JP5127038B2

JP5127038B2 - 高周波処理装置

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Publication number: JP5127038B2
Application number: JP2007312601A
Authority: JP
Inventors: 義治大森; 等隆信江; 健治安井; 誠三原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: JP2009138954A

Description

本発明は、被加熱物を加熱することができる高周波電力供給手段を備えた高周波処理装置に関するものである。

従来の高周波を用いた高周波加熱装置は、半導体発振部と、発振部の出力を複数に分割する分配部と、分配された出力をそれぞれ増幅する複数の増幅部と、増幅部の出力を再合成する合成部とを有し、分配部と増幅部との間に位相器を設けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

前述した特許文献１に記載の高周波加熱装置では、位相器はダイオードのオンオフ特性により高周波の通過線路長を切り替える構成としている。また、合成部は９０度および１８０度ハイブリッドを用いることで合成部の出力を２つにすることができ、位相器を制御することで２出力の電力比を変化させたり、２出力間の位相を同相あるいは逆相にさせたりすることができるとされている。また、この種の高周波加熱装置は、一般には電子レンジに代表されるように高周波発生部にマグネトロンと称される真空管を用いている。
特開昭５６−１３２７９３号公報

ところで、近年、高周波加熱装置を用いた調理を行う際に、無駄な電力を消費することなく短時間で所望の調理を行うために、加熱効率の向上が求められている。

本発明は、前述した要望を満たすためになされたものであり、その目的は、加熱効率を向上させることにより調理時間を短縮できる高周波処理装置を提供することを目的とする。

本発明の高周波処理装置は、被加熱物を収容する加熱室と、高周波電力を発生させる発振部と、前記発振部で発生された高周波電力を前記加熱室内に供給する複数の給電部と、前記加熱室から前記発振部方向に戻る高周波反射電力を検知する複数の電力検知部とを有する第１高周波電力供給手段と、高周波電力を発生させる発振部と、前記発振部で発生された高周波電力を前記加熱室内に供給する複数の給電部と、前記加熱室から前記発振部方向に戻る高周波反射電力を検知する複数の電力検知部とを有する第２高周波電力供給手段と、前記第１高周波電力供給手段の複数の電力検知部からの検知信号および前記第２高周波電力供給手段の複数の電力検知部からの検知信号に基づいて、前記第１高周波電力供給手段および前記第２高周波電力供給手段の少なくとも一方の給電部から供給される高周波電力及び／または発振周波数または、前記第１高周波電力供給手段および前記第２高周波電力供給手段の給電部から供給される高周波の位相を制御する制御部と、を備え、前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部が前記加熱室において互いに対向する一対の壁面に前記複数の給電部による高周波電力の励振電界または励振磁界の方向が一致するよう設けられると共に、前記第２高周波電力供給手段の複数の給電部が互いに対向する一対の壁面にそれぞれの高周波電力の励振電界または励振磁界の方向が一致し、かつ、前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部の高周波電力の励振電界および励振磁界の方向と異なるよう設けられた構成としてある。

この構成により、第１高周波電力供給手段の電力検知部からの検知信号に基づいて、第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段の少なくとも一方の給電部から供給される高周波を最適の条件に制御するので、加熱効率が向上して加熱時間の短縮や均一加熱が可能となる。また、第１高周波電力供給手段の給電部による高周波電力と第２高周波電力供給手段の給電部による高周波電力との間で励振電界および励振磁界の方向を異ならせたので、放射された高周波は相互干渉しない。第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段から放射される高周波間で相互干渉がないため、第１高周波電力供給手段により形成する加熱室内の電磁界分布や給電部を介して発振部方向へ戻る高周波反射電力などの高周波性能に第２高周波電力供給手段から放射される高周波は影響しない。このため、第１高周波電力供給手段における検知は、第２高周波電力供給手段による加熱を同時に行ってもその影響を受けずに遂行できる。また、逆に第２高周波電力供給手段により形成される高周波性能に第１高周波電力供給手段から放射される高周波は影響しない。したがって各高周波電力供給手段によって作り出す高周波性能を低下させるようなことがない。

この構成により、第１高周波電力供給手段の複数の給電部および電力検知部を使用し、高周波を放射した給電部へ戻る電力と、他方の給電部へ透過する電力をそれぞれ測定でき、これらの検知信号に基づいて、第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段の少なくとも一方の給電部から供給される高周波を最適の条件に制御するので、電力検知部での入手情報が増え、より精度のある推測ができ、より最適な制御を選択でき、より最適な加熱性能が得られる。また、第１高周波電力供給手段の複数の給電部による高周波電力の励振電界または励振磁界の方向を一致させたので、放射された高周波は相互干渉する。放射される複数の高周波間で相互干渉するので、発振周波数や位相差を調整することにより加熱室内の電磁界分布や給電部を介して発振部方向へ戻る高周波反射電力などの高周波性能を調整できる。

この構成により、第１高周波電力供給手段の複数の給電部および電力検知部および第２高周波電力供給手段の複数の給電部および電力検知部を使用し、高周波を放射した給電部へ戻る電力と、他方の給電部へ透過する電力をそれぞれ測定でき、これらの検知信号に基づいて、第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段の少なくとも一方の給電部から供給される高周波を最適の条件に制御するので、電力検知部での入手情報が増え、より精度のある推測ができ、より最適な制御を選択でき、より最適な加熱性能が得られる。また、第２高周波電力供給手段の複数の給電部による高周波電力の励振電界または励振磁界の方向を一致させたので、放射された高周波は相互干渉する。放射される複数の高周波間で相互干渉するので、発振周波数や位相差を調整することにより加熱室内の電磁界分布や給電部を介して発振部方向へ戻る高周波反射電力などの高周波性能を調整できる。

また、本発明の高周波処理装置は、前記第２高周波電力供給手段の複数の給電部が前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部が設けられた壁面とは別の壁面、かつ、互いに対向する一対の壁面にそれぞれの励振電界または励振磁界の方向が一致し、かつ、前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部の励振電界および励振磁界の方向と異なるよう設けられている構成としてある。

この構成により、第１高周波電力供給手段と第２高周波電力供給手段とが異なる対向する壁面にそれぞれ高周波電力供給手段毎で励振電界または励振磁界の方向が一致し、かつ、異なる高周波電力供給手段間で励振電界および励振磁界の方向が異なるよう設けられているので、第１高周波電力供給手段と第２高周波電力供給手段から供給される高周波の相互干渉が抑えられ、第１高周波電力供給手段による調理と、第２高周波電力供給手段による調理とを同時に行っても、相互の影響が少なく、最適な調理の進行を確保することができる。

また、本発明の高周波処理装置は、前記加熱室における互いに対向する一対の壁面のうちの一方に前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部のうちの一方と、前記第２高周波電力供給手段の複数の給電部のうちの一方とが設けられ、前記加熱室における互いに対向する一対の壁面のうちの他方に前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部のうちの他方と、前記第２高周波電力供給手段の複数の給電部のうちの他方とが設けられ、更に、前記第１高周波電力供給手段および前記第２高周波電力供給手段毎に励振電界または励振磁界の方向を一致させ、かつ、前記第１高周波電力供給手段および前記第２高周波電力供給手段間で励振電界および励振磁界の方向を異ならせた構成としてある。

この構成により、対向する壁面の一方に第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段の一方の給電部が設けられ、対向する壁面の他方に第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段の他方の給電部が設けられるので、第１高周波電力供給手段と第２高周波電力供給手段の給電部が同じ対向する壁面に設けられ、第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段により発生するそれぞれの電磁界分布などの高周波電力供給状態が同様の傾向となり、被加熱物に集中した加熱など加熱強弱のパターンを明確にした加熱が行いやすくする。

本発明は、第１高周波電力供給手段の電力検知部からの検知信号に基づいて、第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段の少なくとも一方の給電部から供給される高周波電力を制御するので、加熱効率が向上して加熱時間の短縮や均一加熱が可能な高周波処理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の高周波処理装置について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における高周波処理装置の構成図、図２（Ａ）は給電部による励振方向が同一の場合を示す説明図、図２（Ｂ）は給電部による励振方向が異なる場合を示す説明図である。

図１において、高周波発生部１は、第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂを有している。第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂは、それぞれ、半導体素子を用いて構成した発振部２ａ，２ｂ、発振部２ａ，２ｂの出力を２分配する電力分配部３ａ，３ｂ、電力分配部３ａ，３ｂそれぞれの出力を増幅する半導体素子を用いて構成した増幅部５ａ〜５ｄ、増幅部５ａ〜５ｄによって増幅された高周波出力を加熱室８内に放射する給電部７ａ〜７ｄを有している。また、電力分配部３ａ，３ｂと増幅部５ａ〜５ｄとを接続する高周波伝送路に挿入され入出力に任意の位相差を発生させる位相可変部４ａ〜４ｄ、発振部２ａ、２ｂと給電部７ａ〜７ｄとの間（ここでは、増幅部５ａ〜５ｄと給電部７ａ〜７ｄとの間）を接続する高周波伝送路に挿入され給電部７ａ〜７ｄから反射する電力を検知する電力検知部６ａ〜６ｄ、電力検知部６ａ〜６ｄによって検知される反射電力に応じて発振部２ａ，２ｂの発振周波数と位相可変部４ａ〜４ｄの位相量を制御する制御部１０とで構成している。

制御部１０は発振部２ａ、２ｂおよび位相可変部４ａ〜４ｄを制御することにより、第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂを独立して別個に制御できるようになっている。なお、制御部１０には各種のスイッチを有する操作部１１が接続されており、使用者は操作部１１を通じて調理メニューを選択する。

また、本実施の形態の高周波処理装置は、被加熱物９を収納する略直方体構造からなる加熱室８を有し、加熱室８は金属材料からなる左壁面、右壁面、底壁面、上壁面、奥壁面および被加熱物を収納するために開閉する開閉扉(図示していない)と、被加熱物を載置する載置台から構成し、供給される高周波を内部に閉じ込めるように構成している。

そして、高周波発生部１の出力が伝送されその高周波を加熱室８内に放射供給する給電部７ａ〜７ｄが加熱室８を構成する壁面に配置されている。ここでは、第１高周波電力供給手段１Ａは一対（複数）の給電部７ａ、７ｂを加熱室８の上壁面と底壁面の略中央にそれぞれ配置し、第２高周波電力供給手段１Ｂの一対（複数）の給電部７ｃ，７ｄを対向構成の左壁面と右壁面の略中央にそれぞれ設けた構成をしている。すなわち、第１高周波電力供給手段１Ａの給電部７ａ、７ｂと、第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄとは、異なる対向する壁面に設けられることになる。

なお、第１高周波電力供給手段１Ａにおける複数の給電部７ａ、７ｂの励振電界方向Ａが同じであり、かつ、第２高周波電力供給手段１Ｂにおける給電部７ｃ、７ｄの励振電界方向Ｂと異なるように配置されている。すなわち、図２（Ａ）に示すように、第１高周波電力供給手段１Ａにおける複数の給電部７ａ、７ｂの励振電界方向Ａを例えば奥行き方向に設定する場合には、第２高周波電力供給手段１Ｂにおける給電部７ｃ、７ｄの励振電界方向Ｂを上下方向に設定し、第１高周波電力供給手段１Ａと第２高周波電力供給手段１Ｂの励振電界方向を異ならせている。

このように、第１高周波電力供給手段１Ａの給電部７ａ、７ｂと第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄとが異なる対向する壁面に設けられ、各給電部から放射される高周波の励振電界または励振磁界の方向を高周波電力供給手段毎に一致させ、更に、異なる高周波電力供給手段間で違えているので、第１高周波電力供給手段１Ａによる最適条件での加熱と、第２高周波電力供給手段１Ｂによる最適条件での加熱とを同時に行っても、相互間の干渉による影響を抑えることができ、両高周波電力供給手段それぞれで期待される最適な仕上がりの調理が行なえる。また、第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段をそれぞれ対向する壁面に設け４壁面から高周波を供給しているので、調理を、満遍なく行うことができる。

増幅部５ａ〜５ｄは、低誘電損失材料から構成した誘電体基板の片面に形成した導電体パターンにて回路を構成し、各増幅部の増幅素子である半導体素子を良好に動作させるべく各半導体素子の入力側と出力側にそれぞれ整合回路を配している。各々の機能ブロックを接続する高周波伝送路は、誘電体基板の片面に設けた導電体パターンによって特性インピーダンスが略５０Ωの伝送回路を形成している。

電力分配部３ａ，３ｂは、例えばウィルキンソン型分配器のような出力間に位相差を生じない同相分配器であってもよいし、ブランチライン型やラットレース型のような出力間に位相差を生じる分配器であってもかまわない。この電力分配部３ａ，３ｂによって各々の出力には発振部２ａ，２ｂから入力された高周波電力の略１／２の電力が伝送される。

また、位相可変部４ａ〜４ｄは、印加電圧に応じて容量が変化する容量可変素子を用いて構成し、各々の位相可変範囲は、０度から略１８０度の範囲としている。これによって位相可変部４ａ〜４ｄより出力される高周波電力の位相差は０度から±１８０度の範囲を制御することができる。

また、電力検知部６ａ〜６ｄは、加熱室８側から給電部７ａ〜７ｄを介して発振部２ａ、２ｂ方向に戻る高周波反射電力を抽出するものであり、電力結合度をたとえば約４０ｄＢとし、反射電力の約１／１００００の電力量を抽出する。この電力信号はそれぞれ、検波ダイオード(図示していない)で整流化しコンデンサ(図示していない)で平滑処理し、その出力信号を制御部１０に入力させている。

制御部１０は、使用者が直接入力する被加熱物９の加熱条件あるいは加熱中に被加熱物９の加熱状態から得られる加熱情報と電力検知部６ａ〜６ｄが検知した検知情報に基づいて、高周波発生部の構成要素である発振部２ａ，２ｂと増幅部５ａ〜５ｄのそれぞれに供給する駆動電力の制御や位相可変部４ａ〜４ｄに供給する電圧を制御して、加熱室８内に収納された被加熱物９を最適に加熱する。

また、高周波発生部１には主に増幅部５ａ〜５ｄに備えた半導体素子の発熱を放熱させる放熱手段(図示していない)を配する。

以上のように構成された高周波処理装置について、以下その動作、作用を説明する。
まず被加熱物９を加熱室８に収納し、その加熱条件を操作部１１から入力し、加熱開始キーを押す。加熱開始信号を受けた制御部１０の制御出力信号により高周波発生部１が動作を開始する。制御手段１０は、駆動電源（図示していない）を動作させて発振部２ａおよび２ｂに電力を供給する。この時、発振部２ａ、２ｂの初期の発振周波数は、たとえば２４００ＭＨｚに設定する電圧信号を供給し、発振が開始する。

発振部２ａ、２ｂを動作させると、その出力は電力分配部３ａ、３ｂにて各々略１／２分配され、４つの高周波電力信号となる。以降、駆動電源を制御して増幅部５ａ〜５ｄを動作させる。
そしてそれぞれの高周波電力信号は並列動作する増幅部５ａ〜５ｄ、電力検知部６ａ〜６ｄを経て給電部７ａ〜７ｄにそれぞれ出力され加熱室８内に放射される。このときの増幅部５ａ〜５ｄはそれぞれ１００Ｗ未満、たとえば５０Ｗの高周波電力を出力する。

加熱室８内に供給される高周波電力が被加熱物９に１００％吸収されると加熱室８からの高周波反射電力は０Ｗになるが、実際には被加熱物の種類・形状・量や被加熱物を含む加熱室８で決まるインピーダンスと、高周波発生部１の出力インピーダンスとの整合ずれにより、加熱室８側から給電部７ａ〜７ｄを介して発振部２ａ、２ｂ方向に反射する高周波反射電力が生じる。電力検知部６ａ〜６ｄは、この高周波反射電力を検出し、その電力量に比例した信号を検出するものであり、その検出信号を受けた制御部１０は、高周波反射電力が極小値となる発振周波数および位相差の選択を行う。

制御部１０は、発振部２ａおよび２ｂの発振周波数を２４００ＭＨｚから例えば１ＭＨｚピッチで、周波数可変範囲の上限である２５００ＭＨｚまで変化させながら電力検知部６ａ〜６ｄで高周波反射電力を検出することにより、高周波反射電力を最小とする発振周波数の情報を得る。同様に制御部１０は、位相可変部４ａ〜４ｄによって生じる位相差を０度から変化させながら電力検知部６ａ〜６ｄで高周波反射電力を検出することにより、高周波反射電力を最小とする位相差の情報を得る。

なお、第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂ毎に励振電界または励振磁界の方向を一致させているので、給電部７ａと７ｂおよび、７ｃと７ｄの組合せで供給される高周波間で相互干渉が発生し、両高周波電力供給手段１Ａ、１Ｂ毎の周波数や位相差制御により、両高周波電力供給手段１Ａ、１Ｂそれぞれにより発生する加熱室８内の電磁界分布およびそれぞれへの高周波反射電力が影響を受けて変動する。

また、第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂ間で励振電界および励振磁界の方向を異ならせているので、両高周波電力供給手段間で相互干渉による影響が抑えられ、第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂそれぞれの最適条件で独立して加熱を行うことができる。

制御部１０はこの高周波反射電力が最も小さくなる発振部２ａ、２ｂの発振周波数および位相可変部４ａ〜４ｄの位相差の条件で制御するとともに発振出力を入力された加熱条件に対応した出力が得られるように制御する。これにより、各増幅部５ａ〜５ｄはそれぞれ所定の高周波電力を出力する。そして、それぞれの出力は給電部７ａ〜７ｄに伝送され加熱室８内に放射される。

このように動作することで様々な形状・大きさ・量の異なる被加熱物に対しても高周波反射電力が最も小さくなる条件で加熱を開始することができ、増幅部５ａ〜５ｄに備えられた半導体素子が高周波反射電力によって過剰に発熱することを防止でき熱的な破壊を回避することができる。
なお、上記の説明では、位相可変部を２つ挿入した例で説明したが、電力分配部３ａのいずれかの出力にのみ挿入し、その位相変化幅を０度から３６０度となるように構成することもできる。

また、第１、第２高周波電力供給手段に給電部を夫々設けて、夫々の給電部から加熱室へ放射される高周波の励振電界または励振磁界の方向を同じとし、かつ、制御部は第１、第２高周波電力供給手段の各電力検知部からの検知信号に基づいて、第１高周波電力供給手段および第２高周波電力供給手段の給電部から供給される高周波を独立して制御する構成としたが、高周波の制御は第１、第２高周波電力供給手段の一つとしてもよく、また、電力検知部はどちらか一方の高周波電力供給手段にのみ設けてその検知信号で両方の高周波電力供給手段を制御或は複数の給電部を有する高周波電力供給手段を制御してもよく、また、一方の高周波電力供給手段の給電部は一つとして単に高周波を供給するだけとしてもよく、本発明の趣旨の範囲で変更可能である。

以上、説明した高周波処理装置の制御方法によれば、第１高周波電力供給手段１Ａおよび２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ａ〜７ｄから加熱室８に供給され、被加熱物９を介して戻ってくる高周波反射電力を検知して情報を得て、検知結果に応じて制御部１０が第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ａ〜７ｄをそれぞれの高周波反射電力を最小とする条件で制御して被加熱物９の加熱調理を行うので、加熱効率の向上を図ることができることとなる。この際、制御部１０は第１高周波電力供給手段１Ａと第２高周波電力供給手段１Ｂとを独立して別個に制御することができ、第１高周波電力供給手段１Ａと第２高周波電力供給手段１Ｂ間は相互干渉が少なく、それぞれの加熱に影響が出ないので、それぞれ検知した情報に基づいて、第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂをそれぞれの最適条件で制御して、効率のよい調理を行うことができる。

次に、前述した高周波処理装置の制御方法について説明する。
図３は高周波処理装置の制御方法の全体の流れを示すフローチャート、図４は給電部における動作条件の決定の流れを示すフローチャート、図５は検知動作の流れを示すフローチャート、図６は検知動作の展開例を示すフローチャート、図７は調理の進捗状態の判断の流れを示すフローチャート、図８は動作条件の変更の流れを示すフローチャートである。

この高周波処理装置の制御方法においては、第１高周波電力供給手段１Ａの電力検知部６ａ、６ｂにより加熱室８から被加熱物９を介して戻る高周波反射電力を検知し、制御部１０はこの高周波反射電力に基づいて第１高周波電力供給手段１Ａおよび／または第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ａ〜７ｄを独立して制御することにより、加熱室８に高周波電力を供給して加熱調理を行う。なお、高周波反射電力とは、給電部７ａから加熱室８に放射された高周波が被加熱物９を介して同じ給電部７ａに反射してくる反射高周波電力および被加熱物９を介して別の給電部７ｂへ透過した透過高周波電力を意味するものである。

図３に示すように、被加熱物９の加熱調理を開始したら（ステップＳＳ）、加熱室８の前面に設けられているドアが開状態から閉じられたか、あるいは、操作板１１によるキー入力があったかを判断し（ステップＳ１０１）、いずれもない場合には引き続き監視をする。一方、ドアが開状態から閉じられた場合には、第１高周波電力供給手段１Ａの給電部７ａ、７ｂを用いて高周波電力を加熱室８内に供給し、被加熱物９を介して戻る高周波反射電力を電力検知部６ａ、６ｂにより検知して検知を行い検知信号を制御部１０に伝達する（ステップＳ１０２）。このとき、給電部７ａ、７ｂから加熱室８に供給される高周波電力の励振方向は、一致させる（図２（Ａ）参照）。なお、図２（Ｂ）には、励振方向が一致しない場合の一例を示している。また、検知は、検知上必要最小限の電力、あるいは、所定の小電力を設定して行い、周波数を変動させながら行って周波数特性情報を得る。また、電力検知部６ａ、６ｂは、被加熱物９を透過した高周波電力および被加熱物９から反射した高周波電力の両方を高周波反射電力として検知する。

制御部１０は、電力検知部６ａ、６ｂからの検知信号から、被加熱物９の有無を判断し（ステップＳ１０３）、被加熱物９が無いと判断された場合には、最初に戻る。被加熱物９が有ると判断された場合には、制御部１０は第２高周波電力供給手段１Ｂによる加熱処理条件（第１動作条件）を決定する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０１においてキー入力が有ったと判断された場合も同様に加熱処理条件を決定する。

加熱処理条件の決定においては、図４に示すように、制御部１０は、加熱室８の対向する左右の壁面に設けられている第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄを小電力で同時に作動させ（ステップＳ２０１）、動作周波数および位相の決定を行う（ステップＳ２０２）。
動作周波数および位相の決定では、まず、動作周波数を変動させながら、反射電力が最小となる値を探して周波数を決定する。次いで、給電部７ｃ、７ｄ間の位相差を変動させながら、反射電力が最小となる値を探して位相を決定する。

周波数および位相が決定された後、一定時間が経過したら（ステップＳ２０３）、設定条件をクリアして（ステップＳ１０６）、最初に戻る（図３参照）。一定時間が経過する前に、操作板１１のメニューキーによって選択された場合には（ステップＳ２０４）、選択されたメニューと検知された動作条件とが両立するか否かを判断し（ステップＳ２０５）、両立しない場合には、条件を見直して（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０２に戻って動作周波数および位相の決定を行う。ステップＳ２０５において選択メニューと動作条件とが両立すると判断された場合には第１動作条件の決定を終了する（ステップＳＥ）。

再び図３を参照し、ステップＳ１０４において第１動作条件が決定されると、一定の時間が経過するまで監視して（ステップＳ１０５）、一定時間が経過したら設定条件をクリアして（ステップＳ１０６）、最初に戻る。一定時間が経過する前に操作板１１のスタートキーの入力があれば（ステップＳ１０７）、設定された条件で調理を開始する（ステップＳ１０８）。
すなわち、制御部１０は、決定された第１動作条件に従って第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄを制御して調理を開始し（ステップＳ１０９）、第１高周波電力供給手段１Ａの給電部７ａ、７ｂを制御して検知を行う（ステップＳ１１０）。

検知においては、図５に示すように、制御部１０は第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄによって前述した動作条件に基づいて加熱調理を継続して行う（ステップＳ３０１）とともに、第１高周波電力供給手段１Ａの複数（ここでは２個）の給電部７ａ、７ｂを作動させて検知を行う（ステップＳ３０２）。検知は、給電部７ａ、７ｂから供給される高周波電力の周波数および各給電部７ａ、７ｂ間の位相差を変動させて行い、高周波反射電力を電力検知部６ａ、６ｂによって検知して、制御部１０に伝達する。解凍等の特定な検知が必要なメニューか否かを判断し（ステップＳ３０３）、必要なメニューでない場合には検知を終了して（ステップＳＥ３１）、ステップＳ１１０に戻る。特定な検知が必要な場合には、制御部１０は第１高周波電力供給手段１Ａの複数の給電部７ａ、７ｂを用いて検知を行う（ステップＳ３０４）。この際、意図的な電波分布となる位相で動作させて、被加熱物９の特定負荷部位を検知して、ステップＳ１１０に戻る。

図６には、別の検知動作が示されている。すなわち、図５において前述したように、制御部１０は第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄによって前述した動作条件に基づいて加熱調理を継続して行う（ステップＳ３０１）。そして、１箇所の給電部７ａ（または７ｂ）を用いて動作周波数を変動させ、自身への反射高周波電力および他の給電部７ｂ（または７ａ）への透過高周波電力を用いて検知を行う（ステップＳ３０５）。そして、必要な情報がそろったか判断し（ステップＳ３０６）、まだそろっていないと判断された場合には給電部７ａ、７ｂを切り替えて（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０５に戻って検知を行う。一方、必要な情報がそろった場合には、検知を終了して（ステップＳＥ３２）、ステップＳ１１０に戻る。
なお、図５および図６で説明した検知動作は、いずれか一方を用いることができるが、両方を併用することも可能である。

再び図３を参照し、ステップＳ１１０において前述した検知を行った後、赤外線センサー等の他の検知手段がある場合にはこれらの検知手段から検知情報を得て（ステップＳ１１１）、先の検知結果と合わせて調理の進捗状態を判断する（ステップＳ１１２）。

図７に示すように、調理の進捗状態の判断では、制御部１０は第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄを制御して指定動作条件で加熱調理を継続しながら（ステップＳ４０１）、検知による検知情報を取得する（ステップＳ４０２）。検知情報としては、第１高周波電力供給手段１Ａの給電部７ａ、７ｂから供給され電力検知部６ａ、６ｂによって検知された高周波反射電力の周波数および位相特性、併用されている他の検知手段による温度や湿度等の情報がある。

制御部１０は、得られた検知情報から、温度上昇、電力吸収量の変動を得て、負荷である被加熱物９の有無を判断する（ステップＳ４０３）。被加熱物９が無いと判断された場合には、被加熱物９がないため終了するとの表示をして（ステップＳ４０４）、調理が終了したと記憶して調理の進捗状態の判定を終了しステップＳ１１２に戻る（ステップＳＥ４１）。一方、ステップ４０３において被加熱物９が有ると判断された場合には、先に決定された選択メニューの終了に対応する検知結果か否かを判断し（ステップＳ４０５）、選択メニューの終了であると判断される場合には、調理が終了したと記憶して調理の進捗状態の判定を終了しステップＳ１１２に戻る（ステップＳＥ４１）。また、ステップ４０５において選択メニューの終了と認められない場合には、選択メニューの加熱時間の上限を超えているかを判断し（ステップＳ４０６）、上限時間を超えていると判断された場合には、調理が終了したと記憶して調理の進捗状態の判定を終了しステップＳ１１２に戻る（ステップＳＥ４１）。一方、ステップＳ４０６において上限時間を超えていると判断されない場合には、調理の継続を記憶してステップＳ１１２に戻る（ステップＳＥ４２）。

図３に戻って、ステップＳ１１２における調理の進捗状態の判断において調理が終了したと判断された場合には、調理を終了する（ステップＳＥ）。一方、ステップＳ１１２における調理の進捗状態の判断において調理の継続と判断された場合には、動作条件の変更が必要か否かを判断し（ステップＳ１１３）、必要ないと判断された場合にはステップＳ１１０に戻って再度検知を行う。また、ステップＳ１１３において動作条件の変更が必要であると判断された場合には、以下のようにして動作条件の変更を行う（ステップＳ１１４）。

動作条件の変更においては、図８に示すように、選択メニューのシーケンスと進捗判定結果から、相応した動作条件を割り出す（ステップＳ５０１）。動作条件が進捗状況に相応しているか否かを判断し（ステップＳ５０２）、相応していると判断された場合には、第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄおよび電力検知部６ｃ、６ｄを用いて検知を行い、被加熱物９からの高周波反射電力が増加していないかを判断する（ステップＳ５０３）。高周波反射電力が増加していない場合には、動作条件の変更はないと記憶してステップＳ１１３を経てステップＳ１１０に戻って検知を行う（ステップＳＥ５１）。

一方、ステップＳ５０２において動作条件が進捗状況に相応していないと判断された場合には、選択メニューのシーケンスに合わせて動作条件を変更し（ステップＳ５０４）、動作周波数および位相の見直しを行う（ステップＳ５０５）。また、ステップＳ５０３において第２高周波電力供給手段１Ｂによる検知で、高周波反射電力が増加したと判断された場合も動作周波数および位相の見直しを行う（ステップＳ５０５）。見直しは、まず、動作周波数を変動させながら高周波反射電力（反射電力）が最小となる値を探して周波数を決定する。次に、給電部間の位相差を変動させながら高周波反射電力が最小となる値を探して位相を決定する。

続いて、加熱動作条件の変更を行う（ステップＳ５０６）。加熱動作条件の変更は、第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ａ〜７ｄを用いて行い、動作周波数、給電部間の位相差、動作火力を決定し、動作条件の変更を終了して（ステップＳＥ５２）、ステップＳ１１３に戻る。

図３に戻って、動作条件の変更が必要ないとされた場合にはステップＳ１１０に戻って再度検知を行う。一方、動作条件の変更が行われた場合には（ステップＳ１１４）、ステップ１０９に戻って加熱を開始する。

以上、説明した高周波処理装置の制御方法によれば、第１高周波電力供給手段１Ａの給電部７ａ、７ｂから加熱室８に供給され、被加熱物９を介して戻ってくる高周波反射電力を検知して情報を得て、検知結果に応じて制御部１０が第１高周波電力供給手段１Ａや第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ａ〜７ｄを制御して被加熱物９の加熱調理を行うので、加熱効率の向上を図ることができることとなる。この際、制御部１０は第１高周波電力供給手段１Ａと第２高周波電力供給手段１Ｂとを独立して別個に制御することができるので、第１高周波電力供給手段１Ａによって検知した情報に基づいて、第１高周波電力供給手段１Ａおよび第２高周波電力供給手段１Ｂを制御して、効率のよい調理を行うことができることとなる。この場合、第１高周波電力供給手段１Ａによって検知を行う際に、第２高周波電力供給手段１Ｂによる調理を停止させてもよいが、継続させることもできる。
また、第１高周波電力供給手段の給電部による高周波の周波数と、第２高周波電力供給手段の給電部による前記高周波の周波数とが異なるようにして、第２高周波電力供給手段によって調理しながら第１高周波電力供給手段によって精度のよい検知を行うのが望ましい。

次に、本発明にかかる高周波処理装置の第２の実施の形態について説明する。
図９は本発明の第２の実施の形態にかかる高周波処理装置を示す構成図である。なお、前述した第１の実施の形態にかかる高周波処理装置と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

図９に示すように、第２の実施の形態にかかる高周波処理装置は、加熱室８における互いに対向する一対の壁面のうちの一方（左壁面）に第１高周波電力供給手段１Ａにおける給電部７ａ、７ｂのうちの一方（７ａ）と、第２供給手１Ｂにおける給電部７ｃ、７ｄのうちの一方（７ｃ）とが設けられ、加熱室８における互いに対向する一対の壁面のうちの他方（右壁面）に第１高周波電力供給手段１Ａにおける給電部７ａ、７ｂのうちの他方（７ｂ）と、第２高周波電力供給手段１Ｂにおける給電部７ｃ、７ｄのうちの他方（７ｄ）とが設けられている。すなわち、第１高周波電力供給手段１Ａの給電部７ａ、７ｂと第２高周波電力供給手段１Ｂの給電部７ｃ、７ｄが同じ対向する壁面に設けられることとなる。

このように構成しても、前述した第１の実施の形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明の高周波処理装置は、前述した各実施の形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。

また、給電部７ａ〜７ｄの配置は前述した図１および図９に示す場合に拘束されるものではなくいずれかの壁面に複数の給電部を設けてもよいし、対向面ではない例えば右壁面と底壁面のような隣接する組合せで対となる給電部を構成してもかまわない。例えば、第１高周波電力供給手段における給電部および第２高周波電力供給手段における給電部を、加熱室における同一の壁面にそれぞれ設けることもできる。これにより、第１高周波電力供給手段の給電部および第２高周波電力供給手段の給電部をすべて加熱室の同一壁面に設けたので、配線および構造が簡単になる。

また、第１高周波電力供給手段１Ａを主に検知用とし、第２高周波電力供給手段１Ｂを主に調理用としたが、これに限定するものではない。例えば、調理の進捗あるいは被加熱物９に応じて最適な加熱パターンを得ることができるように第２高周波電力供給手段１Ｂを主に検知用とし、第１高周波電力供給手段を主に調理用とすることもできる。

以上のように、本発明にかかる高周波処理装置は、第１高周波電力供給手段の給電部から加熱室に供給され、被加熱物を介して戻ってくる高周波反射電力を検知して情報を得て、検知結果に応じて第１高周波電力供給手段や第２高周波電力供給手段の給電部を制御して被加熱物の加熱調理を行うので、加熱効率の向上を図ることができるという効果を有し、被加熱物を検知し、検知結果に基づいて被加熱物を加熱調理する高周波処理装置等として有用である。

本発明の第１の実施の形態における高周波処理装置の構成図（Ａ）は給電部による励振方向が同一の場合を示す説明図、（Ｂ）は給電部による励振方向が異なる場合を示す説明図高周波処理装置の制御方法の全体の流れを示すフローチャート給電部における動作条件の決定の流れを示すフローチャート検知動作の流れを示すフローチャート検知動作の展開例を示すフローチャート調理の進捗状態の判断の流れを示すフローチャート動作条件の変更の流れを示すフローチャート本発明の第２の実施の形態における高周波処理装置の構成図

符号の説明

１Ａ第１高周波電力供給手段
１Ｂ第２高周波電力供給手段
２ａ、２ｂ発振部
６ａ〜６ｄ電力検知部
７ａ〜７ｄ給電部
８加熱室
９被加熱物
１０制御部

Claims

被加熱物を収容する加熱室と、
高周波電力を発生させる発振部と、前記発振部で発生された高周波電力を前記加熱室内に供給する複数の給電部と、前記加熱室から前記発振部方向に戻る高周波反射電力を検知する複数の電力検知部とを有する第１高周波電力供給手段と、
高周波電力を発生させる発振部と、前記発振部で発生された高周波電力を前記加熱室内に供給する複数の給電部と、前記加熱室から前記発振部方向に戻る高周波反射電力を検知する複数の電力検知部とを有する第２高周波電力供給手段と、
前記第１高周波電力供給手段の複数の電力検知部からの検知信号および前記第２高周波電力供給手段の複数の電力検知部からの検知信号に基づいて、前記第１高周波電力供給手段および前記第２高周波電力供給手段の少なくとも一方の給電部から供給される高周波電力及び／または発振周波数または、前記第１高周波電力供給手段および前記第２高周波電力供給手段の給電部から供給される高周波の位相を制御する制御部と、を備え、
前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部が前記加熱室において互いに対向する一対の壁面に前記複数の給電部による高周波電力の励振電界または励振磁界の方向が一致するよう設けられると共に、
前記第２高周波電力供給手段の複数の給電部が互いに対向する一対の壁面にそれぞれの高周波電力の励振電界または励振磁界の方向が一致し、かつ、前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部の高周波電力の励振電界および励振磁界の方向と異なるよう設けられた高周波処理装置。
前記第２高周波電力供給手段の複数の給電部が前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部が設けられた壁面とは別の壁面、かつ、互いに対向する一対の壁面にそれぞれの励振電界または励振磁界の方向が一致し、かつ、前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部の励振電界および励振磁界の方向と異なるよう設けられている請求項１に記載の高周波処理装置。
前記加熱室における互いに対向する一対の壁面のうちの一方に前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部のうちの一方と、前記第２高周波電力供給手段の複数の給電部のうちの一方とが設けられ、
前記加熱室における互いに対向する一対の壁面のうちの他方に前記第１高周波電力供給手段の複数の給電部のうちの他方と、前記第２高周波電力供給手段の複数の給電部のうちの他方とが設けられ、
更に、前記第１高周波電力供給手段および前記第２高周波電力供給手段毎に励振電界または励振磁界の方向を一致させ、かつ、前記第１高周波電力供給手段および前記第２高周波電力供給手段間で励振電界および励振磁界の方向を異ならせた請求項１に記載の高周波処理装置。