JP3815297B2 - 高周波解凍装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用や業務用に使用され、高周波電界を用いて被解凍物などの解凍を行う高周波解凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高周波解凍装置としては、特開平８−２５５６８２号公報に記載されているようなものがあった。図１３は、前記公報に記載された従来の高周波解凍装置を示すものである。
【０００３】
図１３において、高圧電源５および高周波電源６によって、加熱室１内の上部電極板２と下部電極板３の間に高周波の高電圧を供給し、両電極板の間に高周波電界を生じさせることによって、被解凍物の誘電加熱を行わせるものであった。
【０００４】
また、インピーダンス整合回路としては、図１４に従来の技術として示されている共振コンデンサ５１、共振用可変コイル５２を直列に接続し、その上に高周波トランス５３を設けて構成した直列共振回路の構成を、実施例においても使用したものであり、その上で共振用可変コイル５２の損失を低減させるという効果をあげることが効果として述べられているものであった。
【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解凍装置では、解凍中における被解凍物の物性変化に対応して、インピーダンス整合回路の構成要素の定数を適切に変化させるという構成は全く述べられておらず、よって現実には完全な凍結状態から解凍終了時まで、継続して効率よく解凍動作を行わせることは困難なものであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の高周波解凍装置は、電極板と、前記電極板に高周波電力を供給する高周波電源と、前記電極板に接続され可変リアクタンス素子および前記高周波電源の負荷を検知する検知回路を有する自動整合回路とを有し、前記自動整合回路は、前記検知回路の出力信号を受け、前記可変リアクタンス素子を可変する構成とする。
【０００７】
これによって、解凍中における、被解凍物の物性変化に対応して、自動整合回路の構成要素の定数を、適切に変化させ、完全な凍結状態から解凍終了時まで、継続して効率よく、解凍動作を行わせることが、できるものとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
第１の発明は、電極板と、電極板に高周波電力を供給する高周波電源と、自動整合回路を有し、自動整合回路は、出力端子に直列接続した可変コイルと、入力端子に並列接続した可変コンデンサを有し、自動整合回路は、入力電圧を検知する電圧検知手段と、入力電流を検知する電流検知手段とを有し、自動整合回路は、電圧検知手段および電流検知手段から入力され自動整合回路の入力電圧と入力電流の位相差に応じた信号を出力する位相検知手段を有し、電圧検知手段の出力を高周波電源が安定に動作する所定値とする可変コンデンサの可変と、位相検知手段の出力を高周波電源が安定に動作する所定値とする可変コイルの可変を交互に行うものである。
【０００９】
第２の発明は、電極板と、電極板に高周波電力を供給する高周波電源と、自動整合回路を有し、自動整合回路は、出力端子に直列接続した可変コイルと、入力端子に並列接続した可変コンデンサを有し、自動整合回路は、入力電圧を検知する電圧検知手段と、入力電流を検知する電流検知手段とを有し、自動整合回路は、電圧検知手段および電流検知手段から入力され自動整合回路の入力電圧と入力電流の位相差に応じた信号を出力する位相検知手段と、電圧検知手段と電流検知手段から入力され自動整合回路の入力インピーダンスの絶対値と高周波電源が安定に動作する所定値との差に応じた信号を出力するロード検知手段とを有し、前記ロード検知手段の出力をほぼ零とする可変コンデンサの可変と、位相検知手段の出力を高周波電源が安定に動作する所定値とする可変コイルの可変を交互に行
うものである。
【００１０】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の高周波解凍装置において、自動整合回路が、可変コイルの可変を完了してから可変コンデンサの可変を開始するまでの時間は、可変コンデンサの可変を完了してから可変コイルの可変を開始するまでの時間よりも大とするものである。
【００１１】
そして、これら第１〜３の発明により、可変コイルと可変コンデンサを交互に可変することで解凍動作中の被解凍物の物性変化に対応した自動整合回路の定数の可変が適切に行われ、高周波電源の安定かつ高効率の運転による解凍性能の確保ができる。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における高周波解凍装置の回路図を示すものである。
【００１４】
図１において、水平に設けられた２枚の電極板１０１、１０２によってなる電極１０３は、間に冷凍食品などの被解凍物１０４を載置する構成となっている。
【００１５】
さらに電極板１０１、１０２に高周波電力を供給する高周波電源１０５と、電極板１０１に接続された自動整合回路１０６を有し、自動整合回路１０６は、出力端子に直列接続した可変コイル１０７によって実現した第１の可変リアクタンス素子１０８と、入力端子に並列接続した可変コンデンサ１０９によって構成した第２の可変リアクタンス素子１１０を有している。
【００１６】
自動整合回路１０６は、また検知回路１１１と、マイクロコンピュータによって実現された制御回路１１２を有しており、検知回路１１１の出力信号Ｅ、Ｆを受け、第１の可変リアクタンス素子１０８および第２の可変リアクタンス素子１１０を可変するものとなっている。
【００１７】
高周波電源１０５は、ＭＯＳＦＥＴによって構成した１３．５６ＭＨｚのスイッチング動作を行う半導体素子１１５、１１６、直流電源１１７、および直流電源１１７の出力を高周波に対して安定させるコンデンサ１１８、半導体素子１１５、１１６のゲートとソース間に電圧を加えることによりオンオフを制御する駆動回路１１９を有している。
【００１８】
フィルタ回路１２０は、半導体素子１１５、１１６の出力端子であるソース端子およびドレイン端子の接続点に入力を接続したもので、入力端子と出力端子間にコイル１２１とコンデンサ１２２の直列回路を有し、また出力端子と共通端子（ＧＮＤ端子）の間にはコンデンサ１２３を接続し、入力に加えられる電圧の高調波歪みを低減して出力するものとなっている。
【００１９】
図２は、高周波電源１０５に用いられている駆動回路１１９の回路図を示している。
【００２０】
発振回路２０１の出力により駆動されるＭＯＳＦＥＴ２０２、共振のためのチョ一クコイル２０３、コンデンサ２０４、駆動トランス２０５と、駆動トランス２０５とのインピーダンス整合のためのコンデンサ２０６とトリマコンデンサ２０７を設けている。
【００２１】
駆動トランス２０５は、カーボニル鉄粉Ｆｅ（ＣＯ）5を絶縁物で包み、さらに加圧・高温で焼結してトロイダル状に成形したコアに、巻線２０８、２０９、２１０を巻いて磁
気結合させ構成したものを用いている。
【００２２】
さらに、特に本実施例では高周波解凍装置としてのパワーの面から電流容量の大きな半導体素子１１５、１１６を高効率で駆動できるように、トリファイラ巻きと呼ばれる、３本のエナメル線を密着させながらコアに巻くという工法により構成し、結合係数が高いものを用いているものとなっている。
【００２３】
直流電源２１１は、２４ボルトの出力電圧を持ち０．７アンペアの電流容量のものを使用している。
【００２４】
トリマコンデンサ２０７は、駆動トランス２０５や、その他の構成要素のバラツキを吸収し、半導体素子１１５、１１６のゲート・ソース間電圧を所定値とし、高効率で駆動できるように、製造ラインで調整されるものである。
【００２５】
図３は、半導体素子１１５、１１６を接続し、解凍動作を行っている状態での、駆動回路１１９の出力電圧波形を示したもので、図３（ア）は高電位側に位置している半導体素子１１５のゲート・ソース間電圧Ｖｇ１、図３（イ）は低電位側に位置している半導体素子１１６のゲート・ソース間電圧Ｖｇ２の波形を示している。
【００２６】
二次側の巻線２０９、２１０は、互いに逆の極性で接続していることから、（ア）と（イ）は互いに逆位相の電圧波形となり、半導体素子１１５、１１６は交互にオンされるものとなる。
【００２７】
しかも、いずれの半導体素子もゲート・ソース間の電圧が最大１５ボルトにまで印加されることにより、ドレイン・ソース間電圧は、ほぼ零ボルト、すなわちスイッチとしてほぼ導通している状態にまで導通作用がなされ、これによって真空管によるＡ級増幅器などでは到底得られない８０〜９０％というような高効率が達成できるものとなり、極めて効率が高い高周波解凍装置の実現を可能とさせるものとなる。
【００２８】
図４は、フィルタ回路１１３の動作を説明する波形図を示している。
【００２９】
図４（ア）は、フィルタ回路１２０の入力電圧波形であり、これは半導体素子１１６のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ２となる。図４（イ）は、フィルタ回路１２０の出力の電圧波形Ｖｏｕｔである。
【００３０】
本実施例では、半導体素子１１５、１１６がスイッチング動作をしていることから、Ｖｄｓ２の波形は、方形波に近く、また若干のリンギング波形も重畳していて、高調波歪みが大きいものとなっているが、フィルタ回路１２０の動作により、高調波成分は除去されて、ほぼ正弦波に近い滑らかな電圧波形がＶｏｕｔとして出力されるものとなる。
【００３１】
図５は、検知回路１１１の詳細回路図を示しているものである。
【００３２】
図５において、Ａ端子は高周波電源１０５の出力に接続され、Ｂ端子は電極板１０１に接続されている。
【００３３】
自動整合回路１０６の入力電圧Ｖを検知する電圧検知手段５０１と、入力電流Ｉを検知する電流検知手段５０２を有しており、本実施例においては、電圧検知手段５０１はニッケル亜鉛系のトロイダル形フェライトコアに、一次巻線を２０ターン、二次巻線を１ターンとしたトランス５０３で実現していて、本実施例においては、さらに二次側の検波を行うダイオ一ド５０４、コンデンサ５０５が設け、出力端子Ｆからアナログ信号電圧Ｖｆを
出力させるものとしている。
【００３４】
本実施例で使用している高周波電源１０５は、直流電源１１７の出力電圧を一定として解凍動作をさせるが、高周波電源１０５の負荷となるインピーダンスとしては、絶対値が３３オームで、かつ電圧Ｖと電流Ｉの位相差がほぼ零となる条件において、高周波電源１０５からの出力パワーは２００Ｗとなり、効率面でもほぼ最高となる条件となる。
【００３５】
位相差が零の条件の下で、本実施例のフィルタ回路１２０の作用などにより、負荷インピーダンスの絶対値が小である場合には、パワーは小となり、負荷インピーダンスの絶対値が大である場合にはパワーが大となるという特性を示すものとなっている。
【００３６】
この時、電圧Ｖは負荷インピーダンスの絶対値の増減に応じて、ほぼ同様に増減することから、電圧Ｖの値がほぼ一定となるように、高周波電源１０５の負荷インピーダンスの絶対値を加減することによって、位相差をほぼ零に保つ制御と相まって、高周波電源１０５からの出力パワーをほぼ２００Ｗの一定値とし、かつ無効電力を抑え、高周波電源１０５を効率良く働かせることができる状態を保たせられるものとなる。
【００３７】
電流検知手段５０２はトランス５０３と同等のコアに、一次巻線を１ターン、二次巻線を２０ターンとしたトランス５０６と、二次巻線の負荷として接続した抵抗５０７によって構成しており、さらに電圧検知手段５０１と電流検知手段５０２の出力から、自動整合回路１０６の入力電圧Ｖと入力電流Ｉの位相差に応じた信号を出力する位相検知手段５１０を有している。
【００３８】
位相検知手段５１０は、進相回路５１１と遅相回路５１２を有しており、進相回路５１１はコンデンサ５１３と抵抗５１４の直列回路で構成し、遅相回路５１２は抵抗５１５とコンデンサ５１６の直列回路で構成し、いずれも抵抗とコンデンサの接続点を出力としたものとなっているものである。
【００３９】
進相回路５１１と遅相回路５１２は、いずれも電流検知回路５０２の出力を入力とし、出力電圧が電圧検知手段５０１の二次巻線と直列になるように接続がなされた構成としていることによって、電圧検知手段５０１の出力と進相回路５１１出力との和としてＣ端子に電圧が出力され、また電圧検知手段５０１の出力と遅相回路５１２出力との和としてＤ端子に電圧が出力され、それぞれダイオ一ド５２０、５２１およびコンデンサ５２２、５２３がさらに接続された構成としていることにより、検波と平滑作用を行わせており、コンデンサ５２２には抵抗５２４、５２５の直列回路を接続し、またコンデンサ５２３についても抵抗５２６、５２７の直列回路を接続し、それぞれ分圧された出力が、コンパレータで構成した増幅器５２８の入力端子に接続され、増幅器５２８は２つの入力電位を差動増幅して出力信号Ｅとするものとなっている。
【００４０】
本実施例においては、抵抗５２４、５２５の直列回路の分圧比は、抵抗５２６、５２７の直列回路の分圧比と同等の値としているが、各構成部品の特性バラツキなどを吸収させる目的で、これら４本の抵抗の内の例えば１個を、可変抵抗としたものを使用してもよい。
【００４１】
マイクロコンピュータを用いて実現した制御回路１１２は、検知回路１１１のＥ出力とＦ出力を受けて動作するものとなっていることから、根本的には電圧検知手段５０１と電流検知手段５０２の出力を受けて、可変コイル１０７と可変コンデンサ１０９を可変する構成であることになる。
【００４２】
ただし本実施例の自動整合回路１０６は、さらに位相検知手段５１０を設け、電圧検知
手段５０１と電流検知手段５０２の出力は、自動整合回路１０６の入力電圧Ｖと入力電流Ｉの位相差に応じた信号Ｅとした上で、制御回路１１２に入力されるものとなっており、制御回路１１２は、電圧検知手段からの出力Ｆが所定値となるように可変コンデンサ１０９を可変し、また位相検知手段の出力Ｅが所定値となるように可変コイル１０７を可変するものとなっている。
【００４３】
図６は、位相検知手段５１０の特性図であり、横軸には電圧Ｖと電流Ｉの位相差を示していて、電流Ｉに対して電圧Ｖが進み位相である場合に位相差が正となるように符号を付けている。
【００４４】
本実施例では、解凍動作中の直流電源１１７の出力電圧は一定であるが、自動整合回路１０６の入力から見たインピーダンス、すなわち高周波電源１０５の負荷インピーダンスの絶対値の変化によって位相検知手段５１０の特性は若干変化し、３３オームでは実線となるが、５０オームおよび２５オームの場合には、それぞれ一点鎖線および破線の特性となる。
【００４５】
ただし、高周波電源１０５の負荷インピーダンスの絶対値が、いずれの場合においても、位相差が零の場合には出力Ｖｅは零となり、位相差が正の場合にはＶｅは正、負の場合にはＶｅは負となるという特性を持つものとなる。
【００４６】
本実施例の高周波電源１０５は、位相差がほぼ零の条件において、無効電力が最小となり、最も効率良く動作するものとなっていることから、Ｖｅがほぼ零となるように制御回路１１２を働かせることによって、位相差がほぼ零とするという動作が行われるものとすることができる。
【００４７】
図７は、制御回路１１２に使用しているマイクロコンピュータに覚え込ませたプログラムのフローチャートである。
【００４８】
解凍動作の開始とともに、スタート７０１から処理が始まり、Ｖｆ値を入力７０２にて、電圧検知手段５０１の出力からＡＤコンバータを通して値が読み込まれ、Ｖｆ７０３の判断が行われる。
【００４９】
Ｖｆ＞３．１Ｖである場合には、電圧Ｖが大きい状態であるが、Ｃを増加７０４により可変コンデンサ１０９を増加させる処理を行うことにより、電圧Ｖの値は低下するものとなる。
【００５０】
また、Ｖｆ＞２．９Ｖである場合には、電圧Ｖが小さい状態であるが、Ｃを減少７０５の処理を行うことにより、電圧Ｖの値は上昇するものとなる。
【００５１】
本実施例では、Ｃを増加７０４とＣを減少７０５は、いずれも０．３秒間だけ駆動モータを運転して、一般にバリコンと呼ばれる可変コンデンサ１０９の静電容量の値を増減させるが、再びＶｆ値を入力７０２の処理からやり直しすることになる。
【００５２】
結果的に、２．９Ｖ＜Ｖｆ＜３．１Ｖの条件となるまで、可変コンデンサ１０９の値は加減されて、Ｖｅ値を入力７０６に移ることになる。
【００５３】
入力されたＶｅ値は、Ｖｅ７０７の判断がなされ、今度は位相検知手段５１０の出力に応じて、Ｌを増加７０８、あるいはＬを減少７０９の処理が行われて、可変コイル１０７のインダクタンス値が加減されるものとなり、最終的に−１．５Ｖ＜Ｖｅ＜＋１．５Ｖになるまで繰り返して動作が行われた結果、ほぼ位相差は零に近い状態に制御されるものと
なる。
【００５４】
ここまでの処理が完了したところで、高周波電源１０５の負荷インピーダンスは、絶対値がほぼ３３オームで、位相差がほぼ零の状態となり、高周波電源１０５の出力パワーはほぼ２００Ｗとなる。
【００５５】
なお、高周波電源１０５は、出力の無効電力が小さく効率も高い条件で運転することができることから、装置の効率も高いものが得られる状態となる。
【００５６】
次に、解凍完了か７１０の判断に移り、ここでは被解凍物１０４の温度情報を得るセンサ、もしくは被解凍物１０４の解凍による物性変化に対応して自動整合回路１０６が動作することによって生ずる可変コンデンサ１０９や可変コイル１０７の定数変化のパターンなどから解凍終了を検知する場合には、そのための判断ルーチンを含むものとなるが、解凍終了すべき状態であることが判断された場合には、終了７１２へと進み、装置の運転がすべて終了されるものとなる。
【００５７】
まだ終了の時期と判断されないばあいには、２秒間時間待ち７１１に進み、再びＶｆの値を入力７０２に戻り、以下処理が繰り返されるものとなる。
【００５８】
よって、可変コイル１０７と可変コンデンサ１０９は、交互に可変されるものとなる。
【００５９】
したがって、解凍終了と判断されて終了するまで、自動整合回路１０６は繰り返して可変コイル１０７と可変コンデンサ１０９の可変を行うことになり、これによって解凍中の被解凍物１０４の温度の上昇、凍結のゆるみなどの物性変化があっても、常に高周波電源１０５の負荷条件がほぼ一定の条件に保たれ、高周波電源１０５が安定かつ高効率で運転されるものとなる。
【００６０】
図８と図９は、いずれも高周波電源１０５から負荷側を見たインピーダンスを示すもので、破線は周波数を振った場合のインピーダンス軌跡を示している。
【００６１】
図８は解凍開始時、図９は解凍終了時のものである。
【００６２】
実際の装置では周波数は、１３．５６ＭＨｚの一定としているが、参考としてＤＣから１３．５６ＭＨｚをやや越えた周波数までにおける破線の特性が示してあるものである。
【００６３】
解凍開始時、解凍終了時のいずれの場合にも、自動整合回路１０６が動作していることにより、高周波電源１０５の負荷インピーダンスは、Ｐ点、すなわち絶対値が３３オームで位相差が零の状態に制御されている。
【００６４】
そして、Ｐ点付近で可変コンデンサ１０９を微妙に増減させた場合には、それぞれＣ増、Ｃ減の矢印で示した向きにインピーダンスが移動し、可変コイル１０７を微妙に増減させた場合には、それぞれＬ増、Ｌ減の矢印で示した向きにインピーダンスが移動するものとなる。
【００６５】
いずれにおいても、図７に示したフローチャートで、常にＰ点にインピーダンスを保たせることが可能であり、可変コンデンサ１０９を可変した際の位相差の変化、および可変コイル１０７を可変した際のインピーダンスの絶対値と電圧Ｖの変化は、比較的小さくてすむことから、速やかにかつ確実に制御の収束をさせることができるものとなる。
【００６６】
発明者らの実験によれば、自動整合回路１０６の可変コンデンサ１０９と可変コイル１
０７の可変によるＰ点へのインピーダンスの移動が行われると、その後２秒間程度は実用上問題の無い程度のインピーダンス変化にとどまるものとなるので、本実施例では、２秒間時間待ち７１１を設けて可変の頻度を低減させ、過剰な自動整合回路１０６の動作を抑え、可変コイル１０７および可変コンデンサ１０９を可変するための駆動モータに要する電力供給を抑えて省エネを図る、耐久性を高める、制御回路１１２に用いるマイクロコンピュータの能力低減による低コスト化などを実現し、簡単な構成で性能の高い高周波解凍装置を実現させるものとなる。
【００６７】
また、本実施例では可変コイル１０７の可変が完了してから、可変コンデンサ１０９の可変が開始されるまでの時間は、２秒間時間待ち７１１の作用により、約２秒となるが、これは可変コンデンサ１０９の可変が完了してから、可変コイル１０７の可変の開始までの時間が、０．１秒以下、すなわち制御回路１１２の処理遅れ時間程度であるのに対して長いものとなっている。
【００６８】
これは、可変コイル１０７と可変コンデンサ１０９を交互に可変して、インピーダンスをＰ点に保とうとする場合、可変コンデンサ１０９の可変を完了した直後における位相差の誤差がかなり大きく、逆に可変コイル１０７の可変を完了した直後におけるインピーダンス絶対値、高周波電源１０５の出力電圧Ｖおよび出力パワー値の誤差が小さくて済むことから、解凍中の全体時間におけるＰ点からの誤差が小とする時間の割合を大きくすることができることから、高効率で高周波電源１０５を運転することができる時間を極力大きくすることができ、よって装置の発熱を抑えつつ、少ないエネルギーで解凍運転を行わせることができるものとなる。
【００６９】
特に本実施例では、ＭＯＳＦＥＴによる半導体素子１１５、１１６のスイッチングにより、高周波の電力を発生させる構成としていることから、インピーダンスの絶対値の誤差による影響よりも、位相差の誤差による、ターンオン、ターンオフ時のスイッチング損失の増大などの影響がより大きいため、位相差の誤差が小さい時間の比率を大きくとれることが、とりわけ有効である。
【００７０】
なお、本実施例においては、２秒間時間待ち７１１は常に２秒間一定の待ち時間を発生するものであるが、例えば解凍終了に近い状態であればさらに長くするなど、待ち時間の可変をしても良い。
【００７１】
インピーダンスの変化が比較的ゆっくりとなり、また図９に示されるように、Ｃの増減を行った場合のインピーダンス変化はほぼスミスチャート上を水平、Ｌの増減を行った場合のインピーダンス変化はほぼ垂直に移動することになるので、図８に示した解凍開始時点と比較して、可変コンデンサ１０９と可変コイル１０７の可変動作を一通り行った後のインピーダンスのＰ点からの誤差も小とすることができることから、実用上問題の無い精度でインピーダンスがＰ点に保たれた状態を継続的に実現させることが可能となることから、高効率で安定性の高い高周波電源１０５と自動整合回路１０６の動作が行われるものとすることができる。
【００７２】
（実施例２）
図１０は、本発明の第２の実施例における高周波解凍装置の検知回路１１１の回路図を示すものであり、検知回路１１１以外の部分の回路については、図１と同等の構成となっている。
【００７３】
図１０において、電圧検知手段５０１、電流検知手段５０２、位相検知手段５１０の構成は、実施例１と同等である。
【００７４】
本実施例では、さらに電流検知手段８０１とロード検知手段８０２が設けられており、電流検知手段８０１は、電流検知手段５０２と同様に、一次側１ターンで二次側２０ターンを巻いて構成したトランス８０３、トランス８０３の二次側に負荷として接続した３３オームの抵抗８０４によって構成している。
【００７５】
ロード検知手段８０２は、電流検知手段８０１から接続されたダイオ一ド８０６とコンデンサ８０６、また電圧検知手段５０１から接続されたダイオ一ド８０７とコンデンサ８０８、さらに１００キロオームの抵抗８０９、８１０によって構成されている。
【００７６】
コンデンサ８０６の電圧は、トランス８０３の二次巻線の電流であるＩ／２０［Ａ］に３３［オーム］が乗算されたもののルート２倍となりダイオ一ド８０５の極性から負の値として印加される。
【００７７】
また、コンデンサ８０８にも巻数比よりＶ／２０にルート２を乗じた電圧がかかるものとなる。
【００７８】
したがって、Ｖ／Ｉ＝３３オームの条件であれば、抵抗８０９、８１０の接続点であるＦ点の電位は零となるが、Ｖ／Ｉ＞３３オームであれば、コンデンサ８０８の電圧の方がコンデンサ８０６の電圧の絶対値に勝り、Ｆ点には正の電圧が出力され、逆にＶ／Ｉ＜３３オームであれば、コンデンサ８０８の電圧の方がコンデンサ８０６の電圧の絶対値に負け、Ｆ点には負の電圧が出力される。
【００７９】
図１１は、ロード検知手段８０２の動作特性図である。
【００８０】
横軸は検知回路１１１の入力電圧Ｖを電流Ｉで除した値を、インピーダンスの絶対値としてとっており、縦軸にはロード検知手段８０２の出力Ｖｆをとっている。
【００８１】
図１１において、高周波電源１０５の出力パワーが２００Ｗの場合を実線、３００Ｗの場合を一点鎖線、１００Ｗの場合を破線で示しており、インピーダンスの絶対値が３３オームからずれた場合、その誤差に対するＶｆ出力の大きさは、パワーの平方根にほぼ比例してよって変化するものとなるが、いずれのパワーの場合においても、誤差が零、すなわち３３オームとなる条件においては、Ｖｆの値はほぼ零となる特性となっている。
【００８２】
したがって、ロード検知手段８０２は、電圧Ｖと電流Ｉの比、すなわちインピーダンスの絶対値が、３３オームからずれている場合には過不足に応じて、正負の電圧をＦ端子から出力するものとなっている。
【００８３】
図１２は、本実施例での制御回路１１２に使用されているマイクロコンピュータのプログラムのフローチャートを示している。
【００８４】
本実施例においては、Ｖｆ７３０の判断が異なるだけで、その他の構成は、実施例１と全くの同等である。
【００８５】
Ｖｆが＋０．１５Ｖよりも高い場合には、インピーダンスの絶対値が３３オームに対して大となっているので、Ｃを増加７０４で、可変コンデンサ１０９を増大させることにより、インピーダンスの絶対値が低下し、３３オームに近づくものとなる。
【００８６】
逆に、Ｖｆが−０．１５Ｖよりも低い場合には、インピーダンスの絶対値が３３オームに対して小となっているので、Ｃを減少７０５で、可変コンデンサ１０９を減少させることにより、インピーダンスの絶対値が増大し、やはり３３オームに近づくものとなる。
【００８７】
その後、Ｖｅの値を入力７０６以降の部分に関しては、実施例１と全く同じである。
【００８８】
よって、本実施例は実施例１と比較すると、検知回路１１１の構成が若干複雑となるが、インピーダンスの絶対値を直接的に検知することができることから、例えば高周波電源１０５の特性が、負荷のインピーダンスに対して、あまり出力電圧が変化しないものであっても、常に高周波電源１０５の負荷側を見たインピーダンスを所定値に保つことができ、より高精度の自動整合動作が可能となることから、装置の効率向上がより大きく図られるものとすることができるという効果が生ずるものとなる。
【００８９】
このように、本実施例の高周波解凍装置も、解凍中の被解凍物の物性変化に対応して、自動整合回路の可変リアクタンス素子が可変され、高効率で高周波電源を運転することを継続させることができる高周波解凍装置を実現することができる。
【００９０】
なお、本実施例ではロード検知手段８０２は、位相検知手段５１０に接続された電流検知手段５０２とは全く別に、もう一つの電流検知手段８０１を設けて接続を行ったが、このようにすることは、必ずしも必要となるものではなく、例えば電流検知のための一つのトランスから２つの二次巻線を設けたものなどでもかまわない。
【００９１】
また、電流検知手段５０２、８０１などはトランスを使用したものである必要もなく、抵抗器の両端に発生する電圧を検知して流れる電流の値を知るものなどでもよい。
【００９２】
電圧検知手段５０１についても、トランスがない構成も可能であり、例えば抵抗の分圧で入力電圧に比例した出力電圧を得る方法や、コンデンサを用いて、コンデンサの持つリアクタンスにより、入力電圧に比例した出力電圧を生じさせる構成などでも良い。
【００９３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、解凍中の被解凍物の物性変化に対応して、自動整合回路の可変リアクタンス素子が可変され、高効率で高周波電源を運転することを継続させることができる高周波解凍装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１における高周波解凍装置の回路図
【図２】 同、高周波解凍装置の駆動回路１１９の回路図
【図３】 同、高周波解凍装置の駆動回路１１９の動作波形図
【図４】 同、高周波解凍装置のフィルタ回路１２０の動作波形図
【図５】 同、高周波解凍装置の検知回路１１１の回路図
【図６】 同、高周波解凍装置の位相検知手段５１０の特性図
【図７】 同、高周波解凍装置の制御回路１１２のフローチャート
【図８】 同、高周波解凍装置の解凍開始時のインピーダンス図
【図９】 同、高周波解凍装置の解凍終了時のインピーダンス図
【図１０】 実施例２における高周波解凍装置の検知回路１１１の回路図
【図１１】 同、高周波解凍装置のロード検知手段８０２の特性図
【図１２】 同、高周波解凍装置の制御回路１１２のフローチャート
【図１３】 従来の技術における高周波解凍装置の構成図
【図１４】 同、高周波解凍装置のインピーダンス整合回路図
【符号の説明】
１０１、１０２ 電極板
１０５ 高周波電源
１０８ 第１の可変リアクタンス素子
１１０ 第２の可変リアクタンス素子
１１１ 検知回路
１０６ 自動整合回路
５０１ 電圧検知手段
５０２、８０１ 電流検知手段
５１０ 位相検知手段
８０２ ロード検知手段
１０７ 可変コイル
１０９ 可変コンデンサ

Claims (3)

1. 電極板と、前記電極板に高周波電力を供給する高周波電源と、自動整合回路を有し、前記自動整合回路は、出力端子に直列接続した可変コイルと、入力端子に並列接続した可変コンデンサを有し、前記自動整合回路は、入力電圧を検知する電圧検知手段と、入力電流を検知する電流検知手段とを有し、前記自動整合回路は、電圧検知手段および電流検知手段から入力され前記自動整合回路の入力電圧と入力電流の位相差に応じた信号を出力する位相検知手段を有し、前記電圧検知手段の出力を前記高周波電源が安定に動作する所定値とする可変コンデンサの可変と、前記位相検知手段の出力を前記高周波電源が安定に動作する所定値とする可変コイルの可変を交互に行う高周波解凍装置。
2. 電極板と、前記電極板に高周波電力を供給する高周波電源と、自動整合回路を有し、前記自動整合回路は、出力端子に直列接続した可変コイルと、入力端子に並列接続した可変コンデンサを有し、前記自動整合回路は、入力電圧を検知する電圧検知手段と、入力電流を検知する電流検知手段とを有し、前記自動整合回路は、電圧検知手段および電流検知手段から入力され前記自動整合回路の入力電圧と入力電流の位相差に応じた信号を出力する位相検知手段と、前記電圧検知手段と前記電流検知手段から入力され前記自動整合回路の入力インピーダンスの絶対値と前記高周波電源が安定に動作する所定値との差に応じた信号を出力するロード検知手段とを有し、前記ロード検知手段の出力をほぼ零とする可変コンデンサの可変と、前記位相検知手段の出力を前記高周波電源が安定に動作する所定値とする可変コイルの可変を交互に行う高周波解凍装置。
3. 自動整合回路が、可変コイルの可変を完了してから可変コンデンサの可変を開始するまでの時間は、可変コンデンサの可変を完了してから可変コイルの可変を開始するまでの時間よりも大とする請求項１または２に記載の高周波解凍装置。

Images