(57)【要約】  本開示に係るマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波発生部と、導波管と、開口部と、反射波検出部と、を備える。マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生させる。導波管は、マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を加熱室に伝送する。開口部は、導波管の壁面に設けられ、導波管からマイクロ波の一部を取り出す。反射波検出部は、開口部から取り出され、加熱室からマイクロ波発生部に向けて伝搬するマイクロ波である反射波の一部を検出する。反射波検出部は、開口部から、開口部の最大開口長の１／２の距離内に配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収容するように構成された加熱室と、
マイクロ波を発生させるように構成されたマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を前記加熱室に伝送する導波管と、
前記導波管の壁面に設けられ、前記導波管からマイクロ波の一部を取り出すように構成された開口部と、
前記開口部から取り出され、前記加熱室から前記マイクロ波発生部に向けて伝搬するマイクロ波である反射波の一部を検出するように構成された反射波検出部と、を備え、
前記反射波検出部は、前記開口部から、前記開口部の最大開口長の１／２の距離内に配置される、マイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記反射波検出部が、前記開口部に接触しないように配置された、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記マイクロ波発生部から前記加熱室に伝搬するマイクロ波である入射波の一部を検出する入射波検出部をさらに備えた、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記入射波検出部と前記反射波検出部とが、前記開口部に対向する結合線路を共有し、
前記入射波検出部が、前記結合線路の一端から前記入射波を取り出すように構成され、
前記反射波検出部が、前記結合線路の他端から前記反射波を取り出すように構成された、請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記開口部が、平面視において前記導波管の管軸と交差しない位置に配置された、互いに交差する第１長孔と第２長孔とを有し、
前記結合線路が、第１伝送線路と第２伝送線路とを備え、
前記第１伝送線路が第１交差線部を有し、前記第１交差線部が、平面視において前記管軸の一端から前記第１長孔と前記第２長孔とが交差する開口交差部を通り、前記管軸に直交する垂線に近づくにつれて前記管軸から離れるように延在し、前記開口交差部よりも前記管軸から離れた位置で前記第１長孔と交差し、
前記第２伝送線路が第２交差線部を有し、前記第２交差線部が、平面視において前記管軸の他端から前記垂線に近づくにつれて前記管軸から離れるように延在し、前記開口交差部よりも前記管軸から離れた位置で前記第２長孔と交差し、
前記第１伝送線路の一端が、平面視で前記開口部の領域から外れた位置で前記第２伝送線路の一端と接続された、請求項１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】
本開示は、導波管を伝搬するマイクロ波の電力レベルを検出するマイクロ波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
導波管を伝搬するマイクロ波の電力レベルを検出する装置として、方向性結合器が知られている。方向性結合器は、導波管を伝搬する入射波と反射波とを分離して、それぞれを検出する。【０００３】
従来、例えば、特許文献１に記載の方向性結合器が知られている。特許文献１の方向性結合器は、導波管の壁面に配置された開口部と、導波管の外側に配置された結合線路とを備える。開口部は、平面視において導波管の管軸と交差しない位置に配置され、円偏波のマイクロ波を放射するように形成される。結合線路は、平面視において開口部を横切る第１伝送線路および第２伝送線路を備える。第１伝送線路と第２伝送線路とは、開口部の中央部を挟んで対向するように配置され、開口部の鉛直上方の領域から外れた位置で互いに接続される。【０００４】
特許文献１の方向性結合器によれば、開口部から放射される円偏波のマイクロ波の回転方向は、入射波と反射波とで互いに逆になる。このような円偏波のマイクロ波の回転方向の違いを利用して、入射波と反射波とを分離して検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６１７６５４０号公報
【発明の概要】
【０００６】
しかしながら、上記従来のマイクロ波検出部では、入射波と反射波とをより精度よく分離して検出するという観点において、未だ改善の余地がある。
【０００７】
従って、本開示は、導波管を伝搬する入射波と反射波とをより精度よく分離して検出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。
【０００８】
本開示の一態様のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波発生部と、導波管と、開口部と、反射波検出部と、を備える。マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生させる。導波管は、マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を加熱室に伝送する。開口部は、導波管の壁面に設けられ、導波管からマイクロ波の一部を取り出す。反射波検出部は、開口部から取り出され、加熱室からマイクロ波発生部に向けて伝搬するマイクロ波である反射波の一部を検出する。反射波検出部は、開口部から、開口部の最大開口長の１／２の距離内に配置される。
【０００９】
本態様によれば、導波管を伝搬する入射波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の実施の形態に係るマイクロ波加熱装置の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、実施の形態に係るマイクロ波検出部の斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るマイクロ波検出部の、プリント基板を取り外した状態の斜視図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る導波管の平面図である。
【図５】図５は、実施の形態に係るマイクロ波検出部に設けられたプリント基板の回路構成図である。
【図６】図６は、クロス開口から円偏波のマイクロ波が放射される原理を説明するための図である。
【図７】図７は、マイクロストリップ線路を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。
【図８】図８は、マイクロストリップ線路を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。
【図９Ａ】図９Ａは、結合線路の第１変形例を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、結合線路の第２変形例を示す平面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、結合線路の第３変形例を示す平面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、結合線路の第４変形例を示す平面図である。
【図９Ｅ】図９Ｅは、結合線路の第５変形例を示す平面図である。
【図９Ｆ】図９Ｆは、結合線路の第６変形例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、マイクロ波検出部と開口部との位置関係を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、マイクロ波検出部と開口部との距離と検出精度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示者らは、導波管を伝搬する入射波と反射波とをより精度よく分離して検出するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
【００１２】
マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波は、入射波として導波管を介して加熱室に伝送される。加熱室に伝送されたマイクロ波の一部は被加熱物に吸収され、残りは反射波として導波管を介して加熱室から戻る。
【００１３】
導波管を伝搬する反射波を取り出すために、導波管の壁面に開口部が設けられる。反射波検出部は、開口部から取り出された反射波を検出する。
【００１４】
本発明者らは、その際に、開口部と、開口部に対向する反射波検出部との間の距離が、反射波の検出精度に大きく影響することを知見した。本発明者らはさらに、正確な検出が可能な開口部と反射波検出部との間の距離が、開口部の最大開口長と関連があることを知見した。
【００１５】
これらの新規な知見に基づき、本開示者らは以下の発明を見出した。
【００１６】
本開示の第１の態様のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波発生部と、導波管と、開口部と、反射波検出部と、を備える。
【００１７】
マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生させる。導波管は、マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を加熱室に伝送する。開口部は、導波管の壁面に設けられ、導波管からマイクロ波の一部を取り出す。反射波検出部は、開口部から取り出され、加熱室からマイクロ波発生部に向けて伝搬するマイクロ波である反射波の一部を検出する。反射波検出部は、開口部から、開口部の最大開口長の１／２の距離内に配置される。
【００１８】
本開示の第２の態様のマイクロ波加熱装置では、第１の態様に基づきながら、反射波検出部は、開口部に接触しないように配置される。
【００１９】
本開示の第３の態様のマイクロ波加熱装置は、第１の態様に基づきながら、マイクロ波発生部から加熱室に伝播するマイクロ波である入射波の一部を検出する入射波検出部をさらに備える。
【００２０】
本開示の第４の態様のマイクロ波加熱装置では、第１の態様に基づきながら、入射波検出部と反射波検出部とは、開口部に対向する結合線路を共有する。入射波検出部は、結合線路の一端から入射波を取り出す。反射波検出部は、結合線路の他端から反射波を取り出す。
【００２１】
本開示の第５の態様のマイクロ波加熱装置では、第１の態様に基づきながら、開口部は、平面視において導波管の管軸と交差しない位置に配置された、互いに交差する第１長孔と第２長孔とを有する。結合線路は、第１伝送線路と第２伝送線路とを備える。
【００２２】
第１伝送線路は第１交差線部を有する。第１交差線部は、平面視において管軸の一端から第１長孔と第２長孔とが交差する開口交差部を通り、管軸に直交する垂線に近づくにつれて管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第１長孔と交差する。
【００２３】
第２伝送線路は第２交差線部を有する。第２交差線部は、平面視において管軸の他端から垂線に近づくにつれて管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第２長孔と交差する。
【００２４】
第１伝送線路の一端は、平面視で開口部の領域から外れた位置で第２伝送線路の一端と接続される。
【００２５】
以下、本開示の実施の形態に係るマイクロ波加熱装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本開示の実施の形態に係るマイクロ波加熱装置１０の構成を示す概略図である。図２は、本実施の形態に係るマイクロ波検出部５の斜視図である。図３は、マイクロ波検出部５の、プリント基板１２を取り外した状態の斜視図である。図４は、導波管３の平面図である。図５は、図１のマイクロ波検出部５に設けられたプリント基板１２の回路構成図である。
【００２７】
図１に示すように、マイクロ波加熱装置１０は、加熱室１と、マイクロ波発生部２と、導波管３と、マイクロ波放射部４と、マイクロ波検出部５と、制御部６と、駆動電源７と、モータ９とを備える。
【００２８】
加熱室１は、被加熱物を収容する。マイクロ波発生部２は、マイクロ波を発生させる。導波管３は、マイクロ波発生部２が発生させるマイクロ波を伝搬させる。マイクロ波放射部４は、加熱室１の底面１ａの下方に配置され、導波管３内を伝搬するマイクロ波を加熱室１に放射する。
【００２９】
マイクロ波検出部５は、導波管３に設けられたクロス開口１１を覆うように配置された方向性結合器である。クロス開口１１から、導波管３内を伝搬するマイクロ波の一部が取り出される。
【００３０】
マイクロ波検出部５は、マイクロ波発生部２からマイクロ波放射部４に向かって導波管３内を伝搬し、クロス開口１１から取り出された入射波に応じて検出信号５ａを検出する。マイクロ波検出部５は、マイクロ波放射部４からマイクロ波発生部２に向かって導波管３内を伝搬し、クロス開口１１から取り出された反射波に応じて検出信号５ｂを検出する。導波管３、マイクロ波検出部５、クロス開口１１の詳細については後述する。
【００３１】
制御部６は、検出信号５ａ、５ｂに加えて信号８を受信する。信号８には、マイクロ波加熱装置１０の入力部（図示せず）により設定された加熱条件、センサ（図示せず）により検出された被加熱物の重量、蒸気の量が含まれる。
【００３２】
制御部６は、検出信号５ａ、５ｂと信号８とに基づいて、駆動電源７とモータ９とを制御する。駆動電源７は、マイクロ波を発生させるための電力をマイクロ波発生部２に供給する。モータ９は、マイクロ波放射部４を回転させる。このようにして、マイクロ波加熱装置１０は、加熱室１に供給されたマイクロ波により、加熱室１に収容された被加熱物を加熱する。
【００３３】
図２、図３に示すように、マイクロ波検出部５は、マイクロ波を伝送する導波管３の壁面に配置される。導波管３は方形導波管である。導波管３の管軸Ｌ１に直交する断面は長方形形状を有する。管軸Ｌ１は、幅方向の導波管３の中心軸である。
【００３４】
マイクロ波検出部５は、クロス開口１１とプリント基板１２と支持部１４とを備える。クロス開口１１は、導波管３の幅広面（Wide Plane）３ａに配置されたＸ形状の開口部である。プリント基板１２は、クロス開口１１と対向するように導波管３の外側に配置される。支持部１４は、導波管３の外面上でプリント基板１２を支持する。
【００３５】
図４に示すように、クロス開口１１は、平面視において導波管３の管軸Ｌ１と交差しない位置に配置される。クロス開口１１の開口中央部１１ｃは、平面視において導波管３の管軸Ｌ１から寸法Ｄ１だけ離れて配置される。寸法Ｄ１は、例えば、導波管３の幅の１／４である。クロス開口１１は、導波管３内を伝搬するマイクロ波を円偏波のマイクロ波としてプリント基板１２に向けて放射する。
【００３６】
クロス開口１１の開口形状は、導波管３の幅および高さ、導波管３を伝搬するマイクロ波の電力レベルおよび周波数帯域、クロス開口１１から放射される円偏波のマイクロ波の電力レベルなどに応じて決定される。
【００３７】
例えば、導波管３の幅が１００ｍｍ、高さが３０ｍｍ、導波管３の壁面の厚さが０．６ｍｍ、導波管３を伝搬するマイクロ波の最大電力レベルが１０００Ｗ、周波数帯域が２４５０ＭＨｚ、クロス開口１１から放射される円偏波のマイクロ波の最大電力レベルが約１０ｍＷである場合、クロス開口１１の長さ１１ｗおよび幅１１ｄは２０ｍｍ、２ｍｍにそれぞれ設定される。
【００３８】
図５に示すように、クロス開口１１は、互いに交差する第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとを含む。クロス開口１１の開口中央部１１ｃは、第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとが交差する開口交差部と一致する。クロス開口１１は、垂線Ｌ２に対して線対称に形成される。垂線Ｌ２は管軸Ｌ１に直交し、開口中央部１１ｃを通る。
【００３９】
本実施の形態において、第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとは９０度の角度で交差する。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとが６０度または１２０度の角度で交差してもよい。
【００４０】
クロス開口１１の開口中央部１１ｃを平面視において管軸Ｌ１と重なる位置に配置した場合、電界は回転せずにマイクロ波の伝送方向に沿って往復する。この場合、クロス開口１１は直線偏波のマイクロ波を放射する。
【００４１】
開口中央部１１ｃが管軸Ｌ１から少しでもずれていれば、電界は回転する。しかし、開口中央部１１ｃが管軸Ｌ１に近いと（寸法Ｄ１が０ｍｍに近いほど）、いびつな回転の電界が発生する。この場合、クロス開口１１は、楕円偏波のマイクロ波を放射する。
【００４２】
本実施の形態において、寸法Ｄ１は、導波管３の幅の約１／４に設定される。この場合、ほぼ真円状の回転の電界が発生する。クロス開口１１は、ほぼ真円状の円偏波のマイクロ波を放射する。このため、円偏波のマイクロ波の回転方向がより明確になる。その結果、入射波と反射波とを精度よく分離して検出することができる。
【００４３】
プリント基板１２は、クロス開口１１に対向する基板裏面１２ｂと、基板裏面１２ｂとは反対側の基板表面１２ａとを有する。基板表面１２ａは、マイクロ波反射部材の一例として基板表面１２ａ全体を覆うように形成された銅箔（図示せず）を有する。この銅箔が、クロス開口１１から放射された円偏波のマイクロ波がプリント基板１２を透過するのを防止する。
【００４４】
図５に示すように、基板裏面１２ｂには、結合線路の一例であるマイクロストリップ線路１３が配置される。マイクロストリップ線路１３は、例えば、ほぼ５０Ωの特性インピーダンスを有する伝送線路で構成される。マイクロストリップ線路１３は、クロス開口１１の開口中央部１１ｃを取り囲むように配置される。
【００４５】
以下、マイクロストリップ線路１３の実効長λｒｅについて説明する。マイクロストリップ線路１３の幅をｗ、プリント基板１２の厚さをｈ、光の速度をｃ、電磁波の周波数をｆ、プリント基板の比誘電率をεｒとすると、マイクロストリップ線路１３の実効長λｒｅは次式で表される。実効長λｒｅとは、マイクロストリップ線路１３を伝搬する電磁波の波長である。
【００４６】
【数１】
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【００４７】
具体的には、マイクロストリップ線路１３は、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとを備える。第１伝送線路１３ａは、第１交差線部の一例である第１直線部１３ａａを有する。第１直線部１３ａａは、平面視において開口中央部１１ｃよりも管軸Ｌ１から離れた位置で第１長孔１１ｅと交差する。第１直線部１３ａａは、垂線Ｌ２に近づくにつれて管軸Ｌ１から離れるように延在する。
【００４８】
第２伝送線路１３ｂは、第２交差線部の一例である第２直線部１３ｂａを有する。第２直線部１３ｂａは、平面視において開口中央部１１ｃよりも管軸Ｌ１から離れた位置で第２長孔１１ｆと交差する。第２直線部１３ｂａは、垂線Ｌ２に近づくにつれて管軸Ｌ１から離れるように延在する。第１直線部１３ａａと第２直線部１３ｂａとは、垂線Ｌ２に対して線対称に配置される。
【００４９】
第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとは、平面視において矩形領域Ｅ１の外、かつ、矩形領域Ｅ１よりも管軸Ｌ１から離れた位置で互いに接続される。第１直線部１３ａａは、平面視において開口中央部１１ｃよりも開口先端部１１ｅａに近い位置で第１長孔１１ｅと交差する。
【００５０】
第１直線部１３ａａは、平面視において第１長孔１１ｅに直交する。第２直線部１３ｂａは、平面視において開口中央部１１ｃよりも開口先端部１１ｆａに近い位置で第２長孔１１ｆと交差する。第２直線部１３ｂａは、平面視において第２長孔１１ｆに直交する。
【００５１】
第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端とは、平面視においてクロス開口１１と重なる領域の外で互いに接続される。第１直線部１３ａａの一端は、クロス開口１１に外接する矩形領域Ｅ１の外で第２直線部１３ｂａの一端に接続される。
【００５２】
第１結合点Ｐ１は、平面視において第１直線部１３ａａと第１長孔１１ｅとが互いに交差する点である。第２結合点Ｐ２は、平面視において第２直線部１３ｂａと第２長孔１１ｆとが互いに交差する点である。第１結合点Ｐ１と第２結合点Ｐ２とを結ぶ直線を仮想直線Ｌ３とする。本実施の形態では、仮想直線Ｌ３よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。
【００５３】
平面視において、開口中央部１１ｃを通り、かつ、管軸Ｌ１に平行な線を平行線Ｌ４とする。本実施の形態では、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／２に設定される。
【００５４】
第１伝送線路１３ａは、第１直線部１３ａａの他端と第１出力部１３１とを接続する第３直線部１３ａｂを備える。第１直線部１３ａａと第３直線部１３ａｂとは、鈍角（例えば１３５度）を成すように接続される。
【００５５】
第２伝送線路１３ｂは、第２直線部１３ｂａの他端と第２出力部１３２とを接続する第４直線部１３ｂｂを備える。第２直線部１３ｂａと第４直線部１３ｂｂとは、鈍角（例えば１３５度）を成すように接続される。第３直線部１３ａｂと第４直線部１３ｂｂとは、垂線Ｌ２に平行に配置される。
【００５６】
第１出力部１３１および第２出力部１３２は、平面視において支持部１４（図２、図３参照）の外に配置される。第１出力部１３１には第１検波回路１５が接続される。第１検波回路１５は、マイクロ波信号のレベルを検出し、検出したマイクロ波信号のレベルを制御信号として出力する。第２出力部１３２には第２検波回路１６が接続される。第２検波回路１６は、検出したマイクロ波信号のレベルを制御信号として出力する。
【００５７】
本実施の形態において、第１検波回路１５および第２検波回路１６は、いずれもチップ抵抗およびショットキーダイオードにより構成された平滑回路（図示せず）を備える。第１検波回路１５は、第１出力部１３１からのマイクロ波信号を整流し、整流されたマイクロ波信号を直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、第１検波出力部１８に出力される。
【００５８】
同様に、第２検波回路１６は、第２出力部１３２からのマイクロ波信号を整流し、整流されたマイクロ波信号を直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、第２検波出力部１９に出力される。
【００５９】
プリント基板１２は、プリント基板１２を導波管３に取り付けるための四つの穴（穴２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）を有する。基板裏面１２ｂにおける穴２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの周辺には、グランドとなる銅箔が形成される。この銅箔が形成された部分は、基板表面１２ａと同じ電位を有する。
【００６０】
プリント基板１２は、穴２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを通してネジ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ（図２参照）で支持部１４にねじ止めすることによって、導波管３に固定される。
【００６１】
図３に示すように、支持部１４は、ネジ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄをそれぞれねじ止めするためのネジ部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄを有する。ネジ部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、支持部１４に設けられたフランジ部に形成される。
【００６２】
支持部１４は、導電性を有し、平面視においてクロス開口１１を取り囲むように配置される。支持部１４は、クロス開口１１から放射された円偏波のマイクロ波が支持部１４の外に漏洩するのを防ぐシールドとして機能する。
【００６３】
支持部１４は、マイクロストリップ線路１３の第３直線部１３ａｂおよび第４直線部１３ｂｂが通る溝１４１、溝１４２を有する。この構成により、マイクロストリップ線路１３の第１出力部１３１および第２出力部１３２を支持部１４の外に配置することができる。溝１４１、１４２は、マイクロストリップ線路１３を伝搬するマイクロ波信号を支持部１４の外に取り出すための取出し部として機能する。溝１４１、１４２は、プリント基板１２から離れるように支持部１４のフランジ部を凹ませることにより形成することができる。
【００６４】
図２、図３は、図５に示す第１検波出力部１８、第２検波出力部１９にそれぞれ接続されたコネクタ１８ａ、コネクタ１９ａを図示する。
【００６５】
次に、マイクロ波検出部５の動作および作用について説明する。
【００６６】
まず、図６を参照して、クロス開口１１から円偏波のマイクロ波が放射される原理について説明する。図６において、導波管３内に生じる磁界分布３ｄを点線の同心楕円で示す。磁界分布３ｄの磁界の向きを矢印で示す。磁界分布３ｄは、導波管３内を時間の経過とともにマイクロ波の伝送方向Ａ１に移動する。
【００６７】
図６の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０において、磁界分布３ｄが形成される。このとき、破線矢印Ｂ１で示す磁界が、クロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。図６の（ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１において、破線矢印Ｂ２で示す磁界が、クロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起する。
【００６８】
図６の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２（Ｔはマイクロ波の管内波長の周期）において、破線矢印Ｂ３で示す磁界が、クロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。図６の（ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１において、破線矢印Ｂ４で示す磁界が、クロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起する。時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔにおいて、時刻ｔ＝ｔ０と同様に、破線矢印Ｂ１で示す磁界が、クロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。
【００６９】
これらの状態が順次繰り返されることで、反時計回り（マイクロ波の回転方向３２）に回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口１１から導波管３の外に放射される。
【００７０】
ここで、図４に示す矢印３０に沿って伝搬するマイクロ波を入射波とし、矢印３１に沿って伝搬するマイクロ波を反射波とすると、入射波は図６に示す伝送方向Ａ１と同じ向きに伝搬する。このため、上述のように、反時計回りに回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口１１から導波管３の外に放射される。
【００７１】
一方、反射波は図６に示す伝送方向Ａ１と逆向きに伝搬する。このため、時計回りに回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口１１から導波管３の外に放射される。
【００７２】
導波管３の外に放射された円偏波のマイクロ波は、クロス開口１１に対向するマイクロストリップ線路１３に結合する。マイクロストリップ線路１３は、矢印３０に沿って伝搬する入射波によりクロス開口１１から放射されるマイクロ波の大部分を、第１出力部１３１に出力する。
【００７３】
一方、マイクロストリップ線路１３は、矢印３１に沿って伝搬する反射波によりクロス開口１１から放射されるマイクロ波の大部分を、第２出力部１３２に出力する。
【００７４】
すなわち、マイクロ波検出部５は、クロス開口１１に対向する結合線路であるマイクロストリップ線路１３を共有し、入射波を検出する入射波検出部と、反射波を検出する反射波検出部として機能する。
【００７５】
この構成により、マイクロ波検出部５は、入射波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。このことについて、図７を参照して詳しく説明する。
【００７６】
図７は、マイクロストリップ線路１３を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。マイクロストリップ線路１３とクロス開口１１との間には隙間がある。本来、マイクロ波がマイクロストリップ線路１３に到達するのに要する時間は、マイクロ波がこの隙間を伝搬する時間だけ遅れる。しかし、便宜上、ここではこの時間遅れは無いものとする。
【００７７】
ここで、平面視においてクロス開口１１とマイクロストリップ線路１３とが交差する領域を結合領域という。第１結合点Ｐ１は、第１長孔１１ｅとマイクロストリップ線路１３とが交差する結合領域のほぼ中心である。第２結合点Ｐ２は、第２長孔１１ｆとマイクロストリップ線路１３とが交差する結合領域のほぼ中心である。
【００７８】
図７において、マイクロストリップ線路１３を伝搬するマイクロ波の量（磁界の鎖交によって流れる電流）を実線矢印の線の太さで表現する。すなわち、マイクロストリップ線路１３を伝搬するマイクロ波の量が多い場合には線が太く、マイクロストリップ線路１３を伝搬するマイクロ波の量が少ない場合には線が細い。
【００７９】
図７の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０において、破線矢印Ｂ１で示す磁界がクロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起し、第１結合点Ｐ１には太い実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、第２結合点Ｐ２に向かってマイクロストリップ線路１３を伝搬する。
【００８０】
図７の（ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１において、破線矢印Ｂ２で示す磁界がクロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起し、第２結合点Ｐ２には太い実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波が生じる。
【００８１】
第１結合点Ｐ１と第２結合点Ｐ２との間のマイクロストリップ線路１３によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間ｔ１に設定すると、図７の（ａ）に示す時刻に第１結合点Ｐ１に生じたマイクロ波は、図７の（ｂ）に示す時刻に第２結合点Ｐ２に伝搬する。すなわち、図７の（ｂ）に示す時刻に、第２結合点Ｐ２には、実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波と実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波とが生じる。
【００８２】
このため、二つのマイクロ波は加算されてマイクロストリップ線路１３を第２出力部１３２に向けて伝搬し、所定時間経過後、第２出力部１３２に出力される。本実施の形態では、上記実効伝搬時間を時間ｔ１に設定するため、仮想直線Ｌ３よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。この構成により、マイクロストリップ線路１３の設計を容易に行うことができる。
【００８３】
図７の（ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２において、破線矢印Ｂ３で示す磁界がクロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起し、第１結合点Ｐ１には細い実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、マイクロストリップ線路１３を第１出力部１３１に向けて伝搬し、所定時間経過後、第１出力部１３１に出力される。
【００８４】
実線矢印Ｍ３の太さを実線矢印Ｍ１の太さに比べて細くした理由は、以下の通りである。クロス開口１１から、上述したように反時計回り（マイクロ波の回転方向３２）に回転する円偏波のマイクロ波が放射される。
【００８５】
図７の（ａ）に示す時刻に、第１結合点Ｐ１に生じる実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波は、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向とほぼ同じ方向に伝搬する。このため、実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波のエネルギは縮減されない。
【００８６】
一方、図７の（ｃ）に示す時刻に、第１結合点Ｐ１に生じる実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波は、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向とはほぼ逆方向に伝搬する。このため、結合したマイクロ波のエネルギは縮減される。従って、実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波の量は、実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波の量よりも少ない。
【００８７】
図７の（ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１において、破線矢印Ｂ４で示す磁界がクロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起し、第２結合点Ｐ２には細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は第１結合点Ｐ１に向かって伝搬する。実線矢印Ｍ４の太さを細くした理由は、上述した実線矢印Ｍ３の太さを細くした理由と同じである。
【００８８】
時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔにおいて、図７の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０と同様に、破線矢印Ｂ１で示す磁界がクロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。この場合、図７の（ａ）に示す時刻の場合には説明しなかった細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波がマイクロストリップ線路１３上に存在する。
【００８９】
細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波は、時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ（すなわちｔ＝ｔ０）において、第１結合点Ｐ１に伝搬する。細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波は、太い実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第１出力部１３１に出力されない。
【００９０】
厳密には、時刻ｔ＝ｔ０において第１結合点Ｐ１から伝搬するマイクロ波の量は、太い実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波の量から細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波の量を差分した量（Ｍ１−Ｍ４）となる。従って、第２出力部１３２に出力されるマイクロ波の量は、第２結合点Ｐ２から伝搬するマイクロ波の量に太い実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波の量を加算した量（Ｍ１＋Ｍ２−Ｍ４）となる。
【００９１】
このことを考慮しても、第２出力部１３２に出力されるマイクロ波の量（Ｍ１＋Ｍ２−Ｍ４）は、第１出力部１３１に出力されるマイクロ波の量（Ｍ３）よりはるかに多い。従って、マイクロストリップ線路１３は、矢印３１に沿って伝搬する反射波によりクロス開口１１から反時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第２出力部１３２に出力する。一方、マイクロストリップ線路１３は、矢印３０に沿って伝搬する入射波によりクロス開口１１から時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第１出力部１３１に出力する。
【００９２】
導波管３を伝搬するマイクロ波の量に対するクロス開口１１から放射されるマイクロ波の量は、導波管３およびクロス開口１１の形状および寸法によって決まる。例えば、上述の形状および寸法に設定した場合、導波管３を伝播するマイクロ波の量に対するクロス開口１１から放射されるマイクロ波の量は、約１／１０００００（約−５０ｄＢ）である。
【００９３】
次に、本実施の形態において、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離を、実効長λｒｅの１／２に設定した理由について説明する。
【００９４】
図８は、マイクロストリップ線路１３を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。図８の（ａ）〜（ｄ）は、図７の（ａ）〜（ｄ）からそれぞれｔ１／２の時間が経過した状態を示す図である。
【００９５】
上記では説明を省略したが、磁界分布３ｄは、時間経過とともに導波管３内をマイクロ波の伝送方向Ａ１に移動する。このため、図８の（ａ）〜（ｄ）に示すように、破線矢印Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４、Ｂ４１で示す磁界が、第１長孔１１ｅおよび第２長孔１１ｆを励起する。これにより、導波管３の外に放射された円偏波のマイクロ波は、マイクロストリップ線路１３に結合する。
【００９６】
ここで、平面視において垂線Ｌ２および平行線Ｌ４とマイクロストリップ線路１３とが交差する領域を結合領域という。第３結合点Ｐ３は、垂線Ｌ２とマイクロストリップ線路１３とが交差する結合領域のほぼ中心である。第４結合点Ｐ４は、平行線Ｌ４と第１伝送線路１３ａとが交差する結合領域のほぼ中心である。第５結合点Ｐ５は、平行線Ｌ４と第２伝送線路１３ｂとが交差する結合領域のほぼ中心である。
【００９７】
図８の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１／２において、破線矢印Ｂ１２で示す磁界がクロス開口１１を励起し、第３結合点Ｐ３には太い実線矢印Ｍ１１で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、第５結合点Ｐ５に向かってマイクロストリップ線路１３を伝搬する。
【００９８】
図８の（ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１＋ｔ１／２において、破線矢印Ｂ２３で示す磁界がクロス開口１１を励起する。第５結合点Ｐ５には太い実線矢印Ｍ１２ａで示すマイクロ波が生じ、第４結合点Ｐ４には細い実線矢印Ｍ１２ｂで示すマイクロ波が生じる。実線矢印Ｍ１２ｂの太さを細くした理由は、上述した実線矢印Ｍ３の太さを細くした理由と同じである。
【００９９】
第３結合点Ｐ３と第５結合点Ｐ５との間のマイクロストリップ線路１３によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間ｔ１に設定すると、図８の（ａ）に示す時刻に第３結合点Ｐ３に生じたマイクロ波は、図８の（ｂ）に示す時刻に第５結合点Ｐ５に伝搬する。すなわち、図８の（ｂ）に示す時刻に、第５結合点Ｐ５には、太い実線矢印Ｍ１１で示すマイクロ波と太い実線矢印Ｍ１２ａで示すマイクロ波とが生じる。
【０１００】
このため、二つのマイクロ波が加算されてマイクロストリップ線路１３を第２出力部１３２に向けて伝搬し、所定時間経過後、第２出力部１３２に出力される。上記実効伝搬時間を時間ｔ１に設定するため、本実施の形態では、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａの距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。第４結合点Ｐ４に生じた細い実線矢印Ｍ１２ｂで示すマイクロ波は、マイクロストリップ線路１３を第１出力部１３１に向けて伝搬し、所定時間経過後、第１出力部１３１に出力される。
【０１０１】
図８の（ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１／２において、破線矢印Ｂ３４で示す磁界がクロス開口１１を励起し、第３結合点Ｐ３には細い実線矢印Ｍ１３ｂで示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、マイクロストリップ線路１３を第１出力部１３１に向けて伝搬する。実線矢印Ｍ１３ｂの太さを細くした理由は、上述した実線矢印Ｍ３の太さを細くした理由と同じである。
【０１０２】
図８の（ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１＋ｔ１／２において、破線矢印Ｂ４１で示す磁界がクロス開口１１を励起する。第５結合点Ｐ５には細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波が生じ、第４結合点Ｐ４には太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波が生じる。細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波は、第３結合点Ｐ３に向かってマイクロストリップ線路１３を伝搬する。実線矢印Ｍ１４ｂの太さを細くした理由は、上述した実線矢印Ｍ３の太さを細くした理由と同じである。
【０１０３】
太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波は、第３結合点Ｐ３に向かってマイクロストリップ線路１３を伝搬する。第３結合点Ｐ３と第４結合点Ｐ４との間のマイクロストリップ線路１３によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間ｔ１に設定すると、図８の（ｃ）に示す時刻に第３結合点Ｐ３に生じたマイクロ波は、図８の（ｄ）に示す時刻に第４結合点Ｐ４に伝搬する。
【０１０４】
すなわち、図８の（ｄ）に示す時刻に、第４結合点Ｐ４には、細い実線矢印Ｍ１３ｂで示すマイクロ波と太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波とが生じる。上記実効伝搬時間を時間ｔ１に設定するため、本実施の形態では、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第２伝送線路１３ｂの距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。
【０１０５】
すなわち、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／２に設定される。細い実線矢印Ｍ１３ｂで示すマイクロ波は、太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、細い実線矢印Ｍ１３ｂで示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第１出力部１３１に出力されない。
【０１０６】
時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ＋ｔ１／２において、図８の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１／２と同様に、破線矢印Ｂ１２で示す磁界がクロス開口１１を励起する。この場合、図８の（ａ）に示す時刻の場合には説明しなかった細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波がマイクロストリップ線路１３上に存在する。
【０１０７】
細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波は、時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ＋ｔ１／２において、第３結合点Ｐ３に伝搬する。細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波は、太い実線矢印Ｍ１１および太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第１出力部１３１に出力されない。
【０１０８】
厳密には、時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１／２において第３結合点Ｐ３から伝搬するマイクロ波の量は、太い実線矢印Ｍ１１、Ｍ１４ａで示すマイクロ波の量から細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波の量を差分した量（Ｍ１１＋Ｍ１４ａ−Ｍ１４ｂ）となる。従って、第２出力部１３２に出力されるマイクロ波の量は、第３結合点Ｐ３から伝搬するマイクロ波の量に太い実線矢印Ｍ１２ａで示すマイクロ波の量を加算した量（Ｍ１１＋Ｍ１２ａ＋Ｍ１４ａ−Ｍ１４ｂ）となる。
【０１０９】
このことを考慮しても、第２出力部１３２に出力されるマイクロ波の量（Ｍ１１＋Ｍ１２ａ＋Ｍ１４ａ−Ｍ１４ｂ）は、第１出力部１３１に出力されるマイクロ波の量（Ｍ１２ｂ）よりはるかに多い。従って、マイクロストリップ線路１３は、矢印３１の方向に伝搬する反射波によりクロス開口１１から反時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第２出力部１３２に出力する。一方、マイクロストリップ線路１３は、矢印３０の方向に伝搬する入射波によりクロス開口１１から時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第１出力部１３１に出力する。
【０１１０】
マイクロ波検出部５は、平面視において導波管３の管軸Ｌ１と交差しない位置に配置された、円偏波のマイクロ波を放射するクロス開口１１を有する。この構成により、クロス開口１１から放射される円偏波のマイクロ波の回転方向が入射波と反射波とで互いに逆になる。この円偏波のマイクロ波の回転方向の違いを利用して、入射波と反射波とを分離して検出することができる。
【０１１１】
マイクロ波検出部５では、第１伝送線路１３ａが第１直線部１３ａａを備えるとともに、第２伝送線路１３ｂが第２直線部１３ｂａを備える。この構成により、従来よりも、マイクロストリップ線路１３が屈曲する箇所を少なくすることができる。マイクロストリップ線路１３を直角に屈曲させる必要性を無くすことができる。マイクロストリップ線路１３が屈曲する箇所をクロス開口１１の鉛直方向の領域から離すことができる。その結果、入射波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。
【０１１２】
マイクロ波検出部５では、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが、平面視において矩形領域Ｅ１の外で、かつ、管軸Ｌ１から離れた位置で互いに接続される。この構成により、マイクロストリップ線路１３が屈曲する箇所をクロス開口１１の鉛直方向の領域からより一層離すことができる。第１直線部１３ａａおよび第２直線部１３ｂａの長さをより長くすることができ、マイクロストリップ線路１３内の電流の流れが阻害されるのを抑制することができる。その結果、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
【０１１３】
マイクロ波検出部５では、第１直線部１３ａａが、平面視において開口中央部１１ｃよりも開口先端部１１ｅａに近い位置で第１長孔１１ｅと交差する。第２直線部１３ｂａが、平面視において開口中央部１１ｃよりも開口先端部１１ｆａに近い位置で第２長孔１１ｆに交差する。通常、開口中央部１１ｃの周辺に比べて開口先端部１１ｅａ、１１ｆａの周辺は、より強い磁界が発生する。上記構成により、より強い磁界がマイクロストリップ線路１３に結合する。このため、マイクロストリップ線路１３を流れる電流がより多くなる。その結果、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
【０１１４】
マイクロ波検出部５では、第１直線部１３ａａが、平面視において第１長孔１１ｅに直交する。この構成により、第１結合点Ｐ１に生じる実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向３２と同じにする。これにより、実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波の量をより大きくすることができる。
【０１１５】
第１結合点Ｐ１に生じる実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向３２と逆にする。これにより、実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波の量をより小さくすることができる。その結果、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
【０１１６】
マイクロ波検出部５では、第２直線部１３ｂａが、平面視において第２長孔１１ｆに直交する。この構成により、第２結合点Ｐ２に生じる実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向３２と同じにする。これにより、実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波の量をより大きくすることができる。
【０１１７】
第２結合点Ｐ２に生じる実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向３２と逆にする。これにより、実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波の量をより小さくすることができる。その結果、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
【０１１８】
マイクロ波検出部５では、マイクロストリップ線路１３が、第１直線部１３ａａと第２直線部１３ｂａと第３直線部１３ａｂと第４直線部１３ｂｂと有する。互いに隣接する第１直線部１３ａａと第３直線部１３ａｂとは、鈍角を成すように接続される。互いに隣接する第２直線部１３ｂａと第４直線部１３ｂｂは、鈍角を成すように接続される。
【０１１９】
この構成により、マイクロストリップ線路１３において直角に屈曲する箇所を少なくすることができる。これにより、結合線路内の電流の流れが阻害されるのを抑制することができる。その結果、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
【０１２０】
マイクロ波検出部５では、仮想直線Ｌ３よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。この構成により、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。上記合計距離は、実効長λｒｅのほぼ１／４に設定されていれば、必ずしも実効長λｒｅの１／４に設定される必要はない。
【０１２１】
マイクロ波検出部５では、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／２に設定される。この構成により、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。上記合計距離は、実効長λｒｅのほぼ１／２に設定されていれば、必ずしも実効長λｒｅの１／２に設定される必要はない。
【０１２２】
図５に示すように、本実施の形態では、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端とが、直角を成すように接続される。しかし、本開示はこれに限定されない。第１伝送線路１３ａの一端が、平面視でクロス開口１１の領域から外れた位置で第２伝送線路１３ｂの一端と接続されていればよい。この領域では、磁界による影響が大きい。
【０１２３】
図９Ａ〜図９Ｄはそれぞれ、マイクロストリップ線路１３の第１変形例〜第６変形例を示す平面図である。図９Ａに示すように、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端との接続点が、開口中央部１１ｃから離れるように、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが屈曲していてもよい。
【０１２４】
図９Ｂに示すように、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端との接続点が開口中央部１１ｃに近づくように、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが屈曲していてもよい。図９Ｃに示すように、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端との接続点が開口中央部１１ｃに近づくように、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが湾曲していてもよい。
【０１２５】
本実施の形態では、第１直線部１３ａａ、第２直線部１３ｂａがそれぞれ第１交差線部、第２交差線部に対応する。しかし、本開示はこれに限定されない。図９Ｄに示すように、第１交差線部、第２交差線部がそれぞれ、円弧状部１３ａｃ、円弧状部１３ｂｃであってもよい。
【０１２６】
本実施の形態では、第３直線部１３ａｂおよび第４直線部１３ｂｂが垂線Ｌ２に平行である。しかし、本開示はこれに限定されない。図９Ｅに示すように、第３直線部１３ａｂおよび第４直線部１３ｂｂが平行線Ｌ４に平行であってもよい。
【０１２７】
本実施の形態では、第１伝送線路１３ａおよび第２伝送線路１３ｂが複数の直線部を有する。しかし、本開示はこれに限定されない。図９Ｆに示すように、第１伝送線路１３ａおよび第２伝送線路１３ｂが、いずれも一本の直線部で構成されてもよい。
【０１２８】
本実施の形態では、クロス開口１１は、垂線Ｌ２に対して線対称に形成される。垂線Ｌ２は、管軸Ｌ１に直交し、かつ、開口中央部１１ｃを通る。しかし、本開示はこれに限定されない。クロス開口１１は、垂線Ｌ２に対して線対称に形成されなくてもよい。例えば、第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとが、それぞれの長手方向の中央部からずれた位置で交差してもよい。第１長孔１１ｅの長さと第２長孔１１ｆの長さとが互いに異なってもよい。
【０１２９】
これらの場合、第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとが交差する開口交差部は、開口中央部１１ｃからずれる。クロス開口１１は、平面視において垂線Ｌ２に対して僅かに傾斜する直線に対して線対称に形成されてもよい。
【０１３０】
図１０は、本実施の形態における、マイクロ波検出部５と開口部３３との位置関係を模式的に示す図である。図１０において、開口部３３は、図４に示すクロス開口１１に相当する。開口部３３の最大開口長Ｄ２は、図４に示すクロス開口１１の長さ１１ｗに相当する。
【０１３１】
図１０に示すように、開口部３３から取り出されるマイクロ波は、開口部３３からほぼ球状に放射する。開口部３３の中心から最大開口長Ｄ２の半分の距離までの範囲ＨＲでは、開口部３３から放射されるマイクロ波の強度が高い。
【０１３２】
従って、マイクロ波検出部５は、マイクロ波検出部５と開口部３３との距離Ｄ３が最大開口長Ｄ２の１／２以下となるように配置される。この構成により、マイクロ波検出部５は、効率よくマイクロ波を検出することができる。その結果、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
【０１３３】
本実施の形態では、距離Ｄ３が０より大きくなる、すなわち、マイクロ波検出部５を導波管３に接触させないように、マイクロ波検出部５が配置される。これにより、電界集中によるスパークを起こすことなく、マイクロ波検出部５は、安定的にマイクロ波を検出することができる。その結果、入射波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
【０１３４】
本実施の形態では、マイクロ波検出部５の検波回路などに用いる電子部品、コネクタ１８ａ、１９ａ（図２、図３参照）が、開口部３３と対向する面に配置される。この場合、距離Ｄ３が短いと、導波管３の壁面と検波回路の電子部品またはコネクタとが接触して、マイクロ波検出部５を配置させるのが困難となる。このため、距離Ｄ３は１ｍｍ以上であるのが望ましい。
【０１３５】
図１１は、電磁界シミュレータを用いて得られた、最大開口長Ｄ２が２４ｍｍである場合における距離Ｄ３と検出精度との関係を示す。
【０１３６】
検出精度は、一般的なマイクロ波検出部である方向性結合器において、入射波と反射波との信号の分離度を表す方向性を意味する。検出精度は、検出信号に方向性の値分の誤差成分が含まれることを表す。そのため、検出精度は値が小さいほど誤差成分が小さく、方向性結合器がより高性能であることを意味する。
【０１３７】
図１１に示すように、距離Ｄ３がおよそ６ｍｍ、すなわち、最大開口長Ｄ２の１／４である場合に、最も検出精度が高くなる。入射波と反射波とを精度よく分離するためには、検出信号が最小になる際に、誤差成分が検出信号より小さい値であれば良い。
【０１３８】
検出信号が最小値をとるのは、反射が最も小さくなる際の反射波である。一般的なマイクロ波加熱装置において、反射波の最小値は−１３ｄＢ（入力値の５％）程度である。このため、安全率を加味し、検出精度としては、−１３ｄＢの１／２である−１６ｄＢ（入力値の２．５％）の誤差成分までであれば、問題なく検出が可能である。
【０１３９】
そのため、検出精度は−１６ｄＢ以下であることが望ましい。図１１に示すように、距離Ｄ３がおよそ３ｍｍ〜１２ｍｍの範囲、すなわち、最大開口長Ｄ２の１／８〜１／２の範囲であればよい。このようにして、入射波と反射波とを精度よく分離して検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本開示に係るマイクロ波検出部は、民生用および業務用のマイクロ波加熱装置（例えば、電子レンジ）に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４１】
１  加熱室
１ａ  底面
２  マイクロ波発生部
３  導波管
３ａ  幅広面
３ｄ  磁界分布
４  マイクロ波放射部
５  マイクロ波検出部
５ａ、５ｂ  検出信号
６  制御部
７  駆動電源
８  信号
９  モータ
１０  マイクロ波加熱装置
１１  クロス開口
１１ｃ  開口中央部
１１ｄ  幅
１１ｅ  第１長孔
１１ｅａ、１１ｆａ  開口先端部
１１ｆ  第２長孔
１１ｗ  長さ
１２  プリント基板
１２ａ  基板表面
１２ｂ  基板裏面
１３  マイクロストリップ線路
１３ａ  第１伝送線路
１３ａａ  第１直線部
１３ａｂ  第３直線部
１３ａｃ  円弧状部
１３ｂ  第２伝送線路
１３ｂａ  第２直線部
１３ｂｂ  第４直線部
１３ｂｃ  円弧状部
１４  支持部
１５  第１検波回路
１６  第２検波回路
１８  第１検波出力部
１８ａ、１９ａ  コネクタ
１９  第２検波出力部
２０ａ  穴
３０、３１  矢印
３２  回転方向
３３  開口部
１３１  第１出力部
１３２  第２出力部
１４１、１４２  溝
【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】
2020170923.tif 000010
【図８】
2020170923.tif 000011
【図９Ａ】
2020170923.tif 000012
【図９Ｂ】
2020170923.tif 000013
【図９Ｃ】
2020170923.tif 000014
【図９Ｄ】
2020170923.tif 000015
【図９Ｅ】
2020170923.tif 000016
【図９Ｆ】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年7月16日(2021.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本開示の一態様のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波発生部と、導波管と、反射波検出部と、を備える。マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生させる。導波管は、マイクロ波の一部を取り出すための開口部を備えた壁面を有し、マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を加熱室に伝送する。反射波検出部は、開口部から取り出され、加熱室からマイクロ波発生部に向けて伝搬するマイクロ波である反射波の一部を検出する。反射波検出部は、開口部から、開口部の最大開口長の１／２の距離内に配置される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明者らは、導波管を伝搬する入射波と反射波とをより精度よく分離して検出するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
これらの新規な知見に基づき、本発明者らは以下の発明を見出した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本開示の第１の態様のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波発生部と、導波管と、反射波検出部と、を備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生させる。導波管は、マイクロ波の一部を取り出すための開口部を備えた壁面を有し、マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を加熱室に伝送する。反射波検出部は、開口部から取り出され、加熱室からマイクロ波発生部に向けて伝搬するマイクロ波である反射波の一部を検出する。反射波検出部は、開口部から、開口部の最大開口長の１／２の距離内に配置される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
図６の（ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２（Ｔはマイクロ波の管内波長の周期）において、破線矢印Ｂ３で示す磁界が、クロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。図６の（ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１において、破線矢印Ｂ４で示す磁界が、クロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起する。時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔにおいて、時刻ｔ＝ｔ０と同様に、破線矢印Ｂ１で示す磁界が、クロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
ここで、平面視において垂線Ｌ２とマイクロストリップ線路１３とが交差する領域、および平行線Ｌ４とマイクロストリップ線路１３とが交差する領域を結合領域という。第３結合点Ｐ３は、垂線Ｌ２とマイクロストリップ線路１３とが交差する結合領域のほぼ中心である。第４結合点Ｐ４は、平行線Ｌ４と第１伝送線路１３ａとが交差する結合領域のほぼ中心である。第５結合点Ｐ５は、平行線Ｌ４と第２伝送線路１３ｂとが交差する結合領域のほぼ中心である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
図９Ａ〜図９Ｆはそれぞれ、マイクロストリップ線路１３の第１変形例〜第６変形例を示す平面図である。図９Ａに示すように、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端との接続点が、開口中央部１１ｃから離れるように、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが屈曲していてもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
被加熱物を収容するように構成された加熱室と、
マイクロ波を発生させるように構成されたマイクロ波発生部と、
前記マイクロ波の一部を取り出すための開口部を備えた壁面を有し、前記マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波を前記加熱室に伝送する導波管と、
前記開口部から取り出され、前記加熱室から前記マイクロ波発生部に向けて伝搬するマイクロ波である反射波の一部を検出するように構成された反射波検出部と、を備え、
前記反射波検出部は、前記開口部から、前記開口部の最大開口長の１／２の距離内に配置される、マイクロ波加熱装置。
【国際調査報告】
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