JP6861397B2 - 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するものであり、特にマイクロ波を放射するアンテナの構造に関する。

代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、マイクロ波発生部であるマグネトロンにより形成されたマイクロ波を金属製の加熱室の内部に放射して、加熱室内部に配置された被加熱物を誘電加熱する。

近年、電子レンジにおいては、被加熱物が載置される加熱室の底面を平坦面に形成して、その底面の下側にマイクロ波を放射するアンテナを設けた製品が提供されている。このように底面が平坦面に形成された加熱室においては、被加熱物が底面の何れの領域に配置されても均一に加熱されることが望ましい。電子レンジの分野においては、加熱室の略全域において実質的に均一に加熱することを目的として、各種のアンテナ構造が提案されている。

例えば、特許文献１においては、加熱室の底面の下側に導波管構造のアンテナを設けた構成が提案されている。特許文献１において提案されている導波管構造のアンテナは、マグネトロンからのマイクロ波を伝送する導波管に繋がれた、平面視が扇形状を有する導波管構造の回転アンテナである。この導波管構造のアンテナは、扇形状の円弧部分がマイクロ波放射口として開口されており、円弧部分以外の部分にはマイクロ波を反射する低インピーダンス部分の遮蔽部分が設けられている。このように構成された導波管構造のアンテナは、加熱室の底面の下側において鉛直方向に延びる軸を中心に回転することにより、加熱室の底面下側において水平方向の全方位にマイクロ波が放射される構成である。

上記ように構成された特許文献１に開示された電子レンジの構成においては、アンテナの回転軸が加熱室の底面中央の直下に設けられているため、加熱室の底面の中央領域に載置された被加熱物に対しては直接的にマイクロ波を放射することができず、加熱室の内部における全ての領域に載置された被加熱物に対して均一に加熱することが困難であった。

加熱室の底面の中央領域に載置された被加熱物に対して、直接的にマイクロ波を放射する構成としては、特許文献２に開示された電子レンジがある。特許文献２に開示された電子レンジは、加熱室の底面における中央領域の下側に導波管構造のアンテナが設けられている。特許文献２に開示された導波管構造のアンテナは、平面視が略四角形であり、四辺における三辺が直線状に直交するように構成されている。残りの一辺が円弧状に形成されており、その円弧状の一辺が開口しており、アンテナの導波管構造内部を伝送したマイクロ波が水平方向に放射される構成である。特許文献２に開示された導波管構造のアンテナにおいては、直線状の三辺部分に側壁面が形成されており、更に、三辺部分の側壁面のそれぞれの下端から水平方向に延びる低インピーダンス部分が形成されている。このように構成された特許文献２に開示された導波管構造のアンテナにおいては、導波管構造内部を伝送するマイクロ波が三辺部分から漏洩することが抑制されている。また、特許文献２に開示された導波管構造のアンテナにおいては、その上面壁に円偏波を放射する開口を形成して、加熱室の中央領域に配置された被加熱物に対する加熱を図っている。

特公昭６３−５３６７８号公報 特開２０１６−１１９２５１号公報

上記ように構成された特許文献１および特許文献２に開示された電子レンジの構成においては、加熱室の底面の下側に配設された導波管構造のアンテナを設けて、加熱室における均一加熱を図る構成である。

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された電子レンジにおいては、マイクロ波が所定の方向に伝送するように構成された導波管構造のアンテナであるため、アンテナの構造が大型であり複雑であると共に、加熱室の底面の下側にアンテナを配設する構成であるため、加熱室の底面の下側にある程度の大きさを有する空間を確保する必要があった。

家庭電気製品の分野において、ライフスタイルの変化により、少人数の家庭に対応するように、小容量の仕様でありながら、高機能を保持しつつ小型化、低価格化、そして高い信頼性を有する製品が求められている。このため、例えば、電子レンジのようなマイクロ波加熱装置の分野においても少人数の家庭に対応して、加熱室の容量が小さくても高機能を有し、小型化、低価格化、そして信頼性の高い構成が求められている。

特許文献２に開示された電子レンジにおいて用いられている導波管構造のアンテナは、マイクロ波を所望の方向に放射することが可能であり、高い機能を有する構成であるが、構造が複雑で大型であるため、製造コストが高く、更にアンテナが導波管構造であるため、アンテナの配設位置としても大きな空間を必要としている。このため、特許文献２に開示された構成において、少人数の家庭に対応するように、小容量でありながら、高機能、小型化および低価格化を達成することができる電子レンジを提供することは困難であった。

本発明は、加熱室の被加熱物に対して均一加熱を行うことができると共に、ライフスタイルの変化に合わせて、少人数の家庭に対応するように、装置の仕様が小容量であっても、高機能を保持しつつ小型化および低価格化を達成した、信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様のマイクロ波加熱装置は、
被加熱物が載置される平坦な底面を有する加熱室と、
前記加熱室の底面の下側に形成された給電室と、
前記給電室の内部に設けられ、同一水平面内を回転するアンテナ面を有する平板状アンテナと、
前記平板状アンテナの回転中心に設けられたアンテナ軸を介してマイクロ波伝送可能に結合された導波管と、
前記導波管に伝送されるマイクロ波を形成するマイクロ波形成部と、を備え、
前記平板状アンテナのアンテナ面が、２つの細長い開口が交差した開口形状を含む少なくとも１つのマイクロ波放射口を有し、
前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線のそれぞれが、前記平板状アンテナの回転中心と前記２つの細長い開口が交差した形状における交差点とを結ぶ水平方向に延びる位置規定線に対して角度を有して、前記少なくとも１つのマイクロ波放射口から前記アンテナ面の直上方向に円偏波を放射するよう構成されている。

本発明によれば、加熱室の被加熱物に対して均一加熱を行うことができると共に、高機能を保持しつつ小型化および低価格化を達成した、信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。

本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジの外観を示す斜視図 実施の形態１の電子レンジの本体を正面から見た断面図 実施の形態１の電子レンジにおける加熱室の底面の下側に設けられた平板状アンテナなどを示す平面図 実施の形態１の電子レンジにおけるマイクロ波放射ユニットなどを示す側面図 実施の形態１の電子レンジにおける導波管とナ平板状アンテナとの結合部分を拡大して示す断面図 実施の形態１における平板状アンテナのフラット面の形状を示す平面図 実施の形態１における平板状アンテナに関する解析結果を示す図 実施の形態１における平板状アンテナの変形例を示す平面図 本発明に係る実施の形態２の電子レンジにおける平板状アンテナのフラット面を示す平面図 実施の形態２における平板状アンテナに関する解析結果を示す図 本発明に係る実施の形態３の電子レンジにおける平板状アンテナのフラット面を示す平面図 実施の形態３における平板状アンテナに関する解析結果を示す図 本発明に係る実施の形態４の電子レンジにおける平板状アンテナのフラット面を示すと共に、当該平板状アンテナに関する解析結果を示す図 実施の形態４の電子レンジにおける平板状アンテナの変形例を示すと共に、当該変形例に関する解析結果を示す図 実施の形態４の電子レンジにおける平板状アンテナの更なる変形例を示すと共に、当該変形例に関する解析結果を示す図

先ず始めに、本発明のマイクロ波加熱装置における各種態様について説明する。
本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、
被加熱物が載置される平坦な底面を有する加熱室、
前記加熱室の底面の下側に形成された給電室、
前記給電室の内部に設けられ、同一水平面内を回転するアンテナ面を有する平板状アンテナ、
前記平板状アンテナの回転中心に設けられたアンテナ軸を介してマイクロ波伝送可能に結合された導波管、および
前記導波管に伝送されるマイクロ波を形成するマイクロ波形成部、を備え、
前記平板状アンテナのアンテナ面が、２つの細長い開口が交差した開口形状を含む少なくとも１つのマイクロ波放射口を有し、
前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線のそれぞれが、前記平板状アンテナの回転中心と前記２つの細長い開口が交差した形状における交差点とを結ぶ水平方向に延びる位置規定線に対して角度を有して、前記少なくとも１つのマイクロ波放射口から前記アンテナ面の直上方向に円偏波を放射するよう構成されている。

上記のように構成された第１の態様のマイクロ波加熱装置は、加熱室の被加熱物に対して均一加熱を行うことができると共に、シンプルな構成にもかかわらず高機能を保持しつつ小型化および低価格化を達成した、信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。

本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第１の態様における前記アンテナ面が、前記回転中心から放射上に延びる線により複数の領域に分割され、分割された領域において隣接する領域を平面視の形状が異なる同一平面により構成してもよい。

本発明に係る第３の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第２の態様における前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を、前記分割された領域における少なくとも１つの領域に設けてもよい。

本発明に係る第４の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第２または第３の態様における前記分割された領域において、前記回転中心を間にして対向する領域のそれぞれに前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を設けてもよい。

本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第１の態様における前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線が直交する構成としてもよい。

本発明に係る第６の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第１の態様における前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線の交差角度において、前記回転中心に対向している領域の角度が９０度より狭い角度でもよい。

本発明に係る第７の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第２または第３の態様における前記アンテナ面が、前記回転中心から放射上に延びる線により、２つの第１円弧領域と、前記第１円弧領域のそれぞれより半径が小さな第２円弧領域と、矩形領域との４つの領域に分割された構成を有し、前記第１円弧領域の両側に前記第２円弧領域と前記矩形領域が配設され、２つの前記第１円弧領域のそれぞれに前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を設けてもよい。

本発明に係る第８の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第７の態様における２つの細長い開口の長手方向の長さが同じであるマイクロ波放射口を前記矩形領域に設けてもよい。

本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第１から第７の態様において、前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の長さが異なる構成でもよい。

本発明に係る第１０の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第２また第３の態様において、前記アンテナ面が、回転中心から放射上に延びる線により、円弧領域と矩形領域に分割され、前記円弧領域に前記少なくとも１つのマイクロ波放射口が設けられ、
前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の長さが異なる構成でもよい。

本発明に係る第１１の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第１の態様における前記アンテナ面が、平面視の形状が実質的に円形であり、前記少なくとも１つのマイクロ波放射口が、前記回転中心から偏心した位置に交差点が配置され、前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の長さが異なる構成でもよい。

本発明に係る第１２の態様のマイクロ波加熱装置においては、前記の第１から第１１の態様における前記２つの細長い開口が交差した形状を含む前記マイクロ波放射口において、前記アンテナ軸に対向する開口の縁部が鋭角な部分を有していない構成でもよい。

以下、本発明に係るマイクロ波加熱装置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を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態の誘電加熱機能のみを有する構成に限定されるものではなく、例えば、ヒータの輻射加熱によるヒータ加熱機能、熱風の循環によるコンベクション加熱機能、および蒸気によるスチーム加熱機能などのそれぞれの加熱機能が単独で、若しくは組み合わせて誘電加熱機能に付加された構成などを含むものである。

《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置である電子レンジの外観を示す斜視図である。図１に示すように、実施の形態１の電子レンジは、当該電子レンジの正面である前面に開口（加熱室開口２ａ）を有する加熱室２を備える本体１と、加熱室２を開閉する扉３とを有する構成である。実施の形態１における電子レンジの本体１には、その右側に加熱調理の調理設定および調理開始等の各種操作を行うための操作部４が配置されている。

実施の形態１の電子レンジにおいては、加熱対象である被加熱物が収容され載置された加熱室２の内部にマイクロ波を放射するための平板で構成された平板状アンテナ７（図２参照）が加熱室２の平坦な底面Ｔの下側に設けられている。加熱室２の内部に載置された被加熱物は、平板状アンテナ７から放射されたマイクロ波により誘電加熱される構成である。なお、加熱室２の壁面には加熱室２の内部を照らす庫内灯、被加熱物の表面温度および庫内温度（加熱室内温度）を検出するための各種温度検出センサが設けられている。また、実施の形態１の電子レンジにおいては、被加熱物が加熱室２の内部の何れの領域に載置されているかを検出する位置検出センサ、例えば赤外線センサが設けられている。

図１に示すように、実施の形態１の電子レンジは、扉３において、加熱室開口２ａに対して下側の位置に回動軸（ヒンジ）が設けられており、使用者が扉３の上側にある把手３ａを握持し、手前側に引いて加熱室開口２ａを開成する構造を有している。加熱室２の内部は、扉３の閉成状態により実質的に密閉状態となり、加熱室２の内部に配置された被加熱物が実質的な密閉状態で加熱調理される。

図２は、実施の形態１の電子レンジの本体１を正面から見た断面図である。なお、以下の説明において、実施の形態１の電子レンジの左右方向とは図２に示す加熱室２における左右方向を意味しており、前後方向とは図２の紙面に垂直な方向であり、加熱室２の前面側（手前側）と背面側（奥側）を結ぶ方向を意味する。

図２に示すように、実施の形態１の電子レンジは、被加熱物が載置される加熱室２の底面Ｔが平坦面に形成されている。加熱室２の底面Ｔの下側には、マイクロ波を形成し放射する平板状アンテナ７を含むマイクロ波放射ユニット１０が設けられている。実施の形態１の電子レンジにおいては、加熱室２の右側である操作部４の裏側の空間には電源回路、制御回路、操作回路などの回路部品、およびマイクロ波を形成するマグネトロン５、冷却ファンなどの構成部品が配設されている。

加熱室２の底面Ｔの下側に設けられたマイクロ波放射ユニット１０は、マイクロ波形成部であるマグネトロン５からのマイクロ波を伝送する導波管６と、マイクロ波を加熱室２に放射する平板状アンテナ７と、平板状アンテナ７を回転させるアンテナモータ８と、を含む。平板状アンテナ７には、導波管６に回転可能であり、マイクロ波伝送可能に結合された金属製のアンテナ軸９が設けられており、アンテナ軸９とアンテナモータ８の駆動軸とは樹脂製の回転シャフト１１により接合されている。

図２に示すように、左右に延びる導波管６上面壁において、その右側端から略１／２波長の位置にマグネトロン５の出力端５ａが突設されている。出力端５ａから出力されたマイクロ波は、直線状に左右に延びる導波管６内を伝送する。実施の形態１における導波管６は、加熱室２の底面Ｔの下側領域（導波管６の左側領域）における高さＨ２が、出力端５ａ側の領域（導波管６の右側領域）の高さＨ１より低く形成されている（Ｈ２＜Ｈ１）。実施の形態１の構成においては、導波管６の左側領域の高さＨ２が導波管６の右側領域の高さＨ１の約１／２の高さとなっている。

導波管６の左側領域は、その高さＨ２が低く形成されているため、導波管６を貫通した回転シャフト１１に接合されたアンテナモータ８の配設空間が確保されている。従って、導波管６は、導波管６の左側領域と右側領域とを繋ぐ略中間領域の下面壁が斜面６ａに形成されている。なお、導波管６には、アンテナ側とのインピーダンス整合を図り、且つ導波管６内に形成される定在波の腹と節の位置を規定するために、導波管内部への凹みとなる整合部６ｂが導波管６の左側領域に形成されている。また、導波管６の右側領域における、マグネトロン５の出力端５ａの突出部分に対向する下面壁には、下方へ膨らんだ膨らみ６ｃが形成されており、出力端５ａから下面壁までの間に所望の距離が確保されている。

図２において左右に延びる導波管６の上面壁における左側端から略１／２波長の位置には、平板状アンテナ７のアンテナ軸９が設けられている。アンテナ軸９は、前述のように、導波管６の上面壁に対して回転可能にマイクロ波伝送可能に結合されており、導波管６を伝送したマイクロ波が、アンテナ軸９に接合された金属平板の平板状アンテナ７に給電される。アンテナ軸９の下端には樹脂製の回転シャフト１１が接合されており、回転シャフト１１はアンテナ軸９と一体化されて導波管６を上下に貫通して、導波管６の下側に設けられたアンテナモータ８に接合されている。

図３は、加熱室２の底面Ｔの下側に設けられたマイクロ波放射ユニット１０の平板状アンテナ７などを示す平面図である。図３の平面図においては、加熱室２の底面Ｔとなる耐熱ガラスを取り除いた状態を示している。また、図３に示す加熱室２の右側に隣接する空間（操作部４の裏側の領域）においては、導波管６の右側領域とマグネトロン５を示し、その他の部品は省略している。図３においては、斜線で示す領域が加熱室２の平坦な底面Ｔとなる耐熱ガラスが設けられている領域であり、実施の形態１においては加熱室２の底面形状が略正方形である。

図３に示すように、加熱室２の底面Ｔの下側には凹み空間である給電室１３が設けられており、給電室１３の略中央位置に平板状アンテナ７が配設されている。給電室１３は、その上面を除き、金属材料で構成されており、平板状アンテナ７からのマイクロ波を反射するよう構成されている。平板状アンテナ７は、平板な金属板、例えば厚みが０．５ｍｍのアルミめっき鋼板で形成され、後述するように特定の形状を有する複数の開口（マイクロ波放射口１７，１８，１９）を有している。また、実施の形態１における平板状アンテナ７は、平面視の外形形状においても特定の形状を有している。

実施の形態１における平板状アンテナ７の平面視（アンテナ面）の形状は、図３に示すように、半径が異なる扇形の円弧領域（１４，１５）と、略矩形形状の矩形領域（１６）とにより同一平面を形成するように構成されている。平板状アンテナ７の外形形状の詳細については、後述する。平板状アンテナ７は、アンテナ軸９の中心を回転中心として同一平面上を回転する構成であり、平板状アンテナ７（アンテナ面）の外周から水平方向の全方位に、そして複数の開口から垂直方向にマイクロ波が放射される構成である。

平板状アンテナ７が設けられている給電室１３は、前後方向の幅が狭い細長い空間形状を有しており、加熱室２の中心位置と給電室１３の中心位置が一致している（図３参照）。給電室１３の中心位置は、平板状アンテナ７の回転中心である。また、給電室１３の前後左右の四方の側面壁は、上方側を向くように傾斜しており、平板状アンテナ７から水平方向に放射されたマイクロ波を加熱室３側（上側）に反射する機能を有する。なお、給電室１３における前後の側面壁の傾斜角度は、給電室３における左右の側面壁の傾斜角度に比べてゆるくなっており、反射されたマイクロ波がより上方側を向くように形成されている。これは、前後方向の幅が狭い給電室１３において、給電室１３の前後の側面壁により反射したマイクロ波が加熱室２の前後の領域に幅広く拡げるためである。

図４は、マイクロ波形成部であるマグネトロン５がマイクロ波放射ユニット１０に設けられた構成を示す側面図であり、給電室１３、導波管６、平板状アンテナ７などは断面で示している。図５は、導波管６と平板状アンテナ７との結合部分を拡大して示す断面図である。

図４および図５に示すように、平板状アンテナ７のアンテナ軸９の一部（下端部分）が導波管６内に配置されており、その下端部分に接合された回転シャフト１１が導波管６の下面壁を貫通してアンテナモータ８に接合されている。また、導波管６の上面壁には上方に膨らんだ形状のアンテナ保持部６ｄが形成されている。アンテナ保持部６ｄには、アンテナ軸９が貫通する孔が形成されており、その孔の外周には耐摩耗性樹脂で形成されたアンテナ受け１２が装着されている。アンテナ受け１２は、アンテナ軸９により貫通される貫通孔１２ａを有している。また、アンテナ受け１２には、上方に突設された複数の保持部１２ｂが形成されており、少なくとも３カ所の保持部１２ｂの上端面が平板状アンテナ７を摺動するように支持して、平板状アンテナ７の上面であるフラット面（アンテナ面）Ａが所望の位置（水平面）に確実に保持される。平板状アンテナ７は、上面のフラット面Ａがアンテナ面として機能する平板形状を有している。従って、平板状アンテナ７のフラット面Ａは、アンテナモータ８の駆動により、水平面と実質的に平行な同一水平面内を回転する。

図６は、実施の形態１における平板状アンテナ７のフラット面Ａの平面視の形状を示す平面図である。図６に示すように、実施の形態１の電子レンジにおいては、３つの開口（１７，１８，１９）が形成されている。これらの開口（１７，１８，１９）が平板状アンテナ７のフラット面Ａに形成されているため、回転する平板状アンテナ７のフラット面Ａから複数の円偏波および直線偏波が直上方向に放射される構成である。

図６に示すように、平板状アンテナ７の平面視の形状は、アンテナ軸９の回転中心Ｐを間に挟んで対向した位置にある２つの扇形形状である第１円弧領域１４，１４と、２つの第１円弧領域１４と１４とにより挟まれた領域における一方の領域に形成された扇形形状の第２円弧領域１５と、２つの第１円弧領域１４と１４とにより挟まれた他方の領域に形成された矩形領域１６とにより、同一平面が形成されている。即ち、２つの第１円弧領域１４，１４の上面はアンテナ軸９の回転中心Ｐを間にした対向した位置にあり、同一平面に含まれる。また、第２円弧領域１５および矩形領域１６の各上面は、アンテナ軸９の回転中心Ｐを間にした対向した位置にあり、同一平面に含まれる。図６から明らかなように、第１円弧領域１４，１４の扇形形状は、第２円弧領域１５の扇形形状より、半径が大きな扇形形状である。上記のように、平板状アンテナ７のフラット面（アンテナ面）Ａは、回転中心Ｐから放射上に延びる線により４つの領域に分割されており、分割された領域において隣接する領域が平面視の形状が異なっている。

以上のように、実施の形態１における平板状アンテナ７の平面視の形状は、同一平面内において、２つの第１円弧領域１４，１４、第２円弧領域１５、および矩形領域１６による４つの領域により構成されている。実施の形態１においては、例えば、第１円弧領域１４の中心角度が約８０度、第２円弧領域１５の中心角度が約１００度、そして矩形領域１６の中心角度が約１００度で構成した。なお、実施の形態１における平板状アンテナ７の半径寸法としては、例えば、第１円弧領域１４の半径が６０ｍｍであり、第２円弧領域１５の半径が４５ｍｍである。また、矩形領域１６の外側辺（図６における右端辺）は、回転中心Ｐから７０ｍｍの位置に形成されており、矩形領域１６における略四角形の突設領域（図６における右側に突設した略四角形領域）の幅が５０ｍｍで形成した。なお、第１円弧領域１４の半径を６０ｍｍに設定したのは、当該電子レンジにおいて用いられる周波数（２．４５ＧＨｚ）の約１波長の長さを考慮したものである。

上記のように、実施の形態１における平板状アンテナ７の平面視の形状を具体的な寸法で説明したが、この具体例は一構成例であり、電子レンジの仕様に応じて適宜変更されるものであり、本発明はこの構成例に特定されるものではない。

実施の形態１における平板状アンテナ７に形成された３つの開口（１７，１８，１９）に関しては、第１マイクロ波放射口１７、第２マイクロ波放射口１８、および第３マイクロ波放射口１９として以後説明する。

実施の形態１における第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８は、同じ開口形状を有しており、同じ長さの細長い開口（２０、２１）の長手方向の中心線（Ｊ、Ｋ）が直交した形状のクロス開口形状である。即ち、第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８は、同じＸ字形状を有している。

第１マイクロ波放射口１７のクロス開口形状（Ｘ字形状）は、２つの細長い開口（２０、２１）のそれぞれの長手方向の中心線（ＪまたはＫ）が、アンテナ軸９の回転中心Ｐとクロス開口形状の交差点Ｂとを結ぶ直線（第１位置規定線Ｅ）に対して４５度の角度を成している。同様に、第２マイクロ波放射口１８のクロス開口形状は、２本の細長い開口（２０、２１）のそれぞれの長手方向の中心線（ＪまたはＫ）が、アンテナ軸９の回転中心Ｐとクロス開口形状の交差点Ｃとを結ぶ直線（第１位置規定線Ｅ）に対して４５度の角度を成している。即ち、第１マイクロ波放射口１７のクロス開口形状（略Ｘ字形状）において、第１開口部２０の長手方向に延びる中心線Ｊが、アンテナ軸９の回転中心Ｐとクロス開口形状の交差点Ｂとを結ぶ第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。同様に、第２開口部２１の長手方向に延びる中心線Ｋが第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。

第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８のクロス開口形状においては、放電を防止するため、端部および屈曲部は全て曲面で構成されている。なお、実施の形態１のクロス開口形状における第１開口部２０と第２開口部２１は、平板状アンテナ７の回転中心Ｐからみて左奥側から右手前側に形成された細長い開口を第１開口部２０とし、右奥側から左手前側に形成された細長い開口を第２開口部２１とする。以下の各実施の形態の説明においても、（略）クロス開口形状における第１開口部および第２開口部の位置関係を同様とする。

第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８は、アンテナ軸９の回転中心Ｐを間にして対向して配設されており、半径の大きな第１円弧領域１４，１４のそれぞれに形成されている。第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８の各クロス開口形状の交差点（Ｂ，Ｃ）を結ぶ直線（第１位置規定線Ｅ）はアンテナ軸９の回転中心Ｐを通っており、その第１位置規定線Ｅは第１円弧領域１４，１４を実質的に同じ面積に二分する中心線である。

なお、実施の形態１における第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８の具体的なクロス開口形状は、細長い開口の長手方向の長さが、例えば３５ｍｍであり、細長い開口の幅が、例えば１０ｍｍである。これらの数値は例示であり、本発明をこれらの数値に特定するものではない。

実施の形態１における第３マイクロ波放射口１９は、前述の第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８より大きな開口形状を有している。第３マイクロ波放射口１９は、矩形領域１６に形成されている。第３マイクロ波放射口１９は、同じ長さの細長い開口が直交して交差したクロス開口形状を含む略クロス開口形状である。更に、第３マイクロ波放射口１９の略クロス開口形状は、図６に示すように、当該クロス開口形状により４つの領域に区分される外側領域の１つの領域Ｇが略三角形形状に開口しており、当該三角形形状の開口を含むものである。また、第３マイクロ波放射口１９の略クロス開口形状においては、２本の細長い開口のそれぞれの長手方向の中心線が、アンテナ軸９の回転中心Ｐと略クロス開口形状の交差点Ｄとを結ぶ直線（第２位置規定線Ｆ）に対して４５度の角度を有している。

図６に示すように、第３マイクロ波放射口１９の略クロス開口形状は、同じ長さの細長い開口が直交したクロス開口形状（Ｘ字形状）と、当該クロス開口形状の外側領域におけるアンテナ軸９の回転中心Ｐに対向する領域Ｇが略三角形開口形状とにより構成されている。これは、第３マイクロ波放射口１９が第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８に比べて、より大きな開口形状であり、第３マイクロ波放射口１９において電界が強くなり、アンテナ軸９に近い領域に屈曲部分が存在すると放電のおそれがあるため、アンテナ軸９に近い領域に略三角形開口形状の領域Ｇを形成して、鋭角な部分を無くした構成である。

また、第３マイクロ波放射口１９の形成位置は、アンテナ軸９の回転中心Ｐと、略クロス開口形状の交差点Ｄとを結ぶ直線（第２位置規定線Ｆ）が矩形領域１６および第２円弧領域１５を実質的に同じ面積に二分する中心線となる位置である。第３マイクロ波放射口１９の略クロス開口形状においては、放電を防止するため、端部および屈曲部は全て曲面で構成されている。なお、実施の形態１における第３マイクロ波放射口１９の具体的な開口形状は、例えば、細長い開口の長手方向の長さが、４５ｍｍであり、細長い開口の幅が、１０ｍｍである。これらの数値は例示であり、本発明をこれらの数値に特定するものではない。

上記のように、実施の形態１における平板状アンテナ７は、実質的に平坦な一枚の板材によりマイクロ波を放射するフラット面（アンテナ面）Ａを形成し、その回転中心Ｐ（フラット面Ａの裏面）にアンテナ軸９を設けた構成である。従って、実施の形態１の平板状アンテナ７は、導波管構造を有しておらず、導波管構造によりマイクロ波を所定方向に伝送して放射する構成とは異なる構成である。このため、平板状アンテナ７は、回転しながら、平板状アンテナ７の外周部分から水平方向の四方にマイクロ波を放射すると共に、フラット面Ａに形成された複数の開口（第１マイクロ波放射口１７、第２マイクロ波放射口１８、および第３マイクロ波放射口１９）から円偏波および直線偏波を放射する構成である。

図７は、実施の形態１の構成の平板状アンテナ７に関して、発明者らによる解析により得られた結果を示すものである。図７の（ａ）は、平板状アンテナ７における第１マイクロ波放射口１７、第２マイクロ波放射口１８、および第３マイクロ波放射口１９から放射されるマイクロ波の電界ベクトルの軌跡を破線により示した図である。図７の（ｂ）は、平板状アンテナ７における電界強度をコンター図で示したものである。図７の（ｂ）のコンター図において、中央領域において色合いの濃い領域が電界強度の強い領域を示している。ここで用いたコンター図はカラー図であり、中央領域において色の濃い領域が赤色であり、外側領域の色合いの濃い部分は青色であり、電界強度は低い部分である。以下に説明するコンター図においても、同様に、中央領域において色の濃い領域が電界強度の強い領域を示している。

図７の（ａ）に示すように、第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８からは電界ベクトルの軌跡が楕円形状の円偏波である楕円偏波のマイクロ波が放出されている。一方、第３マイクロ波放射口１９からは直線偏波のマイクロ波が放出されている。第３マイクロ波放射口１９から放射される直線偏波は、平板状アンテナ７のフラット面Ａにおいて、回転中心Ｐと第３マイクロ波放射口１９の略クロス開口形状の交差点Ｄとを結ぶ略線上が電界ベクトルの軌跡となる直線偏波である。

第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８から円偏波が放射される理由としては、平板状アンテナ７のフラット面（アンテナ面）Ａに流れる電流の向きがマイクロ波放射口の開口の両側領域において対称的に流れていないためと考えられる。即ち、第１マイクロ波放射口１７または第２マイクロ波放射口１８の交差点（ＢまたはＣ）と、導波管６とマイクロ波伝送可能に結合されているアンテナ軸９の回転中心Ｐとを結ぶ線（第１位置規定線Ｅ）で二分された外側領域が対称的な形状を有していないためと考えられる。なお、第３マイクロ波放射口１９に関しては、開口形状の交差点Ｄと、アンテナ軸９の回転中心Ｐとを結ぶ線（第２位置規定線Ｆ）で二分された外側領域が対称的である。

図７の（ｂ）のコンター図に示すように、第１マイクロ波放射口１７、第２マイクロ波放射口１８、および第３マイクロ波放射口１９においては電界強度が強く、また平板状アンテナ７の外周部分においても電界強度が強くなっており、出力の大きなマイクロ波が放射されている。

図８は、実施の形態１における平板状アンテナ７の変形例を示す平面図である。図８に示す平板状アンテナ７Ａにおいて、図６に示した平板状アンテナ７との違いは、第３マイクロ波放射口１９Ａの開口形状であり、その他の構成は同じである。図８に示すように、第３マイクロ波放射口１９Ａは、同じ長さの細長い開口が直交した形状のクロス開口形状である。即ち、図８に示す第３マイクロ波放射口１９Ａのクロス開口形状においては、図６に示したような略三角形開口形状（Ｇ）を含まないクロス開口形状である。このように、平板状アンテナ（７，７Ａ）に示すように、当該電子レンジの仕様などに応じて、マイクロ波放射口の開口形状を、クロス開口形状、若しくは略三角形開口形状（領域Ｇの開口）を含む略クロス開口形状に構成することが可能である。即ち、加熱出力、加熱容量が大きな装置においては、放電発生をより確実に防止するために、アンテナ軸９に近い領域のマイクロ波放射口の縁部が鋭角な部分を有しておらず、例えば略三角形開口形状（領域Ｇの開口）を含むような構成として鋭角な部分を取り除く開口形状とし、反対に加熱出力、加熱容量が小さな装置においては、単純なクロス開口形状として構成することも可能である。

以上のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、円偏波および直線偏波のマイクロ波を放射する平坦なアンテナ面（Ａ）を有する平板で構成された平板状アンテナにより、加熱室の容量が小さく、加熱出力が小さい仕様であっても、加熱室内の被加熱物に対して実質的に均一加熱することができる高機能を保持しており、更にアンテナ構造がシンプルで小さいため、装置全体として小型化を達成することができ、かつ低価格化を達成することができる。また、実施の形態１の電子レンジにおいては、アンテナ構造が単純化されているため、故障の少ない信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。

《実施の形態２》
以下、実施の形態２のマイクロ波加熱装置について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１と同様の作用を有する内容についても、重複記載を避けるため説明を省略する場合がある。

実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて実施の形態１の電子レンジと異なる点は、平板状アンテナの形状であり、特に開口形状が異なっている。図９は、実施の形態２の電子レンジにおける平板状アンテナ７Ｂのフラット面（アンテナ面）Ａを示す平面図である。

実施の形態２における第１マイクロ波放射口１７Ｂおよび第２マイクロ波放射口１８Ｂは、第３マイクロ波放射口１９Ｂの開口形状の交差点Ｄと、アンテナ軸９の回転中心Ｐとを結ぶ第２位置規定線Ｆに関して、線対称に配置されており、同じ開口形状を有している。第１マイクロ波放射口１７Ｂおよび第２マイクロ波放射口１８Ｂのそれぞれは、長さの異なる細長い開口（第１開口部２０Ｂおよび第２開口部２１Ｂ）が交差したクロス開口形状（略Ｘ字形状）である。各クロス開口形状の交差点（Ｂ，Ｃ）の位置は、前述の実施の形態１における平板状アンテナ７のフラット面（アンテナ面）Ａにおける交差点（Ｂ，Ｃ）の位置と同じである。

第１マイクロ波放射口１７Ｂのクロス開口形状（略Ｘ字形状）において、第１開口部２０Ｂの長手方向に延びる中心線Ｊが、アンテナ軸９の回転中心Ｐとクロス開口形状の交差点Ｂとを結ぶ第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。一方、第２開口部２１Ｂの長手方向に延びる中心線Ｋが第１位置規定線Ｅに対して２５度の角度を成している。即ち、第１マイクロ波放射口１７Ｂを構成する２つの細長い開口の長手方向の中心線（Ｊ、Ｋ）の交差角度において、回転中心に対向している領域の角度が９０度より狭い角度（７０度）である。

同様に、第２マイクロ波放射口１８Ｂのクロス開口形状において、第１開口部２０Ｂの長手方向に延びる中心線Ｊが、第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。一方、第２マイクロ波放射口１８Ｂにおける第２開口部２１Ｂの長手方向に延びる中心線Ｋが第１位置規定線Ｅに対して２５度の角度を成している。第１マイクロ波放射口１７Ｂおよび第２マイクロ波放射口１８Ｂのクロス開口形状は、放電を防止するため、端部および屈曲部が全て曲面構成である。

第１マイクロ波放射口１７Ｂおよび第２マイクロ波放射口１８Ｂは、実施の形態１の構成と同様に、第１円弧領域１４，１４のそれぞれに形成されている。また、第１マイクロ波放射口１７Ｂおよび第２マイクロ波放射口１８Ｂの各クロス開口形状の交差点（Ｂ，Ｃ）は、第１位置規定線Ｅ上に存在しており、第１位置規定線Ｅは第１円弧領域１４，１４を実質的に同じ面積に二分する中心線である。

なお、実施の形態２における第１マイクロ波放射口１７Ｂおよび第２マイクロ波放射口１８Ｂの具体的なクロス開口形状は、第１開口部２０Ｂの長手方向の長さが、例えば５０ｍｍであり、第２開口部２１Ａの長手方向の長さが、例えば３５ｍｍである。即ち、第１開口部２０Ｂの長手方向の長さに関しては、クロス開口形状の各交差点（ＢまたはＣ）から第２位置規定線Ｆが存在する方向に３２．５ｍｍの長さであり、各交差点（ＢまたはＣ）から反対方向に１７．５ｍｍの長さである。第１開口部２０Ｂおよび第２開口部２１Ｂの幅は、例えば１０ｍｍである。

実施の形態２における第３マイクロ波放射口１９Ｂは、前述の実施の形態１における第３マイクロ波放射口１９と同じ形状であり、平板状アンテナ７Ｂの矩形領域１６に形成されている。なお、実施の形態２における第３マイクロ波放射口１９Ｂの具体的な開口形状は、例えば、細長い開口の長手方向の長さが、４５ｍｍであり、細長い開口の幅が、１０ｍｍである。上記の具体的な数値は例示であり、本発明をこれらの数値に特定するものではない。

上記のように、実施の形態２における平板状アンテナ７Ｂは、実質的に平坦な一枚の板材によりマイクロ波を放射するフラット面（アンテナ面）Ａを形成し、その回転中心にアンテナ軸９を設けた構成である。従って、実施の形態２の平板状アンテナ７Ｂは、導波管構造を有しておらず、導波管構造によりマイクロ波を所定方向に伝送して放射する構成とは異なる構成である。このため、実施の形態２における平板状アンテナ７Ｂは、回転しながら、平板状アンテナ７Ａの外周部分から水平方向の四方にマイクロ波を放射すると共に、フラット面Ａに形成された複数の開口（第１マイクロ波放射口１７Ｂ、第２マイクロ波放射口１８Ｂ、および第３マイクロ波放射口１９Ｂ）から円偏波および直線偏波を放射する構成である。

図１０は、実施の形態２の構成の平板状アンテナ７Ｂに関して、発明者らによる解析により得られた結果を示すものである。図１０の（ａ）は、平板状アンテナ７Ｂにおける第１マイクロ波放射口１７Ｂ、第２マイクロ波放射口１８Ｂ、および第３マイクロ波放射口１９Ｂから放射されるマイクロ波の電界ベクトルの軌跡を破線により示した図である。図１０の（ｂ）は、平板状アンテナ７Ｂから放射される電界強度をコンター図で示したものである。

図１０の（ａ）に示すように、第１マイクロ波放射口１７Ｂおよび第２マイクロ波放射口１８Ｂからは電界ベクトルの軌跡が楕円偏波のマイクロ波が放出されている。前述の実施の形態１における第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８から放射される楕円偏波より、電界ベクトルの軌跡が大きな径の楕円偏波である。なお、第３マイクロ波放射口１９Ａからは直線偏波のマイクロ波が放出される。第３マイクロ波放射口１９Ａから放射されるマイクロ波は直線偏波であるため、電界ベクトルの軌跡は略直線上となる。

図１０の（ｂ）のコンター図に示すように、第１マイクロ波放射口１７Ｂ、第２マイクロ波放射口１８Ｂ、および第３マイクロ波放射口１９Ｂにおいては電界強度が強く、また平板状アンテナ７Ｂの外周部分からも電界強度の強いマイクロ波が放射されている。

以上のように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、円偏波および直線偏波のマイクロ波を放射する平坦なアンテナ面（Ａ）を有する平板状アンテナにより、加熱室の容量が小さく、加熱出力が小さい仕様であっても、加熱室内の被加熱物に対して実質的に均一加熱することができる高機能を保持しており、更にアンテナ構造がシンプルで小さいため、装置全体として小型化を達成することができ、かつ低価格化を達成することができる。また、実施の形態２の電子レンジにおいては、アンテナ構造が単純化されているため、故障の少ない信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。

《実施の形態３》
以下、実施の形態３のマイクロ波加熱装置について、実施の形態１および実施の形態２との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１および実施の形態２と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１および実施の形態２と同様の作用を有する内容についても、重複記載を避けるため説明を省略する場合がある。

実施の形態３のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて実施の形態１および実施の形態２の電子レンジと異なる点は、平板状アンテナの形状であり、特に外形形状および開口形状が異なっている。図１１は、実施の形態３の電子レンジにおける平板状アンテナ７Ｂのフラット面（アンテナ面）Ａを示す平面図である。

実施の形態３おける第１マイクロ波放射口１７Ｃよび第２マイクロ波放射口１８Ｃは、第３マイクロ波放射口１９Ｃの開口形状の交差点Ｄと、アンテナ軸９の回転中心Ｐとを結ぶ第２位置規定線Ｆに関して、線対称に配置されており、同じ開口形状を有している。第１マイクロ波放射口１７Ｃおよび第２マイクロ波放射口１８Ｃのそれぞれは、長さが異なる細長い開口（第１開口部２０Ｃおよび第２開口部２１Ｃ）が直交したクロス開口形状（略Ｘ字形状）である。各クロス開口形状の交差点（Ｂ，Ｃ）の位置は、前述の実施の形態１における平板状アンテナ７のフラット面（アンテナ面）Ａにおける交差点（Ｂ，Ｃ）の位置と同じである。

第１マイクロ波放射口１７Ｃのクロス開口形状（略Ｘ字形状）において、第１開口部２０Ｃの長手方向に延びる中心線Ｊが、第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。また、第２開口部２１Ｃの長手方向に延びる中心線Ｋが第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。

同様に、第２マイクロ波放射口１８Ｃのクロス開口形状において、第１開口部２０Ｃの長手方向に延びる中心線Ｊが、第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。第２マイクロ波放射口１８Ｃにおける第２開口部２１Ｃの長手方向に延びる中心線Ｋが第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。

実施の形態３における第１マイクロ波放射口１７Ｃおよび第２マイクロ波放射口１８Ｃの開口形状は、同じ形状であるが、それぞれの第１開口部２０Ｃおよび第２開口部２１Ｃにおける長手方向の中央位置に交差点（Ｂ，Ｃ）が位置されていない。即ち、第１開口部２０Ｃにおいて、その交差点Ｂから第２位置規定線Ｆの方向に延びる開口領域が、交差点Ｂから反対方向に延びる開口領域より長く形成されている。同様に、第２開口部２１Ｃにおいて、その交差点Ｂから第２位置規定線Ｆの方向に延びる開口領域が、交差点Ｂから反対方向に延びる開口領域より長く形成されている。

実施の形態３における第１マイクロ波放射口１７Ｃおよび第２マイクロ波放射口１８Ｃの具体的なクロス開口形状は、第１開口部２０Ｃの長手方向の長さが、例えば５０．０ｍｍであり、第２開口部２１Ｃの長手方向の長さが、例えば４２．５ｍｍである。即ち、第１開口部２０Ｃの長手方向の長さに関しては、クロス開口形状の各交差点（ＢまたはＣ）から第２位置規定線Ｆの方向に３２．５ｍｍの長さであり、各交差点（ＢまたはＣ）から反対方向に１７．５ｍｍの長さである。一方、第２開口部２１Ｃの長手方向の長さに関しては、クロス開口形状の各交差点（ＢまたはＣ）から第２位置規定線Ｆの方向に２５．０ｍｍの長さであり、各交差点（ＢまたはＣ）から反対方向に１７．５ｍｍの長さである。第１開口部２０Ｃおよび第２開口部２１Ｃの幅は、例えば１０ｍｍである。これらの数値は例示であり、本発明をこれらの数値に特定するものではない。なお、第１マイクロ波放射口１７Ｃおよび第２マイクロ波放射口１８Ｃのクロス開口形状は、放電を防止するため、端部および屈曲部が全て曲面構成である。

実施の形態３における第３マイクロ波放射口１９Ｃは、前述の実施の形態１における第３マイクロ波放射口１９（図５）と同じ形状であり、平板状アンテナ７Ｃの矩形領域１６Ｃに形成されている。なお、実施の形態３における第３マイクロ波放射口１９Ｃの具体的な開口形状は、例えば、細長い開口の長手方向の長さが、４５ｍｍであり、細長い開口の幅が、１０ｍｍである。これらの数値は例示であり、本発明をこれらの数値に特定するものではない。なお、実施の形態３における第１マイクロ波放射口１７Ｃ、第２マイクロ波放射口１８Ｃ、および／または第３マイクロ波放射口１９Ｃにおいては、変形例として示した図６の第３マイクロ波放射口１９Ａのように、アンテナ軸９に近い領域において、例えば略三角形形状（領域Ｇの開口）のような開口を形成して、鋭角な部分を無くし、放電発生のリスクをより防止した構成としてもよい。

実施の形態３の電子レンジにおいて、平板状アンテナ７Ｃの平面視の形状（アンテナ面の形状）は、実施の形態１における平板状アンテナ７の平面視の形状と異なっている。図１１に示したように、実施の形態３における平板状アンテナ７Ｃにおいては、第１円弧領域１４および第２円弧領域１５が同じ半径を有しており、一つの円弧領域２２が形成されている。即ち、実施の形態３の構成においては、平板状アンテナ７Ｃのフラット面（アンテナ面）は、円弧領域２２および矩形領域１６により構成されており、円弧領域２２の中心角度が約２６０度となっている。

実施の形態３における第１マイクロ波放射口１７Ｃおよび第２マイクロ波放射口１８Ｃは、円弧領域２２において回転中心Ｐを間にして対向して形成されている。第１マイクロ波放射口１７Ｃおよび第２マイクロ波放射口１８Ｃの各クロス開口形状の交差点（Ｂ，Ｃ）は、第１位置規定線Ｅ上に存在している。

上記のように、実施の形態３における平板状アンテナ７Ｃは、実質的に平坦な一枚の板材によりマイクロ波を放射するフラット面（アンテナ面）Ａを形成し、その回転中心Ｐにアンテナ軸９を設けた構成である。従って、実施の形態３の平板状アンテナ７Ｃは、導波管構造を有しておらず、導波管構造によりマイクロ波を所定方向に伝送して放射する構成とは異なる構成である。このため、実施の形態３における平板状アンテナ７Ｃは、回転しながら、平板状アンテナ７Ｃの外周部分から水平方向の四方にマイクロ波を放射すると共に、フラット面Ａに形成された複数の開口（第１マイクロ波放射口１７Ｃ、第２マイクロ波放射口１８Ｃ、および第３マイクロ波放射口１９Ｃ）から円偏波および直線偏波を放射する構成である。

図１２は、実施の形態３の構成の平板状アンテナ７Ｃに関して、発明者らによる解析により得られた結果を示すものである。図１２の（ａ）は、平板状アンテナ７Ｃにおける第１マイクロ波放射口１７Ｃ、第２マイクロ波放射口１８Ｃ、および第３マイクロ波放射口１９Ｃから放射されるマイクロ波の電界ベクトルの軌跡を破線により示した図である。図１２の（ｂ）は、平板状アンテナ７Ｃにおける電界強度をコンター図で示したものである。

図１２の（ａ）に示すように、第１マイクロ波放射口１７Ｃおよび第２マイクロ波放射口１８Ｃからは電界ベクトルの軌跡が楕円偏波のマイクロ波が放出されている。前述の実施の形態１における第１マイクロ波放射口１７および第２マイクロ波放射口１８から放射される楕円偏波より、電界ベクトルの軌跡が真円に近い楕円偏波である。なお、第３マイクロ波放射口１９Ｃからは直線偏波のマイクロ波が放射される。

図１２の（ｂ）のコンター図に示すように、第１マイクロ波放射口１７Ｃ、第２マイクロ波放射口１８Ｃ、および第３マイクロ波放射口１９Ｃにおいては電界強度が強く、また平板状アンテナ７Ｃの外周部分においても電界強度が強くなっており、出力の大きなマイクロ波が放射されている。

以上のように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、円偏波および直線偏波のマイクロ波を放射する平坦なアンテナ面（Ａ）を有する平板状アンテナにより、加熱室の容量が小さく、加熱出力が小さい仕様であっても、加熱室内の被加熱物に対して実質的に均一加熱することができる高機能を保持しており、更にアンテナ構造がシンプルで小さいため、装置全体として小型化を達成することができ、かつ低価格化を達成することができる。また、実施の形態３の電子レンジにおいては、アンテナ構造が単純化されているため、故障の少ない信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。

《実施の形態４》
以下、実施の形態４のマイクロ波加熱装置について、実施の形態１から実施の形態３との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態４の説明において、前述の実施の形態１から実施の形態３と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１から実施の形態３と同様の作用を有する内容についても、重複記載を避けるため説明を省略する場合がある。

実施の形態４のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいて実施の形態１から実施の形態３の電子レンジと異なる点は、平板状アンテナの形状であり、特に外形形状および開口形状が異なっている。図１３は、実施の形態４の電子レンジにおける平板状アンテナ７Ｄのフラット面（アンテナ面）Ａを示すと共に、当該平板状アンテナ７Ｄに関する解析結果を示している。図１３の（ａ）は、平板状アンテナ７Ｄの形状を示すと共に、平板状アンテナ７Ｄにおけるマイクロ波放射口２３から放射されるマイクロ波の電界ベクトルの軌跡を破線により示した図である。図１３の（ｂ）は、平板状アンテナ７Ｄにおける電界強度をコンター図で示したものである。

図１３の（ａ）に示すように、実施の形態４における平板状アンテナ７Ｄの平面視（アンテナ面）の形状は、円板形状である。また、実施の形態４の構成においては、アンテナ面（Ａ）に１つのマイクロ波放射口２３が形成されている。マイクロ波放射口２３は、前述の実施の形態１から実施の形態３に示したように、長さが異なる細長い２つの開口（第１開口部２０Ｄおよび第２開口部２１Ｄ）が直交したクロス開口形状（略Ｘ字形状）である。

マイクロ波放射口２３のクロス開口形状（略Ｘ字形状）において、第１開口部２０Ｄの長手方向に延びる中心線Ｊは、アンテナ軸９の回転中心Ｐとクロス開口形状の交差点Ｍとを結ぶ第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。同様に、第２開口部２１Ｄの長手方向に延びる中心線Ｋが第１位置規定線Ｅに対して４５度の角度を成している。

また、第１開口部２０Ｄの長手方向の長さは、第２開口部２１Ｄの長手方向の長さに比べて長く形成されている。実施の形態４の構成においては、具体的には、第１開口部２０Ｄの長手方向の長さが１１０．７８ｍｍであり、第２開口部２１Ｄの長手方向の長さが５１．５５ｍｍである。第２開口部２１Ｄ／第１開口部２０Ｄの長さの比率としては、約４６．５％であった。

マイクロ波放射口２３は、平板状アンテナ７Ｄにおけるアンテナ面（Ａ）の回転中心Ｐから偏心した位置に形成されており、円形のアンテナ面（Ａ）における半径の１／３の位置に交差点Ｍが設定されている。なお、実施の形態４における平板状アンテナ７Ｄの外径寸法としては、１２０ｍｍとしており、当該電子レンジにおいて用いられる周波数（２．４５ＧＨｚ）の約１波長の長さである。

図１３の（ａ）に示すように、実施の形態４における平板状アンテナ７Ｄのマイクロ波放射口２３からは、電界ベクトルの軌跡が略円形の円偏波のマイクロ波が放射されている。図１３の（ｂ）のコンター図に示すように、マイクロ波放射口２３の近傍、および平板状アンテナ７Ｄの外周部分においても電界強度が強くなっており、出力の大きなマイクロ波が放射されている。

図１４および図１５は、実施の形態４における円板状の平板状アンテナ（７Ｅ，７Ｆ）の構成の変形例を示している。図１４は、平板状アンテナ７Ｅのフラット面（アンテナ面）Ａを示すと共に、当該平板状アンテナ７Ｅに関する解析結果を示している。図１５は、平板状アンテナ７Ｆのフラット面（アンテナ面）Ａを示すと共に、当該平板状アンテナ７Ｆに関する解析結果を示している。

図１４の（ａ）に示す円板状の平板状アンテナ７Ｅの平面視（アンテナ面）においては、アンテナ面に１つのマイクロ波放射口２４が形成されている。マイクロ波放射口２４のクロス開口形状（略Ｘ字形状）において、図１３に示したマイクロ波放射口２３との異なる点は、第１開口部２０Ｅおよび第２開口部２１Ｅの長手方向のそれぞれの長さである。平板状アンテナ７Ｅにおけるマイクロ波放射口２４の具体的な長さは、第１開口部２０Ｅの長手方向の長さが９８．３７ｍｍであり、第２開口部２１Ｅの長手方向の長さが５７．９ｍｍである。第２開口部２１Ｅ／第１開口部２０Ｅの長さの比率としては、約５８．９％であった。

マイクロ波放射口２４においても、図１３に示したマイクロ波放射口２３と同様に、平板状アンテナ７Ｅにおけるアンテナ面（Ａ）の回転中心Ｐから偏心した位置に形成されており、円形のアンテナ面（Ａ）における半径の１／３の位置に交差点Ｍが設定されている。また、平板状アンテナ７Ｅの具体的な外径寸法としては、１２０ｍｍのものを用いた。

図１４の（ａ）に示すように、平板状アンテナ７Ｅのマイクロ波放射口２４からは、電界ベクトルの軌跡が楕円偏波のマイクロ波が放射されている。図１４の（ｂ）のコンター図に示すように、マイクロ波放射口２４の近傍、および平板状アンテナ７Ｅの外周部分においても電界強度が強くなっており、出力の大きなマイクロ波が放射されている。

図１５の（ａ）に示す円板状の平板状アンテナ７Ｆの平面視（アンテナ面）においては、アンテナ面に１つのマイクロ波放射口２５が形成されている。マイクロ波放射口２５のクロス開口形状（略Ｘ字形状）においては、第１開口部２０Ｆの長手方向の長さが８４．０４ｍｍであり、第２開口部２１Ｆの長手方向の長さが６７．２ｍｍである。第２開口部２１Ｆ／第１開口部２０Ｆの長さの比率としては、約８０％であった。

マイクロ波放射口２５においても、図１３に示したマイクロ波放射口２３と同様に、平板状アンテナ７Ｅにおけるアンテナ面（Ａ）の回転中心Ｐから偏心した位置に形成されており、円形のアンテナ面（Ａ）における半径の１／３の位置に交差点Ｍが設定されている。また、平板状アンテナ７Ｆの具体的な外径寸法としては、１２０ｍｍのものを用いた。

図１５の（ａ）に示すように、平板状アンテナ７Ｆのマイクロ波放射口２５からは、電界ベクトルの軌跡が楕円偏波のマイクロ波が放射されている。図１５の（ｂ）のコンター図に示すように、マイクロ波放射口２５の近傍、および平板状アンテナ７Ｆの外周部分においても電界強度が強くなっており、出力の大きなマイクロ波が放射されている。

上記のように、実施の形態４の電子レンジの構成においては、アンテナ面（Ａ）が円形平板である平板状アンテナ（７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ）を用い、そのアンテナ面（Ａ）の特定の位置に長さが異なる細長い２つの開口を交差させた略クロス開口形状のマイクロ波放射口を形成することにより、アンテナ面（Ａ）における電界分布がアンバランスとなり、マイクロ波放射口から円偏波が放射される構成となっている。

発明者らが解析した結果においては、円板状のアンテナ面（Ａ）を用いた場合には、略クロス開口形状の第１開口部と第２開口部における長手方向の長さの比率（第２開口部／第１開口部）を５０〜８０％の範囲内とすることにより所望の円偏波が形成され、加熱室内の均一加熱に貢献することが理解できる。

上記のように実施の形態４のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、円偏波のマイクロ波を放射する平坦なアンテナ面（Ａ）を有する円板状の平板状アンテナにより、加熱室の容量が小さく、加熱出力が小さい仕様であっても、加熱室内の被加熱物に対して実質的に均一加熱することができる高機能を保持しており、更にアンテナ構造がシンプルで小さいため、装置全体として小型化を達成することができ、かつ低価格化を達成することができる。また、実施の形態４の電子レンジにおいては、アンテナ構造が単純化されているため、故障の少ない信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。

以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置においては、各実施の形態および変形例を用いて具体的に説明したように、ライフスタイルの変化により、少人数の家庭に対応するように、小容量の仕様でありながら、高機能を保持しつつ小型化、低価格化、そして高い信頼性を有する製品を提供することが可能となり、信頼性の高い構成のマイクロ波加熱装置の提供が可能となる。

本発明は、少人数の家庭に対応して、小容量の仕様でありながら、高機能を保持しつつ小型化、低価格化、および高信頼性のマイクロ波加熱装置を市場に提供することができ、有用な発明である。

１ 電子レンジの本体
２ 加熱室
３ 扉
３ａ 把手
４ 操作部
５ マグネトロン（マイクロ波形成部）
６ 導波管
６ｄ アンテナ保持部
７ 平板状アンテナ
８ アンテナモータ
９ アンテナ軸
１０ マイクロ波放射ユニット
１１ 回転シャフト
１２ アンテナ受け
１３ 給電室
１４ 第１円弧領域
１５ 第２円弧領域
１６ 矩形領域
１７ 第１マイクロ波放射口
１８ 第２マイクロ波放射口
１９ 第３マイクロ波放射口
２０ 第１開口部
２１ 第２開口部
２２ 円弧領域
２３ マイクロ波放射口
２４ マイクロ波放射口
２５ マイクロ波放射口
Ａ フラット面
Ｂ 第１マイクロ波放射口の交差点
Ｃ 第２マイクロ波放射口の交差点
Ｄ 第３マイクロ波放射口の交差点
Ｅ 第１位置規定線
Ｆ 第２位置規定線

Claims (10)

1. 被加熱物が載置される平坦な底面を有する加熱室、
   前記加熱室の底面の下側に形成された給電室、
   前記給電室の内部に設けられ、同一水平面内を回転するアンテナ面を有する平板状アンテナ、
   前記平板状アンテナの回転中心に設けられたアンテナ軸を介してマイクロ波伝送可能に結合された導波管、および
   前記導波管に伝送されるマイクロ波を形成するマイクロ波形成部、を備えたマイクロ波加熱装置であって、
   前記平板状アンテナのアンテナ面が、２つの細長い開口が交差した開口形状を含む少なくとも１つのマイクロ波放射口を有し、
   前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線のそれぞれが、前記平板状アンテナの回転中心と前記２つの細長い開口が交差した形状における交差点とを結ぶ水平方向に延びる位置規定線に対して角度を有し、
   前記アンテナ面は、前記回転中心から放射上に延びる線により複数の領域に分割され、分割された領域において隣接する領域が平面視の形状が異なる同一平面により構成され、
   前記分割された領域において、前記回転中心を間にして対向する領域のそれぞれに前記少なくとも１つのマイクロ波放射口が設けられ、
   前記少なくとも１つのマイクロ波放射口から前記アンテナ面の直上方向に円偏波を放射するよう構成された、マイクロ波加熱装置。
2. 被加熱物が載置される平坦な底面を有する加熱室、
   前記加熱室の底面の下側に形成された給電室、
   前記給電室の内部に設けられ、同一水平面内を回転するアンテナ面を有する平板状アンテナ、
   前記平板状アンテナの回転中心に設けられたアンテナ軸を介してマイクロ波伝送可能に結合された導波管、および
   前記導波管に伝送されるマイクロ波を形成するマイクロ波形成部、を備えたマイクロ波加熱装置であって、
   前記平板状アンテナのアンテナ面が、２つの細長い開口が交差した開口形状を含む少なくとも１つのマイクロ波放射口を有し、
   前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線のそれぞれが、前記平板状アンテナの回転中心と前記２つの細長い開口が交差した形状における交差点とを結ぶ水平方向に延びる位置規定線に対して角度を有し、
   前記アンテナ面は、前記回転中心から放射上に延びる線により複数の領域に分割され、分割された領域において隣接する領域が平面視の形状が異なる同一平面により構成され、
   前記アンテナ面は、前記回転中心から放射上に延びる線により、２つの第１円弧領域と、前記第１円弧領域のそれぞれより半径が小さな第２円弧領域と、矩形領域との４つの領域に分割された構成を有し、前記第１円弧領域の両側に前記第２円弧領域と前記矩形領域が配設され、２つの前記第１円弧領域のそれぞれに前記少なくとも１つのマイクロ波放射口が設けられ、
   前記少なくとも１つのマイクロ波放射口から前記アンテナ面の直上方向に円偏波を放射するよう構成された、マイクロ波加熱装置。
3. 被加熱物が載置される平坦な底面を有する加熱室、
   前記加熱室の底面の下側に形成された給電室、
   前記給電室の内部に設けられ、同一水平面内を回転するアンテナ面を有する平板状アンテナ、
   前記平板状アンテナの回転中心に設けられたアンテナ軸を介してマイクロ波伝送可能に結合された導波管、および
   前記導波管に伝送されるマイクロ波を形成するマイクロ波形成部、を備えたマイクロ波加熱装置であって、
   前記平板状アンテナのアンテナ面が、２つの細長い開口が交差した開口形状を含む少なくとも１つのマイクロ波放射口を有し、
   前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線のそれぞれが、前記平板状アンテナの回転中心と前記２つの細長い開口が交差した形状における交差点とを結ぶ水平方向に延びる位置規定線に対して角度を有し、
   前記アンテナ面は、前記回転中心から放射上に延びる線により複数の領域に分割され、分割された領域において隣接する領域が平面視の形状が異なる同一平面により構成され、
   前記アンテナ面は、前記回転中心から放射上に延びる線により、円弧領域と矩形領域に分割され、前記円弧領域に前記少なくとも１つのマイクロ波放射口が設けられ、
   前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の長さが異なるよう構成し、
   前記少なくとも１つのマイクロ波放射口から前記アンテナ面の直上方向に円偏波を放射するよう構成された、マイクロ波加熱装置。
4. 前記少なくとも１つのマイクロ波放射口は、前記分割された領域における少なくとも１つの領域に設けられた、請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
5. 前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線の交差角度において、前記回転中心に対向している領域の角度が９０度より狭い角度を有するよう構成した、請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
6. 前記２つの細長い開口の長手方向の長さが同じであるマイクロ波放射口を前記矩形領域に設けた、請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
7. 前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の長さが異なるよう構成した、請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
8. 被加熱物が載置される平坦な底面を有する加熱室、
   前記加熱室の底面の下側に形成された給電室、
   前記給電室の内部に設けられ、同一水平面内を回転するアンテナ面を有する平板状アンテナ、
   前記平板状アンテナの回転中心に設けられたアンテナ軸を介してマイクロ波伝送可能に結合された導波管、および
   前記導波管に伝送されるマイクロ波を形成するマイクロ波形成部、を備えたマイクロ波加熱装置であって、
   前記平板状アンテナのアンテナ面が、２つの細長い開口が交差した開口形状を含む少なくとも１つのマイクロ波放射口を有し、
   前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線のそれぞれが、前記平板状アンテナの回転中心と前記２つの細長い開口が交差した形状における交差点とを結ぶ水平方向に延びる位置規定線に対して角度を有し、
   前記アンテナ面は、平面視の形状が実質的に円形であり、前記少なくとも１つのマイクロ波放射口が、前記回転中心から偏心した位置に交差点が配置され、前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の長さの比率が５０〜８０％の範囲内とするよう構成された、マイクロ波加熱装置。
9. 前記少なくとも１つのマイクロ波放射口を構成する前記２つの細長い開口の長手方向の中心線が直交するよう構成した、請求項１から８のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
10. 前記２つの細長い開口が交差した形状を含む前記マイクロ波放射口において、前記アンテナ軸に対向する開口の縁部が鋭角な部分を有していない構成である、請求項１から９のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。

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