JP2002246164A - 高周波解凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率の高周波解凍装置を実現すること。 【解決手段】 電極１０１と、電極１０１に高周波電力
を供給するインバータ回路１０２を有し、インバータ回
路１０２は、半導体素子１０３、１０４と、所定の周波
数で駆動する駆動回路１０５を有する構成とし、ヒータ
電源不要、かつ低損失の動作を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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冷凍食品などの解凍を行
う高周波解凍装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている高周波解凍装置は、
図９に示す特開平８−２５５６８２号公報のように、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。

【０００３】また、インピーダンス整合回路としては、
図１０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するもの
とし、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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の高周
波解凍装置の構成要素である高周波電源は、その内部の
具体的な構成が述べられていないものであるが、真空管
などを使用した増幅器を使用したものが一般的であり、
ヒータ電源が必要である他、Ａ級増幅などのように損失
が大きい動作を行わせるものとなり、原理的に高効率が
望めないという第１の課題を有するものであった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の高周波
解凍装置が有している第１の課題を解決するもので、電
極と、前記電極に高周波電力を供給するインバータ回路
を有し、前記インバータ回路は、半導体素子と、前記半
導体素子を所定の周波数で駆動する駆動回路を有する構
成とすることにより、ヒータ電源が不要であり、低損失
の動作を行わせることによる高効率の高周波解凍装置の
実現を可能とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、電極
と、前記電極に高周波電力を供給するインバータ回路を
有し、前記インバータ回路は、半導体素子と、前記半導
体素子を所定の周波数で駆動する駆動回路を有する構成
とすることにより、ヒータ電源が不要であり、スイッチ
ング動作などの低損失の動作を行わせることによる高効
率の高周波解凍装置の実現を可能とするものである。

【０００７】また請求項２に記載した発明は、請求項１
記載のインバータ回路を、直流電源と２個の半導体素子
を有し、前記直流電源の出力端子間に前記２個の半導体
素子の直列回路を接続し、駆動回路は、前記２個の半導
体素子を交互にオンさせるスイッチング動作を行わせる
構成とすることにより、半導体素子での電力損失を極力
抑え、高効率の高周波解凍装置を実現するものである。

【０００８】また請求項３に記載した発明は、請求項１
記載のインバータ回路の出力と電極の間に設けたインピ
ーダンス整合回路と、出力電圧が可変である直流電源を
有し、前記インピーダンス整合回路は前記インバータ回
路出力の力率をほぼ最大とする整合動作を行い、前記直
流電源は装置内のパワーが所定値となるように加減され
た直流電圧を出力する構成とすることにより、半導体素
子の損失が小さい条件に保ちながら、解凍のパワーを所
定値に制御することが可能とする高周波解凍装置を実現
させるものである。

【０００９】また請求項４に記載した発明は、請求項１
記載の直流電源に、スイッチング素子と絶縁トランスを
設け、電極の一方の端子は、前記直流電源の出力の一端
子、および筐体の金属部分に接続した構成としたことに
より、高周波の高電圧が印加される電極が直流電源から
電気的に絶縁された状態にすることができ、極めて安全
性の高い高周波解凍装置の実現を図るものである。

【００１０】また請求項５に記載した発明は、請求項１
記載の電極を、２枚の電極板を対向させて構成し、一方
の電極板は前記直流電源の一端子と略同電位とした構成
としたことにより、一方の電極板の絶縁を耐電圧が低い
ものか、もしくは不要とし、絶縁が簡単であり、装置の
大きさを抑えた高周波解凍装置の実現を可能とするもの
である。

【００１１】また請求項６に記載した発明は、請求項１
記載の構成に加え、中心部に設けた第１の導体と、前記
第１の導体の外側に設けた第２の導体を有するケーブル
と、一方の電極板と直列接続されたチョ一クコイルを有
し、第１の導体は、前記チョ一クコイルの他方の端子
と、半導体素子の間に接続され、前記第２の導体は他方
の電極板および直流電源の一端子に接続した構成とした
ことにより、解凍に用いる高周波の電波の漏れを前記ケ
ーブル構成によって抑えるとともに、チョ一クコイルに
よって電極が有する負のリアクタンス成分を相当量打ち
消す作用をなすことにより、前記ケーブルに必要とされ
る絶縁の耐圧を低く抑え、小形・低価格の高周波解凍装
置の実現を行わせるものである。

【００１２】また請求項７に記載した発明は、請求項６
記載のケーブルのチョ一クコイル側の接続部に貫通形コ
ンデンサを有する構成とすることにより、高周波の電波
漏れを抑えながら、前記ケーブルの特性インピーダンス
とのインピーダンス整合の度合いを改善し、前記ケーブ
ルでの電力損失を低減した、高効率の高周波解凍装置の
実現を可能とするためのものである。

【００１３】また請求項８に記載した発明は、請求項１
記載の電極を構成する電極板に一端が接続された固定の
インダクタンス値をもつ第１のチョ一クコイルと、ケー
ブルと、前記ケーブルのインバータ回路側の端子に接続
し、可変のインダクタンス値を有する第２のチョ一クコ
イルを有するインピーダンス整合回路を有する構成とす
ることにより、前記第１のチョ一クコイルが持つ正のリ
アクタンスが、電極が持つ負のリアクタンスを打ち消す
作用がなされ、結果前記ケーブルの絶縁耐圧が低減で
き、小形で安価な高周波解凍装置は実現可能となるのに
加え、前記第２のチョ一クコイルによるインバータ回路
とのインピーダンスの整合がなされて、前記インバータ
回路の損失も抑えることができて高効率の高周波解凍装
置にすることができ、かつやや複雑となる前記第２のチ
ョ一クコイルの実装に関しても、前記インバータ回路の
近傍に位置した状態とすることができることから、結果
として構成が簡単で、高効率であり、低コストで性能の
高い高周波解凍装置が実現されるものとなる。

【００１４】

【実施例】（実施例１）以下本発明の実施例について説
明する。

【００１５】図１は実施例１の高周波解凍装置の回路図
である。

【００１６】図１の高周波解凍装置は、電極１０１と、
電極１０１に高周波電力を供給するインバータ回路１０
２を有しており、インバータ回路１０２は、パワーＭＯ
ＳＦＥＴによって構成した半導体素子１０３、１０４、
半導体素子１０３、１０４を１３．５６メガヘルツの周
波数で駆動する駆動回路１０５を備えている。

【００１７】本実施例においては、インバータ回路１０
２は、出力電圧が０〜２００ボルトの範囲で可変できる
直流電源１０６を有し、直流電源１０６の出力端子間に
は２個の半導体素子１０３、１０４の直列回路が接続さ
れ、駆動回路１０５は、２個の半導体素子１０３、１０
４を交互にオンさせるスイッチング動作を行わせるもの
となっているものである。

【００１８】さらに本実施例では、インバータ回路１０
２の出力と電極１０１の間には、インピーダンス整合回
路１０７が設けられている。

【００１９】また、電極１０１は、いずれも１８−８ス
テンレス鋼板を使用した２枚の電極板１０８、１０９を
対向させて構成しており、下側に位置する一方の電極板
１０９は、直流電源１０６の一端子であるマイナス端子
に接続され、略同電位とされている。

【００２０】電極１０１は、鉄板による加熱室１１０内
に設けられ、完全に静電シールドされた構成となってい
る。

【００２１】また、本実施例においては、インピーダン
ス整合回路１０７は、静電容量が可変である可変コンデ
ンサ１１１、インダクタンス値が可変である可変チョ一
クコイル１１２、同軸形のケーブル１１３により構成さ
れている。

【００２２】可変コンデンサは、回転により対向面積が
変化する構成とし、また可変チョ一クコイルは空心のコ
イル内にフェライトコアを出し入れする構成としたもの
を、いずれもギアおよびステッピングモータなどを組み
合わせることにより、電動式で動作するものとしてい
る。

【００２３】インバータ回路１０２は、直列に接続され
た２個の半導体素子１０３、１０４の両端の電圧の安定
化を図るために設けられたコンデンサ１１４が、直流電
源１０６の出力と並列に接続されている。

【００２４】また、本実施例では直流電源１０６の出力
電力を検知するパワー検知回路１１５が設けられ、抵抗
器を用い直流電源１０６の出力電流を検知する電流検知
回路１１６、直流電源１０６の出力端子間の電圧を検知
する電圧検知回路１１７、電流検知回路１１６と電圧検
知回路１１７の出力の乗算を行う乗算回路により構成さ
れている。

【００２５】さらに本実施例には、制御回路１１９が設
けられていて、パワー検知回路１１５および力率検知回
路１４０からの信号を入力し、直流電源１０６、可変コ
ンデンサ１１１、可変チョ一クコイル１１２に信号を出
力するものとなっており、可変コンデンサ１１１の静電
容量を加減させる動作、可変チョ一クコイルのインダク
タンス値を加減する動作を行うものとなっている。

【００２６】力率検知回路１４０は、インバータ回路１
０２からインピーダンス整合回路１０７の間に設けられ
ており、インバータ回路１０５の出力の電圧と電流か
ら、力率に応じたアナログ値を出力するものとなってい
る。

【００２７】本実施例では、電極１０１の電極板１０９
側の端子は、直流電源１０６の出力のマイナス端子に接
続されているとともに、鉄板をプレス加工して製造され
た筐体１２０にも接続したものとなっている。

【００２８】図２は、直流電源１０６の詳細回路図であ
る。

【００２９】実施例１において、直流電源１０６は、Ｉ
ＧＢＴにより構成したスイッチング素子２００、絶縁ト
ランス２０１を有している。

【００３０】さらに直流電源１０６は、交流電源に接続
するためのプラグ２０２、４本のダイオ一ドをブリッジ
に接続して構成した全波の整流回路２０３、整流回路２
０３の出力を安定化させるチョ一クコイル２０４とコン
デンサ２０５、スイッチング素子２００のターンオフ時
の電圧の過大な跳ね上がり電圧を吸収するコンデンサ２
０６と抵抗２０７の直列回路、絶縁トランス２０１の二
次側に接続したダイオ一ド２０８と出力の直流電圧を安
定させるコンデンサ２０９、スイッチング素子２００を
２０キロヘルツの一定周波数でオンオフさせ、かつその
オン時間の比率（デューティ値）を入力信号Ｓｄに応じ
た値とするパルス幅変調回路２１０を備えている。

【００３１】制御回路１１９から直流電源１０６に入力
される信号Ｓｄの値は、パワー検知回路１１５からの信
号、すなわち直流電源１０６からの出力電力値が所定値
となるように加減されて出力されるものである。

【００３２】すなわち、パワー検知回路１１５からの信
号が所定値より小である場合には、Ｓｄ値を増加させス
イッチング素子２００のオンの時間比率を高くし、直流
電源１０６の出力電圧値をアップさせるように働き、逆
にパワー検知回路１１５からの信号が所定値より大であ
る場合には、Ｓｄ値を増加させスイッチング素子２００
のオンの時間比率を低くし、直流電源１０６の出力電圧
値をダウンさせるように働き、結果的に直流電源１０６
は、同パワーがほぼ所定値となるように加減された値の
直流電圧を出力するものとなる。

【００３３】また、本実施例ではインピーダンス整合回
路１０７は、下記のような動作により、インバータ回路
１０２出力の力率をほぼ最大とする整合動作を行うもの
となる。

【００３４】電極１０１は、被解凍物１２１が間に存在
している状態においては、抵抗分と負のリアクタンス分
を成分とするインピーダンスを持つものとなり、それら
の値は、被解凍物１２１の種類や大きさ、形、温度など
によって変化するものとなる。

【００３５】可変チョ一クコイル１１２は、電極１０１
が持つ負のリアクタンス成分を打ち消すことが主目的で
設けられているものであって、可変チョ一クコイル１１
２が有する正のリアクタンスによって、インバータ回路
１０２出力でのリアクタンス分をほぼ零とし、高周波
（１３．５６メガヘルツ）に対する力率を最大、すなわ
ちほぼ１に近い値として、インバータ回路１０２を高効
率で働かせ、高効率の高周波解凍装置を実現するもので
ある。

【００３６】ただし、本実施例の可変チョ一クコイル１
１２は、空心のコイルにフェライトコアを出し入れする
ことによりインダクタンス値を変化させるものであり、
可変できる範囲は、約２倍半となるが、被解凍物１２１
の変動などによっては、可変チョ一クコイル１１２が持
つ正のリアクタンス分の方が大となってしまうこともあ
り、また同軸形のケーブル１１３をインピーダンス不整
合で使用していることから、その長さによるインピーダ
ンス変換が作用することなどもあり、結果的にインバー
タ回路１０２の出力でのリアクタンス分をほぼ零とする
ことができない場合には、制御回路１１９から可変コン
デンサ１１１の静電容量を加減する動作が行われ、常に
ほぼ高周波に対するインバータ回路１０２出力での力率
は、最大、すなわち１にほぼ近い値に保たせているもの
となっている。

【００３７】なお、本実施例ではパワーの制御は、直流
電源１０６の出力電圧の制御によって行ったが、可変コ
ンデンサ１１１の静電容量と、可変チョ一クコイル１１
２のインダクタンス値の組み合わせを適正とすることに
より、インバータ回路１０２の出力でのリアクタンス分
をほぼ零とし、高周波に対して力率を最大、すなわちほ
ぼ１としながら、かつインバータ回路１０２出力でのイ
ンピーダンス（ほぼ実数部のみとなる）の絶対値も加減
することも可能であるので、これによってパワーの制御
を行わせても良く、その場合には直流電源１０６の出力
は一定の電圧であってもよく、固定の出力電圧を持つも
ので構成してもよいものとなる。

【００３８】図３は、実施例１の高周波解凍装置の駆動
回路１０５の詳細な回路図を示したものである。

【００３９】１３．５６メガヘルツの水晶発振子を用い
た発振回路３０１、発振回路３０１の出力により駆動さ
れるＭＯＳＦＥＴ３０２、共振のためのチョ一クコイル
３０３、コンデンサ３０４、駆動トランス３０５と、駆
動トランス３０５とのインピーダンス整合のためのコン
デンサ３０６とトリマコンデンサ３０７を設けている。

【００４０】駆動トランス３０５は、トロイダル状のフ
ェライトコアに、巻線３０８、３０９、３１０を巻いて
磁気結合させ構成したもので、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１０３、１０４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。

【００４１】直流電源３１１は、２４ボルトの出力電圧
を持ち０．５アンペアの電流容量のものを使用してい
る。

【００４２】トリマコンデンサ３０７は、駆動トランス
３０５や、その他の構成要素のバラツキを吸収し、半導
体素子１０３、１０４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。

【００４３】図４は、半導体素子１０３、１０４を接続
し、解凍動作を行っている状態での、駆動回路１０５の
出力電圧波形を示したもので、（ア）は高電位側に位置
している半導体素子１０３のゲート・ソース間電圧Ｖｇ
１、（イ）は低電位側に位置している半導体素子１０４
のゲート・ソース間電圧Ｖｇ２の波形を示している。

【００４４】二次側の巻線３０９、３１０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１０３、１０４
は交互にオンされるものとなる。

【００４５】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
置の実現が可能とさせるものとなる。

【００４６】加えて、本実施例の高周波解凍装置は、直
流電源１０６に、絶縁トランス２０１を有し、電極１０
１の下側にある電極板１０９の側の端子を、直流電源１
０６の出力のマイナス端子に接続するとともに、金属で
ある筐体１２０に接続した構成としたことにより、高周
波の高電圧が印加される電極１０１を構成する電極板１
０８、１０９が、いずれも直流電源１０６から電気的に
絶縁された状態とし、プラグ２０２のいずれの端子とも
絶縁された状態とすることが可能となる。

【００４７】よってプラグ２０２の一方の端子が大地に
接地された状態であっても、感電などを起こすことがな
く、極めて安全性の高い高周波解凍装置の実現が図られ
るものである。

【００４８】また、対向して設けた２枚の電極板１０
８、１０９の内の一方の電極板１０９は、直流電源１０
６のマイナス端子と略同電位となるため、下側に位置す
る電極板１０９は加熱室１１０および筐体１２０とも同
電位となり、絶縁が不要となり、電極板１０９と加熱室
１１０との間に絶縁のためのスペースを設ける必要がな
い。したがって、装置の大きさを抑えた高周波解凍装置
も実現できるものとなる。

【００４９】（実施例２）図５は、実施例２における高
周波解凍装置の回路図である。

【００５０】本実施例においても、電極１０１、インバ
ータ回路１０２、パワー検知回路１１５、力率検知回路
１４０の構成は、実施例１と同等である。

【００５１】図５において、電極１０１を構成する平行
に設けた１８−８ステンレス製の電極板１０８、１０９
の内の上側に位置する方の電極板１０８に、直列接続し
たチョ一クコイル５０１を有している。

【００５２】本実施例においては、チョ一クコイル５０
１は、ドラム形と呼ばれるフェライトコアにエナメル線
を１０ターン巻くことにより１１．７マイクロヘンリー
のインダクタンスを持たせたものを使用しており、１
３．５６メガヘルツにおけるリアクタンス値は、ほぼ１
キロオームとなる。

【００５３】一方、電極１０１は２２センチメートル角
の大きさとした場合、冷凍肉などの被解凍物１２１が入
っている状態で、電極１０１のインピーダンスの虚数
部、すなわちリアクタンス値は、−１キロオーム程度と
なるので、チョ一クコイル５０１が電極１０１に直列接
続されたことにより、電極１０１とチョ一クコイル５０
１の直列回路のリアクタンス値は、ほぼ０に近い小さな
値となり、ほぼ抵抗分のみの状態に近いものとなる。

【００５４】ケーブル１１３は、実施例１でも使用して
いた同軸形のもので、本実施例においては３Ｃ−２Ｖと
称する規格のものを、長さにして１メートル使用してい
るが、その特性インピーダンスの値は、７５オームであ
り、テレビとテレビ用のアンテナとの間の接続に一般的
に使用される比較的安価なものである。

【００５５】ケーブル１１３のインバータ回路１０２側
の端には、電動式の可変コンデンサ１１１が接続されて
おり、制御回路５０２によって静電容量が加減できるも
のとなっている。

【００５６】インピーダンス整合回路５０３は、電極１
０１の高周波（１３．５６メガヘルツ）におけるインピ
ーダンスに対して、インバータ回路１０２出力点でのリ
アクタンス分をほぼ零として、最大の力率、すなわち１
に近い値のものとするためのものである。

【００５７】図６は、ケーブル１１３の構成を詳しく説
明した図である。

【００５８】図６において、中心部には銅線により構成
した第１の導体６０１が設けられ、第１の導体６０１の
外側には、細い銅線を網状として構成した第２の導体６
０２を設けており、第１の導体６０１と第２の導体６０
２との間は、発泡ポリエチレンの材料を用いた誘電体層
６０３が設けられている。

【００５９】なお、第２の導体の外側には、絶縁外皮層
６０４が設けられ、第２の導体６０２が電気部品と接触
した場合などに短絡を防止し、また第２の導体６０２を
保護する機能を果たさせているものとなっている。

【００６０】本実施例では、上記のような構成の同軸形
のケーブル１１３を使用し、第１の導体６０１は、チョ
一クコイル５０１の電極板１０８と反対側の端子と、半
導体素子１０３、１０４の接続点の間に接続している。

【００６１】また第２の導体６０２は、もう一方の電極
板１０９と、直流電源１０６のマイナス端子の間に接続
したものとなっている。

【００６２】なお、本実施例においても実施例１と同様
に力率検知回路１４０を、インバータ回路１０２とケー
ブル１１３の第１の導体６０１の接続の間に挿入してい
るが、これはインバータ回路１０２の出力の高周波に関
する力率を検知させるためのものである。

【００６３】以上の構成により、本実施例の高周波解凍
装置は、半導体素子１０３、を交互にオンさせるという
実施例１と同様の動作により、真空管のようなヒータの
ための電源も不要で、またゲート・ソース間電圧を１５
Ｖにまで高めて駆動することによる導通損失の低減が作
用して、高効率の運転が可能となり、また力率検知回路
１４０は、インバータ１０２の出力における高周波の力
率を検知して、制御回路５０２は、その力率値が最大と
なるように、可変コンデンサ１１１を加減するので、半
導体素子１０３、１０４の損失も最小限に抑えることが
できる。

【００６４】パワー検知回路１１５は、直流電源１０６
からの出力電力を検知して、直流電源１０６の出力電圧
値を、２５０ワットという所定の値となるように自動的
に制御するという動作も実施例１と同様に行われるもの
となる。

【００６５】特に、本実施例においては、解凍時に用い
る１３．５６メガヘルツの高周波の電波の漏れをケーブ
ル１１３の構成、すなわち筐体１２０に対して高周波の
高電圧が印加される第１の導体６０１を第２の導体６０
２によって完全に取り囲んでしまう構成としていること
によって、抑えるという効果を得るものとなっている。

【００６６】並んで、チョ一クコイル５０１によって、
電極１０１が有する負のリアクタンス成分を相当量打ち
消す作用、相殺をなすことができるため、ケーブル１１
３に必要とされる絶縁の耐圧を低く抑えることができる
ものとなる。

【００６７】本実施例で使用している３Ｃ−２Ｖは、耐
電圧が１キロボルトであるが、チョ一クコイル５０１に
よるリアクタンス分の相殺効果により電圧面での問題は
ないものとなる。

【００６８】また、一般に特性インピーダンスから外れ
たインピーダンスの負荷をケーブルに接続すると、電圧
と電流がケーブルの部分部分によって変化し、電極１０
１のような大きな負のリアクタンス分を持つものを接続
した場合、定在波によって、ケーブル１１３の長さによ
っては、極端な高電圧が印加される部分が発生すると同
時に、大電流が流れる部分も発生することがあり、非常
に損失が大きくなるという現象が起こるものとなる。

【００６９】よって、本実施例のようにチョ一クコイル
５０１を電極１０１と直列に接続したことにより、ケー
ブル１１３の電極側の端におけるリアクタンス分は、小
さくなり、その分定在波の大きさを抑えることができ、
ケーブル１１３での大電流などを防ぎ、損失も抑えるこ
とができる。

【００７０】このようなチョ一クコイル５０１の作用に
よって、直径が細くて価格の安い同軸ケーブルでも十分
使用することができるようになるため、小形・低価格の
高周波解凍装置の実現を行わせるものである。

【００７１】なお、本実施例で使用したケーブル１１３
は、同軸形のものであるが、第１の導体６０１と第２の
導体６０２の軸は必ずしも同軸とする必要はなく、ずれ
ていてもかまわないものであり、さらに断面が円でなく
四角のものとしてもよく、要は第１の導体６０１の外側
に設けた第２の導体６０２によって取り囲まれていれ
ば、電波の漏れをなくすことができるものである。

【００７２】（実施例３）図７は、実施例３における高
周波解凍装置の回路図を示している。

【００７３】図７において、ケーブル１１３のチョ一ク
コイル５０１側の接続部には、貫通形コンデンサ７０１
が接続されており、インピーダンス整合回路７０２の構
成要素の一つとなっている。

【００７４】本実施例では、貫通形コンデンサ７０１
は、中心の電極がチョ一クコイル５０１とチョ一クコイ
ル１３３の第１の導体６０１とを貫通させる形で接続さ
れており、外側の電極は第２の導体６０２および鉄製の
加熱室１１０および筐体１２０にも接続され、またケー
ブル１１３の反対側において第２の導体６０２は、直流
電源１０６のマイナス端子にも接続された構成となって
いる。なお、その他の構成については、実施例２と同等
である。

【００７５】以上の構成により、本実施例の高周波解凍
装置も実施例２と同様に、インバータ回路１０２から高
周波の電力を、電極１０１に供給させ、電波漏れを抑え
ながら、被解凍物１２１に高周波の電界を作用させ、誘
電加熱による解凍を行うという動作を行うものである。

【００７６】しかし本実施例においては、特に貫通形コ
ンデンサ７０１が、ケーブル１１３のチョ一クコイル５
０１側の接続部に設けられた構成となっていることか
ら、ケーブル１１３の特性インピーダンスとのインピー
ダンスの整合がより良くすることが可能となる。

【００７７】例えば、実施例２の場合には、被解凍物１
２１の大きさが直径６０ミリメートル程度の小さなもの
である場合には、電極１０１のインピーダンスの実数部
は、数オームというような小さな値となり、チョ一クコ
イル５０１によって、虚数部であるリアクタンス分を完
全に相殺したとしても、特性インピーダンス７５オーム
を持つケーブル１１３に対しては、定在波率（ＳＷＲ）
が１０程度というような、かなりのインピーダンスの不
整合の状態となる。

【００７８】これに対し、実施例３の貫通形コンデンサ
７０１を用いた構成とすると、チョ一クコイル５０１の
インダクタンス値と貫通形コンデンサ７０１の静電容量
の値を適切とすることにより、リアクタンス分を零に近
づけ、かつケーブル１１３の終端部分でのインピーダン
スをより７５オームに近い状態とすることが可能とな
る。

【００７９】このようにして、ケーブル１１３の特性イ
ンピーダンスとのインピーダンス整合の度合いを改善す
ることにより、ケーブル１１３内に発生する定在波の大
きさを抑え、ケーブル１１３での電力損失の低減による
高周波解凍装置の効率向上、もしくはよりケーブル１１
３を細いものあるいは低価格のものとすることにより、
装置の価格の低減を行わせるものであり、特に加熱室１
１０とインバータ回路１０２との距離が長いなどの配置
の関係で、ケーブル１１３の長さが長い場合にはその効
果が、より大きく現れるものとなる。

【００８０】なお、ケーブル１１３が細いもので構成で
きるということによる効果として、例えば電極１０８を
被解凍物１２１の高さなどに応じて上下に移動させると
いうような構成とする場合にも、移動させる手段が容易
に構成できるものとなるという効果としても有効に作用
するものである。

【００８１】（実施例４）図８は、実施例４における高
周波解凍装置の回路図を示している。

【００８２】図８において、電極１０１を構成する電極
板１０８、１０９の内の電極板１０８に一端が接続され
た、７．４マイクロヘンリーという固定のインダクタン
ス値をもつ第１のチョ一クコイル８０１を設けている。

【００８３】また、同軸形のケーブル１１３のインバー
タ回路１０２側の端子には、電動式で可変のインダクタ
ンス値を有する第２のチョ一クコイル８０２を有するイ
ンピーダンス整合回路８０３が設けられている。

【００８４】そして、制御回路８０４は、直流電源１０
６に対しては、パワー検知回路１１５の出力が、所定値
である２５０ワットとなるように、出力電圧を制御する
信号を出力し、可変コンデンサ１１１と第２のチョ一ク
コイル８０２に対しては、力率検知回路１４０から信号
がほぼ最大となるように、制御信号を出力するものとな
っている。

【００８５】なお、本実施例においても実施例３と同様
に、ケーブル１１３の端には、貫通形コンデンサ７０１
が接続されており、これもインピーダンス整合回路８０
３の構成要素の一つとなっている。

【００８６】なお、その他の構成については、実施例２
と同等である。

【００８７】以上の構成により、本実施例の高周波解凍
装置も実施例３と同様に、インバータ回路１０２から高
周波の電力を、電極１０１に供給させ、電波漏れを抑え
ながら、被解凍物１２１に高周波の電界を作用させ、誘
電加熱による解凍を行うという動作を行うものである。

【００８８】しかし本実施例においては、特にケーブル
１１３の両端に、それぞれ第１のチョ一クコイル８０１
と第２のチョ一クコイル８０２が接続されていることか
ら、まず第１のチョ一クコイル８０１によって電極１０
１が持つ負のリアクタンス成分を、かなり相殺してケー
ブル１１３に印加される電圧を抑え、耐圧が低く価格の
安く、また太さが細くて引き回しが容易なケーブル１１
３の使用を可能とするものである。

【００８９】または、同一の仕様のケーブル１１３であ
れば、ケーブル１１３での電力損失を低減することによ
り、高効率の高周波解凍装置の実現を可能とするものと
なる。

【００９０】ここで、電極１０１のインピーダンスの虚
数部、すなわちリアクタンス分は、被解凍物１２１の種
類や温度、大きさなどによって変化をするものであるの
で、それを打ち消す目的で使用されるチョ一クコイル
は、そのインダクタンス値を変化させて、対応すること
が、ケーブル１１３の電力損失低減と半導体素子１０
３、１０４の損失低減を行う上で有効である。

【００９１】本実施例では、第１のチョ一クコイル８０
１によって、電極１０１が有する負のリアクタンス分の
内の８割程度に相当する８００オームのリアクタンスを
持たせていることから、ケーブル１１３とのインピーダ
ンスの整合度合いを幾分改善し、ケーブル１１３での電
力損失を抑える作用を持たせている。

【００９２】その上で、第２のチョ一クコイル８０２で
残りの負のリアクタンス分を打ち消して、その結果イン
バータ回路１０２出力におけるリアクタンス分はほぼ零
として、高周波に対する力率を最大、すなわちほぼ１に
近いものとする。

【００９３】なお、ケーブル１１３は、特性インピーダ
ンスからずれたものを終端に接続している状態で使用し
ているので、ケーブル１１３の長さによって、さらにイ
ンピーダンスの変換作用が行われるので、それによるリ
アクタンス分の変化も含めた上で、インバータ回路１０
２出力での力率が最大となるように制御がなされるもの
である。

【００９４】よって、本実施例ではケーブル１１３にお
ける定在波の低減は、完全ではないが、それでも電極１
０１に直接ケーブルを接続した場合に比べると、相当の
定在波抑制効果があり、それによるケーブル１１３の電
力損失低減がなされ、インバータ回路１０２の出力部に
おいては、ほとんど完全にリアクタンス分がほぼ零で、
力率が最大という好条件となる。

【００９５】一般に半導体素子１０３、１０４は高価で
あり、また電流定格値が高いものは、駆動回路も高価で
複雑なものが必要となることから、本実施例の構成は、
インバータ回路１０２出力での力率がほぼ最高とするこ
とができる点で、非常に有効である。

【００９６】また、インダクタンス値を可変することが
できる第２のチョ一クコイル８０２は、例えば電動式な
ど構成がやや複雑であって、制御のための配線も必要と
なることから、加熱室１１０内よりも、インバータ回路
１０２に近い場所に設けることが装置の構成上好ましい
ものとなるが、その観点において、本実施例の構成は非
常に優れたものとなる。

【００９７】なお、本実施例においては、第２のチョ一
クコイル８０２は、空心のコイルの中をフェライトコア
がギアドモータにより出入りする構成としているが、か
ならずしもこのような構成とすることが必要というもの
ではなく、空心コイル内にアルミなどの導電性のある材
質を出し入れするものは、フェライトなどで設けた磁路
の途中の部分に、磁路の磁気抵抗を変化させるような構
造を設けたものなどもよく、またコイルが巻かれたコア
に別の直流電流を流すコイルを設けて、その直流電流に
よってコアの飽和度を変化させ、高周波回路側のコイル
のインダクタンスを変化させるようなものなどであって
もかまわず、要はインダクタンス値が、加減できる構成
であれば良い。

【００９８】また、本実施例ではインバータ回路１０２
出力部での力率を最大に調整するために、可変コンデン
サ１１１を設けているが、これも必ずしも必要というも
のではなく、第１のチョ一クコイル８０１、第２のチョ
一クコイル８０２、ケーブル１１３などの構成要素だけ
で、十分なインピーダンス整合の効果が得られる場合に
は、可変コンデンサ１１１がない構成でもいっこうにか
まわず、また可変コンデンサ１１１に代わって第３のチ
ョ一クコイルを設けても、他の構成要素との定数組み合
わせによって、インバータ回路１０２の出力における力
率を十分高めることが可能である。

【００９９】また、本実施例では貫通形コンデンサ７０
１が設けられていることから、実施例３に述べたよう
な、ケーブル１１３とのインピーダンス整合の度合いを
改善して、ケーブル１１３の損失も抑えるという効果を
得ているものであるが、ケーブル１１３の長さが短い場
合などには必ずしも必要というものではない。

【０１００】本実施例では、直流電源１０６の出力電圧
を可変として、パワーの制御を行っているが、これにつ
いても実施例１で説明したのと同様、一定電圧の直流電
源１０６として、インバータ回路１０２の出力における
インピーダンスの実数部（虚数部はほぼ零）を、インピ
ーダンス整合回路８０３によって変化させ、パワーの制
御も行わせることも可能であり、そのような構成をとっ
てもかまわない。

【０１０１】また、各実施例において設けているパワー
検知回路１１５は、乗算器１１８を使用したものとして
いるが、例えば図２に示したような１００ボルトで周波
数が５０ヘルツあるいは６０ヘルツというような交流電
源を整流した直流電源１０６が構成される場合、１００
ボルトという電圧の安定性が十分なものであるならば、
装置への入力パワーはほぼ交流電源の出力電流の大きさ
に比例したものとなることから、例えば電流トランスと
その二次側に設けた整流回路、平滑回路などを用いて交
流電源の出力電流から、パワーを検知する構成としても
よい。

【０１０２】

【発明の効果】本発明は、特に電極と、前記電極に高周
波電力を供給するインバータ回路を有し、前記インバー
タ回路は、半導体素子と、前記半導体素子を所定の周波
数で駆動する駆動回路を有する構成とすることにより、
ヒータ電源が不要であり、スイッチング動作などの低損
失の動作を行わせることによる高効率の高周波解凍装置
の実現を可能とするものである。

【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、高周波解凍装置の直流電源１０６の詳細回
路図

【図３】同、高周波解凍装置の駆動回路１０５の詳細回
路図

【図４】同、高周波解凍装置の駆動回路１０５の動作波
形図

【図５】実施例２における高周波解凍装置の回路図

【図６】同、高周波解凍装置のケーブル１１３の構成図

【図７】実施例３における高周波解凍装置の回路図

【図８】実施例４における高周波解凍装置の回路図

【図９】従来の技術における高周波解凍装置の構成図

【図１０】同、高周波解凍装置の整合回路図

【符号の説明】

１０１ 電極 １０２ インバータ回路 １０３、１０４ 半導体素子 １０５ 駆動回路 １０６ 直流電源 １０７、５０３、７０２、８０３ インピーダンス整合
回路 ２００ スイッチング素子 ２０１ 絶縁トランス １２０ 筐体 １０８、１０９ 電極板 ６０１ 第１の導体 ６０２ 第２の導体 １１３ ケーブル ５０１ チョ一クコイル ７０１ 貫通形コンデンサ ８０１ 第１のチョ一クコイル ８０２ 第２のチョ一クコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 財前 克徳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K086 AA03 BA09 DB03 DB11 FA05 3K090 AA03 AB03 BA05 EB12 4B022 LB01 LQ08 LT07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極と、前記電極に高周波電力を供給す
   るインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、半導
   体素子と、前記半導体素子を所定の周波数で駆動する駆
   動回路を有する高周波解凍装置。
2. 【請求項２】 インバータ回路は直流電源と２個の半導
   体素子を有し、前記直流電源の出力端子間に前記２個の
   半導体素子の直列回路を接続し、駆動回路は、前記２個
   の半導体素子を交互にオンさせるスイッチング動作を行
   わせる請求項１記載の高周波解凍装置。
3. 【請求項３】 インバータ回路の出力と電極の間に設け
   たインピーダンス整合回路と、出力電圧が可変である直
   流電源を有し、前記インピーダンス整合回路は前記イン
   バータ回路出力の力率をほぼ最大とする整合動作を行
   い、前記直流電源は装置内のパワーが所定値となるよう
   に加減された直流電圧を出力する請求項１記載の高周波
   解凍装置。
4. 【請求項４】 直流電源はスイッチング素子と絶縁トラ
   ンスを有し、電極の一方の端子は、前記直流電源の出力
   の一端子、および筐体の金属部分に接続した請求項１記
   載の高周波解凍装置。
5. 【請求項５】 電極は、２枚の電極板を対向させて構成
   し、一方の電極板は前記直流電源の一端子と略同電位と
   した請求項１記載の高周波解凍装置。
6. 【請求項６】 中心部に設けた第１の導体と、前記第１
   の導体の外側に設けた第２の導体を有するケーブルと、
   一方の電極板と直列接続されたチョ一クコイルを有し、
   第１の導体は、前記チョ一クコイルの他方の端子と、半
   導体素子の間に接続され、前記第２の導体は他方の電極
   板および直流電源の一端子に接続した請求項１記載の高
   周波解凍装置。
7. 【請求項７】 ケーブルのチョ一クコイル側の接続部に
   貫通形コンデンサを有する請求項６記載の高周波解凍装
   置。
8. 【請求項８】 電極を構成する電極板に一端が接続され
   た固定のインダクタンス値をもつ第１のチョ一クコイル
   と、ケーブルと、前記ケーブルのインバータ回路側の端
   子に接続し、可変のインダクタンス値を有する第２のチ
   ョ一クコイルを有するインピーダンス整合回路を有する
   請求項１記載の高周波解凍装置。