CN103868115A - 微波加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微波加热装置，能够在不使用驱动机构的情况下，均匀且高效地对被加热物进行加热。该微波加热装置具有：收纳被加热物的加热室（102）；产生微波的微波产生部（103）；传送微波的波导管（104）；以及从波导管（104）向加热室（120）内放射微波的多个微波放射部（105a、105b、105c、105d、105e、105f），该微波加热装置构成为：在加热室（102）内，产生仓内驻波，在载置被加热物的加热室（102）的底面（108）的中央部产生仓内驻波的波腹。

Description

微波加热装置

技术领域

本发明涉及对被加热物放射微波而进行介质加热的微波炉等微波加热装置。

背景技术

作为代表性的微波加热装置的微波炉，其经由波导管将从作为代表性的微波产生部的磁控管放射的微波提供到金属制的加热室的内部，对放置于加热室内部的被加热物进行介质加热。因此，当加热室内部的微波的电磁场分布不均匀时，不能对被加热物进行均匀加热。

因此，作为对被加热物进行均匀加热的方法，一般采用如下方法：一边利用使载置被加热物的工作台旋转而使被加热物自身旋转的结构、或者将被加热物固定而使放射微波的天线旋转的结构等任意的驱动机构改变向被加热物放射的微波的方向，一边进行加热，从而对被加热物实现均匀的加热。

另一方面，为了使结构简单，期待在不具有驱动机构的情况下进行均匀加热的方法，从而提出了利用电场的偏振面根据时间而旋转的圆偏振波的方法。介质加热原本就是基于通过微波的电场对具有介电损耗的被加热物进行加热的原理而进行的，因此认为，使用电场旋转的圆偏振波对于加热的均匀化是有效的。

例如，作为具体的圆偏振波的产生方法，如图8所示，在美国专利第4301347号说明书（专利文献1）中，公开了使用了波导管1上交叉的X字型的圆偏振波开口2的结构。此外，如图9所示，在日本特许第3510523号公报（专利文献2）中，公开了波导管1上沿着相互垂直的方向延伸设置的2个长方形狭缝状的开口3、4以彼此相对且相离的方式进行配置的结构。并且，如图10所示，在日本特开2005－235772号公报（专利文献3）中公开了在与波导管1结合的贴片天线5的平面部分中形成切口6来产生圆偏振波的结构。

此外，虽然与圆偏振波无关，但如图11所示，在日本特开平10－284246号公报（专利文献4）中，公开了按照波长的1/4的间隔排列了多个长方形狭缝9而以彼此不同的相位放射微波的结构。

专利文献1：美国专利第4301347号说明书

专利文献2：日本特许第3510523号公报

专利文献3：日本特开2005-235772号公报

专利文献4：日本特开平10-284246号公报

然而，关于上述利用了圆偏振波的以往的微波加热装置，在专利文献1～3中，虽然都利用了圆偏振波，但都存在没有达到可以不使用驱动机构这种程度的均匀效果的问题。在专利文献1～3的任意1个文献中，都只是仅仅记载了与以往仅具有驱动机构的结构相比，通过圆偏振波和驱动机构的协同效应能够进一步实现均匀化的技术。具体而言，在专利文献1中，如图8所示，在波导管1的末端具有被称作移相器7的旋转体，在专利文献2中具有用于使被加热物旋转的转台（未图示），在专利文献3中记载了除转台8以外还使贴片天线5旋转而用作搅拌机的结构。在专利文献1～3的任意1个文献中，都没有记载如果使用圆偏振波则不需要驱动机构的情况。这是因为，如果只靠圆偏振波的放射而不设置驱动机构，则与一般的具有驱动机构的结构（例如，使载置被加热物的工作台旋转的结构以及使天线旋转的结构等的情况）相比，微波的搅拌不充分，因此均匀性较差。

另一方面，加热效率和均匀性可以说具有相悖的关系。即，为了提高均匀性，最好使工作台或天线旋转。但是，在该情况下，与工作台或天线的旋转动作相应地，开口和天线等微波放射部与负载的位置关系也发生变化，其结果是，从磁控管观察的负载阻抗发生变化，因此，不能始终使磁控管在高效率的状态（使磁控管侧的阻抗与负载侧的阻抗匹配的状态）下工作，加热效率下降。

发明内容

本发明的目的在于解决上述以往的微波加热装置中的问题，提供一种能够在不使用驱动机构的情况下均匀且高效地对被加热物进行加热的微波加热装置。

为了解决上述以往的微波加热装置中的问题，本发明的微波加热装置具有：

收纳被加热物的加热室；

产生微波的微波产生部；

传送微波的波导管；以及

从所述波导管向所述加热室内放射微波的多个微波放射部，

所述微波加热装置构成为：

在所述加热室内产生仓内驻波，

在载置所述被加热物的所述加热室的底面的中央部，产生仓内驻波的波腹。

关于本发明的微波加热装置，能够提供如下的微波加热装置：其能够在不使用驱动机构的情况下，均匀且高效地对被加热物进行加热。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的微波加热装置的整体结构的立体图。

图2示意性示出实施方式1的微波加热装置中的主要部分，（a）是俯视剖面图，（b）是主视剖面图。

图3是说明实施方式1的微波加热装置的波导管的示意图。

图4是说明在实施方式1的微波加热装置的波导管中设置了圆筒状的驻波稳定部的结构的立体图。

图5是说明在实施方式1的微波加热装置的波导管中设置了半球状的驻波稳定部的结构的剖视图。

图6示意性示出实施方式1的微波加热装置中，加热室内产生的仓内驻波的波腹和波节的位置，其中，（a）为俯视图，（b）为A－A线剖面图，（c）为B－B线剖面图。

图7是说明本发明的实施方式2的微波加热装置的开口形状的示意图。

图8是现有的通过X字型的开口来产生圆偏振波的微波加热装置的结构图。

图9是现有的通过垂直的2个长方形狭缝来产生圆偏振波的微波加热装置的结构图。

图10是现有的通过贴片天线来产生圆偏振波的微波加热装置的结构图。

图11是说明现有的微波加热装置的波导管与多个长孔的位置关系的示意图。

[标号说明]

101微波炉（微波加热装置），102加热室，103磁控管（微波产生部），104波导管，105a、105b、105c、105d、105e、105f、411、412、413、414、415、416、417开口（微波放射部），106载置台，107管轴，108底面，109、110中心轴，111末端部，112a第一驻波稳定部，112b第二驻波稳定部，112c第三驻波稳定部，113a、113b、113c管内驻波的波腹，126H面，127E面，134、135、136驻波稳定部，144仓内驻波的波腹，145被加热物，418传送方向，419波导管，420宽度方向，421管轴。

具体实施方式

本发明的微波加热装置具有：收纳被加热物的加热室；产生微波的微波产生部；传送微波的波导管；以及从所述波导管向所述加热室内放射微波的多个微波放射部，该微波加热装置构成为：在所述加热室内产生仓内驻波，在载置所述被加热物的所述加热室的底面的中央部，产生所述仓内驻波的波腹。

在这样构成的微波加热装置中，从多个微波放射部向加热室内放射微波，由此，与单一的微波放射部相比，能够从多个部位放射微波，因此，即使不设置驱动机构，也能够对被加热物进行一定程度的均匀加热。此外，在具有所述结构的微波加热装置中，在不设置驱动机构的情况下，不需要驱动所需的电力消耗，此外，能够抑制负载侧阻抗相对于微波产生部侧阻抗的变化，抑制加热效率的下降。此外，在具有所述结构的微波加热装置中，构成为在加热室的底面的中央部产生仓内驻波的波腹，因此，能够提高对通常被载置于该中央部的被加热物的加热效率。

此外，为了在加热室的底面的中央部产生仓内驻波的波腹，例如可以构成为，仓内驻波按照在所述加热室的宽度方向和进深方向上分别产生奇数个波腹的传送模式进行传送。

此外，为了在加热室的底面的中央部产生仓内驻波的波腹，例如可以构成为在所述波导管内产生管内驻波，所述管内驻波的波腹中的一个波腹与所述加热室的底面的中央部相对。由于波导管与加热室经由多个微波放射部相连，因此，波导管内的管内驻波的波腹和波节容易与加热室内的仓内驻波的波腹和波节一致。由此，通过如上构成，能够在加热室的底面的中央部产生仓内驻波的波腹。

此外，为了在加热室的底面的中央部产生仓内驻波的波腹，例如可将所述多个微波放射部中的一个配置于所述加热室的底面的中央部。微波放射部将波导管与加热室相连，成为用于将波导管内的微波放射到加热室的出口。因此，在微波放射部中，容易增强微波的电场，容易形成管内驻波的波腹和仓内驻波的波腹。由此，通过如上构成，能够在加热室的底面的中央部产生仓内驻波的波腹。

此外，所述微波放射部优选由放射圆偏振波的开口形状构成。根据该结构，产生以微波放射部为中心在圆偏振波特有的360度全方向上旋转的电场，从微波放射部的中心涡旋地向加热室内放射微波，能够对圆周方向均匀地加热。其结果，能够对加热室的整体均匀地放射微波，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。

另外，优选的是，所述微波放射部由2个长孔相交叉的X字形状的开口构成。根据该结构，能够以简单的结构从波导管可靠地放射圆偏振波。

以下，参照附图来说明本发明的微波加热装置的优选实施方式。另外，虽然在以下实施方式的微波加热装置中对微波炉进行说明，但微波炉只是例示，本发明的微波加热装置不限于微波炉，还包含利用了介质加热的加热装置、生垃圾处理机或半导体制造装置等微波加热装置。此外，本发明不限于以下实施方式的具体结构，基于同样的技术思想的结构也包含在本发明中。

（实施方式1）

图1和图2是说明本发明的实施方式1的微波加热装置的图。图1是示出实施方式1的微波加热装置的整体结构的立体图，图2示意性示出了作为实施方式1的微波加热装置中的主要部分的微波产生部、波导管以及加热室等。在图2中，（a）是从上方观察加热室等的剖面图，（b）是从正面观察的剖面图。

作为代表性的微波加热装置的微波炉101具有：加热室102，其能够收纳作为代表性的被加热物的食品（未图示）；磁控管103，其为产生微波的代表性的微波产生部；波导管104，其将从磁控管103放射出的微波导入到加热室102；微波放射部，其将波导管104内的微波放射到加热室102内；以及载置食品的载置台106。此外，实施方式1的微波放射部由形成在波导管104的上表面（与加热室102相对的面）的6个开口105a、105b、105c、105d、105e、105f构成。

实施方式1的加热室102是横向较长的长方体形状，并构成为由载置台106覆盖加热室102的底面整体。载置台106被设置为，以不让作为微波放射部的开口105a、105b、105c、105d、105e、105f露出于加热室102内的方式进行覆盖。载置台106的上表面（载置面）平坦地形成，使得使用者容易拿出、放入食品，并且，在载置台106变脏时容易擦拭干净。作为实施方式1的载置台106，为了使来自开口105a、105b、105c、105d、105e、105f的微波放射到加热室102内，载置台106由玻璃或陶瓷等微波容易透过的材料构成。

波导管104与加热室102的连接状态被连接成：使得波导管104的微波的传送方向成为加热室102的宽度方向（图2的左右方向）。此外，各开口105a、105b、105c、105d、105e、105f由X字形状的开口形状构成，所述X字形状的开口形状是由细长的长方形的2个长孔（狭缝）在中心点相互交叉而成的，从而能够放射圆偏振波。6个开口105a、105b、105c、105d、105e、105f以在俯视时不与波导管104的宽度方向（前后方向）的中心轴（以下，称作管轴）107交叉的方式，关于管轴107线对称地进行配置。此外，波导管104以在俯视时管轴107与加热室102的底面108的前后方向的中心轴109不一致的方式进行配置。

此外，开口105a、105c、105e的中心被配置成在俯视时位于加热室102的底面108的前后方向的中心轴109上。此外，6个开口105a、105b、105c、105d、105e、105f关于加热室102的底面108的左右方向的中心轴110线对称地进行配置。即，开口105c配置在加热室102的底面108的中心部。此外，在波导管104的传送方向上，开口105a、105c、105e按照管内波长λ_g的1/2的间隔进行配置。相同地，在波导管104的传送方向上，开口105b、105d、105f按照管内波长λ_g的1/2的间隔进行配置。

另外，在波导管104内产生驻波。以下，将该驻波称为管内驻波。该驻波具有由磁控管103的振荡频率和波导管104的形状决定的管内波长λ_g。管内驻波每隔管内波长λ_g的1/2波长重复着波腹和波节，在波导管104的末端部111处必定成为波节。

此外，图2的（b）中，示出了在波导管104内产生的管内驻波的图像。驻波稳定部112a、112b、112c例如由突出到波导管104内的导电性材料构成。驻波稳定部112a、112b、112c具有与作为所谓的匹配元素而公知的短线调谐器等非常相似的结构，设置在与管内驻波的波节对应的位置。即，从末端部111起，每隔管内波长λ_g的1/2的间隔配置有共计3个驻波稳定部112a、112b、112c。此处，关于这些驻波稳定部，从末端部111侧起，依次称为第一驻波稳定部112a、第二驻波稳定部112b、第三驻波稳定部112c。

波导管104被配置为：第一驻波稳定部112a和第二驻波稳定部112b关于加热室102的底面108的左右方向的中心轴110呈线对称。其结果是，如图2的（b）所示，在管内驻波的波腹113a、113b、113c中，波腹113b位于通过中心轴110的位置。此外，开口105a、105b位于与在末端部111和第一驻波稳定部112a之间产生的管内驻波的波腹113a相对的位置。开口105c、105d位于与在第一驻波稳定部112a和第二驻波稳定部112b之间产生的管内驻波的波腹113b相对的位置。开口105e、105f位于与在第二驻波稳定部112b和第三驻波稳定部112c之间产生的管内驻波的波腹113c相对的位置。即，在实施方式1中，配置为在波导管104内产生管内驻波，且使管内驻波的波腹113b与加热室102的底面108的中央部相对。

此外，如图1所示，微波炉101具有能够使加热室102的前表面开闭的门114。通过关闭门114，使波导管104和加热室102形成封闭空间，微波被封闭在该封闭空间。该被封闭的微波必然会产生某种驻波。

对如上构成的实施方式1的微波加热装置的动作进行说明。

从磁控管103放射出的微波在波导管104内被传送，一部分从开口105a、105b、105c、105d、105e、105f放射到加热室102内，其余部分被末端部111反射。此外，由于加热室102为封闭空间，因此放射到加热室102内的微波的一部分通过开口105a、105b、105c、105d、105e、105f返回到波导管104内。其结果是，在波导管104和加热室102内会产生某种驻波。以下，将在加热室102内产生的驻波称作仓内驻波。尤其是在波导管104内，容易产生管内波长λ_g的驻波。

此外，在被加热物为一定量以上等、被加热物容易吸收微波的条件下，通过开口105a、105b、105c、105d、105e、105f返回到波导管104内的微波的量较少。因此，驻波稳定。与此相对，在被加热物较少等、被加热物难以吸收微波等条件下，在作为微波放射部的开口的数量较多的情况下，由于开口105a、105b、105c、105d、105e、105f与加热室102连通，因而波导管104内的管内驻波被打乱。

对此，在实施方式1的微波炉101中，由于在波导管104内配置有驻波稳定部112a、112b、112c，因此，能够使管内驻波的波节的位置固定。其结果是，能够固定各开口附近的驻波的振幅和相位，能够将从各开口105a、105b、105c、105d、105e、105f朝向加热室102内放射的微波的放射量控制为同等量。

此外，由于开口105a、105b、105c、105d、105e、105f为X字形状的开口形状，因此，微波作为圆偏振波而放射到加热室102内。圆偏振波以开口105a、105b、105c、105d、105e、105f为中心，在电场沿周向旋转的同时进行放射。因此，在加热室102内，微波在各开口的周围均匀地进行放射。

接着，对圆偏振波进行说明。圆偏振波是在移动通信和卫星通信的领域中广泛应用的技术，作为身边的使用例，可举出ETC（Electronic Toll Collection System：不停车自动收费系统）等。圆偏振波是电场的偏振面相对于行进方向根据时间而旋转的微波，且具有如下特征：当形成圆偏振波时，电场的方向根据时间持续变化，而电场强度的大小不产生变化。如果将该圆偏振波应用到微波加热装置，则与以往的利用线偏振波的微波加热相比，尤其可期待在圆偏振波的周向上对被加热物实现均匀加热。另外，圆偏振波根据旋转方向被分类为右旋偏振波（CW：clockwise，顺时针）和左旋偏振波（CCW：counter clockwise，逆时针）这两种，但在加热领域中性能没有特别的差异。

作为放射圆偏振波的结构，有上述专利文献1和专利文献2那样由波导管的壁面开口构成的结构、和专利文献3所示的由贴片天线构成的结构。在本发明的实施方式1的微波炉中，与专利文献1所示的结构相同地构成为：在波导管104的上表面（H面）形成开口105a、105b、105c、105d、105e、105f而放射圆偏振波。

圆偏振波原来主要用于通信领域，因此一般讨论的是向开放空间进行放射且不返回反射波的、所谓的行波。另一方面，在本发明的实施方式1的微波加热装置中，产生了朝向封闭空间进行放射且反射波返回到波导管104内而与来自磁控管103的微波（行波）合成的驻波，根据该驻波进行论述，其中，所述封闭空间是通过波导管104和加热室102而与外部相隔离。但是，已知的是，在从开口105a、105b、105c、105d、105e、105f向加热室102内放射微波的瞬间，波导管104内的驻波会失去平衡，在波导管104内再次恢复为稳定的驻波之前，会产生行波。因此，通过将开口105a、105b、105c、105d、105e、105f设为圆偏振波放射形状，能够利用上述圆偏振波的特长，能够使加热室102内的加热分布更加均匀化。

此外，为了从设置在方形的波导管104的开口105a、105b、105c、105d、105e、105f输出圆偏振波，可以如图2的（a）中所示的例子那样，构成为：使2个具有宽度的长孔（狭缝）在中央处交叉，成为相对于微波传送方向倾斜45度的开口形状，并将该开口形状配置在与波导管104的微波传送方向的管轴107不交叉的位置。

接着，使用图3对作为微波传送部的波导管104进行说明。图3是示意性示出最简单的普通波导管104的内部空间的图。最简单的普通波导管104是方形波导管，如图3所示，其内部空间由与管轴方向垂直的截面为长方形（宽度a×高度b）、且长度方向为管轴方向的长方体构成。对于这种方形波导管，公知的是：设微波在自由空间内的波长为λ₀时，通过在波导管的宽度a（微波的波长λ₀＞a＞λ₀/2）、高度b（＜λ₀/2）的范围内进行选择，从而以TE10模式传送微波。

TE10模式是指在波导管104内波导管104的传送方向上仅存在磁场分量而不存在电场分量的、H波（TE波；横电波传送Transverse Electric Wave）中的传送模式。另外，TE10模式以外的传送模式基本不适用于微波加热装置的波导管104。

此处，在波导管104内的管内波长λ_g的说明之前，对自由空间的波长λ₀进行说明。公知的是，对于一般微波炉的微波而言，自由空间的波长λ₀约为120mm。不过，自由空间的波长λ₀可以根据λ₀＝c/f准确地求出。此处，c是速度，固定为光速3.0*10⁸［m/s］，而f是频率，具有2.4～2.5［GHz］（ISM频带）的带宽。作为微波产生部的磁控管的振荡频率f根据波动和负载条件而产生变化，结果是，自由空间的波长λ₀也产生变化，且波长λ₀在最小120［mm］（2.5GHz时）到最大125［mm］（2.4GHz时）的范围内变化。

返回到波导管104的话题，还考虑到自由空间的波长λ₀的范围，一般而言，作为波导管104，大多从宽度a为80～100mm、高度b为15～40mm左右的范围内进行选择。在图3所示的波导管104中，上下的宽幅面是指磁场在其中平行地涡旋的面，称作H面126，左右的窄幅面是指与电场平行的面，称作E面127。另外，将微波在波导管104内传送时的波长表示为管内波长λ_g，并且λ_g＝λ₀/√（1－（λ₀/（2×a））²），管内波长λ_g根据波导管104的宽度a的尺寸而变化，但管内波长λ_g的确定与高度b的尺寸无关。顺便说一下，在TE10模式中，在波导管104的宽度方向（与微波的传送方向垂直的方向）的两端（E面）127处电场为0，在宽度方向的中央部（图2所示的管轴107上）电场最大。由此，磁控管103构成为结合在电场最大的波导管104的宽度方向的中央部（管轴107上）。

另外，如图2的（a）所示，在实施方式1的微波炉的结构中，放射圆偏振波的开口105a、105b、105c、105d、105e、105f是使长孔（狭缝）垂直而成为X字形状的开口，成为从波导管104的H面（上表面）的宽度方向的中央部偏向于一侧进行配置而能够产生圆偏振波的形状。根据发射圆偏振波的开口相对于波导管104的H面的宽度方向的中央部（管轴107上）偏向哪一侧而分为右旋偏振波或左旋偏振波。

此处，在开放空间的通信领域与封闭空间的加热领域中，有一些不同点，因此追加说明。在通信领域中，为了避免与其他微波的混合而仅收发所需的信息，发送侧限定为右旋偏振波和左旋偏振波中的任意一方进行发送，接收侧也选择与其对应的最佳的接收天线。另一方面，在加热领域中，不是具有指向性的接收天线，而是由没有特别指向性的食品等被加热物接收微波，因此重要之处仅仅在于要让微波均匀地照射到被加热物的整体。因此，在加热领域中，即使右旋偏振波和左旋偏振波并存也没有问题，相反，需要尽可能地防止由于被加热物的载置位置和形状引起不均匀的分布。例如像专利文献1那样，微波放射部只有单一的开口的情况下，最好将被加热物载置于该开口正上方，但是，如果在开口部的前后位置上或者左右位置上偏离地进行载置，则无论如何都是接近开口的部位容易加热，远离开口的部位难以加热，其结果是，在被加热物中产生加热不匀。因此，优选设置多个圆偏振波开口。因此，如图2所示，在实施方式1的微波炉101中，配置了6个开口105a、105b、105c、105d、105e、105f。

接下来，使用图4、图5，对驻波稳定部进行说明。

图4示出了在图3中说明的波导管104中设置了圆筒状的驻波稳定部134、135的结构。驻波稳定部134、135由铝或不锈钢等导电性材料构成，通过焊接或螺钉而固定于波导管104的H面126的宽度方向的中心部。在波导管104内设置了具有这样的结构的驻波稳定部134、135时，虽然这些驻波稳定部作为波导管104内的突出部而妨碍微波的传送，但是在该驻波稳定部134、135的上方容易产生驻波的波节。因此，通过在希望产生驻波的波节的位置的下方设置驻波稳定部134、135，能够使得驻波的位置稳定而不产生变化。另外，驻波稳定部134、135具有与作为所谓的匹配元件而公知的短线调谐器等非常相似的结构，同时具有可通过对形状（尤其是高度）和位置进行微调来确定驻波的波节并且能够进行匹配这2个功能。图4示出了驻波稳定部134高于驻波稳定部135的示例。

此外，如图4所示，在设驻波稳定部134与驻波稳定部135的距离为（λ_g/2）×n时（λ_g为管内波长，n为整数），能够在两处产生驻波的波节。其结果，能够在驻波稳定部134与驻波稳定部135之间，产生完美的驻波。例如，当n＝1时，在驻波稳定部134、135的上方产生驻波的波节，在驻波稳定部134和驻波稳定部135的中间部产生驻波的波腹。另外，当n=2时，在驻波稳定部134、135的上方产生驻波的波节，在驻波稳定部134与驻波稳定部135之间的中间部也产生驻波的波节。因此，能够在驻波稳定部134与驻波稳定部135之间产生完美的驻波。

图5示出在图3中说明的波导管104中设置了半球状的驻波稳定部136的结构。图5所示的驻波稳定部136例如可以通过将波导管104的H面冲压成朝内部突出而形成。该情况下，驻波稳定部136可以用与波导管104相同的材料构成，不需要为了形成驻波稳定部136而另外设置部件。

接下来，使用图6，对加热室102中产生的仓内驻波进行说明。

图6示意性示出在实施方式1的微波炉中，加热室102内产生的仓内驻波的波腹和波节的位置。图6中，（a）为从上方观察加热室102的俯视图，（b）为（a）的A－A线剖面图，（c）为（a）的B－B线剖面图。在图6中，用实线包围设想存在仓内驻波的波腹的区域，用虚线包围设想存在仓内驻波的波节的区域。图6的（a）是示出加热室102的顶面的仓内驻波的波腹和波节的分布的图，而加热室102的底面的仓内驻波的波腹和波节的分布也基本相同。此外，在图6的（b）和（c）中，为了说明管内驻波与仓内驻波的位置关系，还示出了与加热室102连接的波导管104。

在加热室102内不存在天线、工作台等用于搅拌微波的部件的情况下，加热室102内也会产生仓内驻波。当把加热室102看作基本为长方体时，认为其是长方体形状的空腔谐振器这样的考虑方式是合适的。通常，使用自由空间的波长λ₀，利用下式（式1）来表示各边的长度由x、y、z表示的长方体形状的空腔共振器的驻波。

[式1]

$\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_0^2}={\left(\frac{m}{2x}\right)}^2+{\left(\frac{n}{2y}\right)}^2+{\left(\frac{P}{2z}\right)}^2$

仓内驻波的传送模式m、n、p表示沿x、y、z的方向传送的驻波的数量。在为家庭用微波炉那种程度的大小时，x、y、z大于仓内驻波的1个波长量的长度，因此存在满足所述（式1）的m、n、p的几个组合。此外，在图6中，将m、n、p分别设为3、5、1。在实施方式1中，仓内驻波按照在加热室102的宽度方向（x方向）和进深方向（y方向）分别产生奇数个波腹的传送模式（以下，称作奇数·奇数模式）进行传送。

此外，磁控管103的振荡频率不是固定的，而根据磁控管自身的温度、微波的反射状态发生变化。此外，与磁控管103的振荡频率的变化相应地，微波的波长也发生变化。因此，如果没有磁控管温度等各种信息，则无法准确地掌握实际的仓内驻波的传送模式。因此，为了准确地掌握实际的仓内驻波的传送模式，例如可以在加热室102的壁面开设微小的孔来实际测量电场强度，或使用CAE（例如有限元法等）显示加热室102内的电磁场，进行可视化。

此外，仓内驻波的传送模式容易受到放射微波的开口105a、105b、105c、105d、105e、105f的位置的影响。其原因是，开口105a、105b、105c、105d、105e、105f是依次放射微波的部分，因而在该开口的附近容易产生仓内驻波的波腹。因此，如图6的（b）所示，在与管内驻波的波腹对应的位置设置开口105a、105c、105e的情况下，仓内驻波的波腹144位于该开口105a、105c、105e的附近。在实施方式1中，开口105c被设置在与加热室102的底面108的中央部相对的位置，构成为在加热室102的底面108的中央部产生仓内驻波的波腹，因此，能够始终利用较强的电场来对通常被载置于该中央部的被加热物145高效地进行加热。

以下，对实施方式1的微波炉101的作用和效果进行说明。

实施方式1的微波炉101从多个开口105a、105b、105c、105d、105e、105f向加热室102内放射微波，由此，与单一的开口相比，能够从各种各样的位置放射微波，因此，即使不设置驱动机构，也能够对被加热物进行一定程度的均匀加热。此外，在不设置驱动机构的情况下，不需要驱动所需的电力消耗，此外，能够抑制负载侧阻抗相对于磁控管103侧阻抗的变化，抑制加热效率的下降。

此外，实施方式1的微波炉101构成为在加热室102的底面108的中央部产生仓内驻波的波腹144。根据该结构，能够提高对通常被载置于加热室102的底面108的中央部的被加热物145的加热效率。

此外，被加热物145通常被载置于盘上，而该盘多被载置于加热室102的底面108的中央部。此外，作为被加热物145的推荐载置位置，多在载置台106的中央部印有圆形的记号。其结果是，被加热物145被放置于加热室102的底面108的中央部的概率极高。尤其是在使用较大的盘的情况下，很难将该较大的盘放置在偏离加热室102的底面108的中央部的位置。因此，通过在加热室102的底面108的中央部产生仓内驻波的波腹144，能够将被加热物145置于仓内驻波的波腹处而高效地进行加热。

此外，实施方式1的微波炉101构成为：仓内驻波按照在加热室102的宽度方向和进深方向上分别产生奇数个波腹的奇数·奇数模式进行传送。根据该结构，能够更可靠地在加热室102的底面108的中央部产生仓内驻波的波腹144。

此外，实施方式1的微波炉101构成为：在波导管104内产生管内驻波，管内驻波的1个波腹113b与加热室102的底面108的中央部相对。由于波导管104与加热室102经由多个开口105a、105b、105c、105d、105e、105f相连，因此，波导管104内的管内驻波的波腹和波节容易与加热室102内的仓内驻波的波腹和波节一致。因此，通过如上构成，能够更可靠地在加热室102的底面108的中央部产生仓内驻波的波腹144。

此外，实施方式1的微波炉构成为将多个开口中的一个开口105c配置在加热室102的底面108的中央部。各开口将波导管104与加热室102相连，成为用于将波导管104内的微波放射到加热室102的出口。因此，在开口105a、105b、105c、105d、105e、105f中，微波的电场容易增强，容易形成管内驻波的波腹和仓内驻波的波腹。因此，通过如上构成，能够在加热室102的底面108的中央部产生仓内驻波的波腹144。

此外，实施方式1的微波炉101构成为：开口105a、105b、105c、105d、105e、105f对加热室102内的加热区域放射圆偏振波。由此，实施方式1的微波炉101能够产生以6个开口105a、105b、105c、105d、105e、105f为中心且在圆偏振波特有的360度全方向上旋转的电场，从各开口的中心涡旋地向加热室102内放射微波，沿圆周方向进行均匀加热。其结果，能够对加热室102的整体均匀地放射微波，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室102内的被加热物均匀地加热。

此外，在实施方式1的微波炉102中，放射圆偏振波的6个开口105a、105b、105c、105d、105e、105f由X字形状，所述X字形状是由2个长孔（狭缝）交叉而成的。因此，在实施方式1的结构中，能够以简单的结构从波导管104可靠地放射圆偏振波。此外，本发明的微波加热装置的微波放射部不限定放射圆偏振波的开口形状，例如，也可以是简单的圆形或矩形的开口形状。

此外，可以选择加热室102的x、y、z的尺寸，使得仓内驻波的传送模式成为奇数·奇数模式，但是，侧面和顶面通常具有凹凸，不是完全的长方体。在该情况下，有效的方法是，将凹凸平均而把侧面和顶面视为平面，基于由该平面形成的长方体，选择加热室102的x、y、z的尺寸，使得仓内驻波的传送模式成为奇数·奇数模式。此外，在该情况下，优选的是，实际测定电场强度，或通过CAE确认一致性等，来进行微调。

此外，实际中，在加热室102内存在作为被加热物的食品，该食品通常在一定程度上为介电常数较高的电介质。已知的是，在电介质中，可看到微波的波长被压缩至介电常数的平方根（root）的倒数倍。因此，设想到该情况而最好将加热室102的x、y、z的尺寸设计为稍小。

此外，普通微波炉为箱型，构成为通过开闭设置在前方的门114，来拿出、放入被加热物。因此，难以掌握进深方向的尺寸，可能有时虽然想要将被加热物载置于加热室102的底面108的中央部，却载置得稍微靠前。此外，对于希望在加热中确认烹调进展状况的使用者而言，为了能够透过门114的透明部分看清加热室102内的被加热物，有时会有意将被加热物载置得稍微靠前。因此，在实施方式1中，如图2的（a）所示，将开口105b、105d、105f配置为稍微靠近加热室102前方。由此，即使在将被加热物载置为稍微靠近加热室102前方的情况下，也能够对该被加热物高效地进行加热。

（实施方式2）

以下，参照附图对本发明的实施方式2的微波加热装置进行说明。图7是说明本发明的实施方式2的微波加热装置、例如微波炉中的作为微波放射部的开口形状的图。在实施方式2的结构中，与实施方式1的结构不同之处在于开口形状，其它方面应用了实施方式1的结构。

以下，作为微波放射部，对放射圆偏振波的由至少2个以上的长孔（狭缝）构成的开口形状进行描述。

如图7所示，开口411～417分别由2个以上的长孔构成。在开口411～417中，只要是至少1个长孔的长边相对于微波传送方向（箭头418）倾斜的形状即可。因此，可以是像开口415和开口416那样长孔不交叉的形状，也可以是像开口414那样由3个长孔构成的形状。

另外，作为由2个长孔（狭缝）构成的放射圆偏振波的微波放射部，关于开口的最佳形状的条件，可列举以下3点。

第1点是各个长孔的长边的长度为波导管419内的管内波长λ_g的大约1/4以上。

第2点是2个长孔相互垂直、并且各个长孔的长边相对于传送方向418倾斜（例如45°）。

第3点是以与波导管419的传送方向418平行、并且通过作为微波放射部的开口的中心的直线为轴，电场的分布不为线对称。例如，在以TE10模式来传送微波的情况下，电场以波导管419的宽度方向420的中心线即管轴421（参照图7）为对称轴而对称分布，因此最佳条件是配置成：开口的形状关于管轴421不呈线对称，即开口的中心不在管轴421上。

此外，图7示出了长孔（狭缝）垂直的结构，但也可以不垂直而倾斜地构成长孔，成为以横向（传送方向）变长的方式将X字形状压扁而得到的X字形状。在使用了这样压扁后的X字形状的开口（微波放射部）的情况下，虽然从正圆变形为椭圆，但是也能够放射圆偏振波，能够在不减小圆偏振波开口的长孔的情况下使开口的中心进一步靠近波导管的宽度方向的端部侧。其结果，能够主要在波导管的宽度方向（与传送方向垂直的方向）上进一步扩展微波的范围。

此外，作为本发明的实施方式2的结构中的开口形状，如图7所示，可以设为开口413那样的L字型形状，开口415那样的T字型形状的结构。此外，可以如开口415、416那样相离地配置各个长孔（狭缝）。此外，2个长孔（狭缝）可以不是垂直的关系，例如可以倾斜30度左右而形成。

此外，在实施方式2的结构中，构成作为微波放射部的开口的长孔（狭缝）不限于长方形。例如，通过以曲线形状（R）构成开口部分的角部、或者将开口部分构成为椭圆状，也能够产生圆偏振波。作为基本的圆偏振波开口的考虑方式，认为只要组合一个方向较长、与该一个方向垂直的方向较短的2个细长开口即可。

产业上的可利用性

本发明的微波加热装置能够向被加热物均匀地照射微波，因此能够有效利用于进行作为被加热物的食品等的加热加工或杀菌等的加热装置等。

Claims (6)

1.一种微波加热装置，该微波加热装置具有：

收纳被加热物的加热室；

产生微波的微波产生部；

传送微波的波导管；以及

从所述波导管向所述加热室内放射微波的多个微波放射部，

所述微波加热装置构成为：

在所述加热室内产生仓内驻波，

在载置所述被加热物的所述加热室的底面的中央部，产生所述仓内驻波的波腹。

2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中，

所述仓内驻波按照在所述加热室的宽度方向和进深方向上分别产生奇数个波腹的传送模式进行传送。

3.根据权利要求1或者2所述的微波加热装置，其中，所述微波加热装置构成为：

在所述波导管内，产生管内驻波，

所述管内驻波的波腹中的一个与所述加热室的底面的中央部相对。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的微波加热装置，其中，

所述多个微波放射部中的一个被配置在所述加热室的底面的中央部。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的微波加热装置，其中，

所述微波放射部由放射圆偏振波的开口形状构成。

6.根据权利要求5所述的微波加热装置，其中，

所述微波放射部由2个长孔相交叉的X字形状的开口构成。

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