CN111183708B - 微波处理装置 - Google Patents

Abstract

微波处理装置具有：处理室，其收纳被加热物；微波供给部，其向处理室供给微波；以及谐振部，其在微波的频带中具有谐振频率。谐振部具有多个贴片谐振器，该多个贴片谐振器配置成沿着在构成处理室的金属壁面上产生的偏振面的方向排列至少3个贴片谐振器。根据本方式，能够对处理室内的驻波分布、即微波能量分布进行控制。

Description

微波处理装置

技术领域

本公开涉及微波处理装置。

背景技术

作为微波处理装置的代表例的微波炉将由磁控管放射的微波供给至被金属壁面包围的处理室内，对处理室内所载置的食品等被加热物进行介电加热。

微波在处理室的壁面上反复反射。在金属壁面上反射的反射波的相位相对于向金属壁面入射的入射波发生180度的变化。当设与金属壁面垂直的线为基准线时，作为基准线与入射波之间的角度的入射角和作为反射波与基准线之间的角度的反射角相同。

处理室的大小通常充分大于微波的波长(大约120mm)。因此，由于在金属壁面产生的入射波和反射波的行为，在处理室内产生驻波。驻波具有始终在电场较强的场所出现的波腹和始终在电场较弱的场所出现的波节。

当将被加热物载置于驻波的出现波腹的场所时，被加热物被较强地加热，当将被加热物载置于驻波的出现波节的场所时，被加热物不怎么被加热。这是在微波炉中产生加热不均的主要原因。

对于抑制由于这样的驻波引起的加热不均并促进均匀加热的方法，存在使载台旋转而使被加热物旋转的转台方式、和使放射微波的天线旋转的旋转天线方式。

还存在想积极地利用与均匀加热相反的局部加热的技术(例如，参照非专利文献1)。非专利文献1所记载的装置具有由GaN半导体元件构成的多个微波产生装置，将微波产生装置的输出从各种场所供给至处理室。通过对被供给的两个微波设置相位差，使微波集中于被加热物而实现局部加热。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：国立研究開発法人新エネルギー·産業技術総合開発機構ほか「GaN増幅器モジュールを加熱源とする産業用マイクロ波加熱装置を開発」2016年1月25日

发明内容

但是，在上述现有的微波处理装置中，需要从多个部位向处理室供给微波，因此，装置复杂并且大型化。

在对多个被加热物同时进行加热的情况下，即使想使微波集中于一方的被加热物，该被加热物也不会吸收全部微波。未被该被加热物吸收的微波入射到另一方的被加热物。因此，难以如期望地对多个被加热物进行局部加热。

本公开的目的在于提供一种能够通过对处理室内的驻波分布进行控制来对多个被加热物分别如期望地进行加热的微波处理装置。

本公开的一个方式的微波处理装置具有：处理室，其收纳被加热物；微波供给部，其向处理室供给微波；以及谐振部，其在微波的频带中具有谐振频率。谐振部包括多个贴片谐振器，该多个贴片谐振器配置成沿着在构成处理室的金属壁面上产生的偏振面中的至少一个偏振面的方向排列至少3个贴片谐振器。所述至少3个贴片谐振器包括两端的贴片谐振器和中央的贴片谐振器，所述中央的贴片谐振器以使得所述中央的贴片谐振器中产生的电流向量与所述两端的贴片谐振器中产生的所述电流向量方向相反的方式，配置在所述两端的贴片谐振器之间。

本方式的微波处理装置能够对处理室内的驻波分布、即微波能量分布进行控制。其结果，例如，在对多个被加热物同时进行加热的情况下，本方式的微波处理装置能够调整各被加热物所吸收的微波能量。

附图说明

图1是示出本公开实施方式1的微波处理装置的结构的立体图。

图2是示出实施方式1中的谐振部的结构的俯视图。

图3A是示出由谐振部产生的反射相位的频率特性的图。

图3B是示出由谐振部产生的反射相位的频率特性的图。

图4A是用于说明在波导管中产生的电场的波导管的立体图。

图4B是用于说明在波导管中产生的电场的波导管的剖视图。

图4C是用于说明从波导管开口放射的电场的波导管的立体图。

图5是示出处理室内的电场和贴片面上的电流向量的特性的图。

图6A是用于说明配置3个方形贴片谐振器的理由的图。

图6B是用于说明配置3个方形贴片谐振器的理由的图。

图6C是用于说明配置3个方形贴片谐振器的理由的图。

图7是收纳有两个被加热物的状态下的、实施方式1的微波处理装置的剖视图。

图8A是示出未设置谐振部的情况下的处理室内的电场分布的图。

图8B是示出设置有谐振部的情况下的处理室内的电场分布的图。

图9是示出本公开实施方式2的谐振部的结构的俯视图。

图10A是示出处理室的金属壁面中的谐振部和供电部的配置的一例的图。

图10B是示出处理室的金属壁面中的谐振部和供电部的配置的另一例的图。

图11是示出本公开实施方式3的谐振部的结构的俯视图。

图12A是示出实施方式3的微波处理装置的结构的剖视图。

图12B是沿着图12A的12B-12B线的横剖视图。

图13A是示出实施方式3的微波处理装置的另一结构的纵剖视图。

图13B是沿着图13A的13B-13B线的横剖视图。

图14是示出本公开实施方式4的微波处理装置的结构的立体图。

图15是示出图14所示的谐振部的特性的图。

图16是示出本公开实施方式5的微波处理装置的结构的剖视图。

具体实施方式

本公开第1方式的微波处理装置具有：处理室，其收纳被加热物；微波供给部，其向处理室供给微波；以及谐振部，其在微波的频带中具有谐振频率。谐振部具有多个贴片谐振器，该多个贴片谐振器配置成沿着在构成处理室的金属壁面上产生的偏振面的方向排列至少3个贴片谐振器。

在本公开第2方式的微波处理装置中，除了第1方式以外，多个贴片谐振器配置成在纵向和横向的各方向上排列至少3个贴片谐振器。

在本公开第3方式的微波处理装置中，除了第2方式以外，多个贴片谐振器包含呈十字状地配置的至少5个方形贴片谐振器。

在本公开第4方式的微波处理装置中，除了第1方式以外，多个贴片谐振器配置成在纵向、横向和倾斜方向的各方向上呈放射状地排列至少3个贴片谐振器。

在本公开第5方式的微波处理装置中，除了第4方式以外，贴片谐振器为圆形贴片谐振器。

在本公开第6方式的微波处理装置中，微波供给部具有：微波产生部；以及控制部，其对所述微波产生部的振荡频率进行控制，谐振部具有谐振频率不同的多个谐振部。控制部对振荡频率进行控制，由此对多个谐振部中的、进行谐振的谐振部进行切换。

在本公开第7方式的微波处理装置中，除了第6方式以外，谐振部具有多个谐振部。多个谐振部分别设置在构成处理室的一个金属壁面上的分割而成的多个区域各自之中。多个谐振部具有相互不同的谐振频率。

在本公开第8方式的微波处理装置中，除了第6方式以外，多个谐振部分别具有与多个谐振部的配置顺序对应的谐振频率。

在本公开第9方式的微波处理装置中，除了第8方式以外，多个谐振部分别具有长度与多个谐振部的配置顺序对应的导体。

以下，参照附图对本公开的微波处理装置的优选实施方式进行说明。本实施方式的微波处理装置为微波炉。但是，本公开的微波处理装置不限定于微波炉，还包含利用介电加热的加热处理装置、化学反应处理装置、半导体制造装置等。

(实施方式1)

参照图1～图8B，说明本公开的实施方式1。图1是本实施方式的微波处理装置100的立体图。

如图1所示，微波处理装置100具有：处理室101，其被金属壁面包围；以及微波供给部160，其向处理室101供给微波。微波供给部160包含波导管102、供电部103、微波产生部104和控制部105。

波导管102具有矩形形状的截面，在TE10模式下传输微波。供电部103是形成在波导管102与处理室101的连接部分处的波导管开口。波导管开口的中心位于图1中的处理室101的左右方向的中心线L1与前后方向的中心线L2的交点。波导管开口具有两个边与中心线L1、L2平行的矩形形状。

控制部105接收与加热处理相关的信息，对微波产生部104进行控制，使得产生与该信息对应的输出和频率的功率。

在处理室101内的、与供电部103相对的顶面上配置有谐振部106。图2是示出谐振部106的结构的俯视图。如图2所示，谐振部106包含呈3×1的矩阵状地排列的3个方形贴片谐振器106a。

方形贴片谐振器106a具有电介质106b和方形导体106c。方形贴片谐振器106a在作为从微波产生部104产生的微波的频带的2.4GHz～2.5GHz之间具有谐振频率。

图3A、图3B是示出由方形贴片谐振器产生的反射相位的频率特性的图。图3A的纵轴表示反射相位，图3B的纵轴表示反射相位的绝对值。

如图3A所示，从方形贴片谐振器106a的方形导体106c的一侧观察时的反射系数的相位(以下，称作反射相位)在2.4GHz～2.5GHz的频带中从大致+180度变化为大致-180度。在图3A所示的特性中，方形贴片谐振器106a的谐振频率被设定为2.45GHz。

图3B是用绝对值表示图3A的纵轴的图。如图3B所示，在大部分的频率中，反射相位为180度，但是，在2.45GHz附近，反射相位下降至0度。当将方形导体106c的长度设定为在方形导体106c中流过的电流的波长的一半左右时，产生谐振。

例如，通常的微波炉中所使用的2.45GHz的微波的波长在介电常数为1的空气中为大约120mm。因此，在电介质106b为相对介电常数接近1的、例如发泡苯乙烯的情况下，将方形导体106c的长度设定为60mm左右即可。即使方形导体106c的长度例如为53mm，也会产生谐振。

当电介质106b选择通用的基板材料、树脂材料时，相对介电常数大于1(2～5左右)，当相对介电常数较高时，微波的波长存在变短的趋势。因此，能够使方形导体106c变短。

另外，谐振部106的与具有方形导体106c的贴片面相反侧的面具有与处理室101的金属壁面相同的电位。

这里，参照图4A～图4C，对从供电部103放射的微波的电场方向进行说明。

图4A～图4C是用于说明在波导管中产生的电场的图。图4A是波导管的立体图。图4B是从开口的正面观察到的波导管的剖视图。图4C是用于说明从波导管开口放射的电场的图。

微波通过波导管102在图4A所示的Z轴正向上传输，并从供电部103放射。在将波导管102的宽度a设定为微波的波长λ的1/2至微波的波长λ之间、波导管102的高度b设定为微波的波长λ的1/2时，波导管102在TE10模式下传输微波。

如图4B所示，在TE10模式下，在高度方向上产生用箭头E1表示的电场，在宽度方向上产生用箭头H1表示的磁场。电场在波导管102内的宽度方向上的中央处为最大，在波导管102内的两端处为0。因此，电场强度分布如虚线E2那样表示。

如图4C所示，在TE10模式下，从供电部103起在Z轴的正向上放射电场。与箭头E1同样，该电场的向量成分仅在Y方向(即，波导管的高度方向)上进行振动，伴随时间经过在Z方向上传输。因此，电场如虚线E3那样传输。

在从波导管102放射之后，电场向量也主要仅在Y方向上进行振动。将该电场向量的振动方向称作偏振波、由振动方向和传输方向形成的面(在该情况下，YZ面)称作偏振面。

一般地，在TE10模式下传输的波导管中，偏振面为由波导管的高度方向(Y方向)和传输方向(Z方向)形成的面(YZ面)。在图1中也同样，从波导管102经由供电部103放射到处理室101的微波具有由振动方向(图1的单点划线L1的方向)和传输方向(图1的朝上方向)形成的、用虚线E4表示的偏振面。

在处理室101内，微波在金属壁面上反复反射，并被处理室101内的被加热物吸收。处理室101内的电场成分主要在与偏振面平行的方向上产生，在其他方向(例如，图1的L2方向成分)上几乎不产生。

在本实施方式中，如图1所示，以将3个方形贴片谐振器106a沿着用虚线E4表示的偏振面排列的方式配置有谐振部106。

图5是示出改变方形贴片谐振器106a的个数和位置的情况下的、处理室101内的电场和方形贴片谐振器106a的贴片面上的电流向量的特性的图。在图5中，从上方起依次记载分析模型、观测面O1上的电场、观测面O2上的电场、方形贴片谐振器106a的贴片面上的电流向量。

与图1相同，图5的上段所示的分析模型具有将处理室101与波导管102连接的结构。但是，该分析模型的上下与图1的情况相反。

观测面O1是处理室101的前后方向上的中央的截面、即、沿着图1的单点划线L2的截面，与图1的用虚线E4表示的偏振面垂直。观测面O2位于处理室101的靠左的位置，与观测面O1垂直，并与图1的单点划线L1和用虚线E4表示的偏振面平行。

在图5的中间的2段中用等电场强度线图示出观测面O1上的电场、观测面O2上的电场。在图5的最下段示出方形贴片谐振器106a的贴片面上的电流向量。方形贴片谐振器106a的位置根据分析模型而不同，因此，贴片面上的电流向量记载于与方形贴片谐振器106a的配置对应的位置(里侧、中央、近前)。图中的等边三角形表示电流向量的方向。

如图5所示，进行了四种分析。在分析A中，未使用方形贴片谐振器106a。在分析B中，1个方形贴片谐振器106a配置于前后方向上的中央。在分析C中，2个方形贴片谐振器106a在里侧和近前各配置有一个。在分析D中，3个方形贴片谐振器106a配置于里侧、中央和近前。

这里，对将观测面O2以何种程度靠左配置进行说明。首先，参照分析A中的观测面O1上的电场分布，选择在分析模型的处理室101的下表面上产生驻波的波腹位置。在图5中，选择位置111。

将通过观测面O1上的位置111并与观测面O1垂直的面设定为观测面O2。当参照这时的观测面O2上的电场分布时，在观测面O1与观测面O2相交的部分的位置112处产生了驻波的波腹。

接着，通过着眼于观测面O1上的电场和观测面O2上的电场，调查分析B、C、D相对于分析A的变化，考察方形贴片谐振器106a的效果。

在分析A中，观测面O1、观测面O2的电场分布均是左右对称的。位置111的电场较强，位置113、位置114的电场较弱，位置112上的电场处于位置111、位置113的电场的大致中间。

在分析B中，位置111、位置112上的电场较弱。特别是，在观测面O2的位置112处产生了驻波的波节。观测面O1中的电场的左右对称性被破坏。

在分析B中，1个方形贴片谐振器106a配置于观测面O2的前后方向上的中央。即，在分析B中，1个方形贴片谐振器106a配置于分析A中的驻波的波腹位置。分析B的结果示出了配置于驻波的波腹位置的方形贴片谐振器106a使驻波的波腹变化为波节。

根据图3A、图3B的特性，方形贴片谐振器106a相对于2.45GHz的频率的反射相位为大约0度。这表示向贴片面入射的入射波与从贴片面反射的反射波的相位差为大约0度。当考虑通常的金属壁面中的入射波与反射波的相位差为180度时，可知在谐振部106的附近形成了与通常不同的驻波分布。

如果反射相位为大约0度，则阻抗变得无限大。因此，可抑制在贴片面中流过的高频电流，微波远离谐振部106。这是谐振部106附近的电场减弱的原因。推测观测面O1的左右对称性被该影响破坏。将该效果称作第一效果。

在分析C中，与分析A的情况同样，位置111、位置112的电场较强。在配置有方形贴片谐振器106a的位置113、114处，电场较弱。在分析A中，在位置113、114处产生驻波的波节。即，分析C的结果示出了配置于电场较弱的驻波的波节的方形贴片谐振器106a不会显著影响驻波分布。

在分析D中，位置111、位置112的电场较弱，在区域115产生较强的电场。观测面O1的左右对称性被破坏。认为分析D的结果示出了将分析B的效果与分析C的效果相加后的结果。但是，不仅如此，还在区域115产生了较强的电场。这是配置有3个方形贴片谐振器106a的特有效果。

作为考察的提示，对在分析D中图5的最下段所示的贴片面上的电流向量进行考虑。当对3个电流向量进行比较时，在电流向量116和电流向量117中，图5的向下的向量较多，与此相对，在电流向量118中，图5的向上的向量较多。参考该情况，参照图6A～图6C，对与3个方形贴片谐振器106a的配置效果相关的假设进行说明。

图6A～图6C是用于说明配置3个方形贴片谐振器106a的理由的图。图6A是用于说明使2个方形贴片谐振器远离而配置于较强的电场中的情况下的电场的图。图6B是用于说明在配置有3个方形贴片谐振器时产生的相反方向的电场的图。图6C是用于说明在图6B中较强的电场成为较弱的电场的图。

图6A中的两个方形贴片谐振器106a对应于图5中的分析B所示的2个方形贴片谐振器106a。如图6A所示，通过较强的电场119产生相同方向的电流向量116、117，在2个方形贴片谐振器106a之间产生彼此相反方向的电场120、121。

如图6B所示，当在图6A中的2个方形贴片谐振器106a之间配置有另一个方形贴片谐振器106a时，激励与电场120相同方向的感应电场122和与电场121相同方向的感应电场123。

如图6C所示，通过感应电场122、123在配置于中央的方形贴片谐振器106a中产生相反方向的电流向量118。由此，产生抵消较强的电场119的相反方向的电场124。其结果，能够通过在3个方形贴片谐振器106a中产生的相反方向的电场使较强的电场减弱。

这样，在上述假设中，在配置于中央的方形贴片谐振器106a中产生的电流向量118是与在分别配置于里侧和近前的方形贴片谐振器106a中产生的电流向量116、117相反的方向。该结果与图5的分析D一致。将该效果称作第二效果。第二效果认为是由于配置3个方形贴片谐振器106a引起的与上述第一效果不同的效果。

因此，图5的分析B仅示出配置于驻波的波腹位置的1个方形贴片谐振器106a使电场减弱的第一效果。图5的分析D示出3个方形贴片谐振器106a使电场减弱的第二效果与第一效果相加的情况。

因此，分析D表示使方形贴片谐振器106a的附近场所的电场比分析B更进一步减弱的效果。其结果，认为远离方形贴片谐振器106a的场所的电场相对增强，在区域115产生了较强的电场。

第二效果为，当将方形贴片谐振器106a配置于驻波的波腹位置时，电场减弱，另一方面，即使将方形贴片谐振器106a配置于驻波的波节位置，驻波也不发生变化。

这是因为，当将方形贴片谐振器106a配置于驻波的波节位置时，在里侧和近前的方形贴片谐振器106a中流过相反方向的电流，在2个方形贴片谐振器106a之间产生相同方向的电场，即使配置有中央的谐振部，也不产生如上所述的感应电场、相反方向的电流。

以下，对将两个被加热物收纳到处理室101中的情况进行说明。图7是收纳有两个被加热物的状态下的、微波处理装置100的剖视图。

如图7所示，处理室101具有载置板107，该载置板107配置于供电部103的上方。载置板107由低介电损耗材料构成。在载置板107上配置有被加热物108、109。在该状态下，微波产生部104供给微波110。

图8A、图8B是示出图7所示的处理室101内的电场分布的图。图8A示出未设置谐振部106的情况下的电场分布，图8B示出将谐振部106设置于处理室101的右侧顶面的情况下的电场分布。

如图8A所示，在未设置谐振部106的情况下，在处理室101内产生大致左右对称的电场分布，出现更加均匀的驻波分布。

另一方面，如图8B所示，当将谐振部106设置于处理室101的右侧顶面时，出现如下偏心的驻波分布：在处理室101的右侧产生较弱的电场，在处理室101的左侧产生较强的电场。在该情况下，被加热物108所吸收的功率比被加热物109所吸收的功率多大约2.7倍。

如上所述，本实施方式的微波处理装置100具有：处理室101，其被金属壁面包围；微波供给部160，其向处理室101供给微波；以及谐振部106，其在微波的频带中具有谐振频率。谐振部106具有3个贴片谐振器(方形贴片谐振器106a)，该3个贴片谐振器(方形贴片谐振器106a)沿着在构成处理室101的金属壁面上产生的偏振面的方向配置。

在本结构中，当将具有谐振频率附近的频率的微波供给至处理室101时，在谐振部106的表面上，微波以大约0度的相位差被反射。另一方面，在处理室101的金属壁面上，微波以180度的相位差被反射。由此，电场的方向反转。其结果，在处理室101内出现的驻波分布产生一些变化。

特别是，当沿着偏振面的方向配置有3个方形贴片谐振器106a时，能够更加明确处理室101内出现的驻波分布产生何种变化。

第一，当在驻波的波腹处配置有3个方形贴片谐振器106a时，在两端的方形贴片谐振器106a中产生相同方向的电场和电流。在中央的方形贴片谐振器106a中产生与两端的方形贴片谐振器106a相反方向的电场和电流。该相反方向的电场作用为抵消较强的电场，驻波的波腹变化为波节。

第二，当在驻波的波节处配置有3个方形贴片谐振器106a时，驻波不发生变化。即，当沿着偏振面的方向配置有3个方形贴片谐振器106a时，无论配置有方形贴片谐振器106a的场所为驻波的波腹位置、还是为波节位置，都始终在该场所产生驻波的波节。

根据该效果，能够对处理室101内的驻波分布、即微波能量分布进行控制。因此，例如，在对多个被加热物同时进行加热的情况下，能够使各个被加热物吸收期望的微波能量。

例如，通过控制成在载置有一方的被加热物的场所产生驻波的波节，能够控制成一方的被加热物吸收微波能量不比另一方的被加热物多。

在本实施方式中，谐振部106包含扁平的方形贴片谐振器106a。由此，能够在几乎不损害处理室101内部的有效容积的情况下，配置谐振部106。

方形贴片谐振器106a配置成贴片面朝向处理室101的内侧，贴片面的相反侧的面具有与处理室101的金属壁面相同的电位。利用该结构，能够充分地确保处理室101内部的有效容积。

3个方形贴片谐振器106a配置在构成处理室101的一个金属壁面上。由此，能够容易地预测谐振部106的驻波分布的变化。其结果，能够如所期望地对被加热物进行加热。

在本实施方式中，在与配置有供电部103的处理室101的金属壁面相对的处理室101的金属壁面上配置有谐振部106。由此，能够使微波能量分布集中于供电部103的附近。其结果，能够与来自供电部103的微波能量一同对被加热物高效地进行加热。

微波供给部160具有：微波产生部104；以及控制部105，其对微波产生部104的振荡频率和输出进行控制。由此，能够对多个被加热物同时进行加热。

谐振部106也可以包含4个以上的方形贴片谐振器106a。在该情况下，该组合的中心位置根据4个以上的贴片谐振器中的相邻的3个贴片谐振器的组合而不同。这相当于实质上存在3个贴片谐振器的多个组合。

因此，例如，即使驻波的波腹位置从假设偏离，与所假设的3个贴片谐振器的组合不同的其他3个贴片谐振器的组合也有可能与上述的谐振部106同样发挥功能。

(实施方式2)

参照图9～图10B，说明本公开的实施方式2。本实施方式的微波处理装置100具有除了谐振部106以外基本上都与实施方式1相同的结构。

图9是示出本实施方式中的谐振部106的结构的图。如图9所示，谐振部106具有正方形形状的方形导体106c。假设方形导体106c具有呈3×3的矩阵状地分割后的9个区域时，在中央的行和中央的列所包含的5个区域中分别设置有电介质106b。

即，在中央的行沿横向排列有3个方形贴片谐振器106a，在中央的列沿纵向排列有3个方形贴片谐振器106a。本实施方式的谐振部106具有呈十字状地配置的5个方形贴片谐振器106a。

图10A、图10B是示出处理室101的一个金属壁面(例如，顶面)中的谐振部106和供电部103的配置的例子的图。

在图10A所示的结构中，供电部103具有横长的波导管开口。因此，电场E1的振动方向为纵向(图10A中的上下方向)，偏振面为纵向。

因此，在本结构中，呈十字状地配置的5个方形贴片谐振器106a中的、沿纵向配置的3个方形贴片谐振器106a与实施方式1中的谐振部106同样地发挥功能。

在图10B所示的结构中，供电部103具有纵长的波导管开口。因此，电场E1的振动方向为横向(图10A中的左右方向)，偏振面为横向。

因此，在本结构中，呈十字状地配置的5个方形贴片谐振器106a中的、沿横向配置的3个方形贴片谐振器106a与实施方式1中的谐振部106同样地发挥功能。另外，在本实施方式中，纵向、横向分别相当于图1中的处理室101的前后方向、左右方向。

在微波炉的情况下，一般地，如图10A、图10B所示，处理室101为横长的长方体形状，供电部103配置成与处理室101的外形平行。但是，选择图10A所示的结构、图10B所示的结构中的哪一个取决于设计。因此，如果谐振部106具有图9所示的结构，则谐振部106在图10A所示的结构、图10B所示的结构的任意一个中，都与实施方式1中的谐振部106同样地发挥功能。

如上所述，在本实施方式中，谐振部106具有呈十字状地配置的5个贴片谐振器(方形贴片谐振器106a)。根据本结构，不论针对纵向的偏振面、横向的偏振面中的哪一个，都能够使驻波的波腹变化为波节。根据本实施方式，能够对处理室101内的驻波分布、即微波能量分布进行控制。

在本实施方式中，谐振部106具有呈十字状地配置的5个方形贴片谐振器106a。即，谐振部106具有合计5个贴片谐振器，该5个贴片谐振器配置成沿纵向和横向各排列3个贴片谐振器。利用该结构，与在纵向和横向上分别各设置一个实施方式1的谐振部106的情况相比，能够减少所需的方形贴片谐振器106a的个数。

在谐振部106中，也可以沿纵向和横向各配置4个以上的方形贴片谐振器106a。在该情况下，4个以上的贴片谐振器中的相邻的3个贴片谐振器的组合的中心位置根据该组合而不同。这相当于实质上存在3个贴片谐振器的多个组合。

因此，例如，即使驻波的波腹位置从假设偏离，与所假设的3个贴片谐振器的组合不同的其他3个贴片谐振器的组合也有可能与实施方式1中的谐振部106同样地发挥功能。

(实施方式3)

参照图11～图13B，说明本公开的实施方式3。图11是示出本实施方式的谐振部130的结构的俯视图。

如图11所示，谐振部130具有9个圆形导体130c，该9个圆形导体130c配置在圆形的电介质130b上。9个圆形导体130c中的、1个圆形导体130c配置于中央，8个圆形导体130c等间隔地配置于以中央的圆形导体130c为中心的圆周上。即，在该结构中，在纵向、横向、倾斜方向中的任意方向上均排列有3个圆形贴片谐振器130a。

在本实施方式中，纵向、横向分别相当于图1中的处理室101的前后方向、左右方向。倾斜方向是与纵向、横向双方形成45度的方向。

当将圆形导体130c的直径设定为在圆形导体130c上流过的电流的波长的一半左右长度时，能够产生谐振。在介电常数为1的空气中，2.45GHz的微波的波长为大约120mm。因此，在采用电介质130b的相对介电常数接近1的、例如发泡苯乙烯的情况下，将圆形导体130c的直径设定为60mm左右即可。

在本实施方式中，将相对介电常数为3.5、tanδ为0.004、厚度为0.6mm左右的基板用作电介质130b，利用基板上的铜箔图案形成圆形导体130c。利用该结构，谐振部130的直径可以减小至38mm。

图12A是示出本实施方式的微波处理装置100的结构的纵剖视图。图12B是沿着图12A的12B-12B线的横剖视图。

在本实施方式中，不从波导管102向处理室101直接放射微波，而经由放射天线131向处理室101放射微波。

如图12A、图12B所示，放射天线131具有耦合轴132和放射部133，该耦合轴132耦合到波导管102。放射部133具有三个壁面(壁面134a、134b、134c)、设置于壁面周围的凸缘135、顶面136和前方开口137。

放射天线131具有由壁面134a、134b、134c和顶面136形成的波导管构造，从前方开口137向箭头138的方向放射微波。其结果，本实施方式的微波处理装置100具有包含箭头138并与图12B的纸面垂直的偏振面。

电机139与耦合轴132卡合，根据控制部105的指示使耦合轴132旋转。当放射部133伴随耦合轴132的旋转而旋转时，从前方开口137放射的微波的方向和偏振面也旋转。

这样，在具有旋转的放射天线131的结构中，偏振面不仅具有纵向、横向，还具有各种方向。因此，图11所示的结构的谐振部130能够针对在图12A、图12B所示的结构中产生的偏振面发挥效果。

图13A是示出本实施方式的微波处理装置100的另一结构的纵剖视图。图13B是沿着图13A的13B-13B线的横剖视图。

如图13B所示，在本结构中，放射天线131具有设置于顶面136的X字形状的圆偏振开孔140，从圆偏振开孔140向图13A的上方放射圆偏振的微波。

在实施方式1、2中，从波导管开口放射的微波生成具有单一振动方向的电场。微波的传输方向也是单一的，因此，在该情况下，产生单一的偏振面。这样的微波称作线偏振的微波。

另一方面，在圆偏振的微波中，电场自身以X字状的圆偏振开孔140的交点为中心旋转。因此，偏振面不仅具有纵向、横向，还具有各种方向。图11所示的结构的谐振部130能够针对在图13A、图13B所示的结构中产生的偏振面发挥效果。

如上所述，在本实施方式中，谐振部130包含：1个圆形贴片谐振器130a，其配置于中央；以及8个圆形贴片谐振器130a，它们等间隔地配置在以该1个圆形贴片谐振器130a为中心的圆周上。在该结构中，在纵向、横向、倾斜方向中的任意方向上均排列有3个贴片谐振器。

利用该结构，在纵向、横向、倾斜方向中的任意方向上，谐振部130都与实施方式1中的谐振部106同样地发挥功能。

在本实施方式中，谐振部130由包含圆形导体130c的圆形贴片谐振器130a构成。在贴片谐振器中，根据导体的长度确定是否产生谐振。圆形导体在纵、横、倾斜中的任意方向上均具有相同的长度。

因此，如果使用谐振部130，则能够针对纵、横、倾斜中的任意偏振面产生谐振。根据本实施方式，能够对处理室101内的驻波分布、即微波能量分布进行控制。

本实施方式的谐振部130不限定于上述结构。例如，谐振部130也可以具有呈3×3的矩阵状地配置的9个贴片谐振器。即，在本实施方式中，谐振部130具有合计9个贴片谐振器，该9个贴片谐振器配置成在纵向、横向和倾斜方向的各方向上呈放射状地排列3个贴片谐振器。

在谐振部130中，也可以在纵向、横向和倾斜方向的各方向上配置有4个以上的圆形贴片谐振器130a。在该情况下，4个以上的贴片谐振器中的相邻的3个贴片谐振器的组合的中心位置根据该组合而不同。这相当于实质上存在3个贴片谐振器的多个组合。

因此，例如，即使驻波的波腹位置从假设偏离，与所假设的3个贴片谐振器的组合不同的其他3个贴片谐振器的组合也有可能与实施方式1中的谐振部106同样发挥功能。

(实施方式4)

参照图14、图15，说明本公开的实施方式4。图14是示出本实施方式的微波处理装置100的结构的立体图。图15是示出图14所示的谐振部的特性的图。

如图14所示，本实施方式的微波处理装置100在处理室101的顶面上具有呈3×3的矩阵状地配置的9个谐振部(谐振部141、142、143、144、145、146、147、148、149)。

谐振部141～149分别具有9个圆形导体，该9个圆形导体呈3×3的矩阵状地配置在方形的电介质上。利用该结构，在谐振部141～149中分别构成有9个贴片谐振器。

谐振部141～149具有相同大小的电介质。但是，各谐振部的圆形贴片谐振器所包含的圆形导体的直径按照谐振部141至谐振部149的顺序逐渐稍微增大。利用该结构，各谐振部的谐振频率按照谐振部141至谐振部149的顺序依次下降10MHz。

具体而言，如图15所示，谐振部141～149的谐振频率分别为2.49GHz、2.48GHz、2.47GHz、2.46GHz、2.45GHz、2.44GHz、2.43GHz、2.42GHz、2.41GHz。反射相位的绝对值在这些谐振频率处为0度。

根据本实施方式，通过对所供给的微波的频率进行控制，能够对产生谐振的谐振部进行切换。例如，当供给2.49GHz的频率的微波时，仅谐振部141进行谐振。由此，能够在配置有谐振部141的左侧里侧区域的附近处使驻波的波腹变化为波节。其结果，能够减弱左侧里侧区域附近的电场。

当供给2.45GHz的频率的微波时，能够在配置有谐振部145的中央区域的附近处使驻波的波腹变化为波节。其结果，能够减弱中央区域的电场。

当依次以时分的方式供给2.49GHz、2.46GHz、2.43GHz的微波时，能够在配置有谐振部141、144、147的左侧区域的附近处使驻波的波腹变化为波节。由此，能够减弱左侧区域的电场。在该情况下，右侧区域的电场增强，其结果，能够对配置于右侧的被加热物109较强地进行加热。

在本实施方式中，谐振部141～149具有圆形贴片谐振器。但是，谐振部141～149也可以具有方形贴片谐振器。谐振部141～149也可以为实施方式3中的谐振部130。

根据本实施方式，通过对所供给的微波的频率进行控制，能够对产生谐振的谐振部进行切换。由此，能够在产生谐振的谐振部的附近处使驻波的波腹变化为波节。其结果，能够减弱产生谐振的谐振部附近的电场。

(实施方式5)

参照图16，说明本公开的实施方式5。图16是示出本实施方式的微波处理装置100的结构的剖视图。

如图16所示，本实施方式的微波处理装置100具有谐振部150，该谐振部150配置于处理室101的顶面。谐振部150在配置于处理室101的顶板的电介质上具有以间距P配置的5个导体。利用该结构，在谐振部150中构成有5个贴片谐振器(贴片谐振器151、152、153、154、155)。

5个贴片谐振器的导体具有相互不同的长度。贴片谐振器151的导体长度为a1，贴片谐振器152的导体长度为a2，贴片谐振器153的导体长度为a3，贴片谐振器154的导体长度为a4，贴片谐振器155的导体长度为a5。长度a1～a5具有如a1>a2>a3>a4>a5的关系。

即，贴片谐振器151～155分别具有长度与贴片谐振器151～155的配置顺序对应的导体。其结果，贴片谐振器151～155分别具有与贴片谐振器151～155的配置顺序对应的谐振频率。

这5个贴片谐振器中的相邻的3个贴片谐振器的组合包含左端的组合161、中央的组合162和右端的组合163。组合161由贴片谐振器151、152、153构成。组合162由贴片谐振器152、153、154构成。组合163由贴片谐振器153、154、155构成。

这些组合所包含的贴片谐振器的导体长度的平均值按照从组合161到组合163的顺序变短。因此，在组合161所包含的3个贴片谐振器以频率f1进行谐振、组合162所包含的3个贴片谐振器以频率f2进行谐振、组合163所包含的3个贴片谐振器以频率f3进行谐振的情况下，频率f1～f3依次升高。

具体而言，贴片谐振器153的导体长度被设为在通常的微波炉中使用的微波的波长(有效长度)的大致1/2。由此，能够将频率f2设定为作为该微波的频率的2.45GHz。

贴片谐振器152的导体长度比贴片谐振器153的长度略长，贴片谐振器151的导体长度比贴片谐振器152的长度略长。贴片谐振器154的导体长度比贴片谐振器153的长度略短，贴片谐振器155的导体长度比贴片谐振器154的长度略短。

即，在本实施方式中，全部贴片谐振器的导体具有微波的波长(有效长度)的大致1/2。但是，各贴片谐振器的导体长度根据配置的位置而稍微不同。

在本实施方式中，与组合162相邻的组合161、163共享中央的组合162中的位于端部的贴片谐振器。利用该结构，能够不使用9个贴片谐振器而使用5个贴片谐振器来构成由3个贴片谐振器构成的3个组合。

根据本实施方式，通过将所供给的微波的频率设定为频率f1～f3中的任意一个，能够对产生谐振的贴片谐振器的组合进行切换。由此，能够在产生谐振的贴片谐振器的组合附近，使驻波的波腹变化为波节。其结果，能够减弱产生谐振的贴片谐振器的组合附近的电场。

在本实施方式中，也可以认为由3个贴片谐振器构成的3个组合分别对应于1个谐振部。即，也可以认为，本实施方式的谐振部150包含3个谐振部。

如图16所示，5个贴片谐振器的贴片面由施加于一个基板材料的单面的铜箔构成。贴片面的相反侧的基板材料的面与处理室101的顶面相接触。这样，能够将贴片谐振器151、152、153、154、155配置在同一单面基板上。

还能够由双面基板构成贴片谐振器151、152、153、154、155。当将贴片面配置于双面基板的一个面上并使基板材料的贴片面的相反侧的面与处理室101的顶面接触时，能够使相反侧的面成为与处理室101的金属面相同的电位。

根据本实施方式，通过对所供给的微波的频率进行控制，能够对产生谐振的贴片谐振器的组合进行切换。由此，能够在产生谐振的贴片谐振器的组合附近，使驻波的波腹变化为波节。其结果，能够减弱产生谐振的贴片谐振器的组合附近的电场。

在本实施方式中，谐振部150仅配置于处理室101的顶面。但是，谐振部150也可以配置于处理室101的侧面。例如，当将谐振部150配置于处理室101的右侧面时，产生如下偏心的驻波分布：在处理室101的左侧产生较强的电场。其结果，对处理室101的左侧所载置的被加热物更强地进行加热。

当在顶面和右侧面上各配置有2个谐振部150时，还有可能通过2个谐振部150的协同效应，获得比图8B的情况更多的效果。

当采用基板作为谐振部的电介质时，能够使谐振部小型化。但是，当所输出的微波的能量增大时，产生损耗而发热，或者在相邻的贴片之间产生火花。因此，在用于化学反应处理等的、较小能量的微波就足够的装置的情况下，可以使用电介质基板，在用于食品的加热等的、需要较大能量的微波的装置的情况下，也可以采用其他方法。

使用图6A～图6C所说明的第二效果为，3个贴片谐振器中的中央的贴片谐振器从地浮起，通过由3个贴片谐振器生成的相反方向的电场，使由于贴片谐振器的电位不确定而产生的较强的电场减弱。

除了图6A～图6C所示的结构以外，还考虑在中央的贴片谐振器与地面之间配置开关并进行切换控制的结构。在该情况下，在使开关断开的情况下，贴片谐振器从地浮起，因此，产生第二效果。但是，在使开关接通的情况下，中央的贴片谐振器接地，不产生第二效果。

并且，还考虑在全部贴片谐振器中设置开关以有效灵活运用开关的结构。在该情况下，通常，使全部开关接通，由此，使贴片谐振器接地而不产生第二效果。

当使至少3个贴片谐振器用的开关断开而使贴片谐振器从地浮起时，产生第二效果，能够使贴片谐振器附近的驻波的波腹变化为波节。

根据该方法，即使不对频率进行控制或者即使使用尺寸全部相同的谐振部，也能够仅通过开关的接通和断开控制，对驻波分布任意进行控制。

产业上的可利用性

本公开能够应用于进行食品等的加热处理、化学反应处理等的微波处理装置。

标号说明

100：微波处理装置；101：处理室；102：波导管；103：供电部；104：微波产生部；105：控制部；106、130、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150：谐振部；106a：方形贴片谐振器；106b、130b：电介质；106c：方形导体；107：载置板；108、109：被加热物；110：微波；130a：圆形贴片谐振器；130c：圆形导体；151、152、153、154、155：贴片谐振器；160：微波供给部。

Claims (9)

1.一种微波处理装置，其具有：

处理室，其收纳被加热物；

微波供给部，其向所述处理室供给微波；以及

谐振部，其在所述微波的频带中具有谐振频率，并包括多个贴片谐振器，该多个贴片谐振器包含沿着在构成所述处理室的金属壁面上产生的偏振面的方向排列的至少3个贴片谐振器，

所述至少3个贴片谐振器包括两端的贴片谐振器和中央的贴片谐振器，所述中央的贴片谐振器以使得所述中央的贴片谐振器中产生的电流向量的方向与所述两端的贴片谐振器中产生的所述电流向量的方向相反的方式配置在所述两端的贴片谐振器之间。

2.根据权利要求1所述的微波处理装置，其中，

所述多个贴片谐振器配置成在金属壁面的纵向和横向的各方向上排列至少3个贴片谐振器。

3.根据权利要求2所述的微波处理装置，其中，

所述多个贴片谐振器配置成在金属壁面呈十字状地排列至少5个方形贴片谐振器。

4.根据权利要求1所述的微波处理装置，其中，

所述多个贴片谐振器配置成在金属壁面的纵向、横向和倾斜方向的各方向上呈放射状地排列至少3个贴片谐振器。

5.根据权利要求4所述的微波处理装置，其中，

所述贴片谐振器为圆形贴片谐振器。

6.根据权利要求1所述的微波处理装置，其中，

所述微波供给部具有微波产生部以及控制部，所述控制部对所述微波产生部的振荡频率进行控制，

所述谐振部包括谐振频率不同的多个谐振单元，

所述控制部对所述振荡频率进行控制，由此对所述多个谐振单元中的进行谐振的谐振单元进行切换。

7.根据权利要求6所述的微波处理装置，其中，

所述多个谐振单元分别设置在构成所述处理室的一个所述金属壁面上的分割而成的多个区域各自之中。

8.根据权利要求6所述的微波处理装置，其中，

所述多个谐振单元分别具有与所述多个谐振单元的配置顺序对应的谐振频率。

9.根据权利要求8所述的微波处理装置，其中，

所述多个谐振单元分别具有长度与所述多个谐振单元的配置顺序对应的导体。

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