レーダー管のそばで溶けたチョコバー
マグネトロンは、センチメートル波長の強力な電波を生み出す真空管です。レーダーを航空機に搭載できるよう、1940年にイギリスで実用化され、その後こうした管が何千本も製造されました。電源の入った装置のそばが暖かくなることは、多くの人が知っていました。Raytheonの技術者パーシー・スペンサーは、見過ごさなかった人物です。会社自身の説明によると、稼働中のマグネトロンのそばで立ち止まり、ポケットの中に溶けたチョコバーを見つけました。
次にそのそばへトウモロコシの粒を置くと、ポップコーンができました。その後、卵も試しましたが、卵は破裂したそうです。特許出願は1945年の秋に行われ、1947年には最初のRadarangeオーブンが登場しました。重さは約340キログラムで、水冷式でした。設置されたのは台所ではなく、レストランや船、列車でした。
- レーダー
- マグネトロン
- チョコバー
- オーブン
家庭用モデルはそれ以前にも試作されていましたが、オーブンが一般的な台所用品になったのは1967年以降です。管と冷却装置を、カウンターに置ける大きさまで小型化できたからです。溶けたチョコバーから台所までには20年以上かかりました。アイデアが理解されなかったからではなく、小さくする必要があったからです。
なぜ食べ物は温まり、皿は冷たいままなのか
水分子は双極子です。プラスの端とマイナスの端があります。庫内の電場は1秒に2.45 billion回振動し、分子はそれに合わせて向きを変え、隣の分子を押します。この押し合いが、加熱そのものです。ガラスや磁器、ほとんどのプラスチックはこのように向きを変えられないため、食べ物から伝わった熱で温まるだけです。
電波が食品に入り込むのは浅く、数センチほどです。それより奥へは、熱伝導によって外側から内側へ、逆ではなく伝わります。大きなかたまりの中心が冷たいままになるのはそのためです。また、回転皿があるのも、回さなければ庫内に電波がほとんど届かない場所が残るからです。
2.45ギガヘルツが選ばれたのは、水の共鳴周波数だからです。この周波数なら、水が最もよく温まります。
むしろ逆です。液体の水が最も吸収する周波数は、これよりかなり高いところにあります。その周波数では電波が食品の最初の数ミリで吸収され、表面だけが加熱されてしまいます。2.45ギガヘルツは家庭用機器に使用が認められた周波数で、ピークから離れているため、電波が食品の内部まで入り込めます。
現代の電子レンジに入っているマグネトロンは、レーダー管の直接の親戚です。小型化され、安価になりましたが、原理は変わっていません。同じ陰極、同じ共振器、同じセンチメートル波です。軍用装置がそのまま台所へ移ってきたのです。
そして、目立たない存在になりました。2020年の米国の住宅調査では、ほぼすべての家庭に電子レンジがあり、普及率は食器洗い機を上回っていました。
2020年に電子レンジがある米国の家庭
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出典
- パーシー・スペンサーの特許「食品を処理する方法」（出願1945年、登録1950年）、RaytheonによるRadarangeオーブンの歴史、2.45ギガヘルツにおける誘電加熱のレビュー、2020年米国住宅エネルギー消費調査（RECS）。