(57)【要約】【課題】さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に短時間で加熱する高周波発処理装置の提供。【解決手段】高周波を発振する発振部３、分配部４、増幅部６ａ〜６ｂ、放射部８ａ〜８ｃを備え、前記伝送線路７は、増幅部６ａ、６ｂからの給電位相により、放射部８ａまたは、８ｂ、８ｃへの高周波伝送を制御する構成としてある。これにより、２か所から給電される高周波を、伝送線路上で合成し、選択した放射部より放射して、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に短時間で加熱することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波を供給する２か所の給電部と、高周波を放射する複数の放射部と、前記給電部から前記放射部へ高周波を伝送する伝送線路とを有し、前記伝送線路は環状伝送線路を備え、前記２か所の給電部は前記環状伝送線路を経由して前記複数の放射部へ高周波を伝送し、前記２か所の給電部の前記環状伝送線路への結合位置を略４分の１波長の間隔で配置する構成とした高周波処理装置。
【請求項２】
前記環状伝送線路の前記２か所の給電部とのそれぞれの結合位置からほぼ同等の距離となる位置に第１の分岐伝送線路を結合し、前記環状伝送線路の前記第１の分岐伝送線路との結合位置から略４分の１波長の位置に第２、第３の分岐伝送線路を結合し、前記複数の放射部は、前記第１、第２、第３の分岐伝送線路のいずれかの先に設置する構成とした請求項１に記載の高周波処理装置。
【請求項３】
前記環状伝送線路のほぼ直線部に直交する方向から前記給電部を結合する構成とした請求項１または２に記載の高周波処理装置。
【請求項４】
前記２か所の給電部間の位相差制御を可能とし、前記位相差制御により、前記複数の放射部への給電を選択する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波処理装置。
【請求項５】
前記第１、第２、第３の分岐伝送線路の先にさらに分岐を設けて、前記複数の放射部を設置する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の高周波処理装置は、複数の回転アンテナを備え、この複数の回転アンテナより高周波を放射することにより加熱室の広範囲に高周波を供給し、加熱むらのない例えば調理を可能としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、複数の放射部を備え、この複数の放射部から放射される高周波の位相差を変化させて干渉状態を変化させることにより、高周波分布を変化させ、対象物を均一に加熱したり、集中的に加熱したりすることができるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４７３２２号公報
【特許文献２】特開２００８−６６２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の回転アンテナを回転させるものは、放射部が回転範囲内で動く程度で、高周波分布の変動効果は少ない。
【０００６】
また、複数の放射部から高周波を放射することにより加熱室内で高周波を空間合成させるものでは、下記するように、加熱室内に収納されたさまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に加熱処理することが難しいという課題を有していた。
【０００７】
すなわち、位相差制御で定在波を移動させても、半波長程度の移動に留まるため、高周波分布の変動効果は少なかった。
【０００８】
さらに、複数放射を空間合成して、加熱室内の高周波分布を制御しようとしても、加熱室に収納された被加熱物、例えば食品の影響で高周波分布自体が変わるので、設計時点の思惑通りの加熱を再現することができなかった。
【０００９】
また、複数放射部をＯＮ／ＯＦＦさせると、放射位置が大きくずれて、高周波分布の変動を大きくできるが、供給電力が小さくなり、調理時間が長くなる別の課題が生じる。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を所望の状態に短時間で加熱する高周波発処理装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、高周波を供給する２か所の給電部と、高周波を放射する複数の放射部と、前記給電部から前記放射部へ高周波を伝送する伝送線路とを有し、前記伝送線路は環状伝送線路を備え、前記２か所の給電部は前記環状伝送線路を経由して前記複数の放射部へ高周波を伝送し、前記２か所の給電部の前記環状伝送線路への結合位置を略４分の１波長の間隔で配置した構成としてある。
【００１２】
これにより、複数の放射部から高周波を選択的に切り替えて放射させ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を短時間で所望の状態に加熱することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高周波処理装置は、上記構成により、放射部から高周波を選択的に切り替えて意図した加熱分布を実現することができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を短時間で所望の状態に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における高周波処理装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における伝送線路の線路長説明図
【図３】本発明の実施の形態１における伝送線路の線路長説明図
【図４】本発明の実施の形態１における伝送線路の斜視図
【図５】本発明の実施の形態２における伝送線路の配置図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、高周波を供給する２か所の給電部と、高周波を放射する複数の放射部と、前記給電部から前記放射部へ高周波を伝送する伝送線路とを有し、前記伝送線路は環状伝送線路を備え、前記２か所の給電部は前記環状伝送線路を経由して前記複数の放射部へ高周波を伝送し、前記２か所の給電部の前記環状伝送線路への結合位置を略４分の１波長の間隔で配置した構成としてある。
【００１６】
これにより、複数の放射部から高周波を選択的に切り替えて放射させ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を短時間で所望の状態に加熱することができる。詳述すると、２か所の給電部から供給される高周波の給電位相により、それぞれの給電部の環状伝送線路との結合位置での合成を制御して、高周波の伝送方向を制御できる。よって、高周波を供給する放射部を選択することができ、意図した加熱分布を実現することができて、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を短時間で所望の状態に加熱することができる。
【００１７】
第２の発明は、特に第１の発明の高周波処理装置において、前記環状伝送線路の前記２か所の給電部とのそれぞれの結合位置からほぼ同等の距離となる位置に第１の分岐伝送線路を結合し、前記環状伝送線路の前記第１の分岐伝送線路との結合位置から略４分の１波長の位置に第２、第３の分岐伝送線路を結合し、前記複数の放射部は、前記第１、第２、第３の分岐伝送線路のいずれかの先に設置する構成としてある。
【００１８】
これにより、第１、第２、第３の分岐伝送線路の環状伝送線路との結合位置での合成位相を２か所の給電位相により制御して、高周波を供給する放射部を選択することができ、意図した加熱分布を実現することができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物に適した加熱を短時間で行うことができる。
【００１９】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の高周波処理装置において、前記環状伝送線路のほぼ直線部に直交する方向から前記給電部を結合する構成としてある。
【００２０】
これにより、給電部から環状伝送線路への結合をＴ字形状とすることができ、これによって周回側ともう一方の給電部結合側へ伝送する電力を均等に分配でき、それぞれの給電部の結合位置での合成による高周波の伝送方向の制御をより確実に行って、高周波を供給する放射部を選択し、意図した加熱分布を実現することができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物に適した加熱を短時間で行うことができる。
【００２１】
第４の発明は、特に第１〜第３の発明の高周波処理装置において、前記２か所の給電部間の位相差制御を可能とし、前記位相差制御により、前記複数の放射部への給電を選択する構成としてある。
【００２２】
この給電部間位相差制御により、高周波を伝送する放射部を選択して、意図した加熱分布を実現することができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物に適した加熱を短時間で行うことができる。
【００２３】
第５の発明は、特に第１〜第４の発明の高周波処理装置において、前記第１、第２、第３の分岐伝送線路の先にさらに分岐を設けて、前記複数の放射部を設置する構成としてある。
【００２４】
この給電部間位相差制御により、複数の放射部への給電を選択でき、意図した加熱分布をより広範囲で実現することができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物に適した加熱を短時間で行うことができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における高周波処理装置の構成図を示す。図１において、加熱室１に収納された被加熱物２は、放射部８ａ、８ｂ、８ｃより放射された高周波により加熱される。高周波は、発振部３により発振し、分配部４で複数に分配され、増幅部６ａ、６ｂで大電力に増幅され、伝送線路７で放射部８ａ、８ｂ、８ｃへ供給される。分配部４で複数に分配された高周波は、位相可変部５により他方と異なる位相値に調整して増幅部６ｂへ供給することができる。
【００２７】
以上のように構成された高周波処理装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態１における伝送線路の線路長説明図である。増幅部６ａ、６ｂからの高周波は、給電部９ａ、９ｂより環状線路構造の伝送線路７へ供給され、伝送線路７上で合成され、伝送線路７上の分岐１０ａ、１０ｂ、１０ｃより放射部８ａ、８ｂ、８ｃへ供給される。略長円形状の環状線路構造の伝送線路７のほぼ直線部に増幅部６ａ、６ｂからの給電部９ａ、９ｂが略４分の１波長の経路１３で設けられ、伝送線路７のほぼ直線部に対して直交する方向から給電する構成になっている。すなわち、略Ｔ字形状の結合線路構成になっている。よって、給電は２方向に均等に分かれる。
【００２９】
表１は、図２における同相給電条件の伝送線路の伝送動作説明表である。なお、表の中で記載している数字は各図（この場合は図２）で使用している図番を意味している。これは以下に述べる表２、表３（この場合はいずれも図２）、表４（この場合は図３）においても同じである。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
経路１３の経路長は、９０ｄｅｇ（略４分の１波長）なので、増幅部６ｂから０ｄｅｇで伝送してきた高周波は、経路１３を経て給電部９ａの位置で９０ｄｅｇ進んで９０ｄｅｇになる。給電部９ａでは、増幅部６ａからの０ｄｅｇ位相の高周波と、前記増幅部６ｂからの９０ｄｅｇ位相の高周波が合成され、周回側へ伝送される。
【００３２】
給電部９ｂでも同様に増幅部６ｂからの０ｄｅｇ位相の高周波と、増幅部６ａからの９０ｄｅｇ位相の高周波が合成され、周回側へ伝送される。つまり、増幅部６ａ、６ｂが同じ０ｄｅｇ位相で給電された場合、給電部９ａ、９ｂから周回側へは均等な電力が伝送される。
【００３３】
表２は、図２における９０ｄｅｇ位相差給電条件の伝送線路の伝送動作説明表である。
【００３４】
【表２】
2019204572.tif 000004
【００３５】
増幅部６ｂから９０ｄｅｇで伝送してきた高周波は、経路１３を経て給電部９ａの位置で９０ｄｅｇ進んで１８０ｄｅｇになる。給電部９ａでは、増幅部６ａからの０ｄｅｇ位相の高周波と、前記増幅部６ｂからの１８０ｄｅｇ位相の高周波が、逆相合成で打ち消され、周回側へは伝送できなくなる。
【００３６】
一方、給電部９ｂでは、増幅部６ａから０ｄｅｇで伝送してきた高周波は、経路１３を経て給電部９ｂの位置で９０ｄｅｇ進んで９０ｄｅｇになり、増幅部６ｂからの９０ｄｅｇ位相の高周波と、同相合成で重ね合わさり、周回側へ伝送される。つまり、増幅部６ｂが増幅部６ａより９０ｄｅｇ位相が進んだ給電の場合、給電部９ａ側では周回方向へ伝送せず、給電部９ｂ側から周回方向へ２給電が重ねあわされた電力が伝送され、主に放射部８ｃへ選択的に供給される。
【００３７】
表３は、同じく図２における−９０ｄｅｇ位相差給電条件の伝送線路の伝送動作説明表である。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
増幅部６ｂから−９０ｄｅｇで伝送してきた高周波は、経路１３を経て給電部９ａの位置で９０ｄｅｇ進んで０ｄｅｇになる。給電部９ａでは、増幅部６ａからの０ｄｅｇ位相の高周波と、前記増幅部６ｂからの０ｄｅｇ位相の高周波が、同相合成で重ね合わさり、周回側へ伝送される。
【００４０】
一方、給電部９ｂでは、増幅部６ａから０ｄｅｇで伝送してきた高周波は、経路１３を経て給電部９ａの位置で９０ｄｅｇ進んで９０ｄｅｇになり、増幅部６ｂからの−９０ｄｅｇ位相の高周波と、逆相合成で打ち消され、周回側へは伝送できなくなる。つまり、増幅部６ｂが増幅部６ａより９０ｄｅｇ位相が遅れた給電の場合、給電部９ｂ側では周回方向へ伝送せず、給電部９ａ側から周回方向へ２給電が重ねあわされた電力が伝送され、主に放射部８ｂへ選択的に供給される。
【００４１】
図３は、本実施の形態１における伝送線路の線路長説明図である。環状線路構造の伝送線路７の距離は、給電部９ａから分岐１０ａまでの位相長１１ａと給電部９ｂから分岐１０ａまでの位相長１１ｂは、同相となる距離で、例えば０ｄｅｇの位相距離となる。また、分岐１０ａと分岐１０ｂ、１０ｃまでの位相長１２ａ、１２ｂは、それぞれ９０ｄｅｇ（４分の１波長）の位相距離となる。
【００４２】
表４は、図３における伝送線路の伝送動作説明表である。
【００４３】
【表４】
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【００４４】
増幅部６ａ、６ｂから給電部９ａ、９ｂへの給電位相が同相で共に０ｄｅｇの場合、位相長１１ａ、１１ｂが前記の０ｄｅｇなので、分岐部１０ａへの伝送位相は、それぞれ０ｄｅｇになり、放射部８ａへは同相で重ね合わせた高周波が供給される。
【００４５】
しかし、分岐部１０ｂへの伝送位相は、位相長１２ａ分位相がずれ、増幅部６ａ側が−９０ｄｅｇ、増幅部６ｂ側が９０ｄｅｇになり、放射部８ｂへは逆相で打ち消され高周波は供給されない。分岐部１０ｃへの伝送も同じ原理により、放射部８ｃへは逆相で打ち消され高周波は供給されない。
【００４６】
つまり、増幅部６ａ、６ｂから給電部９ａ、９ｂへの給電位相が同相の場合、高周波電力は、選択的に放射部８ａへのみ供給される。
【００４７】
以上説明の通り、給電部９ａ、９ｂへの給電位相の制御により、加熱室１へ高周波を放射する放射部８ａまたは、８ｂ、８ｃを選択して切り替えることができ、高周波分布を操作することができる。すなわち、高周波を供給する放射部を選択することができ、意図した加熱分布を実現することができて、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物を短時間で所望の状態に加熱することができる。
【００４８】
図４は、本発明の実施の形態１における伝送線路の斜視図を示す。環状線路構造の伝送線路７を加熱室１の１壁面に近接したマイクロストリップ線路で構成している。給電部９ａ、９ｂは、加熱室１の壁面より挿入した同軸線芯線をマイクロストリップ線路に接続して構成している。分岐部１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、分岐したマイクロストリップ線路で構成している。放射部８ａ、８ｂ、８ｃは、マイクロストリップ線路で構成したアンテナにより構成している。
【００４９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における伝送線路の配置図を示す。
【００５０】
本実施の形態の高周波処理装置は、伝送線路７上の分岐１０ｂの先には、伝送線路を更に分岐させて、放射部８ｂ、８ｄが接続されている。また、分岐１０ｃの先には、同様に伝送線路を分岐させて放射部８ｃ、８ｅが接続されている。例えば、表３の増幅部６ｂが増幅部６ａより９０ｄｅｇ位相が遅れた給電をすることで、給電部９ａ側から周回方向へ２給電が重ねあわされた電力が伝送され、主に放射部８ｂ、８ｄへ選択的に供給されて、右半分を広く加熱することができる。すなわち、高周波を供給する放射部を８ｂ、８ｄと増やすことによって意図した加熱分布をより広範囲で実現することができ、さまざまな形状・種類・量の異なる被加熱物に適した加熱を短時間で行うことができる。
【００５１】
以上、本発明に係る高周波加熱処理装置について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば本実施の形態では、高周波の発信源を半導体で構成した例を示しているが、マグネトロンなど他の発振源を使用してもかまわない。このように、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる高周波処理装置は、複数の放射部を選択して放射できるので、意図した加熱分布を実現することができる高周波処理装置とすることができる。よって、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源の高周波電源などの用途に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１  加熱室
２  被加熱物
３  発振部
４  分配部
５  位相可変部
６ａ〜６ｂ  増幅部
７  伝送線路
８ａ〜８ｅ  放射部
９ａ〜９ｂ  給電部
１０ａ〜１０ｃ  分岐部
１１ａ〜１１ｂ  位相長
１２ａ〜１２ｂ  位相長
１３  経路
【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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