(57)【要約】【課題】各種機器に安全に搭載することができる半導体素子を用いたマイクロ波発生装置を提供することである。【解決手段】マイクロ波増幅部４００は、放熱フィン４０１、回路基板４０２およびカバー部材を含む。回路基板４０２上には、３つの増幅器４０３，４０４，４０５が形成されている。回路基板４０２は、カバー部材内において放熱フィン４０１上に設けられる。増幅器４０４，４０５の出力端子は、線路Ｌ６，Ｌ７を介して同軸ケーブルＣＣ２，ＣＣ３の一端に接続されている。同軸ケーブルＣＣ２，ＣＣ３の他端は、アンテナＡ１，Ａ２に接続されている。同軸ケーブルＣＣ２，ＣＣ３と線路Ｌ６，Ｌ７とは、絶縁連結部ＭＣにおいて接続されている。同軸ケーブルＣＣ２，ＣＣ３の外部導体と、放熱フィン４０１およびカバー部材とは電気的に絶縁されている。【選択図】図３
2008041398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置であって、
マイクロ波を発生する発振器と、
前記発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、
前記増幅器は、バンドギャップが３ｅＶ以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、
前記増幅器は、接地電位から電気的に絶縁されていることを特徴とするマイクロ波発生装置。
【請求項２】
前記増幅器を内部に収容する第１の筐体をさらに備え、
前記増幅器と前記第１の筐体とは電気的に接続され、
前記第１の筐体は接地電位から電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波発生装置。
【請求項３】
前記増幅器により増幅されたマイクロ波を前記放射部に伝送する同軸線路をさらに備え、
前記同軸線路は、前記増幅器により増幅されたマイクロ波を伝送する内部導体と、マイクロ波の漏洩を防止するための外部導体とを含み、
前記第１の筐体と前記外部導体とは電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波発生装置。
【請求項４】
前記第１の筐体と前記同軸線路とは絶縁部材を介して接続され、
前記外部導体と前記絶縁部材とは前記内部導体により伝送されるマイクロ波の漏洩を遮蔽するチョーク構造を形成することを特徴とする請求項３記載のマイクロ波発生装置。
【請求項５】
前記同軸線路は、前記外部導体内で前記内部導体を覆うように設けられる円筒状の絶縁材を有し、
前記第１の筐体は、円筒状のガイド部を有し、
前記同軸線路は、前記円筒状の絶縁材を前記円筒状のガイド部内に嵌合することにより前記第１の筐体に接続されることを特徴とする請求項４記載のマイクロ波発生装置。
【請求項６】
前記発振器を内部に収容する第２の筐体をさらに備え、前記第１の筐体は前記第２の筐体から電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のマイクロ波発生装置。
【請求項７】
前記増幅器の出力端子と前記放射部との間に設けられる容量素子をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロ波発生装置。
【請求項８】
前記発振器の出力端子と前記増幅器の入力端子との間に設けられる容量素子をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ波発生装置。
【請求項９】
マイクロ波を用いて対象物を処理するマイクロ波処理装置であって、
前記対象物が配置される第３の筐体と、
前記第３の筐体内に配置される対象物にマイクロ波を放射する請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロ波発生装置とを備え、
前記マイクロ波発生装置の増幅器は前記第３の筐体から電気的に絶縁されていることを特徴とするマイクロ波処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置およびマイクロ波により対象物を処理するマイクロ波処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波により対象物を処理する装置、例えば、電子レンジ等においては、マイクロ波発生装置としてマグネトロンが用いられている（例えば、特許文献１）。マグネトロンは、高電力のマイクロ波を容易に発生させることができ、マイクロ波発生装置として一般的に用いられている。
【０００３】
ところで、マイクロ波発生装置としてマグネトロンを用いた場合、発生させるマイクロ波の周波数制御が容易ではない。そこで、マグネトロンに代わるマイクロ波発生装置として、従来より半導体素子を用いた装置の研究が行われていた。
【特許文献１】特開平０５−０４４９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体素子を用いたマイクロ波発生装置においては、例えば、トランジスタ等により構成されるマイクロ波発生源により発生されたマイクロ波を、トランジスタ等により構成される増幅器により増幅する。それにより、マイクロ波発生装置は、増幅された高電力のマイクロ波を放射することができる。
【０００５】
しかしながら、近年まで、高耐圧の半導体素子が開発されておらず、増幅器に十分な電圧を印加することができなかった。そのため、従来の半導体素子を用いたマイクロ波発生装置においては、商用電源を用いることができなかった。
【０００６】
このように、従来の半導体素子を用いたマイクロ波発生装置は汎用性に乏しく、各種機器に実際に搭載されることもほとんど考えられなかった。したがって、商用電源を用いる機器に、半導体素子を用いたマイクロ波発生装置を搭載した場合に発生する問題点についてもほとんど検討されていない。
【０００７】
本発明の目的は、各種機器に安全に搭載することができる半導体素子を用いたマイクロ波発生装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、半導体素子を用いたマイクロ波発生装置が安全に搭載されたマイクロ波処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）第１の発明に係るマイクロ波発生装置は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置であって、マイクロ波を発生する発振器と、発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、増幅器は、バンドギャップが３ｅＶ以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、増幅器は、接地電位から電気的に絶縁されているものである。
【００１０】
そのマイクロ波発生装置においては、発振器により発生されたマイクロ波が、増幅器において増幅された後、放射部から放射される。増幅器は、バンドギャップが３ｅＶ以上の化合物半導体からなる半導体素子を含む。
【００１１】
この場合、増幅器に十分高い電圧を印加することができるので、発振器により発生されたマイクロ波の電力を増幅器において十分に増幅することができる。
【００１２】
また、増幅器は、接地電位から電気的に絶縁されている。したがって、マイクロ波発生装置を各種機器に搭載した場合に、増幅器に印加される高い電圧が機器の筐体に印加されることを防止することができる。それにより、機器の使用者に高い電圧が印加されることを防止することができる。すなわち、マイクロ波発生装置を各種機器に安全に搭載することができる。
【００１３】
（２）マイクロ波発生装置は、増幅器を内部に収容する第１の筐体をさらに備え、増幅器と第１の筐体とは電気的に接続され、第１の筐体は接地電位から電気的に絶縁されてもよい。
【００１４】
この場合、増幅器の基準電位（一方の電源電位）を安定させることができる。それにより、増幅器の出力を安定させることができる。また、第１の筐体は接地電位から電気的に絶縁されているので、マイクロ波発生装置を各種機器に搭載した場合に、増幅器に印加される高い電圧が機器の筐体に印加されることを防止することができる。
【００１５】
（３）マイクロ波発生装置は、増幅器により増幅されたマイクロ波を放射部に伝送する同軸線路をさらに備え、同軸線路は、増幅器により増幅されたマイクロ波を伝送する内部導体と、マイクロ波の漏洩を防止するための外部導体とを含み、第１の筐体と外部導体とは電気的に絶縁されてもよい。
【００１６】
この場合、外部導体を機器の筐体に接続することにより、第１の筐体と機器の筐体との間で、マイクロ波が同軸線路の外部へ漏洩することを防止することができる。それにより、機器の誤動作を防止することができる。
【００１７】
また、第１の筐体と外部導体とが電気的に絶縁されるので、外部導体を機器の筐体に接続した場合にも、増幅器に印加される高い電圧が機器の筐体に印加されることを防止することができる。
【００１８】
（４）第１の筐体と同軸線路とは絶縁部材を介して接続され、外部導体と絶縁部材とは内部導体により伝送されるマイクロ波の漏洩を遮蔽するチョーク構造を形成してもよい。
【００１９】
この場合、第１の筐体と同軸線路との接続部においてマイクロ波が漏洩することを防止することができる。それにより、機器の誤動作を確実に防止することができる。
【００２０】
（５）同軸線路は、外部導体内で内部導体を覆うように設けられる円筒状の絶縁材を有し、第１の筐体は、円筒状のガイド部を有し、同軸線路は、円筒状の絶縁材を円筒状のガイド部内に嵌合することにより第１の筐体に接続されてもよい。
【００２１】
この場合、同軸線路を第１の筐体に確実に固定することができる。それにより、外部導体と絶縁部材により形成されるチョーク構造が変形することを防止することができる。その結果、第１の筐体と同軸線路との接続部においてマイクロ波が漏洩することを確実に防止することができる。
【００２２】
（６）マイクロ波発生装置は、発振器を内部に収容する第２の筐体をさらに備え、第１の筐体は第２の筐体から電気的に絶縁されてもよい。
【００２３】
この場合、マイクロ波発生装置を機器の筐体に搭載する際に、第２の筐体が機器の筐体と電気的に接続されても、増幅器に印加される高い電圧が機器の筐体に印加されることを防止することができる。したがって、マイクロ波発生装置をより安全に機器に搭載することができる。
【００２４】
（７）マイクロ波発生装置は、増幅器の出力端子と放射部との間に設けられる容量素子をさらに含んでもよい。この場合、増幅器に印加される高い直流電圧が放射部に印加されることを防止することができる。その結果、安全性がさらに向上する。
【００２５】
（８）マイクロ波発生装置は、発振器の出力端子と増幅器の入力端子との間に設けられる容量素子をさらに含んでもよい。それにより、増幅器に高い直流電圧が印加された場合にも、発振器に高い直流電圧が印加されることを防止することができる。その結果、発振器の故障を防止することができる。
【００２６】
（９）第２の発明に係るマイクロ波処理装置は、マイクロ波を用いて対象物を処理するマイクロ波処理装置であって、対象物が配置される第３の筐体と、第３の筐体内に配置される対象物にマイクロ波を放射する第１の発明に係るマイクロ波発生装置とを備え、マイクロ波発生装置の増幅器は第３の筐体から電気的に絶縁されているものである。
【００２７】
そのマイクロ波処理装置においては、第１の発明に係るマイクロ波発生装置から発生されたマイクロ波が第３の筐体内に配置される対象物に放射される。
【００２８】
この場合、上記のマイクロ波発生装置が搭載されているので、マイクロ波発生装置の増幅器に十分高い電圧を印加することができる。したがって、発振器により発生されたマイクロ波の電力を増幅器において十分に増幅した後、マイクロ波をマイクロ波発生装置から第３の筐体内に放射することができる。
【００２９】
また、増幅器は、第３の筐体から電気的に絶縁されている。したがって、増幅器に印加される高い電圧が第３の筐体に印加されることを防止することができる。それにより、マイクロ波処理装置の使用者に高い電圧が印加されることを防止することができる。すなわち、マイクロ波発生装置をマイクロ波処理装置に安全に搭載することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、マイクロ波発生装置の増幅器に十分高い電圧を印加することができるので、発振器により発生されたマイクロ波の電力を増幅器において十分に増幅することができる。
【００３１】
また、増幅器は、接地電位から電気的に絶縁されている。したがって、マイクロ波発生装置を各種機器（マイクロ波処理装置）に搭載した場合に、増幅器に印加される高い電圧が機器（マイクロ波処理装置）の筐体に印加されることを防止することができる。それにより、機器（マイクロ波処理装置）の使用者に高い電圧が印加されることを防止することができる。すなわち、マイクロ波発生装置を各種機器（マイクロ波処理装置）に安全に搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施の形態に係るマイクロ波発生装置およびそれを搭載したマイクロ波処理装置について図面を用いて説明する。以下、マイクロ波処理装置の一例として電子レンジを説明する。
【００３３】
（１）電子レンジの構成および動作の概略
図１は、本発明の一実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態に係る電子レンジ１は、マイクロ波発生装置１００および筐体５０１を含む。筐体５０１内には、アンテナＡ１，Ａ２が設けられる。なお、筐体５０１は接地される。
【００３４】
また、マイクロ波発生装置１００は、電圧供給部２００、マイクロ波発生部３００およびマイクロ波増幅部４００を備える。マイクロ波発生装置１００は、電源プラグ１０を介して商用電源に接続される。
【００３５】
マイクロ波発生装置１００において、電圧供給部２００は、商用電源から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換し、可変電圧をマイクロ波発生部３００に与え、直流電圧をマイクロ波増幅部４００に与える。
【００３６】
マイクロ波発生部３００は、電圧供給部２００から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生する。マイクロ波増幅部４００は、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、マイクロ波発生部３００により発生されるマイクロ波を増幅し、増幅したマイクロ波を筐体５０１内に設けられたアンテナＡ１、Ａ２に与える。これにより、筐体５０１内でアンテナＡ１、Ａ２からマイクロ波が放射される。電圧供給部２００、マイクロ波発生部３００およびマイクロ波増幅部４００の構成および動作の詳細は後述する。
【００３７】
（２）マイクロ波発生装置の構成
図２は、図１の電子レンジ１を構成するマイクロ波発生装置１００の概略側面図であり、図３は、図２のマイクロ波発生装置１００の回路構成を模式的に示した図である。
【００３８】
図２の電圧供給部２００は、整流回路２０１（図３）および電圧制御装置２０２（図３）を含む。電圧制御装置２０２は、トランス２０２ａおよび電圧制御回路２０２ｂを含む。整流回路２０１および電圧制御装置２０２は、カバー部材ＩＭ１（図２）内において樹脂等の絶縁材料により封止されている。カバー部材ＩＭ１は樹脂材料からなり、後述するカバー部材ＩＭ２，ＩＭ３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料からなる。
【００３９】
図２のマイクロ波発生部３００は、放熱フィン３０１、回路基板３０２およびカバー部材ＩＭ２を含む。回路基板３０２には、図３のマイクロ波発生器３０３が形成されている。回路基板３０２は、カバー部材ＩＭ２内において放熱フィン３０１上に設けられる。マイクロ波発生器３０３は、例えば、トランジスタ等の回路素子により構成される。
【００４０】
図２のマイクロ波増幅部４００は、放熱フィン４０１、回路基板４０２およびカバー部材ＩＭ３を含む。回路基板４０２上には、図３の３つの増幅器４０３，４０４，４０５が形成されている。回路基板４０２は、カバー部材ＩＭ３内において放熱フィン４０１上に設けられる。増幅器４０３，４０４，４０５の詳細は後述する。
【００４１】
図３に示すように、マイクロ波発生器３０３の出力端子は、回路基板３０２に形成された線路Ｌ１、同軸ケーブルＣＣ１および回路基板４０２に形成された線路Ｌ２を介して増幅器４０３の入力端子に接続されている。なお、同軸ケーブルＣＣ１と線路Ｌ２とは、絶縁連結部ＭＣにおいて接続されている。絶縁連結部ＭＣの詳細は後述する。
【００４２】
増幅器４０３の出力端子は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ３を介して電力分配器４１０の入力端子に接続されている。電力分配器４１０は、増幅器４０３から線路Ｌ３を介して入力されたマイクロ波を２分配して出力する。
【００４３】
電力分配器４１０の２つの出力端子は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ４，Ｌ５を介して増幅器４０４，４０５のそれぞれの入力端子に接続されている。
【００４４】
増幅器４０４の出力端子は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ６を介して同軸ケーブルＣＣ２の一端に接続されている。同軸ケーブルＣＣ２の他端は、アンテナＡ１に接続されている。アンテナＡ１は、電子レンジ５００の筐体５０１内に設けられている。なお、同軸ケーブルＣＣ２と線路Ｌ６とは、絶縁連結部ＭＣにおいて接続されている。
【００４５】
増幅器４０５の出力端子は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ７を介して同軸ケーブルＣＣ３の一端に接続されている。同軸ケーブルＣＣ３の他端は、アンテナＡ２に接続されている。アンテナＡ２は、電子レンジ５００の筐体５０１内に設けられている。なお、同軸ケーブルＣＣ３と線路Ｌ７とは、絶縁連結部ＭＣにおいて接続されている。
【００４６】
整流回路２０１の一対の入力端子およびトランス２０２ａの一次巻線には、商用電源ＰＳから交流電圧ＶＣＣが与えられる。交流電圧ＶＣＣは、例えば、１００（Ｖ）である。整流回路２０１の一対の出力端子には、高電位側の電源ラインＬＶ１および低電位側の電源ラインＬＶ２が接続されている。
【００４７】
整流回路２０１は、商用電源ＰＳから与えられる交流電圧ＶＣＣを整流し、直流電圧ＶＤＤを電源ラインＬＶ１，ＬＶ２間に印加する。直流電圧ＶＤＤは、例えば、１４０（Ｖ）である。増幅器４０３，４０４，４０５の電源端子は電源ラインＬＶ１に接続され、増幅器４０３，４０４，４０５の接地端子は電源ラインＬＶ２に接続されている。
【００４８】
トランス２０２ａの二次巻線は、電圧制御回路２０２ｂの一対の入力端子に接続されている。トランス２０２ａは交流電圧ＶＣＣを降圧する。電圧制御回路２０２ｂは、トランス２０２ａにより降圧された交流電圧から任意に調整可能な可変電圧ＶＶＡをマイクロ波発生器３０３に与える。可変電圧ＶＶＡは、例えば、０〜１０（Ｖ）の間で調整可能な電圧である。
【００４９】
マイクロ波発生器３０３は、電圧制御回路２０２ｂから与えられる可変電圧ＶＶＡに基づいてマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器３０３により発生されたマイクロ波は、線路Ｌ１、同軸ケーブルＣＣ１および線路Ｌ２を介して増幅器４０３に与えられる。
【００５０】
増幅器４０３は、マイクロ波発生器３０３から与えられたマイクロ波の電力を増幅する。増幅器４０３により増幅されたマイクロ波は、線路Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を介して増幅器４０４，４０５に与えられる。
【００５１】
増幅器４０４，４０５は、増幅器４０３から与えられたマイクロ波の電力を増幅する。増幅器４０４により増幅されたマイクロ波は、線路Ｌ６および同軸ケーブルＣＣ２を介してアンテナＡ１に与えられる。増幅器４０５により増幅されたマイクロ波は、線路Ｌ７および同軸ケーブルＣＣ３を介してアンテナＡ２に与えられる。増幅器４０４，４０５からアンテナＡ１，Ａ２に与えられたマイクロ波は、筐体５０１内へ放射される。
【００５２】
（３）増幅器および絶縁連結部の構成
次に、増幅器４０３，４０４，４０５および絶縁連結部ＭＣの構成について説明する。
【００５３】
図４は、増幅器４０３，４０４，４０５および絶縁連結部ＭＣを説明するための図である。また、図５は、絶縁連結部ＭＣを説明するための図である。
【００５４】
なお、図４は、上方から見た増幅器４０４の回路構成および絶縁連結部ＭＣの断面構造を示す概略図であり、図５は、側方から見た絶縁連結部ＭＣの断面構造を示す概略図である。また、図５は、線路Ｌ６と同軸ケーブルＣＣ２とが連結されていない状態を示している。なお、図示していないが、増幅器４０３，４０５および他の絶縁連結部ＭＣについても同様の構成を有する。
【００５５】
（３−１）増幅器の構成
まず、増幅器４０４について簡単に説明する。
【００５６】
図４に示すように、増幅器４０４は、チップコンデンサＣ１，Ｃ２、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ、以下トランジスタと略記する）Ｑ、トランジスタＱの入力整合回路を構成する線路Ｌ１１、トランジスタＱの出力整合回路を構成する線路Ｌ１２およびトランジスタＱの駆動電力を供給する線路Ｌ１３を含む。なお、線路Ｌ１３は線路Ｌ１２に接続されている。また、トランジスタＱは、回路基板４０２の所定の領域に形成された開口部４０６内において、放熱フィン４０１上に直接取り付けられている。したがって、トランジスタＱにおいて発生した熱は、放熱フィン４０１により効率よく放散される。
【００５７】
チップコンデンサＣ１は、線路Ｌ４と線路Ｌ１１との間に接続される。トランジスタＱは、線路Ｌ１１と線路Ｌ１２との間に接続される。線路Ｌ１３の一端は電源ラインＬＶ１（図３参照）に接続される。チップコンデンサＣ２は、線路Ｌ１２と線路Ｌ６との間に接続される。
【００５８】
トランジスタＱのゲートは線路Ｌ１１に接続され、ドレインは線路Ｌ１２に接続され、ソースは放熱フィン４０１に接続される。放熱フィン４０１は、電源ラインＬＶ２（図３参照）に接続される。ここで、上述したように線路Ｌ１３は、電源ラインＬＶ１に接続されている。したがって、トランジスタＱのドレイン−ソース間には直流電圧ＶＤＤが印加される。また、トランジスタＱのゲートには、増幅器４０３（図３）から、線路Ｌ３（図３）、電力分配器４１０（図３）、線路Ｌ４、コンデンサＣ１および線路Ｌ１１を介してマイクロ波が与えられる。
【００５９】
以上のような構成により、増幅器４０３から増幅器４０４に与えられたマイクロ波は、トランジスタＱにおいて増幅された後、線路Ｌ１２およびコンデンサＣ２を介して線路Ｌ６に与えられる。
【００６０】
なお、トランジスタＱの材料としては、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）等の高耐熱かつ高耐圧の化合物半導体が用いられる。トランジスタＱに用いられる化合物半導体のバンドギャップは３（ｅＶ）以上であることが好ましい。
【００６１】
（３−２）絶縁連結部の構成
次に、絶縁連結部ＭＣについて説明する。
【００６２】
図５に示すように、絶縁連結部ＭＣは、ケーブル側連結部２０および増幅部側連結部３０から構成される。ケーブル側連結部２０は、同軸ケーブルＣＣ２の一端に形成されている。同軸ケーブルＣＣ２は、第１の内部導体２１、円筒状の絶縁部材２２および円筒状の第１の外部導体２３を含む。
【００６３】
絶縁部材２２は、第１の内部導体２１の外周面を覆うように設けられている。第１の内部導体２１の一端は、絶縁部材２２の一端から外部に露出しており、第１の内部導体２１の他端は、アンテナＡ１（図３）に接続されている。なお、アンテナＡ１および第１の内部導体２１の他端は、筐体５０１から絶縁されている。
【００６４】
第１の外部導体２３は絶縁部材２２の外周面を覆うように設けられている。第１の外部導体２３としては、例えば、銅、アルミニウム等を用いることができる。同軸ケーブルＣＣ２の一端において絶縁部材２２の外周面と第１の外部導体２３の内周面との間に所定の空間が形成されるように、第１の外部導体２３の一端は径大となっている。第１の外部導体２３の他端は、筐体５０１（図３）に接続されている。
【００６５】
増幅部側連結部３０は、マイクロ波増幅部４００（図２）に固定されている。増幅部側連結部３０は、円筒状の絶縁部材３１、円筒状の第２の外部導体３２および円筒状の支持部材３３を含む。絶縁部材３１としては、例えば、高耐熱樹脂であるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、セラミック材料であるアルミナ等の誘電体絶縁材料が用いられる。また、支持部材３３も同様の絶縁材料からなる。
【００６６】
絶縁部材３１の一端にはフランジ部３１ａが形成されている。フランジ部３１ａの一方の面が第３の外部導体３５を介してカバー部材ＩＭ３に接着されている。絶縁部材３１の他端の内周面には、絶縁部材３１の軸心に向かって突出する環状の突出部３１ｂが形成されている。
【００６７】
第２の外部導体３２は、一端側にチョークガイド部３２ａを有し、他端側に連結ガイド部３２ｂを有する。チョークガイド部３２ａは、連結ガイド部３２ｂに比べて径大となっている。チョークガイド部３２ａは、絶縁部材３１の外周面に接着されている。
【００６８】
支持部材３３は、第３の外部導体３５内に設けられる。支持部材３３内には第２の内部導体３４が設けられている。第２の内部導体３４の一端は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ６に接続されている。第２の内部導体３４の他端には、第１の内部導体２１が挿入できる穴が形成されている。
【００６９】
また、第３の外部導体３５の内周面、突出部３１ｂの内周面および連結ガイド部３２ｂの内周面は略面一となっている。
【００７０】
以上の構成において、絶縁部材２２の一端側を連結ガイド部３２ｂに挿入することにより、ケーブル側連結部２０と増幅部側連結部３０とが連結される。このとき、図４に示すように、第１の内部導体２１が第２の内部導体３４内に挿入され、第１の内部導体２１と第２の内部導体３４とが嵌め合い接合される。それにより、線路Ｌ６と第１の内部導体２１とが電気的に接続され、マイクロ波発生装置１００において発生したマイクロ波をアンテナＡ１を介して筐体５０１内に放射することができる。
【００７１】
なお、マイクロ波増幅部４００を筐体５０１に取り付ける場合には、絶縁材料からなる固定部材を用いるものとする。
【００７２】
（４）マイクロ波漏洩防止構造
次に、絶縁連結部ＭＣにおけるマイクロ波の漏洩防止構造について説明する。
【００７３】
図４に示すように、絶縁連結部ＭＣには、チョーク構造を構成する空間部４０が第１の外部導体２３、絶縁部材３１および第２の外部導体３２によって囲まれるように形成されている。
【００７４】
本実施の形態においては、空間部４０を挟んでフランジ部３１ａと対向する第１の外部導体２３の内面（空間部４０と第１の外部導体２３との境界面Ａ（図４に点線楕円で示す面））と、第２の外部導体３２の一端とカバー部材ＩＭ３（および図５の放熱フィン４０１）との間の領域Ｂ（図４に点線楕円で示す領域）との間の距離は、空間部４０内でのマイクロ波の波長の４分の１に相当する電気的長さに設定される。
【００７５】
この構成により、第１の外部導体２３は金属導体であるので、境界面Ａのインピーダンスは０となる。また、領域Ｂのインピーダンスは非常に大きな値（理想的には無限大）となる。これは空間部４０の電気的作用により領域Ｂのインピーダンスが境界面Ａのインピーダンスに対して反転することによる。
【００７６】
また、本実施の形態においては、空間部４０と同様に、絶縁部材３１を配した空間もその電気的長さをマイクロ波の波長の４分の１に相当するチョーク構造の構成としている。すなわち、領域Ｂと突出部３１ｂの絶縁部材２２に面する領域Ｃとの間の距離は、絶縁部材３１内でのマイクロ波の波長の４分の１に相当する電気的長さに設定される。
【００７７】
これにより、領域Ｃのインピーダンスが領域Ｂのインピーダンスに対して反転し、領域Ｃのインピーダンスは極めて小さい値（理想的には零）となる。その結果、第１の内部導体２１を伝播するマイクロ波は領域Ｃで遮蔽（シールド）される。すなわち、絶縁部材３１を介して第１の内部導体２１から外部へマイクロ波が漏洩することを防止することができる。それにより、電子レンジ１（図１）を構成する各種機器の誤動作を防止することができる。
【００７８】
なお、マイクロ波の波長は誘電体の誘電率によって異なる。セラミックの誘電率は空気の誘電率に比べて大きい。本実施の形態においては、絶縁部材３１として空気の誘電率より大きい誘電率を有するセラミック等の誘電材料が用いられている。したがって、領域Ｂと領域Ｃとの間の距離は、領域Ｂと境界面Ａとの間の距離に比べて短く設定される。
【００７９】
（５）本実施の形態の効果
以上のように、本実施の形態においては、増幅器４０３，４０４，４０５のトランジスタＱの材料として、バンドギャップが３（ｅＶ）以上の化合物半導体が用いられる。この場合、トランジスタＱに十分高い電圧を印加することができるので、マイクロ波発生器３０３により発生されたマイクロ波の電力を十分に増幅することができる。つまり、本実施の形態によれば、トランジスタを用いた簡易な回路構成で十分な電力のマイクロ波を容易に発生することができる。
【００８０】
また、図４に示すように、第１の外部導体２３の一端は、絶縁部材３１のフランジ部３１ａの他方の面に当接している。また、第２の外部導体３２と第３の外部導体３５との間には、絶縁部材３１が配置されている。
【００８１】
したがって、第１の外部導体２３および第２の外部導体３２は、第３の外部導体３５、カバー部材ＩＭ３および放熱フィン４０１（図５）から電気的に絶縁されている。それにより、筐体５０１（図３）とマイクロ波増幅部４００（図３）とが電気的に絶縁される。
【００８２】
この場合、マイクロ波増幅部４００の増幅器４０３，４０４，４０５（図３）に高い電圧を印加しても筐体５０１に高い電圧が印加されることがないので、使用者の安全が確保される。また、商用電源ＰＳと電圧供給部２００との間に絶縁用の高耐圧のトランスを設ける必要がないので、マイクロ波発生装置１００の製品コストを低減することができる。
【００８３】
また、筐体５０１（図３）とマイクロ波増幅部４００（図３）とを電気的に絶縁するために、絶縁部材２２（図４）の外周面の一部に外部導体が設けられていない領域Ｃ（図４）を形成するとともに、チョーク構造を用いることにより第１および第２の内部導体２１，３４を伝送されるマイクロ波から見た領域Ｃのインピーダンスを極めて小さい値（理想的には零）に設定している。それにより、絶縁連結部ＭＣにおいてカバー部材ＩＭ３および放熱フィン４０１を第１の外部導体２３から絶縁しつつマイクロ波が外部に漏洩することを防止することができる。その結果、使用者の安全を確保しつつ、電子レンジ１の構成機器の誤動作を防止することができる。
【００８４】
また、本実施の形態においては、第１の内部導体２１と第２の内部導体３４および絶縁部材２２と連結ガイド部３２ｂとを嵌合させながら挿入することで、連結ガイド部３２ｂと第１の外部導体２３とを嵌合接合することによりケーブル側連結部２０と増幅部側連結部３０とが連結される。この場合、増幅部側連結部３０に対するケーブル側連結部２０のがたつきを防止することができる。それにより、空間部４０の形状が変化することが防止されるので、領域Ｃのインピーダンスが変化することを防止することができる。その結果、絶縁連結部ＭＣにおいてマイクロ波が外部に漏洩することを確実に防止することができる。
【００８５】
また、本実施の形態においては、図４で説明したように、増幅器４０４，４０５の出力端子側にチップコンデンサＣ２が設けられている。これにより、高い直流電圧ＶＤＤがアンテナＡ１，Ａ２を介して使用者に印加されることを防止することができる。その結果、安全性がさらに向上する。
【００８６】
また、増幅器４０３の入力端子側には、上述した増幅器４０４の構成と同様にチップコンデンサが設けられている。ここで、上述したように、マイクロ波発生器３０３には、例えば、０〜１０（Ｖ）の可変電圧ＶＶＡが印加され、増幅器４０３には、例えば、１４０（Ｖ）の直流電圧ＶＤＤが印加される。この場合、マイクロ波発生器３０３と増幅器４０３との間に大きな電位差が生じる。そこで、本実施の形態においては、増幅器４０３の入力端子側にチップコンデンサを設けている。それにより、上記電位差によるマイクロ波発生器３０３の故障を防止することができる。
【００８７】
また、本実施の形態においては、同軸ケーブルＣＣ１（図２）とマイクロ波増幅部４００（図２）との接続部分に絶縁連結部ＭＣが設けられている。それにより、同軸ケーブルＣＣ１、放熱フィン３０１（図２）およびカバー部材ＩＭ２（図２）をマイクロ波増幅部４００から電気的に絶縁することができる。
【００８８】
したがって、マイクロ波発生部３００（図２）の放熱フィン３０１またはカバー部材ＩＭ２を筐体５０１（図１）に取り付けた場合にも、マイクロ波増幅部４００を筐体５０１から電気的に絶縁される。その結果、マイクロ波増幅部４００の増幅器４０３，４０４，４０５（図３）に高い電圧を印加しても筐体５０１に高い電圧が印加されることがないので、使用者の安全が確実に確保される。
【００８９】
（６）他の実施の形態
上記実施の形態においては、マイクロ波発生装置１００を電子レンジ１に搭載した場合について説明したが、マイクロ波発生装置１００は、プラズマ発生装置、乾燥装置、酵素反応を促進する装置等の他の機器に搭載してもよい。
【００９０】
また、上記実施の形態においては、増幅器４０４，４０５を並列に配しそれぞれの出力にアンテナを接続しているが、増幅器４０４，４０５の出力を電力合成して１つのアンテナのみに接続する構成としてもよい。
【００９１】
また、上記実施の形態においては、２つの並列配置の増幅器を示したが、３つ以上の並列配置としてもよい。そして３つ以上のアンテナが設けられてもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態においては、３つの増幅器４０３，４０４，４０５が設けられているが、１つ、２つまたは４つ以上の増幅器が設けられてもよい。
【００９３】
また、図４の空間部４０内にセラミック等の誘電材料を設けてもよい。なお、空気の誘電率より大きい誘電率を有するセラミック等の誘電材料を空間部４０内に設ける場合には、第１の外部導体２３から見た領域Ｂのインピーダンスを無限大にするために必要な空間部４０の軸方向に沿った長さを短く設定することができる。それにより、絶縁連結部ＭＣを小型化することができる。
【００９４】
（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【００９５】
上記実施の形態では、マイクロ波発生器３０２が発振器の例であり、アンテナＡ１，Ａ２が放射部の例であり、カバー部材ＩＭ３および放熱フィン４０１が第１の筐体の例であり、同軸ケーブルＣＣ２，ＣＣ３が同軸線路の例であり、絶縁部材３１が絶縁部材の例であり、絶縁部材２２が円筒状の絶縁材の例であり、カバー部材ＩＭ２および放熱フィン３０１が第２の筐体の例であり、チップコンデンサＣ１，Ｃ２が容量素子の例であり、筐体５０１が第３の筐体の例である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、電子レンジ、プラズマ発生装置、乾燥装置、および酵素反応を促進する装置等のマイクロ波により対象物を処理する装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図
【図２】図１の電子レンジを構成するマイクロ波発生装置の概略側面図
【図３】図２のマイクロ波発生装置の回路構成を模式的に示した図
【図４】増幅器および絶縁連結部を説明するための図
【図５】絶縁連結部を説明するための図
【符号の説明】
【００９８】
１    電子レンジ
１０    電源プラグ
１００    マイクロ波発生装置
２００    電圧供給部
３００    マイクロ波発生部
４００    マイクロ波増幅部
４０１    放熱フィン
４０２    回路基板
４０３，４０４，４０５    増幅器
５０１    筐体
Ａ１，Ａ２    アンテナ
ＣＣ１〜ＣＣ３    同軸ケーブル
ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３    カバー部材
ＭＣ    絶縁連結部
【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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