WO2017056358A1

WO2017056358A1 - 高周波加熱装置

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Publication number: WO2017056358A1
Application number: PCT/JP2016/003463
Authority: WO
Inventors: 岡島　利幸; 大森　義治; 吉野　浩二
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2017-04-06
Also published as: US10470258B2; US20170347410A1; EP3358909A4; JPWO2017056358A1; EP3358909A1

Abstract

高周波加熱装置（１００）は、被加熱物（１０２）を載置するための載置台（１０１）の近傍に設けられ、互いに電気的に絶縁された複数の表面波伝送線路（１１１ａ、１１１ｂ）を有する加熱部（１１０）と、互いに異なる周波数の高周波電力を発生させる第１および第２の高周波電力発生部（１２０ａ、１２０ｂ）とを備える。表面波伝送線路（１１１ａ、１１１ｂ）は、第１の高周波電力発生部（１２０ａ）により発生される高周波電力および第２の高周波電力発生部（１２０ｂ）により発生される高周波電力の少なくともいずれか一つを受信する。本態様によれば、高周波電力間で干渉が起こらず、電磁界結合は起こらない。その結果、周期構造体を用いた表面波伝送線路を備えた高周波加熱装置において、電磁界結合に起因する焼きムラを抑制し、被加熱物の加熱状態を容易に制御することができる。

Description

高周波加熱装置

　本開示は、周期構造体を用いた表面波伝送線路を備えた高周波加熱装置に関する。

　これまで、周期構造体を用いた表面波伝送線路に高周波電力を供給して、食品などの被加熱物を加熱する高周波加熱装置において、焼きムラが生じないようにするために種々の技術が開発されている。

　例えば、特許文献１は、互いに対向して表面波伝送線路に設けられた二つのマイクロ波供給口からマイクロ波を供給する高周波解凍加熱装置を開示する。特許文献１によれば、表面波伝送線路の全域において表面波が均一に形成される。

　特許文献２は、複数の表面波伝送線路と複数の給電手段とを備え、隣り合う二つの表面波伝送線路と給電手段との結合位置が、マイクロ波伝送方向にずれて配置されるマイクロ波処理装置を開示する。特許文献２によれば、焼きムラの少ない調理が実施される。

特開平８－１６６１３３号公報特開２０１４－１１６２４６号公報

　しかしながら、特許文献１によれば、一つの表面波伝送線路に複数の給電ポイントからマイクロ波を供給するため、マイクロ波が干渉し結合することがある。この場合、逆に焼きムラがより顕著になる。

　特許文献２によれば、隣り合う二つの表面波伝送線路間でマイクロ波が干渉し結合することがある。この場合、マイクロ波の分布がより複雑になり、場所によっては焼きムラがより顕著になる。

　本開示は、上記従来の問題点を解決するもので、周期構造体を用いた表面波伝送線路を備えた高周波加熱装置において、焼きムラを抑制するとともに、被加熱物の加熱状態を容易に制御することを目的とする。

　本開示の一態様の高周波加熱装置は、被加熱物を載置するための載置台と、載置台の近傍に設けられ、一つの表面波伝送線路、または、互いに電気的に絶縁された複数の表面波伝送線路を有する加熱部と、互いに異なる周波数の高周波電力を発生させる第１の高周波電力発生部と第２の高周波電力発生部と、を備える。

　表面波伝送線路、または、複数の表面波伝送線路のすべてが、第１の高周波電力発生部により発生される高周波電力および第２の高周波電力発生部により発生される高周波電力の少なくともいずれか一つを受信する。

　本態様によれば、二つの高周波電力間で干渉が起こらず、電磁界結合は起こらない。その結果、電磁界結合に起因する焼きムラを抑制するとともに、被加熱物の加熱状態を容易に制御することができる。

図１は、本開示の実施の形態１に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。図２Ａは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図２Ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図２Ｃは、互いに異なる周波数の二つの高周波電力が二つの表面波伝送線路にそれぞれ供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図３は、本開示の実施の形態２に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。図４Ａは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図４Ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図４Ｃは、互いに異なる周波数の二つの高周波電力が一つの表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図５は、本開示の実施の形態３に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。図６Ａは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図６Ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図６Ｃは、互いに異なる周波数の二つの高周波電力が合成され、一つの表面波伝送線路に供給された時の加熱強度分布を模式的に示す図である。図７は、本開示の実施の形態４に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。図８Ａは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図８Ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図８Ｃは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路に供給された場合の加熱強度分布を模式的に示す図である。図８Ｄは、周波数ｆＡの高周波電力が分配され、三つの表面波伝送線路のうちの二つに供給され、周波数ｆＢの高周波電力がもう一つの表面波伝送線路に供給された時の加熱強度分布を模式的に示す図である。

　本開示の第１の態様の高周波加熱装置は、被加熱物を載置するための載置台と、載置台の近傍に設けられ、一つの表面波伝送線路、または、互いに電気的に絶縁された複数の表面波伝送線路を有する加熱部と、互いに異なる周波数の高周波電力を発生させる第１の高周波電力発生部と第２の高周波電力発生部と、を備える。

　本開示の第２の態様の高周波加熱装置によれば、第１の態様において、表面波伝送線路、または、複数の表面波伝送線路の少なくとも一つが、第１の高周波電力発生部により発生される高周波電力および第２の高周波電力発生部により発生される高周波電力の両方を受信する。

　本開示の第３の態様の高周波加熱装置は、第２の態様に加えて、第１の高周波電力発生部により発生された高周波電力と第２の高周波電力発生部により発生された高周波電力とを合成する合成部をさらに備える。合成部により合成された高周波電力は、表面波伝送線路、または、複数の表面波伝送線路の少なくとも一つに供給される。

　本開示の第４の態様の高周波加熱装置は、第１の態様に加えて、第１の高周波電力発生部により発生された高周波電力を分配する分配部をさらに備える。分配部により分配された高周波電力は、複数の表面波伝送線路の少なくとも二つに供給される。

　本開示の第５の態様の高周波加熱装置によれば、第１の態様において、高周波電力発生部が、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ある。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、同一または相当部分には同じ参照符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

　（実施の形態１）
　図１は、本開示の実施の形態１に係る高周波加熱装置１００の基本構成を示すブロック図である。

　図１に示すように、高周波加熱装置１００は、載置台１０１と加熱部１１０と高周波電力発生部１２０ａと高周波電力発生部１２０ｂと制御部１３０とを備える。

　被加熱物１０２は載置台１０１に載置される。加熱部１１０は、互いに電気的に絶縁された表面波伝送線路１１１ａと表面波伝送線路１１１ｂとを有する。表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂは、第１および第２の表面波伝送線路にそれぞれ相当する。

　高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂは、互いに異なる周波数の高周波電力をそれぞれ発生する。高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂは、第１および第２の高周波電力発生部にそれぞれ相当する。

　本実施の形態では、高周波加熱装置１００は二つの表面波伝送線路と二つの高周波電力発生部を有しているが、表面波伝送電路および高周波電力発生部の数はこれに限定されるものではない。

　高周波電力発生部１２０ａにより発生された高周波電力は表面波伝送線路１１１ａに、高周波電力発生部１２０ｂにより発生された高周波電力は表面波伝送線路１１１ｂにそれぞれ供給される。

　表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂは、スタブ型表面波伝送線路、インターデジタル型表面波伝送線路などの金属製の周期構造体、または、アルミナ板、ベークライト板などの誘電体板で形成される。スタブ型表面波伝送線路は、金属平板上に複数の金属平板を一定間隔で並べて構成される。インターデジタル型表面波伝送線路は、金属平板を交叉指状に打ち抜いて形成される。

　表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂは、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂより供給された高周波電力をその表面付近に集中させて伝播させる。載置台１０１の近傍に表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂを設けると、載置台１０１の表面付近に高周波電力が集中するため、載置台１０１上の被加熱物１０２が加熱される。

　高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂは、被加熱物１０２を加熱するのに適した周波数と電力とを有する高周波（例えばマイクロ波）を発生させる発信器である。高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂは、マグネトロンとインバータ電源とで構成してもよいし、固体発振器と電力増幅器とで構成してもよい。

　マグネトロンは、強力なノンコヒーレントマイクロ波を発生する発振用真空管であり、レーダ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使われる。マグネトロンの発振周波数は、それを構成する管球の物理的寸法を変更することにより変更可能である。

　マグネトロンの駆動には数キロボルトの高電圧が必要であるため、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が用いられる。インバータ電源は、整流機能を有するコンバータ回路、ならびに、昇圧機能（または降圧機能）および出力周波数変換機能を有するインバータ回路を含む電源回路である。

　この場合、制御部１３０は、インバータ回路に入力されるＰＷＭ信号を調整することにより、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂにより発生される高周波電力を制御する。

　一方、固体発振器は、コンデンサ、インダクタ、抵抗器などの電子部品とトランジスタとを含む帰還回路を有する半導体発振回路であり、通信機器などの用途に用いられる。半導体発振回路は、帰還回路に含まれる共振回路の共振周波数を変更することで、その発振周波数を容易に変更可能である。

　近年では５０ワット程度の高出力の固体発振器も存在するが、一般的な固体発振器は、数十ミリワット～数百ミリワット程度の出力を有する。加熱用途に用いるためには数百ワットの出力が必要なので、一般的に、固体発振器から出力された高周波電力を電力増幅器により増幅する。

　電力増幅器は、トランジスタなどを含み、固体発振器から出力された高周波電力を所定の増幅率で増幅する。本実施の形態では、増幅率可変型の電力増幅器が用いられる。制御部１３０は、この電力増幅器に制御信号を出力して増幅率を変化させることにより、高周波電力発生部１２０ａ，１２０ｂにより発生される高周波電力を制御する。

　電力増幅器の前段または後段に、減衰率可変型の減衰器を設けてもよい。この場合、制御部１３０は、この減衰器に制御信号を出力して減衰率を変化させることにより、高周波電力発生部１２０ａ，１２０ｂにより発生される高周波電力を制御する。

　このようにして、制御部１３０は、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂを制御して、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂにより発生される高周波電力を制御する。

　本実施の形態によれば、高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂから表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂにそれぞれ供給された高周波電力により、載置台１０１上に載置された被加熱物１０２を加熱することができる。

　高周波加熱装置１００による被加熱物１０２への加熱動作について、図２Ａ～図２Ｃを用いてより詳しく説明する。

　図２Ａは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路１１１ａに供給された場合に、表面波伝送線路１１１ａ上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。図２Ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路１１１ｂに供給された場合に、表面波伝送線路１１１ｂ上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。

　図２Ｃは、表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂに、周波数ｆＡ、ｆＢの高周波電力がそれぞれ供給された場合に、表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂ上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。

　図２Ａに示すように、高周波電力発生部１２０ａが表面波伝送線路１１１ａに周波数ｆＡの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路１１１ａ上に加熱強度の高い領域１５１、領域１５２が生じる。

　図２Ｂに示すように、高周波電力発生部１２０ｂが表面波伝送線路１１１ｂに周波数ｆＢの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路１１１ｂ上に加熱強度の高い領域１５３が生じる。

　図２Ｃに示すように、高周波電力発生部１２０ａが表面波伝送線路１１１ａに周波数ｆＡの高周波電力を供給すると、図２Ａと同様に、表面波伝送線路１１１ａ上に加熱強度の高い領域１５１、領域１５２が生じる。それと同時に、高周波電力発生部１２０ｂが表面波伝送線路１１１ｂに周波数ｆＢの高周波電力を供給すると、図２Ｂと同様に、表面波伝送線路１１１ｂ上に加熱強度の高い領域１５３が生じる。

　すなわち、表面波伝送線路１１１ａは、高周波電力発生部１２０ａが周波数ｆＡの高周波電力を供給した時の加熱強度分布を保持し、表面波伝送線路１１１ｂは、高周波電力発生部１２０ｂが周波数ｆＢの高周波電力を供給した時の加熱強度分布を保持する。

　このため、表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂに形成された加熱強度分布に変化は生じない。その結果、二つの高周波電力間で干渉が起こらず、電磁界結合は起こらないため、電磁界結合に起因する焼きムラを抑制することができる。

　高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂは、設定された周波数の高周波電力を発生することが可能な周波数可変の高周波発振器であってもよい。

　周波数可変の高周波発振器は、上述の半導体発振回路に含まれた共振回路の共振周波数を決める素子として電圧可変素子（例えば、バラクタダイオード(Varactor Diode)）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、一般的にはＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator)と呼ばれる。ＶＣＯを用いる場合、制御部１３０は、ＶＣＯに供給される電圧を調整することにより、発振周波数を容易に制御することができる。

　周波数可変の高周波発振器として、基準信号発生器と位相比較器とを備えたＰＬＬ(Phase Locked Loop)発振器を用いることも可能である。ＰＬＬを用いる場合、制御部１３０は、位相比較器に供給される信号を調整することにより、発振周波数を容易に制御することができる。

　すなわち、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂを同じ仕様で構成することが可能である。このため、本開示に係る高周波加熱装置は、互いに異なる周波数を有するより多くの高周波電力により生じる多様な加熱強度分布を用いた加熱を行うことができる。その結果、本開示に係る高周波加熱装置は、被加熱物の加熱状態を容易に制御することができ、仕上り品質を向上させることができる。

　本実施の形態では、加熱部１１０が二つの表面波伝送線路を有する場合を示したが、加熱部１１０が、例えば三つの表面波伝送線路を有する場合であっても同様の効果が得られる。すなわち、三つの表面波伝送線路に互いに異なる周波数の高周波電力を供給する場合、いずれの高周波電力間でも干渉は起こらず、電磁界結合も起こらない。このため、表面波伝送線路に形成された加熱強度分布に変化は生じない。

　本実施の形態では、表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂに同一側（図では左側）から高周波電力が供給される。しかしながら、表面波伝送線路１１１ａ、１１１ｂに互いに異なる側から高周波電力が供給されても、同様の効果を得ることができる。

　（実施の形態２）
　以下、本開示の実施の形態２を、図面を参照しながら説明する。

　図３は、本実施の形態に係る高周波加熱装置２００の構成を示すブロック図である。

　図３に示すように、高周波加熱装置２００は、表面波伝送線路２１１を有する加熱部２１０を備える。

　高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂは、互いに異なる周波数の高周波電力を発生させ、表面波伝送線路２１１の左右の端部に設けられた給電ポイントにそれぞれ供給する。高周波加熱装置２００は、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂから表面波伝送線路２１１に供給された高周波電力により、載置台１０１上に載置された被加熱物１０２を加熱することができる。

　高周波加熱装置２００による被加熱物１０２への加熱動作について、図４Ａ～図４Ｃを用いてより詳しく説明する。

　図４Ａは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路２１１に供給された場合に、表面波伝送線路２１１上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。図４Ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路２１１に供給された場合に、表面波伝送線路２１１上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。図４Ｃは、表面波伝送線路２１１に、周波数ｆＡ、ｆＢの高周波電力が供給された場合に、表面波伝送線路２１１上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。

　図４Ａに示すように、高周波電力発生部１２０ａが表面波伝送線路２１１に左側から周波数ｆＡの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路２１１上に加熱強度の高い領域２５１が生じる。

　図４Ｂに示すように、高周波電力発生部１２０ｂが表面波伝送線路２１１に右側から周波数ｆＢの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路２１１上に加熱強度の高い領域２５２が生じる。

　図４Ｃに示すように、高周波電力発生部１２０ａが表面波伝送線路２１１に左側から周波数ｆＡの高周波電力を供給し、それと同時に、高周波電力発生部１２０ｂが表面波伝送線路２１１に右側から周波数ｆＢの高周波電力を供給すると、図４Ａ、図４Ｂと同様に、表面波伝送線路２１１上に加熱強度の高い領域２５１、領域２５２が生じる。

　すなわち、表面波伝送線路２１１は、高周波電力発生部１２０ａが周波数ｆＡの高周波電力だけを供給した時の加熱強度分布と、高周波電力発生部１２０ｂが周波数ｆＢの高周波電力だけを供給した時の加熱強度分布とを保持する。

　このため、表面波伝送線路２１１に形成された加熱強度分布に変化は生じない。その結果、二つの高周波電力間で干渉が起こらず、電磁界結合は起こらないため、電磁界結合に起因する焼きムラを抑制することができる。

　図４Ａ～図４Ｃは、二つの高周波電力発生部が互いに異なる周波数の高周波電力を、一つの表面波伝送線路にそれぞれ供給する例を示している。しかしながら、三つ以上の高周波電力発生部が互いに異なる周波数の高周波電力を一つの表面波伝送線路にそれぞれ供給した場合でも、同様の効果が得られる。

　すなわち、本実施の形態によれば、互いに異なる複数の周波数の高周波電力を供給することにより、一つの表面波伝送線路に複数の加熱強度パターンを同時に形成することができる。そのため、表面波伝送線路を効率良く使用できるので、装置の小型化および低コスト化を実現することができる。

　本実施の形態では、表面波伝送線路２１１の左右の端部に設けられた給電ポイントに、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂからの高周波電力がそれぞれ供給されている。しかしながら、他の場所から高周波電力を供給しても、同様の効果が得られる。

　（実施の形態３）
　以下、本開示の実施の形態３を、図面を参照しながら説明する。

　図５は、本実施の形態に係る高周波加熱装置３００の構成を示すブロック図である。

　図５に示すように、高周波加熱装置３００は、表面波伝送線路３１１を有する加熱部３１０と、合成部３４０とを備える。

　合成部３４０は、高周波電力発生部１２０ａが発生させる高周波電力と、高周波電力発生部１２０ｂが発生させる高周波電力とを受信し、受信した二つの高周波電力を合成した高周波電力を表面波伝送線路３１１に供給する。

　合成部３４０は、受信した二つの高周波電力が同一の周波数を有する場合、それらのベクトル和を出力し、受信した二つの高周波電力が互いに異なる周波数を有する場合、それらの和を出力する。合成部３４０には、ウィルキンソンカプラ（Wilkinson coupler）、ハイブリッドカプラ（Hybrid coupler）などが適用可能である。

　高周波加熱装置３００は、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂから表面波伝送線路３１１に供給された高周波電力により、載置台１０１上に載置された被加熱物１０２を加熱することができる。

　高周波加熱装置３００による被加熱物１０２への加熱動作について、図６Ａ～図６Ｃを用いてより詳しく説明する。

　図６Ａは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路３１１に供給された場合に、表面波伝送線路３１１上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。図６Ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路３１１に供給された場合に、表面波伝送線路３１１上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。図６Ｃは、周波数ｆＡ、ｆＢの高周波電力が合成部３４０により合成され、表面波伝送線路３１１に供給された場合に、表面波伝送線路３１１上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。

　図６Ａに示すように、高周波電力発生部１２０ａが表面波伝送線路３１１に周波数ｆＡの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路３１１上に加熱強度の高い領域３５１が生じる。

　図６Ｂに示すように、高周波電力発生部１２０ｂが表面波伝送線路３１１に周波数ｆＢの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路３１１上に加熱強度の高い領域３５２が生じる。

　図６Ｃに示すように、合成部３４０が、高周波電力発生部１２０ａにより発生された周波数ｆＡの高周波電力と、高周波電力発生部１２０ｂにより発生された周波数ｆＢの高周波電力とを合成し、表面波伝送線路３１１に供給すると、表面波伝送線路３１１上に加熱強度の高い領域３５１、領域３５２が生じる。

　すなわち、表面波伝送線路３１１は、高周波電力発生部１２０ａが周波数ｆＡの高周波電力だけを供給した時の加熱強度分布と、高周波電力発生部１２０ｂが周波数ｆＢの高周波電力だけを供給した時の加熱強度分布とを保持する。

　このため、表面波伝送線路３１１に形成された加熱強度分布に変化は生じない。その結果、二つの高周波電力間で干渉が起こらず、電磁界結合は起こらないため、電磁界結合に起因する焼きムラを抑制することができる。

　図６Ａ～図６Ｃは、互いに異なる周波数の二つの高周波電力を、合成部３４０が合成する例を示している。しかしながら、互いに異なる周波数の三つ以上の高周波電力を合成部３４０が合成する場合でも、同様の効果が得られる。

　本実施の形態では、高周波加熱装置３００は、一つの表面波伝送線路と二つの高周波電力発生部と一つの合成部を有する。しかしながら、表面波伝送電路、高周波電力発生部および合成部の数はこれに限定されるものではない。

　（実施の形態４）
　以下、本開示の実施の形態４を、図面を参照しながら説明する。

　図７は、本実施の形態に係る高周波加熱装置４００の構成を示すブロック図である。

　図７に示すように、高周波加熱装置４００は、加熱部４１０と分配部４４０とを備える。加熱部４１０は、表面波伝送線路４１１ａ、表面波伝送線路４１１ｂおよび表面波伝送線路４１１ｃを有する。

　表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｂは互いに隣接し、表面波伝送線路４１１ｂ、４１１ｃは互いに隣接する。すなわち、表面波伝送線路４１１ｂは、表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｃ間に配置される。表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃは互いに電気的に絶縁されている。表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃは、第１、第２、第３の表面波伝送線路にそれぞれ相当する。

　分配部４４０は、高周波電力発生部１２０ａにより発生された高周波電力を受信し、その高周波電力を表面波伝送線路４１１ａと表面波伝送線路４１１ｃとに分配する。分配部４４０には、ウィルキンソンカプラやハイブリッドカプラなどが適用可能である。

　表面波伝送線路４１１ｂは、高周波電力発生部１２０ｂにより発生され、高周波電力発生部１２０ａにより発生された高周波電力とは異なる周波数の高周波電力を受信する。

　高周波加熱装置４００は、高周波電力発生部１２０ａ、１２０ｂから表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃに供給された高周波電力により、載置台１０１上に載置された被加熱物１０２を加熱することができる。

　高周波加熱装置４００による被加熱物１０２への加熱動作について、図８Ａ～図８Ｄを用いてより詳しく説明する。

　図８Ａは、周波数ｆＡの高周波電力が表面波伝送線路４１１ａに供給された場合に、表面波伝送線路４１１ａ上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。図８Ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路４１１ｂに供給された場合に、表面波伝送線路４１１ｂ上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。

　図８Ｃは、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路４１１ｃに供給された場合に、表面波伝送線路４１１ｃ上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。図８Ｄは、周波数ｆＡの高周波電力が分配部４４０により分配されて表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｃに供給され、周波数ｆＢの高周波電力が表面波伝送線路４１１ｂに供給された場合に、表面波伝送線路４１１ａ～４１１ｃ上に生じる加熱強度分布を模式的に示す。

　図８Ａに示すように、高周波電力発生部１２０ａが表面波伝送線路４１１ａに周波数ｆＡの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路４１１ａ上に加熱強度の高い領域４５１が生じる。

　図８Ｂに示すように、高周波電力発生部１２０ｂが表面波伝送線路４１１ｂに周波数ｆＢの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路４１１ｂ上に加熱強度の高い領域４５２が生じる。

　図８Ｃに示すように、高周波電力発生部１２０ａが表面波伝送線路４１１ｂに周波数ｆＡの高周波電力を供給すると、表面波伝送線路４１１ｃ上に加熱強度の高い領域４５３が生じる。

　図８Ｄに示すように、分配部４４０は、高周波電力発生部１２０ａにより発生された周波数ｆＡの高周波電力を分配して表面波伝送線路４１１ａと表面波伝送線路４１１ｃとに供給する。高周波電力発生部１２０ｂは、周波数ｆＢの高周波電力を表面波伝送線路４１１ｂに供給する。このとき、表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ上に加熱強度の高い領域４５１、４５２、４５３がそれぞれ生じる。

　すなわち、表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｃは、周波数ｆＡの高周波電力が供給された時の加熱強度分布を保持する。表面波伝送線路４１１ｂは、周波数ｆＢの高周波電力が供給された時の加熱強度分布を保持する。

　このため、表面波伝送線路４１１ａ～４１１ｃに形成された加熱強度分布に変化は生じない。その結果、表面波伝送線路４１１ａ～４１１ｃを伝播する高周波電力間で干渉が起こらず、電磁界結合は起こらないため、電磁界結合に起因する焼きムラを抑制することができる。

　本実施の形態では、高周波電力発生部１２０ａにより発生された高周波電力を分配部４４０が分配して、隣接しない表面波伝送線路４１１ａ、４１１ｃに供給する例を示したが、三つ以上の表面波伝送線路に高周波電力が分配されても同様の効果が得られる。すなわち、隣接しない二つの表面波伝送線路に同一周波数の高周波電力を供給し、それらの間に配置された表面波伝送線路に、異なる周波数の高周波電力を供給する場合、二つの高周波電力間で干渉が起こらず、電磁界結合も起こらない。このため、表面波伝送線路に形成された加熱強度分布に変化は生じない。

　本実施の形態によれば、複数の表面波伝送線路で一つの高周波電力発生部を共有することで、表面波伝送線路と同数の高周波電力発生部を設ける必要がない。このため、装置の小型化や低コスト化が可能となる。

　本実施の形態では、高周波加熱装置４００は、三つの表面波伝送線路と二つの高周波電力発生部と一つの分配部を有する。しかしながら、表面波伝送電路、高周波電力発生部および分配部の数はこれに限定されるものではない。

　本開示に係る高周波加熱装置は、調理家電などに適用可能である。

　１００，２００，３００，４００　高周波加熱装置
　１０１　載置台
　１０２　被加熱物
　１１０，２１０，３１０，４１０　加熱部
　１１１ａ，１１１ｂ，２１１，３１１，４１１ａ，４１１ｂ，４１１ｃ　表面波伝送線路
　１２０ａ，１２０ｂ　高周波電力発生部
　１３０　制御部
　１５１，１５２，１５３，２５１，２５２，３５１，３５２，４５１，４５２，４５３　領域
　３４０　合成部
　４４０　分配部

Claims

　被加熱物を載置するための載置台と、
　前記載置台の近傍に設けられ、一つの表面波伝送線路、または、互いに電気的に絶縁された複数の表面波伝送線路を有する加熱部と、
　互いに異なる周波数の高周波電力を発生させる第１の高周波電力発生部と第２の高周波電力発生部と、を備え、
　前記表面波伝送線路、または、前記複数の表面波伝送線路のすべてが、前記第１の高周波電力発生部により発生される前記高周波電力および第２の高周波電力発生部により発生される前記高周波電力の少なくともいずれか一つを受信する、高周波加熱装置。
　前記表面波伝送線路、または、前記複数の表面波伝送線路の少なくとも一つが、前記第１の高周波電力発生部により発生される前記高周波電力および第２の高周波電力発生部により発生される前記高周波電力の両方を受信する、請求項１に記載の高周波加熱装置。
　前記第１の高周波電力発生部により発生された前記高周波電力と前記第２の高周波電力発生部により発生された前記高周波電力とを合成する合成部をさらに備え、前記合成部により合成された前記高周波電力が、前記表面波伝送線路、または、前記複数の表面波伝送線路の少なくとも一つに供給される、請求項２に記載の高周波加熱装置。
　前記第１の高周波電力発生部により発生された前記高周波電力を分配する分配部をさらに備え、前記分配部により分配された前記高周波電力が、前記複数の表面波伝送線路の少なくとも二つに供給される、請求項１に記載の高周波加熱装置。
　前記高周波電力発生部が、設定された周波数の前記高周波電力を発生する周波数可変の高周波発振器である、請求項１に記載の高周波加熱装置。