(57)【要約】  本発明のマイクロ波加熱装置は、発振部１ａ，１ｂからのマイクロ波が電力分配部２ａ，２ｂにより複数に分配されて増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力され、増幅部からの所望のマイクロ波電力が給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから加熱室８に供給されるよう構成されており、加熱室から給電部を介して増幅部へ反射する反射電力が電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにより検出されている。給電部は加熱室に供給するマイクロ波の特性が異なる複数のアンテナを有しており、制御部７は電力検出部で検知した反射電力が最小となる発振周波数を抽出し、抽出した発振周波数により発振部を発振させて複数のアンテナから特性の異なるマイクロ波を加熱室に供給するよう構成されている。
2010032345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波を発生させる発振部と、前記発振部の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前記加熱室に供給する給電部と、前記加熱室から前記給電部を介して前記増幅部へ反射する反射電力を検知する電力検出部と、前記発振部の発振周波数を制御する制御部とを備え、
前記給電部は、前記加熱室に供給するマイクロ波の特性が異なる複数のアンテナを有し、
前記制御部は、前記電力検出部で検知した前記反射電力が最小となる発振周波数を抽出し、抽出した発振周波数により前記発振部を発振させて前記複数のアンテナから特性の異なるマイクロ波を前記加熱室に供給するよう構成されたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナに対して１つの前記増幅器の出力が供給され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】
前記複数のアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成された請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記複数のアンテナは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有するよう構成された請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記複数のアンテナが特性の異なるマイクロ波を前記加熱室に放射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６】
前記１つの給電部における複数のアンテナに対して複数の増幅部の各出力がそれぞれ対応して供給されるように構成された請求項５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記複数のアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射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８】
複数のアンテナを有する前記給電部が複数の給電点を有するパッチアンテナである請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給されるよう構成され、前記複数のアンテナにおける少なくとも１つのアンテナは他の増幅器の出力が供給される他のアンテナと一体的に構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナにおける少なくとも１つのアンテナと、前記他の増幅器の出力が供給される他のアンテナとは、励振方向が異なるマイクロ波を放射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１１】
前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有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１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射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１３】
前記給電部が有する複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された拡散型マイクロ波電力供給部を有しており、
前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知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１４】
前記給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記複数のアンテナに対して複数の増幅器の各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された集約型マイクロ波電力供給部を有しており、
前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知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１５】
前記給電部が第１給電部および第２給電部を有し、
前記第１給電部が有する複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記第１給電部の複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された拡散型マイクロ波電力供給部、および
前記第２給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記第２給電部の複数のアンテナに対して複数の増幅器の各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記第２給電部の複数のアンテナから前記加熱室に供給されるよう構成された集約型マイクロ波電力供給部を有しており、
前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を用いて構成したマイクロ波発生部を備えたマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のマイクロ波加熱装置としては、例えば、日本の特開昭５６−１３２７９３号公報に開示された高周波加熱装置がある。この従来の高周波加熱装置は、半導体素子を用いて構成された種（たね）発振器と、この種発振器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、分配器と増幅器との間の一方の経路に設けた位相器と、増幅器の出力を再び合成する合成器と、複数のアンテナとを有している。この従来の高周波加熱装置における合成器は、分配器と実質的に同じ構成であり、入出力を逆とする使い方を行っている。この合成器は、マイクロストリップ線路で構成された９０度ハイブリッド結合器、または１８０度ハイブリッド結合器などを用いて構成され、２つの合成器出力を有している。したがって、分配器と増幅器との間の一方の経路に設けた位相器を制御することにより、２つの合成器出力の電力比を変化させることが可能であり、または２つの合成器出力間の位相を同相あるいは逆相に変更することが可能となる。【０００３】
他の従来のマイクロ波加熱装置としては、例えば、日本の特開昭５２−８４５４３号公報に開示された高周波加熱装置がある。この従来の高周波加熱装置は、導波管を構成する壁面における電界面であるＥ面、磁界面であるＨ面、Ｅ面とＨ面に直交し導波管の端面となるショート面のいずれか１面または複数面に互いに独立して動作する固体高周波発振器を設けたものである。この従来の高周波加熱装置においては、固体高周波発振器の結合器を介して導波管内にマイクロ波を放射し、導波管を介して加熱室にマイクロ波を供給することにより、インピーダンス整合を容易なものとしている。
【特許文献１】特開昭５６−１３２７９３号公報
【特許文献２】特開昭５２−８４５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の従来の高周波加熱装置においては、合成器の２つの出力から放射されるマイクロ波を位相器により位相を変化させることにより、２つのアンテナからの放射電力比や位相差を任意に且つ瞬時に変化させることは可能である。しかし、このように構成された従来の高周波加熱装置においては、マイクロ波が供給される加熱室内に収容された形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することが難しいという問題を有していた。【０００５】
また、従来の高周波加熱装置において、複数のアンテナによりマイクロ波を供給する場合、位相差によって反射電力が変動すること、発振周波数によって位相が変動すること、加熱室内からマイクロ波が反射されること、マイクロ波を加熱室に供給する複数の給電部の間でマイクロ波透過が生じることに対して、適切な対処が施されておらず、効率の高い加熱処理が行われていないという問題を有していた。【０００６】
本発明は、前述の従来の高周波加熱装置における問題を解決するものであり、マイクロ波が供給される加熱室内に収容された形状、種類、量の異なる様々な被加熱物を効率高く加熱し、信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。本発明のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波を放射する機能を有した複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともに、反射電力が最小となる周波数検出動作を行い、その検出結果に基づき、被加熱物の加熱に適した給電部を選択して、マイクロ波を供給し、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる構成である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１の観点のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波を発生させる発振部と、前記発振部の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前記加熱室に供給する給電部と、前記加熱室から前記給電部を介して前記増幅部へ反射する反射電力を検知する電力検出部と、前記発振部の発振周波数を制御する制御部とを備え、
前記給電部は、前記加熱室に供給するマイクロ波の特性が異なる複数のアンテナを有し、
前記制御部は、前記電力検出部で検知した前記反射電力が最小となる発振周波数を抽出し、抽出した発振周波数により前記発振部を発振させて前記複数のアンテナから特性の異なるマイクロ波を前記加熱室に供給するよう構成されている。このように構成された第１の観点のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の加熱に適した周波数のマイクロ波が加熱室内に供給されるため、加熱室に放射したマイクロ波を有効に被加熱物に吸収させることができ、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。【０００８】
本発明に係る第２の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記複数のアンテナに対して１つの前記増幅器の出力が供給されるよう構成されている。このように構成された第２の観点のマイクロ波加熱装置は、簡単な構成で複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に最適に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。【０００９】
本発明に係る第３の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第２の観点における前記複数のアンテナが、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第３の観点のマイクロ波加熱装置は、励振方向が異なる複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に供給するよう構成されており、複数のアンテナからのマイクロ波の励振方向を異ならせることにより、アンテナ間のマイクロ波透過を抑えることが可能となり、被加熱物を効率高く加熱することができる。【００１０】
本発明に係る第４の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第２の観点における前記複数のアンテナが、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有するよう構成されている。このように構成された第４の観点のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波電力の放射効率が最も良い周波数の値が異なる周波数特性を有するアンテナを複数用いて、複数箇所から加熱室にマイクロ波電力を供給するものである。したがって、第４の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室へのマイクロ波放射を広い周波数範囲から最適な周波数を選択することが可能となり、より最適な加熱条件で加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができる。この結果、第４の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内の被加熱物の形状、種類、量に応じて、主として給電すべきアンテナが選択されて、様々な被加熱物に対して効率の高い加熱が可能となる。【００１１】
本発明に係る第５の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記複数のアンテナが特性の異なるマイクロ波を前記加熱室に放射するよう構成されている。このように構成された第５の観点のマイクロ波加熱装置は、簡単な構成で複数のマイクロ波電力を加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。【００１２】
本発明に係る第６の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第５の観点の前記１つの給電部における複数のアンテナに対して複数の増幅部の各出力がそれぞれ対応して供給されるように構成されている。このように構成された第６の観点のマイクロ波加熱装置は、特性の異なるマイクロ波電力を一体に構成されたアンテナから加熱室に供給することができるため、加熱室内の被加熱物の形状、種類、量に応じて、適したアンテナから複数のマイクロ波電力を供給でき、様々な被加熱物に対して効率の高い加熱が可能となる。【００１３】
本発明に係る第７の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第６の観点における前記複数のアンテナが、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第７の観点のマイクロ波加熱装置は、複数のアンテナからのマイクロ波の励振方向が異なっているため、各マイクロ波間の干渉を抑え、それぞれのアンテナから最適なマイクロ波を加熱室内に供給することができる。また、第７の観点のマイクロ波加熱装置は、励振方向が異なる複数のマイクロ波を複数箇所から加熱室に供給して、加熱室内に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができるため、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。【００１４】
本発明に係る第８の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第６の観点における複数のアンテナを有する前記給電部が複数の給電点を有するパッチアンテナで構成してもよい。このように構成された第８の観点のマイクロ波加熱装置は、簡単な構成で複数のマイクロ波電力を加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。【００１５】
本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給されるよう構成され、前記複数のアンテナにおける少なくとも１つのアンテナは他の増幅器の出力が供給される他のアンテナと一体的に構成されている。このように構成された第９の観点のマイクロ波加熱装置は、簡単な構成で複数のマイクロ波電力を加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。【００１６】
本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第９の観点における前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナにおける少なくとも１つのアンテナと、前記他の増幅器の出力が供給される他のアンテナとは、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第１０の観点のマイクロ波加熱装置は、励振方向が異なる複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。【００１７】
本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第９の観点における前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有するよう構成されている。このように構成された第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小となる周波数の値が異なる複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に供給するものであり、マイクロ波電力の放射効率が最も良い周波数に合わせて、発振部の発振周波数を制御部により制御するものである。このため、第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、電力検出部の検出結果に基づき制御部で発振部の発振周波数を制御することにより、マイクロ波を放射するアンテナを実質的に選択することとなり、加熱室内に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができる。この結果、第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内の被加熱物の形状、種類、量に応じて、主として給電すべきアンテナが選択されて、様々な被加熱物に対して効率の高い加熱が可能となる。【００１８】
本発明に係る第１２の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第９の観点における前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第１２の観点のマイクロ波加熱装置は、励振方向が異なる複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。【００１９】
本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記給電部が有する複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された拡散型マイクロ波電力供給部を有しており、前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知するよう構成されている。このように構成された第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、１つの増幅部に反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部により検知できるため、検出動作および制御動作が容易となり、マイクロ波を放射するアンテナを有する給電部を起動させて、加熱室内に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができる。このように、第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、電力検出部により反射電力を確実に検知して、最小の反射電力を精度高く検出することができ、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。【００２０】
本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記複数のアンテナに対して複数の増幅器の各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された集約型マイクロ波電力供給部を有しており、前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知するよう構成されている。このように、第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、複数のアンテナを有して一体的に構成された給電部から複数の増幅部の方向に反射するマイクロ波電力を検知する電力検出部が、複数の増幅部ごとに、給電部と増幅部の間に設けられているため、複数の増幅部に反射してくるマイクロ波電力をそれぞれ別の電力検出部により検知する構成である。したがって、第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、給電部を共用する構成であっても、特性が異なるそれぞれの反射電力を分離して検知することができ、被加熱物に適した加熱条件を精度よく検出することができる。この結果、第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に放射したマイクロ波を効率高く被加熱物に吸収させることが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。【００２１】
本発明に係る第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記給電部が第１給電部および第２給電部を有し、前記第１給電部が有する複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記第１給電部の複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された拡散型マイクロ波電力供給部、および
前記第２給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記第２給電部の複数のアンテナに対して複数の増幅器の各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記第２給電部の複数のアンテナから前記加熱室に供給されるよう構成された集約型マイクロ波電力供給部を有しており、
前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知するよう構成されている。このように構成された第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、１つの増幅部に反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部で検知できるので、検出動作および制御動作を容易なものとし、マイクロ波を実質的に放射する給電部を容易に最適選択することができる。また、第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、複数の増幅部に反射してくるマイクロ波電力をそれぞれ別の電力検出部で検知するため、複数のアンテナを有して一体的な給電部を共用する構成であっても、特性の異なるそれぞれの反射電力を分離して検知することができ、被加熱物に適した加熱条件を精度よく検出することができる。この結果、第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に放射したマイクロ波を効率高く被加熱物に吸収させることが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を放射する機能を有する複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともに、反射電力を最小とする周波数検出動作を行い、その検出結果に基づき、被加熱物の加熱に適した給電部を選択して、マイクロ波を供給し、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図
【図２Ａ】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１アンテナを用いた場合の反射電力に関する周波数特性図
【図２Ｂ】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１アンテナと励振方向が異なる第２アンテナを用いた場合の反射電力に関する周波数特性図
【図３Ａ】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、直径が５０ｍｍのパッチアンテナを用いた場合の反射電力に関する周波数特性図
【図３Ｂ】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、図３Ａに示す周波数特性を有するアンテナと励振方向が異なる直径が５０ｍｍのアンテナを用いた場合の反射電力に関する周波数特性図
【図４】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱動作のフローチャート
【図５】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱動作における周波数検出動作を示すフローチャート
【図６】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図
【図７】本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における２点給電型パッチアンテナを説明する概略図
【図９】本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明のマイクロ波加熱装置に係る好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。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ものである。【００２５】
（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におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。【００２６】
図１において、マイクロ波発生部は、半導体素子を用いて構成された２つの発振部１ａ，１ｂ、各発振部１ａ，１ｂの出力を２分配する電力分配部２ａ，２ｂ、各電力分配部２ａ，２ｂの出力を増幅してマイクロ波電力を形成して加熱室８に給電するマイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、およびマイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける発振周波数を制御する制御部７を有して構成されている。各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、各電力分配部２ａ，２ｂの出力を増幅する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、各増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて増幅されたマイクロ波電力を加熱室８に給電する給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、および増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとをそれぞれ接続するマイクロ波伝播路に挿入される電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、をそれぞれ有している。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、半導体素子を用いて構成されている。電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、加熱室８内から給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを介して増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射される反射電力を検知する。制御部７は、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによって検知された反射電力に応じて発振部１ａ，１ｂの発振周波数を制御する。【００２７】
図１に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、被加熱物９を収容するとともにマイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから出力された各マイクロ波が放射されるよう構成されている。加熱室８には、被加熱物９を出し入れするための扉（図示省略）が加熱室８を構成する一壁面に設けられている。加熱室８において、扉を設けた壁面以外の壁面は、金属材料の遮蔽板で構成されており、加熱室８内に放射されたマイクロ波を加熱室内部に閉じ込めるよう構成されている。加熱室８内には、被加熱物９を載置するための載置台１０が設けられている。【００２８】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、発振部１ａ，１ｂで発生したマイクロ波を加熱室８内に放射する給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが加熱室８を構成する各壁面に配置されている。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａが底壁面、第２給電部５ｂが天井壁面、第３給電部５ｃが左壁面（図１における左側壁面）、第４給電部５ｄが右壁面（図１における右側壁面）に配置された構成を示している。【００２９】
本発明において、給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの配置は図１に示した実施の形態１の構成に限定されるものではない。例えば、いずれかの壁面に複数の給電部を設けてもよく、または同じ電力分配部からの給電部を対向する面ではない壁面、例えば右壁面と底壁面のような隣接壁面に配置してもよい。このように、本発明のマイクロ波加熱装置においては、各壁面における給電部の配置を限定するものではなく、そのマイクロ波加熱装置の使用目的などに応じて、給電部の配置は適宜設定される。【００３０】
図１に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１給電部５ａは、載置台１０の下の底壁面に設けられている。第１給電部５ａは、底壁面における異なる位置に設けた２つのアンテナ５１ａ，５１ｂを有している。アンテナ５１ａ，５１ｂの構成としては、例えばパッチアンテナ、モノポールアンテナなどの放射アンテナが用いられる。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、２つのアンテナ５１ａ，５１ｂとして２つのパッチアンテナを用いている。【００３１】
前述のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａは、２つのアンテナ５１ａ，５１ｂを有する第１給電部５ａと、第１増幅部４ａと、第１電力検出部６ａとにより構成されている。同様に、第２マイクロ波電力供給部３ｂは第２給電部５ｂと、第２増幅部４ｂと、第２電力検出部６ｂとにより構成され、第３マイクロ波電力供給部３ｃは第３給電部５ｃと、第３増幅部４ｃと、第３電力検出部６ｃとにより構成され、そして第４マイクロ波電力供給部３ｄは第４給電部５ｄと、第４増幅部４ｄと、第４電力検出部６ｂとにより構成されている。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａが２つのアンテナ５１ａ，５１ｂを有しており、その他の第２から第４給電部５ｂ，５ｃ，５ｄが１つのアンテナを有する構成であるが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、第２から第４給電部５ｂ，５ｃ，５ｄにおいても２つのアンテナを有する構成も可能である。【００３２】
以上のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａが２つのアンテナ５１ａ，５１ｂを有しているため、底壁面における２ヶ所の位置から加熱室８内にマイクロ波を放射する機能を有している。第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５１ａ，５１ｂは、互いに異なる仕様のものが用いられている。２つのアンテナ５１ａ，５１ｂの異なる仕様とは、加熱室８へ放射するマイクロ波の励振方向が異なる構成である。アンテナ５１ａ，５１ｂに関する詳細な説明は後述する。なお、以下の説明において、励振方向とはアンテナから加熱室８内へマイクロ波を放射する際にアンテナ近辺に発生する電界の向きをいう。【００３３】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ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。各増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの増幅素子である半導体素子を良好に動作させるべく各半導体素子の入力側と出力側にはそれぞれ整合回路が設けられている。電力分配部２ａ，２ｂは、例えばウィルキンソン型分配器のような出力間に位相差を生じない同相分配器であってもよいし、ブランチライン型分配器やラットレース型分配器のような出力間に位相差を生じる分配器であってもよい。電力分配部２ａ，２ｂに分配された各々の出力には、発振部１ａ，１ｂから入力されたマイクロ波電力の略１／２の電力が伝播される。【００３４】
各増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと各給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとの間に設けられた電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、加熱室８から給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを介して増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射するマイクロ波、いわゆる反射波の電力（反射電力）を抽出するものである。電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、電力結合度が例えば約４０ｄＢの方向性結合器で構成されており、反射電力の約１／１００００の電力量を示す電力信号を抽出する。この電力信号はそれぞれ、検波ダイオード（図示省略）において整流化され、コンデンサ（図示省略）で平滑処理されて、その出力信号が制御部７に入力されている。【００３５】
制御部７は、使用者が直接入力した被加熱物９の加熱条件を示す設定情報（加熱動作時間など）、加熱中において被加熱物９の加熱状態を示す加熱情報（表面温度など）、および電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄからの検知情報（反射電力量）に基づいて、発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに供給される駆動電力を制御する。このように、制御部７が発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを制御することにより、加熱室８内に収容された被加熱物９は最適に加熱される。【００３６】
次に、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５１ａ，５１ｂの具体的な構成について説明する。
実施の形態１においては、第１アンテナ５１ａおよび第２アンテナ５１ｂの両方とも直径が４７ｍｍの円形のパッチアンテナを用いた。第１アンテナ５１ａおよび第２アンテナ５１ｂは、加熱室８の底壁面における異なる位置に配置されており、それぞれの励振方向が９０度異なっている。このように、励振方向が直交しているため、第１アンテナ５１ａと第２アンテナ５１ｂとの間における透過電力の発生は抑えられている。第１アンテナ５１ａと第２アンテナ５１ｂの配設位置は、被加熱物９が載置される位置の中心直下から等距離に配置してもよく、またはその中心直下近傍に並設してもよい。【００３７】
図２Ａは、第１アンテナ５１ａが放射するマイクロ波に対する反射電力に関する周波数特性を示しており、予め設定した一定の負荷状態にて測定したものである。図２Ｂは、第２アンテナ５１ｂが放射するマイクロ波に対する反射電力に関する周波数特性を示しており、図２Ａに示した第１アンテナ５１ａの周波数特性と同じ負荷状態にて測定したものである。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、縦軸が入射電力に対する反射電力の比率（反射電力／入射電力）を示しており、横軸が発振周波数である。ここで、入射電力とは給電部から加熱室に放射されたマイクロ波電力である。【００３８】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１アンテナ５１ａおよび第２アンテナ５１ｂの周波数特性は、同じ負荷状態で同様の周波数特性を示している。すなわち、第１アンテナ５１ａおよび第２アンテナ５１ｂは、周波数２．４７ＧＨｚ近辺で反射電力が入射電力に対する比率が最低となる周波数特性を有するものが選ばれている。【００３９】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、他の円形のパッチアンテナとして、図３Ａおよび図３Ｂに示した周波数特性を持つ直径が５０ｍｍのパッチアンテナを設けたマイクロ波加熱装置についても同様の実験を行った。図３Ａおよび図３Ｂに示した２つのアンテナにおいても同じ負荷状態にて測定したものである。以下の実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、直径が４７ｍｍの円形のパッチアンテナを用いたものについて説明するが、図３Ａおよび図３Ｂに示した直径が５０ｍｍのパッチアンテナを用いて、それぞれの励振方向が直交するように構成してマイクロ波加熱装置を構成しても同様の効果を示す。【００４０】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａは、第１給電部５ａが有する２つのアンテナ５１ａ，５１ｂに対して１つの増幅器４ａの出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波がアンテナ５１ａ，５１ｂから加熱室８内に放射できるよう構成されている。このように構成された実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａを拡散型マイクロ波電力供給部と称する。【００４１】
次に、上記のように構成された実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱動作について添付の図４および図５のフローチャートを参照しつつ説明する。図４は実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱動作のメイン動作を示すフローチャートである。図５は図４に示したフローチャートにおける周波数検出動作を示すフローチャートである。【００４２】
まず、被加熱物９が加熱室８内に収容され、その被加熱物９の加熱条件が操作部（図示省略）において入力される。加熱条件が入力され、加熱開始キーが押圧されると、加熱開始信号が生成される（図４のステップ１０１）。加熱開始信号が入力された制御部７は、駆動電源（図示省略）を起動させて発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに駆動電圧を供給し、周波数検出動作を開始させる（図４のステップ１０２）。【００４３】
図５に示す周波数検出動作を示すフローチャートにおいて、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの初期の発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚに設定するための制御信号を発振部１ａ，１ｂに入力する（ステップＡ１）。当該制御信号が入力された発振部１ａ，１ｂは、初期発振周波数にて発振する（ステップＡ２）。発振部１ａ，１ｂの出力は、電力分配部２ａ，２ｂにおいて各々略１／２に分配され、４つのマイクロ波電力信号となる。各マイクロ波電力信号は、制御部７により制御された増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力される。並列動作する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されたマイクロ波電力信号は、所定の電力に増幅され電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにそれぞれ出力されて、加熱室８内に放射される。【００４４】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における周波数検出動作の初期段階においては、例えば２４００ＭＨｚで１００Ｗ未満のマイクロ波電力を出力電力としている。発振部１ａ，１ｂの発振周波数は、初期段階の２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチ（例えば、１０ミリ秒で１ＭＨｚ）で高い周波数の方へ変化させ、周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚまで変化させる。この周波数可変動作において、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、加熱室８から各給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを介して各増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄへ伝播される反射電力をそれぞれ測定する（ステップＡ３）。【００４５】
加熱室８内に供給されるマイクロ波電力が被加熱物９に１００％吸収されると加熱室８から給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに伝播される反射電力は０Ｗになる。しかし、被加熱物９の種類、形状、量により加熱室８の負荷インピーダンスが変わり、マイクロ波電力の供給側との整合ずれなどにより、給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに伝播する反射電力が生じる。電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、この反射電力を検知し、その反射電力量に比例した検知信号を制御部７に出力する。制御部７では、検知された反射電力より、反射電力／入射電力の比率を算出し、その時の動作周波数と共に算出した比率が記憶される（ステップＡ４）。【００４６】
上記のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、加熱室８に収容された被加熱物９が本加熱処理される前段階において、予備加熱処理が行われて周波数検出動作が実行されている。周波数検出動作においては、制御部７が発振部１ａ，１ｂを制御して反射電力に関する周波数特性を検出し、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが検知する反射電力が最小となる発振周波数を抽出している。この抽出動作において発振周波数を確定して、その確定した発振周波数にて本加熱処理が行われる。この周波数検出動作においては、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達するまで動作させており、このとき同時に、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射するマイクロ波電力（反射電力）を検出している（ステップＡ２〜ステップＡ６）。各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて検出された反射電力の情報が制御部７に伝送されて、各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける反射電力に関する周波数特性が算出される。この算出された各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周波数特性に基づいて、当該負荷に対する総反射電力が最小となる発振周波数を抽出し確定している。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、反射電力／入射電力の比率を算出して周波数特性を確定し、総反射電力が最小となる発振周波数を検出している（ステップＡ７）。図２Ａおよび図２Ｂに示す各周波数特性図は、直径４７ｍｍのパッチアンテナ５１ａ，５１ｂをそれぞれ単独で動作させた場合の反射電力／入射電力の比率を算出した結果を示すものである。【００４７】
上記のように、各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて総反射電力が最小となる発振周波数が確定すると、制御部７は確定した発振周波数で発振するように発振部１ａ，１ｂを制御するとともに、操作部において設定された加熱条件に対応した出力となるよう発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力を制御する。制御部７の制御に応じて発振部１ａ，１ｂで発振した発振周波数のマイクロ波は、増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されて、制御部７による制御に応じた電力に増幅される。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力は、それぞれの給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに供給され、加熱室８内に所望のマイクロ波が放射される。このように所望のマイクロ波が加熱室８内に放射されることにより被加熱物９に対する本加熱動作が開始される。本加熱動作においては、加熱動作時間や、被加熱物９の加熱状態などが検出され、これらの検出された加熱情報が設定情報における加熱条件を満たしたとき本加熱動作は終了する。【００４８】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、被加熱物９の物理情報、例えば被加熱物９の表面温度、大きさ、量などを検出する手段が設けられている場合には、その物理情報の検出手段の検出信号に基づいて加熱が完了したか否かを判定してもよい。物理情報の検出手段として、例えば温度検知手段の場合、設定情報に基づく所定の温度（例えば７５℃）に到達しているか否かの判定を行い、到達している場合は加熱動作を終了させる。また、被加熱物９に関する大きさ、量などを検出する手段が設けられている場合には、設定情報に基づく調理方法などの処理方法に応じて、大きさ、量のそれぞれの範囲に対して予め決められた加熱動作時間を抽出し、その加熱動作時間に到達したか否かにより本加熱動作の終了を決定してもよい。【００４９】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａは拡散型マイクロ波電力供給部であり、第１給電部５ａを構成する２つのアンテナ５１ａ，５１ｂは、加熱室８内に供給するマイクロ波の励振方向が異なり、異なる位置に配置されているため、下記効果を有する。【００５０】
第１マイクロ波電力供給部３ａにおける第１アンテナ５１ａと第２アンテナ５１ｂからそれぞれ放射されるマイクロ波は、同じ周波数であっても、電界の方向が異なるため、アンテナ相互への影響が少なく、透過電力が大幅に抑えられている。したがって、第１給電部５ａにおいては、アンテナ相互の放射マイクロ波の干渉が抑えられており、底壁面における複数ヶ所からのマイクロ波給電を相互の影響を受けることなく、それぞれの放射性能を同時に、且つ確実に得ることができる。【００５１】
また、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、２つのアンテナ５１ａ，５１ｂは、同様の周波数特性を有するため、それぞれの最小反射電力の発振周波数が略重なるため、同じ周波数で発振させることにより反射電力の大幅に抑制が達成でき、効率の高い加熱動作を実現することができる。【００５２】
さらに、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａにおいては、２つのアンテナ５１ａ，５１ｂの両方から反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部６ａで検出できるので、検出動作および制御動作が容易となり、構成を簡略化することができる。【００５３】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、底壁面に設けた第１給電部５ａが仕様の異なるアンテナを有する構成で説明したが、他の給電部５ｂ，５ｃ，５ｄも同様に２つのアンテナで構成して効率の高い加熱動作を行うよう構成することが可能である。各給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの構成は、マイクロ波加熱装置のそれぞれの仕様に応じて適宜設定されるものである。【００５４】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成においては、少ない発振部や増幅部で多くの位置から加熱室にマイクロ波電力を給電できる構成であるため、被加熱物に適した方向から加熱することが可能となり、加熱むらが改善され、品質の高い調理が可能な加熱を行うことができる。【００５５】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、上記のように周波数検出動作を行い、最適な周波数による加熱動作を実行するため、形状、大きさ、量の異なる様々な被加熱物に対して設定された加熱条件において効率の高い加熱を行うことができる。【００５６】
さらに、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、増幅部へ反射してくる反射電力が大幅に抑制されるため、増幅部に備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することが防止され、半導体素子の熱的破壊が防止されている。【００５７】
（実施の形態２）
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における給電部を構成する２つのアンテナの仕様が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。図６は実施の形態２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。以下の実施の形態２の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略して実施の形態１の説明を適用する。【００５８】
図６に示すように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置における第１給電部５ａは、載置台１０の下の底壁面に設けられ、底壁面における異なる位置に設けた２つのアンテナ５２ａ，５２ｂにより構成されている。第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂの構成は、例えばパッチアンテナ、モノポールアンテナなどの放射アンテナが用いられる。実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、パッチアンテナを第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂとして用いた。【００５９】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂを有する第１給電部５ａと、第１増幅部４ａと、第１電力検出部６ａとにより第１マイクロ波電力供給部３ａが構成されている。同様に、第２マイクロ波電力供給部３ｂは第２給電部５ｂと、第２増幅部４ｂと、第２電力検出部６ｂとにより構成され、第３マイクロ波電力供給部３ｃは第３給電部５ｃと、第３増幅部４ｃと、第３電力検出部６ｃとにより構成され、そして第４マイクロ波電力供給部３ｄは第４給電部５ｄと、第４増幅部４ｄと、第４電力検出部６ｂとにより構成されている。実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａが２つのアンテナ５２ａ，５２ｂを有しており、その他の第２から第４給電部５ｂ，５ｃ，５ｄが１つのアンテナを有する構成であるが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、第２から第４給電部５ｂ，５ｃ，５ｄにおいても２つのアンテナを有する構成が可能である。【００６０】
以上のように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａが２つのアンテナ５２ａ，５２ｂを有しているため、底壁面における２ヶ所の位置から加熱室８内にマイクロ波を放射する機能を有している。第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５２ａ，５２ｂは、仕様が異なっており、具体的には、反射電力に関する周波数特性が異なっている。即ち、２つのアンテナ５２ａ，５２ｂは最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有している。【００６１】
次に、実施の形態２のマイクロ波加熱装置の第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５２ａ，５２ｂの具体的な構成について説明する。【００６２】
実施の形態２において、第１アンテナ５２ａは直径が４７ｍｍの円形のパッチアンテナであり、第２アンテナ５２ｂは直径が５０ｍｍの円形のパッチアンテナである。第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂは、加熱室８の底壁面における異なる位置に配置されており、それぞれの励振方向は同一方向である。第１アンテナ５２ａと第２アンテナ５２ｂの配設位置は、被加熱物９が載置される位置の中心直下から等距離の位置に設けられているが、その中心直下近傍に並設してもよい。【００６３】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、第１アンテナ５２ａとして前述の実施の形態１において説明した図２Ａに示した周波数特性を持つ直径４７ｍｍのパッチアンテナを用いた。また、第２アンテナ５２ｂとしては図３Ａに示した周波数特性を持つ直径５０ｍｍのパッチアンテナを用いた。したがって、第１アンテナ５２ａは周波数２．４７ＧＨｚ近辺で反射電力量が最低となる周波数特性を持ち、第２アンテナ５２ｂは周波数２．４３ＧＨｚ近辺で反射電力量が最小となる周波数特性を持っている。【００６４】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａは、第１給電部５ａが有する２つのアンテナ５２ａ，５２ｂに対して１つの増幅器４ａの出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波がアンテナ５２ａ，５２ｂから加熱室８内に放射できるよう構成されている。こ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ける第１マイクロ波電力供給部３ａを拡散型マイクロ波電力供給部と称する。【００６５】
次に、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ける加熱動作について説明する。実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と実質的に同様の動作を行うため図４および図５に示すフローチャートを参照しつつ簡単に説明する。【００６６】
被加熱物９が加熱室８に収容され、その被加熱物９の加熱条件が操作部において入力され、加熱開始キーが押圧されると、加熱開始信号が制御部７に入力される（図４のステップ１０１）。加熱開始信号が入力された制御部７は、駆動電源を起動させて発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに駆動電圧を供給し、周波数検出動作を開始させる（図４のステップ１０２）。【００６７】
制御部７は、発振部１ａ，１ｂの初期の発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚに設定するための制御信号を発振部１ａ，１ｂに入力し（図５のステップＡ１）、当該制御信号が入力された発振部１ａ，１ｂは、初期発振周波数にて発振する（図５のステップＡ２）。発振部１ａ，１ｂから出力されたマイクロ波は、制御部７により制御された増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力される。並列動作する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて所定の電力に増幅されたマイクロ波電力は、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにそれぞれ出力されて、加熱室８内に給電される。【００６８】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１と同様に、加熱室８内に収容された被加熱物９が本加熱処理される前段階において、予備加熱処理が行われて周波数検出動作が実行される。周波数検出動作においては、制御部７が発振部１ａ，１ｂを制御して反射電力に関する周波数特性を検出し、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが検知する総反射電力が最小となる発振周波数を抽出している。この抽出動作において発振周波数を確定して、その確定した発信周波数にて本加熱処理が行われる。この周波数検出動作においては、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達するまで動作させており、このとき同時に、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射するマイクロ波電力を検出している（図５のステップＡ２〜ステップＡ６）。各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて検出された反射電力の情報が制御部７に伝送されて、各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける反射電力に関する周波数特性が算出される。この算出された各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周波数特性に基づいて、当該負荷に対する総反射電力が最小となる発振周波数を確定している。実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、反射電力／入射電力の比率を算出して周波数特性を得て、反射電力が最小となる発振周波数を確定している（図５のステップＡ７）。【００６９】
上記のように、各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて総反射電力が最小となる発振周波数が確定すると、制御部７は確定した発振周波数で発振するように発振部１ａ，１ｂを制御するとともに、操作部において設定された加熱条件に対応した出力となるよう、発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力を制御する。制御部７の制御に応じて発振部１ａ，１ｂで発振した発振周波数のマイクロ波は、増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されて、制御部７による制御に応じた電力に増幅される。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力は、それぞれの給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに供給され、加熱室８内に所望のマイクロ波が放射される。このように所望のマイクロ波が加熱室８内に放射されることにより被加熱物９に対する本加熱動作が開始される。本加熱動作においては、加熱動作時間や被加熱物９の加熱状態などが検出され、これらの検出された加熱情報が設定情報における加熱条件を満たしたとき本加熱動作は終了する。【００７０】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａは拡散型マイクロ波電力供給部であり、第１給電部５ａを構成する２つのアンテナ５２ａ，５２ｂは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性をそれぞれが有しているため、下記効果を有する。【００７１】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａにおける第１アンテナ５２ａと第２アンテナ５２ｂが同じ周波数のマイクロ波を放射する。ただし、第１電力検出部６ａが検出した周波数特性において最小となる反射電力を示した周波数のマイクロ波を給電することで、第１アンテナ５２ａまたは第２アンテナ５２ｂのいずれか放射効率の良いアンテナが主体となって加熱室８内にマイクロ波を放射する。これは、第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂが図２Ａおよび図３Ａに示すような周波数特性を有しているためである。図２Ａに示すように、第１アンテナ５２ａの周波数特性においては２．４７ＧＨｚ近辺に反射電力が最小となる周波数がある。一方、図３Ａに示すように、第２アンテナ５２ｂの周波数特性においては２．４３ＧＨｚ近辺に反射電力が最小となる周波数がある。このため、最小の総反射電力を示した周波数で発振して、マイクロ波が加熱室８内に供給された場合には、その発振周波数に対応して第１アンテナ５２ａまたは第２アンテナ５２ｂのいずれかが主体となってマイクロ波が加熱室８内に放射される。【００７２】
上記のように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、確定した発振周波数で発振部１ａが発振したとき、その発振周波数での放射効率が良い方のアンテナが主体となって加熱室８に対してマイクロ波電力供給が行われる。したがって、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによる検出結果に基づき制御部７により発振周波数を確定して、その発振周波数で制御することは、被加熱物９の加熱において底壁面におけるアンテナとして適したいずれかのアンテナ５１ａまたは５１ｂが選択されることになる。このように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、底壁面から放射する２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでの周波数範囲を複数のアンテナ５１ａ，５１ｂで分担することにより、広い周波数範囲において、被加熱物９に応じて、より効率の高い加熱が可能となる。【００７３】
したがって、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物９の位置、形状、大きさ、量などにより変化する負荷インピーダンスに応じて、効率高く最適な加熱が可能となる。【００７４】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａにおいては、２つのアンテナ５２ａ，５２ｂの両方から反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部６ａで検出できるので、検出動作および制御動作が容易となり、構成の簡略化を達成することができる。【００７５】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、上記のように第１給電部５ａが仕様の異なるアンテナを用いて構成されているため、効率高く加熱できる周波数範囲が広くなり、各種の被加熱物に応じて広い周波数範囲から最適な周波数を選択することができる。【００７６】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置の構成においては、少ない発振部や増幅部で多くの位置から加熱室内にマイクロ波給電できる構成であるため、被加熱物に適した方向から加熱することが可能となり、加熱むらが改善され、品質の高い調理が可能な加熱を行うことができる。【００７７】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、１つの増幅部からのマイクロ波電力が給電部における最適なアンテナから加熱室内に放射される構成であり、特別な出力切換え機構を用いることなく、複数のアンテナから最適なアンテナが実質的に選択された状態で所望のマイクロ波電力が加熱室内に給電される。【００７８】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において上記のように周波数検出動作を実行して予備加熱動作を行うため、被加熱物の加熱室内の位置に応じて、さらに被加熱物の様々な形状、大きさ、量に対して最適に設定された加熱条件で効率の高い加熱を行うことができる。【００７９】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、増幅部へ反射してくる反射電力が大幅に抑制されているため、増幅部に備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することが防止され、半導体素子の熱的破壊が防止されている。【００８０】
なお、実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５２ａ，５２ｂは、異なる仕様として、反射電力に関する周波数特性が異なる仕様のものを用いた例で説明したが、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性であるとともに、励振方向が異なる構成のものを用いることもできる。このように構成したマイクロ波加熱装置においては、２つのアンテナ５２ａ，５２ｂから放射するマイクロ波の電界の方向が異なるため、アンテナ相互への影響が少なく、２つのアンテナ５２ａ，５２ｂにおける透過電力が大幅に抑えられる。したがって、第１給電部５ａにおいては、アンテナ相互の放射マイクロ波の干渉が抑えられており、同一壁面における複数ヶ所からのマイクロ波給電をアンテナ相互の影響を受けることなく、それぞれの放射性能を同時に、且つ確実に得ることができる。【００８１】
（実施の形態３）
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におけるマイクロ波電力供給部の構成が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。図７は実施の形態３のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。以下の実施の形態３の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略して実施の形態１の説明を適用する。【００８２】
図７に示すように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂが第１給電部５ａを共有する構成である。第１給電部５ａは、２つの給電点を有して、励振方向が異なるマイクロ波を放射する一体的に構成されたアンテナ、例えば２点給電型パッチアンテナにより構成されている。この２点給電型パッチアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射する実質的に２つのアンテナ５３ａ，５３ｂを有する一体構造のパッチアンテナである。【００８３】
図８は、実施の形態３のマイクロ波加熱装置において用いる２点給電型パッチアンテナを説明する概略図である。図８に示すように、２点給電型パッチアンテナは、第１給電点５３ｃおよび第２給電点５３ｄを有するパッチアンテナであり、第１給電点５３ｃに供給されたマイクロ波電力により符号Ｘの矢印で示す方向の電界が生じ、第２給電点５３ｄに供給されたマイクロ波電力により符号Ｙの矢印で示す方向の電界が生じる。矢印Ｘ方向の電界と矢印Ｙ方向の電界は直交している。
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては円形状の２点給電型パッチアンテナについて説明したが、複数の給電点を有する一体型のアンテナであれば形状に限定されるものではなく、矩形状などの多角形であってもよい。【００８４】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、第１給電部５ａである２点給電型パッチアンテナは底壁面に設けられており、２点給電型パッチアンテナである２つのアンテナ５３ａ，５３ｂは加熱室８の被加熱物９を載置台１０の中央直下となる位置に配設されている。すなわち、２点給電型パッチアンテナは、被加熱物９が載置される領域の中央直下に設けられて、被加熱物９に対し下方からマイクロ波を放射するよう構成されている。第１アンテナ５３ａの第１給電点５３ｃには第１増幅部４ａからのマイクロ波電力が供給され、第２アンテナ５３ｂの第２給電点５３ｄには第２増幅部４ｂからのマイクロ波電力が供給される。また、第１電力検出部６ａは第１アンテナ５３ａと第１増幅部４ａの間のマイクロ波伝播路に設けられており、第２電力検出部６ｂは第２アンテナ５３ｂと第２増幅部４ｂの間のマイクロ波伝播路に設けられている。【００８５】
以上のように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａは、第１給電部５ａの第１アンテナ５３ａ、第１増幅部４ａ、および第１電力検出部６ａを有して構成されている。また、第２マイクロ波電力供給部３ｂは、第１給電部５ａの第２アンテナ５３ｂ、第２増幅部４ｂ、および第２電力検出部６ｂを有して構成されている。第１増幅部４ａには第１電力分配部２ａにおいて分配されたマイクロ波が入力されて増幅されるよう構成されている。第２増幅部４ｂには第２電力分配部２ｂにおいて分配されたマイクロ波が入力されて増幅されるよう構成されている。【００８６】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、一体的に構成された第１給電部５ａが複数のアンテナ５３ａ，５３ｂを有し、これらのアンテナ５３ａ，５３ｂに対して対応する複数の増幅器４ａ，４ｂの各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が複数のアンテナ５３ａ，５３ｂから加熱室８内に供給されるよう構成されている。このように構成された第１給電部５ａを有するマイクロ波電力供給部３ａ，３ｂを合わせて集約型マイクロ波電力供給部と称する。【００８７】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、第３マイクロ波電力供給部３ｃは、第１電力分配部２ａにおいて分配されたマイクロ波を増幅する第３増幅部４ｃ、加熱室８の天井壁面に設けられた第３アンテナ５ｃ、および第３増幅部４ｃと第３アンテナ５ｃとの間のマイクロ波伝播路に設けられた第３電力検出部６ｃを有して構成されている。また、第４マイクロ波電力供給部３ｄは、第２電力分配部２ｂにおいて分配されたマイクロ波を増幅する第４増幅部４ｄ、加熱室８の右壁面（図７における右側壁面）に設けられた第４アンテナ５ｄ、および第４増幅部４ｄと第４アンテナ５ｄとの間のマイクロ波伝播路に設けられた第４電力検出部６ｄを有して構成されている。【００８８】
前述のように、実施の形態３における第１給電部５ａは、２点給電型パッチアンテナで構成した例で説明したが、１個のアンテナに複数のマイクロ波電力入力部を有し、励振方向が異なる構成のものであれば同様に用いることができる。第１給電部５ａから加熱室８内へ放射するマイクロ波の励振方向は２方向であり、それぞれの励振方向のマイクロ波を前述のアンテナ５３ａ，５３ｂにおいて励起している。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、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂが１つの給電部５ａを共有する構成であり、それぞれのマイクロ波放射性能を同時に、且つ確実に発揮させている。【００８９】
次に、上記のように構成された実施の形態３のマイクロ波加熱装置における加熱動作について説明する。実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と実質的に同様の動作を行うため図４および図５に示したフローチャートを参照しつつ簡単に説明する。【００９０】
被加熱物９が加熱室８に収容され、その被加熱物９の加熱条件が操作部において入力され、加熱開始キーが押圧されると加熱開始信号が制御部７に入力される（図４のステップ１０１）。加熱開始信号が入力された制御部７は、駆動電源を起動させて発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに駆動電圧を供給し、周波数検出動作を開始させる（図４のステップ１０２）。【００９１】
制御部７は、発振部１ａ，１ｂの初期の発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚに設定するための制御信号を発振部１ａ，１ｂに入力し（図５のステップＡ１）、当該制御信号が入力された発振部１ａ，１ｂは、初期発振周波数にて発振する（図５のステップＡ２）。発振部１ａ，１ｂから出力されたマイクロ波は、制御部７により制御された増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力される。並列動作する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて所定の電力に増幅されたマイクロ波電力は、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して給電部５ａ，５ｃ，５ｄにそれぞれ出力されて、加熱室８に給電される。このとき、第１給電部５ａにおける２つの給電点には第１増幅部４ａおよび第２増幅部４ｂからのマイクロ波電力がそれぞれ供給される。【００９２】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１と同様に、加熱室８内に収容された被加熱物９が本加熱処理される前段階において、予備加熱処理が行われて、周波数検出動作が実行される。周波数検出動作においては、制御部７が発振部１ａ，１ｂを制御して反射電力に関する周波数特性を検出し、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが検知する反射電力が最小となる発振周波数を抽出している。この抽出動作において、発振周波数を確定して、その確定した発振周波数にて本加熱処理が行われる。この周波数検出動作においては、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達するまで動作させており、このとき同時に、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは給電部５ａ，５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射するマイクロ波電力を検出している（図５のステップＡ２〜ステップＡ６）。各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて検出された反射電力の情報が制御部７に伝送されて、各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける反射電力に関する周波数特性が算出される。この算出された各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周波数特性に基づいて、当該負荷に対する総反射電力が最小となる発振周波数を確定している。実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、反射電力／入射電力の比率を算出して周波数特性を得て、総反射電力が最小となる発振周波数を確定している（図５のステップＡ７）。【００９３】
上記のように、各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて総反射電力が最小となる発振周波数が確定すると、制御部７は確定した発振周波数で発振するように発振部１ａ，１ｂを制御するとともに、操作部において設定された加熱条件に対応した出力となるよう、発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力を制御する。制御部７の制御に応じて発振部１ａ，１ｂで発振した発振周波数のマイクロ波は、増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されて、制御部７による制御に応じた電力に増幅される。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力は、それぞれの給電部５ａ，５ｃ，５ｄに供給され、加熱室８内に所望のマイクロ波が放射される。このように所望のマイクロ波が加熱室８内に放射されることにより被加熱物９に対する本加熱動作が開始される。本加熱動作においては、加熱動作時間や被加熱物９の加熱状態などが検出され、これらの検出された加熱情報が設定情報における加熱条件を満たしたとき本加熱動作は終了する。【００９４】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａである２点給電型パッチアンテナの２つの給電点５３ｃ，５３ｄへ各増幅部４ａ，４ｂからのマイクロ波電力が供給されて、励振方向が異なるマイクロ波が加熱室８内に放射されている。このため、第１給電部５ａからの２つの励振方向のマイクロ波放射は、アンテナ相互の透過電力、およびアンテナ相互の放射マイクロ波の干渉が抑えられている。このため、第１給電部５ａにおいては複数のアンテナ５３ａ，５３ｂからのマイクロ波放射を行いつつ、アンテナ相互の影響が排除されており、それぞれのアンテナ５３ａ，５３ｂによる放射性能を同時に、且つ確実に発揮させることができる。【００９５】
また、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、アンテナ５３ａ，５３ｂから反射してくるそれぞれの励振方向のマイクロ波電力を、第１電力検知器６ａおよび第２電力検知部６ｂにより別々に検知する構成であるため、被加熱物９に適した加熱条件を精度高く確定することができ、加熱室８に放射したマイクロ波が効率的に被加熱物９に吸収させることが可能となる。【００９６】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波電力供給部として第１給電部５ａが加熱室８を構成する壁面における底壁面の中央に設けられている。一般的に加熱室の底壁面の中央部分は被加熱物９に最も近い給電位置であるため、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は第１給電部５ａが効率の高い加熱に最も適した位置に配置されている。このように、複数のアンテナを有する第１給電部５ａが被加熱物９の加熱に最も適した位置に配置されているため、励振方向が異なる複数のマイクロ波が効率高く被加熱物９に放射されて加熱することが可能となる。【００９７】
また、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、最適な位置に配置された給電部から励振方向が異なるマイクロ波を被加熱物９に対して放射する構成であるため、被加熱物９を効率高く、且つむらなく加熱することができる。【００９８】
さらに、実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、最適な位置に配置された給電部の複数のアンテナから励振方向が異なるマイクロ波を放射する構成であるため、互いのアンテナに対して影響を与えることなく所定のマイクロ波を加熱室に確実に給電することができる。【００９９】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において上記のように加熱動作を実行するため、被加熱物の加熱室内の位置に応じて、被加熱物９の様々な形状、大きさ、量に対して設定した加熱条件において効率の高い加熱を行うことができる。【０１００】
また、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、増幅部へ反射してくる反射電力が大幅に抑制されているため、増幅部に備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することが防止され、半導体素子の熱的破壊が防止されている。【０１０１】
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４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におけるマイクロ波電力供給部の構成が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。図９は実施の形態４のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。以下の実施の形態４の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略して実施の形態１の説明を適用する。【０１０２】
図９に示すように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａが２つのアンテナ５４ａ，５４ｂを有する第１給電部５ａと、第１増幅部４ａと、第１電力検出部６ａとにより構成されている。第２マイクロ波電力供給部３ｂは、２つのアンテナ５４ｂ，５４ｃを有する第２給電部５ｂと、第２増幅部４ｂと、第２電力検出部６ｂとにより構成されている。このように第１給電部５ａおよび第２給電部５ｂは、１つのアンテナ５４ｂを共有する構成である。【０１０３】
第１給電部５ａの２つのアンテナ５４ａ，５４ｂは、具体的にはパッチアンテナであり、前述の実施の形態２のマイクロ波加熱装置において用いたように最小反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有して、底壁面における異なる位置に配置されている。一方、第２給電部５ｂの２つのアンテナ５４ｂ，５４ｃは、具体的には前述の図８に示したような２点給電型パッチアンテナであり、励振方向が異なる一体的なアンテナである。したがって、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、実施の形態２および実施の形態３のマイクロ波加熱装置の技術的特徴を組み合わせた構成を有する。即ち、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａが拡散型マイクロ波電力供給部であり、マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂが合わせて集約型マイクロ波電力供給部となる。【０１０４】
なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂを上記のように構成し、第３マイクロ波電力供給部３ｃおよび第４マイクロ波電力供給部３ｄが前述の実施の形態３のマイクロ波加熱装置における第３マイクロ波電力供給部３ｃおよび第４マイクロ波電力供給部３ｄと同様に構成されている。【０１０５】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂが有する３つのアンテナ５４ａ，５４ｂ，５４ｃが加熱室８を構成する壁面における底壁面に設けた例で説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂの構成を他の壁面に設けることも可能であり、同様の効果を奏する。【０１０６】
次に、上記のように構成された実施の形態４のマイクロ波加熱装置における加熱動作について説明する。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１のマイクロ波加熱装置と実質的に同様の動作を行うため図４および図５に示したフローチャートを参照しつつ簡単に説明する。【０１０７】
被加熱物９が加熱室８に収容され、その被加熱物９の加熱条件が操作部において入力され、加熱開始キーが押圧されると加熱開始信号が制御部７に入力される（図４のステップ１０１）。加熱開始信号が入力された制御部７は、駆動電源を起動させて発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに駆動電圧を供給し、周波数検出動作を開始させる（図４のステップ１０２）。【０１０８】
制御部７は、発振部１ａ，１ｂの初期の発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚに設定するための制御信号を発振部１ａ，１ｂに入力し（図５のステップＡ１）、当該制御信号が入力された発振部１ａ，１ｂは、初期発振周波数にて発振する（図５のステップＡ２）。発振部１ａ，１ｂから出力されたマイクロ波は、制御部７により制御された増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力される。並列動作する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて所定の電力に増幅されたマイクロ波電力は、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにそれぞれ出力されて、加熱室８に給電される。このとき、第１給電部５ａには第１増幅部４ａからのマイクロ波電力が供給され、第２給電部５ｂにおける２つの給電点には第１増幅部４ａおよび第２増幅部４ｂからのマイクロ波電力がそれぞれ供給される。【０１０９】
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１と同様に、加熱室８内に収容された被加熱物９が本加熱処理される前段階において、予備加熱処理が行われて、周波数検出動作が実行される。周波数検出動作においては、制御部７が発振部１ａ，１ｂを制御して反射電力に関する周波数特性を検出し、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが検知する総反射電力が最小となる発振周波数を抽出している。この抽出動作において、発振周波数を確定して、本加熱処理を行っている。この周波数検出動作においては、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達するまで動作させており、このとき同時に、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは給電部５ａ，５ｂ、５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射したマイクロ波電力を検出している（図５のステップＡ２〜ステップＡ６）。各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて検出された反射電力の情報が制御部７に伝送されて、各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける反射電力に関する周波数特性が算出される。この算出された各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周波数特性に基づいて、当該負荷に対する総反射電力が最小となる発振周波数を確定している。実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、反射電力／入射電力の比率を算出して周波数特性を得て、総反射電力が最小となる発振周波数を確定している（図５のステップＡ７）。【０１１０】
上記のように、各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて総反射電力が最小となる発振周波数が確定すると、制御部７は確定した発振周波数で発振するように発振部１ａ，１ｂを制御するとともに、操作部において設定された加熱条件に対応した出力となるよう、発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力を制御する。制御部７の制御に応じて発振部１ａ，１ｂで発振した発振周波数のマイクロ波は、増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されて、制御部７による制御に応じた電力に増幅される。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力は、それぞれの給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに供給され、加熱室８内に所望のマイクロ波が放射される。このように所望のマイクロ波が加熱室８内に放射されることにより被加熱物９に対する本加熱動作が開始される。本加熱動作においては、加熱動作時間や被加熱物９の加熱状態などが検出され、これらの検出された加熱情報が設定情報における加熱条件を満たしたとき本加熱動作は終了する。【０１１１】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａにおける第１給電部５ａを構成する第１アンテナ５４ａおよび第２アンテナ５４ｂは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有しており、且つ第２マイクロ波電力供給部３ｂにおける第２給電部５ｂを構成する第２アンテナ５４ｂおよび第３アンテナ５４ｃは、励振方向が異なる構成であるため、下記効果を有する。【０１１２】
第１マイクロ波電力供給部３ａにおける第１アンテナ５４ａと第２アンテナ５４ｂは同じ周波数のマイクロ波を放射する。ただし、前述の実施の形態２において説明したように、第１電力検出部６ａが検出した周波数特性において、最小となる反射電力を示した周波数のマイクロ波を、第１アンテナ５４ａまたは第２アンテナ５４ｂのいずれかが主体となって加熱室８内に放射している。したがって、第１電力検出部６ａが検出した周波数特性において最小の反射電力を示した周波数で発振して、そのマイクロ波が加熱室８内に供給された場合、発振周波数に合った第１アンテナ５４ａまたは第２アンテナ５４ｂのいずれかが主体となってマイクロ波が加熱室８内に放射されることになる。【０１１３】
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、確定した発振周波数で発振部１ａが発振したとき、その発振周波数での放射効率が良い方のアンテナが主体となってマイクロ波電力供給が行われる。したがって、第１電力検出部６ａによる検出結果に基づき制御部７により発振周波数を制御することは、被加熱物９の加熱において底壁面におけるアンテナとして適したいずれかのアンテナ５４ａまたは５４ｂが選択されることになる。このように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、底壁面から放射される２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでの周波数範囲を複数のアンテナ５４ａ，５４ｂで分担することにより、広い周波数範囲において、被加熱物９に応じて、より効率の高い加熱が可能となる。【０１１４】
したがって、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物９の位置、形状、大きさ、量などにより変化する負荷インピーダンスに応じて、効率高く最適な加熱が可能となる。【０１１５】
また、実施の形態４のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａにおいては、２つのアンテナ５４ａ，５４ｂの両方から反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部６ａで検出できるので、検出動作および制御動作が容易となり、構成を簡略化することができる。【０１１６】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第２給電部５ｂである２点給電型パッチアンテナの２つの給電点へ各増幅部４ａ，４ｂからのマイクロ波電力が供給されている。このようにマイクロ波電力が供給された第２給電部５ｂから励振方向が異なるマイクロ波が加熱室８内に放射されている。このため、第２給電部５ｂからの２つの励振方向のマイクロ波放射は、アンテナ相互の透過電力、およびアンテナ相互の放射マイクロ波の干渉が抑えられている。この結果、第２給電部５ｂにおいては複数のアンテナ５４ｂ，５４ｃからのマイクロ波放射を行いつつ、アンテナ相互の影響が排除されており、それぞれのアンテナ５４ｂ，５４ｃによる放射性能を同時に、且つ確実に発揮させることができる。【０１１７】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１電力検知器６ａがアンテナ５４ａ，５４ｂからの反射電力を検出し、第２電力検知部６ｂがアンテナ５４ｃからの反射電力を検出しており、加熱室８の底壁面に設けた複数のアンテナからの反射電力を別々の電力検知部６ａ，６ｂで検出する構成である。このため、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、加熱室８の底壁面における給電部から被加熱物９に対して、最適な加熱条件を精度高く確定することができ、加熱室８に放射したマイクロ波を効率高く被加熱物９に吸収させることが可能となる。【０１１８】
上記のように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、複数の仕様の異なる給電部からマイクロ波が加熱室内に供給されるよう構成されているため、加熱室内に収容された被加熱物に応じて種々の加熱条件を選択することが可能となる。【０１１９】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、１つの増幅部からのマイクロ波電力を異なる位置に配置された複数のアンテナの中から、より最適な位置に配置されたアンテナによるマイクロ波の供給が可能であると共に、一体的に構成された複数のアンテナに対して複数の増幅部からのマイクロ波電力を給電することができ、小さいスペースで種々の加熱制御が選択可能であり、被加熱物に対して最適加熱を確実に達成することができる信頼性の高い加熱装置となる。【０１２０】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置において上記のように加熱動作を実行するため、被加熱物の加熱室内の位置に応じて、さらに被加熱物の様々な形状、大きさ、量に対して設定した加熱条件において効率の高い加熱を行うことができる。【０１２１】
また、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、増幅部に反射してくる反射電力が大幅に抑制されているため、増幅部に備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することが防止され、半導体素子の熱的破壊が防止されている。【０１２２】
なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａの２つのアンテナ５４ａ，５４ｂは、反射電力に関する周波数特性が異なる仕様を有するものを用いた例で説明したが、励振方向が異なる構成のものを用いることもできる。その場合、アンテナ５４ａを異なる壁面に設けるなどして、３つのアンテナ５４ａ，５４ｂ，５４ｃのぞれぞれの励振方向が異なるようにすることが好ましい。このように構成することにより、実施の形態４のマイクロ波加熱装置と同様の効果を奏することが可能であると共に、アンテナ相互間に生じる透過電力が抑制され、各種の被加熱物９に対してさらなる効果的な加熱が期待できる。【０１２３】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１および実施の形態３若しくは、実施の形態２および実施の形態３の技術的特徴を組み合わせた構成を有するため、前述の実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３において記載した効果と同様の効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明のマイクロ波加熱装置は、複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともに、それぞれの給電部から放射されるマイクロ波の周波数を最適化できるため、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、或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おいて有用である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成23年5月9日(2011.5.9)
【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、半導体素子を用いて構成したマイクロ波発生部を備えたマイクロ波加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のマイクロ波加熱装置としては、例えば、日本の特開昭５６−１３２７９３号公報に開示された高周波加熱装置がある。この従来の高周波加熱装置は、半導体素子を用いて構成された種（たね）発振器と、この種発振器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、分配器と増幅器との間の一方の経路に設けた位相器と、増幅器の出力を再び合成する合成器と、複数のアンテナとを有している。この従来の高周波加熱装置における合成器は、分配器と実質的に同じ構成であり、入出力を逆とする使い方を行っている。この合成器は、マイクロストリップ線路で構成された９０度ハイブリッド結合器、または１８０度ハイブリッド結合器などを用いて構成され、２つの合成器出力を有している。したがって、分配器と増幅器との間の一方の経路に設けた位相器を制御することにより、２つの合成器出力の電力比を変化させることが可能であり、または２つの合成器出力間の位相を同相あるいは逆相に変更することが可能となる。
【０００３】
他の従来のマイクロ波加熱装置としては、例えば、日本の特開昭５２−８４５４３号公報に開示された高周波加熱装置がある。この従来の高周波加熱装置は、導波管を構成する壁面における電界面であるＥ面、磁界面であるＨ面、Ｅ面とＨ面に直交し導波管の端面となるショート面のいずれか１面または複数面に互いに独立して動作する固体高周波発振器を設けたものである。この従来の高周波加熱装置においては、固体高周波発振器の結合器を介して導波管内にマイクロ波を放射し、導波管を介して加熱室にマイクロ波を供給することにより、インピーダンス整合を容易なものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−１３２７９３号公報
【特許文献２】特開昭５２−８４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の従来の高周波加熱装置においては、合成器の２つの出力から放射されるマイクロ波を位相器により位相を変化させることにより、２つのアンテナからの放射電力比や位相差を任意に且つ瞬時に変化させることは可能である。しかし、このように構成された従来の高周波加熱装置においては、マイクロ波が供給される加熱室内に収容された形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することが難しいという問題を有していた。
【０００６】
また、従来の高周波加熱装置において、複数のアンテナによりマイクロ波を供給する場合、位相差によって反射電力が変動すること、発振周波数によって位相が変動すること、加熱室内からマイクロ波が反射されること、マイクロ波を加熱室に供給する複数の給電部の間でマイクロ波透過が生じることに対して、適切な対処が施されておらず、効率の高い加熱処理が行われていないという問題を有していた。
【０００７】
本発明は、前述の従来の高周波加熱装置における問題を解決するものであり、マイクロ波が供給される加熱室内に収容された形状、種類、量の異なる様々な被加熱物を効率高く加熱し、信頼性の高いマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。本発明のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波を放射する機能を有した複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともに、反射電力が最小となる周波数検出動作を行い、その検出結果に基づき、被加熱物の加熱に適した給電部を選択して、マイクロ波を供給し、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる構成である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る第１の観点のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波を発生させる発振部と、前記発振部の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前記加熱室に供給する給電部と、前記加熱室から前記給電部を介して前記増幅部へ反射する反射電力を検知する電力検出部と、前記発振部の発振周波数を制御する制御部とを備え、
前記給電部は、前記加熱室に供給するマイクロ波の特性が異なる複数のアンテナを有し、
前記制御部は、前記電力検出部で検知した前記反射電力が最小となる発振周波数を抽出し、抽出した発振周波数により前記発振部を発振させて前記複数のアンテナから特性の異なるマイクロ波を前記加熱室に供給するよう構成されている。このように構成された第１の観点のマイクロ波加熱装置は、被加熱物の加熱に適した周波数のマイクロ波が加熱室内に供給されるため、加熱室に放射したマイクロ波を有効に被加熱物に吸収させることができ、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。
【０００９】
本発明に係る第２の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記複数のアンテナに対して１つの前記増幅器の出力が供給されるよう構成されている。このように構成された第２の観点のマイクロ波加熱装置は、簡単な構成で複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に最適に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。
【００１０】
本発明に係る第３の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第２の観点における前記複数のアンテナが、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第３の観点のマイクロ波加熱装置は、励振方向が異なる複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に供給するよう構成されており、複数のアンテナからのマイクロ波の励振方向を異ならせることにより、アンテナ間のマイクロ波透過を抑えることが可能となり、被加熱物を効率高く加熱することができる。
【００１１】
本発明に係る第４の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第２の観点における前記複数のアンテナが、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有するよう構成されている。このように構成された第４の観点のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波電力の放射効率が最も良い周波数の値が異なる周波数特性を有するアンテナを複数用いて、複数箇所から加熱室にマイクロ波電力を供給するものである。したがって、第４の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室へのマイクロ波放射を広い周波数範囲から最適な周波数を選択することが可能となり、より最適な加熱条件で加熱室に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができる。この結果、第４の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内の被加熱物の形状、種類、量に応じて、主として給電すべきアンテナが選択されて、様々な被加熱物に対して効率の高い加熱が可能となる。
【００１２】
本発明に係る第５の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記複数のアンテナが特性の異なるマイクロ波を前記加熱室に放射するよう構成されている。このように構成された第５の観点のマイクロ波加熱装置は、簡単な構成で複数のマイクロ波電力を加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。
【００１３】
本発明に係る第６の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第５の観点の前記１つの給電部における複数のアンテナに対して複数の増幅部の各出力がそれぞれ対応して供給されるように構成されている。このように構成された第６の観点のマイクロ波加熱装置は、特性の異なるマイクロ波電力を一体に構成されたアンテナから加熱室に供給することができるため、加熱室内の被加熱物の形状、種類、量に応じて、適したアンテナから複数のマイクロ波電力を供給でき、様々な被加熱物に対して効率の高い加熱が可能となる。
【００１４】
本発明に係る第７の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第６の観点における前記複数のアンテナが、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第７の観点のマイクロ波加熱装置は、複数のアンテナからのマイクロ波の励振方向が異なっているため、各マイクロ波間の干渉を抑え、それぞれのアンテナから最適なマイクロ波を加熱室内に供給することができる。また、第７の観点のマイクロ波加熱装置は、励振方向が異なる複数のマイクロ波を複数箇所から加熱室に供給して、加熱室内に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができるため、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。
【００１５】
本発明に係る第８の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第６の観点における複数のアンテナを有する前記給電部が複数の給電点を有するパッチアンテナで構成してもよい。このように構成された第８の観点のマイクロ波加熱装置は、簡単な構成で複数のマイクロ波電力を加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。
【００１６】
本発明に係る第９の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給されるよう構成され、前記複数のアンテナにおける少なくとも１つのアンテナは他の増幅器の出力が供給される他のアンテナと一体的に構成されている。このように構成された第９の観点のマイクロ波加熱装置は、簡単な構成で複数のマイクロ波電力を加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。
【００１７】
本発明に係る第１０の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第９の観点における前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナにおける少なくとも１つのアンテナと、前記他の増幅器の出力が供給される他のアンテナとは、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第１０の観点のマイクロ波加熱装置は、励振方向が異なる複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。
【００１８】
本発明に係る第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第９の観点における前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有するよう構成されている。このように構成された第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、反射電力が最小となる周波数の値が異なる複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に供給するものであり、マイクロ波電力の放射効率が最も良い周波数に合わせて、発振部の発振周波数を制御部により制御するものである。このため、第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、電力検出部の検出結果に基づき制御部で発振部の発振周波数を制御することにより、マイクロ波を放射するアンテナを実質的に選択することとなり、加熱室内に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができる。この結果、第１１の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内の被加熱物の形状、種類、量に応じて、主として給電すべきアンテナが選択されて、様々な被加熱物に対して効率の高い加熱が可能となる。
【００１９】
本発明に係る第１２の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第９の観点における前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成されている。このように構成された第１２の観点のマイクロ波加熱装置は、励振方向が異なる複数のマイクロ波電力を複数箇所から加熱室に供給することが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。
【００２０】
本発明に係る第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記給電部が有する複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された拡散型マイクロ波電力供給部を有しており、前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知するよう構成されている。このように構成された第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、１つの増幅部に反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部により検知できるため、検出動作および制御動作が容易となり、マイクロ波を放射するアンテナを有する給電部を起動させて、加熱室内に放射したマイクロ波を効率的に被加熱物に吸収させることができる。このように、第１３の観点のマイクロ波加熱装置は、電力検出部により反射電力を確実に検知して、最小の反射電力を精度高く検出することができ、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。
【００２１】
本発明に係る第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記複数のアンテナに対して複数の増幅器の各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された集約型マイクロ波電力供給部を有しており、前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知するよう構成されている。このように、第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、複数のアンテナを有して一体的に構成された給電部から複数の増幅部の方向に反射するマイクロ波電力を検知する電力検出部が、複数の増幅部ごとに、給電部と増幅部の間に設けられているため、複数の増幅部に反射してくるマイクロ波電力をそれぞれ別の電力検出部により検知する構成である。したがって、第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、給電部を共用する構成であっても、特性が異なるそれぞれの反射電力を分離して検知することができ、被加熱物に適した加熱条件を精度よく検出することができる。この結果、第１４の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に放射したマイクロ波を効率高く被加熱物に吸収させることが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。
【００２２】
本発明に係る第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、前記第１の観点における前記給電部が第１給電部および第２給電部を有し、前記第１給電部が有する複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記第１給電部の複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された拡散型マイクロ波電力供給部、および
前記第２給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記第２給電部の複数のアンテナに対して複数の増幅器の各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記第２給電部の複数のアンテナから前記加熱室に供給されるよう構成された集約型マイクロ波電力供給部を有しており、
前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知するよう構成されている。このように構成された第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、１つの増幅部に反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部で検知できるので、検出動作および制御動作を容易なものとし、マイクロ波を実質的に放射する給電部を容易に最適選択することができる。また、第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、複数の増幅部に反射してくるマイクロ波電力をそれぞれ別の電力検出部で検知するため、複数のアンテナを有して一体的な給電部を共用する構成であっても、特性の異なるそれぞれの反射電力を分離して検知することができ、被加熱物に適した加熱条件を精度よく検出することができる。この結果、第１５の観点のマイクロ波加熱装置は、加熱室内に放射したマイクロ波を効率高く被加熱物に吸収させることが可能となり、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して簡単な構成で効率高く加熱することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のマイクロ波加熱装置は、マイクロ波を放射する機能を有する複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともに、反射電力を最小とする周波数検出動作を行い、その検出結果に基づき、被加熱物の加熱に適した給電部を選択して、マイクロ波を供給し、形状、種類、量の異なる様々な被加熱物に対して効率高く加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施の形態１のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図
【図２Ａ】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１アンテナを用いた場合の反射電力に関する周波数特性図
【図２Ｂ】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１アンテナと励振方向が異なる第２アンテナを用いた場合の反射電力に関する周波数特性図
【図３Ａ】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、直径が５０ｍｍのパッチアンテナを用いた場合の反射電力に関する周波数特性図
【図３Ｂ】実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、図３Ａに示す周波数特性を有するアンテナと励振方向が異なる直径が５０ｍｍのアンテナを用いた場合の反射電力に関する周波数特性図
【図４】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱動作のフローチャート
【図５】実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱動作における周波数検出動作を示すフローチャート
【図６】本発明に係る実施の形態２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図
【図７】本発明に係る実施の形態３のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３のマイクロ波加熱装置における２点給電型パッチアンテナを説明する概略図
【図９】本発明に係る実施の形態４のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明のマイクロ波加熱装置に係る好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。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ものである。
【００２６】
（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におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１において、マイクロ波発生部は、半導体素子を用いて構成された２つの発振部１ａ，１ｂ、各発振部１ａ，１ｂの出力を２分配する電力分配部２ａ，２ｂ、各電力分配部２ａ，２ｂの出力を増幅してマイクロ波電力を形成して加熱室８に給電するマイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、およびマイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける発振周波数を制御する制御部７を有して構成されている。各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、各電力分配部２ａ，２ｂの出力を増幅する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、各増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて増幅されたマイクロ波電力を加熱室８に給電する給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、および増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとをそれぞれ接続するマイクロ波伝播路に挿入される電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、をそれぞれ有している。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、半導体素子を用いて構成されている。電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、加熱室８内から給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを介して増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射される反射電力を検知する。制御部７は、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによって検知された反射電力に応じて発振部１ａ，１ｂの発振周波数を制御する。
【００２８】
図１に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置は、被加熱物９を収容するとともにマイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから出力された各マイクロ波が放射されるよう構成されている。加熱室８には、被加熱物９を出し入れするための扉（図示省略）が加熱室８を構成する一壁面に設けられている。加熱室８において、扉を設けた壁面以外の壁面は、金属材料の遮蔽板で構成されており、加熱室８内に放射されたマイクロ波を加熱室内部に閉じ込めるよう構成されている。加熱室８内には、被加熱物９を載置するための載置台１０が設けられている。
【００２９】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、発振部１ａ，１ｂで発生したマイクロ波を加熱室８内に放射する給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが加熱室８を構成する各壁面に配置されている。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａが底壁面、第２給電部５ｂが天井壁面、第３給電部５ｃが左壁面（図１における左側壁面）、第４給電部５ｄが右壁面（図１における右側壁面）に配置された構成を示している。
【００３０】
本発明において、給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの配置は図１に示した実施の形態１の構成に限定されるものではない。例えば、いずれかの壁面に複数の給電部を設けてもよく、または同じ電力分配部からの給電部を対向する面ではない壁面、例えば右壁面と底壁面のような隣接壁面に配置してもよい。このように、本発明のマイクロ波加熱装置においては、各壁面における給電部の配置を限定するものではなく、そのマイクロ波加熱装置の使用目的などに応じて、給電部の配置は適宜設定される。
【００３１】
図１に示すように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１給電部５ａは、載置台１０の下の底壁面に設けられている。第１給電部５ａは、底壁面における異なる位置に設けた２つのアンテナ５１ａ，５１ｂを有している。アンテナ５１ａ，５１ｂの構成としては、例えばパッチアンテナ、モノポールアンテナなどの放射アンテナが用いられる。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、２つのアンテナ５１ａ，５１ｂとして２つのパッチアンテナを用いている。
【００３２】
前述のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａは、２つのアンテナ５１ａ，５１ｂを有する第１給電部５ａと、第１増幅部４ａと、第１電力検出部６ａとにより構成されている。同様に、第２マイクロ波電力供給部３ｂは第２給電部５ｂと、第２増幅部４ｂと、第２電力検出部６ｂとにより構成され、第３マイクロ波電力供給部３ｃは第３給電部５ｃと、第３増幅部４ｃと、第３電力検出部６ｃとにより構成され、そして第４マイクロ波電力供給部３ｄは第４給電部５ｄと、第４増幅部４ｄと、第４電力検出部６ｂとにより構成されている。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａが２つのアンテナ５１ａ，５１ｂを有しており、その他の第２から第４給電部５ｂ，５ｃ，５ｄが１つのアンテナを有する構成であるが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、第２から第４給電部５ｂ，５ｃ，５ｄにおいても２つのアンテナを有する構成も可能である。
【００３３】
以上のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａが２つのアンテナ５１ａ，５１ｂを有しているため、底壁面における２ヶ所の位置から加熱室８内にマイクロ波を放射する機能を有している。第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５１ａ，５１ｂは、互いに異なる仕様のものが用いられている。２つのアンテナ５１ａ，５１ｂの異なる仕様とは、加熱室８へ放射するマイクロ波の励振方向が異なる構成である。アンテナ５１ａ，５１ｂに関する詳細な説明は後述する。なお、以下の説明において、励振方向とはアンテナから加熱室８内へマイクロ波を放射する際にアンテナ近辺に発生する電界の向きをいう。
【００３４】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ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。各増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの増幅素子である半導体素子を良好に動作させるべく各半導体素子の入力側と出力側にはそれぞれ整合回路が設けられている。電力分配部２ａ，２ｂは、例えばウィルキンソン型分配器のような出力間に位相差を生じない同相分配器であってもよいし、ブランチライン型分配器やラットレース型分配器のような出力間に位相差を生じる分配器であってもよい。電力分配部２ａ，２ｂに分配された各々の出力には、発振部１ａ，１ｂから入力されたマイクロ波電力の略１／２の電力が伝播される。
【００３５】
各増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと各給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとの間に設けられた電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、加熱室８から給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを介して増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射するマイクロ波、いわゆる反射波の電力（反射電力）を抽出するものである。電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、電力結合度が例えば約４０ｄＢの方向性結合器で構成されており、反射電力の約１／１００００の電力量を示す電力信号を抽出する。この電力信号はそれぞれ、検波ダイオード（図示省略）において整流化され、コンデンサ（図示省略）で平滑処理されて、その出力信号が制御部７に入力されている。
【００３６】
制御部７は、使用者が直接入力した被加熱物９の加熱条件を示す設定情報（加熱動作時間など）、加熱中において被加熱物９の加熱状態を示す加熱情報（表面温度など）、および電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄからの検知情報（反射電力量）に基づいて、発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに供給される駆動電力を制御する。このように、制御部７が発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを制御することにより、加熱室８内に収容された被加熱物９は最適に加熱される。
【００３７】
次に、実施の形態１のマイクロ波加熱装置の第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５１ａ，５１ｂの具体的な構成について説明する。
実施の形態１においては、第１アンテナ５１ａおよび第２アンテナ５１ｂの両方とも直径が４７ｍｍの円形のパッチアンテナを用いた。第１アンテナ５１ａおよび第２アンテナ５１ｂは、加熱室８の底壁面における異なる位置に配置されており、それぞれの励振方向が９０度異なっている。このように、励振方向が直交しているため、第１アンテナ５１ａと第２アンテナ５１ｂとの間における透過電力の発生は抑えられている。第１アンテナ５１ａと第２アンテナ５１ｂの配設位置は、被加熱物９が載置される位置の中心直下から等距離に配置してもよく、またはその中心直下近傍に並設してもよい。
【００３８】
図２Ａは、第１アンテナ５１ａが放射するマイクロ波に対する反射電力に関する周波数特性を示しており、予め設定した一定の負荷状態にて測定したものである。図２Ｂは、第２アンテナ５１ｂが放射するマイクロ波に対する反射電力に関する周波数特性を示しており、図２Ａに示した第１アンテナ５１ａの周波数特性と同じ負荷状態にて測定したものである。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、縦軸が入射電力に対する反射電力の比率（反射電力／入射電力）を示しており、横軸が発振周波数である。ここで、入射電力とは給電部から加熱室に放射されたマイクロ波電力である。
【００３９】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１アンテナ５１ａおよび第２アンテナ５１ｂの周波数特性は、同じ負荷状態で同様の周波数特性を示している。すなわち、第１アンテナ５１ａおよび第２アンテナ５１ｂは、周波数２．４７ＧＨｚ近辺で反射電力が入射電力に対する比率が最低となる周波数特性を有するものが選ばれている。
【００４０】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、他の円形のパッチアンテナとして、図３Ａおよび図３Ｂに示した周波数特性を持つ直径が５０ｍｍのパッチアンテナを設けたマイクロ波加熱装置についても同様の実験を行った。図３Ａおよび図３Ｂに示した２つのアンテナにおいても同じ負荷状態にて測定したものである。以下の実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、直径が４７ｍｍの円形のパッチアンテナを用いたものについて説明するが、図３Ａおよび図３Ｂに示した直径が５０ｍｍのパッチアンテナを用いて、それぞれの励振方向が直交するように構成してマイクロ波加熱装置を構成しても同様の効果を示す。
【００４１】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａは、第１給電部５ａが有する２つのアンテナ５１ａ，５１ｂに対して１つの増幅器４ａの出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波がアンテナ５１ａ，５１ｂから加熱室８内に放射できるよう構成されている。このように構成された実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａを拡散型マイクロ波電力供給部と称する。
【００４２】
次に、上記のように構成された実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱動作について添付の図４および図５のフローチャートを参照しつつ説明する。図４は実施の形態１のマイクロ波加熱装置における加熱動作のメイン動作を示すフローチャートである。図５は図４に示したフローチャートにおける周波数検出動作を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、被加熱物９が加熱室８内に収容され、その被加熱物９の加熱条件が操作部（図示省略）において入力される。加熱条件が入力され、加熱開始キーが押圧されると、加熱開始信号が生成される（図４のステップ１０１）。加熱開始信号が入力された制御部７は、駆動電源（図示省略）を起動させて発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに駆動電圧を供給し、周波数検出動作を開始させる（図４のステップ１０２）。
【００４４】
図５に示す周波数検出動作を示すフローチャートにおいて、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの初期の発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚに設定するための制御信号を発振部１ａ，１ｂに入力する（ステップＡ１）。当該制御信号が入力された発振部１ａ，１ｂは、初期発振周波数にて発振する（ステップＡ２）。発振部１ａ，１ｂの出力は、電力分配部２ａ，２ｂにおいて各々略１／２に分配され、４つのマイクロ波電力信号となる。各マイクロ波電力信号は、制御部７により制御された増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力される。並列動作する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されたマイクロ波電力信号は、所定の電力に増幅され電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにそれぞれ出力されて、加熱室８内に放射される。
【００４５】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置における周波数検出動作の初期段階においては、例えば２４００ＭＨｚで１００Ｗ未満のマイクロ波電力を出力電力としている。発振部１ａ，１ｂの発振周波数は、初期段階の２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチ（例えば、１０ミリ秒で１ＭＨｚ）で高い周波数の方へ変化させ、周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚまで変化させる。この周波数可変動作において、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、加熱室８から各給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを介して各増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄへ伝播される反射電力をそれぞれ測定する（ステップＡ３）。
【００４６】
加熱室８内に供給されるマイクロ波電力が被加熱物９に１００％吸収されると加熱室８から給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに伝播される反射電力は０Ｗになる。しかし、被加熱物９の種類、形状、量により加熱室８の負荷インピーダンスが変わり、マイクロ波電力の供給側との整合ずれなどにより、給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに伝播する反射電力が生じる。電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、この反射電力を検知し、その反射電力量に比例した検知信号を制御部７に出力する。制御部７では、検知された反射電力より、反射電力／入射電力の比率を算出し、その時の動作周波数と共に算出した比率が記憶される（ステップＡ４）。
【００４７】
上記のように、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、加熱室８に収容された被加熱物９が本加熱処理される前段階において、予備加熱処理が行われて周波数検出動作が実行されている。周波数検出動作においては、制御部７が発振部１ａ，１ｂを制御して反射電力に関する周波数特性を検出し、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが検知する反射電力が最小となる発振周波数を抽出している。この抽出動作において発振周波数を確定して、その確定した発振周波数にて本加熱処理が行われる。この周波数検出動作においては、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達するまで動作させており、このとき同時に、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射するマイクロ波電力（反射電力）を検出している（ステップＡ２〜ステップＡ６）。各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて検出された反射電力の情報が制御部７に伝送されて、各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける反射電力に関する周波数特性が算出される。この算出された各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周波数特性に基づいて、当該負荷に対する総反射電力が最小となる発振周波数を抽出し確定している。実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、反射電力／入射電力の比率を算出して周波数特性を確定し、総反射電力が最小となる発振周波数を検出している（ステップＡ７）。図２Ａおよび図２Ｂに示す各周波数特性図は、直径４７ｍｍのパッチアンテナ５１ａ，５１ｂをそれぞれ単独で動作させた場合の反射電力／入射電力の比率を算出した結果を示すものである。
【００４８】
上記のように、各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて総反射電力が最小となる発振周波数が確定すると、制御部７は確定した発振周波数で発振するように発振部１ａ，１ｂを制御するとともに、操作部において設定された加熱条件に対応した出力となるよう発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力を制御する。制御部７の制御に応じて発振部１ａ，１ｂで発振した発振周波数のマイクロ波は、増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されて、制御部７による制御に応じた電力に増幅される。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力は、それぞれの給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに供給され、加熱室８内に所望のマイクロ波が放射される。このように所望のマイクロ波が加熱室８内に放射されることにより被加熱物９に対する本加熱動作が開始される。本加熱動作においては、加熱動作時間や、被加熱物９の加熱状態などが検出され、これらの検出された加熱情報が設定情報における加熱条件を満たしたとき本加熱動作は終了する。
【００４９】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、被加熱物９の物理情報、例えば被加熱物９の表面温度、大きさ、量などを検出する手段が設けられている場合には、その物理情報の検出手段の検出信号に基づいて加熱が完了したか否かを判定してもよい。物理情報の検出手段として、例えば温度検知手段の場合、設定情報に基づく所定の温度（例えば７５℃）に到達しているか否かの判定を行い、到達している場合は加熱動作を終了させる。また、被加熱物９に関する大きさ、量などを検出する手段が設けられている場合には、設定情報に基づく調理方法などの処理方法に応じて、大きさ、量のそれぞれの範囲に対して予め決められた加熱動作時間を抽出し、その加熱動作時間に到達したか否かにより本加熱動作の終了を決定してもよい。
【００５０】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａは拡散型マイクロ波電力供給部であり、第１給電部５ａを構成する２つのアンテナ５１ａ，５１ｂは、加熱室８内に供給するマイクロ波の励振方向が異なり、異なる位置に配置されているため、下記効果を有する。
【００５１】
第１マイクロ波電力供給部３ａにおける第１アンテナ５１ａと第２アンテナ５１ｂからそれぞれ放射されるマイクロ波は、同じ周波数であっても、電界の方向が異なるため、アンテナ相互への影響が少なく、透過電力が大幅に抑えられている。したがって、第１給電部５ａにおいては、アンテナ相互の放射マイクロ波の干渉が抑えられており、底壁面における複数ヶ所からのマイクロ波給電を相互の影響を受けることなく、それぞれの放射性能を同時に、且つ確実に得ることができる。
【００５２】
また、実施の形態１のマイクロ波加熱装置において、２つのアンテナ５１ａ，５１ｂは、同様の周波数特性を有するため、それぞれの最小反射電力の発振周波数が略重なるため、同じ周波数で発振させることにより反射電力の大幅に抑制が達成でき、効率の高い加熱動作を実現することができる。
【００５３】
さらに、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａにおいては、２つのアンテナ５１ａ，５１ｂの両方から反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部６ａで検出できるので、検出動作および制御動作が容易となり、構成を簡略化することができる。
【００５４】
なお、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、底壁面に設けた第１給電部５ａが仕様の異なるアンテナを有する構成で説明したが、他の給電部５ｂ，５ｃ，５ｄも同様に２つのアンテナで構成して効率の高い加熱動作を行うよう構成することが可能である。各給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの構成は、マイクロ波加熱装置のそれぞれの仕様に応じて適宜設定されるものである。
【００５５】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置の構成においては、少ない発振部や増幅部で多くの位置から加熱室にマイクロ波電力を給電できる構成であるため、被加熱物に適した方向から加熱することが可能となり、加熱むらが改善され、品質の高い調理が可能な加熱を行うことができる。
【００５６】
実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、上記のように周波数検出動作を行い、最適な周波数による加熱動作を実行するため、形状、大きさ、量の異なる様々な被加熱物に対して設定された加熱条件において効率の高い加熱を行うことができる。
【００５７】
さらに、実施の形態１のマイクロ波加熱装置においては、増幅部へ反射してくる反射電力が大幅に抑制されるため、増幅部に備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することが防止され、半導体素子の熱的破壊が防止されている。
【００５８】
（実施の形態２）
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における給電部を構成する２つのアンテナの仕様が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。図６は実施の形態２のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。以下の実施の形態２の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略して実施の形態１の説明を適用する。
【００５９】
図６に示すように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置における第１給電部５ａは、載置台１０の下の底壁面に設けられ、底壁面における異なる位置に設けた２つのアンテナ５２ａ，５２ｂにより構成されている。第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂの構成は、例えばパッチアンテナ、モノポールアンテナなどの放射アンテナが用いられる。実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、パッチアンテナを第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂとして用いた。
【００６０】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置は、第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂを有する第１給電部５ａと、第１増幅部４ａと、第１電力検出部６ａとにより第１マイクロ波電力供給部３ａが構成されている。同様に、第２マイクロ波電力供給部３ｂは第２給電部５ｂと、第２増幅部４ｂと、第２電力検出部６ｂとにより構成され、第３マイクロ波電力供給部３ｃは第３給電部５ｃと、第３増幅部４ｃと、第３電力検出部６ｃとにより構成され、そして第４マイクロ波電力供給部３ｄは第４給電部５ｄと、第４増幅部４ｄと、第４電力検出部６ｂとにより構成されている。実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａが２つのアンテナ５２ａ，５２ｂを有しており、その他の第２から第４給電部５ｂ，５ｃ，５ｄが１つのアンテナを有する構成であるが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、第２から第４給電部５ｂ，５ｃ，５ｄにおいても２つのアンテナを有する構成が可能である。
【００６１】
以上のように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａが２つのアンテナ５２ａ，５２ｂを有しているため、底壁面における２ヶ所の位置から加熱室８内にマイクロ波を放射する機能を有している。第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５２ａ，５２ｂは、仕様が異なっており、具体的には、反射電力に関する周波数特性が異なっている。即ち、２つのアンテナ５２ａ，５２ｂは最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有している。
【００６２】
次に、実施の形態２のマイクロ波加熱装置の第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５２ａ，５２ｂの具体的な構成について説明する。
【００６３】
実施の形態２において、第１アンテナ５２ａは直径が４７ｍｍの円形のパッチアンテナであり、第２アンテナ５２ｂは直径が５０ｍｍの円形のパッチアンテナである。第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂは、加熱室８の底壁面における異なる位置に配置されており、それぞれの励振方向は同一方向である。第１アンテナ５２ａと第２アンテナ５２ｂの配設位置は、被加熱物９が載置される位置の中心直下から等距離の位置に設けられているが、その中心直下近傍に並設してもよい。
【００６４】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、第１アンテナ５２ａとして前述の実施の形態１において説明した図２Ａに示した周波数特性を持つ直径４７ｍｍのパッチアンテナを用いた。また、第２アンテナ５２ｂとしては図３Ａに示した周波数特性を持つ直径５０ｍｍのパッチアンテナを用いた。したがって、第１アンテナ５２ａは周波数２．４７ＧＨｚ近辺で反射電力量が最低となる周波数特性を持ち、第２アンテナ５２ｂは周波数２．４３ＧＨｚ近辺で反射電力量が最小となる周波数特性を持っている。
【００６５】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａは、第１給電部５ａが有する２つのアンテナ５２ａ，５２ｂに対して１つの増幅器４ａの出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波がアンテナ５２ａ，５２ｂから加熱室８内に放射できるよう構成されている。こ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ける第１マイクロ波電力供給部３ａを拡散型マイクロ波電力供給部と称する。
【００６６】
次に、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ける加熱動作について説明する。実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と実質的に同様の動作を行うため図４および図５に示すフローチャートを参照しつつ簡単に説明する。
【００６７】
被加熱物９が加熱室８に収容され、その被加熱物９の加熱条件が操作部において入力され、加熱開始キーが押圧されると、加熱開始信号が制御部７に入力される（図４のステップ１０１）。加熱開始信号が入力された制御部７は、駆動電源を起動させて発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに駆動電圧を供給し、周波数検出動作を開始させる（図４のステップ１０２）。
【００６８】
制御部７は、発振部１ａ，１ｂの初期の発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚに設定するための制御信号を発振部１ａ，１ｂに入力し（図５のステップＡ１）、当該制御信号が入力された発振部１ａ，１ｂは、初期発振周波数にて発振する（図５のステップＡ２）。発振部１ａ，１ｂから出力されたマイクロ波は、制御部７により制御された増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力される。並列動作する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて所定の電力に増幅されたマイクロ波電力は、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにそれぞれ出力されて、加熱室８内に給電される。
【００６９】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１と同様に、加熱室８内に収容された被加熱物９が本加熱処理される前段階において、予備加熱処理が行われて周波数検出動作が実行される。周波数検出動作においては、制御部７が発振部１ａ，１ｂを制御して反射電力に関する周波数特性を検出し、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが検知する総反射電力が最小となる発振周波数を抽出している。この抽出動作において発振周波数を確定して、その確定した発信周波数にて本加熱処理が行われる。この周波数検出動作においては、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達するまで動作させており、このとき同時に、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射するマイクロ波電力を検出している（図５のステップＡ２〜ステップＡ６）。各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて検出された反射電力の情報が制御部７に伝送されて、各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける反射電力に関する周波数特性が算出される。この算出された各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周波数特性に基づいて、当該負荷に対する総反射電力が最小となる発振周波数を確定している。実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、反射電力／入射電力の比率を算出して周波数特性を得て、反射電力が最小となる発振周波数を確定している（図５のステップＡ７）。
【００７０】
上記のように、各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて総反射電力が最小となる発振周波数が確定すると、制御部７は確定した発振周波数で発振するように発振部１ａ，１ｂを制御するとともに、操作部において設定された加熱条件に対応した出力となるよう、発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力を制御する。制御部７の制御に応じて発振部１ａ，１ｂで発振した発振周波数のマイクロ波は、増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されて、制御部７による制御に応じた電力に増幅される。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力は、それぞれの給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに供給され、加熱室８内に所望のマイクロ波が放射される。このように所望のマイクロ波が加熱室８内に放射されることにより被加熱物９に対する本加熱動作が開始される。本加熱動作においては、加熱動作時間や被加熱物９の加熱状態などが検出され、これらの検出された加熱情報が設定情報における加熱条件を満たしたとき本加熱動作は終了する。
【００７１】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａは拡散型マイクロ波電力供給部であり、第１給電部５ａを構成する２つのアンテナ５２ａ，５２ｂは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性をそれぞれが有しているため、下記効果を有する。
【００７２】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａにおける第１アンテナ５２ａと第２アンテナ５２ｂが同じ周波数のマイクロ波を放射する。ただし、第１電力検出部６ａが検出した周波数特性において最小となる反射電力を示した周波数のマイクロ波を給電することで、第１アンテナ５２ａまたは第２アンテナ５２ｂのいずれか放射効率の良いアンテナが主体となって加熱室８内にマイクロ波を放射する。これは、第１アンテナ５２ａおよび第２アンテナ５２ｂが図２Ａおよび図３Ａに示すような周波数特性を有しているためである。図２Ａに示すように、第１アンテナ５２ａの周波数特性においては２．４７ＧＨｚ近辺に反射電力が最小となる周波数がある。一方、図３Ａに示すように、第２アンテナ５２ｂの周波数特性においては２．４３ＧＨｚ近辺に反射電力が最小となる周波数がある。このため、最小の総反射電力を示した周波数で発振して、マイクロ波が加熱室８内に供給された場合には、その発振周波数に対応して第１アンテナ５２ａまたは第２アンテナ５２ｂのいずれかが主体となってマイクロ波が加熱室８内に放射される。
【００７３】
上記のように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、確定した発振周波数で発振部１ａが発振したとき、その発振周波数での放射効率が良い方のアンテナが主体となって加熱室８に対してマイクロ波電力供給が行われる。したがって、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによる検出結果に基づき制御部７により発振周波数を確定して、その発振周波数で制御することは、被加熱物９の加熱において底壁面におけるアンテナとして適したいずれかのアンテナ５１ａまたは５１ｂが選択されることになる。このように、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、底壁面から放射する２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでの周波数範囲を複数のアンテナ５１ａ，５１ｂで分担することにより、広い周波数範囲において、被加熱物９に応じて、より効率の高い加熱が可能となる。
【００７４】
したがって、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物９の位置、形状、大きさ、量などにより変化する負荷インピーダンスに応じて、効率高く最適な加熱が可能となる。
【００７５】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａにおいては、２つのアンテナ５２ａ，５２ｂの両方から反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部６ａで検出できるので、検出動作および制御動作が容易となり、構成の簡略化を達成することができる。
【００７６】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、上記のように第１給電部５ａが仕様の異なるアンテナを用いて構成されているため、効率高く加熱できる周波数範囲が広くなり、各種の被加熱物に応じて広い周波数範囲から最適な周波数を選択することができる。
【００７７】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置の構成においては、少ない発振部や増幅部で多くの位置から加熱室内にマイクロ波給電できる構成であるため、被加熱物に適した方向から加熱することが可能となり、加熱むらが改善され、品質の高い調理が可能な加熱を行うことができる。
【００７８】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、１つの増幅部からのマイクロ波電力が給電部における最適なアンテナから加熱室内に放射される構成であり、特別な出力切換え機構を用いることなく、複数のアンテナから最適なアンテナが実質的に選択された状態で所望のマイクロ波電力が加熱室内に給電される。
【００７９】
実施の形態２のマイクロ波加熱装置において上記のように周波数検出動作を実行して予備加熱動作を行うため、被加熱物の加熱室内の位置に応じて、さらに被加熱物の様々な形状、大きさ、量に対して最適に設定された加熱条件で効率の高い加熱を行うことができる。
【００８０】
また、実施の形態２のマイクロ波加熱装置においては、増幅部へ反射してくる反射電力が大幅に抑制されているため、増幅部に備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することが防止され、半導体素子の熱的破壊が防止されている。
【００８１】
なお、実施の形態２のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａに設けられている２つのアンテナ５２ａ，５２ｂは、異なる仕様として、反射電力に関する周波数特性が異なる仕様のものを用いた例で説明したが、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性であるとともに、励振方向が異なる構成のものを用いることもできる。このように構成したマイクロ波加熱装置においては、２つのアンテナ５２ａ，５２ｂから放射するマイクロ波の電界の方向が異なるため、アンテナ相互への影響が少なく、２つのアンテナ５２ａ，５２ｂにおける透過電力が大幅に抑えられる。したがって、第１給電部５ａにおいては、アンテナ相互の放射マイクロ波の干渉が抑えられており、同一壁面における複数ヶ所からのマイクロ波給電をアンテナ相互の影響を受けることなく、それぞれの放射性能を同時に、且つ確実に得ることができる。
【００８２】
（実施の形態３）
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におけるマイクロ波電力供給部の構成が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。図７は実施の形態３のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。以下の実施の形態３の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略して実施の形態１の説明を適用する。
【００８３】
図７に示すように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂが第１給電部５ａを共有する構成である。第１給電部５ａは、２つの給電点を有して、励振方向が異なるマイクロ波を放射する一体的に構成されたアンテナ、例えば２点給電型パッチアンテナにより構成されている。この２点給電型パッチアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射する実質的に２つのアンテナ５３ａ，５３ｂを有する一体構造のパッチアンテナである。
【００８４】
図８は、実施の形態３のマイクロ波加熱装置において用いる２点給電型パッチアンテナを説明する概略図である。図８に示すように、２点給電型パッチアンテナは、第１給電点５３ｃおよび第２給電点５３ｄを有するパッチアンテナであり、第１給電点５３ｃに供給されたマイクロ波電力により符号Ｘの矢印で示す方向の電界が生じ、第２給電点５３ｄに供給されたマイクロ波電力により符号Ｙの矢印で示す方向の電界が生じる。矢印Ｘ方向の電界と矢印Ｙ方向の電界は直交している。
なお、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては円形状の２点給電型パッチアンテナについて説明したが、複数の給電点を有する一体型のアンテナであれば形状に限定されるものではなく、矩形状などの多角形であってもよい。
【００８５】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、第１給電部５ａである２点給電型パッチアンテナは底壁面に設けられており、２点給電型パッチアンテナである２つのアンテナ５３ａ，５３ｂは加熱室８の被加熱物９を載置台１０の中央直下となる位置に配設されている。すなわち、２点給電型パッチアンテナは、被加熱物９が載置される領域の中央直下に設けられて、被加熱物９に対し下方からマイクロ波を放射するよう構成されている。第１アンテナ５３ａの第１給電点５３ｃには第１増幅部４ａからのマイクロ波電力が供給され、第２アンテナ５３ｂの第２給電点５３ｄには第２増幅部４ｂからのマイクロ波電力が供給される。また、第１電力検出部６ａは第１アンテナ５３ａと第１増幅部４ａの間のマイクロ波伝播路に設けられており、第２電力検出部６ｂは第２アンテナ５３ｂと第２増幅部４ｂの間のマイクロ波伝播路に設けられている。
【００８６】
以上のように、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａは、第１給電部５ａの第１アンテナ５３ａ、第１増幅部４ａ、および第１電力検出部６ａを有して構成されている。また、第２マイクロ波電力供給部３ｂは、第１給電部５ａの第２アンテナ５３ｂ、第２増幅部４ｂ、および第２電力検出部６ｂを有して構成されている。第１増幅部４ａには第１電力分配部２ａにおいて分配されたマイクロ波が入力されて増幅されるよう構成されている。第２増幅部４ｂには第２電力分配部２ｂにおいて分配されたマイクロ波が入力されて増幅されるよう構成されている。
【００８７】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、一体的に構成された第１給電部５ａが複数のアンテナ５３ａ，５３ｂを有し、これらのアンテナ５３ａ，５３ｂに対して対応する複数の増幅器４ａ，４ｂの各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が複数のアンテナ５３ａ，５３ｂから加熱室８内に供給されるよう構成されている。このように構成された第１給電部５ａを有するマイクロ波電力供給部３ａ，３ｂを合わせて集約型マイクロ波電力供給部と称する。
【００８８】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、第３マイクロ波電力供給部３ｃは、第１電力分配部２ａにおいて分配されたマイクロ波を増幅する第３増幅部４ｃ、加熱室８の天井壁面に設けられた第３アンテナ５ｃ、および第３増幅部４ｃと第３アンテナ５ｃとの間のマイクロ波伝播路に設けられた第３電力検出部６ｃを有して構成されている。また、第４マイクロ波電力供給部３ｄは、第２電力分配部２ｂにおいて分配されたマイクロ波を増幅する第４増幅部４ｄ、加熱室８の右壁面（図７における右側壁面）に設けられた第４アンテナ５ｄ、および第４増幅部４ｄと第４アンテナ５ｄとの間のマイクロ波伝播路に設けられた第４電力検出部６ｄを有して構成されている。
【００８９】
前述のように、実施の形態３における第１給電部５ａは、２点給電型パッチアンテナで構成した例で説明したが、１個のアンテナに複数のマイクロ波電力入力部を有し、励振方向が異なる構成のものであれば同様に用いることができる。第１給電部５ａから加熱室８内へ放射するマイクロ波の励振方向は２方向であり、それぞれの励振方向のマイクロ波を前述のアンテナ５３ａ，５３ｂにおいて励起している。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、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂが１つの給電部５ａを共有する構成であり、それぞれのマイクロ波放射性能を同時に、且つ確実に発揮させている。
【００９０】
次に、上記のように構成された実施の形態３のマイクロ波加熱装置における加熱動作について説明する。実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１のマイクロ波加熱装置と実質的に同様の動作を行うため図４および図５に示したフローチャートを参照しつつ簡単に説明する。
【００９１】
被加熱物９が加熱室８に収容され、その被加熱物９の加熱条件が操作部において入力され、加熱開始キーが押圧されると加熱開始信号が制御部７に入力される（図４のステップ１０１）。加熱開始信号が入力された制御部７は、駆動電源を起動させて発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに駆動電圧を供給し、周波数検出動作を開始させる（図４のステップ１０２）。
【００９２】
制御部７は、発振部１ａ，１ｂの初期の発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚに設定するための制御信号を発振部１ａ，１ｂに入力し（図５のステップＡ１）、当該制御信号が入力された発振部１ａ，１ｂは、初期発振周波数にて発振する（図５のステップＡ２）。発振部１ａ，１ｂから出力されたマイクロ波は、制御部７により制御された増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力される。並列動作する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて所定の電力に増幅されたマイクロ波電力は、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して給電部５ａ，５ｃ，５ｄにそれぞれ出力されて、加熱室８に給電される。このとき、第１給電部５ａにおける２つの給電点には第１増幅部４ａおよび第２増幅部４ｂからのマイクロ波電力がそれぞれ供給される。
【００９３】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、前述の実施の形態１と同様に、加熱室８内に収容された被加熱物９が本加熱処理される前段階において、予備加熱処理が行われて、周波数検出動作が実行される。周波数検出動作においては、制御部７が発振部１ａ，１ｂを制御して反射電力に関する周波数特性を検出し、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが検知する反射電力が最小となる発振周波数を抽出している。この抽出動作において、発振周波数を確定して、その確定した発振周波数にて本加熱処理が行われる。この周波数検出動作においては、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達するまで動作させており、このとき同時に、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは給電部５ａ，５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射するマイクロ波電力を検出している（図５のステップＡ２〜ステップＡ６）。各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて検出された反射電力の情報が制御部７に伝送されて、各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける反射電力に関する周波数特性が算出される。この算出された各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周波数特性に基づいて、当該負荷に対する総反射電力が最小となる発振周波数を確定している。実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、反射電力／入射電力の比率を算出して周波数特性を得て、総反射電力が最小となる発振周波数を確定している（図５のステップＡ７）。
【００９４】
上記のように、各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて総反射電力が最小となる発振周波数が確定すると、制御部７は確定した発振周波数で発振するように発振部１ａ，１ｂを制御するとともに、操作部において設定された加熱条件に対応した出力となるよう、発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力を制御する。制御部７の制御に応じて発振部１ａ，１ｂで発振した発振周波数のマイクロ波は、増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されて、制御部７による制御に応じた電力に増幅される。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力は、それぞれの給電部５ａ，５ｃ，５ｄに供給され、加熱室８内に所望のマイクロ波が放射される。このように所望のマイクロ波が加熱室８内に放射されることにより被加熱物９に対する本加熱動作が開始される。本加熱動作においては、加熱動作時間や被加熱物９の加熱状態などが検出され、これらの検出された加熱情報が設定情報における加熱条件を満たしたとき本加熱動作は終了する。
【００９５】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａである２点給電型パッチアンテナの２つの給電点５３ｃ，５３ｄへ各増幅部４ａ，４ｂからのマイクロ波電力が供給されて、励振方向が異なるマイクロ波が加熱室８内に放射されている。このため、第１給電部５ａからの２つの励振方向のマイクロ波放射は、アンテナ相互の透過電力、およびアンテナ相互の放射マイクロ波の干渉が抑えられている。このため、第１給電部５ａにおいては複数のアンテナ５３ａ，５３ｂからのマイクロ波放射を行いつつ、アンテナ相互の影響が排除されており、それぞれのアンテナ５３ａ，５３ｂによる放射性能を同時に、且つ確実に発揮させることができる。
【００９６】
また、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、アンテナ５３ａ，５３ｂから反射してくるそれぞれの励振方向のマイクロ波電力を、第１電力検知器６ａおよび第２電力検知部６ｂにより別々に検知する構成であるため、被加熱物９に適した加熱条件を精度高く確定することができ、加熱室８に放射したマイクロ波が効率的に被加熱物９に吸収させることが可能となる。
【００９７】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、マイクロ波電力供給部として第１給電部５ａが加熱室８を構成する壁面における底壁面の中央に設けられている。一般的に加熱室の底壁面の中央部分は被加熱物９に最も近い給電位置であるため、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は第１給電部５ａが効率の高い加熱に最も適した位置に配置されている。このように、複数のアンテナを有する第１給電部５ａが被加熱物９の加熱に最も適した位置に配置されているため、励振方向が異なる複数のマイクロ波が効率高く被加熱物９に放射されて加熱することが可能となる。
【００９８】
また、実施の形態３のマイクロ波加熱装置は、最適な位置に配置された給電部から励振方向が異なるマイクロ波を被加熱物９に対して放射する構成であるため、被加熱物９を効率高く、且つむらなく加熱することができる。
【００９９】
さらに、実施の形態３のマイクロ波加熱装置において、最適な位置に配置された給電部の複数のアンテナから励振方向が異なるマイクロ波を放射する構成であるため、互いのアンテナに対して影響を与えることなく所定のマイクロ波を加熱室に確実に給電することができる。
【０１００】
実施の形態３のマイクロ波加熱装置において上記のように加熱動作を実行するため、被加熱物の加熱室内の位置に応じて、被加熱物９の様々な形状、大きさ、量に対して設定した加熱条件において効率の高い加熱を行うことができる。
【０１０１】
また、実施の形態３のマイクロ波加熱装置においては、増幅部へ反射してくる反射電力が大幅に抑制されているため、増幅部に備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することが防止され、半導体素子の熱的破壊が防止されている。
【０１０２】
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４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におけるマイクロ波電力供給部の構成が異なるものであり、その他の構成は実施の形態１のマイクロ波加熱装置と同じである。図９は実施の形態４のマイクロ波加熱装置におけるマイクロ波発生部の構成を示すブロック図である。以下の実施の形態４の説明においては、実施の形態１のマイクロ波加熱装置における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略して実施の形態１の説明を適用する。
【０１０３】
図９に示すように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａが２つのアンテナ５４ａ，５４ｂを有する第１給電部５ａと、第１増幅部４ａと、第１電力検出部６ａとにより構成されている。第２マイクロ波電力供給部３ｂは、２つのアンテナ５４ｂ，５４ｃを有する第２給電部５ｂと、第２増幅部４ｂと、第２電力検出部６ｂとにより構成されている。このように第１給電部５ａおよび第２給電部５ｂは、１つのアンテナ５４ｂを共有する構成である。
【０１０４】
第１給電部５ａの２つのアンテナ５４ａ，５４ｂは、具体的にはパッチアンテナであり、前述の実施の形態２のマイクロ波加熱装置において用いたように最小反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有して、底壁面における異なる位置に配置されている。一方、第２給電部５ｂの２つのアンテナ５４ｂ，５４ｃは、具体的には前述の図８に示したような２点給電型パッチアンテナであり、励振方向が異なる一体的なアンテナである。したがって、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、実施の形態２および実施の形態３のマイクロ波加熱装置の技術的特徴を組み合わせた構成を有する。即ち、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａが拡散型マイクロ波電力供給部であり、マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂが合わせて集約型マイクロ波電力供給部となる。
【０１０５】
なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂを上記のように構成し、第３マイクロ波電力供給部３ｃおよび第４マイクロ波電力供給部３ｄが前述の実施の形態３のマイクロ波加熱装置における第３マイクロ波電力供給部３ｃおよび第４マイクロ波電力供給部３ｄと同様に構成されている。
【０１０６】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂが有する３つのアンテナ５４ａ，５４ｂ，５４ｃが加熱室８を構成する壁面における底壁面に設けた例で説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、第１マイクロ波電力供給部３ａおよび第２マイクロ波電力供給部３ｂの構成を他の壁面に設けることも可能であり、同様の効果を奏する。
【０１０７】
次に、上記のように構成された実施の形態４のマイクロ波加熱装置における加熱動作について説明する。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１のマイクロ波加熱装置と実質的に同様の動作を行うため図４および図５に示したフローチャートを参照しつつ簡単に説明する。
【０１０８】
被加熱物９が加熱室８に収容され、その被加熱物９の加熱条件が操作部において入力され、加熱開始キーが押圧されると加熱開始信号が制御部７に入力される（図４のステップ１０１）。加熱開始信号が入力された制御部７は、駆動電源を起動させて発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに駆動電圧を供給し、周波数検出動作を開始させる（図４のステップ１０２）。
【０１０９】
制御部７は、発振部１ａ，１ｂの初期の発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚに設定するための制御信号を発振部１ａ，１ｂに入力し（図５のステップＡ１）、当該制御信号が入力された発振部１ａ，１ｂは、初期発振周波数にて発振する（図５のステップＡ２）。発振部１ａ，１ｂから出力されたマイクロ波は、制御部７により制御された増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力される。並列動作する増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて所定の電力に増幅されたマイクロ波電力は、電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにそれぞれ出力されて、加熱室８に給電される。このとき、第１給電部５ａには第１増幅部４ａからのマイクロ波電力が供給され、第２給電部５ｂにおける２つの給電点には第１増幅部４ａおよび第２増幅部４ｂからのマイクロ波電力がそれぞれ供給される。
【０１１０】
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１と同様に、加熱室８内に収容された被加熱物９が本加熱処理される前段階において、予備加熱処理が行われて、周波数検出動作が実行される。周波数検出動作においては、制御部７が発振部１ａ，１ｂを制御して反射電力に関する周波数特性を検出し、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが検知する総反射電力が最小となる発振周波数を抽出している。この抽出動作において、発振周波数を確定して、本加熱処理を行っている。この周波数検出動作においては、制御部７は、発振部１ａ，１ｂの発振周波数を、例えば２４００ＭＨｚから１ＭＨｚピッチで周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚに到達するまで動作させており、このとき同時に、電力検知器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは給電部５ａ，５ｂ、５ｃ，５ｄから増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに反射したマイクロ波電力を検出している（図５のステップＡ２〜ステップＡ６）。各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて検出された反射電力の情報が制御部７に伝送されて、各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける反射電力に関する周波数特性が算出される。この算出された各マイクロ波電力供給部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの周波数特性に基づいて、当該負荷に対する総反射電力が最小となる発振周波数を確定している。実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、反射電力／入射電力の比率を算出して周波数特性を得て、総反射電力が最小となる発振周波数を確定している（図５のステップＡ７）。
【０１１１】
上記のように、各電力検出部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにおいて総反射電力が最小となる発振周波数が確定すると、制御部７は確定した発振周波数で発振するように発振部１ａ，１ｂを制御するとともに、操作部において設定された加熱条件に対応した出力となるよう、発振部１ａ，１ｂおよび増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力を制御する。制御部７の制御に応じて発振部１ａ，１ｂで発振した発振周波数のマイクロ波は、増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入力されて、制御部７による制御に応じた電力に増幅される。増幅部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの出力は、それぞれの給電部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに供給され、加熱室８内に所望のマイクロ波が放射される。このように所望のマイクロ波が加熱室８内に放射されることにより被加熱物９に対する本加熱動作が開始される。本加熱動作においては、加熱動作時間や被加熱物９の加熱状態などが検出され、これらの検出された加熱情報が設定情報における加熱条件を満たしたとき本加熱動作は終了する。
【０１１２】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置において、第１マイクロ波電力供給部３ａにおける第１給電部５ａを構成する第１アンテナ５４ａおよび第２アンテナ５４ｂは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有しており、且つ第２マイクロ波電力供給部３ｂにおける第２給電部５ｂを構成する第２アンテナ５４ｂおよび第３アンテナ５４ｃは、励振方向が異なる構成であるため、下記効果を有する。
【０１１３】
第１マイクロ波電力供給部３ａにおける第１アンテナ５４ａと第２アンテナ５４ｂは同じ周波数のマイクロ波を放射する。ただし、前述の実施の形態２において説明したように、第１電力検出部６ａが検出した周波数特性において、最小となる反射電力を示した周波数のマイクロ波を、第１アンテナ５４ａまたは第２アンテナ５４ｂのいずれかが主体となって加熱室８内に放射している。したがって、第１電力検出部６ａが検出した周波数特性において最小の反射電力を示した周波数で発振して、そのマイクロ波が加熱室８内に供給された場合、発振周波数に合った第１アンテナ５４ａまたは第２アンテナ５４ｂのいずれかが主体となってマイクロ波が加熱室８内に放射されることになる。
【０１１４】
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、確定した発振周波数で発振部１ａが発振したとき、その発振周波数での放射効率が良い方のアンテナが主体となってマイクロ波電力供給が行われる。したがって、第１電力検出部６ａによる検出結果に基づき制御部７により発振周波数を制御することは、被加熱物９の加熱において底壁面におけるアンテナとして適したいずれかのアンテナ５４ａまたは５４ｂが選択されることになる。このように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、底壁面から放射される２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでの周波数範囲を複数のアンテナ５４ａ，５４ｂで分担することにより、広い周波数範囲において、被加熱物９に応じて、より効率の高い加熱が可能となる。
【０１１５】
したがって、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、被加熱物９の位置、形状、大きさ、量などにより変化する負荷インピーダンスに応じて、効率高く最適な加熱が可能となる。
【０１１６】
また、実施の形態４のマイクロ波加熱装置における第１マイクロ波電力供給部３ａにおいては、２つのアンテナ５４ａ，５４ｂの両方から反射してくるマイクロ波電力の全てを１つの電力検出部６ａで検出できるので、検出動作および制御動作が容易となり、構成を簡略化することができる。
【０１１７】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第２給電部５ｂである２点給電型パッチアンテナの２つの給電点へ各増幅部４ａ，４ｂからのマイクロ波電力が供給されている。このようにマイクロ波電力が供給された第２給電部５ｂから励振方向が異なるマイクロ波が加熱室８内に放射されている。このため、第２給電部５ｂからの２つの励振方向のマイクロ波放射は、アンテナ相互の透過電力、およびアンテナ相互の放射マイクロ波の干渉が抑えられている。この結果、第２給電部５ｂにおいては複数のアンテナ５４ｂ，５４ｃからのマイクロ波放射を行いつつ、アンテナ相互の影響が排除されており、それぞれのアンテナ５４ｂ，５４ｃによる放射性能を同時に、且つ確実に発揮させることができる。
【０１１８】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１電力検知器６ａがアンテナ５４ａ，５４ｂからの反射電力を検出し、第２電力検知部６ｂがアンテナ５４ｃからの反射電力を検出しており、加熱室８の底壁面に設けた複数のアンテナからの反射電力を別々の電力検知部６ａ，６ｂで検出する構成である。このため、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、加熱室８の底壁面における給電部から被加熱物９に対して、最適な加熱条件を精度高く確定することができ、加熱室８に放射したマイクロ波を効率高く被加熱物９に吸収させることが可能となる。
【０１１９】
上記のように、実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、複数の仕様の異なる給電部からマイクロ波が加熱室内に供給されるよう構成されているため、加熱室内に収容された被加熱物に応じて種々の加熱条件を選択することが可能となる。
【０１２０】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、１つの増幅部からのマイクロ波電力を異なる位置に配置された複数のアンテナの中から、より最適な位置に配置されたアンテナによるマイクロ波の供給が可能であると共に、一体的に構成された複数のアンテナに対して複数の増幅部からのマイクロ波電力を給電することができ、小さいスペースで種々の加熱制御が選択可能であり、被加熱物に対して最適加熱を確実に達成することができる信頼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上記のように加熱動作を実行するため、被加熱物の加熱室内の位置に応じて、さらに被加熱物の様々な形状、大きさ、量に対して設定した加熱条件において効率の高い加熱を行うことができる。
【０１２２】
また、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、増幅部に反射してくる反射電力が大幅に抑制されているため、増幅部に備えられた半導体素子が反射電力によって過剰に発熱することが防止され、半導体素子の熱的破壊が防止されている。
【０１２３】
なお、実施の形態４のマイクロ波加熱装置においては、第１給電部５ａの２つのアンテナ５４ａ，５４ｂは、反射電力に関する周波数特性が異なる仕様を有するものを用いた例で説明したが、励振方向が異なる構成のものを用いることもできる。その場合、アンテナ５４ａを異なる壁面に設けるなどして、３つのアンテナ５４ａ，５４ｂ，５４ｃのぞれぞれの励振方向が異なるようにすることが好ましい。このように構成することにより、実施の形態４のマイクロ波加熱装置と同様の効果を奏することが可能であると共に、アンテナ相互間に生じる透過電力が抑制され、各種の被加熱物９に対してさらなる効果的な加熱が期待できる。
【０１２４】
実施の形態４のマイクロ波加熱装置は、前述の実施の形態１および実施の形態３若しくは、実施の形態２および実施の形態３の技術的特徴を組み合わせた構成を有するため、前述の実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３において記載した効果と同様の効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明のマイクロ波加熱装置は、複数の給電部を加熱室の壁面に最適に配置するとともに、それぞれの給電部から放射されるマイクロ波の周波数を最適化できるため、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、或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おいて有用である。
【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】
被加熱物を収容する加熱室と、マイクロ波を発生させる発振部と、前記発振部の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前記加熱室に供給する給電部と、前記加熱室から前記給電部を介して前記増幅部へ反射する反射電力を検知する電力検出部と、前記発振部の発振周波数を制御する制御部とを備え、
前記給電部は、前記加熱室に供給するマイクロ波の特性が異なる複数のアンテナを有し、
前記制御部は、前記電力検出部で検知した前記反射電力が最小となる発振周波数を抽出し、抽出した発振周波数により前記発振部を発振させて前記複数のアンテナから特性の異なるマイクロ波を前記加熱室に供給するよう構成されたマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナに対して１つの前記増幅器の出力が供給され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】
前記複数のアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射するよう構成された請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記複数のアンテナは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有するよう構成された請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記複数のアンテナが特性の異なるマイクロ波を前記加熱室に放射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６】
前記１つの給電部における複数のアンテナに対して複数の増幅部の各出力がそれぞれ対応して供給されるように構成された請求項５に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
前記複数のアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射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８】
複数のアンテナを有する前記給電部が複数の給電点を有するパッチアンテナである請求項６に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給されるよう構成され、前記複数のアンテナにおける少なくとも１つのアンテナは他の増幅器の出力が供給される他のアンテナと一体的に構成された請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項１０】
前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナにおける少なくとも１つのアンテナと、前記他の増幅器の出力が供給される他のアンテナとは、励振方向が異なるマイクロ波を放射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１１】
前記１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナは、最小の反射電力を示す周波数の値が異なる周波数特性を有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１つの増幅器の出力が供給される複数のアンテナは、励振方向が異なるマイクロ波を放射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１３】
前記給電部が有する複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された拡散型マイクロ波電力供給部を有しており、
前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知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１４】
前記給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記複数のアンテナに対して複数の増幅器の各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された集約型マイクロ波電力供給部を有しており、
前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知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１５】
前記給電部が第１給電部および第２給電部を有し、
前記第１給電部が有する複数のアンテナに対して１つの増幅器の出力が供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記第１給電部の複数のアンテナから加熱室に供給されるよう構成された拡散型マイクロ波電力供給部、および
前記第２給電部が複数のアンテナを有して一体的に構成され、前記第２給電部の複数のアンテナに対して複数の増幅器の各出力がそれぞれ供給され、特性の異なる複数のマイクロ波が前記第２給電部の複数のアンテナから前記加熱室に供給されるよう構成された集約型マイクロ波電力供給部を有しており、
前記電力検出部が、前記増幅部と前記給電部との間のマイクロ波伝播路に設けられ、反射電力を検知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。
【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】
2010032345.tif 000014
【図２Ａ】
2010032345.tif 000015
【図２Ｂ】
2010032345.tif 000016
【図３Ａ】
2010032345.tif 000017
【図３Ｂ】
2010032345.tif 000018
【図４】
2010032345.tif 000019
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010032345.tif 000022
【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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