(57)【要約】【課題】テーブルやアンテナなどの回転機構を用いずとも簡単な構造で被加熱物を効率良く、均一に加熱すること。【解決手段】マイクロ波発生手段５０で発生するマイクロ波を加熱室２００へ伝送する矩形導波管１００のマイクロ波放射部１２０におけるマイクロ波の伝送路は、マイクロ波の伝送方向に異なる高さの領域を設けてあるので、マイクロ波の伝送方向に対して複数配置された放射開口１２０ｈからは加熱室２００内にバランス良くマイクロ波が放射される。したがって回転機構を用いることのなく小型でシンプルなマイクロ波の給電構成で被加熱物を均一に加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。【選択図】図２
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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、
前記加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、
前記マイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を前記加熱室へ伝送するように前記マイクロ波発生手段を接続した入力部と前記加熱室に接続する複数の放射開口を設けたマイクロ波放射部とを含む矩形導波管とを備え、
前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部において、前記放射開口は少なくとも伝送方向に複数配置され、マイクロ波の伝送路は伝送方向に高さの異なる領域を有するマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の伝送方向に互いに高さの異なる領域の間に変化部を設け、前記変化部は高さの異なる領域を段差なく接続するように伝送方向に傾斜した平面もしくは曲面で構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の高さは、入力部から遠ざかるに従って、段階的に低くなるように構成された請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の高さは、入力部から遠い側に設けた放射開口の領域の方が入力部から近い側に設けた放射開口の領域よりも低く設定された請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記マイクロ波放射部における前記加熱室に接続する面は同一平面で構成される請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
マイクロ波放射部における前記加熱室に接続する複数の放射開口は、円偏波を放射する放射開口を含む請求項１から５のいずれか１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、電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関し、特にマイクロ波給電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】
マイクロ波により被加熱物を加熱処理するマイクロ波加熱装置の代表的な装置としては、電子レンジがある。電子レンジにおいては、マイクロ波発生手段において発生したマイクロ波が金属製の加熱室の内部に放射され、加熱室内部の被加熱物は放射されたマイクロ波により加熱処理される。
【０００３】
従来の電子レンジにおけるマイクロ波発生手段としては、マグネトロンが用いられている。マグネトロンにより生成されたマイクロ波は、導波管を介して加熱室内部に放射される。加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布が不均一であると、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができない。
【０００４】
被加熱物を均一に加熱する手段として、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構造、被加熱物を固定してマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構造、または位相器によってマイクロ波発生手段で発生するマイクロ波の位相を変化させる構造を有するマイクロ波加熱装置が一般的であった。
【０００５】
例えば、従来のマイクロ波加熱装置では、導波管内部に回転アンテナ、アンテナシャフトなどの回転機構が配置されており、アンテナモータによって回転アンテナを回転させながらマグネトロンを駆動することで、加熱室内のマイクロ波分布の不均一さを低減している。
【０００６】
また、特許文献１に記載されているように、マグネトロンの上部に回転可能なアンテナを設け、該回転アンテナの羽根に送風ファンからの冷却風をあてることにより、該送風ファンの風力でアンテナを回転させ、加熱室内のマイクロ波分布を変化させているマイクロ波加熱装置が提案されている。
【０００７】
一方、マイクロ波加熱による被加熱物の不均一加熱の低減と共にコストダウンおよび給電部の省スペース化を図った特許文献２に記載されているように、円偏波を加熱室内部に放射する単一のマイクロ波放射部を有したマイクロ波加熱装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−６４０９３号公報
【特許文献２】米国特許第４３０１３４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成の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、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造では種々の問題があった。
【００１０】
また、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、国内では定格高周波出力１０００Ｗが商品化されている。電子レンジは、熱伝導によって食品を加
熱するのではなく、誘電加熱を用いて直接食品を加熱できる利便性が商品の大きな特徴であるが、不均一加熱が未解決の中での高出力化は不均一加熱の問題をより顕在化させることになる。
【００１１】
従来のマイクロ波加熱装置が抱える構造上の問題としては、下記の２点のことが挙げられる。１点目は、加熱の不均一さを低減するためにテーブルまたはアンテナを回転させる機構を必要としており、このため回転スペースおよびテーブルまたはアンテナを回転させるモータなどの設置スペースを確保しなければならず、電子レンジの小型化を阻害していたことである。２点目は、テーブルまたはアンテナを安定的に回転させるために、該回転アンテナを加熱室の上部又は下部に設ける必要があり、構造が制限されていたことである。
【００１２】
マイクロ波加熱装置におけるマイクロ波放射室内にテーブルやアンテナなどの回転機構を設置することは小型化や低コスト化の実現、さらに信頼性の確保を困難にするものである。よって、これら機構を不要とするマイクロ波加熱装置が要求されている。
【００１３】
また、マイクロ波加熱による被加熱物の加熱の不均一さの低減と共に、コストダウンおよび給電部の省スペース化を図った特許文献２に記載されているような、円偏波を加熱室内部に放射する単一のマイクロ波放射部を有したマイクロ波加熱装置については、回転機構を有していないという利点はあるが、マイクロ波加熱による十分な均一加熱が実現されていないことが課題であり、さらに改善の余地がある。
【００１４】
従来の加熱室壁面の一箇所に設けたマイクロ波放射開口に対し被加熱物自体をテーブルに載置して回転させる方式やアンテナを回転させて加熱室のマイクロ波を攪拌させる方式ではなく、回転機構を用いずに均一加熱を実現する場合においては、加熱室に収容した被加熱物に対して広い範囲にマイクロ波を直接入射させることが有効であるが、この場合の加熱室にマイクロ波を供給する放射開口としては、単一に設けるのではなく加熱室の広い範囲に複数配置にすることが必要となる。
【００１５】
しかしながら、一般的なマイクロ波加熱装置には電源やマイクロ波発生装置の冷却用ファンなどの周辺部品が配置され、さらに高機能化に伴い蒸気加熱やヒータなど他の加熱のための熱源や機能部品などを備えるものもあるので、マイクロ波を伝送する導波管の形態や給電構成にはスペース的な制約が多いため、複数の開口を効果的に配置して均一加熱を実現するうえでの課題である。
【００１６】
さらに放射開口の配置とともに、配置したそれぞれの放射開口からのマイクロ波の放射量を適正に配分することが課題である。つまり、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置においては一般的に、マイクロ波発生装置であるマグネトロンから発生するマイクロ波は長方形断面の伝送路でなる矩形導波管を伝送して加熱室に供給される構成である。
【００１７】
このような構成において、導波管を加熱室に接続してマイクロ波を供給するための放射開口を複数配置する場合には、マイクロ波の伝送方向に対して直角（つまり伝送路の幅方向）に並べて設けることでマイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波は加熱室内に向けて伝送距離を同じくして一挙に放射され開口毎の放射量は均一性が高くなる反面、広い加熱室に対して放射開口を複数設ける場合においては導波管の寸法的制約から配置の数や間隔が限定され均一加熱を実現することができない。
【００１８】
これに対して複数の放射開口をマイクロ波の伝送方向に配置する場合には、放射開口の数や間隔を加熱室に合わせて設定して配置することが可能となる。しかしこの構成においては伝送路されるマイクロ波がマイクロ波発生手段に近い放射開口から順番に加熱室へと
放射されることになるため、加熱室に収容する被加熱物はマイクロ波発生手段から近い放射開口側が強く加熱されることになりマイクロ波の伝送方向の加熱ムラを生じるものであった。したがって加熱室においてマイクロ波の伝送方向の加熱ムラが解消できるように、それぞれの放射開口からのマイクロ波の放射量を適正に配分するためには改善の余地があった。
【００１９】
本発明は前記課題を解決するものであり、複数設けたマイクロ波の放射開口から加熱室内にバランスよくマイクロ波を放射することで、回転機構を用いずに被加熱物を均一にマイクロ波加熱させ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】
【００２０】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、加熱物を収納する加熱室と、加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、マイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を加熱室へ伝送するようにマイクロ波発生手段を接続した入力部と加熱室に接続する複数の放射開口を設けたマイクロ波放射部とを含む矩形導波管とを備え、矩形導波管のマイクロ波放射部において、放射開口は少なくとも伝送方向に複数配置され、マイクロ波の伝送路は伝送方向に高さの異なる領域を有するものである。これにより加熱室内に収納した被加熱物に対して複数箇所に広く配置させた放射開口からマイクロ波をバランスよく放射することができるため、被加熱物の全体に偏りなくマイクロ波を放射させて均一性のよい加熱を実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、マイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を加熱室へ伝送する矩形導波管は、伝送路における少なくともマイクロ波の伝送方向に複数の放射開口を設けたマイクロ波放射部を加熱室に接続し、さらにマイクロ波放射部における矩形導波管のマイクロ波の伝送路は、伝送方向に高さの異なる領域を有するものである。マイクロ波放射部における放射開口の配置に応じて伝送路の高さを設定することにより、加熱室内にバランスよくマイクロ波を放射することができるのでマイクロ波の伝送方向における放射開口の位置による加熱ムラを抑制して、回転機構を用いることのなくシンプルなマイクロ波の給電構成で被加熱物を均一に加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００２２】
つまりマイクロ波放射部にはマイクロ波を放射する放射開口を少なくともマイクロ波の伝送方向に複数配置することにより、加熱室に収容する被加熱物の広い範囲にマイクロ波を直接入射させることができる。さらにそれぞれの放射開口の形状や寸法の設定にあわせて、矩形導波管の伝送路の高さをマイクロ波の伝送方向に異なる領域を設けることで適正な放射特性と放射量が得られるようになるので効果的に被加熱物を均一加熱させることがでる。
【００２３】
つまり矩形導波管のマイクロ波放射部に複数の放射開口を設ける構成において、矩形導波管の伝送路の幅方向に放射開口を配置するのでは放射開口の数や配置間隔が伝送路の幅の範囲に制約されるため加熱室の広い範囲に放射開口を配置することが困難である。
【００２４】
これに対してマイクロ波の伝送方向に複数の放射開口を配置する場合には加熱室に寸法にあわせて伝送路の長さを設定にすることにより加熱室の広い範囲にマイクロ波放射部を接続することが可能である反面、マイクロ波発生手段に近い側の放射開口から順次マイクロ波が加熱室内へと放射されて被加熱物に吸収されるため、放射開口を経るに伴って放射開口からの放射量は減少していくことになり、このことはマイクロ波が放射される非加熱物を収容した加熱室内においてもマイクロ波発生手段に近い側の加熱割合が高くなる傾向にある。
【００２５】
つまり適正なマイクロ波の放射が得られるように補正する場合において、放射量のみであれば開口寸法を変えて調整することは可能であるが、この場合、放射範囲や放射方向などの特性も変化することになる。
【００２６】
本発明において、放射開口は所望の特性が得られる形状を維持したうえで、伝送路の高さを変えることにより放射開口を設けた領域の矩形導波管の特性インピーダンスを適正に変化させて加熱室内の空間インピーダンスとの関係により放射効率を変えて好適なマイクロ波の放射が得られるという効果がある。すなわち放射開口を設けた範囲においては伝送路の特性インピーダンスが高さを変えることで加熱室の空間インピーダンスに近づくことになり放射開口からのマイクロ波は放出されやすい条件となり放射開口からの損失を抑えて高い放射効率を実現する効果がある。
【００２７】
さらにマイクロ波の伝送においてマイクロ波発生手段に近い側においては電界強度が高いので、伝送路の高さを低くして特性インピーダンスを低くするのにはスパークの発生防止の観点から伝送路の高さには制約があるが、マイクロ波の伝送にともなって放射開口から順次加熱室内にマイクロ波が放射されて電界強度が低下するため伝送路の高さを低く設定することが可能となり、スパークの発生を抑制しつつ矩形導波管の伝送路を薄く構成することができる。さらに矩形導波管を薄く構成することでスペースを有効に利用することができ加熱室の拡大や装置の小型化等と信頼性の確保において効果がある。
【００２８】
従って、マイクロ波を加熱室の広い範囲に効率よく放射して、内部に収容した被加熱物を均一に効率よく加熱させることができる。特別に回転機構を用いて攪拌する方式ではなく常にマイクロ波を広く適正に分散して放射する構成が実現し、さらに攪拌のための回転機構や電力も必要としないので小型シンプルな構成で経済的で信頼性の高い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】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の要部外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の導波管の斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の要部断面模式図
【図４】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の放射開口の形状を現す図３のＫ−Ｋ線による要部断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
第１の発明は、加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段で発生するマイクロ波を前記加熱室へ伝送するように前記マイクロ波発生手段を接続した入力部と前記加熱室に接続する複数の放射開口を設けたマイクロ波放射部とを含む矩形導波管とを備え、前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部において、前記放射開口は少なくとも伝送方向に複数配置され、マイクロ波の伝送路は伝送方向に高さの異なる領域を有するものである。これにより加熱室に収容する被加熱物の広い範囲にマイクロ波を直接入射させることができ、さらにマイクロ波放射部において、それぞれの放射開口の伝送方向の配置とともに伝送路の高さを伝送方向に異なる領域を設けることで伝送方向におけるそれぞれの放射開口からの放射量に差が生じるのを抑制して所望の放射特性が得られるようになるので効果的に被加熱物を均一加熱させることがでる。つまり、マイクロ波を加熱室の広い範囲に効果的に放射して、内部に収容した被加熱物を均一に効率よく加熱させることができるので、特別に回転機構を用いて攪拌する方式によらずとも常にマイクロ波を広く分散して放射する構成が実現するので攪拌のための回転機構や電力を必要としないので小型シンプルな構成で経済的で使用感の良いマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００３１】
第２の発明は、第１の発明における矩形導波管は、前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の伝送方向に互いに高さの異なる領域の間に変化部を設け、前記変化部は高さの異なる領域を段差なく接続するように伝送方向に傾斜した平面もしくは曲面で構成されたものである。これによりマイクロ波の伝送方向に高さの異なる領域を設けても、互いの領域はテーパー状に段差なく接続されることになるので、伝送路におけるマイクロ波の反射を抑えて効率よく伝送されるものである。したがって、マイクロ波を加熱室の広い範囲に効果的に放射して、内部に収容した被加熱物を均一に効率よく加熱させることができるので、特別に回転機構を用いて攪拌する方式によらずにマイクロ波を広く分散して放射する構成が実現するので攪拌のための回転機構や電力を必要としないので小型シンプルな構成で経済的で信頼性の良いマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００３２】
第３の発明は、第１もしくは第２の発明おける前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の高さは、入力部から遠ざかるに従って、段階的に低くなるように構成されたものである。放射開口を通過する毎に、加熱室にマイクロ波が放射されて電界強度が低くなるが、ここで段階的に伝送路の高さを低く設定することでマイクロ波放射部の特性インピーダンスは加熱室のインピーダンスとの差が放射開口を通過するごとに段階的に小さくなるので放射開口に伝送されるマイクロ波が加熱室内に放射されやすくなる。したがってマイクロ波放射部における伝送路の高さが一定の場合に比べて放射量の減少を抑制して、伝送方向に複数配置した各放射開口からのマイクロ波はバランスよく適正に放射させることができる。したがって回転機構を用いることのなくシンプルなマイクロ波の給電構成で被加熱物を均一に加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００３３】
第４の発明は、第３の発明における矩形導波管の前記マイクロ波放射部におけるマイクロ波の伝送路の高さは特に、当該矩形導波管の入力部から遠い側に設けた放射開口の領域の方が入力部から近い側に設けた放射開口の領域よりも低く設定されたものである。つまり第１の発明におけるマイクロ波の伝送路の高さの異なる領域は、マイクロ波放射部における放射開口のマイクロ波の伝送方向の複数の配置に対応して複数の異なる領域を設けたものである。これによりマイクロ波放射部における入力部から遠い側の放射開口の伝送路の高さを低く設定することで特性インピーダンスは加熱室のインピーダンスとの差が小さくなるので遠い側の放射開口からマイクロ波が放射されやすい条件となる効果があり、伝送方向に複数配置した各放射開口からのマイクロ波はバランスよく適正に放射させることができる。したがって回転機構を用いることのなくシンプルなマイクロ波の給電構成で被加熱物を均一に加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００３４】
第５の発明は、第１から第４のいずれか１つの発明おける前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部における前記加熱室に接続する面は同一平面で構成されたものである。これにより矩形導波管の伝送路を異なる高さに設定しても、矩形導波管のマイクロ波放射部における放射開口を設けた面は段差がなく加熱室の壁面に容易に接続することができる。この構成により加熱室内に収容した被加熱物に対しマイクロ波の伝送方向に複数配置した放射開口からの伝送路の高さの違いによる距離の差も生じることがないのでマイクロ波の放射は均一に効率よく被加熱物を加熱させることができる。特別に回転機構を用いて攪拌する方式ではなく常にマイクロ波を広く分散して放射する構成が実現し、攪拌のための回転機構や電力を必要としないので小型シンプルな構成で経済的で信頼性の良いマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００３５】
さらに第１から第５の本発明の特有の効果として、マイクロ波の伝送にともなって放射開口から順次加熱室内にマイクロ波が放射されることにより電界強度が低下するので、矩形導波管内でのスパークの発生を確実に防止しつつ伝送路の高さを低く設定することが可
能となるものである。これにより矩形導波管を薄く構成することでスペースを有効に活用することができ信頼性の確保とともに加熱室の拡大や製品の小型化を図ることができる。
【００３６】
従って、マイクロ波を加熱室の広い範囲に効率よく放射して、内部に収容した被加熱物を均一に効率よく加熱させることができる、特別に回転機構を用いて攪拌する方式ではなくマイクロ波を広く分散して放射する構成が実現し、攪拌のための回転機構や電力を必要としないので構成とあわせてさらに省スペース化が実現できるものであり、小型でシンプルな構成で経済的で信頼性の良いマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００３７】
第６の発明は、第１から第５のいずれか１つの発明おける前記矩形導波管の前記マイクロ波放射部における複数の放射開口は円偏波を放射する開口形状を含むマイクロ波加熱装置である。これにより円偏波を放射する開口からは電界方向が回転変化するマイクロ波が被加熱物に放射されることになり複数の開口と相まってさらに効果的に被加熱物を均一に加熱させることが可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００３８】
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。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。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の要部外観模式図である。図１において１０は被加熱物、２００は加熱室、５０はマイクロ波発生手段であるマグネトロン、１００は矩形導波管である。加熱室２００はマイクロ波を反射させる金属材料からなる壁面と、被加熱物１０を出し入れする開閉扉２００ｄで略直方体に構成され、供給されるマイクロ波を内部に閉じ込めるように構成している。
【００４０】
図２は、実施の形態１におけるマグネトロン５０および加熱室２００を接続しない状態での矩形導波管１００の構成を示す斜視図である。図２において１１０ｈは矩形導波管１００の入力部１１０に設けたマグネトロン５０の接続口である。１２０は矩形導波管１００の加熱室２００に接続されるマイクロ波放射部であり１２０ｈはマイクロ波放射部１２０に設けたマイクロ波を加熱室２００に放射する複数の放射開口である。
【００４１】
以下、マイクロ波加熱装置の動作について説明を行う。被加熱物１０は加熱室２００を構成する１部壁面に設けた開閉扉２００ｄから入れられ加熱室２００内の載置部２０１上に置かれる。なお載置部２０１は低誘電損失材料のガラス板をマイクロ波放射部１２０が接続される壁面に面して設けられている。使用者により加熱開始指示が行われると、マイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段であるマグネトロン５０が動作し矩形導波管１００内にマイクロ波を発生しマイクロ波放射部１２０に伝送されて複数の放射開口１２０ｈから加熱室２００に供給されて被加熱物１０の加熱がおこなわれる。
【００４２】
ここで矩形導波管１００は、マイクロ波加熱装置で使用されるマイクロ波の周波数や出力に対応して一対の幅面と一対の高さ面に囲まれた長方形断面の伝送路で構成されている。一般的な矩形導波管では、伝送路の幅の寸法ａと高さ寸法ｂは、伝送する波長λから、λ／２＜ａ＜λ、ｂ＜λ／２の範囲で形状を選ぶことでＴＥ１０モードと呼ばれる形態で伝送される。マグネトロン５０が２４５０ＭＨｚの周波数で発振する場合には波長λが約１２０ｍｍなので、幅の寸法ａは７０〜１１０ｍｍ、高さ寸法ｂは１５〜４０ｍｍなどで選定される。
【００４３】
図２に示すように本実施の形態の矩形導波管１００はマグネトロン５０を接続する入力
部１１０における第１の幅１０１よりもマイクロ波放射部１２０における第２の幅１０２を大きく構成している。具体的には本実施の形態において第１の幅１０１の寸法は７５ｍｍに設定されるのに対して、第２の幅１０２は第１の幅１０１よりも広く１０５ｍｍに設定されている。
【００４４】
またマイクロ波放射部１２０においてマイクロ波を加熱室２００に放射する放射開口１２０ｈが第２の幅１０２の広い範囲に分散して複数配置することができる。本実施の形態において矩形導波管１００におけるマイクロ波放射部１２０は加熱室２００の底面に広く接して配置し、マイクロ波放射部から上方に屈曲させて加熱室２００の底面と隣接する側面に入力部１１０を配置する構成としている。そして加熱室２００内にマイクロ波を放射する放射開口１２０ｈを少なくともマイクロ波の伝送方向に複数配置した構成である。
【００４５】
図２に示すように放射開口１２０ｈはマイクロ波の伝送方向に３個並べ、さらにマイクロ波放射部における第２の幅１０２の方向に２列に配置した合計６個の放射開口１２０ｈが配置されている。
【００４６】
図３は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の要部断面模式図である。図３に示すようにマイクロ波放射部１２０における伝送路は伝送路の高さは入力部１１０に近い側の伝送路の高さ１２１（１Ｂ）と中間の伝送路の高さ１２２（２Ｂ）と終端側の伝送路の高さ１２３（３Ｂ）との３段階の高さの異なる領域を設けている。また、伝送路の高さは入力部１１０から遠い側に設けた放射開口の領域の方が入力部から近い側に設けた放射開口の領域よりも低く設定されたものである。
【００４７】
またさらにマイクロ波放射部における伝送路の高さは１Ｂ＞２Ｂ＞３Ｂのように入力部から遠ざかるに従って、段階的に低くなるように構成されたものである。具体的には本実施の形態においては入力部に近い側の伝送路の高さ１２１は２５ｍｍに設定されており、これに比べて終端に近い側の伝送路の高さ１２３は１５ｍｍに設定され、この間（中央部）の伝送路の高さ１２２は中間の２０ｍｍに設定されている。
【００４８】
さらに図３に示すように伝送路の高さの異なる領域はテーパー状に傾斜面を設けてあり伝送路内でのマイクロ波の反射を防止する構成としている。つまり高さの異なる領域を段差なく接続するように伝送方向に傾斜した平面もしくは曲面で構成となる変化部１２４を設けている。
【００４９】
このようにマイクロ波放射部１２０における伝送路の高の異なる領域を設けることにより放射開口１２０ｈを設けた領域において特性インピーダンスを適正に変えて放射開口へのマイクロ波の伝送量の変化による放射量に差が生じることを抑制することができ、マイクロ波の伝送方向に複数配置された放射開口１２０ｈから加熱室２００内にマイクロ波がバランスよく放射されることになる。
【００５０】
ここで矩形導波管について放射開口がない単なる伝送路だけの場合には伝送路の特性インピーダンスは導波管の幅に反比例し入力部１１０の領域よりも伝送路の幅を広くしたマイクロ波放射部１２０の放射開口直前の領域の方が特性インピーダンスは低くなる。本実施の形態において矩形導波管１００の伝送路の特性インピーダンスは入力部１１０において６５２Ωに対しマイクロ波放射部においては４６４Ωとなっている。
【００５１】
これに対して伝送路に放射開口を設けたマイクロ波放射部１２０の伝送路の高さの異なる領域の特性インピーダンスは伝送路の高さに比例し伝送路の高さが低いほど特性インピーダンスも低くなる。つまりマイクロ波発生手段５０を接続する入力部１１０から遠い側の放射開口１２０ｈの方が加熱室における空間インピーダンス（約３７７Ω）との差がさ
らに少なくなることで伝送路から加熱室２００にマイクロ波を導出しやすくなる。
【００５２】
さらに放射開口１２０ｈの周縁部では電界が集中する傾向にあるのでスパークを防止できる電界強度に応じて空間距離を確保する必要があるが、本実施の形態においては、電界強度が高いままのマイクロ波発生手段５０に近い側の放射開口１２０ｈを配置した領域の伝送路は高くし、マイクロ波の加熱室への放射に伴って電界強度が低くなるマイクロ波発生手段５０から遠い側の放射開口１２０ｈを設けた領域では伝送路を低くしているので確実にスパークを防止して安全性、信頼性を確保することができる。また伝送路を低くすることで空いたスペースは有効に利用して加熱室の容積拡大や装置の小型化を実現することができる。
【００５３】
さらに本実施の形態においてはマイクロ波放射部１２０における複数の放射開口１２０ｈは加熱室２００の底面に接続して同一面に設けられたものである。つまりマイクロ波放射部１２０における伝送路の高さの異なる領域を設けた構成においても、マイクロ波放射部における放射開口１２０ｈを設けた面は段差がなく加熱室の底面に容易に接続することができる。さらに加熱室２００内に収容する被加熱物１０を載せた載置部２０１に面して複数配置した放射開口からの距離の差が生じないように構成できるので、放射されるマイクロ波は均一に効率よく被加熱物を加熱させることができる。
【００５４】
図４は図３におけるＫ−Ｋ断面であり放射開口１２０ｈに垂直に上方（加熱室内）から見た図である。
【００５５】
さらに本実施の形態においては、マイクロ波放射部１２０における複数の放射開口１２０ｈは円偏波を放射する形状としている。円偏波とは、移動通信および衛星通信の分野で広く用いられている技術であり、身近な使用例としては、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）「ノンストップ自動料金収受システム」などが挙げられる。
【００５６】
円偏波は、電界の偏波面が電波の進行方向に対して時間に応じて回転するマイクロ波であり、円偏波を形成すると電界の方向が時間に応じて変化し続けるので、加熱室に放射されるマイクロ波の放射角度も変化し続けるという特徴を有している。これにより、従来のマイクロ波加熱装置に用いられている直線偏波によるマイクロ波加熱と比較して、広範囲にわたってマイクロ波が分散放射されて、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができるようになる。特に、円偏波の周方向に対して均一加熱の傾向が強い。なお、円偏波は回転方向から右旋偏波（ＣＷ：ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）と左旋偏波（ＣＣＷ：ｃｏｕｎｔｅｒ  ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）の２種類に分類されるが、加熱性能に違いはない。
【００５７】
前記の特長を利用し、放射開口１２０ｈを通して円偏波のマイクロ波を放射することで、加熱室２００内の加熱分布をより均一化することができる。なお、矩形導波管１００に設けたマイクロ波放射部１２０の放射開口１２０ｈから円偏波を出力するための開口形状としては、図４に示すように、各直線偏波の合成が電磁界理論により円偏波となるように幅を持った２つのスロット（開口）を中央で交差させ、マイクロ波伝送方向に対し４５度傾けた形状とし、さらに矩形導波管１００のマイクロ波放射部１２０における第２の幅の中心１０６を挟む２列に配置され合計６個の放射開口１２０ｈが設けてある。
【００５８】
以上のように、本実施の形態においては、マイクロ波放射部１２０の放射開口１２０ｈは円偏波を放射する形状とすることで、マイクロ波放射部１２０の複数の放射開口１２０ｈから拡がりをもったマイクロ波が加熱室２００に放射され、被加熱物１０へのマイクロ波の放射をさらに広い範囲で均一化することができる。またマイクロ波放射部１２０における第２の幅１０２を広く構成することにより開口の形状や大きさも適正な放射特性と放
射量が得られるように開口ごとに設定することが可能となり効果的に被加熱物１０を均一加熱させることがでる。
【００５９】
つまりマイクロ波放射部１２０における伝送されるマイクロ波の位相にあわせて放射開口１２０ｈを配置することでマイクロ波の放射方向を適正にすることが可能であり、放射開口１２０ｈの大きさにより放射量を適正にすることが可能であり、開口の形状やマイクロ波の伝送方向と放射開口１２０ｈの配置角度によりマイクロ波の放射特性を適正にすることが可能となるので接続する加熱室に応じて所望の均一加熱を実現できる効果がある。
【００６０】
なお本実施の形態において伝送路の伝送方向に互いに高さの異なる領域の間に設けた変化部１２４は伝送方向に配置した放射開口１２０ｈと放射開口１２０ｈの間に設けたものであるが、これに限らず複数の放射開口からの所望の放射特性を得られるものであれば伝送路の高さの変化は放射開口の範囲で変化する構成でも良いし、複数の放射開口１２０ｈを配置した領域にまたがって広く構成したものでもよい。また伝送路の高さの変化部においては伝送路壁面での反射を防止できるものであればテーパー状だけでなく曲線状に変化させても良い。
【００６１】
さらに本実施の形態において、円偏波を放射するマイクロ波放射部１２０の放射開口１２０ｈの形状は図４で示した形状で説明したが、形状は図４に限定されるものではなく円偏波を放射して所望の放射特性を得られるものであれば放射開口の形状は限らず、また放射開口の配置についても本実施の形態において本発明を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物へのマイクロ波の均一照射が実現でき、さらにはマイクロ波を供給するための特別な可動部を設ける必要がないので信頼性、耐久性の面においても優れたものである。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】
【００６３】
１０  被加熱物
５０  マイクロ波発生手段
１００  矩形導波管
１１０  入力部
１２０  マイクロ波放射部
１２０ｈ  放射開口
２００  加熱室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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