JP4995351B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

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Description

本発明は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置及び高周波加熱方法に関する。
従来から、高周波電力により食品等の被加熱物に加熱処理を施す高周波加熱装置において、加熱効率の向上や、加熱ムラを無くした均一加熱を目的として、被加熱物の状態や形状に応じた局所加熱や、加熱室内への高周波電力の放射を攪拌するための技術が種々開示されている。
例えば、特許文献１には、放射アンテナの外周に輻射アンテナを備えた電子レンジが開示されている。この電子レンジでは、放射アンテナを回転させることで、放射アンテナと輻射アンテナが高周波的に結合した状態と、高周波的に結合していない状態を制御し、見かけ上のアンテナの大きさを変化させることにより、狭い範囲に集中的にマイクロ波を供給する状態と、加熱室にまんべんなくマイクロ波を供給する状態を制御している。
また、特許文献２には、被加熱物の温度分布を検出する手段と、複数の回転アンテナを備えた電子レンジが開示されている。この電子レンジでは、被加熱物の温度分布を検出し、検出した温度分布情報に基づいて、加熱したい部分を決め、回転アンテナを回転させて、アンテナの指向性を制御している。
また、特許文献３には、複数の平面アンテナを設け、平面アンテナへ供給するマイクロ波の位相を時間と共に変化させて、平面アンテナから放射されるマイクロ波の指向性を変化させることにより、スターラを使用することなく、マイクロ波を攪拌する電子レンジが開示されている。
特開２００４−３４０５１３号公報 特開２００８−２８２６９１号公報 特開平７−１３０４６３号公報
しかし、前記従来の構成では、特に特許文献１及び２において、物理的にアンテナの形状や方向を変化させているので、機械的にアンテナを駆動させる装置が必要となる。これは、装置が大型になり、コストの増大を招く要因となる。更には、機械的に駆動させるので、アンテナの位置が不安定になり、故障の確率も高くなってしまう。
一方、特許文献３では、電気的にマイクロ波の指向性を制御しているので、前述したような、機械的構成による不安定要素や、装置の大型化の要因となる構成は避けることができる。しかし、マイクロ波を攪拌すると、被加熱物の形状に関係なく、加熱室内全体の電磁界強度の分布が平均的に一様な分布状態となる。つまり、被加熱物が存在する領域に対する集中的な加熱が行われないため、マイクロ波の無駄が大きくなり、加熱効率の向上には直接的にはつながらないことになる。つまり、被加熱物の加熱に長い時間を要する。
また、電子レンジのような狭い閉空間においては、アンテナから放射されたマイクロ波は、加熱室内で複雑に反射を起こす。これにより、アンテナの指向性を制御しても、アンテナから放射されたマイクロ波の挙動は、自由空間に於ける遠方解での指向性とは大きくかけ離れたものとなる。よって、アンテナの指向性を制御することで、加熱分布を制御することは困難である。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置において、被加熱物の形状に応じて、効率よく、均一に被加熱物を加熱することができる高周波加熱装置及び高周波加熱方法を提供することを目的とする。
上記従来の課題を解決するため、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、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で発生された高周波電力の位相を変化させる位相可変部と、前記加熱室内の同一面に配置され、前記位相可変部で位相が変化されたことにより所定の位相差を有する複数の高周波電力を前記被加熱物に放射する複数のアンテナと、前記被加熱物の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部と、第１モードにおいて前記複数の高周波電力が同相となるように前記位相可変部を制御し、第２モードにおいて前記複数の高周波電力が逆相となるように前記位相可変部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記形状情報取得部で取得された形状情報に基づいて、前記第１モードと前記第２モードとを切換える。
この構成により、形状情報取得部により取得された被加熱物の形状情報に基づいて、適切な位相差で、複数のアンテナより高周波電力を放射する。よって、加熱室内に被加熱物の形状に適した定在波による電磁界強度の分布を形成でき、被加熱物の形状に応じて、効率よく、均一に被加熱物を加熱することができる。
ここで、複数のアンテナから放射される複数の高周波電力が同相の場合には、加熱室における電磁界強度の分布は、複数のアンテナが配置された同一面に対して平行方向に同一強度となるような広がりを有し、垂直方向に層を成す。一方、複数のアンテナから放射される複数の高周波電力が逆相の場合には、複数のアンテナが配置された同一面に対して垂直方向に同一強度となるような広がりを有し、平行方向に層を成す。被加熱物は、加熱室内の定在波による電磁界強度の分布が当該被加熱物の形状に沿う場合に、効率よく、均一に加熱される。よって、上述のように形状情報に基づいて加熱室内の定在波による電磁界強度の分布をつくりだすことにより、被加熱物を効率よく均一に加熱することができる。
また、前記複数の高周波電力が同相とは、前記所定の位相差が実質的に０度であり、前記複数の高周波電力が逆相とは、前記所定の位相差が実質的に１８０度であることが好ましい。
また、前記同一面に垂直な方向における前記被加熱物の寸法に対する前記同一面に平行な方向における前記被加熱物の寸法の比が大きいほど、前記第２モードの時間長に対する前記第１モードの時間長の比が大きくなるように前記第１モードと前記第２モードとを加熱中に切換えてもよい。
これにより、複数のアンテナが配置された同一面に対して垂直な方向における被加熱物の寸法に対する平行な方向における被加熱物の寸法の比が大きいほど、加熱室における定在波による電磁界強度の分布は、当該同一面に対して平行方向に同一強度となるような広がりを有し、垂直方向に層を成す。よって、被加熱物の形状に確実に適した電磁界強度の分布となり、被加熱物を確実に効率よく均一に加熱できる。
また、前記制御部は、前記同一面に垂直な方向における前記被加熱物の寸法に対する前記同一面に平行な方向における前記被加熱物の寸法の比が、１より大きい第１の値以上の場合には、前記第１モードに切換え、１未満の第２の値以下の場合には、前記第２モードに切換えてもよい。
これにより、制御部による複雑な制御をすることなく、簡単に、被加熱物を効率よく均一に加熱できる。
また、前記制御部は、前記同一面に垂直な方向における前記被加熱物の寸法に対する前記同一面に平行な方向における前記被加熱物の寸法の比が実質的に１の場合には、前記第１モードの時間長と前記第２モードの時間長とがほぼ等しくなるように前記第１モードと前記第２モードとを加熱中に切換えてもよい。
これにより、複数のアンテナが配置された同一面に対する被加熱物の垂直な方向における寸法と、当該同一面に対する平行な方向における寸法とが等しい場合にも、被加熱物を効率よく均一に加熱できる。
また、前記制御部は、前記形状情報取得部で取得された形状情報に基づいて、前記同一面に垂直な方向における前記加熱物の寸法に対する前記同一面に平行な方向における前記被加熱物の寸法の比を特定し、特定した比に基づき、前記第１モードと前記第２モードとを切換えてもよい。
また、前記同一面は、前記加熱室の底面又は上面であり、前記制御部は、前記被加熱物が、平皿に盛られた食品である場合には、前記第１モードに切換え、前記被加熱物が、銚子に入った酒である場合には、前記第２モードに切換えてもよい。
これにより、制御部による複雑な制御をすることなく、簡単に、平皿に盛られた食品及び銚子に入った酒を効率よく均一に加熱できる。
また、前記制御部は、前記第１モード及び前記第２モードを交互に繰り返してもよい。
これにより、被加熱物は、第１モードにおいて、複数のアンテナが配置された同一面に対して平行方向となる面が効率よく均一に加熱され、第２モードにおいて、当該同一面に対して垂直方向となる面が効率よく均一に加熱される。つまり、第１モード及び第２モードを通じて、被加熱物は全体的に効率よく均一に加熱される。
また、前記形状情報取得部は、前記被加熱物の外形形状や寸法を検出するセンサであってもよい。
これにより、被加熱物の正確な形状情報を取得できる。この形状情報は、例えば、被加熱物の底面積及び高さの寸法である。
また、前記形状情報取得部は、ユーザによる前記被加熱物の形状の指定を受け付ける形状選択ボタンであってもよい。
これにより、形状情報取得部が簡素化でき、制御も単純化できる。
また、前記複数のアンテナは、平面アンテナであってもよい。
この構成により、アンテナを小さく実装することができるので、装置を小型化することができる。
また、本発明の他の一態様に係る高周波加熱装置は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、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で発生された高周波電力の位相を変化させる位相可変部と、前記加熱室内の同一面に配置され、前記位相可変部で位相が変化されたことにより所定の位相差を有する複数の高周波電力を前記被加熱物に放射する複数のアンテナと、第１モードにおいて前記複数の高周波電力が同相となるように前記位相可変部を制御し、第２モードにおいて前記複数の高周波電力が逆相となるように前記位相可変部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１モードと前記第２モードとを交互に切換える。
この構成により、赤外線センサや、ユーザ操作による形状選択ボタンなどが不要となる。また、被加熱物の形状情報に基づいた制御も不要となるので、コストを低減し、装置を小型化することができる。また、複数の高周波電力が同相となる第１モードと、複数の高周波電力が逆相となる第２モードとを交互に切換えることにより、被加熱物の形状や、加熱室内における被加熱物の配置にあまり依存せずに、常に効率よく均一で安定した加熱を実現することが可能となる。
なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理部をステップとする高周波加熱方法としても実現できる。
本発明の高周波加熱装置及び高周波加熱方法は、被加熱物の形状に応じて、効率よく、均一に被加熱物を加熱することができる。
図１は、実施の形態１に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。 図２は、高周波電力発生部の具体的な構成を示すブロック図である。 図３は、ＰＬＬを用いた高周波電力発生部の具体的な構成を示すブロック図である。 図４は、実施の形態１に係る高周波加熱装置の基本的な動作を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１に係る高周波加熱装置の第１の動作の制御手順を示すフローチャートである。 図６Ａは、アンテナの中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置の構成を模式的に示す斜視図である。 図６Ｂは、アンテナの中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置における同相モード時の加熱室内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。 図７Ａは、アンテナの中心間距離が１０５ｍｍの高周波加熱装置の構成を模式的に示す斜視図である。 図７Ｂは、アンテナの中心間距離が１０５ｍｍの高周波加熱装置における同相モード時の加熱室内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。 図８Ａは、アンテナの中心間距離が１２０ｍｍの高周波加熱装置の構成を模式的に示す斜視図である。 図８Ｂは、アンテナの中心間距離が１２０ｍｍの高周波加熱装置における同相モード時の加熱室内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。 図９Ａは、アンテナの数を４個とし、隣り合うアンテナ同士の中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置の構成を模式的に示す斜視図である。 図９Ｂは、アンテナの数を４個とし、隣り合うアンテナ同士の中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置における同相モード時の加熱室内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。 図１０は、図６Ａに示したアンテナの中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置における逆相モード時の加熱室内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。 図１１は、図７Ａに示したアンテナの中心間距離が１０５ｍｍの高周波加熱装置における逆相モード時の加熱室内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。 図１２は、図８Ａに示したアンテナの中心間距離が１２０ｍｍの高周波加熱装置における逆相モード時の加熱室内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。 図１３は、図９Ａに示したアンテナの数を４個とし、隣り合うアンテナ同士の中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置における逆相モード時の加熱室内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。 図１４Ａは、高周波加熱装置の加熱室に平たい形状の被加熱物が収納されている様子の一例を模式的に示す図である。 図１４Ｂは、高周波加熱装置の加熱室に縦長形状の被加熱物が収納されている様子の一例を模式的に示す図である。 図１５は、実施の形態１に係る高周波加熱装置の第２の動作の制御手順を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態１において、形状情報から加熱実行時間ｔａ及びｔｂを決めるマトリクスの一例を示す図である。 図１７は、実施の形態２に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。 図１８は、実施の形態２に係る形状選択ボタンを有する高周波加熱装置の外観図である。 図１９は、実施の形態２に係る高周波加熱装置の基本的な動作を示すフローチャートである。 図２０は、実施の形態３に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。 図２１は、実施の形態３に係る高周波加熱装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置は、加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、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で発生された高周波電力の位相を変化させる位相可変部と、前記加熱室内の同一面に配置され、前記位相可変部で位相が変化されたことにより所定の位相差を有する複数の高周波電力を前記被加熱物に放射する複数のアンテナと、前記被加熱物の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部と、第１モードにおいて前記複数の高周波電力が同相となるように前記位相可変部を制御し、第２モードにおいて前記複数の高周波電力が逆相となるように前記位相可変部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記形状情報取得部で取得された形状情報に基づいて、前記第１モードと前記第２モードとを切換える。
この構成により、本発明の実施の形態１に係る高周波加熱装置は、形状情報取得部により取得された被加熱物の形状情報に基づいて、適切な位相差で、複数のアンテナより高周波電力を放射する。よって、加熱室内に被加熱物の形状に適した定在波による電磁界強度の分布を形成でき、被加熱物の形状に応じて、効率よく、均一に被加熱物を加熱することができる。
以下、本発明の実施の形態１を、図面を参照しながら説明する。
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。なお、同図には、高周波加熱装置１００によって加熱される被加熱物１５０も図示されている。
高周波加熱装置１００は、加熱室１０１と、分配部１０２と、第１の位相可変部１０３ａと第２の位相可変部１０３ｂと、第１のアンテナ１０４ａと、第２のアンテナ１０４ｂと、高周波電力発生部１１０と、形状情報取得部１２０と、制御部１３０を備えている。なお、図１において、高周波加熱装置１００は、２つのアンテナと、２つの位相可変部を有しているが、アンテナ及び位相可変部の数はこれに限定されるものではない。また、以降、第１の位相可変部１０３ａを位相可変部１０３ａ、第２の位相可変部１０３ｂを位相可変部１０３ｂ、第１のアンテナ１０４ａをアンテナ１０４ａ、第２のアンテナ１０４ｂをアンテナ１０４ｂと記載する場合がある。
加熱室１０１は、被加熱物１５０を収納する筐体であり、例えば、金属からなる。
分配部１０２は、高周波電力発生部１１０で発生された高周波電力を２分配する。この分配部１０２としては、ウィルキンソン型分配器を用いてもよいし、ハイブリッドカプラや抵抗分配器のいずれを用いてもよい。
位相可変部１０３ａ及び１０３ｂは、それぞれ、分配部１０２を介して入力された高周波電力の位相を、制御部１３０により指示された設定位相に変化させ、対応するアンテナ１０４ａ及び１０４ｂを介して加熱室へ放射する。つまり、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂは、それぞれ、入力された高周波電力の位相を変化させることにより、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される２つの高周波電力を所定の位相差とする。具体的には、この位相可変部１０３ａ及び１０３ｂは、制御部１３０から入力された設定位相を示す位相設定信号１０５ａ及び１０５ｂに応じて、高周波電力の位相を変化させる。位相可変部１０３ａ及び１０３ｂとしては、例えば、ビットステップ可変型移相器や、連続可変型移相器を用いることができる。
ビットステップ可変型移相器（例えば３ビットステップ可変型移相器）は、デジタル制御において用いられ、経路切換えの組合せで、ステップ的に数段階の移相量を制御する。移相量は、外部から入力された設定位相を示す制御信号である位相設定信号１０５ａ及び１０５ｂに基づいて決定される。
一方、連続可変型移相器は、アナログ電圧制御に用いられ、例えば伝送線を用いたローデッドライン型移相器と、９０°ハイブリッドカプラを用いたハイブリッド結合型移相器として知られている。いずれも、バラクタダイオードの逆バイアス電圧を変化させることにより、２つの共振回路での反射位相を変化させ、入力−出力間の挿入移相を変化させる。挿入移相の変化量は外部から入力された設定位相を示す制御信号である位相設定信号１０５ａ及び１０５ｂに基づいて決定される。
アンテナ１０４ａ及び１０４ｂは、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂにそれぞれ１対１に対応して設けられ、対応する位相可変部１０３ａ及び１０３ｂで位相が変化されたことにより所定の位相差を有する高周波電力を加熱室１０１へ放射する。このアンテナ１０４ａ及び１０４ｂは、加熱室１０１内の底面に設けられる。なお、図１においては、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂは、加熱室１０１の底面に設けられているが、それに限るものではなく、全てのアンテナが同一面に設けられていればよく、上面や側面、もしくは背面に設けられていてもよい。さらに、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂは、円形パッチアンテナ及び矩形パッチアンテナなどの平面アンテナを用いてもよい。これにより、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂを薄く小さくすることができ、装置のデザインの自由度が増すとともに、小型化及び低コスト化を実現することができる。
高周波電力発生部１１０は、所定の周波数を有する高周波電力を発生する。この高周波電力発生部１１０で発生された高周波電力は、分配部１０２を介して位相可変部１０３ａ及び１０３ｂへ入力される。高周波電力発生部１１０の具体的な構成については、後述する。
形状情報取得部１２０は、被加熱物１５０の形状を示す形状情報を取得し、取得した形状情報を示す形状情報信号１０６を制御部１３０へ出力する。具体的には、形状情報取得部１２０は、加熱室１０１の内部に、１つもしくは複数個設けられ、被加熱物１５０に対して非接触で被加熱物１５０の形状を検出する、例えば、赤外線センサやレーザーセンサである。赤外線センサもしくはレーザーセンサは、赤外線もしくはレーザ光を対象物に照射し、その反射光を検出することにより、対象物の形状情報を得ることができる。赤外線センサもしくはレーザーセンサの技術は公知であり、点センサや線センサを始めとして、最近では２次元センサや３次元センサも多く出回ってきている。
制御部１３０は、第１モードにおいてアンテナ１０４ａから放射される高周波電力と、アンテナ１０４ｂから放射される高周波電力とが同相となるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂを制御し、第２モードにおいてアンテナ１０４ａから放射される高周波電力と、アンテナ１０４ｂから放射される高周波電力とが逆相となるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂを制御する。例えば、同相とはアンテナ１０４ａから放射される高周波電力と、アンテナ１０４ｂから放射される高周波電力との位相差が０度であり、逆相とはアンテナ１０４ａから放射される高周波電力と、アンテナ１０４ｂから放射される高周波電力との位相差が１８０度である。
具体的に、制御部１３０は、第１の位相可変部１０３ａ及び第２の位相可変部１０３ｂへ制御線を介してそれぞれ接続されており、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相を制御する。より具体的には、制御部１３０は、第１の位相可変部１０３ａ及び第２の位相可変部１０３ｂへ、それぞれの設定位相を指示する位相設定信号１０５ａ及び１０５ｂを出力する。これにより、制御部１３０は、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂに、第１モードにおいてアンテナ１０４ａから放射される高周波電力と、アンテナ１０４ｂから放射される高周波電力との位相差を０度とさせ、第２モードにおいて当該位相差を１８０度とさせる。なお、以降の説明において、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が、０度となるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの設定位相を設定した状態を同相モードと称する。一方、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が、１８０度となるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの設定位相を設定した状態を逆相モードと称する。つまり、第１モードは、同相モードとする期間であり、第２モードは、逆相モードとする期間である。
また、この制御部１３０は、形状情報取得部１２０で取得された形状情報に基づいて、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された面に垂直な方向における被加熱物１５０の寸法に対する平行な方向における被加熱物１５０の寸法の比を特定し、特定した比に基づいて、第１モードと第２モードとを切換える。
例えば、図１に示すように、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが加熱室１０１内の底面に配置されている場合、制御部１３０は、被加熱物１５０を加熱室１０１のいずれかの側面に投影した寸法に対する、被加熱物１５０を加熱室１０１の底面に投影した寸法の比を特定し、特定した比に基づき、同相モードの期間及び逆相モードの期間を決定してもよい。
このように、制御部１３０は、被加熱物１５０を加熱室１０１のいずれかの側面に投影した寸法に対する、被加熱物１５０を加熱室１０１の底面に投影した寸法の比を特定し、特定した比に基づき、同相モードの期間及び逆相モードの期間を決定する。さらに、同相モードの期間において、アンテナ１０４ａから放射される高周波電力と、アンテナ１０４ｂから放射される高周波電力との位相差が０度となるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂを制御し、逆相モードの期間において当該位相差が１８０度となるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂを制御する。
次に、高周波電力発生部１１０の具体的な構成について説明する。
図２は、高周波電力発生部１１０の具体的な構成を示すブロック図である。
同図に示す高周波電力発生部１１０は、発振部１１１と増幅部１１２とを有している。
発振部１１１は、トランジスタなどの半導体増幅素子と、タンク回路などの共振回路とで構成される、一般的な高周波発振回路である。発振部１１１の構成は公知であり、ハートレー型発振回路やコルピッツ型発振回路などを用いることができる。
増幅部１１２は、発振部１１１で生成された高周波電力を増幅する、例えばトランジスタである。
また、高周波電力発生部１１０は、位相同期ループ（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を用いて、周波数可変型の高周波電力発生部として構成してもよい。
図３は、ＰＬＬを用いた高周波電力発生部１１０の具体的な構成を示すブロック図である。
同図に示す高周波電力発生部１１０は、発振部１１３と、位相同期ループ１１４と、増幅部１１２とを有している。
発振部１１３は、位相同期ループ１１４から出力される電圧に応じた周波数を有する高周波信号を生成する、例えばＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。
位相同期ループ１１４は、発振部１１３から発生される高周波電力の周波数と、制御部１３０から入力された、設定周波数を示す周波数制御信号１１５とが同一周波数となるように出力電圧を調整する。増幅部１１２は、発振部１１３で生成された高周波電力を増幅する、例えばトランジスタである。
以上のように、高周波電力発生部１１０は、図２及び図３で示したような構成を有することにより、所定の周波数を有する高周波電力を発生する。なお、図２及び図３では、増幅部１１２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。
以上のように構成された本実施の形態に係る高周波加熱装置１００は、形状情報取得部１２０で取得した形状情報に基づいて、同相モード及び逆相モードが切り替わる。形状情報は、具体的には、底面に対して垂直な方向における被加熱物１５０の寸法に対する、底面に平行な方向における被加熱物１５０の寸法の比を示す。
次に、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００の動作について説明する。
図４は、高周波加熱装置１００の基本的な動作を示すフローチャートである。
まず、形状情報取得部１２０は、被加熱物１５０の形状情報を取得する（ステップＳ１０１）。形状情報取得部１２０は、上述したように、例えば、赤外線レーザやレーザーセンサであり、被加熱物１５０の形状情報を取得する。この形状情報取得部１２０は、取得した形状情報を示す信号である形状情報信号１０６を制御部１３０へ出力する。
次に、制御部１３０は、形状情報取得部１２０から入力された形状情報信号１０６に基づき、被加熱物１５０を側面から見た場合の縦横比を特定する（ステップＳ１０２）。縦横比は、具体的には、被加熱物１５０の縦の寸法に対する横の寸法の比である。すなわち、制御部１３０は、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された面に垂直な方向における被加熱物１５０の寸法に対する、当該面に平行な方向における被加熱物１５０の寸法の比を特定する。
ここで、制御部１３０は、被加熱物１５０の横の寸法として、例えば、いずれかの側面に被加熱物１５０を投影した投影図において、底面と平行方向に最も距離が遠くなる２点間の距離とする。なお、被加熱物１５０を底面に投影した投影図において、最も距離が遠くなる２点間の距離としてもよい。一方、被加熱物１５０の縦の寸法として、例えば、いずれかの側面に被加熱物を投影した投影図において、底面と垂直方向に最も距離が遠くなる２点間の距離とする。なお、被加熱物１５０の底面に対して垂直な方向における断面図のうち、最大の高さとしてもよい。
次に、制御部１３０は、被加熱物１５０の縦横比を特定する処理（ステップＳ１０２）で特定された縦横比に応じて同相モードとする時間長及び逆相モードとする時間長を決定する（ステップＳ１０３）。
最後に、制御部１３０は、それぞれ決定された時間長で同相モード及び逆相モードとすることで、被加熱物１５０を加熱する（ステップＳ１０４）。
以上のように、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００は、加熱室１０１に収納された被加熱物１５０を加熱する高周波加熱装置であって、高周波電力を発生する高周波電力発生部１１０と、高周波電力発生部１１０で発生された高周波電力の位相を変化させる位相可変部１０３ａ及び１０３ｂと、加熱室１０１内の同一面に配置され、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂで位相が変化されたことにより所定の位相差を有する複数の高周波電力を被加熱物１５０に放射する複数のアンテナ１０４ａ及び１０４ｂと、被加熱物１５０の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部１２０と、第１モードにおいて複数の高周波電力が同相となるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂを制御し、第２モードにおいて複数の高周波電力が逆相となるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂを制御する制御部１３０とを備え、制御部１３０は、形状情報取得部１２０で取得された形状情報に基づいて、第１モードと第２モードとを切換える。
この構成により、形状情報取得部１２０により取得された被加熱物１５０の形状情報に基づいて、適切な位相差で、複数のアンテナ１０４ａ及び１０４ｂより高周波電力を放射する。よって、加熱室１０１内に被加熱物１５０の形状に適した定在波による電磁界強度の分布を形成でき、被加熱物１５０の形状に応じて、効率よく、ムラ無く、均一に加熱することができる。
具体的には、高周波加熱装置１００は、形状情報から複数のアンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された同一面に対して垂直な方向における被加熱物１５０の寸法に対する、当該同一面に対して平行な方向における被加熱物１５０の寸法の比を特定し、特定した比に基づき、複数の高周波電力を同相又は逆相とする。ここで、複数の高周波電力が同相の場合には、加熱室１０１における電磁界強度の分布は、複数のアンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された同一面に対して平行方向に同一強度となるような広がりを有し、垂直方向に層を成す。一方、複数の高周波電力が逆相の場合には、複数のアンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された同一面に対して垂直方向に同一強度となるような広がりを有し、平行方向に層を成す。被加熱物１５０は、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布が当該被加熱物１５０の形状に沿う場合に、効率よく、均一に加熱される。よって、上述のように複数のアンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された同一面に対して垂直な方向における被加熱物１５０の寸法に対する平行な方向における被加熱物１５０の寸法の比を特定し、特定した比に応じた加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布をつくりだすことにより、被加熱物１５０を効率よく均一に加熱することができる。
以下、同相モード時及び逆相モード時における加熱室１０１内に発生する定在波による電磁界強度の分布について、上述の高周波加熱装置１００の基本的な動作の具体例と合わせて説明する。
（第１の動作）
まず、上述の高周波加熱装置１００の基本的な動作の１つの具体例である第１の動作について説明する。
本動作は、制御部１３０が特定した被加熱物１５０の縦横比が、１より大きい第１の値以上の場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される複数の高周波電力を同相とし、１未満の第２の値以下の場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される複数の高周波電力を逆相とする。つまり、被加熱物１５０の縦横比が第１の値以上の場合に同相モードで放射し、第２の値以下の場合に逆相モードで放射する。また、縦横比が第２の値より大きく、かつ、第１の値未満の場合には、同相モードでの放射と逆相モードでの放射とを交互に繰り返す。
図５は、図１の高周波加熱装置１００の第１の動作の制御手順を示すフローチャートである。図１の高周波加熱装置１００は、制御部１３０において、以下の処理を行う。
まず、被加熱物１５０が加熱室１０１に収納され、ユーザにより加熱処理開始の指示がなされると（ステップＳ４００）、最初に、制御部１３０は、形状情報取得部１２０を操作して、被加熱物１５０の形状情報を取得する（ステップＳ４０１）。なお、この被加熱物１５０の形状情報を取得する処理（ステップＳ４０１）は、図４に示した被加熱物１５０の形状情報を取得する処理（ステップＳ１０１）に相当する。
次に、形状情報取得部１２０より入力された形状情報信号１０６に基づいて、被加熱物１５０の形状を判定する（ステップＳ４０２）。具体的には、被加熱物１５０の縦横比を特定することにより、被加熱物１５０の形状が平たい形（形状１）、縦長形（形状２）及び立方体形（形状３）のいずれであるかを判別する。例えば、制御部１３０は、特定した比が３以上の場合に平たい形と判断し、特定した比が０．３以下の場合に縦長形と判断し、特定した比が０．３より大きく３未満の場合に立方体形と判断する。なお、制御部１３０が被加熱物１５０の形状を判断する閾値はこれに限らず、特定した比が２以上の場合に平たい形と判断し、特定した比が０．５以下の場合に縦長形と判断し、特定した比が０．５より大きく２未満の場合に立方体形と判断してもよい。なお、この被加熱物１５０の形状を判定する処理（ステップＳ４０２）は、図４に示した被加熱物１５０の縦横比を取得する処理（ステップＳ１０２）に相当する。
形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が、平たい（横長の）形である場合（ステップＳ４０２で形状１）には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が同相モードとなるように、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定して（ステップＳ４０３）、加熱処理を実行する（ステップＳ４０５）。ここで、加熱処理の実行とは、具体的には、同相モードでアンテナ１０４ａ及び１０４ｂから高周波電力を放射することである。これにより、被加熱物１５０が加熱される。なお、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が平たい形である場合（ステップ４０２で形状１）の処理は、図４の同相モードの時間長及び逆相モードの時間長を決定する処理（ステップＳ１０３）において、逆相モードの時間長を０と決定した場合に相当する。
次に、制御部１３０は、被加熱物１５０の加熱が完了したか否かを判定し（ステップＳ４０６）、加熱が完了していない場合（ステップＳ４０６でＮｏ）、引き続き加熱処理を実行する（ステップＳ４０５）。一方、加熱が完了した場合（ステップＳ４０６でＹｅｓ）、処理を終了する（ステップＳ４１２）。例えば、制御部１３０は、温度センサを用いて非接触で被加熱物１５０の温度を計測することにより、当該温度が所定の温度（例えば、８０度）を超えた場合に、加熱が完了したと判定する。また、例えば、予めユーザにより設定された加熱時間を取得し、加熱処理を開始してからの経過時間が、予めユーザにより設定された加熱時間に達した場合に、被加熱物１５０の加熱が完了したと判定してもよい。
このように、高周波加熱装置１００は、第１の動作において、被加熱物１５０の形状が平たい形である場合に、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を常に同相モードとする。言い換えると、特定した縦横比が第１の値以上の場合に、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を逆相モードとする時間を０とする。
ここで、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が同相モードである場合の加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布について説明する。以下、図６Ａ〜図９Ｂを用いて、同相モードにおける加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布について説明する。図６Ａ及び図６Ｂと、図７Ａ及び図７Ｂと、図８Ｂ及び図８Ｂと、図９Ａ及び図９Ｂとは、アンテナ１０４ａとアンテナ１０４ｂとの間隔又はアンテナの個数が異なる。なお、これらは、アンテナ間隔及びアンテナ個数のみであり、加熱室１０１のサイズ及びアンテナから放射される高周波電力の周波数は同一である。
図６Ａは、アンテナの中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。
同図に示す高周波加熱装置１００において、直径６４．６ｍｍの円形パッチで構成された２個のアンテナ１０４ａとアンテナ１０４ｂとは、加熱室１０１の底面の同一面上に中心間距離が９０ｍｍの間隔で配置されている。なお、加熱室１０１の幅（ｙ寸法）は４１０ｍｍ、奥行き（ｘ寸法）は３１４ｍｍ、高さ（ｚ寸法）は２３０ｍｍであり、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の周波数は２４５０ＭＨｚである。
図６Ｂは、図６Ａに示した高周波加熱装置１００において、高周波電力が同相モードで放射された場合の加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。具体的には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから周波数２４５０ＭＨｚの高周波電力が放射されたと想定した場合の加熱室１０１内の電磁界強度の分布のシミュレーション結果を示す図であり、色が濃いほど強い電磁界が発生していることを表す。電磁界が強い箇所は定在波の腹に相当する箇所であり、電磁界が弱い箇所は定在波の節に相当する箇所である。
図６Ｂの（ａ）は、垂直面（ｙｚ面）における定在波による電磁界強度の分布を示し、それぞれ、加熱室１０１の奥行き方向（ｘ）に前面（ｘ＝０）より３６ｍｍ，１０６ｍｍ，１５６ｍｍ，２０６ｍｍ，２８６ｍｍの位置における、垂直面（ｙｚ面）の定在波による電磁界強度の分布を示している。また、図６Ｂの（ｂ）は、水平面（ｘｙ面）における定在波による電磁界強度の分布を示し、それぞれ、加熱室１０１の高さ方向（ｚ）に底面（ｚ＝０）より４５ｍｍ，７５ｍｍ，１０５ｍｍ，１３５ｍｍ，１６５ｍｍの位置における、水平面（ｘｙ面）の定在波による電磁界強度の分布を示している。
図７Ａは、アンテナの中心間距離が１０５ｍｍの高周波加熱装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示した高周波加熱装置１００において、同相モードにおける加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。
図８Ａは、アンテナの中心間距離が１２０ｍｍの高周波加熱装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。図８Ｂは、図８Ａに示した高周波加熱装置１００において、同相モードにおける加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。
図９Ａは、アンテナの数を４個とし、隣り合うアンテナ同士の中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。同図に示す高周波加熱装置１００は、同相モードにおいて、全てのアンテナから放射される高周波電力の位相が同相である。図９Ｂは、図９Ａに示した高周波加熱装置１００において、同相モードにおける加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。
なお、図７Ｂ、図８Ｂ及び図９Ｂの（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、図６Ｂの（ａ）及び（ｂ）のそれぞれと同じ位置の平面における定在波による電磁界強度の分布である。
図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ及び図９Ｂのいずれにおいても、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布は、水平方向に広がりを持ち、垂直方向に層を成している様子が見て取れる。正確には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が同相モードである場合には、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布は、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが設けられている面に対して、水平方向に広がりを持ち、垂直方向に層を成していると言える。つまり、電磁界強度の強い箇所及び弱い箇所が水平方向に広がりを持ち、垂直方向に層を成している。これは、それぞれのアンテナ１０４ａと１０４ｂから放射される高周波電力の位相が同相であるので、それぞれのアンテナ１０４ａと１０４ｂから照射される高周波電力が交わる際に、互いに強め合うことによる。
本実施の形態のように、加熱室１０１の底面にアンテナ１０４ａ及び１０４ｂを置いた場合、同相モードにおける定在波による電磁界強度の分布は、平たい形をした被加熱物の加熱に適している。以降これについて詳細に説明する。
一般的に、加熱室に被加熱物を収納して、加熱室に設けられた複数のアンテナから高周波電力を放射して被加熱物を加熱処理する場合、アンテナから放射された高周波電力が被加熱物に吸収される経路は２通りある。１つは、アンテナから放射された高周波電力が被加熱物に直接に入射して吸収される経路であり（以降、直接入射と称す）、被加熱物への高周波電力の吸収効率は非常に高くなる。２つめは、アンテナから放射された高周波電力が、加熱室内の壁面で少なくとも１回の反射を経て被加熱物に入射して吸収される経路である（以降、回り込み入射と称す）。被加熱物の形状や載置の場所などの条件がごく限られた条件の下では直接入射の割合が支配的となる場合があるが、大半の場合は回り込み入射の割合が支配的となる。回り込み入射による被加熱物への高周波電力の吸収の大きさは、加熱室内に形成された定在波による電磁界強度の強さによって変化し、電磁界強度の強い部分からは吸収が大きくなり、電磁界強度の弱い部分からは吸収が小さくなる。このことから、被加熱物の形状に添った電磁界強度の分布を形成することにより、回り込み入射による被加熱物への高周波電力の吸収を均一にすることができる。
従って、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が平たい形である場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が同相モードとなるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定して加熱処理を実行する。これにより、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布は、被加熱物１５０の形状に添った、水平方向に広がりを持ち垂直方向に層を成している状態となり、被加熱物１５０を効率よく均一に加熱することができる。
また、制御部１３０は、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が縦長型である場合（ステップＳ４０２で形状２）には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が逆相モードとなるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定する（ステップＳ４０４）。なお、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が縦長形である場合（ステップ４０２で形状２）の処理は、図４の同相モードの時間長及び逆相モードの時間長を決定する処理（ステップＳ１０３）において、同相モードの時間長を０と決定した場合に相当する。
次に、上述の被加熱物１５０の形状が平たい形（ステップＳ４０２で形状１）と判定された場合と同様に、加熱処理を実行し（ステップＳ４０５）、加熱が完了したら（ステップＳ４０６でＹｅｓ）、処理を終了する（ステップＳ４１２）。ただし、位相差が逆相モードとなるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定（ステップＳ４０４）した後の加熱処理の実行（ステップＳ４０５）は、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差が逆相モードとなっている。
このように、高周波加熱装置１００は、第１の動作において、被加熱物１５０の形状が縦長形である場合に、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を逆相モードとする。つまり、特定した縦横比が第２の値以下の場合に、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を同相モードとする時間を０とする。
ここで、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が、逆相モードである場合の、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布について説明する。以下、図１０〜図１３を用いて、逆相モードにおける加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布について説明する。図１０と、図１１と、図１２と、図１３とは、アンテナ１０４ａとアンテナ１０４ｂとの間隔又はアンテナの個数が異なる。なお、これらは、アンテナ間隔及びアンテナ個数のみであり、加熱室１０１のサイズ及びアンテナから放射される高周波電力の周波数は同一である。なお、図１０〜図１３の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、図６Ｂの（ａ）及び（ｂ）のそれぞれと同じ位置の平面における定在波による電磁界強度の分布である。
図１０は、図６Ａに示したアンテナの中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置において、高周波電力が逆相モードで放射された場合の加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。
図１１は、図７Ａに示したアンテナの中心間距離が１０５ｍｍの高周波加熱装置において、逆相モードにおける加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。
図１２は、図８Ａに示したアンテナの中心間距離が１２０ｍｍの高周波加熱装置において、逆相モードにおける加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。
図１３は、図９Ａに示したアンテナの数を４個とし、隣り合うアンテナ同士の中心間距離が９０ｍｍの高周波加熱装置において、逆相モードにおける加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布を示す図である。
図１０〜図１３のいずれにおいても、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布は、垂直方向に円柱状の広がりを持ち、水平方向に並んでいる様子が見て取れる。正確には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が逆相モードである場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが設けられている面に対して、垂直方向に円柱状の広がりを持ち、平行方向に並んだ状態を成していると言える。つまり、電磁界強度の強い箇所及び弱い箇所が垂直方向に広がりを持ち、水平方向に層を成している。これは、それぞれのアンテナ１０４ａと１０４ｂから放射される高周波電力の位相が逆相であるので、それぞれのアンテナ１０４ａと１０４ｂから照射される高周波電力が交わる際に、互いに打ち消し合うことによる。
上述したように、被加熱物を効率よく均一に加熱するためには、被加熱物の形状に沿った電磁界強度の分布を形成すればよい。よって、アンテナから逆相モードで高周波電力を放射した場合の垂直方向に広がりを持つ定在波による電磁界強度の分布は、縦長形の被加熱物の加熱に適している。
従って、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が、縦長形である場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が逆相モードとなるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定して、加熱処理を実行する。これにより、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布は、被加熱物１５０の形状に添った、垂直方向に円柱状の広がりを持ち水平方向に並んだ状態となり、被加熱物１５０を効率よく均一に加熱することができる。
また、制御部１３０は、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が立方体形である場合（ステップ４０２で形状３）には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が同相モードとなるように位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定する（ステップＳ４０７）。なお、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が立方体形である場合（ステップ４０２で形状３）の処理は、図４の同相モードの時間長及び逆相モードの時間長を決定する処理（ステップＳ１０３）において、同相モードの時間長をｔａ、逆相モードの時間長をｔｂと決定した場合に相当する。
次に、所定の時間ｔａ（例えば、ｔａ＝１ｓｅｃ）が経過するまで加熱処理を実行する（ステップＳ４０８）。つまり、アンテナ１０４ａ及び１０４から放射される高周波電力の位相差を同相モードとする。このとき、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布は底面に対して平行方向に広がりを有し垂直方向に層を成すので、被加熱物１５０の上面及び底面が効率よく均一に加熱される。
次に、所定の時間ｔａが経過した後、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が逆相モードとなるように、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定する（ステップＳ４０９）。
次に、所定の時間ｔｂ（例えば、ｔｂ＝１ｓｅｃ）が経過するまで加熱処理を実行する（ステップＳ４１０）。つまり、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を逆相モードとする。このとき、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布は、底面に対して垂直方向に円柱状の広がりを持ち平行方向に層状に並んだ状態となり、被加熱物１５０の側面が効率よく均一に加熱される。
次に、上述の被加熱物１５０の形状が平たい形（ステップＳ４０２で形状１）、及び、被加熱物１５０の形状が縦長形（ステップＳ４０２で形状２）と判定された場合と同様に、加熱が完了したか否かを判定する（ステップＳ４１１）。なお、ステップＳ４０３〜Ｓ４１１は、図４に示した被加熱物１５０を加熱する処理（ステップＳ１０４）に相当する。
加熱が完了していない場合（ステップＳ４１１でＮｏ）、同相モードでの加熱処理の実行と、逆相モードでの加熱処理の実行を所定の時間ｔａ及びｔｂの間隔で繰り返す（ステップＳ４０７〜Ｓ４１１）。一方、加熱が完了した場合（ステップＳ４１１でＹｅｓ）、処理を終了する（ステップＳ４１２）。
このように、高周波加熱装置１００は、第１の動作において、被加熱物１５０の形状が立方体形である場合に、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差を所定の時間間隔で同相モードと逆相モードで交互に切換えて加熱処理を実行する。言い換えると、特定した被加熱物１５０の縦横比が第２の値より大きく、かつ、第１の値未満の場合に、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を同相モードと逆相モードとで交互に繰り返す。
これにより、加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布は、水平方向に広がりを持ち垂直方向に層を成している状態と、垂直方向に円柱状の広がりを持ち水平方向に並んだ状態とが交互に形成される。よって、被加熱物１５０が立方体形の場合に、回り込み入射による高周波電力が被加熱物１５０全体に均一に吸収され、被加熱物１５０を効率よく均一に加熱することができる。
以上のように、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００は、上記の第１の動作により、特定した比が１より大きい第１の値以上の場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を同相モードとし、特定した比が１未満の第２の値以下の場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を逆相モードとする。また、特定した比が第２の値より大きく、かつ、第１の値未満の場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を同相モードと逆相モードとで交互に繰り返す。
例えば、被加熱物１５０が、図１４Ａに示すように平皿に盛られた食品やラップに包まれたステーキ肉などのような比較的平たい（横長の）形状である場合は、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を同相モードとして加熱する。一方、図１４Ｂに示すようにコップや銚子などのような比較的縦長の形状である場合はアンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を逆相モードとして加熱する。つまり、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された面は、加熱室１０１内の底面又は上面であり、制御部１３０は、被加熱物１５０が平皿に盛られた食品である場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を逆相モードとする時間を０とする。また、被加熱物１５０が銚子に入った酒である場合には、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を同相モードとする時間を０とする。また、皿に高く積み上げられた食品や底の深いレンジパックやどんぶりなどのような立方体に近い形状である場合は、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を同相モードと逆相モードとを交互に切換える。
これにより、被加熱物１５０の形状に応じて適切な電磁界強度の分布が発生している状態で加熱処理を実行できるので、被加熱物を効率よく均一に加熱することができる。
なお、上記説明では、被加熱物１５０の形状が立方体形である場合（ステップＳ４０２で形状３）、同相モードで加熱処理を実行する時間ｔａ、及び逆相モードで加熱処理を実行する時間ｔｂをｔａ＝１ｓｅｃ，ｔｂ＝１ｓｅｃとして説明したが、これらの時間はアプリケーションにより任意に設定することもできる。具体的には、被加熱物１５０の形状が立方体形であると判定した場合（ステップＳ４０２で形状３）において、例えば、主に、皿に載せた食品などのような比較的平たい形状の被加熱物を加熱処理する用途である場合には、ｔａ＞ｔｂ（例えば、ｔａ＝２ｓｅｃ，ｔｂ＝１ｓｅｃ）となるようにｔａ及びｔｂの時間を設定してもよい。また、主に、コップに入れた飲料やお銚子などのような比較的縦長の形状の被加熱物を加熱処理する用途である場合には、ｔａ＜ｔｂ（例えば、ｔａ＝１ｓｅｃ，ｔｂ＝２ｓｅｃ）となるようにｔａ及びｔｂの時間を設定してもよい。つまり、特定した縦横比が大きいほど、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を逆相モードとする時間ｔｂに対する同相モードとする時間ｔａの比を大きくしてもよい。
これにより、加熱室１０１における電磁界強度の分布は、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された面に対して平行方向に同一強度となるような広がりを有し、垂直方向に層を成す。よって、被加熱物１５０の形状に確実に適した電磁界強度の分布が発生している状態となり、被加熱物１５０を確実に効率よく均一に加熱できる。
また、高周波加熱装置１００の第１の動作において、被加熱物１５０の形状が立方体形である場合（ステップＳ４０２で形状３）に、同相モードと逆相モードとを交互に切換る制御を示したが、同相モードと逆相モードいずれか一方に固定してもよい。これにより、より単純な制御による加熱ができる。
（第２の動作）
次に、上述の高周波加熱装置１００の基本的な動作の他の１つの具体例である第２の動作について説明する。
本動作は、第１の動作と比較して、被加熱物１５０が平たい形の場合に逆相モードより同相モードの時間を長くして加熱し、被加熱物１５０が縦長形の場合に同相モードより逆相モードの時間を長くして加熱し、被加熱物１５０が立方体形の場合に同相モードと逆相モードとの時間を等しくして加熱する点が異なる。言い換えると、本動作は、制御部１３０が特定した被加熱物１５０の縦横比が１の場合には、アンテナ１０４ａから放射される高周波電力とアンテナ１０４ｂから放射される高周波電力とを同相とする期間と、逆相とする期間とを等しくして加熱する。また、縦横比が１より大きい場合には、アンテナ１０４ａから放射される高周波電力とアンテナ１０４ｂから放射される高周波電力とを同相とする期間を、逆相とする期間より長くして加熱する。また、縦横比が１より小さい場合には、アンテナ１０４ａから放射される高周波電力とアンテナ１０４ｂから放射される高周波電力とを同相とする期間を、逆相とする期間より短くして加熱する。
図１５は、図１の高周波加熱装置１００の第２の動作の制御手順を示すフローチャートである。図１の高周波加熱装置１００は、制御部１３０において、以下の処理を行う。
まず、被加熱物１５０が加熱室１０１に収納され、ユーザにより加熱処理開始の指示がなされると（ステップＳ７００）、最初に、制御部１３０は、形状情報取得部１２０を操作して被加熱物１５０の形状情報を取得する（ステップＳ７０１）。なお、このステップＳ７０１は、図４に示した被加熱物１５０の形状情報を取得する処理（ステップＳ１０１）及び図５に示した形状情報取得部１２０を操作して被加熱物１５０の形状情報を取得する処理（ステップＳ４０１）に相当する。
次に、形状情報取得部１２０より入力された形状情報信号１０６に基づいて、被加熱物１５０の形状を判定する（ステップＳ７０２）。具体的には、被加熱物１５０の縦横比を特定することにより、被加熱物１５０の形状が平たい形（形状１）、縦長形（形状２）及び立方体形（形状３）のいずれであるかを判別する。例えば、特定した比が１の場合に立方体形（形状３）と判断し、特定した比が１より大きい場合に平たい形（形状１）と判断し、特定した比が１より小さい場合に縦長形（形状２）と判断する。なお、特定した比は実質的に１であればよく、０．８〜１．２の範囲が望ましく、０．７〜１．５の範囲も許容される。また、この被加熱物１５０の形状を判定する処理（ステップＳ７０２）は、図４に示した被加熱物１５０の縦横比を取得する処理（ステップＳ１０２）に相当する。
形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が比較的平たい（横長の）形である場合（ステップＳ７０２で形状１）には、同相モードで加熱処理を実行する時間ｔａと逆相モードで加熱処理を実行する時間ｔｂとがｔａ＞ｔｂとなるように、ｔａ及びｔｂの値を設定する（例えば、ｔａ＝２ｓｅｃ，ｔｂ＝１ｓｅｃ）（ステップＳ７０３）。また、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が縦長形である場合（ステップＳ７０２で形状２）には、同相モードで加熱処理を実行する時間ｔａと逆相モードで加熱処理を実行する時間ｔｂとがｔａ＜ｔｂとなるように、ｔａ及びｔｂの値を設定する（例えば、ｔａ＝１ｓｅｃ，ｔｂ＝２ｓｅｃ）（ステップＳ７０４）。また、形状情報信号１０６に基づいて判定した被加熱物１５０の形状が、略立方体形である場合（ステップＳ７０２で形状３）には、同相モードで加熱処理を実行する時間ｔａと逆相モードで加熱処理を実行する時間ｔｂとがｔａ＝ｔｂとなるように、ｔａ及びｔｂの値を設定する（例えば、ｔａ＝１ｓｅｃ，ｔｂ＝１ｓｅｃ）（ステップＳ７０５）。なお、このｔａ及びｔｂの値を設定する処理（ステップＳ７０３〜Ｓ７０５）は、図４に示した同相モードの時間長及び逆相モードの時間長を決定する処理（ステップＳ１０３）の他の一例である。具体的には、形状情報信号１０６に基づいて被加熱物１５０の形状を判定し、判定した圭所に応じて同相モードの時間長をｔａ及び逆相モードの時間長をｔｂと決定した場合に相当する。
次に、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が同相モードとなるように、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定する（ステップＳ７０６）。そして、先のｔａ及びｔｂの値を設定する処理（ステップＳ７０３〜Ｓ７０５）で設定した時間ｔａが経過するまで加熱処理を実行する（ステップＳ７０７）。時間ｔａが経過した後、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が逆相モードとなるように、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの位相を設定する（ステップＳ７０８）。そして、先のｔａ及びｔｂの値を設定する処理（ステップＳ７０３〜Ｓ７０５）で設定した時間ｔｂが経過するまで加熱処理を実行する（ステップＳ７０９）。そして、第１の動作と同様に、加熱が完了したか否かを判定する（ステップＳ７１０）。なお、加熱が完了する（ステップＳ７１０でＹｅｓ）まで同相モードと逆相モードとを切換えながら繰り返す処理（ステップＳ７０６〜Ｓ７１０）は、図４に示した被加熱物１５０を加熱する処理（ステップＳ１０４）に相当する。
加熱が完了していない場合（ステップＳ７１０でＮｏ）、同相モードでの加熱処理の実行と、逆相モードでの加熱処理の実行を所定の時間ｔａ及びｔｂの間隔で繰り返す（ステップＳ７０６〜Ｓ７１０）。一方、加熱が完了した場合（ステップＳ７１０でＹｅｓ）、処理を終了する（ステップＳ７１１）。
以上のように、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００は、上記の第２の動作により、被加熱物１５０が平たい形の場合に逆相モードより同相モードの時間を長くして加熱し、被加熱物１５０が縦長形の場合に同相モードより逆相モードの時間を長くして加熱し、被加熱物１５０が立方体形の場合に同相モードと逆相モードとの時間を等しくして加熱する。つまり、被加熱物１５０の形状に応じて、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差を、同相モードで放射する時間と、逆相モードで放射する時間の比率を変化させて、交互に切換えて加熱処理を実行する。
これにより、被加熱物１５０の形状が比較的平たい（横長の）形である場合には、電磁界強度の分布が水平方向に広がりを持ち垂直方向に層を成している状態での加熱処理時間ｔａは、電磁界強度の分布が垂直方向に円柱状の広がりを持ち水平方向に並んだ状態での加熱処理時間ｔｂに対して長くなる。ここで、電磁界強度の分布とは加熱室１０１内の定在波による電磁界強度の分布である。よって、水平方向の均一加熱を重点的に行い、同時に垂直方向の均一加熱も行うので、回り込み入射による高周波電力が被加熱物１５０全体に均一に吸収され、被加熱物１５０を効率よく均一に加熱することができる。
また、被加熱物１５０の形状が縦長形である場合には、電磁界強度の分布が垂直方向に円柱状の広がりを持ち水平方向に並んだ状態での加熱処理時間ｔｂは、電磁界強度の分布が水平方向に広がりを持ち垂直方向に層を成している状態での加熱処理時間ｔａに対して長くなる。よって、垂直方向の均一加熱を重点的に行い、同時に水平方向の均一加熱も行うので、回り込み入射による高周波電力が被加熱物１５０全体に均一に吸収され、被加熱物１５０を効率よく均一に加熱することができる。
また、被加熱物１５０の形状が略立方体形である場合には、電磁界強度の分布が垂直方向に円柱状の広がりを持ち水平方向に並んだ状態での加熱処理時間ｔｂは、電磁界強度の分布が水平方向に広がりを持ち垂直方向に層を成している状態での加熱処理時間ｔａと同じとなる。そして、この時間ｔａと時間ｔｂとが同じ時間で繰り返されるので、水平方向と垂直方向の均一加熱が同じ比率で繰り返される。よって、回り込み入射による高周波電力が、被加熱物全体に均一に吸収され、被加熱物を効率よく均一に加熱することができる。
以上のように、本実施の形態に係る高周波加熱装置１００は、形状情報取得部１２０により取得した被加熱物１５０の形状情報に基づいて、位相可変部１０３ａ及び１０３ｂの設定位相を制御して、それぞれのアンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を設定する。これにより、被加熱物１５０の形状に応じて適切な電磁界強度の分布が発生している状態で加熱処理を実行できるので、被加熱物１５０を効率よく均一に加熱することができる。
なお、上記実施の形態では、被加熱物１５０の形状を平たい形（形状１）、縦長形（形状２）及び立方体形（形状３）のいずれかに判定していたが、判定の数はこの限りではなく、やや平たい形や、やや縦長の形など、判定数を増やしてもかまわないし、平たい形から縦長の形の間を無段階で判定し、上記の同相モードで加熱する時間ｔａと逆相モードで過熱する時間ｔｂとの値の比率を設定するようにしてもかまわない。つまり、上記の第２の動作においては、被加熱物１５０の縦横比に応じて、同相モードで放射する時間ｔａ及び逆相モードで放射する時間ｔｂが予め定められていたが、例えば、特定した被加熱物１５０の縦横比が大きいほど、逆相モードで放射する時間ｔａに対する、同相モードで放射する時間ｔｂの比を大きくしてもよい。
例えば、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された面に対して平行な方向における被加熱物１５０の平均寸法（Ｌｈ）と垂直な方向における被加熱物１５０の寸法（Ｌｖ）との比率（Ｌｈ／Ｌｖ）に対応する上記ｔａ及びｔｂの値を、予めマトリクスで定めてメモリなどに格納しておき、平行な方向における平均寸法（Ｌｈ）と垂直な方向における平均寸法（Ｌｖ）との比率（Ｌｈ／Ｌｖ）に対応する上記ｔａ及びｔｂの値をメモリから読み出してもよい。
図１６は、水平方向の平均寸法（Ｌｈ）と垂直方向の寸法（Ｌｖ）との比率（Ｌｈ／Ｌｖ）に対応する上記ｔａ及びｔｂの値を定めたマトリクスの一例を示す図である。
例えば、水平方向の平均寸法（Ｌｈ）と垂直方向の寸法（Ｌｖ）との比率（Ｌｈ／Ｌｖ）が２である、すなわち、垂直方向の寸法に対して水平方向の平均寸法が２倍である場合には、図１６に示すマトリクスより、ｔａは２ｓｅｃ、ｔｂは１ｓｅｃとなる。
また、同相モードでの放射と逆相モードでの放射を交互に繰り返して実行する際に、同相モードでの放射を先に実行しているが、逆相モードでの放射を先に実行してもかまわない。
また、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を同相モードとする場合に、当該位相差は実質的に０度であればよく、−５度〜＋５度の範囲が望ましく、−１０度〜＋１０度の範囲も許容される。
また、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂから放射される高周波電力の位相差を逆相モードとする場合に、当該位相差は実質的に１８０度であればよく、１７５度〜１８５度の範囲が望ましく、１７０度〜１９０度の範囲も許容される。
また、上記実施の形態では、アンテナ１０４ａ及び１０４ｂが配置された面に垂直な方向における被加熱物１５０の寸法に対する当該面に平行な方向における被加熱物１５０の寸法の比を特定したが、垂直な方向における被加熱物１５０の寸法と平行な方向における被加熱物１５０の寸法とを比較し、その比較結果に応じて、同相モードで放射するか、逆相モードで放射するかを決定してもよい。具体的には、垂直な方向における被加熱物１５０の寸法が平行な方向における被加熱物１５０の寸法より小さい場合に横長形状であると判定し、同相モードで放射してもよい。また、垂直な方向における被加熱物１５０の寸法が平行な方向における被加熱物１５０の寸法より大きい場合に縦長形状であると判定し、逆相モードで放射してもよい。また、垂直な方向における被加熱物１５０の寸法が平行な方向における被加熱物１５０の寸法と実質的に等しい場合に立方体形と判定し、同相モードと逆相モードとを交互に放射してもよい。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態に係る高周波加熱装置は、実施の形態１に係る高周波加熱装置１００と比較して、ユーザによる操作により被加熱物の形状情報を取得する点が異なる。つまり、実施の形態１に係る高周波加熱装置１００は、ユーザによる操作を必要とせず、例えば赤外線センサやレーザーセンサにより被加熱物の形状情報を取得した。これに対し、本実施の形態に係る高周波加熱装置は、例えば赤外線センサやレーザーセンサといった２次元センサや３次元センサを必要とせず、ユーザの操作により被加熱物の形状情報を取得する。
図１７は、本発明の実施の形態２に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。
同図に示す高周波加熱装置２００は、図１に示す高周波加熱装置１００と比較して、形状情報取得部２２０が、ユーザの操作により被加熱物２５０の形状情報を取得する点が異なる。つまり、図１に示す高周波加熱装置１００では、制御部１３０が被加熱物１５０の形状を判定していたが、図１７に示す高周波加熱装置２００では、制御部２３０が被加熱物２５０の形状を判定しない。
具体的には、高周波加熱装置２００は、被加熱物２５０が、平皿に盛られた食品やラップに包まれたステーキ肉などのような比較的平たい（横長の）形状である場合や、コップや銚子などのような比較的縦長の形状である場合、もしくは、皿に高く積み上げられた食品や底の深いレンジパックなどのような立方体に近い形状である場合などにそれぞれ対応した形状選択ボタンを設け、ユーザが形状選択ボタンを押すことにより、被加熱物の形状情報を取得する。
これにより、高周波加熱装置２００は、高周波加熱装置１００と比較して、前述した赤外線センサやレーザーセンサが不要となるので、コストを低減し、さらに小型化することができる。
なお、図１７に示す加熱室２０１と、分配部２０２と、第１の位相可変部２０３ａ及び第２の位相可変部２０３ｂと、第１のアンテナ２０４ａと、第２のアンテナ２０４ｂと、高周波電力発生部２１０とは、それぞれ、図１に示す加熱室１０１と、分配部１０２と、第１の位相可変部１０３ａ及び第２の位相可変部１０３ｂと、第１のアンテナ１０４ａと、第２のアンテナ１０４ｂと、高周波電力発生部１１０とに対応する。
図１８、図１９を用いて、本実施の形態に係る高周波加熱装置２００の動作について説明する。
図１８は、本発明の実施の形態２に係る形状選択ボタンを有する高周波加熱装置２００の外観図である。
図１９は、本発明の実施の形態２に係る高周波加熱装置２００の基本的な動作を示すフローチャートである。
まず、形状情報取得部２２０は、被加熱物２５０の形状情報を取得する（ステップＳ２０１）。これは、図１８に示すように、高周波加熱装置２００が有する形状選択ボタンＳＢ１及びＳＢ２が、ユーザによる被加熱物２５０の形状の指定を受け付けることで達成される。つまり、この形状選択ボタンＳＢ１及びＳＢ２は形状情報取得部２２０として機能する。例えば、形状選択ボタンＳＢ１は被加熱物２５０が縦長の形状であることを示すユーザの指定を受け付け、形状選択ボタンＳＢ２は被加熱物２５０が横長の形状であることを示すユーザの指定を受け付ける。
次に、制御部２３０は、形状情報に応じて予め定められたモード（同相モード又は逆相モード）に切換える（ステップＳ２０２）。具体的には、形状選択ボタンＳＢ１がユーザの指定を受け付けた場合、制御部２３０は、アンテナ２０４ａ及び２０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が逆相モードとなるように、位相可変部２０３ａ及び２０３ｂの位相を設定する。一方、形状選択ボタンＳＢ２がユーザの指定を受け付けた場合、制御部２３０は、アンテナ２０４ａ及び２０４ｂからそれぞれ放射される高周波電力の位相差が同相モードとなるように、位相可変部２０３ａ及び２０３ｂの位相を設定する。
最後に、制御部２３０は、切換えられたモードで被加熱物２５０を加熱する（ステップＳ２０３）。
なお、各形状選択ボタンに応じて、予め決められた時間長比となるように、同相モードと逆相モードを加熱中に切換えてもよい。
また、形状選択ボタンＳＢ１及びＳＢ２の形状は、図１８に示した形状に限らず、ダイヤルボタンであってもよいし、タッチパネルであってもよい。また、形状選択ボタンとして、被加熱物１５０が立方体形である指定を受け付けるボタンがあってもよい。
以上実施の形態２のように、形状情報取得部は、ユーザによる前記被加熱物の形状の指定を受け付ける形状選択ボタンがあってもよい。これにより、形状情報取得部が簡素化でき、制御も単純化できる。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態に係る高周波加熱装置は、実施の形態１に係る高周波加熱装置１００及び実施の形態２に係る高周波加熱装置２００と比較して、形状情報によらずに同相モードと逆相モードとを切換える点が異なる。つまり、実施の形態１及び実施の形態２は、被加熱物の形状情報を取得して、形状情報に基づいて同相モードと逆相モードとを切換える構成であったが、本実施の形態では、常に同相モードと逆相モードとを交互に切換えて加熱する構成である。
本実施の形態によると、赤外線センサや、ユーザ操作による形状選択ボタンなどが不要となる。また、被加熱物の形状情報に基づいた制御も不要となるので、コストを低減し、装置を小型化することができる。また、水平方向に同一強度となるような電磁界強度の分布を形成する同相モードと、垂直方向に同一強度となるような電磁界強度の分布を形成する逆相モードとを交互に切換えることにより、被加熱物の形状や、加熱室内における被加熱物の配置にあまり依存せずに、常に効率よく均一で安定した加熱を実現することが可能となる。
図２０は、本発明の実施の形態３に係る高周波加熱装置の基本構成を示すブロック図である。
同図に示す高周波加熱装置３００は、図１に示す高周波加熱装置１００及び図１７に示す高周波加熱装置２００と比較して、形状情報取得部１２０及び形状情報取得部２２０を備えない。つまり、高周波加熱装置３００では、制御部３３０が、形状情報よらず予め定められた比率で同相モードと逆相モードとを交互に切換える。
なお、図２０に示す加熱室３０１と、分配部３０２と、第１の位相可変部３０３ａ及び第２の位相可変部３０３ｂと、第１のアンテナ３０４ａと、第２のアンテナ３０４ｂと、高周波電力発生部３１０とは、それぞれ、図１に示す加熱室１０１と、分配部１０２と、第１の位相可変部１０３ａ及び第２の位相可変部１０３ｂと、第１のアンテナ１０４ａと、第２のアンテナ１０４ｂと、高周波電力発生部１１０とに対応する。
図２１を用いて、本実施の形態に係る高周波加熱装置３００の動作について説明する。
図２１は、本発明の実施の形態３に係る高周波加熱装置３００の基本的な動作を示すフローチャートである。
制御部３３０は、予め定められた比率で同相モードと逆相モードとを交互に切換える（ステップＳ３０２）。ここで、予め定められた比率とは、同相モードにおける電磁界強度の分布および逆相モードにおける電磁界強度の分布によって設定される。例えば、同相モードの時間と逆相モードの時間との比率は、２：８〜８：２の範囲に設定するのが好ましい。そして、制御部３３０は、交互に切換えられる各モードで被加熱物３５０を加熱する（ステップＳ３０３）。
本実施の形態によれば、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂなどで示される電磁界強度の分布と、図１０、図１１、図１２、図１３などで示される電磁界強度の分布とが所定の比率で交互に形成されることとなる。このため、被加熱物３５０の形状が縦に長いものであっても、平たいものであっても、常に安定して効率よく均一に加熱することが可能となる。また、上記した電磁界強度の分布の各図に示されているように、加熱室３０１内の広い範囲にわたって電磁界強度の分布が均一に形成されるため、加熱室３０１内における被加熱物３５０の配置にあまり依存せずに、被加熱物３５０を効率よく均一に加熱することが可能となる。
以上、本発明に係る高周波加熱装置について、実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、実施の形態１で述べた赤外線センサやレーザーセンサとともに、実施の形態２で示した形状選択ボタンを有する構成であってもよい。
本発明は、高周波電力発生部と、被加熱物に高周波電力を放射する複数アンテナを備える高周波加熱装置において、被加熱物の形状がいかなる場合でも、被加熱物を効率よく均一に加熱することができるため、電子レンジなどの調理家電等として有用である。
１００、２００、３００ 高周波加熱装置
１０１、２０１、３０１ 加熱室
１０２、２０２、３０２ 分配部
１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ 第１の位相可変部（位相可変部）
１０３ｂ、２０３ｂ、３０３ｂ 第２の位相可変部（位相可変部）
１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ 第１のアンテナ（アンテナ）
１０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ 第２のアンテナ（アンテナ）
１０５ａ、１０５ｂ 位相設定信号
１０６ 形状情報信号
１１０、２１０、３１０ 高周波電力発生部
１１１、１１３ 発振部
１１２ 増幅部
１１４ 位相同期ループ
１１５ 周波数制御信号
１２０、２２０ 形状情報取得部
１３０、２３０、３３０ 制御部
１５０、２５０、３５０ 被加熱物
ＳＢ１、ＳＢ２ 形状選択ボタン

Claims (10)

  1. 加熱室に収納された被加熱物を加熱する高周波加熱装置であって、
    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で発生された高周波電力の位相を変化させる位相可変部と、
    前記加熱室内の同一面に配置され、前記位相可変部で位相が変化されたことにより所定の位相差を有する複数の高周波電力を前記被加熱物に放射する複数のアンテナと、
    前記被加熱物の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部と、
    第１モードにおいて前記複数の高周波電力が同相となるように前記位相可変部を制御し、第２モードにおいて前記複数の高周波電力が逆相となるように前記位相可変部を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記形状情報取得部で取得された形状情報に基づいて、前記同一面に垂直な方向における前記加熱物の寸法に対する前記同一面に平行な方向における前記被加熱物の寸法の比を特定し、特定した比に基づき、前記第１モードと前記第２モードとを切換える
    高周波加熱装置。
  2. 前記複数の高周波電力が同相とは、前記所定の位相差が実質的に０度であり、
    前記複数の高周波電力が逆相とは、前記所定の位相差が実質的に１８０度である
    請求項１に記載の高周波加熱装置。
  3. 前記制御部は、
    前記同一面に垂直な方向における前記被加熱物の寸法に対する前記同一面に平行な方向における前記被加熱物の寸法の比が大きいほど、前記第２モードの時間長に対する前記第１モードの時間長の比が大きくなるように前記第１モードと前記第２モードとを加熱中に切換える
    請求項１又は２に記載の高周波加熱装置。
  4. 前記制御部は、
    前記同一面に垂直な方向における前記被加熱物の寸法に対する前記同一面に平行な方向における前記被加熱物の寸法の比が、
    １より大きい第１の値以上の場合には、前記第１モードに切換え、
    １未満の第２の値以下の場合には、前記第２モードに切換える
    請求項１又は２に記載の高周波加熱装置。
  5. 前記制御部は、
    前記同一面に垂直な方向における前記被加熱物の寸法に対する前記同一面に平行な方向における前記被加熱物の寸法の比が実質的に１の場合には、前記第１モードの時間長と前記第２モードの時間長とがほぼ等しくなるように前記第１モードと前記第２モードとを加熱中に切換える
    請求項１又は２に記載の高周波加熱装置。
  6. 前記同一面は、前記加熱室の底面又は上面であり、
    前記制御部は、
    前記被加熱物が、平皿に盛られた食品である場合には、前記第１モードに切換え、
    前記被加熱物が、銚子に入った酒である場合には、前記第２モードに切換える
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  7. 前記制御部は、
    前記第１モード及び前記第２モードを交互に繰り返す
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  8. 前記形状情報取得部は、前記被加熱物の外形形状や寸法を検出するセンサである
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  9. 前記形状情報取得部は、ユーザによる前記被加熱物の形状の指定を受け付ける形状選択ボタンである
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  10. 前記複数のアンテナは、平面アンテナである
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
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