JP7248532B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、対向電極の間に配置された被加熱物に対して高周波誘電加熱を行う高周波加熱装置に関するものである。

従来、対向電極の間に、冷凍された食品等の被加熱物を配置し、該対向電極に対して高周波電源から高周波電力を供給することで、被加熱物を誘電加熱する高周波加熱装置が知られている。このような高周波加熱装置においては、高周波電源と対向電極との間に、前記高周波電源と前記対向電極との間のインピーダンス整合を行う整合回路と、該整合回路から前記高周波電源に反射する反射電力を検出する電力検出回路とが設けられる。

このような高周波加熱装置においては、精度の高いインピーダンス整合を行わなければ、前記反射電力が大きくなり、被加熱物を効率よく加熱することができないという問題が生じる。例えば、対向電極間に配置された冷凍された食品を解凍する場合、解凍の進行に応じて対向電極側のインピーダンスが変化する。また、対向電極間に配置された被加熱物の種類や大きさに応じて、対向電極側のインピーダンスは異なる値となる。このため、被加熱物の種類や大きさに応じて、精度の高いインピーダンス整合が行われないと、前記反射電力が生じて効率よく加熱することができなくなる。

このような問題点を解決する１つの方法を提供する高周波加熱装置が特許文献１に開示されている。この高周波加熱装置は、被加熱物の形状を認識して整合回路の素子値を決定し、種々の被加熱物に応じて電極を上下に可動させる昇降機能を備えることでインピーダンス整合の高精度化を図っている。

特開２００５－１５８３２６公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術を小型の高周波加熱装置に適用することは、以下の点で問題がある。例えば、特許文献１に記載の技術では、精度の高いインピーダンス整合を図るために、被加熱物の種類や大きさなどに応じて電極を上下に可動させる昇降機能を備えているが、この昇降機能は、高周波加熱装置の小型化を阻む要因となる。

また、小型の高周波加熱装置においては、内部に設けられる対向電極のサイズも小さくなるため、一般的な高周波加熱装置に設けられる対向電極と比べて、対向電極の容量値も小さくなる。そのため、被加熱物の状態の変化（例えば、冷凍された食品の解凍の進行などを想定）に応じて、より高精度にインピーダンス整合を図る必要がある。

本発明の一態様は、装置の小型化を図りつつ、被加熱物の態様に関わらずインピーダンス整合の精度を向上させることができる高周波加熱装置を実現することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、第１電極および前記第１電極と対向する第２電極を含み、前記第１電極と前記第２電極との間に被加熱物が配置される電極部と、前記電極部に高周波電力を供給する高周波電源部と、前記電極部と前記高周波電源部との間に設けられ、前記電極部と前記高周波電源部との間のインピーダンス整合を行う可変整合回路部と、前記高周波電源部と前記可変整合回路部との間に設けられ、少なくとも前記高周波電源部に対する反射電力を検出する電力検出部と、を備え、前記可変整合回路部は、少なくとも１つの可変整合回路を含み、前記可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記電力検出部の検出結果に基づいて調整される構成である。

本発明の一態様によれば、装置の小型化を図りつつ、被加熱物の態様に関わらずインピーダンス整合の精度を向上させることができる。

本発明の実施形態１に係る高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。 前記高周波加熱装置の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る高周波加熱装置の構成を示すブロック図である。 第２可変整合回路の一構成例を示す回路図である。 第２可変整合回路の別の構成例を示す回路図である。 前記高周波加熱装置に関し、対向電極のインピーダンスを示すスミスチャートの一例である。 前記高周波加熱装置に関し、対向電極のインピーダンスを示すスミスチャートの別の例である。 メニュー情報と第１可変整合回路に含まれるリレースイッチの設定情報との対応関係を示す表である。 第１可変整合回路の一構成例を示す回路図である。 第１可変整合回路の別の構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態３に係る第２可変整合回路の一構成例である。 前記高周波加熱装置の動作の流れを示すフローチャートである。 前記第２可変整合回路の別の構成例である。

〔実施形態１〕
以下、図１および図２に基づき、本発明の実施形態１に係る高周波加熱装置１の詳細について説明する。高周波加熱装置１は、対向電極（電極部）４の間に、冷凍された食品等の被加熱物７を配置し、対向電極４に対して高周波電源部１１から高周波電力を供給することで、被加熱物７を誘電加熱する装置である。このような高周波加熱装置１の例として例えば、電子レンジを挙示することができる。

図１に示すように、本実施形態に係る高周波加熱装置１は、高周波電源部１１、電力検出部２、可変整合回路部３、対向電極４、絶縁体５ａ，５ｂ、加熱室６、制御部８、バイアス回路９、およびユーザインターフェイス（情報取得部）１０を備える。なお、本実施形態では、高周波加熱装置１の内部に制御部８を備える形態を示したが、これに限定されず、制御部８は、高周波加熱装置１の外部に設けられていても良い。

高周波電源部１１は、高周波発振器１１ａと高周波増幅器１１ｂとを含む。高周波電源部１１から出力される高周波電力は、高周波増幅器１１ｂに入力される直流バイアスにより変化させることができる。なお、直流バイアスは、制御部８の指示により、バイアス回路９にて生成され、高周波増幅器１１ｂに入力される。

電力検出部２は、高周波電源部１１と、後述する可変整合回路部３との間に設けられる。また、電力検出部２は、少なくとも高周波電源部１１に対する反射電力を検出する。なお、電力検出部２は、反射電力とともに、対向電極４に対する進行電力を検出しても良い。電力検出部２は、検出した進行電力および反射電力に関する情報を制御部８へ伝送する。ここで、高周波電源部１１から対向電極４に向う電力を進行電力といい、逆に対向電極４から高周波電源部１１に向う電力を反射電力という。

可変整合回路部３は、高周波電源部１１と対向電極４との間に設けられる。可変整合回路部３は、高周波電源部１１からの高周波電力が効率よく対向電極４に供給されるように、高周波電源部１１と対向電極４との間でインピーダンス整合を取る。

可変整合回路部３は、第１可変整合回路（可変整合回路）３ａおよび第２可変整合回路（可変整合回路）３ｂを含む。具体的には、可変整合回路部３の第１可変整合回路３ａまたは第２可変整合回路３ｂのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、電力検出部２の検出結果に基づいて調整される。

本実施形態では、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、後述する被加熱物の態様に関する情報に基づいて調整され、第２可変整合回路３ｂのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、電力検出部２の検出結果に基づいて調整される。

小型の高周波加熱装置においては、その内部に設置される対向電極のサイズが小さく、その容量値も小さくなり、電極部側が高インピーダンスになることがある。その場合、第１可変整合回路３ａを調整する際に大きな反射電力が発生することがあり、高周波電源部の発振などの異常動作や故障につながることがある。また、被加熱物の状態の変化（例えば、冷凍された食品の解凍の進行などを想定）に応じて、より高精度にインピーダンス整合を図る必要もある。

このため、前記構成では、第２可変整合回路３ｂのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を、電力検出部２の検出結果に基づいて調整している。これにより、引用文献１に記載の技術のような電極の可動機構を設けなくても、例えば、高周波電源部に対する反射電力が小さくなるように、インピーダンス整合を行うことが可能になる。以上により、装置の小型化を図りつつ、被加熱物の態様に関わらずインピーダンス整合の精度を向上させることができる。

また、被加熱物の種類や大きさに応じて、電極部側のインピーダンスは異なる値となる。このため、前記構成では、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を、被加熱物の態様に関する情報（被加熱物の種類や大きさなど）に基づいて調整している。これにより、被加熱物の種類や大きさに応じて、精度の高いインピーダンス整合が可能になる。

次に、可変整合回路部３は、対向電極４および高周波電源部１１の間で対向電極４に近い側に設けられた第１可変整合回路３ａと、高周波電源部１１に近い側に設けられた第２可変整合回路３ｂとを備える。

なお、本実施形態では、対向電極４および高周波電源部１１の間で対向電極４に近い側に第１可変整合回路３ａが設けられ、高周波電源部１１に近い側に第２可変整合回路３ｂが設けられた形態を示したが、これに限定されず、対向電極４に近い側に第２可変整合回路３ｂを設け、高周波電源部１１に近い側に第１可変整合回路３ａに設けても良い。第１可変整合回路３ａおよび第２可変整合回路３ｂは、それぞれ少なくとも１つの可変素子を含む。

第１可変整合回路３ａでは、被加熱物７の種類、数量、大きさおよび重量等の被加熱物の態様に関する情報に基づく制御部８からの指示に応じて可変素子の素子値が調整される。すなわち、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、被加熱物７の態様に関する情報に基づいて調整される。

一方、第２可変整合回路３ｂでは、電力検出部２で検出された進行電力と反射電力の情報に基づく制御部８からの指示に応じて可変素子の素子値が調整される。すなわち、第２可変整合回路３ｂのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、電力検出部２の検出結果に基づいて調整される。なお、第１可変整合回路３ａは、第２可変整合回路３ｂよりも、対向電極４側を見込んだインピーダンスを変化させる変化幅が大きくなっている。

なお、以下、本明細書において、「第１可変整合回路３ａを調整する」とは、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することを意味する。換言すれば、第１可変整合回路３ａに含まれる可変素子の素子値を調整することを意味し、より具体的には、後述する実施形態に示すように、第１可変整合回路３ａに含まれるリレースイッチを操作して、コイルやキャパシタなどの可変素子のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することを意味する。「第２可変整合回路３ｂを調整する」についても同様である。

対向電極４は、加熱室６に内蔵されており、第１可変整合回路３ａと接続されている。また、対向電極４は、上部電極（第１電極）４ａと、上部電極４ａの下側に（上部電極４ａと対向して）配置され、被加熱物７が配置される下部電極（第２電極）４ｂとを含む。上部電極４ａは、第１可変整合回路３ａと接続され、下部電極４ｂは接地されている。

前記の構成により、高周波電源部１１から出力された高周波電力を対向電極４に供給することで、上部電極４ａと下部電極４ｂとの間に配置された被加熱物７を誘電加熱することができる。具体的には、上部電極４ａと下部電極４ｂとの間に、高周波、例えば４０．６８ＭＨｚの高周波電圧を印加して、誘電加熱により被加熱物７を加熱することができる。

なお、本実施形態に係る高周波加熱装置１が、家庭用電子レンジ程度の小型である場合を想定し、対向電極４の面積Ｓを２５０ｍｍ×１５０ｍｍ、電極間隔ｄを１００ｍｍとする。このとき、対向電極４の容量値Ｃは、空の状態（被加熱物７がない状態）での平行平板モデル（Ｃ＝ε_０＊Ｓ／ｄ）から、約３．３２ｐＦとなる。ここで、ε_０は、比誘電率である。なお、対向電極４間に置かれる被加熱物７によって容量値は大きくなることが想定される。

また、上部電極４ａと下部電極４ｂとが向かい合った側に、それぞれ絶縁体５ａ、５ｂを配置することで、対向電極４の電極間に被加熱物７が置かれたときに、被加熱物７が直接電極と接触しないようにしている。また、対向電極４の電極間には高電圧が印加されるので、絶縁体５ａ、５ｂにより絶縁が確保されるように構成することができる。

制御部８は、バイアス回路９を通じて高周波電源部１１に供給する直流電力を調整し、高周波電源部１１の出力電力を制御する。また、制御部８は、上述した対向電極４に対する進行電力、および高周波電源部１１に対する反射電力に関する情報や、被加熱物７の種類、数量、大きさおよび重量等の被加熱物の態様に関する情報を取得し、適宜、第１可変整合回路３ａ、第２可変整合回路３ｂ、バイアス回路９に対して指示（制御）する。

具体的には、制御部８は、被加熱物の態様に関する情報に基づいて、第１可変整合回路３ａに含まれる可変素子の素子値を調整する。また、制御部８は、進行電力および反射電力に関する情報に基づいて、第２可変整合回路３ｂに含まれる可変素子の素子値を調整する。また、制御部８は、バイアス回路９が出力する直流バイアスを調整する。

より具体的には、高周波電源部１１から高周波電力を出力する前に、制御部８は、被加熱物の態様に関する情報に基づいて、変化幅が大きい第１可変整合回路３ａに含まれる可変素子の素子値を調整する。その後、制御部８は、高周波電源部１１に高周波電力を出力させる。そして、制御部８は、進行電力および反射電力に関する情報に基づいて、バイアス回路９が出力する直流バイアスを制御させつつ、第２可変整合回路３ｂに含まれる可変素子の素子値を調整する。

なお、ユーザインターフェイス１０は、ユーザからの被加熱物の態様に関する情報の入力を受けて、制御部８に、被加熱物の態様に関する情報を送信する。被加熱物の態様に関する情報に対応した第１可変整合回路３ａに含まれる可変素子の素子値に関する情報をメモリ（不図示）に、予め保存しておく。

また、上述した被加熱物の態様に関する情報としては、被加熱物７の種類や大きさ、重量等の他に、被加熱物７の数量の情報を例示することができる（以下、これらの被加熱物の態様に関する情報を、単に「メニュー情報」と称する場合がある）。

前記の構成から、本実施形態に係る高周波加熱装置１は、より高精度に、十分なインピーダンス整合を取りながら被加熱物を解凍する。特に、小型の高周波加熱装置１において、異なる種類の被加熱物に対しても反射電力を小さくし、効率よく加熱することができる。

具体的には、可変整合回路部３は、それぞれ可変素子を含む第１可変整合回路３ａと第２可変整合回路３ｂとに分割することが可能である。また、制御部８は、動作を開始する際に変化幅の大きい第１可変整合回路３ａの調整を行った後、電力検出部２により検出される反射電力が小さくなるように第２可変整合回路３ｂの調整を行う。これにより、本実施形態に係る高周波加熱装置１は、電極の可動機構がなくても高周波加熱が効率よくできる被加熱物の範囲を広げることができる。

また、小型の高周波加熱装置１においては、その内部に設置される対向電極４のサイズも小さく、その容量値も小さく高インピーダンスになることがある。その場合、対向電極４に近い側に設けた第１可変整合回路３ａを調整する際には大きな反射電力が発生することがあり、高周波電源部１１の発振などの異常動作や故障につながることがある。

動作を開始する際に、対向電極４に近い側に設けた第１可変整合回路３ａの調整を行った後、電力検出部２により検出される反射電力が小さくなるように第２可変整合回路３ｂの調整を行う。また、加熱動作中に反射電力が大きくなった場合には第２可変整合回路３ｂのみを調整することにより、大きな反射電力の発生を抑制しつつ、短時間で整合状態の回復が得られるとともに効率よく加熱動作を継続することが可能になる。

特に、第１可変整合回路３ａを対向電極４に近い側に設けることで、対向電極４側は高インピーダンス側であるため、接続される第１可変整合回路３ａはより簡単に対向電極４側を見込んだインピーダンスを大きく変化させることができる。

また、電力検出部２は上記の進行電力を検出しても良く、制御部８は、反射電力の進行電力に対する比が所定値より大きくなった（整合状態が悪くなった）ときに第２可変整合回路３ｂを調整して、反射電力の進行電力に対する比が最も小さくなるように構成しても良い。

前記の構成により、反射電力の進行電力に対する比が小さくなるように第２可変整合回路３ｂを調整することにより、反射電力がほぼ同じレベルの構成の候補の中から進行電力が最も大きくなる構成を選択することが可能となる。

また、対向電極４に高周波電力を供給する前に、第１可変整合回路３ａをメニュー情報に基づき調整するようにすれば、第１可変整合回路３ａを調整する際に、大きな反射電力が発生することがなくなる。

その後、高周波電力を供給して第２可変整合回路３ｂの調整を実施することができる。また、メニュー情報により第１可変整合回路３ａに含まれる可変素子の素子値を決定するため、例えば、可変素子の素子値をスイッチによって切り替える場合、スイッチ数の増加にともなう構成の組み合わせ数の増加を低減でき、短時間で整合動作を完了させることができる。

また、制御部８は、ユーザインターフェイス１０から取得したメニュー情報に基づいて第１可変整合回路３ａを調整し、さらに電力検出部２から取得した進行電力および反射電力に関する情報に基づいて、反射電力が小さくなるように第２可変整合回路３ｂを調整するように構成しても良い。

例えば、第１可変整合回路３ａおよび第２可変整合回路３ｂをスイッチにより切り替えて再調整する場合、スイッチの数が増えると組み合わせ数が多くなり、最適な条件を探索するために必要となる時間が多くなって利便性が低下してしまう。そのような場合でも、スムーズに第１可変整合回路３ａの調整を完了することできるため、探索に必要な時間の増加を抑制することが可能となる。

また、高周波電力の供給を開始する前にユーザインターフェイス１０からのメニュー情報に基づいて第１可変整合回路３ａを調整することが可能となるため、その間、反射電力が生じず高周波電源部１１への負担が少なく、高周波電源部１１の長寿命化に有利である。

さらに、電力検出部２からの反射電力が小さくなるよう第２可変整合回路３ｂを調整することにより、整合が短時間で実現される。加熱または解凍の進行によって、対向電極４側のインピーダンスが変化し反射電力が大きくなった場合には、第２可変整合回路３ｂのみを再調整するようにすることができ、効率よく加熱することが可能になる。

（加熱方法）
以下、本実施形態に係る高周波加熱装置１における加熱方法を、図２に示すフローチャートを用いて説明する。ここで、制御部８は、図２に示すフローに沿って被加熱物７を加熱することができる。まず、制御部８は、ユーザインターフェイス１０を介して、例えば、被加熱物７の数量に関する情報（メニュー情報）を取得する（Ｓ１）。

次に、制御部８は取得した数量情報に応じてあらかじめ定められた条件を満たすように、第１可変整合回路３ａを調整する（Ｓ２）。ここで、被加熱物７の数量情報に対応した第１可変整合回路３ａに含まれる可変素子の素子値に関する情報をあらかじめメモリ（不図示）に保存しておくようにする。これにより、高周波電力の供給前に第１可変整合回路３ａを調整するため、第１可変整合回路３ａを再調整する際の反射損失が生じず、高周波電源部１１の長寿命化に有効である。

その後、第２可変整合回路３ｂの調整を行うため、高周波電源部１１より高周波電力の供給を開始する（Ｓ３）。この段階では、高周波電力を供給しながら第２可変整合回路３ｂを調整するため、加熱動作の際よりも小さい探索用の高周波電力（出力電力Ａ）を出力するよう制御する。

この状態で、第２可変整合回路３ｂに含まれる可変素子の素子値を変化させながら、最適条件を探索する（Ｓ４）。例えば、電力検出部２により検出される反射電力および進行電力に関する情報から反射電力の進行電力に対する比が所定値よりも小さくなる構成を探索する。また、得られた構成候補の中から最も反射電力の進行電力に対する比が小さい構成を選択して第２可変整合回路３ｂを調整する（Ｓ５，Ｓ６）。ここでは、反射電力の進行電力に対する比が所定の値以下となるよう構成したが、反射電力の進行電力に対する比が優位な差で算出できない場合には、反射電力が所定の値以下となるように構成してもよい。

また、反射電力が所定の値以下となる構成候補が複数ある場合には、反射電力の進行電力に対する比が最も小さくなる構成、すなわち、最も進行電力が大きくなる構成を選択することもでき、効率的に加熱処理が行える。

条件を満足する構成が見つからない場合は、高周波電力の供給を停止し、条件を満足する構成が見つからなかった旨の表示を表示部（不図示）に表示するなどの停止処理を行う。

次に、制御部８は、被加熱物７を加熱するため、所定の高周波電力（出力電力Ｂ）の供給を開始し加熱処理が行われる（Ｓ７）。加熱動作中は、反射電力の進行電力に対する比が所定値よりも小さいかどうかを監視し、第２可変整合回路３ｂの再調整が必要かどうかを判定する（Ｓ８）。ここでは、反射電力の進行電力に対する比が所定の値以下となるよう監視したが、反射電力が所定の値以下となるように監視してもよい。

第２可変整合回路３ｂの再調整が必要と判断される場合は、高周波電源部１１の出力電力を探索用の高周波電力（出力電力Ａ）まで低下させ、再び第２可変整合回路３ｂの最適条件の探索を実施する。

第２可変整合回路３ｂの再調整が必要ない場合は、加熱処理の終了条件が成立するまで加熱処理を継続する（Ｓ９）。終了条件が成立した場合は、高周波電力の供給を停止し、正常に終了した旨の表示を表示部に表示するなどの停止処理を行う（Ｓ１０）。例えば、所定の時間が経過したことを判定し、加熱処理を停止する。

〔実施形態２〕
次に、図３に基づき、本発明の実施形態２に係る高周波加熱装置１ｂについて説明する。本実施形態では、可変整合回路部３は、以下のように構成した。同図に示すように、第１可変整合回路３ａは、上部電極４ａに一端が接続された第１のコイル３０と、第１のコイル３０の他端と下部電極４ｂとの間に接続された可変インピーダンス回路３１ａ，３１ｂとを備えている。

上部電極４ａと下部電極４ｂとを含む対向電極４は、並行平板コンデンサの構造を有しており、被加熱物７を電極間に置くことにより若干の抵抗成分をもつようになる。しかしながら、電極間に被加熱物７を置くスペースが必要であるため、電極間隔は狭くすることができず、特に、小型の装置では対向電極４の容量成分は小さい値となる場合が多い。

そのため、電極側を見た場合、そのインピーダンスはオープンに近く、５０Ω系に対してその反射係数は大きくなることがある。第１可変整合回路３ａは、そのような高インピーダンスとなる対向電極４に近い側に設けられ、また、上部電極４ａに一端が接続された第１のコイル３０と、第１のコイル３０の他端と下部電極４ｂとの間に接続された可変インピーダンス回路３１ａ，３１ｂとを備えることにより、特性を大きく変化させることができる。

そのため、被加熱物７の種類等が異なり、対向電極４側を見たインピーダンスが大きく異なる場合でも、第１可変整合回路３ａにより、第１可変整合回路３ａと第２可変整合回路３ｂとの接続点（図３の符号Ｃの位置）から対向電極４側を見たインピーダンスの変化を小さくすることができる。

すなわち、第１可変整合回路３ａは、第２可変整合回路３ｂによって接続点（図３の符号Ｃの位置）から対向電極４側を見たインピーダンスを所定のインピーダンス（例えば、５０Ω）に変換可能となるよう、対向電極４のインピーダンスを変換することを目的とする。

第１のコイル３０に大きな高周波電流を流して高周波電圧を昇圧し、高周波高電圧を対向電極４の電極間に印加する。そのため、第１のコイル３０は、固定のインダクタンス値を有し、十分な電流を許容できるサイズのものが好ましい。しかし、第１のコイル３０は、固定のインダクタンス値を有しているため、被加熱物７の種類の違いによるインピーダンスの違いは残る。第１のコイル３０の他端と下部電極との間に接続された可変インピーダンス回路３１ａ，３１ｂにより、接続点（図３の符号Ｃの位置）から対向電極４側を見たインピーダンスの違いを補正することができる。

また、可変インピーダンス回路３１ａは、第１のコイル３０に一端が接続された第２のコイル３２ａと、第２のコイル３２ａの他端と下部電極４ｂとの間に接続された第３のコイル３３ａとを有し、第３のコイル３３ａにはリレースイッチ（スイッチ）３４ａが並列に接続されている。

また、可変インピーダンス回路３１ｂは、第１のコイル３０に一端が接続された第２のコイル３２ｂと、第２のコイル３２ｂの他端と下部電極４ｂとの間に接続された第３のコイル３３ｂとを有し、第３のコイル３３ｂにはリレースイッチ（スイッチ）３４ｂが並列に接続されている。

このような構成とすることにより、可変インピーダンス回路３１ａは、第１のコイル３０と第２のコイル３２ａとの接続点の高周波電圧を第２のコイル３２ａと第３のコイル３３ａとで分圧しながら、リレースイッチ３４ａにより、第３のコイル３３ａを短絡することができる。よって、リレースイッチ３４ａに要求される耐電圧を緩和することが可能となり、低コスト化にも有利である。また、大電流が流れるシリーズ経路にリレースイッチ３４ａを設けないため、リレースイッチ３４ａに流れる電流を抑えることができる。可変インピーダンス回路３１ｂについても、同様である。

ここで、制御部８は、２つの可変インピーダンス回路３１ａ，３１ｂにそれぞれ設けられたリレースイッチ３４ａ，３４ｂをＯＮ/ＯＦＦすることによって第１可変整合回路３ａの特性を４段階で変化させることができる。このように、可変インピーダンス回路を複数並列に設けることにより、より多くの被加熱物の種類、数量または重量に対応することが可能になる。

また、第２可変整合回路３ｂは、例えば、図４に示した可変インダクタ３５と可変キャパシタ３７との組合せ、または図５に示した可変インダクタ３５と可変インダクタ３６との組合せによって構成することができる。

例えば、被加熱物（Ａ）７０を電極間に配置したとき、図３のＡ点から対向電極４側を見たインピーダンスが図６に示したスミスチャートの点７０Ａであったとき、固定のインダクタンス値を有する第１のコイル３０を接続すると図３のＢ点から対向電極４側を見たインピーダンスは、図６に示したスミスチャート上で点７０Ｂまで移動させることができる。

次に、例えば、リレースイッチ３４ａ，３４ｂをともにＯＦＦに設定した可変インピーダンス回路３１ａ，３１ｂにより、図３のＣ点から対向電極４側を見たインピーダンスを図７に示したスミスチャートの点７０Ｃまで移動させることができる。

ここで、リレースイッチ３４ａ，３４ｂをともにＯＦＦに設定することによって、第２のコイル３２ａ，３３ａ、または、第２のコイル３２ｂ，３３ｂはそれぞれ直列に接続される構成となり、これらの合成インダクタンスによって点７０Ｃまで移動するようにそれぞれのコイルのインダクタンス値を設計することができる。

この後、第２可変整合回路３ｂによって、例えば、図４に示した構成であれば可変インダクタ３５により図７に示す点７０Ｅまで移動させ、可変キャパシタ３７により点７０Ｄまで移動させることができる。

また、別の構成例として図５に示した構成であれば可変インダクタ３５により点７０Ｆまで移動させ、可変インダクタ３６により点７０Ｄまで移動させることができる。図３のＤ点から対向電極４側を見たインピーダンスを図７に示したスミスチャートの点７０Ｄまで移動させることができ、例えば、５０Ωに整合せることができる。ここで、可変インダクタ３５、３６と可変キャパシタ３７とはその素子値を連続的に変化させても良いし、スイッチ等で段階的に変化させてもよい。また、第２可変整合回路３ｂの構成は、図４および図５に示した構成に限るものではなく、例えば、これらを組み合わせた構成としても良い。

しかしながら、被加熱物（Ａ）７０と例えば種類の異なる被加熱物（Ｂ）７１を対向電極４間に配置したとき、図３のＡ点から対向電極４側を見たインピーダンスは、例えば、図６に示したスミスチャートの点７１Ａとなる。このとき、固定のインダクタンス値を有する第１のコイルを接続すると、図３のＢ点から対向電極４側を見たインピーダンスは、図６に示したスミスチャート上で点７１Ｂまで移動し、被加熱物（Ａ）７０の場合と比較してインピーダンスのズレが生じる。

次に、例えば、リレースイッチ３４ａ，３４ｂをともにＯＮに設定した可変インピーダンス回路３１ａ，３１ｂにより、図３のＣ点から対向電極４側を見たインピーダンスを被加熱物（Ａ）７０の場合と近いインピーダンス点となる図７に示したスミスチャートの点７１Ｃまで移動させることができる。

すなわち、リレースイッチ３４ａ，３４ｂをともにＯＮに設定することによって、第２のコイル３２ａ，３２ｂはそれぞれグランドに接続される構成となり、第２のコイル３２ａ，３２ｂの合成インダクタンスによって点７１Ｃまで移動するようにそれぞれのインダクタンス値を選択する。

この後は、第２可変整合回路３ｂによって、例えば、図４に示した構成であれば可変インダクタ３５により点７１Ｅまで移動させ、可変キャパシタ３７により点７１Ｄまで移動させることができる。また、図５に示した構成であれば可変インダクタ３５により点７１Ｆまで移動させ、可変インダクタ３６により点７１Ｄまで移動させることができる。図３のＤ点から対向電極４側を見たインピーダンスを図７に示したスミスチャートの点７１Ｄまで移動させることができ、例えば、５０Ωと整合させることができる。

ここで制御部８は、図２に示すフローに沿って被加熱物７を加熱することができる。まず、制御部８は、ユーザインターフェイス１０を介して、被加熱物７の種類に関する情報、例えば、メニュー情報を取得する。

制御部８は、例えば、図８に示すように、予めメニュー情報に対応した第１可変整合回路３ａのリレースイッチ３４ａとリレースイッチ３４ｂとの設定情報をメモリに保存しておき、その情報に基づいて第１可変整合回路３ａを調整する。その後は、実施形態１と同様の処理を行うことにより、加熱処理を行うことができる。

ここで、第２のコイル３２ａ，３２ｂ、および、第３のコイル３３ａ，３３ｂはそれぞれ同じインダクタンス値を持つ必要はなく、個別のインダクタンス値としてもよい。例えば、各可変インピーダンス回路３１ａ，３１ｂを構成する各コイルは、異なるインダクタンス値を被加熱物７の種類、数量または重量に応じて整合状態が達成できるよう好適に選定することができ、図８に示すように、被加熱物（Ｃ）および被加熱物（Ｄ）に対応することが容易になる。

また、上述した形態では、可変インピーダンス回路３１ａは、第１のコイル３０に一端が接続された第２のコイル３２ａと、第２のコイル３２ａの他端と下部電極４ｂとの間に接続された第３のコイル３３ａとを有し、第３のコイル３３ａにリレースイッチ３４ａを並列に接続した構成とした。しかしながら、図９に示すように、第３のコイル３３ａに、コイル３８ａとリレースイッチ３４ａとの直列回路を並列に接続した構成としても良い。

第３のコイル３３ａの両端の高周波電圧がコイル３８ａとリレースイッチ３４ａとにより分圧されるため、リレースイッチに要求される耐電圧を緩和し長寿命化に有利となる。また、リレースイッチ３４ａをＯＮしたとき、第３のコイル３３ａが短絡される代わりに、第３のコイル３３ａとコイル３８ａとが並列に接続されるようになるため、リレースイッチ３４ａのＯＮ/ＯＦＦによる可変インピーダンス回路３１ａの全体のインダクタンス値の変化を小さく設定できる。そのため、所望の被加熱物７に好適な特性となるように設定でき、設計性が向上する。また、可変インピーダンス回路３１ｂについても、同様の構成としても良い。

また、別の構成として、可変インピーダンス回路３１ａは、図１０に示すように、第３のコイル３３ａに、キャパシタ３９ａとリレースイッチ３４ａとの直列回路を並列に接続した構成としても良い。

リレースイッチ３４ａをＯＮしたとき、第３のコイル３３ａが短絡されるかわりに、第３のコイル３３ａとキャパシタ３９ａとが並列に接続されるようになるため、リレースイッチ３４ａのＯＮ/ＯＦＦによる可変インピーダンス回路３１ａの全体のリアクタンス値の変化を大きく設定できる。

例えば、第３のコイル３３ａとキャパシタ３９ａとの並列回路とが所定の周波数で並列共振に近くなるように設定すれば、高インピーダンスにすることも容易となり、特性を大きく変化させることができる。そのため、所望の被加熱物７に好適な特性となるように設定でき、設計性が向上する。また、可変インピーダンス回路３１ｂについても、同様の構成としても良い。また、プリント基板上に可変整合回路部３を構成する場合は、各コイル、キャパシタ、およびリレースイッチの配置を考慮してそれぞれを伝送線路等で接続してもよい。

〔実施形態３〕
次に、本発明の実施形態３に係る高周波加熱装置について説明する。本実施形態では、第２可変整合回路３ｂに含まれる可変素子の素子値は、可変範囲の中央値に近い値となるよう設定され、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、電力検出部２の検出結果に基づいて調整される。これにより、ユーザ操作なしでも短時間で第１可変整合回路の調整を完了させることが可能となる。

また、本実施形態では、ユーザから前記被加熱物の態様に関する情報を取得するユーザインターフェイス（情報取得部）１０を備え、制御部８は、ユーザインターフェイス１０が取得した前記被加熱物の態様に関する情報に基づいて、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整しても良い。例えば、高周波電力を供給する前に第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方をユーザからの被加熱物の態様に関する情報に基づき調整するようにすれば、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際に大きな反射電力が発生することを抑制することができる。また、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際に、大きな反射電力が生じないため、高周波電源部への負担が少なく、高周波電源部の長寿命化に有利である。

また、本実施形態では、第２可変整合回路３ｂのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方の調整は、通常動作の際の高周波電力よりも小さい高周波電力で行ない、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方の調整は、第２可変整合回路３ｂのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際の高周波電力よりも小さい高周波電力で行われる。これにより、第１可変整合回路３ａのインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際に生じる反射電力を低減し、高周波増幅部の発振等の異常動作を防止することができる。

次に、図１１は、本発明の実施形態３に係る可変整合回路部３に設けられた第２可変整合回路３ｂの一構成例である。その他の構成は、実施形態２と同じである。本実施形態では、第２可変整合回路３ｂは、図４に示した構成で以下のようにリレースイッチを用いて構成した。

例えば、ここでは、可変インダクタ３５は、コイル３５ａ～３５ｃを直列に接続し、それぞれに並列にリレースイッチ４０ａ～４０ｃを設けて構成した。また、可変キャパシタ３７は、キャパシタ３７ａとリレースイッチ４１ａ、キャパシタ３７ｂとリレースイッチ４１ｂ、および、キャパシタ３７ｃとリレースイッチ４１ｃのそれぞれの直列回路を並列に接続して構成した。

可変インダクタ３５および可変キャパシタ３７に設けられたリレースイッチ４０ａ～４０ｃ、および４１ａ～４１ｃは、それぞれ制御部８からの信号によりＯＮ/ＯＦＦすることができる。ここでは、可変インダクタ３５と可変キャパシタ３７とは、それぞれ３ビットの信号によりインダクタンス値とキャパシタンス値が設定される。

例えば、コイル３５ｃのインダクタンス値をＬｓ、コイル３５ｂのインダクタンス値を２Ｌｓ、コイル３５ａのインダクタンス値を４Ｌｓとすることで、リレースイッチの状態によって、０～７Ｌｓまでの範囲の値をＬｓの分解能で設定することができる。

また、キャパシタ３７ｃのキャパシタンス値をＣｐ、キャパシタ３７ｂのキャパシタンス値を２Ｃｐ、キャパシタ３７ａのキャパシタンス値を４Ｃｐとすることで、リレースイッチの状態によって、０～７Ｃｐまでの範囲の値をＣｐの分解能で設定することができる。

制御部８は、図１２に示すフローに沿って被加熱物７の加熱処理を実行する。まず、制御部８は、第２可変整合回路３ｂを所定の条件に設定する（Ｓ１１）。ここでは、可変インダクタ３５は、可変範囲の中央値に近くなるよう、リレースイッチ４０ａをＯＮ、リレースイッチ４０ｂ、４０ｃはＯＦＦに設定し、インダクタンス値を３Ｌｓに設定した。

また、インダクタンス値が４Ｌｓとなるようにリレースイッチ４０ａ～４０ｃを設定してもよいが、最も大きいコイルに接続されたリレースイッチ４０ａのみＯＮするだけで設定が完了するので処理時間の短縮にも有利である。

また、可変キャパシタ３７についても同様に可変範囲の中央値に近くなるよう、リレースイッチ４１ａをＯＮ、リレースイッチ４１ｂ、４１ｃはＯＦＦに設定し、キャパシタンス値を４Ｃｐに設定した。

次に、第１可変整合回路３ａの調整を行うため、高周波電源部１１より高周波電力（出力電力Ｃ）の供給を開始する（Ｓ１２）。

次に、第１可変整合回路３ａの構成を切替えながら最適条件を探索する（Ｓ１３）。例えば、リレースイッチ３４ａ，３４ｂの状態を変えながら電力検出部２により検出される反射電力がもっとも小さくなるリレースイッチ３４ａ，３４ｂの状態を選択して第１可変整合回路３ａを調整する（Ｓ１４）。このように、ユーザ操作なしでも短時間で第１可変整合回路３ａの調整を完了させることが可能となる。

この後は、第２可変整合回路３ｂの調整を行うため、高周波電源部１１より高周波電力（出力電力Ａ）の供給を開始し（Ｓ１５）、以降、実施形態２と同様の処理を行うことにより、加熱処理を行うことができる（Ｓ１６～Ｓ２２）。

ここで、第２可変整合回路３ｂを調整する際の高周波電力（出力電力Ａ）は、加熱動作を行う際の高周波電力（出力電力Ｂ）よりも小さい高周波電力とし、さらに、第１可変整合回路３ａの調整は、第２可変整合回路３ｂを調整する際の高周波電力（出力電力Ａ）よりも小さい高周波電力（出力電力Ｃ）で行う。これにより、可変幅を大きくした第１可変整合回路３ａを調整する際に生じる反射電力を低減することができ、高周波増幅器１１ｂの発振等の異常動作を防止することができる。

次に、図１３は、第２可変整合回路３ｂの別の構成例である。第２可変整合回路３ｂは、図５に示した構成で以下のようにリレースイッチを用いて構成した。例えば、ここでは、可変インダクタ３５は、コイル３５ａと、コイル３５ｂとリレースイッチ４０ｂとの直列回路とを並列に接続して構成した。

また、可変インダクタ３６は、インダクタ３６ａとリレースイッチ４２ａ、インダクタ３６ｂとリレースイッチ４２ｂ、および、インダクタ３６ｃとリレースイッチ４２ｃのそれぞれの並列回路を直列に接続して構成した。

可変インダクタ３５と可変インダクタ３６とに設けられたリレースイッチ４０ｂ、４２ａ～４２ｃは、それぞれ制御部８からの信号によりＯＮ/ＯＦＦすることができる。ここでは、可変インダクタ３５と可変インダクタ３６とは、それぞれ１ビットと３ビットとの信号によりインダクタンス値が設定される。

例えば、コイル３５ａとコイル３５ｂとのインダクタンス値をＬｓとすることで、リレースイッチのＯＮ/ＯＦＦ状態によって、０．５Ｌｓと１Ｌｓの値を設定することができる。

また、インダクタ３６ｃのインダクタンス値をＬｐ、インダクタ３６ｂのインダクタンス値を２Ｌｐ、インダクタ３６ａのインダクタンス値を４Ｌｐとすることで、リレースイッチのＯＮ/ＯＦＦ状態によって、０～７Ｌｐまでの範囲の値をＬｐの分解能で設定することができる。

ここでは、可変インダクタ３５は、可変範囲の中央値に近くなるよう、例えばリレースイッチ４０ｂをＯＦＦに設定し、インダクタンス値を１Ｌｓにした。また、可変インダクタ３６は、可変範囲の中央値に近くなるよう、リレースイッチ４２ａをＯＮ、リレースイッチ４２ｂ，４２ｃはＯＦＦに設定し、インダクタンス値を３Ｌｐにして、第１可変整合回路３ａの調整を行うことができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、第１電極（上部電極４ａ）および前記第１電極と対向する第２電極（下部電極４ｂ）を含み、前記第１電極と前記第２電極との間に被加熱物（７）が配置される電極部（対向電極４）と、前記電極部に高周波電力を供給する高周波電源部（１１）と、前記電極部と前記高周波電源部との間に設けられ、前記電極部と前記高周波電源部との間のインピーダンス整合を行う可変整合回路部（３）と、前記高周波電源部と前記可変整合回路部との間に設けられ、少なくとも前記高周波電源部に対する反射電力を検出する電力検出部（２）と、を備え、前記可変整合回路部は、少なくとも１つの可変整合回路（第１可変整合回路３ａまたは第２可変整合回路３ｂ）を含み、前記可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記電力検出部の検出結果に基づいて調整される構成である。

小型の高周波加熱装置においては、その内部に設置される対向電極のサイズが小さく、その容量値も小さくなり、電極部側が高インピーダンスになることがある。その場合、可変整合回路を調整する際に大きな反射電力が発生することがあり、高周波電源部の発振などの異常動作や故障につながることがある。また、被加熱物の状態の変化（例えば、冷凍された食品の解凍の進行などを想定）に応じて、より高精度にインピーダンス整合を図る必要もある。

このため、前記構成では、可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を、前記電力検出部の検出結果に基づいて調整している。これにより、引用文献１に記載の技術のような電極の可動機構を設けなくても、例えば、高周波電源部に対する反射電力が小さくなるように、インピーダンス整合を行うことが可能になる。以上により、装置の小型化を図りつつ、被加熱物の態様に関わらずインピーダンス整合の精度を向上させることができる。

本発明の態様２に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様１において、前記可変整合回路部（３）は、前記可変整合回路として、第１可変整合回路（３ａ）および第２可変整合回路（３ｂ）を含み、前記第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記被加熱物の態様に関する情報に基づいて調整され、前記第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記電力検出部の検出結果に基づいて調整されても良い。

被加熱物の種類や大きさに応じて、電極部側のインピーダンスは異なる値となる。このため、前記構成では、第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を、被加熱物の態様に関する情報（被加熱物の種類や大きさなど）に基づいて調整している。これにより、被加熱物の種類や大きさに応じて、精度の高いインピーダンス整合が可能になる。

本発明の態様３に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様１において、前記可変整合回路部（３）は、前記可変整合回路として、第１可変整合回路（３ａ）および第２可変整合回路（３ｂ）を含み、前記第２可変整合回路に含まれる可変素子の素子値は、可変範囲の中央値に近い値となるよう設定され、前記第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記電力検出部（２）の検出結果に基づいて調整されても良い。

前記構成によれば、ユーザ操作なしでも短時間で第１可変整合回路の調整を完了させることが可能となる。

本発明の態様４に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様２または３において、前記第１可変整合回路（３ａ）は、電極部（対向電極４）および前記高周波電源部（１１）の間で前記電極部に近い側に設けられ、前記第２可変整合回路（３ｂ）は、前記高周波電源部および前記電極部の間で前記高周波電源部に近い側に設けられていることが好ましい。

上述したように、小型の高周波加熱装置においては、その内部に設置される対向電極のサイズが小さく、その容量値も小さく対向電極側が高インピーダンスになることがある。その場合、電極部に近い側に設けた第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際に大きな反射電力が発生することがあり、高周波電源部の発振などの異常動作や故障につながることがある。

このため、前記構成では、高周波電源部に近い側に設けた第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を、前記電力検出部の検出結果に基づいて調整している。これにより、第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際に大きな反射電力が発生することを防止することができる。

本発明の態様５に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様２において、前記可変整合回路部（３）を制御する制御部（８）を備え、前記制御部は、前記電力検出部（２）が検出する、前記反射電力が小さくなるように、前記第２可変整合回路（３ｂ）のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することが好ましい。前記構成のように、電力検出部からの反射電力が小さくなるよう第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することにより、インピーダンス整合が短時間で実現される。また、加熱または解凍の進行によって、電極部側のインピーダンスが変化し反射電力が大きくなったような場合でも、第２可変整合回路のみで再調整することができ、効率よく加熱することが可能になる。

本発明の態様６に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様２において、前記可変整合回路部（３）を制御する制御部（８）と、ユーザから前記被加熱物の態様に関する情報を取得する情報取得部（ユーザインターフェイス１０）とを備え、前記制御部は、前記情報取得部が取得した前記被加熱物の態様に関する情報に基づいて、前記第１可変整合回路（３ａ）のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整しても良い。例えば、高周波電力を供給する前に第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方をユーザからの被加熱物の態様に関する情報に基づき調整するようにすれば、第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際に大きな反射電力が発生することを抑制することができる。また、第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際に、大きな反射電力が生じないため、高周波電源部への負担が少なく、高周波電源部の長寿命化に有利である。

本発明の態様７に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様６において、前記被加熱物（７）の態様に関する情報は、前記被加熱物の種類、数量、大きさおよび重量の何れか少なくとも１つに関する情報を含んでも良い。前記構成によれば、例えば、ユーザから被加熱物の種類、数量、大きさおよび重量に関する情報を取得して第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することにより、スムーズに第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方の調整を完了することが可能となる。

本発明の態様８に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様３において、前記可変整合回路部（３）を制御する制御部（８）を備え、前記制御部は、前記第２可変整合回路（３ｂ）に含まれる可変素子の素子値を可変範囲の中央値に近い値となるよう設定し、前記電力検出部（２）が検出する、前記反射電力が小さくなるように、第１可変整合回路（３ａ）のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整しても良い。前記構成によれば、インピーダンス整合が短時間で実現される。

本発明の態様９に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様３において、前記第２可変整合回路（３ｂ）のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方の調整は、通常動作の際の高周波電力よりも小さい高周波電力で行ない、前記第１可変整合回路（３ａ）のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方の調整は、前記第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際の高周波電力よりも小さい高周波電力で行われても良い。前記構成によれば、第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際に生じる反射電力を低減し、高周波増幅部の発振等の異常動作を防止することができる。

本発明の態様１０に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様５において、前記電力検出部（２）は、前記電極部（対向電極４）に対する進行電力を検出し、前記制御部（８）は、前記電力検出部が検出した前記反射電力の前記進行電力に対する比が小さくなるように前記第２可変整合回路（３ｂ）のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整しても良い。前記構成によれば、反射電力の進行電力に対する比が小さくなるように第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することにより、反射電力がほぼ同じレベルの構成の候補の中から進行電力が最も大きくなる構成を選択することが可能となり、効率的に加熱処理を行うことができる。

本発明の態様１１に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様２～１０の何れかにおいて、前記第１可変整合回路（３ａ）は、前記第１電極（上部電極４ａ）に一端が接続された第１のコイル（３０）と、前記第１のコイルの他端と前記第２電極（下部電極４ｂ）との間に接続された可変インピーダンス回路（３１ａ，３１ｂ）とを備えていても良い。前記構成によれば、第１可変整合回路に含まれる可変素子の特性を大きく変化させることができる。そのため、被加熱物の種類等が異なり、電極部側を見たインピーダンスが大きく変化した場合でも、第１可変整合回路により、第１可変整合回路と第２可変整合回路との接続点から電極部側を見たインピーダンスの変化を小さくすることができる。

本発明の態様１２に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様１１において、前記可変インピーダンス回路（３１ａ，３１ｂ）は、前記第１のコイル（３０）の他端に一端が接続された第２のコイル（３２ａ，３２ｂ）と、前記第２のコイルの他端と前記第２電極（下部電極４ｂ）との間に接続された第３のコイル（３３ａ，３３ｂ）とを有し、前記第３のコイルおよびスイッチ（リレースイッチ３４ａ，３４ｂ）が並列に接続されていても良い。前記構成によれば、第１のコイルとの接続点の高周波電圧を第２のコイルと第３のコイルで分圧しながら、スイッチ（例えば、リレースイッチ）により、第３のコイルを短絡することができる。よって、スイッチに要求される耐電圧を緩和することが可能となり、低コスト化にも有利である。また、大電流が流れるシリーズ経路にスイッチを設けないため、スイッチに流れる電流を抑制することができる。

本発明の態様１３に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様１１において、前記可変インピーダンス回路（３１ａ，３１ｂ）は、前記第１のコイル（３０）の他端に一端が接続された第２のコイル（３２ａ，３２ｂ）と、前記第２のコイルの他端と前記第２電極（下部電極４ｂ）との間に接続された第３のコイル（３３ａ，３３ｂ）とを有し、前記第３のコイル、および、コイル（３８ａ，３８ｂ）またはキャパシタ（３９ａ，３９ｂ）とスイッチ（リレースイッチ３４ａ，３４ｂ）との直列回路、が並列に接続されていても良い。

前記構成によれば、第１のコイルとの接続点の高周波電圧を第２のコイルと第３のコイルで分圧しながら、スイッチ（例えば、リレースイッチ）により、可変インピーダンス回路の特性を変化させることができる。また、スイッチにかかる高周波電圧は、第３のコイルの両端の高周波電圧を、コイルまたはキャパシタと、スイッチとによりさらに分圧されるため、スイッチに要求される耐電圧を緩和することが可能となる。

また、キャパシタとスイッチとの直列回路とすることにより、例えば、第３のコイルとキャパシタとが所定の周波数で並列共振するようにすれば、可変インピーダンス回路を容易に高インピーダンスにすることができる。これにより、第１可変整合回路に含まれる可変素子の特性を大きく変化させることができるため、所望の可変特性を得ることが容易になる。また、コイルとスイッチとの直列回路にすることにより、スイッチに直列に接続されたコイルのため、スイッチのＯＮ/ＯＦＦによる可変量を小さくすることができる。

本発明の態様１４に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様１１～１３の何れかにおいて、前記第１可変整合回路（３ａ）は、前記可変インピーダンス回路（３１ａ，３１ｂ）を複数備えていても良い。前記構成によれば、可変インピーダンス回路を複数設けることにより、より多くの被加熱物の種類、数量または重量に応じたインピーダンス整合が可能になる。

本発明の態様１５に係る高周波加熱装置（１，１ａ）は、前記態様１４において、複数の前記可変インピーダンス回路（３１ａ，３１ｂ）のそれぞれは、インダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方に関する特性が、互いに異なっていても良い。前記構成によれば、例えば、各可変インピーダンス回路に含まれる可変素子の素子値を異なるインダクタンス値および／またはキャパシタンス値に設定することで、より多くの被加熱物の種類、数量または重量に応じたインピーダンス整合が可能になる。

〔本発明の別の表現〕
本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、上部電極と、前記上部電極の下側に配置された下部電極からなる対向電極と、前記対向電極に高周波電力を供給する高周波電源部と、前記対向電極と前記高周波電源部の間に設けられ、前記対向電極と高周波電源部とのインピーダンス整合をとる可変整合回路部と、前記高周波電源部と前記可変整合回路部の間に設けられ、少なくとも反射電力を検出する電力検出部と、前記可変整合回路部を調整する手段を有する制御部とを備えた高周波加熱装置であって、前記可変整合回路部は、第１の可変整合回路と、第２の可変整合回路を備え、制御部は、動作開始時に第１の可変整合回路の調整を行った後、前記電力検出部からの情報に基づいて第２の可変整合回路の調整を行ない、動作中に反射電力が大きくなった時は第２の可変整合回路を調整する構成である。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記可変整合回路部は、対向電極側に設けられた第１の可変整合回路と、高周波電源部側に設けられた第２の可変整合回路を備えることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記第１の可変整合回路は、前記上部電極に一端が接続された第１のコイルと、前記第１のコイルの他端と前記下部電極の間に接続された可変インピーダンス回路を備えていても良い。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記可変インピーダンス回路は、前記第１のコイルの他端に一端が接続された第２のコイルと、前記第２のコイルの他端と前記下部電極の間に接続された第３のコイルを有し、前記第３のコイルとスイッチが並列に接続されていても良い。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記可変インピーダンス回路は、前記第１のコイルの他端に一端が接続された第２のコイルと、前記第２のコイルの他端と前記下部電極の間に接続された第３のコイルを有し、前記第３のコイルは、コイルまたはキャパシタとスイッチの直列回路が並列に接続されていても良い。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記第１の可変整合回路は、前記可変インピーダンス回路を複数備えていても良い。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記複数の可変インピーダンス回路は、各可変インピーダンス回路を構成する各コイルまたはキャパシタは、異なるインダクタンス値またはキャパシタンス値を有することが好ましい。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記制御部は、ユーザからの情報を取得する手段を備え、前記制御部は、前記ユーザからの情報に基づいて前記第１の可変整合回路を調整し、前記電力検出部により検出される反射電力が小さくなるように前記第２の可変整合回路を調整しても良い。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記ユーザからの情報は、被加熱物の種類、数量または重量いずれかに関する情報を含んでも良い。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記制御部は、前記第２の可変整合回路に備えた可変素子の素子値をそれぞれ可変範囲の中央値に近い値となるよう設定し、前記電力検出部により検出される反射電力が小さくなるように前記第１の可変整合回路を調整し、さらに、前記電力検出部により検出される反射電力が小さくなるように前記第２の可変整合回路を調整しても良い。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記第２の可変整合回路の調整は、通常動作時の高周波電力よりも小さい高周波電力で行ない、前記第１の可変整合回路の調整は、第２の可変整合回路の調整時の高周波電力よりも小さい高周波電力で行われても良い。

また、本発明の一態様に係る高周波加熱装置は、前記電力検出部は、進行電力を検出する手段を有し、前記制御部は、前記電力検出部により検出された反射電力の進行電力に対する比が小さくなるように第１の可変整合回路、または、第２の可変整合回路を調整する手段を備えていても良い。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１，１ａ 高周波加熱装置
２ 電力検出部
３ 可変整合回路部
３ａ 第１可変整合回路（可変整合回路）
３ｂ 第２可変整合回路（可変整合回路）
４ 対向電極（電極部）
４ａ 上部電極（第１電極）
４ｂ 下部電極（第２電極）
７ 被加熱物
８ 制御部
１０ ユーザインターフェイス（情報取得部）
１１ 高周波電源部
３０ 第１のコイル
３１ａ，３１ｂ 可変インピーダンス回路
３２ａ，３２ｂ 第２のコイル
３３ａ，３３ｂ 第３のコイル
３４ａ，３４ｂ リレースイッチ（スイッチ）
３８ａ，３８ｂ コイル
３９ａ，３９ｂ キャパシタ

Claims (15)

1. 第１電極および前記第１電極と対向する第２電極を含み、前記第１電極と前記第２電極との間に被加熱物が配置される電極部と、
   前記電極部に高周波電力を供給する高周波電源部と、
   前記電極部と前記高周波電源部との間に設けられ、前記電極部と前記高周波電源部との間のインピーダンス整合を行う第１可変整合回路および第２可変整合回路と、
   前記高周波電源部と前記第２可変整合回路との間に設けられ、少なくとも前記高周波電源部に対する反射電力を検出する電力検出部と、を備え、
   前記第１可変整合回路の変化幅は、前記第２可変整合回路の変化幅よりも大きく、
   前記第１可変整合回路が調整された後、前記第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記電力検出部の検出結果に基づいて調整されることを特徴とする高周波加熱装置。
2. 前記第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記被加熱物の態様に関する情報に基づいて調整され、
   前記第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記電力検出部の検出結果に基づいて調整されることを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
3. 前記第１可変整合回路における最適条件の探索の際に、前記第２可変整合回路に含まれる可変素子の素子値は、前記可変素子の可変範囲に含まれる予め定められた値となるよう設定され、前記第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方は、前記電力検出部の検出結果に基づいて調整されることを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
4. 前記第１可変整合回路は、前記電極部および前記高周波電源部の間で前記電極部に近い側に設けられ、
   前記第２可変整合回路は、前記高周波電源部および前記電極部の間で前記高周波電源部に近い側に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の高周波加熱装置。
5. 前記第１可変整合回路および前記第２可変整合回路を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記電力検出部が検出する、前記反射電力が小さくなるように、前記第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２に記載の高周波加熱装置。
6. 前記第１可変整合回路および前記第２可変整合回路を制御する制御部と、
   ユーザから前記被加熱物の態様に関する情報を取得する情報取得部とを備え、
   前記制御部は、
   前記情報取得部が取得した前記被加熱物の態様に関する情報に基づいて、前記第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２に記載の高周波加熱装置。
7. 前記被加熱物の態様に関する情報は、前記被加熱物の種類、数量、大きさおよび重量の何れか少なくとも１つに関する情報を含むことを特徴とする請求項６に記載の高周波加熱装置。
8. 前記第１可変整合回路および前記第２可変整合回路を制御する制御部を備え、
   前記第１可変整合回路における最適条件の探索の際に、
   前記制御部は、
   前記第２可変整合回路に含まれる可変素子の素子値を、前記可変素子の可変範囲に含まれる予め定められた値となるよう設定し、
   前記電力検出部が検出する、前記反射電力が小さくなるように、前記第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項３に記載の高周波加熱装置。
9. 前記第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方の調整は、通常動作の際の高周波電力よりも小さい高周波電力で行ない、
   前記第１可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方の調整は、前記第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整する際の高周波電力よりも小さい高周波電力で行われることを特徴とする請求項３に記載の高周波加熱装置。
10. 前記電力検出部は、前記電極部に対する進行電力を検出し、
    前記制御部は、
    前記電力検出部が検出した前記反射電力の前記進行電力に対する比が小さくなるように前記第２可変整合回路のインダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項５に記載の高周波加熱装置。
11. 前記第１可変整合回路は、
    前記第１電極に一端が接続された第１のコイルと、
    前記第１のコイルの他端と前記第２電極との間に接続された可変インピーダンス回路とを備えていることを特徴とする請求項２から１０までの何れか１項に記載の高周波加熱装置。
12. 前記可変インピーダンス回路は、
    前記第１のコイルの他端に一端が接続された第２のコイルと、
    前記第２のコイルの他端と前記第２電極との間に接続された第３のコイルとを有し、
    前記第３のコイルおよびスイッチが並列に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の高周波加熱装置。
13. 前記可変インピーダンス回路は、
    前記第１のコイルの他端に一端が接続された第２のコイルと、
    前記第２のコイルの他端と前記第２電極との間に接続された第３のコイルとを有し、
    前記第３のコイル、および、コイルまたはキャパシタとスイッチとの直列回路、が並列に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の高周波加熱装置。
14. 前記第１可変整合回路は、
    前記可変インピーダンス回路を複数備えることを特徴とする請求項１１から１３までの何れか１項に記載の高周波加熱装置。
15. 複数の前記可変インピーダンス回路に含まれる可変素子のそれぞれは、インダクタンスおよびキャパシタンスの何れか少なくとも一方に関する特性が、互いに異なっていることを特徴とする請求項１４に記載の高周波加熱装置。

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