線5中,頂面9和供電室2b的底面11成為Η面,而側壁面10a、10c為E面。
[0093] 側壁面10b是用于將旋轉天線5內的微波向前方開口 13的方向進行全反射的反射 端。在本實施方式中,具體而言,波導管300的寬度a是106.5mm。
[0094] 頂面9形成有多個微波吸出開口 14。微波吸出開口 14包括兩個第1開口 14a和兩個 第2開口 14b。兩個第1開口 14a關于旋轉天線5的波導管結構部8的管軸V對稱。同樣地,兩個 第2開口 14b關于管軸V對稱。第1開口 14a和第2開口 14b形成為不跨越管軸V。
[0095] 利用將第1開口 14a和第2開口 14b配置在偏離于波導管結構部8的管軸V(準確地講 是將管軸V投影于頂面9上而得到的頂面9上的直線)的位置處的結構,能夠從微波吸出開口 14更為可靠地放射圓偏振波。通過放射圓偏振波的微波,能夠實現對載置面6a的中央區域 的均勻加熱。
[0096] 另外,根據將第1開口 14a和第2開口 14b設置于管軸V的左右的哪個區域中,來確定 電場的旋轉方向、即右旋偏振波(CW:Clockwise)或左旋偏振波(CCW:Counterclockwise)。
[0097] 在本實施方式中,微波吸出開口 14分別被設置為不跨越管軸V。然而,本發明不限 于此,即使在這些開口的一部分跨越管軸V的結構中,也能夠放出圓偏振波。這種情況下,會 產生變形的圓偏振波。
[0098]圓偏振波
[0099]接著,對圓偏振波進行說明。圓偏振波是廣泛用于移動通信和衛星通信的領域中 的技術。作為身邊的使用例,例如可舉出ETC(Electronic Toll Collection System:電子 收費系統)、即不停車自動收費系統。
[0100]圓偏振波是電場的偏振波面相對于行進方向而隨時間旋轉的微波,其具有電場方 向隨時間而持續變化,然而電場強度的大小不發生變化的特征。
[0101] 如果將該圓偏振波用于微波加熱裝置,則與現有的基于線偏振波的微波加熱相 比,尤其是在圓偏振波的周向上,可期待對被加熱物均勻加熱。另外,無論是右旋偏振波還 是左旋偏振波,都能夠得到同樣的效果。
[0102] 圓偏振波原本主要用于通信領域,以向開放空間的放射為對象,因而通常是作為 不存在反射波的所謂的行波來討論。另一方面,在本實施方式中,在作為封閉空間的加熱室 2a內產生反射波,存在所產生的反射波與行波相合成而產生駐波的可能性。
[0103] 然而,食品會吸收微波而使得反射波也減少,此外,在從微波吸出開口 14放射出微 波的瞬間駐波會失去平衡,直到再次產生駐波之前的期間內產生行波。因此,根據本實施方 式,能夠使用上述圓偏振波的特長,能夠實現對加熱室2a內的均勻加熱。
[0104] 這里,說明開放空間的通信領域與封閉空間的介質加熱的領域的不同之處。
[0105] 在通信領域中,為了進行準確的信息的發送接收,使用右旋偏振波和左旋偏振波 中的任意一方,在接收側使用具有與之相適的指向性的接收天線。
[0106] 另一方面,在微波加熱的領域中,取代具有指向性的接收天線,而由食品等不存在 指向性的被加熱物接收微波,因此使微波照射于整個被加熱物就變得重要。因此,在微波加 熱的領域,是右旋偏振波還是左旋偏振波不再重要,即使在右旋偏振波與左旋偏振波混合 存在的狀態下也不會存在問題。
[0107]微波的吸出效果
[0108] 這里,說明作為本實施方式的特征的源自旋轉天線的微波的吸出效果。在本實施 方式中,微波的吸出效果指的是,在食品等被加熱物位于附近的情況下,從微波吸出開口 14 吸出波導管結構內的微波。
[0109] 圖5A是具有設置了用于產生線偏振波的開口的Η面的波導管400的俯視圖。圖5B是 具有設置了用于產生圓偏振波的開口的Η面的波導管500的俯視圖。圖5C是表示波導管400 或500與被加熱物22的位置關系的正面圖。
[0110]如圖5Α所示,開口 401是被設置為與波導管400的管軸V交叉的長方形縫隙。開口 401放射線偏振波的微波。如圖5Β所示,兩個開口 501都是由直角交叉的兩個長方形縫隙構 成的交叉槽(Cross slot)形狀的開口。兩個開口501關于波導管500的管軸V對稱。
[0111]任意的開口都關于波導管的管軸V對稱,其寬度為10_,而長度為Lmm。關于這些結 構,使用CAE對未配置被加熱物22的"無負載"的情況和配置了被加熱物22的"有負載"的情 況進行了解析。
[0112]在"有負載"的情況下,如圖5C所示,對于固定的被加熱物22的高度30mm、2種被加 熱物22的底面積(100mm見方、200mm見方)、和3種被加熱物22的材質(冷凍牛肉、冷藏牛肉、 水),以從波導管400、500到被加熱物22的底面為止的距離D為參數而進行了測定。
[0113]以"無負載"的情況下來自開口的放射功率為基準,因而圖6A和圖6B示出"無負載" 的情況下的開口長度與放射功率的關系。
[0114] 圖6A表示圖5A所示的開口 401的情況下的特性,圖6B表示圖5B所示的開口 501的情 況下的特性。在圖6A和圖6B中,橫軸是開口的長度L[mm],縱軸是設波導管內傳播的功率為 1.0W時從開口 401、501分別放射的微波的功率[W]。
[0115] 為了與"有負載"的情況進行比較,在"無負載"的情況下選擇了放射功率為0.1W的 長度L、即選擇了圖6A所示的曲線圖中長度L為45.5mm的情況,并選擇了圖6B所示的曲線圖 中長度L為46.5mm的情況。
[0116] 圖7包括六個曲線圖,這六個曲線圖表示對長度L為上述長度(45.5mm、46.5mm)且 是"有負載"的情況下具有2種底面積(100mm見方、200mm見方)的3種食品(冷凍牛肉、冷藏牛 肉、水)進行的解析結果。
[0117] 在圖7包含的各曲線圖中,橫軸是從被加熱物22到波導管為止的距離D[mm],縱軸 是設"無負載"時的放射功率為1.0時的相對的放射功率。即,表示與"無負載"的情況相比, 在"有負載"的情況下,被加熱物22從波導管400、500中吸出了何種程度的微波。
[0118] 在圖7所示的各曲線圖中,虛線表示直線形狀(I字形狀)的開口401的情況下的特 性(圖中用"Γ表示),實線表示兩個交叉槽形狀(X字形狀)的開口 501的情況下的特性(圖中 用"2X"表示)。
[0119]在六個曲線圖中,全部都是開口 501的放射功率大于開口 401的放射功率,尤其是 確認到,在距離D為20mm以下這樣的與實際微波爐的情況同等的距離處,存在2倍左右的差。 因此可知,無論被加熱物22的種類和底面積如何,產生圓偏振波的開口都比產生線偏振波 的開口的微波的吸出效果高。
[0120] 具體研究可知,對于被加熱物22的種類而言,尤其是距離D為10mm以下時,介電常 數和介電損失更小的冷凍牛肉的吸出效果較大,而介電常數和介電損失較大的水的吸出效 果較小。
[0121] 在冷藏牛肉或水的情況下,當距離D變大時,尤其對于線偏振波而言,放射功率會 降至1以下。其原因被認為是由于來自被加熱物22的反射功率抵消了放射功率所致。關于被 加熱物22的底面積,在100mm見方和200mm見方的情況下,放射功率幾乎相同,因此可認為對 于微波的吸出效果的影響較小。
[0122] 發明人通過使用各種開口形狀的實驗,研究了能夠放射出圓偏振波的開口的條 件。其結果,得到了以下的結論。產生圓偏振波的優選條件在于,使開口偏離于波導管的管 軸V而進行配置;并且開口形狀包括交叉槽形狀的開口。最高效地放射圓偏振波的微波、即 吸出效果高的是具有交叉槽形狀的開口。
[0123] 圖8A和圖8B是示意性表示本實施方式的吸出效果的剖視圖。旋轉天線5的前方開 口 13在圖8A和圖8B雙方中都是朝向圖中的左方向。被加熱物22在圖8A中被配置于耦合部7 的上方,而在圖8B中被載置于載置面6a的左角。亦即,在圖8A和圖8B所示的兩種狀態下,從 耦合部7到被加熱物22的距離不同。
[0124] 在圖8A所示的狀態下,被加熱物22接近微波吸出開口 14、特別是第1開口 14a,可認 為產生了源自第1開口 14a的吸出效果。其結果,從耦合部7向前方開口 13行進的微波的大部 分會從第1開口 14a作為圓偏振波的微波而向被加熱物22放射,加熱被加熱物22。
[0125] 另一方面,在圖8B所示的狀態下,被加熱物22遠離微波吸出開口 14,因此可認為不 怎么產生源自微波吸出開口 14的吸出效果。其結果,從耦合部7向前方開口 13行進的微波的 大部分仍作為線偏振波的微波而從前方開口 13向被加熱物22放射,加熱被加熱物22。
[0126] 如上所述,可認為利用本實施方式的微波吸出開口 14,會引起如下這樣的特殊現 象:在接近微波吸出開口 14配置食品時放射功率變大,而在遠離微波吸出開口 14的位置處 配置食品時放射功率變小。
[0127] 波導管結構部帶來的均勻加熱
[0128] 以下,說明本實施方式的波導管結構部帶來的均勻加熱。發明人使用具有各種形 狀的波導管結構的旋轉天線進行實驗,發現了最適于均勻加熱的波導管結構。
[0129] 圖9A、圖9B、圖9C是分別示出實驗中使用的旋轉天線的三個示例的平面形狀的示 意圖。
[0130] 如圖9A所示,波導管結構部600具有兩個第1開口 614a和兩個第2開口 614b。第1開 口