WO2019225412A1

WO2019225412A1 - マイクロ波処理装置

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Publication number: WO2019225412A1
Application number: PCT/JP2019/019200
Authority: WO
Inventors: 大森　義治; 幹男福井; 大介細川
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2019-11-28
Also published as: US20210352777A1; US11683867B2; CN111034358A; CN111034358B

Abstract

マイクロ波処理装置は、複数の放射部と伝送線路と複数の給電部とを備える。複数の放射部は、第１の放射部と第２の放射部と第３の放射部とを含み、マイクロ波を放射する。伝送線路は、第１の分岐部と第２の分岐部と第３の分岐部とを含む複数の分岐部を備えた環状線路構造を有し、第１の分岐部と第２の分岐部と第３の分岐部とにそれぞれ接続された第１の放射部と第２の放射部と第３の放射部とにマイクロ波を伝送させる。複数の給電部は、マイクロ波の波長の４分の１以下の間隔で伝送線路に配置された第１の給電部と第２の給電部とを含み、伝送線路にマイクロ波を伝送させる。本態様によれば、マイクロ波を放射する放射部を選択的に切り替えることができる。これにより、意図した加熱分布を達成することができる。

Description

マイクロ波処理装置

　本開示は、加熱室に収容された被加熱物を加熱するマイクロ波処理装置（Microwave treatment device）に関する。

　従来、マイクロ波処理装置には、複数の回転アンテナを備えたものが含まれる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のマイクロ波処理装置は、複数の回転アンテナを用いて、加熱室内の広範囲にマイクロ波を放射することで、加熱むらを低減することを目的とする。

　従来技術には、マイクロ波を放射する複数の放射部を備え、複数の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を制御するように構成されたマイクロ波処理装置も含まれる（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載のマイクロ波処理装置は、位相差制御によりマイクロ波分布を変化させ、これにより、均一な加熱および集中的な加熱を行うことを目的とする。

特開２００４－４７３２２号公報特開２００８－６６２９２号公報

　しかしながら、特許文献１に記載のマイクロ波処理装置では、マイクロ波分布はあまり変動しない。特許文献２に記載のマイクロ波処理装置では、下記の理由で、様々な形状、種類、量の被加熱物に所望の加熱処理を行うことは難しい。

　すなわち、位相差制御を行っても定在波が半波長ほど移動するだけであり、マイクロ波分布はあまり変動しない。複数のマイクロ波を空間合成して、加熱室内のマイクロ波分布を制御しようとしても、被加熱物の影響でマイクロ波分布自体が変わるため、意図した加熱を再現することができない。複数の放射部を作動させたり停止させたりすると、放射位置が大きくずれて、マイクロ波分布を大きく変動させることができる。しかし、供給電力が小さくなり、調理時間が長くなる。

　本開示は上記問題に鑑みてなされたもので、様々な形状、種類、量の被加熱物を短時間で所望の状態に加熱することができるマイクロ波処理装置を提供することを目的とする。

　本開示の一態様のマイクロ波処理装置は、複数の放射部と伝送線路と複数の給電部とを備える。複数の放射部は、第１の放射部と第２の放射部と第３の放射部とを含み、マイクロ波を放射する。伝送線路は、第１の分岐部と第２の分岐部と第３の分岐部とを含む複数の分岐部を備えた環状線路構造を有し、第１の分岐部と第２の分岐部と第３の分岐部とにそれぞれ接続された第１の放射部と第２の放射部と第３の放射部とにマイクロ波を伝送させる。複数の給電部は、マイクロ波の波長の４分の１以下の間隔で伝送線路に配置された第１の給電部と第２の給電部とを含み、伝送線路にマイクロ波を伝送させる。

　本態様によれば、マイクロ波を放射する放射部を選択的に切り替えることができる。これにより、意図した加熱分布を達成することができる。その結果、様々な形状、種類、量の被加熱物を短時間で所望の状態に加熱することができる。

図１は、本開示の実施の形態１に係るマイクロ波処理装置の構成を示す概略図である。図２は、実施の形態１に係るマイクロ波処理装置における伝送線路の構成および線路長を示す概略図である。図３は、実施の形態１に係るマイクロ波処理装置における伝送線路の構成および線路長を示す概略図である。図４は、実施の形態１に係るマイクロ波処理装置における伝送線路の斜視図である。図５は、本開示の実施の形態２に係るマイクロ波処理装置における伝送線路の構成を示す概略図である。図６は、本開示の実施の形態４に係るマイクロ波処理装置における伝送線路の構成を示す概略図である。

　本開示の第１の態様のマイクロ波処理装置は、複数の放射部と伝送線路と複数の給電部とを備える。複数の放射部は、第１の放射部と第２の放射部と第３の放射部とを含み、マイクロ波を放射する。伝送線路は、第１の分岐部と第２の分岐部と第３の分岐部とを含む複数の分岐部を備えた環状線路構造を有し、第１の分岐部と第２の分岐部と第３の分岐部とにそれぞれ接続された第１の放射部と第２の放射部と第３の放射部とにマイクロ波を伝送させる。複数の給電部は、マイクロ波の波長の４分の１以下の間隔で伝送線路に配置された第１の給電部と第２の給電部とを含み、伝送線路にマイクロ波を伝送させる。

　本開示の第２の態様のマイクロ波処理装置では、第１の態様に加えて、第１の分岐部が、第１の給電部と第２の給電部とから等間隔に配置され、第２の分岐部と第３の分岐部とが、第１の分岐部からマイクロ波の波長の４分の１離れて別々に配置される。

　本開示の第３の態様のマイクロ波処理装置では、第１の態様に加えて、第１の給電部および第２の給電部が、伝送線路に対して垂直にマイクロ波を伝送させる。

　本開示の第４の態様のマイクロ波処理装置は、第１の態様において、第１の給電部および第２の給電部から伝送線路に供給される二つのマイクロ波の間の位相差制御により、複数の放射部の中からマイクロ波を放射する放射部を選択的に切り替える。

　本開示の第５の態様のマイクロ波処理装置では、第１の態様に加えて、第１の給電部および第２の給電部が、マイクロ波の波長の４分の１の間隔で配置される。

　本開示の第６の態様のマイクロ波処理装置では、第１の態様に加えて、伝送線路の一周の長さが、マイクロ波の波長の整数倍とマイクロ波の波長の半分と第１の給電部および第２の給電部の間隔の２倍との和に設定される。

　本開示の第７の態様のマイクロ波処理装置では、第１の態様に加えて、伝送線路が、直線部と曲線部とを含む長円形状を有する。

　本開示の第８の態様のマイクロ波処理装置では、第１の態様に加えて、第１の給電制御回路および第２の給電制御回路を備える。第１の給電制御回路および第２の給電制御回路の各々は、複数の給電部と複数の分岐部と複数の放射部と伝送線路とを含む。第１の給電制御回路に含まれた第１の放射部は、第２の給電制御回路に含まれた第１の放射部と共通である。

　本開示の第９の態様のマイクロ波処理装置では、第８の態様に加えて、被加熱物を収容する加熱室をさらに有する。第１の放射部は、加熱室の載置台の中央部の下方に配置される。

　本開示の第１０の態様のマイクロ波処理装置では、第８の態様に加えて、第１の放射部がパッチアンテナであり、第１の給電制御回路および第２の給電制御回路が、第１の放射部に対して垂直にマイクロ波を伝送させる。

　本開示の第１１の態様のマイクロ波処理装置では、第１の態様に加えて、第２の放射部が複数の放射部を含み、第３の放射部が複数の放射部を含む。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、同一または相当の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

　（実施の形態１）
　図１は、本開示の実施の形態１に係るマイクロ波処理装置５０の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態のマイクロ波処理装置は、加熱室１と発振部３と分配部４と位相可変部５と増幅部６ａ、６ｂと伝送線路７と放射部８ａ、８ｂ、８ｃとを備える。

　加熱室１は、食品などの被加熱物２を収容する。発振部３は、例えば半導体で構成された発信源を備えてマイクロ波を発生させる。分配部４は、発振部３により発生されたマイクロ波を二つに分配し、分配されたマイクロ波を位相可変部５と増幅部６ａとに供給する。

　位相可変部５は、分配部４により分配されたマイクロ波の位相を変化させる。増幅部６ａは、分配部４により分配されたマイクロ波を増幅する。増幅部６ｂは、位相可変部５により位相が変化したマイクロ波を増幅する。

　給電部９ａ、９ｂは伝送線路７に配置される。給電部９ａは、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波を伝送線路７に伝送する。給電部９ｂは、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波を伝送線路７に伝送する。

　放射部８ａ、８ｂ、８ｃは、伝送線路７を介して伝送されたマイクロ波を加熱室１内に放射する。加熱室１内の被加熱物２は、放射部８ａ、８ｂ、８ｃにより放射されたマイクロ波により加熱される。

　伝送線路７と放射部８ａ、８ｂ、８ｃとは、被加熱物２が載置される、加熱室１内の載置台１ａの下方に配置される。

　放射部８ａ、８ｂ、８ｃは、第１の放射部、第２の放射部、第３の放射部にそれぞれ相当する。給電部９ａ、９ｂは、第１の給電部、第２の給電部にそれぞれ相当する。

　図２は、本実施の形態に係るマイクロ波処理装置における伝送線路７の構成および線路長を示す概略図である。特に図２は、給電部９ａ、９ｂ間の経路長を示す。図２に示すように、伝送線路７は、直線部と曲線部とを含む長円形状の環状線路構造を有する。伝送線路７の直線部には、分岐部１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられる。

　給電部９ａ、９ｂにより伝送線路７に伝送されたマイクロ波は、伝送線路７上で合成される。伝送線路７上で合成されたマイクロ波は、分岐部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して放射部８ａ、８ｂ、８ｃに供給される。分岐部１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、第１の分岐部、第２の分岐部、第３の分岐部にそれぞれ相当する。

　給電部９ａ、９ｂは、伝送線路７の直線部に互いに近接して設けられる。本実施の形態では、給電部９ａ、９ｂは、マイクロ波の波長の４分の１以下の間隔で配置される。給電部９ａ、９ｂは、伝送線路７に対して垂直にマイクロ波を伝送させる。すなわち、伝送線路７は、Ｔ字形状の結合線路構成を有する。これにより、給電部９ａ、９ｂにおいて、マイクロ波が均等に二つに分岐する。

　以上のように構成されたマイクロ波処理装置について、その動作、作用を説明する。

　図２に示すように、給電部９ａ、９ｂ間の伝送線路７上の経路には、伝送線路７をほぼ一周する経路１１と、給電部９ａ、９ｂを最短距離で結ぶ経路１３とが含まれる。

　経路１３の長さ、すなわち、給電部９ａと給電部９ｂとの間隔をα（αはマイクロ波の波長の４分の１以下）［ｍｍ］とすると、経路１１の長さは、マイクロ波の波長の整数倍とマイクロ波の波長の半分とαとの和［ｍｍ］に設定される。すなわち、伝送線路７の一周の長さは、マイクロ波の波長の整数倍とマイクロ波の波長の半分と給電部９ａ、９ｂの間隔の２倍との和である。

　経路１１、１３が上記の長さを有するので、給電部９ａから二つの経路を伝播した二つのマイクロ波は、給電部９ｂにおいて逆位相で合成され、打ち消し合う（表１参照）。その結果、給電部９ａから給電部９ｂへのマイクロ波の透過を抑制することができる。同様に、給電部９ｂから給電部９ａへのマイクロ波の透過も抑制することができる。

　このように、給電部９ａ、９ｂ間のマイクロ波の透過が抑制されるので、増幅部６ａ、６ｂへの過大な電力の流入を防止して、増幅部６ａ、６ｂの損傷を防ぐことができる。これにより、供給された電力の損失を抑制して放射効率を高めることができる。その結果、高効率な加熱を達成することができる。

　図３は、本実施の形態に係るマイクロ波処理装置における伝送線路７の構成および線路長を示す概略図である。特に図３は、給電部と分岐部との間の経路長、および、分岐部と分岐部との間の経路長を示す。

　図３に示すように、給電部９ａと分岐部１０ａとの間の伝送線路７の長さは位相長１１ａに設定される。給電部９ｂと分岐部１０ａとの間の伝送線路７の長さは位相長１１ｂに設定される。分岐部１０ａと分岐部１０ｂとの間の伝送線路７の長さは位相長１２ａに設定される。分岐部１０ａと分岐部１０ｃとの間の伝送線路７の長さは位相長１２ｂに設定される。

　位相長とは、伝送線路の長さＬ（ｍｍ）と、伝送線路を伝播するマイクロ波の波長λ（ｍｍ）とを下記式１に代入して得られる値である。位相長の単位は「度」である。

　位相長１１ａは０度に設定される。これにより、給電部９ａと分岐部１０ａとの間の経路１１をマイクロ波が伝播する場合、伝播後のマイクロ波の位相は、伝播前のマイクロ波の位相と同じである。位相長１１ｂも０度に設定される。これにより、給電部９ｂと分岐部１０ａとの間の経路１１をマイクロ波が伝播する場合、伝播後のマイクロ波の位相は、伝播前のマイクロ波の位相と同じである。

　位相長１２ａは９０度に設定される。これにより、分岐部１０ａと分岐部１０ｂとの間の経路１１をマイクロ波が伝播する場合、伝播後のマイクロ波の位相は、伝播前のマイクロ波の位相から９０度進む。位相長１２ｂも９０度に設定される。これにより、分岐部１０ａと分岐部１０ｃとの間の経路１１をマイクロ波が伝播する場合、伝播後のマイクロ波の位相は、伝播前のマイクロ波の位相から９０度進む。

　表２は、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波が、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波と同位相を有する場合における、伝送線路７の作用を示す。

　増幅部６ａから給電部９ａまでの位相長と、増幅部６ｂから給電部９ｂまでの位相長とは０度であるので、増幅部６ａから分岐部１０ａまでの位相長と、増幅部６ｂから分岐部１０ａまでの位相長とはともに０度である。

　このため、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波と、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波とが同位相を有する場合、分岐部１０ａでは二つのマイクロ波は重なり合って増幅される（表２参照）。その結果、放射部８ａには、増幅されたマイクロ波が供給される。

　位相長１２ａは９０度であるので、増幅部６ａから分岐部１０ｂまでの位相長は、増幅部６ａから分岐部１０ａまでの位相長（０度）から９０度減少する。一方、増幅部６ｂから分岐部１０ｂまでの位相長は、増幅部６ｂから分岐部１０ａまでの位相長（０度）から９０度増加する。従って、増幅部６ｂから分岐部１０ｂまでの位相長は、増幅部６ａから分岐部１０ｂまでの位相長よりも１８０度大きい。

　このため、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波と、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波とが同位相を有する場合、分岐部１０ｂでは二つのマイクロ波は互いに打ち消し合う（表２参照）。その結果、放射部８ｂにはマイクロ波は供給されない。

　同様に、分岐部１０ｃでは二つのマイクロ波は互いに打ち消し合い、放射部８ｃにはマイクロ波は供給されない。このように、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波と、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波とが同位相を有する場合、高周波電力は選択的に放射部８ａにのみ供給される。

　表３は、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波が、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波と逆位相を有する場合における、伝送線路７の作用を示す。

　増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波と、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波とが逆位相を有する場合、伝送線路７は、表２に示す場合とは逆に作用する。

　すなわち、分岐部１０ｂ、１０ｃでは二つのマイクロ波は重なり合って増幅される（表３参照）。その結果、放射部８ｂ、８ｃには、増幅されたマイクロ波が供給される。分岐部１０ａでは二つのマイクロ波は互いに打ち消し合う（表３参照）。その結果、放射部８ａにはマイクロ波は供給されない。

　このように、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波と、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波とが逆位相を有する場合、高周波電力は選択的に放射部８ｂ、８ｃに供給される。

　本実施の形態では、位相可変部５を用いて、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波と、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波との間の位相差制御が行われる。これにより、放射部８ａ～８ｃの中から、マイクロ波を放射する放射部を選択的に切り替えることができる。その結果、加熱室１内のマイクロ波分布を意図的に操作することができる。

　図４は、本実施の形態に係るマイクロ波処理装置における伝送線路７の斜視図である。図４に示すように、伝送線路７は、加熱室１の壁面に近接して配置されたマイクロストリップ線路で構成される。給電部９ａ、９ｂは、加熱室１の壁面１ｂを貫通する同軸芯線を伝送線路７に接続することで構成される。分岐部１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、伝送線路７から分岐したマイクロストリップ線路で構成される。放射部８ａ、８ｂ、８ｃは、マイクロストリップ線路で構成されたアンテナである。

　本実施の形態では、発振部３は半導体で構成された発信源を備える。しかし、発振部３は、マグネトロンなど他の発振源で構成してもよい。

　（実施の形態２）
　図５は、本開示の実施の形態２に係るマイクロ波処理装置における伝送線路の構成を示す概略図である。

　図５に示すように、本実施の形態のマイクロ波処理装置は、給電制御回路１５ａと給電制御回路１５ｂとを備える。給電制御回路１５ａ、１５ｂは、加熱室１の載置台１ａの下方の右側、左側にそれぞれ配置される。

　給電制御回路１５ａは、給電部９ａ、給電部９ｂと、伝送線路７ａと、放射部８ａ、放射部８ｂ、放射部８ｃとを含む。給電制御回路１５ｂは、給電部９ｃ、給電部９ｄと、環状線路構造の伝送線路７ｂと、放射部８ａ、放射部８ｄ、放射部８ｅとを含む。

　給電制御回路１５ａ、１５ｂは放射部８ａを共用し、給電制御回路１５ａ、１５ｂのいずれもが放射部８ａにマイクロ波を伝送させることができる。放射部８ａは、載置台１ａの中央部の下方に配置される。

　伝送線路７ａ、７ｂは、実施の形態１の伝送線路７と同様に、直線部と曲線部とを含む長円形状の環状線路構造を有する。給電部９ａ、９ｂは、伝送線路７ａの直線部に配置される。給電部９ｃ、９ｄは、伝送線路７ｂの直線部に配置される。

　分配部４は、発振部３により発生されたマイクロ波を四つに分配し、分配されたマイクロ波を位相可変部５ａ、５ｂ、５ｃと増幅部６ａとに供給する。位相可変部５ａ、５ｂ、５ｃは、分配部４により分配されたマイクロ波の位相を変化させる。

　増幅部６ａは、分配部４により分配されたマイクロ波を増幅する。増幅部６ｂは、位相可変部５ａにより位相が変化したマイクロ波を増幅する。増幅部６ｃは、位相可変部５ｂにより位相が変化したマイクロ波を増幅する。増幅部６ｄは、位相可変部５ｃにより位相が変化したマイクロ波を増幅する。

　給電部９ａは、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波を伝送線路７ａに伝送する。給電部９ｂは、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波を伝送線路７ａに伝送する。給電部９ｃは、増幅部６ｃにより増幅されたマイクロ波を伝送線路７ｂに伝送する。給電部９ｄは、増幅部６ｄにより増幅されたマイクロ波を伝送線路７ｂに伝送する。

　伝送線路７ａの直線部には、分岐部１０ａ、分岐部１０ｂ、分岐部１０ｃが配置される。伝送線路７ｂの直線部には、分岐部１０ｄ、分岐部１０ｅ、分岐部１０ｆが配置される。

　給電部９ａ、９ｂにより伝送線路７ａに伝送されたマイクロ波は、伝送線路７ａ上で合成される。伝送線路７ａ上で合成されたマイクロ波は、分岐部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して放射部８ａ、８ｂ、８ｃに供給される。

　給電部９ｃ、９ｄにより伝送線路７ｂに伝送されたマイクロ波は、伝送線路７ｂ上で合成される。伝送線路７ｂ上で合成されたマイクロ波は、分岐部１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを介して放射部８ａ、８ｄ、８ｅに供給される。

　本実施の形態では、放射部８ａ、８ｂ、８ｃは、給電制御回路１５ａにおける第１の放射部、第２の放射部、第３の放射部にそれぞれ相当する。給電部９ａ、９ｂは、給電制御回路１５ａにおける第１の給電部、第２の給電部にそれぞれ相当する。分岐部１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、給電制御回路１５ａにおける第１の分岐部、第２の分岐部、第３の分岐部にそれぞれ相当する。

　放射部８ａ、８ｄ、８ｅは、給電制御回路１５ｂにおける第１の放射部、第２の放射部、第３の放射部にそれぞれ相当する。給電部９ｃ、９ｄは、給電制御回路１５ｂにおける第１の給電部、第２の給電部にそれぞれ相当する。分岐部１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは、給電制御回路１５ｂにおける第１の分岐部、第２の分岐部、第３の分岐部にそれぞれ相当する。

　すなわち、給電制御回路１５ａにおける第１の放射部が、給電制御回路１５ｂにおける第１の放射部と共通である。

　放射部８ａ～８ｅはパッチアンテナである。放射部８ａは、正方形形状を有する。放射部８ａは、隣り合う２辺のそれぞれに配置された給電部１４ａ、給電部１４ｂを有する。給電部１４ａ、１４ｂは、放射部８ａに対して垂直にマイクロ波を伝送させる。

　本構成により、放射部８ａに伝送された二つのマイクロ波は、互いに直交する励振方向を有し、互いに干渉しない。これにより、給電制御回路１５ａ、１５ｂ間をマイクロ波が透過するのを抑制することができる。

　なお、図５では正確に図示されていないが、放射部８ａ～８ｅは、載置台１ａに平行に配置される。

　本実施の形態では、位相可変部５ａを用いて、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波と、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波との間の位相差制御が行われる。これにより、放射部８ａ、８ｂ、８ｃの中から、マイクロ波を放射する放射部を選択的に切り替えることができる。その結果、加熱室１内の右側におけるマイクロ波分布を意図的に操作することができる。

　位相可変部５ｂ、５ｃを用いて、増幅部６ｃにより増幅されたマイクロ波と、増幅部６ｄにより増幅されたマイクロ波との間の位相差制御が行われる。これにより、放射部８ａ、８ｄ、８ｅの中から、マイクロ波を放射する放射部を選択的に切り替えることができる。その結果、加熱室１内の左側におけるマイクロ波分布を意図的に操作することができる。

　また、位相可変部５ｂ、５ｃを用いて、増幅部６ｃ、６ｄにより増幅されたマイクロ波の位相を、増幅部６ａ、６ｂにより増幅されたマイクロ波の位相と異ならせることができる。

　（実施の形態３）
　次に、本開示の実施の形態３に係るマイクロ波処理装置について説明する。本実施の形態のマイクロ波処理装置は、図１～図３に示す実施の形態１とほぼ同じの構成を有する。

　本実施の形態が実施の形態１と異なるのは、伝送線路７における経路１３、すなわち、給電部９ａ、９ｂの間隔がマイクロ波の波長の４分の１の長さを有することである。以下、図２を参照しながら、本実施の形態のマイクロ波処理装置について説明する。

　表４は、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波が、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波と同位相を有する場合における、伝送線路７の作用を示す。

　経路１３の長さがマイクロ波の波長の４分の１であるので、経路１３の位相長１３ａは９０度である。上記のように、増幅部６ａから給電部９ａまでの位相長と、増幅部６ｂから給電部９ｂまでの位相長とは０度である。

　従って、表４に示すように、増幅部６ｂからのマイクロ波の位相は、経路１３を経由して給電部９ａで９０度進む。増幅部６ｂからのマイクロ波は、給電部９ａで増幅部６ａからのマイクロ波と合成される。給電部９ａで合成されたマイクロ波は経路１１を左回りに伝播する。

　同様に、増幅部６ａからのマイクロ波の位相は、経路１３を経由して給電部９ｂで９０度進む。増幅部６ａからのマイクロ波は、給電部９ｂで増幅部６ｂからのマイクロ波と合成される。給電部９ｂで合成されたマイクロ波は経路１１を右回りに伝播する。このように、増幅部６ａ、６ｂが同位相のマイクロ波を供給する場合、給電部９ａ、９ｂから均等な二つのマイクロ波が経路１１に伝送される。

　表５は、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波に対して、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波が９０度進んだ位相を有する場合における、伝送線路７の作用を示す。

　表５に示すように、増幅部６ｂからのマイクロ波の位相は、経路１３を経由して給電部９ａで９０度進む。このため、給電部９ａにおいて、増幅部６ｂからのマイクロ波は、増幅部６ａからのマイクロ波と逆位相を有する。その結果、これらのマイクロ波は、給電部９ａで合成されて打ち消し合い、経路１１を伝播しない。

　一方、増幅部６ａからのマイクロ波の位相は、経路１３を経由して給電部９ｂで９０度進む。このため、給電部９ｂにおいて、増幅部６ａからのマイクロ波は、増幅部６ｂからのマイクロ波と同位相を有する。その結果、これらのマイクロ波は、給電部９ｂで重なり合って増幅される。給電部９ｂで合成されたマイクロ波は、経路１１を右回りに伝播する。

　このように、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波に対して、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波が９０度進んだ位相を有する場合、増幅されたマイクロ波が、給電部９ｂから経路１１を右回りに伝播する。このマイクロ波は、給電部９ｂから最も近い放射部８ｃに主に供給される。

　表６は、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波に対して、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波が９０度遅れた位相を有する場合における、伝送線路７の作用を示す。

　表６に示すように、増幅部６ｂからのマイクロ波の位相は、経路１３を経由して給電部９ａで９０度進む。このため、給電部９ａにおいて、増幅部６ｂからのマイクロ波は、増幅部６ａからのマイクロ波と同位相を有する。その結果、これらのマイクロ波は、給電部９ａで重なり合って増幅される。給電部９ａで合成されたマイクロ波は、経路１１を左回りに伝播する。

　一方、増幅部６ａからのマイクロ波の位相は、経路１３を経由して給電部９ｂで９０度進む。このため、給電部９ｂにおいて、増幅部６ａからのマイクロ波は、増幅部６ｂからのマイクロ波と逆位相を有する。その結果、これらのマイクロ波は、給電部９ｂで合成されて打ち消し合い、経路１１を伝播しない。

　このように、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波に対して、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波が９０度遅れた位相を有する場合、増幅されたマイクロ波が、給電部９ａから経路１１を左回りに伝播する。このマイクロ波は、給電部９ａから最も近い放射部８ａに主に供給される。

　（実施の形態４）
　図６は、本開示の実施の形態４に係るマイクロ波処理装置における伝送線路７の構成を示す概略図である。

　図６に示すように、本実施の形態のマイクロ波処理装置は、加熱室１の載置台１ａの下方に配置された伝送線路７、放射部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅを有する。放射部８ａは中央部に配置される。放射部８ｂ、８ｄは右側に配置される。放射部８ｃ、８ｅは左側に配置される。放射部８ａ～８ｅはパッチアンテナである。

　放射部８ａは、伝送線路７の分岐部１０ａに接続される。伝送線路７の分岐部１０ｂには、二つに分岐した伝送線路１６ｂが接続される。放射部８ｂと放射部８ｄとは、伝送線路１６ｂの各分岐先に接続される。伝送線路７の分岐部１０ｃには、二つに分岐した伝送線路１６ｃが接続される。放射部８ｃと放射部８ｅとは、伝送線路１６ｃの各分岐先に接続される。

　本実施の形態では、放射部８ａが第１の放射部に相当する。放射部８ｂ、８ｄが第２の放射部に相当する。放射部８ｃ、８ｅが第３の放射部に相当する。すなわち、第２の放射部および第３の放射部が複数の放射部を含む。

　なお、図６では正確に図示されていないが、放射部８ａ～８ｅは、載置台１ａに平行に配置される。

　本実施の形態において、実施の形態３と同様に、伝送線路７における経路１３の長さ、すなわち、給電部９ａ、９ｂの間隔がマイクロ波の波長の４分の１である。経路１３の位相長１３ａは９０度である。

　従って、増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波に対して、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波が９０度進んだ位相を有する場合（実施の形態３における表５参照）、重なり合い増幅されたマイクロ波が主に放射部８ｃ、８ｅに供給される。その結果、放射部８ｃ、８ｅの近傍に配置された被加熱物２が強く加熱される。

　増幅部６ａにより増幅されたマイクロ波に対して、増幅部６ｂにより増幅されたマイクロ波が９０度遅れた位相を有する場合（実施の形態３における表６参照）、重なり合い増幅されたマイクロ波が主に放射部８ｂ、８ｄに供給される。その結果、放射部８ｂ、８ｄの近傍に配置された被加熱物２が強く加熱される。

　本実施の形態によれば、実施の形態３と同様の位相差制御により、意図した広範囲の加熱分布を達成することができる。その結果、様々な形状、種類、量の異なる被加熱物を短時間で所望の状態に加熱することができる。

　以上のように、本開示に係るマイクロ波処理装置は、複数の給電部間でのマイクロ波の透過を抑制しながら、複数の放射部の中からマイクロ波を放射する放射部を選択することができる。これにより、加熱効率を向上させ、意図した加熱分布を達成することができる。本開示は、誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機、半導体製造装置であるプラズマ発生用電源の高周波電源などに適用可能である。

　１　加熱室
　１ａ　載置台
　１ｂ　壁面
　２　被加熱物
　３　発振部
　４　分配部
　５、５ａ、５ｂ、５ｃ　位相可変部
　６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ　増幅部
　７、７ａ、７ｂ、１６ｂ、１６ｃ　伝送線路
　８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ　放射部
　９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、１４ａ、１４ｂ　給電部
　１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ　分岐部
　１１、１３　経路
　１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ　位相長
　１５ａ、１５ｂ　給電制御回路

Claims

　第１の放射部と第２の放射部と第３の放射部とを含み、マイクロ波を放射するように構成された複数の放射部と、
　第１の分岐部と第２の分岐部と第３の分岐部とを含む複数の分岐部を備えた環状線路構造を有し、前記第１の分岐部と前記第２の分岐部と前記第３の分岐部とにそれぞれ接続された前記第１の放射部と前記第２の放射部と前記第３の放射部とに前記マイクロ波を伝送させるように構成された伝送線路と、
　前記マイクロ波の波長の４分の１以下の間隔で前記伝送線路に配置された第１の給電部と第２の給電部とを含み、前記伝送線路に前記マイクロ波を伝送させるように構成された複数の給電部と、を備えた、マイクロ波処理装置。
　前記第１の分岐部が、前記第１の給電部と前記第２の給電部とから等間隔に配置され、前記第２の分岐部と前記第３の分岐部とが、前記第１の分岐部から前記波長の４分の１離れて別々に配置された、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
　前記第１の給電部および前記第２の給電部が、前記伝送線路に対して垂直に前記マイクロ波を伝送させるように構成された、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
　前記第１の給電部および前記第２の給電部から前記伝送線路に供給される二つのマイクロ波の間の位相差制御により、前記複数の放射部の中から前記マイクロ波を放射する放射部を選択的に切り替える、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
　前記第１の給電部および前記第２の給電部が、前記波長の４分の１の間隔で配置された、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
　前記伝送線路の一周の長さが、前記波長の整数倍と前記波長の半分と前記第１の給電部および前記第２の給電部の間隔の２倍との和に設定された、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
　前記伝送線路が、直線部と曲線部とを含む長円形状を有する、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
　第１の給電制御回路および第２の給電制御回路を備え、前記第１の給電制御回路および前記第２の給電制御回路の各々が、前記複数の給電部と前記複数の分岐部と前記複数の放射部と前記伝送線路とを含み、前記第１の給電制御回路に含まれた前記第１の放射部が、前記第２の給電制御回路に含まれた前記第１の放射部と共通である、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
　被加熱物を収容するように構成された加熱室をさらに有し、前記第１の放射部が前記加熱室の載置台の中央部の下方に配置された、請求項８に記載のマイクロ波処理装置。
　前記第１の放射部がパッチアンテナであり、前記第１の給電制御回路および前記第２の給電制御回路が、前記第１の放射部に対して垂直に前記マイクロ波を伝送させるように構成された、請求項８に記載のマイクロ波処理装置。
　前記第２の放射部が複数の放射部を含み、前記第３の放射部が複数の放射部を含む、請求項１に記載のマイクロ波処理装置。