(57)【要約】【課題】テーブル、アンテナ、位相器の駆動部を用いない簡易的な構造で、広範囲に置かれた被加熱物または、加熱室の中央に置かれた被加熱物などの任意の場所に置かれた被加熱物に対して、局所的にマイクロ波集中させることを可能とし、効率よく加熱するマイクロ波加熱装置を提供する。【解決手段】マイクロ波放射部１０２を伝送方向２０４に複数有し、導波手段２０１は、複数のマイクロ波放射部の直下において、電界方向の長さ３０１が異なる構成としている。この構成とすることで、マイクロ波放射部１０２直下の電界強度を変化させ、各マイクロ波放射部から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量を変化させることが可能となり、簡易な構成で局所的なマイクロ波集中が生じる電磁界分布を実現し、加熱室１０３内の任意の場所に置かれた被加熱物に対して、高効率なマイクロ波加熱を実現できる。【選択図】図３
2014150018.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、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、
マイクロ波を伝送する導波手段と、
前記加熱室内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部を伝送方向に複数有し、前記導波手段は、複数の前記マイクロ波放射部の直下において、電界方向の長さが異なる構成としたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
加熱室の中央からの距離が最も短いマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さに比べ、短い構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記マイクロ波発生手段からの距離が最も短いマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さに比べ、長い構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記マイクロ波発生手段からの距離が最も長いマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さに比べ、長い構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
加熱室の中央からの距離が最も短いマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さに比べ、長い構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記マイクロ波発生手段からの距離が最も短いマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さに比べ、短い構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記マイクロ波発生手段からの距離が最も長いマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の前記導波手段の電界方向の長さに比べ、短い構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
少なくとも１つの前記マイクロ波放射部が、円偏波を放射する構成とした請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記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１〜８のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物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し、特に導波手段および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、マグネトロンなどの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。
【０００４】
被加熱物に対するマイクロ波分布を変化させる手段としては、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構成や、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構成、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構成が一般的であった。
【０００５】
また、同様の構成で局所的なマイクロ波集中が生じる電磁界分布を実現し、加熱室内の任意の場所に置かれた被加熱物に対して、高効率なマイクロ波加熱を実現する方法もあった。
【０００６】
一方、構成を簡単にするために駆動部を持たずに被加熱物に対するマイクロ波分布を変化させる方法として、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。
【０００７】
例えば、具体的な円偏波の発生方法としては、特許文献１には図１８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１９のように導波管１上で直交する向きの二つの長孔の開口１９０１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２０のように導波管１に結合させたパッチアンテナ２００１の平面形状に切り欠き２００２を設ける方法が記載されている。
【０００８】
例えば、従来のマイクロ波加熱装置では、導波管内部に回転アンテナ、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で、加熱室内のマイクロ波分布の不均一さを低減している。
【０００９】
また、特許文献１に記載されているように、マグネトロンの上部に回転可能なアンテナを設け、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、該送風ファンの風力でアンテナを回転させ、加熱室内のマイクロ波分布を変化させているマイクロ波加熱装置が提案されている。
【００１０】
一方、位相器を有する例として、マイクロ波加熱による被加熱物の加熱ムラの低減と共にコストダウンおよび給電部の省スペース化を図った特許文献２に記載されているように、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有した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】
【００１１】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記従来の構成の電子レンジのようなマイクロ波加熱装置では、なるべく簡易的な構造で、被加熱物を効率良く、ムラ無く加熱することが求められることが多いが、これまで提案されていた構成では下記の問題があった。
【００１３】
なお、マイクロ波加熱装置、特に電子レンジは、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が商品化されており、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するため、加熱ムラが未解決の中での高出力化は加熱ムラの問題をより顕在化させることになる。
【００１４】
また、マイクロ波加熱装置、特に電子レンジは、広範囲に置かれた被加熱物を均一に加熱する性能が求められることが多い。
【００１５】
さらに、形状や種類の異なる被加熱物を複数品同時に加熱する性能が求められることもある。この場合はマイクロ波を複数品に均一に放射するのではなく、形状が大きい、誘電率が低くマイクロ波を吸収しにくい、高い仕上がり温度が必要などの条件を有している被加熱物に多くのマイクロ波を放射する必要がある。よって、局所的なマイクロ波集中が生じるマイクロ波分布を実現する必要がある。
【００１６】
さらに、中央に置かれた被加熱物に対する高い加熱効率が求められることもある。例えば、ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）標準規格では、マイクロ波加熱の加熱効率を表す指標として、加熱室の中央に置かれた水負荷に対する加熱性能を用いている。
【００１７】
次に、前記従来の駆動部を有するマイクロ波加熱装置が抱える構造上の問題としては、下記の３点が挙げられる。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機構を必要としており、このため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。２点目は、テーブルまたはアンテナを安定的に回転させるために、該回転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、構造が制限されていたことである。３点目は、水蒸気加熱や熱風加熱などの種々の加熱機能を有する電子レンジの登場により、電子レンジの筐体内部に多くの構成部品が必要となることおよび、筐体内部の制御部品などの発熱量が多いため、十分な冷却性能を実現するために冷却用の風路を確保する必要となり、導波手段およびマイクロ波放射部の設置位置が制限されてしまうことである。
【００１８】
さらに、マイクロ波加熱装置におけるマイクロ波照射室であるアプリケータ内にテーブルまたは位相器の回転機構などを設置することは、マイクロ波による放電現象を引起こし、信頼性を下げる。よって、これら機構を不要とするマイクロ波加熱装置が要求されている。
【００１９】
次に、前記従来の円偏波を利用した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、駆動部を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。
【００２０】
具体的には、特許文献１では図１８のように導波管１の終端に位相シフター１８０１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２００３に加えてパッチアンテナ２００１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、一般的な駆動部を有した構成（例えば、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。
【００２１】
本発明は前記課題を解決するものであり、駆動部を用いない簡易的な構造で、広範囲に置かれた被加熱物に対して均一な加熱分布を実現することや、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して高い加熱性能を実現することなどの、局所的なマイクロ波集中を実現するマイクロ波加熱装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
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、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝送する導波手段と、加熱室内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部を伝送方向に複数有し、導波手段は、複数のマイクロ波放射部の直下において、電界方向の長さが異なる構成としている。
【００２３】
上記構成における、複数のマイクロ波放射部の直下において、導波手段の電界方向の長さが異なる構成とすることで、マイクロ波放射部直下の電界強度を変化させ、各マイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を変化させることが可能となり、簡易な構成で局所的なマイクロ波集中が生じる電磁界分布を実現し、加熱室内の任意の場所に置かれた被加熱物に対して、高効率なマイクロ波加熱を実現できる。
【発明の効果】
【００２４】
上記構成により、導波手段の伝送方向に構成した複数のマイクロ波放射部から加熱室内にマイクロ波を放射するので、加熱室の複数の位置から被加熱物にマイクロ波を放射することが可能となり、単一のマイクロ波放射部による加熱と比較して、加熱室に置かれた被加熱物に対して広範囲に渡って、効率良くマイクロ波加熱をすることが可能となる。
【００２５】
特に、広範囲に置かれた被加熱物に対して、均一加熱を行なう際には、上記の構成が有効である。
【００２６】
なお、効率良くマイクロ波加熱をすることが可能となる理由は、単一のマイクロ波放射部を有した構成で広範囲に置かれた被加熱物を加熱する場合は、マイクロ波放射部との距離が近いほど被加熱物が強く加熱される傾向があるからである。
【００２７】
さらに、複数のマイクロ波放射部の直下において、導波手段の電界方向の長さが異なる構成とすることで、マイクロ波放射部直下の電界強度を変化させ、各マイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を変化させることが可能となる。
【００２８】
よって、簡易な構成で局所的なマイクロ波集中が生じる電磁界分布を実現し、加熱室内の任意の場所に置かれた被加熱物に対して、高効率なマイクロ波加熱を実現できる。
【００２９】
また、円偏波は円偏波放射部の中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射されているため、円偏波を放射するマイクロ波放射部を配置することにより、円偏波を発生するマイクロ波放射部上の被加熱物に対して、円偏波の特徴である周方向に対しての均一加熱が期待できる。
【００３０】
さらに、円偏波を放射するマイクロ波放射部を２本以上の長孔により構成される単純な形状とすることにより、駆動部のないより簡易な構成で信頼性の向上および給電部の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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上面図
【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の要部断面模式図
【図４】導波手段を説明する図
【図５】導波手段内の電界と磁界と電流の関係説明図
【図６】導波手段の電界方向の長さとマイクロ波放射部から放射されるマイクロ波量の関係説明図
【図７】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の上面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の要部断面模式図
【図９】本発明の実施の形態２と同様の効果を有するマイクロ波加熱装置の要部断面模式図
【図１０】本発明の実施の形態２と同様の効果を有するマイクロ波加熱装置の要部断面模式図
【図１１】本発明の実施の形態３におけるマイクロ波放射部の上面図
【図１２】本発明の実施の形態３におけるマイクロ波放射部の要部断面模式図
【図１３】本発明の実施の形態３におけるマイクロ波放射部の形状の説明図
【図１４】本発明の実施の形態４におけるマイクロ波放射部の上面図
【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要部断面模式図
【図１６】本発明の実施の形態４と同様の効果を有するマイクロ波加熱装置の要部断面模式図
【図１７】本発明の実施の形態４と同様の効果を有するマイクロ波加熱装置の要部断面模式図
【図１８】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１９】従来の直交する二つの長孔で円偏波を発生させるマイクロ波加熱装置の構成図
【図２０】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
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝送する導波手段と、加熱室内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部を伝送方向に複数有し、導波手段は、複数のマイクロ波放射部の直下において、電界方向の長さが異なる構成としている。これにより、加熱室の複数の位置から被加熱物にマイクロ波を放射することが可能となり、単一のマイクロ波放射部による加熱と比較して、加熱室に置かれた被加熱物に対して広範囲に渡って、効率良くマイクロ波加熱をすることが可能となる。さらに、複数のマイクロ波放射部の直下において、導波手段の電界方向の長さが異なる構成とすることで、マイクロ波放射部直下の電界強度を変化させ、各マイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を変化させることが可能となり、簡易な構成で局所的なマイクロ波集中が生じる電磁界分布を実現し、加熱室内の任意の場所に置かれた被加熱物に対して、高効率なマイクロ波加熱を実現できる。
【００３３】
第２の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、加熱室の中央からの距離が最も短いマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さに比べ、短い構成としている。これにより、加熱室の中央からの距離が最も短いマイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を増加させ、加熱室の中央のみに置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を向上させることが可能となる。加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の向上は使用頻度から考えて、有用である。また、筐体内部に多くの構成部品が必要となる水蒸気加熱や熱風加熱などの種々の加熱機能を有する電子レンジにおいて、各種制御部品や水蒸気加熱用の水タンクおよびポンプ、制御部品などの冷却用ファンおよび風路を、加熱室の中央の直下に配置することができ、筐体の小型化が可能となる。
【００３４】
第３の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、マイクロ波発生手段からの距離が最も短いマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さに比べ、長い構成としている。これにより、マイクロ波発生手段からの距離が最も短いマイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を減少させ、他のマイクロ波放射部からのマイクロ波量を増加させることが可能となる。特に、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の向上は使用頻度から考えて、有用である。
【００３５】
第４の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、マイクロ波発生手段からの距離が最も長いマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さに比べ、長い構成としている。これにより、マイクロ波発生手段からの距離が最も長いマイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を減少させ、他のマイクロ波放射部からのマイクロ波量を増加させることが可能となる。特に、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の向上は使用頻度から考えて、有用である。
【００３６】
第５の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、加熱室の中央からの距離が最も短いマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さに比べ、長い構成としている。これにより、加熱室の中央からの距離が最も短いマイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を減少させ、他のマイクロ波放射部からのマイクロ波量を増加させることが可能となる。特に、加熱室の広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の向上は使用頻度から考えて、有用である。
【００３７】
第６の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、マイクロ波発生手段からの距離が最も短いマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さが、他のマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さに比べ、短い構成としている。これにより、マイクロ波発生手段からの距離が最も短いマイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を増加させ、他のマイクロ波放射部からのマイクロ波量を減少させることが可能となり、加熱室内のマイクロ波発生手段側に置かれた被加熱物に対する加熱性能が向上する。局所的にマイクロ波集中が生じるマイクロ波分布を有したマイクロ波加熱装置は、複品加熱をする際に有用である。また、筐体内部に多くの構成部品が必要となる水蒸気加熱や熱風加熱などの種々の加熱機能を有する電子レンジにおいて、各種制御部品や水蒸気加熱用の水タンクおよびポンプ、制御部品などの冷却用ファンおよび風路を、マイクロ波発生手段付近の導波手段下に配置することができ、筐体の小型化が可能となる。
【００３８】
第７の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、マイクロ波発生手段からの距離が最も長いマイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さが、他のマイク
ロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さに比べ、短い構成としている。これにより、マイクロ波発生手段からの距離が最も長いマイクロ波放射部から加熱室へ放射されるマイクロ波量を増加させ、他のマイクロ波放射部からのマイクロ波量を減少させることが可能となり、加熱室内のマイクロ波発生手段から遠い側に置かれた被加熱物に対する加熱性能が向上する。局所的にマイクロ波集中が生じるマイクロ波分布を有したマイクロ波加熱装置は、複品加熱をする際に有用である。また、筐体内部に多くの構成部品が必要となる水蒸気加熱や熱風加熱などの種々の加熱機能を有する電子レンジにおいて、各種制御部品や水蒸気加熱用の水タンクおよびポンプ、制御部品などの冷却用ファンおよび風路を、マイクロ波発生手段から遠い側の導波手段下に配置することができ、筐体の小型化が可能となる。
【００３９】
第８の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明において、少なくとも１つのマイクロ波放射部が、円偏波を放射する構成としている。マイクロ波放射部が円偏波を放射する構成の場合は、各円偏波放射部の中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射されるので、他の放射部と比べてマイクロ波放射部上の被加熱物を円周方向に均一に加熱することができる。
【００４０】
第９の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明において、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円偏波を放射することができ、信頼性の向上および給電部の小型化を実現することができる。
【００４１】
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。
【００４２】
（実施の形態１）
図１〜図６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である。図２は、導波手段２０１とマイクロ波放射部１０２とマイクロ波発生手段２０２の位置関係を説明する図である。図３は、導波手段２０１の形状およびマイクロ波放射部１０２の位置関係を説明する要部断面の模式図である。図４は、矩形導波管４０１の寸法と伝送モードの関係を説明するための図である。図５は、矩形の導波手段２０１内に生じる電界５０１、磁界５０２、電流５０３の関係を説明するための図である。図６は、単一のマイクロ波放射部１０２を有する給電構成において、導波手段の電界方向の長さ３０１とマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量の関係を説明するための図であり、この結果は電磁界解析により求めた。
【００４３】
＜マイクロ波加熱装置の構成＞
代表的なマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、被加熱物（図示せず）を収納可能な加熱室１０３と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段２０２と、マイクロ波発生手段２０２から放射されたマイクロ波を加熱室１０３に導く導波手段２０１と、導波手段２０１のＨ面４０２に設けた導波手段２０１内のマイクロ波を加熱室１０３内に放射するマイクロ波放射部１０２を有している。
【００４４】
また、図１に示すように電子レンジは、マイクロ波放射部１０２の上部をカバーしつつ被加熱物を載置する載置台１０４と、被加熱物の出し入れのためのドア１０５を有する。
ここで、載置台１０４は、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。
【００４５】
なお、マイクロ波発生手段２０２にはマグネトロン、導波手段２０１には矩形導波管４０１、マイクロ波放射部１０２には導波手段２０１に設けた開口部を用いることで上記の構成を容易に実現できる。
【００４６】
＜マイクロ波加熱装置の概略動作＞
最初にマイクロ波加熱装置１０１の概略動作について説明を行なう。使用者により加熱室１０３内に被加熱物が置かれ、加熱開始指示が行われると、マイクロ波加熱装置１０１は、マイクロ波発生手段２０２であるマグネトロンから導波手段２０１内にマイクロ波を供給し、加熱室１０３と導波手段２０１とを接続しているマイクロ波放射部１０２を通じて、加熱室１０３内にマイクロ波を放射することで、マイクロ波加熱装置１０１は被加熱物の加熱を行なう。
【００４７】
＜間接波・直接波の定義＞
なお、本発明において、マイクロ波放射部１０２から放射され被加熱物を直接加熱するマイクロ波を直接波と呼び、加熱室１０３の内壁で反射したマイクロ波を反射波と呼ぶ。
【００４８】
＜矩形導波管寸法、ＴＥ１０モードの説明＞
次に、図４を用いて電子レンジに搭載される代表的な導波手段２０１である矩形導波管４０１について説明する。最も単純で一般的な導波手段２０１は、図４のように一定の長方形の断面（幅ａ×高さｂ）を伝送方向２０４に伸ばした直方体からなり、マイクロ波の波長をλとしたときに、導波管の幅ａ（マイクロ波の波長λ＞ａ＞λ／２）、高さｂ（＜λ／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。
【００４９】
ＴＥ１０モードとは、矩形導波管４０１内において導波管の伝送方向２０４には磁界５０２成分のみが存在して電界５０１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?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の導波手段２０１に適用されることは殆どない。
【００５０】
電子レンジでは２．４５ＧＨｚ近辺の周波数を用いるので、波長λは約１２０ｍｍであり、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送する場合、幅ａを８０〜１００ｍｍ、高さｂを１５〜４０ｍｍ程度に選ぶことが多い。
【００５１】
このとき、図３の上下の面を磁界５０２が平行に渦巻く面という意味でＨ面４０２と呼び、左右の面を電界５０１に平行な面という意味でＥ面４０３と呼ぶ。なお、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と表され、λｇ＝λ／√（１−（λ／（２×ａ））＾２）となり、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。
【００５２】
また、ＴＥ１０モードでは、導波手段２０１の幅方向の両端（Ｅ面４０３）で電界５０１が０、幅方向の中央で電界５０１が最大となる。よって、マグネトロンは電界５０１が最大となる導波手段２０１の幅方向の中央に結合させる構成とする。
【００５３】
＜加熱室中央の負荷に対する加熱性能の重要性（置かれる頻度）＞
なお、被加熱物は加熱室の中央２０６に置かれることが最も多く、さらに日本国内およびＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍ
ｉｓｓｉｏｎ）標準規格におけるマイクロ波加熱の効率測定試験では、加熱室の中央２０６に水負荷を置くように定められている。
【００５４】
よって、加熱室の中央２０６に置かれた被加熱物に対して、効率よくマイクロ波を集中させる技術は重要である。
【００５５】
＜スポット加熱（複品加熱など）の重要性＞
さらに、近年の電子レンジでは、形状や種類の異なる被加熱物を複数品同時に加熱する性能が求められることもある。この場合はマイクロ波を複数品に均一に放射するのではなく、形状が大きい、誘電率が低くマイクロ波を吸収しにくい、高い仕上がり温度が必要などの条件を有している被加熱物に多くのマイクロ波を放射する必要がある。
【００５６】
よって、加熱室の中央２０６に限らず、局所的に効率よくマイクロ波集中を生じさせる技術は重要である。
【００５７】
＜矩形導波管内の進行波・定在波＞
次に、導波手段２０１内の電磁界分布およびマイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波の指向性について、導波手段２０１内の電界５０１分布の概腹位置５０５および概節位置５０６に着目して説明する。
【００５８】
導波手段２０１として図４に示すような矩形導波管４０１を用いている場合、マイクロ波発生手段２０２から発生した進行波と、導波手段２０１の終端部２０３で反射した反射波が互いに干渉し、図５に示すように導波管内に定在波５０４が生じる。
【００５９】
なお、マイクロ波放射部１０２の位置する導波手段２０１内の定在波５０４の電界５０１の位相によって、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の広がりは変化する。このマイクロ波の広がりが変化する原理については、以下で説明する。
【００６０】
まず、図５を用いて定在波５０４における電界５０１・磁界５０２・電流５０３の関係について説明する。進行波は電界５０１と磁界５０２の方向は９０°ずれており、位相は同一である。これに対し、定在波５０４は電界５０１と磁界５０２の方向は９０°ずれており、位相はπ／２ずれている。よって、定在波５０４が発生している矩形導波管４０１内の電界５０１と磁界５０２の関係は図５のようになる。
【００６１】
これは、定在波５０４の場合は、進行波が導波手段２０１の終端部２０３で反射する際に、電界５０１の位相がπ／２ずれることが主な原因である。なお、電流５０３は導波手段２０１の表面を磁界５０２に直交する方向に流れる。
【００６２】
定在波５０４が発生している矩形導波管４０１のＨ面４０２にマイクロ波放射部１０２を配置した場合の、マイクロ波の指向性についての原理説明を行なう。
【００６３】
図５に示すように導波手段２０１内の定在波５０４について、概腹位置５０５と概節位置５０６にマイクロ波放射部１０２が配置された場合について考える。本発明における腹および節とは、導波手段２０１の伝送方向２０４における電界５０１の強弱を指しており、伝送および電界方向に対して直角方向２０５における電界５０１の強弱を意味してはいない。
【００６４】
マイクロ波放射部１０２における電流５０３の伝送方向２０４成分と伝送および電界方向に対して直角方向２０５成分を考えた場合、概腹位置５０５に置かれたマイクロ波放射部１０２における電流５０３には伝送および電界方向に対して直角方向２０５成分が多い
。
【００６５】
電流５０３の流れる方向と電界５０１が広がる方向は同一であるので、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波は、主に伝送および電界方向に対して直角方向２０５に広がる。
【００６６】
また、概節位置５０６に置かれたマイクロ波放射部１０２における電流５０３には伝送方向２０４成分が多い。このため、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波は、主に導波手段２０１の伝送方向２０４に広がる。
【００６７】
＜ＷＧ厚−マイクロ波放射量変化の原理説明＞
次に、マイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１を変化させることで、マイクロ波放射部１０２から加熱室１０３内に放射されるマイクロ波量が増減する原理について説明する。
【００６８】
導波手段２０１内を伝送しているマイクロ波エネルギーが同一の場合、導波手段の電界方向の長さ３０１を変化させることにより、導波手段２０１内の空間のエネルギー密度が変化することとなる。
【００６９】
前述した導波手段２０１の電磁界強度とマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３内に放射されるマイクロ波量との関係を説明により、マイクロ波放射部１０２直下のエネルギー密度が変化するということは、電磁界強度も変化することになる。
【００７０】
よって、導波手段の電界方向の長さ３０１を短くした場合は、マイクロ波放射部１０２直下のマイクロ波エネルギー密度が高くなり電磁界強度も同様に高くなる。よって、そのマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３内に放射されるマイクロ波量も増加する。
【００７１】
逆に、導波手段の電界方向の長さ３０１を長くした場合は、マイクロ波放射部１０２直下のマイクロ波エネルギー密度が低くなり電磁界強度も同様に低くなる。よって、そのマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３内に放射されるマイクロ波量も減少する。
【００７２】
＜導波管厚−放射量のＣＡＥ説明＞
次に、単一のマイクロ波放射部１０２を有する給電構成における、導波手段の電界方向の長さ３０１とマイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波量の関係を図６に示す。なお、図６は電磁界解析によって求めたものである。
【００７３】
図６に示すように、導波手段の電界方向の長さ３０１が減少することによってマイクロ波放射部１０２から放射するマイクロ波量は増加することが分かる。これは、前述した原理説明と同じである。
【００７４】
以下に、図６に示した解析結果の解析条件を記載する。
本解析では、矩形導波管４０１を用いてマイクロ波発生手段２０２であるマグネトロンから発生したマイクロ波をＴＥ１０モードで伝送している。
【００７５】
本解析における矩形導波管４０１は、電界方向５０７の寸法が３０ｍｍ、伝送および電界方向に対して直角方向２０５の寸法が１００ｍｍとなっており、解析に用いたマイクロ波の周波数は２．４６ＧＨｚとした。
【００７６】
また、本解析で用いたマイクロ波放射部１０２の形状は、長軸の長さが５５ｍｍである２本の長孔を各長孔の中央で直交させ、伝送方向２０４に対して長孔を４５°傾けた構成
としたが、この性質は、本形状に限定した性質ではなく、マイクロ波放射部１０２の形状には依存しない性質である。つまり、多角形や円形などにおいても同様の結果が得られる。なお、マイクロ波放射部１０２の数は１個である。
【００７７】
＜導波手段下に臓物配置可能→アイリスとの差別化＞
次に、マイクロ波放射部直下の導波手段の電界方向の長さ３０１を短くすることで、筐体内部に多くの構成部品が必要となる水蒸気加熱や熱風加熱などの種々の加熱機能を有する電子レンジにおいて、各種制御部品や水蒸気加熱用の水タンクおよびポンプ、制御部品などの冷却用ファンおよび風路を、導波手段の電界方向の長さ３０１が短くなっている下に配置することができ、筐体の小型化が可能となる。
【００７８】
この効果は、インピーダンス整合素子（材質は金属など）をマイクロ波放射部１０２直下に設置し、マイクロ波放射部１０２直下の導波手段２０１内の電界強度を局所的に強くすることでマイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波量を増加させる方法では実現できない。
【００７９】
＜開口からの距離と加熱強度の関係＞
次に、マイクロ波放射部１０２と被加熱物間の距離によるマイクロ波加熱の強弱について説明する。
【００８０】
マイクロ波放射部１０２から放射されたマイクロ波は、放射状に広がりながら空気中を伝播していくので、マイクロ波放射部１０２から距離が長くなるに従って、マイクロ波の電界強度は低下する傾向がある。
【００８１】
よって、マイクロ波放射部１０２から見て、同一直線状に複数の被加熱物を置いた場合、マイクロ波放射部１０２に近い位置の被加熱物の方が、強く加熱される傾向がある。
【００８２】
また、マイクロ波放射部１０２から被加熱物までの距離が同一であっても、マイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波量が多い場合の方が、強く加熱される傾向がある。
【００８３】
＜具体構成、作用・効果＞
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【００８４】
図２および図３に示すように、本実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室１０３と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段２０２と、マイクロ波を伝送する導波手段２０１と、加熱室１０３内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部１０２を伝送方向２０４に複数有し、導波手段２０１は、複数のマイクロ波放射部の直下において、電界方向の長さ３０１が異なる構成としている。
【００８５】
これにより、駆動部が無い構成で、加熱室１０３の複数の位置から被加熱物にマイクロ波を放射することが可能となり、単一のマイクロ波放射部１０２による加熱と比較して、加熱室１０３に置かれた被加熱物に対して広範囲に渡って、効率良くマイクロ波加熱をすることが可能となる。
【００８６】
さらに、複数のマイクロ波放射部の直下において、導波手段の電界方向の長さ３０１が異なる構成とすることで、マイクロ波放射部１０２直下の電界強度を変化させ、各マイクロ波放射部から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量を変化させることが可能となり、簡易な構成で局所的なマイクロ波集中が生じる電磁界分布を実現し、加熱室１０３内の任意の場所に置かれた被加熱物に対して、高効率なマイクロ波加熱を実現できる。
【００８７】
また上記の構成に加え、加熱室の中央２０６からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、短い構成としている。
【００８８】
これにより、加熱室の中央２０６からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量を増加させているので、駆動部が無い構成で加熱室の中央２０６に置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を向上させることが可能となる。
【００８９】
加熱室の中央２０６に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の向上は使用頻度から考えて、有用である。
【００９０】
さらに、筐体内部に多くの構成部品が必要となる水蒸気加熱や熱風加熱などの種々の加熱機能を有する電子レンジにおいて、各種制御部品や水蒸気加熱用の水タンクおよびポンプ、制御部品などの冷却用ファンおよび風路を、加熱室の中央２０６の直下に配置することができ、筐体の小型化が可能となる。
【００９１】
なお、マイクロ波放射部１０２の数および位置が加熱室の中央２０６に対して非対称である場合や、全てのマイクロ波放射部１０２が同一形状でない場合においても本発明に含まれる。
【００９２】
（実施の形態２）
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。図７〜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１０１の説明図である。図７は、導波手段２０１とマイクロ波放射部１０２とマイクロ波発生手段２０２の位置関係を説明する図である。図８は、導波手段２０１の形状およびマイクロ波放射部１０２の位置関係を説明する要部断面の模式図である。図９および図１０は、本実施の形態とほぼ同様の効果を有する導波手段２０１の形状およびマイクロ波放射部１０２の位置関係を説明する要部断面の模式図である。
【００９３】
なお、図面において、（実施の形態１）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２）における基本的な動作は（実施の形態１）と同様であるとして、発明の主要点でない限り説明を省略し、以下その動作、作用を説明する。
【００９４】
＜具体構成、作用・効果＞
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。
図７および図８に示すように、本実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、長い構成としている。
【００９５】
これにより、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量を減少させ、他のマイクロ波放射部１０２からのマイクロ波量を増加させることが可能となる。
【００９６】
また上記の構成に加え、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も長いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、長い構成としている。
【００９７】
これにより、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も長いマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量を減少させ、他のマイクロ波放射部１０２からのマイクロ波量を増加させることが可能となる。
【００９８】
特に、駆動部を用いない構成で、使用頻度の高い加熱室の中央２０６に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱性能を向上させることは、有用である。
【００９９】
なお、マイクロ波放射部１０２の数および位置が加熱室の中央２０６に対して非対称である場合や、全てのマイクロ波放射部１０２が同一形状でない場合においても本発明に含まれる。
【０１００】
また、図９はマイクロ波発生手段２０２からの距離が最も長いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、長い構成としているが、発明の効果および原理は、図８に示した構成とほぼ同様である。
【０１０１】
さらに、図１０はマイクロ波発生手段２０２からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、長い構成としているが、発明の効果および原理は、図８に示した構成とほぼ同様である。
【０１０２】
（実施の形態３）
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。図１１〜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１０１の説明図である。図１１は、導波手段２０１とマイクロ波放射部１０２とマイクロ波発生手段２０２の位置関係を説明する図である。図１２は、導波手段２０１の形状およびマイクロ波放射部１０２の位置関係を説明する要部断面の模式図である。図１３は、円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０１の形状の例を示した図である。
【０１０３】
なお、図面において、（実施の形態１）および（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）および（実施の形態２）と同様であるとして、発明の主要点でない限り説明を省略し、以下その動作、作用を説明する。
【０１０４】
＜円偏波、直線偏波とは＞
初めに、円偏波の特徴および円偏波を用いたマイクロは加熱の利点について説明する。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５０１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５０１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。
【０１０５】
前記の特徴により、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、被加熱物を均一に加熱することができるようになる。特に、円偏波を発生するマイクロ波放射部１０２の直上に置かれた被加熱物に対して、円偏波の周方向に対して均一加熱の傾向が強い。
【０１０６】
なお、円偏波は回転方向から右旋偏波（ＣＷ：ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）と左旋偏波（ＣＣ
Ｗ：ｃｏｕｎｔｅｒ  ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）の２種類に分類されるが、加熱性能に違いはない。
【０１０７】
なお、円偏波に対して、導波手段２０１内のマイクロ波の電場および磁場の振動方向が一定方向であるのが直線偏波である。直線偏波を加熱室１０３内に放射する従来のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波分布の不均一さを低減するために、被加熱物を載置するテーブルを回転させる構造や、導波手段２０１から加熱室１０３へマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構造などを設置する必要がある。
【０１０８】
よって、従来の直線偏波を用いたマイクロ波加熱装置によるマイクロ波加熱で問題とされていた、直接波と反射波の干渉によって加熱室１０３内に生じる定在波５０４を緩和することが可能となり、円偏波を発生するマイクロ波放射部１０２の直上に置かれた被加熱物に対して、均一なマイクロ波加熱を実現することができる。
【０１０９】
＜楕円偏波も含む＞
なお、本発明における円偏波とは、マイクロ波放射部１０２からのマイクロ波の広がりが正確な真円となっている場合のみを意味しているのではなく、マイクロ波の広がりが楕円となっているなどの場合も含んでいる。つまり、電界５０１の方向が時間に応じて変化し続けることで、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ものも円偏波と呼んでいる。
【０１１０】
＜円偏波の活用方法の違い（通信−加熱調理）＞
次に、円偏波の利用において、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する必要があるため、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。
【０１１１】
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、マイクロ波が全体に均等に当たることのみが重要となる。
【０１１２】
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。例えば、単一の円偏波開口の場合、被加熱物を円偏波開口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、円偏波開口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、複数の円偏波開口を配置することが望ましい。
【０１１３】
なお、本実施の形態のようにＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合において、導波手段２０１における導波手段の管軸２０７を境界にして、円偏波開口から放射される円偏波の方向が逆（右旋偏波および左旋偏波）になるが、このように配置することは通信分野では考えられないことであり、本発明で初めて実現させた加熱分野ならではの配置である。
【０１１４】
＜円偏波開口形状＞
次に、円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０１のその他の形状について説明する。特にここでは、少なくとも２つ以上の長孔により構成されるマイクロ波放射部１０２について述べる。
【０１１５】
形状の例を示した図１３（ａ）〜（ｇ）のように、２つ以上の長孔により構成されてお
り、このうちの少なくとも１つの長孔の長辺をマイクロ波の伝送方向２０４に対して傾いた形状となっていれば良い。よって、図１３の（ｅ）および（ｆ）のように交差していない形状や、図１３の（ｄ）のように３つの長孔により構成されている形状でも良い。
【０１１６】
なお、２つの長孔により構成されている円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０１の最良な形状の条件としては以下の３点が挙げられる。
【０１１７】
１点目は、各長孔の長辺の長さは導波手段２０１内の管内波長λｇの約１／４以上であることである。２点目は、２つの長孔はお互いに中央部で交差していることである。３点目は、導波手段２０１の伝送方向２０４に平行かつマイクロ波放射部１０２の中心を通る直線を軸として、電界５０１の分布が軸対照とならないことである。
【０１１８】
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、導波手段２０１における導波手段の管軸２０７を対称軸として電界５０１が分布しているので、マイクロ波放射部１０２の形状が、導波手段２０１における導波手段の管軸２０７に対して軸対照とならないように配置することが条件となる。
【０１１９】
＜正Ｘの円偏波開口＞
なお、本実施の形態では、円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０１を、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円偏波を放射することができる。
【０１２０】
＜潰れＸの円偏波開口＞
また、図１３の（ａ）に示したように、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のマイクロ波放射部１０２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、円偏波開口の長孔を小さくすることなく中心をより導波手段２０１の端部に寄せることができる。
【０１２１】
この結果、マイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波に指向性を持たせることができる。
【０１２２】
＜円偏波開口その他の形状＞
また、図１３の（ｅ）および（ｆ）に示したように、Ｌ字型やＴ字型に構成することで、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１９（ｂ）のように、二つの長孔は直交関係でなくても３０°程度なら傾けても円偏波が放射されると示されている。
【０１２３】
また、図１３の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｇ）に示したように、導波手段２０１の伝送方向２０４に平行な軸または、導波手段２０１の伝送および電界方向に対して直角方向２０５に平行な軸に対して、軸対称とならない形状のマイクロ波放射部１０２においても円偏波を放射することが可能である。
【０１２４】
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。
【０１２５】
＜Ｈ面に開口を配置＞
なお、円偏波としては特許文献１や特許文献２のように導波手段２０１壁面のマイクロ波放射部１０２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２００１
で構成するものがあるが、本実施の形態の円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０１は、特許文献１に示されたものと同様に導波手段２０１のＨ面４０２に形成して円偏波を放射するものである。
【０１２６】
なお、上述の通り、直線偏波と比較して、円偏波による加熱は円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０１上の被加熱物に対して、円周方向に均一に加熱することができる。特に導波手段２０１の伝送および電界方向に対して直角方向２０５に対称に配置すると渦の巻き方が互いに逆になるので、導波手段２０１の中央側での向きは同方向となり、打消し合うことがない。よって放射したマイクロ波の損失を低減することがでる。
【０１２７】
＜具体構成、作用・効果＞
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【０１２８】
図１１に示すように、本実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、加熱室の中央２０６からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、長い構成としている。
【０１２９】
これにより、加熱室の中央２０６からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量を減少させ、他のマイクロ波放射部１０２からのマイクロ波量を増加させることが可能となる。特に、駆動部の無い構成で、加熱室１０３の広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の向上は使用頻度から考えて、有用である。
【０１３０】
また上記の構成に加え、少なくとも１つのマイクロ波放射部１０２が、円偏波を放射する構成としている。
【０１３１】
これにより、マイクロ波放射部１０２が円偏波を放射する構成の場合は、各円偏波放射部の中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射されるので、直線偏波を放射する従来のマイクロ波放射部１０２と比較して、駆動部の無い構成で、マイクロ波放射部１０２上の被加熱物を円周方向に均一に加熱することができる。
【０１３２】
なお、マイクロ波放射部１０２の数および位置が加熱室の中央２０６に対して非対称である場合や、マイクロ波放射部１０２が２本の長孔を交差させた形状以外の場合や、全てのマイクロ波放射部１０２が同一形状でない場合、においても本発明に含まれる。
【０１３３】
さらに、マイクロ波放射部１０２のうち、少なくとも１つのマイクロ波放射部１０２が、円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０１であれば、本発明に含まれる。
【０１３４】
（実施の形態４）
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。図１４〜図１７は、本発明の実施の形態４におけるマイクロ波加熱装置１０１の説明図である。図１４は、導波手段２０１とマイクロ波放射部１０２とマイクロ波発生手段２０２の位置関係を説明する図である。図１５は、導波手段２０１の形状およびマイクロ波放射部１０２の位置関係を説明する要部断面の模式図である。図１６および図１７は、本実施の形態とほぼ同様の効果を有する導波手段２０１の形状およびマイクロ波放射部１０２の位置関係を説明する要部断面の模式図である。
【０１３５】
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）と同様であるとして、発明の主要点でない限り説明を省略し、以下その動作、作用を説明する。
【０１３６】
＜具体構成、作用・効果＞
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【０１３７】
図１４に示すように、本実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、短い構成としている。
【０１３８】
これにより、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量を増加させ、他のマイクロ波放射部１０２からのマイクロ波量を減少させることが可能となり、加熱室１０３内のマイクロ波発生手段２０２側に置かれた被加熱物に対する加熱性能が向上する。
【０１３９】
上記構成に加え、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も長いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、短い構成としている。
【０１４０】
これにより、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も長いマイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波量を増加させ、他のマイクロ波放射部１０２からのマイクロ波量を減少させることが可能となり、加熱室１０３内のマイクロ波発生手段２０２から遠い側に置かれた被加熱物に対する加熱性能が向上する。
【０１４１】
以上より、局所的にマイクロ波集中が生じるマイクロ波分布を有したマイクロ波加熱装置１０１は、複品加熱をする際に有用である。
【０１４２】
また、筐体内部に多くの構成部品が必要となる水蒸気加熱や熱風加熱などの種々の加熱機能を有する電子レンジにおいて、各種制御部品や水蒸気加熱用の水タンクおよびポンプ、制御部品などの冷却用ファンおよび風路を、マイクロ波発生手段２０２から近い側および遠い側の導波手段２０１下に配置することができ、筐体の小型化が可能となる。
【０１４３】
さらに、本実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、円偏波を放射するマイクロ波放射部１１０１は、二つの長孔が交差する略Ｘ字状の構成としている。
【０１４４】
これにより、簡単な構成で確実に円偏波を放射することができ、信頼性の向上および給電部の小型化を実現することができる。
【０１４５】
なお、マイクロ波放射部１０２の数および位置が加熱室の中央２０６に対して非対称である場合や、全てのマイクロ波放射部１０２が同一形状でない場合においても本発明に含まれる。
【０１４６】
また、図１６はマイクロ波発生手段２０２からの距離が最も長いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１に比べ、短い構成としているが、発明の効果および原理は、図１５に示した構成とほぼ同様である。
【０１４７】
さらに、図１７はマイクロ波発生手段２０２からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２直下の導波手段の電界方向の長さ３０１が、他のマイクロ波放射部１０２直下の導波
手段の電界方向の長さ３０１に比べ、短い構成としているが、発明の効果および原理は、図１５に示した構成とほぼ同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置１０１は、被加熱物への均一照射ができるので、個食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】
【０１４９】
１０１  マイクロ波加熱装置（電子レンジ）
１０２、１１０１  マイクロ波放射部
１０３  加熱室
２０１  導波手段
２０２  マイクロ波発生手段
２０４  伝送方向
２０６  加熱室の中央
３０１  電界方向の長さ
【図３】
2014150018.tif 000003
【図４】
2014150018.tif 000004
【図８】
2014150018.tif 000005
【図９】
2014150018.tif 000006
【図１０】
2014150018.tif 000007
【図１２】
2014150018.tif 000008
【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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