微波加热装置制造方法
【专利摘要】本发明提供微波加热装置，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。将多个微波放射部（105a、105b、105c、105d）中的第1微波放射部（105a、105d）配置在与波导管（104）内产生的驻波的波腹相对的位置处，将与第1微波放射部（105a、105d）相邻的第2微波放射部（105b、105c）配置在与第1微波放射部（105a、105d）在波导管（104）的传送方向上相距超过管内波长的1/4且小于管内波长的1/2的距离的位置处。
【专利说明】微波加热装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及对被加热物放射微波而进行感应加热的微波炉等微波加热装置。
【背景技术】
[0002]作为代表性的微波加热装置的微波炉经由波导管将从作为代表性的微波产生单元的磁控管放射的微波提供到金属制的加热室的内部，对放置于加热室内部的被加热物进行感应加热。因此，当加热室内部的微波的电磁场分布不均匀时，不能对被加热物进行均匀加热。
[0003]因此，作为对被加热物进行均匀加热的方法，一般采用如下方法:一边利用使载置被加热物的工作台旋转而使被加热物自身旋转的结构、或者将被加热物固定而使放射微波的天线旋转的结构等任意的驱动机构改变向被加热物放射的微波的方向，一边进行加热，从而对被加热物实现均匀的加热。
[0004]另一方面，为了使结构简单，期待在不具有驱动机构的情况下进行均匀加热的方法，从而提出了利用电场的偏振面根据时间而旋转的圆偏振波的方法。感应加热原本就是基于通过微波的电场对具有介电损耗的被加热物进行加热的原理而进行的，因此认为，使用电场发生旋转的圆偏振波对于加热的均匀化是有效的。
[0005]例如，作为具体的圆偏振波的产生方法，如图21所示，在美国专利第4301347号说明书(专利文献I)中，公开了使用了波导管I上交叉的X字型的圆偏振波开口 2的结构。此夕卜，如图22所示，在日本特许第3510523号公报(专利文献2)中，公开了波导管I上沿着相互垂直的方向延伸设置的2个长方形狭缝状的开口 3、4以彼此相对且相离的方式进行配置的结构。并且，如图23所示，在日本特开2005 - 235772号公报(专利文献3)中公开了在与波导管I结合的贴片天线5的平面部分中形成切口 6来产生圆偏振波的结构。
[0006]此外，虽然与圆偏振波无关，但如图24所示，在日本特开平10 - 284246号公报(专利文献4)中，公开了按照波长的1/4的间隔排列了多个长方形狭缝140、141、142、143，以彼此不同的相位放射微波的结构。
[0007]专利文献1:美国专利第4301347号说明书
[0008]专利文献2:日本特许第3510523号公报
[0009]专利文献3:日本特开2005-235772号公报
[0010]专利文献4:日本特开平10-284246号公报
[0011]然而，关于上述利用了圆偏振波的以往的微波加热装置，在专利文献I?3中，虽然都利用了圆偏振波，但都存在没有达到可以不使用驱动机构这种程度的均匀效果的问题。在专利文献I?3的任意I个文献中，都只是仅仅记载了与以往仅具有驱动机构的结构相比，通过圆偏振波和驱动机构的协同效应能够进一步实现均匀化的技术。具体而言，在专利文献I中，如图21所示在波导管I的末端具有被称作移相器7的旋转体，在专利文献2中具有用于使被加热物旋转的转台(未图示)，在专利文献3中记载了除转台8以外还使贴片天线5旋转而用作搅拌机的结构。在专利文献I?3的任意I个文献中，都没有记载如果使用圆偏振波则不需要驱动机构的情况。这是因为，如果仅利用圆偏振波的放射而不设置驱动机构，则与一般的具有驱动机构的结构(例如使载置被加热物的工作台旋转的结构、或者使天线旋转的结构等)相比，微波的搅拌不充分，因此均匀性较差。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于解决上述以往的微波加热装置中的问题，提供一种能够在不使用驱动机构的情况下对被加热物进行均匀加热的微波加热装置。
[0013]为了解决上述以往的微波加热装置中的问题，本发明的微波加热装置具有:
[0014]收纳被加热物的加热室；
[0015]产生微波的微波产生部；
[0016]传送微波的波导管；以及
[0017]从所述波导管向所述加热室内放射微波的多个微波放射部，
[0018]在所述波导管内产生驻波，
[0019]所述多个微波放射部中的第I微波放射部被配置在与所述驻波的波腹相对的位置处，
[0020]与所述第I微波放射部相邻的第2微波放射部被配置在与所述第I微波放射部在所述波导管的传送方向上相距超过管内波长的1/4且小于管内波长的1/2的距离的位置处。
[0021]发明效果
[0022]本发明的微波加热装置可以提供能够在不使用驱动机构的情况下对被加热物进行均匀加热的微波加热装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是示出本发明的实施方式I的微波加热装置的整体结构的立体图。
[0024]图2示意性示出实施方式I的微波加热装置中的主要部分，(a)是俯视剖面图，(b)是主视剖面图。
[0025]图3是说明实施方式I的微波加热装置中的波导管的立体图。
[0026]图4是将实施方式I的微波加热装置的波导管的末端部作为放射边界的仿真结果，Ca)是仿真模型的平面图像图，(b)是加热室内的电场强度分布的俯视剖面图。
[0027]图5是说明在实施方式I的微波加热装置中的波导管上设置了圆筒形状的驻波稳定部的结构的立体图。
[0028]图6是说明在实施方式I的微波加热装置中的波导管上设置了半球状的驻波稳定部的结构的剖面图。
[0029]图7示意性示出比较例的微波加热装置中的主要部分，Ca)是俯视剖面图，(b)是主视剖面图。
[0030]图8是说明实施方式I的微波加热装置与比较例的微波加热装置之间的加热特性的差异的说明图。
[0031]图9是说明由实施方式I的微波加热装置中的彼此相邻的开口间的距离的差异引起的电磁场分布的差异的图。[0032]图10示意性示出本发明的实施方式2的微波加热装置中的主要部分，(a)是俯视剖面图，(b)是主视剖面图。
[0033]图11是说明本发明的实施方式3的微波加热装置中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。
[0034]图12是说明比较例的微波加热装置中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。
[0035]图13是说明在实施方式3的微波加热装置中，在加热室底面的中心部载置了被加热物时的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。
[0036]图14是说明本发明的实施方式4的微波加热装置中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。
[0037]图15是说明由构成微波放射部的2个长孔的宽度差异引起的电流切断有效宽度的差异的图。
[0038]图16是说明本发明的实施方式5的微波加热装置中的微波放射部的配置间隔的图。
[0039]图17是示出在实施方式5的微波加热装置中，在相对于加热室的底部的对称轴倾斜的方向上配置的2个开口的组的图。
[0040]图18是说明定向耦合器的原理的图。
[0041]图19是说明定向耦合器的原理的图。
[0042]图20是说明本发明的实施方式6的微波加热装置中的开口形状的示意图。
[0043]图21是利用X字型的开口来产生圆偏振波的以往的微波加热装置的结构图。
[0044]图22是利用相互垂直的2个长方形狭缝来产生圆偏振波的以往的微波加热装置的结构图。
[0045]图23是利用贴片天线来产生圆偏振波的以往的微波加热装置的结构图。
[0046]图24是说明以往的微波加热装置中的波导管与多个长孔之间的位置关系的示意图。
[0047]标号说明
[0048]101微波炉(微波加热装置)
[0049]102,128,202 加热室
[0050]103,201磁控管(微波产生部)
[0051]104、130、203、306、419 波导管
[0052]105a第一开口(微波放射部)
[0053]105b第二开口(微波放射部)
[0054]105c第三开口(微波放射部)
[0055]105d第四开口(微波放射部)
[0056]108、211、421、901 管轴
[0057]111、131、212 末端部
[0058]112a第一驻波稳定部
[0059]112b第二驻波稳定部
[0060]112c第三驻波稳定部[0061]129、139a、139b、204、205、206、207、301、411、412、413、414、415、416、417 开 Π
(微波放射部)
[0062]134、135、136、213 驻波稳定部
[0063]302被加热物
【具体实施方式】
[0064]本发明的微波加热装置具有:收纳被加热物的加热室；产生微波的微波产生部；传送微波的波导管；以及从所述波导管向所述加热室内放射微波的多个微波放射部，在所述波导管内产生驻波，所述多个微波放射部中的第I微波放射部被配置在与所述驻波的波腹相对的位置处，与所述第I微波放射部相邻的第2微波放射部被配置在与所述第I微波放射部在所述波导管的传送方向上相距超过管内波长的1/4且小于管内波长的1/2的距离的位置处。
[0065]在如上所述构成的微波加热装置中，波导管内产生的驻波在波导管的传送方向上每隔管内波长的1/2重复着波腹(产生最大振幅的部位)和波节(几乎不产生振幅的部位)。因此，当比较驻波中相距管内波长的1/2的两处时，成为产生了振幅相同且相反方向的波的相反相位关系。在具有上述结构的微波加热装置中，由于第I微波放射部配置在与驻波的波腹相对的位置，第2微波放射部配置在与第I微波放射部相距超过管内波长的1/4且小于管内波长的1/2的距离的位置处，因此，与第I微波放射部相对的驻波部分、和与第2微波放射部相对的驻波部分不会成为相反相位关系。其结果，能够抑制从第I微波放射部放射的微波、与从和该第I微波放射部相邻的第2微波放射部放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0066]另外，为了将第I微波放射部配置在与驻波的波腹相对的位置，例如，只要将第I微波放射部配置在与所述波导管中配置于离所述微波产生部远的一侧的末端部相距所述管内波长的1/4的奇数倍的距离的位置即可。由于驻波的波节必定位于波导管的末端部，因此驻波的波腹位于与末端部相距管内波长的1/4的奇数倍的距离的位置处。
[0067]另外，优选的是，在所述多个微波放射部中，所述第I微波放射部被配置为最靠近所述末端部。根据该结构，能够使得波导管内的驻波的位置(波形)稳定。
[0068]另外，优选的是，所述多个微波放射部在所述传送方向上以管内波长的1/3的间隔而配置。根据该结构，与彼此相邻的微波放射部相对的驻波部分都不会成为相反相位的关系(管内波长的1/2的奇数倍的间隔)。其结果，能够抑制从彼此相邻的微波放射部放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0069]另外，一般而言，当微波放射部的数量增加时，波导管内的微波容易放射到加热室内。由此，在微波按顺序放射到加热室内时，难以维持波导管内的驻波，驻波的状态不稳定。其结果，与各个微波放射部相对的微波的相位发生移动且振幅也发生变动。因此，本发明的微波加热装置优选具有用于稳定所述波导管内的驻波的位置的驻波稳定部。根据该结构，通过具有驻波稳定部，能够抑制驻波的紊乱，使得具有期望的振幅和相位的驻波部分与各微波放射部相对。其结果，能够更可靠地抑制从第I微波放射部放射的微波、与从第2微波放射部放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0070]另外，优选的是，所述驻波稳定部构成为在所述波导管内产生驻波的波节，并且所述驻波稳定部配置于与所述波导管的末端部在所述传送方向上相距所述管内波长的1/2的整数倍的距离的位置处。根据该结构，能够从波导管的末端部起，每隔管内波长的1/2的整数倍更加可靠地形成驻波的波节，抑制驻波的紊乱，能够使得具有期望的振幅和相位的驻波部分与各微波放射部相对。其结果，能够更可靠地抑制从第I微波放射部放射的微波、与从第2微波放射部放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0071]另外，优选的是，在所述传送方向上以所述管内波长的1/2的整数倍的间隔配置有多个所述驻波稳定部。根据该结构，能够从波导管的末端部起，每隔管内波长的1/2的整数倍更加可靠地形成驻波的波节，抑制驻波的紊乱，能够使得具有期望的振幅和相位的驻波部分与各微波放射部相对。其结果，能够更可靠地抑制从第I微波放射部放射的微波、与从第2微波放射部放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0072]另外，优选的是，多个微波放射部分别由开口构成，所述开口以俯视时不与所述波导管的宽度方向的中心轴交叉的方式形成。在最普通的TElO模式中，在波导管的宽度方向的中心，电场最大，在波导管的两端，电场为O。在假设以横穿波导管的宽度方向中心轴的方式设置了作为微波放射部的开口时，该开口横穿了电场最大的点。此时，可能发生从I个开口放射大量的微波、而从其他开口放射的微波的量变少等，从各个开口放射的微波的量存在偏差的状况。相对于此，通过以不与波导管的宽度方向中心轴交叉的方式形成各个开口，能够使得从各个开口放射的微波的量均匀。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0073]另外，优选的是，所述多个微波放射部在俯视时对称地配置于所述中央轴的两侧。根据该结构，不仅在波导管的传送方向上，而且在波导管的宽度方向上也配置有多个开口，因此能够配置更多的开口。另外，在最普通的TElO模式中，在波导管的宽度方向的中心，电场最大，在波导管的宽度方向的两端，电场为O。即，电场具有关于波导管的宽度方向的中心轴对称的特性。因此，在如上这样将开口相对于波导管的宽度方向的中心轴配置于两侧时，各个开口容易放射同等量的微波。因此，根据上述结构，在传送方向上和波导管的宽度方向上都具有能够放射同等量的微波的多个开口，能够向加热室内大范围地放射微波，因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0074]另外，优选的是，所述微波放射部由放射圆偏振波的开口形状构成。根据该结构，产生以微波放射部为中心在圆偏振波特有的360度全方向上旋转的电场,从微波放射部的中心涡旋地向加热室内放射微波，能够对圆周方向均匀地加热。其结果，能够对加热室的整体均匀地放射微波，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0075]另外，优选的是，所述微波放射部由2个长孔交叉的X字形状的开口构成。根据该结构，能够以简单的结构从波导管可靠地放射圆偏振波。
[0076]以下，参照附图来说明本发明的微波加热装置的优选实施方式。另外，虽然在以下实施方式的微波加热装置中对微波炉进行说明，但微波炉只是例示，本发明的微波加热装置不限于微波炉，还包含利用了感应加热的加热装置、生垃圾处理机或半导体制造装置等微波加热装置。此外，本发明不限于以下实施方式的具体结构，基于同样的技术思想的结构也包含在本发明中。
[0077](实施方式I)
[0078]图1和图2是说明本发明的实施方式I的微波加热装置的图。图1是示出实施方式I的微波加热装置的整体结构的立体图，图2示意性示出了作为实施方式I的微波加热装置中的主要部分的微波产生部、波导管以及加热室等。在图2中，(a)是从上方观察加热室等的剖面图，(b)是从正面观察的剖面图。
[0079]作为代表性的微波加热装置的微波炉101具有:加热室102，其能够收纳作为代表性的被加热物的食品(未图不)；磁控管103,该磁控管103是产生微波的代表性的微波产生部；波导管104，其将从磁控管103放射的微波引导至加热室102 ;微波放射部，其将波导管104内的微波放射到加热室102内；以及载置食品的载置台107。另外，实施方式I中的微波放射部由形成于波导管104的上表面(与加热室102相对的面)的8个开口 105a、105b、105c、105d 构成。
[0080]实施方式I中的加热室102为横长的长方体形状，且构成为，利用载置台107覆盖了加热室102的整个底面。载置台107被设置成:将作为微波放射部的开口 105a、105b、105c、105d覆盖成不露出于加热室102内。载置台107的上表面(载置面)平坦地形成，使得使用者容易拿出、放入食品，并且在载置台107上沾有污溃时容易擦拭干净。作为实施方式I中的载置台107，为了使来自开口 105的微波放射到加热室102内，载置台107由玻璃或陶瓷等容易使微波透过的材料构成。
[0081]关于波导管104与加热室102的连接状态，连接成使得波导管104的微波传送方向成为加热室102的宽度方向(图2中的左右方向)。另外，各个开口 105由X字形状的开口形状构成，以便能够放射圆偏振波，其中，所述X字形状的开口形状是使细长的长方形的2个长孔(狭缝)相互在中心点处交叉而成的。8个开口 105a、105b、105c、105d以俯视时不和波导管104的与传送方向平行的宽度方向中心轴(以下称作管轴)108交叉的方式，关于管轴108线对称地配置。另外，波导管104被配置成，在俯视时管轴108通过加热室102的底面109的前后方向的中心。8个开口 105a、105b、105c、105d关于加热室102的底面109的左右方向的中心轴110线对称地配置。即，8个开口 105a、105b、105c、105d关于加热室102的底面109，前后/左右都是对称地配置。另外，在波导管104的传送方向上，开口 105a、105b、105c、105d以管内波长Ag的1/3的间隔进行配置。另外，在波导管104内产生驻波。以下，将该驻波称为管内驻波。该管内驻波具有由磁控管103的振荡频率和波导管104的形状决定的管内波长λ g。管内驻波每隔管内波长λ g的1/2波长重复着波腹和波节，在波导管104的末端部111处必定成为波节。
[0082]另外，在图2的(b)中，图示了在波导管104内产生的管内驻波的图像。驻波稳定部112a、112b、112c例如由突出到波导管104内的导电性材料构成。驻波稳定部112a、112b、112c具有与作为所谓的匹配元素而公知的短线调谐器等非常相似的结构，设置在与管内驻波的波节对应的位置。即，从末端部111起，每隔管内波长Ag的1/2的间隔配置有共计3个驻波稳定部112a、112b、112c。此处，关于这些驻波稳定部，从末端部111侧起，依次称为第一驻波稳定部112a、第二驻波稳定部112b、第三驻波稳定部112c。另外，关于各个开口，从末端部111侧起，依次称为第一开口 105a、第二开口 105b、第三开口 105c、第四开口105d。
[0083]波导管104被配置成，第一驻波稳定部112a与第二驻波稳定部112b关于加热室102的底面109的左右方向中心轴110呈轴对称。其结果，如图2的(b)所示，管内驻波的波腹位于通过中心轴110的位置。另外,第一开口 105a位于与在末端部111和第一驻波稳定部112a之间产生的管内驻波的波腹相对的位置。第四开口 105d位于与在第二驻波稳定部112b与第三驻波稳定部112c之间产生的管内驻波的波腹相对的位置。第二开口 105b和第三开口 105c位于既不与管内驻波的波腹相对、也不与波节相对的位置。
[0084]另外，如图1所示，微波炉101具有能够对加热室102的前面进行开闭的门116。通过关闭门116，在波导管104和加热室102中形成封闭空间，将微波封闭在该封闭空间中。该被封闭的微波必然会产生某种驻波。
[0085]对如上所述构成的实施方式I的微波加热装置的动作进行说明。
[0086]从磁控管103放射的微波在波导管104内传送，其一部分从开口 105a、105b、105c、105d放射到加热室102内，其余部分在末端部111处被反射。另外，由于加热室102为封闭空间，因此放射到加热室102内的微波的一部分通过开口 105a、105b、105c、105d而回到波导管104内。其结果，在波导管104和加热室102内会产生某种驻波。特别是在波导管104内，容易产生管内波长为Ag的驻波。
[0087]另外，在被加热物的量额大等、被加热物容易吸收微波的条件下，通过开口 105a、105b、105c、105d而回到波导管104内的微波的量少。因此，驻波稳定。与此相对，在被加热物的量额少等、被加热物不易吸收微波的条件下，在作为微波放射部的开口的数量较多的情况下，由于开口 105a、105b、105c、105d与加热室102连通，因此会扰乱波导管104内的驻波。而且该情况下，即使稍微改变被加热物的量额、材质或放置方式，也会扰乱波导管104内的驻波，无法稳定各个开口附近的管内驻波的振幅和相位。其结果，无法控制向加热室102内放射的微波的放射量，无法对加热室102均匀地放射微波。
[0088]与此相对，在实施方式I的微波炉101中，由于在波导管104内配置了驻波稳定部112a、112b、112c，因此能够固定管内驻波的波节的位置。其结果，能够使得各个开口附近的驻波的振幅和相位稳定，能够将从各个开口 105a、105b、105c、105d向加热室102内放射的微波的放射量控制成同等量。
[0089]另外，由于开口 105a、105b、105c、105d为X字形状的开口形状，从而微波作为圆偏振波放射到加热室102内。圆偏振波是一边使电场以开口 105a、105b、105c、105d为中心沿周向旋转一边进行放射。另外，如图2的(a)所示，开口 105a、105b、105c、105d关于加热室102的底面109在前后方向以及左右方向上均对称配置。因此，能够向加热室102内均匀地放射微波，能够对放置在底面109上的被加热物的周围均匀地放射微波。
[0090]接着，对圆偏振波进行说明。圆偏振波是在移动通信和卫星通信的领域中广泛应用的技术，作为身边的使用例，可举出ETC (Electronic Toll Collection System:不停车自动收费系统)等。圆偏振波是电场的偏振面相对于行进方向根据时间而旋转的微波，且具有如下特征:当形成圆偏振波时，电场的方向根据时间持续变化，而电场强度的大小不发生变化。如果将该圆偏振波应用到微波加热装置，则与以往的利用线偏振波的微波加热相比，尤其可期待在圆偏振波的周向上对被加热物实现均匀加热。另外，圆偏振波根据旋转方向被分类为右旋偏振波(CW:clockwise,顺时针)和左旋偏振波(CCW:counter clockwise,逆时针)这两种，但在加热领域中性能没有特别的差异。
[0091]作为放射圆偏振波的结构，有上述专利文献I和专利文献2那样由波导管的壁面开口构成的结构、和专利文献3所示的由贴片天线构成的结构。在本发明的实施方式I的微波炉中，与专利文献I所示的结构同样，是在波导管104的上表面(H面)上形成开口 105a、105b、105c、105d来放射圆偏振波的结构。
[0092]圆偏振波原来主要用于通信领域，因此一般讨论的是向开放空间进行放射且不返回反射波的、所谓的行波。另一方面，在本发明的实施方式I的微波加热装置中，产生了朝向封闭空间进行放射且反射波返回到波导管104内而与来自磁控管103的微波(行波)合成的驻波，根据该驻波进行论述，其中，所述封闭空间是通过波导管104和加热室102而与外部相隔离。但是已知的是，在从开口 105a、105b、105c、105d向加热室102内放射微波的瞬间波导管104内的驻波会失去平衡，在波导管104内再次返回到稳定的驻波之前的期间内产生了行波。因此，通过将开口 105a、105b、105c、105d设为圆偏振波放射形状，能够利用上述圆偏振波的特长，能够使得加热室102内的加热分布更加均匀。
[0093]另外，为了从设置于方形波导管104的开口 105a、105b、105c、105d输出圆偏振波，如图2的(a)中示出的例子那样，可以设为如下结构:使具有宽度的2个长孔(狭缝)在中央处交叉，将相对于微波传送方向倾斜了 45度的开口形状配置在不与波导管104的微波传送方向的管轴108交叉的位置处。
[0094]接着，使用图3对作为微波传送部的波导管104进行说明。图3是示意性示出最简单的普通波导管104的内部空间的图。最简单的普通波导管104是方形波导管，如图3所示，其内部空间由与管轴方向垂直的截面为长方形(宽度aX高度b)、且长度方向为管轴方向的长方体构成。对于这种方形波导管，公知的是:设微波在自由空间内的波长为λ ^时，通过在波导管的宽度a (微 波的波长λ(l/2)、高度b ? λ/2)的范围内进行选择，从而以TElO模式传送微波。
[0095]TElO模式是指在波导管104内波导管104的传送方向上仅存在磁场分量而不存在电场分量的、H波(TE波；横电波传送Transverse Electric Wave)中的传送模式。另外，TElO模式以外的传送模式基本不适用于微波加热装置的波导管104。
[0096]此处，在波导管104内的管内波长λ g的说明之前，对自由空间的波长λ ^进行说明。公知的是，对于一般微波炉的微波而言，自由空间的波长λ0约为120_。不过，自由空间的波长Xtl可以用X^ = c/f准确求出。此处，。是速度，固定为光速3.0 * 108[m/s]，而f是频率，具有2.4~2.5 [GHz] (ISM频带)的带宽。作为微波产生部的磁控管的振荡频率f根据波动和负载条件而发生变化，结果是，自由空间的波长λ ^也发生变化，且波长λ0在最小1加[mm] (2.5GHz时)到最大1? [mm] (2.4GHz时)的范围内变化。
[0097]返回到波导管104的话题，还考虑到自由空间的波长λ。的范围，一般而言，作为波导管104，大多从宽度a为80~100mm、高度b为15~40mm左右的范围内进行选择。在图3所示的波导管104中，上下的宽幅面是指磁场在其中平行地涡旋的面，称作H面126，左右的窄幅面是指与电场平行的面，称作E面127。另外，将微波在波导管104内传送时的波
长表示为管内波长Ag，并且λ8=λ0/丨(I— a0/(2xa))2)，管内波长Xg根据波导管104
的宽度a的尺寸而变化，但管内波长Ag的确定与高度b的尺寸无关。另外，在TElO模式中，在波导管104的宽度方向(与微波的传送方向垂直的方向)的两端(E面)127中电场为O，在宽度方向的中央(图2所示的管轴108上)电场最大。因此，磁控管103成为与电场最大的波导管104的宽度方向的中央(管轴108上)相结合的结构。
[0098]另外，在实施方式I的微波炉的结构中，如图2的(a)所示，放射圆偏振波的开口105a、105b、105c、105d是使长孔(狭缝)垂直地形成X字形状的开口，是从波导管104的H面(上表面)的宽度方向的中央偏向于一侧进行配置而能够产生圆偏振波的形状。根据放射圆偏振波的开口相对于波导管104的H面的宽度方向的中央(管轴108上)靠近哪一侧而分为右旋偏振波、左旋偏振波。
[0099]以下，对放射圆偏振波的X字形状的开口的特征进行说明。图4是仿真结果。由于图4所示的仿真结果是仿真得到的，因此与实际不同，是将加热室128的壁面全部设为放射边界(不反射微波的边界条件)、且波导管130上形成的开口 129仅为一个的简单结构。此夕卜，将波导管130的末端部131也设为放射边界(不反射微波的边界条件)。图4的(a)是从上方观察仿真模型时的模型形状。图4的(b)是分析结果，是示出从上方观察到的加热室128内的电场强度分布的俯视剖面的等高线图。观察图4的(b)，在加热室128内电场像圆偏振波那样地涡旋，成为以开口 129为中心在波导管130的传送方向132(纸面的左右方向)和波导管的宽度方向133 (纸面的上下方向)上都均匀的电场分布。
[0100]此处，在开放空间的通信领域与封闭空间的加热领域中，有一些不同点，因此追加说明。在通信领域中，为了避免与其他微波的混合而仅收发所需的信息，发送侧限定为右旋偏振波和左旋偏振波中的任意一方进行发送，接收侧也选择与其对应的最佳的接收天线。另一方面，在加热领域中，不是具有指向性的接收天线，而是由没有特别指向性的食品等被加热物接收微波，因此重要之处仅仅在于要让微波均匀地照射到被加热物的整体。因此，在加热领域中，即使右旋偏振波和左旋偏振波并存也没有问题，相反，需要尽可能地防止由于被加热物的载置位置和形状引起不均匀的分布。例如，如图4的仿真结构那样，在微波放射部仅有单一的开口 129的情况下，可以将被加热物载置到该开口 129的正上方，但在开口部129的前后位置、或左右位置上偏离地载置被加热物时，终究是离开口 129近的部位容易受到加热，而离开口 129远的部位不易受到加热，结果在被加热物中产生了加热不匀。因此，优选设置多个圆偏振波开口。在实施方式I的微波炉101中，如图2所示，关于加热室102的加热区域对称地、以良好的平衡性配置了 8个开口 105a、105b、105c、105d。
[0101]接着，使用图5和图6对驻波稳定部进行说明。
[0102]图5示出在图3中说明的波导管104上设置了圆筒形状的驻波稳定部134、135的结构。驻波稳定部134、135由铝或不锈钢等导电性材料构成，通过焊接或螺钉固定于波导管104的H面126的宽度方向的中心部。在波导管104内设置了具有这样的结构的驻波稳定部134、135时，虽然这些驻波稳定部作为波导管104内的突出部而妨碍微波的传送，但是在该驻波稳定部134、135的上方容易产生驻波的波节。因此，通过在希望产生驻波的波节的位置的下方设置驻波稳定部134、135，能够使得驻波的位置稳定而不发生变化。另外，驻波稳定部134、135具有与作为所谓的匹配元件而公知的短线调谐器等非常相似的结构，同时具有可通过对形状(尤其是高度)和位置进行微调来确定驻波的波节并且能够进行匹配这2个功能。在图5中，示出了驻波稳定部134的高度比驻波稳定部135的高度高的例子。
[0103]另外，如图5所示，在将驻波稳定部134与驻波稳定部135之间的距离设为(入g/2) Xn时(λ g为管内波长，η为整数)，能够在两处产生驻波的波节。其结果，能够在驻波稳定部134与驻波稳定部135之间，产生完美的驻波。例如，当n=l时，在驻波稳定部134,135的上方产生驻波的波节，在驻波稳定部134与驻波稳定部135之间的中间部产生驻波的波腹。另外，当n=2时，在驻波稳定部134、135的上方产生驻波的波节，在驻波稳定部134与驻波稳定部135之间的中间部也产生驻波的波节。因此，能够在驻波稳定部134与驻波稳定部135之间产生完美的驻波。
[0104]图6示出在图3中说明的波导管104上设置了半球状的驻波稳定部136的结构。图6所示的驻波稳定部136例如可以通过将波导管104的H面冲压成向内部突出而形成。该情况下，驻波稳定部136可以用与波导管104相同的材料构成，不需要为了形成驻波稳定部136而另外设置部件。
[0105]接着，对由彼此相邻的开口间的距离(间距)的差异引起的电磁场分布的差异进行说明。
[0106]图7示意性示出了作为比较例的微波加热装置的微波炉中的主要部分，Ca)为俯视剖面图，(b)为主视剖面图。比较例的微波炉与实施方式I的微波炉101的不同点在于，微波放射部由6个开口 137a、137b、137c构成，该开口 137a、137b、137c在波导管104的传送方向上以管内波长λ g的1/2的间隔进行配置。
[0107]图8是对实施方式I的微波炉101与比较例的微波炉的加热特性的差异进行说明的图。在图8中，Ca)示出了用比较例的微波炉对食品(冷冻烩饭)进行了一定时间加热之后，用热像仪(Thermo Viewer)从上方测定该食品的表面温度时的温度分布，(b)示意性示出该食品中的加热不均。另外，在图8中，(c)示出了用实施方式I的微波炉101对食品(冷冻烩饭)进行了一定时间加热之后，用热像仪从上方测定该食品的表面温度时的温度分布，Cd)示意性示出该食品中的加热不均。
[0108]如图8的(a)和(b)所示，在比较例的微波炉中，在纸面的上下方向(冷冻烩饭的前后方向)上残留有很多未加热区域138。与此相对，如图8的(c)和(d)所示，在实施方式I的微波炉中，未加热区域138变得很少。由此可知，实施方式I的微波炉与比较例的微波炉相比，能够更均匀地对食品进行加热。
[0109]图9示出了为了调查其原因而进行了电磁场分析的结果。图9是对由彼此相邻的开口 139a、139b之间的间距P的差异引起的电磁场分布的差异进行说明的图。在图9中，Ca)是电磁场分析的模型图像图，(b)是示出P= λ g/2 (相当于比较例的微波炉的结构)时的分析结果的等高线图，(c)是示出P= λ g/3 (相当于实施方式I的微波炉的结构)时的分析结果的等高线图。
[0110]如图9的(b)所示，当ρ=λ g/2时，电磁场强的部分仅为开口 139a、139b的附近，电磁场的分布不均匀。这是因为，当Ρ=λ g/2时，虽然开口 139a、139b位于与管内驻波的振幅大小相同的部分相对的位置，但是该管内驻波的相位的方向为相反方向，因此产生干扰(相互抵消)。相对于此，如图9的(c)所示，当P= λ g/3时，电磁场强的部分不仅仅是开口139a、139b的附近，而且也扩展到它们之间，电磁场的分布更加均匀。这是因为，当P= λ g/3时，开口 139a、139b位于与管内驻波的相位方向相同的部分相对的位置，没有产生干扰(相互抵消)。即，认为干扰不是由于开口 139a、139b间的距离近而产生的，而是由于与管内驻波的相位的关系而产生的。
[0111]以下，对实施方式I的微波炉101中的作用和效果进行说明。[0112]实施方式I的微波炉101具有:收纳被加热物的加热室102 ;产生微波的磁控管103 ;传送微波的波导管104 ;从波导管104向加热室102内放射微波的多个开口 105a、105b、105c、105d，微波炉101构成为在波导管104内产生驻波。在如上所述构成的实施方式I的微波炉101中，波导管104内产生的驻波在波导管的传送方向上每隔管内波长Xg的1/2重复着波腹(产生最大振幅的部位)和波节(几乎不产生振幅的部位)。因此，当比较驻波中相距管内波长Ag的1/2的两处时，成为产生了振幅相同且方向相反的波的相反相位关系。因此，在实施方式I的微波炉101中，将多个开口 105a、105b、105c、105d中的至少I个设置在与驻波的波腹相对的位置，并且以管内波长λ g的1/3的间隔配置该多个开口。根据该结构，与彼此相邻的开口相对的驻波部分都不会成为相反相位关系(管内波长入g的1/2的奇数倍的间隔)。其结果，能够抑制从彼此相邻的开口放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室102内的被加热物均匀地加热。
[0113]另外，一般而言，当开口的数量增加时，波导管104内的微波容易放射到加热室102内。由此，在微波按顺序放射到加热室102内时，难以维持波导管104内的驻波，驻波的状态不稳定。其结果，与各个开口相对的微波的相位发生移动且振幅也发生变动。与此相对，由于实施方式I的微波炉101具有用于使波导管104内的驻波的位置稳定的驻波稳定部112a、112b、112c，因此能够抑制驻波的紊乱，能够使得具有期望的振幅和相位的驻波部分与多个开口 105a、105b、105c、105d相对。由此，能够更可靠地抑制从各个开口 105a、105b、105c、105d放射的微波同时相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室102内的被加热物均匀地加热。
[0114]另外，在实施方式I的微波炉101中，驻波稳定部112a、112b、112c构成为在波导管104内产生驻波的波节，并且配置在与波导管104的末端部111在传送方向上相距管内波长λ g的1/2的整数倍的距离的位置处。根据该结构，能够从波导管104的末端部111起，每隔管内波长λ g的1/2的整数倍，更加可靠地形成驻波的波节，抑制驻波的紊乱，能够使得具有期望的振幅和相位的驻波部分与多个开口 105a、105b、105c、105d相对。其结果，能够更可靠地抑制从各个开口 105a、105b、105c、105d放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室102内的被加热物均匀地加热。
[0115]另外，在实施方式I的微波炉101中，在传送方向上以管内波长λ g的1/2的整数倍的间隔配置有多个驻波稳定部112a、112b、112c。根据该结构，能够从波导管104的末端部111起，每隔管内波长λ g的1/2的整数倍，更加可靠地形成驻波的波节，抑制驻波的紊舌L能够使得具有期望的振幅和相位的驻波部分与多个开口 105a、105b、105c、105d相对。其结果，能够更可靠地抑制从各个开口 105a、105b、105c、105d放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室102内的被加热物均匀地加热。
[0116]另外，在实施方式I的微波炉101中，第一驻波稳定部112a和第二驻波稳定部112b在传送方向上以管内波长Ag的1/2的间隔进行配置。此处，由于第一驻波稳定部112a和第二驻波稳定部112b构成为产生驻波的波节，因此在它们的正中央产生驻波的波腹。此外，在实施方式I的微波炉101中，第一开口 105a、第二开口 105b、第三开口 105c以及第四开口 105d在传送方向上以管内波长Ag的1/3的间隔进行配置。并且，第二开口105b和第三开口 105c配置在第一驻波稳定部112a与第二驻波稳定部112b之间。因此，第二开口 105b和第三开口 105c位于既不与驻波的波节相对、也不与波腹相对的位置处。[0117]另外，在与第一驻波稳定部112a和第二驻波稳定部112b同样地，将第二开口 105b和第三开口 105c配置成关于中心轴110呈线对称的情况下，从第二开口 105b到驻波的波节为止的距离成为管内波长Ag的1/12 (=(管内波长Ag的1/2-管内波长Ag的1/3)/2)，从第二开口 105b到驻波的波腹为止的距离成为管内波长Ag的1/6 (=(管内波长的1/3)/2).即，第二开口 105b相比于驻波的波腹，更靠近波节。同样，第三开口 105b相比于驻波的波腹，更靠近波节。另一方面，第一开口 105a被配置成与第二开口 105b相距管内波长λ g的1/3的距离，该第二开口 105b被配置成与驻波的波节相距管内波长λ g的1/12的距尚。S卩，第一开口 105a被配置成与驻波的波节相距管内波长Ag的1/4 (=管内波长入g的1/3-管内波长λ g的1/12)的距离。由于与驻波的波节相距管内波长λ g的1/4的距离的位置成为驻波的波腹，因此第I开口 105a位于与驻波的波腹相对的位置处。同样，第四开口 105d位于与驻波的波腹相对的位置处。另外，第I开口 105a与第4开口 105d的位置相距管内波长λ g (=(管内波长λ g的1/3) X3)的距尚。因此,与第I开口 105a相对的驻波部分、和与第4开口 105d相对的驻波部分具有相同的振幅和相位。如以上说明的那样，第二开口 105b和第三开口 105c都位于靠近驻波的波节的位置处，第一开口 105a和第四开口 105d位于与具有相同的振幅和相位的驻波的波腹相对的位置处，各个开口 105a、105b、105c、105d关于中心轴110呈线对称。根据该结构，在加热室102内能够更均匀地对放置在中心轴110上的被加热物进行加热。
[0118]另外，在实施方式I的微波炉101中，多个开口 105a、105b、105c、105d分别形成为在俯视时不与管轴108交叉。在最普通的TElO模式中，在波导管104的宽度方向的中心，电场最大，在波导管104的两端，电场为O。在假设以横穿管轴108的方式设置了开口 105a、105b、105c、105d的情况下，该开口横穿了电场最大的点。此时，可能发生从I个开口放射大量的微波、而由其他开口放射的微波的量变少等，从各个开口放射的微波的量存在偏差的状况。相对于此，通过以不与管轴108交叉的方式形成各个开口 105a、105b、105c、105d，能够使得从各个开口 105a、105b、105c、105d放射的微波的量均匀。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室102内的被加热物均匀地加热。
[0119]另外，在实施方式I的微波炉101中，多个开口 105a、105b、105c、105d在俯视时对称地配置在管轴108的两侧。根据该结构，不仅在波导管104的传送方向上，而且在波导管104的宽度方向上也配置有多个开口，因此能够配置更多的开口。另外，在最普通的TElO模式中，在波导管104的宽度方向的中心，电场最大，在波导管104的宽度方向的两端，电场为
O。即，电场具有关于波导管104的管轴108对称的特性。因此，在如上那样将开口 105a、105b、105c、105d配置于管轴108的两侧时，各个开口容易放射同等量的微波。因此，根据上述结构，在传送方向上和波导管104的宽度方向上都具有能够放射同等量的微波的多个开口 105a、105b、105c、105d，能够向加热室102内大范围地放射微波，因此能够在不使用驱动机构的情况下对加热室102内的被加热物均匀地加热。
[0120]另外，实施方式I的微波炉101构成为开口 105a、105b、105c、105d对加热室102内的放热区域放射圆偏振波。由此，从图4的仿真结果可知，实施方式I的微波炉101能够产生以开口 105a、105b、105c、105d为中心在圆偏振波特有的360度全方向上旋转的电场，从各个开口的中心涡旋地向加热室102内放射微波，能够对圆周方向均匀地加热。其结果，能够对加热室102的整体均匀地放射微波，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室102内的被加热物均匀地加热。
[0121]而且，在实施方式1的微波炉101中，放射圆偏振波的开口 105a、105b、105c、105d由2个长孔(狭缝)彼此交叉的X字形状构成。因此，在实施方式1的结构中，能够以简单的结构从波导管104可靠地放射圆偏振波。
[0122]另外，在专利文献4 (日本特开平10-284246号公报)中，如图24所示，公开了多个长方形狭缝140、141、142、143在传送方向上以管内波长的1/4的间隔进行配置的结构。在图24所示的结构中，彼此相邻的长方形狭缝中的一方设置在与正弦波的波腹相对的位置处，彼此相邻的长方形狭缝中的另一方设置在与正弦波的波节相对的位置处。例如，长方形狭缝140设置在与正弦波的波腹相对的位置处，与该长方形狭缝140相邻的长方形狭缝141设置在与正弦波的波节相对的位置。另外，长方形狭缝142设置在与正弦波的波腹相对的位置处，与该长方形狭缝142相邻的长方形狭缝143设置在与正弦波的波节相对的位置。而且，长方形狭缝141设置在与正弦波的波节相对的位置处，与该长方形狭缝141相邻的长方形狭缝142设置在与正弦波的波腹相对的位置。根据该结构，在彼此相邻的开口间，不会引起上述干扰。但是，例如，与开口 140相对的驻波部分、和与开口 142相对的驻波部分处于振幅相同而相位为相反方向的相反相位关系。因此，在开口 140与开口 142之间，可能会引起上述干扰。另外，在将专利文献4的开口 140、141、142、143变形为能够放射圆偏振波的X字形状时，彼此相邻的开口的端部(X字的端部)彼此连接，实际上不能这样地构成。
[0123]另外，在实施方式1中，在讨论开口 105a、105b、105c、105d或驻波稳定部112a、112b、112c的间隔时，使用了波导管104的传送方向上的管内波长Xg的1/2等这样的表述来进行说明，但管内波长Ag的1/2允许一定程度的范围。由于波导管104内的微波的管内波长为Ag，因此如果是管内波长Ag的1/8左右的偏离，则认为是没有较大变化的允许范围。这是因为，在考虑正弦波时，如果偏离了 1/4波长，则最大或最小要变化到0，0是最大或最小要变化到的，这是较大的变化。但是，如果偏离了相当于1/4波长的一半的1/8波长左右，则基本没有大小关系的转换，且维持着相同趋势。管内波长Ag用
(1— (λο/ (2xa>) 2)表示。如上所述，自由空间的波长λ。是120~125mm，在实施方式1中的波导管104的宽度a为宽度a = 1OOmm的情况下,管内波长λ g为150mm(2.5GHz)~160mm (2.4GHz)，其1/8为18.75~20mm。因此，对于传送方向上的管内波长λ g的1/2而言，以管内波长λ g的恰好1/2 (N 75~80mm)为基准,管内波长λ g的1/8的进一步的1/2以内的偏离是允许范围。具体而言，偏离的允许范围是9.375~10mm。因此，考虑到该偏离的允许范围，管内波长λ g的1/2为最小65mm~最大90mm。
[0124]另外，在实施方式1中，在论述与波导管104的传送方向相关的开口之间的距离时，仅考虑了沿着波导管壁面(与加热室底面对应的面)连接各个开口 105a、105b、105c、105d的中心的直线距离中的传送方向的分量。而在假定为用相同厚度、相同比重的板材来构成各开口形状的情况下，开口 105a、105b、105c、105d的中心表示该板材的重心位置。
[0125]另外，虽然在实施方式1中，将多个开口 105a、105b、105c、105d中的至少1个设置在与驻波的波腹相对的位置，并且以管内波长的1/3的间隔来配置该多个开口，但是本发明并不限定于此。例如，也可以将多个开口中的第1开口(第1微波放射部)配置在与驻波的波腹相对的位置处，将与该第1开口相邻的第2开口(第2微波放射部)配置在与第1开口在波导管104的传送方向上相距超过管内波长的1/4且小于管内波长的1/2的距离的位置处。此时，与第I开口相对的驻波部分、和与第2开口相对的驻波部分也不会成为相反相位的关系，因此也能够抑制从第I微波放射部放射的微波、和从第2微波放射部放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室内的被加热物均匀地加热。
[0126]另外，为了将第I开口配置在与驻波的波腹相对的位置处，例如，只要将第I开口配置在与波导管104中配置于离磁控管103远的一侧的末端部111相距管内波长的1/4的奇数倍的距离的位置即可。由于驻波的波节必定位于波导管104的末端部111，因此驻波的波腹位于与末端部111相距管内波长的1/4的奇数倍的距离的位置。
[0127]另外，在多个开口 105a、105b、105c、105d中，第I开口优选配置为最靠近末端部
111。即，优选的是，配置在与驻波的波腹相对的位置处的第I开口为开口 105a。根据该结构，能够使得波导管104内的驻波的位置(波形)稳定。
[0128]另外，如图2所示，配置在加热室102的两端部的开口 105a、105d优选设置在与驻波的波腹相对的位置处。在与驻波的波腹相对地配置了开口时，容易放射更多的微波。通过构成为相比于开口密集的加热室102的中央部，从加热室102的两端部放射更多的微波，容易使得加热室102内的微波分布更加均匀。
[0129](实施方式2)
[0130]以下，参照附图对本发明的实施方式2的微波加热装置进行说明。图10是说明作为本发明的实施方式2的微波加热装置的微波炉中的主要部分的结构的图，示意地示出了微波产生部、波导管以及加热室等。在图10中，Ca)是从上方观察加热室等的剖面图，(b)是从正面观察加热室等的剖面图。以下，关于实施方式2的微波炉，以与实施方式I的不同点为中心进行说明。
[0131]在实施方式2的微波炉中，具有:将从作为微波产生部的磁控管201放射的微波引导至加热室202的弯成L字状(参照图10的(b))的波导管203 ;将波导管203内的微波放射到加热室202内的作为微波放射部的8个开口 204、205、206、207 ;以及载置作为被加热物的食品(未图示)的载置台208。作为微波产生部的8个开口 204、205、206、207形成在波导管203的上表面。
[0132]形成在加热室202的下方的底部空间209是为了在形成于波导管203的上表面的开口 204、与作为加热室202的实质性的底面的载置台208之间确保一定的距离而设置的。底部空间209是使加热室202的底面210的中央部分以下方通过斜面而变窄的方式突出所形成的。底部空间209的下表面侧由波导管203的上表面构成，底部空间209的上表面侧由载置台208的下表面构成。载置台208利用油灰(putty)或密封件等固定于加热室202的底面210的外侧部分，由此封闭成使得开口 204、205、206、207不露出到加热室202内。载置台208形成得比底面210稍小。
[0133]开口 204、205、206、207被配置成，在俯视时不和波导管203的与传送方向平行的宽度方向中心轴(以下，称为管轴)211交叉。另外，开口 204、205、206、207被配置成，在俯视时关于管轴211线对称。换言之，开口 204、205、206、207关于加热室202的底面210的前后方向对称地配置。
[0134]另外，开口 204、207配置在与驻波的波腹相对的位置处。另外，开口 204、205、206、207不是在传送方向上按照管内波长Ag的1/3的均匀间隔进行配置，而是按照超过管内波长λ g的1/4且小于1/2的范围内的不均匀间隔进行配置。开口 204与开口 205之间的间隔P1、以及开口 206与开口 207之间的间隔P3被设定为比管内波长λ g的1/3稍大。另夕卜，开口 204与开口 205之间的间隔P2被设定得比管内波长Ag的1/3稍小。另外，关于由该不均匀间隔实现的效果，将在后面的实施方式5中进行叙述，因此此处省略说明。
[0135]另外，为了使管内驻波稳定，在与波导管203的末端部212相距管内波长Ag的3/2的位置处设置了驻波稳定部213。驻波稳定部213产生管内驻波的波节，并且设置成，波导管203的末端部212和驻波稳定部213的中央与加热室202的底面210的左右方向的中心线214—致。并且设置成，开口 204和开口 207之间的中央、以及开口 205和开口 206之间的中央也与加热室202的底面210的左右方向的中心线214—致。由此，开口 204、205、206、207关于加热室202的底面210的左右方向对称地配置。
[0136]如图10的(a)所示，开口 204、205、206、207是使长孔(狭缝)交叉成X字形状的开口，是以不与波导管203的管轴211交叉的方式配置于管轴211的两侧(在图10的(a)中为上侧和下侧)而能够放射圆偏振波的形状。
[0137]在实施方式2的微波炉中，多个开口 204、205、206、207按照超过管内波长Ag的1/4且小于管内波长λ g的1/2的范围内的不均匀间隔进行配置，开口 204、207配置在与驻波的波腹相对的位置处。根据该结构，与彼此相邻的开口相对的驻波部分也全部不会成为相反相位的关系(管内波长Ag的1/2的奇数倍的间隔)。其结果，能够抑制从彼此相邻的开口放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室202内的被加热物均匀地加热。
[0138]另外，在实施方式2的微波炉中，驻波稳定部213构成为在波导管203内产生驻波的波节，并且被配置于与波导管203的末端部212在传送方向上相距管内波长Ag的3/2的整数倍的距离的位置处。根据该结构，能够从波导管203的末端部212起，每隔管内波长λ g的1/2的整数倍，更加可靠地形成驻波的波节，抑制驻波的紊乱，能够使得具有期望的振幅和相位的驻波部分与多个开口 204、205、206、207相对。其结果，能够更可靠地抑制从各个开口 206、207、208、209放射的微波相互抵消的情况(干扰)。因此，能够在不使用驱动机构的情况下对加热室202内的被加热物均匀地加热。
[0139](实施方式3)
[0140]以下，参照附图对本发明的实施方式3的微波加热装置进行说明。图11是说明作为本发明的实施方式3的微波加热装置的微波炉中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。以下，关于实施方式3的微波炉，以与实施方式I的不同点为中心进行说明。
[0141]在实施方式3的微波炉中，如图11的(C)所示，作为微波放射部的多个开口 301设置在不与加热室的左右方向的对称轴601交叉的位置处。观察图11的(c)可以清楚地看出，波导管壁电流成为最集中于对称轴601与管轴901的交点处的状态。一般而言，在微波加热装置中，推荐在加热室的底面的中心部载置被加热物。对称轴601与管轴901的交点通常与加热室的底面的中心部一致。
[0142]图12是说明作为比较例的微波加热装置的微波炉中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。如图12的(c)所示，在比较例的微波炉中，多个开口 301中的I个以上配置在对称轴601上。当在配置于该对称轴601上的开口 301的上方载置了土豆那样的小块状的被加热物302时，不仅波导管壁电流容易集中于该被加热物302，而且在波导管306中传送的微波穿过开口 301而直接放射到被加热物302上。此时，加热集中于被加热物302的下部，容易产生过加热。
[0143]相对于此，通过如实施方式3的微波炉那样将开口 301设置在不与对称轴601交叉的位置，从而如图13所示，即使在波导管壁电流最集中的对称轴601上的位置载置了被加热物302，也能够避免在波导管306中传送的微波穿过开口 301而直接放射到被加热物302上。因此，能够防止加热集中于被加热物302的下部而发生过加热。
[0144]另外，在从加热室内部的凹凸构造或使用者的便利性等方面考虑，使被加热物302的推荐载置位置成为偏离于加热室底面的中心部的位置时，也可以经过该偏离于加热室底面的中心部的位置而设定对称轴601。
[0145](实施方式4)
[0146]以下，参照附图对本发明的实施方式4的微波加热装置进行说明。图14是说明作为本发明的实施方式4的微波加热装置的微波炉中的微波放射部、驻波以及波导管壁电流之间的关系的图。以下，关于实施方式4的微波炉，以与实施方式3的不同点为中心进行说明。另外，在实施方式4的说明中，对于具有与上述的实施方式3相同功能的结构要素标注相同的参照标号，省略说明。
[0147]在实施方式4的微波炉中，如图14所示，设定为:作为与对称轴601相邻的微波放射部的开口 301a的宽度比作为不与对称轴601相邻的微波放射部的开口 301b的宽度大。
[0148]如图14的(C)所示，在以切断波导管壁电流的方式设置了开口 301a、301b的情况下，朝向与电场、以及开口 301a、301b下方的磁场垂直的微波放射方向(即，加热室内)放射微波，其中，所述电场是利用开口 301a、301b切断波导管壁电流而产生的。另外，波导管壁电流在与磁场垂直的方向上流动。
[0149]当将开口 301a的宽度从图15的(a)所示的宽度扩大到图15的(b)所示的宽度时，用于切断波导管壁电流的电流切断有效宽度1502比电流切断有效宽度1501窄。因此，抑制了波导管壁电流被开口 301a切断而产生的磁场，抑制了从开口 301a放射的微波的量。
[0150]因此，即使在将土豆那样的小块状的被加热物302配置在对称轴601上时，通过扩大开口 301a的宽度，也能够抑制放射到被加热物302的下部的微波的量，能够抑制过加热的发生。
[0151]另外，开口 301a的宽度优选比开口 301b的宽度大10%以上。由此，能够目视确认过加热的抑制效果。
[0152]另外，通过使开口部301a的宽度比开口部301b的宽度大，扩大了加热室底面的中心部附近的开口面积。因此，在加热室底面的中心部载置了负荷大的被加热物302 (例如，放入到直径19厘米的圆柱容器中的IL水)时，能够提高对于该负荷大的被加热物302的加热效率。
[0153](实施方式5)
[0154]以下，参照附图对本发明的实施方式5的微波加热装置进行说明。图16是说明作为本发明的实施方式5的微波加热装置的微波炉中的微波放射部的配置间隔的图。以下，关于实施方式5的微波炉，以与实施方式3的不同点为中心进行说明。另外，在实施方式5的说明中，对于具有与上述的实施方式3相同功能的结构要素标注相同的参照标号，省略说明。
[0155]在实施方式5的微波炉中，与按照比管内波长λ g的1/4大的间隔均匀地配置作为微波放射部的开口 301的传送方向上的配置间隔的情况(参照图16的(a)和(b))相比，使开口 301a以靠近对称轴601的方式偏移。由此，以接近管内波长λ g的1/4的方式缩短与对称轴601相邻的开口 301a、301a的间隔(参照图16的(c)和⑷)。
[0156]关于与对称轴601相邻的4个开口 301a，如图17的(a)和图17的(b)所示，在将配置在相对于对称轴601倾斜的方向上的2个开口 301a、301a设为一组时，可以分解成两组。一组的开口 301a、301a与一般公知的定向耦合器中的微波放射部同样地配置。
[0157]接着，对定向耦合器的原理进行简单说明。图18和图19是说明定向耦合器的原理的图。
[0158]如图18的(g)所示，第I波导管1801和第2波导管1802通过第I微波放射部1803和第2微波放射部1804而连接。在第I波导管1801的一个端部上设置有输入微波的输入部1805,在第I波导管1801的另一个端部上设置有输出微波的输出部1806。另外,在第2波导管1802的一个端部上设置有输出微波的输出部1807，在第2波导管1802的另一个端部上设置有输出微波的输出部1808。通过输入部1805而输入到第I波导管1801内的微波通过第I微波放射部1803和第2微波放射部1804而放射到第2波导管1802内。通过第I微波放射部1803而放射到第2波导管1802内的微波被分支为经由第I微波放射部1803上方的放射位置1809向输出部1807行进的微波、以及向输出部1808行进并到达第2微波放射部1804上方的到达位置1812的微波。另外，通过第2微波放射部1804而放射到第2波导管1802内的微波被分支为向输出部1807行进并到达第I微波放射部1803上方的到达位置1810的微波、以及经由第2微波放射部1804上方的放射位置1811向输出部1808行进的微波。
[0159]图18的(a)示出了放射位置1809处的微波的波形。图18的(b)示出了到达位置1810处的微波的波形。图18的(c)示出了图18的(a)所示的微波与图18的(b)所示的微波的合成波形。如图18的(a)和(b)所示，到达位置1810处的微波相对于放射位置1809处的微波，相位偏移了管内波长Ag的1/2。这是因为,第I微波放射部1803与第2微波放射部1804相距管内波长λ g的1/4的距离而配置，与通过第I微波放射部1803而放射到放射位置1809的微波相比，通过第2微波放射部1804而到达了到达位置1810的微波多移动了管内波长λ g的1/4的2倍的距离。因此，如图18的(c)所示，放射位置1809处的微波与到达位置1810处的微波的合成波形的振幅为O。因此，从输出部1807不输出微波。
[0160]另外，图18的(d)示出了放射位置1811处的微波的波形。图18的(e)示出了到达位置1812处的微波的波形。图18的(f)示出了图18的(d)所示的微波与图18的(e)所示的微波的合成波形。如图18的(d)和(e)所示，放射位置1811处的微波与到达位置1812处的微波的振幅和相位相同。这是因为，通过第2微波放射部1804而放射到放射位置1811的微波、与通过第I微波放射部1803而到达了到达位置1812的微波的移动距离相同。因此，放射位置1811处的微波与到达位置1812处的微波的合成波形的振幅是放射位置1811处的微波(或者到达位置1812处的微波)的振幅的2倍。因此，从输出部1808输出振幅为2倍的微波。
[0161]接着，使用图19，对第I微波放射部1803与第2微波放射部1804的中点1901处的微波的振幅进行说明。图19的(a)示出了通过第I微波放射部1803放射到第2波导管1802内并向输出部1808行进而到达了中点1901的微波的波形。图19的(b)示出了通过第2微波放射部1804放射到第2波导管1802内并向输出部1807行进而到达了中点1901的微波的波形。图19的(c)示出了图19的(a)所示的微波与图19的(b)所示的微波的合成波形。图19的(b)所不的微波相对于图19的(a)所不的微波,相位偏移了管内波长Xg的1/4。这是因为，与通过第I微波放射部1803而到达中点1901的微波相比，通过第2微波放射部1804而到达中点1901的微波多移动了管内波长λ g的1/4的距离。因此，如图19的(c)所示，通过第2微波放射部1804而到达中点1901的微波、与通过第I微波放射部1803而到达中点1901的微波的合成波形的振幅比这些微波的振幅大，并且比这些微波的2倍的振幅小。
[0162]因此，如图17的(a)和(b)所示，通过与上述定向耦合器中的微波放射部同样地配置各组的开口 301a，能够使得各组的开口 301a间的微波的合成波形的振幅略微变弱。由此，即使在将土豆那样的小块状的被加热物302载置在对称轴601上时，也能够抑制过加热的发生。
[0163]另外，在实施方式5的微波炉中，与上述第2波导管1802对应的部分成为具有宽阔空间的加热室。在加热室内传播的微波的波长不是波导管的管内波长，而成为微波产生部的振荡波长。因此，不会成为理想的定向耦合状态。此外，由于开口 301a的大小的制约，也有时不能使各组的开口 301a间的距离成为管内波长的1/4。但是，即使在这样的情况下，如图16的(c)所示，通过以尽可能接近管内波长λ g的1/4的方式减小与对称轴601相邻的开口 301a、301a的间隔，从而即使如图16的(d)所示地将被加热物302载置在加热室底面的中心部，也能够抑制过加热的发生。另外，已经通过实验确认了能够得到如上所述的效果O
[0164]另外，S卩使减小与对称轴601相邻的开口 30la、30Ia的间隔，加热室底面的中心部附近的开口面积也不会变化。因此，即使将负荷大的被加热物302(例如，放入到直径19厘米的圆柱容器中的IL水)载置到加热室底面的中心部，也能够维持对于该负荷大的被加热物302的加热效率。
[0165](实施方式6)
[0166]以下，参照附图对本发明的实施方式6的微波加热装置进行说明。图20是说明本发明的实施方式6的微波加热装置、例如微波炉中的作为微波放射部的开口形状的图。在实施方式6的结构中，与实施方式I至实施方式5的结构的不同点为开口形状,其他方面应用实施方式I至实施方式5的结构。
[0167]在实施方式6的微波加热装置中，特别对作为微波放射部的、放射圆偏振波的由至少2个以上的长孔(狭缝)构成的开口形状进行叙述。
[0168]如图20所示，开口 411?417分别由2个以上的长孔构成。在开口 411?417中，只要是至少I个长孔的长边相对于微波传送方向(箭头418)倾斜的形状即可。因此，可以是像开口 415和开口 416那样长孔不交叉的形状，也可以是像开口 414那样由3个长孔构成的形状。
[0169]另外，作为由2个长孔(狭缝)构成的放射圆偏振波的微波放射部，关于开口的最佳形状的条件，可列举以下3点。[0170]第I点是各个长孔的长边的长度为波导管419内的管内波长Ag的大约1/4以上。
[0171]第2点是2个长孔相互垂直、并且各个长孔的长边相对于传送方向418倾斜(例如45。)。
[0172]第3点是以与波导管419的传送方向418平行、并且通过作为微波放射部的开口的中心的直线为轴，电场的分布不呈轴对称。例如，在以TElO模式传送微波的情况下，电场以作为波导管419的宽度方向420的中心线的管轴421 (参照图20)为对称轴而对称分布，因此最佳条件是配置成:开口形状关于管轴421不呈轴对称，即开口的中心不处于管轴421上。
[0173]此外，虽然在图20中示出了长孔(狭缝)垂直的结构，但也可以不垂直而倾斜地构成长孔，成为以横向(传送方向)变长的方式将X字形状压扁而得到的X字形状。在使用了这样压扁后的X字形状的开口(微波放射部)的情况下，虽然从正圆变形为椭圆，但是也能够放射圆偏振波，能够在不减小圆偏振波开口的长孔的情况下使开口的中心进一步靠近波导管的宽度方向的端部侧。其结果，能够主要在波导管的宽度方向(与传送方向垂直的方向)上进一步扩展微波的范围。
[0174]此外，作为本发明的实施方式6的结构中的开口形状，如图20所示，可以设为开口413那样的L字型形状、开口 415那样的T字型形状的结构。此外，可以如开口 415、416那样相离地配置各个长孔(狭缝)。此外，2个长孔(狭缝)可以不是垂直的关系，例如可以倾斜30度左右而形成。
[0175]此外，在实施方式6的结构中，构成作为微波放射部的开口的长孔(狭缝)不限于长方形。例如，通过以曲线形状(R)构成开口部分的角部、或者将开口部分构成为椭圆状，也能够产生圆偏振波。作为基本的圆偏振波开口的考虑方式，认为只要组合一个方向较长、与该一个方向垂直的方向较短的2个细长开口即可。
[0176]产业上的可利用性
[0177]本发明的微波加热装置能够向被加热物均匀地照射微波，因此能够有效利用于进行作为被加热物的食品等的加热加工或杀菌等的加热装置等。
【权利要求】
1.一种微波加热装置，其具有: 收纳被加热物的加热室； 产生微波的微波产生部； 传送微波的波导管；以及 从所述波导管向所述加热室内放射微波的多个微波放射部， 在所述波导管内产生驻波， 所述多个微波放射部中的第I微波放射部被配置在与所述驻波的波腹相对的位置处，与所述第I微波放射部相邻的第2微波放射部被配置在与所述第I微波放射部在所述波导管的传送方向上相距超过管内波长的1/4且小于管内波长的1/2的距离的位置处。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中， 所述第I微波放射部被配置在与所述波导管中配置于离所述微波产生部远的一侧的末端部相距所述管内波长的1/4的奇数倍的距离的位置处。
3.根据权利要求2所述的微波加热装置，其中， 在所述多个微波放射部中，所述第I微波放射部被配置为最靠近所述末端部。
4.根据权利要求1所述的微波加热装置，其中， 所述多个微波放射部在所述传送方向上以管内波长的1/3的间隔而配置。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的微波加热装置，其中， 所述微波加热装置具有驻波稳定部，所述驻波稳定部用于使所述波导管内的驻波的位置稳定。
6.根据权利要求5所述的微波加热装置，其中， 所述驻波稳定部构成为在所述波导管内产生驻波的波节，并且所述驻波稳定部配置于与所述波导管的末端部在所述传送方向上相距所述管内波长的1/2的整数倍的距离的位置处。
7.根据权利要求6所述的微波加热装置，其中， 在所述传送方向上以所述管内波长的1/2的整数倍的间隔配置有多个所述驻波稳定部。
8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的微波加热装置，其中， 所述多个微波放射部分别由开口构成，所述开口以俯视时不与所述波导管的宽度方向的中心轴交叉的方式形成。
9.根据权利要求8所述的微波加热装置，其中， 所述多个微波放射部在俯视时对称地配置于所述中央轴的两侧。
10.根据权利要求1至4中的任意一项所述的微波加热装置，其中， 所述微波放射部由放射圆偏振波的开口形状构成。
11.根据权利要求10所述的微波加热装置，其中， 所述微波放射部由2个长孔交叉的X字形状的开口构成。
【文档编号】H05B6/72GK103687122SQ201310383166
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】吉野浩二, 贞平匡史, 细川大介, 大森义治, 信江等隆 申请人:松下电器产业株式会社