マイクロ波加熱装置
【課題】被加熱物の広い範囲にマイクロ波を直接放射することで加熱ムラを抑制しつつ効率の良い加熱を実現するマイクロ波加熱装置を提供すること。
【解決手段】加熱室５０と、マグネトロン３０と、マイクロ波を伝送する導波管３５と、導波管３５を接続し、導波管３５から伝送されるマイクロ波を導出する導出孔４１を備えた天面と底部が加熱室５０に向かって開放した円周壁面を有する略円錐台形状のアンテナドーム４４と、アンテナドーム４４には、アンテナドーム４４天面の導出孔４１を貫通して設けた軸素子４２および軸素子４２に結合された略円形の平板素子４３を有した回転アンテナ４０を配し、回転アンテナ４０の平板素子４３は、略円形状の外形中心と偏心した位置で軸素子４２と接続する水平面４３ａと、水平面４３ａから加熱室５０側に向かって屈曲した傾斜面４３ｂとを設けたものである。
【解決手段】加熱室５０と、マグネトロン３０と、マイクロ波を伝送する導波管３５と、導波管３５を接続し、導波管３５から伝送されるマイクロ波を導出する導出孔４１を備えた天面と底部が加熱室５０に向かって開放した円周壁面を有する略円錐台形状のアンテナドーム４４と、アンテナドーム４４には、アンテナドーム４４天面の導出孔４１を貫通して設けた軸素子４２および軸素子４２に結合された略円形の平板素子４３を有した回転アンテナ４０を配し、回転アンテナ４０の平板素子４３は、略円形状の外形中心と偏心した位置で軸素子４２と接続する水平面４３ａと、水平面４３ａから加熱室５０側に向かって屈曲した傾斜面４３ｂとを設けたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物をマイクロ波で加熱するマイクロ波加熱装置に関するもので、特に食品を加熱調理する電子レンジあるいはオーブンレンジなどの加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波加熱装置は、一般的には電子レンジに代表されるように被加熱物を収容する加熱室を備え、この加熱室にマグネトロンなどのマイクロ波発生手段が発生するマイクロ波を供給して被加熱物を誘電加熱させる。
【０００３】
マイクロ波を用いて加熱室内の被加熱物を均一加熱するための構成や方法として多くの発明が公開されている。それら主なものとしては、被加熱物を載置するターンテーブルを回転させる方法、加熱室に設けたスタラーを回転させてマイクロ波を攪拌する方法、アンテナを回転させてマイクロ波を分散させて放射する方法などであり、これらは当業者には一般的によく知られている。
【０００４】
従来から被加熱物を載置して回転させるターンテーブル方式のものが多く採用されていたが、最近では加熱室の有効容積の拡大や装置の小型化により使い勝手の向上を図る意味からターンテーブルを用いずに加熱室の底面を平に構成し、被加熱物自体を回転させる代わりに回転アンテナを用いる方式が多く採用されるようになった。
【０００５】
回転アンテナを用いてマイクロ波を加熱室内に供給する技術としては、マイクロ波を伝送する導波管を備え、導波管から加熱室へと貫通する開口部にアンテナを設けて、マイクロ波を加熱室内に導出して放射するものである（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
図５は特許文献１に記載された従来のマイクロ波加熱装置を示すものである。図５に示すように、導波管１４と加熱室２との結合孔２０のほぼ中央にアンテナ１５と水平な回転成分１７が設けられ、アンテナ１５をモーター１９で回転させながらマグネトロン８で発生したマイクロ波を加熱室２に放射するように構成されている。また、アンテナの周囲にはヒーター１０が設けられている。図６は特許文献２に記載された従来の電子レンジの要部断面図を示すものであり、加熱室３の天井にすり鉢状の絞り部３ａ内にアンテナ７を設けて、絞り部３ａを覆う開口カバー９を設けたものである。また、図５の構成と同様に、導波管１４と加熱室２との結合孔２０のほぼ中央にアンテナ１５が設けられ、アンテナ１５を回転させながらマグネトロン８で発生したマイクロ波を加熱室２に放射するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１８１２８９号公報
【特許文献２】特開２０００−１６４３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来技術に示すように、回転アンテナの形状あるいはその周辺構成は、被加熱物の種類や加熱室の寸法などにあわせて種々決定されているのが現状である。また加熱装置毎の制約条件から、これらの従来技術を他の多くの装置に適用することも容易
ではない。たとえば図５に示す特許文献１の高周波加熱装置の構成に、図６に示す特許文献２の構成を適用する場合において、アンテナ１５の周囲のヒーター１０の配置上の制約により絞り部３ａが構成できないことや、あるいは制約の範囲で絞り部３ａの寸法を小さくして無理に構成した場合には所望の加熱分布が得られないことが考えられる。つまり被加熱物の加熱むらを抑制して効率の良い加熱装置の実現には、いまだ改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、回転アンテナを用いて加熱室内にマイクロ波を供給する場合において前記従来の課題を解決するもので、アンテナおよびその周囲の構成の小型化が図れ、異なる寸法の加熱室にも適応でき、マイクロ波を適正に放射しつつ被加熱物の広い領域に直接入射させることで、被加熱物に吸収されずに加熱室内に発生する定在波、すなわち電解分布の強弱を抑制することで加熱むらを抑制して効率が良いマイクロ波加熱装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマグネトロンと、前記マグネトロンで発生したマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管を接続し該導波管から伝送されるマイクロ波を導出する導出孔を備えた天面と底部が前記加熱室に向かって開放した円周壁面を有する略円錐台形状のアンテナドームと、を備え、前記アンテナドームには、該アンテナドーム天面の導出孔を貫通して設けた軸素子および前記軸素子に結合された略円形の平板素子を有した回転アンテナを配し、前記回転アンテナの前記平板素子は、略円形状の外形中心と偏心した位置で前記軸素子と接続する水平面と、前記水平面から前記加熱室側に向かって屈曲した傾斜面と、を有するものである。
【００１１】
これによって、加熱室へのマイクロ波の放射は、回転アンテナの平板素子の傾斜面から直接放射される成分とアンテナドームの円周壁面を利用して放射する成分とにより被加熱物に対して適正に分散して、被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。さらに回転アンテナの平板素子は加熱室に向かって屈曲させることで回転アンテナの小型化が図れ、回転アンテナの回転スペースが小さくなるのでアンテナドームのコンパクト化が実現する。このことは寸法サイズの異なる加熱室に対しても傾斜角度を調整することで容易に適応が図れるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のマイクロ波加熱装置は、回転アンテナから放射するマイクロ波を被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので効果的に加熱ムラを抑制し、さらに被加熱物にマイクロ波を直接入射させることは加熱室内で消費されずにマグネトロンに反射する割合を低減することになるのでマイクロ波の発生効率を高く維持して被加熱物を効率良く加熱することができる。またさらに回転アンテナおよびその周囲の構成の小型化が図れるので、マイクロ波を発生するマグネトロンをアンテナドームに近接して配置することができ導波管による伝送距離を短縮して伝送損失を低減することができて一層の加熱効率の向上が実現できる。このことは異なる寸法の加熱室にも容易に適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の断面模式図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の回転アンテナおよびその周辺構成の拡大模式図
【図３】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の正面断面構成図
【図４】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の側面断面構成図
【図５】従来のマイクロ波加熱装置の正面断面図
【図６】従来のマイクロ波加熱装置の正面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマグネトロンと、前記マグネトロンで発生したマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管を接続し該導波管から伝送されるマイクロ波を導出する導出孔を備えた天面と底部が前記加熱室に向かって開放した円周壁面を有する略円錐台形状のアンテナドームと、を備え、前記アンテナドームには、該アンテナドーム天面の導出孔を貫通して設けた軸素子および前記軸素子に結合された略円形の平板素子を有した回転アンテナを配し、前記回転アンテナの前記平板素子は、略円形状の外形中心と偏心した位置で前記軸素子と接続する水平面と、前記水平面から前記加熱室側に向かって屈曲した傾斜面と、を有するものである。
【００１５】
これによって、加熱室へのマイクロ波の放射は、回転アンテナの平板素子の傾斜面から直接放射される成分とアンテナドームの円周壁面を利用して放射する成分とにより被加熱物に対して適正に分散して、被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。さらに回転アンテナの平板素子は加熱室に向かって屈曲させる効果として回転アンテナの小型化が図れ、回転アンテナの回転スペースが小さくなるのでアンテナドームのコンパクト化が実現する。さらには装置自体の小型化や装置を大型化せずとも加熱室容積の拡大が可能となり使い勝手の向上が図れるものである。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明における回転アンテナの平板素子の傾斜面が、加熱室底面の略中央に対向するように加熱室の高さ寸法との関係により決定されるものである。
【００１７】
これによって、回転アンテナの平板素子の傾斜面から放射されるマイクロ波は、加熱室の高さ寸法に対応して収納した被加熱物の中央付近に向けて放射できる角度に設定することができる。これによりアンテナドームの円周壁面を利用して放射される成分とあいまって被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。このことは寸法サイズの異なる加熱室に対しても傾斜角度を調整することで容易に適応が図れるものである。さらに回転アンテナの平板素子は加熱室に向かって屈曲させることで回転アンテナの回転スペースが小さくなるのでアンテナドームのコンパクト化が実現する。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明のアンテナドームの円周壁面の傾斜は、円周壁面の下方向への延長線が加熱室底面と交差する外径寸法は、該加熱室底面の幅寸法もしくは奥行き寸法と略同じになるように加熱室の底面寸法において決定されるものである。
【００１９】
つまり円周壁面の下方向への延長線が加熱室底面と交差する外径寸法が、該加熱室底面の縦寸法もしくは横寸法もしくは縦横寸法と略同じになるようにすることによりアンテナドームの円周壁面を利用して放射される成分は被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。このことは寸法サイズの異なる加熱室に対しても傾斜角度を調整することで容易に適応が図れるものである。
【００２０】
第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明におけるアンテナドームの円
周壁面は、回転アンテナの平板素子の傾斜面の下方向への延長線と交差するように設定されたものである。
【００２１】
つまり平板素子からアンテナドームの円周壁面に向かって放射される成分は、アンテナドームの円周壁面によって確実に放射方向を規制することができる。このことによりコンパクトなアンテドームを実現しつつアンテナドームの円周壁面を利用して放射される成分と、平板素子から直接放射される成分は夫々最適になるように設定できるものである。つまり加熱室へのマイクロ波の放射は、回転アンテナの平板素子の傾斜面から直接放射されて被加熱物の中央付近に入射する成分とアンテナドームの円周壁面を利用して放射されて被加熱物の周囲に主に入射する成分とに適正に分散して、被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置である電子レンジの構成を示す断面模式図である。図１において被加熱物である食品２００を収納する加熱室５０の上部壁面の略中央には円錐台形状のアンテナドーム４４を配置する。アンテナドーム４４の天面には加熱室にマイクロ波を供給する導出孔４１を設けて導波管３５が接続されている。アンテナドーム４４の内側には、導出孔４１を貫通して設けた金属棒からなる軸素子４２と軸素子４２に接続された金属板からなる平板素子４３とにより構成された回転アンテナ４０が設けられている。
【００２４】
以上のように構成されたマイクロ波加熱装において以下、マイクロ波の放射について動作、作用を説明する。
【００２５】
まず、マグネトロン３０で発生する２４５０ＭＨｚのマイクロ波は導波管３５により伝送され導出孔４１から軸素子４２を中心導体として加熱室５０側に供給される。ここで軸素子４２はアルミニウム等の良導電性の金属棒で直径１５ｍｍの円筒状に構成し、導波管３５の伝送路高さ１６．５ｍｍ内に１１ｍｍ突出し、さらに内径３０ｍｍの導出孔４１を貫通してアンテナドーム４４内に１５ｍｍ突出している。これにより導波管３５から伝送されるマイクロ波は加熱室５０側へと供給される構成となる。軸素子４２と、該軸素子４２のアンテナドーム４４内に突出した一端に機械的かつ電気的に接続された平板素子４３とにより回転アンテナ４０を形成している。
【００２６】
アンテナ駆動手段であるモーター４５は導波管３５内に突出した軸素子４２の上部に備えられており、モーター４５の回転子４５ａの回転により回転アンテナ４０はアンテナドーム４４の内側で回転する。
【００２７】
ここで回転アンテナ４０の平板素子４３は直径６２ｍｍの円形であり厚み０．８ｍｍのアルミニウム等の良導電性の金属板で構成し、円形の中心から１２ｍｍ偏心した位置で軸素子４２と接続して使用周波数に対する共振と、マイクロ波発生部とのインピーダンスの整合の双方が良好に得られるように設定されている。
【００２８】
また、円形の平板素子４３においてマイクロ波は平面に垂直方向に主に放射されるパッチアンテナの指向特性を有するものであるが、平板素子４３を屈曲させて傾斜面４３ｂを設けることで放射方向を加熱室に収容した被加熱物の中央付近に直接入射させるように設定することができ、同時に放射方向をアンテナドーム４４の円周壁面側に広げるように作
用するので、アンテナドーム４４を利用してマイクロ波を適正に放射することができる。
【００２９】
したがって、回転アンテナ４０から放射されるマイクロ波は図中Ａ、Ｂの放射方向に広がり被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。さらに軸素子４２のアンテナドーム４４側への突出長と平板素子４３の軸素子４２との接合部から外形までの寸法の合計を使用波長λの約１／２としている。
【００３０】
つまり、軸素子４２からの距離が最も遠くなる外形端でマイクロ波の放射量が最大となるように設定されているので放射特性は平板素子４３と接地面となるアンテナドーム４４の内面に立つ電界に垂直方向に放射される成分が生まれる。
【００３１】
したがって、アンテナドーム４４を利用してマイクロ波を適正に放射することが可能である。したがって、回転アンテナ４０から放射されるマイクロ波は図中Ｂ方向に放射されるので、傾斜面４３ｂから食品２００の中央付近に向かう図中Ａ方向の放射とともに被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。
【００３２】
さらに軸素子４２のアンテナドーム４４側への突出部の外周面から放射される成分の割合は突出寸法する寸法に応じて調整でき、放射されるマイクロ波はアンテナドーム４４の円周壁面まで水平に広がるが、該円周壁面で反射することで図中Ａ、Ｂの間に放射され被加熱物に直接入射させることができる。
【００３３】
以上のように回転アンテナ４０から放射されるマイクロ波は平板素子４３の傾斜面４３ｂの設定とアンテナドーム４４の円周壁面の設定により適正に被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。
【００３４】
加熱室５０の上部壁面の略中央には円錐台形状のアンテナドーム４４を配置して回転アンテナ４０は回転しつつマイクロ波を放射し効果的に加熱ムラを抑制することができる。
【００３５】
さらに被加熱物にマイクロ波を直接入射させることは加熱室内で消費されずにマグネトロンに反射する割合を低減することになるのでマイクロ波の発生効率を高く維持して被加熱物を効率良く加熱することができる。
【００３６】
また、さらに回転アンテナおよびその周囲の構成の小型化を図ことができる。ここで平板素子４３の円形以外の別の形状としては正方形でも同様の放射指向性を得ることができる。この場合の実効寸法の理論値は一辺が５３ｍｍの正方形で対角寸法は約７５ｍｍとなり回転に必要な寸法は対角寸法により決定することになる。したがって平板素子４３を円形にすることにより小型化を図ることができる。
【００３７】
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の回転アンテナ４０およびその周辺構成を示す拡大模式図である。図２においてモーター４５の回転子４５ａを垂直かつ回転自在に支持する軸受け部４７が設けているので、平板素子４３はアンテナドーム４４との間に所定の空間を設けてあり互いに接触することなく、マイクロ波を放射時にスパークすることなく安定して回転できる構成となっている。
【００３８】
図２において二点鎖線１４３は平板素子４３と同じ外形寸法で傾斜面を設けない場合の平板素子を示したものである。これに対して屈曲させて傾斜面４３ｂを設けた本発明の平板素子の構成ではアンテナドーム４４をより一層小型化がすることができる。
【００３９】
導波管３５を逆Ｌ字状にしてマグネトロン３０のマイクロ波を放射するアンテナを水平にした配置により平面方向とあわせて高さ方向も低く抑えられているので、さらにコンパ
クトに構成が実現できる。
【００４０】
このことは、電源や制御基板など周辺部品の配置の自由度が増えるので装置の小型化や加熱室容積の拡大などが可能となるものである。図１に示すようにマイクロ波を発生するマグネトロン３０はアンテナドーム４４に近接して配置することができ導波管３５による伝送距離を短縮して伝送損失を低減することができて一層の加熱効率の向上が実現できる。このことは異なる寸法の加熱室にも容易に適応することができる。
【００４１】
効果的には回転アンテナ４０の平板素子４３の傾斜面４３ｂから放射されるマイクロ波は、加熱室５０の高さ寸法（図１のｈ）に対応して収納した食品２００の中央付近に向けて放射できる角度Ｃに設定することができる。
【００４２】
例えば、加熱室５０の高さが高くなるにしたがって角度Ｃを小さく設定すれば良い。逆に加熱室の高さが低い場合には角度Ｃを大きくすれば良い。ここで平板素子４３を屈曲させる意味は軸素子４２との接合面を水平にできるので機械的固定が良好かつ容易であることと、平板素子４３の屈曲角度を変えることで例えば加熱室の容積の異なる他のマイクロ波加熱装置にも容易に適応できる効果がある。
【００４３】
また、アンテナドーム４４の円周壁面の傾斜Ｄを加熱室５０の底面寸法および高さ寸法（図１のｈ）との関係において決定するものである。つまり円周壁面の下方向への延長線が加熱室５０の底面と交差する外径寸法が、該加熱室底面の幅寸法（図１のｗ）もしくは奥行き寸法と略同じになるようにすることによりアンテナドーム４４の円周壁面を利用して放射される成分は被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。
【００４４】
例えば、傾斜Ｄが小さくなるほど放射される範囲は広がり、逆に傾斜Ｄが大きくなれば放射範囲は絞られて狭くなる。さらに加熱室の底面が長方形の場合には幅と奥行きの両方の寸法に合わせて、アンテナドーム４４の円周壁面に沿って加熱室底面に放射される範囲が楕円形状になるようにアンテナドーム４４は楕円錐台形状にしても良いし、長円錐台形状にしても良い。
【００４５】
アンテナドーム４４を略円錐台形状とすることの意味は回転アンテナ４０の周囲に近接して円周壁面を設けるためであるが、矩形台形よりも周囲の壁面の面積を小さくでき不要な電界もしないので回転アンテナ４０からの放射方向を規制しても壁面によるマイクロ波の損失は極小さく抑えることができる。
【００４６】
より効果的には、アンテナドーム４４の円周壁面は、回転アンテナの平板素子の傾斜面の下方向への延長線と交差するように設定されたものである。このことによりコンパクトなアンテドームを実現しつつアンテナドーム４４の円周壁面を利用して放射される成分と、平板素子４３から直接放射される成分の夫々を最適になるように設定できるものである。
【００４７】
つまり、平板素子４３からアンテナドーム４４の円周壁面に向かって放射される成分は、アンテナドーム４４の円周壁面によって確実に放射方向を規制することができる。具体的には本実施例において傾斜面４３ｂは、水平に対して約１０°傾いて設定されており延長するとアンテナドーム４４の円周壁面と交差する関係にある。またアンテナドーム４４は底面が加熱室に向かって開放した円錐台形状で円周壁面が水平に対しては約５７．５°傾斜した設定となっている。これにより図１に示す食品２００のように扁平な被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の正面断面構成図、図４は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の側面断面構成図であり、本発明に係る実施の形態のマイクロ波加熱装置であるオーブンレンジの概略構成を示す。実施の形態１と異なる点は、回転アンテナの周囲にオーブン用ヒーターなどが配置されていることと、食品をのせる高さが選べるように棚が複数段設けられている点にある。なお、実施の形態１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４９】
図３、図４において、被加熱物である食品２００は加熱室５０に設けられた棚５８に載置された網８０に載せられる。棚５８は使用者が食品の形態や加熱調理に応じて食品をのせる高さが選べるように両側の側面に複数段設けられている。加熱室５０内の上部にはヒーター５５が備えられてあり、マイクロ波による加熱以外にもヒーター５５の輻射熱によって直接食品を加熱でき、複数の調理メニューに対応する。その他にも加熱室５０の底面下側には下ヒーター６２が備えられている。後面側には熱風調理するためのコンベクション用ヒーター６１と、ファン６０が備えられており加熱室５０に熱風が送られる。また加熱時にはサーミスタ７５により加熱室５０の温度を検出している。
【００５０】
食品は加熱室ドア１１０を開けて加熱室に入れられる。加熱室ドア１１０の上方には操作・表示部１００が配され運転スイッチ（図示せず）と運転設定釦（図示せず）が設けられている。
【００５１】
また、操作つまみ１０１で加熱時間（加熱温度）が使用者により任意に設定でき制御手段９０に指示される。照明７０が備えられ加熱運転中には加熱室５０内を照らし食品の加熱状況が使用者により目視できる。照明７０の前面には照明カバー７１が備えられている。加熱室ドア１１０には開閉のドア検出スイッチ（図示せず）が備えられており、加熱室ドア１１０が完全に閉まった状態でなければ運転されない。
【００５２】
また運転中にドアが開けられた場合には直ちに運転を停止するように安全装置として機能する。
【００５３】
加熱室５０の上面には、食品加熱により発生する臭気や煙を排気する排気ファン６５が備えられる。換気ファン６６が備えられマイクロ波加熱装置内部の加熱室５０の周囲の換気をする。この換気ファン６６は同時にマグネトロン３０、導波管３５さらに電源（図示せず）の冷却を兼ねるように換気通路６７が構成されている。
【００５４】
以上のように構成されたマイクロ波加熱装においては、制御手段９０はマグネトロンや各ヒーターの通電を制御し、マイクロ波とヒーターの輻射熱や対流熱との少なくともいずれかを供給して食品を加熱処理することができるようになっている。以下、マイクロ波による加熱（運転）を中心にその動作、作用を説明する。
【００５５】
まず、マグネトロン３０で発生したマイクロ波は導波管３５を伝送されマイクロ波導出孔（結合孔）４１と軸素子４２とによる同軸構成で導波管３５から加熱室５０側へと導出される。さらにマイクロ波は軸素子４２と平板素子４３からなる回転アンテナ４０から直接およびアンテナドームの周壁を介して加熱室５０に放射される。具体的には平板素子４３の表面、外形端面、軸素子４２外周表面からも放射される。
【００５６】
ここで、アンテナドーム４４を備えていることによる効果としては、アンテナ板の周囲にヒーター５５やサーミスタ７５を配していても、そこに直接的にマイクロ波は放射されずに電界が集中して発熱し損失となることを防止することができるところにある。
【００５７】
つまり、放射されるマイクロ波が被加熱物である食品に直接入射することと同様の意味
を持つ。本実施の形態においては回転アンテナ４０の周囲にはマイクロ波の放射を反射するアンテナドーム４４を構成とすることにより、加熱室５０内におけるマイクロ波の放射は回転アンテナ４０の周囲の部材の有無、部材の形状や配置の影響を受け難くなり、放射されるマイクロ波は損失が少なく高い効率で被加熱物に供給される。本実施の形態では軸素子４２の軸線に対して約４５度の角度で台形円錐状のドーム面を構成しているが、この角度は給電部から被加熱物までの高さによってマイクロ波の最適な放射になるように決めれば良い。
【００５８】
また、被加熱物の大きさに応じて、面積の大きな被加熱物においては下側の棚で加熱し、面積の小さなものではアンテナドーム４４に近い上側の棚を選択することでより効果的に食品を加熱することができる。さらにアンテナドーム４４を小型化する別の効果としては、加熱室５０の上部壁面におけるアンテナドーム４４の占有面積が小さくなるので、ヒーター５５の配置を好適にでき輻射熱により食品を加熱する場合においても良好な加熱を実現することができる。ここでアンテナドーム４４は特に別体に設ける必要はなく加熱室の壁面と一体的に成形（絞り加工など）することが容易である。なおアンテナドーム４４の平面形状については平板素子４３の回転に干渉しなければ円形限らず、楕円や多角形、またこれらの組み合わせた形状にしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように本発明にかかるマイクロ波加熱装置は、加熱室内におけるマイクロ波の放射は回転アンテナの平板素子の傾斜面から直接放射される成分とアンテナドームの円周壁面を利用して放射する成分とにより被加熱物に対して適正に分散して、被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。さらにマイクロ波を放射する回転アンテナ周囲の部材（たとえばヒーターなど）の影響を受け難くなり、放射されるマイクロ波は損失が少なく高い効率で被加熱物に供給される。さらに回転アンテナの平板素子は加熱室に向かって屈曲させることで回転アンテナの小型化が図れ、回転アンテナの回転スペースが小さくなるのでアンテナドームのコンパクト化が実現する。したがってマイクロ波を伝送する導波管の長さも短く構成できて伝送による損失も低減することができる。したがって寸法サイズの異なる加熱室に対しても傾斜角度を調整することで容易に適応が図れるものであり、電子レンジやオーブンレンジに広く適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
３０ マグネトロン
３５ 導波管
４０ 回転アンテナ
４１ 導出孔
４２ 軸素子
４３ 平板素子
４３ａ 水平面
４３ｂ 傾斜面
４４ アンテナドーム
９０ 制御手段
２００ 食品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物をマイクロ波で加熱するマイクロ波加熱装置に関するもので、特に食品を加熱調理する電子レンジあるいはオーブンレンジなどの加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波加熱装置は、一般的には電子レンジに代表されるように被加熱物を収容する加熱室を備え、この加熱室にマグネトロンなどのマイクロ波発生手段が発生するマイクロ波を供給して被加熱物を誘電加熱させる。
【０００３】
マイクロ波を用いて加熱室内の被加熱物を均一加熱するための構成や方法として多くの発明が公開されている。それら主なものとしては、被加熱物を載置するターンテーブルを回転させる方法、加熱室に設けたスタラーを回転させてマイクロ波を攪拌する方法、アンテナを回転させてマイクロ波を分散させて放射する方法などであり、これらは当業者には一般的によく知られている。
【０００４】
従来から被加熱物を載置して回転させるターンテーブル方式のものが多く採用されていたが、最近では加熱室の有効容積の拡大や装置の小型化により使い勝手の向上を図る意味からターンテーブルを用いずに加熱室の底面を平に構成し、被加熱物自体を回転させる代わりに回転アンテナを用いる方式が多く採用されるようになった。
【０００５】
回転アンテナを用いてマイクロ波を加熱室内に供給する技術としては、マイクロ波を伝送する導波管を備え、導波管から加熱室へと貫通する開口部にアンテナを設けて、マイクロ波を加熱室内に導出して放射するものである（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
図５は特許文献１に記載された従来のマイクロ波加熱装置を示すものである。図５に示すように、導波管１４と加熱室２との結合孔２０のほぼ中央にアンテナ１５と水平な回転成分１７が設けられ、アンテナ１５をモーター１９で回転させながらマグネトロン８で発生したマイクロ波を加熱室２に放射するように構成されている。また、アンテナの周囲にはヒーター１０が設けられている。図６は特許文献２に記載された従来の電子レンジの要部断面図を示すものであり、加熱室３の天井にすり鉢状の絞り部３ａ内にアンテナ７を設けて、絞り部３ａを覆う開口カバー９を設けたものである。また、図５の構成と同様に、導波管１４と加熱室２との結合孔２０のほぼ中央にアンテナ１５が設けられ、アンテナ１５を回転させながらマグネトロン８で発生したマイクロ波を加熱室２に放射するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１８１２８９号公報
【特許文献２】特開２０００−１６４３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来技術に示すように、回転アンテナの形状あるいはその周辺構成は、被加熱物の種類や加熱室の寸法などにあわせて種々決定されているのが現状である。また加熱装置毎の制約条件から、これらの従来技術を他の多くの装置に適用することも容易
ではない。たとえば図５に示す特許文献１の高周波加熱装置の構成に、図６に示す特許文献２の構成を適用する場合において、アンテナ１５の周囲のヒーター１０の配置上の制約により絞り部３ａが構成できないことや、あるいは制約の範囲で絞り部３ａの寸法を小さくして無理に構成した場合には所望の加熱分布が得られないことが考えられる。つまり被加熱物の加熱むらを抑制して効率の良い加熱装置の実現には、いまだ改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、回転アンテナを用いて加熱室内にマイクロ波を供給する場合において前記従来の課題を解決するもので、アンテナおよびその周囲の構成の小型化が図れ、異なる寸法の加熱室にも適応でき、マイクロ波を適正に放射しつつ被加熱物の広い領域に直接入射させることで、被加熱物に吸収されずに加熱室内に発生する定在波、すなわち電解分布の強弱を抑制することで加熱むらを抑制して効率が良いマイクロ波加熱装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマグネトロンと、前記マグネトロンで発生したマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管を接続し該導波管から伝送されるマイクロ波を導出する導出孔を備えた天面と底部が前記加熱室に向かって開放した円周壁面を有する略円錐台形状のアンテナドームと、を備え、前記アンテナドームには、該アンテナドーム天面の導出孔を貫通して設けた軸素子および前記軸素子に結合された略円形の平板素子を有した回転アンテナを配し、前記回転アンテナの前記平板素子は、略円形状の外形中心と偏心した位置で前記軸素子と接続する水平面と、前記水平面から前記加熱室側に向かって屈曲した傾斜面と、を有するものである。
【００１１】
これによって、加熱室へのマイクロ波の放射は、回転アンテナの平板素子の傾斜面から直接放射される成分とアンテナドームの円周壁面を利用して放射する成分とにより被加熱物に対して適正に分散して、被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。さらに回転アンテナの平板素子は加熱室に向かって屈曲させることで回転アンテナの小型化が図れ、回転アンテナの回転スペースが小さくなるのでアンテナドームのコンパクト化が実現する。このことは寸法サイズの異なる加熱室に対しても傾斜角度を調整することで容易に適応が図れるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のマイクロ波加熱装置は、回転アンテナから放射するマイクロ波を被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので効果的に加熱ムラを抑制し、さらに被加熱物にマイクロ波を直接入射させることは加熱室内で消費されずにマグネトロンに反射する割合を低減することになるのでマイクロ波の発生効率を高く維持して被加熱物を効率良く加熱することができる。またさらに回転アンテナおよびその周囲の構成の小型化が図れるので、マイクロ波を発生するマグネトロンをアンテナドームに近接して配置することができ導波管による伝送距離を短縮して伝送損失を低減することができて一層の加熱効率の向上が実現できる。このことは異なる寸法の加熱室にも容易に適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の断面模式図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波加熱装置の回転アンテナおよびその周辺構成の拡大模式図
【図３】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の正面断面構成図
【図４】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の側面断面構成図
【図５】従来のマイクロ波加熱装置の正面断面図
【図６】従来のマイクロ波加熱装置の正面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、被加熱物を収納する加熱室と、マイクロ波を発生するマグネトロンと、前記マグネトロンで発生したマイクロ波を伝送する導波管と、前記導波管を接続し該導波管から伝送されるマイクロ波を導出する導出孔を備えた天面と底部が前記加熱室に向かって開放した円周壁面を有する略円錐台形状のアンテナドームと、を備え、前記アンテナドームには、該アンテナドーム天面の導出孔を貫通して設けた軸素子および前記軸素子に結合された略円形の平板素子を有した回転アンテナを配し、前記回転アンテナの前記平板素子は、略円形状の外形中心と偏心した位置で前記軸素子と接続する水平面と、前記水平面から前記加熱室側に向かって屈曲した傾斜面と、を有するものである。
【００１５】
これによって、加熱室へのマイクロ波の放射は、回転アンテナの平板素子の傾斜面から直接放射される成分とアンテナドームの円周壁面を利用して放射する成分とにより被加熱物に対して適正に分散して、被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。さらに回転アンテナの平板素子は加熱室に向かって屈曲させる効果として回転アンテナの小型化が図れ、回転アンテナの回転スペースが小さくなるのでアンテナドームのコンパクト化が実現する。さらには装置自体の小型化や装置を大型化せずとも加熱室容積の拡大が可能となり使い勝手の向上が図れるものである。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明における回転アンテナの平板素子の傾斜面が、加熱室底面の略中央に対向するように加熱室の高さ寸法との関係により決定されるものである。
【００１７】
これによって、回転アンテナの平板素子の傾斜面から放射されるマイクロ波は、加熱室の高さ寸法に対応して収納した被加熱物の中央付近に向けて放射できる角度に設定することができる。これによりアンテナドームの円周壁面を利用して放射される成分とあいまって被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。このことは寸法サイズの異なる加熱室に対しても傾斜角度を調整することで容易に適応が図れるものである。さらに回転アンテナの平板素子は加熱室に向かって屈曲させることで回転アンテナの回転スペースが小さくなるのでアンテナドームのコンパクト化が実現する。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明のアンテナドームの円周壁面の傾斜は、円周壁面の下方向への延長線が加熱室底面と交差する外径寸法は、該加熱室底面の幅寸法もしくは奥行き寸法と略同じになるように加熱室の底面寸法において決定されるものである。
【００１９】
つまり円周壁面の下方向への延長線が加熱室底面と交差する外径寸法が、該加熱室底面の縦寸法もしくは横寸法もしくは縦横寸法と略同じになるようにすることによりアンテナドームの円周壁面を利用して放射される成分は被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。このことは寸法サイズの異なる加熱室に対しても傾斜角度を調整することで容易に適応が図れるものである。
【００２０】
第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明におけるアンテナドームの円
周壁面は、回転アンテナの平板素子の傾斜面の下方向への延長線と交差するように設定されたものである。
【００２１】
つまり平板素子からアンテナドームの円周壁面に向かって放射される成分は、アンテナドームの円周壁面によって確実に放射方向を規制することができる。このことによりコンパクトなアンテドームを実現しつつアンテナドームの円周壁面を利用して放射される成分と、平板素子から直接放射される成分は夫々最適になるように設定できるものである。つまり加熱室へのマイクロ波の放射は、回転アンテナの平板素子の傾斜面から直接放射されて被加熱物の中央付近に入射する成分とアンテナドームの円周壁面を利用して放射されて被加熱物の周囲に主に入射する成分とに適正に分散して、被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置である電子レンジの構成を示す断面模式図である。図１において被加熱物である食品２００を収納する加熱室５０の上部壁面の略中央には円錐台形状のアンテナドーム４４を配置する。アンテナドーム４４の天面には加熱室にマイクロ波を供給する導出孔４１を設けて導波管３５が接続されている。アンテナドーム４４の内側には、導出孔４１を貫通して設けた金属棒からなる軸素子４２と軸素子４２に接続された金属板からなる平板素子４３とにより構成された回転アンテナ４０が設けられている。
【００２４】
以上のように構成されたマイクロ波加熱装において以下、マイクロ波の放射について動作、作用を説明する。
【００２５】
まず、マグネトロン３０で発生する２４５０ＭＨｚのマイクロ波は導波管３５により伝送され導出孔４１から軸素子４２を中心導体として加熱室５０側に供給される。ここで軸素子４２はアルミニウム等の良導電性の金属棒で直径１５ｍｍの円筒状に構成し、導波管３５の伝送路高さ１６．５ｍｍ内に１１ｍｍ突出し、さらに内径３０ｍｍの導出孔４１を貫通してアンテナドーム４４内に１５ｍｍ突出している。これにより導波管３５から伝送されるマイクロ波は加熱室５０側へと供給される構成となる。軸素子４２と、該軸素子４２のアンテナドーム４４内に突出した一端に機械的かつ電気的に接続された平板素子４３とにより回転アンテナ４０を形成している。
【００２６】
アンテナ駆動手段であるモーター４５は導波管３５内に突出した軸素子４２の上部に備えられており、モーター４５の回転子４５ａの回転により回転アンテナ４０はアンテナドーム４４の内側で回転する。
【００２７】
ここで回転アンテナ４０の平板素子４３は直径６２ｍｍの円形であり厚み０．８ｍｍのアルミニウム等の良導電性の金属板で構成し、円形の中心から１２ｍｍ偏心した位置で軸素子４２と接続して使用周波数に対する共振と、マイクロ波発生部とのインピーダンスの整合の双方が良好に得られるように設定されている。
【００２８】
また、円形の平板素子４３においてマイクロ波は平面に垂直方向に主に放射されるパッチアンテナの指向特性を有するものであるが、平板素子４３を屈曲させて傾斜面４３ｂを設けることで放射方向を加熱室に収容した被加熱物の中央付近に直接入射させるように設定することができ、同時に放射方向をアンテナドーム４４の円周壁面側に広げるように作
用するので、アンテナドーム４４を利用してマイクロ波を適正に放射することができる。
【００２９】
したがって、回転アンテナ４０から放射されるマイクロ波は図中Ａ、Ｂの放射方向に広がり被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。さらに軸素子４２のアンテナドーム４４側への突出長と平板素子４３の軸素子４２との接合部から外形までの寸法の合計を使用波長λの約１／２としている。
【００３０】
つまり、軸素子４２からの距離が最も遠くなる外形端でマイクロ波の放射量が最大となるように設定されているので放射特性は平板素子４３と接地面となるアンテナドーム４４の内面に立つ電界に垂直方向に放射される成分が生まれる。
【００３１】
したがって、アンテナドーム４４を利用してマイクロ波を適正に放射することが可能である。したがって、回転アンテナ４０から放射されるマイクロ波は図中Ｂ方向に放射されるので、傾斜面４３ｂから食品２００の中央付近に向かう図中Ａ方向の放射とともに被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。
【００３２】
さらに軸素子４２のアンテナドーム４４側への突出部の外周面から放射される成分の割合は突出寸法する寸法に応じて調整でき、放射されるマイクロ波はアンテナドーム４４の円周壁面まで水平に広がるが、該円周壁面で反射することで図中Ａ、Ｂの間に放射され被加熱物に直接入射させることができる。
【００３３】
以上のように回転アンテナ４０から放射されるマイクロ波は平板素子４３の傾斜面４３ｂの設定とアンテナドーム４４の円周壁面の設定により適正に被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。
【００３４】
加熱室５０の上部壁面の略中央には円錐台形状のアンテナドーム４４を配置して回転アンテナ４０は回転しつつマイクロ波を放射し効果的に加熱ムラを抑制することができる。
【００３５】
さらに被加熱物にマイクロ波を直接入射させることは加熱室内で消費されずにマグネトロンに反射する割合を低減することになるのでマイクロ波の発生効率を高く維持して被加熱物を効率良く加熱することができる。
【００３６】
また、さらに回転アンテナおよびその周囲の構成の小型化を図ことができる。ここで平板素子４３の円形以外の別の形状としては正方形でも同様の放射指向性を得ることができる。この場合の実効寸法の理論値は一辺が５３ｍｍの正方形で対角寸法は約７５ｍｍとなり回転に必要な寸法は対角寸法により決定することになる。したがって平板素子４３を円形にすることにより小型化を図ることができる。
【００３７】
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の回転アンテナ４０およびその周辺構成を示す拡大模式図である。図２においてモーター４５の回転子４５ａを垂直かつ回転自在に支持する軸受け部４７が設けているので、平板素子４３はアンテナドーム４４との間に所定の空間を設けてあり互いに接触することなく、マイクロ波を放射時にスパークすることなく安定して回転できる構成となっている。
【００３８】
図２において二点鎖線１４３は平板素子４３と同じ外形寸法で傾斜面を設けない場合の平板素子を示したものである。これに対して屈曲させて傾斜面４３ｂを設けた本発明の平板素子の構成ではアンテナドーム４４をより一層小型化がすることができる。
【００３９】
導波管３５を逆Ｌ字状にしてマグネトロン３０のマイクロ波を放射するアンテナを水平にした配置により平面方向とあわせて高さ方向も低く抑えられているので、さらにコンパ
クトに構成が実現できる。
【００４０】
このことは、電源や制御基板など周辺部品の配置の自由度が増えるので装置の小型化や加熱室容積の拡大などが可能となるものである。図１に示すようにマイクロ波を発生するマグネトロン３０はアンテナドーム４４に近接して配置することができ導波管３５による伝送距離を短縮して伝送損失を低減することができて一層の加熱効率の向上が実現できる。このことは異なる寸法の加熱室にも容易に適応することができる。
【００４１】
効果的には回転アンテナ４０の平板素子４３の傾斜面４３ｂから放射されるマイクロ波は、加熱室５０の高さ寸法（図１のｈ）に対応して収納した食品２００の中央付近に向けて放射できる角度Ｃに設定することができる。
【００４２】
例えば、加熱室５０の高さが高くなるにしたがって角度Ｃを小さく設定すれば良い。逆に加熱室の高さが低い場合には角度Ｃを大きくすれば良い。ここで平板素子４３を屈曲させる意味は軸素子４２との接合面を水平にできるので機械的固定が良好かつ容易であることと、平板素子４３の屈曲角度を変えることで例えば加熱室の容積の異なる他のマイクロ波加熱装置にも容易に適応できる効果がある。
【００４３】
また、アンテナドーム４４の円周壁面の傾斜Ｄを加熱室５０の底面寸法および高さ寸法（図１のｈ）との関係において決定するものである。つまり円周壁面の下方向への延長線が加熱室５０の底面と交差する外径寸法が、該加熱室底面の幅寸法（図１のｗ）もしくは奥行き寸法と略同じになるようにすることによりアンテナドーム４４の円周壁面を利用して放射される成分は被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。
【００４４】
例えば、傾斜Ｄが小さくなるほど放射される範囲は広がり、逆に傾斜Ｄが大きくなれば放射範囲は絞られて狭くなる。さらに加熱室の底面が長方形の場合には幅と奥行きの両方の寸法に合わせて、アンテナドーム４４の円周壁面に沿って加熱室底面に放射される範囲が楕円形状になるようにアンテナドーム４４は楕円錐台形状にしても良いし、長円錐台形状にしても良い。
【００４５】
アンテナドーム４４を略円錐台形状とすることの意味は回転アンテナ４０の周囲に近接して円周壁面を設けるためであるが、矩形台形よりも周囲の壁面の面積を小さくでき不要な電界もしないので回転アンテナ４０からの放射方向を規制しても壁面によるマイクロ波の損失は極小さく抑えることができる。
【００４６】
より効果的には、アンテナドーム４４の円周壁面は、回転アンテナの平板素子の傾斜面の下方向への延長線と交差するように設定されたものである。このことによりコンパクトなアンテドームを実現しつつアンテナドーム４４の円周壁面を利用して放射される成分と、平板素子４３から直接放射される成分の夫々を最適になるように設定できるものである。
【００４７】
つまり、平板素子４３からアンテナドーム４４の円周壁面に向かって放射される成分は、アンテナドーム４４の円周壁面によって確実に放射方向を規制することができる。具体的には本実施例において傾斜面４３ｂは、水平に対して約１０°傾いて設定されており延長するとアンテナドーム４４の円周壁面と交差する関係にある。またアンテナドーム４４は底面が加熱室に向かって開放した円錐台形状で円周壁面が水平に対しては約５７．５°傾斜した設定となっている。これにより図１に示す食品２００のように扁平な被加熱物の広い領域に直接入射させることができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるマイクロ波加熱装置の正面断面構成図、図４は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波加熱装置の側面断面構成図であり、本発明に係る実施の形態のマイクロ波加熱装置であるオーブンレンジの概略構成を示す。実施の形態１と異なる点は、回転アンテナの周囲にオーブン用ヒーターなどが配置されていることと、食品をのせる高さが選べるように棚が複数段設けられている点にある。なお、実施の形態１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４９】
図３、図４において、被加熱物である食品２００は加熱室５０に設けられた棚５８に載置された網８０に載せられる。棚５８は使用者が食品の形態や加熱調理に応じて食品をのせる高さが選べるように両側の側面に複数段設けられている。加熱室５０内の上部にはヒーター５５が備えられてあり、マイクロ波による加熱以外にもヒーター５５の輻射熱によって直接食品を加熱でき、複数の調理メニューに対応する。その他にも加熱室５０の底面下側には下ヒーター６２が備えられている。後面側には熱風調理するためのコンベクション用ヒーター６１と、ファン６０が備えられており加熱室５０に熱風が送られる。また加熱時にはサーミスタ７５により加熱室５０の温度を検出している。
【００５０】
食品は加熱室ドア１１０を開けて加熱室に入れられる。加熱室ドア１１０の上方には操作・表示部１００が配され運転スイッチ（図示せず）と運転設定釦（図示せず）が設けられている。
【００５１】
また、操作つまみ１０１で加熱時間（加熱温度）が使用者により任意に設定でき制御手段９０に指示される。照明７０が備えられ加熱運転中には加熱室５０内を照らし食品の加熱状況が使用者により目視できる。照明７０の前面には照明カバー７１が備えられている。加熱室ドア１１０には開閉のドア検出スイッチ（図示せず）が備えられており、加熱室ドア１１０が完全に閉まった状態でなければ運転されない。
【００５２】
また運転中にドアが開けられた場合には直ちに運転を停止するように安全装置として機能する。
【００５３】
加熱室５０の上面には、食品加熱により発生する臭気や煙を排気する排気ファン６５が備えられる。換気ファン６６が備えられマイクロ波加熱装置内部の加熱室５０の周囲の換気をする。この換気ファン６６は同時にマグネトロン３０、導波管３５さらに電源（図示せず）の冷却を兼ねるように換気通路６７が構成されている。
【００５４】
以上のように構成されたマイクロ波加熱装においては、制御手段９０はマグネトロンや各ヒーターの通電を制御し、マイクロ波とヒーターの輻射熱や対流熱との少なくともいずれかを供給して食品を加熱処理することができるようになっている。以下、マイクロ波による加熱（運転）を中心にその動作、作用を説明する。
【００５５】
まず、マグネトロン３０で発生したマイクロ波は導波管３５を伝送されマイクロ波導出孔（結合孔）４１と軸素子４２とによる同軸構成で導波管３５から加熱室５０側へと導出される。さらにマイクロ波は軸素子４２と平板素子４３からなる回転アンテナ４０から直接およびアンテナドームの周壁を介して加熱室５０に放射される。具体的には平板素子４３の表面、外形端面、軸素子４２外周表面からも放射される。
【００５６】
ここで、アンテナドーム４４を備えていることによる効果としては、アンテナ板の周囲にヒーター５５やサーミスタ７５を配していても、そこに直接的にマイクロ波は放射されずに電界が集中して発熱し損失となることを防止することができるところにある。
【００５７】
つまり、放射されるマイクロ波が被加熱物である食品に直接入射することと同様の意味
を持つ。本実施の形態においては回転アンテナ４０の周囲にはマイクロ波の放射を反射するアンテナドーム４４を構成とすることにより、加熱室５０内におけるマイクロ波の放射は回転アンテナ４０の周囲の部材の有無、部材の形状や配置の影響を受け難くなり、放射されるマイクロ波は損失が少なく高い効率で被加熱物に供給される。本実施の形態では軸素子４２の軸線に対して約４５度の角度で台形円錐状のドーム面を構成しているが、この角度は給電部から被加熱物までの高さによってマイクロ波の最適な放射になるように決めれば良い。
【００５８】
また、被加熱物の大きさに応じて、面積の大きな被加熱物においては下側の棚で加熱し、面積の小さなものではアンテナドーム４４に近い上側の棚を選択することでより効果的に食品を加熱することができる。さらにアンテナドーム４４を小型化する別の効果としては、加熱室５０の上部壁面におけるアンテナドーム４４の占有面積が小さくなるので、ヒーター５５の配置を好適にでき輻射熱により食品を加熱する場合においても良好な加熱を実現することができる。ここでアンテナドーム４４は特に別体に設ける必要はなく加熱室の壁面と一体的に成形（絞り加工など）することが容易である。なおアンテナドーム４４の平面形状については平板素子４３の回転に干渉しなければ円形限らず、楕円や多角形、またこれらの組み合わせた形状にしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように本発明にかかるマイクロ波加熱装置は、加熱室内におけるマイクロ波の放射は回転アンテナの平板素子の傾斜面から直接放射される成分とアンテナドームの円周壁面を利用して放射する成分とにより被加熱物に対して適正に分散して、被加熱物の広い領域に直接入射させることができるので、被加熱物に吸収されずに加熱室内で発生する低在波の影響を少なくできるので効果的に加熱ムラを抑制し、被加熱物を効率良く加熱することができる。さらにマイクロ波を放射する回転アンテナ周囲の部材（たとえばヒーターなど）の影響を受け難くなり、放射されるマイクロ波は損失が少なく高い効率で被加熱物に供給される。さらに回転アンテナの平板素子は加熱室に向かって屈曲させることで回転アンテナの小型化が図れ、回転アンテナの回転スペースが小さくなるのでアンテナドームのコンパクト化が実現する。したがってマイクロ波を伝送する導波管の長さも短く構成できて伝送による損失も低減することができる。したがって寸法サイズの異なる加熱室に対しても傾斜角度を調整することで容易に適応が図れるものであり、電子レンジやオーブンレンジに広く適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
３０ マグネトロン
３５ 導波管
４０ 回転アンテナ
４１ 導出孔
４２ 軸素子
４３ 平板素子
４３ａ 水平面
４３ｂ 傾斜面
４４ アンテナドーム
９０ 制御手段
２００ 食品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
マイクロ波を発生するマグネトロンと、
前記マグネトロンで発生したマイクロ波を伝送する導波管と、
前記導波管を接続し該導波管から伝送されるマイクロ波を導出する導出孔を備えた天面と底部が前記加熱室に向かって開放した円周壁面を有する略円錐台形状のアンテナドームと、を備え、
前記アンテナドームには、該アンテナドーム天面の導出孔を貫通して設けた軸素子および前記軸素子に結合された略円形の平板素子を有した回転アンテナを配し、
前記回転アンテナの前記平板素子は、略円形状の外形中心と偏心した位置で前記軸素子と接続する水平面と、前記水平面から前記加熱室側に向かって屈曲した傾斜面と、
を有したマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
回転アンテナの平板素子の傾斜面が、加熱室底面の略中央に対向するように加熱室の高さ寸法との関係により決定される請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
アンテナドームの円周壁面の傾斜は、円周壁面の下方向への延長線が加熱室底面と交差する外径寸法は、該加熱室底面の幅寸法もしくは奥行き寸法と略同じになるように加熱室の底面寸法において決定される請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
アンテナドームの円周壁面は、回転アンテナの平板素子の傾斜面の下方向への延長線と交差するように設定された請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１】
被加熱物を収納する加熱室と、
マイクロ波を発生するマグネトロンと、
前記マグネトロンで発生したマイクロ波を伝送する導波管と、
前記導波管を接続し該導波管から伝送されるマイクロ波を導出する導出孔を備えた天面と底部が前記加熱室に向かって開放した円周壁面を有する略円錐台形状のアンテナドームと、を備え、
前記アンテナドームには、該アンテナドーム天面の導出孔を貫通して設けた軸素子および前記軸素子に結合された略円形の平板素子を有した回転アンテナを配し、
前記回転アンテナの前記平板素子は、略円形状の外形中心と偏心した位置で前記軸素子と接続する水平面と、前記水平面から前記加熱室側に向かって屈曲した傾斜面と、
を有したマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
回転アンテナの平板素子の傾斜面が、加熱室底面の略中央に対向するように加熱室の高さ寸法との関係により決定される請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
アンテナドームの円周壁面の傾斜は、円周壁面の下方向への延長線が加熱室底面と交差する外径寸法は、該加熱室底面の幅寸法もしくは奥行き寸法と略同じになるように加熱室の底面寸法において決定される請求項１または２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
アンテナドームの円周壁面は、回転アンテナの平板素子の傾斜面の下方向への延長線と交差するように設定された請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３７７９５（Ｐ２０１３−３７７９５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０６７５（Ｐ２０１１−１７０６７５）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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