CN104488352B - 微波加热装置 - Google Patents

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Abstract

为了从波导管向加热室内的辐射区域整体均匀地辐射微波而不使用驱动机构均匀地加热被加热物，本申请发明的微波加热装置具有从波导管(104)向加热室(102)内辐射微波的开口(105、106)，加热室(102)在波导管(104)的传送方向上具有管内波长的大致2倍的长度的辐射区域，开口(105、106)沿波导管(104)的传送方向相距大致管内波长的量进行配置，并相对于辐射区域的与上述传送方向正交的中心线对称地配置。

Description

微波加热装置
技术领域
本发明涉及一种向被加热物辐射微波来进行介电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将从作为代表性的微波产生单元的磁控管辐射出的微波经由波导管供给到金属制的加热室的内部，对放置在加热室内部的被加热物进行介电加热。因而，如果加热室内部的微波的电磁场分布不均，则无法均匀地加热被加热物。
因此，作为均匀地加热被加热物的方法，一般的方法是利用使放置被加热物的托盘旋转来使被加热物自身旋转的机构、在被加热物保持固定的状态下使辐射微波的天线旋转的机构等某些驱动机构来改变向被加热物辐射的微波的方向，同时进行加热，从而针对被加热物实现均匀化。
另一方面，为了简化结构而期望一种不具有驱动机构而进行均匀加热的方法，从而提出了一种利用电场的偏振面随时间经过而旋转的圆偏振波的方法。介电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，因此认为使用电场旋转的圆偏振波对于均匀加热是有效的。例如，作为具体的圆偏振波的产生方法，如图12所示，在美国专利第4301347号说明书(专利文献1)中示出了一种使用在波导管1上交差的X字型的圆偏振波开口2的结构。另外，如图13所示，在日本专利第3510523号公报(专利文献2)中示出了一种在波导管1上使沿正交的方向延伸设置的两个长方形狭缝状的开口3、4相对且分离配置的结构。并且，如图14所示，在日本特开2005-235772号公报(专利文献3)中示出了如下一种结构：在与波导管1耦合的贴片天线5的平面部分形成缺口6来产生圆偏振波。
专利文献1：美国专利第4301347号说明书
专利文献2：日本专利第3510523号公报
专利文献3：日本特开2005-235772号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，对于上述的利用圆偏振波的以往的微波加热装置，在专利文献1～3的情况下虽然均利用了圆偏振波，但是均存在没有达到能够不需要驱动机构这种程度的均匀效果的问题。在专利文献1～3中都只是记载了与以往的只有驱动机构的结构相比通过圆偏振波与驱动机构的协同效果能够进一步实现均匀化。具体地说，在专利文献1中，如图12所示，在波导管1的末端具有被称为移相器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盘(未图示)，在专利文献3中记载了除转盘8外还使贴片天线5旋转而作为搅拌机使用的结构。在专利文献1～3中均未记载如果使用圆偏振波则能够不需要驱动机构这样的内容。这是由于，如果仅通过圆偏振波的辐射而不设置驱动机构，则与具有一般的驱动机构的结构、例如使放置被加热物的托盘旋转的结构、使天线旋转的结构等的情况相比，微波的搅拌不充分，因此均匀性差。
本发明用于解决上述以往的微波加热装置中的问题，其目的在于提供一种不使用驱动机构而能够均匀地加热被加热物的微波加热装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述以往的微波加热装置中的问题，本发明所涉及的微波加热装置具备：加热室，其收纳被加热物；微波产生部，其产生微波；波导管，其传送微波；以及多个微波辐射部，该多个微波辐射部将微波从上述波导管辐射到上述加热室内，其中，上述加热室具有被来自上述多个微波辐射部的微波辐射的辐射区域，该辐射区域在上述波导管的传送方向上具有管内波长的大致2倍的长度，至少两个上述微波辐射部设置于在上述波导管的传送方向上相距大致管内波长的量的位置处，并相对于上述辐射区域的与上述传送方向正交的中心线对称地配置。
发明的效果
本发明的微波加热装置能够提供一种不使用驱动机构而能够均匀地加热被加热物的微波加热装置。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的实施方式1的微波加热装置的整体结构的立体图。
图2示意性地表示实施方式1的微波加热装置中的主要部分，(a)为俯视截面图，(b)为主视截面图。
图3是说明实施方式1的微波加热装置中的被加热物与开口的位置关系的图。
图4是说明实施方式1的微波加热装置中的波导管的立体图。
图5是将实施方式1的微波加热装置中的波导管的末端部作为辐射边界的模拟结果，(a)为模拟模型的俯视图形图，(b)为加热室内的电场强度分布的俯视截面图。
图6示意性地表示本发明所涉及的实施方式2的微波加热装置中的主要部分，(a)为俯视截面图，(b)为主视截面图。
图7是说明实施方式2的微波加热装置中的水负载(IEC规定的5个烧杯分别容纳100mL的水)与开口的位置关系的示意图。
图8是表示实施方式2的微波加热装置中的水负载(IEC规定的容器容纳1L的水)与开口的位置关系的示意图。
图9示意性地表示本发明所涉及的实施方式3的微波加热装置中的主要部分，(a)为俯视截面图，(b)为主视截面图。
图10是说明实施方式3的微波加热装置中的载置台偏移的状态的图，(a)为俯视截面图，(b)为主视截面图。
图11是说明本发明所涉及的实施方式4的微波加热装置中的开口形状的示意图。
图12是以往的通过X字型的开口产生圆偏振波的微波加热装置的结构图。
图13是以往的通过正交的两个长方形狭缝产生圆偏振波的微波加热装置的结构图。
图14是以往的通过贴片天线产生圆偏振波的微波加热装置的结构图。
具体实施方式
本发明所涉及的第1方式的微波加热装置具备：加热室，其收纳被加热物；微波产生部，其产生微波；波导管，其传送微波；以及多个微波辐射部，该多个微波辐射部将微波从上述波导管辐射到上述加热室内，其中，上述加热室具有被来自上述多个微波辐射部的微波辐射的辐射区域，该辐射区域在上述波导管的传送方向上具有管内波长的大致2倍的长度，至少两个上述微波辐射部设置于在上述波导管的传送方向上相距大致管内波长的量的位置处，并相对于上述辐射区域的与上述传送方向正交的中心线对称地配置。
在如上述那样构成的本发明所涉及的第1方式的微波加热装置中，至少相距管内波长的量的两个微波辐射部相对于管内波长的大致2倍长度的辐射区域的与上述传送方向正交的中心线对称地配置，因此两个微波辐射部分别设置在辐射区域的中央至两端的正中间的位置处。另外，由于两个微波辐射部相距管内波长的量，因此始终是相同相位的位置关系，能够从波导管内向加热室始终辐射等量的微波。如以上那样构成的本发明所涉及的第1方式的微波加热装置能够从位于辐射区域的中央至两端的正中间的两个微波辐射部始终辐射等量的微波，因此能够针对辐射区域的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
在本发明所涉及的第2方式的微波加热装置中，上述第1方式的上述辐射区域由载置被加热物的载置台规定。像这样构成的本发明所涉及的第2方式的微波加热装置能够从设置于载置台的中央至两端的正中间的位置处的两个微波辐射部始终辐射等量的微波，因此能够针对载置台的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
在本发明所涉及的第3方式的微波加热装置中，上述第1方式的上述辐射区域由上述加热室的相向的壁面之间的空间规定。像这样构成的本发明所涉及的第3方式的微波加热装置能够从设置于加热室的中央至两端的正中间的位置处的两个微波辐射部始终辐射等量的微波，因此能够针对加热室的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
在本发明所涉及的第4方式的微波加热装置中，上述第1方式的上述辐射区域由设置有上述微波辐射部的位置与配置在上述微波辐射部的上方的载置台的位置之间的底部空间规定。像这样构成的本发明所涉及的第4方式的微波加热装置能够从设置于微波辐射部与载置台之间的底部空间的中央至两端的正中间的位置处的两个微波辐射部始终辐射等量的微波，因此能够针对微波辐射部与载置台之间的底部空间的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
在本发明所涉及的第5方式的微波加热装置中，上述第1方式至第4方式中的任一个方式中的至少两个上述微波辐射部构成为配置在上述波导管内产生的驻波的波腹附近。像这样构成的本发明所涉及的第5方式的微波加热装置由于波导管内的驻波的波腹处电场强，因此能够使来自位于其附近的微波辐射部的辐射量增多，能够从两个微波辐射部稳定地向加热室内供给微波。其结果，本发明所涉及的第5方式的微波加热装置能够如预期的那样针对辐射区域的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
在本发明所涉及的第6方式的微波加热装置中，上述第1方式至第5方式中的任一个方式中的至少两个上述微波辐射部构成为沿着上述波导管的传送方向配置，在至少两个上述微波辐射部之间的区域具有其它的微波辐射部。在微波加热装置中，例如在选择了使管内波长变长那样的波导管时，微波辐射部之间的距离变长(辐射区域也变宽)，担心中央处不容易被加热。但是，在本发明所涉及的第6方式的微波加热装置中，由于是在微波辐射部之间具有其它的微波辐射部的结构，因此能够促进中央的加热，能够均匀地加热被加热物。并且，在本发明所涉及的第6方式的微波加热装置中，一般将被加热物放置在加热室的中央的可能性极高，因此通过促进加热室的中央的加热还能够提高加热效率。
在本发明所涉及的第7方式的微波加热装置中，上述第1方式至第6方式中的任一个方式中的至少两个上述微波辐射部构成为以每两个排列在上述波导管的宽度方向上的方式配置。像这样构成的本发明所涉及的第7方式的微波加热装置构成为不仅实现波导管的传送方向的均匀化还使微波在波导管的宽度方向也容易扩散，能够针对加热室整体均匀地辐射微波，能够均匀地加热被加热物。
在本发明所涉及的第8方式的微波加热装置中，上述第1方式至第7方式中的任一个方式中的上述微波辐射部以辐射出圆偏振波的开口形状构成。像这样构成的本发明所涉及的第8方式的微波加热装置产生以微波辐射部为中心沿圆偏振波特有的360度全方向旋转的电场，从微波辐射部的中心螺旋状地向加热室内辐射微波，能够沿圆周方向均匀地加热。其结果，根据本发明所涉及的第8方式的微波加热装置，能够针对加热室整体均匀地辐射微波，能够均匀地加热被加热物。
本发明所涉及的第9方式的微波加热装置中的、上述第8方式中的辐射出圆偏振波的微波辐射部由两个长孔交叉的大致X字形状的开口构成。像这样构成的本发明所涉及的第9方式的微波加热装置能够通过简单的结构可靠地从波导管辐射出圆偏振波。
下面，参照添附附图说明本发明所涉及的微波加热装置的优选的实施方式。此外，在下面的实施方式的微波加热装置中，针对微波炉进行说明，但是微波炉是例示，本发明的微波加热装置不限定于微波炉，还包括利用介电加热的加热装置、厨房垃圾处理机或半导体制造装置等微波加热装置。另外，本发明并不限定于以下的实施方式的具体结构，基于同样的技术思想的结构包含在本发明中。
(实施方式1)
图1和图2是说明本发明所涉及的实施方式1的微波加热装置的图。图1是表示实施方式1的微波加热装置的整体结构的立体图，图2示意性地表示实施方式1的微波加热装置中的主要部分即微波产生部、波导管以及加热室等。在图2中，(a)为从上方看加热室等的截面图，(b)为从正面看的截面图。
作为代表性的微波加热装置的微波炉101具有能够收纳作为代表性的被加热物的食品(未图示)的加热室102、作为产生微波的代表性的微波产生部的磁控管103、将从磁控管103辐射出的微波引导向加热室102的波导管104、向加热室102内辐射波导管104内的微波的微波辐射部105、106以及载置食品的载置台107。此外，作为实施方式1中的微波辐射部105、106，由形成在波导管104的上表面(与加热室102相向的面)的两个开口105、106构成。
实施方式1中的加热室102为横向长的长方体形状，是载置台107覆盖加热室102的整个底面的结构。载置台107被设置成以避免作为微波辐射部的开口105、106露出到加热室102内的方式进行覆盖。载置台107的上表面(载置面)被形成为平坦，易于使用者取出和放入食品，并且在污垢附着于载置台107时容易进行擦拭。作为实施方式1中的载置台107，为了使来自开口105、106的微波向加热室102内辐射，而通过玻璃、陶瓷等微波容易透过的材料构成。
对于波导管104与加热室102的连接状态，以波导管104的微波的传送方向为加热室102的宽度方向(图2中的左右方向)的方式进行连接。另外，以将开口105、106各自的中心连结得到的开口中心线108与作为加热室102的前后方向(图2的(a)的上下方向)的中心的中心线一致的方式将波导管104和加热室102连接。在此，在假定用相同厚度、相同比重的板材构成各开口形状的情况下，开口105、106的中心表示该板材的重心位置。各开口105、106被构成为使细长的长方形的两个长形孔(狭缝)相互在中心点处交叉而成的X字形状的开口形状。各开口105、106在管轴109的一侧配置成俯视时同波导管104中的与传送方向平行的中心轴(管轴)109不交叉。另外，相邻的开口105和开口106以在波导管104中的传送方向上相距大致管内波长λg的量的方式进行配设。特别地，靠近波导管104中的传送方向的末端(图2中为左端)110的开口105设置在与波导管104的末端110相距λg/4距离的位置处。
在加热室102中，左侧壁面111配置于在波导管104中的传送方向上与开口105相距λg/2距离的位置处，右侧壁面112于配置在波导管104中的传送方向上与开口106相距λg/2距离的位置处。其结果，在实施方式1的加热室102中，左侧壁面111与右侧壁面112之间的距离(波导管104的传送方向上的距离)为管内波长(λg)的2倍的长度(2λg)。因而，在实施方式1的加热室102中，构成具有管内波长(λg)的2倍长度距离的辐射区域，两个开口105和106夹持将加热室102左右分开的中心线113对称地配置在两侧的位置。将加热室102左右分开的中心线113是指包含加热室102的宽度方向(图2的左右方向)的长度中心的、前后方向的中心线(与宽度方向正交的中心线)。即，在实施方式1中，两个开口105、106以中心线113为对称轴配设在对称位置。
在波导管104内产生管内驻波，该管内驻波具有由磁控管103的振荡频率和波导管104的形状决定的管内波长λg。管内驻波是按管内波长λg的1/2重复波腹和波节的波，在波导管104的末端110处一定为波节。此外，在图2中的(b)中，图示了在波导管104内产生的管内驻波的图形。靠近末端110的一个开口105处于与波导管104的末端110相距λg/4距离的位置处，因此为波腹的位置，另一个开口106处于与上述一个开口105相距λg距离的位置处，因此仍然为波腹的位置。
另外，加热室102除了左侧壁面111和右侧壁面112以外还具有背面侧壁面114和顶面115，并且如图1所示那样在正面侧具有能够开闭的门116。通过关闭门116，来将辐射到加热室102内的微波封闭在加热室102内。
关于如以上那样构成的实施方式1的微波加热装置中的动作进行说明。
从磁控管103辐射出的微波在波导管104内形成为驻波，从均配置在驻波的波腹位置的开口105、106以圆偏振波的形式辐射到加热室102内。稍后记述圆偏振波，在以开口105、106的中心为大致中心使电场沿周向旋转的同时辐射微波，以图2的(a)所示的圆117、118那样的图形从开口105、106向加热室102内辐射。从开口105、106辐射出的微波均匀地不断地辐射向其周围。微波的辐射方向如图2的(b)所示的箭头119、120那样基本上是向上，扩散方向是如抛物线121、122那样的图形。在加热室102的上方的区域，微波被合成而如图2的(b)中用虚线123表示的那样成为更加均匀的状态。
接着，关于本发明所涉及的实施方式1的作为微波加热装置的微波炉101中的作用和效果进行说明。
实施方式1的微波炉101如前述的那样具有收纳被加热物的加热室102、产生微波的磁控管103、传送微波的波导管104以及从波导管104向加热室102内辐射微波的开口105、106。加热室102沿波导管104的传送方向具有管内波长(λg)的大致2倍长度的辐射区域。两个开口105、106形成于在波导管104的传送方向上相距大致管内波长的量的位置处，并相对于辐射区域的中心线113(参照图2的(a))对称地配置。在像这样构成的实施方式1的微波炉101中，相距管内波长的量的两个开口105、106相对于管内波长的大致2倍长度的辐射区域的中心线113对称地配置，因此开口105、106分别配置在辐射区域的中央至两端的正中间。另外，由于两个开口105、106相距管内波长的量，因此两个开口105、106始终为相同相位的位置关系，能够从波导管104内向加热室102始终辐射等量的微波。
在如以上那样构成的实施方式1的微波炉101中，能够从位于辐射区域的中央至两端的正中间的各个开口105、106始终辐射等量的微波，因此能够针对辐射区域的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
在实施方式1的微波炉101中，微波的辐射区域为加热室102中的相向的左侧壁面111与右侧壁面112之间的空间。另外，在将加热室102的辐射区域左右同等地分开为两个的各个区域的正中间的位置处形成各个开口105、106。由于从各个开口105、106始终辐射等量的微波，因此能够针对加热室102的辐射区域的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
另外，在实施方式1的微波炉101中，设为开口105、106配置在波导管104内的驻波的波腹附近的位置处的结构。在像这样构成的实施方式1的微波炉101中，由于波导管104内的驻波的波腹处电场强，因此能够从位于该波腹附近的开口105、106辐射出很多的微波，能够从各个开口105、106稳定地向加热室102内供给微波。其结果，在实施方式1的微波炉101中，能够针对辐射区域的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
此外，关于被加热物，材质、形状、个数、放置方式等每次都不同，因此一概无法确定，但是在如实施方式1的微波炉101那样横向长的长方体形状的加热室102中，除了能够对大部分的被加热物均匀加热以外，特别是在同时加热多个被加热物时还能够发挥均匀性。例如，图3示意性地表示作为代表性的被加热物的食品124、125与开口105、106之间的位置关系，是从上方看加热室102和波导管104等的图。在图3中，示出对作为食品的米饭124和菜125这两个同时进行加热的情况。在这种情况下，由于是横向长的长方体形状的加热室102，因此如图3所示那样将米饭124和菜125左右排列放置是最自然的。在像这样配置米饭124和菜125的情况下，将米饭124和菜125分别放置在开口105、106上，通过开口105加热米饭124并通过开口106加热菜125而分担进行加热。因而，能够更加均匀地加热作为被加热物的米饭124和菜125。
接着，说明圆偏振波。圆偏振波是在移动通信以及卫星通信的领域中广泛使用的技术，作为身边的使用例，列举ETC(Electronic Toll CollectionSystem)“不停车自动收费系统”等。圆偏振波具有如下特征：是电场的偏振面相对于行进方向与时间相应地进行旋转的微波，当形成圆偏振波时，电场的方向与时间相应地持续产生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于微波加热装置，则与以往的利用直线偏振波的微波加热相比，期待尤其针对圆偏振波的周向均匀地加热被加热物。此外，圆偏振波根据旋转方向分为右旋偏振波(CW：Clockwise：顺时针方向)和左旋偏振波(CCW：Counter Clockwise：逆时针方向)两种，但在加热领域中性能没有特别不同。
作为辐射圆偏振波的结构，存在如上述的专利文献1、专利文献2那样由波导管的壁面的开口构成的结构、如专利文献3所示那样的由贴片天线构成的结构。在本发明所涉及的实施方式1的微波炉中，是将开口105、106与专利文献1所示的结构同样地形成在波导管104的上表面(H面)来辐射圆偏振波的结构。
圆偏振波本来主要用于通信领域，因此一般以向开放空间的辐射、反射波不会返回的所谓的行波进行论述。另一方面，在本发明所涉及的实施方式1的微波加热装置中，通过波导管104和加热室102而成为向与外部之间屏蔽的封闭空间的辐射，在波导管104内反射波返回而产生与来自磁控管103的微波(行波)合成的驻波，基于该驻波进行论述。但是，认为在从开口105、106向加热室102内辐射微波的瞬间，波导管104内的驻波失去平衡，在波导管104内再次恢复为稳定的驻波为止的期间产生行波。因而，通过将开口105、106形成为圆偏振波辐射形状，能够利用前述的圆偏振波的优点，能够使加热室102内的加热分布更加均匀。
此外，为了从设置于方形的波导管104的开口105、106输出圆偏振波，只要如图2的(a)所示的例子那样设为将使两个具有宽度的长形孔(狭缝)在中央处交叉并相对于微波传送方向倾斜45度而成的开口形状配置在不与波导管104的微波传送方向的管轴109交叉的位置处的结构即可。
接着，使用图4说明作为微波传送部的波导管104。图4是示意性地表示最简单的一般的波导管104的内部空间的图。最简单的一般的波导管104是方形波导管，对于其内部空间，如图4所示那样由与管轴方向正交的截面为长方形(宽度a×高度b)、长边方向为管轴方向的长方体构成。已知在这样的方形波导管中，在将微波在自由空间中的波长设为λ0时，通过在波导管104的宽度a(微波的波长λ0>a>λ0/2)、高度b(<λ0/2)的范围内进行选择来以TE10模式传送微波。
TE10模式是指，在波导管104内在波导管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。此外，TE10模式以外的传送模式几乎不适用于微波加热装置的波导管104。
在此，在说明波导管104内的管内波长λg之前，说明自由空间的波长λ0。已知自由空间的波长λ0在一般的微波炉的微波的情况下大约为120mm。但是，自由空间的波长λ0能够通过λ0＝c/f准确地求出。在此，c为速度，固定为光速度3.0*108[m/s]，f为频率，具有2.4～2.5[GHz](ISM频段)的宽度。对于作为微波产生部的磁控管，根据偏差、负载条件而振荡频率f发生变化，因此结果为自由空间的波长λ0也发生变化，波长λ0在最小120[mm](2.5GHz时)至最大125[mm](2.4GHz时)的范围内变化。
返回波导管104的话题，作为波导管104，还考虑自由空间的波长λ0的范围而一般多从宽度a为80mm～100mm、高度b为15mm～40mm左右的范围内进行选择。在图4所示的波导管104中，上下的宽幅面是指磁场平行地螺旋的面，称为H面126，左右的窄幅面是指与电场平行的面，称为E面127。此外，微波在波导管104内传送时的波长表示为管内波长λg，
λg＝λo/√(1-(λo/(2×a))2)，
根据波导管104的宽度a的尺寸而变化但与高度b的尺寸无关地决定。顺便提及，在TE10模式下，在波导管104的宽度方向(与微波传送方向正交的方向)的两端(E面)127处电场为0，在宽度方向的中央(图2所示的管轴109上)处电场最大。因而，成为磁控管103与电场最大的波导管104的宽度方向的中央(管轴109上)耦合的结构。
顺便提及，在实施方式1的微波炉的结构中，圆偏振波的开口105、106如图2的(a)所示那样是使长形孔(狭缝)正交而形成X字形状的开口，是通过从波导管104的H面(上表面)的宽度方向的中央偏向一侧(图2的(a)中为下侧)进行配置而能够产生圆偏振波的形状。根据辐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(管轴109上)偏向哪一侧而分为右旋偏振波或左旋偏振波。
下面，关于辐射圆偏振波的X字形状的开口的特征进行说明。图5是模拟结果。图5所示的模拟结果由于是模拟的，因此与实际不同，是将加热室128的壁面全部设为辐射边界(微波不发生反射的边界条件)、形成于波导管130的开口129仅为一个的简单结构。另外，波导管130的末端部131也被设为辐射边界(微波不发生反射的边界条件)。图5的(a)是从上方看模拟模型得到的模型形状。图5的(b)是解析结果，是从上方看到的呈现加热室128内的电场强度分布的俯视截面的等高线图。当观察图5的(b)时，加热室128内像是圆偏振波，电场呈螺旋状，为以开口129为中心且在波导管130的传送方向132(纸面的左右方向)、波导管130的宽度方向133(纸面的上下方向)都均等的电场分布。
在此，在开放空间的通信领域和封闭空间的加热领域中，存在一些不同点，因此进行说明。在通信领域，由于想要避免与其它的微波的混合存在而仅发送和接收需要的信息，因此发送侧限定为右旋偏振波和左旋偏振波中的某一个进行发送，接收侧也选择与其相应的最佳的接收天线。另一方面，在加热领域，代替具有指向性的接收天线而由没有特别指向性的食品等被加热物接收微波，因此只有微波均匀地接触被加热物整体是重要的。因而，在加热领域中，即使右旋偏振波和左旋偏振波混合存在也没有问题，但是相反地，需要尽可能地防止由于被加热物的载置位置、形状不同而形成不均的分布。在例如图5的模拟的结构那样作为微波辐射部只有单个开口129的情况下，最好将被加热物载置在该开口129的正上方，当偏移地配置在开口129的前后位置或左右位置时，总是离开口129近的部位易被加热而离开口129远的部位难以被加热，结果导致在被加热物中产生加热不均。因此，优选设置多个圆偏振波开口。在实施方式1的微波炉中，如图2所示，对于加热室102的加热区域，两个开口105、106对称地平衡地配置。
通过如以上那样构成，实施方式1的微波炉101被设为由两个开口105、106对加热室102内的加热区域辐射圆偏振波的结构。由于像这样构成，因此如从图5的模拟结果也可知的那样，实施方式1的微波炉101能够产生以开口105、106为中心沿圆偏振波特有的360度全方向旋转的电场，从中心螺旋状地向加热室102内辐射微波，从而能够在圆周方向上均匀地加热。其结果，能够针对加热室102的加热区域整体均匀地辐射微波，能够均匀地加热被加热物。
另外，在实施方式1的微波炉101中，辐射圆偏振波的开口105、106通过两个长形孔(狭缝)交叉的大致X字形状构成。因而，在实施方式1的结构中，成为能够通过简单的结构可靠地从波导管104辐射圆偏振波的结构。
此外，在实施方式1的微波炉101中，设为对于作为辐射区域的加热室102的左侧壁面111与右侧壁面112之间的空间对称地配置两个开口105、106的结构进行了说明，但是在本发明中对称地配置并不是1mm都不差地完全一致地进行配置，而是在某种程度的范围内允许的对称配置。传送至加热室102内的辐射区域的微波为自由空间的波长λ0，因此如果是自由空间的波长λ0的1/8左右的偏移则是没有大的变化的允许范围。其理由是，在考虑微波为正弦波的情况下，如果偏移1/4波长，则最大或最小变为0、0变化至最大或最小，是大的变化。但是，如果是相当于其一半的1/8波长左右的偏移，则几乎不存在大小关系的转换，能够维持相同的倾向。具体地说，自由空间的波长λ0如上所述为120mm～125mm，其1/8为15mm～15.625mm。因而，以在相对于加热室102的左侧壁面111与右侧壁面112之间的空间(辐射区域)的中心线完全对称的位置处配置开口105、106的情况为基准，对于图2中的左方向或右方向能够分别将到自由空间的波长λ0的1/8为止的偏移设为允许范围。具体地说，偏移的允许范围为15mm～15.625mm。
此外，同样地，在实施方式1的结构中，设为两个开口105、106在波导管104的传送方向上相距大致管内波长λg的量的结构进行了说明，但是所谓大致管内波长λg的量是在某种程度的范围内允许的量。波导管104内的微波为管内波长λg，因此如果是管内波长λg的1/8左右的偏移则是没有大的变化的允许范围。其理由是，在考虑为正弦波的情况下，如果偏移1/4波长，则最大或最小变为0、0变化至最大或最小，成为大的变化。但是，如果是相当于其一半的1/8波长左右的偏移，则几乎不存在大小关系的转换，能够维持相同的倾向。管内波长λg为
λg＝λo/√(1-(λo/(2×a))2)，
在自由空间的波长λ0如上所述为120mm～125mm、实施方式1中的波导管104的宽度a＝100mm的情况下，管内波长λg为150mm(2.5GHz)至160mm(2.4GHz)，其1/8为18.75mm～20mm。因而，以开口105与开口106之间的在波导管104的传送方向上的距离正好相距管内波长λg的情况(150mm～160mm)为基准，能够将到管内波长λg的1/8为止的偏移设为允许范围。具体地说，偏移的允许范围为18.75mm～20mm。因此，当考虑偏移的允许范围时，开口105与开口106之间的在波导管104的传送方向上的距离为最小131.25mm～最大180mm。
此外，在实施方式1中，在论述关于波导管104的传送方向的开口之间的距离的情况下，认为只考虑沿波导管壁面(与加热室底面对应的面)将各开口105、106的中心连结的最短直线距离中的传送方向分量。如上所述，在假定用相同厚度、相同比重的板材构成各开口形状的情况下，开口105、106的中心表示该板材的重心位置。
在实施方式1中，以加热室102由在波导管104的传送方向上的距离为管内波长的2倍长度(2λg)的辐射区域构成的例子进行了说明，但是所谓管内波长λg的2倍长度的距离是在某种程度的范围内允许的距离。由于被传送至辐射区域的微波为自由空间的波长λ0，因此考虑为如果是自由空间的波长λ0的1/8左右的偏移则是没有大的变化的允许范围。原因是，在考虑为正弦波的情况下，如果偏移1/4波长，则最大或最小变为0、0变化至最大或最小，这是大的变化。但是，如果是相当于其一半的1/8波长左右的偏移，则几乎不存在大小关系的转换，能够维持相同的倾向。具体地说，自由空间的波长λ0如上所述为120mm～125mm，其1/8为15mm～15.625mm。因而，加热室102的左侧壁面111与右侧壁面112之间的距离以管内波长λg的正好2倍长度的距离(300mm～320mm)为基准，到自由空间的波长λ0的1/8为止的偏移为允许范围。具体地说，偏移的允许范围为15mm～15.625mm。因而，当考虑偏移的允许范围时，加热室102的右侧壁面111与左侧壁面112之间的距离为最小285mm～最大335.625mm。
在实施方式1中，设为将开口105、106分别形成在波导管104内的驻波的波腹位置处进行了说明，但是波腹位置是在某种程度的范围内允许的位置。由于波导管104内的微波为管内波长λg，因此考虑为如果是管内波长λg的1/8左右的偏移则是没有大的变化的允许范围。原因是，在考虑为正弦波的情况下，如果偏移1/4波长，则最大或最小变为0、0变化至最大或最小，这是大的变化。但是，如果是相当于其一半的1/8波长左右的偏移，则几乎不存在大小关系的转换，能够维持相同的倾向。管内波长λg通过
λg＝λo/√(1-(λo/(2×a))2)表示。
在自由空间的波长λ0如上所述为120mm～125mm、实施方式1中的波导管104的宽度a为宽度a＝100mm的情况下，管内波长λg为150mm(2.5GHz)至160mm(2.4GHz)，其1/8为18.75mm～20mm。因而，开口105与开口106在波导管104的传送方向上的位置以正好是波腹位置为基准，到管内波长λg的1/8为止的偏移为允许范围。具体地说，开口105与开口106在波导管104的传送方向上的偏移的允许范围为18.75mm～20mm。
此外，在实施方式1的结构中，以将加热室102设为长方体、左侧壁面111和右侧壁面112是平坦的结构且在各个壁面之间构成具有管内波长的2倍长度(2λg)距离的辐射区域的例子进行了说明，但是也存在壁面不是平坦的结构而是越向中间越具有凹凸的结构的情况。对于这种情况下的右侧壁面111与左侧壁面112之间的距离，设为除去凹凸以外特别地在右侧壁面111与左侧壁面112的最低的位置、即载置台107的上表面的位置来决定距离。对于以该位置论述右侧壁面111与左侧壁面112之间的距离，是由于该位置意味着微波辐射到加热室内立即到达的位置以及被加热物被实际放置的高度的位置，因此是最适合论述与微波的分布有关的距离的位置。
(实施方式2)
下面，参照添附附图说明本发明所涉及的实施方式2的微波加热装置。图6是说明本发明所涉及的实施方式2的作为微波加热装置的微波炉中的主要部分的结构的图，示意性地表示微波产生部、波导管以及加热室等。在图6中，(a)为从上方看加热室等的截面图，(b)为从正面看加热室等的截面图。在下面的实施方式2的作为微波加热装置的微波炉中，以与实施方式1之间的不同点为中心进行说明。此外，在实施方式2的说明中，对具有与前述的实施方式1相同的功能的结构要素附加相同的参照标记并省略说明。
在实施方式2的作为微波加热装置的微波炉中，具有将从作为微波产生部的磁控管201辐射出的微波引导至加热室202的弯曲成L字状(参照图6的(b))的波导管203、将波导管203内的微波向加热室202内辐射的作为微波辐射部的多个开口204a、204b、205a、205b、206a、206b、207a、207b(以下为204a-207b)以及载置作为被加热物的食品(未图示)的载置台208。作为微波辐射部的多个开口204a-207b形成在波导管203的上表面。
形成在加热室202的下方的底部空间209是为了在形成在波导管203的上表面的开口204a-207b与成为加热室202的实质的底面的载置台208之间确保一定的距离而设置的。底部空间209是使加热室202的底面210的中央部分以通过斜面而下方变窄的方式突出而形成的。底部空间209的下表面侧由波导管203的上表面构成，底部空间209的上表面侧由载置台208的下表面构成。载置台208通过使用腻子、密封件等固定于加热室202中的底面210的外侧部分，来进行密封以避免开口204a-207b露出到加热室202内。
此外，在实施方式2的微波炉的加热室202中，如图6的(a)所示，载置台208被构成为稍小于加热室202的底面210。另外，加热室202的右侧壁面211与波导管203一体形成，具有用于确保与磁控管201的辐射天线212(输出端)之间的绝缘距离的凸部213。并且，在加热室202的左侧壁面214中，如图6的(b)所示，具有向外突出的凸部215等的凹凸形状。这样，实施方式2的微波加热装置的加热室202是具有右侧壁面211和左侧壁面214不对称的形状的结构。
在实施方式2的微波炉中，如图6的(a)所示，多个开口204a-207b的各个开口以在波导管203的宽度方向排列两个的方式进行配设且以沿作为波导管203的中心轴的管轴216四个一列的方式进行配设。即，在实施方式2的微波加热装置的结构中，在波导管203的管轴216的两侧将每侧四个的开口204a、205a、206a、207a以及开口204b、205b、206b、207b排成一列且对称地进行配设。
另外，波导管203的管轴216的位置与包含加热室202的底面210和载置台208中的前后方向的中心的中心线一致。由此，开口204a-207b相对于加热室202的底面210和载置台208中的宽度方向(左右方向)的中心线(管轴216)对称地配置。另外，开口204a-207b是通过使长形孔(狭缝)交叉的X字形状而能够辐射圆偏振波的开口形状，被配置成在俯视时不与波导管203的管轴216交叉。
并且，在波导管203的传送方向上位于两端的开口204a、204b以及开口207a、207b形成在各自的中心位置沿波导管203的传送方向相距大致管内波长λg的量的位置处。特别地，处于最接近波导管203的末端217的位置的开口204a、204b的中心处于在传送方向上与波导管203的末端217相距λg/4距离的位置处。
对于载置台208，在左右方向(宽度方向)上，左侧的端部218配置于在波导管203的传送方向上与开口204a、204b相距λg/2距离的位置处，右侧的端部219配置于在波导管203的传送方向上与开口207a、207b相距λg/2距离的位置处。其结果，载置台208构成了在波导管203的传送方向上具有管内波长λg的2倍长度(2λg)距离的辐射区域。
另外，在实施方式2的微波炉中，如图6的(a)所示，将左端的开口204a、204b的中心位置与左端起第二个开口205a、205b的中心位置之间的宽度方向(左右方向)的距离设为P1，将左端起第二个开口205a、205b的中心位置与右端起第二个开口206a、206b的中心位置之间的宽度方向(左右方向)的距离设为P2，将右端起第二个开口206a、206b的中心位置与右端侧的开口207a、207b的中心位置之间的宽度方向(左右方向)的距离设为P3，并设为P1＝P3>λg/3且P2<λg/3，以具有以下的关系的方式构成。
左端侧的开口204a、204b和右端侧的开口207a、207b是完全相同的形状，左端起第二个开口205a、205b和右端起第二个开口206a、206b也是完全相同的形状。另外，左端起第二个开口205a、205b以及右端起第二个开口206a、206b与左端侧的开口204a、204b和右端侧的开口207a、207b相比，相交叉的长形孔(狭缝)的宽度形成得大。
如上述那样形成的开口204a-207b的位置、形状相对于载置台208的宽度方向的中心线220(参照图6的(a))均对称。另外，在波导管203内产生管内驻波，由于按管内波长λg的1/2重复波腹和波节，因此在波导管203的末端217处一定为管内波长λg的波节。由于左端侧的开口204a、204b的中心处于与波导管203的末端217相距λg/4距离的位置处，因此该位置为管内波长λg的波腹。另外，右端侧的开口207a、207b的中心处于与左端侧的开口204的中心相距管内波长λg距离的位置处，因此仍然为管内波长λg的波腹。可是，左端起第二个开口205a、205b以及右端起第二个开口206a、206b如图6的(b)中的波导管203内的图形图那样配置在管内波长λg的波腹与波节之间的位置。
关于如以上那样构成的实施方式2的作为微波加热装置的微波炉中的动作进行说明。
从磁控管201辐射出的微波在波导管203内成为驻波，从均配置在驻波的波腹位置的开口204a、204b、207a、207b以及配置在波腹与波节之间的开口205a、205b、206a、206b向加热室202内辐射作为圆偏振波的微波。一边以开口204a-207b的大致中心为中心使电场沿周向旋转一边辐射圆偏振波，从而圆偏振波在开口204a-207b到载置台218的底部空间209内逐渐扩散，具有宽度地被辐射至载置台218上。开口204a-207b如上述那样在载置台208的前后方向上是对称的，并且在左右方向上也对称地配置。另外，与开口204a-207b对应的波导管203内的驻波的相位也是对称的。因而，使微波具有对称性地向放置在载置台218上的被加热物(未图示)辐射。其结果，在实施方式2的微波炉中，实现了对加热室202内的被加热物的均匀加热。
接着，说明本发明所涉及的实施方式2的作为微波加热装置的微波炉中的作用和效果。
如上所述，实施方式2的微波炉具有收纳被加热物的加热室202、产生微波的磁控管201、传送微波的波导管203以及从波导管203向加热室202内辐射微波的开口204a-207b。加热室202具有沿波导管203的传送方向为管内波长的大致2倍长度(2λg)的作为辐射区域的载置台208，在传送方向上处于两端的开口204a、204b以及开口207a、207b构成为形成于在沿波导管203的传送方向上相距大致管内波长的量的位置处，相对于载置台208的宽度方向(左右方向)的中心线220和前后方向的中心线(管轴216)对称地配置。由此，处于相距管内波长的量的两端的开口204a、204b以及开口207a、207b相对于在波导管203的传送方向(左右方向)上具有管内波长的大致2倍长度的载置台208的宽度方向(左右方向)的中心线220对称地配置。因此，各个开口204a、204b、207a、207b被配置在载置台208的从中央(中心线220)到左右方向的两端的区域的正中间的位置处。另外，由于传送方向上的两端的开口204a、204b以及开口207a、207b相距管内波长的量，因此开口204a、204b以及开口207a、207b始终处于相同相位的位置关系，能够从波导管203内向加热室202始终辐射等量的微波。
如上所述，在实施方式2的微波炉中，由于能够从形成在载置台208的中央到左右方向的两端的区域的正中间的位置处的开口204a、204b、207a、207b始终辐射等量的微波，因此能够针对载置台208的宽度方向(左右方向)的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
在实施方式2中以微波炉例示的微波加热装置中，辐射区域设为载置被加热物的载置台208。通过像这样将辐射区域设为载置台208，能够从处于载置台208的中央到左右方向的两端的正中间的位置处的开口204a、204b、207a、207b始终辐射等量的微波，因此能够针对载置台208的左右方向上的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
特别是在如实施方式2的微波炉那样在加热室202的壁面具有凹凸的情况下，即使想要通过加热室的壁面间的距离来确定辐射区域的距离，也会根据测量位置的不同而导致距离本身发生变化，但是通过将载置台208设为辐射区域，能够可靠地决定辐射区域的范围，从而容易地论述辐射区域到开口位置的距离。
另外，在实施方式2的微波加热装置中，设为处于传送方向的两端的开口204a、204b以及开口207a、207b配置在波导管203内的驻波的波腹附近的结构。通过像这样构成，由于波导管203内的驻波的波腹处电场强，因此能够使来自位于其附近的开口204a、204b、207a、207b的辐射量多，能够从开口204a、204b、207a、207b稳定地向加热室内供给微波。因而，在实施方式2的微波加热装置中，能够如期望的那样针对辐射区域的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
另外，实施方式2的微波加热装置设为在传送方向的两端的开口204a、204b与开口207a、207b之间具有作为其它微波辐射部的开口205a、205b以及开口206a、206b的结构。通过像这样构成，例如在选择了使管内波长变长那样的波导管时，传送方向的两端的开口204a、204b与开口207a、207b之间的距离变长(辐射区域也变宽)，导致两端的开口204a、204b与开口207a、207b的正中央部分离任何一个开口都变远而担心难以被加热，但是通过在开口204a、204b与开口207a、207b之间设置其它的开口205a、205b以及开口206a、206b，能够促进加热区域的中央部分的加热，能够均匀地加热被加热物。此外，一般情况下被加热物被放置在加热室202的中央部分的可能性极高，因此通过促进中央部分的加热，还能够提高加热效率。
另外，实施方式2的微波加热装置设为开口204a-207b以沿波导管203的宽度方向排列两个的方式进行配置且沿传送方向配置成两列的结构。通过像这样构成，成为不仅使波导管203的传送方向的加热均匀还容易使微波向波导管203的宽度方向扩散的结构，能够针对加热室202整体均匀地辐射微波，能够均匀地加热被加热物。
另外，实施方式2的微波加热装置设为开口204a-207b辐射圆偏振波的结构。通过像这样构成，产生以开口204a-207b的各中心为中心沿圆偏振波特有的360度全方向旋转的电场，从各个中心螺旋状地辐射微波，能够在圆周方向上均匀地加热。其结果，能够针对加热室202整体均匀地辐射微波，能够均匀地加热被加热物。
另外，实施方式2的微波加热装置设为辐射圆偏振波的开口204a-207b呈两个长形孔(狭缝)相交叉的大致X字形状的结构。通过像这样构成，能够通过简单的结构可靠地从波导管203辐射圆偏振波。
此外，关于在加热室内加热的被加热物，材质、形状、个数、放置方式等不同，一概无法确定，但是通过如实施方式2那样设置很多的作为微波辐射部的开口且保持平衡地配置，能够针对大部分的被加热物均匀地加热。并且，还能够为了对特定的被加热物更均匀地进行加热而使开口最优化。例如存在当前在中国常用于评价加热分布的方法。已知本来是基于IEC(International Electrotechnical Commission：国际电工委员会)的规定的、将装入到5个烧杯的水用作被加热物的评价方法。图7示出在该评价方法中使用的5个烧杯的配置。图7所示的被加热物221、222、223、224、225是在烧杯中分别装入100cc的水而得到的。对于烧杯的放置方式的规定，为从长方形状的载置台的角引对角线，在中央配置一个(被加热物223)以及在将对角线四等分的位置处配置剩余的四个(被加热物221、222、224、225)，当应用于实施方式2的载置台208时成为如图7那样的图形。在中国测量对其进行加热时的各个的温度上升，基于其测量值对加热分布评价得分。为了得到良好的评价，只要使五个被加热物221、222、223、224、225均等地升高温度即可。因此，在实施方式2的结构中，通过左端后侧的开口204a加热被加热物221，通过左端前侧的开口204b加热被加热物224，通过右端后侧的开口207a加热被加热物222，而且通过右端前侧的开口207b加热被加热物225。通过剩余的处于中央部分的四个开口205a、205b、206a、206b加热被加热物223。
如上所述，在实施方式2的结构中，只要构成为通过开口204a、204b、205a、205b、206a、206b、207a、207b均等地加热各个被加热物221、222、223、224、225即可。因此，还能够应用调整开口形状的方法、调整波导管203的宽度方向的长度来变更开口204a、204b、207a、207b的位置的方法、与波导管203的形状相应地变更载置台208的形状的方法。作为最简单的方法，进行设计使得左端后侧的开口204a、左端前侧的开口204b、右端后侧的开口207a以及右端前侧的开口207b分别配置在各个被加热物221、224、222、225的正下方。为了像这样进行设计，通过扩大波导管203的宽度来扩大波导管203的宽度方向上的开口间的间距、或者缩短载置台208的深度尺寸来使载置台208变窄而能够容易地实现。之后，能够一边将主要通过中央部分的开口205a、205b、206a、206b被加热的中央的被加热物223与其它的被加热物221、224、222、225的温度上升进行比较一边调整中央部分的开口205a、205b、206a、206b的形状及位置等来不断地进行最优化。
在中国，除了加热分布的评价以外还存在与节能评价有关的规格。在该节能评价时使用的被加热物是如图8所示那样的被加热物226，使用装入到IEC规定的底面积大的容器中的1L的水。在这种情况下，决定被加热物226配置在载置台208的中央。由于基于加热效率来对节能进行评价，因此为了使节能更好，必须尽可能地提高加热效率。在如实施方式2的结构那样使用开口作为微波辐射部的情况下，从开口向被加热物直接照射微波的结构是有利的。原因是，如果不直接对被加热物照射微波而使其在加热室内扩散，认为在加热室内的反射次数增加，加热室202中的壁面损失、被载置台吸收的比例变大，从而被加热物所吸收的微波的量减少。因而，期望将开口204a-207b尽可能地配置在被加热物226的正下方。在实施方式2的结构中，开口204a-207b几乎都位于被加热物226的正下方，因此可以说就节能而言是非常有利的。当然，关于处于传送方向的两端的开口204a、204b以及开口207a、207b，如果构成为形成得更小一点、或将波导管203的宽度形成得宽来缩短上述的管内波长λg以使处于传送方向的两端的开口204a、204b以及开口207a、207b更靠向内侧，则成为能够进一步实现节能的高效率的加热结构。在进行这种变更的情况下，要担心对加热分布的影响。但是，在实施方式2的结构中，在缩短传送方向的两端的开口204a、204b与开口207a、207b之间的距离时，只要使载置台208的宽度方向(左右方向)的宽度也变窄即可。通过像这样构成，能够兼顾图7中所说明的加热分布以及图8中所说明的节能。
此外，在实施方式2中，将载置台208作为辐射区域并设为比加热室202的左右壁面214、211稍窄的区域进行了说明，但是本发明并不限定于这样的结构，也能够如前述的实施方式1的图2的(b)所示那样选择载置台(107)的左右端部与左右壁面(111、112)一致的结构。总之，在将载置台208作为辐射区域的情况下，如上述那样具有容易进行用于确保中国的5个烧杯的分布性能的设计这样的效果。作为设计方针，能够以载置台208的形状确保5个烧杯的加热分布性能，并能够通过加热室202的壁面的结构、形状(凹凸)来微调整其它区域的加热分布，从而具有能够同时使各种区域的加热分布良好且容易进行设计这样的效果。
(实施方式3)
下面，参照添附附图说明本发明所涉及的实施方式3的微波加热装置。图9是说明本发明所涉及的实施方式3的作为微波加热装置的微波炉中的主要部分的结构的图，示意性地示出了微波产生部、波导管以及加热室等。在图9中，(a)为从上方看加热室等的截面图，(b)为从正面看加热室等的截面图。在下面的实施方式3的作为微波加热装置的微波炉中，以与前述的实施方式1和实施方式2的不同点为中心进行说明。此外，在实施方式3的说明中，对具有与前述的实施方式1和实施方式2相同的功能的结构要素附加相同的参照标记，并省略说明。
在实施方式3的结构中，与实施方式2的结构的不同点在于设置有6个开口，开口的结构不同。另外，在实施方式3的结构中，放置被加热物的载置台为装卸自如的结构，与实施方式2的结构不同。
在实施方式3的微波炉中，如图9的(a)所示那样，是开口301a、301b、302a、302b、303a、303b以沿波导管203的宽度方向(图9的(a)中的上下方向)排列两个的方式进行配设且在作为波导管203的中心轴的管轴216的两侧配置三个的结构。在实施方式3的微波炉的结构中，在波导管203的管轴216的两侧将三个开口301a、302a、303a以及三个开口301b、302b、303b相对于管轴216对称地配设。即，在波导管203的传送方向(图9的(a)中的左右方向)上开口301a的中心和开口301b的中心设置在相同的位置处且配置成距波导管203的管轴216等距离。同样地，开口302a的中心和开口302b的中心的位置以及开口303a的中心和开口303b的中心在波导管203的传送方向上是相同的位置且配置在距管轴216等距离的位置处。
如图9的(a)所示，在最靠近波导管203的末端217的开口301a、301b以及最靠近磁控管201的开口303a、303b中，形成各开口301a、301b、303a、303b的长形孔(狭缝)不是直角交叉，该交叉的长形孔中在传送方向上相向的角度为锐角。即，各开口301a、301b、303a、303b是波导管的宽度方向的长度短的被压扁的X字形状。另外，各个开口301a、301b、303a、303b配置在靠近波导管203的宽度方向(加热室202的前后方向、即图9的(a)中的上下方向)的外侧的位置。在实施方式3的微波炉中，开口301a、301b、303a、303b如上述那样构成，因此从开口301a、301b、303a、303b辐射出向加热室202的前后方向扩散的微波。
另外，在波导管203的传送方向上，开口302a、302b配置在开口301a、301b与开口303a、303b的中央。波导管203的传送方向上的开口301a、301b的中心位置与开口302a、302b的中心位置之间的距离P4同开口302a、302b的中心位置与开口303a、303b的中心位置之间的距离P5相等，是λg/2(P4＝P5＝λg/2)。在像这样构成的实施方式3的作为微波加热装置的微波炉中，如图9的(b)所示，开口301a、301b和开口303a、303b位于管内驻波的波腹处，处于中央的开口302a、302b也位于管内驻波的波腹处，因此能够使微波的辐射量增加。
另外，在实施方式3的微波炉中，载置台304不是固定于加热室202的壁面的结构，而是构成为相对于加热室202装卸自如。因此，例如在载置台304脏了的情况下，能够从加热室202拆下而容易进行清洗。在以往的微波加热装置中，在辐射微波的旋转天线被设置于加热室的底部的情况下，用于使旋转天线机械旋转的马达等电气部件配置在加热室的底部。因此，期望有可能导致电短路的水、热气不会进入到加热室的底部的结构，需要通过用于将加热室底面与载置台之间的间隙封闭的腻子、密封件进行固定。另一方面，在本发明所涉及的实施方式3的结构中，由于在加热室的底部没有电气部件，因此不需要像以往的结构那样要注意水、热气，从而也可以将载置台304构成为装卸自如。因此，在使用实施方式3的结构的微波加热装置的情况下，如图9的(b)所示那样，将载置台304在底部空间209上放在加热室202的底面210的台阶上来使用。顺便提及，在实施方式3的结构中，由于载置台304装卸自如，因此载置台304有可能被放置在与标准的位置不同的相偏移的位置处。图10是表示载置台304向左偏移放置的情况下的一例的图。
在实施方式3的结构中，是加热室202的左右壁面的形状不对称的结构。另外，载置台304根据其放置方式的不同而有可能相对于加热室202被不对称地放置。因此，在实施方式3的结构中，作为用于论述对称性的辐射区域，着眼于底部空间209。
在实施方式3的结构中，在波导管203的传送方向上开口301a、301b的中心位置与开口303a、303b的中心位置之间相距大致管内波长λg的量，特别地，开口301a、301b的中心位置处于与波导管203的末端217相距λg/4距离的位置处。
如图9的(b)所示，底部空间209是下方侧(开口侧)窄、上方侧(载置台侧)宽的结构。在实施方式3的结构中，如图9的(a)所示，成为底部空间209的上方的左端侧的端部305被形成为在波导管203的传送方向上与靠近波导管203的传送方向的末端侧的开口301a、301b的中心位置相距λg/2的距离。另一方面，成为底部空间209的上方的右端侧的端部306被形成为在波导管203的传送方向上与开口303a、303b的中心位置相距λg/2的距离。
如上述那样形成的底部空间209从作为下方侧的开口侧起逐渐地扩展，并且最终从左端侧的端部305到右端侧的端部306的长度为波导管203的传送方向的管内波长的2倍长度(2λg)。该底部空间209中的左端侧的端部305到右端侧的端部306的区域构成辐射区域。在像这样定义辐射区域的情况下，在实施方式3的结构中，是从设置在波导管203的传送方向上的、底部空间209的左右端部305、306到底部空间209的左右方向的中央307(参照图9)的正中间的位置处的开口301a、301b、303a、303b始终辐射等量的微波的结构。因此，在实施方式3的结构中，能够针对底部空间209的左端侧的端部305到右端侧的端部306的辐射区域整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
特别地，在像实施方式3的微波炉那样在加热室202的壁面具有凹凸的情况下，即使要通过加热室202的壁面间的距离来决定辐射区域的距离，也会根据测量位置的不同而导致距离本身发生变化。另外，关于载置台304，在如实施方式3的结构那样装卸自如地放置的位置具有自由度的情况下、使用形状不对称的载置台304的情况下(未图示)，也存在即使想要通过载置台304来决定辐射区域的长度也无法明确地确定的情况。因而，在前述的实施方式3中，通过将底部空间209的左端侧的端部305到右端侧的端部306为止设为辐射区域，能够可靠地确定辐射区域的范围，从而容易论述辐射区域到开口位置的距离。
接着，说明本发明所涉及的实施方式3的作为微波加热装置的微波炉中的作用和效果。
如上所述，实施方式3的微波炉具有收纳被加热物的加热室202、产生微波的磁控管201、传送微波的波导管203、以及从波导管203向加热室202内辐射微波的6个开口301a、301b、302a、302b、303a、303b。加热室202沿波导管203的传送方向具有管内波长(λg)的大致2倍长度的作为辐射区域的底部空间209。处于传送方向上的两端的开口301a、301b和开口303a、303b形成于在波导管203的传送方向上相距大致管内波长的量的位置处，相对于沿底部空间209的前后方向延伸的中心线307对称地配置。由此，处于相距管内波长的量的两端的开口301a、301b和开口303a、303b相对于在波导管203的传送方向上具有管内波长的大致2倍长度的底部空间209的中心线307对称地配置。因此，处于传送方向上的两端的开口301a、301b和开口303a、303b设置在底部空间209的从传送方向的中央307到左右两端侧的端部305、306的正中间的位置处。另外，由于处于波导管203的传送方向上的两端的开口301a、301b和开口303a、303b相距管内波长的量，因此始终是相同相位的位置关系，是能够从波导管203内向加热室202始终辐射等量的微波的结构。
如上所述，在实施方式3的微波炉中，能够从位于底部空间209的中央307至两端部305、306的正中间的开口301a、301b和开口303a、303b始终辐射等量的微波，因此能够针对底部空间209的左右方向(传送方向)的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
在实施方式3中以微波炉为例示的微波加热装置中，在将辐射区域设为在开口301a、302a、303a、301b、302b、303b的上方将载置台304配置在规定的位置时形成的底部空间209。由此，能够从位于底部空间209的左右方向(传送方向)的中央307至两端部305、306的正中间的开口301a、301b和开口303a、303b始终辐射等量的微波。其结果，在实施方式3的微波加热装置中，能够针对底部空间209的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
(实施方式4)
下面，参照添附附图说明本发明所涉及的实施方式4的微波加热装置。图11是说明作为本发明所涉及的实施方式4的微波加热装置例如微波炉中的微波辐射部的开口形状的图。在实施方式4的结构中，与实施方式1至实施方式3的结构的不同点在于开口形状，其它的点应用实施方式1至实施方式3的结构。
在实施方式4的微波加热装置中，特别地，作为微波辐射部，对辐射圆偏振波的由至少两个以上的长形孔(狭缝)构成的开口形状进行记述。
如图11所示的开口411～417那样由两个以上的长形孔构成。在开口411～417中，只要形成为至少一个长形孔的长边相对于微波的传送方向(箭头418)倾斜的形状即可。因而，也可以是如开口415和开口416那样长形孔不交叉的形状、如开口414那样由三个长形孔构成的形状。
此外，作为由两个长形孔(狭缝)构成的辐射圆偏振波的作为微波辐射部的开口的最佳形状的条件，列举下面的三点。
第一点在于，各长形孔的长边的长度为波导管419内的管内波长λg的大约1/4以上。
第二点在于，两个长形孔相互交叉以及各长形孔的长边相对于传送方向418倾斜(例如45°)。
第三点在于，以与波导管419的传送方向418平行且通过作为微波辐射部的开口的中心的直线作为轴，电场的分布不呈轴对称。例如在TE10模式下传送微波的情况下，电场以作为波导管419的宽度方向420的中心线的管轴421(参照图11)为对称轴对称地分布，因此以使开口形状相对于管轴421不呈轴对称的方式、即开口的中心不在管轴421上的方式进行配置成为最佳的条件。
另外，图11示出了长形孔(狭缝)正交的结构，但是也可以如实施方式3的图9所示那样，不使长形孔正交而使其倾斜地构成，形成为将X字形状以横向(传送方向)长的方式压扁的扁X字状。即使在使用像这样被压扁的X字状的开口(微波辐射部)的情况下，虽然从正圆变形为椭圆，但是也能够辐射圆偏振波，且不使圆偏振波开口的长形孔变小而能够使开口的中心更靠近波导管的宽度方向的端部侧。其结果是，能够进一步使微波主要沿波导管的宽度方向(与传送方向正交的方向)扩散。
另外，作为本发明所涉及的实施方式4的结构中的开口形状，如图11所示那样能够设为如开口413那样的L字型形状、如开口415那样的T字型形状的结构。因此，在如图13所示的前述的专利文献2那样使各个长形孔(狭缝)分离地配置时也能够应用。另外，也可以如图13的(b)所示那样，两个长形孔(狭缝)不是正交关系，例如可以倾斜30度左右而形成。
另外，在实施方式4的结构中，构成作为微波辐射部的开口的长形孔(狭缝)不限定于长方形。例如通过将开口部分的角以曲线部分(R)构成、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法，推测为只要将一个方向长、与该一个方向正交的方向短的两个细长的开口组合即可。
本发明所涉及的微波加热装置具备：加热室(102、202)，其收纳被加热物；微波产生部(103、201)，其产生微波；波导管(104、203)，其传送微波；以及多个微波辐射部，该多个微波辐射部将微波从上述波导管辐射到上述加热室内，其中，上述加热室具有被来自上述多个微波辐射部的微波辐射的辐射区域，该辐射区域在上述波导管的传送方向上具有管内波长的大致2倍的长度，至少两个上述微波辐射部设置于在上述波导管的传送方向上相距大致管内波长的量的位置处，并相对于上述辐射区域的与上述传送方向正交的中心线对称地配置。
在本发明所涉及的微波加热装置中，相距管内波长的量的两个微波辐射部在管内波长的大致2倍的长度的辐射区域内对称地配置，因此各个微波辐射部位于辐射区域的中央至两端的区域的正中间。另外，由于两个微波辐射部相距管内波长的量，因此始终是相同相位的位置关系，能够从波导管内向加热室始终辐射等量的微波。
如上所述，本发明所涉及的微波加热装置能够从设置于辐射区域的中央至两端的区域中的正中间的位置处的两个微波辐射部始终辐射等量的微波，因此能够针对辐射区域的端到端的整体均匀地辐射微波，能够不使用驱动机构而均匀地加热被加热物。
以某种程度的详细度在各实施方式中说明了本发明，但是这些实施方式的公开内容当然可以在结构的细节处变化，各实施方式中的要素的组合、顺序的变化能够不脱离所请求的本发明的范围和思想而实现。
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，因此能够在进行作为被加热物的食品等的加热加工、杀菌等的加热装置等中有效地利用。
附图标记说明
101：微波炉(微波加热装置)；102、128、202：加热室；103、201：磁控管(微波产生部)；104、130、203、419：波导管；105、106、129、204a、204b、205a、205b、206a、206b、207a、207b、301a、301b、302a、302b、303a、303b、411、412、413、414、415、416、417：开口(微波辐射部)；111、112：壁面；208、304：载置台(辐射区域)；209：底部空间(辐射区域)。

Claims (9)

1.一种微波加热装置，具备：
加热室，其收纳被加热物；
微波产生部，其产生微波；
波导管，其传送微波；以及
多个微波辐射部，该多个微波辐射部将微波从上述波导管辐射到上述加热室内，
其中，上述加热室具有被来自上述多个微波辐射部的微波辐射的辐射区域，该辐射区域在上述波导管的传送方向上具有管内波长的大致2倍的长度，
至少两个上述微波辐射部以相同相位的位置关系设置于在上述波导管的传送方向上相距大致管内波长的量的位置处，并相对于上述辐射区域的与上述传送方向正交的中心线对称地配置，并且至少两个上述微波辐射部分别位于所述辐射区域的中央至两端的中间的位置。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，
上述辐射区域由载置被加热物的载置台规定。
3.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，
上述辐射区域由上述加热室的相向的壁面之间的空间规定。
4.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，
上述辐射区域由设置有上述微波辐射部的位置与配置在上述微波辐射部的上方的载置台的位置之间的底部空间规定。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的微波加热装置，其特征在于，
至少两个上述微波辐射部构成为配置在上述波导管内产生的驻波的波腹附近。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的微波加热装置，其特征在于，
至少两个上述微波辐射部构成为沿着上述波导管的传送方向配置，在至少两个上述微波辐射部之间的区域具有其它的微波辐射部。
7.根据权利要求1～4中的任一项所述的微波加热装置，其特征在于，
至少两个上述微波辐射部构成为以每两个排列在上述波导管的宽度方向上的方式配置。
8.根据权利要求1～4中的任一项所述的微波加热装置，其特征在于，
上述微波辐射部以辐射出圆偏振波的开口形状构成。
9.根据权利要求8所述的微波加热装置，其特征在于，
辐射出圆偏振波的微波辐射部由两个长孔交叉的大致X字形状的开口构成。
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