JP5064924B2 - マイクロ波処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロ波により対象物を処理するマイクロ波処理装置に関する。
マイクロ波により対象物を処理する装置として、電子レンジがある。電子レンジにおいては、マイクロ波発生装置から発生されたマイクロ波が、金属製の加熱室内部に放射される。これにより、加熱室内部に配置された対象物がマイクロ波により加熱される。
従来より、電子レンジのマイクロ波発生装置として、マグネトロンが用いられている。この場合、マグネトロンにより発生されたマイクロ波は、導波管を通じて加熱室内部に供給される。
ここで、加熱室内部におけるマイクロ波の電磁波分布が不均一であると、対象物を均一に加熱することができない。そこで、マグネトロンにより発生されるマイクロ波を第１および第２の導波管を通じて加熱室内部に供給する電子レンジが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−４７３２２号公報
マグネトロンにより発生されたマイクロ波を加熱室内部へ供給するための導波管は、中空の金属管により形成される。したがって、特許文献１の電子レンジでは、第１および第２の導波管を形成する複数の金属管が必要となる。それにより、電子レンジが大型化する。
また、特許文献１には、マグネトロンにより発生されたマイクロ波を、回転可能に設けられた複数の放射アンテナから放射する旨が記載されている。この場合にも、各放射アンテナの回転スペースを確保するために電子レンジが大型化する。
本発明の目的は、対象物に所望の電磁波分布でマイクロ波を与えるとともに、十分な小型化が実現されたマイクロ波処理装置を提供することである。
（１）本発明に係るマイクロ波処理装置は、マイクロ波を用いて対象物を処理するマイクロ波処理装置であって、マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、マイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射する第１および第２の放射部と、第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を変化させる第１の位相可変部と、第１および第２の放射部からの反射電力を検出する検出部と、マイクロ波発生部を制御する制御部とを備え、第１および第２の放射部は、放射されるマイクロ波が互いに干渉するように、互いに対向するように設けられ、制御部は、マイクロ波発生部により第１の出力電力でマイクロ波を発生させるとともに、第１の位相可変部を制御して位相差を予め定められた値に設定し、そのマイクロ波の周波数を変化させつつ第１および第２の放射部から対象物にマイクロ波を放射させ、検出部により検出される反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて対象物の処理のためのマイクロ波の周波数を処理周波数として決定する第１の処理を行った後、決定された処理周波数のマイクロ波を第１の出力電力よりも大きい第２の出力電力でマイクロ波発生部により発生させるとともに、第１の位相可変部を制御して位相差を変化させて対象物を処理する第２の処理を開始するものである。
このマイクロ波処理装置においては、マイクロ波発生部により発生されたマイクロ波が第１および第２の放射部から対象物に放射される。
第１および第２の放射部は、放射されるマイクロ波が互いに干渉するように配置されている。これにより、第１の放射部から放射されるマイクロ波と第２の放射部から放射されるマイクロ波とが干渉する。
第１の位相可変部は、第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を変化させる。これにより、第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の干渉状態が変化する。それにより、対象物周辺の電磁波分布が変化する。したがって、対象物に所望の電磁波分布でマイクロ波を与えることが可能となる。その結果、対象物を均一に処理することができ、または対象物の所望の部分を集中的に処理することができる。
この場合、対象物ならびに第１および第２の放射部を移動させるための機構およびスペースが必要なくなるので、マイクロ波処理装置の十分な小型化および低コスト化が実現される。
第１および第２の放射部は、互いに対向するように設けられる。
この場合、第１の放射部と第２の放射部との間に対象物を配置することにより、第１および第２の放射部から対象物にマイクロ波を確実に放射することができる。また、第１および第２の放射部が互いに対向しているので、第１の放射部から放射されるマイクロ波と第２の放射部から放射されるマイクロ波とが確実に干渉する。
マイクロ波処理装置は、第１および第２の放射部からの反射電力を検出する検出部と、マイクロ波発生部を制御する制御部とを備え、制御部は、マイクロ波発生部により第１の出力電力でマイクロ波を発生させるとともに、第１の位相可変部を制御して位相差を予め定められた値に設定し、そのマイクロ波の周波数を変化させつつ第１および第２の放射部から対象物にマイクロ波を放射させ、検出部により検出される反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて対象物の処理のためのマイクロ波の周波数を処理周波数として決定した後、決定された処理周波数のマイクロ波を第１の出力電力よりも大きい第２の出力電力でマイクロ波発生部により発生させるとともに、第１の位相可変部を制御して位相差を変化させる。
この場合、マイクロ波発生部によりマイクロ波の周波数が変化されつつ第１および第２の放射部から対象物にマイクロ波が放射される。このとき、検出部により検出される第１および第２の放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて、対象物の処理のためのマイクロ波の周波数が処理周波数として決定される。決定された処理周波数のマイクロ波がマイクロ波発生部により発生される。
このように、第１および第２の放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられるので、対象物の処理時に発生する反射電力が低減される。これにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。
また、反射電力に起因してマイクロ波発生部が発熱する場合でも、発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生部の破損および故障が防止される。
（２）制御部は、第２の処理を停止し、第１の処理を行い、第１の処理を行った後、第２の処理を開始することにより対象物の処理を再開してもよい。
この場合、対象物の処理中に、マイクロ波発生部によりマイクロ波の周波数が変化されつつ第１および第２の放射部から対象物にマイクロ波が放射される。このとき、検出部により検出される第１および第２の放射部からの反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて、対象物の処理のためのマイクロ波の周波数が処理周波数として決定される。
これにより、対象物の処理中であっても、例えば所定時間の経過毎に、または反射電力が予め定められたしきい値を超えたときに、決定された処理周波数のマイクロ波が対象物の処理に用いられる。これにより、対象物の処理が進行するとともに経時的に変化する反射電力の増加が抑制される。それにより、マイクロ波処理装置の電力変換効率が向上される。
また、反射電力に起因してマイクロ波発生部が発熱する場合でも、発熱量が低減される。その結果、反射電力に起因するマイクロ波発生部の破損および故障が防止される。
（３）第１の放射部は、第１の方向に沿ってマイクロ波を放射し、第２の放射部は、第１の方向と逆の第２の方向に沿ってマイクロ波を放射し、マイクロ波処理装置は、マイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を第１の方向と交差する第３の方向に沿って対象物に放射する第３の放射部をさらに備えてもよい。
この場合、第１の放射部からマイクロ波が第１の方向に沿って対象物に放射され、第２の放射部からマイクロ波が第１の方向と逆の第２の方向に沿って対象物に放射される。また、第３の放射部からマイクロ波が第１の方向と交差する第３の方向に沿って対象物に放射される。
このように、異なる第１、第２および第３の方向からマイクロ波を対象物に放射することができるので、マイクロ波の指向性にかかわらず、対象物を効率的に加熱することが可能となる。
（４）マイクロ波発生部は、第１および第２のマイクロ波発生部を含み、第１および第２の放射部は、第１のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射し、第３の放射部は、第２のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射してもよい。
この場合、共通の第１のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波が第１および第２の放射部から対象物に放射されるので、第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を第１の位相可変部により容易に変化させることができる。
また、第２のマイクロ波発生部から発生されるマイクロ波が第３の放射部から対象物に放射されるので、第３の放射部から放射されるマイクロ波の周波数を第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の周波数とは独立に制御することが可能となる。それにより、対象物の処理時に発生する反射電力を十分に低減することができる。その結果、マイクロ波処理装置の電力変換効率が十分に向上される。
（５）第１の放射部は、第１の方向に沿ってマイクロ波を放射し、第２の放射部は、第１の方向と逆の第２の方向に沿ってマイクロ波を放射し、マイクロ波処理装置は、マイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を第１の方向と交差する第３の方向に沿って対象物に放射する第３の放射部と、マイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を第３の方向と逆の第４の方向に沿って対象物に放射する第４の放射部とをさらに備え、第３および第４の放射部は、互いに対向するように設けられてもよい。
この場合、第１の放射部からマイクロ波が第１の方向に沿って対象物に放射され、第２の放射部からマイクロ波が第１の方向と逆の第２の方向に沿って対象物に放射される。また、第３の放射部からマイクロ波が第１の方向と交差する第３の方向に沿って対象物に放射され、第４の放射部からマイクロ波が第３の方向と逆の第４の方向に沿って対象物に放射される。
このように、対象物を異なる第１、第２、第３および第４の方向から放射することができるので、マイクロ波の指向性にかかわらず、対象物をより効率的に加熱することが可能となる。
（６）マイクロ波処理装置は、第３および第４の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を変化させる第２の位相可変部をさらに備えてもよい。
互いに対向する第３および第４の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を変化させることにより、第３の放射部と第４の放射部との間の電磁波分布を変化させることができる。したがって、対象物に所望の電磁波分布でマイクロ波を与えることが可能となる。その結果、対象物を均一に処理することができ、または対象物の所望の部分を集中的に処理することができる。
この場合、対象物ならびに第１、第２、第３および第４の放射部を移動させるための機構およびスペースが必要なくなるので、マイクロ波処理装置の十分な小型化および低コスト化が実現される。
（７）マイクロ波発生部は、第１および第２のマイクロ波発生部を含み、第１および第２の放射部は、第１のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射し、第３および第４の放射部は、第２のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射してもよい。
この場合、共通の第１のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波が第１および第２の放射部から対象物に放射されるので、第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を第１の位相可変部により容易に変化させることができる。
また、共通の第２のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波が第３および第４の放射部から対象物に放射されるので、第３および第４の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を第２の位相可変部により容易に変化させることができる。
これにより、第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の周波数と、第３および第４の放射部から放射されるマイクロ波の周波数とを独立に制御することが可能となる。
それにより、対象物の処理時に発生する反射電力をさらに十分に低減することができる。その結果、マイクロ波処理装置の電力変換効率がさらに十分に向上される。
（８）対象物の処理は加熱処理であり、マイクロ波処理装置は、対象物を加熱のために収容する加熱室をさらに備えてもよい。この場合、加熱室の内部に対象物を収容することにより、対象物の加熱処理を行うことができる。
（９）マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する半導体素子を含み、第１および第２の放射部の各々は、マイクロ波発生部の半導体素子に接続されるアンテナを含んでもよい。
（１０）マイクロ波発生部は、第１および第２の放射部からの反射電力により発生する熱を放散する放熱部材を含み、第１の出力電力は、放熱部材が放熱可能なエネルギーよりも小さくてもよい。
本発明によれば、互いに対向する第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を変化させることにより、第１の放射部と第２の放射部との間の電磁波分布を変化させることができる。したがって、対象物に所望の電磁波分布でマイクロ波を与えることが可能となる。その結果、対象物を均一に処理することができ、または対象物の所望の部分を集中的に処理することができる。
この場合、対象物ならびに第１および第２の放射部を移動させるための機構およびスペースが必要なくなるので、マイクロ波処理装置の十分な小型化および低コスト化が実現される。
以下、本発明の一実施の形態に係るマイクロ波処理装置について説明する。以下の説明では、マイクロ波処理装置の一例として、電子レンジを説明する。
［１］ 第１の実施の形態
（１−１） 電子レンジの構成および動作の概略
図１は、第１の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態に係る電子レンジ１は、マイクロ波発生装置１００および筐体５０１を含む。筐体５０１内には、３個のアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３が設けられる。
本実施の形態において、筐体５０１内の３個のアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３のうち２個のアンテナＡ１，Ａ２は、水平方向において互いに対向するように配置される。
マイクロ波発生装置１００は、電圧供給部２００、マイクロ波発生部３００、電力分配器３５０、同一の構成を有する３個の位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ、同一の構成を有する３個のマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０、同一の構成を有する３個の反射電力検出装置６００，６１０，６２０およびマイクロコンピュータ７００を備える。マイクロ波発生装置１００は、電源プラグ１０を介して商用電源に接続される。
マイクロ波発生装置１００において、電圧供給部２００は、商用電源から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換し、可変電圧をマイクロ波発生部３００に与え、直流電圧をマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０に与える。
マイクロ波発生部３００は、電圧供給部２００から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生する。電力分配器３５０は、マイクロ波発生部３００により発生されるマイクロ波を位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃに略等分配する。電力分配器３５０は、例えば位相可変器３５１ａへ入力するマイクロ波の位相を基準とした場合に、位相可変器３５１ｂへ入力するマイクロ波の位相を１８０度遅らせ、位相可変器３５１ｃへ入力するマイクロ波の位相を９０度遅らせる。
位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃの各々は、例えばバラクタダイオード（可変容量ダイオード）を含む。位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃの各々は、マイクロコンピュータ７００により制御され、与えられたマイクロ波の位相を調整する。
なお、位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃの各々は、バラクタダイオードに代えて、例えばピン（ＰＩＮ）ダイオードおよび複数の線路を含んでもよい。
例えば、位相可変器３５１ａ，３５１ｂの少なくとも一方を制御することにより、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を変化させることができる。詳細は後述する。
マイクロ波増幅部４００，４１０，４２０は、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃから与えられたマイクロ波をそれぞれ増幅する。電圧供給部２００、マイクロ波発生部３００およびマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０の構成および動作の詳細は後述する。
反射電力検出装置６００，６１０，６２０は、検波ダイオード、方向性結合器および終端器等を含み、マイクロ波増幅部４００，４１０，４２０により増幅されたマイクロ波を筐体５０１内に設けられたアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３に与える。これにより、筐体５０１内でアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３からマイクロ波が放射される。
このとき、アンテナＡ１，Ａ２，Ａ３から反射電力検出装置６００，６１０，６２０に反射電力が与えられる。反射電力検出装置６００，６１０，６２０は、与えられた反射電力の大きさに対応する反射電力検出信号をマイクロコンピュータ７００に与える。
筐体５０１内には、対象物の温度を測定するための温度センサＴＳが設けられている。温度センサＴＳによる対象物の温度測定値は、マイクロコンピュータ７００に与えられる。
マイクロコンピュータ７００は、電圧供給部２００、マイクロ波発生部３００および位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃを制御する。詳細は後述する。
（１−２） マイクロ波発生装置の構成の詳細
図２は、図１の電子レンジ１を構成するマイクロ波発生装置１００の概略側面図であり、図３は、図２のマイクロ波発生装置１００の一部の回路構成を模式的に示した図である。
図２および図３に基づき、マイクロ波発生装置１００の各構成部の詳細を説明する。なお、図２および図３では、電力分配器３５０、位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ、マイクロ波増幅部４１０，４２０、反射電力検出装置６００，６１０，６２０およびマイクロコンピュータ７００の図示は省略する。
図２の電圧供給部２００は、整流回路２０１（図３）および電圧制御装置２０２（図３）を含む。電圧制御装置２０２は、トランス２０２ａおよび電圧制御回路２０２ｂを含む。整流回路２０１および電圧制御装置２０２は、樹脂等の絶縁材料により構成されたケースＩＭ１（図２）内に収容されている。
図２のマイクロ波発生部３００は、放熱フィン３０１および回路基板３０２を含む。回路基板３０２には、図３のマイクロ波発生器３０３が形成されている。回路基板３０２は、放熱フィン３０１上に設けられる。回路基板３０２およびマイクロ波発生器３０３は、放熱フィン３０１上において、金属ケースＩＭ２内に収容されている。マイクロ波発生器３０３は、例えば、トランジスタ等の回路素子により構成される。
マイクロ波発生器３０３は、図１のマイクロコンピュータ７００に接続されている。これにより、マイクロ波発生器３０３の動作は、マイクロコンピュータ７００により制御される。
図２のマイクロ波増幅部４００は、放熱フィン４０１および回路基板４０２を含む。回路基板４０２上には、図３の３個の増幅器４０３，４０４，４０５が形成されている。回路基板４０２は、放熱フィン４０１上に設けられる。回路基板４０２および増幅器４０３，４０４，４０５は、放熱フィン４０１上において、金属ケースＩＭ３内に収容されている。増幅器４０３，４０４，４０５は、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）等を用いたトランジスタ等の高耐熱性かつ高耐圧の半導体素子により構成される。
図３に示すように、マイクロ波発生器３０３の出力端子は、回路基板３０２に形成された線路Ｌ１、図１の電力分配器３５０および位相可変器３５１ａ（図３には示していない）、同軸ケーブルＣＣ１、および回路基板４０２に形成された線路Ｌ２を介して増幅器４０３の入力端子に接続されている。なお、同軸ケーブルＣＣ１と線路Ｌ２とは、絶縁連結部ＭＣにおいて接続されている。
増幅器４０３の出力端子は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ３を介して電力分配器４０６の入力端子に接続されている。電力分配器４０６は、増幅器４０３から線路Ｌ３を介して入力されたマイクロ波を２分配して出力する。
電力分配器４０６の２個の出力端子は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ４，Ｌ５を介して増幅器４０４および増幅器４０５のそれぞれの入力端子に接続されている。
増幅器４０４および増幅器４０５のそれぞれの出力端子は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ６，Ｌ８を介して電力合成器４０７の入力端子に接続されている。電力合成器４０７は、入力されたそれぞれのマイクロ波を合成する。電力合成器４０７の出力端子は、回路基板４０２に形成された線路Ｌ７を介して同軸ケーブルＣＣ２の一端に接続されている。この同軸ケーブルＣＣ２には、図１の反射電力検出装置６００が介挿されている。
同軸ケーブルＣＣ２の他端は、筐体５０１内に設けられたアンテナＡ１に接続されている。なお、同軸ケーブルＣＣ２と線路Ｌ７とは、絶縁連結部ＭＣにおいて接続されている。
整流回路２０１の一対の入力端子およびトランス２０２ａの一次巻線には、商用電源ＰＳから交流電圧ＶＣＣが与えられる。交流電圧ＶＣＣは、例えば、１００（Ｖ）である。整流回路２０１の一対の出力端子には、高電位側の電源ラインＬＶ１および低電位側の電源ラインＬＶ２が接続されている。
整流回路２０１は、商用電源ＰＳから与えられる交流電圧ＶＣＣを整流し、直流電圧ＶＤＤを電源ラインＬＶ１，ＬＶ２間に印加する。直流電圧ＶＤＤは、例えば、１４０（Ｖ）である。増幅器４０３，４０４，４０５の電源端子は電源ラインＬＶ１に接続され、増幅器４０３，４０４，４０５の接地端子は電源ラインＬＶ２に接続されている。
トランス２０２ａの二次巻線は、電圧制御回路２０２ｂの一対の入力端子に接続されている。トランス２０２ａは交流電圧ＶＣＣを降圧する。電圧制御回路２０２ｂは、トランス２０２ａにより降圧された交流電圧から任意に調整可能な可変電圧ＶＶＡをマイクロ波発生器３０３に与える。可変電圧ＶＶＡは、例えば、０〜１０（Ｖ）の間で調整可能な電圧である。
マイクロ波発生器３０３は、電圧制御回路２０２ｂから与えられる可変電圧ＶＶＡに基づいてマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器３０３により発生されたマイクロ波は、線路Ｌ１（図１の電力分配器３５０および位相可変器３５１ａ〜３５１ｃ）、同軸ケーブルＣＣ１および線路Ｌ２を介して増幅器４０３に与えられる。
増幅器４０３は、マイクロ波発生器３０３から与えられたマイクロ波の電力を増幅する。増幅器４０３により増幅されたマイクロ波は、線路Ｌ３、電力分配器４０６、および線路Ｌ４，Ｌ５を介して増幅器４０４，４０５に与えられる。
増幅器４０４，４０５は、増幅器４０３から与えられたマイクロ波の電力を増幅する。増幅器４０４および増幅器４０５により増幅されたマイクロ波は、それぞれ線路Ｌ６，Ｌ８を介して電力合成器４０７に入力され、電力合成器４０７により合成されて出力され、線路Ｌ７および同軸ケーブルＣＣ２を介してアンテナＡ１に与えられる。増幅器４０４，４０５からアンテナＡ１に与えられたマイクロ波は、筐体５０１内へ放射される。
（１−３） マイクロコンピュータの制御手順
図４および図５は、図１のマイクロコンピュータ７００の制御手順を示すフローチャートである。
図１のマイクロコンピュータ７００は、使用者の操作により対象物の加熱が指令されることにより以下に示すマイクロ波処理を行う。
図４に示すように、マイクロコンピュータ７００は、初めに自己に内蔵されたタイマによる計測動作を開始させる（ステップＳ１１）。そして、図１のマイクロ波発生部３００を制御することにより、予め定められた第１の出力電力を電子レンジ１の出力電力として設定する（ステップＳ１２）。この第１の出力電力は、後述の第２の出力電力よりも小さい。第１の出力電力の決定方法については後述する。
次に、マイクロコンピュータ７００は、マイクロ波発生部３００により発生されるマイクロ波の周波数を電子レンジ１で用いられる２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの全周波数帯域にかけてスイープ（掃引）するとともに、図１の反射電力検出装置６００，６１０，６２０により検出される反射電力と周波数との関係を記憶する（ステップＳ１３）。この周波数帯域はＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドと呼ばれている。
なお、マイクロコンピュータ７００は、マイクロ波の周波数のスイープ時に全周波数帯域における反射電力と周波数との関係を記憶する代わりに、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみを記憶してもよい。この場合、マイクロコンピュータ７００内の記憶装置の使用領域を削減することができる。
続いて、マイクロコンピュータ７００は、ＩＳＭバンドから特定の周波数を抽出する周波数抽出処理を行う（ステップＳ１４）。
この周波数抽出処理では、例えば、記憶した反射電力から特定の反射電力（例えば、最小値）を識別し、その反射電力が得られたときの周波数を本加熱周波数として抽出する。この具体例については後述する。
なお、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみをマイクロコンピュータ７００が複数組記憶する場合には、記憶された複数の周波数の中から特定の周波数が本加熱周波数として抽出される。
次に、マイクロコンピュータ７００は、予め定められた第２の出力電力を電子レンジ１の出力電力として設定する（ステップＳ１５）。
この第２の出力電力は、図１の筐体５０１内に配置された対象物を加熱するための電力であり、電子レンジ１の最大出力電力（定格出力電力）に相当する。例えば、電子レンジ１の定格出力電力が９５０Ｗである場合、第２の出力電力は９５０Ｗとして予め定められる。
そして、マイクロコンピュータ７００は、第２の出力電力で本加熱周波数のマイクロ波をアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３から筐体５０１内に放射させる（ステップＳ１６）。これにより、筐体５０１内に配置された対象物が加熱される（本加熱）。
ここで、マイクロコンピュータ７００は、図１の位相可変器３５１ａおよび位相可変器３５１ｂの少なくとも一方を制御することにより、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を連続的または段階的に変化させる（ステップＳ１７）。
その後、マイクロコンピュータ７００は、図１の温度センサＴＳにより検出される対象物の温度が目標温度（例えば、７０℃）に達したか否かを判別する（ステップＳ１８）。なお、目標温度は、予め固定的に設定されていてもよいし、使用者により手動で任意に設定されてもよい。
対象物の温度が目標温度に達していない場合、マイクロコンピュータ７００は、反射電力検出装置６００により検出される反射電力が予め定められたしきい値を超えたか否かを判別する（ステップＳ１９）。しきい値の決定方法については後述する。
反射電力が予め定められたしきい値を超えない場合、マイクロコンピュータ７００は、タイマによる計測値に基づいて、ステップＳ１１におけるタイマの計測動作開始時から所定時間（例えば、１０秒）が経過したか否かを判別する（ステップＳ２０）。
所定時間が経過していない場合、マイクロコンピュータ７００は、第２の出力電力で本加熱周波数のマイクロ波を放射した状態を維持しつつ、ステップＳ１８〜Ｓ２０の動作を繰り返す。
ステップＳ１８において、対象物の温度が目標温度に達した場合、マイクロコンピュータ７００は、マイクロ波処理を終了する。
また、ステップＳ１９において、反射電力が予め定められたしきい値を超えた場合、マイクロコンピュータ７００は、ステップＳ１１の動作に戻る。
ステップＳ２０において、所定時間が経過した場合、マイクロコンピュータ７００は、図５に示すようにタイマをリセットするとともに、再度タイマの計測動作を開始させる（ステップＳ２１）。
ここで、マイクロコンピュータ７００は、図１の位相可変器３５１ａおよび位相可変器３５１ｂの少なくとも一方を制御することにより、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を０度に戻す（ステップＳ２２）。
そして、マイクロコンピュータ７００は、ステップＳ１２と同様に、第１の出力電力を電子レンジ１の出力電力として設定する（ステップＳ２３）。
続いて、マイクロコンピュータ７００は、ステップＳ１６において抽出した本加熱周波数を基準周波数として設定し、その基準周波数を含む一定範囲の周波数帯域（例えば、基準周波数から±５ＭＨｚの範囲内の周波数帯域）で、マイクロ波の周波数を部分的にスイープするとともに、反射電力検出装置６００により検出される反射電力と周波数との関係を記憶する（ステップＳ２４）。
なお、ここでも、マイクロコンピュータ７００は、マイクロ波の周波数のスイープ時に上記の部分的な周波数帯域における反射電力と周波数との関係を記憶する代わりに、反射電力が極小値を示すときの反射電力と周波数との関係のみを記憶してもよい。この場合、マイクロコンピュータ７００内の記憶装置の使用領域を削減することができる。
ステップＳ２４でスイープの対象となる周波数帯域は、ステップＳ１３でスイープの対象となる周波数帯域、すなわちＩＳＭバンドよりも狭い。したがって、ステップＳ２４のスイープに必要な時間は、ステップＳ１３のスイープに必要な時間に比べて短縮される。
次に、マイクロコンピュータ７００は、ステップＳ２４でスイープの対象となる周波数帯域の中から特定の周波数を再度抽出する周波数再抽出処理を行う（ステップＳ２５）。この周波数再抽出処理は、ステップＳ１４の周波数抽出処理と同様の処理である。
さらに、マイクロコンピュータ７００は、上述の第２の出力電力を電子レンジ１の出力電力として設定する（ステップＳ２６）。
そして、マイクロコンピュータ７００は、第２の出力電力で新たに抽出された本加熱周波数のマイクロ波をアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３から筐体５０１内に放射させる（ステップＳ２７）。
ここで、マイクロコンピュータ７００は、ステップＳ１７の動作と同様に、図１の位相可変器３５１ａおよび位相可変器３５１ｂの少なくとも一方を制御することにより、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を連続的または段階的に変化させる（ステップＳ２８）。
その後、マイクロコンピュータ７００は、上記ステップＳ１８〜Ｓ２０と同様にステップＳ２９〜Ｓ３１の動作を行う。なお、ステップＳ３０において、反射電力が予め定められたしきい値を超えた場合、マイクロコンピュータ７００は、図４のステップＳ１１の動作に戻る。また、ステップＳ３１において、所定時間が経過した場合、マイクロコンピュータ７００は、ステップＳ２１の動作に戻る。
（１−４）対向するアンテナから放射されるマイクロ波の位相差
上記のように、ステップＳ１７およびステップＳ２８において、マイクロコンピュータ７００は、対象物の本加熱時に、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を変化させる。このようなマイクロコンピュータ７００による制御の理由を説明する。
上述のように、筐体５０１内の３個のアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３のうち２個のアンテナＡ１，Ａ２は、水平方向において互いに対向するように配置される。これにより、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２を結ぶ軸上では、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波が相互に干渉すると考えられる。
図６は、図１のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の相互干渉を説明するための図である。図６（ａ）に、アンテナＡ１，Ａ２から同じ位相（位相差０度）でマイクロ波が放射される状態が示されている。
図６（ａ）に示すように、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の強さは正弦波状に変化する。なお、図６（ａ）では、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の強さを明瞭に示すためにアンテナＡ１，Ａ２の位置を縦方向にずらしている。
図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）および図６（ｅ）に、位置ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４におけるマイクロ波の強さの時間的変化が示されている。位置ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４は、アンテナＡ１，Ａ２を結ぶ軸ｃｘ上に並んでいる。図６（ｂ）〜図６（ｅ）においては、縦軸がマイクロ波の強さを表し、横軸が時間を表す。
位置ｘ１〜ｘ４におけるマイクロ波の強さは、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波を合成することにより得られる。図６（ｂ）〜図６（ｅ）を比較すると、マイクロ波の強さの振幅は、位置ｘ１で最大値を示す。また、位置ｘ２，ｘ４で中程度であり、位置ｘ３で０である。
電子レンジ１においては、マイクロ波の強さの振幅が大きい位置ほど対象物の温度上昇値が高くなる。一方、マイクロ波の強さの振幅が小さい位置ほど対象物の温度上昇値が低くなる。
したがって、本例では、位置ｘ１で対象物の温度を最も上昇させることができ、位置ｘ２，ｘ４で対象物の温度を中程度に上昇させることができる。一方、位置ｘ３では対象部の温度をほとんど上昇させることができない。
ここで、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差が変化する場合を想定する。図７は、図１のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差が変化する場合のマイクロ波の相互干渉を説明するための図である。
図７（ａ）に示すように、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差が変化すると、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の相互干渉の状態も変化する。
図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）および図７（ｅ）には、位置ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４におけるマイクロ波の強さの時間的変化が示されている。図７（ｂ）〜図７（ｅ）においても、縦軸がマイクロ波の強さを表し、横軸が時間を表す。
図７（ｂ）〜図７（ｅ）を比較すると、マイクロ波の強さの振幅は、位置ｘ１，ｘ３，ｘ４で中程度であり、位置ｘ２で０である。
したがって、この場合、位置ｘ１，ｘ３，ｘ４で対象物の温度を中程度に上昇させることができる。一方、位置ｘ２では対象部の温度をほとんど上昇させることができない。
上記より、本発明者は、対向して放射されるマイクロ波の位相差を変化させることによりマイクロ波の相互干渉の状態を容易に変更させることができると考え、その結果、マイクロ波の位相差を変化させることにより電子レンジ１内のマイクロ波の強さ分布（電磁波分布）を容易に変化させることができると考えた。
なお、上記では、アンテナＡ１，Ａ２を結ぶ軸ｃｘ上でのマイクロ波の干渉について説明したが、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の相互干渉は、アンテナＡ１，Ａ２を結ぶ軸ｃｘの周辺の空間でも発生すると考えられる。
本発明者は、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差に依存して電磁波分布の不均一性が変化することを確認するために以下の試験を行った。
図８〜図１０は、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差と筐体５０１内部の電磁波分布との関係を調査するための実験内容およびその実験結果を示す図である。
図８（ａ）に図１の筐体５０１の横断面図が示されている。この実験では、初めに筐体５０１の内部に所定量の水が入った複数のカップＣＵを配置する。
そして、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２からマイクロ波を放射させる。その後、所定時間が経過するとともにマイクロ波の放射を停止し、各カップＣＵ内の中央部（図８（ａ）のＰ点）で、マイクロ波の放射による水の温度上昇値を測定した。
アンテナＡ１から放射されるマイクロ波とアンテナＡ２から放射されるマイクロ波との間で複数の位相差を設定し、設定した位相差ごとに複数回マイクロ波を放射した。なお、本実験では、位相差を０度〜３２０度にかけて４０度ごとに設定した。
このように、本発明者は、筐体５０１内部の水平面内に配置された水の温度上昇値を測定することによりマイクロ波の電磁波分布を調査した。本実験によれば、水の温度上昇値が高い領域で電磁波のエネルギーが強いと判定でき、水の温度上昇値が低い領域で電磁波のエネルギーが弱いと判定できる。
図８（ｂ）に、マイクロ波の位相差を０度に設定した場合の実験結果が水の温度上昇値に基づく等温線により示されている。同様に、図８（ｃ）〜図１０（ｊ）に、マイクロ波の位相差を４０度から３２０度にかけて４０度ごとに設定した場合の実験結果が示されている。
このように、図８（ｂ）〜図１０（ｊ）に示される実験結果によれば、水の温度上昇値は、筐体５０１内で大きくばらつく。また、設定される位相差が変化することにより、温度上昇値のばらつきが変化する。
例えば、図９（ｅ）および図９（ｆ）に示すように、位相差が１２０度および１６０度に設定される場合には、筐体５０１の一側面に近い領域ＨＲ１で温度上昇値が非常に高くなる。
一方、図１０（ｉ）および図１０（ｊ）に示すように、位相差が２８０度および３２０度に設定される場合には、筐体５０１の他側面に近い領域ＨＲ２で温度上昇値が非常に高くなる。
これにより、本発明者は、筐体５０１内の電磁波分布の不均一性が、上記の位相差に応じて変化することに着目し、対象物の本加熱時に、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を変化させることにより、対象物を均一に加熱することが可能であること、および対象物の特定の部分を集中的に加熱することが可能であることを見い出した。
本実施の形態では、上記ステップＳ１７およびステップＳ２８の動作により、対象物の本加熱時に、筐体５０１内に配置された対象物を均一に加熱することが可能となる。
位相差を変化させることにより筐体５０１内の電磁波分布を変化させることができるので、筐体５０１内に配置された対象物を筐体５０１内で移動させる必要がなくなる。さらに、電磁波分布を変化させるためにマイクロ波を放射するアンテナを移動させる必要もなくなる。
したがって、対象物またはアンテナを移動させるための機構が必要なくなるとともに、筐体５０１内に対象物またはアンテナの移動用のスペースを確保する必要もなくなる。その結果、電子レンジ１の低コスト化および小型化が実現される。
本実施の形態において、マイクロコンピュータ７００は、位相差を連続的または段階的に変化させるとしているが、位相差を段階的に変化させる場合、位相差は例えば４０度ごとに変化させてもよいし、４５度ごとに変化させてもよい。なお、この場合、一段階当りに変化させる位相差の値は上記に限定されないが、できる限り小さい値に設定することが好ましい。これにより、対象物の不均一な加熱をより低減することができる。
位相差の変化の周期は、予め固定的に設定してもよいし、使用者により手動で任意に設定してもよい。
位相差の変化の周期は、固定的に設定する場合、例えば３０秒で０度から３６０度まで変化するように設定してもよいし、１０秒で０度から３６０度まで変化するように設定してもよい。
位相差の変化は、必ずしも０度から３６０度にかけて行う必要はない。例えば、予め複数の位相差の値とその位相差の値に対応する電磁波分布との関係をマイクロコンピュータ７００の内蔵メモリに記憶させる。
この場合、マイクロコンピュータ７００は、対象物の加熱状態に応じて複数の位相差の値を選択的に設定することができる。
具体的には、筐体５０１内に温度センサＴＳを複数配置する。この場合、対象物の温度を複数の部分について測定することができ、対象物の温度分布を知ることができる。
このとき、マイクロコンピュータ７００は、内蔵メモリに記憶された位相差と電磁波分布との関係に基づいて、対象物の温度の低い部分で電磁波のエネルギーが強くなるように位相差を設定する。それにより、対象物をより均一に加熱することができる。
（１−５） 第１の出力電力の決定方法
上述のように、図１の電子レンジ１においては、第２の出力電力で対象物が加熱される前に、第１の出力電力でマイクロ波の周波数のスイープが行われ、周波数抽出処理が行われる。これは以下の理由による。
マイクロ波の放射により発生する反射電力は、マイクロ波の周波数に応じて変化する。ここで、反射電力により図３のマイクロ波発生部３００およびマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０を構成する回路素子が発熱した場合、図２の放熱フィン３０１，４０１により放熱が行われるが、反射電力が放熱フィン３０１，４０１の放熱能力を超えて大きくなると、放熱フィン３０１，４０１上に設けられた回路素子が発熱し、破損するおそれがある。
そこで、本実施の形態では、反射電力が放熱フィン３０１，４０１の放熱能力を超えないように、第１の出力電力を決定する。
（１−６） 周波数抽出処理および周波数再抽出処理
（１−６−ａ）
本実施の形態に係る電子レンジ１においては、対象物の本加熱前に、マイクロ波の周波数のスイープおよび周波数抽出処理が行われる（図４のステップＳ１３，Ｓ１４参照）。
図１１は、マイクロ波の周波数のスイープおよび周波数抽出処理の具体例を説明するための図である。
図１１（ａ）に、マイクロ波の周波数をスイープするときの反射電力の変化がグラフにより示されている。図１１（ａ）においては、縦軸が反射電力を示し、横軸がマイクロ波の周波数を示す。
また、本例では、説明を容易にするために、図１１（ａ）には図１のアンテナＡ１における反射電力のみを示している。
上述のように、本実施の形態の電子レンジ１においては、対象物の本加熱前にＩＳＭバンドの全周波数帯域に亘ってマイクロ波の周波数がスイープされる（矢印ＳＷ１参照）。マイクロコンピュータ７００は、反射電力と周波数との関係を記憶する。
マイクロコンピュータ７００は、周波数抽出処理により例えば反射電力が最小となるときの周波数ｆ１を本加熱周波数として抽出する。本例では、アンテナＡ１における反射電力のみを説明しているが、実際にはアンテナＡ１，Ａ２，Ａ３の全ての反射電力を測定し、反射電力が最も最小となる時の周波数ｆ１を本加熱周波数として抽出する。
それにより、第２の出力電力で本加熱周波数ｆ１のマイクロ波がアンテナＡ１から筐体５０１内の対象物に放射される。その結果、反射電力を低減しつつ、対象物の加熱を行うことができる。
なお、スイープは、例えば０．１ＭＨｚ当り０．００１秒で行われる。この場合、ＩＳＭバンドの全周波数帯域に渡る上記のスイープでは１秒の時間を要する。
（１−６−ｂ）
周波数に依存する反射電力の変化（以下、反射電力の周波数特性と呼ぶ）は、筐体５０１内における対象物の位置、大きさ、組成および温度等に応じて変化する。したがって、電子レンジ１により対象物が加熱され、対象物の温度が上昇すると、反射電力の周波数特性も変化する。
図１１（ｂ）に、対象物が加熱されることによる反射電力の周波数特性の変化がグラフにより示されている。図１１（ｂ）においては、縦軸が反射電力を示し、横軸がマイクロ波の周波数を示す。また、本加熱前のスイープ時における反射電力の周波数特性を実線で示し、本加熱により対象物が加熱されているときの反射電力の周波数特性を破線で示す。
上記と同様に、説明を容易にするために、図１１（ｂ）には図１のアンテナＡ１における反射電力のみを示している。
反射電力の周波数特性が変化することにより、反射電力が最小および極小となるときの周波数が変化する。図１１（ｂ）では、対象物が加熱されたときに、反射電力が最小となる周波数が符号ｇ１で示されている。
このように、反射電力の周波数特性は、対象物の温度にも依存して変化する。したがって、本実施の形態に係る電子レンジ１においては、対象物の本加熱が行われる際、所定時間が経過するごとにマイクロ波の周波数のスイープおよび周波数再抽出処理が行われる（図５のステップＳ２４，Ｓ２５参照）。
ただし、このときのスイープは、直前の本加熱時に設定されていた周波数ｆ１を基準周波数として、その基準周波数から±５ＭＨｚの範囲内の周波数帯域で行う（矢印ＳＷ２参照）。これにより、新たに反射電力が最小となる周波数ｇ１が、新たな本加熱周波数として再抽出される。
マイクロ波の周波数のスイープを、直前に設定されていた本加熱周波数を含む一定範囲の部分的な周波数帯域で行うことにより、スイープに必要な時間が短縮される。例えば、スイープが０．１ＭＨｚ当り０．００１秒で行われるとき、基準周波数から±５ＭＨｚの範囲内の周波数帯域でのスイープに必要な時間は０．１秒である。
なお、本実施の形態では、部分的な周波数帯域での周波数のスイープおよび周波数再抽出処理が所定の時間間隔で行われるとしているが、この時間間隔は、反射電力の周波数特性が対象物の加熱により大きく変化しないように、例えば１０秒に設定することが好ましい。
（１−７） 反射電力のしきい値
本実施の形態に係る電子レンジ１においては、対象物の本加熱時に、反射電力が予め定められたしきい値を超えたか否かが判別される（図４のステップＳ１８および図５のステップＳ３０参照）。
ここで、しきい値は、例えば周波数抽出処理時に検出された反射電力の最小値に５０Ｗを加算した値に定められる。それにより、反射電力が本加熱開始時の値から５０Ｗを超えて大きくなると、マイクロコンピュータ７００はＩＳＭバンドの全周波数帯域に亘ってマイクロ波の周波数をスイープし、周波数抽出処理を行う。
これにより、対象物の本加熱中に反射電力が著しく大きくなることが防止される。また、対象物が加熱されることにより、反射電力の周波数特性が大きく変化する場合でも、ＩＳＭバンドの全周波数帯域に亘ってマイクロ波の周波数がスイープされ、周波数抽出処理が行われるので、常に反射電力を低減することが可能となる。
（１−８） 周波数抽出処理の他の例
周波数抽出処理は以下のように行ってもよい。図１１（ａ）に示されるように、例えば反射電力の周波数特性は、複数の極小値を有する場合がある。このとき、マイクロコンピュータ７００は、複数の極小値にそれぞれ対応する周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を本加熱周波数として抽出してもよい。
この場合、マイクロコンピュータ７００は、本加熱周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を順に切り替えてもよい。例えば、マイクロコンピュータ７００は、対象物の本加熱開始から３秒ごとに、本加熱周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を順に切り替える。
このように、複数の極小値に対応する複数の周波数で、本加熱を行うことにより、スイープ時に同じレベルの極小値が複数存在する場合でも、各極小値の周波数のマイクロ波で対象物の本加熱を行うことができる。
（１−９） 効果
（１−９−ａ）
本実施の形態に係る電子レンジ１においては、対象物の本加熱時に、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差が変化する。これにより、筐体５０１内に配置された対象物が均一に加熱される。
位相差を変化させることにより筐体５０１内の電磁波分布を変化させることができるので、対象物を筐体５０１内で移動させる必要がなくなる。さらに、電磁波分布を変化させるためにマイクロ波を放射するアンテナを移動させる必要もなくなる。
これにより、対象物またはアンテナを移動させるための機構が必要なくなるとともに、筐体５０１内に対象物またはアンテナの移動用のスペースを確保する必要もなくなる。その結果、電子レンジ１の低コスト化および小型化が実現される。
（１−９−ｂ）
図１に示すように、電子レンジ１の筐体５０１内には、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２に加えて、アンテナＡ１，Ａ２と対向しない状態でアンテナＡ３が設けられている。これは以下の理由による。
マイクロ波は指向性を有する。したがって、筐体５０１内での対象物の配置状態または形状により、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波では、効率的に対象物を加熱することができない場合がある。
したがって、本例では水平方向に沿ってマイクロ波を放射するアンテナＡ１，Ａ２に加えて下方から鉛直上向きにマイクロ波を放射するアンテナＡ３が設けられている。これにより、マイクロ波の指向性にかかわらず、対象物を効率的に加熱することが可能となる。
（１−９−ｃ）
本実施の形態に係る電子レンジ１においては、対象物を本加熱する前に、対象物の加熱時に発生する反射電力が最小となるマイクロ波の周波数が、周波数抽出処理により抽出される。抽出された周波数が本加熱周波数として用いられることにより、電子レンジ１の電力変換効率が向上する。
また、周波数抽出処理には、電子レンジ１の出力電力が本加熱時よりも十分に小さい第１の出力電力に設定される。これにより、マイクロ波の周波数のスイープ時に、反射電力によりマイクロ波発生部３００およびマイクロ波増幅部４００を構成する回路素子が発熱する場合でも、放熱フィン３０１，４０１により十分に放熱が行われる。
その結果、放熱フィン３０１，４０１上に設けられる回路素子の反射電力による破損が確実に防止される。
（１−９−ｄ）
本実施の形態では、図１に示すように、水平方向に沿って対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２が、筐体５０１の鉛直方向における中央部よりも若干下方に設けられている。これにより、電子レンジ１の使用時に、筐体５０１内の下部に配置される対象物を効率よく加熱することができる。
（１−１０） 変形例
第１の実施の形態において、マイクロコンピュータ７００は、対向するアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を、第２の出力電力での本加熱の開始ごとに変化させ（図４のステップＳ１７参照）、本加熱が停止されるごとにマイクロ波の位相差を０に戻すが（図５のステップＳ２２参照）、必ずしも位相差を０に戻さなくてもよい。マイクロコンピュータ７００は、ステップＳ２２において、位相差を予め定められた値に設定してもよい。
本実施の形態では、対象物の本加熱時にマイクロ波の位相差を変化させることにより対象物を均一に加熱する例を説明したが、マイクロコンピュータ７００の内蔵メモリに予め位相差と電磁波分布との関係を記憶しておくことにより、その関係に基づいて位相差を変化させ、対象物の所望の部分を集中的に加熱してもよい。
例えば、筐体５０１内で、対象物を載置する部分の略中央部で、電磁界が強くなるように設定する。この場合、小さい対象物でも、効率よく加熱することができる。
第２の出力電力は電子レンジ１の最大出力電力であるとしているが、第２の出力電力は使用者により手動で任意に設定されてもよい。
また、本実施の形態では、マイクロコンピュータ７００が、マイクロ波処理の終了を図１の温度センサＴＳにより測定された対象物の温度測定値に基づいて判別するが、マイクロ波処理は、使用者により手動で設定された終了時間に基づいて終了してもよい。
本実施の形態に係る電子レンジ１において、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波に相互干渉が発生するのであれば、必ずしもアンテナＡ１，Ａ２は対向して配置する必要はない。
図１２は、図１のアンテナＡ１，Ａ２の他の配置例を示す図である。図１２（ａ）の例では、アンテナＡ１が筐体５０１の一側面の上部で水平に配置され、アンテナＡ２が筐体５０１の他側面の略中央部で水平に配置されている。
図１２（ｂ）の例では、アンテナＡ１が筐体５０１の一側面の上部で筐体５０１の下面略中央部に向かうように配置され、アンテナＡ２が筐体５０１の他側面の略中央部で水平に配置されている。
図１２（ｃ）の例では、アンテナＡ１が筐体５０１の下面の略中央部で筐体５０１の他側面側へ傾くように配置され、アンテナＡ２が筐体５０１の他側面の略中央部で水平に配置されている。
これらの場合においても、アンテナＡ１，Ａ２からマイクロ波が放射されることにより、両方のマイクロ波間で相互干渉が発生する。その結果、両方のマイクロ波の位相差を変化させることにより、筐体５０１内の電磁波分布が変化する。
［２］ 第２の実施の形態
第２の実施の形態に係る電子レンジは、以下の点で第１の実施の形態に係る電子レンジ１と異なる。
（２−１） 電子レンジの構成および動作の概略
図１３は、第２の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図である。図１３に示すように、第２の実施の形態に係る電子レンジ１は、マイクロ波発生装置１００の構成が第１の実施の形態に係る電子レンジ１（図１）と異なる。
本実施の形態に係る電子レンジ１において、マイクロ波発生装置１００は、電圧供給部２００、同一の構成を有する２個のマイクロ波発生部３００，３１０、電力分配器３６０、同一の構成を有する２個の位相可変器３５１ａ，３５１ｂ、同一の構成を有する３個のマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０、同一の構成を有する３個の反射電力検出装置６００，６１０，６２０およびマイクロコンピュータ７００を備える。
ここで、マイクロ波発生部３１０の構成は、第１の実施の形態で説明したマイクロ波発生部３００と同じである。
電源プラグ１０が商用電源に接続されることにより、電圧供給部２００に交流電圧が供給される。
電圧供給部２００は、商用電源から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換し、可変電圧をマイクロ波発生部３００，３１０に与え、直流電圧をマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０に与える。
マイクロ波発生部３００は、電圧供給部２００から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生する。電力分配器３６０は、マイクロ波発生部３００により発生されるマイクロ波を位相可変器３５１ａ，３５１ｂに略等分配する。
位相可変器３５１ａ，３５１ｂの各々は、マイクロコンピュータ７００により制御され、与えられたマイクロ波の位相を調整する。位相可変器３５１ａ，３５１ｂによるマイクロ波の位相の調整は、第１の実施の形態と同様である。
マイクロ波増幅部４００，４１０は、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、位相可変器３５１ａ，３５１ｂから与えられたマイクロ波をそれぞれ増幅する。増幅されたマイクロ波は、反射電力検出装置６００，６１０を通じて筐体５０１内で水平方向に沿って対向するアンテナＡ１，Ａ２に供給される。
マイクロ波発生部３１０も、電圧供給部２００から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生する。マイクロ波発生部３１０により発生されたマイクロ波は、マイクロ波増幅部４２０に与えられる。
マイクロ波増幅部４２０は、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、マイクロ波発生部３００により発生されたマイクロ波を増幅する。増幅されたマイクロ波は、反射電力検出装置６２０を通じて筐体５０１内のアンテナＡ３に供給される。
（２−２） 効果
上記のように、本実施の形態では、アンテナＡ３から放射されるマイクロ波の発生源（マイクロ波発生部３１０）が、互いに対向するアンテナＡ２，Ａ３から放射されるマイクロ波の発生源（マイクロ波発生部３００）と異なる。
これにより、アンテナＡ３から放射されるマイクロ波の周波数を、他のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の周波数と異なる周波数に制御することができる。それにより、電力変換効率をさらに向上させることが可能となる。
アンテナＡ３から放射されるマイクロ波の伝送経路には、電力分配器および位相可変器の構成を設ける必要がない。それにより、電子レンジ１の構成が簡単になり、低コスト化および小型化が実現される。
［３］ 第３の実施の形態
第３の実施の形態に係る電子レンジは、以下の点で第１の実施の形態に係る電子レンジ１と異なる。
（３−１） 電子レンジの構成および動作の概略
図１４は、第３の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図である。図１４に示すように、第３の実施の形態に係る電子レンジ１は、マイクロ波発生装置１００の構成が第１の実施の形態に係る電子レンジ１（図１）と異なる。
本実施の形態に係る電子レンジ１において、マイクロ波発生装置１００は、電圧供給部２００、マイクロ波発生部３００、同一の構成を有する３個の電力分配器３５０Ａ，３５０Ｂ，３５０Ｃ、同一の構成を有する４個の位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ，３５１ｄ、同一の構成を有する４個のマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０，４３０、同一の構成を有する４個の反射電力検出装置６００，６１０，６２０，６３０およびマイクロコンピュータ７００を備える。
電源プラグ１０が商用電源に接続されることにより、電圧供給部２００に交流電圧が供給される。
電圧供給部２００は、商用電源から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換し、可変電圧をマイクロ波発生部３００に与え、直流電圧をマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０，４３０に与える。
マイクロ波発生部３００は、電圧供給部２００から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生し、電力分配器３５０Ａに与える。
電力分配器３５０Ａは、与えられたマイクロ波を電力分配器３５０Ｂ，３５０Ｃに略等分配する。電力分配器３５０Ｂは、与えられたマイクロ波を位相可変器３５１ａ，３５１ｂに略等分配する。また、電力分配器３５０Ｃは、与えられたマイクロ波を位相可変器３５１ｃ，３５１ｄに略等分配する。
位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ，３５１ｄの各々は、マイクロコンピュータ７００により制御され、与えられたマイクロ波の位相を調整する。詳細は後述する。
マイクロ波増幅部４００，４１０は、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、位相可変器３５１ａ，３５１ｂから与えられたマイクロ波をそれぞれ増幅する。増幅されたマイクロ波は、反射電力検出装置６００，６１０を通じて筐体５０１内で水平方向に沿って対向するアンテナＡ１，Ａ２に供給される。
また、マイクロ波増幅部４２０，４３０も、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、位相可変器３５１ｃ，３５１ｄから与えられたマイクロ波をそれぞれ増幅する。増幅されたマイクロ波は、反射電力検出装置６２０，６３０を通じて筐体５０１内で鉛直方向に沿って対向するアンテナＡ３，Ａ４に供給される。
（３−２） マイクロ波の位相の調整
図１４に示すように、筐体５０１内では、アンテナＡ１，Ａ２が互いに水平方向に沿って対向するように設けられ、アンテナＡ３，Ａ４が互いに鉛直方向に沿って対向するように設けられている。
ここで、アンテナＡ１から放射されるマイクロ波の伝送経路には位相可変器３５１ａが設けられ、アンテナＡ２から放射されるマイクロ波の伝送経路には位相可変器３５１ｂが設けられている。
また、アンテナＡ３から放射されるマイクロ波の伝送経路には位相可変器３５１ｃが設けられ、アンテナＡ４から放射されるマイクロ波の伝送経路には位相可変器３５１ｄが設けられている。
これにより、本実施の形態では、マイクロコンピュータ７００が、対向するアンテナＡ１，Ａ２に対応する２つの位相可変器３５１ａ，３５１ｂについて、第１の実施の形態と同様の処理を行う。すなわち、マイクロコンピュータ７００は、対象物の本加熱時に、対向する２個のアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差を変化させる。
また、マイクロコンピュータ７００が、対向するアンテナＡ３，Ａ４に対応する２つの位相可変器３５１ｃ，３５１ｄについて、第１の実施の形態と同様の処理を行う。すなわち、マイクロコンピュータ７００は、対象物の本加熱時に、対向する２個のアンテナＡ３，Ａ４から放射されるマイクロ波の位相差を変化させる。
（３−３） 効果
本実施の形態では、水平方向に沿って対向するアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差が変化されるとともに、鉛直方向に沿って対向するアンテナＡ３，Ａ４から放射されるマイクロ波の位相差も変化される。これにより、筐体５０１内の電磁波分布が十分に変化し、筐体５０１内に配置された対象物がより均一に加熱される。
また、本実施の形態では、筐体５０１内に配置される対象物が、水平方向に沿って対向するアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波により加熱されるとともに、鉛直方向に沿って対向するアンテナＡ３，Ａ４から放射されるマイクロ波により加熱される。これにより、マイクロ波の指向性にかかわらず、対象物を十分効率的に加熱することが可能となる。
［４］ 第４の実施の形態
第４の実施の形態に係る電子レンジは、以下の点で第１の実施の形態に係る電子レンジ１と異なる。
（４−１） 電子レンジの構成および動作の概略
図１５は、第４の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図である。図１５に示すように、第４の実施の形態に係る電子レンジ１は、マイクロ波発生装置１００の構成が第１の実施の形態に係る電子レンジ１（図１）と異なる。
本実施の形態に係る電子レンジ１において、マイクロ波発生装置１００は、電圧供給部２００、マイクロ波発生部３００，３１０、同一の構成を有する２個の電力分配器３７０，３８０、同一の構成を有する４個の位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ，３５１ｄ、同一の構成を有する４個のマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０，４３０、同一の構成を有する４個の反射電力検出装置６００，６１０，６２０，６３０およびマイクロコンピュータ７００を備える。
電源プラグ１０が商用電源に接続されることにより、電圧供給部２００に交流電圧が供給される。
電圧供給部２００は、商用電源から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換し、可変電圧をマイクロ波発生部３００，３１０に与え、直流電圧をマイクロ波増幅部４００，４１０，４２０，４３０に与える。
マイクロ波発生部３００は、電圧供給部２００から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生し、電力分配器３７０に与える。電力分配器３７０は、マイクロ波発生部３００により発生されるマイクロ波を位相可変器３５１ａ，３５１ｂに略等分配する。
また、マイクロ波発生部３１０は、電圧供給部２００から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生し、電力分配器３８０に与える。電力分配器３８０は、マイクロ波発生部３１０により発生されるマイクロ波を位相可変器３５１ｃ，３５１ｄに略等分配する。
位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ，３５１ｄの各々は、マイクロコンピュータ７００により制御され、与えられたマイクロ波の位相を調整する。
ここで、位相可変器３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ，３５１ｄによるマイクロ波の位相の調整は、第３の実施の形態と同様に行われる。
マイクロ波増幅部４００，４１０は、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、位相可変器３５１ａ，３５１ｂから与えられたマイクロ波をそれぞれ増幅する。増幅されたマイクロ波は、反射電力検出装置６００，６１０を通じて筐体５０１内で水平方向に沿って対向するアンテナＡ１，Ａ２に供給される。
また、マイクロ波増幅部４２０，４３０も、電圧供給部２００から与えられる直流電圧により動作し、位相可変器３５１ｃ，３５１ｄから与えられたマイクロ波をそれぞれ増幅する。増幅されたマイクロ波は、反射電力検出装置６２０，６３０を通じて筐体５０１内で鉛直方向に沿って対向するアンテナＡ３，Ａ４に供給される。
（４−２） 効果
本実施の形態においても、水平方向に沿って対向するアンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の位相差が変化されるとともに、鉛直方向に沿って対向するアンテナＡ３，Ａ４から放射されるマイクロ波の位相差も変化される。これにより、筐体５０１内の電磁波分布が十分に変化し、筐体５０１内に配置された対象物がより均一に加熱される。また、マイクロ波の指向性にかかわらず、対象物を十分効率的に加熱することが可能となる。
本実施の形態では、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の発生源（マイクロ波発生部３００）が、アンテナＡ３，Ａ４から放射されるマイクロ波の発生源（マイクロ波発生部３１０）と異なる。
これにより、アンテナＡ１，Ａ２から放射されるマイクロ波の周波数を、他のアンテナＡ３，Ａ４から放射されるマイクロ波の周波数と異なる周波数に制御することができる。それにより、電力変換効率をさらに向上させることが可能となる。
［５］ 請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記の第１〜第４の実施の形態では、電子レンジ１がマイクロ波処理装置の例であり、マイクロ波発生部３００，３１０がマイクロ波発生部の例であり、アンテナＡ１が第１の放射部の例であり、アンテナＡ２が第２の放射部の例である。
また、位相可変器３５１ａ，３５１ｂが第１の位相可変部の例であり、反射電力検出装置６００，６１０，６２０，６３０が検出部の例であり、マイクロコンピュータ７００が制御部の例である。
さらに、アンテナＡ３が第３の放射部の例であり、マイクロ波発生部３００が第１のマイクロ波発生部の例であり、マイクロ波発生部３１０が第２のマイクロ波発生部の例であり、アンテナＡ４が第４の放射部の例であり、位相可変器３５１ｃ，３５１ｄが第２の位相可変部の例である。また、放熱フィン３０１が放熱部材の例である。さらに、図４のステップＳ１２〜Ｓ１４の処理および図５のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理が第１の処理の例であり、図４のステップＳ１５〜Ｓ１７の処理および図５のステップＳ２６〜Ｓ２８の処理が第２の処理の例である。
本発明は、電子レンジ、プラズマ発生装置、乾燥装置、および酵素反応を促進する装置等、マイクロ波が発生する処理装置に利用できる。
第１の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図 図１の電子レンジを構成するマイクロ波発生装置の概略側面図 図２のマイクロ波発生装置の一部の回路構成を模式的に示した図 図１のマイクロコンピュータの制御手順を示すフローチャート 図１のマイクロコンピュータの制御手順を示すフローチャート 図１のアンテナから放射されるマイクロ波の相互干渉を説明するための図 図１のアンテナから放射されるマイクロ波の位相差が変化する場合のマイクロ波の相互干渉を説明するための図 対向する２個のアンテナから放射されるマイクロ波の位相差と筐体内部の電磁波分布との関係を調査するための実験内容およびその実験結果を示す図 対向する２個のアンテナから放射されるマイクロ波の位相差と筐体内部の電磁波分布との関係を調査するための実験内容およびその実験結果を示す図 対向する２個のアンテナから放射されるマイクロ波の位相差と筐体内部の電磁波分布との関係を調査するための実験内容およびその実験結果を示す図 マイクロ波の周波数のスイープおよび周波数抽出処理の具体例を説明するための図 第２の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図 第２の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図 第３の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図 第４の実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図
符号の説明
１ 電子レンジ
１００ マイクロ波発生装置
３００，３１０ マイクロ波発生部
３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ，３５１ｄ 位相可変器
４００，４１０ マイクロ波増幅部
６００，６１０，６２０，６３０ 反射電力検出装置
７００ マイクロコンピュータ
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ アンテナ

Claims (10)

  1. マイクロ波を用いて対象物を処理するマイクロ波処理装置であって、
    マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、
    前記マイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射する第１および第２の放射部と、
    前記第１および第２の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を変化させる第１の位相可変部と、
    前記第１および第２の放射部からの反射電力を検出する検出部と、
    前記マイクロ波発生部を制御する制御部とを備え、
    前記第１および第２の放射部は、放射されるマイクロ波が互いに干渉するように、互いに対向するように設けられ、
    前記制御部は、前記マイクロ波発生部により第１の出力電力でマイクロ波を発生させるとともに、前記第１の位相可変部を制御して前記位相差を予め定められた値に設定し、そのマイクロ波の周波数を変化させつつ前記第１および第２の放射部から対象物にマイクロ波を放射させ、前記検出部により検出される反射電力が最小または極小となる周波数に基づいて対象物の処理のためのマイクロ波の周波数を処理周波数として決定する第１の処理を行った後、前記決定された処理周波数のマイクロ波を前記第１の出力電力よりも大きい第２の出力電力で前記マイクロ波発生部により発生させるとともに、前記第１の位相可変部を制御して前記位相差を変化させて対象物を処理する第２の処理を開始することを特徴とするマイクロ波処理装置。
  2. 前記制御部は、前記第２の処理を停止し、前記第１の処理を行い、前記第１の処理を行った後、前記第２の処理を開始することにより対象物の処理を再開することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波処理装置。
  3. 前記第１の放射部は、第１の方向に沿ってマイクロ波を放射し、前記第２の放射部は、前記第１の方向と逆の第２の方向に沿ってマイクロ波を放射し、
    前記マイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を前記第１の方向と交差する第３の方向に沿って対象物に放射する第３の放射部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ波処理装置。
  4. 前記マイクロ波発生部は、第１および第２のマイクロ波発生部を含み、
    前記第１および第２の放射部は、前記第１のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射し、
    前記第３の放射部は、前記第２のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射することを特徴とする請求項３記載のマイクロ波処理装置。
  5. 前記第１の放射部は、第１の方向に沿ってマイクロ波を放射し、前記第２の放射部は、前記第１の方向と逆の第２の方向に沿ってマイクロ波を放射し、
    前記マイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を前記第１の方向と交差する第３の方向に沿って対象物に放射する第３の放射部と、
    前記マイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を前記第３の方向と逆の第４の方向に沿って対象物に放射する第４の放射部とをさらに備え、
    前記第３および第４の放射部は、互いに対向するように設けられることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ波処理装置。
  6. 前記第３および第４の放射部から放射されるマイクロ波の位相差を変化させる第２の位相可変部をさらに備えることを特徴とする請求項５記載のマイクロ波処理装置。
  7. 前記マイクロ波発生部は、第１および第２のマイクロ波発生部を含み、
    前記第１および第２の放射部は、前記第１のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射し、
    前記第３および第４の放射部は、前記第２のマイクロ波発生部により発生されるマイクロ波を対象物に放射することを特徴とする請求項６記載のマイクロ波処理装置。
  8. 対象物の処理は加熱処理であり、
    対象物を加熱のために収容する加熱室をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ波処理装置。
  9. 前記マイクロ波発生部は、マイクロ波を発生する半導体素子を含み、
    前記第１および第２の放射部の各々は、前記マイクロ波発生部の前記半導体素子に接続されるアンテナを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロ波処理装置。
  10. 前記マイクロ波発生部は、前記第１および第２の放射部からの反射電力により発生する熱を放散する放熱部材を含み、
    前記第１の出力電力は、前記放熱部材が放熱可能なエネルギーよりも小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のマイクロ波処理装置。
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