JPH10134953A - 高周波解凍装置 - Google Patents
高周波解凍装置Info
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- JPH10134953A JPH10134953A JP8284821A JP28482196A JPH10134953A JP H10134953 A JPH10134953 A JP H10134953A JP 8284821 A JP8284821 A JP 8284821A JP 28482196 A JP28482196 A JP 28482196A JP H10134953 A JPH10134953 A JP H10134953A
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- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/46—Dielectric heating
- H05B6/48—Circuits
- H05B6/50—Circuits for monitoring or control
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- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B6/46—Dielectric heating
- H05B6/62—Apparatus for specific applications
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- Electromagnetism (AREA)
- Electric Ovens (AREA)
- Freezing, Cooling And Drying Of Foods (AREA)
- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の高周波解凍装置は、被解凍物の負荷
インピーダンスと高周波増幅回路の出力インピーダンス
とをインピーダンス変換トランスによって整合させて、
被解凍物の材質や量にかかわらず、解凍処理することを
目的とする。 【解決手段】 高周波発振器５の出力に入力整合検出回
路１５を介してインピーダンス変換用コイルトランス６
が接続され、タップ切り換え部６ａを介して整合用コイ
ル７および可変容量コンデンサ（バリコン）８が直列に
接続され、上部および下部電極板２，３に高周波電力が
供給される。
インピーダンスと高周波増幅回路の出力インピーダンス
とをインピーダンス変換トランスによって整合させて、
被解凍物の材質や量にかかわらず、解凍処理することを
目的とする。 【解決手段】 高周波発振器５の出力に入力整合検出回
路１５を介してインピーダンス変換用コイルトランス６
が接続され、タップ切り換え部６ａを介して整合用コイ
ル７および可変容量コンデンサ（バリコン）８が直列に
接続され、上部および下部電極板２，３に高周波電力が
供給される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍食品などを誘
電加熱によって解凍する高周波解凍装置における、高周
波増幅回路の出力インピーダンスと非解凍物の負荷イン
ピーダンスとの整合に関する。
電加熱によって解凍する高周波解凍装置における、高周
波増幅回路の出力インピーダンスと非解凍物の負荷イン
ピーダンスとの整合に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、誘電加熱による高周波解凍装置
の概略構成図を示す。装置筺体１の中に上部電極板２と
下部電極板３が設置され、両電極板の間に被解凍物４が
置かれる。そして両電極板間には高周波発振器５から高
周波電力が供給される。この装置において、高周波発振
器５の出力インピーダンスと被解凍物４の負荷インピー
ダンスとが整合していないと、反射波の電力を高周波発
振器５で消費しなければならならないため、高周波発振
器５を破損するおそれがある。このため増幅回路の出力
インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合する必要
がある。
の概略構成図を示す。装置筺体１の中に上部電極板２と
下部電極板３が設置され、両電極板の間に被解凍物４が
置かれる。そして両電極板間には高周波発振器５から高
周波電力が供給される。この装置において、高周波発振
器５の出力インピーダンスと被解凍物４の負荷インピー
ダンスとが整合していないと、反射波の電力を高周波発
振器５で消費しなければならならないため、高周波発振
器５を破損するおそれがある。このため増幅回路の出力
インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合する必要
がある。
【０００３】ところで工業用の誘電加熱を用いた高周波
解凍装置では、解凍する負荷の材質が一定であるため負
荷インピーダンスも一定となり、負荷によるインピーダ
ンスの調整を必要としていなかった。
解凍装置では、解凍する負荷の材質が一定であるため負
荷インピーダンスも一定となり、負荷によるインピーダ
ンスの調整を必要としていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、解凍す
る冷凍食品などが一定でないものは、増幅回路の出力イ
ンピーダンスを可変できないため、冷凍食品の負荷イン
ピーダンスと整合することが非常に困難である。また、
増幅回路の出力インピーダンスと整合するように冷凍食
品の量および材質を調整することはそれ以上に困難であ
る。さらに冷凍食品が解凍されていくと、材質などが不
均一となり、負荷インピーダンスの変動があるため、イ
ンピーダンス整合の調整が必要となる。
る冷凍食品などが一定でないものは、増幅回路の出力イ
ンピーダンスを可変できないため、冷凍食品の負荷イン
ピーダンスと整合することが非常に困難である。また、
増幅回路の出力インピーダンスと整合するように冷凍食
品の量および材質を調整することはそれ以上に困難であ
る。さらに冷凍食品が解凍されていくと、材質などが不
均一となり、負荷インピーダンスの変動があるため、イ
ンピーダンス整合の調整が必要となる。
【０００５】そこで本発明は、被解凍物の負荷インピー
ダンスと高周波増幅回路の出力インピーダンスとをイン
ピーダンス変換トランスによって整合させて、被解凍物
の材質や量にかかわらず、解凍処理のできる高周波解凍
装置を提供することを目的とする。
ダンスと高周波増幅回路の出力インピーダンスとをイン
ピーダンス変換トランスによって整合させて、被解凍物
の材質や量にかかわらず、解凍処理のできる高周波解凍
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載の高周波解凍装置は、冷凍
物を誘電加熱によって解凍する高周波解凍装置におい
て、高周波増幅回路の出力インピーダンスを被解凍物の
負荷インピーダンスと整合するためのタップ切り換え部
を有するインピーダンス変換用コイルトランスと、この
インピーダンス変換用コイルトランスのタップ切り替え
部におけるインピーダンスを前記負荷インピーダンスと
整合するために、各タップのインピーダンス値に基づ
き、前記タップ切り替え部を切り替える切替制御部と、
前記インピーダンス変換用コイルトランスの各タップに
おけるインピーダンスと前記負荷インピーダンスとの整
合を調整するためのコイルおよび可変容量コンデンサと
を具備することを特徴とする。
め、本発明の請求項１に記載の高周波解凍装置は、冷凍
物を誘電加熱によって解凍する高周波解凍装置におい
て、高周波増幅回路の出力インピーダンスを被解凍物の
負荷インピーダンスと整合するためのタップ切り換え部
を有するインピーダンス変換用コイルトランスと、この
インピーダンス変換用コイルトランスのタップ切り替え
部におけるインピーダンスを前記負荷インピーダンスと
整合するために、各タップのインピーダンス値に基づ
き、前記タップ切り替え部を切り替える切替制御部と、
前記インピーダンス変換用コイルトランスの各タップに
おけるインピーダンスと前記負荷インピーダンスとの整
合を調整するためのコイルおよび可変容量コンデンサと
を具備することを特徴とする。
【０００７】本発明の請求項２に記載の高周波解凍装置
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、前記インピーダンス変換用コイルトランスの全
てのタップにおける可変容量コンデンサの容量を変化さ
せた場合の整合データを記憶した記憶手段を備え、その
整合データを参照して最適な整合位置を検出する整合検
出手段を具備する。
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、前記インピーダンス変換用コイルトランスの全
てのタップにおける可変容量コンデンサの容量を変化さ
せた場合の整合データを記憶した記憶手段を備え、その
整合データを参照して最適な整合位置を検出する整合検
出手段を具備する。
【０００８】本発明の請求項３に記載の高周波解凍装置
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、前のタップのインピーダンスと現在のタップの
インピーダンスとの平均値から、次のタップのインピー
ダンスと現在のタップのインピーダンスとの平均値まで
の間を、可変容量コンデンサの容量を変化させて整合す
る可変容量制御手段を具備する。
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、前のタップのインピーダンスと現在のタップの
インピーダンスとの平均値から、次のタップのインピー
ダンスと現在のタップのインピーダンスとの平均値まで
の間を、可変容量コンデンサの容量を変化させて整合す
る可変容量制御手段を具備する。
【０００９】本発明の請求項４に記載の高周波解凍装置
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、インピーダンス変換用コイルトランスのタップ
を切り替える際に、前記高周波増幅回路の出力を絞る高
周波調整手段を具備する。
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、インピーダンス変換用コイルトランスのタップ
を切り替える際に、前記高周波増幅回路の出力を絞る高
周波調整手段を具備する。
【００１０】本発明の請求項５に記載の高周波解凍装置
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、インピーダンス変換用コイルトランスの出力側
と負荷の間に、負荷インピーダンスとの整合状態を監視
する負荷整合監視手段を具備する。
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、インピーダンス変換用コイルトランスの出力側
と負荷の間に、負荷インピーダンスとの整合状態を監視
する負荷整合監視手段を具備する。
【００１１】本発明の請求項６に記載の高周波解凍装置
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、負荷インピーダンスの変動に対応して虚数成分
を極小にするように、可変容量コンデンサの調整時の容
量変化と逆方向に変化させる可変容量コンデンサの容量
調整手段を具備する。
は、請求項１に記載の高周波解凍装置を構成する手段に
加えて、負荷インピーダンスの変動に対応して虚数成分
を極小にするように、可変容量コンデンサの調整時の容
量変化と逆方向に変化させる可変容量コンデンサの容量
調整手段を具備する。
【００１２】上記の構成によって、本発明の請求項１に
記載の高周波解凍装置は、インピーダンス変換用コイル
トランスのタップ切り替え部を切り替えることによっ
て、負荷インピーダンスと高周波発振回路の出力インピ
ーダンスとを整合させ、高周波電力を効率良く被解凍物
に印加できる。
記載の高周波解凍装置は、インピーダンス変換用コイル
トランスのタップ切り替え部を切り替えることによっ
て、負荷インピーダンスと高周波発振回路の出力インピ
ーダンスとを整合させ、高周波電力を効率良く被解凍物
に印加できる。
【００１３】本発明の請求項２に記載の高周波解凍装置
は、全てのタップにおける可変容量コンデンサの容量変
化に対応する整合データを参照することによって、整合
位置を確実に検出できる。
は、全てのタップにおける可変容量コンデンサの容量変
化に対応する整合データを参照することによって、整合
位置を確実に検出できる。
【００１４】本発明の請求項３に記載の高周波解凍装置
は、整合調整を行うインピーダンス範囲を明確に決定す
ることで、用いる可変容量コンデンサの容量を最小の値
に設定できる。
は、整合調整を行うインピーダンス範囲を明確に決定す
ることで、用いる可変容量コンデンサの容量を最小の値
に設定できる。
【００１５】本発明の請求項４に記載の高周波解凍装置
は、タップ切り替えの際に、高周波増幅回路の出力を絞
ることによって、負荷側回路からの高周波電力の反射を
無くし、高周波発振回路の破損を防止する。
は、タップ切り替えの際に、高周波増幅回路の出力を絞
ることによって、負荷側回路からの高周波電力の反射を
無くし、高周波発振回路の破損を防止する。
【００１６】本発明の請求項５に記載の高周波解凍装置
は、負荷インピーダンスとの整合状態を監視することに
よって、被解凍物のインピーダンスの虚数成分を無くす
ことができ、高周波電力を効率よく消費することができ
る。
は、負荷インピーダンスとの整合状態を監視することに
よって、被解凍物のインピーダンスの虚数成分を無くす
ことができ、高周波電力を効率よく消費することができ
る。
【００１７】本発明の請求項６に記載の高周波解凍装置
は、可変容量コンデンサを調整時と逆方向に容量変化さ
せることによって、容量結合がはずれた場合における制
御不能を防止する。
は、可変容量コンデンサを調整時と逆方向に容量変化さ
せることによって、容量結合がはずれた場合における制
御不能を防止する。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態の高周波解凍装置の概略回路図である。高周波発振器
５の出力に入力整合検出回路１５を介してインピーダン
ス変換用コイルトランス６が接続されている。そしてタ
ップ切り換え部６ａを介して整合用コイル７および可変
容量コンデンサ（バリコン）８が直列に接続され、上部
および下部電極板２，３に高周波電力が供給される。
態の高周波解凍装置の概略回路図である。高周波発振器
５の出力に入力整合検出回路１５を介してインピーダン
ス変換用コイルトランス６が接続されている。そしてタ
ップ切り換え部６ａを介して整合用コイル７および可変
容量コンデンサ（バリコン）８が直列に接続され、上部
および下部電極板２，３に高周波電力が供給される。
【００１９】ここで、インピーダンスの整合を行う目的
は、高周波解凍装置の電極板間の負荷に対して実効電力
を最大限に印加させるためである。被解凍物を負荷とし
て等価回路にて表すと、図２のようになる。この場合被
解凍物に印加される電力Ｗは、Ｌ成分とＣ成分で合成さ
れるリアクタンス分ＺｉとＲ成分による抵抗分Ｚｒと、
被解凍物に印加される電圧Ｖより、
は、高周波解凍装置の電極板間の負荷に対して実効電力
を最大限に印加させるためである。被解凍物を負荷とし
て等価回路にて表すと、図２のようになる。この場合被
解凍物に印加される電力Ｗは、Ｌ成分とＣ成分で合成さ
れるリアクタンス分ＺｉとＲ成分による抵抗分Ｚｒと、
被解凍物に印加される電圧Ｖより、
【数１】 となる。ここで、Ｚｉがなくなれば被解凍物で消費され
る電力は最大となる。
る電力は最大となる。
【００２０】図１の回路において、Ｌ成分とＣ成分とを
互いに相殺する際、冷凍食品をＲ成分とＣ成分との等価
回路で考えて冷凍食品中のＣ成分も相殺しなければなら
ない。このため、整合用コイル７とバリコン８にて、回
路全体のインピーダンスの虚数成分が０となるようにＬ
成分とＣ成分とを調整する。これにより、回路全体の中
で、抵抗成分は被解凍物の中にのみ存在することにな
る。したがって、入力電圧は全て被解凍物の抵抗成分に
印加されるため、効率よく被解凍物を解凍することがで
きる。
互いに相殺する際、冷凍食品をＲ成分とＣ成分との等価
回路で考えて冷凍食品中のＣ成分も相殺しなければなら
ない。このため、整合用コイル７とバリコン８にて、回
路全体のインピーダンスの虚数成分が０となるようにＬ
成分とＣ成分とを調整する。これにより、回路全体の中
で、抵抗成分は被解凍物の中にのみ存在することにな
る。したがって、入力電圧は全て被解凍物の抵抗成分に
印加されるため、効率よく被解凍物を解凍することがで
きる。
【００２１】負荷インピーダンスは、虚数成分が０にな
るように整合を行った場合、Ｚｒとなる。この値は冷凍
食品の大きさや材質によって決まるため、冷凍食品など
の被解凍物が一定のものでなければ一定の値に決まらな
い。このため、インピーダンス変換用トランスコイル６
のタップを切り替え、冷凍食品などの被解凍物に応じて
負荷インピーダンスの変換を行う。
るように整合を行った場合、Ｚｒとなる。この値は冷凍
食品の大きさや材質によって決まるため、冷凍食品など
の被解凍物が一定のものでなければ一定の値に決まらな
い。このため、インピーダンス変換用トランスコイル６
のタップを切り替え、冷凍食品などの被解凍物に応じて
負荷インピーダンスの変換を行う。
【００２２】次に図３は、タップ切り換え部６ａの詳細
を示す。最適な整合ポイントを検索するために、インピ
ーダンス変換用コイルトランス６から引き出されたタッ
プ１１には制御装置１０からの信号によって切り替えら
れる切り替え装置９が複数個設けられている。切り替え
装置９はリレーなどによって構成され、制御装置１０は
マイクロコンピュータなどによって構成される。
を示す。最適な整合ポイントを検索するために、インピ
ーダンス変換用コイルトランス６から引き出されたタッ
プ１１には制御装置１０からの信号によって切り替えら
れる切り替え装置９が複数個設けられている。切り替え
装置９はリレーなどによって構成され、制御装置１０は
マイクロコンピュータなどによって構成される。
【００２３】図４は、バリコン８の制御機構を示し、制
御装置１０からの信号により制御される駆動装置１３に
て、絶縁型のシャフト１２を介して接続されたバリコン
８の容量を変化させる。駆動装置１３はステッピングモ
ータなどによって構成される。制御装置１０は、インピ
ーダンス変換用コイルトランス６から取り出される全て
のタップにて、バリコン８の容量を最小容量から最大容
量の範囲で変化させ、各タップ位置とバリコン容量の全
領域について被解凍物の負荷インピーダンスとの整合度
をあらかじめメモリに記憶しておく。そして、このメモ
リの内容と比較することによって、一番最適なタップ位
置とバリコンの容量を検索する。
御装置１０からの信号により制御される駆動装置１３に
て、絶縁型のシャフト１２を介して接続されたバリコン
８の容量を変化させる。駆動装置１３はステッピングモ
ータなどによって構成される。制御装置１０は、インピ
ーダンス変換用コイルトランス６から取り出される全て
のタップにて、バリコン８の容量を最小容量から最大容
量の範囲で変化させ、各タップ位置とバリコン容量の全
領域について被解凍物の負荷インピーダンスとの整合度
をあらかじめメモリに記憶しておく。そして、このメモ
リの内容と比較することによって、一番最適なタップ位
置とバリコンの容量を検索する。
【００２４】実際に全領域について被解凍物の負荷イン
ピーダンスとの整合度の検索を行った場合に、本来の最
適なタップの近傍にあるタップにおいても、ＳＷＲ（定
在波比）メータによって反射波が小さくなるようにイン
ピーダンスの整合が行われていれば、整合度は良くな
る。ここで、負荷側のインピーダンスＺは下記の式
（２）にて示される。
ピーダンスとの整合度の検索を行った場合に、本来の最
適なタップの近傍にあるタップにおいても、ＳＷＲ（定
在波比）メータによって反射波が小さくなるようにイン
ピーダンスの整合が行われていれば、整合度は良くな
る。ここで、負荷側のインピーダンスＺは下記の式
（２）にて示される。
【数２】
【００２５】したがって、インピーダンス変換用コイル
トランス６の出力側インピーダンスと負荷側のインピー
ダンスＺが同じ値になれば反射波が無くなるためＳＷＲ
値は１となる。しかし負荷によって消費されている電力
は虚数成分が０になっていなければ最大値より小さくな
るため、求めようとしている整合位置とは違うものにな
る。このため、入力整合検出回路１５は入力電力につい
て監視を行い、バリコン８の整合位置を複数個記憶し、
全領域における検索後に最適位置の検出処理を行い整合
位置の検索を行う。
トランス６の出力側インピーダンスと負荷側のインピー
ダンスＺが同じ値になれば反射波が無くなるためＳＷＲ
値は１となる。しかし負荷によって消費されている電力
は虚数成分が０になっていなければ最大値より小さくな
るため、求めようとしている整合位置とは違うものにな
る。このため、入力整合検出回路１５は入力電力につい
て監視を行い、バリコン８の整合位置を複数個記憶し、
全領域における検索後に最適位置の検出処理を行い整合
位置の検索を行う。
【００２６】次に冷凍食品などの被解凍物を解凍するに
連れ、氷が水に変化することや材質の温度変化などによ
り負荷インピーダンスが変化する。このためインピーダ
ンス変換コイルトランス６の出力側インピーダンスと負
荷インピーダンスとの整合が悪化し、負荷に対する実効
電力が小さくなる。このため、負荷追従を行って常に整
合状態になるように制御する必要がある。
連れ、氷が水に変化することや材質の温度変化などによ
り負荷インピーダンスが変化する。このためインピーダ
ンス変換コイルトランス６の出力側インピーダンスと負
荷インピーダンスとの整合が悪化し、負荷に対する実効
電力が小さくなる。このため、負荷追従を行って常に整
合状態になるように制御する必要がある。
【００２７】インピーダンス変換用のコイルトランスの
入力側と出力側において入力側の電力をＥ、インピーダ
ンス変換用コイルトランスの現在のＮ番目のタップ出力
インピーダンスをＺNとし被解凍物の負荷インピーダン
スをＺLとすれば、負荷にかかる電力は、
入力側と出力側において入力側の電力をＥ、インピーダ
ンス変換用コイルトランスの現在のＮ番目のタップ出力
インピーダンスをＺNとし被解凍物の負荷インピーダン
スをＺLとすれば、負荷にかかる電力は、
【数３】 となる。このため、制御装置１０は、各タップにおける
整合制御範囲であるインピーダンス値を超えた場合に、
すなわちＰN＜ＰN+1となるような電力となったときにタ
ップを切り替えることで負荷に対する実効電力が大きく
なるようにする。
整合制御範囲であるインピーダンス値を超えた場合に、
すなわちＰN＜ＰN+1となるような電力となったときにタ
ップを切り替えることで負荷に対する実効電力が大きく
なるようにする。
【００２８】いま、電力値は式（３）に示す通りとな
る。したがってバリコン８によるインピーダンス調整の
範囲は前のタップのインピーダンス値から次のタップの
インピーダンス値の間あれば十分であるが、ＰN＜ＰN+1
のときにタップを切り替える条件でインピーダンスの調
整を行えば、必要となるバリコンの容量は小さくて済
む。タップ出力インピーダンスをＺN、次のタップでの
出力インピーダンスをＺN+1とし、負荷インピーダンス
をＺLとすると、
る。したがってバリコン８によるインピーダンス調整の
範囲は前のタップのインピーダンス値から次のタップの
インピーダンス値の間あれば十分であるが、ＰN＜ＰN+1
のときにタップを切り替える条件でインピーダンスの調
整を行えば、必要となるバリコンの容量は小さくて済
む。タップ出力インピーダンスをＺN、次のタップでの
出力インピーダンスをＺN+1とし、負荷インピーダンス
をＺLとすると、
【数４】 となり、負荷インピーダンスＺLは、
【数５】 となる。
【００２９】したがってバリコンによる制御範囲は以下
の式（６）の範囲内となる。
の式（６）の範囲内となる。
【数６】 このため、ＺN-1とＺN+1の差が一番大きくなるタップ間
を制御できるバリコン容量があれば全ての範囲で制御を
行うことができる。
を制御できるバリコン容量があれば全ての範囲で制御を
行うことができる。
【００３０】インピーダンス変換用コイルトランス６の
タップ出力インピーダンスと負荷インピーダンスとが整
合していない場合、タップを切り替えると反射電力が大
きくなる。反射電力が大きくなると、反射波分の電力消
費を高周波発振回路において消費しなければならなくな
るため高周波発振回路の破損のおそれがある。したがっ
て、制御装置１０がタップを切り替える際に電力制御部
（図示せず）を制御し、高周波出力電力を絞った後、高
周波電力を徐々に印加することにより高周波発振回路の
破損を防止する。
タップ出力インピーダンスと負荷インピーダンスとが整
合していない場合、タップを切り替えると反射電力が大
きくなる。反射電力が大きくなると、反射波分の電力消
費を高周波発振回路において消費しなければならなくな
るため高周波発振回路の破損のおそれがある。したがっ
て、制御装置１０がタップを切り替える際に電力制御部
（図示せず）を制御し、高周波出力電力を絞った後、高
周波電力を徐々に印加することにより高周波発振回路の
破損を防止する。
【００３１】次に図５は、本発明の第２の実施の形態の
高周波解凍装置の概略回路図である。前述の第１の実施
の形態で示したように、インピーダンス変換コイルトラ
ンス６の出力インピーダンスと負荷側のインピーダンス
が等しくなるように調整しても、負荷である被解凍物に
最大電力を印加できなければ電力を有効に活用できな
い。このため、インピーダンス変換用コイルトランス６
の出力側のコイルに接続されたバリコン８と負荷との間
に図５に示すように負荷整合監視回路１４を設ける。こ
の負荷整合監視回路１４からの整合度監視信号を受け
て、制御装置１０は、バリコン８を調整して被解凍物の
負荷インピーダンスの虚数成分を無くし、実数成分のみ
にする。これにより、負荷に高周波電力を効率よく入力
することができる。
高周波解凍装置の概略回路図である。前述の第１の実施
の形態で示したように、インピーダンス変換コイルトラ
ンス６の出力インピーダンスと負荷側のインピーダンス
が等しくなるように調整しても、負荷である被解凍物に
最大電力を印加できなければ電力を有効に活用できな
い。このため、インピーダンス変換用コイルトランス６
の出力側のコイルに接続されたバリコン８と負荷との間
に図５に示すように負荷整合監視回路１４を設ける。こ
の負荷整合監視回路１４からの整合度監視信号を受け
て、制御装置１０は、バリコン８を調整して被解凍物の
負荷インピーダンスの虚数成分を無くし、実数成分のみ
にする。これにより、負荷に高周波電力を効率よく入力
することができる。
【００３２】次に他の実施の形態として、上記の負荷整
合監視回路１４を設けることなく被解凍物のインピーダ
ンスの虚数成分を無くす方法を以下に示す。いま被解凍
物の実負荷インピーダンスＺLより小さくなるようにコ
イルトランス６の出力インピーダンスＺNを選択する。
すると以下に示す関係式（７）が成り立つ。
合監視回路１４を設けることなく被解凍物のインピーダ
ンスの虚数成分を無くす方法を以下に示す。いま被解凍
物の実負荷インピーダンスＺLより小さくなるようにコ
イルトランス６の出力インピーダンスＺNを選択する。
すると以下に示す関係式（７）が成り立つ。
【数７】
【００３３】この式（７）を満足するように制御装置１
０がバリコン８を制御することによって、被解凍物の負
荷インピーダンスＺLとコイルトランス６の出力インピ
ーダンスＺNの差が一番小さくなったときに、高周波電
力を被解凍物に印加する。このためインピーダンスの虚
数項が極小となる。これにより負荷整合監視回路１４を
設けることなく、第１の実施の形態と同様の回路構成に
て、最適な整合位置を検出することができる。この場
合、制御過程の増加による整合時間の増加となるが、負
荷整合監視回路１４を設けた場合に比べ、低コストで被
解凍物のインピーダンスの虚数成分を無くすことでき、
高周波電力を効率よく消費することができる。
０がバリコン８を制御することによって、被解凍物の負
荷インピーダンスＺLとコイルトランス６の出力インピ
ーダンスＺNの差が一番小さくなったときに、高周波電
力を被解凍物に印加する。このためインピーダンスの虚
数項が極小となる。これにより負荷整合監視回路１４を
設けることなく、第１の実施の形態と同様の回路構成に
て、最適な整合位置を検出することができる。この場
合、制御過程の増加による整合時間の増加となるが、負
荷整合監視回路１４を設けた場合に比べ、低コストで被
解凍物のインピーダンスの虚数成分を無くすことでき、
高周波電力を効率よく消費することができる。
【００３４】高周波解凍装置では構造上、高周波電力が
印加される電極板とアース接地された筐体間では結合容
量やその他浮遊容量が発生する。このうち浮遊容量など
制御に関して定数項として扱えるものは、変動要因を考
えなくても良い。しかし結合容量などの変動項として扱
わなくてはならないものが発生した場合、結合中と結合
が離れた場合とでは、整合によって入力される高周波電
力の大きさが大きく異なる。このため結合が離れた場合
にはバリコン８により調整してきた方向とは逆方向に大
きく容量を変化させなければ、反射波で高周波発振回路
の破損が起こる可能性がある。そのために制御装置１０
は、入力整合検出回路１５からの検出信号に基づきバリ
コン８の容量を急速に変化させる。すなわち容量結合が
離れたことにより整合が大きくずれた場合にバリコン８
の調整時の容量変化と逆方向に大きく変化させること
で、整合の再調整を迅速に行う。
印加される電極板とアース接地された筐体間では結合容
量やその他浮遊容量が発生する。このうち浮遊容量など
制御に関して定数項として扱えるものは、変動要因を考
えなくても良い。しかし結合容量などの変動項として扱
わなくてはならないものが発生した場合、結合中と結合
が離れた場合とでは、整合によって入力される高周波電
力の大きさが大きく異なる。このため結合が離れた場合
にはバリコン８により調整してきた方向とは逆方向に大
きく容量を変化させなければ、反射波で高周波発振回路
の破損が起こる可能性がある。そのために制御装置１０
は、入力整合検出回路１５からの検出信号に基づきバリ
コン８の容量を急速に変化させる。すなわち容量結合が
離れたことにより整合が大きくずれた場合にバリコン８
の調整時の容量変化と逆方向に大きく変化させること
で、整合の再調整を迅速に行う。
【００３５】以上述べたように、高周波増幅回路の出力
インピーダンスを冷凍食品の負荷インピーダンスに整合
するため、インピーダンス変換コイルトランス６を用い
る。すなわち、増幅回路の出力インピーダンスと負荷イ
ンピーダンスとが整合する位置のインピーダンス変換コ
イルトランス６のタップ出力に負荷回路を接続すること
によってインピーダンスの変換を行う。また、負荷イン
ピーダンスとの整合のためにインピーダンスの虚数成分
を極小にするように、可変容量コンデンサの容量を変化
させ、実効電力を最大に保つ。また、冷凍食品の解凍に
伴う負荷インピーダンスの変化を、可変容量コンデンサ
の容量を変化させることにより調整し、実効電力を最大
に保つ。
インピーダンスを冷凍食品の負荷インピーダンスに整合
するため、インピーダンス変換コイルトランス６を用い
る。すなわち、増幅回路の出力インピーダンスと負荷イ
ンピーダンスとが整合する位置のインピーダンス変換コ
イルトランス６のタップ出力に負荷回路を接続すること
によってインピーダンスの変換を行う。また、負荷イン
ピーダンスとの整合のためにインピーダンスの虚数成分
を極小にするように、可変容量コンデンサの容量を変化
させ、実効電力を最大に保つ。また、冷凍食品の解凍に
伴う負荷インピーダンスの変化を、可変容量コンデンサ
の容量を変化させることにより調整し、実効電力を最大
に保つ。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載の高周波解凍装置は、インピーダンス変換用コイ
ルトランスのタップ切り替え部を切り替えることによっ
て、負荷インピーダンスと高周波発振回路の出力インピ
ーダンスとを整合させ、高周波電力を効率良く被解凍物
に印加でき、高周波電力の有効利用ができる。
に記載の高周波解凍装置は、インピーダンス変換用コイ
ルトランスのタップ切り替え部を切り替えることによっ
て、負荷インピーダンスと高周波発振回路の出力インピ
ーダンスとを整合させ、高周波電力を効率良く被解凍物
に印加でき、高周波電力の有効利用ができる。
【００３７】請求項２に記載の高周波解凍装置は、全て
のタップにおける可変容量コンデンサの容量変化に対応
する整合データを参照することによって、整合位置を確
実に検出することができる。
のタップにおける可変容量コンデンサの容量変化に対応
する整合データを参照することによって、整合位置を確
実に検出することができる。
【００３８】請求項３に記載の高周波解凍装置は、整合
調整を行うインピーダンス範囲を明確に決定すること
で、用いる可変容量コンデンサの容量を最小の値に設定
することができると共に、整合時間を短縮することがで
きる。
調整を行うインピーダンス範囲を明確に決定すること
で、用いる可変容量コンデンサの容量を最小の値に設定
することができると共に、整合時間を短縮することがで
きる。
【００３９】請求項４に記載の高周波解凍装置は、タッ
プ切り替えの際に、高周波増幅回路の出力を絞ることに
よって、負荷側回路からの高周波電力の反射を無くし、
高周波発振回路の破損を防止する。
プ切り替えの際に、高周波増幅回路の出力を絞ることに
よって、負荷側回路からの高周波電力の反射を無くし、
高周波発振回路の破損を防止する。
【００４０】請求項５に記載の高周波解凍装置は、負荷
インピーダンスとの整合状態を監視することによって、
被解凍物のインピーダンスの虚数成分を無くすことがで
き、高周波電力を効率よく消費することができる。
インピーダンスとの整合状態を監視することによって、
被解凍物のインピーダンスの虚数成分を無くすことがで
き、高周波電力を効率よく消費することができる。
【００４１】請求項６に記載の高周波解凍装置は、可変
容量コンデンサを調整時と逆方向に容量変化させること
によって、容量結合がはずれた場合における制御不能を
防止すると共に再調整時の調整時間を短縮することがで
きる。
容量コンデンサを調整時と逆方向に容量変化させること
によって、容量結合がはずれた場合における制御不能を
防止すると共に再調整時の調整時間を短縮することがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の高周波解凍装置の
概略回路図である。
概略回路図である。
【図２】被解凍物の等価回路図である。
【図３】タップ切り換え部６ａの詳細を示す図である。
【図４】バリコン８の制御機構を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の高周波解凍装置の
概略回路図である。
概略回路図である。
【図６】誘電加熱による高周波解凍装置の概略構成図で
ある。
ある。
１ 装置筺体 ２ 上部電極板 ３ 下部電極板 ４ 被解凍物 ５ 高周波発振器 ６ インピーダンス変換用コイルトランス ６ａ タップ切り換え部 ７ 整合用コイル ８ 可変容量コンデンサ（バリコン） ９ 切り替え装置 １０ 制御装置 １１ タップ １２ シャフト １３ 駆動装置 １４ 負荷整合監視回路 １５ 入力整合検出回路
Claims (6)
- 【請求項１】 冷凍物を誘電加熱によって解凍する高周
波解凍装置において、 高周波増幅回路の出力インピーダンスを被解凍物の負荷
インピーダンスと整合するためのタップ切り換え部を有
するインピーダンス変換用コイルトランスと、 このインピーダンス変換用コイルトランスのタップ切り
替え部におけるインピーダンスを前記負荷インピーダン
スと整合するために、各タップのインピーダンス値に基
づき、前記タップ切り替え部を切り替える切替制御部
と、 前記インピーダンス変換用コイルトランスの各タップに
おけるインピーダンスと前記負荷インピーダンスとの整
合を調整するためのコイルおよび可変容量コンデンサと
を具備することを特徴とする高周波解凍装置。 - 【請求項２】 前記インピーダンス変換用コイルトラン
スの全てのタップにおける可変容量コンデンサの容量を
変化させた場合の整合データを記憶した記憶手段を備
え、その整合データを参照して最適な整合位置を検出す
る整合検出手段を具備することを特徴とする請求項１に
記載の高周波解凍装置。 - 【請求項３】 前のタップのインピーダンスと現在のタ
ップのインピーダンスとの平均値から、次のタップのイ
ンピーダンスと現在のタップのインピーダンスとの平均
値までの間を、可変容量コンデンサの容量を変化させて
整合する可変容量制御手段を具備することを特徴とする
請求項１に記載の高周波解凍装置。 - 【請求項４】 インピーダンス変換用コイルトランスの
タップを切り替える際に、前記高周波増幅回路の出力を
絞る高周波調整手段を具備することを特徴とする請求項
１に記載の高周波解凍装置。 - 【請求項５】 インピーダンス変換用コイルトランスの
出力側と負荷の間に、負荷インピーダンスとの整合状態
を監視する負荷整合監視手段を具備することを特徴とす
る請求項１に記載の高周波解凍装置。 - 【請求項６】 負荷インピーダンスの変動に対応して虚
数成分を極小にするように、可変容量コンデンサの調整
時の容量変化と逆方向に変化させる可変容量コンデンサ
の容量調整手段を具備することを特徴とする請求項１に
記載の高周波解凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8284821A JPH10134953A (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 高周波解凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8284821A JPH10134953A (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 高周波解凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10134953A true JPH10134953A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17683451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8284821A Pending JPH10134953A (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 高周波解凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10134953A (ja) |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000051450A1 (en) * | 1999-03-03 | 2000-09-08 | Yamamoto Vinita Co., Ltd. | High-frequency thawing device |
| US6246040B1 (en) * | 1999-01-29 | 2001-06-12 | Bradley R. Gunn | Solid state RF generator for dielectric heating of food products |
| JP2003249400A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-09-05 | Alps Electric Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| US6954021B2 (en) * | 2002-07-12 | 2005-10-11 | Applied Materials, Inc. | Matching circuit for megasonic transducer device |
| JP2006502529A (ja) * | 2001-12-19 | 2006-01-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 半導体ワークピースを処理するためのプラズマリアクタ |
| KR100756719B1 (ko) | 2006-02-02 | 2007-09-07 | 엘지전자 주식회사 | 리니어 압축기의 제어장치 |
| KR100756721B1 (ko) | 2006-02-02 | 2007-09-07 | 엘지전자 주식회사 | 리니어 압축기의 제어장치 |
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| JP2019046727A (ja) * | 2017-09-06 | 2019-03-22 | シャープ株式会社 | 高周波加熱システム |
| JP2019066161A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | エヌエックスピー ユーエスエイ インコーポレイテッドＮＸＰ ＵＳＡ，Ｉｎｃ． | 多機能無線周波数システムならびにｕｖ滅菌、空気浄化および解凍動作のための方法 |
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| JPWO2021070619A1 (ja) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | ||
| US11039512B2 (en) | 2016-08-05 | 2021-06-15 | Nxp Usa, Inc. | Defrosting apparatus with lumped inductive matching network and methods of operation thereof |
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| US11800608B2 (en) | 2018-09-14 | 2023-10-24 | Nxp Usa, Inc. | Defrosting apparatus with arc detection and methods of operation thereof |
-
1996
- 1996-10-28 JP JP8284821A patent/JPH10134953A/ja active Pending
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