JP6798703B2 - Dielectric heating device - Google Patents
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Description
本発明は、対向電極間に高周波電力を供給し、誘電加熱によって被加熱物を用途に応じた加熱を行う誘電加熱装置に関する。 The present invention relates to a dielectric heating device that supplies high-frequency power between counter electrodes and heats an object to be heated according to the application by dielectric heating.
従来、高周波電力を印加して対象物を内部から誘電加熱することにより加熱処理する装置が提案されている。誘電加熱方式は、対象物を加熱することによって、用途に応じた乾燥、溶着、接着、殺菌、その他の処理に適用される。特許文献１には、高周波発振器から出力される所定の高周波電力を加熱用の対向電極間に供給して、対向電極間に配置された木材を加熱乾燥する木材乾燥装置が記載されている。ところで、木材は乾燥が進む（含水率が低下する）につれてインピーダンスが変化し、高周波発振器側から見た負荷側のインピーダンスが変化するため電源側と負荷側との整合状態がずれて加熱効率が低下する。そこで、この種の装置においては整合回路が設けられている。整合回路は、特許文献１に示すように、電源側とアース間に介設された可変コンデンサと、電源側と負荷との間に介設された、互いに直列接続された可変コンデンサ及び可変インダクタンスとから構成されている。特許文献１によれば、２個の可変コンデンサは、具体的には、立直された中央電極板と、中央電極板の右側に対向配置されたアースとなる右電極板と、同左側に対向配置された左電極板とから構成され、負荷インピーダンスの変化に応じて、左右電極板を個々のシリンダ等で個別に左右移動することで電極間距離を変更して、それぞれの容量を変化させている。 Conventionally, an apparatus has been proposed for heat-treating an object by applying high-frequency power to dielectrically heat the object from the inside. The dielectric heating method is applied to drying, welding, adhesion, sterilization, and other treatments according to the application by heating the object. Patent Document 1 describes a wood drying device that supplies a predetermined high-frequency power output from a high-frequency oscillator between the counter electrodes for heating to heat and dry the wood arranged between the counter electrodes. By the way, the impedance of wood changes as it dries (the water content decreases), and the impedance on the load side as seen from the high-frequency oscillator side changes, so the matching state between the power supply side and the load side shifts and the heating efficiency decreases. To do. Therefore, a matching circuit is provided in this type of device. As shown in Patent Document 1, the matching circuit includes a variable capacitor interposed between the power supply side and the ground, and a variable capacitor and a variable inductance connected in series between the power supply side and the load. It is composed of. According to Patent Document 1, specifically, the two variable capacitors are arranged to face each other on the left side of the upright central electrode plate and the right electrode plate that serves as the ground facing the right side of the central electrode plate. It is composed of the left electrode plate, and the left and right electrode plates are individually moved left and right by individual cylinders, etc. according to the change in load impedance to change the distance between the electrodes and change the capacitance of each. ..
また、図６は、整合回路部を備えた従来の誘電加熱装置の概略図を示す。図６に示すように、誘電加熱装置は、床面等に設置された装置本体（図略）を備え、装置本体は、図の奥行き方向に被加熱物の出し入れ口が形成された筒状体を呈する炉体１００と、その上部で筐体に内装された整合回路部２００とを少なくとも配置している。炉体１００は、上下方向の対向電極板（正極電極板１０１、負極電極板１０２）、及びその上部側の銅板のインダクタンス板材２１３が内装されている。インダクタンス板材２１３は、正極電極板１０１の上下移動によるストロークを吸収するべく湾曲形状とされている。 Further, FIG. 6 shows a schematic view of a conventional dielectric heating device provided with a matching circuit section. As shown in FIG. 6, the dielectric heating device includes a device body (not shown) installed on a floor surface or the like, and the device body is a tubular body in which an inlet / outlet for a heated object is formed in the depth direction of the drawing. At least a matching circuit unit 200 built in a housing is arranged above the furnace body 100 exhibiting the above. The furnace body 100 is internally provided with vertically opposed electrode plates (positive electrode plate 101, negative electrode plate 102) and an inductance plate material 213 of a copper plate on the upper side thereof. The inductance plate material 213 has a curved shape so as to absorb the stroke due to the vertical movement of the positive electrode plate 101.
整合回路部２００は、装置本体に水平に固設された給電電極板２１０と、給電電極板２１０の下側に対向配置された第１電極板２１１と、給電電極板２１０の上側に対向配置された第２電極板２１２とから構成される。第２電極板２１２は、リード板２１２ａを介してアースに接続されている。この構成により、整合回路部２００は、給電電極板２１０と第２電極板２１２とからかるＣｐコンデンサと、給電電極板２１０と第１電極板２１１とからなるＣｓコンデンサと、Ｃｓコンデンサに直接接続されたＣｓインダクタンスとから形成される。 The matching circuit unit 200 is arranged so as to face the feeding electrode plate 210 horizontally fixed to the main body of the apparatus, the first electrode plate 211 arranged to face the lower side of the feeding electrode plate 210, and the feeding electrode plate 210 to face each other. It is composed of a second electrode plate 212. The second electrode plate 212 is connected to the ground via the lead plate 212a. With this configuration, the matching circuit unit 200 is directly connected to the Cp capacitor made up of the feeding electrode plate 210 and the second electrode plate 212, the Cs capacitor composed of the feeding electrode plate 210 and the first electrode plate 211, and the Cs capacitor. It is formed from the Cs inductance.
整合回路部２００は、図略のマッチングセンサで検出される、加熱処理に伴う負荷側インピーダンスのずれ量に応じて第１、第２電極板２１１，２１２を図略の各駆動部で個別に上下に移動することで、負荷側インピーダンスのずれを自動で抑制し、効率的な加熱処理を実現している。 The matching circuit unit 200 raises and lowers the first and second electrode plates 211 and 212 individually at each drive unit shown in the drawing according to the amount of impedance deviation on the load side due to the heat treatment detected by the matching sensor shown in the drawing. By moving to, the deviation of the impedance on the load side is automatically suppressed, and efficient heat treatment is realized.
図６において、炉体１００と整合回路部２００との対向面の一部切欠部には、絶縁層材２２０が配置されている。インダクタンス板材２１３の上端は、絶縁層材２２０を介して上方に延設されて第１電極板２１１の下面に接続されている。インダクタンス板材２１３の上方への延長部分２１３１は、湾曲形状にされて、第１電極板２１１の上下移動によるストロークを吸収するべく湾曲形状にされている。整合回路部２００におけるインダクタンス成分は、延長部分２１３１を有し、更に湾曲形状（より長尺）を採用していることで増大している。 In FIG. 6, the insulating layer material 220 is arranged in a partial notch on the facing surface between the furnace body 100 and the matching circuit portion 200. The upper end of the inductance plate material 213 extends upward via the insulating layer material 220 and is connected to the lower surface of the first electrode plate 211. The upward extension portion 2131 of the inductance plate material 213 is curved so as to absorb the stroke due to the vertical movement of the first electrode plate 211. The inductance component in the matching circuit unit 200 is increased by having an extension portion 2131 and further adopting a curved shape (longer length).
ところで、従来、高周波加熱用として３〜３０ＭＨｚの高周波が利用されていたが、加熱目的や加熱対象物によっては、より高い周波数（３０〜１００ＭＨｚ）が利用される場合がある。より高い周波数を利用する場合、整合回路部のインダクタンス値は、ＬＣ値と共振周波数との関係から、より小さくすることが好ましい。例えば図６において、延長部分２１３１のインダクタンス成分を低減することが望まれる。 By the way, conventionally, a high frequency of 3 to 30 MHz has been used for high frequency heating, but a higher frequency (30 to 100 MHz) may be used depending on the purpose of heating and the object to be heated. When a higher frequency is used, the inductance value of the matching circuit unit is preferably made smaller in view of the relationship between the LC value and the resonance frequency. For example, in FIG. 6, it is desired to reduce the inductance component of the extension portion 2131.
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、インダクタンス値をより低減し得る整合回路を備えた誘電加熱装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above, and provides a dielectric heating device provided with a matching circuit capable of further reducing the inductance value.
請求項１に記載の誘電加熱装置は、高周波発生部と対向電極板を備えた加熱部との間に接続され、かつ装置本体において前記加熱部に隣接して配置された整合回路部と、前記整合回路部の整合条件を調整する駆動部とを備えた誘電加熱装置において、前記整合回路部は、前記高周波発生部の出力部に接続された給電電極板及び前記給電電極板の一方面に対向配置された第１電極板からなる第１コンデンサと、前記給電電極板及び前記給電電極板の他方面に対向配置され、アースに接続された第２電極板とからなる第２コンデンサと、前記対向電極板の一方の電極板と前記第１電極板との間に並列接続されたインダクタンス部材とを備え、前記第１電極板は、前記装置本体に固設されてなり、前記駆動部は、前記給電電極板を法線方向に移動させる第１駆動部と、前記第２電極板を法線方向に移動させる第２駆動部とを備えたことを特徴とするものである。 The dielectric heating device according to claim 1 includes a matching circuit unit connected between a high frequency generating unit and a heating unit provided with a counter electrode plate, and arranged adjacent to the heating unit in the main body of the device, and the matching circuit unit. In the dielectric heating device provided with a drive unit for adjusting the matching conditions of the matching circuit unit, the matching circuit unit faces one surface of the feeding electrode plate connected to the output unit of the high frequency generating unit and the feeding electrode plate. A first capacitor composed of an arranged first electrode plate, a second capacitor composed of a second electrode plate arranged opposite to the other surface of the feeding electrode plate and the feeding electrode plate and connected to the ground, and the opposite surface. It includes an inductance member connected in parallel between one electrode plate of the electrode plate and the first electrode plate, the first electrode plate is fixed to the apparatus main body, and the drive unit is the drive unit. It is characterized by including a first driving unit for moving the feeding electrode plate in the normal direction and a second driving unit for moving the second electrode plate in the normal direction.
従来のような第１電極板が移動する構造では、整合回路部内に移動可能に支持されるため、本来のＬ成分として機能するインダクタンス部材との中継用のインダクタンス部分が整合回路部内にさらに必要であったが、本発明のように、給電電極板を移動式として第１電極板を整合回路部内に固設する構造を採用することで、中継用のインダクタンス部分を設ける必要がなくなる。しかも、従来型では、このインダクタンス部分は第１電極板の移動ストローク分を吸収するべく湾曲させる必要があったため、インダクタンス成分がより大きなものとなっていたが、かかる課題も解消する。従って、インダクタンス分の低減が可能となることで、より高い高周波の利用に適したものとなる。また、中継用のインダクタンス部分がなくなる分、構造が簡素となる。 In the conventional structure in which the first electrode plate moves, it is movably supported in the matching circuit section, so that an inductance portion for relaying with the inductance member that functions as the original L component is further required in the matching circuit section. However, by adopting a structure in which the feeding electrode plate is mobile and the first electrode plate is fixed in the matching circuit portion as in the present invention, it is not necessary to provide an inductance portion for relay. Moreover, in the conventional type, since this inductance portion needs to be curved to absorb the moving stroke of the first electrode plate, the inductance component is larger, but this problem is also solved. Therefore, since the inductance component can be reduced, it becomes suitable for the use of higher high frequencies. In addition, the structure is simplified because the inductance portion for relay is eliminated.
また、前記第１駆動部は、前記給電電極板と一体で前記第２電極板を移動させるものである。この構成によれば、給電電極板と一体で第２電極板が移動する態様としたので、第１コンデンサの静電容量が調整される間、第２コンデンサの静電容量は一定に維持される。かつ、第２コンデンサの静電容量のみが個別に調整可能となるので、給電電極板が移動するタイプであっても、整合条件の調整が容易となる。 Further, the first driving unit moves the second electrode plate integrally with the feeding electrode plate. According to this configuration, since the second electrode plate moves integrally with the feeding electrode plate, the capacitance of the second capacitor is maintained constant while the capacitance of the first capacitor is adjusted. .. Moreover, since only the capacitance of the second capacitor can be adjusted individually, it is easy to adjust the matching conditions even if the feeding electrode plate is a moving type.
また、前記装置本体は、前記加熱部の上部に前記インダクタンス部材の配設部を設け、その上部に前記整合回路部を配置する構造を有するもので、前記第１電極板は、前記整合回路部の底面部に固設されたものである。この構成によれば、第１電極板の下部からそのままインダクタンス部材が配置可能となり、構造が簡易となる。 Further, the apparatus main body has a structure in which the inductance member is provided on the upper portion of the heating portion and the matching circuit portion is arranged on the upper portion thereof, and the first electrode plate is the matching circuit portion. It is fixed on the bottom of the. According to this configuration, the inductance member can be arranged as it is from the lower part of the first electrode plate, and the structure is simplified.
また、本発明は、前記対向電極板の前記一方の電極板を法線方向に移動させる対向距離調整部を備えたものである。この構成によれば、被加熱物の高さ等のサイズ、インピーダンス、供給電力（パワー）に応じて電極板間距離を調整することが可能となる。 Further, the present invention is provided with a facing distance adjusting portion for moving the one electrode plate of the facing electrode plate in the normal direction. According to this configuration, it is possible to adjust the distance between the electrode plates according to the size such as the height of the object to be heated, the impedance, and the power supply (power).
また、前記加熱部は、前記対向電極板間に電極面と平行な方向の搬送部を設けたものである。この構成によれば、加熱処理の効率化が図れる。 Further, the heating portion is provided with a transport portion in a direction parallel to the electrode surface between the counter electrode plates. According to this configuration, the efficiency of heat treatment can be improved.
本発明によれば、インダクタンス値をより低減し得る整合回路を備えた誘電加熱装置が提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a dielectric heating device provided with a matching circuit capable of further reducing the inductance value.
図１は、本発明に係る誘電加熱装置の一実施形態を示す回路構成図である。誘電加熱装置１は、所定周波数の高周波電力を出力する高周波発振器２、搬入された被加熱物Ｗｏを誘電加熱する加熱部３、及び高周波発振器２と加熱部３との間に介設された整合回路部４を備えている。また、誘電加熱装置１は、高周波発振器２と整合回路部４との間に介在された進行波・反射波電力センサ７１、マッチングセンサ７２、及びこれらのセンサ７１，７２に基づいて出力調整や整合回路部４に対する整合条件の調整を行う制御部７３を備えている。高周波発振器２は、本実施形態では、４０．６８ＭＨｚの高周波電力を生成し、加熱部３に出力するものである。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the dielectric heating device according to the present invention. The dielectric heating device 1 includes a high-frequency oscillator 2 that outputs high-frequency power of a predetermined frequency, a heating unit 3 that dielectrically heats the carried-in object Wo, and a matching unit that is interposed between the high-frequency oscillator 2 and the heating unit 3. The circuit unit 4 is provided. Further, the dielectric heating device 1 adjusts and matches the output based on the traveling wave / reflected wave power sensor 71, the matching sensor 72, and these sensors 71 and 72 interposed between the high frequency oscillator 2 and the matching circuit unit 4. A control unit 73 for adjusting matching conditions with respect to the circuit unit 4 is provided. In the present embodiment, the high frequency oscillator 2 generates high frequency power of 40.68 MHz and outputs it to the heating unit 3.
加熱部３は、被加熱物Ｗｏを加熱処理する筒状の炉体３０（図２参照）を備え、その内部に対向電極板が配設された構造を有する。対向電極板は、上下に対向配置され所定サイズの銅製等の導電性の金属からなる正極の上電極板３１と負極の下電極板３２とを有する。上電極板３１と下電極板３２との間に高周波発振器２からの高周波電力を印加供給することで、被加熱物Ｗｏを誘電加熱する。被加熱物Ｗｏは、誘電加熱によって所定の用途、例えば乾燥処理に供される。１３．５６ＭＨｚに比して、より高い高周波を適用することで、電極間電圧の抑制が可能となり、また加熱効率が上昇し、例えば均一かつ乾燥効率を一層高めることが期待される。なお、加熱部３は、バッチ式でもよいし、下電極板３２を周回して、被加熱物Ｗｏを自動搬送するコンベア３３（図２参照）を配置した態様でもよい。 The heating unit 3 includes a tubular furnace body 30 (see FIG. 2) for heat-treating the object to be heated Wo, and has a structure in which a counter electrode plate is arranged therein. The counter electrode plate has a positive electrode upper electrode plate 31 of a positive electrode and a negative electrode lower electrode plate 32 of a predetermined size made of a conductive metal such as copper, which are arranged vertically to face each other. By applying and supplying high-frequency power from the high-frequency oscillator 2 between the upper electrode plate 31 and the lower electrode plate 32, the object to be heated Wo is dielectrically heated. The object to be heated Wo is subjected to a predetermined use, for example, a drying treatment by dielectric heating. By applying a higher high frequency than 13.56 MHz, it is expected that the voltage between the electrodes can be suppressed and the heating efficiency is increased, for example, uniform and further improved the drying efficiency. The heating unit 3 may be a batch type or may have a mode in which a conveyor 33 (see FIG. 2) that automatically conveys the object to be heated Wo is arranged around the lower electrode plate 32.
整合回路部４は、高周波発振器２の出力部に接続される。整合回路部４は、高周波発振器２の出力部とアースとの間に介設される可変Ｃｐコンデンサと、高周波発振器２の出力部とＬｓインダクタンスとの間に介設される可変Ｃｓコンデンサとを備え、さらにＬｓインダクタンスが可変Ｃｓコンデンサと上電極板３１との間に介設されている。 The matching circuit unit 4 is connected to the output unit of the high frequency oscillator 2. The matching circuit unit 4 includes a variable Cp capacitor interposed between the output unit of the high frequency oscillator 2 and the ground, and a variable Cs capacitor interposed between the output unit of the high frequency oscillator 2 and the Ls inductance. Further, the Ls inductance is interposed between the variable Cs capacitor and the upper electrode plate 31.
整合回路部４は、モータドライバ５を備えている。モータドライバ５は、モータ５１、モータ５２、及び必要に応じて採用される、Ｌｓインダンクタンス用のモータ５３を駆動させる駆動信号を出力する。モータ５１は、可変Ｃｓコンデンサの静電容量を調整する。モータ５２は、可変Ｃｐコンデンサの静電容量を調整する。必用に応じて採用されるモータ５３は、Ｌｓインダクタンスのインダクタンス値を調整する。本実施形態では、モータ５１，５２は、可変Ｃｓ，Ｃｐコンデンサの対向する電極間の距離を変更することで各静電容量を調整している。なお、整合回路部４は、可変Ｃｓ，Ｃｐコンデンサの対向する電極間の距離を変更する容量可変機構部６を含み、その一例は、図２以降にて説明する。 The matching circuit unit 4 includes a motor driver 5. The motor driver 5 outputs a drive signal for driving the motor 51, the motor 52, and the motor 53 for Ls induction, which is adopted as needed. The motor 51 adjusts the capacitance of the variable Cs capacitor. The motor 52 adjusts the capacitance of the variable Cp capacitor. The motor 53, which is adopted as needed, adjusts the inductance value of the Ls inductance. In the present embodiment, the motors 51 and 52 adjust their respective capacitances by changing the distance between the opposing electrodes of the variable Cs and Cp capacitors. The matching circuit unit 4 includes a capacitance variable mechanism unit 6 that changes the distance between the opposing electrodes of the variable Cs and Cp capacitors, and an example thereof will be described with reference to FIGS. 2 and 2.
進行波・反射波電力センサ７１は、入力電力及び反射電力をそれぞれ継続して検出し、検出結果を制御部７３に出力する。制御部７３は、損失としての反射電力が所要レベルを超えたとき、あるいは入力電力に対して所定の比を超えたとき、出力調整乃至停止の制御を行う。マッチングセンサ７２は、公知のセンサであり、高周波線路を流れる電流、電圧を検出してインピーダンス整合状態を示すＺ信号を出力するＺ信号出力部と、２個の検出コイルで検出した高周波線路を流れる電流に対応する電圧を合成して、位相の整合状態を示すφ信号を出力するφ信号出力部とを備えたものである。制御部７３は、かかる出力信号を受けて、モータドライバ５を介して可変Ｃｓ，Ｃｐコンデンサの静電容量、すなわち整合条件をフィードバック制御によって整合状態を維持するよう調整する。 The traveling wave / reflected wave power sensor 71 continuously detects the input power and the reflected power, respectively, and outputs the detection result to the control unit 73. The control unit 73 controls output adjustment or stop when the reflected power as a loss exceeds a required level or exceeds a predetermined ratio with respect to the input power. The matching sensor 72 is a known sensor, and flows through a Z signal output unit that detects current and voltage flowing through a high frequency line and outputs a Z signal indicating an impedance matching state, and a high frequency line detected by two detection coils. It is provided with a φ signal output unit that synthesizes a voltage corresponding to a current and outputs a φ signal indicating a phase matching state. Upon receiving such an output signal, the control unit 73 adjusts the capacitance of the variable Cs and Cp capacitors, that is, the matching condition, via the motor driver 5 so as to maintain the matching state by feedback control.
図２は、誘電加熱装置１の加熱部３、整合回路部４及び容量可変機構部６を示す概略正面断面図である。誘電加熱装置１は、図２に示すように、床面等に設置される、例えば枠体等から組み立てされた装置本体１０と、装置本体１０によって支持等される、下段側から加熱部３、整合回路部４及び容量可変機構部６を備えている。本実施形態では、加熱部３及び整合回路部４のＬｓインダクタンス材６３は炉体３０内に配置され、整合回路部４のＣｓ，Ｃｐコンデンサ、モータ５１，５２、容量可変機構部６は炉体３０の上部に配置されている。また、本実施形態では、装置本体１０は、２段構成の門型部１１，１２を備え、門型部１１の上部に上電極板３１の昇降を行う電極板昇降機構３４が組み付けられている。 FIG. 2 is a schematic front sectional view showing a heating unit 3, a matching circuit unit 4, and a capacitance variable mechanism unit 6 of the dielectric heating device 1. As shown in FIG. 2, the dielectric heating device 1 is installed on a floor surface or the like, for example, a device main body 10 assembled from a frame or the like, and a heating unit 3 from the lower stage side supported by the device main body 10. It includes a matching circuit unit 4 and a capacitance variable mechanism unit 6. In the present embodiment, the Ls inductance material 63 of the heating unit 3 and the matching circuit unit 4 is arranged in the furnace body 30, and the Cs, Cp capacitors, the motors 51, 52, and the capacity variable mechanism unit 6 of the matching circuit unit 4 are the furnace body. It is located on top of 30. Further, in the present embodiment, the apparatus main body 10 is provided with the gate-shaped portions 11 and 12 having a two-stage configuration, and an electrode plate elevating mechanism 34 for raising and lowering the upper electrode plate 31 is assembled on the upper portion of the gate-shaped portion 11. ..
下部に配置された炉体３０は、図面の奥行き方向に搬入出口を有する筒状をした筐体である。炉体３０内の下半部には、典型的には略同一サイズの上電極板３１と下電極板３２とが上下方向に対向して水平に配置されている。コンベア３３は、下電極板３２の周囲を周回するように配置され、図略のモータ等の駆動源によって下電極板３２の周囲を周回する。被加熱物Ｗｏは、コンベア３３によって炉体３０内を搬入口から搬出口に向けて搬送されつつ、あるいはバッチ処理にて加熱処理される。なお、搬送方向に所要台数の誘電加熱装置１を連続配置することで、所望時間での加熱処理が可能になると共に、加熱の進行によって被加熱物Ｗｏのインピーダンスが大きく変化する場合であっても各誘電加熱装置１での整合条件を個別に調整するようにして対応することが可能となる。 The furnace body 30 arranged at the lower part is a tubular housing having an inlet / outlet in the depth direction of the drawing. In the lower half of the furnace body 30, typically, the upper electrode plate 31 and the lower electrode plate 32 having substantially the same size are arranged horizontally facing each other in the vertical direction. The conveyor 33 is arranged so as to orbit around the lower electrode plate 32, and orbits around the lower electrode plate 32 by a drive source such as a motor (not shown). The object to be heated Wo is conveyed in the furnace body 30 from the carry-in port to the carry-out port by the conveyor 33, or is heat-treated by batch processing. By continuously arranging the required number of dielectric heating devices 1 in the transport direction, it is possible to perform heat treatment in a desired time, and even when the impedance of the object to be heated changes significantly as the heating progresses. It is possible to deal with this by individually adjusting the matching conditions in each dielectric heating device 1.
炉体３０のうち、上電極板３１の上部には、Ｌｓインダクタンスを構成する銅製等の金属板からなるＬｓインダクタンス材６３が配置されている。Ｌｓインダクタンス材６３は、図２に示すように、上電極板３１と、整合回路部４の後述する筐体４０の底面に穿設された開口に付設された銅製の中継板４２との間に、上電極板３１の昇降ストロークを吸収するべく湾曲形状で接続されている。炉体３０と筐体４０との境界部位には、中継板４２を支持する形で絶縁層材４０１が敷設されている。なお、Ｌｓインダクタンス材６３は、インダクタンス成分を低減するべく、より幅広の板状とされ、また原理的には１枚でも機能するが、この例では図面の奥行き方向に沿って複数並列接続された構成とすることが好ましい。また、中継板４２と上電極板３１間の可変インダクタンスの構造の例としては、公知のバリＬ（バリアブルインダクタンス）構造が適用可能であり、例えば中継板４２とＬｓインダクタンス材６３との間にリード線材（図略）を介在させ、このリード線材を中継板４２から上電極板３１までの経路を長短可変するショートカット用として、モータ５３でＬｓインダクタンス材６３との接触位置を長手方向（図１では上下方向に相当）に移動可能にする構成にすればよい。 In the furnace body 30, an Ls inductance material 63 made of a metal plate such as copper constituting the Ls inductance is arranged above the upper electrode plate 31. As shown in FIG. 2, the Ls inductance material 63 is formed between the upper electrode plate 31 and the copper relay plate 42 provided in the opening formed in the bottom surface of the housing 40 described later in the matching circuit unit 4. , The upper electrode plate 31 is connected in a curved shape so as to absorb the elevating stroke. An insulating layer material 401 is laid at the boundary between the furnace body 30 and the housing 40 so as to support the relay plate 42. The Ls inductance material 63 has a wider plate shape in order to reduce the inductance component, and in principle, even one sheet functions, but in this example, a plurality of Ls inductance materials 63 are connected in parallel along the depth direction of the drawing. It is preferable to have a configuration. Further, as an example of the structure of the variable inductance between the relay plate 42 and the upper electrode plate 31, a known variable L (variable inductance) structure can be applied, for example, a lead between the relay plate 42 and the Ls inductance material 63. The contact position of the motor 53 with the Ls inductance material 63 is set in the longitudinal direction (in FIG. 1) as a shortcut for varying the length of the path from the relay plate 42 to the upper electrode plate 31 by interposing a wire rod (not shown). It may be configured to be movable in the vertical direction).
整合回路部４は、本実施形態では絶縁性で直方体形状の筐体４０を備え、その内部には、図１に示す可変Ｃｓ，Ｃｐコンデンサを構成するアルミニウム等の金属部材が配置されている。筐体４０の上下方向の略中央には、長方形の給電電極板６０が水平に配置されている。給電電極板６０には高周波発振器２からの高周波電力が供給される。 In the present embodiment, the matching circuit unit 4 includes an insulating and rectangular parallelepiped housing 40, and a metal member such as aluminum constituting the variable Cs and Cp capacitors shown in FIG. 1 is arranged inside the housing 40. A rectangular feeding electrode plate 60 is horizontally arranged at substantially the center of the housing 40 in the vertical direction. High-frequency power from the high-frequency oscillator 2 is supplied to the feeding electrode plate 60.
筐体４０の底面部位には、絶縁層材４０１を介して長方形のＣｓ電極板６１が水平姿勢で固設されている。筐体４０の天井と給電電極板６０との間には、長方形のＣｐ電極板６２が水平に配置されている。Ｃｐ電極板６２の上面側の適所には、筐体４０の天井適所に配置されたアース部材との間に介設される銅製のリード板６２ａが、後述するＣｐ電極板６２の昇降ストロークを吸収するべく湾曲形状を有して接続されている。また、Ｃｓ電極板６１の下面と中継板４２とは電気的に接続されている。なお、中継板４２に代えてＣｓ電極板６１がその機能を果たす構成でもよい。 A rectangular Cs electrode plate 61 is fixed to the bottom surface of the housing 40 in a horizontal posture via an insulating layer material 401. A rectangular Cp electrode plate 62 is horizontally arranged between the ceiling of the housing 40 and the power feeding electrode plate 60. At an appropriate position on the upper surface side of the Cp electrode plate 62, a copper lead plate 62a interposed between the earth member arranged at an appropriate position on the ceiling of the housing 40 absorbs the elevating stroke of the Cp electrode plate 62 described later. It is connected with a curved shape as much as possible. Further, the lower surface of the Cs electrode plate 61 and the relay plate 42 are electrically connected to each other. The Cs electrode plate 61 may perform the function instead of the relay plate 42.
かかる構成よって、上面視において給電電極板６０とＣｓ電極板６１との重畳する範囲で可変Ｃｓコンデンサが構成され、同じく上面視において給電電極板６０とＣｐ電極板６２との重畳する範囲で可変Ｃｐコンデンサが構成される。 With this configuration, the variable Cs capacitor is configured in the range where the feeding electrode plate 60 and the Cs electrode plate 61 overlap in the top view, and the variable Cp is also configured in the range where the feeding electrode plate 60 and the Cp electrode plate 62 overlap in the top view. A capacitor is configured.
容量可変機構部６は、給電電極板６０とＣｐ電極板６２とを懸架構造で一体に支持し、かつモータ５１で昇降させるＣｓ昇降機構部６０１と、Ｃｐ電極板６２を懸架構造で支持し、かつモータ５２で、給電電極板６０に対して相対昇降させるＣｐ昇降機構部６２１とを備えている。なお、図２において、Ｃｓ昇降機構部６０１及びＣｐ昇降機構部６２１は、支持及び昇降構造の原理を説明するための構成であって、実際には種々の形態が採用可能である。 The capacitance variable mechanism unit 6 integrally supports the power feeding electrode plate 60 and the Cp electrode plate 62 in a suspended structure, and supports the Cs elevating mechanism unit 601 and the Cp electrode plate 62 that are moved up and down by the motor 51 in a suspended structure. Further, the motor 52 includes a Cp elevating mechanism unit 621 that elevates and elevates relative to the feeding electrode plate 60. Note that, in FIG. 2, the Cs elevating mechanism unit 601 and the Cp elevating mechanism unit 621 have a configuration for explaining the principle of the support and elevating structure, and various forms can be actually adopted.
まず、上電極板３１の昇降を行う電極板昇降機構３４の構造を、図２及び平面図である図３を用いて説明する。電極板昇降機構３４は、昇降駆動力を出力するモータ３４０と、モータ３４０の昇降駆動力を上電極板３１側に伝達する部位と、上電極板３１を懸架する部位とから構成されている。具体的には、上電極板３１を懸架すると共に昇降させる構造部とから構成される。図３において、昇降駆動力を上電極板３１側に伝達する部位は、モータ３４０の回転軸３４２の回転力を直交する方向に分岐して伝達させる、２個の公知のベベルギアボックス３４１を備えている。２個の公知のベベルギアボックス３４１を用いることで、平面視コ字状に回転軸３４２が配置でき、それらの４隅の部位で、ネジが螺設された回転軸３４２の回転力を鉛直方向に変更するジャッキ部３４３が配置されている。各ジャッキ部３４３はそれぞれ鉛直のボールネジ３４４が内嵌されており、回転軸３４２と噛合して昇降する。なお、回転軸３４２の開放端（図３の左端部）は軸受３４５で支承されている。 First, the structure of the electrode plate elevating mechanism 34 that elevates and elevates the upper electrode plate 31 will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 3, which is a plan view. The electrode plate elevating mechanism 34 is composed of a motor 340 that outputs an elevating driving force, a portion that transmits the elevating driving force of the motor 340 to the upper electrode plate 31 side, and a portion that suspends the upper electrode plate 31. Specifically, it is composed of a structural portion that suspends and raises and lowers the upper electrode plate 31. In FIG. 3, the portion for transmitting the elevating driving force to the upper electrode plate 31 side includes two known bevel gear boxes 341 that branch and transmit the rotational force of the rotating shaft 342 of the motor 340 in the orthogonal direction. There is. By using two known bevel gear boxes 341, the rotating shafts 342 can be arranged in a U-shape in a plan view, and the rotational force of the rotating shaft 342 in which the screws are screwed is applied in the vertical direction at the four corners thereof. A jack portion 343 to be changed is arranged. A vertical ball screw 344 is internally fitted in each jack portion 343, and the jack portion 343 meshes with the rotating shaft 342 to move up and down. The open end (left end in FIG. 3) of the rotating shaft 342 is supported by a bearing 345.
ボールネジ３４４の下端には、図２に示すように枠状の昇降板３４６が取り付けられている。昇降板３４６の、例えば４隅には下方に向けて複数本の支柱３１１が立設され、下端でそれぞれ上電極板３１を懸架支持している。かかる構造によって、モータ３４０が駆動されると、各ボールネジ３４４が昇降して、上電極板３１が昇降する。これによって、被加熱物Ｗｏのサイズ等（特に高さ）に対応した上下電極板３１，３２間の間隙が設定可能となる。 As shown in FIG. 2, a frame-shaped lifting plate 346 is attached to the lower end of the ball screw 344. A plurality of columns 311 are erected downward at, for example, four corners of the elevating plate 346, and the upper electrode plates 31 are suspended and supported at the lower ends. With such a structure, when the motor 340 is driven, each ball screw 344 moves up and down, and the upper electrode plate 31 moves up and down. As a result, the gap between the upper and lower electrode plates 31 and 32 corresponding to the size (particularly height) of the object to be heated Wo can be set.
次に、図２及び図４を用いて、駆動力伝達機構部５１Ａ，５２Ａ、Ｃｓ昇降機構部６０１及びＣｐ昇降機構部６２１を説明する。 Next, the driving force transmission mechanism units 51A and 52A, the Cs elevating mechanism unit 601 and the Cp elevating mechanism unit 621 will be described with reference to FIGS. 2 and 4.
まず、Ｃｓ昇降機構部６０１は門型部６０２を備え、門型部６０２は、その上部のモータ５１を含む駆動力伝達機構部５１Ａによって昇降可能に支持されている。本実施形態では、モータ５１を含む駆動力伝達機構部５１Ａは、図４に示すように、モータ５１から下方に延びる出力軸５１１と、出力軸５１１の途中にネジが螺設されたボールネジ部５１２と、出力軸５１１を外嵌する軸受５１３と、内面にネジが螺設されたナット部５１４とを備えている。軸受５１３はその適所５１３ａで装置本体１０側に係合され、上下方向での位置が維持されている。また、ナット部５１４の側面には径方向に延設された係合部材５１５が取り付けられている。係合部材５１５は、後述する被係合部材５２４を上下方向に支持する。被係合部材５２４の下部には門型部６０２が取り付けられており、さらに装置本体１０との間に介設されたガイドレール６０３１とスライダ６０３２とから構成されるリニアスライダ６０３によって、門型部６０２の昇降動作の安定性及び回転が規制されるように構成されている。 First, the Cs elevating mechanism portion 601 includes a portal portion 602, and the portal portion 602 is supported by a driving force transmission mechanism portion 51A including a motor 51 above the gate type portion 602 so as to be able to elevate. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the driving force transmission mechanism portion 51A including the motor 51 includes an output shaft 511 extending downward from the motor 51 and a ball screw portion 512 in which a screw is screwed in the middle of the output shaft 511. A bearing 513 for externally fitting the output shaft 511 and a nut portion 514 with a screw screwed on the inner surface are provided. The bearing 513 is engaged with the device main body 10 side at the appropriate position 513a, and the position in the vertical direction is maintained. Further, an engaging member 515 extending in the radial direction is attached to the side surface of the nut portion 514. The engaging member 515 supports the engaged member 524, which will be described later, in the vertical direction. A gate-shaped portion 602 is attached to the lower portion of the engaged member 524, and a gate-shaped portion is further formed by a linear slider 603 composed of a guide rail 6031 and a slider 6032 interposed between the engaged member 524. It is configured to regulate the stability and rotation of the elevating motion of the 602.
この構成において、モータ５１が回転すると、回転方向に応じてボールネジ部５１２の範囲内でナット部５１４が昇降し、これによって係合部材５１５が昇降し、さらに係合されている被係合部材５２４が昇降する。被係合部材５２４はモータ５２を含む駆動力伝達機構部５２Ａと一体であることから、門型部６０２の昇降動作と共に門型部６２２の昇降動作も行う。その結果、モータ５１の回転時には、給電電極板６０及びＣｐ電極板６２が一体的に昇降される。 In this configuration, when the motor 51 rotates, the nut portion 514 moves up and down within the range of the ball screw portion 512 according to the rotation direction, thereby raising and lowering the engaging member 515 and further engaging the engaged member 524. Goes up and down. Since the engaged member 524 is integrated with the driving force transmission mechanism portion 52A including the motor 52, the gate mold portion 622 is lifted and lowered as well as the gate mold portion 622 is lifted and lowered. As a result, when the motor 51 rotates, the feeding electrode plate 60 and the Cp electrode plate 62 are integrally raised and lowered.
次に、Ｃｐ昇降機構部６２１は門型部６２２を備え、門型部６２２は、その上部のモータ５２を含む駆動力伝達機構部５２Ａによって昇降可能に支持されている。本実施形態では、モータ５２を含む駆動力伝達機構部５２Ａは、図４に示すように、モータ５２から下方に延びる出力軸５２１と、出力軸５２１の途中にネジが螺設されたボールネジ部５２２と、出力軸５２１を外嵌する軸受５２３と、内面にネジが螺設されたナット部５２５とを備えている。軸受５２３は、その側面の一部に被係合部材５２４が取り付けられている。また、ナット部５２５の側面適所には支持部材５２６が係合されている。この支持部材５２６の下部には門型部６２２が取り付けられ、さらに門型部６０２との間に介設されたリニアスライダ６２３によって、昇降動作の安定性及び回転が規制されるように構成されている。 Next, the Cp elevating mechanism portion 621 includes a gantry portion 622, and the gantry portion 622 is rotatably supported by a driving force transmission mechanism portion 52A including a motor 52 above the gantry portion 622. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the driving force transmission mechanism portion 52A including the motor 52 has an output shaft 521 extending downward from the motor 52 and a ball screw portion 522 in which a screw is screwed in the middle of the output shaft 521. A bearing 523 that fits the output shaft 521 externally, and a nut portion 525 having a screw screwed on the inner surface are provided. An engaged member 524 is attached to a part of the side surface of the bearing 523. Further, a support member 526 is engaged at an appropriate position on the side surface of the nut portion 525. A portal portion 622 is attached to the lower portion of the support member 526, and a linear slider 623 interposed between the support member 526 and the portal portion 602 is configured to regulate the stability and rotation of the elevating operation. There is.
この構成において、モータ５１の静止中にモータ５２が回転すると、回転方向に応じてボールネジ部５２２の範囲内でナット部５２５が昇降し、これによって支持部材５２６が昇降し、門型部６２２が昇降する。その結果、モータ５２の回転時には、Ｃｐ電極板６２のみが昇降する。 In this configuration, when the motor 52 rotates while the motor 51 is stationary, the nut portion 525 moves up and down within the range of the ball screw portion 522 according to the rotation direction, whereby the support member 526 moves up and down, and the portal portion 622 moves up and down. To do. As a result, when the motor 52 rotates, only the Cp electrode plate 62 moves up and down.
この構成によれば、モータ５１で給電電極板６０とＣｓ電極板６１との距離が変更でき、Ｃｓコンデンサの静電容量が調整される。このとき、給電電極板６０とＣｐ電極板６２との距離は一定であるため、Ｃｐコンデンサの静電容量は変動を受けない。また、モータ５２で給電電極板６０とＣｐ電極板６２との距離が変更でき、Ｃｐコンデンサの静電容量が調整される。このとき、給電電極板６０とＣｓ電極板６１との距離は一定であるため、Ｃｓコンデンサの静電容量は変動を受けない。このようにすれば、モータ５１を駆動して可変Ｃｓコンデンサの容量の変更動作を、可変Ｃｐコンデンサの静電容量を一定に維持した状態で行えるので、整合処理の制御が容易となる。 According to this configuration, the distance between the feeding electrode plate 60 and the Cs electrode plate 61 can be changed by the motor 51, and the capacitance of the Cs capacitor is adjusted. At this time, since the distance between the feeding electrode plate 60 and the Cp electrode plate 62 is constant, the capacitance of the Cp capacitor does not change. Further, the distance between the feeding electrode plate 60 and the Cp electrode plate 62 can be changed by the motor 52, and the capacitance of the Cp capacitor is adjusted. At this time, since the distance between the feeding electrode plate 60 and the Cs electrode plate 61 is constant, the capacitance of the Cs capacitor is not changed. In this way, the motor 51 can be driven to change the capacitance of the variable Cs capacitor while the capacitance of the variable Cp capacitor is maintained constant, so that the matching process can be easily controlled.
なお、本発明は、門型部６０２の昇降時に門型部６２２が一体で昇降する構成に限定されず、Ｃｓ電極板６１が固設されていれば、公知の構成を適用して個々に昇降動作を行う態様でもよい。 The present invention is not limited to a configuration in which the portal portion 622 is integrally raised and lowered when the portal portion 602 is raised and lowered, and if the Cs electrode plate 61 is fixed, a known configuration is applied to raise and lower the gate individually. It may be a mode in which the operation is performed.
図５は、整合回路部の各電極板のサイズの一例を示す平面図である。図５において、給電電極板６０は、被加熱物Ｗｏのサイズ、加熱時間、発振出力及び周波数等に応じて設計されたサイズを有する。Ｃｐ電極板６２は、給電電極板６０のサイズに対応したもので、多少小サイズである。平面視において、重畳する対向部分の面積が静電容量を決定する一要素となる。Ｃｓ電極板６１は、幅方向に短く、一方、被加熱物の搬送方向に対して給電電極板６０より長尺に設計されている。なお、Ｃｓ電極板６１の給電電極板６０との対向面積は、例えばＣｐ電極板６２と給電電極板６０との対向面積と略同一に設計されている。このように、Ｃｓ電極板６１を搬送方向に給電電極板６０よりも長尺にすることで、所定幅に設定されたＬｓインダクタンス材６３の配設枚数を増やすなどして適宜の枚数に設定でき、また、被加熱物Ｗｏの搬入から搬出までの加熱時間をより長く確保することが可能となり、加熱効率の向上が図れる。 FIG. 5 is a plan view showing an example of the size of each electrode plate of the matching circuit section. In FIG. 5, the feeding electrode plate 60 has a size designed according to the size of the object to be heated Wo, the heating time, the oscillation output, the frequency, and the like. The Cp electrode plate 62 corresponds to the size of the feeding electrode plate 60, and is slightly smaller in size. In a plan view, the area of the overlapping facing portions is one factor that determines the capacitance. The Cs electrode plate 61 is designed to be shorter in the width direction and longer than the feeding electrode plate 60 in the transport direction of the object to be heated. The area of the Cs electrode plate 61 facing the feeding electrode plate 60 is designed to be substantially the same as the area facing the Cp electrode plate 62 and the feeding electrode plate 60, for example. In this way, by making the Cs electrode plate 61 longer than the power feeding electrode plate 60 in the transport direction, the number of Ls inductance materials 63 set to a predetermined width can be increased and set to an appropriate number. In addition, it is possible to secure a longer heating time from the loading and unloading of the object to be heated Wo, and the heating efficiency can be improved.
また、前記実施形態では、上下方向に積層した構造を説明したが、これに限定されず、例えば横向き態様でも同様に適用可能である。また、前記実施形態では、高周波の場合で説明したが、本発明は、３〜３０ＭＨｚ、例えば１３．５６ＭＨｚの場合でも同様に適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, the structure in which the layers are stacked in the vertical direction has been described, but the present invention is not limited to this, and the same applies to, for example, a horizontal aspect. Further, in the above embodiment, the case of high frequency has been described, but the present invention can be similarly applied to the case of 3 to 30 MHz, for example, 13.56 MHz.
１ 誘電加熱装置
１０ 装置本体
２ 高周波発振器（高周波発生部）
３ 加熱部
３１ 上電極板（対向電極板）
３２ 下電極板（対向電極板）
３３ コンベア（搬送部）
３４ 電極板昇降機構（対向距離調整部）
４ 整合回路部
５ モータドライバ（駆動部）
５１ モータ（第１駆動部）
５２ モータ（第２駆動部）
５１Ａ，５２Ａ 駆動力伝達機構部（第１駆動部、第２駆動部）
６ 容量可変機構部
６０ 給電電極板
６１ Ｃｓ電極板（第１電極板）
６２ Ｃｐ電極板（第２電極板）
６３ Ｌｓインダクタンス材
Ｃｓ 可変Ｃｓコンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃｐ 可変Ｃｐコンデンサ（第２コンデンサ）
1 Dielectric heating device 10 Device body 2 High frequency oscillator (high frequency generator)
3 Heating unit 31 Upper electrode plate (opposite electrode plate)
32 Lower electrode plate (opposite electrode plate)
33 Conveyor (conveyor)
34 Electrode plate elevating mechanism (opposite distance adjustment unit)
4 Matching circuit part 5 Motor driver (drive part)
51 Motor (1st drive unit)
52 motor (second drive unit)
51A, 52A Driving force transmission mechanism (first driving unit, second driving unit)
6 Capacitive variable mechanism unit 60 Feeding electrode plate 61 Cs electrode plate (first electrode plate)
62 Cp electrode plate (second electrode plate)
63 Ls Inductance Material Cs Variable Cs Capacitor (1st Capacitor)
Cp variable Cp capacitor (second capacitor)
Claims (5)
前記整合回路部は、前記高周波発生部の出力部に接続された給電電極板及び前記給電電極板の一方面に対向配置された第１電極板からなる第１コンデンサと、前記給電電極板及び前記給電電極板の他方面に対向配置され、アースに接続された第２電極板とからなる第２コンデンサと、前記対向電極板の一方の電極板と前記第１電極板との間に並列接続されたインダクタンス部材とを備え、
前記第１電極板は、前記装置本体に固設されてなり、
前記駆動部は、前記給電電極板を法線方向に移動させる第１駆動部と、前記第２電極板を法線方向に移動させる第２駆動部とを備えたことを特徴とする誘電加熱装置。 A matching circuit unit connected between the high frequency generating unit and the heating unit provided with the counter electrode plate and arranged adjacent to the heating unit in the main body of the apparatus, and a driving unit that adjusts the matching conditions of the matching circuit unit. In a dielectric heating device equipped with
The matching circuit section includes a first capacitor composed of a feeding electrode plate connected to an output section of the high frequency generating section and a first electrode plate arranged to face one surface of the feeding electrode plate, the feeding electrode plate, and the feeding electrode plate. A second capacitor composed of a second electrode plate arranged to face the other surface of the power feeding electrode plate and connected to the ground, and one electrode plate of the counter electrode plate and the first electrode plate are connected in parallel. Equipped with an electrode member
The first electrode plate is fixed to the main body of the device, and is formed.
The drive unit includes a first drive unit that moves the power feeding electrode plate in the normal direction, and a second drive unit that moves the second electrode plate in the normal direction. ..
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