JP2017182885A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑えつつ、漏洩電界を抑制することのできる高周波加熱装置を提供する。
【解決手段】高周波加熱装置１００は、上部電極１と、上部電極１の下方に配置された下部電極２と、上部電極１と下部電極２との間に高周波電圧を印加する電圧印加部１０とを備えている。また、上部電極１の周囲には、補助電極１１が備えられている。電圧印加部１０は、下部電極１と補助電極１１との間に、上部電極１と下部電極２との間に印加する高周波電圧とは異なる電圧を印加する。また、上部電極１は、４個の長方形状（矩形状）の第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄで構成されていてもよい。また、下部電極２は、４個の長方形状（矩形状）の第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄで構成されていてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品などに高周波電界を印加して、加熱処理、解凍処理などを行う高周波加熱装置に関する。

高周波加熱装置では、２つの電極間に高周波高電圧を印加し、その間に誘電体である被解凍物を挟んで誘電加熱が行われる。図３１には、高周波を利用した誘電加熱によって解凍処理を行う解凍装置を示す。解凍装置１０００は、金属製の加熱室１００８を備える。加熱室１００８内には、上部電極１００１、下部電極１００２、底面プレート１００７などが備えられている。上部電極１００１及び下部電極１００２は、それぞれ一枚の金属板で形成され、互いに平行に配置されている。底面プレート１００７は、下部電極１００２上に配置される。底面プレート１００７上には、被解凍物１００３が載置される。

加熱室１００８の外側には、高周波発振器１００５、整合回路１００６などが設けられている。高周波発振器１００５、整合回路１００６は、配線によって上部電極１００１及び下部電極１００２と接続されている。上部電極１００１及び下部電極１００２には、高周波発振器１００５から高周波の高電圧が供給される。これにより、上部電極１００１と下部電極１００２との間に高周波電界が発生し、被解凍物１００３が誘電加熱され、被解凍物１００３の解凍処理が行われる。

上部電極１００１と被解凍物１００３との間にエアギャップが存在すると、加熱効率が低下する。そのため、解凍装置１０００には、上部電極１００１を上下方向に移動させるための昇降機構１００４が備えられている。昇降機構１００４は、被解凍物１００３の厚みに合わせて上部電極１００１を上下方向に移動させる。

昨今、上記のような高周波加熱装置の基本構成を改良して、より実用的な解凍装置を提供することが検討されている。例えば、特許文献１には、負荷整合の簡易化、あるいはエネルギー損失の低減を目的として、第３の電極板を配置し、固定電極と同電位を与える誘電加熱装置が開示されている。

特許第３６４０６２１号公報

高周波加熱装置は、上述のように、加熱室内で被解凍物に高周波電界を与えることによって、被解凍物の解凍処理を行う。そのため、加熱室の外部において漏洩電界が生じる。高周波加熱装置からの漏洩電界値は、電波法などで定められる規制値や、ガイドライン値などで制限されている。そこで、漏洩電界を抑制する対策が必要となる。

一般的な漏洩電界の対策としては、金属筺体のアース接地が知られている。しかし、加熱室には、金属筺体を構成する部品同士の篏合部の隙間や、構造上の理由で生じる開口部が形成される可能性がある。このような場合には、上記の規制値を満たすことは困難となる。また、金属筺体の構造のみで漏洩電界を抑えようとすると、金属による遮蔽を多重に設けるなどといった対策が必要となり、装置の大型化が問題となる。そのため、このような手法とは異なる手法での漏洩電界対策が望まれている。

そこで、本発明では、装置の大型化を抑えつつ、漏洩電界を抑制することのできる高周波加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の第一局面にかかる高周波加熱装置は、上部電極と、前記上部電極の下方に配置された下部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電圧を印加する電圧印加部とを備えている高周波加熱装置である。この高周波加熱装置において、前記上部電極の周囲には、補助電極が備えられている。そして、前記電圧印加部は、前記下部電極と前記補助電極との間に、前記上部電極と前記下部電極との間に印加する高周波電圧とは異なる電圧を印加する。

前記高周波加熱装置は、前記上部電極及び前記下部電極を収容する加熱室をさらに備え、前記補助電極は、前記加熱室と同電位に接続されていてもよい。

前記高周波加熱装置において、前記下部電極と前記補助電極との間に印加される電圧は、前記上部電極と前記下部電極との間に印加される高周波電圧と、同じ周波数で逆位相であってもよい。

前記高周波加熱装置において、前記上部電極は、複数の矩形状の第１の電極板を有するとともに、前記下部電極は、複数の矩形状の第２の電極板を有し、前記第１の電極板及び前記第２の電極板は、それぞれ長辺と短辺とを有し、前記第１の電極板の長辺と、前記第２の電極板の長辺とが互いに交差するように、前記第１の電極板及び第２の電極板が配置されていてもよい。また、前記第１の電極板の長辺と、前記第２の電極板の長辺とは、互いに略直交することが好ましい。また、複数の矩形状の第１の電極板または複数の矩形状の第２の電極板は、整合回路とそれぞれ接続されていてもよい。

前記高周波加熱装置は、前記上部電極と前記下部電極との間に第２の補助電極をさらに備えていてもよい。そして、前記第２の補助電極は、中央部分に開口部を有し、被加熱物の上面の位置と略同じ位置に配置され、前記下部電極と前記第２の補助電極との間には、前記上部電極と前記下部電極との間に印加される高周波電圧とは異なる電圧が印加されてもよい。

前記高周波加熱装置は、前記上部電極及び前記下部電極を収容する加熱室を開閉するための扉と、前記上部電極を上下方向に移動させる昇降機構とをさらに備え、前記昇降機構は、前記扉の開動作と連動して前記上部電極を上昇させてもよい。

また、前記高周波加熱装置は、加熱室扉をさらに備え、前記加熱室扉の開動作と前記上部電極の上昇動作とが連動し、かつ前記加熱室扉の閉動作と前記上部電極の下降動作とが連動してもよい。

また、前記高周波加熱装置は、加熱室扉をさらに備え、前記加熱室扉の開動作と前記下部電極の下降動作とが連動してもよい。

また、前記高周波加熱装置は、加熱室扉をさらに備え、前記加熱室扉の開動作と前記下部電極の下降動作とが連動し、かつ前記加熱室扉の閉動作と前記下部電極の上昇動作とが連動してもよい。

以上のように、本発明の高周波加熱装置には、下部電極と補助電極との間に、上部電極と下部電極との間に印加する高周波電圧とは異なる電圧を印加する電圧印加部が備えられている。そのため、高周波加熱装置の加熱室を構成する金属筐体の構造を変更することなく、高周波加熱装置からの漏洩電界を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる高周波加熱装置の内部構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかる高周波加熱装置の加熱室内の構成を示す模式図である。 図１に示す高周波加熱装置内の整合回路の内部構成を示す回路図である。 図１に示す高周波加熱装置内の各電極と整合回路との間の等価回路構成を示す図である。 図１に示す高周波加熱装置内の各電極と整合回路との間の回路構成を示す図である。 高周波加熱装置において、漏洩電界の測定位置を示す模式図である。 （ａ）は、補助電極を有する高周波加熱装置において電界値を計算した結果を示すグラフである。（ｂ）は、補助電極を有していない高周波加熱装置において電界値を計算した結果を示すグラフである。（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示すグラフの横軸に対応する高周波加熱装置の位置を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、高周波加熱装置の扉の開閉動作と、上部電極の昇降動作との関係を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかる高周波加熱装置に備えられた上部電極の昇降機構を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる高周波加熱装置に備えられた上部電極の昇降機構を示す上面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる高周波加熱装置に備えられた上部電極の昇降機構を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる高周波加熱装置の内部構成を示す模式図である。 図１２に示す高周波加熱装置内の各電極と整合回路との間の等価回路構成を示す図である。 図１２に示す高周波加熱装置の上部電極と補助電極に印加される電圧の波形（位相）を示す図である。 （ａ）は、補助電極に逆相電圧を印加した高周波加熱装置において電界値を計算した結果を示すグラフである。（ｂ）は、補助電極を接地電位にした場合の高周波加熱装置において電界値を計算した結果を示すグラフである。（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示すグラフの横軸に対応する高周波加熱装置の位置を示す模式図である。 補助電極に印加する電圧と、漏洩電界のピーク値との関係を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態にかかる高周波加熱装置の内部構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態にかかる高周波加熱装置の加熱室内の構成を示す模式図である。 図１８に示す高周波加熱装置内の電極と整合回路との間の等価回路構成を示す図である。 図１８に示す高周波加熱装置内の電極の構成の一例を示す模式図である。 図１８に示す高周波加熱装置内の電極の構成の他の例を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態にかかる高周波加熱装置の内部構成を示す模式図である。 図２２に示す高周波加熱装置内の電極と整合回路との間の等価回路構成を示す図である。 図２２に示す高周波加熱装置内の電極の構成の一例を示す模式図である。 （ａ）は、本発明の第５の実施形態にかかる高周波加熱装置の内部構成を示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）に示す高周波加熱装置内の電極と整合回路との間の等価回路構成を示す図である。 本発明の第６の実施形態にかかる高周波加熱装置に備えられた上部電極の昇降機構を示す側面図である。 本発明の第６の実施形態にかかる高周波加熱装置に備えられた上部電極の昇降機構を示す上面図である。 本発明の第６の実施形態にかかる高周波加熱装置に備えられた上部電極の昇降機構を示す正面図である。 本発明の参考の実施形態にかかる高周波加熱装置の内部構成を示す模式図である。 別の参考の形態にかかる高周波加熱装置の内部構成を示す模式図である。 従来の解凍装置の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜第１の実施形態＞
（高周波加熱装置の概略構成）
先ず、本実施の形態にかかる高周波加熱装置１００の概略構成について、図１及び図２を用いて説明する。本実施形態の高周波加熱装置１００は、食品などの被加熱物３に高周波電界を印加して、被加熱物の加熱処理、解凍処理などを行う。高周波加熱装置１００は、加熱室８を備えている。加熱室８は、金属製の筐体で形成されている。

図２に示すように、加熱室８の内部には、上部電極１、下部電極２、昇降機構４、底面プレート７、補助電極１１、天面プレート１２などを備えている。上部電極１及び下部電極２は、後述するように、それぞれ複数枚の金属板で構成されている。上部電極１及び下部電極２は、互いに平行になるように配置されている。底面プレート７は、下部電極２の上部に配置され、下部電極２に密着している。天面プレート１２は、上部電極１の下部に配置され、上部電極１に密着している。補助電極１１は、上部電極１と同一面上に配置され、上部電極１の周囲に配置されている。上部電極１と補助電極１１との間は絶縁されている。

上部電極１及び天面プレート１２は、昇降機構４と連結されている。昇降機構４には、ギア及びモータなどが備えられている。これにより、昇降機構４は上下方向に移動する。昇降機構４の移動に伴って、昇降機構４に連結された上部電極１、補助電極１１、及び天面プレート１２も上下方向に位置を変えることができる。これにより、加熱処理時に、被加熱物３の大きさに合せて上部電極１の位置を変えることができる。

高周波加熱装置１００を用いて被加熱物３の加熱又は解凍を行う場合には、底面プレート７上に被加熱物３を載せる。そして、後述する方法で、上部電極１と下部電極２との間に高周波電界を与え、被加熱物３の誘電損失による誘電加熱解凍を行う。

（各電極の構成）
続いて、加熱室８内の各電極の具体的な構成、及び各電極に対して電圧を印加する電圧印加部の構成について、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、上部電極１は、４個の長方形状（矩形状）の第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄで構成されている。下部電極２は、４個の長方形状（矩形状）の第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄで構成されている。そして、上方から見た場合に、第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄの長辺と、第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄの長辺とが、略直交するような位置関係で配置されている。補助電極１１は、４個の第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄを取り囲むように配置されている。

また、加熱室８の外側には、各電極に対して電圧を印加するための電圧印加部１０が設けられている。電圧印加部１０は、主として、整合回路５、高周波発信器１３、増幅器（高周波アンプ）１４、上部電極切替部１５、及び下部電極切替部１６を備えている。

図３には、整合回路５内の回路構成を示す。図３に示すように、整合回路５は、可変コンデンサ５ａ・５ｂ、可変コイル５ｃなどを備えている。これにより、整合回路５は、上部電極１と下部電極２とで構成されるコンデンサのリアクタンスを相殺する。また、整合回路５は、可変コンデンサ５ａ・５ｂ及び可変コイル５ｃの値を調整することにより、整合回路５への入力インピーダンスと増幅器１４への出力インピーダンスとを一致させることができる。

高周波発信器１３は、ＨＦ〜ＶＨＦ帯周波数の電圧信号を発信し、増幅器１４に供給する。増幅器１４は、高周波発信器１３から送信された電圧信号を所望する電力まで増幅する。増幅器１４で増幅された電圧信号は、整合回路５並びに上部電極切替部１５及び下部電極切替部１６を通って、上部電極１と下部電極２とで形成されるコンデンサへ供給される。これにより、上部電極１と下部電極２との間には高周波電界が生じる。そして、上部電極１と下部電極２との間に載置された被加熱物３は、誘電加熱される。

上部電極切替部１５は、上部電極１へ供給する電圧信号を、４個の第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄのそれぞれに対して供給するためのスイッチを有している。下部電極切替部１６は、整合回路５側の配線と、４個の第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄとをそれぞれ接続するためのスイッチを有している。

また、図１に示すように、加熱室８、下部電極２、及び補助電極１１は、接地されている。これにより、加熱室８、下部電極２、及び補助電極１１は、同電位（具体的には、０Ｖの電位）になっている。一方、上部電極１は、例えば、Ｖ^＋の電位となるように高周波電圧が印加される。

図４には、上部電極１を構成する第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄと、下部電極２を構成する第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄとで構成される等価回路を示す。図４では、上部電極切替部１５において、第１の電極板１ａに対するスイッチがＯＮ状態であり、かつ、下部電極切替部１６において、第２の電極板２Ａに対するスイッチがＯＮ状態の場合を示す。

図４に示すように、等価回路内には、等価コンデンサ１８と、等価抵抗１９と、等価コンデンサ２０とが含まれている。等価コンデンサ１８は、上部電極１側の第１の電極板１ａと下部電極２側の第２の電極板２Ａとで構成される。等価抵抗１９は、被加熱物３の誘電損失分からなる。等価コンデンサ２０は、上部電極１側の第１の電極板１ａと、補助電極１１とで構成される。等価コンデンサ１８と、等価抵抗１９とは、直列接続されている。また、等価コンデンサ１８及び等価抵抗１９と、等価コンデンサ２０とは、並列接続されている。また、下部電極２側の第２の電極板２Ａと補助電極１１は接地される。

図５には、上部電極切替部１５及び下部電極切替部１６内のスイッチの構成を示す。図５に示すように、上部電極切替部１５は、上部電極１へ供給する電圧を、４個の第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄのそれぞれに対して供給するためのスイッチを有している。下部電極切替部１６は、整合回路５側の配線と、４個の第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄとをそれぞれ接続するためのスイッチを有している。

上部電極切替部１５及び下部電極切替部１６内に設けられた各スイッチをＯＮ状態とすることで、複数の第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄと、複数の第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄとの間に電界を形成することができる。そして、上部電極切替部１５及び下部電極切替部１６内に設けられた各スイッチの何れをＯＮ状態とし、何れをＯＦＦ状態とするかによって、上部電極１と下部電極２との間のどの領域に電界を形成するかを選択することができる。なお、上部電極１を複数の電極板に分割し、下部電極２を複数の電極板に分割する構成については、後述の第６の実施形態と同様の構成を適用することができる。

（漏洩電界の抑制について）
続いて、補助電極１１による漏洩電界の抑制について、図６及び図７を参照しながら、以下に説明する。従来の高周波加熱装置においては、上部電極及び下部電極を金属で形成された加熱室で隙間なく囲い、加熱室をアース設置することによって、漏洩電界対策が行われている。しかし、加熱室には、構造上の理由で開口部や隙間などを設けざるを得ない場合がある。本実施形態では、このような場合に漏洩電界を適切に抑制することができる高周波加熱装置を提供する。

例えば、本実施形態の高周波加熱装置１００において、図６に示すように、加熱室８の側面にスリット上の開口部２１を設けた場合を想定する。そして、図７（ａ）には、開口部２１が形成されている位置を含む平面２２上における差分方程式で、加熱室８の外面のＺ−Ｚ’軸上の電界を計算した結果を示す。なお、図７（ｂ）には、比較対象として、補助電極を有していない高周波加熱装置において電界値を計算した結果を示す。また、図７（ｃ）には、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すグラフの横軸に対応する高周波加熱装置の位置を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）では、図７（ｂ）に示す補助電極無しの場合の電界ピーク値を１として、各位置における電界値を正規化して表す。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、開口部２１の形成位置では、補助電極無しの場合の値１に対し、本実施形態の高周波加熱装置１００のように、補助電極１１を設けた場合では０．２７となった。この結果から、補助電極１１を設けることにより、電界強度が低減されていることが確認された。したがって、補助電極１１は、漏えい電界抑制に効果的である。

（上部電極の上下移動と加熱室扉の開閉動作との連動について）
続いて、本実施形態の高周波加熱装置１００の加熱室８に設けられた扉４２の開閉動作と、上部電極１の上下移動について、図８から図１１を参照しながら説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）には、高周波加熱装置の扉の開閉動作と、上部電極の昇降動作との関係を模式的に示す。図９から図１１には、上部電極１の昇降機構４の構成を示す。なお、説明の便宜上、扉４２が配置されている面を高周波加熱装置１００の前面とする。そして、高周波加熱装置１００を使用時の状態で載置した場合に、前面を基準として、左側に位置する面を左側面とし、右側に位置する面を右側面とし、後ろ側に位置する面を背面とし、上側に位置する面を上面とし、下側に位置する面を底面とする。

一般に、高周波加熱装置において、電極と被加熱物との間にエアギャップが存在すると、加熱効率の低下を招く。そのため、従来の高周波加熱装置の中には、被加熱物の厚みに合わせて電極を昇降移動する機構が備えられているものがある。例えば、特許文献（特開２００２−２４６１６５）には、モータで駆動される電極距離可変手段１３０を備え、被解凍物１２１の大きさに応じて、電極板１０８及び１０９同士の間隔を変更可能な高周波解凍装置が開示されている。

ところで、高周波加熱装置を利用して冷凍食品などを解凍する場合、実使用では、加熱処理の途中で加熱室の扉を開けて食品の状態を確認することが想定される。しかし、電極が食品に近付いていると、食品が電極によって隠されている状態になり、食品の状態を目視で確認することができない。そのため、加熱室扉を開ける操作がなされた際には、例えば、上部電極を上昇させる処理を行うことが望まれる。

しかし、上部電極をモータで上昇させる構成の場合には、装置内の制御部などが加熱室扉を開ける操作がされたことを検出した後に、上部電極の上昇処理に移行する。そのため、加熱室扉を開けてから食品を目視できるまでに時間がかかり、操作性が悪いという問題がある。

そこで、本実施形態にかかる高周波加熱装置１００では、上部電極１を上下方向に移動させる昇降機構４が、扉４２の開動作と連動して上部電極１を上昇させることができる。この構成によれば、加熱室扉４２の開動作（開ける動作）と機械的に連動して上部電極１が上昇する（図８（ｂ）参照）。そのため、加熱途中での食品状態の確認や、食品の取り出しの作業を速やかに行うことが可能となり、高周波加熱装置の操作性を向上させることができる。

また、本実施形態の高周波加熱装置１００では、図８（ａ）に示すように、加熱室扉４２の閉動作（閉める動作）と機械的に連動して上部電極１が下降してもよい。これにより、扉４２を閉めた直後に加熱処理に移行することができる。

続いて、昇降機構４及び扉４２の具体的な構成について説明する。高周波加熱装置１００は、内部に加熱室８を有する。加熱室８には、室内を開閉する加熱室扉４２が取り付けられている（図９参照）。上述したように、加熱室８の内部には、上部電極１、下部電極２、底面プレート７、補助電極１１、天面プレート１２などが備えられている。上部電極１は、加熱効率向上のため、昇降機構４によって昇降可能となっている。

例えば、本実施形態では、加熱室８の寸法（幅×奥行×高さ）を、２００×１５０×１００（ｍｍ）、上部電極１の昇降高さを５５（ｍｍ）とすることができる。なお、図９から図１１では、高周波電源（電圧印加部１０）は図示しない。

図９から図１１では、扉４２が閉じた状態を示す。ここで、扉４２が閉状態から９０度開状態まで開けられる場合の各部材の動作について説明する。昇降機構４は、上部電極支柱４１、平歯車４３、平歯車４４、傘歯車４５、傘歯車４６、傘歯車４７、傘歯車４８、ピニオンギヤ４９、ラック５１、加熱室扉支柱５２、シャフト５３、シャフト５４、シャフト５５、固定金具５６などを有している。

扉４２と平歯車４３は、固定金具５６によって固定されている。扉４２を閉状態から９０度開状態まで開くと、平歯車４３はそれに伴い、上面から見て９０度時計回りに回転する。平歯車４３とかみ合わされている平歯車４４は、平歯車４３と同一の歯数を有する。そのため、平歯車４３が９０度時計回りに回転するのに伴って、平歯車４４は、上面から見て反時計回りに９０度回転する。

平歯車４４と傘歯車４５は同一のシャフト５３に取り付けられている。これにより、平歯車４４の回転に伴って、傘歯車４５は、上面から見て反時計回りに９０度回転する。傘歯車４６は、傘歯車４５と噛み合わされている。また、傘歯車４６は、傘歯車４５の１／３の歯数を有する。これにより、傘歯車４６は、傘歯車４５が９０度回転するのに伴って、前面（装置１００の正面）から見て時計回りに２７０度回転する。

傘歯車４７は、傘歯車４６と同一のシャフト５４に取り付けられている。そのため、傘歯車４６の回転に伴って、傘歯車４７は、前面から見て時計回りに２７０度回転する。傘歯車４８は、傘歯車４７と同一の歯数を有する。そのため、傘歯車４７が２７０度回転するのに伴って、装置１００の左側面から見て時計回りに２７０度回転する。

ピニオンギヤ４９は、傘歯車４８と同一のシャフト５５に取り付けられている。そのため、傘歯車４８の回転に伴って、ピニオンギヤ４９は、左側面から見て時計回りに２７０度回転する。ラック５１は、上部電極支柱４１に取り付けられている。そのため、ラック５１は、ピニオンギヤ４９の回転に伴い、上部電極支柱４１及び上部電極１などとともに上昇する。例えば、ピニオンギヤ４９のモジュールと歯数は、ピニオンギヤ４９の２７０度の回転で、ラック５１が昇降高さ５５（ｍｍ）を満たすように設定することができる。ここでは、モジュールを１とし、歯数を２４とした。但し、本発明はこれに限定はされない。

加熱室扉４２が、９０度開状態から閉状態まで閉じると、上部電極１は上述の動きとは反対の動作をし、５５（ｍｍ）下降する。

以上のように、本実施形態の高周波加熱装置１００では、加熱室扉４２の開閉動作と、上部電極１の昇降動作とが連動している。これにより、加熱室扉４２を開けると同時に上部電極１が上昇する。したがって、モータで電極を昇降する構成と比較して、加熱室処理途中での被加熱物の状態確認をより容易に行うことができる。また、この構成によれば、被加熱物の庫内への出し入れ作業のスピードを向上させることができる。

さらに、被加熱物の形状が一定の場合、上部電極１の昇降高さを被加熱物の厚みに合わせて設計すれば、電極昇降用のアクチュエータを省略できる。これにより、構成をより簡易なものとすることができ、低コストの高周波加熱装置を提供できる。

なお、本実施形態では、上部電極１を上下方向に移動させることによって、上部電極１と下部電極２との間隔を変更可能な構成について説明したが、本発明では、下部電極２を上下方向に移動させることによって、上部電極１と下部電極２との間隔を調整することもできる。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。上述の第１の実施形態では、補助電極１１の電位を、加熱室８と同電位（具体的には、接地電位Ｇ）としている。しかし、本発明はこのような構成に限定はされず、補助電極を異なる電位にしてもよい。第２の実施形態では、漏洩電界を抑制するための補助電極に、上部電極に印加する電圧とは逆位相の電圧を印加する構成について説明する。

図１２には、本発明の第２の実施形態にかかる高周波加熱装置２００を示す。高周波加熱装置２００の基本的な構成は、高周波加熱装置１００（図１参照）と同じである。そこで、高周波加熱装置２００において、高周波加熱装置１００と同一の構造及び機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１２に示すように、高周波加熱装置２００は、補助電極２１１を備えている。第１の実施形態では、補助電極１１は、接地されていた。これに対して、第２の実施形態では、補助電極２１１は、接地されていない。補助電極２１１は、可変コンデンサ２３３の一方側の電極に接続されている。可変コンデンサ２３３の他方側の電極は、接地されているとともに、下部電極切替部１６を介して下部電極２（すなわち、第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄ）に接続されている。

図１３には、高周波加熱装置２００において、上部電極１を構成する第１の電極板１ａ・１ｃ・１ｂ・１ｄと、下部電極２を構成する第２の電極板２Ａ・２Ｂ・２Ｃ・２Ｄとで構成される等価回路を示す。図１３では、上部電極切替部１５において、第１の電極板１ａに対するスイッチがＯＮ状態であり、かつ、下部電極切替部１６において、第２の電極板２Ａに対するスイッチがＯＮ状態の場合を示す。

図１３に示すように、等価回路内には、等価コンデンサ２１８と、等価抵抗２１９と、可変コンデンサ２３３と、等価コンデンサ２３４とが含まれている。等価コンデンサ２１８は、上部電極１側の第１の電極板１ａと下部電極２側の第２の電極板２Ａとで構成される。等価抵抗２１９は、被加熱物３の誘電損失分からなる。等価コンデンサ２３４は、下部電極２側の第２の電極板２Ａと、補助電極２１１とで構成される。

等価コンデンサ２１８と、等価抵抗２１９とは、直列接続されている。また、等価コンデンサ２１８及び等価抵抗２１９と、等価コンデンサ２３４とは、直列接続され、整合回路５の出力に接続される。さらに、上部電極１（例えば、第１の電極板１ａ）に対する補助電極１１の電圧比を調整するために、可変コンデンサ２３３が等価コンデンサ２３４と並列に接続され、下部電極２（例えば、第２の電極板２Ａ）は接地される。

そして、補助電極１１には、下部電極２（すなわち、接地電位Ｇ）に対して上部電極１に加わる電圧Ｖ^＋とは異なる電圧Ｖ⁻が印加される。図１４には、上部電極１と下部電極２との間に印加される電圧Ｖ^＋の位相Ｖ１、および、補助電極１１と下部電極２との間に印加される電圧Ｖ⁻の位相Ｖ２の一例を示す。この図に示すように、補助電極１１と下部電極２との間に印加される電圧Ｖ⁻の位相Ｖ２は、上部電極１と下部電極２との間に印加される電圧Ｖ^＋の位相Ｖ１と同じ周波数で逆位相となっている。また、電圧Ｖ⁻の絶対値は、電圧Ｖ^＋の絶対値よりも小さくなっている。

次に、補助電極２１１による漏洩電界の抑制について、図１５を参照しながら説明する。ここでは、第１の実施形態と同様に、高周波加熱装置２００の加熱室８の側面にスリット上の開口部２１を設けた場合を想定する（図６参照）。

図１５（ａ）には、開口部２１が形成されている位置を含む平面２２上における差分方程式で、加熱室８の外面のＺ−Ｚ’軸上の電界を計算した結果を示す。なお、図１５（ｂ）には、比較対象として、第１の実施形態の高周波加熱装置１００において電界値を計算した結果を示す。また、図１５（ｃ）には、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すグラフの横軸に対応する高周波加熱装置の位置を示す。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）では、図７（ｂ）に示す補助電極無しの場合の電界ピーク値を１として、各位置における電界値を正規化して表す。

なお、図１６には、下部電極２に対する上部電極１及び補助電極２１１の電圧比をパラメータとして評価した結果を示す。横軸には、上部電極１に印加する電圧に対する補助電極２１１に印加する電圧の比を示す。図１６に示すように、上部電極１に対する補助電極２１１の電圧比が０．１となるような電圧を印加した場合に、電界値が最も低くなっている。そのため、図１５に示す解析では、補助電極２１１には、上部電極１に対する電圧比が０．１の逆位相電圧を印加している。

図１５（ａ）に示すように、本実施形態の高周波加熱装置２００における開口部２１の形成位置では、補助電極無しの場合の値１（図７（ｂ）参照）に対し、値０．０７となった。比較対象の高周波加熱装置１００の測定結果は、図１５（ｂ）に示すように、補助電極無しの場合の値１（図７（ｂ）参照）に対し、値０．２７となった。この結果から、補助電極２１１を設けることにより、第１の実施形態の場合よりも電界強度がさらに低減されていることが確認された。したがって、補助電極２１１は、漏えい電界抑制により効果的である。

また、本実施形態の高周波加熱装置２００では、可変コンデンサ２３３の容量を調整することで、下部電極２に対する上部電極１及び補助電極１１の電圧比を制御することが可能である。そのため、天面プレート１２の上下方向の位置（すなわち、上部電極１及び補助電極１１と開口部２１の相対位置）に応じて、下部電極２に対する上部電極１及び補助電極１１の電圧比を制御することで、使用条件に応じた漏洩電界抑制を行うことができる。

＜第３の実施形態＞
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。上述した第１及び第２の実施形態では、上部電極１及び下部電極２がそれぞれ、複数の矩形状の電極に分割されている構成について説明した。しかし、本発明はこのような構成に限定はされない。そこで、第３の実施形態では、上部電極１及び下部電極２が、それぞれ１枚の矩形状の金属板で形成されている構成について説明する。

さらに、第３の実施形態では、漏洩電界を抑制するための補助電極１１とは別の第２の補助電極をさらに備えている構成例について説明する。この第２の補助電極は、被加熱物をより均一に加熱することを目的として設けられる。

以前より、高周波加熱装置を用いて冷凍食材などの解凍を行うと、食材の稜縁部に高周波のエネルギーが集中することによって、食材の外周部が過加熱されてしまうという問題がある。この問題を解消するために、例えば、解凍処理中に、寸法が互いに異なる複数の対向電極を順次使い分けて、解凍処理時の被加熱物の品質低下を抑えることが検討されている。

しかしながら、寸法の異なる電極を使い分けるという手法では、電極の昇降機構が複雑化してしまう。また。上記のような対策では、対応可能な被加熱物の大きさに、ある程度の限りがある。

そこで、第３の実施形態では、昇降機能の複雑化を抑えつつ、被加熱物をより均一に加熱することのできる高周波加熱装置を提供する。図１７及び図１８には、第３の実施形態にかかる高周波加熱装置３００を示す。高周波加熱装置３００の基本的な構成は、高周波加熱装置１００（図１参照）と同じである。そこで、高周波加熱装置３００において、高周波加熱装置１００と同一の構造及び機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

高周波加熱装置３００は、加熱室８を備えている。図１８に示すように、加熱室８の内部には、上部電極１、下部電極２、昇降機構４、底面プレート７、補助電極１１、天面プレート１２、第２の補助電極３０１などが備えられている。上部電極１及び下部電極２は、それぞれ一枚の金属板で構成されている。上部電極１及び下部電極２は、互いに平行になるように配置されている。補助電極１１は、上部電極１と同一面上に配置され、上部電極１の周囲に配置されている。上部電極１と補助電極１１との間は絶縁されている。

第２の補助電極３０１は、上部電極１と下部電極２との間に配置されている。第２の補助電極３０１は、一枚の矩形状の金属板で形成されている。そして、第２の補助電極３０１は、中央部分に矩形状の開口部３０１ａを有している。図１８に示すように、上部電極１と下部電極２との間に被加熱物３を配置したときに、第２の補助電極３０１は、被加熱物３の上面の位置と略同じ位置になるように、上下方向の位置が設定されている。このような第２の補助電極３０１の位置調整は、図示しない位置調製機構によって行うことができる。

また、加熱室８の外側には、各電極に対して電圧を印加するための電圧印加部３１０が設けられている。電圧印加部３１０は、主として、整合回路５、高周波発信器１３、増幅器（高周波アンプ）１４、第２の整合回路３０２、増幅器（高周波アンプ）３０３、及び移相器３０４を備えている。図１７に示すように、本実施形態の電圧印加部３１０においては、高周波発信器１３からの高周波電圧信号が、主として上部電極１側と、主として第２の補助電極３０１側とにそれぞれ送信される。

電圧印加部３１０において、上部電極１側への信号送信回路には、整合回路５、増幅器（高周波アンプ）１４が含まれる。これらは、第１の実施形態と同様の構成を適用できる。なお、図１７に示すように、加熱室８、下部電極２、及び補助電極１１は、接地されている。これにより、加熱室８、下部電極２、及び補助電極１１は、同電位（具体的には、０Ｖの電位）になっている。一方、上部電極１は、例えば、Ｖ^＋の電位となるように高周波電圧が印加される。これにより、上部電極１と下部電極２との間の電位差は、Ｖ^＋となる。

電圧印加部３１０において、第２の補助電極３０１側への信号送信回路には、第２の整合回路３０２、増幅器３０３、及び移相器３０４が含まれる。第２の整合回路３０２は、第２の整合回路３０２への入力インピーダンスと増幅器１４への出力インピーダンスとを一致させることができる。増幅器３０３は、高周波発信器１３から送信された電圧信号を所望する電力まで増幅する。増幅器３０３で増幅された電圧信号は、第２の整合回路３０２を通って、第２の補助電極３０１と下部電極２とで形成される等価コンデンサ３２２へ供給される（図１９参照）。これにより、第２の補助電極３０１と下部電極２との間には、例えば、電圧Ｖ”が印加される。移相器３０４は、高周波発信器１３から送信された電圧信号の位相を変化させる。

図１９には、上部電極１、下部電極２、補助電極１１、及び第２の補助電極３０１で構成される等価回路を示す。等価回路内には、等価コンデンサ３１８と、等価抵抗３１９と、等価コンデンサ３２０と、等価コンデンサ３２１と、等価コンデンサ３２２とが含まれている。等価コンデンサ３１８は、上部電極１と下部電極２とで構成される。等価抵抗３１９は、被加熱物３の誘電損失分からなる。等価コンデンサ３２０は、上部電極１と、補助電極１１とで構成される。等価コンデンサ３２１は、上部電極１と、第２の補助電極３０１とで構成される。等価コンデンサ３２２は、下部電極２と、第２の補助電極３０１とで構成される。

等価コンデンサ３１８と、等価抵抗３１９とは、直列接続されている。等価コンデンサ３２１と、等価コンデンサ３２２とは、直列接続されている。また、等価コンデンサ３１８及び等価抵抗３１９と、等価コンデンサ３２０と、等価コンデンサ３２１及び等価コンデンサ３２２とは、並列接続されている。また、下部電極２と補助電極１１は、接地される。これにより、下部電極２及び補助電極１１は、同電位（具体的には、０Ｖの電位）になっている。一方、上部電極１には、例えば、Ｖ^＋の電位となるように高周波電圧が印加される。また、第２の補助電極３０１には、例えば、Ｖ”の電位となるように、高周波電圧が印加される。

本実施形態の高周波加熱装置３００では、第２の補助電極３０１に、上部電極１に印加する電圧とは異なる電圧を印加することで、被加熱物３の外周への電界集中を緩和している。この点について、図２０を参照しながら説明する。

図２０には、各整合回路５・３０２を通して、上部電極１、下部電極２、及び第２の補助電極３０１に印加される高周波電圧を示す。また、上部電極１と下部電極２との間隔をＬで示し、下部電極２と第２の補助電極３０１との間隔をｄで示す。

第２の補助電極３０１が設けられていない高周波加熱装置の場合、上部電極１と被加熱物３の上端部との間に空間が存在すると、被加熱物の物性（誘電率ε_０・ε_ｒ）と空間の誘電率との差により、水平方向に電位差が生じる。例えば、上部電極１、下部電極２、及び被加熱物３が、図２０に示すような間隔Ｌ及びｄで配置された場合には、下部電極２から間隔ｄの位置の空間の電位Ｖ’は、Ｖ’＝Ｖ・ｄ／Ｌとなる一方、被加熱物３の上面の電位Ｖ”は、Ｖ”＜Ｖ・ｄ／Ｌとなる。すなわち、水平方向の電位差は、（Ｖ’−Ｖ”）となる。

この水平方向の電位差に起因して、被加熱物の上面の周縁部には、電界集中が生じる。これにより、被加熱物３の上面の周縁部が他の部分と比較して、集中的に加熱され、加熱ムラが発生する可能性がある。

これに対して、本実施形態の高周波加熱装置３００では、図２０に示すように、被加熱物３の上面と略同じ位置（すなわち、下部電極２から間隔ｄの位置）に、第２の補助電極３０１が設けられている。そして、第２の補助電極３０１には、下部電極２と第２の補助電極３０１との電位差がＶ”となるような電圧が印加される。これにより、被加熱物３の上面において、水平方向に生じる電位差を低減させることができる。そのため、被加熱物３の加熱ムラを抑えることができる。

第２の補助電極３０１に印加する電圧の値は、被加熱物３の上面の電位と実質的に同電位であることが好ましい。ここで、被加熱物３の上面の電位は、被加熱物３の高さ（すなわち、間隔ｄ）、被加熱物３と上部電極１との距離（すなわち、Ｌ−ｄ）、及び被加熱物３の物性（比誘電率）で変わる。そのため、第２の補助電極３０１に与える電位Ｖ”は、これらの条件に基づいて、変更可能であることが好ましい。本実施形態では、増幅器（高周波アンプ）３０３が、電位Ｖ”の値を変更するための電圧調整部として機能する。

なお、被加熱物３の種類によって、被加熱物３の高さも変わる。そこで、第２の補助電極３０１は、位置調整機構によって、間隔ｄを変更可能であることが好ましい。また、第２の補助電極３０１は、上部電極１と一緒に昇降する構成であってもよい。図２１には、第２の補助電極３０１と上部電極１とが一緒に昇降する構成の一例を示す。

図２１に示すように、第２の補助電極３０１は、支持体３３３によって上部電極１と接続されている。上部電極１は、昇降機構４によって上下方向に移動可能である。第２の補助電極３０１と上部電極１とが同一の支持体３３３によって固定されていることで、第２の補助電極３０１と上部電極１とが一緒に昇降することができる。これにより、第２の補助電極３０１専用の位置調整機構を設ける必要がなくなる。

以上のように、本実施形態の高周波加熱装置３００によれば、被加熱物３の加熱ムラを抑え、より高品質な加熱処理を行うことができる。また、種類及び大きさの異なる様々な食品などの加熱処理及び解凍処理に対応でき、汎用的な高周波加熱装置を提供できる。

以上のように、本実施形態の高周波加熱装置では、下部電極を接地電位とし、上部電極と下部電極との間に、第２の補助電極を備える。第２の補助電極は、被加熱物の上面周囲を囲むような形状となっている。そして、電圧印加部は、下部電極と第２の補助電極との間に、下部電極と上部電極との間に加える高周波電圧とは異なる電圧を印加する。

上記の高周波加熱装置において、電圧印加部には、被加熱物の物性や大きさに応じて、第２の補助電極に印加する電圧を調整する電圧調整部が備えられていてもよい。また、電圧調整部は、可変コンデンサであってもよい。

さらに、上記の高周波加熱装置において、上部電極と補助電極とは同一の支持体に固定されていてもよい。さらに、支持体は昇降可能であってもよい。

＜第４の実施形態＞
上述の第３の実施形態では、第２の補助電極に印加する電圧を調整する電圧調整部として、高周波電源（高周波発信器１３）に接続された増幅器（高周波アンプ）３０３を利用している。しかし、本発明はこの構成に限定はされない。そこで、第４の実施形態では、電圧調整部の他の例として、電圧調整部として可変コンデンサを用いる構成について説明する。

図２２には、第４の実施形態にかかる高周波加熱装置４００を示す。高周波加熱装置４００の基本的な構成は、高周波加熱装置３００（図１７参照）と同じである。そこで、高周波加熱装置４００において、高周波加熱装置３００と同一の構造及び機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

加熱室８の外側には、各電極に対して電圧を印加するための電圧印加部１０が設けられている。電圧印加部１０は、第１の実施形態の高周波加熱装置１００に備えられた電圧印加部と同様の構成を適用することができる。なお、高周波加熱装置４００では、第２の補助電極４０１と下部電極２との間に可変コンデンサ４０２が設けられている。この可変コンデンサ４０２の容量を調整することで、例えば、第２の補助電極４０１と下部電極２との間に、電圧Ｖ”を与えることができる。これにより、第２の補助電極４０１を電源（すなわち、高周波発信器１３）に接続する必要がなくなる。

図２３には、上部電極１、下部電極２、補助電極１１、及び第２の補助電極４０１で構成される等価回路を示す。等価回路内には、等価コンデンサ４１８と、等価抵抗４１９と、等価コンデンサ４２０と、等価コンデンサ４２１と、等価コンデンサ４２２と、可変コンデンサ４０２とが含まれている。等価コンデンサ４１８、等価抵抗４１９、等価コンデンサ４２０は、第３の実施形態の高周波加熱装置３００と同様の構成を適用することができる。

等価コンデンサ４２１は、上部電極１と、第２の補助電極４０１とで構成される。等価コンデンサ４２２は、下部電極２と、第２の補助電極４０１とで構成される。等価コンデンサ４２１と、等価コンデンサ４２２とは、直列接続されている。また、等価コンデンサ４２２と、可変コンデンサ４０２とは、並列接続されている。また、下部電極２と補助電極１１は、接地される。

これにより、下部電極２及び補助電極１１は、同電位（具体的には、０Ｖの電位）になっている。一方、上部電極１は、例えば、Ｖ^＋の電位となるように高周波電圧が印加される。また、第２の補助電極４０１と下部電極２との間は、可変コンデンサ４０２によって、例えば、電位差Ｖ”に調整される（図２４参照）。

以上のように、本実施形態の高周波加熱装置４００では、可変コンデンサ４０２を用いて、第２の補助電極４０１の電位を調整している。これにより、第２の補助電極用の電源を用いることなく、被加熱物３の上面の周縁部への電界集中を緩和することができる。

＜第５の実施形態＞
続いて、本発明の第５の実施形態について説明する。上述した第１及び第２の実施形態では、上部電極１及び下部電極２がそれぞれ、複数の矩形状の電極に分割されている構成について説明した。しかし、本発明はこのような構成に限定はされない。そこで、第５の実施形態では、上部電極５０１及び下部電極５０２が、それぞれ１枚の矩形状の金属板で形成されている構成について説明する。

図２５（ａ）には、第５の実施形態にかかる高周波加熱装置５００を示す。高周波加熱装置５００の基本的な構成は、高周波加熱装置１００（図１参照）と同じである。そこで、高周波加熱装置５００において、高周波加熱装置１００と同一の構造及び機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

高周波加熱装置５００は、加熱室８を備えている。図２５に示すように、加熱室８の内部には、主として、上部電極５０１、下部電極５０２、昇降機構（図示せず）、底面プレート（図示せず）、補助電極１１、天面プレート（図示せず）を備えている。上部電極５０１及び下部電極５０２は、それぞれ一枚の金属板で構成されている。上部電極５０１及び下部電極５０２は、互いに平行になるように配置されている。補助電極１１は、上部電極１と同一面上に配置され、上部電極５０１の周囲に配置されている。上部電極５０１と補助電極１１との間は絶縁されている。

また、加熱室８の外側には、各電極に対して電圧を印加するための電圧印加部１０が設けられている。電圧印加部１０は、主として、整合回路５、高周波発信器１３、増幅器（高周波アンプ）１４を備えている。

図２５（ｂ）には、上部電極５０１、下部電極５０２、及び補助電極１１で構成される等価回路を示す。等価回路内には、等価コンデンサ１８と、等価抵抗１９と、等価コンデンサ２０とが含まれている。等価コンデンサ１８は、上部電極５０１と下部電極５０２とで構成される。等価抵抗１９は、被加熱物３の誘電損失分からなる。等価コンデンサ２０は、上部電極５０１と、補助電極１１とで構成される。

等価コンデンサ１８と、等価抵抗１９とは、直列接続されている。また、等価コンデンサ１８及び等価抵抗１９と、等価コンデンサ２０とは、並列接続されている。また、下部電極５０２と補助電極１１は接地される。

また、図２５（ａ）に示すように、加熱室８は、接地されている。これにより、加熱室８、下部電極５０２、及び補助電極１１は、同電位（具体的には、０Ｖの電位）になっている。一方、上部電極５０１は、例えば、Ｖ^＋の電位となるように高周波電圧が印加される。

以上のように、本実施形態の高周波加熱装置５００は、補助電極１１を有している。これにより、第１の実施形態の高周波加熱装置１００と同様に、加熱室８に開口部などの隙間が形成されている場合にも、当該隙間における電界値を低減させることができる（図７参照）。したがって、高周波加熱装置５００からの漏洩電界を抑制することができる。

＜第６の実施形態＞
続いて、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態にかかる高周波加熱装置６００は、上部電極の上下移動と加熱室扉の開閉動作との連動機構が、第１の実施形態とは異なっている。その他の構成については、第１の実施形態と同様の構成が適用できる。そこで、本実施形態では、第１の実施形態とは異なる点のみを説明する。

図２６から図２８には、第６の実施形態にかかる高周波加熱装置６００の構成を示す。特に、これらの図では、上部電極１の昇降機構６０４の構成を示す。なお、説明の便宜上、扉４２が配置されている面を高周波加熱装置６００の前面とする。そして、高周波加熱装置６００を使用時の状態で載置した場合に、前面を基準として、左側に位置する面を左側面とし、右側に位置する面を右側面とし、後ろ側に位置する面を背面とし、上側に位置する面を上面とし、下側に位置する面を底面とする。

昇降機構６０４の基本的な構成は、第１の実施形態の昇降機構４と同じである。そのため、昇降機構６０４において、昇降機構４と対応する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

昇降機構６０４において、昇降機構４と異なる点は、シャフト５５とピニオンギヤ４９との間に、ワンウェイクラッチ６２１およびシャフト６２２を接続した点、及び、ピニオンギヤ４９の右側へシャフト５５を延長し、シャフト５５にワンウェイクラッチ６２５、シャフト６２３、及びモータ６２４を接続した点である（図２７、図２８参照）。

ワンウェイクラッチ６２１は、シャフト５５の回転のうち、加熱室扉４２が閉状態から開状態に移行する時の回転方向のみをシャフト６２２に伝達する。これにより、加熱室扉４２が閉状態から開状態に移行する時には、上部電極１を上昇させる。一方、加熱室扉４２が開状態から閉状態に移行する時には、上部電極１は移動しない。

ワンウェイクラッチ６２５は、シャフト６２３の回転のうち、モータ６２４が上部電極１を下降させる方向に回転するときにのみ、シャフト６２３の回転をシャフト６２２に伝達する。これにより、モータ６２４にて上部電極１を下降させることができる。これに加え、モータ６２４は、加熱室扉４２による上部電極１の上昇の動作を妨害しない。

上記の構成によれば、上部電極１の下降動作を、モータ６２４により行うことができる。そのため、上部電極１が下降する際の停止位置を、被加熱物３の厚みにより調整することができる。これにより、高周波加熱装置の加熱効率をさらに向上させることができる。

なお、本実施形態では、上部電極１を上下方向に移動させることによって、上部電極１と下部電極２との間隔を変更可能な構成について説明したが、本発明では、下部電極２を上下方向に移動させることによって、上部電極１と下部電極２との間隔を調整することもできる。

＜参考形態＞
続いて、本発明の参考となる形態について説明する。一般に、高周波加熱装置において、電極と被加熱物との間にエアギャップが存在すると、加熱効率の低下を招く。そのため、従来の高周波加熱装置の中には、被加熱物の厚みに合わせて電極を昇降移動する機構が備えられているものがある。例えば、特許文献（特開２００２−２４６１６５）には、モータで駆動される電極距離可変手段１３０を備え、被解凍物１２１の大きさに応じて、電極板１０８及び１０９同士の間隔を変更可能な高周波解凍装置が開示されている。

ところで、特に冷凍食品などの被加熱物（被解凍物）は、その組成が均質でなく、また部位による厚みが一定ではない。食品の組成が異なることに起因して、誘電損失が異なる。これにより、高周波電界による発熱の大きさが、被加熱物の組成ごとに異なり、加熱村（解凍ムラ）につながる。また、部位による厚みの違いにより、エアギャップの大きさが異なると、エアギャップの大きい部分は加熱されにくく、エアギャップの小さい部分は加熱されやすいという現象が生じる。これにより、発熱の大きさが被加熱物の部位で異なり、加熱ムラにつながる。

そこで、特許文献（特開平５−４１９７１）では、加熱室内に複数の電極対を設置し、電極対ごとに加熱時間を個別に設定している。これにより、組成や厚みが均一でない被加熱物に対する加熱ムラを抑えるようにしている。

しかし、被加熱物部位をきめ細かく加熱するために加熱区域数を増加させると、加熱区域の数だけ電極対が必要となる。例えば、図３０には、上部電極９０１及び下部電極９０２を、縦横（Ｘ方向及びＹ方向）にそれぞれ４分割した高周波加熱装置９００を示す。高周波加熱装置９００は、上部電極９０１、下部電極９０２、電圧印加部９１０、上部電極切替部９０３、及び下部電極切替部９０９などを備えている。電圧印加部９１０は、高周波発信器９０６、増幅器（高周波アンプ）９０７、及び整合回路９０８で構成されている。

そして、上部電極９０１は、１６個の第１の電極板１１Ｕ〜４４Ｕに分割されている。また、下部電極９０２は、１６個の第１の電極板１１Ｕ〜４４Ｕと対をなすように、１６個の第２の電極板１１Ｌ〜４４Ｌに分割されている。このように、高周波加熱装置９００では、１６個の加熱区域を形成するために、１６個の電極板の組合せを必要とする。

また、各電極に高周波電力を供給するために、上部電極切替部９０３及び下部電極切替部９０９から、各電極板に対して電力線９１１がそれぞれ必要となる。そのため、装置構成が複雑化する。また、この構成を、特許文献（特開２００２−２４６１６５）のように電極を昇降移動する構成と組み合わせると、装置がさらに複雑化・大型化してしまうという問題がある。

そこで、本参考形態では、装置の複雑化を抑えつつ、加熱ムラを抑えることのできる高周波加熱装置７００を提供する。図２９には、本参考形態にかかる高周波加熱装置７００の構成を示す。

高周波加熱装置７００は、上部電極７０１、下部電極７０２、電圧印加部７１０、上部電極切替部７０３、及び下部電極切替部７０９などを備えている。電圧印加部７１０は、高周波発信器７０６、増幅器（高周波アンプ）７０７、及び整合回路７０８で構成されている。

高周波加熱装置７００では、上部電極７０１は、４個の長方形状（矩形状）の第１の電極板Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄで構成されている。また、高周波加熱装置７００では、下部電極７０２は、４個の長方形状（矩形状）の第２の電極板Ｅ・Ｆ・Ｇ・Ｈで構成されている。第１の電極板Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄは、電力線７１１によって上部電極切替部７０３とそれぞれ接続されている。第２の電極板Ｅ・Ｆ・Ｇ・Ｈは、電力線７１１によって下部電極切替部７０９とそれぞれ接続されている。この点については、第１の実施形態にかかる高周波加熱装置１００の構成と同じである。しかし、高周波加熱装置７００には、補助電極１１は設けられていない。

そして、上部電極７０１の上方から見た場合に、第１の電極板Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄの長辺と、第２の電極板Ｅ・Ｆ・Ｇ・Ｈの長辺とが、略直交するような位置関係で配置されている。なお、本参考形態では、上部電極７０１及び下部電極７０２ともに、電極分割数を４としている。また、上部電極７０１の第１の電極板Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄの長辺方向をＹ軸とし、下部電極７０２の第２の電極板Ｅ・Ｆ・Ｇ・Ｈの長辺方向をＸ軸としている。但し、各電極板の分割数、形状、及び配置は、これに限定はされない。

高周波加熱装置７００において、加熱区域数は、上部電極７０１の分割数と下部電極７０２の分割数の積で表わされる。被加熱物の任意の部分を加熱する場合は、加熱する部分の区域の上下にある第１の電極板及び第２の電極板間に高周波電圧を印加する。加熱する区域のＺ軸方向に対して、上部電極７０１及び下部電極７０２の投影面積が重なる区域に高周波電界が発生する。そして、当該区域に位置する被加熱物が誘電加熱される。

例えば、図２９では、上部電極７０１の分割数が４、下部電極７０２の分割数が４であり、加熱区域数は１６となる。図２９に示すＸ４Ｙ４区域にある被加熱物を加熱するには、上部電極切替部７０３によって第１の電極板Ｄを電圧印加部７１０と接続し、下部電極切替部７０９によって下側電極Ｈを接地電位Ｇに接続する。これにより、加熱する区域のＺ軸方向に対して、上部電極７０１及び下部電極７０２の投影面積が重なる区域Ｘ４Ｙ４に高周波電界が発生する。これにより、区域Ｘ４Ｙ４に位置する被加熱物が誘電加熱される。

以上の構成によれば、加熱室内の加熱区域数が増加しても、電極対の数を削減することができるとともに、電極と接続する電力線の数を削減することが可能となる。これにより、装置の複雑化及び大型化を抑えることができる。

なお、別の形態として、整合回路７０８を、第１の電極板Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄと上部電極切替部７０３との間にそれぞれ設ける構成も可能である。この場合には、各整合回路７０８と上部電極切替部７０３との間に電力検出回路を配置してもよい。このような構成を採用することにより、複数区域を同時加熱する際に、電圧を区域ごとに調整することができる。これにより、よりきめ細かい加熱調整を行うことができる。

今回開示され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る。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およ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。また、本明細書で説明した異なる実施形態の構成を互いに組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。

１ ：上部電極
１ａ〜１ｄ ：第１の電極板
２ ：下部電極
２Ａ〜２Ｄ ：第２の電極板
４ ：昇降機構
８ ：加熱室
１０ ：電圧印加部
１１ ：補助電極
４２ ：（加熱室の）扉
３０１ ：第２の補助電極

Claims (6)

1. 上部電極と、
   前記上部電極の下方に配置された下部電極と、
   前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電圧を印加する電圧印加部と
   を備えている高周波加熱装置であって、
   前記上部電極の周囲には、補助電極が備えられており、
   前記電圧印加部は、前記下部電極と前記補助電極との間に、前記上部電極と前記下部電極との間に印加する高周波電圧とは異なる電圧を印加する、高周波加熱装置。
2. 前記上部電極及び前記下部電極を収容する加熱室をさらに備え、
   前記補助電極は、前記加熱室と同電位に接続される、請求項１に記載の高周波加熱装置。
3. 前記下部電極と前記補助電極との間に印加される電圧は、前記上部電極と前記下部電極との間に印加される高周波電圧と、同じ周波数で逆位相である、請求項１に記載の高周波加熱装置。
4. 前記上部電極は、複数の矩形状の第１の電極板を有するとともに、
   前記下部電極は、複数の矩形状の第２の電極板を有し、
   前記第１の電極板及び前記第２の電極板は、それぞれ長辺と短辺とを有し、
   前記第１の電極板の長辺と、前記第２の電極板の長辺とが互いに交差するように、前記第１の電極板及び第２の電極板が配置されている、請求項１から３の何れか１項に記載の高周波加熱装置。
5. 前記上部電極と前記下部電極との間に第２の補助電極をさらに備え、
   前記第２の補助電極は、中央部分に開口部を有し、被加熱物の上面の位置と略同じ位置に配置され、
   前記下部電極と前記第２の補助電極との間には、前記上部電極と前記下部電極との間に印加される高周波電圧とは異なる電圧が印加される、請求項１から３の何れか１項に記載の高周波加熱装置。
6. 前記上部電極及び前記下部電極を収容する加熱室を開閉するための扉と、
   前記上部電極を上下方向に移動させる昇降機構と
   をさらに備え、
   前記昇降機構は、前記扉の開動作と連動して前記上部電極を上昇させる、請求項１から５の何れか１項に記載の高周波加熱装置。

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