(57)【要約】  加熱室（１）の壁面に配置され、マイクロ波を加熱室（１）内に放射する放射素子（３）と、内部にガス（４１）が密閉され、両端部に電極（４２）を有する中空誘電体部材（４）と、中空誘電体部材（４）の状態を制御するプラズマ制御部（１０１）と、中空誘電体部材（４）の電極（４２）に接続され、プラズマ制御部（１０１）の制御に基づいて、電極（４２）に印加する電流を調整する電流調整部（１０２）とを有する制御部（１００）とを備え、中空誘電体部材（４）は、放射素子（３）が配置された壁面以外の壁面に沿って少なくとも１以上配置され、プラズマ制御部（１０１）は、中空誘電体部材（４）の状態を、ガスがマイクロ波を反射するプラズマ状態、ガスがマイクロ波を吸収するプラズマ状態、ガスがマイクロ波を透過させる気体状態のいずれかの状態に制御する。
2020008497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被加熱物を格納可能な導体で構成された壁面を有する加熱室と、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、
前記壁面に配置され、前記マイクロ波発生部で発生した前記マイクロ波を前記加熱室内に放射する放射素子と、
内部にガスが密閉され、両端部に電極を有する中空誘電体部材と、
前記中空誘電体部材の状態を制御するプラズマ制御部と、前記中空誘電体部材の前記電極に接続され、前記プラズマ制御部の制御に基づいて、前記電極に印加する電流を調整する電流調整部とを有する制御部とを備え、
前記中空誘電体部材は、前記放射素子が配置された壁面以外の前記壁面に沿って少なくとも１以上配置され、
前記プラズマ制御部は、前記中空誘電体部材の状態を、前記ガスが前記マイクロ波を反射するプラズマ状態、前記ガスが前記マイクロ波を吸収するプラズマ状態、前記ガスが前記マイクロ波を透過させる気体状態のいずれかの状態に制御するマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記中空誘電体部材は、前記放射素子が配置された壁面以外の少なくとも１つの前記壁面に沿って、２以上並列して配置され、
前記プラズマ制御部は、前記並列して配置された前記中空誘電体部材のうち２以上の中空誘電体部材の状態を、前記マイクロ波を反射するプラズマ状態に制御することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記中空誘電体部材は、前記放射素子が配置された壁面以外の第１の壁面から約０．２５波長離間した位置に２以上並列して配置され、且つ、前記放射素子が配置された壁面以外であって前記第１の壁面と前記被加熱物を挟んで対向する第２の壁面から約０．２５波長離間した位置に２以上並列して配置され、
前記プラズマ制御部は、前記第１の壁面に沿って並列して配置された前記中空誘電体部材を、前記マイクロ波を反射するプラズマ状態とし、前記第２の壁面に沿って並列して配置された前記中空誘電体部材を、前記マイクロ波を透過させる気体状態とする第１の状態と、前記第２の壁面に沿って並列して配置された前記中空誘電体部材を、前記マイクロ波を反射するプラズマ状態とし、前記第１の壁面に沿って並列して配置された前記中空誘電体部材を、前記マイクロ波を透過させる気体状態とする第２の状態とを、切り換える制御を行うことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記加熱室内の温度分布を示す温度情報を取得し、前記中空誘電体部材の状態を制御する制御条件を蓄積したデータベースを参照し、前記取得した温度情報に対応した前記制御条件を取得するデータ処理部を備え、
前記プラズマ制御部は、前記データ処理部が取得した前記制御条件に応じて前記中空誘電体部材の状態を制御し、
前記電流調整部は、前記プラズマ制御部の制御に基づいて前記電極に印加する電流を調整することを特徴とする請求項３記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記データ処理部を介して前記プラズマ制御部が前記プラズマ状態を変更した後の前記温度情報を取得し、前記プラズマ状態を変更する前後の前記温度情報を前記制御条件と紐付けて前記データベースに記憶させる更新を行う更新処理部を備え、
前記データ処理部は、更新後の前記データベースを参照し、現在の前記温度情報、および前記電流を印加する前後の前記温度情報に基づいて前記制御条件を取得することを特徴とする請求項４記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記中空誘電体部材は、前記放射素子が配置された壁面と交わる壁面に沿って並列して配置され、且つ当該壁面に沿って並列した列を複数積層させて配置され、
前記プラズマ制御部は、前記データ処理部が取得した前記制御条件に応じて前記電極に印加する電流を制御し、隣接する任意の３以上の前記中空誘電体部材を、前記マイクロ波を反射するプラズマ状態とし、その他の前記中空誘電体部材を、前記マイクロ波を透過させる気体状態とする制御を行うことを特徴とする請求項４または請求項５記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項７】
２以上の前記放射素子を備え、
前記マイクロ波発生部は、前記２以上の放射素子が放射する前記マイクロ波の位相に差を設ける位相器を有し、
前記中空誘電体部材は、前記２以上の放射素子の配列方向に伸びる直線と交わる前記壁面に沿って、２以上並列して配置され、
前記プラズマ制御部は、前記中空誘電体部材のうち少なくとも１つの中空誘電体部材を、前記マイクロ波を吸収するプラズマ状態とする制御を行うことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項８】
前記放射素子は、第１の配列方向に２以上配列され、且つ第２の配列方向に２以上配列され、
前記位相器は、前記第１の配列方向および前記第２の配列方向に配置された各前記放射素子の位相に差を設け、
前記中空誘電体部材は、前記第１の配列方向に伸びる直線と交わる前記壁面に沿って２以上並列して配置され、且つ前記第２の配列方向に伸びる直線と交わる前記壁面に沿って、２以上並列して配置され、
前記プラズマ制御部は、前記第１の配列方向に伸びる直線と交わる前記壁面に沿って配置された前記中空誘電体部材のうち少なくとも１つの中空誘電体部材、および前記第２の配列方向に伸びる直線と交わる前記壁面に沿って配置された前記中空誘電体部材のうち少なくとも１つの中空誘電体部材を、前記マイクロ波を吸収するプラズマ状態とする制御を行うことを特徴とする請求項７記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項９】
前記中空誘電体部材は、前記第１の配列方向に伸びる直線と交わる前記壁面に沿って並列した列を複数積層させて配置され、且つ前記第２の配列方向と交わる前記壁面に沿って並列した列を複数積層させて配置されたことを特徴とする請求項８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】
この発明は、マイクロ波を用いて被加熱物の加熱を行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子レンジに代表されるように、マイクロ波を用いて被加熱物を加熱する技術は、広く知られている。しかしながらマイクロ波による加熱において、加熱室内に発生するマイクロ波の定在波の節となる位置では、加熱に使われるエネルギー（以下、加熱エネルギーという）が小さく、加熱ムラが生じることが問題となっている。
この問題を解決する方法として、ターンテーブルを用いて被加熱物を回転させ、被加熱物が受け取る加熱エネルギーを撹拌させる方法、マイクロ波放射装置を回転させることで加熱炉内に生じる加熱エネルギーの分布を撹拌する方法が知られている。【０００３】
さらに、特許文献１では、プラズマを用いて加熱エネルギーの平準化を行う方法が提案されている。特許文献１に開示された高周波加熱装置は、電磁波を反射するというプラズマの性質を利用して加熱エネルギーを平準化している。当該加熱装置では、加熱炉内の被加熱物の下部にプラズマを内部に生じるネオン管を多数配置し、マイクロ波発生源から加熱室内部へ供給されるマイクロ波がネオン管に到達し、マイクロ波の加熱エネルギーが高い場合にはネオン管内にプラズマが生じ、加熱エネルギーが低いところへマイクロ波を反射することによりマイクロ波の加熱エネルギーを平準化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５１-０８７８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載された高周波加熱装置では、マイクロ波は必ずしも加熱エネルギーが高いネオン管に到達するとは限らず、マイクロ波が被加熱物に当たらずに加熱室内においてエネルギーが損失する場合がある。さらに、閉じられた空間の中に放射されたマイクロ波のビームは広がりをもつことから、密に隣接したネオン管の間でエネルギーの高低は大幅には作れない。以上のように、特許文献１に記載された高周波加熱装置では、マイクロ波の反射方向を制御するが困難であり、加熱エネルギーの平準化の効果が低下するという課題があった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、加熱室内の加熱エネルギーの分布をプラズマによって制御し、加熱エネルギーの平準化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るマイクロ波加熱装置は、内部に被加熱物を格納可能な導体で構成された壁面を有する加熱室と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、壁面に配置され、マイクロ波発生部で発生したマイクロ波を加熱室内に放射する放射素子と、内部にガスが密閉され、両端部に電極を有する中空誘電体部材と、中空誘電体部材の状態を制御するプラズマ制御部と、中空誘電体部材の電極に接続され、プラズマ制御部の制御に基づいて、電極に印加する電流を調整する電流調整部とを有する制御部とを備え、中空誘電体部材は、放射素子が配置された壁面以外の壁面に沿って少なくとも１以上配置され、プラズマ制御部は、中空誘電体部材の状態を、ガスがマイクロ波を反射するプラズマ状態、ガスがマイクロ波を吸収するプラズマ状態、ガスがマイクロ波を透過させる気体状態のいずれかの状態に制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、加熱室内の加熱エネルギーの分布をプラズマによって制御することができる。これにより、加熱室内の加熱エネルギーの平準化を実現し、被加熱物の加熱ムラを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の構成を示す側方模式図である。
【図２】実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の内部構成を示す上方模式図である。
【図３】実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の中空誘電体部材の構成を示す図である。
【図４】実施の形態２に係るマイクロ波加熱装置の内部構成を示す上方模式図である。
【図５】実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置の構成を示す側方模式図である。
【図６】実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置の内部構成を示す上方模式図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置の定在波の位置を示す図である。
【図８】実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】図９Ａおよび図９Ｂは、実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置の制御部のハードウェア構成例を示す図である。
【図１０】実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態５に係るマイクロ波加熱装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態４，５に係るマイクロ波加熱装置のその他の構成例を示す図であり、マイクロ波加熱装置の内部構成を示す上方模式図である。
【図１３】実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置の構成を示す側方模式図である。
【図１４】実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置の内部構成を示す上方模式図である。
【図１６】実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１７】実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置の中空誘電体部材のその他の配置例を示す図である。
【図１８】実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置の中空誘電体部材のその他の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置１０の構成を示す側方模式図である。
図２は、実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置１０の内部構成を示す上方模式図である。図２では、加熱室１の上面、マイクロ波発生部２および放射素子３の記載を省略している。後述するその他の実施形態における上方模式図においても同様である。
マイクロ波加熱装置１０は、加熱室１、マイクロ波発生部２、放射素子３、中空誘電体部材４、および制御部１００を備える。
加熱室１は、内部に被加熱物Ｘを格納可能な導体で構成された壁面を有する筐体である。マイクロ波発生部２は、マイクロ波発振器２１、マイクロ波増幅器２２およびマイクロ波発振制御部２３を備える。マイクロ波発振器２１は、マイクロ波発振制御部２３の制御に基づいてマイクロ波を発振する機器である。マイクロ波増幅器２２は、マイクロ波発振器２１が発振したマイクロ波を増幅させる機器である。マイクロ波発振制御部２３は、マイクロ波発振器２１におけるマイクロ波の発振を制御する。
【００１１】
放射素子３は、マイクロ波発生部２に接続され、当該マイクロ波発生部２において発生したマイクロ波を加熱室１内へ放射する。放射素子３は、加熱室１内の上面の壁面、底面の壁面、または側面の壁面の何れかに配置される。図１では、放射素子３が、加熱室１内の上面の壁面に配置した場合を示している。
【００１２】
中空誘電体部材４は、後述する制御部１００の電流調整部１０２による電流の印加に応じてプラズマを発生させる。
図３は、実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置１０の中空誘電体部材４の構成を示す図である。
中空誘電体部材４は、内部にガス４１が充填されて密閉され、両端部に電極４２が配置されている。電極４２は、電流調整部１０２に接続される。中空誘電体部材４内部のガス４１は、電流調整部１０２から印加される電流に応じて、プラズマを発生させるプラズマ状態と、プラズマが発生しない気体状態とに切り替わる。
【００１３】
中空誘電体部材４は、低誘電損失、且つ低誘電率である部材で構成するのが望ましい。また、中空誘電体部材４の内部に充填されるガス４１は、第１８族元素（希ガス元素）を含む気体が望ましいが、窒素または酸素などの媒質、窒素と酸素の混合媒質を用いてもよい。また、ガス４１は、プラズマの生成度合いを調整するために、ＨｇまたはフラクトゲルＴＭＡＥ等の他の媒質を添加して構成してもよい。
【００１４】
中空誘電体部材４は、加熱室１の室内の壁面のうち、放射素子３が配置された面以外の何れかの壁面に沿って、少なくとも１以上配置される。図２では、加熱室１の側面の壁面１ａに沿って６本の中空誘電体部材４が配置され、側面の壁面１ｂに沿って６本の中空誘電体部材４が配置された場合を示している。なお、中空誘電体部材４を配置する壁面、および中空誘電体部材４の配置本数は、図２で示した構成で限定されるものではなく、適宜設定可能である。
【００１５】
制御部１００は、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２を備える。
プラズマ制御部１０１は、電流調整部１０２の制御を行う。プラズマ制御部１０１は、例えばタイマ（図示しない）を有し、タイマのカウントに応じて電流の印加パターンを切り替え、電流調整部１０２を制御する。ここで、印加パターンは、いずれの中空誘電体部材４を印加するか、印加する電流の電流値および印加時間等の印加条件が複数パターン設定された情報である。
【００１６】
電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、中空誘電体部材４の電極４２に印加する電流を調整する。具体的に、電流調整部１０２は、中空誘電体部材４の電極４２に印加する電流を調整することにより、中空誘電体部材４の内部に充填されているガス４１をプラズマが発生するプラズマ状態、またはマイクロ波を透過させてプラズマが発生しない気体状態に設定する。また、電流調整部１０２は、中空誘電体部材４のガス４１がプラズマ状態である場合に、さらに印加する電流の電流値の調整を行い、プラズマ状態を、マイクロ波を反射する反射モードと、マイクロ波を吸収する吸収モードとを切り替える設定を行う。
【００１７】
電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、配置された中空誘電体部材４のうち、少なくとも１本以上の中空誘電体部材４の内部のガス４１の状態をプラズマ状態に設定する。これにより、加熱室１内に入射されたマイクロ波がプラズマ状態の中空誘電体部材４によって反射または吸収され、加熱室１内の加熱エネルギー分布が変化する。プラズマ状態の設定を複数パターン用意しておき、電流調整部１０２が時間毎にプラズマ状態のパターンを切り換えることにより、加熱室１内の加熱エネルギーの分布を平準化し、被加熱物Ｘの加熱ムラを抑制する。
【００１８】
図２の例では、側面の壁面１ａに配置された６本の中空誘電体部材４のうち１本の中空誘電体部材４ａのガス４１の状態をプラズマ状態に設定し、その他の中空誘電体部材４を気体状態に設定した場合を示した。なお、プラズマ状態に設定する中空誘電体部材４は、１本の中空誘電体部材４ａに限定されるものではなく、複数の中空誘電体部材４をプラズマ状態に設定してもよい。
【００１９】
以上のように、この実施の形態１によれば、内部にガス４１が密閉され、両端部に電極４２を有する中空誘電体部材４と、中空誘電体部材４の状態を制御するプラズマ制御部１０１と、中空誘電体部材４の電極４２に接続され、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、電極４２に印加する電流を調整する電流調整部１０２とを有する制御部１００とを備え、中空誘電体部材４は、放射素子３が配置された壁面以外の壁面に沿って少なくとも１以上配置され、プラズマ制御部１０１は、中空誘電体部材４の状態を、ガスがマイクロ波を反射するプラズマ状態、ガスがマイクロ波を吸収するプラズマ状態、ガスがマイクロ波を透過させる気体状態のいずれかの状態に制御するように構成した。
これにより、中空誘電体部材４の状態を、ガスがマイクロ波を反射するプラズマ状態、ガスがマイクロ波を吸収するプラズマ状態、ガスがマイクロ波を透過させる気体状態のいずれかの状態に切り換えることができ、加熱室内のマイクロ波の加熱エネルギーの分布を変更することができる。よって、マイクロ波の加熱エネルギーが平準化され、被加熱物の加熱ムラを抑制することができる。
【００２０】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係るマイクロ波加熱装置１０の内部構成を示す上方模式図である。図４では、制御部１００の記載を省略している。
また、実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置１０の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００２１】
中空誘電体部材４は、加熱室１の室内の壁面のうち、放射素子３が配置された面以外の少なくとも１つの壁面に沿って、２以上並列して配置される。図４では、側面の壁面１ａに８本の中空誘電体部材４を並列して配置し、側面の壁面１ｂに８本の中空誘電体部材４を並列して配置した場合を示している。
【００２２】
電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、配置された中空誘電体部材４のうち、２以上の並列した中空誘電体部材４を、マイクロ波を反射するプラズマ状態とする。図４では、側面の壁面１ａに沿って並列して配置された８本の中空誘電体部材４ａを、マイクロ波を反射するプラズマ状態とした場合を示している。なお、図４において、側面の壁面１ｂに沿って並列して配置された８本の中空誘電体部材４ｂを、プラズマが発生しない気体状態とした場合を示している。並列した２以上の中空誘電体部材４を、マイクロ波を反射するプラズマ状態とすることにより、マイクロ波を反射する仮想的な反射面が形成される。中空誘電体部材４が形成した反射面により、加熱室１内に入射されたマイクロ波が反射され、加熱室１内の加熱エネルギー分布を変化させる。
【００２３】
続いて、電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、マイクロ波を反射するプラズマ状態とした中空誘電体部材４ａの状態を、マイクロ波を透過させてプラズマが発生しない気体状態とする。即ち、電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、中空誘電体部材４ａをプラズマ状態と気体状態とで切り替えることにより、反射面の形成と、形成された反射面の消失とを切り替える。中空誘電体部材４による反射面の形成と消失により、加熱エネルギーの分布が時間的に変化して平準化され、被加熱物Ｘの加熱ムラを抑制する。
【００２４】
以上のように、この実施の形態２によれば、中空誘電体部材４は、放射素子３が配置された壁面以外の少なくとも１つの壁面に沿って、２以上並列して配置され、プラズマ制御部１０１は、並列して配置された中空誘電体部材４のうち２以上の中空誘電体部材の状態を、マイクロ波を反射するプラズマ状態に制御するように構成した。
これにより、プラズマによる仮想的な反射面が形成され、加熱室内のマイクロ波の加熱エネルギーの分布を変更することができる。よって、マイクロ波の加熱エネルギーが平準化され、被加熱物の加熱ムラを抑制することができる。
【００２５】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置１０の構成を示す側方模式図である。
図６は、実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置１０の内部構成を示す上方模式図である。
図５および図６では、制御部１００の記載を省略している。また、実施の形態１，２に係るマイクロ波加熱装置１０の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１，２で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００２６】
中空誘電体部材４は、加熱室１の室内の壁面のうち、放射素子３が配置された面以外の壁面であって、被加熱物Ｘを挟んで対向する少なくとも２以上の各壁面（第１の壁面および第２の壁面）に沿って、少なくとも２以上配置される。さらに、中空誘電体部材４は、壁面からそれぞれ約０．２５波長離間した位置に配置される。
【００２７】
図５および図６では、加熱室１の側面の壁面１ａ（第１の壁面）に８本の中空誘電体部材４ａを並列して配置し、加熱室１の側面の壁面１ｂ（第２の壁面）に８本の中空誘電体部材４ｂを並列して配置した場合を示している。また、中空誘電体部材４ａは、壁面１ａから０．２５波長離間した位置に配置され、中空誘電体部材４ｂは、壁面１ｂから０．２５波長離間した位置に配置されている。複数並列した配置された中空誘電体部材４を、マイクロ波を反射するプラズマ状態とすることにより、マイクロ波を反射する仮想的な反射面が形成される。中空誘電体部材４が形成した反射面により、加熱室１内に入射されたマイクロ波が反射され、加熱室１内の加熱エネルギー分布を変化させる。
なお、中空誘電体部材４の配置数は、図６で示した本数に限定されるものではなく、被加熱物Ｘを挟んで対向する中空誘電体部材４によって仮想的な反射面が形成される配置数であれば適宜設定可能である。
【００２８】
電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、対向する一方の壁面１ａに沿って並列して配置された中空誘電体部材４ａの列を、マイクロ波を反射するプラズマ状態とする。一方、壁面１ａに対向する他方の壁面１ｂに沿って並列して配置された中空誘電体部材４ｂの列を、マイクロ波を透過させてプラズマが発生しない気体状態とする（以下、第１の状態という）。
次に、電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、壁面１ａに沿って並列して配置されたマイクロ波を反射するプラズマ状態であった中空誘電体部材４ａの列を気体状態とし、壁面１ａに対向する他方の壁面１ｂに沿って並列して配置された気体状態の中空誘電体部材４ｂの列を、マイクロ波を反射するプラズマ状態とする（以下、第２の状態という）。
【００２９】
プラズマ制御部１０１は、予め設定された時間間隔で上述した第１の状態と第２の状態とを交互に切り替える制御を行う。電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて印加する電流を調整することにより、中空誘電体部材４ａ，４ｂの列を、予め設定された時間間隔で上述した第１の状態と第２の状態とを交互で切り替える。これにより、加熱室１の室内に生じるマイクロ波の定在波の位置が変更される。
【００３０】
図７を参照しながら加熱室１の室内に生じるマイクロ波の定在波の位置の変化について説明する。
図７は、実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置１０の定在波の位置を示す図である。
また、図７Ａは上述した第１の状態におけるマイクロ波の定在波の位置を示し、図７Ｂは上述した第２の状態におけるマイクロ波の定在波の位置を示している。
【００３１】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、壁面１ａから０．２５波長離れた位置に中空誘電体部材４ａの列が位置し、壁面１ａと被加熱物Ｘを挟んで対向する壁面１ｂから０．２５波長離れた位置に中空誘電体部材４ｂの列が位置している。
まず、図７Ａに示すように、電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、中空誘電体部材４ａの列を、マイクロ波を反射するプラズマ状態とし、中空誘電体部材４ｂの列を気体状態とする（第１の状態）。図７Ａに示すように、第１の状態では、中空誘電体部材４ａの列によって仮想的な反射面Ａが形成される。形成された仮想的な反射面Ａがマイクロ波を反射することにより、図７Ａに示す定在波Ｂの波形となる。位置Ｂａに定在波Ｂの節が位置し、位置Ｂｂに定在波Ｂの腹が位置する。
【００３２】
次に、図７Ｂに示すように、電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、中空誘電体部材４ｂの列を、マイクロ波を反射するプラズマ状態とし、中空誘電体部材４ａの列を気体状態とする（第２の状態）。図７Ｂに示すように、第２の状態では、中空誘電体部材４ｂの列によって仮想的な反射面Ｃが形成される。形成された仮想的な反射面Ｃがマイクロ波を反射することにより、図７Ｂに示す定在波Ｄの波形となる。位置Ｄａに定在波Ｄの節が位置し、位置Ｄｂに定在波Ｄの腹が位置する。
【００３３】
第１の状態において定在波の節の位置（図７Ａにおける位置Ｂａ）は、第２の状態において定在波の腹の位置（例えば、図７Ｂにおける位置Ｄｂ）と一致する。同様に、第２の状態において定在波の節の位置（図７Ｂにおける位置Ｄａ）は、第１の状態において定在波の腹の位置（例えば、図７Ａにおける位置Ｂｂ）と一致する。第１の状態と第２の状態とを切り替えることにより、図７Ａおよび図７Ｂの例では定在波の節の位置が、矢印Ｅで示した距離移動する。
プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２が、中空誘電体部材４の状態を第１の状態と第２の状態とに切り替えることにより、定在波の節および腹の位置が移動し、加熱エネルギー分布が時間平均として平準化され、被加熱物Ｘの加熱ムラを抑制する。
【００３４】
以上のように、この実施の形態３によれば、中空誘電体部材４は、放射素子３が配置された壁面以外の壁面１ａから約０．２５波長離間した位置に２以上並列して配置され、且つ、放射素子３が配置された壁面以外であって壁面１ａと被加熱物Ｘを挟んで対向する壁面１ｂから約０．２５波長離間した位置に２以上並列して配置され、プラズマ制御部１０１は、壁面１ａに沿って並列して配置された中空誘電体部材４ａを、マイクロ波を反射するプラズマ状態とし、壁面１ｂに沿って並列して配置された中空誘電体部材４ｂを、マイクロ波を透過させる気体状態とする第１の状態と、壁面１ｂに沿って並列して配置された中空誘電体部材４ａを、マイクロ波を反射するプラズマ状態とし、壁面１ａに沿って並列して配置された中空誘電体部材４ｂを、マイクロ波を透過させる気体状態とする第２の状態とを、切り換える制御を行うように構成した。
これにより、定在波の節および腹の位置が移動し、加熱エネルギー分布を時間平均として平準化することができる。よって、被加熱物の加熱ムラを抑制することができる。
【００３５】
実施の形態４．
この実施の形態４では、加熱室１の室内の温度分布に基づいて、中空誘電体部材４に印加する電流を制御する構成を示す。
図８は、実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ａの構成を示すブロック図である。
実施の形態４のマイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ａは、実施の形態１−３で示した制御部１００にデータ処理部１０３およびデータベース１０４を追加して構成している。
なお、以下では、実施の形態１−３に係るマイクロ波加熱装置１０の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１−３で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００３６】
制御部１００Ａは、データ処理部１０３、データベース１０４、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２で構成される。制御部１００Ａは、加熱室１に設置された温度モニタ２００と有線または無線で接続されている。温度モニタ２００は、例えば温度センサ等で構成され、加熱室１内の温度分布を示す温度情報を取得する。温度モニタ２００は、加熱室１内の温度情報を取得可能であればよく、適当な位置に設置される。
【００３７】
データ処理部１０３は、温度モニタ２００から入力された温度情報を参照し、被加熱物Ｘの近傍領域に加熱されていない領域があるか否か判定する。ここで、被加熱物Ｘの近傍領域は、例えば加熱室１内において被加熱物Ｘを置くのに推奨される位置が予め設定されている場合に、当該位置から所定の距離以内の領域を設定する。また、加熱室１内を撮像した撮像データから被加熱物Ｘを特定し、当該被加熱物Ｘが存在する領域を被加熱物Ｘの近傍領域と設定してもよい。
【００３８】
データ処理部１０３は、被加熱物Ｘの近傍領域に加熱されていない領域があると判定した場合に、データベース１０４を参照し、温度モニタ２００から入力された温度情報に対応した制御条件を取得する。データ処理部１０３は、取得した制御条件をプラズマ制御部１０１に出力する。データベース１０４は、温度情報と、中空誘電体部材４の電極４２へ印加する電流値および印加時間を示した制御条件とを紐付けて記憶する記憶領域である。
【００３９】
プラズマ制御部１０１は、データ処理部１０３から入力された制御条件に応じて、電流調整部１０２を制御する。電流調整部１０２は、プラズマ制御部１０１の制御に基づいて、中空誘電体部材４の電極４２に印加する電流を調整する。
【００４０】
次に、マイクロ波加熱装置１０のハードウェア構成例を説明する。
図９Ａおよび図９Ｂは、実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ａのハードウェア構成例を示す図である。
マイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ａにおけるデータ処理部１０３、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２の各機能は、処理回路により実現される。即ち、マイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ａは、上記各機能を実現するための処理回路を備える。当該処理回路は、図９Ａに示すように専用のハードウェアである処理回路１００ａであってもよいし、図９Ｂに示すようにメモリ１００ｃに格納されているプログラムを実行するプロセッサ１００ｂであってもよい。
【００４１】
図９Ａに示すように、データ処理部１０３、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２が専用のハードウェアである場合、処理回路１００ａは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。データ処理部１０３、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２の各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。
【００４２】
図９Ｂに示すように、データ処理部１０３、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２がプロセッサ１００ｂである場合、各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１００ｃに格納される。プロセッサ１００ｂは、メモリ１００ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、データ処理部１０３、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２の各機能を実現する。即ち、データ処理部１０３、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２は、プロセッサ１００ｂにより実行されるときに、後述する図１０に示す各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１００ｃを備える。また、これらのプログラムは、データ処理部１０３、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００４３】
ここで、プロセッサ１００ｂとは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのことである。
メモリ１００ｃは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically EPROM）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスク、フレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ミニディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクであってもよい。
【００４４】
なお、データ処理部１０３、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、マイクロ波加熱装置１０における処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００４５】
次に、制御部１００Ａの動作について説明する。
図１０は、実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ａの動作を示すフローチャートである。
データ処理部１０３は、温度モニタ２００から温度情報を取得すると（ステップＳＴ１）、被加熱物Ｘの近傍領域の温度情報を参照し、加熱されていない領域があるか否か判定を行う（ステップＳＴ２）。加熱されていない領域がある場合（ステップＳＴ２；ＹＥＳ）、データ処理部１０３はデータベース１０４を参照し、ステップＳＴ１で取得した温度情報に対応した制御条件を取得する（ステップＳＴ３）。データ処理部１０３は、取得した制御条件をプラズマ制御部１０１に出力する。プラズマ制御部１０１は、入力された制御条件に基づいて、電流調整部１０２を制御する（ステップＳＴ４）。電流調整部１０２は、ステップＳＴ４の制御に基づいて、中空誘電体部材４の電極４２に電流を印加する（ステップＳＴ５）。その後、フローチャートはステップＳＴ１の処理に戻る。
【００４６】
一方、加熱されていない領域がない場合（ステップＳＴ２；ＮＯ）、データ処理部１０３は被加熱物Ｘの温度を参照し、設定された温度に達しているか否か判定を行う（ステップＳＴ６）。被加熱物Ｘの温度が設定された温度に達していない場合（ステップＳＴ６；ＮＯ）、データ処理部１０３は、プラズマ制御部１０１に現在の制御条件での加熱の継続を指示する（ステップＳＴ７）。プラズマ制御部１０１は、データ処理部１０３から入力された指示に基づいて、電流調整部１０２を制御する（ステップＳＴ８）。電流調整部１０２は、ステップＳＴ８の制御に基づいて、中空誘電体部材４の電極４２に電流を印加する（ステップＳＴ９）。その後、フローチャートはステップＳＴ１の処理に戻る。
【００４７】
一方、被加熱物Ｘの温度が設定された温度に達している場合（ステップＳＴ６；ＹＥＳ）、データ処理部１０３は、プラズマ制御部１０１に加熱の終了を指示する（ステップＳＴ１０）。プラズマ制御部１０１は、データ処理部１０３から入力された指示に基づいて、電流調整部１０２を制御して、電流の印加を停止し（ステップＳＴ１１）、処理を終了する。
【００４８】
なお、上述したフローチャートでは、ステップＳＴ６の判定処理において判定した被加熱物Ｘの温度に基づいて加熱を終了する処理を示したが、予め設定された加熱時間に応じて加熱を終了する処理としてもよい。
【００４９】
以上のように、実施の形態４によれば、制御部１００は、加熱室１内の温度分布を示す温度情報を取得し、中空誘電体部材４の状態を制御する制御条件を蓄積したデータベース１０４を参照し、取得した温度情報に対応した制御条件を取得するデータ処理部１０３を備え、プラズマ制御部１０１は、データ処理部１０３が取得した制御条件に応じて中空誘電体部材４の状態を制御し、電流調整部１０２は、プラズマ制御部の制御に基づいて電極に印加する電流を調整するように構成した。
これにより、加熱室内の温度分布に基づいて中空誘電体部材４のプラズマ状態を制御することができる。被加熱物の加熱ムラを抑制することができる。
【００５０】
なお、上述した実施の形態４では、マイクロ波加熱装置１０がデータベース１０４を備える構成を示したが、外部装置がデータベース１０４を有する構成としてもよい。
【００５１】
実施の形態５．
この実施の形態５では、温度モニタ２００が取得した温度情報を用いてデータベース１０４を更新する構成を示す。
図１１は、実施の形態５に係るマイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ｂの構成を示すブロック図である。
実施の形態５の制御部１００Ｂは、実施の形態４で示した制御部１００Ａのデータ処理部１０３に替えてデータ処理部１０３ａを備え、更新処理部１０５を追加して構成している。
なお、以下では、実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ａの構成要素と同一または相当する構成には、実施の形態４で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００５２】
データ処理部１０３ａは、温度モニタ２００から入力された温度情報のうち、プラズマ制御部１０１および電流調整部１０２によって、中空誘電体部材４のプラズマ状態を変更した後の温度情報を更新処理部１０５に出力する。更新処理部１０５は、データ処理部１０３ａからプラズマ状態変更後の温度情報の入力を受け付ける。更新処理部１０５は、受け付けたプラズマ状態変更後の温度情報を、データベース１０４に記憶させる。データベース１０４は、プラズマ状態変更前の温度情報と、制御条件と、プラズマ状態変更後の温度情報とを紐付けて記憶する。
【００５３】
データ処理部１０３ａは、温度モニタ２００から入力された温度情報に基づいて制御条件を取得する際に、プラズマ状態変更後の温度情報も参照し、目標とする温度分布となる制御条件を取得する。更新処理部１０５がプラズマ状態変更後の温度情報を用いてデータベース１０４を更新することにより、データ処理部１０３は被加熱物Ｘが適切な加熱状態となる制御情報を取得可能となる。
【００５４】
また、更新処理部１０５は、プラズマ状態変更後に温度情報がどのように変化したかを示す情報を用いて、制御条件の学習処理を行う構成としてもよい。更新処理部１０５は、制御条件の学習結果に基づいて、データベース１０４に記憶した制御条件を更新する。更新処理部１０５が制御条件を学習処理することにより、迅速に最適なプラズマ状態の制御を行うことができる。
【００５５】
次に、制御部１００Ａのハードウェア構成例を説明する。なお、実施の形態４と同一の構成の説明は省略する。
制御部１００Ａにおけるデータ処理部１０３ａおよび更新処理部１０５は、図９Ａで示した処理回路１００ａ、または図９Ｂで示したメモリ１００ｃに格納されるプログラムを実行するプロセッサ１００ｂである。
【００５６】
以上のように、実施の形態５によれば、制御部１００は、データ処理部１０３を介してプラズマ制御部１０１がプラズマ状態を変更した後の温度情報を取得し、プラズマ状態を変更する前後の温度情報を制御条件と紐付けてデータベース１０４に記憶させる更新を行う更新処理部１０５を備え、データ処理部１０３は、更新後のデータベース１０４を参照し、現在の温度情報、および電流を印加する前後の温度情報に基づいて制御条件を取得するように構成した。
これにより、更新処理を複数回繰り返し、被加熱物に加熱ムラがない状態まで加熱することができる。また、プラズマ状態を変更した後の情報を蓄積することができ、所望の温度分布となる制御条件をより取得しやすくなる。
【００５７】
また、実施の形態５によれば、更新処理部１０５は、プラズマ状態変更後に温度情報がどのように変化したかを示す情報を用いて、制御条件の学習処理を行うように構成したので、加熱室内の温度分布に対して最適なプラズマ状態の制御を行うことができる、
【００５８】
なお、上述した実施の形態４および実施の形態５では、図２、図４および図６で示した実施の形態１−３のマイクロ波加熱装置１０に適用する制御部１００Ａ，１００Ｂについて説明を行った。しかし、制御部１００Ａ，１００Ｂを適用するマイクロ波加熱装置１０は図２、図４および図６で示した構成に限定されるものではなく、例えば図１２に示すマイクロ波加熱装置１０であってもよい。
図１２は、実施の形態４，５に係るマイクロ波加熱装置１０のその他の構成例を示す図であり、マイクロ波加熱装置１０の内部構成を示す上方模式図である。図１２では、制御部１００Ａ，１００Ｂの記載を省略している。
【００５９】
中空誘電体部材４は、放射素子３が配置された面（例えば、図１で示した上面）と交わる加熱室１の側面の全ての壁面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに沿って並列して配置される。また、中空誘電体部材４の並列した列は、複数積層させて配置される。図１２の例では、壁面１ａに沿って並列した中空誘電体部材４の列を３層積層させて配置した場合を示している。同様に、壁面１ｂに沿って並列した中空誘電体部材４の列を３層積層させて配置し
壁面１ｃに沿って並列した中空誘電体部材４の列を２層積層させて配置し、壁面１ｄに沿った並列した中空誘電体部材４の列を２層積させ配置した場合を示している。
【００６０】
制御部１００Ａ、１００Ｂは、温度モニタ２００から入力された温度情報に基づいて、複数の中空誘電体部材４のうち、隣接する任意の中空誘電体部材４を反射モードのプラズマ状態とする制御を行う。また、その他の中空誘電体部材４を、前記マイクロ波を透過させる気体状態とする制御を行う。これにより、中空誘電体部材４によって任意の反射面が構成される。図１２の例では、仮想的な反射面Ｆが形成された場合を示している。温度モニタ２００から入力された温度情報に基づいて、仮想的な反射面の形成を制御することにより、マイクロ波の反射方向が制御され、加熱領域が制御される。温度モニタ２００から入力された温度情報に基づいて、より効果的な加熱制御を行うことができる。
【００６１】
このように、実施の形態５のその他の構成によれば、中空誘電体部材４は、放射素子３が配置された壁面と交わる壁面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに沿って並列して配置され、且つ当該壁面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに沿って並列した列を複数積層させて配置され、プラズマ制御部１０１は、データ処理部１０３が取得した制御条件に応じて電極４２に印加する電流を制御し、隣接する任意の３以上の中空誘電体部材４を、マイクロ波を反射するプラズマ状態とし、その他の中空誘電体部材を、マイクロ波を透過させる気体状態とする制御を行うように構成した、
これにより、加熱室内の温度分布に応じた仮想的な反射面が形成され、温度分布に応じた加熱領域の制御を行うことができる。よって温度分布に応じた、より効果的な加熱制御を行うことができる。
【００６２】
実施の形態６．
この実施の形態６では、加熱室１内のある領域を集中的に加熱する構成を示す。
図１３は、実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置１０Ａの構成を示す側方模式図である。なお、図１３では、制御部１００Ｃの記載を省略している。
図１４は、実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置１０Ａの制御部１００Ｃの構成を示すブロック図である。
実施の形態６のマイクロ波加熱装置１０Ａは、実施の形態４で示したマイクロ波加熱装置１０のマイクロ波発生部２に位相器２４を追加して設けて構成している。また、放射素子３を２つ設けて構成している。さらに、実施の形態４で示したマイクロ波加熱装置１０の制御部１００Ａに替えて制御部１００Ｃを設けて構成している。
なお、以下では、実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置１０の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態４で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００６３】
放射素子３ａと放射素子３ｂは、空間的に離間する位置に配置され、マイクロ波発生部２において発生したマイクロ波を加熱室１内へ放射する。放射素子３ａ，３ｂの種類はどのようなものであってもよい。また、放射素子３の数は２つ以上配列してもよく、同一直線上であれば複数の放射素子３を配列可能である。
放射素子３ａ，３ｂには、マイクロ波発生部２の位相器２４が接続される。位相器２４は、各放射素子３ａ，３ｂから放射するマイクロ波の位相に差を設ける。位相器２４が設けた位相差により、放射素子３ａ，３ｂから放射されるマイクロ波の放射方向は、少なくとも一方向に制御される。
【００６４】
加熱室１は閉じた空間であるため定在波が生じ、マイクロ波のビームを自由に制御することができない。そこで、プラズマ制御部１０１は、少なくとも１本以上の中空誘電体部材４を吸収モードのプラズマ状態に制御する。これにより、加熱室１内のマイクロ波が中空誘電体部材４に吸収される。マイクロ波が吸収されることにより、加熱室内の定在波が抑制され、加熱室１は開いた空間と同様にマイクロ波のビームが制御される。
【００６５】
図１４を参照しながら、制御部１００Ｃの詳細について説明する。
制御部１００Ｃのデータ処理部１０３ｂは実施の形態４と同様に温度モニタ２００から入力された温度情報を参照し、被加熱物Ｘの近傍領域に加熱されていない領域があるか否か判定する。被加熱物Ｘの近傍領域に加熱されていない領域があると判定した場合に、データ処理部１０３ｂは、位相器２４に対して放射するマイクロ波の位相に差を設けるように制御指示を出力する。また、データ処理部１０３ｂは、位相器２４に対して放射するマイクロ波の位相に差を設けるように制御指示を出力した場合に、データベース１０４から少なくとも１本以上の中空誘電体部材４を吸収モードのプラズマ状態に制御する制御条件を取得する。データベース１０４は、位相器２４がマイクロ波の位相に差を設けている場合の制御条件を記憶する。
【００６６】
図１５は、実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置１０Ａの内部構成を示す上方模式図である。
中空誘電体部材４は、放射素子３ａ，３ｂの配列方向に伸びる直線と交わる壁面に沿って、並列して配置される。図１５の例では、中空誘電体部材４ａを、放射素子３ａ，３ｂの配列方向に伸びる直線と交わる壁面１ａに沿って並列して配置し、中空誘電体部材４ｂが放射素子３ａ，３ｂの配列方向に伸びる直線と交わる壁面１ｂに沿って並列して配置した場合を示している。
【００６７】
プラズマ制御部１０１は、データ処理部１０３ｂが取得した制御条件に基づいて、少なくとも１つの中空誘電体部材４を吸収モードのプラズマ状態とし、その他の中空誘電体部材４を反射モードのプラズマ状態に制御する。図１５の例では、プラズマ制御部１０１が、壁面１ａに沿って配置された中空誘電体部材４ａの列のうち、１本の中空誘電体部材４ｃを吸収モードのプラズマ状態とし、その他の中空誘電体部材４ａを反射モードのプラズマ状態に制御した場合を示している。同様に、壁面１ｂに沿って配置された中空誘電体部材４ｂの列のうち、１本の中空誘電体部材４ｄを吸収モードのプラズマ状態とし、その他の中空誘電体部材４ｂを反射モードのプラズマ状態に制御した場合を示している。
図１５で示した構成とすることにより、放射素子３ａ，３ｂの配列方向へのマイクロ波の放射方向を変更することができる。
【００６８】
次に、制御部１００Ｃのハードウェア構成例を説明する。なお、実施の形態４と同一の構成の説明は省略する。
制御部１００Ｃにおけるデータ処理部１０３ｂは、図９Ａで示した処理回路１００ａ、または図９Ｂで示したメモリ１００ｃに格納されるプログラムを実行するプロセッサ１００ｂである。
【００６９】
次に、制御部１００Ｃの動作について説明する。
図１６は、実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置１０Ａの制御部１００Ｃの動作を示すフローチャートである。
データ処理部１０３ｂは、温度モニタ２００から温度情報を取得すると（ステップＳＴ１）、被加熱物Ｘの近傍領域の温度情報を参照し、加熱されていない領域があるか否か判定を行う（ステップＳＴ２）。加熱されていない領域がある場合（ステップＳＴ２；ＹＥＳ）、データ処理部１０３ｂは位相器２４に対して放射するマイクロ波の位相に差を設けるように制御指示を出力する（ステップＳＴ２１）。
【００７０】
また、データ処理部１０３ｂは、データベース１０４を参照し、放射素子３ａ，３ｂから放射するマイクロ波の位相に差を設ける場合の、制御条件を取得する（ステップＳＴ２２）。データ処理部１０３は、取得した制御条件をプラズマ制御部１０１に出力する。その後、フローチャートはステップＳＴ４の処理に進む。一方、加熱されていない領域がない場合（ステップＳＴ２；ＮＯ）、ステップＳＴ６の処理に進む。
【００７１】
マイクロ波加熱装置１０Ａの中空誘電体部材４のその他の配置例について説明する。マイクロ波加熱装置１０Ａの中空誘電体部材４の配置は、被加熱物Ｘを集中して加熱可能な配置であれば適宜設定可能である。
図１７は、実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置１０Ａの中空誘電体部材４のその他の配置例を示す図である。図１７は、加熱室１の内部構成を示す上方模式図である。
【００７２】
上述した図１３では放射素子３ａ，３ｂの配列方向を一方向としたが、互いに直交する直線上、且つ各直線上に２以上の放射素子３を配列する構成としてもよい。位相器２４は、各放射素子３から放射するマイクロ波の位相に差を設ける。位相器２４が設けた位相差により、全ての放射素子３から放射されるマイクロ波の放射方向が制御される。
この場合、図１７に示すように、放射素子３ａ，３ｂの配列方向に伸びる直線３Ａと交わる壁面１ａ，１ｂ、および放射素子３ｃ，３ｄの配列方向に伸びる直線３Ｂと交わる壁面１ｃ，１ｄに沿って、中空誘電体部材４を並列して配置する。即ち、放射素子３が配置された面（例えば、図１３で示した上面）と交わる全ての壁面に中空誘電体部材４の列が配置される。プラズマ制御部１０１は、各壁面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに並列して配置された中空誘電体部材４のうち少なくとも１つの中空誘電体部材４を吸収モードのプラズマ状態に制御する。
当該構成により、４以上の放射素子３の配列面と並行な面上において定在波の発生が抑制され、マイクロ波が２次元的に操作される。これにより、４以上の放射素子３が配置された平面と平行な面上における任意の点にマイクロ波ビームを集中させることができる。
【００７３】
図１８は、実施の形態６に係るマイクロ波加熱装置１０Ａの中空誘電体部材４のその他の配置例を示す図である。図１８は、加熱室１の内部構成を示す上方模式図である。
図１８は、中空誘電体部材４を加熱室１の各壁面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに沿って並列に配置し、且つ当該並列した列を２層積層させ、中空誘電体部材４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆの列とした場合を示している。即ち、放射素子３が配置された面（例えば、図１３で示した上面）と交わる全ての壁面に中空誘電体部材４の列を２層以上配置する。
【００７４】
プラズマ制御部１０１は、データ処理部１０３ｂから入力された制御条件に基づいて、中空誘電体部材４ａの列の層毎に、中空誘電体部材４ｂの列の層毎に、中空誘電体部材４ｅの列の層毎に、および中空誘電体部材４ｆの列の層毎に、電流値に差を設ける。プラズマ制御部１０１は、中空誘電体部材４の列の層毎に吸収効率が異なる吸収モードのプラズマ状態とする制御を行う。具体的に、プラズマ制御部１０１は、被加熱物Ｘに近い側に位置する層を構成する中空誘電体部材４に小さい電流値を設定し、被加熱物Ｘに遠い側に位置する層を構成する中空誘電体部材４に大きい電流値を設定する。これにより、マイクロ波の吸収性能が向上し、被加熱物Ｘが存在する領域との波動インピーダンス整合が行われ、加熱室１中央へのマイクロ波の反射を抑えることができる。これにより、マイクロ波のビームをより細かく制御し、被加熱物Ｘの加熱も細かく制御することができる。
【００７５】
以上のように、実施の形態６によれば、２以上の放射素子３ａ，３ｂを備え、マイクロ波発生部２は、２以上の放射素子３ａ，３ｂが放射するマイクロ波の位相に差を設ける位相器２４を有し、中空誘電体部材４は、２以上の放射素子３ａ，３ｂの配列方向に伸びる直線と交わる壁面に１ａ，１ｂ沿って、２以上並列して配置され、プラズマ制御部１０１は、中空誘電体部材４のうち少なくとも１つの中空誘電体部材４を、マイクロ波を吸収するプラズマ状態とする制御を行うように構成した。
これにより、放射素子の配列方向へのマイクロ波の放射方向を変更することができる、よって、集中して加熱を行いたい領域にマイクロ波のビームを集中させることができ、加熱すべき領域を効率的に加熱することができる。
【００７６】
また、この実施の形態６によれば、放射素子３は、第１の配列方向に２以上配列され、且つ第２の配列方向に２以上配列され、位相器２４は、第１の配列方向および第２の配列方向に配置された各放射素子３の位相に差を設け、中空誘電体部材４は、第１の配列方向に伸びる直線と交わる壁面に沿って２以上並列して配置され、且つ第２の配列方向に伸びる直線と交わる壁面に沿って、２以上並列して配置され、プラズマ制御部１０１は、第１の配列方向に伸びる直線と交わる壁面１ａ、１ｂに沿って配置された中空誘電体部材４のうち少なくとも１つの中空誘電体部材４、および第２の配列方向に伸びる直線と交わる壁面１ｃ，１ｄに沿って配置された中空誘電体部材４のうち少なくとも１つの中空誘電体部材４を、マイクロ波を吸収するプラズマ状態とする制御を行うように構成した。
これにより、放射素子の配列面と並行な面上における定在波の発生を抑制することができる。よって、放射素子の配列面と並行な面上における任意の点にマイクロ波のビームを集中させることができる。
【００７７】
また、この実施の形態６によれば、中空誘電体部材４は、第１の配列方向に伸びる直線と交わる壁面１ａ、１ｂに沿って並列した列を複数積層させて配置され、且つ第２の配列方向と交わる壁面１ｃ，１ｄに沿って並列した列を複数積層させて配置されるように構成したので、加熱室内に生じる定在波を効果的に抑制し、加熱室に放射するマイクロ波のビームを被加熱物に集中させることができる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態６では、実施の形態４に係るマイクロ波加熱装置１０に適用する場合を例に説明を行ったが、実施の形態５に係るマイクロ波加熱装置１０に適用してもよい。
【００７９】
上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
この発明に係る技術は、プラズマによって加熱ムラを抑制する加熱装置等に適用するのが好ましい。
【符号の説明】
【００８１】
１  加熱室、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  壁面、２  マイクロ波発生部、３，３ａ，３ｂ  放射素子、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ  中空誘電体部材、１０，１０Ａ  マイクロ波加熱装置、２１  マイクロ波発振器、２２  マイクロ波増幅器、２３  マイクロ波発振制御部、２４  位相器、４１  ガス、４２  電極、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  制御部、１０１  プラズマ制御部、１０２  電流調整部、１０３，１０３ａ，１０３ｂ  データ処理部、１０４  データベース、１０５  更新処理部、２００  温度モニタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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