(57)【要約】【課題】表面波伝送線路を備えた高周波加熱装置に於いて、丸い形状や高さ寸法が大きい形状の被加熱物に対して、表面を焦がすなどの充分な加熱処理を安定に施すことができる、高周波加熱装置を提供すること。【解決手段】表面波伝送線路を筒状に構成し、高周波電力発生部で発生した高周波電力を高周波電力給電部を介して表面波伝送線路に給電して、筒状の表面波伝送線路の内側に設置した被加熱物を加熱処理する。これにより、丸い形状や高さ寸法が大きい形状の被加熱物に対して、表面を焦がすなどの充分な加熱処理を安定に施すことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの表面波伝送線路と、
高周波電力を発生させる少なくとも１つの高周波電力発生部と、
前記表面波伝送線路に高周波電力を給電する少なくとも１つの高周波電力給電部と、を備え、
前記表面波伝送線路は筒状に構成され、前記高周波電力発生部で発生した高周波電力を前記高周波電力給電部を介して前記表面波伝送線路に給電する、高周波加熱装置。
【請求項２】
前記表面波伝送線路は、板状に周期構造体を形成した、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記高周波電力給電部は、電界結合型アンテナにより、前記表面波伝送線路に高周波電力を給電する、請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記表面波伝送線路は、短絡となる箇所が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記表面波伝送線路の外側に、前記表面波伝送線路に接触しないように金属壁を設置した、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
複数の前記高周波電力給電部を備え、前記表面波伝送線路は、隣り合う前記高周波電力給電部の間に短絡となる箇所が設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期構造体を用いた表面波伝送線路を備えた高周波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、周期構造体を用いた表面波伝送線路に高周波電力を給電して、食品等の被加熱物に加熱処理を施す高周波加熱装置に関する技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、平面型の表面波伝送線路の端部より高周波電力を給電し、表面波伝送線路の上に、表面波の進行方向に並べて被加熱物を置き、表面波伝送線路に近い側が強く加熱される特徴を用いて、被加熱物の下側を加熱する高周波解凍加熱装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、電子レンジなどの金属壁に覆われた筐体にマイクロ波が閉じ込められた環境内に、周期的にスロット穴を設けた筒状の金属板を置き、その内側に被加熱物を設置することにより、金属壁と筒状の金属板で導波管が形成され、筒状の金属板に周期的に設けられたスロット穴に発生する表面波により、被加熱物を集中的に加熱することで、特に丸い形状や徳利などの高さのある被加熱物に対して効率よく加熱できる、高周波加熱器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６６１３３号公報
【特許文献２】実開昭５７−７８５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される前記従来の構成では、被加熱物の形状が丸い場合や高さ方向の寸法が大きい場合には、表面波伝送線路に近接している下側のみが加熱されることになり、充分な加熱処理を施すことができない。
【０００７】
また、特許文献２に示される前記従来の構成では、被加熱物の形状が丸い場合や高さ方向の寸法が大きい場合にも充分な加熱処理を施すことができるとされているが、金属壁と筒状の金属板で形成される導波管は、適切な導波管の形状が形成できないことと、筒状の金属板の大きさや置き位置により導波管の形状が変化するので、筒状の金属板に周期的に設けたスロット穴に発生する表面波は不安定であり、また被加熱物の表面を焦がすほどの表面波のパワーは得られない。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、丸い形状や高さ寸法が大きい形状の被加熱物に対して、充分な加熱処理を施すことができる、高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するため、本発明の高周波加熱装置は、少なくとも１つの表面波伝送線路と、高周波電力を発生させる少なくとも１つの高周波電力発生部と、前記表面波伝送線路に高周波電力を給電する少なくとも１つの高周波電力給電部と、を備え、前記表面波伝送線路は筒状に構成され、前記高周波電力発生部で発生した高周波電力を前記高周波電力給電部を介して前記表面波伝送線路に給電する。
【発明の効果】
【００１０】
この構成により、筒状に構成された表面波伝送線路に、高周波電力発生部で発生した高周波電力を高周波電力給電部を介して直接に給電するので、表面波伝送線路に供給された高周波電力は、表面波伝送線路を伝搬する表面波電力に、効率よく変換される。これにより、筒状に構成された表面波伝送線路の内側に設置した被加熱物が丸い形状や高さ寸法が大きい形状であっても、充分な加熱処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の高周波加熱装置の基本構成を示す概略図
【図２】実施の形態１の高周波電力給電部の構成を示す概略図
【図３】実施の形態１の表面波伝送線路に給電された高周波電力の伝搬を示す図
【図４】実施の形態１の筒状の表面波伝送線路から放射される高周波電力の様子を示す図
【図５】実施の形態１の筒状の表面波伝送線路の近傍に形成される電界強度分布を示す図
【図６】実施の形態１の表面波伝送線路に短絡箇所を設けた構成を示す概略図
【図７】実施の形態１の短絡箇所を設けた表面波伝送線路を伝搬する高周波電力を示す展開図
【図８】実施の形態２の高周波加熱装置の基本構成を示す概略図
【図９】実施の形態２の表面波伝送線路から放射される高周波電力の様子を示す図
【図１０】実施の形態２の表面波伝送線路の近傍に形成される電界強度分布を示す図
【図１１】実施の形態３の高周波加熱装置の基本構成を示す概略図
【図１２】実施の形態３の表面波伝送線路を伝搬する高周波電力を示す展開図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、少なくとも１つの表面波伝送線路と、高周波電力を発生させる少なくとも１つの高周波電力発生部と、前記表面波伝送線路に高周波電力を給電する少なくとも１つの高周波電力給電部と、を備え、前記表面波伝送線路は筒状に構成され、前記高周波電力発生部で発生した高周波電力を前記高周波電力給電部を介して前記表面波伝送線路に給電することにより、筒状に構成された表面波伝送線路に、高周波電力発生部で発生した高周波電力を高周波電力給電部を介して給電し、筒状に構成された前記表面波伝送線路の内側に設置した被加熱物を加熱処理するので、表面波伝送線路に供給された高周波電力は、表面波伝送線路を伝搬する表面波電力に効率よく変換される。これにより、筒状に構成された表面波伝送線路の内側に設置した被加熱物が丸い形状や高さ寸法が大きい形状であっても、被加熱物の表面を広範囲に焦がすなどの充分な加熱処理を安定して施すことができる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明の、前記表面波伝送線路は、板状に周期構造体を形成したので、表面波伝送線路を筒状に形成する際の形状の自由度が増すと共に、周期構造体の加工がし易く、コストの低減にも貢献できる。
【００１４】
第３の発明は、特に第２の発明の、前記高周波電力給電部は、電界結合型アンテナにより、前記表面波伝送線路に高周波電力を給電するので、板上に周期構造体を形成した表面波伝送線路との整合が向上し、表面波伝送線路への高周波電力の給電効率を向上することができる。
【００１５】
第４の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明の、前記表面波伝送線路は、短絡となる箇所が設けられているので、高周波電力給電部より表面波伝送線路を伝搬する高周波電力は短絡点でほぼ全反射され、逆方向に再度表面波伝送線路を伝搬するので、表面波伝送
線路を伝搬する高周波電力の被加熱物への吸収量を増加させることができ、表面波伝送線路の内側に設置した被加熱物への高周波電力による加熱効率を向上することができる。
【００１６】
第５の発明は、特に第１〜第４のいずれかの発明の、前記表面波伝送線路の外側に、前記表面波伝送線路に接触しないように金属壁を設置したので、表面波伝送線路を伝搬する高周波電力の伝搬を妨げることなく、筒状に構成した表面波伝送線路の外側に放射される高周波電力を金属壁で反射させて内側へ導くことができ、表面波伝送線路の内側に設置した被加熱物への、高周波電力による加熱効率を向上することができる。
【００１７】
第６の発明は、特に第１〜第５のいずれかの発明の、複数の前記高周波電力給電部を備え、前記表面波伝送線路は、隣り合う前記高周波電力給電部の間に短絡となる箇所が設けられているので、筒状に構成した表面波伝送線路に複数の給電区間を設ける事ができ、部分的な加熱状態の制御ができると共に、加熱の均一性も向上することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１における、高周波加熱装置１００の基本構成を示す概略図である。同図に示す高周波加熱装置１００は、筒状に構成された表面波伝送線路１０１により、表面波伝送線路１０１の内側に設置された被加熱物１０２を加熱処理する高周波加熱装置であって、高周波電力発生部１０３と、高周波電力給電部１１０を備えている。
【００２０】
なお、図１において、高周波加熱装置１００は、少なくとも１つの表面波伝送線路と、少なくとも１つの高周波電力発生部と、少なくとも１つの高周波電力給電部を有しているが、表面波伝送線路、高周波電力発生部および高周波電力給電部の数はこれに限定されるものではない。
【００２１】
高周波電力発生部１０３で発生された高周波電力は、高周波電力給電部１１０を介して、表面波伝送線路１０１へ給電される。
【００２２】
高周波電力発生部１０３は、被加熱物１０２を加熱処理するのに適した周波数（例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波）とパワーを有する高周波電力を出力する高周波発信器である。例えば、マグネトロンとインバータ電源回路で構成してもよいし、固体発振器と電力増幅器で構成してもよい。
【００２３】
マグネトロンは、電波の一種である強力なノンコヒーレントマイクロ波を発生する発振用真空管の一種で、レーダーや電子レンジなどの数百ワット〜数キロワットの高出力用途に多く使われている。マグネトロンの駆動には数キロボルトの高電圧が必要である為、マグネトロンの駆動電源には一般的にインバータ電源が用いられる。インバータ電源は整流機能を有するコンバーター回路と、昇圧（もしくは降圧）機能と出力周波数変換機能を有するインバータ回路で構成された電源回路であり、照明装置やモーター制御に広く用いられている技術である。
【００２４】
一方、固体発振器はトランジスタと、コンデンサ、インダクタ、抵抗器等の高周波電子部品で帰還回路を構成した半導体発振回路であり、通信機器等の小電力出力用途の発振器に広く用いられている技術である。固体発振器から出力される高周波電力は、近年では５０ワット程度の高出力のモノもあるが、一般的には数十ミリワット〜数百ミリワット程度であり、加熱処理用途に用いる為には数百ワットの出力パワーが必要であるので、一般的には、固体発振器から出力された高周波電力をトランジスタなどの電力増幅器で増幅する
。
【００２５】
本発明に於いては、高周波電力発生部１０３の構成を限定するものではないので、詳細の説明は省略する。
【００２６】
高周波電力給電部１１０は、高周波電力発生部１０３で発生された高周波電力を表面波伝送線路１０１に給電する電力接続部に相当する。高周波電力給電部１１０の構成については後述する。
【００２７】
表面波伝送線路１０１は、金属板で周期的にインピーダンス素子を配列した金属周期構造体や、誘電体板などで形成される。例えば、金属周期構造体では、金属平板上に複数の金属平板を一定間隔で並べたスタブ型表面波伝送線路や、金属平板を交叉指状に打ち抜いたインターデジタル型表面波伝送線路を用いることができ、誘電体板では、アルミナ板やベークライト板を用いることができる。また、インターデジタル型表面波伝送線路は、樹脂板の表面に金属膜をメッキ加工することも可能である。
【００２８】
図１に示す本実施の形態では、金属平板を交叉指状に打ち抜いたインターデジタル型表面波伝送線路を円筒状に形成した例を示している。表面波伝送線路を板状に周期構造体を形成して構成することにより、筒形状の自由度が増すと共に、加工も容易になり、コストの低減が可能となる。
【００２９】
表面波伝送線路１０１は、高周波電力給電部１１０を介して高周波電力発生部１０３より供給された高周波電力を表面波で伝搬し、表面波伝送線路１０１から放射される高周波電力により、表面波伝送線路１０１の内側に設置した被加熱物１０２が加熱される。
【００３０】
次に、高周波電力給電部１１０の構成について、図を用いて説明する。
【００３１】
図２は、高周波電力給電部１１０の構成の一例を示す概略図である。図２（ａ）は平面視、図２（ｂ）は側方断面視の様子をそれぞれ示している。
【００３２】
同図では、図１で示した高周波電力発生部１０３で発生された高周波電力を同軸ケーブル線１１１を用いて高周波電力給電部１１０へ導き、アンテナ１１３により表面波伝送線路１０１に高周波電力を給電する場合の構成を示している。
【００３３】
図２に示すように、高周波電力発生部１０３で発生された高周波電力は、同軸ケーブル線１１１により高周波電力給電部１１０に導かれ、同軸ケーブル線１１１の芯線１１２にはアンテナ１１３が取り付けられ、アンテナ１１３の先端部は表面波伝送線路１０１にボルト１１４により固定されている。また、同軸ケーブル線１１１の外皮導体は、表面波伝送線路１０１に設けられた同軸ケーブル線固定用突起部１１７に、同軸ケーブル線固定具１１５とボルト１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄにより固定されている。
【００３４】
この高周波電力給電部１１０の構成により、高周波電力発生部１０３より同軸ケーブル線１１１により導かれた高周波電力は、アンテナ１１３を介して表面波伝送線路１０１に、直接に給電される。ここで、図２では、アンテナ１１３の先端部の表面波伝送線路１０１への固定、および同軸ケーブル線１１１の外皮導体の表面波伝送線路１０１に設けられた同軸ケーブル線固定用突起部１１７への固定の手段に、ボルト１１４，１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄ、および同軸ケーブル線固定具１１５を用いているが、それぞれの固定手段はこれに限るものではなく、加熱に使用する高周波電力の周波数において、確実に導通を維持できる方法であればよい。例えば、導電テープによる固定や溶接などの方法を用いてもよい。
【００３５】
以上のような構成により、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１０３で発生した高周波電力を、高周波電力給電部１１０を介して、筒状に構成した表面波伝送線路１０１に直接に給電することにより、表面波伝送線路１０１に供給された高周波電力は、表面波伝送線路１０１を伝搬する表面波電力に効率よく変換され、筒状に構成した表面波伝送線路１０１の内側に設置した被加熱物１０２に、焦げ目を付けるなどの加熱処理を施すことができる。
【００３６】
次に、上述の高周波加熱装置１００の、被加熱物１０２を加熱処理する動作について説明する。
【００３７】
図３は、高周波電力発生部１０３で発生し、高周波電力給電部１１０を介して表面波伝送線路１０１に供給された高周波電力１２０が、表面波伝送線路１０１を伝搬する様子を示した図である。
【００３８】
図３に示すように、高周波電力給電部１１０を介して表面波伝送線路１０１に供給された高周波電力１２０は、左右の２方向へ伝搬する高周波電力１２１および１２２に分配され、表面波伝送線路１０１の溝にそって伝搬する。
【００３９】
図４は、筒状に構成した表面波伝送線路１０１に高周波電力給電部１１０より高周波電力が供給された時、表面波伝送線路１０１を伝搬する高周波電力により、表面波伝送線路１０１の表面から放射される高周波電力の様子を示した図である。
【００４０】
図４に示すように、高周波電力給電部１１０より供給された高周波電力は、高周波電力１２３および１２４に分配され、それぞれ表面波伝送線路１０１を表面波で伝搬する。そして、表面波伝送線路１０１を表面波で伝搬する高周波電力１２３および１２４により、表面波伝送線路１０１の表面から、筒状の内側に放射される高周波電力１２６が発生すると共に、筒状の外側に放射される高周波電力１２５が発生する。この内の、筒状の内側に放射される高周波電力１２６により、被加熱物１０２が加熱される。
【００４１】
図５は、筒状に構成した表面波伝送線路１０１に高周波電力給電部１１０より高周波電力が供給された時の、表面波伝送線路１０１の近傍に形成される電界強度分布の様子を示した図である。
【００４２】
図５に示すように、高周波電力給電部１１０より供給され、表面波伝送線路１０１を表面波で伝搬する高周波電力により、表面波伝送線路１０１の近傍には内側の電界強度分布１３０および外側の電界強度分布１３１がそれぞれ形成される。ここで、同図に示す電界強度分布１３０および１３１は、色の濃さで電界強度の大きさを示しており、色が濃いほど電界強度の大きさが大きい事を示している。
【００４３】
図５に示すように、表面波伝送線路１０１の近傍に形成される電界強度分布は、内側の電界強度分布１３０および外側の電界強度分布１３１の何れにおいても、表面波伝送線路１０１の表面付近がもっとも電界強度の大きさが大きく、表面波伝送線路１０１の表面から離れるにつれて電界強度の大きさが小さくなっている。さらに、外側の電界強度分布１３１は、表面波伝送線路１０１から放射される高周波電力が外側の空間へ拡散されるので、全体的に電界強度の大きさが小さくなるので色が薄くなっているのに対し、内側の電界強度分布１３０は、表面波伝送線路１０１から放射される高周波電力が中心方向に集中するので、全体的に電界強度の大きさが大きくなり色が濃くなっている。
【００４４】
すなわち、筒状に形成した表面波伝送線路１０１の内側には高周波電力が集中すること
を示しており、図示はしないが、筒状に形成した表面波伝送線路１０１の内側に被加熱物を設置することにより、表面波伝送線路１０１の内側に形成される電界強度分布１３０により、被加熱物に高周波電力が集中し、被加熱物を焦がすなどの加熱処理を施すことができる。
【００４５】
以上のような構成により、本実施形態に係る高周波加熱装置１００は、筒状に構成された表面波伝送線路１０１に、高周波電力発生部１０３で発生した高周波電力を高周波電力給電部１１０を介して直接に給電することにより、表面波伝送線路１０１に給電された高周波電力は、表面波伝送線路１０１を伝搬する表面波電力に、効率よく変換される。これにより、筒状に構成された表面波伝送線路１０１の内側に設置した被加熱物１０２が丸い形状や高さ寸法が大きい形状であっても、表面を焦がすなどの充分な加熱処理を安定に施すことができる。
【００４６】
ここで、図２に示すアンテナ１１３は、電極どうしが近接することで発生する電界により電力が伝わる電界結合型のアンテナを用いてもよい。
【００４７】
これにより、例えば平板導体により構成したインターデジタル型表面波伝送線路などの、平板導体間に発生する電界により表面波が形成され伝搬する表面波伝送線路においては、給電手段として電界結合型のアンテナを用いることにより、表面波伝送線路との整合が取り易くなるので、表面波電力への変換効率を向上させることができる。
【００４８】
また、筒状に構成した表面波伝送線路に、加熱処理に用いる高周波電力の周波数において、高周波的に短絡となる箇所を設けてもよい。
【００４９】
図６は、図１に示す高周波加熱装置１００において、表面波伝送線路１０１を、線路内に高周波的に短絡となる箇所を設けた表面波伝送線路１５０に置き換えた様子を示している。同図に示すように、表面波伝送線路１５０には、高周波電力給電部１１０の対面部に当たる箇所に、加熱処理に用いる高周波電力の周波数において、高周波的に短絡となる短絡部１５１が設けられている。
【００５０】
図７は、図６に示す表面波伝送線路１５０のＢ−Ｂ’面からの平面図への展開図で、高周波電力給電部１１０から給電された高周波電力が表面波伝送線路１５０を伝搬する様子を示している。同図に示すように、高周波電力発生部１０３で発生され、高周波電力給電部１１０を介して表面波伝送線路１５０に給電された高周波電力１６０は、右方向に伝播する高周波電力１６１と左方向に伝播する高周波電力１６２に分配される。その後、短絡部１５３に到達した高周波電力１６３および短絡部１５４に到達した高周波電力１６４は、短絡部でほぼ全反射となり、逆方向へ伝搬する高周波電力１６５および１６６となって伝播する。
【００５１】
これにより、高周波電力給電部１１０より給電され、表面波伝送線路１５０を伝搬する高周波電力は、短絡部１５３および１５４でほぼ全反射し、逆方向に再度表面波伝送線路１５０を伝搬するので、表面波伝送線路１５０を伝搬する高周波電力の被加熱物１０２への吸収量を増加させることができ、表面波伝送線路１５０の内側に設置した被加熱物１０２への加熱効率を向上することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
なお、本実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１と同じ作用を有
する内容についても、説明を省略する。
【００５４】
図８は、本発明の実施形態２に係る、高周波加熱装置２００の構成を示す概略図である。
【００５５】
同図に示す高周波加熱装置２００は、図１に示した実施形態１に係る高周波加熱装置１００と比較して、筒状の金属壁２０１をさらに備える。
【００５６】
筒状の金属壁２０１は、筒状の表面波伝送線路１０１の外側に、表面波伝送線路１０１に接触しないように設置されている。表面波伝送線路１０１の外側表面と金属壁２０１との間隔は３ｍｍ〜１０ｍｍ程度が望ましいが、これに限るものではない。
【００５７】
金属壁２０１は、金属板を筒状に成形したものや、筒状に成形した樹脂板に金属メッキを施したものでも使用できる。
【００５８】
前述の実施の形態１と同様に、高周波電力発生部１０３で発生した高周波電力は、高周波電力給電部１１０を介して筒状に構成した表面波伝送線路１０１に給電される。表面波伝送線路１０１に給電された高周波電力は、表面波伝送線路１０１を表面波電力として伝搬し、表面波伝送線路１０１の表面から放射される高周波電力により、筒状に構成した表面波伝送線路１０１の内側に設置した被加熱物１０２に、加熱処理を施す。
【００５９】
次に、上述の高周波加熱装置２００の、被加熱物１０２を加熱処理する動作について説明する。
【００６０】
図９は、筒状に構成した表面波伝送線路１０１に高周波電力給電部１１０より高周波電力が供給された時、表面波伝送線路１０１を伝搬する高周波電力により、表面波伝送線路１０１の表面から放射される高周波電力の様子を示した図である。
【００６１】
図９に示すように、高周波電力給電部１１０より供給された高周波電力は、高周波電力２２１および２２２に分配され、それぞれ表面波伝送線路１０１を表面波で伝搬する。そして、表面波伝送線路１０１を表面波で伝搬する高周波電力２２１および２２２により、表面波伝送線路１０１の表面から、筒状の内側に放射される高周波電力２２３が発生すると共に、外側に放射される高周波電力２２４が発生する。筒状の内側に放射される高周波電力２２３は、筒状の中心方向に放射され被加熱物１０２の加熱に直接に寄与する。一方、筒状の外側に放射される高周波電力２２４は、筒状の金属壁２０１で反射して筒状の中心方向に放射される。
【００６２】
これにより、表面波伝送線路１０１の表面から、筒状の内側に放射される高周波電力２２３と外側に放射される高周波電力２２４の何れも筒状に構成した表面波伝送線路１０１の内側に設置した被加熱物１０２の加熱に寄与する。
【００６３】
図１０は、筒状に構成した表面波伝送線路１０１に高周波電力給電部１１０より高周波電力が供給された時の、表面波伝送線路１０１の近傍に形成される電界強度分布の様子を示した図である。
【００６４】
図１０に示すように、高周波電力給電部１１０より供給され、表面波伝送線路１０１を表面波で伝搬する高周波電力により、表面波伝送線路１０１の近傍には内側の電界強度分布２３０および外側の電界強度分布２３１がそれぞれ形成される。ここで、同図に示す電界強度分布２３０および２３１は、色の濃さで電界強度の大きさを示しており、色が濃いほど電界強度の大きさが大きい事を示している。
【００６５】
図１０に示すように、表面波伝送線路１０１の近傍に形成される電界強度分布は、表面波伝送線路１０１から外側に放射される高周波電力が金属壁２０１で反射して、内側に放射される高周波電力に重畳されることにより、内側の電界強度分布２３０の電界強度の大きさが大きくなり色が非常に濃くなっている。
【００６６】
以上のような構成により、本実施形態に係る高周波加熱装置２００は、高周波電力発生部１０３で発生され、高周波電力給電部１１０を介して筒状に構成された表面波伝送線路１０１に給電された高周波電力の、筒状に構成された表面波伝送線路１０１の内側に設置した被加熱物１０２の加熱への寄与率を大幅に向上することができる。これにより、筒状に構成された表面波伝送線路１０１の内側に設置した被加熱物１０２が丸い形状や高さ寸法が大きい形状であっても、表面を焦がすなどの充分な加熱処理を安定に、かつ高効率に施すことができる。
【００６７】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３を、図面を参照しながら説明する。
【００６８】
なお、本実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１および実施の形態２と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１および実施の形態２と同じ作用を有する内容についても、説明を省略する。
【００６９】
図１１は、本発明の実施の形態３に係る、高周波加熱装置３００の構成を示す概略図である。
【００７０】
同図に示す高周波加熱装置３００は、図１および図６に示した実施形態１に係る高周波加熱装置１００の構成と比較して、表面波伝送線路１０１もしくは表面波伝送線路１５０に代わり表面波伝送線路３０１を備え、高周波電力発生部１０３に代わり高周波電力発生部３０３を備え、高周波電力給電部１１０に代わり隣り合う第１の高周波電力給電部３１０ａおよび第２の高周波電力給電部３１０ｂを備え、加熱処理に用いる高周波電力の周波数において、短絡部１５１に代わり、隣り合う第１の高周波電力給電部３１０ａおよび第２の高周波電力給電部３１０ｂの間に第１の短絡部３２０ａおよび第２の短絡部３２０ｂを備える。
【００７１】
なお、図１１において、高周波加熱装置３００は、１つの表面波伝送線路に対して、１つの高周波電力発生部と、２つの高周波電力給電部と、２つの短絡部を有しているが、１つの表面波伝送線路に対する、高周波電力発生部、高周波電力給電部および短絡部の数は、これに限定されるものではない。
【００７２】
高周波電力発生部３０３で発生された高周波電力は分配され、第１の高周波電力給電部３１０ａおよび第２の高周波電力給電部３１０ｂをそれぞれ介して、筒状に構成された表面波伝送線路３０１へ給電される。なお、高周波電力発生部３０３と、第１の高周波電力給電部３１０ａおよび第２の高周波電力給電部３１０ｂの構成は、前述した実施の形態１で説明した、高周波電力発生部１０３と高周波電力給電部１１０の構成と同一であるので、説明は省略する。
【００７３】
また、表面波伝送線路３０１には、第１の高周波電力給電部３１０ａと第２の高周波電力給電部３１０ｂとの間に、第１の短絡部３２０ａと第２の短絡部３２０ｂが設けられている。なお、第１の短絡部３２０ａおよび第２の短絡部３２０ｂの構成は、前述した実施の形態１で説明した短絡部１５１の構成と同一であるので、説明は省略する。
【００７４】
図１２は、図１１に示す表面波伝送線路３０１のＣ−Ｃ’面からの平面図への展開図で、第１の高周波電力給電部３１０ａおよび第２の高周波電力給電部３１０ｂからそれぞれ給電された高周波電力が表面波伝送線路３０１を伝搬する様子を示している。
【００７５】
同図に示すように、高周波電力発生部３０３で発生され、第１の高周波電力給電部３１０ａを介して表面波伝送線路３０１に給電された高周波電力３３０ａは、右方向に伝播する高周波電力３３１ａと左方向に伝播する高周波電力３３２ａに分配される。その後、短絡部３２０ａに到達した高周波電力３３３ａおよび短絡部３２０ｂに到達した高周波電力３３４ａは、それぞれの短絡部でほぼ全反射となり、逆方向へ伝搬する高周波電力３３５ａおよび３３６ａとなって伝播する。
【００７６】
一方、第２の高周波電力給電部３１０ｂを介して表面波伝送線路３０１に給電された高周波電力３３０ｂは、右方向に伝播する高周波電力３３１ｂと左方向に伝播する高周波電力３３２ｂに分配される。その後、短絡部３２０ｂに到達した高周波電力３３３ｂおよび短絡部３２０ａに到達した高周波電力３３４ｂは、それぞれの短絡部でほぼ全反射となり、逆方向へ伝搬する高周波電力３３５ｂおよび３３６ｂとなって伝播する。
【００７７】
すなわち、隣り合う第１の高周波電力給電部３１０ａと第２の高周波電力給電部３１０ｂから表面波伝送線路３０１へ給電された高周波電力は、第１の短絡部３２０ａと第２の短絡部３２０ｂにより分離される。これにより、第１の高周波電力給電部３１０ａから給電された高周波電力３３０ａにより被加熱物１０２が加熱処理される第１の加熱領域３４０ａと、第２の高周波電力給電部３１０ｂから給電された高周波電力３３０ｂにより被加熱物１０２が加熱処理される第２の加熱領域３４０ｂが形成される。
【００７８】
これにより、第１の高周波電力給電部３１０ａおよび第２の高周波電力給電部３１０ｂより給電され、表面波伝送線路３０１を伝搬するそれぞれの高周波電力は、第１の短絡部３２０ａおよび第２の短絡部３２０ｂにより、第１の加熱領域３４０ａおよび第２の加熱領域３４０ｂに分離され、１つの筒状に構成した表面波伝送線路に複数の給電区間を設ける事ができ、部分的な加熱状態の制御ができると共に、加熱の均一性も向上することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、１つの高周波電力発生部３０３を分配し、第１の高周波電力給電部３１０ａおよび第２の高周波電力給電部３１０ｂに高周波電力を供給した例を示したが、複数の高周波電力発生部を備えて、複数の高周波電力給電部に、異なる高周波電力発生部からの高周波電力を供給してもよい。
【００８０】
以上、本発明に係る高周波加熱装置について、各実施の形態に基づき説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、表面波伝送線路に高周波電力を供給することにより被加熱物を加熱処理する高周波加熱装置において、被加熱物が丸い形状や高さ寸法が大きい形状であっても、表面を焦がすなどの充分な加熱処理を安定に施すことができるため、マイクロ波加熱機などの調理家電等として有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１００  高周波加熱装置
１０１，１５０  表面波伝送線路
１０２  被加熱物
１０３  高周波電力発生部
１１０  高周波電力給電部
１１１  同軸ケーブル線
１１２  同軸ケーブル芯線
１１３  アンテナ
１１４，１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄ  ボルト
１１５  固定具
１１７  同軸ケーブル線固定用突起部
１２０，１２１，１２２，１２３，１２４  高周波電力
１２５，１２６  高周波電力
１３０，１３１  電界強度分布
１５１，１５３，１５４  短絡部
１６０，１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１６６  高周波電力
２００  高周波加熱装置
２０１  金属壁
２２１，２２２  高周波電力
２２３，２２４  高周波電力
２３０，２３１  電界強度分布
３００  高周波加熱装置
３０１  表面波伝送線路
３０３  高周波電力発生部
３１０ａ，３１０ｂ  高周波電力給電部
３２０ａ，３２０ｂ  短絡部
３３０ａ，３３０ｂ  高周波電力
３３１ａ，３３１ｂ  高周波電力
３３２ａ，３３２ｂ  高周波電力
３３３ａ，３３３ｂ  高周波電力
３３４ａ，３３４ｂ  高周波電力
３３５ａ，３３５ｂ  高周波電力
３３６ａ，３３６ｂ  高周波電力
３４０ａ，３４０ｂ  加熱領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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