JP2018006103A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒーターなどの他の熱源を用いることなく、被加熱物の両面を加熱処理できて、更には焦げ目を付けることができる、高周波加熱装置を提供すること。【解決手段】第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂと、第１の高周波電力供給部１１０ａおよび第２の高周波電力供給部１１０ｂと、高周波電力発生部１２０を備える高周波加熱装置１００であって、第１の表面波励振体１０３ａと第２の表面波励振体１０３ｂは、被加熱物１０２を挟み込むように、互いに対向した位置に設置され、第１の表面波励振体１０３ａと第２の表面波励振体１０３ｂは、それぞれ励振周波数が異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、周期構造体を用いた表面波励振体を備えた高周波加熱装置に関する。

従来から、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、食品等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には、表面波励振体に近い側が強く加熱される表面波の特徴を活かして、表面波伝送線路へマイクロ波を供給して食品の表面に焦げ目を付けることができる高周波加熱装置が開示されている。

また、特許文献２には、表面波励振体に相対する位置に輻射加熱源を設けることにより、食品の上面も加熱して、焦げ目を付けることができる加熱調理器が開示されている。

実開昭５６−９８号公報 特開平８−２１０６５３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、特に特許文献１では、表面波励振体に近い側が強く加熱される表面波の特徴を活かしているので、表面波励振体に近い部分は強く加熱され、比較的厚みが薄い食品は、十分に加熱されるが、表面波励振体から離れるにつれて加熱が弱くなるために、厚みのある食品は加熱が不十分になる可能性が大きい。また、食品の厚みに関わらず、食品の表面波励振体の半対面には焦げ目を付けることが難しい。

また、特許文献２では、表面波励振体に相対する位置に輻射加熱源を設けて、表面波加熱では加熱が弱い部分を輻射加熱で補うことにより、食品全体を加熱することができ、更に、食品の表面波励振体の半対面にも焦げ目を付けることができるが、２種類の加熱源を装備する必要があるので構造が複雑になると同時に、大きな電力を要する。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、表面波励振体を備えた高周波加熱装置に於いて、簡単な構造で、ヒーターなどの他の熱源を用いなくても、被加熱物の両面を加熱処理できる、高周波加熱装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するため、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、前記被加熱物を挟み込むように対向した位置に設置され、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複数の表面波励振体と、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、対向するそれぞれの表面波励振体の励振周波数が異なる。

この構成により、被加熱物を挟み込むように対向した位置に設置した、励振周波数が異なる複数の表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力で被加熱物を加熱処理するので、それぞれの表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力の電界強度を組み合わせる事ができ、簡単な構造で、ヒーターなどの消費電力の大きい他の熱源を用いなくても、被加熱物
の両面をユーザーが所望する仕上がり状態に加熱処理することができる。

本発明の高周波加熱装置は、被加熱物を挟み込むように対向した位置に設置した、励振周波数が異なる複数の表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力で被加熱物を加熱処理するので、それぞれの表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力の電界強度を組み合わせる事ができ、簡単な構造で、ヒーターなどの消費電力の大きい他の熱源を用いなくても、被加熱物の両面をユーザーが所望する仕上がり状態に加熱処理することができる。

実施の形態１の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図 高周波電力供給部の構成を示すブロック図 表面波励振体による被加熱物の加熱動作を示す図 高周波電力の周波数と表面波励振体の励振周波数との関係による電界の表面集中度の変化の様子を示す図 高周波電力の周波数と表面波励振体の励振周波数との関係による電界強度分布の変化の様子を示す図 対向する表面波励振体に供給する高周波電力の周波数と励振周波数との関係による電界強度分布の変化の様子を示す図 実施の形態２の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図 実施の形態２の高周波加熱装置の動作を示す図 実施の形態２の高周波加熱装置に於ける、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関係による加熱動作の様子を示す図 実施の形態３の高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図 実施の形態３の高周波加熱装置の動作を示す図 実施の形態３の高周波加熱装置に於ける、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関係による加熱動作の様子を示す図

第１の発明は、高周波電力を発生させる高周波電力発生部と、前記被加熱物を挟み込むように対向した位置に設置され、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複数の表面波励振体と、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、対向するそれぞれの表面波励振体の励振周波数が異なるので、被加熱物を挟み込むように対向した位置に設置した、励振周波数が異なる複数の表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力で被加熱物を加熱処理するので、それぞれの表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力の電界強度を組み合わせる事ができ、簡単な構造で、ヒーターなどの消費電力の大きい他の熱源を用いなくても、被加熱物の両面をユーザーが所望する仕上がり状態に加熱処理することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記複数の表面波励振体のうち、一方の表面波励振体にのみ前記高周波電力発生部から前記高周波電力を供給するので、高周波電力供給部の数を減らすことができ、より簡素な構成で、被加熱物の両面を加熱処理できる。

第３の発明は、特に第１の発明において、前記複数の表面波励振体それぞれに、前記高周波電力発生部から前記高周波電力を供給するので、それぞれの表面波励振体に於ける加熱の状態をより詳細に制御することができ、被加熱物の加熱による仕上がり品質を、より向上することができる。

第４の発明は、特に第１ないし第３のいずれかの発明において、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あるので、
表面波励振体に供給する高周波電力の周波数を可変することができるので、表面波励振体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により、被加熱物に対する加熱の状態を、好みに応じて変化させることができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、高周波加熱装置１００の基本構成を示すブロック図である。

同図に示す高周波加熱装置１００は、設置台１０１に設置された被加熱物１０２を加熱処理する高周波加熱装置であって、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂと、第１の高周波電力供給部１１０ａおよび第２の高周波電力供給部１１０ｂと、高周波電力発生部１２０を備えている。また、第１の表面波励振体１０３ａと第２の表面波励振体１０３ｂは、被加熱物１０２を挟み込むように、互いに対向した位置に設置されている。更に、第１の表面波励振体１０３ａと第２の表面波励振体１０３ｂは、異なる励振周波数を有している。

なお、図１において、高周波加熱装置１００は、２つの表面波励振体と、２つの高周波電力供給部と、１つの高周波電力発生部を有しているが、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これに限定されるものではない。例えば、表面波励振体は４つで被加熱物を４方向から挟み込む構成であってもよいし、高周波電力発生部と高周波電力供給部は、少なくとも１つずつが一方の表面波励振体にあればよく、２つずつあってもよいし、それ以上あってもよい。

図１において、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力は、第１の高周波電力供給部１１０ａを介して第１の表面波励振体１０３ａへ、第２の高周波電力供給部１１０ｂを介して第２の表面波励振体１０３ｂへ、それぞれ供給される。そして、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂに供給された高周波電力は、それぞれの表面波励振体を表面波で伝播して被加熱物１０２を加熱する。なお、以下の記述では、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂと、第１の高周波電力供給部１１０ａおよび第２の高周波電力供給部１１０ｂを特に区別せず、表面波励振体１０３および高周波電力供給部１１０と記載する場合がある。

高周波電力発生部１２０は、被加熱物１０２を加熱処理するのに適した周波数（例えば、マイクロ波）とパワーを有する高周波電力を出力する高周波発信器である。例えば、マグネトロンとインバータ電源回路で構成してもよいし、固体発振器と電力増幅器で構成してもよい。

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ている。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為、マグネトロンの駆動電源には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ー回路と、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た電源回路であり、照明装置やモーター制御に広く用いられている技術である。

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、抵抗器等の高周波電子部品で帰還回路を構成した半導体発振回路であり、通信機器等の小電力出力用途の発振器
に広く用いられている技術である。固体発振器から出力される高周波電力は、近年では５０ワット程度の高出力のモノもあるが、一般的には数十ミリワット〜数百ミリワット程度であり、加熱処理用途に用いる為には数百ワットの出力パワーが必要であるので、一般的には、固体発振器から出力された高周波電力をトランジスタなどの電力増幅器で増幅する。

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。高周波電力供給部１１０の構成については後述する。

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、誘電体板で形成される。例えば、金属周期構造体では、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たスタブ型表面波励振体や、金属平板を交叉指状に打ち抜いたインターデジタル型表面波励振体を用いることができ、誘電体板では、アルミナ板やベークライト板を用いることができる。

また、表面波励振体は、使用する材料や物理的な構造寸法などにより、その励振周波数が決まる。例えば、前述した、スタブ型表面波励振体では、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で、表面波励振体の励振周波数を変化させることができ、所望の励振周波数を有する表面波励振体を形成することもできる。なお、原則的には、表面波励振体の励振周波数は、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ので、このように金属平板の調整をすることで所望の励振周波数を有する表面波励振体を形成することができる。

ここで、図１に示す本実施の形態の高周波加熱装置１００に於いて、図示はしないが、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの少なくともどちらか一方は、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あってもよい。

例えば、表面波励振体を、金属平板上に複数の金属平板を一定間隔で並べたスタブ型表面波励振体で形成した場合には、金属平板上に一定間隔で並べられた金属平板の、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とにより、表面波励振体の励振周波数を変化させることができる。なお、機械的な制御で誘電体を挿入するのではなく、電気的な制御で誘電体の誘電率を変えることにより、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ので、被加熱物の厚み方向にて所望される加熱状態に応じて、被加熱物の厚み方向の加熱状態を変化させ、所望の加熱状態に処理することができる。

表面波励振体１０３は、高周波電力供給部１１０を介して高周波電力発生部１２０より供給された高周波電力を表面波でその表面付近に高周波電力を集中させて伝播することができる。これにより、設置台１０１を表面波励振体１０３の近傍に設け、設置台１０１の上に被加熱物１０２を設置することにより、表面波励振体１０３によって表面付近に集中している高周波電力により、被加熱物１０２が加熱される。

ここで、本実施の形態に於ける第１の高周波電力供給部１１０ａおよび第２の高周波電力供給部１１０ｂの構成について図を用いて説明する。

図２は、第１の高周波電力供給部１１０ａの構成の一例を示すブロック図である。

同図では、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を方形導波管１３０を用いて高周波電力供給部１１０ａへ導いた場合の構成を示している。

方形導波管１３０は、最も一般的な導波管であり、断面形状が方形（一般的には長方形）である金属製の管で、主にマイクロ波の伝送に用いられる中空導波管である。電磁波は、管の中に、その形状や寸法、波長もしくは周波数に応じた電磁界を形成しながら管の中を伝播する。

方形導波管１３０により、高周波電力発生部１２０から伝播された高周波電力を第１の表面波励振体１０３ａに供給するためには、方形導波管１３０と第１の表面波励振体１０３ａをテーパー形状の方形導波管１３１で連結することで、接合部での反射が小さくなり、損失を小さくすることができる。高周波電力供給部１１０ａは、図２の破線で示されるとおり、方形導波管１３０の一部と、テーパー形状の方形導波管１３１と、表面波励振体１０３の一部とで構成されている。

これにより、高周波電力発生部１２０で発生され、方形導波管１３０を介して高周波電力供給部１１０ａへ導かれた高周波電力は、テーパー形状の方形導波管１３１を介して、第１の表面波励振体１０３ａへ効率良く供給される。尚、高周波電力供給部１１０ｂも、高周波電力供給部１１０ａと同様の構成であるので、説明は省略する。

以上のような構成により、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００は、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を、第１の高周波電力供給部１１０ａおよび第２の高周波電力供給部１１０ｂを介して、第１の表面波励振体１０３ａおよび第１の表面波励振体１０３ａとは異なる励振周波数を有する第２の表面波励振体１０３ｂに供給することにより、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂそれぞれを表面波で伝播する異なる高周波電力の状態を組み合わせる事ができ、ヒーターなどの他の熱源を用いなくても、設置台１０１の上に設置された被加熱物１０２の両面に加熱処理を施すことができ、ユーザーが所望する仕上がり状態で、極力不測の加熱ムラを低減した加熱処理ができ、更には被加熱物１０２の両面に焦げ目を付けることもできる。

特に、従来例のヒーターを使用する場合には、被加熱物１０２に焦げ目を付けようとすると、消費電力が８００Ｗ〜１０００Ｗほどかかるが、本発明における高周波電力発生部を使用する場合は、消費電力が１００Ｗ〜２００Ｗ程度しかかからないので、省エネ性能にも優れている。また、ヒーターでは被加熱物１０２の表面および内部が固めの食感となってしまうが、本発明の全体構成にて表面波励振体を使用すると、被加熱物１０２の表面は固めでも、内部は柔らかい仕上がりとなり、ヒーターを使用した場合とは異なる食感を生み出すことができる。

次に、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説明する。

図３は、図１に示した表面波励振体１０３に、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を、高周波電力供給部１１０を介して供給した時の、表面波励振体１０３を表面波で伝播する高周波電力により被加熱物１０２を加熱する動作と、それぞれの表面波励振体１０３の表面付近に於ける電界強度分布の様子を模式的に示したものである。

同図は、設置台１０１に被加熱物１０２を設置し、第１の表面波励振体１０３ａに対して被加熱物１０２を挟み込むように第２の表面波励振体１０３ｂを配置し、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を、第１の表面波励振体１０３ａに第１の高周波電力
供給部１１０ａを介して供給すると共に、第２の表面波励振体１０３ｂに第２の高周波電力供給部１１０ｂを介して供給した時の、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの表面付近に於ける電界強度分布１４１ａおよび１４１ｂにより、被加熱物１０２が加熱される様子を示している。

ここで、電界強度分布１４１ａおよび１４１ｂは、色の濃淡で電界の強弱を表しており、色が濃いほどに電界が強いことを示している。

図３に示すように、設置台１０１に被加熱物１０２を設置した状態で、第１の表面波励振体１０３ａに対して被加熱物１０２を挟み込むように、第２の表面波励振体１０３ｂを配置し、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を、第１の高周波電力供給部１１０ａを介して第１の表面波励振体１０３ａへ、第２の高周波電力供給部１１０ｂを介して第２の表面波励振体１０３ｂへ、それぞれ供給すると、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍の電界強度分布１４１ａおよび１４１ｂは、それぞれの第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの表面に近い領域の電界が強くなり、表面から遠ざかるにつれて電界は弱くなる分布となるので、被加熱物１０２の、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂそれぞれに近い部分、すなわち被加熱物１０２の上面および下面部分が集中的に強く加熱され、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂそれぞれに挟まれた空間の中間部分、すなわち被加熱物１０２の中間層部分は弱く加熱される状態となる。

これにより、設置台１０１に設置された被加熱物１０２の両面に、加熱処理を施すことができ、更には、被加熱物１０２の上面および下面部分に、主に焦げ目を付けることができる。

図４は、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関係による、表面波励振体の表面近傍に形成される電界の表面集中度の変化の様子を示す図である。同図は、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関係に於ける、表面波励振体の表面からの距離に対する電界強度の大きさをグラフで示すもので、横軸は表面波励振体の表面からの距離を、縦軸は電界強度の大きさを示していて、グラフの傾斜が大きいほど表面波励振体の表面に電界が集中していることを意味する。

また、図５は、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関係による、表面波励振体の表面近傍に形成される電界強度分布の変化の様子を示す図である。同図は、図３と同様に、電界強度分布は、色の濃淡で電界の強弱を表しており、色が濃いほどに電界が強いことを示している。

図４（ａ）および図５（ａ）は、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数（ｆｐ）が表面波励振体の励振周波数（ｆｃ）とほぼ等しい時の、表面波励振体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、および表面波励振体の表面近傍に形成される電界強度分布１６１を、図４（ｂ）および図５（ｂ）は、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数（ｆｐ）が表面波励振体の励振周波数（ｆｃ）よりも低い時の、表面波励振体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１５２、および表面波励振体の表面近傍に形成される電界強度分布１６２を、図４（ｃ）および図５（ｃ）は、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数（ｆｐ）が表面波励振体の励振周波数（ｆｃ）よりも高い時の、表面波励振体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１５３、および表面波励振体の表面近傍に形成される電界強度分布１６３を、それぞれ示している。

図４および図５に示すように、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数（ｆｐ）と、表面波励振体の励振周波数（ｆｃ）とを、ほぼ等しい周波数にすることにより、表面波励振体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り、表面波励振体の表面近傍の電界強度分布１６１も表面波励振体の表面に電界が集中する。即ち、表面波励振体の表面近傍の電界強度が非常に大きく、表面波励振体の表面から遠ざかるにつれて急激に電界強度が小さくなるので、被加熱物の表面を集中的に加熱して、焦げ目を付けるのに適している。

また、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数（ｆｐ）が、表面波励振体の励振周波数（ｆｃ）よりも低い周波数にすることにより、表面波励振体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１５２の傾斜が緩やかになり、表面波励振体の表面近傍の電界強度分布１６２は表面波励振体の表面に電界の集中度が下がって、表面波励振体の表面から高周波電力が届く距離が遠くなる。即ち、表面波励振体の表面近傍の電界強度は大きいものの、表面波励振体の表面から遠ざかっても急激な電界強度の低下は無く表面波励振体の表面から少し離れた所まで高周波電力が届くので、被加熱物が焦げない程度に強く加熱するのに適している。

また、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数（ｆｐ）が、表面波励振体の励振周波数（ｆｃ）よりも高い周波数にすることにより、表面波励振体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１５３の傾斜は殆ど見られなくなり、表面波励振体の表面近傍の電界強度分布１６３も表面波励振体の表面には電界が集中せずに全体に広がっている。即ち、表面波励振体に供給された高周波電力は、表面波励振体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ので、被加熱物全体を比較的万遍なく加熱するのに適している。

このように、表面波励振体に供給する高周波電力の周波数（ｆｐ）と、表面波励振体の励振周波数（ｆｃ）との関係を変化させることにより、表面波励振体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。

図６は、被加熱物１０２を挟み込むように対向する位置に設置した、それぞれ異なる励振周波数を有する第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂに、高周波電力発生部１２０で発生された高周波電力を供給した時の、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂそれぞれに供給される高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂのそれぞれの励振周波数との関係による、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍に形成される電界強度分布の変化の様子を示す図である。同図は、図３および図４と同様に、電界強度分布は、色の濃淡で電界の強弱を表しており、色が濃いほどに電界が強いことを示している。

ここで、第１の表面波励振体１０３ａと第２の表面波励振体１０３ｂとは、異なる励振周波数を有している（ｆｃ１、ｆｃ２）。

図６（ａ）は、高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体１０３ａの励振周波数（ｆｃ１）にほぼ等しく、第２の表面波励振体１０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）よりも高い時の、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍に形成される電界強度分布１７１を、図６（ｂ）は、高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体１０３ａの励振周波数（ｆｃ１）よりも高く、第２の表面波励振体１０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）にほぼ等しい時の、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍に形成される電界強度分布１７２を、図６（ｃ）は、高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体１０３ａの励振周波数（ｆｃ１）に
ほぼ等しく、第２の表面波励振体１０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）よりも低い時の、第１の表面波励振体１０３ａおよび第１の表面波励振体１０３ｂの表面近傍に形成される電界強度分布１７３を、図６（ｄ）は、高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体１０３ａの励振周波数（ｆｃ１）よりも低く、第２の表面波励振体１０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）にほぼ等しい時の、第１の表面波励振体１０３ａおよび第１の表面波励振体１０３ｂの表面近傍に形成される電界強度分布１７４を、図６（ｅ）は、高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体１０３ａの励振周波数（ｆｃ１）および第２の表面波励振体１０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）の何れよりも高い時の、表面波励振体１０３ａおよび１０３ｂの表面近傍に形成される電界強度分布１７５を、それぞれ示している。

すなわち、第１の表面波励振体１０３ａおよび第１の表面波励振体１０３ｂの表面近傍に形成される電界強度分布を「強」「中」「弱」であらわすと、以下のとおりとなる。

図６（ａ）⇒第１の表面波励振体１０３ａの表面近傍「強」、第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍「弱」
図６（ｂ）⇒第１の表面波励振体１０３ａの表面近傍「弱」、第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍「強」
図６（ｃ）⇒第１の表面波励振体１０３ａの表面近傍「強」、第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍「中」
図６（ｄ）⇒第１の表面波励振体１０３ａの表面近傍「中」、第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍「強」
図６（ｅ）⇒第１の表面波励振体１０３ａの表面近傍「弱」、第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍「弱」
図６に示すように、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂを被加熱物１０２を挟み込むように対向する位置に設置した場合でも、それぞれの第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの励振周波数と、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂそれぞれに供給される高周波電力の周波数との関係により、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍に形成される電界の強度分布は、前述の図４および図５で説明した、第１の表面波励振体１０３ａだけでの場合と同様の電界の強度分布が形成される。これにより、供給する高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂのそれぞれの励振周波数の組み合わせを選択することにより、それぞれの表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力の電界強度を組み合わせる事ができ、目的に応じた多彩な加熱状態で、被加熱物１０２を加熱処理することができる。

また、例えば図６で図示していない「中」と「中」の組み合わせや、その他「強」「中」「弱」の全ての組み合わせを選択することにより、目的に応じた多彩な加熱状態で、被加熱物１０２を加熱処理することができる。

なお、第１の表面波励振体１０３ａと第２の表面波励振体１０３ｂとは、異なる励振周波数を有している（ｆｃ１、ｆｃ２）ので、例えば図６（ｅ）における、第１の表面波励振体１０３ａの表面近傍「弱」、および第２の表面波励振体１０３ｂの表面近傍「弱」との間で、電界の強度分布はそれぞれ若干異なる場合がありうる。

なお既述の通り、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂのそれぞれの励振周波数は、あらかじめ表面波励振体の金属平板の調整をするなどして所望の励振周波数を有する表面波励振体を形成してもよいし、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂの少なくともどちらか一方が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あってもよい。

ここで、図１の高周波加熱装置１００では、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂに対して、第１の高周波電力供給部１１０ａおよび第２の高周波電力供給部１１０ｂを同一方向に設けて、高周波電力発生部１２０からの高周波電力を同一方向から供給するよう記載しているが、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂそれぞれへの高周波電力を供給する方向は、逆方向やその他の方向でも構わない。

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

なお、本実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１と同じ作用を有する内容についても、説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態２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。

同図に示す高周波加熱装置２００は、図１に示した実施の形態１に係る高周波加熱装置１００と比較して、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂに代わり第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂを備え、第１の高周波電力供給部１１０ａおよび第２の高周波電力供給部１１０ｂに代わり高周波電力供給部２１０を備え、高周波電力発生部１２０に代わり高周波電力発生部２２０を備える。また、前述の実施の形態１と同様に、第１の表面波励振体２０３ａと第２の表面波励振体２０３ｂは、被加熱物１０２を挟み込むように、互いに対向した位置に設置されている。更に、第１の表面波励振体２０３ａと第２の表面波励振体２０３ｂは、異なる励振周波数を有している。

なお、図７において、高周波加熱装置２００は、２つの表面波励振体と、１つの高周波電力供給部と、１つの高周波電力発生部を有しているが、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、実施の形態１と同様に、これに限定されるものではない。

高周波電力発生部２２０で発生された高周波電力は、高周波電力供給部２１０を介して第１の表面波励振体２０３ａへ供給される。そして、第１の表面波励振体２０３ａに供給された高周波電力は、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播して被加熱物１０２を加熱すると共に、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播する高周波電力の一部が、空間放射により、第１の表面波励振体２０３ａに対して対向した位置に配置された第２の表面波励振体２０３ｂにも高周波電力が供給され、第２の表面波励振体２０３ｂを表面波で伝播して被加熱物１０２を加熱する。また、以下では、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂを特に区別せず、表面波励振体２０３と記載する場合がある。

なお、表面波励振体２０３と、高周波電力供給部２１０と、高周波電力発生部２２０のそれぞれの構成は、前述した実施の形態１で説明した、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の構成と同一であるので、説明は省略する。

以上のような構成により、本実施の形態に係る高周波加熱装置２００は、高周波電力発生部２２０で発生された高周波電力を、高周波電力供給部２１０を介して、被加熱物１０２を挟み込むように配置した、第１の表面波励振体２０３ａおよび第１の表面波励振体２０３ａとは異なる励振周波数を有する第２の表面波励振体２０３ｂの内の、一方の表面波
励振体である、第１の表面波励振体２０３ａのみに供給することにより、供給する高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂのそれぞれの励振周波数の組み合わせを選択することにより、それぞれの表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力の電界強度を組み合わせる事ができ、目的に応じた多彩な加熱状態で、被加熱物１０２を加熱処理することができる。

また、ヒーターなどの他の熱源を用いなくても、設置台１０１の上に設置された被加熱物１０２の両面に加熱処理を施すことができ、ユーザーが所望する仕上がり状態で、極力不測の加熱ムラを低減した加熱処理ができ、更には被加熱物１０２の両面に焦げ目を付けることもできる。

次に、上述の高周波加熱装置２００の、被加熱物１０２を加熱処理する動作について説明する。

図８は、図７に示した第１の表面波励振体２０３ａに、高周波電力発生部２２０で発生された高周波電力を、高周波電力供給部２１０を介して供給した時の、表面波励振体２０３を表面波で伝播する高周波電力により、被加熱物１０２を加熱する動作を模式的に示したものである。

同図は、設置台１０１に被加熱物１０２を設置し、第１の表面波励振体２０３ａに対して被加熱物１０２を挟み込むように第２の表面波励振体２０３ｂを配置し、高周波電力発生部２２０で発生された高周波電力を、第１の表面波励振体２０３ａに高周波電力供給部２１０を介して供給した時の、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播する高周波電力２５０ａと、第１の表面波励振体２０３ａから第２の表面波励振体２０３ｂへ空間放射される高周波電力２５０ｂと、第２の表面波励振体２０３ｂを表面波で伝播する高周波電力２５０ｃの様子を示している。

図８に示すように、第１の表面波励振体２０３ａへ高周波電力発生部２２０で発生された高周波電力を、高周波電力供給部２１０を介して供給すると、供給された高周波電力は、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播する高周波電力２５０ａと、被加熱物１０２を挟み込むように、第１の表面波励振体２０３ａに対向した位置に配置された第２の表面波励振体２０３ｂに空間放射される高周波電力２５０ｂに分配され、第１の表面波励振体２０３ａより放射された高周波電力２５０ｂは、第２の表面波励振体２０３ｂを表面波で伝播する高周波電力２５０ｃとなる。

そして、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂを、それぞれ表面波で伝播する高周波電力２５０ａおよび２５０ｃにより、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂそれぞれの表面近傍に、電界分布が形成されることにより、被加熱物１０２が加熱処理される。

また、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播する高周波電力２５０ａと、第２の表面波励振体２０３ｂに空間放射される高周波電力２５０ｂと、第２の表面波励振体２０３ｂを表面波で伝播する高周波電力２５０ｃのそれぞれの大きさは、高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂがそれぞれに有する励振周波数との関係により、大きく変化する。

図９は、それぞれ異なる励振周波数を有する第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂを、被加熱物１０２を挟み込むように対向する位置に設置し、高周波電力発生部２２０で発生された高周波電力を、高周波電力供給部２１０を介して、第１の表面波励振体２０３ａへ供給した時の、供給される高周波電力の周波数と、第１の表面
波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂそれぞれの表面波励振体が有する励振周波数との関係による、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播する高周波電力と、第２の表面波励振体２０３ｂに空間放射される高周波電力と、第２の表面波励振体２０３ｂを表面波で伝播する高周波電力と、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂそれぞれの表面近傍に形成される電界の強度分布の様子を示す図である。同図に於ける電界強度分布の様子は、色の濃淡で電界の強弱を表しており、色が濃いほどに電界が強いことを示している。

次に、図９に於ける、供給される高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂのそれぞれの表面波励振体が有する励振周波数との関係の組合せの一例について、同図を用いて説明する。

尚、それぞれの表面波励振体に於ける、供給する高周波電力の周波数と、表面波励振体が有する励振周波数との関係による、表面波励振体の表面近傍に形成される電界の表面集中度、および電界の強度分布の様態については、前述の実施の形態１に於ける、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関係による、表面波励振体の表面近傍に形成される電界の表面集中度の変化の様子（図４）および電界強度分布の変化の様子（図５）と同様であるので、説明は省略する。

図９（ａ）は、供給される高周波電力の周波数（ｆｐ）と、第１の表面波励振体２０３ａの励振周波数（ｆｃ１）とがほぼ等しい周波数である時の様子を示しており、第１の表面波励振体２０３ａの表面近傍には、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播する高周波電力２５１ａにより、第１の表面波励振体２０３ａの表面への集中度が高い電界強度分布２７１ａが形成され、空間へ放射される高周波電力は殆ど発生しないので、第２の表面波励振体２０３ｂには高周波電力が供給されなくなる。従って、被加熱物１０２は、第１の表面波励振体２０３ａに近い部分がより強く加熱される。

また、図９（ｂ）は、供給される高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体２０３ａの励振周波数（ｆｃ１）よりも高く、第２の表面波励振体２０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）とほぼ等しい周波数である時の様子を示しており、第１の表面波励振体２０３ａに於いては、供給された高周波電力は表面波で伝播することは無く、ほぼ全てが空間への放射電力２５２ｂとなる。空間へ放射された高周波電力２５２ｂにより、第２の表面波励振体２０３ｂの表面近傍には、第２の表面波励振体２０３ｂを表面波で伝播する高周波電力２５２ｃにより、第２の表面波励振体２０３ｂの表面への集中度が高い電界強度分布２７２ｂが形成される。従って、被加熱物１０２は、第２の表面波励振体２０３ｂに近い部分がより強く加熱される。

また、図９（ｃ）は、供給される高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂの何れの励振周波数（ｆｃ１，ｆｃ２）よりも低い周波数である時の様子を示しており、第１の表面波励振体２０３ａの表面近傍には、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播する高周波電力２５３ａにより、第１の表面波励振体２０３ａの表面への集中度が中程度の電界強度分布２７３ａが形成されると共に、空間へも高周波電力２５３ｂが放射される。空間へ放射された高周波電力２５３ｂにより、第２の表面波励振体２０３ｂの表面近傍には、第２の表面波励振体２０３ｂを表面波で伝播する高周波電力２５３ｃにより、第２の表面波励振体２０３ｂの表面にも、集中度が低い電界強度分布２７３ｂが形成される。従って、被加熱物１０２は、第１の表面波励振体２０３ａに近い部分が、比較的強めに加熱され、第２の表面波励振体２０３ｂに近い部分が、比較的弱めに加熱される。即ち、両面が加熱される。

また、図９（ｄ）は、供給される高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体
２０３ａの励振周波数（ｆｃ１）よりも低く、第２の表面波励振体２０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）とほぼ等しい周波数である時の様子を示しており、第１の表面波励振体２０３ａの表面近傍には、第１の表面波励振体２０３ａを表面波で伝播する高周波電力２５４ａにより、第１の表面波励振体２０３ａの表面への集中度が低い電界強度分布２７４ａが形成されると共に、空間へも高周波電力２５４ｂが放射される。空間へ放射された高周波電力２５４ｂにより、第２の表面波励振体２０３ｂの表面近傍には、第２の表面波励振体２０３ｂを表面波で伝播する高周波電力２５４ｃにより、第２の表面波励振体２０３ｂの表面にも集中度が中程度の電界強度分布２７４ｂが形成される。従って、被加熱物１０２は、第１の表面波励振体２０３ａに近い部分が比較的弱めに加熱され、第２の表面波励振体２０３ｂに近い部分が比較的強めに加熱される。即ち、両面が加熱される。

また、図９（ｅ）は、供給される高周波電力の周波数（ｆｐ）が、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂの何れの励振周波数（ｆｃ１，ｆｃ２）よりも高い周波数である時の様子を示しており、第１の表面波励振体２０３ａに於いては、供給された高周波電力は表面波で伝播することは無く、ほぼ全てが空間への放射電力２５５ｂとなる。空間へ放射された高周波電力２５５ｂは、第２の表面波励振体２０３ｂに於いても表面波で伝播することは無く、何れの表面波励振体の表面近傍にも表面に集中する電界の分布は形成されず、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂ双方の間に、放射による電界分布２７５が形成される。従って、被加熱物１０２は、電子レンジでの加熱のように全体が加熱される。

ここで、高周波電力発生部２２０で発生された高周波電力を、高周波電力供給部２１０を介して、第１の表面波励振体２０３ａに供給するときの高周波電力の周波数（ｆｐ）が図９（ａ）〜（ｅ）それぞれ同じ場合の電界強度分布２７１ａ、２７２ｂ、２７３ａ、２７３ｂ、２７４ａ、２７４ｂ、２７５の強弱関係をまとめると、被加熱物１０２が設置されている空間の大きさによって空間に放射される高周波電力の量にも左右されるが、おおよそ以下の通りとなり、電界強度分布２７５が最も電界強度が弱くなる。

電界強度分布２７１ａ≒電界強度分布２７２ｂ＞電界強度分布２７３ａ≒電界強度分布２７４ｂ＞電界強度分布２７４ａ≒電界強度分布２７３ｂ＞電界強度分布２７５
図９に示すように、それぞれ異なる励振周波数を有する第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂを、被加熱物１０２を挟み込むように、対向する位置に設置し、高周波電力発生部２２０で発生された高周波電力を、高周波電力供給部２１０を介して、第１の表面波励振体２０３ａへ供給した時、供給される高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂのそれぞれの表面波励振体が有する励振周波数との関係により、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂそれぞれの表面近傍に、形成される電界の強度分布の状態を多様に変化することができる。これにより、供給する高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂのそれぞれの励振周波数の組み合わせを選択することにより、それぞれの表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力の電界強度を組み合わせる事ができ、目的に応じた多彩な加熱状態で、被加熱物１０２を加熱処理することができる。

また、図９（ａ）〜（ｅ）で図示した、高周波電力の周波数（ｆｐ）と励振周波数（ｆｃ１，ｆｃ２）の大小関係の組み合わせ以外の全ての組み合わせも選択することにより、目的に応じた多彩な加熱状態で、被加熱物１０２を加熱処理することができる。

すなわち、ここで説明した、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂに供給する高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂのそれぞれの励振周波数との組み合わせは、一部であり、他の組み合わ
せにより、より多彩で、加熱の強度や仕上がり状態を調整することができる。

なお実施の形態１と同様に、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂのそれぞれの励振周波数は、あらかじめ表面波励振体の金属平板の調整をするなどして所望の励振周波数を有する表面波励振体を形成してもよいし、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂの少なくともどちらか一方が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あってもよい。

ここで、図７の高周波加熱装置２００では、高周波電力発生部２２０からの高周波電力を高周波電力供給部２１０を介して、被加熱物１０２の下面方向に位置する第１の表面波励振体２０３ａに供給するよう記載しているが、被加熱物１０２の上面方向に位置する第２の表面波励振体２０３ｂに供給するように構成しても構わない。

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

なお、本実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１もしくは実施の形態２と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、前述の実施の形態１もしくは実施の形態２と同じ作用を有する内容についても、説明を省略する。

図１０は、本発明の実施の形態３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。

同図に示す高周波加熱装置３００は、図１に示した実施の形態１に係る高周波加熱装置１００と比較して、第１の表面波励振体１０３ａおよび第２の表面波励振体１０３ｂに代わり第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂを備え、第１の高周波電力供給部１１０ａおよび第２の高周波電力供給部１１０ｂに代わり第１の高周波電力供給部３１０ａおよび第２の高周波電力供給部３１０ｂを備え、高周波電力発生部１２０に代わり第１の高周波電力発生部３２０ａおよび第２の高周波電力発生部３２０ｂを備える。更に、第１の表面波励振体３０３ａと第２の表面波励振体３０３ｂは、異なる励振周波数を有している。

なお、図１０において、高周波加熱装置３００は、２つの表面波励振体と、２つの高周波電力供給部と、２つの高周波電力発生部を有しているが、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、実施の形態１と同様に、これに限定されるものではない。

第１の高周波電力発生部３２０ａで発生された高周波電力は、第１の高周波電力供給部３１０ａを介して第１の表面波励振体３０３ａへ供給される。そして、第１の表面波励振体３０３ａに供給された高周波電力は、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播して被加熱物１０２を加熱すると共に、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力の一部が、空間放射により、第１の表面波励振体３０３ａに対して対向した位置に配置された第２の表面波励振体３０３ｂにも高周波電力が供給され、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播して被加熱物１０２を加熱する。

一方、第２の高周波電力発生部３２０ｂで発生された高周波電力は、第２の高周波電力供給部３１０ｂを介して第２の表面波励振体３０３ｂへ供給される。そして、第２の表面波励振体３０３ｂに供給された高周波電力は、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播して被加熱物１０２を加熱すると共に、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力の一部が、空間放射により、第２の表面波励振体３０３ｂに対して対向した
位置に配置された第１の表面波励振体３０３ａにも高周波電力が供給され、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播して被加熱物１０２を加熱する。

また、以下では、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂと、第１の高周波電力供給部３１０ａおよび第２の高周波電力供給部３１０ｂと、第１の高周波電力発生部３２０ａおよび第２の高周波電力発生部３２０ｂを特に区別せず、表面波励振体３０３、高周波電力供給部３１０および高周波電力発生部３２０と記載する場合がある。

なお、表面波励振体３０３と、高周波電力供給部３１０と、高周波電力発生部３２０のそれぞれの構成は、前述した実施の形態１で説明した、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の構成と同一であるので、説明は省略する。

以上のような構成により、本実施の形態に係る高周波加熱装置３００は、第１の表面波励振体３０３ａと、第１の表面波励振体３０３ａとは異なる励振周波数を有する第２の表面波励振体３０３ｂを、被加熱物１０２を挟み込むように、対向した位置に配置して、第１の高周波電力発生部３２０ａで発生された高周波電力を、第１の高周波電力供給部３１０ａを介して、第１の表面波励振体３０３ａに供給し、第２の高周波電力発生部３２０ｂで発生された高周波電力を、第２の高周波電力供給部３１０ｂを介して、第１の高周波電力発生部３２０ａおよび第２の高周波電力発生部３２０ａより供給するそれぞれの高周波電力の周波数と、表面波励振体３１０ａおよび３１０ｂのそれぞれの励振周波数の組み合わせを選択することにより、それぞれの表面波励振体３０３ａ、３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力の電界強度を組み合わせる事ができ、目的に応じた多彩な加熱状態で、被加熱物１０２を加熱処理することができる。

また、ヒーターなどの他の熱源を用いなくても、設置台１０１の上に設置された被加熱物１０２の両面に加熱処理を施すことができ、ユーザーが所望する仕上がり状態で、極力不測の加熱ムラを低減した加熱処理ができ、更には被加熱物１０２の両面に焦げ目を付けることもできる。

次に、上述の高周波加熱装置３００の、被加熱物１０２を加熱処理する動作について説明する。

図１１は、図１０に示したそれぞれの第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂに、それぞれの高周波電力発生部３２０ａおよび３２０ｂで発生された高周波電力を、それぞれの高周波電力供給部３１０ａおよび３１０ｂを介して供給した時の、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力により、被加熱物１０２を加熱する動作を模式的に示したものである。

同図は、設置台１０１に被加熱物１０２を設置し、第１の表面波励振体３０３ａに対して、被加熱物１０２を挟み込むように、第２の表面波励振体３０３ｂを配置し、第１の高周波電力発生部３２０ａで発生された高周波電力を、第１の高周波電力供給部３１０ａを介して第１の表面波励振体３０３ａに供給し、第２の高周波電力発生部３２０ｂで発生された高周波電力を、第２の高周波電力供給部３１０ｂを介して第２の表面波励振体３０３ｂに供給した時の、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力３５０ａと、第１の表面波励振体３０３ａから第２の表面波励振体３０３ｂへ空間放射される高周波電力３５０ｂと、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力３５０ｃと、第２の表面波励振体３０３ｂから第１の表面波励振体３０３ａへ空間放射される高周波電力３５０ｄの様子を示している。

図１１に示すように、第１の高周波電力発生部３２０ａで発生され、第１の高周波電力供給部３１０ａを介して第１の表面波励振体３０３ａへ供給された高周波電力は、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力３５０ａと、対向した位置に配置された第２の表面波励振体３０３ｂに空間放射される高周波電力３５０ｂに分配され、第２の高周波電力発生部３２０ｂで発生され、第２の高周波電力供給部３１０ｂを介して第２の表面波励振体３０３ｂへ供給された高周波電力は、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力３５０ｃと、対向した位置に配置された第１の表面波励振体３０３ａに空間放射される高周波電力３５０ｄに分配される。

そして、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂをそれぞれ表面波で伝播する高周波電力３５０ａおよび３５０ｃにより、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂそれぞれの表面近傍に、電界強度分布が形成されることにより、被加熱物１０２が加熱処理される。

また、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力３５０ａと、第２の表面波励振体３０３ｂに空間放射される高周波電力３５０ｂと、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力３５０ｃと、第１の表面波励振体３０３ａに空間放射される高周波電力３５０ｄのそれぞれの大きさは、それぞれの表面波励振体３０３ａおよび３０３ｂへ供給される高周波電力の周波数と、表面波励振体３０３ａおよび３０３ｂがそれぞれに有する励振周波数との関係により、大きく変化する。

図１２は、それぞれ異なる励振周波数を有する第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂを、被加熱物１０２を挟み込むように、対向する位置に設置し、第１の高周波電力発生部３２０ａで発生された高周波電力を、第１の高周波電力供給部３１０ａを介して、第１の表面波励振体３０３ａに供給し、第２の高周波電力発生部３２０ｂで発生された高周波電力を、第２の高周波電力供給部３１０ｂを介して、第２の表面波励振体３０３ｂに供給した時の、それぞれの第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂに供給される高周波電力の周波数、即ち、それぞれの第１の高周波電力発生部３２０ａおよび第２の高周波電力発生部３２０ｂで発生される高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂそれぞれの表面波励振体が有する励振周波数との関係による、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力と、第２の表面波励振体３０３ｂに空間放射される高周波電力と、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力と、第１の表面波励振体３０３ａに空間放射される高周波電力と、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂそれぞれの表面近傍に、形成される電界の強度分布の様子を示す図である。同図に於ける電界強度分布の様子は、色の濃淡で電界の強弱を表しており、色が濃いほどに電界が強いことを示している。

次に、図１２に於ける、それぞれの第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂに供給される高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂのそれぞれの表面波励振体が有する励振周波数との関係の組み合わせの一例について、同図を用いて説明する。

尚、それぞれの表面波励振体に於ける、供給する高周波電力の周波数と、表面波励振体が有する励振周波数との関係による、表面波励振体の表面近傍に形成される電界の表面集中度、および電界の強度分布の様態については、前述の実施の形態１に於ける、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関係による、表面波励振体の表面近傍に形成される電界の表面集中度の変化の様子（図４）および電界強度分布の変化の様子（図５）と同様であるので、説明は省略する。

図１２（ａ）は、第１の表面波励振体３０３ａに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ１）と、第１の表面波励振体３０３ａの励振周波数（ｆｃ１）とがほぼ等しく、第２の表面波励振体３０３ｂに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ２）と、第２の表面波励振体３０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）とがほぼ等しい周波数である時の様子を示しており、それぞれの第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂの表面近傍には、それぞれの表面波励振体３０３ａ、３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力３５１ａおよび３５１ｃにより、それぞれの表面波励振体３０３ａ、３０３ｂの表面近傍に集中度が比較的高い電界強度分布３７１ａおよび３７１ｂが形成され、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂから、空間放射される高周波電力はかなり小さい。従って、被加熱物１０２は、それぞれ第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂに近い部分、即ち、両面が中程度に加熱される。

また、図１２（ｂ）は、第１の表面波励振体３０３ａに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ１）と、第２の表面波励振体３０３ｂに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ２）とが等しい周波数で、かつ第１の表面波励振体３０３ａの励振周波数（ｆｃ１）ともほぼ等しい周波数で、第２の表面波励振体３０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）よりも高い周波数の時の様子を示しており、第１の表面波励振体３０３ａに供給された高周波電力は、第２の表面波励振体３０３ｂへの空間放射はかなり小さく、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力３５２ａとなり、第２の表面波励振体３０３ｂに供給された高周波電力は、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播することはほとんど無く、第１の表面波励振体３０３ａへ空間放射される高周波電力３５２ｄとなり、空間放射された高周波電力３５２ｄは、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力３５２ｅとなることにより、第１の表面波励振体３０３ａの表面近傍には、第１の表面波励振体３０３ａに供給された高周波電力が表面波で伝播する高周波電力３５２ａと、第２の表面波励振体３０３ｂから空間放射されて、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力３５２ｅにより、表面への集中度が非常に高い電界強度分布３７２ａが形成される。従って、被加熱物１０２は、第１の表面波励振体３０３ａに近い部分のみが非常に強く加熱される。

また、図１２（ｃ）は、第１の表面波励振体３０３ａに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ１）と、第２の表面波励振体３０３ｂに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ２）とが等しい周波数で、かつ第２の表面波励振体３０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）ともほぼ等しい周波数で、第１の表面波励振体３０３ａの励振周波数（ｆｃ１）よりも高い周波数の時の様子を示しており、第２の表面波励振体３０３ｂに供給された高周波電力は、第１の表面波励振体３０３ａへの空間放射はかなり小さく、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力３５３ｃとなり、第１の表面波励振体３０３ａに供給された高周波電力は、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播することはほとんど無く、第２の表面波励振体３０３ｂへ空間放射される高周波電力３５３ｂとなり、空間放射された高周波電力３５３ｂは、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力３５３ｅとなることにより、第２の表面波励振体３０３ｂの表面近傍には、第２の表面波励振体３０３ｂに供給された高周波電力が表面波で伝播する高周波電力３５３ｃと、第１の表面波励振体３０３ａから空間放射されて第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力３５３ｅにより、表面への集中度が非常に高い電界強度分布３７３ｂが形成される。従って、被加熱物１０２は、第２の表面波励振体３０３ｂに近い部分のみが非常に強く加熱される。

また、図１２（ｄ）は、第１の表面波励振体３０３ａに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ１）と、第１の表面波励振体３０３ａの励振周波数（ｆｃ１）とがほぼ等しい周波数で、第２の表面波励振体３０３ｂに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ２）が、第１の表面波励振体３０３ａの励振周波数（ｆｃ１）および第２の表面波励振体３０３ｂの励
振周波数（ｆｃ２）よりも低い周波数の時の様子を示している。第１の表面波励振体３０３ａに供給された高周波電力は、第２の表面波励振体３０３ｂへの空間放射が比較的小さく、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力３５４ａとなり、第２の表面波励振体３０３ｂに供給された高周波電力は、第２の表面波励振体３０３ｂを表面波で伝播する高周波電力３５４ｃと、第１の表面波励振体３０３ａへ空間放射される高周波電力３５４ｄになり、空間放射された高周波電力３５４ｄは、第１の表面波励振体３０３ａを表面波で伝播する高周波電力３５４ｅとなることにより、第１の表面波励振体３０３ａの表面近傍の電界強度分布は、第１の表面波励振体３０３ａに供給された高周波電力が表面波で伝播する高周波電力３５４ａと、第２の表面波励振体３０３ｂからの空間放射された高周波電力３５４ｄが表面波で伝播する高周波電力３５４ｅにより表面への集中度が高い電界強度分布３７４ａが形成され、第２の表面波励振体３０３ｂの表面近傍の電界強度分布は、第２の表面波励振体３０３ｂへ供給された高周波電力が表面波で伝播する高周波電力３５４ｃにより表面への集中度が低い電界強度分布３７４ｂが形成される。従って、被加熱物１０２は、第１の表面波励振体３０３ａに近い部分が強めに加熱され、第２の表面波励振体３０３ｂに近い部分が弱めに加熱される。即ち、両面が加熱される。

また、図１２（ｅ）は、第１の表面波励振体３０３ａに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ１）および第２の表面波励振体３０３ｂに供給される高周波電力の周波数（ｆｐ２）が、第１の表面波励振体３０３ａの励振周波数（ｆｃ１）および第２の表面波励振体３０３ｂの励振周波数（ｆｃ２）よりも高い周波数の時の様子を示しており、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振対３０３ｂそれぞれに供給された高周波電力は、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂ何れも表面波で伝播することは無く、空間放射される高周波電力３５５ｂおよび３５５ｄとなる。したがって、何れの表面波励振体の表面近傍にも表面に集中する電界の分布は形成されず、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂ双方の間に、放射による電界分布３７５が形成される。従って、被加熱物１０２は、電子レンジでの加熱のように全体が加熱される。

ここで、図１２（ａ）〜（ｅ）の電界強度分布３７１ａ、３７１ｂ、３７２ａ、３７３ｂ、３７４ａ、３７４ｂ、３７５の強弱関係をまとめる。被加熱物１０２が設置されている空間の大きさによって空間に放射される高周波電力の量にも左右されるが、おおよそ以下のとおりとなり、電界強度分布３７５が最も電界強度が弱くなる。

電界強度分布３７２ａ≒電界強度分布３７３ｂ＞電界強度分布３７４ａ＞電界強度分布３７１ａ≒電界強度分布３７１ｂ＞電界強度分布３７４ｂ＞電界強度分布３７５
図１２に示すように、それぞれ異なる励振周波数を有する第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂを、被加熱物１０２を挟み込むように、対向する位置に設置し、第１の高周波電力発生部３２０ａおよび第２の高周波電力発生部３２０ｂで発生された高周波電力を、高周波電力供給部３１０ａおよび３１０ｂを介して、それぞれの表面波励振体３０３ａおよび３０３ｂへ供給した時、それぞれ第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂに供給される高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂそれぞれの表面波励振体が有する励振周波数との関係により、それぞれ第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂの表面近傍に、形成される電界の強度分布の状態をより多様に変化することができる。

これにより、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂに供給するそれぞれの高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂのそれぞれの励振周波数の組み合わせを選択することにより、それぞれの表面波励振体３０３ａ、３０３ｂを、表面波で伝播する高周波電力の電界強度を組み合わせ
る事ができ、目的に応じた多彩な加熱状態で、被加熱物１０２を加熱処理することができる。

また、図１２（ａ）〜（ｅ）で図示した、高周波電力の周波数（ｆｐ）と励振周波数（ｆｃ１，ｆｃ２）の大小関係の組み合わせ以外の全ての組み合わせも選択することにより、目的に応じた多彩な加熱状態で、被加熱物１０２を加熱処理することができる。

すなわち、ここで説明した、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂに供給する、それぞれの高周波電力の周波数と、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂのそれぞれの励振周波数との組み合わせは、一部であり、他の組み合わせにより、より多彩で、加熱の強度や仕上がり状態を調整することができる。

なお、実施の形態１と同様に、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂのそれぞれの励振周波数は、あらかじめ表面波励振体の金属平板の調整をするなどして所望の励振周波数を有する表面波励振体を形成してもよいし、第１の表面波励振体２０３ａおよび第２の表面波励振体２０３ｂの少なくともどちらか一方が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あってもよい。

ここで、図１０の高周波加熱装置３００では、第１の表面波励振体３０３ａおよび第２の表面波励振体３０３ｂに対して、第１の高周波電力供給部３１０ａおよび第２の高周波電力供給部３１０ｂを同一方向に設けて、第１の高周波電力発生部３２０ａおよび第２の高周波電力発生部３２０ｂからの高周波電力を同一方向から供給するよう記載しているが、それぞれの表面波励振体３０３ａおよび３０３ｂへの高周波電力を供給する方向は、逆方向やその他の方向でも構わない。

また、図１に示す実施の形態１の高周波加熱装置１００、図７に示す実施の形態２の高周波加熱装置２００、図１０に示す実施の形態３の高周波加熱装置３００に於いて、図示はしないが、高周波電力発生部１２０、２２０、３２０ａおよび３２０ｂ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あってもよい。

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、一般的にはＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と呼ばれる。ＶＣＯの技術に関しては公知であるので、詳細な説明は省略する。この場合には、制御部を設けるなどにより、ＶＣＯに周波数に対応する電圧情報を供給することにより、周波数を変更することができる。

また更に、基準信号発生器と位相比較器を備えたＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）発振器を構成しても構わない。ＰＬＬ発振器の技術に関しては公知であるので、詳細な説明は省略する。この場合には、制御部を設けるなどにより、位相比較器に周波数に対応する情報信号を供給することにより、周波数を変更することができる。

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ので、前述した、表面波励振体へ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関係を、簡単に自在に設定することができる。

即ち、それぞれの表面波励振体を表面波で伝播する高周波電力の状態の組み合わせによる加熱パターンを、自在に変化させる事ができ、簡単な構成で、ヒーターなどの他の熱源を用いなくても、設置台１０１の上に設置された被加熱物１０２の両面に加熱処理を施す
ことができ、ユーザーが所望する仕上がり状態で、極力不測の加熱ムラを低減した加熱処理ができ、更には被加熱物１０２の両面に焦げ目を付けることもできる。

以上、本発明に係る高周波加熱装置について、各実施形態に基づき説明したが、本発明はこの実施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当該実施形態に施したものや、異なる実施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。

本発明は、表面波励振体に高周波電力を供給することにより被加熱物を加熱処理する高周波加熱装置において、簡単な構造で、ヒーターなどの他の熱源を用いることなく、被加熱物の両面を加熱処理できて、更には焦げ目を付けることができるため、マイクロ波加熱機などの調理家電等として有用である。

１００、２００、３００ 高周波加熱装置
１０１ 設置台
１０２ 被加熱物
１０３ａ、１０３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ、３０３ａ、３０３ｂ 表面波励振体
１１０ａ、１１０ｂ、２１０、３１０ａ、３１０ｂ 高周波電力供給部
１２０、２２０、３２０ａ、３２０ｂ 高周波電力発生部
１３０ 方形導波管
１３１ テーパー形状の方形導波管
１４１ａ、１４１ｂ 電界強度分布
１６１、１６２、１６３ 電界強度分布
１７１、１７２、１７３、１７４、１７５ 電界強度分布
２７１ａ、２７２ｂ、２７３ａ、２７３ｂ、２７４ａ、２７４ｂ、２７５ 電界強度分布
３７１ａ、３７１ｂ、３７２ａ、３７３ｂ、３７４ａ、３７４ｂ、３７５ 電界強度分布
２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ 高周波電力
２５１ａ、２５２ｂ、２５２ｃ 高周波電力
２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ 高周波電力
２５４ａ、２５４ｂ、２５４ｃ 高周波電力
２５５ｂ 高周波電力
３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、３５０ｄ 高周波電力
３５１ａ、３５１ｃ 高周波電力
３５２ａ、３５２ｄ、３５２ｅ 高周波電力
３５３ｂ、３５３ｃ、３５３ｅ 高周波電力
３５４ａ、３５４ｃ、３５４ｄ、３５４ｅ 高周波電力
３５５ｂ、３５５ｄ 高周波電力

Claims (4)

1. 高周波電力を発生させる高周波電力発生部と、
   前記被加熱物を挟み込むように対向した位置に設置され、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複数の表面波励振体と、
   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、
   対向するそれぞれの表面波励振体の励振周波数が異なる、高周波加熱装置。
2. 前記複数の表面波励振体のうち、一方の表面波励振体にのみ前記高周波電力発生部から前記高周波電力を供給する、請求項１に記載の高周波加熱装置。
3. 前記複数の表面波励振体それぞれに、前記高周波電力発生部から前記高周波電力を供給する、請求項１に記載の高周波加熱装置。
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ある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。

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