(57)【要約】  マイクロ波加熱装置は、複数の出力部を有するマイクロ波発生部（５）と、被加熱物を収納する加熱室（４）と、出力部のそれぞれの出力を加熱室に供給する複数の給電部（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）と、給電部からのマイクロ波放射を制御して、加熱室の電磁波分布を調整する制御部（６）と、を具備し、加熱室に収納された被加熱物にマイクロ波が集中するよう構成されている。
2009011111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力部を有するマイクロ波発生部と、  被加熱物を収納する加熱室と、  前記複数の出力部のそれぞれの出力を前記加熱室に供給する複数の給電部と、  前記複数の給電部からのマイクロ波放射を制御して、前記加熱室の電磁波分布を調整する制御部と、  を具備するマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記加熱室に収納された前記被加熱物にマイクロ波が集中するように、前記複数の給電部においてマイクロ波を放射させる給電部を選択するよう構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記加熱室に収納された前記被加熱物にマイクロ波が集中するように、マイクロ波を放射する給電部間の位相差を制御するよう構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する単一または複数の発振部を有する請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記加熱室を複数の空間に分割する仕切り部を設け、分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備え、  前記加熱室を少なくとも２つの空間に仕切る仕切り部を設け、前記複数の給電部が分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記加熱室を少なくとも左右または上下の２つの空間に分割する仕切り部を備え、前記複数の給電部が分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、前記給電部からの反射電力を検出する電力検知部と、を備え、  前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、発振部において発生する周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検知された反射電力が最小値または極小値となる周波数を検出し、検出された周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数を決定するよう構成されており、  前記制御部は、決定されたマイクロ波周波数で加熱動作時のマイクロ波出力を前記発振部によって発生させるとき、加熱動作中に前記電力検知部によって検出された反射電力が予め定められた閾値をこえると、前記発振部が出力するマイクロ波電力を一旦低減し、前記発振部の発生するマイクロ波周波数を掃引して、再度電力検知部が検知した反射電力が最小または極小となる周波数を検出し、反射電力が最小または極小となる周波数で加熱動作を再開するよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
前記制御部は、加熱動作中に前記発振部の発生するマイクロ波周波数を微少量増減させ、前記電力検知部によって検知された反射電力が小さくなる方向に前記発振部の発生するマイクロ波周波数を微減あるいは微増するよう構成した請求項９に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１１】
前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、発振部によりマイクロ波の周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検出された反射電力が極小値となる複数の周波数を検出するよう構成されており、  検出された第１の極小値となる周波数で加熱動作を行い、前記電力検知部が検知した反射電力が、予め定めた所定の値よりも大きくなると、加熱動作前に検出した第２の極小値となる周波数を発振部が発生するよう構成された請求項９に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１２】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する複数の発振部と、前記複数の発振部のそれぞれからのマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備え、  前記複数の発振部は、マイクロ波を放射する前記給電部と対となるよう構成されており、  前記制御部は、前記給電部のそれぞれから放射されるマイクロ波周波数は前記給電部のそれぞれからの反射電力が最小値または極小値となる周波数となるように、前記発振部をそれぞれ独立に制御するよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１３】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、前記給電部からの反射電力と前記発振部から前記給電部に伝送される入射電力を検出する電力検知部と、を備え、  前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、前記発振部において発生する周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検知された反射電力と入射電力の比が最小値または極小値となる周波数を検出し、検出された周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数を決定するよう構成されており、  前記制御部は、前記決定されたマイクロ波周波数で加熱動作時のマイクロ波出力を前記発振部によって発生させるとき、加熱動作中に前記発振部の発生する周波数を微少量増減させ、前記電力検知部によって検知された反射電力と入射電力の比が小さくなる方向に前記発振部の発生する周波数を微減あるいは微増するよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１４】
前記加熱室を複数の空間に仕切る電波遮蔽機能を有する仕切り部を備え、前記複数の給電部は複数の空間に仕切られた前記加熱室のそれぞれに配置され、任意に選択されるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１５】
前記複数の給電部は、前記加熱室の各空間に複数設けられ、前記加熱室の各空間を構成する壁面の異なる複数の壁面に配置された請求項１４記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１６】
前記加熱室が２つの空間を有しており、前記空間に配置された２つの給電部が対向するように配置されており、前記２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相を変化させるよう構成された請求項１４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１７】
前記加熱室が２つの空間を有しており、前記空間に配置された２つの給電部は放射するマイクロ波が交差するよう配置されており、前記２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相を変化させるよう構成された請求項１４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１８】
前記仕切り部は、前記加熱室を上下に複数の空間に分割し、被加熱物を載置可能な金属製皿である請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１９】
前記発振部は、マイクロ波を発生する複数の発振部を有し、分割された各加熱室に異なる発振部がそれぞれ設けられた請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２０】
前記発振部は、マイクロ波を発生する複数の発振部を有し、分割された各加熱室に異なる発振部がそれぞれ設けられており、各発振部の発振周波数が独立して変更されるよう構成された請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２１】
前記複数の加熱室の空間に対して、それぞれ任意の加熱時間を設定するよう構成された請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２２】
前記複数の加熱室の空間内に収納された被加熱物の加熱状態を遠隔的に監視可能な温度検出センサを設け、予め設定された目標温度にて加熱を停止するよう構成された請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２３】
前記温度検出センサにより被加熱物の加熱状態を検出し、予め設定された目標温度にて加熱を停止するシーケンスで動作するよう構成されており、収納された被加熱物に応じて異なるシーケンスで処理する構成とした請求項２２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２４】
前記複数の加熱室のそれぞれの空間内に被加熱物を収納するために複数の開閉扉を設けた請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２５】
前記複数の開閉扉のいずれか一方が開かれている時、各加熱室へのマイクロ波放射を中止するよう構成した請求項２４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２６】
金属製皿は周辺部が絶縁材料で構成されており、前記加熱室の壁面と前記金属製皿との間でスパークが発生しないよう構成された請求項１８に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２７】
前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉を有し、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２８】
前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉が対向して配置され、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２９】
前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉を有し、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられており、前記給電部は、共通の発振部からマイクロ波が供給されるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マイクロ波を照射して加熱対象物である被加熱物を加熱処理するマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  マイクロ波により対象物を加熱処理するマイクロ波加熱装置の代表的な装置としては電子レンジがある。電子レンジにおいては、マイクロ波発生器において発生したマイクロ波が金属製の加熱室の内部に放射され、加熱室内部の被加熱物が放射されたマイクロ波により加熱処理される。【０００３】  従来の電子レンジにおけるマイクロ波発生器としては、マグネトロンが用いられている。マグネトロンにより生成されたマイクロ波は、導波管を介して加熱室内部に供給される。【０００４】  加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布が不均一であると、被加熱物を均一に加熱することができない。そこで、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一にするように試みた電子レンジが提案されている。例えば、日本の特開２００４−４７３２２号公報には、マグネトロンにおいて発生したマイクロ波を第１の導波管を介して加熱室の底面部分から放射させるとともに、第２の導波管を介して加熱室の上面部分から放射する電子レンジが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  特開２００４−４７３２２号公報に開示された電子レンジは、マグネトロンにより生成されたマイクロ波を加熱室内部へ供給するための導波管が中空の金属管により形成されており、加熱室の外側に配置されている。したがって、この電子レンジでは、マイクロ波を１つのマグネトロンから加熱室の複数のマイクロ波放射口へ導くために、複数の導波管を加熱室の外側に設ける必要があり、電子レンジが大型化していた。【０００６】  また、特開２００４−４７３２２号公報には、マイクロ波の供給位置を増やすために、１つのマグネトロンにおいて発生したマイクロ波を加熱室の底部に設けた回転可能な複数のアンテナから加熱室内部に放射する電子レンジの構成が開示されている。このように構成された電子レンジにおいては、複数の放射アンテナの回転スペースを加熱室の外側に確保する必要があり、電子レンジの小型化を阻害していた。【０００７】  さらに、上記のように構成された従来のマイクロ波加熱装置では、１つのマグネトロンにより発生したマイクロ波を被加熱物に照射しており、被加熱物の形状、種類、大きさ、量などに応じて電磁界分布を調整するような構成ではなかった。  したがって、このようなマイクロ波加熱装置の分野においては、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一若しくは、被加熱物に応じて変更することができ、小型化が可能なマイクロ波加熱装置が求められていた。【０００８】  また、従来の電子レンジにおいて、被加熱物を均一に加熱することを目的として、加熱室を６面以上の多面体で構成し、各面の一部あるいは全部の面から放射アンテナを加熱室内に突出して配置した電子レンジが、日本の特開昭５２−１９３４２号公報に開示されている。【０００９】  特開昭５２−１９３４２号公報に開示された電子レンジは、互いの放射アンテナを異なる面に配置したことにより、互いの干渉を防止できるとしている。この従来の電子レンジは、放射アンテナがそれぞれ異なる方向を向いて配置されている。このように構成された電子レンジにおいては、放射された電波は加熱室内のあらゆる方向に伝搬して、壁面にて反射して散乱するため、加熱室内では電波が均一に分布すると、この公報では説明されている。【００１０】  しかしながら、多面体の各面に放射アンテナを配置する構成では、放射される方向は異なっているが、加熱室壁面での反射に伴う散乱、およびその散乱したマイクロ波が壁面にて反射してさらに散乱するという繰返しの反射により、加熱室内は広範囲において散乱状態となる。このため、複数の放射アンテナから放射されたマイクロ波の干渉を確実に防止することは不可能な構成である。【００１１】  また、複数の固体高周波発振器を加熱室壁面に分散配置して、これらのマイクロ波出力部のうち、少なくとも二つの壁面に配したマイクロ波出力部を時分割動作させるものが、日本の特開昭５３−５４４５号公報に開示されている。【００１２】  特開昭５３−５４４５号公報に開示された電子レンジにおいては、動作させるために選択した固体高周波発振器を時分割して動作させることにより、干渉によるマイクロ波出力部の破壊を防止して、同時動作させることができる説明されている。また、この特開昭５３−５４４５号公報には、加熱室における直交する壁面に配置した固体高周波発振器が、加熱室とマイクロ波出力部との結合形態を適当に選ぶことにより、互いに干渉しないように励振させることができ、同時発振が可能であると説明している。【００１３】  しかしながら、特開昭５３−５４４５号公報に開示された電子レンジの構成において、どのような結合形態であれば、相互干渉を回避できるかについての内容が開示されていないため、実際には実現できない構成である。【００１４】  また、日本の特開昭５６−１３２７９３号公報には位相器を備えた電子レンジが開示されている。この電子レンジは、半導体発振部と、半導体発振部の出力を複数に分割する分配器と、分配された出力をそれぞれ増幅する複数の増幅器と、増幅器の出力を合成する合成器とを有し、分配器と増幅器との間に位相器を設けている。【００１５】  特開昭５６−１３２７９３号公報に開示された電子レンジにおいては、位相器がダイオードのオンオフ特性によりマイクロ波の通過線路長を切り換える構成である。この電子レンジにおいて、合成器として９０度および１８０度ハイブリッドを用いることで出力を２つにしており、位相器を制御することで２つの出力の電力比を変化させ、２つの出力間の位相を同相あるいは逆相にすることができるとしている。【００１６】  位相器を備えた従来の電子レンジにおいては、合成器の２つの出力から放射されるマイクロ波は、位相器によって位相を変化させることで２つの放射アンテナからの放射電力比や位相差を任意に、かつ瞬時に変化させることは可能である。しかしながら、そのような放射によってマイクロ波が供給される加熱室内に収納されたさまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に確実に加熱することは困難であった。【００１７】  本発明は、上記従来のマイクロ波加熱装置における問題を解決するものであり、マイクロ波を放射する複数のマイクロ波供給手段を加熱室の異なる壁面に最適に配置することにより、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一、若しくは被加熱物に応じて適切に変更することができ、且つ小型化が可能なマイクロ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】
【００１８】  本発明に係る第１の観点のマイクロ波加熱装置は、複数の出力部を有するマイクロ波発生部と、被加熱物を収納する加熱室と、前記複数の出力部のそれぞれの出力を前記加熱室に供給する複数の給電部と、前記複数の給電部からのマイクロ波放射を制御して、前記加熱室の電磁波分布を調整する制御部と、を具備する。このように構成された本発明に係る第１の観点のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を放射する複数のマイクロ波供給手段である供給部を加熱室に最適に配置することにより、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一、若しくは被加熱物に応じて適切に変更することができ、且つ小型化が可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。【００１９】  本発明に係る第２の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記制御部は、前記加熱室に収納された前記被加熱物にマイクロ波が集中するように、前記複数の給電部においてマイクロ波を放射させる給電部を選択するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第２の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に収納された被加熱物を確実に所望の状態で効率高く加熱することが可能となる。この結果、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一に加熱することができる。【００２０】  本発明に係る第３の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記制御部は、前記加熱室に収納された前記被加熱物にマイクロ波が集中するように、マイクロ波を放射する給電部間の位相差を制御するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第３の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に収納された被加熱物を確実に所望の状態で効率高く加熱することが可能となる。【００２１】  本発明に係る第４の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する単一または複数の発振部を有する構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第４の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一、若しくは被加熱物に応じて適切に変更することができる。【００２２】  本発明に係る第５の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備える構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第５の観点のマイクロ波加熱装置は、発振部にマグネトロンや半導体素子を用いて、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一、若しくは被加熱物に応じて適切に変更することができる。【００２３】  本発明に係る第６の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を複数の空間に分割する仕切り部を設け、分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第６の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物を同時あるいは個別に、それぞれの被加熱物に適した加熱を行うことができる。【００２４】  本発明に係る第７の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備え、  前記加熱室を少なくとも２つの空間に仕切る仕切り部を設け、前記複数の給電部が分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第７の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物を同時あるいは個別に、それぞれの被加熱物に適した加熱を行うことができる。【００２５】  本発明に係る第８の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を少なくとも左右または上下の２つの空間に分割する仕切り部を備え、前記複数の給電部が分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第８の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類、形状の被加熱物を同時あるいは個別に、それぞれの被加熱物に適した加熱を行うことができる。【００２６】  本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、前記給電部からの反射電力を検出する電力検知部と、を備え、  前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、発振部において発生する周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検知された反射電力が最小値または極小値となる周波数を検出し、検出された周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数を決定するよう構成されており、  前記制御部は、決定されたマイクロ波周波数で加熱動作時のマイクロ波出力を前記発振部によって発生させるとき、加熱動作中に前記電力検知部によって検出された反射電力が予め定められた閾値をこえると、前記発振部が出力するマイクロ波電力を一旦低減し、前記発振部の発生するマイクロ波周波数を掃引して、再度電力検知部が検知した反射電力が最小または極小となる周波数を検出し、反射電力が最小または極小となる周波数で加熱動作を再開するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。また、本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置においては、反射電力に起因してマイクロ波発生部が発熱する場合でも、その発熱量が大幅に低減される。その結果、本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力に起因するマイクロ波発生部の破損および故障を防止することができる。【００２７】  本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第９の観点における前記制御部は、加熱動作中に前記発振部の発生するマイクロ波周波数を微少量増減させ、前記電力検知部によって検知された反射電力が小さくなる方向に前記発振部の発生するマイクロ波周波数を微減あるいは微増するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。また、本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置においては、加熱動作中に反射電力が変化した場合においても常に反射電力が最小または極小となる周波数を追尾するので常に高い電力変換効率を維持することが可能となる。【００２８】  本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第９の観点における前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、発振部によりマイクロ波の周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検出された反射電力が極小値となる複数の周波数を検出するよう構成されており、  検出された第１の極小値となる周波数で加熱動作を行い、前記電力検知部が検知した反射電力が、予め定めた所定の値よりも大きくなると、加熱動作前に検出した第２の極小値となる周波数を発振部が発生するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。また、本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置においては、加熱動作中に反射電力が増加した場合でも加熱動作時のマイクロ波周波数を変えることにより、反射電力が小さい周波数で動作するため、高い電力変換効率を維持することが可能となる。【００２９】  本発明に係る第１２の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する複数の発振部と、前記複数の発振部のそれぞれからのマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備え、  前記複数の発振部は、マイクロ波を放射する前記給電部と対となるよう構成されており、  前記制御部は、前記給電部のそれぞれから放射されるマイクロ波周波数は前記給電部のそれぞれからの反射電力が最小値または極小値となる周波数となるように、前記発振部をそれぞれ独立に制御するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１２の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。【００３０】  本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、前記給電部からの反射電力と前記発振部から前記給電部に伝送される入射電力を検出する電力検知部と、を備え、  前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、前記発振部において発生する周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検知された反射電力と入射電力の比が最小値または極小値となる周波数を検出し、検出された周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数を決定するよう構成されており、  前記制御部は、前記決定されたマイクロ波周波数で加熱動作時のマイクロ波出力を前記発振部によって発生させるとき、加熱動作中に前記発振部の発生する周波数を微少量増減させ、前記電力検知部によって検知された反射電力と入射電力の比が小さくなる方向に前記発振部の発生する周波数を微減あるいは微増するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。また、本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置においては、反射電力に起因してマイクロ波発生部が発熱する場合でも、その発熱量が大幅に低減される。その結果、本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力に起因するマイクロ波発生部の破損および故障を防止することができる。【００３１】  本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を複数の空間に仕切る電波遮蔽機能を有する仕切り部を備え、前記複数の給電部は複数の空間に仕切られた前記加熱室のそれぞれに配置され、任意に選択されるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物を同時あるいは個別にそれぞれ適した加熱状態で処理することができる。【００３２】  本発明に係る第１５の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１４の観点における前記複数の給電部は、前記加熱室の各空間に複数設けられ、前記加熱室の各空間を構成する壁面の異なる複数の壁面に配置されている。このように構成された本発明に係る第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物のそれぞれに対して所望の加熱状態で処理することができる。【��０３３】  本発明に係る第１６の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１４の観点における前記加熱室が２つの空間を有しており、前記空間に配置された２つの給電部が対向するように配置されており、前記２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相を変化させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１６の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により２種類の被加熱物のそれぞれに対して適切に加熱動作を行うことができ、各加熱室の電磁波分布を変化させることができ、被加熱物を均一に加熱することができる。【００３４】  本発明に係る第１７の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１４の観点における前記加熱室が２つの空間を有しており、前記空間に配置された２つの給電部は放射するマイクロ波が交差するよう配置されており、前記２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相を変化させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１７の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により２種類の被加熱物のそれぞれに対して適切に加熱動作を行うことができ、各加熱室の電磁波分布を変化させることができ、被加熱物を均一に加熱することができるとともに、被加熱物の所望の部分を集中的に加熱することも可能となる。【００３５】  本発明に係る第１８の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記仕切り部は、前記加熱室を上下に複数の空間に分割し、被加熱物を載置可能な金属製皿で構成してもよい。このように構成された本発明に係る第１８の観点のマイクロ波加熱装置は、載置可能な金属製皿により電磁波遮蔽はもちろんのこと、仕切り部が皿形状であるため、仕切り部の機能が向上し、使い勝手が改善して加熱機器としての利便性が向上する。【００３６】  本発明に係る第１９の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記発振部は、マイクロ波を発生する複数の発振部を有し、分割された各加熱室に異なる発振部がそれぞれ設けられた構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第１９の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物のそれぞれに対して当該被加熱物に適した加熱を行うことができる。また、本発明に係る第１９の観点のマイクロ波加熱装置においては、加熱室内の空間に応じて被加熱物に対するマイクロ波を効率高く伝えることができ、いわば受熱効率の高い発振周波数を各々加熱室内の被加熱物に応じて選択することができる。【００３７】  本発明に係る第２０の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記発振部は、マイクロ波を発生する複数の発振部を有し、分割された各加熱室に異なる発振部がそれぞれ設けられており、各発振部の発振周波数が独立して変更されるよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２０の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内の被加熱物の種類、材質、大きさ、量、載置位置などの変化に対して受熱効率が最適となるように加熱動作時のマイクロ波周波数を変化、調整することができる。本発明に係る第２０の観点のマイクロ波加熱装置は、受熱効率が最大となる加熱動作時のマイクロ波周波数に���整する機能を備えて、被加熱物をより最適に加熱でき、かつ加熱効率が著しく高い加熱装置となる。【００３８】  本発明に係る第２１の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記複数の加熱室の空間に対して、それぞれ任意の加熱時間を設定するよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２１の観点のマイクロ波加熱装置は、各加熱室に同時に被加熱物を収納し加熱する場合において、各被加熱物を異なる加熱時間で加熱処理することができ、一つのマイクロ波加熱装置で複数の加熱室を自在にマニュアル的に加熱条件を設定して独立的に使用することが可能となり、優れた利便性を有する。【００３９】  本発明に係る第２２の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記複数の加熱室の空間内に収納された被加熱物の加熱状態を遠隔的に監視可能な温度検出センサを設け、予め設定された目標温度にて加熱を停止するよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２２の観点のマイクロ波加熱装置は、各加熱室に収納された被加熱物の加熱状態を遠隔的に監視でき、使用者の所望の状態で各被加熱物の加熱を停止させることが可能となり、加熱装置として優れた性能向上を提供することができる。【００４０】  本発明に係る第２３の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第２２の観点における前記温度検出センサにより被加熱物の加熱状態を検出し、予め設定された目標温度にて加熱を停止するシーケンスで動作するよう構成されており、収納された被加熱物に応じて異なるシーケンスで処理する構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第２３の観点のマイクロ波加熱装置においては、各加熱室に収納された被加熱物の加熱状態の遠隔的な監視が可能となる。そして、本発明に係る第２３の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱の進行状態を監視しつつ、位相差調整による加熱処理、および／または周波数調整により加熱処理を用いて、均一加熱または集中加熱などの使用者の所望する加熱処理を行うことができる。本発明に係る第２３の観点のマイクロ波加熱装置は、各加熱室に収納された被加熱物を全く独立したシーケンスで加熱処理することができるため、優れた利便性を提供することができる。【００４１】  本発明に係る第２４の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記複数の加熱室のそれぞれの空間内に被加熱物を収納するために複数の開閉扉を設けた構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第２４の観点のマイクロ波加熱装置においては、各加熱室に対する被加熱物の収納が容易となり、優れた利便性を提供することができる。【００４２】  本発明に係る第２５の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第２４の観点における前記複数の開閉扉のいずれか一方が開かれている時、各加熱室へのマイクロ波放射を中止するよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２５の観点のマイクロ波加熱装置においては、仕切り部により各加熱室が区画されているが、一方の扉を開いた場合には加熱室壁面との微小なスペースを通ってマイクロ波が漏れて、駆動している加熱室から扉を開放している加熱室にマイクロ波が漏洩し、使用者が曝露する可能性があるため、いずれか一方の扉が開いている時には装置全体のマイクロ波の発振を停止することにより、電磁波漏洩が生じない安全性の高い加熱装置を提供することができる。【００４３】  本発明に係る第２６の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１８の観点における金属製皿は周辺部が絶縁材料で構成されており、前記加熱室の壁面と前記金属製皿との間でスパークが発生しないよう構成してもよい。加熱室壁面と金属部分とのギャップが少なく、その部分において電界集中するとスパークが生じる可能性がある。本発明に係る第２６の観点のマイクロ波加熱装置において、金属製皿が加熱室壁面に近い部分が絶縁材料で構成されているため、スパークの発生しない構造となり、金属製皿の残りの部分を金属を用いて電磁波遮蔽構造とすることにより、金属製皿により分割された各加熱室が互いのマイクロ波干渉のない独立性を維持した構成となる。【００４４】  本発明に係る第２７の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉を有し、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられた構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第２７の観点のマイクロ波加熱装置においては、対向する壁面から供給されるマイクロ波により被加熱物が効率高く加熱されるとともに、複数の開閉扉を備えたことにより、異なる方向から被加熱物を加熱室内に出し入れできる利便性を提供できる。【００４５】  本発明に係る第２８の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉が対向して配置され、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられた構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第２８の観点のマイクロ波加熱装置においては、対面式キッチンで使用する場合、キッチン側とリビング側の両方向から当該加熱装置にアクセスすることができる。また、本発明に係る第２８の観点のマイクロ波加熱装置は、コンビニエンスストアなどの店で使用する場合においては、従業員と客の両方が異なる方向から当該加熱装置にアクセスすることが可能となる。【００４６】  本発明に係る第２９の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉を有し、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられており、前記給電部は、共通の発振部からマイクロ波が供給されるよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２９の観点のマイクロ波加熱装置においては、対向配置された給電部から供給されるマイクロ波の位相を一意的に制御することができる。
【発明の効果】
【００４７】  本発明によれば、複数の開閉扉を備えてマイクロ波加熱装置の利便性を高めることができるとともに、マイクロ波を放射する機能を有した複数のマイクロ波供給手段を加熱室の壁面に配置して、マイクロ波供給手段から放射されるマイクロ波を最適化することにより、さらに利便性を高めて、さまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱するマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置の正面図
【図２】実施の形態１のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図３】本発明を説明するための実験において用いた加熱室を上方から見た平面断面図
【図４】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図５】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が４０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図６】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が８０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図７】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が１２０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図８】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が１６０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図９】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が２００度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図１０】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が２４０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図１１】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が２８０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図１２】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が３２０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図１３】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図１４】本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置の正面図
【図１５】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における加熱室の正面図
【図１６】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における仕切り皿を示す平面図
【図１７】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における仕切り皿の断面図
【図１８】実施の形態３の別の構成のマイクロ波加熱装置の正面図
【図１９】本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図２０】実施の形態４のマイクロ波加熱装置の制御系の構成を示すブロック図
【図２１】本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置の構成を示す断面図
【図２２】実施の形態５のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図２３】本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図２４】本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置の平面図
【図２５】本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図２６】実施の形態８のマイクロ波加熱装置における４つの電力検知部が検知した反射電力と発振周波数の関係を示すグラフ
【図２７】実施の形態８のマイクロ波加熱装置における周波数抽出処理を説明する図
【図２８】実施の形態８のマイクロ波加熱装置における別の周波数抽出処理を説明する図
【図２９】本発明のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部に含まれる各種の構成を示す模式図
【図３０】本発明のマイクロ波加熱装置における電力合成部の具体的な回路構成を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】  以下、本発明に係るマイクロ波加熱装置の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態のマイクロ波加熱装置においては電子レンジについて説明するが、電子レンジは例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置は電子レンジに限定されるものではなく、誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置などのマイクロ波加熱装置を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本発明に含まれる。【００５０】  （実施の形態１）  図１は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置の外観を示す正面図である。図２は実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波供給系の構成を示すブロック図である。【００５１】  図１に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジ１は、その前面に上下２つの窓を有する扉２が設けられており、被加熱物を収納する加熱室４が上側加熱室４ａと下側加熱室４ｂの２つに分割されている。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、その前面に設けられた操作表示パネル３において、使用者が上側加熱室４ａおよび／または下側加熱室４ｂの加熱条件の設定を行い、その加熱条件および被加熱物の処理状態などが表示されるよう構成されている。【００５２】  図２に示すマイクロ波供給系の構成において、実施の形態１のマイクロ波加熱装置には、加熱室４へ供給するマイクロ波を形成するマイクロ波発生部５、および操作表示パネル３からの加熱条件などに基づきマイクロ波発生部５などを制御するマイクロコンピュータで構成された制御部６が設けられている。【００５３】  マイクロ波発生部５は、半導体素子を用いて構成した発振部７と、この発振部７の出力を２段構成により４分配する３つの電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃと、２段目の電力分配部８ｂ，８ｃから４分配された出力が各マイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを介して入力される半導体素子を用いて構成された初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれの出力が入力されて、さらに増幅する半導体素子を用いて構成された主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの出力がマイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介して入力される出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、マイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに挿入され、加熱室４からの反射電力を検知する電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、マイクロ波伝送路９ａ，９ｃに挿入された位相可変部１０ａ，１０ｂと、を具備して構成されている。図２において、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで構成される増幅ブロックは、２段構成で示されているが、当該マイクロ波加熱装置の出力仕様に応じて一段から複数段に構成される。【００５４】  実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱室４は、仕切り板２５により上下に２分割されており、被加熱物を収納する略直方体構造を有する上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂから構成されて���る。また、マイクロ波加熱装置は、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂに対して被加熱物の出し入れを行うために開閉する扉２が設けられており、加熱室内部に供給されたマイクロ波が漏洩しないよう構成されている。【００５５】  前述のように、マイクロ波発生部５から加熱室４へは４つのマイクロ波出力が伝送されており、マイクロ波発生部５から出力されたマイクロ波は加熱室内部に放射する４つの給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに伝送される。各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、加熱室４を構成するそれぞれの壁面に配設されている。上側加熱室４ａにおける対向面である左壁面上部２６ａと右壁面上部２７ａには、給電部２１ｂと給電部２１ａがそれぞれ対向して配置されている。【００５６】  一方、下側加熱室４ｂにおける対向面である左壁面下部２６ｂと右壁面下部２７ｂには給電部２１ｃと給電部２１ｄがそれぞれ対向して配置されている。  上記のように、一方の対となる給電部２１ａと給電部２１ｂが設けられている上側加熱室４ａと、他方の対となる給電部２１ｃと給電部２１ｄが設けられている下側加熱室４ｂとの間は、電磁波遮蔽機能を有する仕切り板２５により区切られている。仕切り板２５の材料としては、金属板で構成しても良いが、電磁波が透過しない材料で高い反射係数を有する材料であれば良く、例えばセラミック材で構成することも可能である。【００５７】  実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、上記のように構成されているため、一つの筐体であるにもかかわらず加熱室４の内部が２つに区画されて、２つの加熱室４（４ａ，４ｂ）を形成することができる。実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、例えば、使用者による使用実態を想定すると、上側加熱室４ａには被加熱物として主菜、下側加熱室４ｂには被加熱物として副菜を収納し、一度に加熱するという使い方にも対応できるという長所を有している。【００５８】  実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、上側加熱室４ａの給電部２１ａと給電部２１ｂ、および下側加熱室４ｂの給電部２１ｃと給電部２１ｄが対向して配置され、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれにおいて対向してマイクロ波を放射するよう構成されている。また、マイクロ波伝送路９ａ，９ｃには位相可変部１０ａ，１０ｂが設けられているため、対向して放射されるマイクロ波の位相を変えることが可能である。【００５９】  上記のように構成されているため、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれにおいては、対向して配置された両側の給電部２１ａおよび２１ｂ、並びに給電部２１ｃおよび２１ｄから放射されるマイクロ波がお互いに衝突し、かつ両者のマイクロ波の位相を変化させることができるため、加熱室４の内部に所望の電磁波分布を形成することが可能である。【００６０】  それぞれの給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、加熱室４の壁面に形成された開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、マイクロ波を開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄへ導く導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、マイクロ波発生部５からのマイクロ波を出力するアンテナとなる供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、を具備して構成されている。各開口部２４ａ，２４ｂ，��４ｃ，２４ｄは、矩形形状である長方形形状に形成されており、その長手方向が全て水平方向となるよう配置されている。ここで水平方向とは、マイクロ波加熱装置における正面側と裏面側とを結ぶ奥行き方向である。【００６１】  実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、制御部６からの制御信号により位相可変部１０ａ，１０ｂが対向するマイクロ波の位相差を自在に変化させている。このように２つの位相可変部１０ａ，１０ｂにより、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂにおいて対向して供給されるマイクロ波の位相を調整して、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれの内部は所望の電磁波分布が形成される。実施の形態１における位相可変部１０ａ，１０ｂは、印加電圧に応じて静電容量が変化する静電容量可変素子を用いて構成されており、位相可変範囲が０度〜１８０度の範囲である。【００６２】  制御部６は、使用者が操作表示パネル３（図１参照）において直接入力する被加熱物の加熱条件（図２の矢印Ｘ）および加熱動作中において検知された被加熱物の加熱状態を示す加熱情報（図２の矢印Ｙ）などに基づいて、マイクロ波発生部５の発振部７に発振周波数調整信号を送出して、発振部７が発生するマイクロ波の発振周波数を変化させている。また、制御部６は、反射電力を検出する電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄからの検知情報（図２の矢印Ｚ）に基づいて、マイクロ波発生部５の構成要素である発振部７と増幅ブロックのそれぞれに供給する駆動電力の制御、および位相可変部１０ａ，１０ｂへの印加電圧を制御する。図２において、制御部６に入力される矢印Ｓで示す信号は加熱開始信号であり、使用者が操作表示パネル３において加熱開始操作を行うことにより制御部に入力される信号である。【００６３】  このように制御部６は、入力された信号に基づき加熱室４における上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれの内部に収納された被加熱物を最適に加熱するようにマイクロ波発生部５を駆動制御する。制御部６による詳細な駆動制御に関しては後述する。【００６４】  以下、制御部６からの制御信号により位相可変部１０ａ，１０ｂが制御されることにより、加熱室４の内部が最適な加熱状態となることを説明する。  また、発振部７からのマイクロ波信号が各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに略１／４の電力量でどのようにして配分されるかについて説明する。【００６５】  マイクロ波発生部５におけるマイクロ波伝送部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにおいては、誘電体基板の片面に設けた導電体パターンによって特性インピーダンスが略５０Ωの伝送回路が形成されている。２段構成の電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれが同一構造を有する３ｄＢブランチラインカプラー構成である。したがって、以下の説明においては、１段目の電力分配器８ａを代表としてその構成について説明する。【００６６】  電力分配部８ａは、４端子を有しており、それぞれの端子を第１端子１６、第２端子１７、第３端子１８および第４端子１９とする。第１端子１６と第２端子１７の間、および第３端子１８と第４端子１９の間には特性インピーダンス５０Ωでその電気長がλ／４（λは使用周波数帯の中央周波���の実効波長）からなるマイクロストリップ線路を配置している。また、第１端子１６と第３端子１８の間、および第２端子１７と第４端子１９の間には特性インピーダンスが略３５．３５Ωでその電気長がλ／４のマイクロストリップ線路を配置している。さらに、第３端子１８には抵抗値が５０Ωの電気終端部２０が接続されている。【００６７】  上記のように構成された電力分配部８ａにおいて、第１端子１６に入力したマイクロ波信号は、第２端子１７および第４端子１９に２分配されて出力される。また、このとき第２端子１７と第４端子１９から出力されるマイクロ波信号は、第２端子１７から出力されたマイクロ波信号の位相を基準にすると、第４端子１９から出力されたマイクロ波信号は位相が９０度遅れている。【００６８】  電力分配部８ａの出力を次段の２つの電力分配部８ｂ，８ｃに入力する２段構成とすることにより、発振部７の出力電力は、略１／４ずつ分配されて、後続の増幅ブロックにおける初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに出力される。このように伝送された４つのマイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄにおいて、マイクロ波伝送路９ｂを伝送するマイクロ波信号を基準にすると、マイクロ波伝送線路９ａおよび９ｃを伝送するマイクロ波信号は、位相が９０度遅れており、マイクロ波伝送路９ｄを伝送するマイクロ波信号は、位相が１８０度遅れている。なお、４分配された電力のばらつきには、位相可変部１０ａ，１０ｂ、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、および主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの利得の許容差等も含まれるが、支配的なものではない。【００６９】  以下、対向して配置された給電部のアンテナから放射されたマイクロ波において位相差を変化させることにより、加熱室内部の電磁界分布がどのような変化するかについて、本発明者が実験を行ったので説明する。【００７０】  図３は、実験に用いた加熱室４を上方から見た平面断面図である。この実験では、図３に示すように、初めに加熱室４の内部に所定量の水が入った複数のカップ（図３においてはＣＵとして表示）を整列配置した。その時の各カップ（ＣＵ）内の中央部（図３において点Ｐと表示）における水の温度を測定した。【００７１】  そして、加熱室４の壁面において配置された２個のアンテナＡ１，Ａ２から位相を変化させたマイクロ波を放射させた。その後、所定時間経過後にマイクロ波の放射を停止して、各カップ（ＣＵ）内の中央部の位置（Ｐ）において、マイクロ波放射による水の温度上昇値を測定した。【００７２】  アンテナＡ１から放射されるマイクロ波とアンテナＡ２から放射されるマイクロ波との間で複数の位相差を設定し、設定した位相差ごとに複数回のマイクロ波を放射した。なお、本実験では、位相差を０度〜３２０度の範囲において４０度ごとに変えて測定した。【００７３】  上記のように、マイクロ波加熱装置の加熱室内部の水平面内に配置された水の温度上昇値を測定することにより、加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布を調査した。本実験によれば、水の温度上昇値が高い領域では電磁界分布が強いと判定でき、水の温度上昇値が低い領域では電磁界分布が弱いと判定できる。【００７４】  図４は、アンテナＡ１から放射されるマイクロ波とアンテナＡ２から放射されるマイクロ波の位相差を０度に設定した場合の実験結果を、水の温度上昇値に基づく等温線により示したものである。同様に、図５〜図１２は、アンテナＡ１から放射されるマイクロ波とアンテナＡ２から放射されるマイクロ波の位相差を４０度から３２０度の範囲において４０度ごと変えて測定した場合の実験結果を等温線で示している。なお、図５〜図１２に示した各位相差は、アンテナＡ２から放射されるマイクロ波の位相を基準として、アンテナＡ１から放射されるマイクロ波の遅れ位相を示している。【００７５】  図４〜図１２に示される実験結果によれば、水の温度上昇値は、加熱室内部において大きくばらついている。また、図７および図８に示すように、設定された位相差が１２０度および１６０度の場合には、加熱室４の一方の側面（左壁面）に近い領域（図７および図８においてＨＲ１と表示）で温度上昇値が非常に高くなっている。【００７６】  また、図１１および図１２に示すように、設定された位相差が２８０度および３２０度の場合には、加熱室４の他方の側面（右壁面）に近い領域（図１１および図１２においてＨＲ２と表示）で温度上昇値が非常に高くなっている。【００７７】  以上の実験結果から、本発明者は、加熱室内の電磁界分布が、対向して配置された２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差に応じて変化することに着目した。本発明者は、対向して配置されたアンテナＡ１，Ａ２から放射されたマイクロ波の位相差を変化させることにより、加熱室内部の被加熱物を均一に加熱することが可能であること、および被加熱物の特定の部分を集中的に加熱することが可能であることを見出した。【００７８】  したがって、対向して配置されたアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を変化させることにより、加熱室内部の電磁波分布を変化させることができる。このため、加熱室内部に配置された被加熱物を加熱室内部で移動させて加熱ムラを解消させる必要がなくなる。また、上記のように位相差を変化させることにより、加熱室内部の電磁波分布を変化させることができる。このため、加熱ムラを解消すべく電磁界分布を変化させるために、マイクロ波を放射するアンテナを移動させる必要がなくなる。【００７９】  また、上記の実験結果から明らかなように、対向して放射されたマイクロ波の衝突に起因した現象が電磁界分布の変化としてあらわれているため、アンテナＡ１とアンテナＡ２のそれぞれから放射されるマイクロ波の放射方向が交差するようにアンテナＡ１、Ａ２を配設しても同様の現象が発生する。これは、例えば隣接する加熱室壁面にアンテナＡ１、Ａ２を配設する構成においても実現できる。【００８０】  したがって、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、電磁界分布を所望の分布とするために、被加熱物またはアンテナを移動させるための機構が必要ではなく、加熱室内部に被加熱物またはアンテナの移動用のスペースを確保する必要もない。その結果、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成は、低コスト化および小型化を実現することができる。【００８１】  なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、加熱室を上下に分割���た場合について説明したが、給電部の配置を変更して加熱室を左右に分割する仕切り部を設けて、分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成することも可能である。【００８２】  以上のように、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、複数の加熱室４ａ，４ｂを備えて利便性を高めることができるとともに、マイクロ波を放射する機能を有する複数のマイクロ波供給手段である給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを加熱室の異なる壁面に配置して、それぞれのマイクロ波供給手段から放射されるマイクロ波を最適化することにより、さまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱することができる。【００８３】  （実施の形態２）  以下、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置について添付の図１３を用いて説明する。図１３は実施の形態２のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図である。【００８４】  実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室に対する給電部の配置である。実施の形態２の説明において実施の形態１と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１における説明を適用する。以下、実施の形態２のマイクロ波加熱装置において実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点について説明する。【００８５】  図１３に示すように、上側加熱室４ａには２つの給電部２１ａと給電部２１ｂが交差した位置関係で配置されている。すなわち、上側加熱室４ａにおいては、天井である上面に給電部２１ａが設けられており、左壁面２６ａに給電部２１ｂが設けられている。一方、下側加熱室４ｂにおいては、左壁面２６ｂに給電部２１ｃが設けられており、底面に給電部２１ｄが設けられている。【００８６】  上記のように構成された実施の形態２のマイクロ波加熱装置においても、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同様に、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれに設けた２つの給電部から放射されたマイクロ波に位相差を設定することにより、それぞれの加熱室４ａ，４ｂの内部における電磁界分布を変化させることができる。【００８７】  実施の形態２のマイクロ波加熱装置における有利な点としては、右壁面２７ａ，２７ｂに給電部が存在しないため、この右壁面２７ａ，２７ｂの空きスペースを利用できることである。例えば、上側加熱室４ａにおける右壁面２７ａの少し上側に、被加熱物の温度上昇状態を斜めから監視する温度検出センサである赤外線センサ３２ａを設けることができる。また、下側加熱室４ｂにおける右壁面２７ｂの少し上側に、被加熱物の温度上昇状態を斜めから監視する温度検出センサである赤外線センサ３２ｂを設けることができる。このように赤外線センサ３２ａ，３２ｂを設けることにより、両加熱室内部の被加熱物の温度上昇状態をそれぞれ独立して監視することが可能となる。【００８８】  被加熱物の実際の温度を示す赤外線センサ３２ａ，３２ｂの検出信号は、制御部６へ加熱情報（図１３において矢印Ｙとして表示）として帰還させることにより、使用者の設定した加熱条件（図１３において矢印Ｘとして表示）により決定される所望の仕上がり温度を示す信号と比較される。被加熱物の実際の温度が所望の仕上がり温度に達したとき、マイクロ波発生部５におけるマイクロ波発生が停止され、被加熱物への加熱が停止される。【００８９】  以上のように、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同様に、複数の加熱室４ａ，４ｂを備えて利便性を高めることができるとともに、マイクロ波を放射する機能を有する複数のマイクロ波供給手段である給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを加熱室の壁面に最適に配置して、それぞれのマイクロ波供給手段から放射されるマイクロ波を最適化することにより、さまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱することができる。さらに、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、複数の加熱室内部に収納されたそれぞれの被加熱物に応じて所望の状態に高精度に加熱することが可能となる。【００９０】  （実施の形態３）  以下、本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置について添付の図１４乃至図１７を用いて説明する。図１４は実施の形態３のマイクロ波加熱装置の外観を示す正面図である。図１５は実施の形態３のマイクロ波加熱装置における加熱室のみを正面から見た図である。図１６および図１７は実施の形態３のマイクロ波加熱装置に用いられる仕切り部となる仕切り皿を示す図である。【００９１】  図１４および図１５に示すように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同様に、加熱室４が上下２つに区切られて上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂが形成されている。実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、その前面に２つに分割された扉、上側扉３０ａと下側扉３０ｂが設けられており、被加熱物を収納する上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれに対して出し入れ可能に構成されている。【００９２】  実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、加熱室４の左右壁面の中央部分に棚レール２９が設けられている。この棚レール２９の上には仕切り皿２８が摺動可能に載置されている。仕切り皿２８は棚レール２９に沿って移動可能であり、加熱室内に挿入できる構成である。加熱室４に挿入された仕切り皿２８は加熱室４を上下に分割する仕切り板となっている。【００９３】  図１６は実施の形態３のマイクロ波加熱装置において用いられる仕切り皿２８を示す平面図である。図１７における（ａ）は図１６に示す仕切り皿２８のＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｂ）は図１６に示す仕切り皿２８のＢ−Ｂ’線による断面図である。図１６および図１７において金属部分をハッチングで示す。【００９４】  図１６に示すように、仕切り皿２８は、加熱室４の平面断面形状に対応するよう矩形状（四角形状）であり、４辺にフランジ２８ａが形成されている。このフランジ２８ａにおける対向する２辺が棚レール２９上を摺動する構成である。仕切り皿２８は、深さを有しており、中央部分が凹んだ形状である。したがって、仕切り皿２８に載っている被加熱物が加熱されて、その被加熱物から煮汁や水が出ても、それらの液体は仕切り皿２８に確実に受け取られる。即ち、仕切り皿２８は、その外縁部���が略垂直な壁面で構成されているため、被加熱物からの液体が加熱室４の内部に漏出したり、仕切り皿２８により上下に分割された上側加熱室４ａから下側加熱室４ｂに垂れ落ちたりするということがない。【００９５】  仕切り皿２８は、その底部分の殆どが電磁波を遮蔽する金属、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレスなどにより形成されている。この仕切り皿２８により上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂが区切られているため、上側加熱室４ａと下側加熱室４ｂとの間でマイクロ波がお互いに大量に漏洩して、それぞれの電磁界分布に対して大きく影響を及ぼし合うことがない。したがって、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、仕切り皿２８により独立した２つの加熱室４ａ，４ｂを構築することが可能となる。【００９６】  仕切り皿２８は、図１６および図１７に示すように、金属で構成された加熱室４の壁面と仕切り皿２８との間で電界が集中してスパークを発生させることがないように、樹脂の部分と金属の部分の２ピース構造を有している。【００９７】  即ち、仕切り皿２８は、金属で構成された加熱室４の壁面と隣接する外縁部分の近傍が樹脂で構成されており、その他の部分が電磁波を遮蔽する金属で構成されている。仕切り皿２８において、樹脂の部分の大きさおよび位置を適切に選択することによって、樹脂が存在するにもかかわらず上下の加熱室間におけるマイクロ波の漏洩を実質的に阻止することが可能となる。例えば、仕切り皿２８の投影平面形状領域における８０％以上に金属部分が配設されていれば、この仕切り皿２８により分割された上下の加熱室４におけるそれぞれの電磁界分布に対して大きな影響を及ぼすことがない。特に、仕切り皿２８における被加熱物を載置する面の９０％以上に金属部分が配設されていることが好ましい。  なお、仕切り皿を全て金属で構成し、当該仕切り皿を載置する棚レールを仕切り皿のフランジを含む外周部分を覆うように形成された樹脂製で構成することも可能である。【００９８】  なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、加熱室４を仕切り皿２８により上下に２分割する構成について説明したが、このように２つの加熱室４（４ａ，４ｂ）を構成すると放射電力上の制約から出力が当該マイクロ波加熱装置の最高出力の略１／２となり、且つ加熱室４（４ａ，４ｂ）の大きさが小さくなる。このような制約を嫌う使用者には、仕切り皿２８を加熱室４の内部から取り外して、１つの加熱室４で当該マイクロ波加熱装置の最高出力で加熱処理する、いわゆる通常の電子レンジのように加熱処理することが可能である。【００９９】  実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、被加熱物を加熱室４から出し入れするための扉として、上側扉３０ａと下側扉３０ｂが設けられている。したがって、例えば、仕切り皿２８により区切られた上側加熱室４ａに収納された被加熱物が下側加熱室４ｂに収納された被加熱物より先に仕上がった場合には、上側扉３０ａだけを開き該当する被加熱物を取り出すことが可能である。そして、更に別の被加熱物を上側加熱室４ａで加熱する場合には、その被加熱物を上側加熱室４ａに収納して上側扉３０ａを閉成して、加熱開始操作を操作表示パネル３において実施すれば継続的な使���が可能である。【０１００】  なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、上側扉３０ａを開放したときには、下側扉３０ｂが閉鎖されていても下側加熱室４ｂにおける加熱処理を一旦停止するよう構成して、安全性が高められている。【０１０１】  勿論、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、下側加熱室４ｂに収納された被加熱物だけを取り出すために、下側扉３０ｂだけを開き該当する被加熱物を取り出すことも可能である。上側扉３０ａおよび下側扉３０ｂのいずれの扉も単独で開閉操作することが可能であり、操作表示パネル３において上側加熱室４ａおよび／または下側加熱室４ｂに対して所望の加熱条件に設定して、それぞれに収納された被加熱物を別々に加熱処理することが可能である。【０１０２】  なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、２つの加熱室４ａ，４ｂに対応して上側扉３０ａおよび下側扉３０ｂを有する構成について説明したが、安全性をさらに高めるために、１つの扉２の中に小さな扉３０ａを設けて一方の加熱室から被加熱物を出し入れできる構成とすることも可能である。図１８は実施の形態３のマイクロ波加熱装置における扉２の上側に小さな上側扉３０ａを設けた例を示す正面図である。図１８に示すように、このマイクロ波加熱装置においては、扉２により加熱室４の全体を開放することができると共に、上側扉３０ａのみを開くことにより上側加熱室４ａに対する被加熱物の出し入れが可能となる。勿論、扉２に下側扉３０ｂを設けることも可能である。【０１０３】  実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、加熱室４をそのまま分割せずに１つの加熱室として使いたい場合、上側加熱室４ａと下側加熱室４ｂを同時に使いたい場合、上側加熱室４ａまたは下側加熱室４ｂのいずれか一方の加熱室だけを使いたい場合のそれぞれに対応することができ、使用者の様々の使用目的に応じて柔軟に対応できるため利便性の高い加熱装置である。【０１０４】  なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、１枚の仕切り皿２８を用いて加熱室を上下に２分割する構成について説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、複数枚の仕切り皿２８を用いて複数の加熱室を構成し、それぞれの加熱室に給電部を配設する構成も可能である。【０１０５】  上記のように構成された仕切り皿２８を実施の形態３のマイクロ波加熱装置に用いることにより、加熱室４を複数に分割することが可能であると共に、仕切り皿２８と加熱室壁面との間でスパークが発生することのない安全なマイクロ波加熱装置を実現することができる。【０１０６】  以上のように、本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同様に、複数の加熱室を備えて利便性を高めることができるとともに、マイクロ波を放射する機能を有する複数のマイクロ波供給手段である給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを加熱室の壁面に配置して、それぞれのマイクロ波供給手段から放射されるマイクロ波を最適化することにより、さまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱することができる。さらに、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、被加熱物に応じて加熱室を変更することが可��であり、利便性の更に高い加熱装置となる。【０１０７】  （実施の形態４）  以下、本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置について添付の図１９および図２０を用いて説明する。図１９は実施の形態４のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系を主体とした構成を示すブロック図である。図２０は実施の形態４のマイクロ波加熱装置の制御系を主体とした構成を示すブロック図である。【０１０８】  実施の形態４のマイクロ波加熱装置において、前述の図１３に示した実施の形態２のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波発生部における発振部が２つ設けられている点である。図１９および図２０に示す実施の形態４の説明において、前述の実施の形態２と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１および実施の形態２における説明を適用する。以下、実施の形態４のマイクロ波加熱装置において実施の形態２のマイクロ波加熱装置と異なる点について説明する。【０１０９】  図１９に示すように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置の基本的構成は、図１３に示した実施の形態２のマイクロ波加熱装置と類似しているが、発振部の数が異なっている。  実施の形態４のマイクロ波加熱装置のマイクロ波発生部３１においては、上側加熱室４ａにマイクロ波を放射する給電部２１ａと給電部２１ｂに対する発振部として第１の発振部７ａを備え、下側加熱室４ｂにマイクロ波を放射する給電部２１ｃと給電部２１ｄに対する発振部として第２の発振部７ｂを備えている。【０１１０】  マイクロ波発生部３１における増幅ブロックの主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄから出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄまでのマイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに挿入された電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、加熱室４からの反射電力を抽出する。抽出された反射電力の情報は制御部（ＣＰＵ）６に入力されて、その制御部６において反射電力の最小値または極小値を示すときの周波数が検出される。制御部６は、検出された周波数で発振させるために、周波数調整信号Ａ，Ｂが発振部７ａ，７ｂのそれぞれに入力される。この結果、マイクロ波発生部３１は、反射電力が最小値または極小値を示すマイクロ波信号を出力し、マイクロ波加熱装置は反射電力が最小となる加熱条件で効率高く加熱処理される。【０１１１】  上記のように、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、加熱室側からマイクロ波発生部側にそれぞれ伝送される、いわゆる反射波の電力（反射電力）を抽出するものであり、電力結合度を例えば約４０ｄＢとすると、反射電力の約１／１００００の電力量を抽出する。この抽出された電力を示す信号は、それぞれ検波ダイオード（図示していない）で整流化され、コンデンサ（図示していない）で平滑処理される。平滑処理された信号は制御部６に入力される。【０１１２】  したがって、上記のように制御部６において制御されたマイクロ波加熱装置は、加熱室４およびその加熱室４に収納された被加熱物に応じて、最も反射波が少ない状態、すなわち被加熱物が最も多くのマイクロ波エネルギを受熱している条件で動作している。このため、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は反射損失が少なく高い効率で加熱���理することができる。【０１１３】  図２０は実施の形態４のマイクロ波加熱装置における制御系を主体とした構成のブロック図である。以下、図２０のブロック図を用いて実施の形態４のマイクロ波加熱装置における特徴的な制御について説明する。【０１１４】  マイクロ波発生部３１における、第１の発振部７ａと第２の発振部７ｂは、一方の被加熱物を収納した上側加熱室４ａと他方の被加熱物を収納した下側加熱室４ｂのそれぞれに対応するように、制御部６からの周波数調整信号Ａ，Ｂにより最適な周波数で発振し、所望のマイクロ波信号をそれぞれ出力する。制御部６においては、それぞれの被加熱物に適応したマイクロ波としての周波数を選択して周波数調整信号Ａ，Ｂを出力する。制御部６における抽出演算処理は、基本的に反射波の少ない領域（最小値または極小値）の周波数を選択するアルゴリズムとなっている。【０１１５】  上側加熱室４ａからの反射波の電力は給電部２１ａ，２１ｂを介して電力検知部１４ａ，１４ｂにおいて検出される。電力検知部１４ａ，１４ｂにおいて検出された反射波の電力を示す信号は、制御部６に帰還される。制御部６においては、帰還された信号に基づいて演算処理し、上側加熱室４ａに適した反射波の少ない周波数を選択して第１の発振部７ａの発振周波数を決定する。【０１１６】  一方、下側加熱室４ｂを加熱動作させる場合も同様であり、下側加熱室４ｂからの反射波の電力は給電部２１ｃ，２１ｄを介して電力検知部１４ｃ，１４ｄにおいて検出される。電力検知部１４ｃ，１４ｄにおいて検出された反射波の電力を示す信号は、制御部６に帰還される。制御部６においては、帰還された信号に基づいて演算処理し、下側加熱室１９ｂに適した反射波の少ない周波数を選択して第２の発振部７ｂの発振周波数を決定する。【０１１７】  上記のように所望の発振周波数に調整する場合において、最初に最高出力で周波数抽出処理を行った場合、反射波が大き過ぎて、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを破壊する可能性がある。そのため、最初の周波数抽出処理は低出力で行うことが望ましい。一度、反射波の少ない周波数を抽出できれば、その周波数で通常の時に使用する高出力に出力を上昇させるように動作するアルゴリズムが好ましい。マイクロ波出力の高低は制御部６から第１の発振部７ａ、第２の発振部７ｂの発振信号に高低を付ける指令を出力することによって実現できる。【０１１８】  実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、制御部６が上記のように動作することにより、上側加熱室４ａと下側加熱室４ｂが独立した加熱シーケンスで加熱工程を進行させることが可能となる。したがって、各上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂが異なる被加熱物を異なる加熱条件で加熱処理する場合には、制御部６は各加熱室４ａ，４ｂにおいて全く異なった加熱シーケンスで各工程を進行させる必要がある。【０１１９】  実施の形態４のマイクロ波加熱装置の使用方法としては、操作表示パネル３において使用者が加熱時間を設定して２つの加熱室４ａ，４ｂに被加熱物を収納し、加熱シーケンスの各工程をマニュアル的に実施する方法がある。マニュアル的なアプリケーションとしては、２つの加熱室４ａおよび４ｂのそれぞれに異な��被加熱物を収納し、使用者がそれぞれを所望の加熱時間に設定して加熱する方法がある。また、その他のマニュアル的なアプリケーションとしては、一方の加熱室だけに被加熱物を収納して、その加熱室のみの加熱時間を使用者が設定して加熱する方法がある。さらに、その他のマニュアル的なアプリケーションとしては、仕切り板２５または仕切り皿２８を加熱室４から取り外して、加熱室４を分割せずに大きな被加熱物を収納させて、使用者が加熱時間を設定して加熱する方法である。【０１２０】  例えば、電子レンジにおいて、自動調理は使用者にとっての利便性が高いが、機器を使いこなした使用者にとってはマニュアル的な使用方法の途を提供しておくことは必要不可欠である。使用者独自の仕上がりを望む場合には、自動調理による仕上がりでは画一化できない側面を持っているためである。  したがって、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、マニュアル的な各種アプリケーションに適用できるため、使用者にとって使い勝手が良く、利便性の高い加熱装置となる。【０１２１】  実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、上側加熱室４ａに収納された被加熱物の温度上昇を検知して、仕上がり状態を監視する赤外線センサ３２ａが設けられている。実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、使用者が操作表示パネル３において設定した加熱条件で決定される仕上がり目標（温度）と実際の仕上がり状態（温度）との偏差を常に監視している。加熱が進行しその偏差が零になったことを制御部６が検出したとき、制御部６は最終的に加熱終了として第１の発振部７ａの駆動を停止する。また、初段増幅部１１ａと主増幅部１２ａで構成された第１の増幅ブロック３３ａおよび初段増幅部１１ｂと主増幅部１２ｂで構成された第２の増幅ブロック３３ｂを有する上側加熱室用増幅ブロック３６ａへの電力供給の停止は、接続器３５ａを遮断することにより行われる。接続器３５ａは駆動電源部３４と上側加熱室用増幅ブロック３６ａとの間に設けられ、駆動電源部３４から上側加熱室用増幅ブロック３６ａへの電力供給のオンオフ制御を行っている。接続器３５ａが遮断されることにより、マイクロ発生部３１からのマイクロ波出力は完全に停止される。【０１２２】  実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、上側加熱室４ａと同様に、下側加熱室４ｂに収納された被加熱物の温度上昇を検知して、仕上がり状態を監視する赤外線センサ３２ｂが設けられている。実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、使用者が操作表示パネル３において設定した加熱条件で決定される仕上がり目標（温度）と実際の仕上がり状態（温度）との偏差を常に監視している。加熱が進行しその偏差が零になったことを制御部６が検出したとき、制御部６は最終的に加熱終了として第２の発振部７ｂの駆動を停止する。また、初段増幅部１１ｃと主増幅部１２ｃで構成された第３の増幅ブロック３３ｃおよび初段増幅部１１ｄと主増幅部１２ｄで構成された第４の増幅ブロック３３ｄを有する下側加熱室用増幅ブロック３６ｂへの電力供給は、接続器３５ｂを遮断することにより停止される。接続器３５ｂは駆動電源部３４と下側加熱室用増幅ブロック３６ｂとの間に設けられ、駆動電源部３４から下側加熱室用増幅ブロック３６ｂへの電力供給のオンオフ制御を行っている。接続器３５ｂが遮断されることにより、マイクロ発生部３１からのマイクロ波出力が完全に停止される。【０１２３】  なお、使用者が当該マイクロ波加熱装置の扉を開成すると、その開成動作に応じて接続器３５ａ，３５ｂが遮断され、マイクロ波発生部３１からのマイクロ波出力は完全に停止されるため、使用者にはマイクロ波被爆という危険な状態となることが完全に防止されている。【０１２４】  上記のように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、２つの発振部７ａ，７ｂが設けられているため、２つの電力分配器８ｂ，８ｃにより各発振部７ａ，７ｂからの出力を分配して４つのマイクロ波出力を形成している。なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態２のマイクロ波加熱装置と同様に、２つの位相可変部１０ａ，１０ｂが設けられており、制御部６からの制御信号である電圧信号が入力された位相可変部１０ａ，１０ｂにより、それぞれの加熱室４ａ，４ｂに放射されるマイクロ波を所望の位相差とすることが可能となっている。【０１２５】  また、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂの加熱動作が独立シーケンスにより作動している。しかし、いずれか一方の加熱動作が終了して、上側扉３０ａまたは下側扉３０ｂのいずれか一方の扉が開成されたときには、仕切り板２５若しくは仕切り皿２８の仕切り部により２つの加熱室４ａ，４ｂの間は基本的にはマイクロ波が遮蔽されているが、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂとの間でマイクロ波が漏洩する可能性があるため、他方の加熱室が加熱動作中であっても、マイクロ波出力を完全に停止する安全性を重視した構成を有している。【０１２６】  なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置において、加熱室を上下に分割した場合について説明したが、給電部の配置を変更して加熱室を左右に分割する仕切り部を設けて、分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成することも可能である。【０１２７】  以上のように、本発明に係る実施の形態１〜４のマイクロ波加熱装置は、複数の給電部を有し、加熱室を構成する異なる壁面に給電部を分散配置し、電波を遮蔽する仕切り板（仕切り皿）により複数の加熱室を構成することが可能である。本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、それぞれの加熱室で加熱される被加熱物をそれぞれ独立したシーケンスで加熱することができるので、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの用途にも適用できる。【０１２８】  （実施の形態５）  以下、本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置について添付の図２１および図２２を参照しつつ説明する。図２１は実施の形態５のマイクロ波加熱装置の構成を示す断面図である。図２２は実施の形態５のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示したブロック図である。実施の形態５の説明において、前述の実施の形態１〜４のマイクロ波加熱装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は重複するため実施の形態５においては省略す���。【０１２９】  本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１〜４と同様に、加熱室の異なる壁面のそれぞれに給電部を設けて、加熱室内部の電磁波分布を均一化、若しくは被加熱物に応じて可変するよう構成されている。【０１３０】  特に、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、以下の問題を解決するものである。  従来のマイクロ波加熱装置である電子レンジの加熱室は一般に直方体形状で構成されている。この加熱室を構成する一つの壁面には、加熱室内部に被加熱物を出し入れするための開閉扉が設けられている。近年、対面式キッチンを設ける家庭が増えてきている。このような対面式キッチンでは、電子レンジの開閉扉が、通常、キッチンにおいて操作できるようにキッチン側に向いて設置されている。また、コンビニエンスストアには、加熱してから食べるように形成された食品が販売されている。このような加熱食品を購入者が直ぐに食べられるように、コンビニエンスストアでは、食品を加熱するために、電子レンジによる再加熱処理が行われている。このように用いられる電子レンジは、コンビニエンスストアの従業員が操作できるように開閉扉はレジカウンタの内側を向いて設置されている。【０１３１】  上記のような電子レンジの設置環境において、対面キッチンにおいては、キッチン側およびリビング側の両方から電子レンジを利用できると利便性が高くなる。また、コンビニエンスストアにおいては、レジカウンタの内側およびレジカウンタの外側である客側の両方から電子レンジを利用できれば、利便性を高くなる。  上記のような設置環境に対応できる構成としては、例えば天井部分が開閉するドーム状の開閉扉を備えたものが考えられる。例えば、日本の実開昭６３−１３９４０８号公報にはドーム状の開閉扉を有する電子レンジが開示されている。【０１３２】  しかしながら、ドーム状の開閉扉を有する電子レンジでは、電子レンジの天井部分を開閉する構成であるため、電子レンジの上部にある程度の空間が必要である。このようなドーム形状の開閉扉を有する電子レンジを家庭で用いる場合には、このような電子レンジを収納棚へ設置して操作することが困難である。また、このような電子レンジをコンビニエンスストアにおいて使用する場合には、複数の電子レンジを設置する必要があるが、このような電子レンジは積み重ねができないという問題がある。【０１３３】  本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、上記の問題を解決するものであり、加熱室を構成する前面と裏面に開閉扉を設けたものである。【０１３４】  以下、本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置について詳細に説明する。  図２１はマイクロ波加熱装置である電子レンジ１の側面断面図であり、図２１において左側が正面、右側が裏面である。図２２は電子レンジ１のマイクロ波供給系の構成示した図であるが、その右側に記載した加熱室４は正面図であり、左壁面４２、右壁面４３、底壁面４４、上壁面４５、および裏面側扉３８が示されている。【０１３５】  図２１および図２２に示すように、実施の形態５の電子レンジ１は、被加熱物を収納する略直方体構造からなる加熱室４を有する。加熱室４はマイクロ波を��断する材料、例えば鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で形成された左壁面４２、右壁面４３、底壁面４４、上壁面４５、および加熱室４に対して被加熱物を出し入れするために開閉する正面側扉３７と裏面側扉３８で構成されている。加熱室４は、その内部に供給されたマイクロ波を内部に閉じ込めるよう遮蔽構造を有している。なお、図２１に示す電子レンジ１においては、正面側扉３７および裏面側扉３８の開成途中の状態を一点鎖線で示す。【０１３６】  図２１に示すように、装置本体側に設けられた正面側扉取り付け板４０に対向する正面側扉３７の周縁部には電波漏洩防止機構３７ａ，３７ｂが設けられており、裏面側扉取り付け板４１に対向する裏面側扉３８の周縁部には電波漏洩防止機構３８ａ，３８ｂが設けられている。各扉３７，３８の中央部分３８ｃ，３７ｃには、マイクロ波を遮断するとともに加熱室４の内部を透視できるようにパンチング孔加工が施こされている。【０１３７】  図２２に示すように、加熱室４へのマイクロ波を形成して供給するマイクロ波発生部５は、前述の図２に示した実施の形態１と同様に、半導体素子を用いて構成した発振部７と、この発振部７の出力を２段構成により４分配する３つの電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃと、２段目の電力分配部８ｂ，８ｃから４分配された出力が各マイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを介して入力される半導体素子を用いて構成された初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれの出力が入力されて、さらに増幅する半導体素子を用いて構成した主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各出力がそれぞれのマイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介して入力される出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、各マイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに挿入され、加熱室４からの反射電力を検知する電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、マイクロ波伝送路９ａ，９ｃに挿入された位相可変部１０ａ，１０ｂと、を具備して構成されている。【０１３８】  マイクロ波発生部５の４つの出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄから伝送されたマイクロ波を加熱室４の内部に放射供給する給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが加熱室４に設けられている。給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、加熱室４を構成する各壁面に配設されている。加熱室４の内部において、対向する左壁面４２と右壁面４３の略中央には給電部２１ｃ，２１ｄがそれぞれ対向するよう配設されている。同様に、対向する底壁面４４と上壁面４５の略中央には給電部２１ａ，２１ｂが対向するよう配設されている。  上記のように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれが加熱室４を構成する壁面における異なる壁面に配設されている。【０１３９】  実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、マイクロ波を放射するアンテナである供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄからのマイクロ波を導く導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、加熱室���の各壁面に形成された開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、を有する。【０１４０】  各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにおいて、導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは加熱室４の壁面に形成した開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを加熱室壁面の外部から覆うとともに、供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを始端側に開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを終端側に配置する。供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、各導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにマイクロ波発生部５からの各出力を供給する同軸伝送路の中心導体を突出させて構成されている。開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、略長方形の矩形形状を有している。対向して配置された上壁面４５の開口部２４ａと底壁面４４の開口部２４ｂは、それぞれの長手方向が平行となるよう配置されている。また、対向して配置された左壁面４２の開口部２４ｃと右壁面４３の開口部２４ｄは、それぞれの長手方向が平行となるよう配置されている。実施の形態５においては、開口部２４ａと開口部２４ｂの長手方向、および開口部２４ｃと開口部２４ｄの長手方向が直交するよう構成されている。即ち、開口部２４ａと開口部２４ｂの長手方向は加熱室４の幅方向であり、開口部２４ｃと開口部２４ｄの長手方向は加熱室４の奥行き方向である。【０１４１】  上記のように、加熱室４を構成する壁面において、直交して隣接する上壁面４５と左壁面４２に設けられた開口部２４ａと開口部２４ｃは、それぞれの長手方向が直交状態となるよう配置されている。同様に、直交して隣接する上壁面４５と右壁面４３に設けられた開口部２４ａと開口部２４ｄは、それぞれの長手方向が直交状態となるよう配置されている。【０１４２】  また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、左壁面４２に配設した給電部２１ｃおよび右壁面４３に配設した給電部２１ｄは、開口部２４ｃ，２４ｄがアンテナとなる供給部２３ｃ，２３ｄに対して、高さ方向に高い位置に配置されている。  なお、給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの構成要素として、加熱室４の内部へ放射するマイクロ波の伝送効率を高めるために導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内部にインピーダンス整合素子を付帯させてもよい。【０１４３】  実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、増幅ブロックである初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、低誘電損失材料により構成された誘電体基板の片面に形成された導電体パターンの回路で構成されている。また、各増幅部の増幅素子である半導体素子を良好に動作させるために、各半導体素子の入力側と出力側のそれぞれに整合回路が設けられている。【０１４４】  マイクロ波発生部５におけるマイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、および１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、誘電体基板の片面に形成された導電体パターンによって特性インピーダンスが略５０Ωの伝送回路が形成されている。【０１４５】  ２段構成の３つの電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれ同一構造の３ｄＢブランチラインカプラー構成である。以下、電力分配部８ａを代表としてその構成について説明する。  電力分配部８ａにおける４つの端子に���号１６〜１９を付すと、第１端子１６と第２端子１７の間、および第３端子１８と第４端子１９の間には特性インピーダンスが略５０Ωでその電気長がλ／４（ここで、λは使用周波数帯の中央周波数の実効波長を示す）からなるマイクロストリップ線路が配置されている。第１端子１６と第３端子１８の間、および第２端子１７と第４端子１９の間には特性インピーダンスが略３５．３５Ωで電気長λ／４のマイクロストリップ線路が配置されている。さらに、第３端子１８には抵抗値が５０Ωの電力終端器２０が接続されている。他の電力増幅部８ｂ，８ｃにおいても、電力分配部８ａと同様に構成されている。【０１４６】  上記のように構成された電力分配部８ａにおいて、第１端子１６に入力されたマイクロ波信号は、第２端子１７および第４端子１９に２分配されて出力される。また、このとき第２端子１７および第４端子１９から出力されるマイクロ波信号の位相の関係は、第２端子１７から出力されたマイクロ波信号の位相に対して、第４端子１９から出力されたマイクロ波信号は位相が９０度遅れている。【０１４７】  実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃが２段構成であるため、発振部７の出力電力は、略１／４ずつ分配され、後続の初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに出力される。マイクロ波伝送路９ｂを伝送するマイクロ波信号を基準にすると、マイクロ波伝送路９ａおよび９ｃを伝送するマイクロ波信号は、位相が９０度遅れた信号として伝送され、マイクロ波伝送路９ｄを伝送するマイクロ波信号は、位相が１８０度遅れた信号として伝送される。【０１４８】  また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、２つのマイクロ波伝送路９ａと９ｃにはそれぞれ位相可変部１０ａと１０ｂが挿入されている。この位相可変部１０ａ，１０ｂは、印加電圧に応じて容量が変化する容量可変素子を用いて構成されており、その位相可変範囲は略０度から略２７０度の範囲である。【０１４９】  マイクロ波発生部５における電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ１４ｄは、加熱室４からマイクロ波発生部５に伝送された、いわゆる反射波の電力（反射電力）を抽出するものである。各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、電力結合度を、例えば約４０ｄＢとして、反射電力の約１／１００００の電力量を抽出する。この抽出された電力量を示す信号は、それぞれの電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにおいて、検波ダイオード（図示していない）で整流化し、コンデンサ（図示していない）で平滑処理して出力される。各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの出力信号は、制御部６に入力される。【０１５０】  制御部６は、使用者が操作表示パネル３において直接入力した被加熱物の加熱条件（図２２において矢印Ｘで示す）、または加熱中における被加熱物の実際の加熱状態を検知して得られた加熱情報（図２２において矢印Ｙで示す）、および電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄから反射電力に関する検知情報（図２２において矢印Ｚで示す）に基づいて、マイクロ波発生部５の構成要素である発振部７と初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのそれぞれに供給する駆動電力の制御を行う。また、制御部６は、加熱条件（Ｘ）と加熱情報（Ｙ）と検知情報（Ｚ）に基づいて位相可変部１０ａ，１０ｂに印加する電圧を制御する。このように制御部６がマイクロ波発生部５を駆動制御することにより、加熱室４の内部に収納された被加熱物は最適に加熱され、使用者にとって所望の仕上がり状態となる。【０１５１】  マイクロ波発生部５には、発振部７、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄなどを構成する半導体素子の発熱を放熱させるための放熱手段、例えばフィン形状の放熱部、送風ファンなどが設けられている。  なお、実施の形態５のマイクロ波加熱装置には、加熱室４の底壁面４４に設けた給電部２１ｂの開口部２４ｂを覆うとともに、被加熱物を載置するための皿３９が設けられている。この皿３９は低誘電損失材料で構成されている。【０１５２】  以下、実施の形態５のマイクロ波加熱装置における動作について説明する。  まず始めに、使用者は一方の正面側扉３７または裏面側扉３８を開成して、被加熱物を加熱室４の内部に収納し、該当する正面側扉３７または裏面側扉３８を閉成する。使用者は、操作表示パネル３において、当該被加熱物に関する加熱条件を入力する。なお、操作表示パネル３はマイクロ波加熱装置における正面側と裏面側の両方に設けられている。【０１５３】  使用者は、加熱条件を入力した後、加熱開始キーを押圧する。加熱開始キーの押圧により加熱開始信号（Ｓ）が制御部６に入力される。加熱開始信号（Ｓ）が入力された制御部６は、制御信号をマイクロ波発生部５に出力し、マイクロ波発生部５の動作を開始させる。また、制御部６は、駆動電源を動作させて発振部７、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに電力を供給させる。この時、発振部７には、初期の発振周波数が、例えば２４５０ＭＨｚとなる電圧信号が供給され、発振が開始される。【０１５４】  発振部７の出力は、１段目の電力分配部８ａにて略１／２に分配されて、２段目の電力分配器８ｂ，８ｃにてさらに略１／２に分配され、４つのマイクロ波電力信号が形成される。各マイクロ波電力信号は、半導体素子で構成された初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに順次供給される。マイクロ波電力信号は、駆動電源が入力された初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにおいて増幅される。【０１５５】  それぞれの伝送路におけるマイクロ波電力信号は、並列動作する初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにおいて増幅され、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを介して出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄからそれぞれ出力される。  マイクロ波発生部５から出力されたマイクロ波電力信号は、加熱室４に設けられた給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに伝送され、加熱室４の内部に放射される。このとき、加熱室４の底壁面４４に設けられた給電部２１ｂから放射されるマイクロ波信号の位相を基準にすると、上壁面４５の給電部２１ａおよび左壁面４２の給電部２１ｃから��射されるマイクロ波信号は、略９０度遅れた信号となり、右壁面４３の給電部２１ｄから放射されるマイクロ波信号は、略１８０度遅れた信号となる。すなわち、対向する給電部（２１ａ，２１ｂ）および（２１ｃ，２１ｄ）の間の位相差が略９０度となるようにマイクロ波発生部５の出力が各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに入力されている。このとき、各主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれ１００Ｗ未満、たとえば５０Ｗのマイクロ波電力を出力し、各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに供給している。【０１５６】  加熱室４に供給されるマイクロ波電力が被加熱物に１００％吸収されると加熱室４からの反射電力は無くなるが、実際には被加熱物の種類、形状、大きさ、量などに応じて変化する反射電力が生じる。被加熱物の種類、形状、大きさ、量などが被加熱物を収納する加熱室４における電気的特性を決定し、マイクロ波発生部５の出力インピーダンスと加熱室４のインピーダンスなどに基づいて反射電力が生じ、加熱室４からマイクロ波発生部５に反射電力が伝送される。【０１５７】  電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、加熱室４からマイクロ波発生部５に伝送された反射電力を検出して、反射電力量に比例した検知情報（Ｚ）である検出信号を制御部６に出力する。検出信号が入力された制御部６は、反射電力が最小値または極小値となる周波数の抽出を行う。この周波数抽出動作において、制御部６は、発振部７の発振周波数を初期の２４５０ＭＨｚから０．１ＭＨｚピッチ（たとえば、１０ミリ秒で１ＭＨｚ）の間隔で低い周波数に変化させていく。そして、周波数可変範囲の下限である２４００ＭＨｚに到達すると１ＭＨｚピッチで周波数を高く変化させていき、２４５０ＭＨｚに到達すると、さらに０．１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚまで高くする。この周波数抽出動作において、反射電力が最小または極小となる周波数と、それらの周波数における反射電力に相当する信号を記憶する。そして、反射電力が最小または極小となる周波数群において反射電力に相当する信号が最も小さい周波数を選定する。制御部６は、選定された周波数で発振部７が発振するように制御するとともに、発振部７の発振出力が使用者の入力した加熱条件（Ｘ）に対応した出力となるように制御する。この結果、各主増幅部は、それぞれ２００Ｗから３００Ｗのマイクロ波電力を出力する。【０１５８】  なお、検出された最も小さい第１の極小値となる周波数を加熱動作時のマイクロ波周波数として加熱処理を行い、もし、電力検知部が検知した反射電力が、予め定めた所定の値よりも大きくなると、加熱処理前に検出した第１の極小値より大きな第２の極小値となる周波数を加熱動作時のマイクロ波周波数として加熱処理するように発振部７が発生するよう構成してもよい。【０１５９】  上記のように制御されたマイクロ波発生部５の出力は、各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに伝送され、加熱室４内に放射される。このとき、底壁面４４の給電部２１ｂから放射されたマイクロ波信号の位相を基準にすると、上壁面４５の給電部２１ａおよび左壁面４２の給電部２１ｃから放射されたマイクロ波信号は、略９０度遅れた信号となり、右壁面４３の給電部２１ｄから放射されたマイクロ波信号は略１８０度遅れた信号となる。すなわち、対向する給電部（２１ａ，２１ｂ）および（２１ｃ，２１ｄ）の間の位相差が略９０度となるようにマイクロ波発生部５の出力が各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに入力されている。【０１６０】  実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、略９０度の倍数の位相差を形成するよう構成して、電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃに９０度ハイブリッド分配器を用いる。このように、電力分配部に９０度ハイブリッド分配器を用いることにより、コンパクト形状で安定した等分配を実行することができ、且つ電力分配部を複数段接続することにより、４分配、８分配などの複数分配に形成しても、分配出力間の位相差を略９０度に安定して形成することができる。【０１６１】  実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、１つの発振部７を発振源として、電力分配部により４分配されたマイクロ波信号が形成され、対向する給電部（２１ａ，２１ｂ）および（２１ｃ，２１ｄ）にマイクロ波信号を伝送する２つのマイクロ波伝送路（９ａ，９ｂ）および（９ｃ，９ｄ）の一方９ａ，９ｃに位相可変部１０ａ，１０ｂがそれぞれ設けられている。実施の形態５においては、対向する給電部（２１ａ，２１ｂ）および（２１ｃ，２１ｄ）における各開口部（２４ａ，２４ｂ）および（２４ｃ，２４ｄ）の長手方向が同一方向となっている。【０１６２】  上記のように構成されたマイクロ波発生部５において、位相可変部１０ａ，１０ｂに印加する電圧を制御することにより、対向および／または近接した給電部から放射されるそれぞれのマイクロ波の位相差を同相、若しくは逆相（１８０度差）にすることができる。  上記のように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、加熱室内に放射されるマイクロ波の位相差を変えることにより、加熱室内のマイクロ波の伝搬状態を時間的に変化させて、被加熱物に対する局所加熱を解消し、加熱の均一化を図ることができる。【０１６３】  なお、実施の形態５においては、位相可変部１０ａ，１０ｂは２つのマイクロ波伝送路９ａ，９ｃに挿入した例で説明したが、最大ですべてのマイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに挿入してもよい。その場合、それぞれの位相可変部を個別にかつ時間的に制御することにより、複数の給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから放射されるマイクロ波の位相の組合せを変化させることが可能となり、さらに均一な加熱を図ることができる。【０１６４】  また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの検知信号に基づいて、反射電力量が少なくなるように位相可変部１０ａ，１０ｂへの印加電圧を制御することで、加熱効率を高めて、短時間加熱を図ることができる。  実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが検知する反射電力量が所定の最大許容反射電力量を超えた場合、制御部６は発振出力を低下させるように発振部７、若しくは初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへの供給電力を低減させて、各半導体素子の熱破壊を回避させている。【０１６５】  実施の��態５のマイクロ波加熱装置は、加熱室４を構成する４つの壁面（左壁面４２，右壁面４３，底壁面４４，上壁面４５）のそれぞれに給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを設けた例で説明したが、少なくとも２つの給電部を加熱室１０を構成する隣接した２つの壁面（左壁面４２と底壁面４４、あるいは右壁面４３と底壁面４５）にそれぞれ設けることにより、被加熱物に異なる２方向から直接的にマイクロ波を照射させることができ、例えば厚みのある被加熱物の加熱を促進させることが可能となる。【０１６６】  実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、加熱室４を構成する対向する壁面（上壁面４５と底壁面４４，左壁面４２と右壁面４３）に設けられた給電部（２１ａと２１ｂ，２１ｃと２１ｄ）は、対向する開口部（２４ａと２４ｂ，２４ｃと２４ｄ）が同一方向が長手方向となる長方形形状である。開口部から放射されるマイクロ波は、そのマイクロ波が放射される開口部の長手方向に直交する方向で、壁面に沿って４つの壁面を周回しながら伝搬する。したがって、対向する開口部（２４ａと２４ｂ，２４ｃと２４ｄ）から放射されたマイクロ波の偏波面は略平行となり、それぞれのマイクロ波のエネルギを被加熱物に集中させることができる。【０１６７】  また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、加熱室４を構成する隣接する壁面（例えば、上壁面４５と左壁面４２，右壁面４３と底壁面４４）に設けられた給電部（２１ａと２１ｃ，２１ｄと２１ｂ）の開口部（２４ａと２４ｃ，２４ｄと２４ｂ）の長手方向が直交するよう構成されている。このように開口部の長手方向が直交するよう構成された給電部において、当該給電部の開口部から放射されるマイクロ波の偏波面が直交状態となることにより、互いの干渉が緩和され、それぞれの給電部から放射されるマイクロ波のエネルギを効率よく被加熱物に供給することができる。【０１６８】  さらに、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、加熱室の側面壁面である左壁面４２と右壁面４３にそれぞれ設けた給電部２１ｃ，２１ｄの開口部２４ｃ，２４ｄは、導波部２２ｃ，２２ｄにおける供給部２３ｃ，２３ｄの位置よりも高い位置に設けられている。このように開口部２４ｃ，２４ｄを供給部２３ｃ，２３ｄより高い位置に設けることにより、開口部２４ｃ，２４ｄから放射されるマイクロ波の伝搬方向を上壁面側に偏らせることができる。この結果、被加熱物の形状、大きさ、量などの影響に起因する開口部２４ｃ，２４ｄから放射されるマイクロ波の偏向面の乱れを緩和して、マイクロ波エネルギをさらに効率高く被加熱物に供給することができる。【０１６９】  また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、加熱室の側面壁面である左壁面４２と右壁面４３にそれぞれに設けた給電部２１ｃ，２１ｄの開口部２４ｃ，２４ｄは、それぞれの側面壁面の略中央に形成されている。このように開口部２４ｃ，２４ｄを側面壁面の略中央に形成されているため、加熱室内に収納された被加熱物の嵩高さの影響に起因する開口部２４ｃ，２４ｄから放射されるマイクロ波の偏向面の乱れを緩和して、マイクロ波エネルギをさらに効率高く被加熱物に供給することができる。【０１７０】  さらに、実施の形態５のマイクロ波���熱装置においては、電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃの出力を増幅ブロックに伝送する複数のマイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄにおける２つのマイクロ波伝送路９ａ，９ｃに位相可変部１０ａ，１０ｂを配置した例について説明したが、本発明のマイクロ波加熱装置は少なくとも１つのマイクロ波伝送路に位相可変部を配置する構成を含むものである。このように本発明のマイクロ波加熱装置においては、少なくとも１つのマイクロ波伝送路に位相可変部を配置して、その位相可変部を制御して対象となる給電部から放射されるマイクロ波の位相を時間的に変化させ、他の給電部から放射されるマイクロ波との位相差を変化させることができる。このため、本発明のマイクロ波加熱装置は、加熱室内のマイクロ波分布を変化させることが可能となり、加熱室内の被加熱物をより均一に加熱することができる。【０１７１】  （実施の形態６）  以下、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置について添付の図２３を参照しつつ説明する。図２３は実施の形態６のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示したブロック図である。実施の形態６の説明において、前述の実施の形態１〜５のマイクロ波加熱装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は実施の形態６においては省略する。【０１７２】  本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１〜５と同様に、加熱室の異なる壁面のそれぞれに給電部を設けて、加熱室内部の電磁波分布を均一化、若しくは被加熱物に応じて可変するよう構成されている。【０１７３】  図２３に示す実施の形態６のマイクロ波加熱装置において、実施の形態５のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波発生部に増幅選択手段である増幅選択部を設けたことと、加熱室内にマイクロ波を放射する給電部の開口部の形状である。【０１７４】  図２３において、マイクロ波発生部７０は、半導体素子を用いて構成した発振部７と、発振部７の出力を２分配する電力分配部８ａと、電力分配部８ａのそれぞれの出力がマイクロ波伝送路９ａ，９ｂを介して入力される増幅選択部６２ａ，６２ｂと、増幅選択部６２ａ，６２ｂからの各出力がマイクロ波伝送路５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを介して入力される半導体素子を用いて構成した初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれの出力をさらに増幅する半導体素子を用いて構成した主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各出力がマイクロ波電送部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介して入力され、後述する給電部に出力する出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、を具備している。また、各マイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄには電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが挿入されて、加熱室４からの反射電力を検知するよう構成されている。【０１７５】  さらに、マイクロ波伝送路９ａには、位相可変部１０ａが挿入されている。この位相可変部１０ａは、印加電圧に応じて容量が変化する容量可変素子を用いて構成されており、その位相可変範囲は、略０度から略２７０度の範囲である。【０１７６】  実施の形態６のマイクロ��加熱装置は、被加熱物を収納する略直方体構造を有する加熱室４を具備している。加熱室４は、例えば鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で構成されており、左壁面４２、右壁面４３、底壁面４４、上壁面４５、および対向して配置され開閉する扉３７，３８により構成されている（図２１参照）。扉３７，３８は正面側扉３７と裏面側扉３８により構成され、加熱室４に対して被加熱物を出し入れするために開閉できるよう構成されている。正面側扉３７と裏面側扉３８が閉成状態において、加熱室内に放射されたマイクロ波は漏洩することなく内部に閉じ込めるよう構成されている。【０１７７】  マイクロ波発生部７０の４つの出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄにそれぞれ接続された給電部４６ａ，４６ｂ，２１ｃ，２１ｄ，が加熱室４を構成する各壁面に配置されている。加熱室４において対向する左壁面４２と右壁面４３のそれぞれの略中央には給電部２１ｃと給電部２１ｄが設けられており、上壁面４５と底壁面４４の略中央には給電部４６ａと給電部４６ｂがそれぞれ設けられている。各給電部４６ａ，４６ｂ，２１ｃ，２１ｄは、加熱室４の各壁面に設けた開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄと、マイクロ波発生部７０からのマイクロ波信号を出力する供給部４８ａ，４８ｂ，２３ｃ，２３ｄと、供給部４８ａ，４８ｂ，２３ｃ，２３ｄを始端側に配置し開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄを終端側に配置した導波部４７ａ，４７ｂ，２２ｃ，２２ｄと、により構成されている。導波部４７ａ，４７ｂ，２２ｃ，２２ｄは、開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄを加熱室壁面の外側から覆うように構成され、供給部４８ａ，４８ｂ，２３ｃ，２３ｄからのマイクロ波を開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄに導くよう構成されている。供給部４８ａ，４８ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれの導波部４７ａ，４７ｂ，２２ｃ，２２ｄにマイクロ波発生部７０の各出力を供給する同軸伝送路の中心導体を突出させて構成されている。開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄは、略矩形形状の長方形形状であり、それぞれの長手方向はすべて同一方向であり、正面側扉３７および裏面側扉３８が設けられている装置における奥行き方向である。【０１７８】  マイクロ波発生部７０において、電力分配部８ａの一方の出力が伝送するマイクロ波伝送路９ａに挿入された位相可変部１０ａの後段には第１の増幅選択部６２ａが設けられている。第１の増幅選択部６２ａはその２つの出力端子として切換端子５１ａ，５１ｂを有している。切換端子５１ａが初段増幅部１１ａに接続され、切換端子５１ｂが初段増幅部１１ｂに接続されている。したがって、上壁面４５に設けられた給電部４６ａと底壁面４４に設けられた給電部４６ｂは、第１の増幅選択部６２ａにより切換選択される。【０１７９】  また、電力分配部８ａの他方の出力が伝送するマイクロ波伝送路９ｂには第２の増幅選択部６２ｂが設けられている。第２の増幅選択部６２ｂはその２つの出力端子として切換端子５１ｃ，５１ｄを有している。切換端子５１ｃが初段増幅部１１ｃに接続され、切換端子５１ｄが初段増幅部１１ｄに接続されている。したがって、左壁面４２に設けられた給電部２１ｃと右壁面４３に設けられた��電部２１ｄは、第２の増幅選択部６２ｂにより切換選択される。【０１８０】  発振部７の出力電力は、電力分配部８ａにより略１／２ずつ分配され、マイクロ波伝送路９ａ，９ｂを伝送して第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂに入力する。前述のように、第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂは、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで構成された増幅ブロックの中からマイクロ波信号を伝送すべき増幅ブロックを選択するものである。第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂにより、マイクロ波信号が伝送するマイクロ波伝送路５０ａまたは５０ｂ，５０ｃまたは５０ｄが選択される。選択されたマイクロ波伝送路に接続され増幅ブロックに駆動電力を供給することにより、マイクロ波信号が増幅されて、選択された増幅ブロックに接続している給電部から増幅されたマイクロ波信号が加熱室内に放射供給される。【０１８１】  上記のように選択された給電部からマイクロ波信号が加熱室内に放射されるとき、電力分配部８ａの一方の出力が伝送するマイクロ波伝送路９ａのマイクロ波信号を基準にすると、電力分配部８ａの他方の出力が伝送するマイクロ波伝送路９ｂのマイクロ波信号は、位相が９０度遅れた信号である。したがって、最終的に加熱室内に放射されるマイクロ波は、上壁面４５の給電部４６ａまたは底壁面４４の給電部４６ｂから放射されるマイクロ波の位相を基準にすると、左壁面４２の給電部２１ｃまたは右壁面４３の給電部２１ｄから放射されるマイクロ波の位相は略９０度遅れた信号となっている。このときの位相可変部１０ａにおける位相可変範囲は０度の場合である。【０１８２】  図２３に示すように、実施の形態６のマイクロ波加熱装置において、加熱室４に設けられた給電部４６ａ，４６ｂ，２１ｃ，２１ｄの開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄは、それぞれの長手方向が同一方向（奥行き方向）であるため、開口部から放射されたマイクロ波が開口部の長手方向に直交する方向で加熱室壁面に沿って周回しながら伝搬する。この結果、各開口部から放射されたマイクロ波の偏波面が略平行となり、それぞれのマイクロ波のエネルギを被加熱物に集中させることができる。【０１８３】  以下、上記のように構成された実施の形態６のマイクロ波加熱装置における動作について説明する。  被加熱物の加熱開始時における発振周波数の選択に係る諸動作は、前述の実施の形態５と同様であるため、ここではその動作説明については省略する。【０１８４】  正面側扉３７または裏面側扉３８のいずれかの扉を利用して使用者が被加熱物を加熱室４に収納し、加熱条件（図２３においてＸとして表示）を操作表示パネルにおいて入力し、加熱開始キーを押圧することのより、当該マイクロ波加熱装置は加熱動作を開始する。制御部６は使用者が設定した加熱条件（Ｘ）、および加熱開始キーの押圧により形成された加熱開始信号（Ｓ）が入力されて、制御信号をマイクロ波発生部７０に出力する。制御部６は、入力された加熱条件に基づいて第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂを切換制御して、加熱開始時に動作させる増幅ブロックを決定する。その後、発振��７に駆動電力を供給し、所望の発振周波数のマイクロ波を発振させる。以降、第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂが選択した増幅ブロックにおける初段増幅部を動作させ、次に主増幅部を動作させる。【０１８５】  上記のように選択された各増幅ブロックの主増幅部は２００Ｗから５００Ｗのマイクロ波電力で位相差９０度を有して出力する。そして選択された増幅ブロックに接続された給電部から被加熱物が収納された加熱室内にマイクロ波が供給放射される。例えば、加熱初期に選択されマイクロ波を放射する給電部が、右壁面４３に設けられた給電部２１ｄと底壁面４４に設けられた給電部４６ｂである場合、これらの給電部２１ｄ，４６ｂから放射されるマイクロ波の位相差は略９０度である。例えば、給電部４６ｂから放射されるマイクロ波信号を基準にすると、給電部２１ｄから放射されるマイクロ波信号が略９０度遅れた状態である。このとき、位相可変部１０ａの位相可変範囲は０度である。このように、右壁面４３も給電部２１ｄと底壁面４４の給電部４６ｂから位相が略９０度異なるマイクロ波が供給されることにより、加熱室４の略中央部から右壁面側にマイクロ波の電界集中領域が形成される。このように加熱室４の内部に電界集中領域が形成されることにより、被加熱物が加熱室４の略中央に収納された場合には、被加熱物の略中央から右寄りが強く加熱される状態となる。【０１８６】  したがって、制御部６は、被加熱物の加熱の均一化を図るために、適当な時間周期あるいは被加熱物に関する検知情報（図２３においてＺとして表示）、例えば被加熱物の温度分布情報に基づいて、駆動するべき増幅ブロックに切り換える制御信号をマイクロ波発生部７０に出力する。制御信号が入力されたマイクロ波発生部７０は、現在動作中の増幅ブロックへ供給されている駆動電力を停止し、第１の増幅選択部６２ａおよび／または第２の増幅選択部６２ｂの切換動作を行う。切換動作が終了すると切り換えられた増幅ブロックに駆動電力を供給し、その増幅ブロックを駆動させる。【０１８７】  次に、実施の形態６にマイクロ波加熱装置における切換動作について詳細に説明する。例えば、右壁面４３の給電部２１ｄを左壁面４２の給電部２１ｃに切り換える場合について説明する。【０１８８】  給電部２１ｄから給電部２１ｃへの切り換え動作は、被加熱物の略中央から左側部分の加熱を促進させる目的で実施する。例えば、被加熱物の温度分布情報として被加熱物の表面温度分布情報が制御部６に入力されると、被加熱物の略中央から左側の領域における表面温度と、略中央から右側の領域における表面温度とを比べる。その結果、被加熱物の左側の領域における最低表面温度が、右側の領域における最高表面温度に比べて、例えば１０℃以上の差に達した場合に切換指令信号を制御部６が出力する。【０１８９】  切換指令信号が入力された駆動電源部（例えば、図２０の符号３４参照）は、その切換指令信号に基づいて、初段増幅部１１ｄおよび主増幅部１２ｄに供給している駆動電力を停止する。そして、切換指令信号が入力された第２の増幅選択部６２ｂは、コモン端子を切換端子５１ｄから切換端子５１ｃに切り換える。その後、駆動電源部は初段増幅部１１ｃおよび���増幅部１２ｃに順次駆動電力を供給する。この一連の切り換え動作により、左壁面４２の給電部２１ｃから放射されたマイクロ波が加熱室内に供給される。【０１９０】  上記のように左壁面４２の給電部２１ｃおよび底壁面４４の給電部４６ｂの両者から放射されたマイクロ波が加熱室４に供給されることにより、加熱室内の被加熱物は、その略中央より左側の領域が強く加熱され始める。【０１９１】  上記のように加熱動作の継続中において、被加熱物の略中央より左側の領域の表面温度上昇が未だに所望の温度に達しない場合には、底壁面４４の給電部４６ｂから放射されるマイクロ波給電を上壁面４５の給電部４６ａから放射されるマイクロ波給電に切り換えてもよい。【０１９２】  底壁面４４の給電部４６ｂから上壁面４５の給電部４６ａへの切り換え動作は、制御対象となる増幅ブロックおよび増幅選択部が異なるが前述した右壁面４３の給電部２１ｄから左壁面４２の給電部２１ｃへの切り換え動作と実質的に同じである。  以上の一連の切り換え動作は、被加熱物の表面温度分布情報に基づいて、加熱動作中において適宜実施するものである。【０１９３】  実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波伝送路９ａに挿入した位相可変部１０ａに印加する電圧を制御することで、動作中の２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相差を同相から逆相（１８０度差）の間を連続的に可変制御することができるよう構成されている。実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、各給電部の開口部の長手方向が同一方向であるため、位相可変部１０ａを設けることにより、加熱室壁面を周回しながら伝搬するマイクロ波の伝搬状態を時間的に連続変化させることができる。この結果、実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の局所加熱を解消し、均一な加熱をさらに促進することができる。【０１９４】  実施の形態６のマイクロ波加熱装置において、使用者が設定した加熱条件（Ｘ）、加熱室内の被加熱物に関する表面温度などの加熱情報（Ｙ）などに基づいて、所定の状態に達したとき加熱動作は終了する。【０１９５】  以上に説明した実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、増幅選択部６２ａ，６２ｂを切換制御して、加熱室内にマイクロ波を供給する放射位置を選択することができる。したがって、実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の特定部分の加熱を促進させることが可能となる。また、実施の形態６のマイクロ波加熱装置の構成において、マイクロ波を供給する放射位置を時間的に選択切換することが可能であり、被加熱物の全体を所望の状態に加熱することができる。【０１９６】  また、実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、電力分配部８ａの出力と第１の増幅選択部６２ａとの間のマイクロ波伝送路９ａに位相可変部１０ａを設けている。このようにマイクロ伝送路に位相可変部を設けることにより、給電部から放射されるマイクロ波の位相を時間的に変化させることが可能となる。対向しない隣接する壁面のそれぞれから供給されるマイクロ波に対して位相差を可変制御することにより、加熱室内のマイクロ波分布を変化させて、被加熱物に対する均一な加熱を促進させることができるとともに、被加熱物における特定した部分の加熱を促進させることができる。  さらに、実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、正面側と裏面側に扉３７，３８が設けられているため、異なる方向から被加熱物を加熱室内に出し入れできるという優れた利便性を有する。【０１９７】  なお、実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、加熱室４を構成する壁面に１つの給電部を設けた構成について説明したが、加熱室４を構成する同一壁面に複数の給電部を設けて、いずれか一方の給電部を増幅選択部により選択できるよう構成することも可能である。このように構成した場合、被加熱物において、選択した給電部に近い領域が強く加熱される。この特徴を利用して、受熱効率の異なる異種の被加熱物を同時に均一に昇温させることが可能となる。同一壁面としては、加熱室における底壁面が実用価値が大きい。【０１９８】  （実施の形態７）  図２４は本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置の平面図である。  図２４において、加熱室５２は、上下壁面と６面の側壁面５３〜５８との８面体で構成されている。側壁面５３〜５８の６面において、ひとつ置きに３つの開閉扉５９〜６１が配置されている。加熱室５２に対してマイクロ波を供給する給電部は上下壁面に設けられている。【０１９９】  実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、加熱室５２の内部の被加熱物を出し入れするための扉が多数設けられている。このため、実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、装置の周囲のあらゆる方向から加熱室内に対する被加熱物の出し入れのアクセスが可能となり、利便性がさらに高くなる。【０２００】  以上のように、本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置は複数の開閉扉を備えるとともにマイクロ波を放射する複数のマイクロ波供給手段である複数の給電部が加熱室を構成する壁面に最適に配置されている。また、実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１〜５で説明したような構成として給電部からの放射方向および放射位置を最適化するとともに、マイクロ波を放射する給電部を切り換え制御を行うことができ、且つ動作中の給電部間のマイクロ波の位相差を変化させることができる。このように構成された実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの用途に適用できる。【０２０１】  （実施の形態８）  図２５は、本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波供給系の構成を示すブロック図である。実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、前述の図２２に示した実施の形態５のマイクロ波加熱装置と実質的に同じ構成である。実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、検出した反射電力に基づく加熱動作時のマイクロ波周波数の抽出処理の具体例を説明するものである。したがって、実施の形態８のマイクロ波加熱装置の説明において、実施の形態５のマイクロ波加熱装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態５の説明を適用する。【０２０２】  図２５に示すように、実施の形態８のマイクロ波加熱装置である電子レンジは、４つの給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが設けられた加熱室４、マイ���ロ波発生部５、マイクロコンピュータで構成された制御部６、および商用電源が接続されマイクロ波発生部５に駆動電力を供給する駆動電源部３４を含むものである。【０２０３】  マイクロ波発生部５は、発振部７、電力分配部８（図２２における８ａ，８ｂ，８ｃに相当）、位相可変部１０ａ，１０ｂ、増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを備える。【０２０４】  駆動電源部３４は、商用電源から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換して、可変電圧を発振部７に供給し、直流電圧を増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄに供給する。【０２０５】  発振部７は、例えば、トランジスタなどの回路素子から構成されており、駆動電源部３４から供給された可変電圧の電圧信号に基づいてマイクロ波を発生する。また、発振部７は制御部６に接続されており、例えば、制御部６から送信された電圧信号により、発振周波数および発振出力が制御される。このように発振器７は制御部６によりその動作が制御されている。  増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄは、駆動電源部３４から供給された直流電圧により動作し、発振部７において発生したマイクロ波を増幅する。【０２０６】  各増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄは放熱フィン、回路基板を含んでおり、この回路基板上に初段増幅部および主増幅部が形成されている。なお、各増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄは、当該マイクロ波加熱装置の出力仕様に応じて１個から複数個の増幅器で構成される。増幅器はＧａＮ（窒化ガリウム）やＳｉＣ（炭化珪素）等を用いたトランジスタ等の高耐熱性かつ高耐圧の半導体素子により構成されている。各増幅器には、それぞれの増幅器の電源電圧と、基準電位を示す基準電圧と、それぞれの増幅器の動作／非動作を制御する制御信号が駆動電源部３４から供給される。制御信号は、例えば０Ｖから−１０Ｖ程度の電圧であり、それぞれの増幅器が増幅動作を行うか、または停止状態とするかを制御している。また、増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄにおいて、初段増幅部は発振部７からのマイクロ波電力を増幅し、主増幅部は初段増幅部の出力をさらに増幅している。【０２０７】  駆動電源部３４は商用電源の電圧を発振部７と増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄのそれぞれに所望の電圧を供給する、いわゆるスイッチング電源であり、商用電源の電位と発振部７と増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄの電位を絶縁する役目も同時に果たしている。【０２０８】  各増幅ブロックブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄから出力されたマイクロ波電力は、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを介して給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのアンテナである供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに与えられる。供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに与えられたマイクロ波は、加熱室内へ放射される。加熱室内に放射されたマイクロ波は、被加熱物に吸収されて被加熱物を昇温させる。加熱室内に放射されたマイクロ波の一部は加熱室壁面、被加熱物表面などで反射して供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに戻ってくる。電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，��４ｄは加熱室４から反射して戻ってくる反射電力の値に応じた検出信号を制御部６に送信する。【０２０９】  電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、検波ダイオード、方向性結合器および終端器等を含み、増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄにより増幅されたマイクロ波を加熱室４に設けられた給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに同軸ケーブルを介して供給するとともに、加熱室４からの反射電力の値に応じた検出信号を出力する。【０２１０】  次に、制御部６におけるマイクロ波発生部５および駆動電源部３４に対する制御方法について説明する。  制御部６は、使用者が加熱条件（Ｘ）を設定し、加熱開始信号（Ｓ）が入力されると、以下の処理を行う。制御部６は、予め定められた第１の出力電力をマイクロ波発生部５の出力として設定する。第１の出力電力は被加熱物を加熱する第２の出力電力よりも小さく設定されている。マイクロ波が加熱室内に放射されることにより、発生する反射電力はその周波数に応じて変化する。したがって、周波数を可変する際、反射電力が大きく増減する。発生した反射電力によって発振部７、増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄを構成する回路素子が発熱した場合、それらに設けられた放熱機構の能力に応じてその発熱は放熱される。しかし、発生した反射電力がその放熱能力を超えると回路素子の温度が高くなり、回路素子が損傷する恐れがある。そこで、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、それぞれの回路素子の放熱能力を超えないように第１の出力電力を定めている。第１の出力電力の決定方法については後述する。【０２１１】  次に、マイクロコンピュータである制御部６は、発振部７において発生するマイクロ波の周波数を電子レンジで用いられる２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの全周波数帯域とし、その全周波数帯域で掃引（スイープ）する。そのとき、制御部６は、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより検出された反射電力と周波数との関係を記憶する。この周波数帯域はＩＳＭ（Industrial Scientific and Medical）バンドと呼ばれている。【０２１２】  なお、制御部６は、マイクロ波の周波数の掃引時に全周波数帯域における反射電力と周波数との関係を記憶する代わりに、反射電力が最小値または極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみを記憶してもよい。この場合には、制御部６内の記憶装置の使用領域を削減することができる。【０２１３】  続いて、制御部６は、ＩＳＭバンドから特定の周波数を抽出する周波数抽出処理を行う。この周波数抽出処理では、例えば、記憶した反射電力から特定の反射電力（例えば、最小値または極小値）を識別し、その反射電力が得られたときの周波数を当該マイクロ波加熱装置の加熱動作時のマイクロ波周波数として抽出する。なお、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみをマイクロコンピュータが複数組記憶する場合には、記憶された複数の周波数の中から特定の周波数（例えば、最小の反射電力を示す周波数）を当該マイクロ波加熱装置の加熱動作時のマイクロ波周波数として抽出する。【０２１４】  以下、周波数抽出処理について詳細に説明する。図２６は、例示としての４つの電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが検知した反射電力と発振周波数の関係をグラフ化した図である。縦軸は反射電力［Ｗ］を示し横軸は発振周波数［Ｈｚ］を示している。図２６において、ＡＮＴ１は給電部２１ａからの反射電力と発振周波数との関係を示し、ＡＮＴ２は給電部２１ｂからの反射電力と発振周波数との関係を示し、ＡＮＴ３は給電部２１ｃからの反射電力と発振周波数との関係を示し、ＡＮＴ４は給電部２１ｄからの反射電力と発振周波数との関係を示す。図２６の例示に示すように、各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが検知する反射電力と発振周波数との関係は、ある程度同じような反射電力曲線を示し、複数の極小値を有している。【０２１５】  制御部６には各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄから上記のような反射電力と発振周波数との関係を示すデータが入力される。制御部６は各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄからのデータに基づき各反射電力曲線を合成した反射電力曲線を算出する。図２７は合成した反射電力曲線を示す図である。図２７において、縦軸は反射電力［Ｗ］を示し、横軸は発振周波数［Ｈｚ］を示している。図２７に例示されている各反射電力曲線では極小値を２つ有する（周波数ｆ１，ｆ２）。  制御部６は、周波数抽出処理において、例えば反射電力が極小値となるときの周波数ｆ１を当該マイクロ波加熱装置の加熱動作時のマイクロ波周波数として抽出する。複数の周波数を抽出する場合は、例えば別の極小値となる周波数ｆ２を第２の加熱動作時のマイクロ波周波数として抽出する。【０２１６】  なお、加熱動作時のマイクロ波周波数を抽出するための掃引動作は、例えば０．１ＭＨｚ当り１ｍｓｅｃで行われる。この場合、ＩＳＭバンドの全周波数帯域にわたる掃引動作は、約１ｓｅｃの時間を要する。【０２１７】  掃引動作が終了した後、制御部６は、予め定められた第２の出力電力を当該マイクロ波加熱装置の駆動の出力電力として設定する。この第２の出力電力は、加熱室４の内部に収納された被加熱物を実際に加熱するための電力である。第２の出力電力は、当該マイクロ波加熱装置の最大出力電力（定格出力電力）に相当する。例えば、当該マイクロ波加熱装置である電子レンジの定格出力電力が９５０Ｗである場合、第２の出力電力は９５０Ｗとして予め定められる。【０２１８】  そして、制御部６は、第２の出力電力で抽出された加熱動作時のマイクロ波周波数のマイクロ波を給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから加熱室内に放射させる。その結果、反射電力を低減して、被加熱物の加熱を効率高く行うことができる。このときの加熱動作が実際に被加熱物を加熱する本加熱動作である。【０２１９】  本加熱動作中において、制御部６は、いずれかの電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより検出された反射電力が予め定められたしきい値を超えたか否かを判別する。ここで、しきい値は、例えば周波数抽出処理時において検出された反射電力の最小値に５０Ｗを加算した値として定めてもよい。このようにしきい値を定めることにより、反射電力が本加熱動作の開始時の値から５０Ｗを超えて大きくなると、制御部６は再びＩＳＭバンドの全周波数帯域にわたってマイクロ波の周波数を掃引して、周波数抽出処理を行う。【０２２０】  上記のように本加熱動作中において反射電力が大きくなれば周波数抽出処理を行う構成であるため、実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の本加熱動作中において反射電力が著しく増大することを確実に防止することができる。  また、被加熱物が加熱されることにより、反射電力の周波数特性が大きく変化する場合でも、ＩＳＭバンドの全周波数帯域にわたって掃引動作して、周波数抽出処理を行うよう構成されているので、常に反射電力の低減を図ることが可能となる。【０２２１】  続いて、制御部６は、先に抽出した加熱動作時のマイクロ波周波数を基準周波数として設定する。そして、制御部６は、設定された基準周波数を含む一定範囲の周波数帯域、例えば、基準周波数から±５ＭＨｚの範囲内の周波数帯域で、部分的に掃引動作を行うとともに、そのとき電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより検知された反射電力と周波数との関係を記憶する。なお、ここでも、制御部６は、部分的な周波数帯域での掃引動作時において検出された、反射電力と周波数との関係を連続的に記憶する代わりに、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみを記憶してもよい。この場合には、制御部６内の記憶装置の使用領域を削減することができる。【０２２２】  続いて、制御部６は、上記のように設定された掃引動作の対象となる周波数帯域の中から、例えば反射電力が最小値を示す特定の周波数を再度抽出する周波数再抽出処理を行う。この周波数再抽出処理は、前述の周波数抽出処理と同様の処理である。【０２２３】  以上のように実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物に対する本加熱動作を行う前に、被加熱物の加熱時に発生する反射電力が最小となるマイクロ波の周波数が、周波数抽出処理により抽出される。抽出された周波数が実際の被加熱物を加熱するマイクロ波周波数として用いられることにより、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が向上する。【０２２４】  実施の形態８のマイクロ波加熱装置において、周波数抽出処理に用いられる第１の出力電力は、実際の加熱動作時の出力電力よりも十分に小さい電力に設定されている。このように周波数抽出処理時の出力電力が設定されているため、マイクロ波の周波数の掃引動作時において、反射電力により発振部７および増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄを構成する回路素子が発熱する場合でも、それぞれが有する放熱機構において十分に放熱される。その結果、回路素子の反射電力による破損が確実に防止される。【０２２５】  なお、実施の形態８のマイクロ波加熱装置において、加熱動作時のマイクロ波周波数の抽出は反射電力が最小値または極小値に基づいて決定するとしているが、以下に説明する方法により加熱動作時のマイクロ波周波数を抽出してもよい。  図２８は、図２７と同じように実施の形態８のマイクロ波加熱装置において各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄからのデータに基づいて算出された合成反射電力曲線の一例を示す図である。図２８において、縦軸は反射電力［Ｗ］を示し横軸は発振周波数［Ｈｚ］を示している。以下、図２８を用いて別の周波数抽出処理について説明する。【０２２６】  制御部６は、加熱動作時のマイクロ波周波数の抽出���際に反射電力が極小となる第１の周波数ｆ１と、そのときの反射電力値Ｐｒ１を記憶する。さらに周波数を掃引して、反射電力がＰｒ１から所定の割合、例えば１ｄＢ増加した周波数ｆ１’を記憶する。さらに周波数の掃引を継続し、反射電力が極小となる第２の周波数ｆ２とそのときの反射電力Ｐｒ２を記憶する。ここでも同じように掃引を続けＰｒ２から、例えば１ｄＢだけ反射電力が増加した周波数ｆ２’を記憶する。発振部７が最高周波数の２５００ＭＨｚに達すると。先に記憶した２つの周波数ｆ１，ｆ２に関する演算処理を行う。具体的には、所定の割合の前後における周波数の差を算出する。式で表すと次のように示される。【０２２７】  Δｆ１＝ｆ１−ｆ１’  Δｆ２＝ｆ２−ｆ２’【０２２８】  上記のように算出された周波数の差Δｆ１とΔｆ２の大小関係が比較される。ここでは、周波数の差が大きい方の周波数を加熱動作時のマイクロ波周波数（図２８に示した周波数曲線の場合はｆ２）として決定する。  なお、上記のように反射電力の極小値を記憶する場合、極小値が予め設定されている反射電力より小さいことを条件として含めてもよい。【０２２９】  上記のように加熱動作時のマイクロ波周波数を抽出することにより、図２７に示した周波数抽出処理と同様の効果に加えてさらに、以下の効果を発揮することが可能となる。即ち、非常に先鋭な周波数特性を示した場合、外乱ノイズによって極小値の検出を誤ることが考えられるが、図２８に示した周波数抽出処理を使うことにより、外乱ノイズによる検出誤りを排除して、正しく反射電力が極小となる周波数を抽出することができる。その結果、誤った周波数で本加熱動作を行うことによって、回路素子の反射電力による損傷を未然に防止することができる。【０２３０】  反射電力は被加熱物の種類、形状、温度、大きさなどによって大きく変化する。また、加熱動作中においてもマイクロ波によって加熱されることによって被加熱物の水分量の変化し、反射電力が時々刻々変化する。このため、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、反射電力が所定の値以上になると加熱動作時のマイクロ波周波数を再抽出する作業を行っている。このとき、前述のように反射電力の所定の割合における周波数の差Δｆが大きい方の周波数を加熱動作時のマイクロ波周波数として選択している。このように選択することにより、加熱動作進行に伴って反射電力が極小のマイクロ波周波数が選択された周波数がずれたとしても、反射電力の増加が少なく、加熱動作時のマイクロ波周波数の再抽出を行う頻度を低減し、実質的に被加熱物を加熱する時間を短縮することが可能となる。【０２３１】  なお、実施の形態８のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部５は、図２５に示したように、１つの発振部７により４つの給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれにマイクロ波を供給する構成について説明した。本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば複数の給電部のそれぞれが対応する発振部を有する構成も可能である。このように構成した場合には、それぞれの電力検知部において検知した反射電力に基づいて前述のような周波数抽出処理を行い、それぞれの給電部から放射されるマイクロ波の加熱動作時の周波数を抽出す���ことが可能である。したがって、このように構成されたマイクロ波加熱装置においては、加熱室に設けられたそれぞれの給電部から最適な周波数のマイクロ波が放射されて、加熱室内の被加熱物を効率高く加熱することができるとともに、電力変換効率が大幅に向上する。【０２３２】  実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、加熱室４からの反射電力を検出して、その情報を制御部６に伝送する構成であるが、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが反射電力だけでなく増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄから給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに向かって伝送される入射電力も検出し、その検出信号を制御部６に伝送する構成としてもよい。このように構成することにより、加熱動作時のマイクロ波周波数を制御部６が決定する際、反射電力ではなく、反射電力と入射電力との比を用いて加熱動作時のマイクロ波周波数の抽出を行うことができる。その抽出方法は、図２７および図２８を用いて説明した周波数抽出方法において反射電力によって判断する部分を反射電力と入射電力の比によって判断するように変更すればよい。このように構成することにより、発振部７および増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄが周波数特性を有し、周波数に応じて入射電力に増減があったとしても、本加熱動作時に反射電力が最小または極小となる周波数を誤り無く検出することができる。したがって、このように構成されたマイクロ波加熱装置は、常に最も反射電力が小さい状態で加熱処理を行うことが可能となり、被加熱物の加熱を効率高く行うことができ、電力変換効率が向上する。【０２３３】  以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置は加熱室に複数の給電部が設けられ、各給電部が加熱室を構成する複数のそれぞれの所定位置に配設されているため、加熱室内の被加熱物を適切に効率高く加熱することができる構成となる。本発明に含まれる、複数の給電部にマイクロ波を供給するマイクロ波発生部の構成について以下に説明する。図２９は、本発明のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部に含まれる各種の構成を示す模式図である。なお、図２９においては、４つの給電部にマイクロ波を供給する４つの出力部５０１〜５０４を有するマイクロ波発生部を示したが、本発明は給電部が４つに限定されるものではなく、マイクロ波加熱装置の仕様に応じて複数の給電部が適宜設けられ、それに応じてマイクロ波発生部の出力部の数が決定される。【０２３４】  図２９の（ａ）は、複数の発振部１０１〜１０４と、それぞれの発振部１０１〜１０４からのマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。この構成においては、発振部１０１〜１０４はマグネトロンまたは半導体素子で構成することができる。マグネトロンを用いる場合には、均一加熱を促進するために、加熱室に回転するアンテナを設ける構成、および／または加熱室内部に金属攪拌機構を設ける構成が必要となる。なお、導波管２分配器を用いることにより、２つの給電部の位相差を特定値に設定することが可能である。【０２３５】  図２９の（ｂ）は、複数、例えば２つの発振部１０１，１０２��、それぞれの発振部１０１，１０２からのマイクロ波を２分配する２つの電力分配部２０１，２０２と、電力分配部２０１，２０２からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１〜３０４と、増幅されたマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。【０２３６】  図２９の（ｃ）は、単一の発振部１０１と、発振部１０１からのマイクロ波を４分配する電力分配部２０１と、電力分配部２０１からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１〜３０４と、増幅されたマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。【０２３７】  図２９の（ｄ）は、複数の発振部１０１〜１０３と、発振部１０１，１０２からのマイクロ波信号を出力する出力部５０１，５０２と、発振部１０３からのマイクロ波を２分配する電力分配部２０１と、電力分配部２０１からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１，３０２と、増幅されたマイクロ波信号を出力する出力部５０３，５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。この構成においては、発振部１０１，１０２はマグネトロンで構成することができる。【０２３８】  図２９の（ｅ）は、複数、例えば２つの発振部１０１，１０２と、それぞれの発振部１０１，１０２からのマイクロ波を４分配する２つの電力分配部２０１，２０２と、電力分配部２０１，２０２からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１〜３０８と、増幅された２つのマイクロ波信号を合成する４つの電力合成部４０１〜４０４と、合成されたマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。なお、電力分配部２０１，２０２と電力合成部４０１〜４０４は同様の回路構成である。但し、電力合成部４０１〜４０４に用いられる回路素子、例えば抵抗などは、電力分配部２０１，２０２の素子に比べて電力容量が大きいものが用いられる。図３０は、電力合成部４０１〜４０４の具体的な回路構成を示す図であり、Wilkinson coupler を用いた例である。図３０において、PORT２とPORT３にマイクロ波信号が入力され、PORT１から合成されたマイクロ波信号が出力される。PORT２とPORT３との間の入力側を接続する抵抗にて合成性能の安定化が図られる。なお、電力分配部２０１，２０２の場合には、図３０に示すPORT１にマイクロ波信号が入力され、PORT２とPORT３から分配されたマイクロ波信号が出力される。【０２３９】  図２９の（ｆ）は、単一の発振部１０１と、その発振部１０１からのマイクロ波を８分配する電力分配部２０１と、電力分配部２０１からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１〜３０８と、増幅された２つのマイクロ波信号を合成する４つの電力合成部４０１〜４０４と、合成されたマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。図２９の（ｆ）の構成は、前述の図２９の（ｅ）の構成において用いられた電力合成部４０１〜４０４が用いられる。【０２４０】  以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置において、複数の給電部にマイクロ波を供給するマイクロ波発生部は、各種の構成を含むものである。このよ��に構成された本発明のマイクロ波加熱装置は、加熱室に複数の給電部を設け、各給電部が加熱室を構成する複数のそれぞれの所定位置に配設して、マイクロ波発生部から適切に各給電部にマイクロ波が供給されるため、加熱室内の被加熱物を適切に効率高く加熱することができる構成となる。
【産業上の利用可能性】
【０２４１】  本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を効率高く加熱できるため、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの各種用途に適用できる。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月3日(2010.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を照射して加熱対象物である被加熱物を加熱処理するマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波により対象物を加熱処理するマイクロ波加熱装置の代表的な装置としては電子レンジがある。電子レンジにおいては、マイクロ波発生器において発生したマイクロ波が金属製の加熱室の内部に放射され、加熱室内部の被加熱物が放射されたマイクロ波により加熱処理される。
【０００３】
従来の電子レンジにおけるマイクロ波発生器としては、マグネトロンが用いられている。マグネトロンにより生成されたマイクロ波は、導波管を介して加熱室内部に供給される。
【０００４】
加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布が不均一であると、被加熱物を均一に加熱することができない。そこで、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一にするように試みた電子レンジが提案されている。例えば、日本の特開２００４−４７３２２号公報には、マグネトロンにおいて発生したマイクロ波を第１の導波管を介して加熱室の底面部分から放射させるとともに、第２の導波管を介して加熱室の上面部分から放射する電子レンジが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００４−４７３２２号公報に開示された電子レンジは、マグネトロンにより生成されたマイクロ波を加熱室内部へ供給するための導波管が中空の金属管により形成されており、加熱室の外側に配置されている。したがって、この電子レンジでは、マイクロ波を１つのマグネトロンから加熱室の複数のマイクロ波放射口へ導くために、複数の導波管を加熱室の外側に設ける必要があり、電子レンジが大型化していた。
【０００６】
また、特開２００４−４７３２２号公報には、マイクロ波の供給位置を増やすために、１つのマグネトロンにおいて発生したマイクロ波を加熱室の底部に設けた回転可能な複数のアンテナから加熱室内部に放射する電子レンジの構成が開示されている。このように構成された電子レンジにおいては、複数の放射アンテナの回転スペースを加熱室の外側に確保する必要があり、電子レンジの小型化を阻害していた。
【０００７】
さらに、上記のように構成された従来のマイクロ波加熱装置では、１つのマグネトロンにより発生したマイクロ波を被加熱物に照射しており、被加熱物の形状、種類、大きさ、量などに応じて電磁界分布を調整するような構成ではなかった。
したがって、このようなマイクロ波加熱装置の分野においては、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一若しくは、被加熱物に応じて変更することができ、小型化が可能なマイクロ波加熱装置が求められていた。
【０００８】
また、従来の電子レンジにおいて、被加熱物を均一に加熱することを目的として、加熱室を６面以上の多面体で構成し、各面の一部あるいは全部の面から放射アンテナを加熱室内に突出して配置した電子レンジが、日本の特開昭５２−１９３２４２号公報に開示されている。
【０００９】
特開昭５２−１９３２４２号公報に開示された電子レンジは、互いの放射アンテナを異なる面に配置したことにより、互いの干渉を防止できるとしている。この従来の電子レンジは、放射アンテナがそれぞれ異なる方向を向いて配置されている。このように構成された電子レンジにおいては、放射された電波は加熱室内のあらゆる方向に伝搬して、壁面にて反射して散乱するため、加熱室内では電波が均一に分布すると、この公報では説明されている。
【００１０】
しかしながら、多面体の各面に放射アンテナを配置する構成では、放射される方向は異なっているが、加熱室壁面での反射に伴う散乱、およびその散乱したマイクロ波が壁面にて反射してさらに散乱するという繰返しの反射により、加熱室内は広範囲において散乱状態となる。このため、複数の放射アンテナから放射されたマイクロ波の干渉を確実に防止することは不可能な構成である。
【００１１】
また、複数の固体高周波発振器を加熱室壁面に分散配置して、これらのマイクロ波出力部のうち、少なくとも二つの壁面に配したマイクロ波出力部を時分割動作させるものが、日本の特開昭５３−５４４５号公報に開示されている。
【００１２】
特開昭５３−５４４５号公報に開示された電子レンジにおいては、動作させるために選択した固体高周波発振器を時分割して動作させることにより、干渉によるマイクロ波出力部の破壊を防止して、同時動作させることができる説明されている。また、この特開昭５３−５４４５号公報には、加熱室における直交する壁面に配置した固体高周波発振器が、加熱室とマイクロ波出力部との結合形態を適当に選ぶことにより、互いに干渉しないように励振させることができ、同時発振が可能であると説明している。
【００１３】
しかしながら、特開昭５３−５４４５号公報に開示された電子レンジの構成において、どのような結合形態であれば、相互干渉を回避できるかについての内容が開示されていないため、実際には実現できない構成である。
【００１４】
また、日本の特開昭５６−１３２７９３号公報には位相器を備えた電子レンジが開示されている。この電子レンジは、半導体発振部と、半導体発振部の出力を複数に分割する分配器と、分配された出力をそれぞれ増幅する複数の増幅器と、増幅器の出力を合成する合成器とを有し、分配器と増幅器との間に位相器を設けている。
【００１５】
特開昭５６−１３２７９３号公報に開示された電子レンジにおいては、位相器がダイオードのオンオフ特性によりマイクロ波の通過線路長を切り換える構成である。この電子レンジにおいて、合成器として９０度および１８０度ハイブリッドを用いることで出力を２つにしており、位相器を制御することで２つの出力の電力比を変化させ、２つの出力間の位相を同相あるいは逆相にすることができるとしている。
【００１６】
位相器を備えた従来の電子レンジにおいては、合成器の２つの出力から放射されるマイクロ波は、位相器によって位相を変化させることで２つの放射アンテナからの放射電力比や位相差を任意に、かつ瞬時に変化させることは可能である。しかしながら、そのような放射によってマイクロ波が供給される加熱室内に収納されたさまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に確実に加熱することは困難であった。
【００１７】
本発明は、上記従来のマイクロ波加熱装置における問題を解決するものであり、マイクロ波を放射する複数のマイクロ波供給手段を加熱室の異なる壁面に最適に配置することにより、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一、若しくは被加熱物に応じて適切に変更することができ、且つ小型化が可能なマイクロ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】
【００１８】
本発明に係る第１の観点のマイクロ波加熱装置は、複数の出力部を有するマイクロ波発生部と、被加熱物を収納する加熱室と、前記複数の出力部のそれぞれの出力を前記加熱室に供給する複数の給電部と、前記複数の給電部からのマイクロ波放射を制御して、前記加熱室の電磁波分布を調整する制御部と、を具備する。このように構成された本発明に係る第１の観点のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を放射する複数のマイクロ波供給手段である供給部を加熱室に最適に配置することにより、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一、若しくは被加熱物に応じて適切に変更することができ、且つ小型化が可能なマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【００１９】
本発明に係る第２の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記制御部は、前記加熱室に収納された前記被加熱物にマイクロ波が集中するように、前記複数の給電部においてマイクロ波を放射させる給電部を選択するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第２の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に収納された被加熱物を確実に所望の状態で効率高く加熱することが可能となる。この結果、本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００２０】
本発明に係る第３の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記制御部は、前記加熱室に収納された前記被加熱物にマイクロ波が集中するように、マイクロ波を放射する給電部間の位相差を制御するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第３の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に収納された被加熱物を確実に所望の状態で効率高く加熱することが可能となる。
【００２１】
本発明に係る第４の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する単一または複数の発振部を有する構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第４の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一、若しくは被加熱物に応じて適切に変更することができる。
【００２２】
本発明に係る第５の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備える構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第５の観点のマイクロ波加熱装置は、発振部にマグネトロンや半導体素子を用いて、加熱室内部のマイクロ波の電磁界分布を均一、若しくは被加熱物に応じて適切に変更することができる。
【００２３】
本発明に係る第６の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を複数の空間に分割する仕切り部を設け、分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第６の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物を同時あるいは個別に、それぞれの被加熱物に適した加熱を行うことができる。
【００２４】
本発明に係る第７の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備え、
前記加熱室を少なくとも２つの空間に仕切る仕切り部を設け、前記複数の給電部が分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第７の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物を同時あるいは個別に、それぞれの被加熱物に適した加熱を行うことができる。
【００２５】
本発明に係る第８の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を少なくとも左右または上下の２つの空間に分割する仕切り部を備え、前記複数の給電部が分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第８の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類、形状の被加熱物を同時あるいは個別に、それぞれの被加熱物に適した加熱を行うことができる。
【００２６】
本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、前記給電部からの反射電力を検出する電力検知部と、を備え、
前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、発振部において発生する周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検知された反射電力が最小値または極小値となる周波数を検出し、検出された周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数を決定するよう構成されており、
前記制御部は、決定されたマイクロ波周波数で加熱動作時のマイクロ波出力を前記発振部によって発生させるとき、加熱動作中に前記電力検知部によって検出された反射電力が予め定められた閾値をこえると、前記発振部が出力するマイクロ波電力を一旦低減し、前記発振部の発生するマイクロ波周波数を掃引して、再度電力検知部が検知した反射電力が最小または極小となる周波数を検出し、反射電力が最小または極小となる周波数で加熱動作を再開するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。また、本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置においては、反射電力に起因してマイクロ波発生部が発熱する場合でも、その発熱量が大幅に低減される。その結果、本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力に起因するマイクロ波発生部の破損および故障を防止することができる。
【００２７】
本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第９の観点における前記制御部は、加熱動作中に前記発振部の発生するマイクロ波周波数を微少量増減させ、前記電力検知部によって検知された反射電力が小さくなる方向に前記発振部の発生するマイクロ波周波数を微減あるいは微増するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。また、本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置においては、加熱動作中に反射電力が変化した場合においても常に反射電力が最小または極小となる周波数を追尾するので常に高い電力変換効率を維持することが可能となる。
【００２８】
本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第９の観点における前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、発振部によりマイクロ波の周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検出された反射電力が極小値となる複数の周波数を検出するよう構成されており、
検出された第１の極小値となる周波数で加熱動作を行い、前記電力検知部が検知した反射電力が、予め定めた所定の値よりも大きくなると、加熱動作前に検出した第２の極小値となる周波数を発振部が発生するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。また、本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置においては、加熱動作中に反射電力が増加した場合でも加熱動作時のマイクロ波周波数を変えることにより、反射電力が小さい周波数で動作するため、高い電力変換効率を維持することが可能となる。
【００２９】
本発明に係る第１２の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する複数の発振部と、前記複数の発振部のそれぞれからのマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備え、
前記複数の発振部は、マイクロ波を放射する前記給電部と対となるよう構成されており、
前記制御部は、前記給電部のそれぞれから放射されるマイクロ波周波数は前記給電部のそれぞれからの反射電力が最小値または極小値となる周波数となるように、前記発振部をそれぞれ独立に制御するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１２の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。
【００３０】
本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、前記給電部からの反射電力と前記発振部から前記給電部に伝送される入射電力を検出する電力検知部と、を備え、
前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、前記発振部において発生する周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検知された反射電力と入射電力の比が最小値または極小値となる周波数を検出し、検出された周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数を決定するよう構成されており、
前記制御部は、前記決定されたマイクロ波周波数で加熱動作時のマイクロ波出力を前記発振部によって発生させるとき、加熱動作中に前記発振部の発生する周波数を微少量増減させ、前記電力検知部によって検知された反射電力と入射電力の比が小さくなる方向に前記発振部の発生する周波数を微減あるいは微増するよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数が決定されて被加熱物に対する加熱動作が行われるので、被加熱物の加熱動作時に発生する反射電力が確実に低減される。このため、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が大幅に向上する。また、本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置においては、反射電力に起因してマイクロ波発生部が発熱する場合でも、その発熱量が大幅に低減される。その結果、本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力に起因するマイクロ波発生部の破損および故障を防止することができる。
【００３１】
本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を複数の空間に仕切る電波遮蔽機能を有する仕切り部を備え、前記複数の給電部は複数の空間に仕切られた前記加熱室のそれぞれに配置され、任意に選択されるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物を同時あるいは個別にそれぞれ適した加熱状態で処理することができる。
【００３２】
本発明に係る第１５の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１４の観点における前記複数の給電部は、前記加熱室の各空間に複数設けられ、前記加熱室の各空間を構成する壁面の異なる複数の壁面に配置されている。このように構成された本発明に係る第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物のそれぞれに対して所望の加熱状態で処理することができる。
【００３３】
本発明に係る第１６の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１４の観点における前記加熱室が２つの空間を有しており、前記空間に配置された２つの給電部が対向するように配置されており、前記２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相を変化させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１６の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により２種類の被加熱物のそれぞれに対して適切に加熱動作を行うことができ、各加熱室の電磁波分布を変化させることができ、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００３４】
本発明に係る第１７の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１４の観点における前記加熱室が２つの空間を有しており、前記空間に配置された２つの給電部は放射するマイクロ波が交差するよう配置されており、前記２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相を変化させるよう構成されている。このように構成された本発明に係る第１７の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により２種類の被加熱物のそれぞれに対して適切に加熱動作を行うことができ、各加熱室の電磁波分布を変化させることができ、被加熱物を均一に加熱することができるとともに、被加熱物の所望の部分を集中的に加熱することも可能となる。
【００３５】
本発明に係る第１８の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記仕切り部は、前記加熱室を上下に複数の空間に分割し、被加熱物を載置可能な金属製皿で構成してもよい。このように構成された本発明に係る第１８の観点のマイクロ波加熱装置は、載置可能な金属製皿により電磁波遮蔽はもちろんのこと、仕切り部が皿形状であるため、仕切り部の機能が向上し、使い勝手が改善して加熱機器としての利便性が向上する。
【００３６】
本発明に係る第１９の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記発振部は、マイクロ波を発生する複数の発振部を有し、分割された各加熱室に異なる発振部がそれぞれ設けられた構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第１９の観点のマイクロ波加熱装置は、１つのマイクロ波加熱装置により異なる種類の被加熱物のそれぞれに対して当該被加熱物に適した加熱を行うことができる。また、本発明に係る第１９の観点のマイクロ波加熱装置においては、加熱室内の空間に応じて被加熱物に対するマイクロ波を効率高く伝えることができ、いわば受熱効率の高い発振周波数を各々加熱室内の被加熱物に応じて選択することができる。
【００３７】
本発明に係る第２０の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記発振部は、マイクロ波を発生する複数の発振部を有し、分割された各加熱室に異なる発振部がそれぞれ設けられており、各発振部の発振周波数が独立して変更されるよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２０の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内の被加熱物の種類、材質、大きさ、量、載置位置などの変化に対して受熱効率が最適となるように加熱動作時のマイクロ波周波数を変化、調整することができる。本発明に係る第２０の観点のマイクロ波加熱装置は、受熱効率が最大となる加熱動作時のマイクロ波周波数に調整する機能を備えて、被加熱物をより最適に加熱でき、かつ加熱効率が著しく高い加熱装置となる。
【００３８】
本発明に係る第２１の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記複数の加熱室の空間に対して、それぞれ任意の加熱時間を設定するよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２１の観点のマイクロ波加熱装置は、各加熱室に同時に被加熱物を収納し加熱する場合において、各被加熱物を異なる加熱時間で加熱処理することができ、一つのマイクロ波加熱装置で複数の加熱室を自在にマニュアル的に加熱条件を設定して独立的に使用することが可能となり、優れた利便性を有する。
【００３９】
本発明に係る第２２の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記複数の加熱室の空間内に収納された被加熱物の加熱状態を遠隔的に監視可能な温度検出センサを設け、予め設定された目標温度にて加熱を停止するよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２２の観点のマイクロ波加熱装置は、各加熱室に収納された被加熱物の加熱状態を遠隔的に監視でき、使用者の所望の状態で各被加熱物の加熱を停止させることが可能となり、加熱装置として優れた性能向上を提供することができる。
【００４０】
本発明に係る第２３の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第２２の観点における前記温度検出センサにより被加熱物の加熱状態を検出し、予め設定された目標温度にて加熱を停止するシーケンスで動作するよう構成されており、収納された被加熱物に応じて異なるシーケンスで処理する構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第２３の観点のマイクロ波加熱装置においては、各加熱室に収納された被加熱物の加熱状態の遠隔的な監視が可能となる。そして、本発明に係る第２３の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱の進行状態を監視しつつ、位相差調整による加熱処理、および／または周波数調整により加熱処理を用いて、均一加熱または集中加熱などの使用者の所望する加熱処理を行うことができる。本発明に係る第２３の観点のマイクロ波加熱装置は、各加熱室に収納された被加熱物を全く独立したシーケンスで加熱処理することができるため、優れた利便性を提供することができる。
【００４１】
本発明に係る第２４の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第６の観点における前記複数の加熱室のそれぞれの空間内に被加熱物を収納するために複数の開閉扉を設けた構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第２４の観点のマイクロ波加熱装置においては、各加熱室に対する被加熱物の収納が容易となり、優れた利便性を提供することができる。
【００４２】
本発明に係る第２５の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第２４の観点における前記複数の開閉扉のいずれか一方が開かれている時、各加熱室へのマイクロ波放射を中止するよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２５の観点のマイクロ波加熱装置においては、仕切り部により各加熱室が区画されているが、一方の扉を開いた場合には加熱室壁面との微小なスペースを通ってマイクロ波が漏れて、駆動している加熱室から扉を開放している加熱室にマイクロ波が漏洩し、使用者が曝露する可能性があるため、いずれか一方の扉が開いている時には装置全体のマイクロ波の発振を停止することにより、電磁波漏洩が生じない安全性の高い加熱装置を提供することができる。
【００４３】
本発明に係る第２６の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１８の観点における金属製皿は周辺部が絶縁材料で構成されており、前記加熱室の壁面と前記金属製皿との間でスパークが発生しないよう構成してもよい。加熱室壁面と金属部分とのギャップが少なく、その部分において電界集中するとスパークが生じる可能性がある。本発明に係る第２６の観点のマイクロ波加熱装置において、金属製皿が加熱室壁面に近い部分が絶縁材料で構成されているため、スパークの発生しない構造となり、金属製皿の残りの部分を金属を用いて電磁波遮蔽構造とすることにより、金属製皿により分割された各加熱室が互いのマイクロ波干渉のない独立性を維持した構成となる。
【００４４】
本発明に係る第２７の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉を有し、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられた構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第２７の観点のマイクロ波加熱装置においては、対向する壁面から供給されるマイクロ波により被加熱物が効率高く加熱されるとともに、複数の開閉扉を備えたことにより、異なる方向から被加熱物を加熱室内に出し入れできる利便性を提供できる。
【００４５】
本発明に係る第２８の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉が対向して配置され、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられた構成としてもよい。このように構成された本発明に係る第２８の観点のマイクロ波加熱装置においては、対面式キッチンで使用する場合、キッチン側とリビング側の両方向から当該加熱装置にアクセスすることができる。また、本発明に係る第２８の観点のマイクロ波加熱装置は、コンビニエンスストアなどの店で使用する場合においては、従業員と客の両方が異なる方向から当該加熱装置にアクセスすることが可能となる。
【００４６】
本発明に係る第２９の観点のマイクロ波加熱装置においては、前記第１乃至第４の観点における前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉を有し、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられており、前記給電部は、共通の発振部からマイクロ波が供給されるよう構成してもよい。このように構成された本発明に係る第２９の観点のマイクロ波加熱装置においては、対向配置された給電部から供給されるマイクロ波の位相を一意的に制御することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、複数の開閉扉を備えてマイクロ波加熱装置の利便性を高めることができるとともに、マイクロ波を放射する機能を有した複数のマイクロ波供給手段を加熱室の壁面に配置して、マイクロ波供給手段から放射されるマイクロ波を最適化することにより、さらに利便性を高めて、さまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱するマイクロ波加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置の正面図
【図２】実施の形態１のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図３】本発明を説明するための実験において用いた加熱室を上方から見た平面断面図
【図４】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図５】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が４０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図６】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が８０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図７】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が１２０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図８】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が１６０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図９】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が２００度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図１０】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が２４０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図１１】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が２８０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図１２】図３の加熱室を用いた実験結果において、放射されたマイクロ波の位相差が３２０度のときの加熱室内を等温線により示した図
【図１３】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図１４】本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置の正面図
【図１５】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における加熱室の正面図
【図１６】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における仕切り皿を示す平面図
【図１７】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における仕切り皿の断面図
【図１８】実施の形態３の別の構成のマイクロ波加熱装置の正面図
【図１９】本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図２０】実施の形態４のマイクロ波加熱装置の制御系の構成を示すブロック図
【図２１】本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置の構成を示す断面図
【図２２】実施の形態５のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図２３】本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図２４】本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置の平面図
【図２５】本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図
【図２６】実施の形態８のマイクロ波加熱装置における４つの電力検知部が検知した反射電力と発振周波数の関係を示すグラフ
【図２７】実施の形態８のマイクロ波加熱装置における周波数抽出処理を説明する図
【図２８】実施の形態８のマイクロ波加熱装置における別の周波数抽出処理を説明する図
【図２９】本発明のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部に含まれる各種の構成を示す模式図
【図３０】本発明のマイクロ波加熱装置における電力合成部の具体的な回路構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明に係るマイクロ波加熱装置の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態のマイクロ波加熱装置においては電子レンジについて説明するが、電子レンジは例示であり、本発明のマイクロ波加熱装置は電子レンジに限定されるものではなく、誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置などのマイクロ波加熱装置を含むものである。また、本発明は、以下の実施の形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本発明に含まれる。
【００５０】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置の外観を示す正面図である。図２は実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波供給系の構成を示すブロック図である。
【００５１】
図１に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置である電子レンジ１は、その前面に上下２つの窓を有する扉２が設けられており、被加熱物を収納する加熱室４が上側加熱室４ａと下側加熱室４ｂの２つに分割されている。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、その前面に設けられた操作表示パネル３において、使用者が上側加熱室４ａおよび／または下側加熱室４ｂの加熱条件の設定を行い、その加熱条件および被加熱物の処理状態などが表示されるよう構成されている。
【００５２】
図２に示すマイクロ波供給系の構成において、実施の形態１のマイクロ波加熱装置には、加熱室４へ供給するマイクロ波を形成するマイクロ波発生部５、および操作表示パネル３からの加熱条件などに基づきマイクロ波発生部５などを制御するマイクロコンピュータで構成された制御部６が設けられている。
【００５３】
マイクロ波発生部５は、半導体素子を用いて構成した発振部７と、この発振部７の出力を２段構成により４分配する３つの電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃと、２段目の電力分配部８ｂ，８ｃから４分配された出力が各マイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを介して入力される半導体素子を用いて構成された初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれの出力が入力されて、さらに増幅する半導体素子を用いて構成された主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの出力がマイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介して入力される出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、マイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに挿入され、加熱室４からの反射電力を検知する電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、マイクロ波伝送路９ａ，９ｃに挿入された位相可変部１０ａ，１０ｂと、を具備して構成されている。図２において、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで構成される増幅ブロックは、２段構成で示されているが、当該マイクロ波加熱装置の出力仕様に応じて一段から複数段に構成される。
【００５４】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱室４は、仕切り板２５により上下に２分割されており、被加熱物を収納する略直方体構造を有する上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂから構成されている。また、マイクロ波加熱装置は、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂに対して被加熱物の出し入れを行うために開閉する扉２が設けられており、加熱室内部に供給されたマイクロ波が漏洩しないよう構成されている。
【００５５】
前述のように、マイクロ波発生部５から加熱室４へは４つのマイクロ波出力が伝送されており、マイクロ波発生部５から出力されたマイクロ波は加熱室内部に放射する４つの給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに伝送される。各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、加熱室４を構成するそれぞれの壁面に配設されている。上側加熱室４ａにおける対向面である左壁面上部２６ａと右壁面上部２７ａには、給電部２１ｂと給電部２１ａがそれぞれ対向して配置されている。
【００５６】
一方、下側加熱室４ｂにおける対向面である左壁面下部２６ｂと右壁面下部２７ｂには給電部２１ｃと給電部２１ｄがそれぞれ対向して配置されている。
上記のように、一方の対となる給電部２１ａと給電部２１ｂが設けられている上側加熱室４ａと、他方の対となる給電部２１ｃと給電部２１ｄが設けられている下側加熱室４ｂとの間は、電磁波遮蔽機能を有する仕切り板２５により区切られている。仕切り板２５の材料としては、金属板で構成しても良いが、電磁波が透過しない材料で高い反射係数を有する材料であれば良く、例えばセラミック材で構成することも可能である。
【００５７】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、上記のように構成されているため、一つの筐体であるにもかかわらず加熱室４の内部が２つに区画されて、２つの加熱室４（４ａ，４ｂ）を形成することができる。実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、例えば、使用者による使用実態を想定すると、上側加熱室４ａには被加熱物として主菜、下側加熱室４ｂには被加熱物として副菜を収納し、一度に加熱するという使い方にも対応できるという長所を有している。
【００５８】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、上側加熱室４ａの給電部２１ａと給電部２１ｂ、および下側加熱室４ｂの給電部２１ｃと給電部２１ｄが対向して配置され、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれにおいて対向してマイクロ波を放射するよう構成されている。また、マイクロ波伝送路９ａ，９ｃには位相可変部１０ａ，１０ｂが設けられているため、対向して放射されるマイクロ波の位相を変えることが可能である。
【００５９】
上記のように構成されているため、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれにおいては、対向して配置された両側の給電部２１ａおよび２１ｂ、並びに給電部２１ｃおよび２１ｄから放射されるマイクロ波がお互いに衝突し、かつ両者のマイクロ波の位相を変化させることができるため、加熱室４の内部に所望の電磁波分布を形成することが可能である。
【００６０】
それぞれの給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、加熱室４の壁面に形成された開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、マイクロ波を開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄへ導く導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、マイクロ波発生部５からのマイクロ波を出力するアンテナとなる供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、を具備して構成されている。各開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、矩形形状である長方形形状に形成されており、その長手方向が全て水平方向となるよう配置されている。ここで水平方向とは、マイクロ波加熱装置における正面側と裏面側とを結ぶ奥行き方向である。
【００６１】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、制御部６からの制御信号により位相可変部１０ａ，１０ｂが対向するマイクロ波の位相差を自在に変化させている。このように２つの位相可変部１０ａ，１０ｂにより、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂにおいて対向して供給されるマイクロ波の位相を調整して、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれの内部は所望の電磁波分布が形成される。実施の形態１における位相可変部１０ａ，１０ｂは、印加電圧に応じて静電容量が変化する静電容量可変素子を用いて構成されており、位相可変範囲が０度〜１８０度の範囲である。
【００６２】
制御部６は、使用者が操作表示パネル３（図１参照）において直接入力する被加熱物の加熱条件（図２の矢印Ｘ）および加熱動作中において検知された被加熱物の加熱状態を示す加熱情報（図２の矢印Ｙ）などに基づいて、マイクロ波発生部５の発振部７に発振周波数調整信号を送出して、発振部７が発生するマイクロ波の発振周波数を変化させている。また、制御部６は、反射電力を検出する電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄからの検知情報（図２の矢印Ｚ）に基づいて、マイクロ波発生部５の構成要素である発振部７と増幅ブロックのそれぞれに供給する駆動電力の制御、および位相可変部１０ａ，１０ｂへの印加電圧を制御する。図２において、制御部６に入力される矢印Ｓで示す信号は加熱開始信号であり、使用者が操作表示パネル３において加熱開始操作を行うことにより制御部に入力される信号である。
【００６３】
このように制御部６は、入力された信号に基づき加熱室４における上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれの内部に収納された被加熱物を最適に加熱するようにマイクロ波発生部５を駆動制御する。制御部６による詳細な駆動制御に関しては後述する。
【００６４】
以下、制御部６からの制御信号により位相可変部１０ａ，１０ｂが制御されることにより、加熱室４の内部が最適な加熱状態となることを説明する。
また、発振部７からのマイクロ波信号が各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに略１／４の電力量でどのようにして配分されるかについて説明する。
【００６５】
マイクロ波発生部５におけるマイクロ波伝送部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにおいては、誘電体基板の片面に設けた導電体パターンによって特性インピーダンスが略５０Ωの伝送回路が形成されている。２段構成の電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれが同一構造を有する３ｄＢブランチラインカプラー構成である。したがって、以下の説明においては、１段目の電力分配器８ａを代表としてその構成について説明する。
【００６６】
電力分配部８ａは、４端子を有しており、それぞれの端子を第１端子１６、第２端子１７、第３端子１８および第４端子１９とする。第１端子１６と第２端子１７の間、および第３端子１８と第４端子１９の間には特性インピーダンス５０Ωでその電気長がλ／４（λは使用周波数帯の中央周波数の実効波長）からなるマイクロストリップ線路を配置している。また、第１端子１６と第３端子１８の間、および第２端子１７と第４端子１９の間には特性インピーダンスが略３５．３５Ωでその電気長がλ／４のマイクロストリップ線路を配置している。さらに、第３端子１８には抵抗値が５０Ωの電気終端部２０が接続されている。
【００６７】
上記のように構成された電力分配部８ａにおいて、第１端子１６に入力したマイクロ波信号は、第２端子１７および第４端子１９に２分配されて出力される。また、このとき第２端子１７と第４端子１９から出力されるマイクロ波信号は、第２端子１７から出力されたマイクロ波信号の位相を基準にすると、第４端子１９から出力されたマイクロ波信号は位相が９０度遅れている。
【００６８】
電力分配部８ａの出力を次段の２つの電力分配部８ｂ，８ｃに入力する２段構成とすることにより、発振部７の出力電力は、略１／４ずつ分配されて、後続の増幅ブロックにおける初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに出力される。このように伝送された４つのマイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄにおいて、マイクロ波伝送路９ｂを伝送するマイクロ波信号を基準にすると、マイクロ波伝送線路９ａおよび９ｃを伝送するマイクロ波信号は、位相が９０度遅れており、マイクロ波伝送路９ｄを伝送するマイクロ波信号は、位相が１８０度遅れている。なお、４分配された電力のばらつきには、位相可変部１０ａ，１０ｂ、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、および主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの利得の許容差等も含まれるが、支配的なものではない。
【００６９】
以下、対向して配置された給電部のアンテナから放射されたマイクロ波において位相差を変化させることにより、加熱室内部の電磁界分布がどのような変化するかについて、本発明者が実験を行ったので説明する。
【００７０】
図３は、実験に用いた加熱室４を上方から見た平面断面図である。この実験では、図３に示すように、初めに加熱室４の内部に所定量の水が入った複数のカップ（図３においてはＣＵとして表示）を整列配置した。その時の各カップ（ＣＵ）内の中央部（図３において点Ｐと表示）における水の温度を測定した。
【００７１】
そして、加熱室４の壁面において配置された２個のアンテナＡ１，Ａ２から位相を変化させたマイクロ波を放射させた。その後、所定時間経過後にマイクロ波の放射を停止して、各カップ（ＣＵ）内の中央部の位置（Ｐ）において、マイクロ波放射による水の温度上昇値を測定した。
【００７２】
アンテナＡ１から放射されるマイクロ波とアンテナＡ２から放射されるマイクロ波との間で複数の位相差を設定し、設定した位相差ごとに複数回のマイクロ波を放射した。なお、本実験では、位相差を０度〜３２０度の範囲において４０度ごとに変えて測定した。
【００７３】
上記のように、マイクロ波加熱装置の加熱室内部の水平面内に配置された水の温度上昇値を測定することにより、加熱室内部におけるマイクロ波の電磁界分布を調査した。本実験によれば、水の温度上昇値が高い領域では電磁界分布が強いと判定でき、水の温度上昇値が低い領域では電磁界分布が弱いと判定できる。
【００７４】
図４は、アンテナＡ１から放射されるマイクロ波とアンテナＡ２から放射されるマイクロ波の位相差を０度に設定した場合の実験結果を、水の温度上昇値に基づく等温線により示したものである。同様に、図５〜図１２は、アンテナＡ１から放射されるマイクロ波とアンテナＡ２から放射されるマイクロ波の位相差を４０度から３２０度の範囲において４０度ごと変えて測定した場合の実験結果を等温線で示している。なお、図５〜図１２に示した各位相差は、アンテナＡ２から放射されるマイクロ波の位相を基準として、アンテナＡ１から放射されるマイクロ波の遅れ位相を示している。
【００７５】
図４〜図１２に示される実験結果によれば、水の温度上昇値は、加熱室内部において大きくばらついている。また、図７および図８に示すように、設定された位相差が１２０度および１６０度の場合には、加熱室４の一方の側面（左壁面）に近い領域（図７および図８においてＨＲ１と表示）で温度上昇値が非常に高くなっている。
【００７６】
また、図１１および図１２に示すように、設定された位相差が２８０度および３２０度の場合には、加熱室４の他方の側面（右壁面）に近い領域（図１１および図１２においてＨＲ２と表示）で温度上昇値が非常に高くなっている。
【００７７】
以上の実験結果から、本発明者は、加熱室内の電磁界分布が、対向して配置された２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差に応じて変化することに着目した。本発明者は、対向して配置されたアンテナＡ１，Ａ２から放射されたマイクロ波の位相差を変化させることにより、加熱室内部の被加熱物を均一に加熱することが可能であること、および被加熱物の特定の部分を集中的に加熱することが可能であることを見出した。
【００７８】
したがって、対向して配置されたアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を変化させることにより、加熱室内部の電磁波分布を変化させることができる。このため、加熱室内部に配置された被加熱物を加熱室内部で移動させて加熱ムラを解消させる必要がなくなる。また、上記のように位相差を変化させることにより、加熱室内部の電磁波分布を変化させることができる。このため、加熱ムラを解消すべく電磁界分布を変化させるために、マイクロ波を放射するアンテナを移動させる必要がなくなる。
【００７９】
また、上記の実験結果から明らかなように、対向して放射されたマイクロ波の衝突に起因した現象が電磁界分布の変化としてあらわれているため、アンテナＡ１とアンテナＡ２のそれぞれから放射されるマイクロ波の放射方向が交差するようにアンテナＡ１、Ａ２を配設しても同様の現象が発生する。これは、例えば隣接する加熱室壁面にアンテナＡ１、Ａ２を配設する構成においても実現できる。
【００８０】
したがって、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、電磁界分布を所望の分布とするために、被加熱物またはアンテナを移動させるための機構が必要ではなく、加熱室内部に被加熱物またはアンテナの移動用のスペースを確保する必要もない。その結果、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成は、低コスト化および小型化を実現することができる。
【００８１】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、加熱室を上下に分割した場合について説明したが、給電部の配置を変更して加熱室を左右に分割する仕切り部を設けて、分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成することも可能である。
【００８２】
以上のように、本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、複数の加熱室４ａ，４ｂを備えて利便性を高めることができるとともに、マイクロ波を放射する機能を有する複数のマイクロ波供給手段である給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを加熱室の異なる壁面に配置して、それぞれのマイクロ波供給手段から放射されるマイクロ波を最適化することにより、さまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱することができる。
【００８３】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置について添付の図１３を用いて説明する。図１３は実施の形態２のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示すブロック図である。
【００８４】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点は、加熱室に対する給電部の配置である。実施の形態２の説明において実施の形態１と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１における説明を適用する。以下、実施の形態２のマイクロ波加熱装置において実施の形態１のマイクロ波加熱装置と異なる点について説明する。
【００８５】
図１３に示すように、上側加熱室４ａには２つの給電部２１ａと給電部２１ｂが交差した位置関係で配置されている。すなわち、上側加熱室４ａにおいては、天井である上面に給電部２１ａが設けられており、左壁面２６ａに給電部２１ｂが設けられている。一方、下側加熱室４ｂにおいては、左壁面２６ｂに給電部２１ｃが設けられており、底面に給電部２１ｄが設けられている。
【００８６】
上記のように構成された実施の形態２のマイクロ波加熱装置においても、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同様に、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれに設けた２つの給電部から放射されたマイクロ波に位相差を設定することにより、それぞれの加熱室４ａ，４ｂの内部における電磁界分布を変化させることができる。
【００８７】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置における有利な点としては、右壁面２７ａ，２７ｂに給電部が存在しないため、この右壁面２７ａ，２７ｂの空きスペースを利用できることである。例えば、上側加熱室４ａにおける右壁面２７ａの少し上側に、被加熱物の温度上昇状態を斜めから監視する温度検出センサである赤外線センサ３２ａを設けることができる。また、下側加熱室４ｂにおける右壁面２７ｂの少し上側に、被加熱物の温度上昇状態を斜めから監視する温度検出センサである赤外線センサ３２ｂを設けることができる。このように赤外線センサ３２ａ，３２ｂを設けることにより、両加熱室内部の被加熱物の温度上昇状態をそれぞれ独立して監視することが可能となる。
【００８８】
被加熱物の実際の温度を示す赤外線センサ３２ａ，３２ｂの検出信号は、制御部６へ加熱情報（図１３において矢印Ｙとして表示）として帰還させることにより、使用者の設定した加熱条件（図１３において矢印Ｘとして表示）により決定される所望の仕上がり温度を示す信号と比較される。被加熱物の実際の温度が所望の仕上がり温度に達したとき、マイクロ波発生部５におけるマイクロ波発生が停止され、被加熱物への加熱が停止される。
【００８９】
以上のように、本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同様に、複数の加熱室４ａ，４ｂを備えて利便性を高めることができるとともに、マイクロ波を放射する機能を有する複数のマイクロ波供給手段である給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを加熱室の壁面に最適に配置して、それぞれのマイクロ波供給手段から放射されるマイクロ波を最適化することにより、さまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱することができる。さらに、実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、複数の加熱室内部に収納されたそれぞれの被加熱物に応じて所望の状態に高精度に加熱することが可能となる。
【００９０】
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置について添付の図１４乃至図１７を用いて説明する。図１４は実施の形態３のマイクロ波加熱装置の外観を示す正面図である。図１５は実施の形態３のマイクロ波加熱装置における加熱室のみを正面から見た図である。図１６および図１７は実施の形態３のマイクロ波加熱装置に用いられる仕切り部となる仕切り皿を示す図である。
【００９１】
図１４および図１５に示すように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同様に、加熱室４が上下２つに区切られて上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂが形成されている。実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、その前面に２つに分割された扉、上側扉３０ａと下側扉３０ｂが設けられており、被加熱物を収納する上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂのそれぞれに対して出し入れ可能に構成されている。
【００９２】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、加熱室４の左右壁面の中央部分に棚レール２９が設けられている。この棚レール２９の上には仕切り皿２８が摺動可能に載置されている。仕切り皿２８は棚レール２９に沿って移動可能であり、加熱室内に挿入できる構成である。加熱室４に挿入された仕切り皿２８は加熱室４を上下に分割する仕切り板となっている。
【００９３】
図１６は実施の形態３のマイクロ波加熱装置において用いられる仕切り皿２８を示す平面図である。図１７における（ａ）は図１６に示す仕切り皿２８のＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｂ）は図１６に示す仕切り皿２８のＢ−Ｂ’線による断面図である。図１６および図１７において金属部分をハッチングで示す。
【００９４】
図１６に示すように、仕切り皿２８は、加熱室４の平面断面形状に対応するよう矩形状（四角形状）であり、４辺にフランジ２８ａが形成されている。このフランジ２８ａにおける対向する２辺が棚レール２９上を摺動する構成である。仕切り皿２８は、深さを有しており、中央部分が凹んだ形状である。したがって、仕切り皿２８に載っている被加熱物が加熱されて、その被加熱物から煮汁や水が出ても、それらの液体は仕切り皿２８に確実に受け取られる。即ち、仕切り皿２８は、その外縁部分が略垂直な壁面で構成されているため、被加熱物からの液体が加熱室４の内部に漏出したり、仕切り皿２８により上下に分割された上側加熱室４ａから下側加熱室４ｂに垂れ落ちたりするということがない。
【００９５】
仕切り皿２８は、その底部分の殆どが電磁波を遮蔽する金属、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレスなどにより形成されている。この仕切り皿２８により上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂが区切られているため、上側加熱室４ａと下側加熱室４ｂとの間でマイクロ波がお互いに大量に漏洩して、それぞれの電磁界分布に対して大きく影響を及ぼし合うことがない。したがって、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、仕切り皿２８により独立した２つの加熱室４ａ，４ｂを構築することが可能となる。
【００９６】
仕切り皿２８は、図１６および図１７に示すように、金属で構成された加熱室４の壁面と仕切り皿２８との間で電界が集中してスパークを発生させることがないように、樹脂の部分と金属の部分の２ピース構造を有している。
【００９７】
即ち、仕切り皿２８は、金属で構成された加熱室４の壁面と隣接する外縁部分の近傍が樹脂で構成されており、その他の部分が電磁波を遮蔽する金属で構成されている。仕切り皿２８において、樹脂の部分の大きさおよび位置を適切に選択することによって、樹脂が存在するにもかかわらず上下の加熱室間におけるマイクロ波の漏洩を実質的に阻止することが可能となる。例えば、仕切り皿２８の投影平面形状領域における８０％以上に金属部分が配設されていれば、この仕切り皿２８により分割された上下の加熱室４におけるそれぞれの電磁界分布に対して大きな影響を及ぼすことがない。特に、仕切り皿２８における被加熱物を載置する面の９０％以上に金属部分が配設されていることが好ましい。
なお、仕切り皿を全て金属で構成し、当該仕切り皿を載置する棚レールを仕切り皿のフランジを含む外周部分を覆うように形成された樹脂製で構成することも可能である。
【００９８】
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、加熱室４を仕切り皿２８により上下に２分割する構成について説明したが、このように２つの加熱室４（４ａ，４ｂ）を構成すると放射電力上の制約から出力が当該マイクロ波加熱装置の最高出力の略１／２となり、且つ加熱室４（４ａ，４ｂ）の大きさが小さくなる。このような制約を嫌う使用者には、仕切り皿２８を加熱室４の内部から取り外して、１つの加熱室４で当該マイクロ波加熱装置の最高出力で加熱処理する、いわゆる通常の電子レンジのように加熱処理することが可能である。
【００９９】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、被加熱物を加熱室４から出し入れするための扉として、上側扉３０ａと下側扉３０ｂが設けられている。したがって、例えば、仕切り皿２８により区切られた上側加熱室４ａに収納された被加熱物が下側加熱室４ｂに収納された被加熱物より先に仕上がった場合には、上側扉３０ａだけを開き該当する被加熱物を取り出すことが可能である。そして、更に別の被加熱物を上側加熱室４ａで加熱する場合には、その被加熱物を上側加熱室４ａに収納して上側扉３０ａを閉成して、加熱開始操作を操作表示パネル３において実施すれば継続的な使用が可能である。
【０１００】
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、上側扉３０ａを開放したときには、下側扉３０ｂが閉鎖されていても下側加熱室４ｂにおける加熱処理を一旦停止するよう構成して、安全性が高められている。
【０１０１】
勿論、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、下側加熱室４ｂに収納された被加熱物だけを取り出すために、下側扉３０ｂだけを開き該当する被加熱物を取り出すことも可能である。上側扉３０ａおよび下側扉３０ｂのいずれの扉も単独で開閉操作することが可能であり、操作表示パネル３において上側加熱室４ａおよび／または下側加熱室４ｂに対して所望の加熱条件に設定して、それぞれに収納された被加熱物を別々に加熱処理することが可能である。
【０１０２】
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、２つの加熱室４ａ，４ｂに対応して上側扉３０ａおよび下側扉３０ｂを有する構成について説明したが、安全性をさらに高めるために、１つの扉２の中に小さな扉３０ａを設けて一方の加熱室から被加熱物を出し入れできる構成とすることも可能である。図１８は実施の形態３のマイクロ波加熱装置における扉２の上側に小さな上側扉３０ａを設けた例を示す正面図である。図１８に示すように、このマイクロ波加熱装置においては、扉２により加熱室４の全体を開放することができると共に、上側扉３０ａのみを開くことにより上側加熱室４ａに対する被加熱物の出し入れが可能となる。勿論、扉２に下側扉３０ｂを設けることも可能である。
【０１０３】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、加熱室４をそのまま分割せずに１つの加熱室として使いたい場合、上側加熱室４ａと下側加熱室４ｂを同時に使いたい場合、上側加熱室４ａまたは下側加熱室４ｂのいずれか一方の加熱室だけを使いたい場合のそれぞれに対応することができ、使用者の様々の使用目的に応じて柔軟に対応できるため利便性の高い加熱装置である。
【０１０４】
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、１枚の仕切り皿２８を用いて加熱室を上下に２分割する構成について説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、複数枚の仕切り皿２８を用いて複数の加熱室を構成し、それぞれの加熱室に給電部を配設する構成も可能である。
【０１０５】
上記のように構成された仕切り皿２８を実施の形態３のマイクロ波加熱装置に用いることにより、加熱室４を複数に分割することが可能であると共に、仕切り皿２８と加熱室壁面との間でスパークが発生することのない安全なマイクロ波加熱装置を実現することができる。
【０１０６】
以上のように、本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同様に、複数の加熱室を備えて利便性を高めることができるとともに、マイクロ波を放射する機能を有する複数のマイクロ波供給手段である給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを加熱室の壁面に配置して、それぞれのマイクロ波供給手段から放射されるマイクロ波を最適化することにより、さまざまな形状、種類、大きさ、量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱することができる。さらに、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、被加熱物に応じて加熱室を変更することが可能であり、利便性の更に高い加熱装置となる。
【０１０７】
（実施の形態４）
以下、本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置について添付の図１９および図２０を用いて説明する。図１９は実施の形態４のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系を主体とした構成を示すブロック図である。図２０は実施の形態４のマイクロ波加熱装置の制御系を主体とした構成を示すブロック図である。
【０１０８】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置において、前述の図１３に示した実施の形態２のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波発生部における発振部が２つ設けられている点である。図１９および図２０に示す実施の形態４の説明において、前述の実施の形態２と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１および実施の形態２における説明を適用する。以下、実施の形態４のマイクロ波加熱装置において実施の形態２のマイクロ波加熱装置と異なる点について説明する。
【０１０９】
図１９に示すように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置の基本的構成は、図１３に示した実施の形態２のマイクロ波加熱装置と類似しているが、発振部の数が異なっている。
実施の形態４のマイクロ波加熱装置のマイクロ波発生部３１においては、上側加熱室４ａにマイクロ波を放射する給電部２１ａと給電部２１ｂに対する発振部として第１の発振部７ａを備え、下側加熱室４ｂにマイクロ波を放射する給電部２１ｃと給電部２１ｄに対する発振部として第２の発振部７ｂを備えている。
【０１１０】
マイクロ波発生部３１における増幅ブロックの主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄから出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄまでのマイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに挿入された電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、加熱室４からの反射電力を抽出する。抽出された反射電力の情報は制御部（ＣＰＵ）６に入力されて、その制御部６において反射電力の最小値または極小値を示すときの周波数が検出される。制御部６は、検出された周波数で発振させるために、周波数調整信号Ａ，Ｂが発振部７ａ，７ｂのそれぞれに入力される。この結果、マイクロ波発生部３１は、反射電力が最小値または極小値を示すマイクロ波信号を出力し、マイクロ波加熱装置は反射電力が最小となる加熱条件で効率高く加熱処理される。
【０１１１】
上記のように、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、加熱室側からマイクロ波発生部側にそれぞれ伝送される、いわゆる反射波の電力（反射電力）を抽出するものであり、電力結合度を例えば約４０ｄＢとすると、反射電力の約１／１００００の電力量を抽出する。この抽出された電力を示す信号は、それぞれ検波ダイオード（図示していない）で整流化され、コンデンサ（図示していない）で平滑処理される。平滑処理された信号は制御部６に入力される。
【０１１２】
したがって、上記のように制御部６において制御されたマイクロ波加熱装置は、加熱室４およびその加熱室４に収納された被加熱物に応じて、最も反射波が少ない状態、すなわち被加熱物が最も多くのマイクロ波エネルギを受熱している条件で動作している。このため、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は反射損失が少なく高い効率で加熱処理することができる。
【０１１３】
図２０は実施の形態４のマイクロ波加熱装置における制御系を主体とした構成のブロック図である。以下、図２０のブロック図を用いて実施の形態４のマイクロ波加熱装置における特徴的な制御について説明する。
【０１１４】
マイクロ波発生部３１における、第１の発振部７ａと第２の発振部７ｂは、一方の被加熱物を収納した上側加熱室４ａと他方の被加熱物を収納した下側加熱室４ｂのそれぞれに対応するように、制御部６からの周波数調整信号Ａ，Ｂにより最適な周波数で発振し、所望のマイクロ波信号をそれぞれ出力する。制御部６においては、それぞれの被加熱物に適応したマイクロ波としての周波数を選択して周波数調整信号Ａ，Ｂを出力する。制御部６における抽出演算処理は、基本的に反射波の少ない領域（最小値または極小値）の周波数を選択するアルゴリズムとなっている。
【０１１５】
上側加熱室４ａからの反射波の電力は給電部２１ａ，２１ｂを介して電力検知部１４ａ，１４ｂにおいて検出される。電力検知部１４ａ，１４ｂにおいて検出された反射波の電力を示す信号は、制御部６に帰還される。制御部６においては、帰還された信号に基づいて演算処理し、上側加熱室４ａに適した反射波の少ない周波数を選択して第１の発振部７ａの発振周波数を決定する。
【０１１６】
一方、下側加熱室４ｂを加熱動作させる場合も同様であり、下側加熱室４ｂからの反射波の電力は給電部２１ｃ，２１ｄを介して電力検知部１４ｃ，１４ｄにおいて検出される。電力検知部１４ｃ，１４ｄにおいて検出された反射波の電力を示す信号は、制御部６に帰還される。制御部６においては、帰還された信号に基づいて演算処理し、下側加熱室１９ｂに適した反射波の少ない周波数を選択して第２の発振部７ｂの発振周波数を決定する。
【０１１７】
上記のように所望の発振周波数に調整する場合において、最初に最高出力で周波数抽出処理を行った場合、反射波が大き過ぎて、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを破壊する可能性がある。そのため、最初の周波数抽出処理は低出力で行うことが望ましい。一度、反射波の少ない周波数を抽出できれば、その周波数で通常の時に使用する高出力に出力を上昇させるように動作するアルゴリズムが好ましい。マイクロ波出力の高低は制御部６から第１の発振部７ａ、第２の発振部７ｂの発振信号に高低を付ける指令を出力することによって実現できる。
【０１１８】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、制御部６が上記のように動作することにより、上側加熱室４ａと下側加熱室４ｂが独立した加熱シーケンスで加熱工程を進行させることが可能となる。したがって、各上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂが異なる被加熱物を異なる加熱条件で加熱処理する場合には、制御部６は各加熱室４ａ，４ｂにおいて全く異なった加熱シーケンスで各工程を進行させる必要がある。
【０１１９】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置の使用方法としては、操作表示パネル３において使用者が加熱時間を設定して２つの加熱室４ａ，４ｂに被加熱物を収納し、加熱シーケンスの各工程をマニュアル的に実施する方法がある。マニュアル的なアプリケーションとしては、２つの加熱室４ａおよび４ｂのそれぞれに異なる被加熱物を収納し、使用者がそれぞれを所望の加熱時間に設定して加熱する方法がある。また、その他のマニュアル的なアプリケーションとしては、一方の加熱室だけに被加熱物を収納して、その加熱室のみの加熱時間を使用者が設定して加熱する方法がある。さらに、その他のマニュアル的なアプリケーションとしては、仕切り板２５または仕切り皿２８を加熱室４から取り外して、加熱室４を分割せずに大きな被加熱物を収納させて、使用者が加熱時間を設定して加熱する方法である。
【０１２０】
例えば、電子レンジにおいて、自動調理は使用者にとっての利便性が高いが、機器を使いこなした使用者にとってはマニュアル的な使用方法の途を提供しておくことは必要不可欠である。使用者独自の仕上がりを望む場合には、自動調理による仕上がりでは画一化できない側面を持っているためである。
したがって、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、マニュアル的な各種アプリケーションに適用できるため、使用者にとって使い勝手が良く、利便性の高い加熱装置となる。
【０１２１】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、上側加熱室４ａに収納された被加熱物の温度上昇を検知して、仕上がり状態を監視する赤外線センサ３２ａが設けられている。実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、使用者が操作表示パネル３において設定した加熱条件で決定される仕上がり目標（温度）と実際の仕上がり状態（温度）との偏差を常に監視している。加熱が進行しその偏差が零になったことを制御部６が検出したとき、制御部６は最終的に加熱終了として第１の発振部７ａの駆動を停止する。また、初段増幅部１１ａと主増幅部１２ａで構成された第１の増幅ブロック３３ａおよび初段増幅部１１ｂと主増幅部１２ｂで構成された第２の増幅ブロック３３ｂを有する上側加熱室用増幅ブロック３６ａへの電力供給の停止は、接続器３５ａを遮断することにより行われる。接続器３５ａは駆動電源部３４と上側加熱室用増幅ブロック３６ａとの間に設けられ、駆動電源部３４から上側加熱室用増幅ブロック３６ａへの電力供給のオンオフ制御を行っている。接続器３５ａが遮断されることにより、マイクロ発生部３１からのマイクロ波出力は完全に停止される。
【０１２２】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、上側加熱室４ａと同様に、下側加熱室４ｂに収納された被加熱物の温度上昇を検知して、仕上がり状態を監視する赤外線センサ３２ｂが設けられている。実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、使用者が操作表示パネル３において設定した加熱条件で決定される仕上がり目標（温度）と実際の仕上がり状態（温度）との偏差を常に監視している。加熱が進行しその偏差が零になったことを制御部６が検出したとき、制御部６は最終的に加熱終了として第２の発振部７ｂの駆動を停止する。また、初段増幅部１１ｃと主増幅部１２ｃで構成された第３の増幅ブロック３３ｃおよび初段増幅部１１ｄと主増幅部１２ｄで構成された第４の増幅ブロック３３ｄを有する下側加熱室用増幅ブロック３６ｂへの電力供給は、接続器３５ｂを遮断することにより停止される。接続器３５ｂは駆動電源部３４と下側加熱室用増幅ブロック３６ｂとの間に設けられ、駆動電源部３４から下側加熱室用増幅ブロック３６ｂへの電力供給のオンオフ制御を行っている。接続器３５ｂが遮断されることにより、マイクロ発生部３１からのマイクロ波出力が完全に停止される。
【０１２３】
なお、使用者が当該マイクロ波加熱装置の扉を開成すると、その開成動作に応じて接続器３５ａ，３５ｂが遮断され、マイクロ波発生部３１からのマイクロ波出力は完全に停止されるため、使用者にはマイクロ波被爆という危険な状態となることが完全に防止されている。
【０１２４】
上記のように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、２つの発振部７ａ，７ｂが設けられているため、２つの電力分配器８ｂ，８ｃにより各発振部７ａ，７ｂからの出力を分配して４つのマイクロ波出力を形成している。なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態２のマイクロ波加熱装置と同様に、２つの位相可変部１０ａ，１０ｂが設けられており、制御部６からの制御信号である電圧信号が入力された位相可変部１０ａ，１０ｂにより、それぞれの加熱室４ａ，４ｂに放射されるマイクロ波を所望の位相差とすることが可能となっている。
【０１２５】
また、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂの加熱動作が独立シーケンスにより作動している。しかし、いずれか一方の加熱動作が終了して、上側扉３０ａまたは下側扉３０ｂのいずれか一方の扉が開成されたときには、仕切り板２５若しくは仕切り皿２８の仕切り部により２つの加熱室４ａ，４ｂの間は基本的にはマイクロ波が遮蔽されているが、上側加熱室４ａおよび下側加熱室４ｂとの間でマイクロ波が漏洩する可能性があるため、他方の加熱室が加熱動作中であっても、マイクロ波出力を完全に停止する安全性を重視した構成を有している。
【０１２６】
なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置において、加熱室を上下に分割した場合について説明したが、給電部の配置を変更して加熱室を左右に分割する仕切り部を設けて、分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成することも可能である。
【０１２７】
以上のように、本発明に係る実施の形態１〜４のマイクロ波加熱装置は、複数の給電部を有し、加熱室を構成する異なる壁面に給電部を分散配置し、電波を遮蔽する仕切り板（仕切り皿）により複数の加熱室を構成することが可能である。本発明に係るマイクロ波加熱装置においては、それぞれの加熱室で加熱される被加熱物をそれぞれ独立したシーケンスで加熱することができるので、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの用途にも適用できる。
【０１２８】
（実施の形態５）
以下、本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置について添付の図２１および図２２を参照しつつ説明する。図２１は実施の形態５のマイクロ波加熱装置の構成を示す断面図である。図２２は実施の形態５のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示したブロック図である。実施の形態５の説明において、前述の実施の形態１〜４のマイクロ波加熱装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は重複するため実施の形態５においては省略する。
【０１２９】
本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１〜４と同様に、加熱室の異なる壁面のそれぞれに給電部を設けて、加熱室内部の電磁波分布を均一化、若しくは被加熱物に応じて可変するよう構成されている。
【０１３０】
特に、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、以下の問題を解決するものである。
従来のマイクロ波加熱装置である電子レンジの加熱室は一般に直方体形状で構成されている。この加熱室を構成する一つの壁面には、加熱室内部に被加熱物を出し入れするための開閉扉が設けられている。近年、対面式キッチンを設ける家庭が増えてきている。このような対面式キッチンでは、電子レンジの開閉扉が、通常、キッチンにおいて操作できるようにキッチン側に向いて設置されている。また、コンビニエンスストアには、加熱してから食べるように形成された食品が販売されている。このような加熱食品を購入者が直ぐに食べられるように、コンビニエンスストアでは、食品を加熱するために、電子レンジによる再加熱処理が行われている。このように用いられる電子レンジは、コンビニエンスストアの従業員が操作できるように開閉扉はレジカウンタの内側を向いて設置されている。
【０１３１】
上記のような電子レンジの設置環境において、対面キッチンにおいては、キッチン側およびリビング側の両方から電子レンジを利用できると利便性が高くなる。また、コンビニエンスストアにおいては、レジカウンタの内側およびレジカウンタの外側である客側の両方から電子レンジを利用できれば、利便性を高くなる。
上記のような設置環境に対応できる構成としては、例えば天井部分が開閉するドーム状の開閉扉を備えたものが考えられる。例えば、日本の実開昭６３−１３９４０８号公報にはドーム状の開閉扉を有する電子レンジが開示されている。
【０１３２】
しかしながら、ドーム状の開閉扉を有する電子レンジでは、電子レンジの天井部分を開閉する構成であるため、電子レンジの上部にある程度の空間が必要である。このようなドーム形状の開閉扉を有する電子レンジを家庭で用いる場合には、このような電子レンジを収納棚へ設置して操作することが困難である。また、このような電子レンジをコンビニエンスストアにおいて使用する場合には、複数の電子レンジを設置する必要があるが、このような電子レンジは積み重ねができないという問題がある。
【０１３３】
本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置である電子レンジにおいては、上記の問題を解決するものであり、加熱室を構成する前面と裏面に開閉扉を設けたものである。
【０１３４】
以下、本発明に係る実施の形態５のマイクロ波加熱装置について詳細に説明する。
図２１はマイクロ波加熱装置である電子レンジ１の側面断面図であり、図２１において左側が正面、右側が裏面である。図２２は電子レンジ１のマイクロ波供給系の構成示した図であるが、その右側に記載した加熱室４は正面図であり、左壁面４２、右壁面４３、底壁面４４、上壁面４５、および裏面側扉３８が示されている。
【０１３５】
図２１および図２２に示すように、実施の形態５の電子レンジ１は、被加熱物を収納する略直方体構造からなる加熱室４を有する。加熱室４はマイクロ波を遮断する材料、例えば鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で形成された左壁面４２、右壁面４３、底壁面４４、上壁面４５、および加熱室４に対して被加熱物を出し入れするために開閉する正面側扉３７と裏面側扉３８で構成されている。加熱室４は、その内部に供給されたマイクロ波を内部に閉じ込めるよう遮蔽構造を有している。なお、図２１に示す電子レンジ１においては、正面側扉３７および裏面側扉３８の開成途中の状態を一点鎖線で示す。
【０１３６】
図２１に示すように、装置本体側に設けられた正面側扉取り付け板４０に対向する正面側扉３７の周縁部には電波漏洩防止機構３７ａ，３７ｂが設けられており、裏面側扉取り付け板４１に対向する裏面側扉３８の周縁部には電波漏洩防止機構３８ａ，３８ｂが設けられている。各扉３７，３８の中央部分３８ｃ，３７ｃには、マイクロ波を遮断するとともに加熱室４の内部を透視できるようにパンチング孔加工が施こされている。
【０１３７】
図２２に示すように、加熱室４へのマイクロ波を形成して供給するマイクロ波発生部５は、前述の図２に示した実施の形態１と同様に、半導体素子を用いて構成した発振部７と、この発振部７の出力を２段構成により４分配する３つの電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃと、２段目の電力分配部８ｂ，８ｃから４分配された出力が各マイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを介して入力される半導体素子を用いて構成された初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれの出力が入力されて、さらに増幅する半導体素子を用いて構成した主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各出力がそれぞれのマイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介して入力される出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、各マイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに挿入され、加熱室４からの反射電力を検知する電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、マイクロ波伝送路９ａ，９ｃに挿入された位相可変部１０ａ，１０ｂと、を具備して構成されている。
【０１３８】
マイクロ波発生部５の４つの出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄから伝送されたマイクロ波を加熱室４の内部に放射供給する給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが加熱室４に設けられている。給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、加熱室４を構成する各壁面に配設されている。加熱室４の内部において、対向する左壁面４２と右壁面４３の略中央には給電部２１ｃ，２１ｄがそれぞれ対向するよう配設されている。同様に、対向する底壁面４４と上壁面４５の略中央には給電部２１ａ，２１ｂが対向するよう配設されている。
上記のように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれが加熱室４を構成する壁面における異なる壁面に配設されている。
【０１３９】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、マイクロ波を放射するアンテナである供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄからのマイクロ波を導く導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、加熱室４の各壁面に形成された開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、を有する。
【０１４０】
各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにおいて、導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは加熱室４の壁面に形成した開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを加熱室壁面の外部から覆うとともに、供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを始端側に開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを終端側に配置する。供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、各導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにマイクロ波発生部５からの各出力を供給する同軸伝送路の中心導体を突出させて構成されている。開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、略長方形の矩形形状を有している。対向して配置された上壁面４５の開口部２４ａと底壁面４４の開口部２４ｂは、それぞれの長手方向が平行となるよう配置されている。また、対向して配置された左壁面４２の開口部２４ｃと右壁面４３の開口部２４ｄは、それぞれの長手方向が平行となるよう配置されている。実施の形態５においては、開口部２４ａと開口部２４ｂの長手方向、および開口部２４ｃと開口部２４ｄの長手方向が直交するよう構成されている。即ち、開口部２４ａと開口部２４ｂの長手方向は加熱室４の幅方向であり、開口部２４ｃと開口部２４ｄの長手方向は加熱室４の奥行き方向である。
【０１４１】
上記のように、加熱室４を構成する壁面において、直交して隣接する上壁面４５と左壁面４２に設けられた開口部２４ａと開口部２４ｃは、それぞれの長手方向が直交状態となるよう配置されている。同様に、直交して隣接する上壁面４５と右壁面４３に設けられた開口部２４ａと開口部２４ｄは、それぞれの長手方向が直交状態となるよう配置されている。
【０１４２】
また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、左壁面４２に配設した給電部２１ｃおよび右壁面４３に配設した給電部２１ｄは、開口部２４ｃ，２４ｄがアンテナとなる供給部２３ｃ，２３ｄに対して、高さ方向に高い位置に配置されている。
なお、給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの構成要素として、加熱室４の内部へ放射するマイクロ波の伝送効率を高めるために導波部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内部にインピーダンス整合素子を付帯させてもよい。
【０１４３】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、増幅ブロックである初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、低誘電損失材料により構成された誘電体基板の片面に形成された導電体パターンの回路で構成されている。また、各増幅部の増幅素子である半導体素子を良好に動作させるために、各半導体素子の入力側と出力側のそれぞれに整合回路が設けられている。
【０１４４】
マイクロ波発生部５におけるマイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、および１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、誘電体基板の片面に形成された導電体パターンによって特性インピーダンスが略５０Ωの伝送回路が形成されている。
【０１４５】
２段構成の３つの電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれ同一構造の３ｄＢブランチラインカプラー構成である。以下、電力分配部８ａを代表としてその構成について説明する。
電力分配部８ａにおける４つの端子に符号１６〜１９を付すと、第１端子１６と第２端子１７の間、および第３端子１８と第４端子１９の間には特性インピーダンスが略５０Ωでその電気長がλ／４（ここで、λは使用周波数帯の中央周波数の実効波長を示す）からなるマイクロストリップ線路が配置されている。第１端子１６と第３端子１８の間、および第２端子１７と第４端子１９の間には特性インピーダンスが略３５．３５Ωで電気長λ／４のマイクロストリップ線路が配置されている。さらに、第３端子１８には抵抗値が５０Ωの電力終端器２０が接続されている。他の電力増幅部８ｂ，８ｃにおいても、電力分配部８ａと同様に構成されている。
【０１４６】
上記のように構成された電力分配部８ａにおいて、第１端子１６に入力されたマイクロ波信号は、第２端子１７および第４端子１９に２分配されて出力される。また、このとき第２端子１７および第４端子１９から出力されるマイクロ波信号の位相の関係は、第２端子１７から出力されたマイクロ波信号の位相に対して、第４端子１９から出力されたマイクロ波信号は位相が９０度遅れている。
【０１４７】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃが２段構成であるため、発振部７の出力電力は、略１／４ずつ分配され、後続の初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに出力される。マイクロ波伝送路９ｂを伝送するマイクロ波信号を基準にすると、マイクロ波伝送路９ａおよび９ｃを伝送するマイクロ波信号は、位相が９０度遅れた信号として伝送され、マイクロ波伝送路９ｄを伝送するマイクロ波信号は、位相が１８０度遅れた信号として伝送される。
【０１４８】
また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、２つのマイクロ波伝送路９ａと９ｃにはそれぞれ位相可変部１０ａと１０ｂが挿入されている。この位相可変部１０ａ，１０ｂは、印加電圧に応じて容量が変化する容量可変素子を用いて構成されており、その位相可変範囲は略０度から略２７０度の範囲である。
【０１４９】
マイクロ波発生部５における電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ１４ｄは、加熱室４からマイクロ波発生部５に伝送された、いわゆる反射波の電力（反射電力）を抽出するものである。各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、電力結合度を、例えば約４０ｄＢとして、反射電力の約１／１００００の電力量を抽出する。この抽出された電力量を示す信号は、それぞれの電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにおいて、検波ダイオード（図示していない）で整流化し、コンデンサ（図示していない）で平滑処理して出力される。各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの出力信号は、制御部６に入力される。
【０１５０】
制御部６は、使用者が操作表示パネル３において直接入力した被加熱物の加熱条件（図２２において矢印Ｘで示す）、または加熱中における被加熱物の実際の加熱状態を検知して得られた加熱情報（図２２において矢印Ｙで示す）、および電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄから反射電力に関する検知情報（図２２において矢印Ｚで示す）に基づいて、マイクロ波発生部５の構成要素である発振部７と初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのそれぞれに供給する駆動電力の制御を行う。また、制御部６は、加熱条件（Ｘ）と加熱情報（Ｙ）と検知情報（Ｚ）に基づいて位相可変部１０ａ，１０ｂに印加する電圧を制御する。このように制御部６がマイクロ波発生部５を駆動制御することにより、加熱室４の内部に収納された被加熱物は最適に加熱され、使用者にとって所望の仕上がり状態となる。
【０１５１】
マイクロ波発生部５には、発振部７、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄなどを構成する半導体素子の発熱を放熱させるための放熱手段、例えばフィン形状の放熱部、送風ファンなどが設けられている。
なお、実施の形態５のマイクロ波加熱装置には、加熱室４の底壁面４４に設けた給電部２１ｂの開口部２４ｂを覆うとともに、被加熱物を載置するための皿３９が設けられている。この皿３９は低誘電損失材料で構成されている。
【０１５２】
以下、実施の形態５のマイクロ波加熱装置における動作について説明する。
まず始めに、使用者は一方の正面側扉３７または裏面側扉３８を開成して、被加熱物を加熱室４の内部に収納し、該当する正面側扉３７または裏面側扉３８を閉成する。使用者は、操作表示パネル３において、当該被加熱物に関する加熱条件を入力する。なお、操作表示パネル３はマイクロ波加熱装置における正面側と裏面側の両方に設けられている。
【０１５３】
使用者は、加熱条件を入力した後、加熱開始キーを押圧する。加熱開始キーの押圧により加熱開始信号（Ｓ）が制御部６に入力される。加熱開始信号（Ｓ）が入力された制御部６は、制御信号をマイクロ波発生部５に出力し、マイクロ波発生部５の動作を開始させる。また、制御部６は、駆動電源を動作させて発振部７、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに電力を供給させる。この時、発振部７には、初期の発振周波数が、例えば２４５０ＭＨｚとなる電圧信号が供給され、発振が開始される。
【０１５４】
発振部７の出力は、１段目の電力分配部８ａにて略１／２に分配されて、２段目の電力分配器８ｂ，８ｃにてさらに略１／２に分配され、４つのマイクロ波電力信号が形成される。各マイクロ波電力信号は、半導体素子で構成された初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに順次供給される。マイクロ波電力信号は、駆動電源が入力された初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにおいて増幅される。
【０１５５】
それぞれの伝送路におけるマイクロ波電力信号は、並列動作する初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにおいて増幅され、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを介して出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄからそれぞれ出力される。
マイクロ波発生部５から出力されたマイクロ波電力信号は、加熱室４に設けられた給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに伝送され、加熱室４の内部に放射される。このとき、加熱室４の底壁面４４に設けられた給電部２１ｂから放射されるマイクロ波信号の位相を基準にすると、上壁面４５の給電部２１ａおよび左壁面４２の給電部２１ｃから放射されるマイクロ波信号は、略９０度遅れた信号となり、右壁面４３の給電部２１ｄから放射されるマイクロ波信号は、略１８０度遅れた信号となる。すなわち、対向する給電部（２１ａ，２１ｂ）および（２１ｃ，２１ｄ）の間の位相差が略９０度となるようにマイクロ波発生部５の出力が各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに入力されている。このとき、各主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれ１００Ｗ未満、たとえば５０Ｗのマイクロ波電力を出力し、各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに供給している。
【０１５６】
加熱室４に供給されるマイクロ波電力が被加熱物に１００％吸収されると加熱室４からの反射電力は無くなるが、実際には被加熱物の種類、形状、大きさ、量などに応じて変化する反射電力が生じる。被加熱物の種類、形状、大きさ、量などが被加熱物を収納する加熱室４における電気的特性を決定し、マイクロ波発生部５の出力インピーダンスと加熱室４のインピーダンスなどに基づいて反射電力が生じ、加熱室４からマイクロ波発生部５に反射電力が伝送される。
【０１５７】
電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、加熱室４からマイクロ波発生部５に伝送された反射電力を検出して、反射電力量に比例した検知情報（Ｚ）である検出信号を制御部６に出力する。検出信号が入力された制御部６は、反射電力が最小値または極小値となる周波数の抽出を行う。この周波数抽出動作において、制御部６は、発振部７の発振周波数を初期の２４５０ＭＨｚから０．１ＭＨｚピッチ（たとえば、１０ミリ秒で１ＭＨｚ）の間隔で低い周波数に変化させていく。そして、周波数可変範囲の下限である２４００ＭＨｚに到達すると１ＭＨｚピッチで周波数を高く変化させていき、２４５０ＭＨｚに到達すると、さらに０．１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚまで高くする。この周波数抽出動作において、反射電力が最小または極小となる周波数と、それらの周波数における反射電力に相当する信号を記憶する。そして、反射電力が最小または極小となる周波数群において反射電力に相当する信号が最も小さい周波数を選定する。制御部６は、選定された周波数で発振部７が発振するように制御するとともに、発振部７の発振出力が使用者の入力した加熱条件（Ｘ）に対応した出力となるように制御する。この結果、各主増幅部は、それぞれ２００Ｗから３００Ｗのマイクロ波電力を出力する。
【０１５８】
なお、検出された最も小さい第１の極小値となる周波数を加熱動作時のマイクロ波周波数として加熱処理を行い、もし、電力検知部が検知した反射電力が、予め定めた所定の値よりも大きくなると、加熱処理前に検出した第１の極小値より大きな第２の極小値となる周波数を加熱動作時のマイクロ波周波数として加熱処理するように発振部７が発生するよう構成してもよい。
【０１５９】
上記のように制御されたマイクロ波発生部５の出力は、各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに伝送され、加熱室４内に放射される。このとき、底壁面４４の給電部２１ｂから放射されたマイクロ波信号の位相を基準にすると、上壁面４５の給電部２１ａおよび左壁面４２の給電部２１ｃから放射されたマイクロ波信号は、略９０度遅れた信号となり、右壁面４３の給電部２１ｄから放射されたマイクロ波信号は略１８０度遅れた信号となる。すなわち、対向する給電部（２１ａ，２１ｂ）および（２１ｃ，２１ｄ）の間の位相差が略９０度となるようにマイクロ波発生部５の出力が各給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに入力されている。
【０１６０】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、略９０度の倍数の位相差を形成するよう構成して、電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃに９０度ハイブリッド分配器を用いる。このように、電力分配部に９０度ハイブリッド分配器を用いることにより、コンパクト形状で安定した等分配を実行することができ、且つ電力分配部を複数段接続することにより、４分配、８分配などの複数分配に形成しても、分配出力間の位相差を略９０度に安定して形成することができる。
【０１６１】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、１つの発振部７を発振源として、電力分配部により４分配されたマイクロ波信号が形成され、対向する給電部（２１ａ，２１ｂ）および（２１ｃ，２１ｄ）にマイクロ波信号を伝送する２つのマイクロ波伝送路（９ａ，９ｂ）および（９ｃ，９ｄ）の一方９ａ，９ｃに位相可変部１０ａ，１０ｂがそれぞれ設けられている。実施の形態５においては、対向する給電部（２１ａ，２１ｂ）および（２１ｃ，２１ｄ）における各開口部（２４ａ，２４ｂ）および（２４ｃ，２４ｄ）の長手方向が同一方向となっている。
【０１６２】
上記のように構成されたマイクロ波発生部５において、位相可変部１０ａ，１０ｂに印加する電圧を制御することにより、対向および／または近接した給電部から放射されるそれぞれのマイクロ波の位相差を同相、若しくは逆相（１８０度差）にすることができる。
上記のように、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、加熱室内に放射されるマイクロ波の位相差を変えることにより、加熱室内のマイクロ波の伝搬状態を時間的に変化させて、被加熱物に対する局所加熱を解消し、加熱の均一化を図ることができる。
【０１６３】
なお、実施の形態５においては、位相可変部１０ａ，１０ｂは２つのマイクロ波伝送路９ａ，９ｃに挿入した例で説明したが、最大ですべてのマイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに挿入してもよい。その場合、それぞれの位相可変部を個別にかつ時間的に制御することにより、複数の給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから放射されるマイクロ波の位相の組合せを変化させることが可能となり、さらに均一な加熱を図ることができる。
【０１６４】
また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの検知信号に基づいて、反射電力量が少なくなるように位相可変部１０ａ，１０ｂへの印加電圧を制御することで、加熱効率を高めて、短時間加熱を図ることができる。
実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが検知する反射電力量が所定の最大許容反射電力量を超えた場合、制御部６は発振出力を低下させるように発振部７、若しくは初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへの供給電力を低減させて、各半導体素子の熱破壊を回避させている。
【０１６５】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置は、加熱室４を構成する４つの壁面（左壁面４２，右壁面４３，底壁面４４，上壁面４５）のそれぞれに給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを設けた例で説明したが、少なくとも２つの給電部を加熱室１０を構成する隣接した２つの壁面（左壁面４２と底壁面４４、あるいは右壁面４３と底壁面４５）にそれぞれ設けることにより、被加熱物に異なる２方向から直接的にマイクロ波を照射させることができ、例えば厚みのある被加熱物の加熱を促進させることが可能となる。
【０１６６】
実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、加熱室４を構成する対向する壁面（上壁面４５と底壁面４４，左壁面４２と右壁面４３）に設けられた給電部（２１ａと２１ｂ，２１ｃと２１ｄ）は、対向する開口部（２４ａと２４ｂ，２４ｃと２４ｄ）が同一方向が長手方向となる長方形形状である。開口部から放射されるマイクロ波は、そのマイクロ波が放射される開口部の長手方向に直交する方向で、壁面に沿って４つの壁面を周回しながら伝搬する。したがって、対向する開口部（２４ａと２４ｂ，２４ｃと２４ｄ）から放射されたマイクロ波の偏波面は略平行となり、それぞれのマイクロ波のエネルギを被加熱物に集中させることができる。
【０１６７】
また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、加熱室４を構成する隣接する壁面（例えば、上壁面４５と左壁面４２，右壁面４３と底壁面４４）に設けられた給電部（２１ａと２１ｃ，２１ｄと２１ｂ）の開口部（２４ａと２４ｃ，２４ｄと２４ｂ）の長手方向が直交するよう構成されている。このように開口部の長手方向が直交するよう構成された給電部において、当該給電部の開口部から放射されるマイクロ波の偏波面が直交状態となることにより、互いの干渉が緩和され、それぞれの給電部から放射されるマイクロ波のエネルギを効率よく被加熱物に供給することができる。
【０１６８】
さらに、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、加熱室の側面壁面である左壁面４２と右壁面４３にそれぞれ設けた給電部２１ｃ，２１ｄの開口部２４ｃ，２４ｄは、導波部２２ｃ，２２ｄにおける供給部２３ｃ，２３ｄの位置よりも高い位置に設けられている。このように開口部２４ｃ，２４ｄを供給部２３ｃ，２３ｄより高い位置に設けることにより、開口部２４ｃ，２４ｄから放射されるマイクロ波の伝搬方向を上壁面側に偏らせることができる。この結果、被加熱物の形状、大きさ、量などの影響に起因する開口部２４ｃ，２４ｄから放射されるマイクロ波の偏向面の乱れを緩和して、マイクロ波エネルギをさらに効率高く被加熱物に供給することができる。
【０１６９】
また、実施の形態５のマイクロ波加熱装置において、加熱室の側面壁面である左壁面４２と右壁面４３にそれぞれに設けた給電部２１ｃ，２１ｄの開口部２４ｃ，２４ｄは、それぞれの側面壁面の略中央に形成されている。このように開口部２４ｃ，２４ｄを側面壁面の略中央に形成されているため、加熱室内に収納された被加熱物の嵩高さの影響に起因する開口部２４ｃ，２４ｄから放射されるマイクロ波の偏向面の乱れを緩和して、マイクロ波エネルギをさらに効率高く被加熱物に供給することができる。
【０１７０】
さらに、実施の形態５のマイクロ波加熱装置においては、電力分配部８ａ，８ｂ，８ｃの出力を増幅ブロックに伝送する複数のマイクロ波伝送路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄにおける２つのマイクロ波伝送路９ａ，９ｃに位相可変部１０ａ，１０ｂを配置した例について説明したが、本発明のマイクロ波加熱装置は少なくとも１つのマイクロ波伝送路に位相可変部を配置する構成を含むものである。このように本発明のマイクロ波加熱装置においては、少なくとも１つのマイクロ波伝送路に位相可変部を配置して、その位相可変部を制御して対象となる給電部から放射されるマイクロ波の位相を時間的に変化させ、他の給電部から放射されるマイクロ波との位相差を変化させることができる。このため、本発明のマイクロ波加熱装置は、加熱室内のマイクロ波分布を変化させることが可能となり、加熱室内の被加熱物をより均一に加熱することができる。
【０１７１】
（実施の形態６）
以下、本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置について添付の図２３を参照しつつ説明する。図２３は実施の形態６のマイクロ波加熱装置のマイクロ波供給系の構成を示したブロック図である。実施の形態６の説明において、前述の実施の形態１〜５のマイクロ波加熱装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は実施の形態６においては省略する。
【０１７２】
本発明に係る実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１〜５と同様に、加熱室の異なる壁面のそれぞれに給電部を設けて、加熱室内部の電磁波分布を均一化、若しくは被加熱物に応じて可変するよう構成されている。
【０１７３】
図２３に示す実施の形態６のマイクロ波加熱装置において、実施の形態５のマイクロ波加熱装置と異なる点は、マイクロ波発生部に増幅選択手段である増幅選択部を設けたことと、加熱室内にマイクロ波を放射する給電部の開口部の形状である。
【０１７４】
図２３において、マイクロ波発生部７０は、半導体素子を用いて構成した発振部７と、発振部７の出力を２分配する電力分配部８ａと、電力分配部８ａのそれぞれの出力がマイクロ波伝送路９ａ，９ｂを介して入力される増幅選択部６２ａ，６２ｂと、増幅選択部６２ａ，６２ｂからの各出力がマイクロ波伝送路５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを介して入力される半導体素子を用いて構成した初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれの出力をさらに増幅する半導体素子を用いて構成した主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各出力がマイクロ波電送部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介して入力され、後述する給電部に出力する出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、を具備している。また、各マイクロ波伝送路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄには電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが挿入されて、加熱室４からの反射電力を検知するよう構成されている。
【０１７５】
さらに、マイクロ波伝送路９ａには、位相可変部１０ａが挿入されている。この位相可変部１０ａは、印加電圧に応じて容量が変化する容量可変素子を用いて構成されており、その位相可変範囲は、略０度から略２７０度の範囲である。
【０１７６】
実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する略直方体構造を有する加熱室４を具備している。加熱室４は、例えば鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で構成されており、左壁面４２、右壁面４３、底壁面４４、上壁面４５、および対向して配置され開閉する扉３７，３８により構成されている（図２１参照）。扉３７，３８は正面側扉３７と裏面側扉３８により構成され、加熱室４に対して被加熱物を出し入れするために開閉できるよう構成されている。正面側扉３７と裏面側扉３８が閉成状態において、加熱室内に放射されたマイクロ波は漏洩することなく内部に閉じ込めるよう構成されている。
【０１７７】
マイクロ波発生部７０の４つの出力部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄにそれぞれ接続された給電部４６ａ，４６ｂ，２１ｃ，２１ｄ，が加熱室４を構成する各壁面に配置されている。加熱室４において対向する左壁面４２と右壁面４３のそれぞれの略中央には給電部２１ｃと給電部２１ｄが設けられており、上壁面４５と底壁面４４の略中央には給電部４６ａと給電部４６ｂがそれぞれ設けられている。各給電部４６ａ，４６ｂ，２１ｃ，２１ｄは、加熱室４の各壁面に設けた開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄと、マイクロ波発生部７０からのマイクロ波信号を出力する供給部４８ａ，４８ｂ，２３ｃ，２３ｄと、供給部４８ａ，４８ｂ，２３ｃ，２３ｄを始端側に配置し開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄを終端側に配置した導波部４７ａ，４７ｂ，２２ｃ，２２ｄと、により構成されている。導波部４７ａ，４７ｂ，２２ｃ，２２ｄは、開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄを加熱室壁面の外側から覆うように構成され、供給部４８ａ，４８ｂ，２３ｃ，２３ｄからのマイクロ波を開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄに導くよう構成されている。供給部４８ａ，４８ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれの導波部４７ａ，４７ｂ，２２ｃ，２２ｄにマイクロ波発生部７０の各出力を供給する同軸伝送路の中心導体を突出させて構成されている。開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄは、略矩形形状の長方形形状であり、それぞれの長手方向はすべて同一方向であり、正面側扉３７および裏面側扉３８が設けられている装置における奥行き方向である。
【０１７８】
マイクロ波発生部７０において、電力分配部８ａの一方の出力が伝送するマイクロ波伝送路９ａに挿入された位相可変部１０ａの後段には第１の増幅選択部６２ａが設けられている。第１の増幅選択部６２ａはその２つの出力端子として切換端子５１ａ，５１ｂを有している。切換端子５１ａが初段増幅部１１ａに接続され、切換端子５１ｂが初段増幅部１１ｂに接続されている。したがって、上壁面４５に設けられた給電部４６ａと底壁面４４に設けられた給電部４６ｂは、第１の増幅選択部６２ａにより切換選択される。
【０１７９】
また、電力分配部８ａの他方の出力が伝送するマイクロ波伝送路９ｂには第２の増幅選択部６２ｂが設けられている。第２の増幅選択部６２ｂはその２つの出力端子として切換端子５１ｃ，５１ｄを有している。切換端子５１ｃが初段増幅部１１ｃに接続され、切換端子５１ｄが初段増幅部１１ｄに接続されている。したがって、左壁面４２に設けられた給電部２１ｃと右壁面４３に設けられた給電部２１ｄは、第２の増幅選択部６２ｂにより切換選択される。
【０１８０】
発振部７の出力電力は、電力分配部８ａにより略１／２ずつ分配され、マイクロ波伝送路９ａ，９ｂを伝送して第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂに入力する。前述のように、第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂは、初段増幅部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄおよび主増幅部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで構成された増幅ブロックの中からマイクロ波信号を伝送すべき増幅ブロックを選択するものである。第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂにより、マイクロ波信号が伝送するマイクロ波伝送路５０ａまたは５０ｂ，５０ｃまたは５０ｄが選択される。選択されたマイクロ波伝送路に接続され増幅ブロックに駆動電力を供給することにより、マイクロ波信号が増幅されて、選択された増幅ブロックに接続している給電部から増幅されたマイクロ波信号が加熱室内に放射供給される。
【０１８１】
上記のように選択された給電部からマイクロ波信号が加熱室内に放射されるとき、電力分配部８ａの一方の出力が伝送するマイクロ波伝送路９ａのマイクロ波信号を基準にすると、電力分配部８ａの他方の出力が伝送するマイクロ波伝送路９ｂのマイクロ波信号は、位相が９０度遅れた信号である。したがって、最終的に加熱室内に放射されるマイクロ波は、上壁面４５の給電部４６ａまたは底壁面４４の給電部４６ｂから放射されるマイクロ波の位相を基準にすると、左壁面４２の給電部２１ｃまたは右壁面４３の給電部２１ｄから放射されるマイクロ波の位相は略９０度遅れた信号となっている。このときの位相可変部１０ａにおける位相可変範囲は０度の場合である。
【０１８２】
図２３に示すように、実施の形態６のマイクロ波加熱装置において、加熱室４に設けられた給電部４６ａ，４６ｂ，２１ｃ，２１ｄの開口部４９ａ，４９ｂ，２４ｃ，２４ｄは、それぞれの長手方向が同一方向（奥行き方向）であるため、開口部から放射されたマイクロ波が開口部の長手方向に直交する方向で加熱室壁面に沿って周回しながら伝搬する。この結果、各開口部から放射されたマイクロ波の偏波面が略平行となり、それぞれのマイクロ波のエネルギを被加熱物に集中させることができる。
【０１８３】
以下、上記のように構成された実施の形態６のマイクロ波加熱装置における動作について説明する。
被加熱物の加熱開始時における発振周波数の選択に係る諸動作は、前述の実施の形態５と同様であるため、ここではその動作説明については省略する。
【０１８４】
正面側扉３７または裏面側扉３８のいずれかの扉を利用して使用者が被加熱物を加熱室４に収納し、加熱条件（図２３においてＸとして表示）を操作表示パネルにおいて入力し、加熱開始キーを押圧することのより、当該マイクロ波加熱装置は加熱動作を開始する。制御部６は使用者が設定した加熱条件（Ｘ）、および加熱開始キーの押圧により形成された加熱開始信号（Ｓ）が入力されて、制御信号をマイクロ波発生部７０に出力する。制御部６は、入力された加熱条件に基づいて第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂを切換制御して、加熱開始時に動作させる増幅ブロックを決定する。その後、発振部７に駆動電力を供給し、所望の発振周波数のマイクロ波を発振させる。以降、第１の増幅選択部６２ａおよび第２の増幅選択部６２ｂが選択した増幅ブロックにおける初段増幅部を動作させ、次に主増幅部を動作させる。
【０１８５】
上記のように選択された各増幅ブロックの主増幅部は２００Ｗから５００Ｗのマイクロ波電力で位相差９０度を有して出力する。そして選択された増幅ブロックに接続された給電部から被加熱物が収納された加熱室内にマイクロ波が供給放射される。例えば、加熱初期に選択されマイクロ波を放射する給電部が、右壁面４３に設けられた給電部２１ｄと底壁面４４に設けられた給電部４６ｂである場合、これらの給電部２１ｄ，４６ｂから放射されるマイクロ波の位相差は略９０度である。例えば、給電部４６ｂから放射されるマイクロ波信号を基準にすると、給電部２１ｄから放射されるマイクロ波信号が略９０度遅れた状態である。このとき、位相可変部１０ａの位相可変範囲は０度である。このように、右壁面４３も給電部２１ｄと底壁面４４の給電部４６ｂから位相が略９０度異なるマイクロ波が供給されることにより、加熱室４の略中央部から右壁面側にマイクロ波の電界集中領域が形成される。このように加熱室４の内部に電界集中領域が形成されることにより、被加熱物が加熱室４の略中央に収納された場合には、被加熱物の略中央から右寄りが強く加熱される状態となる。
【０１８６】
したがって、制御部６は、被加熱物の加熱の均一化を図るために、適当な時間周期あるいは被加熱物に関する検知情報（図２３においてＺとして表示）、例えば被加熱物の温度分布情報に基づいて、駆動するべき増幅ブロックに切り換える制御信号をマイクロ波発生部７０に出力する。制御信号が入力されたマイクロ波発生部７０は、現在動作中の増幅ブロックへ供給されている駆動電力を停止し、第１の増幅選択部６２ａおよび／または第２の増幅選択部６２ｂの切換動作を行う。切換動作が終了すると切り換えられた増幅ブロックに駆動電力を供給し、その増幅ブロックを駆動させる。
【０１８７】
次に、実施の形態６にマイクロ波加熱装置における切換動作について詳細に説明する。例えば、右壁面４３の給電部２１ｄを左壁面４２の給電部２１ｃに切り換える場合について説明する。
【０１８８】
給電部２１ｄから給電部２１ｃへの切り換え動作は、被加熱物の略中央から左側部分の加熱を促進させる目的で実施する。例えば、被加熱物の温度分布情報として被加熱物の表面温度分布情報が制御部６に入力されると、被加熱物の略中央から左側の領域における表面温度と、略中央から右側の領域における表面温度とを比べる。その結果、被加熱物の左側の領域における最低表面温度が、右側の領域における最高表面温度に比べて、例えば１０℃以上の差に達した場合に切換指令信号を制御部６が出力する。
【０１８９】
切換指令信号が入力された駆動電源部（例えば、図２０の符号３４参照）は、その切換指令信号に基づいて、初段増幅部１１ｄおよび主増幅部１２ｄに供給している駆動電力を停止する。そして、切換指令信号が入力された第２の増幅選択部６２ｂは、コモン端子を切換端子５１ｄから切換端子５１ｃに切り換える。その後、駆動電源部は初段増幅部１１ｃおよび主増幅部１２ｃに順次駆動電力を供給する。この一連の切り換え動作により、左壁面４２の給電部２１ｃから放射されたマイクロ波が加熱室内に供給される。
【０１９０】
上記のように左壁面４２の給電部２１ｃおよび底壁面４４の給電部４６ｂの両者から放射されたマイクロ波が加熱室４に供給されることにより、加熱室内の被加熱物は、その略中央より左側の領域が強く加熱され始める。
【０１９１】
上記のように加熱動作の継続中において、被加熱物の略中央より左側の領域の表面温度上昇が未だに所望の温度に達しない場合には、底壁面４４の給電部４６ｂから放射されるマイクロ波給電を上壁面４５の給電部４６ａから放射されるマイクロ波給電に切り換えてもよい。
【０１９２】
底壁面４４の給電部４６ｂから上壁面４５の給電部４６ａへの切り換え動作は、制御対象となる増幅ブロックおよび増幅選択部が異なるが前述した右壁面４３の給電部２１ｄから左壁面４２の給電部２１ｃへの切り換え動作と実質的に同じである。
以上の一連の切り換え動作は、被加熱物の表面温度分布情報に基づいて、加熱動作中において適宜実施するものである。
【０１９３】
実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波伝送路９ａに挿入した位相可変部１０ａに印加する電圧を制御することで、動作中の２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相差を同相から逆相（１８０度差）の間を連続的に可変制御することができるよう構成されている。実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、各給電部の開口部の長手方向が同一方向であるため、位相可変部１０ａを設けることにより、加熱室壁面を周回しながら伝搬するマイクロ波の伝搬状態を時間的に連続変化させることができる。この結果、実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の局所加熱を解消し、均一な加熱をさらに促進することができる。
【０１９４】
実施の形態６のマイクロ波加熱装置において、使用者が設定した加熱条件（Ｘ）、加熱室内の被加熱物に関する表面温度などの加熱情報（Ｙ）などに基づいて、所定の状態に達したとき加熱動作は終了する。
【０１９５】
以上に説明した実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、増幅選択部６２ａ，６２ｂを切換制御して、加熱室内にマイクロ波を供給する放射位置を選択することができる。したがって、実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の特定部分の加熱を促進させることが可能となる。また、実施の形態６のマイクロ波加熱装置の構成において、マイクロ波を供給する放射位置を時間的に選択切換することが可能であり、被加熱物の全体を所望の状態に加熱することができる。
【０１９６】
また、実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、電力分配部８ａの出力と第１の増幅選択部６２ａとの間のマイクロ波伝送路９ａに位相可変部１０ａを設けている。このようにマイクロ伝送路に位相可変部を設けることにより、給電部から放射されるマイクロ波の位相を時間的に変化させることが可能となる。対向しない隣接する壁面のそれぞれから供給されるマイクロ波に対して位相差を可変制御することにより、加熱室内のマイクロ波分布を変化させて、被加熱物に対する均一な加熱を促進させることができるとともに、被加熱物における特定した部分の加熱を促進させることができる。
さらに、実施の形態６のマイクロ波加熱装置においては、正面側と裏面側に扉３７，３８が設けられているため、異なる方向から被加熱物を加熱室内に出し入れできるという優れた利便性を有する。
【０１９７】
なお、実施の形態６のマイクロ波加熱装置は、加熱室４を構成する壁面に１つの給電部を設けた構成について説明したが、加熱室４を構成する同一壁面に複数の給電部を設けて、いずれか一方の給電部を増幅選択部により選択できるよう構成することも可能である。このように構成した場合、被加熱物において、選択した給電部に近い領域が強く加熱される。この特徴を利用して、受熱効率の異なる異種の被加熱物を同時に均一に昇温させることが可能となる。同一壁面としては、加熱室における底壁面が実用価値が大きい。
【０１９８】
（実施の形態７）
図２４は本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置の平面図である。
図２４において、加熱室５２は、上下壁面と６面の側壁面５３〜５８との８面体で構成されている。側壁面５３〜５８の６面において、ひとつ置きに３つの開閉扉５９〜６１が配置されている。加熱室５２に対してマイクロ波を供給する給電部は上下壁面に設けられている。
【０１９９】
実施の形態７のマイクロ波加熱装置においては、加熱室５２の内部の被加熱物を出し入れするための扉が多数設けられている。このため、実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、装置の周囲のあらゆる方向から加熱室内に対する被加熱物の出し入れのアクセスが可能となり、利便性がさらに高くなる。
【０２００】
以上のように、本発明に係る実施の形態７のマイクロ波加熱装置は複数の開閉扉を備えるとともにマイクロ波を放射する複数のマイクロ波供給手段である複数の給電部が加熱室を構成する壁面に最適に配置されている。また、実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１〜５で説明したような構成として給電部からの放射方向および放射位置を最適化するとともに、マイクロ波を放射する給電部を切り換え制御を行うことができ、且つ動作中の給電部間のマイクロ波の位相差を変化させることができる。このように構成された実施の形態７のマイクロ波加熱装置は、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの用途に適用できる。
【０２０１】
（実施の形態８）
図２５は、本発明に係る実施の形態８のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波供給系の構成を示すブロック図である。実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、前述の図２２に示した実施の形態５のマイクロ波加熱装置と実質的に同じ構成である。実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、検出した反射電力に基づく加熱動作時のマイクロ波周波数の抽出処理の具体例を説明するものである。したがって、実施の形態８のマイクロ波加熱装置の説明において、実施の形態５のマイクロ波加熱装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態５の説明を適用する。
【０２０２】
図２５に示すように、実施の形態８のマイクロ波加熱装置である電子レンジは、４つの給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが設けられた加熱室４、マイクロ波発生部５、マイクロコンピュータで構成された制御部６、および商用電源が接続されマイクロ波発生部５に駆動電力を供給する駆動電源部３４を含むものである。
【０２０３】
マイクロ波発生部５は、発振部７、電力分配部８（図２２における８ａ，８ｂ，８ｃに相当）、位相可変部１０ａ，１０ｂ、増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを備える。
【０２０４】
駆動電源部３４は、商用電源から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換して、可変電圧を発振部７に供給し、直流電圧を増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄに供給する。
【０２０５】
発振部７は、例えば、トランジスタなどの回路素子から構成されており、駆動電源部３４から供給された可変電圧の電圧信号に基づいてマイクロ波を発生する。また、発振部７は制御部６に接続されており、例えば、制御部６から送信された電圧信号により、発振周波数および発振出力が制御される。このように発振器７は制御部６によりその動作が制御されている。
増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄは、駆動電源部３４から供給された直流電圧により動作し、発振部７において発生したマイクロ波を増幅する。
【０２０６】
各増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄは放熱フィン、回路基板を含んでおり、この回路基板上に初段増幅部および主増幅部が形成されている。なお、各増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄは、当該マイクロ波加熱装置の出力仕様に応じて１個から複数個の増幅器で構成される。増幅器はＧａＮ（窒化ガリウム）やＳｉＣ（炭化珪素）等を用いたトランジスタ等の高耐熱性かつ高耐圧の半導体素子により構成されている。各増幅器には、それぞれの増幅器の電源電圧と、基準電位を示す基準電圧と、それぞれの増幅器の動作／非動作を制御する制御信号が駆動電源部３４から供給される。制御信号は、例えば０Ｖから−１０Ｖ程度の電圧であり、それぞれの増幅器が増幅動作を行うか、または停止状態とするかを制御している。また、増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄにおいて、初段増幅部は発振部７からのマイクロ波電力を増幅し、主増幅部は初段増幅部の出力をさらに増幅している。
【０２０７】
駆動電源部３４は商用電源の電圧を発振部７と増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄのそれぞれに所望の電圧を供給する、いわゆるスイッチング電源であり、商用電源の電位と発振部７と増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄの電位を絶縁する役目も同時に果たしている。
【０２０８】
各増幅ブロックブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄから出力されたマイクロ波電力は、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを介して給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのアンテナである供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに与えられる。供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに与えられたマイクロ波は、加熱室内へ放射される。加熱室内に放射されたマイクロ波は、被加熱物に吸収されて被加熱物を昇温させる。加熱室内に放射されたマイクロ波の一部は加熱室壁面、被加熱物表面などで反射して供給部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに戻ってくる。電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは加熱室４から反射して戻ってくる反射電力の値に応じた検出信号を制御部６に送信する。
【０２０９】
電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、検波ダイオード、方向性結合器および終端器等を含み、増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄにより増幅されたマイクロ波を加熱室４に設けられた給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに同軸ケーブルを介して供給するとともに、加熱室４からの反射電力の値に応じた検出信号を出力する。
【０２１０】
次に、制御部６におけるマイクロ波発生部５および駆動電源部３４に対する制御方法について説明する。
制御部６は、使用者が加熱条件（Ｘ）を設定し、加熱開始信号（Ｓ）が入力されると、以下の処理を行う。制御部６は、予め定められた第１の出力電力をマイクロ波発生部５の出力として設定する。第１の出力電力は被加熱物を加熱する第２の出力電力よりも小さく設定されている。マイクロ波が加熱室内に放射されることにより、発生する反射電力はその周波数に応じて変化する。したがって、周波数を可変する際、反射電力が大きく増減する。発生した反射電力によって発振部７、増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄを構成する回路素子が発熱した場合、それらに設けられた放熱機構の能力に応じてその発熱は放熱される。しかし、発生した反射電力がその放熱能力を超えると回路素子の温度が高くなり、回路素子が損傷する恐れがある。そこで、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、それぞれの回路素子の放熱能力を超えないように第１の出力電力を定めている。第１の出力電力の決定方法については後述する。
【０２１１】
次に、マイクロコンピュータである制御部６は、発振部７において発生するマイクロ波の周波数を電子レンジで用いられる２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの全周波数帯域とし、その全周波数帯域で掃引（スイープ）する。そのとき、制御部６は、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより検出された反射電力と周波数との関係を記憶する。この周波数帯域はＩＳＭ（Industrial Scientific and Medical）バンドと呼ばれている。
【０２１２】
なお、制御部６は、マイクロ波の周波数の掃引時に全周波数帯域における反射電力と周波数との関係を記憶する代わりに、反射電力が最小値または極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみを記憶してもよい。この場合には、制御部６内の記憶装置の使用領域を削減することができる。
【０２１３】
続いて、制御部６は、ＩＳＭバンドから特定の周波数を抽出する周波数抽出処理を行う。この周波数抽出処理では、例えば、記憶した反射電力から特定の反射電力（例えば、最小値または極小値）を識別し、その反射電力が得られたときの周波数を当該マイクロ波加熱装置の加熱動作時のマイクロ波周波数として抽出する。なお、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみをマイクロコンピュータが複数組記憶する場合には、記憶された複数の周波数の中から特定の周波数（例えば、最小の反射電力を示す周波数）を当該マイクロ波加熱装置の加熱動作時のマイクロ波周波数として抽出する。
【０２１４】
以下、周波数抽出処理について詳細に説明する。図２６は、例示としての４つの電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが検知した反射電力と発振周波数の関係をグラフ化した図である。縦軸は反射電力［Ｗ］を示し横軸は発振周波数［Ｈｚ］を示している。図２６において、ＡＮＴ１は給電部２１ａからの反射電力と発振周波数との関係を示し、ＡＮＴ２は給電部２１ｂからの反射電力と発振周波数との関係を示し、ＡＮＴ３は給電部２１ｃからの反射電力と発振周波数との関係を示し、ＡＮＴ４は給電部２１ｄからの反射電力と発振周波数との関係を示す。図２６の例示に示すように、各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが検知する反射電力と発振周波数との関係は、ある程度同じような反射電力曲線を示し、複数の極小値を有している。
【０２１５】
制御部６には各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄから上記のような反射電力と発振周波数との関係を示すデータが入力される。制御部６は各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄからのデータに基づき各反射電力曲線を合成した反射電力曲線を算出する。図２７は合成した反射電力曲線を示す図である。図２７において、縦軸は反射電力［Ｗ］を示し、横軸は発振周波数［Ｈｚ］を示している。
図２７に例示されている各反射電力曲線では極小値を２つ有する（周波数ｆ１，ｆ２）。
制御部６は、周波数抽出処理において、例えば反射電力が極小値となるときの周波数ｆ１を当該マイクロ波加熱装置の加熱動作時のマイクロ波周波数として抽出する。複数の周波数を抽出する場合は、例えば別の極小値となる周波数ｆ２を第２の加熱動作時のマイクロ波周波数として抽出する。
【０２１６】
なお、加熱動作時のマイクロ波周波数を抽出するための掃引動作は、例えば０．１ＭＨｚ当り１ｍｓｅｃで行われる。この場合、ＩＳＭバンドの全周波数帯域にわたる掃引動作は、約１ｓｅｃの時間を要する。
【０２１７】
掃引動作が終了した後、制御部６は、予め定められた第２の出力電力を当該マイクロ波加熱装置の駆動の出力電力として設定する。この第２の出力電力は、加熱室４の内部に収納された被加熱物を実際に加熱するための電力である。第２の出力電力は、当該マイクロ波加熱装置の最大出力電力（定格出力電力）に相当する。例えば、当該マイクロ波加熱装置である電子レンジの定格出力電力が９５０Ｗである場合、第２の出力電力は９５０Ｗとして予め定められる。
【０２１８】
そして、制御部６は、第２の出力電力で抽出された加熱動作時のマイクロ波周波数のマイクロ波を給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから加熱室内に放射させる。その結果、反射電力を低減して、被加熱物の加熱を効率高く行うことができる。このときの加熱動作が実際に被加熱物を加熱する本加熱動作である。
【０２１９】
本加熱動作中において、制御部６は、いずれかの電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより検出された反射電力が予め定められたしきい値を超えたか否かを判別する。ここで、しきい値は、例えば周波数抽出処理時において検出された反射電力の最小値に５０Ｗを加算した値として定めてもよい。このようにしきい値を定めることにより、反射電力が本加熱動作の開始時の値から５０Ｗを超えて大きくなると、制御部６は再びＩＳＭバンドの全周波数帯域にわたってマイクロ波の周波数を掃引して、周波数抽出処理を行う。
【０２２０】
上記のように本加熱動作中において反射電力が大きくなれば周波数抽出処理を行う構成であるため、実施の形態８のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の本加熱動作中において反射電力が著しく増大することを確実に防止することができる。
また、被加熱物が加熱されることにより、反射電力の周波数特性が大きく変化する場合でも、ＩＳＭバンドの全周波数帯域にわたって掃引動作して、周波数抽出処理を行うよう構成されているので、常に反射電力の低減を図ることが可能となる。
【０２２１】
続いて、制御部６は、先に抽出した加熱動作時のマイクロ波周波数を基準周波数として設定する。そして、制御部６は、設定された基準周波数を含む一定範囲の周波数帯域、例えば、基準周波数から±５ＭＨｚの範囲内の周波数帯域で、部分的に掃引動作を行うとともに、そのとき電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより検知された反射電力と周波数との関係を記憶する。なお、ここでも、制御部６は、部分的な周波数帯域での掃引動作時において検出された、反射電力と周波数との関係を連続的に記憶する代わりに、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみを記憶してもよい。この場合には、制御部６内の記憶装置の使用領域を削減することができる。
【０２２２】
続いて、制御部６は、上記のように設定された掃引動作の対象となる周波数帯域の中から、例えば反射電力が最小値を示す特定の周波数を再度抽出する周波数再抽出処理を行う。この周波数再抽出処理は、前述の周波数抽出処理と同様の処理である。
【０２２３】
以上のように実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物に対する本加熱動作を行う前に、被加熱物の加熱時に発生する反射電力が最小となるマイクロ波の周波数が、周波数抽出処理により抽出される。抽出された周波数が実際の被加熱物を加熱するマイクロ波周波数として用いられることにより、マイクロ波加熱装置の電力変換効率が向上する。
【０２２４】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置において、周波数抽出処理に用いられる第１の出力電力は、実際の加熱動作時の出力電力よりも十分に小さい電力に設定されている。このように周波数抽出処理時の出力電力が設定されているため、マイクロ波の周波数の掃引動作時において、反射電力により発振部７および増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄを構成する回路素子が発熱する場合でも、それぞれが有する放熱機構において十分に放熱される。その結果、回路素子の反射電力による破損が確実に防止される。
【０２２５】
なお、実施の形態８のマイクロ波加熱装置において、加熱動作時のマイクロ波周波数の抽出は反射電力が最小値または極小値に基づいて決定するとしているが、以下に説明する方法により加熱動作時のマイクロ波周波数を抽出してもよい。
図２８は、図２７と同じように実施の形態８のマイクロ波加熱装置において各電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄからのデータに基づいて算出された合成反射電力曲線の一例を示す図である。図２８において、縦軸は反射電力［Ｗ］を示し横軸は発振周波数［Ｈｚ］を示している。以下、図２８を用いて別の周波数抽出処理について説明する。
【０２２６】
制御部６は、加熱動作時のマイクロ波周波数の抽出の際に反射電力が極小となる第１の周波数ｆ１と、そのときの反射電力値Ｐｒ１を記憶する。さらに周波数を掃引して、反射電力がＰｒ１から所定の割合、例えば１ｄＢ増加した周波数ｆ１’を記憶する。さらに周波数の掃引を継続し、反射電力が極小となる第２の周波数ｆ２とそのときの反射電力Ｐｒ２を記憶する。ここでも同じように掃引を続けＰｒ２から、例えば１ｄＢだけ反射電力が増加した周波数ｆ２’を記憶する。発振部７が最高周波数の２５００ＭＨｚに達すると。先に記憶した２つの周波数ｆ１，ｆ２に関する演算処理を行う。具体的には、所定の割合の前後における周波数の差を算出する。式で表すと次のように示される。
【０２２７】
Δｆ１＝ｆ１−ｆ１’
Δｆ２＝ｆ２−ｆ２’
【０２２８】
上記のように算出された周波数の差Δｆ１とΔｆ２の大小関係が比較される。ここでは、周波数の差が大きい方の周波数を加熱動作時のマイクロ波周波数（図２８に示した周波数曲線の場合はｆ２）として決定する。
なお、上記のように反射電力の極小値を記憶する場合、極小値が予め設定されている反射電力より小さいことを条件として含めてもよい。
【０２２９】
上記のように加熱動作時のマイクロ波周波数を抽出することにより、図２７に示した周波数抽出処理と同様の効果に加えてさらに、以下の効果を発揮することが可能となる。即ち、非常に先鋭な周波数特性を示した場合、外乱ノイズによって極小値の検出を誤ることが考えられるが、図２８に示した周波数抽出処理を使うことにより、外乱ノイズによる検出誤りを排除して、正しく反射電力が極小となる周波数を抽出することができる。その結果、誤った周波数で本加熱動作を行うことによって、回路素子の反射電力による損傷を未然に防止することができる。
【０２３０】
反射電力は被加熱物の種類、形状、温度、大きさなどによって大きく変化する。また、加熱動作中においてもマイクロ波によって加熱されることによって被加熱物の水分量の変化し、反射電力が時々刻々変化する。このため、実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、反射電力が所定の値以上になると加熱動作時のマイクロ波周波数を再抽出する作業を行っている。このとき、前述のように反射電力の所定の割合における周波数の差Δｆが大きい方の周波数を加熱動作時のマイクロ波周波数として選択している。このように選択することにより、加熱動作進行に伴って反射電力が極小のマイクロ波周波数が選択された周波数がずれたとしても、反射電力の増加が少なく、加熱動作時のマイクロ波周波数の再抽出を行う頻度を低減し、実質的に被加熱物を加熱する時間を短縮することが可能となる。
【０２３１】
なお、実施の形態８のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部５は、図２５に示したように、１つの発振部７により４つの給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれにマイクロ波を供給する構成について説明した。本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば複数の給電部のそれぞれが対応する発振部を有する構成も可能である。このように構成した場合には、それぞれの電力検知部において検知した反射電力に基づいて前述のような周波数抽出処理を行い、それぞれの給電部から放射されるマイクロ波の加熱動作時の周波数を抽出することが可能である。したがって、このように構成されたマイクロ波加熱装置においては、加熱室に設けられたそれぞれの給電部から最適な周波数のマイクロ波が放射されて、加熱室内の被加熱物を効率高く加熱することができるとともに、電力変換効率が大幅に向上する。
【０２３２】
実施の形態８のマイクロ波加熱装置においては、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、加熱室４からの反射電力を検出して、その情報を制御部６に伝送する構成であるが、電力検知部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが反射電力だけでなく増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄから給電部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに向かって伝送される入射電力も検出し、その検出信号を制御部６に伝送する構成としてもよい。このように構成することにより、加熱動作時のマイクロ波周波数を制御部６が決定する際、反射電力ではなく、反射電力と入射電力との比を用いて加熱動作時のマイクロ波周波数の抽出を行うことができる。その抽出方法は、図２７および図２８を用いて説明した周波数抽出方法において反射電力によって判断する部分を反射電力と入射電力の比によって判断するように変更すればよい。このように構成することにより、発振部７および増幅ブロック８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄが周波数特性を有し、周波数に応じて入射電力に増減があったとしても、本加熱動作時に反射電力が最小または極小となる周波数を誤り無く検出することができる。したがって、このように構成されたマイクロ波加熱装置は、常に最も反射電力が小さい状態で加熱処理を行うことが可能となり、被加熱物の加熱を効率高く行うことができ、電力変換効率が向上する。
【０２３３】
以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置は加熱室に複数の給電部が設けられ、各給電部が加熱室を構成する複数のそれぞれの所定位置に配設されているため、加熱室内の被加熱物を適切に効率高く加熱することができる構成となる。本発明に含まれる、複数の給電部にマイクロ波を供給するマイクロ波発生部の構成について以下に説明する。図２９は、本発明のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部に含まれる各種の構成を示す模式図である。なお、図２９においては、４つの給電部にマイクロ波を供給する４つの出力部５０１〜５０４を有するマイクロ波発生部を示したが、本発明は給電部が４つに限定されるものではなく、マイクロ波加熱装置の仕様に応じて複数の給電部が適宜設けられ、それに応じてマイクロ波発生部の出力部の数が決定される。
【０２３４】
図２９の（ａ）は、複数の発振部１０１〜１０４と、それぞれの発振部１０１〜１０４からのマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。この構成においては、発振部１０１〜１０４はマグネトロンまたは半導体素子で構成することができる。マグネトロンを用いる場合には、均一加熱を促進するために、加熱室に回転するアンテナを設ける構成、および／または加熱室内部に金属攪拌機構を設ける構成が必要となる。なお、導波管２分配器を用いることにより、２つの給電部の位相差を特定値に設定することが可能である。
【０２３５】
図２９の（ｂ）は、複数、例えば２つの発振部１０１，１０２と、それぞれの発振部１０１，１０２からのマイクロ波を２分配する２つの電力分配部２０１，２０２と、電力分配部２０１，２０２からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１〜３０４と、増幅されたマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。
【０２３６】
図２９の（ｃ）は、単一の発振部１０１と、発振部１０１からのマイクロ波を４分配する電力分配部２０１と、電力分配部２０１からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１〜３０４と、増幅されたマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。
【０２３７】
図２９の（ｄ）は、複数の発振部１０１〜１０３と、発振部１０１，１０２からのマイクロ波信号を出力する出力部５０１，５０２と、発振部１０３からのマイクロ波を２分配する電力分配部２０１と、電力分配部２０１からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１，３０２と、増幅されたマイクロ波信号を出力する出力部５０３，５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。この構成においては、発振部１０１，１０２はマグネトロンで構成することができる。
【０２３８】
図２９の（ｅ）は、複数、例えば２つの発振部１０１，１０２と、それぞれの発振部１０１，１０２からのマイクロ波を４分配する２つの電力分配部２０１，２０２と、電力分配部２０１，２０２からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１〜３０８と、増幅された２つのマイクロ波信号を合成する４つの電力合成部４０１〜４０４と、合成されたマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。なお、電力分配部２０１，２０２と電力合成部４０１〜４０４は同様の回路構成である。但し、電力合成部４０１〜４０４に用いられる回路素子、例えば抵抗などは、電力分配部２０１，２０２の素子に比べて電力容量が大きいものが用いられる。図３０は、電力合成部４０１〜４０４の具体的な回路構成を示す図であり、Wilkinson coupler を用いた例である。図３０において、PORT２とPORT３にマイクロ波信号が入力され、PORT１から合成されたマイクロ波信号が出力される。PORT２とPORT３との間の入力側を接続する抵抗にて合成性能の安定化が図られる。なお、電力分配部２０１，２０２の場合には、図３０に示すPORT１にマイクロ波信号が入力され、PORT２とPORT３から分配されたマイクロ波信号が出力される。
【０２３９】
図２９の（ｆ）は、単一の発振部１０１と、その発振部１０１からのマイクロ波を８分配する電力分配部２０１と、電力分配部２０１からのマイクロ波信号を増幅する増幅ブロック３０１〜３０８と、増幅された２つのマイクロ波信号を合成する４つの電力合成部４０１〜４０４と、合成されたマイクロ波信号を出力する出力部５０１〜５０４とを有して構成されたマイクロ波発生部を示す図である。図２９の（ｆ）の構成は、前述の図２９の（ｅ）の構成において用いられた電力合成部４０１〜４０４が用いられる。
【０２４０】
以上のように、本発明のマイクロ波加熱装置において、複数の給電部にマイクロ波を供給するマイクロ波発生部は、各種の構成を含むものである。このように構成された本発明のマイクロ波加熱装置は、加熱室に複数の給電部を設け、各給電部が加熱室を構成する複数のそれぞれの所定位置に配設して、マイクロ波発生部から適切に各給電部にマイクロ波が供給されるため、加熱室内の被加熱物を適切に効率高く加熱することができる構成となる。
【産業上の利用可能性】
【０２４１】
本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を効率高く加熱できるため、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置、生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの各種用途に適用できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力部を有するマイクロ波発生部と、
被加熱物を収納する加熱室と、
前記複数の出力部のそれぞれの出力を前記加熱室に供給する複数の給電部と、
前記複数の給電部からのマイクロ波放射を制御して、前記加熱室の電磁波分布を調整する制御部と、
を具備するマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記加熱室に収納された前記被加熱物にマイクロ波が集中するように、前記複数の給電部においてマイクロ波を放射させる給電部を選択するよう構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記加熱室に収納された前記被加熱物にマイクロ波が集中するように、マイクロ波を放射する給電部間の位相差を制御するよう構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する単一または複数の発振部を有する請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記加熱室を複数の空間に分割する仕切り部を設け、分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ電力増幅する増幅部と、前記増幅部の出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備え、
前記加熱室を少なくとも２つの空間に仕切る仕切り部を設け、前記複数の給電部が分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記加熱室を少なくとも左右または上下の２つの空間に分割する仕切り部を備え、前記複数の給電部が分割された各加熱室内に収納された被加熱物にマイクロ波をそれぞれ集中させるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、前記給電部からの反射電力を検出する電力検知部と、を備え、
前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、発振部において発生する周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検知された反射電力が最小値または極小値となる周波数を検出し、検出された周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数を決定するよう構成されており、
前記制御部は、決定されたマイクロ波周波数で加熱動作時のマイクロ波出力を前記発振部によって発生させるとき、加熱動作中に前記電力検知部によって検出された反射電力が予め定められた閾値をこえると、前記発振部が出力するマイクロ波電力を一旦低減し、前記発振部の発生するマイクロ波周波数を掃引して、再度電力検知部が検知した反射電力が最小または極小となる周波数を検出し、反射電力が最小または極小となる周波数で加熱動作を再開するよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
前記制御部は、加熱動作中に前記発振部の発生するマイクロ波周波数を微少量増減させ、前記電力検知部によって検知された反射電力が小さくなる方向に前記発振部の発生するマイクロ波周波数を微減あるいは微増するよう構成した請求項９に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１１】
前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、発振部によりマイクロ波の周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検出された反射電力が極小値となる複数の周波数を検出するよう構成されており、
検出された第１の極小値となる周波数で加熱動作を行い、前記電力検知部が検知した反射電力が、予め定めた所定の値よりも大きくなると、加熱動作前に検出した第２の極小値となる周波数を発振部が発生するよう構成された請求項９に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１２】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する複数の発振部と、前記複数の発振部のそれぞれからのマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、を備え、
前記複数の発振部は、マイクロ波を放射する前記給電部と対となるよう構成されており、
前記制御部は、前記給電部のそれぞれから放射されるマイクロ波周波数は前記給電部のそれぞれからの反射電力が最小値または極小値となる周波数となるように、前記発振部をそれぞれ独立に制御するよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１３】
前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する発振部と、前記発振部のマイクロ波出力を複数に分配して出力する電力分配部と、前記電力分配部のマイクロ波出力をそれぞれ出力する複数の出力部と、前記給電部からの反射電力と前記発振部から前記給電部に伝送される入射電力を検出する電力検知部と、を備え、
前記制御部は、被加熱物を加熱する前に、前記発振部において発生する周波数を変化させつつ、加熱動作時のマイクロ波出力より低い出力で前記給電部から被加熱物にマイクロ波を放射させて、前記電力検知部により検知された反射電力と入射電力の比が最小値または極小値となる周波数を検出し、検出された周波数に基づいて加熱動作時のマイクロ波周波数を決定するよう構成されており、
前記制御部は、前記決定されたマイクロ波周波数で加熱動作時のマイクロ波出力を前記発振部によって発生させるとき、加熱動作中に前記発振部の発生する周波数を微少量増減させ、前記電力検知部によって検知された反射電力と入射電力の比が小さくなる方向に前記発振部の発生する周波数を微減あるいは微増するよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１４】
前記加熱室を複数の空間に仕切る電波遮蔽機能を有する仕切り部を備え、前記複数の給電部は複数の空間に仕切られた前記加熱室のそれぞれに配置され、任意に選択されるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１５】
前記複数の給電部は、前記加熱室の各空間に複数設けられ、前記加熱室の各空間を構成する壁面の異なる複数の壁面に配置された請求項１４記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１６】
前記加熱室が２つの空間を有しており、前記空間に配置された２つの給電部が対向するように配置されており、前記２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相を変化させるよう構成された請求項１４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１７】
前記加熱室が２つの空間を有しており、前記空間に配置された２つの給電部は放射するマイクロ波が交差するよう配置されており、前記２つの給電部から放射されるマイクロ波の位相を変化させるよう構成された請求項１４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１８】
前記仕切り部は、前記加熱室を上下に複数の空間に分割し、被加熱物を載置可能な金属製皿である請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１９】
前記発振部は、マイクロ波を発生する複数の発振部を有し、分割された各加熱室に異なる発振部がそれぞれ設けられた請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２０】
前記発振部は、マイクロ波を発生する複数の発振部を有し、分割された各加熱室に異なる発振部がそれぞれ設けられており、各発振部の発振周波数が独立して変更されるよう構成された請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２１】
前記複数の加熱室の空間に対して、それぞれ任意の加熱時間を設定するよう構成された請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２２】
前記複数の加熱室の空間内に収納された被加熱物の加熱状態を遠隔的に監視可能な温度検出センサを設け、予め設定された目標温度にて加熱を停止するよう構成された請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２３】
前記温度検出センサにより被加熱物の加熱状態を検出し、予め設定された目標温度にて加熱を停止するシーケンスで動作するよう構成されており、収納された被加熱物に応じて異なるシーケンスで処理する構成とした請求項２２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２４】
前記複数の加熱室のそれぞれの空間内に被加熱物を収納するために複数の開閉扉を設けた請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２５】
前記複数の開閉扉のいずれか一方が開かれている時、各加熱室へのマイクロ波放射を中止するよう構成した請求項２４に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２６】
金属製皿は周辺部が絶縁材料で構成されており、前記加熱室の壁面と前記金属製皿との間でスパークが発生しないよう構成された請求項１８に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２７】
前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉を有し、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２８】
前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉が対向して配置され、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項２９】
前記加熱室を構成する壁面に被加熱物を収納するための複数の開閉扉を有し、前記複数の開閉扉を備えていない壁面において、対向する壁面に前記給電部が設けられており、前記給電部は、共通の発振部からマイクロ波が供給されるよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2009011111.tif 000034
【図３】
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【図４】
2009011111.tif 000036
【図５】
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【図６】
2009011111.tif 000038
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009011111.tif 000042
【図１１】
2009011111.tif 000043
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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