JP2004057100A

JP2004057100A - 高周波解凍装置

Info

Publication number: JP2004057100A
Application number: JP2002220987A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yasui; 安井　健治; Tomotaka Nobue; 信江　等隆; Kazuhiko Asada; 麻田　和彦; Koji Yoshino; 吉野　浩二
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】整合回路の可変インダクタを小型化すること。
【解決手段】可変インダクタ１５０を構成する導体を同一平面上に渦巻状に巻回し、内輪側端子に巻取手段１７０を設けることによって、可変インダクタ１５０のターン数を巻取手段１７０によって変化させることでインダクタンス値を可変し、可変インダクタ１５０の外形を小型化する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、業務用や一般家庭用として使用される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９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８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９に従来の技術として示されている共振コンデンサ５１、共振用可変インダクタ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の損失を低減させつつ、電極５４に電力を供給す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、前述の従来の構成の高周波解凍装置においては以下に挙げるような課題があった。すなわち、高周波電源と電極の間に挿入されたインピーダンス整合回路に備えられた共振用可変コイルの構造は必要とするインダクタンスの値が、数μＨ以上の場合、その直径は１００ｍｍ程度で、かつ、長さも１００ｍｍ以上必要となり、装置全体に占める体積が大きくなってしまう。
【０００６】
また、インダクタンスを可変するためには長さ方向に対してコイルを伸縮することで可能となるが、この場合、可変インダクタが占める体積は非常に大きなものとなり、また、長さ方向に伸縮するので可動範囲も大きくなり、ひいては高周波解凍装置全体も大型化してしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は上記の従来の高周波加熱装置の課題を解決すべくなしたものであり、インピーダンス整合を得るための可変インダクタを小型化し、装置全体の小型化を実現することを目的としている。
【０００８】
【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、高周波電源と、前記高周波電源の出力によって電極間に載置された被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極と高周波電源との間に挿入接続され前記高周波電源とインピーダンス整合をとる整合回路とを備え、前記整合回路に備えられた可変インダクタは同一平面状に巻回されるとともにその巻数を変化させることによりインダクタンス値を可変する構成としたものである。
【０００９】
これによって、可変インダクタが扁平に構成することができるので可変インダクタが占有する体積をきわめて小さくすることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に示す発明は、高周波電源と、前記高周波電源の出力によって電極間に載置された被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極と高周波電源との間に挿入接続され前記高周波電源とインピーダンス整合をとる整合回路とを備え、前記整合回路に備えられた可変インダクタは同一平面状に巻回されるとともにその巻数を変化させることによりインダクタンス値を可変する構成とすることにより、可変インダクタが占有する体積をきわめて小さくすることが可能となる。
【００１１】
請求項２に示す発明は、整合回路に備えられた可変インダクタは同一平面状に巻回され渦巻状に構成すると同時に前記可変インダクタの内輪側端子に巻取手段を設け、前記巻取手段が回転し前記可変インダクタを構成する導体を巻取ることによってインダクタンス値を可変する構成とすることにより、可変インダクタを扁平にすることで小型化すると同時に内側に巻線を巻き取ることによって最大外形の変化を抑制して容易にインダクタンスの値を可変することができるものである。
【００１２】
請求項３に示す発明は、可変インダクタを構成する導体はバネ性を有する金属で構成し、前記可変インダクタの形状を保持するよう構成することにより、巻取手段によって導体を巻きとったり、あるいは、巻解いたりすることでインダクタンス値を増減させた場合に可変インダクタの形状が完全に崩れてしまうことを防止することが可能となる。
【００１３】
請求項４に示す発明は、可変インダクタを構成する導体の表面には絶縁皮膜を施し、巻取手段によって可変インダクタの形状が変形した場合にも導体相互間の絶縁を図り、意図しない導体の短絡を防止する構造とすることにより、導体間の短絡によって急激にインダクタンスが変化したり、微接触による発熱を回避することが可能となる。
【００１４】
請求項５に示す発明は、可変インダクタは板状導体によって構成することにより、導体の表面積を大きくし導体表面近傍しか電流が流れない高周波電流による表皮効果に起因する発熱を有効に軽減することができる。
【００１５】
請求項６に示す発明は、可変インダクタの最外周部に絶縁体による保護壁を設け、前記可変インダクタの最大外形を規制する構成とすることにより、装置外壁などと接触することなく可変インダクタの周囲の設計が容易となるので装置全体のスペースを有効に利用した筐体の設計が可能となる。
【００１６】
請求項７に示す発明は、可変インダクタの天面および底面を絶縁体で覆うことにより前記可変インダクタが半径に対して垂直方向に変形することを防止する構成とすることにより、可変インダクタの巻数を増減してそのインダクタンス値を増減した場合に、半径方向に対して垂直な方向への変形を防止することができるので可変インダクタの周囲の設計が容易となるので装置全体のスペースを有効に利用した筐体の設計が可能となる。
【００１７】
【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。
【００１８】
（実施例１）
本発明の第１の実施例について図１から図５を用いて説明する。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している。
【００１９】
図１において、冷凍食品などの被解凍物１００を挟み込むように、上下に配置された導電体の例えばアルミニウム製の２枚の電極板１１０、１２０により構成した電極１３０に高周波電源６から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されることによって被解凍物１００は誘電加熱され解凍調理される。
【００２０】
また、電極１３０と高周波電源６の間には整合回路１４０が挿入されており、電極１３０のインピーダンスと高周波電源６のインピーダンスの整合を取ることによって効率よく被解凍物１００に加熱電力を供給するよう構成されている。整合回路１４０には可変インダクタ１５０と可変コンデンサ１６０が備えらており、これらのインダクタンス値およびキャパシタンス値を可変することによって被解凍物１００の大きさや種類、あるいは電極１３０の位置によって電極１３０側のインピーダンスが変化しても高周波電源６と電極１３０側のインピーダンス整合をとることができる。
【００２１】
図２は可変インダクタ１５０の斜視図である。可変インダクタ１５０を構成する導体部は板状でバネ性のある金属の導体を渦巻状に巻回することによって構成している。内輪側端子には巻取手段１７０が設けられており導体を巻き取るあるいは巻解くことによってターン数を増減して可変インダクタ１５０のインダクタンス値を増減するよう作用する。図３の（ａ）（ｂ）は可変インダクタ１５０のインダクタンス値が最大となる条件の時の可変インダクタ１５０の上面から見た図および側面から見た図であり、（ｃ）（ｄ）は巻取手段１７０によって導体を巻取り可変インダクタ１５０のインダクタンス値を最小にした状態の可変インダクタ１５０を上面から見た図および側面から見た図である。
【００２２】
このように可変インダクタ１５０のインダクタンス値は中心部分の導体が巻取手段１７０によって巻き取られるか、巻き解かれるかで増減するため可変インダクタ１５０の最大外形はほぼ変化することなく、可変インダクタ１５０の周囲にその他の部品を配置する場合に接触による誤動作などを起こさないようにすることができる。
【００２３】
また、可変インダクタ１５０を構成する導体はその表面に絶縁皮膜が施されており、巻取手段１７０によって導体を巻き取ったり巻解いたりするときに隣接する導体と接触した場合も短絡を防止することができるので短絡電流による可変インダクタ１５０の異常な発熱などの不具合を防止することが可能である。
【００２４】
また、図示のごとく可変インダクタ１５０を構成する導体は板状で構成されている。これは高周波による表皮効果によって電流が導体の表面付近しか流れないので円柱状の導体としても効果的に表面積を増加することができないため、板状にすることで表面積の増加を図っている。図４は板状導体と円柱状導体の導体の周囲長さを比較したグラフである。このグラフでは円柱状導体の半径を２ｍｍとしてこれと同じ断面積となる条件で導体の厚さを変化させたときの板状導体の周囲長さを対比している。ただし、これはあくまで一例であって導体の断面積を規制するものではない。１３．５６ＭＨｚもの高周波になると表皮効果によって電流は導体の表面付近しか流れず、円柱状で導体を太くしても重量が増えるばかりで高周波の損失を有効に低減することはできない。
【００２５】
しかしながら本実施例のように板状の導体で可変インダクタ１５０を構成すると導体の断面積が等しくなる条件であってもその周囲長さを長くすることができる。したがって、高周波における電流経路をより広く取ることができ高周波における損失を効果的に低減することが可能となる。例えば、半径２ｍｍの円柱状導体と同一面積を厚さ０．５ｍｍの板状導体で実現するには導体幅は約２５ｍｍとなる。外周長が円柱状導体が１２．５７ｍｍであるのに対しこの板状導体では５１．２７ｍｍとなるのでおよそ４倍の電流経路となり同一面積であっても効果的に高周波での抵抗を低減することができ、可変インダクタ１５０での損失による発熱を抑制することが可能となる。
【００２６】
また、図５は高周波解凍装置全体を示した概略図である。整合回路１４０に備えられる可変インダクタ１５０は前述のように板状導体でかつ平面状に巻回されて構成されているので、高さ方向の寸法を小さくすることができ、例えば加熱室の上部に整合回路１４０を配置しても高周波解凍装置の全体高さをあまり高くせずに装置全体を構成することができるので、コンパクトな高周波解凍装置を実現することができる。
【００２７】
（実施例２）
本発明の第２の実施例について図６、７を用いて説明する。
【００２８】
図６は本実施例の可変インダクタ１５０の斜視図である。板状でバネ性を有した導体を平面状に巻回させて構成している点は前述の実施例と同様である。本実施例では可変インダクタ１５０の外周部と天面、底面に絶縁体による保護壁を設けている。外周部の保護壁は可変インダクタ１５０が巻取手段１７０によってそのターン数が増減しても、最大外形が規制されるように作用して可変インダクタ１５０の外形がインダクタンスの変化によって大きくなりすぎて可変インダクタ１５０の周囲に設置された高周波解凍装置の構造物に接触することを防止する働きをする。
【００２９】
また、天面、底面にも同様に絶縁体で井字状の保護壁が設けられており、これは可変インダクタ１５０が半径方向に対して垂直の方向に変形することを防止している。これにより可変インダクタ１５０の外形がしっかりと保持できるので可変インダクタ１５０が周囲の構造物に接触することによって装置が誤動作することを防止することができる。また、可変インダクタ１５０の外形サイズをしっかりと保持することができるので高周波解凍装置１９０の全体高さをあまり高くせずに装置全体を構成することができるので、コンパクトな高周波解凍装置を実現することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波解凍装置は、可変インダクタを平面状に巻回して構成するとともにインダクタを構成する導体を板状導体で構成し、そのターン数を変化させることでインダクタンス値を可変するようにしたことで可変インダクタの外形を小型化するとともに可変インダクタの損失を軽減することができる。
【００３１】
また、可変インダクタの外周および天面、底面に絶縁体による保護壁を設けることで可変インダクタの最大外形を規制し、その周囲に高周波解凍装置の構造物を配置しやすくすることによって高周波解凍装置全体を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の高周波加熱装置を示す回路図
【図２】同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタの斜視図
【図３】（ａ）同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタのインダクタンスが最大となる条件での上面視図
（ｂ）同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタのインダクタンスが最大となる条件での側面視図
（ｃ）同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタのインダクタンスが最小となる条件での上面視図
（ｄ）同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタのインダクタンスが最小となる条件での側面視図
【図４】板状導体と円柱状導体の導体の周囲長さを比較した図
【図５】本発明の第１の実施例の高周波解凍装置全体を示した概略図
【図６】本発明の第２の実施例の整合回路に備えられた可変インダクタの斜視図
【図７】（ａ）同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタのインダクタンスが最大となる条件でのＢ−Ｂ‘断面上面視図
（ｂ）同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタのインダクタンスが最大となる条件でのＡ−Ａ‘断面側面視図
（ｃ）同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタのインダクタンスが最小となる条件でのＤ−Ｄ‘断面上面視図
（ｄ）同実施例の整合回路に備えられた可変インダクタのインダクタンスが最小となる条件でのＣ−Ｃ‘断面側面視図
【図８】従来の高周波解凍装置の構造図
【図９】従来の高周波解凍装置の回路図
【符号の説明】
６　高周波電源
１００　被解凍物
１３０　電極
１４０　整合回路
１５０　可変インダクタ
１７０　巻取手段

Claims

高周波電源と、前記高周波電源の出力によって電極間に載置された被加熱物を誘電加熱する電極と、前記電極と高周波電源との間に挿入接続され前記高周波電源とインピーダンス整合をとる整合回路とを備え、前記整合回路に備えられた可変インダクタは、同一平面状に巻回されるとともにその巻数を変化させることによりインダクタンス値を可変する高周波解凍装置。
整合回路に備えられた可変インダクタは、同一平面状に巻回され渦巻状に構成すると同時に前記可変インダクタの内輪側端子に巻取手段を設け、前記巻取手段が回転し前記可変インダクタを構成する導体を巻取ることによってインダクタンス値を可変する請求項１に記載の高周波解凍装置。
可変インダクタの導体部は、バネ性を有する金属で構成し、前記可変インダクタの形状を保持する請求項２に記載の高周波解凍装置。
可変インダクタを構成する導体の表面には絶縁皮膜を施し、巻取手段によって可変インダクタの形状が変形した場合にも導体相互間の絶縁を図り、意図しない導体の短絡を防止する請求項２または３に記載の高周波解凍装置。
可変インダクタは、板状導体によって構成した請求項２から４のいずれか１項に記載の高周波解凍装置。
可変インダクタは、最外周部に絶縁体による保護壁を設け、前記可変インダクタの最大外形を規制する請求項２から５のいずれか１項に記載の高周波解凍装置。
可変インダクタは、天面および底面を絶縁体で覆うことにより前記可変インダクタが半径に対して垂直方向に変形することを防止する請求項２から６のいずれか１項に記載の高周波解凍装置。