(57)【要約】【課題】電子レンジによる加熱に使用される容器1において、その誘電率を大きくすることによって、入射マイクロ波6とのインピーダンス整合を改良し、容器を加熱すること無く、容器内の被加熱物の発熱量を増大させること。【解決手段】容器1の材質中に電磁波吸収体では無い金属粉2を適当な割合で分散・混合させて成型することによって、容器1の誘電率を増加させることができ、これによって入射マイクロ波6と被加熱物との整合を改良することが可能である。この結果、マイクロ波6の容器1からの反射が減少し、容器内の被加熱物中のマイクロ波強度が増強され、被加熱物中の発熱量が増加する。これによって被加熱物を容器の加熱に依らず直接加熱する電子レンジの特長を倍増できる。従って、被加熱物の加熱能率の向上に加え、加熱時間の短縮、省エネルギー、さらにマイクロ波発生器の長寿命化を図ることができる。【選択図】図１
2006262921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波による加熱に使用される容器等において、電磁波吸収体では無い金属あるいは金属酸化物の金属粉を、容器等の素材中に分散させて成型したことを特徴とする容器あるいはその蓋。
【請求項２】
請求項１において、容器等の素材が紙、ガラス，プラスチックまたは陶磁器である容器あるいはその蓋。
【請求項３】
請求項１において、金属粉の金属がアルミニューム，金、銀、銅、黄銅、亜鉛、スズまたはそれらを含む合金、あるいはそれらの酸化物であって、その粉末の混合重量比が２％以上でかつ８０％以下である請求項１あるいは請求項２の容器あるいはその蓋。
【請求項４】
請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３において、容器の厚さが１mm以上でかつ１６mm以下である容器あるいはその蓋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子レンジなどのようにマイクロ波の電力を利用して、飲料や食材等の加熱や調理を行うために使用される食器または容器等の加熱能率を改善する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子レンジのマイクロ波による加熱では、その容器では無く、食品等の被加熱物が直接加熱されるのが特長である。しかし、マイクロ波は電磁波であるから、被加熱物からの無反射条件であるインピーダンス整合が悪いと、被加熱物の内部に進入する電力より容器等で反射される電力割合が大きくなり、電子レンジ内で極めて多数回の多重反射をする結果となる。そのため、不必要に電子レンジ自体を加熱し、かつ被加熱物の加熱時間を必要以上に要する。
【０００３】
具体的には、従来から広く使用されてきたガラス、プスチックや陶磁器の場合、容器自体の比誘電率は3.0から6.0程度である。これに対し、容器内の被加熱物は通常水分を多く含み、その比誘電率は含水量によって約10.0から80.0の間にあり、その値と変動幅も極めて大きいため、マイクロ波の整合を取ることが困難であった。
【０００４】
例えば、主たる成分が水の場合の比誘電率を仮に72.0とすると、電子レンジのマイクロ波が完全整合（無反射）するには、理想的には比誘電率が8.8 に近く、かつ厚さが10.2 mm程度の容器が必要である。マイクロ波の吸収が小さくかつこのように大きい比誘電率の材質が安価で容易に得がたいこともあり、もっぱら容器の厚さを大きくすることによってマイクロ波整合の改善が図られてきた。しかし、この厚さも実用的観点から限界があり、あまり大きな改善効果は得られない。しかも、このように不整合による反射が大きいとマイクロ波発生器の寿命を短くする等の欠点もある。
【０００５】
また、被加熱物の加熱性を改善するために、容器自体に電磁波を吸収する炭素成分やフェライトなどの電磁波吸収体を混入することによって、容器自体を加熱する試みなどもされている（下記の特許文献１および２）。しかし、これは容器自体を加熱するため、被加熱物自体が発熱する電子レンジの特長と比べ、被加熱物に対する熱的効率としては劣る上、金属では無くかつ発熱する容器の温度制御が極めて難しい。また、これらはマイクロ波の整合については考慮されていない。
【特許文献１】特開平７−１１６０５８
【特許文献２】特開２００４−３５１０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の課題は、従来の容器の素材をあまり変更すること無く、かつその容器をマイクロ波で加熱させることが無いようにして容器の比誘電率を向上させる手段を提供することで、それによってマイクロ波と被加熱物とのインピーダンス整合を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決する本発明の手段は、図１に示した実施例の容器1の断面図に示すように、電磁波吸収体で無い金属粉2を容器1の素材中に分散・混合させて成型することである。金属粉2を混合する前の容器素材の比誘電率に対して、３種類の体積割合で金属粉2を混合した場合に得られる比誘電率を図２に示した。この図２は、例えば比誘電率が4.0の容器素材に、金属粉2を体積比で約26％混入して成型すれば、9.0以上の比誘電率が得られることを示している。
【発明の効果】
【０００８】
このように、容器1の素材中に金属粉2を混入させる割合によって容器の比誘電率を制御することができるので、マイクロ波と被加熱物とのインピーダンス整合が可能で、マイクロ波電力を被加熱物に最大限吸収させることができる。また、この方法は電磁波吸収体では無い金属粉2を使用するため、これがマイクロ波を吸収することも無く、容器1自体を発熱させることも無い。
【０００９】
図３には、断面積が等しい円形と矩形のコップの厚さを10 mmとしてその比誘電率を変化させた場合について、被加熱物（比誘電率が72で損失率が0.06と仮定）の相対的発熱量をシュミレーションした結果を示した。この図３から、比誘電率が4.0前後の従来の容器の場合に比べ、容器の比誘電率を8.0から12.0程度の値にすると、被加熱物の発熱量が倍程度に増加することが判る。
【００１０】
上記の図３では、コップ内の被加熱物が水のように高い比誘電率の場合であった。実際の電子レンジ等では、様々な食材が利用される。そこで、比誘電率が10.0で厚さを10 mmとしたコップの場合について、この容器1内の被加熱物の比誘電率を変えた時の被加熱物の発熱量を計算すると、いずれの場合も従来の容器（比誘電率3.6）より増加することが確認された。
【００１１】
図４には、図１で横から入射するマイクロ波6の強度の基準値を1.0として、その矩形コップの中心を通る線上におけるマイクロ波強度の分布を示した。この図４から、入射したマイクロ波6はコップで一部反射されるため、その前面で強度の定在波（波打つ強度の最大と最小の比）が立っているのが見て取れるが、従来のコップに比べこの発明のコップでは反射が小さいため、その定在波も小さいことが判る。また、コップ内の被加熱物では、逆に従来の倍以上のマイクロ波強度を有することも判る。これはこの発明のコップ内の被加熱物の発熱量が倍以上になることを示している。
【００１２】
容器1の上方から入射するマイクロ波6に対しては、空気層5を考慮して厚さ2.0から4.0 mmの蓋4をする。この蓋4の素材中にも金属粉2を重量比で10％から20％程度混入して、比誘電率を増加させる。この考えは容器1の形状には関係なく適用できる。また、空気層5の厚さの変動に対しては、蓋4を容器1の中に入ってしまう落とし蓋にして、空気層5を実質的に無くすることも可能である。この落とし蓋の場合の金属粉の混合割合は、横からマイクロ波が入射する場合と同様である。
【００１３】
この発明による容器の誘電率の向上方法は、従来の安価なガラス、プラスチックや陶磁器などの容器素材と安価な金属粉を使用できることで、化学反応を伴うことがないため、工程的コストも小さく、被加熱物の加熱能率の向上に加え、加熱時間の短縮、省エネルギー、さらにマイクロ波発生器の長寿命化を図ることができ、その経済的効果は非常に高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の最良の実施形態は、容器の形状や大きさによって多少異なるが、図１のように横から入射するマイクロ波6の場合は、厚さが8 mmから12 mmで、比誘電率が10.0前後のものが、多くの種類の被加熱物に対して、良いインピーダンス整合が得られ、その被加熱物によるマイクロ波消費電力（つまり発熱量）を最大近くにすることができる。
【００１５】
上記の最良の容器1を実現するには、素材がガラスあるいは陶器等の場合は、ガラス・陶器の種類によってアルミニューム粉を重量比で10.0 ％から26.0 ％の割合で混合し成型する。銅粉の場合は、アルミニューム粉の場合より重量比でこの３倍程度の割合とする。
【００１６】
また、素材が磁器あるいは比誘電率が比較的大きい場合は、その種類によってアルミニューム粉を重量比で5.0 ％から20.0 ％の割合で混合し成型する。銅粉の場合は、アルミニューム粉の場合より重量比でこの３倍程度の割合とする。
【００１７】
図１で、マイクロ波6が容器1の上方から入射する場合は、被加熱物である水3の上の空気層5の厚さによって、10％から20％の割合でアルミニュームの金属粉2を分散させた蓋4をすることによって、同様に水3の発熱量を増加させることができる。また、落とし蓋にして空気層5を実質的に無くした場合は、マイクロ波6が横から入射する場合と同様である。
【実施例】
【００１８】
図１はこの発明の実施例の容器1の断面図で、ガラスまたは陶器にアルミニュームの金属粉2を重量比で約26.0 ％混入して10.0程度の比誘電率を得て、容器1の厚さは8.6 mmにすると、多様な被加熱物に対しても、横方向から入射するマイクロ波6の電力消費を従来容器より倍増させることができる。また，蓋4としては、空気層5を10.0 mmとして、アルミニュームの金属粉2を重量比で約14.0 ％混入して、厚さを3.2 mmにする。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明の容器1に対するインピーダンス整合の考えは、電子レンジ用に限ったことでは無く、一般的なマイクロ波加熱用の容器にも当てはまることである。また、この発明の素材は安価であるので経済的効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施例の水3を入れた場合のコップ容器1の断面図。
【図２】容器1の素材中に金属粉2を分散させた場合に得られる比誘電率のグラフ。
【図３】コップ容器1の比誘電率を変化させた場合のコップ内の水3の発熱量のグラフ。
【図４】コップ容器1の内外におけるマイクロ波強度分布の、従来コップとこの発明のコップとの比較図。
【符号の説明】
【００２１】
１  容器
２  金属粉
３  被加熱物の水
４  容器の蓋
５  空気層
６  入射マイクロ波
【図１】
2006262921.tif 000003
【図２】
2006262921.tif 000004
【図３】
2006262921.tif 000005
【図４】
2006262921.tif 000006