JP2001254952A - 蒸気発生装置及び該装置を備えた電子レンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子レンジに付設するに好適で、立ち上がり
が迅速で且つ予熱も不要な蒸気発生装置を提供する。 【解決手段】 マグネトロン１２を取り付けた導波管１
１の内部に、石英ガラス等から成る多孔質体１４を配置
し、導波管１１に設けた給水管１５を通して多孔質体１
４上面に水を滴下する。滴下された水は多孔質体１４の
内部に速やかに浸潤し保持され、導波管１１内に供給さ
れたマイクロ波により加熱・気化する。マグネトロン１
２と多孔質体１４との間にはマイクロ波を通過可能な隔
壁５６が設けられており、蒸気はこの隔壁５６によりマ
グネトロン１２側へは流れず、水の気化に利用されなか
ったマイクロ波と共に加熱室５０へと供給される。これ
により、１つのマグネトロンで蒸気発生と加熱室５０内
に収容された食品の加熱調理とを兼ねることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水を加熱して水蒸
気を発生する蒸気発生装置、及び、該蒸気発生装置を備
えた電子レンジに関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱庫内に熱風を循環させ、また併せて
マイクロ波を供給して庫内に収容された食品等を加熱調
理する、いわゆるオーブンレンジなどにおいては、更に
水蒸気を加熱庫内に充満させ、加熱による食品の乾燥を
防止したり、或いは水蒸気そのものの潜熱により庫内の
温度の均一化や調理時間の短縮を図ることが行われてい
る。従来、このような目的で蒸気発生器を備える加熱調
理器の蒸気発生方法としては、絶縁した電熱線に水を接
触させることにより沸騰させて水蒸気を得る方法や、高
温に加熱した熱板に水滴を吹き付けて水蒸気を発生させ
る方法などが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、水を沸騰温度にまで高めるために、或いは
熱板を高温に熱するために、所定の時間を要する。その
ため、必要なときに迅速に水蒸気を得られないという問
題がある。また、迅速に水蒸気を得ようとすれば、水蒸
気を必要としないときにも、水を沸騰状態又はそれに近
い状態に維持しておく、或いは熱板を高温に維持してお
く必要があり、無駄なエネルギを消費することとなり、
近年の省電力化の要求にそぐわない。

【０００４】更には、電熱線等の発熱体からの熱伝導に
より水を沸騰させる方法では、発熱体に接触する箇所に
おいて顕著に沸騰し、突沸するときに周囲の水滴を一緒
に巻き上げて、水蒸気になっていない微小な水滴を同時
に発生する。その結果、水蒸気と微小水滴とが入り混じ
ったものとなり、上述したような加熱調理の目的には好
ましくない状態となる。具体的には、蒸し調理等を行う
場合に、食品の表面に水滴が付着して、食品表面が荒れ
る等の問題がある。

【０００５】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするところは、予熱を必要と
せずに迅速に水蒸気を得ることができ、しかも、その水
蒸気も水滴が混じらない質の高いものとすることができ
る蒸気発生装置を提供することにある。また、本発明の
他の目的は、必要なときに迅速に水蒸気を供給して適切
な加熱調理を行うことができる電子レンジを提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る第１の蒸気発生装置は、 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、微細で且つ互いに連通した
空孔を多数内包する材料から成る構造体と、 ｄ）該構造体に水を供給する給水手段と、を備え、前記
構造体は、少なくとも前記マイクロ波発生手段に向いた
面がマイクロ波の進行方向に対して傾斜して成ることを
特徴としている。

【０００７】本発明に係る第２の蒸気発生装置は、 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構
造体と、 ｄ）該構造体に水を供給する給水手段と、 ｅ）前記導波管内のマイクロ波強度を検出するマイクロ
波検出手段と、 ｆ）検出されたマイクロ波強度に応じて、前記導波管に
供給するマイクロ波のエネルギ強度を調整すべく前記マ
イクロ波発生手段を制御する制御手段と、を備えること
を特徴としている。

【０００８】本発明に係る第３の蒸気発生装置は、 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構
造体と、 ｄ）該構造体を内部に収容し、上面に管状の注水口及び
蒸気吐出口を、下部に同じく管状の排水口を、それぞれ
その端部が前記導波管の相当位置に設けた開口を通して
外部へ露出するように設けた容器と、を備え、前記注水
口、蒸気吐出口及び排水口の端部の露出部分の少なくと
も一部は、前記導波管と一体の又は導波管と隙間なく接
続された金属の管状体で周囲を取り囲まれて成ることを
特徴としている。

【０００９】本発明に係る第４の蒸気発生装置は、 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構
造体と、 ｄ）該構造体を内部に収容し、前記導波管の相当位置に
設けた開口を通して外部配管にそれぞれ接続される注水
口及び蒸気吐出口を上面に、同じく排水口を下部に設け
た容器と、 ｅ）前記注水口、蒸気吐出口及び排水口に接続されたい
ずれかの配管中に水が充満していることを検知する水検
知手段と、 ｆ）該水検知手段による検知結果に応じて、前記導波管
に供給するマイクロ波のエネルギ強度を調整すべく前記
マイクロ波発生手段を制御する制御手段と、を備えるこ
とを特徴としている。

【００１０】本発明に係る第５の蒸気発生装置は、 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、微細で且つ互いに連通した
空孔を多数内包する材料から成る構造体と、 ｄ）該構造体に水を供給する給水手段と、を備え、前記
構造体は、適宜の間隔で内深部と外側とを連通する通気
孔を設けて成ることを特徴としている。

【００１１】また、本発明に係る第１の電子レンジは、 ａ）被加熱物を内部に収容する加熱室と、 ｂ）マイクロ波発生手段と、 ｃ）該マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波を前記
加熱室へ案内する導波管と、 ｄ）該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構
造体と、 ｅ）該構造体に水を供給する給水手段と、を備えること
を特徴としている。

【００１２】本発明に係る第２の電子レンジは、上記第
１の電子レンジにおいて、前記構造体を内部に収容し、
注水口、蒸気吐出口及び排水口を設けた容器を更に備
え、前記導波管の相当位置に設けた開口を通して外部配
管を前記注水口、蒸気吐出口及び排水口にそれぞれ接続
し、該蒸気吐出口に接続した外部配管の他端を前記加熱
室に接続したことを特徴としている。

【００１３】本発明に係る第３の電子レンジは、上記第
１の電子レンジにおいて、前記マイクロ波発生手段と構
造体との間の導波管内に、マイクロ波を通過させると共
に蒸気を遮断する隔壁を設け、構造体で発生した蒸気を
導波管を通して加熱室へと供給するようにしたことを特
徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態及び効果】本発明に係る第１〜第５
の蒸気発生装置では、次のような動作により蒸気が発生
する。即ち、マイクロ波発生手段により導波管内にマイ
クロ波を供給しながら、給水手段により構造体に水を供
給する。すると、供給された水は直ちに構造体内部に浸
潤し、その内部に保持される。マイクロ波がこの構造体
を通過する際に、その内部に保持されている水はマイク
ロ波加熱され、短時間で温度が上昇し、気化・膨張す
る。このようにして構造体の内部で発生した蒸気は、連
通した空孔を通って構造体の表面全体から出てゆく。ま
た、その過程で、まだ温度が充分に上昇していない水と
接触すると、一旦気化した水蒸気は潜熱を奪われて凝縮
する。そのため、構造体全体が均熱化され、結果とし
て、構造体全体からむらなく蒸気が発生する。

【００１５】第１の蒸気発生装置では、マイクロ波の進
行方向に対して構造体の表面が垂直でなく傾斜している
ため、構造体の表面でのマイクロ波の反射が軽減され、
構造体内部へと効率よくマイクロ波が侵入する。これに
より、構造体に保持されている水により多くのマイクロ
波エネルギが供与されるので、多量の水がしかも迅速に
気化する。

【００１６】したがって、本発明に係る第１の蒸気発生
装置によれば、構造体に供給された水はほぼ瞬時に気化
して蒸気となるので、必要なときに即座に蒸気を得るこ
とができる。また、マイクロ波加熱であるため、予熱も
不要であり省電力が実現できる。また、ヒータ等による
加熱と異なり、突沸による水滴の飛散も生じないので、
蒸気中に微細水滴を含まず、きわめて均質の蒸気を得る
ことができる。

【００１７】ところで、この蒸気発生装置では、水が供
給されているときには、マイクロ波は主として水を加熱
するために利用され、また蒸発する水により気化熱を奪
われるため構造体自体の温度上昇は小さい。しかしなが
ら、水が供給されていないと、構造体自体がマイクロ波
を吸収して加熱される恐れがある。また、本来の加熱対
象物である水がないにも拘わらずマイクロ波を供給し続
けることはエネルギの無駄でもある。

【００１８】本発明に係る第２の蒸気発生装置では、例
えばマイクロ波検出手段により、構造体側からマイクロ
波発生手段へ戻るように反射されたマイクロ波のエネル
ギ強度を検出する。導波管の終端面が閉塞されている場
合、構造体に保持される水が少なくなると、水の気化に
費やされるマイクロ波エネルギが少なくなり、その分だ
け反射するマイクロ波エネルギが増加する。そこで、制
御手段は、このマイクロ波のエネルギ強度が所定以上に
なったときに、負荷である水が無いか又はその量が少な
いと判断し、マイクロ波のエネルギ強度を低減させるよ
うにマイクロ波発生手段を制御する。一実施態様とし
て、マイクロ波検出手段は、マグネトロン発振器等のマ
イクロ波発生手段とそれに対峙して配置した被加熱物で
ある構造体との間の導波管壁に配置した、方向性結合器
とすることができる。

【００１９】この構成によれば、構造体への水の供給が
停止又は不足したときに、構造体の過熱が回避できると
共に消費電力を抑制することができる。なお、マイクロ
波検出手段は反射電力の大きさを検出するほかに、マイ
クロ波発生手段から構造体に向かうマイクロ波エネルギ
である入射電力と上記反射電力との両方を検出し、制御
手段はその両電力の相対比率でもってマイクロ波発生手
段を制御するようにしてもよい。この構成によれば、構
造体に保持されている水の量に応じて、その水を気化す
るのに最も適切なようにマイクロ波エネルギを調整する
ことができる。

【００２０】本発明に係る蒸気発生装置では、不要輻射
を軽減するため、及び蒸気の発生効率を高めるために、
導波管からのマイクロ波の漏洩をできる限り低減するこ
とが望ましい。本発明に係る第３の蒸気発生装置では、
水を保持する構造体は容器内に収容され、その容器に設
けられた管状の注水口、蒸気吐出口及び排水口は導波管
の相当位置に設けられた開口を通して外部へと露出して
いる。そのため、この管路中に水が充満すると、この水
を伝播媒体としてマイクロ波が外部へ漏洩する可能性が
ある。しかしながら、その管路の露出部分の一部は、導
波管と一体の又は隙間なく接続された金属の管状体で周
囲を取り囲まれているため、この管状体の断面形状と長
さとをマイクロ波周波数に応じて適宜に定めることによ
り、管路中の水を介するマイクロ波の漏洩を防止するこ
とができる。

【００２１】また、より確実にマイクロ波の漏洩を防止
するため、及び、管路の断面積が極端に小さくなること
を避けるために、本発明に係る第４の蒸気発生装置で
は、水検知手段により、注水口、蒸気吐出口及び排水口
のいずれかの管路中に水が充満しているか又はそれとほ
ぼ同様の状態になっていることを検知する。制御手段は
その検知結果を受けて、マイクロ波の発生を停止するよ
うにマイクロ波発生手段を制御する。この構成によれ
ば、管路に充満した水を介して外部へとマイクロ波が漏
洩し易い状態にあるときには、積極的にマイクロ波の発
生を停止させるので、確実にマイクロ波の漏洩が防止で
きる。なお、水検知手段としては各種のものが利用でき
るが、管路中には電極等の部材を設けることなく、管路
の外側から間接的に水の有無を検知できることが好まし
い。例えば、水の有無による光の透過率又は反射率の相
違を利用した光学的な検知手段を用いるとよい。

【００２２】また、本発明に係る蒸気発生装置では、構
造体の体積を大きくするほど保持可能な水の量が増加
し、より多くの蒸気量を得ることができる。しかしなが
ら、構造体を大きくすると、内部で発生した蒸気が外側
へ抜けにくく、内部の蒸気の膨張圧が大きくなって最悪
の場合、構造体を破壊する恐れがある。これに対し、第
５の蒸気発生装置によれば、構造体に設けられた通気孔
を介して内部の蒸気が速やかに外側へと抜けるので、内
部の膨張圧が高くなることを回避できる。

【００２３】ところで、このような蒸気発生装置では、
導波管内で構造体に保持された水のみのマイクロ波加熱
を行う場合には、導波管の両端部が閉塞した短絡端であ
ることが好ましいが、この蒸気発生装置を電子レンジに
適用する場合には、導波管の少なくとも一端面、好まし
くは、マイクロ波発生手段に対峙する終端面を開放端と
し、これを加熱室に接続して、マイクロ波が加熱室に供
給される構造とすることができる。

【００２４】即ち、本発明に係る第１の電子レンジの構
成によれば、１つのマイクロ波発生手段により、構造体
に保持された水の気化のためのマイクロ波給電と、加熱
室内に収容された食品等の被加熱物の加熱調理のための
マイクロ波給電とを兼ねる。したがって、加熱調理中に
蒸気の供給が必要であるとき、構造体に水を供給しさえ
すれば、速やかに蒸気を発生させて加熱室へと送り込む
ことができる。

【００２５】本発明に係る第２の電子レンジの構成によ
れば、構造体は容器で覆われているので、たとえ気化能
力以上の水が供給されて構造体に保持されなかった場合
でも、排水口から外部配管を通して排出されるので導波
管内には水が漏れない。また、構造体から発生した蒸気
は蒸気吐出口から外部配管を通って加熱室に送り込まれ
るので、蒸気が導波管内に入り込まないか、或いは入っ
たとしてもごく僅かですむ。したがって、通常、高電圧
に帯電するマグネトロン発振器のアンテナ等での不所望
の火花放電を防止できると共に、腐食等の損傷を少なく
することができる。

【００２６】また、本発明に係る第３の電子レンジの構
成によれば、導波管を通して蒸気を加熱室へと送るので
蒸気送出用の外部配管を設ける必要がなく、構造がきわ
めて簡単になる。また、隔壁を設けることにより、蒸気
がマイクロ波発生手段に到達することを回避できるの
で、上述したような不所望の現象も防止できる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明に係る蒸気発生装置の一実施例
を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施例に
よる蒸気発生装置１０を示す構成図、図２は図１中のＡ
−Ａ’線略断面図である。

【００２８】図１において、導波管１１は、横幅が約９
０ｍｍ、高さが約４０ｍｍの長方形の断面構造で、長さ
が約２５０ｍｍの両端面１１ａ、１１ｂが閉塞された金
属製の方形導波管である。この導波管１１の一方の端面
１１ａの近傍には、マイクロ波を発生させるマグネトロ
ン１２が、アンテナ１２ａを内部に突出して取り付けら
れている。また、導波管１１の他方の端面１１ｂから所
定間隔だけ離間した位置には、内部に多孔質体１４を備
える容器１３が配置されている。

【００２９】容器１３は例えば石英ガラスから成り、管
状の注水口部１３ａ及び蒸気吐出口部１３ｂを上面に有
し、同じく管状の排水口部１３ｃを下面に有している。
注水口部１３ａ、蒸気吐出口部１３ｂ及び排水口部１３
ｃはいずれも、導波管１１に穿孔した開口から外側に突
出するように配設されている。なお、容器１３の材質は
これに限定されるものではなく、好ましくはマイクロ波
により加熱されにくい材料、つまり低誘電率及び低誘電
正接であればよい。

【００３０】注水口部１３ａは、流量調節弁１８を設け
た給水管１５に接続されており、流量調節弁１８が開放
されると、給水管１５を通して供給された水が注水口部
１３ａから容器１３内に供給されるようになっている。
多孔質体１４は微細で且つ互いに連通した空孔を内部に
多数有する固体であって、この連通した空孔内に順次水
を案内することにより、水を表面から内部に浸潤させて
保持することができる。

【００３１】容器１３下方の導波管１１の壁面には開口
１１ｃが設けられ、その開口１１ｃの外側には赤外線受
光センサ２０が配置されている。この赤外線受光センサ
２０の検出出力は温度検出部２１に入力され、その温度
検出結果は制御部２２に与えられる。制御部２２は例え
ばマイクロコンピュータ等を中心に構成することがで
き、予め与えられた制御プログラムに従って、マグネト
ロン１２へ電力を供給する高周波電源２３や上記流量調
節弁１８を制御する。

【００３２】この蒸気発生装置１０が、蒸気を発生する
際の概略動作は次の通りである。制御部２２は流量調節
弁１８の開度を適宜に調整し、所定流量でもって水を注
水口部１３ａに流す。このときの流量は、注水口部１３
ａから多孔質体１４上面に水が滴下する程度とするとよ
い。滴下した水は空孔の毛管作用により速やかに多孔質
体１４に浸潤するため、後述のように流量を適切に設定
しておけば容器１３内に水が流下することはない。また
制御部２２は、マグネトロン１２に電流を供給し始める
ように高周波電源２３を制御する。これにより、マグネ
トロン１２は所定周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）で発
振し、マイクロ波が導波管１１の内部に供給される。導
波管１１の内部を伝播したマイクロ波は容器１３の壁面
を通過し、更に多孔質体１４を通過しようとするが、こ
のとき多孔質体１４に保持されている水が負荷となる。
即ち、マイクロ波のエネルギは水に与えられ、水は瞬時
に気化する。水は気化すると同時に急激に膨張し、連通
した空孔を通って多孔質体１４の外部へと出る。 そし
て、蒸気吐出口部１３ｂから蒸気送出管１６を通して取
り出される。

【００３３】本実施例の蒸気発生装置１０では、所望の
蒸気流量に相当する水の流量が流量調節弁１８で得られ
るようにし、且つ、その流量の水を気化させるに必要な
エネルギを上回るようなマイクロ波を導波管１１に供給
するように駆動電流を制御することにより、容器１３に
供給した水を全て気化させることができる。勿論、多孔
質体１４に浸潤し得ないような水が容器１３内に供給さ
れた場合でも、余分な水は排水口部１３ｃを通して外部
へと排出されるので、容器１３内には貯留しない。

【００３４】例えば、流量調節弁１８が故障している場
合、或いは給水管１５に水が供給されない場合には、多
孔質体１４に水が浸潤しない状態でマイクロ波が供給さ
れ続けることになる。たとえ後述のように多孔質体１４
自体が比較的マイクロ波加熱されにくい材料で形成され
ていたとしても、水という負荷が無いと、多孔質体１４
自体が負荷となって加熱される。過度の温度上昇は多孔
質体１４を損傷する恐れがある。また、水という負荷が
無い場合、多孔質体１４に吸収されなかった残りのマイ
クロ波は導波管１１の終端面１１ｂで反射し、マグネト
ロン１２まで戻ってマグネトロン１２自体を加熱する。
また、このような不所望の加熱がないとしても、加熱対
象物が無い又は極端に不足した状態で無為にマイクロ波
を発生させ続けることは、無駄な電力を消費することを
意味する。

【００３５】赤外線受光センサ２０及び温度検出部２１
は、このような不具合を解消するために利用される。即
ち、多孔質体１４に水がほぼ常時浸潤している状態で
は、多孔質体１４自体の温度はあまり上昇しないが、水
が無くなる又は極端に不足すると多孔質体１４自体の温
度が上昇してゆく。温度が上昇するに伴い多孔質体１４
から発せられる赤外線の強度は増加し、温度検出部２１
は赤外線受光センサ２０からの受光信号に基づいて多孔
質体１４の温度を検出する。制御部２２はこの検出温度
を予め定めた所定値と比較し、検出温度が所定値を越え
た場合には、水が供給されていないものと判断して、マ
グネトロン１２への駆動電流を減少又は停止するように
高周波電源２３を制御する。これにより、マイクロ波の
エネルギが減少し又は発振が停止し、多孔質体１４の過
度の温度上昇やマグネトロン１２自体の加熱を回避する
ことができる。

【００３６】ここで、好ましい多孔質体１４の材料につ
いて述べる。上述したように、多孔質体１４は、被加熱
物である水が供給されない状況でマイクロ波を受けると
それ自身が発熱し、導波管１１は内部から熱が発散しに
くいため多孔質体１４が高温になる恐れがある。それを
できるだけ避けるには、多孔質体１４の材料はマイクロ
波加熱されにくいもの、つまり、誘電損失が小さく、更
に望ましくは被加熱物である水に比べて誘電率が１０分
の１程度に小さい材料を用いるとよい。好適な材料とし
ては、誘電率が３〜４、誘電正接（いわゆるｔａｎδ）
が１×１０^−４程度の石英ガラスが挙げられるが、多孔
質体の形成が比較的容易で且つ安価なセラミックなども
実用に適する。即ち、セラミックでは、原材料に微細な
プラスチックビーズなどの微小体を混入させて所望の形
状に成し、それを高温で焼結させる。すると、微小体は
昇華し、その部分が孔として残り、多孔質体となる。セ
ラミックとしては、具体的には、ＺｉＳｉＯ_４ を主成
分とするジルコニア系セラミックが適当であり、誘電正
接が５．４×１０^−４ 程度のものが入手可能である。

【００３７】また、本実施例では、多孔質体１４の温度
を１００数十度以下に抑制することができるから、比較
的耐熱性の低いポリテトラフルオロエチレン（商標名：
テフロン）などの合成樹脂材を用いることも可能であ
る。このような樹脂では、石英ガラスに匹敵する低損失
・低誘電率のものが入手可能である。

【００３８】本実施例のように、被加熱物である水を多
孔質体１４に浸潤させてマイクロ波加熱を行うことは、
次の２つの重要な利点を有している。

【００３９】その第１は、マグネトロン１２が放射する
マイクロ波を通過及び吸収し易くし、反射電力を抑制す
ることができる点である。導波管１１の内部において
は、マイクロ波により、一般に管内波長（自由空間波長
と管幅で決まる）に基づく電磁界強度の分布が生じる。
このような導波管１１の内部に被加熱負荷である水を配
置すると、その誘電率が７０〜８０と大きいため、電磁
界強度分布の様相が大きく変化する。実際上、導波管１
１内のインピーダンスを完全に整合させることは難し
く、反射波が生じるのが通常である。このような負荷側
からの反射は、空気から水に変化する場合のように、誘
電率の変化が大きい界面で生じ易い。したがって、被加
熱物の表面での反射電力を抑え、マイクロ波を最大限に
水の中へ導入するためには、水の誘電率ができるだけ小
さくなければならない。勿論、水そのものの誘電率を下
げることはできないが、石英ガラス等を材料とする低誘
電率の多孔質体１４に水を浸潤させると、見かけ上の誘
電率をその空孔率に応じて低減することができる。

【００４０】本発明者らの実験によれば、誘電率が７８
である水を、空孔率が１６．１％（４１．１ｍＬの体積
中に６．６ｍＬの水を吸収）であって誘電率が４．１で
ある多孔質体１４に浸潤させて満たした場合には、見か
け上の誘電率は、２．３ＧＨｚのマイクロ波に対して３
４．１となり、２分の１程度に減少させることができる
ことがわかる。このように反射電力を抑制するために
は、空孔率は極力低いことが望ましい。しかし一方で
は、空孔率を下げると浸潤させることのできる水量も少
なくなり、所望する蒸気流量が大きい場合は、多孔質体
１４の体積を大きくせざるをえない。そこで、導波管１
１の形状に合わせて妥当な空孔率を選択するとよい。実
用的には、空孔率は５〜３０％程度の範囲で適宜に決め
るとよい。

【００４１】また、空孔の分布が甚だしく不均一である
と、多孔質体１４の内部での水の分布自体が不均一にな
る。そのため、マイクロ波による加熱のむらが生じ易
く、蒸気の発生効率を低下させる恐れがある。したがっ
て、多孔質体１４全体からほぼむらなく蒸気を発生させ
るには、通常、空孔ができるだけ均一に分布しているこ
とが望ましい。ここでいう「均一の分布」とは、空孔率
の分布に意図しないむらが生じていないという意味であ
って、後述の如く、特定の目的のために多孔質体１４内
部での空孔率に所定の分布を持たせることは包含しな
い。

【００４２】第２の利点は、シーズヒータなどからの熱
伝導で水を沸騰・蒸発させる場合に比べて、均質な蒸気
が得られる点である。多孔質体１４に浸潤した水は、必
ずしも一様な強度のマイクロ波を受けるのではなく、前
述した見かけ上の誘電率、多孔質体１４の寸法及びマイ
クロ波の周波数により、内部に電磁界の強弱分布を形成
する。このため、電界の強い部分はエネルギが強く、他
の部分よりも高温になり、早く蒸気が発生する。ところ
が、多孔質体１４内の連通した空孔を通過して外部へ蒸
気が吐出される過程で、未だ加熱が充分でなく温度の低
い部分に接触すると、蒸気は再び液化しながら凝縮熱を
放出することになる。このため、多孔質体１４はその内
部で加熱エネルギのむらがあったとしても局所的な加熱
は少なく、結果として多孔質体１４のほぼ全体から蒸気
が発生する。これにより、水中に浸漬したシーズヒータ
で加熱する場合に、突沸に伴って水滴を巻き込んだ蒸気
が発生し易いのに比べて、水滴を含まず均質な蒸気が得
られる。

【００４３】次に、本発明の他の実施例による蒸気発生
装置を図３により説明する。この蒸気発生装置は、蒸気
を発生させるための基本的な構成は図１のものと同様で
あるが、多孔質体１４の温度ではなく、導波管１１内の
反射電力の大きさに基づいてマグネトロン１２の発振強
度を調節するようにしている。

【００４４】即ち、マグネトロン１２のアンテナ１２ａ
と負荷である多孔質体１４との間の導波管１１に設けた
開口１１ｄの外側に、方向性結合器３０を取り付ける。
方向性結合器３０では、入射電力（アンテナ１２ａから
多孔質体１４に向けて伝送されるエネルギ）を受ける出
力コネクタには無反射終端器３１が接続される一方、反
射電力（多孔質体１４側からアンテナ１２ａへ向けて反
射されるエネルギ）を受ける出力コネクタにはマイクロ
波検波部３２が接続される。このマイクロ波検波部３２
では、上記反射電力の大きさに比例した信号が得られ
る。方向性結合器３０の取付位置における反射電力はそ
の殆どがマグネトロン１２へと戻り、その内部で熱とな
って消費される。したがって、反射電力が大きいほどマ
グネトロン１２の温度上昇が大きく、容易に動作許容温
度の上限に達してしまう。また、水がない又は不足した
無負荷に近い状態では、導波管１１内の電界が異常に高
くなって局部的に火花放電を発生することもある。

【００４５】そこで、この蒸気発生装置では、制御部２
２はマイクロ波検波部３２から導波管１１内の反射電力
の計測値を受け取り、それが所定値以上に上昇した場合
には、それ以上反射電力が増加しないようにマグネトロ
ン１２への駆動電流を低減すべく高周波電源２３を制御
する。マグネトロン１２の電源としては、周知の通り
３．５〜４ｋＶ程度の直流高圧電源が必要であり、市販
の電子レンジなどでは、鉄共振トランスを用いた半波倍
電圧整流電源や近年は電流制御機能を持つ高周波インバ
ータ電源が採用されている。したがって、具体的には、
前者では商用周波数のデューティサイクル制御を行うこ
とにより、後者ではインバータの出力電流制御を行うこ
とにより、マグネトロン１２の発振電力を調節すること
ができる。これにより、前述のような異常な温度上昇や
火花放電などの不所望の現象を回避することができる。

【００４６】上記例では、反射電力の大きさにのみ着目
してマグネトロン１２の発振強度、つまり上記入射電力
の大きさを抑制するように試みたが、方向性結合器３０
により入射電力も同時に測定し、入射電力に対する反射
電力の比を算出し、その値が一定以下になる無負荷又は
それに近い状態のときにマグネトロン１２への駆動電流
を減らす構成としてもよい。これによれば、更に反射電
力の大きさが抑制されるので、マグネトロン１２の寿命
を延ばすのに効果的である。また、負荷量、つまり加熱
対象物である水の量に応じて適宜にマグネトロン１２の
電力を制御することができるので、省電力にも有効であ
る。

【００４７】ところで、図１及び図３に示した構成で
は、容器１３に一体に形成された注水口部１３ａ、蒸気
吐出口部１３ｂ及び排水口部１３ｃは導波管１１の内部
から外部へと引き出されている。注水口部１３ａは、貯
水槽や水道栓等から上記流量調節弁などを介して供給さ
れる水によって満たされることがある。また、蒸気発生
能力を越える給水が為された場合に容器１３内に余分な
水が溜まり、それにより排水口部１３ｃが水で満たされ
ることがある。更に、蒸気吐出口部１３ｂは、その管路
内部で蒸気が結露して実質的に水で満たされたのと同等
の状態となることがある。このように管状の各出入口が
水で満たされた状態では、導波管１１内のマイクロ波が
その水を伝搬媒体として外部へ漏洩することがある。

【００４８】図４は、このようなマイクロ波の漏洩を防
止する手段を備えた蒸気発生装置の要部の構成図であ
る。この図では、容器１３の周囲のみを示している。

【００４９】この蒸気発生装置では、マイクロ波の漏洩
を防止するために、注水口部１３ａ、蒸気吐出口部１３
ｂ及び排水口部１３ｃにおいて導波管１１の外部に露出
する部分を、導波管１１の外壁と隙間なく連結された金
属管１１ｅで覆っている。即ち、上述したようなマイク
ロ波の漏洩を防止するには、各管路が水で満たされた状
態においてもマイクロ波が通過できないような形状とす
ればよい。つまり、管路のカットオフ周波数をマグネト
ロンの発振周波数以上にすればよい。上記金属管１１ｅ
の断面形状及び長さを適宜の寸法とすることにより、注
水口部１３ａ、蒸気吐出口部１３ｂ及び排水口部１３ｃ
が水で満たされた場合でも、マイクロ波が通過しないよ
うにすることができる。

【００５０】しかしながら、特に排水口部１３ｃや蒸気
吐出口部１３ｂは、マイクロ波の漏洩にのみ着目して管
路の断面を小さくし過ぎると、流路抵抗が増して円滑な
排水や蒸気の吐出を妨げる。そこで、図４の例では、第
２のマイクロ波漏洩防止手段として、透明な排水口部１
３ｃを挟んで赤外発光部４０ａと赤外受光部４０ｂとを
対峙して配置した光電スイッチ４０を備え、赤外発光部
４０ａから管路に赤外光を照射し、水の有無による屈折
率の相違に応じた通過光量の変化を検出するようにして
いる。図示しない制御部は、光電スイッチ４０からの検
出信号により排水口部１３ｃに水が充満していると判断
すると、マグネトロン１２への駆動電流を遮断する。こ
れにより、マイクロ波が導波管１１の外部へ漏洩するこ
とを防止する。勿論、このような水の充満の検出手段は
排水口部１３ｃのみならず、他の管路にも設けることが
できる。

【００５１】次に、本発明に係る蒸気発生装置における
多孔質体１４の形状の変形例を説明する。図５は上記実
施例と異なる形状の多孔質体１４を用いた蒸気発生装置
の要部の構成図、図６は図５中の多孔質体１４の側面縦
断面図、図７はこの多孔質体１４の外観斜視図である。
上述の如く、多孔質体１４は、空気との境界面での反射
電力が少なければ、それだけマイクロ波の吸収が効率的
に行われる。反射電力を少なくするには、マイクロ波の
進行方向に対して境界面が垂直に存在するよりも、適度
な斜め角をもって入射することが好ましい。そこで、こ
の例では、導波管１１の断面積に占める多孔質体１４の
割合が、マグネトロンのアンテナ（図示しないが左側に
存在する）に対面する側を最小にし、アンテナから遠ざ
かるに従って徐々にその割合が増加するような、側面が
略二等辺三角形状である尖形形状の多孔質体１４として
いる。これによれば、マイクロ波が多孔質体１４の表面
に小さな入射角で当たるので反射されにくく、効率良く
多孔質体１４内部に入り込んで水をマイクロ波加熱す
る。

【００５２】また、先に述べたように、多孔質体１４の
空孔率を小さくした場合、吸水量を大きくするために形
状が比較的大きくなることがあり得るが、体積が大きく
なるほど、中心部で発生した高圧蒸気が微細な連通空孔
を伝って外部へ噴出するときの流路抵抗が大きくなり、
内部で高い膨張圧が発生し易くなる。多孔質体１４は、
このような膨張圧でも破裂しないだけの強度を有してい
ることが望ましいが、破裂の危険性をより確実に回避す
るために、この多孔質体１４では、図６に示すように、
通気孔１４ａを適当な間隔で設けている。これにより、
内深部で発生した蒸気が通気孔１４ａを通して外部へ速
やかに抜けるため、内部の膨張圧が極度に高くならず破
裂を免れる。

【００５３】図８は、更に他の形状の多孔質体１４を用
いた蒸気発生装置の要部の構成図である。この例では、
側面が略直角三角形状である尖形形状の多孔質体１４を
用いている。これにより、図５に示した例と同様の効果
が得られる。

【００５４】更には、アンテナ１２ａに対面する側を尖
形形状とするのみならず、導波管１１の終端面１１ｂに
対面する側も尖形形状とすることにより、終端面１１ｂ
で反射したマイクロ波も多孔質体１４に効率よく吸収さ
れるので、マイクロ波エネルギを水の気化に利用する割
合が一層向上する。

【００５５】また、上述したように実際に多孔質体１４
を尖形形状に成型せずとも、次のようにして同様の効果
を得ることができる。既に説明したように、界面でのマ
イクロ波の反射は誘電率の変化が大きいほど甚だしい。
水を浸潤させた多孔質体と空気との界面を考えてみる
と、水の含有割合が大きいほど誘電率は高くなるため、
空気との界面での反射が大きくなる。水の含有割合は空
孔率に依存するから、空孔率が低いほど誘電率を小さく
することができる。しかしながら、空孔率が低いと得ら
れる蒸気流量が少ないという問題がある。そこで、これ
を解決するには、多孔質体１４の表面付近では空孔率を
低くして水が浸潤したときの誘電率を相対的に低くし、
一方、内深部では空孔率を高くして多くの水が浸潤でき
るようにしておく方法が考えられる。即ち、内深部へい
くほど空孔率が高くなるように空孔率に傾斜を持った構
造とするとよい。

【００５６】このように空孔率に傾斜を持たせるために
は、その製造工程において、例えば２種類の粒度の相違
する磁器粉を用いる。粒度の粗い磁器粉の上に粒度の細
かな磁器粉を重ね合わせた後に、振動を加えると粗い磁
器粉の隙間に細かい磁器粉が侵入して空間を埋め、それ
らが適度に混ざり合うことによって空孔率に傾斜を持っ
た粉体ができる。これを焼成炉中で熱処理して粉体を溶
着・再結合させると、図９に示すような構造体が形成さ
れる。即ち、図９に断面形状を示す構造体では、上方か
ら下方にいくに伴い空孔率が大きくなる。このような方
法によって多孔質体１４を形成することにより、その表
面でのマイクロ波の反射を抑え、効率良く内深部にマイ
クロ波を導入することができる。

【００５７】以上説明した蒸気発生装置は、両端が閉じ
た短絡端を有する導波管１１内部に多孔質体１４を配置
した例であるが、導波管１１は必ずしも長手方向の端面
が短絡されている必要はない。例えば、本発明に係る蒸
気発生装置を電子レンジに適用する際には、食品を加熱
するための加熱室そのものがマイクロ波を漏洩しない構
造となっているから、蒸気発生装置の導波管の一端面を
開放して加熱室に接続する構成とするのが合理的であ
る。

【００５８】以下、このような電子レンジの構成例を図
１０〜図１２により説明する。図１０に示した例では、
図１に示した構成の蒸気発生装置１０の導波管１１の一
端面（図１では１１ｂに相当する端面）を開放させて加
熱室５０の下部に接続し、容器１３から延出する蒸気吐
出口部１３ｂに連結した蒸気供給管５３の一端を加熱室
５０の上部に接続している。

【００５９】この構成では、マグネトロン１２のアンテ
ナ１２ａから放射されたマイクロ波の一部は多孔質体１
４に浸潤した水を気化させるのに利用され、それ以外の
マイクロ波は加熱室５０に供給されて、加熱室５０内に
収容された図示しない食品を加熱調理するのに利用され
る。なお、加熱室５０の底部には撹拌翼５１が設けられ
ており、加熱室５０内に供給されたマイクロ波を撹拌さ
せてむらなく食品に当たるようにしている。また、この
撹拌翼５１の上部には、セラミック等のマイクロ波を通
過させる材料から成る隔壁５２が設けられている。この
隔壁５２は、加熱室５０の上部に供給された蒸気が底部
に拡散するのを阻止することで、導波管１１内に蒸気が
戻らないようにしている。

【００６０】このように導波管１１と加熱室５０とを連
結した構造では、多孔質体１４を内装する容器１３を排
除することが可能である。つまり、導波管１１そのもの
を、加熱室５０への蒸気供給管として利用することがで
きる。図１１はこのような構成の一例である。この電子
レンジでは、導波管１１に給水管１５を接続し、給水管
１５を通して多孔質体１４上に水を滴下する。これによ
り多孔質体１４に水が浸潤し、マグネトロン１２から放
射されたマイクロ波により加熱されて発生した蒸気はマ
イクロ波と共に加熱室５０に供給される。また、多孔質
体１４から発生した蒸気や、多孔質体１４に浸潤しきれ
ずに溢れた水がマグネトロン１２のアンテナ１２ａへ到
達しないようにするため、多孔質体１４とアンテナ１２
ａとの間には、石英ガラス又は相当の材料から成る隔壁
５６を設けている。

【００６１】この構成によれば、多孔質体１４で発生し
た蒸気を加熱室５０へと案内する蒸気供給管は不要にな
るので、構造が簡単になりコストも安価ですむ。なお、
多孔質体１４に浸潤しきれなかった水は加熱室５０側へ
と流れ込むため、加熱室５０の底部には適宜の排水口を
設けておくことが望ましい。

【００６２】図１０、図１１に示したように導波管１１
を加熱室５０に連結した構造を採ることの最大の利点
は、電子レンジ本来の目的である加熱室５０内の食品の
加熱調理のためのマイクロ波給電と蒸気発生のためのマ
イクロ波給電とを１台のマグネトロン１２で兼用できる
ことにある。つまり、多孔質体１４の空孔の殆どに水を
浸潤させた場合には、マイクロ波エネルギの多くは蒸気
発生に費やされ、逆に、水の供給を停止した場合には、
誘電率、誘電正接の小さな多孔質体１４で吸収されるこ
となく、マイクロ波エネルギの殆どが加熱室５０内へ導
かれる。その中間の水量を供給した場合には、加熱室５
０内の食品はマイクロ波加熱されると同時に、蒸気も供
与される。

【００６３】しかしながら、マグネトロン１２から発し
たマイクロ波の多くは多孔質体１４を通過するから、多
孔質体１４で吸収されるマイクロ波の割合が増加する
と、その分だけ加熱室５０へ供給されるマイクロ波エネ
ルギが弱くなり、加熱調理に時間が掛かることがある。
この点を改良するための構成が図１２に示すものであ
る。

【００６４】即ち、マグネトロン１２が取り付けられた
導波管は、多孔質体１４を内部に備え、加熱室５０上部
に接続される上部導波管１１１と、加熱室５０の下部に
接続される下部導波管１１２の２つに分岐されて成る。
これにより、アンテナ１２ａから放射されて上部導波管
１１１内を進行するマイクロ波はその多くが多孔質体１
４に浸潤した水を気化させるのに利用され、他方、アン
テナ１２ａから放射されて下部導波管１１２内を進行す
るマイクロ波はそのまま加熱室５０に供給され、食品を
加熱調理するのに利用される。

【００６５】なお、マグネトロン１２の取付位置を変え
たり、導波管１１に適宜のインピーダンスを持たせたり
することにより、上部、下部導波管１１１、１１２に放
射されるマイクロ波のエネルギ強度の分配割合を適宜に
変えることもできる。また、特に、加熱室５０に送出す
る蒸気流量を増加させたい場合には、下部導波管１１２
の内部にも上部導波管１１１と同様に多孔質体１４を配
設して、浸潤させた水を気化して蒸気を得るようにして
もよい。

【００６６】以上本発明の実施例について例示し説明し
たが、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で種々の
他の変形及び修正を行うことができることは当業者にと
って明らかである。したがって、このような変形及び修
正は、本明細書の請求の範囲に包含される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例による蒸気発生装置の構成
図。

【図２】 図１中のＡ−Ａ’線略断面図。

【図３】 本発明の他の実施例による蒸気発生装置の構
成図。

【図４】 本発明の他の実施例による蒸気発生装置の構
成図。

【図５】 本発明の他の実施例による蒸気発生装置の要
部の構成図。

【図６】 図５中の多孔質体の側面縦断面図。

【図７】 図５中の多孔質体の外観斜視図。

【図８】 本発明の他の実施例による蒸気発生装置の要
部の構成図。

【図９】 他の多孔質体の空孔の分布状態の一例を示す
断面図。

【図１０】 本発明に係る蒸気発生装置を備えた電子レ
ンジの一実施例の構成図。

【図１１】 本発明に係る蒸気発生装置を備えた電子レ
ンジの他の実施例の構成図。

【図１２】 本発明に係る蒸気発生装置を備えた電子レ
ンジの他の実施例の構成図。

【符号の説明】

１０…蒸気発生装置 １１…導波管 １１１…上部導波管 １１２…下部導波管 １１ａ、１１ｂ…端面 １１ｃ、１１ｄ…開口 １１ｅ…金属管 １２…マグネトロン １２ａ…アンテナ １３…容器 １３ａ…注水口部 １３ｂ…蒸気吐出口部 １３ｃ…排水口部 １４…多孔質体 １４ａ…通気孔 １５…給水管 １６…蒸気送出管 １８…流量調節弁 ２２…制御部 ２３…高周波電源 ３０…方向性結合器 ３１…無反射終端器 ３２…マイクロ波検波部 ４０…光電スイッチ ５０…加熱室 ５２、５６…隔壁 ５３…蒸気供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 6/70 Ｈ０５Ｂ 6/70 Ｅ 6/80 6/80 Ｚ (72)発明者 小迎 聡 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3K086 AA01 AA08 BA08 BB02 CA04 CB12 CB20 CC02 CD04 CD12 CD19 DA02 DB11 DB16 FA08 3K090 AA01 AA02 AB02 BA01 BB01 BB18 CA02 CA19 DA06 DA16 DA19 EA01 EB02 EB13 EB29 FA03 FA06 FA07 LA09 PA03 3L086 AA04 AA07 BA08 BB04 BF09 CB08 CB16 CC07 CC11 CC13 CC14 DA07 DA27 DA29

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、微細で且つ互いに連通した
   空孔を多数内包する材料から成る構造体と、 ｄ）該構造体に水を供給する給水手段と、 を備え、前記構造体は、少なくとも前記マイクロ波発生
   手段に向いた面がマイクロ波の進行方向に対して傾斜し
   て成ることを特徴とする蒸気発生装置。
2. 【請求項２】 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構
   造体と、 ｄ）該構造体に水を供給する給水手段と、 ｅ）前記導波管内のマイクロ波強度を検出するマイクロ
   波検出手段と、 ｆ）検出されたマイクロ波強度に応じて、前記導波管に
   供給するマイクロ波のエネルギ強度を調整すべく前記マ
   イクロ波発生手段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする蒸気発生装置。
3. 【請求項３】 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構
   造体と、 ｄ）該構造体を内部に収容し、上面に管状の注水口及び
   蒸気吐出口を、下部に同じく管状の排水口を、それぞれ
   その端部が前記導波管の相当位置に設けた開口を通して
   外部へ露出するように設けた容器と、 を備え、前記注水口、蒸気吐出口及び排水口の端部の露
   出部分の少なくとも一部は、前記導波管と一体の又は導
   波管と隙間なく接続された金属の管状体で周囲を取り囲
   まれて成ることを特徴とする蒸気発生装置。
4. 【請求項４】 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構
   造体と、 ｄ）該構造体を内部に収容し、前記導波管の相当位置に
   設けた開口を通して外部配管にそれぞれ接続される注水
   口及び蒸気吐出口を上面に、同じく排水口を下部に設け
   た容器と、 ｅ）前記注水口、蒸気吐出口及び排水口に接続されたい
   ずれかの配管中に水が充満していることを検知する水検
   知手段と、 ｆ）該水検知手段による検知結果に応じて、前記導波管
   に供給するマイクロ波のエネルギ強度を調整すべく前記
   マイクロ波発生手段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする蒸気発生装置。
5. 【請求項５】 ａ）マイクロ波発生手段と、 ｂ）発生したマイクロ波を案内する導波管と、 ｃ）該導波管内に配置され、微細で且つ互いに連通した
   空孔を多数内包する材料から成る構造体と、 ｄ）該構造体に水を供給する給水手段と、 を備え、前記構造体は、適宜の間隔で内深部と外側とを
   連通する通気孔を設けて成ることを特徴とする蒸気発生
   装置。
6. 【請求項６】 ａ）被加熱物を内部に収容する加熱室
   と、 ｂ）マイクロ波発生手段と、 ｃ）該マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波を前記
   加熱室へ案内する導波管と、 ｄ）該導波管内に配置され、水を浸潤させて保持する構
   造体と、 ｅ）該構造体に水を供給する給水手段と、 を備えることを特徴とする電子レンジ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電子レンジにおいて、
   前記構造体を内部に収容し、注水口、蒸気吐出口及び排
   水口を設けた容器を更に備え、前記導波管の相当位置に
   設けた開口を通して外部配管を前記注水口、蒸気吐出口
   及び排水口にそれぞれ接続し、該蒸気吐出口に接続した
   外部配管の他端を前記加熱室に接続したことを特徴とす
   る電子レンジ。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の電子レンジにおいて、
   前記マイクロ波発生手段と構造体との間の導波管内に、
   マイクロ波を通過させると共に蒸気を遮断する隔壁を設
   け、構造体で発生した蒸気を導波管を通して加熱室へと
   供給するようにしたことを特徴とする電子レンジ。