JP2021005459A

JP2021005459A - Dielectric heating system

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Publication number: JP2021005459A
Application number: JP2019117540A
Authority: JP
Inventors: 晋平久保田; Shinpei Kubota
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2021-01-14

Abstract

To accurately and smoothly adjust load impedance to be matched with power supply impedance in the case of applying power from a high frequency power supply to a load.SOLUTION: A dielectric heating system (1) includes a controller (5) that in the case of adjusting load impedance to be matched with power supply impedance when a power supply (2) outputs stationary power, decreases output power when the load impedance is not matched with the power supply impedance and increases output power when the load impedance is matched with the power supply impedance.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、誘電加熱システムに関する。 The present invention relates to a dielectric heating system.

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。 In thawing and heating by a high frequency dielectric heating system, it is necessary to match the impedance of the high frequency power supply with the impedance of the load. Therefore, a matcher is provided between the high frequency power supply and the load. The heating is described in an operation mode in which the output impedance of the high-frequency power supply is matched with the input impedance of the load (hereinafter referred to as a matching point search mode) and an operation mode in which power is applied to the load 6 (hereinafter referred to as a steady power application mode). ) And is repeated.

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）。 In the matching point search mode, the reflected power to the high-frequency power supply becomes large, and there is a risk that the semiconductor switching element used in the high-frequency power supply will be destroyed. As a solution to this problem, a method has been proposed in which the power in the matching point search mode is lower than the power in the steady power application mode (see Patent Document 1).

特開２００４−３４０４７１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-340471

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。 However, if the power is simply reduced to match the impedance, the matching will be out of alignment in the steady-state power application mode, and not only efficient heating will not be possible, but also the semiconductor switching element will be destroyed.

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高周波電源の出力インピーダンスに負荷の入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。 The state in which the impedances are matched refers to a state in which the output impedance of the high-frequency power supply and the input impedance of the load are matched in the matching surface between the high-frequency power supply and the load. In the matching point search mode, the input impedance of the load is changed to search for a point that matches the output impedance of the high-frequency power supply. That is, in the matching point search mode, the input impedance of the load is matched with the output impedance of the high-frequency power supply in a state where the power is reduced. Therefore, when the output impedance in the matching point search mode and the output impedance in the steady power application mode are different, a matching deviation occurs in the steady power application mode.

図９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１０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１０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９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。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a high frequency power supply. In this example, the output power of the high frequency power supply 2 is realized by changing the power supply voltage. FIG. 10 is a graph showing the output capacitance characteristics of the semiconductor switching element. As shown in FIG. 10, it can be seen that the output capacitance of the semiconductor switching element changes depending on the voltage between the drain and the source, that is, the power supply voltage of the high frequency power supply 2. Therefore, in the high frequency power supply of FIG. 9, the output impedance changes depending on the output power.

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１１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。 The technique of Patent Document 1 provides a high-frequency heating device that prevents breakdown of the withstand voltage of the semiconductor switch element at the time of impedance mismatch at the start of heating and cooking. However, in the technique of Patent Document 1, when the DC voltage supplied to the main power amplifier at the time of initial matching is controlled to be lower than that at the time of steady output, the problem is that the output impedance is different from that at the time of steady output. Become. That is, as shown in FIG. 11, since the output power of the high frequency power supply is significantly different between the matching point search mode and the steady power application mode, the output impedance also changes significantly.

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、電源インピーダンスに整合する負荷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。 One aspect of the present invention is to accurately and smoothly adjust the load impedance that matches the power supply impedance when power is applied to the load from the high frequency power supply.

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、上記電源部が負荷に印加する電力である定常電力を出力するときに当該電源部の出力インピーダンスである電源インピーダンスに整合する負荷インピーダンスであって、上記対象物、上記加熱部、および、上記可変部を含む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を調整する制御部と、を備え、上記制御部は、上記負荷インピーダンスを調整する場合に、上記出力電力および上記反射電力を参照して、上記電源インピーダンスと、上記負荷インピーダンスとが整合していないときに上記出力電力を小さくし、上記電源インピーダンスと、上記負荷インピーダンスとが整合しているときに上記出力電力を大きくする。 In order to solve the above problems, the dielectric heating system according to one aspect of the present invention heats an object by applying a power supply unit that outputs high-frequency power and electric power output from the power supply unit. A variable unit that is interposed between the heating unit, the power supply unit, and the heating unit and can change its own impedance, and a power supply unit that is interposed between the power supply unit and the variable unit. The detection unit that detects the output power output from the unit to the variable unit, the reflected power that is reflected by the variable unit and returns to the power supply unit, and the power that the power supply unit applies to the load. A load impedance that matches the power supply impedance, which is the output impedance of the power supply unit when the steady power is output, and is the input impedance of the load including the object, the heating unit, and the variable unit. When adjusting the load impedance, the control unit is provided with a control unit for adjusting the above, and the power supply impedance and the load impedance are not matched with reference to the output power and the reflected power. Sometimes the output power is reduced, and when the power supply impedance and the load impedance are matched, the output power is increased.

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、電源インピーダンスに整合する負荷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。 According to one aspect of the present invention, when power is applied to a load from a high-frequency power source, the load impedance matching the power supply impedance can be adjusted accurately and smoothly.

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。It is a figure which shows the structure of the high frequency dielectric heating system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is a figure which shows the control image of the output power which concerns on Embodiment 1 of this invention. （ａ）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、（ｂ）は本発明の実施形態１に係る３つのスイッチの開閉と、整合器の状態との関係を示す表である。(A) is a diagram showing a configuration example of the matching device according to the first embodiment of the present invention, and (b) shows the relationship between the opening and closing of the three switches according to the first embodiment of the present invention and the state of the matching device. It is a table which shows. 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を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing of the controller in the matching point search mode which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図４の処理を実行した場合の、進行波および反射波の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of a traveling wave and a reflected wave when the processing of FIG. 4 is executed. 本発明の実施形態２に係る整合器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the matching machine which concerns on Embodiment 2 of this invention. 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５の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing of the controller 5 in the matching point search mode which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態３に係る制御器の電力値モニタ部および出力パワー制御部の具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific example of the power value monitor part and the output power control part of the controller which concerns on Embodiment 3 of this invention. 従来技術に係る高周波電源の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the high frequency power source which concerns on a prior art. 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。It is a graph which shows the output capacity characteristic of the semiconductor switching element which concerns on the prior art. 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。It is a graph which shows the time change of the output power of the high frequency power source which concerns on the prior art.

〔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。 [Embodiment 1]
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail.

（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、電源インピーダンスと、負荷インピーダンスと（以下、両インピーダンスともいう）が整合していない場合には電力を小さくし、両インピーダンスが整合している場合には電力を大きくするような電力制御を行いながら、負荷インピーダンスが電源インピーダンスに整合する整合点を探索する。 (Outline of Embodiment 1)
FIG. 2 is a diagram showing a control image of output power according to the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, in the matching point search mode, when the power supply impedance and the load impedance (hereinafter, also referred to as both impedances) are not matched, the power is reduced and both impedances are matched. If this is the case, search for a matching point where the load impedance matches the power supply impedance while performing power control that increases the power.

一例として、反射波の電力が規定値以下となるように出力電力を絞りながら、反射波の電力が許容値以下の場合には進行波電力（出力電力）を定常電力印加モードにおける電力と等しいか、それに近いレベルまで大きくするように電力制御を行う等の方法がある。なお、定常電力は、負荷６に印加する電力である。 As an example, while reducing the output power so that the reflected wave power is below the specified value, if the reflected wave power is below the permissible value, is the traveling wave power (output power) equal to the power in the steady power application mode? , There are methods such as performing power control so as to increase the level to a level close to that. The steady power is the power applied to the load 6.

上記により、両インピーダンスが整合していない場合には、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。一方、両インピーダンスが整合している場合には、定常電力印加モードとほぼ同じ状態になるため、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。 According to the above, when both impedances are not matched, the power is small, so that the switching semiconductor can be prevented from being destroyed by the reflected wave. On the other hand, when both impedances are matched, the state is almost the same as the steady power application mode. Therefore, when the matching point search mode is changed to the steady power application mode, the output impedance of the high frequency power supply 2 changes significantly. Therefore, the matching with the input impedance of the load 6 does not occur.

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。 Therefore, it is possible to accurately and smoothly search for a matching point in the steady output application mode while performing efficient heating and preventing destruction of the switching semiconductor.

（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。 (Structure of High Frequency Dielectric Heating System 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency dielectric heating system (hereinafter referred to as a dielectric heating system) 1 according to the present embodiment. The dielectric heating system 1 includes a high-frequency power supply (power supply unit) 2, a detector (detection unit) 3, a matching unit (variable unit) 4, a controller (control unit) 5, and two electrodes (heating unit) 61. And have. The high frequency power supply 2, the detector 3, the matching device 4, and the lower electrode 61 are connected to the ground 7.

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。 The two electrodes 61 face each other, and a target (object) T is interposed between the electrodes 61. Target T is the target of heating or thawing. The two electrodes 61 heat the target T by applying the electric power output from the high frequency power supply 2.

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。 The high frequency power supply 2 outputs high frequency AC power such as 13.56 MHz and 40.68 MHz. The power level of the AC power can be controlled by the controller 5.

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。 The electric power output from the high-frequency power source 2 passes through the detector 3 and the matching device 4 and is applied between the electrodes 61. The electric field generated between the electrodes 61 by applying electric power acts on the target T. That is, the electric field heats or thawes the target T.

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。 The detector 3 is interposed between the high frequency power supply 2 and the matching device 4. In the detector 3, the power level of the traveling wave traveling in the direction of the matching unit 4 from the high frequency power supply 2 (output power output to the matching unit 4) and the traveling wave (output power) are reflected by the matching unit 4 to obtain a high frequency. The power level (reflected power) of the reflected wave returning to the power source 2 is detected, and a signal corresponding to each is output. The detector 3 may output a signal according to the reflectance, which is the ratio of the traveling wave to the reflected wave.

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、負荷６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。 The matching device 4 is interposed between the high frequency power supply 2 and the two electrodes 61, and can change its own impedance. That is, the matching device 4 includes a coil and a capacitor, and can change a part or all of the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor. The matching device 4 can change the impedance of the load 6 by changing the inductance and the capacitance. The matching unit 4 may have a coil-only configuration or a capacitor-only configuration.

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、負荷６のインピーダンスを制御する。 The controller 5 includes a power value monitor unit 51, an output power control unit 52, and a matching adjustment unit 53. The power value monitor unit 51 acquires the power value of the detector 3. The output power control unit 52 controls the power level of the high-frequency power supply 2 with reference to the power value acquired by the detector 3. The matching adjustment unit 53 controls the impedance of the load 6 by changing at least one of the inductance and the capacitance of the matching device 4.

制御器５は、高周波電源２が定常電力を出力するときに高周波電源２の出力インピーダンスである電源インピーダンスに整合する負荷インピーダンスであって、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を調整する。図１に示すように、負荷６は、ターゲットＴ、２つの電極６１、および、整合器４を含む。 The controller 5 adjusts the load impedance, which is the load impedance that matches the power supply impedance, which is the output impedance of the high frequency power supply 2, and is the input impedance of the load 6, when the high frequency power supply 2 outputs steady power. As shown in FIG. 1, the load 6 includes a target T, two electrodes 61, and a matching device 4.

制御器５は、負荷インピーダンスを調整する場合に、進行波の電力レベルおよび反射波の電力レベルを参照して、電源インピーダンスと、負荷インピーダンスとが整合していないときに進行波の電力レベルを小さくし、電源インピーダンスと、負荷インピーダンスとが整合しているときに進行波の電力レベルを大きくする。 When adjusting the load impedance, the controller 5 refers to the power level of the traveling wave and the power level of the reflected wave to reduce the power level of the traveling wave when the power supply impedance and the load impedance are not matched. However, when the power supply impedance and the load impedance are matched, the power level of the traveling wave is increased.

（整合器４の構成例）
図３（ａ）は、本実施形態に係る整合器４の構成例を示す図である。図３（ａ）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。 (Configuration example of matching device 4)
FIG. 3A is a diagram showing a configuration example of the matching device 4 according to the present embodiment. As shown in FIG. 3A, in the matching unit 4, the coils L (L1, L2, L3) connected in parallel and the switches S (S1, S2, S3) are regarded as one component, and a plurality of the relevant coils are used. The components are connected in series or in parallel within the I / O circuit.

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。 When the switch S connected in parallel with the coil L is turned on, both ends of the coil L are short-circuited, so that the inductance of the component becomes zero (0). Then, when the switch S is turned off, the inductance of the component becomes equal to the inductance of the coil L.

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。 It should be noted that what is used for the above components may be a capacitor C instead of the coil L. Further, the switch S used as a set with the coil L or the capacitor C may be connected in series with the coil L or the capacitor C.

整合器４は、複数配置された構成要素のスイッチＳのオン、オフ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、負荷６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、負荷６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。 The matching device 4 can change the impedance discretely by changing the on / off combination of the switches S of the plurality of arranged components, and can adjust the impedance of the load 6. In this case, the impedance of the load 6 can be realized as the impedance obtained by the "number of switches" of 2. In this embodiment, for the sake of explanation, a matching circuit using the above three components will be dealt with. In this case, 8 (= 2 to the 3rd power) impedances can be realized.

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。 The switch S may be a semiconductor switch or a mechanical relay.

図３（ｂ）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（ｂ）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１〜８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の状態は状態１になる。整合器４の状態１〜８は、それぞれ異なるインピーダンスに対応する。 FIG. 3B is a table showing the relationship between the opening and closing of the three switches S according to the present embodiment and the state of the matching unit 4. For the following explanation, as shown in FIG. 3B, the three switches S are S1, S2, and S3, respectively, and the states 1 to 8 of the matching unit 4 are defined by the combination of opening and closing of the respective switches S. For example, when the switches S1, S2, and S3 are all closed, the state of the matching unit 4 becomes the state 1. The states 1 to 8 of the matching device 4 correspond to different impedances.

（整合点探索モードの処理）
図４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。なお、出力パワー制御信号と、高周波電源出力レベルとは比例するものとする。設定値Ｖ１は、出力パワー制御信号の値のうち、予め設定された値であり、定常電力印加モードにおける出力パワー制御信号の値より小さいものとする。 (Processing in matching point search mode)
FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the controller 5 in the matching point search mode according to the present embodiment. Here, the output power control signal is a signal for controlling the output of the high frequency power supply 2. The output power control signal and the high frequency power supply output level are proportional to each other. The set value V1 is a preset value among the values of the output power control signal, and is smaller than the value of the output power control signal in the steady power application mode.

（ステップＳ４０１）
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の電圧値を設定値Ｖ１に設定する。そして、整合調整部５３は、整合器４の状態を「状態１」に設定する。すなわち、整合調整部５３は、スイッチＳ１、Ｓ２、および、Ｓ３がすべて閉にする。 (Step S401)
In the controller 5, the output power control unit 52 sets the voltage value of the output power control signal to the set value V1. Then, the matching adjustment unit 53 sets the state of the matching device 4 to "state 1". That is, in the matching adjustment unit 53, the switches S1, S2, and S3 are all closed.

（ステップＳ４０２）
制御器５において、電力値モニタ部５１は、検波器３から出力される電力値から進行波電力と、反射波電力（反射電力）とを読み取る。そして、電力値モニタ部５１は、反射波電力が予め設定された閾値（第１の閾値）Ｒ１よりも小さく、かつ、進行波電力が定常出力印加時の電力値である閾値（第３の閾値）Ｆ１よりも小さいか否かを判定する。当該条件を満たす場合（ステップＳ４０２のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ４０３の処理を実行する。当該条件を満たさない（すなわち、反射波電力が閾値Ｒ１以上、または、進行波電力が閾値Ｆ１以上である）場合（ステップＳ４０２のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ４０４の処理を実行する。 (Step S402)
In the controller 5, the power value monitoring unit 51 reads the traveling wave power and the reflected wave power (reflected power) from the power value output from the detector 3. Then, the power value monitoring unit 51 has a threshold value (third threshold value) in which the reflected wave power is smaller than the preset threshold value (first threshold value) R1 and the traveling wave power is the power value when the steady output is applied. ) Determine whether it is smaller than F1. If the condition is satisfied (YES in step S402), the controller 5 executes the process of step S403. When the condition is not satisfied (that is, the reflected wave power is the threshold value R1 or more, or the traveling wave power is the threshold value F1 or more) (NO in step S402), the controller 5 executes the process of step S404.

（ステップＳ４０３）
出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号を増加させることにより、高周波電源２の出力電力を増加させる。そして、制御器５は、ステップＳ４０２の判定を再度実行する。 (Step S403)
The output power control unit 52 increases the output power of the high frequency power supply 2 by increasing the output power control signal. Then, the controller 5 executes the determination in step S402 again.

（ステップＳ４０４）
電力値モニタ部５１は、進行波電力および反射波電力、ならびに、進行波電力に対する反射波電力の割合である反射率の少なくとも一方を、整合器４の状態に対応付けて記録する。例えば、電力値モニタ部５１は、それらの値をメモリに記憶させる。なお、電力値モニタ部５１は、反射率を記録する場合には、進行波電力および反射波電力から反射率を算出する。 (Step S404)
The power value monitoring unit 51 records at least one of the traveling wave power, the reflected wave power, and the reflectance, which is the ratio of the reflected wave power to the traveling wave power, in association with the state of the matching unit 4. For example, the power value monitor unit 51 stores those values in a memory. When recording the reflectance, the power value monitoring unit 51 calculates the reflectance from the traveling wave power and the reflected wave power.

（ステップＳ４０５）
電力値モニタ部５１は、すべての、整合器４の状態で（整合器４の各インピーダンスについて）記録を行ったか否かを判定する。すべての状態で記録を行った場合（ステップＳ４０５のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ４０６の処理を実行する。すべての状態では記録を行っていない場合（ステップＳ４０５のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ４０７の処理を実行する。 (Step S405)
The power value monitor unit 51 determines whether or not recording has been performed (for each impedance of the matching unit 4) in all the states of the matching unit 4. When recording is performed in all states (YES in step S405), the controller 5 executes the process of step S406. When recording is not performed in all states (NO in step S405), the controller 5 executes the process of step S407.

（ステップＳ４０６）
制御器５は、ステップＳ４０４の処理で記録された、各状態の反射率を比較し、最も反射率が低い状態を整合がとれた状態と判断する。すなわち、制御器５は、反射率のうち最も小さい反射率に対応する、整合器４のインピーダンスを含む負荷インピーダンスが、高周波電源２が定常電力を出力するときの電源インピーダンスに整合すると判断する。この場合、メモリに反射率が記憶されていないとき、制御器５は、進行波電力および反射波電力から反射率を算出する。そして、制御器５は、処理を終了する。 (Step S406)
The controller 5 compares the reflectances of each state recorded in the process of step S404, and determines that the state having the lowest reflectance is a matched state. That is, the controller 5 determines that the load impedance including the impedance of the matching unit 4, which corresponds to the smallest reflectance among the reflectances, matches the power supply impedance when the high-frequency power supply 2 outputs steady power. In this case, when the reflectance is not stored in the memory, the controller 5 calculates the reflectance from the traveling wave power and the reflected wave power. Then, the controller 5 ends the process.

（ステップＳ４０７）
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の電圧値を設定値Ｖ１に設定する。そして、整合調整部５３は、整合器４の状態を変更して別の状態に設定する。詳細には、整合調整部５３は、メモリに未だ記憶されていない状態に整合器４の状態を設定する。整合調整部５３は、例えば、状態２から状態３、状態４、・・・、状態８と順次設定してもよい。その後、制御器５は、ステップＳ４０２の判定を再度実行する。 (Step S407)
In the controller 5, the output power control unit 52 sets the voltage value of the output power control signal to the set value V1. Then, the matching adjustment unit 53 changes the state of the matching device 4 and sets it to another state. Specifically, the matching adjustment unit 53 sets the state of the matching device 4 to a state that has not yet been stored in the memory. The matching adjustment unit 53 may be set in order from state 2, state 3, state 4, ..., State 8, for example. After that, the controller 5 executes the determination in step S402 again.

図５は、図４の処理を実行した場合の、進行波および反射波の時間変化を示すグラフである。図５には、整合器４の状態１から８における、進行波および反射波の各波形が示されている。 FIG. 5 is a graph showing the time change of the traveling wave and the reflected wave when the process of FIG. 4 is executed. FIG. 5 shows the traveling wave and the reflected wave waveforms in the states 1 to 8 of the matching device 4.

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。
（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。
（２）出力パワー制御信号は、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。
（３）図４のステップＳ４０２の判定に用いるデータは、反射率であってもよい。詳細には、制御器５は、反射波電力が閾値Ｒ１よりも小さくなり、または、反射率が閾値Ｒ２（第２の閾値）よりも小さくなるように、進行波電力を変化させながら負荷インピーダンスを調整してもよい。また、制御器５は、反射波電力が閾値Ｒ１よりも小さくなり、または、反射率が閾値Ｒ２よりも小さくなるように、かつ、進行波電力が閾値Ｆ１と等しくなるか、または、閾値Ｆ１を超えない範囲においてできる限り大きくなるように変化させながら、負荷インピーダンスを調整してもよい。 The points that are not limiting requirements in the present embodiment are shown below.
(1) The relationship between the output power control signal and the output power does not have to be proportional. For example, by increasing the output power control signal, the output power may be reduced, and it is not necessary to be linearly proportional.
(2) The output power control signal does not have to be an analog signal. For example, it may be controlled by the duty ratio of the pulse signal, or it may be controlled digitally in several steps.
(3) The data used for the determination in step S402 of FIG. 4 may be reflectance. Specifically, the controller 5 adjusts the load impedance while changing the traveling wave power so that the reflected wave power becomes smaller than the threshold value R1 or the reflectance becomes smaller than the threshold value R2 (second threshold value). You may adjust. Further, in the controller 5, the reflected wave power becomes smaller than the threshold value R1, the reflectance becomes smaller than the threshold value R2, and the traveling wave power becomes equal to the threshold value F1, or the threshold value F1 is set. The load impedance may be adjusted while changing so as to be as large as possible within a range not exceeding.

さらに、制御器５は、ステップＳ４０２において、上記の判定を行いながら、例えば、調整開始からの経過時間、または、出力パワー制御信号の大きさが閾値に達したと判定した場合には、調整が完了したものとして、ステップＳ４０４の処理に移行してもよい。
（４）図４のステップＳ４０２の判定に用いる進行波の閾値Ｆ１は、定常電力印加モードの電力と同じである必要はない。例えば、高周波電源２の出力レベルが所定値以上であれば出力インピーダンスが変化しないことが分かっている場合には、閾値Ｆ１を下げてもよい。また、反射率を正確に記録する目的のために、閾値Ｆ１を定常電力印加モードの電力よりも大きい値としてもよい。
（５）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。 Further, when the controller 5 determines in step S402 that the elapsed time from the start of adjustment or the magnitude of the output power control signal has reached the threshold value while performing the above determination, the adjustment is performed. As if completed, the process may proceed to step S404.
(4) The traveling wave threshold value F1 used for the determination in step S402 of FIG. 4 does not have to be the same as the power in the steady power application mode. For example, if it is known that the output impedance does not change if the output level of the high frequency power supply 2 is equal to or higher than a predetermined value, the threshold value F1 may be lowered. Further, for the purpose of accurately recording the reflectance, the threshold value F1 may be set to a value larger than the power in the steady power application mode.
(5) It is not necessary to confirm the reflectance for all the states of the matching device 4, and the order of confirming the reflectance is not important. The search may be completed when the reflectance becomes equal to or less than the specified value, or the number of states to be searched may be reduced.

〔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、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。 [Embodiment 2]
Embodiment 2 of the present invention will be described below. For convenience of explanation, the same reference numerals will be added to the members having the same functions as the members described in the first embodiment, and the description will not be repeated.

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。 The configuration of the entire dielectric heating system 1 is the same as that of the first embodiment.

図６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６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、負荷６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、負荷６のインピーダンスは、連続的に変化する。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the matching device 4a according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, in the matching unit 4a, a plurality of variable capacitors C (C1 and C2) are connected in series or in parallel in the input / output circuit. The variable capacitor C can change the capacitance. The matching device 4a can continuously change the impedance by changing the capacitance of the plurality of variable capacitors C, and can adjust the impedance of the load 6. In this case, the impedance of the load 6 changes continuously.

図７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の処理を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the processing of the controller 5 in the matching point search mode according to the present embodiment.

本実施形態が実施形態１と異なる点は、バリアブルコンデンサＣのキャパシタンスが連続的に変化するため、反射率がゼロになる状態が存在することにある。そのため、制御器５は、反射率がゼロとなる、バリアブルコンデンサＣのキャパシタンスを探索し、その状態を見つけた時点で探索モードを終了する。 The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the capacitance of the variable capacitor C changes continuously, so that there is a state in which the reflectance becomes zero. Therefore, the controller 5 searches for the capacitance of the variable capacitor C at which the reflectance becomes zero, and ends the search mode when the state is found.

（ステップＳ７０１）
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の電圧値を設定値Ｖ１に設定する。 (Step S701)
In the controller 5, the output power control unit 52 sets the voltage value of the output power control signal to the set value V1.

（ステップＳ７０２）
制御器５において、電力値モニタ部５１は、検波器３から出力される電力値から進行波電力と、反射波電力とを読み取る。そして、電力値モニタ部５１は、反射波電力が予め設定された閾値Ｒ１よりも小さく、かつ、進行波電力が定常出力印加時の電力値である閾値Ｆ１よりも小さいか否かを判定する。当該条件を満たす場合（ステップＳ７０２のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ７０３の処理を実行する。当該条件を満たさない（すなわち、反射波電力が閾値Ｒ１以上、または、進行波電力が閾値Ｆ１以上である）場合（ステップＳ７０２のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ７０４の判定を実行する。 (Step S702)
In the controller 5, the power value monitoring unit 51 reads the traveling wave power and the reflected wave power from the power value output from the detector 3. Then, the power value monitoring unit 51 determines whether or not the reflected wave power is smaller than the preset threshold value R1 and the traveling wave power is smaller than the threshold value F1 which is the power value when the steady output is applied. If the condition is satisfied (YES in step S702), the controller 5 executes the process of step S703. When the condition is not satisfied (that is, the reflected wave power is the threshold value R1 or more, or the traveling wave power is the threshold value F1 or more) (NO in step S702), the controller 5 executes the determination in step S704.

（ステップＳ７０３）
出力パワー制御部５２は、出力パワー制御信号を増加させることにより、高周波電源２の出力電力を増加させる。そして、制御器５は、ステップＳ７０２の判定を再度実行する。 (Step S703)
The output power control unit 52 increases the output power of the high frequency power supply 2 by increasing the output power control signal. Then, the controller 5 executes the determination in step S702 again.

（ステップＳ７０４）
電力値モニタ部５１は、反射波電力がゼロ、かつ、進行波電力が定常出力印加時の電力値である閾値Ｆ１以上か否かを判定する。当該条件を満たす場合（ステップＳ７０４のＹＥＳ）、制御器５は、ステップＳ７０５の処理を実行する。当該条件を満たさない（すなわち、反射波電力がゼロでない、または、進行波電力が閾値Ｆ１以上である）場合（ステップＳ７０４のＮＯ）、制御器５は、ステップＳ７０６の処理を実行する。 (Step S704)
The power value monitoring unit 51 determines whether or not the reflected wave power is zero and the traveling wave power is equal to or higher than the threshold value F1 which is the power value when the steady output is applied. If the condition is satisfied (YES in step S704), the controller 5 executes the process of step S705. If the condition is not satisfied (that is, the reflected wave power is not zero, or the traveling wave power is equal to or greater than the threshold value F1) (NO in step S704), the controller 5 executes the process of step S706.

（ステップＳ７０５）
制御器５は、現在の整合器４ａの状態を整合がとれた状態と判断する。すなわち、制御器５は、現在の整合器４のインピーダンスを含む負荷インピーダンスが、高周波電源２が定常電力を出力するときの電源インピーダンスに整合すると判断する。そして、制御器５は、処理を終了する。 (Step S705)
The controller 5 determines that the current state of the matching device 4a is a matched state. That is, the controller 5 determines that the load impedance including the impedance of the current matching controller 4 matches the power supply impedance when the high-frequency power supply 2 outputs steady power. Then, the controller 5 ends the process.

（ステップＳ７０６）
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の電圧値を設定値Ｖ１に設定する。 (Step S706)
In the controller 5, the output power control unit 52 sets the voltage value of the output power control signal to the set value V1.

（ステップＳ７０７）
制御器５において、整合調整部５３は、コンデンサＣ１のキャパシタンスおよびコンデンサＣ１のキャパシタンスの少なくとも一方（整合器４ａのインピーダンス）を変化させることにより、負荷６のインピーダンスを変更する。その後、制御器５は、ステップＳ７０２の判定を再度実行する。 (Step S707)
In the controller 5, the matching adjustment unit 53 changes the impedance of the load 6 by changing at least one of the capacitance of the capacitor C1 and the capacitance of the capacitor C1 (impedance of the matching device 4a). After that, the controller 5 executes the determination in step S702 again.

上記により、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。 As described above, it is possible to accurately and smoothly search for a matching point in the steady output application mode while performing efficient heating and preventing destruction of the switching semiconductor.

なお、図７のステップＳ７０２の判定に用いるデータは、反射率であってもよい。詳細には、制御器５は、反射波電力が閾値Ｒ１よりも小さくなり、または、反射率が閾値Ｒ２（第２の閾値）よりも小さくなるように、進行波電力を変化させながら負荷インピーダンスを調整してもよい。また、制御器５は、反射波電力が閾値Ｒ１よりも小さくなり、または、反射率が閾値Ｒ２よりも小さくなるように、かつ、進行波電力が閾値Ｆ１と等しくなるか、または、閾値Ｆ１を超えない範囲においてできる限り大きくなるように変化させながら、負荷インピーダンスを調整してもよい。 The data used for the determination in step S702 in FIG. 7 may be reflectance. Specifically, the controller 5 adjusts the load impedance while changing the traveling wave power so that the reflected wave power becomes smaller than the threshold value R1 or the reflectance becomes smaller than the threshold value R2 (second threshold value). You may adjust. Further, in the controller 5, the reflected wave power becomes smaller than the threshold value R1, the reflectance becomes smaller than the threshold value R2, and the traveling wave power becomes equal to the threshold value F1, or the threshold value F1 is set. The load impedance may be adjusted while changing so as to be as large as possible within a range not exceeding.

さらに、制御器５は、ステップＳ７０２において、上記の判定を行いながら、例えば、調整開始からの経過時間、または、出力パワー制御信号の大きさが閾値に達したと判定した場合には、調整が完了したものとして、ステップＳ７０４の判定に移行してもよい。 Further, when the controller 5 determines in step S702 that the elapsed time from the start of adjustment or the magnitude of the output power control signal has reached the threshold value while performing the above determination, the adjustment is performed. Assuming that it has been completed, the process may proceed to the determination in step S704.

〔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、２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。 [Embodiment 3]
Embodiment 3 of the present invention will be described below. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the members having the same functions as the members described in the first and second embodiments, and the description thereof will not be repeated.

本実施形態に係る誘電加熱システム１の構成、および、整合器４、４ａの構成は、実施形態１または２と同様である。 The configuration of the dielectric heating system 1 and the configurations of the matching devices 4 and 4a according to the present embodiment are the same as those of the first or second embodiment.

図８は、本実施形態に係る制御器５の電力値モニタ部５１および出力パワー制御部５２の具体例を示すブロック図である。制御器５は、エラーアンプ（誤差増幅器）５４、および、リミッタ（信号制限変換器）５５を備えている。 FIG. 8 is a block diagram showing a specific example of the power value monitor unit 51 and the output power control unit 52 of the controller 5 according to the present embodiment. The controller 5 includes an error amplifier (error amplifier) 54 and a limiter (signal limiting converter) 55.

エラーアンプ５４は、検波器３から反射波電力検出値（反射電力）の信号を取得し、予め設定された閾値（第１の閾値）Ｒ１の信号を取得し、取得した２つの信号の差分に比例した信号を出力する。すなわち、エラーアンプ５４は、反射波電力検出値が閾値Ｒ１よりも大きい場合に出力を下げ、反射波電力検出値が閾値Ｒ１よりも小さい場合に出力を上げる。 The error amplifier 54 acquires a signal of the reflected wave power detection value (reflected power) from the detector 3, acquires a signal of a preset threshold value (first threshold value) R1, and uses the difference between the acquired two signals. Outputs a proportional signal. That is, the error amplifier 54 lowers the output when the reflected wave power detection value is larger than the threshold value R1, and raises the output when the reflected wave power detection value is smaller than the threshold value R1.

リミッタ５５は、エラーアンプ５４から出力された信号を取得し、当該信号に比例した信号を上限設定値の範囲内で高周波電源２に出力する回路である。リミッタ５５の出力は、高周波電源２に対する出力パワー制御信号になっている。なお、高周波電源２は、リミッタ５５からの出力パワー制御信号に比例した電力を出力する。 The limiter 55 is a circuit that acquires a signal output from the error amplifier 54 and outputs a signal proportional to the signal to the high frequency power supply 2 within the range of the upper limit set value. The output of the limiter 55 is an output power control signal for the high frequency power supply 2. The high frequency power supply 2 outputs power proportional to the output power control signal from the limiter 55.

上記により、高周波電源２には、反射波が閾値Ｒ１と等しくなるようなフィードバック制御がかかることになる。また、反射波が非常に小さい場合には、リミッタ５５にて設定された上限出力を出力することになる。 As described above, the high frequency power supply 2 is subjected to feedback control so that the reflected wave becomes equal to the threshold value R1. Further, when the reflected wave is very small, the upper limit output set by the limiter 55 is output.

さらに、上記によれば、本実施形態に係る制御器５を用いながら、整合器４、４ａの状態を変えることにより、反射が大きい場合には高周波電源２の出力を小さくし、反射が小さい場合には高周波電源２の出力を大きくするように動作することができる。 Further, according to the above, by changing the states of the matching devices 4 and 4a while using the controller 5 according to the present embodiment, the output of the high frequency power supply 2 is reduced when the reflection is large, and when the reflection is small. Can be operated so as to increase the output of the high frequency power supply 2.

したがって、高周波電源２から負荷に電力を印加する場合に、電源インピーダンスに整合する負荷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。 Therefore, when power is applied to the load from the high frequency power supply 2, the load impedance matching the power supply impedance can be adjusted accurately and smoothly.

〔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。 [Example of realization by software]
The control block (in particular, the power value monitor unit 51, the output power control unit 52, and the matching adjustment unit 53) of the controller 5 of the dielectric heating system 1 is a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like. It may be realized by hardware) or by software.

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。 In the latter case, the controller 5 includes a computer that executes the instructions of a program that is software that realizes each function. The computer includes, for example, at least one processor (control device) and at least one computer-readable recording medium that stores the program. Then, in the computer, the processor reads the program from the recording medium and executes it, thereby achieving the object of the present invention. As the processor, for example, a CPU (Central Processing Unit) can be used. As the recording medium, in addition to a "non-temporary tangible medium" such as a ROM (Read Only Memory), a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used. Further, a RAM (Random Access Memory) for expanding the above program may be further provided. Further, the program may be supplied to the computer via an arbitrary transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program. It should be noted that one aspect of the present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which the above program is embodied by electronic transmission.

〔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、上記電源部が負荷に印加する電力である定常電力を出力するときに当該電源部の出力インピーダンスである電源インピーダンスに整合する負荷インピーダンスであって、上記対象物、上記加熱部、および、上記可変部を含む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を調整する制御部と、を備え、上記制御部は、上記負荷インピーダンスを調整する場合に、上記出力電力および上記反射電力を参照して、上記電源インピーダンスと、上記負荷インピーダンスとが整合していないときに上記出力電力を小さくし、上記電源インピーダンスと、上記負荷インピーダンスとが整合しているときに上記出力電力を大きくする。 [Summary]
The dielectric heating system according to the first aspect of the present invention includes a power supply unit that outputs high-frequency electric power, a heating unit that heats an object by applying the electric power output from the power supply unit, and the power supply unit. A variable unit that is interposed between the heating unit and can change its own impedance, is interposed between the power supply unit and the variable unit, and is output from the power supply unit to the variable unit. The power supply when the output power, the detection unit that detects the output power reflected by the variable unit and returns to the power supply unit, and the steady power that is the power applied to the load by the power supply unit are output. A load impedance that matches the power supply impedance, which is the output impedance of the unit, and includes the object, the heating unit, and a control unit that adjusts the load impedance, which is the input impedance of the load including the variable unit. When adjusting the load impedance, the control unit refers to the output power and the reflected power to reduce the output power when the power supply impedance and the load impedance do not match. The output power is increased when the power supply impedance and the load impedance are matched.

上記の構成によれば、電源インピーダンスと、負荷インピーダンスとが整合していない場合には、出力電力が小さいため、反射波の大きさを抑制できるので、例えば、スイッチング半導体の破壊を防ぐことができる。一方、電源インピーダンスと、負荷インピーダンスとが整合している場合には、反射波が発生しないので、例えば、効率的な加熱を行うことができる。したがって、高周波電源から負荷に電力を印加する場合に、電源インピーダンスに整合する負荷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。 According to the above configuration, when the power supply impedance and the load impedance do not match, the output power is small and the magnitude of the reflected wave can be suppressed, so that, for example, destruction of the switching semiconductor can be prevented. .. On the other hand, when the power supply impedance and the load impedance are matched, the reflected wave is not generated, so that efficient heating can be performed, for example. Therefore, when power is applied to the load from the high frequency power supply, the load impedance matching the power supply impedance can be adjusted accurately and smoothly.

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、上記制御部が、上記反射電力が第１の閾値よりも小さくなり、または、上記出力電力に対する上記反射電力の割合である反射率が第２の閾値よりも小さくなるように、上記出力電力を変化させながら上記負荷インピーダンスを調整することとしてもよい。 In the dielectric heating system according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the control unit has a reflectance in which the reflected power is smaller than the first threshold value or is the ratio of the reflected power to the output power. The load impedance may be adjusted while changing the output power so that is smaller than the second threshold value.

上記の構成によれば、反射波の大きさを抑制できるので、例えば、スイッチング半導体の破壊を防ぐことができる。 According to the above configuration, the magnitude of the reflected wave can be suppressed, so that, for example, destruction of the switching semiconductor can be prevented.

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、上記制御部が、上記反射電力が第１の閾値よりも小さくなり、または、上記反射率が第２の閾値よりも小さくなるように、かつ、上記出力電力が第３の閾値と等しくなるか、または、第３の閾値を超えない範囲で大きくなるように変化させながら、上記負荷インピーダンスを調整することとしてもよい。 In the dielectric heating system according to the third aspect of the present invention, in the second aspect, the control unit causes the reflected power to be smaller than the first threshold value or the reflectance to be smaller than the second threshold value. In addition, the load impedance may be adjusted while changing the output power so as to be equal to or larger than the third threshold value within a range not exceeding the third threshold value.

上記の構成によれば、反射波の大きさ及び出力電力の大きさを抑制できるので、例えば、スイッチング半導体の破壊を防ぐことができる。 According to the above configuration, the magnitude of the reflected wave and the magnitude of the output power can be suppressed, so that, for example, the destruction of the switching semiconductor can be prevented.

本発明の態様４に係る誘電加熱システムは、上記態様３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、上記可変部の各インピーダンスについて、（１）上記反射電力が第１の閾値よりも小さく、かつ、上記出力電力が第３の閾値よりも小さいとの条件を満たすか否かを判定し、（２）（１）の条件を満たす場合に上記出力電力を増加させて（１）の判定に戻り、（１）の条件を満たさない場合に（３）の処理に進み、（３）上記反射率を算出し、上記反射率のうち最も小さい反射率に対応する、上記可変部のインピーダンスを含む上記負荷インピーダンスが、上記電源部が定常電力を出力するときの上記電源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。 In the dielectric heating system according to the fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the variable part can change the impedance discretely, and the control part can change the impedance of each of the variable parts (1). It is determined whether or not the condition that the power is smaller than the first threshold value and the output power is smaller than the third threshold value is satisfied, and if the conditions (2) and (1) are satisfied, the output power is satisfied. Is increased to return to the judgment of (1), and if the condition of (1) is not satisfied, the process proceeds to (3), (3) the above reflectance is calculated, and the reflectance is set to the smallest of the above reflectances. It may be determined that the load impedance including the impedance of the corresponding variable unit matches the power supply impedance when the power supply unit outputs steady power.

上記の構成によれば、最も小さい反射率に対応する、可変部のインピーダンスを用いるので、高周波電源から負荷に電力を印加する場合に、電源インピーダンスに整合する負荷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。 According to the above configuration, since the impedance of the variable part corresponding to the smallest reflectance is used, when power is applied to the load from the high frequency power supply, the load impedance matching the power supply impedance can be adjusted accurately and smoothly. Can be done.

本発明の態様５に係る誘電加熱システムは、上記態様３において、上記可変部が、連続的にインピーダンスを変更可能であり、上記制御部が、（１）上記反射電力が第１の閾値よりも小さく、かつ、上記出力電力が第３の閾値よりも小さいとの条件を満たすか否かを判定し、（２）（１）の条件を満たす場合に上記出力電力を増加させて（１）の判定に戻り、（１）の条件を満たさない場合に（３）の判定に進み、（３）上記出力電力が第３の閾値よりも大きく、かつ、上記反射電力がゼロであるとの条件を満たすか否かを判定し、（４）（３）の条件を満たす場合に（５）の処理に進み、（３）の条件を満たさない場合に上記可変部のインピーダンスを変更して（１）の判定に戻り、（５）現在の上記可変部のインピーダンスを含む上記負荷インピーダンスが、上記電源部が定常電力を出力するときの上記電源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。 In the dielectric heating system according to the fifth aspect of the present invention, in the third aspect, the variable unit can continuously change the impedance, and the control unit can: (1) have the reflected power more than the first threshold value. It is determined whether or not the condition that the output power is small and the output power is smaller than the third threshold value is satisfied, and if the conditions (2) and (1) are satisfied, the output power is increased to obtain the condition of (1). Returning to the determination, if the condition (1) is not satisfied, the determination proceeds to (3), and (3) the condition that the output power is larger than the third threshold value and the reflected power is zero. It is determined whether or not the conditions are satisfied, and if the conditions (4) and (3) are satisfied, the process proceeds to (5), and if the conditions (3) are not satisfied, the impedance of the variable portion is changed to (1). (5) It may be determined that the load impedance including the current impedance of the variable unit matches the power supply impedance when the power supply unit outputs steady power.

上記の構成によれば、出力電力が第３の閾値よりも大きく、かつ、反射電力がゼロである、可変部のインピーダンスを用いるので、高周波電源から負荷に電力を印加する場合に、電源インピーダンスに整合する負荷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。 According to the above configuration, since the impedance of the variable portion is used in which the output power is larger than the third threshold value and the reflected power is zero, the power supply impedance is set when power is applied to the load from the high frequency power supply. The matching load impedance can be adjusted accurately and smoothly.

本発明の態様６に係る誘電加熱システムは、上記態様１から５において、上記制御部が、上記検出部から上記反射電力の信号を取得し、予め設定された第１の閾値の信号を取得し、取得した２つの信号の差分に比例した信号を出力する誤差増幅器と、上記誤差増幅器から出力された信号を取得し、当該信号に比例した信号を上限設定値の範囲内で上記電源部に出力する信号制限変換器と、を備えていることとしてもよい。 In the dielectric heating system according to the sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects, the control unit acquires the reflected power signal from the detection unit, and acquires a preset first threshold signal. , An error amplifier that outputs a signal proportional to the difference between the two acquired signals, and an error amplifier that acquires the signal output from the error amplifier and outputs the signal proportional to the signal to the power supply unit within the range of the upper limit set value. It may be provided with a signal limiting converter.

上記の構成によれば、電源部には、反射電力が第１の閾値と等しくなるようなフィードバック制御がかかることになる。また、反射電力が非常に小さい場合には、信号制限変換器にて設定された上限値の信号を出力することになる。したがって、反射電力が大きい場合には電源部の出力電力を小さくし、反射電力が小さい場合には電源部の出力電力を大きくすることができる。 According to the above configuration, the power supply unit is subjected to feedback control so that the reflected power becomes equal to the first threshold value. Further, when the reflected power is very small, the signal of the upper limit value set by the signal limiting converter is output. Therefore, when the reflected power is large, the output power of the power supply unit can be reduced, and when the reflected power is small, the output power of the power supply unit can be increased.

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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.

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
Ｔターゲット（対象物）
５４エラーアンプ（誤差増幅器）
５５リミッタ（信号制限変換器）
６１電極（加熱部）
Ｒ１閾値（第１の閾値）
Ｒ２閾値（第２の閾値）
Ｆ１閾値（第３の閾値） 1 High frequency dielectric heating system 2 High frequency power supply (power supply unit)
3 Detector (detector)
4, 4a Matcher (variable part)
5 Controller (control unit)
6 Load T target (object)
54 Error amplifier (Error amplifier)
55 Limiter (Signal limit converter)
61 Electrode (heating part)
R1 threshold (first threshold)
R2 threshold (second threshold)
F1 threshold (third threshold)

Claims

A power supply unit that outputs high-frequency power and
A heating unit that heats an object by applying the electric power output from the power supply unit,
A variable unit that is provided between the power supply unit and the heating unit and can change its own impedance.
The output power that is interposed between the power supply unit and the variable unit and is output from the power supply unit to the variable unit, and the reflected power that the output power is reflected by the variable unit and returned to the power supply unit. With a detector that detects
A load impedance that matches the power supply impedance, which is the output impedance of the power supply unit, when the power supply unit outputs steady power, which is the power applied to the load, and is the object, the heating unit, and the variable unit. A control unit that adjusts the load impedance, which is the input impedance of the above load, including
With
The control unit
When adjusting the load impedance, the output power and the reflected power are referred to, and when the power supply impedance and the load impedance are not matched, the output power is reduced, and the power supply impedance and the power supply impedance are adjusted. A dielectric heating system characterized in that the output power is increased when the load impedance is matched.

The control unit changes the output power so that the reflected power becomes smaller than the first threshold value or the reflectance, which is the ratio of the reflected power to the output power, becomes smaller than the second threshold value. The dielectric heating system according to claim 1, wherein the load impedance is adjusted while the load impedance is adjusted.

In the control unit, the reflected power becomes smaller than the first threshold value, or the reflectance becomes smaller than the second threshold value, and the output power becomes equal to the third threshold value. The dielectric heating system according to claim 2, wherein the load impedance is adjusted while changing the load impedance so as not to exceed a third threshold value.

The above variable part can change the impedance discretely,
The control unit
For each impedance of the above variable part
(1) It is determined whether or not the condition that the reflected power is smaller than the first threshold value and the output power is smaller than the third threshold value is satisfied.
(2) When the condition of (1) is satisfied, the output power is increased to return to the determination of (1), and when the condition of (1) is not satisfied, the process proceeds to (3).
(3) Calculate the above reflectance and calculate
A claim characterized in that it is determined that the load impedance including the impedance of the variable portion corresponding to the smallest reflectance among the reflectances matches the power supply impedance when the power supply unit outputs steady power. Item 3. The dielectric heating system according to Item 3.

The impedance of the variable part can be changed continuously, and the impedance can be changed continuously.
The control unit
(1) It is determined whether or not the condition that the reflected power is smaller than the first threshold value and the output power is smaller than the third threshold value is satisfied.
(2) When the condition of (1) is satisfied, the output power is increased to return to the judgment of (1), and when the condition of (1) is not satisfied, the judgment of (3) is proceeded.
(3) It is determined whether or not the condition that the output power is larger than the third threshold value and the reflected power is zero is satisfied.
(4) If the condition of (3) is satisfied, the process proceeds to (5), and if the condition of (3) is not satisfied, the impedance of the variable portion is changed to return to the determination of (1).
(5) The dielectric heating system according to claim 3, wherein the load impedance including the current impedance of the variable unit is determined to match the power supply impedance when the power supply unit outputs steady power. ..

The control unit
An error amplifier that acquires a signal of the reflected power from the detection unit, acquires a signal of a preset first threshold value, and outputs a signal proportional to the difference between the two acquired signals.
A signal limiting converter that acquires the signal output from the error amplifier and outputs a signal proportional to the signal to the power supply unit within the range of the upper limit set value.
The dielectric heating system according to any one of claims 1 to 5, wherein the dielectric heating system is provided.