(57)【要約】  本発明のマイクロ波加熱装置における加熱室入力部（１０７）は、導波管（１０６）内を伝送して、マイクロ波放射部（１０８）の形成位置を通過したマイクロ波を加熱室（１０３）に導き、導波管内を伝送しているマイクロ波を進行波で支配的な状態として、マイクロ波放射部が、導波管内を伝送している進行波に基づくマイクロ波を加熱室内に放射して、回転機構を用いることなく被加熱物を均一に加熱する。
2013018358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
前記加熱室にマイクロ波を供給するためのマイクロ波供給部と、
前記マイクロ波供給部から供給されたマイクロ波を前記加熱室へ伝送するための導波管と、
前記導波管に形成され、前記導波管内を伝送しているマイクロ波を前記加熱室内へ放射するための複数のマイクロ波放射部と、
前記導波管内を伝送して、前記マイクロ波放射部の形成位置を通過したマイクロ波を前記加熱室内に導き、前記導波管内を伝送しているマイクロ波を進行波で支配的な状態とする加熱室入力部と、を備えており、
前記マイクロ波放射部が、前記導波管内を伝送している進行波に基づくマイクロ波を前記加熱室内に放射するよう構成されたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記複数のマイクロ波放射部が、前記加熱室の中心に対して対称に配置された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記加熱室入力部から前記加熱室内に入力されるマイクロ波量が、前記複数のマイクロ波放射部から前記加熱室内に放射されるマイクロ波の総量の１割以下となるよう構成された請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記加熱室を構成する面において、前記加熱室入力部が配置される面と、前記マイクロ波放射部が配置された面が、対向するよう構成された請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記加熱室入力部は、前記導波管におけるマイクロ波伝送方向の終端に形成された反射面構成部と、前記反射面構成部において反射したマイクロ波を前記加熱室内に導く入力用開口部とを有して構成された請求項１乃至３のいずれか一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は、円偏波を放射する形状を有するよう構成された請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記加熱室入力部は、前記導波管におけるマイクロ波伝送方向の終端に形成された終端閉鎖部と、前記終端閉鎖部において生じる管内波長を有する定在波に基づくマイクロ波を前記加熱室内に導く終端放射部とを有して構成され、前記終端閉鎖部から前記終端放射部の中心までのマイクロ波伝送方向における距離が、前記導波管の管内波長の略１／４の奇数倍の長さである請求項１，２，３，６のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記加熱室入力部は、前記導波管におけるマイクロ波伝送方向の終端に形成された終端閉鎖部と、前記終端閉鎖部において生じる前記マイクロ波供給部の発振波長を有する定在波に基づくマイクロ波を前記加熱室内に導く終端放射部とを有して構成され、前記終端閉鎖部から前記終端放射部の中心までのマイクロ波伝送方向における距離が、前記マイクロ波供給部の発振波長の略１／４の奇数倍の長さである請求項１，２，３，６のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記終端放射部は、前記導波管内に伝送するマイクロ波を前記加熱室内に排出するマイクロ波排出機能とともに、前記被加熱物を加熱するためのマイクロ波放射部としての機能を兼用するように構成された請求項７または８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、電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関し、特に、加熱室の内部にマイクロ波を放射するため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】
マイクロ波により被加熱物を加熱処理するマイクロ波加熱装置の代表的な装置としては、電子レンジがある。電子レンジにおいては、マイクロ波供給手段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加熱処理される。【０００３】
従来の電子レンジにおけるマイクロ波供給手段としては、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、導波管を介してマイクロ波放射部から加熱室内部に放射される。加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布（マイクロ波分布）が不均一であると、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができないという問題を有する。【０００４】
加熱室内部の被加熱物を均一に加熱する手段としては、被加熱物を載置するテーブルを回転させて被加熱物を加熱室内部において回転させる構造、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造、または位相器を用いてマイクロ波供給手段からのマイクロ波の位相を変化させる構造が有る。このような構造を備えたマイクロ波加熱装置が一般的に用いられている。【０００５】
例えば、従来のマイクロ波加熱装置では、導波管内部に回転可能なアンテナ、アンテナシャフトなどが配置されており、モータによって当該アンテナを回転させながらマグネトロンを駆動することにより、加熱室内のマイクロ波分布の不均一さを低減する構造を有するものがあった。【０００６】
また、日本の特開昭６２−６４０９３号公報（特許文献１）には別の構成のマイクロ波加熱装置が記載されている。この特許文献１には、マグネトロンの上部に回転可能なアンテナを設け、当該アンテナの羽根に送風ファンからの風をあてることにより、当該送風ファンの風力でアンテナが回転して、加熱室内のマイクロ波分布を変化させるマイクロ波加熱装置が提案されている。【０００７】
位相器を有する例としては、マイクロ波加熱による被加熱物の加熱ムラの低減を図ると共に、コスト削減および給電部の省スペース化を図ったマイクロ波加熱装置が米国特許第４３０１３４７号明細書（特許文献２）に記載されている。この特許文献２には、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するマイクロ波加熱装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−０６４０９３号公報
【特許文献２】米国特許第４３０１３４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の従来の構成を有するマイクロ波加熱装置においては、出来るだけ簡易的な構造を有し、被加熱物を効率良く、ムラ無く加熱することが求められている。しかし、これまで提案されていた従来の構成においては、満足出来るものではなく、構造上、効率化および均一化などの点で種々の問題を有していた。【００１０】
また、マイクロ波加熱装置、特に、電子レンジにおいては、高出力化の技術開発が進み、国内では定格高周波出力１０００Ｗの製品が商品化されている。電子レンジは、熱伝導によって食品を加熱するのではなく、誘電加熱を用いて直接食品を加熱できる利便性がこの商品の大きな特徴である。しかし、電子レンジにおいて、不均一加熱が未解決な状態においての高出力化は不均一加熱をより顕在化させるという大きな問題を抱えている。【００１１】
従来のマイクロ波加熱装置が抱える構造上の課題としては、下記の２点が挙げられる。【００１２】
１点目は、不均一加熱を低減するためにテーブルまたはアンテナを回転させるための駆動機構を必要としており、このため回転スペース、およびテーブルまたはアンテナを回転させるモータなどの駆動源の設置スペースを確保しなければならず、電子レンジの小型化を阻害している点である。【００１３】
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、当該アンテナを加熱室の上部又は下部に設ける必要があり、構造上において特定の部品の配置が制限されている点である。【００１４】
マイクロ波加熱装置におけるマイクロ波照射室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。【００１５】
また、マイクロ波加熱による被加熱物の不均一加熱（加熱ムラ）の低減を図ると共に、製造コストの低減および給電部の省スペース化を図った特許文献２に記載されたマイクロ波加熱装置においても次のような問題を有する。特許文献２に開示された、円偏波を加熱室内部に放射する単一のマイクロ波放射部を有するマイクロ波加熱装置は、回転機構を有していないという利点を有するが、マイクロ波加熱により十分な均一加熱が実現できないという課題を有している。【００１６】
本発明は、前記の従来の技術における課題を解決するものであり、回転機構を用いることなく、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することが可能となるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る一態様のマイクロ波加熱装置においては、
被加熱物を収納する加熱室と、
前記加熱室にマイクロ波を供給するためのマイクロ波供給部と、
前記マイクロ波供給部から供給されたマイクロ波を前記加熱室へ伝送するための導波管と、
前記導波管に形成され、前記導波管内を伝送しているマイクロ波を前記加熱室内へ放射するための複数のマイクロ波放射部と、
前記導波管内を伝送して、前記マイクロ波放射部の形成位置を通過したマイクロ波を前記加熱室に導き、前記導波管内を伝送しているマイクロ波を進行波で支配的な状態とする加熱室入力部と、を備えており、
前記マイクロ波放射部が、前記導波管内を伝送している進行波に基づくマイクロ波を前記加熱室内に放射するよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る一態様のマイクロ波加熱装置の構成においては、回転機構を用いることなく、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、導波管内において振幅が変化する進行波が、マイクロ波放射部の形成位置を通過する構成であるため、放射量が変化するマイクロ波を複数箇所に分散された開口部から分散して放射され、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置の概略断面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置の斜視図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部と導波管内をマイクロ波伝送方向に伝送する進行波との関係を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部と導波管内をマイクロ波伝送方向に伝送する進行波との関係を説明する図である。
【図５】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マイクロ波放射部と導波管内をマイクロ波伝送方向に伝送する進行波との関係を説明する図である。
【図６】本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】一般的な直方体形状の導波管の内部空間を模式的に示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部と加熱室入力部と導波管内のマイクロ波との関係を説明する図である。
【図１１】図１０に示した実施の形態６のマイクロ波加熱装置における加熱室入力部の変形例を示す図である。本発明の実施の形態６におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部配置を説明する関係説明図
【図１２】図８に示した実施の形態６のマイクロ波加熱装置の変形例を示す概略断面図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部と加熱室入力部と導波管内のマイクロ波との関係を説明する図である。
【図１５】図１４に示した実施の形態７のマイクロ波加熱装置における加熱室入力部の変形例を示す図である。
【図１６】図１３に示した実施の形態７のマイクロ波加熱装置の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、
前記加熱室にマイクロ波を供給するためのマイクロ波供給部と、
前記マイクロ波供給部から供給されたマイクロ波を前記加熱室へ伝送するための導波管と、
前記導波管に形成され、前記導波管内を伝送しているマイクロ波を前記加熱室内へ放射するための複数のマイクロ波放射部と、
前記導波管内を伝送して、前記マイクロ波放射部の形成位置を通過したマイクロ波を前記加熱室内に導き、前記導波管内を伝送しているマイクロ波を進行波で支配的な状態とする加熱室入力部と、を備えており、
前記マイクロ波放射部が、前記導波管内を伝送している進行波に基づくマイクロ波を前記加熱室内に放射するよう構成されている。
【００２１】
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は、導波管におけるマイクロ波伝送方向の終端からマイクロ波を加熱室入力部により加熱室内に導くように構成されている。このため、本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、導波管内のマイクロ波伝送状態を、定在波の少ない進行波が支配的とした状態で、導波管に設けたマイクロ波放射部によりマイクロ波を加熱室内に放射することで、被加熱物に対する効率的な加熱を行うことができる。したがって、本発明によれば、導波管内において振幅が変化する進行波が、マイクロ波放射部の形成位置を通過するため、放射量が変化するマイクロ波を複数箇所に分散された開口部から分散して放射することになり、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００２２】
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は、前記の第１の態様における前記複数のマイクロ波放射部が、前記加熱室の中心に対して対称に配置されている。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は、加熱室内の被加熱物に対して放射量を対称として、均一にマイクロ波放射を行うことができる。
【００２３】
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は、前記の第１または第２の態様における前記加熱室入力部から前記加熱室内に入力されるマイクロ波量が、前記複数のマイクロ波放射部から前記加熱室内に放射されるマイクロ波の総量の１割以下となるよう構成されている。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、被加熱物の加熱に用いるマイクロ波量を多く確保することができるとともに、導波管内を伝送するマイクロ波を進行波で支配的とすることができる。
【００２４】
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は、前記の第１乃至第３の態様のいずれかの態様における前記加熱室を構成する面において、前記加熱室入力部が配置される面と、前記マイクロ波放射部が配置された面が、対向するよう構成されている。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は、加熱室における一方の面から被加熱物に対する加熱を均一に行いつつ、他方の面からも被加熱物に対して加熱を行うことができる構成となる。
【００２５】
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は、前記の第１乃至第３の態様のいずれかの態様における前記加熱室入力部が、前記導波管におけるマイクロ波伝送方向の終端に形成された反射面構成部と、前記反射面構成部において反射したマイクロ波を前記加熱室内に導く入力用開口部とを有して構成されている。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は、加熱室入力部をコンパクトに構成することができる。
【００２６】
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、前記の第１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が、円偏波を放射する形状を有する構成である。このように構成された第６の態様のマイクロ波加熱装置は、加熱室内における均一加熱範囲をより広くすることができる。
【００２７】
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は、前記の第１、第２、第３および第６の態様のいずれかの態様における前記加熱室入力部が、前記導波管におけるマイクロ波伝送方向の終端に形成された終端閉鎖部と、前記終端閉鎖部において生じる管内波長を有する定在波に基づくマイクロ波を前記加熱室内に導く終端放射部とを有して構成され、前記終端閉鎖部から前記終端放射部の中心までのマイクロ波伝送方向における距離が、前記導波管の管内波長の略１／４の奇数倍の長さとなるよう構成する。このように構成された第７の態様のマイクロ波加熱装置は、終端放射部の中心の位置を、管内波長をベースとして発生した定在波の腹の位置に配置して、終端放射部からマイクロ波を排出し易く構成し、導波管内を伝送するマイクロ波の進行波成分をより強めることができる。
【００２８】
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は、前記の第１、第２、第３および第６の態様のいずれかの態様における前記加熱室入力部が、前記導波管におけるマイクロ波伝送方向の終端に形成された終端閉鎖部と、前記終端閉鎖部において生じる前記マイクロ波供給部の発振波長を有する定在波に基づくマイクロ波を前記加熱室内に導く終端放射部とを有して構成され、前記終端閉鎖部から前記終端放射部の中心までのマイクロ波伝送方向における距離が、前記マイクロ波供給部の発振波長の略１／４の奇数倍の長さとなるよう構成する。
【００２９】
上記のように構成された第８の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部から一度放射されたマイクロ波が、加熱室から導波管内に再度マイクロ波放射部を通してマイクロ供給部の発振波長で戻ってくるような特性を示す軽負荷加熱性能を重視する場合において特に有効である。被加熱物に吸収されるマイクロ波が少なくなる軽負荷加熱性能を重視する場合においては、終端放射部の中心の位置を、加熱室から導波管内に再度戻ってくる際の波長（マイクロ波供給部の発振波長）をベースとして発生する定在波の腹の位置に配置することにより、終端放射部からマイクロ波を排出し易く構成することができるため、導波管内を伝送するマイクロ波の進行波成分をより強めることができる。
【００３０】
本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第７または第８の態様における前記終端放射部が、前記導波管内に伝送するマイクロ波を前記加熱室内に排出するマイクロ波排出機能とともに、前記被加熱物を加熱するためのマイクロ波放射部としての機能を兼用するように構成されている。このように構成された第９の態様のマイクロ波加熱装置においては、加熱室を構成する面を被加熱物に対する均一加熱に有効に活用することが可能となり、加熱室入力部をコンパクトに構成することができる。
【００３１】
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、本発明には、以下に述べる各実施の形態において説明する任意の構成を適宜組み合わせることを含むものであり、組み合わされた構成においてはそれぞれの効果を奏するものである。さらに、本発明は、以下の実施の形態において説明する具体的な電子レンジの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。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す断面図である。図１において、１０１は筐体、１０２は被加熱物、１０３は被加熱物１０２を収納する加熱室、１０４は被加熱物１０３を載置するための載置部、１０５は加熱室１０３にマイクロ波を供給するためのマイクロ波供給部、１０６はマイクロ波供給部１０５から供給されたマイクロ波を加熱室１０３へ伝送するための導波管、１０７は導波管１０６におけるマイクロ波伝送方向の終端から加熱室１０３に向かって延設された加熱室入力部、１０８は導波管１０６内を伝送するマイクロ波を加熱室１０３内へ放射するためのマイクロ波放射部である。
【００３３】
なお、載置部１０４にはガラス板、マイクロ波供給部１０５にはマグネトロン、導波管１０６には方形導波管、加熱室入力部１０７にはマイクロ波伝送方向に直交する断面形状が加熱室１０３に向かって徐々に大きくなるホーン形状の開口部、マイクロ波放射部１０８には導波管１０６と加熱室１０３が共有する面（実施の形態１においては導波管１０６の上面）に形成した貫通孔である開口部を用いることにより、実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおける構成を容易に実現することができる。
【００３４】
図２は実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジの斜視図である。図２において、マイクロ波放射部１０８は載置部１０４の下に存在し導波管１０６（図示せず）と加熱室１０３が共有する面に形成した貫通開口である開口部、２０１は被加熱物１０２を加熱室１０３に対して出し入れするための扉であり、図２においては扉２０１が開成状態であるマイクロ波加熱装置を示している。
【００３５】
図３は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部１０８と導波管１０６内をマイクロ波伝送方向３０２に伝送する進行波（マイクロ波）との関係を説明する図である。図３の（ａ）は導波管１０６の側面断面図であり、図３の（ｂ）は導波管１０６の上面（加熱室に対向する面）に形成されたマイクロ波放射部１０８の概略構成図である。ここでは、マイクロ波放射部１０８を導波管１０６の上面（上側管壁）に設けた開口部とし、導波管１０６内に存在するマイクロ波を加熱室１０３内へ放射する機能を有するものとして説明する。
【００３６】
次に、上記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および作用について説明する。まず、使用者により加熱室１０３内の載置部１０４上に被加熱物１０２が配置され、加熱開始指示が行われると、当該マイクロ波加熱装置は、マイクロ波供給部１０５であるマグネトロンから導波管１０６内にマイクロ波が供給される。
【００３７】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０６におけるマイクロ波伝送方向３０２の終端から加熱室１０３に向かって延びるホーン状の加熱室入力部１０７が設けられている。このように導波管１０６の終端が加熱室入力部１０７により加熱室１０３に接続された状態であるため、導波管１０６内を伝送して、マイクロ波放射部１０８から放射されずにマイクロ波放射部１０８の形成位置を通過して、導波管１０６の終端まで到達した残余のマイクロ波の多くが、加熱室１０３内に導かれる構成（マイクロ波排出構成）となる。したがって、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０６内を伝送するマイクロ波は、導波管終端で反射される量が少なく、マイクロ波伝送方向３０２に進む進行波３０１となる。
【００３８】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部１０７から加熱室１０３へ入力されるマイクロ波量が、複数のマイクロ波放射部１０８から放射されるマイクロ波の総量の１割以下となるように、各マイクロ波放射部１０８の開口形状（開口面積）が構成されている。このようにマイクロ波放射部１０８の開口形状を構成することにより、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物１０２の加熱に用いるマイクロ波放射部１０８からのマイクロ波量を多く確保することができるとともに、導波管１０６内においては進行波３０１が支配的な状態となるよう構成することができる。
【００３９】
したがって、導波管１０６内を進行波３０１が伝送する時、図３の（ａ）において破線で示すように、マイクロ波放射部１０８が形成された位置（形成位置）における振幅を変化させながら、進行波３０１は導波管１０６内を進むこととなる。
【００４０】
この結果、進行波３０１が導波管１０６内を伝送していく間にそれぞれのマイクロ波放射部１０８から加熱室１０３内へマイクロ波が放射されて、被加熱物１０２に対する加熱が実行される。このとき、導波管１０６内を伝送しているマイクロ波は、複数のマイクロ波放射部１０８である複数の開口部に分散されており、放射元となる進行波３０１の振幅変化に従って放射量を変化させつつ、それぞれの開口部から加熱室１０３内にマイクロ波が放射される。
【００４１】
以上のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０６の終端から加熱室１０３に加熱室入力部１０７によりマイクロ波を導くように構成されている。このため、実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、導波管１０６内を伝送するマイクロ波を、定在波の少ない進行波３０１とした状態で、導波管１０６に設けたマイクロ波放射部１０８によりマイクロ波を加熱室１０３内に放射して被加熱物１０２の加熱を行うことができる。
【００４２】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成においては、振幅が変化する進行波３０１が、マイクロ波放射部１０８の形成位置を通過することになるため、放射量が変化するマイクロ波が複数箇所に分散された開口部から放射されることになる。この結果、実施の形態１の構成によれば、回転機構を用いることなく、被加熱物１０２を均一にマイクロ波加熱することが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００４３】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波放射部１０８を図３に示すような開口形状の構成で説明したが、本発明におけるマイクロ波放射部の構成としては開口形状に限定されるものではなく、導波管内の進行波を放射元としてマイクロ波を加熱室内に放射できる構成であればよい。
【００４４】
また、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部１０７としてホーン形状の構成を用いた例で説明したが、本発明としては導波管内の進行波が反射されるのを抑える形状であればよく、このようなホーン形状に限定されるものではない。
【００４５】
（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について説明する。実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部が円偏波を放射する構成である。
【００４６】
以下の実施の形態２のマイクロ波加熱装置の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置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。また、実施の形態２における基本的な動作は、前述の実施の形態１における動作と同様であるので、以下の説明においては、実施の形態１における動作とは異なる動作、作用などについて説明する。
【００４７】
図４は、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部１０８と、導波管１０６内をマイクロ波伝送方向３０２に伝送する進行波（マイクロ波）との関係を説明する図である。図４の（ａ）は導波管１０６の側面断面図であり、図４の（ｂ）は導波管１０６の上面（加熱室に対向する面）に形成されたマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａの構成を示す平面図である。マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａが、導波管１０６の上面（上側管壁）に設けた開口であり、導波管１０６内に存在するマイクロ波を加熱室１０３内へ円偏波で放射する機能を有する。
【００４８】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａを図４に示すような円偏波を放射する開口形状としている。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、電界の偏波面が電波の進行方向に対して時間に応じて回転するマイクロ波であり、円偏波を形成すると電界の方向が時間に応じて変化し続けるので、加熱室１０３内に放射されるマイクロ波の放射角度も変化し続け、時間的に電界強度の大きさが変化しないという特徴を有している。これにより、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、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することが可能となる。特に、円偏波の周方向に対して均一加熱の傾向が強い。なお、円偏波は回転方向から右旋偏波（ＣＷ：clockwise）と左旋偏波（ＣＣＷ：counter clockwise）の２種類に分類されるが、加熱性能に違いはない。
【００４９】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、円偏波の特徴を利用して、マイクロ波放射部１０８から円偏波のマイクロ波を放射することにより、加熱室１０３内の加熱分布をより均一化することができる。
なお、方形の導波管１０６に設けたマイクロ波放射部１０８から円偏波を出力するために、図４の（ｂ）に示すように、マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａの開口形状は、幅を有する直線状の２本のスリットを互いに中央で交差させて、マイクロ波伝送方向３０２に対して４５度傾けた形状を有している。また、このマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａは、導波管１０６のマイクロ波伝送方向３０２の導波管軸（導波管１０６におけるマイクロ波伝送方向３０２に平行な中心軸）４０１と交差しない位置に配置する必要がある。
【００５０】
以上のように、実施の形態２においては、マイクロ波放射部１０８を、円偏波を放射する構成を有するため、マイクロ波放射部１０８から拡がりをもったマイクロ波が加熱室１０３内に放射され、加熱室１０３内においてマイクロ波の放射をより広い範囲で均一化することができる。
【００５１】
なお、実施の形態２において、円偏波を放射するマイクロ波放射部１０８の形状は図４で示した開口形状で説明したが、本発明における開口形状としては図４に示した形状に限定されるものではなく、円偏波を放射する形状であればよい。
【００５２】
（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について説明する。実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態２のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波放射部の構成である。
【００５３】
以下の実施の形態３のマイクロ波加熱装置の説明においては、実施の形態１および実施の形態２のマイクロ波加熱装置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。また、実施の形態３における基本的な動作は、前述の実施の形態１および実施の形態２における動作と同様であるので、以下の説明においては、実施の形態１および実施の形態２における動作とは異なる動作、作用などについて説明する。
【００５４】
図５は、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マイクロ波放射部１０８と、導波管１０６内をマイクロ波伝送方向３０２に伝送する進行波（マイクロ波）との関係を説明する図である。図５の（ａ）は導波管１０６の側面断面図であり、図５の（ｂ）は導波管１０６の上面（加熱室に対向する面）に形成されたマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａの構成を示す平面図である。マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａは、導波管１０６の上面（上側管壁）に設けた開口であり、導波管１０６内に存在するマイクロ波を加熱室１０３内へ円偏波で放射する機能を有する。
【００５５】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａは、前述の実施の形態２の構成と同様に、幅を有する直線状の２本のスリットを互いに中央で交差させて、マイクロ波伝送方向３０２に対して４５度傾けた形状で構成されている。また、このマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａは、導波管１０６のマイクロ波伝送方向３０２の導波管軸４０１と交差しない位置に配置されている。このように構成されたマイクロ波放射部１０８が設けられた導波管１０６は、実施の形態３の構成において、導波管軸４０１が加熱室１０３における底面（導波管１０６におけるマイクロ波放射部形成面に対向する面）の中心Ｏ（図５の（ｂ）参照）を通るよう配置されている。
【００５６】
したがって、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａが、図５の（ｂ）に示すように、加熱室１０３の中心軸９０１に対して対称の位置に複数個配置されている。ここで、加熱室１０３の中心軸９０１とは、加熱室１０３における底面の中心Ｏを通り、導波管１０６のマイクロ波伝送方向３０２と平行な方向（実施の形態３においては、加熱室１０３における底面の中心Ｏから左右側面に向かう方向）である。
【００５７】
上記のように複数のマイクロ波放射部１０８を加熱室１０３の中心軸９０１に対して対称に配置することにより、一般的に加熱室１０３の中央に配置された被加熱物１０２に対して対称的にマイクロ波放射を行うことができるとともに、導波管１０６におけるマイクロ波伝送方向３０２に延びる導波管軸４０１に対して垂直方向であり、加熱室１０３における前後方向にマイクロ波放射を拡げることが可能な構成となる。ここで、加熱室１０３における前後方向とは、図５の（ｂ）に示す加熱室１０３おける紙面の上下方向であり、扉２０１が配置された前面側と、この前面側の対向側である背面側とを結ぶ方向である。
【００５８】
更に、マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａの開口形状が、円偏波を出力することができる形状とすることにより、マイクロ波加熱による拡張効果をさらに高めることができ、被加熱物１０２をより均一に加熱することができる。
【００５９】
以上のように、実施の形態３においては、円偏波を放射するマイクロ波放射部１０８を、加熱室１０３の中心Ｏに対して対称となるように複数個配置することにより、被加熱物１０２へのマイクロ波放射を対称的に行うことができるとともに、導波管１０６におけるマイクロ波伝送方向３０２に延びる導波管軸４０１に対して垂直で加熱室１０３の前後方向にマイクロ波放射を拡げることができる。この結果、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、被加熱物１０２に対するマイクロ波の放射をより均一加熱することができる構成となる。
【００６０】
（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について説明する。実施の形態４のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室入力部の配置構成である。なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置では、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成において、加熱室入力部の配置構成を変更した例で説明するが、本明細書で説明する他の実施の形態における構成に実施の形態４における加熱室入力部の配置構成を適用しても、同様の効果を奏する。
【００６１】
以下の実施の形態４のマイクロ波加熱装置の説明においては、実施の形態１〜実施の形態３のマイクロ波加熱装置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〜実施の形態３の説明を適用する。また、実施の形態４における基本的な動作は、前述の実施の形態１〜実施の形態３における動作と同様であるので、以下の説明においては、実施の形態１〜実施の形態３における動作とは異なる動作、作用などについて説明する。
【００６２】
図６は、本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置である電子レンジの概略構成を示す断面図である。図６に示すように、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成と異なる点は、加熱室入力部１０７が、導波管１０６におけるマイクロ波放射部１０８が形成されている面に対向する面（加熱室１０３の天井壁面）に配置されている点である。
【００６３】
図６に示すように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置の構成においては、導波管１０６に設けられた複数のマイクロ波放射部１０８が、加熱室１０３の底面（底面壁）直下に配置されている。また、導波管１０６におけるマイクロ波伝送方向における終端が接続されている加熱室入力部１０７は、導波管１０６におけるマイクロ波放射部形成面に対して、加熱室１０３を挟んで対向する面である加熱室１０３の上面、即ち天井壁面に設置されており、導波管１０６の終端に到達した進行波をそのまま加熱室１０３内に導くよう構成されている。
【００６４】
ここで、加熱室入力部１０７から加熱室１０３へ入力されるマイクロ波量が、複数のマイクロ波放射部１０８から放射されるマイクロ波総量の略半分となるようにマイクロ波放射部１０８の開口形状（開口面積）を構成することにより、加熱室１０３の底面から均一に被加熱物１０２を加熱するとともに、加熱室１０３の上方（天井壁面）に配置された加熱室入力部１０７からマイクロ波が入力されて被加熱物１０２に対する上方から加熱を行うことが可能となる。この場合、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、被加熱物１０２の上下方向の加熱分布も均等にすることが可能な構成を有する。
【００６５】
上記のように、実施の形態４の構成においては、加熱室１０３を構成する壁面において、加熱室入力部１０７が配置される壁面と、マイクロ波放射部１０８が形成される導波管１０６のマイクロ波放射部形成面に対向する壁面が、加熱室１０３を挟んで対向する面となるように配置されている。このようにマイクロ波放射部１０８と加熱室入力部１０７とを配置することにより、加熱室１０３の一方の壁面からのマイクロ波放射部１０８による加熱を均一にしつつ、加熱室１０３の他方の壁面からの加熱室入力部１０７による加熱も行うことができる構成となる。
【００６６】
なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１の構成と同様に、加熱室入力部１０７から加熱室１０３へ入力されるマイクロ波量が、複数のマイクロ波放射部１０８から放射されるマイクロ波の総量の１割以下となるようにマイクロ波放射部１０８の開口形状（開口面積）を構成してもよい。このように構成されたマイクロ波加熱装置は、マイクロ波放射部１０８から被加熱物１０２に対するマイクロ波放射量を多くし、加熱を早めることができるとともに、導波管１０６内のマイクロ波を進行波が支配的とすることができる。したがって、このように構成されたマイクロ波加熱装置においては、上下方向の加熱分布均等化の効果はないが、実施の形態１と同等の効果が得られ、被加熱物に対して広い範囲で効率高く均一加熱を行うことが可能な構成となる。
【００６７】
（実施の形態５）
以下、本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室入力部の構成である。なお、実施の形態５のマイクロ波加熱装置では、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成において、加熱室入力部の配置構成を変更した例で説明するが、本明細書で説明する他の実施の形態における構成に実施の形態５における加熱室入力部の構成を適用しても、同様の効果を奏する。
【００６８】
以下の実施の形態５のマイクロ波加熱装置の説明においては、実施の形態１〜実施の形態３のマイクロ波加熱装置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〜実施の形態３の説明を適用する。また、実施の形態５における基本的な動作は、前述の実施の形態１〜実施の形態３における動作と同様であるので、以下の説明においては、実施の形態１〜実施の形態３における動作とは異なる動作、作用などについて説明する。
【００６９】
図７は、本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図である。図７に示すように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置が前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室入力部１０７が反射面構成部７０２と入力用開口部７０３で構成されており、入力用開口部７０３が導波管１０６におけるマイクロ波放射部１０８が形成されたマイクロ部放射部形成面と同一面に形成されている点である。
【００７０】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、反射面構成部７０２が、導波管１０６におけるマイクロ波伝送方向における終端に形成されており、その終端を面取りするように、マイクロ波伝送方向３０２に対して斜行した面で構成されている。反射面構成部７０２は、導波管１０６内を進行してきたマイクロ波を反射させて、導波管１０６のマイクロ波放射部形成面に形成された入力用開口部７０３を通して加熱室１０３内へ導くよう構成されている。
【００７１】
実施の形態５の構成においては、マイクロ波供給部１０５であるマグネトロンから供給されたマイクロ波が導波管１０６内を進行し、マイクロ波放射部１０８から放射されずに、マイクロ波放射部１０８の形成位置を通過して導波管１０６の終端まで到達した残余のマイクロ波は、加熱室入力部１０７を構成する反射面構成部７０２において反射する。反射面構成部７０２において反射して、加熱室１０３に向かうように方向が変えられたマイクロ波は、入力用開口部７０３を通して加熱室１０３内へ導かれる。
【００７２】
上記のように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０６内を伝送して終端に到達したマイクロ波が、加熱室１０３内に導かれる構成である。この結果、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０６内のマイクロ波を進行波で支配的な状態とすることができる。
【００７３】
また、実施の形態５の構成においては、加熱室入力部１０７から加熱室１０３へ入力されるマイクロ波量が、複数のマイクロ波放射部１０８から放射されたマイクロ波の総量の１割以下となるように、マイクロ波放射部１０８の開口部の開口形状を構成することにより、実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、被加熱物１０２の加熱に用いるマイクロ波放射部１０８からのマイクロ波の放射量を多く確保することができるとともに、導波管１０６内においては進行波３０１を支配的な状態とすることができる。
【００７４】
また、実施の形態５の構成においては、導波管１０６内を伝送するマイクロ波を進行波で支配された状態とする加熱室入力部１０７が、導波管１０６におけるマイクロ波放射部形成面と同じ面に配設することができる。このため、実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、装置全体をコンパクトな構成で実現することができる。
【００７５】
以上のように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部１０７が反射面構成部７０２を備えた構成とすることにより、加熱室入力部をコンパクトに構成することができ、最終的にはマイクロ波加熱装置全体の小型化を達成することが可能となる。
【００７６】
（実施の形態６）
以下、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態６のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室入力部の構成である。なお、実施の形態６のマイクロ波加熱装置では、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成において、加熱室入力部の配置構成を変更した例で説明するが、本明細書で説明する他の実施の形態における構成に実施の形態６における加熱室入力部の構成を適用しても、同様の効果を奏する。
【００７７】
以下の実施の形態６のマイクロ波加熱装置の説明においては、実施の形態１〜実施の形態３のマイクロ波加熱装置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〜実施の形態３の説明を適用する。また、実施の形態６における基本的な動作は、前述の実施の形態１〜実施の形態３における動作と同様であるので、以下の説明においては、実施の形態１〜実施の形態３における動作とは異なる動作、作用などについて説明する。
【００７８】
図８は、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図である。図８に示すように、実施の形態６のマイクロ波加熱装置が前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室入力部１０７が終端閉鎖部８０２と終端放射部８０３で構成されており、終端放射部８０３が導波管１０６におけるマイクロ波放射部１０８が形成されたマイクロ部放射部形成面（加熱室１０３との対向面）と同一面に形成されている点である。また、実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０６の終端閉鎖部８０２から終端放射部８０３の中心までのマイクロ波伝送方向における距離が、マイクロ波供給部１０５から導波管１０６に供給されたマイクロ波の管内波長（λｇ）の略１／４の奇数倍の長さに設定されている。終端放射部８０３としては、マイクロ波放射部１０８と同様に構成された開口部を用いることにより容易に実現することができる。
【００７９】
本願明細書において、終端放射部８０３およびマイクロ波放射部１０８の開口部の中心とは、各開口形状を同じ厚み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。また、導波管１０６の終端閉鎖部８０２とは、導波管１０６内の伝送空間において、マイクロ波発生部１０５であるマグネトロンのマイクロ波出力位置を始端部として、そのマイクロ波伝送方向の終端位置である導波管１０６の閉塞部分の内壁面をいう。なお、管内波長λｇの１／４の略奇数倍とは、管内波長λｇの１／４の奇数倍の数値の±１０％の範囲内を含むことをいう。
【００８０】
次に、図９を用いて導波管における管内波長（λｇ）について説明する。図９は最も単純で一般的な直方体形状の方形導波管１０６ａ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方形導波管１０６ａの内部空間は、図９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。
【００８１】
マイクロ波供給部１０５（マグネトロン）から出力される波長をλ（λ＝（光速）／（発振周波数））としたとき、方形導波管１０６ａの幅ａをマイクロ波の一波長（λ）より短く、半波長（λ／２）より長く（λ＞ａ＞λ／２）設定し、方形導波管１０６ａの高さｂを半波長（λ／２）より短く（ｂ＜λ／２）設定することにより、当該方形導波管１０６ａはＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送することが知られている。電子レンジでは波長λは約１２０ｍｍであり、一般的な方形導波管１０６ａの幅ａは８０〜１００ｍｍの範囲内であり、高さｂは１５〜４０ｍｍの範囲内である。
【００８２】
図９に示す方形導波管１０６ａにおいては、上下に対向する面を磁界が平行に渦巻く面という意味でＨ面１１４，１１５と呼び、左右に対向する面を電界に平行な面という意味でＥ面１１６，１１７と呼ぶ。
【００８３】
なお、マイクロ波供給部１０５からのマイクロ波（波長：λ）が方形導波管１０６ａ内に供給されて、方形導波管１０６ａ内を伝送するときのマイクロ波の波長を管内波長（伝送波長）としてλｇで表すと、管内波長（伝送波長）λｇは、下記の式（１）のように表される。
【００８４】
【数１】
2013018358.tif 000003
【００８５】
式（１）に示すように、管内波長（伝送波長）λｇは、方形導波管１０６ａの幅ａ寸法によって変化するが、方形導波管１０６ａの高さｂ寸法には無関係である。
【００８６】
図１０は、実施の形態６のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部１０８と加熱室入力部１０７と導波管１０６内のマイクロ波との関係を説明する図である。図１０の（ａ）は導波管１０６の側面断面図であり、図１０の（ｂ）は導波管１０６におけるマイクロ波放射部形成面に形成されたマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと加熱室入力部１０７の終端放射部８０３（開口部８０３ａ）の構成図である。マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと終端放射部８０３の開口部８０３ａは、導波管１０６の上面（上側管壁）に設けた開口であり、導波管１０６内に存在するマイクロ波を加熱室１０３内へ円偏波で放射する機能を有する。
【００８７】
実施の形態６のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと終端放射部８０３の開口部８０３ａは、前述の実施の形態２の構成と同様に、幅を有する直線状の２本のスリットを互いに中央で交差させて、マイクロ波伝送方向３０２に対して４５度傾けた形状で構成されている。また、マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと終端放射部８０３の開口部８０３ａは、導波管１０６のマイクロ波伝送方向３０２の導波管軸４０１と交差しない位置に配置されている。
【００８８】
図１０の（ａ）に示すように、実施の形態６のマイクロ波加熱装置において、マイクロ波供給部１０５から導波管１０６に供給されたマイクロ波は、導波管１０６内を進行し、加熱室入力部１０７を構成する終端閉鎖部８０２において反射されることで、終端閉塞部８０２の近傍に管内波長λｇをベースとした定在波を形成する。ここで、終端放射部８０３は定在波の最大振幅となる腹（（導波管１０６内のマイクロ波の管内波長λｇの略１／４）の奇数倍）の位置に形成されている。
【００８９】
実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、図１０の（ｂ）に示すように、終端放射部８０３の開口部８０３ａの中心（重心位置）を、管内波長λｇをベースとした定在波の腹（（導波管１０６内のマイクロ波の管内波長λｇの略１／４）の奇数倍）の位置に配置することにより、最大振幅位置におけるマイクロ波を加熱室１０３内へ放射することができるため、残余のマイクロ波を排出し易くする構成（マイクロ波排出機能構成）とすることができる。
【００９０】
上記のように実施の形態６のマイクロ波加熱装置における加熱室入力部１０７を構成することにより、マイクロ波供給部１０５のマイクロ波供給位置から、マイクロ波を加熱室１０３内に最後に放射する位置にあるマイクロ波放射部１０８までの導波管１０６内において、進行波３０１が支配的な状態を作り出すことができる。
【００９１】
また、実施の形態６の構成においては、加熱室入力部１０７から加熱室１０３へ入力されるマイクロ波量が、複数のマイクロ波放射部１０８から放射されるマイクロ波の総量の１割以下となるように、マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａの開口形状（開口面積）が構成されている。このようにマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａの開口形状を構成することにより、実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、被加熱物１０２の加熱に用いるマイクロ波放射部１０８からのマイクロ波の放射量を多く確保することができるとともに、導波管１０６内において進行波３０１を支配的な状態とすることができる。
【００９２】
図１１は、図１０に示した加熱室入力部１０７の変形例を示す図であり、図１１の（ａ）は導波管１０６の側面断面図であり、図１１の（ｂ）は導波管１０６におけるマイクロ波放射部形成面に形成されたマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと終端放射部１００１の開口部１００１ａの構成図である。図１１の（ｂ）に示すように、終端放射部１００１の開口部１００１ａの中心（重心位置）は、導波管１０６内の定在波の最大振幅位置となる腹の位置に形成されているだけでなく、導波管１０６内をＴＥ１０モードで伝送するマイクロ波が最も強い導波管軸（導波管１０６における伝送方向に平行な中心軸）４０１上に配設されている。この結果、加熱室入力部１０７における終端放射部１００１から加熱室１０３内へ定在波のマイクロ波を更に容易に排出することが可能な構成となる。
【００９３】
図１２は、図８に示したマイクロ波加熱装置の変形例を示す図であり、加熱室１０３の加熱領域に対する導波管１０６の配置を変更した例を示す断面図である。図１２に示すように、導波管１０６の終端閉鎖部８０２が加熱室１０３の加熱領域の直下に配置されており、加熱室入力部１０７の終端放射部１１０１が被加熱物１０２に対してマイクロ波を照射できる位置に設けられている。この結果、図１２に示したマイクロ波加熱装置は、終端放射部１１０１が、導波管１０６内に発生した定在波の最大振幅位置に配置されることで残余のマイクロ波を加熱室１０３内に排出するマイクロ波排出機能を有するとともに、被加熱物１０２を加熱するためのマイクロ波放射機能を兼用する構成となる。このように構成された図１２に示したマイクロ波加熱装置は、均一加熱性能をそれほど低下させることなく、加熱室入力部１０７をコンパクトに構成することができる。
【００９４】
以上のように、実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部１０７を構成する終端閉鎖部８０２から終端放射部８０３、１００１、１１０１の中心（重心位置）までのマイクロ波伝送方向における距離を、導波管１０６に生じる定在波の管内波長λｇの略１／４の奇数倍の長さとしている。このように構成することにより、実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、終端放射部８０３、１００１、１１０１を定在波の最大振幅位置に配置することで残余のマイクロ波を加熱室１０３内に排出し易い構成となり、導波管１０６内を伝送するマイクロ波の進行波成分をより強めて、導波管１０６内を伝送するマイクロ波を進行波で支配的状態とすることが可能となる。
【００９５】
また、終端放射部１１０１を、導波管１０６内に発生した定在波の最大振幅位置に配置することで、残余のマイクロ波を加熱室１０３内に排出するマイクロ波排出機能とともに、被加熱物１０２を加熱するためのマイクロ波放射機能を兼用するように構成することにより、均一加熱性能をそれほど低下させることなく加熱室１０３の底面を被加熱物１０２への均一加熱に有効に活用することができ、加熱室入力部１０７をコンパクトに構成することができる。
【００９６】
（実施の形態７）
以下、本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置について説明する。実施の形態７のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室入力部の構成である。なお、実施の形態７のマイクロ波加熱装置では、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成において、加熱室入力部の配置構成を変更した例で説明するが、本明細書で説明する他の実施の形態における構成に実施の形態７における加熱室入力部の構成を適用しても、同様の効果を奏する。
【００９７】
以下の実施の形態７のマイクロ波加熱装置の説明においては、実施の形態１〜実施の形態３のマイクロ波加熱装置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〜実施の形態３の説明を適用する。また、実施の形態７における基本的な動作は、前述の実施の形態１〜実施の形態３における動作と同様であるので、以下の説明においては、実施の形態１〜実施の形態３における動作とは異なる動作、作用などについて説明する。
【００９８】
図１３は、本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置の概略構成を示す断面図である。図１３に示すように、実施の形態７のマイクロ波加熱装置が前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室入力部１０７が終端閉鎖部１２０２と終端放射部１２０３で構成されており、終端放射部１２０３が導波管１０６におけるマイクロ波放射部１０８が形成されたマイクロ部放射部形成面と同一面に形成されている点である。また、実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０６の終端閉鎖部１２０２から終端放射部１２０３の中心（重心位置）までのマイクロ波伝送方向における距離が、導波管１０６にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部１０５の発振波長（λo）の略１／４の奇数倍の長さに設定されている。終端放射部１２０３としては、マイクロ波放射部１０８と同様に構成された開口部を用いることにより容易に実現することができる。
【００９９】
マイクロ波加熱装置において、被加熱物１０２が軽負荷、例えば１個のジャガイモを加熱する場合、被加熱物１０２に吸収されるマイクロ波量が少ないため、マイクロ波放射部１０８から放射された多くのマイクロ波が、被加熱物１０２に吸収されずに加熱室１０３からマイクロ波放射部１０８を介して導波管１０６内に戻ってくる。
【０１００】
導波管１０６内を伝送するマイクロ波は、見かけ上は管内波長λｇで伝送しているが、放射元となるマイクロ波はマイクロ波供給部１０５の発振波長λ０の波である。前述のように、軽負荷の被加熱物１０２を加熱する場合、多くのマイクロ波が加熱室１０３からマイクロ波放射部１０８を通して導波管１０６内に戻ってくる状態となり、図１４の（ａ）に示すように、加熱室入力部１０７の終端閉鎖部１２０２付近にはマイクロ波供給部１０５の発振波長λoをベースとした定在波が生じる。
【０１０１】
図１４は、実施の形態７のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部１０８と加熱室入力部１０７と導波管１０６内のマイクロ波との関係を説明する図である。図１４の（ａ）は導波管１０６の側面断面図であり、図１４の（ｂ）は導波管１０６におけるマイクロ波放射部形成面に形成されたマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと加熱室入力部１０７の終端放射部１２０３（開口部１２０３ａ）の構成図である。マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと終端放射部１２０３の開口部１２０３ａは、導波管１０６の上面（上側管壁）に設けた開口であり、導波管１０６内に存在するマイクロ波を加熱室１０３内へ円偏波で放射する機能を有する。
【０１０２】
実施の形態７のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａは、前述の実施の形態２の構成と同様に、幅を有する直線状の２本のスリットを互いに中央で交差させて、マイクロ波伝送方向３０２に対して４５度傾けた形状で構成されている。また、このマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと終端放射部１２０３の開口部１２０３ａは、導波管１０６のマイクロ波伝送方向３０２の導波管軸４０１と交差しない位置に配置されている。
【０１０３】
実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、軽負荷の被加熱物１０２の加熱性能を重視する構成を有している。このように軽負荷の被加熱物１０２の加熱性能を重視する場合、図１４の（ｂ）に示すように、終端放射部１２０３の開口部１２０３ａの中心（重心位置）を、導波管１０６にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部１０５の発振波長λoをベースとした定在波の腹（（マイクロ波供給部１０５が供給するマイクロ波の発振波長の略１／４）の奇数倍）の位置に配置することにより、その定在波の最大振幅の位置に、加熱室１０３へマイクロ波を導くための開口部１２０３ａを配置する構成となる。したがって、実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、導波管１０６の終端閉鎖部１２０２近傍において生じた、マイクロ波供給部１０５が供給したマイクロ波の波長λoをベースとした定在波の腹の位置から、終端放射部１２０３の開口部１２０３ａを介して加熱室１０３内へマイクロ波を排出し易い構成（マイクロ波排出機能構成）となる。
【０１０４】
上記のように実施の形態６のマイクロ波加熱装置における加熱室入力部１０７を構成することにより、マイクロ波供給部１０５のマイクロ波供給位置から、マイクロ波を加熱室１０３内に最後に放射する位置にあるマイクロ波放射部１０８までの導波管１０６内において、進行波３０１が支配的な状態を作り出すことができる。
【０１０５】
また、実施の形態７の構成においては、加熱室入力部１０７から加熱室１０３へ入力されるマイクロ波量が、複数のマイクロ波放射部１０８から放射されるマイクロ波の総量の１割以下となるように、マイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａの開口形状（開口面積）が構成されている。このようにマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａの開口形状を構成することにより、実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、被加熱物１０２の加熱に用いるマイクロ波放射部１０８からのマイクロ波の放射量を多く確保することができるとともに、導波管１０６内において進行波３０１を支配的な状態とすることができる。
【０１０６】
図１５は、図１４に示した加熱室入力部１０７の変形例を示す図であり、図１５の（ａ）は導波管１０６の側面断面図であり、図１５の（ｂ）は導波管１０６におけるマイクロ波放射部形成面に形成されたマイクロ波放射部１０８の開口部１０８ａと終端放射部１４０１の開口部１４０１ａの構成図である。図１５の（ｂ）に示すように、終端放射部１４０１の開口部１４０１ａの中心（重心位置）は、導波管１０６内の定在波の最大振幅位置となる腹の位置に形成されているだけでなく、導波管１０６内をＴＥ１０モードで伝送するマイクロ波が最も強い導波管軸（導波管１０６における伝送方向に平行な中心軸）４０１上に配設されている。この結果、加熱室入力部１０７における終端放射部１４０１から加熱室１０３内へ定在波のマイクロ波を更に容易に排出することが可能な構成となる。
【０１０７】
図１６は、図１３に示したマイクロ波加熱装置の変形例を示す図であり、加熱室１０３の加熱領域に対する導波管１０６の配置を変更した例を示す断面図である。図１６に示すように、導波管１０６の終端閉鎖部１２０２が加熱室１０３の加熱領域の直下に配置されており、加熱室入力部１０７の終端放射部１５０１が被加熱物１０２に対してマイクロ波を照射できる位置に設けられている。この結果、図１６に示したマイクロ波加熱装置は、終端放射部１５０１を、導波管１０６内に発生した定在波の最大振幅位置に配置することで残余のマイクロ波を加熱室１０３内に排出するマイクロ波排出機能を有するとともに、被加熱物１０２を加熱するためのマイクロ波放射機能を兼用する構成となる。このように構成された図１６に示したマイクロ波加熱装置は、均一加熱性能をそれほど低下させることなく、加熱室入力部１０７をコンパクトに構成することができる。
【０１０８】
以上のように、実施の形態７のマイクロ波加熱装置の構成は、被加熱物１０２が軽負荷である場合に有用な構成である。被加熱物１０２が軽負荷である場合は、被加熱物１０２に吸収されるマイクロ波が少ないため、マイクロ波放射部１０８から加熱室１０３へ一度放射されたマイクロ波が加熱室１０３からマイクロ波放射部１０８を通して導波管１０６に戻ってくる。ここで戻ってくるマイクロ波波長は、マイクロ波供給部１０５の発振波長λoである。実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部１０７を構成する終端閉鎖部１２０２から終端放射部１２０３、１４０１、１５０１の中心（重心位置）までのマイクロ波伝送方向における距離を、加熱室１０３に戻ってくるマイクロ波波長（マイクロ波供給部１０５の発振波長λo）の略１／４の奇数倍の長さとしている。このように構成することにより、実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、終端放射部１２０３、１４０１、１５０１を定在波の最大振幅位置に配置することで残余のマイクロ波を加熱室１０３内に排出し易い構成となり、導波管１０６内を伝送するマイクロ波の進行波成分をより強めて、導波管１０６内を伝送するマイクロ波を進行波で支配的状態とすることが可能となる。
【０１０９】
また、終端放射部１５０１を、導波管１０６内に発生した定在波の最大振幅位置に配置することでマイクロ波を加熱室１０３内に排出するマイクロ波排出機能とともに、被加熱物１０２を加熱するためのマイクロ波放射機能を兼用するように構成することにより、均一加熱性能をそれほど低下させることなく加熱室１０３の底面を被加熱物１０２への均一加熱に有効に活用することができ、加熱室入力部１０７をコンパクトに構成することができる。
【０１１０】
本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、導波管を伝送して、マイクロ波放射部の形成位置を通過したマイクロ波を加熱室入力部により加熱室内に導き、導波管内を伝送するマイクロ波を、定在波の少ない進行波で支配的な状態としている。このように、導波管内を進行波が支配的な状態とすることにより、振幅が変化する進行波が、マイクロ波放射部を通過することとなるため、放射量が変化するマイクロ波を複数箇所に分散させたマイクロ波放射部の開口部から加熱室内に放射することができ、被加熱物に対する均一加熱を行うことが可能な構成となる。したがって、本発明によれば、回転機構を用いることなく、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができるマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【０１１１】
本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、複数のマイクロ波放射部を加熱室の中心に対して対称に配置しているため、加熱室内の中央に配置された被加熱物に対して、対称的で均一にマイクロ波を放射することができる。
【０１１２】
本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部から加熱室に入力されるマイクロ波量が、複数のマイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の総量の１割以下とすることにより、被加熱物の加熱に用いるマイクロ波量を多く確保することができるとともに、導波管内を進行波が支配的な状態とすることが可能となる。
【０１１３】
本発明に係るマイクロ波加熱装置における加熱室を構成する面において、加熱室入力部が配置される面と、マイクロ波放射部が配置される面が、対向する面となるように構成することにより、被加熱物に対してマイクロ波放射部からの加熱を均一に行いつつ、加熱室入力部による加熱も行うことができる構成となる。
【０１１４】
本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部が反射面構成部を備えた構成とすることにより、加熱室入力部をコンパクトに構成することができる。
【０１１５】
本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波放射部が円偏波を放射する構成とすることにより、加熱領域における均一加熱が可能な範囲をより広くすることができる。
【０１１６】
本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部が終端閉鎖部と終端放射部とを有して構成され、終端閉鎖部から終端放射部の中心（重心位置）までのマイクロ波伝送方向における距離を、（導波管の管内波長の絡１／４）の奇数倍の長さとしている。このように構成された本発明に係るマイクロ波加熱装置は、終端放射部の中心（重心位置）の位置が管内波長をベースとした定在波の腹の位置となり、終端放射部からマイクロ波を排出し易く、導波管内を伝送するマイクロ波を進行波で支配的とすることが可能となる。
【０１１７】
本発明に係るマイクロ波加熱装置は、被加熱物に吸収されるマイクロ波が少なく、一度マイクロ波放射部から放射されたマイクロ波がマイクロ波放射部を介してマイクロ供給部の発振波長で加熱室から導波管内に戻ってくるような特性を示す軽負荷の加熱性能を重視する場合において、有用な構成を構築することができる。即ち、本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、加熱室入力部が終端閉鎖部と終端放射部とを有して構成され、終端閉鎖部から終端放射部の中心（重心位置）までのマイクロ波伝送方向における距離が、（マイクロ波供給部の発振波長の略１／４）の奇数倍の長さとしている。このように構成された本発明に係るマイクロ波加熱装置は、軽負荷の加熱性能を重視する場合において、終端放射部の中心（重心位置）にマイクロ波供給部の発振波長をベースとした定在波の腹を配置して、終端放射部からマイクロ波を排出し易くし、導波管内を伝送するマイクロ波を進行波とすることが可能となる。
【０１１８】
本発明に係るマイクロ波加熱装置は、終端放射部が導波管内に発生した定在波に基づくマイクロ波を加熱室１０３内に排出するマイクロ波排出機能とともに、終端放射部が被加熱物を加熱するマイクロ波放射機能を兼用することにより、加熱室入力部をコンパクトに構成することが可能となる。
【０１１９】
本発明のマイクロ波加熱装置は、導波管を伝送している間にマイクロ波放射部から放射されずに、マイクロ波放射部の形成位置を通過した残余のマイクロ波を加熱室入力部により加熱室内に導くように構成されている。この結果、本発明のマイクロ波加熱装置は、導波管内が定在波の少ない進行波で支配的な状態となり、導波管に設けたマイクロ波放射部によりマイクロ波を加熱室内に放射して、被加熱物に対する効率的な加熱を行うことができる。本発明のマイクロ波加熱装置における構成によれば、導波管内において振幅が変化する進行波が、マイクロ波放射部の形成位置を通過するため、放射量が変化するマイクロ波を複数箇所に分散された開口部から分散して放射することになり、回転機構を用いることなく被加熱物を均一にマイクロ波加熱させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
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対して均一に照射することができるため、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】
【０１２１】
１０１  筐体
１０２  被加熱物
１０３  加熱室
１０４  載置部
１０５  マイクロ波供給部
１０６  導波管
１０７  加熱室入力部
１０８  マイクロ波放射部
２０１  扉
３０１  進行波
３０２  マイクロ波伝送方向
４０１  導波管軸
７０２  反射面構成部
７０３  入力用開口部
８０２  終端閉鎖部
８０３  終端放射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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