(57)【要約】【課題】駆動機構を用いることなく、加熱室内において広範囲に置かれた被加熱物に対して均一な加熱分布を実現しながら、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して高い加熱性能を実現するマイクロ波加熱装置を提供する。【解決手段】導波管の管軸に沿って複数配置されマイクロ波放射部が、１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、前記長孔の長軸方向と前記導波管の管軸との交差角度が４５°より小さい第一のマイクロ波放射部と、交差角度が４５°より大きい第二のマイクロ波放射部とを備えることにより、広範囲に置かれた被加熱物に対して均一な加熱分布を実現すると共に、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して、マイクロ波を効率よく集中させることが可能となり、高い加熱性能を有するマイクロ波加熱装置を提供できる。【選択図】図１
2015015225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、
管軸に沿ってマイクロ波を伝送する導波管と、
前記管軸に沿って前記導波管に複数配置され、前記導波管から前記加熱室内にマイクロ波を放射する複数のマイクロ波放射部と、を備え、
前記マイクロ波放射部は、
１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、前記長孔の長軸方向と前記導波管の管軸との交差角度が４５°より小さい第一のマイクロ波放射部と、
１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、前記長孔の長軸方向と前記導波管の管軸との交差角度が４５°より大きい第二のマイクロ波放射部と、を備える、マイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記加熱室の中央から前記第一のマイクロ波放射部までの距離が、前記加熱室の中央から前記第二のマイクロ波放射部までの距離よりも長くなるように、前記第一および第二のマイクロ波放射部を配置している、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記加熱室の中央からの距離が最も短い位置に配置された前記マイクロ波放射部を除いた位置に、前記第一のマイクロ波放射部が配置されている、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記マイクロ波発生部からの距離が最も短い位置に配置された前記マイクロ波放射部を、前記第一のマイクロ波放射部とした、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記マイクロ波発生部からの距離が最も長い位置に配置された前記マイクロ波放射部を、前記第一のマイクロ波放射部とした、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記マイクロ波発生部からの距離が最も短い位置に配置された前記マイクロ波放射部を除いた位置に、前記第二のマイクロ波放射部が配置されている、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記マイクロ波発生部からの距離が最も長い位置に配置された前記マイクロ波放射部を除いた位置に、前記第二のマイクロ波放射部が配置されている、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記加熱室の中央からの距離が最も短い位置に配置された前記マイクロ波放射部を、前記第二のマイクロ波放射部とした、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記加熱室の中央に前記マイクロ波放射部が配置されていない、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記マイクロ波放射部は、円偏波を放射する開口形状で構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１１】
すくなくとも１つの前記マイクロ波放射部は、二つの長孔が交差するＸ字状の開口形状で構成されている、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１２】
前記マイクロ波放射部の前記Ｘ字状の開口形状は、それぞれの前記長孔の長手方向と前記導波管の管軸との交差角度が４５°より小さく構成されている、請求項１１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１３】
前記マイクロ波放射部の前記Ｘ字状の開口形状は、それぞれの前記長孔の長手方向と前記導波管の管軸との交差角度が４５°より大きく構成されている、請求項１１または１２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し、特にマイクロ波放射部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】
マイクロ波により対象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、マグネトロンなどのマイクロ波発生器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、加熱室内部の対象物である被加熱物が放射されたマイクロ波により誘電加熱される。
【０００３】
従来の電子レンジにおけるマイクロ波発生器としては、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、導波管を介して加熱室内部に放射される。
【０００４】
加熱室内部の被加熱物に対するマイクロ波分布を変化させる手段としては、被加熱物を載置するテーブルを回転させて被加熱物を回転させる機構、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機構、または位相器によってマイクロ波発生器から発生するマイクロ波の位相を変化させる機構など、何らかの駆動機構を用いて被加熱物に放射されるマイクロ波の向きを変えながら加熱を行うことが一般的である。
【０００５】
一方、構成を簡単にするために駆動機構を持たずに被加熱物に対するマイクロ波分布を変化させる方法として、時間的に電界の偏波面が回転する円偏波を利用する方法が提案されている。本来、誘電加熱は誘電損失を有する被加熱物をマイクロ波の電界によって加熱する原理に基づくため、電界が回転する円偏波を用いることは加熱の均一化に効果があるものと考えられる。
【０００６】
例えば、具体的な円偏波の発生方法として、米国特許第４３０１３４７号明細書（特許文献１）には、図１１に示すように導波管１２００上で交差するＸ字型の円偏波開口１２０２を用いる構成が示されている。また、特許第３５１０５２３号公報（特許文献２）には、図１２に示すように、導波管１３００上で互いに直交する方向に延設された二つの長孔の開口１３０１を対向させつつも離して配置する構成が示されている。さらに、特開２００５−２３５７７２号公報（特許文献３）には、図１３に示すように、導波管１４００に結合させたパッチアンテナ１４０１の平面部分に切り欠き１４０２を形成して、マイクロ波発生部１４０４にて発生されたマイクロ波が導波管１４００内を伝送されて、パッチアンテナ１４０１の回転駆動により円偏波を発生させる構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【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、電子レンジのようなマイクロ波加熱装置では、なるべく簡易的な構造で、加熱室内部の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が、これまで提案されていた構成では以下の課題がある。
【０００９】
近年、マイクロ波加熱装置、特に電子レンジは、高出力化の技術開発が進み、日本国内では定格高周波出力１０００Ｗが商品化されており、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する。そのため、加熱ムラが解決されていない中での高出力化は、加熱ムラの問題をより顕在化させることになる。
【００１０】
また、マイクロ波加熱装置、特に電子レンジは、広範囲に置かれた被加熱物を均一に加熱する性能が求められることが多い。その一方で、電子レンジでは、形状や種類の異なる被加熱物を複数品同時に加熱する性能が求められることもある。例えば、マイクロ波を複数品に均一に放射するのではなく、形状が大きい、誘電率が低くマイクロ波を吸収しにくい、高い仕上がり温度が必要などの条件を有しているような特定の被加熱物に多くのマイクロ波を放射することが求められる場合がある。このような場合には、局所的なマイクロ波集中が生じるようなマイクロ波分布を実現する必要がある。
【００１１】
さらに、加熱室内部の中央に置かれた被加熱物に対する高い加熱効率が求められることもある。例えば、ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）標準規格では、マイクロ波加熱の加熱効率を表す指標として、加熱室の中央に置かれた水負荷に対する加熱性能が用いられている。
【００１２】
しかしながら、前述の円偏波を利用した従来のマイクロ波加熱装置は、特許文献１〜３のいずれの場合においても、円偏波を利用しているものの、駆動機構を不要にできるほどの均一効果はないという課題を有していた。いずれの特許文献１〜３においても、円偏波と駆動機構との相乗効果により従来の駆動機構のみの構成よりも均一化を図ることができるということを記載しているに過ぎない。具体的には、特許文献１では図１１に示すように導波管１２００の終端に位相シフター１２０１と呼ばれる回転体を有し、特許文献２では被加熱物を回転させるためのターンテーブル（図示せず）を有し、特許文献３では図１３に示すようにターンテーブル１４０３に加えてパッチアンテナ１４０１をも回転させて攪拌機として利用する構成を記載している。いずれの特許文献１〜３においても円偏波を用いれば駆動機構を不要にできるとは記載されていない。これは、もし円偏波のみの放射で駆動機構を設けないと、一般的な駆動機構を有する構成、例えば、被加熱物を載置するテーブルを回転させる構成や、アンテナを回転させる構成などの場合に比べて、マイクロ波の攪拌が不十分であることから、均一性が劣るためである。
【００１３】
また、特許文献１〜３のマイクロ波加熱装置では、単に広範囲に置かれた被加熱物を均一に加熱する性能を求めようとするものであり、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して高い加熱性能を実現することなどの、局所的なマイクロ波集中を実現しようとするものではない。
【００１４】
本発明は、前述の従来のマイクロ波加熱装置における課題を解決するものであり、駆動機構を用いることなく、加熱室内において広範囲に置かれた被加熱物に対して均一な加熱分布を実現しながら、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して高い加熱性能を実現す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】
【００１５】
前述の従来のマイクロ波加熱装置における課題を解決するために、本発明に係るマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、管軸に沿ってマイクロ波を伝送する導波管と、前記管軸に沿って前記導波管に複数配置され、前記導波管から前記加熱室内にマイクロ波を放射する複数のマイクロ波放射部と、を備え、前記マイクロ波放射部は、１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、前記長孔の長軸方向と前記導波管の管軸との交差角度が４５°より小さい第一のマイクロ波放射部と、１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、前記長孔の長軸方向と前記導波管の管軸との交差角度が４５°より大きい第二のマイクロ波放射部と、を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のマイクロ波加熱装置は、駆動機構を用いることなく、加熱室内において広範囲に置かれた被加熱物に対して均一な加熱分布を実現しながら、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して高い加熱性能を実現す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】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の斜視図
【図２】実施の形態１のマイクロ波加熱装置の上面図
【図３】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における導波管を説明する斜視図
【図４】実施の形態１のマイクロ波加熱装置の導波管内における電界と磁界と電流の関係説明図
【図５】実施の形態１のマイクロ波加熱装置の導波管内における電界の位相とマイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の指向性の関係説明図
【図６】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を形成する１つの長孔の長軸方向の角度とマイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の指向性との関係説明図
【図７】本発明の実施の形態２に係るマイクロ波加熱装置の上面図
【図８】本発明の実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置の上面図
【図９】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における円偏波を放射するマイクロ波放射部の形状の説明図
【図１０】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を形成する１つの長孔の長軸方向の角度とマイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の指向性との関係説明図
【図１１】Ｘ字型の開口より円偏波を発生させる従来のマイクロ波加熱装置の構成図
【図１２】直交する二つの長孔より円偏波を発生させる従来のマイクロ波加熱装置の構成図
【図１３】パッチアンテナにより円偏波を発生させる従来のマイクロ波加熱装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、管軸に沿ってマイクロ波を伝送する導波管と、管軸に沿って導波管に複数配置され、導波管から加熱室内にマイクロ波を放射する複数のマイクロ波放射部と、を備え、マイクロ波放射部は、１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度が４５°より小さい第一のマイクロ波放射部と、１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度が４５°より大きい第二のマイクロ波放射部と、を備えている。
【００１９】
これにより、加熱室の複数の位置からマイクロ波を放射することが可能となる。さらに第一のマイクロ波放射部により伝送および電界方向に対して直角方向にマイクロ波を広げ、第二のマイクロ波放射部により伝送方向にマイクロ波を広げることができる。よって、広範囲に置かれた被加熱物に対して、より均一な加熱が実現できるとともに、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して、マイクロ波を効率よく集中させることで、高い加熱性能（効率）を実現できる。
【００２０】
第２の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、加熱室の中央から第一のマイクロ波放射部までの距離が、加熱室の中央から第二のマイクロ波放射部までの距離よりも長くなるように、第一および第二のマイクロ波放射部を配置した構成としている。これにより、加熱室の中央におけるマイクロ波分布への影響が少ない第一のマイクロ波放射部を、加熱室の中央から遠い位置に配置して、伝送および電界方向に対して直角方向にマイクロ波を広げて、マイクロ波分布の均一化を図ることができる。また、加熱室の中央におけるマイクロ波分布への影響が大きい第二のマイクロ波放射部を、加熱室の中央から近い位置に配置して、伝送方向にマイクロ波を広げることで、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して、マイクロ波を効率よく集中させることができる。
【００２１】
第３の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１または第２の発明において、加熱室の中央からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部を除いた位置に、第一のマイクロ波放射部が配置された構成としている。これにより、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が大きいマイクロ波放射部の構成を変えないので、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を著しく低下させることがない。また、導波管内の管内定在波の波長に大きく制限されずに、第一のマイクロ波放射部により導波管の幅方向（伝送および電界方向に対して直角方向）にマイクロ波を放射することにより、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の均一性を向上できる。
【００２２】
第４の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１または第２の発明において、マイクロ波発生部からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部を、第一のマイクロ波放射部としている。マイクロ波発生部からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部は、加熱室の中央からの距離がマイクロ波発生部方向に最も長いため、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さい。そのため、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を著しく低下させることがない。また、導波管内の管内定在波の波長に大きく制限されずに、第一のマイクロ波放射部により導波管の幅方向（伝送および電界方向に対して直角方向）にマイクロ波を放射することにより、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の均一性を向上できる。
【００２３】
第５の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１または第２の発明において、マイクロ波発生部からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部を、第一のマイクロ波放射部としている。マイクロ波発生部からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部は、加熱室の中央からの距離が導波管の終端部方向に最も長いため、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さい。そのため、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を著しく低下させることがない。また、導波管内の管内定在波の波長に大きく制限されずに、第一のマイクロ波放射部により導波管の幅方向（伝送および電界方向に対して直角方向）にマイクロ波を放射することにより、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の均一性を向上できる。
【００２４】
第６の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１から第５のいずれか１つの発明において、マイクロ波発生部からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部を除いた位置に、第二のマイクロ波放射部が配置されている。マイクロ波発生部からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部は、加熱室の中央からの距離がマイクロ波発生部方向に最も長いため、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が大きい。そのため、広範囲に置かれた被加熱物に対する加熱性能を著しく低下させることなく、導波管内の管内定在波の波長に大きく制限されずに、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して、効果的にマイクロ波を効率よく集中させることで、加熱性能（効率）を向上できる。
【００２５】
第７の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第２から第５のいずれか１つの発明において、マイクロ波発生部からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部を除いた位置に、第二のマイクロ波放射部が配置されている。マイクロ波発生部からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部は、加熱室の中央からの距離が導波管の終端部方向に最も長いため、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が大きい。そのため、広範囲に置かれた被加熱物に対する加熱性能を著しく低下させることなく、導波管内の管内定在波の波長に大きく制限されずに、第二のマイクロ波放射部により導波管の伝送方向にマイクロ波を放射することにより、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して、効果的にマイクロ波を効率よく集中させることで、加熱性能（効率）を向上できる。
【００２６】
第８の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第２から第５のいずれか１つの発明において、加熱室の中央からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部を、第二のマイクロ波放射部としている。加熱室の中央からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部は、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が大きく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さい。そのため、広範囲に置かれた被加熱物に対する加熱性能を著しく低下させることなく、導波管内の管内定在波の波長に大きく制限されずに、第二のマイクロ波放射部により導波管の伝送方向にマイクロ波を放射することにより、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して、効果的にマイクロ波を効率よく集中させることで、加熱性能（効率）を向上できる。
【００２７】
第９の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、加熱室の中央にマイクロ波放射部が配置されていない構成としている。これにより、加熱室の中央の導波管の直下に各種制御部品や水蒸気加熱用の水タンクおよびポンプ、制御部品などの冷却用ファンおよび風路を配置することができ、筐体の小型化が可能となる。
【００２８】
第１０の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１から第９のいずれか１つの発明において、少なくとも１つのマイクロ波放射部は、円偏波を放射する開口形状で構成されている。マイクロ波放射部が円偏波を放射する構成の場合は、円偏波放射部の中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射されるので、他の放射部と比べて円周方向に均一に被加熱物を加熱することができる。
【００２９】
第１１の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１から第１０のいずれか１つの発明において、すくなくとも１つのマイクロ波放射部は、二つの長孔が交差するＸ字状の開口形状で構成されている。これにより、簡単な構成で確実に円偏波を放射することができ、信頼性の向上および給電部の小型化を実現することができる。
【００３０】
第１２の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１１の発明において、マイクロ波放射部のＸ字状の開口形状は、それぞれの長孔の長手方向と導波管の管軸との交差角度が４５°より小さく構成されている。これにより、第一のマイクロ波放射部によりマイクロ波放射の指向性と、円偏波による円周方向における均一なマイクロ波分布との両方の効果を得ることができる。
【００３１】
第１３の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１１または第１２の発明において、マイクロ波放射部のＸ字状の開口形状は、それぞれの長孔の長手方向と導波管の管軸との交差角度が４５°より大きく構成されている。これにより、第二のマイクロ波放射部によりマイクロ波放射の指向性と、円偏波による円周方向における均一なマイクロ波分布との両方の効果を得ることができる。
【００３２】
以下、本発明に係るマイクロ波加熱装置の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態のマイクロ波加熱装置においては電子レンジについて説明するが、電子レンジは例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置は電子レンジに限定されるものではなく、誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置などのマイクロ波加熱装置を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本発明に含まれる。
【００３３】
（実施の形態１）
図１〜図６は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の説明図である。図１は、全体構成を示す斜視図である。図２は、マイクロ波放射部と導波管とマイクロ波発生部の位置関係を説明する上面図である。図３は、矩形状の導波管の寸法と伝送モードの関係を説明するための斜視図である。図４は、矩形状の導波管内に生じる電界、磁界、電流の関係を説明するための関係説明図である。図５の（ａ）は、導波管の終端部からの距離と電界の位相の関係を説明するための関係説明図であり、図５の（ｂ）は、マイクロ波放射部の位置する導波管内における電界の位相により、放射されるマイクロ波の広がりが変化することを説明するための関係説明図であり、これらの結果は電磁界解析により求めた。図６は、マイクロ波放射部である長孔の長軸方向と導波管の管軸の交差角度により、放射されるマイクロ波の広がりが変化することを説明するための関係説明図であり、これらの結果は電磁界解析により求めた。
【００３４】
＜マイクロ波加熱装置の構成＞
代表的なマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、被加熱物（食品などマイクロ波加熱装置にて加熱される対象物：図示せず）を収納可能な加熱室１０３と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部２０２と、マイクロ波発生部２０２から放射されたマイクロ波を管軸２１１に沿って伝送し加熱室１０３に導く導波管３０１と、導波管３０１のＨ面３０２（加熱室１０３側に面する面）に設けられ、導波管３０１内のマイクロ波を加熱室１０３内に放射するマイクロ波放射部１０２とを有している。
【００３５】
また、図１に示すように電子レンジ１０１は、マイクロ波放射部１０２の上部を覆うように配置され被加熱物を載置する載置台１０５と、被加熱物の出し入れのためのドア１０６とを有する。ここで、載置台１０５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る。
【００３６】
なお、マイクロ波発生部２０２としてはマグネトロンが用いられ、導波管３０１としては矩形状の導波管が用いられ、マイクロ波放射部１０２としては導波管３０１に形成された開口部が用いられる。
【００３７】
＜マイクロ波加熱装置の概略動作＞
最初にマイクロ波加熱装置１０１の概略動作について説明を行なう。使用者により加熱室１０３内の載置台１０５上に被加熱物が置かれ、ドア１０６を閉止する。その後、加熱開始指示が行われると、マイクロ波加熱装置１０１は、マイクロ波発生部２０２であるマグネトロンから導波管３０１内にマイクロ波を供給し、導波管３０１の管軸２１１に沿った方向を伝送方向として、導波管３０１内にてマイクロ波の伝送が行われる。導波管３０１内に伝送されたマイクロ波は、導波管３０１に形成されたマイクロ波放射部１０２を通じて、加熱室１０３内に放射され、加熱室１０３内に放射されたマイクロ波により被加熱物の加熱が行われる。
【００３８】
＜間接波・直接波の定義＞
なお、本発明において、マイクロ波放射部１０２から放射され被加熱物を直接加熱するマイクロ波を直接波と呼び、加熱室１０３の内壁で反射したマイクロ波を反射波と呼ぶ。
【００３９】
＜矩形導波管寸法、ＴＥ１０モードの説明＞
次に、図３を用いて電子レンジに搭載される導波管の代表的な形態である矩形状の導波管３０１について説明する。最も単純な形態で一般的な導波管３０１は、図３に示すように一定の長方形の断面（幅ａ×高さｂ）を伝送方向２０７（管軸２１１沿いの方向）に伸ばした直方体からなり、マイクロ波の波長をλとしたときに、導波管の幅ａ（マイクロ波の波長λ＞ａ＞λ／２）、高さｂ（＜λ／２）の範囲に選ぶことにより、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送することが知られている。
【００４０】
ＴＥ１０モードとは、矩形状の導波管３０１内において導波管の伝送方向２０７には磁界４０２成分のみが存在して電界４０１成分が存在しない、Ｈ波（ＴＥ波；電気的横波伝送  Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｗａｖｅ）における伝送モードのことを指す。なお、ＴＥ１０モード以外の伝送モードがマイクロ波加熱装置１０１の導波管３０１に適用されることは殆どない。
【００４１】
電子レンジでは２．４５ＧＨｚ近辺の周波数を用いるので、波長λは約１２０ｍｍであり、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送する場合、導波管３０１の幅ａが８０〜１００ｍｍ、高さｂが１５〜４０ｍｍ程度に設定される。
【００４２】
このとき、図３に示す導波管３０１の上下それぞれの面を磁界４０２が平行に渦巻く面という意味でＨ面３０２と呼び、左右それぞれの面を電界４０１に平行な面という意味でＥ面３０３と呼ぶ。なお、マイクロ波が導波管３０１内を伝送されるときの波長は、管内波長λｇと表され、λｇ＝λ／√（１−（λ／（２×ａ））＾２）となり、導波管３０１の幅ａ寸法によって変化するが、高さｂ寸法には無関係に決まる。
【００４３】
また、ＴＥ１０モードでは、導波管３０１の幅方向の両端面（Ｅ面３０３）で電界４０１が０、幅方向の中央で電界４０１が最大となる。よって、マグネトロンは電界４０１が最大となる導波管３０１の幅方向の中央に結合させる構成とする。
【００４４】
＜導波管−加熱室幅寸法の違い→幅方向へのマイクロ波放射の重要性＞
上述の通り、２．４５ＧＨｚ近辺の周波数を用いるマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジにおいて、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送する場合、導波管３０１の幅ａは８０〜１００ｍｍに設定される。
【００４５】
しかしながら、導波管３０１における伝送方向２０７および電界方向４０７（図４参照）のそれぞれに対して直角方向２０９（図４参照）における加熱室１０３の寸法は、導波管３０１の幅ａ寸法より大きく設定されることが多い。そのため、均一加熱を実現するには、マイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波を伝送方向２０７および電界方向４０７に対して直角方向２０９に広げる必要がある。
【００４６】
よって、マイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波を伝送方向２０７および電界方向４０７に対して直角方向２０９に広げる技術は重要である。
【００４７】
＜加熱室中央の負荷に対する加熱性能の重要性（置かれる頻度）＞
なお、被加熱物は加熱室１０３の中央２１０に置かれることが最も多く、さらに日本国内およびＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）標準規格におけるマイクロ波加熱の効率測定試験では、加熱室１０３の中央２１０に水負荷を置くように定められている。
【００４８】
よって、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対して、効率よくマイクロ波を集中させる技術は重要である。
【００４９】
＜スポット加熱（複品加熱など）の重要性＞
さらに、近年の電子レンジでは、形状や種類の異なる被加熱物を複数品同時に加熱する性能が求められることもある。この場合はマイクロ波を複数品に均一に放射するのではなく、形状が大きい、誘電率が低くマイクロ波を吸収しにくい、高い仕上がり温度が必要などの条件を有している被加熱物に多くのマイクロ波を放射する必要がある。
【００５０】
よって、加熱室１０３の中央２１０に限らず、局所的に効率よくマイクロ波集中を生じさせる技術も重要である。
【００５１】
以上より、広範囲に置かれた被加熱物を均一に加熱する性能と、加熱室の中央２１０に置かれた被加熱物を効率よく加熱する性能とを両立することは、マイクロ波加熱装置１０１の総合的な加熱性能の向上につながる。
【００５２】
＜管内定在波の腹・節位置＞
次に、マイクロ波放射部１０２を配置する導波管３０１内の定在波４０４の位相によるマイクロ波の放射方向を定める方法について説明する。
【００５３】
まず、導波管３０１内の電界４０１の節位置について説明する。図４に示すような終端部２０３を備えた導波管３０１内をマイクロ波が伝送する場合、マイクロ波の伝送方向２０７に沿って定在波４０４が形成される。導波管３０１は終端部２０３で閉じられているため、終端部２０３における定在波４０４の振幅は０となる。また、マイクロ波発生部２０２の供給側（終端部２０３とは逆側）は、定在波４０４は振幅最大値を示す自由端となる。
【００５４】
ここで、導波管３０１内に存在する定在波４０４は、マイクロ波発生部２０２が供給する発振周波数が基になった波である。したがって、導波管３０１内に存在する定在波４０４の波長は、マイクロ波発生部２０２の発振周波数によって生じる管内波長λｇの約１／２となる。
【００５５】
よって、導波管３０１内には、終端部２０３を基点として、管内波長λｇの約１／２毎に定在波４０４の節位置が生じる。また、定在波４０４の腹位置は、隣り合う節位置のほぼ中間に存在する。
【００５６】
ただし、現実的には導波管３０１においては、マイクロ波発生部２０２周辺の導波管３０１内の電界４０１が安定しないことや、終端部２０３の状態が理想状態とならない場合もあり、理論値前後の管内波長λｇを生じることがある。よって、正確な導波管内の定在波４０４の波長を得るためには、導波管３０１内の振幅を実測することが望ましい。
【００５７】
＜矩形状の導波管内の進行波・定在波、腹・節の指向性の原理説明＞
次に、導波管３０１内の電磁界分布およびマイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波の指向性について、導波管３０１内の電界４０１分布の腹位置４０５および節位置４０６に着目して説明する。
【００５８】
導波管として図３に示すような矩形状の導波管３０１を用いている場合、マイクロ波発生部２０２から発生した進行波と、導波管３０１の終端部２０３で反射した反射波（ここでは導波管３０１内にて反射した反射波のことを意味する。）とが互いに干渉し、図４に示すように導波管３０１内に定在波４０４が生じる。
【００５９】
なお、マイクロ波放射部１０２が位置する導波管３０１内の位置における定在波４０４の電界４０１の位相によって、導波管３０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の広がりは変化する。このマイクロ波の広がりが変化する原理については、以下で説明する。
【００６０】
まず、図４を用いて導波管３０１内の定在波４０４における電界４０１・磁界４０２・電流４０３の関係について説明する。進行波では電界４０１と磁界４０２の方向は９０°ずれており、位相は同一である。これに対し、定在波４０４では電界４０１と磁界４０２の方向は９０°ずれており、位相はπ／２ずれている。よって、定在波４０４が発生している矩形状の導波管３０１内における電界４０１と磁界４０２の関係は図４に示すようになる。
【００６１】
これは、定在波４０４の場合は、進行波が導波管３０１の終端部２０３で反射する際に、電界４０１の位相がπ／２ずれることが主な原因である。なお、電流４０３は導波管３０１の表面を磁界４０２に直交する方向に流れる。
【００６２】
定在波４０４が発生している矩形状の導波管３０１のＨ面３０２にマイクロ波放射部１０２を配置した場合の、マイクロ波の指向性についての原理説明を行なう。
【００６３】
図４に示すように導波管３０１内の定在波４０４について、腹位置４０５と節位置４０６にマイクロ波放射部１０２が配置された場合について考える。本発明における腹および節とは、導波管３０１の伝送方向２０７における電界４０１の強弱を指しており、伝送方向２０７および電界方向４０７に対して直角方向２０９における電界４０１の強弱を意味してはいない。
【００６４】
マイクロ波放射部１０２における電流４０３の伝送方向２０７成分と伝送および電界方向に対する直角方向２０９成分を考えた場合、腹位置４０５に置かれたマイクロ波放射部１０２における電流４０３には、伝送および電界方向に対する直角方向２０９成分が多い。
【００６５】
電流４０３の流れる方向と電界４０１が広がる方向は同一であるので、導波管３０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波は、主に伝送および電界方向に対して直角方向２０９に広がる。
【００６６】
また、節位置４０６に置かれたマイクロ波放射部１０２における電流４０３には伝送方向２０７成分が多い。このため、導波管３０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波は、主に導波管３０１の伝送方向２０７に広がる。
【００６７】
＜位相（腹節位置）−指向性のＣＡＥ＞
次に、マイクロ波放射部１０２の位置する導波管３０１内の位置における定在波４０４の電界４０１の位相と、導波管３０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の広がりとの関係を図５に示す。なお、図５は電磁界解析によって求めたものである。
【００６８】
図５においては、定在波４０４の節位置を位相０°（０ｄｅｇ．）および１８０°（１８０ｄｅｇ．）とし、腹位置を９０°および２７０°として、位相約０°から約１８０°まで約４５°刻みで、マイクロ波放射部１０２から加熱室１０３内へ放射されるマイクロ波の分布を電磁界解析により求めた。なお、本解析では導波管３０１の終端部２０３からマイクロ波放射部１０２の中央部までの距離を変えることにより、マイクロ波放射部１０２の配置位置における導波管３０１内の定在波４０４の電界４０１の位相を変化させている。なお、図５中のλｇは、導波管３０１内の管内波長を示している。
【００６９】
図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、定在波４０４の位相が約０°（節位置４０６（図４参照））の場合は、上述の原理説明と同様に主に伝送方向２０７にマイクロ波の広がりを有する。これに対して、定在波４０４の位相を約４５°ずらしていくことによって、マイクロ波の指向性は、反時計回りに推移していき、位相が約９０°（腹位置４０５（図４参照））の場合に主に伝送および電界方向に対して直角方向２０９にマイクロ波の広がりを有する。これも上述の原理説明と一致している。
【００７０】
上述のようにマイクロ波放射部１０２を導波管３０１内の節位置４０６に配置することにより、導波管３０１の幅よりも外側にマイクロ波を広げることができる。よって、加熱室１０３内において、マイクロ波の分布を広げることができ、加熱室１０３内の被加熱物を均一に加熱することが可能となる。
【００７１】
次に、図５に示した解析結果の解析条件を以下に記載する。
本解析では、矩形状の導波管３０１を用いてマイクロ波発生部２０２であるマグネトロンから発生したマイクロ波をＴＥ１０モードで伝送している。
【００７２】
本解析における矩形状の導波管３０１は、電界方向４０７の寸法が３０ｍｍ、伝送および電界方向に対して直角方向２０９の寸法が１００ｍｍとなっており、解析に用いたマイクロ波の周波数は２．４６ＧＨｚとした。
【００７３】
また、マイクロ波の広がり方向を９０°変化させるために必要なマイクロ波放射部１０２の移動距離は、管内波長の半分（λｇ／２）であり、解析に用いたマイクロ波の周波数は２．４６ＧＨｚである。そのため、マイクロ波の広がり方向を９０°変化させるために必要なマイクロ波放射部１０２の移動距離は、約７８．６ｍｍとなる。
【００７４】
また、本解析で用いたマイクロ波放射部１０２の形状は、長軸の長さが５５ｍｍである２本の長孔を各長孔の中央で直交させ、伝送方向２０７に対してそれぞれの長孔を４５°傾けた構成とした。定在波４０４の位相とマイクロ波の広がり方向（すなわち、指向性）との間のこのような関係は、２本の長孔を交差させた形状に限定した特徴ではなく、マイクロ波放射部１０２の形状には依存しない特徴である。つまり、マイクロ波放射部１０２が多角形状や円形状などの形状を採用するような場合においても同様の結果が得られる。また、マイクロ波放射部１０２の数は１個、図５の（ｂ）における表示データは実効電界である。
【００７５】
＜腹・節位置配置で幅・伝送方向に放射させることの欠点＞
しかしながら、マイクロ波の周波数が２．４６ＧＨｚの場合、導波管３０１内の定在波４０４の波長は約１４４ｍｍであるので、腹位置４０５および節位置４０６は約７７ｍｍ間隔でしか生じないため、マイクロ波放射部１０２の設置位置は制限される。
【００７６】
例えば、マイクロ波加熱装置１０１において、導波管３０１および加熱室１０３を配置すべき位置が決まっており、加熱室１０３の中央２１０に伝送方向２０７へマイクロ波を放射するマイクロ波放射部１０２を配置しなければならない場合を考えると、導波管３０１または加熱室１０３の寸法や両者の寸法関係によっては、加熱室１０３の中央２１０に節位置４０６が位置しないことがある。よって、導波管３０１内の電界４０１の位相に大きく依存せず、導波管３０１から加熱室１０３内に放射するマイクロ波の広がりを変化させる技術が必要となる。
【００７７】
＜スリット角度で放射方向を変えることの有用性＞
そこで、本発明では、マイクロ波放射部１０２として配置した長孔の長軸方向と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５（例えば、図２参照）を変化させることにより、伝送方向２０７および電界方向４０７に対して直角方向２０９および伝送方向２０７にマイクロ波を放射させる方法についてそれぞれ述べる。
【００７８】
本発明を用いれば、導波管３０１内の電界４０１の位相に大きく依存せず、導波管３０１から加熱室１０３内に放射するマイクロ波の広がりを、伝送および電界方向に対して直角方向２０９とすることが可能となる。
【００７９】
また、導波管３０１内の電界４０１の位相に大きく依存せず、導波管３０１から加熱室１０３内に放射するマイクロ波の広がりを、伝送方向２０７とすることが可能となる。
【００８０】
＜スリット角度と指向性の関係（原理説明）＞
次に、マイクロ波放射部１０２における長孔の長軸方向と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５により、導波管３０１から加熱室１０３に放射されるマイクロ波の広がる方向（すなわち、指向性）が変化する原理について説明する。導波管３０１として図３に示すような矩形状の導波管を用いている場合、マイクロ波発生部２０２から発生した進行波と、導波管３０１の終端部２０３で反射した反射波とが互いに干渉し、図４に示すように導波管３０１内に定在波４０４が生じる。
【００８１】
次に、図４に示したような電界４０１・磁界４０２・電流４０３の分布を有した導波管３０１のＨ面３０２に、マイクロ波放射部１０２として長孔（例えば、図２参照）を配置した場合を考える。
【００８２】
長孔が電流４０３の流れを遮ることにより、電流４０３が流れてきた側の長孔の周囲には電子がたまり、他方の長孔の周囲より電位が高くなる。片側の電位が高くなるため、他方の長孔の周囲との間に電界４０１が生じる。
【００８３】
マイクロ波放射部が長孔の場合、長辺同士の距離は短辺同士の距離より短いため、電界４０１は長辺同士間に生じ易い。
【００８４】
よって、マイクロ波放射部における長孔の長軸方向２０４に直角な方向に電界４０１分布が生じるため、長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５を変化させることにより、マイクロ波の広がる方向（すなわち、マイクロ波の指向性）も変化する。
【００８５】
以上より、マイクロ波放射部１０２における長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１の交差角度２０５が４５°（４５ｄｅｇ．）より小さい場合は、主に伝送および電界方向に対して直角方向２０９にマイクロ波が広がり、長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５が４５°（４５ｄｅｇ．）より大きい場合は、主に伝送方向２０７にマイクロ波が広がる。
【００８６】
＜長軸−管軸の交差角度と指向性の関係（ＣＡＥ）＞
次に、マイクロ波放射部１０２として配置した１つの長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５と、導波管３０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波との広がりの関係を図６に示す。なお、図６は電磁界解析によって求めたものである。
【００８７】
図６においては、マイクロ波放射部１０２の長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５を、０°（０ｄｅｇ．：長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１とが平行の場合）から、９０°（９０ｄｅｇ．：長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１とが直交の場合）まで、３０°（３０ｄｅｇ．）刻みで変化させた場合の、マイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の分布を電磁界解析により求めた。
【００８８】
なお、本解析では時計回りに長孔の長軸方向２０４を順次回転させて解析を行っているが、反時計回りに順次回転させて解析を行うような場合についても同様の結果が得られる。
【００８９】
図６に示すように、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が９０°（長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１とが直交）の場合は、上述の原理説明と同様に、主に伝送方向２０７にマイクロ波の広がりを有する。
【００９０】
これに対して、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５を時計回りに３０°ずつずらしていくと、マイクロ波の主な指向性は、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５の変化と同様に時計回りに約３０°ずつ、推移していく。長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が０°（長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１とが平行）の場合は、主に伝送および電界方向に対して直角方向２０９にマイクロ波の広がりを有する。これも上述の原理説明と一致している。
【００９１】
以上より、マイクロ波放射部１０２では、長孔の長軸方向２０４に対して直角方向にマイクロ波の広がりが強く、長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５が４５°を境にして、４５°より小さい場合に、伝送および電界方向に対して直角方向２０９に放射されるマイクロ波の量が、伝送方向２０７へ放射されるマイクロ波の量より大きくなる。
【００９２】
また、長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５が４５°より大きい場合に、伝送方向２０７に放射されるマイクロ波の量が、伝送および電界方向に対して直角方向２０９へ放射されるマイクロ波の量より大きくなる。
【００９３】
以下に、図６に示した解析結果の解析条件を以下に記載する。
本解析では、矩形状の導波管３０１を用いてマイクロ波発生部２０２であるマグネトロンから発生したマイクロ波をＴＥ１０モードで伝送している。本解析における矩形状の導波管３０１は、電界方向４０７の寸法が３０ｍｍ、伝送および電界方向に対して直角方向２０９の寸法が１００ｍｍとなっており、解析に用いたマイクロ波の周波数は２．４６ＧＨｚとした。また、本解析で用いたマイクロ波放射部１０２の形状は、長孔の長軸方向２０４の長さが５０ｍｍで長孔の短軸方向の長さが５ｍｍである１本の長孔を用いたが、この性質は、本形状にのみ限定した性質ではなく、長孔であれば同様の結果が得られる。また、図６の表示データは実効電界である。
【００９４】
＜放射マイクロ波の干渉＞
次に、マイクロ波放射部１０２を通して、導波管３０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の干渉について説明する。
【００９５】
任意の点でのマイクロ波の相互干渉は、各マイクロ波放射部１０２からのマイクロ波の広がり方向と任意の点までの距離の差および加熱室１０３内でのマイクロ波の波長によって決定される。なお、加熱室１０３内での波長の１／２の偶数倍（０を含む）の時に強め合い、奇数倍の時に弱め合う。一般的なマイクロ波加熱装置に用いられるマイクロ波の周波数２．４５ＧＨｚの場合、加熱室１０３内などの空気中での波長は、約１２０ｍｍである。
【００９６】
例えば、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が０°（長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１が平行）であるマイクロ波放射部１０２と、交差角度が４５°のマイクロ波放射部１０２とを１つずつ配置した場合について考える。
【００９７】
長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が０°の場合は、導波管３０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波は、主に伝送および電界方向に対して直角方向２０９へ放射される。一方、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が４５°の場合は、伝送方向２０７と伝送および電界方向に対して直角方向２０９へほぼ均等にマイクロ波が放射される。そのため、それぞれの長孔から放射されたマイクロ波同士が、加熱室１０３内で相互干渉する。
【００９８】
それぞれのマイクロ波放射部１０２から放射されたマイクロ波の相互干渉により、加熱室１０３内において局所的にマイクロ波の強弱が生じることになるが、各マイクロ波放射部１０２が有するマイクロ波の広がりが、顕著に変化することはない。
【００９９】
よって、加熱室１０３内のマイクロ波分布は、各マイクロ波放射部１０２から放射されたマイクロ波の広がりを足し合わせた分布に近いものとなる。
【０１００】
なお、マイクロ波放射部１０２間の距離により、干渉によるマイクロ波分布の強弱が生じる位置は変化する。
【０１０１】
よって、複数のうちのマイクロ波放射部１０２の少なくとも１つを、長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５が４５°より小さいマイクロ波放射部（後述する第一のマイクロ波放射部１０２ａ）とすることにより、伝送および電界方向に対して直角方向２０９へマイクロ波をより強く放射することが可能となる。
【０１０２】
また、上記と同様の理由で、複数のうちのマイクロ波放射部１０２の少なくとも１つを、長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５が４５°より大きいマイクロ波放射部（後述する第二のマイクロ波放射部１０２ｂ）とすることにより、伝送方向２０７へマイクロ波をより強く放射することが可能となる。
【０１０３】
＜開口からの距離と加熱強度の関係＞
次に、マイクロ波放射部１０２と被加熱物間の距離によるマイクロ波加熱の強弱について説明する。
【０１０４】
マイクロ波放射部１０２から放射されたマイクロ波は、放射状に広がりながら空気中を伝播していくので、マイクロ波放射部１０２から距離が長くなるにしたがって、マイクロ波の電界強度は低下する傾向がある。よって、マイクロ波放射部１０２から見て、同一直線状に複数の被加熱物を置いた場合、マイクロ波放射部１０２に近い位置の被加熱物の方が、強く加熱される傾向がある。
【０１０５】
＜具体構成、作用・効果＞
以下に、本実施の形態１のマイクロ波加熱装置１０１における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【０１０６】
図２に示すように、本実施の形態１のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室１０３と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生部２０２と、管軸２１１に沿ってマイクロ波を伝送する導波管３０１と、管軸２１１に沿って（伝送方向２０７に沿って）導波管３０１に複数配置され、導波管３０１から加熱室１０３内にマイクロ波を放射する複数のマイクロ波放射部１０２とを備えている。マイクロ波放射部１０２は、１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５が４５°より小さい第一のマイクロ波放射部１０２ａと、１つ以上の長孔を有する開口形状として構成され、長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５が４５°より大きい第二のマイクロ波放射部１０２ｂとを備えている。なお、本実施の形態１のマイクロ波加熱装置１０１では、複数のマイクロ波放射部１０２の中に、第一および第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂとは異なる開口形状を有するマイクロ波放射部１０２（例えば、図２において仮に楕円形状にして示している。）が含まれている。このような場合に代えて、全てのマイクロ波放射部１０２が第一および第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂのいずれかとして構成されるような場合であってもよい。
【０１０７】
このような構成により、導波管３０１の伝送方向２０７に配置した複数のマイクロ波放射部１０２（１０２ａ、１０２ｂを含む）から加熱室１０３内にマイクロ波を放射することができるため、加熱室１０３における複数の位置から被加熱物にマイクロ波を放射することが可能となる。よって、単一のマイクロ波放射部１０２による加熱と比較して、加熱室１０３に置かれた被加熱物に対して広範囲に渡って、効率良くマイクロ波加熱をすることが可能となる。さらに導波管３０１内の管内定在波の波長に大きく制限されることなく、マイクロ波放射部１０２の設置位置を決定し、簡易な構成でマイクロ波放射部１０２を構成することが可能となる。
【０１０８】
また、マイクロ波放射部１０２が、第一のマイクロ波放射部１０２ａおよび第二のマイクロ波放射部１０２ｂを備えていることにより、導波管３０１内の管内定在波の波長に大きく制限されることなく、マイクロ波放射部１０２の設置位置を決定して、マイクロ波放射部１０２を構成する長孔の長軸方向２０４と導波管３０１の管軸２１１との交差角度２０５により、庫内定在波分布を決定することができる。よって、均一加熱性能および任意の場所を局所的に加熱する性能を向上させることができる。
【０１０９】
また、加熱室１０３の中央２１０からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２を除いた位置に、第一のマイクロ波放射部１０２ａを配置した構成としている。このような構成では、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与（影響）が、最も大きいマイクロ波放射部１０２（すなわち、加熱室１０３の中央２１０からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２）の構成を変えることなく、第一のマイクロ波放射部１０２ａを配置させている。そのため、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を著しく低下させることなく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の均一性を向上できる。
【０１１０】
また、マイクロ波発生部２０２からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２を除いた位置に第二のマイクロ波放射部１０２ｂを配置した構成としている。マイクロ波発生部２０２からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２は、加熱室１０３の中央２１０からの距離がマイクロ波発生部２０２方向に最も長いため、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が大きい。そのため、広範囲に置かれた被加熱物に対する加熱性能を著しく低下させることなく、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対して、効果的にマイクロ波を効率よく集中させることで、加熱性能（効率）を向上できる。
【０１１１】
また、マイクロ波発生部２０２からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２を除いた位置に、第二のマイクロ波放射部７０１を配置した構成としている。マイクロ波発生部２０２からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２は、加熱室の中央２１０からの距離が導波管３０１の終端部２０３方向に最も長いため、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が大きい。そのため、広範囲に置かれた被加熱物に対する加熱性能を著しく低下させることなく、第二のマイクロ波放射部１０２ｂにより導波管３０１の伝送方向２０７にマイクロ波を放射することにより、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対して、効果的にマイクロ波を効率よく集中させることで、加熱性能（効率）を向上できる。
【０１１２】
上述のように、マイクロ波放射部１０２が第一および第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂを備えた構成とすることにより、広範囲に置かれた被加熱物を均一に加熱する性能と、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物を効率良く加熱する性能とを両立することが可能となる。また、上述のような第一および第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂの配置は、導波管３０１内の管内定在波の波長に大きく制限されることもなく、設計の自由度も高めることができる。
【０１１３】
よって、マイクロ波加熱装置において、駆動機構を用いることなく、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対して高い加熱性能を実現しながら、加熱室１０３内において広範囲に置かれた被加熱物に対して均一な加熱分布を実現するマイクロ波加熱装置１０１を提供することができる。
【０１１４】
なお、マイクロ波放射部１０２の数および位置が加熱室１０３の中央２１０に対して非対称であるような構成や、全てのマイクロ波放射部１０２が同一形状でないような構成も本発明の範囲に含まれる。
【０１１５】
（実施の形態２）
以下に、本実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の具体的な構成および作用、効果を説明する。図７は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の説明図であり、マイクロ波放射部と第一のマイクロ波放射部と第二のマイクロ波放射部と導波管とマイクロ波発生部との位置関係を説明する図である。なお、図面において、上述した実施の形態１と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、本実施の形態２のマイクロ波加熱装置における基本的な動作は、上述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と実質的に同様であるとして、発明の主要点でない限り説明を省略し、以下に、本実施の形態２における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【０１１６】
＜円偏波、直線偏波とは＞
初めに、円偏波の特徴および円偏波を用いたマイクロは加熱の利点について説明する。  
【０１１７】
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る。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４０１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る。円偏波を形成すると電界４０１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ながら、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。
【０１１８】
このような円偏波の特徴により、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、被加熱物を均一に加熱することができるようになる。特に、円偏波を発生するマイクロ波放射部１０２の直上に置かれた被加熱物に対して、円偏波の周方向に対する加熱の均一性が向上する。
【０１１９】
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、両者において加熱性能に違いはない。
【０１２０】
なお、円偏波に対して、導波管内のマイクロ波の電場および磁場の振動方向が一定方向であるのが直線偏波である。直線偏波を加熱室内に放射する従来のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波分布の不均一さを低減するために、被加熱物を載置するテーブルを回転させる構造や、導波管から加熱室へマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構造などを設置する必要がある。
【０１２１】
よって、円偏波を用いた構成では、従来の直線偏波を用いたマイクロ波加熱装置によるマイクロ波加熱で問題とされていた、直接波と反射波の干渉によって加熱室１０３内に生じる定在波４０４を緩和することが可能となる。そのため、円偏波を発生するマイクロ波放射部１０２の直上に置かれた被加熱物に対して、均一なマイクロ波加熱を実現することができる。
【０１２２】
＜楕円偏波も含む＞
なお、本発明における円偏波とは、マイクロ波放射部１０２からのマイクロ波の広がりが正確な真円となっている場合のみを意味しているのではなく、マイクロ波の広がりが楕円となっているなどの場合も含んでいる。
【０１２３】
つまり、電界４０１の方向が時間に応じて変化し続けることで、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ものも円偏波と呼んでいる。
【０１２４】
＜円偏波の活用方法の違い（通信−加熱調理）＞
次に、円偏波の利用において、開放空間の通信分野と閉空間の加熱の分野では、いくつか異なる点があるので説明を加える。通信分野では、他のマイクロ波との混在を避けて必要な情報のみを送受信する必要があるため、送信側は右旋偏波か左旋偏波のどちらかに限定して送信し、受信側もそれに合わせた最適な受信アンテナを選ぶことになる。
【０１２５】
一方、加熱の分野では、指向性を有する受信アンテナの代わりに、特に指向性のない食品などの被加熱物がマイクロ波を受けるので、マイクロ波が全体に均等に当たることのみが重要となる。
【０１２６】
よって、加熱の分野では右旋偏波と左旋偏波が混在しても問題はないが、逆に被加熱物の載置位置や形状によって不均等な分布になるのをできるだけ防ぐ必要がある。例えば、単一の円偏波開口の場合、被加熱物を円偏波開口の真上に置くと良いが、前後あるいは左右にずらして置くと、円偏波開口に近い部位が加熱されやすく、遠い部位は加熱されにくく、結果として加熱ムラが生じてしまう。よって、マイクロ波を円偏波として放射するマイクロ波放射部１０２を複数配置することが望ましい。
【０１２７】
なお、マイクロ波放射部１０２について本実施の形態２のようにＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合において、導波管３０１の管軸２１１を境界にして、円偏波開口から放射される円偏波の方向が逆（右旋偏波または左旋偏波）になるが、このように配置することは通信分野では考えられないことであり、本発明で初めて実現させた加熱分野ならではの配置である。
【０１２８】
＜Ｈ面に開口を配置＞
なお、円偏波としては特許文献１や特許文献２のように導波管の壁面のマイクロ波放射部で構成するものや、特許文献３に示されたようなパッチアンテナで構成するものがあるが、本実施の形態３の円偏波を放射するマイクロ波放射部は、導波管３０１のＨ面３０２に形成して円偏波を放射するものである。
【０１２９】
なお、上述の通り、直線偏波と比較して、円偏波による加熱は円偏波を放射するマイクロ波放射部上の被加熱物に対して、円周方向に均一に加熱することができる。特に円偏波を放射するマイクロ波放射部を、導波管３０１の伝送および電界方向に対して直角方向２０９に対称に配置すると、円偏波の渦の巻き方が互いに逆になるので、導波管３０１の中央側での向きは同方向となり、円偏波が互いに打消し合うことがない。よって放射したマイクロ波の損失を低減することがでる。
【０１３０】
＜具体構成、作用・効果＞
以下に、本実施の形態２における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【０１３１】
図７に示すように、本実施の形態２のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジでは、加熱室１０３の中央２１０からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２を、第二のマイクロ波放射部１０２ｂとしている。
【０１３２】
加熱室１０３の中央２１０からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２は、加熱室の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が最も大きく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が通常小さい。そのため、広範囲に置かれた被加熱物に対する加熱性能を著しく低下させることなく、第二のマイクロ波放射１０２ｂにより導波管２０１の伝送方向２０７にマイクロ波を放射することができる。よって、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対して、効果的にマイクロ波を効率よく集中させることで、加熱性能（効率）を向上できる。
【０１３３】
また、マイクロ波発生部２０２からの距離が最も短い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２に、第一のマイクロ波放射部１０２ａを配置した構成としている。マイクロ波発生部２０２からの距離が最も短いマイクロ波放射部１０２は、加熱室１０３の中央２１０からの距離がマイクロ波発生部２０２方向に最も長いため、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さい。そのため、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を著しく低下させることなく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の均一性を向上できる。
【０１３４】
また、マイクロ波発生部２０２からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２を除いた位置に、第二のマイクロ波放射部１０２ｂを配置した構成としている。マイクロ波発生部２０２からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２は、加熱室１０３の中央２１０からの距離が導波管３０１の終端部２０３方向に最も長いた。そのため、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が大きい。そのため、広範囲に置かれた被加熱物に対する加熱性能を著しく低下させることなく、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対して、効果的にマイクロ波を効率よく集中させることで、加熱性能（効率）を向上できる。
【０１３５】
さらに、少なくとも１つのマイクロ波放射部１０２が、円偏波を放射する構成（図７のマイクロ波放射部７０１）としている。
【０１３６】
これにより、マイクロ波放射部１０２（７０１）が円偏波を放射する構成の場合は、円偏波放射部の中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射されるので、他の放射部と比べて円周方向に均一に被加熱物を加熱することができる。
【０１３７】
以上より、駆動機構を用いることなく、加熱室１０３内において広範囲に置かれた被加熱物に対して均一な加熱分布を実現しながら、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対して高い加熱性能（効率）を実現するマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【０１３８】
なお、マイクロ波放射部１０２の数および位置が加熱室の中央２１０に対して非対称で
あるような構成や、全てのマイクロ波放射部１０２が同一形状でないような構成についても本発明の範囲に含まれる。また、本実施の形態２において、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１の中には、２本の長孔を交差させた開口形状を有しており、さらにこの２本の長孔の内の一方の長孔が第二のマイクロ波放射部１０２ｂとなるような構成が採用されたものが含まれている。円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１の開口形状は、後述するように、２本の長孔を交差させた開口形状以外の形態であってもよい。また、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１が、第一および第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂと別の開口として構成されるような場合であってもよく、第一または第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂが、マイクロ波放射部７０１の開口の一部として構成されるような場合であってもよい。
【０１３９】
（実施の形態３）
以下に、本実施の形態３における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【０１４０】
図８〜図１０は、本発明の実施の形態３におけるマイクロ波加熱装置の説明図である。図８は、マイクロ波放射部と第一のマイクロ波放射部と第二のマイクロ波放射部と円偏波放射するマイクロ波放射部と導波管とマイクロ波発生部との位置関係を説明する図である。図９は、円偏波を放射するマイクロ波放射部の形状の例を示した説明図である。図１０は、二つの長孔が交差するＸ字状のマイクロ波放射部の交差角度とマイクロ波の放射方向との関係を説明するための関係説明図であり、この結果は電磁界解析により求めた。なお、図面において、実施の形態１、２と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、本実施の形態３のマイクロ波加熱装置における基本的な動作は、実施の形態１、２と同様であるとして、発明の主要点でない限り説明を省略し、以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【０１４１】
＜円偏波開口形状＞
まず、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１の形状の例について説明する。特にここでは、少なくとも２つ以上の長孔により構成されるマイクロ波放射部７０１について述べる。
【０１４２】
形状の例を示した図９（ａ）〜（ｇ）のように、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１は２つ以上の長孔により構成されており、このうちの少なくとも１つの長孔の長辺がマイクロ波の伝送方向２０７に対して傾いた形状となっていれば良い。よって、図９の（ｅ）および（ｆ）のように２つの長孔が交差していない形状や、図９の（ｄ）のように３つの長孔により構成されている形状でも良い。
【０１４３】
なお、２つの長孔により構成されている円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１の最良な形状の条件としては以下の３点が挙げられる。
【０１４４】
１点目は、各長孔の長辺の長さは導波管３０１内の管内波長λｇの約１／４以上であることである。２点目は、２つの長孔はお互いに中央部で交差していることである。３点目は、２つの長孔の交差位置（中心）が、導波管３０１の管軸２１１上に位置しないこと、すなわち、導波管３０１の伝送方向２０７に平行かつマイクロ波放射部７０１の中心を通る直線を軸として、電界４０１の分布が軸対照とならないことである。
【０１４５】
例えば、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合においては、導波管３０１の管軸２１１を対称軸として電界４０１が分布しているので、マイクロ波放射部７０１の形状が、導波管３０１の管軸２１１に対して軸対照とならないように配置することが条件となる。
【０１４６】
＜正Ｘの円偏波開口＞
なお、本実施の形態３では、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１を、二つの長孔が交差するＸ字状の構成としている。これにより、簡単な構成で確実に円偏波を放射することができる。
【０１４７】
＜潰れＸの円偏波開口＞
また、図９の（ａ）に示したように、長孔を直交させずに直交より傾斜させて構成することによりＸ字形状が押しつぶされたような形状のマイクロ波放射部７０１とした場合では、マイクロ波分布が真円から変形し楕円となり、円偏波としてマイクロ波を放射しながら放射されるマイクロ波に指向性を持たせることができる。
【０１４８】
また、導波管３０１の管軸２１１に対してそれぞれの長孔が傾斜して配置されることにより、長孔を短くすることなく、マイクロ波放射部７０１の中心をより導波管３０１の端部に寄せることができる。例えば、それぞれの長孔を第一のマイクロ波放射部１０２ａとして構成されたマイクロ波放射部７０１を用いる場合、マイクロ波放射部７０１の中心をより導波管３０１の端部に寄せて配置させることによって、導波管３０１の伝送および電界方向に対して直角方向２０９に庫内定在波分布を強め、加熱室１０３の広範囲に置かれた被加熱物に対する均一加熱性能を向上できる。
【０１４９】
＜円偏波開口その他の形状＞
また、図９の（ｅ）および（ｆ）に示したように、２つの長孔を互いに離して配置するような構成も採用することができる。
【０１５０】
また、図９の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）および（ｇ）に示したように、導波管３０１の伝送方向２０７に平行な軸または、導波管３０１の伝送および電界方向に対して直角方向２０９に平行な軸に対して、軸対称とならない開口形状のマイクロ波放射部７０１においても円偏波を放射することが可能である。
【０１５１】
また、長孔とは言うものの、長方形に限定されるものではない。開口のコーナー部にＲ部（湾曲部）を設けるとか楕円形状にするなどしても円偏波を発生することも可能である。基本的な円偏波開口の考え方としては、一方向に長めでその直角方向には短めである全体として長細い形状のものを二つ組み合わせればよいと推察される。
【０１５２】
＜Ｘ交差角度と指向性の関係（ＣＡＥ）＞
次に、２つの長孔が交差するＸ字状のマイクロ波放射部７０１における、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５と、導波管３０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の広がりとの関係を図１０に示す。なお、図１０は電磁界解析によって求めたものである。
【０１５３】
また、本解析において、２つの長孔は各中央部で交差しており、それぞれの長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が、同一となるように交差角度を変化させている。図１０においては、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５を、２５°から６５°まで１０°刻みで変化させた場合の、マイクロ波放射部７０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の分布を電磁界解析により求めた。
【０１５４】
図１０に示す長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が２５°と３５°の解析結果によれば、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が４５°より小さい場合は、上述の原理説明と同様に主に伝送および電界方向に対して直角方向２０９にマイクロ波の広がりを有する傾向があることが判る。
【０１５５】
これに対して、図１０に示す長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が５５°と６５°の解析結果によれば、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が４５°より大きい場合は、主に伝送および電界方向にマイクロ波の広がりを有する傾向があることが判る。これも上述の原理説明と一致している。
【０１５６】
以上より、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１においても、それぞれの長孔の長軸方向２０４に対して直角方向にマイクロ波の広がりが強くなる指向性が有り、上述した単一の長孔の長軸方向と導波管の管軸の交差角度２０５を変化させた場合と同様の傾向がある。すなわち、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１では、長孔の長軸方向と導波管の管軸の交差角度２０５が４５°の場合を境にして、４５°より大きい場合に、伝送方向２０７に放射されるマイクロ波の量が、伝送および電界方向に対して直角方向２０９に放射されるマイクロ波の量より大きくなる。また、長孔の長軸方向と導波管の管軸との交差角度２０５が４５°より小さい場合、伝送および電界方向に対して直角方向２０９に放射されるマイクロ波の量が、伝送方向２０７に放射されるマイクロ波の量より大きくなる。
【０１５７】
このように、２つの長孔を交差させたＸ字状のマイクロ波放射部７０１においても、単一の長孔により構成されたマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂと同様な指向性を有していることが判る。
【０１５８】
次に、図１０に示した解析結果の解析条件を以下に記載する。本解析では、矩形状の導波管３０１を用いてマイクロ波発生部２０２であるマグネトロンから発生したマイクロ波をＴＥ１０モードで伝送している。
【０１５９】
本解析における矩形状の導波管３０１は、電界方向４０７の寸法が３０ｍｍ、伝送および電界方向に対して直角方向２０９の寸法が１００ｍｍとなっており、解析に用いたマイクロ波の周波数は２．４６ＧＨｚとした。
【０１６０】
また、本解析で用いたマイクロ波放射部１０２の形状は、長孔の長軸方向２０４の長さが５０ｍｍで長孔の短軸方向の長さが５ｍｍである２本の長孔が、各長孔の中央部で交差している形状を用いた。このようなマイクロ波放射における指向性の特徴は、本形状にのみ限定されるものではなく、２つの長孔が交差するＸ字状のマイクロ波放射部１０２であれば同様の結果が得られる。また、図１０の表示データは実効電界である。
【０１６１】
＜具体構成、作用・効果＞
以下に、本実施の形態３における具体的な構成および作用、効果を説明する。
【０１６２】
図８に示すように、本実施の形態３のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、マイクロ波放射部１０２として、第一および第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂを備えている。さらに、第一のマイクロ波放射部１０２ａにおける長孔を２本交差させてＸ字状の開口を形成することにより、円偏波を放射するマイクロ波７０１を構成している。同様に、第二のマイクロ波放射部１０２ｂにおける長孔を２本交差させてＸ字状の開口を形成することにより、円偏波を放射するマイクロ波７０１を構成している。
【０１６３】
このような構成により、第一および第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂによるマイクロ波の指向性を利用しながら、円偏波による均一なマイクロ波放射を実現できる。
【０１６４】
また、マイクロ波発生部２０２からの距離が最も短い位置に配置されるマイクロ波放射部１０２を、第一のマイクロ波放射部１０２ａ（７０１）としている。マイクロ波発生部２０２からの距離が最も短い位置に配置されるマイクロ波放射部１０２は、加熱室１０３の中央２１０からの距離がマイクロ波発生部２０２方向に最も長いため、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さい。そのため、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を著しく低下させることなく、導波管３０１の幅方向（伝送および電界方向に対して直角方向２０９）にマイクロ波を放射して、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の均一性を向上できる。
【０１６５】
また、マイクロ波発生部２０２からの距離が最も長い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２を、第一のマイクロ波放射部１０２ａ（７０１）としている。これにより、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波の集中を著しく低下させることなく、導波管３０１の幅方向（伝送および電界方向に対して直角方向２０９）にマイクロ波を放射することにより、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱の均一性を向上できる。
【０１６６】
さらに、加熱室１０３の中央２１０からの距離が最も短い位置に配置されるマイクロ波放射部１０２を、第二のマイクロ波放射部１０２ｂ（７０１）としている。加熱室１０３の中央２１０からの距離が最も短い位置に配置されるマイクロ波放射部１０２は、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が最も大きく、広範囲に置かれた被加熱物に対するマイクロ波加熱への寄与が小さい。そのため、広範囲に置かれた被加熱物に対する加熱性能を著しく低下させることなく、加熱室１０３の中央２１０に置かれた被加熱物に対して、効果的にマイクロ波を効率よく集中させることで、加熱性能（効率）を向上できる。
【０１６７】
このように、第二のマイクロ波放射部１０２ｂを用いることで、加熱室１０３の中央２１０にマイクロ波放射部１０２を有さない構成を実現することができる。
【０１６８】
また、第一および第二のマイクロ波放射部１０２ａ、１０２ｂを、二つの長孔が交差するＸ字状とした円偏波を放射する構成（マイクロ波放射部７０１）としている。
【０１６９】
よって、マイクロ波放射部７０１のＸ字状の開口中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射されるので、直線偏波を放射する従来のマイクロ波放射部１０２と比較して、均一加熱が可能となる。特に、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１によって、円周方向に均一に被加熱物を加熱することが期待できる。さらに、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１を、二つの長孔が交差するＸ字状とすることで、駆動機構を用いない簡単な構成で確実に円偏波を放射することができ、信頼性の向上および給電部の小型化を実現することができる。
【０１７０】
以上より、駆動機構を用いることなく、加熱室内において広範囲に置かれた被加熱物に対して均一な加熱分布を実現しながら、加熱室の中央に置かれた被加熱物に対して高い加熱性能（効率）を実現するマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【０１７１】
なお、マイクロ波放射部１０２の数および位置が加熱室１０３の中央２１０に対して非対称であるような構成や、マイクロ波放射部１０２が２本の長孔を交差させた形状以外の構成や、全てのマイクロ波放射部１０２が同一形状でないような構成についても本発明の範囲に含まれる。
【０１７２】
さらに、マイクロ波放射部１０２のうち、少なくとも１つのマイクロ波放射部が、円偏波を放射するマイクロ波放射部７０１であればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物への均一照射ができるので、個食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】
【０１７４】
１０１  マイクロ波加熱装置（電子レンジ）
１０２  マイクロ波放射部
１０２ａ  第一のマイクロ波放射部
１０２ｂ  第二のマイクロ波放射部
１０３  加熱室
３０１  導波管
２０２  マイクロ波発生部
２０４  長孔の長軸方向
２０５  交差角度
２０７  伝送方向
２１０  加熱室の中央
２１１  導波管の管軸
７０１  円偏波を放射するマイクロ波放射部
【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８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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