(57)【要約】【課題】テーブル、アンテナ、位相器などの駆動機構を用いることなく被加熱物をより均一に加熱することができるマイクロ波加熱装置を提供する。【解決手段】導波管１０６が、マイクロ波出力部１０９に近い側に配置された第１の終端部１０７と、マイクロ波出力部１０９から遠い側に配置された第２の終端部１０８とを備え、導波管１０６の全長が、導波管１０６の管内波長の４分の１（λｇ／４）の偶数倍の長さと、第１の終端部１０７とマイクロ波出力部１０９の中心との間隔の２倍の長さとを加算した長さになるように構成する。【選択図】図３
2014044944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
前記被加熱物を載置する載置部と、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、
マイクロ波を伝送する導波管と、
前記マイクロ波発生部から発生されるマイクロ波を前記導波管内へ出力するマイクロ波出力部と、
前記導波管内を通るマイクロ波を前記加熱室内に放射する複数のマイクロ波放射部と、
を備え、
前記導波管は、
前記マイクロ波出力部に近い側に配置された第１の終端部と、
前記マイクロ波出力部から遠い側に配置された第２の終端部と、
を備え、
前記導波管の全長は、前記導波管の管内波長の４分の１の偶数倍の長さと、前記第１の終端部と前記マイクロ波出力部の中心との間隔の２倍の長さとを加算した長さに設定されているマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記複数のマイクロ波放射部は、平面視において前記加熱室の底部に左右対称に配置されている請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記加熱室の底部の中心部は、前記第２の終端部から前記管内波長の４分の１の整数倍の距離離れた位置に配置されている請求項１または２記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記第２の終端部に対して最も近くに配置されるマイクロ波放射部は、前記第２の終端部から前記管内波長の４分の１の奇数倍の距離離れた位置に配置されている請求項１または２記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記マイクロ波放射部は、円偏波を放射する開口形状で構成されている請求項１または２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導加熱する電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関し、特にマイクロ波放射部の構造に特徴を有するマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波により対象物を加熱処理するマイクロ波加熱装置の代表的な装置としては、電子レンジがある。電子レンジにおいては、マイクロ波発生器において発生したマイクロ波が金属製の加熱室の内部に放射され、加熱室内部の対象物である被加熱物が放射されたマイクロ波により誘電加熱される。
【０００３】
従来の電子レンジにおけるマイクロ波発生器としては、マグネトロンが用いられている。マグネトロンにより生成されたマイクロ波は、導波管を介して加熱室内部に放射される。加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布（マイクロ波分布）が不均一であると、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができない。
【０００４】
加熱室内部の被加熱物を均一に加熱する手段として、被加熱物を載置するテーブルを回転させて被加熱物を回転させる機構、被加熱物を固定してマイクロ波を放射するアンテナを回転させる機構、または位相器によってマイクロ波発生器から発生するマイクロ波の位相を変化させる機構など、何らかの駆動機構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、被加熱物に対して均一加熱を図る方法が一般的である。
【０００５】
例えば、従来のマイクロ波加熱装置は、導波管内部に回転可能なアンテナ、アンテナシャフトなどが配置されており、アンテナモータによって当該回転アンテナを回転させながらマグネトロンを駆動することにより、加熱室内のマイクロ波分布の不均一さを低減するように構成されている。
【０００６】
また、特開昭６２−６４０９３号公報（特許文献１）には、マグネトロンの下部に回転アンテナを設け、当該回転アンテナの羽根に送風ファンからの冷却風をあてることにより、送風ファンの風力により回転アンテナを回転させて、加熱室内のマイクロ波分布を変化させるマイクロ波加熱装置が提案されている。
【０００７】
また、米国特許第４３０１３４７号明細書（特許文献２）には、回転式の位相シフターを有し、加熱室内部に円偏波を放射する単一のマイクロ波放射部を備えるマイクロ波加熱装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−０６４０９３号公報
【特許文献２】米国特許第４３０１３４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の従来構成の電子レンジのようなマイクロ波加熱装置においては、できるだけ簡易的な構造を有し、被加熱物を効率良く、ムラ無く均一に加熱することが求められている。しかし、これまで提案されている従来の構成においては、満足出来るものではなく、構造上、効率化および均一化などの点で種々の問題を有している。
【００１０】
また、マイクロ波加熱装置、特に電子レンジにおいては、高出力化の技術開発が進み、日本国内では定格高周波出力１０００Ｗの製品が商品化されている。電子レンジは、熱伝導によって食品を加熱するのではなく、誘電加熱を用いて直接食品を加熱できる利便性がこの商品の大きな特徴である。しかし、電子レンジにおいて、不均一加熱が未解決な状態での高出力化は不均一加熱をより顕在化させるという大きな問題を抱えている。
【００１１】
前記従来の構成において、駆動機構を有するマイクロ波加熱装置が抱える構造上の課題としては、下記の２点が挙げられる。
【００１２】
１点目は、加熱ムラを低減するためにテーブルまたはアンテナを回転させるための駆動機構を必要としており、このためテーブルまたはアンテナのための回転スペース、およびテーブルまたはアンテナを回転させるモータなどの駆動源のための設置スペースを確保しなければならず、マイクロ波加熱装置の小型化を阻害していたことである。
【００１３】
２点目は、アンテナを安定的に回転させるために、当該アンテナを加熱室の上部または下部に設ける必要があり、構造的に制限されていたことである。
【００１４】
従来のマイクロ波加熱装置における加熱室に通じる、マイクロ波が照射される空間内には、テーブルまたは位相器の回転機構などが設置されており、このような機構の設置は、マイクロ波による放電現象を引き起こし、装置としての信頼性を低下させている。したがって、これら機構が不要となる信頼性の高いマイクロ波加熱装置が要望されている。
【００１５】
また、特許文献２に記載されているような、円偏波を加熱室内部に放射する単一のマイクロ波放射部を有するマイクロ波加熱装置は、駆動機構を有していないという利点があるが、被加熱物をより均一に加熱するという観点において、未だ改善の余地がある。
【００１６】
本発明は、前述の従来のマイクロ波加熱装置における各種課題を解決するものであり、駆動機構を用いることなく被加熱物をより均一に加熱することが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】
【００１７】
前記従来のマイクロ波加熱装置における課題を解決するために、本発明に係るマイクロ波加熱装置は、
被加熱物を収納する加熱室と、
前記被加熱物を載置する載置部と、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、
マイクロ波を伝送する導波管と、
前記マイクロ波発生部から発生されるマイクロ波を前記導波管内へ出力するマイクロ波出力部と、
前記導波管内を通るマイクロ波を前記加熱室内に放射する複数のマイクロ波放射部と、
を備え、
前記導波管は、
前記マイクロ波出力部に近い側に配置された第１の終端部と、
前記マイクロ波出力部から遠い側に配置された第２の終端部と、
を備え、
前記導波管の全長は、前記導波管の管内波長の４分の１の偶数倍の長さと、前記第１の終端部と前記マイクロ波出力部の中心との間隔の２倍の長さとを加算した長さに設定されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、駆動機構を用いることなく被加熱物をより均一に加熱することができるマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置の断面図
【図２】実施の形態１のマイクロ波加熱装置の全体構成を示す斜視図
【図３】実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部と定在波とマイクロ波出力部との関係を説明する図
【図４】実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部と定在波と導波管壁電流との関係を説明する図
【図５】実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部から加熱室内へ放射されるマイクロ波と導波管壁電流との関係を説明する図
【図６】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部と定在波と導波管壁電流との関係を説明する図
【図７】実施の形態２のマイクロ波加熱装置の第１の変形例におけるマイクロ波放射部と定在波と導波管壁電流との関係を説明する図
【図８】実施の形態２のマイクロ波加熱装置の第２の変形例におけるマイクロ波放射部と定在波と導波管壁電流との関係を説明する図
【図９】マイクロ波放射部の形状例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係るマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、前記被加熱物を載置する載置部と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、マイクロ波を伝送する導波管と、前記マイクロ波発生部から発生されるマイクロ波を前記導波管内へ出力するマイクロ波出力部と、前記導波管内を通るマイクロ波を前記加熱室内に放射する複数のマイクロ波放射部と、を備え、前記導波管は、前記マイクロ波出力部に近い側に配置された第１の終端部と、前記マイクロ波出力部から遠い側に配置された第２の終端部と、を備え、前記導波管の全長は、前記導波管の管内波長の４分の１の偶数倍の長さと、前記第１の終端部と前記マイクロ波出力部の中心との間隔の２倍の長さとを加算した長さに設定されている。この構成によれば、冷凍食品のようなマイクロ波を吸収しにくい被加熱物を加熱する際にも、導波管内における定在波の位置（波形）を安定させることができ、各マイクロ波放射部から同等量のマイクロ波を安定して放射させることができる。その結果、駆動機構を用いることなく加熱室内の被加熱物をより均一に加熱することができる。
【００２１】
なお、前記複数のマイクロ波放射部は、平面視において前記加熱室の底部に左右対称に配置されることが好ましい。この構成によれば、加熱室全体に対してより均一にマイクロ波を放射することができ、駆動機構を用いることなく加熱室内の被加熱物をより均一に加熱することができる。
【００２２】
また、前記加熱室の底部の中心部は、前記第２の終端部から前記管内波長の４分の１の整数倍の距離離れた位置に配置されていることが好ましい。この構成によれば、加熱室の底部の中心部と対応する位置に定在波の腹または節を位置させることができ、加熱室の底部の中心部に対して対称性をもったより均一なマイクロ波の放射を行うことができる。その結果、加熱室全体に対してより均一にマイクロ波を放射することができ、駆動機構を用いることなく加熱室内の被加熱物をより均一に加熱することができる。
【００２３】
また、前記第２の終端部に対して最も近くに配置されるマイクロ波放射部は、前記第２の終端部から前記管内波長の４分の１の奇数倍の距離離れた位置に配置されることが好ましい。この構成によれば、第２の終端部に対して最も近くに配置されるマイクロ波放射部が、導波管内に発生した定在波の腹と対応する位置に位置することになり、導波管内の定在波の位置（波形）をより一層安定させることができる。
【００２４】
また、前記マイクロ波放射部は、円偏波を放射する開口形状で構成されることが好ましい。この構成によれば、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、マイクロ波放射部の中心から渦を巻くようにマイクロ波が加熱室内に放射され、円周方向をより均一に加熱することができる。その結果、加熱室全体に対してもより均一にマイクロ波を放射することができ、駆動機構を用いることなく加熱室内の被加熱物をより均一に加熱することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
（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の断面図である。
【００２７】
図１に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、筐体１０１と、筐体１０１内に設けられ被加熱物１０２を収納する加熱室１０３と、被加熱物１０２を載置する載置部１０４と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部１０５と、マイクロ波を伝送する導波管１０６と、マイクロ波発生部１０５から発生されるマイクロ波を導波管１０６内へ出力するマイクロ波出力部１０９と、導波管１０６内を通るマイクロ波を加熱室１０３内に放射する複数のマイクロ波放射部１１０とを備えている。導波管１０６は、マイクロ波出力部１０９に近い側に配置された第１の終端部１０７と、マイクロ波出力部１０９に遠い側に配置された第２の終端部１０８とを備えている。
【００２８】
なお、載置部１０４としては、例えば、ガラス板を用いることができる。また、マイクロ波発生部１０５およびマイクロ波出力部１０９としては、例えば、マグネトロンを用いることができる。
【００２９】
図２は、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の全体構成を示す斜視図である。図２に示すように、筐体１０１には、被加熱物１０２を加熱室１０３へ出し入れするための扉２０１が設けられている。
【００３０】
次に、（１）実施の形態１のマイクロ波加熱装置の概略動作、（２）導波管１０６内に発生する定在波と、導波管１０６の全長の設定、（３）導波管１０６内に定在波が発生しているときに導波管１０６内を流れる導波管壁電流、（４）マイクロ波放射部１１０から加熱室１０３内へ放射されるマイクロ波と導波管壁電流との関係について説明する。
【００３１】
なお、ここでは、導波管１０６として最も一般的に用いられている方形の導波管を用いるものとする。また、ここでは、マイクロ波放射部１１０は、加熱室１０３内と導波管１０６内とを連通するように形成された開口部により構成されるものとする。
【００３２】
最初に、（１）実施の形態１のマイクロ波加熱装置の概略動作について説明する。
【００３３】
図３は、実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部と定在波とマイクロ波出力部との関係を説明する図である。使用者により加熱室１０３内の載置部１０４上に被加熱物１０２が置かれ、加熱開始の指示が行われると、マイクロ波発生部１０５がマイクロ波を発生する。当該マイクロ波は、マイクロ波出力部１０９から導波管１０６内に出力される。このマイクロ波が第１の終端部１０７および第２の終端部１０８で反射されることにより、導波管１０６内に図３の（ｂ）に示される定在波３０３のようなマイクロ波の定在波が発生する。この定在波がマイクロ波供給源として機能し、マイクロ波放射部１１０を通じて加熱室１０３内にマイクロ波が放射されることにより、被加熱物１０２が加熱される。なお、従来の一般的なマイクロ波加熱装置においては、導波管の終端部は開放されており、導波管内に定在波は発生しない。
【００３４】
次に、（２）導波管１０６内に発生する定在波と、導波管１０６の全長の設定について説明する。
【００３５】
マイクロ波の周波数をｆ［Ｈｚ］、真空の誘電率をεｏ、被加熱物１０２を構成する誘電体の比誘電率をεｒ、電界強度をＥ［Ｖ／ｍ］、誘電体損失角をｔａｎδとすると、被加熱物１０２によって消費される単位体積当たりの電力Ｐは、下記（数１）の式のように表される。
【００３６】
【数１】
2014044944.tif 000003
【００３７】
前記（数１）の式に示されるように、電力Ｐは、誘電体固有の性質によって決まる比誘電率εｒと誘電体損失角ｔａｎδの影響を受ける。誘電体である被加熱物１０２がマイクロ波を吸収し易いか否かは、誘電損失係数の大きさにより判断することができる。この誘電損失係数は、下記（２）の式に示されるように、比誘電率εｒと誘電体損失角ｔａｎδとの積により算出することができる。誘電損失係数が小さいほど誘電体はマイクロ波を吸収しにくく、誘電損失係数が大きいほど誘電体はマイクロ波を吸収し易い。
【００３８】
【数２】
2014044944.tif 000004
【００３９】
誘電損失係数が大きい誘電体としては、水（水の比誘電率εｒ：約８０、誘電体損失角ｔａｎδ：０．１６）が挙げられる。水を多く含む被加熱物１０２が載置部１０４に載置された場合、マイクロ波出力部１０９から出力されたマイクロ波の多くは、被加熱物１０２内に吸収される。このため、第２の終端部１０８で反射されてマイクロ波出力部１０９へ戻ってくるマイクロ波の量は少なくなる。この場合、当該マイクロ波出力部１０９へ戻ってくるマイクロ波が更に第１の終端部１０７で反射される量も少なくなり、導波管１０６内に発生する定在波が、第１の終端部１０７によって反射されたマイクロ波の影響を受けることは殆どない。したがって、導波管１０６内を進行する管内波長のみを考慮して各部を設計すればよい。
【００４０】
一方、冷凍食品のような被加熱物１０２は、誘電損失係数が小さくマイクロ波を吸収しにくい（氷の比誘電率εｒ：４．２、誘電体損失角ｔａｎδ：０．０００９）。このような被加熱物１０２が載置部１０４に載置された場合、マイクロ波出力部１０９から出力されたマイクロ波は、被加熱物１０２内に吸収されにくく、第２の終端部１０８で反射されてマイクロ波出力部１０９へ戻ってくる量が多くなる。この場合、当該マイクロ波出力部１０９へ戻ってくるマイクロ波が更に第１の終端部１０７で反射される量が多くなり、導波管１０６内に発生する定在波が、第１の終端部１０７によって反射されたマイクロ波の影響を受ける。したがって、第１の終端部１０７によって反射されたマイクロ波の影響を考慮して各部を設定する必要が出てくる。
【００４１】
近年、マイクロ波加熱装置の普及により市販の冷凍食品の種類が増加し、マイクロ波加熱装置により当該冷凍食品を加熱することが多くなっている。冷凍された被加熱物１０２を加熱する場合、解凍された部分は氷から水に変化して誘電損失係数が増大する。一方、解凍されていない部分は、氷のままで誘電損失係数が変化しない。このため、解凍された部分のみに加熱が集中して、当該部分が過加熱になる場合がある。
【００４２】
そこで、本発明者らが鋭意検討したところ、冷凍食品のような誘電損失係数が小さくマイクロ波を吸収しにくい被加熱物１０２が載置部１０４に載置された場合、導波管１０６内に発生する定在波は、図３の（ｂ）に示すような波形になることを知見した。すなわち、第１の終端部１０７および第２の終端部１０８を備えた導波管１０６内にマイクロ波が伝送されることにより発生した定在波は、第１の終端部１０７および第２の終端部１０８の位置で必ず振幅が０になる。言い換えれば、第１の終端部１０７および第２の終端部１０８には、必ず定在波の節が位置する。誘電損失係数が小さい被加熱物１０２が載置部１０４に載置された場合、導波管１０６内に発生する定在波は、第１の終端部１０７側で発生する定在波（図３の（ｂ）のｅの範囲）と第２の終端部１０８側で発生する定在波（図３の（ｂ）のｃの範囲）とで構成される定在波３０３となる。以下、第１の終端部１０７側で発生する定在波と、第２の終端部１０８側で発生する定在波との境目を、境界点３０４という。なお、この境界点３０４は、導波管１０６内の電界強度分布の観測やＣＡＥにより得られる電界強度分布により確認することができる。
【００４３】
第１の終端部１０７側で発生する定在波は、マイクロ波出力部１０９から出力されたマイクロ波がすぐに第１の終端部１０７で反射されることにより形成されるため、マイクロ波出力部１０９と第１の終端部１０７との距離ｄをベースに発生する定在波となる。また、第１の終端部１０７から最初の節となる境界点３０４までの距離ｅは、マイクロ波出力部１０９と第１の終端部１０７との距離ｄの２倍となる。
【００４４】
第２の終端部１０８側で発生する定在波は、マイクロ波出力部１０９から出力されたマイクロ波が導波管１０６内を進行し、第２の終端部１０８で反射されることにより形成されるため、導波管１０６内を進行する時の管内波長λｇをベースに発生する定在波となる。また、境界点３０４から第２の終端部１０８までの距離ｃは、当該定在波の波長の４分の１（λｇ／４）の偶数倍となる。なお、導波管１０６内に伝送されるマイクロ波の管内波長λｇは、マイクロ波発生部１０５が出力する波長をλ（λ＝（光速）／（発振周波数））、導波管１０６の遮断波長をλｃ（λｃ＝２×ａ：ａは導波管幅）とすると、下記の（数３）の式のように表される。
【００４５】
【数３】
2014044944.tif 000005
【００４６】
理論上では、第２の終端部１０８側で発生する定在波は、マイクロ波の発生源であるマイクロ波出力部１０９から第２の終端部１０８までの長さｃを自然数で割った様々な波長を取り得る。特に図３の（ｂ）のｃの範囲における導波管１０６の内部では、マイクロ波放射部１１０から加熱室１０３内へマイクロ波が放射されるときなど、定在波の波長が変動することが起こり得る。すなわち、導波管１０６内に発生する定在波の腹と節の位置が安定せず変動することが起こり得る。この場合、各マイクロ波放射部１１０から同等量のマイクロ波を安定して放射させることが困難になる。なお、図３において、点線３０１は、定在波の腹の位置を示している。
【００４７】
導波管１０６内に発生する定在波の位置（波形）を安定させるには、導波管１０６内に伝送されるマイクロ波が自然に呈する状態である管内波長λｇをベースとして各部を設計することが良いと考えられる。すなわち、導波管１０６内に伝送されるマイクロ波の波長と、導波管１０６内に発生する定在波の波長とが同一波長であるとして各部を設計することが良いと考えられる。この場合、マイクロ波放射部１１０から加熱室１０３内へマイクロ波が放射されるときにおいても、導波管１０６内に発生する定在波の位置（波形）を安定させることができ、各マイクロ波放射部１１０から同等量のマイクロ波を安定して放射させることが可能になる。
【００４８】
以上で述べた理由により、実施の形態１においては、導波管１０６の全長（第１の終端部１０７から第２の終端部１０８までの長さ）を、導波管１０６の管内波長の４分の１（λｇ／４）の偶数倍の長さと、第１の終端部１０７とマイクロ波出力部１０９の中心との間隔の２倍の長さとを加算した長さに設定している。これにより、冷凍食品のような誘電損失係数が小さくマイクロ波を吸収しにくい被加熱物１０２を加熱する際にも、導波管１０６内の定在波の位置（波形）を安定させることができ、各マイクロ波放射部１１０から同等量のマイクロ波を安定して放射させることが可能になる。
【００４９】
なお、マイクロ波発生部１０５の取付状態や第１の終端部１０７および第２の終端部１０８の状態が理想の状態とならない場合には、導波管１０６内の管内波長λｇが前記数３の式に基づいて算出された値からずれることが起こり得る。この場合、導波管１０６内の電界の振幅を実測して管内波長λｇを決定すると良い。
【００５０】
次に、（３）導波管１０６内に定在波が発生しているときに導波管１０６内を流れる導波管壁電流について説明する。
【００５１】
図４は、マイクロ波放射部と定在波と導波管壁電流との関係を説明する図である。図４の（ａ）に示すように、導波管１０６内に定在波３０３が発生しているときに導波管１０６内を流れる導波管壁電流は、定在波３０３の腹が電流の流れ出し・流れ込みのポイントとなる。導波管壁電流は、図４の（ｂ）および図４の（ｃ）に示すように、互いに隣接する定在波３０３の腹と腹との間を流れるとともに、導波管１０６の側壁を介してマイクロ波放射部１１０が配置される面とその対向面との間を流れる。定在波３０３の腹における振幅は、最大値と最小値を交互に繰り返すように変化する。定在波３０３の腹における振幅が最大値から最小値に、または最小値から最大値に変化するとき、導波管壁電流は、図４の（ｂ）および図４の（ｃ）に示すように、流れ方向が反転する。
【００５２】
次に、（４）マイクロ波放射部１１０から加熱室１０３内へ放射されるマイクロ波と導波管壁電流との関係について説明する。
【００５３】
図５は、マイクロ波放射部１１０から加熱室１０３内へ放射されるマイクロ波と導波管壁電流との関係を説明する図である。図５の（ａ）に示すように導波管１０６内に定在波３０３が発生するとともに、図５の（ｂ）に示すように導波管壁電流である電流５０２を遮るようにマイクロ波放射部１１０として開口部５０１が設けられている場合、図５の（ｃ）に示すように、電流５０２が開口部５０１に遮られることにより発生する電界５０３と、開口部５０１の下方の磁界５０４とに直交するマイクロ波放射方向５０５（すなわち、加熱室１０３内）にマイクロ波が放射されることになる。なお、導波管壁電流は磁界と直交する方向に流れる。
【００５４】
以上のように、実施の形態１においては、導波管１０６の全長を、導波管１０６の管内波長の４分の１（λｇ／４）の偶数倍の長さと、第１の終端部１０７とマイクロ波出力部１０９の中心との間隔の２倍の長さとを加算した長さに設定している。この構成によれば、冷凍食品のような誘電損失係数が小さくマイクロ波を吸収しにくい被加熱物１０２を加熱する際にも、導波管１０６内の定在波の位置（波形）を安定させることができ、各マイクロ波放射部１１０から同等量のマイクロ波を安定して放射させることができる。その結果、駆動機構を用いることなく加熱室１０３内の被加熱物１０２をより均一に加熱することができる。
【００５５】
なお、複数のマイクロ波放射部１１０は、平面視において加熱室１０３の底部に左右対称に配置されることが好ましい。この構成によれば、加熱室１０３全体に対してより均一にマイクロ波を放射することができ、駆動機構を用いることなく加熱室１０３内の被加熱物１０２をより均一に加熱することができる。
【００５６】
また、複数のマイクロ波放射部１１０は、平面視においてマイクロ波伝送方向３０２と平行な導波管１０６の中央軸に対して線対称（前後対称）に配置されていることが好ましい。この構成によれば、加熱室１０３全体に対してより均一にマイクロ波を放射することができ、駆動機構を用いることなく加熱室１０３内の被加熱物１０２をより均一に加熱することができる。また、この場合、加熱室１０３の底部の中心部が導波管１０６の中心軸上に位置するように構成することにより、マイクロ波放射部１１０の配置の対称性を高めて、加熱室１０３内の被加熱物１０２をより均一に加熱することができる。なお、加熱室１０３の内部の凹凸構造や使用者の利便性などから、被加熱物１０２を載置するのに推奨する位置を加熱室１０３の底部の中央部から外れた位置とした場合には、当該加熱室１０３の底部の中央部から外れた位置を、マイクロ波放射部１１０の対称配置の基準としてもよい。
【００５７】
また、加熱室１０３の底部の中心部は、第２の終端部１０８から管内波長の４分の１（λｇ／４）の整数倍の距離離れた位置に配置されていることが好ましい。この構成によれば、加熱室１０３の底部の中央部と対応する位置に定在波の腹または節を位置させることができ、加熱室１０３の底部の中央部に対して対称性をもったより均一なマイクロ波の放射を行うことができる。その結果、加熱室１０３全体に対してより均一にマイクロ波を放射することができ、駆動機構を用いることなく加熱室１０３内の被加熱物１０２をより均一に加熱することができる。
【００５８】
また、第２の終端部１０８に対して最も近くに配置されるマイクロ波放射部１１０は、第２の終端部１０８から管内波長の４分の１の奇数倍の距離離れた位置に配置されることが好ましい。この構成によれば、第２の終端部１０８に対して最も近くに配置されるマイクロ波放射部１１０が、導波管１０６内に発生した定在波の腹と対応する位置に位置することになり、導波管１０６内の定在波の位置（波形）をより一層安定させることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置を添付の図面を参照しながら説明する。図６は、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおけるマイクロ波放射部と定在波と導波管壁電流との関係を説明する図である。実施の形態２の電子レンジが実施の形態１の電子レンジと異なる点は、マイクロ波放射部１１０が円偏波を放射する開口形状で構成されている点である。
【００６０】
実施の形態２において、マイクロ波放射部１１０は、細長い長方形の２本の長孔（スリット）を互いに中心点で交差させたＸ字形状の開口形状で構成されている。また、２本の長孔は、マイクロ波伝送方向３０２に対して４５度傾斜するとともに、マイクロ波伝送方向３０２と平行な導波管１０６の中心軸と交差しないように設けられている。マイクロ波放射部１１０がこのように構成されることにより、マイクロ波は加熱室１０３内に円偏波として放射される。
【００６１】
円偏波とは、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る。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、電界の偏波面が電波の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るので、加熱室１０３内に放射されるマイクロ波の放射角度も変化し続け、時間的に電界強度の大きさが変化しないという特徴を有している。この特徴により、円偏波を放射するマイクロ波放射部を有する実施の形態２に係るマイクロ波加熱は、従来のマイクロ波加熱装置に用いられている直線偏波によるマイクロ波加熱と比較して、広範囲にわたってマイクロ波が分散放射されて、被加熱物をより均一に加熱することが可能となる。特に、円偏波の周方向に対して均一加熱の傾向が強い。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、加熱性能に違いはない。
【００６２】
以上のように、実施の形態２においては、マイクロ波放射部１１０が円偏波を放射する開口形状で構成されているので、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、マイクロ波放射部１１０の中心から渦を巻くようにマイクロ波が加熱室１０３内に放射され、円周方向をより均一に加熱することができる。その結果、加熱室１０３全体に対してもマイクロ波を放射することができ、駆動機構を用いることなく加熱室１０３内の被加熱物１０２をより均一に加熱することができる。
【００６３】
なお、誘電損失係数が小さい被加熱物１０２が載置部１０４に載置された場合、誘導波管１０６内には通常、定在波３０３が発生するが、マイクロ波放射部１１０から加熱室１０３内にマイクロ波が放射されるとき、定在波３０３のバランスがくずれることが起こり得る。この場合、バランスがくずれてから再び安定した定在波３０３に戻るまでの間は進行波が発生する。このような場合であっても、円偏波を放射するようにマイクロ波放射部１１０を構成することにより、マイクロ波放射部１１０の中心から渦を巻くように加熱室１０３内にマイクロ波を放射して、加熱室１０３内の被加熱物１０２をより均一に加熱することができる。
【００６４】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前記実施の形態２においては、図６に示すように、複数のマイクロ波放射部１１０が左右対称で且つ前後対称（奥行き方向に対して対称）に配置されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、複数のマイクロ波放射部１１０は、前後非対称（奥行き方向に対して非対称）に配置されてもよい。
【００６５】
また、前記実施の形態２においては、図６に示すように、複数のマイクロ波放射部１１０の全部が定常波の腹と対向する位置に配置されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示すように、複数のマイクロ波放射部１１０の一部は、定在波の腹からずれた部分と対向する位置に配置されてもよい。また、図８に示すように、マイクロ波放射部１１０同士の間隔は、等間隔でなくてもよい。
【００６６】
また、前記実施の形態２においては、円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０の開口形状として、図６に示すようなＸ字形状を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、マイクロ波放射部１１０は、図９に示すような形状の開口４１１〜４１７で構成されてもよい。すなわち、マイクロ波放射部１１０は、少なくとも２つの長孔を備え、少なくとも１つの長孔の長手方向がマイクロ波伝送方向４１８に対して傾斜するように構成されていれば良い。また、マイクロ波放射部１１０を構成する少なくとも２つの長孔は、開口４１５，４１６のように、それぞれの長手方向が交差するように配置されていればよく、互いに連結される必要はない。また、当該長孔の形状は、長方形に限定されるものではなく、長方形のコーナー部を丸めた形状（Ｒ形状）や、楕円形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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より均一に放射することができるので、冷凍食品などのマイクロ波を吸収しにくい被加熱物の加熱加工や殺菌を行う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】
【００６８】
１０１  筐体
１０２  被加熱物
１０３  加熱室
１０４  載置部
１０５  マイクロ波発生部
１０６  導波管
１０７  第１の終端部
１０８  第２の終端部
１０９  マイクロ波出力部
１１０  マイクロ波放射部
２０１  扉
３０１  定在波の腹の位置
３０２  マイクロ波伝送方向
３０３  定在波
３０４  境界点
５０１  開口部
５０２  電流（導波管壁電流）
５０３  電界
５０４  磁界
５０５  マイクロ波放射方向
【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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