JP7349603B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents
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Description
上記従来の解凍システムは、順方向RF電力測定値と反射RF電力測定値とから算出される変化率が、加熱室内に配置された加熱対象物に対して予め決定された閾値以上になった場合に、加熱終了を判定する。
図1は、本実施の形態に係る高周波加熱装置1の構成を示す概略図である。図1に示すように、高周波加熱装置1は、第1電極11と、第2電極12と、加熱室13と、位置調整部20と、高周波電源30と、整合器40と、検出部50と、制御部60とを備える。
第1電極11は、加熱室13内の上部に配置された、矩形形状を有する平板状の電極である。
第2電極12は、矩形形状を有する平板状の電極である。第2電極12は、加熱室13の底面上に第1電極11に対向して配置される。
位置調整部20は、加熱室13の天井に配置される。位置調整部20は、制御部60の指示に応じて、第1電極11と第2電極12との間の距離を調整する。
高周波電源30は、整合器40および検出部50を介して第1電極11に接続され、第1電極11と第2電極12との間に高周波電圧を印加する。図2は、高周波電源30の構成を示す概略図である。図2に示すように、高周波電源30は、高周波発振器31と増幅器32と増幅器33とを備える。
図1に示すように、整合器40は、第1電極11と高周波電源30との間に配置され、高周波電源30と加熱室13とのインピーダンス整合を行う。整合器40は、例えば、電気回路で構成される。
ここで、C0は、加熱室13の壁面と第1電極11との間に寄生する電気容量であり、Cgは、第1電極11と加熱対象物90との間の空間における電気容量であり、Cfは、加熱対象物90の電気容量である。
ここで、Cfは加熱対象物90の電気容量[F]であり、εは誘電率[F/m]であり、Sは電極面積[m2]であり、dは電極間距離[m]である。誘電率は、真空誘電率と比誘電率との掛け算で計算することができる。
=jω(CVC2+(1/((1/CVC1)+(1/C)-(ω2×L1))))
ここで、YTOTALは、整合器40のアドミタンスと加熱室13内のアドミタンスとの合成アドミタンス[S]であり、CVC1は、第1可変キャパシタVC1の電気容量[F]であり、CVC2は、第2可変キャパシタVC2の電気容量[F]であり、L1は、固定インダクタのインダクタンス[H]であり、Cは、加熱室13内部の電気容量[F]である。
検出部50は、第1電極11から高周波電源30への反射波を検出する。検出部50は、例えば、電気回路で構成される。整合器40において加熱室13と高周波電源30とのインピーダンス整合がとれていない場合、一部の電力が加熱室13に供給されず、高周波電源30に向かって反射される。検出部50は、この反射電力を検出する。
Vr=R2×(Ic2+Imr-Imf)
Ic1がImrと等しくなり、Ic2がImfと等しくなるように各部品の定数を選定すると、図4に示す回路は方向性結合器として機能する。検出部50は、基板パターン上に配置された分布定数線路によって構成されてもよい。
制御部60は、整合器40に含まれた整合素子の整合定数における時間変化が安定した場合、加熱終了を判定する。例えば、制御部60は、整合定数における時間変化率が所定の閾値以下である場合、高周波電源30を停止させて加熱を終了させる。時間変化率とは、所定時間(例えば、20秒)当たりの変化の割合を意味する。
本実施の形態に係る高周波加熱装置1における動作について、実施例1~3および実施例4~6を用いて説明する。実施例1~3においては、制御部60は、第1可変キャパシタVC1の電気容量の時間変化に基づいて加熱の終了を判定する。実施例4~6においては、制御部60は、第2可変キャパシタVC2の電気容量の時間変化に基づいて加熱の終了を判定する。
本実施の形態に係る高周波加熱装置1は、以下の効果を奏することができる。
11 第1電極
12 第2電極
13 加熱室
20 位置調整部
30 高周波電源
31 高周波発振器
32、33 増幅器
40、40a、40b、40c、40d、40e 整合器
50 検出部
60 制御部
90 加熱対象物
Claims (9)
- 加熱対象物を収容するように構成された加熱室と、
電極と、
前記電極に高周波電圧を印加するように構成された高周波電源と、
可変の整合定数を有する少なくとも一つの整合素子を含む整合器と、
前記少なくとも一つの整合素子の前記整合定数における時間変化に基づいて、前記高周波電源を停止させて加熱を終了させるように構成された制御部と、を備え、
前記整合器が、加熱開始から終了まで、前記電極から前記高周波電源への反射波を抑制するように、前記少なくとも一つの整合素子の前記整合定数を変化させ、
前記制御部は、前記整合定数の時間変化から加熱の終了時間を推定し、前記終了時間よりも早く前記高周波電源を停止させるように構成された、高周波加熱装置。 - 前記少なくとも一つの整合素子が、可変の電気容量を有する可変キャパシタ、可変のインダクタンスを有する可変インダクタの少なくとも一方を含む、請求項1に記載の高周波加熱装置。
- 前記少なくとも一つの整合素子が、複数のキャパシタを含み、
前記整合器が、前記複数のキャパシタの接続を切り替えることによって、前記整合定数を変化させる、請求項1に記載の高周波加熱装置。 - 前記少なくとも一つの整合素子が、複数のインダクタを含み、
前記整合器が、前記複数のインダクタの接続を切り替えることによって、前記整合定数を変化させる、請求項1に記載の高周波加熱装置。 - 前記整合器が、前記電極に直列に接続される少なくとも一つの整合素子と、前記電極に並列に接続される少なくとも一つの整合素子と、を有する、請求項1に記載の高周波加熱装置。
- 前記少なくとも一つの整合素子が、前記電極に直列に接続された、請求項1に記載の高周波加熱装置。
- 前記少なくとも一つの整合素子が、前記電極に並列に接続された、請求項1に記載の高周波加熱装置。
- 前記制御部が、前記整合定数における時間変化率が所定の閾値以下の場合、前記高周波電源を停止させる、請求項1に記載の高周波加熱装置。
- 前記制御部は、20秒以上、または、加熱を行っている時間の1/10以上の間、前記整合定数に変化がない場合、前記高周波電源を停止させる、請求項1に記載の高周波加熱装置。
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