JP6424332B2 - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加熱物にマイクロ波を放射して誘電加熱する電子レンジ等のマイクロ波加熱装置に関し、特にマイクロ波放射部の配置位置に特徴を有するマイクロ波加熱装置に関するものである。

マイクロ波により対象物を加熱処理するマイクロ波加熱装置の代表的な装置としては、電子レンジがある。電子レンジにおいては、マグネトロンなどのマイクロ波発生器において発生したマイクロ波が金属製の加熱室の内部に放射され、加熱室内部の被加熱物が放射されたマイクロ波により誘電加熱される。

従来の電子レンジにおけるマイクロ波発生器としては、マグネトロンが用いられている。マグネトロンにより生成されたマイクロ波は、導波管を介して加熱室内部に放射される。加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布が不均一であると、被加熱物を均一にマイクロ波加熱することができない。

被加熱物を均一に加熱する手段として、被加熱物を載置するテーブルを回転させて被加熱物を回転させる構成、被加熱物を固定してマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構成、または位相器によってマイクロ波発生器から発生するマイクロ波の位相を変化させる構成など、何らかの駆動部を用いて被加熱物に放射されるマイクロ波の向きを変えながら加熱して、均一化を図る方法が一般的であった。

一方、構成を簡単にするために駆動部を持たずに均一加熱する方法が期待されており、時間的に電界の偏波面が回転する円偏波を利用する方法が提案されている。本来、誘電加熱は誘電損失を有する被加熱物をマイクロ波の電界によって加熱する原理に基づくため、電界が回転することは均一化に効果があるものと考えられる。

例えば、具体的な円偏波の発生方法としては、特許文献１には図１１のように導波管１上で交差するＸ字型の円偏波開口２を用いる方式が示され、特許文献２には図１２のように導波管１上で直交する向きの二つの長孔の開口１２０１を対向させつつも離して配置する方法が示され、特許文献３には図１３のように導波管１に結合させたパッチアンテナ１３０１の平面形状に切り欠き１３０２を設ける方法が記載されている。

例えば、従来のマイクロ波加熱装置では、導波管内部に回転アンテナ、アンテナシャフトなどが配置されており、アンテナモータによって回転アンテナを回転させながらマグネトロンを駆動することで、加熱室内のマイクロ波分布の不均一さを低減している。

また、特許文献１に記載されているように、マグネトロンの上部に回転可能なアンテナを設け、該回転アンテナの羽根に送風ファンからの冷却風をあてることにより、該送風ファンの風力でアンテナを回転させ、加熱室内のマイクロ波分布を変化させているマイクロ波加熱装置が提案されている。

一方、位相器を有する例として、マイクロ波加熱による被加熱物の加熱むらの低減と共にコストダウンおよび給電部の省スペース化を図った特許文献２に記載されているように、加熱室内部に円偏波を放射する単一のマイクロ波放射部を有したマイクロ波加熱装置が提案されている。

米国特許第４３０１３４７号明細書 特許第３５１０５２３号公報 特開２００５−２３５７７２号公報

しかしながら、前記従来の構成の電子レンジのようなマイクロ波加熱装置では、なるべく簡易的な構造で、被加熱物を効率良く、ムラ無く加熱することが求められているが、これまで提案されていた構成では下記の問題があった。

なお、マイクロ波加熱装置、特に電子レンジは、高出力化の技術開発が進み、日本国内では定格高周波出力１０００Ｗの製品が商品化されており、熱伝導によって食品を加熱するのではなく、誘電加熱を用いて直接食品を加熱するため、加熱むらが未解決の中での高出力化は加熱むらの問題をより顕在化させることになる。

前記従来の駆動部を有するマイクロ波加熱装置が抱える構造上の問題としては、下記の３点が挙げられる。１点目は、加熱むらを低減するためにテーブルまたはアンテナを回転させる機構を必要としており、このため回転スペースおよびテーブルまたはアンテナを回転させるモータなどの設置スペースを確保しなければならず、マイクロ波加熱装置の小型化を阻害していたことである。２点目は、テーブルまたはアンテナを安定的に回転させるために、該回転アンテナを加熱室の上部または下部に設ける必要があり、構造が制限されていたことである。３点目は、水蒸気加熱や熱風加熱などの種々の加熱機能を有する電子レンジの登場により、電子レンジの筐体内部に多くの構成部品が必要となることおよび、筐体内部の制御部品などの発熱量が多いため、十分な冷却性能を実現するために冷却用の風路を確保する必要となり、導波手段およびマイクロ波放射部の設置位置が制限されるため、加熱室内のマイクロ波分布が不均一になってしまうことである。

さらに、マイクロ波加熱装置におけるマイクロ波照射室であるアプリケータ内にテーブルまたは位相器の回転機構などを設置することは、マイクロ波による放電現象を引起こし、信頼性を下げる。よって、これら機構を不要とするマイクロ波加熱装置が要求されている。

次に、前記従来の円偏波を利用したマイクロ波加熱装置は、特許文献１〜３のいずれの場合においても、駆動部を無しにできるほどの均一効果はないという問題があった。いずれの特許文献も、円偏波と駆動部の相乗効果で従来の駆動部のみよりも均一になるということを記載しているに過ぎない。

具体的には、特許文献１では図１１のように導波管１の終端に位相シフター１１０１と呼ばれる回転体を有し、特許文献２では被加熱物を回転させるターンテーブル（図示せず）を有し、特許文献３では、図１３のようにターンテーブル１３０３に加えてパッチアンテナ１３０１をも回転させて攪拌機として利用する構成を記載している。いずれも円偏波を用いれば駆動部無しにできるとは記載されていない。これは、もし円偏波で駆動部を無しにすると、一般的な駆動部を有した構成（たとえばテーブルを回転させる、アンテナを回転させるなどの構成）に比べて均一加熱性が劣るためである。

均一加熱性を向上させるための手段として、マイクロ波放射部を導波手段の伝送方向と伝送方向及び電界方向に直交する方向に複数配置することがある。前述のように、マイクロ波放射部を複数配置することで加熱室内への伝送方向、伝送方向及び電界方向に直交す
る方向それぞれに対してマイクロ波放射範囲を拡げることが出来ることから、加熱室内への均一なマイクロ波放射ができる。

しかし、マイクロ波放射部を導波手段の中でマイクロ波発生手段から伝送されたマイクロ波の進行波が支配的な領域において、導波手段の伝送方向及び電界方向に直交する方向にマイクロ波放射部が複数配置された場合、放射されるマイクロ波は指向性が強くなり、それぞれのマイクロ波放射部から放射されたマイクロ波が干渉によって強めあい、マイクロ波放射部間の中心付近に伝送方向と反対方向に電界の強い領域が形成される。この強電界領域によって、被加熱物が局所的に過加熱となるなど、加熱むらが顕著になり、例えば、被加熱物の底面が焦げる等の調理性能悪化を引き起こす。

本発明は前記課題を解決するものであり、被加熱物を均一に加熱できるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。特に、図１１や図１２のように導波管１の開口から円偏波を放射する場合、マイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域において、導波管１の幅方向に複数配置されたマイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の干渉を抑えるために、各マイクロ波放射部の端部間の距離を拡げる。距離を拡げる方法としてマイクロ波放射部の配置位置、形状を変更する等がある。そうすることで、加熱室内のマイクロ波分布の均一化を図り、被加熱物の均一加熱できるようにすることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝送する導波手段と、前記加熱室内にマイクロ波を放射する、開口形状および大きさが各々同じである複数のマイクロ波放射部と、を備え、前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向と、前記導波手段の伝送方向と、に沿って略格子状に配置され、前記マイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域に配置された前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向における各々の端部の間の最短距離が、マイクロ波の波長の１／８以上の長さになるような構成とし、かつ、前記導波手段の伝送方向側に配置された他の前記複数のマイクロ波放射部の、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向における各々の端部の間の最短距離よりも広い構成としている。

上記構成により、マイクロ波の進行波が支配的な領域で導波手段の伝送方向及び電界方向に直交するように複数配置された各マイクロ波放射手段から放射されるマイクロ波によるマイクロ波の干渉を抑えて、伝送方向と反対方向に発生する強電界領域を減らすことが可能となる。

また、少なくとも１つの長孔から構成される前記マイクロ波放射部において、前記長孔の長軸方向と前記導波手段の管軸の交差角度により、マイクロ波放射部から加熱室内に放射されるマイクロ波の広がる方向が変化する。

なお、本発明において、長孔の長軸方向と前記導波手段の管軸の交差角度とは、長孔の長軸方向と前記導波手段の管軸によって形成される角度の中で、最も小さい角度のことを意味する。

特に、長孔の長軸方向と前記導波手段の管軸の交差角度が４５°より小さい場合、導波手段の伝送および電界方向に直交する方向に指向性を持ったマイクロ波を放射し、長孔の長軸方向と前記導波手段の管軸の交差角度が４５°より大きい場合、導波手段の伝送方向に指向性を持ったマイクロ波を放射する。

これを利用することで、伝送方向及び伝送方向と反対方向へのマイクロ波の放射成分を低減することとなり、マイクロ波の進行波が支配的な領域で導波手段の伝送方向及び電界方向に直交するように配置されたマイクロ波放射手段から放射されるマイクロ波干渉によ
る伝送方向と反対方向に発生する強電界領域を少なくすることが可能となる。

さらに、マイクロ波の進行波が支配的な領域で導波手段の伝送方向及び電界方向に直交するように複数配置された、少なくとも１つの長孔を有している前記マイクロ波放射部において、少なくとも１つの長孔の長軸方向の長さを、マイクロ波波長の１／２以下にすることにより、前記マイクロ波放射部からの放射を抑制することができ、それぞれのマイクロ波放射部からのマイクロ波放射による干渉を抑えることができるため、強電界領域を減らすことができ被加熱物のより均一な加熱が可能となるマイクロ波加熱装置を実現することが出来る。

また、円偏波を放射するマイクロ波放射部を配置することにより。マイクロ波放射部から円偏波の特徴である広がりを持ったマイクロ波が放射され、被加熱物へのマイクロ波の放射をより広い範囲で均一化することができる。特に、円偏波によるマイクロ波加熱は、周方向に対しての均一加熱が期待できる。

さらに、円偏波を放射するマイクロ波放射部を２本以上の長孔により構成される単純な形状とすることにより、被加熱物の均一加熱だけではなく、駆動部のない簡易な構成で信頼性の向上および給電部の小型化を実現することができる。

マイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域において、導波手段の伝送方向及び電界方向に直交する方向に複数配置された少なくとも１つのマイクロ波放射部の端部と他のマイクロ波放射部の端部との間の最短距離がマイクロ波波長の１／８以上となるよう構成することで、各マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の干渉によって導波手段の伝送方向と反対方向に発生する強電界領域を減らすことが可能となり、均一加熱できるマイクロ波加熱装置を実現できる。

また、少なくとも１つの長孔を有するマイクロ波放射部の、前記長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度が、４５°より小さい構成とすることにより、導波手段の伝送方向と伝送および電界方向に直交する方向にそれぞれマイクロ波を放射することが可能となり、被加熱物の均一加熱性を向上できる。

さらに、少なくとも１つの長孔で構成されるマイクロ波放射部で、前記長孔の長軸方向の長さを、マイクロ波波長の１／２以下にすることにより、前記マイクロ波放射部からの放射を抑制することができ、それぞれのマイクロ波放射部からのマイクロ波放射による干渉を抑えることができるため、強電界領域を減らすことができ被加熱物のより均一な加熱が可能となるマイクロ波加熱装置を実現することが出来る。

加えて、円偏波を放射するマイクロ波放射部を配置することにより。マイクロ波放射部から円偏波の特徴である広がりを持ったマイクロ波が放射され、被加熱物へのマイクロ波の放射をより広い範囲で均一化することができる。特に、円偏波によるマイクロ波加熱は、周方向に対しての均一加熱が期待できる。

さらに、円偏波を放射するマイクロ波放射部を２本以上の長孔により構成される単純な形状とすることにより、被加熱物の均一加熱だけではなく、駆動部のない簡易な構成で信頼性の向上および給電部の小型化を実現することができる。

本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の斜視図 本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部の上面図 本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の導波手段を説明する斜視図 本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の導波手段内の電界と磁界と電流の関係説明図 本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波放射部と干渉による強電界領域の説明図 本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置のマイクロ波端部間距離変更によるマイクロ波放射部と干渉による強電界領域の変化の説明図 本発明の実施の形態２におけるマイクロ波放射部の上面図 本発明の実施の形態２における２つの長孔の長軸方向の角度とマイクロ波放射部から放射されるマイクロ波の指向性の関係説明図 本発明の実施の形態３におけるマイクロ波放射部の上面図 本発明の実施の形態３におけるマイクロ波放射部形状の説明図 従来のＸ字型の開口で円偏波を発生させるマイクロ波加熱装置の構成図 従来の直交する二つの長孔で円偏波を発生させるマイクロ波加熱装置の構成図 従来のパッチアンテナで円偏波を発生させるマイクロ波加熱装置の構成図

第１の発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、マイクロ波を伝送する導波手段と、前記加熱室内にマイクロ波を放射する、開口形状および大きさが各々同じである複数のマイクロ波放射部と、を備え、前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向と、前記導波手段の伝送方向と、に沿って略格子状に配置され、前記マイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域に配置された前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向における各々の端部の間の最短距離が、マイクロ波の波長の１／８以上の長さになるような構成とし、かつ、前記導波手段の伝送方向側に配置された他の前記複数のマイクロ波放射部の、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向における各々の端部の間の最短距離よりも広い構成としている。これにより、導波手段の進行波領域において導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向に複数配置される各マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波による干渉で発生する導波手段の伝送方向と反対方向への強電界領域を減らすことができ、被加熱物の加熱均一化を図ることが出来る。

第２の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の発明において、マイクロ波を伝送する導波手段が、ＴＥ１０モードを伝送する矩形導波管であり、マイクロ波放射部は前記矩形導波管の幅方向に複数配置する構成とすることで、加熱室の前後方向へのマイクロ波放射を拡げることができ、被加熱物の均一加熱が可能となる。

第３の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１または第２の発明において、マイクロ波放射部が導波手段の伝送方向にも複数配置され、進行波が支配的な領域とは、最もマイクロ波発生手段に近いマイクロ波放射部が配置される領域とすることで、加熱室の左右方向へのマイクロ波放射を拡げることができ、被加熱物の均一な加熱が可能となる。

第４の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第３の発明において、導波手段の伝送方向に複数配置されたマイクロ波放射部において、進行波が支配的な領域に配置された複数マイクロ波放射部の端部間の距離が、進行波の支配的でない領域に配置された各マイクロ波放射部の端部間の距離と比べて最も長い構成とすることで、進行波の支配的な領域でのマイクロ波の干渉による伝送方向と反対方向に発生する強電界領域を減らすことができ、被加熱物の加熱むらを抑えることにより、加熱の均一性を向上させることができる。

第５の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、マイクロ波放射部の少なくとも１つが、少なくとも１つの長孔で構成され、マイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域に配置されたマイクロ波放射部
の少なくとも１つの長孔の長軸方向と導波手段の伝送方向の交差角度を４５°より小さい構成とすることで、導波手段の進行波領域において導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向に複数配置される各マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波による干渉で発生する導波手段の伝送方向と反対方向への強電界領域を減らすことができ、被加熱物の加熱均一化を図ることが出来る。

第６の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第５の発明において、進行波の支配的な領域に配置される少なくとも１つのマイクロ波放射部の少なくとも１つの長孔の長軸方向と導波手段の伝送方向の交差角度が、進行波の支配的でない領域に配置されるマイクロ波放射部の交差角度に比べて最も小さい構成とすることで、進行波領域での各マイクロ波放射部からのマイクロ波干渉による強電界領域を減らすことができ、加熱均一化が可能となる。

第７の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明において、マイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域に配置されたマイクロ波放射部において、少なくとも１つの長孔の長軸方向の長さがマイクロ波波長の１／２以下になるように構成することで、導波手段の進行波領域において導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向に複数配置される各マイクロ波放射部から放射されるマイクロ波による干渉で発生する導波手段の伝送方向と反対方向への強電界領域を減らすことが可能となり、被加熱物の加熱均一化を図ることが出来る。

第８の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第７の発明において、進行波の支配的な領域に配置される少なくとも１つのマイクロ波放射部の少なくとも１つの長孔の長軸方向の長さは、進行波の支配的でない領域に配置されるマイクロ波放射部の長孔の長軸方向の長さと比較して最も短い構成とすることで、マイクロ波の干渉による強電界領域を減らし、加熱均一化を図ることが出来る。

第９の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明において、少なくとも１つのマイクロ波放射部が、円偏波を放射する構成としている。マイクロ波放射部が円偏波を放射する構成の場合は、円偏波放射部の中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射されるので、他の放射部に比べると円周方向に均一に被加熱物を加熱することができる。

第１０の発明のマイクロ波加熱装置は、特に、第９の発明において、円偏波を放射するマイクロ波放射部は、二つの長孔が交差する略Ｘ字状の構成としている。これにより、簡単な構成で確実に円偏波を放射することができる。

以下、本発明に係るマイクロ波加熱装置１０１の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１においては電子レンジについて説明するが、電子レンジは例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置１０１は電子レンジに限定されるものではなく、誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置などのマイクロ波加熱装置１０１を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本発明に含まれる。

（実施の形態１）
図１〜図６は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の説明図である。

図１は全体構成を示す斜視図である。図１において、マイクロ波放射部１０２、加熱室１０３、載置台１０４、ドア１０５によりマイクロ波加熱装置１０１が構成されている。
図２は、円偏波を放射するマイクロ波放射部２１５の配置位置の説明図である。図２において、マイクロ波はマイクロ波発生手段２０２により発生し、導波手段２０１内を伝送され円偏波を放射するマイクロ波放射部１０２から放射される。また、終端部２０３で反射して導波手段２０１内で定在波を形成する。マイクロ波放射部１０２の長孔は、長孔の長軸方向２０４、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５、マイクロ波の伝送方向２０７、マイクロ波の伝送方向と反対方向２０８、伝送及び電界方向に直交する方向２０９を有している。図３は導波手段２０１の一つである矩形導波管３０１の概略図である。図４は導波手段２０１の伝送モードと電界、磁界及び電流や定在波について説明した図である。図５は、導波手段２０１においてマイクロ波の進行波が支配的な領域に配置された各マイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波の干渉により発生する強電界領域５０１の説明図である。図５（ａ）については、マイクロ波放射部周辺の電界強度の時間変化をコンター図で表しており、図５（ｂ）はマイクロ波加熱装置１０１を導波手段の管軸２１１に沿った平面で鉛直方向にきった断面において、電界強度をコンター図で表現している。これらの結果は電磁界解析による結果である。解析条件としては、加熱室壁面の境界条件を吸収境界、マイクロ波放射部の数は８、進行波領域に配置されたマイクロ波放射部の端部間の最短距離２１２は１２ｍｍとしている。図６も図５（ｂ）と同様に、マイクロ波加熱装置１０１を導波手段の管軸２１１に沿った平面で鉛直方向にきった断面において、電界強度をコンター図で表現している。

図６（ａ）は進行波領域に配置されたマイクロ波放射部の端部間の最短距離が１２ｍｍの解析結果の説明図であり、図６（ｂ）は進行波領域に配置されたマイクロ波放射部の端部間の最短距離が１５ｍｍの解析結果の説明図である。

代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジは、被加熱物（図示せず）を収納可能な加熱室１０３と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段２０２と、マイクロ波発生手段２０２から放射されたマイクロ波を加熱室１０３に導く導波手段２０１と、導波手段２０１のＨ面３０２に設けた導波手段２０１内のマイクロ波を加熱室１０３内に放射するマイクロ波放射部１０２を有している。

また、図１に示すように電子レンジは、マイクロ波放射部１０２の上部をカバーしつつ被加熱物を載置する載置台１０４と、被加熱物の出し入れのためのドア１０５を有する。ここで、載置台１０４は、ガラスやセラミックなどマイクロ波が透過しやすい材料で構成する。

なお、マイクロ波発生手段２０２にはマグネトロン、導波手段２０１には矩形導波管３０１、マイクロ波放射部１０２には導波手段２０１に設けた開口部を用いることで上記の構成を容易に実現できる。

最初にマイクロ波加熱装置の概略動作について説明を行なう。使用者により加熱室１０３内に被加熱物が置かれ、加熱開始指示が行われると、マイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生手段２０２であるマグネトロンから導波手段２０１内にマイクロ波を供給し、加熱室１０３と導波手段２０１とを接続しているマイクロ波放射部１０２を通じて、加熱室１０３内にマイクロ波を放射することで、マイクロ波加熱装置は被加熱物の加熱を行う。

なお、本発明において、マイクロ波放射部１０２から放射され被加熱物を直接加熱するマイクロ波を直接波と呼び、加熱室１０３の内壁で反射したマイクロ波を反射波と呼ぶ。

次に、図３を用いて電子レンジに搭載される代表的な導波手段２０１である矩形導波管３０１について説明する。最も単純で一般的な導波手段２０１は、図３のように一定の長方形の断面（幅ａ×高さｂ）を伝送方向２０７に伸ばした直方体からなり、マイクロ波の
波長をλとしたときに、導波管の幅ａ（マイクロ波の波長λ＞ａ＞λ／２）、高さｂ（＜λ／２）の範囲に選ぶことにより、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送することが知られている。

ＴＥ１０モードとは、矩形導波管３０１内において導波管の伝送方向２０７には磁界４０２成分のみが存在して電界４０１成分のない、Ｈ波（ＴＥ波；電気的横波伝送 Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗａｖｅ）における伝送モードのことを指す。なお、ＴＥ１０モード以外の伝送モードがマイクロ波加熱装置１０１の導波手段２０１に適用されることは殆どない。

電子レンジでは波長λは約１２０ｍｍであり、一般的には幅ａを８０〜１００ｍｍ、高さｂを１５〜４０ｍｍ程度に選ぶことが多い。

このとき、図３の上下の面を磁界４０２が平行に渦巻く面という意味でＨ面３０２と呼び、左右の面を電界４０１に平行な面という意味でＥ面３０３と呼ぶ。なお、マイクロ波が導波管内を伝送されるときの波長は、管内波長λｇと表され、λｇ＝λ／√（１−（λ／（２×ａ））＾２）となり、幅ａ寸法によって変化するが、高さｂ寸法には無関係に決まる。

また、ＴＥ１０モードでは、導波手段２０１の幅方向の両端（Ｅ面３０３）で電界４０１が０、幅方向の中央で電界４０１が最大となる。よって、マグネトロンは電界４０１が最大となる導波手段２０１の幅方向の中央に結合させる構成とする。

上述の通り、２．４５ＧＨｚ近辺の周波数を用いるマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて、ＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送する場合、導波管の幅ａを８０〜１００ｍｍとすることが多い。

しかしながら、導波手段２０１の伝送及び電界方向に直交する方向２０９における加熱室１０３の寸法は、導波管の幅ａ寸法より大きいことが多いため、マイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波を伝送及び電界方向に直交する方向２０９に広げなければ、均一加熱を実現することは困難である。

よって、マイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波を伝送及び電界方向に直交する方向２０９に広げる技術は、重要である。

次に、マイクロ波放射部１０２から放射されるマイクロ波を伝送及び電界方向に直交する方向２０９に拡げて放射する従来技術として、導波手段２０１内の電界４０１分布の概腹位置４０５にマイクロ波放射部１０２を配置する方法について説明する。

導波手段２０１として図３に示すような矩形導波管３０１を用いている場合、マイクロ波発生手段２０２から発生した進行波と、導波手段２０１の終端部２０３で反射した反射波が互いに干渉し、図４に示すように導波管内に定在波４０４が生じる。

なお、マイクロ波放射部１０２の位置する導波手段２０１内の定在波４０４の電界４０１の位相によって、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の広がりは変化する。このマイクロ波の広がりが変化する原理については、以下で説明する。

まず、図４を用いて定在波４０４における電界４０１・磁界４０２・電流４０３の関係について説明する。進行波は電界４０１と磁界４０２の方向は９０°ずれており、位相は同一である。これに対し、定在波４０４は電界４０１と磁界４０２の方向は９０°ずれて
おり、位相はπ／２ずれている。よって、定在波４０４が発生している矩形導波管３０１内の電界４０１と磁界４０２の関係は図４のようになる。これは、定在波４０４の場合は、進行波が導波手段２０１の終端部２０３で反射する際に、電界４０１の位相がπ／２ずれることが主な原因である。なお、電流４０３は導波手段２０１の表面を磁界４０２に直交する方向に流れる。

定在波４０４が発生している矩形導波管３０１のＨ面３０２にマイクロ波放射部１０２を配置した場合の、マイクロ波の指向性についての原理説明を行なう。

図４に示すように導波手段２０１内の定在波４０４について、概腹位置４０５と概節位置４０６にマイクロ波放射部１０２が配置された場合について考える。本発明における腹および節とは、導波手段２０１の伝送方向２０７における電界４０１の強弱を指しており、伝送及び電界方向に直交する方向２０９における電界４０１の強弱を意味してはいない。

マイクロ波放射部１０２における電流４０３の伝送方向２０７成分と伝送及び電界方向に直交する方向２０９成分を考えた場合、概腹位置４０５に置かれたマイクロ波放射部１０２における電流４０３には伝送及び電界方向に直交する方向２０９成分が多い。

電流４０３の流れる方向と電界４０１が広がる方向は同一であるので、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波は、主に伝送及び電界方向に直交する方向２０９に広がる。

また、概節位置４０６に置かれたマイクロ波放射部１０２における電流４０３には伝送方向２０７成分が多い。このため、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波は、主に導波手段２０１の伝送方向２０７に広がる。

次に、導波手段２０１内の電界４０１の節位置について説明する。図４に示すような終端部２０３を備えた導波手段２０１内をマイクロ波が伝送する場合、マイクロ波の伝送方向２０７に定在波４０４が形成される。導波手段２０１は終端部２０３で閉じられているため、終端部２０３における振幅は０となる。また、マイクロ波発生手段２０２の供給側は、振幅最大値を示す自由端となる。

ここで、導波手段２０１内に存在する定在波４０４は、マイクロ波発生手段２０２が供給する発振周波数が基になった波である。したがって、導波手段２０１内に存在する定在波４０４の波長は、マイクロ波発生手段２０２の発振周波数によって生じる管内波長λｇの約１／２となる。

よって、導波手段２０１内には、終端部２０３を基点として、管内波長λｇの約１／２毎に定在波４０４の節位置が生じる。また、定在波４０４の腹位置は、隣り合う節位置のほぼ中間に存在する。

ただし、現実の導波手段２０１である導波管においては、マイクロ波発生手段２０２周辺の導波手段２０１内の電界４０１が安定しないことや、終端部２０３の状態が理想状態とならない場合が多く、理論値前後の管内波長λｇを生じることがある。よって、現実の正確な導波管内の定在波４０４の波長は導波手段２０１内の振幅を実測するのが確実である。

次に、マイクロ波放射部１０２を通して、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の干渉について説明する。

任意の点でのマイクロ波の相互干渉は、各マイクロ波放射部１０２からのマイクロ波の広がり方向と任意の点までの距離の差および加熱室１０３内でのマイクロ波の波長によって決定される。なお、加熱室１０３内での波長の１／２の偶数倍（０を含む）の時に強め合い、奇数倍の時に弱め合う。一般的なマイクロ波加熱装置に用いられるマイクロ波の周波数２．４５ＧＨｚの場合、加熱室１０３内などの空気中での波長は、約１２０ｍｍである。

例えば、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が、０°（長孔の長軸方向２０４と導波手段の管軸２１１が平行）であるマイクロ波放射部１０２と交差角度２０５が、４５°のマイクロ波放射部１０２を１つずつ配置した場合について考える。

長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が、０°の場合は、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波は、主に伝送方向及び電界方向に直交する方向２０９へ放射され、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が、４５°の場合は、伝送方向２０７と伝送及び電界方向に直交する方向２０９へほぼ均等に放射され、加熱室１０３内で相互干渉する。

上記の各マイクロ波放射部１０２から放射されたマイクロ波の相互干渉により、加熱室１０３内において局所的にマイクロ波の強弱が生じるが、各マイクロ波放射部１０２が有するマイクロ波の広がりが、顕著に変化することはない。

よって、加熱室１０３内のマイクロ波分布は、各マイクロ波放射部１０２から放射されたマイクロ波の広がりを足し合わせた分布に近いものとなる。

また、特にマイクロ波発生手段２０２に最も近い位置に配置されるマイクロ波放射部１０２において、マイクロ波発生手段２０２に近い位置では導波手段２０１内において伝送されるマイクロ波は進行波の状態でマイクロ波放射部１０２から放射される。また、導波手段２０１の終端部２０３に近い領域では定在波の状態になっている。逆に、マイクロ波発生手段２０２から離れた、導波手段の終端部２０３に近い領域ではマイクロ波が定在波となって存在している。マイクロ波が進行波である領域においてマイクロ波放射部１０２からマイクロ波が放射された場合、マイクロ波放射部１０２間の中央付近から導波手段２０１の伝送方向と反対方向に対して強電界領域が発生する。

図５において、強電界領域５０１の発生を電磁場解析により求めた結果を示した。図５（ａ）ではマイクロ波放射部から発生した電界の強度をコンター図で表している。図の右側から左側にマイクロ波が伝送されており、タイムステップがＴ３において、マイクロ波発生手段２０２に近い２つのマイクロ波放射部１０２間の中央から伝送方向と反対方向に強電界領域５０１が発生している。これは、進行波領域で配置された二つのマイクロ波放射部１０２からマイクロ波が放射される際に干渉が起こり、マイクロ波放射部間の中央付近にマイクロ波の強めあいが伝送方向と反対方向に起こることから発生する。進行波の領域では、定在波の領域よりもマイクロ波放射の指向性が強くなり、マイクロ波の強めあいも顕著になる。図５（ｂ）ではマイクロ波加熱装置１０１を導波手段の管軸２１１に沿った平面で鉛直方向にきった断面において、電磁場解析による電界強度の解析結果をコンター図で表したものであり、図には強電界領域５０１が発生している結果が求められた。ここでの解析条件は、加熱室壁境界は吸収境界であり、導波手段２０１の進行波領域に配置されたマイクロ波放射部の端部間の最短距離２１２は１２ｍｍである。また、図６においては、図５（ｂ）と同様にマイクロ波加熱装置１０１を導波手段の管軸２１１に沿った平面で鉛直方向にきった断面において、電磁場解析による電界強度の解析結果をコンター図で表したものであり、図６（ａ）の解析条件は、導波手段２０１の進行波領域に配置され
たマイクロ波放射部１０２の端部間の最短距離２１２は１２ｍｍであるが、図６（ｂ）の解析条件は端部間の最短距離２１２は１５ｍｍに拡げたものである。図の結果をみるとマイクロ波放射部の端部間の最短距離をマイクロ波の波長λ（＝１２０ｍｍ）の１／８（＝１５ｍｍ）以上にすることで、強電界領域５０１の範囲が減り、加熱室全体での電界強度の均一化が得られていることが表されている。このように、マイクロ波放射部の端部間の最短距離２１２を拡げることによって、マイクロ波の干渉を減らすことができ、均一加熱性を向上することができる。

以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。

図１に示すように、本実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室１０３と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段２０２と、マイクロ波を伝送する導波手段２０１と、加熱室１０３内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部１０２を導波手段２０１の伝送および電界方向に直交する方向２０９に複数配置する構成としている。

また、進行波が支配的な領域であるマイクロ波発生手段２０２に最も近い位置に配置されたマイクロ波放射部１０２の少なくとも１つは、少なくとも１つの長孔で構成されると共に、各マイクロ波放射部１０２の端部間の最短距離２１２をマイクロ波波長の１／８より拡げることで、マイクロ波の干渉によって発生する強電界領域５０１を減らすことができ、被加熱物の均一な加熱が実現できる。また、導波手段の伝送方向に複数のマイクロ波放射部１０２を配置した場合でも、進行波が支配的でない領域に配置されたマイクロ波放射部１０２よりも進行波が支配的な領域でのマイクロ波放射部１０２の端部間の最短距離２１２の方が距離をひろくとることによっても、同様に均一加熱性を向上することができる。

（実施の形態２）
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。

図７〜８は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置１０１の説明図である。

図７は、導波手段２０１とマイクロ波放射部１０２とマイクロ波発生手段２０２の位置関係を説明する図であり、特に、マイクロ波放射部１０２の少なくとも１つの長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が、４５°より小さい構成を表わしている。

また、図８はマイクロ波放射部１０２の少なくとも２つの長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５と、導波手段２０１から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の広がりの関係を説明した図であり、電磁場解析により求めた電界分布を表わしている。

なお、図面において、（実施の形態１）と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、（実施の形態２）における基本的な動作は（実施の形態１）と同様である。

次に、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５により、導波手段２０１から加熱室１０３に放射されるマイクロ波の広がる方向が変化する原理について説明する。

導波手段２０１として図３に示すような矩形導波管３０１を用いている場合、マイクロ波発生手段２０２から発生した進行波と、導波手段２０１の終端部２０３で反射した反射波が互いに干渉し、図４に示すように導波管内に定在波４０４が生じる。

まず、図４を用いて定在波４０４における電界４０１・磁界４０２・電流４０３の関係について説明する。進行波は電界４０１と磁界４０２の方向は９０°ずれており、位相は同一である。これに対し、定在波４０４は電界４０１と磁界４０２の方向は９０°ずれており、位相はπ／２ずれている。よって、定在波４０４が発生している矩形導波管３０１内の電界４０１と磁界４０２の関係は図４のようになる。これは、定在波４０４の場合は、進行波が導波手段２０１の終端部２０３で反射する際に、電界４０１の位相がπ／２ずれることが主な原因である。なお、電流４０３は導波手段２０１の表面を磁界４０２に直交する方向に流れる。

次に、図４に示したような電界４０１・磁界４０２・電流４０３の分布を有した導波手段２０１のＨ面３０２に、マイクロ波放射手段として長孔を配置した場合を考える。

長孔が電流の流れを遮ることにより、電流が流れてきた側の長孔の周囲には電子がたまり、他方の長孔の周囲より電位が高くなる。片側の電位が高くなるため、他方の長孔の周囲との間に電界が生じる。

マイクロ波放射手段が長孔の場合、長辺同士の距離は短辺同士の距離より短いため、電界は長辺同士間に生じ易い。

よって、長孔の長軸方向２０４に直角な方向に電界分布が生じるため、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５を変化させることにより、マイクロ波の広がる方向も変化する。

以上より、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が４５°より小さい場合は、主に伝送及び電界方向に直交する方向２０９にマイクロ波が広がる。

また、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が４５°より大きい場合は、主に伝送方向２０７にマイクロ波が広がる。

次に、図８においては、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５を、２５°から６５°まで１０°刻みで変化させた場合の、マイクロ波放射部１０２から加熱室１０３へ放射されるマイクロ波の分布を電磁界解析により求めた。

なお、本解析では時計回りに長孔の長軸方向２０４を回転させているが、反時計回りの場合についても同様の結果が得られる。

図８に示すように、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が４５°以下の場合はマイクロ波の放射が導波手段の伝送及び電界方向と直交する方向２０９へより顕著に発生していることが分かる。これに対して、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５を４５°以上とするとより伝送方向にマイクロ波放射が広がりを見せることがわかる。

以上より、長軸方向に対して直角方向にマイクロ波の広がりが強く、長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が４５°を境にして、４５°より小さい場合に、伝送及び電界方向に直交する方向２０９に放射されるマイクロ波の量が、伝送方向２０７へ放射されるマイクロ波の量より大きくなる。

よって、マイクロ波放射部１０２の少なくとも１つは、少なくとも１つの長孔で構成すると共に、少なくとも１つの長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が、４５°より小さい構成とすることにより、導波手段２０１の幅よりも外側にマイクロ波を広げ
ることができ、マイクロ波の干渉による伝送方向と反対方向に発生する強電界領域５０１を減らすことになり、加熱室１０３内の被加熱物を均一に加熱することが可能となる。

以下本実施の形態における動作、作用を説明する。

図７に示すように、本実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室１０３と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段２０２と、マイクロ波を伝送する導波手段２０１と、加熱室１０３内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部１０２を導波手段２０１の伝送及び電界方向と直交する方向２０９に複数配置する構成としている。

また、マイクロ波発生手段２０２からの距離が最も短い位置に配置される、マイクロ波放射部１０２の少なくとも１つは、少なくとも１つの長孔で構成されると共に、マイクロ波放射部１０２の端部間の最短距離２１２がマイクロ波の波長の１／８よりも長い構成であること、また少なくとも１つの長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が、４５°より小さい構成としている。

このように実施の形態１と同様にマイクロ波放射部の端部間の最短距離２１２をひろげることで加熱均一性を向上できることと、さらに、マイクロ波放射部１０２の少なくとも１つは、少なくとも１つの長孔で構成されると共に、少なくとも１つの長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度２０５が、４５°より小さい構成により、導波手段２０１の伝送及び電界方向に直交する方向２０９にマイクロ波を広げることが可能となる。

（実施の形態３）
以下に、本実施の形態における具体的な構成および作用、効果を説明する。

図９〜図１０は、本発明の実施の形態３におけるマイクロ波加熱装置１０１の説明図である。

図９は、導波手段２０１とマイクロ波放射部１０２とマイクロ波発生手段２０２の位置関係を説明する図である。図９は、マイクロ波放射部１０２である２つの長孔の長軸方向の長さをマイクロ波の波長の１／２となる構成図である。図１０は、円偏波を放射するマイクロ波放射部２１５の形状の例を示した図である。

なお、図面において、（実施の形態１）および（実施の形態２）と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。また、（実施の形態３）における基本的な動作は（実施の形態１）および（実施の形態２）と同様であるとして、発明の主要点でない限り説明を省略し、以下その動作、作用を説明する。

初めに、円偏波の特徴および円偏波を用いたマイクロ波加熱の利点について説明する。

円偏波とは、移動通信および衛星通信の分野で広く用いられている技術である。身近な使用例としては、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）「ノンストップ自動料金収受システム」などが挙げられる。円偏波は、電界４０１の偏波面が電波の進行方向に対して時間に応じて回転するマイクロ波であり、円偏波を形成すると電界４０１の方向が時間に応じて変化し続けるので、加熱室１０３内に放射されるマイクロ波の放射角度も変化し続け、時間的に電界４０１強度の大きさが変化しないという特徴を有している。

前記の特徴により、従来のマイクロ波加熱装置に用いられている直線偏波によるマイク
ロ波加熱と比較して、広範囲にわたってマイクロ波が分散放射されて、被加熱物を均一に加熱することができるようになる。特に、円偏波の周方向に対して均一加熱の傾向が強い。

なお、円偏波は回転方向から右旋偏波（ＣＷ：ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）と左旋偏波（ＣＣＷ：ｃｏｕｎｔｅｒ ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）の２種類に分類されるが、加熱性能に違いはない。

なお、円偏波に対して、導波手段２０１内のマイクロ波の電場および磁場の振動方向が一定方向であるのが直線偏波である。直線偏波を加熱室１０３内に放射する従来のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波分布の不均一さを低減するために、被加熱物を載置するテーブルを回転させる構造や、導波手段２０１から加熱室１０３へマイクロ波を放射するアンテナを回転させる構造などを設置する必要がある。

よって、従来の直線偏波を用いたマイクロ波加熱装置によるマイクロ波加熱で問題とされていた、直接波と反射波の干渉によって加熱室１０３内に生じる定在波４０４を緩和することが可能となり、均一なマイクロ波加熱を実現することができる。

なお、本発明における円偏波とは、マイクロ波放射部１０２からのマイクロ波の広がりが正確な真円となっている場合のみを意味しているのではなく、マイクロ波の広がりが楕円となっているなどの場合も含んでいる。つまり、電界４０１の方向が時間に応じて変化し続けることで、加熱室１０３内に放射されるマイクロ波の放射角度も変化し続け、時間的に電界４０１強度の大きさが変化しないという特徴を有しているものも円偏波と呼んでいる。

次に、円偏波の利用において、開放空間の通信分野と閉空間の加熱の分野では、いくつか異なる点があるので説明を加える。通信分野では、他のマイクロ波との混在を避けて必要な情報のみを送受信する必要があるため、送信側は右旋偏波か左旋偏波のどちらかに限定して送信し、受信側もそれに合わせた最適な受信アンテナを選ぶことになる。

一方、加熱の分野では、指向性を有する受信アンテナの代わりに、特に指向性のない食品などの被加熱物がマイクロ波を受けるので、マイクロ波が全体に均等に当たることのみが重要となる。

よって、加熱の分野では右旋偏波と左旋偏波が混在しても問題はないが、逆に被加熱物の置き位置や形状によって不均等な分布になるのをできるだけ防ぐ必要がある。例えば、単一の円偏波開口の場合、被加熱物を円偏波開口の真上に置くと良いが、前後あるいは左右にずらして置くと、円偏波開口に近い部位が加熱されやすく、遠い部位は加熱されにくく、結果として加熱むらが生じてしまう。よって、複数の円偏波開口を配置することが望ましい。

本実施の形態のようにＴＥ１０モードでマイクロ波を伝送している場合において、導波手段２０１における導波手段の管軸２１１を境界にして、円偏波開口から放射される円偏波の方向が逆（右旋偏波および左旋偏波）になるが、このように配置することは通信分野では考えられないことであり、本発明で初めて実現させた加熱分野ならではの配置である。

なお、本実施の形態では、円偏波を放射するマイクロ波放射部２１５を、二つの長孔が交差する略Ｘ字状の構成としている。これにより、簡単な構成で確実に円偏波を放射することができる。

また、図１０（ａ）に示したように、マイクロ波放射部のうち少なくとも１つで、少なくとも１つの長孔の長軸方向の長さを変更し、Ｘ字の交点が長孔の長軸方向の中心でないような構成にしたものについても、放射されるマイクロ波の干渉を減らし、伝送方向と反対方向２０８に発生する強電界領域５０１を減らすことができる。また、図１０（ｂ）のように、マイクロ波放射部の端部２２０の角部にアールをもうけた構成で、マイクロ波放射部の端部間の最短距離２１２を拡げることで、放射されるマイクロ波の干渉を減らし、強電界領域５０１を少なくすることにより、被加熱物の均一加熱が可能となる。

図９に示すように、本実施の形態のマイクロ波加熱装置１０１である電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室１０３と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段２０２と、マイクロ波を伝送する導波手段２０１と、加熱室１０３内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部１０２がマイクロ波発生手段から最も近い進行波が支配的な領域に配置され、導波手段２０１の伝送及び電界方向と直交する方向２０９に複数配置する構成としている。

また、各マイクロ波放射部１０２の端部間の最短距離はマイクロ波の波長の１／８以上とする構成とすることで、放射されるマイクロ波の干渉を減らし、強電界領域を減らすことが出来る。

さらに、マイクロ波放射部１０２の少なくとも１つの長孔の長軸方向の長さを、マイクロ波波長の１／２にすることによって、進行波領域においてもマイクロ波の干渉を減らすことができることが実施の形態１と同様に電磁場解析により求められており、上記により強電界領域５０１の範囲を減らし、被加熱物の加熱均一化が可能となる。

また、図１０に示すようなマイクロ波放射部を、長軸方向長さを短くすると共に、Ｘ字の交点を長孔の長軸方向中心と異なる位置にする形状やマイクロ波放射部の端部の角にＲをつける形状などにおいても上記と同様な効果が得られる。

以上より、マイクロ波放射部の端部間の最短距離をマイクロ波の波長の１／８にすることに加え、マイクロ波放射部の形状を変化させることで、進行波領域においてマイクロ波干渉をさらに少なくすることが可能となり、被加熱物の加熱分布をより均一化するマイクロ波加熱装置１０１を提供することができる。

なお、導波手段２０１の伝送方向に複数のマイクロ波放射部を配置した場合、マイクロ波発生手段に最も近い領域に配置されたマイクロ波放射部は、その他の領域に配置されたマイクロ波放射部よりも少なくとも長孔の長軸方向の長さが短くなるように構成することにより、進行波領域で発生するマイクロ波干渉による強電界領域５０１を減らし、被加熱物の均一加熱性を向上できる。

さらに、マイクロ波放射部１０２が円偏波を放射する構成であることにより、円偏波放射部の中心から渦を巻くようにマイクロ波が放射されるので、直線偏波を放射する従来のマイクロ波放射部１０２と比較して、均一加熱が可能となる。特に、円偏波を放射するマイクロ波放射部２１５によって、円周方向に均一に被加熱物を加熱することが期待できる。

さらに、円偏波を放射するマイクロ波放射部２１５を、二つの長孔が交差する略Ｘ字状の構成とすることにより、簡単な構成で確実に円偏波を放射することができる。

なお、マイクロ波放射部１０２の数および位置が加熱室の中央２１０に対して非対称で
ある場合や、マイクロ波放射部１０２が長孔以外の形状である場合や、全てのマイクロ波放射部１０２が同一形状でない場合においても本発明に含まれる。

以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置１０１は、被加熱物への均一照射ができるので、食品加熱や殺菌などを行うマイクロ波加熱装置などに有効に利用することができる。

１０１ マイクロ波加熱装置
１０２ マイクロ波放射部
１０３ 加熱室
１０４ 載置台
１０５ ドア
２０１ 導波手段
２０２ マイクロ波発生手段
２０３ 終端部
２０４ 長孔の長軸方向
２０５ 長孔の長軸方向と導波手段の管軸の交差角度
２０７ 伝送方向
２０８ 伝送方向と反対方向
２０９ 伝送及び電界方向に直交する方向
２１０ 加熱室の中央
２１１ 導波手段の管軸
２１２ 各マイクロ波放射部の端部間の最短距離
２１５ 円偏波を放射するマイクロ波放射部
２２０ マイクロ波放射部の端部
３０１ 矩形導波管
３０２ Ｈ面
３０３ Ｅ面
４０１ 電界
４０２ 磁界
４０３ 電流
４０４ 定在波
４０５ 概腹位置
４０６ 概節位置
４０７ 電界方向
５０１ 強電界領域

Claims (7)

1. 被加熱物を収納する加熱室と、
   マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、
   マイクロ波を伝送する導波手段と、
   前記加熱室内にマイクロ波を放射する、開口形状および大きさが各々同じである複数のマイクロ波放射部と、を備え、
   前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向と、前記導波手段の伝送方向と、に沿って略格子状に配置され、
   前記マイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域に配置された前記複数のマイクロ波放射部は、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向における各々の端部の間の最短距離が、
   マイクロ波の波長の１／８以上の長さになるような構成とし、かつ、
   前記導波手段の伝送方向側に配置された他の前記複数のマイクロ波放射部の、前記導波手段の伝送及び電界方向に直交する方向における各々の端部の間の最短距離よりも広い構成としたマイクロ波加熱装置。
2. マイクロ波を伝送する導波手段が、ＴＥ１０モードを伝送する矩形導波管であり、マイクロ波放射部は前記矩形導波管の幅方向に複数配置する構成とした請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
3. マイクロ波放射部が導波手段の伝送方向にも複数配置され、進行波が支配的な領域とは、最もマイクロ波発生手段に近いマイクロ波放射部が配置される領域とした請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
4. 導波手段の伝送方向に複数配置されたマイクロ波放射部において、進行波が支配的な領域に配置された複数マイクロ波放射部の端部間の距離が、進行波の支配的でない領域に配置されたマイクロ波放射部の端部間の距離と比べて最も長い構成とした請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
5. マイクロ波放射部の少なくとも１つが、少なくとも１つの長孔で構成され、マイクロ波発
   生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域に配置されたマイクロ波放射部の少なくとも１つの長孔の長軸方向と導波手段の伝送方向の交差角度を４５°より小さい構成とした請求項１ないし４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
6. 進行波の支配的な領域に配置される少なくとも１つのマイクロ波放射部の少なくとも１つの長孔の長軸方向と導波手段の伝送方向の交差角度が、進行波の支配的でない領域に配置されるマイクロ波放射部の前記交差角度に比べて最も小さい構成とした請求項５に記載のマイクロ波加熱装置。
7. マイクロ波発生手段から伝送されるマイクロ波の進行波が支配的な領域に配置されたマイクロ波放射部において、少なくとも１つの長孔の長軸方向の長さがマイクロ波波長の１／２以下になるように構成された請求項１ないし６のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。