JPWO2012011233A1 - マイクロ波加熱装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、加熱効率が高く、加熱室の上側に配設されるマイクロ波給電構成をコンパクト化した小型のマイクロ波加熱装置の提供するために、マイクロ波生成部からのマイクロ波を伝送する導波管は、直角に屈曲した水平伝送路と鉛直伝送路とを有し、鉛直伝送路にマイクロ波生成部が水平接続されて、マイクロ波生成部からのマイクロ波が鉛直伝送路および水平伝送路を介して給電部に伝送するよう構成されており、水平伝送路における水平伝送距離が導波管内を伝送するマイクロ波の波長の１／２より長くなるよう構成されている。

Description

本発明は、被加熱物に対してマイクロ波を放射して誘電加熱するマイクロ波加熱装置に関し、特に、被加熱物である食品を誘電加熱して調理する加熱調理器に関する。
マイクロ波加熱装置において、電子レンジに代表されるマイクロ波を用いた加熱調理器の基本構成は、マイクロ波が外部に漏れないようにシールドされた加熱室と、マイクロ波を発生するマグネトロンと、マグネトロンで発生したマイクロ波を加熱室まで伝送する導波管とを備えている。
加熱調理器において、上記の加熱室、マグネトロンおよび導波管以外の構成物に関しては、その目的に応じた方式に応じて各種の構成が用いられる。例えば、加熱室に対してどの方向からマイクロ波を入射させるかによって、横給電方式、下給電方式、上給電方式、上下給電方式などがあり、これらの給電方式に応じてそれぞれ構成が異なっている。
加熱室の側面からマイクロ波を入射させる横給電方式の場合は、マイクロ波の分布が偏らないように被加熱物である食品自体を加熱室内において回転させる必要がある。このように横給電方式においては、いわゆるターンテーブル方式が用いられる。逆に、加熱室における底面からマイクロ波を入射させる下給電方式、天井面からマイクロ波を入射させる上給電方式、および底面と天井面の両方からマイクロ波を入射させる上下給電方式等の場合においては、被加熱物である食品を移動させずに、導波管と加熱室との結合部分に設けた給電部であるアンテナを回転させてマイクロ波を攪拌放射している。このようにアンテナを回転させる、いわゆる回転アンテナ方式は、下給電方式、上給電方式および上下給電方式に用いられている。
電子レンジにおいて、どのような給電方式を選択するかは、電子レンジの機能だけではなく、他の機能、例えば、オーブン機能、グリル機能、スチーム機能等との併用を考慮して決定される。このように電子レンジの機能と他の機能とを併用させる場合、マイクロ波の給電構成の他に、例えばヒータ、水タンク、スチーム発生機構等を設ける必要がある。このため、それぞれの構成物を装置内部において効率的に配置する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
また、例えばオーブン、グリル、および１００度を越える水蒸気である過熱水蒸気(Superheated-steam)等を加熱調理器に用いる場合、加熱室内が高温になるため、被加熱物である食品を載置する皿の材質としては耐熱性の高い導体製の皿が使用される場合がある。このように導体製の皿を使用した場合、マイクロ波が導体製の皿で反射されるため、マイクロ波が透過するガラスやセラミック等の誘電体製の皿を用いた場合とは加熱室内におけるマイクロ波の分布が異なってくる。
また、導体製の皿の代わりとして、導体製の網を使用する場合もある。導体製の網を使用する場合には、網目が波長と比べてある程度大きくなるとマイクロ波が通過するようになるため、網形状によっても加熱室内のマイクロ波の分布は変化する。
さらに、最近においては、電子レンジの機能と他の機能とが互いに協動して調理する必要性が高まってきている。例えば、大きな食品を焼く場合、又は冷凍状態の食品を焼く場合等においては、ヒータによる加熱だけでは食品の表面を加熱するだけであるため、食品の内部まで火が通らないことがある。このようなヒータだけの調理器としては、加熱源としてヒータしか持たないオーブントースターがこれに該当する。このようなオーブントースターを用いてヒータだけで食品の内部まで加熱するためには、食品の表面を焦がさないように、火力（出力）を下げて低温度で長時間かけて熱伝導により徐々に加熱するしか方法がない。
一方、誘電加熱する電子レンジを用いて被加熱物を加熱することにより、被加熱物である食品が誘電体であるため、マイクロ波が食品の内部まで浸透して、食品の内部を加熱することが可能となる。このように、電子レンジを用いることにより、短時間で食品の内部まで火を通すことが可能となる。したがって、食品の内部を加熱する電子レンジの機能と、食品の表面を焼くヒータの機能とを協動させることにより、大きな食品や冷凍状態の食品を短時間で美味しく焼き上げることが可能となる。
特開昭５８−１８１２８９号公報
しかしながら、従来の加熱調理器において、マイクロ波の給電構成と他の構成（例えば、ヒータ構成）とを共存させるためには、給電部であるアンテナからのマイクロ波が、ヒータを加熱してしまい、食品に対する加熱効率が低下するという問題がある。また、マイクロ波の給電構成とヒータへの電力供給構成がオーバーラップしないように、装置内部に配設するためには加熱調理器の装置サイズが大きくならざるをえないという問題がある。上記のように、従来の加熱調理器において、マイクロ波給電構成とヒータ電力供給構成とを共存させる場合、加熱効率の向上と装置の小型化の両立を図ることが難しいという課題があった。
図１０は、一般的なマイクロ波給電構成を加熱室の上側に設けた加熱調理器に対して、ヒータを有するヒータ電力供給構成をさらに設けた場合の概略構成を示す正面断面図である。図１０に示す加熱調理器において、加熱調理器の外観を構成する筐体１００の内部には被加熱物である食品を誘電加熱するための加熱室１０１が設けられている。加熱室１０１の内部における上下位置にヒータ１０２が設けられている。また、上側のヒータ１０２の上方であり、且つ加熱室１０１の上方には、マグネトロン１０３、導波管１０４、回転アンテナ１０５、モータ１０６などのマイクロ波の給電構成が配置されている。このように構成された従来の加熱調理器においては、加熱室１０１から放出される熱が導波管１０４を伝導してマグネトロン１０３に伝わり、マグネトロンが加熱され易い構造を有している。その結果、従来の加熱調理ではマグネトロン１０３が温度上昇してしまい、マグネトロン１０３によるマイクロ波の加熱効率が低下するという問題を有していた。また、従来の加熱調理器においては、回転アンテナ１０５から加熱室１０１の内部に放射されたマイクロ波の一部が上側のヒータ１０２を加熱するため、マイクロ波による加熱効率が低下するという問題も有していた。さらに、加熱室１０１の上側の空間にはマイクロ波給電構成が配設されているため、加熱室１０１の上側にはかなり大きな空間が必要となり、筐体１００のサイズが大型とならざるを得ないという問題も有していた。
本発明は、加熱室からの熱によるマグネトロンの温度上昇を抑制して、加熱効率の高いマイクロ波加熱装置を提供するととともに、加熱室の上側に配設されるマイクロ波給電構成のコンパクト化を図り、小型のマイクロ波加熱装置の提供を目的とする。
本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、
被加熱物を収納して、当該被加熱物にマイクロ波を放射して高周波加熱するための加熱室と、
前記加熱室において前記被加熱物を高周波加熱するためのマイクロ波を生成するマイクロ波生成部と、
直角に屈曲した水平伝送路と鉛直伝送路とを有し、前記鉛直伝送路に前記マイクロ波生成部が水平接続されて、前記マイクロ波生成部からのマイクロ波を前記水平伝送路に伝送する導波管と、
前記水平伝送路に結合され、前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室の内部に放射するアンテナ部を有する給電部と、
前記加熱室の天井面に設けられ、前記アンテナ部から水平方向に放射されるマイクロ波を反射し、前記アンテナ部からのマイクロ波が前記加熱室内に放射されるように下端部分が開放されたアンテナ室と、を備えており、
前記導波管は、前記水平伝送路における水平伝送距離が当該導波管内を伝送するマイクロ波波長の１／２より長くなるよう構成されている。
上記のように構成された本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置によれば、導波管における屈曲位置から給電口までの水平伝送距離が当該導波管内を伝送するマイクロ波波長の１／２より長いため、マイクロ波生成部と給電部との伝送の結合が安定し、負荷変化等の運転状態が変動しても高い効率で加熱を維持することができる。また、本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、長い水平伝送路を有する導波管により加熱室からマグネトロンへ伝熱が抑制されている。さらに、本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、導波管の鉛直伝送路に対してマイクロ波生成部、例えばマグネトロンを横向きに水平接続しているため、装置全体としての高さ方向のサイズをコンパクトにすることができる。
本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置は、前記第１の態様における前記加熱室の内部において、被加熱物に対して上方からの輻射熱により加熱する輻射加熱部が設けられており、前記輻射加熱部が前記アンテナ室の直下以外の領域に配置されている。上記のように構成された本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置によれば、給電部から放射されたマイクロ波が輻射加熱部を直接加熱することがなく、加熱損失が防止されており、加熱効率の向上が図られている。
本発明に係る第３の態様のマイクロ波加熱装置は、前記第１又は第２の態様において、前記被加熱物を加熱するために、前記加熱室の内部に熱風を循環させる対流加熱部が設けられている。上記のように構成された本発明に係る第３の態様のマイクロ波加熱装置によれば、加熱室からマグネトロンへの伝熱が抑制されるとともに、加熱室内における熱風による加熱処理が、加熱損失を防止して、加熱効率高く行うことができる。
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、前記第１乃至第３の態様における前記給電部の前記アンテナ部は、前記アンテナ室の内部において回転し、前記加熱室の内部に対してマイクロ波を攪拌放射するよう構成されている。上記のように構成された本発明に係る第４の態様のマイクロ波加熱装置によれば、加熱室の全体に対してマイクロ波を均一に放射することが可能となる。
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、前記第１乃至第４の態様における前記導波管は、前記鉛直伝送路が前記水平伝送路に対して下方へ延設され、前記加熱室の天井面から上方に突出して形成された前記アンテナ室の上方端部の開口に前記水平伝送路の給電口が結合されている。上記のように構成された本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置によれば、加熱室から突出しているアンテナ室が導波管の上下方向の高さ寸法に相殺される構成であるため、マイクロ波給電構成において無駄なスペースが無く、コンパクト化を図ることができる。また、本発明に係る第５の態様のマイクロ波加熱装置によれば、加熱室に対してアンテナ室を介して導波管を接続する構成であるため、導波管と加熱室との接触部分が無くなり、加えて加熱室からマイクロ波生成部へ伝わる熱が減少するため、マイクロ波生成部による加熱効率が向上する。
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、前記第１乃至第４の態様における前記導波管は、前記鉛直伝送路が前記水平伝送路に対して上方へ延設され、前記加熱室の天井面から上方に突出して形成された前記アンテナ室の上方端部の開口に前記水平伝送路の給電口が結合され、前記鉛直伝送路に水平接続された前記マイクロ波生成部からのマイクロ波が前記水平伝送路を介して前記給電部から前記加熱室内に放射されるように構成されている。上記のように構成された本発明に係る第６の態様のマイクロ波加熱装置は、コンパクトなマイクロ波給電構成を構築することができる。
本発明に係る第７の態様のマイクロ波加熱装置は、前記第１乃至第４の態様における前記アンテナ室の外側において、前記導波管と前記加熱室との間の空間に断熱部が設けられている。上記のように構成された本発明に係る第７の態様のマイクロ波加熱装置によれば、高温加熱中の加熱室から導波管を介してマイクロ波生成部に伝熱する熱量が大幅に抑制され、マイクロ波生成部の出力効率を向上させることができる。
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、前記第１乃至第４の態様における前記アンテナ室は、前記加熱室の天井面から下方に突出する遮蔽壁を有し、前記遮蔽壁の外周部分に前記輻射加熱部が配置されている。上記のように構成された本発明に係る第８の態様のマイクロ波加熱装置によれば、給電部からのマイクロ波が輻射加熱部を直接加熱することがなく、輻射加熱部における損失が少なくなり、高い効率で被加熱物を加熱することができるとともに、装置全体としての高さ方向の寸法が小さくなり、コンパクトな構成となる。
本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置は、前記第１乃至第４の態様における前記導波管における対向する面には、マイクロ波が漏洩しない直径を有する貫通孔が形成され、冷却ファンにより形成された冷却風が前記貫通孔を通過するよう構成されている。上記のように構成された本発明に係る第９の態様のマイクロ波加熱装置によれば、導波管が冷却され、加熱室から導波管を介してマイクロ波生成部に伝わる熱が低減される。
本発明に係る第１０の態様のマイクロ波加熱装置は、前記第１乃至第４の態様における前記導波管にマイクロ波が漏洩しない直径を有する複数の貫通孔を有する通気領域が形成されている。上記のように構成された本発明に係る第１０の態様のマイクロ波加熱装置によれば、導波管の壁面における伝熱抵抗が大きくなるとともに、通気領域の貫通孔を冷却空気が流れて導波管が冷却され、加熱室から導波管を介してマイクロ波生成部に伝わる熱が低減される。この結果、マイクロ波生成部によるマイクロ波の加熱効率が向上する構成となる。
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、前記第１乃至第４の態様における前記導波管は、前記鉛直伝送路が前記水平伝送路に対して下方へ延設され、前記加熱室の天井面から上方に突出して形成された前記アンテナ室の上方端部の開口に前記水平伝送路の給電口が結合され、前記アンテナ室と前記鉛直伝送路との間の空間内にマイクロ波生成部が配置されている。上記のように構成された本発明に係る第１１の態様のマイクロ波加熱装置によれば、導波管の水平伝送路の延設方向において、導波管の鉛直伝送路とアンテナ室とに挟まれた、水平伝送路の下方に生じる空間にマイクロ波生成部が配置されているため、加熱室の上側空間を効率高く利用することができ、無駄な空間を無くして、加熱調理器のコンパクト化が図られている。
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、前記第１乃至第４の態様における前記導波管は、前記鉛直伝送路における鉛直伝送距離が当該導波管内を伝送するマイクロ波波長の１／４より短くなるよう構成されている。上記のように構成された本発明に係る第１２の態様のマイクロ波加熱装置によれば、鉛直伝送路において電界が逆方向になることがなく、導波管の伝送路内において複雑な反射の発生を防止することができ、伝送効率が向上する。
本発明によれば、加熱効率が向上するととともに、加熱室の上側に配設されるマイクロ波給電構成をコンパクト化して、装置サイズが小型化したマイクロ波加熱装置を提供することでできる。
本発明に係る実施の形態１の加熱調理器における主要部の内部構成を示す正面断面図 本発明に係る実施の形態１の加熱調理器における導波管およびアンテナ室を示す斜視図 本発明に係る実施の形態２の加熱調理器における主要部の内部構成を示す正面断面図 本発明に係る実施の形態２の加熱調理器における主要部の側面断面図 本発明に係る実施の形態２の加熱調理器における加熱室の天井面に設けられた給電部、加熱部等を示す裏面図 本発明に係る実施の形態３の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成を示す正面断面図 本発明に係る実施の形態４の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成を示す正面断面図 本発明に係る実施の形態５の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成を示す正面断面図 本発明に係る実施の形態６の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成を示す正面断面図 加熱調理器における一般的なマイクロ波給電構成の概略構成を示す正面断面図
以下、本発明のマイクロ波加熱装置に係る好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。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加熱調理器を用いて説明するが、加熱調理器は例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置としては加熱調理器に限定されるものではなく、高周波加熱である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等の加熱装置を含むものである。したがって、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を含むものである。
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１としては、マイクロ波加熱装置における加熱調理器について説明する。なお、以下の各実施の形態においては、加熱調理器として加熱部として少なくとも１つのヒータを備える電子レンジを例として説明する。
図１は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置としての加熱調理器における主要部の内部構成を示す正面断面図である。図１に示す加熱調理器において、加熱調理器の外観を構成する筐体１０の内部には被加熱物である食品１５を誘電加熱（高周波加熱）するための加熱室１１が設けられている。即ち、加熱室１１においては、被加熱物である食品１５が収納されて、当該食品１５にマイクロ波を放射して高周波加熱している。表面がホーロー塗装された鋼鈑により形成された加熱室１１の内部には、加熱室内を高温にするための輻射加熱部である２つのヒータ１２，１３が設けられている。一方のヒータ１２は加熱室１１の天井面側（上側）に配置されており、他方のヒータ１３は加熱室１１の底面側（下側）に配置されている。加熱室１１の内部には、ステンレスの棒材を縦横に組み合わせて溶接して形成された焼き網１４が脱着可能に設けられている。焼き網１４は加熱室１１における複数段の所望の位置に装着できる構成である。焼き網１４の上に載せられた、被加熱物である食品１５は、上ヒータ１２と下ヒータ１３とにより挟まれて上下方向から輻射加熱される。加熱室１１を構成する壁面と壁面との間の接続部分の角は、曲面により構成されている。また、加熱室１１の底面の全体は大きな曲率半径を有する曲面形状に形成されている。
なお、実施の形態１の加熱調理器においては、壁面がホーロー塗装を行った鋼鈑で形成した例で説明するが、他の耐熱性を有する塗装を行った鋼鈑で形成してもよい。また、壁面材質としてはステンレス、ＰＣＭ鋼板（Pre-coated metal）でもよい。実施の形態１においては、焼き網１４はステンレスの棒材を組み合わせて形成したが、めっき処理を施した鋼材等を用いて形成することもできる。
図１に示すように、加熱室１１の天井面における中央付近にはアンテナ室２４が設けられており、アンテナ室２４の内部には電波撹拌手段としての回転アンテナの給電部２２が配置されている。アンテナ室２４は、給電部２２から放射されたマイクロ波を反射する材料で構成されており、アンテナ室２４の外側へマイクロ波が漏洩しないよう遮蔽構造を有している。回転アンテナの給電部２２は導波管２１に形成された給電口２５から導出するよう設けられている。導波管２１は、マイクロ波生成部であるマグネトロン１６からのマイクロ波を給電部２２に伝送する。マグネトロン１６は、加熱室１１において被加熱物である食品１５を高周波加熱するためのマイクロ波を生成している。給電部２２に伝送されたマイクロ波は、加熱室１１内に放射される。マグネトロン１６は、加熱室１１の上側に配置された導波管２１おける右側端部（図１参照）に配置されており、導波管２１に対してマグネトロン１６の発振アンテナであるマグネトロン出力部４４が横向きに挿入されている。
上記のように構成された実施の形態１の加熱調理器においては、１つの加熱手段としてマイクロ波による誘電加熱部を有し、他の加熱手段として上下ヒータ１２，１３による輻射による輻射加熱部を有している。このように、実施の形態１の加熱調理器は、誘電加熱部と輻射加熱部とを併用することにより、加熱室１１内の被加熱物である食品１５に対する所望の加熱調理を行う構成である。なお、実施の形態１においては、一つの加熱手段としてマイクロ波による誘電加熱部を有し、他の加熱手段として上下ヒータ１２，１３による輻射加熱部を有する構成で説明するが、上記のような輻射加熱部の代わりに、加熱室内に熱風を循環させて加熱調理を行う対流加熱部を設けてもよい。この対流加熱部としては、加熱室の背面側に循環ファンと循環ヒータとを設けて、加熱室内の空気を高温度に加熱して循環させる構成である。勿論、誘電加熱部、輻射加熱部および対流加熱部の３つの加熱手段を設けて加熱調理を行うよう構成してもよい。
実施の形態１における輻射加熱部である上下ヒータ１２，１３は、充填材とともに電熱線を金属パイプ内に封止して構成されている。加熱室１１内には上ヒータ１２の表面に接触する上ヒータ熱電対１７が設けられている。上ヒータ熱電対１７は、給電部２２から放射されるマイクロ波の影響を受けないように、金属管で覆われており、上ヒータ１２の温度検出手段として機能する。また、加熱室１１内には下ヒータ１３の表面に接触する下ヒータ熱電対１８が設けられており、上ヒータ熱電対１７と同様の構成を有している。下ヒータ熱電対１８は下ヒータ１３の温度検出手段として機能する。加熱室１１の壁面には加熱室内の温度検出手段としてサーミスタ１９が固定されている。上ヒータ熱電対１７と下ヒータ熱電対１８とサーミスタ１９は、制御手段である制御部２０に電気的に接続されている。制御部２０は、上ヒータ熱電対１７と下ヒータ熱電対１８とサーミスタ１９からのそれぞれの検出信号に基づき、上ヒータ１２と下ヒータ１３への通電量を制御している。このように、実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１に対する加熱量が設定された温度となるように精度高く加減制御されている。
加熱室１１の内部において、被加熱物である食品１５に対して上方からの輻射熱により加熱する輻射加熱部の上ヒータ１２は、アンテナ室２４の直下以外の領域に配置されている。即ち、アンテナ室２４内の回転アンテナである給電部２２から放射されたマイクロ波により、上ヒータ１２が直接的に照射されることがなく、被加熱物である食品１５が直接的に照射される。
加熱室１１の上側に設けられた導波管２１は、水平方向に延設された水平部４２と、鉛直方向に延設された鉛直部４３とで構成されている。即ち、導波管２１は、水平部４２により形成される水平伝送路（４２）と、鉛直部４３により形成される鉛直伝送路（４３）とにより直角に折れ曲がったＬ字形状の内部通路（伝送路）を有している。マイクロ波生成部であるマグネトロン１６は、導波管２１の鉛直部４３に対して発振アンテナであるマグネトロン出力部４４が水平方向に挿入されて接続されている。したがって、マグネトロン１６が導波管２１に対して横向きに接続（水平接続）されているため、鉛直方向の高さ寸法は、導波管２１に対してマグネトロン１６を縦方向に接続（鉛直接続：図１０参照）した場合に比べて短くなっている。
上記のようにＬ字形状の内部通路（伝送路）を有する導波管２１の水平部４２（水平伝送路）に形成された給電口２５には、回転アンテナである給電部２２が設けられている。給電部２２は、アンテナ部２２ａと軸部２２ｂで構成されている。給電部２２の軸部２２ｂはモータ２３に接続されている。モータ２３の駆動により軸部２２ｂが回動されて、アンテナ部２２ａが回転する構成である。給電部２２は、導波管２１の水平伝送路（４２）に結合されており、導波管２１を伝送したマイクロ波が給電部２２のアンテナ部２２ａにより加熱室１１内に放射される。
加熱室１１の天井面の略中央には、回転するアンテナ部２２ａを収納するドーム形状のアンテナ室２４が設けられている。アンテナ室２４は、下端部分が円形に広がった形状を有しており、円錐台形形状である。アンテナ室２４は加熱室１１の天井面を絞り加工により外側に突出させて円錐台形形状に形成されている。導波管２１の水平部４２の下面に形成された給電口２５は、アンテナ室２４の上端部に形成された開口に結合されており、導波管２１と給電部２２との結合部分は、給電口として所定の直径が確保されている。上記のように、アンテナ室２４は、加熱室１１の天井面に設けられ、アンテナ部２２ａから水平方向に放射されたマイクロ波を反射するよう構成されている。また、アンテナ室２４は、アンテナ部２２ａからのマイクロ波が加熱室内に放射されるように、アンテナ室２４の下端部分が開放されている。
図２は、実施の形態１の加熱調理器における導波管２１およびアンテナ室２４を示す斜視図である。図２に示すように、導波管２１は、水平伝送路を形成する水平部４２と、鉛直伝送路を形成する鉛直部４３とを有しており、伝送路である内部通路がＬ字形状に直角に折れ曲がった屈曲形状を有している。即ち、水平伝送路（４２）の延設方向（水平方向）と、鉛直伝送路（４３）の延設方向（鉛直方向）とは直交している。上記のように、導波管２１は、直角に屈曲した水平伝送路（４２）と鉛直伝送路（４３）とを有し、鉛直伝送路（４３）にマイクロ波生成部であるマグネトロン１６が水平接続されており、マグネトロン１６からのマイクロ波を水平伝送路（４２）に伝送している。
実施の形態１においては、水平部４２と鉛直部４３との接続部位における屈曲位置Ｃ（図２参照）から、給電口２５の中心までの水平伝送距離をＨ（図２参照）とすると、実施の形態１においては、距離Ｈが約１３５ｍｍに設定されている。なお、水平伝送距離Ｈとは、導波管２１内の伝送路における屈曲位置Ｃから給電口２５の中心までの水平伝送路の延設方向（図１における左右方向）に沿った水平距離のことである。
導波管２１の伝送路である内部通路の幅ａは約８０ｍｍであり、導波管２１の水平部４２の内部通路の高さｂは約１６ｍｍである。なお、内部通路の幅ａおよび水平部４２における内部通路の高さｂとは、導波管２１の内面側となる伝送路の長さを示している。
前述のように、導波管２１の鉛直部４３に対してはマグネトロン１６が横向きで水平接続で固定されている。即ち、マグネトロン１６の発振アンテナであるマグネトロン出力部４４が、導波管２１の鉛直部４３の側面壁（右側面壁）に形成された開口部２１ａに横向きに挿入されて装着されている。導波管２１において、屈曲位置Ｃからマグネトロン１６のマグネトロン出力部４４の中心までの鉛直伝送距離（鉛直方向の長さ）をＶ（図２参照）とすると、実施の形態１における鉛直伝送距離Ｖは、約１５ｍｍに設定されている。
実施の形態１の加熱調理器において、マグネトロン１６は発振周波数が約２４５０ＭＨｚのものが使用されている。このため、導波管２１内の管内波長をλｇとすると、λｇは約１９０ｍｍになり、半波長（λｇ／２）の長さは約９５ｍｍとなる（λｇ／２＝９５ｍｍ）。したがって、実施の形態１の加熱調理器における導波管２１の構成は、水平部４２における実質的な伝送路の長さである水平伝送距離Ｈ（約１３５ｍｍ）が半波長（λｇ／２）よりも長く（Ｈ＞λｇ／２）なっている。また、鉛直部４３における実質的な伝送路の長さである鉛直伝送距離Ｖ（約１５ｍｍ）は１／４波長（λｇ／４）よりも短く（Ｖ＜λｇ／４）なっている。
導波管２１から伝送されたマイクロ波を攪拌放射する給電部２２のアンテナ部２２ａは、金属製で構成され、厚さ１ｍｍの約φ６２の直径を有する略円板形状を有している。モータ２３の回転をアンテナ部２２ａに伝動する軸部２２ｂは、アンテナ部２２ａにおける円板中心から約１２ｍｍ偏心した位置に接続されている。軸部２２ｂにおいて、モータ２３側の部分はフッ素樹脂で構成されており、アンテナ部２２ａ側の部分は金属で構成されている。軸部２２ｂにおける金属部分は、導波管２１の内部に約１１ｍｍ入っており、導波管２１の給電口２５を通ってアンテナ室２４側に約１５ｍｍ突出している。また、軸部２２ｂにおける金属部分と給電口２５との隙間は、５ｍｍ以上の距離が確保されている。
図１に示すように、加熱室１１の天井面において、アンテナ室２４の下端となる開口部分にカバー２７が設けられている。カバー２７は、マイカ製であり、給電部２２のアンテナ部２２ａ等に対して加熱室内１１の食品から飛び散った汚れ等が付着しないように設けられている。カバー２７は、加熱室１１の天井面に設けられた絶縁体のフック２６に脱着可能に装着されている。なお、カバー２７は低損失誘電材料であるマイカを用いた例で説明したが、マイカに限定されるものではなく、セラミックやガラス等の材料を用いても同様の効果を奏する。
加熱室１１内の上部に設けられた上ヒータ１２は、給電部２２からのマイクロ波により直接的に加熱されないように、アンテナ室２４の下端となる開口部分の直下は避けて配置されている。このように上ヒータ１２がアンテナ室２４の開口部分を迂回するよう配置されているため、上ヒータ１２の中央部分には空隙部２８が形成されている。したがって、給電部２２から食品１５の方向に向かって直接に放射されたマイクロ波Ｍ（図１参照）は、上ヒータ１２により妨げられることがない。このように、実施の形態１の加熱調理器においては、給電部２２から放射されたマイクロ波が上ヒータ１２を直接加熱することがなく、損失が防止されており、加熱効率の向上が図られている。
実施の形態１の加熱調理器においては、導波管２１が直角に折れ曲がったＬ字形状を有しており、マグネトロン１６が導波管２１に対して横向きに接続されている。即ち、導波管２１の鉛直壁面に対してマグネトロン１６のマグネトロン出力部４４の導出部分が直交するよう取り付けられている。このため、マグネトロン１６が接続された導波管２１の配置空間は、上下方向である鉛直方向の寸法（高さ）が小さくなる。例えば、前述の図１０に示した構成におけるマグネトロン１０３が鉛直方向に接続された導波管１０４の配置空間における高さに比べて、実施の形態１におけるマグネトロン１６が接続された導波管２１の配置空間における高さは小さくなっている。また、マグネトロン１６が導波管２１に対して横向きに接続されているため、マグネトロン１６より上方の空間に余裕があり、他の構成物を配置することが可能となる。
したがって、実施の形態１の加熱調理器においては、マグネトロン１６、導波管２１、およびアンテナ室２４等で構成されるマイクロ波給電構成をコンパクトに形成することが可能となる。実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１の天井面から上方に突設されたアンテナ室２４の突出端部の開口に導波管２１の水平部４２が結合され、導波管２１の鉛直部４３の下端部分が加熱室１１の天井面上に配置されている。したがって、実施の形態１においては、アンテナ室２４の突出寸法Ｌ（図１参照）を相殺するように、導波管２１の鉛直部４３の高さ寸法Ｋ（図２参照）の長さが設定されている。即ち、鉛直部４３の突出寸法Ｋとアンテナ室２４の高さ寸法Ｌが略同じ長さに設定されている。上記のように、Ｌ字形状の導波管２１の高さ寸法の内側にアンテナ室２４が配設されているため、アンテナ室２４の突出寸法Ｌが導波管２１の上下方向の高さ寸法Ｋに相殺されている。また、導波管２１の高さ寸法の内側となるように横向きのマグネトロン１６が配置されているため、導波管２１の高さ寸法の内側にアンテナ室２４およびマグネトロン１６が略配置される構成となる。
上記のように、実施の形態１の加熱調理器においては、マイクロ波給電構成が無駄なスペースを無くして、コンパクト化が達成されている。さらに、実施の形態１の加熱調理器においては、図１に示すように、アンテナ室２４の裾野（下端部分）に導波管２１の鉛直部４３を近接して設けているため、マグネトロン１６を横向き配置した構成にも関わらず、マイクロ波給電構成の左右方向（水平部４２の延設方向）の寸法が大きくなることなくコンパクト化が図られている。
実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１１の天井面にアンテナ室２４を形成し、そのアンテナ室２４の上方端部に導波管２１が接続されている。このため、導波管２１はアンテナ室２４を介して加熱室１１と結合されている。したがって、導波管２１とアンテナ室２４との接触部分は、導波管を加熱室の天井面に直接接触させた場合に比して、小さな面積とすることが可能となる。また、導波管２１と加熱室１１との間には空間が形成されるため、高温加熱中の加熱室１１の天井面から導波管２１に対して直接的に熱伝導されることが防止されている。また、加熱室１１からアンテナ室２４、導波管２１を介してマグネトロン１６に伝導する熱量においても大幅に減少している。
実施の形態１の加熱調理器においては、導波管２１の水平部４２における水平伝送距離Ｈ（図２参照）を長く設定することにより、加熱室１１からアンテナ室２４および導波管２１を介してマグネトロン１６に伝導する熱量をさらに抑制することができる。マグネトロン１６は、一般的に低い温度の方が効率が高いため、マグネトロン１６の出力効率が向上する構成となる。
また、実施の形態１の構成においては、導波管２１の水平部４２の水平伝送距離Ｈを半波長（λｇ／２）より長く設定しているため、マグネトロン１６と給電部２２との結合状態を安定させることができ、負荷変化等の運転状態が変動した場合であっても、高い効率を維持できる構成となる。
さらに、実施の形態１の加熱調理器においては、導波管２１におけるマグネトロン出力部４４の中心から屈曲位置Ｃまでの鉛直伝送距離Ｖを１／４波長（λｇ／４）より短く設定することにより、伝送効率を向上させることができる。導波管２１において、鉛直伝送距離Ｖを発振周波数の１／４波長以下とすることにより、マグネトロン出力部４４から屈曲位置Ｃを含む屈曲部分までの領域において電界が逆方向になることがなく、導波管２１の伝送路内において複雑な反射の発生を防止することができる。この結果、実施の形態１の加熱調理器においては、高い発振効率となり、加熱効率の高い装置となる。
なお、実施の形態１の加熱調理器においては、一つの加熱手段としてマイクロ波による誘電加熱部を有し、他の加熱手段として上下ヒータ１２，１３による輻射による輻射加熱部を併用した構成で説明したが、本発明はこのような構成に限定されず、他の加熱手段として加熱室内に熱風を循環させて加熱調理を行う対流加熱部を設けてもよい。さらに、マグネトロンを用いた誘電加熱部と共に、輻射加熱部と対流加熱部の両方を設けた構成としてもよい。このように構成された本発明のマイクロ波加熱装置は、誘電加熱部の構成において、加熱室１１からアンテナ室２４および導波管２１を介してマグネトロン１６に伝導する熱量が大幅に低減されているため、他の加熱手段を用いたとしても、加熱効率の向上を図ることができるものとなる。
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２の加熱調理器について説明する。実施の形態２の加熱調理器において、前述の実施の形態１の加熱調理器と大きく異なる点は、加熱室にマイクロ波を給電するための構成である。
以下の実施の形態２の加熱調理器の説明においては、実施の形態１の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。図３は実施の形態２の加熱調理器における主要部の内部構成を示す正面断面図である。図４は、図３に示した加熱調理器の側面断面図である。
図３および図４に示すように、実施の形態２の加熱調理器において、マグネトロン１６からのマイクロ波を伝送する導波管４６は、実施の形態１における導波管２１と同様に、水平部４７と鉛直部４８とを有してＬ字形状に屈曲して構成されている。即ち、導波管４６の内部通路は、直角に折れ曲がった水平伝送路と鉛直伝送路とにより構成されている。実施の形態２における導波管４６においては、鉛直伝送路を形成する鉛直部４８が水平伝送路を形成する水平部４７から上方に突出するよう延設されている。マグネトロン１６はマグネトロン出力部４４が導波管４６に対して水平方向に挿入されるように横向きに接続（水平接続）されている。即ち、マグネトロン出力部４４の導出部分が導波管４６の鉛直部４８の鉛直側面に対して直交するよう設けられている。したがって、マグネトロン１６が導波管４６に接続された状態において、上下方向である鉛直方向の高さ寸法は、実施の形態１の構成と同様に小さくなっている。実施の形態２の導波管４６においては、実施の形態１における導波管２１と同様に、水平部４７の水平伝送距離Ｈは約１３５ｍｍであり、半波長（λｇ／２）より長く設定されている（Ｈ＞λｇ／２）。また、鉛直部４８の鉛直伝送距離Ｖは約１５ｍｍであり、１／４波長（λｇ／４）より短く設定されている（Ｖ＜λｇ／４）。なお、実施の形態２においても、マグネトロン１６の発振周波数は約２４５０ＭＨｚのものが使用されているため、導波管４６内の管内波長λｇは約１９０ｍｍであり、半波長（λｇ／２）の長さは９５ｍｍである（λｇ／２＝９５ｍｍ）。
上記のようにＬ字形状の内部通路（伝送路）を有する導波管４６の水平部４７には、アンテナ部２２ａと軸部２２ｂとを有する給電部２２が接続されている。加熱室１１の天井面の略中央部分には、アンテナ部２２ａを収納するアンテナ室４９が形成されている。アンテナ室４９は、下端部分が円形に広がった形状であり、円錐台形形状を有している。アンテナ室４９は加熱室１１の天井面を絞り加工により形成されている。なお、実施の形態２においては、アンテナ室４９の下端部分を覆うカバーが設けられていないため、カバーにおいて僅かに生じる誘電損失が無く、加熱効率がさらに向上する構成となる。
図３に示すように、アンテナ室４９の下端部分の裾の部分は加熱室１１の内部に突出しており、加熱室の天井面から下方に突出する遮蔽壁となっている。一方、アンテナ室４９の上端部分は加熱室１１の天井面より上方に突出している。導波管４６の水平部４７に形成されている給電口２５は、アンテナ室４９の上端部分に形成された開口に結合されている。このため、導波管４６はアンテナ室４９を介して加熱室１１と結合されている。したがって、導波管４６とアンテナ室４９との接触部分は、導波管を加熱室の天井面に直接接触させた場合に比して、小さな面積とすることが可能となる。また、加熱室１１の天井面における上側の面においては、アンテナ室４９の回りを取り囲むように、断熱材で形成された断熱部５０が設けられている。このように断熱部５０が設けられているため、加熱室１１の天井面から上方への放出熱が抑制されている。断熱部５０は、導波管４６と加熱室１１の天井面との間の空間に配設されており、加熱室１１の天井面からの放出熱により導波管４６が直接的に加熱されないよう構成されている。したがって、高温加熱中の加熱室１１から導波管４６を介してマグネトロン１６に伝導する熱量は大幅に抑制されている。この結果、実施の形態２の加熱調理器においては、マグネトロン１６の加熱効率が大幅に向上する構成を有する。
また、導波管４６の水平部４７の水平伝送距離Ｈを半波長（λｇ／２）より長く設定することにより、マグネトロン１６と給電部２２との結合状態が安定し、負荷変化等の運転状態が変動した場合であっても、高い加熱効率を維持できる構成となる。
さらに、実施の形態２の加熱調理器においては、導波管４６におけるマグネトロン出力部４４の中心から屈曲位置Ｃまでの鉛直伝送距離Ｖを１／４波長（λｇ／４）より短く設定することにより、発振効率を向上させることができる。導波管４６において、鉛直伝送距離Ｖを発振周波数の１／４波長以下とすることにより、マグネトロン出力部４４から屈曲位置Ｃを含む屈曲部分までの領域において電界が逆方向になることがなく、導波管４６の伝送路内において複雑な反射の発生を防止することができる。この結果、実施の形態２の加熱調理器においては、発振効率が大幅に向上している。
上記のように、実施の形態２の加熱調理器においては、導波管４６がＬ字形状の屈曲形状であり、アンテナ室４９が加熱室１１の天井面から上方に突設されている。このため、導波管４６の水平部４７と加熱室１１の天井面との間の空間に断熱部５０を設けることが可能となっている。したがって、加熱室１１と導波管４６とをアンテナ室４９を介して結合する構成とすることにより、加熱室１１と導波管４６との間の空間内に熱伝導を防止する断熱部５０を設けることが可能となる。このように断熱部５０を設けることにより、加熱効率の高い加熱調理器をコンパクトな構成で構築することが可能となる。
また、実施の形態２の加熱調理器においては、加熱室１１の天井面に突設されたアンテナ室４９の上端部分に上方に屈曲した導波管４６を設けることにより、加熱室１１の天井面に断熱部５０を設けるためのスペースを確保することができ、断熱部５０を厚く敷設することが可能となる。また、実施の形態２の加熱調理器には、加熱室内の排気を行う換気ファン６１および加熱室内の照明となるランプ６２が設けられている。
上記のように構成された実施の形態２の加熱調理器においては、輻射加熱部としてヒータなどの高温の加熱手段を使った調理工程において、断熱部５０の断熱作用により加熱室１１から上方へ放出される熱が遮断されているため、加熱効率の大幅な向上を図ることができる。さらに、実施の形態２の加熱調理器は、ヒータによる輻射加熱および対流加熱と共に誘電加熱を連動させた調理の場合において、加熱室１１からマグネトロン１６へ伝導する熱量を大幅に抑制する構成を有しているため、コンパクトで加熱効率の高い調理器となる。
なお、実施の形態２の加熱調理器の構成においては、図３および図４に示すように、加熱室１１の内部における上部に上ヒータ１２が設けられており、加熱室１１の底面壁の下側に下ヒータ１３が設けられている。また、実施の形態２の加熱調理器においては、この下ヒータ１３により加熱室１１の底面壁が加熱される構成である。さらに、実施の形態２の加熱調理器は、加熱室１１の背面側にオーブン調理のための熱風循環用の背面ヒータ３０および循環ファン３１を有している。このように実施の形態２の加熱調理器は、誘電加熱による加熱以外にも輻射熱および対流熱により直接食品を加熱できる構成である。したがって、実施の形態２の加熱調理器は、複数の調理メニューに対応することが可能な高機能を有する調理器となる。
加熱室１１の上部に設けられた上ヒータ１２の一端（端子側）は、加熱室１１の背面において固定されており、上ヒータ１２の前面側が上ヒータ支持具５１により保持されている。上ヒータ支持具５１は上ヒータ１２の熱膨張に対応できるように自由度を有して上ヒータ１２を保持する構成である。なお、上ヒータ支持具５１の材料としては耐熱要求温度に応じて碍子等のセラミックで構成され、金属金具に比べてマイクロ波への影響が小さくなる材質が用いられている。
図３および図４に示すように、アンテナ室４９の下端部分は加熱室１１の内部に天井面から突出しており、そのアンテナ室４９の下端部分の回りには上ヒータ１２が配置されている。即ち、上ヒータ１２は、アンテナ室４９の下端部分の開口部分の直下を避けて設けられている。このように、上ヒータ１２は、加熱室内に突設されたアンテナ室４９の下端部分である遮蔽壁の外側に設けられているため、給電部２２からのマイクロ波により直接加熱されることがなく、マイクロ波加熱の損失が防止されている。
図５は、加熱室１１の天井面の下面側を示す配置図であり、天井面に設けられている給電部２２、アンテナ室４９、上ヒータ支持具５１、上ヒータ１２等を示している。図５において、上方が装置の前面側である。図５に示すように、上ヒータ１２は、アンテナ室４９の下端部分の開口部分を避けるように配置されており、複数の箇所で上ヒータ支持具５１により遊動可能に保持されている。
実施の形態２の加熱調理器において、加熱室１１の底面壁の下側に設けられた下ヒータ１３は、加熱室１１の底面壁を加熱する構成である。下ヒータ１３により加熱室１１の底面壁を加熱して、加熱室１１の内部において対流熱を発生させている。
また、実施の形態２の加熱調理器の構成においては、加熱室１１の背面側にオーブン調理のための熱風循環用の背面ヒータ３０および循環ファン３１が設けられており、対流加熱部が構成されている。この対流加熱部は、背面ヒータ３０の発熱と、循環ファン３１の回転により、加熱室１１の内部の空気が加熱されて、加熱室１１の内部を熱風が循環するよう構成されている。実施の形態２の加熱調理器は、上記のように構成された対流加熱部により、加熱室１１の内部を熱風が循環して被加熱物である食品を加熱調理するよう構成されている。
さらに、実施の形態２の加熱調理器においては、図４に示すように、前面側には開閉用のドア３２が設けられており、ドア３２の開閉により被加熱物の加熱室１１に対する出し入れを行うよう構成されている。ドア３２の上部には加熱調理の各種条件の設定等を行うための操作部３３が設けられている。
図４に示すように、実施の形態２の加熱調理器においては、ドア３２と操作部３３との間には隙間３４が形成されている。隙間３４は、加熱室１１の上側空間における後方位置に設けられた冷却ファン３５からの冷却風が排出されるよう冷却通路が形成されている。冷却ファン３５からの冷却風は、断熱部５０の上面に接触しつつ流れるとともに、導波管４６における対向する両側の壁面に形成された小さい貫通孔３６ａ，３６ｂを通り、隙間３４から前方へ排気されている。ここで、小さい貫通孔３６ａ，３６ｂとは、マイクロ波が漏洩しない大きさ、例えば直径が２〜５ｍｍの孔である。したがって、冷却ファン３５からの冷却風は、断熱部５０を冷却するとともに、導波管４６を貫通して流れて導波管４６の冷却も行っている。
上記のように、実施の形態２の加熱調理器においては、冷却ファン３５および冷却通路を設けることにより、例えばオーブン調理で加熱室内が高温になった場合でも、冷却ファン３５を駆動して、加熱室１１の天井面を外側から冷却することができる。このため、実施の形態２の加熱調理器は、加熱室１１の天井面よりも上側に配置された制御部２０等を構成する各種部品の温度上昇を防止することができる。また、実施の形態２の加熱調理器においては、加熱室１１の天井面よりも上側に配設される部品実装を高密度に行っても温度上昇が生じにくい構成となる。このため、実施の形態２の加熱調理器は、装置全体としてコンパクトな構成とすることが可能となる。
実施の形態２の加熱調理器においては、アンテナ室４９の下端部分が、加熱室１１内に突出するよう構成されており、アンテナ室４９の下端部分の外周に上ヒータ１２が配置されている。このように上ヒータ１２が配置されているため、給電部２２から放射されたマイクロ波は、食品１５に対して直接的に放射され、上ヒータ１２により遮られることがない。このように、実施の形態２の構成においては、上ヒータ１２が給電部２２からのマイクロ波を塞ぐことがないため、給電部２２からのマイクロ波が上ヒータ１２を加熱して損失することが防止されており、加熱効率の向上が図られている。
また、実施の形態２の加熱調理器においては、アンテナ室４９における加熱室１１内への突出部分がマイクロ波の遮蔽壁として機能している。この遮蔽壁は、アンテナ部２２ａから放射されたマイクロ波を遮蔽する材料で構成されている。このため、回転アンテナである給電部２２から略水平方向に放射されたマイクロ波は遮蔽壁により確実に遮られ、アンテナ室４９の周囲に設けられた上ヒータ１２および上ヒータ支持具５１が給電部２２からのマイクロ波により直接的に加熱されることがない。即ち、遮蔽壁により、アンテナ部からのマイクロ波が反射されて、アンテナ室４９の外周部分に配置された上ヒータ１２の輻射加熱部を直接加熱しないよう構成されている。この結果、実施の形態２の加熱調理器は、マイクロ波の損失が大幅に抑制されており、高い加熱効率で被加熱物である食品を加熱調理できる構成である。
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３の加熱調理器について説明する。実施の形態３の加熱調理器において、前述の実施の形態１および実施の形態２の加熱調理器と大きく異なる点は、加熱室にマイクロ波を給電するための構成である。実施の形態３の加熱調理器において、その他の構成に関しては、実施の形態１又は実施の形態２の構成が適用される。
以下の実施の形態３の加熱調理器の説明においては、実施の形態１および実施の形態２の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１および実施の形態２の説明を適用する。図６は実施の形態３の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成を示す正面断面図である。
図６に示すように、実施の形態３の加熱調理器においては、上ヒータ１２が加熱室１１の天井面３７の一部を外側（上側）に突出させて形成した凹み部５２の内側に収納されるように配設されている。加熱室１１の上側に設けられているアンテナ室５３は、下端部分の形状である平面形状が正方形であり、全体が直方体形状に構成されている。このアンテナ室５３の上端部分には水平部４２と鉛直部４３とを有するＬ字形状の導波管２１が設けられている。実施の形態３における導波管２１は、前述の実施の形態１における導波管２１と同様に、加熱室１１の天井面３７から上方に突設されたアンテナ室５３の突出端部の開口に導波管２１の水平部４２の給電口２５が結合され、導波管２１の鉛直部４３の下端部分が加熱室１１の天井面３７（凹み部５２）上に僅かな隙間を介して配置されている。したがって、実施の形態３においては、アンテナ室５３の突出部分を相殺するように、導波管２１の鉛直部４３の高さ寸法の長さが設定されている。
また、マグネトロン１６は、導波管２１の鉛直部４３に対して発振アンテナであるマグネトロン出力部４４が水平方向に挿入されて接続されている。したがって、マグネトロン１６が導波管２１に対して横向きに接続（水平接続）されているため、鉛直方向の高さ寸法は、導波管に対してマグネトロンを縦方向に接続（鉛直接続）した場合に比べて短くなっている。
実施の形態３の加熱調理器においては、導波管２１の両側の対向する壁面には多数の貫通孔３６ａ，３６ｂを有する通気領域２１ａが形成されている。図６においては、一方の壁面における複数の貫通孔３６ａで構成された通気領域２１ａのみを記載しているが、この一方の壁面に対向する他方の壁面にも同様に複数の貫通孔３６ｂ（図４参照）で構成された通気領域２１ａが形成されている。通気領域２１ａは、導波管２１の外部へマイクロ波が漏洩しないように、直径約２〜５ｍｍの小さい貫通孔３６ａ，３６ｂが多数個配列された壁面の領域である。このように、導波管２１の壁面に複数の貫通孔３６ａ，３６ｂを有する通気領域２１ａを設けることにより、導波管２１の壁面における伝熱抵抗が大きくなるとともに、通気領域２１ａにおける貫通孔３６ａ，３６ｂを通って空気の移動が可能になる。この結果、導波管２１において空気移動が生じることにより、冷却作用が発生し、加熱室１１から導波管２１を介してマグネトロン１６に伝わる熱が低減される。マグネトロン１６は、一般的に低い温度の方が効率が高いため、実施の形態３の加熱調理器は、マグネトロン１６によるマイクロ波の加熱効率がさらに向上する構成となる。
実施の形態３の加熱調理器においては、前述の実施の形態２において説明した冷却ファン３５および冷却通路を設けることにより、例えばオーブン調理で加熱室１１内が高温になった場合でも、冷却ファン３５を駆動して、導波管２１を冷却するとともに加熱室１１の天井面を外側から冷却することができる構成となる。
実施の形態３の加熱調理器においては、上ヒータ１２が天井面３７の凹み部５２の内側に設けられているため、上ヒータ１２はアンテナ室５３の下端部分と同一、若しくはその下端部分より高い位置に配置されている。この結果、アンテナ室５３より下側の加熱空間における上下方向の寸法に無駄なスペースが無く、装置全体としてコンパクト化を図ることができる。また、上ヒータ１２は、アンテナ室５３の下端部分と同一、若しくは上方に配置されているため、回転アンテナである給電部２２から下方の食品に向けて放射されるマイクロ波が上ヒータ１２により妨げられることがない。したがって、実施の形態３の加熱調理器においては、給電部２２からのマイクロ波が上ヒータ１２を直接加熱して損失することが防止されており、高い効率で食品を加熱調理できる。
なお、加熱室１１の壁面の一部である凹み部５２の内面形状は、図６に示すように、上ヒータ１２からの輻射熱を食品に向かって反射するような角度を有する構成としてもよい。
また、実施の形態３においては、アンテナ室５３の平面形状が正方形である例について説明したが、アンテナ室５３の平面形状としてはアンテナ部２２ａの回転に干渉しない形状であればよく、円形や正方形に限らず、楕円や多角形、またこれらの組み合わせた形状としてもよい。
（実施の形態４）
以下、本発明に係る実施の形態４の加熱調理器について説明する。実施の形態４の加熱調理器において、前述の実施の形態１〜３の加熱調理器と大きく異なる点は、加熱室にマイクロ波を給電するための構成である。実施の形態４の加熱調理器において、その他の構成に関しては、実施の形態１又は実施の形態２の構成が適用される。
以下の実施の形態４の加熱調理器の説明においては、実施の形態１および実施の形態２の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１および実施の形態２の説明を適用する。図７は実施の形態４の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成を示す正面断面図である。
図７に示すように、実施の形態４の加熱調理器においては、上ヒータ１２が加熱室１１の天井面３７の一部を外側（上側）に突出させて形成した凹み部５２の内側に収納されている。加熱室１１の上側に設けられているアンテナ室５３は、その下端部分の平面形状が正方形であり、アンテナ室５３の全体が直方体形状を有している。なお、実施の形態４においては、アンテナ室５３の下端部分の平面形状を正方形の例で説明するが、本発明においては形状を特定するものではなく、その他の形状、例えば円形、多角形等を用いることができる。
アンテナ室５３の上端部分には水平部４７と鉛直部４８とを有してＬ字形状に形成された導波管４６が設けられている。実施の形態４における導波管４６は、前述の実施の形態２における導波管４６と同様に、鉛直部４８が水平部４７から上方に突出するよう延設されている。また、マグネトロン１６はマグネトロン出力部４４が導波管４６の鉛直部４８に対して水平方向に挿入されるように横向きに接続（水平接続）されている。
図７に示すように、アンテナ室５３の上端部分は加熱室１１の天井面３７より上方に突出するよう形成されている。導波管４６の水平部４７に形成されている給電口２５はアンテナ室５３の上端部分に形成された開口に結合されている。このため、導波管４６はアンテナ室５３を介して加熱室１１と接続されている。
実施の形態４における導波管４６はアンテナ室５３のみに固定されており、アンテナ室５３により支持される構成である。上ヒータ１２が収納される凹み部５２の天井面３７に対して、導波管４６およびマグネトロン１６は所定の距離の空間を有して配置されている。このように配置されているため、天井面３７と導波管４６との間の空間、および天井面３７とマグネトロン１６との間の空間に対して、前述の実施の形態２と同様に、装置後方の冷却ファン３５からの冷却風が流通する構成である。このため、マグネトロン１６は上ヒータ１２からの熱が伝わりにくい構成となり、マグネトロン１６の温度上昇が防止されている。マグネトロン１６は、一般的に低い温度の方が効率が高いため、マグネトロン１６によるマイクロ波の加熱効率が向上する構成となる。
実施の形態４の加熱調理器においては、前述の実施の形態３の加熱調理器と同様に、導波管４６の両側の対向する壁面には多数の小さい貫通孔３６ａ，３６ｂを有する通気領域４６ａが形成されている。図７においては、一方の壁面における複数の貫通孔３６ａで構成された通気領域４６ａのみを記載しているが、この一方の壁面に対向する他方の壁面にも同様に複数の貫通孔３６ｂ（図４参照）で構成された通気領域４６ａが形成されている。通気領域４６ａは、導波管４６の外部へマイクロ波が漏洩しないように、直径約２〜５ｍｍの小さい貫通孔３６ａ，３６ｂが多数個配列された壁面の領域である。このように、導波管４６の壁面に複数の貫通孔３６ａ，３６ｂを有する通気領域４６ａを設けることにより、導波管４６の壁面における伝熱抵抗が大きくなるとともに、通気領域４６ａにおける貫通孔３６ａ，３６ｂを通って空気の移動が可能になる。この結果、導波管４６において空気移動が生じることにより、冷却作用が発生し、導波管４６を介してマグネトロン１６に伝わる熱がより小さくなり、マグネトロン１６や導波管４６が確実に冷却されている。
また、実施の形態４の加熱調理器においては、加熱室１１に連通する導波管４６内に通気領域４６ａを通して冷却ファン３５（図４参照）により送風することにより、導波管４６内の圧力が加熱室１１内の圧力より高く維持される。このように圧力差を設けることにより、加熱室１１の天井面３７よりも上方に配置された制御部２０等を有する空間内へ加熱室１１からの油煙等が侵入することを防止することができる。加えて、マイクロ波加熱時におけるマグネトロン１６において生じた熱が加熱室１１に送られるため、高い加熱効率を有する構成となる。
（実施の形態５）
以下、本発明に係る実施の形態５の加熱調理器について説明する。実施の形態５の加熱調理器において、前述の実施の形態１〜４の加熱調理器と大きく異なる点は、加熱室にマイクロ波を給電するための構成である。実施の形態５の加熱調理器において、その他の構成に関しては、実施の形態１又は実施の形態２の構成が適用される。
以下の実施の形態５の加熱調理器の説明においては、実施の形態１および実施の形態２の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１および実施の形態２の説明を適用する。図８は実施の形態５の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成を示す正面断面図である。
実施の形態５の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成は、アンテナ室５４を加熱室１１の内部に設けた構成であり、マイクロ波給電構成としては非常にコンパクトな構成となる。
図８に示すように、実施の形態５においては、加熱室１１の天井面３７に円筒状のアンテナ室構成部材５４ａを固定してアンテナ室５４が形成されている。アンテナ室構成部材５４ａは、給電部２２のアンテナ部２２ａから略水平方向に放射されたマイクロ波の遮蔽壁として機能し、アンテナ室５４の外周に設けられた上ヒータ１２および上ヒータ支持具５１（図５参照）が給電部２２からのマイクロ波により直接的に加熱されることがない構成となっている。なお、アンテナ室５４の平面形状として円形に特定されず、正方形、長方形、その他多角形等を用いることができる。
加熱室１１の天井面３７において、アンテナ室５４が形成されている部分に開口が形成され、その開口に導波管４６の水平部４７に形成された給電口２５が結合されている。実施の形態５における導波管４６は、水平部４７と鉛直部４８とを有してＬ字形状に形成されており、前述の実施の形態２における導波管４６と同様に、鉛直部４８が水平部４７から上方に突出するよう延設されている。また、マグネトロン１６はマグネトロン出力部４４が導波管４６の鉛直部４８に対して水平方向に挿入されるように横向きに接続（水平接続）されている。
実施の形態５の加熱調理器においては、前述の実施の形態３および実施の形態４の加熱調理器と同様に、導波管４６の両側の対向する壁面には多数の小さい貫通孔３６ａ，３６ｂを有する通気領域４６ａが形成されている。このため、導波管４６において空気移動が生じることにより、冷却作用が発生し、導波管４６を介してマグネトロン１６に伝わる熱がより小さくなり、マグネトロン１６や導波管４６が確実に冷却されている。
実施の形態５の加熱調理器は、アンテナ室５４が加熱室１１より上方に突出しない構成であり、導波管４６の水平部４７を加熱室１１の天井面３７の上面に設けた構成であり、導波管４６の鉛直部４８を上向き延設している。なお、導波管４６の水平部４７と加熱室１１の天井面３７との間に熱を遮断する断熱部を設けて、加熱室１１からの熱が導波管に伝導しにくい構成としてもよい。
実施の形態５の加熱調理器においては、図８に示すように、アンテナ室５４と上ヒータ１２がほぼ同一の高さに配置されており、導波管４６の鉛直部４８の高さ寸法の内側にマグネトロン１６およびモータ２３が配置されている。このように構成された実施の形態５の加熱調理器は、高さ方向の寸法が他の実施の形態の加熱調理器に比べて最も小さくなり、コンパクトな構成となる。
実施の形態５の加熱調理器においては、アンテナ室５４の下端部分を覆うカバーが設けられていないため、カバーにおいて僅かに生じる誘電損失が無く、加熱効率がさらに向上した構成となる。また、実施の形態５の加熱調理器においては、アンテナ室５４が加熱室１１の天井面３７に設けたアンテナ室構成部材５４ａにより形成され、このアンテナ室構成部材５４ａがアンテナ室５４と上ヒータ１２との間に配置されてアンテナ部２２ａから水平方向に放射されるマイクロ波を遮る遮蔽壁としての機能を有している。
したがって、加熱室１１内において給電部２２から放射されるマイクロ波は、加熱室内における給電部２２の周囲の部材の有無の影響、および給電部２２の周囲の部材の形状や配置の影響を受け難くなる。給電部２２から放射されたマイクロ波は、アンテナ室５４が設けられているため、上ヒータ１２を直接加熱することがなく、上ヒータ１２における損失が少なくなり、高い効率で被加熱物を加熱することができる。
（実施の形態６）
以下、本発明に係る実施の形態６の加熱調理器について説明する。実施の形態６の加熱調理器において、前述の実施の形態１および実施の形態２の加熱調理器と大きく異なる点は、加熱室にマイクロ波を給電するための構成である。実施の形態６の加熱調理器において、その他の構成に関しては、実施の形態１又は実施の形態２の構成が適用される。
以下の実施の形態６の加熱調理器の説明においては、実施の形態１および実施の形態２の加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１および実施の形態２の説明を適用する。図９は実施の形態６の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成を示す正面断面図である。
実施の形態６の加熱調理器におけるマイクロ波給電構成においては、図９に示すように、マグネトロン１６が導波管２１とアンテナ室５３との間の空間内に配置されている。
実施の形態６の加熱調理器においては、前述の実施の形態３（図６）と同様に、上ヒータ１２が加熱室１１の天井面３７の一部を外側に突出させて形成した凹み部５２の内側に収納されるように配設されている。加熱室１１の上側に設けられているアンテナ室５３は、下端部分の形状である平面形状が正方形であり、全体が直方体形状に構成されている。このアンテナ室５３の上端部分には水平部４２と鉛直部４３とを有するＬ字形状の導波管２１が設けられている。実施の形態６における導波管２１は、アンテナ室５３の突出端部の開口に導波管２１の水平部４２の下面に形成された給電口２５が結合されている。導波管２１の鉛直部４３の下端部分は、加熱室１１の天井面３７の凹み部５２の上方に空間を介して配置されている。したがって、実施の形態６における導波管２１は、アンテナ室５３のみに接続されて、アンテナ室５３のみにより支持されている。
マグネトロン１６は、導波管２１の鉛直部４３におけるアンテナ室５３に対向する側面にマグネトロン出力部４４が水平方向に挿入されて接続（水平接続）されている。したがって、マグネトロン１６は、アンテナ室５３と導波管２１の鉛直部４３により挟まれた空間内に配設されている。
実施の形態６の加熱調理器においては、前述の実施の形態３（図６）と同様に、導波管２１の両側の対向する壁面には多数の小さい貫通孔３６ａ，３６ｂを有する通気領域２１ａが形成されている。このような通気領域２１ａが形成されているため、導波管２１において空気移動が生じ、冷却作用が発生する。その結果、加熱室１１から導波管２１を介してマグネトロン１６に伝わる熱が低減される。
また、図９に示すように、導波管２１の内部に挿入されているマグネトロン１６のマグネトロン出力部４４が通気領域２１ａに囲まれているため、通気領域２１ａを通る冷却風によりマグネトロン出力部４４が冷却される構成である。実施の形態６の加熱調理器においては、一般的に、マグネトロン１６の温度が低い方が効率高くなるため、マグネトロン１６による加熱効率が高くなる。
上記のように、実施の形態６の加熱調理器においては、Ｌ字形状に直角に屈曲した導波管２１を用いて、導波管２１の鉛直部４３が鉛直下方に延設するように構成し、導波管２１とアンテナ室５３との間の空間にマグネトロン１６が設けられている。このため、実施の形態６の加熱調理器の構成においては、導波管２１の水平部４２の延設方向において、水平部４２の内側にマグネトロン１６が配置されている。したがって、実施の形態６の加熱調理器は、加熱室１１の上側空間を効率高く利用しており、無駄な空間が無く、加熱調理器のコンパクト化が図られている。
実施の形態６の加熱調理器においては、導波管２１の水平部４２における水平伝送距離Ｈ（図２参照）を半波長（λｇ／２）より長く設定しても、装置全体としてコンパクトに構成することができる。したがって、実施の形態６の加熱調理器においては、マイクロ波給電構成における結合を安定させて高い加熱効率を維持することが可能である。このため、実施の形態６の構成は、加熱効率とコンパクト性の両方の向上を図ることができる加熱調理器を構築できる。
以上のように、各実施の形態において説明したように、本発明のマイクロ波加熱装置においては、導波管の水平伝送路の水平伝送距離（Ｈ）を導波管に伝送するマイクロ波の波長の１／２（λｇ／２）より長くすることにより、導波管の水平伝送路における給電口までの距離が伝送波の波長に対し十分に長い長さとなる。この結果、マイクロ波給電構成における結合の安定度が増大し、負荷変化等の運転状態の変動に関わらず高い効率を維持して、加熱動作を行うことができる。
また、本発明のマイクロ波加熱装置においては、Ｌ字形状に折れ曲げた屈曲形状の導波管、導波管の鉛直伝送路に対して水平接続したマイクロ波生成部、および給電部を収納するアンテナ室を設けて、導波管の水平伝送路にアンテナ室を結合する構成とすることにより、マイクロ波給電構成をコンパクトにすることができるとともに、加熱室からマイクロ波生成部へ伝わる熱量を減少させることが可能となる。この結果、本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波生成部による加熱効率を向上させることができとともに、マイクロ波生成部を含むマイクロ波給電構成の加熱効率の向上およびコンパクト性の両立を図ることができる。
本発明は、食品にマイクロ波を放射して誘電加熱する加熱調理器、特にオーブン、グリル、過熱スチームなどのその他の加熱と併用する加熱調理器の他に、乾燥装置、陶芸用加熱装置、生ゴミ処理機、或いは半導体製造装置などの各種工業用途におけるマイクロ波加熱装置において有用である。
１０ 筐体
１１ 加熱室
１２ 上ヒータ
１３ 下ヒータ
１５ 被加熱物（食品）
１６ マグネトロン
１７ 上ヒータ熱電対
１８ 下ヒータ熱電対
１９ サーミスタ
２１ 導波管
２２ 給電部
２２ａ アンテナ部
２２ｂ 軸部
２３ モータ
２４ アンテナ室
２５ 給電口
２６ フック
２７ カバー
４２ 水平部（水平伝送路）
４３ 鉛直部（鉛直伝送路）

Claims (12)

  1. 被加熱物を収納して、当該被加熱物にマイクロ波を放射して高周波加熱するための加熱室と、
    前記加熱室において前記被加熱物を高周波加熱するためのマイクロ波を生成するマイクロ波生成部と、
    直角に屈曲した水平伝送路と鉛直伝送路とを有し、前記鉛直伝送路に前記マイクロ波生成部が水平接続されて、前記マイクロ波生成部からのマイクロ波を前記水平伝送路に伝送する導波管と、
    前記水平伝送路に結合され、前記導波管を伝送したマイクロ波を前記加熱室の内部に放射するアンテナ部を有する給電部と、
    前記加熱室の天井面に設けられ、前記アンテナ部から水平方向に放射されるマイクロ波を反射し、前記アンテナ部からのマイクロ波が前記加熱室内に放射されるように下端部分が開放されたアンテナ室と、を備えており、
    前記導波管は、前記水平伝送路における水平伝送距離が当該導波管内を伝送するマイクロ波波長の１／２より長くなるよう構成されたマイクロ波加熱装置。
  2. 前記加熱室の内部において、前記被加熱物に対して上方からの輻射熱により加熱する輻射加熱部が設けられており、前記輻射加熱部が前記アンテナ室の直下以外の領域に配置された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
  3. 前記被加熱物を加熱するために、前記加熱室の内部に熱風を循環させる対流加熱部を設けた請求項１又は２に記載のマイクロ波加熱装置。
  4. 前記給電部の前記アンテナ部は、前記アンテナ室の内部において回転し、前記加熱室の内部に対してマイクロ波を攪拌放射するよう構成された請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
  5. 前記導波管は、前記鉛直伝送路が前記水平伝送路に対して下方へ延設され、前記加熱室の天井面から上方に突出して形成された前記アンテナ室の上方端部の開口に前記水平伝送路の給電口が結合された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
  6. 前記導波管は、前記鉛直伝送路が前記水平伝送路に対して上方へ延設され、前記加熱室の天井面から上方に突出して形成された前記アンテナ室の上方端部の開口に前記水平伝送路の給電口が結合され、前記鉛直伝送路に水平接続された前記マイクロ波生成部からのマイクロ波が前記水平伝送路を介して前記給電部から前記加熱室内に放射されるように構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
  7. 前記アンテナ室の外側において、前記導波管と前記加熱室との間の空間に断熱部を設けた請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
  8. 前記アンテナ室は、前記加熱室の天井面から下方に突出する遮蔽壁を有し、前記遮蔽壁の外周部分に前記輻射加熱部が配置された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
  9. 前記導波管における対向する面には、マイクロ波が漏洩しない直径を有する貫通孔が形成され、冷却ファンにより形成された冷却風が前記貫通孔を通過するよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
  10. 前記導波管にマイクロ波が漏洩しない直径を有する複数の貫通孔を有する通気領域が形成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
  11. 前記導波管は、前記鉛直伝送路が前記水平伝送路に対して下方へ延設され、前記加熱室の天井面から上方に突出して形成された前記アンテナ室の上方端部の開口に前記水平伝送路の給電口が結合され、前記アンテナ室と前記鉛直伝送路との間の空間内にマイクロ波生成部を配置した請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
  12. 前記導波管は、前記鉛直伝送路における鉛直伝送距離が当該導波管内を伝送するマイクロ波波長の１／４より短くなるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
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