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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022086457
(43)【公開日】2022-06-09
(54)【発明の名称】誘電加熱システム
(51)【国際特許分類】
H05B 6/52 20060101AFI20220602BHJP
H05B 6/68 20060101ALI20220602BHJP
【ＦＩ】
H05B6/52
H05B6/68 330Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020198472
(22)【出願日】2020-11-30
(71)【出願人】
【識別番号】319006047
【氏名又は名称】シャープセミコンダクターイノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】上田 雅哉
【テーマコード（参考）】
3K086
3K090
【Ｆターム（参考）】
3K086AA05
3K086BA09
3K086CB12
3K086CC01
3K086CD07
3K086EA14
3K090AA13
3K090BA04
(57)【要約】
【課題】高周波電源から負荷に電力を印加する場合に、負荷インピーダンスに整合する電源インピーダンスを正確かつ円滑に調整する。
【解決手段】高周波誘電加熱システム（１）は、インピーダンスを離散的に変更可能な整合器（４）と、高周波電源（２）の出力電力を、初期値から定常電力の値である最終値まで段階的に大きくしながら、各出力電力で負荷インピーダンスに整合する電源インピーダンスを調整する制御器（５）とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】高周波誘電加熱システム（１）は、インピーダンスを離散的に変更可能な整合器（４）と、高周波電源（２）の出力電力を、初期値から定常電力の値である最終値まで段階的に大きくしながら、各出力電力で負荷インピーダンスに整合する電源インピーダンスを調整する制御器（５）とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高周波の電力を出力する電源部と、
上記電源部から出力された電力が印加されることにより対象物を加熱する加熱部と、
上記電源部と、上記加熱部との間に介設され、自らのインピーダンスを離散的に変更可能である可変部と、
上記電源部と、上記可変部との間に介設され、上記電源部から上記可変部に出力される出力電力と、当該出力電力が上記可変部に反射されて上記電源部に戻る反射電力とを検出する検出部と、
上記可変部に当該可変部のインピーダンスを変更させることにより、上記電源部、上記加熱部、および、上記可変部を含む電源の出力インピーダンスである電源インピーダンスを調整する制御部と、
を備え、
上記制御部は、
上記出力電力を、所定値よりも小さい値である初期値から、上記電源部が上記対象物を含む負荷に印加する電力である定常電力の値である最終値まで段階的に大きくしながら、上記負荷の入力インピーダンスである負荷インピーダンスの変化に整合するように、各出力電力において、上記電源インピーダンスを調整する
ことを特徴とする誘電加熱システム。
上記電源部から出力された電力が印加されることにより対象物を加熱する加熱部と、
上記電源部と、上記加熱部との間に介設され、自らのインピーダンスを離散的に変更可能である可変部と、
上記電源部と、上記可変部との間に介設され、上記電源部から上記可変部に出力される出力電力と、当該出力電力が上記可変部に反射されて上記電源部に戻る反射電力とを検出する検出部と、
上記可変部に当該可変部のインピーダンスを変更させることにより、上記電源部、上記加熱部、および、上記可変部を含む電源の出力インピーダンスである電源インピーダンスを調整する制御部と、
を備え、
上記制御部は、
上記出力電力を、所定値よりも小さい値である初期値から、上記電源部が上記対象物を含む負荷に印加する電力である定常電力の値である最終値まで段階的に大きくしながら、上記負荷の入力インピーダンスである負荷インピーダンスの変化に整合するように、各出力電力において、上記電源インピーダンスを調整する
ことを特徴とする誘電加熱システム。
【請求項2】
上記制御部は、
（１）上記出力電力を上記初期値に設定し、
（２）上記可変部の各インピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、
（３）上記出力電力が最大であり、かつ、上記反射電力が最小である上記可変部のインピーダンスを選択し、
（４）上記出力電力を１段階大きくし、
（５）（３）の処理で選択した上記可変部のインピーダンス、および、当該インピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、
（６）上記出力電力が最大であり、かつ、上記反射電力が最小である上記可変部のインピーダンスを選択し、
（７）上記出力電力が上記最終値よりも小さい場合に、上記出力電力を１段階大きくし、（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンス、および、当該インピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、（６）の処理に戻り、
（８）上記出力電力が上記最終値である場合に、（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンスを含む上記電源インピーダンスが、上記電源部が定常電力を出力するときの上記負荷インピーダンスに整合すると判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電加熱システム。
（１）上記出力電力を上記初期値に設定し、
（２）上記可変部の各インピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、
（３）上記出力電力が最大であり、かつ、上記反射電力が最小である上記可変部のインピーダンスを選択し、
（４）上記出力電力を１段階大きくし、
（５）（３）の処理で選択した上記可変部のインピーダンス、および、当該インピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、
（６）上記出力電力が最大であり、かつ、上記反射電力が最小である上記可変部のインピーダンスを選択し、
（７）上記出力電力が上記最終値よりも小さい場合に、上記出力電力を１段階大きくし、（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンス、および、当該インピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、（６）の処理に戻り、
（８）上記出力電力が上記最終値である場合に、（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンスを含む上記電源インピーダンスが、上記電源部が定常電力を出力するときの上記負荷インピーダンスに整合すると判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電加熱システム。
【請求項3】
上記可変部は、複数のスイッチを備えており、当該スイッチの開閉によりインピーダンスを変更可能であり、
上記制御部は、（５）および（７）の処理において、それぞれ（３）および（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスを設定する際に、上記複数のスイッチのうち、一部のスイッチの開閉を固定し、当該一部以外のスイッチの開閉を、当該開閉の状態を示すグレイコードに従って切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の誘電加熱システム。
上記制御部は、（５）および（７）の処理において、それぞれ（３）および（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスを設定する際に、上記複数のスイッチのうち、一部のスイッチの開閉を固定し、当該一部以外のスイッチの開閉を、当該開閉の状態を示すグレイコードに従って切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の誘電加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、誘電加熱システムに関する。
【背景技術】
【0002】
高周波誘電加熱システムによる解凍及び加熱では、高周波電源のインピーダンスと、負荷のインピーダンスとを整合させる必要がある。そのため、高周波電源と、負荷との間には、整合器が設けられる。そして、加熱は、高周波電源の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとを整合させる動作モード（以下、整合点探索モードという）と、負荷６に電力を印加する動作モード（以下、定常電力印加モードという）とを繰り返すことで行われる。
【0003】
整合点探索モードでは、高周波電源への反射電力が大きくなり、高周波電源に使用される半導体スイッチング素子が破壊されてしまう虞がある。その解決法として、整合点探索モードでの電力を、定常電力印加モードでの電力よりも低くする方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００４－３４０４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、単に電力を小さくしてインピーダンスを整合させると、定常電力印加モードにおいて整合がずれてしまい、効率的な加熱ができないだけでなく、半導体スイッチング素子が破壊されるという問題が生じる。
【0006】
インピーダンスが整合している状態とは、高周波電源と、負荷との間の整合面において、高周波電源の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとが一致している状態を指す。整合点探索モードでは、負荷の入力インピーダンスを変化させることにより、高周波電源の出力インピーダンスに一致する点を探索することになる。つまり、整合点探索モードでは、電力を小さくした状態の負荷の入力インピーダンスに高周波電源の出力インピーダンスを合わせることになる。そのため、整合点探索モードでの出力インピーダンスと、定常電力印加モードでの出力インピーダンスとが異なる場合には、定常電力印加モードで整合ずれが発生する。
【0007】
図１０は、高周波電源の一例を示す図である。本例では、高周波電源２の出力電力は電源電圧を変化させることで実現される。図１１は、半導体スイッチング素子の出力容量特性を示すグラフである。図１１に示すように、半導体スイッチング素子の出力容量はドレイン－ソース間の電圧、すなわち、高周波電源２の電源電圧によって変化することが分かる。このため、図１０の高周波電源では、出力電力により出力インピーダンスが変化することになる。
【0008】
なお、特許文献１の技術は、加熱調理開始時のインピーダンス不整合時において、半導体スイッチ素子の耐圧破壊を防止する高周波加熱装置を提供するものである。ただし、特許文献１の技術では、初期整合時において主電力増幅器に供給される直流電圧が、定常出力時よりも低くなるように制御した場合、定常出力時とは出力インピーダンスが異なる点が問題になる。すなわち、図１２に示すように、整合点探索モードと、定常電力印加モードとでは、高周波電源の出力電力が大きく異なるので、出力インピーダンスも大きく変化する。
【0009】
本発明の一態様は、高周波電源から負荷に電力を印加する場合に、負荷インピーダンスに整合する電源インピーダンスを正確かつ円滑に調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る誘電加熱システムは、高周波の電力を出力する電源部と、上記電源部から出力された電力が印加されることにより対象物を加熱する加熱部と、上記電源部と、上記加熱部との間に介設され、自らのインピーダンスを離散的に変更可能である可変部と、上記電源部と、上記可変部との間に介設され、上記電源部から上記可変部に出力される出力電力と、当該出力電力が上記可変部に反射されて上記電源部に戻る反射電力とを検出する検出部と、上記可変部に当該可変部のインピーダンスを変更させることにより、上記電源部、上記加熱部、および、上記可変部を含む電源の出力インピーダンスである電源インピーダンスを調整する制御部と、を備え、上記制御部は、上記出力電力を、所定値よりも小さい値である初期値から、上記電源部が上記対象物を含む負荷に印加する電力である定常電力の値である最終値まで段階的に大きくしながら、上記負荷の入力インピーダンスである負荷インピーダンスの変化に整合するように、各出力電力において、上記電源インピーダンスを調整する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の一態様によれば、高周波電源から負荷に電力を印加する場合に、負荷インピーダンスに整合する電源インピーダンスを正確かつ円滑に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態１に係る高周波誘電加熱システムの構成を示す図である。
【図2】本発明の実施形態１に係る出力電力の制御イメージを示す図である。
【図3】上図は本発明の実施形態１に係る整合器の構成例を示す図であり、下図は本発明の実施形態１に係るスイッチの開閉と、整合器の状態との関係を示す表である。
【図4】本発明の実施形態１に係る整合器のスイッチの状態を表現するコード表である。
【図5】本発明の実施形態１に係る整合点探索モードにおける制御器の処理概要を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施形態１に係る整合点探索モードにおける制御器の処理例を示すフローチャートである。
【図7】本発明の実施形態１に係る整合器の状態に応じた探索順序を示す図である。
【図8】本発明の実施形態２に係る整合点探索モードにおける制御器の処理例を示すフローチャートである。
【図9】本発明の実施形態３に係る整合器の構成例を示す図である。
【図10】従来技術に係る高周波電源の一例を示す図である。
【図11】従来技術に係る半導体スイッチング素子の出力容量特性を示すグラフである。
【図12】従来技術に係る高周波電源の出力電力の時間的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。
【0014】
（実施形態１の概要）
図２は、本実施形態に係る出力電力の制御イメージを示す図である。本実施形態では、図２に示すように、整合点探索モードにおいて、高周波電源２の出力電力に関して、小電力から、電源インピーダンスと、負荷インピーダンスとが整合する整合点の探索を始め、その電力における整合点から少し電力を大きくして整合点の探索を再度行う。このように、高周波電源２の出力電力を段階的に少しずつ上げて、定常電力に徐々に近づけていきながら、整合点の探索を繰り返す。なお、定常電力は、高周波電源２が負荷６に印加する電力である。
図２は、本実施形態に係る出力電力の制御イメージを示す図である。本実施形態では、図２に示すように、整合点探索モードにおいて、高周波電源２の出力電力に関して、小電力から、電源インピーダンスと、負荷インピーダンスとが整合する整合点の探索を始め、その電力における整合点から少し電力を大きくして整合点の探索を再度行う。このように、高周波電源２の出力電力を段階的に少しずつ上げて、定常電力に徐々に近づけていきながら、整合点の探索を繰り返す。なお、定常電力は、高周波電源２が負荷６に印加する電力である。
【0015】
さらに一例として、初期の電力を小さくした状態での探索は、小電力の範囲であれば、疎に行ってもよい。なお、小電力とは、反射比率を正確に測定可能な程度の最小電力である。
【0016】
上記により、高周波電源２の出力インピーダンスと、負荷６の入力インピーダンスとが整合していない場合には、高周波電源２の出力電力が小さいため、反射波によるスイッチング半導体の破壊を防ぐことができる。そして、各電力での整合点の近傍での探索により、徐々に定常電力に近付けるため、整合点探索モードから定常電力印加モードに移行した場合に、高周波電源２の出力インピーダンスが大きく変化して、負荷６の入力インピーダンスとの整合がずれることが発生しなくなる。
【0017】
従って、効率的な加熱を行い、かつ、スイッチング半導体の破壊を防ぎながら、定常出力印加モードにおける整合点を正確かつ円滑に探索することができる。
【0018】
なお、本実施形態における整合点とは、電源の出力インピーダンスの値と、負荷の入力インピーダンスの値とが一致する値である。ここで、この「一致する値」は、完全に一致せず、略一致する値であってもよい。
【0019】
（高周波誘電加熱システム１の構成）
図１は、本実施形態に係る高周波誘電加熱システム（以下、誘電加熱システムという）１の構成を示す図である。誘電加熱システム１は、高周波電源（電源部）２と、検波器（検出部）３と、整合器（可変部）４と、制御器（制御部）５と、２つの電極（加熱部）６１とを備えている。なお、高周波電源２、検波器３、整合器４、および、下側の電極６１は、接地７に接続されている。
図１は、本実施形態に係る高周波誘電加熱システム（以下、誘電加熱システムという）１の構成を示す図である。誘電加熱システム１は、高周波電源（電源部）２と、検波器（検出部）３と、整合器（可変部）４と、制御器（制御部）５と、２つの電極（加熱部）６１とを備えている。なお、高周波電源２、検波器３、整合器４、および、下側の電極６１は、接地７に接続されている。
【0020】
２つの電極６１は対向しており、当該電極６１の間には、ターゲット（対象物）Ｔが介設されている。ターゲットＴは、加熱または解凍の対象である。２つの電極６１は、高周波電源２から出力された電力が印加されることによりターゲットＴを加熱する。
【0021】
高周波電源２は、例えば、１３．５６ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ等の高周波の交流電力を出力する。なお、当該交流電力の電力レベルは、制御器５により制御可能である。
【0022】
高周波電源２から出力される電力は、検波器３、および、整合器４を通過して、電極６１間に印加される。電力の印加により電極６１間に発生した電界は、ターゲットＴに作用する。すなわち、当該電界により、ターゲットＴは、加熱または解凍される。
【0023】
検波器３は、高周波電源２と、整合器４との間に介設される。検波器３は、高周波電源２から整合器４の方向に進む進行波の電力レベル（整合器４に出力される出力電力）と、当該進行波（出力電力）が整合器４に反射されて高周波電源２に戻る反射波の電力レベル（反射電力）とを検出し、それぞれに対応した信号を出力する。なお、検波器３は、進行波と、反射波との比である反射率に応じた信号を出力するものであってもよい。
【0024】
整合器４は、高周波電源２と、２つの電極６１との間に介設され、自らのインピーダンスを離散的に変更可能である。すなわち、整合器４は、コイルと、コンデンサとを備えており、一部またはすべての、コイルのインダクタンスと、コンデンサのキャパシタンスとを変化させることができる。整合器４は、当該インダクタンスと、当該キャパシタンスとを変化させることにより、電源のインピーダンスを変化させることが可能である。なお、整合器４は、コイルのみの構成であってもよいし、コンデンサのみの構成であってもよい。
【0025】
制御器５は、電力値モニタ部５１と、出力パワー制御部５２と、整合調整部５３とを備えている。電力値モニタ部５１は、検波器３の電力値を取得する。出力パワー制御部５２は、検波器３が取得した電力値を参照して、高周波電源２の電力レベルを制御する。整合調整部５３は、整合器４のインダクタンスおよびキャパシタンスの少なくとも一方を変化させることにより、電源のインピーダンスを制御する。
【0026】
制御器５は、高周波電源２が定常電力を出力するときに、整合器４に整合器４のインピーダンスを変更させることにより、高周波電源２、２つの電極６１、および、整合器４を含む電源の出力インピーダンスである電源インピーダンスを調整する。
【0027】
制御器５は、出力電力を、所定値よりも小さい値である初期値から、高周波電源２が負荷６に印加する電力である定常電力の値である最終値まで段階的に大きくしながら、ターゲットＴを含む負荷６の入力インピーダンスである負荷インピーダンスの変化に整合するように、各出力電力において、上記電源インピーダンスを調整する。
【0028】
詳細には、２つの電極６１間の過熱により、ターゲットＴの温度が上昇する。それに伴って、ターゲットＴにおける氷と水との比率が変化することにより、ターゲットＴの誘電比率が変化することにより、負荷インピーダンスが変化する。変化した負荷インピーダンスに整合するように、制御器５は、電源インピーダンスを調整する。ただし、出力電力の大きさに応じて電源インピーダンスが変化するため、急に大電力をターゲットＴに印可すると、反射波による素子の破損の可能性が大きくなるので、制御器５は、電力を段階的に上げるように制御する。
【0029】
なお、電源インピーダンスと、負荷インピーダンスとの整合面の位置に関しては、図１では、検波器３と、整合器４との間に示しているが、適宜変更してもよい。例えば、整合面の位置は、整合器４と電極６１との間であってもよいし、電極６１とターゲットＴとの間であってもよいし、ターゲットＴと誘電加熱システム１全体（ターゲットＴ以外の部分）との間であってもよいし、他の位置であってもよい。上記のように、整合面の位置は、特に限定されるものではなく、複数の解釈が可能である。
【0030】
（整合器４の構成例）
図３上図は、本実施形態に係る整合器４の構成例を示す図である。整合器４は、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を備えており、当該スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の各開閉によりインピーダンスを変更可能である。なお、以下、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を総称する場合、スイッチＳと称する。図３上図に示すように、整合器４において、並列接続されたコイルＬ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）と、スイッチＳ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）とを一つの構成要素とし、複数の当該構成要素が入出力回路内に直列または並列に接続されている。なお、コイルＬ０には、スイッチＳが接続されていない。
図３上図は、本実施形態に係る整合器４の構成例を示す図である。整合器４は、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を備えており、当該スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の各開閉によりインピーダンスを変更可能である。なお、以下、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を総称する場合、スイッチＳと称する。図３上図に示すように、整合器４において、並列接続されたコイルＬ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）と、スイッチＳ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）とを一つの構成要素とし、複数の当該構成要素が入出力回路内に直列または並列に接続されている。なお、コイルＬ０には、スイッチＳが接続されていない。
【0031】
コイルＬと並列に接続されたスイッチＳをオンすると、コイルＬの両端は短絡するので、上記構成要素のインダクタンスはゼロ（０）になる。そして、スイッチＳをオフすると、上記構成要素のインダクタンスはコイルＬのインダクタンスに等しくなる。
【0032】
なお、上記構成要素に用いるものは、コイルＬではなく、コンデンサＣであってもよい。また、コイルＬまたはコンデンサＣとセットで用いるスイッチＳは、コイルＬまたはコンデンサＣに対して直列に接続されてもよい。
【0033】
整合器４は、複数配置された構成要素のスイッチＳの開閉の組み合わせを変えることにより、離散的にインピーダンスを変更可能であり、電源のインピーダンスを調整することが可能になる。この場合、電源のインピーダンスは、２の「スイッチの個数」乗通りのインピーダンスが実現できることになる。本実施形態では、説明のため、３つの上記構成要素を用いた整合回路を扱うものとする。この場合、８（＝２の３乗）通りのインピーダンスが実現可能である。
【0034】
なお、スイッチＳは、半導体スイッチであってもよいし、メカニカルリレーであってもよい。
【0035】
図３下図は、本実施形態に係る３つのスイッチＳの開閉と、整合器４の状態との関係を示す表である。以下の説明のため、図３下図に示すように、３つのスイッチＳをそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とし、それぞれのスイッチＳの開閉の組み合わせによる整合器４の状態０～７を定義する。例えば、スイッチＳ１、Ｓ２、および、Ｓ３がすべて閉である場合、整合器４のインピーダンスの状態は状態０になる。整合器４の状態０～７は、それぞれ異なるインピーダンスに対応する。
【0036】
（整合器４の状態）
図４は、本実施形態に係る整合器４のスイッチＳの状態を表現するコード表である。本実施形態では、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の状態を変化させる際に、３ビットのグレイコードを用いる。具体的には、スイッチＳの閉を０として定義し、スイッチＳの開を１として定義することにより、整合器４の状態をグレイコードで表す。
図４は、本実施形態に係る整合器４のスイッチＳの状態を表現するコード表である。本実施形態では、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の状態を変化させる際に、３ビットのグレイコードを用いる。具体的には、スイッチＳの閉を０として定義し、スイッチＳの開を１として定義することにより、整合器４の状態をグレイコードで表す。
【0037】
【0038】
本実施形態では、図４左下図および図４右下図に示すように、スイッチＳ１、Ｓ２、および、Ｓ３の状態を変化させるために、３ビットのグレイコードを用いる。グレイコード（Gray code）とは、２進数の表現で、隣り合う値でビットの変化が１ビットしかないようにしたものである。
【0039】
詳細には、グレイコード（英: Gray code、交番２進符号（こうばんにしんふごう、英：Reflected Binary Code）などともいう）は、数値の符号化法の一つであり、前後に隣接する符号間のハミング距離が必ず１であるという特性を持つ。ハミング距離とは、桁数が同じ２つの値を比較した場合、対応する位置にある値が異なる桁の個数である。例えば、２進数の場合、「１１１１１１１」と、「１１１０１０１」とのハミング距離は、２となる。
【0040】
なお、通常の２進表現をグレイコードに変換するには、対象の２進表現と、それを１ビット右シフトし、最上位ビットを０にしたものとの排他的論理和（Exclusive OR）をとる。参考のために、図４右下図は、２ビットのグレイコードを示す図である。
【0041】
スイッチＳ１、Ｓ２、および、Ｓ３の切り替え順序にグレイコードを用いることによって、整合点探索時におけるスイッチＳ１、Ｓ２、および、Ｓ３の切り替え回数を削減することができ、整合器４の耐久性を向上させることができる。
【0042】
本実施形態では、さらに整合器４の耐久性を向上させ、整合点の探索にかかる時間を短縮する方法を提案する。
【0043】
（整合点探索モードの処理）
図５は、本実施形態に係る整合点探索モードにおける制御器５の処理概要を示すフローチャートである。
図５は、本実施形態に係る整合点探索モードにおける制御器５の処理概要を示すフローチャートである。
【0044】
本実施形態に係る整合方法は、整合点探索モードにおいて、小電力から探索を始め、小電力における整合点の近傍を、少し電力を上げて再び探索を行う。電力を段階的に上げて定常出力に徐々に近づけていきながら探索を繰り返すことにより、半導体スイッチング素子の破壊を防ぎながら、定常出力における整合点を正確かつ円滑に探索する。
【0045】
制御器５は、高周波電源２の出力を制御する信号である出力パワー制御信号をＶ０～Ｖｘ（ｘは任意の数）の値で出力する。出力パワー制御信号は、例えば、Ｖ０＜Ｖ１＜Ｖ２・・・＜Ｖｘであり、最大値であるＶｘは、定常電力印加モード時における出力値と同等である。なお、例えば、Ｖ０およびＶ１の差分と、Ｖ１およびＶ２の差分との差が均一であってもよいし、不均一であってもよい。
【0046】
以下、説明の便宜上、出力パワー制御信号はＶ０～Ｖ３まで設定されているとする。
【0047】
（ステップＳ５０１）
制御器５は、出力パワー制御信号を最小値であるＶ０に設定する。
制御器５は、出力パワー制御信号を最小値であるＶ０に設定する。
【0048】
（ステップＳ５０２）
制御器５は、整合器４の状態（図３下図参照）のうち、整合器４の各状態における進行波電力および反射波電力を取得する。なお、ステップＳ５０１で出力パワー制御信号を最小値Ｖ０に設定しているため、整合器４の各状態において探索を行っても、半導体スイッチング素子を破壊する程、反射波電力が大きくなることはない。
制御器５は、整合器４の状態（図３下図参照）のうち、整合器４の各状態における進行波電力および反射波電力を取得する。なお、ステップＳ５０１で出力パワー制御信号を最小値Ｖ０に設定しているため、整合器４の各状態において探索を行っても、半導体スイッチング素子を破壊する程、反射波電力が大きくなることはない。
【0049】
（ステップＳ５０３）
制御器５は、ステップＳ５０２で取得した整合器４の各状態における進行波電力および反射波電力のうち、進行波電力が最大で、かつ、反射波電力が最小である整合器４の状態を選択する。
制御器５は、ステップＳ５０２で取得した整合器４の各状態における進行波電力および反射波電力のうち、進行波電力が最大で、かつ、反射波電力が最小である整合器４の状態を選択する。
【0050】
（ステップＳ５０４）
制御器５は、出力パワー制御信号をＶ０よりも大きい電圧値Ｖ１に設定する（出力電力を１段階大きくする）。
制御器５は、出力パワー制御信号をＶ０よりも大きい電圧値Ｖ１に設定する（出力電力を１段階大きくする）。
【0051】
（ステップＳ５０５）
制御器５は、ステップＳ５０３で選択した整合器４の状態（インピーダンス）と、当該整合器４の状態（インピーダンス）を示すバイナリコード（２進数値）の近傍とにおける進行波電力および反射波電力を取得する。
制御器５は、ステップＳ５０３で選択した整合器４の状態（インピーダンス）と、当該整合器４の状態（インピーダンス）を示すバイナリコード（２進数値）の近傍とにおける進行波電力および反射波電力を取得する。
【0052】
例えば、ステップＳ５０３において状態０（Ｍ０）が選択された場合、制御器５は、出力パワー制御信号を１段上げて（すなわち、Ｖｘの変数ｘに１を加算して）、Ｍ０とバイナリコードにおける１つ上のＭ１（００１ｂ）をグレイコードの順序に従って探索する。なお、ｂは、２進数値であることを示す。この場合、Ｍ０と、Ｍ１とのハミング距離は、１になる。
【0053】
ステップＳ５０３において状態１（Ｍ１）が選択された場合、制御器５は、出力パワー制御信号を１段上げた状態でＭ０（０００ｂ）、Ｍ１（００１ｂ）、Ｍ３（０１０ｂ）の３つの状態をグレイコードの順序に従って探索する。ただし、この場合、Ｍ１と、Ｍ３とのハミング距離は、２になる。
【0054】
これは、整合点の探索に際して、最小のハミング距離で探索するという第１条件と、整合器４の状態を示すバイナリコードの近傍を探索するという第２条件とがあるときに、第１条件に配慮しつつ、第２条件を優先した結果である。
【0055】
（ステップＳ５０６）
制御器５は、ステップＳ５０５で取得した、整合器４の各状態における進行波電力および反射波電力のうち、進行波電力が最大で、かつ、反射波電力が最小である整合器４の状態を新たに選択する。
制御器５は、ステップＳ５０５で取得した、整合器４の各状態における進行波電力および反射波電力のうち、進行波電力が最大で、かつ、反射波電力が最小である整合器４の状態を新たに選択する。
【0056】
（ステップＳ５０７）
制御器５は、出力パワー制御信号をＶ１よりも大きい電圧値Ｖ２に設定する（出力電力を１段階大きくする）。
制御器５は、出力パワー制御信号をＶ１よりも大きい電圧値Ｖ２に設定する（出力電力を１段階大きくする）。
【0057】
（ステップＳ５０８）
制御器５は、ステップＳ５０６で選択した整合器４の状態（インピーダンス）と、当該整合器４の状態（インピーダンス）を示すバイナリコードの近傍とにおける進行波電力および反射波電力を取得する。
制御器５は、ステップＳ５０６で選択した整合器４の状態（インピーダンス）と、当該整合器４の状態（インピーダンス）を示すバイナリコードの近傍とにおける進行波電力および反射波電力を取得する。
【0058】
（ステップＳ５０９）
制御器５は、ステップＳ５０８で取得した整合器４の各状態における進行波電力および反射波電力のうち、進行波電力が最大で、かつ、反射波が最小である整合器４の状態を新たに選択する。
制御器５は、ステップＳ５０８で取得した整合器４の各状態における進行波電力および反射波電力のうち、進行波電力が最大で、かつ、反射波が最小である整合器４の状態を新たに選択する。
【0059】
（ステップＳ５１０）
制御器５は、出力パワー制御信号をＶ２よりも大きい電圧値Ｖ３に設定する（出力電力を１段階大きくする）。
制御器５は、出力パワー制御信号をＶ２よりも大きい電圧値Ｖ３に設定する（出力電力を１段階大きくする）。
【0060】
（ステップＳ５１１）
制御器５は、ステップＳ５０９で選択した整合器４の状態（インピーダンス）と、当該整合器４の状態（インピーダンス）を示すバイナリコードの近傍とにおける進行波電力および反射波電力を取得する。
制御器５は、ステップＳ５０９で選択した整合器４の状態（インピーダンス）と、当該整合器４の状態（インピーダンス）を示すバイナリコードの近傍とにおける進行波電力および反射波電力を取得する。
【0061】
（ステップＳ５１２）
制御器５は、ステップＳ５１１で取得した整合器４の状態における進行波電力および反射波電力のうち、進行波電力が最大で、かつ、反射波電力が最小である整合器４の状態を新たに選択する。
制御器５は、ステップＳ５１１で取得した整合器４の状態における進行波電力および反射波電力のうち、進行波電力が最大で、かつ、反射波電力が最小である整合器４の状態を新たに選択する。
【0062】
図６は、本実施形態に係る整合点探索モードにおける制御器５の処理例を示すフローチャートである。ここで、出力パワー制御信号は、高周波電源２の出力を制御するための信号である。
【0063】
ここでは、説明のため、制御器５は、Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、および、Ｖ３の４つの値を出力し、Ｖ０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３の関係があるものとする。出力パワー制御信号と、高周波電源２の出力レベルとは比例し、高周波電源はＶ３の時定常電力印加モードとなるものとし、これをＶｘ（ｘ＝０～３の数）と表記する。また、図３下図の整合器４の８つの状態をＭｙ（ｙ＝０～７の数）と表記する。なお、変数ｘ、ｙ、電力出力値Ｖｘ、および、整合器４の状態Ｍｙは、メモリに格納されているものとする。
【0064】
（ステップＳ６０１）
制御器５は、変数ｘに０を代入し、変数ｙに０を代入する。
制御器５は、変数ｘに０を代入し、変数ｙに０を代入する。
【0065】
（ステップＳ６０２）
制御器５において、出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号をＶｘに設定する。これにより、制御器５は、高周波電源２の出力電力を初期値に設定することになる。
制御器５において、出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号をＶｘに設定する。これにより、制御器５は、高周波電源２の出力電力を初期値に設定することになる。
【0066】
（ステップＳ６０３）
整合調整部５３は、整合器４の状態をＭｙに設定する。
整合調整部５３は、整合器４の状態をＭｙに設定する。
【0067】
（ステップＳ６０４）
電力値モニタ部５１は、検波器３から電力値を取得し、当該電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取り、整合器４の状態Ｍｙに対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力の値をメモリ上の、状態Ｍｙに対応するアドレスに記憶させる。
電力値モニタ部５１は、検波器３から電力値を取得し、当該電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取り、整合器４の状態Ｍｙに対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力の値をメモリ上の、状態Ｍｙに対応するアドレスに記憶させる。
【0068】
（ステップＳ６０５）
制御器５は、変数ｙに１を加算する。
制御器５は、変数ｙに１を加算する。
【0069】
（ステップＳ６０６）
制御器５は、変数ｙが７よりも大きいか否かを判定する。変数ｙが７よりも大きい場合（ステップＳ６０６のＹＥＳ）、整合器４の各インピーダンスについて、進行波電力および反射波電力を取得したことになるので、次に、制御器５は、ステップＳ６０７の処理を実行する。変数ｙが７よりも大きくない（７以下である）場合（ステップＳ６０６のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ６０３の処理を再度実行する。
制御器５は、変数ｙが７よりも大きいか否かを判定する。変数ｙが７よりも大きい場合（ステップＳ６０６のＹＥＳ）、整合器４の各インピーダンスについて、進行波電力および反射波電力を取得したことになるので、次に、制御器５は、ステップＳ６０７の処理を実行する。変数ｙが７よりも大きくない（７以下である）場合（ステップＳ６０６のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ６０３の処理を再度実行する。
【0070】
ステップＳ６０３～Ｓ６０６において、制御器５は、状態Ｍ０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７の順に、整合器４の８つの状態について探索を行っている。従って、スイッチＳの切り替え回数を最小にして探索を行うことができる。
【0071】
（ステップＳ６０７）
制御器５は、以上の結果により、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小である状態Ｍｙ’を探して（整合器４のインピーダンスを選択して）、この状態Ｍｙ’のｙ’を、変数ｚに保存する。
制御器５は、以上の結果により、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小である状態Ｍｙ’を探して（整合器４のインピーダンスを選択して）、この状態Ｍｙ’のｙ’を、変数ｚに保存する。
【0072】
ステップＳ６０７までの処理が最小電力による第１回目の整合点探索である。次に、制御器５は、ステップＳ６０８以降の処理を実行する。
【0073】
（ステップＳ６０８）
制御器５は、変数ｘに１を代入し、変数ｚの値に応じて変数ｙの値を設定する。その設定の詳細は、後述する。
制御器５は、変数ｘに１を代入し、変数ｚの値に応じて変数ｙの値を設定する。その設定の詳細は、後述する。
【0074】
（ステップＳ６０９）
制御器５において、出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号をＶｘに設定する。
制御器５において、出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号をＶｘに設定する。
【0075】
（ステップＳ６１０）
整合調整部５３は、整合器４の状態をＭｙに設定する。
整合調整部５３は、整合器４の状態をＭｙに設定する。
【0076】
（ステップＳ６１１）
電力値モニタ部５１は、検波器３から電力値を取得し、当該電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取り、整合器４の状態Ｍｙに対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力の値を、状態Ｍｙに対応する、メモリ上のアドレスに記憶させる。
電力値モニタ部５１は、検波器３から電力値を取得し、当該電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取り、整合器４の状態Ｍｙに対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力の値を、状態Ｍｙに対応する、メモリ上のアドレスに記憶させる。
【0077】
（ステップＳ６１２）
制御器５は、次の変数ｙの値があるか否かを判定する。その判定の詳細は、後述する。次の変数ｙの値がある場合（ステップＳ６１２のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ６１３の処理を実行する。次の変数ｙの値がない場合（ステップＳ６１２のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ６１４の処理を実行する。
制御器５は、次の変数ｙの値があるか否かを判定する。その判定の詳細は、後述する。次の変数ｙの値がある場合（ステップＳ６１２のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ６１３の処理を実行する。次の変数ｙの値がない場合（ステップＳ６１２のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ６１４の処理を実行する。
【0078】
ステップＳ６１２の判定により、制御器５は、ステップＳ６０７またはステップＳ６１４で選択した整合器４のインピーダンス、および、当該インピーダンスの近傍のインピーダンスについて、進行波電力および反射波電力を取得することになる。
【0079】
（ステップＳ６１３）
制御器５は、次の変数ｙの値を設定する。その設定の詳細は、後述する。そして、制御器５は、ステップＳ６１０の処理を再度実行する。
制御器５は、次の変数ｙの値を設定する。その設定の詳細は、後述する。そして、制御器５は、ステップＳ６１０の処理を再度実行する。
【0080】
（ステップＳ６１４）
制御器５は、以上の結果により、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小である状態Ｍｙ’を探して（整合器４のインピーダンスを選択して）、当該状態Ｍｙ’のｙ’を変数ｚに保存する。
制御器５は、以上の結果により、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小である状態Ｍｙ’を探して（整合器４のインピーダンスを選択して）、当該状態Ｍｙ’のｙ’を変数ｚに保存する。
【0081】
（ステップＳ６１５）
制御器５は、変数ｘに１を加算する。
制御器５は、変数ｘに１を加算する。
【0082】
（ステップＳ６１６）
制御器５は、変数ｘが３よりも大きいか否かを判定する。変数ｘが３よりも大きい（進行波電力が最終値よりも小さい）場合（ステップＳ６１６のＹＥＳ）、制御器５は、処理を終了する。この場合に、変数ｚに記録された状態が、負荷インピーダンスに電源インピーダンスを整合させるための整合器４の状態を表している。すなわち、制御器５は、ステップＳ６１４で選択した整合器４のインピーダンスを含む電源インピーダンスが、高周波電源２が定常電力を出力するときの負荷インピーダンスに整合すると判断する。
制御器５は、変数ｘが３よりも大きいか否かを判定する。変数ｘが３よりも大きい（進行波電力が最終値よりも小さい）場合（ステップＳ６１６のＹＥＳ）、制御器５は、処理を終了する。この場合に、変数ｚに記録された状態が、負荷インピーダンスに電源インピーダンスを整合させるための整合器４の状態を表している。すなわち、制御器５は、ステップＳ６１４で選択した整合器４のインピーダンスを含む電源インピーダンスが、高周波電源２が定常電力を出力するときの負荷インピーダンスに整合すると判断する。
【0083】
一方、変数ｘが３よりも大きくない（進行波電力が最終値よりも小さい）場合（ステップＳ６１６のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ６０９の処理を再度実行する。
【0084】
（整合器４の状態に応じた探索順序）
図７は、本実施形態に係る整合器４の状態に応じた探索順序を示す図である。詳細には、図７は、前回の探索において最も整合のとれた状態を示すバイナリコードにおける近傍を、最小のハミング距離で探索できるように作成したものである。換言すれば、図７は、図６のステップＳ６０８、Ｓ６１２、Ｓ６１３における、変数ｚの値に応じた変数ｙの取り扱いを示す。
図７は、本実施形態に係る整合器４の状態に応じた探索順序を示す図である。詳細には、図７は、前回の探索において最も整合のとれた状態を示すバイナリコードにおける近傍を、最小のハミング距離で探索できるように作成したものである。換言すれば、図７は、図６のステップＳ６０８、Ｓ６１２、Ｓ６１３における、変数ｚの値に応じた変数ｙの取り扱いを示す。
【0085】
変数ｚは、スイッチＳの状態番号を示す。詳細には、変数ｚは、前回の探索（出力パワー制御信号が１段小さい状態での探索）において、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小であった状態を保持している変数である。図７に示すように、変数ｚの値により、次回の探索順序が決定される。例えば、変数ｚが０であれば、制御器５は、１回目は状態Ｍ０で探索し、２回目は状態Ｍ１で探索する。変数ｚが７であれば、制御器５は、１回目は状態Ｍ２で探索し、２回目は状態Ｍ６で探索し、３回目は状態Ｍ７で探索する。
【0086】
図７によれば、例えば、変数ｚが０であれば、変数ｙの値が０および１の２個ある。従って、ステップＳ６０８において、制御器５は、最初に、変数ｙの値に０を設定する。ステップＳ６１２において、制御器５は、次のｙの値があると判定する。そして、ステップＳ６１３において、制御器５は、変数ｙの値に１を設定する。これに続くステップＳ６１２において、制御器５は、次のｙの値がないと判定する。
【0087】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の実施形態２について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【0088】
本実施形態では、最小電力による第１回目の整合点探索において、初期の電力を小さくした状態での探索を疎に行う。詳細には、第１回目の整合点探索は、Ｍ０、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ７の４つの状態について探索を行う。この４つの状態とは、図４上図において、Ｓ３が０である４つの状態である。Ｍ０、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ７の順序は、Ｓ３を０として、Ｓ１、Ｓ２を図４右下図の２ｂｉｔのグレイコードに従って変化させたものである。これによってスイッチの切り替え回数を最小にして疎の探索を行うことができる。
【0089】
換言すると、整合器４の各状態のうち、開閉状態が共通しているスイッチＳを抽出し、該当するスイッチＳの開閉状態が一致する整合器４の状態について探索する。該当するスイッチＳを固定し、他のスイッチＳを切り替えることにより、最小限の切り替え回数を実現することができる。
【0090】
なお、制御器５は、進行波電力および反射波電力の条件（ステップＳ８０９、Ｓ８１６）に応じて選択した整合器４のインピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスを設定する際に、整合器４のスイッチＳの個数が３個（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）である場合、３個（複数）のスイッチＳのうち、１個のスイッチＳ（例えばＳ３、一部のスイッチ）の開閉を固定し、他の２つのスイッチＳ（例えばＳ１、Ｓ２、当該一部以外のスイッチ）の開閉を切り替える構成にする。これにより、制御器５は、図４右下図の２ビットのグレイコードに従って、Ｓ１、Ｓ２の切り替えを行う。
【0091】
図８は、本実施形態に係る整合点探索モードにおける制御器５の処理例を示すフローチャートである。
【0092】
ここでは、説明のため、制御器５は、Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、および、Ｖ３の４つの値を出力し、Ｖ０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３の関係があるものとする。出力パワー制御信号と、高周波電源２の出力レベルとは比例し、高周波電源はＶ３の時定常電力印加モードとなるものとし、これをＶｘ（ｘ＝０～３の数）と表記する。また、図３下図の整合器４の８つの状態をＭｙ（ｙ＝０～７の数）と表記する。なお、変数ｘ、ｙ、電力出力値Ｖｘ、および、整合器４の状態Ｍｙは、メモリに格納されているものとする。
【0093】
（ステップＳ８０１）
制御器５は、変数ｘに０を代入し、変数ｙに０を代入する。
制御器５は、変数ｘに０を代入し、変数ｙに０を代入する。
【0094】
（ステップＳ８０２）
制御器５において、出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号をＶｘに設定する。これにより、制御器５は、高周波電源２の出力電力を初期値に設定することになる。
制御器５において、出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号をＶｘに設定する。これにより、制御器５は、高周波電源２の出力電力を初期値に設定することになる。
【0095】
（ステップＳ８０３）
整合調整部５３は、整合器４の状態をＭｙに設定する。
整合調整部５３は、整合器４の状態をＭｙに設定する。
【0096】
（ステップＳ８０４）
電力値モニタ部５１は、検波器３から電力値を取得し、当該電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取り、整合器４の状態Ｍｙに対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力の値をメモリ上の、状態Ｍｙに対応するアドレスに記憶させる。
電力値モニタ部５１は、検波器３から電力値を取得し、当該電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取り、整合器４の状態Ｍｙに対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力の値をメモリ上の、状態Ｍｙに対応するアドレスに記憶させる。
【0097】
（ステップＳ８０５）
制御器５は、変数ｙが３であるか否かを判定する。変数ｙが３である場合（ステップＳ８０５のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ８０６の処理を実行する。変数ｙが３でない場合（ステップＳ８０５のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ８０７の処理を実行する。
制御器５は、変数ｙが３であるか否かを判定する。変数ｙが３である場合（ステップＳ８０５のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ８０６の処理を実行する。変数ｙが３でない場合（ステップＳ８０５のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ８０７の処理を実行する。
【0098】
（ステップＳ８０６）
制御器５は、変数ｙに１を加算する。そして、制御器５は、ステップＳ８０８の判定を実行する。
制御器５は、変数ｙに１を加算する。そして、制御器５は、ステップＳ８０８の判定を実行する。
【0099】
（ステップＳ８０７）
制御器５は、変数ｙに３を加算する。そして、制御器５は、ステップＳ８０８の判定を実行する。
制御器５は、変数ｙに３を加算する。そして、制御器５は、ステップＳ８０８の判定を実行する。
【0100】
（ステップＳ８０８）
制御器５は、変数ｙが７よりも大きいか否かを判定する。変数ｙが７よりも大きい場合（ステップＳ８０８のＹＥＳ）、整合器４の各インピーダンスについて、進行波電力および反射波電力を取得したことになるので、次に、制御器５は、ステップＳ８０９の処理を実行する。変数ｙが７よりも大きくない（７以下である）場合（ステップＳ８０８のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ８０３の処理を再度実行する。
制御器５は、変数ｙが７よりも大きいか否かを判定する。変数ｙが７よりも大きい場合（ステップＳ８０８のＹＥＳ）、整合器４の各インピーダンスについて、進行波電力および反射波電力を取得したことになるので、次に、制御器５は、ステップＳ８０９の処理を実行する。変数ｙが７よりも大きくない（７以下である）場合（ステップＳ８０８のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ８０３の処理を再度実行する。
【0101】
ステップＳ８０３～Ｓ８０８において、制御器５は、状態Ｍ０、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ７の順に、整合器４の４つの状態について探索を行っている。この４つの状態とは、図４上図においてＳ３が０である４つの状態である。Ｍ０、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ７の順序は、Ｓ３を０として、Ｓ１およびＳ２を図４右下図の２ビットグレイコードに従って変化させたものである。これによって、スイッチＳの切り替え回数を最小にして、疎の探索を行うことができる。
【0102】
（ステップＳ８０９）
制御器５は、以上の結果により、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小である状態Ｍｙ’を探して（整合器４のインピーダンスを選択して）、この状態Ｍｙ’のｙ’を、変数ｚに保存する。
制御器５は、以上の結果により、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小である状態Ｍｙ’を探して（整合器４のインピーダンスを選択して）、この状態Ｍｙ’のｙ’を、変数ｚに保存する。
【0103】
ステップＳ８０９までの処理が最小電力による第１回目の整合点探索である。次に、制御器５は、ステップＳ８１０以降の処理を実行する。
【0104】
（ステップＳ８１０）
制御器５は、変数ｘに１を代入し、変数ｚの値に応じて変数ｙの値を設定する。その設定の詳細は、図７およびその説明を参照のこと。
制御器５は、変数ｘに１を代入し、変数ｚの値に応じて変数ｙの値を設定する。その設定の詳細は、図７およびその説明を参照のこと。
【0105】
（ステップＳ８１１）
制御器５において、出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号をＶｘに設定する。
制御器５において、出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号をＶｘに設定する。
【0106】
（ステップＳ８１２）
整合調整部５３は、整合器４の状態をＭｙに設定する。
整合調整部５３は、整合器４の状態をＭｙに設定する。
【0107】
（ステップＳ８１３）
電力値モニタ部５１は、検波器３から電力値を取得し、当該電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取り、整合器４の状態Ｍｙに対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力の値を、状態Ｍｙに対応する、メモリ上のアドレスに記憶させる。
電力値モニタ部５１は、検波器３から電力値を取得し、当該電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取り、整合器４の状態Ｍｙに対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力の値を、状態Ｍｙに対応する、メモリ上のアドレスに記憶させる。
【0108】
（ステップＳ８１４）
制御器５は、次の変数ｙの値があるか否かを判定する。その判定の詳細は、図７およびその説明を参照のこと。次の変数ｙの値がある場合（ステップＳ８１４のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ８１５の処理を実行する。次の変数ｙの値がない場合（ステップＳ８１４のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ８１６の処理を実行する。
制御器５は、次の変数ｙの値があるか否かを判定する。その判定の詳細は、図７およびその説明を参照のこと。次の変数ｙの値がある場合（ステップＳ８１４のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ８１５の処理を実行する。次の変数ｙの値がない場合（ステップＳ８１４のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ８１６の処理を実行する。
【0109】
ステップＳ８１４の判定により、制御器５は、ステップＳ８０９またはステップＳ８１６で選択した整合器４のインピーダンス、および、当該インピーダンスの近傍のインピーダンスについて、進行波電力および反射波電力を取得することになる。
【0110】
（ステップＳ８１５）
制御器５は、次の変数ｙの値を設定する。その設定の詳細は、図７およびその説明を参照のこと。そして、制御器５は、ステップＳ８１２の処理を再度実行する。
制御器５は、次の変数ｙの値を設定する。その設定の詳細は、図７およびその説明を参照のこと。そして、制御器５は、ステップＳ８１２の処理を再度実行する。
【0111】
（ステップＳ８１６）
制御器５は、以上の結果により、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小である状態Ｍｙ’を探して（整合器４のインピーダンスを選択して）、当該状態Ｍｙ’のｙ’を変数ｚに保存する。
制御器５は、以上の結果により、進行波電力が最大であり、かつ、反射波電力が最小である状態Ｍｙ’を探して（整合器４のインピーダンスを選択して）、当該状態Ｍｙ’のｙ’を変数ｚに保存する。
【0112】
（ステップＳ８１７）
制御器５は、変数ｘに１を加算する。
制御器５は、変数ｘに１を加算する。
【0113】
（ステップＳ８１８）
制御器５は、変数ｘが３よりも大きいか否かを判定する。変数ｘが３よりも大きい（進行波電力が最終値よりも小さい）場合（ステップＳ８１８のＹＥＳ）、制御器５は、処理を終了する。この場合に、変数ｚに記録された状態が、負荷インピーダンスに電源インピーダンスを整合させるための整合器４の状態を表している。すなわち、制御器５は、ステップＳ８１６で選択した整合器４のインピーダンスを含む電源インピーダンスが、高周波電源２が定常電力を出力するときの負荷インピーダンスに整合すると判断する。
制御器５は、変数ｘが３よりも大きいか否かを判定する。変数ｘが３よりも大きい（進行波電力が最終値よりも小さい）場合（ステップＳ８１８のＹＥＳ）、制御器５は、処理を終了する。この場合に、変数ｚに記録された状態が、負荷インピーダンスに電源インピーダンスを整合させるための整合器４の状態を表している。すなわち、制御器５は、ステップＳ８１６で選択した整合器４のインピーダンスを含む電源インピーダンスが、高周波電源２が定常電力を出力するときの負荷インピーダンスに整合すると判断する。
【0114】
一方、変数ｘが３よりも大きくない（進行波電力が最終値よりも小さい）場合（ステップＳ８１８のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ８１１の処理を再度実行する。
【0115】
なお、本実施形態において、限定する要件ではない点を、以下に示す。
【0116】
（１）出力パワー制御信号と、出力電力との関係は、比例である必要はない。例えば、出力パワー制御信号を増加させることにより、出力電力が減少する関係でもよいし、線形比例する必要もない。
【0117】
（２）出力制御信号は、アナログ信号である必要はない。例えば、パルス信号のデューティ比による制御でもよいし、何段階かのデジタル的な制御でもよい。
【0118】
（３）整合器４の状態すべてについて反射率を確認する必要はなく、反射率の確認順序も重要ではない。反射率が規定値以下となった時点で探索を完了してもよいし、探索する状態の数を減らしても構わない。
【0119】
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の実施形態３について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【0120】
誘電加熱システム１全体の構成は、実施形態１と同様である。
【0121】
図９は、本実施形態に係る整合器４ａの構成例を示す図である。図９に示すように、整合器４ａにおいて、複数のバリアブルコンデンサＣ（Ｃ１、Ｃ２）が入出力回路内に直列または並列に接続されている。バリアブルコンデンサＣは、キャパシタンスを変化させることができる。整合器４ａは、複数配置されたバリアブルコンデンサＣのキャパシタンスを変えることにより、連続的にインピーダンスを変更可能であり、電源のインピーダンスを調整することが可能である。この場合、電源のインピーダンスは、連続的に変化する。
【0122】
本実施形態の効果は、実施形態１と同様である。
【0123】
なお、コンピュータ制御により、バリアブルコンデンサＣのキャパシタンスを離散的に変化させることが可能である。この場合、本実施形態にグレイコードを適用して、整合器４ａの状態（すなわち、バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２のキャパシタンスの離散値の組合せ）をグレイコードで表すことにしてもよい。
【0124】
〔ソフトウェアによる実現例〕
誘電加熱システム１の制御器５の制御ブロック（特に、電力値モニタ部５１、出力パワー制御部５２、および、整合調整部５３）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
誘電加熱システム１の制御器５の制御ブロック（特に、電力値モニタ部５１、出力パワー制御部５２、および、整合調整部５３）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【0125】
後者の場合、制御器５は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【0126】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る誘電加熱システムは、高周波の電力を出力する電源部と、上記電源部から出力された電力が印加されることにより対象物を加熱する加熱部と、上記電源部と、上記加熱部との間に介設され、自らのインピーダンスを離散的に変更可能である可変部と、上記電源部と、上記可変部との間に介設され、上記電源部から上記可変部に出力される出力電力と、当該出力電力が上記可変部に反射されて上記電源部に戻る反射電力とを検出する検出部と、上記可変部に当該可変部のインピーダンスを変更させることにより、上記電源部、上記加熱部、および、上記可変部を含む電源の出力インピーダンスである電源インピーダンスを調整する制御部と、を備え、上記制御部は、上記出力電力を、所定値よりも小さい値である初期値から、上記電源部が上記対象物を含む負荷に印加する電力である定常電力の値である最終値まで段階的に大きくしながら、上記負荷の入力インピーダンスである負荷インピーダンスの変化に整合するように、各出力電力において、上記電源インピーダンスを調整する。
本発明の態様１に係る誘電加熱システムは、高周波の電力を出力する電源部と、上記電源部から出力された電力が印加されることにより対象物を加熱する加熱部と、上記電源部と、上記加熱部との間に介設され、自らのインピーダンスを離散的に変更可能である可変部と、上記電源部と、上記可変部との間に介設され、上記電源部から上記可変部に出力される出力電力と、当該出力電力が上記可変部に反射されて上記電源部に戻る反射電力とを検出する検出部と、上記可変部に当該可変部のインピーダンスを変更させることにより、上記電源部、上記加熱部、および、上記可変部を含む電源の出力インピーダンスである電源インピーダンスを調整する制御部と、を備え、上記制御部は、上記出力電力を、所定値よりも小さい値である初期値から、上記電源部が上記対象物を含む負荷に印加する電力である定常電力の値である最終値まで段階的に大きくしながら、上記負荷の入力インピーダンスである負荷インピーダンスの変化に整合するように、各出力電力において、上記電源インピーダンスを調整する。
【0127】
上記の構成によれば、出力電力を、所定値よりも小さい値である初期値から上記定常電力の値である最終値まで段階的に大きくすることにより、高周波電源から負荷に電力を印加する場合に、負荷インピーダンスに整合する電源インピーダンスを正確かつ円滑に調整することができる。
【0128】
本発明の態様２に係る誘電加熱システムは、上記態様１において、上記可変部が、離散的にインピーダンスを変更可能であり、上記制御部が、（１）上記出力電力を上記初期値に設定し、（２）上記可変部の各インピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、（３）上記出力電力が最大であり、かつ、上記反射電力が最小である上記可変部のインピーダンスを選択し、（４）上記出力電力を１段階大きくし、（５）（３）の処理で選択した上記可変部のインピーダンス、および、当該インピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、（６）上記出力電力が最大であり、かつ、上記反射電力が最小である上記可変部のインピーダンスを選択し、（７）上記出力電力が上記最終値よりも小さい場合に、上記出力電力を１段階大きくし、（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンス、および、当該インピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスについて、上記出力電力および上記反射電力を取得し、（６）の処理に戻り、（８）上記出力電力が上記最終値である場合に、（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンスを含む上記電源インピーダンスが、上記電源部が定常電力を出力するときの上記負荷インピーダンスに整合すると判断することとしてもよい。
【0129】
上記の構成によれば、出力電力を１段階ずつ大きくしながら、出力電力が最大であり、かつ、反射電力が最小である上記可変部のインピーダンス、および、当該インピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスを選択するので、高周波電源から負荷に電力を印加する場合に、負荷インピーダンスに整合する電源インピーダンスを正確かつ円滑に調整することができる。
【0130】
本発明の態様３に係る誘電加熱システムは、上記態様２において、上記可変部が、複数のスイッチを備えており、当該スイッチの開閉によりインピーダンスを変更可能であり、上記制御部が、（５）および（７）の処理において、それぞれ（３）および（６）の処理で選択した上記可変部のインピーダンスを示すバイナリコードの近傍のインピーダンスを設定する際に、上記複数のスイッチのうち、一部のスイッチの開閉を固定し、当該一部以外のスイッチの開閉を、当該開閉の状態を示すグレイコードに従って切り替えることとしてもよい。
【0131】
上記の構成によれば、可変部が備える複数のスイッチのうち、一部のスイッチの開閉を固定し、かつ、当該一部以外のスイッチの開閉をグレイコードに従って切り替えることにより、当該一部以外のスイッチの切り替え回数を少なくして、疎の整合点探索を行うことができる。従って、可変部の耐久性を向上させるとともに、整合点探索にかかる時間を短縮することができる。
【0132】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【0133】
１ 高周波誘電加熱システム
２ 高周波電源（電源部）
３ 検波器（検出部）
４、４ａ 整合器（可変部）
５ 制御器（制御部）
６ 負荷
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ スイッチ
Ｔ ターゲット（対象物）
６１ 電極（加熱部）
２ 高周波電源（電源部）
３ 検波器（検出部）
４、４ａ 整合器（可変部）
５ 制御器（制御部）
６ 負荷
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ スイッチ
Ｔ ターゲット（対象物）
６１ 電極（加熱部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】