CN105716128A - 微波加热装置 - Google Patents

Abstract

微波加热装置。波导管结构天线(5)具有规定波导管结构部(8)的顶面(9)和侧壁面(10a、10b、10c)，还具有前方开口(13)，使微波从前方开口(13)向被加热物放射。波导管结构部(8)具有耦合部，该耦合部与顶面(9)接合，使微波耦合于波导管结构部(8)的内部空间。波导管结构部(8)具有形成于顶面(9)上的至少一个微波吸出开口(24)，从微波吸出开口(24)向加热室内放射圆偏振波。微波吸出开口(24)具有两个缝隙(20c、20d)相交叉的交叉槽形状，缝隙(20c、20d)的交叉部分附近的宽度大于端部附近的宽度。根据本方式，能够对加热室内的载置面、特别是载置于其中央区域的被加热物均匀加热。

Description

微波加热装置

技术领域

本发明涉及通过微波对食品等被加热物进行微波加热的微波炉等微波加热装置。

背景技术

关于作为代表性的微波加热装置的微波炉，将由作为代表性的微波生成部的磁控管生成的微波供给至金属制的加热室的内部，对载置于加热室内的被加热物进行微波加热。

近些年来，能够将加热室内的平坦的整个底面用作载置台的微波炉已被实际使用。在这种微波炉中，为了在整个载置台上对被加热物均匀加热，而在载置台的下方设有旋转天线(例如，参照日本特公昭63-53678号公报(以下，称作专利文献1))。专利文献1所公开的旋转天线具有与传播来自磁控管的微波的波导管磁耦合的波导管结构。

图12是表示专利文献1所公开的微波炉100的结构的正面剖视图。如图12所示，在微波炉100中，由磁控管101生成的微波在波导管102内传播并到达耦合轴109。

旋转天线103在从上方进行俯视观察时具有扇形状，通过耦合轴109而与波导管102连结，并被电动机105驱动而旋转。耦合轴109使得波导管102内传播来的微波耦合于波导管结构的旋转天线103，并作为旋转天线103的旋转中心发挥功能。

旋转天线103具有放射微波的放射口107和低阻抗部106。从放射口107放射的微波被提供到加热室104内，对载置于加热室104的载置台108上的被加热物(未图示)进行微波加热。

使旋转天线103在载置台108的下方旋转，以实现加热室104内的加热分布的均匀化。

与对加热室内的整体均匀加热的功能(均匀加热)不同，例如在将冷冻的食品与室温的食品都载置于加热室内的情况下，为了同时完成对这些食品的加热，需要对载置有冷冻食品的区域局部地集中地放射微波的功能(局部加热)。

为了实现局部加热，提出了如下的微波炉，其根据由红外线传感器检测出的加热室内的温度分布，控制旋转天线的停止位置(例如，参照日本特许第2894250号公报(以下，称作专利文献2))。

图13是表示专利文献2所公开的微波炉200的结构的正面剖视图。如图13所示，在微波炉200中由磁控管201生成的微波经过波导管202而到达波导管结构的旋转天线203。

在从上方进行俯视观察时，旋转天线203具有形成于其一边上的放射微波的放射口207、以及形成于其他三条边上的低阻抗部206。从放射口207放射的微波经由供电室209被提供至加热室204内，对载置于加热室204内的被加热物进行微波加热。

专利文献2所公开的微波炉具有红外线传感器210以检测加热室204内的温度分布。控制部211根据由红外线传感器210检测出的温度分布，控制旋转天线203的旋转和位置以及放射口207的朝向。

专利文献2所公开的旋转天线203构成为借助电动机205而在加热室204的载置台208的下方形成的供电室209的内部旋转并在圆弧状的轨道上移动。根据微波炉200，旋转天线203的放射口207一边旋转并一边移动，能够集中加热由红外线传感器210检测出的被加热物的低温部分。

在专利文献1所公开的微波炉100中，旋转天线103构成为以配置于载置台108的下方的耦合轴109为中心而旋转。微波从旋转天线103的末端的放射口107放射。

基于这种结构，无法对载置于载置台108的中央区域处的被加热物直接照射微波，未必能够实现均匀的加热。

根据专利文献2所公开的微波炉200，能够实现对被加热物的均匀加热和局部加热。然而，这种结构需要用于使旋转天线203在载置台208的下方一边旋转一边移动的机构，因而结构会变得复杂，具有装置变得大型的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有问题点而完成的，其目的在于提供一种能够实现对加热室内的载置面、特别是对载置于其中央区域处被加热物的均匀加热的更小型的微波加热装置。

本发明一个方面的微波加热装置具有：加热室，其收纳被加热物；微波生成部，其生成微波；以及波导管结构天线，其具有规定波导管结构部的顶面和侧壁面，还具有前方开口，将微波从前方开口放射到加热室。波导管结构部具有耦合部，所述耦合部与顶面接合，且所述耦合部将微波耦合于波导管结构部的内部空间。

波导管结构部具有形成于顶面上的至少一个微波吸出开口，从微波吸出开口向加热室内放射圆偏振波。微波吸出开口具有两个缝隙相交叉的交叉槽形状，缝隙的交叉部分附近的宽度大于缝隙的端部附近的宽度。

根据本方面，能够构成可靠性更高的波导管结构部。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的微波加热装置的概要结构的剖视图。

图2A是表示本实施方式的微波加热装置的供电室的立体图。

图2B是表示本实施方式的微波加热装置的供电室的俯视图。

图3是表示本实施方式的微波加热装置的旋转天线的分解立体图。

图4是表示一般的方形波导管的立体图。

图5A是表示具有放射线偏振波的长方形槽形状的开口的波导管的H面的俯视图。

图5B是表示具有放射圆偏振波的交叉槽形状的开口的波导管的H面的俯视图。

图5C是表示波导管与被加热物的位置关系的正面图。

图6A是表示图5A所示的波导管的情况下的实验结果的特性图。

图6B是图5B所示的波导管的情况下的实验结果的特性图。

图7是表示“有负载”的情况下的实验结果的特性图。

图8A是示意性表示本实施方式的吸出效果的剖视图。

图8B是示意性表示本实施方式的吸出效果的剖视图。

图9A是表示实验中使用的旋转天线的一例的平面形状的示意图。

图9B是表示实验中使用的旋转天线的一例的平面形状的示意图。

图9C是表示实验中使用的旋转天线的一例的平面形状的示意图。

图10A是表示实验中使用的旋转天线的一例的平面形状的示意图。

图10B是表示实验中使用的旋转天线的一例的平面形状的示意图。

图11A是表示本实施方式的波导管结构部的俯视图。

图11B是表示本实施方式的波导管结构部的变形例的俯视图。

图12是表示专利文献1公开的微波炉的正面剖视图。

图13是表示专利文献2公开的微波炉的正面剖视图。

具体实施方式

本发明第1方面的微波加热装置具有：加热室，其收纳被加热物；微波生成部，其生成微波；以及波导管结构天线，其具有规定波导管结构部的顶面和侧壁面，还具有前方开口，将微波从前方开口放射到加热室。波导管结构部具有耦合部，所述耦合部与顶面接合，并且所述耦合部将微波耦合于波导管结构部的内部空间的耦合部。

波导管结构部具有形成于顶面上的至少一个微波吸出开口，从微波吸出开口向加热室内放射圆偏振波。微波吸出开口具有两个缝隙相交叉的交叉槽形状，缝隙的交叉部分附近的宽度大于缝隙的端部附近的宽度。根据本方面，能够构成可靠性更高的波导管结构部。

根据第2方面的微波加热装置，在第1方面的基础上，微波吸出开口在交叉部分处具有实质上呈弯曲形状的角。根据本方面，能够构成可靠性更高的波导管结构部。

根据第3方面的微波加热装置，在第2方面的基础上，微波吸出开口在离耦合部最远的位置处具有曲率最小的弯曲形状的角。根据本方面，能够构成可靠性更高的波导管结构部。

根据第4方面的微波加热装置，在第3方面的基础上，波导管结构部具有沿着波导管结构的管轴配置的多个微波吸出开口，在离耦合部最远的位置处具有曲率最小的弯曲形状的角的微波吸出开口被配置于离耦合部最近的位置处。根据本方面，能够构成可靠性更高的波导管结构部。

根据第5方面的微波加热装置，在第1至第4方面中的任意一个方面的基础上，微波吸出开口被设置在偏离于波导管结构部的管轴的位置处。根据本方面，能够从微波吸出开口更可靠地放射圆偏振波。

根据第6方面的微波加热装置，在第1至第5方面中的任意一个方面的基础上，至少一个微波吸出开口包括关于波导管结构部的管轴对称的两个微波吸出开口。根据本方面，能够更为均匀地加热被载置于载置面的中央区域处的被加热物。

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。

在以下的实施方式中，作为本发明的微波加热装置的一例而使用了微波炉，然而并不限定于此，还包括利用了微波加热的加热装置、水分垃圾处理设备或半导体制造装置等。本发明不限于以下实施方式所示的具体结构，还包括基于同样技术思想的结构。

另外，在以下的附图中，对相同或同等的部分赋予同一符号，有些情况下省略重复的说明。

图1是表示作为本发明实施方式的微波加热装置的微波炉的概要结构的正面剖视图。在以下的说明中，微波炉的左右方向指的是图1中的左右方向，而前后方向指的是图1中的进深方向。

如图1所示，本实施方式的微波炉1具有加热室2a、供电室2b、磁控管3、波导管4、旋转天线5、载置台6。载置台6具有用于载置食品等被加热物(未图示)的平坦上表面。加热室2a是载置台6的上侧空间，供电室2b是载置台6的下侧空间。

载置台6覆盖了设有旋转天线5的供电室2b，其将加热室2a与供电室2b划分开来并构成加热室2a的底面。载置台6的上表面(载置面6a)较为平坦，因而被加热物的出入较为容易，易于拭去附着于载置面6a上的污物等。

载置台6使用了玻璃、陶瓷等微波易于透过的材料，因此从旋转天线5放射的微波会透过载置台6而被供给至加热室2a。

磁控管3是生成微波的微波生成部的一例。波导管4设置于供电室2b的下方，是将磁控管3生成的微波传递至耦合部7的传播部的一例。旋转天线5设置于供电室2b的内部空间，将通过波导管4和耦合部而传递的微波从前方开口13放射到供电室2b内。

旋转天线5是波导管结构天线，其具有：波导管结构部8，该波导管结构部8具有供微波在其内部空间传播的箱形的波导管结构；以及耦合部7，该耦合部7将波导管4内的微波与波导管结构部8的内部空间相耦合。耦合部7具有：连结于作为驱动部的电动机15的耦合轴7a；以及将波导管结构部8与耦合部7接合的凸缘7b。

电动机15根据来自控制部17的控制信号而被驱动，使旋转天线5以耦合部7的耦合轴7a为中心旋转，并使旋转天线5停止于期望的方向。由此来变更来自旋转天线5的微波的放射方向。耦合部7使用镀铝钢板等金属，电动机15的与耦合部7连结的连结部分例如使用氟树脂。

耦合部7的耦合轴7a贯通了将波导管4与供电室2b连通的开口，在耦合轴7a与贯通的开口之间具有规定(例如，5mm以上)的间隙。通过耦合轴7a，使得波导管4与旋转天线5的波导管结构部8的内部空间相耦合，使得微波从波导管4高效地向波导管结构部8传播。

加热室2a的侧表面上部设有红外线传感器16。红外线传感器16是检测加热室2a内的温度、即检测被载置于载置台6上的被加热物的表面温度以作为被加热物的状态的状态检测部的一例。红外线传感器16检测被假想地划分为多个部分的加热室2a的各区域的温度，并将这些检测信号发送给控制部17。

控制部17根据红外线传感器16的检测信号，进行磁控管3的振荡控制和电动机15的驱动控制。

在本实施方式中，作为状态检测部的一例而具有红外线传感器16，然而状态检测部不限于此。例如，还可以将检测被加热物的重量的重量传感器、对被加热物的图像摄影的图像传感器等用作状态检测部。在不设置状态检测部的结构中，可以根据预先存储的程序和使用者的选择，由控制部17进行磁控管3的振荡控制和电动机15的驱动控制。

图2A是表示去除了载置台6后的状况下的供电室2b的立体图。图2B是表示与图2A相同状况下的供电室2b的俯视图。

如图2A和图2B所示，在供电室2b内设有旋转天线5，该供电室2b配置于加热室2a的下方，而且该供电室2b与加热室2a之间被载置台6划分开。旋转天线5的耦合轴7a的旋转中心G位于供电室2b的前后方向和左右方向上的中心、即载置台6的前后方向和左右方向上的中心的下方。

供电室2b具有由其底面11和载置台6的下表面构成的内部空间。供电室2b的内部空间具有关于供电室2b的左右方向的中心线J(参照图2B)对称的形状，其中，所述中心线J包含耦合部7的旋转中心G。在供电室2b的内部空间的侧壁面上，形成有向内侧突出的凸部18。凸部18包括设置于左侧的侧壁面上的凸部18a、以及设置于右侧的侧壁面上的凸部18b。

凸部18b的下方设有磁控管3。从磁控管3的天线3a放射的微波在设置于供电室2b的下方的波导管4内传播，被耦合部7传递给波导管结构部8。

供电室2b的侧壁面2c具有用于将从旋转天线5在水平方向上放射的微波向上方的加热室2a反射的倾斜。

图3是表示旋转天线5的具体例的分解立体图。如图3所示，波导管结构部8具有规定其内部空间的顶面9和侧壁面10a、10b、10c。

顶面9包括三个直线状的缘部、一个圆弧状的缘部、以及接合有耦合部7的凹部9a，且顶面9被配置为面对载置台6(参照图1)。侧壁面10a、10b、10c是从顶面9的三个直线状的缘部起，分别向下方折弯地形成的。

圆弧状的缘部未设有侧壁面，而在其下方形成有开口。该开口作为放射在波导管结构部8的内部空间中传播的微波的前方开口13而发挥功能。即，侧壁面10b被设置为面对前方开口13，而侧壁面10a、10c被设置为彼此相对。

侧壁面10a的下缘部设有低阻抗部12，该低阻抗部12处于波导管结构部8的外方且在垂直于侧壁面10a的方向上延伸。低阻抗部12形成为与供电室2b的底面11隔开微小的间隙且与供电室2b的底面11平行。通过低阻抗部12，来抑制在垂直于侧壁面10a的方向上泄漏的微波。

为了确保与供电室2b的底面11之间的一定间隙，可以在低阻抗部12的下表面上形成用于安装绝缘树脂制间隔件(未图示)的保持部19。

低阻抗部12被设置为多个缝隙12a隔开一定间隔周期性地从侧壁面10a起在垂直方向上延伸。通过多个缝隙12a，来抑制平行于侧壁面10a的方向上的微波的泄漏。缝隙12a之间的间隔可根据在波导管结构部8内传播的波长而适当确定。

侧壁面10b和侧壁面10c也是同样地在下缘部处分别设有具备多个缝隙12a的低阻抗部12。

本实施方式的旋转天线5具有形成为圆弧状的前方开口13，然而本发明不限于这种形状，也可以具有直线状或曲线状的前方开口13。

如图3所示，顶面9包括多个微波吸出开口14、即第1开口14a、以及具有小于第1开口14a的开口的第2开口14b。在波导管结构部8的内部空间中传播来的微波从前方开口13和多个微波吸出开口14放射出去。

形成于耦合部7的凸缘7b通过例如铆接、点焊、螺钉紧固或焊接等而接合于波导管结构部8的顶面9的下表面上，旋转天线5与耦合部7固定起来。

在本实施方式中，旋转天线5具有后述的波导管结构部8，因此能够实现对被载置于载置台6上的被加热物的均匀加热。尤其能够在位于旋转天线5的旋转中心G(参照图2A、图2B)的上方的载置面6a的中央区域处，高效地且均匀地加热。以下，具体说明本实施方式的波导管结构。

波导管结构

首先，为了理解波导管结构部8的特征，使用图4对一般的波导管300进行说明。如图4所示，最为单纯的普通波导管300是具备长方形的剖面303、以及沿着波导管300的管轴V的进深的方形波导管，其中，剖面303具有宽度a和高度b。管轴V是通过剖面303的中心，且在微波的传送方向Z上延伸的波导管300的中心线。

已知的是，在设自由空间中的微波的波长为λ₀时，如果从λ₀＞a＞λ₀/2和b＜λ₀/2的范围内选择宽度a和高度b，则微波会在波导管300内以TE10模式传播。

TE10模式是指在波导管300内的微波传送方向Z上，存在磁场成分但不存在电场成分的、H波(TE波；横向电波(TransverseElectricWave))的传送模式。

自由空间中的微波的波长λ₀可通过式(1)求出。

λ₀＝c/f…(1)

在式(1)中，光的速度c约为2.998×10⁸[m/s]，在微波炉的情况下，振荡频率f为2.4～2.5[GHz](ISM频段)。振荡频率f会根据磁控管的差异和负载条件而发生变动，因此自由空间内的波长λ₀在最小120[mm](2.5GHz时)至最大125[mm](2.4GHz时)之间变动。

在用于微波炉的波导管300的情况下，考虑到自由空间内的波长λ₀的范围等，而大多以80～100mm的范围设计波导管300的宽度a，以15～40mm的范围设计高度b。

通常，关于图4所示的波导管300，作为其上表面和下表面的大宽度面301是指磁场于其中平行地涡旋的面，因而称作H面，作为左右的侧表面的小宽度面302是指平行于电场的面，因而称作E面。为了简便起见，在以下所示的俯视图中，有时将管轴V投影于H面上而得到的H面上的直线称作管轴V。

如果将来自磁控管的微波的波长规定为波长λ₀，并将在波导管内传播时的微波的波长规定为管内波长λg，则λg可通过式(2)求出。

$\mathrm{\λ}g=\frac{{\mathrm{\λ}}_0}{\sqrt{1-{({\mathrm{\λ}}_0/(2\·a\left)\right)}^2}}...\left(2\right)$

因此，管内波长λg虽然会根据波导管300的宽度a而发生变化，然而与高度b无关。在TE10模式中，在波导管300的宽度方向W的两端(E面)、即小宽度面302处电场为0，而在宽度方向W的中央处电场最大。

在本实施方式中，对于图1和图3所示的旋转天线5，应用与图4所示的波导管300同样的原理。在旋转天线5中，顶面9和供电室2b的底面11成为H面，而侧壁面10a、10c为E面。

侧壁面10b是用于将旋转天线5内的微波向前方开口13的方向进行全反射的反射端。在本实施方式中，具体而言，波导管300的宽度a是106.5mm。

顶面9形成有多个微波吸出开口14。微波吸出开口14包括两个第1开口14a和两个第2开口14b。两个第1开口14a关于旋转天线5的波导管结构部8的管轴V对称。同样地，两个第2开口14b关于管轴V对称。第1开口14a和第2开口14b形成为不跨越管轴V。

利用将第1开口14a和第2开口14b配置在偏离于波导管结构部8的管轴V(准确地讲是将管轴V投影于顶面9上而得到的顶面9上的直线)的位置处的结构，能够从微波吸出开口14更为可靠地放射圆偏振波。通过放射圆偏振波的微波，能够实现对载置面6a的中央区域的均匀加热。

另外，根据将第1开口14a和第2开口14b设置于管轴V的左右的哪个区域中，来确定电场的旋转方向、即右旋偏振波(CW：Clockwise)或左旋偏振波(CCW：Counterclockwise)。

在本实施方式中，微波吸出开口14分别被设置为不跨越管轴V。然而，本发明不限于此，即使在这些开口的一部分跨越管轴V的结构中，也能够放出圆偏振波。这种情况下，会产生变形的圆偏振波。

圆偏振波

接着，对圆偏振波进行说明。圆偏振波是广泛用于移动通信和卫星通信的领域中的技术。作为身边的使用例，例如可举出ETC(ElectronicTollCollectionSystem：电子收费系统)、即不停车自动收费系统。

圆偏振波是电场的偏振波面相对于行进方向而随时间旋转的微波，其具有电场方向随时间而持续变化，然而电场强度的大小不发生变化的特征。

如果将该圆偏振波用于微波加热装置，则与现有的基于线偏振波的微波加热相比，尤其是在圆偏振波的周向上，可期待对被加热物均匀加热。另外，无论是右旋偏振波还是左旋偏振波，都能够得到同样的效果。

圆偏振波原本主要用于通信领域，以向开放空间的放射为对象，因而通常是作为不存在反射波的所谓的行波来讨论。另一方面，在本实施方式中，在作为封闭空间的加热室2a内产生反射波，存在所产生的反射波与行波相合成而产生驻波的可能性。

然而，食品会吸收微波而使得反射波也减少，此外，在从微波吸出开口14放射出微波的瞬间驻波会失去平衡，直到再次产生驻波之前的期间内产生行波。因此，根据本实施方式，能够使用上述圆偏振波的特长，能够实现对加热室2a内的均匀加热。

这里，说明开放空间的通信领域与封闭空间的介质加热的领域的不同之处。

在通信领域中，为了进行准确的信息的发送接收，使用右旋偏振波和左旋偏振波中的任意一方，在接收侧使用具有与之相适的指向性的接收天线。

另一方面，在微波加热的领域中，取代具有指向性的接收天线，而由食品等不存在指向性的被加热物接收微波，因此使微波照射于整个被加热物就变得重要。因此，在微波加热的领域，是右旋偏振波还是左旋偏振波不再重要，即使在右旋偏振波与左旋偏振波混合存在的状态下也不会存在问题。

微波的吸出效果

这里，说明作为本实施方式的特征的源自旋转天线的微波的吸出效果。在本实施方式中，微波的吸出效果指的是，在食品等被加热物位于附近的情况下，从微波吸出开口14吸出波导管结构内的微波。

图5A是具有设置了用于产生线偏振波的开口的H面的波导管400的俯视图。图5B是具有设置了用于产生圆偏振波的开口的H面的波导管500的俯视图。图5C是表示波导管400或500与被加热物22的位置关系的正面图。

如图5A所示，开口401是被设置为与波导管400的管轴V交叉的长方形缝隙。开口401放射线偏振波的微波。如图5B所示，两个开口501都是由直角交叉的两个长方形缝隙构成的交叉槽(Crossslot)形状的开口。两个开口501关于波导管500的管轴V对称。

任意的开口都关于波导管的管轴V对称，其宽度为10mm，而长度为Lmm。关于这些结构，使用CAE对未配置被加热物22的“无负载”的情况和配置了被加热物22的“有负载”的情况进行了解析。

在“有负载”的情况下，如图5C所示，对于固定的被加热物22的高度30mm、2种被加热物22的底面积(100mm见方、200mm见方)、和3种被加热物22的材质(冷冻牛肉、冷藏牛肉、水)，以从波导管400、500到被加热物22的底面为止的距离D为参数而进行了测定。

以“无负载”的情况下来自开口的放射功率为基准，因而图6A和图6B示出“无负载”的情况下的开口长度与放射功率的关系。

图6A表示图5A所示的开口401的情况下的特性，图6B表示图5B所示的开口501的情况下的特性。在图6A和图6B中，横轴是开口的长度L[mm]，纵轴是设波导管内传播的功率为1.0W时从开口401、501分别放射的微波的功率[W]。

为了与“有负载”的情况进行比较，在“无负载”的情况下选择了放射功率为0.1W的长度L、即选择了图6A所示的曲线图中长度L为45.5mm的情况，并选择了图6B所示的曲线图中长度L为46.5mm的情况。

图7包括六个曲线图，这六个曲线图表示对长度L为上述长度(45.5mm、46.5mm)且是“有负载”的情况下具有2种底面积(100mm见方、200mm见方)的3种食品(冷冻牛肉、冷藏牛肉、水)进行的解析结果。

在图7包含的各曲线图中，横轴是从被加热物22到波导管为止的距离D[mm]，纵轴是设“无负载”时的放射功率为1.0时的相对的放射功率。即，表示与“无负载”的情况相比，在“有负载”的情况下，被加热物22从波导管400、500中吸出了何种程度的微波。

在图7所示的各曲线图中，虚线表示直线形状(I字形状)的开口401的情况下的特性(图中用“I”表示)，实线表示两个交叉槽形状(X字形状)的开口501的情况下的特性(图中用“2X”表示)。

在六个曲线图中，全部都是开口501的放射功率大于开口401的放射功率，尤其是确认到，在距离D为20mm以下这样的与实际微波炉的情况同等的距离处，存在2倍左右的差。因此可知，无论被加热物22的种类和底面积如何，产生圆偏振波的开口都比产生线偏振波的开口的微波的吸出效果高。

具体研究可知，对于被加热物22的种类而言，尤其是距离D为10mm以下时，介电常数和介电损失更小的冷冻牛肉的吸出效果较大，而介电常数和介电损失较大的水的吸出效果较小。

在冷藏牛肉或水的情况下，当距离D变大时，尤其对于线偏振波而言，放射功率会降至1以下。其原因被认为是由于来自被加热物22的反射功率抵消了放射功率所致。关于被加热物22的底面积，在100mm见方和200mm见方的情况下，放射功率几乎相同，因此可认为对于微波的吸出效果的影响较小。

发明人通过使用各种开口形状的实验，研究了能够放射出圆偏振波的开口的条件。其结果，得到了以下的结论。产生圆偏振波的优选条件在于，使开口偏离于波导管的管轴V而进行配置；并且开口形状包括交叉槽形状的开口。最高效地放射圆偏振波的微波、即吸出效果高的是具有交叉槽形状的开口。

图8A和图8B是示意性表示本实施方式的吸出效果的剖视图。旋转天线5的前方开口13在图8A和图8B双方中都是朝向图中的左方向。被加热物22在图8A中被配置于耦合部7的上方，而在图8B中被载置于载置面6a的左角。亦即，在图8A和图8B所示的两种状态下，从耦合部7到被加热物22的距离不同。

在图8A所示的状态下，被加热物22接近微波吸出开口14、特别是第1开口14a，可认为产生了源自第1开口14a的吸出效果。其结果，从耦合部7向前方开口13行进的微波的大部分会从第1开口14a作为圆偏振波的微波而向被加热物22放射，加热被加热物22。

另一方面，在图8B所示的状态下，被加热物22远离微波吸出开口14，因此可认为不怎么产生源自微波吸出开口14的吸出效果。其结果，从耦合部7向前方开口13行进的微波的大部分仍作为线偏振波的微波而从前方开口13向被加热物22放射，加热被加热物22。

如上所述，可认为利用本实施方式的微波吸出开口14，会引起如下这样的特殊现象：在接近微波吸出开口14配置食品时放射功率变大，而在远离微波吸出开口14的位置处配置食品时放射功率变小。

波导管结构部带来的均匀加热

以下，说明本实施方式的波导管结构部带来的均匀加热。发明人使用具有各种形状的波导管结构的旋转天线进行实验，发现了最适于均匀加热的波导管结构。

图9A、图9B、图9C是分别示出实验中使用的旋转天线的三个示例的平面形状的示意图。

如图9A所示，波导管结构部600具有两个第1开口614a和两个第2开口614b。第1开口614a具有交叉槽形状，各长方形缝隙以相对于波导管结构部600的管轴V成45度的角度的方式，被设置于耦合部7的附近。第2开口614b小于第1开口614a，且远离耦合部7设置。

如图9B所示，与波导管结构部600不同，波导管结构部700包括具有与第1开口614a同样的交叉槽形状的一个第1开口714a。

如图9C所示，与波导管结构部600不同，波导管结构部800包括具有T字形状的两个第1开口814a。即，不同于第1开口614a，第1开口814a在两个长方形缝隙中的一个上不具备从交叉部分起朝向耦合部7的方向延伸的部分。

图9A～图9C所示的波导管结构部的共同之处在于，设有多个交叉槽形状的微波吸出开口、以及同样大小的第1开口设置于同样的部位并且同样大小的第2开口设置于同样的部位。特别地，第2开口614b、第2开口714b和第2开口814b相同。

使用具有图9A～图9C所示的波导管结构的旋转天线，并使用被载置于载置面6a的中央区域的冷冻什锦摊饼在相同加热条件下进行了实验，并通过CAE进行了验证。什锦摊饼是一种将包含各种材料的混合面粉烧烤后得到的煎饼状的食物。

在图9A所示的波导管结构部600的情况下，可知从这些开口输出的圆偏振波会产生干渉，引起耦合部7上方的载置面6a的中央区域处的被加热物的部分的温度相比于其周围部分异常地不上升的现象(以下，称作耦合部7附近的温度降低)。

在图9B所示的波导管结构部700的情况下，能够抑制耦合部7附近的温度降低。在图9C所示的波导管结构部800的情况下，也能够同样地抑制耦合部7附近的温度降低。

如上所述，可以确认到：利用不在耦合部7的附近设置开口、或在耦合部7的附近仅设有一个开口的波导管结构，能够抑制耦合部7附近的温度降低，能够实现加热室2a内的均匀加热。

进而，发明人针对微波吸出开口的形状进行了实验，发现了能够使得加热分布变得更为均匀的波导管结构。

根据图9C所示的波导管结构部800的第1开口814a，放射出与交叉槽形状的开口所形成的圆形状的圆偏振波不同的、所谓的变形的圆偏振波，因此基于加热室2a内的均匀加热的观点而言，无法获得理想的结果。

于是，为了抑制两个圆偏振波的干渉，并形成尽可能接近圆的形状的圆偏振波，针对具有图10A、图10B所示的形状的第1开口914a进行了研究。

以下，使用附图来具体描述具有第1开口914a的波导管结构部。

图10A、图10B是分别表示设有上述第1开口914a的波导管结构部900A、波导管结构部900B的平面形状的示意图。

如图10A、图10B所示，波导管结构部900A、900B都具有相同的第1开口914a和第2开口914b。

第1开口914a具有如下这样的交叉槽部分：在二个长方形缝隙中的一个中，从交叉部分起朝向耦合部7的方向延伸的部分具有比从交叉部分起朝向耦合部7的反方向延伸的部分短的长度。研究的结果确认到，使用第1开口914a，能够抑制两个圆偏振波的干渉而实现均匀加热，此外相比图9C所示的第1开口814a，还提高了上述吸出效果。

关于第1开口914a的从交叉部分起朝向耦合部7的方向延伸的部分的长度，可以按照不会产生两个圆偏振波的干渉的方式，根据规格来适当设定。

波导管结构部900A具有整体平坦的顶面。另一方面，对于波导管结构部900B而言，在顶面上用于接合凸缘7b的接合部分处形成有向下方凹陷的凹形状的接合区域(作为阶梯区域的凹部909a)(例如参照图3)。因此，在波导管结构部900B的顶面上，接合区域与载置台间的距离长于其他部分。

使用具有上述波导管结构的旋转天线，并同样地使用被载置于载置面6a的中央区域的冷冻什锦摊饼在相同加热条件下进行实验，并通过CAE进行了验证。

其结果，波导管结构部900A的第1开口914a实质上具有交叉槽形状，因此能够抑制两个圆偏振波的干渉，并能够产生接近圆的形状的圆偏振波。

此外，通过第1开口914a，使得吸出效果提高，能够抑制耦合部7附近的温度降低。此外可知，能够利用形成于波导管结构部900B的顶面上的凹形状的接合区域，来抑制耦合部7附近的温度降低。

下面对基于源自上述各种实验的发现的、本实施方式的旋转天线的具体结构例进行说明。基于上述发现，能够根据微波加热装置的规格等使用各种变形例。

图11A是表示具有本实施方式的波导管结构部8的旋转天线的俯视图。

如图11A所示，波导管结构部8具有设置于顶面9上的多个微波吸出开口14。多个微波吸出开口14包括第1开口14a、以及具有小于第1开口14a的开口的第2开口14b。第1开口14a和第2开口14b实质上具有交叉槽形状。

利用将第1开口14a的中心点P1和第2开口14b的中心点P2配置在偏离于波导管结构部8的管轴V的位置处的结构，能够使得微波吸出开口14放射圆偏振波。这里，第1开口14a的中心点P1和第2开口14b的中心点P2分别是形成第1开口14a和第2开口14b的两个缝隙的交叉区域的中心点。

在本实施方式中，第1开口14a和第2开口14b被配置为不跨越波导管结构部8的管轴V。第1开口14a、第2开口14b的各长方形缝隙的长度方向相对于管轴V实质上具有45℃的倾斜。

如图11A所示，第1开口14a接近于顶面9的凹部9a而形成。凹部9a是被设置成朝向与从第1开口14a放射的微波的行进方向相反的方向(下方向)，从顶面9起突出的阶梯区域(参照图3)。两个第1开口14a关于管轴V对称。

第2开口14b比第1开口14a离耦合部7更远，且形成于前方开口13的附近。与第1开口14a同样，两个第2开口14b关于管轴V对称。

第1开口14a具有如下特征：两个槽的从中心点P1起在朝向管轴V的方向上延伸的部分的长度比从中心点P1起在朝向侧壁面10a的方向上延伸的部分的长度短。

如图3所示，设置于耦合部7上的凸缘7b具有如下形状：在微波的传送方向Z上的长度小于在波导管结构部8的宽度方向W上的长度。即，耦合部7在微波的传送方向Z上的长度小于在与传送方向Z正交的方向上的长度。利用凸缘7b，能够将从中心点P1起向耦合部7延伸的缝隙的末端形成于更靠近耦合部7的位置处。

在本实施方式中，因为是在凹部9a的背侧接合凸缘7b，因此，凹部9a被构成为比例如通过TOX铆钉的突出、焊痕、螺钉、螺母的头部等凸缘7b的接合而在凹部9a的正侧产生的突起的高度深。根据本实施方式，不会产生突起接触载置台6的下表面等问题。

图11A所示的波导管结构部8具有设置于耦合部7上方的顶面9上的凹部9a，且具有与图10B所示的波导管结构部900B同样的结构。根据图11A所示的波导管结构部8，与波导管结构部900B同样，能够抑制耦合部7附近的温度降低。作为其原因，认为有如下两点。

作为第一点，在第1开口14a的上方载置有被加热物的情况下，从第1开口14a放射的作为圆偏振波的微波的一部分会在被加热物上反射。反射后的微波在凹部9a的上表面与载置台6的下表面之间形成的空间内反复反射，其结果，对被加热物进行更强的加热。

作为第二点，在本实施方式中，形成有凹部9a的部分的波导管结构部8的内部空间小于其他部分。从耦合轴7a传播到波导管结构部8内的微波的大部分从凹部9a附近的狭小空间向远离凹部9a的宽阔空间行进时，由于吸出效果而从第1开口14a放射出去，对载置于载置面6a的中央区域的被加热物进行强加热。

以下，具体描述本实施方式的第1开口14a的形状。

如图11A所示，第1开口14a包括缝隙20a、20b，且具有这些缝隙在中心点P1处相交叉的交叉槽形状。第1开口14a的各缝隙的长轴相对于管轴V具有45度的角度。

缝隙20a从中心点P1的右下起延伸至左上，且具有从中心点P1到右下的末端为止的第1长度A、和从中心点P1到左上的末端为止的第3长度C。缝隙20a的右下的末端朝向耦合部7且接近凹部9a。

缝隙20b从中心点P1的左下起延伸至右上，且具有从中心点P1到左下的末端为止的第2长度B、和从中心点P1起到右上的末端为止的第4长度D。即，第1长度A是从中心点P1到缝隙20a、20b的末端为止的长度中、到最接近耦合部7的末端为止的长度。

第3长度C与第4长度D相同，它们相当于在波导管结构部8内传播的微波的波长的实质1/4。第2长度B短于第3长度C和第4长度D，第1长度A在这些长度中最短。

此外，缝隙20a与管轴V之间的距离X长于缝隙20b与管轴V之间的距离Y。即，顶面9的处于两个第1开口14a之间的、凹部9a附近的区域大于远离凹部9a的区域。

在两个第1开口14a之间的区域并非平坦的情况下，会在波导管结构部8内产生紊乱的电磁场，对圆偏振波的形成带来不良影响，因此优选在两个第1开口14a之间，设置更大的平坦区域。根据本实施方式，能够利用设置于两个第1开口14a之间的更大的平坦区域，形成紊乱较少的圆偏振波，得到较高的吸出效果。

在本实施方式中，两个第1开口14a之间的距离是在波导管结构部8内传播的微波的波长的1/8以上。根据发明人的实验，在两个第1开口14a具有与耦合轴7a的轴径(18mm)实质上一致的距离时，得到了理想的结果。

另一方面，第2开口14b具有两个具有相同长度的缝隙在各自的中心正交而构成的交叉槽形状。第2开口14b的各缝隙的长轴相对于管轴V具有45度的角度。在本实施方式中，第2开口14b的各缝隙的长轴的长度是与第1开口14a的第3长度C和第4长度D同等的长度。

本实施方式的耦合部7具有上述形状的凸缘7b，然而凸缘7b的形状不限于此，可以根据规格等适当变更。

例如，如果使凸缘7b的沿着管轴V的方向上的部分变得更短，则能够将第1开口14a设置在更接近耦合部7的位置处。利用在与第1开口14a之间具有缺口的凸缘7b等形式的凸缘7b的形状，也能够将第1开口14a设置在更接近耦合部7的位置处。

如果研究凸缘7b的形状，则不必减小接合部分的面积，就能够强化耦合部7与波导管结构部8的接合，能够抑制产品的差异。

在耦合轴7a具有例如半圆、椭圆、长方形的剖面的情况下，或将具有这种剖面形状的耦合轴7a直接接合于波导管结构部8的情况下，也可得到与本实施方式同样的效果。根据不设置凸缘7b的结构，能够进一步加大用于形成第1开口14a的空间。

根据本实施方式，可得到较高的吸出效果，从而能够抑制耦合部7附近的温度降低，实现载置面6a的中央区域的均匀加热。

在本实施方式中，微波吸出开口具有交叉槽形状，然而本发明的微波吸出开口不限于此。作为微波吸出开口，除了交叉槽状以外，只要是能够产生圆偏振波的形状即可。

作为实验的结果，观察到：用于从波导管结构部产生圆偏振波的必要条件是在偏离于管轴的位置处，组合配置大致细长的两个开口。

构成微波吸出开口14的缝隙不限于长方形。例如，在角部具有弧度的开口或椭圆形开口的情况下，也能够产生圆偏振波。

而为了抑制电场的集中，优选开口的角部带有弧度。在本实施方式中，如图3、图9A～图9C、图10A、图10B、图11A所示，第1开口14a和第2开口14b所包含的缝隙在端部和交叉部分处具有带弧度的角。即，微波吸出开口14所包含的两个缝隙的交叉部分附近的宽度大于端部附近的宽度。

在本实施方式中，凹部9a形成于顶面9的耦合部7的上方，然而本发明的波导管结构部8不限于此。

例如，考虑到从开口放射的微波的传播状况等，也可以在微波吸出开口14与波导管结构部8的旋转中心之间设置凹部9a。还可以在比微波吸出开口14更接近波导管结构部8的旋转中心的一侧的顶面9上设置向波导管结构部8的内部空间突出的凸部。

即，波导管结构部8只要具有被设置于比微波吸出开口14更接近耦合部7的一侧的顶面9的一部分上，且高度低于顶面9的其他部分的阶梯区域即可。

缝隙形状

本发明人通过对第1开口14a的两个缝隙的交叉部分的角形状的研究，开发出了可靠性更高的波导管结构部。使用图11B说明该波导管结构部。

如图11B所示，本变形例的波导管结构部28具有设置于顶面29上的微波吸出开口24。微波吸出开口24包括第1开口24a和第2开口14b。如以下说明的那样，第1开口24a的不同之处仅在于图11A所示的第1开口24a的两个缝隙的交叉部分的角形状。

如图11B所示，第1开口24a在缝隙20c与缝隙20d的交叉部分处具有四个角C1、C2、C3、C4。

角C1位于离管轴V最远的位置处。角C2被设置于微波的传送方向Z上的最上游侧，且离耦合部7最近。角C3位于离管轴V最近的位置处。角C4被设置于微波的传送方向Z上的最下游侧，且离耦合部7最远。

在角C1～C4中，角C1～C3具备具有相等曲率的弯曲形状，而角C4具备曲率比角C1～C3小的弯曲形状。在图11B所示的结构中，角C4具有图11B的虚线所示的部分被大致直线地切断的形状。

如果将距离D1设为从中心点P1到角C1为止的距离，将距离D2设为从中心点P1到角C2为止的距离，将距离D3设为从中心点P1到角C3为止的距离，则距离D1～D3相同，从中心点P1到角C4为止的距离D4大于距离D1～D3。即，第1开口24a所包含的两个缝隙的交叉部分附近的宽度大于端部附近的宽度。

缝隙内的电场在中央部分处最大，在端部为0。对于交叉槽形状的第1开口24a而言，两个电场在交叉部分处被合成，因此交叉部分处的电场变强。

本发明人发现在图11B所示的结构中，通过使波导管结构部28具有上述形状的第1开口24a，能够抑制交叉部分处的过度的电场集中。

特别是本发明人还发现，在第1开口24a的交叉部分的角C1～角C4中，位于微波的传送方向Z上的最下游侧、即离耦合部7最远的角C4具有曲率最小的弯曲形状的情况下，抑制电场集中的效果较为显著。根据本结构，能够构成可靠性更高的波导管结构部。

作为产生这种现象的原因，认为是第2开口14b的周边产生的电场对第1开口24a的、尤其是最接近第2开口14b的第1开口24a的角C4的周边产生的电场带来了某种影响而导致的。

另外，第1开口24a的交叉部分处的角的形状不限于图11B所示的弯曲形状。第1开口24a只要具有由如下这样的缝隙构成的交叉槽形状即可，所述缝隙的交叉部分附近的宽度大于端部附近的宽度。在交叉槽形状的交叉部分处，可以形成例如由多个直线构成的实质上为弯曲形状的角。角C1～角C3可以具有与角C4同样的形状。

即使第2开口14b的交叉部分的角、尤其是位于微波的传送方向Z上的最上游侧、即离耦合部7最近的位置处的角具有与图11B所示的第1开口24a的角C4同样的形状，也能够得到同样的效果。

本发明除了可用于微波炉之外，还能够应用于干燥装置、陶艺用加热装置、水分垃圾处理设备、半导体制造装置等各种工业用途的微波加热装置。

Claims (6)

1.一种微波加热装置，其特征在于，具有：

加热室，其收纳被加热物；

微波生成部，其生成微波；以及

波导管结构天线，其具有规定波导管结构部的顶面和侧壁面，还具有前方开口，该波导管结构天线使所述微波从所述前方开口放射到所述加热室，所述波导管结构部具有耦合部，所述耦合部与所述顶面接合，并且所述耦合部使所述微波耦合于所述波导管结构部的内部空间，

所述波导管结构部具有形成于所述顶面上的至少一个微波吸出开口，从所述微波吸出开口向所述加热室内放射圆偏振波，

所述微波吸出开口具有两个缝隙相交叉的交叉槽形状，所述缝隙的交叉部分附近的宽度大于所述缝隙的端部附近的宽度。

2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，所述微波吸出开口在所述交叉部分处具有弯曲形状的角。

3.根据权利要求2所述的微波加热装置，其特征在于，所述微波吸出开口在离所述耦合部最远的位置处具有曲率最小的所述弯曲形状的角。

4.根据权利要求3所述的微波加热装置，其特征在于，所述波导管结构部具有沿着所述波导管结构的管轴而配置的多个微波吸出开口，

在离所述耦合部最远的位置处具有曲率最小的所述弯曲形状的角的所述微波吸出开口被配置于与所述耦合部最近的位置处。

5.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，所述微波吸出开口被设置在偏离于所述波导管结构部的管轴的位置处。

6.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，关于所述波导管结构部，所述至少一个微波吸出开口包括关于所述波导管结构部的管轴对称的两个微波吸出开口。