JP2021150178A - 発熱装置、及び発熱装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱量を高める。【解決手段】周波数を可変可能な高周波電力源１と、高周波電力源１に接続した発熱素子４と、発熱素子４の発熱量（温度変化）と、発熱素子４の温度変化の測定値を、発熱素子４に供給される高周波電力と同一の直流電力が発熱素子４に供給されたときの温度変化の値で除算した除算値が最大となる周波数ｆの近傍で高周波電力源１を駆動させる制御装置５０とを備える。また、発熱素子が抵抗器であれば、前記除算値が最大となる周波数ｆは、２〜３０ＭＨｚである。【選択図】図１

Description

本発明は、発熱装置、及び発熱装置の制御方法に関し、例えば、抵抗器を高周波電力で発熱させる発熱装置に関する。

素材を加熱溶融する装置やストーブとして、電熱線を用いた発熱装置が多く使用されている。例えば、特許文献１には、スイッチング制御により、発熱量を一定にするスイッチング制御式電熱回路が開示されている。

特開平4−３３７２７２号公報

特許文献１の技術は、電熱線に印加する矩形波の周波数を固定したものである。そのため、電熱線（発熱素子）の発熱量の最適化には限界がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発熱素子の発熱量を高めることができる発熱装置、及び発熱装置の制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の発熱装置は、周波数を可変可能な高周波電力源（１）と、前記高周波電力源に接続した発熱素子（抵抗器４）と、前記発熱素子の発熱量（例えば、温度変化測定値）を、前記発熱素子に入力される高周波電力（例えば、発熱素子に供給される高周波電力と同一の直流電力が発熱素子に供給されたときの温度変化の値）で除算した除算値が最大となる周波数の近傍で前記高周波電力源を駆動させる制御装置（５０）と、を備えることを特徴とする。なお、括弧内の符号や文字は、実施形態において付した符号等であって、本発明を限定するものではない。

本発明によれば、発熱素子の発熱量を高めることができる。

本発明の第１実施形態である発熱装置の構成図である。 ＲＬＣ直列回路の電圧ベクトル図である。 本発明の第２実施形態である発熱装置の構成図である。 抵抗器の両端電圧の周波数特性を示す図である。 抵抗器に流れる電流の周波数特性を示す図である。 直流供給電力と抵抗器の温度変化との関係を示す図である。 抵抗器の温度変化の周波数特性である。 抵抗器の温度変化測定値と温度変化予想値との割合を示す図である。 抵抗器の温度変化と抵抗値との関係を示す図である。 抵抗器の両端電圧の周波数特性を示す図である。 抵抗器に流れる電流の周波数特性を示す図である。 直流供給電力と、抵抗器の温度変化との関係を示す図である。 抵抗器の温度変化の周波数特性である。 抵抗器の温度変化測定値と温度変化予想値との割合を示す図である。 抵抗器の温度変化と抵抗値との関係を示す図である。 Ｒ回路の実効電圧測定値の周波数特性を示す図である。 Ｒ回路の実効電流測定値の周波数特性を示す図である。 抵抗器の温度変化の周波数特性を示す図である。 Ｒ回路の温度変化測定値を温度変化予想値で除した値の周波数特性を示す図である。 固定コンデンサの両端電圧の周波数特性である。 固定コンデンサに流れる電流の周波数特性である。 電流測定値を電流計算値で除した電流比の周波数特性である。 電流プローブの周波数特性を示す図である。 一般的な抵抗器の周波数特性を示す図である。 制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本実施形態を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である発熱装置の構成図である。
発熱装置１００は、高周波電力源としてのファンクションジェネレータ１と、ＲＬＣ直列回路１０と、測定装置としてのオシロスコープ３０と、電流プローブ２０と、熱電対４０と、制御装置５０とを備える。ＲＬＣ直列回路１０は、可変コンデンサ２と、コイル３と、発熱素子としての抵抗器４との直列回路である。

ファンクションジェネレータ１は、任意の周波数で任意の波形を発生することができる装置であるが、本実施形態では、信号ｆで周波数可変可能な正弦波発生器として使用する。ここでは、周波数２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ程度の正弦波を想定している。

ファンクションジェネレータ１は、例えば、YOKOGAWA FG410である。正弦波の振幅周波数特性は、５ＭＨｚ〜２０ＭＨｚで±０．３ｄＢであり、２０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚで±０．５ｄＢである。このファンクションジェネレータ１は、デジタル直接合成シンセサイザが波形生成し、Ｄ／Ａ変換器、ローパスフィルタを介してアナログ信号を出力する。つまり、ファンクションジェネレータ１は、共振回路を有していない。

可変コンデンサ２は、キャパシタンスＣを可変することができるコンデンサである。コイル３は、インダクタンスＬのコイルである。コイル３は、例えば、線径０．５５［ｍｍ］のエナメル線を、内径１４［ｍｍ］、高さ１０［ｍｍ］に形成したものである。抵抗器４は、膜厚タイプである。可変コンデンサ２とコイル３と抵抗器４とは直列接続されており、ＲＬＣ直列回路１０を構成する。ＲＬＣ直列回路１０は、ファンクションジェネレータ１により、正弦波高周波電圧が印加される。ＲＬＣ直列回路１０は、可変コンデンサ２のキャパシタンスＣを可変して共振状態で使用する。

オシロスコープ３０は、複数のチャンネルの電圧波形を観測する測定装置であり、何れかのチャンネルで電圧測定に使用される。オシロスコープ３０は、電圧プローブが抵抗器４の両端に接続されており、抵抗器４の両端電圧Ｖ_Ｒを測定する。オシロスコープ３０は、例えば、YOKOGAWA DLM2034である。このオシロスコープの周波数帯域（≧−３ｄＢ）は、±３ｄｉｖの正弦波入力時、１００ｍＶ〜１００Ｖ／ｄｉｖのレンジで ２５０ＭＨｚであり、２０ｍＶ〜５０ｍＶ／ｄｉｖのレンジで ３００ＭＨｚである。この周波数帯域は、ファンクションジェネレータ１が出力する正弦波の周波数範囲２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚに対して十分に広い。

電流プローブ２０は、オシロスコープ３０の他のチャンネルに接続し、ＲＬＣ直列回路１０に流れる電流を測定するものである。電流プローブ２０は、導線をクランプする方式であり、抵抗分圧による誤差を生じない。電流プローブ２０は、例えば、YOKOGAWA 701918である。この電流プローブ２０の定格は、周波数１２０ＭＨｚで−３ｄＢである。熱電対４０は、抵抗器４の温度（表面温度）を測定するためのものであり、制御装置５０が測定温度を取り込む。

制御装置５０は、測定回路５０ａ及び制御回路５０ｂを有している。
測定回路５０ａは、熱電対４０が取得した温度情報を取り込む機能部である。制御回路５０ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、オシロスコープ３０及びファンクションジェネレータ１を制御する機能部である。制御回路５０ｂは、抵抗器４が発熱する発熱量と、抵抗器４に供給される高周波電力との比が最大になるようにファンクションジェネレータ１の発振周波数を制御する。また、抵抗器４の温度変化（温度上昇）は、抵抗器４が発熱する発熱量に比例する。そのため、制御回路５０ｂは、抵抗器４の表面温度と、抵抗器４に供給される高周波電力との比が最大になるようにファンクションジェネレータ１の発振周波数を制御することになる。

図２は、ＲＬＣ直列回路の交流電圧ベクトル図である。
ＲＬＣ直列回路１０（図１）は、可変コンデンサ２とコイル３と抵抗器４との直列回路である。可変コンデンサ２の両端電圧Ｖ_Ｃと、コイル３の両端電圧Ｖ_Ｌとは位相が反転している。また、抵抗器４の両端電圧Ｖ_Ｒは、Ｖ_Ｃ及びＶ_Ｌに対して位相が９０°ずれている。可変コンデンサ２のキャパシタンスＣを調整し、共振させることにより、｜Ｖ_Ｃ｜＝｜Ｖ_Ｌ｜となる。結果的に、ＲＬＣ直列回路１０のインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｒとなる。つまり、可変コンデンサ２及びコイル３を削除した回路でも構わない。なお、配線に用いられる０．７φ程度のリード線の単位長さ当りのインダクタンスｌは、ｌ≒１０^−６［Ｈ／ｍ］である。リアクタンスは、周波数１０［ＭＨｚ］で６０［Ω／ｍ］程度あるが、共振により無視できる。

後記するように、特定の周波数帯（例えば、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、好ましくは４ＭＨｚ〜２６ＭＨｚ）の高周波電力が抵抗器４に供給されたときの発熱量（温度変化）は、該高周波電力と同一の直流電力が抵抗器４に供給されたときの発熱量（温度変化）よりも大きいことを、我々は発見した。本実施形態の発熱装置１００は、このことを利用したものである。

（第２実施形態）
まず、第２実施形態の構成について説明し、第１実施形態と比較しつつ特性評価を行う。

図３は、本発明の第２実施形態である発熱装置の構成図である。
発熱装置２００は、正弦波発生器としてのファンクションジェネレータ１と、抵抗器４と、測定装置としてのオシロスコープ３０と、電流プローブ２０と、熱電対４０と、制御装置５０とを備える。つまり、第２実施形態では、ファンクションジェネレータ１は、抵抗器４のみに接続されている点が特徴である。この抵抗器４のみの回路をＲ回路１１ともいう。

（特性評価）
以下、第１実施形態の発熱装置１００及び第２実施形態の発熱装置２００の電気特性、及び温度変化特性について説明する。

図４は、抵抗器の両端電圧の周波数特性を示す図であり、図５は、抵抗器に流れる電流の周波数特性を示す図である。
横軸は、ファンクションジェネレータ１の周波数［ＭＨｚ］であり、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚまで測定している。図４の縦軸は、抵抗器４の両端の実効電圧［Ｖ］である。実線は、ＲＬＣ直列回路１０の抵抗器４の実効電圧測定値であり、破線は、Ｒ回路１１の実効電圧測定値である。また、一点鎖線は、ＲＬＣ直列回路１０及びＲ回路１１の実効電圧計算値である。同様に、図５の縦軸は、抵抗器４に流れる実効電流［ｍＡ］である。実線は、ＲＬＣ直列回路１０の抵抗器４に流れる実効電流測定値であり、破線は、Ｒ回路１１に流れる実効電流測定値である。また、一点鎖線は、ＲＬＣ直列回路１０及びＲ回路１１の実効電流計算値である。

ここで、ＲＬＣ直列回路１０及びＲ回路１１の計算値は、以下のように演算している。ファンクションジェネレータ１の出力設定電圧２０Ｖｐ−ｐ（実効電圧７．０７Ｖ）、出力インピーダンス５０Ωなので、実効電圧計算値は、７．０７Ｖ×｛４７Ω／（４７Ω＋５０Ω）｝＝３．４２６Ｖである。また、実効電流計算値は、３．４２６Ｖ／４７Ω＝７２．９ｍＡである。

ＲＬＣ直列回路１０及びＲ回路１１の実効電圧測定値及び実効電流測定値は、周波数の増加に伴い、徐々に低下している。特に、実効電流測定値（図５）は、実効電圧測定値（図４）の約２倍の勾配で低下している。また、ＲＬＣ直列回路１０とＲ回路１１との差は、少ない。

図６は、直流供給電力と抵抗器の温度変化との関係を示す図である。
横軸は、抵抗器４に流した直流電流の値の２乗に抵抗値（４７Ω）を乗算した直流電力［ｍＷ］である。例えば、抵抗値４７［Ω］の抵抗器４に直流電流７２．９［ｍＡ］を流したときの直流電力の計算値は、２５０［ｍＷ］である。縦軸は、抵抗器４に直流電流を流し、熱電対４０で測定した表面温度の温度変化［℃］である。温度変化Ｔ１は、抵抗器４の温度（Ｔ２）及び外気温度（Ｔ０）を測定し、Ｔ１＝（Ｔ２−Ｔ０）としている。温度変化の勾配は、例えば、Ｗ１＝１７４［ｍＷ］のときに温度変化Ｔ３＝１０℃なので、０．０５７５［℃／ｍＷ］である。

図７は、抵抗器の温度変化の周波数特性である。
横軸は、ファンクションジェネレータ１の周波数［ＭＨｚ］であり、周波数は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚまで測定している。縦軸は、熱電対４０で測定した抵抗器４の表面温度の温度変化［℃］である。実線は、ＲＬＣ直列回路１０（図１）の温度変化測定値であり、破線は、Ｒ回路１１（図３）の温度変化測定値である。一点鎖線は、ＲＬＣ直列回路１０の温度変化予想値であり、二点鎖線は、Ｒ回路１１の温度変化予想値である。

ＲＬＣ直列回路１０及びＲ回路１１において、温度変化予想値は、抵抗器４に供給される高周波電力（抵抗値（４７Ω）×実効電流（図５）^２）と同一の直流電力［ｍＷ］が抵抗器４に供給されたときに測定した表面温度（直流での表面温度）の温度変化（図６）である。なお、高周波電力（実効電圧（図４）×実効電流（図５））と同一の直流電力が抵抗器４に供給されたとしても、図６と同様の傾向を示す。

温度変化測定値と温度変化予想値との双方が、周波数の増加に伴い、徐々に低下している。また、温度変化測定値（実線、破線）は、温度変化予想値（一点鎖線、二点鎖線）を超えている点が特徴的である。つまり、高周波による温度変化（温度上昇）が直流による温度変化（温度上昇）を超えている点が特徴的である。

図８は、抵抗器の温度変化測定値の温度変化予想値に対する割合を示す図である。
横軸は、ファンクションジェネレータ１の周波数［ＭＨｚ］であり、周波数は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚまで測定している。縦軸は、抵抗器４の温度変化測定値を温度変化予想値で除した値［％］である。実線は、ＲＬＣ直列回路１０での割合であり、破線は、Ｒ回路１１での割合である。一点鎖線は、（ＲＬＣ直列回路１０での割合−Ｒ回路１１での割合）である。

温度変化測定値が温度変化予想値を超えているので（図７）、ＲＬＣ直列回路１０及びＲ回路１１の温度変化の割合は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚで１００％以上になっている。例えば、ＲＬＣ直列回路１０では、１６ＭＨｚでピーク値１６１％である。つまり、特定の周波数帯（例えば、４ＭＨｚ〜２６ＭＨｚ）の高周波電力が抵抗器４に供給されたときの温度変化は、該高周波電力と同一の直流電力が抵抗器４に供給されたときの温度変化よりも大きいことを、我々は発見した。

また、ＲＬＣ直列回路１０での割合（実線）は、Ｒ回路１１の割合（破線）よりも大きく、その差（一点鎖線）は、１０％〜２０％である。つまり、可変コンデンサ２及びコイル３の直列回路は、実質的に、１０％〜２０％、抵抗器４の発熱量に影響を及ぼしている。

図９は、抵抗器の温度変化と抵抗値との関係を示す図である。
横軸は、抵抗器４に直流電流を流したときの温度変化［℃］であり、縦軸は、抵抗値［Ω］である。温度が変化しても抵抗値は約４７［Ω］と固定している。

次に、抵抗器４の抵抗値をＲ＝４７［Ω］からＲ＝１２０［Ω］まで増加して、同様の測定を行った。その他の測定条件は、図４〜図９と同様である。

図１０は、抵抗器の両端電圧の周波数特性を示す図であり、図１１は、抵抗器に流れる電流の周波数特性を示す図である。図１２は、直流供給電力と、抵抗器の温度変化との関係を示す図である。図１３は、抵抗器の温度変化の周波数特性である。図１４は、抵抗器の温度変化測定値の温度変化予想値に対する割合を示す図である。図１５は、抵抗器の温度変化と抵抗値との関係を示す図である。

実効電圧及び実効電流の計算値は、以下のように演算している。
ファンクションジェネレータ１は、出力電圧の実効値７．０７Ｖ、出力インピーダンス５０Ωなので、実効電圧計算値は、７．０７Ｖ×｛１２０Ω／（１２０Ω＋５０Ω）｝＝４．９９Ｖである。また、実効電流計算値は、４．９９Ｖ／１２０Ω＝４１．６ｍＡである。この実効電圧・電流計算値に相当する直流電力は、２０７．５［ｍＷ］である。

抵抗器４の抵抗値をＲ＝４７［Ω］からＲ＝１２０［Ω］まで増加しても、傾向の変化は無い。なお、直流電力２０７．５［ｍＷ］は、抵抗値４７［Ω］のときに供給される直流電力２５０［ｍＷ］よりも少ないので、図１４の温度変化は、図７の温度変化よりも少ない。また、図１４の温度変化の割合では、ＲＬＣ直列回路（実線）が１４ＭＨｚでピーク１７１％を示している。

これらの結果から、４ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ（好ましくは、１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ、さらに好ましくは、１３ＭＨｚ〜１７ＭＨｚ）の高周波電力を抵抗器４に供給したときの発熱量は、該高周波電力に相当する直流電力を抵抗器４に供給したときの発熱量よりも多い、ということが云える。

次に、Ｒ回路の実効電圧、実効電流、抵抗器４の温度変化、（温度変化測定値／温度変化予想値）を横軸の周波数を対数にして評価する。Ｒ回路は、抵抗値４７Ωの抵抗器４のみの回路である。

図１６は、Ｒ回路の実効電圧測定値の周波数特性を示す図であり、図１７は、Ｒ回路の実効電流測定値の周波数特性を示す図である。横軸は周波数［Ｈｚ］であり、図１６の縦軸は実効電圧［Ｖ］であり、図１７の縦軸は、実効電流［ｍＡ］である。図１６，１７の何れも、実線が測定値であり、破線が計算値である。

また、図１８は、抵抗器４の温度変化の周波数特性を示す図である。横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸は温度［℃］である。実線が測定値であり、破線が予想値である。この温度変化予想値は、抵抗値×実効電流^２で演算した交流電力に相当する直流電力を抵抗器４に供給したときの温度上昇である。

電圧実効値（図１６）は、周波数１０ＭＨｚ付近から直線的に低下し、電流実効値（図１７）は、５ＭＨｚ付近から直線的に緩やかに低下する。一方、温度変化（図１８）は、予想値が５ＭＨｚ付近から直線的に低下しているのに対し、測定値は、１０ＭＨｚ近傍から急激に低下している。つまり、実効電流測定値（図１７）が５ＭＨｚ付近から直線的に緩やかに低下しているのに対し、温度変化測定値（図１８）は、１０ＭＨｚ近傍から急激に低下する減少が生じている。

図１９は、Ｒ回路の温度変化測定値の温度変化予想値に対する割合の周波数特性を示す図である。横軸は、周波数［Ｈｚ］であり、縦軸は、割合［％］である。
温度変化測定値／温度変化予想値は、５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚにてピークが発生する。つまり、５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚでは、高周波電力による発熱量が直流電力による発熱量を上回っている。この現象は、電子の運動エネルギの上昇のためと考えられる。この電子の運動エネルギは、電流の自由電子と抵抗の原子の電子との衝突で熱エネルギに変換される。

（Ｃ回路）
次に、キャパシタンスＣ＝５［ｐＦ］の固定コンデンサに正弦波電圧を印加し、正弦波電流を測定するＣ回路について、周波数を可変した周波数特性を測定した。なお、固定コンデンサは、発熱しないが、特定の周波数帯（例えば、５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）で測定電流値が変化するか否か検討する意義がある。

図２０は、固定コンデンサの両端電圧の周波数特性である。横軸は、周波数［ＭＨｚ］であり、縦軸は、電圧［Ｖ_０−ｐ］である。実線は、計算値であり、固定コンデンサを接続していない状態の無負荷電圧計算値である。一点鎖線は、固定コンデンサを接続した状態の電圧測定値である。測定値の方が計算値よりも電圧が低下している。

図２１は、固定コンデンサに流れる電流の周波数特性である。横軸は、周波数［ＭＨｚ］であり、縦軸は、電流［ｍＡ_ｐ−ｐ］である。実線は、Ｉ＝ωＣＶで計算した計算値である。一点鎖線は電流測定値である。電流測定値の方が電流計算値を上回っている。

図２２は、電流測定値の電流計算値に対する割合の周波数特性である。
横軸は、周波数［ＭＨｚ］であり、縦軸は、電流測定値の電流計算値に対する割合［％］である。周波数２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚで１００％を超えている。この現象は、固定コンデンサの負極で電子の運動エネルギが上昇し、固定コンデンサの正極で自由電子が押し出され、結果的に電流が増加したものと考えられる。なお、周波数２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ以外の他の周波数では、電子の運動エネルギが増加しないので、電流の増加現象も生じない。

ここで、電流プローブ２０（図１）及び抵抗器４の周波数特性の影響について検討する。

図２３は、電流プローブの周波数特性を示す図である。
横軸は、周波数［Ｈｚ］であり、縦軸は、Ｇａｉｎ［ｄＢ］である。電流プローブ２０の定格は、周波数１２０ＭＨｚで−３ｄＢである。電流プローブ２０は、１ＭＨｚ以下の低い周波数では、Ｇａｉｎ≒０であるが、破線で示す数ＭＨｚ〜３０ＭＨｚでＧａｉｎが若干低下し、１００ＭＨｚ近傍でＧａｉｎが戻る性質を有している点が特徴的である。

この電流プローブ２０の特徴的性質により、電流測定値を電流計算値で除した電流比（図１９）が周波数２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚで１００％を超える現象を説明し得る。また、周波数の増加によって生じる抵抗器４に流れる実効電流（図５、図１１）の低下が実効電圧（図４、図１０）の低下よりも大きいことも説明し得る。

しかしながら、抵抗器４に供給される高周波電力は、Ｒ×Ｉ^２で計算していたが、Ｒ×Ｉ×Ｖで計算しても、温度変化の傾向に大きな変化がない。つまり、抵抗器４の両端の実効電圧（図４）にも、周波数依存性がある。したがって、周波数２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚでは、電子の運動エネルギの上昇のため、発熱量が増加したとの発見は、電流プローブ２０の周波数特性では否定されない。

図２４は、一般的な抵抗器の周波数特性を示す図である。
横軸は、周波数［ＭＨｚ］であり、縦軸は、直流からのインピーダンス変化ΔＺ［％］である。抵抗器４のインピーダンスの変化ΔＺは、１００ＭＨｚ以上で大きくなっている。言い換えれば、ファンクションジェネレータ１の出力正弦波の周波数２〜３０ＭＨｚ程度では、抵抗器４のインピーダンスの変化ΔＺは、無視できる。

図２５は、制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
このフロー（Ｓ１０）は、第１，２実施形態の制御装置５０が逐次実行するものである。
制御装置５０は、まず、抵抗器４の高周波入力電力の計測・演算を行う（Ｓ１）。このとき、抵抗器４の抵抗値Ｒに高周波電流測定値の二乗を乗算した値を高周波入力電力とする。

Ｓ１の処理後、制御装置５０は、Ｓ１で演算した高周波入力電力と同一の直流電力が抵抗器４に供給されたとしたときの温度変化の予想値を、テーブル（図６，１２をテーブルにしたもの）を参照して求める（Ｓ２）。Ｓ２の処理後、制御装置５０は、抵抗器４の温度変化を測定する（Ｓ３）。Ｓ３の処理後、制御装置５０は、Ｓ３で測定した抵抗器４の温度変化測定値と、Ｓ２で求めた温度変化の予想値との比を演算する（Ｓ４）。Ｓ４の処理後、制御装置５０は、Ｓ４で演算した比が所定範囲以下であったり、その比が所定幅以上低下したりしたか否か判定する（Ｓ５）。

Ｓ４で演算した比が所定範囲以下であったり、その比が所定幅以上低下したりしたときには（Ｓ５でＹｅｓ）、制御装置５０は、Ｓ４で演算した比が基準値又は前回の値よりも増加したか低下したか否か判定する（Ｓ６）。ここで、初回のループでは基準値（例えば、Ｓ５の所定範囲の中間値）を使用し、２回目以降のループでは前回の値を使用する。

Ｓ６の処理後、Ｓ４で演算した比が増加していたとき（Ｓ６で増加）、制御装置５０は、ファンクションジェネレータ１の周波数を、同一方向に修正する（Ｓ７）。一方、Ｓ４で演算した比が低下していたとき（Ｓ６で低下）、制御装置５０は、ファンクションジェネレータ１（図１）の周波数を、逆方向に修正する（Ｓ８）。Ｓ７，８の処理後、制御装置５０は、処理をＳ１に戻し、高周波入力電力の計測や演算を繰り返す。また、Ｓ４で演算した比が所定範囲以下であったり、その比が所定幅以上低下したりしなかったときや（Ｓ５でＮｏ）、Ｓ６で比の変化がなかったときには（Ｓ６で変化無し）、制御装置５０は、このフローを終了する。

つまり、このフロー（Ｓ１０）は、抵抗器４の温度変化測定値と、抵抗器４に供給される高周波入力電力と同一の直流電力が抵抗器４に供給されたとしたときの温度変化の予想値との比（除算値）が所定範囲以下であったり、その比が所定幅以上低下したりしたときには、その比が最大になるように、駆動回路１３０（図２５）やファンクションジェネレータ１（図１）の周波数を修正する。

言い換えれば、制御装置５０は、抵抗器４の発熱量を、抵抗器４に供給される高周波入力電力で除算した除算値が最大となる周波数の近傍でファンクションジェネレータ１（図１）を駆動させる。

１ ファンクションジェネレータ（正弦波発振器、高周波電力源）
２ 可変コンデンサ
３ コイル
４ 抵抗器（発熱素子）
１０ ＲＬＣ直列回路
１１ Ｒ回路
２０ 電流プローブ
３０ オシロスコープ（測定装置）
４０，４１ 熱電対
５０ 制御装置
１００，２００ 発熱装置

Claims (7)

1. 周波数を可変可能な高周波電力源と、
   前記高周波電力源に接続した発熱素子と、
   前記発熱素子の温度変化の測定値を、前記発熱素子に供給される高周波電力と同一の直流電力が前記発熱素子に供給されたときの温度変化の値で除算した除算値が最大となる周波数の近傍で前記高周波電力源を駆動させる制御装置と、
   を備えることを特徴とする発熱装置。
2. 周波数を可変可能な高周波電力源と、
   前記高周波電力源に接続した発熱素子と、
   前記発熱素子の発熱量を、前記発熱素子に供給される高周波電力で除算した除算値が最大となる周波数の近傍で前記高周波電力源を駆動させる制御装置と、
   を備えることを特徴とする発熱装置。
3. 前記発熱素子の温度変化の測定値を、前記発熱量と見なし、
   前記制御装置は、前記測定値を、前記発熱素子に供給される高周波電力と同一の直流電力が前記発熱素子に供給されたときの温度変化の値で除算して、前記除算値を演算する
   ことを特徴とする請求項２に記載の発熱装置。
4. 前記発熱素子は、抵抗器であり、
   前記除算値が最大となる周波数は、２〜３０ＭＨｚである
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の発熱装置。
5. 前記制御装置は、前記除算値が所定値よりも低下したときに、前記周波数を変動させる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の発熱装置。
6. 前記制御装置は、前記除算値が所定幅以上低下したとき、前記周波数を変動させる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の発熱装置。
7. 周波数を可変可能な高周波電力源と、前記高周波電力源に接続した発熱素子とを備える発熱装置の制御装置が実行する制御方法であって、
   前記発熱素子の温度変化の測定値を前記発熱素子に入力される高周波電力と同一の直流電力が前記発熱素子に供給されたときの温度変化で除算した除算値が最大となる周波数の近傍で前記高周波電力源を駆動させるステップを実行する
   ことを特徴とする発熱装置の制御方法。

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