WO2013014820A1

WO2013014820A1 - マイクロ波加熱装置

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Publication number: WO2013014820A1
Application number: PCT/JP2012/000772
Authority: WO
Inventors: 澁谷　昌樹; 河合　祐; 近藤　龍太; 西村　誠
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-01-31
Also published as: EP2738474A4; EP2738474B1; JP5891453B2; JPWO2013014820A1; EP2738474A1

Abstract

　被加熱物を載置するための焼き網（４Ａ，４Ｂ）を備えたマイクロ波加熱装置は、焼き網が外枠（２１Ａ，２１Ｂ）を横切る金属製の棒材の複数の橋渡し材（２０，２６，２７）を有しており、橋渡し材または橋渡し材と外枠とにより形成される１つの開口を構成する閉ループにおいて、１つの橋渡し材または１つの外枠で構成される１辺の長さを、マイクロ波の波長の１／２の整数倍以外とし、一端が加熱室の壁面と接触し他端が加熱室の内部に配置される１つの橋渡し材または１つの外枠で構成される１辺の長さを、マイクロ波の波長の１／４の整数倍以外とすることにより、エネルギー損失の少ない高効率のマイクロ波加熱装置を提供する。

Description

マイクロ波加熱装置

　本発明は、マイクロ波加熱するマイクロ波加熱装置に関するものである。

　マイクロ波加熱装置には、例えば被加熱物をマイクロ波加熱により調理する加熱調理器が含まれる。加熱調理器においては被加熱物を加熱室の底面から浮かせるために、金属製の棒材を組み合わせて溶接された焼き網が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

実開昭５５－０５９２０９号公報

　図６は、従来の加熱調理器における金属製の焼き網１０１を示す平面図であり、焼き網１０１が加熱室１００の壁面に設けたレール１０４上に配置された状態を示す。図６に示すように、従来の加熱調理器における金属製の焼き網１０１は、複数の棒材である橋渡し材１０３が矩形状の外枠１０２に対して並行に接合されている。

　図６の焼き網１０１の構成において、焼き網１０１の橋渡し材１０３において外枠１０２と電気的に接続された２点を結んだ第１の辺１２３が、３００ｍｍである場合、当該加熱調理器が用いるマイクロ波の波長が約１２０ｍｍであるため、第１の辺１２３は５／２波長となる。これは、マイクロ波の共振が起こる１／２波長の整数倍であるため、マイクロ波加熱モード時において、焼き網１０１の橋渡し材１０３上でマイクロ波が共振する。この結果、橋渡し材１０３には大きな電流が流れて発熱し、エネルギー損失となり、加熱調理器の加熱効率が低下するという課題があった。

　さらに、マイクロ波加熱モード時において、焼き網１０１の橋渡し材１０３における発熱状態が続いた場合には、外枠１０２が変形して、焼き網１０１が破損するという重大事故が発生するおそれがあった。

　図６に示す従来の焼き網１０１は、接地されている金属製の加熱室１００の壁面に一体形成されたレール１０４により支持されている。図６に示す焼き網１０１において、外枠１０２と橋渡し材１０１が電気的に接続された点と、外枠１０２とレール１０４が接する点との間が最も近い経路、すなわち、接地されたレール１０４と外枠１０２との接触点と、レール１０４に最も近い橋渡し材１０３と外枠１０２との接合点との間を第２の辺１２４とする。この第２の辺１２４が３０ｍｍの場合、マイクロ波の波長は約１２０ｍｍであるため、第２の辺１２４は１／４波長となる。これは、一端が接地されているときにマイクロ波の共振が起きる１／４波長の整数倍である。このため、マイクロ波加熱モード時において、外枠１０２上でマイクロ波が共振し、大きな電流が流れて発熱し、エネルギー損失となり、加熱調理器の加熱効率を落としていた。したがって、さらに発熱状態が続くと外枠１０３の変形し、焼き網１０１が破損するという課題があった。

　従来の加熱調理器においては、加熱室の壁面と焼き網との電気的接触を避けるために、接触部分に皮膜を施したり、加熱室の壁面と焼き網との間に絶縁体のスペーサーを設けたりする構成があった。しかし、このように構成することは、加熱調理器が高価になるとともに、重量も増加するという課題を有していた。

　本発明は、前記従来のマイクロ波加熱装置における課題を解決するものであり、エネルギー損失が少なく、高効率で、安価・軽量・耐久性に優れたマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。

　前記従来のマイクロ波加熱装置における課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、接地された壁面により構成され、被加熱物を加熱する加熱室と、
　前記加熱室内にマイクロ波を供給するマイクロ波発生部と、
　前記加熱室の壁面と接触して電気的に接続状態となる金属製の棒材で構成され、被加熱物を載置するための焼き網と、を備えたマイクロ波加熱装置であって、
　前記焼き網は、外枠と、
　前記外枠により囲まれた領域を横切る金属製の棒材で構成された複数の橋渡し材と、を備え、
　前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する閉ループにおいて、１つの前記橋渡し材または１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の１／２の整数倍以外とするとともに、前記閉ループにおいて、一端が前記加熱室の壁面と接触し他端が前記加熱室の内部に配置される１つの前記橋渡し材または１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の１／４の整数倍以外となるよう構成されている。

　前記のように構成された本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波加熱モードにおいて、金属製の焼き網を構成する橋渡し材および／または外枠上に大きな電流が流れることがないため、焼き網における発熱が抑制されて、エネルギー損失が少なく、高いエネルギー効率で加熱することができ、安価で、軽量で、耐久性に優れた加熱装置となる。

　本発明によれば、マイクロ波加熱モードにおいて、加熱室内の焼き網における発熱を抑制して、エネルギー損失が少なく、高いエネルギー効率でマイクロ波加熱することができ、安価・軽量・耐久性に優れたマイクロ波加熱装置を提供することができる。

本発明のマイクロ波加熱装置としての例示である実施の形態１の加熱調理器の構成を模式的に示す正面断面図本発明に係る実施の形態１の加熱調理器において用いられる２種類の焼き網を示す平面図図２に示した実施の形態１の加熱調理器における焼き網などを示す断面図実施の形態１の加熱調理器における焼き網を用いて行った実験結果を示す特性図実施の形態１の加熱調理器における焼き網を用いて行った実験結果を示す特性図従来の加熱調理器における金属製の焼き網を示す平面図

　本発明に係る第１の態様のマイクロ波加熱装置は、接地された壁面により構成され、被加熱物を加熱する加熱室と、
　前記加熱室内にマイクロ波を供給するマイクロ波発生部と、
　前記加熱室の壁面と接触して電気的に接続状態となる金属製の棒材で構成され、被加熱物を載置するための焼き網と、を備えたマイクロ波加熱装置であって、
　前記焼き網は、外枠と、
　前記外枠により囲まれた領域を横切る金属製の棒材で構成された複数の橋渡し材と、を備え、
　前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する閉ループにおいて、１つの前記橋渡し材または１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の１／２の整数倍以外とするとともに、前記閉ループにおいて、一端が前記加熱室の壁面と接触し他端が前記加熱室の内部に配置される１つの前記橋渡し材または１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の１／４の整数倍以外となるよう構成されている。このように構成された第１の態様のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波加熱モードにおいて、焼き網における橋渡し材および／または外枠上に大きな電流が流れることがないため、焼き網における発熱が抑制され、エネルギー損失が少なく、高いエネルギー効率でマイクロ波加熱することができ、安価で、軽量で、耐久性に優れた加熱装置となる。

　本発明に係る第２の態様のマイクロ波加熱装置は、特に、第１の態様において、前記橋渡し材を交差させて、互いに接触させて電気的に接続状態となるよう構成してもよい。このように構成された第２の態様のマイクロ波加熱装置においては、焼き網における橋渡し材同士を交差させ、互いに電気的に接続状態となるよう構成されているため、橋渡し材を交差させる位置において、橋渡し材または橋渡し材と外枠で形成される閉ループにおける１辺の長さを、マイクロ波の波長の１／２の整数倍以外に調整することができる。さらに、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、焼き網の強度を向上させることができ、耐久性に優れたマイクロ波加熱装置となる。

　本発明に係る第３の態様のマイクロ波加熱装置は、特に、第２の態様において、前記外枠が縦方向に延設される直線状の棒材と横方向に延設される直線状の棒材により略矩形形状を有して構成されており、前記外枠における縦方向の棒材と横方向の棒材のそれぞれに並行に前記橋渡し材が設けられた構成としてもよい。このように構成された第３の態様のマイクロ波加熱装置においては、焼き網における橋渡し材が直線状の棒材で構成され、縦方向および横方向の橋渡し材の長さが同一であるため、製造コストが安価となり、簡単な構成の焼き網を用いて、安価で、軽量で、耐久性に優れた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４の態様のマイクロ波加熱装置において、特に、第１乃至第３の態様のいずれかの態様では、前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する少なくとも１つの閉ループにおいて、少なくとも１つの前記橋渡し材または少なくとも１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の略１／４の奇数倍としてもよい。このように構成された第４の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波加熱モードにおいて、焼き網におけるマイクロ波が互いに打ち消し合い、橋渡し材または外枠上に電流が流れにくくなるため、焼き網における発熱が抑制され、エネルギー損失が少なくなり、高いエネルギー効率でマイクロ波加熱を行うことができ、安価・軽量・耐久性に優れたマイクロ波加熱装置となる。

　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、特に、第１乃至第４の態様のいずれかの態様では、前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する閉ループにおいて、一端が前記加熱室の壁面と接触し他端が前記加熱室の内部に配置される１つの前記橋渡し材または１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の略１／８の奇数倍としてもよい。このように構成された第５の態様のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波加熱モードにおいて、焼き網におけるマイクロ波が互いに打ち消し合い、橋渡し材もしくは外枠上に電流が流れにくくなるため、焼き網における発熱が抑制され、エネルギー損失が少なくなり、高いエネルギー効率でマイクロ波加熱を行うことができ、安価・軽量・耐久性に優れたマイクロ波加熱装置となる。

　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、特に、第１乃至第５の態様のいずれかの態様では、前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する閉ループにおいて、前記開口の内寸の最長直線距離を、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の１／２以上としてもよい。このように構成された第６の態様のマイクロ波加熱装置においては、焼き網の閉ループの開口をマイクロ波が容易に通過して、マイクロ波の放射位置に対して被加熱物の裏側にマイクロ波が回りこむことができる構成となる。このため、第６の態様のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の上下をムラなく高効率に加熱できる構成となる。

　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オーブン機能を有する電子レンジである加熱調理器について説明するが、オーブン機能を有する電子レンジは例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置としては電子レンジに限定されるものではなく、マイクロ波加熱を利用した加熱調理器としての電子レンジ、オーブン電子レンジ、電気オーブン、業務用の各種マイクロ波加熱、および解凍装置などの他に、乾燥装置などの工業分野での加熱装置、陶芸加熱、焼結あるいは生体化学反応等のマイクロ波加熱装置などを含むものである。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を含むものである。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明のマイクロ波加熱装置としての例示である実施の形態１の加熱調理器の構成を模式的に示す正面断面図である。

　図１に示す実施の形態１の加熱調理器は、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１の内部において、上側に設けたヒータ（以下、上ヒータと略称）２と、下側に設けたヒータ（以下、下ヒータと略称）３が設けられている。また、加熱室１の内部には、金属製の棒材、例えばステンレス製の棒材を組み合わせて溶接して構成された焼き網４が設けられている。焼き網４は、加熱室１の両側面の壁面に設けられた下レール１２、上レール１３により上下に挟まれて摺動可能に支持されている。
　実施の形態１の加熱調理器においては、被加熱物である食品５が焼き網４の上に載置され、当該食品５を上ヒータ２と下ヒータ３とにより上下から輻射加熱される構成を有している。

　加熱室１を構成する壁面（天井面、背面、両側面、底面）における角は、曲面により構成されており、加熱室１の底面は大きな円弧形状に形成されており、下側に膨らんだ湾曲形状である。また、加熱室１の壁はアースコード（図示省略）に接続されて接地されている。また、金属製の焼き網４を加熱室１の内部の所定位置で支持する下レール１２および上レール１３は、加熱室１の壁と一体成型されており、電気的に接地された状態である。

　なお、実施の形態１の加熱調理器においては、加熱室１の壁面がホーロー塗装された構成例で説明するが、加熱室１の壁面に対しては他の耐熱性のある塗装を行ってもよい。なお、加熱室１の壁の金属材料としては、ステンレス材、又はＰＣＭ（プレコートメタル）鋼板を用いることができる。また、焼き網４の金属材料としては、めっき処理を施した鋼材等を用いることも可能である。

　図１に示すように、加熱室１の右上方にはマイクロ波発生部であるマグネトロン６が設けられている。マグネトロン６の出力部は水平方向に導出するよう導波管１４に接合されている。

　実施の形態１の加熱調理器においては、マグネトロン６からのマイクロ波によるマイクロ波加熱と、上ヒータ２と下ヒータ３を用いる輻射熱と対流熱によるヒータ加熱の少なくともいずれかの加熱方法により、被加熱物である食品５を加熱処理するよう構成されている。

　実施の形態１の加熱調理器においては、上ヒータ２の表面に接触するように、上ヒータ熱電対７が設けられている。この上ヒータ熱電対７はマグネトロン６からのマイクロ波の影響を受けないように金属管で覆われている。このように構成された上ヒータ熱電対７により上ヒータ２の温度が検出されている。

　また、上ヒータ熱電対７と同様に、下ヒータ３の表面に接触するように、下ヒータ熱電対８が設けられており、下ヒータ熱電対８はマグネトロン６からのマイクロ波の影響を受けないように金属管で覆われている。このように構成された下ヒータ熱電対８により、下ヒータ３の温度が検出されている。

　加熱室１の壁面には加熱室１の内部の温度を検出するサーミスタ９が固定されている。上ヒータ熱電対７と下ヒータ熱電対８とサーミスタ９のそれぞれは、制御部１０に電気的に接続されており、それぞれからの検出信号は制御部１０に入力されるよう構成されている。制御部１０は、それぞれの検出信号に基づき、上ヒータ２と下ヒータ３への通電などを制御して、加熱室１内に供給する加熱量を加減制御できる構成である。

　図１において、右方から見て約７０ｍｍの口径を有するマグネトロン６は、その出力部が水平方向に導出するように導波管１４に接合されている。導波管１４の内部通路は、Ｌ字状に形成されており、マグネトロン６の出力部が接続された鉛直部と、鉛直部の一端部分から水平に延設された水平部とにより構成されている。マグネトロン６の水平部における中央付近には、電波撹拌部としての回転アンテナ１１がモータ１８に接続されて設けられている。回転アンテナ１１は、マイクロ波を攪拌する回転部１１ａと、モータ１８に接続された軸部１１ｂとにより構成されている。導波管１４の水平部における加熱室１に対向する面には給電口１７が形成されている。この給電口１７は回転アンテナ１１の軸部１１ｂにより貫通されている。また、導波管１４には給電口１７を取り囲むように円錐形のドーム１５が設けられている。ドーム１５の内部には回転アンテナ１１のアンテナ部１１ａが配置されており、アンテナ部１１ａがドーム１５の内部で回転するよう構成されている。

　回転アンテナ１１におけるアンテナ部１１ａは、厚さ１ｍｍの約φ６２の金属製の略円形の板で構成されている。アンテナ部１１ａを構成する円板の中心から約１２ｍｍ偏心した位置に軸部１１ｂが接合されている。

　回転アンテナ１１の軸部１１ｂにおいて、モータ１８側の軸部分は、フッ素樹脂で形成され、アンテナ部１１ａ側の軸部分は金属で形成されている。この金属で形成された軸部１１ｂの一方は、導波管１４の内部に約１１ｍｍ突出している。この金属で形成された軸部１１ｂの他方は、ドーム１５の給電口１７を貫通して加熱室１側に約１５ｍｍ突出している。軸部１１ｂと給電口１７との隙間は、５ｍｍ以上確保されている。

　なお、実施の形態１の加熱調理器においては、マグネトロン６、回転アンテナ１１、導波管１４、ドーム１５、および給電口１７などのマイクロ波供給部を、加熱室１の上部に設けた例で説明しているが、本発明においてはこのような構成に限定されるものではない。例えば、加熱室の底部側、または側面部側にマイクロ波供給部を設けることも可能であり、マグネトロンや導波管の設置方向もあらゆる方向に設定することが可能である。

　実施の形態１の加熱調理器において、ドーム１５の下方には回転アンテナ１１に汚れが付着しないようにマイカ製のカバー１６が設けられている。このカバー１６は、加熱室１の天井面に固着した碍子のフック１９により脱着可能に構成されている。

　実施の形態１の加熱調理器において、上ヒータ２はマイクロ波の影響を直接受けないように、ドーム１５の下方の開口部分の直下は避けて配置されている。なお、カバー１６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、セラミックやガラスでも同様に構成できる。

　図２は、本発明に係る実施の形態１の加熱調理器において用いられる２種類の焼き網４（４Ａ，４Ｂ）をそれぞれ示す平面図である。図２においては、それぞれの焼き網４（４Ａ，４Ｂ）が加熱室１の下レール１２上に支持されている状態を示している。

　図２の（ａ）に示す焼き網４Ａは、ステンレス製のφ６の棒材で構成された矩形状の環状の外枠２１Ａと、同じくステンレス製のφ３の棒材で構成された複数の橋渡し材２０とにより構成されている。複数の橋渡し材２０は、同じ長さを有する直線状の棒材である。焼き網４Ａの中央部分には、矩形状の外枠２１Ａにおける対向する前面側の辺と背面側の辺を繋ぐように複数の橋渡し材２０が所定間隔を有して並行に設けられている。橋渡し材２０と外枠２１Ａは、橋渡し材２０における両端部分と外枠２１Ａとが交差する位置において溶接されて、機械的に接合され、電気的に接続されている。このように構成された焼き網４Ａは、接地された加熱室１と一体成形された下レール１２の上に接触して載置され、下レール１２に対して摺動可能に設けられている。

　図２の（ａ）に示すように、焼き網４Ａにおける橋渡し材２０は、９本設けられており、互いに等間隔で並行に配置されている。実施の形態１における焼き網４Ａにおいて、外枠２１Ａの１つの辺に対して隣接する橋渡し材２０が電気的に接続された２つの接合点を結んだ第１の経路（辺）２２の長さは、３０ｍｍである。この第１の経路（辺）２２の長さは、当該加熱調理器において使用するマイクロ波の波長１２０ｍｍの１／４倍と等しい。

　１本の橋渡し材２０に対して、外枠２１Ａの対向する正面側の辺と背面側の辺が電気的に接続された２つの接合点を結んだ第２の経路（辺）２３の長さは、３３０ｍｍである。この第２の経路（辺）２３の長さは、当該加熱調理器において使用するマイクロ波の波長１２０ｍｍの１１／４倍と等しい。

　また、加熱室１における側面の壁面に最も近い橋渡し材２０と外枠２１Ａが電気的に接続された接合点と、外枠２１Ａと下レール１２が接触する点とを結ぶ最短の経路（辺）、すなわち、外枠２１Ａが下レール１２と接触して接地している点と、加熱室１における側面の壁面に最も近い接合点とを結んだ第３の経路（辺）２４の長さは４５ｍｍである。この第３の経路２４の長さは、マイクロ波の波長１２０ｍｍの３／８倍と等しい。

　実施の形態１の加熱調理器に用いる焼き網４Ａにおいては、図２の（ａ）に示す隣接する橋渡し材２０と外枠２１Ａとにより構成される閉ループの開口の内側の最長直線距離２５は３２４ｍｍである。この最長直線距離２５は、閉ループの開口の内寸法における対向辺間の最長直線距離であり、マイクロ波の波長１２０ｍｍの１／２倍以上である。

　なお、図２の（ａ）に示した焼き網４Ａにおいては、外枠２１Ａの上に複数の橋渡し材２０を載せるように配置して機械的および電気的に接合し、橋渡し材２０の両端が外枠２１Ａから外側へ突出した構成である。しかし、焼き網４としては、棒状の橋渡し材２０の両端面と外枠２１Ａの内側面とを接合して、橋渡し材２０の両端が外枠２１Ａから外側へ突出しないように構成してもよい。このように構成することにより、橋渡し材２０の両端における電界の集中を防止することができる。

　一方、図２の（ｂ）に示す焼き網４Ｂは、ステンレス製のφ６の棒材で構成された矩形状の環状の外枠２１Ｂと、同じくステンレス製のφ３の棒材で構成された複数の縦橋渡し材２６と、同じくステンレス製のφ３の棒材で構成された複数の横橋渡し材２７とにより構成されている。複数の縦橋渡し材２６および複数の横橋渡し材２７は、それぞれが同じ長さを有する直線状の棒材である。焼き網４Ｂの中央部分には、矩形状の外枠２１Ｂの対向する側面側の両辺を繋ぐように複数の横橋渡し材２７が所定間隔を有して並行に設けられている。焼き網４Ｂにおいては、３本の横橋渡し材２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）が設けられている。

　焼き網４Ｂにおいては、棒状の横橋渡し材２７の両端面と外枠２１Ｂの内側面が機械的、電気的に接合されている。横橋渡し材２７の両端は外枠２１Ｂから外側へ突出しないように構成されている。また、横橋渡し材２７に直交するように、複数の縦橋渡し材２６が所定間隔を有して並行に設けられている。横橋渡し材２７と縦橋渡し材２６は、その交差する位置において溶接されて、機械的、電気的に接合されている。このように構成された焼き網４Ｂは、接地された加熱室１と一体成形された下レール１２の上に接触して載置され、下レール１２に対して摺動可能に設けられている。

　図２の（ｂ）に示すように、焼き網４Ｂにおける縦橋渡し材２６は、９本設けられており、互いに等間隔で並行に配置されている。実施の形態１における焼き網４Ｂにおいて、１本の横橋渡し材２７における隣接する縦橋渡し材２６の２つの接合点を結んだ第１の経路（辺）２２の長さは、３０ｍｍである。この第１の経路（辺）２２の長さは、当該加熱調理器において使用するマイクロ波の波長１２０ｍｍの１／４倍と等しい。

　縦橋渡し材２６に対して交差するように直交して配設された３本の横橋渡し材２７において、両端（前面側と背面側）に位置する横橋渡し材２７ａ，２７ｃを繋ぐように９本の縦橋渡し材２６が所定間隔を有して並列に配設され、互いに電気的、機械的に接合されている。なお、縦橋渡し材２６は、前面側と背面側の横橋渡し材２７ａ，２７ｃの間にある中間の横橋渡し材２７ｂに対しても同様に電気的、機械的に接合されている。この中間の横橋渡し材２７ｂは、縦橋渡し材２６を背面側の第２の経路（辺）２３ａと前面側の第２の経路２３ｂに２分するよう配置されている。縦橋渡し材２６に対して、背面側の横橋渡し材２７ｃと中間の横橋渡し材２７ｂが電気的に接続された２つの接合点を結んだ背面側の第２の経路（辺）２３ａの長さは９０ｍｍである。この第２の経路（辺）２３ａの長さは、マイクロ波の波長１２０ｍｍの３／４倍と等しい。

　第２の経路（辺）２３ａと同一直線上にある縦橋渡し材２６において、中間の横橋渡し材２７ｂと前面側の横橋渡し材２７ａとにより電気的に接合された２つの接合点を結んだ前面側の第２の経路（辺）２３ｂの長さは２１０ｍｍである。この第２の経路（辺）２３ｂの長さは、マイクロ波の波長１２０ｍｍの７／４倍と等しい。

　また、加熱室１の側面の壁面に最も近い縦橋渡し材２６と横橋渡し材２７が電気的に接続された接合点と、横橋渡し材２７が電気的に接続された外枠２１Ｂと下レール１２が接触する点とを結ぶ最短の経路（辺）、すなわち、外枠２１Ｂが下レール１２と接触して接地している点と、加熱室１の側面の壁面に最も近い接合点とを結んだ第３の経路（辺）２４の長さは４５ｍｍである。この第３の経路（辺）２４の長さは、マイクロ波の波長１２０ｍｍの３／８倍と等しい。

　実施の形態１の加熱調理器に用いる焼き網４Ｂにおいて、外枠２１Ｂに対して両側の下レール１２ａが接触する２つの点、すなわち、加熱室１の両側面において接地された点に最も近い２点を結んだ第４の経路（辺）２８の長さは３３０ｍｍである。この第４の経路（辺）２８の長さは、マイクロ波の波長１２０ｍｍの１１／４倍と等しい。

　また、隣接する縦橋渡し材２６と中間の横橋渡し材２７ｂと背面側の横橋渡し材２７ｃとにより構成される背面側の閉ループの開口の内側の最長直線距離２５は８８ｍｍである。この最長直線距離２５は、背面側の閉ループの開口の内寸法における対向辺間の最長直線距離であり、マイクロ波の波長１２０ｍｍの１／２倍以上である。なお、隣接する縦橋渡し材２６と前面側の横橋渡し材２７ａと中間の横橋渡し材２７ｂとにより構成される前面側の閉ループの開口は、前述の背面側の閉ループの開口より大きいため、当然に、マイクロ波の波長１２０ｍｍの１／２倍以上である。

　なお、焼き網４Ｂにおいては、横橋渡し材２７の上に複数の縦橋渡し材２６を載せるように配置して接合し、縦橋渡し材２６の両端が横橋渡し材２７から背面側若しくは手前側へ突出しないように構成されている。

　図３は、図２の（ａ）に示した実施の形態１の加熱調理器における焼き網４Ａなどを示す断面図であり、図２の（ａ）におけるIII－III線による断面図である。
　図３に示すように、加熱室１内の所定位置に装着された焼き網４Ａは、外枠２１Ａが下レール１２と上レール１３とに挟まれるように配置されている。焼き網４Ａが加熱室１の外に引き出されるとき、その引き出し途中において焼き網４Ａが傾くことを防止するため上レール１３が設けられている。

　以上のように構成された実施の形態１の加熱調理器における動作、作用について以下に説明する。なお、実施の形態１の加熱調理器は、マイクロ波による加熱を行うマイクロ波加熱モードと、上下ヒータ２，３による加熱を行うヒータ加熱モードとを有する構成である。

　実施の形態１の加熱調理器の加熱動作において、使用者によりマイクロ波加熱モードが選択されて、加熱スイッチがＯＮされると、マグネトロン６からマイクロ波が放出される。マグネトロン６からのマイクロ波は、導波管１４を通り、回転アンテナ１１を照射する。モータ１８により回転する回転アンテナ１１は、マイクロ波を加熱室１内に撹拌しながら供給する。加熱室１内に供給されたマイクロ波は、被加熱物である食品５に直接吸収されるものもあれば、加熱室１の壁面を反射しながら食品５に吸収されるものもある。また、加熱室１内に供給されたマイクロ波においては、焼き網４における開口がマイクロ波の波長の１／２以上であるため、焼き網４を容易に通過して、加熱室１の底面において反射し、食品５の下側に回りこんで当該食品５に吸収されるものもある。このように、加熱室１内に供給されたマイクロ波が食品５に吸収されて、食品５は加熱される。

　一方、実施の形態１の加熱調理器の加熱動作において、使用者によりヒータ加熱モードが選択され、加熱スイッチがＯＮされると、上ヒータ２および下ヒータ３が通電される。上ヒータ２および下ヒータ３の通電により、上ヒータ２および下ヒータ３が発熱して、加熱室１の内部に輻射熱が伝達される。上ヒータ２と下ヒータ３との間に配置された食品５は、上ヒータ２と下ヒータ３からの輻射熱および対流熱により加熱される。

　図４は、実施の形態１の加熱調理器において、図２の（ａ）に示した構成の焼き網４Ａを用いて行った実験結果を示す特性図である。図４の縦軸に焼き網４Ａにおける最大発熱温度[℃]を示し、横軸に第２の経路（辺）２３の長さ[ｍｍ]を示す。この実験においては、外枠２１Ａの対向する正面側の辺と背面側の辺を電気的に接合する橋渡し材２０における２つの接合点を結んだ第２の経路（辺）２３の長さを変えて、焼き網４Ａの最大発熱温度を検出した。

　図４に示した特性図から明らかなように、焼き網４Ａにおける第２の経路（辺）２３の長さが６０ｍｍ、１２０ｍｍ、・・・のとき、すなわちマイクロ波の波長１２０ｍｍの１／２の整数倍のとき、発熱温度が６０℃以上となっており、その他の長さのときと比べて発熱温度が高くなっている。逆に、焼き網４Ａにおける第２の辺２３の長さが３０ｍｍ、９０ｍｍ、・・・のとき、すなわちマイクロ波の波長１２０ｍｍの１／４の奇数倍のとき、発熱温度がその付近の発熱温度に比べて低くなっている。

　これは、焼き網４Ａにおける第２の経路（辺）２３の長さがマイクロ波の波長の１／２の整数倍に近い長さになると、共振が起こり、大きな電流が流れて発熱するためである。逆に、第２の経路（辺）２３の長さがマイクロ波の波長の１／４の奇数倍の時は、打ち消し合い、電流が流れにくくなり、発熱も少なくなる。

　図５は、実施の形態１の加熱調理器において、図２の（ａ）に示した構成の焼き網４Ａを用いて行った実験結果を示す特性図である。図５の縦軸に焼き網４Ａにおける最大発熱温度[℃]を示し、横軸に第３の経路（辺）２４の長さ[ｍｍ]を示す。この実験においては、加熱室１における側面の壁面に最も近い橋渡し材２０と外枠２１Ａが電気的に接続された接合点と、外枠２１Ａと下レール１２が接触する点とを結ぶ最短の経路（辺）、すなわち、外枠２１Ａが下レール１２と接触して接地している点と、加熱室１における側面の壁面に最も近い接合点とを結んだ第３の経路（辺）２４の長さを変えている。この第３の経路（辺）２４の長さを変えて、焼き網４Ａの最大発熱温度を検出した。

　図５に示した特性図より明らかなように、焼き網４Ａにおいて一端が接地された第３の経路（辺）２４が３０ｍｍ、９０ｍｍのとき、すなわちマイクロ波の波長１２０ｍｍの１／４の奇数倍のとき、発熱温度が６０℃以上となっており、その他の長さのときと比べて発熱温度が高くなっている。一方、焼き網４Ａにおける第３の辺２４が１５ｍｍ、４５ｍｍ、７５ｍｍのとき、すなわちマイクロ波の波長１２０ｍｍの１／８の奇数倍のとき、発熱温度がその付近の温度に比べて低くなっている。

　上記のように、同じ棒材でも一端が接地されているか否かにより、長さに対する発熱温度の特性が異なることが理解できる。これは、焼き網４を構成する棒材において、一端が接地されている場合には、その一端が電気的に鏡のような役割を果たすと考えられる。マイクロ波の波長の１／４の奇数倍の長さが、あたかもマイクロ波の波長の１／４の奇数倍の２倍、すなわちマイクロ波の波長の１／２の整数倍と同じ長さになると考えることができる。このため、一端が接地された棒材においては、マイクロ波の波長の１／４の奇数倍と同じ長さのとき、共振が起こり、大きな電流が流れて発熱する。一方、一端が接地された棒材において、マイクロ波の波長の１／８（例えば１５ｍｍ）の奇数倍の長さのときは、あたかもマイクロ波の波長の１／８の奇数倍の２倍、すなわちマイクロ波の波長の１／４（例えば３０ｍｍ）の奇数倍と同じ長さになると考えられる。このため、一端が接地された棒材において、マイクロ波の波長の１／８（例えば１５ｍｍ）の奇数倍と同じ長さのとき、打ち消し合って電流が流れにくくなり、発熱も少なくなる。

　以上のように、実施の形態１の加熱調理器においては、焼き網４（４Ａ，４Ｂ）における第１の経路（辺）２２および第２の経路（辺）２３，２３ａ，２３ｂの長さをマイクロ波の波長の１／２の整数倍を避けて、マイクロ波の波長の１／４の奇数倍としている。また、焼き網４における一端が接地された第３の経路（辺）２４の長さは、マイクロ波の波長の１／４の整数倍を避けて、マイクロ波の波長の１／８の奇数倍としている。このように構成された焼き網４を用いることにより、マイクロ波加熱モード時において、橋渡し材２０，２６，２７および外枠２１Ａ，２１Ｂ上に大きな電流が流れることがなく、発熱が抑制され、エネルギー損失が少なく、高いエネルギー効率でマイクロ波加熱ができる。その結果、実施の形態１の加熱調理器は、安価・軽量・耐久性に優れた加熱装置となる。

　なお、実施の形態１の加熱調理器において、図２の（ｂ）に示す焼き網４Ｂでは、第４の経路（辺）２８の両端が、加熱室１における両側の側面に設けた下レール１２に接触しているため、第４の経路（辺）２８の長さをマイクロ波の波長の１／２の整数倍に近い長さに設定した場合には、共振が起こり、大きな電流が流れて、第４の経路（辺）２８が発熱する。逆に、焼き網４Ｂにおける第４の経路（辺）２８の長さがマイクロ波の波長の１／４の奇数倍に設定した場合には、打ち消し合って電流が流れにくくなり、発熱も少なくなる。

　したがって、実施の形態１の加熱調理器における焼き網４Ｂでは、第４の経路（辺）２８の長さをマイクロ波の波長の１／２の整数倍を避けて、マイクロ波の波長の１／４の奇数倍（３３０ｍｍ＝１１／４）に設定している。このため、焼き網４Ｂにおける第４の経路（辺）２８には、マイクロ波加熱モード時において、橋渡し材２６，２７および外枠２１Ｂ上に大きな電流が流れることがなく、発熱が抑制されるこのため、焼き網４Ｂを用いた加熱調理器においては、エネルギー損失が少なく、高効率で、安価・軽量・耐久性に優れたマイクロ波加熱による調理を行うことができる。

　また、図２の（ｂ）に示すように、焼き網４Ｂにおいては、縦橋渡し材２６と横橋渡し材２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）を直角に交差させて接触させる構成を有するため、交差させる位置で第２の経路２３を２分して、背面側の第２の経路（辺）２３ａの長さと、前面側の第２の経路（辺）２３ｂの長さの両方共に、マイクロ波の波長の１／２の整数倍以外の長さに容易に調整することができる。さらに、焼き網４Ｂは複数の橋渡し材２６，２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）を交差させて構成されているため、焼き網４Ｂの強度を向上させることができ、耐久性に優れた加熱装置を提供することができる。

　焼き網４Ｂの構成において、仮に中央の横橋渡し材２７ｂが無い場合には、縦橋渡し材２６がその両端で横橋渡し材２７と電気的に接続されることになる。これらの２つの接合点を結んだ経路の長さは、背面側の第２の経路（辺）２３ａの長さ（９０ｍｍ）と前面側の第２の経路（辺）２３ｂの長さ（２１０ｍｍ）の和であり、３００ｍｍとなる。この合算した長さはマイクロ波の波長１２０ｍｍの１／２の整数倍となり、当該縦橋渡し材２６には大きな電流が流れて、発熱が生じる。しかし、図２の（ｂ）に示すように、焼き網４Ｂの構成においては、縦橋渡し材２６に対して中央の横橋渡し材２７が設けられているため、それぞれの第２の辺２３ａ，２３ｂの長さをマイクロ波の波長の１／４の奇数倍と容易に設定することが可能となる。

　焼き網４Ｂにおいては、矩形状の外枠２１Ｂに対して、外枠２１Ｂにおける側面側の辺と並行な縦橋渡し材２６と、外枠２１Ｂにおける前面側／背面側の辺と並行な横橋渡し材２７とを接合した構成である。また、縦橋渡し材２６および横橋渡し材２７が直線状であり、それぞれの長さが同一である棒材であるため、焼き網４Ｂのもの作りが容易であり、安価に製造できる。この結果、安価で簡単な構成の加熱装置を提供することが可能となる。

　また、実施の形態１の加熱調理器においては、焼き網４Ａ，４Ｂの各開口における最長直線距離２５をマイクロ波の波長の１／２以上としている。このように構成することにより、焼き網４Ａ，４Ｂをマイクロ波が簡単に通過し、被加熱物の裏側にマイクロ波が回りこむことができため、被加熱物の上下をムラなく高効率に加熱できる加熱調理器を提供することができる。

　なお、実施の形態１における焼き網４（４Ａ，４Ｂ）の構成において、第１の経路（辺）２２、第２の経路（辺）２３，２３ａ，２３ｂ、第３の経路（辺）２４、第４の経路（辺）２８の長さは、加熱室１の内部における焼き網４の配置のずれや、製造時における溶接のずれ等のバラツキにより、最大５ｍｍ程度ずれることがある。しかし、その程度のずれを有していても、当該焼き網を用いた加熱調理器においてはほぼ同様の効果を奏することができる。

　なお、実施の形態１における焼き網４（４Ａ，４Ｂ）において、第１の経路（辺）２２、第２の経路（辺）２３，２３ａ，２３ｂ、第３の経路（辺）２４、および第４の経路（辺）２８の長さは、最長直線距離２５がマイクロ波の波長の１／２以上であるという条件を満たすのであれば、加工上のバラツキを考慮して５ｍｍ以上が望ましい。また、焼き網４Ａ，４Ｂの大きさは加熱室１の大きさにより決まるが、最大４５０ｍｍ程度が適当である。

　実施の形態１のマイクロ波加熱装置の説明においては、加熱調理器を用いて、食品５を載置するために焼き網を例として説明したが、本発明はこのような用途の焼き網に特定するものではなく、マイクロ波加熱するための被加熱物を載置するための焼き網（載置台）を含むものである。

　本発明のマイクロ波加熱装置においては、実施の形態１において加熱調理器を用いて説明したように、加熱室内に用いられる、被加熱物を載置するための金属製の焼き網の構成が、使用するマイクロ波の波長を考慮して特定されることにより、マイクロ波加熱において、エネルギー損失が少なく、高効率で、安価・軽量・耐久性に優れた加熱装置を提供することができる。

　本発明に係るマイクロ波加熱装置は、エネルギー損失の少ない高効率の加熱が可能となるため、マイクロ波機能を使用する調理器具としての電子レンジ、オーブン電子レンジ、電気オーブン、業務用の各種マイクロ波加熱、および解凍装置や、乾燥装置などの工業分野での加熱装置、陶芸加熱、焼結あるいは生体化学反応等の用途において各種適用できる。

　１　加熱室
　２　上ヒータ
　３　下ヒータ
　４　焼き網
　５　食品
　６　マグネトロン
　１１　回転アンテナ
　１２　下レール
　１３　上レール
　１４　導波管
　２０　橋渡し材
　２１　外枠
　２２　第１の経路（辺）
　２３　第２の経路（辺）
　２３ａ　背面側の第２の経路（辺）
　２３ｂ　前面側の第２の経路（辺）
　２４　第３の経路（辺）
　２５　最長直線距離
　２６　縦橋渡し材
　２７　横橋渡し材

Claims

　接地された壁面により構成され、被加熱物を加熱する加熱室と、
　前記加熱室内にマイクロ波を供給するマイクロ波発生部と、
　前記加熱室の壁面と接触して電気的に接続状態となる金属製の棒材で構成され、被加熱物を載置するための焼き網と、を備えたマイクロ波加熱装置であって、
　前記焼き網は、外枠と、
　前記外枠により囲まれた領域を横切る金属製の棒材で構成された複数の橋渡し材と、を備え、
　前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する閉ループにおいて、１つの前記橋渡し材または１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の１／２の整数倍以外とするとともに、前記閉ループにおいて、一端が前記加熱室の壁面と接触し他端が前記加熱室の内部に配置される１つの前記橋渡し材または１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の１／４の整数倍以外とするよう構成されたマイクロ波加熱装置。
　前記橋渡し材を交差させて、互いに接触させて電気的に接続状態となるよう構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記外枠が縦方向に延設される直線状の棒材と横方向に延設される直線状の棒材により略矩形形状を有して構成されており、前記外枠における縦方向の棒材と横方向の棒材のそれぞれに並行に前記橋渡し材が設けられた請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する少なくとも１つの閉ループにおいて、少なくとも１つの前記橋渡し材または少なくとも１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の略１／４の奇数倍とした請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する閉ループにおいて、一端が前記加熱室の壁面と接触し他端が前記加熱室の内部に配置される１つの前記橋渡し材または１つの前記外枠で構成される１辺の長さを、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の略１／８の奇数倍とした請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
　前記橋渡し材または前記橋渡し材と前記外枠とにより形成される１つの開口を構成する閉ループにおいて、前記開口の内寸の最長直線距離を、前記マイクロ波発生部から供給されるマイクロ波の波長の１／２以上とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。