(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納して、当該被加熱物にマイクロ波を照射して高周波加熱を行うための加熱室、
前記加熱室の天井壁面から上方に突出して形成されたマイクロ波の給電室、
前記加熱室において前記被加熱物を高周波加熱するためのマイクロ波を生成するマイクロ波生成部、
前記給電室と前記マイクロ波生成部とを連結してマイクロ波を伝送する導波管、および
前記給電室と前記導波管との接合部分に形成された結合孔を貫通して鉛直方向に設けられた垂直軸素子と、前記垂直軸素子に接合され前記加熱室に対してマイクロ波を放射する放射面を有する平板素子と、を有する給電部を備え、
前記平板素子のマイクロ波の放射面における少なくとも一部の放射面が水平方向に対して所定角度θを有して傾斜して配置され、
前記所定角度θを有する放射面の面積が、前記平板素子における全体の放射面の１／２以上となるように構成され、
前記平板素子の全放射面において、水平面に対して所定角度θだけ傾斜した放射面の傾斜方向における全長をＬｙとし、前記加熱室内における被加熱物から、前記垂直軸素子に接合された位置に対応する前記平板素子の放射面の位置までの高さをＨとすると、
前記傾斜した放射面の傾斜角度θｒａｄが、Ｌｙ／２／Ｈより大きく、Ｌｙ／Ｈより小さい角度に設定され、前記被加熱物からの反射波を前記給電部で受けることを低減するよう構成されたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
加熱室内において、被加熱物を高周波加熱と同時に、輻射熱または対流熱の少なくとも一つで加熱を行う高温加熱部、を備え、
前記加熱室の上方に前記マイクロ波生成部および前記導波管が配置される構成において、
前記導波管が水平部と鉛直部とを有して直角に屈曲した伝送路を有し、前記鉛直部に対して前記マイクロ波生成部が水平接続され、前記水平部に対して前記加熱室の天井壁面に設けられた前記給電室が結合孔を介して接続されており、前記導波管および前記マイクロ波生成部はともに、前記加熱室から離間して配置されている請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記平板素子は直径が略６２ｍｍの略円形の平板で構成された請求項１または請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記給電部は、前記平板素子の円板の中心から偏心した位置に前記垂直軸素子が接合されおり、前記垂直軸素子が回転するよう構成された請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記平板素子は、円板の中心線を含む直線上の折り曲げ線において一方の放射面を他方の放射面に対して所定角度θだけ折り曲げて構成した請求項３または請求項４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、被加熱物に対してマイクロ波を放射して誘電加熱するマイクロ波加熱装置に関し、特に、被加熱物である食品を誘電加熱して調理する加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波加熱装置において、電子レンジに代表されるマイクロ波を用いた加熱調理器の基本構成は、マイクロ波が外部に漏れないようにシールドされた加熱室と、マイクロ波を発生するマグネトロンと、マグネトロンで発生したマイクロ波を加熱室まで伝送する導波管とを備えている。【０００３】
加熱調理器において、上記の加熱室、マグネトロンおよび導波管以外の構成物に関しては、その目的に応じた方式に応じて各種の構成が用いられる。例えば、加熱室に対してどの方向からマイクロ波を入射させるかによって、横給電方式、下給電方式、上給電方式、上下給電方式等があり、これらの給電方式に応じてそれぞれ構成が異なっている。【０００４】
加熱室の側面からマイクロ波を入射させる横給電方式の場合は、マイクロ波の分布が偏らないように被加熱物である食品自体を加熱室内において回転させる必要がある。このように横給電方式においては、いわゆるターンテーブル方式が用いられる。逆に、加熱室における底面からマイクロ波を入射させる下給電方式、天井壁面からマイクロ波を入射させる上給電方式、および底面と天井壁面の両方からマイクロ波を入射させる上下給電方式等の場合においては、被加熱物である食品を移動させずに、導波管と加熱室との結合部分に設けた給電部であるアンテナを回転させてマイクロ波を攪拌放射している。このようにアンテナを回転させる、いわゆる回転アンテナ方式は、下給電方式、上給電方式および上下給電方式に用いられている。【０００５】
電子レンジにおいて、どのような給電方式を選択するかは、電子レンジの機能だけではなく、他の機能、例えば、オーブン機能、グリル機能、スチーム機能等との併用を考慮して決定される。このように電子レンジの機能と他の機能とを併用させる場合、マイクロ波の給電構成の他に、例えばヒータ、水タンク、スチーム発生機構等を設ける必要がある。このため、それぞれの構成物を装置内部において効率的に配置する必要がある（例えば、特許文献１参照。）。【０００６】
また、例えばオーブン、グリル、および１００℃を越える水蒸気である過熱水蒸気等を加熱調理器に用いる場合、加熱室内が高温になるため、被加熱物である食品を載置する皿の材質としては耐熱性の高い導体製の皿が使用される場合がある。このように導体製の皿を使用した場合、マイクロ波が導体製の皿で反射されるため、マイクロ波が透過するガラスやセラミック等の誘電体製の皿を用いた場合とは加熱室内におけるマイクロ波の分布が異なってくる。【０００７】
また、導体製の皿の代わりとして、導体製の網を使用する場合もある。導体製の網を使用する場合には、網目が波長と比べてある程度大きくなるとマイクロ波が通過するようになるため、網形状によっても加熱室内のマイクロ波の分布は変化する。【０００８】
さらに、最近においては、電子レンジの機能と他の機能とが互いに協動して調理する必要性が高まってきている。例えば、大きな食品を焼く場合、又は冷凍状態の食品を焼く場合等においては、ヒータによる加熱だけでは食品の表面を加熱するだけであるため、食品の内部まで火が通らないことがある。このようなヒータだけの調理器としては、加熱源としてヒータしか持たないオーブントースターがこれに該当する。このようなオーブントースターを用いてヒータだけで食品の内部まで加熱するためには、食品の表面を焦がさないように、火力（出力）を下げて低温度で長時間かけて熱伝導により徐々に加熱するしか方法がない。【０００９】
一方、誘電加熱する電子レンジを用いて被加熱物を加熱することにより、被加熱物である食品が誘電体であるため、マイクロ波が食品の内部まで浸透して、食品の内部を加熱することが可能となる。このように、電子レンジを用いることにより、短時間で食品の内部まで火を通すことが可能となる。したがって、食品の内部を加熱する電子レンジの機能と、食品の表面を焼くヒータの機能とを協動させることにより、大きな食品や冷凍状態の食品を短時間で美味しく焼き上げることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５８−１８１２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の加熱調理器においてマイクロ波を用いて高周波加熱する場合、被加熱物である食品に対して効率良くマイクロ波が吸収されないときには、加熱室内で反射したマイクロ波が給電部から導波管を介してマグネトロンに戻り、マグネトロンが自己発熱するという問題がある。【００１２】
さらに、従来の加熱調理器において、マイクロ波の高周波加熱と同時に、食品の表面を焼く輻射熱または熱風を用いた対流熱を用いたヒータ加熱を行う場合、高温加熱中の加熱室の影響を受けてマイクロ波の供給源であるマグネトロンが運転動作中に温度が上昇するという問題を有している。このような場合において、加熱室内に放射されたマイクロ波が食品へ吸収されずに食品において反射された反射波が、給電部に戻ることを抑制されるように構成されていないときには、前述のようにマグネトロンの自己発熱によってマグネトロンの温度上昇がさらに顕著になるという問題がある。【００１３】
設備機器としてキッチンにビルトインされる構成の加熱調理器においては、特に、加熱室をできるだけ大きくするとともに、使用者が操作しやすくするために、操作盤を加熱室の上方に設けている。このため、マイクロ波の給電構成や他の構成（例えば、ヒータの駆動回路や冷却構成）も同様に加熱室の上方にまとめてコンパクトに実装することが求められている。このように構成された場合、高温になる加熱室の上方にマイクロ波の給電構成が配置されるので、マグネトロンが加熱室の熱を受けやすくなる。特に、マグネトロン自体が加熱室の壁面に接触している場合や、マグネトロンと接合されている導波管が加熱室天井の外壁面に当接して、その外壁面に沿って延設されている場合には、導波管に対する加熱室の熱の影響が非常に大きくなる。したがって、マイクロ波給電構成とヒータ電力供給構成とを共存させて、同時に加熱運転を実施する場合には、マグネトロンの温度上昇の防止と装置の小型化の両立を図ることが難しいという課題があった。【００１４】
図１０は、一般的なマイクロ波給電構成を加熱室の上側に設けた加熱調理器において、ヒータを有するヒータ電力供給構成をさらに設けた場合の概略構成を示す正面断面図である。図１０に示す従来の加熱調理器において、加熱調理器の外観を構成する筐体１００の内部には被加熱物である食品１０７を誘電加熱するための加熱室１０１が設けられている。加熱室１０１の内部における上下位置にはヒータ１０２が設けられている。また、上側のヒータ１０２の上方であり、且つ加熱室１０１の上方には、マグネトロン１０３、導波管１０４、回転アンテナ１０５、モータ１０６等のマイクロ波給電構成が配置されている。このように構成された従来の加熱調理器においては、給電部である回転アンテナ１０５から放射されたマイクロ波は、被加熱物である食品１０７を照射する構成である。食品１０７を照射したマイクロ波において、空気と食品１０７との誘電率の違いから、電力に換算して約６４％のマイクロ波が空気と食品１０７との境界面において反射している。このように反射されたマイクロ波は食品１０７から垂直上方にある回転アンテナ１０５の方向に向かい、垂直方向に強い指向性を有する回転アンテナ１０５により受け取られる。この結果、回転アンテナ１０５が受け取った反射波のマイクロ波は、導波管１０４を介してマグネトロン１０３に戻り、マグネトロン１０３が自己発熱する。食品１０７のサイズが小さい場合には、回転アンテナ１０５から放射されたマイクロ波が、食品１０７を越えて加熱室１０１の底面に到達するマイクロ波が多くなる。したがって、加熱室１０１の底面に到達したマイクロ波の殆どすべてが、加熱室１０１の天井壁面に向かって反射し、その反射波が天井壁面に設けられた回転アンテナ１０５により受け取られる。回転アンテナ１０５により受け取られた反射波は、導波管１０４を介してマグネトロン１０３に送られ、マグネトロン１０３が自己発熱していた。【００１５】
また、前述のように構成された従来の加熱調理器においては、加熱室１０１において発生した熱が導波管１０４を伝導してマグネトロン１０３に伝わり、マグネトロン１０３が加熱され易い構造を有していた。その結果、従来の加熱調理器においては、マグネトロン１０３が自身の運転による発熱に加えて、加熱室１０１からの熱を受けやすい構成であり、マグネトロン１０３が温度上昇するという問題を有していた。したがって、従来の加熱調理器においては、マグネトロン１０３の故障や、寿命が短くなるという課題を有していた。また、これらの課題を解決するために、出力を低く設定せざるを得なくなるという課題を有していた。【００１６】
さらに、従来の加熱調理器においては、マグネトロン１０３の温度上昇により、マイクロ波による加熱効率が低下するという問題を有していた。
また、従来の加熱調理器においては、加熱室１０１の上側の空間にマイクロ波給電構成が配設されており、図１０に示すようにマグネトロン１０３が加熱室１０１の上側に垂直接続されているため、高温空気の上昇によってマグネトロン１０３がより加熱されやすくなるとともに、加熱室１０１の上側にはかなりの高さの空間が必要となっていた。この結果、筐体１００のサイズが大型とならざるを得ないという課題を有していた。【００１７】
本発明は、加熱室の上側に配設されるマイクロ波給電構成のコンパクト化を図り、小型のマイクロ波加熱装置を提供するとともに、反射波を受けにくい給電構成により、自己発熱によるマグネトロンの温度上昇を抑制して、マグネトロンの長寿命化を図り、出力を低下させることなく高い信頼性を有して、加熱効率が向上した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】
【００１８】
本発明のマイクロ波加熱装置は、
被加熱物を収納して、当該被加熱物にマイクロ波を照射して高周波加熱を行うための加熱室、
前記加熱室の天井壁面から上方に突出して形成されたマイクロ波の給電室、
前記加熱室において前記被加熱物を高周波加熱するためのマイクロ波を生成するマイクロ波生成部、
前記給電室と前記マイクロ波生成部とを連結してマイクロ波を伝送する導波管、および
前記給電室と前記導波管との接合部分に形成された結合孔を貫通して鉛直方向に設けられた垂直軸素子と、前記垂直軸素子に接合され前記加熱室に対してマイクロ波を放射する放射面を有する平板素子と、を有する給電部を備え、
前記平板素子のマイクロ波の放射面における少なくとも一部の放射面が水平方向に対して所定角度θを有して傾斜して配置され、
前記所定角度θを有する放射面の面積が、前記平板素子における全体の放射面の１／２以上となるように構成され、
前記平板素子の全放射面において、水平面に対して所定角度θだけ傾斜した放射面の傾斜方向における全長をＬｙとし、前記加熱室内における被加熱物から、前記垂直軸素子に接合された位置に対応する前記平板素子の放射面の位置までの高さをＨとすると、
前記傾斜した放射面の傾斜角度θｒａｄが、Ｌｙ／２／Ｈより大きく、Ｌｙ／Ｈより小さい角度に設定され、前記被加熱物からの反射波を前記給電部で受けることを低減するように構成されている。
【００１９】
本発明のマイクロ波加熱装置においては、加熱室の天井壁面に設けた給電室の結合孔からマイクロ波が下方に向かって所定角度θで放射されるように給電部の平板素子を設けている。このため、放射されたマイクロ波の一部が被加熱物との境界面で反射しても、反射波は、鉛直方向に対して角度がθ分だけ、給電部からずれた方向に反射される。したがって、被加熱物等からの反射波を給電部において受け取ることが大幅に低減されており、導波管を介してマイクロ波生成部に戻る反射波成分を大幅に抑制することができる構成となっている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、マイクロ波生成部における温度上昇を防止して、マイクロ波生成部の長寿命化を図り、出力を低下させることなく高い信頼性を有して、出力効率の向上を図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】
【００２１】
【図１】本発明に係る実施の形態１の加熱調理器における主要部の内部構成を示す正面断面図
【図２】本発明に係る実施の形態１の加熱調理器における導波管と給電室を示す斜視図
【図３】本発明に係る実施の形態１の加熱調理器における給電部と被加熱物を示す要部断面図
【図４】本発明に係る実施の形態２の加熱調理器における主要部の内部構成を示す正面断面図
【図５】本発明に係る実施の形態２の加熱調理器における主要部の側面断面図
【図６】本発明に係る実施の形態２の加熱調理器における導波管と給電室を示す斜視図
【図７】本発明に係る実施の形態２の加熱調理器における加熱室の天井壁面に設けられた給電部と加熱部等を示す裏面図
【図８】本発明に係る実施の形態３の加熱調理器における給電部と被加熱物を示す要部断面図
【図９】本発明に係る実施の形態３の加熱調理器における別の構成の給電部と被加熱物を示す要部断面図
【図１０】従来の加熱調理器における一般的なマイクロ波給電構成を示す正面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納して、当該被加熱物にマイクロ波を照射して高周波加熱を行うための加熱室、
前記加熱室の天井壁面から上方に突出して形成されたマイクロ波の給電室、
前記加熱室において前記被加熱物を高周波加熱するためのマイクロ波を生成するマイクロ波生成部、
前記給電室と前記マイクロ波生成部とを連結してマイクロ波を伝送する導波管、および
前記給電室と前記導波管との接合部分に形成された結合孔を貫通して鉛直方向に設けられた垂直軸素子と、前記垂直軸素子に接合され前記加熱室に対してマイクロ波を放射する放射面を有する平板素子と、を有する給電部を備え、
前記平板素子のマイクロ波の放射面における少なくとも一部の放射面が水平方向に対して所定角度θを有して傾斜して配置され、
前記所定角度θを有する放射面の面積が、前記平板素子における全体の放射面の１／２以上となるように構成され、
前記平板素子の全放射面において、水平面に対して所定角度θだけ傾斜した放射面の傾斜方向における全長をＬｙとし、前記加熱室内における被加熱物から、前記垂直軸素子に接合された位置に対応する前記平板素子の放射面の位置までの高さをＨとすると、
前記傾斜した放射面の傾斜角度θｒａｄが、Ｌｙ／２／Ｈより大きく、Ｌｙ／Ｈより小さい角度に設定され、前記被加熱物からの反射波を前記給電部で受けることを低減するように構成されている。
【００２３】
上記のように構成された本発明の第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、加熱室の天井壁面に設けた給電室と導波管とを接合する部分にマイクロ波を供給する結合孔を設けて、この結合孔からマイクロ波が下方に向かって所定角度θで放射されるように給電部の平板素子が設けられている。このため、給電部から放射されたマイクロ波の一部が被加熱物との境界面で反射しても、この反射波は鉛直方向に対する角度がθ分だけ給電部からずれた方向に反射する。したがって、反射波を給電部により受け取られることが低減されており、導波管を介してマイクロ波生成部に戻る反射波成分が抑制されている。この結果、第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、自己発熱によるマイクロ波生成部における温度上昇を防止することができる。また、第１の態様のマイクロ波加熱装置は、導波管が給電室を介して加熱室に接合されており、導波管が加熱室から離間して配置される構造である。このため、加熱室内が高温になっていても加熱室の天井壁面からマイクロ波生成部が熱を受けにくい構成となり、加熱室から導波管を経てマイクロ波生成部に伝わる熱も大幅に低減されている。このため、第１の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波生成部の温度上昇が確実に防止できる構造を有する。第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波生成部が加熱室の上方に設けられたコンパクトな構成であっても、マイクロ波生成部の温度上昇を抑制して、マイクロ波生成部の長寿命化を図ることができ、マイクロ波生成部の出力を低下させることなく高い出力を保持しつつ高い信頼性を有して、出力効率の向上を図ることができる。
【００２４】
上記のように構成された第１の態様のマイクロ波加熱装置において、給電部から放射されるマイクロ波は、平板素子の放射面に対して垂直方向へ強い放射指向性を有しており、折り曲げられて角度θに設定された放射面が全体の１／２以上を占めている。このため、第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、給電部から放射されるマイクロ波の多くが鉛直方向に対して角度θだけ斜めに放射される。このように平板素子の放射面から斜めに放射されたマイクロ波は、被加熱部等において、その斜め分だけ給電部からずれた方向に反射する。したがって、第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、反射波を給電部が受け取ることが低減されており、導波管を介してマイクロ波生成部に戻る反射波成分を抑制することができ、自己発熱によるマイクロ波生成部での温度上昇を防止することができる。この結果、第１の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波生成部の長寿命化を図ることができ、マイクロ波生成部のパワーダウン設定を不要とし、出力効率の向上を図ることができる。また、このように構成された第１の態様のマイクロ波加熱装置において、平板素子における傾斜した放射面の傾斜角度θｒａｄがＬｙ／２／Ｈより大きい（ｌｙ／２／Ｈ＜θ）ため、平板素子の放射面から垂直方向への強い放射指向性で放射されたマイクロ波が、加熱室の底面近傍で被加熱物や壁面で反射しても給電部に戻らない角度設定になっている。また、平板素子における傾斜した放射面の傾斜角度θｒａｄがＬｙ／Ｈより小さい（θ＜ｌｙ／Ｈ）ので、傾斜角度が大きすぎて垂直軸素子の直下の加熱室の底面中央付近にマイクロ波が放射されない領域が形成されることを防止しており、被加熱物の中央部分が十分に加熱されずにドーナツ状（リング状）に加熱されてしまうことを防止できる好適な放射角度に設定することができる。したがって、第１の態様のマイクロ波加熱装置は、加熱ムラのないマイクロ波加熱の実現と、マイクロ波生成部に戻る反射波成分を抑制して、マイクロ波生成部における自己発熱による温度上昇の防止とを両立することができる。
【００２５】
本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第１の態様における加熱室内において、被加熱物を高周波加熱と同時に、輻射熱または対流熱の少なくとも一つで加熱を行う高温加熱部、を備え、
前記加熱室の上方に前記マイクロ波生成部および前記導波管が配置される構成において、
前記導波管が水平部と鉛直部とを有して直角に屈曲した伝送路を有し、前記鉛直部に対して前記マイクロ波生成部が水平接続され、前記水平部に対して前記加熱室の天井壁面に設けられた前記給電室が結合孔を介して接続されており、前記導波管および前記マイクロ波生成部はともに、前記加熱室から離間して配置されている。このように構成された第２の態様のマイクロ波加熱装置において、金属トレイ等の電波遮蔽作用を有する材料の上に被加熱物を載置して高周波加熱と他の加熱とを同時に併用しても、加熱室の天井壁面に設けた給電室から下方に向かってマイクロ波を供給できる構成を有する。このため、第２の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波が遮蔽されることなく、被加熱物を確実にマイクロ波加熱することができる。また、第２の態様のマイクロ波加熱装置においては、給電部の平板素子の放射面からマイクロ波が鉛直方向に対して斜めに放射されるので、マイクロ波生成部に戻る反射波成分が抑制されており、自己発熱による温度上昇を防止することができる。さらに、加熱室の天井壁面に給電室を設け、その給電室に対して直角に屈曲した導波管を接続し、導波管およびマイクロ波生成部がともに、加熱室の天井壁面から離間して配置されているので、第２の態様のマイクロ波加熱装置は、高温加熱中の加熱室の天井壁面からマイクロ波生成部が熱を受けにくい構成となり、加熱室から導波管を経てマイクロ波生成部に伝わる熱も減少する。このため、第２の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波生成部の温度上昇を確実に防止することができる。このように第２の態様のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波生成部が加熱室の上方に設けられたコンパクトな構成でも、加熱室からマイクロ波生成部への伝熱を減少させて、マイクロ波生成部の長寿命化を図ることができ、マイクロ波生成部のパワーダウン設定を不要として、出力効率の向上を図ることができる。さらに、第２の態様のマイクロ波加熱装置においては、導波管の鉛直伝送路に対してマイクロ波生成部、例えばマグネトロンを横向きに水平接続しているため、装置全体としての高さ方向のサイズをコンパクトにすることができる。
【００２７】
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、特に第１又は第２の態様のいずれかにおける前記平板素子を、直径が略６２ｍｍの略円形の平板で構成してもよい。このように構成された第３の態様のマイクロ波加熱装置は、電子レンジ用等のマイクロ波加熱用の波長に適合した平板素子となり、平板素子がマイクロ波の波長で確実に共振することができる。第３の態様のマイクロ波加熱装置は、平板素子の放射面においては、その放射面に対して垂直な方向にビームの中心軸を有する単向性の放射パターンを発生するため、平板素子の放射面からのマイクロ波は鉛直方向に対して角度θだけ斜めに放射される。この結果、この斜め分の角度θだけ給電部からずれた方向に反射波が進行するため、第３の態様のマイクロ波加熱装置においては、反射波を給電部が受け取ることが抑制されており、マイクロ波生成部での自己発熱による温度上昇が防止されている。
【００２８】
本発明に係る第４の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第３の態様における前記給電部が、前記平板素子の円板の中心から偏心した位置に前記垂直軸素子が接合されており、前記垂直軸素子が回転するよう構成してもよい。このように構成された第４の態様のマイクロ波加熱装置においては、平板素子の放射面から加熱室内に対してマイクロ波を均一に攪拌放射することができる。
【００２９】
本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置は、特に第３又は第４の態様における前記平板素子が、円板の中心線（円板の中心点を有する線）を含む直線上の折り曲げ線において一方の放射面を他方の放射面に対して所定角度θだけ折り曲げて構成してもよい。このように構成された第５の態様のマイクロ波加熱装置においては、平板素子の放射面から鉛直方向に対して角度θだけ斜めとなったマイクロ波を、加熱室内に対して多く放射することができる。
【００３０】
以下、本発明のマイクロ波加熱装置に係る好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。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加熱調理器を用いて説明するが、加熱調理器は例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置としては加熱調理器に限定されるものではなく、高周波加熱である誘電加熱を利用した加熱装置、乾燥装置、陶芸用加熱装置、生ゴミ処理機、或いは半導体製造装置等の加熱装置を含むものである。したがって、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を含むものである。
【００３１】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１としては、マイクロ波加熱装置における加熱調理器について説明する。なお、以下の各実施の形態においては、加熱調理器の加熱手段として少なくとも１つのヒータを備える電子レンジを例として説明する。
【００３２】
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としての加熱調理器における主要部の内部構成を示す正面断面図である。図１に示す加熱調理器において、加熱調理器の外観を構成する筐体１０の内部には被加熱物である食品１５を誘電加熱（高周波加熱）するための加熱室１１が設けられている。即ち、加熱室１１においては、被加熱物である食品１５が収納されて、当該食品１５に対してマイクロ波が放射されて、高周波加熱が行われる。表面がホーロー塗装された鋼鈑により形成された加熱室１１の内部には、加熱室内を高温にするための高温加熱部としての輻射加熱部である２つの上ヒータ１２、下ヒータ１３が設けられている。一方の上ヒータ１２は加熱室１１の天井壁面側（上側）に配置されており、他方の下ヒータ１３は加熱室１１の底面壁側（下側）に配置されている。加熱室１１の内部には、ステンレスの棒材を縦横に組み合わせて溶接して形成された焼き網１４が脱着可能に設けられている。焼き網１４は加熱室１１における複数段の所望の位置に装着できる構成である。焼き網１４の上に載せられた、被加熱物である食品１５は、上ヒータ１２と下ヒータ１３とにより挟まれて上下方向から輻射加熱される。加熱室１１を構成する壁面と壁面との間の接続部分の角は、曲面により構成されている。また、加熱室１１の底面壁の全体は大きな曲率半径を有する曲面形状に形成されている。
【００３３】
なお、実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１の壁面がホーロー塗装を行った鋼鈑で形成した例で説明するが、他の耐熱性を有する塗装を行った鋼鈑で形成してもよい。また、壁面材質としてはステンレス、ＰＣＭ鋼板（Ｐｒｅ−ｃｏａｔｅｄ  ｍｅｔａｌ）でもよい。実施の形態１においては、焼き網１４はステンレスの棒材を組み合わせて形成したが、めっき処理を施した鋼材等を用いて形成することもできる。
【００３４】
図１に示すように、加熱室１１の天井壁面における中央付近には給電室２４が設けられている。給電室２４の内部には電波撹拌部としての回転アンテナの給電部２２が配置されている。給電室２４の壁面は、給電部２２から放射されたマイクロ波を反射する材料で構成されており、給電室２４の外側へマイクロ波が漏洩しないよう遮蔽構造を有している。回転アンテナの給電部２２は導波管２１に形成され結合孔である給電口２５から導出するよう設けられている。導波管２１は、マイクロ波生成部であるマグネトロン１６からのマイクロ波を給電部２２に伝送する。マグネトロン１６は、加熱室１１において被加熱物である食品１５を高周波加熱するためのマイクロ波を生成している。給電部２２に伝送されたマイクロ波は、加熱室１１内に放射される。マグネトロン１６は、加熱室１１の上側に配置された導波管２１おける右側端部（図１参照）に配置されており、導波管２１に対してマグネトロン１６の発振アンテナであるマグネトロン出力部４４が横向き（水平方向）に挿入されている。
【００３５】
上記のように構成された実施の形態１の加熱調理器においては、１つの加熱手段としてマイクロ波による誘電加熱部を有し、他の加熱手段として上ヒータ１２、下ヒータ１３による輻射による高温加熱部としての輻射加熱部を有している。このように、実施の形態１の加熱調理器は、誘電加熱部と輻射加熱部とを併用することにより、加熱室１１内の被加熱物である食品１５に対する所望の加熱調理を行うことができる構成である。
【００３６】
なお、実施の形態１の加熱調理器においては、一つの加熱手段としてマイクロ波による誘電加熱部を有し、他の加熱手段として上ヒータ１２、下ヒータ１３による輻射加熱部を有する構成で説明するが、加熱調理器においては、輻射加熱部のような高温加熱部の代わりに、加熱室内に熱風を循環させて加熱調理を行う対流加熱部を設けてもよい。この対流加熱部としては、加熱室の背面側に循環ファンと循環ヒータとを設けて、加熱室内の空気を高温度に加熱して循環させる構成である。勿論、加熱調理器においては、誘電加熱部、輻射加熱部および対流加熱部の３つの加熱部を設けて加熱調理を行うよう構成してもよい。
【００３７】
実施の形態１の加熱調理器における輻射加熱部である上ヒータ１２、下ヒータ１３は、充填材とともに電熱線を金属パイプ内に封止して構成されている。加熱室１１内には上ヒータ１２の表面に接触する上ヒータ熱電対１７が設けられている。上ヒータ熱電対１７は、給電部２２から放射されるマイクロ波の影響を受けないように、金属管で覆われており、上ヒータ１２の温度検出手段として機能する。また、加熱室１１内には下ヒータ１３の表面に接触する下ヒータ熱電対１８が設けられており、上ヒータ熱電対１７と同様の構成を有している。下ヒータ熱電対１８は下ヒータ１３の温度検出手段として機能する。加熱室１１の壁面には加熱室内の温度検出手段としてサーミスタ１９が固定されている。上ヒータ熱電対１７と下ヒータ熱電対１８とサーミスタ１９は、制御手段である制御部２０に電気的に接続されている。制御部２０は、上ヒータ熱電対１７と下ヒータ熱電対１８とサーミスタ１９からのそれぞれの検出信号に基づき、上ヒータ１２と下ヒータ１３への通電量を制御している。このように、実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１に対する加熱量が設定された温度となるように精度高く加減制御されている。
【００３８】
加熱室１１の内部において、被加熱物である食品１５に対して上方からの輻射熱により加熱する輻射加熱部の上ヒータ１２は、給電室２４の直下以外の領域に配置されている。即ち、給電室２４内の回転アンテナである給電部２２から放射されたマイクロ波により、上ヒータ１２が直接的に照射されることがなく、被加熱物である食品１５が直接的に照射される。
【００３９】
加熱室１１の上側に設けられた導波管２１は、水平方向に延設された水平部４２と、鉛直方向に延設された鉛直部４３とで構成されている。即ち、導波管２１は、水平部４２により形成される水平伝送路（４２）と、鉛直部４３により形成される鉛直伝送路（４３）とにより直角に折れ曲がったＬ字形状の内部通路（伝送路）を有している。マイクロ波生成部であるマグネトロン１６は、導波管２１の鉛直部４３に対して発振アンテナであるマグネトロン出力部４４が水平方向に導入するよう挿入されて接続されている。したがって、マグネトロン１６が導波管２１に対して横向きに接続（水平接続）されているため、鉛直方向の高さ寸法は、導波管２１に対してマグネトロン１６を縦方向に接続（鉛直接続：図１０参照）した場合に比べて短くなっている。
【００４０】
上記のようにＬ字形状の内部通路（伝送路）を有する導波管２１の水平部４２（水平伝送路）に形成された給電口２５には、回転アンテナである給電部２２が設けられている。給電部２２は、平板素子２２ａと垂直軸素子２２ｂで構成されている。給電部２２の垂直軸素子２２ｂはモータ２３に接続されている。モータ２３の駆動により垂直軸素子２２ｂが回動されて、平板素子２２ａが回転する構成である。給電部２２は、導波管２１の水平伝送路（４２）に結合されており、導波管２１を伝送したマイクロ波が給電部２２の平板素子２２ａにより加熱室１１内に攪拌放射される。
【００４１】
加熱室１１の天井壁面の略中央には、回転する平板素子２２ａを収納するドーム形状の給電室２４が設けられている。給電室２４は、下端部分が円形に広がった形状を有しており、円錐台形形状である。給電室２４は加熱室１１の天井壁面を絞り加工により外側に突出させて円錐台形形状に形成されている。導波管２１の水平部４２の下面に形成された給電口２５は、給電室２４の上端部に形成された開口に接続されて結合孔として一体となって機能しており、導波管２１と給電部２２との結合部分は、給電口として所定の直径が確保されている。上記のように、給電室２４は、加熱室１１の天井壁面に設けられ、平板素子２２ａから横方向（略水平方向）に放射されたマイクロ波を反射するよう構成されている。平板素子２２ａは使用するマイクロ波の波長で共振し、平板素子２２ａの放射面に垂直な方向にビームの中心軸を有する単向性の放射パターンを発生するように設定されている。もし、平板素子２２ａから水平方向にわずかでもマイクロ波が放射されると、給電室２４の壁面で反射するよう構成されている。また、給電室２４は、平板素子２２ａからのマイクロ波が加熱室１１内に放射されるように、給電室２４の下端部分は開放されている。
【００４２】
図１に示すように、加熱室１１の天井壁面において、給電室２４の下端となる開口部分にカバー２７が設けられている。カバー２７は、マイカ製であり、給電部２２の平板素子２２ａ等に対して加熱室１１内の食品から飛び散った汚れ等が付着しないように設けられている。カバー２７は、加熱室１１の天井壁面に設けられた絶縁体のフック２６に脱着可能に装着されている。なお、カバー２７は低損失誘電材料であるマイカを用いた例で説明したが、マイカに限定されるものではなく、セラミックやガラス等の材料を用いても同様の効果を奏する。
【００４３】
加熱室１１内の上部に設けられた上ヒータ１２は、給電部２２からのマイクロ波により直接的に加熱されないように、給電室２４の下端となる開口部分の直下は避けて配置されている。このように上ヒータ１２が給電室２４の開口部分を迂回するよう配置されているため、上ヒータ１２の中央部分には空隙部２８が形成されている。したがって、給電部２２から食品１５の方向に向かって直接に放射されたマイクロ波Ｍ（図１参照）は、上ヒータ１２により妨げられることがない。このように、実施の形態１の加熱調理器においては、給電部２２から放射されたマイクロ波Ｍが上ヒータ１２を直接加熱することがなく、損失が防止されており、加熱効率の向上が図られている。
【００４４】
図２は、実施の形態１の加熱調理器における導波管２１および給電室２４を示す斜視図である。図２に示すように、導波管２１は、水平伝送路を形成する水平部４２と、鉛直伝送路を形成する鉛直部４３とを有しており、伝送路である内部通路がＬ字形状に直角に折れ曲がった屈曲形状を有している。即ち、水平伝送路（４２）の延設方向（水平方向）と、鉛直伝送路（４３）の延設方向（鉛直方向）とは直交している。上記のように、導波管２１は、直角に屈曲した水平伝送路（４２）と鉛直伝送路（４３）とを有し、鉛直伝送路（４３）にマイクロ波生成部であるマグネトロン１６が水平接続されており、マグネトロン１６からのマイクロ波を水平伝送路（４２）に伝送している。
【００４５】
実施の形態１においては、水平部４２と鉛直部４３との接続部位における屈曲位置Ｃ（図２参照）から、給電口２５の中心までの水平伝送距離をＬｈ（図２参照）とすると、実施の形態１においては、距離Ｌｈが約１３５ｍｍに設定されている。なお、水平伝送距離Ｌｈとは、導波管２１内の伝送路における屈曲位置Ｃから給電口２５の中心までの水平伝送路の延設方向（図１における左右方向）に沿った水平距離のことである。
【００４６】
導波管２１の伝送路である内部通路の幅ａは約８０ｍｍであり、導波管２１の水平部４２の内部通路の高さｂは約１６ｍｍである。なお、内部通路の幅ａおよび水平部４２における内部通路の高さｂは、導波管２１の内面側となる伝送路の寸法を示している。
【００４７】
前述のように、導波管２１の鉛直部４３に対してはマグネトロン１６が横向きで水平接続で固定されている。即ち、マグネトロン１６の発振アンテナであるマグネトロン出力部４４が、導波管２１の鉛直部４３の側面壁（右側面壁）に形成された開口部２９に横向きに挿入されて装着されている。導波管２１において、屈曲位置Ｃからマグネトロン１６のマグネトロン出力部４４の中心までの鉛直伝送距離（鉛直方向の長さ）をＬｖ（図２参照）とすると、実施の形態１における鉛直伝送距離Ｌｖは、約１５ｍｍに設定されている。
【００４８】
実施の形態１の加熱調理器において、マグネトロン１６は発振周波数が約２４５０ＭＨｚのものが使用されている。このため、内部通路の幅ａが約８０ｍｍの導波管２１内の管内波長をλｇとすると、λｇは約１９０ｍｍになり、半波長（λｇ／２）の長さは約９５ｍｍとなる（λｇ／２＝９５ｍｍ）。したがって、実施の形態１の加熱調理器における導波管２１の構成は、水平部４２における実質的な伝送路の長さである水平伝送距離Ｌｈ（約１３５ｍｍ）が半波長（λｇ／２＝９５ｍｍ）よりも長く（Ｌｈ＞λｇ／２）構成されている。また、鉛直部４３における実質的な伝送路の長さである鉛直伝送距離Ｌｖ（約１５ｍｍ）は１／４波長（λｇ／４＝４７．５ｍｍ）よりも短く（Ｌｖ＜λｇ／４）構成されている。
【００４９】
図３は、実施の形態１の加熱調理器における給電部２２と被加熱物１５を示す要部断面図である。図３に示すように、導波管２１から伝送されたマイクロ波をその回転によって攪拌放射する給電部２２の平板素子２２ａは、金属製で構成され、厚さが１ｍｍであり、直径が６２ｍｍの円板を、その円板の中心線（円板の中心点を有する線）を含む折り曲げ線に沿って角度１０°だけ折り曲げた形状を有している。モータ２３の回転を平板素子２２ａに伝動する垂直軸素子２２ｂは、平板素子２２ａにおける円板中心から約１２ｍｍ偏心した位置に接続されている。したがって、平板素子２２ａの一方の半円部分の放射面は垂直軸素子２２ｂに接続されて水平方向に配置され、残りの半円部分の放射面は水平方向から折り曲げられて所定の角度θ（θ＝１０°）だけ下方に向くように配置されている。なお、実施の形態１における平板素子２２ａの折り曲げ線の位置を円板の中心線を含む直線上の折り曲げ線において折り曲げる構成で説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、折り曲げ線が円板の中心線を含まなくてもよい。したがって、本発明のマイクロ波加熱装置においては、平板素子のマイクロ波の放射面における少なくとも一部の放射面が、水平方向に対して所定角度θを有して折り曲げられており、所定角度θを有して折り曲げられた放射面の面積が、平板素子における全体の放射面の１／２以上となるよう構成されていればよい。
【００５０】
上記のように、平板素子２２ａは、折り曲げ線により、水平方向に配置される水平面部Ａｈと、水平面に対して所定角度θだけ折り曲げ線から下方へ斜行する斜行面部Ａｓとの２つの領域に分けられる。そして、斜行面部Ａｓの放射面は、水平面部Ａｈの放射面と同じか、若しくは水平面部Ａｈの放射面より広くなるよう設定されている（Ａｓ≧Ａｈ）。実施の形態１の加熱調理器において、平板素子２２ａにおける斜行面部Ａｓに含まれる、折り曲げ線に直交する線（Ｙ）が、水平面部Ａｈに対して折り曲げ角度（θ＝１０°）だけ水平面（Ｘ）から下方を向いている。所定の角度である折り曲げ角度（θ＝１０°）を弧度法（ラジアン）で表すとθ≒０．１７５ｒａｄとなる。このときのｓｉｎθ（≒０．１７４）は角度（θ＝１０°）が小さいので、θｒａｄとほぼ等しくなる。したがって、直径が６２ｍｍの円板である平板素子２２ａにおける折り曲げ線に直交するＹ方向の長さ（Ｌｙ）は、約６２ｍｍと考えてよい。
【００５１】
そして、加熱室１１の内部において、食品１５の表面から、垂直軸素子２２ｂに接合された位置に対向する平板素子２２ａの水平面部Ａｈの放射面の位置までの高さをＨとすると、実施の形態１の加熱調理器において、Ｈは約３３０ｍｍとなっている。したがって、平板素子２２ａの斜行面部Ａｓの斜行角度θｒａｄは、約０．１７５であるので、Ｌｙ／２／Ｈ≒０．０９４より大きく、Ｌｙ／Ｈ≒０．１８８より小さい角度に設定されている（Ｌｙ／２／Ｈ＜θｒａｄ＜Ｌｙ／Ｈ）。
【００５２】
垂直軸素子２２ｂにおいて、モータ２３側の部分はフッ素樹脂で構成されており、平板素子２２ａ側の部分は金属で構成されている。垂直軸素子２２ｂにおける金属部分は、導波管２１の内部に入っている部分と、導波管２１の給電口２５を通って給電室２４側に突出している部分がそれぞれある。また、垂直軸素子２２ｂにおける金属部分と給電口２５との隙間は、５ｍｍ以上の距離が確保されている。
【００５３】
次に、上記のように構成された実施の形態１の加熱調理器における動作と作用について説明する。
【００５４】
実施の形態１のような円形の平板素子の場合、基本モードの励振される共振周波数は、平板素子の直径をｃとすると、ｃ＝０．５８×（波長）、を用いて求められることが知られている。ただし、垂直軸素子２２ｂを含めた共振周波数は、垂直軸素子２２ｂの長さや直径、垂直軸素子２２ｂが接合する平板素子２２ａ上の位置などにより変化するため、正確な共振周波数は、これら寸法形状を含めて最終的に決まるものである。
【００５５】
したがって、上記のように構成された実施の形態１の加熱調理器においては、直径略６２ｍｍの円形の平板素子２２ａで共振し、この共振電流により平板素子２２ａの折れ曲がった水平面部Ａｈおよび斜行面部Ａｓのそれぞれの放射面に垂直な方向にビームの中心軸を有する単向性の放射パターンが発生する。水平方向に対して所定角度θだけ下方へ傾斜した斜行面部Ａｓの放射面から、強い放射指向性を有して放射されたマイクロ波は、鉛直方向に対して角度θだけ斜めに放射される。
【００５６】
一般に、食品１５は水分含有率が高く、マイクロ波的には水とほぼ同等と考えてよい。水の比誘電率は約８０であるため、食品１５に垂直に入射したマイクロ波のうち食品内に透過し吸収される分は、空気との誘電率との違いから電力に換算して約３６％となり、残りの約６４％が空気と食品１５との境界面において反射する。
【００５７】
上記のように、平板素子２２ａから鉛直方向に対して角度θだけ斜めに放射されたマイクロ波は、その一部が食品１５との境界面において反射する。この反射波は鉛直方向に対する角度θ分だけ給電部２２であるアンテナからずれた方向に反射する。傾斜角度θｒａｄは、Ｌｙ／２／Ｈより大きいため（Ｌｙ／２／Ｈ＜θｒａｄ）、理想的にはマイクロ波が距離Ｈを進む間に、食品１５上で平板素子２２ａの放射面から距離Ｌｙ／２だけずれた点で反射し、反射波が上方へ再び距離Ｈ進む間に距離Ｌｙ／２だけずれる。したがって、反射波が到達したその位置には平板素子２２ａが存在しないため、実施の形態１の加熱調理器においては、食品１５からの反射波をアンテナで受けることが防止されている。
【００５８】
上記のように、実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１の天井壁面に導波管２１を接続してマイクロ波を供給する結合孔である給電口２５を設け、この結合孔部分からマイクロ波が下方に向かって所定角度θで放射されるように、平板素子２２ａが配置されている。このため、放射されたマイクロ波の一部が被加熱物である食品１５との境界面において反射するが、この反射波は鉛直方向に対する角度θ分だけアンテナである給電部２２からずれた方向に反射する。したがって、被加熱物からの反射波を、給電部であるアンテナにより受け取ることが大幅に低減されており、導波管２１を介してマグネトロン１６に戻る反射波成分が抑制されている。この結果、実施の形態１の加熱調理器においては、自己発熱によるマグネトロン１６での温度上昇が防止され、マグネトロン１６の長寿命化が図られ、マグネトロン１６に対するパワーダウンの設定が不要となり、出力効率の向上を図ることができる構成となる。
【００５９】
実施の形態１の加熱調理器においては、アンテナから放射されるマイクロ波は平板素子２２ａの下向き面を放射面として、この下向き面に対して垂直な方向への強い放射指向性を有している。また、平板素子２２ａの円板における中心線で折り曲げられて、折り曲げ角度θに設定された斜行面部Ａｓの放射面が、全体の放射面の１／２以上を占めている。このため、平板素子２２ａからの放射波の大半は鉛直方向に対して角度θだけ斜めに放射される。この平板素子２２ａにおける斜行面部Ａｓを放射面として斜めに放射されたマイクロ波は、被加熱物等を斜めに照射して、その斜めの分だけ給電部２２であるアンテナの位置からずれた方向に反射される。したがって、実施の形態１の加熱調理器においては、アンテナが反射波を受け取ることが大幅に少なくなり、マグネトロン１６に戻る反射波成分を大幅に抑制することができる。このため、実施の形態１の加熱調理器は、自己発熱によるマグネトロン１６における温度上昇が防止される構成となっている。
【００６０】
実施の形態１の加熱調理器においては、導波管２１が直角に折れ曲がったＬ字形状を有しており、マグネトロン１６が導波管２１に対して横向きに接続されている。即ち、導波管２１の鉛直壁面に対してマグネトロン１６のマグネトロン出力部４４の導出部分が直交するよう取り付けられている。このため、マグネトロン１６が接合された導波管２１の配置空間は、上下方向である鉛直方向の寸法（高さ）が小さくなる。例えば、前述の図１０に示した従来の構成のようにマグネトロン１０３が鉛直方向に接合された導波管１０４の配置空間における高さに比べて、実施の形態１におけるマグネトロン１６が接合された導波管２１の配置空間における高さは小さくなっている。また、マグネトロン１６が導波管２１に対して横向きに接合されているため、マグネトロン１６より上方の空間に余裕があり、他の構成物を配置することが可能となる。
【００６１】
したがって、実施の形態１の加熱調理器においては、マグネトロン１６、導波管２１、および給電室２４等で構成されるマイクロ波給電構成をコンパクトに形成することが可能となる。また、キッチンにビルトインされる構成にする場合においては、操作盤を加熱室の上方に設けるとともに、電気回路、マイクロ波給電構成、冷却構成などの他の構成も加熱室の上方にまとめてコンパクトに実装する空間が得られやすくなる。
【００６２】
実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１の天井壁面から上方に突設された給電室２４の突出端部の給電口２５に導波管２１の水平部４２が接続され、導波管２１の鉛直部４３が屈曲位置Ｃから上方に延設されている。このため、導波管２１は、加熱室１１の天井壁面から遠ざかるように配置されている。そして実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１の天井壁面に給電室２４を形成し、その給電室２４の上方端部に導波管２１が接続されている。このため、導波管２１は給電室２４を介して加熱室１１と結合されている。したがって、導波管２１と給電室２４との接触部分は、導波管を加熱室の天井壁面に直接接触させた場合に比して、小さな面積とすることが可能となり、水平部４２の半分以上を他の部材と接触しないように構成できる。また、導波管２１は加熱室１１から離間するように構成されて両者の間には空間が形成されている。このため、実施の形態１の加熱調理器の構成においては、高温加熱中の加熱室１１の天井壁面から導波管２１に対して直接的に熱伝導されることが防止されている。
【００６３】
また、実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１から給電室２４、導波管２１を介してマグネトロン１６に伝導する熱量が大幅に減少するよう構成されている。さらに、マグネトロン１６が加熱室１１から離間するように配置されているため、実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１の天井壁面からマグネトロン１６に直接的に熱伝導されることが防止されている。
【００６４】
上記のように構成された実施の形態１の加熱調理器においては、高温加熱中の加熱室１１の天井壁面からマグネトロン１６が熱を受け取りにくい構成となり、加熱室１１から導波管２１を経てマグネトロン１６に伝わる熱が減少し、マグネトロン１６の温度上昇が防止されている。その結果、マグネトロン１６が加熱室１１の上方に設けられたコンパクトな構成でも、加熱室１１からマグネトロン１６への伝熱を減少させて、マグネトロン１６の長寿命化を図り、マグネトロン１６に対するパワーダウン設定を不要とし、出力効率の向上を図ることができる。
【００６５】
さらに、実施の形態１の加熱調理器においては、導波管２１の鉛直伝送路（４３）に対してマイクロ波生成部であるマグネトロン１６を横向きに水平接続しているため、装置全体としての高さ方向のサイズをコンパクトにすることができる。
【００６６】
実施の形態１の加熱調理器においては、導波管２１の水平部４２における水平伝送距離Ｌｈ（図２参照）を長く設定することにより、加熱室１１から給電室２４および導波管２１を介してマグネトロン１６に伝導する熱量をさらに抑制することができる。マグネトロン１６は、一般的に、温度が低い方が効率が高いため、実施の形態１の加熱調理器においては、マグネトロン１６の出力効率が向上する構成となる。
【００６７】
実施の形態１の加熱調理器においては、金属トレイ等の電波遮蔽作用を有する材料の上に食品１５を載置して電波と他の加熱機能とを同時に併用しても、天井壁面部分の給電室２４から下方に向かってマイクロ波を供給できるので、マイクロ波が遮蔽されずに食品１５を確実にマイクロ波加熱できる。
【００６８】
また、平板素子２２ａの斜行面部Ａｓの放射面からマイクロ波が鉛直方向に対して斜めに放射されるので、マイクロ波生成部であるマグネトロン１６に戻る反射波成分が大幅に抑制されており、マグネトロン１６における自己発熱による温度上昇を防止することができる。
【００６９】
さらに、導波管２１およびマグネトロン１６がともに、加熱室１１の天井壁面から離間するように構成されているので、高温加熱中の加熱室１１から導波管２１を経てマグネトロン１６に伝わる熱量が大幅に減少し、マグネトロン１６の温度上昇がさらに防止される構成となる。
【００７０】
実施の形態１の加熱調理器においては、傾斜角度θｒａｄがＬｙ／２／Ｈより大きいため（Ｌｙ／２／Ｈ＜θｒａｄ）、平板素子２２ａの斜行面部Ａｓの放射面から鉛直方向から斜めに強い放射指向性で放射されたマイクロ波が、加熱室１１の底部近傍で食品１５や壁面で反射しても、アンテナに戻らない角度設定となっている。また、斜行面部Ａｓの放射面の傾斜角度θｒａｄは、Ｌｙ／Ｈより小さいため（θｒａｄ＜Ｌｙ／Ｈ）、放射面の傾斜角度が大きすぎてアンテナの直下である鉛直方向の加熱室１１の底面中央付近にマイクロ波が放射できなくなることが防止されている。実施の形態１の加熱調理器においては、食品１５の中央部分が十分に加熱されずにドーナツ状（リング状）に加熱されてしまうことを確実に防止することができるように、平板素子２２ａの放射面が好適な放射角度に設定される。これによって、実施の形態１の加熱調理器においては、加熱ムラのないマイクロ波加熱の実現と、マグネトロン１６に戻る反射波成分を大幅に抑制して、マグネトロン１６における自己発熱による温度上昇の防止とを両立することができる。このため、実施の形態１の加熱調理器は、マグネトロン１６の長寿命化を図り、マグネトロン１６に対するパワーダウン設定を不要とし、出力効率の向上を図ることができる。
【００７１】
実施の形態１の加熱調理器においては、２４５０ＭＨｚの電子レンジ用マイクロ波の波長に適合した平板素子２２ａを実現しており、平板素子２２ａの直径が略６２ｍｍの略円形の平板である。このため、実施の形態１の加熱調理器は、２４５０ＭＨｚのマイクロ波の波長で共振することができ、平板素子２２ａの放射面に垂直な方向にビームの中心軸を有する単向性の放射パターンを発生する。また、実施の形態１の加熱調理器においては、平板素子２２ａの斜行面部ＡＳの放射面からの放射波が鉛直方向に対して角度θだけ斜めに放射されている。このため、斜め分（θ）だけアンテナからずれた方向に反射して、反射波をアンテナで受け取ることが抑制されており、マグネトロン１６での自己発熱による温度上昇が防止される構成である。したがって、マグネトロン１６の長寿命化、マグネトロン１６のパワーダウン設定の不要、そして出力効率の向上を図ることができる。
【００７２】
実施の形態１の加熱調理器においては、導波管２１の両側の対向する壁面であるＥ面には多数の貫通孔３６ａ，３６ｂを有する通気領域２１ａが形成されている。図２においては、一方の壁面における複数の貫通孔３６ａで構成された通気領域２１ａのみを記載しているが、この一方の壁面に隠れてはいるが対向する他方の壁面にも同様に複数の貫通孔３６ｂで構成された通気領域２１ａが形成されている。通気領域２１ａは、導波管２１の外部へマイクロ波が漏洩しないように、直径約２〜５ｍｍの小さい貫通孔３６ａ，３６ｂが多数個配列された壁面の領域である。このように、導波管２１の壁面に複数の貫通孔３６ａ，３６ｂを有する通気領域２１ａを設けることにより、導波管２１の壁面における伝熱抵抗が大きくなるとともに、通気領域２１ａにおける貫通孔３６ａ，３６ｂを通って空気の移動が可能になる。この結果、導波管２１において空気移動が生じることにより、冷却作用が発生し、加熱室１１から導波管２１を介してマグネトロン１６に伝わる熱が低減される。したがって、マグネトロン１６が加熱室１１の上方に設けられたコンパクト構成でも、高温加熱中の加熱室１１からマグネトロン１６への伝熱を減少させてマグネトロン１６の温度上昇を防止し、マグネトロン１６の長寿命化を図ることができる。また、マグネトロン１６は、一般的に低い温度の方が効率が高いため、実施の形態１の加熱調理器は、マグネトロン１６によるマイクロ波の加熱効率が向上する構成となる。
【００７３】
また、実施の形態１の構成においては、導波管２１の水平部４２の水平伝送距離Ｌｈを半波長（λｇ／２）より長く設定されているため、マグネトロン１６と給電部２２との結合状態を安定させることができ、負荷変化等の運転状態が変動した場合であっても、高い効率を維持できる構成となる。
【００７４】
また、長い水平伝送路を有する導波管２１により加熱室１１からマグネトロン１６への伝熱が抑制され、マグネトロン１６が加熱室１１の上方に設けられたコンパクト構成でも、マグネトロン１６の温度上昇を防止することができる。
【００７５】
さらに、実施の形態１の加熱調理器においては、導波管２１におけるマグネトロン出力部４４の中心から屈曲位置Ｃまでの鉛直伝送距離Ｌｖを１／４波長（λｇ／４）より短く設定することにより、伝送効率を向上させることができる。導波管２１において、鉛直伝送距離Ｌｖを発振周波数の１／４波長以下とすることにより、マグネトロン出力部４４から屈曲位置Ｃを含む屈曲部分までの領域において電界が逆方向になることがなく、導波管２１の伝送路内において複雑な反射の発生を防止することができる。この結果、実施の形態１の加熱調理器においては、高い発振効率となり、加熱効率の高い装置となる。
【００７６】
なお、実施の形態１の加熱調理器においては、一つの加熱手段としてマイクロ波による誘電加熱部を有し、他の加熱手段として上ヒータ１２、下ヒータ１３による輻射による高温加熱部を併用した構成で説明したが、本発明はこのような構成に限定されず、他の高温加熱部として加熱室内に熱風を循環させて加熱調理を行う対流加熱部を設けてもよい。
【００７７】
さらに、本発明のマイクロ波加熱装置は、マグネトロンを用いた誘電加熱部と共に、高温加熱部として輻射加熱部と対流加熱部の両方を設けた構成としてもよい。このように構成された本発明のマイクロ波加熱装置は、誘電加熱部の構成において、加熱室から給電室および導波管を介してマグネトロンに伝導する熱量が大幅に低減される。このため、本発明のマイクロ波加熱装置においては、他の加熱手段を用いたとしても、マグネトロンの温度上昇を防止して長寿命化を図ることができるものとなる。
【００７８】
また、実施の形態１の加熱調理器においては、平板素子２２ａが円形である場合を示したが、円は楕円の一種であり、平板素子が楕円形であっても、楕円の長軸に直交する方向に折り曲げ線を形成して、水平面部Ａｈと斜行面部Ａｓを構成すればよい。このように構成された平板素子の斜行面における長軸方向の全体の長さ（Ｌｙ）がおよそ１／２波長であれば、平板素子の水平面における長軸方向の全体の長さが斜行面における長軸方向の長さ（Ｌｙ）と多少違っていても、実施の形態１の加熱調理器における平板素子２２ａと類似の共振モードで励振され、その共振周波数が若干変化するだけである。そのため、平板素子の水平面における長軸方向の全体の長さが１／４波長〜３／４波長程度の範囲であれば、十分に本発明の機能を発揮する特性を実現する平板素子を構成することができる。
【００７９】
なお、ここで説明した平板素子の形状としては円形と楕円形の場合のみであるが、平板素子が共振状態になるには矩形でもよく、さらには完全な矩形や楕円形である必要はない。例えば、大きく角をカット、または丸くした矩形、またその中間形状等の多様な形状が考えられることは言うまでもない。すなわち、基本的に平板素子は斜行面における最大幅が略１／２波長、水平面における最大幅が略１／４波長〜３／４波長の範囲内の平板であればよい。
【００８０】
（実施の形態２）
以下、本発明のマイクロ波加熱装置の一例として実施の形態２の加熱調理器について説明する。実施の形態２の加熱調理器において、前述の実施の形態１の加熱調理器と大きく異なる点は、加熱室にマイクロ波を給電するための構成である。
【００８１】
以下の実施の形態２の加熱調理器の説明においては、実施の形態１の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。図４は実施の形態２の加熱調理器における主要部の内部構成を示す正面断面図である。図５は、図４に示した加熱調理器の側面断面図である。
【００８２】
図４および図５に示すように、実施の形態２の加熱調理器において、マグネトロン１６からのマイクロ波を伝送する導波管２１は、実施の形態１における導波管２１と同様に、水平部４２と鉛直部４３とを有してＬ字形状に屈曲して構成されている。即ち、導波管２１の内部通路は、直角に折れ曲がった水平伝送路と鉛直伝送路とにより構成されている。マグネトロン１６はマグネトロン出力部４４が導波管２１に対して水平方向に挿入されるように横向きに接続（水平接続）されている。即ち、マグネトロン出力部４４の導出部分が導波管２１の鉛直部４３の鉛直側面に対して直交するよう設けられている。したがって、マグネトロン１６が導波管２１に接続された状態において、上下方向である鉛直方向の高さ寸法は、実施の形態１の構成と同様に小さくなっている。
【００８３】
上記のように、Ｌ字形状の内部通路（伝送路）を有する導波管２１の水平部４２には、平板素子２２ａと垂直軸素子２２ｂとを有するアンテナである給電部２２が接続されている。加熱室１１の天井壁面の略中央部分には、平板素子２２ａを収納する給電室４９が形成されている。給電室４９は、下端部分が円形に広がった形状であり、円錐台形形状を有している。給電室４９は加熱室１１の天井壁面を絞り加工により形成されている。なお、実施の形態２においては、給電室４９の下端部分を覆うカバーが設けられていないため、カバーにおいて僅かに生じる誘電損失が無く、加熱効率がさらに向上する構成となる。
【００８４】
図６は、実施の形態２の加熱調理器における導波管２１および給電室４９を示す斜視図である。図６に示すように、実施の形態２の導波管２１においては、実施の形態１における導波管２１と同様に、水平部４２の水平伝送距離Ｌｈは約１３５ｍｍであり、半波長（λｇ／２）より長く設定されている（Ｌｈ＞λｇ／２）。また、導波管２１の鉛直部４３の鉛直伝送距離Ｌｖ（図２参照）は約１５ｍｍであり、１／４波長（λｇ／４）より短く設定されている（Ｌｖ＜λｇ／４）。なお、実施の形態２においても、導波管２１の伝送路である内部通路の幅ａは実施の形態１と同じく８０ｍｍである。したがって、マグネトロン１６の発振周波数は約２４５０ＭＨｚのものが使用されているため、内部通路の幅ａが約８０ｍｍの導波管２１内の管内波長λｇは約１９０ｍｍであり、半波長（λｇ／２）の長さは９５ｍｍである（λｇ／２＝９５ｍｍ）。
【００８５】
図４に示すように、給電室４９の下端部分の裾の部分は加熱室１１の内部に突出しており、加熱室の天井壁面から下方に突出する遮蔽壁となっている。一方、給電室４９の上端部分は加熱室１１の天井壁面より上方に突出している。導波管２１の水平部４２に形成されている給電口２５は、給電室４９の上端部に形成された開口に接続されて結合孔として一体となって機能している。このため、導波管２１は給電室４９を介して加熱室１１と接続されている。したがって、導波管２１と給電室４９との接触部分は、導波管を加熱室の天井壁面に直接接触させた場合に比して、小さな面積とすることが可能となり、水平部４２の半分以上を他の部材と接触しないように構成できる。また、導波管２１は加熱室１１から離間するように構成されて両者の間には空間が形成される。このため、高温加熱中の加熱室１１の天井壁面から導波管２１に対して直接的に熱伝導されることが防止されている。また、加熱室１１の天井壁面における上側の面においては、給電室４９の回りを取り囲むように、断熱材で形成された断熱部５０が設けられている。このように断熱部５０が設けられているため、加熱室１１の天井壁面から上方への放出熱が抑制されている。断熱部５０は、導波管２１と加熱室１１の天井壁面との間の空間に配設されており、加熱室１１の天井壁面からの放出熱により導波管２１が直接的に加熱されないよう構成されている。したがって、高温加熱中の加熱室１１から導波管２１を介してマグネトロン１６に伝導する熱量は大幅に抑制されている。さらに、マグネトロン１６も加熱室１１から離間するように構成されているため、加熱室１１の天井壁面から直接的に熱伝導されることが防止されている。
【００８６】
また、図４および図５に示すように、給電室４９内には直径が６２ｍｍの円板をその中心線（円板の中心点を有する線）を含む折り曲げ線にて所定角度θ（例えば１０°）で折り曲げた形状を有する平板素子２２ａが設けられている。平板素子２２ａは使用するマイクロ波の波長で共振し、平板素子２２ａの放射面に垂直な方向にビームの中心軸を有する単向性の放射パターンを発生するように設定されている。このため、加熱室１１の天井壁面の結合孔部分に設けられている給電部２２の平板素子２２ａの放射面からマイクロ波が下方に向かって放射され、マイクロ波の一部が鉛直方向に対して所定角度θを有して放射される。放射されたマイクロ波の一部は、被加熱物である食品１５との境界面で反射するが、この反射波は鉛直方向に対する角度θ分だけアンテナである給電部２２からずれた方向に反射する。したがって、反射波をアンテナで受け取ることが大幅に低減されており、アンテナを介してマグネトロン１６に戻る反射波成分を抑制することができる。この結果、実施の形態２の加熱調理器においては、自己発熱によるマグネトロン１６での温度上昇が、前述の加熱室１１からの伝熱による温度上昇とともに防止される構成である。
【００８７】
したがって、実施の形態２の加熱調理器においては、マグネトロン１６を加熱室１１の上方に設けたコンパクト構成であっても、マグネトロン１６の長寿命化、マグネトロン１６のパワーダウン設定の不要、そして出力効率の向上を図ることができる。
【００８８】
また、導波管２１の水平部４２の水平伝送距離Ｌｈを半波長（λｇ／２）より長く設定することにより、マグネトロン１６と給電部２２との結合状態が安定し、負荷変化等の運転状態が変動した場合であっても、高い加熱効率を維持できる構成となる。そして、長い水平伝送路を有する導波管２１により加熱室１１からマグネトロン１６への伝熱が抑制され、マグネトロン１６が加熱室１１の上方に設けられたコンパクトな構成でも、マグネトロン１６の温度上昇を防止できる構成となる。
【００８９】
さらに、実施の形態２の加熱調理器においては、導波管２１におけるマグネトロン出力部４４の中心から屈曲位置Ｃまでの鉛直伝送距離Ｌｖを１／４波長（λｇ／４）より短く設定することにより、発振効率を向上させることができる。導波管２１において、鉛直伝送距離Ｌｖを発振周波数の１／４波長以下とすることにより、マグネトロン出力部４４から屈曲位置Ｃを含む屈曲部分までの領域において電界が逆方向になることがなく、導波管２１の伝送路内において複雑な反射の発生を防止することができる。この結果、実施の形態２の加熱調理器においては、発振効率が大幅に向上している。
【００９０】
上記のように、実施の形態２の加熱調理器においては、導波管２１がＬ字形状の屈曲形状であり、給電室４９が加熱室１１の天井壁面から上方に突設されている。このため、導波管２１の水平部４２と加熱室１１の天井壁面との間の空間に断熱部５０を設けることが可能となっている。このように、加熱室１１と導波管２１とを給電室４９を介して結合して、加熱室１１と導波管２１との間の空間内に熱伝導を防止する断熱部５０を設けることにより、加熱効率の高い加熱調理器をコンパクトな構成で構築することが可能となる。
【００９１】
また、実施の形態２の加熱調理器においては、加熱室１１の天井壁面に突設された給電室４９の上端部分に上方に屈曲した導波管２１を設けることにより、加熱室１１の天井壁面に断熱部５０を設けるためのスペースを確保することができ、断熱部５０を厚く敷設することが可能となる。なお、実施の形態２の加熱調理器には、加熱室内の排気を行う換気ファン６１および加熱室内の照明となるランプ６２が設けられている。
【００９２】
上記のように構成された実施の形態２の加熱調理器においては、高温加熱部としてヒータ等の加熱部を使った調理工程において、断熱部５０の断熱作用により加熱室１１から上方へ放出される熱が遮断されている。このため、実施の形態２の加熱調理器は、加熱効率の大幅な向上を図ることができる構成である。
【００９３】
さらに、実施の形態２の加熱調理器は、ヒータによる輻射加熱および対流加熱と共に誘電加熱を連動させた調理の場合において、加熱室１１からマグネトロン１６へ伝導する熱量を大幅に抑制する構成を有している。このため、実施の形態２の加熱調理器は、コンパクトで加熱効率の高い調理器となる。
【００９４】
なお、実施の形態２の加熱調理器の構成においては、図４および図５に示すように、加熱室１１の内部における上側に上ヒータ１２が設けられており、加熱室１１の底面壁の下側に下ヒータ１３が設けられている。また、実施の形態２の加熱調理器においては、この下ヒータ１３により加熱室１１の底面壁が加熱される構成である。さらに、実施の形態２の加熱調理器は、加熱室１１の背面側にオーブン調理のための熱風循環用の背面ヒータ３０および循環ファン３１を有している（図５参照）。このように実施の形態２の加熱調理器は、誘電加熱による加熱以外にも輻射熱および対流熱により直接食品を加熱できる構成である。したがって、実施の形態２の加熱調理器は、複数の調理メニューに対応することが可能な高機能を有する調理器となる。
【００９５】
加熱室１１の上部に設けられた上ヒータ１２の一端（端子側）は、加熱室１１の背面において固定されており、上ヒータ１２の前面側が上ヒータ支持具５１により保持されている（図５参照）。上ヒータ支持具５１は上ヒータ１２の熱膨張に対応できるように自由度を有して上ヒータ１２を保持する構成である。なお、上ヒータ支持具５１の材料としては耐熱要求温度に応じて碍子等のセラミックで構成され、金属金具に比べてマイクロ波への影響が小さくなる材質が用いられている。
【００９６】
図４および図５に示すように、給電室４９の下端部分は加熱室１１の内部に天井壁面から突出しており、その給電室４９の下端部分の回りには上ヒータ１２が配置されている。即ち、上ヒータ１２は、給電室４９の下端部分の開口部分の直下を避けて設けられている。このように、上ヒータ１２は、加熱室内に突設された給電室４９の下端部分である遮蔽壁の外側に設けられているため、給電部２２からのマイクロ波により直接加熱されることがなく、マイクロ波加熱の損失が防止されている。
【００９７】
図７は、加熱室１１の天井壁面の下面側を示す配置図であり、天井壁面に設けられている給電部２２、給電室４９、上ヒータ支持具５１、上ヒータ１２等を示している。図７において、上方が装置の前面側である。図７に示すように、上ヒータ１２は、給電室４９の下端部分の開口部分を避けるように配置されており、複数の箇所で上ヒータ支持具５１により遊動可能に保持されている。
【００９８】
実施の形態２の加熱調理器において、加熱室１１の底面壁の下側に設けられた下ヒータ１３は、加熱室１１の底面壁を加熱する構成である。下ヒータ１３により加熱室１１の底面壁を加熱して、加熱室１１の内部において輻射熱や対流熱を発生させている。
【００９９】
また、実施の形態２の加熱調理器の構成においては、加熱室１１の背面側にオーブン調理のための熱風循環用の背面ヒータ３０および循環ファン３１が設けられており、対流加熱部が構成されている。この対流加熱部は、背面ヒータ３０の発熱と、循環ファン３１の回転により、加熱室１１の内部の空気を加熱して、加熱室１１の内部を熱風が循環するよう構成されている。実施の形態２の加熱調理器は、上記のように構成された対流加熱部により、加熱室１１の内部を熱風が循環して被加熱物である食品１５を加熱調理するよう構成されている。
【０１００】
さらに、実施の形態２の加熱調理器においては、図５に示すように、前面側には開閉用のドア３２が設けられており、ドア３２の開閉により被加熱物の加熱室１１に対する出し入れを行うよう構成されている。ドア３２の上部には加熱調理の各種条件の設定等を行うための操作部３３が設けられている。
【０１０１】
図５に示すように、実施の形態２の加熱調理器においては、ドア３２と操作部３３との間には隙間３４が形成されている。隙間３４は、加熱室１１の上側空間における後方位置に設けられた冷却ファン３５からの冷却風を排出するための冷却通路を構成する。冷却ファン３５からの冷却風は、断熱部５０の上面に接触しつつ流れるとともに、導波管２１における対向する両側の壁面に形成された小さい貫通孔３６ａ，３６ｂを通り、隙間３４から前方へ排気されている。ここで、小さい貫通孔３６ａ，３６ｂとは、マイクロ波が漏洩しない大きさ、例えば直径が２〜５ｍｍの孔である。貫通孔３６ａ，３６ｂ（図５参照）を有する通気領域２１ｃは、導波管２１の給電口２５近傍に設けられているが、図６に示すように導波管２１の鉛直部４３のＥ面にも、多数の貫通孔３６ａ，３６ｂを有する別の通気領域２１ａが、実施の形態１の構成と同様に形成されている。したがって、冷却ファン３５からの冷却風は、断熱部５０を冷却するとともに、導波管２１を貫通して流れて導波管２１の冷却も行っている。
【０１０２】
上記のように、実施の形態２の加熱調理器においては、冷却ファン３５および冷却通路を設けることにより、例えばオーブン調理で加熱室内が高温になった場合でも、冷却ファン３５を駆動して、加熱室１１の天井壁面を外側から冷却することができる。このため、実施の形態２の加熱調理器は、加熱室１１の天井壁面よりも上側に配置された制御部２０等を構成する各種部品の温度上昇を防止することができる。また、実施の形態２の加熱調理器においては、加熱室１１の天井壁面よりも上側に配設される部品実装を高密度に行っても温度上昇が生じにくい構成となる。このため、実施の形態２の加熱調理器は、装置全体としてコンパクトな構成とすることが可能となる。
【０１０３】
また、実施の形態２の加熱調理器においては、導波管２１の貫通孔３６ａ，３６ｂを連通する冷却通路に冷却ファン３５によって冷却風を強制的に流すことができる。このため、実施の形態２の加熱調理器は、マグネトロン１６や導波管２１の冷却効果が向上しており、マグネトロン１６が加熱室１１の上方に設けられたコンパクト構成でも、マグネトロン１６の温度上昇が防止されて、マグネトロン１６の長寿命化、マグネトロン１６に対するパワーダウン設定の不要、そして出力効率の向上を図ることができる。また、マグネトロンは一般的に温度が低いほうが効率が良いので、実施の形態２の加熱調理器の構成においては、マグネトロン１６によるマイクロ波の加熱効率が向上している。
【０１０４】
実施の形態２の加熱調理器においては、給電室４９の下端部分が、加熱室１１内に突出するよう構成されており、給電室４９の下端部分の外周に上ヒータ１２が配置されている。このように上ヒータ１２が配置されているため、給電部２２から放射されたマイクロ波が、食品１５に対して直接的に放射され、上ヒータ１２により遮られることがない。このように、実施の形態２の構成においては、上ヒータ１２が給電部２２からのマイクロ波を塞ぐことがないため、給電部２２からのマイクロ波が上ヒータ１２を加熱して損失することが防止されており、加熱効率の向上が図られている。
【０１０５】
また、実施の形態２の加熱調理器においては、給電室４９における加熱室１１内への突出部分がマイクロ波の遮蔽壁として機能している。この遮蔽壁は、平板素子２２ａから放射されたマイクロ波を遮蔽する材料で構成されている。このため、回転アンテナである給電部２２から略水平方向に放射されたマイクロ波は遮蔽壁により確実に遮られ、給電室４９の周囲に設けられた上ヒータ１２および上ヒータ支持具５１が給電部２２からのマイクロ波により直接的に加熱されることがない。即ち、この遮蔽壁により、アンテナ部からのマイクロ波が反射されて、給電室４９の外周部分に配置された上ヒータ１２の高温加熱部を直接加熱しないよう構成されている。この結果、実施の形態２の加熱調理器は、マイクロ波の損失が大幅に抑制されており、高い加熱効率で被加熱物である食品を加熱調理できる構成である。
【０１０６】
（実施の形態３）
以下、本発明のマイクロ波加熱装置の一例として実施の形態３の加熱調理器について説明する。実施の形態３の加熱調理器において、前述の実施の形態１および実施の形態２の加熱調理器と大きく異なる点は、加熱室にマイクロ波を給電するための構成である。実施の形態３の加熱調理器において、その他の構成に関しては、実施の形態１又は実施の形態２の構成が適用される。
【０１０７】
以下の実施の形態３の加熱調理器の説明においては、実施の形態１および実施の形態２の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１および実施の形態２の説明を適用する。
【０１０８】
図８および図９は、実施の形態３の加熱調理器における給電部と被加熱物を示す要部断面図である。
図８に示すように、導波管２１から伝送されたマイクロ波を攪拌放射する給電部２２の平板素子２２ａは、金属製で構成され、厚さ１ｍｍであり、直径が６２ｍｍの円板形状を有している。モータ２３の回転を平板素子２２ａに伝動する垂直軸素子２２ｂは、平板素子２２ａにおける円板中心から約１２ｍｍ偏心した位置に接続され、かつ平板素子２２ａは水平方向に対して所定の角度θ（θ＝１０°）だけ下方に向くように垂直軸素子２２ｂに斜めに接続されている。このように、実施の形態３における図８に示す平板素子２２ａの放射面の全面が水平面に対して所定角度θ（θ＝１０°）だけ斜行して設けられている。図８に示す平板素子２２ａにおいて、所定角度θ＝１０°だけ水平方向から下方を向いた方向をＹ方向とし、水平面上におけるＹ方向に対応する方向をＸ方向とする。すなわち、Ｘ方向とＹ方向の間の角度θは、１０°である。直径が６２ｍｍの円板である平板素子２２ａのＹ方向の全放射面の長さをＬｙとすると、Ｌｙは６２ｍｍである。
【０１０９】
図８に示す加熱室１１の内部において、垂直軸素子２２ｂが接続された位置と対向する平板素子２２ａの放射面の位置から食品１５の表面までの高さをＨとすると、実施の形態３の加熱調理器において、Ｈは約３３０ｍｍになっている。したがって、平板素子２２ａの傾斜角度θｒａｄは、約０．１７５であるので、Ｌｙ／２／Ｈ≒０．０９４より大きく、Ｌｙ／Ｈ≒０．１８８より小さい角度に設定されている（Ｌｙ／２／Ｈ＜θｒａｄ＜Ｌｙ／Ｈ）。
【０１１０】
垂直軸素子２２ｂにおいて、モータ２３側の部分はフッ素樹脂で構成されており、平板素子２２ａ側の部分は金属で構成されている。垂直軸素子２２ｂにおける金属部分は、導波管２１の内部に入っている部分と、導波管２１の給電口２５を通って給電室２４側に突出している部分がそれぞれある。また、垂直軸素子２２ｂにおける金属部分と給電口２５との隙間は、５ｍｍ以上の距離が確保されている。
【０１１１】
上記のように構成された図８に示した加熱調理器においては、マイクロ波が下方に向かって所定角度θで放射されるように平板素子２２ａが配置されているため、放射されたマイクロ波の一部が被加熱物である食品１５との境界面で反射するが、この反射波は鉛直方向に対する角度θ分だけアンテナである給電部２２からずれた方向に反射する。したがって、被加熱物からの反射波を、給電部であるアンテナにおいて受け取ることが大幅に低減されており、導波管２１を介してマグネトロン１６に戻る反射波成分が抑制されている。この結果、図８に示した加熱調理器の構成においては、自己発熱によるマグネトロン１６での温度上昇が防止され、マグネトロン１６の長寿命化、マグネトロン１６のパワーダウン設定の不要、そして出力効率の向上を図ることができる。
【０１１２】
実施の形態３の加熱調理器における、さらに別の構成を図９に示す。図９に示す加熱調理器の構成においては、給電部２２の平板素子２２ａにおける折り曲げ線が湾曲した曲面で構成されている。
【０１１３】
図９に示す加熱調理器の構成において、導波管２１から伝送されたマイクロ波を攪拌放射する給電部２２の平板素子２２ａは、金属製で構成され、厚さが１ｍｍであり、直径が６２ｍｍの円板である。この平板素子２２ａは、円板の中心線を対称にして、その中心線部分において曲面で曲げて湾曲させた形状を有している。すなわち、図９に示す平板素子２２ａは、円板の中心線部分において２つの領域に分けられており、それらの２つの領域を曲面で繋いだ構成である。
【０１１４】
図９に示す加熱調理器の構成において、モータ２３の回転を平板素子２２ａに伝動する垂直軸素子２２ｂは、平板素子２２ａにおける円板中心から約１２ｍｍ偏心した位置に接続されている。したがって、平板素子２２ａにおける一方の領域が垂直軸素子２２ｂに接続されて水平方向となるよう配置されている。また、平板素子２２ａにおける他方の領域が、垂直軸素子２２ｂに接続された一方の領域と曲面により繋がっており、その一方の曲面に対して所定の角度θ（θ＝１０°）だけ下方に向くように配置されている。図９に示した平板素子２２ａにおいて、曲面の稜線にあたる直径方向は、水平方向であり、この曲面の稜線の水平方向と直交して、水平方向から下を向いた方向をＹ方向とする。したがって、平板素子２２ａの略半分の領域は、水平方向に対して所定角度θ＝１０°だけ下方を向いたＹ方向となるよう配置されている。直径が６２ｍｍの円板である平板素子２２ａにおいて、Ｙ方向における全放射面の長さをＬｙとすると、角度θが小さいため、Ｙ方向の長さＬｙは約６２ｍｍと考えてもよい。
【０１１５】
したがって、図９に示す形状においても、平板素子２２ａの傾斜角度θｒａｄは約０．１７５であるので、Ｌｙ／２／Ｈ≒０．０９４より大きく、Ｌｙ／Ｈ≒０．１８８より小さい角度に設定されている（Ｌｙ／２／Ｈ＜θｒａｄ＜Ｌｙ／Ｈ）。
【０１１６】
図９に示す垂直軸素子２２ｂにおいても、モータ２３側の部分はフッ素樹脂で構成されており、平板素子２２ａ側の部分は金属で構成されている。垂直軸素子２２ｂにおける金属部分は、導波管２１の内部に入っている部分と、導波管２１の給電口２５を通って給電室２４側に突出している部分がそれぞれある。また、垂直軸素子２２ｂにおける金属部分と給電口２５との隙間は、５ｍｍ以上の距離が確保されている。
【０１１７】
上記のように構成された図９に示した加熱調理器においては、マイクロ波が下方に向かって所定角度θで放射されるように平板素子２２ａが配置されているため、放射されたマイクロ波の一部が被加熱物である食品１５との境界面で反射するが、この反射波は鉛直方向に対する角度θ分だけアンテナからずれた方向に反射する。したがって、被加熱物からの反射波を、給電部であるアンテナで受け取ることが大幅に低減されており、導波管２１を介してマグネトロン１６に戻る反射波成分が抑制されている。この結果、図９に示した加熱調理器の構成においては、自己発熱によるマグネトロン１６での温度上昇が防止され、マグネトロン１６の長寿命化、マグネトロン１６のパワーダウン設定の不要、そして出力効率の向上を図ることができる。
【０１１８】
以上のように、実施の形態３の加熱調理器においては、マイクロ波を下方に向かって所定角度θで放射する平板素子２２ａを給電部２２に設けたので、反射波をアンテナで受けることにより、マグネトロン１６に戻ってくる反射波成分を大幅に抑制することができる構成となっている。この結果、実施の形態３の加熱調理器は、自己発熱によるマグネトロン１６での温度上昇が防止されて、前述の実施の形態１の構成とほぼ同等の特性と機能を発揮し、マグネトロン１６の長寿命化を図ることができ、マグネトロン１６に対するパワーダウン設定が不要となり、そして出力効率の大幅な向上を図ることができる。
【０１１９】
以上のように、前述の各実施の形態において説明したように、本発明のマイクロ波加熱装置においては、加熱室の天井壁面の結合孔部分からマイクロ波が下方に向かって所定角度θで放射されるように平板素子を配置したので、放射されたマイクロ波の被加熱物との境界面での反射波が、鉛直方向に対する角度θ分だけアンテナからずれた方向に反射する。したがって、反射波を再度アンテナで受けることが低減されており、マイクロ波生成部に戻る反射波成分を大幅に抑制することができる。この結果、本発明のマイクロ波加熱装置は、自己発熱によるマイクロ波生成部での温度上昇を防止することができる。また、本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波生成部が加熱室の上方に設けられたコンパクト構成であっても、マイクロ波生成部の長寿命化を図ることができ、マイクロ波生成部のパワーダウン設定を不要として、そして大幅な出力効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、食品にマイクロ波を放射して誘電加熱する加熱調理器、特にオーブン、グリル、過熱スチーム等のその他の加熱と併用する加熱調理器の他に、乾燥装置、陶芸用加熱装置、生ゴミ処理機、或いは半導体製造装置等の各種工業用途におけるマイクロ波加熱装置において有用である。
【符号の説明】
【０１２１】
１１  加熱室
１２  上ヒータ
１３  下ヒータ
１５  食品
１６  マグネトロン
２１  導波管
２２  給電部
２２ａ  平板素子
２２ｂ  垂直軸素子
２４  給電室
２５  給電口
４２  水平部
４３  鉛直部
４９  給電室
【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】
0006004281.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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