(57)【要約】  マイクロ波加熱装置においては、マイクロ波発生部（１０３，２０３）からマイクロ波を伝送して加熱室（１０２，２０２）に供給する導波管（１０４，２０４）が、加熱室内に円偏波のマイクロ波を供給する第１のマイクロ波供給部（１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂ，２０５，２０６，２０７）と、加熱室内に円偏波とは異なるマイクロ波を供給する第２のマイクロ波供給部（１０８，１０９，１１０，２０８，２０９，２１０）と、を有する。
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【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、
前記マイクロ波発生部からマイクロ波を伝送して前記加熱室に供給する導波管と、を備え
前記導波管は、
前記加熱室内に円偏波のマイクロ波を供給する第１のマイクロ波供給部と、
前記第１のマイクロ波供給部からの円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波を前記加熱室内に供給する第２のマイクロ波供給部と、を有するマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記第１のマイクロ波供給部は前記導波管における前記加熱室に対向するＨ面に設けた円偏波開口であり、
前記第２のマイクロ波供給部は前記導波管に設けた開口である請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記第２のマイクロ波供給部は、前記第１のマイクロ波供給部が設けられた前記導波管のＨ面に設けられ、前記加熱室内に直線偏波のマイクロ波を供給する直線偏波開口である請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記第２のマイクロ波供給部は、前記導波管の幅方向が長手方向となる細長い形状を有し、前記導波管の幅方向の略中央部に配置された開口である請求項２または３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記円偏波開口が導波管内の定在波の電界の腹の位置に配置されて、前記円偏波開口からのマイクロ波放射が、前記導波管の幅方向への伝搬が強く、前記導波管の管軸方向への伝搬が弱い構成とした請求項２乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記円偏波開口の中心位置から前記導波管の終端部までの伝送方向の距離を、管内波長の１／４の略奇数倍として、前記円偏波開口が前記導波管内の定在波の電界の腹に配置されるよう構成した請求項２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】
前記第１のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第２のマイクロ波供給部の開口が、前記導波管の管軸方向における異なる位置に配置されるよう構成された請求項２乃至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】
前記第２のマイクロ波供給部における少なくとも１つの開口は、前記導波管における伝送方向の略終端位置に配置された請求項２乃至７のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記第２のマイクロ波供給部における少なくとも１つの開口は、前記第１のマイクロ波供給部における二つの円偏波開口の間に配置された請求項２乃至８のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
前記第２のマイクロ波供給部は、前記導波管の管軸方向が長手方向となる細長い形状を有し、前記導波管の管軸方向に延びる中心軸より外側の位置に配置された開口である請求項２または３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１１】
前記円偏波開口が導波管内の定在波の電界の節の位置に配置され、前記円偏波開口からのマイクロ波放射が、前記導波管の幅方向への伝搬が弱く、前記導波管の管軸方向への伝搬が強い構成とした請求項２，３，１０のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１２】
前記円偏波開口の中心位置から前記導波管の終端部までの伝送方向の距離を、管内波長の１／２の略整数倍として、前記円偏波開口が前記導波管内の定在波の電界の節に配置される構成とした請求項２，３，１０，１１のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１３】
前記導波管の管軸方向に延びる中心軸を境界とした前記Ｈ面における両側の領域において、一方の領域に前記第１のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第２のマイクロ波供給部の開口とを交互に配置し、他方の領域に前記第２のマイクロ波供給部の開口と前記第１のマイクロ波供給部の円偏波開口とを交互に配置し、前記第１のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第２のマイクロ波供給部の開口が前記導波管の幅方向上に配置された請求項２，３，１０，１１，１２のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物にマイクロ波を放射して誘電加熱する電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的なマイクロ波加熱装置の１つである電子レンジは、マイクロ波発生部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、加熱室内部に配置さ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はできないという問題を有する。【０００３】
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成や、被加熱物を固定した状態においてマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構成などがある。このように、被加熱物を均一に加熱する手段においては、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更させながら加熱して、被加熱物の均一加熱を図る構成が一般的であった。【０００４】
最近、構成を簡単にするために駆動機構を用いることなく、均一化を図る加熱手段が模索されており、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、電界が回転することは均一化に効果があるものと考えられる。【０００５】
具体的な円偏波の発生手段としては、例えば、米国特許第４３０１３４７号明細書（特許文献１）、日本の特許第３５１０５２３号公報（特許文献２）および日本の特開２００５−２３５７７２号公報（特許文献３）に開示された構成がある。図１７は特許文献１に開示されたマイクロ波加熱装置における導波管の構成を示す図である。図１８は特許文献２に開示されたマイクロ波加熱装置における導波管の構成を示す図である。図１９は特許文献３に開示されたマイクロ波加熱装置とそのアンテナの構成を示す図である。【０００６】
図１７に示すように、特許文献１には導波管１の管壁において交差する１つのＸ字型の円偏波開口２を用いる方式が示されている。図１８に示すように、特許文献２には導波管１の管壁の同じ面上において長手方向が交差するように配置された２つの長方形スリット状の開口３，４を有する構成が示されており、２つの開口３，４は離れた位置に形成されて円偏波を出力する構成である。また、図１９に示すように、特許文献３には導波管１に結合させて回転するパッチアンテナ５が設けられた例が示されており、パッチアンテナ５の円周の一部に切り欠き６を設ける構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
しかしながら、前記のような特許文献１〜３に開示された従来のマイクロ波加熱装置は、いずれの場合においても、円偏波を利用する構成は有しているものの、駆動機構を用いることなく均一加熱を達成できるほどの効果を期待できる構成ではない。いずれの特許文献１〜３に開示されたマイクロ波加熱装置も、円偏波と駆動機構との相乗効果により、マイクロ波（直線偏波）と駆動機構とを用いた従来の構成に比べれば、より均一化を図ることが可能な構成である。【０００９】
具体的には、特許文献１（図１７参照）に開示されたマイクロ波加熱装置においては、導波管１の終端部分に位相シフター７と呼ばれる回転体を有しており、この位相シフター７の回転により、導波管１内を伝送中のマイクロ波の位相を変更して円偏波を形成している。特許文献２（図１８参照）には、直線偏波を形成する従来の導波管の代わりに、一組の長方形スリット状である２つの開口３，４を有する導波管１を用いたマイクロ波加熱装置が開示されている。この特許文献２に開示されたマイクロ波加熱装置は、離散配置の開口３，４により、交差したＸ字形状の開口により形成される円偏波ほどきれいな真円ではなく、概ね円偏波となるマイクロ波を形成して、ターンテーブルと併用する構成である。特許文献３（図１９参照）ではターンテーブル８に加えてパッチアンテナ５も回転させて攪拌機として利用する構成が記載されている。いずれの特許文献１〜３においても、駆動機構を用いなくとも、円偏波のみを用いれば被加熱物に対する均一加熱を達成することができるとは記載されていない。これは、駆動機構を用いることなく、導波管からの円偏波のみにより被加熱物を加熱した場合には、従来の導波管からの直線偏波と一般的な駆動機構（例えば、ターンテーブルを回転させる機構や、アンテナを回転させる機構）とを用いた構成に比べて均一加熱に劣るためである。【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、円偏波を利用しつつ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】
【００１１】
前記従来の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、前記マイクロ波発生部からマイクロ波を伝送して前記加熱室に供給する導波管と、を備え
前記導波管は、前記加熱室内に円偏波のマイクロ波を供給する第１のマイクロ波供給部と、前記第１のマイクロ波供給部からの円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波を前記加熱室内に供給する第２のマイクロ波供給部と、を有する。【００１２】
上記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、第１のマイクロ波供給部により加熱室内に円偏波を供給すると共に、第２のマイクロ波供給部によっても、第１のマイクロ波供給部からの円偏波と異なる加熱領域（放射方向）を有するマイクロ波を供給することにより、円偏波だけでは弱い部分の加熱領域を補間することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物を均一加熱することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、円偏波を利用しつつ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】
【００１４】
【図１】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構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１の電子レンジにおける加熱室の底面と導波管を上から見た場合の模式図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１の電子レンジにおける加熱室と導波管を正面から見た場合の模式図である。
【図４】一般的な導波管を説明する模式図である。
【図５】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を示す図であり、図５の（ａ）はシミュレーションモデルの平面イメージ図であり、図５の（ｂ）は加熱室内の電界強度分布の平面断面図である。
【図６】導波管の終端部を反射境界としたシミュレーション結果を示す図であり、図６の（ａ）は加熱室内の電界強度分布の平面断面図であり、図６の（ｂ）は加熱室内の電界強度分布の正面断面図である。
【図７】本発明に係る実施の形態１の構成において、補助マイクロ波供給手段が形成されていない場合の加熱室の底面と導波管を上から見た場合の模式図である。
【図８】導波管のＨ面における導電電流の流れを示すイメージ図である。
【図９】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の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態２の電子レンジにおける加熱室の底面と導波管を上から見た場合の模式図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態３の電子レンジにおける加熱室と導波管を正面から見た場合の模式図である。
【図１２】一般的な導波管を説明する模式図である。
【図１３】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を示す図であり、図１３の（ａ）はシミュレーションモデルの平面イメージ図であり、図１３の（ｂ）は加熱室内の電界強度分布の平面断面図である。
【図１４】導波管の終端部を反射境界としたシミュレーション結果を示す図であり、図１４の（ａ）は加熱室内の電界強度分布の平面断面図であり、図１４の（ｂ）は加熱室内の電界強度分布の正面断面図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態１の構成において、補助マイクロ波供給手段が形成されていない場合の加熱室の底面と導波管を上から見た場合の模式図である。
【図１６】導波管のＨ面における導電電流の流れを示すイメージ図である。
【図１７】特許文献１に開示された従来のマイクロ波加熱装置における導波管の構成を示す図である。
【図１８】特許文献２に開示された従来のマイクロ波加熱装置における導波管の構成を示す図である。
【図１９】特許文献３に開示された従来のマイクロ波加熱装置とそのアンテナの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、前記マイクロ波発生部からマイクロ波を伝送して前記加熱室に供給する導波管と、を備え
前記導波管は、前記加熱室内に円偏波のマイクロ波を供給する第１のマイクロ波供給部と、前記第１のマイクロ波供給部からの円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波を前記加熱室内に供給する第２のマイクロ波供給部と、を含むものである。
こ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、第１のマイクロ波供給部により加熱室内に円偏波を供給すると共に、第２のマイクロ波供給部により、第１のマイクロ波供給部からの円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波を供給することにより、円偏波だけでは弱い部分の加熱領域を補間することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することが可能となる。
【００１６】
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の態様における前記第１のマイクロ波供給部は前記導波管における前記加熱室に対向するＨ面に設けた円偏波開口であり、
前記第２のマイクロ波供給部は前記導波管に設けた開口である。
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、導波管のＨ面に設けた円偏波開口から加熱室に円偏波のマイクロ波を放射することが容易な構成となる。また、本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置は、円偏波開口から円偏波のマイクロ波を加熱室に確実に放射できるのに加えて、第２のマイクロ波供給部の開口から補助的にマイクロ波を加熱室内に供給できるため、極めて簡単な構成で駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することが可能となる。
【００１７】
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２の態様における前記第２のマイクロ波供給部は、前記第１のマイクロ波供給部が設けられた前記導波管のＨ面に設けられ、前記加熱室内に直線偏波のマイクロ波を供給する直線偏波開口である。
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、導波管のＨ面に設けた円偏波開口および直線偏波開口から加熱室に円偏波および直線偏波のマイクロ波を放射することが容易な構成となる。
【００１８】
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２の態様または第３の態様における前記第２のマイクロ波供給部は、前記導波管の幅方向が長手方向となる細長い形状を有し、前記導波管の幅方向の略中央部に配置された開口である。
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、第２のマイクロ波供給部の開口が導波管の幅方向に細長い長孔形状を有しており、導波管の幅方向の略中央部に配置されているため、導波管の管壁において管軸方向（伝送方向を含む方向）に流れる電流を妨げることになり、第２のマイクロ波供給部の開口における管軸方向の対向端部に電位差が生じるように電界が立ち、導波管の管軸方向にマイクロ波を強く放射することができる。この結果、第１のマイクロ波供給部のみでは加熱できなかった領域を第２のマイクロ波供給部により加熱することが可能となり、駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００１９】
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２の態様乃至第４の態様における前記円偏波開口が導波管内の定在波の電界の腹の位置に配置されて、前記円偏波開口からのマイクロ波放射が、前記導波管の幅方向への伝搬が強く、前記導波管の管軸方向への伝搬が弱い構成としている。
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、前記円偏波開口からのマイクロ波放射を補間するように、第２のマイクロ波供給部の開口を用いて加熱ムラを解消するように加熱領域を形成することが可能となり、駆動機構を用いることなく加熱分布の均一化を図ることができる。
【００２０】
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２の態様乃至第５の態様における前記円偏波開口の中心位置から前記導波管の終端部までの伝送方向の距離を、管内波長の１／４の略奇数倍として、前記円偏波開口が前記導波管内の定在波の電界の腹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６の態様のマイクロ波加熱装置は、円偏波開口から放射される円偏波だけでは導波管の幅方向への伝搬が強く、管軸方向への伝搬が弱い状態が起こりやすくなるが、第２のマイクロ波供給部の開口を用いることにより、加熱領域を補間して、加熱ムラを解消することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００２１】
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２の態様乃至第６の態様における前記第１のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第２のマイクロ波供給部の開口が、前記導波管の管軸方向における異なる位置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７の態様のマイクロ波加熱装置は、第１のマイクロ波供給部の円偏波開口と第２のマイクロ波供給部の開口の位置が互いに重なることがなく、導波管を容易に実現することができる構成となる。
【００２２】
本発明に係る第８の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第２の態様乃至第７の態様の前記第２のマイクロ波供給部における少なくとも１つの開口が、前記導波管における伝送方向の略終端位置に配置されている。
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においては、第２のマイクロ波供給部における開口が導波管の幅方向に細長い長孔形状を有しているので、当該開口が円偏波開口と重なることがなく、容易に形成することができる。
【００２３】
本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第２の態様乃至第８の態様の前記第２のマイクロ波供給部における少なくとも１つの開口は、前記第１のマイクロ波供給部における二つの円偏波開口の間に配置されている。
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においては、容易に構成することができるとともに、第１のマイクロ波供給部による加熱ムラを第２のマイクロ波供給部により解消させることが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００２４】
本発明に係る第１０の態様のマイクロ波加熱装置において、前記の第２の態様または第３の態様における前記第２のマイクロ波供給部は、前記導波管の管軸方向が長手方向となる細長い形状を有し、前記導波管の管軸方向に延びる中心軸より外側の位置に配置された開口である。
このように構成された本発明に係る第１０の態様のマイクロ波加熱装置は、第２のマイクロ波供給部の開口が導波管の管軸方向に細長い長孔形状であり、管軸方向に延びる中心軸より外側の位置に配置されているため、導波管の管壁において幅方向に流れる電流を妨げることになり、第２のマイクロ波供給部の開口における幅方向における対向端部に電位差が生じるように電界が立ち、導波管の幅方向にマイクロ波を強く放射することができる。この結果、第１のマイクロ波供給部のみでは加熱できなかった領域を第２のマイクロ波供給部により加熱することが可能となり、駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００２５】
本発明に係る第１１の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第２の態様、第３の態様、または第１０の態様において、前記円偏波開口が導波管内の定在波の電界の節の位置に配置されており、前記円偏波開口からのマイクロ波放射が、前記導波管の幅方向への伝搬が弱く、前記導波管の管軸方向への伝搬が強い構成としている。
このように構成された本発明に係る第１１の態様のマイクロ波加熱装置は、前記円偏波開口からのマイクロ波放射を補間するように、第２のマイクロ波供給部の開口を用いて加熱ムラを解消するように加熱領域を形成することが可能となり、駆動機構を用いることなく加熱分布の均一化を図ることができる。
【００２６】
本発明に係る第１２の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第２の態様、第３の態様、第１０の態様または第１１の態様において、前記円偏波開口の中心位置から前記導波管の終端部までの伝送方向の距離を、管内波長の１／２の略整数倍として、前記円偏波開口が前記導波管内の定在波の電界の節に配置される構成としている。
このように構成された本発明に係る第１２の態様のマイクロ波加熱装置においては、円偏波開口から放射される円偏波だけでは導波管の幅方向への伝搬が弱く、管軸方向への伝搬が強い状態が起こりやすくなるが、第２のマイクロ波供給部の開口を用いることにより、加熱領域を補間して、加熱ムラを解消することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００２７】
本発明に係る第１３の態様のマイクロ波加熱装置は、前記の第２の態様、第３の態様、第１０の態様、第１１の態様または第１２の態様では、前記導波管の管軸方向に延びる中心軸を境界とした前記Ｈ面における両側の領域において、一方の領域に前記第１のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第２のマイクロ波供給部の開口とを交互に配置し、他方の領域に前記第２のマイクロ波供給部の開口と前記第１のマイクロ波供給部の円偏波開口とを交互に配置し、前記第１のマイクロ波供給部の円偏波開口と前記第２のマイクロ波供給部の開口が前記導波管の幅方向上に配置されている。
このように構成された本発明に係る第１３の態様のマイクロ波加熱装置においては、第２のマイクロ波供給部により第１のマイクロ波供給部による加熱ムラを補うことが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００２８】
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に適用できるものである。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。
【００２９】
（実施の形態１）
図１〜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の例示である電子レンジを説明するための図である。図１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全体構成を示す斜視図であり、図２は実施の形態１の電子レンジにおける加熱室の底面と導波管を上から見た場合の模式図であり、図３は当該電子レンジにおける加熱室と導波管を正面から見た場合の模式図である。
【００３０】
図１に示すように、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には加熱室１０２に対して被加熱物（図示なし）を出し入れするために開閉される扉１１３が備えられている。図１は、電子レンジ１０１の扉１１３を開放した状態を示している。
【００３１】
図１〜図３に示すように、代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジ１０１は、被加熱物（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、を備えている。また、電子レンジ１０１には、導波管１０４内を伝送するマイクロ波を用いて加熱室１０２内に円偏波を伝搬させるための円偏波供給手段である第１のマイクロ波供給部として、導波管１０４のＨ面（実施の形態１においては加熱室１０２に対向する面）にＸ字形状の開口である円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂが複数形成されている。さらに、電子レンジ１０１には、円偏波開口だけでは加熱分布が均一ではないため、さらなる加熱分布の均一化を図るために、導波管１０４内のマイクロ波の一部を加熱室１０２内に供給する補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部として、導波管１０４のＨ面（実施の形態１においては加熱室１０２に対向する面）に長孔形状の直線偏波開口１０８，１０９，１１０が形成されている。
【００３２】
導波管１０４のＨ面において、それぞれの円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂが形成されている位置は、それぞれの中心位置から導波管１０４の終端部１１１までの伝送方向における距離が、管内波長λｇの１／４の略奇数倍となっている。ここで、円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂの中心位置とは、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１０４の終端部１１１とは、導波管１０４内の伝送空間において、マイクロ波発生部であるマグネトロン１０３のマイクロ波出力位置を始端部として、その伝送方向の終端位置である導波管１０４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。
【００３３】
図３に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、終端部１１１に最も近い各円偏波開口１０５ａ，１０５ｂの中心位置から導波管１０４の終端部１１１までの伝送方向における距離はλｇ／４であり、各円偏波開口１０６ａ，１０６ｂの中心位置から導波管１０４の終端部１１１までの伝送方向における距離は３λｇ／４であり、終端部１１から最も遠い各円偏波開口１０７ａ，１０７ｂの中心位置から導波管１０４の終端部１１１までの伝送方向における距離は５λｇ／４である。
【００３４】
また、第１のマイクロ波供給部である円偏波開口１０５ａと１０５ｂ，１０６ａと１０６ｂ，１０７ａと１０７ｂは、導波管１０４のＨ面において、管軸方向（図２における左右方向）に延びる導波管１０４の中心軸Ｐの両側に対となるように設けられている。このように、円偏波開口１０５ａと１０５ｂ，１０６ａと１０６ｂ，１０７ａと１０７ｂは、導波管１０４における管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側に設けられているため、導波管１０４の中心軸Ｐの両側の位置から加熱室１０２に対して確実に円偏波が放射されるよう構成されている。
【００３５】
実施の形態１における導波管１０４には、第１のマイクロ波供給部である円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂと共に、補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部として直線偏波開口１０８，１０９，１１０が形成されている。第２のマイクロ波供給部である直線偏波開口１０８，１０９，１１０は、図２に示すように、導波管１０４の幅方向（図２における上下方向）が長手方向となる細長い長孔形状であり、導波管１０４における管軸方向に延びる中心軸Ｐと交差するように直交して形成されている。即ち、直線偏波開口１０８，１０９，１１０の中心位置（重心位置）は導波管１０４における管軸方向に延びる中心軸Ｐ上となる。
【００３６】
後で詳細に説明するように、実施の形態１においては、第１の直線偏波開口１０８は、導波管１０４のＥ面における終端部１１１の近傍に形成されている。第２の直線偏波開口１０９は、導波管１０４における管軸方向の中心軸Ｐ上において、第１の円偏波開口対（１０５ａ，１０５ｂ）と第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）との間の領域に形成されている。そして、第３の直線偏波開口１１０は、導波管１０４における管軸方向の中心軸Ｐ上において、第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）と第３の円偏波開口対（１０７ａ，１０７ｂ）との間の領域に形成されている。
【００３７】
また、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においては、図１に示すように、円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂおよび直線偏波開口１０８，１０９，１１０の上部を覆いつつ被加熱物を載置するための載置台１１２が加熱室１０２内に設けられている。実施の形態１における載置台１１２は、ガラスやセラミックなどマイクロ波が透過しやすい材料で構成されている。
【００３８】
本発明おいて利用される円偏波は、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て、時間的に電界強度の大きさが変化しないという特徴を有している。この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、加熱性能に違いはない。
【００３９】
実施の形態１の電子レンジ１０１においては、導波管１０４のＨ面における管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側にＸ字形状の円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂを形成して、各円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂから加熱室１０２内へ円偏波を放射するよう構成されている。円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂのＸ字形状は、細長い長方形形状の２本のスリットを互いに中心点で直交して構成されている。
【００４０】
次に、図４を用いてマイクロ波伝送手段としての導波管について説明する。図４は最も単純で一般的な導波管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。
【００４１】
マイクロ波発生部（マグネトロン１０３）から出力される波長をλ（λ＝（光速）／（発振周波数））としたとき、導波管の幅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、導波管の高さｂを半波長（λ／２）より短く（ｂ＜λ／２）設定することにより、当該導波管は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、一般的には導波管の幅ａを８０〜１００ｍｍの範囲内とし、高さｂを１５〜４０ｍｍの範囲内としている。
【００４２】
図４に示す導波管においては、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。
【００４３】
なお、マイクロ波発生部からのマイクロ波（波長：λ）が導波管内に供給されて、導波管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。
【００４４】
【数１】
2013001787.tif 000003
【００４５】
式（１）に示すように、管内波長（伝送波長）λｇは、導波管の幅ａ寸法によって変化するが、導波管の高さｂ寸法には無関係である。
【００４６】
本発明のマイクロ波加熱装置の例示である実施の形態１の電子レンジにおいては、上記のように形成されたマイクロ波伝送手段としての導波管を用いて、均一加熱を達成するために円偏波と、この円偏波とは異なる加熱領域（放射方向）を有するマイクロ波である直線偏波とを両方放射するよう構成されている。
【００４７】
以下、実施の形態１の電子レンジにおいて、円偏波と直線偏波の両方を放射する構成について詳細に説明する。
【００４８】
実施の形態１における円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂのぞれぞれは、図２に示すように、導波管１０４のＨ面に形成されており、２つの長孔を直交させてＸ字形状に形成された開口形状を有している。円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂは、導波管１０４のＨ面における管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側に対向するよう形成されており、一方の円偏波開口１０５ａ，１０６ａ，１０７ａは中心軸Ｐの背面側（図２における上側）であり、他方の円偏波開口１０５ｂ，１０６ｂ，１０７ｂは中心軸Ｐの前面側（図２における下側；扉側）である。このように、円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂは、導波管１０４のＨ面において、管軸方向に延びる中心軸Ｐよりどちらか一方に偏らせて配置されている。このように配置することにより、円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂは、円偏波を発生できる形状となり、Ｈ面の中心軸Ｐのどちら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。
【００４９】
しかしながら、前述の円偏波形成手段だけを実際の電子レンジに適用しても、それだけでは均一に加熱することができず、結局は加熱室内を攪拌するための駆動部などの駆動機構が必要となる。このように円偏波形成手段を電子レンジに適用するに際しては、さらに何らかの工夫を行わないと被加熱物の均一加熱が達成できないという問題を有する。
【００５０】
この原因について分析すると、定在波の影響が大きいと考えられる。まずＥＴＣと電子レンジの大きな違いは、開放空間に放射するか（ＥＴＣ）、閉空間に放射するか（電子レンジ）の違いがある。電子レンジは扉１１３を閉めて使用するため、マイクロ波が及ぶ空間は閉空間となり、加熱室内および導波管内でマイクロ波が反射を繰り返し、その結果、定在波が生じやすい空間となる。この閉空間に生じた定在波の影響により、円偏波でも均一に加熱できないと考えられる。このことに関して、実施の形態１の構成において、シミュレーションによって一定の知見を得たので以下に説明する。
【００５１】
図５から図７は導波管１０２内の定在波の影響を明確にするためのシミュレーション結果を示す図である。これらのシミュレーションにおいては、加熱室１０２の壁面を放射境界（マイクロ波が反射しない境界条件）とし、Ｘ字形状の円偏波開口１１８が１つだけの簡単な構成であり、導波管１０４の終端部１１９の条件（開放または閉塞）をパラメータとしたものである。
【００５２】
図５は導波管１０４ａの終端部１１９を開放して放射境界（マイクロ波が反射しない境界条件）とした場合のシミュレーション結果である。図５の（ａ）はシミュレーションを行ったときのシミュレーションモデルの平面イメージ図であり、加熱室１０２を上から見た場合のシミュレーションモデル形状である。図５の（ａ）においては、シミュレーションを行ったときの画像をそのまま記載しており、加熱室１０２の中央に被加熱物としてジャガイモＱを配置した場合を想定している。図５の（ｂ）は解析結果であり、上から見た加熱室１０２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１０２内は、円偏波らしく電界が渦を巻いており、導波管１０４ａの管軸方向Ｘ（図５の（ｂ）における左右方向）、および導波管１０４ａの幅方向Ｙ（図５の（ｂ）における上下方向）とも均等な電界分布になっている。
【００５３】
図６は、導波管１０４ｂの終端部１２８を閉塞して反射境界（マイクロ波が反射する境界条件）としたものであり、Ｘ字形状の円偏波開口１１８が導波管１０４ｂ内の定在波の「腹」の位置となるように、終端部１２８の位置が決定されたものである。図６の（ａ）は上から見た加熱室１０２内の電界強度分布を示す平面断面のコンタ図である。図６の（ｂ）は加熱室１０２を正面から見た場合の断面の電界強度分布のコンタ図である。
【００５４】
図６の（ａ）を見ると、導波管１０４ｂの管軸方向Ｘ（図６の（ａ）の左右方向）の電界は弱く、円偏波開口１１８から管軸方向Ｘにマイクロ波があまり伝搬されていない。一方、導波管１０４ｂの幅方向Ｙ（図６の（ａ）の上下方向）の電界は強く、円偏波開口１１８から幅方向に広くマイクロ波が伝搬されている。
【００５５】
図６の（ｂ）を見ると、加熱室１０２の下方にある導波管１０４ｂ内には電界の強弱が現れており、定在波が起きていることは明らかである。図６の（ｂ）において、導波管１０４ｂ内における符号１２９，１３０，１３１は定在波の「腹」を示しており、符号１３２，１３３は定在波の「節」を示している。特に、図６の（ｂ）に示すように、円偏波開口１１８の形成位置は、定在波の「腹」１３０の位置となっている。このシミュレーションにおいては、円偏波開口１１８の中心位置（重心位置）から終端部１２８までの伝送方向における距離は、管内波長λｇの３／４となるよう設定されており、定在波はほぼ管内波長λｇの１／２に一致して生じている。
【００５６】
以上により、新たな知見として、導波管内に定在波が生じると、その定在波により円偏波開口から加熱室内に放射される円偏波は崩れること、特に、円偏波開口が定在波の「腹」に位置するとき、マイクロ波が導波管の幅方向には強く伝搬され、管軸方向には弱く伝搬される、ということを発見した。
【００５７】
したがって、円偏波が崩れたとき、伝搬が弱くなる方向について、あらかじめ予測できるものであれば、補助的にマイクロ波を供給するよう構成すれば、加熱分布の均一化を図ることができるのではないかと考えたのが、本発明における実施の形態１の構成を想起したきっかけである。
【００５８】
図７は、本発明に係る実施の形態１の構成に思い至る前に検討していた構成である。図７は、導波管１０４ｃのＨ面にＸ字形状の円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂのみを形成した例を示す加熱室１０２の底面と導波管１０４ｃを上から見た場合の模式図である。
【００５９】
図７に示す構成は、前述の図２に示した実施の形態１の構成と比較すると、補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部としての直線偏波開口１０８，１０９，１１０が形成されていない構成である。
【００６０】
本発明者は、本発明に係る実施の形態１の構成に思い至る前においては、導波管１０４ｃに複数の円偏波開口を並設すれば、加熱分布が均一になるのではないかと考えて、図７に示した配置を試していた。しかし、図７の配置構成では、図７においてハッチングで示す領域Ａが強く加熱されており、導波管１０４ｃの幅方向には加熱領域がある程度均一に広がっているが、管軸方向には加熱ムラが生じており、加熱分布が均一ではなかった。
【００６１】
図７に示すように、幅方向に並設された２つの円偏波開口１０５ａ，１０５ｂにより構成される第１の円偏波開口対（１０５ａ，１０５ｂ）により、マイクロ波が加熱室１０２内に伝搬して幅方向に広がる加熱領域Ａが形成されている。同様に、第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）および第３の円偏波開口対（１０７ａ，１０７ｂ）により、マイクロ波が加熱室１０２内に伝搬して幅方向に広がる加熱領域Ａが形成されている。したがって、第１の円偏波開口対（１０５ａ，１０５ｂ）による加熱領域Ａ、第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）による加熱領域Ａ、および第３の円偏波開口対（１０７ａ，１０７ｂ）による加熱領域Ａにおいてはマイクロ波が強く放射されているが、それぞれの間の領域には、あまりマイクロ波が放射されない領域が存在しており、加熱室内の加熱分布が不均一となっていた。さらに、加熱室１０２において、導波管１０４の終端部１１１ｃに近い側面壁（図７における左側面壁）の領域と、第１の円偏波開口対（１０５ａ，１０５ｂ）による加熱領域Ａとの間においてもあまりマイクロ波が放射されない領域が存在していた。
【００６２】
このときの導波管１０４ｃの終端部１１１ｃから各円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂの中心位置（重心位置）までの管軸方向における距離を詳細に調べてみると、λｇ／４、３λｇ／４、または５λｇ／４のいずれかの距離となっていた。即ち、すべての円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂの中心位置（重心位置）は、導波管内１０４ｃ内に生じた定在波の「腹」の位置に配置されていた。したがって、６つの円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂのそれぞれが、図６の（ｂ）に示したように、導波管１０４ｃ内の定在波の「腹」に位置しているため、いずれの円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂも図６の（ａ）に示したコンタ図に近い状態にあると考えられる。
【００６３】
本発明に係る実施の形態１の電子レンジは、前述の図２に示したように構成されており、図７に示した構成における問題を解消した構成である。前述のように、図７に示した構成において、円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂから加熱室１０２内に放射されるマイクロ波の伝搬は、導波管１０４ｃの幅方向に強く、導波管１０４ｃの管軸方向に弱くなっている。このため、実施の形態１における導波管１０４には、図２に示すように、直線偏波を放射する補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部としての直線偏波開口１０８，１０９，１１０が形成されている。これは、導波管１０４のＨ面に長孔形状の直線偏波開口１０８，１０９，１１０を形成することにより、これらの直線偏波開口１０８，１０９，１１０からのマイクロ波を導波管１０４の管軸方向に伝搬させて加熱室内の均一化を達成しようと考えたものである。
【００６４】
実施の形態１の電子レンジにおいて、図２に示すように、第２のマイクロ波供給部である直線偏波開口１０８，１０９，１１０は、導波管１０４の幅方向に細長い長孔形状である。各直線偏波開口１０８，１０９，１１０の中心位置（重心位置）は、導波管１０４の管軸方向に延びる中心軸Ｐ上に配置されている。実施の形態１においては、第１の直線偏波開口１０８は、導波管１０４のＨ面において、終端部１１１の近傍に形成されている。第２の直線偏波開口１０９は、導波管１０４のＨ面において、幅方向に並設された円偏波開口１０５ａ，１０５ｂにより構成される第１の円偏波開口対（１０５ａ，１０５ｂ）と、幅方向に並設された円偏波開口１０６ａ，１０６ｂにより構成される第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）との間に形成されている。同様に、第３の直線偏波開口１１０は、導波管１０４のＨ面において、幅方向に並設された円偏波開口１０６ａ，１０６ｂにより構成される第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）と、幅方向に並設された円偏波開口１０７ａ，１０７ｂにより構成される第３の円偏波開口対（１０７ａ，１０７ｂ）との間に形成されている。
【００６５】
上記のように構成された実施の形態１の電子レンジは、導波管１０４により、第１のマイクロ波供給部である円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂにより幅方向に広がる加熱領域Ａに加えて、第２のマイクロ波供給部である直線偏波開口１０８，１０９，１１０により管軸方向に広がる加熱領域Ｂを合わせて加熱することができる構成となる。
【００６６】
この結果、加熱室１０２において導波管１０４の伝送方向の終端部１１１の近傍となる側面壁（図２における左側面壁）の領域と、第１の円偏波開口対（１０５ａ，１０５ｂ）によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Ａとの間の領域には、第１の直線偏波開口１０８により管軸方向に広がる加熱領域Ｂが形成される。また、第１の円偏波開口対（１０５ａ，１０５ｂ）によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Ａと、第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Ａとの間の領域には、第２の直線偏波開口１０９により管軸方向に広がる加熱領域Ｂが形成される。同様に、第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Ａと、第３の円偏波開口対（１０７ａ，１０７ｂ）によりマイクロ波が伝搬して形成される幅方向に広がる加熱領域Ａとの間の領域には、第３の直線偏波開口１１０により管軸方向に広がる加熱領域Ｂが形成される。したがって、実施の形態１の電子レンジにおいては、加熱室１０２内に配置された被加熱物に対して均一加熱することができる構成となる。
【００６７】
以下、実施の形態１の構成における補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部としての直線偏波開口１０８，１０９，１１０の形成位置の設定方法について説明する。
【００６８】
図８は一般的なＴＥ１０モードの導波管１３６の管壁におけるＨ面１３７を示した平面図である。図８においては、ある瞬間のＨ面１３７における導電電流が流れる向きを示しており、幅方向の中央に湧き出しポイント１３８と吸い込みポイント１３９があることを示している。マイクロ波が矢印Ｚで示すように図８の左から右方向へと伝送されていると仮定すると、湧き出しポイント１３８と吸い込みポイント１３９も順次右方向へ移動していく。ただし、管壁における湧き出しポイント１３８と吸い込みポイント１３９は、常に導波管１３６の幅方向の中央の位置に生じている。しかし、導波管１３６において、湧き出しポイント１３８と吸い込みポイント１３９との間を流れる導電電流と同時に流れる導電電流は、湧き出しポイント１３８と吸い込みポイント１３９との間を流れる電流以外にも、湧き出しポイント１３８からの導電電流がＥ面（図示せず）を通って対向する裏面側におけるＨ面の吸い込みポイント（図示せず）へと流れる電流１４１や、或いは逆に、対向する裏面側のＨ面における湧き出しポイント（図示せず）からの導電電流がＥ面（図示せず）を通って吸い込みポイント１３９へ流れ込む電流１４２などがある。したがって、これらの電流の向きを考慮して開口を適切な位置に配置することにより、開口から放射されるマイクロ波の向きを導波管の管軸方向か、導波管の幅方向かを自由に選択することが可能となる。
【００６９】
例えば、図８に示す長手方向が幅方向である細長い長方形の長孔形状の開口１４３は、湧き出しポイント１３８から右方向（伝送方向）へ流れ出る電流１４４を妨げるため、開口１４３における図８の左右側の両端部（管軸方向における対向端部）に電位差が生じるように電界が立ち、図８における左右方向、即ち導波管１３６の管軸方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。時間経過とともに湧き出しポイント１３８と吸い込みポイント１３９は右方向（図８の矢印Ｚ方向）に移動していくが、このような長孔形状の開口１４３は、この開口１４３に直交する向きの電流を妨げるので、結局は常に左右方向の電流を妨げることになる。この結果、開口１４３における図８の左右側の両端部（管軸方向における対向端部）には電位差が生じるように電界が立ち、図８における左右方向、即ち導波管１３６の管軸方向にマイクロ波が強く放射されることになる。
【００７０】
なお、図８に示す長手方向が管軸方向である細長い長方形の長孔形状の開口１４５は、Ｅ面からＨ面に流れこむ電流１４２を妨げるので、開口１４５における図８の上下側の両端部（幅方向における対向端部）に電位差が生じるように電界が立ち、図８における上下方向、即ち導波管１３６の幅方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。時間経過とともに湧き出しポイントと吸い込みポイントは右方向（図８の矢印Ｚ方向）に移動していくが、このような長孔形状の開口１４５は、この開口１４５に直交する向きの電流を妨げるので、結局は常に上下方向の電流を妨げることになる。この結果、開口１４５における図８の上下側の両端部（幅方向における対向端部）には電位差が生じるように電界が立ち、図８における上下方向、即ち導波管１３６の幅方向にマイクロ波が強く放射されることになる。
【００７１】
したがって、実施の形態１の電子レンジにおいては、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）として、導波管１０４のＨ面に直線偏波開口１０８，１０９，１１０を、図２に示すように、導波管１０４の幅方向に細長い長孔形状であり、導波管１０４の幅方向の略中央部に配置している。このように直線偏波開口１０８，１０９，１１０を形成することにより、図８に示した開口１４３と同様に、図２における左右方向の電流が妨げられることになる。この結果、直線偏波開口１０８，１０９，１１０における図２の左右側の両端部（管軸方向における対向端部）に電位差が生じるように電界が立ち、図２の左右方向、即ち導波管１０４の管軸方向にマイクロ波が強く放射される構成となる。図２においては、直線偏波開口１０８，１０９，１１０の左右側にハッチング領域Ｂを記載してマイクロ波が強く放射される領域を模式的に示している。
【００７２】
以上のように、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は、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からのマイクロ波を加熱室１０２に伝送し供給する導波管１０４とを備えており、導波管１０４には、マイクロ波を用いて加熱室１０２内に円偏波を生じさせる円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）と、加熱分布の均一化のために円偏波供給手段からの円偏波とは異なる加熱領域（放射方向）を有するマイクロ波を加熱室１０２内に供給する補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）と、を有している。
【００７３】
こ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（電子レンジ１０１）においては、円偏波供給手段により加熱室内に円偏波を供給するのに加えて、補助マイクロ波供給手段によっても円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波を供給することにより、円偏波だけでは弱い部分の加熱領域を補助することが可能となり、駆動機構を用いなくても、被加熱物の加熱分布の均一化を図ることができる構成である。
【００７４】
また、実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生部から加熱室１０２にマイクロ波を導く導波管１０４には、円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）として導波管１０４のＨ面に設けたＸ字形状の円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂと、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）として導波管１０４のＨ面に設けた長孔形状の直線偏波開口１０８，１０９，１１０が形成されている。
【００７５】
上記のように構成された導波管１０４においては、加熱室１０２に対向する面となっているＨ面に形成した開口から加熱室１０２にマイクロ波を放射することは容易であり、円偏波供給手段（円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂ）から加熱室１０２に対して円偏波を放射することができるのに加えて、補助マイクロ波供給手段（直線偏波開口１０８，１０９，１１０）から補助的に円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波を加熱室１０２内に供給できるため、極めて簡単な構成で、駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００７６】
また、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、円偏波供給手段である円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂから加熱室１０２内に放射されるマイクロ波は、幅方向への伝搬が強く、管軸方向への伝搬が弱くなりやすい。このため、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段である直線偏波開口１０８，１０９，１１０が設けられている。直線偏波開口１０８，１０９，１１０からのマイクロ波を管軸方向に強く伝搬させるために、直線偏波開口１０８，１０９，１１０は、図２に示すように、導波管１０４の幅方向に細長い長孔形状を有し、幅方向の略中央部に配置される構成としている。
【００７７】
上記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、直線偏波開口１０８，１０９，１１０を導波管１０４の幅方向に細長い長孔形状に形成し、幅方向の略中央部に配置することにより、図８に示した開口１４３と同様に、直線偏波開口１０８，１０９，１１０が図２の左右方向に流れる電流を妨げることになる。この結果、直線偏波開口１０８，１０９，１１０における図２の左右側の両端部（管軸方向の対向端部）に電位差が生じるように電界が立ち、図２の左右方向、即ち導波管１０４の管軸方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。したがって、実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）だけでは加熱できなかったハッチング部分Ｂ（図２及び図８参照）を加熱することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる構成となる。
【００７８】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂを導波管１０４内の定在波の電界の「腹」の位置に配置することにより、導波管１０４の幅方向への伝搬が強く、管軸方向への伝搬が弱い状態が容易に起こり得る。しかし、前述したように、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）である直線偏波開口１０８，１０９，１１０を導波管１０４の幅方向に細長い長孔形状に形成し、且つ幅方向の略中央部に配置することにより、導波管１０４の管軸方向への伝搬を強くして、加熱ムラが生じないように確実に加熱領域を補うことができる構成となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００７９】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、各円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂの中心位置（重心位置）から導波管１０４の終端部１１１までの伝送方向における距離を、管内波長λｇの１／４の略奇数倍としている。このように、各円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂの位置を決定することにより、それぞれの円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂが実際に導波管１０４内の定在波の電界の「腹」に位置する構成となる。この結果、前述したように、円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂだけでは、導波管１０４の幅方向への伝搬が強く、管軸方向への伝搬が弱い状態が起こり得ることとなる。しかし、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）として、導波管１０４のＨ面に直線偏波開口１０８，１０９，１１０を導波管１０４の幅方向に細長い長孔形状で形成し、幅方向の略中央部に配置することにより、加熱ムラが生じないように確実に加熱領域を補うことができる構成となり、駆動機構が無くても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【００８０】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置では、円偏波供給手段（円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂ）と補助マイクロ波供給手段（直線偏波開口１０８，１０９，１１０）とを、導波管の管軸方向（伝送方向を含む方向）において、互いに位置が重なることがない異なる位置に配置する構成としている。このため、実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、導波管に円偏波供給手段および補助マイクロ波供給手段を確実に配置して、所望の導波管を容易に実現することができる。
【００８１】
特に、第１の直線偏波開口１０８は、導波管１０４のＨ面における伝送方向の終端部分に配置する構成とし、導波管１０４の幅方向に細長い長孔形状であるため、導波管１０４における伝送方向の終端部分に最も近い円偏波開口１０５ａ，１０５ｂと重なることなく、容易に形成することができる。
【００８２】
また、その他の直線偏波開口１０９，１１０に関しては、管軸方向におけるそれぞれの円偏波開口の間の領域、即ち第１の円偏波開口対（１０５ａ，１０５ｂ）と第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）との間の領域、および、第２の円偏波開口対（１０６ａ，１０６ｂ）と第３の円偏波開口対（１０７ａ，１０７ｂ）との間の領域に配置する構成としているため、容易に形成することができる。
【００８３】
なお、実施の形態１の構成においては、円偏波供給手段として６個の円偏波開口１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂと、補助マイクロ波供給手段として３個の直線偏波開口１０８，１０９，１１０とを設けた構成例を用いて説明したが、本発明においては、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段がこのような個数に限定されるものではない。
【００８４】
以上のように、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段を設けることにより、円偏波供給手段からの円偏波による加熱と共に、当該円偏波による加熱が困難の領域を当該円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波により加熱することができるため、加熱室内に配置された被加熱物に対して駆動機構を用いることなく均一に加熱することができる構成となる。
【００８５】
（実施の形態２）
図９〜図１１は、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置の例示である電子レンジを説明するための図である。図９は実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジの全体構成を示す斜視図であり、図１０は実施の形態２の電子レンジにおける加熱室の底面と導波管を上から見た場合の模式図であり、図１１は当該電子レンジにおける加熱室と導波管を正面から見た場合の模式図である。
【００８６】
図９に示すように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジ２０１には被加熱物（図示なし）を加熱室２０２に対して出し入れするための扉２１３が備えられている。図９は、電子レンジ２０１の扉２１３を開放した状態を示している。
【００８７】
図９〜図１１に示すように、代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジ２０１は、被加熱物（図示せず）を収納可能な加熱室２０２と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部であるマグネトロン２０３と、マグネトロン２０３から放射されたマイクロ波を加熱室２０２に導く導波管２０４と、を備えている。また、電子レンジ２０１には、導波管２０４内を伝送するマイクロ波を用いて加熱室２０２内に円偏波を伝搬させるための円偏波供給手段である第１のマイクロ波供給部として、導波管２０４のＨ面（実施の形態２においては加熱室２０２に対向する面）に設けたＸ字形状の開口である円偏波開口２０５，２０６，２０７が複数形成されている。さらに、電子レンジ２０１には、円偏波開口だけでは加熱分布が均一ではないため、さらなる加熱分布の均一化を図るために、導波管２０４内のマイクロ波の一部を加熱室２０２内に供給する補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部として、導波管２０４のＨ面（実施の形態２においては加熱室２０２に対向する面）に長孔形状の直線偏波開口２０８，２０９，２１０が形成されている。
【００８８】
導波管２０４のＨ面において、それぞれの円偏波開口２０５，２０６，２０７が形成されている位置は、それぞれの中心位置から導波管２０４の終端部２１１までの伝送方向における距離が、管内波長λｇの１／２の略整数倍となっている。ここで、円偏波開口２０５，２０６，２０７の中心位置とは、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２０４の終端部２１１とは、導波管２０４内の伝送空間において、マイクロ波発生部であるマグネトロン２０３のマイクロ波出力位置を始端部として、その伝送方向の終端位置である導波管２０４の閉塞部分の内壁面をいう。なお、管内波長λｇの１／２の略整数倍とは、管内波長λｇの１／２の整数倍の数値の±１０％の範囲内を含むことをいう。
【００８９】
図１１に示すように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、終端部２１１に最も近い円偏波開口２０５の中心位置から導波管２０４の終端部２１１までの伝送方向の距離はλｇ／２であり、円偏波開口２０６の中心位置から導波管２０４の終端部２１１までの伝送方向の距離はλｇであり、終端部２１１に最も遠い円偏波開口２０７の中心位置から導波管２０４の終端部２１１までの伝送方向の距離は３λｇ／２である。
【００９０】
また、第１のマイクロ波供給部である円偏波開口２０５，２０６，２０７は、導波管２０４のＨ面において、管軸方向（図１０における左右方向）に延びる導波管２０４の中心軸Ｐの両側に設けられている。このように、円偏波開口２０５，２０６，２０７は、導波管２０４における管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側に設けられているため、導波管１０４の中心軸Ｐの両側の位置から加熱室１０２に対して確実に円偏波が放射されるよう構成されている。
【００９１】
実施の形態２における導波管２０４には、第１のマイクロ波供給部である円偏波開口２０５，２０６，２０７と共に、補助マイクロ波供給手段としての第２のマイクロ波供給部である直線偏波開口２０８，２０９，２１０が形成されている。第２のマイクロ波供給部である直線偏波開口２０８，２０９，２１０は、図１０に示すように、導波管２０４の管軸方向（図１０における左右方向）が長手方向となる長孔形状であり、導波管２０４における管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側に並行して形成されている。実施の形態２の構成において、図１０に示すように、Ｈ面における中心軸Ｐを挟んだ両側の領域には、一方の領域に第１のマイクロ波供給部の開口（２０６）および第２のマイクロ波供給部の開口（２０８，２１０）を交互に配設し、他方の領域に第１のマイクロ波供給部の開口（２０５，２０７）および第２のマイクロ波供給部の開口（２０９）を交互に配設する構成である。
【００９２】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジ２０１においては、図９に示すように、円偏波開口２０５，２０６，２０７および直線偏波開口２０８，２０９，２１０の上部を覆いつつ被加熱物を載置するための載置台２１２が加熱室２０２内に設けられている。実施の形態２における載置台２１２は、ガラスやセラミックなどマイクロ波が透過しやすい材料で構成されている。
【００９３】
本発明おいて利用される円偏波は、前述の実施の形態１において説明したように、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、この円偏波をマイクロ波加熱装置に適用して、被加熱物の均一加熱に貢献するものである。
【００９４】
実施の形態２の電子レンジ２０１においては、導波管２０４のＨ面における管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側にＸ字形状の円偏波開口２０５，２０６，２０７を形成して、各円偏波開口２０５，２０６，２０７から加熱室２０２内へ円偏波を放射するよう構成されている。これらの円偏波開口２０５，２０６，２０７のＸ字形状は、細長い長方形形状の２本のスリットを互いに中心点で直交して構成されている。
【００９５】
なお、マイクロ波伝送手段としての一般的な導波管における管内波長（λｇ）と導波管の幅（図４における符号ａ参照）との関係については、前述の実施の形態１において図４を用いて説明したように、式（１）の関係を有する。即ち、式（１）に示すように、管内波長（伝送波長）λｇは、導波管の幅ａ寸法によって変化するが、導波管の高さｂ寸法には無関係である。
【００９６】
本発明のマイクロ波加熱装置の例示である実施の形態２の電子レンジにおいては、上記のように形成されたマイクロ波伝送手段としての導波管を用いて、均一加熱を達成するために円偏波と、この円偏波とは異なる加熱領域を有するマイクロ波である直線偏波の両方を放射するよう構成されている。
【００９７】
以下、実施の形態２の電子レンジにおいて、円偏波と直線偏波の両方を放射する構成について詳細に説明する。
【００９８】
実施の形態２における円偏波開口２０５，２０６，２０７のぞれぞれは、図１０に示すように、導波管２０４のＨ面に形成されており、２つの長孔を直交させてＸ字形状に形成された開口形状を有している。円偏波開口２０５，２０６，２０７は、導波管２０４のＨ面における管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側に形成されており、一方の円偏波開口２０６は中心軸Ｐの背面側（図１０における上側）であり、他方の円偏波開口２０５，２０７は中心軸Ｐの前面側（図１０における下側；扉側）である。このように、円偏波開口２０５，２０６，２０７は、導波管２０４のＨ面において、管軸方向に延びる中心軸Ｐよりどちらか一方に偏らせて配置されている。このように配置することにより、円偏波を発生できる形状となり、Ｈ面の中心軸Ｐのどちら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。
【００９９】
しかしながら、前述の実施の形態１において説明したように、円偏波形成手段だけを実際の電子レンジに適用しても、それだけでは均一に加熱することができず、結局は加熱室内を攪拌するための駆動部などの駆動機構が必要となる。
【０１００】
この原因については、前述したように、電子レンジはドア２１３を閉めて使用するため、マイクロ波が及ぶ空間は閉空間となり、加熱室内および導波管内でマイクロ波が反射を繰り返し、その結果、定在波が生じやすい空間となることに起因すると考えられる。このことに関して、実施の形態２の構成においても、シミュレーションによって一定の知見を得たので以下に説明する。
【０１０１】
図１３から図１５は導波管２０２内の定在波の影響を明確にするためのシミュレーション結果を示す図である。これらのシミュレーションにおいて、加熱室２０２の壁面は放射境界（マイクロ波が反射しない境界条件）とし、Ｘ字形状の円偏波開口２１８が１つだけの簡単な構成であり、導波管２０４の終端部２１９の条件（開放または閉塞）をパラメータとしたものである。
【０１０２】
図１３は導波管２０４ａの終端部２１９を開放して放射境界（マイクロ波が反射しない境界条件）とした場合のシミュレーション結果である。図１３の（ａ）はシミュレーションを行ったときのシミュレーションモデルの平面イメージ図であり、加熱室２０２を上から見た場合のシミュレーションモデル形状である。図１３の（ａ）においては、シミュレーションを行ったときの画像をそのまま記載しており、加熱室２０２の中央に被加熱物としてジャガイモＱを配置した場合を想定している。図１３の（ｂ）は解析結果であり、上から見た加熱室２０２内の電界強度分布を示す平面断面のコンタ図である。図１３の（ｂ）を見ると、加熱室２０２内は、円偏波らしく電界が渦を巻いており、導波管２０４ａの管軸方向Ｘ（図１３の（ｂ）における左右方向）、および導波管２０４ａの幅方向Ｙ（図１３の（ｂ）における上下方向）とも均等な電界分布になっている。
【０１０３】
図１４は、導波管２０４ｂの終端部２２２を閉塞して反射境界（マイクロ波が反射する境界条件）としたものであり、Ｘ字形状の円偏波開口２１８が導波管２０４ｂ内の定在波の「腹」の位置となるように、終端部２２２の位置が決定されたものである。図１４の（ａ）は上から見た加熱室２０２内の電界強度分布を示す平面断面のコンタ図である。図１４の（ｂ）は加熱室２０２を正面から見た場合の断面の電界強度分布のコンタ図である。
【０１０４】
図１４の（ａ）を見ると、導波管２０４ｂの管軸方向Ｘ（図１４の（ａ）の左右方向）の電界は強く、円偏波開口２１８から管軸方向Ｘに広くマイクロ波が伝搬されている。一方、導波管２０４ｂの幅方向Ｙ（図１４の（ａ）の上下方向）の電界は弱く、円偏波開口２１８から幅方向にあまり伝搬されていない。
【０１０５】
図１４の（ｂ）を見ると、加熱室２０２の下方にある導波管２０４ｂ内には電界の強弱が現れており、定在波が起きていることは明らかである。図１４の（ｂ）において、導波管２０４ｂ内における符号２２３，２２４，２２５は「腹」を示しており、符号２２６，２２７は「節」を示している。特に、図１４の（ｂ）に示すように、円偏波開口２１８の形成位置は、定在波の「節」２２６の位置となっている。このシミュレーションにおいては、円偏波開口２１８の中心位置（重心位置）から終端部２２２までの伝送方向における距離は、管内波長λｇの１／２となるよう設定されており、定在波はほぼ管内波長λｇの１／２に一致して生じている。
【０１０６】
以上により、新たな知見として、導波管内に定在波が生じると、その定在波により円偏波開口から加熱室内に放射される円偏波は崩れること、特に、円偏波開口が定在波の「節」に位置するとき、マイクロ波が導波管の幅方向には弱く伝搬され、管軸方向には強く伝搬される、ということを発見した。
【０１０７】
したがって、円偏波が崩れたとき、伝送が弱くなる方向について、あらかじめ予測できるものであれば、補助的にマイクロ波を供給するよう構成すれば、加熱分布の均一化を図ることができるのではないかと考えたのが、本発明における実施の形態２の構成を想起したきっかけである。
【０１０８】
図１５は、本発明に係る実施の形態２の構成に思い至る前に検討していた構成である。図１５は、導波管２０４ｃのＨ面にＸ字形状の円偏波開口２０５，２０６，２０７のみを形成した例を示す加熱室２０２の底面と導波管２０４ｃを上から見た場合の模式図である。
【０１０９】
図１５に示す構成は、前述の図１０に示した実施の形態２の構成と比較すると、補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部としての直線偏波開口２０８，２０９，２１０が形成されていない構成である。
【０１１０】
本発明者は、本発明に係る実施の形態２の構成に思い至る前においては、導波管２０４ｃに複数の円偏波開口を並設すれば、加熱分布が均一になるのではないかと考えて、図１５に示した配置を試していた。しかし、図１５の配置構成では、図１５においてハッチングで示す領域Ａが強く加熱されており、導波管２０４ｃの管軸方向には加熱領域がある程度均一に広がって加熱されるが、幅方向にはムラが生じており、加熱分布が均一ではなくなっていた。
【０１１１】
このときの導波管２０４ｃの終端部２１１ｃから各円偏波開口２０５，２０６，２０７の中心位置（重心位置）までの管軸方向における距離を詳細に調べてみると、λｇ／２、λｇ、または３λｇ／２のいずれかの距離となっていた。即ち、すべての円偏波開口２０５，２０６，２０７の中心位置（重心位置）は、導波管内２０４ｃ内に生じた定在波の「節」の位置に配置されていた。したがって、３つの円偏波開口２０５，２０６，２０７のそれぞれが、図１４の（ｂ）に示したように、導波管２０４ｃ内の定在波の「節」に位置しているため、いずれの円偏波開口２０５，２０６，２０７も図１４の（ａ）に示したコンタ図に近い状態にあると考えられる。
【０１１２】
本発明に係る実施の形態２の電子レンジは、前述の図１０に示したように構成されており、図１５に示した構成における問題を解消した構成である。前述のように、図１５に示した構成において、円偏波開口２０５，２０６，２０７から加熱室２０２内に放射されるマイクロ波の伝搬は、導波管２０４ｃの管軸方向に強く、導波管２０４ｃの幅方向に弱くなっている。このため、実施の形態２における導波管２０４には、図１０に示すように、直線偏波を放射する補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部としての直線偏波開口２０８，２０９，２１０が形成されている。これは、導波管２０４のＨ面に長孔形状の直線偏波開口２０８，２０９，２１０を形成することにより、これらの直線偏波開口２０８，２０９，２１０からのマイクロ波を導波管２０４の幅方向に伝搬させて加熱室内の均一化を達成しようと考えたものである。
【０１１３】
実施の形態２の電子レンジにおいて、図１０に示すように、第２のマイクロ波供給部である直線偏波開口２０８，２０９，２１０は、導波管２０４の管軸方向に細長い長孔形状である。直線偏波開口２０８，２０９，２１０は、導波管２０４の管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側に配置されており、それぞれが導波管２０４のＨ面における幅方向の端部に形成されている。また、実施の形態２の構成においては、導波管２０４の管軸方向に延びる中心軸Ｐを挟んで、対向するように第１のマイクロ波供給部（円偏波開口２０５，２０６または２０７）と第２のマイクロ波供給部（直線偏波開口２０８，２０９または２１０）が形成されている。また、第１のマイクロ波供給部（円偏波開口２０５，２０６または２０７）と第２のマイクロ波供給部（直線偏波開口２０８，２０９または２１０）は、導波管２０２の管軸方向において交互となるよう配置されている。具体的には、実施の形態２の構成においては、導波管２０４の管軸方向に延びる中心軸Ｐより前面側に円偏波開口２０５、直線偏波開口２０９、および円偏波開口２０７が管軸方向に直線的に配置されており、前記の中心軸Ｐより背面側に直線偏波開口２０８、円偏波開口２０６、直線偏波開口２１０が管軸方向に直線的に配置されている。
【０１１４】
上記のように構成された実施の形態２の電子レンジは、導波管２０４により、第１のマイクロ波供給部である円偏波開口２０５，２０６，２０７により管軸方向に広がる加熱領域Ａに加えて、第２のマイクロ波供給部である直線偏波開口２０８，２０９，２１０により幅方向に広がる加熱領域Ｂを合わせて加熱することができる構成となる。
【０１１５】
この結果、加熱室２０２において、円偏波供給手段としての第１のマイクロ波供給部（円偏波開口２０５，２０６，２０７）により加熱し難い、それぞれの間の領域を、補助マイクロ波供給手段としての第２のマイクロ波供給部（直線偏波開口１０８，１０９，１１０）により補間することが可能となり、加熱室２０２内に配置された被加熱物に対して均一加熱することができる構成となる。また、本発明に係る実施の形態２の構成によれば、導波管２０４の幅方向の外側領域までマイクロ波を強く放射できる構成となり、加熱室内の均一加熱の実現をより達成できる構成となる。
【０１１６】
以下、実施の形態２の構成における補助マイクロ波供給手段である第２のマイクロ波供給部としての直線偏波開口２０８，２０９，２１０の形成位置の設定方法について説明する。
【０１１７】
図１６は、実施の形態１において説明した導波管１３６（図８参照）と同様に構成された一般的なＴＥ１０モードの導波管２３６の管壁におけるＨ面２３７を示した平面図である。図１６においては、ある瞬間のＨ面２３７における導電電流が流れる向きを示しており、幅方向の中央に湧き出しポイント２３８と吸い込みポイント２３９があることを示している。マイクロ波が矢印Ｚで示すように図１６の左から右方向へと伝送されていると仮定すると、湧き出しポイント２３８と吸い込みポイント２３９も順次右方向へ移動していく。ただし、管壁における湧き出しポイント２３８と吸い込みポイント２３９は、常に導波管２３６の幅方向の中央の位置に生じる。しかし、導波管２３６において、湧き出しポイント２３８と吸い込みポイント２３９との間を流れる導電電流と同時に流れる導電電流は、湧き出しポイント２３８と吸い込みポイント２３９との間を流れる電流以外にも、湧き出しポイント２３８からの導電電流がＥ面（図示せず）を通って対向する裏面側におけるＨ面の吸い込みポイント（図示せず）へと流れる電流２４１や、或いは逆に、対向する裏面側のＨ面における湧き出しポイント（図示せず）からの導電電流がＥ面（図示せず）を通って吸い込みポイント２３９へ流れ込む電流２４２などがある。したがって、これらの電流の向きを考慮して開口を適切な位置に配置することにより、開口から放射されるマイクロ波の向きを導波管の管軸方向か、導波管の幅方向かを自由に選択することが可能となる。
【０１１８】
例えば、図１６に示す長手方向が管軸方向である細長い長方形の長孔形状の開口２４５は、Ｅ面からＨ面に流れこむ電流２４２を妨げるので、開口２４５における図１６の上下側の両端部（幅方向における対向端部）に電位差が生じるように電界が立ち、図１６における上下方向、即ち導波管２３６の幅方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。時間経過とともに湧き出しポイント２３８と吸い込みポイント２３９は右方向（図１６の矢印Ｚ方向）に移動していくが、このような長孔形状の開口２４５は、この開口２４５に直交する向きの電流を妨げるので、結局は常に上下方向の電流を妨げることになる。この結果、開口２４５における図１６の上下側の両端部（幅方向における対向端部）には電位差が生じるように電界が立ち、図１６における上下方向、即ち導波管２３６の幅方向にマイクロ波が強く放射されることになる。
【０１１９】
なお、図１６に示す長手方向が幅方向である細長い長方形の長孔形状の開口２４３は、湧き出しポイント２３８から右方向（伝送方向）へ流れ出る電流２４４を妨げるため、開口２４３における図１６の左右側の両端部（管軸方向における対向端部）に電位差が生じるように電界が立ち、図１６における左右方向、即ち導波管２３６の管軸方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。時間経過とともに湧き出しポイント２３８と吸い込みポイント２３９は右方向（図１６の矢印Ｚ方向）に移動していくが、このような長孔形状の開口２４３は、この開口２４３に直交する向きの電流を妨げるので、結局は常に左右方向の電流を妨げることになる。この結果、開口２４３における図１６の左右側の両端部（管軸方向における対向端部）には電位差が生じるように電界が立ち、図１６における左右方向、即ち導波管２３６の管軸方向にマイクロ波が強く放射されることになる。
【０１２０】
したがって、実施の形態２の電子レンジにおいては、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）として、導波管２０４のＨ面に直線偏波開口２０８，２０９，２１０を、図１０に示すように、導波管２０４の管軸方向に細長い長孔形状であり、導波管２０４の管軸方向に延びる中心軸Ｐの両側において、幅方向の端部に配置している。このように直線偏波開口２０８，２０９，２１０を形成することにより、図１６に示した開口２４５と同様に、図１０における上下方向の電流が妨げられることになる。この結果、直線偏波開口２０８，２０９，２１０における図１０の上下側の両端部（幅方向における対向端部）に電位差が生じるように電界が立ち、図１０の上下方向、即ち導波管２０４の上下方向（幅方向）にマイクロ波が強く放射される構成となる。図１０においては、直線偏波開口２０８，２０９，２１０の上下側にハッチング領域Ｂを記載してマイクロ波が強く放射される領域を模式的に示している。
【０１２１】
以上のように、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２０１は、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イクロ波発生部であるマグネトロン２０３と、マグネトロン１０３からのマイクロ波を加熱室１０２に伝送し供給する導波管２０４とを備えており、導波管２０４には、マイクロ波を用いて加熱室２０２内に円偏波を生じさせる円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）と、加熱分布の均一化のために円偏波供給手段からの円偏波とは異なる加熱領域（放射方向）を有するマイクロ波を加熱室２０２内に供給する補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）と、を有している。
【０１２２】
こ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（電子レンジ２０１）においては、円偏波供給手段により加熱室内に円偏波を供給するのに加えて、補助マイクロ波供給手段によっても円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波を供給することにより、円偏波だけでは弱い部分の加熱領域を補助することが可能となり、駆動機構を用いなくても、被加熱物の加熱分布の均一化を図ることができる構成である。
【０１２３】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生部から加熱室２０２にマイクロ波を導く導波管２０４には、円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）として導波管２０４のＨ面に設けたＸ字形状の円偏波開口２０５，２０６，２０７と、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）として導波管２０４のＨ面に設けた長孔形状の直線偏波開口２０８，２０９，２１０が形成されている。
【０１２４】
上記のように構成された導波管２０４においては、加熱室２０２に対向する面となっているＨ面に形成した開口から加熱室２０２にマイクロ波を放射することは容易であり、円偏波供給手段（円偏波開口２０５，２０６，２０７）から加熱室２０２に対して円偏波を放射することができるのに加えて、補助マイクロ波供給手段（直線偏波開口２０８，２０９，２１０）から補助的に円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域を有するマイクロ波を加熱室２０２内に供給できるため、極めて簡単な構成で、駆動機構を用いることなく被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【０１２５】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、円偏波供給手段である円偏波開口２０５，２０６，２０７から加熱室２０２内に放射されるマイクロ波の伝搬方向は、導波管２０４の幅方向への伝搬が弱く、管軸方向への伝搬が強くなりやすい。このため、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段である直線偏波開口２０８，２０９，２１０が設けられている。直線偏波開口２０８，２０９，２１０から放射されたマイクロ波を導波管２０４の幅方向に強く伝搬させて、加熱室全体としての加熱の均一化が図られている。このため、直線偏波開口２０８，２０９，２１０は、図１０に示すように、導波管２０４の管軸方向に細長い長孔形状を有しており、導波管のＨ面における管軸方向に延びる中心軸Ｐより外側の位置に配置されている。実施の形態２の構成においては、直線偏波開口２０８，２０９，２１０のそれぞれが、導波管のＨ面における幅方向の端部に配置された構成としている。
【０１２６】
上記のように実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、直線偏波開口２０８，２０９，２１０を導波管２０４の管軸方向に細長い長孔形状に形成し、幅方向の端部に配置することにより、図１６の開口２４５と同様に、直線偏波開口２０８，２０９，２１０が図１０の上下方向に流れる電流を妨げることになる。この結果、直線偏波開口２０８，２０９，２１０における図１０の上下側の両端部（幅方向の対向端部）に電位差が生じるように電界が立ち、図１０の上下方向、即ち導波管２０４の幅方向にマイクロ波を強く放射することができる構成となる。したがって、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）だけでは加熱できなかったハッチング部分Ｂ（図１０及び図１６参照）を加熱することが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【０１２７】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、円偏波開口２０５，２０６，２０７を導波管２０４内の定在波の電界の「節」の位置に配置することにより、導波管２０４の幅方向への伝搬が弱く、管軸方向への伝搬が強い状態が容易に起こり得る。しかし、前述したように、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）である直線偏波開口２０８，２０９，２１０を導波管２０４の管軸方向に細長い長孔形状に形成し、且つ管軸方向に延びる中心軸Ｐより外側の位置に配置することにより、導波管２０４の幅方向への伝搬を強くして、加熱ムラが生じないように確実に加熱領域を補うことができる構成となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【０１２８】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、各円偏波開口２０５，２０６，２０７の中心位置（重心位置）から導波管２０４の終端部２１１までの伝送方向における距離を、管内波長λｇの１／２の略整数倍としている。このように、各円偏波開口２０５，２０６，２７の位置を決定することにより、それぞれの円偏波開口２０５，２０６，２０７が実際に導波管２０４内の定在波の電界の「節」に位置する構成となる。この結果、前述したように、円偏波開口２０５，２０６，２０７だけでは、導波管２０４の幅方向への伝搬が弱く、管軸方向への伝搬が強い状態が起こり得ることとなる。しかし、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）として、導波管２０４のＨ面に直線偏波開口２０８，２０９，２１０を導波管２０４の管軸方向に細長い長孔形状で形成し、幅方向の端部に配置することにより、加熱ムラが生じないように確実に加熱を補うことができる構成となり、駆動機構が無くても被加熱物の加熱分布を均一化することができる。
【０１２９】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置では、導波管２０４の管軸方向に延びる中心軸Ｐを境界としたＨ面における両側の領域において、一方の領域に円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）の円偏波開口２０５，２０６，２０７と補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）の直線偏波開口２０８，２０９，２１０とを交互に配置し、他方の領域に補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）の直線偏波開口２０８，２０９，２１０と円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）の円偏波開口２０５，２０６，２０７とを交互に配置しており、且つ円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）の円偏波開口２０５，２０６，２０７と補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）の直線偏波開口２０８，２０９，２１０が導波管２０４の幅方向上に配置されている。
【０１３０】
上記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においては、補助マイクロ波供給手段（第２のマイクロ波供給部）により円偏波供給手段（第１のマイクロ波供給部）による加熱ムラを補うことが可能となり、駆動機構を用いなくても被加熱物の加熱分布を均一化することができる構成となる。
【０１３１】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置では、導波管の幅方向の中心軸Ｐを境界としてどちらか一方に円偏波供給手段（円偏波開口２０５，２０６，２０７）のそれぞれを配置し、他方に補助マイクロ波供給手段（直線偏波開口２０８，２０９，２１０）を配置する構成として、互いに位置が重なることがない異なる位置に配置する構成としている。このため、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、導波管に円偏波供給手段および補助マイクロ波供給手段を確実に配置して、所望の導波管を容易に実現することができる。
【０１３２】
なお、実施の形態２の構成においては、円偏波供給手段として３個の円偏波開口２０５，２０６，２０７と、補助マイクロ波供給手段として３個の直線偏波開口２０８，２０９，２１０と設けた構成例を用いて説明したが、本発明においては、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段がこのような個数に限定されるものではない。また、実施の形態２においては、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段が同じ個数の構成例で説明したが、本発明においては同じ個数に限定されるものではない。
【０１３３】
以上のように、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、円偏波供給手段と補助マイクロ波供給手段を設けることにより、円偏波供給手段からの円偏波による加熱と共に、当該円偏波供給手段からの円偏波による加熱が困難の領域を補助マイクロ波供給手段により補間して、加熱室内に配置された被加熱物に対して駆動機構を用いることなく均一に加熱することができる構成となる。
【０１３４】
本発明においては、導波管から加熱室への特定方向の伝搬が弱い円偏波供給手段に対して、その特定方向の伝搬が強い補助マイクロ波供給手段で補うことにより、加熱室内の加熱分布を均一化することに意義がある。したがって、本発明における補助マイクロ波供給手段としては、加熱室に対する加熱が弱いところを補うように配置すれば効果を発揮できるため、最低限の条件として円偏波供給手段の開口と補助マイクロ波供給手段の開口が少なくとも一つ以上あれば良い。もちろん、実施の形態１の構成や、実施の形態２の構成のように、円偏波供給手段の開口と補助マイクロ波供給手段の開口を交互に配置すれば、配置の無駄がなく、より一層、加熱状態の均一化を図ることが期待できる構成となる。
また、本発明においては、実施の形態２の構成のように、円偏波供給手段の開口と補助マイクロ波供給手段の開口を同程度の個数にして互いに千鳥状（交互に）に配置すれば、配置の無駄がなく、より一層、加熱状態の均一化を期待することができる。
【０１３５】
なお、実施の形態１および実施の形態２における円偏波供給手段は、導波管の管壁上に形成され、交差するＸ字形状の円偏波開口を例として説明したが、本発明においては円偏波供給手段をＸ字形状に限定するものではない。円偏波供給手段としては、導波管の管壁上において直交する方向に配置された二つの細長い長方形形状のスリットがあれば良く、Ｌ字型やＴ字型に構成しても良いし、前述の特許文献２のように離して配置しても良い。二つのスリットは互いに直交関係でなくても良く、３０度程度なら傾けても良い。
【０１３６】
また、実施の形態１および実施の形態２においては、円偏波供給手段として長方形形状の２本のスリットを交差した例で説明したが、本発明においては長方形形状に限定されるものではない。例えば、開口形状におけるコーナー部分を曲面（Ｒ）で構成するとか、開口形状を楕円形状にするなどしても円偏波を発生することは可能である。基本的な円偏波供給手段の開口形状の考え方としては、一方向が長く、その一方向に直角な他の方向が短い細長い形状のものを二つ組み合わせれば良い。また、円偏波供給手段としては、導波管に開口を形成して構成したもので限定されず、例えば、前述の特許文献３に開示されているようなパッチアンテナで構成しても良い。本発明の円偏波供給手段としては、円偏波を発生できる構成のものであれば良い。
【０１３７】
なお、実施の形態１および実施の形態２における補助マイクロ波供給手段として、直線偏波開口として長方スリットで示したが、長方形に限定されるものではない。例えば、開口形状におけるコーナー部分を曲面（Ｒ）で構成するとか、開口形状を楕円形状にするなどしても良い。基本的な補助マイクロ波供給手段の開口形状の考え方としては、一方向が長く、その一方向に直角な他の方向が短い細長い形状のものであれば良い。本発明においては、補助マイクロ波供給手段の開口が、その細長い形状の長手方向を導波管の幅方向に向ければ、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の構成と同様の効果を発揮するものである。
【０１３８】
また、実施の形態１および実施の形態２における補助マイクロ波供給手段として直線偏波開口を用いて説明したが、補助マイクロ波供給手段としては、円偏波供給手段からの円偏波により加熱が困難な領域を補助する機能を有すれば良く、直線偏波に限定されず、当該円偏波供給手段からの円偏波と異なる加熱領域（放射方向）を有するマイクロ波を供給する手段であれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
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、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】
【０１４０】
１０１，２０１  電子レンジ（マイクロ波加熱装置）
１０２，２０２  加熱室
１０３，２０３  マグネトロン（マイクロ波発生部）
１０４，２０４  導波管
１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，１０７ａ，１０７ｂ，２０５，２０６，２０７  円偏波開口（第１のマイクロ波供給部）
１０８，１０９，１１０，２０８，２０９，２１０  直線偏波開口（第２のマイクロ波供給部）
１１１，２１１  終端部
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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