JP2004247128A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱物の仕上がりタイミングを確実に判定することができる高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】被加熱物１０を誘電加熱する電極１２、１３と、高周波を発生する高周波電源１５と、前記高周波電源１５と電極１２、１３との間に設け電極に対して直列接続した整合素子１７を含む整合回路１６と、電力検知部１９と、制御部２１とを備え、前記制御部２１は加熱初期に被加熱物１０を含む電極１２、１３と高周波電源１５との整合状態を調整した後は、加熱時間経過に伴って直列接続した整合素子１７のみを制御するものであり、被加熱物の加熱進行に伴って変化する被加熱物を含む電極部のインピーダンスの挙動判定を単純化し、仕上がりタイミングを確実に捕らえて、加熱動作を自動的に停止させることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱物を電極で誘電加熱する高周波加熱装置に関するもので、特に、冷凍物の解凍加熱制御に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波加熱装置の代表である電子レンジは、被加熱物を直接的に加熱できるのでなべ釜を準備する必要がない簡便さでもって生活上の不可欠な機器になっている。また、この電子レンジの加熱の特徴は、加熱エネルギーを食品内部にまで供給できることであり、この特徴を冷凍食品の解凍に利用するということで冷凍食品が大量に流通してきた。
【０００３】
電子レンジは、被加熱物を収納する加熱室の大きさが大概、幅寸法および奥行き寸法がそれぞれ３０〜４０ｃｍ、高さ寸法が２０ｃｍ前後である。一方使用している周波数の波長は約１２ｃｍであり、加熱室内には強弱の電界分布が必ず生じ、さらには被加熱物の形状やその物理特性の影響が相乗されて局所加熱が発生することがある。冷凍食品の解凍においては、氷が解けて水になった領域に加熱エネルギーが集中するので局所加熱現象が顕著に現れ、部分煮えと未解凍とが共存してしまう問題を有している。
【０００４】
一方、波長の長い高周波を利用し、加熱用の電極を用いて被加熱物を誘電加熱する方法は歴史が古く、いまでも工業用としてバッチ方式やベルトコンベア方式が用いられている。これらは大型の冷凍品の処理や冷凍品の多量処理のために大型の装置構成であり、かつ装置の操作も熟練者が行っている。
【０００５】
一方、この加熱用の電極を用いた装置の家庭用装置への展開も古くから検討されてきたが、生活上の利便性、あるいは使用上の利便性の価値をユーザに提供できるまでには至っていない。従来のこの種高周波加熱装置としては、図８に示すような装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
これは、図に示すように、高圧電源１および高周波電源２によって、加熱室３内の上部電極板４と下部電極板５の間に高周波の高電圧を供給し、両電極板４、５の間に高周波電界を生じさせることによって、両電極板４、５間に挟んだ被加熱物６を誘電加熱するものであった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２５５６８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成の高周波加熱装置では、被加熱物である冷凍物の形状を検知するためのセンサ類は備えられているものの、被加熱物の加熱の終了を適切に検知できる構成はなく、適切な仕上がり状態を得ることが難しく、加熱し過ぎた場合には煮えが発生すると同時に電力のムダ使いも起こり、逆に加熱不十分の場合は再度加熱を追加するなどの不具合を生じる課題を有していた。また、被加熱物の仕上がりを検知する方法としては、例えば表面温度を赤外線センサで検出する方法などがあるが、被加熱物の内部温度を検知することはできず、仕上がりを確実に検知することは難しかった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、被加熱物の仕上がりタイミングを確実に判定する高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の高周波加熱装置は、被加熱物を含む電極のインピーダンス変化を利用するもので、制御部が加熱初期に被加熱物を含む電極と高周波電源との整合状態を調整するとともに、加熱時間経過に伴って電極に対して直列接続した整合素子のみを制御することとしたものである。
【００１１】
これによって、被加熱物の加熱進行に伴って変化する被加熱物を含む電極部のインピーダンスの挙動判定を単純化し、仕上がりタイミングに到達する時点での被加熱物の物理変化に伴う電極部のインピーダンス変化の挙動を確実に捕らえることができ、加熱動作を自動的に停止させることによって、仕上がり状態が良く、電力のムダな消費も防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極に給電する高周波を発生する高周波電源と、前記高周波電源と電極との間に設け電極に対して直列接続した整合素子を含む整合回路と、前記高周波電源と整合回路との間に設けた電力検知部と、前記電力検知部の検知信号に基づいて前記整合回路の整合素子の値を可変する制御部とを備え、前記制御部は加熱初期に被加熱物を含む電極と高周波電源との整合状態を調整するとともに、加熱時間経過に伴って前記直列接続した整合素子のみを制御することとした高周波加熱装置としたことにより、被加熱物の加熱進行に伴って変化する被加熱物を含む電極部のインピーダンスの挙動判定を単純化し、仕上がりタイミングに到達する時点での被加熱物の物理変化に伴う電極部のインピーダンス変化の挙動を確実に捕らえることができ、加熱動作を自動的に停止させることによって、仕上がり状態が良く、電力のムダな消費も防ぐことができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、制御部は、電力検知部が検知した反射電力が規定値を超過するまでは整合素子の制御を行わないこととした請求項１に記載の高周波加熱装置としたことにより、加熱初期の適切な整合状態形成の下で高周波電源の出力電力の被加熱物への供給を最大化し、被加熱物の内部の加熱を促進させ加熱時間の短縮化を図ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、制御部は、直列接続した整合素子のインピーダンス値を減少させる方向にのみ制御することとした請求項１に記載の高周波加熱装置としたことにより、被加熱物が加熱進行されることに伴う電極部のインピーダンス変化の挙動判定をさらに単純化することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、制御部におけるインピーダンス値の減少程度の閾値は、反射電力が増加傾向と判定するまでを最大とした請求項３に記載の高周波加熱装置としたことにより、電極部側のインピーダンスを容量性インピーダンス領域に限定し、加熱進行に伴う反射電力の変化を増大方向のみに限定する制御とすることで、仕上がり検知の精度を高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、制御部におけるインピーダンス値の減少程度の閾値は、電圧定在波比が一度低下した後、規定値を超過するまでとした請求項３に記載の高周波加熱装置としたことにより、入射電力と反射電力の両者の検知信号に基づき整合素子のインピーダンスの減少幅閾値を決めたことで、被加熱物へ供給する高周波電力の最大化をより確実に行うことができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、制御部は、電力検知部が検知する反射電力が規定値を超過した後、直列接続した整合素子のインダクタンス値を減少させることで、反射電力の値が増加傾向と判定したことを受けて加熱終了時間を決定する請求項１に記載の高周波加熱装置としたことにより、インピーダンス値を減少させたときに反射電力が増大するといういままでとは異なる変化に基づき、被加熱物の状態が仕上がり状態に近づいたと判定し、このタイミングに基づき最適な仕上がりを実現させることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、規定値は、電力検知部が検知した入射電力に対する反射電力の比率を４％から２０％の間の特定値とした請求項２または６に記載の高周波加熱装置としたことにより、４％未満では検知精度を確保するには高価な回路構成が要求されるが実用上の利便性はほとんど変わらないので無用の制御を解消できるし、２０％超では、被加熱物に供給する電力量の減少が大きくなることで仕上がりまでの加熱時間が使用者の感覚として長くなってしまうことを解消させ、被加熱物の種類、大きさ、また加熱開始における被加熱物の温度などの条件が異なっても、精度の高い仕上がり検知が行える実用的な利便性をもった装置を提供できる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、直列接続した整合素子は、誘導性インピーダンス素子とした請求項１、３、６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置としたことにより、被加熱物を含む電極部が容量性インピーダンスをとることに対してインピーダンスを対峙させる上で簡単であり、被加熱物の種類や大きさが異なった場合でも制御部の制御内容を感覚的かつ一義的に行うことができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における高周波加熱装置を示すものである。
【００２２】
図において、１０は冷凍物である被加熱物、１１は被加熱物１０を載置する絶縁材料からなる載置板、１２、１３は被加熱物１０を挟んで位置する電極である。電極１２は載置板１１の下方直下に載置板１１と略平行に設けた高圧側電極であり、電極１３は被加熱物１０の上方に配した２枚の電極板１３ａ、１３ｂよりなるアース側電極であり、電極板１３ａ、１３ｂは矢印のように可動構成とし、使用しない時には左右の壁面側に回転移動する。電極板１３ａ、１３ｂを使用状態にした時、電極１３と載置板１１との隙間は、略６０ｍｍとしている。１４は電極１２、１３を収納配置した加熱空間であり、電極１３と同電位としている。また、被加熱物１０をこの加熱空間１４に出し入れする扉（図示していない）が設けられている。
【００２３】
１５は電極１２、１３に給電する高周波電源であり、１３．５６ＭＨｚ帯あるいは２７．１２ＭＨｚ帯の高周波を発生する。１６は高周波電源１５と電極１２、１３との間に設けた整合回路であり、誘導性インピーダンス素子よりなる整合素子１７と容量性インピーダンス素子よりなる整合素子１８とで構成し、整合素子１７は電極１２に直列接続とし、整合素子１８は電極１２に直列接続した整合素子１７と電極１３との間に接続配置している。
【００２４】
また、電極１２に直列接続した整合素子１７は、一部に誘導性インピーダンスを可変させる構成としている。この可変構成としては、例えば、コイルを伸縮させる構成やコイル内部に挿入するフェライトコア材の挿入長を変化させる構成などを用いる。また、並列接続の整合素子１８は、容量可変コンデンサを用いたり、複数のコンデンサを接続したり切り離したりして容量を離散的に変化させる構成などを用いる。
【００２５】
１９は整合回路１６と高周波電源１５との間に設けた電力検知部であり、ＣＭ型ＳＷＲ回路を用いて構成している。この電力検知部１９は、高周波電源１５から整合回路１６を経て電極１２、１３側に給電される入射電力および電極１２、１３側から高周波電源１５に戻ってくる反射電力を検出するものである。
【００２６】
２０は高周波電源１５を構成する各回路に供給する電力を発生する駆動電源である。２１は電力検知部１９が検出する入射電力および反射電力の検知信号に基づいて整合回路１６の各電極１２に直列接続した整合素子１７、１８のインピーダンスを可変させる制御部で、駆動電源２０の出力も制御する。
【００２７】
この制御部２１は、電力検知部１９が検知した反射電力が規定値を超過するまでは電極１２に直列接続した整合素子１７の制御を行わないものである。これにより、加熱初期の適切な整合状態形成の下で高周波電源の出力電力の被加熱物１０への供給を最大化し、被加熱物１０の内部の加熱を促進させ加熱時間の短縮化を図ることができる。
【００２８】
また制御部２１は、電極１２に直列接続した整合素子１７のインピーダンス値を減少させる方向にのみ制御することとしている。これにより、被加熱物１０が加熱進行されることに伴う電極部のインピーダンス変化の挙動判定をさらに単純化することができる。
【００２９】
そして、制御部２１におけるインピーダンス値の減少程度の閾値は、反射電力が増加傾向と判定するまでを最大とするか、電圧定在波比が一度低下した後、規定値を超過するまでとした。
【００３０】
そして、反射電力が増加傾向と判定するまでを最大とする制御を実行することで、電極部側のインピーダンスを容量性インピーダンス領域に限定し、加熱進行に伴う反射電力の変化を増大方向のみに限定させることで、仕上がり検知の精度を高めることができる。
【００３１】
また、制御部２１におけるインピーダンス値の減少程度の閾値を、電圧定在波比が一度低下した後、規定値を超過するまでとする制御を実行することは、入射電力と反射電力の両者の検知信号に基づき整合素子のインピーダンスの減少幅閾値を決めることであり、被加熱物１０へ供給する高周波電力の最大化をより確実に行うことができる。
【００３２】
さらに、制御部２１は、電力検知部１９が検知する反射電力が規定値を超過した後、電極１２に直列接続した整合素子１７のインダクタンス値を減少させることで、反射電力の値が増加傾向と判定したことを受けて加熱終了時間を決定するものである。すなわち、直列接続した整合素子１７のインピーダンス値を減少させたときに反射電力が増大するといういままでとは異なる変化に基づき、被加熱物１０の状態が仕上がり状態に近づいたと判定し、このタイミングに基づき最適な仕上がりを実現させることができる。
【００３３】
また、前記した規定値は、電力検知部１９が検知した入射電力に対する反射電力の比率を４％から２０％の間の特定値としたものである。入力電力に対する反射電力の比率が４％未満ではこの比率の検知精度を確保するには高価な回路構成が要求されるが実用上の利便性はほとんど変わらないので無用の制御を解消できるし、比率が２０％超では、被加熱物１０に供給する電力量の減少が大きくなることで仕上がりまでの加熱時間が使用者の感覚として長くなってしまうことを解消させ、被加熱物の種類、大きさ、また加熱開始における被加熱物の温度などの条件が異なっても、精度の高い仕上がり検知が行える実用的な利便性をもった装置を提供できる。
【００３４】
次に上記構成の動作と作用について図２を用いて説明する。
【００３５】
図は、整合回路１６の動作と作用をスミスチャート上に示したものである。被加熱物１０を載置板１１の上に載置し、電極１３を可動させて電極１２と略平行な状態に電極１３を設定した時の電極部のインピーダンスは、一例として２．０−ｊ２５０Ωである（図２の中でこのインピーダンス点は点２２である）。この電極部のインピーダンスを高周波電源１５の出力インピーダンスである５０Ωに変換する作用を行うものが整合回路１６である。この整合回路１６の動作の理想的な一例を図２に示している。すなわち、直列接続した整合素子１７を適切なインピーダンス値にすることで、電極部のインピーダンス（点２２）は、点２３に移動し、さらに整合素子１８を適切なインピーダンス値にすることで点２３を点２４（すなわち５０Ω）に変換する。
【００３６】
電極部のインピーダンスは、被加熱物１０の形状や種類に応じて変化するが、基本的には容量性インピーダンス値であり、誘導性インピーダンスからなる整合素子１７を直列に介在させることによりインピーダンスを対峙させ、整合の制御状態のイメージを視覚的かつ直感的に判断でき、整合回路１６の制御の単純化に一役を担わせることができる。
【００３７】
次に図３を用いて実際の被加熱物１０の加熱進行に伴ってインピーダンスがどのように変化するかについて説明する。図は整合回路１６の入力位置２５（図１参照）から電極１２、１３側を見たときのインピーダンスの変化を示すものである。２６〜２８の破線の円は、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）がそれぞれ、１．５、２．０、２．５を示す。これらのＶＳＷＲ値は、電力検知部１９が検知した入射電力に対する反射電力の比率の特定値として選択している。なお、それぞれのＶＳＷＲの値に対応する反射電力の入射電力に対する比率は、それぞれ、４．０％、１１．１％、１８．３％である。
【００３８】
被加熱物１０として、冷凍マグロ（−１８度、３４０ｇ）を用い、初期に整合回路１６を調整して整合回路１６の入力位置２５から電極１２、１３側を見たときのインピーダンスを５０Ω（図３の点２９）に設定した後、冷凍マグロを自然解凍（約３時間）した時のインピーダンス変化を示している。インピーダンス変化の最終ポイント（図３の点３０）において、被加熱物１０である冷凍マグロの状態は、少し力を入れると形が撓る状態であり、ドリップは無かった。図の特性から、冷凍物の解凍が進むことで冷凍物の比誘電率が増大し、電極部のコンデンサ容量分が増大していくことと、解凍が進み氷結帯を通った後は、身縮みなどによりインピーダンス変化がいままでとは異なる挙動を示すことが認められる。この現象は、被加熱物１０の形状を変えても同様であった。
【００３９】
本実施例は、上述したとおり、解凍が進むことで生じるインピーダンス変化の現象に基づくものであり、この現象を利用して解凍の終了判定を実用化するものである。
【００４０】
本実施例が提供する被加熱物である冷凍物の解凍方法と、その解凍終了検知の具体的な制御内容を図４および図５を用いて説明する。
【００４１】
図４は加熱制御のフローチャートであり、図５は図４の加熱制御に係わる負荷インピーダンスの変化特性を示す。
【００４２】
被加熱物１０である冷凍物を載置し、開閉扉を閉じた後、装置の加熱開始キーが使用者によって押されると、制御部２１が加熱開始信号を受けてスタートＳ１００からの処理が始まる。まずＳ１０１にて初期整合調整を行う。この調整にあたり、制御部２１は駆動電源２０の出力を制御し、高周波電源１５の高周波出力を１００Ｗ未満に設定して動作させる。そして、電力検知部１９から得られる入射電力と反射電力の検知信号に基づいて反射電力が極小（理想的にはゼロ）になるように整合回路１６の整合素子１７、１８のインピーダンス値を変化させる。Ｓ１０１における整合調整度合いの一つの目安としては、例えばＶＳＷＲ値が１．５以下として調整を行う。なお、この初期整合調整（Ｓ１０１）は調整時間に限度を持たせ、最長で３０秒としている。
【００４３】
初期整合調整（Ｓ１０１）が完了すると、Ｓ１０２にて駆動電源２０を制御し、高周波電源１５の出力を最大（例えば、３００Ｗ）に設定し、Ｓ１０３に進む。
【００４４】
Ｓ１０３では、最大出力の下で、電力検知部１９から得られる入射電力Ｐｆと反射電力Ｐｒを検知し、これら二つの電力値に基づいて、（数１）に基づいてＶＳＷＲ値を求める。
【００４５】
【数１】

【００４６】
Ｓ１０４では、Ｓ１０３で求めたＶＳＷＲ値を規定値、すなわち選択した特定値（２．０）と比較し、この特定値以下の場合はＳ１０３に戻る。すなわち、加熱開始後、ＶＳＷＲ値が２．０を越えるまでは整合回路１６の制御は行わない。この間、被加熱物１０には最大出力が供給され、内部の昇温が促進される。
【００４７】
Ｓ１０４でＶＳＷＲ値が２．０を越えると、Ｓ１０５に進みフラグ１を立てて、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６では、現在の反射電力Ｐｒを基準の反射電力Ｐｒ０に代入し、Ｓ１０７の整合素子調整のステップに進む。このＳ１０７では、整合回路１６の構成要素の一つである電極１２に直列接続した整合素子１７のインピーダンス値を規定値だけ減少させる。整合素子１７のインピーダンスを減少させる方法としては、コイルを伸張させる方法やコイル内部に挿入するフェライトコア材の挿入長を短くする方法などを用いる。そして、この制御には、ステッピングモータによる回転駆動制御を使用し、ステッピングモータのステップ数を規定し規定の回転角度だけモータ出力軸を回転させることとしている。
【００４８】
その後、Ｓ１０８に進み、電力検知部１９から現在の反射電力Ｐｒを検知し、基準の反射電力Ｐｒ０と比較する。現在の反射電力Ｐｒが基準の反射電力Ｐｒ０より小さい場合は、Ｓ１０９に進みフラグ１を引っ込めてＳ１０６に戻る。Ｓ１０８で現在の反射電力Ｐｒが基準の反射電力Ｐｒ０以上の場合、Ｓ１１０に進み、現在の反射電力Ｐｒを基準の反射電力Ｐｒ０に代入し、Ｓ１１１の整合素子調整のステップに進む。このＳ１１１は前述したＳ１０７と同様に、整合回路１６の構成要素の一つである電極１２に直列接続した整合素子１７のインピーダンス値をさらに規定値だけ減少させる制御を行う。その後、Ｓ１１２に進み、再びＳ１０８と同様の判定をする。すなわち、現在の反射電力Ｐｒが基準の反射電力Ｐｒ０より小さい場合は、Ｓ１０９に進みフラグ１を引っ込めてＳ１０６に戻る。
【００４９】
Ｓ１１２で現在の反射電力Ｐｒが基準の反射電力Ｐｒ０以上の場合、Ｓ１１３に進み、フラグ１が立っているかどうかを判定し、立っていない場合はＳ１０３に戻り、立っている場合は、Ｓ１１４に進む。このＳ１１３では、整合回路１６の電極１２に直列接続した整合素子１７のインピーダンス値を減少させる制御を２回繰返した時に、それぞれの時点での反射電力Ｐｒが基準の反射電力Ｐｒ０よりも大きい場合にのみＳ１１４に進む。すなわち、この状態において、インピーダンス値を減少させることは反射電力を増大させることと認識し、被加熱物１０の解凍が仕上り状態にあると判定させている。この後、Ｓ１１４では、適当な時間だけ高周波電源１５の動作を継続させ、Ｓ１１５に進み、高周波電源１５の出力を停止させる。そして、加熱が終了したことを使用者に報知させる。
【００５０】
このＳ１１４における時間は、加熱開始からこのＳ１１４のステップに到達するまでの総時間に予め規定した定数を乗じて得られる時間としたり、規定時間、例えば１５秒、としたりする方法を採っている。
【００５１】
なお、上記説明ではインピーダンス値を連続減少させる工程は２回としたが、これに限定されるものではない。
【００５２】
以上に説明した制御内容に基づく電極側を見た時のインピーダンス変化の一例を図５に示す。図５中の３つの破線円は図３と同様のＶＳＷＲ値を示す。Ｓ１０１の調整後のインピーダンスが点１００、Ｓ１０５に進んだ時点のインピーダンスが点１０１（黒色四角）、再びＳ１０３に戻った時点のインピーダンスが点１０２、そして再びＳ１０５に進んだ時点のインピーダンスが点１０３、さらに再びＳ１０３に戻った時点のインピーダンスが点１０４、さらに再びＳ１０５に進んだ時点のインピーダンスが点１０５である。その後、Ｓ１０８の判定がＹｅｓ（インピーダンス点１０６）、Ｓ１１２の判定がＹｅｓ（インピーダンス点１０７）となり、Ｓ１１３でＹｅｓとなってＳ１１４に進む。この後、１５秒加熱を継続しインピーダンス点１０８で加熱を終了させている。以上の動作により、適切な時点で解凍動作を終了させることができた。
【００５３】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２における高周波加熱装置について、図６および図７を用いて説明する。実施例１と基本構成は同一であるので説明を省略し、相違する制御内容についてのみ説明する。
【００５４】
図６は加熱制御のフローチャートであり、図７は図６の加熱制御に係わる負荷インピーダンスの変化特性を示す。
【００５５】
被加熱物１０である冷凍物を載置し、開閉扉を閉じた後、装置の加熱開始キーが使用者によって押されると、制御部２１が加熱開始信号を受けてスタートＳ２００からの処理が始まる。まずＳ２０１にて初期整合調整を行う。この調整内容は実施例１と同様であり説明は省略する。
【００５６】
初期整合調整（Ｓ２０１）が完了すると、Ｓ２０２にて駆動電源２０を制御し、高周波電源１５の出力を最大（例えば、３００Ｗ）に設定し、Ｓ２０３に進む。
【００５７】
Ｓ２０３では、最大出力の下で、電力検知部１９から得られる入射電力Ｐｆと反射電力Ｐｒを検知し、これら二つの電力値に基づいて、（数１）によりＶＳＷＲ値を求める。
【００５８】
Ｓ２０４では、Ｓ２０３で求めたＶＳＷＲ値を第一の規定値、すなわち選択した第一の特定値（２．０）と比較し、第一の特定値以下の場合はＳ２０３に戻る。すなわち、加熱開始後、ＶＳＷＲ値が２．０を越えるまでは整合回路１６の制御は行わない。この間、被加熱物１０は最大出力が供給され、内部の昇温が促進される。
【００５９】
Ｓ２０４でＶＳＷＲ値が２．０を越えると、Ｓ２０５に進みフラグ１を立てて、Ｓ２０６に進む。Ｓ２０６は整合素子調整のステップであり、整合回路１６の構成要素の一つである電極１２に直列接続した整合素子１７のインピーダンス値を規定値だけ減少させる。整合素子１７のインピーダンスを減少させる方法も、実施例１と同様であり説明を省略する。
【００６０】
その後、Ｓ２０７に進み、電力検知部１９から得られる入射電力Ｐｆと反射電力Ｐｒを検知し、これら二つの電力値に基づいて、（数１）によりＶＳＷＲ値を求め、Ｓ２０８に進む。Ｓ２０８では現在のＶＳＷＲの値を第二の規定値、すなわち選択した第二の特定値（１．８）と比較する。現在のＶＳＷＲ値が第二の特定値より小さい場合は、Ｓ２０９に進みフラグ１を引っ込めてＳ２０６に戻る。Ｓ２０８で現在のＶＳＷＲ値が第二の特定値以上の場合、Ｓ２１０の整合素子調整のステップに進む。このＳ２１０は前述したＳ２０６と同様に整合回路１６の構成要素の一つである電極１２に直列接続した整合素子１７のインピーダンス値をさらに規定値だけ減少させる制御を行う。その後、Ｓ２１１に進み、再び電力検知部１９から得られる入射電力Ｐｆと反射電力Ｐｒを検知し、これら二つの電力値に基づいて、（数１）によりＶＳＷＲ値を求め、Ｓ２１２に進む。
【００６１】
Ｓ２１２では、現在のＶＳＷＲ値を第三の規定値、すなわち選択した第三の特定値（１．５）と比較し、Ｓ２０８と同様の判定をする。すなわち、現在のＶＳＷＲ値が第三の特定値より小さい場合は、Ｓ２０９に進みフラグ１を引っ込めてＳ２０６に戻る。Ｓ２１２で現在のＶＳＷＲ値が第三の特定値以上の場合、Ｓ２１３に進み、フラグ１が立っているかどうかを判定し、立っていない場合はＳ２０３に戻り、立っている場合は、Ｓ２１４に進む。
【００６２】
このＳ２１３では、整合回路１６の電極１２に直列接続した整合素子１７のインピーダンス値を減少させる制御を２回繰返した時に、それぞれの時点でのＶＳＷＲ値がそれぞれの時点での規定値（すなわち選択した特定値）よりも大きい場合にのみＳ２１４に進む。すなわち、この状態において、電極１２に直列接続した整合素子１７のインピーダンス値を減少させることは反射電力を増大させることと認識し、被加熱物１０の解凍が仕上り状態にあると判定させている。この後、Ｓ２１４では、適当な時間だけ高周波電源１５の動作を継続させてＳ２１５に進んで高周波電源１５の出力を停止させる。そして、加熱が終了したことを使用者に報知させる。
【００６３】
このＳ２１４における時間についても実施例１と同様であり説明は省略する。なお、上記説明ではインピーダンス値を連続減少させる工程は２回としたが、これに限定されるものではない。
【００６４】
以上に説明した実施例２の制御内容に基づく電極側を見た時のインピーダンス変化の一例を図７に示す。図７中の３つの破線円は図３と同様のＶＳＷＲ値を示す。Ｓ２０１の調整後のインピーダンスが点２００、Ｓ２０５に進んだ時点のインピーダンスが点２０１（黒色四角）、再びＳ２０３に戻った時点のインピーダンスが点２０２、そして再びＳ２０５に進んだ時点のインピーダンスが点２０３、さらに再びＳ２０３に戻った時点のインピーダンスが点２０４、さらに再びＳ２０５に進んだ時点のインピーダンスが点２０５である。その後、Ｓ２０８の判定がＹｅｓ（インピーダンス点２０６）、Ｓ２１２の判定がＹｅｓ（インピーダンス点２０７）となり、Ｓ２１３でＹｅｓとなってＳ２１４に進む。この後、１５秒加熱を継続しインピーダンス点２０８で加熱を終了させている。以上の動作により、適切な時点で解凍動作を終了させることができた。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の高周波加熱装置は、被加熱物を含む電極のインピーダンス変化を利用するもので、制御部が加熱初期に被加熱物を含む電極と高周波電源との整合状態を調整するとともに、加熱時間経過に伴って電極に対して直列接続の整合素子のみを制御することにより、被加熱物の加熱進行に伴って変化する被加熱物を含む電極部のインピーダンスの挙動判定を単純化し、仕上がりタイミングに到達する時点での被加熱物の物理変化に伴う電極部のインピーダンス変化の挙動を確実に捕らえることができ、加熱動作を自動的に停止させることによって、仕上がり状態が良く、電力のムダな消費も防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における高周波加熱装置の構成図
【図２】同高周波加熱装置の整合回路の作用を示すスミスチャート
【図３】同高周波加熱装置における冷凍物の解凍に伴うインピーダンス変化特性を示すスミスチャート
【図４】同高周波加熱装置における制御部のフローチャート
【図５】同高周波加熱装置における制御部のフローチャートに基づくインピーダンス変化特性を示すスミスチャート
【図６】本発明の実施例２における高周波加熱装置の制御部のフローチャート
【図７】同高周波加熱装置における制御部のフローチャートに基づくインピーダンス変化特性を示すスミスチャート
【図８】従来の高周波加熱装置の構成図
【符号の説明】
１０ 被加熱物
１２、１３ 電極
１５ 高周波電源
１６ 整合回路
１７ 直列接続した整合素子
１８ 整合素子
１９ 電力検知部
２１ 制御部

Claims (8)

1. 被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極に給電する高周波を発生する高周波電源と、前記高周波電源と電極との間に設け電極に対して直列接続した整合素子を含む整合回路と、前記高周波電源と整合回路との間に設けた電力検知部と、前記電力検知部の検知信号に基づいて前記整合回路の整合素子の値を可変する制御部とを備え、前記制御部は加熱初期に被加熱物を含む電極と高周波電源との整合状態を調整するとともに、加熱時間経過に伴って前記直列接続した整合素子のみを制御することとした高周波加熱装置。
2. 制御部は、電力検知部が検知した反射電力が規定値を超過するまでは整合素子の制御を行わないこととした請求項１に記載の高周波加熱装置。
3. 制御部は、直列接続した整合素子のインピーダンス値を減少させる方向にのみ制御することとした請求項１に記載の高周波加熱装置。
4. 制御部におけるインピーダンス値の減少程度の閾値は、反射電力が増加傾向と判定するまでを最大とした請求項３に記載の高周波加熱装置。
5. 制御部におけるインピーダンス値の減少程度の閾値は、電圧定在波比が一度低下した後、規定値を超過するまでとした請求項３に記載の高周波加熱装置。
6. 制御部は、電力検知部が検知する反射電力が規定値を超過した後、直列接続した整合素子のインダクタンス値を減少させることで、反射電力の値が増加傾向と判定したことを受けて加熱終了時間を決定する請求項１に記載の高周波加熱装置。
7. 規定値は、電力検知部が検知した入射電力に対する反射電力の比率を４％から２０％の間の特定値とした請求項２または６に記載の高周波加熱装置。
8. 直列接続した整合素子は、誘導性インピーダンス素子とした請求項１、３、６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。

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