JP2004311280A - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004311280A JP2004311280A JP2003105058A JP2003105058A JP2004311280A JP 2004311280 A JP2004311280 A JP 2004311280A JP 2003105058 A JP2003105058 A JP 2003105058A JP 2003105058 A JP2003105058 A JP 2003105058A JP 2004311280 A JP2004311280 A JP 2004311280A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- magnetic core
- magnetic
- heating device
- inductance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
Abstract
【課題】摺動部分をなくして信頼性を向上させ、また必要なインダクタンスに対して小形とした高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】整合回路１６０はコイル１７０と磁性体コア１９０とを有し、その相対位置を移動手段により可変とすることにより、摺動部分をなくして信頼性を向上させ、また磁性体コア１９０によってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】整合回路１６０はコイル１７０と磁性体コア１９０とを有し、その相対位置を移動手段により可変とすることにより、摺動部分をなくして信頼性を向上させ、また磁性体コア１９０によってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍食品の解凍や木材の乾燥などのため、業務用や一般家庭用として使用される高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高周波加熱装置としては既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図１５に示されるように、電源回路１、高周波発振回路２、自動同調回路３を有する高周波発生装置４の出力に可変インダクタンス回路部５と電極板６、７を接続し、操作部８から制御部９に指令が与えられると、電極板６、７間に高電圧が供給され、電極板６、７間に置かれた負荷である木材が加熱されるものであった。そして、可変インダクタンス回路部５の具体構成例は、図１６に示されるように、アルミ製の導電板１１の内側にＵ字形に変形された形の中継片１２を設け、モータ１３によってネジ棒１４が回転すると、中継片１２が導電板１１を摺動しながら昇降し、電流経路の長さが変化することにより、Ｐ１とＰ２の端子間のインダクタンスが可変としたものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２５７８５０号公報
【０００５】
【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、中継片１２と導電板１１間に摺動部分が存在することから、接触抵抗が存在し、接触する面の経年変化などによって性能が劣化する可能性があり、信頼性が低いという課題があった。また、これに加えて、インダクタンスに対する可変インダクタンス回路部５の形状が大きく、例えば電極板間のリアクタンスの絶対値が大きい場合などに対応させるため大きなインダクタンスを実現しようとすると、導電板１１の長さを長くする必要があることから、装置が著しく大型になってしまうという課題もあった。
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するもので、摺動部分をなくして信頼性を向上させ、また必要なインダクタンスに対して小形とした高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置は、電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路は、コイルと磁性体コアを有し、前記コイルは粗巻部分と密巻部分を有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変としたものである。
【０００８】
これにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと磁性体コアを有し、前記コイルは粗巻部分と密巻部分を有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、磁性体コアは、コイルの粗巻部分に位置させた請求項１に記載の高周波加熱装置とすることにより、さらにコイルのＱ値を高い状態に保ち、損失が少なく高効率の装置の実現を図るものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、磁性体コアは、角柱形状とした請求項１または２に記載の高周波加熱装置とすることにより、より量産性に優れた高周波加熱装置を実現するものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと角錐形状を持つ磁性体コアを有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置を小形化し、さらに移動量に対するインダクタンスの変化を緩やかにし、インダクタンスの微調整が行える。よって、常に高周波電源を高効率で動作させることができる装置を実現するものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと円錐形状を持つ磁性体コアを有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置を小形化し、さらに移動量に対するインダクタンスの変化を緩やかにし、インダクタンスの微調整が行える。よって、常に高周波電源を高効率で動作させることができる装置を実現するものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと複数の磁性体コアを有し、前記磁性体コア同士の相対位置を可変とした高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、磁性体コアとコイルとの相対位置を可変する、または磁性体コア同士の相対位置を可変するための移動手段は、コイルの長さ方向に磁性体コアを移動させる請求項１、４、５、６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置とすることにより、インダクタンスの可変範囲が十分大きく、幅広い負荷条件範囲で良好な整合性能が得られ、高効率で高周波電源が動作可能な装置を実現するものである。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、磁性体コアとコイルとの相対位置を可変する、または磁性体コア同士の相対位置を可変するための移動手段は、コイルの長さ方向を軸として磁性体コアを回転させる請求項１、４、５、６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置とすることにより、さらに簡単な構成で装置を実現するものである。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路は、コイルと磁性体コアと磁性体コア冷却用の放熱フィンとを設けた高周波加熱装置とすることにより、磁性体コアの損失による発熱を効果的に逃がして温度の過大な上昇を抑え、必要なインダクタンスに対して小形で安定に動作する装置を実現するものである。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと中空部を有する磁性体コアを設けた高周波加熱装置とすることにより、磁性体コアの損失による発熱を効果的に逃がして温度の過大な上昇を抑え、必要なインダクタンスに対して小形で安定に動作する装置を実現するものである。
【００１９】
【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。
【００２０】
（実施例１）
図１〜図４は、本発明の実施例１における高周波加熱装置を示している。
【００２１】
図１に示すように、冷凍食品などの被加熱物１００を挟み込むように、上下に配置された金属材料から成る２枚の電極板１１０、１２０により構成した電極１３０が設けられている。
【００２２】
また、１３．５６メガヘルツの高周波の電力を供給する高周波電源１４０が設けられ、電極１３０と高周波電源１４０の間には、検知回路１５０と、インピーダンス変換を行う整合回路１６０が接続されている。
【００２３】
整合回路１６０は、電極１３０に直列接続したコイル１７０を設け、さらに電極１３０とコイル１７０との直列回路にコンデンサ１８０が並列接続で設けられている。本実施例では、コイル１７０の内側にはニッケル亜鉛系のフェライト材を用いた可動の磁性体コア１９０を有しており、磁性体コア１９０とコイル１７０の相対位置を可変とすることによりインダクタンス値を可変する構成となっている。
【００２４】
本実施例ではコンデンサ２００、２１０がそれぞれ開閉手段２２０、２３０と直列に接続された上で、コンデンサ１８０と並列に接続されており、開閉手段２２０、２３０のオンオフによって、コンデンサ２００、２１０の静電容量は、それぞれコンデンサ１８０に加算されて作用する構成となっている。
【００２５】
制御回路２４０は、高周波電源１４０から整合回路１６０への電力供給を能率良く行うことができるように、常に、磁性体コア１９０の位置を制御し、また開閉手段２２０、２３０のオンオフ制御を行うものであって、本実施例では検知回路１５０から入射電力検知信号Ｐｆと、反射電力検知信号Ｐｒを入力することにより入射電力に対する反射電力の比率が小さくなるように、制御を行うものとなっている。
【００２６】
図２は、本実施例の検知回路１５０の詳細を示している。
【００２７】
図に示すように、トロイダル型のコアを用いた電流トランス２８０と、入射電力検知回路２９０、反射電力検知回路３００を有したＣＭ型と呼ばれる回路構成を用いたものとなっており、入射電力検知回路２９０と反射電力検知回路３００は全く同等の回路構成となっている。
【００２８】
すなわち、電流トランス２８０の二次側にはそれぞれ抵抗３１０、３２０が接続され、さらにショットキー型のダイオード３３０、３４０が接続されている。
【００２９】
電圧検知を行うため、コンデンサ３５０、３６０、また３７０、３８０の分圧回路が構成され、直流電圧分を検出するため、抵抗３９０、４００、コンデンサ４１０、４２０、負荷として作用する抵抗４３０、４４０が設けられているものとなっている。
【００３０】
以上の構成により、検知回路１５０は５０オームの純抵抗に対して、入射電力と反射電力に対応した電圧値、すなわちほぼ入射電力の平方根に相当する電圧をＰｆとして出力し、反射電力の平方根に相当する電圧をＰｒとして出力するものとなる。
【００３１】
図３は、本実施例のコイル１７０を示しているもので、コイル１７０は直径２．５ｍｍのエナメル線を直径２４ｍｍの円筒状テフロン（Ｒ）製のパイプ５００に巻いて構成したものであるが、特に本実施例では巻きピッチが一定ではなく、巻きピッチを４ｍｍとした密巻部分５１０と、巻きピッチを８ｍｍとした粗巻部分５２０を設けている。
【００３２】
図４は、磁性体コア１９０を可動する移動手段を示したものである。
【００３３】
（ア）はコイル１７０のインダクタンスを小としている場合のもので、（イ）はコイル１７０のインダクタンスを大としている場合のものである。
【００３４】
図に示すように、コイル１７０とパイプ５００は円筒状であり、磁性体コア１９０は断面が正方形とした角柱形状としている。これによって、磁性体コア１９０を、例えば、切り出して製造する際には材料に無駄が発生せず、有効な材料利用ができるという効果があるほか、本実施例では円筒状のパイプ５００の内側面に内接するように角柱形状の磁性体コア１９０が存在することから、磁性体コア１９０の正方形の角でのみパイプ５００内面に接触することになり、磁性体コア１９０が移動する際の摩擦が少なくなるという効果も有している。
【００３５】
さらに、パイプ５００の円弧部と磁性体コア１９０の辺間には隙間が生ずることにより、図４で左端に矢印で示すような冷却風を通した場合に、その隙間を風が流れることになるので、磁性体コア１９０の冷却が効果的になされ、磁性体コア１９０の磁気特性が安定して、安定したインダクタンスが得られるとともに、パイプ５００など周囲の構造の耐熱温度も比較的低いものが使用できるものとなる。
【００３６】
また、図に示すように、磁性体コア１９０については、コイル１７０との相対位置を可変とするための移動手段５３０が設けられている。
【００３７】
本実施例における移動手段５３０は、樹脂製のラックギア５４０、ラックギア５４０と噛み合ったピニオン５５０、およびピニオン５５０に取り付けられたギア内蔵のステッピングモータ５６０によって構成されている。
【００３８】
ビニオン５５０は制御回路２４０からの信号によって駆動されるステッピングモータ５６０によって回転運動を行うものであるので、制御回路２４０は、移動手段５３０によって磁性体コア１９０を任意の位置へ移動させ、それによってコイル１７０のインダクタンスが自在に変化できるものとなっている。これは、電気接点が摺動しながら移動するというような部分もないことから、長期の使用に対しても十分な信頼性を得ることができるものとなる。
【００３９】
図４の（ア）に対して（イ）は、磁性体コア１９０の位置が基点ａから６０ｍｍ左にあり、その分コイル１７０との磁気結合が大となるため、インダクタンスの値が大きくなる。なお、本実施例では、（イ）に見られるように磁性体コア１９０はコイル１７０の内、比較的起磁力の低い粗巻部分５２０に介在することになる。
【００４０】
一般にフェライトなどを用いた磁性体コア１９０は、起磁力が大きい部分に置かれるほど、損失が大きくなるという性質があるため、本実施例の構成とすることにより、コイルのＱ値を高い状態に保つことができ、すなわち、磁性体コア１９０の損失が少なく、高効率の装置の実現を図るものである。
【００４１】
なお、インダクタンスの値については、密巻部分５１０が大きなインダクタンスを稼ぐことから、比較的少ない銅線量で必要なインダクタンスを得ることができるものとなり、またインダクタンスの可変範囲についても、粗巻部分５２０に磁性体コア１９０が介在するという構成としていることにより、（ア）に対して（イ）の状態では、２５パーセント程度のインダクタンスの増加となる。
【００４２】
これは、一様な巻きピッチの構成とする場合よりも変化範囲は小であるが、電極１３０により生ずる負のリアクタンス成分の変動に対応するに必要な範囲は十分にカバーすることができるものであり、むしろ通常の冷凍食品を解凍する際の電極１３０のＱ値がかなり高いことなどから、必要となるコイル１７０のインダクタンスの微調整にも対応することができる、大変優れたコイルの構成となっている。
【００４３】
（実施例２）
図５、図６は、本発明の実施例２における高周波加熱装置のコイルおよび磁性体コア周辺の構成を示している。
【００４４】
図５に示すように、本実施例においては、コイル５７０は実施例１と同じ直径２．５ｍｍのエナメル線を使用しているが、巻きピッチを一定として巻いているものである。なお、コイル５７０は樹脂製のパイプ５００に巻いた構成となっているが、これも実施例１と同じものである。
【００４５】
さらに、移動手段５３０の構成についても実施例１と全く同等で、ラックギア５４０、ビニオン５５０、ステッピングモータ５６０で構成されたものとなっている。
【００４６】
図６（ア）（イ）に示すように、磁性体コア５８０は、底面を正方形とした角錐形状、すなわち四角錐としている。
【００４７】
なお、その他の部分の構成については、実施例１と全く同等のものとなっている。
【００４８】
以上の構成により、本実施例の高周波加熱装置は、制御回路２４０からの信号によってステッピングモータ５６０が回転すると、ラックギア５４０は、コイル５７０の長さ方向に直線運動し、磁性体コア５８０がコイル５７０の内部を動くので、やはり接点が摺動することなしに、コイル５７０のインダクタンスが変化するものとなる。
【００４９】
ここで、角錐形状の磁性体コア５８０がコイル５７０内に挿入されて磁界を受ける部分の体積が、先端部分ほど小さく、挿入量が多くなるに従い徐々に大きくなるので、インダクタンスの変化が緩やかであり、例えば電極１３０の有するリアクタンス成分の絶対値と等価直列抵抗の比率、すなわちＱ値が１００以上というような高い場合であっても、反射電力の大きさが十分に小さくなるようにコイル５７０のインダクタンス値を微妙に調整することも可能となる。
【００５０】
そして、磁性体コア５８０が角柱形状であることから、例えば切り出しの工法で製造する場合などにも無駄な材料が発生することもないので、量産性に優れた高周波加熱装置を実現することができるものとなる。
【００５１】
（実施例３）
図７、図８は、本発明の実施例３における高周波加熱装置の磁性体コア構成を示している。
【００５２】
図７（ア）（イ）に示すように、磁性体コア６００は、円錐形状としている。その他の部分の構成については、実施例２と全く同等のものとなっている。
【００５３】
本実施例においても、円錐形状の磁性体コア６００がコイル５７０内に挿入されて磁界を受ける部分の体積が、先端部分ほど小さく、挿入量が多くなるに従い徐々に大きくなるので、インダクタンスの変化が緩やかであり、よって、実施例２と同様に、インダクタンス値を微妙に調整することが可能となる。
【００５４】
図８は、本実施例における磁性体コア６００のコイル５７０の挿入長とインダクタンスの特性を示している。縦軸にインダクタンスを、横軸に磁性体コア６００の挿入長をとっている。
【００５５】
ここでの挿入長とは、磁性体コア６００の頂点からコイル５７０の端面までの距離であり、本実施例においては磁性体コア６００の移動範囲を、−５ｍｍから５５ｍｍ、すなわちコイル５７０端面の手前５ｍｍの状態で、最もインダクタンスが小となり、磁性体コア６００の頂点がコイル５７０の端面から５５ｍｍまで入った位置まで移動し、その状態でインダクタンスが最大となるものである。
【００５６】
このような構成とすることにより、本実施例のコイル５７０のインダクタンスはＡで示すようなカーブで、３．５μＨから４．４μＨの範囲で穏やかに変化するものとなり、変化の割合は、最大インダクタンスが最小インダクタンスに対して２５％増しとなる特性が得られ、解凍用としては十分な可変範囲が実現されるものとなる。
【００５７】
ちなみに、Ｂは円柱状の磁性体コアを用いた場合のインダクタンス変化を示すものであり、挿入長が２．５ｍｍの条件で既に４．４μＨとなるなど、可変範囲は大きくとれるが、挿入長に対する直線性はやや劣るので、制御で安定化の工夫を必要とすることもある。
【００５８】
（実施例４）
図９、図１０は、本発明の実施例４における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００５９】
図９（ア）はインダクタンスが最小の状態、（イ）はインダクタンスが中間の状態、（ウ）はインダクタンスが最大の状態を示している。
【００６０】
なお、本実施例においても図９以外の部分については、実施例１と全く同等の構成が用いられている。
【００６１】
本実施例においては、コイル６２０は直径２．５ｍｍのエナメル線を曲げて２回鎖交するようにした上で、フェライトコアで実現した合計６個の磁性体コア６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０で上下から挟むように固定したものとなっている。
【００６２】
ここで、磁性体コア６３０、６４０、６５０については左右方向、つまり軸方向に移動が自在となるように支持されており、図示されていないが実施例１に示したようなラックギアを用いた移動手段が設けられたものとなっている。
【００６３】
図１０（ア）（イ）に示すように、磁性体コア６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０の形状は、通常のトロイダルコアと呼ばれる形状に対して１２０度の角度に切り欠きが設けられており、切り欠き部分の磁路が妨げられた形状となっている。
【００６４】
このため、１つの磁性体コアの内部を通るほとんどの磁束は、磁性体コア内をほぼ半周分通った時点で、隣接する磁性体コアとの間の空隙を通過して隣接する磁性体コアに移り、さらにほぼ半周分を磁性体コア内において通過した後、再びまた空隙を経て元の磁性体へと戻るという磁路構成がなされているものである。
【００６５】
図９（ア）の状態は、磁性体コア６３０は磁性体コア６６０と磁性体コア６７０のちょうど間に位置しており、磁性体コア６４０についても磁性体コア６７０と磁性体コア６８０の間に位置している状態となっている。
【００６６】
コイル６２０の回りに作られる磁路は、磁性体コアをほぼ半周した段階で、隣接した磁性体コアに移ることになるが、この間の距離が長いものとなるため、磁気抵抗が高く、よってコイル６２０はインダクタンスが小さい状態となる。
【００６７】
本実施例では、磁性体コア６３０、６４０、６５０が移動手段によって、コイル６２０の長さ方向に移動することにより、磁性体コア同士の相対位置が可変となる。
【００６８】
すなわち、（ア）よりも（イ）、（イ）よりも（ウ）となるにつれて、磁性体コア６３０、６４０、６５０は揃って左側に移動してくることによって、磁性体コア６３０と磁性体コア６６０の間隔が近づき、磁性体コア６４０と磁性体コア６７０の間隔が近づき、磁性体コア６５０と磁性体コア６８０の間隔も近づいてくる。このため、コイル６２０を周回する磁路の磁気抵抗が小となりインダクタンスが大となってくるものとなるので、インダクタンス可変が行えるものとなる。
【００６９】
本実施例では、特に磁性体コア間の空隙が実施例１などと比較して短く、磁気抵抗が少ないことから、接点の摺動部分なしとした上に、小形の構成で大きなインダクタンス値が実現できるため、装置を小型とすることができるものである。
【００７０】
（実施例５）
図１１は、本発明の実施例５における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００７１】
本実施例において、図１１（ア）はインダクタンスが最小の状態、（イ）はインダクタンスが最大の状態を示している。
【００７２】
なお、本実施例においても図１１以外の部分については、実施例１と全く同等の構成が用いられている。
【００７３】
本実施例においては、コイル６２０は実施例４と全く同等で、直径２．５ｍｍのエナメル線を曲げて２回鎖交するようにしたものである。フェライトコアで実現した２個の磁性体コア６８２、６８３を設けているが、これらはちょうど１個のトロイダルコアを斜めに切って２つに分けた形のものとなっており、このうち磁性体コア６８２は、図示していない移動手段によって軸方向に移動可能としている。
【００７４】
移動手段としては、実施例１と同様のラックギアなどを用いたものであるが、ラックギアを用いるもの以外にも、例えばジャッキのようにネジをモータで回転させるものや、ウォームギアを使用するもの、さらに空気圧を使用するものなど、さまざまな構成が考えられる。
【００７５】
図１１（ア）においては、磁性体コア６８２と磁性体コア６８３の間の空隙が広いことから、磁路を１周する磁路の磁気抵抗が大きく、よってコイル６２０はインダクタンスが小となる。
【００７６】
これに対して、図１１（イ）では空隙がほとんどない状態にまで縮められている状態となるため、磁路を１周する磁路の磁気抵抗は小さくなり、コイル６２０がインダクタンスの大きい状態にされるものとなり、比較的簡単で小形の構成でありながら、インダクタンスの値を変化させる構成が実現されるものとなる。
【００７７】
（実施例６）
図１２は、本発明の実施例６における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００７８】
本実施例において、図１２（ア）はインダクタンスが最小の状態、（イ）はインダクタンスが中間の状態、（ウ）はインダクタンスが最大の状態を示している。
【００７９】
なお、本実施例においても図１２以外の部分については、実施例１と全く同等の構成が用いられている。
【００８０】
本実施例においては、コイル７００は直径２．５ｍｍのエナメル線を曲げて２回鎖交するようにした上で、フェライトコアで実現した合計６個の磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０で等間隔に並んで設けられている。
【００８１】
ここで、磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０については固定されているが、磁性体コア７５０、７６０、７７０、７８０については、回転自在とし図示してはいないが、ステッピングモータを用いた移動手段によって回転され、（ア）〜（ウ）に示すように位置が変化できる構成としている。
【００８２】
なお、本実施例において使用されている磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０は、図１０と同じ形状のものを使用して構成しているものとなっている。
【００８３】
本実施例においても、１つの磁性体コアの内部をほぼ半周通った時点で、隣接する磁性体コアに空隙を介して磁路を形成するものとなるが、隣接する磁性体コアの回転角度によって、１周の磁路の磁気抵抗は変化し、それによって電気接点の摺動部分なしに、コイル７００のインダクタンスは変化するものとなる。
【００８４】
図１２（ア）の状態は、すべての磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０が同じ角度で並んでいることから、上側では空気中を磁束が通らざるを得ない状況となって、磁路１周の磁気抵抗が大となり、インダクタンスは最小となる。
【００８５】
（イ）、（ウ）のように移動手段により磁性体コア７５０、７６０、７７０、７８０が回転するに従って、コイル７００の長さ方向を軸として回転がなされ、固定されている磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０との相対位置が変化し、隣接する磁性体コア同士での磁束の行き来が増加する結果、磁路１周の磁気抵抗は減少するため、コイル７００のインダクタンスは増加していくことになる。
【００８６】
本実施例では、コイル７００の長さ方向を軸として磁性体コア７５０、７６０、７７０、７８０を回転させる構成としたことから、比較的簡単な構成でインダクタンスの可変が可能な構成を実現させている。
【００８７】
なお、実施例４〜６においては、いずれも磁性体コアの中心をコイル６２０、７００が通過する外鉄型とし、これによりコイル６２０、７００に必要な銅の量を少なくした構成とし、また外部に漏れる高周波磁界は極めて少なくなり、他の機器への不要輻射による誤動作なども抑えやすい構成とすることができるものとしている。しかし、実施例１に示すような筒状にコイルを巻いたものに対して、実施例４〜６に示したような磁性体コアをコイル内に設けたものとしても良く、その場合にも磁性体コアが移動手段で位置の変化がなされるに従って、磁気抵抗の変化が起こり、コイルのインダクタンスの値が変化されるものとなる。
【００８８】
（実施例７）
図１３は、本発明の実施例７における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００８９】
本実施例においては、断面が２ｍｍ×５ｍｍの長方形とした一般に平角銅線と呼ばれる線を巻いて構成したコイル８００を、樹脂製の筒８１０に巻いて設けてある。前記筒８１０には軸方向に冷却風が通る細長いスリット８２０を多数設けている。
【００９０】
フェライト製の磁性体コア８３０は、多数の溝によって構成した冷却用の放熱フィン８４０を有しており、ラックギア８５０に取り付けられている。
【００９１】
移動手段はラックギア８５０を含むものであり、他の構成要素は図示されていないが、実施例１と同等の構成となっている。また、整合回路など装置の他部分の構成要素に関しても、実施例１と同等の構成が用いられているものとなっている。
【００９２】
図１３は理解しやすいように、放熱フィン８４０を設けた磁性体コア８３０、およびラックギア８５０が、筒８１０から引き抜かれた状態で示されているが、実際には筒８１０の内部に磁性体コア８３０が位置する状態に組み上げられるものであり、装置の動作時には、実施例１などと同様にコイル８００の中にまで磁性体コア８３０が入り込んでなるものである。
【００９３】
本実施例においては、矢印で示した方向から、図示しない回転式冷却ファンモータからの冷却風が作用し、これが筒８１０に設けられたスリット８２０を通して、放熱フィン８４０に当たるため、磁性体コア８３０の損失によって発生する熱が効果的に逃がされ、磁性体コア８３０の温度が過剰に上昇するということを防ぐものとなっている。
【００９４】
よって、比較的安価な磁性材料などでも磁性体コア８３０として使用することもできるようになり、温度の上がりすぎによる磁性特性の悪化などもなく、コイル８００には安定したインダクタンスを得ることができるものとなる。
【００９５】
特に、本実施例においては、平角型のコイル８００を使用していることから、近接効果によるＱ値の低下を防ぐことができるとともに、コイル８００自身も冷却風によって十分に冷却がなされ、さらにスリット８２０の開口をふさぐ面積も最小限で済むことから、放熱フィン８４０にも十分な冷却風が当たり、良好な冷却効果が得られるものとなる。
【００９６】
なお、本実施例では、放熱フィン８４０を磁性コア８３０表面に多数の溝を掘って加工することによって構成したものとしているが、例えばセラミック、炭素樹脂など熱を良く伝える材質を用いて構成しても良く、放熱フィン８４０の立て方も、本実施例のように筒８１０に対して直角に並べるもの以外の構成、例えば筒８１０の軸に並行に設けたり、放射状に設けたりしたものであっても構わない。
【００９７】
また、コイル８００に粗巻部分を設けて、その部分に磁性体コア８３０を介在させるというような実施例１で示したのと同様の構成としてもよく、その場合には、粗巻となっている部分でのスリット８２０の開口の比率がより上がることから、放熱フィン８４０に当たる冷却風はより強くなり、効果的な冷却がなされるものとなる。
【００９８】
（実施例８）
図１４は、本発明の実施例８における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００９９】
本実施例においては、磁性体コア８６０は中空部８７０が設けられており、かつ中空部８７０は内面の面積が大きくなるように、溝を形成してフィン構造も取り入れているものとなっている。
【０１００】
ラックギア８８０が磁性体コア８６０の端面に接着されているが、これは移動手段の一部を構成するものであり、図示される以外の構成は、実施例１と同等のものとなっている。
【０１０１】
この構成おいて、矢印した方向から冷却ファンなどによる冷却風が吹き込んでくると、磁性体コア８６０の外面だけでなく、中空部８７０の中にも冷却風が吹き込んでくるので、その分、冷却効果が大きいものとなる。特に、本実施例では、中空部８７０に放熱フィンまで構成していることから、とりわけその効果として大なるものが得られる。
【０１０２】
なお、実施例７、８においては、コイルが螺旋状に巻かれた構成を示しているが、例えば実施例４〜６などに示されるような構造としても良い。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波加熱装置は、磁性体コアとコイルとの相対位置を可変としたものであり、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【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回路図
【図２】同装置における検知回路の詳細回路図
【図３】同装置におけるコイル周辺の構成図
【図４】同装置におけるコイルおよび磁性体コアの説明図
【図５】本発明の実施例２における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図６】同装置における磁性体コアの形状を示す図
【図７】本発明の実施例３における高周波加熱装置の磁性体コアの形状を示す図
【図８】同装置における磁性体コアの挿入長とインダクタンスの特性グラフ
【図９】本発明の実施例４における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図１０】同装置における磁性体コアの形状を示す図
【図１１】本発明の実施例５における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図１２】本発明の実施例６における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図１３】本発明の実施例７における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図１４】本発明の実施例８における高周波加熱装置の磁性体コア周辺の構成図
【図１５】従来の高周波加熱装置の回路図
【図１６】同装置の可変インダクタンス回路部の具体構成図
【符号の説明】
１３０ 電極
１４０ 高周波電源
１６０ 整合回路
１７０、５７０、６２０、７００、８００ コイル
１９０、５８０、６００、６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０、６８２、６８３、７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０、８３０、８６０ 磁性体コア
５１０ 密巻部分
５２０ 粗巻部分
５３０ 移動手段
８４０ 放熱フィン
８７０ 中空部
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍食品の解凍や木材の乾燥などのため、業務用や一般家庭用として使用される高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高周波加熱装置としては既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図１５に示されるように、電源回路１、高周波発振回路２、自動同調回路３を有する高周波発生装置４の出力に可変インダクタンス回路部５と電極板６、７を接続し、操作部８から制御部９に指令が与えられると、電極板６、７間に高電圧が供給され、電極板６、７間に置かれた負荷である木材が加熱されるものであった。そして、可変インダクタンス回路部５の具体構成例は、図１６に示されるように、アルミ製の導電板１１の内側にＵ字形に変形された形の中継片１２を設け、モータ１３によってネジ棒１４が回転すると、中継片１２が導電板１１を摺動しながら昇降し、電流経路の長さが変化することにより、Ｐ１とＰ２の端子間のインダクタンスが可変としたものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２５７８５０号公報
【０００５】
【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、中継片１２と導電板１１間に摺動部分が存在することから、接触抵抗が存在し、接触する面の経年変化などによって性能が劣化する可能性があり、信頼性が低いという課題があった。また、これに加えて、インダクタンスに対する可変インダクタンス回路部５の形状が大きく、例えば電極板間のリアクタンスの絶対値が大きい場合などに対応させるため大きなインダクタンスを実現しようとすると、導電板１１の長さを長くする必要があることから、装置が著しく大型になってしまうという課題もあった。
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するもので、摺動部分をなくして信頼性を向上させ、また必要なインダクタンスに対して小形とした高周波加熱装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置は、電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路は、コイルと磁性体コアを有し、前記コイルは粗巻部分と密巻部分を有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変としたものである。
【０００８】
これにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと磁性体コアを有し、前記コイルは粗巻部分と密巻部分を有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、磁性体コアは、コイルの粗巻部分に位置させた請求項１に記載の高周波加熱装置とすることにより、さらにコイルのＱ値を高い状態に保ち、損失が少なく高効率の装置の実現を図るものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、磁性体コアは、角柱形状とした請求項１または２に記載の高周波加熱装置とすることにより、より量産性に優れた高周波加熱装置を実現するものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと角錐形状を持つ磁性体コアを有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置を小形化し、さらに移動量に対するインダクタンスの変化を緩やかにし、インダクタンスの微調整が行える。よって、常に高周波電源を高効率で動作させることができる装置を実現するものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと円錐形状を持つ磁性体コアを有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置を小形化し、さらに移動量に対するインダクタンスの変化を緩やかにし、インダクタンスの微調整が行える。よって、常に高周波電源を高効率で動作させることができる装置を実現するものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと複数の磁性体コアを有し、前記磁性体コア同士の相対位置を可変とした高周波加熱装置とすることにより、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、磁性体コアとコイルとの相対位置を可変する、または磁性体コア同士の相対位置を可変するための移動手段は、コイルの長さ方向に磁性体コアを移動させる請求項１、４、５、６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置とすることにより、インダクタンスの可変範囲が十分大きく、幅広い負荷条件範囲で良好な整合性能が得られ、高効率で高周波電源が動作可能な装置を実現するものである。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、磁性体コアとコイルとの相対位置を可変する、または磁性体コア同士の相対位置を可変するための移動手段は、コイルの長さ方向を軸として磁性体コアを回転させる請求項１、４、５、６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置とすることにより、さらに簡単な構成で装置を実現するものである。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路は、コイルと磁性体コアと磁性体コア冷却用の放熱フィンとを設けた高周波加熱装置とすることにより、磁性体コアの損失による発熱を効果的に逃がして温度の過大な上昇を抑え、必要なインダクタンスに対して小形で安定に動作する装置を実現するものである。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと中空部を有する磁性体コアを設けた高周波加熱装置とすることにより、磁性体コアの損失による発熱を効果的に逃がして温度の過大な上昇を抑え、必要なインダクタンスに対して小形で安定に動作する装置を実現するものである。
【００１９】
【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。
【００２０】
（実施例１）
図１〜図４は、本発明の実施例１における高周波加熱装置を示している。
【００２１】
図１に示すように、冷凍食品などの被加熱物１００を挟み込むように、上下に配置された金属材料から成る２枚の電極板１１０、１２０により構成した電極１３０が設けられている。
【００２２】
また、１３．５６メガヘルツの高周波の電力を供給する高周波電源１４０が設けられ、電極１３０と高周波電源１４０の間には、検知回路１５０と、インピーダンス変換を行う整合回路１６０が接続されている。
【００２３】
整合回路１６０は、電極１３０に直列接続したコイル１７０を設け、さらに電極１３０とコイル１７０との直列回路にコンデンサ１８０が並列接続で設けられている。本実施例では、コイル１７０の内側にはニッケル亜鉛系のフェライト材を用いた可動の磁性体コア１９０を有しており、磁性体コア１９０とコイル１７０の相対位置を可変とすることによりインダクタンス値を可変する構成となっている。
【００２４】
本実施例ではコンデンサ２００、２１０がそれぞれ開閉手段２２０、２３０と直列に接続された上で、コンデンサ１８０と並列に接続されており、開閉手段２２０、２３０のオンオフによって、コンデンサ２００、２１０の静電容量は、それぞれコンデンサ１８０に加算されて作用する構成となっている。
【００２５】
制御回路２４０は、高周波電源１４０から整合回路１６０への電力供給を能率良く行うことができるように、常に、磁性体コア１９０の位置を制御し、また開閉手段２２０、２３０のオンオフ制御を行うものであって、本実施例では検知回路１５０から入射電力検知信号Ｐｆと、反射電力検知信号Ｐｒを入力することにより入射電力に対する反射電力の比率が小さくなるように、制御を行うものとなっている。
【００２６】
図２は、本実施例の検知回路１５０の詳細を示している。
【００２７】
図に示すように、トロイダル型のコアを用いた電流トランス２８０と、入射電力検知回路２９０、反射電力検知回路３００を有したＣＭ型と呼ばれる回路構成を用いたものとなっており、入射電力検知回路２９０と反射電力検知回路３００は全く同等の回路構成となっている。
【００２８】
すなわち、電流トランス２８０の二次側にはそれぞれ抵抗３１０、３２０が接続され、さらにショットキー型のダイオード３３０、３４０が接続されている。
【００２９】
電圧検知を行うため、コンデンサ３５０、３６０、また３７０、３８０の分圧回路が構成され、直流電圧分を検出するため、抵抗３９０、４００、コンデンサ４１０、４２０、負荷として作用する抵抗４３０、４４０が設けられているものとなっている。
【００３０】
以上の構成により、検知回路１５０は５０オームの純抵抗に対して、入射電力と反射電力に対応した電圧値、すなわちほぼ入射電力の平方根に相当する電圧をＰｆとして出力し、反射電力の平方根に相当する電圧をＰｒとして出力するものとなる。
【００３１】
図３は、本実施例のコイル１７０を示しているもので、コイル１７０は直径２．５ｍｍのエナメル線を直径２４ｍｍの円筒状テフロン（Ｒ）製のパイプ５００に巻いて構成したものであるが、特に本実施例では巻きピッチが一定ではなく、巻きピッチを４ｍｍとした密巻部分５１０と、巻きピッチを８ｍｍとした粗巻部分５２０を設けている。
【００３２】
図４は、磁性体コア１９０を可動する移動手段を示したものである。
【００３３】
（ア）はコイル１７０のインダクタンスを小としている場合のもので、（イ）はコイル１７０のインダクタンスを大としている場合のものである。
【００３４】
図に示すように、コイル１７０とパイプ５００は円筒状であり、磁性体コア１９０は断面が正方形とした角柱形状としている。これによって、磁性体コア１９０を、例えば、切り出して製造する際には材料に無駄が発生せず、有効な材料利用ができるという効果があるほか、本実施例では円筒状のパイプ５００の内側面に内接するように角柱形状の磁性体コア１９０が存在することから、磁性体コア１９０の正方形の角でのみパイプ５００内面に接触することになり、磁性体コア１９０が移動する際の摩擦が少なくなるという効果も有している。
【００３５】
さらに、パイプ５００の円弧部と磁性体コア１９０の辺間には隙間が生ずることにより、図４で左端に矢印で示すような冷却風を通した場合に、その隙間を風が流れることになるので、磁性体コア１９０の冷却が効果的になされ、磁性体コア１９０の磁気特性が安定して、安定したインダクタンスが得られるとともに、パイプ５００など周囲の構造の耐熱温度も比較的低いものが使用できるものとなる。
【００３６】
また、図に示すように、磁性体コア１９０については、コイル１７０との相対位置を可変とするための移動手段５３０が設けられている。
【００３７】
本実施例における移動手段５３０は、樹脂製のラックギア５４０、ラックギア５４０と噛み合ったピニオン５５０、およびピニオン５５０に取り付けられたギア内蔵のステッピングモータ５６０によって構成されている。
【００３８】
ビニオン５５０は制御回路２４０からの信号によって駆動されるステッピングモータ５６０によって回転運動を行うものであるので、制御回路２４０は、移動手段５３０によって磁性体コア１９０を任意の位置へ移動させ、それによってコイル１７０のインダクタンスが自在に変化できるものとなっている。これは、電気接点が摺動しながら移動するというような部分もないことから、長期の使用に対しても十分な信頼性を得ることができるものとなる。
【００３９】
図４の（ア）に対して（イ）は、磁性体コア１９０の位置が基点ａから６０ｍｍ左にあり、その分コイル１７０との磁気結合が大となるため、インダクタンスの値が大きくなる。なお、本実施例では、（イ）に見られるように磁性体コア１９０はコイル１７０の内、比較的起磁力の低い粗巻部分５２０に介在することになる。
【００４０】
一般にフェライトなどを用いた磁性体コア１９０は、起磁力が大きい部分に置かれるほど、損失が大きくなるという性質があるため、本実施例の構成とすることにより、コイルのＱ値を高い状態に保つことができ、すなわち、磁性体コア１９０の損失が少なく、高効率の装置の実現を図るものである。
【００４１】
なお、インダクタンスの値については、密巻部分５１０が大きなインダクタンスを稼ぐことから、比較的少ない銅線量で必要なインダクタンスを得ることができるものとなり、またインダクタンスの可変範囲についても、粗巻部分５２０に磁性体コア１９０が介在するという構成としていることにより、（ア）に対して（イ）の状態では、２５パーセント程度のインダクタンスの増加となる。
【００４２】
これは、一様な巻きピッチの構成とする場合よりも変化範囲は小であるが、電極１３０により生ずる負のリアクタンス成分の変動に対応するに必要な範囲は十分にカバーすることができるものであり、むしろ通常の冷凍食品を解凍する際の電極１３０のＱ値がかなり高いことなどから、必要となるコイル１７０のインダクタンスの微調整にも対応することができる、大変優れたコイルの構成となっている。
【００４３】
（実施例２）
図５、図６は、本発明の実施例２における高周波加熱装置のコイルおよび磁性体コア周辺の構成を示している。
【００４４】
図５に示すように、本実施例においては、コイル５７０は実施例１と同じ直径２．５ｍｍのエナメル線を使用しているが、巻きピッチを一定として巻いているものである。なお、コイル５７０は樹脂製のパイプ５００に巻いた構成となっているが、これも実施例１と同じものである。
【００４５】
さらに、移動手段５３０の構成についても実施例１と全く同等で、ラックギア５４０、ビニオン５５０、ステッピングモータ５６０で構成されたものとなっている。
【００４６】
図６（ア）（イ）に示すように、磁性体コア５８０は、底面を正方形とした角錐形状、すなわち四角錐としている。
【００４７】
なお、その他の部分の構成については、実施例１と全く同等のものとなっている。
【００４８】
以上の構成により、本実施例の高周波加熱装置は、制御回路２４０からの信号によってステッピングモータ５６０が回転すると、ラックギア５４０は、コイル５７０の長さ方向に直線運動し、磁性体コア５８０がコイル５７０の内部を動くので、やはり接点が摺動することなしに、コイル５７０のインダクタンスが変化するものとなる。
【００４９】
ここで、角錐形状の磁性体コア５８０がコイル５７０内に挿入されて磁界を受ける部分の体積が、先端部分ほど小さく、挿入量が多くなるに従い徐々に大きくなるので、インダクタンスの変化が緩やかであり、例えば電極１３０の有するリアクタンス成分の絶対値と等価直列抵抗の比率、すなわちＱ値が１００以上というような高い場合であっても、反射電力の大きさが十分に小さくなるようにコイル５７０のインダクタンス値を微妙に調整することも可能となる。
【００５０】
そして、磁性体コア５８０が角柱形状であることから、例えば切り出しの工法で製造する場合などにも無駄な材料が発生することもないので、量産性に優れた高周波加熱装置を実現することができるものとなる。
【００５１】
（実施例３）
図７、図８は、本発明の実施例３における高周波加熱装置の磁性体コア構成を示している。
【００５２】
図７（ア）（イ）に示すように、磁性体コア６００は、円錐形状としている。その他の部分の構成については、実施例２と全く同等のものとなっている。
【００５３】
本実施例においても、円錐形状の磁性体コア６００がコイル５７０内に挿入されて磁界を受ける部分の体積が、先端部分ほど小さく、挿入量が多くなるに従い徐々に大きくなるので、インダクタンスの変化が緩やかであり、よって、実施例２と同様に、インダクタンス値を微妙に調整することが可能となる。
【００５４】
図８は、本実施例における磁性体コア６００のコイル５７０の挿入長とインダクタンスの特性を示している。縦軸にインダクタンスを、横軸に磁性体コア６００の挿入長をとっている。
【００５５】
ここでの挿入長とは、磁性体コア６００の頂点からコイル５７０の端面までの距離であり、本実施例においては磁性体コア６００の移動範囲を、−５ｍｍから５５ｍｍ、すなわちコイル５７０端面の手前５ｍｍの状態で、最もインダクタンスが小となり、磁性体コア６００の頂点がコイル５７０の端面から５５ｍｍまで入った位置まで移動し、その状態でインダクタンスが最大となるものである。
【００５６】
このような構成とすることにより、本実施例のコイル５７０のインダクタンスはＡで示すようなカーブで、３．５μＨから４．４μＨの範囲で穏やかに変化するものとなり、変化の割合は、最大インダクタンスが最小インダクタンスに対して２５％増しとなる特性が得られ、解凍用としては十分な可変範囲が実現されるものとなる。
【００５７】
ちなみに、Ｂは円柱状の磁性体コアを用いた場合のインダクタンス変化を示すものであり、挿入長が２．５ｍｍの条件で既に４．４μＨとなるなど、可変範囲は大きくとれるが、挿入長に対する直線性はやや劣るので、制御で安定化の工夫を必要とすることもある。
【００５８】
（実施例４）
図９、図１０は、本発明の実施例４における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００５９】
図９（ア）はインダクタンスが最小の状態、（イ）はインダクタンスが中間の状態、（ウ）はインダクタンスが最大の状態を示している。
【００６０】
なお、本実施例においても図９以外の部分については、実施例１と全く同等の構成が用いられている。
【００６１】
本実施例においては、コイル６２０は直径２．５ｍｍのエナメル線を曲げて２回鎖交するようにした上で、フェライトコアで実現した合計６個の磁性体コア６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０で上下から挟むように固定したものとなっている。
【００６２】
ここで、磁性体コア６３０、６４０、６５０については左右方向、つまり軸方向に移動が自在となるように支持されており、図示されていないが実施例１に示したようなラックギアを用いた移動手段が設けられたものとなっている。
【００６３】
図１０（ア）（イ）に示すように、磁性体コア６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０の形状は、通常のトロイダルコアと呼ばれる形状に対して１２０度の角度に切り欠きが設けられており、切り欠き部分の磁路が妨げられた形状となっている。
【００６４】
このため、１つの磁性体コアの内部を通るほとんどの磁束は、磁性体コア内をほぼ半周分通った時点で、隣接する磁性体コアとの間の空隙を通過して隣接する磁性体コアに移り、さらにほぼ半周分を磁性体コア内において通過した後、再びまた空隙を経て元の磁性体へと戻るという磁路構成がなされているものである。
【００６５】
図９（ア）の状態は、磁性体コア６３０は磁性体コア６６０と磁性体コア６７０のちょうど間に位置しており、磁性体コア６４０についても磁性体コア６７０と磁性体コア６８０の間に位置している状態となっている。
【００６６】
コイル６２０の回りに作られる磁路は、磁性体コアをほぼ半周した段階で、隣接した磁性体コアに移ることになるが、この間の距離が長いものとなるため、磁気抵抗が高く、よってコイル６２０はインダクタンスが小さい状態となる。
【００６７】
本実施例では、磁性体コア６３０、６４０、６５０が移動手段によって、コイル６２０の長さ方向に移動することにより、磁性体コア同士の相対位置が可変となる。
【００６８】
すなわち、（ア）よりも（イ）、（イ）よりも（ウ）となるにつれて、磁性体コア６３０、６４０、６５０は揃って左側に移動してくることによって、磁性体コア６３０と磁性体コア６６０の間隔が近づき、磁性体コア６４０と磁性体コア６７０の間隔が近づき、磁性体コア６５０と磁性体コア６８０の間隔も近づいてくる。このため、コイル６２０を周回する磁路の磁気抵抗が小となりインダクタンスが大となってくるものとなるので、インダクタンス可変が行えるものとなる。
【００６９】
本実施例では、特に磁性体コア間の空隙が実施例１などと比較して短く、磁気抵抗が少ないことから、接点の摺動部分なしとした上に、小形の構成で大きなインダクタンス値が実現できるため、装置を小型とすることができるものである。
【００７０】
（実施例５）
図１１は、本発明の実施例５における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００７１】
本実施例において、図１１（ア）はインダクタンスが最小の状態、（イ）はインダクタンスが最大の状態を示している。
【００７２】
なお、本実施例においても図１１以外の部分については、実施例１と全く同等の構成が用いられている。
【００７３】
本実施例においては、コイル６２０は実施例４と全く同等で、直径２．５ｍｍのエナメル線を曲げて２回鎖交するようにしたものである。フェライトコアで実現した２個の磁性体コア６８２、６８３を設けているが、これらはちょうど１個のトロイダルコアを斜めに切って２つに分けた形のものとなっており、このうち磁性体コア６８２は、図示していない移動手段によって軸方向に移動可能としている。
【００７４】
移動手段としては、実施例１と同様のラックギアなどを用いたものであるが、ラックギアを用いるもの以外にも、例えばジャッキのようにネジをモータで回転させるものや、ウォームギアを使用するもの、さらに空気圧を使用するものなど、さまざまな構成が考えられる。
【００７５】
図１１（ア）においては、磁性体コア６８２と磁性体コア６８３の間の空隙が広いことから、磁路を１周する磁路の磁気抵抗が大きく、よってコイル６２０はインダクタンスが小となる。
【００７６】
これに対して、図１１（イ）では空隙がほとんどない状態にまで縮められている状態となるため、磁路を１周する磁路の磁気抵抗は小さくなり、コイル６２０がインダクタンスの大きい状態にされるものとなり、比較的簡単で小形の構成でありながら、インダクタンスの値を変化させる構成が実現されるものとなる。
【００７７】
（実施例６）
図１２は、本発明の実施例６における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００７８】
本実施例において、図１２（ア）はインダクタンスが最小の状態、（イ）はインダクタンスが中間の状態、（ウ）はインダクタンスが最大の状態を示している。
【００７９】
なお、本実施例においても図１２以外の部分については、実施例１と全く同等の構成が用いられている。
【００８０】
本実施例においては、コイル７００は直径２．５ｍｍのエナメル線を曲げて２回鎖交するようにした上で、フェライトコアで実現した合計６個の磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０で等間隔に並んで設けられている。
【００８１】
ここで、磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０については固定されているが、磁性体コア７５０、７６０、７７０、７８０については、回転自在とし図示してはいないが、ステッピングモータを用いた移動手段によって回転され、（ア）〜（ウ）に示すように位置が変化できる構成としている。
【００８２】
なお、本実施例において使用されている磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０は、図１０と同じ形状のものを使用して構成しているものとなっている。
【００８３】
本実施例においても、１つの磁性体コアの内部をほぼ半周通った時点で、隣接する磁性体コアに空隙を介して磁路を形成するものとなるが、隣接する磁性体コアの回転角度によって、１周の磁路の磁気抵抗は変化し、それによって電気接点の摺動部分なしに、コイル７００のインダクタンスは変化するものとなる。
【００８４】
図１２（ア）の状態は、すべての磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０が同じ角度で並んでいることから、上側では空気中を磁束が通らざるを得ない状況となって、磁路１周の磁気抵抗が大となり、インダクタンスは最小となる。
【００８５】
（イ）、（ウ）のように移動手段により磁性体コア７５０、７６０、７７０、７８０が回転するに従って、コイル７００の長さ方向を軸として回転がなされ、固定されている磁性体コア７１０、７２０、７３０、７４０との相対位置が変化し、隣接する磁性体コア同士での磁束の行き来が増加する結果、磁路１周の磁気抵抗は減少するため、コイル７００のインダクタンスは増加していくことになる。
【００８６】
本実施例では、コイル７００の長さ方向を軸として磁性体コア７５０、７６０、７７０、７８０を回転させる構成としたことから、比較的簡単な構成でインダクタンスの可変が可能な構成を実現させている。
【００８７】
なお、実施例４〜６においては、いずれも磁性体コアの中心をコイル６２０、７００が通過する外鉄型とし、これによりコイル６２０、７００に必要な銅の量を少なくした構成とし、また外部に漏れる高周波磁界は極めて少なくなり、他の機器への不要輻射による誤動作なども抑えやすい構成とすることができるものとしている。しかし、実施例１に示すような筒状にコイルを巻いたものに対して、実施例４〜６に示したような磁性体コアをコイル内に設けたものとしても良く、その場合にも磁性体コアが移動手段で位置の変化がなされるに従って、磁気抵抗の変化が起こり、コイルのインダクタンスの値が変化されるものとなる。
【００８８】
（実施例７）
図１３は、本発明の実施例７における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００８９】
本実施例においては、断面が２ｍｍ×５ｍｍの長方形とした一般に平角銅線と呼ばれる線を巻いて構成したコイル８００を、樹脂製の筒８１０に巻いて設けてある。前記筒８１０には軸方向に冷却風が通る細長いスリット８２０を多数設けている。
【００９０】
フェライト製の磁性体コア８３０は、多数の溝によって構成した冷却用の放熱フィン８４０を有しており、ラックギア８５０に取り付けられている。
【００９１】
移動手段はラックギア８５０を含むものであり、他の構成要素は図示されていないが、実施例１と同等の構成となっている。また、整合回路など装置の他部分の構成要素に関しても、実施例１と同等の構成が用いられているものとなっている。
【００９２】
図１３は理解しやすいように、放熱フィン８４０を設けた磁性体コア８３０、およびラックギア８５０が、筒８１０から引き抜かれた状態で示されているが、実際には筒８１０の内部に磁性体コア８３０が位置する状態に組み上げられるものであり、装置の動作時には、実施例１などと同様にコイル８００の中にまで磁性体コア８３０が入り込んでなるものである。
【００９３】
本実施例においては、矢印で示した方向から、図示しない回転式冷却ファンモータからの冷却風が作用し、これが筒８１０に設けられたスリット８２０を通して、放熱フィン８４０に当たるため、磁性体コア８３０の損失によって発生する熱が効果的に逃がされ、磁性体コア８３０の温度が過剰に上昇するということを防ぐものとなっている。
【００９４】
よって、比較的安価な磁性材料などでも磁性体コア８３０として使用することもできるようになり、温度の上がりすぎによる磁性特性の悪化などもなく、コイル８００には安定したインダクタンスを得ることができるものとなる。
【００９５】
特に、本実施例においては、平角型のコイル８００を使用していることから、近接効果によるＱ値の低下を防ぐことができるとともに、コイル８００自身も冷却風によって十分に冷却がなされ、さらにスリット８２０の開口をふさぐ面積も最小限で済むことから、放熱フィン８４０にも十分な冷却風が当たり、良好な冷却効果が得られるものとなる。
【００９６】
なお、本実施例では、放熱フィン８４０を磁性コア８３０表面に多数の溝を掘って加工することによって構成したものとしているが、例えばセラミック、炭素樹脂など熱を良く伝える材質を用いて構成しても良く、放熱フィン８４０の立て方も、本実施例のように筒８１０に対して直角に並べるもの以外の構成、例えば筒８１０の軸に並行に設けたり、放射状に設けたりしたものであっても構わない。
【００９７】
また、コイル８００に粗巻部分を設けて、その部分に磁性体コア８３０を介在させるというような実施例１で示したのと同様の構成としてもよく、その場合には、粗巻となっている部分でのスリット８２０の開口の比率がより上がることから、放熱フィン８４０に当たる冷却風はより強くなり、効果的な冷却がなされるものとなる。
【００９８】
（実施例８）
図１４は、本発明の実施例８における高周波加熱装置のコイル周辺の構成を示している。
【００９９】
本実施例においては、磁性体コア８６０は中空部８７０が設けられており、かつ中空部８７０は内面の面積が大きくなるように、溝を形成してフィン構造も取り入れているものとなっている。
【０１００】
ラックギア８８０が磁性体コア８６０の端面に接着されているが、これは移動手段の一部を構成するものであり、図示される以外の構成は、実施例１と同等のものとなっている。
【０１０１】
この構成おいて、矢印した方向から冷却ファンなどによる冷却風が吹き込んでくると、磁性体コア８６０の外面だけでなく、中空部８７０の中にも冷却風が吹き込んでくるので、その分、冷却効果が大きいものとなる。特に、本実施例では、中空部８７０に放熱フィンまで構成していることから、とりわけその効果として大なるものが得られる。
【０１０２】
なお、実施例７、８においては、コイルが螺旋状に巻かれた構成を示しているが、例えば実施例４〜６などに示されるような構造としても良い。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波加熱装置は、磁性体コアとコイルとの相対位置を可変としたものであり、摺動部分なしであっても、インダクタンスを可変することができ、また磁性体コアによってインダクタンスに対する形状を小とすることができ、装置の小形化を実現することができる。
【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回路図
【図２】同装置における検知回路の詳細回路図
【図３】同装置におけるコイル周辺の構成図
【図４】同装置におけるコイルおよび磁性体コアの説明図
【図５】本発明の実施例２における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図６】同装置における磁性体コアの形状を示す図
【図７】本発明の実施例３における高周波加熱装置の磁性体コアの形状を示す図
【図８】同装置における磁性体コアの挿入長とインダクタンスの特性グラフ
【図９】本発明の実施例４における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図１０】同装置における磁性体コアの形状を示す図
【図１１】本発明の実施例５における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図１２】本発明の実施例６における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図１３】本発明の実施例７における高周波加熱装置のコイル周辺の構成図
【図１４】本発明の実施例８における高周波加熱装置の磁性体コア周辺の構成図
【図１５】従来の高周波加熱装置の回路図
【図１６】同装置の可変インダクタンス回路部の具体構成図
【符号の説明】
１３０ 電極
１４０ 高周波電源
１６０ 整合回路
１７０、５７０、６２０、７００、８００ コイル
１９０、５８０、６００、６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０、６８２、６８３、７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０、８３０、８６０ 磁性体コア
５１０ 密巻部分
５２０ 粗巻部分
５３０ 移動手段
８４０ 放熱フィン
８７０ 中空部
Claims (10)
- 電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと磁性体コアを有し、前記コイルは粗巻部分と密巻部分を有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置。
- 磁性体コアは、コイルの粗巻部分に位置させた請求項１に記載の高周波加熱装置。
- 磁性体コアは、角柱形状とした請求項１または２に記載の高周波加熱装置。
- 電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと角錐形状を持つ磁性体コアを有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置。
- 電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと円錐形状を持つ磁性体コアを有し、前記磁性体コアと前記コイルとの相対位置を可変とした高周波加熱装置。
- 電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと複数の磁性体コアを有し、前記磁性体コア同士の相対位置を可変とした高周波加熱装置。
- 磁性体コアとコイルとの相対位置を可変する、または磁性体コア同士の相対位置を可変するための移動手段は、コイルの長さ方向に磁性体コアを移動させる請求項１、４、５、６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
- 磁性体コアとコイルとの相対位置を可変する、または磁性体コア同士の相対位置を可変するための移動手段は、コイルの長さ方向を軸として磁性体コアを回転させる請求項１、４、５、６のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。
- 電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路は、コイルと磁性体コアと磁性体コア冷却用の放熱フィンとを設けた高周波加熱装置。
- 電極と、高周波電源と、前記電極と高周波電源の間に接続してインピーダンス変換を行う整合回路とを備え、前記整合回路はコイルと中空部を有する磁性体コアを設けた高周波加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003105058A JP2004311280A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003105058A JP2004311280A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | 高周波加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004311280A true JP2004311280A (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=33467676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003105058A Pending JP2004311280A (ja) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004311280A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115777864A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-03-14 | 合肥华凌股份有限公司 | 一种射频解冻装置及冰箱 |
-
2003
- 2003-04-09 JP JP2003105058A patent/JP2004311280A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115777864A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-03-14 | 合肥华凌股份有限公司 | 一种射频解冻装置及冰箱 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3725599B2 (ja) | 平面型磁気素子 | |
| JP5923228B2 (ja) | 誘導結合プラズマ・イオン源用のコンパクトなｒｆアンテナ | |
| US20060097838A1 (en) | Microwave tunable inductor and associated methods | |
| KR20130085439A (ko) | 무선 전력 인가를 위한 안테나 | |
| CN1326184C (zh) | 用于微波炉的磁控管 | |
| US6642902B2 (en) | Low loss loading, compact antenna and antenna loading method | |
| US2963669A (en) | Air-core transformer | |
| CN209418265U (zh) | 一种电感器 | |
| JP2004311280A (ja) | 高周波加熱装置 | |
| JP2004057101A (ja) | 高周波解凍装置 | |
| CN201078810Y (zh) | 宽频带电小尺寸螺旋天线 | |
| CN108053979A (zh) | 一种变压器及焊机电源 | |
| JPH0388395A (ja) | 電気回路構成の冷却装置 | |
| Lu et al. | Application and analysis of adjustable profile high frequency switchmode transformer having a U-shaped winding structure | |
| JP2005019193A (ja) | 高周波加熱装置 | |
| CN100378897C (zh) | 磁控管 | |
| US3792369A (en) | Variable reactance controls for ac powered heating magnetrons | |
| Best | A comparison of the cylindrical folded helix Q to the Gustafsson limit | |
| US20070120761A1 (en) | High performance compact half wave antenna | |
| US3264592A (en) | High voltage transformer | |
| JP2004311281A (ja) | 高周波加熱装置 | |
| CN109686539A (zh) | 一种电感器 | |
| JP2016225590A (ja) | 限流回路用インダクタ | |
| CN2755752Y (zh) | 一种用于超声波发生器的不饱和电感器 | |
| US3377565A (en) | Variable high-frequency transformer |