(57)【要約】  導波管から加熱室内の放射領域の全体に対して均一にマイクロ波を放射して、駆動機構を用いることなく、被加熱物を均一に加熱するために、本願発明のマイクロ波加熱装置は、導波管１０４から加熱室１０２内にマイクロ波を放射する開口１０５、１０６を有し、加熱室１０２は、導波管１０４の伝送方向において管内波長の略２倍の長さの放射領域を有し、開口１０５、１０６は、導波管１０４の伝送方向に略管内波長分だけ離れて配置されて、放射領域における前記伝送方向に直交する中心線に対して対称的に配置されている。
2013171990.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、を備え、
前記加熱室は、前記複数のマイクロ波放射部からのマイクロ波が放射される放射領域を有し、当該放射領域が前記導波管の伝送方向に管内波長の略２倍の長さを持ち、
前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管の伝送方向において略管内波長分だけ離れた位置に設けられ、前記放射領域における前記伝送方向に直交する中心線に対して対称的に配置されたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記放射領域は、被加熱物を載置する載置台により規定される請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記放射領域は、前記加熱室の対向する壁面の間の空間により規定される請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記放射領域は、前記マイクロ波放射部が設けられた位置と、前記マイクロ波放射部の上方に配置される載置台の位置との間の底部空間により規定される請求項１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の少なくとも二つは、前記導波管内に生じた定在波の腹近傍に配置されるよう構成された請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管の伝送方向に沿って配置されており、前記マイクロ波放射部の少なくとも二つの間の領域に、他のマイクロ波放射部を有する構成とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管の幅方向に並んで二つずつ配置する構成とした請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
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た請求項１乃至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】
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字形状の開口により構成された請求項８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である電子レンジは、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。したがって、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方を回転させる構成など、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化を図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機構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、電界が回転する円偏波を用いることは加熱の均一化に効果があるものと考えられる。例えば、具体的な円偏波の発生方法としては、米国特許第４３０１３４７号明細書（特許文献１）には、図１２に示すように、導波管１上で交差するＸ字型の円偏波開口２を用いる構成が示されている。また、特許第３５１０５２３号公報（特許文献２）には、図１３に示すように、導波管１上で直交する方向に延設された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構成が示されている。さらに、特開２００５−２３５７７２号公報（特許文献３）には、図１４に示すように、導波管１に結合させたパッチアンテナ５の平面部分に切り欠き６を形成して円偏波を発生させる構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、前述の円偏波を利用した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、駆動機構を不要にできるほどの均一効果はないという課題を有していた。いずれの特許文献１〜３においても、円偏波と駆動機構との相乗効果により従来の駆動機構のみの構成よりも均一化を図ることができ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１２のように導波管１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ためのターンテーブル（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。いずれの特許文献１〜３においても円偏波を用いれば駆動機構を不要にできるとは記載されていない。これは、もし円偏波のみの放射で駆動機構を設けないと、一般的な駆動機構を有する構成、例えば、被加熱物を載置するテーブルを回転させる構成や、アンテナを回転させる構成などの場合に比べて、マイクロ波の攪拌が不十分であるため、均一性が劣るためである。【０００７】
本発明は、前述の従来のマイクロ波加熱装置における課題を解決するものであり、駆動機構を用いることなく、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】
【０００８】
前述の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、
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、を備え、
前記加熱室は、前記複数のマイクロ波放射部からのマイクロ波が放射される放射領域を有し、当該放射領域が前記導波管の伝送方向に管内波長の略２倍の長さを持ち、
前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管の伝送方向において略管内波長分だけ離れた位置に設けられ、前記放射領域における前記伝送方向に直交する中心線に対して対称的に配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のマイクロ波加熱装置は、駆動機構を用いることなく、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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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全体構成を示す斜視図
【図２】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における主要部を模式的に示しており、（ａ）平面断面図と（ｂ）正面断面図
【図３】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における被加熱物と開口との位置関係を説明する図
【図４】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管を説明する斜視図
【図５】実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけ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であり、（ａ）シミュレーションモデルの平面イメージ図と（ｂ）加熱室内の電界強度分布の平面断面図
【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主要部を模式的に示しており、（ａ）平面断面図と（ｂ）正面断面図
【図７】実施の形態２のマイクロ波加熱装置における水負荷（ＩＥＣの規定による５個のビーカそれぞれに１００ｍＬの水）と開口との位置関係を説明する模式図
【図８】実施の形態２のマイクロ波加熱装置における水負荷（ＩＥＣの規定による容器に１Ｌの水）と開口の位置関係を説明する模式図
【図９】本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置における主要部を模式的に示しており、（ａ）平面断面図と（ｂ）正面断面図
【図１０】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における載置台がずれた状態を説明する図であり、（ａ）平面断面図と（ｂ）正面断面図
【図１１】本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置における開口形状を説明する模式図
【図１２】Ｘ字型の開口により円偏波を発生させる従来のマイクロ波加熱装置の構成図
【図１３】直交する二つの長方スリットにより円偏波を発生させる従来のマイクロ波加熱装置の構成図
【図１４】パッチアンテナにより円偏波を発生させる従来の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】
【００１１】
本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、
被加熱物を収納する加熱室と、
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、を備え、
前記加熱室は、前記複数のマイクロ波放射部からのマイクロ波が放射される放射領域を有し、当該放射領域が前記導波管の伝送方向に管内波長の略２倍の長さを持ち、
前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管の伝送方向において略管内波長分だけ離れた位置に設けられ、前記放射領域における前記伝送方向に直交する中心線に対して対称的に配置されている。
【００１２】
上記のように構成された本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、少なくとも管内波長分だけ離れた二つのマイクロ波放射部が、管内波長の略２倍の長さの放射領域における前記伝送方向に直交する中心線に対して対称的に配置されているので、二つのマイクロ波放射部のそれぞれが放射領域の中央から両端までの丁度中間の位置に設けられている。また、二つのマイクロ波放射部が管内波長分だけ離れているため、常に同位相の位置関係となり、導波管内から加熱室に向けて常に同等量のマイクロ波を放射することができる。以上のように構成された本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、放射領域の中央から両端までの丁度中間に位置する二つのマイクロ波放射部から常に同等量のマイクロ波を放射することができるため、放射領域の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１３】
本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第１の態様の前記放射領域は、被加熱物を載置する載置台により規定される。このように構成された本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置は、載置台の中央から両端までの丁度中間の位置に設けられている二つのマイクロ波放射部から常に同等量のマイクロ波を放射することができるため、載置台の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１４】
本発明に係る第３の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第１の態様の前記放射領域は、前記加熱室の対向する壁面の間の空間により規定される。このように構成された本発明に係る第３の態様のマイクロ波加熱装置は、加熱室の中央から両端までの丁度中間の位置に設けられている二つのマイクロ波放射部から常に同等量のマイクロ波を放射することができるため、加熱室の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１５】
本発明に係る第４の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第１の態様の前記放射領域は、前記マイクロ波放射部が設けられた位置と、前記マイクロ波放射部の上方に配置される載置台の位置との間の底部空間により規定される。このように構成された本発明に係る第４の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部と載置台の間の底部空間の中央から両端までの丁度中間の位置に設けられている二つのマイクロ波放射部から常に同等量のマイクロ波を放射することができるため、マイクロ波放射部と載置台の間の底部空間の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１６】
本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第１の態様乃至第４の態様のいずれかの態様における前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管内に生じた定在波の腹近傍に配置されるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置は、導波管内の定在波の腹は電界が強いため、その近傍に位置するマイクロ波放射部からの放射量を多くすることができ、二つのマイクロ波放射部から安定してマイクロ波を加熱室内に供給することができる。この結果、本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置は、ねらい通りに放射領域の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１７】
本発明に係る第６の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第１の態様乃至第５の態様のいずれかの態様における前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管の伝送方向に沿って配置されており、前記マイクロ波放射部の少なくとも二つの間の領域に、他のマイクロ波放射部を有する構成としている。マイクロ波加熱装置において、例えば、管内波長が長くなるような導波管を選んだ時、マイクロ波放射部間の距離が長くなり（放射領域も広くなり）、中央が加熱されにくいことが懸念される。しかし、本発明に係る第６の態様のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波放射部間に他のマイクロ波放射部を有する構成であるため、中央の加熱を促進することができ、被加熱物を均一に加熱することができる。さらに、本発明に係る第６の態様のマイクロ波加熱装置においては、一般に被加熱物が加熱室の中央に置かれる可能性が極めて高いため、加熱室の中央の加熱を促進させることにより加熱効率を向上することもできる。
【００１８】
本発明に係る第７の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第１の態様乃至第６の態様のいずれかの態様における前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管の幅方向に並んで二つずつ配置する構成としている。このように構成された本発明に係る第７の態様のマイクロ波加熱装置は、導波管の伝送方向の均一化だけでなく、導波管の幅方向にもマイクロ波を拡散しやすくい構成となり、加熱室の全体に対して均一にマイクロ波を放射することができ、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１９】
本発明に係る第８の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第１の態様乃至第７の態様のいずれかの態様における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。このように構成された本発明に係る第８の態様のマイクロ波加熱装置は、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、円周方向を均一に加熱することができる。その結果、本発明に係る第８の態様のマイクロ波加熱装置によれば、加熱室の全体に対して均一にマイクロ波を放射することができ、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００２０】
本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置における、前記の第８の態様における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字形状の開口により構成されている。このように構成された本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置は、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。
【００２１】
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ものである。
【００２２】
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置を説明する図である。図１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り、図２は実施の形態１のマイクロ波加熱装置における主要部であるマイクロ波発生部、導波管および加熱室などを模式的に示している。図２において、（ａ）は加熱室などを上から見た断面図であり、（ｂ）は正面から見た断面図である。
【００２３】
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部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１０５、１０６と、食品を載置する載置台１０７とを有している。なお、実施の形態１におけるマイクロ波放射部１０５、１０６としては、導波管１０４の上面（加熱室１０２に対向する面）に形成した２つの開口１０５、１０６により構成されている。
【００２４】
実施の形態１における加熱室１０２は、横長の直方体形状であり、載置台１０７が加熱室１０２の底面全体を覆う構成である。載置台１０７は、マイクロ波放射部である開口１０５、１０６が加熱室１０２内に露出しないように覆うように設けられている。載置台１０７の上面（載置面）は、平坦に形成されており、使用者が食品の出し入れを容易なものとするとともに、載置台１０７に汚れがついたときにふき取りやすくしている。実施の形態１における載置台１０７としては、開口１０５、１０６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されている。
【００２５】
導波管１０４と加熱室１０２との接続状態は、導波管１０４のマイクロ波の伝送方向が加熱室１０２の幅方向（図２における左右方向）となるように接続されている。また、開口１０５、１０６のそれぞれの中心を結んだ開口中心線１０８が、加熱室１０２の前後方向（図２の（ａ）の上下方向）の中心である中心線に一致するように、導波管１０４と加熱室１０２が接続されている。ここで、開口１０５、１０６の中心とは、各開口形状を同じ厚み、同じ比重の板材で構成したと仮定した場合において、その板材の重心位置を示すものである。各開口１０５、１０６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。各開口１０５、１０６は、平面視において、導波管１０４における伝送方向と平行な中心軸（管軸）１０９と交差しないように、管軸１０９に対して一方の側に配置されている。また、隣り合う開口１０５と開口１０６は、導波管１０４における伝送方向に略管内波長λｇ分だけ離して配設されている。特に、導波管１０４における伝送方向の終端（図２においては左端）１１０に近い方の開口１０５は、導波管１０４の終端１１０からλｇ／４の距離に設けられている。
【００２６】
加熱室１０２においては、左側壁面１１１が開口１０５から導波管１０４における伝送方向にλｇ／２の距離の位置に配置されており、右側壁面１１２が開口１０６から導波管１０４における伝送方向にλｇ／２の距離の位置に配置されている。その結果、実施の形態１における加熱室１０２においては、左側壁面１１１と右側壁面１１２との間の距離（導波管１０４の伝送方向における距離）は、管内波長（λｇ）の２倍の長さ（２λｇ）となっている。したがって、実施の形態１における加熱室１０２においては、管内波長（λｇ）の２倍の長さの距離を有する放射領域が構成されており、２つの開口１０５と１０６が加熱室１０２を左右に分ける中心線１１３を挟んで両側の位置に対称的に配置されている。加熱室１０２を左右に分ける中心線１１３とは、加熱室１０２の幅方向（図２の左右方向）の長さの中心を含む前後方向の中心線（幅方向に直交する中心線）である。即ち、実施の形態１においては、２つの開口１０５、１０６が中心線１１３を対称軸として対称位置に配設されている。
【００２７】
導波管１０４内においては、管内定在波が生じているが、この管内定在波はマグネトロン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を有している。管内定在波は、管内波長λｇの１／２ごとに腹と節を繰り返すものであり、導波管１０４の終端１１０においては必ず節となる。なお、図２における（ｂ）においては、導波管１０４内に生じた管内定在波のイメージを図示している。終端１１０に近い一方の開口１０５は導波管１０４の終端１１０からλｇ／４の距離にあるため腹の位置となり、他方の開口１０６は前記一方の開口１０５からλｇの距離にあるためやはり腹の位置となる。
【００２８】
また、加熱室１０２は、左側壁面１１１および右側壁面１１２に加えて背面側壁面１１４および天面１１５を有するとともに、図１に示すように、正面側には開閉可能なドア１１６を有する。ドア１１６を閉めることにより、加熱室１０２内に放射されたマイクロ波が加熱室１０２内に閉じ込められる。
【００２９】
以上のように構成された実施の形態１のマイクロ波加熱装置における動作について説明する。
【００３０】
マグネトロン１０３から放射されたマイクロ波は、導波管１０４内で定在波となり、ともに定在波の腹位置に配置された開口１０５、１０６から加熱室１０２内に円偏波として放射される。円偏波については後述するが、開口１０５、１０６の中心を略中心として周方向に電界を回転させながらマイクロ波を放射し、図２の（ａ）に示す円１１７、１１８のようなイメージで開口１０５、１０６から加熱室１０２内に放射される。開口１０５、１０６から放射されたマイクロ波はその周囲を均一に放射していく。マイクロ波の放射方向は図２の（ｂ）に示す矢印１１９、１２０のように、基本的には上向きであるが、広がり方は放物線１２１、１２２のようなイメージである。加熱室１０２の上方の領域ではマイクロ波が合成されて、図２の（ｂ）において破線１２３で示すように、より一層に均一な状態になる。
【００３１】
次に、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジ１０１における作用および効果について説明する。
【００３２】
実施の形態１の電子レンジ１０１は、前述したように、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開口１０５、１０６とを有している。加熱室１０２は、導波管１０４の伝送方向に管内波長（λｇ）の略２倍の長さの放射領域を有している。２つの開口１０５、１０６は、導波管１０４の伝送方向に略管内波長分だけ離れた位置に形成されており、放射領域における中心線１１３(図２の（ａ）参照)に対して対称に配置されている。このように構成された実施の形態１の電子レンジ１０１においては、管内波長分だけ離れた２つの開口１０５、１０６が、管内波長の略２倍の長さの放射領域の中心線１１３に対して対称的に配置されているので、それぞれの開口１０５、１０６が放射領域の中央から両端までの丁度中間に配置されることになる。また、２つの開口１０５、１０６が管内波長分だけ離れているため、２つの開口１０５、１０６は常に同位相の位置関係となり、導波管１０４内から加熱室１０２に向けて常に同等量のマイクロ波を放射できる。
【００３３】
以上のように構成された実施の形態１の電子レンジ１０１においては、放射領域の中央から両端までの丁度中間に位置するそれぞれの開口１０５、１０６から常に同等量のマイクロ波を放射できるため、放射領域の端から端までの全体に対して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被加熱物を均一に加熱することができる。
【００３４】
実施の形態１の電子レンジ１０１においては、マイクロ波の放射領域が加熱室１０２における対向する左側壁面１１１と右側壁面１１２の間の空間としている。また、加熱室１０２の放射領域を左右２つに同等に分けたそれぞれの領域の丁度中間の位置にそれぞれの開口１０５、１０６が形成されている。それぞれの開口１０５、１０６からは常に同等量のマイクロ波が放射されるため、加熱室１０２の放射領域の端から端までの全体に対してマイクロ波を均一に放射することができ、駆動機構を用いることなく被加熱物を均一に加熱することができる。
【００３５】
また、実施の形態１の電子レンジ１０１においては、開口１０５、１０６が導波管１０４内の定在波の腹近傍の位置に配置される構成としている。このように構成された実施の形態１の電子レンジ１０１においては、導波管１０４内の定在波の腹は電界が強いため、その腹の近傍に位置する開口１０５、１０６からは多くのマイクロ波を放射することができ、それぞれの開口１０５、１０６から安定してマイクロ波を加熱室１０２内に供給することができる。この結果、実施の形態１の電子レンジ１０１においては、放射領域の端から端までの全体に対してマイクロ波を均一に放射することができ、駆動機構を用いることなく被加熱物を均一に加熱することができる。
【００３６】
なお、被加熱物に関しては、材質、形状、個数、置き方などがその都度異なるため、一概には決められないが、実施の形態１の電子レンジ１０１のように横長の直方体形状の加熱室１０２においては、大部分の被加熱物を均一に加熱することができることに加えて、特に、複数個の被加熱物を同時に加熱するときに均一性を発揮することができるものである。例えば、図３は、代表的な被加熱物である食品１２４、１２５と開口１０５、１０６との位置関係を模式的に示しており、加熱室１０２と導波管１０４などを上から見た図である。図３においては、食品としてごはん１２４とおかず１２５の二つを同時に加熱する場合を示している。この場合においては、横長の直方体形状の加熱室１０２であるため、図３に示すように、ごはん１２４とおかず１２５を左右に並べて置くのが最も自然である。このようにごはん１２４とおかず１２５を配置した場合、それぞれを開口１０５、１０６上に置くことになり、ごはん１２４を開口１０５により、おかず１２５を開口１０６により分担して加熱することになる。したがって、被加熱物であるごはん１２４とおかず１２５をより一層均一に加熱することができる。
【００３７】
次に、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。
【００３８】
円偏波を放射する構成としては、前述の特許文献１や特許文献２のように導波管の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。本発明に係る実施の形態１の電子レンジにおいては、開口１０５、１０６を、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構成である。
【００３９】
円偏波はもともと通信の分野での利用が主であるため、開放空間への放射となり、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、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０４と加熱室１０２とによって外部とは遮蔽された閉空間への放射となり、導波管１０４内において反射波が戻ってきて、マグネトロン１０３からのマイクロ波（進行波）と合成される定在波が生じており、この定在波に基づいて論じている。しかし、開口１０５、１０６から加熱室１０２内へマイクロ波が放射される瞬間には導波管１０４内の定在波のバランスがくずれ、導波管１０４内において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１０５、１０６を円偏波放射形状とすることにより、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。
【００４０】
なお、方形の導波管１０４に設けた開口１０５、１０６から円偏波を出力するためには、図２の（ａ）において示した例のように、幅を持った長孔（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度傾けた開口形状を、導波管１０４のマイクロ波伝送方向の管軸１０９と交差しない位置に配置する構成とすればよい。
【００４１】
次に、図４を用いてマイクロ波伝送部としての導波管１０４について説明する。図４は最も単純で一般的な導波管１０４の内部空間を模式的に示す図である。最も単純で一般的な導波管１０４は、方形導波管であり、その内部空間は、図４に示すように、管軸方向に直交する断面が長方形（幅ａ×高さｂ）であり、長手方向が管軸方向となる直方体で構成されている。このような方形導波管においては、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１０４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。
【００４２】
ＴＥ１０モードとは、導波管１０４内において導波管１０４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の導波管１０４に適用されることは殆どない。
【００４３】
ここで導波管１０４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で求めることができる。ここで、ｃは速度であり、光の速度３．０＊１０８［ｍ／ｓ］で一定であるが、ｆは周波数であり、２．４〜２．５［ＧＨｚ］（ＩＳＭバンド）の幅がある。マイクロ波発生部で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が変化するため、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）までの範囲で波長λ０が変化する。
【００４４】
導波管１０４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１０４としては幅ａが８０〜１００ｍｍ、高さｂが１５〜４０ｍｍ程度の範囲内から選ぶことが多い。図４に示す導波管１０４において、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。なお、マイクロ波が導波管１０４内を伝送されるときの波長は管内波長λｇとして表され、λｇ＝λ０／√（１−（λ０／（２×ａ））２）となり、導波管１０４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。因みに、ＴＥ１０モードでは、導波管１０４の幅方向（マイクロ波伝送方向に直交する方向）の両端（Ｅ面）１２７において電界が０となり、幅方向の中央（図２で示した管軸１０９上）において電界が最大となる。したがって、マグネトロン１０３は電界が最大となる導波管１０４の幅方向の中央（管軸１０９上）に結合させる構成となる。
【００４５】
因みに、実施の形態１の電子レンジの構成においては、円偏波の開口１０５、１０６は、図２の（ａ）に示すように、長孔（スリット）を直交させてＸ字形状を為す開口であり、導波管１０４のＨ面（上面）における幅方向の中央から片側（図２の（ａ）では下側）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る。円偏波を放出する開口が導波管１０４のＨ面の幅方向の中央（管軸１０９上）に対してどちら側に寄せるかにより右旋偏波か左旋偏波に分かれることになる。
【００４６】
以下、円偏波を放射するＸ字形状の開口の特徴について説明する。図５はシミュレーション結果である。図５に示したシミュレーション結果は、シミュレーションであるため実際とは異なり、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、導波管１３０に形成した開口１２９が１つだけの簡単な構成である。また、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５の（ａ）はシミュレーションモデルを上から見たモデル形状である。図５の（ｂ）は解析結果であり、上から見た加熱室１２８内の電界強度分布を示す平面断面のコンタ図である。図５の（ｂ）を見ると、加熱室１２８内は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１３０の幅方向１３３（紙面の上下方向）とも均等な電界分布となっている。
【００４７】
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ために、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ため、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。したがって、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、逆に被加熱物の載置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、図５のシミュレーションの構成のように、マイクロ波放射部として単一の開口１２９だけしかない場合には、被加熱物を当該開口１２９の真上に載置すると良いが、開口１２９の前後位置、或いは左右位置にずらして載置すると、どうしても開口１２９に近い部位が加熱されやすく、開口１２９から遠い部位は加熱されにくくなり、結果として被加熱物において加熱ムラが生じてしまう。このため、円偏波開口は複数設けた方が好ましい。実施の形態１の電子レンジにおいては、図２に示したように、２つの開口１０５、１０６が加熱室１０２の加熱領域に対して対称的にバランスよく配置されている。
【００４８】
以上のように構成することにより、実施の形態１の電子レンジ１０１は、２つの開口１０５、１０６が円偏波を加熱室１０２内の放熱領域に対して放射する構成としている。このように構成されているため、図５のシミュレーション結果からも明らかなように、実施の形態１の電子レンジ１０１は、開口１０５、１０６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ることができ、中心から渦を巻くようにマイクロ波が加熱室１０２内に放射されて、円周方向を均一に加熱することができる。その結果、加熱室１０２の加熱領域の全体に対して均一にマイクロ波を放射することができ、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００４９】
また、実施の形態１の電子レンジ１０１においては、円偏波を放射する開口１０５、１０６が、二つの長孔（スリット）が交差する略Ｘ字形状により構成されている。したがって、実施の形態１の構成においては、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構成となっている。
【００５０】
なお、実施の形態１の電子レンジ１０１において、放射領域としての加熱室１０２の左側壁面１１１と右側壁面１１２との間の空間に対して対称的に２つの開口１０５、１０６を配置する構成として説明したが、本発明において対称的に配置するという意味は、１ｍｍも狂わずに完全に一致して配置するという意味ではなく、ある程度の範囲を許容するものである。加熱室１０２内の放射領域に伝送されたマイクロ波は自由空間の波長λ０になっているため、自由空間の波長λ０の１／８程度のずれなら大きな変化のない許容範囲である。その理由としては、マイクロ波を正弦波で考えた場合、１／４波長ずれると、最大あるいは最小が０に変化し、０が最大あるいは最小にまで変化することになり、大きな変化となる。しかし、その半分に相当する、１／８波長程度のずれであるならば、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からである。具体的には、自由空間の波長λ０は前述の通り１２０〜１２５ｍｍであり、その１／８は、１５〜１５．６２５ｍｍである。したがって、加熱室１０２の左側壁面１１１と右側壁面１１２との間の空間（放射領域）の中心線に対して完全に対称的な位置に開口１０５、１０６を配置した場合を基準として、図２における左方向、或いは右方向にそれぞれ自由空間の波長λ０の１／８のずれまでを許容範囲とすることができる。具体的には、ずれの許容範囲は１５〜１５．６２５ｍｍである。
【００５１】
なお、同様に、実施の形態１の構成において、２つの開口１０５、１０６は、導波管１０４の伝送方向に略管内波長λｇ分だけ離す構成と説明したが、略管内波長λｇ分というのは、ある程度の範囲を許容するものである。導波管１０４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である。その理由としては、正弦波で考えた場合、１／４波長ずれると、最大あるいは最小が０に変化し、０が最大あるいは最小にまで変化することになり、大きな変化となる。しかし、その半分に相当する、１／８波長程度のずれであるならば、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、実施の形態１における導波管１０４の幅ａ＝１００ｍｍの場合、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。したがって、開口１０５と開口１０６の導波管１０４の伝送方向の距離は、丁度管内波長λｇだけ離す場合（１５０〜１６０ｍｍ）を基準として、管内波長λｇの１／８のずれまでを許容範囲とすることができる。具体的には、ずれの許容範囲は１８．７５〜２０ｍｍである。このため、開口１０５と開口１０６の導波管１０４の伝送方向の距離は、ずれの許容範囲を考慮すると、最小１３１．２５ｍｍ〜最大１８０ｍｍとなる。
【００５２】
なお、実施の形態１において、導波管１０４の伝送方向に関する開口間の距離を論じる場合、それぞれの開口１０５、１０６の中心を導波管壁面（加熱室底面に対応する面）に沿って結ぶ最短の直線距離のうちの伝送方向成分のみを考えるものとする。前述したように、開口１０５、１０６の中心とは、各開口形状を同じ厚み、同じ比重の板材で構成したと仮定した場合において、その板材の重心位置を示すものである。
【００５３】
実施の形態１においては、加熱室１０２は、導波管１０４の伝送方向における距離が管内波長の２倍の長さ（２λｇ）である放射領域で構成された例で説明したが、管内波長λｇの２倍の長さの距離というのは、ある程度の範囲を許容するものである。放射領域に伝送されたマイクロ波は自由空間の波長λ０になっているため、自由空間の波長λ０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られる。なぜならば、正弦波で考えた場合、１／４波長ずれると、最大あるいは最小が０に変化し、０が最大あるいは最小にまで変化することになり、これは大きな変化である。しかし、その半分に相当する、１／８波長程度のずれならば、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からである。具体的には、自由空間の波長λ０は、前述の通り、１２０〜１２５ｍｍであり、その１／８は、１５〜１５．６２５ｍｍである。したがって、加熱室１０２の左側壁面１１１と右側壁面１１２との間の距離は、丁度管内波長λｇの２倍の長さの距離（３００〜３２０ｍｍ）を基準として、自由空間の波長λ０の１／８のずれまでが許容範囲である。具体的には、ずれの許容範囲は１５〜１５．６２５ｍｍである。したがって、加熱室１０２の右側壁面１１１と左側壁面１１２との間の距離は、ずれの許容範囲を考慮すると最小２８５ｍｍ〜最大３３５．６２５ｍｍとなる。
【００５４】
実施の形態１においては、開口１０５、１０６をそれぞれ導波管１０４内の定在波の腹の位置に形成するとして説明したが、腹の位置はある程度の範囲を許容するものである。導波管１０４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られる。なぜならば、正弦波で考えた場合、１／４波長ずれると、最大あるいは最小が０に変化し、０が最大あるいは最小にまで変化することになり、これは大きな変化である。しかし、その半分に相当する、１／８波長程度のずれならば、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からである。管内波長λｇは、λｇ＝λ０／√（１−（λ０／（２×ａ））２）で示される。自由空間の波長λ０は、前述の通り１２０〜１２５ｍｍであり、実施の形態１における導波管１０４の幅ａが、幅ａ＝１００ｍｍである場合、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。したがって、開口１０５と開口１０６の導波管１０４の伝送方向の位置は、丁度腹の位置を基準として、管内波長λｇの１／８のずれまでが許容範囲である。具体的には、開口１０５と開口１０６の導波管１０４の伝送方向におけるずれの許容範囲としては、１８．７５〜２０ｍｍである。
【００５５】
なお、実施の形態１の構成においては、加熱室１０２を直方体として、左側壁面１１１と右側壁面１１２が平らな構成であり、それぞれの壁面の間に管内波長の２倍の長さ（２λｇ）の距離を有する放射領域が構成されている例で説明しているが、壁面が平らな構成ではなく、その中ほどに凹凸を持つ構成の場合もある。そのような場合の右側壁面１１１と左側壁面１１２との間の距離は、凹凸を除いて、特に右側壁面１１１と左側壁面１１２のもっとも低い位置、即ち、載置台１０７の上面の位置において距離を決定するものとする。この位置で右側壁面１１１と左側壁面１１２との間の距離を論じることは、マイクロ波が加熱室内に放射されてすぐの位置ということを意味することと、実際に被加熱物が置かれる高さの位置という意味から、マイクロ波の分布に関する距離を論じるのに最もふさわしい位置である。
【００５６】
（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主要部の構成を説明する図であり、マイクロ波発生部、導波管および加熱室などを模式的に示している。図６において、（ａ）は加熱室などを上から見た断面図であり、（ｂ）は加熱室などを正面から見た断面図である。以下の実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
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いては、マイクロ波発生部であるマグネトロン２０１から放射されたマイクロ波を加熱室２０２に導くＬ字状（図６の（ｂ）参照）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である複数の開口２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂ、２０７ａ、２０７ｂ（以下、２０４ａ−２０７ｂ）と、被加熱物である食品（図示せず）を載置する載置台２０８とを有している。マイクロ波放射部である複数の開口２０４ａ−２０７ｂは、導波管２０３の上面に形成されている。
【００５８】
加熱室２０２の下方に形成されている底部空間２０９は、導波管２０３の上面に形成された開口２０４ａ−２０７ｂと、加熱室２０２の実質的な底面となる載置台２０８との間に一定の距離を確保するために設けられている。底部空間２０９は、加熱室２０２の底面２１０の中央部分を斜面により下方が狭くなるように突出させて形成されている。底部空間２０９の下面側は導波管２０３の上面で構成され、底部空間２０９の上面側は載置台２０８の下面により構成されている。載置台２０８は加熱室２０２における底面２１０の外側部分にパテやパッキンなどを使って固着することにより、開口２０４ａ−２０７ｂが加熱室２０２内に露出しないように塞いでいる。
【００５９】
なお、実施の形態２の電子レンジの加熱室２０２においては、図６の（ａ）に示すように、載置台２０８が加熱室２０２の底面２１０より幾分小さく構成されている。また、加熱室２０２の右側壁面２１１は、導波管２０３と一体化されて形成されており、マグネトロン２０１の放射アンテナ２１２（出力端）との絶縁距離を確保するための凸部２１３を有している。さらに、加熱室２０２の左側壁面２１４においては、図６の（ｂ）に示すように、外向きに突出させた凸部２１５などの凹凸形状を有している。このように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置の加熱室２０２は、右側壁面２１１および左側壁面２１４が対称的ではない形状を有する構造である。
【００６０】
実施の形態２の電子レンジにおいては、図６の（ａ）に示すように、複数の開口２０４ａ−２０７ｂのそれぞれが、導波管２０３の幅方向に２つ並んで配設されており、導波管２０３の中心軸である管軸２１６に沿って４つが一列状に配設されている。即ち、実施の形態２のマイクロ波加熱装置の構成においては、導波管２０３の管軸２１６の両側に４個ずつの開口２０４ａ、２０５ａ、２０６ａ、２０７ａおよび開口２０４ｂ、２０５ｂ、２０６ｂ、２０７ｂが一列に並んで対称的に配設されている。
【００６１】
また、導波管２０３の管軸２１６の位置は、加熱室２０２の底面２１０および載置台２０８における前後方向の中心を含む中心線に一致している。これにより開口２０４ａ−２０７ｂは、加熱室２０２の底面２１０および載置台２０８における幅方向（左右方向）の中心線（管軸２１６）に対して対称な配置となる。また、開口２０４ａ−２０７ｂは、長孔（スリット）を交差させたＸ字形状により円偏波を放射できる開口形状であり、平面視において、導波管２０３の管軸２１６とは交差しないように配置されている。
【００６２】
さらに、導波管２０３の伝送方向における両端となる開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂとは、それぞれの中心位置が導波管２０３の伝送方向に略管内波長λｇ分だけ離れた位置に形成されている。特に、導波管２０３の終端２１７に最も近い位置にある開口２０４ａ、２０４ｂの中心は、導波管２０３の終端２１７から伝送方向においてλｇ／４の距離にある。
【００６３】
載置台２０８は、左右方向（幅方向）において、左側の端部２１８が開口２０４ａ、２０４ｂから導波管２０３の伝送方向にλｇ／２の距離となる位置に配置されており、右側の端部２１９が開口２０７ａ、２０７ｂから導波管２０３の伝送方向にλｇ／２の距離となる位置に配置されている。その結果、載置台２０８は、導波管２０３の伝送方向に管内波長λｇの２倍の長さ（２λｇ）の距離を有する放射領域を構成している。
【００６４】
また、実施の形態２の電子レンジにおいては、図６の（ａ）に示すように、左端の開口２０４ａ、２０４ｂの中心位置と左端から２番目の開口２０５ａ、２０５ｂの中心位置との間の幅方向（左右方向）の距離をＰ１、左端から２番目の開口２０５ａ、２０５ｂの中心位置と右端から２番目の開口２０６ａ、２０６ｂの中心位置との間の幅方向（左右方向）の距離をＰ２、右端から２番目の開口２０６ａ、２０６ｂの中心位置と右端側の開口２０７ａ、２０７ｂの中心位置との間の幅方向（左右方向）の距離をＰ３とし、Ｐ１＝Ｐ３＞λｇ／３、かつ、Ｐ２＜λｇ／３として、以下の関係を有して構成されている。
【００６５】
左端側の開口２０４ａ、２０４ｂと右端側の開口２０７ａ、２０７ｂは全く同じ形状であり、左端から２番目の開口２０５ａ、２０５ｂと右端から２番目の開口２０６ａ、２０６ｂも全く同じ形状である。また、左端から２番目の開口２０５ａ、２０５ｂと右端から２番目の開口２０６ａ、２０６ｂは、左端側の開口２０４ａ、２０４ｂと右端側の開口２０７ａ、２０７ｂよりも交差する長孔（スリット）の幅を大きく形成している。
【００６６】
上記のように形成された開口２０４ａ−２０７ｂは、載置台２０８の幅方向の中心線２２０（図６の（ａ）参照）に対して、位置も形状も対称的となる。また、導波管２０３内には管内定在波が生じるが、管内波長λｇの１／２ごとに腹と節を繰り返すため、導波管２０３の終端２１７では必ず管内波長λｇの節となる。左端側の開口２０４ａ、２０４ｂの中心は導波管２０３の終端２１７からλｇ／４の距離にあるため、この位置は管内波長λｇの腹になる。また、右端側の開口２０７ａ、２０７ｂの中心は左端側の開口２０４の中心から管内波長λｇの距離にあるため、やはり管内波長λｇの腹になる。ところが、左端から２番目の開口２０５ａ、２０５ｂと、右端から２番目の開口２０６ａ、２０６ｂは、図６の（ｂ）において導波管２０３内のイメージ図のように、管内波長λｇの腹と節の間の位置に配置される。
【００６７】
以上のように構成された実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける動作について説明する。
マグネトロン２０１から放射されたマイクロ波は、導波管２０３内で定在波となり、ともに定在波の腹位置に配置された開口２０４ａ、２０４ｂ、２０７ａ、２０７ｂと、腹と節の間に配置された開口２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂとから加熱室２０２内に円偏波としてのマイクロ波が放射される。円偏波は開口２０４ａ−２０７ｂの略中心を中心として周方向に電界を回転させながら放射されており、開口２０４ａ−２０７ｂから載置台２１８に至るまでの底部空間２０９内において徐々に拡散されていき、載置台２１８上に広がりを持って放射される。開口２０４ａ−２０７ｂは、前述の通り、載置台２０８の前後方向に対称的であり、また左右方向においても対称的に配置されている。また、開口２０４ａ−２０７ｂに対応する導波管２０３内の定在波の位相も対称的である。したがって、載置台２１８上に置かれた被加熱物（図示せず）に対して、マイクロ波が対称性を有して放射される。その結果、実施の形態２の電子レンジにおいては、加熱室２０２内の被加熱物に対して均一加熱が図られている。
【００６８】
次に、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作用および効果について説明する。
【００６９】
実施の形態２の電子レンジは、前述したように、被加熱物を収納する加熱室２０２と、マイクロ波を発生させるマグネトロン２０１と、マイクロ波を伝送する導波管２０３と、導波管２０３から加熱室２０２内にマイクロ波を放射する開口２０４ａ−２０７ｂとを有している。加熱室２０２は、導波管２０３の伝送方向に管内波長の略２倍の長さ（２λｇ）の放射領域としての載置台２０８を有しており、伝送方向において両端にある開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂは、導波管２０３の伝送方向に略管内波長分だけ離れた位置に形成されており、載置台２０８の幅方向（左右方向）の中心線２２０と前後方向の中心線（管軸２１６）に対称に配置された構成である。これにより、管内波長分だけ離れた両端にある開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂは、導波管２０３の伝送方向（左右方向）において管内波長の略２倍の長さを有する載置台２０８の幅方向（左右方向）の中心線２２０に対して対称に配置されている。このため、それぞれの開口２０４ａ、２０４ｂ、２０７ａ、２０７ｂが載置台２０８の中央（中心線２２０）から左右方向の両端までの領域の丁度中間の位置に配置される。また、伝送方向における両端の開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂが管内波長分だけ離れているため、開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂは、常に同位相の位置関係となり、導波管２０３内から加熱室２０２に向けて常に同等量のマイクロ波を放射できる構成である。
【００７０】
上記のように、実施の形態２の電子レンジにおいては、載置台２０８の中央から左右方向の両端までの領域の丁度中間の位置に形成された開口２０４ａ、２０４ｂ、２０７ａ、２０７ｂから常に同等量のマイクロ波を放射することができるため、載置台２０８においてはその幅方向（左右方向）の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００７１】
実施の形態２において電子レンジとして例示したマイクロ波加熱装置においては、放射領域が、被加熱物を載置する載置台２０８としている。このように放射領域を載置台２０８とすることにより、載置台２０８の中央から左右方向の両端までの丁度中間の位置にある開口２０４ａ、２０４ｂ、２０７ａ、２０７ｂから常に同等量のマイクロ波を放射させることができるため、載置台２０８の左右方向における端から端までの全体に対して均一にマイクロ波を放射することができ、駆動機構を用いなくても被加熱物を均一に加熱することができる。
【００７２】
特に、実施の形態２の電子レンジのように、加熱室２０２の壁面に凹凸がある場合には、放射領域の距離を加熱室の壁面間の距離で決めようとしても、測る位置により距離自体が変化してしまうが、載置台２０８を放射領域とすることにより、放射領域の範囲を確実に決定することができ、放射領域に対する開口位置までの距離について論じることが容易となる。
【００７３】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、伝送方向の両端にある開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂは、導波管２０３内の定在波の腹近傍に配置される構成としている。このように構成することにより、導波管２０３内の定在波の腹は電界が強いため、その近傍に位置する開口２０４ａ、２０４ｂ、２０７ａ、２０７ｂからの放射量を多くすることができ、開口２０４ａ、２０４ｂ、２０７ａ、２０７ｂから安定してマイクロ波を加熱室内に供給することができる。したがって、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、ねらい通りに放射領域の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００７４】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、伝送方向の両端の開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂとの間に、他のマイクロ波放射部としての開口２０５ａ、２０５ｂと、開口２０６ａ、２０６ｂとを有する構成としている。このように構成することにより、例えば、管内波長が長くなるような導波管を選んだ時において、伝送方向の両端の開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂとの間の距離が長くなり（放射領域も広くなり）、両端の開口２０４ａ、２０４ｂと開口２０７ａ、２０７ｂの丁度中央部分がどちらの開口からも遠くなってしまい加熱されにくくなることが懸念されるが、開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂとの間に他の開口２０５ａ、２０５ｂと、開口２０６ａ、２０６ｂとを設けることにより、加熱領域の中央部分の加熱を促進することができ、被加熱物を均一に加熱することが可能となる。さらに加えて、一般に被加熱物は加熱室２０２の中央部分に置かれる可能性が極めて高いため、中央部分の加熱を促進させることにより、加熱効率を向上させることもできる。
【００７５】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、開口２０４ａ−２０７ｂは、導波管２０３の幅方向に２つ並んで配置され、伝送方向に沿って２列に配置された構成としている。このように構成することにより、導波管２０３の伝送方向の加熱の均一化だけでなく、導波管２０３の幅方向にもマイクロ波を拡散しやすい構成となり、加熱室２０２の全体に均一にマイクロ波を放射することができ、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００７６】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、開口２０４ａ−２０７ｂが円偏波を放射する構成としている。このように構成することにより、開口２０４ａ−２０７ｂの各中心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、それぞれの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。その結果、加熱室２０２の全体に対して均一にマイクロ波を放射することができ、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００７７】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、円偏波を放射する開口２０４ａ−２０７ｂが、二つの長孔（スリット）が交差する略Ｘ字形状の構成としている。このように構成することにより、簡単な構成で確実に導波管２０３から円偏波を放射することができる。
【００７８】
なお、加熱室内において加熱される被加熱物に関しては、材質、形状、個数、置き方などが異なり、一概には決められないが、実施の形態２のように、マイクロ波放射部である開口を多数設けて、かつバランスを取って配置することにより、大部分の被加熱物に対して均一に加熱することが可能となる。さらに、特定の被加熱物に対してより均一に加熱するために、開口を最適化することも可能である。例えば、現在中国でよく加熱分布の評価に用いられる方法がある。もともとＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）の規定に基づく方法であるが、５個のビーカに入った水を被加熱物として用いる評価方法が知られている。この評価方法において用いる５個のビーカの配置を図７に示す。図７に示す被加熱物２２１、２２２、２２３、２２４、２２５はビーカに各々１００ｃｃの水を入れたものである。ビーカの置き方の規定は、長方形状の載置台のコーナーから対角線を引き、中央に一つ（被加熱物２２３）と対角線を４等分する位置に残りの４つ（被加熱物２２１、２２２、２２４、２２５）配置することになっており、実施の形態２の載置台２０８に適用すると図７のようなイメージになる。中国では、これを加熱したときの各々の温度上昇を測定し、その測定値を基に加熱分布を得点評価している。評価を良くするためには、５つの被加熱物２２１、２２２、２２３、２２４、２２５を均等に温度上昇させればよい。このため、実施の形態２の構成においては、左端後側の開口２０４ａにより被加熱物２２１を加熱し、左端前側の開口の２０４ｂにより被加熱物２２４を加熱し、右端後側の開口２０７ａにより被加熱物２２２を加熱し、そして右端前側の開口２０７ｂにより被加熱物２２５を加熱する。残る中央部分にある４つの開口２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂにより被加熱物２２３を加熱する。
【００７９】
上記のように、実施の形態２の構成においては、それぞれの被加熱物２２１、２２２、２２３、２２４、２２５を開口２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂ、２０７ａ、２０７ｂにより均等に加熱するように構成すればよい。このためには、開口形状を調整する方法や、導波管２０３の幅方向の長さを調整して開口２０４ａ、２０４ｂ、２０７ａ、２０７ｂの位置を変更する方法や、導波管２０３の形状に応じて載置台２０８の形状を変更する方法も可能である。最も簡単な方法としては、左端後側の開口２０４ａ、左端前側の開口２０４ｂ、右端後側の開口２０７ａ、および右端前側の開口２０７ｂのそれぞれが、被加熱物２２１、２２４、２２２、２２５のそれぞれの真下に配置されるように設計することである。このように設計するためには、導波管２０３の幅を広げて導波管２０３の幅方向における開口間のピッチを広げるか、載置台２０８の奥行寸法を短くして載置台２０８を狭めることにより容易に実現することができる。後は、中央部分の開口２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂにより主として加熱される中央の被加熱物２２３と、他の被加熱物２２１、２２４、２２２、２２５との温度上昇を比較しながら、中央部分の開口２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂの形状および位置などを調整して最適化していくことが可能である。
【００８０】
中国においては、加熱分布の評価以外にも省エネルギーの評価に関する規格がある。その省エネルギーの評価のときに用いる被加熱物は、図８に示すような被加熱物２２６であり、ＩＥＣの規定による底面積が広い容器に入れた１Ｌの水を使うものである。この場合は、被加熱物２２６は載置台２０８の中央に配置することが決められている。省エネルギーは加熱効率に基づいて評価されるため、省エネルギーを良くするためには、できるだけ加熱効率を良くしなければならない。実施の形態２の構成のようにマイクロ波放射部として開口を用いる場合は、開口から被加熱物に対してマイクロ波を直接照射する構成が有利である。なぜならば、もしもマイクロ波を被加熱物に対して直接照射せずに加熱室内に拡散させてしまうと、加熱室内での反射の回数が増え、加熱室２０２における壁面損失や載置台に吸収される割合が大きくなり、被加熱物が吸収するマイクロ波の量が減ると考えられるためである。したがって、開口２０４ａ−２０７ｂをできるだけ被加熱物２２６の真下に配置することが望ましい。実施の形態２の構成においては、開口２０４ａ−２０７ｂのほとんどが被加熱物２２６の真下に位置するため、省エネルギーにとって極めて有利と言える。勿論、伝送方向の両端にある開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂに関しては、もう少し小さく形成するか、導波管２０３の幅を広く構成して、前述の管内波長λｇを短くし、伝送方向の両端にある開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂがもっと内側に寄るように構成すれば、さらに省エネルギーを図ることができる効率の高い加熱構成となる。このような変更を行った場合には、加熱分布への影響が気になるところである。しかし、実施の形態２の構成においては、伝送方向の両端の開口２０４ａ、２０４ｂと、開口２０７ａ、２０７ｂとの間の距離を短くするときには、載置台２０８の幅方向（左右方向）の幅も狭くすればよい。このように構成することにより、図７で説明した加熱分布と図８で説明した省エネルギーを両立することが可能である。
【００８１】
なお、実施の形態２では載置台２０８を放射領域とし、加熱室２０２の左右の壁面２１４、２１１よりも少し狭い領域として説明しているが、本発明はこのような構成に限定されるわけではなく、前述の実施の形態１の図２の（ｂ）において示したように、載置台（１０７）の左右の端部が左右の壁面（１１１、１１２）と一致する構成を選ぶこともできる。いずれにせよ、載置台２０８を放射領域とした場合、前述の通り、中国のビーカ５つの分布性能を確保するための設計が容易となるという効果を有する。設計指針として、載置台２０８の形状でビーカ５つの加熱分布性能を確保しつつ、加熱室２０２の壁面の構成や形状（凹凸）により他の領域の加熱分布を微調整することが可能となり、いろいろな領域の加熱分布を同時に良くすることができるとともに、設計が容易になるという効果がある。
【００８２】
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３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９は、本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける主要部の構成を説明する図であり、マイクロ波発生部、導波管および加熱室などを模式的に示している。図９において、（ａ）は加熱室などを上から見た断面図であり、（ｂ）は加熱室などを正面から見た断面図である。以下の実施の形態３のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、前述の実施の形態１および実施の形態２との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１および実施の形態２と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
【００８３】
実施の形態３の構成において、実施の形態２の構成と異なる点は、開口が６個設けられており、開口の構成が異なっていることである。また、実施の形態３の構成においては、被加熱物が置かれる載置台が着脱自在の構成が実施の形態２の構成と異なっている。
【００８４】
実施の形態３の電子レンジにおいては、図９の（ａ）に示すように、開口３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、３０２ｂ、３０３ａ、３０３ｂが、導波管２０３の幅方向（図９の（ａ）における上下方向）に２つ並んで配設されており、導波管２０３の中心軸である管軸２１６の両側に３つが配置された構成である。実施の形態３の電子レンジの構成においては、導波管２０３の管軸２１６の両側に３つの開口３０１ａ、３０２ａ、３０３ａと、３つの開口３０１ｂ、３０２ｂ、３０３ｂが管軸２１６に対して対称的に配設されている。即ち、導波管２０３の伝送方向（図９の（ａ）における左右方向）において、開口３０１ａの中心と開口３０１ｂの中心が同じ位置に設けられており、導波管２０３の管軸２１６から当距離となるよう配置されている。同様に、開口３０２ａの中心と開口３０２ｂの中心の位置、および開口３０３ａの中心と開口３０３ｂの中心は、導波管２０３の伝送方向においては同じ位置であり、管軸２１６からは当距離に配置されている。
【００８５】
図９の（ａ）に示すように、導波管２０３の終端２１７に最も近い開口３０１ａ、３０１ｂと、マグネトロン２０１に最も近い開口３０３ａ、３０３ｂにおいては、各開口３０１ａ、３０１ｂ、３０３ａ、３０３ｂを形成する長孔（スリット）が直角に交差しておらず、その交差する長孔において伝送方向において対向する角度が鋭角となっている。即ち、各開口３０１ａ、３０１ｂ、３０３ａ、３０３ｂは、導波管の幅方向の長さが短い潰れたＸ字形状である。また、それぞれの開口３０１ａ、３０１ｂ、３０３ａ、３０３ｂは、導波管２０３の幅方向（加熱室２０２の前後方向、即ち図９の（ａ）における上下方向）の外側寄りに配置されている。実施の形態３の電子レンジにおいては、開口３０１ａ、３０１ｂ、３０３ａ、３０３ｂが上記のように構成されているため、開口３０１ａ、３０１ｂ、３０３ａ、３０３ｂからは、加熱室２０２の前後方向に拡散するマイクロ波が放射される。
【００８６】
また、導波管２０３の伝送方向において、開口３０２ａ、３０２ｂは、開口３０１a、３０１ｂと開口３０３ａ、３０３ｂとの中央に配置されている。導波管２０３の伝送方向における開口３０１a、３０１ｂの中心位置と開口３０２ａ、３０２ｂの中心位置との間の距離Ｐ４は、開口３０２ａ、３０２ｂの中心位置と開口３０３ａ、３０３ｂの中心位置との間の距離Ｐ５と等しく、λｇ／２である（Ｐ４＝Ｐ５＝λｇ／２）。このように構成された実施の形態３のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、図９の（ｂ）に示すように、開口３０１a、３０１ｂと開口３０３ａ、３０３ｂが管内定在波の腹に位置するとともに、中央にある開口３０２ａ、３０２ｂも管内定在波の腹に位置するため、マイクロ波の放射量を増やすことができる。
【００８７】
また、実施の形態３の電子レンジにおいては、載置台３０４が加熱室２０２の壁面に固着する構成ではなく、加熱室２０２に対して着脱自在に構成されている。このため、例えば、載置台３０４が汚れた場合には、加熱室２０２から外して容易に洗うことができる。従来のマイクロ波加熱装置において、マイクロ波を放射する回転アンテナが加熱室の底部に設けられている場合には、回転アンテナを機械的に回転させるためのモータなどの電装品が加熱室の底部に配置されている。このため、加熱室の底部には電気的なショートにつながる恐れがある水や湯気が入らない構成が望ましく、加熱室底面と載置台との隙間を密閉するためのパテやパッキンで固着する必要があった。一方、本発明に係る実施の形態３の構成においては、加熱室の底部に電装品が無いため、従来の構成ほど水や湯気に注意をはらう必要がなく、載置台３０４を着脱自在に構成しても良いものとなっている。このため、実施の形態３の構成のマイクロ波加熱装置を使用する場合には、図９の（ｂ）に示すように、載置台３０４を底部空間２０９上において加熱室２０２の底面２１０の段差に載せて使用している。因みに、実施の形態３の構成においては、載置台３０４が着脱自在であるため、載置台３０４が正規の位置とは異なるずれた位置に置かれる可能性がある。図１０は、載置台３０４が左寄りにずれて置かれた場合の一例を示す図である。
【００８８】
実施の形態３の構成では、加熱室２０２の左右壁面の形状が対称ではない構造である。また、載置台３０４はその置き方によっては、加熱室２０２に対して対称的に置かれない可能性がある。そこで、実施の形態３の構成においては、対称性を論じるための放射領域として、底部空間２０９に着目する。
【００８９】
実施の形態３の構成において、導波管２０３の伝送方向において、開口３０１ａ、３０１ｂの中心位置と開口３０３ａ、３０３ｂの中心位置との間は、略管内波長λｇ分だけ離れており、特に、開口３０１ａ、３０１ｂの中心位置は、導波管２０３の終端２１７からλｇ／４の距離にある。
【００９０】
図９の（ｂ）に示すように、底部空間２０９は、下方側（開口側）が狭く、上方側（載置台側）が広い構成である。実施の形態３の構成においては、図９の（ａ）に示すように、底部空間２０９の上方の左端側となる端部３０５が、導波管２０３の伝送方向の終端側に近い開口３０１ａ、３０１ｂの中心位置から導波管２０３の伝送方向にλｇ／２の距離となるよう形成されている。一方、底部空間２０９の上方の右端側となる端部３０６が、開口３０３ａ、３０３ｂの中心位置から導波管２０３の伝送方向にλｇ／２の距離となるよう形成されている。
【００９１】
上記のように形成された底部空間２０９は、下方側である開口側から徐々に広がりつつ、最終的には左端側の端部３０５から右端側の端部３０６までの長さが、導波管２０３の伝送方向の管内波長の２倍の長さ（２λｇ）となる。この底部空間２０９における左端側の端部３０５から右端側の端部３０６までの領域が放射領域を構成する。このように放射領域を定義した場合、実施の形態３の構成においては、導波管２０３の伝送方向における底部空間２０９の左右の端部３０５、３０６から、底部空間２０９の左右方向の中央３０７（図９参照）までの丁度中間の位置に設けられた開口３０１ａ、３０１ｂ、３０３ａ、３０３ｂから、常に同等量のマイクロ波が放射される構成である。このため、実施の形態３の構成においては、底部空間２０９の左端側の端部３０５から右端側の端部３０６までの放射領域の全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００９２】
特に、実施の形態３の電子レンジのように、加熱室２０２の壁面に凹凸がある場合には、放射領域の距離を加熱室２０２の壁面間の距離で決めようとしても、測る位置により距離自体が変化してしまう。また、載置台３０４についても実施の形態３の構成のように着脱自在で置き位置に自由度がある場合や、形状が非対称な載置台３０４を用いるなどの場合（図示せず）においては、放射領域の長さを載置台３０４で決めようとしても明確に決められない場合がある。したがって、前述の実施の形態３においては、底部空間２０９の左端側の端部３０５から右端側の端部３０６までを放射領域とすることにより、放射領域の範囲を確実に決定することができ、放射領域に対する開口位置までの距離について論じることが容易となる。
【００９３】
次に、本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける作用および効果について説明する。
【００９４】
実施の形態３の電子レンジは、前述したように、被加熱物を収納する加熱室２０２と、マイクロ波を発生させるマグネトロン２０１と、マイクロ波を伝送する導波管２０３と、導波管２０３から加熱室２０２内にマイクロ波を放射する６個の開口３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、３０２ｂ、３０３ａ、３０３ｂとを有している。加熱室２０２は、導波管２０３の伝送方向に管内波長（λｇ）の略２倍の長さの放射領域としての底部空間２０９を有している。伝送方向における両端にある開口３０１ａ、３０１ｂと開口３０３ａ、３０３ｂは、導波管２０３の伝送方向において略管内波長分だけ離れた位置に形成されており、底部空間２０９の前後方向に延びる中心線３０７に対して対称に配置されている。これにより、管内波長分だけ離れた両端にある開口３０１ａ、３０１ｂと開口３０３ａ、３０３ｂは、導波管２０３の伝送方向において管内波長の略２倍の長さを有する底部空間２０９の中心線３０７に対して対称に配置されている。このため、伝送方向における両端にある開口３０１ａ、３０１ｂと開口３０３ａ、３０３ｂは、底部空間２０９の伝送方向の中央３０７から左右両端側の端部３０５、３０６までの丁度中間の位置に設けられている。また、導波管２０３の伝送方向における両端にある開口３０１ａ、３０１ｂと開口３０３ａ、３０３ｂが管内波長分だけ離れているため、常に同位相の位置関係となり、導波管２０３内から加熱室２０２に向けて常に同等量のマイクロ波を放射できる構成である。
【００９５】
上記のように、実施の形態３の電子レンジにおいては、底部空間２０９の中央３０７から両端部３０５、３０６までの丁度中間に位置する開口３０１ａ、３０１ｂと開口３０３ａ、３０３ｂから常に同等量のマイクロ波を放射することができるため、底部空間２０９の左右方向（伝送方向）の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００９６】
実施の形態３において電子レンジとして例示したマイクロ波加熱装置においては、放射領域を、開口３０１ａ、３０２ａ、３０３ａ、３０１ｂ、３０２ｂ、３０３ｂの上方において載置台３０４が規定された位置に配置されたときに形成される底部空間２０９としている。これにより、底部空間２０９の左右方向（伝送方向）の中央３０７から両端部３０５、３０６までの丁度中間に位置する開口３０１ａ、３０１ｂと開口３０３ａ、３０３ｂから常に同等量のマイクロ波を放射することができる。この結果、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、底部空間２０９の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００９７】
（実施の形態４）
以下、本発明に係る実施の形態４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１１は、本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置、例えば電子レンジにおけるマイクロ波放射部である開口形状を説明する図である。実施の形態４の構成において、実施の形態１から実施の形態３の構成と異なる点は、開口形状であり、その他の点は実施の形態１から実施の形態３の構成を適用するものである。
【００９８】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、特に、マイクロ波放射部として円偏波を放射する、少なくとも２本以上の長孔（スリット）により構成される開口形状について述べる。
【００９９】
図１１に示す開口４１１〜４１７のように、２本以上の長孔により構成されている。開口４１１〜４１７においては、少なくとも１本の長孔の長辺がマイクロ波の伝送方向（矢印４１８）に対して傾いた形状となっていれば良い。したがって、開口４１５および開口４１６のように長孔が交差していない形状や、開口４１４のように３本の長孔により構成された形状でもよい。
【０１００】
なお、２本の長孔（スリット）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としての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。
【０１０１】
１点目は、各長孔の長辺の長さが導波管４１９内の管内波長λｇの約１／４以上であることである。
【０１０２】
２点目は、２本の長孔がお互いに直交していること、および伝送方向４１８に対して各長孔の長辺が傾斜（例えば、４５°）していることである。
【０１０３】
３点目は、導波管４１９の伝送方向４１８に平行であり、かつマイクロ波放射部である開口の中心を通る直線を軸として、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の中心線である管軸４２１（図１１参照）を対称軸として電界が対称に分布しているので、開口形状が管軸４２１に対して軸対称とならないように、即ち開口の中心が管軸４２１上とならないように配置することが最良の条件となる。
【０１０４】
また、図１１には長孔（スリット）が直交する構成について示したが、実施の形態３の図９に示したように、長孔を直交させずに傾斜させて構成して、Ｘ字形状が横（伝送方向）に長くなるように押しつぶされたようなＸ字形状とした場合でも良い。このように押しつぶされたＸ字形状の開口（マイクロ波放射部）を用いた場合でも、真円から変形して楕円となるものの、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、開口の中心を導波管の幅方向の端部側により寄せることができる。その結果、主に導波管の幅方向（伝送方向に直交する方向）にマイクロ波をさらに広げることができる。
【０１０５】
また、本発明に係る実施の形態４の構成における開口形状としては、図１１に示すように、開口４１３のようなＬ字型形状、開口４１５のようなＴ字型形状の構成とすることができる。このため、図１３に示したように前述の特許文献２のように、それぞれの長孔（スリット）を離して配置するときにも応用できる。また、図１３の（ｂ）に示したように、二つの長孔（スリット）は直交関係でなくてもよく、例えば３０度程度なら傾けて形成しても良い。
【０１０６】
また、実施の形態４の構成において、マイクロ波放射部である開口を構成する長孔（スリット）は、長方形に限定されるものではない。例えば、開口部分のコーナーを曲線部分（Ｒ）で構成することや、開口部分を楕円状に構成することにより、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、一方向が長めであり、その一方向に対して直交する方向が短めである細長い開口を二つ組み合わせればよいと推察される。
【０１０７】
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（１０２、２０２）と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部（１０３、２０１）と、
マイクロ波を伝送する導波管（１０４、２０３）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、を備え、
前記加熱室は、前記複数のマイクロ波放射部からのマイクロ波が放射される放射領域を有し、当該放射領域が前記導波管の伝送方向に管内波長の略２倍の長さを持ち、
前記マイクロ波放射部の少なくとも二つは、前記導波管の伝送方向において略管内波長分だけ離れた位置に設けられ、前記放射領域における前記伝送方向に直交する中心線に対して対称的に配置されている。
【０１０８】
本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、管内波長分だけ離れた二つのマイクロ波放射部が、管内波長の略２倍の長さの放射領域に対称的に配置されているため、それぞれのマイクロ波放射部が放射領域の中央から両端までの領域の丁度中間に位置している。また、二つのマイクロ波放射部が管内波長分だけ離れているため、常に同位相の位置関係となり、導波管内から加熱室に向けて常に同等量のマイクロ波を放射することができる。
【０１０９】
以上のように、本発明に係るマイクロ波加熱装置は、放射領域の中央から両端までの領域における丁度中間の位置に設けられた二つのマイクロ波放射部から常に同等量のマイクロ波を放射することができるため、放射領域の端から端までの全体に対して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、被加熱物を均一に加熱することができる。
【０１１０】
本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
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ため、被加熱物である食品などの加熱加工や殺菌など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】
【０１１２】
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（マイクロ波発生部）
１０４、１３０、２０３、４１９  導波管
１０５、１０６、１２９、２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂ、２０６ａ、２０６ｂ、２０７ａ、２０７ｂ、３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、３０２ｂ、３０３ａ、３０３ｂ、４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、４１７  開口（マイクロ波放射部）
１１１、１１２  壁面
２０８、３０４  載置台（放射領域）
２０９  底部空間（放射領域）
【図１】
2013171990.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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