JPH08255682A

JPH08255682A - 高周波解凍装置

Info

Publication number: JPH08255682A
Application number: JP7056969A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Fujii; 茂喜藤井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1996-10-01
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JP3122005B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被解凍物が小さい場合に、加熱効率を向上し
て解凍時間を短縮する高周波解凍装置を提供することに
ある。【構成】加熱室１内に、上部電極板２、下部電極板
３、上部電極板２を支える支持軸９、下部電極板３を回
転させる回転軸１０を備え、高圧電源５と高周波発振器
６から両電極板２、３間に高周波電界を与える。また、
回転軸１０には下部電極板３を回転駆動するモータ１１
と上下移動させる下部昇降部１４が接続されている。加
熱室１内の側面部には測距センサＳ１〜Ｓｎを上下方向
にｎ個設置する。上部及び下部電極板２，３は、それぞ
れ３枚の異なる大きさの円板状の金属板を重ねて構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、肉、魚等の冷凍食品を
誘電加熱によって解凍する高周波解凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より数ＭＨｚ以上の高周波での誘電
加熱による解凍は一般に知られており、また装置として
は、図１１に示すように、加熱室１内に上部電極板４２
と下部電極板４３を備え、高圧電源５と高周波発振器６
から両電極板４２，４３間に高周波電界を与え被解凍物
４の誘電損失により、加熱解凍を行うものである。両電
極板４２，４３は一枚の金属板であり、互いに平行に設
置されている。上部電極板４２は昇降部８により上下移
動させることができ、被解凍物４の大きさにより両電極
板４２，４３の間隔を調整し、効率よく高周波エネルギ
ーを被解凍物４に供給できるようにしている。これら一
連の動作は制御回路１３により行う。

【０００３】このように上部・下部電極板４２，４３の
間隔を最適に調整する方式として特開昭６３−１２３５
８号公報に、上部電極板４２が被解凍物４に接触するこ
とにより高さを判断し、上部・下部電極板４２，４３の
位置を調整する方式が提案されている。

【０００４】また高周波解凍装置において、高周波高電
圧を発生する高周波発振器６の出力インピーダンス、上
部・下部電極板４２，４３のインピーダンス及び途中の
給電線の特性インピーダンスは、必ずしも一致しない。
したがって発振器から負荷へ電力を効率よく伝えるため
にはインピーダンス整合回路が必要となる。図１２にイ
ンピーダンス整合回路の回路図を示す。このインピーダ
ンス整合回路は、共振用コンデンサ５１と共振用可変コ
イル５２を直列に接続して直列共振回路を形成し、この
回路を高周波トランス５３を介して高周波発振器６に接
続する構成である。そして、端子Ｖ１，Ｖ２に被解凍物
４を接続する。被解凍物４は、図示したように、コンデ
ンサと抵抗の直列回路と見なすことができる。インピー
ダンス整合は、共振用可変コイル５２を調整して行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】被解凍物の大きさは一
定ではなく、大きい物から小さい物まで様々であるにも
かかわらず、一般に知られている高周波解凍装置の電極
板の大きさはそれとは無関係で一定である。このため、
電極板に対し被解凍物が小さいものであると、必要以上
に両電極板の間に電流が流れる。そのため、インピーダ
ンス整合回路の共振用可変コイルにおける発熱量が増
し、エネルギー損失が大きくなって、加熱効率が低下す
る問題があった。

【０００６】本発明の目的は、被解凍物が小さい場合
に、加熱効率を向上して解凍時間を短縮する高周波解凍
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、高周波高電圧
を発生する高周波発振器と、前記高周波発振器に接続し
て加熱室内に設置した上部及び下部電極板と、該上部あ
るいは下部電極板の少なくとも一方を上下方向に駆動す
る昇降部とを備える高周波解凍装置を前提にする。

【０００８】請求項１の発明は、前記上部あるいは下部
電極板の少なくとも一方の面積を変化させる電極板変形
手段を備え、被解凍物の輪郭形状に合わせて前記電極板
の面積を変化させることを特徴とする高周波解凍装置で
ある。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記電極板変形手
段に加えて、１個もしくは複数個の測距センサを備え
て、測距センサから被解凍物までの距離を被解凍物の外
周に対して測定して、被解凍物の輪郭形状を検知する検
知手段と、被解凍物の輪郭形状を前記検知手段に検知さ
せ、該被解凍物の輪郭形状に合わせて電極板変形手段に
より電極板の面積を変化させる制御手段と、を備えたこ
とを特徴とする高周波解凍装置である。

【００１０】請求項３の発明は、前記電極板変形手段と
検知手段に加えて、下部電極板を回転する回転駆動部
と、前記回転駆動部により下部電極板に載置した被解凍
物を少なくとも１回転させて被解凍物の輪郭形状を前記
検知手段に検知させ、該被解凍物の輪郭形状に合わせて
電極板変形手段により電極板の面積を変化させる制御手
段と、を備えたことを特徴とする高周波解凍装置であ
る。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１、２又は３記
載の高周波解凍装置において、上部あるいは下部電極板
の少なくとも一方は、複数枚の異なる大きさの金属板を
重ねた構造をなし、電極板変形手段は、該金属板の中か
ら電極板として用いるものを選択する手段であることを
特徴とする高周波解凍装置である。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１、２又は３記
載の高周波解凍装置において、上部あるいは下部電極板
の少なくとも一方は、複数枚の金属板からなる構造をな
し、電極板変形手段は、前記複数枚の金属板をスライド
させ重ね合わせることにより電極板の面積を変化させる
手段であることを特徴とする高周波解凍装置である。

【００１３】

【作用】本発明において、前記電極板の少なくとも一方
の面積を変化させる電極板変形手段を有し、被解凍物の
大きさに応じて電極板の面積を変えるから、電極板に対
し被解凍物が小さいものであるとき、それに合わせて電
極板の面積も小さくする。従って、高周波高電圧を電極
板に印加したとき、必要以上に両電極板の間に電流が流
れることがない。そのため、インピーダンス整合回路の
共振用可変コイルにおける発熱量の増加を押さえること
ができ、エネルギー損失も小さく、加熱効率が向上す
る。

【００１４】また、被解凍物の輪郭形状を前記検知手段
に検知させ、該被解凍物の輪郭形状に近似した面積に電
極板変形手段により電極板の面積を変化させる制御手段
を備える場合には、被解凍物の輪郭形状の検知や、電極
板変形の作業が自動的に行われる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は、本発明に係る高周波解凍装置の第１実施例
を示す概略構成図である。加熱室１内に、上部電極板
２、下部電極板３、上部電極板２を支える支持軸９、下
部電極板３を回転させる回転軸１０を備え、高圧電源５
と高周波発振器６から両電極板２、３間に高周波電界を
与える。また、支持軸９には上部電極板２を上下移動さ
せる上部昇降部８が接続され、回転軸１０には下部電極
板３を回転駆動するモータ１１と上下移動させる下部昇
降部１４が接続されている。加熱室１内の側面部には測
距センサＳ１〜Ｓｎを上下方向にｎ個設置し、センサの
測定信号は比較回路１２に入力される。制御回路１３に
は高圧電源５及び比較回路１２からの信号が入力され、
また制御回路１３は、高周波電源６、上部昇降部８、モ
ータ１１、下部昇降部１４及び測距センサＳ１〜Ｓｎを
制御する。

【００１６】上部電極板２は、図２に示すように、３枚
の異なる大きさの円板状の金属板Ｄ１〜Ｄ３（Ｄ１から
Ｄ３の順に大きい）からなる。金属板Ｄ１は支持軸９と
一体化されており、金属板Ｄ２、Ｄ３は中心部に支持軸
９よりやや大きめの円形穴が形成されて、金属板Ｄ１の
上に金属板Ｄ２、Ｄ３の順に重ねて配置する。支持軸９
の側面は絶縁体で被覆され、支持軸９に一体化されてい
る金属板Ｄ１には高周波発振器６から高周波高電圧が印
加され、金属板Ｄ１に接触する金属板にも高周波高電圧
が印加される。金属板Ｄ１〜Ｄ３の横にはストッパ１５
とそれを横方向に移動させるモータ１６が設置されてい
る。

【００１７】また下部電極板３は、図３に示すように、
３枚の異なる大きさの円板状の金属板Ｅ１〜Ｅ３（Ｅ１
からＥ３の順に大きい）からなる。金属板Ｅ２の中心部
には十字穴が形成され、金属板Ｅ３の中心部には２つの
十字穴が互いに４５°傾いて形成されている。金属板Ｅ
３の上に金属板Ｅ２を載せ、金属板Ｅ２の十字穴とＥ３
の一方の十字穴が重なるようにする。そして金属板Ｅ２
の上に穴のない金属板Ｅ１を搭載する。図４に示すよう
に、回転軸１０の先端には、金属板に明けた穴と同形状
の十字突起を設けている。回転軸１０の側面は絶縁体で
被覆されているが、先端の十字突起は被覆されておらず
導電性を有する。側面の絶縁体を一部剥がすなどして、
その部分から回転軸１０に高周波高電圧を印加し、十字
突起と接する金属板に高周波電圧を印加する。

【００１８】測距センサＳ１〜Ｓｎは、例えば、受光素
子、赤外発光ダイオード及び信号処理回路を一体化した
小型センサを用いる。この測距センサは、反射物の色、
反射率、あるいは周囲の明るさ等に影響されずに測距可
能なセンサである。

【００１９】本実施例の動作の概略を次に説明する。高
圧電源５を投入すると、制御回路１３からの信号でモー
タ１１を駆動し、被解凍物４を載置し、下部電極板３を
回転すると同時に、測距センサＳ１〜Ｓｎが測定を始
め、１回転終了まで測定を行う。その測定データを比較
回路１２に送り、被解凍物４の輪郭形状と高さを特定
し、この信号を制御回路１３に出力する。制御回路１３
は、被解凍物４の輪郭形状に基づきその大きさに応じた
上部及び下部電極板２、３の金属板Ｄ１〜Ｄ３及び金属
板Ｅ１〜Ｅ３を選択する。制御回路１３は被解凍物４の
高さに応じて、上部・下部電極板２，３の間隔を調整す
る。制御回路１３からの信号で高周波電源６を動作さ
せ、上部電極板２と下部電極板３に高周波電圧を印加
し、被解凍物４の解凍を行う。

【００２０】個々の動作について詳述する。まず、被解
凍物４の輪郭形状及び高さの測定について述べる。図５
に、被解凍物４までの距離検出の説明図を示す。図５
（ａ）において、Ｘ０は測距センサＳ１〜Ｓｎの位置で
あり、Ｘ１は対面の側壁の位置である。同図に示すよう
に、被解凍物４を１回転させて測定することは、ちょう
どＸ０からＸ１までを直径とする円上に沿って測距セン
サを回転させて測定したことと同じである。図５（ｂ）
にその測距センサの出力を示す。縦軸は距離を示しＸ０
からＸ１までの範囲である。横軸は角度であり、０°か
ら３６０°までの範囲である。測距センサＳ１〜Ｓｎの
うち水平方向の測定範囲に被解凍物４が存在するのは測
距センサＳ１〜Ｓｊであり、測距センサの設置位置Ｘ０
から被解凍物４までの距離が出力される。従って、この
出力デ−タから、被解凍物４の輪郭形状が検出されるこ
とになる。また、測距センサＳｊ＋１〜Ｓｎは被解凍物
４が存在しないので、対面壁までの距離Ｘ１が出力され
る。従って、被解凍物４の高さは、測距センサＳｊの高
さであることになる。

【００２１】被解凍物４の輪郭形状により、次のように
金属板を選択する。図５（ｂ）にあるように、横軸に平
行に２本の基準線Ａ，Ｂを設けておき、金属板を選択す
る判断基準とする。データのＭＩＮ値は、輪郭形状のＭ
ＡＸ値であることを利用して、データのＭＩＮ値が基準
線Ａ，Ｂに対して、どの範囲にあるかを比較回路１２で
確認する。その信号は制御回路１３に入力され、制御回
路１３は、この信号に基づき、例えば、データのＭＩＮ
値が基準線Ａ以下であれば金属板Ｄ３，Ｅ３、基準線Ａ
〜Ｂ間であれば金属板Ｄ２，Ｅ２、基準線Ｂ以上であれ
ば金属板Ｄ１，Ｅ１を選択する。

【００２２】図６に示すように、上部電極板２において
は、モータ１６を駆動してストッパ１５を選択した金属
板のすぐ外側まで移動する。上部昇降部８により、支持
軸９を下方に移動すると、選択金属板とそれより小さい
金属板がストッパ１５から外れているので、下方へ移動
する。

【００２３】また、下部電極板３においては、図７に示
すように、回転軸１０の十字突起を回転し、下部昇降部
１４により持ち上げることにより金属板Ｅ１〜Ｅ３を任
意に選択できる。すなわち、金属板Ｅ２の十字穴の位置
を基準にして、その位置で回転軸を上方へ移動すると、
十字突起は金属板Ｅ２，Ｅ３の十字穴を通過して金属板
Ｅ１を持ち上げる。同様に、基準位置から２２．５°回
転すると金属板Ｅ１〜Ｅ３を持ち上げ、４５°回転する
と金属板Ｅ１，Ｅ２を持ち上げる。

【００２４】このように、上部電極板２を上部昇降部８
により下方へ移動し、下部電極板３を下部昇降部１４に
より上方へ移動するとき、制御回路１３は被解凍物４の
高さに応じて、効率よく高周波エネルギーを被解凍物４
に供給できるように上部・下部電極板２，３の間隔を調
整する。

【００２５】具体例に基づき説明する。図５（ｂ）で
は、データのＭＩＮ値は基準線Ａ〜Ｂ間であるので、金
属板はＤ２，Ｅ２に設定される。図６に示すように、上
部電極板２においては、モータ１６を駆動してストッパ
１５を金属板Ｄ２のすぐ外側まで移動し、金属板Ｄ３の
周縁部に接触させる。従って、金属板Ｄ１、Ｄ２は支持
軸９により、下方に移動可能となる。また、図８に示す
ように、下部電極板３においては、回転軸１０の十字突
起を金属板Ｅ２の十字穴から４５°回転し、下部昇降部
１４により少し上方へ移動することにより、金属板Ｅ
１，Ｅ２をもちあげる。効率よく高周波エネルギーを被
解凍物４に供給できるように上部・下部電極板２，３の
間隔を調整する。

【００２６】こうして、被解凍物の輪郭形状に応じて、
大きさの異なる金属板を電極板として選択することによ
り、電極板の面積を変えることができる。小さな被解凍
物を解凍するとき、インピーダンス整合回路の共振用可
変コイルの発熱によるエネルギー損失を軽減することが
でき、加熱効率を向上させ解凍時間を短縮することがで
きる。また、検知手段により被解凍物の高さと輪郭形状
を検出し、制御回路により、自動的に電極板の間隔と面
積を変化・調節するので、解凍作業を効率的に実施でき
る。

【００２７】図９は、本発明に係る高周波解凍装置の第
２実施例を示した概略構成図である。基本的構成は前記
実施例とほぼ同じなので、対応する部分には同一符号を
付し、それらの説明は省略する。本実施例において、上
部電極板３２は１枚の金属板から構成され、下部電極板
３３は図１０のように４枚の同じ大きさの金属板Ｆ１〜
Ｆ４で構成される。各金属板Ｆ１〜Ｆ４にバネＧ１〜Ｇ
４の一端を取り付け、他端を加熱室１内に固定してお
く。また、各金属板Ｆ１〜Ｆ４にワイヤーＷを通してお
いて、ワイヤーの一方の端Ｗ１を加熱室１内に固定し
て、他方の端Ｗ２を図９のリール１７で巻取る構成であ
る。そして、ワイヤーＷを介して各金属板Ｆ１〜Ｆ４が
電気的に接続されている。取り替え可能なマイカ版１８
が被解凍物４を乗せる台として下部電極板３３の上に設
置されている。また、加熱室１内の側面部に１個の測距
センサＳを設け、ステッピングモータ７によりｎ段階に
上方または下方に駆動させることで、前記実施例と同様
に被解凍物４の高さを検出できる。上部昇降部８により
上部電極板３２が上下に移動可能となっている。

【００２８】次に、この高周波解凍装置の動作について
述べる。使用者が被解凍物４をセットした後、モータ１
１を用いて被解凍物４を回転させ、測距センサＳで被解
凍物４の距離を検出する。このとき測距センサＳはステ
ッピングモータ７によりｎ段階に上下方向に移動して、
測定を行う。各段階毎に被解凍物４を１回転させて測定
する。こうして各段階で、測距センサＳにより被解凍物
４までの距離を測定する。このデータは、前記実施例の
図５と同じものとなる。

【００２９】ここで、横軸に平行に２本の基準線Ａ，Ｂ
を設けておき、金属板の選択する判断基準とする。デー
タのＭＩＮ値は、輪郭形状のＭＡＸ値であることを利用
して、データのＭＩＮ値が基準線Ａ，Ｂに対して、どの
範囲にあるかを比較回路１２で確認する。比較回路１２
の信号は制御回路１３に入力され、制御回路１３はこの
信号に基づき、例えば、データのＭＩＮ値が基準線Ａ以
下、基準線Ａ〜Ｂ間、基準線Ｂ以上の３段階におけるワ
イヤーＷの巻き取り量を設定しておく。図１０に示すよ
うに、ワイヤーＷの巻き取り量により金属板Ｆ１〜Ｆ４
がスライドし、下部電極板３３は３段階の大きさに変形
する。

【００３０】また、同時に測距センサＳの測定距離か
ら、対面側壁の距離以下となる高さを求めることによ
り、被解凍物４の高さを特定し、上部電極板３２を上部
昇降部８により、加熱効率のよい位置まで移動する。上
部・下部電極板３２，３３に高周波高電圧を印加し、加
熱解凍を行う。

【００３１】こうして、複数の金属板をスライドさせ
て、被解凍物の大きさに合わせて、電極板の面積を変化
・調節するので、第１実施例と同様に、加熱効率を向上
させ解凍時間を短縮することができる。また、自動的に
電極板の高さと面積を変化・調節するので、解凍作業を
効率的に実施できる。また、マイカ板を被解凍物の搭載
台として用いることにより、被解凍物が金属板の間に挟
まって、金属板のスライドを妨げげることを防ぐととも
に、清掃を容易にする。

【００３２】本発明は、こうした構成に限られるもので
はない。第１実施例の複数の金属板を重ねた電極板は上
部あるいは下部のどちらかの電極板だけでも構わない
し、第２実施例の複数の金属板からなる電極板は上部電
極板のみでもよいし、上部及び下部電極板の両方でも構
わない。また、測距センサは、被解凍物の周囲に配置し
て、被解凍物を回転させることなしに測定してもよい
し、第２実施例において、測距センサは１個に限らず複
数個上下に設置した構成でもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、被解凍物の大きさに応
じて上部または下部電極板の面積を変化させることによ
り、小さな被解凍物を解凍するときの共振用可変コイル
の発熱によるエネルギー損失を軽減することができ、加
熱効率の向上および解凍時間の短縮が可能となる。

【００３４】また、被解凍物の輪郭形状を前記検知手段
に検知させ、該被解凍物の輪郭形状に近似した面積に電
極板変形手段により電極板の面積を変化させる制御手段
を備えると、自動的に動作させることができて、解凍作
業を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高周波解凍装置の第１実施例を示
す概略構成図である。

【図２】この高周波解凍装置における上部電極板を構成
する金属板の構成図である。

【図３】この高周波解凍装置における下部電極板を構成
する金属板の構成図である。

【図４】回転軸の構成図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ測距センサの測定説
明図である。

【図６】上部電極板の動作説明図である。

【図７】下部電極板に対する回転軸の動作説明図であ
る。

【図８】下部電極板の動作説明図である。

【図９】本発明に係る高周波解凍装置の第２実施例を示
す概略構成図である。

【図１０】下部電極板の構成及び動作説明図である。

【図１１】従来の高周波解凍装置を示す概略構成図であ
る。

【図１２】従来の高周波解凍装置のインピーダンス整合
回路図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波高電圧を発生する高周波発振器
と、前記高周波発振器に接続して加熱室内に設置した上
部及び下部電極板と、該上部あるいは下部電極板の少な
くとも一方を上下方向に駆動する昇降部とを備える高周
波解凍装置において、前記上部あるいは下部電極板の少なくとも一方の面積を
変化させる電極板変形手段を備え、被解凍物の輪郭形状に合わせて前記電極板の面積を変化
させることを特徴とする高周波解凍装置。
【請求項２】高周波高電圧を発生する高周波発振器
と、前記高周波発振器に接続して加熱室内に設置した上
部及び下部電極板と、該上部あるいは下部電極板の少な
くとも一方を上下方向に駆動する昇降部とを備える高周
波解凍装置において、前記上部あるいは下部電極板の少なくとも一方の面積を
変化させる電極板変形手段と、１個もしくは複数個の測距センサを備えて、測距センサ
から被解凍物までの距離を被解凍物の外周に対して測定
して、被解凍物の輪郭形状を検知する検知手段と、被解凍物の輪郭形状を前記検知手段に検知させ、該被解
凍物の輪郭形状に合わせて電極板変形手段により電極板
の面積を変化させる制御手段と、を備えたことを特徴と
する高周波解凍装置。
【請求項３】高周波高電圧を発生する高周波発振器
と、前記高周波発振器に接続して加熱室内に設置した上
部及び下部電極板と、該上部あるいは下部電極板の少な
くとも一方を上下方向に駆動する昇降部とを備える高周
波解凍装置において、前記上部あるいは下部電極板の少なくとも一方の面積を
変化させる電極板変形手段と、下部電極板を回転する回転駆動部と、１個もしくは複数個の測距センサを備えて、測距センサ
から被解凍物までの距離を被解凍物の外周に対して測定
して、被解凍物の輪郭形状を検知する検知手段と、前記回転駆動部により下部電極板に載置した被解凍物を
少なくとも１回転させて被解凍物の輪郭形状を前記検知
手段に検知させ、該被解凍物の輪郭形状に合わせて電極
板変形手段により電極板の面積を変化させる制御手段
と、を備えたことを特徴とする高周波解凍装置。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の高周波解凍装
置において、上部あるいは下部電極板の少なくとも一方は、複数枚の
異なる大きさの金属板を重ねた構造をなし、電極板変形手段は、該金属板の中から電極板として用い
るものを選択する手段であることを特徴とする高周波解
凍装置。
【請求項５】請求項１、２又は３記載の高周波解凍装
置において、上部あるいは下部電極板の少なくとも一方は、複数枚の
金属板からなる構造をなし、電極板変形手段は、前記複数枚の金属板をスライドさせ
重ね合わせることにより電極板の面積を変化させる手段
であることを特徴とする高周波解凍装置。