にできるとともに、伝送方向に管内波長λｇの略１／２の間隔で配置した第二の定在波安定手段１１２ｂと第三の定在波安定手段１１２ｃの間に第四の開口１０５ｄを配置することで、第四の開口１０５ｄもより確実に腹にできるので、確実に第６の発明の効果が得られる。
【００５６】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、第一の開口１０５ａと第四の開口１０５ｄを管内定在波の略腹の位置に配置し、第二の開口１０５ｂと第三の開口１０５ｃを管内定在波の腹にも節にもならない位置に配置する構成としている。これにより、四つの開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄの位相をある程度特定できるので、より確実に第６の発明、第７の発明の効果を得ることができる。
【００５７】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、導波管１０４の幅方向の中央（管軸１０８）にかからない開口で構成し、管軸の少なくとも片側に配置する構成としている。これにより、導波管１０４の幅方向については、最も一般的なＴＥ１０モードの導波管１０４において、導波管１０４の幅方向の中央（管軸１０８）で電界が最大、かつ両端で電界が０となり、もし開口が管軸１０８を横切ると電界の最大のポイントを横切ることになり、一つの開口から大量のマイクロ波を放射してしまい、他の開口で均等に分け合うはずの分が残らない危険性があるが、本発明では開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが管軸１０８にかからないので、一つの開口からの放射量を抑え、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄでバランスよく均等に放射できる。よって本発明の構成により、加熱室内に向けて複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄから広範囲に同等量のマイクロ波を放射させる
ことができるため、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室１０２内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００５８】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、管軸１０８の両側に対称に配置する構成としている。これにより、幅方向にも複数の配置として、より多数の開口を構成することができる。導波管１０４の幅方向については、最も一般的なＴＥ１０モードの導波管において、導波管１０４の幅方向の中央（管軸１０８）で電界が最大、かつ両端で電界が０となり、管軸１０８に対して対称な特性を持つので、開口を管軸の両側に配置すると互いに同等量のマイクロ波を放射しやすい関係にある。よって本発明の構成により、伝送方向にも幅方向にも多数の同等量を放射できる開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを有することになり、加熱室１０２内に向けて広範囲に同等量のマイクロ波を放射させることができるため、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室１０２内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００５９】
また、本実施の形態の電子レンジ１０１は、開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、円偏波を放射する構成としている。これにより、開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを中心として円偏波特有の３６０度全方向に回転する電界を発生させ、中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射され、円周方向を均一に加熱することができる。よって、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄから円偏波を放射することで加熱室１０２全体に対しても均一にマイクロ波を放射でき、複数の開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを並べるだけで駆動部を用いなくても加熱室１０２内の被加熱物を均一に加熱することができる。
【００６０】
さらに、本実施の形態の電子レンジ１０１は、円偏波を放射する開口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、二つの長孔が交差する略Ｘ字状の構成としている。これにより、簡単な構成で確実に導波管１０４から円偏波を放射することができる。
【００６１】
なお、従来の特許文献４には図２４のように複数の長方スリットを波長の１／４の間隔で配列し、互いに相違する位相で放射させる例が示されている。図２４によれば、まず隣接する開口１４０と開口１４１はそれぞれ正弦波のピーク（腹）と正弦波の０（節）の関係であり、また隣接する開口１４２と開口１４３もそれぞれ正弦波のピーク（腹）と正弦波の０（節）の関係であり、さらに開口１４１と開口１４２を見ても正弦波の０（節）と正弦波のピーク（腹）の関係であり、つまり隣接する開口がすべて振幅の異なる腹と節の関係にある。よって隣接する開口間での干渉は起こらないが、注目すべき点が一つある。それは開口１４０と開口１４２であり、互いに腹同士で位相が逆向きである。つまり隣接はしないが少し離れた開口間で逆位相が生じる構成になる。加えて特許文献４では図２４からも明らかなように開口１４０，１４１，１４２，１４３は長方スリットで構成されており、もしも本実施の形態のように円偏波を放射させようとして長方スリットを二つの長孔が交差する略Ｘ字状の構成に置き換えるとすると、隣接する開口の端部（Ｘ字の端部）が接してしまい、実際には構成できないと思われる。以上により、従来の特許文献４に基づく構成では、やはり干渉が起こりうるということと、円偏波構成にはできないということもあり、本発明のように管内波長の１／４を超えて１／２に満たない間隔で配置するほうが優れている。
【００６２】
なお、本実施の形態において、開口あるいは定在波安定手段の間隔を論じる場合、導波管１０４の伝送方向に管内波長λｇの略１／２などという表現を用いているが、管内波長λｇの略１／２というのは、ある程度の範囲を許容できるはずである。導波管内のマイクロ波は管内波長λｇになっているので、管内波長λｇの１／８程度のずれなら大きな変化のない許容範囲と考える。なぜならば、正弦波で考えた時に、波長の１／４ずれると、最
大あるいは最小が０に、０が最大あるいは最小にまで変化することになり、大きな変化と考えられる。しかしその半分に相当する、波長の１／８程度なら大小関係の入れ替わりはほとんど無く、同じ傾向が維持されると考えられるからである。管内波長λｇはλｇ＝λ０／√（１−（λ０／（２×ａ））＾２）であり、自由空間の波長λ０は前述の通り１２０〜１２５ｍｍ、本実施の形態の導波管の幅ａ＝１００ｍｍとした場合、管内波長λｇは１５０ｍｍ（２．５ＧＨｚ）から１６０ｍｍ（２．４ＧＨｚ）となり、その１／８は、１８．７５〜２０ｍｍである。よって伝送方向に管内波長λｇの略１／２というのは、丁度管内波長λｇの１／２（≒７５〜８０ｍｍ）を基準として、管内波長λｇの１／８のさらに１／２のずれまでを許容範囲とする。具体的には、ずれの許容範囲は９．３７５〜１０ｍｍである。よってずれの許容範囲を考慮すると、管内波長λｇの１／２は、最小６５ｍｍ〜最大９０ｍｍとなる。
【００６３】
なお、本実施の形態のように導波管の伝送方向に関する開口間の距離を論じる場合、特に断りが無い場合はそれぞれの開口のセンターを導波管壁面に沿って結ぶ直線距離のうちの伝送方向成分のみを考えるものとし、センターの位置は開口の重心位置とする。
【００６４】
なお、本実施の形態では、図２のように両端の開口１０５ａ，１０５ｄを管内定在波の腹位置として説明したが、それに限定されるものではない。ただし、腹位置とするほうがより多くのマイクロ波を放射しやすい傾向があるので、開口が密集する中央と比較して外側にある両端の開口１０５ａ，１０５ｄを腹位置としてマイクロ波を出やすくしておく方が庫内全体の分布は均一になりやすい効果がある。
【００６５】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の説明図である。図１０（ａ）は上から見た断面図、図１０（ｂ）は正面から見た断面図である。前述の実施の形態と同等の構成や機能については、発明のポイントでないものは説明を省略する。
【００６６】
マグネトロン２０１から放射されたマイクロ波を加熱室２０２に導くＬ字状に曲げられた導波管２０３と、導波管２０３内のマイクロ波を加熱室２０２内に放射するマイクロ波放射部として導波管２０３の上面に設けた開口２０４，２０５，２０６，２０７と、食品（図示せず）を載置する載置台２０８とを有している。空間２０９は、開口２０４と載置台２０８との間に一定の距離を確保するために加熱室２０２の底面２１０の中央部分を下方に突出させ、載置台２０８を空間２０９の上部にパテやパッキン等を使って固着することにより、開口２０４，２０５，２０６，２０７が露出しないように塞いでいる。このとき、載置台２０８は底面２１０より幾分小さい。開口２０４，２０５，２０６，２０７は導波管２０３の幅方向の中央（管軸）２１１にかからず、管軸２１１からみて片側にのみ配置する構成である。これにより開口２０４，２０５，２０６，２０７は、加熱室２０２の底面２１０および載置台２０８の前後方向に対して対称な配置となる。また開口２０４，２０５，２０６，２０７は伝送方向には少しずつピッチが異なる構成とし、Ｐ１とＰ３は管内波長λｇ／３より少し大きくし、Ｐ２は管内波長λｇ／３より少し小さくしている。このピッチの微調整の効果については、別の実施の形態の説明の中で後述する。また管内定在波を安定させるため、導波管の終端部２１２から管内波長の略３／２だけ離れた位置に定在波安定手段２１３を有することで管内定在波の節を固定する構成であり、開口２０４，２０５，２０６，２０７の中央と、導波管の終端部２１２と定在波安定手段２１３の中央が、それぞれ加熱室２０２の底面２１０および載置台２０８の左右方向の中心線２１４に一致するように接続している。これにより開口２０４，２０５，２０６，２０７は、加熱室２０２の底面２１０および載置台２０８の左右方向に対しても対称な配置となる。
【００６７】
開口２０４，２０５，２０６，２０７は、長孔を交差させたＸ字状の形状により円偏波
を放射できる開口とし、導波管２０３のセンターである管軸２１１にはかからないように配置している。
【００６８】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部を示す関係説明図、図１２は、本発明の実施の形態３におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部の課題を説明するための本実施の形態３を用いない場合の被加熱物載置における課題説明図、図１３は、本発明の実施の形態３におけるマイクロ波加熱装置の加熱室へ被加熱物を載置した時の関係説明図である。
【００６９】
以下、その動作、作用を説明する。なお、図面において、（実施の形態１）〜（実施の形態２）と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、（実施の形態３）における基本的な動作は（実施の形態１）〜（実施の形態２）と同様である。
【００７０】
本実施の形態においては、図１１（ｃ）に示すように、マイクロ波放射部３０１の開口部を加熱室の左右方向の対称軸６０１と交差しない位置に設けている。図１１（ｃ）を見れば明らかなように導波管壁電流は対称軸６０１と管軸９０１の交点に最も集中した状態となっている。一方で、一般にマイクロ波加熱装置では、マイクロ波の加熱室内分布が比較的良好になり易い加熱室の中心に被加熱物を載置することが推奨される。ここで図１２（ｃ）のようにマイクロ波放射部３０１と対称軸６０１が交差している場合、導波管壁電流が最も集中している加熱室の中央は単に加熱集中が起こり易いだけでなく、導波管３０６を伝送するマイクロ波が開口部を通して放射された後、マイクロ波放射部３０１から最も近い距離で被加熱物３０２に直接当たることになる。この状況で、じゃがいものような小さな塊状の被加熱物３０２が載置される場合、被加熱物３０２の下部に加熱が集中し過加熱が発生し易くなってしまうことになる。
【００７１】
この状況を回避するためには図１１（ｃ）に示すマイクロ波放射部配置が有効である。図１１（ｃ）のように、マイクロ波放射部３０１の開口部を対称軸６０１と交差しない位置に設ける配置とすれば、導波管壁電流が最も集中する加熱室中央に、じゃがいものような小さい塊状の被加熱物３０２が載置されても、導波管３０６を伝送するマイクロ波が、マイクロ波放射部３０１から最も近い距離で被加熱物３０２に直接放射される状況を回避でき、被加熱物３０２の下部に加熱が集中し過加熱となる状況を防ぐことができる（図１３）。
【００７２】
以上のように、本実施の形態においては、マイクロ波放射部３０１を構成する開口部を対称軸６０１と交差しない位置に設けることにより、加熱室の中央部に載置された小さい塊状の被加熱物３０２の下部へのマイクロ波の直接放射を防ぐことができる。
【００７３】
なお、導波管３０６内の定在波を安定させるために、導波管３０６内に（実施の形態１，２）で説明したような定在波安定手段を配置してもよい。
【００７４】
なお、マイクロ波放射部３０１を閉塞した状態で、導波管３０６の導波管軸方向における電界分布を測定することで導波管３０６内の定在波状態を特定し、得られた定在波位置に合うように対称軸６０１を設定すれば、実験的に対称軸６０１を設定することもできる。
【００７５】
また、マイクロ波加熱装置において、被加熱物３０２の載置位置として推奨され易い加熱室の中央における加熱効率を向上できるように、加熱室中央に加熱基準としたい負荷量の被加熱物３０２（例えば直径１９センチの円柱容器に入れた１Ｌの水）を載置した状態で、導波管３０６内の電界分布を測定することで導波管３０６内の定在波状態を特定し、
得られた定在波位置に合うように対称軸６０１を設定すれば、加熱基準負荷に合わせた対称軸６０１を設定することもできる。
【００７６】
なお、加熱室の凹凸構造や使用者の載置利便性などから、被加熱物推奨載置位置を加熱室の中央としない場合、対称軸６０１はそれに合わせて加熱室の中心から外れた位置としてもよい。
【００７７】
（実施の形態４）
図１４は、本発明の実施の形態４におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部を示す関係説明図、図１５は、本発明の実施の形態４におけるマイクロ波放射部の電流遮断有効幅を説明する模式図である。
【００７８】
以下、その動作、作用を説明する。なお、図面において、（実施の形態１）〜（実施の形態３）と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、（実施の形態４）における基本的な動作は（実施の形態１）〜（実施の形態３）と同様である。
【００７９】
本実施の形態においては、図１４に示すように、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の開口部の幅を、対称軸６０１に隣接しないマイクロ波放射部３０１の前記開口部の幅よりも大きく設定している。
【００８０】
マイクロ波放射部３０１の開口部が管壁電流を遮ることで電界３０３が発生し、開口下の磁界（導波管壁電流は磁界に直交する方向に流れる）に垂直なマイクロ波放射方向に、マイクロ波放射部３０１の開口を通してマイクロ波が放射される。
【００８１】
したがって、開口部の幅を図１５（ａ）から図１５（ｂ）のように大きくすると、管壁電流を遮るための電流遮断有効幅ｂ１５０２は、電流遮断有効幅ａ１５０１よりも狭くなることになるため、管壁電流を遮ることを基点して発生する電界の発生が抑制され、マイクロ波放射部３０１からのマイクロ波放射が抑制されることになる。
【００８２】
この原理を、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の開口部の幅に適用し、対称軸６０１に隣接しないマイクロ波放射部３０１の開口部の幅よりも大きく設定することにより、マイクロ波放射部３０１から放射されるマイクロ波の量を抑えて、加熱室の中央部に載置されたじゃがいものような小さい塊状の被加熱物３０２の下部へのマイクロ波集中を緩和することが可能となる。
【００８３】
以上のように、本実施の形態においては、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の開口部の幅を、対称軸６０１に隣接しないマイクロ波放射部３０１の開口部の幅よりも大きく設定することにより、マイクロ波放射部３０１から放射されるマイクロ波の量を抑えて、加熱室の中央部に載置されたじゃがいものような小さい塊状の被加熱物３０２の下部へのマイクロ波集中を緩和することができる。
【００８４】
なお、導波管３０６内の定在波を安定させるために、導波管３０６内に（実施の形態１，２）で説明したような定在波安定手段を配置してもよい。
【００８５】
なお、マイクロ波放射部３０１を閉塞した状態で、導波管３０６の導波管軸方向における電界分布を測定することで導波管３０６内の定在波状態を特定し、得られた定在波位置に合うように対称軸６０１を設定すれば、実験的に対称軸６０１を設定することもできる。
【００８６】
また、マイクロ波加熱装置において、被加熱物３０２の載置位置として推奨され易い加
熱室の中央における加熱効率を向上できるように、加熱室中央に加熱基準としたい負荷量の被加熱物３０２（例えば直径１９センチの円柱容器に入れた１Ｌの水）を載置した状態で、導波管３０６内の電界分布を測定することで導波管３０６内の定在波状態を特定し、得られた定在波位置に合うように対称軸６０１を設定すれば、加熱基準負荷に合わせた対称軸６０１を設定することもできる。
【００８７】
なお、加熱室の凹凸構造や使用者の載置利便性などから、被加熱物推奨載置位置を加熱室の中央としない場合、対称軸６０１はそれに合わせて加熱室の中心から外れた位置としてもよい。
【００８８】
なお、実験上、開口幅拡大の効果は１０％程度大きくすることで、実調理結果として目に見える効果が確認できるため、幅拡大は１０％以上を目安とするとよい。
【００８９】
なお、このように対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の開口部の幅を、対称軸６０１に隣接しないマイクロ波放射部３０１の開口部の幅よりも大きく設定することで、小さい塊状の被加熱物３０２の下部へのマイクロ波集中を抑える方法は、加熱室中央付近の開口部面積を拡げることに繋がるため、小負荷への加熱集中を抑えるだけでなく、加熱室中央に置いた負荷の大きい被加熱物３０２（例えば直径１９センチの円柱容器に入れた１Ｌの水）への効率を高める効果もあることは言うまでもない。
【００９０】
（実施の形態５）
図１６は、本発明の実施の形態５におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部を示す関係説明図である。以下、その動作、作用を説明する。なお、図面において、（実施の形態１）〜（実施の形態４）と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、（実施の形態５）における基本的な動作は（実施の形態１）〜（実施の形態４）と同様である。
【００９１】
本実施の形態においては、図１６に示すように、マイクロ波放射部３０１を均等配置した時（図１６（ｂ））、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の配置間隔が管内波長の４分の１（λｇ／４）より大きい場合に（図１６（ａ）および（ｂ））、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の間隔を均等配置間隔よりも狭く設定している（図１６（ｃ））。このようにマイクロ波放射部３０１の間隔を狭くすることで、図１６（ｄ）のように加熱室中央にじゃがいものような小さい塊状の被加熱物３０２が載置された場合の被加熱物３０２下部への加熱集中を緩和することが出来る。この加熱集中緩和理由については図１７、図１８を用いて説明を行う。
【００９２】
図１７（ａ）は図１６（ｃ）と同じ図であり、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の間隔を均等配置間隔よりも狭く設定した状態を示している。この間隔を狭くした４つの隣接したマイクロ波放射部３０１は、図１７（ｂ）および図１７（ｃ）に示すように斜めに配置した２つのマイクロ波放射部に分解できる。そして、この斜めに配置されたマイクロ波放射部は、一般的に知られている方向性結合器における開口配置と同様の配置となっている。ここでは、被加熱物３０２下部への加熱集中を緩和できることを説明することが目的であるので、説明を簡単にするため、方向性結合器の原理については、図１８（ｇ）に示すような上下に並んだ第１の導波管１８０１と第２の導波管１８０２を第１のマイクロ波放射部１８０３と第２のマイクロ波放射部１８０４で接続する単純な構成を用いて基本的な考え方を説明することとする。
【００９３】
図１８において、１８０１は第１の導波管、１８０２は第２の導波管、１８０３は第１のマイクロ波放射部、１８０４は第２のマイクロ波放射部、１８０５は第１の導波管１８０１の入力部、１８０６は第１の導波管１８０２の出力部、１８０７、１８０８は第２の
導波管の出力部、１８０９は第１のマイクロ波放射部１８０３からマイクロ波が直接放射される放射位置、１８１０は第２のマイクロ波放射部１８０４から放射されたマイクロ波が第２の導波管の出力部１８０７へ向けて進行しマイクロ波放射部１８０３への到達する到達位置、１８１１は第２のマイクロ波放射部１８０４からマイクロ波が直接放射される放射位置、１８１０は第２のマイクロ波放射部１８０４から放射されたマイクロ波が第２の導波管の出力部１８０８へ向けて進行しマイクロ波放射部１８０４へ到達する到達位置である。
【００９４】
ここで、図１８（ａ）は放射位置１８０９におけるマイクロ波波形、図１８（ｂ）は到達位置１８１０におけるマイクロ波波形、図１８（ｃ）は図１８（ａ）と図１８（ｂ）の合成波形で振幅は０となる。これは、第２のマイクロ波放射部１８０４から放射されたマイクロ波が到達位置１８１０へ到達する迄に、第１のマイクロ波放射部１８０３から第２のマイクロ波放射部１８０４への距離（λｇ／４）を行き来することから半波長（λｇ／２）分の位相がずれて合成されるためである。なお、この合成波形は第１のマイクロ波出力部直上の出力を表すことになる。
【００９５】
また、図１８（ｄ）は放射位置１８１１におけるマイクロ波波形、図１８（ｅ）は到達位置１８１２におけるマイクロ波波形、図１８（ｆ）は図１８（ｄ）と図１８（ｅ）の合成波形で振幅は図１８（ｄ）および図１８（ｅ）の２倍となる。これは、第１のマイクロ波放射部１８０３から放射されたマイクロ波が到達位置１８１２へ到達する迄の移動距離が同じであり同位相で合成されるためである。なお、この合成波形は第２のマイクロ波出力部直上の出力を表すことになる。
【００９６】
図１８（ｃ）、図１８（ｆ）、図１８（ｇ）を見れば、マイクロ波放射部を方向性結合性のある配置とすることで、マイクロ波放射部からの出力は方向性をもって２つのマイクロ波放射部に挟まれた領域の外側へ向かって放射されることが分かる。
【００９７】
次に第１のマイクロ波放射部１８０３と第２のマイクロ波放射部１８０４に挟まれた領域における振幅について図１９を用いて説明する。図１９において１９０１は第１のマイクロ波放射部１８０３と第２のマイクロ波放射部１８０４の中点である。図１９（ａ）は第１のマイクロ波放射部１８０３から放射されたマイクロ波が第２の導波管１８０２の出力部１８０８へ向けて進行し中点１９０１へ到達した時のマイクロ波波形、図１９（ｂ）は第２のマイクロ波放射部１８０４から放射されたマイクロ波が第２の導波管１８０２の出力部１８０７へ向けて進行し中点１９０１へ到達した時のマイクロ波波形、図１９（ｃ）は図１９（ａ）および図１９（ｂ）の合成波形である。合成された波の振幅は図１９（ａ）および図１９（ｂ）の単独の振幅より大きく方向性結合後の２倍の振幅よりも小さくなる。
【００９８】
したがって、方向性結合する開口配置の場合は、第１のマイクロ波放射部１８０３と第２のマイクロ波放射部１８０４に挟まれた領域の外側に放射方向が拡げられる上に、挟まれた領域の合成振幅もやや弱くなるため、２つのマイクロ波放射部の間に、じゃがいものような小さい塊状の被加熱物が置かれた際、下部へのマイクロ波集中を緩和することが可能となる。
【００９９】
なお、現実のマイクロ波加熱装置では、第１の導波管１８０１のマイクロ波放射部から放射される先は、第２の導波管１８０２ではなく広い空間を備えた加熱室であり、この空間を伝搬するマイクロ波の波長は導波管の管内波長ではなく、マイクロ波発生手段の発振波長となるため、管内波長の４分の１波長の距離を置いても理想的な方向性結合状態にはならない。また、マイクロ波放射部３０１の間隔もマイクロ波放射部３０１の大きさの制約により、４分の１波長まで近づけることができない場合も発生する。しかしながらこう
いった場合でも、マイクロ波放射部の間隔を対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の間隔を均等配置間隔よりも、４分の１波長にできる限り近づけるよう狭く設定した状態とすることで、図１６（ｄ）のように加熱室中央にじゃがいものような小さい塊状の被加熱物３０２が載置した際に、被加熱物３０２下部への加熱集中を緩和できることが実験的にも確認できている。
【０１００】
以上のように、本実施の形態においては、マイクロ波放射部３０１を均等配置した時、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の間隔が管内波長の４分の１（λｇ／４）より大きい場合は、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の間隔を均等配置間隔よりも狭くすることにより、マイクロ波放射部３０１からのマイクロ波放射方向を変更し、加熱室の中央部に載置された小さい塊状の被加熱物３０２の下部へのマイクロ波集中を緩和することができる。
【０１０１】
なお、導波管３０６内の定在波を安定させるために、導波管３０６内に（実施の形態１，２）で説明したような定在波安定手段を配置してもよい。
【０１０２】
なお、マイクロ波放射部３０１を閉塞した状態で、導波管３０６の導波管軸方向における電界分布を測定することで導波管３０６内の定在波状態を特定し、得られた定在波位置に合うように対称軸６０１を設定すれば、実験的に対称軸６０１を設定することもできる。
【０１０３】
また、マイクロ波加熱装置において、被加熱物３０２の載置位置として推奨され易い加熱室の中央における加熱効率を向上できるように、加熱室中央に加熱基準としたい負荷量の被加熱物３０２（例えば直径１９センチの円柱容器に入れた１Ｌの水）を載置した状態で、導波管３０６内の電界分布を測定することで導波管３０６内の定在波状態を特定し、得られた定在波位置に合うように対称軸６０１を設定すれば、加熱基準負荷に合わせた対称軸６０１を設定することもできる。
【０１０４】
なお、加熱室の凹凸構造や使用者の載置利便性などから、被加熱物推奨載置位置を加熱室の中央としない場合、対称軸６０１はそれに合わせて加熱室の中心から外れた位置としてもよい。
【０１０５】
なお、このように、対称軸６０１に隣接するマイクロ波放射部３０１の間隔を均等配置間隔よりも狭くすることにより、マイクロ波放射部３０１からのマイクロ波放射方向を変更し、加熱室の中央部に載置された小さい塊状の被加熱物３０２の下部へのマイクロ波集中を緩和する方法は、加熱室中央付近の開口部面積を同一にできるため、小負荷への加熱集中を抑えるだけでなく、加熱室中央に置いた負荷の大きい被加熱物３０２（例えば直径１９センチの円柱容器に入れた１Ｌの水）への効率を維持する効果もあることは言うまでもない。
【０１０６】
（実施の形態６）
図２０は、本発明の実施の形態６におけるマイクロ波加熱装置の開口形状を説明する模式図である。
【０１０７】
特に、マイクロ波放射部として円偏波を放射する開口の形状について、少なくとも２本以上のスリットにより構成される開口について述べる。開口４１１〜４１７のように、２本以上のスリットにより構成されており、このうちの少なくとも１本のスリットの長辺をマイクロ波の伝送方向（矢線４１８）に対して傾いた形状となっていれば良い。よって、開口４１５および開口４１６のように交差していない形状や、開口４１４のように３本のスリットにより構成されている形状でも良い。
【０１０８】
なお、２本のスリットにより構成されている開口の最良な形状の条件としては以下の３点が挙げられる。
【０１０９】
１点目は、各スリットの長辺の長さは導波管４１９内の管内波長λｇの約１／４以上であることである。
【０１１０】
２点目は、２本のスリットはお互いに直交していることおよび伝送方向４１８に対して各スリットの長辺が４５°傾いていることである。
【０１１１】
３点目は、導波管４１９の伝送方向４１８に平行かつ開口の中心を通る直線を軸として考えた時に、電界の分布が軸対称とならないことである。例えば、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管４１９の幅方向４２０の中心線となる管軸４２１を対称軸として電界が対称に分布しているので、開口の形状が管軸４２１に対して軸対称とならないように（すなわち開口の中心が管軸４２１上にこないように）配置することが最良の条件となる。
【０１１２】
また、図２０には長孔が直交するものばかりを示したが、長孔を直交させずに傾斜させて構成することによりＸ字が押しつぶされたような形状とした場合でも、真円から変形し楕円となるものの、円偏波を放射することができる。
【０１１３】
また、図２０の開口４１３のようなＬ字型、開口４１５のようなＴ字型の構成にすることで、特許文献２のように離して配置するときにも応用できる可能性がある。特許文献２によれば図２２（ｂ）のように、二つのスリットは直交関係でなくても３０度程度なら傾けても良いとも示されている。
【０１１４】
また、長孔とは言うものの、長方形に限定されるものではない。開口のコーナー部にＲをつけるとか楕円状にするなどしても円偏波を発生することも可能である。基本的な円偏波開口の考え方としては、一方向に長めでその直角方向には短めである長細い形状のものを二つ組み合わせればよいと推察される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を被加熱物に均一に照射することができるので、食品の加熱加工や殺菌などを行うマイクロ波加熱装置などに有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１０１  電子レンジ（マイクロ波加熱装置）
１０２，１２８，２０２  加熱室
１０３，２０１  マグネトロン（マイクロ波発生手段）
１０４，１３０，２０３，３０６，４１９  導波管
１０５ａ  第一の開口（マイクロ波放射部）
１０５ｂ  第二の開口（マイクロ波放射部）
１０５ｃ  第三の開口（マイクロ波放射部）
１０５ｄ  第四の開口（マイクロ波放射部）
１０８，２１１，４２１，９０１  幅方向の中央（管軸）
１１１，１３１，２１２  終端部
１１２ａ  第一の定在波安定手段
１１２ｂ  第二の定在波安定手段
１１２ｃ  第三の定在波安定手段
１２９，１３９ａ，１３９ｂ，２０４，２０５，２０６，２０７，３０１，４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６，４１７  開口（マイクロ波放射部）
１３４，１３５，１３６，２１３  定在波安定手段
３０２  被加熱物
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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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２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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