JP3060950B2 - マイクロ波を利用した装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波を伝送お
よび放射する環状導波管を備えたマイクロ波を利用した
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置としては、特開平７
−１６１４６９号公報に記載されているものがある。こ
の装置は図９に示されているように、環状導波管１は導
波管のＨ面略中心部で周方向に沿って分離されており、
固定環状部１ａと回動可能な可動環状部１ｂとで構成さ
れている。可動環状部１ｂにはマイクロ波放射部２、３
が配設されている。これらマイクロ波放射部２、３は導
波管４、５を介して環状導波管の内側に存在する導波管
Ｅ面（可動環状部の一構成部）の開孔６（もう一方は切
り欠き図のため図示されていない）にて環状導波管１と
接続されている。また、これら二つの開孔６（一方は図
示していない）は環状導波管１の回転軸の対称位置に環
状導波管内のマイクロ波伝搬波長λｇの４分の１の波長
に相当する長さの距離だけ離して配設されている。可動
環状部１ｂを回転させることによりマイクロ波放射部
２、３の位置を選択制御できるようになっている。これ
らマイクロ波放射部の位置は被加熱物に対応して選択さ
れる。

【０００３】なお、環状導波管１の外側に存在する固定
導波管１ａには導波管７が接続されており、マイクロ波
発生手段が発生したマイクロ波を環状導波管１内に伝送
させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置では、環状導波管の大きさに比べて被加熱物の大
きさが比肩するような大きさの物を加熱する場合は、た
とえ複数の位置に配設したマイクロ波放射部を可動制御
しても、それぞれのマイクロ波放射部から放射されるマ
イクロ波エネルギー量を最適に制御することが困難であ
るために、被加熱物を均一に効率よく加熱することが困
難であるという課題を有していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、環状導波管を構成する内板にはそれぞれの
マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の位相また
は放射量を規定した複数のマイクロ波放射部を設け、規
定したマイクロ波放射分布でもってマイクロ波を放射さ
せるものである。

【０００６】上記発明によれば、環状導波管近辺のマイ
クロ波放射分布を被加熱物の影響を受けることなく規定
でき、この放射分布に基づき被加熱物の加熱状態が容易
に判別できるとともにその加熱制御を安定に行うことが
できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、略同心状に設けた外板
と内板とを導波管の対向壁面として構成した環状導波管
と、前記環状導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波
供給部と、前記内板に設けそれぞれの放射部から放射さ
れるマイクロ波の位相または放射量を規定した複数のマ
イクロ波放射部とを有するものである。

【０００８】そして、環状導波管の複数のマイクロ波放
射部から放射されるマイクロ波放射分布を規定したこと
により、この規定したマイクロ波放射分布に基づいて被
加熱物の加熱状態を容易に判別できさらには加熱制御を
容易に行うことができる。

【０００９】さらに、外板と内板とを連結し環状導波管
を構成する側面板にそれぞれの放射部から放射されるマ
イクロ波の位相または放射量を規定した複数のマイクロ
波放射部を設けたものである。

【００１０】そして、側面板からの規定したマイクロ波
放射分布は内板に設けた放射部から規定されるマイクロ
波放射分布をさらに強く規定したり、あるいは内板の放
射部から規定されるマイクロ波放射分布とは異なるマイ
クロ波放射分布の規定をすることで二つの異なるマイク
ロ波放射分布を形成させることができる。

【００１１】また、側面板に設けたマイクロ波放射部
は、少なくとも一対の放射部を略１８０度の円周角度差
にて配設したものである。

【００１２】これにより、環状導波管の外板とほぼ同程
度の大きさを占有する空間に対して側面板の放射部によ
って形成されるマイクロ波放射分布を規定することがで
きる。

【００１３】また、円筒状の外板と、前記外板と略同心
状に設けた内板と、前記外板と内板とを導波管の対向壁
面として構成した環状導波管と、前記環状導波管の内板
に設けそれぞれの放射部から放射されるマイクロ波の位
相または放射量を規定した複数のマイクロ波放射部と、
前記環状導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波供給
部と、前記マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波
を実質的に閉じ込める加熱空間と、前記加熱空間内に配
設し前記内板の内側において回転可動するとともに被加
熱物を収納する回転収納部とを有するものである。

【００１４】そして、加熱空間内に生じる環状導波管の
構成により規定されたマイクロ波放射分布をもつマイク
ロ波に対して、被加熱物が回動することにより、被加熱
物の全体を万遍なく均一に加熱することができる。

【００１５】また、円筒状の外板と、前記外板と略同心
状に設けた内板と、前記外板と内板とを導波管の対向壁
面として構成した環状導波管と、前記環状導波管の内板
に設けそれぞれの放射部から放射されるマイクロ波の位
相または放射量を規定した複数のマイクロ波放射部と、
前記環状導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波供給
部と、前記マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波
を実質的に閉じ込める加熱空間と、前記加熱空間内に配
設し気体に含まれる粒子状物質を捕集する捕集手段とを
有するものである。

【００１６】そして、環状導波管の構成により規定され
たマイクロ波放射分布でもつマイクロ波が捕集手段に放
射される。捕集手段内のマイクロ波は、捕集手段に捕集
された粒子状物質の誘電特性に基づいてマイクロ波吸収
が行われ、粒子状物質を選択的にかつ広範囲に加熱する
ことができる。

【００１７】また、内板に設けたマイクロ波放射部は、
少なくとも一対の略対向配設した放射部を有している。

【００１８】これにより、環状導波管の内板内全域に対
して所望のマイクロ波放射分布の形成を可能にできる。

【００１９】さらに、一対の略対向配設の放射部から放
射されるマイクロ波の位相を同相としている。

【００２０】これにより、環状導波管の中心軸近辺のマ
イクロ波電磁場強度を強くするマイクロ波放射分布の形
成を可能にできる。

【００２１】さらにまた、一対の略対向配設の放射部か
ら放射されるマイクロ波の位相を逆相としている。

【００２２】これにより、加熱空間内の周辺部のマイク
ロ波電磁場強度を強くするマイクロ波放射分布の形成を
可能にできる。

【００２３】また、略同心状に設けた外板と内板とを導
波管のＨ面とする環状導波管と、前記環状導波管にマイ
クロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記内板におい
て、放射されるマイクロ波の位相が実質的に同相または
逆相でありかつ略対向する位置に設けた一対のマイクロ
波放射部と、前記マイクロ波放射部から放射されるマイ
クロ波を実質的に閉じ込める加熱空間と、前記加熱空間
に収納し排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集す
る捕集手段とを有するものである。

【００２４】そして、排気ガスの通流に対してその通流
路の周辺に環状導波管を配設、すなわち環状導波管の内
板の内側を排気ガスが貫通通流する構成を採ることを可
能にできる。また、排気ガスの通流路に設けた捕集手段
に規定のマイクロ波放射分布をもったマイクロ波を放射
する構成を可能にできる。

【００２５】また、加熱空間に生じる電磁波励振モード
の高次モード抑制に対して、内板の内径寸法を規定した
ものである。

【００２６】そして、内板の内径寸法を所望の抑制した
い高次放射モードの発生を抑止する寸法以下に構成する
という簡便な構成方法により、所望の高次モードの抑制
を可能にできる。

【００２７】また、外板と内板とを導波管の対向するＨ
面とするリッジ型の環状導波管と、前記環状導波管の内
板に設けたスリット状の開孔部と、前記環状導波管にマ
イクロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記内板の内
側を貫通する方向に気体を通流させる気体通流部と、前
記内板の内部に配し前記気体を内板方向に配流する気体
通流ガイドとを有するものである。

【００２８】そして、気体通流ガイドによって内板方向
に配流された気体に含まれる質量の大きな物質を内板の
スリット状の開孔部からリッジ型導波管内に流入させる
ことができる。また、リッジ型導波管内に流入蓄積され
る質量の大きな物質はリッジ型導波管内の高電界によ
り、加熱燃焼させることができる。

【００２９】また、内板に設けたスリット状の開孔部を
含む環状導波管内に気体に含まれる粒子状物質を捕集す
る捕集手段を設けたものである。

【００３０】これにより、リッジ型導波管内に流入する
質量の大きな物質を特定の場所に堆積でき、高電界によ
って効率的に加熱できる。

【００３１】また、捕集手段は、多孔質のセラミックス
またはセラミックス繊維でもって構成したものである。

【００３２】これにより、リッジ導波管内に流入する物
質をセラミックスの内部またはセラミックス繊維の間に
より多く堆積させることができる。

【００３３】また、マイクロ波供給部は、環状導波管の
外板に連結した矩形導波管にて構成したものである。

【００３４】これにより、各マイクロ波放射部から放射
されるマイクロ波の位相を容易に選択構成することがで
きる。特に対向配設の一対のマイクロ波放射部から放射
するマイクロ波の位相の逆相構成を環状導波管の内板あ
るいは外板の寸法に独立して安定に形成することができ
る。

【００３５】また、マイクロ波供給部は、マイクロ波発
生手段を環状導波管の外板に直接的に配設したものであ
る。

【００３６】これにより、一対の対向配設したマイクロ
波放射部から放射されるマイクロ波の位相の同相構成を
環状導波管の内板あるいは外板の寸法に独立して安定に
形成することができる。

【００３７】また、マイクロ波供給部は、環状導波管の
外板に連結した同軸導波管変換器にて構成したものであ
る。

【００３８】これにより、環状導波管に供給するマイク
ロ波を発生するマイクロ波発生部の装置における配設位
置を自由に設計することができる。

【００３９】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。 （実施例１）図１は、本発明の第１実施例を示す図であ
る。図１において、環状導波管１０は略同心状に設けた
外板１１と内板１２とを導波管の対向するＨ面として構
成している。外板１１には、矩形導波管１３を接続し、
この矩形導波管１３の他端にはマイクロ波を発生するマ
イクロ波発生手段１４（たとえば、マグネトロン）を接
続している。外板１１と内板１２とは、環状導波管１０
のＥ面を構成する部材としての側面板１５、１６とで電
気的かつ機械的に接続している。

【００４０】内板１２にはマイクロ波放射部１７、１８
を配設している。これらのマイクロ波放射部１７、１８
は、内板１２を所定寸法に切り抜いた構成や内板を二つ
の部材１２ａ、１２ｂにて構成しマイクロ波放射部１
７、１８に相当する所定の開孔寸法を形成する構成にて
組み立てている。

【００４１】開孔寸法は、環状導波管１０内のマイクロ
波の伝搬方向の寸法を１５mm程度以上としている。この
構成により、環状導波管内を伝搬したマイクロ波のほと
んどがマイクロ波放射部を構成する開孔より放射され
る。

【００４２】なお、図１は、内板に配設したマイクロ波
放射部が２つの場合を示しているが、放射部の数はさら
に増加させてもよい。この場合、後続のマイクロ波放射
部から所定量のマイクロ波放射を可能にするために、マ
イクロ波伝搬方向の前側に存在するマイクロ波放射部の
開孔寸法を１０mm程度以下の適当な寸法に選定してその
マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波と後続のマ
イクロ波放射部側に伝送させるマイクロ波とを形成させ
ることができる。

【００４３】また、これらのマイクロ波放射部１７、１
８は、環状導波管１０において略対向配設している。Ｌ
１、Ｌ２はそれぞれ、外板１１に接続した矩形導波管１
３のＥ面略中央と環状導波管１０の中心軸とを結ぶ線Ｌ
を基点として、環状導波管１０のＥ面略中央部を通って
各マイクロ波放射部の略中央部に至る周方向の長さであ
る。Ｌ１とＬ２とは略同一長さにするか異なる長さにす
るかが選択できる。矩形導波管１３を伝送してきたマイ
クロ波は環状導波管１０の外板への接続部において環状
導波管１０内を時計回りする波と反時計回りする波に分
配される。これら２つのマイクロ波は、エネルギー的に
は２分配され、位相的には逆相になる。

【００４４】Ｌ１とＬ２とを同一の長さに選択した場
合、それぞれのマイクロ波放射部１７、１８から環状導
波管１０の外に放射されるマイクロ波はエネルギー的に
は同一であり、位相的には逆相のマイクロ波となる。一
方、Ｌ１とＬ２との長さの差を環状導波管１０内を伝搬
するマイクロ波の波長の略２分の１の波長に相当する長
さに選択するように環状導波管の各構成寸法を決定する
ことができる。この場合、マイクロ波放射部１７、１８
から環状導波管１０の外に放射されるマイクロ波はエネ
ルギー的には同一であり、位相的には同相のマイクロ波
とすることができる。

【００４５】円筒共振器内に生じるマイクロ波分布モー
ドについては、例えば、マイクロ波およびミリ波回路；
丸善、に詳しく記述されているのでここでの詳細な説明
は省略する。上記した本発明の構成によれば、マイクロ
波放射部１７、１８から放射されるマイクロ波が逆相の
場合にはマイクロ波分布モードとして、ＴＥ＜０１Ｐ
＞、ＴＥ＜２１Ｐ＞、ＴＥ＜４１Ｐ＞などを得ることが
できる。一方、放射されるマイクロ波を同相に構成した
場合には、ＴＥ＜１１Ｐ＞、ＴＥ＜３１Ｐ＞、ＴＥ＜１
２Ｐ＞などのマイクロ波分布モードを得ることができ
る。なお、各モードの添字は＜＞内で記している。添字
Ｐは円筒共振器の円筒軸方向の定在波の山の数であり、
自然数である。

【００４６】上記した構成により、逆相のマイクロ波放
射分布を得ることに対して、環状導波管の構成寸法を自
由に選択することができる。また、環状導波管近辺に生
じる温度変化、汚染などの環境影響に対して環状導波管
からマイクロ波発生手段を遠ざけた構成により、マイク
ロ波発生手段の性能を保証する場所にマイクロ波発生手
段を配設することができる。

【００４７】（実施例２）図２は本発明の第２実施例を
示す図である。図２において図１と同一部材または同一
機能部材は同一符号で示す。以下各図においても前出の
図を参照して同様に記述する。

【００４８】図２において、図１と異なる構成は、環状
導波管１０の外板１１にマイクロ波発生手段１４を直接
接続した点である。この構成において、マイクロ波発生
手段１４から発生されたマイクロ波は環状導波管１０内
を同相でもってそれぞれ時計方向および反時計方向に伝
搬する。

【００４９】図２は、マイクロ波発生手段１４を基点と
し環状導波管１０内のＥ面略中央部を通りそれぞれマイ
クロ波放射部１７、１８に至る長さを略同一寸法に構成
した場合を示している。この場合、それぞれのマイクロ
波放射部１７、１８から放射されるマイクロ波はエネル
ギー的には同一であり、位相は同相である。従って、図
２に示すような構成においては、ＴＥ＜１１Ｐ＞、ＴＥ
＜３１Ｐ＞、ＴＥ＜１２Ｐ＞などのマイクロ波放射分布
を得ることができる。

【００５０】上記構成は、同相のマイクロ波放射分布を
得ることに対して、環状導波管の形状を自由に設計でき
る利点を有させることができる。また、マイクロ波発生
手段を直接環状導波管に接続した構成により、マイクロ
波を利用した装置全体をコンパクトに構成することがで
きる。

【００５１】（実施例３）図３は本発明の第３実施例を
示す図である。図３において、前出の実施例構成と異な
る点は、環状導波管１０の外板１１に接続した同軸導波
管変換機能を有する矩形の同軸導波管変換器１９と、マ
イクロ波発生手段１４が接続された同軸導波管変換機能
を有する矩形導波管２０と、この矩形導波管２０と同軸
導波管変換器１９との間を接続してマイクロ波を伝送さ
せる同軸ケーブル２１とを備えた構成である。

【００５２】この構成において、同軸導波管変換器１９
から伝送されたマイクロ波は環状導波管１０内では逆相
のマイクロ波に分配されてそれぞれ時計方向および反時
計方向に伝搬し、内板に設けたマイクロ波放射部１７、
１８より放射される。このマイクロ波放射部より放射す
るマイクロ波はマイクロ波放射部の配設位置を選択する
ことで同相または逆相の選択ができる。

【００５３】上記した構成において、マイクロ波発生手
段１４と環状導波管１０との間を同軸伝送構成にしたこ
とにより、マイクロ波発生手段の配設位置をマイクロ波
を利用した装置において自由に選択できる。

【００５４】（実施例４）図４は本発明の第４実施例を
示す図である。図４において、前出の実施例構成と異な
る点は外板１１と内板１２とを機械的かつ電気的に接続
する側面板１５にスリット状の開孔２２、２３からなる
マイクロ波放射部を配設した構成である。

【００５５】上記の構成において、側面板１５に設けた
スリット状の開孔からなるマイクロ波放射部２２、２３
は、それぞれのスリットの長手方向略中央部の間の円周
角度を環状導波管の周方向において略１８０度の円周角
度差にて配設している。

【００５６】図４に示した構成においては、内板に配設
したマイクロ波放射部１７、１８からも規定したマイク
ロ波の放射量を得るために、マイクロ波伝搬方向におい
て側面板に配設したマイクロ波放射部より後続の位置に
内板に配設したマイクロ波放射部が存在する時、すなわ
ち図４においては内板に配設したマイクロ波放射部１８
と側面板に配設したマイクロ波放射部２３との関係の場
合、側面板に配設したマイクロ波放射部２３を形成する
スリットのマイクロ波伝搬方向における長さを短くして
このマイクロ波放射部２３から放射されるマイクロ波の
量を少なくしている。

【００５７】一方、マイクロ波伝搬方向において、側面
板に配設したマイクロ波放射部が内板に配設したマイク
ロ波放射部より後続の関係にある場合、すなわち図４に
おいては内板に配設したマイクロ波放射部１７と側面板
に配設したマイクロ波放射部２２との関係の場合、内板
に配設したマイクロ波放射部１７のマイクロ波伝搬方向
における開孔寸法を小さくしてマイクロ波放射部１７か
ら放射されるマイクロ波の量を少なくするとともに後続
の側面板に配設したマイクロ波放射部２２を形成するス
リットのマイクロ波伝搬方向における長さを長くし、伝
搬してきたマイクロ波のほとんどを放射させている。

【００５８】また、内板に配設したマイクロ波放射部と
側面板に配設したマイクロ波放射部との間の環状導波管
内でのマイクロ波伝搬における長さ（Ｌ３、Ｌ４）は、
環状導波管内を伝搬するマイクロ波の波長をλｇとする
と、（式１）で得られる寸法から選択できる。

【００５９】（式１） Ｌ３、Ｌ４＝（1/4＋ｎ）×λｇ；ｎ＝０、１、２、… 上記した構成により、内板に配設したマイクロ波放射部
から放射されるマイクロ波の位相と側面板に配設したマ
イクロ波放射部から放射されるマイクロ波の位相との間
に９０度の位相差を形成している。

【００６０】この構成により、内板に設けたマイクロ波
放射部から放射されるマイクロ波放射分布に対して、側
面板から放射されるマイクロ波放射分布を重畳させるこ
とができる。この構成により、たとえば内板のマイクロ
波放射部によって形成させるマイクロ波放射分布を側面
板のマイクロ波放射部から放射するマイクロ波によって
より強固に分布形成をさせることができる。

【００６１】なお、内板に配設したマイクロ波放射部か
ら規定されるマイクロ波放射分布と側面板に配設したマ
イクロ波放射部から規定されるマイクロ波放射分布とを
異ならしめることもできる。

【００６２】（実施例５）図５は本発明の第５実施例を
示す図である。図５の前出の構成と異なる点は、環状導
波管をリッジ型の導波管２４にて構成したことである。

【００６３】リッジ型環状導波管２４は、導波管のＨ面
である外板２５の略中央部の周方向に凹部２６を形成し
て構成している。また、内板２７はその略中央部の周方
向にスリット２８を形成している。外板２５に接続した
一端にマイクロ波発生手段１４が配設接続された矩形導
波管２９は、外板２５に形成した凹部２６に機械的に連
続的して接続される凹部３０を矩形導波管２９の対向す
るＨ面のそれぞれに形成している。なお、矩形導波管２
９に形成した凹部３０は凹部を有さない矩形導波管部か
らのマイクロ波伝搬を良好にさせるために凹部の一端に
テーパ３１を形成している。また、図示していないが、
矩形導波管２９が接続された位置の近くではスリットを
内板に設けない構成とすることでスリット付き内板の部
品構成を１部品として組み立て性を高くできる。

【００６４】上記構成により、内板に設けたスリット近
傍での環状導波管内のマイクロ波電磁界強度を強くでき
る。この強電磁界強度を利用した装置の応用については
後述する。

【００６５】（実施例６）図６は、本発明の第６実施例
を示す図である。図６において、３２は円筒状の外板、
３３、３４は外板３２と略同心状に配設した内板、３
５、３６は外板３２と内板３３、３４とを機械的かつ電
気的に接続し導波管のＥ面を形成する側面板であり、こ
れらの外板と内板と側面板とで環状導波管３７を形成し
ている。環状導波管３７のＨ面を形成する外板の所定位
置には一端にマイクロ波発生手段３８を接続配設した矩
形導波管３９を接続組み立てしている。４０、４１は環
状導波管３７の内側のＨ面に形成したマイクロ波放射部
である。このマイクロ波放射部４０、４１は前述した設
計上の選択肢の中から所望の構成を選択できる。図６に
おいては略対向配設したマイクロ波放射部４０、４１か
ら放射されるマイクロ波の位相として逆相を選択した実
施例を示している。従って、得ることが可能なマイクロ
波放射分布はＴＥ＜０１Ｐ＞、ＴＥ＜２１Ｐ＞、ＴＥ＜
４１Ｐ＞などである。

【００６６】また、円筒状の外板の一端は機械的かつ電
気的に閉塞され、他端にはマイクロ波を利用した装置の
前面開閉扉を兼用する開閉可能な部材（図示していな
い）により機械的かつ電気的に閉塞される構成としてい
る。マイクロ波放射部４０、４１から放射されたマイク
ロ波は円筒状の外板３２（加熱空間）の内部に実質的に
閉じ込められる。

【００６７】このマイクロ波を実質的に閉じ込める加熱
空間内には被加熱物を収納する円筒状の収納部４２を配
設している。この収納部４２は、少なくとも環状導波管
３７が配設された空間部においては環状導波管３７の内
板の内側に配設される略円筒状または略球状の側面を有
する。また、この収納部４２は環状導波管の中心軸を回
転の中心として回転する。収納部４２の円筒状または球
状の側面は低誘電損失の材料で構成している。また、収
納部４２が円筒状の場合、円筒の一端は閉塞され、回転
軸４３が接続され、円筒の他端には着脱自在でかつ被加
熱物の収納部４２内からの飛び出しを防止する閉塞部材
（図示していない）が配設される。収納部４２が球状の
場合、球状側面に着脱自在な側面閉塞部材（図示してい
ない）が配設される。４４はマイクロ波を利用した装置
の本体外枠である。

【００６８】上記構成において、たとえば被加熱物が洗
濯された乾燥前の衣類とした場合の動作を以下に説明す
る。マイクロ波を利用した装置の前面扉を開け、収納部
４２内の閉塞部材を取り出して乾燥前の衣類を収納部４
２内に収納し、閉塞部材を取りつけて前面扉を閉じる。
所定のマイクロ波加熱条件を入力または選択して装置の
動作開始を入力する。この入力情報に基づいてマイクロ
波発生手段３８の動作状態が制御される。マイクロ波発
生手段３８の動作により発生するマイクロ波は矩形導波
管３９および環状導波管３７を伝送し環状導波管３７に
設けた二つのマイクロ波放射部４０、４１より被加熱物
である乾燥前の衣類を収納した収納部４２内に所定のマ
イクロ波放射分布でもって放射され、衣類が含有した水
分に吸収されるとともに水分の温度を高めていき最終的
に蒸発させる。

【００６９】規定したマイクロ波放射分布に対して収納
部４２を回転駆動しているので被加熱物はほぼ均一に加
熱される。

【００７０】被加熱物が収納部４２内に満杯の場合に
は、被加熱物は収納部４２の回転に連動して回転する
が、収納した被加熱物が少量の場合には回転駆動する収
納部４２との連動が弱く被加熱物は回転空間の下方に片
寄ることになる。

【００７１】このような場合でも効率的に加熱するマイ
クロ波加熱分布としてＴＥ＜４１Ｐ＞モードが効果的で
ある。このＴＥ＜４１Ｐ＞モードは外板で囲まれた加熱
空間の周辺部、すなわち収納部４２内の周辺部でマイク
ロ波電磁界強度が強く、上述した被加熱物が少量の場合
でも被加熱物を効率的に加熱できる。一方、被加熱物が
満杯の場合、円筒状収納部の周辺部に存在する被加熱物
のマイクロ波による乾燥が進むと衣類の重量が軽くな
り、収納部の回転との連動性が弱くなる。この現象によ
り収納部内の様々な衣類は様々に複雑な回転を呈し、水
分の蒸発が進んでいない収納部の中央部に収納された衣
類も周辺部側に回転移動してマイクロ波加熱され、最終
的にすべての衣類が乾燥できる。

【００７２】なお、このＴＥ＜４１Ｐ＞モードのマイク
ロ波放射分布を確実に発生させるためには、環状導波管
の内板の直径をＴＥ＜４１Ｐ＞モードの伝搬を遮断する
直径寸法より大きくしなければならない。

【００７３】（実施例７）図７は、本発明の第７実施例
を示す図である。図７において、４５は円筒状の外板、
４６は外板４５と同心状に配設した内板、４７、４８は
外板４５と内板４６とを機械的かつ電気的に接続し導波
管のＥ面を形成する側面板であり、これらの外板４５と
内板４６と側面板４７、４８とで環状導波管４９を形成
している。内板４５には略対向した２つのマイクロ波放
射部５０、５１を配設している。

【００７４】外板４５には所定位置に矩形導波管５２を
接続している。５３はマイクロ波発生手段であり、矩形
導波管５４の一端に接続配設している。矩形導波管５３
と矩形導波管５４とはたとえばねじにて接続組み立てさ
れている。

【００７５】側面板４８の環状導波管４９の中心軸に相
当する領域には、気体を排出する排出穴５５が配設さ
れ、この排出穴５５の入口にはマイクロ波の排出穴への
伝搬を抑止するマイクロ波遮断手段５６を配設してい
る。

【００７６】外板４５は環状導波管４９の外側のＨ面を
形成する部分以外に所定の長さだけ環状導波管４９から
延長し、その端面には接続フランジ５７を設けている。
また、この接続フランジ５７と接続される所定長さの略
円筒状の第１のケース５８と、この第１のケース５８に
接続され一端側がテーパ状になった円筒状の第２のケー
ス５９とを設けている。第２のケース５９の一端は環状
導波管４９の中心軸に相当する領域に気体の流入穴６０
を備えたテーパ形状に構成している。また、気体の流入
穴６０の出口には排出穴５５に設けたのと同様のマイク
ロ波遮断手段６１を配設している。

【００７７】第１のケース５８の内部には、気体に含ま
れる粒子状物質を捕集する捕集手段であるハニカム構造
のフィルタ６２を配設している。

【００７８】６３はディーゼルエンジン、６４はディー
ゼルエンジンが排出する排気ガスを通流する排気管、６
５、６６は排気ガスの通流を開放したり閉鎖したりする
排ガス切り替えバルブ、６７はマイクロ波発生手段５３
を駆動する電源部、６８はフィルタ６２に供給する空気
を発生させる送風機、６９は送風方向切り替えバルブ、
７０、７１は空気の通流方向をフィルタ６２側に規定す
る空気遮蔽バルブ、７２、７３はフィルタ６２を通流し
た後の空気をバイパス管７４、７５に通流させる空気通
流バルブ、７６は各電装部品の動作を制御する制御部で
ある。

【００７９】上記した構成において、マイクロ波放射部
５０、５１は矩形導波管５２が環状導波管４９の外板４
５へ接続された位置を起点としそれぞれのマイクロ波放
射部５０、５１の略中央部に至るまでの周方向の距離を
環状導波管４９内を伝搬するマイクロ波の波長λｇの略
２分の１の波長に相当する長さだけ異ならして配設して
いる。この構成により、図７に示す実施例においては、
マイクロ波発生手段５３が発生したマイクロ波は矩形導
波管５４、矩形導波管５２および環状導波管４９を伝送
して各マイクロ波放射部５０、５１から同相のマイクロ
波が放射される。放射されたマイクロ波を実質的に閉じ
込める加熱空間は、気体の流入穴６０に設けたマイクロ
波遮断手段６１、第２のケース５９、第１のケース５
８、環状導波管４９の外板４５、環状導波管４９の内板
４６、環状導波管４９の側面板４７、４８および気体の
排出穴５５に設けたマイクロ波遮断手段５６にて囲まれ
る空間である。

【００８０】また、環状導波管４９の内板４６の内径寸
法は、使用するフィルタ６２の大きさに対応させて選択
設計する。内板４６の内径寸法については前述の実施例
６の説明文中でも若干説明したが、一般的には内径寸法
を大きくする（すなわち、環状導波管の外形を大きくす
る）ことでＴＥ＜４１Ｐ＞モードなどの高次モードのマ
イクロ波放射分布を発生できる。マイクロ波放射分布と
してどのようなモードを選択するかは加熱すべき物体に
依存する。本実施例のように排気ガス中に含まれる粒子
状物質であるすすを捕集するフィルタをマイクロ波加熱
する場合、フィルタに堆積したすすがフィルタ内部を自
由に移動することはない。従って、理想的にはフィルタ
全体を均一に加熱できるマイクロ波放射分布を選択する
必要がある。

【００８１】フィルタのような被加熱物体の場合、フィ
ルタの中央部近辺までマイクロ波が届くマイクロ波放射
モードとしては、ＴＥ＜４１Ｐ＞モードよりも低次のモ
ードが適する。上記した第７実施例の構成においては、
マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の位相を同
相に構成しているのでたとえばＴＥ＜３１Ｐ＞モードの
発生が可能である。このＴＥ＜３１Ｐ＞モードを安定に
発生させるために、ＴＥ＜４１Ｐ＞モードの発生を抑制
する必要がある。このＴＥ＜４１Ｐ＞モードの抑制は、
環状導波管４９の内板４５の内径寸法をＴＥ＜４１Ｐ＞
モードを遮断する寸法に選択することで可能にできる。
内板４５の内径寸法としては、例えば１９０mm程度が選
定できる。

【００８２】このような内板の内径寸法を有する環状導
波管４９を使用することで、ＴＥ＜３１Ｐ＞モードにて
フィルタに堆積したすすをマイクロ波加熱し、フィルタ
に空気を供給することですすを燃焼除去できる。マイク
ロ波の加熱が弱い領域に堆積したすすはすすの燃焼によ
り発生する燃焼熱により加熱され最終的に燃焼除去でき
るので、フィルタに堆積した粒子状物質であるすすはほ
ぼ１００％除去できる。

【００８３】なお、図７に示した実施例は排気管を２系
統として、交互にフィルタに排気ガスを通流させるもの
であるが、排気管が１系統の場合にも適用でき、この場
合にはエンジンを停止させてフィルタに堆積したすすを
本発明の環状導波管構成によるマイクロ波放射分布にて
加熱燃焼処理することができる。また、フィルタの大き
さが小さい場合には、環状導波管の構成を適宜選択設計
してたとえばＴＥ＜２１Ｐ＞モードでのマイクロ波放射
をさせることが可能である。

【００８４】（実施例８）図８は、本発明の第８実施例
を示す図である。図８において、７７は円筒状の外板、
７８は外板と略同心状に配設され中央部の周方向に凹部
７９を形成したパンチング板で構成された内板、８０、
８１は外板７７と内板７８を機械的かつ電気的に接続し
導波管のＥ面を形成する側面板である。環状導波管８２
は、外板７７と内板７８と側面板８０、８１とで構成
し、リッジ型の導波管を形成している。外板７７の所定
位置には一端にマイクロ波発生手段（図示していない）
を接続配設する矩形導波管８３を接続している。また、
内板７８に形成した環状導波管８２の内側方向への凹部
７９にはスリット状の開孔８４を設けている。

【００８５】環状導波管８２のＥ面を形成する側面板８
０、８１の環状導波管８２の中心軸に相当する領域に
は、それぞれ気体を流入させる気体通流部である流入管
８５と気体を排出させる気体通流部である排出管８６を
固定接続している。流入管８５は、環状導波管８２の内
板７８の内側まで管を延長して配設しており、その終端
は閉塞し、終端近辺の流入管周囲壁には通流気体を内板
７８の方向に配流する気体通流ガイドである多数の穴８
７を配設している。

【００８６】また、環状導波管８２内の少なくとも凹部
７９を形成している内板領域と外板７７との間に気体に
含まれる粒子状物質を捕集する捕集手段８８を環状導波
管８２の周方向全体に渡って配設している。この捕集手
段８８は、たとえば形状がドーナツ状からなる多孔質の
セラミックス焼成体またはセラミックス繊維を周方向に
積層巻回した構成からなり、内板に形成したスリット状
の開孔８４を覆って配設している。

【００８７】上記した構成により、流入管８５から流入
する気体はその終端部の周囲の穴８７から環状導波管８
２の内板７８側に向かって排出される。この内板側に向
かって排出された気体はスリット状の開穴８４あるいは
内板のパンチング穴より環状導波管８２内に流入し捕集
手段８８を通流して内板の他のパンチング穴あるいはス
リット状の開穴８４より環状導波管８２外に流出して排
出管８６より排出される。この気体の流れの中で捕集手
段８８に気体に含まれる粒子状物質が捕集される。捕集
手段８８に堆積した粒子状物質は、マイクロ波発生手段
から供給されてリッジ型の環状導波管８２内を伝送する
マイクロ波により加熱されるとともに気体に含まれる酸
素によって燃焼する。環状導波管８２をリッジ型導波管
としたことにより、捕集手段８８を強いマイクロ波電磁
界強度の空間に配設できる。この構成により、マイクロ
波電力としては、たとえば数１００Ｗの電力でもって捕
集手段８８に堆積した粒子状物質を気体通流下において
加熱昇温させることができる。

【００８８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下に示
す効果を有する。

【００８９】（１）環状導波管に設ける複数のマイクロ
波放射部から放射されるマイクロ波放射分布を規定した
ことにより、被加熱物の加熱状態を容易判別できるとと
もに加熱制御を容易におこなうことができるという有利
な効果がある。

【００９０】（２）環状導波管の内板とともに側面板に
もマイクロ波放射部を配設することにより、異なるマイ
クロ波放射分布を重畳させて放射させることができる。
また、内板と側面板とから同一のマイクロ波放射分布を
放射させることにより、規定すべきマイクロ波放射分布
をより安定かつ強固に実現することができる。

【００９１】（３）側面板において略１８０度の円周角
度でもって一対のマイクロ波放射部を配設することによ
り、環状導波管の外板とほぼ同程度の大きさを有する加
熱空間に対して得られるマイクロ波放射分布を規定でき
る。

【００９２】（４）環状導波管に内板内方向に回転可動
する収納部を配設する構成により、収納部内に収納した
被加熱物をまんべくなく均一に加熱できる。

【００９３】（５）環状導波管から放射されるマイクロ
波を閉じ込める空間内に設ける捕集手段の大きさに対応
させて最適なマイクロ波放射分布を容易に規定できる。

【００９４】（６）環状導波管の内板に設けるマイクロ
波放射部を略対向配設することで環状導波管の内板内部
全域で規定したマイクロ波放射分布を形成させることが
できる。

【００９５】（７）内板の対向配設した一対のマイクロ
放射部から放射するマイクロ波の位相を同相にすること
でＴＥ＜１１Ｐ＞、ＴＥ＜３１Ｐ＞、ＴＥ＜１２Ｐ＞な
どのモードを発生させることができる。これにより、加
熱空間の中央部近辺のマイクロ波電磁界強度を強くする
ことができる。

【００９６】（８）内板の対向配設した一対のマイクロ
放射部から放射するマイクロ波の位相を逆相にすること
でＴＥ＜０１Ｐ＞、ＴＥ＜２１Ｐ＞、ＴＥ＜４１Ｐ＞な
どのモードを発生させることができる。これにより、加
熱空間の周囲方向のマイクロ波電磁場強度を強くするこ
とができる。

【００９７】（９）排ガスに含まれる粒子状物質を捕集
堆積するフィルタから粒子状物質を除去させる場合の粒
子状物質の加熱に対して、フィルタの大きさに応じて最
適なマイクロ波放射分布を発生させることができる。

【００９８】（１０）環状導波管を形成する内板の内径
寸法を小さくすることで高次のマイクロ波放射分布を抑
制することが容易に実現できる。

【００９９】（１１）環状導波管をリッジ型とすること
で、導波管内部のマイクロ波電磁界強度を大きくでき
る。

【０１００】（１２）リッジ型環状導波管の内部に捕集
手段を配設することで、気体の通流下であっても実用可
能なマイクロ波電力でもって捕集手段内に堆積した粒子
状物質をマイクロ波により加熱昇温させることができ
る。

【０１０１】（１３）リッジ型導波管内に設ける捕集手
段をセラミックス材料で構成することで高電磁界強度の
供給を可能にできる。また、セラミックス繊維を積層巻
回する製造方法により環状導波管内に捕集手段を容易に
配設構成できる。

【０１０２】（１４）矩形導波管を環状導波管に接続す
る構成により、環状導波管内をそれぞれ逆方向に伝搬す
るマイクロ波の位相を逆相に設定できる。これにより、
複数のマイクロ波放射部から放射させるマイクロ波の位
相を容易に設計制御できる。また、マイクロ波発生手段
を環状導波管から遠ざけることができるので、マイクロ
波発生手段の耐環境性を保証できる。

【０１０３】（１５）マイクロ波発生手段を環状導波管
に直接接続した構成により、環状導波管内をそれぞれ逆
方向に伝搬するマイクロ波の位相を同相に設定できる。
これにより、複数のマイクロ波放射部から放射させるマ
イクロ波の位相を容易に設計制御できる。また、マイク
ロ波を利用した装置としてコンパクトな装置を提供でき
る。

【０１０４】（１６）マイクロ波発生手段と環状導波管
との間を同軸ケーブルにて接続する構成により、マイク
ロ波発生手段の装置内での配設位置を自由にレイアウト
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すマイクロ波を利用し
た装置の主要部構成図

【図２】本発明の第２実施例を示すマイクロ波を利用し
た装置の主要部構成図

【図３】本発明の第３実施例を示すマイクロ波を利用し
た装置の主要部構成図

【図４】本発明の第４実施例を示すマイクロ波を利用し
た装置の主要部構成図

【図５】本発明の第５実施例を示すマイクロ波を利用し
た装置の主要部構成図

【図６】本発明の第６実施例を示すマイクロ波を利用し
た装置の構成図

【図７】本発明の第７実施例を示すマイクロ波を利用し
た装置の構成図

【図８】本発明の第８実施例を示すマイクロ波を利用し
た装置の主要部構成図

【図９】従来のマイクロ波を利用した装置の主要部構成
図

【符号の説明】

１０、３７、４９ 環状導波管 １１、２５、３２、４５、７７ 外板 １２、２７、３４、４６、７８ 内板 １３、３９、５２、５４、８３ 矩形導波管（マイクロ
波供給部） １４、３８、５３ マイクロ波発生手段（マイクロ波供
給部） １５、１６、３５、３６、４７、４８、８０、８１ 側
面板 １７、１８、４０、４１、５０、５１ マイクロ波放射
部（略対向配設の一対のマイクロ波放射部） １９ 同軸導波管変換器 ２２、２３ マイクロ波放射部（略１８０度の円周角度
差配設の一対のマイクロ波放射部） ２４、８２ リッジ型環状導波管 ２８、８４ スリット状の開孔部 ４２ 回転収納部 ６２、８８ 捕集手段 ８５ 流入管（気体通流部） ８７ 流入管壁の開穴（気体通流ガイド）

フロントページの続き (72)発明者 藤原 宣彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−161469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−135641（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−20211（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−120294（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/64

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略同心状に設けた外板と内板とを導波管の
   対向壁面として構成した環状導波管と、前記環状導波管
   にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記内板
   に設けそれぞれの放射部から放射されるマイクロ波の位
   相または放射量を規定した複数のマイクロ波放射部とを
   備えたマイクロ波を利用した装置。
2. 【請求項２】外板と内板とを連結し環状導波管を構成す
   る側面板にそれぞれの放射部から放射されるマイクロ波
   の位相または放射量を規定した複数のマイクロ波放射部
   を設けた請求項１記載のマイクロ波を利用した装置。
3. 【請求項３】側面板に設けたマイクロ波放射部は、少な
   くとも一対の放射部を略１８０度の円周角度差にて配設
   した構成からなる請求項２記載のマイクロ波を利用した
   装置。
4. 【請求項４】円筒状の外板と、前記外板と略同心状に設
   けた内板と、前記外板と内板とを導波管の対向壁面とし
   て構成した環状導波管と、前記環状導波管の内板に設け
   それぞれの放射部から放射されるマイクロ波の位相また
   は放射量を規定した複数のマイクロ波放射部と、前記環
   状導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
   前記マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波を実質
   的に閉じ込める加熱空間と、前記加熱空間内に配設し前
   記内板の内側において回転可動するとともに被加熱物を
   収納する回転収納部とを備えたマイクロ波を利用した装
   置。
5. 【請求項５】円筒状の外板と、前記外板と略同心状に設
   けた内板と、前記外板と内板とを導波管の対向壁面とし
   て構成した環状導波管と、前記環状導波管の内板に設け
   それぞれの放射部から放射されるマイクロ波の位相また
   は放射量を規定した複数のマイクロ波放射部と、前記環
   状導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
   前記マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波を実質
   的に閉じ込める加熱空間と、前記加熱空間内に配設し気
   体に含まれる粒子状物質を捕集する捕集手段とを備えた
   マイクロ波を利用した装置。
6. 【請求項６】内板に設けたマイクロ波放射部は、少なく
   とも一対の略対向配設した放射部を有する請求項１、４
   または５記載のマイクロ波を利用した装置。
7. 【請求項７】一対の略対向配設の放射部から放射される
   マイクロ波の位相を同相とした請求項６記載のマイクロ
   波を利用した装置。
8. 【請求項８】一対の略対向配設の放射部から放射される
   マイクロ波の位相を逆相とした請求項６記載のマイクロ
   波を利用した装置。
9. 【請求項９】略同心状に設けた外板と内板とを導波管の
   Ｈ面とする環状導波管と、前記環状導波管にマイクロ波
   を供給するマイクロ波供給部と、前記内板において、放
   射されるマイクロ波の位相が実質的に同相または逆相で
   ありかつ略対向する位置に設けた一対のマイクロ波放射
   部と、前記マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波
   を実質的に閉じ込める加熱空間と、前記加熱空間に収納
   し排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集する捕集
   手段とを備えたマイクロ波を利用した装置。
10. 【請求項１０】加熱空間に生じる電磁波励振モードの高
    次モード抑制に対して、内板の内径寸法を規定したこと
    を特徴とする請求項４、５または９記載のマイクロ波を
    利用した装置。
11. 【請求項１１】外板と内板とを導波管の対向するＨ面と
    するリッジ型の環状導波管と、前記環状導波管の内板に
    設けたスリット状の開孔部と、前記環状導波管にマイク
    ロ波を供給するマイクロ波供給部と、前記内板の内側を
    貫通する方向に気体を通流させる気体通流部と、前記内
    板の内部に配し前記気体を内板方向に配流する気体通流
    ガイドとを備えたマイクロ波を利用した装置。
12. 【請求項１２】内板に設けたスリット状の開孔部を含む
    環状導波管内に気体に含まれる粒子状物質を捕集する捕
    集手段を設けた請求項１１記載のマイクロ波を利用した
    装置。
13. 【請求項１３】捕集手段は、多孔質のセラミックスまた
    はセラミックス繊維でもって構成した請求項９または１
    ２記載のマイクロ波を利用した装置。
14. 【請求項１４】マイクロ波供給部は、環状導波管の外板
    に連結した矩形導波管にて構成した請求項１、４、５、
    ９または１１記載のマイクロ波を利用した装置。
15. 【請求項１５】マイクロ波供給部は、マイクロ波発生手
    段を環状導波管の外板に直接的に配設した構成からなる
    請求項１、４、５、９または１１記載のマイクロ波を利
    用した装置。
16. 【請求項１６】マイクロ波供給部は、環状導波管の外板
    に連結した同軸導波管変換器にて構成した請求項１、
    ４、５、９または１１記載のマイクロ波を利用した装
    置。