CN109315027A - 高频加热装置 - Google Patents

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Abstract

微波加热烹调器(1)包括高频电源(10)。高频电源(10)包括第一半导体放大电路(放大器)(3)、第二半导体放大电路(放大器)(4)、天线(电力供应部)(5)、高频产生部(6)、商用电源(交流电源)(7)、第一全波整流电路(11)、开关变换器(12)等。高频产生部(6)由商用变压器(20)、第二全波整流电路(21)、电阻器(22、23)、放大器(24)、模拟乘法器(振幅调制部)(25)及高频振荡器(振荡器)(26)等构成。模拟乘法器(25)利用与商用电源(7)的周期的半个周期同步的信号波，对来自高频振荡器(26)的输出电压进行振幅调制。

Description

高频加热装置
技术领域
本发明涉及一种对食品等施加高频电场而进行加热处理、解冻处理等的高频加热装置。
背景技术
微波加热烹调器(高频加热装置)利用使用了半导体元件的高频电介质加热，对电介质即被加热物进行加热。该高频加热装置采用了如下结构，即，利用多段的高频电力放大电路来对高频振荡器的输出进行电力放大，从天线向烹调腔内放射出微波电力。
高频电力放大电路的主要目的是应用于无线通信等。因此，为了从高频电力放大电路输出稳定的高频，一般对该高频电力放大电路的电源供应直流电压。而且，因为商用电源供应交流电压，所以在对高频电力放大电路的电源供应电压时，希望考虑功率，并且转换为直流电压。例如在专利文献1中，电力容量较大的微波利用装置采用了如下结构，即，利用功率改善电路(PFC)来改善输入电压的功率，并且将商用交流电压转换为脉动少的直流电压并供应至电源电路。PFC由大容量电解电容器构成。
另外，专利文献2所公开的微波利用装置将对商用电源电压进行非平滑整流所得的电压供应至高频电力放大电路，由此来简化电路。具体来说，专利文献2所记载的微波利用装置中包括电力供应单元4，该电力供应单元4激活对商用电源1进行全波整流而平滑后的电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008-60017号公报。
专利文献2：日本专利特开2007-329021号公报。
发明内容
本发明所要解决的技术问题
而且，在用于生活的已广泛普及的微波加热烹调器中，已有除了具备微波加热功能之外，还具备使用了加热器的红外线烹调功能、热风烹调功能及过热蒸汽烹调功能等的微波加热烹调器。此种包括加热器的微波加热烹调器在使用时，烹调器框体内的温度会大幅上升。
但是，专利文献1所记载的由大容量电解电容器构成的PFC具有不耐高温环境的性质。因此，若对包括大容量电解电容器的微波加热烹调器新增加热器功能，则有可能会缩短电容器的寿命，进而缩短产品寿命。另外，因为搭载大容量的电解电容器，所以还有电路构造大型化或制造成本增大的问题。
另外，专利文献2所记载的微波利用装置不使用电解电容器而对商用电源进行某种程度的平滑化。但是，专利文献2所记载的微波利用装置并未考虑改善输入功率。
因此，本发明的目的在于提供能够不使用大容量电解电容器而改善交流电源的输入功率的高频加热装置。
解决问题的手段
本发明的一方式的高频加热装置包括：交流电源，供应电力；振荡器，产生高频信号；振幅调制部，利用与所述交流电源的周期的半个周期同步的信号波，对所述高频信号进行振幅调制；放大器，对振幅经过所述振幅调制部调制后的所述高频信号进行放大；以及电力供应部，向被加热物供应通过由所述放大器放大后的所述高频信号获得的高频电力。
在所述高频加热装置中，与所述交流电源的周期的半个周期同步的所述信号波也可以是所述交流电源的电压的全波整流波形。
在所述高频加热装置中，所述高频电力的频率也可处于特高频(Ultra HighFrequency，UHF)区域内，所述电力供应部包括对所述被加热物放射出所述高频电力的天线。此处，UHF区域是指0.3GHz以上、3GHz以下的范围内的频率区域。
在所述高频加热装置中，所述高频电力的频率也可处于高频(High Frequency，HF)区域内或甚高频(Very High Frequency，VHF)区域内，所述电力供应部包括之间放置所述被加热物的至少两个电极，所述高频电力在所述至少两个电极之间形成高频电场。此处，HF区域是指3MHz以上、30MHz以下的范围内的频率区域。另外，VHF区域是指30MHz以上、300MHz以下的范围内的频率区域。
所述高频加热装置还可包括：第一整流电路，与所述交流电源连接，对供应至所述放大器的电源端子的电流进行整流；以及第二整流电路，经由变压器而与所述交流电源连接。而且，也可利用所述第二整流电路产生与所述交流电源的周期的半个周期同步的所述信号波。
所述高频加热装置还可在所述交流电源与所述放大器之间包括整流电路及开关变换器。另外，所述开关变换器也可包括变压器、与设置于该变压器的辅助绕组。而且，也可从所述辅助绕组获得与所述交流电源的周期的半个周期同步的所述信号波。
发明效果
如上所述，本发明的一方式的高频加热装置中包括振幅调制部，该振幅调制部利用与交流电源的周期的半个周期同步的信号波来对高频信号进行振幅调制。因此，能够不使用大容量电解电容器而改善交流电源的输入功率。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的微波加热烹调器的内部结构的模式图。
图2是表示图1所示的微波加热烹调器的高频电源的电路结构的电路图。
图3(a)是表示图1所示的微波加热烹调器的商用电源(交流电源)的输入电压(60Hz)的波形的波形图。图3(b)是表示图1所示的微波加热烹调器的商用电源(交流电源)的输入电流(60Hz)的波形的波形图。图3(c)是表示图1所示的微波加热烹调器的开关变换器的一次侧电压的波形的波形图。图3(d)是表示从图1所示的微波加热烹调器的高频振荡器输出的高频电压的波形(经过振幅调制之前的波形)的波形图。图3(e)是表示对图3(d)所示的高频电压进行振幅调制后的高频电压的波形的波形图。图3(f)是表示流入至图1所示的微波加热烹调器的半导体放大电路的电源端子的电流的波形的波形图。
图4是表示本发明第二实施方式的微波加热烹调器的高频电源的电路结构的电路图。
图5是表示本发明第三实施方式的电介质加热解冻机的内部结构的模式图。
图6是表示图5所示的电介质加热解冻机的高频电源的电路结构的电路图。
图7是表示现有的高频加热装置的高频电源的电路结构的电路图。
图8(a)是表示流入至图7所示的高频加热装置的半导体放大电路的电源端子的电流的波形的波形图。图8(b)是表示从图7所示的高频加热装置的高频振荡器输出的高频电压的波形的波形图。图8(c)是表示从图7所示的高频加热装置的第一半导体放大电路及第二半导体放大电路输出的高频电压的波形的波形图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同组件标记了相同符号。这些组件的名称及功能也相同。因此，不反复地对这些组件进行详细说明。
＜第一实施方式＞
在本实施方式中，举例说明本发明的一方式的高频加热装置的一例即微波加热烹调器。微波加热烹调器使用UHF区域的频率即2.4GHz以上、2.5GHz以下的频率的电磁波，对食品等被加热物进行加热。但是，本发明的一方式的高频加热装置所使用的电磁波的频率并不限定于此。
(微波加热烹调器(高频加热装置)的概略结构)
首先，使用图1对本实施方式的微波加热烹调器(高频加热装置)1的概略结构进行说明。微波加热烹调器1对食品等被加热物A放射出高频电力的电磁波，从而对被加热物进行加热处理、解冻处理等。如图1所示，微波加热烹调器1包括烹调腔2、第一半导体放大电路(放大器)3、第二半导体放大电路(放大器)4、天线(电力供应部)5、高频产生部6、温度传感器8及控制部9等作为主要的结构部件。第一半导体放大电路3、第二半导体放大电路4、天线5及高频产生部6构成高频电源10。
烹调腔2由金属制的框体形成。在烹调腔2的内部放置食品等被加热物A。从后述的高频电源10的天线5放射出高频的电磁波，对烹调腔2内的被加热物A进行加热。
第一半导体放大电路3、第二半导体放大电路4、天线5及高频产生部6构成高频电源10。具体来说，高频产生部6在2.4GHz以上、2.5GHz以下的范围内，将高频信号的振荡频率调节为适合于被加热物A的尺寸或物理性质的频率。第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4对从高频产生部6发送来的高频信号进行放大。天线5向烹调腔2内放射通过由各放大电路放大后的高频信号获得的高频电力。
温度传感器8例如配置于烹调腔2的上表面。温度传感器8监测被加热物A的温度。控制部9与微波加热烹调器1内的各结构组件连接，对这些结构组件进行控制。例如，控制部9基于由温度传感器8监测出的温度信息而进行控制，例如对高频产生部6所供应的高频电力进行调整、结束加热等。
(高频电源的结构)
接着，参照图2对微波加热烹调器1的高频电源10的内部结构进行说明。图2中表示高频电源10的电路结构。高频电源10包括第一半导体放大电路3、第二半导体放大电路4、天线5、高频产生部6、商用电源(交流电源)7、第一全波整流电路11、开关变换器12等作为主要的结构部件。
商用电源7供应交流电力。第一全波整流电路(第一整流电路)11对来自商用电源7的单相交流电压进行整流，将电力供应至开关变换器12。
开关变换器12是返驰式开关变换器，其以使商用电源7的电流(参照图3(b))迎合商用电源7的电压(参照图3(a))的方式进行控制。由此，谋求改善商用电源7的输入功率。再者，开关变换器12除了能够使用所述返驰式开关变换器之外，例如还能够使用DC-DC变换器。
开关变换器12由一次侧平滑电容器13、电源控制器14、变压器(transformer)15、场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)16及缓冲电容器17等构成。而且，开关变换器12在变压器(transformer)15的二次侧设置有二极管18及二次侧平滑电容器19等。一次侧平滑电容器13及二次侧平滑电容器19吸收开关频率成分。
再者，在本发明的一方式中，并未使用大容量电解电容器，而是使用薄膜电容器等容量较小的电容器作为二次侧平滑电容器19。由此，能够使高频电源10的耐热性提高。另外，与使用了大容量电解电容器的情况相比，能够延长产品的寿命。
第一半导体放大电路3、第二半导体放大电路4及天线5连接于开关变换器12的后段。
开关变换器12通过电源控制器14来控制FET16的导通/断开，由此，使商用电源7的电流迎合商用电源7的电压。由此，能够谋求改善商用电源7的输入功率。
再者，在本实施方式的微波加热烹调器1中，将薄膜电容器等容量较小的电容器用作二次侧平滑电容器19。二次侧平滑电容器19与大容量电解电容器等相比，蓄电能力小。因此，开关变换器12虽可对输出电压进行某种程度的平滑化，但并非像例如专利文献1所公开的微波利用装置那样，使输出电压完全直流化。即，供应至开关变换器12的后段所配置的第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4的电力的振幅不固定。
因此，在本实施方式的微波加热烹调器1中，设置有用以对从高频产生部6输出的高频信号的振幅进行调制的结构。由此，能够使第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4中的消耗电力迎合传输至开关变换器12的二次侧并供应至后段的第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4的电力。
(高频产生部的结构)
高频产生部6具有产生高频信号的高频振荡器(振荡器)26。从高频产生部6输出的高频信号在第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4中被放大。
高频产生部6由商用变压器(变压器)20、第二全波整流电路(第二整流电路)21、电阻器22、电阻器23、放大器24、模拟乘法器(振幅调制部)25及高频振荡器26等构成。
商用变压器20对来自商用电源7的输入电压(一次侧电压)进行变压，输出波形与输入电压相似的二次侧电压。第二全波整流电路21连接于商用变压器20的二次侧。第二全波整流电路21与第一全波整流电路11同样地，对商用变压器20的二次侧的单相交流电压进行整流。电阻器22、23对第二全波整流电路21的输出电压进行分压。
由电阻器22、23分压后的电压的波形成为与商用电源7的全波整流波形(由第一全波整流电路11整流后的波形)(参照图3(c))相似的形状。由该第二全波整流电路21整流并由电阻器22、23分压后的信号波成为与商用电源7的周期的半个周期同步的信号波。
放大器24对该信号波进行放大。然后，电平由放大器24调整后的信号波输入至模拟乘法器25。
另一方面，高频振荡器26例如产生2.4GHz以上且2.5GHz以下(例如2.45GHz)的范围内的无调制电压(参照图3(d))。从高频振荡器26输出的电压输入至模拟乘法器25。模拟乘法器25利用从放大器24输出的包含商用电源7的全波整流波形的信号(与商用电源7的周期T的半个周期T/2同步的信号波)(参照图3(c))，对2.45GHz的无调制电压进行振幅调制。图3(e)表示在模拟乘法器25中经过振幅调制后的高频信号的波形。
(高频电源中的电力的控制方法)
接着，对从高频电源10输出的高频电力的控制方法进行以下说明。
从商用电源7流入至开关变换器12的电流(参照图3(b))因为功率得到改善，所以形状与商用电源7的电压(参照图3(a))相似。因此，变压器15的一次侧的输入电力的瞬时值P1由以下的式(1)表示。
P1＝V1·I1·sin2(2πft)…(1)
在所述式(1)中，V1是商用电源7的电压峰值，I1是用电源7的电流峰值，f是商用电源7的频率，t是经过时间。一般无法通过开关变换器12的控制来对V1进行操控。因此，通过对FET16的导通/断开进行控制，调整电流峰值I1，将一次侧的消耗电力P1的有效值调整为必需量。
其次，对变压器15的二次侧的第一半导体放大电路3、第二半导体放大电路4中的消耗电力P2进行以下说明。再者，第一半导体放大电路3的消耗电力及第二半导体放大电路4的偏置电流小，计算中加以省略。如上所述，利用包含商用电源7的全波整流波形的信号，对从高频电源10的天线5输出的高频信号进行振幅调制。
使用流入至第二半导体放大电路4的电源端子27的电流(参照图3(f))、与从第二半导体放大电路4的电源端子27测得的电阻值，由以下的式(2)表示二次侧的消耗电力P2。
P2＝(I2·∣sin(2πft)∣)2·Z
＝I2 2·Z·sin2(2πft)
＝(G·Vh)2·Z·sin2(2πft)…(2)
在所述式(2)中，I2是流入至第二半导体放大电路4的电源端子27的电流峰值。Z是从第二半导体放大电路4的电源端子27测得的电阻值。G是第二半导体放大电路4的增益。Vh是向模拟乘法器25输入的全波整流波形的峰值。
对式(1)与式(2)进行比较后，两者包含sin2(2πft)作为因数。着眼于该点，已知只要适当地控制I1与Vh，P2就可迎合P1。
若二次侧的消耗电力P2能够迎合一次侧的消耗电力P1，则在二次侧蓄积电力的必要性低。即，无需像专利文献1所记载的微波利用装置那样，在变压器的二次侧，使用大容量电解电容器将商用交流电压转换为直流电压。
如上所述，本实施方式的微波加热烹调器1能够在开关变换器12的一次侧谋求改善商用电源7的输入功率，并且能够使配置在开关变换器12的后段的第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4中的消耗电力迎合传输至开关变换器12的二次侧的电力。
(关于现有的高频加热装置的高频电源)
此处，为了作比较，作为现有的高频加热装置的高频电源的一例，对专利文献2所公开的微波利用装置的高频电源的结构的概要进行说明。图7中表示现有的高频加热装置的高频电源910的电路结构。高频电源910包括第一半导体放大电路903、第二半导体放大电路904、天线905、高频振荡器906、商用电源907、全波整流电路911、开关变换器912等作为主要的结构部件。
全波整流电路911的结构与本实施方式的高频电源10的第一全波整流电路11大致相同。开关变换器912由一次侧平滑电容器913、电源控制器(未图示)、变压器915、FET916、缓冲电容器917、二极管918及二次侧电解电容器919等构成。开关变换器912的结构与本实施方式的高频电源10的开关变换器912大致相同。
另一方面，高频振荡器906的结构与本实施方式的高频电源10的高频产生部6不同。即，高频振荡器906例如产生2.45GHz的无调制电压。接着，该无调制电压不经过振幅调制而供应至第一半导体放大电路903。图8(b)中表示供应至第一半导体放大电路903的无调制电压的波形。
图8(a)中表示供应至第二半导体放大电路904的电压波形。在高频电源910中，通过全波整流电路911对来自商用电源907的供应电力进行全波整流，不利用小容量的薄膜电容器即二次侧电解电容器919进行平滑化而将电压供应至第一半导体放大电路903及第二半导体放大电路904。
此处，如图8(a)的电力波形所示，供应至第二半导体放大电路904的电压的振幅进行周期变动。相对于此，在供应至第二半导体放大电路904的瞬时电压低的期间(图8(a)中，由圆包围的区域)中，停止从高频振荡器906进行输出，在除此以外的期间中，从高频振荡器906输出的电压的振幅成为不发生变化的结构(参照图8(b))。
因此，如图8(c)所示，来自第一半导体放大电路903及第二半导体放大电路904的输出电力的包络线的形状并不与全波整流波形相似。这样，高频电源910无法改善商用电源907的功率。
(本实施方式的高频电源的优点)
相对于此，本实施方式的高频电源10如上所述，在高频产生部6内对高频电压进行振幅调制。具体来说，利用从放大器24输出的包含商用电源7的全波整流波形的信号，对从高频振荡器26输出的无调制电压(参照图3(d))进行振幅调制(参照图3(e))。
再者，来自商用电源7的供应电压由第一全波整流电路11整流为全波整流波形。接着，输入电力立即从二次侧平滑电容器19(小容量薄膜电容器)输出。
因此，由第一全波整流电路11整流且经由变压器15而供应至第二半导体放大电路4的输入电力的波形、与从高频产生部6输出的经过振幅调制后的高频电压的波形成为相似的形状。由此，能够改善商用电源7(交流电源)的输入功率。
如上所述，对于本实施方式的高频电源10来说，在二次侧平滑电容器19中保持电力的必要性低。因此，在本实施方式的微波加热烹调器1中，能够应用像薄膜电容器那样的容量小的电容器作为二次侧平滑电容器19。
小容量的薄膜电容器与大容量电解电容器相比，高温环境下的耐受性高。因此，使用小容量的薄膜电容器制造出的微波加热烹调器1与使用大容量电解电容器制造出的微波加热烹调器相比，能够延长产品寿命。
另外，与大容量电解电容器相比，能够廉价地制造小容量的薄膜电容器。因此，本实施方式的微波加热烹调器1还具有制造成本上的优点。
＜第二实施方式＞
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，用以对高频信号进行振幅调制的产生全波整流波形的电路(具体来说是高频产生部106等)的结构与第一实施方式不同。
图1中表示本发明第二实施方式的微波加热烹调器(高频加热装置)100。微波加热烹调器100的基本结构与第一实施方式的微波加热烹调器1(参照图1)相同。因此，对微波加热烹调器100中的具有与微波加热烹调器1相同的构造及功能的部件标记相同符号，并省略其说明。
第二实施方式的微波加热烹调器100包括高频电源110。高频电源110的结构与第一实施方式的高频电源10不同。图4中表示高频电源110的电路结构。高频电源110包括第一半导体放大电路3、第二半导体放大电路4、天线5、高频产生部106、商用电源(交流电源)7、全波整流电路(整流电路)11、开关变换器112等作为主要的结构部件。
第一半导体放大电路3、第二半导体放大电路4、天线5、商用电源7及全波整流电路11(相当于第一实施方式的第一全波整流电路11)能够应用与第一实施方式相同的结构。
开关变换器112是返驰式开关变换器，其以使商用电源7的电流(参照图3(b))迎合商用电源7的电压(参照图3(a))的方式进行控制。由此，改善商用电源7的输入功率。
开关变换器112由一次侧平滑电容器13、电源控制器14、变压器(transformer)133、FET(场效应晶体管)16及缓冲电容器17等构成。而且，开关变换器112在变压器(transformer)133的二次侧设置有二极管18及二次侧平滑电容器19等。
第一实施方式的高频电源10内的高频产生部6使用商用变压器20从商用电源7获得输入电压。相对于此，在第二实施方式中，代替商用变压器20，在开关变换器112内设置有变压器133，该变压器133设置有一次绕组134及辅助绕组135。
一次绕组134能够应用与第一实施方式的变压器15中设置的绕组相同的结构。另外，仅能够在FET16的导通期间中，从辅助绕组135获得和一次绕组134与辅助绕组135之间的匝数比成比例的一次侧电压信息。
高频产生部106由辅助绕组135、二极管136、低通滤波器140、放大器124、模拟乘法器(振幅调制部)125及高频振荡器126等构成。低通滤波器140由电阻器137、电阻器138及电容器139等构成。
如上所述，仅能够在FET16的导通期间中，从辅助绕组135获得一次侧电压信息。因此，二极管136沿着仅在FET16的导通期间中导通的方向设置。而且，从二极管136输出的电压在具有所述结构的低通滤波器140中经过滤波，仅特定的频率成分输入至放大器124。放大器124对输入的电压信号进行放大。然后，电平由放大器124调整后的电压信号输入至模拟乘法器125。
根据以上的结构，输入至模拟乘法器125的信号成为包含商用电源7的全波整流波形的信号(与商用电源7的周期的半个周期同步的信号波)。
另一方面，高频振荡器126例如产生2.4GHz以上、2.5GHz以下(具体来说是2.45GHz)的范围内的无调制电压(参照图3(d))。从高频振荡器126输出的电压输入至模拟乘法器125。模拟乘法器125利用从放大器124输出的包含商用电源7的全波整流波形的信号(与商用电源7的周期T的半个周期T/2同步的信号波)(参照图3(c))，对2.45GHz的无调制电压进行振幅调制。图3(e)中表示在模拟乘法器125中经过振幅调制后的高频信号的波形。
再者，从高频电源110输出的高频电力的控制方法能够应用与第一实施方式相同的方法。即，在第一实施方式中参照图3以及式(1)及式(2)说明的方法也能够适用于第二实施方式。
根据以上的结构，第二实施方式的高频产生部106能够利用与商用电源7的周期的半个周期同步的信号波，对高频信号进行振幅调制。因此，本实施方式的微波加热烹调器100谋求能够在开关变换器112的一次侧改善商用电源7的输入功率，并且能够使配置在开关变换器112的后段的各放大电路3、4中的消耗电力迎合传输至开关变换器112的二次侧的电力。
另外，第二实施方式的高频产生部106与第一实施方式相比，能够进一步简化电路结构。
＜第三实施方式＞
接着，对本发明的第三实施方式进行说明。在所述第一实施方式及第二实施方式中，举例说明了本发明的一方式的高频加热装置的一例即微波加热烹调器。在第三实施方式中，举例说明电介质加热解冻机作为本发明的一方式的高频加热装置的其他例子。
本实施方式的电介质加热解冻机(高频加热装置)200使用VHF区域的频率即30MHz以上且300MHz以下的频率(具体来说是40.68MHz的频率)的电磁波，对食品等被加热物进行加热或解冻。但是，本实施方式的电介质加热解冻机所使用的电磁波的频率并不限定于此。本实施方式的电介质加热解冻机例如也能够使用HF区域的频率(3MHz以上且30MHz以下)的电磁波。
(电介质加热解冻机(高频加热装置)的概略结构)
首先，使用图5对本实施方式的电介质加热解冻机(高频加热装置)200的概略结构进行说明。电介质加热解冻机200对食品等被加热物(被解冻物)A照射高频电场，从而对被加热物进行加热处理、解冻处理等。如图5所示，电介质加热解冻机200包括框体201、烹调腔202、控制部209及高频电源210等作为主要的结构部件。
高频电源210包括第一半导体放大电路(放大器)3、第二半导体放大电路(放大器)4、高频产生部206、上侧电极(电力供应部、电极)251、下侧电极(电力供应部、电极)252及整合电路254等。
框体201形成电介质加热解冻机200的外形。烹调腔202由金属制的框体形成。在烹调腔202的内部放置食品等被加热物A。另外，在烹调腔202内配置上侧电极251、下侧电极252及陶瓷板253等。下侧电极252配置在陶瓷板253的下方。另外，下侧电极252接地，电位为0。
如下所述，从高频电源210对上侧电极251与下侧电极252之间施加高频电场。被加热物A放置在上侧电极251与下侧电极252之间。在该状态下，对两个电极251、252之间施加高频高电压，将电介质即被加热物A夹在两个电极251、252之间而进行电介质加热。被加热物A因介质损耗而被加热或解冻。
控制部209与电介质加热解冻机200内的各结构组件连接，对这些结构组件进行控制。控制部209进行控制，例如对高频电力进行调整，或结束加热。
(高频电源的结构)
接着，参照图6对电介质加热解冻机200的高频电源210的内部结构进行说明。图6中表示高频电源210的电路结构。高频电源210包括第一半导体放大电路3、第二半导体放大电路4、高频产生部206、商用电源(交流电源)7、全波整流电路11、开关变换器112、整合电路254等作为主要的结构部件。
在高频电源210中，由高频产生部206产生例如40.68MHz的高频信号。该高频信号由第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4放大后，由整合电路254实施阻抗匹配。接着，通过该高频信号获得的高频电力被施加至由上侧电极53及下侧电极55构成的等效电容器261、以及由被加热物A构成的等效电阻器262。由此，在上侧电极53与下侧电极55之间形成高频电场，对位于上侧电极53与下侧电极55之间的被加热物A施加高频电力。
在高频电源210中，高频产生部206、商用电源(交流电源)7、全波整流电路11及开关变换器112的结构能够应用与第二实施方式相同的结构。但是，使用的频率区域与第二实施方式不同，因此，第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4的内部结构与第二实施方式不同。本实施方式中的第一半导体放大电路3及第二半导体放大电路4的结构适合于VHF区域的频率。
再者，从高频电源210输出的高频电力的控制方法能够应用与第二实施方式相同的方法。即，能够应用在第一实施方式中参照图3以及式(1)及式(2)说明的方法。
根据以上的结构，第三实施方式的高频产生部206能够利用与商用电源7的周期的半个周期同步的信号波，对高频信号进行振幅调制。因此，本实施方式的电介质加热解冻机200谋求能够在开关变换器112的一次侧改善商用电源7的输入功率，并且能够使配置在开关变换器112的后段的各放大电路3、4中的消耗电力迎合传输至开关变换器112的二次侧的电力。
应认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，并不进行限制。本发明的范围由权利要求书而非由所述说明表示，且意图包含与权利要求书均等的意思及范围内的所有变更。另外，将本说明书中说明的不同实施方式的结构彼此加以组合而获得的结构也包含于本发明的范畴。
符号说明
1 微波加热烹调器(高频加热装置)
2 烹调腔
3 第一半导体放大电路(放大器)
4 第二半导体放大电路(放大器)
5 天线(电力供应部)
6 高频产生部
7 商用电源(交流电源)
10 高频电源
11 第一全波整流电路11(第一整流电路)
12 开关变换器
20 商用变压器(transformer)
21 第二全波整流电路(第二整流电路)
25 模拟乘法器(振幅调制部)
26 高频振荡器(振荡器)
27 电源端子
100 微波加热烹调器(高频加热装置)
110 高频电源
112 开关变换器
133 变压器(transformer)
135 辅助绕组
200 电介质加热解冻机(高频加热装置)
210 高频电源
251 上侧电极(电力供应部、电极)
252 下侧电极(电力供应部、电极)

Claims (6)

1.一种高频加热装置，其特征在于包括：
交流电源，供应电力；
振荡器，产生高频信号；
振幅调制部，利用与所述交流电源的周期的半个周期同步的信号波，对所述高频信号进行振幅调制；
放大器，对振幅经过所述振幅调制部调制后的所述高频信号进行放大；以及
电力供应部，向被加热物供应通过由所述放大器放大后的所述高频信号获得的高频电力。
2.根据权利要求1所述的高频加热装置，其特征在于：
与所述交流电源的周期的半个周期同步的所述信号波是所述交流电源的电压的全波整流波形。
3.根据权利要求1或2所述的高频加热装置，其特征在于：
所述高频电力的频率处于UHF区域内，
所述电力供应部包括对所述被加热物放射出所述高频电力的天线。
4.根据权利要求1或2所述的高频加热装置，其特征在于：
所述高频电力的频率处于HF区域内或VHF区域内，
所述电力供应部包括之间放置所述被加热物的至少两个电极，
所述高频电力在所述至少两个电极之间形成高频电场。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的高频加热装置，其特征在于还包括：
第一整流电路，与所述交流电源连接，对供应至所述放大器的电源端子的电流进行整流；以及
第二整流电路，经由变压器而与所述交流电源连接，
与所述交流电源的周期的半个周期同步的所述信号波由所述第二整流电路产生。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的高频加热装置，其特征在于：
在所述交流电源与所述放大器之间，还包括整流电路及开关变换器，
所述开关变换器包括变压器、与设置于所述变压器的辅助绕组，
从所述辅助绕组获得与所述交流电源的周期的半个周期同步的所述信号波。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11291088B2 (en) * 2016-06-27 2022-03-29 Sharp Kabushiki Kaisha High-frequency heating device
US10476433B2 (en) * 2016-07-05 2019-11-12 Delta Electronics, Inc. Microwave generator with power factor correction function and control method thereof
IT201900023814A1 (it) * 2019-12-12 2021-06-12 Fre Tor S R L Riscaldatore di materiali a perdite dielettriche e procedimento per utilizzarlo
CN113217484B (zh) * 2021-05-21 2022-06-28 福州大学 一种实现压力升降的液压软开关变压器及其工作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007329021A (ja) * 2006-06-08 2007-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロ波利用装置
JP2008060017A (ja) * 2006-09-04 2008-03-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロ波利用装置
CN103999547A (zh) * 2011-12-20 2014-08-20 松下电器产业株式会社 微波加热装置
CN105517442A (zh) * 2013-08-16 2016-04-20 特里顿有限公司 用于借助加热来处理食品的方法和装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4396801A (en) * 1946-06-11 1983-08-02 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Multiplex communication system employing pulse code modulation
US4365111A (en) * 1946-06-11 1982-12-21 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Cipher apparatus for multiplex pulse code modulation systems
US3735237A (en) * 1971-09-01 1973-05-22 Raytheon Co Cycle converter power supply for microwave heating
US3840810A (en) * 1973-05-24 1974-10-08 Amana Refrigeration Inc High frequency energy generator load simulator circuit
US4420668A (en) * 1981-06-25 1983-12-13 Litton Systems, Inc. Constant power microwave oven
JPS62154593A (ja) * 1985-12-27 1987-07-09 株式会社東芝 調理器
JPH07111907B2 (ja) * 1987-01-26 1995-11-29 松下電器産業株式会社 高周波加熱装置
JPH07111918B2 (ja) * 1987-07-28 1995-11-29 三菱電機株式会社 マイクロ波放電光源装置
US4904837A (en) * 1988-10-18 1990-02-27 Low Douglas W Powered microwave oven
DE69113429T2 (de) * 1990-07-25 1996-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hochfrequenzheizeinrichtung.
JP3184694B2 (ja) * 1994-01-28 2001-07-09 株式会社東芝 電子レンジ
AU6115398A (en) * 1997-02-25 1998-09-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High frequency heating equipment
JP3607855B2 (ja) * 1999-07-19 2005-01-05 シャープ株式会社 電力増幅器
DE20115471U1 (de) * 2001-09-19 2003-02-20 Biester Klaus Universelles Energieversorgungssystem
JP4142549B2 (ja) * 2003-10-16 2008-09-03 松下電器産業株式会社 高周波加熱装置
US7787779B2 (en) * 2005-05-06 2010-08-31 Purdue Research Foundation Photonic time-domain electromagnetic signal generator and system using the same
JP4958440B2 (ja) * 2006-01-12 2012-06-20 パナソニック株式会社 高周波加熱装置
JP4350772B2 (ja) * 2007-07-17 2009-10-21 パナソニック株式会社 高周波加熱装置
CN102340251B (zh) * 2010-07-20 2014-06-04 台达电子工业股份有限公司 交流-直流转换器及其控制电路
WO2016017308A1 (ja) * 2014-07-28 2016-02-04 株式会社村田製作所 弾性波装置
US20180041167A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Sam Belkin Frequency converter
US11291088B2 (en) * 2016-06-27 2022-03-29 Sharp Kabushiki Kaisha High-frequency heating device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007329021A (ja) * 2006-06-08 2007-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロ波利用装置
JP2008060017A (ja) * 2006-09-04 2008-03-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロ波利用装置
CN103999547A (zh) * 2011-12-20 2014-08-20 松下电器产业株式会社 微波加热装置
CN105517442A (zh) * 2013-08-16 2016-04-20 特里顿有限公司 用于借助加热来处理食品的方法和装置

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Publication number Publication date
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