WO2011070721A1 - 高周波加熱装置及び高周波加熱方法 - Google Patents

高周波加熱装置及び高周波加熱方法 Download PDF

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WO2011070721A1
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frequency
shape
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岡島　利幸
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パナソニック株式会社
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    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/6447—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present invention relates to a high-frequency heating apparatus and a high-frequency heating method for heating an object to be heated housed in a heating chamber.
  • a local treatment according to the state and shape of the object to be heated is performed for the purpose of improving heating efficiency and eliminating uniform heating.
  • Various techniques for stirring heating and radiation of high-frequency power into the heating chamber are disclosed.
  • Patent Document 1 discloses a microwave oven having a radiation antenna on the outer periphery of a radiation antenna.
  • this microwave oven by rotating the radiation antenna, the state where the radiation antenna and the radiation antenna are coupled at high frequency and the state where they are not coupled at high frequency are controlled, and the apparent antenna size is changed.
  • the state in which the microwaves are intensively supplied to a narrow range and the state in which the microwaves are uniformly supplied to the heating chamber are controlled.
  • Patent Document 2 discloses a means for detecting the temperature distribution of an object to be heated and a microwave oven provided with a plurality of rotating antennas. In this microwave oven, the temperature distribution of the object to be heated is detected, the part to be heated is determined based on the detected temperature distribution information, the rotating antenna is rotated, and the directivity of the antenna is controlled.
  • Patent Document 3 a plurality of planar antennas are provided, the phase of the microwaves supplied to the planar antennas is changed with time, and the directivity of the microwaves radiated from the planar antennas is changed.
  • a microwave oven that stirs microwaves without use is disclosed.
  • Patent Document 3 since the directivity of the microwave is electrically controlled, the above-described unstable elements due to the mechanical configuration and the configuration that causes an increase in the size of the apparatus can be avoided. .
  • the microwave when the microwave is stirred, the distribution of the electromagnetic field intensity in the entire heating chamber is uniformly distributed regardless of the shape of the object to be heated. That is, since the intensive heating is not performed on the region where the object to be heated exists, the waste of the microwave is increased, and the heating efficiency is not directly improved. That is, it takes a long time to heat the object to be heated.
  • the microwave radiated from the antenna is complicatedly reflected in the heating chamber.
  • the behavior of the microwave radiated from the antenna is greatly different from the directivity in the far solution in the free space. Therefore, it is difficult to control the heating distribution by controlling the directivity of the antenna.
  • the present invention solves the above-described conventional problems.
  • a high-frequency heating apparatus that heats an object to be heated accommodated in a heating chamber
  • the object to be heated is efficiently and uniformly heated according to the shape of the object to be heated.
  • An object of the present invention is to provide a high-frequency heating apparatus and a high-frequency heating method that can be performed.
  • a high-frequency heating device is a high-frequency heating device that heats an object to be heated stored in a heating chamber, and a high-frequency power generation unit that generates high-frequency power;
  • the phase variable unit that changes the phase of the high-frequency power generated by the high-frequency power generation unit and the phase variable unit that is disposed on the same surface in the heating chamber and has a predetermined phase difference due to the phase being changed by the phase variable unit
  • a plurality of antennas that radiate a plurality of high-frequency powers to the object to be heated, a shape information acquisition unit that acquires shape information indicating the shape of the object to be heated, and the plurality of high-frequency powers in phase with each other in the first mode
  • a control unit that controls the phase variable unit so that the plurality of high-frequency powers are in opposite phases in the second mode, and the control unit is the shape information acquisition unit. Based on the obtained shape information, switching between the first mode and the second mode.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity in the heating chamber has the same intensity in a direction parallel to the same plane where the plurality of antennas are arranged. It has such a spread and is vertically layered.
  • a plurality of high-frequency powers radiated from a plurality of antennas are in reverse phase, they have a spread that has the same strength in the vertical direction with respect to the same plane on which the plurality of antennas are arranged, Stratify.
  • the object to be heated is efficiently and uniformly heated when the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber follows the shape of the object to be heated. Therefore, the object to be heated can be efficiently and uniformly heated by creating the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber based on the shape information as described above.
  • the predetermined phase difference is substantially 0 degree when the plurality of high-frequency powers are in phase, and the predetermined phase difference is substantially 180 degrees when the plurality of high-frequency powers are in reverse phase. It is preferable.
  • the first mode and the second mode may be switched during heating so that the time length ratio is increased.
  • the distribution of is spread so as to have the same intensity in the direction parallel to the same plane, and forms a layer in the vertical direction. Therefore, the distribution of the electromagnetic field intensity is surely suitable for the shape of the object to be heated, and the object to be heated can be reliably and efficiently heated.
  • the control unit may be configured such that a ratio of a dimension of the heated object in a direction parallel to the same surface to a dimension of the heated object in a direction perpendicular to the same surface is equal to or greater than a first value greater than 1.
  • the mode may be switched to the first mode, and when the second value is less than 1 or less, the mode may be switched to the second mode.
  • the first mode and the second mode may be switched during heating so that the time length of one mode is substantially equal to the time length of the second mode.
  • the object to be heated can be efficiently and uniformly heated.
  • control unit based on the shape information acquired by the shape information acquisition unit, the size of the object to be heated in the direction parallel to the same surface with respect to the size of the heated object in the direction perpendicular to the same surface
  • the ratio may be specified, and the first mode and the second mode may be switched based on the specified ratio.
  • the same surface is a bottom surface or an upper surface of the heating chamber, and the control unit switches to the first mode when the object to be heated is food placed on a flat plate, and the object to be heated In the case where the thing is liquor in a coconut, the mode may be switched to the second mode.
  • control unit may alternately repeat the first mode and the second mode.
  • the surface to be heated is efficiently and uniformly heated in a direction parallel to the same surface where the plurality of antennas are arranged, and in the second mode, the object to be heated is perpendicular to the same surface.
  • the direction surface is efficiently and uniformly heated. That is, the object to be heated is efficiently and uniformly heated as a whole through the first mode and the second mode.
  • the shape information acquisition unit may be a sensor that detects the outer shape and dimensions of the object to be heated.
  • This shape information is, for example, the size of the bottom area and height of the object to be heated.
  • the shape information acquisition unit may be a shape selection button that accepts designation of the shape of the object to be heated by the user.
  • the plurality of antennas may be planar antennas.
  • This configuration makes it possible to mount the antenna small, thereby reducing the size of the device.
  • the high-frequency heating device is a high-frequency heating device that heats an object to be heated housed in a heating chamber, the high-frequency power generation unit generating high-frequency power, and the high-frequency power generation A phase variable unit that changes the phase of the high-frequency power generated in the unit, and a plurality of high-frequency powers disposed on the same surface in the heating chamber and having a predetermined phase difference due to the phase being changed by the phase variable unit
  • the phase variable unit is controlled such that the plurality of high-frequency powers are in phase with the plurality of antennas radiating to the object to be heated, and the plurality of high-frequency powers are in opposite phases in the second mode.
  • a control unit that controls the phase variable unit, and the control unit alternately switches between the first mode and the second mode.
  • This configuration eliminates the need for an infrared sensor or a shape selection button by a user operation. Further, since control based on the shape information of the object to be heated is not necessary, the cost can be reduced and the apparatus can be downsized. Further, by alternately switching between a first mode in which a plurality of high-frequency powers are in phase and a second mode in which the plurality of high-frequency powers are in opposite phases, the shape of the object to be heated and the arrangement of the object to be heated in the heating chamber Therefore, it is possible to realize uniform and stable heating at all times.
  • the present invention can be realized not only as an apparatus but also as a high-frequency heating method using a processing unit constituting the apparatus as a step.
  • the high-frequency heating device and the high-frequency heating method of the present invention can efficiently and uniformly heat the object to be heated according to the shape of the object to be heated.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the high-frequency heating device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the high-frequency power generation unit.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of a high-frequency power generation unit using a PLL.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the basic operation of the high-frequency heating device according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure of the first operation of the high-frequency heating device according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a perspective view schematically showing a configuration of a high-frequency heating device having an antenna center-to-center distance of 90 mm.
  • FIG. 6B is a diagram showing a distribution of electromagnetic field intensity due to a standing wave in the heating chamber in the common-mode mode in the high-frequency heating apparatus having a 90 mm distance between the centers of the antennas.
  • FIG. 7A is a perspective view schematically showing a configuration of a high-frequency heating device having an antenna center-to-center distance of 105 mm.
  • FIG. 7B is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to a standing wave in the heating chamber in the common-mode mode in the high-frequency heating apparatus having an antenna center-to-center distance of 105 mm.
  • FIG. 8A is a perspective view schematically showing a configuration of a high-frequency heating apparatus having an antenna center-to-center distance of 120 mm.
  • FIG. 8B is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to a standing wave in the heating chamber in the common-mode mode in the high-frequency heating apparatus having an antenna center-to-center distance of 120 mm.
  • FIG. 9A is a perspective view schematically showing a configuration of a high-frequency heating device in which the number of antennas is four and the center-to-center distance between adjacent antennas is 90 mm.
  • FIG. 9B is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to standing waves in the heating chamber in the common-mode mode in a high-frequency heating apparatus in which the number of antennas is four and the center-to-center distance between adjacent antennas is 90 mm.
  • FIG. 9A is a perspective view schematically showing a configuration of a high-frequency heating device in which the number of antennas is four and the center-to-center distance between adjacent antennas is 90 mm.
  • FIG. 9B is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to standing waves in the heating chamber in the common-mode mode in
  • FIG. 10 is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to a standing wave in the heating chamber in the reverse phase mode in the high-frequency heating apparatus with the center-to-center distance of 90 mm shown in FIG. 6A.
  • FIG. 11 is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to a standing wave in the heating chamber in the reverse phase mode in the high-frequency heating apparatus having an antenna center-to-center distance of 105 mm shown in FIG. 7A.
  • FIG. 12 is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to a standing wave in the heating chamber in the reverse phase mode in the high-frequency heating apparatus having an antenna center distance of 120 mm shown in FIG. 8A.
  • FIG. 8A is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to a standing wave in the heating chamber in the reverse phase mode in the high-frequency heating apparatus with an antenna center distance of 120 mm shown in FIG. 8A.
  • FIG. 13 shows the distribution of electromagnetic field intensity due to standing waves in the heating chamber in the reverse phase mode in the high frequency heating apparatus in which the number of antennas shown in FIG. 9A is four and the distance between the centers of adjacent antennas is 90 mm.
  • FIG. 14A is a diagram schematically illustrating an example of a state where a flat object to be heated is stored in a heating chamber of a high-frequency heating device.
  • FIG. 14B is a diagram schematically illustrating an example of a state in which a vertically long object to be heated is stored in a heating chamber of a high-frequency heating device.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a control procedure of the second operation of the high-frequency heating device according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a matrix for determining the heating execution times ta and tb from the shape information in the first embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a basic configuration of the high-frequency heating device according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is an external view of a high-frequency heating device having a shape selection button according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the basic operation of the high-frequency heating device according to the second embodiment.
  • FIG. 20 is a block diagram illustrating a basic configuration of the high-frequency heating device according to the third embodiment.
  • FIG. 21 is a flowchart showing the basic operation of the high-frequency heating device according to Embodiment 3.
  • the high-frequency heating device is a high-frequency heating device that heats an object to be heated housed in a heating chamber, and includes a high-frequency power generation unit that generates high-frequency power, and the high-frequency power generation unit.
  • a phase variable unit that changes the phase of the generated high-frequency power and a plurality of high-frequency powers disposed on the same surface in the heating chamber and having a predetermined phase difference due to the phase being changed by the phase variable unit.
  • a plurality of antennas that radiate to the heated object, a shape information acquisition unit that acquires shape information indicating the shape of the object to be heated, and the phase variable unit that controls the phase variable unit so that the plurality of high-frequency powers are in phase in the first mode And a control unit that controls the phase variable unit so that the plurality of high-frequency powers have opposite phases in the second mode, and the control unit is based on the shape information acquired by the shape information acquisition unit. , Switching between the first mode and the second mode.
  • the high-frequency heating device radiates high-frequency power from a plurality of antennas with an appropriate phase difference based on the shape information of the object to be heated acquired by the shape information acquisition unit. To do. Therefore, an electromagnetic field intensity distribution by standing waves suitable for the shape of the object to be heated can be formed in the heating chamber, and the object to be heated can be efficiently and uniformly heated according to the shape of the object to be heated.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a high-frequency heating device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the to-be-heated object 150 heated by the high frequency heating apparatus 100 is also shown in the figure.
  • the high-frequency heating device 100 includes a heating chamber 101, a distribution unit 102, a first phase variable unit 103a, a second phase variable unit 103b, a first antenna 104a, a second antenna 104b, and high-frequency power generation.
  • Unit 110 shape information acquisition unit 120, and control unit 130.
  • the high-frequency heating device 100 includes two antennas and two phase variable units, but the number of antennas and phase variable units is not limited thereto.
  • the first phase variable unit 103a is referred to as a phase variable unit 103a
  • the second phase variable unit 103b is referred to as a phase variable unit 103b
  • the first antenna 104a is referred to as an antenna 104a
  • the second antenna 104b is referred to as an antenna 104b.
  • the heating chamber 101 is a housing that houses the article 150 to be heated, and is made of, for example, metal.
  • the distribution unit 102 distributes the high frequency power generated by the high frequency power generation unit 110 into two.
  • a Wilkinson distributor may be used, or any of a hybrid coupler and a resistor distributor may be used.
  • the phase varying units 103a and 103b change the phase of the high-frequency power input via the distribution unit 102 to the set phase indicated by the control unit 130, respectively, and enter the heating chamber via the corresponding antennas 104a and 104b. Radiate. That is, the phase variable units 103a and 103b change the phase of the input high-frequency power, respectively, so that the two high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b have a predetermined phase difference. Specifically, the phase variable units 103a and 103b change the phase of the high-frequency power according to the phase setting signals 105a and 105b indicating the set phase input from the control unit 130. For example, a bit step variable phase shifter or a continuous variable phase shifter can be used as the phase variable units 103a and 103b.
  • a bit step variable phase shifter (for example, a 3 bit step variable phase shifter) is used in digital control, and controls the phase shift amount in several steps in a step combination by path switching.
  • the amount of phase shift is determined based on phase setting signals 105a and 105b, which are control signals indicating the setting phase input from the outside.
  • the continuously variable phase shifter is used for analog voltage control, and is known as a loaded line type phase shifter using a transmission line and a hybrid coupled type phase shifter using a 90 ° hybrid coupler, for example.
  • a loaded line type phase shifter using a transmission line and a hybrid coupled type phase shifter using a 90 ° hybrid coupler, for example.
  • the reflection phase at the two resonance circuits is changed, and the insertion phase shift between the input and output is changed.
  • the amount of change in insertion phase shift is determined based on phase setting signals 105a and 105b, which are control signals indicating the setting phase input from the outside.
  • the antennas 104a and 104b are provided in a one-to-one correspondence with the phase variable units 103a and 103b, respectively, and heat high-frequency power having a predetermined phase difference by changing the phase in the corresponding phase variable units 103a and 103b. Radiates into the chamber 101.
  • the antennas 104 a and 104 b are provided on the bottom surface in the heating chamber 101. In FIG. 1, the antennas 104a and 104b are provided on the bottom surface of the heating chamber 101.
  • the present invention is not limited to this, and all the antennas may be provided on the same surface. It may be provided on the back.
  • the antennas 104a and 104b may be planar antennas such as a circular patch antenna and a rectangular patch antenna. As a result, the antennas 104a and 104b can be made thin and small, the degree of freedom in designing the device can be increased, and downsizing and cost reduction can be realized.
  • the high frequency power generator 110 generates high frequency power having a predetermined frequency.
  • the high frequency power generated by the high frequency power generation unit 110 is input to the phase variable units 103 a and 103 b via the distribution unit 102.
  • a specific configuration of the high-frequency power generation unit 110 will be described later.
  • the shape information acquisition unit 120 acquires shape information indicating the shape of the object 150 to be heated, and outputs a shape information signal 106 indicating the acquired shape information to the control unit 130.
  • one or more shape information acquisition units 120 are provided inside the heating chamber 101 and detect the shape of the object to be heated 150 in a non-contact manner with respect to the object to be heated 150.
  • Sensors and laser sensors An infrared sensor or a laser sensor can obtain shape information of an object by irradiating the object with infrared or laser light and detecting the reflected light.
  • the technology of infrared sensors or laser sensors is well known, and many two-dimensional sensors and three-dimensional sensors have recently been introduced, including point sensors and line sensors.
  • the control unit 130 controls the phase variable units 103a and 103b so that the high-frequency power radiated from the antenna 104a in the first mode and the high-frequency power radiated from the antenna 104b are in phase, and the antenna 104a in the second mode.
  • the phase variable units 103a and 103b are controlled so that the high-frequency power radiated from the antenna and the high-frequency power radiated from the antenna 104b are in opposite phases.
  • the phase difference between the high-frequency power radiated from the antenna 104a and the high-frequency power radiated from the antenna 104b is 0 degrees
  • the opposite phase is the high-frequency power radiated from the antenna 104a and the antenna 104b.
  • the phase difference from the radiated high frequency power is 180 degrees.
  • control unit 130 is connected to the first phase variable unit 103a and the second phase variable unit 103b via control lines, respectively, and the phase of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b, respectively. Control. More specifically, the control unit 130 outputs phase setting signals 105a and 105b instructing the respective setting phases to the first phase variable unit 103a and the second phase variable unit 103b. As a result, the control unit 130 causes the phase variable units 103a and 103b to set the phase difference between the high frequency power radiated from the antenna 104a and the high frequency power radiated from the antenna 104b in the first mode to 0 degrees. In the mode, the phase difference is set to 180 degrees.
  • a state in which the set phases of the phase variable units 103a and 103b are set so that the phase difference between the high frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b is 0 degrees is referred to as a common mode.
  • a state in which the set phases of the phase variable units 103a and 103b are set so that the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b is 180 degrees is referred to as a reverse phase mode. That is, the first mode is a period in which the in-phase mode is set, and the second mode is a period in which the anti-phase mode is set.
  • control unit 130 is heated based on the shape information acquired by the shape information acquisition unit 120 in a direction parallel to the dimension of the heated object 150 in the direction perpendicular to the surface on which the antennas 104a and 104b are arranged.
  • the ratio of the dimensions of the object 150 is specified, and the first mode and the second mode are switched based on the specified ratio.
  • the control unit 130 corresponds to the dimension of the object 150 to be heated projected on any side surface of the heating chamber 101.
  • the ratio of the dimensions of the object to be heated 150 projected onto the bottom surface of the heating chamber 101 may be specified, and the period of the in-phase mode and the period of the reverse-phase mode may be determined based on the specified ratio.
  • control unit 130 specifies and specifies the ratio of the dimension in which the object to be heated 150 is projected onto the bottom surface of the heating chamber 101 to the dimension in which the object to be heated 150 is projected on any side surface of the heating chamber 101. Based on the ratio, the in-phase mode period and the anti-phase mode period are determined. Further, during the in-phase mode period, the phase variable units 103a and 103b are controlled so that the phase difference between the high-frequency power radiated from the antenna 104a and the high-frequency power radiated from the antenna 104b becomes 0 degrees, and the anti-phase mode The phase variable sections 103a and 103b are controlled so that the phase difference becomes 180 degrees during the period.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the high-frequency power generation unit 110.
  • the high frequency power generation unit 110 shown in the figure includes an oscillation unit 111 and an amplification unit 112.
  • the oscillation unit 111 is a general high-frequency oscillation circuit including a semiconductor amplification element such as a transistor and a resonance circuit such as a tank circuit.
  • the configuration of the oscillation unit 111 is known, and a Hartley oscillation circuit, a Colpitts oscillation circuit, or the like can be used.
  • the amplification unit 112 is, for example, a transistor that amplifies the high frequency power generated by the oscillation unit 111.
  • the high-frequency power generation unit 110 may be configured as a variable-frequency high-frequency power generation unit using a phase locked loop (PLL: Phase Locked Loop).
  • PLL Phase Locked Loop
  • FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the high-frequency power generation unit 110 using a PLL.
  • the high frequency power generation unit 110 shown in the figure includes an oscillation unit 113, a phase locked loop 114, and an amplification unit 112.
  • the oscillation unit 113 is, for example, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) that generates a high-frequency signal having a frequency corresponding to the voltage output from the phase-locked loop 114.
  • VCO Voltage Controlled Oscillator
  • the phase-locked loop 114 adjusts the output voltage so that the frequency of the high-frequency power generated from the oscillation unit 113 and the frequency control signal 115 indicating the set frequency input from the control unit 130 are the same frequency.
  • the amplifying unit 112 is, for example, a transistor that amplifies the high frequency power generated by the oscillating unit 113.
  • the high-frequency power generation unit 110 generates the high-frequency power having a predetermined frequency by having the configuration shown in FIGS. 2 and 3. 2 and 3, the amplifying unit 112 is shown as a single power amplifier. However, in order to obtain a high output and a large output power, a plurality of power amplifiers are provided, and a multistage series connection or a parallel connection is provided. You may combine and comprise.
  • the in-phase mode and the reverse-phase mode are switched based on the shape information acquired by the shape information acquisition unit 120.
  • the shape information indicates the ratio of the dimension of the object to be heated 150 in the direction parallel to the bottom surface to the dimension of the object to be heated 150 in the direction perpendicular to the bottom surface.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the basic operation of the high-frequency heating device 100.
  • the shape information acquisition unit 120 acquires the shape information of the object to be heated 150 (step S101).
  • the shape information acquisition unit 120 is, for example, an infrared laser or a laser sensor, and acquires the shape information of the object 150 to be heated.
  • the shape information acquisition unit 120 outputs a shape information signal 106 that is a signal indicating the acquired shape information to the control unit 130.
  • the control unit 130 specifies the aspect ratio when the heated object 150 is viewed from the side (step S102).
  • the aspect ratio is the ratio of the horizontal dimension to the vertical dimension of the article 150 to be heated. That is, the control unit 130 specifies the ratio of the dimension of the heated object 150 in the direction parallel to the surface to the dimension of the heated object 150 in the direction perpendicular to the surface on which the antennas 104a and 104b are arranged.
  • the control unit 130 for example, in a projection view in which the object to be heated 150 is projected on one of the side surfaces, between two points whose distance is the longest in the direction parallel to the bottom surface. Distance.
  • the vertical dimension of the object to be heated 150 is, for example, the distance between two points that are the farthest in the vertical direction from the bottom surface in the projection view in which the object to be heated is projected on any side surface. Note that the maximum height of the cross-sectional views in the direction perpendicular to the bottom surface of the object to be heated 150 may be used.
  • control unit 130 determines the time length for the in-phase mode and the time length for the reverse-phase mode according to the aspect ratio specified in the process (step S102) for specifying the aspect ratio of the article 150 to be heated (step S102). Step S103).
  • control unit 130 heats the article 150 to be heated by setting the in-phase mode and the reverse-phase mode with the determined time lengths (step S104).
  • the high-frequency heating device 100 is a high-frequency heating device that heats the article to be heated 150 housed in the heating chamber 101, and includes a high-frequency power generation unit 110 that generates high-frequency power,
  • the phase variable units 103a and 103b that change the phase of the high frequency power generated by the high frequency power generation unit 110 and the phase variable units 103a and 103b are arranged on the same surface in the heating chamber 101, and the phase is changed by the phase variable units 103a and 103b.
  • the phase variable sections 103a and 103b are controlled so that the high-frequency powers of the second phase are in phase, and in the second mode, the plurality of high-frequency powers are in reverse phase.
  • the high-frequency heating apparatus 100 is parallel to the same plane with respect to the dimension of the object to be heated 150 in the direction perpendicular to the same plane where the plurality of antennas 104a and 104b are arranged based on the shape information.
  • a ratio of dimensions of the object to be heated 150 is specified, and a plurality of high-frequency powers are set to be in phase or reverse phase based on the specified ratio.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity in the heating chamber 101 spreads so as to have the same intensity in the direction parallel to the same plane on which the plurality of antennas 104a and 104b are arranged. And is vertically layered.
  • the object to be heated 150 is efficiently and uniformly heated when the distribution of electromagnetic field intensity due to standing waves in the heating chamber 101 follows the shape of the object to be heated 150. Therefore, the ratio of the dimension of the object to be heated 150 in the direction parallel to the dimension of the object to be heated 150 in the direction perpendicular to the same plane on which the plurality of antennas 104a and 104b are arranged as described above is specified and specified. By creating a distribution of electromagnetic field intensity due to standing waves in the heating chamber 101 according to the ratio, the object to be heated 150 can be efficiently and uniformly heated.
  • the control unit 130 when the aspect ratio of the object 150 to be heated specified by the control unit 130 is equal to or greater than a first value greater than 1, the plurality of high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b are in phase and less than 1.
  • a plurality of high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b are set in reverse phases. That is, radiation is performed in the in-phase mode when the aspect ratio of the object to be heated 150 is greater than or equal to the first value, and radiation in the opposite phase mode when less than or equal to the second value.
  • the aspect ratio is larger than the second value and smaller than the first value, the radiation in the in-phase mode and the radiation in the anti-phase mode are alternately repeated.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure of the first operation of the high-frequency heating device 100 of FIG.
  • the high frequency heating apparatus 100 of FIG. 1 performs the following process in the control unit 130.
  • step S400 when the object to be heated 150 is stored in the heating chamber 101 and the user gives an instruction to start the heat treatment (step S400), first, the control unit 130 operates the shape information acquisition unit 120 to heat the object to be heated.
  • the shape information of the object 150 is acquired (step S401).
  • step S401 which acquires the shape information of this to-be-heated object 150 is corresponded to the process (step S101) which acquires the shape information of the to-be-heated object 150 shown in FIG.
  • the shape of the article to be heated 150 is determined based on the shape information signal 106 input from the shape information acquisition unit 120 (step S402). Specifically, by specifying the aspect ratio of the object to be heated 150, the shape of the object to be heated 150 is flat (shape 1), vertically long (shape 2), or cubic (shape 3). Is determined.
  • the control unit 130 determines that the shape is flat when the specified ratio is 3 or more, determines that the specified ratio is vertically long when the specified ratio is 0.3 or less, and the specified ratio is greater than 0.3 and less than 3 In the case of, it is determined as a cubic shape.
  • the threshold for determining the shape of the object 150 to be heated by the control unit 130 is not limited to this, and is determined to be a flat shape when the specified ratio is 2 or more, and is vertically long when the specified ratio is 0.5 or less. If the specified ratio is greater than 0.5 and less than 2, it may be determined as a cubic shape. Note that the process of determining the shape of the object to be heated 150 (step S402) corresponds to the process of acquiring the aspect ratio of the object to be heated 150 shown in FIG. 4 (step S102).
  • the shape of the object to be heated 150 determined based on the shape information signal 106 is a flat (landscape) shape (shape 1 in step S402)
  • the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b, respectively. are set to the in-phase mode
  • the phases of the phase variable sections 103a and 103b are set (step S403), and the heating process is executed (step S405).
  • the execution of the heat treatment is specifically to radiate high-frequency power from the antennas 104a and 104b in the in-phase mode. Thereby, the article 150 to be heated is heated.
  • the processing of the time length of the in-phase mode and the time length of the reverse-phase mode in FIG. corresponds to the case where the time length of the reverse phase mode is determined to be 0 in the determining process (step S103).
  • the control unit 130 determines whether or not the heating of the article to be heated 150 is completed (step S406). If the heating is not completed (No in step S406), the control unit 130 continues to perform the heating process (step S406). S405). On the other hand, when the heating is completed (Yes in step S406), the process is terminated (step S412). For example, the control unit 130 measures the temperature of the object to be heated 150 in a non-contact manner using a temperature sensor, and the heating is completed when the temperature exceeds a predetermined temperature (for example, 80 degrees). judge. In addition, for example, when the heating time set in advance by the user is acquired and the elapsed time from the start of the heating process reaches the heating time set in advance by the user, the heating of the article to be heated 150 is completed. You may determine that you did.
  • a predetermined temperature for example 80 degrees
  • the high-frequency heating device 100 always sets the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b to the in-phase mode when the shape of the object to be heated 150 is flat.
  • the time during which the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is set to the anti-phase mode is set to zero.
  • FIGS. 6A to 9B the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber 101 when the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b is the in-phase mode.
  • FIGS. 6A to 9B the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber 101 in the in-phase mode will be described with reference to FIGS. 6A to 9B. 6A and 6B, FIGS. 7A and 7B, FIGS. 8B and 8B, and FIGS. 9A and 9B differ in the distance between the antennas 104a and 104b or the number of antennas. Note that these are only the antenna interval and the number of antennas, and the size of the heating chamber 101 and the frequency of the high frequency power radiated from the antenna are the same.
  • FIG. 6A is a perspective view schematically showing the configuration of the high-frequency heating device 100 in which the distance between the centers of the antennas is 90 mm.
  • the two antennas 104a and 104b configured by circular patches having a diameter of 64.6 mm are spaced from each other at a center distance of 90 mm on the same surface of the bottom surface of the heating chamber 101.
  • the width (y dimension) of the heating chamber 101 is 410 mm
  • the depth (x dimension) is 314 mm
  • the height (z dimension) is 230 mm
  • the frequency of the high frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is 2450 MHz.
  • FIG. 6B is a diagram showing an electromagnetic field intensity distribution due to a standing wave in the heating chamber 101 when high-frequency power is radiated in the common mode in the high-frequency heating apparatus 100 shown in FIG. 6A. Specifically, it is a diagram showing a simulation result of the distribution of the electromagnetic field intensity in the heating chamber 101 when it is assumed that high-frequency power having a frequency of 2450 MHz is radiated from the antennas 104a and 104b. Indicates that it has occurred. A portion where the electromagnetic field is strong is a portion corresponding to the antinode of the standing wave, and a portion where the electromagnetic field is weak is a portion corresponding to the node of the standing wave.
  • FIG. 6B (a) shows the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave on the vertical plane (yz plane).
  • the distribution of electromagnetic field intensity due to the standing wave on the vertical plane (yz plane) at the positions of 156 mm, 206 mm, and 286 mm is shown.
  • the distribution of electromagnetic field intensity due to standing waves on the horizontal plane (xy plane) at positions of 75 mm, 105 mm, 135 mm, and 165 mm is shown.
  • FIG. 7A is a perspective view schematically showing the configuration of the high-frequency heating device 100 having an antenna center-to-center distance of 105 mm.
  • FIG. 7B is a diagram showing a distribution of electromagnetic field intensity due to standing waves in the heating chamber 101 in the in-phase mode in the high-frequency heating device 100 shown in FIG. 7A.
  • FIG. 8A is a perspective view schematically showing the configuration of the high-frequency heating device 100 having an antenna center-to-center distance of 120 mm.
  • FIG. 8B is a diagram showing a distribution of electromagnetic field intensity due to standing waves in the heating chamber 101 in the in-phase mode in the high-frequency heating device 100 shown in FIG. 8A.
  • FIG. 9A is a perspective view schematically showing the configuration of the high-frequency heating device 100 in which the number of antennas is four and the distance between centers of adjacent antennas is 90 mm.
  • the phase of the high-frequency power radiated from all antennas is the same phase in the in-phase mode.
  • FIG. 9B is a diagram showing a distribution of electromagnetic field intensity due to standing waves in the heating chamber 101 in the in-phase mode in the high-frequency heating device 100 shown in FIG. 9A.
  • FIG. 7B, FIG. 8B, and FIG. 9B are distributions of electromagnetic field intensity due to standing waves on the same plane as in FIG. 6B, respectively (a) and (b). is there.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity by the standing wave in the heating chamber 101 spreads in the horizontal direction and forms a layer in the vertical direction. I can see it.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber 101 is provided with the antennas 104a and 104b. It can be said that it has a horizontal spread and a vertical layer to the surface. That is, a portion where the electromagnetic field strength is strong and a portion where the electromagnetic field strength is weak spread in the horizontal direction and form a layer in the vertical direction. This is because the phases of the high-frequency powers radiated from the respective antennas 104a and 104b are in-phase, so that the high-frequency powers radiated from the respective antennas 104a and 104b are mutually intensified.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the common mode is suitable for heating a flat object to be heated. .
  • this will be described in detail.
  • the high frequency power radiated from the antenna is heated.
  • the direct incidence ratio may be dominant under conditions in which conditions such as the shape of the object to be heated and the placement location are very limited, but in most cases, the ratio of sneak incidence is dominant.
  • the magnitude of the absorption of high-frequency power into the object to be heated due to the sneak incidence changes depending on the strength of the electromagnetic field strength due to the standing wave formed in the heating chamber, and the absorption increases from the portion where the electromagnetic field strength is strong. Absorption decreases from the portion where the electromagnetic field strength is weak. From this, by forming the distribution of the electromagnetic field intensity according to the shape of the object to be heated, it is possible to make the absorption of the high-frequency power to the object to be heated due to the sneak incidence uniform.
  • the phase variable unit is set so that the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b becomes the common mode.
  • the heating process is executed by setting the phases 103a and 103b.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber 101 is in a state of spreading in the horizontal direction and forming a layer in the vertical direction according to the shape of the heated object 150. 150 can be heated efficiently and uniformly.
  • the control unit 130 determines the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b, respectively.
  • the phases of the phase variable sections 103a and 103b are set so that the phase difference is in the reverse phase mode (step S404).
  • the processing is performed using the time length of the in-phase mode and the time length of the reverse phase mode in FIG. This corresponds to the case where the time length of the common mode is determined to be 0 in the determination process (step S103).
  • step S405 a heating process is executed (step S405), and when the heating is completed (Yes in step S406).
  • the process is terminated (step S412).
  • step S404 the execution of the heating process (step S405) after setting the phases of the phase variable sections 103a and 103b (step S404) so that the phase difference is in the anti-phase mode is performed by the high frequency power radiated from the antennas 104a and 104b.
  • the phase difference is in reverse phase mode.
  • the high-frequency heating device 100 sets the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b to the reverse phase mode when the shape of the object to be heated 150 is vertically long.
  • the time during which the phase difference between the high frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b is set to the common mode is set to zero.
  • FIGS. 10 to 13 (a) and (b) is a distribution of electromagnetic field intensity by standing waves on a plane at the same position as each of (a) and (b) of FIG. 6B.
  • FIG. 10 shows the distribution of electromagnetic field strength due to standing waves in the heating chamber 101 when high-frequency power is radiated in the reverse phase mode in the high-frequency heating apparatus with the center-to-center distance of 90 mm shown in FIG. 6A.
  • FIG. 10 shows the distribution of electromagnetic field strength due to standing waves in the heating chamber 101 when high-frequency power is radiated in the reverse phase mode in the high-frequency heating apparatus with the center-to-center distance of 90 mm shown in FIG. 6A.
  • FIG. 11 is a diagram showing a distribution of electromagnetic field strength due to standing waves in the heating chamber 101 in the reverse phase mode in the high-frequency heating apparatus having the antenna center distance of 105 mm shown in FIG. 7A.
  • FIG. 12 is a diagram showing the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber 101 in the reverse phase mode in the high-frequency heating apparatus having the antenna center distance of 120 mm shown in FIG. 8A.
  • FIG. 13 shows the electromagnetic field strength due to standing waves in the heating chamber 101 in the reverse phase mode in a high-frequency heating apparatus in which the number of antennas shown in FIG. 9A is four and the center-to-center distance between adjacent antennas is 90 mm. It is a figure which shows distribution.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber 101 has a cylindrical expansion in the vertical direction and is arranged in the horizontal direction.
  • a distribution of electromagnetic field strength along the shape of the object to be heated may be formed. Therefore, the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave that spreads in the vertical direction when high-frequency power is radiated from the antenna in the reverse phase mode is suitable for heating a vertically long object to be heated.
  • the phase difference is set so that the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b becomes the anti-phase mode.
  • the phase of the variable parts 103a and 103b is set and the heat treatment is executed.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber 101 is in a state of having a cylindrical extension in the vertical direction and aligned in the horizontal direction in accordance with the shape of the object to be heated 150. Can be efficiently and uniformly heated.
  • the control unit 130 determines the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b, respectively.
  • the phases of the phase variable sections 103a and 103b are set so that the phase difference is in the in-phase mode (step S407).
  • the shape of the object 150 to be heated determined based on the shape information signal 106 is a cubic shape (shape 3 in step 402)
  • ta 1 sec
  • the phases of the phase variable units 103a and 103b are set so that the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b is set to the anti-phase mode (step S409). .
  • tb 1 sec
  • step S402 As in the case where the shape of the object 150 to be heated is flat (shape 1 in step S402) and the shape of the object 150 is vertically long (shape 2 in step S402), heating is performed. It is determined whether or not has been completed (step S411). Note that steps S403 to S411 correspond to the process (step S104) for heating the article 150 to be heated shown in FIG.
  • step S411 When the heating is not completed (No in step S411), the execution of the heating process in the in-phase mode and the execution of the heating process in the reverse phase mode are repeated at predetermined intervals ta and tb (steps S407 to S411). . On the other hand, when the heating is completed (Yes in step S411), the process ends (step S412).
  • the high-frequency heating device 100 determines the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b at a predetermined time interval when the shape of the object to be heated 150 is a cubic shape.
  • the heat treatment is executed by alternately switching between the in-phase mode and the reverse-phase mode.
  • the aspect ratio of the specified object 150 to be heated is larger than the second value and smaller than the first value
  • the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is reversed from the in-phase mode. Repeat alternately with mode.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity due to the standing wave in the heating chamber 101 has a state in which the horizontal direction spreads and forms a layer in the vertical direction, and a columnar spread in the vertical direction and aligns in the horizontal direction. Are alternately formed. Therefore, when the object to be heated 150 has a cubic shape, high-frequency power due to sneak incidence is uniformly absorbed by the entire object to be heated 150, and the object to be heated 150 can be efficiently and uniformly heated.
  • the high-frequency heating device 100 radiates from the antennas 104a and 104b when the specified ratio is greater than or equal to the first value greater than 1 by the first operation.
  • the phase difference of the high-frequency power is set to the in-phase mode and the specified ratio is less than or equal to the second value less than 1
  • the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is set to the anti-phase mode.
  • the specified ratio is greater than the second value and less than the first value
  • the phase difference of the high frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is alternately repeated in the in-phase mode and the anti-phase mode. .
  • the object to be heated 150 has a relatively flat (horizontally long) shape such as food on a flat plate or steak meat wrapped in wrap as shown in FIG. 14A
  • the antennas 104a and 104b The phase difference of the radiated high frequency power is heated in the common mode.
  • FIG. 14B in the case of a relatively vertically long shape such as a cup or an insulator, the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is heated as a reverse phase mode.
  • the surface on which the antennas 104a and 104b are arranged is the bottom surface or the top surface in the heating chamber 101, and the control unit 130 determines that the antennas 104a and 104b are to be heated when the heated object 150 is food on a flat plate.
  • the time during which the phase difference of the high-frequency power radiated from the negative phase mode is set to zero.
  • the time during which the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is set to the common mode is set to zero.
  • the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is set to the in-phase mode and the anti-phase mode. And alternately.
  • the heat treatment can be executed in a state where an appropriate electromagnetic field intensity distribution is generated according to the shape of the object to be heated 150, the object to be heated can be efficiently and uniformly heated.
  • the shape of the object to be heated 150 is a cubic shape (shape 3 in step S402)
  • the time ta for performing the heat treatment in the in-phase mode and the time tb for performing the heat treatment in the reverse-phase mode are set.
  • the object to be heated is a relatively flat shape such as mainly food on a plate.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity in the heating chamber 101 spreads so as to have the same intensity in the parallel direction with respect to the surface on which the antennas 104a and 104b are arranged, and forms a layer in the vertical direction. Therefore, an electromagnetic field intensity distribution that is surely suitable for the shape of the object to be heated 150 is generated, and the object to be heated 150 can be reliably and efficiently heated.
  • the control for alternately switching between the in-phase mode and the reverse-phase mode is shown.
  • it may be fixed to either the in-phase mode or the reverse-phase mode. Thereby, heating by simpler control can be performed.
  • this operation is performed by heating the object 150 in a flat shape for a longer period of time than the reverse phase mode, and when the object to be heated 150 is in a vertically long mode.
  • the heating is performed with a longer phase in the reverse phase mode and the object 150 to be heated has a cubic shape, the heating is performed with the time in the in-phase mode and the reverse phase mode being equal.
  • this operation is a period in which the high-frequency power radiated from the antenna 104a and the high-frequency power radiated from the antenna 104b are in phase when the aspect ratio of the heated object 150 specified by the control unit 130 is 1. And heating is performed with an equal period of reverse phase.
  • heating is performed with a period in which the high-frequency power radiated from the antenna 104a and the high-frequency power radiated from the antenna 104b are in phase longer than the period in the opposite phase.
  • the aspect ratio is smaller than 1, heating is performed with a period in which the high-frequency power radiated from the antenna 104a and the high-frequency power radiated from the antenna 104b are in phase shorter than the period in the opposite phase.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a control procedure of the second operation of the high-frequency heating device 100 of FIG.
  • the high frequency heating apparatus 100 of FIG. 1 performs the following process in the control unit 130.
  • step S700 when the object to be heated 150 is stored in the heating chamber 101 and the user gives an instruction to start the heat treatment (step S700), first, the control unit 130 operates the shape information acquisition unit 120 to operate the object to be heated. 150 shape information is acquired (step S701). In this step S701, the shape information of the object to be heated 150 is obtained by operating the process (step S101) for obtaining the shape information of the object 150 to be heated shown in FIG. 4 and the shape information acquisition unit 120 shown in FIG. This corresponds to the process to acquire (step S401).
  • the shape of the object to be heated 150 is determined based on the shape information signal 106 input from the shape information acquisition unit 120 (step S702). Specifically, by specifying the aspect ratio of the object to be heated 150, the shape of the object to be heated 150 is flat (shape 1), vertically long (shape 2), or cubic (shape 3). Is determined. For example, a cube shape (shape 3) is determined when the specified ratio is 1, a flat shape (shape 1) is determined when the specified ratio is greater than 1, and a vertically long shape when the specified ratio is less than 1. Judge as (shape 2). The specified ratio may be substantially 1, preferably in the range of 0.8 to 1.2, and in the range of 0.7 to 1.5. Further, the process for determining the shape of the object to be heated 150 (step S702) corresponds to the process for acquiring the aspect ratio of the object to be heated 150 shown in FIG. 4 (step S102).
  • the phase ta is opposite to the time ta for performing the heat treatment in the in-phase mode.
  • the heat treatment is performed in the reverse phase mode with the time ta for performing the heat treatment in the in-phase mode.
  • the shape of the object 150 to be heated determined based on the shape information signal 106 is a substantially cubic shape (shape 3 in step S702), the time ta for performing the heat treatment in the in-phase mode and the anti-phase mode are used.
  • the processing for setting the values of ta and tb (steps S703 to S705) is another example of the processing for determining the time length of the in-phase mode and the time length of the anti-phase mode (step S103) shown in FIG. is there. Specifically, when the shape of the object to be heated 150 is determined based on the shape information signal 106 and the time length of the in-phase mode is determined to be ta and the time length of the reverse-phase mode is determined to be tb according to the determined location. Equivalent to.
  • the phases of the phase variable sections 103a and 103b are set so that the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b is in the in-phase mode (step S706).
  • the heating process is executed until the time ta set in the process of setting the values of ta and tb (steps S703 to S705) has elapsed (step S707).
  • the phases of the phase variable sections 103a and 103b are set so that the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 104a and 104b is in the reverse phase mode (step S708).
  • step S710 The process of repeating the switching between the in-phase mode and the reverse-phase mode (steps S706 to S710) until the heating is completed (Yes in step S710) is a process of heating the article 150 to be heated shown in FIG. 4 (step S104). It corresponds to.
  • step S710 When the heating is not completed (No in step S710), the execution of the heating process in the in-phase mode and the execution of the heating process in the reverse phase mode are repeated at predetermined time intervals ta and tb (steps S706 to S710). . On the other hand, when the heating is completed (Yes in step S710), the process ends (step S711).
  • the high-frequency heating device 100 heats the object 150 to be heated by increasing the time of the in-phase mode from the opposite-phase mode when the object to be heated 150 is a flat shape by the second operation described above.
  • the object to be heated 150 is vertically long, heating is performed with the time of the reverse phase mode longer than that of the in-phase mode, and when the object to be heated 150 is cubic, heating is performed with the time of the in-phase mode and the reverse phase mode being equal. .
  • the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b is changed by changing the ratio of the time for radiating in the in-phase mode and the time for radiating in the anti-phase mode,
  • the heat treatment is executed by switching alternately.
  • the heat treatment in a state where the distribution of the electromagnetic field intensity spreads in the horizontal direction and forms a layer in the vertical direction.
  • the time ta is longer than the heat treatment time tb in a state where the distribution of the electromagnetic field intensity has a cylindrical expansion in the vertical direction and is arranged in the horizontal direction.
  • the distribution of the electromagnetic field strength is the distribution of the electromagnetic field strength due to the standing wave in the heating chamber 101. Therefore, since the horizontal uniform heating is focused on and the vertical uniform heating is also performed at the same time, the high frequency power due to the sneak incident is uniformly absorbed by the entire heated object 150, and the heated object 150 is heated efficiently and uniformly. can do.
  • the heat treatment time tb in a state where the distribution of the electromagnetic field intensity has a columnar spread in the vertical direction and is arranged in the horizontal direction is the electromagnetic field intensity.
  • the distribution becomes longer than the heat treatment time ta in a state where the distribution is spread in the horizontal direction and the layers are formed in the vertical direction. Therefore, the uniform heating in the vertical direction is focused on, and the uniform heating in the horizontal direction is also performed at the same time, so that the high frequency power due to the sneak incidence is uniformly absorbed by the entire object to be heated 150, and the object to be heated 150 is efficiently and uniformly heated. can do.
  • the heat treatment time tb in a state where the distribution of the electromagnetic field intensity has a cylindrical expansion in the vertical direction and is arranged in the horizontal direction is the electromagnetic field intensity.
  • the heat treatment time ta in a state in which the distribution of is spread in the horizontal direction and is layered in the vertical direction is the same as the heat treatment time ta in a state in which the distribution of is spread in the horizontal direction and is layered in the vertical direction. Since the time ta and the time tb are repeated at the same time, the uniform heating in the horizontal direction and the vertical direction is repeated at the same ratio. Therefore, the high frequency power by the sneak incidence is uniformly absorbed by the entire object to be heated, and the object to be heated can be efficiently and uniformly heated.
  • the high-frequency heating device 100 controls the set phases of the phase variable units 103a and 103b based on the shape information of the object 150 to be heated acquired by the shape information acquisition unit 120, The phase difference of the high frequency electric power radiated
  • heat processing can be performed in a state where an appropriate electromagnetic field intensity distribution is generated according to the shape of the object to be heated 150, the object to be heated 150 can be efficiently and uniformly heated.
  • the shape of the object to be heated 150 is determined to be any one of a flat shape (shape 1), a vertically long shape (shape 2), and a cubic shape (shape 3). It is not limited, and the number of judgments may be increased such as a slightly flat shape or a slightly vertically long shape, and it is determined steplessly between a flat shape and a vertically long shape, and is opposite to the heating time ta in the above-mentioned common mode. You may make it set the ratio of the value with time tb overheating in phase mode.
  • the time ta radiating in the in-phase mode and the time tb radiating in the reverse-phase mode are determined in advance according to the aspect ratio of the object 150 to be heated.
  • the ratio of the time tb radiating in the in-phase mode to the time ta radiating in the reverse-phase mode may be increased as the aspect ratio of the article 150 to be heated is larger.
  • the values of ta and tb corresponding to are previously determined in a matrix and stored in a memory or the like, and the ratio (Lh / Lv) between the average dimension (Lh) in the parallel direction and the average dimension (Lv) in the vertical direction
  • the values of ta and tb corresponding to) may be read from the memory.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a matrix in which the values of ta and tb corresponding to the ratio (Lh / Lv) between the horizontal average dimension (Lh) and the vertical dimension (Lv) are defined.
  • the ratio (Lh / Lv) between the horizontal average dimension (Lh) and the vertical dimension (Lv) is 2, that is, the horizontal average dimension is twice the vertical dimension.
  • ta is 2 sec and tb is 1 sec from the matrix shown in FIG.
  • the in-phase mode radiation is performed first, but the anti-phase mode radiation is performed first. It doesn't matter.
  • the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b may be substantially 0 degrees, preferably in the range of ⁇ 5 degrees to +5 degrees, ⁇ 10 A range of degrees to +10 degrees is also acceptable.
  • the phase difference of the high-frequency power radiated from the antennas 104a and 104b may be substantially 180 degrees, and is preferably in the range of 175 degrees to 185 degrees, and 170 degrees A range of ⁇ 190 degrees is also acceptable.
  • the ratio of the dimension of the object to be heated 150 in the direction parallel to the surface to the dimension of the object to be heated 150 in the direction perpendicular to the surface on which the antennas 104a and 104b are arranged is specified.
  • the dimension of the object to be heated 150 in a different direction is compared with the dimension of the object to be heated 150 in a parallel direction, and depending on the comparison result, whether to emit in the in-phase mode or in the opposite phase mode is determined. Also good. Specifically, when the dimension of the object to be heated 150 in the vertical direction is smaller than the dimension of the object to be heated 150 in the parallel direction, it may be determined that the shape is horizontally long and radiate in the in-phase mode.
  • the shape is a vertically long shape and may be emitted in the reverse phase mode.
  • the dimension of the object to be heated 150 in the vertical direction is substantially equal to the dimension of the object to be heated 150 in the parallel direction, it is determined as a cubic shape, and the in-phase mode and the reverse-phase mode are alternately emitted. Good.
  • the high-frequency heating device is different from the high-frequency heating device 100 according to the first embodiment in that the shape information of the object to be heated is acquired by a user operation. That is, the high-frequency heating device 100 according to Embodiment 1 does not require an operation by a user, and acquires shape information of an object to be heated using, for example, an infrared sensor or a laser sensor. On the other hand, the high-frequency heating device according to the present embodiment does not require a two-dimensional sensor or a three-dimensional sensor such as an infrared sensor or a laser sensor, and acquires shape information of an object to be heated by a user operation.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a basic configuration of the high-frequency heating device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the high-frequency heating apparatus 200 shown in the figure is different from the high-frequency heating apparatus 100 shown in FIG. 1 in that the shape information acquisition unit 220 acquires the shape information of the object to be heated 250 by a user operation. That is, in the high-frequency heating device 100 illustrated in FIG. 1, the control unit 130 determines the shape of the object to be heated 150, but in the high-frequency heating device 200 illustrated in FIG. 17, the control unit 230 determines the shape of the object to be heated 250. Do not judge.
  • the high-frequency heating device 200 is configured such that the object to be heated 250 has a relatively flat (horizontal) shape such as food on a flat plate or steak meat wrapped in wrap,
  • a shape selection button is provided for each case when the shape is relatively vertically long, such as an eggplant, or when the shape is close to a cube, such as a food piled up on a plate or a deep range pack.
  • the shape information of the object to be heated is acquired by the user pressing the shape selection button.
  • the high-frequency heating device 200 does not require the above-described infrared sensor or laser sensor as compared with the high-frequency heating device 100, so that the cost can be reduced and the size can be further reduced.
  • the units 210 are the heating chamber 101, the distribution unit 102, the first phase variable unit 103a and the second phase variable unit 103b, the first antenna 104a, and the second antenna 104b shown in FIG. And the high-frequency power generation unit 110.
  • FIG. 18 is an external view of a high-frequency heating device 200 having a shape selection button according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the basic operation of the high-frequency heating device 200 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the shape information acquisition unit 220 acquires the shape information of the object to be heated 250 (step S201). As shown in FIG. 18, this is achieved by the shape selection buttons SB1 and SB2 included in the high-frequency heating device 200 receiving the designation of the shape of the object to be heated 250 by the user. That is, the shape selection buttons SB1 and SB2 function as the shape information acquisition unit 220.
  • the shape selection button SB1 accepts a user designation indicating that the object to be heated 250 has a vertically long shape
  • the shape selection button SB2 accepts a user designation indicating that the object to be heated 250 has a horizontally long shape.
  • the control unit 230 switches to a predetermined mode (in-phase mode or reverse-phase mode) according to the shape information (step S202). Specifically, when the shape selection button SB1 receives the user's designation, the control unit 230 controls the phase variable unit 203a so that the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 204a and 204b is in the reverse phase mode. And 203b are set. On the other hand, when the shape selection button SB2 accepts the user's designation, the control unit 230 controls the phase of the phase variable units 203a and 203b so that the phase difference between the high-frequency powers radiated from the antennas 204a and 204b is in the in-phase mode. Set.
  • controller 230 heats the article to be heated 250 in the switched mode (step S203).
  • shape of the shape selection buttons SB1 and SB2 is not limited to the shape shown in FIG. 18, but may be a dial button or a touch panel. Further, as the shape selection button, there may be a button for accepting designation that the article to be heated 150 has a cubic shape.
  • the shape information acquisition unit may include a shape selection button that accepts designation of the shape of the object to be heated by the user.
  • a shape information acquisition part can be simplified and control can also be simplified.
  • the high-frequency heating device according to the present embodiment has an in-phase mode and a reverse-phase mode regardless of shape information. Is different. That is, the first embodiment and the second embodiment are configured to acquire the shape information of the object to be heated and switch between the in-phase mode and the reverse-phase mode based on the shape information. In this configuration, the in-phase mode and the reverse-phase mode are always switched alternately.
  • an infrared sensor, a shape selection button by a user operation, and the like are not necessary. Further, since control based on the shape information of the object to be heated is not necessary, the cost can be reduced and the apparatus can be downsized. In addition, by alternately switching between an in-phase mode that forms a distribution of electromagnetic field strength that has the same intensity in the horizontal direction and a reverse-phase mode that forms a distribution of electromagnetic field strength that has the same intensity in the vertical direction. Thus, it is possible to achieve efficient, uniform and stable heating without depending on the shape of the object to be heated and the arrangement of the object to be heated in the heating chamber.
  • FIG. 20 is a block diagram showing a basic configuration of a high-frequency heating device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the high-frequency heating device 300 shown in the figure does not include the shape information acquisition unit 120 and the shape information acquisition unit 220 as compared with the high-frequency heating device 100 shown in FIG. 1 and the high-frequency heating device 200 shown in FIG. That is, in high-frequency heating device 300, control unit 330 alternately switches between the in-phase mode and the reverse-phase mode at a predetermined ratio regardless of the shape information.
  • the units 310 are the heating chamber 101, the distribution unit 102, the first phase variable unit 103a and the second phase variable unit 103b, the first antenna 104a, and the second antenna 104b shown in FIG. And the high-frequency power generation unit 110.
  • FIG. 21 is a flowchart showing the basic operation of the high-frequency heating device 300 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the control unit 330 alternately switches between the in-phase mode and the reverse-phase mode at a predetermined ratio (step S302).
  • the predetermined ratio is set by the distribution of the electromagnetic field intensity in the in-phase mode and the distribution of the electromagnetic field intensity in the reverse-phase mode.
  • the control part 330 heats the to-be-heated material 350 in each mode switched alternately (step S303).
  • the distribution of the electromagnetic field strength shown in FIGS. 6B, 7B, 8B, 9B, and the like, and the distribution of the electromagnetic field strength shown in FIGS. 10, 11, 12, 13, etc. are alternately formed at a predetermined ratio. For this reason, even if the shape of the article to be heated 350 is vertically long or flat, it can always be stably and efficiently heated uniformly.
  • the distribution of the electromagnetic field intensity is uniformly formed over a wide range in the heating chamber 301. Therefore, the object 350 to be heated in the heating chamber 301 is heated. It is possible to efficiently and uniformly heat the article to be heated 350 without depending on the arrangement of.
  • the high-frequency heating device according to the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. Unless it deviates from the meaning of this invention, the form which carried out the various deformation
  • a configuration having the shape selection button described in the second embodiment may be used together with the infrared sensor or the laser sensor described in the first embodiment.
  • the present invention provides a high-frequency heating apparatus including a high-frequency power generation unit and a plurality of antennas that radiate high-frequency power to an object to be heated, regardless of the shape of the object to be heated. Therefore, it is useful as a cooking appliance such as a microwave oven.

Abstract

　本発明の高周波加熱装置は、高周波電力の位相を変化させる位相可変部（１０３ａ、１０３ｂ）と、加熱室（１０１）内の同一面に配置され、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放射する複数のアンテナ（１０４ａ、１０４ｂ）と、被加熱物（１５０）の形状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り、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、１０３ｂ）を制御する制御部（１３０）とを備え、制御部（１３０）は、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。

Description

高周波加熱装置及び高周波加熱方法
　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 (13)

  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
    　請求項３～５のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  7. 　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１～６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  8. 　前記制御部は、
    　前記第１モード及び前記第２モードを交互に繰り返す
    　請求項１～７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、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１～８のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  10. 　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１～８のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  11. 　前記複数のアンテナは、平面アンテナである
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
  12. 　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
    　高周波加熱装置。
  13. 　加熱室内の同一面に配置され、所定の位相差を有する複数の高周波電力を被加熱物に放射する複数のアンテナを有し、前記被加熱物を加熱する高周波加熱方法であって、
    　前記被加熱物の形状を示す形状情報を取得する取得ステップと、
    　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被加熱物の寸法に対する平行な方向における前記被加熱物の寸法の比を特定する特定ステップと、
    　特定された比に基づき、前記複数の高周波電力を同相とする第１期間の時間長、及び、前記複数の高周波電力を逆相とする第２期間の時間長を決定する決定ステップと、
    　前記第１期間において、決定された前記第１期間の時間長だけ前記複数の高周波電力を放射し、前記第２期間において、決定された前記第２期間の時間長だけ前記複数の高周波電力を放射することにより、前記被加熱物を加熱する加熱ステップとを含む
    　高周波加熱方法。
     
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