(57)【要約】  本発明の高周波加熱装置は、少なくとも一つの高周波電力発生部１２０と、直交変調部１３１、高周波電力増幅部１３２、とを備えた少なくとも一つの高周波電力ユニット１３０と、放射部１４０と、変調信号生成部１５０と、制御部１１０とを備え、制御部１１０は、周波数と位相の情報を個々に含む複数のサブキャリア情報を変調信号生成部１５０に供給し、同相変調信号および直交変調信号を生成して、直交変調部１３１で直交変調し、複数のサブキャリア波を出力する。
2013183200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、
設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部と、
前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を入力された変調信号により変調する直交変調部、および前記直交変調部で変調された高周波電力を加熱に適した大きさの電力に増幅する高周波電力増幅部を備えた少なくとも一つの高周波電力ユニットと、
前記高周波電力ユニットから出力された高周波電力を前記被加熱物に放射する少なくとも一つの放射部と、
入力された複数の周波数と位相の情報から、前記直交変調部へ供給する変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記放射部から放射される高周波電力の基準周波数を前記高周波電力発生部に設定し、前記放射部から放射される複数の高周波電力の個々の周波数と位相の情報を前記変調信号生成部に出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記放射部から放射される複数の高周波電力の、前記基準周波数に対するオフセット周波数と位相の情報を個々に含む複数のサブキャリア情報を前記変調信号生成部に供給し、
前記変調信号生成部は、前記制御部から供給された前記複数のサブキャリア情報をもとに、同相変調信号および直交変調信号を生成して、前記直交変調部へ出力し、
前記直交変調部は、前記高周波電力発生部より入力された高周波電力を前記変調信号生成部より入力された同相変調信号および直交変調信号で直交変調し、前記基準周波数に対して前記オフセット周波数と前記位相の複数のサブキャリア波を出力するよう構成された高周波加熱装置。
【請求項２】
前記変調信号生成部は、前記制御部より供給された前記複数のサブキャリア情報に対して逆高速フーリエ変換演算処理により、前記同相変調信号および前記直交変調信号を生成し、前記直交変調部に供給するよう構成された請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記制御部は、予め定められた複数の前記サブキャリア情報を記憶するサブキャリア情報記憶部をさらに有し、加熱を実行する際に適切な複数の前記サブキャリア情報を前記サブキャリア情報記憶部より取り出し、前記高周波電力発生部に前記基準周波数を設定し、前記変調信号生成部に前記サブキャリア情報を出力するよう構成された請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記制御部は、予め定められた複数の前記サブキャリア情報を記憶するサブキャリア情報記憶部をさらに有し、加熱を実行する際に適切な複数の前記サブキャリア情報を前記サブキャリア情報記憶部より取り出し、前記高周波電力発生部に前記基準周波数を設定し、前記変調信号生成部に前記サブキャリア情報を出力するよう構成された請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定するよう構成された請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定するよう構成された請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定するよう構成された請求項３に記載の高周波加熱装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定するよう構成された請求項４に記載の高周波加熱装置。
【請求項９】
前記高周波電力ユニットは、電力検出部をさらに備え、
前記電力検出部は、前記高周波電力増幅部から前記放射部へ送出される出力電力、または、前記放射部から前記高周波電力増幅部へ逆流する逆流電力のどちらか一方もしくは両方を検出し、
前記制御部は、前記電力検出部で検出した前記出力電力または前記逆流電力のどちらか一方もしくは両方の検出情報を用いて、前記変調信号生成部に供給するサブキャリア情報、および前記高周波電力発生部に設定する基準周波数を決定するよう構成された請求項１から８のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【請求項１０】
前記高周波電力ユニットは、電力検出部をさらに備え、
前記電力検出部は、前記高周波電力増幅部から前記放射部へ送出される出力電力、または、前記放射部から前記高周波電力増幅部へ逆流する逆流電力のどちらか一方もしくは両方を検出し、
前記制御部は、前記電力検出部で検出した前記出力電力または前記逆流電力のどちらか一方もしくは両方の検出情報を用いて、前記変調信号生成部に供給するサブキャリア情報、および前記高周波電力発生部に設定する基準周波数を決定するよう構成され、
前記電力検出部は、直交検波部を有し、
前記直交検波部は、前記出力電力または前記逆流電力を前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより、前記出力電力または前記逆流電力を復調するための同相検波信号および直交検波信号を検出し、
前記制御部は、復調部をさらに有し、
前記復調部は、前記直交検波部で検出された前記同相検波信号および前記直交検波信号に対して高速フーリエ変換演算処理を施して、個々のサブキャリアのオフセット周波数および位相情報を取得し、
前記制御部は、前記復調部で取得した、個々のサブキャリアのオフセット周波数および位相情報を用いて、前記変調信号生成部に供給するサブキャリア情報、および前記高周波電力発生部に設定する基準周波数を決定するよう構成された請求項１から８のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱室に収納された被加熱物を誘電加熱する高周波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波電力により食品等の被加熱物に加熱処理を施す高周波加熱装置において、加熱効率の向上や、加熱ムラを無くした均一加熱を目的として、従来から、被加熱物の状態や形状に応じた局所加熱や、加熱室内への高周波電力の放射を攪拌して被加熱物に照射する各種技術が開示されている。【０００３】
例えば、日本の特開２０１０−９２７９５号公報（特許文献１）には、加熱室の底壁面に略対称に配置した給電部間の位相差制御によりマイクロ波分布を操作する技術が開示されている。この技術により、マイクロ波の位相差および発振周波数を最適制御することにより、様々な被加熱物に対して反射電力を最小に抑制して、高効率な加熱を実現させている。【０００４】
また、日本の特開昭６０−１９３２９２号公報（特許文献２）には、電子レンジに配置された各アンテナに対して、それぞれ独立のマイクロ波電力供給装置を設け、各マイクロ波電力供給装置を選択的に動作させることによって、電子レンジの出力を制御する技術が開示されている。この技術により、同一電子レンジで、複数の周波数の励振によって、被加熱体に対する均一加熱を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９２７９５号公報
【特許文献２】特開昭６０−１９３２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１に開示された構成では、反射電力が最小になるようにマイクロ波の位相差および周波数を最適制御している。このため、特許文献１に開示された構成においては、水やコーヒーなどのように、対流による熱拡散の著しい被加熱物に対しては有効であるが、食材や固形物などのように、熱拡散の速度が鈍い被加熱物に対しては、加熱ムラが起こってしまう可能性が高い。複数の周波数と位相差の組合せで、複数のマイクロ波分布を同時に形成することも可能ではあるが、１つのマイクロ波分布に対しては、少なくとも１個の発振器と２個のアンテナが必要となる。したがって、同時に形成できるマイクロ波分布の数は、発振器およびアンテナの数により制限されてしまい、同時に形成するマイクロ波分布の数を増やすためには、装置の大型化が免れない構成である。【０００７】
また、上記のように、特許文献２に開示された構成では、電子レンジに配置された各アンテナに対して、それぞれ独立のマイクロ波電力供給装置を設けて、各マイクロ波電力供給装置を選択的に動作させている。このため、特許文献２に開示された構成においては、同時に形成できるマイクロ波分布の数はアンテナおよびマイクロ波電力供給装置の数に制限され、同時に形成するマイクロ波分布の数を増やすためには、装置の大型化は免れない構成である。【０００８】
本発明は、上記の従来の構成における課題を解決するものであり、発振器およびアンテナの数を増やすことなく、複数のマイクロ波分布を同時に形成することができる高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するため、本発明の高周波加熱装置は、
加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、
設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部と、
前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を入力された変調信号により変調する直交変調部、および前記直交変調部で変調された高周波電力を加熱に適した大きさの電力に増幅する高周波電力増幅部を備えた少なくとも一つの高周波電力ユニットと、
前記高周波電力ユニットから出力された高周波電力を前記被加熱物に放射する少なくとも一つの放射部と、
入力された複数の周波数と位相の情報から、前記直交変調部へ供給する変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記放射部から放射される高周波電力の基準周波数を前記高周波電力発生部に設定し、前記放射部から放射される複数の高周波電力の個々の周波数と位相の情報を前記変調信号生成部に出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記放射部から放射される複数の高周波電力の、前記基準周波数に対するオフセット周波数と位相の情報を個々に含む複数のサブキャリア情報を前記変調信号生成部に供給し、
前記変調信号生成部は、前記制御部から供給された前記複数のサブキャリア情報をもとに、同相変調信号および直交変調信号を生成して、前記直交変調部へ出力し、
前記直交変調部は、前記高周波電力発生部より入力された高周波電力を前記変調信号生成部より入力された同相変調信号および直交変調信号で直交変調し、前記基準周波数に対して前記オフセット周波数と前記位相の複数のサブキャリア波を出力するものである。【００１０】
この構成により、本発明の高周波加熱装置は、高周波電力発生部からの１つの高周波電力の出力に対して、複数の周波数と位相の高周波電力を生成して、それらの複数の高周波電力を同一の放射部から同時に被加熱物に放射できるので、発振器および放射部の数を増やすことなく、複数のマイクロ波分布を同時に形成することができ、小型、低コストで、均一加熱や多彩な加熱制御を実現することができる。【００１１】
ここで、前記変調信号生成部は、前記制御部より供給された前記複数のサブキャリア情報に対して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）演算処理により、前記同相変調信号および前記直交変調信号を生成し、前記直交変調部に供給してもよい。【００１２】
この構成により、本発明の高周波加熱装置は、簡単な構成で、高速に、放射部から放射される複数のサブキャリア波の周波数と位相を制御することができる。【００１３】
ここで、前記制御部は、予め定められた複数の前記サブキャリア情報を記憶するサブキャリア情報記憶部をさらに有し、加熱を実行する際に適切な複数の前記サブキャリア情報を前記サブキャリア情報記憶部より取り出し、前記高周波電力発生部に前記基準周波数を設定し、前記変調信号生成部に前記サブキャリア情報を出力してもよい。【００１４】
この構成により、本発明の高周波加熱装置は、簡単な構成で、高速に、使用者が所望する加熱を実行するように、放射部から放射される複数のサブキャリア波の周波数と位相を、より適切に制御することができる。【００１５】
ここで、前記制御部は、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定してもよい。【００１６】
この構成により、本発明の高周波加熱装置は、直交変調部へ供給する同相変調信号および直交変調信号の帯域を狭くすることができ、変調信号の生成回路および変調信号伝送回路の負荷が軽減されるので、小型、低コストで回路を実現することができる。【００１７】
ここで、前記高周波電力ユニットは電力検出部をさらに備え、前記電力検出部は、前記高周波電力増幅部から前記放射部へ送出される出力電力、または、前記放射部から前記高周波電力増幅部へ逆流する逆流電力のどちらか一方もしくは両方を検出し、前記制御部は、前記電力検出部で検出した前記出力電力または前記逆流電力のどちらか一方もしくは両方の検出情報を用いて、前記変調信号生成部に供給するサブキャリア情報、および前記高周波電力発生部に設定する基準周波数を決定してもよい。【００１８】
この構成により、本発明の高周波加熱装置は、放射部へ送出される電力、または放射部から逆流する電力を検出し、それらの検出情報をもとに、加熱に使用する周波数や位相を決めるので、複数のマイクロ波分布を同時に形成するとともに、高効率での加熱を実現することができる。【００１９】
ここで、前記電力検出部は直交検波部を有し、前記直交検波部は、前記出力電力または前記逆流電力を前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより、前記出力電力または前記逆流電力を復調するための同相検波信号および直交検波信号を検出し、前記制御部は復調部をさらに有し、当該復調部は、前記直交検波部で検出された前記同相検波信号および前記直交検波信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算処理を施して、個々のサブキャリアのオフセット周波数および位相情報を取得し、前記制御部は、前記復調部で取得した、個々のサブキャリアのオフセット周波数および位相情報を用いて、前記変調信号生成部に供給するサブキャリア情報、および前記高周波電力発生部に設定する基準周波数を決定してもよい。【００２０】
この構成により、本発明の高周波加熱装置は、放射部へ送出される電力、または放射部から逆流する電力についてサブキャリアごとの周波数と位相を検出し、それらの検出情報をもとに、加熱に使用する周波数や位相を決めるので、複数のマイクロ波分布を同時に形成するとともに、高効率での加熱を実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の高周波加熱装置は、発振器および放射部の数を増やすことなく、複数のマイクロ波分布を同時に形成することができ、小型、低コストで、均一加熱や多彩な加熱制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施の形態１の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図
【図２】本発明に係る実施の形態１の高周波加熱装置の高周波電力発生部の具体的な構成を示すブロック図
【図３】本発明に係る実施の形態１の高周波加熱装置の高周波電力ユニットの具体的な構成を示すブロック図
【図４】本発明に係る実施の形態１の高周波加熱装置の変調信号生成部の具体的な構成を示すブロック図
【図５】本発明に係る実施の形態１の高周波加熱装置の制御手順を示すフローチャート
【図６】本発明に係る実施の形態１の高周波加熱装置の放射周波数に対する放射電力対逆流電力比の特性を示す特性図
【図７】本発明に係る実施の形態１の高周波加熱装置の１つの周波数の高周波電力を放射した時のマイクロ波分布を示す模式図
【図８】本発明に係る実施の形態１の高周波加熱装置の複数の周波数の高周波電力を同時に放射した時のマイクロ波分布を示す模式図
【図９】本発明に係る実施の形態２の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図
【図１０】本発明に係る実施の形態２の高周波加熱装置の放射部の位置によるマイクロ波分布を示す模式図
【図１１】本発明に係る実施の形態２の高周波加熱装置の空間電力合成によるマイクロ波分布を示す模式図
【図１２】本発明に係る実施の形態３の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図
【図１３】本発明に係る実施の形態３の高周波加熱装置の高周波電力ユニットの具体的な構成を示すブロック図
【図１４】本発明に係る実施の形態３の高周波加熱装置の復調部の具体的な構成を示すブロック図
【図１５】本発明に係る実施の形態３の高周波加熱装置の制御手順を示すフローチャート
【図１６】本発明に係る実施の形態３の高周波加熱装置のベクトル情報からレベルおよび位相を検出する方法について説明する説明図
【図１７】本発明に係る実施の形態４の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図
【図１８】本発明に係る実施の形態４の高周波加熱装置の制御手順を示すフローチャート
【図１９】本発明に係る実施の形態４におけるプレサーチ動作の第１の制御手順を示すフローチャート
【図２０】本発明に係る実施の形態４におけるプレサーチ動作の第２の制御手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る第１の態様の高周波加熱装置は、
加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、
設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部と、
前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を入力された変調信号により変調する直交変調部、および前記直交変調部で変調された高周波電力を加熱に適した大きさの電力に増幅する高周波電力増幅部を備えた少なくとも一つの高周波電力ユニットと、
前記高周波電力ユニットから出力された高周波電力を前記被加熱物に放射する少なくとも一つの放射部と、
入力された複数の周波数と位相の情報から、前記直交変調部へ供給する変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記放射部から放射される高周波電力の基準周波数を前記高周波電力発生部に設定し、前記放射部から放射される複数の高周波電力の個々の周波数と位相の情報を前記変調信号生成部に出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記放射部から放射される複数の高周波電力の、前記基準周波数に対するオフセット周波数と位相の情報を個々に含む複数のサブキャリア情報を前記変調信号生成部に供給し、
前記変調信号生成部は、前記制御部から供給された前記複数のサブキャリア情報をもとに、同相変調信号および直交変調信号を生成して、前記直交変調部へ出力し、
前記直交変調部は、前記高周波電力発生部より入力された高周波電力を前記変調信号生成部より入力された同相変調信号および直交変調信号で直交変調し、前記基準周波数に対して前記オフセット周波数と前記位相の複数のサブキャリア波を出力するよう構成されている。
【００２４】
このように構成された本発明に係る第１の態様の高周波加熱装置は、高周波電力発生部からの１つの高周波電力の出力に対して、複数の周波数と位相の高周波電力を生成して、それらの複数の高周波電力を同一の放射部から同時に被加熱物に放射できる。このため、本発明に係る第１の態様の高周波加熱装置は、発振器および放射部の数を増やすことなく、複数のマイクロ波分布を同時に形成することができ、小型、低コストで、均一加熱や多彩な加熱制御を実現することができる。
【００２５】
本発明に係る第２の態様の発明は、特に、前記第１の態様における前記変調信号生成部は、前記制御部より供給された前記複数のサブキャリア情報に対して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）演算処理により、前記同相変調信号および前記直交変調信号を生成し、前記直交変調部に供給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の態様の高周波加熱装置は、簡単な構成で、高速に、放射部から放射される複数のサブキャリア波の周波数と位相を制御することができる。
【００２６】
本発明に係る第３の態様の発明は、特に、前記第１の態様における前記制御部が、予め定められた複数の前記サブキャリア情報を記憶するサブキャリア情報記憶部をさらに有し、加熱を実行する際に適切な複数の前記サブキャリア情報を前記サブキャリア情報記憶部より取り出し、前記高周波電力発生部に前記基準周波数を設定し、前記変調信号生成部に前記サブキャリア情報を出力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の態様の高周波加熱装置は、簡単な構成で、高速に、使用者が所望する加熱を実行するように、放射部から放射される複数のサブキャリア波の周波数と位相を、より適切に制御することができる。
【００２７】
本発明に係る第４の態様の発明は、特に、前記第２の態様における前記制御部が、予め定められた複数の前記サブキャリア情報を記憶するサブキャリア情報記憶部をさらに有し、加熱を実行する際に適切な複数の前記サブキャリア情報を前記サブキャリア情報記憶部より取り出し、前記高周波電力発生部に前記基準周波数を設定し、前記変調信号生成部に前記サブキャリア情報を出力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４の態様の高周波加熱装置は、簡単な構成で、高速に、使用者が所望する加熱を実行するように、放射部から放射される複数のサブキャリア波の周波数と位相を、より適切に制御することができる。
【００２８】
本発明に係る第５の態様の発明は、特に、前記第１の態様における前記制御部が、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定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５の態様の高周波加熱装置は、直交変調部へ供給する同相変調信号および直交変調信号の帯域を狭くすることができ、変調信号の生成回路および変調信号伝送回路の負荷が軽減され、小型、低コストで回路を実現することができる。
【００２９】
本発明に係る第６の態様の発明は、特に、前記第２の態様における前記制御部が、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定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６の態様の高周波加熱装置は、直交変調部へ供給する同相変調信号および直交変調信号の帯域を狭くすることができ、変調信号の生成回路および変調信号伝送回路の負荷が軽減され、小型、低コストで回路を実現することができる。
【００３０】
本発明に係る第７の態様の発明は、特に、前記第３の態様における前記制御部が、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定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７の態様の高周波加熱装置は、直交変調部へ供給する同相変調信号および直交変調信号の帯域を狭くすることができ、変調信号の生成回路および変調信号伝送回路の負荷が軽減され、小型、低コストで回路を実現することができる。
【００３１】
本発明に係る第８の態様の発明は、特に、前記第４の態様における前記制御部が、前記複数のサブキャリアにおける、前記基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように前記基準周波数を決定し、前記高周波電力発生部に周波数を設定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８の態様の高周波加熱装置は、直交変調部へ供給する同相変調信号および直交変調信号の帯域を狭くすることができ、変調信号の生成回路および変調信号伝送回路の負荷が軽減され、小型、低コストで回路を実現することができる。
【００３２】
本発明に係る第９の態様の発明は、特に、前記第１の態様から第８の態様のいずれかの態様における前記高周波電力ユニットが、電力検出部をさらに備え、
前記電力検出部が、前記高周波電力増幅部から前記放射部へ送出される出力電力、または、前記放射部から前記高周波電力増幅部へ逆流する逆流電力のどちらか一方もしくは両方を検出し、
前記制御部が、前記電力検出部で検出した前記出力電力または前記逆流電力のどちらか一方もしくは両方の検出情報を用いて、前記変調信号生成部に供給するサブキャリア情報、および前記高周波電力発生部に設定する基準周波数を決定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の態様の高周波加熱装置は、放射部へ送出される電力、または放射部から逆流する電力を検出し、それらの検出情報をもとに、加熱に使用する周波数や位相を決めるため、複数のマイクロ波分布を同時に形成するとともに、高効率での加熱を実現することができる。
【００３３】
本発明に係る第１０の態様の発明においては、特に、前記第１の態様から第８の態様のいずれかの態様における前記高周波電力ユニットが、電力検出部をさらに備え、
前記電力検出部が、前記高周波電力増幅部から前記放射部へ送出される出力電力、または、前記放射部から前記高周波電力増幅部へ逆流する逆流電力のどちらか一方もしくは両方を検出し、
前記制御部が、前記電力検出部で検出した前記出力電力または前記逆流電力のどちらか一方もしくは両方の検出情報を用いて、前記変調信号生成部に供給するサブキャリア情報、および前記高周波電力発生部に設定する基準周波数を決定するよう構成され、
前記電力検出部は直交検波部を有し、
前記直交検波部は、前記出力電力または前記逆流電力を前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより、前記出力電力または前記逆流電力を復調するための同相検波信号および直交検波信号を検出し、
前記制御部は、復調部をさらに有し、
前記復調部は、前記直交検波部で検出された前記同相検波信号および前記直交検波信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算処理を施して、個々のサブキャリアのオフセット周波数および位相情報を取得し、
前記制御部は、前記復調部で取得した、個々のサブキャリアのオフセット周波数および位相情報を用いて、前記変調信号生成部に供給するサブキャリア情報、および前記高周波電力発生部に設定する基準周波数を決定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の態様の高周波加熱装置は、放射部へ送出される電力、または放射部から逆流する電力についてサブキャリアごとの周波数と位相を検出し、それらの検出情報をもとに、加熱に使用する周波数や位相を決めるため、複数のマイクロ波分布を同時に形成するとともに、高効率での加熱を実現することができる。
【００３４】
以下、本発明の高周波加熱装置に係る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、本発明の高周波加熱装置は、以下の実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的思想と同等の技術的思想に基づく構成を含むものである。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の高周波加熱装置に係る実施の形態１の高周波加熱装置１００の基本構成を示すブロック図である。
【００３６】
図１に示す高周波加熱装置１００は、加熱室１０１に収納された被加熱物を誘電加熱する高周波加熱装置であって、制御部１１０と、高周波電力発生部１２０と、高周波電力ユニット１３０と、放射部１４０と、変調信号生成部１５０とを備えている。
【００３７】
制御部１１０は、放射部１４０から放射される複数の高周波電力の周波数および位相を制御する。以降、放射部１４０から放射される個々の高周波電力をサブキャリア波と称す。具体的には、制御部１１０は、高周波電力ユニット１３０で加熱に使用する複数のサブキャリア波を生成するための基準周波数の周波数制御信号Ｃｆｒｅｑを高周波電力発生部１２０に出力する。
【００３８】
また、制御部１１０は、加熱に使用する複数のサブキャリア波の、個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を、変調信号生成部１５０に出力する。
【００３９】
高周波電力発生部１２０は、制御部１１０により設定された周波数を有する高周波電力を発生する周波数可変の電力発生部である。具体的には、制御部１１０から入力される周波数制御信号Ｃｆｒｅｑに応じた周波数を有する高周波電力を発生する、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）発振器である。
【００４０】
図２は、高周波電力発生部１２０の具体的な構成を示すブロック図である。なお、図２においては、制御部１１０と高周波電力ユニット１３０を示している。
【００４１】
図２に示す高周波電力発生部１２０は、高周波発振部１２１と、バッファアンプ１２２と、基準信号発振器１２３とを有している。
【００４２】
高周波発振部１２１は、高周波発振器１２４と、位相比較器１２５とを有している。この高周波発振器１２４は、位相比較器１２５から出力される電圧に応じた周波数を有する高周波信号を生成する、例えばＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。
【００４３】
位相比較器１２５は、高周波発振器１２４から発生される高周波電力の周波数が、制御部１１０から入力された周波数制御信号Ｃｆｒｅｑで設定された周波数になるように、出力電圧を調整する。具体的には、位相比較器１２５は、高周波発振器１２４から発生される高周波電力をＮ分周した信号と、基準信号発振器１２３から入力される基準信号をＲ分周した信号との位相を比較し、双方の信号の位相が同一になるように高周波発振器１２４へ出力する電圧を調整する。これにより、高周波発振器１２４から発生される高周波電力の周波数は、基準信号発振器１２３から入力される基準信号の周波数をＮ／Ｒ逓倍した周波数にロックされる。制御部１１０からこれらのＮおよびＲの値を示す周波数制御信号Ｃｆｒｅｑを位相比較器１２５に設定することにより、高周波発振器１２４から発生される高周波電力の周波数を制御することができる。
【００４４】
バッファアンプ１２２は、高周波発振部１２１で生成された高周波電力を増幅する、例えばトランジスタである。
【００４５】
基準信号発振器１２３は、周波数が固定の発振器であり、例えば、ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｎｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。
【００４６】
このように、高周波電力発生部１２０は、制御部１１０により周波数制御信号Ｃｆｒｅｑで設定された周波数を有する高周波電力を発生する。なお、図２では、バッファアンプ１２２は１つの電力増幅器で示されているが、高出力かつ大電力の出力電力を得るために、電力増幅器を複数設け、多段直列接続や並列的に合成して構成してもよい。
【００４７】
高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力は、高周波電力ユニット１３０に入力される。
【００４８】
高周波電力ユニット１３０は、高周波電力発生部１２０より入力された高周波電力を、変調信号生成部１５０より入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）で直交変調して生成されたサブキャリア波を、放射部１４０を介して加熱室１０１へ放射する。
【００４９】
この高周波電力ユニット１３０の詳細な構成については後述する。
【００５０】
放射部１４０は、高周波電力ユニット１３０で生成されたサブキャリア波を加熱室１０１へ放射するものであり、例えばアンテナである。なお、図１において、放射部１４０は、高周波電力ユニット１３０とは別に描かれているが、これはあくまで一例であり、高周波電力ユニット１３０に放射部１４０が含まれていてもよい。
【００５１】
次に、高周波電力ユニット１３０の詳細な構成について説明する。
【００５２】
図１に示すように、高周波電力ユニット１３０は、直交変調部１３１、高周波電力増幅部１３２を有する。
【００５３】
図３は、高周波電力ユニット１３０の具体的な構成を示すブロック図である。なお、図３には、変調信号生成部１５０と、高周波電力発生部１２０と、放射部１４０を示している。
【００５４】
図３に示すように、高周波電力ユニット１３０は、直交変調部１３１と、高周波電力増幅部１３２とを備えている。高周波電力発生部１２０、直交変調部１３１、高周波電力増幅部１３２、および放射部１４０は、この順序で直列に接続されている。また、直交変調部１３１は、変調信号生成部１５０にも接続されている。
【００５５】
直交変調部１３１は、高周波電力発生部１２０から入力された高周波電力を、変調信号生成部１５０から入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）で直交変調してサブキャリア波を生成し、高周波電力増幅部１３２へ出力する。この直交変調部１３１は、π／２移相器１３３と、同相変調ミキサー１３４と、直交変調ミキサー１３５と、加算器１３６とを有している。同相変調ミキサー１３４および直交変調ミキサー１３５は、変調信号生成部１５０にそれぞれ接続されている。
【００５６】
π／２移相器１３３は、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力が入力され、入力された高周波電力に対して、同相の同相高周波電力と、π／２だけ位相がシフトした直交高周波電力を生成する。そして、同相高周波電力は同相変調ミキサー１３４へ出力され、直交高周波電力は直交変調ミキサー１３５へ出力される。なお、図示はしていないが、直交変調部１３１の変調特性の最適化のために、高周波電力発生部１２０とπ／２移相器１３３との間に、高周波電力増幅器や固定減衰器、更には低域通過フィルターを設けてもよい。
【００５７】
同相変調ミキサー１３４は、π／２移相器１３３から入力された同相高周波電力を、変調信号生成部１５０から入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）と乗算することにより変調して、加算器１３６へ出力する。
【００５８】
同様に、直交変調ミキサー１３５は、π／２移相器１３３から入力された直交高周波電力を、変調信号生成部１５０から入力された直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）と乗算することにより変調して、加算器１３６へ出力する。図示はしていないが、直交変調部１３１の変調特性の最適化のために、同相変調ミキサー１３４並びに直交変調ミキサー１３５と変調信号生成部１５０との間に、低域通過フィルターを設けてもよい。
【００５９】
加算器１３６は、同相変調ミキサー１３４から入力された変調された高周波電力と、直交変調ミキサー１３５から入力された変調された高周波電力とを加算して、高周波電力増幅部１３２へ出力する。
【００６０】
高周波電力増幅部１３２は、直交変調部１３１により生成されたサブキャリア波を所定の増幅率で増幅する、例えば、トランジスタを多段直列接続や並列的に合成して構成されている。
【００６１】
このように、高周波電力ユニット１３０は、高周波電力発生部１２０から入力された高周波電力を、変調信号生成部１５０から入力される同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）で直交変調することによりサブキャリア波を生成し、所定の増幅利得で増幅させて、放射部１４０を介して加熱室１０１へ放射させる。
【００６２】
次に、変調信号生成部１５０の詳細な構成について説明する。
【００６３】
図４は、変調信号生成部１５０の具体的な構成を示すブロック図である。なお、図４には、制御部１１０と、直交変調部１３１を示している。
【００６４】
変調信号生成部１５０は、制御部１１０から入力された、複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報から、直交変調部１３１で直交変調して複数のサブキャリア波を生成するための、同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）を生成し、直交変調部１３１へ出力する。
【００６５】
図４に示すように、変調信号生成部１５０は、基底帯域演算部１５１と、Ｉ／Ｑ信号生成部１５２と、Ｉ側Ｄ／Ａ変換部１５３と、Ｑ側Ｄ／Ａ変換部１５４とを有している。
【００６６】
基底帯域演算部１５１は、制御部１１０から入力された、複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）することにより、連続した基底帯域信号を生成し、Ｉ／Ｑ信号生成部１５２へ出力する。ここで、ＩＤＦＴの演算には、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いることもできる。これにより、少ない回路規模で高速に演算処理を実行できるようになり、装置の小型化および低コスト化に有効となる。
【００６７】
Ｉ／Ｑ信号生成部１５２は、基底帯域演算部１５１から入力された基底帯域信号の実数部成分を実部成分信号として、虚数部成分を虚部成分信号としてそれぞれ生成し、実部成分信号はＩ側Ｄ／Ａ変換部１５３に、虚部成分信号はＱ側Ｄ／Ａ変換部１５４に、それぞれ出力される。
【００６８】
Ｉ側Ｄ／Ａ変換部１５３は、Ｉ／Ｑ信号生成部１５２から入力された実部成分信号をデジタル−アナログ変換して、アナログ信号に変換された実部成分信号を同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）として、直交変調部１３１に出力する。
【００６９】
同様に、Ｑ側Ｄ／Ａ変換部１５４は、Ｉ／Ｑ信号生成部１５２から入力された虚部成分信号をデジタル−アナログ変換して、アナログ信号に変換された虚部成分信号を直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）として、直交変調部１３１に出力する。
【００７０】
なお、図４において、Ｉ側Ｄ／Ａ変換部１５３およびＱ側Ｄ／Ａ変換部１５４は、変調信号生成部１５０の構成要素の一つとして描かれているが、これはあくまで一例であり、変調信号生成部１５０と直交変調部１３１との間に設けてもよいし、さらには、直交変調部１３１に、Ｉ側Ｄ／Ａ変換部１５３およびＱ側Ｄ／Ａ変換部１５４を含めてもよい。
【００７１】
このように変調信号生成部１５０は、制御部１１０から入力された、加熱に使用される複数のサブキャリア波に関する、個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報から、直交変調部１３１で変調してサブキャリア波を生成するための、同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）を生成する。また、変調信号生成部１５０は、生成した同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）を直交変調部１３１に出力する。
【００７２】
ここで、図示はしていないが、制御部１１０は、予め定められた個々のサブキャリア波の情報が記憶されるサブキャリア情報記憶部を設けて、変調信号生成部１５０に複数のサブキャリア波の、個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を出力する際に、サブキャリア情報記憶部よりサブキャリアの情報を取り出してもよい。サブキャリア情報記憶部は、半導体メモリなどを用いて、容易に実現することができる。これにより、加熱に使用するサブキャリアの決定が容易となり、使用者が所望する加熱を実行するように、放射部１４０から放射される複数のサブキャリア波の周波数と位相を、高速に、より適切に制御することができる。
【００７３】
上記の構成により、実施の形態１の高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１２０からの高周波電力の出力に対して、複数の周波数と位相のサブキャリア波を生成して、それらの複数のサブキャリア波を、放射部１４０を介して同時に加熱室１０１に放射することができる。
【００７４】
次に、実施の形態１の高周波加熱装置１００における動作について説明する。
【００７５】
図５は、図１に示した高周波加熱装置１００の制御手順を示すフローチャートである。図１の高周波加熱装置１００は、制御部１１０において、以下の処理を行う。
【００７６】
最初に、制御部１１０は、加熱に用いる複数のサブキャリア波の周波数と位相を決定する（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部１１０は、加熱室１０１に収納された被加熱物の大きさや形状、もしくは使用者の指示に応じて、加熱に使用する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の周波数と位相の値を決定する。
【００７７】
このように、ステップＳ１０１において、加熱に使用する複数のサブキャリア波の周波数と位相を決定した後で、制御部１１０は、基準周波数を決定し、高周波電力発生部１２０に、決定した基準周波数を設定する（ステップＳ１０２）。具体的には、高周波電力発生部１２０から直交変調部１３１に供給する高周波電力の周波数を基準周波数として決定し、高周波電力発生部１２０でこの基準周波数の高周波電力を発生させるための周波数制御信号Ｃｆｒｑを高周波電力発生部１２０に出力する。この基準周波数としては、高周波電力発生部１２０で発生することができる高周波電力の周波数の範囲内であれば任意の周波数に決定することができる。また、加熱に使用することができる最低周波数と最高周波数の間の周波数から基準周波数を選択してもよい。なお、加熱に使用することができる最低周波数と最高周波数の中心周波数を基準周波数として決定するのが最も一般的である。
【００７８】
最後に、制御部１１０は、個々のサブキャリア波のオフセット周波数と位相の情報を、変調信号生成部１５０へ出力し、加熱処理を実行する（ステップＳ１０３）。具体的には、制御部１１０は、ステップＳ１０１で決定した個々のサブキャリア波の周波数と、ステップＳ１０２で決定した基準周波数に基づいて、個々のサブキャリア波のオフセット周波数を決める。
【００７９】
より具体的には、ステップＳ１０２で決定した基準周波数と、ステップＳ１０１で決定した個々のサブキャリア波の周波数との周波数差を個々のサブキャリア波のオフセット周波数とする。即ち、「サブキャリア波のオフセット周波数」＝「サブキャリア波の周波数」−「基準周波数」となる。したがって、サブキャリア波のオフセット周波数の値は、サブキャリア波の周波数が基準周波数よりも高い場合は正の値となり、サブキャリア波の周波数が基準周波数よりも低い場合は負の値となる。また、サブキャリア波の周波数が基準周波数と同じ周波数の場合は０となる。このようにして決めた、個々のサブキャリア波のオフセット周波数の値と、ステップＳ１０１で決定した個々のサブキャリア波の位相の情報が、変調信号生成部１５０へ出力される。このように、個々のサブキャリア波のオフセット周波数の値と、個々のサブキャリア波の位相の情報が変調信号生成部１５０へ出力されることにより、変調信号生成部１５０で同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）が生成され、ステップＳ１０１で決定した複数のサブキャリア波が直交変調部１３１で生成され、高周波電力増幅部１３２および放射部１４０を介して、加熱室１０１に放射されて、加熱処理が実行される。
【００８０】
ここで、ステップＳ１０２で基準周波数を決定する際に、ステップＳ１０１で決定した複数のサブキャリア波の周波数の内、最も低い周波数と、最も高い周波数の中間の周波数を、基準周波数として決定してもよい。これにより、個々のサブキャリア波におけるオフセット周波数の絶対値の最大値を小さくすることができるので、変調信号生成部１５０で生成する同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）の信号帯域を狭くすることができ、変調信号生成部１５０を構成する回路の負荷を軽減することができる。また、変調信号生成部１５０と直交変調部１３１間の信号伝送回路の負荷も軽減することができる。したがって、実施の形態１の高周波加熱装置１００における制御手順は、小型化、低コスト化、さらには回路の信頼性の向上にも貢献する。
【００８１】
実施の形態１の高周波加熱装置１００の構成によれば、同一の高周波電力発生部１２０からの高周波電力の出力に対して、複数の周波数と位相のサブキャリア波を生成して、それらの複数のサブキャリア波を同一の放射部１４０から同時に加熱室１０１に放射することができる。したがって、実施の形態１の高周波加熱装置１００は、発振器および放射部の数を増やすことなく、複数のマイクロ波分布を同時に形成することができ、小型で低コストの構成で、均一加熱や多彩な加熱制御を行うことができる。
【００８２】
以下、実施の形態１の高周波加熱装置１００において、複数のマイクロ波分布を同時に形成する動作の一例について説明する。
【００８３】
加熱室１０１に被加熱物を収納し、放射部１４０から高周波電力を放射したときにおける、加熱室１０１の内部に形成されるマイクロ波分布は、放射部１４０から放射される高周波電力の周波数によって異なる分布特性となる。また、放射部１４０から加熱室１０１に放射された高周波電力（以降、放射電力と称す）は、直接に被加熱物に吸収される電力（以降、直接吸収電力と称す）と、加熱室１０１の壁面で少なくとも１回以上反射した後に被加熱物に吸収される電力（以降、間接吸収電力と称す）と、加熱室１０１の壁面で反射を繰り返した末、被加熱物に吸収されずに放射部１４０に逆流する電力（以降、逆流電力と称す）とに分けられる。直接吸収電力および間接吸収電力は被加熱物に吸収されて被加熱物が加熱されるが、逆流電力は加熱に寄与することなく損失電力となる。したがって、放射電力に対する逆流電力の比率が小さいほど、被加熱物に吸収される電力が大きく、加熱効率が高いことを意味する。
【００８４】
図６は、直方体形状の加熱室１０１に被加熱物を収納し、加熱室１０１の壁面に配置された１個のパッチアンテナで構成した放射部１４０から単一周波数の高周波電力を加熱室１０１に放射したときにおいて、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数における、放射部１４０から放射される放射電力と放射部１４０に逆流する逆流電力との比の特性を示す図である。図６において、横軸は放射部１４０から放射される高周波電力の周波数[ＭＨｚ]を示している。また、縦軸は放射部１４０から放射された放射電力に対する逆流電力の比をデシベル値[ｄＢ]で示している。図６において、放射電力に対する逆流電力の比の値が小さいほど放射電力に対して逆流電力が小さいことを表し、被加熱物への電力吸収率が大きいことを意味している。
【００８５】
図６より、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数により、被加熱物への電力吸収率が異なることがわかる。例えば、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数が２４９２ＭＨｚの時には、放射電力に対する逆流電力比は−２９ｄＢであり、被加熱物への電力吸収率が最も大きくなっている（Ａ点）。続いて、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数が２４１８ＭＨｚの時には、放射電力に対する逆流電力比は−２２ｄＢ（Ｂ点）、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数が２４５０ＭＨｚの時には、放射電力に対する逆流電力比は−２０．５ｄＢ（Ｃ点）となっており、被加熱物への電力吸収率が大きい周波数が３点存在していることがわかる。逆に、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数が２４００ＭＨｚの時（Ｄ点）、２４３０ＭＨｚの時（Ｅ点）、２４７５ＭＨｚの時（Ｆ点）、および２５００ＭＨｚの時（Ｇ点）では、いずれも放射電力に対する逆流電力比の値が非常に大きい値を示しており、被加熱物への電力吸収率が非常に小さいことを示している。
【００８６】
図６に示されるように、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数によって、被加熱物への電力吸収率が異なるということは、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数によって、異なるマイクロ波分布が形成されていることを意味している。また、放射部１４０から放射される高周波電力の周波数によって、被加熱物の強く加熱される部分の領域が異なることを意味している。
【００８７】
図７は、図６に示したＡ点の周波数をｆＡ、Ｂ点の周波数をｆＢ、およびＣ点の周波数をｆＣとして、それぞれの周波数の高周波電力を放射部１４０から加熱室１０１に放射した時のマイクロ波の分布の様子を模式的に示している。図７の（ａ）は放射部１４０から放射する高周波電力の周波数がｆＡの時に加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布１７１を示している。図７の（ｂ）は放射部１４０から放射する高周波電力の周波数がｆＢの時に加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布１７２を示している。そして、図７の（ｃ）は放射部１４０から放射する高周波電力の周波数がｆＣの時に加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布１７３を示している。
【００８８】
図７に示すように、放射部１４０から放射する高周波電力の周波数がｆＡの時、ｆＢの時、およびｆＣの時で、それぞれ異なるマイクロ波分布が形成されており、被加熱物に対して、それぞれ異なる部分の領域が強く加熱されることが理解できる。
【００８９】
制御部１１０は、これらの周波数ｆＡ、ｆＢ、およびｆＣをサブキャリア波の周波数に決定する（ステップＳ１０１）。続いて、ステップＳ１０２で基準周波数を決定した後、ステップＳ１０３で複数のサブキャリア波を生成して、加熱を実行する。
【００９０】
図８は、ステップＳ１０３で、周波数がｆＡ、ｆＢ、およびｆＣの３つのサブキャリア波を放射部１４０から同時に放射した時の、加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布の状態を模式的に示した図である。図８に示すように、周波数がｆＡ、ｆＢ、およびｆＣの３つのサブキャリア波を放射部１４０から同時に放射した時のマイクロ波分布は、それぞれの周波数の高周波電力を個別に放射した時のマイクロ波分布が、全て同時に形成されることがわかる。
【００９１】
以上のように、実施の形態１の高周波加熱装置１００は、加熱室１０１に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、設定された周波数の高周波電力を発生する少なくとも一つの高周波電力発生部１２０と、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を、入力された変調信号により変調する直交変調部１３１、直交変調部１３１で変調された高周波電力を加熱に適した大きさの電力に増幅する高周波電力増幅部１３２、とを各々備えた少なくとも一つの高周波電力ユニット１３０と、高周波電力ユニット１３０から出力された高周波電力を被加熱物に放射する少なくとも一つの放射部１４０と、入力された複数の周波数と位相の情報から、直交変調部１３１へ供給する変調信号を生成する変調信号生成部１５０と、放射部１４０から放射される高周波電力の基準周波数を高周波電力発生部１２０に設定し、放射部１４０から放射される複数の高周波電力の個々の周波数と位相の情報を変調信号生成部１５０に出力する制御部１１０とを備えている。前記の制御部１１０は、放射部１４０から放射される複数の高周波電力の、基準周波数に対するオフセット周波数と位相の情報を個々に含む複数のサブキャリア情報を変調信号生成部１５０に供給し、変調信号生成部１５０は、制御部１１０から供給された複数のサブキャリア情報をもとに、同相変調信号および直交変調信号を生成して、直交変調部１３１へ出力し、直交変調部１３１は、高周波電力発生部１２０より入力された高周波電力を変調信号生成部１５０より入力された同相変調信号および直交変調信号で直交変調し、基準周波数に対してオフセット周波数と位相の複数のサブキャリア波を出力する。
【００９２】
変調信号生成部１５０は、制御部１１０より供給された複数のサブキャリア情報に対して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）演算処理により、同相変調信号および直交変調信号を生成し、直交変調部１３１に供給する。
【００９３】
制御部１１０は、予め定められた複数のサブキャリア情報を記憶するサブキャリア情報記憶部をさらに有し、加熱を実行する際に適切な複数のサブキャリア情報をサブキャリア情報記憶部より取り出し、高周波電力発生部１２０に基準周波数を設定し、変調信号生成部１５０にサブキャリア情報を出力する。
【００９４】
制御部１１０は、複数のサブキャリア波における、基準周波数に対するオフセット周波数の絶対値の最大値が最も小さくなるように基準周波数を決定し、高周波電力発生部１２０に周波数を設定する。
【００９５】
上記のように構成することにより、高周波電力発生部１２０からの１つの高周波電力の出力に対して、複数の周波数と位相の高周波電力を生成して、それらの複数の高周波電力を同一の放射部１４０から同時に被加熱物に送出できる。その結果、発振器および放射部の数を増やすことなく、複数のマイクロ波分布を同時に形成することができ、小型、低コストで、均一加熱や多彩な加熱制御を実現することができる。
【００９６】
また、実施の形態１の構成においては、高周波加熱装置１００が各々１個の高周波電力発生部１２０と、高周波電力ユニット１３０と、放射部１４０とを有し、同一の放射部１４０から複数のサブキャリア波を同時に放射するので、加熱室１０１に、複数のマイクロ波分布を同時に形成することができ、小型、低コストで、容易に均一加熱などの広範囲な加熱領域での加熱制御を実行することができる。
【００９７】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２の高周波加熱装置を添付の図面を参照しながら説明する。前述の実施の形態１の高周波加熱装置１００が１組の高周波電力ユニット１３０と、放射部１４０と、変調信号生成部１５０とを有しているのに対して、実施の形態２の高周波加熱装置は、少なくとも２組の高周波電力ユニットと放射部と変調信号生成部とを有している点が異なる。この構成により、実施の形態２の高周波加熱装置は、複数の放射部から、それぞれ複数の周波数と位相の高周波電力を放射することにより、より高効率で多彩に加熱領域を制御することができる。
【００９８】
以下、実施の形態２の高周波加熱装置について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１と同じ作用を有する内容についても、説明を省略する。
【００９９】
図９は、本発明に係る実施の形態２の高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【０１００】
図９に示す高周波加熱装置２００は、図１に示した実施の形態１の高周波加熱装置１００と比較して、高周波電力ユニット１３０に代わり、第１の高周波電力ユニット２３０ａと第２の高周波電力ユニット２３０ｂとを備え、放射部１４０に代わり、第１の放射部２４０ａと第２の放射部２４０ｂとを備え、変調信号生成部１５０に代わり、第１の変調信号生成部２５０ａと第２の変調信号生成部２５０ｂとを備え、制御部１１０に代わり、制御部２１０を備えていることに加えて、分配部２６０をさらに備えている。
【０１０１】
高周波電力発生部１２０は、制御部２１０から入力される周波数制御信号Ｃｆｒｅｑで設定された周波数の高周波電力を発生させる。発生された高周波電力は、分配部２６０で分配され、第１の高周波電力ユニット２３０ａおよび第２の高周波電力ユニット２３０ｂへ入力される。即ち、高周波電力発生部１２０は、第１の高周波電力ユニット２３０ａおよび第２の高周波電力ユニット２３０ｂへ高周波電力を供給する。
【０１０２】
第１の高周波電力ユニット２３０ａは、分配部２６０より入力された高周波電力を、第１の変調信号生成部２５０ａより入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）１および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）１により直交変調されて生成されたサブキャリア波を第１の放射部２４０ａを介して加熱室１０１へ放射する。また、第２の高周波電力ユニット２３０ｂは、分配部２６０より入力された高周波電力を、第２の変調信号生成部２５０ｂより入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）２および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）２により直交変調されて生成されたサブキャリア波を第２の放射部２４０ｂを介して加熱室１０１へ放射する。
【０１０３】
第１の高周波電力ユニット２３０ａは、直交変調部２３１ａと、高周波電力増幅部２３２ａとを有する。また、第２の高周波電力ユニット２３０ｂは、直交変調部２３１ｂと、高周波電力増幅部２３２ｂとを有する。
【０１０４】
直交変調部２３１ａは、分配部２６０から入力された高周波電力を、第１の変調信号生成部２５０ａから入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）１および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）１で直交変調してサブキャリア波を生成し、高周波電力増幅部２３２ａへ出力する。また、直交変調部２３１ｂは、分配部２６０から入力された高周波電力を、第２の変調信号生成部２５０ｂから入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）２および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）２で直交変調してサブキャリア波を生成し、高周波電力増幅部２３２ｂへ出力する。
【０１０５】
高周波電力増幅部２３２ａは、直交変調部２３１ａにより生成されたサブキャリア波を所定の増幅率で増幅して、第１の放射部２４０ａへ出力する。また、高周波電力増幅部２３２ｂは、直交変調部２３１ｂにより生成されたサブキャリア波を所定の増幅率で増幅して、第２の放射部２４０ｂへ出力する。
【０１０６】
直交変調部２３１ａおよび２３１ｂ、高周波電力増幅部２３２ａおよび２３２ｂの具体的な構成は、前述した実施の形態１で説明した、図３に示した直交変調部１３１および高周波電力増幅部１３２の具体的な構成と同一であるので、説明を省略する。
【０１０７】
第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂは、第１の高周波電力ユニット２３０ａおよび第２の高周波電力ユニット２３０ｂでそれぞれ生成されたサブキャリア波を加熱室１０１へ放射するものであり、例えばアンテナである。なお、図９において、第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂは、第１の高周波電力ユニット２３０ａおよび第２の高周波電力ユニット２３０ｂとは別に描かれているが、これはあくまで一例であり、第１の高周波電力ユニット２３０ａおよび第２の高周波電力ユニット２３０ｂに第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂが含まれる構成としてもよい。
【０１０８】
制御部２１０は、第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂからそれぞれ放射される複数のサブキャリアの周波数および位相を制御する。具体的には、制御部２１０は、第１の高周波電力ユニット２３０ａおよび第２の高周波電力ユニット２３０ｂで加熱に使用する複数のサブキャリア波を生成するための基準周波数の周波数制御信号Ｃｆｒｅｑを高周波電力発生部１２０に出力する。
【０１０９】
また、制御部２１０は、加熱に使用する、第１の高周波電力ユニット２３０ａで生成する複数のサブキャリア波の、個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を、第１の変調信号生成部２５０ａに出力する。同時に、制御部２１０は、加熱に使用する、第２の高周波電力ユニット２３０ｂで生成する複数のサブキャリア波の、個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を、第２の変調信号生成部２５０ｂに出力する。
【０１１０】
第１の変調信号生成部２５０ａは、制御部２１０から入力された、第１の高周波電力ユニット２３０ａで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報から、同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）１および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）１を生成し、直交変調部２３１ａへ出力する。また、第２の変調信号生成部２５０ｂは、制御部２１０から入力された、第２の高周波電力ユニット２３０ｂで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報から、同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）２および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）２を生成し、直交変調部２３１ｂへ出力する。
【０１１１】
第１の変調信号生成部２５０ａおよび第２の変調信号生成部２５０ｂの具体的な構成は、前述した実施の形態１で説明した、図４に示した変調信号生成部１５０の具体的な構成と同一であるので、説明を省略する。
【０１１２】
分配部２６０は、高周波電力発生部１２０から入力された高周波電力を２分配して、分配されたそれぞれの高周波電力を、第１の高周波電力ユニット２３０ａおよび第２の高周波電力ユニット２３０ｂへ入力する。この分配部２６０としては、抵抗分配器を用いてもよいし、方向性結合器、またはハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。
【０１１３】
制御部２１０は、図１に示した制御部１１０と比較して、２つの変調信号生成部つまり第１の変調信号生成部２５０ａおよび第２の変調信号生成部２５０ｂへ、第１の高周波電力ユニット２３０ａで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報、および第２の高周波電力ユニット２３０ｂで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を出力する。これにより、制御部２１０は、第１の高周波電力ユニット２３０ａで生成する複数のサブキャリア波の個々の周波数および位相と、第２の高周波電力ユニット２３０ｂで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の周波数および位相を、互いに独立に設定する。
【０１１４】
実施の形態２の高周波加熱装置２００の基本的な制御手順は、前述の実施の形態１で説明した高周波加熱装置１００の制御手順と同様である。ただし、前述の図１で説明した実施の形態１の高周波加熱装置１００は、１つの高周波電力発生部１２０に対して、１組の高周波電力ユニット１３０と放射部１４０が対応しているのに対して、図９に示す実施の形態２の高周波加熱装置２００においては、１つの高周波電力発生部１２０に対して、２組の第１の高周波電力ユニット２３０ａと第１の放射部２４０ａ、および第２の高周波電力ユニット２３０ｂと第２の放射部２４０ｂが対応している点が異なる。この構成により、複数の放射部から、それぞれ独立に設定された複数のサブキャリアを放射することができる。
【０１１５】
これにより、実施の形態２の高周波加熱装置２００においては、周波数による加熱領域の制御に加えて、放射部２４０ａ，２４０ｂの設置位置の違いによるマイクロ波分布の制御、さらには、加熱室１０１内におけるマイクロ波の空間電力合成によるマイクロ波分布の制御ができ、より複雑な加熱領域の制御を行うことができる。
【０１１６】
なお、図９において、高周波加熱装置２００は、２組の高周波電力ユニットと放射部と変調信号生成部（第１の高周波電力ユニット２３０ａと第１の放射部２４０ａと第１の変調信号生成部２５０ａ、および第２の高周波電力ユニット２３０ｂと第２の放射部２４０ｂと第２の変調信号生成部２５０ｂ）で構成されているが、高周波電力ユニットと放射部と変調信号生成部の組数は上記の構成に限定されるものではなく、本発明においては複数の組数の高周波電力ユニットと放射部と変調信号生成部を有していればよい。
【０１１７】
以下、実施の形態２の高周波加熱装置２００において、マイクロ波分布の制御動作の一例について説明する。
【０１１８】
加熱室１０１に被加熱物を収納し、複数の放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から、ある周波数（例えば、周波数ｆＡ）の高周波電力を放射したときの、加熱室１０１の内部に形成されるマイクロ波分布は、高周波電力が放射される放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）によって異なる分布特性となる。
【０１１９】
図１０は、直方体形状の加熱室１０１に被加熱物を収納し、加熱室１０１の壁面に配置された２個のパッチアンテナで構成した第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂから単一周波数（例えば、周波数ｆＡ）の高周波電力を加熱室１０１に放射したときの、被加熱物に対するマイクロ波分布の様子を模式的に示す図である。
【０１２０】
図１０の（ａ）は周波数ｆＡの高周波電力を、第１の放射部２４０ａからのみ放射したときの加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布２７１ａを示している。図１０の（ｂ）は周波数ｆＡの高周波電力を、第２の放射部２４０ｂからのみ放射したときの加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布２７１ｂを示している。図１０の（ｃ）は周波数ｆＡの高周波電力を、第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂから同時に放射したときの加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布２７１ｃを示している。
【０１２１】
図１０に示すように、周波数ｆＡの高周波電力が放射される放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）が、第１の放射部２４０ａのみの時、第２の放射部２４０ｂのみの時、第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂから同時に放射された時で、それぞれ異なるマイクロ波分布が形成されている。図１０に示すように、高周波電力を放射する放射部が異なることにより、被加熱物に対して、それぞれ異なる部分の領域が強く加熱されることが理解できる。特に、図１０の（ｃ）に示す周波数ｆＡの高周波電力を、第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂから同時に高周波電力が放射されたときには、図１０の（ａ）に示した第１の放射部２４０ａからのみ高周波電力を放射した時のマイクロ波分布と、図１０の（ｂ）に示した第２の放射部２４０ｂからのみ高周波電力を放射した時のマイクロ波分布とは異なるマイクロ波分布を示す。これは、複数の放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から同一の周波数を持つ高周波電力を同時に加熱室１０１に放射した場合には、それぞれの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射された高周波電力が、加熱室１０１内で空間電力合成されることによる。
【０１２２】
以下、実施の形態１の高周波加熱装置１００の制御手順の説明で用いた図５のフローチャートを用いて実施の形態２の高周波加熱装置２００の制御手順について説明する。
【０１２３】
制御部２１０は、サブキャリア波を放射する放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）ごとに個々のサブキャリア波の周波数および位相を決定する（ステップＳ１０１）。続いて、ステップＳ１０２で基準周波数を決定した後、ステップＳ１０３でそれぞれの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）に対応する、変調信号生成部（第１の変調信号生成部２５０ａおよび第２の変調信号生成部２５０ｂ）に個々のサブキャリア波の周波数および位相の情報を出力して、それぞれの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射する複数のサブキャリア波をそれぞれ生成する。生成された複数のサブキャリア波が第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂから放射されて、加熱処理が実行される。
【０１２４】
図１１は、複数の放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から同時に高周波電力を放射した時の、それぞれの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射される高周波電力の位相差を変化させることにより、前述した空間電力合成により、被加熱物に対するマイクロ波分布が変化する様子を模式的に示した図である。
【０１２５】
図１１の（ａ）は、第１の放射部２４０ａから周波数ｆＡ，位相φＡの高周波電力を、第２の放射部２４０ｂから周波数ｆＡ，位相φＢの高周波電力を同時に放射したときの加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布２７２ａを示す。このとき、第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂから放射される高周波電力は、同一の周波数であるので、加熱室１０１内で空間電力合成されて、マイクロ波分布２７２ａを形成している。
【０１２６】
図１１の（ｂ）は、第１の放射部２４０ａから周波数ｆＡ，位相φＡの高周波電力を、第２の放射部２４０ｂから周波数ｆＡ，位相φＣの高周波電力を同時に放射したときの加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布２７２ｂを示す。図１１の（ｂ）では、前述の図１１の（ａ）の場合と比べて、第２の放射部２４０ｂから放射される高周波電力の位相が異なっている。図１１の（ａ）では、２つの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射される高周波電力の位相差はφＢ−φＡであるのに対して、図１１の（ｂ）では、２つの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射される高周波電力の位相差はφＣ−φＡとなっている。このように、２つの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射される高周波電力の周波数が同一であっても、それぞれの高周波電力間の位相差が異なることにより、異なったマイクロ波分布となる。この位相差を変えることにより、加熱室１０１内に、様々なマイクロ波分布を形成することができる。
【０１２７】
図１１の（ｃ）および図１１の（ｄ）は、図１１の（ａ）および図１１の（ｂ）の場合と比べて、それぞれの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射される高周波電力の周波数を変えた場合の、マイクロ波分布の様子を示している。図１１の（ｃ）は、第１の放射部２４０ａから周波数ｆＢ，位相φＤの高周波電力を、第２の放射部２４０ｂから周波数ｆＢ，位相φＥの高周波電力を同時に放射したときの加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布２７２ｃを示す。また、図１１の（ｄ）は、第１の放射部２４０ａから周波数ｆＢ，位相φＤの高周波電力を、第２の放射部２４０ｂから周波数ｆＢ，位相φＦの高周波電力を同時に放射したときの加熱室１０１に収納された被加熱物に対するマイクロ波分布２７２ｄを示す。
【０１２８】
図１１の（ｃ）および図１１の（ｄ）も、図１１の（ａ）および図１１の（ｂ）の場合と同様に、それぞれの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射される高周波電力の周波数が同じであるので、加熱室１０１内で空間電力合成されて、マイクロ波分布２７２ｃおよび２７２ｄがそれぞれ形成されている。図１１の（ｃ）および図１１の（ｄ）において、それぞれのマイクロ波分布（マイクロ波分布２７２ｃおよび２７２ｄ）が異なっているのは、それぞれの放射部（第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂ）から放射される高周波電力の位相差が異なるからである。図１１の（ｃ）の場合は位相差がφＥ−φＤであるのに対して、図１１の（ｄ）の場合は位相差がφＦ−φＤであり、位相差が異なっている。
【０１２９】
図１１の（ｅ）は、第１の放射部２４０ａから周波数ｆＡ，位相φＡ、および周波数ｆＢ，位相φＤの２つの高周波電力を、第２の放射部２４０ｂから周波数ｆＡ，位相φＢ、および周波数ｆＢ，位相φＦの２つの高周波電力を同時に放射したときの加熱室１０１に形成されるマイクロ波分布２７２ａおよび２７２ｄを示す。図１１の（ｅ）に示すように、図１１の（ａ）の場合のマイクロ波分布２７２ａと、図１１の（ｄ）の場合のマイクロ波分布２７２ｄが同時に形成されていることが理解できる。これは、周波数が異なる高周波電力は互いに干渉しないことによる。
【０１３０】
実施の形態２の構成によると、高周波加熱装置２００が、１つの高周波電力発生部１２０に対して、２組の第１の高周波電力ユニット２３０ａと第１の放射部２４０ａ、および第２の高周波電力ユニット２３０ｂと第２の放射部２４０ｂが対応しているので、それぞれの第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂから、複数の任意の周波数の高周波電力を同時に放射することができる。さらに、それぞれの第１の放射部２４０ａおよび第２の放射部２４０ｂから、複数の、同一周波数で位相が異なる高周波電力の組合せを同時に放射することができる。
【０１３１】
これにより、周波数による加熱領域の制御に加えて、放射部の設置位置の違いによるマイクロ波分布の制御、さらには、加熱室１０１内におけるマイクロ波の空間電力合成によるマイクロ波分布の制御ができ、より複雑な加熱領域の制御を実行することができる。
【０１３２】
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３の高周波加熱装置を添付の図面を参照しながら説明する。実施の形態３の高周波加熱装置は、前述の実施の形態１の高周波加熱装置１００の構成において復調部をさらに有するとともに、実施の形態１の高周波加熱装置１００における高周波電力ユニット１３０がさらに分配部と電力検出部とを有している点が、実施の形態１の高周波加熱装置１００の構成と異なっている。この構成により、実施の形態３の高周波加熱装置は、放射部１４０から加熱室１０１に放射した複数のサブキャリア波、および加熱室１０１から放射部１４０に逆流する複数のサブキャリア波を、それぞれ個々のサブキャリア波毎に検出することができる。したがって、実施の形態３の高周波加熱装置は、個々のサブキャリア波毎に効率を把握することができ、より高効率で多彩に加熱領域を制御することができる。
【０１３３】
以下、実施の形態３の高周波加熱装置について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１と同じ作用を有する内容についても、説明を省略する。
【０１３４】
図１２は、本発明に係る実施の形態３の高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【０１３５】
図１２に示す高周波加熱装置３００は、図１に示した実施の形態１の高周波加熱装置１００と比較して、高周波電力ユニット１３０に代わり高周波電力ユニット３３０を備え、制御部１１０に代わり制御部３１０を備えていることに加えて、復調部３８０をさらに備えている。
【０１３６】
高周波電力発生部１２０は、制御部２１０から入力される周波数制御信号Ｃｆｒｅｑで設定された周波数の高周波電力を発生し、高周波電力ユニット３３０へ入力される。
【０１３７】
高周波電力ユニット３３０は、高周波電力発生部１２０より入力された高周波電力を、変調信号生成部１５０より入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）で直交変調して生成されたサブキャリア波を、放射部１４０を介して加熱室１０１へ放射する。さらに、高周波電力ユニット３３０は、高周波電力ユニット３３０から放射部１４０へ出力されるサブキャリア波、および放射部１４０から高周波電力ユニット３３０へ逆流するサブキャリア波を検出して、同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）を復調部３８０へ出力する。
【０１３８】
次に、高周波電力ユニット３３０の詳細な構成について説明する。
【０１３９】
図１２に示すように、高周波電力ユニット３３０は、図１に示した実施の形態１における高周波電力ユニット１３０と比較して、分配部３３９と、電力検出部３９０とをさらに備える。
【０１４０】
図１３は、高周波電力ユニット３３０の具体的な構成を示すブロック図である。なお、図１３には、高周波電力発生部１２０と、放射部１４０と、変調信号生成部１５０と、復調部３８０を示している。
【０１４１】
高周波電力ユニット３３０は、図３に示した実施の形態１に係る高周波電力ユニット１３０と比較して、分配部３３９と、電力検出部３９０をさらに有する。
【０１４２】
分配部３３９は、高周波電力発生部１２０から入力された高周波電力を分配して、分配した高周波電力を、直交変調部１３１および電力検出部３９０に入力する。この分配部３３９としては、抵抗分配器を用いてもよいし、方向性結合器、ハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。
【０１４３】
直交変調部１３１は、分配部３３９から入力された高周波電力を、変調信号生成部１５０から入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）で直交変調してサブキャリア波を生成し、高周波電力増幅部１３２へ出力する。
【０１４４】
高周波電力増幅部１３２は、直交変調部１３１により生成されたサブキャリア波を所定の増幅率で増幅して、電力検出部３９０を介して、放射部１４０へ出力する。
【０１４５】
直交変調部１３１および高周波電力増幅部１３２の具体的な構成および作用は、前述した実施の形態１で説明した、図３に示す直交変調部１３１および高周波電力増幅部１３２の具体的な構成および作用と同一であるので、説明は省略する。
【０１４６】
電力検出部３９０は、方向性結合部３９１と、直交検波部３９２を有する。
【０１４７】
方向性結合部３９１は、高周波電力増幅部１３２から放射部１４０へ出力する高周波電力の一部、もしくは、放射部１４０から高周波電力増幅部１３２へ逆流する高周波電力の一部を分波して直交検波部３９２に入力するとともに、高周波電力増幅部１３２で増幅された高周波電力を放射部１４０へ出力する。つまり、高周波電力増幅部１３２で増幅された高周波電力は、方向性結合部３９１を介して、放射部１４０から加熱室１０１へ放射される。この方向性結合部３９１としては、例えば、一般的に用いられている方向性結合器を用いてもよいし、サーキュレータやハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。
【０１４８】
直交検波部３９２は、方向性結合部３９１から入力された分波電力を、高周波電力発生部１２０から入力された高周波電力を用いて直交検波することにより、個々のサブキャリア波を復調するための同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）を検出する。この直交検波部３９２は、π／２移相器３９３と、同相検波ミキサー３９４と、直交検波ミキサー３９５とを有しており、同相検波ミキサー３９４および直交検波ミキサー３９５は、それぞれ、復調部３８０に接続されている。
【０１４９】
π／２移相器３９３は、分配部３３９で分配された高周波電力が入力され、入力された高周波電力に対して、同相の同相高周波電力と、π／２だけ位相シフトした直交高周波電力が生成される。そして、同相高周波電力は同相検波ミキサー３９４へ、直交高周波電力は直交検波ミキサー３９５へそれぞれ出力される。なお、図１３に図示していないが、直交検波部３９２の検波特性の最適化のために、分配部３３９と直交検波部３９２との間に、高周波電力増幅器や固定減衰器、更には低域通過フィルターを設けてもよい。
【０１５０】
一方、方向性結合部３９１で分波された分波電力は、直交検波部３９２に入力される。直交検波部３９２に入力された分波電力は、２分配され、それぞれ、同相検波ミキサー３９４および直交検波ミキサー３９５へ入力される。なお、図示はしていないが、直交検波部３９２の検波特性の最適化のために、方向性結合部３９１と直交検波部３９２との間に、高周波電力増幅器や固定減衰器、更には低域通過フィルターを設けてもよい。
【０１５１】
同相検波ミキサー３９４は、分波電力をπ／２移相器３９３から入力された同相高周波電力と乗算することにより検波、即ち、分波電力を同相高周波電力で同期検波する。この同期検波の結果、即ち、２つの入力信号の乗算結果として同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）を、復調部３８０へ出力する。
【０１５２】
同様に、直交検波ミキサー３９５は、分波電力をπ／２移相器３９３から入力された直交高周波電力と乗算することにより検波、即ち、分波電力を直交高周波電力で同期検波する。この同期検波の結果、即ち、２つの入力信号の乗算結果として直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）を、復調部３８０へ出力する。
【０１５３】
なお、図示はしていないが、直交検波部３９２の検波特性の最適化のために、同相検波ミキサー３９４および直交検波ミキサー３９５のそれぞれと復調部３８０との間に、低域通過フィルターを設けてもよい。
【０１５４】
このように、高周波電力ユニット３３０は、高周波電力発生部１２０から入力された高周波電力を、変調信号生成部１５０から入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）で直交変調してサブキャリア波を生成し、放射部１４０を介して加熱室１０１へ放射させる。また、加熱室１０１へ放射する放射電力もしくは加熱室１０１から逆流する逆流電力を検波することにより、当該放射電力もしくは逆流電力の個々のサブキャリア波を復調するための同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）を復調部３８０へ出力する。
【０１５５】
放射部１４０は、高周波電力ユニット３３０で生成されたサブキャリア波を加熱室１０１へ放射する、例えばアンテナである。なお、図１２において、放射部１４０は、高周波電力ユニット３３０とは別に描かれているが、これはあくまで一例であり、高周波電力ユニット３３０に放射部１４０が含まれていてもよい。
【０１５６】
制御部３１０は、放射部１４０から加熱室１０１に放射される複数のサブキャリア波の周波数および位相を制御する。具体的には、制御部３１０は、高周波電力ユニット３３０で加熱に使用する複数のサブキャリア波を生成するための基準周波数の周波数制御信号Ｃｆｒｅｑを高周波電力発生部１２０に出力する。
【０１５７】
また、制御部３１０は、加熱に使用する、高周波電力ユニット３３０で生成する複数のサブキャリア波の、個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を、変調信号生成部１５０に出力する。
【０１５８】
また、制御部３１０は、復調部３８０から入力された個々のサブキャリア波の周波数およびベクトルの情報に基づいて、加熱に最適な個々のサブキャリア波の周波数および位相を決定する。
【０１５９】
変調信号生成部１５０は、制御部３１０から入力された、高周波電力ユニット３３０で生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報から、同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）を生成し、直交変調部１３１へ出力する。変調信号生成部１５０の具体的な構成は、前述した実施の形態１で説明した、図４に示す変調信号生成部１５０の具体的な構成と同一であるので、実施の形態３においてはその説明は省略する。
【０１６０】
復調部３８０は、直交検波部３９２から入力された、放射電力もしくは逆流電力の分波電力を直交検波して生成された、同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）を復調する。また、復調部３８０は、放射電力もしくは逆流電力の分波電力における個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を検出し、検出した、放射電力もしくは逆流電力の分波電力における個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を制御部３１０へ入力する。
【０１６１】
図１４は、復調部３８０の具体的な構成を示すブロック図である。なお、同図には、制御部３１０と、直交検波部３９２を示している。
【０１６２】
図１４に示すように、復調部３８０は、Ｉ側Ａ／Ｄ変換部３８１と、Ｑ側Ａ／Ｄ変換部３８２と、変換演算部３８３とを有している。
【０１６３】
Ｉ側Ａ／Ｄ変換部３８１は、直交検波部３９２から入力された同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）をアナログ−デジタル変換して、デジタル信号に変換された同相検波信号を、変換演算部３８３に出力する。
【０１６４】
同様に、Ｑ側Ａ／Ｄ変換部３８２は、直交検波部３９２から入力された直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）をアナログ−デジタル変換して、デジタル信号に変換された直交検波信号を、変換演算部３８３に出力する。
【０１６５】
なお、図１４において、Ｉ側Ａ／Ｄ変換部３８１およびＱ側Ａ／Ｄ変換部３８２は、復調部３８０の構成要素の一つとして描かれているが、これはあくまで一例であり、直交検波部３９２と復調部３８０との間に設けてもよいし、さらには、直交検波部３９２に、Ｉ側Ａ／Ｄ変換部３８１およびＱ側Ａ／Ｄ変換部３８２を含めてもよい。
【０１６６】
変換演算部３８３は、Ｉ側Ａ／Ｄ変換部３８１およびＱ側Ａ／Ｄ変換部３８２から入力された同相検波信号および直行検波信号を、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して、周波数領域のデータ列に変換することにより、個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を検出し、検出した個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を、制御部３１０に出力する。ここで、ＤＦＴの演算には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いることもできる。これにより、少ない回路規模で高速に演算処理を実行できるようになり、装置の小型化および低コスト化に有効となる。
【０１６７】
このように復調部３８０は、直交検波部３９２から入力された、放射電力もしくは逆流電力の分波電力を直交検波して生成された、同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）を復調して、放射電力もしくは逆流電力の分波電力の個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を検出し、検出した、放射電力もしくは逆流電力の分波電力の個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を制御部３１０へ出力する。
【０１６８】
次に、実施の形態３の高周波加熱装置３００の動作について説明する。
【０１６９】
図１５は、図１２に示した実施の形態３の高周波加熱装置３００の制御手順を示すフローチャートである。図１２の高周波加熱装置３００は、制御部３１０において、以下の処理を行う。
【０１７０】
最初に、制御部３１０は、加熱に使用できる全ての周波数における、逆流電力のレベルを検出する（ステップＳ３０１）。具体的には、制御部３１０は、加熱に使用できる周波数をサブキャリア波の周波数として、変調信号生成部１５０にサブキャリア波の周波数の情報を入力して、高周波電力ユニット３３０においてサブキャリア波が生成されて放射部１４０へ出力される。このとき、制御部３１０は、放射部１４０から高周波電力ユニット３３０へ逆流する逆流電力を電力検出部３９０で検出した結果として復調部３８０から入力される逆流電力の個々のサブキャリア波の周波数とベクトル情報を用いて、個々のサブキャリア波の周波数における逆流電力のレベルを検出する。
【０１７１】
ここで、復調部３８０から入力される個々のサブキャリア波のベクトル情報から、個々のサブキャリア波のレベルおよび位相を検出する方法について説明する。
【０１７２】
大きさと位相を持つ信号のベクトル情報は、一般的に、直交座標で表現される。ここでは、サブキャリア波のベクトル情報を直交座標で表現した場合の、個々のサブキャリア波のベクトル情報から、個々のサブキャリア波のレベルおよび位相を検出する方法について、図を用いて説明する。
【０１７３】
図１６は、復調部３８０から入力される逆流電力の個々のサブキャリア波の一つのサブキャリア波のベクトル情報を直交座標で表現した図である。図１６において、縦軸がＱ軸であり、横軸がＩ軸である。図１６に示すように、サブキャリア波のレベルと位相は、１つのベクトル３８５で示されている。このベクトル３８５の矢印の長さがレベルを表し、矢印の角度θが位相を表している。
【０１７４】
そして、サブキャリア波のレベルと位相を示したベクトル３８５は、ベクトル情報として、Ｉ軸上の座標値Ｄ（Ｉ）およびＱ軸上の座標値Ｄ（Ｑ）で示される。なお、以下、Ｉ軸上の座標値Ｄ（Ｉ）およびＱ軸上の座標値Ｄ（Ｑ）を、座標値Ｄ（Ｉ）および座標値Ｄ（Ｑ）と記載する場合がある。
【０１７５】
また、座標値Ｄ（Ｉ）および座標値Ｄ（Ｑ）は、Ｉ軸とＱ軸の交点を原点Ｏとし、原点Ｏを０として、座標値Ｄ（Ｉ）は原点Ｏよりも右側を正、原点Ｏよりも左側を負として、符号付きの数値で示される。一方、座標値Ｄ（Ｑ）は原点Ｏよりも上側を正、原点Ｏよりも下側を負として、符号付きの数値で示される。
【０１７６】
これらの座標値Ｄ（Ｉ）および座標値Ｄ（Ｑ）より、サブキャリア波のレベルおよび位相を計算により求めることができる。具体的には、レベルは、座標値Ｄ（Ｉ）と座標値Ｄ（Ｑ）との２乗平均から算出し、位相は、座標値Ｄ（Ｑ）を座標値Ｄ（Ｉ）で割った値のアークタンジェント（ｔａｎ−１）から算出する。
【０１７７】
同様にして、復調部３８０から入力される逆流電力の個々のサブキャリア波のベクトル情報から、個々に全てのサブキャリア波のレベルと位相を検出する。
【０１７８】
続いて、加熱に使用できる全ての周波数の逆流電力のレベルを検出する方法について説明する。
【０１７９】
加熱に使用できる全ての周波数の逆流電力のレベルを検出する方法は、
（１）加熱に使用できる全ての周波数をサブキャリア波の周波数として、高周波電力ユニット３３０で加熱に使用できる全ての周波数のサブキャリア波を生成し、１回の逆流電力の検出で、加熱に使用できる全ての周波数のサブキャリア波の逆流電力のレベルを検出する方法と、
（２）加熱に使用できる周波数を少なくとも２つ以上のグループに分け、まずは、第１のグループに含まれる周波数をサブキャリア波の周波数として、高周波電力ユニット３３０で第１のグループに含まれる周波数のサブキャリア波を生成し、逆流電力を検出し、第１のグループに含まれる周波数のサブキャリア波の逆流電力のレベルを検出する。続いて、第２のグループに含まれる周波数をサブキャリア波の周波数として、高周波電力ユニット３３０で第２のグループに含まれる周波数のサブキャリア波を生成し、その逆流電力を検出し、第２のグループに含まれる周波数のサブキャリア波の逆流電力のレベルを検出する。これをグループ分けした全てのグループで繰り返し実行することにより、加熱に使用できる全ての周波数のサブキャリア波の逆流電力のレベルを検出する方法と、がある。
【０１８０】
（１）の方法によれば、１回の逆流電力の検出で、加熱に使用できる全ての周波数の逆流電力のレベルを検出することができるので、ステップＳ３０１を非常に短時間で実行することができる。このとき、高周波電力発生部１２０に設定する基準周波数は、加熱に使用できる最低周波数と最高周波数のちょうど中間の周波数に決定するのが好ましい。例えば、加熱に使用できる周波数の範囲が、２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚである場合には、基準周波数は、２４５０ＭＨｚに決定するのが好ましい。
【０１８１】
一方、（２）の方法によれば、加熱に使用できる周波数を複数のグループに分けて、グループごとに順番に、そのグループに含まれる周波数の逆流電力を検出するので、グループ数の回数の逆流電力の検出動作が必要となり、前述の（１）の方法と比べて、ステップＳ３０１を実行するのに、より長い時間を要する。しかし、このとき、高周波電力発生部１２０に設定する基準周波数は、それぞれのグループごとに、それぞれのグループに含まれる周波数の、最低周波数と最高周波数のちょうど中間の周波数に決定するのが好ましい。つまり、それぞれのグループごとに、高周波電力発生部１２０に設定する基準周波数は、異なった周波数を設定する。これにより、前述の（１）の方法と比べて、高周波電力ユニット３３０で、それぞれのグループに含まれる周波数のサブキャリア波を生成ために変調信号生成部１５０に入力する、個々のサブキャリア波のオフセット周波数の絶対値を小さくすることができる。このため、変調信号生成部１５０で生成する同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）の信号帯域を狭くすることができ、変調信号生成部１５０を構成する回路の負荷を軽減することができる。また、変調信号生成部１５０と直交変調部１３１間の信号伝送回路の負荷も軽減することができ、小型化、低コスト化、さらには回路の信頼性の向上にも貢献する。
【０１８２】
このように、ステップＳ３０１において、加熱に使用できる全ての周波数における、逆流電力のレベルを検出した後で、制御部３１０は、加熱に使用できる全ての周波数の中から、逆流電力のレベルが小さい周波数を複数点選択して、選択された周波数を加熱に使用する周波数として決定する（ステップＳ３０２）。具体的には、制御部３１０は、ステップＳ３０１で検出した、加熱に使用できる全ての周波数における逆流電力のレベルの値を基に、加熱に使用する周波数を決定する。このとき、加熱に使用する周波数を決定する方法は、
（１）予め、逆流電力のレベル値の閾値を設定し、検出した逆流電力のレベルの値がこの閾値よりも小さい周波数点を加熱に使用する周波数に決定する方法と、
（２）検出した逆流電力のレベルの値が小さい順に、複数点（例えば３点）の周波数点を加熱に使用する周波数に決定する方法、などがある。
【０１８３】
なお、上述した、ステップＳ３０１およびＳ３０２の動作は、加熱を実行する前に、加熱に使用する周波数を決定するための加熱動作の前処理であるので、ステップＳ３０１の動作開始からステップＳ３０２の動作終了までの一連の動作を、以下、プレサーチ動作と称す。
【０１８４】
次に、ステップＳ３０２において加熱に使用する周波数を決定した後、基準周波数を決定し、高周波電力発生部１２０に、決定した基準周波数を設定する（ステップＳ３０３）。具体的には、制御部３１０は、高周波電力発生部１２０から直交変調部１３１に供給する高周波電力の周波数を基準周波数として決定し、高周波電力発生部１２０において基準周波数の高周波電力を発生させるための周波数制御信号Ｃｆｒｑを高周波電力発生部１２０に出力する。この基準周波数としては、高周波電力発生部１２０で発生することができる高周波電力の周波数の範囲内であれば任意の周波数に決定することができるが、ステップＳ３０２で決定した、加熱に使用する周波数における最低周波数と最高周波数の中心周波数を基準周波数に決定するのが好ましい。
【０１８５】
最後に、制御部３１０は、加熱に使用する個々のサブキャリア波のオフセット周波数と位相の情報を、変調信号生成部１５０へ出力し、加熱処理を実行する（ステップＳ３０４）。具体的には、制御部３１０は、ステップＳ３０２で決定した、加熱に使用する個々のサブキャリア波の周波数と、ステップＳ３０３で決定した基準周波数とに基づいて、個々のサブキャリア波のオフセット周波数を決める。より具体的には、ステップＳ３０３で決定した基準周波数と、ステップＳ３０２で決定した個々のサブキャリア波の周波数との周波数差を個々のサブキャリア波のオフセット周波数とする。このようにして決めた、個々のサブキャリア波のオフセット周波数および位相の情報を、変調信号生成部１５０へ出力することにより、変調信号生成部１５０で同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）が生成され、ステップＳ３０２で決定した複数のサブキャリア波が直交変調部１３１で生成され、高周波電力増幅部１３２および放射部１４０を介して、加熱室１０１に放射され、加熱処理が実行される。
【０１８６】
実施の形態３の高周波加熱装置３００の構成によれば、放射部１４０から加熱室１０１に放射した複数のサブキャリア波、および加熱室１０１から放射部１４０に逆流する複数のサブキャリア波を、それぞれ個々のサブキャリア波毎に検出することができる。これにより、加熱を実行する前にプレサーチ動作を実行して、個々のサブキャリア波毎に効率を把握することができ、効率の高い周波数を選択することができる。この結果、実施の形態３の高周波加熱装置３００は、より高効率で多彩に加熱領域を制御することができる構成となる。
【０１８７】
（実施の形態４）
以下、本発明に係る実施の形態４の高周波加熱装置を添付の図面を参照しながら説明する。前述の実施の形態３の高周波加熱装置３００が１組の高周波電力ユニット３３０と、放射部１４０と、変調信号生成部１５０と、復調部３８０とを有しているのに対して、実施の形態４の高周波加熱装置は、少なくとも２組の高周波電力ユニットと放射部と変調信号生成部と復調部とを有しており、この点が実施の形態３の高周波加熱装置３００と異なっている。この構成により、実施の形態４の高周波加熱装置は、複数の放射部から、それぞれ複数の周波数と位相の高周波電力を放射するとともに、それぞれの放射部から加熱室１０１に放射した複数のサブキャリア波、および加熱室１０１からそれぞれの放射部に逆流する複数のサブキャリア波を、それぞれ放射部ごとに個々のサブキャリア波について検出することができる。これにより、実施の形態４の高周波加熱装置は、放射部毎に、個々のサブキャリア波の効率を把握することができ、より高効率で多彩に加熱領域を制御することができる。
【０１８８】
以下、実施の形態４の高周波加熱装置にていて、実施の形態３との相違点を中心に説明する。なお、本実施の形態４の説明において、前述の実施の形態２および実施の形態３と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態２および実施の形態３と同じ作用を有する内容についても、説明を省略する。
【０１８９】
図１７は、本発明に係る実施の形態４の高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。
【０１９０】
図１７に示す高周波加熱装置４００は、図１２に示した実施の形態３の高周波加熱装置３００と比較して、高周波電力ユニット３３０に代わり第１の高周波電力ユニット４３０ａと第２の高周波電力ユニット４３０ｂとを備え、放射部１４０に代わり第１の放射部４４０ａと第２の放射部４４０ｂとを備え、変調信号生成部１５０に代わり第１の変調信号生成部４５０ａと第２の変調信号生成部４５０ｂとを備え、復調部３８０に代わり第１の復調部４８０ａと第２の復調部４８０ｂとを備え、制御部３１０に代わり制御部４１０を備えていることに加えて、分配部４６０をさらに備えている。
【０１９１】
高周波電力発生部１２０は、制御部４１０から入力される周波数制御信号Ｃｆｒｅｑで設定された周波数の高周波電力を発生する。発生された高周波電力は、分配部４６０で分配され、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂへ入力される。即ち、高周波電力発生部１２０は、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂへ高周波電力を供給する。
【０１９２】
第１の高周波電力ユニット４３０ａは、分配部４６０より入力された高周波電力を、第１の変調信号生成部４５０ａより入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）１および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）１で直交変調して生成されたサブキャリア波を第１の放射部４４０ａを介して加熱室１０１へ放射する。また、第２の高周波電力ユニット４３０ｂは、分配部４６０より入力された高周波電力を、第２の変調信号生成部４５０ｂより入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）２および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）２で直交変調して生成されたサブキャリア波を第２の放射部４４０ｂを介して加熱室１０１へ放射する。
【０１９３】
さらに、第１の高周波電力ユニット４３０ａは、第１の高周波電力ユニット４３０ａから第１の放射部４４０ａへ出力されるサブキャリア波、および第１の放射部４４０ａから第１の高周波電力ユニット４３０ａへ逆流するサブキャリア波を検出して、同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）１および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）１を第１の復調部４８０ａへ出力する。また、第２の高周波電力ユニット４３０ｂは、第２の高周波電力ユニット４３０ｂから第２の放射部４４０ｂへ出力されるサブキャリア波、および第２の放射部４４０ｂから第２の高周波電力ユニット４３０ｂへ逆流するサブキャリア波を検出して、同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）２および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）２を第２の復調部４８０ｂへ出力する。
【０１９４】
第１の高周波電力ユニット４３０ａは、分配部４３９ａと、直交変調部４３１ａと、高周波電力増幅部４３２ａと、電力検出部４９０ａとを有する。また、第２の高周波電力ユニット４３０ｂは、分配部４３９ｂと、直交変調部４３１ｂと、高周波電力増幅部４３２ｂと、電力検出部４９０ｂとを有する。
【０１９５】
分配部４３９ａは、分配部４６０から入力された高周波電力を分配して、分配した高周波電力を、直交変調部４３１ａおよび電力検出部４９０ａに入力する。また、分配部４３９ｂは、分配部４６０から入力された高周波電力を分配して、分配した高周波電力を、直交変調部４３１ｂおよび電力検出部４９０ｂに入力する。この分配部４３９ａおよび４３９ｂとしては、抵抗分配器を用いてもよいし、方向性結合器、ハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。
【０１９６】
直交変調部４３１ａは、分配部４３９ａから入力された高周波電力を、第１の変調信号生成部４５０ａから入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）１および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）１で直交変調してサブキャリア波を生成し、高周波電力増幅部４３２ａへ出力する。また、直交変調部４３１ｂは、分配部４３９ｂから入力された高周波電力を、第２の変調信号生成部４５０ｂから入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）２および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）２で直交変調してサブキャリア波を生成し、高周波電力増幅部４３２ｂへ出力する。
【０１９７】
高周波電力増幅部４３２ａは、直交変調部４３１ａにより生成されたサブキャリア波を所定の増幅率で増幅して、第１の放射部４４０ａへ出力する。また、高周波電力増幅部４３２ｂは、直交変調部４３１ｂにより生成されたサブキャリア波を所定の増幅率で増幅して、第２の放射部４４０ｂへ出力する。
【０１９８】
直交変調部４３１ａおよび４３１ｂ、高周波電力増幅部４３２ａおよび４３２ｂの具体的な構成は、前述した実施の形態１で説明した、図３に示す直交変調部１３１および高周波電力増幅部１３２の具体的な構成と同一であるので、説明は省略する。
【０１９９】
電力検出部４９０ａは、方向性結合部４９１ａと、直交検波部４９２ａとを有する。また、電力検出部４９０ｂは、方向性結合部４９１ｂと、直交検波部４９２ｂとを有する。
【０２００】
方向性結合部４９１ａは、高周波電力増幅部４３２ａから第１の放射部４４０ａへ出力する高周波電力の一部、もしくは、第１の放射部４４０ａから高周波電力増幅部４３２ａへ逆流する高周波電力の一部を分波して直交検波部４９２ａに入力するとともに、高周波電力増幅部４３２ａで増幅された高周波電力を第１の放射部４４０ａへ出力する。即ち、高周波電力増幅部４３２ａで増幅された高周波電力は、方向性結合部４９１ａを介して、第１の放射部４４０ａから加熱室１０１へ放射される。また、方向性結合部４９１ｂは、高周波電力増幅部４３２ｂから第２の放射部４４０ｂへ出力する高周波電力の一部、もしくは、第２の放射部４４０ｂから高周波電力増幅部４３２ｂへ逆流する高周波電力の一部を分波して直交検波部４９２ｂに入力するとともに、高周波電力増幅部４３２ｂで増幅された高周波電力を第２の放射部４４０ｂへ出力する。即ち、高周波電力増幅部４３２ｂで増幅された高周波電力は、方向性結合部４９１ｂを介して、第２の放射部４４０ｂから加熱室１０１へ放射される。これらの方向性結合部４９１ａおよび４９１ｂとしては、例えば、一般的に用いられている方向性結合器を用いてもよいし、サーキュレータやハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。
【０２０１】
直交検波部４９２ａは、方向性結合部４９１ａから入力された分波電力を、分配部４３９ａから入力された高周波電力を用いて直交検波することにより、個々のサブキャリア波を復調するための同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）１および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）１を検出する。そして、検出された同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）１および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）１を、第１の復調部４８０ａに出力する。また、直交検波部４９２ｂは、方向性結合部４９１ｂから入力された分波電力を、分配部４３９ｂから入力された高周波電力を用いて直交検波することにより、個々のサブキャリア波を復調するための同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）２および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）２を検出する。そして、検出された同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）２および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）２を、第２の復調部４８０ｂに出力する。
【０２０２】
直交検波部４９２ａおよび４９２ｂの具体的な構成は、前述した実施の形態３で説明した、図１３に示す直交検波部３９２の具体的な構成と同一であるので、説明は省略する。
【０２０３】
上記のように、第１の高周波電力ユニット４３０ａは、分配部４６０から入力された高周波電力を、第１の変調信号生成部４５０ａから入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）１および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）１で直交変調してサブキャリア波を生成し、第１の放射部４４０ａを介して加熱室１０１へ放射させる。さらに、加熱室１０１へ放射する放射電力もしくは加熱室１０１から逆流する逆流電力を検波することにより、当該放射電力もしくは逆流電力の個々のサブキャリア波を復調するための同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）１および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）１を第１の復調部４８０ａへ出力する。
【０２０４】
また、第２の高周波電力ユニット４３０ｂは、分配部４６０から入力された高周波電力を、第２の変調信号生成部４５０ｂから入力された同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）２および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）２で直交変調してサブキャリア波を生成し、第２の放射部４４０ｂを介して加熱室１０１へ放射させる。さらに、加熱室１０１へ放射する放射電力もしくは加熱室１０１から逆流する逆流電力を検波することにより、当該放射電力もしくは逆流電力の個々のサブキャリア波を復調するための同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）２および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）２を第２の復調部４８０ｂへ出力する。
【０２０５】
第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂは、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂにおいてそれぞれ生成されたサブキャリア波を加熱室１０１へ放射する、例えばアンテナである。なお、図１７において、第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂは、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂとは別に描かれているが、これはあくまで一例であり、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂに第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂが含まれていてもよい。
【０２０６】
制御部４１０は、第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂからそれぞれ放射される複数のサブキャリアの周波数および位相を制御する。具体的には、制御部４１０は、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂで加熱に使用する複数のサブキャリア波を生成するための基準周波数の周波数制御信号Ｃｆｒｅｑを高周波電力発生部１２０に出力する。
【０２０７】
また、制御部４１０は、加熱に使用する、第１の高周波電力ユニット４３０ａで生成する複数のサブキャリア波の、個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を、第１の変調信号生成部４５０ａに出力するとともに、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで生成する複数のサブキャリア波の、個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を、第２の変調信号生成部４５０ｂに出力する。
【０２０８】
第１の変調信号生成部４５０ａは、制御部４１０から入力された、第１の高周波電力ユニット４３０ａで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報から、同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）１および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）１を生成し、直交変調部４３１ａへ出力する。また、第２の変調信号生成部４５０ｂは、制御部４１０から入力された、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報から、同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）２および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）２を生成し、直交変調部４３１ｂへ出力する。
【０２０９】
第１の変調信号生成部４５０ａおよび第２の変調信号生成部４５０ｂの具体的な構成は、前述した実施の形態１で説明した、図４に示す変調信号生成部１５０の具体的な構成と同一であるので、説明は省略する。
【０２１０】
分配部４６０は、高周波電力発生部１２０から入力された高周波電力を２分配して、分配されたそれぞれの高周波電力を、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂへ入力する。この分配部４６０としては、抵抗分配器を用いてもよいし、方向性結合器、ハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。
【０２１１】
制御部４１０は、図１２に示した制御部３１０と比較して、２つの変調信号生成部つまり第１の変調信号生成部４５０ａおよび第２の変調信号生成部４５０ｂへ、第１の高周波電力ユニット４３０ａで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報、および第２の高周波電力ユニット４３０ｂで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の基準周波数に対するオフセット周波数および位相の情報を出力する。これにより、制御部４１０は、第１の高周波電力ユニット４３０ａで生成する複数のサブキャリア波の個々の周波数および位相と、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで生成する複数のサブキャリア波の個々のサブキャリア波の周波数および位相を、互いに独立に設定する。
【０２１２】
第１の復調部４８０ａは、直交検波部４９２ａから入力された、第１の放射部４４０ａから加熱室１０１へ放射される放射電力、もしくは加熱室１０１から第１の放射部４４０ａに逆流する逆流電力の分波電力を直交検波して生成された、同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）１および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）１を復調して、第１の放射部４４０ａから加熱室１０１へ放射される放射電力、もしくは加熱室１０１から第１の放射部４４０ａに逆流する逆流電力の分波電力の、個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を検出する。そして、第１の復調部４８０ａは、検出した、第１の放射部４４０ａから加熱室１０１へ放射される放射電力、もしくは加熱室１０１から第１の放射部４４０ａに逆流する逆流電力の分波電力の個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を制御部４１０へ入力する。
【０２１３】
また、第２の復調部４８０ｂは、直交検波部４９２ｂから入力された、第２の放射部４４０ｂから加熱室１０１へ放射される放射電力、もしくは加熱室１０１から第２の放射部４４０ｂに逆流する逆流電力の分波電力を直交検波して生成された、同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）２および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）２を復調して、第２の放射部４４０ｂから加熱室１０１へ放射される放射電力、もしくは加熱室１０１から第２の放射部４４０ｂに逆流する逆流電力の分波電力の、個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を検出する。そして、第２の復調部４８０ｂは、検出した、第２の放射部４４０ｂから加熱室１０１へ放射される放射電力、もしくは加熱室１０１から第２の放射部４４０ｂに逆流する逆流電力の分波電力の個々のサブキャリア波の周波数とベクトルの情報を制御部４１０へ入力する。
【０２１４】
第１の復調部４８０ａおよび第２の復調部４８０ｂの具体的な構成は、前述した実施の形態３で説明した、図１４に示す復調部３８０の具体的な構成と同一であるので、説明は省略する。
【０２１５】
次に、実施の形態４の高周波加熱装置４００の動作について説明する。
【０２１６】
図１８は、図１７に示した実施の形態４の高周波加熱装置４００の基本的な制御手順を示すフローチャートである。図１７の高周波加熱装置４００は、制御部４１０において、以下の処理を行う。
【０２１７】
最初に、制御部４１０は、加熱に使用する、放射部ごとの、個々のサブキャリア波の周波数と位相を決定する（ステップＳ４０１）。このステップ４０１では、加熱を実行する前に、加熱に使用する、第１の高周波電力ユニット４３０ａで発生して第１の放射部４４０ａから放射する個々のサブキャリア波の周波数と位相、および、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで発生して第２の放射部４４０ｂから放射する個々のサブキャリア波の周波数と位相を決定する。即ち、プレサーチ動作を実行する。プレサーチ動作の具体的な制御方法は、後述する。
【０２１８】
ステップＳ４０１において、プレサーチ動作を実行して、加熱に使用する、第１の高周波電力ユニット４３０ａで発生して第１の放射部４４０ａから放射する個々のサブキャリア波の周波数と位相、および、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで発生して第２の放射部４４０ｂから放射する個々のサブキャリア波の周波数と位相を決定した後、ステップＳ４０２において基準周波数を決定する。そして、ステップＳ４０２では、高周波電力発生部１２０において、決定した基準周波数を設定する（ステップＳ４０２）。具体的には、制御部４１０は、高周波電力発生部１２０から第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂに供給する高周波電力の周波数を基準周波数として決定し、高周波電力発生部１２０でこの基準周波数の高周波電力を発生させるための周波数制御信号Ｃｆｒｑを高周波電力発生部１２０に出力する。この基準周波数は、高周波電力発生部１２０で発生することができる高周波電力の周波数の範囲内であれば任意の周波数に決定することができるが、プレサーチ動作（ステップＳ４０１）で決定した、加熱に使用する、第１の高周波電力ユニット４３０ａで発生して第１の放射部４４０ａから放射する個々のサブキャリア波の周波数、および、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで発生して第２の放射部４４０ｂから放射する個々のサブキャリア波の周波数における最低周波数と最高周波数の中心周波数を基準周波数に決定するのが好ましい。
【０２１９】
最後に、制御部４１０は、加熱に使用する、第１の高周波電力ユニット４３０ａで発生して第１の放射部４４０ａから放射する個々のサブキャリア波のオフセット周波数と位相の情報を、第１の変調信号生成部４５０ａへ出力し、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで発生して第２の放射部４４０ｂから放射する個々のサブキャリア波のオフセット周波数と位相の情報を、第２の変調信号生成部４５０ｂへ出力して、加熱処理が実行される（ステップＳ４０３）。具体的には、制御部４１０は、プレサーチ動作（ステップＳ４０１）で決定した、加熱に使用する、第１の高周波電力ユニット４３０ａで発生して第１の放射部４４０ａから放射する個々のサブキャリア波の周波数、および、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで発生して第２の放射部４４０ｂから放射する個々のサブキャリア波の周波数と、ステップＳ４０２で決定した基準周波数に基づいて、個々のサブキャリア波のオフセット周波数を決める。より具体的には、ステップＳ４０２で決定した基準周波数と、プレサーチ動作（ステップＳ４０１）で決定した個々のサブキャリア波の周波数との周波数差を個々のサブキャリア波のオフセット周波数とする。
【０２２０】
上記のように決めた、第１の高周波電力ユニット４３０ａで発生して第１の放射部４４０ａから放射する個々のサブキャリア波のオフセット周波数と位相の情報を、第１の変調信号生成部４５０ａへ出力することにより、第１の変調信号生成部４５０ａで同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）１および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）１が生成されて、プレサーチ動作（ステップＳ４０１）で決定した、第１の高周波電力ユニット４３０ａで発生して第１の放射部４４０ａから放射する複数のサブキャリア波が直交変調部４３１ａで生成される。生成された複数のサブキャリア波は、高周波電力増幅部４３２ａおよび第１の放射部４４０ａを介して、加熱室１０１に放射される。
【０２２１】
また、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで発生して第２の放射部４４０ｂから放射する個々のサブキャリア波のオフセット周波数と位相の情報を第２の変調信号生成部４５０ｂへ出力することにより、第２の変調信号生成部４５０ｂで同相変調信号Ｍｏｄ（Ｉ）２および直交変調信号Ｍｏｄ（Ｑ）２が生成されて、プレサーチ動作（ステップＳ４０１）で決定した、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで発生して第２の放射部４４０ｂから放射する複数のサブキャリア波が直交変調部４３１ｂで生成される。生成された複数のサブキャリア波は、高周波電力増幅部４３２ｂおよび第２の放射部４４０ｂを介して、加熱室１０１に放射される。このように、複数のサブキャリア波が第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂを介して加熱室１０１に放射されて、加熱処理が実行される。
【０２２２】
次に、プレサーチ動作（ステップＳ４０１）の具体的な制御手順の一例を説明する。
【０２２３】
図１９は、図１７に示した実施の形態４の高周波加熱装置４００における、プレサーチ動作の第１の制御手順を示すフローチャートである。実施の形態４の高周波加熱装置４００は、制御部４１０において、以下の処理を行う。
【０２２４】
最初に、制御部４１０は、各放射部から、同一の周波数を同時に放射したときの、加熱に使用できる全ての周波数における、放射部ごとの逆流電力のレベルを検出する（ステップＳ４１１）。具体的には、制御部４１０は、加熱に使用できる周波数をサブキャリア波の周波数として、第１の変調信号生成部４５０ａおよび第２の変調信号生成部４５０ｂに、同一のサブキャリア波の周波数の情報を入力して、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂで同一のサブキャリア波が生成されて第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂへ出力される。このとき、第１の放射部４４０ａから第１の高周波電力ユニット４３０ａへ逆流する逆流電力を電力検出部４９０ａで検出して、その電力検出部４９０ａより出力された同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）１および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）１を第１の復調部４８０ａで復調しており、制御部４１０は、第１の復調部４８０ａより入力された、個々のサブキャリア波の周波数とベクトル情報を用いて、第１の放射部４４０ａから第１の高周波電力ユニット４３０ａへ逆流する逆流電力の、個々のサブキャリア波の周波数とレベルを検出する。また同時に、第２の放射部４４０ｂから第２の高周波電力ユニット４３０ｂへ逆流する逆流電力を電力検出部４９０ｂで検出して、その電力検出部４９０ｂより出力された同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）２および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）２を第２の復調部４８０ｂで復調しており、制御部４１０は、第２の復調部４８０ｂより入力された、個々のサブキャリア波の周波数とベクトル情報を用いて、第２の放射部４４０ｂから第２の高周波電力ユニット４３０ｂへ逆流する逆流電力の、個々のサブキャリア波の周波数とレベルを検出する。
【０２２５】
なお、以下の説明において、第１の放射部４４０ａから第１の高周波電力ユニット４３０ａへ逆流する逆流電力、および、第２の放射部４４０ｂから第２の高周波電力ユニット４３０ｂへ逆流する逆流電力を第１の放射部４４０ａの逆流電力、および、第２の放射部４４０ｂの逆流電力と記載する場合がある。
【０２２６】
ここで、各放射部から同一の周波数を同時に放射したときにおいて、加熱に使用できる全ての周波数における放射部ごとの逆流電力のレベルを検出する方法については、前述の実施の形態３で説明した図１５のステップＳ３０１における、加熱に使用できる全ての周波数の逆流電力のレベルを検出する方法と同一であるので、説明は省略する。
【０２２７】
続いて、制御部４１０は、各放射部から、異なる周波数を同時に放射したときの、加熱に使用できる全ての周波数における、放射部ごとの逆流電力のレベルを検出する（ステップＳ４１２）。具体的には、制御部４１０は、加熱に使用できる周波数をサブキャリア波の周波数として、第１の変調信号生成部４５０ａおよび第２の変調信号生成部４５０ｂに、それぞれ異なるサブキャリア波の周波数の情報を入力して、第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂでそれぞれ異なる周波数のサブキャリア波が生成されて第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂへ出力される。このとき、第１の放射部４４０ａの逆流電力が電力検出部４９０ａで検出されて、この電力検出部４９０ａより出力された同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）１および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）１が第１の復調部４８０ａで復調される。制御部４１０は、第１の復調部４８０ａより入力された、個々のサブキャリア波の周波数とベクトル情報を用いて、第１の放射部４４０ａの逆流電力の、個々のサブキャリア波の周波数とレベルを検出する。また同時に、第２の放射部４４０ｂの逆流電力が電力検出部４９０ｂで検出されて、この電力検出部４９０ｂより出力された同相検波信号Ｄｅｔ（Ｉ）２および直交検波信号Ｄｅｔ（Ｑ）２が第２の復調部４８０ｂで復調される。制御部４１０は、第２の復調部４８０ｂより入力された、個々のサブキャリア波の周波数とベクトル情報を用いて、第２の放射部４４０ｂの逆流電力の、個々のサブキャリア波の周波数とレベルを検出する。
【０２２８】
実施の形態４において、各放射部から、異なる周波数を同時に放射したときの、加熱に使用できる全ての周波数における、放射部ごとの逆流電力のレベルを検出する方法としては、次のような方法がある。
【０２２９】
加熱に使用できる周波数を少なくとも２つ以上のグループに分け、まずは、第１のグループに含まれる周波数をサブキャリア波の周波数として、第１の高周波電力ユニット４３０ａで第１のグループに含まれる周波数のサブキャリア波を生成し、第１の放射部４４０ａから放射する。このように第１の放射部４４０ａから放射すると同時に、第２のグループに含まれる周波数をサブキャリア波の周波数として、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで第２のグループに含まれる周波数のサブキャリア波を生成し、第２の放射部４４０ｂから放射する。このとき、第１の放射部４４０ａの逆流電力および第２の放射部４４０ｂの逆流電力が検出される。
【０２３０】
続いて、第２のグループに含まれる周波数をサブキャリア波の周波数として、第１の高周波電力ユニット４３０ａで第２のグループに含まれる周波数のサブキャリア波を生成し、第１の放射部４４０ａから放射する。このように第１の放射部４４０ａから放射すると同時に、第１のグループに含まれる周波数をサブキャリア波の周波数として、第２の高周波電力ユニット４３０ｂで第２のグループに含まれる周波数のサブキャリア波を生成し、第２の放射部４４０ｂから放射する。このとき、第１の放射部４４０ａの逆流電力および第２の放射部４４０ｂの逆流電力が検出される。
【０２３１】
上記の動作を繰り返して、全てのグループが全ての放射部に割り当てられるように、順に、それぞれの高周波電力ユニットに対する周波数のグループを対応させて、第１の放射部４４０ａの逆流電力および第２の放射部４４０ｂの逆流電力を検出する。このように動作することにより、各放射部から、異なる周波数を同時に放射したときの、加熱に使用できる全ての周波数における、放射部ごとの逆流電力のレベルを検出することができる。異なる周波数を同時に放射したときの、加熱に使用できる全ての周波数における、放射部ごとの逆流電力のレベルを検出する方法としては、上記のような検出方法などがある。
【０２３２】
前述した、ステップＳ４１１およびステップＳ４１２を実行することにより、加熱に使用できる全ての周波数において、１つの放射部（例えば、第１の放射部４４０ａ、もしくは第２の放射部４４０ｂ）から、任意の周波数のサブキャリア波を放射したときと、全ての放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）から、同一の任意の周波数のサブキャリア波を放射したときの、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）の逆流電力のレベルを検出することができる。
【０２３３】
次に、制御部４１０は、全ての放射部の逆流電力レベルの総和が小さい、放射部と周波数の組合せを複数点選択して、放射部ごとの加熱に使用する周波数を決定する（ステップＳ４１３）。具体的には、制御部４１０は、ステップＳ４１１およびＳ４１２で検出した、加熱に使用できる全ての周波数において、１つの放射部（例えば、第１の放射部４４０ａ、もしくは第２の放射部４４０ｂ）から、任意の周波数のサブキャリア波を放射したときの、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）の逆流電力のレベルと、全ての放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）から、同一の任意の周波数のサブキャリア波を放射したときの、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）の逆流電力のレベルと、を基に、全ての放射部の逆流電力レベルの総和が小さい、放射部と周波数の組合せを複数点選択して、加熱に使用する、放射部ごとのサブキャリア波の周波数を決定する。
【０２３４】
このとき、放射部ごとの、加熱に使用する、サブキャリア波の周波数を決定する方法としては、
（１）予め、全ての放射部の逆流電力レベルの総和の値の閾値を設定し、検出した全ての放射部の逆流電力レベルの総和の値がこの閾値よりも小さい、放射部と周波数の組合せ点を、放射部ごとの、加熱に使用する、サブキャリア波の周波数に決定する方法と、
（２）検出した、全ての放射部の逆流電力レベルの総和の値が小さい順に、複数点（例えば３点）の、放射部と周波数の組合せ点を、放射部ごとの、加熱に使用する、サブキャリア波の周波数に決定する方法、などがある。
【０２３５】
次に、実施の形態４におけるプレサーチ動作の第２の制御手順を説明する。
【０２３６】
図２０は、図１７に示した実施の形態４の高周波加熱装置４００の、プレサーチ動作の第２の制御手順を示すフローチャートである。図１７の高周波加熱装置４００は、制御部４１０において、以下の処理を行う。
【０２３７】
最初に、制御部４１０は、予め定められた、放射部ごとの、サブキャリア波の周波数と位相の、複数のセットを、順次放射したときの、全ての放射部の逆流電力のレベルの総和を検出する（ステップＳ４２１）。具体的には、制御部４１０は、予め定められた、放射部ごとの、加熱に使用する複数のサブキャリア波の周波数および位相のセットに応じて、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）に対応した、個々のサブキャリア波の周波数および位相の情報を、第１の変調信号生成部４５０ａおよび第２の変調信号生成部４５０ｂに入力する。第１の高周波電力ユニット４３０ａおよび第２の高周波電力ユニット４３０ｂは、第１の変調信号生成部４５０ａおよび第２の変調信号生成部４５０ｂからの信号に基づいて、それぞれのサブキャリア波を生成してそれぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）へ出力する。制御部４１０は、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）が加熱室１０１に出力したときの、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）の、個々のサブキャリア波ごとの逆流電力のレベルを検出する。そして、制御部４１０は、検出した、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）の、全てのサブキャリア波の逆流電力のレベルの総和値を取得する。上記の動作が、予め定められた、複数の、放射部ごとのサブキャリア波の周波数と位相のセットに対して、順次実行される。
【０２３８】
次に、制御部４１０は、逆流電力のレベルの総和が最も小さい、放射部ごとのサブキャリア波の周波数と位相のセットを選択して、放射部ごとの、加熱に使用する、サブキャリア波の周波数および位相を決定する（ステップＳ４２２）。具体的には、ステップＳ４２１で取得した、予め定められた、複数の、放射部ごとのサブキャリア波の周波数と位相のセットに対する、セットごとの逆流電力のレベルの総和値から、逆流電力のレベルの総和値が最も小さいセットに定められる。逆流電力のレベルの総和値が最も小さいセットに定められた、放射部ごとの、サブキャリア波の周波数および位相が、加熱に使用される。このようにして、制御部４１０は、放射部ごとの、個々のサブキャリア波の周波数および位相に決定する。
【０２３９】
なお、図１７において、実施の形態４の高周波加熱装置４００は、２組の高周波電力ユニットと放射部と変調信号生成部と復調部で構成した例で示している。ここで復調部とは、第１の高周波電力ユニット４３０ａと第１の放射部４４０ａと第１の変調信号生成部４５０ａと第１の復調部４８０ａ、および第２の高周波電力ユニット４３０ｂと第２の放射部４４０ｂと第２の変調信号生成部４５０ｂと第２の復調部４８０ｂで構成されている。しかし、本発明においては、高周波電力ユニットと放射部と変調信号生成部と復調部の組数は実施の形態４の構成に限定されるものではなく、複数の組数の高周波電力ユニットと放射部と変調信号生成部と復調部を有していればよい。
【０２４０】
実施の形態４の高周波加熱装置４００の構成によれば、１つの高周波電力発生部１２０に対して、２組の第１の高周波電力ユニット４３０ａと第１の放射部４４０ａ、および第２の高周波電力ユニット４３０ｂと第２の放射部４４０ｂが対応しているので、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）から、複数の任意の周波数および位相の高周波電力を同時に放射することができる。さらに、それぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）から加熱室１０１に放射した複数のサブキャリア波、および加熱室１０１からそれぞれの放射部（第１の放射部４４０ａおよび第２の放射部４４０ｂ）に逆流する複数のサブキャリア波を、それぞれ個々のサブキャリア波毎に検出することができる。これにより、実施の形態４の高周波加熱装置４００は、加熱を実行する前にプレサーチ動作を実行して、個々のサブキャリア波毎に効率を把握することができ、効率の高い周波数および位相を選択することができるので、より高効率で多彩に加熱領域を制御することができる。
【０２４１】
本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【０２４２】
また、本発明に係る高周波加熱装置について、各実施の形態に基づき説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２４３】
本発明は、１つの高周波電力発生部と、少なくとも１つの高周波電力ユニットを備える高周波加熱装置において、１つの高周波電力発生部の出力に対して、複数の周波数と位相の高周波電力を生成して、それらの複数の高周波電力を同一の放射部から同時に被加熱物に放射できるため、電子レンジなどの調理家電等として有用である。
【符号の説明】
【０２４４】
１００、２００、３００、４００  高周波加熱装置
１０１  加熱室
１１０，２１０，３１０，４１０  制御部
１２０  高周波電力発生部
１２１  高周波発振部
１２２  バッファアンプ
１２３  基準信号発振器
１２４  高周波発振器
１２５  位相比較器
１３０，３３０  高周波電力ユニット
１３１，２３１ａ，２３１ｂ，４３１ａ，４３１ｂ  直交変調部
１３２，２３２ａ，２３２ｂ，４３２ａ，４３２ｂ  高周波電力増幅部
１３３，３９３  π／２移相器
１３４  同相変調ミキサー
１３５  直交変調ミキサー
１３６  加算器
１４０  放射部
１５０  変調信号生成部
１５１  基底帯域演算部
１５２  Ｉ／Ｑ信号生成部
１５３  Ｉ側Ｄ／Ａ変換部
１５４  Ｑ側Ｄ／Ａ変換部
２３０ａ，４３０ａ  第１の高周波電力ユニット
２３０ｂ，４３０ｂ  第２の高周波電力ユニット
２４０ａ，４４０ａ  第１の放射部
２４０ｂ，４４０ｂ  第２の放射部
２５０ａ，４５０ａ  第１の変調信号生成部
２５０ｂ，４５０ｂ  第２の変調信号生成部
２６０，３３９，４３９ａ，４３９ｂ，４６０  分配部
３８０  復調部
３８１  Ｉ側Ａ／Ｄ変換部
３８２  Ｑ側Ａ／Ｄ変換部
３８３  変換演算部
３９０，４９０ａ，４９０ｂ  電力検出部
３９１，４９１ａ，４９１ｂ  方向性結合部
３９２，４９２ａ，４９２ｂ  直交検波部
３９４  同相検波ミキサー
３９５  直交検波ミキサー
４８０ａ  第１の復調部
４８０ｂ  第２の復調部
【図１】
2013183200.tif 000003
【図２】
2013183200.tif 000004
【図３】
2013183200.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013183200.tif 000009
【図８】
2013183200.tif 000010
【図９】
2013183200.tif 000011
【図１０】
2013183200.tif 000012
【図１１】
2013183200.tif 000013
【図１２】
2013183200.tif 000014
【図１３】
2013183200.tif 000015
【図１４】
2013183200.tif 000016
【図１５】
2013183200.tif 000017
【図１６】
2013183200.tif 000018
【図１７】
2013183200.tif 000019
【図１８】
2013183200.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2013183200.tif 000022
【国際調査報告】
2013183200.tif 000023
2013183200.tif 000024