JP2019003868A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、効率よく加熱をすることのできるマイクロ波加熱装置を提供する。
【解決手段】被加熱物にマイクロ波を照射するアンテナと、前記アンテナに接続されているマイクロ波発生部と、前記アンテナまたは前記被加熱物を動かす駆動機構部と、を有し、前記マイクロ波の波長をλとした場合、前記駆動機構部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離がλ／２πとなる範囲内で、前記アンテナと前記被加熱物との距離を近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とするマイクロ波加熱装置により上記課題を解決する。
【選択図】図３

Description

本発明は、マイクロ波加熱装置に関するものである。

マイクロ波加熱装置は、加熱対象となる被加熱物をマイクロ波加熱装置の加熱室内に設置し、マイクロ波発生源において発生させたマイクロ波を被加熱物に照射し、吸収させることにより、被加熱物を加熱する装置である（例えば、特許文献１）。このようなマイクロ波加熱装置においては、加熱室内に放射されたマイクロ波は、加熱室の壁面等において反射を繰り返し、被加熱物に照射される。

一般的には、マイクロ波加熱装置には、マイクロ波発生源として真空管の一種であるマグネトロンが用いられているが、マグネトロンに代わり半導体素子を用いることにより、マイクロ波加熱装置を小型軽量化することができ、出力制御性を向上させることができる。このような半導体素子としては、例えば、高周波領域においても高耐圧で大電流を流すことが可能な窒化ガリウム等を用いた半導体素子が挙げられる。

特開２００９−１６１４９号公報 特開昭５８−３０７０６号公報

具体的には、マイクロ波発生源においてマイクロ波を発生させ、発生させたマイクロ波をアンテナより、被加熱物に照射することにより被加熱物を加熱することができる。このようなマイクロ波加熱装置では、小型で、効率よく加熱をすることのできるものが求められている。

本実施の形態の一観点によれば、被加熱物にマイクロ波を照射するアンテナと、前記アンテナに接続されているマイクロ波発生部と、前記アンテナまたは前記被加熱物を動かす駆動機構部と、を有し、前記マイクロ波の波長をλとした場合、前記駆動機構部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離がλ／２πとなる範囲内で、前記アンテナと前記被加熱物との距離を近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とする。

開示のマイクロ波加熱装置によれば、小型で、効率よく被加熱物を加熱することができる。

マイクロ波加熱装置のアンテナと載置板との距離に関する実験の説明図 マイクロ波加熱装置のアンテナと載置板との距離と電力反射率との相関図 第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の説明図 パッチアンテナの構造図 第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の変形例１の説明図 第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の変形例２の説明図 第２の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の説明図 第２の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の変形例の説明図 第３の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の説明図 第４の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の説明図 第５の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の説明図（１） 第５の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の説明図（２） 第６の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の構造図

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１の実施の形態〕
マイクロ波加熱装置を小型にするためには、被加熱物とアンテナとの距離を近づける方法が考えられるが、アンテナと被加熱物との距離が近くなるとアンテナの特性が変化する。具体的には、アンテナと被加熱物との距離が離れている場合と近い場合、即ち、アンテナの遠方界と近傍界では、アンテナの放射モードが変化する。

アンテナは、一般的に、電波を遠くに飛ばすという要求から、アンテナとの距離が十分離れている遠方界を想定している。このため、近傍界に関しては、十分な検討がなされていないことから、発明者は、アンテナと被加熱物との距離を近づけた実験等を行った。この結果、アンテナより放射されるマイクロ波の波長をλとした場合に、アンテナと被加熱物との距離がλ／２π以下になると、アンテナの放射モードが変化することを見出した。更に、近傍界においては、アンテナがパッチアンテナの場合では、一辺の長さが約λ／４の正方形の形状のパッチアンテナの方が、一辺の長さが約λ／２の正方形の形状のパッチアンテナよりも、被加熱物にマイクロ波が吸収されやすいことを見出した。尚、本願においては、アンテナからの距離がλ／２π以下の場合（アンテナと被加熱物との距離がλ／２π以下の場合）を近傍界と記載する場合がある。

これらの点を踏まえ、更に、アンテナと被加熱物との距離とマイクロ波の電力反射率との関係について実験を行った。具体的には、図１に示されるように、金属により形成されたマイクロ波加熱装置の筐体２０の内部に被加熱物１００を設置し、被加熱物１００とアンテナ１０との距離を変えた場合において、放射されたマイクロ波の反射率を測定する実験を行った。尚、この実験では、被加熱物１００は、マイクロ波加熱装置の載置板２１の上に載置し、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄを変えて、放射されたマイクロ波の反射率を測定した。アンテナ１０より放射されるマイクロ波の周波数は、２．５ＧＨｚである。筐体２０は金属等により形成されており、載置板２１は、マイクロ波を透過する材料により形成されており、厚さは２〜３ｍｍである。載置板２１を形成する材料としては、セラミックス、絶縁性を有する樹脂材料、ガラス、木材等が挙げられるが、耐熱性や強度の観点からセラミックスが好ましい。また、載置板２１の厚さは、厚すぎると近傍界から外れるため、２ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。尚、アンテナ１０は一辺の長さが３０ｍｍの正方形の形状のパッチアンテナである。

この実験結果を図２に示す。図２に示されるように、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄを変化させると、マイクロ波の電力反射率も変化する。電力反射率は、アンテナ１０より放射されたマイクロ波のうち、アンテナ１０に戻ったマイクロ波の比率である。従って、電力反射率が低いと、アンテナ１０に戻るマイクロ波が少なく、被加熱物１００にマイクロ波が多く吸収され、電力反射率が高いと、アンテナ１０に戻るマイクロ波が多く、被加熱物１００に吸収されるマイクロ波が少ない。従って、マイクロ波加熱装置では、電力反射率が低く、被加熱物１００に吸収されるマイクロ波が多い方が、被加熱物１００を効率よく加熱することができる。

図２に示されるように、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが約１．６ｍｍの場合では、電力反射率は約３％であった。距離ｄが約３ｍｍの場合では、電力反射率は約４．６％であった。距離ｄが約４．４ｍｍの場合では、電力反射率は約２％であった。距離ｄが約５．８ｍｍの場合では、電力反射率は約５％であった。距離ｄが約７．２ｍｍの場合では、電力反射率は約１０％であった。距離ｄが約８．６ｍｍの場合では、電力反射率は約１５％であった。距離ｄが約１０ｍｍの場合では、電力反射率は約１９．５％であった。

図２からは、全体的には、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが長くなると電力反射率が高くなり、被加熱物１００の加熱の効率は悪くなり、距離ｄが短くなると電力反射率が低くなり、被加熱物１００を効率よく加熱することができる傾向にある。しかしながら、図２に示されるように、最も電力反射率が低くなるのは、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの場合であり、これよりも距離ｄが長くなっても、短くなっても電力反射率は高くなる。

従って、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄを４．４ｍｍに保った状態でアンテナ１０よりマイクロ波を照射すれば、被加熱物１００を効率よく加熱することができる。しかしながら、加熱対象となる被加熱物１００とアンテナ１０との距離ｄが、所定の距離となるように厳密に調整することは困難である。また、被加熱物１００が加熱されると、被加熱物の１００の温度が変化し、これによりマイクロ波の電力反射率が最も低くなる被加熱物１００とアンテナ１０との距離ｄも変化し、加熱効率も変化してしまう。

尚、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが変化するとマイクロ波の電力反射率が変化するのは、載置板２１の上の被加熱物１００とアンテナ１０との距離が変化するとマイクロ波のインピーダンスも変化するからである。また、電力反射率が高い場合には、被加熱物１００を効率よく加熱することができないのみならず、アンテナ１０に戻ったマイクロ波がマイクロ波発生部に入り、マイクロ波発生部にダメージを与える可能性がある。

一般的には、マイクロ波は周波数が３００ＭＨｚ以上、３ＴＨｚ以下の電磁波であるが、この範囲よりも広い範囲においても、マイクロ波という言葉が用いられる場合がある。

（マイクロ波加熱装置）
次に、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置について説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、図３に示されるように、アンテナ１０、筐体２０、マイクロ波発生部３０、駆動機構部５０、制御部６０等を有しており、被加熱物１００は筐体２０内の載置板２１の上に載置されている。具体的には、被加熱物１００は、載置板２１の一方の面２１ａの上に載置されており、載置板２１の他方の面２１ｂの側には、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０が設置されている。

アンテナ１０は、パッチアンテナであり、図４に示されるように、放射電極１１と接地電極１２とを有しており、放射電極１１と接地電極１２との間には、誘電体部１３が設けられており、マイクロ波を供給するための同軸ケーブル１４が接続されている。本実施の形態においては、放射電極１１は一辺が約λ／４である約３０ｍｍの正方形の形状により形成されている。筐体２０は金属等により形成されており、載置板２１は、厚さが２〜３ｍｍのマイクロ波を透過する材料により形成されている。

マイクロ波発生部３０は、マイクロ波を発生させる信号発振器及び増幅器を有しており、信号発振器において発生させたマイクロ波となる周波数の電気信号を増幅器において増幅して出力する。本実施の形態においては、マイクロ波発生部３０からは、２．５ＧＨｚの交流の電気信号が出力され、アンテナ１０よりマイクロ波として放射される。増幅器には、ＧａＮ等の窒化物半導体を用いた半導体素子、例えば、ＧａＮ−ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）等が用いられている。

駆動機構部５０は、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を周期的に上下方向に駆動、即ち、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を被加熱物１００に周期的に近づけたり離したりする駆動するためのものである。従って、駆動機構部５０により、被加熱物１００とアンテナ１０とが、近づいたり離れたりする動作が繰り返される。

図３に示す場合では、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０は駆動機構部５０の設置台５１の上に設置されており、駆動機構部５０により、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を一緒に動かす構造のものである。具体的には、駆動機構部５０により、載置板２１とアンテナ１０との距離が所定の範囲で上下方向に動かされる。制御部６０は、駆動機構部５０及びマイクロ波発生部３０と接続されており、駆動機構部５０やマイクロ波発生部３０の制御を行う。

本実施の形態においては、図３（ａ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が近づいている状態から、駆動機構部５０によりアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を下方向に動かすことにより、被加熱物１００から離す。これにより、図３（ｂ）に示す状態を経て、図３（ｃ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が離れている状態になる。次に、駆動機構部５０によりアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を上方向に動かすことにより、被加熱物１００に近づけ、図３（ｂ）に示す状態を経て、図３（ａ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が近づいている状態になる。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置では、この動作を連続して繰り返す。この動作の周期は、例えば、約１秒であり、アンテナ１０の上下方向に動く周波数は、約１Ｈｚである。

本実施の形態においては、電力反射率が１０％以下の範囲でアンテナ１０を上下方向に動かすことが好ましく、更には、電力反射率が５％以下の範囲でアンテナ１０を上下方向に動かすことが好ましい。

本実施の形態は、図３（ｂ）は、アンテナ１０より放射されるマイクロ波の電力反射率が約２％とと最も低くなる距離であり、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの状態を示す。本実施の形態においては、この前後の距離でアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を上下方向に動かす動作を繰り返す。これにより、アンテナ１０は上下方向に動いている途中で、電力反射率が最も低くなる距離となる場合があり、この距離となった場合に、被加熱物１００を効率よく加熱することができる。また、被加熱物１００が加熱されて温度が上昇し、電力反射率が最も低くなる距離が変化しても、変化した距離がアンテナ１０を上下方向に動かす距離の範囲内にあれば、アンテナ１０を上下方向に動かしている途中で電力反射率が最も低くなる距離になる場合がある。従って、電力反射率が最も低くなる距離が変化しても、アンテナ１０を上下方向に動かしていれば、電力反射率が最も低くなる距離となる場合があるため、被加熱物１００は効率よく加熱される。

本実施の形態においては、載置板２１とアンテナ１０との距離が３ｍｍ〜５．８ｍｍの範囲でアンテナ１０を上下方向に動かしている。即ち、図３（ａ）に示される状態が載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３ｍｍであり、図３（ｃ）に示される状態は、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが５．８ｍｍとなるようにアンテナ１０を上下方向に動かしている。尚、図３（ａ）に示される状態は、電力反射率が約４．６％であり、図３（ｃ）に示される状態は、電力反射率が約５％である。従って、マイクロ波の電力反射率が５％以下となる加熱効率が比較的高い範囲において、アンテナ１０を上下に動かすことにより、被加熱物１００を効率よく加熱するとともに、反射波によりマイクロ波発生部３０が受けるダメージを減らすことができる。

また、被加熱物１００の大きさ、材質、載置される位置等により、アンテナ１０から放射されるマイクロ波のインピーダンスが変化する場合があり、これに伴い電力反射率が最も低くなる距離が微妙に変化する場合がある。しかしながら、本実施の形態は、所定の範囲で被加熱物１００とアンテナ１０との距離が連続的に変化する駆動をしているため、電力反射率が最も低くなる距離が多少変化しても、被加熱物１００を効率よく加熱することができる。

図３においては、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０の双方を、駆動機構部５０により上下方向に動かす場合を示したが、アンテナ１０のみを上下方向に動かすものであってもよい。この場合、駆動機構部５０の設置台５１の上には、軽量なアンテナ１０のみが設置され上下方向に動かすため、駆動機構部５０を簡単なものにすることができる。

また、従来からある電子レンジでは、アンテナの遠方界における被加熱物を加熱することを想定して作られており、筐体内に放射されたマイクロ波は多重反射している。このため、マイクロ波が強め合う領域と弱め合う領域とが存在し、場所によりマイクロ波の強度ムラが生じることから、アンテナや被加熱物を回転させていた。このように、マイクロ波の多重反射の経路を変え、被加熱物においてマイクロ波が強め合う領域と弱め合う領域とを変化させて、加熱ムラを解消していた。

これに対し、アンテナの近傍界においては、従来のようなマイクロ波の多重反射は想定し難く、単にアンテナを回転させるだけでは、加熱効率を変化させることができない。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置では、近傍界においてアンテナを上下方向に動かすことによって、加熱ムラを解消することも可能である。

（変形例１）
また、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、図５に示すように、載置板２１を上下方向に動かすものであってもよい。具体的には、図５に示すように、載置板２１を上下方向に動かす駆動機構部５２が設けられており、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０は、載置板２１の下の筐体２０の底板２２の上に設置されている。変形例１では、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を動かさないため、マイクロ波加熱装置の信頼性を高めることができる。尚、駆動機構部５２は制御部６０に接続されている。

本実施の形態においては、図５（ａ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が近づいている状態から、駆動機構部５２により載置板２１を上方向に動かすことにより、アンテナ１０から被加熱物１００を離す。これにより、図５（ｂ）に示す状態を経て、図５（ｃ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が離れている状態になる。次に、図５（ｃ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が離れている状態から、駆動機構部５２により載置板２１を下方向に動かすことにより、アンテナ１０に被加熱物１００を近づける。これにより、図５（ｂ）に示す状態を経て、図５（ａ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が近づいている状態になる。このマイクロ波加熱装置では、この動作を連続して繰り返す。

本実施の形態は、図５（ｂ）は、アンテナ１０より放射されるマイクロ波の電力反射率が約２％とと最も低くなる距離であり、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの状態である。本実施の形態においては、載置板２１とアンテナ１０との距離が３ｍｍ〜５．８ｍｍの範囲で載置板２１を上下方向に動かしている。即ち、図５（ａ）に示される状態が載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３ｍｍであり、図５（ｃ）に示される状態は、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが５．８ｍｍとなるように載置板２１を上下方向に動かしている。

（変形例２）
また、本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、図６に示すように、被加熱物１００の上方にアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を設置し上下方向に動かすものであってもよい。具体的には、図６に示すように、被加熱物１００の上方に設置されたアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を上下方向に動かす駆動機構部５３が設けられており、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０は、筐体２０の底板２２の上に設置されている。尚、駆動機構部５３は制御部６０に接続されている。

本実施の形態においては、図６（ａ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が近づいている状態から、駆動機構部５３によりアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を上方向に動かすことにより、被加熱物１００から離す。これにより、図６（ｂ）に示す状態を経て、図６（ｃ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が離れている状態になる。次に、図６（ｃ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が離れている状態から、駆動機構部５３によりアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を下方向に動かすことにより、被加熱物１００に近づける。これにより、図６（ｂ）に示す状態を経て、図６（ａ）に示すように、被加熱物１００とアンテナ１０との距離が近づいている状態になる。図６に示されるマイクロ波加熱装置では、この動作を連続して繰り返す。

この変形例では、図６（ｂ）は、アンテナ１０より放射されるマイクロ波の電力反射率が約２％とと最も低くなる距離であり、この前後の距離でアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を上下方向に動かしている。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置について説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、図７に示すように、アンテナ１０を載置板２１に対し平行ではなく傾けて設置し、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を回転させるものである。このため、図７に示すように、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を回転させるための駆動機構部１５０が設けられており、アンテナ１０及びマイクロ波発生部３０は、駆動機構部１５０の回転台１５１の上に設置されている。被加熱物１００は、載置板２１の上に載置されており、駆動機構部１５０は制御部６０に接続されている。

アンテナ１０は、アンテナ１０と載置板２１とが離れている部分の距離ｄ１が約５．８ｍｍ、近い部分の距離ｄ２が約３ｍｍとなるように傾いた状態で設置されている。このようにアンテナ１０を載置板２１に対し傾いた状態で設置することにより、アンテナ１０の中心部分における載置板２１との距離は、距離ｄ１と距離ｄ２の中間の約４．４ｍｍとなり、マイクロ波の電力反射率が最も低くなる。

本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置では、図７（ａ）に示す状態から、駆動機構部１５０により、アンテナ１０を１８０°回転させることにより、図７（ｂ）に示す状態となり、更に１８０°回転させることにより、図７（ａ）に示す状態に戻る。本実施の形態においては、アンテナ１０を載置板２１に対し傾けた状態で設置し、アンテナ１０を回転させることにより、被加熱物１００を均一に加熱することができる。この際、この回転の周期は、例えば、約１秒であり、アンテナ１０の回転周波数は、約１Ｈｚである。

また、図７では、駆動機構部１５０によりアンテナ１０及びマイクロ波発生部３０を回転させる場合を示しているが、マイクロ波発生部３０を回転させることなく、アンテナ１０のみを回転させてもよい。

また、被加熱物１００の上方において、被加熱物１００に対しアンテナ１０を傾けた状態で設置し、アンテナ１０を回転させるものであってもよい。更には、図８に示すように、アンテナ１０を載置板２１に対し傾けた状態で設置し、載置板２１を駆動機構部１５２により回転させるものであってもよい。載置板２１を回転させることにより、載置板２１の上に載置されている被加熱物１００が回転するため、上記と同様の効果を得ることができる。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置について説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、図９に示されるように、アンテナ１０と被加熱物１００の距離に対応して、アンテナ１０の移動速度を変化させるものである。

具体的には、図２に示されるように、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの場合、マイクロ波の電力反射率が最も低く、被加熱物１００を効率よく加熱することができる。

従って、図３に示されるマイクロ波加熱装置を例に説明すると、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの近傍ではアンテナ１０の移動速度を遅くして、距離ｄが４．４ｍｍから離れるに伴い、アンテナ１０の移動速度を速くする。これにより、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの近傍の電力反射率が低い領域においてアンテナ１０の移動速度が遅くなり、比較的電力反射率が低くなる時間が長くなるため、効率よく被加熱物１００を加熱することができる。

例えば、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが離れる場合では、図３（ａ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３ｍｍの近傍においては、電力反射率が約５％であるため、約６ｍｍ／ｓｅｃでアンテナ１０を移動させる。アンテナ１０の移動速度は、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが離れるに伴い徐々に減速し、図３（ｂ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの近傍においては、約１ｍｍ／ｓｅｃでアンテナ１０を移動させる。この後、アンテナ１０の移動速度は、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが離れるに伴い徐々に加速し、図３（ｃ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが５．８ｍｍの近傍においては、約６ｍｍ／ｓｅｃでアンテナ１０を移動させる。

次に、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが近づく場合では、図３（ｃ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが５．８ｍｍの近傍においては、電力反射率が約５％であるため、約６ｍｍ／ｓｅｃでアンテナ１０を移動させる。アンテナ１０の移動速度は、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが近づくに伴い徐々に減速し、図３（ｂ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの近傍においては、約１ｍｍ／ｓｅｃでアンテナ１０を移動させる。この後、アンテナ１０の移動速度は、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが近づくに伴い徐々に加速し、図３（ａ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３ｍｍの近傍においては、約６ｍｍ／ｓｅｃでアンテナ１０を移動させる。

本実施の形態においては、電力反射率が２％と低くなる載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３ｍｍの近傍においては、１ｍｍ／ｓｅｃと低速でアンテナ１０を移動させている。これにより、比較的電力反射率が低い領域において、マイクロ波が照射される時間が長くなり、効率よく被加熱物１００を加熱することができる。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置について説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、図１０に示されるように、アンテナ１０と被加熱物１００の距離に対応して、アンテナ１０より放射されるマイクロ波の照射パワーを変化させるものである。

具体的には、図２に示されるように、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの場合、マイクロ波の電力反射率が最も低く、被加熱物１００を効率よく加熱することができる。

従って、図３に示されるマイクロ波加熱装置を例に説明すると、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの近傍では、アンテナ１０より放射されるマイクロ波の照射パワーを高くし、距離ｄが４．４ｍｍから離れるに伴いマイクロ波の照射パワーを低くする。これにより、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの近傍の電力反射率が低い領域においてマイクロ波の照射パワーが強く、効率よく被加熱物１００を加熱することができる。

例えば、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが離れる場合では、図３（ａ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３ｍｍの近傍においては、電力反射率が約５％であるため、マイクロ波の照射パワーを２０Ｗにする。マイクロ波の照射パワーは、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが離れるに伴い徐々に増加し、図３（ｂ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの近傍においては、マイクロ波の照射パワーを１００Ｗにする。この後、マイクロ波の照射パワーは、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが離れるに伴い徐々に減少させ、図３（ｃ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが５．８ｍｍの近傍においては、マイクロ波の照射パワーを２０Ｗにする。

次に、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが近づく場合では、図３（ｃ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが５．８ｍｍの近傍においては、電力反射率が約５％であるため、マイクロ波の照射パワーを２０Ｗにする。マイクロ波の照射パワーは、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが近づく伴い徐々に増加し、図３（ｂ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが４．４ｍｍの近傍においては、マイクロ波の照射パワーを１００Ｗにする。この後、マイクロ波の照射パワーは、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが近づく伴い徐々に減少させ、図３（ａ）に示される載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３ｍｍの近傍においては、マイクロ波の照射パワーを２０Ｗにする。

本実施の形態においては、電力反射率が２％と低い、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３ｍｍの近傍においては、マイクロ波の照射パワーが高いため、効率よく被加熱物１００を加熱することができる。

〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置について説明する。本実施の形態におけるマイクロ波加熱装置は、アンテナ１０と被加熱物１００の距離に対応して、アンテナ１０より放射されるマイクロ波の周波数を変化させるものである。図１１は、周波数が２．４５ＧＨｚと２．５ＧＨｚにおける載置板２１とアンテナ１０との距離ｄとマイクロ波の電力反射率との関係を示す。周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波では、距離ｄが１．６ｍｍでは、電力反射率は約０％であり、距離ｄが３ｍｍでは、電力反射率は約０％であり、距離ｄが約４．４ｍｍでは、電力反射率は約５％であり、距離ｄが約５．８ｍｍでは、電力反射率は約１０％である。従って、距離ｄが約３．８ｍｍでは、２．４５ＧＨｚのマイクロ波の電力反射率と２．５ＧＨｚのマイクロ波の電力反射率は略同じとなる。即ち、電力反射率は、距離ｄが３．８ｍｍ未満では、周波数が２．４５ＧＨｚの方が低く、距離ｄが３．８ｍｍを超えると、周波数が２．５ＧＨｚの方が低くなる。

従って、アンテナ１０と被加熱物１００との距離の変化に伴い、被加熱物１００に照射されるマイクロ波の周波数を変化させることにより、より効率よく被加熱物１００を加熱することができる。具体的には、図１２に示されるように、アンテナ１０と載置板２１との距離の変化に伴い、被加熱物１００に照射されるマイクロ波の周波数を変化させることにより、より効率よく被加熱物１００を加熱することができる。即ち、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３．８ｍｍ以下の場合には、２．５ＧＨｚのマイクロ波を照射し、載置板２１とアンテナ１０との距離ｄが３．８ｍｍを超えた場合には、周波数を変えて２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射する制御を行う。

〔第６の実施の形態〕
次に、第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１３に示されるように、載置板２１とアンテナ１０との間に誘電体板７０を設けた構造のものであってもよい。尚、載置板２１及び誘電体板７０は誘電体により形成されているが、誘電体板７０は、載置板２１よりも比誘電率の高い材料により形成されている。例えば、誘電体板７０はＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ、比誘電率：８．５）により形成されており、載置板２１はＳｉＯ_２（石英、比誘電率：３．８）により形成してもよい。

本実施の形態においては、駆動機構部５０により、アンテナ１０を載置板２１に周期的に近づけたり離したりするように動かすが、誘電体板７０を入れることにより、マイクロ波加熱装置をより小型にしたり、整合状態を調整したりすることが可能となる。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態等と同様である。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
被加熱物にマイクロ波を照射するアンテナと、
前記アンテナに接続されているマイクロ波発生部と、
前記アンテナまたは前記被加熱物を動かす駆動機構部と、
を有し、
前記マイクロ波の波長をλとした場合、前記駆動機構部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離がλ／２πとなる範囲内で、前記アンテナと前記被加熱物との距離を近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
（付記２）
前記被加熱物は、誘電体により形成された載置板の一方の面の上に設置されており、
前記アンテナは、前記載置板の他方の面の側に設置されており、
前記駆動機構部は、前記アンテナを前記載置板に近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とする付記１に記載のマイクロ波加熱装置。
（付記３）
前記被加熱物は、誘電体により形成された載置板の一方の面の上に設置されており、
前記アンテナは、前記載置板の他方の面の側に設置されており、
前記駆動機構部は、前記載置板を前記アンテナに近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とする付記１に記載のマイクロ波加熱装置。
（付記４）
前記駆動機構部は、前記アンテナを前記被加熱物に近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とする付記１に記載のマイクロ波加熱装置。
（付記５）
前記載置板と前記アンテナとの間には、前記載置板よりも比誘電率の高い誘電体により形成された誘電体板が設けられていることを特徴とする付記２または３に記載のマイクロ波加熱装置。
（付記６）
前記駆動機構部の動作は、周期的であることを特徴とする付記１から５のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
（付記７）
前記駆動機構部に接続された制御部を有し、
前記制御部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離に対応して、前記アンテナまたは前記被加熱物の移動速度を変化させる制御を行うものであることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
（付記８）
前記駆動機構部及び前記マイクロ波発生部に接続された制御部を有し、
前記制御部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離に対応して、前記アンテナより放射されるマイクロ波の強度を変化させる制御を行うものであることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
（付記９）
前記駆動機構部及び前記マイクロ波発生部に接続された制御部を有し、
前記制御部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離に対応して、前記アンテナより放射されるマイクロ波の周波数を変化させる制御を行うものであることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
（付記１０）
被加熱物にマイクロ波を照射するアンテナと、
前記アンテナに接続されているマイクロ波発生部と、
前記被加熱物を載置する誘電体により形成された載置板と、
前記アンテナまたは前記載置板を回転させる駆動機構部と、
を有し、
前記アンテナは、前記載置板に対し、前記アンテナと前記被加熱物との距離がλ／２πの範囲内で、傾いた状態で設置されていることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
（付記１１）
前記アンテナは、パッチアンテナであることを特徴とする付記１から１０のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
（付記１２）
前記被加熱物及び前記アンテナは、金属により形成された筐体内に入れられていることを特徴とする付記１から１１のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。

１０ アンテナ
１１ 放射電極
１２ 接地電極
１３ 誘電体部
１４ 同軸ケーブル
２０ 筐体
２１ 載置板
２２ 底板
３０ マイクロ波発生部
５０ 駆動機構部
５１ 設置台
５２ 駆動機構部
６０ 制御部
７０ 誘電体板
１００ 被加熱物

Claims (9)

1. 被加熱物にマイクロ波を照射するアンテナと、
   前記アンテナに接続されているマイクロ波発生部と、
   前記アンテナまたは前記被加熱物を動かす駆動機構部と、
   を有し、
   前記マイクロ波の波長をλとした場合、前記駆動機構部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離がλ／２πとなる範囲内で、前記アンテナと前記被加熱物との距離を近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
2. 前記被加熱物は、誘電体により形成された載置板の一方の面の上に設置されており、
   前記アンテナは、前記載置板の他方の面の側に設置されており、
   前記駆動機構部は、前記アンテナを前記載置板に近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
3. 前記被加熱物は、誘電体により形成された載置板の一方の面の上に設置されており、
   前記アンテナは、前記載置板の他方の面の側に設置されており、
   前記駆動機構部は、前記載置板を前記アンテナに近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
4. 前記駆動機構部は、前記アンテナを前記被加熱物に近づけたり離したりする動作を繰り返すものであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
5. 前記載置板と前記アンテナとの間には、前記載置板よりも比誘電率の高い誘電体により形成された誘電体板が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロ波加熱装置。
6. 前記駆動機構部に接続された制御部を有し、
   前記制御部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離に対応して、前記アンテナまたは前記被加熱物の移動速度を変化させる制御を行うものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
7. 前記駆動機構部及び前記マイクロ波発生部に接続された制御部を有し、
   前記制御部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離に対応して、前記アンテナより放射されるマイクロ波の強度を変化させる制御を行うものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
8. 前記駆動機構部及び前記マイクロ波発生部に接続された制御部を有し、
   前記制御部は、前記アンテナと前記被加熱物との距離に対応して、前記アンテナより放射されるマイクロ波の周波数を変化させる制御を行うものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロ波加熱装置。
9. 被加熱物にマイクロ波を照射するアンテナと、
   前記アンテナに接続されているマイクロ波発生部と、
   前記被加熱物を載置する誘電体により形成された載置板と、
   前記アンテナまたは前記載置板を回転させる駆動機構部と、
   を有し、
   前記アンテナは、前記載置板に対し、前記アンテナと前記被加熱物との距離がλ／２πの範囲内で、傾いた状態で設置されていることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
   

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