特許 6558361 電磁界分布調整装置とその制御方法、およびマイクロ波加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6558361

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】電磁界分布調整装置とその制御方法、およびマイクロ波加熱装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/74 20060101AFI20190805BHJP

   H01Q 15/14 20060101ALI20190805BHJP

   H05B 6/64 20060101ALI20190805BHJP

   H05B 6/68 20060101ALI20190805BHJP

   F24C 7/02 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/74 E

   H01Q15/14 Z

   H05B6/64 D

   H05B6/68 310Z

   F24C7/02 511C

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-506115(P2016-506115)

(86)(22)【出願日】2015年2月23日

(86)【国際出願番号】JP2015000843

(87)【国際公開番号】WO2015133081

(87)【国際公開日】20150911

【審査請求日】2017年11月27日

(31)【優先権主張番号】特願2014-40494(P2014-40494)

(32)【優先日】2014年3月3日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104732

【弁理士】

【氏名又は名称】徳田 佳昭

(74)【代理人】

【識別番号】100116078

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 浩希

(72)【発明者】

【氏名】岩田 基良

(72)【発明者】

【氏名】大森 義治

(72)【発明者】

【氏名】橋本 修

(72)【発明者】

【氏名】須賀 良介

【審査官】 土屋 正志

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５２９２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４８９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０４１０６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／７４

Ｆ２４Ｃ ７／０２

Ｈ０１Ｑ １５／１４

Ｈ０５Ｂ ６／６４

Ｈ０５Ｂ ６／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の２次元領域に沿って設けられた接地導体と、
前記接地導体に沿って２次元的に周期配列された複数の金属片と、
前記複数の金属片を前記接地導体にそれぞれ接続する複数の短絡導体と、
を備え、
前記複数の金属片のうちの少なくとも一部について、互いに隣接する２つの金属片の間にそれぞれ設けられた複数のスイッチをさらに有し、前記スイッチの開閉に応じて、所定の動作周波数を有する電磁波に対して異なるインピーダンスを有する電磁界分布調整装置であって、前記２つの金属片に予め決められた第１のしきい値よりも大きな電位差が生じたとき、前記スイッチが開状態から閉状態に切り換えられるように構成された電磁界分布調整装置。

【請求項2】

前記金属片は、一辺の長さが前記動作周波数を有する電磁波の波長の半分未満である四角形の形状を有する請求項１に記載の電磁界分布調整装置。

【請求項3】

前記スイッチが開いているとき、前記スイッチに接続された前記金属片の近傍において実質的に無限大のインピーダンスを有し、
前記スイッチが閉じているとき、前記スイッチに接続された前記金属片の近傍において実質的にゼロのインピーダンスを有する請求項１に記載の電磁界分布調整装置。

【請求項4】

前記２次元領域の一部の領域に設けられた前記複数の金属片のみについて、互いに隣接する２つの金属片の間に、それぞれ前記スイッチが接続された請求項１に記載の電磁界分布調整装置。

【請求項5】

被加熱物を収納する加熱室と、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波を前記加熱室に導く導波管と、
前記加熱室の内面の少なくとも一部の領域に設けられた、請求項１に記載された電磁界分布調整装置と、を備えたマイクロ波加熱装置。

【請求項6】

前記加熱室の内面は実質的に多面体であり、
前記多面体の少なくとも１つの面の少なくとも一部の領域に、前記電磁界分布調整装置が設けられた請求項５記載のマイクロ波加熱装置。

【請求項7】

前記電磁界分布調整装置が、前記加熱室の内面に着脱可能に設けられた請求項５に記載のマイクロ波加熱装置。

【請求項8】

前記電磁界分布調整装置が、前記加熱室の内面の複数の領域にわたって移動可能に設けられた請求項５に記載のマイクロ波加熱装置。

【請求項9】

前記電磁界分布調整装置が、前記加熱室の内面の領域であって、前記被加熱物に近接した領域に設けられた請求項５に記載のマイクロ波加熱装置。

【請求項10】

前記電磁界分布調整装置が、前記加熱室の内面の領域であって、前記導波管の開口の近傍の領域に設けられた請求項５に記載のマイクロ波加熱装置。

【請求項11】

請求項１に記載の電磁界分布調整装置の制御方法であって、
前記動作周波数を有する電磁波に対するインピーダンスを、前記スイッチの切り換えにより変化させるステップを含む電磁界分布調整装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置に用いることができる電磁界分布調整装置に関する。本開示はまた、電磁界分布調整装置の制御方法、および電磁界分布調整装置を備えたマイクロ波加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子レンジなどのマイクロ波加熱装置は、加熱室に収容された被加熱物を、加熱むらなく均一に加熱することができるように構成されている。このため、例えば、特許文献１および２に記載の技術が知られている。

【0003】

特許文献１に記載の技術では、ターンテーブル上に載置された被加熱物が、ターンテーブルの回転に伴い回転する。特許文献２に記載の技術では、加熱室内にマイクロ波を供給するアンテナが回転する。これらの従来技術は、被加熱物またはアンテナを回転させて、マイクロ波を被加熱物に均等に供給することで、被加熱物の全体を均一に加熱しようとするものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実公昭５８−００５８４２号公報

【特許文献2】特開昭５３−０９２９３９号公報

【発明の概要】

【0005】

しかしながら、上記従来の技術では以下の問題点がある。特許文献１に記載の技術では、加熱室内に定在波が発生し、被加熱物は回転により同じ所を繰り返し通過するので、同心円状に加熱むらが生じてしまう。

【0006】

特許文献２に記載の技術では、アンテナの近傍では強く加熱され、アンテナから離れると弱く加熱されるため、加熱むらが生じてしまう。アンテナを回転させても、加熱室内に定在波が発生することを完全に防止するのは困難であった。

【0007】

このように、従来のマイクロ波加熱装置では、加熱むらの低減が不十分であるという問題点がある。

【0008】

本開示は、上記問題点を解決し、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減するための電磁界分布調整装置を提供する。本開示はまた、電磁界分布調整装置の制御方法、および電磁界分布調整装置を備えたマイクロ波加熱装置を提供する。

【0009】

本開示の一態様に係る電磁界分布調整装置は、所定の２次元領域に沿って設けられた接地導体と、接地導体に沿って２次元的に周期配列され、それぞれ接地導体と接続された複数の金属片と、を備える。

【0010】

本態様に係る電磁界分布調整装置は、複数の金属片のうちの少なくとも一部について、互いに隣接する２つの金属片の間にそれぞれ接続された複数のスイッチをさらに有し、このスイッチの開閉に応じて、所定の周波数を有する電磁波に対して異なるインピーダンスを有する。

【0011】

本開示の態様によれば、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施の形態１に係る電磁界分布調整装置５を備えたマイクロ波加熱装置１の構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示す２−２線における断面図である。

【図3】図３は、図１に示す電磁界分布調整装置５の構成を示す上面図である。

【図4】図４は、図１に示す電磁界分布調整装置５の詳細構成を示す斜視図である。

【図5】図５は、図３に示すスイッチ１２を閉じたときの電磁界分布調整装置５の近傍の電界分布Ｅ１を示す図である。

【図6】図６は、図３に示すスイッチ１２の各々を開いたときの電磁界分布調整装置５の近傍の電界分布Ｅ２を示す図である。

【図7】図７は、図４に示すスイッチ１２の一例を示す回路図である。

【図8】図８は、実施の形態１の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ａの構成を示す上面図である。

【図9】図９は、実施の形態２に係る電磁界分布調整装置５Ｂを備えたマイクロ波加熱装置１Ｂの構成を示す斜視図である。

【図10】図１０は、図９に示す電磁界分布調整装置５Ｂのスイッチ１２Ｂの一例を示す回路図である。

【図11】図１１は、実施の形態３に係る電磁界分布調整装置５Ｃを備えたマイクロ波加熱装置１Ｃの構成を示す斜視図である。

【図12】図１２は、実施の形態４に係る電磁界分布調整装置５Ｄを備えたマイクロ波加熱装置１Ｄの構成を示す斜視図である。

【図13】図１３は、実施の形態５に係る電磁界分布調整装置５Ｅを備えたマイクロ波加熱装置１Ｅの構成を示す断面図である。

【図14】図１４は、実施の形態５の第１の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ｆを備えたマイクロ波加熱装置１Ｆの構成を示す断面図である。

【図15】図１５は、実施の形態５の第２の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ｇを備えたマイクロ波加熱装置１Ｇの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の態様に係る電磁界分布調整装置、電磁界分布調整装置の制御方法、マイクロ波加熱装置は、以下の構成を備えたことを特徴とする。

【0014】

本開示の第１の態様に係る電磁界分布調整装置は、所定の２次元領域に沿って設けられた接地導体と、接地導体に沿って２次元的に周期配列された複数の金属片と、複数の金属片を接地導体にそれぞれ接続する複数の短絡導体と、を備える。

【0015】

本態様に係る電磁界分布調整装置は、複数の金属片のうちの少なくとも一部について、互いに隣接する２つの金属片の間にそれぞれ接続された複数のスイッチを有し、このスイッチの開閉に応じて、所定の動作周波数を有する電磁波に対して異なるインピーダンスを有する。

【0016】

本開示の第２の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１の態様において、前記金属片は、一辺の長さが所定の動作周波数を有する電磁波の波長の半分未満である四角形の形状を有する。

【0017】

本開示の第３の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１または第２の態様において、スイッチが開いているとき、スイッチに接続された金属片の近傍において実質的に無限大のインピーダンスを有し、スイッチが閉じているとき、スイッチに接続された金属片の近傍において実質的にゼロのインピーダンスを有する。

【0018】

本開示の第４の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１〜第３のいずれか１つの態様において、２次元領域の一部の領域に設けられた複数の金属片のみについて、互いに隣接する２つの金属片の間に、それぞれスイッチが接続される。

【0019】

本開示の第５の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１〜第４のいずれか１つの態様において、制御部からの制御信号に従って、スイッチが開閉する。

【0020】

本開示の第６の態様に係る電磁界分布調整装置は、第１〜第４のいずれか１つの態様において、スイッチの近傍に到来した電磁波により、スイッチの両端に接続された２つの金属片に予め決められた第１のしきい値よりも大きな電位差が生じたとき、スイッチが開状態から閉状態に切り換えられるように構成されたものである。

【0021】

本開示の第７の態様に係る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イクロ波発生器と、発生したマイクロ波を加熱室に導く導波管と、加熱室の内面の少なくとも一部の領域に設けられた、第１〜第６のいずれか１つの態様に係る少なくとも１つの電磁界分布調整装置と、を備える。

【0022】

本開示の第８の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７の態様において、加熱室の内面が実質的に多面体であり、多面体の少なくとも１つの面の少なくとも一部の領域に、電磁界分布調整装置が設けられる。

【0023】

本開示の第９の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７または第８の態様において、電磁界分布調整装置が、加熱室の内面に着脱可能に設けられる。

【0024】

本開示の第１０の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７〜第９のいずれか１つの態様において、電磁界分布調整装置が、加熱室の内面の複数の領域にわたって移動可能に設けられる。

【0025】

本開示の第１１の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７〜第１０のいずれか１つの態様において、電磁界分布調整装置が、加熱室の内面の領域であって、被加熱物に近接した領域に設けられる。

【0026】

本開示の第１２の態様に係るマイクロ波加熱装置は、第７〜第１０のいずれか１つの態様において、電磁界分布調整装置が、加熱室の内面の領域であって、導波管の開口の近傍の領域に設けられる。

【0027】

本開示の第１３の態様に係る電磁界分布調整装置の制御方法は、第１の態様に係る電磁界分布調整装置の制御方法であって、所定の動作周波数を有する電磁波に対するインピーダンスを、スイッチの切り換えにより変化させるステップを含む。

【0028】

本開示によれば、電磁界分布調整装置が、スイッチが開いているときは、メタマテリアルの特性により実質的に無限大のインピーダンスを有する磁気壁として機能し、スイッチが閉じているときは、実質的にゼロのインピーダンスを有する連続した導体板として機能する。

【0029】

このように、電磁界分布調整装置のインピーダンスを変化させることで、近傍の定在波の位置を移動させ、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。

【0030】

本開示によれば、スイッチの開閉を制御部から制御することで、加熱室内の定在波分布を意図的に切りかえて、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。

【0031】

本開示によれば、スイッチの両端の電位差によりスイッチが開閉することで、電磁界が強い部分（従って、近接した領域間に大きな強度差がある部分）では自動的にスイッチが閉じて、定在波の節を生じさせ、電磁界（すなわち加熱の強さ）を弱くする。

【0032】

逆に、電磁界が弱い部分では自動的にスイッチが開き、定在波の腹を生じさせ、電磁界を強くする。このように、電磁界分布の強弱を自動的に抑制し、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。

【0033】

本開示によれば、一部の金属片のみをスイッチにより接続することにより、インピーダンスを変化させて加熱むらを抑制する領域と、意図的に加熱を強くする領域とを設けることにより、多種多様な被加熱物に合わせた加熱を行うことができる。

【0034】

本開示によれば、電磁界分布調整装置を、被加熱物を載置する領域など、必要な場所にのみ設けることで、より安価かつ効果的に加熱むらを低減することができる。

【0035】

本開示のマイクロ波加熱装置によれば、電磁界分布調整装置を加熱室内の複数の領域に設けることで、加熱室全体で定在波分布を変化させることができ、より効果的に加熱むらを低減することができる。

【0036】

本開示のマイクロ波加熱装置によれば、電磁界分布調整装置を着脱可能または移動可能に設けることにより、電磁界分布調整装置を必要なときに必要な場所で使用し、より安価かつ効果的に加熱むらを低減することができる。

【0037】

本開示のマイクロ波加熱装置によれば、電磁界分布調整装置が近傍の定在波分布を変化させるので、電磁界分布調整装置を被加熱物に近接した領域に設けることで、加熱むらを改善する効果が得やすくなる。

【0038】

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。なお、以下の実施の形態によって本開示が限定されるものではない。

【0039】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電磁界分布調整装置５を備えたマイクロ波加熱装置１の構成を示す斜視図である。

【0040】

図２は、図１の２−２線における断面図である。マイクロ波加熱装置１は、被加熱物６を収納する加熱室２と、マイクロ波を発生するマグネトロンなどのマイクロ波発生器３と、発生したマイクロ波を加熱室２に導く導波管４と、少なくとも１つの電磁界分布調整装置５とを備えた例えば電子レンジである。

【0041】

電磁界分布調整装置５は、加熱室２の内面の少なくとも一部の領域に設けられる。電磁界分布調整装置５は、例えば加熱室２の底面に設けられてもよい。この場合、被加熱物６は電磁界分布調整装置５上に配置される。

【0042】

電磁界分布調整装置５は、加熱室２の内側を向いた面におけるインピーダンスを変化させ、その近傍の電磁界分布（すなわち定在波分布）を変化させる。電磁界分布調整装置５の近傍の電磁界分布が変化することにより、被加熱物６の温度上昇の分布も変化し、被加熱物の全体を均一に加熱することができる。

【0043】

例えば、加熱室２の内面は実質的に多面体であり、電磁界分布調整装置５は、多面体の少なくとも１つの面に設けられる。電磁界分布調整装置５は、加熱室２の内面に着脱可能に設けられてもよい。電磁界分布調整装置５は、加熱室２の内面の複数の領域にわたって移動可能に設けられてもよい。

【0044】

電磁界分布調整装置５は、例えば、加熱室２の内面の領域であって、被加熱物６に近接した領域に設けられる。電磁界分布調整装置５は、その近傍の定在波分布を変化させるので、被加熱物６の近くに設けると、加熱むらを改善する効果が得やすい。

【0045】

図１等では、図示の簡単化のために、加熱室２の手前の面を除去して、加熱室２内の電磁界分布調整装置５および被加熱物６などを示す。

【0046】

図３は、図１の電磁界分布調整装置５の構成を示す上面図である。図４は、図１の電磁界分布調整装置５の詳細構成を示す斜視図である。

【0047】

電磁界分布調整装置５は、所定の２次元領域において２次元的に周期配列され、それぞれ接地された複数の金属片１１と、複数の金属片１１のうちの互いに隣接する２つの金属片１１の間にそれぞれ設けられた複数のスイッチ１２とを備える。金属片１１は、一辺が、例えば、マイクロ波加熱のための動作周波数を有する電磁波の波長の半分未満の長さを有する四角形の金属平板である。

【0048】

金属片１１を接地するために、電磁界分布調整装置５は、例えば、２次元領域に沿って設けられた接地導体１４と、複数の金属片１１を接地導体１４にそれぞれ接続する複数の短絡導体１３とをさらに備える。

【0049】

金属片１１および短絡導体１３の組み合わせは、マッシュルーム（Mushroom）構造のユニットセル（Unit cell）と呼ばれる。このユニットセルが多数、接地導体１４上の２次元領域において縦および横方向に周期配列され、メタマテリアル（Meta-material）を構成する。ここで、周期配列とは、複数個の同一の構造体を、一定周期、つまり等間隔に配置することを意味する。

【0050】

スイッチ１２が開いているとき、マイクロ波加熱のための動作周波数を有する電磁波に対して電磁界分布調整装置５が磁気壁として機能するように、金属片１１の一辺の長さおよび短絡導体１３の高さなどの寸法が設計される。

【0051】

上記のように、電磁界分布調整装置５は、マイクロ波加熱のための動作周波数を有する電磁波に対して、スイッチ１２の開閉に応じて異なるインピーダンスを提供する２次元領域となる。

【0052】

図５は、図３に示すスイッチ１２を閉じたときの電磁界分布調整装置５の近傍の電界分布Ｅ１を示す図である。図６は、図３におけるスイッチ１２を開いたときの電磁界分布調整装置５の近傍の電界分布Ｅ２を示す図である。

【0053】

スイッチ１２が閉じているとき、複数の金属片１１は互いに接続され、接地導体と電気的に接続された１つの導体板として機能する。電磁界分布調整装置５は、スイッチ１２に接続された複数の金属片１１の近傍において実質的にゼロのインピーダンスを有する。すなわち、複数の金属片１１がスイッチ１２を介して短絡され、それらの間に電流が流れることが可能となる。

【0054】

この場合、閉じたスイッチと、このスイッチにより短絡される隣り合う２つの金属片とを含む平面が、短絡面（Short-circuit plane）として機能する。電磁波は短絡面で反射され、その短絡面、すなわち、金属片１１の表面に節（Node）が生じる定在波（Standing wave）となる。

【0055】

一方、スイッチ１２が開いているとき、電磁界分布調整装置５は、個々のマッシュルーム型ユニットセルが周期配列されたメタマテリアルを形成する。そのため、電磁界分布調整装置５は、設計通り磁気壁として機能し、スイッチ１２により開放された金属片１１の近傍において実質的に無限大のインピーダンスを有する。隣接する金属片１１の間が開放されるため、その間に電流は流れない。

【0056】

スイッチ１２が開いても、隣り合う２つの金属片は、短絡導体１３と接地導体１４とを介して接続されているため、直流電流であれば両者間を流れる。

【0057】

しかしながら、スイッチ１２が開いているとき、金属片１１および短絡導体１３の寸法のため、電磁波は、隣り合う２つの金属片の間を伝播することができない。その結果、隣り合う２つの金属片を含む平面が開放面（Open plane）として機能する。

【0058】

電磁波は開放面で反射され、その開放面、すなわち、金属片１１の表面に腹（Antinode）が生じる定在波となる。このように、電磁界分布調整装置５のインピーダンスを変化させることにより、近傍の電界の定在波の節および腹の位置を移動させることができる。

【0059】

図７は、図４に示すスイッチ１２の一例を示す回路図である。図７に示すように、スイッチ１２は、例えば、ツェナーダイオード（Ｄ１、Ｄ２）などの降伏電圧特性を有する素子であってもよい。

【0060】

スイッチ１２が降伏電圧特性を有する素子である場合、スイッチ１２の近傍に到来した電磁波により、スイッチ１２の両端に接続された２つの金属片１１に予め決められたしきい値（降伏電圧）よりも大きな電位差が生じたとき、スイッチ１２が開状態から閉状態に切り換えられる。

【0061】

従って、電磁界分布調整装置５は、電磁界が強い部分において自動的にインピーダンスを実質的にゼロに切り換えることで、この部分に定在波の節を生じさせ、電磁界を弱める。これにより、加熱むらを自動的に抑制することができる。

【0062】

スイッチ１２は、例えば、ＰＩＮダイオードなどの他の素子であってもよい。

【0063】

図１に示すマイクロ波加熱装置１によれば、電磁界分布調整装置５のインピーダンスを変化させることにより、加熱室２内に生じる定在波の位置を移動させることができる。

【0064】

例えば、電磁界分布調整装置５のインピーダンスを実質的にゼロと実質的に無限大との間で変化させて、電磁界分布調整装置５の近傍に定在波の腹または節を選択的に生じさせることができる。これにより、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物６の加熱むらを低減することができる。

【0065】

図８は、実施の形態１の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ａの構成を示す上面図である。図３に示す電磁界分布調整装置５とは異なり、隣接する金属片１１の間の必ずしもすべてに、スイッチ１２が設けられなくてもよい。

【0066】

図８に示す電磁界分布調整装置５Ａでは、２次元領域において２次元的に周期配列された複数の金属片１１のうち、一部の金属片１１のみがスイッチ１２により接続されている。スイッチ１２は、２次元領域の一部の領域に設けられた複数の金属片１１のうちの互いに隣接する２つの金属片１１の間にそれぞれ接続されている。

【0067】

冷凍された食品の解凍などのように、被加熱物６の周囲は加熱されやすく、中心部分は加熱されにくい調理では、被加熱物６の内側を意図的に強く加熱することが望まれる。

【0068】

この場合、電磁界分布調整装置５Ａにおいて、被加熱物６の中心部分に近接する部分にはスイッチ１２を設けず、常に磁気壁として機能させることで、被加熱物６の中央を強く加熱する電磁界分布を作り出すことができる。

【0069】

金属片１１は、金属平板に限定されず、所定の２次元領域において２次元的に周期配列できるのであれば、任意の形状であってもよい。

【0070】

接地導体１４は、図３に示すような導体板に限定されず、金属片１１を接地できるのであれば、任意の形状であってもよい。例えばメッシュ（Mesh）状の接地導体１４を用いる場合には、メッシュの開口は、電磁波が通過しない大きさに形成される。

【0071】

また、短絡導体１３は、図４に示すような柱状の形状に限定されず、金属片１１を接地できるのであれば、任意の形状であってもよい。

【0072】

金属片１１は、誘電体基板上の導体パターンとして形成され、誘電体基板によって支持されてもよい。

【0073】

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る電磁界分布調整装置５Ｂを備えたマイクロ波加熱装置１Ｂの構成を示す斜視図である。

【0074】

図９に示すマイクロ波加熱装置１Ｂは、図１に示す電磁界分布調整装置５に代えて、外部からの制御信号に従って変化するインピーダンスを有する電磁界分布調整装置５Ｂを備える。マイクロ波加熱装置１Ｂは、電磁界分布調整装置５Ｂのための制御信号を発生する制御部２１と、加熱室２の内部の温度を検出する温度センサ２２とをさらに備える。

【0075】

電磁界分布調整装置５Ｂは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様に、金属片１１と短絡導体１３とを含むマッシュルーム型ユニットセルが多数、接地導体１４上の２次元領域において縦および横方向に周期配列されて構成される。電磁界分布調整装置５Ｂには、複数の金属片１１のうちの少なくとも一部について、図１０に示すスイッチ１２Ｂが設けられる。

【0076】

図１０は、スイッチ１２Ｂの一例を示す回路図である。スイッチ１２Ｂは、制御部２１からの制御信号に従って開閉する、例えばトランジスタである。スイッチ１２Ｂの開閉を制御することで、電磁界分布調整装置５Ｂのインピーダンスを変化させ、その近傍の電磁界分布を変化させる。

【0077】

制御部２１は、複数のスイッチ１２Ｂのうちの少なくとも一部を周期的に開閉してもよい。制御部２１は、複数の金属片１１のうちの少なくとも一部の金属片１１の近傍における温度がしきい値を超えたとき、少なくとも一部の金属片１１に接続されたスイッチ１２Ｂを閉状態から開状態に切り換えてもよい。

【0078】

制御部２１は、複数の金属片１１のうちの少なくとも一部の金属片１１の近傍における温度が別のしきい値未満になったとき、少なくとも一部の金属片１１に接続されたスイッチ１２Ｂを開状態から閉状態に切り換えてもよい。

【0079】

制御部２１は、図３に示すスイッチ１２と同様に、すべての隣接する金属片１１の間にスイッチ１２Ｂが設けられたとき、図８に示すように、被加熱物６の中央に近接する部分のスイッチ１２Ｂを常に開いてもよい。これにより、図８に示す電磁界分布調整装置５Ａと同様に、被加熱物６の中心部分を強く加熱する電磁界分布を作り出すことができる。

【0080】

制御部２１は、電磁界分布調整装置５Ｂ上の第１の領域（例えば、加熱室２内の左側に近接する領域）のスイッチを開き、電磁界分布調整装置５Ｂ上の第２の領域（例えば、加熱室２内の右側に近接する領域）のスイッチを閉じることにより、領域ごとに異なる強さで被加熱物６を加熱してもよい。

【0081】

（実施の形態３）
図１１は、実施の形態３に係る電磁界分布調整装置５Ｃを備えたマイクロ波加熱装置１Ｃの構成を示す斜視図である。

【0082】

図１１に示すマイクロ波加熱装置１Ｃは、図１に示す電磁界分布調整装置５に代えて、電磁界分布調整装置５Ｃを備える。電磁界分布調整装置５Ｃは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。

【0083】

加熱室２の内面は実質的に多面体であり、電磁界分布調整装置５Ｃは、多面体の少なくとも１つの面の少なくとも一部の領域に設けられる。電磁界分布調整装置５Ｃは、加熱室２の内面に着脱可能に設けられてもよい。電磁界分布調整装置５Ｃは、加熱室２の内面の複数の領域にわたって移動可能に設けられてもよい。

【0084】

（実施の形態４）
図１２は、実施の形態４に係る電磁界分布調整装置５Ｄを備えたマイクロ波加熱装置１Ｄの構成を示す斜視図である。図１２に示すマイクロ波加熱装置１Ｄは、図１に示す電磁界分布調整装置５に代えて、電磁界分布調整装置５−１、５−２）を含む電磁界分布調整装置５Ｄを備える。電磁界分布調整装置５−１、５−２はいずれも、図３、図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。

【0085】

加熱室２の内面は実質的に多面体であり、電磁界分布調整装置５−１、５−２は、多面体の複数の面に設けられる。本実施の形態によれば、加熱室２内の複数の面に電磁界分布調整装置５−１、５−２を設けることで、さまざまな方向の定在波分布を変化させることができる。

【0086】

（実施の形態５）
図１３は、実施の形態５に係る電磁界分布調整装置５Ｅを備えたマイクロ波加熱装置１Ｅの構成を示す断面図である。

【0087】

図１３に示すように、マイクロ波加熱装置１Ｅは、図１に示す電磁界分布調整装置５に代えて、加熱室２の内面の領域であって、導波管４の開口の近傍の領域に設けられた電磁界分布調整装置５Ｅを備える。電磁界分布調整装置５Ｅは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。

【0088】

本実施の形態によれば、電磁界分布調整装置５Ｅを導波管４の開口の近傍に設けたことで、電磁界分布調整装置５Ｅの近傍の電磁界分布を良好に変化させることができる。

【0089】

図１４は、実施の形態５の第１の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ｆを備えたマイクロ波加熱装置１Ｆの構成を示す断面図である。

【0090】

図１４に示すように、マイクロ波加熱装置１Ｆは、図１３に示す電磁界分布調整装置５Ｅに代えて、電磁界分布調整装置５Ｆを備える。電磁界分布調整装置５Ｆは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。

【0091】

マイクロ波加熱装置１Ｆにおいて、導波管４の開口は加熱室２の底面に設けられる。本実施の形態によれば、電磁界分布調整装置５Ｆを導波管４の開口の近傍に設けたことで、電磁界分布調整装置５Ｆの近傍の電磁界分布を良好に変化させることができる。

【0092】

図１５は、実施の形態５の第２の変形例に係る電磁界分布調整装置５Ｇを備えたマイクロ波加熱装置１Ｇの構成を示す断面図である。

【0093】

図１５に示すように、マイクロ波加熱装置１Ｇは、図１３に示す電磁界分布調整装置５Ｅに代えて、電磁界分布調整装置５Ｇを備える。電磁界分布調整装置５Ｇは、図３および図４に示す電磁界分布調整装置５と同様の構成を有する。

【0094】

マイクロ波加熱装置１Ｇにおいて、導波管４の開口は加熱室２の天井に設けられる。本実施の形態によれば、電磁界分布調整装置５Ｇを導波管４の開口の近傍に設けたことで、電磁界分布調整装置５Ｇの近傍の電磁界分布を良好に変化させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0095】

以上説明したように、本開示に係る電磁界分布調整装置によれば、マイクロ波加熱するときに生じる被加熱物の加熱むらを低減することができる。そのため、本開示に係る電磁界分布調整装置は、電子レンジなどのマイクロ波加熱装置に適用可能であり、さらに、生ゴミ処理機など、誘電加熱を利用した他の加熱装置にも適用可能である。

【符号の説明】

【0096】

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ マイクロ波加熱装置
２ 加熱室
３ マイクロ波発生器
４ 導波管
５，５−１，５−２，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ 電磁界分布調整装置
６ 被加熱物
１１ 金属片
１２，１２Ｂ スイッチ
１３ 短絡導体
１４ 接地導体
２１ 制御部
２２ 温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】