JPWO2020111214A1 - 高周波加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[全体構成]
図1は、本開示の実施の形態1に係る高周波加熱装置1A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1A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と、第2電極12と、位置調整部20とは、加熱室13内に配置される。
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。第2電極12はグランドに接続される。加熱対象物90は、第2電極12上に載置されて、第1電極11と第2電極12との間に配置される。加熱対象物90は、厚みの均一な誘電体、例えば、食材である。
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。本実施の形態では、位置調整部20は、第1電極11を移動させることで、第1電極11の位置を調整する。
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に高周波電力を供給する。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内の負荷とのインピーダンス整合を行う。加熱室13内の負荷には、第1電極11、第2電極12、加熱対象物90などが含まれる。
負荷と高周波電源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、第1電極11から高周波電源30に向かう反射電力を検出する。検出部50は、例えば、電気回路で構成される。
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4A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、例えば、マイクロコンピュータにより構成される。図1に示すように、制御部60は位置調整部20を制御し、加熱対象物90が効率良く加熱されるように第1電極11の位置(具体的には高さ)を調整する。
高周波加熱装置1Aの動作の一例である実施例1について説明する。図5は、実施例1における整合器40と加熱室13の内部とに関する等価回路を示す。
高周波加熱装置1Aにおける動作の他の例である実施例2について説明する。図8は、実施例2における整合器40aと加熱室13の内部とに関する等価回路を示す。図8における加熱室13内部の等価回路は、図5に示す実施例1のそれと同じであり、その説明は省略する。
高周波加熱装置1Aは、反射電力を検出する検出部50と、第1電極11を移動させる位置調整部20と、制御部60とを備える。制御部60は、入射電力に対する反射電力の比率である反射比率に基づいて位置調整部20を制御し、第1電極11の位置を調整する。本実施の形態によれば、加熱対象物90の寸法に応じて、第1電極11の位置を容易に調整することができる。その結果、加熱対象物90を効率良く加熱することができる。
本開示の実施の形態2に係る高周波加熱装置1Bについて説明する。高周波加熱装置1Bは、実施の形態1の高周波加熱装置1Aと同様の構成を有する。本実施の形態は、制御部60が、整合器40と位置調整部20とを交互に作動させるという点で実施の形態1と異なる。
本実施の形態では、制御部60は、第1電極11を加熱対象物90に段階的に近付けるように、位置調整部20を制御する。制御部60は、第1電極11の各停止位置において、反射電力の値に基づいて整合器40を調整し、インピーダンス整合を行う。制御部60は、可変リアクタンス素子の定数の変化が基準値以下になるように、第1電極11を移動させる。これにより、加熱対象物90の寸法に応じて、第1電極11を好適な位置に容易に配置させることができる。その結果、加熱対象物90を効率良く加熱することができる。
11 第1電極
12 第2電極
13 加熱室
14 インダクタンス
15、17、18 キャパシタンス
16 容量・抵抗
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 整合器
50、50a 検出部
60 制御部
90 加熱対象物
Claims (7)
- 第1電極と、
前記第1電極に対向して配置された第2電極と、
前記第1電極に高周波電力を供給するように構成された高周波電源と、
前記第1電極と前記第2電極との間の距離を調整するように構成された位置調整部と、
前記第1電極から前記高周波電源に向かう反射電力を検出する検出部と、
前記反射電力に基づいて前記位置調整部を制御するように構成された制御部と、
を備えた、高周波加熱装置。 - 前記位置調整部が、前記第1電極と前記第2電極との両方またはいずれか一方を移動させ、
前記制御部が、
前記位置調整部を制御して、前記第1電極と前記第2電極との間の前記距離を調整しながら、前記反射電力の値を前記検出部から取得し、
前記反射電力に応じた値が所定の第1閾値以下になると、前記位置調整部を停止させる、
ように構成された、請求項1に記載の高周波加熱装置。 - 前記第1電極と前記高周波電源との間に配置された整合器をさらに備え、
前記第1電極と前記第2電極との間の前記距離の調整後、前記制御部が、負荷と前記高周波電源とのインピーダンス整合を行うように前記整合器を調整するように構成された、請求項1に記載の高周波加熱装置。 - 前記制御部が、前記第1電極と前記第2電極との間の前記距離が所定の第2閾値に到達するまで、前記反射電力に応じた前記値が前記第1閾値より大きい場合、前記第1電極と前記第2電極との間に加熱対象物が配置されていないと判定するように構成された、請求項2に記載の高周波加熱装置。
- 前記第1電極と前記高周波電源との間に配置され、負荷と前記高周波電源とのインピーダンス整合を行う整合器をさらに備え、
前記整合器は、リアクタンスを可変する可変リアクタンス素子を含み、
前記制御部は、
前記第1電極と前記第2電極との間の前記距離を段階的に変化させるように、前記位置調整部を制御し、
前記第1電極と前記第2電極との間の前記距離を変化させる毎に、前記反射電力に応じた値に基づいて、前記可変リアクタンス素子の定数を調整し、
前記第1電極と前記第2電極との間の前記距離を変化させる前後における前記可変リアクタンス素子の前記定数の前記変化に基づいて、前記第1電極と前記第2電極との間の前記距離を決定する、
ように構成された、請求項1に記載の高周波加熱装置。 - 前記可変リアクタンス素子が、可変インダクタと可変キャパシタとの両方またはいずれか一方を含む、請求項5に記載の高周波加熱装置。
- 前記制御部が、前記反射電力に応じた前記値が最小になるように、前記可変リアクタンス素子の定数を調整するように構成された、請求項5に記載の高周波加熱装置。
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