(57)【要約】高周波電力を発生させる高周波電力発生部（１２０）と、高周波電力を表面波で伝播して被加熱物（１０２）を加熱する表面波励振体（１０３）と、高周波電力を表面波励振体（１０３）に供給する高周波電力供給部（１１０）と、被加熱物（１０２）を設置する設置台（１０１）を備える。高周波電力発生部（１２０）は、所望される表面波励振体（１０３）近傍の高周波電力の表面集中度に応じて、表面波励振体（１０３）に供給する高周波電力の周波数と表面波励振体（１０３）の励振周波数との大小関係を設定して、被加熱物（１０２）を加熱する。これにより、被加熱物（１０２）の厚み方向の加熱状態が変更可能な高周波加熱装置（１００）を提供する。
2018003546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力を発生させる高周波電力発生部と、
前記高周波電力を表面波で伝播して前記被加熱物を加熱する表面波励振体と、
前記高周波電力を前記表面波励振体に供給する高周波電力供給部と、
前記被加熱物を設置する設置台と、を備え、
前記高周波電力発生部は、所望される前記表面波励振体近傍の前記高周波電力の表面集中度に応じて、前記表面波励振体に供給する前記高周波電力の周波数と前記表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定して、前記被加熱物を加熱処理する、高周波加熱装置。
【請求項２】
前記表面波励振体に供給する高周波電力の周波数は、前記表面波励振体の励振周波数に等しい、または前記表面波励振体の励振周波数よりも低い、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記表面波励振体に供給する高周波電力の周波数は、前記表面波励振体の励振周波数よりも高い、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記高周波電力発生部は、設定された周波数の高周波電力を発生する、周波数可変の高周波発振器で構成される、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記表面波励振体は、励振周波数を可変できる、励振周波数可変の表面波励振体で構成される、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期構造体を用いた表面波励振体を備える高周波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周期構造体を用いた表面波励振体に高周波電力を給電して、食品などの被加熱物に加熱処理を施す高周波加熱装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１の高周波加熱装置は、交叉指型テープ線路（表面波線路）の終端部のインピーダンスを時間的に変化させるインピーダンス可変部を備える。インピーダンス可変部は、定在波分布を時間的に変化させて、強いエネルギの放射を行なう部分を移動させる。これにより、食品全体を効率良く加熱する。【０００４】
つまり、上記高周波加熱装置は、交叉指型テープ線路（表面波線路）の終端部のインピーダンスの変化により、交叉指型テープ線路（表面波線路）の定在波分布を変化させて、終端部のインピーダンスを時間的に変化させる。これにより、定在波分布を時間的に変化させて、食品全体を加熱している。【０００５】
しかしながら、従来の高周波加熱装置は、被加熱物の厚み方向に対する高周波電力の放射分布を、変化させることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２４０５８９号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、被加熱物への高周波電力の放射分布を変化させて、被加熱部の加熱状態を変えることができる高周波加熱装置を提供する。
【０００８】
つまり、本発明の高周波加熱装置は、高周波電力を発生させる高周波電力発生部と、高周波電力を表面波で伝播して被加熱物を加熱する表面波励振体と、高周波電力を表面波励振体に供給する高周波電力供給部と、被加熱物を設置する設置台を備える。高周波電力発生部は、所望される表面波励振体近傍の高周波電力の表面集中度に応じて、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定して、被加熱物を加熱処理する。
【０００９】
この構成によれば、被加熱物の厚み方向において、所望される加熱状態に応じて、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と、表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定する。これにより、被加熱物の厚み方向において、所望の加熱状態で被加熱物を加熱処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施の形態の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、同高周波加熱装置の高周波電力供給部の構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、同高周波加熱装置の表面波励振体による電界の表面集中度が高い場合における、被加熱物の加熱動作の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同高周波加熱装置の表面波励振体による電界の表面集中度が低い場合における、被加熱物の加熱動作の一例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、同高周波加熱装置の高周波電力の周波数と表面波励振体の励振周波数とが等しい場合における、表面波励振体からの距離に対する電界の表面集中度の変化の一例を示すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、同高周波加熱装置の高周波電力の周波数が表面波励振体の励振周波数より低い場合における、表面波励振体からの距離に対する電界の表面集中度の変化の一例を示すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ｃは、同高周波加熱装置の高周波電力の周波数が表面波励振体の励振周波数より高い場合における、表面波励振体からの距離に対する電界の表面集中度の変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（実施の形態）
以下、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００について、図１を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態の高周波加熱装置１００の基本構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、高周波加熱装置１００は、表面波励振体１０３と、高周波電力供給部１１０と、高周波電力発生部１２０と、被加熱物１０２を載置する設置台１０１などを備える。高周波加熱装置１００は、設置台１０１に設置された被加熱物１０２を加熱処理する。
【００１５】
このとき、高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力の周波数、および表面波励振体１０３の有する励振周波数は、互いに予め意図された周波数の関係となるように設定される。意図された周波数の関係は、被加熱物１０２に所望の加熱状態で加熱処理されるように設定される。
【００１６】
なお、図１に示す高周波加熱装置１００は、それぞれ１つの表面波励振体と高周波電力供給部と高周波電力発生部を有する構成を例に図示しているが、これに限られない。表面波励振体、高周波電力供給部および高周波電力発生部の数は、上記の数に限定されない。
【００１７】
そして、高周波加熱装置１００は、以下のように動作する。
【００１８】
まず、高周波電力発生部１２０は、高周波電力を発生させる。発生された高周波電力は、高周波電力供給部１１０を介して、表面波励振体１０３へ供給される。供給された高周波電力は、表面波励振体１０３の近傍を表面波で伝播、もしくは放射される。これにより、設置台１０１に載置された被加熱物１０２が加熱される。
【００１９】
以上のように、本実施の形態の高周波加熱装置１００は構成され、動作する。
【００２０】
上記高周波電力発生部１２０は、被加熱物１０２の加熱処理に適した周波数（例えば、マイクロ波）とパワーの高周波電力を出力する高周波発信器で構成される。
【００２１】
具体的には、高周波発信器は、例えばマグネトロンとインバータ電源回路や、固体発振器と電力増幅器などで構成される。
【００２２】
マグネトロンは、電波の一種である強力なノンコヒーレントのマイクロ波を発生する発振用真空管の一種で、レーダーや電子レンジなどの数百ワット〜数キロワットの高出力用途に多く使われる。マグネトロンの駆動には、数キロボルトの高電圧が必要となる。そのため、マグネトロンの駆動電源として、一般的に、インバータ電源回路が用いられる。インバータ電源回路は、整流機能を有するコンバータ回路と、昇圧（もしくは降圧）機能と出力周波数変換機能を有するインバータ回路で構成される。なお、インバータ電源回路は、照明装置やモータ制御に広く用いられる技術である。
【００２３】
一方、固体発振器は、トランジスタと、コンデンサ、インダクタ、抵抗器などの高周波用電子部品を有する帰還回路を備える半導体発振回路で構成される。なお、固体発振器は、通信機器などの小電力出力用途の発振器に広く用いられる技術である。
【００２４】
固体発振器は、近年、５０ワット程度の高周波電力を出力する発振器もあるが、一般的には数十ミリワット〜数百ミリワット程度の高周波電力を出力する発振器である。そのため、数百ワットの出力パワーが必要な加熱処理の用途には使用できない。そこで、通常、固体発振器は、出力された高周波電力を増幅するトランジスタなどで構成される電力増幅器とともに使用される。
【００２５】
高周波電力供給部１１０は、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を、表面波励振体１０３に給電する電力接続部に相当する。なお、高周波電力供給部１１０の構成については、後述する。
【００２６】
表面波励振体１０３は、金属板で周期的にインピーダンス素子を配列した金属周期構造体や、誘電体板などで構成される。金属周期構造体の場合、例えばスタブ型表面波励振体や、インターデジタル型表面波励振体が用いられる。スタブ型表面波励振体は、図１に示すような金属平板上に、複数の金属平板を一定間隔で、被加熱物に向けて立てる方向に並べて形成される。インターデジタル型表面波励振体は、金属平板を交叉指状に打ち抜いて形成される。誘電体板は、アルミナ板やベークライト板が用いられる。
【００２７】
このとき、表面波励振体１０３の励振周波数は、使用する材料や物理的な構造寸法などにより決まる。例えば、スタブ型表面波励振体の場合、金属平板上に並べられた複数の金属平板の高さ寸法や、金属平板の間隔寸法などを変化させることにより、表面波励振体１０３の励振周波数を変化させることができる。通常、表面波励振体１０３の励振周波数は、金属平板の高さ寸法を低くするほど高くなり、金属平板の間隔寸法を小さくするほど高くなる。そのため、金属平板の高さや間隔の調整により、所望の励振周波数を有する表面波励振体１０３を形成できる。
【００２８】
また、表面波励振体１０３は、表面近傍に、高周波電力供給部１１０を介して高周波電力発生部１２０から供給される高周波電力を集中させて、表面波で伝播させる。さらに、表面波励振体１０３は、高周波電力を、例えば高周波加熱装置１００内の空間に放射させることもできる。これにより、表面波励振体１０３の近傍の設置台１０１に載置された被加熱物１０２は、表面波励振体１０３の表面近傍を表面波で伝播、もしくは表面波励振体１０３から放射される高周波電力によって、加熱される。
【００２９】
つぎに、本実施の形態の高周波電力供給部１１０の構成について、図２を用いて説明する。
【００３０】
図２は、高周波電力供給部１１０の構成の一例を示すブロック図である。
【００３１】
高周波電力供給部１１０は、図２に示すように、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力を、方形導波管１３０を介して、高周波電力供給部１１０へ導くように配置される。
【００３２】
方形導波管１３０は、主にマイクロ波などの電磁波の伝送に用いられる中空導波管で構成される。中空導波管は、一般的な導波管で、断面形状が方形（例えば、長方形）である金属製の管で形成される。電磁波は、方形導波管１３０の形状や寸法、波長もしくは周波数に応じた電磁界を形成しながら、方形導波管１３０の中を伝播する。
【００３３】
そして、高周波電力発生部１２０から伝播された高周波電力は、方形導波管１３０およびテーパ形状の方形導波管１３１を経由して、表面波励振体１０３に供給される。テーパ形状の方形導波管１３１は、伝播するマイクロ波の接合部での反射を抑制して、損失を小さくする。
【００３４】
つまり、高周波電力供給部１１０は、図２の破線で示すように、方形導波管１３０の一部と、テーパ形状の方形導波管１３１と、表面波励振体１０３の一部とで構成される。
【００３５】
これにより、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力は、方形導波管１３０を介して、高周波電力供給部１１０へ導かれ、テーパ形状の方形導波管１３１を介して、表面波励振体１０３へ効率よく供給される。
【００３６】
このとき、本実施の形態の高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力の周波数と、表面波励振体１０３の有する励振周波数を、互いに予め意図された周波数の関係となるように設定される。これにより、後述するように、被加熱物１０２が所望の加熱状態で加熱処理される。
【００３７】
以上のように、本実施の形態の高周波加熱装置１００は構成され、被加熱物１０２などが加熱処理される。
【００３８】
つぎに、上述の高周波加熱装置１００の、被加熱物１０２を加熱処理する動作について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、説明する。
【００３９】
図３Ａおよび図３Ｂは、設置台１０１に被加熱物１０２を設置した状態において、供給される高周波電力による表面波励振体１０３の表面付近の電界強度分布で、被加熱物１０２を加熱する動作の一例を模式的に示す。
【００４０】
つまり、図３Ａは、高周波電力の表面集中度が高くなるように、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数を設定した場合における、表面波励振体１０３の表面近傍に形成される電界強度分布１４１を示す。
【００４１】
図３Ｂは、高周波電力の表面集中度が低くなるように、高周波電力の周波数と励振周波数を設定した場合における、表面波励振体１０３の表面近傍に形成される電界強度分布１４２を示す。
【００４２】
なお、図３Ａおよび図３Ｂは、電界強度分布１４１および１４２の電界の強度を、色の濃淡で表している。この場合、色が濃いほど電界が強いことを示す。
【００４３】
図３Ａの場合、高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数との関係を、表面波励振体１０３の近傍で高周波電力の表面集中度が高くなるように設定している。そのため、表面波励振体１０３の表面近傍の電界強度が強くなる。これにより、被加熱物１０２は、表面波励振体１０３に近い側の面および近い側の内部が集中的に強く加熱される。そして、表面波励振体１０３から遠のくにつれて、急激に電界強度は弱くなる。そのため、被加熱物１０２の加熱の度合いも弱くなる。
【００４４】
一方、図３Ｂの場合、高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数との関係を、表面波励振体１０３の近傍で高周波電力の表面集中度が低くなるように設定している。この場合、表面波励振体１０３の表面近傍の電界強度は弱くなるが、表面波励振体１０３から離れても電界強度の低下が小さい。そのため、被加熱物１０２は、表面波励振体１０３に接する側の面が集中的に強く加熱されることは無い。つまり、被加熱物１０２は、全体が比較的万遍なく加熱される。
【００４５】
以上のように、高周波加熱装置１００は、高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数との関係に基づいて、被加熱物１０２の加熱処理動作が実行される。
【００４６】
以下に、上述した高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数との大小関係により、表面波励振体１０３の表面からの距離と電界強度との関係について、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら、図４Ａから図４Ｃを用いて、説明する。
【００４７】
図４Ａから図４Ｃは、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの関係による、表面波励振体１０３の表面近傍に形成される高周波電力（電界）の表面集中度の変化の一例を模式的に示す。
【００４８】
詳細には、図４Ａから図４Ｃは、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの関係における、表面波励振体１０３の表面からの距離に対する電界強度の大きさの変化をグラフで示す。このとき、図４Ａから図４Ｃの横軸は表面波励振体の表面からの距離、縦軸は電界強度の大きさを示す。なお、図中において、グラフの傾斜が大きいほど表面波励振体１０３の表面に電界が集中していることを意味する。
【００４９】
図４Ａは、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐが表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとほぼ等しい時の、表面波励振体１０３の表面からの距離に対する電界強度の大きさをグラフ１５１で示す、図４Ｂは、高周波電力の周波数ｆｐが励振周波数ｆｃよりも低い時の、電界強度の大きさをグラフ１５２で示す。さらに、図４Ｃは、高周波電力の周波数ｆｐが励振周波数ｆｃよりも高い時の、電界強度の大きさをグラフ１５３で示す。
【００５０】
まず、図４Ａに示すように、高周波電力の周波数ｆｐと、励振周波数ｆｃとを、ほぼ等しい周波数に設定すると、表面波励振体１０３の表面からの距離に対する電界強度の大きさを示すグラフ１５１の傾斜が最も大きくなる。つまり、表面波励振体１０３の表面近傍に電界が強く集中する、図３Ａに近似した状態となる。これにより、被加熱物１０２の表面が集中的に加熱される。そのため、上記周波数ｆｐと励振周波数ｆｃとの関係は、被加熱物１０２の表面に焦げ目を付ける場合に適している。
【００５１】
また、図４Ｂに示すように、高周波電力の周波数ｆｐを励振周波数ｆｃよりも低い周波数に設定すると、グラフ１５２の傾斜が、図４Ａのグラフ１５１の傾斜に比べて、緩やかになる。つまり、表面波励振体１０３の表面での電界の集中度が下がり、表面波励振体１０３の表面から高周波電力が届く距離が遠くなる。そのため、表面波励振体１０３の表面近傍の電界強度は比較的大きいが、表面波励振体１０３の表面から遠ざかっても急激な電界強度の低下は無い。つまり、表面波励振体１０３の表面から少し離れた所まで高周波電力が届く。そのため、上記周波数ｆｐと励振周波数ｆｃとの関係は、被加熱物１０２を焦げない程度に強く加熱する場合に適している。
【００５２】
また、図４Ｃに示すように、高周波電力の周波数ｆｐを励振周波数ｆｃより高い周波数に設定すると、グラフ１５３の傾斜は殆どなくなり、フラットな電界強度分布になる。つまり、電界は表面波励振体１０３の表面近傍みに集中せずに、全体に広がって分布する。これは、表面波励振体１０３に供給される高周波電力が、表面波励振体１０３を表面波で伝播することなく、空間へ放射されている状態を意味する。そのため、上記周波数ｆｐと励振周波数ｆｃとの関係は、被加熱物１０２全体を比較的万遍なく加熱する場合に適している。
【００５３】
上述したように、本実施の形態の高周波加熱装置１００は、ユーザが所望する加熱状態に対応する表面波励振体１０３の表面近傍の高周波電力の表面集中度に応じて、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの大小関係を設定する。これにより、表面波励振体１０３を表面波で伝播する高周波電力の伝播状態を変化させることができる。そして、表面波励振体１０３の表面近傍の電界強度分布が変化する。その結果、ユーザが所望する加熱状態で被加熱物１０２を加熱処理できる。
【００５４】
つまり、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐを、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃに等しい、もしくは低くなるように、周波数ｆｐと励振周波数ｆｃの関係を設定する。この場合、表面波励振体１０３に供給される高周波電力は、表面波励振体１０３を表面波で伝播する。すなわち、高周波電力は、「表面波モード」による動作で、伝播する。このとき、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃに対する高周波電力の周波数ｆｐの低さ加減（差分）を調整すれば、表面波励振体１０３を表面波で伝播する高周波電力の表面集中度を調整できる。これにより、ユーザが所望する被加熱物の厚み方向に対する加熱状態に応じて、被加熱物１０２を、最適に加熱処理できる。
【００５５】
一方、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐを、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃよりも高くなるように、周波数ｆｐと励振周波数ｆｃの関係を設定する。この場合、表面波励振体１０３に供給される高周波電力は、表面波励振体１０３を表面波で伝播せずに空間へ放射される。すなわち、高周波電力は、「放射モード」による動作で放射される。そのため、被加熱物１０２の全体を比較的万遍なく加熱できる。
【００５６】
なお、上記実施の形態では、高周波加熱装置１００の高周波電力発生部１２０を、固定の周波数ｆｐで高周波電力を発生させる構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、設定される周波数の高周波電力を発生するように、周波数可変の高周波発信器で、高周波電力発生部１２０を構成してもよい。
【００５７】
周波数可変の高周波発振器は、前述した半導体発振回路を構成する共振回路の共振周波数を決める素子に電圧可変素子（例えば、バラクターダイオードなど）を用いることで実現できる。周波数可変の高周波発振器は、一般的に、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と呼ばれる。なお、ＶＣＯの技術は公知であるので、詳細な説明は省略する。この場合、高周波発振器に制御部を設け、ＶＣＯに、周波数に対応する電圧情報を供給する。これにより、高周波発振器の周波数を変更できる。
【００５８】
また、周波数可変の高周波発振器は、基準信号発生器と位相比較器を備えたＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）発振器で構成してもよい。なお、ＰＬＬ発振器の技術は公知であるので、詳細な説明は省略する。この場合、ＰＬＬ発振器に制御部を設け、位相比較器に、周波数に対応する情報信号を供給する。これにより、ＰＬＬ発振器の周波数を変更できる。
【００５９】
これにより、１つの高周波電力発生部で複数の周波数の高周波電力を発生することができる。そのため、上述した、表面波励振体１０３へ供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの大小関係を、簡単で、自在に設定できる。すなわち、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの大小関係を、自在に変化させることができる。これにより、簡単な構成で、ユーザが所望するように、被加熱物１０２の厚み方向に対する加熱状態を変化させて、被加熱物１０２を加熱処理できる。
【００６０】
また、本実施の形態の高周波加熱装置１００は、表面波励振体１０３を、励振周波数を可変できる、励振周波数可変の表面波励振体で構成してもよい。
【００６１】
具体的には、表面波励振体を、上述したスタブ型表面波励振体で形成する場合、金属平板上に一定間隔で並べられた金属平板と金属平板の間に、機械的な制御で誘電体を挿入する。これにより、表面波励振体の励振周波数を変化させることができる。
【００６２】
この場合、機械的な制御ではなく、電気的な制御で誘電体の誘電率を変えて、表面波励振体の励振周波数を変化させてもよい。これにより、表面波励振体の励振周波数を、比較的大きく変化させることができる。そのため、被加熱物の厚み方向における加熱状態を、大きく変化させることができる。これにより、ユーザが所望する、加熱状態の範囲を拡大して、多彩に被加熱物を加熱処理できる。
【００６３】
なお、上記実施の形態では、高周波加熱装置の用途に関しては、特に言及しなかったが、例えば、以下に説明する一般的な調理用の電子レンジと同様の基本構成としてもよい。
【００６４】
すなわち、電子レンジは、少なくとも加熱室と、高周波電力発生部と、導波管と、加熱部を構成する表面波励振体と、ドアと、ドアチョーク溝などで構成される。加熱室は、略直方体状（直方体状を含む）で形成され、内部に加熱する被加熱物が載置される。高周波電力発生部は、マグネトロンなどで構成され、加熱室内に高周波電力を供給する。高周波電力発生部は、筐体下部や筐体側部に設けられる。導波管は、高周波電力発生部で発生させるマイクロ波を加熱室内に供給する。表面波励振体は、加熱室の下部や背部あるいは上部に設けられ、高周波電力を伝播させて、被加熱物を加熱する。ドアは、加熱室を開閉するために、筐体前面に設置される。ドアチョーク溝は、ドアの周囲に設けられ、マイクロ波などの電磁波漏れを防止する。
【００６５】
以上、本発明に係る高周波加熱装置について、実施の形態に基づき説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００６６】
以上で説明したように、本発明の高周波加熱装置は、高周波電力を発生させる高周波電力発生部と、高周波電力を表面波で伝播して被加熱物を加熱する表面波励振体と、高周波電力を表面波励振体に供給する高周波電力供給部と、被加熱物を設置する設置台を備える。高周波電力発生部は、所望される表面波励振体近傍の高周波電力の表面集中度に応じて、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定して、被加熱物を加熱処理する。
【００６７】
この構成によれば、被加熱物の厚み方向において、ユーザが所望する加熱状態に応じて、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と、表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定する。これにより、被加熱物の厚み方向において、所望の加熱状態で被加熱物を加熱処理できる。
【００６８】
また、本発明の高周波加熱装置は、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数を、表面波励振体の励振周波数に等しい、または表面波励振体の励振周波数よりも低く設定してもよい。
【００６９】
この構成によれば、表面波励振体に供給された高周波電力は、表面波励振体の表面近傍を表面波で伝播する、「表面波モード」の動作となる。これにより、被加熱物の表面波励振体に近い側を集中して加熱できる。
【００７０】
また、本発明の高周波加熱装置は、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数を、表面波励振体の励振周波数よりも高く設定してもよい。
【００７１】
この構成によれば、表面波励振体に供給された高周波電力は、表面波励振体の表面近傍を表面波で伝播せず、空間に放射される「放射モード」の動作となる。これにより、被加熱物全体を万遍なく加熱できる。
【００７２】
また、本発明の高周波加熱装置は、高周波電力発生部を、設定された周波数の高周波電力を発生する、周波数可変の高周波発振器で構成してもよい。
【００７３】
この構成によれば、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数を可変にできる。これにより、表面波励振体の励振周波数に対する、高周波電力の周波数を任意に設定できる。その結果、表面波励振体で形成される電界強度分布を任意に調整できる。そのため、被加熱物の厚み方向において、様々な加熱状態で被加熱物を加熱処理できる。
【００７４】
また、本発明の高周波加熱装置は、表面波励振体を、励振周波数を可変できる、励振周波数可変の表面波励振体で構成してもよい。
【００７５】
この構成によれば、表面波励振体に供給される高周波電力の周波数に対して、表面波励振体の励振周波数を可変できる。これにより、被加熱物の厚み方向において、様々な加熱状態で被加熱物を加熱処理できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、被加熱物の厚み方向において、所望の加熱状態で加熱処理が要望される、マイクロ波加熱機などの調理家電などに有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１００    高周波加熱装置
１０１    設置台
１０２    被加熱物
１０３    表面波励振体
１１０    高周波電力供給部
１２０    高周波電力発生部
１３０    方形導波管
１３１    テーパ形状の方形導波管
１４１，１４２    電界強度分布
【図１】
2018003546.tif 000003
【図２】
2018003546.tif 000004
【図３Ａ】
2018003546.tif 000005
【図３Ｂ】
2018003546.tif 000006
【図４Ａ】
2018003546.tif 000007
【図４Ｂ】
2018003546.tif 000008
【図４Ｃ】
2018003546.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月22日(2018.10.22)
【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、周期構造体を用いた表面波励振体を備える高周波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周期構造体を用いた表面波励振体に高周波電力を給電して、食品などの被加熱物に加熱処理を施す高周波加熱装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の高周波加熱装置は、交叉指型テープ線路（表面波線路）の終端部のインピーダンスを時間的に変化させるインピーダンス可変部を備える。インピーダンス可変部は、定在波分布を時間的に変化させて、強いエネルギの放射を行なう部分を移動させる。これにより、食品全体を効率良く加熱する。
【０００４】
つまり、上記高周波加熱装置は、交叉指型テープ線路（表面波線路）の終端部のインピーダンスの変化により、交叉指型テープ線路（表面波線路）の定在波分布を変化させて、終端部のインピーダンスを時間的に変化させる。これにより、定在波分布を時間的に変化させて、食品全体を加熱している。
【０００５】
しかしながら、従来の高周波加熱装置は、被加熱物の厚み方向に対する高周波電力の放射分布を、変化させることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２４０５８９号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、被加熱物への高周波電力の放射分布を変化させて、被加熱部の加熱状態を変えることができる高周波加熱装置を提供する。
【０００８】
つまり、本発明の高周波加熱装置は、高周波電力を発生させる高周波電力発生部と、高周波電力を表面波で伝播して被加熱物を加熱する表面波励振体と、高周波電力を表面波励振体に供給する高周波電力供給部と、被加熱物を設置する設置台を備える。高周波電力発生部は、所望される表面波励振体近傍の高周波電力の表面集中度に応じて、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定して、被加熱物を加熱処理する。
【０００９】
この構成によれば、被加熱物の厚み方向において、所望される加熱状態に応じて、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と、表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定する。これにより、被加熱物の厚み方向において、所望の加熱状態で被加熱物を加熱処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施の形態の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、同高周波加熱装置の高周波電力供給部の構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、同高周波加熱装置の表面波励振体による電界の表面集中度が高い場合における、被加熱物の加熱動作の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同高周波加熱装置の表面波励振体による電界の表面集中度が低い場合における、被加熱物の加熱動作の一例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、同高周波加熱装置の高周波電力の周波数と表面波励振体の励振周波数とが等しい場合における、表面波励振体からの距離に対する電界の表面集中度の変化の一例を示すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、同高周波加熱装置の高周波電力の周波数が表面波励振体の励振周波数より低い場合における、表面波励振体からの距離に対する電界の表面集中度の変化の一例を示すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ｃは、同高周波加熱装置の高周波電力の周波数が表面波励振体の励振周波数より高い場合における、表面波励振体からの距離に対する電界の表面集中度の変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（実施の形態）
以下、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００について、図１を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態の高周波加熱装置１００の基本構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、高周波加熱装置１００は、表面波励振体１０３と、高周波電力供給部１１０と、高周波電力発生部１２０と、被加熱物１０２を載置する設置台１０１などを備える。高周波加熱装置１００は、設置台１０１に設置された被加熱物１０２を加熱処理する。
【００１５】
このとき、高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力の周波数、および表面波励振体１０３の有する励振周波数は、互いに予め意図された周波数の関係となるように設定される。意図された周波数の関係は、被加熱物１０２に所望の加熱状態で加熱処理されるように設定される。
【００１６】
なお、図１に示す高周波加熱装置１００は、それぞれ１つの表面波励振体と高周波電力供給部と高周波電力発生部を有する構成を例に図示しているが、これに限られない。表面波励振体、高周波電力供給部および高周波電力発生部の数は、上記の数に限定されない。
【００１７】
そして、高周波加熱装置１００は、以下のように動作する。
【００１８】
まず、高周波電力発生部１２０は、高周波電力を発生させる。発生された高周波電力は、高周波電力供給部１１０を介して、表面波励振体１０３へ供給される。供給された高周波電力は、表面波励振体１０３の近傍を表面波で伝播、もしくは放射される。これにより、設置台１０１に載置された被加熱物１０２が加熱される。
【００１９】
以上のように、本実施の形態の高周波加熱装置１００は構成され、動作する。
【００２０】
上記高周波電力発生部１２０は、被加熱物１０２の加熱処理に適した周波数（例えば、マイクロ波）とパワーの高周波電力を出力する高周波発信器で構成される。
【００２１】
具体的には、高周波発信器は、例えばマグネトロンとインバータ電源回路や、固体発振器と電力増幅器などで構成される。
【００２２】
マグネトロンは、電波の一種である強力なノンコヒーレントのマイクロ波を発生する発振用真空管の一種で、レーダーや電子レンジなどの数百ワット〜数キロワットの高出力用途に多く使われる。マグネトロンの駆動には、数キロボルトの高電圧が必要となる。そのため、マグネトロンの駆動電源として、一般的に、インバータ電源回路が用いられる。インバータ電源回路は、整流機能を有するコンバータ回路と、昇圧（もしくは降圧）機能と出力周波数変換機能を有するインバータ回路で構成される。なお、インバータ電源回路は、照明装置やモータ制御に広く用いられる技術である。
【００２３】
一方、固体発振器は、トランジスタと、コンデンサ、インダクタ、抵抗器などの高周波用電子部品を有する帰還回路を備える半導体発振回路で構成される。なお、固体発振器は、通信機器などの小電力出力用途の発振器に広く用いられる技術である。
【００２４】
固体発振器は、近年、５０ワット程度の高周波電力を出力する発振器もあるが、一般的には数十ミリワット〜数百ミリワット程度の高周波電力を出力する発振器である。そのため、数百ワットの出力パワーが必要な加熱処理の用途には使用できない。そこで、通常、固体発振器は、出力された高周波電力を増幅するトランジスタなどで構成される電力増幅器とともに使用される。
【００２５】
高周波電力供給部１１０は、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を、表面波励振体１０３に給電する電力接続部に相当する。なお、高周波電力供給部１１０の構成については、後述する。
【００２６】
表面波励振体１０３は、金属板で周期的にインピーダンス素子を配列した金属周期構造体や、誘電体板などで構成される。金属周期構造体の場合、例えばスタブ型表面波励振体や、インターデジタル型表面波励振体が用いられる。スタブ型表面波励振体は、図１に示すような金属平板上に、複数の金属平板を一定間隔で、被加熱物に向けて立てる方向に並べて形成される。インターデジタル型表面波励振体は、金属平板を交叉指状に打ち抜いて形成される。誘電体板は、アルミナ板やベークライト板が用いられる。
【００２７】
このとき、表面波励振体１０３の励振周波数は、使用する材料や物理的な構造寸法などにより決まる。例えば、スタブ型表面波励振体の場合、金属平板上に並べられた複数の金属平板の高さ寸法や、金属平板の間隔寸法などを変化させることにより、表面波励振体１０３の励振周波数を変化させることができる。通常、表面波励振体１０３の励振周波数は、金属平板の高さ寸法を低くするほど高くなり、金属平板の間隔寸法を小さくするほど高くなる。そのため、金属平板の高さや間隔の調整により、所望の励振周波数を有する表面波励振体１０３を形成できる。
【００２８】
また、表面波励振体１０３は、表面近傍に、高周波電力供給部１１０を介して高周波電力発生部１２０から供給される高周波電力を集中させて、表面波で伝播させる。さらに、表面波励振体１０３は、高周波電力を、例えば高周波加熱装置１００内の空間に放射させることもできる。これにより、表面波励振体１０３の近傍の設置台１０１に載置された被加熱物１０２は、表面波励振体１０３の表面近傍を表面波で伝播、もしくは表面波励振体１０３から放射される高周波電力によって、加熱される。
【００２９】
つぎに、本実施の形態の高周波電力供給部１１０の構成について、図２を用いて説明する。
【００３０】
図２は、高周波電力供給部１１０の構成の一例を示すブロック図である。
【００３１】
高周波電力供給部１１０は、図２に示すように、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力を、方形導波管１３０を介して、高周波電力供給部１１０へ導くように配置される。
【００３２】
方形導波管１３０は、主にマイクロ波などの電磁波の伝送に用いられる中空導波管で構成される。中空導波管は、一般的な導波管で、断面形状が方形（例えば、長方形）である金属製の管で形成される。電磁波は、方形導波管１３０の形状や寸法、波長もしくは周波数に応じた電磁界を形成しながら、方形導波管１３０の中を伝播する。
【００３３】
そして、高周波電力発生部１２０から伝播された高周波電力は、方形導波管１３０およびテーパ形状の方形導波管１３１を経由して、表面波励振体１０３に供給される。テーパ形状の方形導波管１３１は、伝播するマイクロ波の接合部での反射を抑制して、損失を小さくする。
【００３４】
つまり、高周波電力供給部１１０は、図２の破線で示すように、方形導波管１３０の一部と、テーパ形状の方形導波管１３１と、表面波励振体１０３の一部とで構成される。
【００３５】
これにより、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力は、方形導波管１３０を介して、高周波電力供給部１１０へ導かれ、テーパ形状の方形導波管１３１を介して、表面波励振体１０３へ効率よく供給される。
【００３６】
このとき、本実施の形態の高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力の周波数と、表面波励振体１０３の有する励振周波数を、互いに予め意図された周波数の関係となるように設定される。これにより、後述するように、被加熱物１０２が所望の加熱状態で加熱処理される。
【００３７】
以上のように、本実施の形態の高周波加熱装置１００は構成され、被加熱物１０２などが加熱処理される。
【００３８】
つぎに、上述の高周波加熱装置１００の、被加熱物１０２を加熱処理する動作について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、説明する。
【００３９】
図３Ａおよび図３Ｂは、設置台１０１に被加熱物１０２を設置した状態において、供給される高周波電力による表面波励振体１０３の表面付近の電界強度分布で、被加熱物１０２を加熱する動作の一例を模式的に示す。
【００４０】
つまり、図３Ａは、高周波電力の表面集中度が高くなるように、高周波電力発生部１２０で発生される高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数を設定した場合における、表面波励振体１０３の表面近傍に形成される電界強度分布１４１を示す。
【００４１】
図３Ｂは、高周波電力の表面集中度が低くなるように、高周波電力の周波数と励振周波数を設定した場合における、表面波励振体１０３の表面近傍に形成される電界強度分布１４２を示す。
【００４２】
なお、図３Ａおよび図３Ｂは、電界強度分布１４１および１４２の電界の強度を、色の濃淡で表している。この場合、色が濃いほど電界が強いことを示す。
【００４３】
図３Ａの場合、高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数との関係を、表面波励振体１０３の近傍で高周波電力の表面集中度が高くなるように設定している。そのため、表面波励振体１０３の表面近傍の電界強度が強くなる。これにより、被加熱物１０２は、表面波励振体１０３に近い側の面および近い側の内部が集中的に強く加熱される。そして、表面波励振体１０３から遠のくにつれて、急激に電界強度は弱くなる。そのため、被加熱物１０２の加熱の度合いも弱くなる。
【００４４】
一方、図３Ｂの場合、高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数との関係を、表面波励振体１０３の近傍で高周波電力の表面集中度が低くなるように設定している。この場合、表面波励振体１０３の表面近傍の電界強度は弱くなるが、表面波励振体１０３から離れても電界強度の低下が小さい。そのため、被加熱物１０２は、表面波励振体１０３に接する側の面が集中的に強く加熱されることは無い。つまり、被加熱物１０２は、全体が比較的万遍なく加熱される。
【００４５】
以上のように、高周波加熱装置１００は、高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数との関係に基づいて、被加熱物１０２の加熱処理動作が実行される。
【００４６】
以下に、上述した高周波電力の周波数と表面波励振体１０３の励振周波数との大小関係により、表面波励振体１０３の表面からの距離と電界強度との関係について、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら、図４Ａから図４Ｃを用いて、説明する。
【００４７】
図４Ａから図４Ｃは、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの関係による、表面波励振体１０３の表面近傍に形成される高周波電力（電界）の表面集中度の変化の一例を模式的に示す。
【００４８】
詳細には、図４Ａから図４Ｃは、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの関係における、表面波励振体１０３の表面からの距離に対する電界強度の大きさの変化をグラフで示す。このとき、図４Ａから図４Ｃの横軸は表面波励振体の表面からの距離、縦軸は電界強度の大きさを示す。なお、図中において、グラフの傾斜が大きいほど表面波励振体１０３の表面に電界が集中していることを意味する。
【００４９】
図４Ａは、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐが表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとほぼ等しい時の、表面波励振体１０３の表面からの距離に対する電界強度の大きさをグラフ１５１で示す。図４Ｂは、高周波電力の周波数ｆｐが励振周波数ｆｃよりも低い時の、電界強度の大きさをグラフ１５２で示す。さらに、図４Ｃは、高周波電力の周波数ｆｐが励振周波数ｆｃよりも高い時の、電界強度の大きさをグラフ１５３で示す。
【００５０】
まず、図４Ａに示すように、高周波電力の周波数ｆｐと、励振周波数ｆｃとを、ほぼ等しい周波数に設定すると、表面波励振体１０３の表面からの距離に対する電界強度の大きさを示すグラフ１５１の傾斜が最も大きくなる。つまり、表面波励振体１０３の表面近傍に電界が強く集中する、図３Ａに近似した状態となる。これにより、被加熱物１０２の表面が集中的に加熱される。そのため、上記周波数ｆｐと励振周波数ｆｃとの関係は、被加熱物１０２の表面に焦げ目を付ける場合に適している。
【００５１】
また、図４Ｂに示すように、高周波電力の周波数ｆｐを励振周波数ｆｃよりも低い周波数に設定すると、グラフ１５２の傾斜が、図４Ａのグラフ１５１の傾斜に比べて、緩やかになる。つまり、表面波励振体１０３の表面での電界の集中度が下がり、表面波励振体１０３の表面から高周波電力が届く距離が遠くなる。そのため、表面波励振体１０３の表面近傍の電界強度は比較的大きいが、表面波励振体１０３の表面から遠ざかっても急激な電界強度の低下は無い。つまり、表面波励振体１０３の表面から少し離れた所まで高周波電力が届く。そのため、上記周波数ｆｐと励振周波数ｆｃとの関係は、被加熱物１０２を焦げない程度に強く加熱する場合に適している。
【００５２】
また、図４Ｃに示すように、高周波電力の周波数ｆｐを励振周波数ｆｃより高い周波数に設定すると、グラフ１５３の傾斜は殆どなくなり、フラットな電界強度分布になる。つまり、電界は表面波励振体１０３の表面近傍に集中せずに、全体に広がって分布する。これは、表面波励振体１０３に供給される高周波電力が、表面波励振体１０３を表面波で伝播することなく、空間へ放射されている状態を意味する。そのため、上記周波数ｆｐと励振周波数ｆｃとの関係は、被加熱物１０２全体を比較的万遍なく加熱する場合に適している。
【００５３】
上述したように、本実施の形態の高周波加熱装置１００は、ユーザが所望する加熱状態に対応する表面波励振体１０３の表面近傍の高周波電力の表面集中度に応じて、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの大小関係を設定する。これにより、表面波励振体１０３を表面波で伝播する高周波電力の伝播状態を変化させることができる。そして、表面波励振体１０３の表面近傍の電界強度分布が変化する。その結果、ユーザが所望する加熱状態で被加熱物１０２を加熱処理できる。
【００５４】
つまり、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐを、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃに等しい、もしくは低くなるように、周波数ｆｐと励振周波数ｆｃの関係を設定する。この場合、表面波励振体１０３に供給される高周波電力は、表面波励振体１０３を表面波で伝播する。すなわち、高周波電力は、「表面波モード」による動作で、伝播する。このとき、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃに対する高周波電力の周波数ｆｐの低さ加減（差分）を調整すれば、表面波励振体１０３を表面波で伝播する高周波電力の表面集中度を調整できる。これにより、ユーザが所望する被加熱物の厚み方向に対する加熱状態に応じて、被加熱物１０２を、最適に加熱処理できる。
【００５５】
一方、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐを、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃよりも高くなるように、周波数ｆｐと励振周波数ｆｃの関係を設定する。この場合、表面波励振体１０３に供給される高周波電力は、表面波励振体１０３を表面波で伝播せずに空間へ放射される。すなわち、高周波電力は、「放射モード」による動作で放射される。そのため、被加熱物１０２の全体を比較的万遍なく加熱できる。
【００５６】
なお、上記実施の形態では、高周波加熱装置１００の高周波電力発生部１２０を、固定の周波数ｆｐで高周波電力を発生させる構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、設定される周波数の高周波電力を発生するように、周波数可変の高周波発信器で、高周波電力発生部１２０を構成してもよい。
【００５７】
周波数可変の高周波発振器は、前述した半導体発振回路を構成する共振回路の共振周波数を決める素子に電圧可変素子（例えば、バラクターダイオードなど）を用いることで実現できる。周波数可変の高周波発振器は、一般的に、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と呼ばれる。なお、ＶＣＯの技術は公知であるので、詳細な説明は省略する。この場合、高周波発振器に制御部を設け、ＶＣＯに、周波数に対応する電圧情報を供給する。これにより、高周波発振器の周波数を変更できる。
【００５８】
また、周波数可変の高周波発振器は、基準信号発生器と位相比較器を備えたＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）発振器で構成してもよい。なお、ＰＬＬ発振器の技術は公知であるので、詳細な説明は省略する。この場合、ＰＬＬ発振器に制御部を設け、位相比較器に、周波数に対応する情報信号を供給する。これにより、ＰＬＬ発振器の周波数を変更できる。
【００５９】
これにより、１つの高周波電力発生部で複数の周波数の高周波電力を発生することができる。そのため、上述した、表面波励振体１０３へ供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの大小関係を、簡単で、自在に設定できる。すなわち、表面波励振体１０３に供給する高周波電力の周波数ｆｐと、表面波励振体１０３の励振周波数ｆｃとの大小関係を、自在に変化させることができる。これにより、簡単な構成で、ユーザが所望するように、被加熱物１０２の厚み方向に対する加熱状態を変化させて、被加熱物１０２を加熱処理できる。
【００６０】
また、本実施の形態の高周波加熱装置１００は、表面波励振体１０３を、励振周波数を可変できる、励振周波数可変の表面波励振体で構成してもよい。
【００６１】
具体的には、表面波励振体を、上述したスタブ型表面波励振体で形成する場合、金属平板上に一定間隔で並べられた金属平板と金属平板の間に、機械的な制御で誘電体を挿入する。これにより、表面波励振体の励振周波数を変化させることができる。
【００６２】
この場合、機械的な制御ではなく、電気的な制御で誘電体の誘電率を変えて、表面波励振体の励振周波数を変化させてもよい。これにより、表面波励振体の励振周波数を、比較的大きく変化させることができる。そのため、被加熱物の厚み方向における加熱状態を、大きく変化させることができる。これにより、ユーザが所望する、加熱状態の範囲を拡大して、多彩に被加熱物を加熱処理できる。
【００６３】
なお、上記実施の形態では、高周波加熱装置の用途に関しては、特に言及しなかったが、例えば、以下に説明する一般的な調理用の電子レンジと同様の基本構成としてもよい。
【００６４】
すなわち、電子レンジは、少なくとも加熱室と、高周波電力発生部と、導波管と、加熱部を構成する表面波励振体と、ドアと、ドアチョーク溝などで構成される。加熱室は、略直方体状（直方体状を含む）で形成され、内部に加熱する被加熱物が載置される。高周波電力発生部は、マグネトロンなどで構成され、加熱室内に高周波電力を供給する。高周波電力発生部は、筐体下部や筐体側部に設けられる。導波管は、高周波電力発生部で発生させるマイクロ波を加熱室内に供給する。表面波励振体は、加熱室の下部や背部あるいは上部に設けられ、高周波電力を伝播させて、被加熱物を加熱する。ドアは、加熱室を開閉するために、筐体前面に設置される。ドアチョーク溝は、ドアの周囲に設けられ、マイクロ波などの電磁波漏れを防止する。
【００６５】
以上、本発明に係る高周波加熱装置について、実施の形態に基づき説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００６６】
以上で説明したように、本発明の高周波加熱装置は、高周波電力を発生させる高周波電力発生部と、高周波電力を表面波で伝播して被加熱物を加熱する表面波励振体と、高周波電力を表面波励振体に供給する高周波電力供給部と、被加熱物を設置する設置台を備える。高周波電力発生部は、所望される表面波励振体近傍の高周波電力の表面集中度に応じて、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定して、被加熱物を加熱処理する。
【００６７】
この構成によれば、被加熱物の厚み方向において、ユーザが所望する加熱状態に応じて、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と、表面波励振体の励振周波数との大小関係を設定する。これにより、被加熱物の厚み方向において、所望の加熱状態で被加熱物を加熱処理できる。
【００６８】
また、本発明の高周波加熱装置は、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数を、表面波励振体の励振周波数に等しい、または表面波励振体の励振周波数よりも低く設定してもよい。
【００６９】
この構成によれば、表面波励振体に供給された高周波電力は、表面波励振体の表面近傍を表面波で伝播する、「表面波モード」の動作となる。これにより、被加熱物の表面波励振体に近い側を集中して加熱できる。
【００７０】
また、本発明の高周波加熱装置は、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数を、表面波励振体の励振周波数よりも高く設定してもよい。
【００７１】
この構成によれば、表面波励振体に供給された高周波電力は、表面波励振体の表面近傍を表面波で伝播せず、空間に放射される「放射モード」の動作となる。これにより、被加熱物全体を万遍なく加熱できる。
【００７２】
また、本発明の高周波加熱装置は、高周波電力発生部を、設定された周波数の高周波電力を発生する、周波数可変の高周波発振器で構成してもよい。
【００７３】
この構成によれば、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数を可変にできる。これにより、表面波励振体の励振周波数に対する、高周波電力の周波数を任意に設定できる。その結果、表面波励振体で形成される電界強度分布を任意に調整できる。そのため、被加熱物の厚み方向において、様々な加熱状態で被加熱物を加熱処理できる。
【００７４】
また、本発明の高周波加熱装置は、表面波励振体を、励振周波数を可変できる、励振周波数可変の表面波励振体で構成してもよい。
【００７５】
この構成によれば、表面波励振体に供給される高周波電力の周波数に対して、表面波励振体の励振周波数を可変できる。これにより、被加熱物の厚み方向において、様々な加熱状態で被加熱物を加熱処理できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、被加熱物の厚み方向において、所望の加熱状態で加熱処理が要望される、マイクロ波加熱機などの調理家電などに有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１００    高周波加熱装置
１０１    設置台
１０２    被加熱物
１０３    表面波励振体
１１０    高周波電力供給部
１２０    高周波電力発生部
１３０    方形導波管
１３１    テーパ形状の方形導波管
１４１，１４２    電界強度分布
【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】
高周波電力を発生させる高周波電力発生部と、
前記高周波電力を表面波で伝播して被加熱物を加熱する表面波励振体と、
前記高周波電力を前記表面波励振体に供給する高周波電力供給部と、
前記被加熱物を設置する設置台と、を備え、
前記高周波電力発生部は、所望される前記表面波励振体近傍の前記高周波電力の表面集中度に応じて、前記表面波励振体に供給する前記高周波電力の周波数を設定して、前記被加熱物を加熱処理する、高周波加熱装置。
【請求項２】
前記表面波励振体に供給する高周波電力の周波数は、前記表面波励振体の励振周波数に等しい、または前記表面波励振体の励振周波数よりも低い、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記表面波励振体に供給する高周波電力の周波数は、前記表面波励振体の励振周波数よりも高い、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記高周波電力発生部は、設定された周波数の高周波電力を発生する、周波数可変の高周波発振器で構成される、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記表面波励振体は、励振周波数を可変できる、励振周波数可変の表面波励振体で構成される、請求項１に記載の高周波加熱装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【国際調査報告】
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