JP4976591B2 - 高周波加熱装置および高周波加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子で構成された高周波電力発生部を有する高周波電力発生ユニットを複数備える高周波加熱装置および高周波加熱方法に関する。

従来の高周波加熱装置は、高周波電力発生部がマグネトロンという真空管で構成されているものが一般的である。

近年、このマグネトロンに代えて、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの半導体素子を用いた高周波加熱装置の開発が進められている。このような高周波加熱装置の場合、小型で安価な構成で、かつ、容易に周波数を制御することができる。特許文献１では、複数の放射部から放射する高周波電力の位相差及び周波数を、逆流電力が最小となるように制御し、好ましい状態で被加熱物を加熱する技術を開示している。

特開２００８−２６９７９３号公報

しかし、前記従来の構成では、最適化したい高周波電力の条件を、設定した範囲で個別に変化させ、全ての条件の組み合わせにおいて逆流電力を検出しなければならず、ユーザが被加熱物を加熱室内に置き使用開始ボタンを押してから最適加熱条件が決定されるまでに時間がかかってしまう。

本発明の目的は、上記従来の課題を解決するもので、高周波電力の照射効率を向上させるとともに最適加熱条件の決定にかかる時間を短縮できる高周波加熱装置を提供することを目的とする。また、高周波電力の照射効率を向上させるとともに、最適加熱条件の決定に係る時間を短縮できる高周波加熱方法を提供することも、本発明の目的である。

上記従来の課題を解決するため、本発明に係る高周波加熱装置は、被加熱物が収納される加熱室と、前記加熱室内に高周波電力を放射する複数の高周波電力発生ユニットと、前記複数の高周波電力発生ユニットを制御する制御部と、を備え、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットは、前記制御部により設定された周波数の高周波電力を発生する高周波電力発生部と、前記高周波電力発生部により発生された高周波電力を前記加熱室内に放射する放射部と、前記加熱室内から前記放射部へ入射する逆流電力を検出する逆流電力検出部とを備え、前記逆流電力検出部は、前記制御部により各々の前記高周波電力発生部に設定された各周波数に基づいて、一の前記高周波電力発生ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力発生ユニットの放射部へ入力される反射による逆流電力と、他の前記高周波電力発生ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力発生ユニットの放射部へ入力される通り抜けによる逆流電力とをそれぞれ個別に検出し、前記制御部は、各々の前記高周波電力発生部に複数の組み合わせの各周波数を順次設定し、設定した各周波数の組み合わせごとに検出された、前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とに基づいて、前記被加熱物を加熱する際の各々の前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせを決定し、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットは、決定された各周波数の高周波電力を前記加熱室内に放射することにより前記被加熱物を加熱する。

これにより、照射効率が良好となるための各高周波電力発生部に発生させる周波数の組み合わせを非常に短時間で決定できる。

好適な実施形態においては、さらに、前記制御部は、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定可能な各周波数の全ての組み合わせのうち一部の組み合わせを順次設定し、設定した前記一部の組み合わせごとに前記逆流電力検出部で検出された前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算し、計算結果を用いて、前記設定可能な各周波数の全ての組み合わせのうち他の組み合わせを順次設定した場合に、当該他の組み合わせごとに前記逆流電力検出部で検出される前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを推定し、前記一部の組み合わせごとの算出結果と、前記他の組み合わせごとの推定結果とから、前記被加熱物を加熱する際の、複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせを前記全ての組み合わせのうちのいずれか１つに決定してもよい。

これにより、各高周波電力発生部に発生させる周波数の設定可能な組み合わせ全てについて実測することなく、当該設定可能な組み合わせ全てを設定した場合の照射効率を計算により求めることができる。つまり、最低限の実測値から、設定可能な周波数の組み合わせの残りの照射効率を推定できるので、最適な照射効率を得ることのできる周波数の組み合わせを短時間で決定できる。例えば、制御部は、設定可能な周波数の全ての組み合わせのうち、複数の高周波電力発生ユニットのそれぞれで検出された反射による逆流電力および通り抜けによる逆流電力の合計が最小となる周波数の組み合わせを、被加熱物を加熱する際の周波数の組み合わせとして、短時間で決定できる。

好適な実施形態においては、さらに、前記逆流電力検出部は、直交検波部を有し、当該直交検波部は、前記放射部へ入射した前記逆流電力を前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより得られる同相検波信号と直交検波信号とを制御部へ出力し、前記制御部は、前記同相検波信号と前記直交検波信号とを用いて、前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算してもよい。

これにより、制御部は、各高周波電力発生ユニットへ入射する、反射による逆流電力の振幅および位相と、通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを、正確に計算できる。

好適な実施形態においては、さらに、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットは、前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を増幅し、かつ当該増幅の利得が可変である高周波電力増幅部をさらに備え、前記制御部は、さらに、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定してもよい。

好適な実施形態においては、さらに、前記制御部は、一の前記高周波電力発生ユニットにおける逆流電力検出部が、他の前記高周波電力発生ユニットからの前記通り抜けによる逆流電力を検出する際に、当該一の前記高周波電力発生ユニットの高周波電力発生部の周波数を、当該他の前記高周波電力発生ユニットの高周波電力発生部の周波数と同一の周波数に設定し、かつ、当該他の前記高周波電力発生ユニットからの前記通り抜けによる逆流電力の振幅に比べて、当該一の前記高周波電力発生ユニットにおける前記反射による逆流電力の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部の各増幅利得を設定してもよい。

好適な実施形態においては、さらに、前記制御部は、一の前記高周波電力発生ユニットにおける逆流電力検出部が、前記反射による逆流電力を検出する際に、当該一の前記高周波電力発生ユニットにおける前記反射による逆流電力の振幅に比べて、他の前記高周波電力発生ユニットからの前記通り抜けによる逆流電力の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部の各増幅利得を設定してもよい。

好適な実施形態においては、さらに、前記制御部は、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせの決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前にプレ・サーチ処理として実行する、および、前記被加熱物に対する加熱処理中に再サーチ処理として実行する、うちの少なくとも一方を実行し、前記プレ・サーチ処理または前記再サーチ処理の実行時に、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットの前記放射部から放射される高周波電力が、加熱処理時に当該放射部から放射される高周波電力よりも小さい値となるように、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットの前記高周波電力増幅部の各増幅利得を設定してもよい。

これにより、逆流電力が入射した場合の高周波加熱装置の破壊、特に半導体素子を含む高周波電力増幅部の破壊を防止できる。

好適な実施形態においては、さらに、前記制御部は、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせの決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行してもよい。

これにより、被加熱物を最適な加熱条件で加熱できる。

好適な実施形態においては、さらに、前記制御部は、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせの決定を、前記被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、前記再サーチ処理で決定された新たな各周波数の組み合わせを前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定してもよい。

これにより、加熱処理中に、被加熱物の温度や形状が変化した場合であっても、常に最適な加熱条件の下で加熱できる。

好適な実施形態においては、さらに、前記逆流電力検出部は、前記被加熱物に対する加熱処理中に前記逆流電力を検出し、前記制御部は、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記逆流電力検出部の少なくとも１つで検出された前記逆流電力が所定の閾値を超えた場合に、前記再サーチ処理を実行してもよい。

好適な実施形態においては、さらに、設定された周波数の検波用の高周波電力を発生する少なくとも１つの検波電力発生部を備え、前記制御部は、さらに、前記少なくとも１つの検波電力発生部のそれぞれに、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数とは異なる周波数である検波用の周波数を設定し、前記逆流電力検出部は、直交検波部を有し、当該直交検波部は、前記放射部へ入射した前記逆流電力を前記少なくとも１つの検波電力発生部で発生された前記検波用の高周波電力を用いて直交検波することにより得られる同相検波信号と直交検波信号とを制御部へ出力し、前記制御部は、前記同相検波信号と前記直交検波信号とを用いて、前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算してもよい。

これにより、反射による逆流電力および通り抜けによる逆流電力の検出の精度を向上できる、よって、より一層、最適な加熱条件で被加熱物を加熱できる。

好適な実施形態においては、さらに、前記少なくとも１つの検波電力発生部のそれぞれは、前記複数の高周波電力発生ユニットのそれぞれと１対１に対応してもよい。

本発明の高周波加熱方法は、加熱室に収納された被加熱物を複数の高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力によって加熱する高周波加熱方法であって、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の各周波数を設定する設定ステップと、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットに設定された各周波数に基づいて、一の前記高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力発生ユニットへ入力される反射による逆流電力の振幅および位相と、他の前記高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力発生ユニットへ入力される通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを検出する第１検出ステップと、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の周波数を変更して設定する変更ステップと、前記変更ステップで設定された周波数に基づいて、前記反射による逆流電力の振幅および位相と、前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを検出する第２検出ステップと、前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とに基づいて、前記被加熱物を加熱する際の、各々の前記複数の高周波ユニットから放射される高周波電力の各周波数の組み合わせを決定する決定ステップと、決定された各周波数の組み合わせの高周波電力を各々の前記複数の高周波電力発生ユニットから放射することにより、前記被加熱物を加熱する加熱ステップとを含む。

好適な実施形態において、さらに、前記決定ステップは、前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを用いて、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の各周波数として設定可能な各周波数の全ての組み合わせごとに前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算することで推測する推測ステップと、前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相と、前記推測ステップで推測された前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とから、前記被加熱物を加熱する際の、各々の前記複数の高周波ユニットから放射される複数の高周波電力の各周波数の組み合わせを決定する組み合わせ決定ステップとを含んでもよい。

本発明は、高周波電力の照射効率を向上させるとともに最適加熱条件の決定にかかる時間を短縮できる高周波加熱装置および高周波加熱方法を提供できる。

図１は、第１の実施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は、第１の実施形態の高周波加熱装置の基本的な制御手順を示すフローチャートである。 図３は、第１の実施形態の高周波電力発生ユニットの構成を示すブロック図である。 図４は、第１の実施形態の高周波加熱装置における反射電力を検出する制御手順を示すフローチャートである。 図５は、第１の実施形態の高周波加熱装置におけるスルー電力を検出する第１の制御手順を示すフローチャートである。 図６は、第１の実施形態の高周波加熱装置におけるスルー電力検出の第２の制御手順を示すフローチャートである。 図７は、第１の実施形態の高周波加熱装置のプレ・サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。 図８は、各周波数における各高周波電力発生ユニットの反射電力および各高周波電力発生ユニット間におけるスルー電力の振幅および位相を示すマトリクスの一例である。 図９は、ベクトル合成を利用した照射ロスの計算について説明するための図である。 図１０は、第１の実施形態の高周波加熱装置の再サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。 図１１は、第２の実施形態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１２は、第２の実施形態の高周波電力発生ユニットの構成を示すブロック図である。 図１３は、高周波加熱装置の外観図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。

高周波加熱装置１００は、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａと、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂと、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃと、制御部１５０とを備えている。なお、以下、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａと、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂと、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃとを、それぞれ、高周波電力発生ユニット１０１ａ、高周波電力発生ユニット１０１ｂ、高周波電力発生ユニット１０１ｃと記載する場合がある。なお、高周波加熱装置１００は、さらに、被加熱物が収納される加熱室を備える。

高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、それぞれ、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと、放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、逆流電力検出部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および分配部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃとを備えている。逆流電力検出部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、それぞれ方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとからなる。

高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれ、分配部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃのそれぞれ、高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのそれぞれ、方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのそれぞれおよび放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのそれぞれは、この順序で直列に接続されている。直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃのそれぞれは、対応する分配部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃおよび対応する方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに接続されている。

高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれは、制御部１５０から出力される周波数制御信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃにより示される周波数の高周波電力を発生する、周波数可変の電力発生部である。

高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれで発生された高周波電力は、対応する分配部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを介して、対応する高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃへ入力される。高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのそれぞれに入力された高周波電力は、対象物の加熱処理に適した電力に増幅され、対応する方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを介して、対応する放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃより対象物に照射される。

分配部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃのそれぞれは、対応する高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃから入力された高周波電力を、対応する高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃへ入力される高周波電力と、対応する直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃへ入力される高周波電力とに分配する。

方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのそれぞれは、対応する放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃからの逆流電力を分波し、対応する直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃへ出力する。

直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃのそれぞれは、対応する方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃから入力された対応する放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃからの逆流電力の分波電力を、対応する分配部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃで分配された、対応する高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで発生された高周波電力の一部を用いて直交検波することにより、対応する同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび対応する直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを生成し、生成した対応する同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび対応する直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを制御部１５０へそれぞれ出力する。

制御部１５０は、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃから入力された、同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを用いて、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃからの逆流電力の振幅と位相とを検出する。振幅は、同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃと直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃとの２乗平均から算出でき、位相は、直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃで割った値のアークタンジェント（ｔａｎ ^−１ ）から算出できる。

更に制御部１５０は、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃおよび高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃにそれぞれ接続されている。制御部１５０は、それぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに個別の周波数制御信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを出力し、それぞれの高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに個別の増幅利得制御信号１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを出力する。

それぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、制御部１５０から入力された個別の周波数制御信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに応じて周波数を変化させる。それぞれの高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、制御部１５０から入力された個別の増幅利得制御信号１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに応じて増幅利得を変化させる。

図２は、図１の高周波加熱装置１００の基本的な制御手順を示すフローチャート図である。図１の高周波加熱装置１００は、制御部１５０において、以下の処理を行う。

最初に、制御部１５０は、各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに於ける周波数ごとの反射電力およびスルー電力を個別に検出する（ステップＳ２０１）。具体的には、制御部１５０は、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの個々の周波数および高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの増幅利得を制御（設定）する。周波数および増幅利得を制御することによって、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃからそれぞれ出力される逆流電力の検波出力信号（同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ）を取込むことにより、高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける反射電力の振幅と位相およびスルー電力の振幅と位相を個別に検出する。言い換えると、制御部１５０は、周波数制御信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを順次更新することにより、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに複数の周波数を順次発生させる。つまり、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、時間的に周波数を切り替えながら、高周波電力を生成する。また、周波数を変更する毎に、実際に高周波電力を放射させた場合の、各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける反射電力およびスルー電力の振幅と位相を検出する。なお、反射電力とスルー電力の詳細な検出方法は後述する。

ここで、「反射電力」とは、一の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃから放射される高周波電力の一部が反射して、当該一の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃへ入力される反射による逆流電力のことをいう。「スルー電力」とは、他の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃから放射される高周波電力の一部が、一の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃへ入力される通り抜けによる逆流電力のことをいう。

なお、反射電力およびスルー電力は、高周波電力を放射する放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、受信する放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとの相互関係によってのみ定まり、放射された高周波電力がいかなる経路を通るかは影響しない。つまり、例えば第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂから第１の高周波電力発生ユニット１０１ａへのスルー電力は、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂから放射部１０５ｂを介して放射された高周波電力のうち、放射部１０５ａに直接到達した高周波電力、加熱室および被加熱物で反射されて放射部１０５ａに到達した高周波電力、および、被加熱物を透過して放射部１０５ａに到達した高周波電力などが含まれる。

以降、「反射電力」と「反射による逆流電力」、「スルー電力」と「通り抜けによる逆流電力」は同じ電力を示すものとして説明する。

次に、検出された周波数ごとの反射電力及びスルー電力の振幅及び位相に基づき、照射効率が最良となる周波数の組み合わせを決定する（ステップＳ２０２）。具体的には、個々の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの反射電力およびスルー電力の実測した振幅情報または位相情報に基づいて、最も照射効率が高くなる各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１の周波数の値と増幅利得を計算して決定する。

言い換えると、周波数ごとの反射電力およびスルー電力を個別に検出する処理（ステップＳ２０１）では、複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに設定可能な周波数の全ての組み合わせのうち一部の組み合わせを順次設定し、設定した一部の組み合わせごとに検出された反射電力の振幅および位相とスルー電力の振幅および位相とを計算する。そして、照射効率が最良となる周波数の組み合わせを決定する処理（ステップＳ２０２）では、ステップＳ２０１での計算結果を用いて、設定可能な周波数の全ての組み合わせのうち他の組み合わせを順次設定した場合に、当該他の組み合わせごとに検出される反射電力の振幅および位相とスルー電力の振幅および位相とを推定する。さらに、ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で計算された一部の組み合わせごとの算出結果と、他の組み合わせごとの推定結果とから、被加熱物を加熱する際の、複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに発生させる複数の高周波電力の周波数の組み合わせを全ての組み合わせのうちのいずれか１つに決定する。

また、ステップＳ２０２では、複数の高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに設定する増幅利得の組み合わせも決定する。

なお、振幅と位相とに基づいた周波数の決定方法は、後述する。

続いて、決定されたそれぞれの周波数および増幅利得となるように、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃおよび高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの個々の周波数および増幅利得を設定し、加熱処理を実行する（ステップＳ２０３）。

以上のように、本実施形態に係る高周波加熱装置１００は、被加熱物が収納される加熱室と、加熱室に複数の高周波電力を放射する複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに、複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが放射する複数の高周波電力の周波数の組み合わせを設定する制御部１５０とを備え、複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのそれぞれは、制御部１５０により設定された周波数の高周波電力を発生する高周波電力発生部と、高周波電力発生部により発生された高周波電力を加熱室に放射する放射部と、放射部から放射された高周波電力の一部であって加熱室から放射部へ入射する逆流電力を検出する逆流電力検出部とを備え、逆流電力検出部は、制御部１５０により各々の高周波電力発生部に設定された周波数に基づいて、一の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部へ入力される反射による逆流電力と、他の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部から放射される高周波電力の一部が一の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部へ入力される通り抜けによる逆流電力とを検出し、制御部１５０は、各々の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに複数の周波数を順次設定し、設定した周波数ごとに各々の逆流電力検出部により検出された、反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算し、計算結果に基づいて、被加熱物を加熱する際の複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに発生させる複数の高周波電力の周波数の組み合わせを決定し、複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、決定された周波数の組み合わせの複数の高周波電力を加熱室に放射することにより被加熱物を加熱する。

上述の高周波加熱装置１００の構成によれば、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を実際に変化させて高周波電力を放射させた場合に、逆流電力検出部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃにおいて検出された同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃと直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃとから、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれにおける、周波数毎の反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相を検出する（求める）ことができる。この得られた周波数毎の反射による逆流電力の振幅と位相および通り抜けによる逆流電力の振幅と位相の値を用いて、各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算して、最も高周波加熱装置１００全体の照射効率が良い各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数の組み合わせを決定することができる。すなわち、各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数のすべての組み合わせにおいて実際に測定することなく、最低限の実測値から最適な照射効率を計算で求めることができるため、時間がかかる実測を少なくすることができる。これにより、ユーザが高周波加熱装置の加熱をスタートしてから実際に加熱が始まる前までの高効率の照射を見つけるための準備時間を短くすることができる。

なお、ここでいう照射効率とは、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃから照射された高周波電力のうち、被加熱物に吸収される電力の比率を表すもので、具体的には、照射される電力の総和から照射ロスを差し引いた電力を、照射される電力の総和で割った値から得られる。また、照射ロスは、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃから照射された高周波電力のうち、反射により照射した放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃへ戻ってくる電力（反射電力）、及び他の放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに吸収されてしまう電力（スルー電力）を示す。すなわち、被加熱物に吸収されずに何れかの放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃに吸収されてしまう電力のことを示している。照射ロスの具体的な求め方については後述する。

図３は、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａの具体的な構成を示すブロック図である。図３において、図１に示す構成要素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。

第１の高周波電力発生ユニット１０１ａは、高周波電力発生部１０２ａと、高周波電力増幅部１０３ａと、方向性結合部１０４ａと、放射部１０５ａと、直交検波部１０６ａおよび分配部１０７ａとを備えている。

高周波電力発生部１０２ａ、分配部１０７ａ、高周波電力増幅部１０３ａ、方向性結合部１０４ａ及び放射部１０５ａは、この順序で直列に接続されている。直交検波部１０６ａは、分配部１０７ａおよび方向性結合部１０４ａに接続されている。

高周波電力発生部１０２ａは、発振部３０１と、位相同期ループ３０２および増幅部３０３を有している。位相同期ループ３０２は、制御部１５０と接続されている。ここで、図３では、増幅部３０３は１つの電力増幅器で示されているが、高出力かつ大電力の出力電力を得るために、電力増幅器を複数設け、多段直列接続や並列的に合成して構成してもよい。

分配部１０７ａは、高周波電力発生部１０２ａで発生された高周波電力を２分配して、２分配した一方の高周波電力を高周波電力増幅部１０３ａへ出力し、他方の高周波電力を直交検波部１０６ａへ出力する。分配部１０７ａとしては、抵抗分配器を用いてもよいし、方向性結合器、ハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。

高周波電力増幅部１０３ａは、可変減衰器３０４と、高周波電力増幅器３０５とを有しており、可変減衰器３０４は、制御部１５０と接続されている。ここで、図３では、高周波電力増幅器３０５は１つだけ示されているが、高出力かつ大電力の出力電力を得るために、高周波電力増幅器３０５を複数設け、多段直列接続や並列的に合成して構成してもよい。

また、可変減衰器３０４の構成は周知である。例えば、複数ビットステップ可変型減衰器や、連続可変型減衰器を用いることができる。

複数ビットステップ可変型減衰器（例えば３ビットステップ可変型減衰器）は、デジタル制御に於いて用いられ、ＦＥＴスイッチのＯＮ／ＯＦＦや経路切換えの組み合わせで、ステップ的に数段階の減衰量を制御する。減衰量は、外部から入力された減衰量を示す制御信号に基づいて決定される。

一方、連続可変型減衰器は、アナログ電圧制御に用いられ、例えば、ＰＩＮ接合ダイオードを用いた連続可変型減衰器が知られている。ＰＩＮ接合ダイオードの逆バイアス電圧を変化させることにより、両極間の高周波抵抗値を変化させて、連続的に減衰量を変化させる。減衰量は、外部から入力された減衰量を示す増幅利得制御信号１１２ａに基づいて決定される。

また、可変減衰器３０４の代わりに、可変利得型増幅器を用いてもよい。この場合、増幅利得は、外部から入力された増幅利得を示す制御信号に基づいて決定される。

方向性結合部１０４ａは、放射部１０５ａから高周波電力増幅部１０３ａに逆流する、逆方向電力の一部を分波するように構成されている。また、方向性結合部１０４ａは周知である。方向性結合部１０４ａとして、方向性結合器を用いてもよいし、サーキュレーターやハイブリッドカプラのいずれを用いてもよい。

直交検波部１０６ａは、π／２移相器３０８と、同相検波ミキサー３０６および直交検波ミキサー３０７と、同相出力側低域通過フィルター３０９および直交出力側低域通過フィルター３１０とを有しており、同相出力側低域通過フィルター３０９および直交出力側低域通過フィルター３１０は、それぞれ、制御部１５０に接続されている。

発振部３０１および位相同期ループ３０２により発生された高周波電力は、増幅部３０３に入力される。増幅部３０３で増幅された高周波電力は、分配部１０７ａ、可変減衰器３０４を介して、高周波電力増幅器３０５に入力される。高周波電力増幅器３０５で増幅された高周波電力は、方向性結合部１０４ａを介して、放射部１０５ａより照射される。

分配部１０７ａで分配された、高周波電力の一部は、直交検波部１０６ａに入力される。直交検波部１０６ａに入力された高周波電力は、π／２移相器３０８に入力され、入力された高周波電力に対して、同相の同相高周波電力と、π／２だけ位相シフトした直交高周波電力が出力され、同相高周波電力は同相検波ミキサー３０６へ、直交高周波電力は直交検波ミキサー３０７へそれぞれ入力される。ここで、図示はしていないが、直交検波部１０６ａの検波特性の最適化のために、分配部１０７ａと直交検波部１０６ａとの間に、高周波電力増幅器や固定減衰器、更には低域通過フィルターを設けてもよい。

一方、方向性結合部１０４ａで分波された逆流分波電力は、直交検波部１０６ａに入力される。直交検波部１０６ａに入力された逆流分波電力は、２分配され、それぞれ、同相検波ミキサー３０６及び直交検波ミキサー３０７へ入力される。ここで、図示はしていないが、直交検波部１０６ａの検波特性の最適化のために、方向性結合部１０４ａと直交検波部１０６ａとの間に、高周波電力増幅器や固定減衰器、更には低域通過フィルターを設けてもよい。

同相検波ミキサー３０６は、逆流分波電力を、π／２移相器３０８から入力された同相高周波電力と積算することによる検波、即ち、逆流分波電力を同相高周波電力で同期検波し、２つの入力信号の乗算結果として、同相出力側低域通過フィルター３０９を介して、同相検波信号１１３ａを制御部１５０へ出力する。同様に、直交検波ミキサー３０７は、逆流分波電力を、π／２移相器３０８から入力された直交高周波電力と積算することによる検波、即ち、逆流分波電力を直交高周波電力で同期検波し、２つの入力信号の乗算結果として、直交出力側低域通過フィルター３１０を介して、直交検波信号１１４ａを制御部１５０へ出力する。

同相出力側低域通過フィルター３０９および直交出力側低域通過フィルター３１０は、隣接波電力の干渉を抑圧するために備えられる。従って、加熱処理に使用される予め定められた全ての周波数において、最小となる任意の２点の周波数差に相当する周波数成分を抑圧するように構成されている。

なお、図１における、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ及び第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃも同様の構成である。つまり、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは同じ構成を有し、分配部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは同じ構成を有し、高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは同じ構成を有し、方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは同じ構成を有し、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは同じ構成を有する。また、図１の高周波加熱装置１００は、３つの高周波電力発生ユニットで構成されているが、高周波加熱装置１００は、図１に示す高周波電力発生ユニットの数に限定されるものではない。

＜反射電力の検出方法＞
次に、高周波加熱装置１００の反射電力の検出方法について説明する。

図４は、本実施形態に係る高周波加熱装置１００の、反射電力を検出する制御手順を示すフローチャート図である。

高周波加熱装置１００の制御部１５０は、以下の制御手順により、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの反射電力の検出を行う。

図４に示すように、反射電力を検出する制御の手順は、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが、全て異なる周波数で動作している場合と、２個以上の高周波電力発生ユニットが同一の周波数で動作している場合とで異なる。つまり、制御部１５０は、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの周波数が異なるか否かを判断する（ステップＳ４０１）。

それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが全て異なる周波数で動作している場合（ステップＳ４０１でＹｅｓ）、制御部１５０は、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃからの、同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを取込み、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ４０２）。

なお、各直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃにおいて直交検波を行う場合は、検波する高周波電力の周波数を事前に知っておく必要がある。制御部１５０は、各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０３ｃの周波数を設定しているため、各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから放射される高周波電力の周波数の情報を有している。この周波数情報を用いることにより、各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの反射電力の直交検波だけでなく、他の高周波電力発生ユニットからのスルー電力の直交検波もそれぞれの各直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを使って可能となる。このように制御部１５０が各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから放射される高周波電力の周波数情報を持つことによって、反射電力の同相検波信号および直交検波信号を取り込むことができ、反射電力の振幅と位相とを検出することができる。なお、スルー電力の同相検波信号および直交検波信号を取り込むときも同様である。

一方、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの周波数が異なっていない場合（ステップＳ４０１でＮｏ）、言い換えると、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのうち少なくとも２つの周波数が同じ場合、他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複しない高周波電力発生ユニットと、他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複する少なくとも２の高周波電力発生ユニットとについて、それぞれ手順が異なる。

２個以上の高周波電力発生ユニットが同一の周波数で動作している場合（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａが周波数Ａで動作し、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃが周波数Ｂで動作している場合）、制御部１５０は、他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複しない高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）については、その高周波電力発生ユニットの同相検波信号および直交検波信号を取込み、その高周波電力発生ユニットの反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ４０３）。

一方、他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複する高周波電力発生ユニット（例えば、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）については、制御部１５０は、反射電力を検出しようとする高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ）以外の高周波電力発生ユニット（例えば、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃ）の出力電力が、反射電力を検出しようとする高周波電力発生ユニットの反射電力の検出に影響を与えないレベルになるよう制御する（ステップＳ４０４）。具体的には、反射電力を検出しようとする高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ）以外の高周波電力発生ユニット（例えば、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃ）の高周波電力増幅部（例えば、高周波電力増幅部１０３ｃ）の増幅利得を低く設定する。言い換えると、反射電力を検出しようとする高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ）の反射電力の振幅に比べて、当該高周波電力発生ユニット以外から当該高周波電力発生ユニットへのスルー電力の振幅が小さくなるように、当該高周波電力発生ユニットの高周波電力増幅部の増幅利得を設定する。

反射電力を検出しようとする高周波電力発生ユニット以外の高周波電力発生ユニットの、高周波電力増幅部の増幅利得を設定した後、制御部１５０は、反射電力を検出しようとする高周波電力発生ユニットの同相検波信号および直交検波信号を取込み、その高周波電力発生ユニットの反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ４０５）。

制御部１５０は、以上の動作を、他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複する高周波電力発生ユニット全てについて実行する。言い換えると、他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複する全ての高周波電力発生ユニット（例えば、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）を反射電力の検出対象として、上記の反射電力の検出が完了したか否かを判定する（ステップＳ４０６）。他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複する高周波電力発生ユニット全てについて反射電力の検出が完了した場合（ステップＳ４０６でＹｅｓ）、この反射電力の検出処理を終了する。一方、他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複する高周波電力発生ユニットのいずれか１つでも反射電力の検出が完了していない場合（ステップＳ４０６でＮｏ）、他の高周波電力発生ユニットと周波数が重複する別の高周波電力発生ユニット（例えば、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃ）を検出対象として（ステップＳ４０７）、上記のステップＳ４０４に戻り、引き続き処理を行う。

このように、制御部１５０は、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける反射電力の振幅と位相とを検出する。

以上のように、本実施形態に係る高周波加熱装置１００の反射電力検出方法では、制御部１５０は、一の高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ）における逆流電力検出部が、反射電力を検出する際に、当該一の高周波電力発生ユニットにおける反射電力の振幅に比べて、他の高周波電力発生ユニット（例えば、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃ）からのスルー電力の振幅が小さくなるように、高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの増幅利得を設定する。

＜スルー電力の検出方法＞
次に、高周波加熱装置１００のスルー電力の検出方法の一例について説明する。

図５は、本実施形態に係る高周波加熱装置１００の、スルー電力検出の第１の制御手順を示すフローチャート図である。

高周波加熱装置１００の制御部１５０は、以下の制御手順により、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間相互のスルー電力の検出を行う。

図５に示すように、制御部１５０は、まず、任意の１つの高周波電力発生ユニット（例えば、周波数Ａで動作している、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）のみ高周波電力を出力し、他の高周波電力発生ユニット（例えば、任意の周波数で動作している、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）の出力電力を、各高周波電力発生ユニットにおける反射電力の検出レベルが充分に小さくなるように、それぞれの高周波電力発生ユニットの高周波電力増幅部の増幅利得を設定する（ステップＳ５０１）。

具体的には、制御部１５０は、当該１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）以外の高周波電力発生ユニット（例えば、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）の高周波電力増幅部１０３ｂ、１０３ｃに、例えば、−３０ｄＢを指示することにより、可変減衰器３０４における減衰量を−３０ｄＢに設定する。これにより、当該１つの高周波電力発生ユニット以外の高周波電力発生ユニット（例えば、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）における反射電力を、当該１つの高周波電力発生ユニットから当該１つの高周波電力発生ユニット以外の高周波電力発生ユニットへのスルー電力（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａから第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂへのスルー電力および第１の高周波電力発生ユニット１０１ａから第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃへのスルー電力）の検出に影響を与えないレベルまで低減する。例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂの減衰器１５１ｂの減衰量を−３０ｄＢと設定することにより、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂにおける反射電力を、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａから第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂへのスルー電力の検出に影響を与えないレベルまで低減させる。

次に、制御部１５０は、高周波電力の出力レベルを小さくするように制御した、他の高周波電力発生ユニット（例えば、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）の周波数を、高周波電力が出力されている１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）と同じ周波数（例えば、周波数Ａ）にするように、それぞれの高周波電力発生ユニット（例えば、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）の高周波電力発生部の周波数を設定する（ステップＳ５０２）。

次に、制御部１５０は、他のそれぞれの高周波電力発生ユニット（例えば、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）の同相検波信号および直交検波信号を取込み、高周波電力が出力されている１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）から、他のそれぞれの高周波電力発生ユニット（例えば、第２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｂ、１０１ｃ）へのスルー電力（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａから第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂへのスルー電力、および第１の高周波電力発生ユニット１０１ａから第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃへのスルー電力）の振幅と位相とを検出する（ステップＳ５０３）。

制御部１５０は、以上の動作を全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃについて完了したか否かを判定する（ステップＳ５０４）。言い換えると、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃからのスルー電力を検出したか否かを判定する。完了した場合（ステップＳ５０４でＹｅｓ）、このスルー電力の検出処理を終了する。

一方、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃからのスルー電力の検出を完了していない場合（ステップＳ５０４でＮｏ）、別の高周波電力発生ユニットからのスルー電力を検出対象として（ステップＳ５０５）、上記のステップＳ５０１に戻り、引き続き処理を行う。

これを繰り返すことにより、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間における相互のスルー電力の振幅と位相とを検出する。

以上のように、本実施形態に係る高周波加熱装置１００のスルー電力検出方法では、制御部１５０は、一の高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ）における逆流電力検出部が、他の高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）からのスルー電力を検出する際に、当該一の高周波電力発生ユニットの高周波電力発生部の周波数を、当該他の高周波電力発生ユニットの高周波電力発生部の周波数と同一の周波数に設定し、かつ、当該他の高周波電力発生ユニットからのスルー電力の振幅に比べて、当該一の高周波電力発生ユニットにおける反射電力の振幅が小さくなるように、高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの増幅利得を設定する。

なお、スルー電力の検出方法は上記手順に限らない。以下、高周波加熱装置１００のスルー電力の検出方法の他の一例について説明する。

図６は、本実施形態に係る高周波加熱装置１００の、スルー電力検出の第２の制御手順を示すフローチャート図である。

図６に示すように、制御部１５０は、まず、任意の１つの高周波電力発生ユニット（例えば、周波数Ａで動作している、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）のみ出力電力を、その高周波電力発生ユニットにおける反射電力の検出レベルが充分に小さくなるように、高周波電力増幅部の増幅利得を設定する（ステップＳ６０１）。

次に制御部１５０は、１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）の周波数を、他の高周波電力発生ユニット（例えば、周波数Ｂで動作している第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂおよび周波数Ｃで動作している第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃ）の内のいずれか１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ）が動作している周波数（例えば、周波数Ｂ）と同じ周波数になるように、１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）の高周波電力発生部の周波数を制御（設定）する（ステップＳ６０２）。

次に制御部１５０は、出力電力が小さくなるように制御した、１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）の同相検波信号および直交検波信号を取込み、同じ周波数で動作している、他の１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ）から、出力電力が小さくなるように制御した、１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット３０１ａ）へのスルー電力の振幅と位相とを検出する（Ｓ６０３）。

制御部１５０は、以上の動作を１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）以外の全ての高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂおよび第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃ）について完了したか否かを判定する（ステップＳ６０４）。言い換えると、１つの高周波電力発生ユニット以外の全ての高周波電力発生ユニットから当該１つの高周波電力発生ユニットへのスルー電力を検出したか否かを判定する。検出していないと判定した場合（ステップＳ６０４でＮｏ）、当該１つの高周波電力発生ユニットの周波数を、当該１つの高周波電力発生ユニット以外の全ての高周波電力発生ユニットのうち、別の１つの高周波電力発生ユニットの周波数と同一に設定し（ステップＳ６０５）、上記のステップＳ６０２に戻り、引き続き処理を行う。

これを繰り返すことにより、全ての他の高周波電力発生ユニット（例えば、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂおよび第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃ）から出力電力が小さくなるように制御した、１つの高周波電力発生ユニット（例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａ）へのスルー電力の振幅と位相とを検出する。

他の高周波電力発生ユニット全てから当該１つの高周波電力発生ユニットへのスルー電力を検出した場合（ステップＳ６０４でＹｅｓ）、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに対するスルー電力の検出が完了したか否かを判定する（ステップＳ６０６）。

完了していないと判定した場合（ステップＳ６０６でＮｏ）、別の高周波電力発生ユニットへのスルー電力を検出対象として（ステップＳ６０７）、上記のステップＳ６０１に戻り、引き続き処理を行う。具体的には、次の任意の１つの高周波電力発生ユニット（例えば、周波数Ｂで動作している、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂ）のみ出力電力を、その高周波電力発生ユニットにおける反射電力の検出レベルが充分に小さくなるように、高周波電力増幅部の増幅利得を制御する（ステップＳ６０１）して、同様に、全ての高周波電力発生ユニット間の相互スルー電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ６０３）。

一方、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに対するスルー電力の検出が完了したと判定した場合（ステップＳ６０６でＹｅｓ）、このスルー電力の検出処理を終了する。これにより、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間における相互のスルー電力の振幅と位相とが検出される。

以上のように、第２の制御手順によるスルー電力の振幅と位相との検出方法は、第１の制御手順によるスルー電力の振幅と位相との検出方法と比較して、スルー電力を検出する高周波電力発生ユニットの周波数を順次更新していく点が異なる。

＜プレ・サーチ処理＞
次に、上述した反射電力の検出方法およびスルー電力の検出方法を用いて、被加熱物を加熱する際の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに発生させる高周波電力の周波数の組み合わせを決定する処理について、詳細に説明する。この処理は、図２に示した各ステップのうち、ステップＳ２０１およびＳ２０２に相当する。

図７は、本実施形態に係る高周波加熱装置１００の、加熱処理前における最適加熱条件の決定処理（プレ・サーチ処理）の制御手順を示すフローチャートである。

高周波加熱装置１００の制御部１５０は、加熱処理前に、以下の制御手順により、プレ・サーチ処理を行う。

図７に示すように、まず、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの周波数を、予め定められたプレ・サーチ用初期周波数（例えば、第１の高周波電力発生ユニットは周波数Ａ０、第２の高周波電力発生ユニットは周波数Ｂ０、第３の高周波電力発生ユニットは周波数Ｃ０）にするように、それぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を設定する（ステップＳ７０１）。

次に、前述した、反射電力検出の制御手順により、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップ７０２）。

その後、プレ・サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、反射電力の振幅および位相が検出されたか否かを判定する（ステップＳ７０３）。全ての周波数において反射電力の振幅および位相が検出されていない場合（ステップＳ７０３でＮｏ）、言い換えると反射電力の振幅および位相が検出されていない周波数がある場合、それぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を設定する（ステップＳ７０４）。

具体的には、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、反射電力の検出が完了したら、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの周波数を、プレ・サーチ用に予め定められた次の周波数（例えば、第１の高周波電力発生ユニットは周波数Ａ１、第２の高周波電力発生ユニットは周波数Ｂ１、第３の高周波電力発生ユニットは周波数Ｃ１）にするように、それぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を設定して（ステップＳ７０４）、同様に、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ７０２）。

これを繰り返して、プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する。

プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、反射電力の振幅と位相との検出が完了した場合（ステップＳ７０３でＹｅｓ）、続いて、前述したスルー電力検出の制御手順により、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間における、相互のスルー電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ７０５）。

その後、プレ・サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、相互のスルー電力の振幅および位相が検出されたか否かを判定する（ステップＳ７０６）。全ての周波数においてスルー電力の振幅および位相が検出されていない場合（ステップＳ７０６でＮｏ）、言い換えるとスルー電力の振幅および位相が検出されていない周波数がある場合、それぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を設定する（ステップＳ７０７）。

具体的には、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間における、相互のスルー電力の検出が完了したら、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの周波数を、プレ・サーチ用に予め定められた次の周波数にするように、それぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を設定して（ステップＳ７０７）、同様に、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間における、相互のスルー電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ７０５）。

これを繰り返して、プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間における、相互のスルー電力の振幅と位相を検出する。言い換えると、プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数での、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、スルー電力の振幅と位相との検出が完了する。

なお、実際に加熱に使用する周波数が１ＭＨｚステップで決定される場合であっても、予めプレ・サーチ用に定める周波数を、たとえば、２ＭＨｚステップや５ＭＨｚステップなどに設定し、実測する周波数を間引きしてもよい。間引いた分は、実測値を用いて近似補間できる。

プレ・サーチ用に予め定められた全ての周波数において、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける反射電力の振幅と位相、および全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間における相互のスルー電力の振幅と位相との検出が完了する（ステップＳ７０６でＹｅｓ）ことによって、各周波数での、各高周波電力発生ユニットの反射電力特性、及び各高周波電力発生ユニット間に於ける相互のスルー電力特性を、振幅と位相を用いて表現するマトリクスが得られる。

なお、プレ・サーチ処理の開始からここまでの処理（ステップＳ７０１〜ステップＳ７０７）は、図２における各高周波電力発生ユニットにおける周波数ごとの反射電力およびスルー電力を個別に検出する処理（ステップＳ２０１）に相当する。

次に、制御部１５０は、設定可能な全ての周波数の組み合わせを設定した場合の、高周波加熱装置１００の照射効率を推定する（ステップＳ７０８）。ここで、設定可能な全ての周波数の組み合わせを設定した場合の、高周波加熱装置１００の照射効率の推定方法について説明する。

図８は、各周波数における各高周波電力発生ユニットの反射電力および各高周波電力発生ユニット間におけるスルー電力の振幅および位相を示すマトリクスの一例である。

各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを高周波電力の入出力ポートと考えると、このマトリクスは、増幅器やフィルターなどの高周波伝送素子の各ポートの反射特性及び各ポート間の伝送特性を表わすのに一般的に用いられるＳパラメータに相当する。以降、前述したマトリクスを（高周波加熱装置１００の）Ｓパラメータと称して説明する。

ここで、得られたＳパラメータを用いて照射ロスを計算する方法の事例を、図８を用いて説明する。図８では、高周波電力発生ユニットを３つ用いた例（例えば、高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃをそれぞれ第１、２、３高周波電力発生ユニットと定義した場合の事例）である。図８は、プレ・サーチの周波数帯域を２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでと設定し、この周波数帯域を１ＭＨｚ間隔でスイープして反射電力とスルー電力の振幅Ｍと位相θとを検出した結果の例である。Ｓパラメータの添字が同じ数字の列は、反射電力を示している。例えば、Ｓ１１は第１高周波電力発生ユニットの反射電力を示す。Ｓパラメータの添字が異なる数字の列は、最後の数字の高周波電力発生ユニットから最初の数字の高周波電力発生ユニットへのスルー電力を示している。例えば、Ｓ１２は、第２高周波電力発生ユニットから第１高周波電力発生ユニットへのスルー電力を示す。図８に示すように、各周波数をスイープさせて直交検波することによって、反射電力及びスルー電力の振幅Ｍと位相θとで表されるＳパラメータが得られる。振幅Ｍと位相θとの添字は周波数とＳパラメータを示し、例えば、周波数２４０２ＭＨｚのＳ３１は、振幅がＭ_{２４０２、３１}、位相がθ_{２４０２、３１}で示される。

各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの任意の周波数の組み合わせにおける照射ロスは、検出した振幅と位相とで表されるＳパラメータを使って計算できる。例えば、高周波電力発生ユニット１０１ａの照射ロスは、各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに設定された周波数におけるＳ１１とＳ１２とＳ１３との和で計算できる。Ｓパラメータの和を計算するときは、周波数が異なる場合は振幅成分の和として計算でき、周波数が同じである場合は振幅成分と位相成分のベクトル合成によって計算することができる。ここで、Ｓパラメータの和の大きさが小さいほど、照射ロスが小さいことを意味する。以下、照射ロスは、Ｓパラメータの和の大きさと同義として説明する。

次に、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａの反射電力Ｓ１１の振幅をＭ_１１、位相をθ_１１、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂから第１の高周波電力発生ユニット１０１ａへのスルー電力Ｓ１２の振幅をＭ_１２、位相をθ_１２とし、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃから第１の高周波電力発生ユニット１０１ａへのスルー電力Ｓ１３の振幅をＭ_１３、位相をθ_１３とした場合の、高周波加熱装置１００全体の照射ロスの求め方について説明する。

（i）各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに設定された周波数が全て異なる場合

各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに設定された周波数が全て異なる場合、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３｜は、次の式１−１で表される。
｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３｜＝Ｍ_１１＋Ｍ_１２＋Ｍ_１３・・・・・・（式１−１）

第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３｜および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３｜も、式１−１と同様に、それぞれ次の式１−２および式１−３で表される。

なお、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａから第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂへのスルー電力Ｓ２１の振幅をＭ_２１、位相をθ_２１、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂの反射電力Ｓ２２の振幅をＭ_２２、位相をθ_２２とし、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃから第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂへのスルー電力Ｓ２３の振幅をＭ_２３、位相をθ_２３とする。また、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａから第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃへのスルー電力Ｓ３１の振幅をＭ_３１、位相をθ_３１、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂから第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃへのスルー電力Ｓ３２の振幅をＭ_３２、位相をθ_３２とし、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃの反射電力Ｓ３３の振幅をＭ_３３、位相をθ_３３とする。
｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３｜＝Ｍ_２１＋Ｍ_２２＋Ｍ_２３・・・・・・（式１−２）
｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３｜＝Ｍ_３１＋Ｍ_３２＋Ｍ_３３・・・・・・（式１−３）

これら式１−１〜式１−３で示された全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの照射ロスの合計が、その周波数の組み合わせにおける、高周波加熱装置１００全体の照射ロスとなる。

（ii）各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに設定された周波数が全て同じ場合
各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに設定された周波数が全て同じ場合、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３｜は、次の式２−１で表される。

第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３｜および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３｜も、式１−１と同様に次の式２−２および式２−３で表される。

これら式２−１〜式２−３で示された全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの照射ロスの合計が、その周波数における、高周波加熱装置１００全体の照射ロスとなる。

なお、これは、図９に示すようなベクトル合成によって説明される。

具体的には、ＩＱ平面（同相−直交平面）に、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａへのスルー電力Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３をプロットし、それらをベクトル合成することにより第１の高周波電力発生ユニット１０１ａにおける照射ロスＳＵＭ１を算出する。同様に、他の高周波電力発生ユニットにおける照射ロス（第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂにおける照射ロスＳＵＭ２および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃにおける照射ロスＳＵＭ３）についても算出する。そして、これらの照射ロスの絶対値の合計が、高周波加熱装置１００全体の照射ロスとなる。

（iii）各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに設定された周波数のうち、いずれか２つの周波数が同じ場合
例えば、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａに設定された周波数と、第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂに設定された周波数とが同じであり、第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃに設定された周波数が異なる場合、第１の高周波電力発生ユニット１０１ａにおける照射ロス｜Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３｜は、次の式で表される。

第２の高周波電力発生ユニット１０１ｂの照射ロス｜Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３｜および第３の高周波電力発生ユニット１０１ｃの照射ロス｜Ｓ３１＋Ｓ３２＋Ｓ３３｜も、式３−１と同様に次の式３−２〜式３−３で表される。

これら式３−１〜式３−３で示された全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの照射ロスの合計が、その周波数における、高周波加熱装置１００全体の照射ロスとなる。つまり、周波数が同じ高周波電力発生ユニット間のスルー電力はベクトル合成で表すことができ、周波数が異なる高周波電力発生ユニット間のスルー電力は振幅の合計で表すことができる。

以上の式１−１〜１−３、式２−１〜式２−３および式３−１〜式３−３で示された照射ロスから、制御部１５０は、設定可能な全ての周波数の組み合わせを設定した場合の高周波加熱装置１００の照射効率を推定する処理（ステップＳ７０８）において、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算し、計算した照射ロスから照射効率を求める。

次に、最も高周波加熱装置１００全体の照射効率が良い各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数の組み合わせを決定する（ステップＳ７０９）。

なお、設定可能な全ての周波数の組み合わせを設定した場合の高周波加熱装置１００の照射効率を推定する処理（ステップＳ７０８）および最も高周波加熱装置１００全体の照射効率が良い各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数の組み合わせを決定する処理（ステップＳ７０９）は、図２における照射効率が最良となる周波数の組み合わせを決定する処理（ステップＳ２０２）に相当する。

その後、高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの周波数を決定した周波数の組み合わせに設定する（ステップＳ７１０）。

なお、制御部１５０はさらに、高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの出力電力を決定してもよい。出力電力の決定は、たとえば以下のように行う。

上述の方法で周波数の組み合わせを決定する処理（ステップＳ７０９）において周波数が決定されると、予め測定・記憶させた増幅器の耐電圧の周波数特性から、その周波数に対する増幅器の耐電圧を読み出す。増幅器を構成するソース・ドレイン間電圧のピークレベルが逆流電力によって上昇した場合でも、読み出した耐電圧を超えないように、出力電力を制御し決定する。

続いて、決定した周波数および出力電力にするように、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数、および高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの増幅利得をそれぞれ制御する。

以上のように、制御部１５０は、複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに発生させる複数の高周波電力の周波数の組み合わせの決定を、被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行する。これにより、被加熱物を最適な加熱条件で加熱できる。

また、本処理は、設定周波数において各高周波電力発生ユニットにおける反射電力及びスルー電力を個別に検出した振幅と位相との結果を用いて、各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算して、最もシステム（高周波加熱装置１００）全体の照射効率が良い各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数の値を決定することができる。これにより、各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの全ての周波数の組み合わせを実測した場合と比較すると、上述の例の通りに、大幅な時間短縮が図れる。したがって、ユーザが高周波加熱装置１００の使用開始ボタンを押して実際に本加熱処理を行う前に、最適な加熱の周波数条件を決定するプレ・サーチ処理を短時間に行うことができる。

例えば、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの周波数帯域を１０１ポイントに分けて３つの高周波電力発生ユニットで測定した場合を考える。現在、周波数１ポイントを測定するためには約０．１ｍ秒が必要であり、すべての組み合わせである１０１^３回の実測を完了するには約１００秒が必要となる。すなわち、各高周波電力発生ユニットのすべての周波数の組み合わせを実測した場合、ユーザが加熱を開始する前に約１００秒もの時間を要することになる。

これに対し、本実施形態の構成では、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの周波数帯域の１０１ポイントについて、各高周波電力発生ユニットで反射電力とスルー電力との同相検波信号と直交検波信号とを実測して振幅と位相とを計算するのみなので、３０３ポイントの実測にかかる時間３０ｍｓ程度で、周波数毎の反射による逆流電力の振幅および位相と通り抜けによる逆流電力の振幅および位相を得ることができる。この３０３ポイントの振幅と位相とから表されるＳパラメータが得られた後は、実測よりも遙かに早い制御部１５０による計算によって、最適な照射効率が実現できる各高周波電力発生ユニットの周波数を決定すれば良く、ユーザの加熱準備時間として一般的に許容されている１秒以下の加熱までの準備時間を十分に実現できる。

言い換えると、制御部１５０は、複数の高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに設定可能な周波数の全ての組み合わせのうち一部の組み合わせを順次設定し、設定した一部の組み合わせごとに逆流電力検出部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃで検出された反射電力の振幅および位相とスルー電力の振幅および位相とを計算し、計算結果を用いて、設定可能な周波数の全ての組み合わせのうち他の組み合わせを順次設定した場合に、当該他部の組み合わせごとに逆流電力検出部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃで検出される反射電力の振幅および位相とスルー電力の振幅および位相とを推定し、一部の組み合わせごとの算出結果と、他の組み合わせごとの推定結果とから、被加熱物を加熱する際の、複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに発生させる複数の高周波電力の周波数の組み合わせを全ての組み合わせのうちのいずれか１つに決定する。

これにより、複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに設定可能な周波数の全ての組み合わせ（１０１^３通りの組み合わせ）を実測することなく、一部の組み合わせ（最大３０３通りの組み合わせ）のみを実測することにより、最適な照射効率が実現できる周波数の組み合わせを決定できる。

なお、本実施形態では、全ての反射電力の振幅と位相とを検出した後に、全てのスルー電力の振幅と位相とを検出するように説明しているが、全てのスルー電力の振幅と位相の検出を完了してから、全ての反射電力の振幅と位相とを検出しても良いし、反射電力の振幅と位相とスルー電力の振幅と位相とを交互に検出してもよい。また、スルー電力の振幅と位相とを検出している際に、高周波電力を出力している高周波電力発生ユニットについては、反射電力の振幅と位相とを同時に検出できるので、スルー電力の振幅と位相と反射電力の振幅と位相とを同時に検出してもよい。

＜再サーチ処理＞
次に、上述した反射電力の検出方法およびスルー電力の検出方法を用いて、被加熱物の加熱処理中の、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに発生させる高周波電力の周波数の組み合わせを再度決定する処理について、詳細に説明する。この処理は、図２に示した各ステップのうち、ステップＳ２０１およびＳ２０２に相当する。つまり、プレ・サーチ処理では、ステップＳ２０１およびＳ２０２に相当する処理を、被加熱物の加熱前に実行したが、再サーチ処理では、ステップＳ２０１およびＳ２０２に相当する処理を、被加熱物の加熱処理中に実行する点が異なる。

図１０は、本実施形態に係る高周波加熱装置１００の、再サーチ処理の制御手順を示すフローチャートである。

高周波加熱装置１００の制御部１５０は、加熱処理中に、以下の制御手順により、再サーチ処理を行う。

図１０に示すように、まず、現在加熱処理に使用されている周波数および出力電力における、各高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを、前述した反射電力検出の制御手順およびスルー電力検出の制御手順により検出し、システム全体の現在の照射効率を算出する（ステップＳ８０１）。

次に、高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの周波数を、予め定められた再サーチ用周波数になるように、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を設定して（ステップＳ８０２）、前述した、反射電力検出の制御手順により、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、反射電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ８０３）。

続いて、前述した、スルー電力の制御手順により、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間における、スルー電力の振幅と位相とを検出する（ステップＳ８０４）。

その後、再サーチ処理において予め定められている全ての周波数において、検出が完了したか否かを判定（ステップＳ８０５）する。完了していない場合（ステップＳ８０５でＮｏ）、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに発生させる高周波電力の周波数の組み合わせを、再サーチ用に定められた次の周波数の組み合わせに設定して（ステップＳ８０６）、上記ステップＳ８０３〜Ｓ８０４を繰り返す。

これを繰り返して、予め定められた全ての再サーチ用周波数で、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、反射電力およびスルー電力の振幅と位相とを検出する。

なお、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの周波数を、再サーチ周波数に設定してからここまでの処理（ステップＳ８０２〜ステップＳ８０６）は、図２における各高周波電力発生ユニットにおける周波数ごとの反射電力およびスルー電力を個別に検出する処理（ステップＳ２０１）に相当する。

全ての再サーチ用周波数で、全ての高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける、反射電力およびスルー電力の振幅と位相との検出が完了した場合（ステップＳ８０５でＹｅｓ）、プレ・サーチ処理で説明した通りに、反射電力およびスルー電力の振幅と位相との情報に基づいて、各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算により推定する。つまり、照射効率を推定する（ステップＳ８０７）。なお、この照射効率を推定する処理（ステップＳ８０７）での処理内容は、図７に示した照射効率を推定する処理（ステップＳ７０８）と同様である。

次に、高周波加熱装置１００全体の最良の照射効率の値を算出する（ステップＳ８０８）。

なお、設定可能な全ての周波数の組み合わせを設定した場合の高周波加熱装置１００の照射効率を推定する処理（ステップＳ８０７）および最良の照射効率の値を算出する処理（ステップＳ８０８）は、図２における照射効率が最良となる周波数の組み合わせを決定する処理（ステップＳ２０２）に相当する。

そして、再サーチにより算出した最良の照射効率の値（ステップＳ８０８で算出された値）と、先に算出した現在の照射効率の値（ステップＳ８０１で算出された値）とを比較する。つまり、再サーチにより算出した最良の照射効率の値が、先に算出した現在の照射効率もよりも高いか否かを判定する（ステップＳ８０９）。

再サーチにより算出した最良の照射効率の値が、先に算出した現在の照射効率の値よりも良好な値となる場合（ステップＳ８０９でＹｅｓ）、再サーチにより算出した最良の照射効率となる周波数の組み合わせになるように、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を設定する（ステップＳ８１０）。一方、先に算出した現在の照射効率の値が、再サーチにより算出した最良の照射効率の値よりも良好な値となる場合（ステップＳ８０９でＮｏ）、再サーチを実行する前の元の周波数の組み合わせになるように、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を設定する（ステップＳ８１１）。

以上のように、本実施形態に係る高周波加熱装置１００は、高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに発生させる複数の高周波電力の周波数の組み合わせの決定を、被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、再サーチ処理で決定された新たな周波数の組み合わせを高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおける複数の高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに設定する。

これにより、本実施形態に係る高周波加熱装置１００は、加熱処理中に被加熱物の温度や形状が変化することにより最適加熱条件が変化した場合でも、再サーチ処理により常に最適加熱条件の下に加熱できる。また、ステップＳ８０７において照射効率を算出する際、設定周波数において各高周波電力発生ユニットにおける反射電力及びスルー電力の振幅と位相とを個別に検出した結果を用いて、各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数を任意の組み合わせに設定し動作させたと仮定したときの照射ロスを計算し、ステップ８０８において最も照射効率が良い各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの周波数の組み合わせを決定することができる。これにより、各高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの全ての周波数の組み合わせを実測した場合と比較すると、上述の例の通りに、大幅な時間短縮が図れる。したがって、再サーチ処理を短時間に行うことができ、被加熱物の温度変化等によって再設定が必要な時間を含めた温め時間の延長を短くでき、ユーザの加熱の待ち時間を軽減できる。

なお、再サーチ処理の開始のタイミングは、加熱処理中に、常時もしくは定期的に、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから、同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを取込んで検出した反射電力の振幅と位相とから算出した電力値と、予め定められた閾値とを比較し、少なくとも１つ以上の高周波電力発生ユニットにおける反射電力の電力値が、その閾値を越えた場合に実行してもよい。

これにより、加熱処理中に被加熱物の温度や形状が変化することにより、反射電力およびスルー電力の大きさが変化した場合でも、予め閾値を定め、これを超えた場合に再サーチ処理を行うことにより、常に最適加熱条件の下で被加熱物を加熱できる。

なお、前述したプレ・サーチ処理および再サーチ処理を実行する際に、サーチ処理中に過大な反射電力やスルー電力による、高周波加熱装置、特に半導体素子を含んだ増幅器の故障を防ぐ為に、それぞれの高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから出力する高周波電力の値を、本加熱の際の高周波電力の値よりも小さい値になるように、それぞれの高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの増幅利得を設定してもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、それぞれの高周波電力発生ユニットが、分配部のかわりに２つの高周波電力発生部を有する点で第１の実施形態と異なる。この構成により、２つの高周波電力発生部の周波数を適切に設定することにより、逆流電力検出部により検出する逆流電力の検出精度を向上させることができる。

以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態の説明において、第１の実施形態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、第１の実施形態と同じ作用については説明を省略する。

図１１は本発明の第２の実施形態に係る、高周波加熱装置２００の基本構成を示すブロック図である。

高周波加熱装置２００は、第１の高周波電力発生ユニット２０１ａと、第２の高周波電力発生ユニット２０１ｂと、第３の高周波電力発生ユニット２０１ｃと、制御部２５０を備えている。なお、以下、第１の高周波電力発生ユニット２０１ａと、第２の高周波電力発生ユニット２０１ｂと、第３の高周波電力発生ユニット２０１ｃとを、それぞれ、高周波電力発生ユニット２０１ａ、高周波電力発生ユニット２０１ｂ、高周波電力発生ユニット２０１ｃと記載する場合がある。

高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、図１に示した高周波電力発生ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと比較して、分配部１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを備えず、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを備える。つまり、高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、それぞれ、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと、放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、逆流電力検出部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃと、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃとを備えている。逆流電力検出部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、それぞれ方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとからなる。

高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃおよび放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは、この順序で直列に接続されている。直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃおよび方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに接続されている。

高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで発生された高周波電力は、高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃで対象物の加熱処理に適した電力に増幅され、方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを介して、放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃより加熱室に放射される。

方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃからの逆流電力を分波し、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃへ出力する。

直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、方向性結合部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃから入力された放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃからの逆流電力の分波電力を、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃで発生された高周波電力を用いて直交検波し、同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを制御部１５０へそれぞれ出力する。つまり、第１の実施形態において、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、当該直交検波部が属する高周波電力発生ユニットの高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波していたが、第２の実施形態では、当該直交検波部が属する高周波電力発生ユニットの検波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波する。なお、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃで発生された高周波電力は、本発明の検波用の高周波電力に相当する。

検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃのそれぞれは、制御部２５０から出力される検波周波数制御信号１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃにより設定された周波数の高周波電力を発生する、周波数可変の電力発生部である。

制御部２５０は、それぞれの高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃの、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃから入力された、同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを用いて、それぞれの高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃにおける放射部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃからの逆流電力の振幅と位相とを検出する。振幅と位相の算出方法は、第１の実施形態と同様である。

この制御部２５０は、図１に示した制御部１５０と比較して、さらに、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃのそれぞれに、当該検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃが発生する高周波電力の周波数を示す検波周波数制御信号１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃを出力する。具体的には、制御部２５０は、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃおよび高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃにそれぞれ接続されている。制御部２５０は、高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃそれぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに個別の周波数制御信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを出力し、高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃそれぞれの検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃに個別の検波周波数制御信号１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃを出力し、高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃそれぞれの高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに個別の増幅利得制御信号１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを出力する。

その結果、高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃそれぞれの高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、制御部２５０から入力された個別の周波数制御信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに応じて周波数を変化させ、高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃそれぞれの検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃは、制御部２５０から入力された個別の検波周波数制御信号１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃに応じて周波数を変化させる。また、高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃそれぞれの高周波電力増幅部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、制御部２５０から入力された個別の増幅利得制御信号１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに応じて増幅利得を変化させる。

図１２は、第１の高周波電力発生ユニット２０１ａの具体的な構成を示すブロック図である。図１２において、図３および図１１に示す構成要素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。

第１の高周波電力発生ユニット２０１ａは、高周波電力発生部１０２ａと、高周波電力増幅部１０３ａと、方向性結合部１０４ａと、放射部１０５ａと、直交検波部１０６ａおよび検波電力発生部１０９ａとを備えている。高周波電力発生部１０２ａ、高周波電力増幅部１０３ａ、方向性結合部１０４ａ及び放射部１０５ａは、この順序で直列に接続されている。直交検波部１０６ａは、検波電力発生部１０９ａおよび方向性結合部１０４ａに接続されている。

高周波電力発生部１０２ａの具体的な構成は、第１の実施形態で説明した図３に示す高周波電力発生部１０２ａと同一である。

高周波電力増幅部１０３ａ、方向性結合部１０４ａおよび直交検波部１０６ａの具体的な構成は、第１の実施形態で説明した図３に示す高周波電力増幅部１０３ａ、方向性結合部１０４ａおよび直交検波部１０６ａと同一である。

発振部３０１および位相同期ループ３０２により発生された高周波電力は、増幅部３０３で増幅され、可変減衰器３０４を介して、高周波電力増幅器３０５に入力される。高周波電力増幅器３０５で増幅された高周波電力は、方向性結合部１０４ａを介して、放射部１０５ａより照射される。

検波電力発生部１０９ａは、具体的には、発振部３１１、位相同期ループ３１２および増幅部３１３を有し、検波周波数制御信号１１５ａにより指示される周波数の高周波電力を発生する。なお、発振部３１１は発振部３０１と同じ構成であり、位相同期ループ３１２は位相同期ループ３０２と同じ構成であり、増幅部３１３は増幅部３０３と同じ構成である。

発振部３１１および位相同期ループ３１２により発生された高周波電力は、増幅部３１３で増幅され、直交検波部１０６ａに入力される。直交検波部１０６ａにおける具体的な構成については、前述した第１の実施形態で説明した、図３における直交検波部１０６ａの構成と同様である。

この構成によれば、直交検波部１０６ａから出力される、同相検波信号１１３ａおよび直交検波信号１１４ａは、高周波電力発生部１０２ａで発生される高周波電力の周波数と、検波電力発生部１０９ａで発生される高周波電力の周波数との差の周波数成分を持つ信号がそれぞれ出力される。例えば、制御部２５０が、高周波電力発生部１０２ａで発生される高周波電力の周波数と、検波電力発生部１０９ａで発生される高周波電力の周波数との差が１００ｋＨｚになるように、周波数制御信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃおよび検波周波数制御信号１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃにより高周波電力発生部１０２ａおよび検波電力発生部１０９ａの周波数を設定した場合、直交検波部１０６ａから出力される同相検波信号１１３ａおよび直交検波信号１１４ａは、共に、１００ｋＨｚの周波数成分を含む信号となる。

これにより、制御部２５０により検出される逆流電力の振幅および位相は、同相検波ミキサー３０６および直交検波ミキサー３０７で発生するＤＣオフセットの変動の影響を受け難くなる。言い換えると、同相検波信号１１３ａおよび直交検波信号１１４ａに重畳されるＤＣオフセットの変動の影響を、制御部２５０での信号処理により低減できる。よって、制御部２５０は、同相検波信号１１３ａおよび直交検波信号１１４ａを用いて、逆流電力の振幅および位相を算出する際の、算出精度をより向上させることができる。

図１１における、第２の高周波電力発生ユニット２０１ｂ及び第３の高周波電力発生ユニット２０１ｃも同様の構成である。また、図１１の高周波加熱装置２００は、３つの高周波電力発生ユニットで構成しているが、高周波電力発生ユニットの数に限定されるものではない。

以上のように、本実施形態に係る高周波加熱装置２００は、第１の実施形態に係る高周波加熱装置１００と比較して、それぞれの高周波電力発生ユニットが、分配部のかわりに２つの高周波電力発生部を有する点で異なる。具体的な動作としては、それぞれの高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃにおいて、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで発生される高周波電力の周波数と、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃで発生される高周波電力の周波数との差が、常に一定の周波数になるように、制御部２５０は、周波数制御信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃおよび検波周波数制御信号１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃにより、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃおよび検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの周波数を設定する。これにより、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃから出力される、同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、常に、高周波電力発生部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで発生される高周波電力の周波数と、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃで発生される高周波電力の周波数との差の周波数成分を持つ信号がそれぞれ出力される。

従って、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃから出力される同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃが、第１の実施形態ではＤＣ（直流）信号が出力されるのに対して、第２の実施形態では、一定の周波数成分を持つ信号が出力される点が異なるだけである。よって、本実施形態に係る高周波加熱装置２００は、基本的には第１の実施形態に係る高周波加熱装置１００と同じ動作をすることになる。

よって、本実施形態に係る高周波加熱装置２００においても、第１の実施形態に係る高周波加熱装置１００と同様、図２のフローチャートに示す制御手順により、照射効率が最大となるための各高周波電力発生ユニットの設定周波数を、非常に短時間で決定することができる。

さらに、本実施形態に係る高周波加熱装置２００によれば、直交検波部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃから出力される同相検波信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃおよび直交検波信号１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃが、一定の周波数成分を持つ信号で出力される。これにより、発振器での発振周波数の揺らぎや、外部雑音などにより発生するＤＣオフセット変動の影響を受け難くなり、逆流電力の検出精度を向上することができる。よって、本実施形態に係る高周波加熱装置２００は、第１の実施形態に係る高周波加熱装置１００と比較して、より一層、最適な加熱条件で被加熱物を加熱できる。

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、本発明はこれら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、本発明の範囲に含まれる。

例えば、第２の実施形態において、各高周波電力発生ユニット２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃのそれぞれは、検波電力発生部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃのそれぞれと１対１に対応したが、複数の高周波電力発生ユニットに対応して１つの検波電力発生部を備える構成であってもよい。

また、高周波加熱装置は、照射効率が最良となる周波数の組み合わせを設定するに限らず、所望の状態に被加熱物を加熱できるような周波数の組み合わせを決定し、決定した周波数の組み合わせで被加熱物を加熱してもよい。例えば、被加熱物がお弁当の場合に、ご飯は加熱して、おかずは加熱しないような、周波数の組み合わせを最適な周波数の組み合わせとして決定してもよい。

このような高周波加熱装置は、例えば、図１３に示す電子レンジとして適用可能であり、短時間で最適な加熱条件を検出し、被加熱物を加熱できる。よって、ユーザの利便性が向上する。

また、本発明は装置として実現できるだけでなく、この装置の処理手段をステップとする方法として実現することもできる。

本発明は、高周波電力発生ユニットを複数備える高周波加熱装置において、最適加熱条件の決定を短時間に行うことができるため、電子レンジなどの調理家電等として有用である。

１００、２００ 高周波加熱装置
１０１ａ、２０１ａ 第１の高周波電力発生ユニット（高周波電力発生ユニット）
１０１ｂ、２０１ｂ 第２の高周波電力発生ユニット（高周波電力発生ユニット）
１０１ｃ、２０１ｃ 第３の高周波電力発生ユニット（高周波電力発生ユニット）
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ 高周波電力発生部
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ 高周波電力増幅部
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ 方向性結合部
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ 放射部
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ 直交検波部
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ 分配部
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ 逆流電力検出部
１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ 検波電力発生部
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ 周波数制御信号
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ 増幅利得制御信号
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ 同相検波信号
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ 直交検波信号
１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ 検波周波数制御信号
１５０、２５０ 制御部
３０１、３１１ 発振部
３０２、３１２ 位相同期ループ
３０３、３１３ 増幅部
３０４ 可変減衰器
３０５ 高周波電力増幅器
３０６ 同相検波ミキサー
３０７ 直交検波ミキサー
３０８ π／２移相器
３０９ 同相出力側低域通過フィルター
３１０ 直交出力側低域通過フィルター

Claims (14)

1. 被加熱物が収納される加熱室と、
   前記加熱室内に高周波電力を放射する複数の高周波電力発生ユニットと、
   前記複数の高周波電力発生ユニットを制御する制御部と、
   を備えた高周波加熱装置であって、
   各々の前記複数の高周波電力発生ユニットは、
   前記制御部により設定された周波数の高周波電力を発生する高周波電力発生部と、前記高周波電力発生部により発生された高周波電力を前記加熱室内に放射する放射部と、前記加熱室内から前記放射部へ入射する逆流電力を検出する逆流電力検出部とを備え、
   前記逆流電力検出部は、
   前記制御部により各々の前記高周波電力発生部に設定された各周波数に基づいて、一の前記高周波電力発生ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力発生ユニットの放射部へ入力される反射による逆流電力と、他の前記高周波電力発生ユニットの放射部から放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力発生ユニットの放射部へ入力される通り抜けによる逆流電力とをそれぞれ個別に検出し、
   前記制御部は、
   各々の前記高周波電力発生部に複数の組み合わせの各周波数を順次設定し、
   設定した各周波数の組み合わせごとに検出された、前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とに基づいて、当該高周波加熱装置の前記高周波電力の照射効率が向上するように、前記被加熱物を加熱する際の各々の前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせを決定し、
   各々の前記複数の高周波電力発生ユニットは、決定された各周波数の高周波電力を前記加熱室内に放射することにより前記被加熱物を加熱する、
   高周波加熱装置。
2. 前記制御部は、
   前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定可能な各周波数の全ての組み合わせのうち一部の組み合わせを順次設定し、
   設定した前記一部の組み合わせごとに前記逆流電力検出部で検出された前記反射による逆流電力および前記通り抜けによる逆流電力から、当該反射による逆流電力の振幅および位相と当該通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算し、計算結果を用いて、前記設定可能な各周波数の全ての組み合わせのうち他の組み合わせを順次設定した場合に、当該他の組み合わせごとに前記逆流電力検出部で検出される前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを推定し、
   前記一部の組み合わせごとの算出結果と、前記他の組み合わせごとの推定結果とから、前記被加熱物を加熱する際の、複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせを、当該高周波加熱装置の前記高周波電力の照射効率が向上するように前記全ての組み合わせのうちのいずれか１つに決定する、
   請求項１に記載の高周波加熱装置。
3. 前記逆流電力検出部は、直交検波部を有し、
   当該直交検波部は、前記放射部へ入射した前記逆流電力を前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を用いて直交検波することにより得られる同相検波信号と直交検波信号とを制御部へ出力し、
   前記制御部は、前記同相検波信号と前記直交検波信号とを用いて、前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算する、
   請求項１又は２に記載の高周波加熱装置。
4. 各々の前記複数の高周波電力発生ユニットは、
   前記高周波電力発生部で発生された高周波電力を増幅し、かつ当該増幅の利得が可変である高周波電力増幅部をさらに備え、
   前記制御部は、さらに、前記高周波電力増幅部における増幅利得を設定する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
5. 前記制御部は、
   一の前記高周波電力発生ユニットにおける逆流電力検出部が、他の前記高周波電力発生ユニットからの前記通り抜けによる逆流電力を検出する際に、
   当該一の前記高周波電力発生ユニットの高周波電力発生部の周波数を、当該他の前記高周波電力発生ユニットの高周波電力発生部の周波数と同一の周波数に設定し、
   かつ、当該他の前記高周波電力発生ユニットからの前記通り抜けによる逆流電力の振幅に比べて、当該一の前記高周波電力発生ユニットにおける前記反射による逆流電力の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部の各増幅利得を設定する、
   請求項４に記載の高周波加熱装置。
6. 一の前記高周波発生ユニットの周波数と他の前記高周波ユニットの周波数とが重複する場合において、
   前記制御部は、
   一の前記高周波電力発生ユニットにおける逆流電力検出部が、前記反射による逆流電力を検出する際に、
   当該一の前記高周波電力発生ユニットにおける前記反射による逆流電力の振幅に比べて、他の前記高周波電力発生ユニットからの前記通り抜けによる逆流電力の振幅が小さくなるように、前記高周波電力増幅部の各増幅利得を設定する、
   請求項４に記載の高周波加熱装置。
7. 前記制御部は、
   前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせの決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前にプレ・サーチ処理として実行する、および、前記被加熱物に対する加熱処理中に再サーチ処理として実行する、うちの少なくとも一方を実行し、
   前記プレ・サーチ処理または前記再サーチ処理の実行時に、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットの前記放射部から放射される高周波電力が、加熱処理時に当該放射部から放射される高周波電力よりも小さい値となるように、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットの前記高周波電力増幅部の各増幅利得を設定する、
   請求項４〜６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
8. 前記制御部は、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせの決定を、前記被加熱物に対する加熱処理前に、プレ・サーチ処理として実行する、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
9. 前記制御部は、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数の組み合わせの決定を、前記被加熱物に対する加熱処理中に、再サーチ処理として実行し、
   前記再サーチ処理で決定された新たな各周波数の組み合わせを前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
10. 前記逆流電力検出部は、前記被加熱物に対する加熱処理中に前記逆流電力を検出し、
    前記制御部は、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記逆流電力検出部の少なくとも１つで検出された前記逆流電力が所定の閾値を超えた場合に、前記再サーチ処理を実行する、
    請求項９に記載の高周波加熱装置。
11. 前記高周波加熱装置は、さらに、設定された周波数の検波用の高周波電力を発生する少なくとも１つの検波電力発生部を備え、
    前記制御部は、さらに、前記少なくとも１つの検波電力発生部のそれぞれに、前記複数の高周波電力発生ユニットにおける複数の前記高周波電力発生部に設定する各周波数とは異なる周波数である検波用の周波数を設定し、
    前記逆流電力検出部は、直交検波部を有し、
    当該直交検波部は、前記放射部へ入射した前記逆流電力を前記少なくとも１つの検波電力発生部で発生された前記検波用の高周波電力を用いて直交検波することにより得られる同相検波信号と直交検波信号とを制御部へ出力し、
    前記制御部は、前記同相検波信号と前記直交検波信号とを用いて、前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算する、
    請求項１又は２に記載の高周波加熱装置。
12. 前記少なくとも１つの検波電力発生部のそれぞれは、前記複数の高周波電力発生ユニットのそれぞれと１対１に対応する、
    請求項１１に記載の高周波加熱装置。
13. 加熱室に収納された被加熱物を複数の高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力によって加熱する高周波加熱方法であって、
    各々の前記複数の高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の各周波数を設定する設定ステップと、
    各々の前記複数の高周波電力発生ユニットに設定された各周波数に基づいて、一の前記高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の一部が反射して当該一の前記高周波電力発生ユニットへ入力される反射による逆流電力の振幅および位相と、他の前記高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の一部が前記一の前記高周波電力発生ユニットへ入力される通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを検出する第１検出ステップと、
    各々の前記複数の高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の周波数を変更して設定する変更ステップと、
    前記変更ステップで設定された周波数に基づいて、前記反射による逆流電力の振幅および位相と、前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを検出する第２検出ステップと、
    前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とに基づいて、当該高周波加熱装置の前記高周波電力の照射効率が向上するように、前記被加熱物を加熱する際の、各々の前記複数の高周波ユニットから放射される高周波電力の各周波数の組み合わせを決定する決定ステップと、
    決定された各周波数の組み合わせの高周波電力を各々の前記複数の高周波電力発生ユニットから放射することにより、前記被加熱物を加熱する加熱ステップとを含む、
    高周波加熱方法。
14. 前記決定ステップは、
    前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射による逆流電力および前記通り抜けによる逆流電力から、当該反射による逆流電力の振幅および位相と当該通り抜けによる逆流電力の振幅および位相と計算し、計算結果を用いて、各々の前記複数の高周波電力発生ユニットから放射される高周波電力の各周波数として設定可能な各周波数の全ての組み合わせごとに前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とを計算することで推測する推測ステップと、
    前記第１検出ステップおよび前記第２検出ステップで検出された前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相と、前記推測ステップで推測された前記反射による逆流電力の振幅および位相と前記通り抜けによる逆流電力の振幅および位相とから、前記被加熱物を加熱する際の、各々の前記複数の高周波ユニットから放射される複数の高周波電力の各周波数の組み合わせを、当該高周波加熱装置の前記高周波電力の照射効率が向上するように決定する組み合わせ決定ステップとを含む、
    請求項１３に記載の高周波加熱方法。

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